[发明专利]一种刚柔两级锁紧球关节

摘要

本发明公开了一种刚柔两级锁紧球关节，球关节内布置有两级活塞，具有两级锁紧状态；当流体压力不足以同时推动两级活塞时，球关节处于柔性锁紧状态，当流体压力可以同时推动两级活塞时，球关节处于刚性锁紧状态。通过连接套筒将球关节与套筒首尾两端固定而形成球关节连杆，再将两个或多个球关节连杆相连，可形成多自由度操作臂，可以对工具或手术器械进行定位；当对各个连杆施加不同的压力时，可控制球关节的锁紧状态，以适应不同的关节负载。

主权项

1.一种刚柔两级锁紧球关节，其特征在于，包括球关节模块（1），球关节模块（1）由关节套筒（1-1）、球关节盖（1-2）、球形零件（1-3）、球关节金属衬套（1-4）、连接杆（1-5）、主活塞（1-6）、二级活塞（1-7）、弹簧（1-8）、密封圈A（1-9）、流体快速接头（1-10）、密封圈B（1-11）组成；所述球关节盖（1-2）一端设有外螺纹，该外螺纹与关节套筒（1-1）上设有的内螺纹适配，所述关节套筒（1-1）靠近外螺纹处具有与平面结构（2-1）相适配的内腔结构；球关节盖（1-2）和关节套筒（1-1）通过螺纹连接，球关节盖（1-2）和关节套筒（1-1）配合将球形零件（1-3）、主活塞（1-6）与二级活塞（1-7）封闭在内腔中，所述的球形零件（1-3）安装在球关节盖（1-2）内，球形零件（1-3）上镶嵌有金属衬套（1-4），金属衬套（1-4）固定连接连接杆（1-5）；球形零件（1-3）与主活塞（1-6）相接触，主活塞（1-6）与弹簧（1-8）的一端接触，弹簧（1-8）的另一端与二级活塞（1-7）接触，弹簧（1-8）将主活塞（1-6）压在球形零件（1-3）上，同时将二级活塞（1-7）压在关节套筒（1-1）底部，主活塞（1-6）和二级活塞（1-7）上套有密封圈A（1-9）；密封圈B（1-11）安装在主活塞（1-6）的端面，流体快速接头（1-10）安装在关节套筒（1-1）尾部；所述的球关节模块（1）与连接杆连接构成关节连杆；所述主活塞（1-6）由平面结构（2-1），球状凸起（2-2），球状凸起与关节球连续相切特征（2-3），密封圈槽（2-4），端面密封圈槽（2-5），轴面（2-6），内孔（2-7）构成；主活塞（1-6）一端的外圆周上设有平面结构（2-1），并与关节套筒（1-1）的内腔形状相适配，所述的平面结构（2-1）用于保证主活塞（1-6）在关节套筒（1-1）中前后滑动时不发生转动，主活塞（1-6）一端上设有内凹的弧面，所述的弧面上设有球状凸起（2-2），球状凸起（2-2）以由大到小的规律向主活塞（1-6）的轴线排布，当球状凸起（2-2）的直径变小，其周向均布的凸起个数增加；所述球状凸起（2-2）向轴线靠拢时直径变小，但是其截面始终与球形零件（1-3）与主活塞（1-6）接触时的外圆相切，形成球状凸起与关节球连续相切特征（2-3）；主活塞（1-6）上设有密封圈槽（2-4），所述密封圈槽（2-4）用于中放置密封圈，形成密封结构；所述主活塞（1-6）另一端的端面上设有端面密封圈槽（2-5），所述端面密封圈槽（2-5）中放置密封圈来隔离二级活塞（1-7）与主活塞（1-6）；所述主活塞（1-6）的轴面（2-6）上套有弹簧（1-8），所述的主活塞（1-6）上设有内孔（2-7），内孔（2-7）底面与主活塞（1-6）一端设有弧面的最小距离大于0.01mm，内孔（2-7）用于主活塞（1-6）受到的压力过大时破坏内孔（2-7）的底部卸载压力。