CN101999057B - 带电缆和弹簧的铰接监控器臂 - Google Patents

带电缆和弹簧的铰接监控器臂 Download PDF

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Abstract

一种包括铰接部分的延伸臂，该铰接部分在铰接部分的位置范围内近似地平衡铰接部分和连接到其的诸如电子设备的任意物体的质量。在根据公开发明概念的一些实施方式中，使用了耦合到电缆的弹簧，该电缆沿着支撑面排线，并随后被连接到铰接部分内。在一些实施方式中，支撑面可被设置在与铰接部分一致转动的可枢转构件上。在各种实施方式中，弹簧可被设置在铰接臂中，在可操作地与铰接部分接合的基础部分中，或者完全在延伸臂的外部。

Description

带电缆和弹簧的铰接监控器臂
于此公开的发明概念涉及用于支撑诸如电子显示器(例如监控器)的设备的铰接臂的领域。 
发明背景 
已存在的铰接臂使用连接到臂的弹簧或气瓶(gas cylinder)以在其处提供平衡力，以便在臂的位置范围内支撑铰接臂和任意连接在其处的设备(例如，电子显示器)的质量。许多已知铰接臂被配置成支撑已知质量或相当狭窄范围的质量的设备。这些已知臂中的一些使用具有固定的相同弹簧刚度系数的螺旋弹簧。在这些臂中，调整螺旋弹簧组件被证明是困难的，并且不更换铰接臂的内部部件，例如，弹簧，而在变化质量的设备之间交换是不可能的，而且更换弹簧是既昂贵又耗时的过程。 
涉及螺旋弹簧组件的另一问题是当铰接臂在其角位置范围内移动时，螺旋弹簧组件很难恰当地适应臂和连接设备的组合质量。臂在其角位置范围内的多个独立的角位置将极大不同的平衡力需要设置在螺旋弹簧组件上，并且当铰接臂在所述角位置范围内定位时，这些平衡力要求典型地动态地改变。因为标准螺旋弹簧当它们被拉长或压缩时具有线性的力反应，所以已知的单独使用螺旋弹簧的铰接臂作为平衡-力提供装置不能适当地复制需要在其位置范围内支撑铰接臂(和任意连接在其处的设备)的近似平衡力。 
解决此问题的最近尝试包括使用连接到气瓶的可枢转的U形夹构件(pivotable clevis member)，可枢转的U形夹组件作用以当铰接臂在其角位置范围内定位时，动态地调整由气瓶提供给铰接臂的平衡力。专利申请号为11/544,076的，在2006年10月6日提交，并且题名为“EXTENSION  ARM WITH MOVING CLEVIS”的美国专利申请公开了实例性的可枢转的U形夹组件，该专利申请通过引用而全文并入此处，就像在此完全阐述一样。对使用气瓶的持续信赖的一些缺点包括它们既昂贵又容易失效，并且气瓶在臂中的定位限制了减小铰接臂总体尺寸的能力。另外，久而久之气瓶会失去力量，并因此必须被周期性地更换。而且，可枢转的U形夹构件对制造铰接臂的总体费用增加了额外的量。 
另外，当电子显示器变得更小和更轻时，需要制造具有更细轮廓的铰接臂，例如用于美观的目的。减小铰接臂的尺寸和重量同样减小了制造所述臂的费用，因为节省了材料费用。在铰接臂中维护弹簧或气瓶限制了减小铰接臂尺寸的可能性。 
因此，需要可克服这些和其他问题的新的延伸臂组件。 
发明概述 
一方面，本发明包括一种用于支撑电子设备的臂，臂包括：基础部分，所述基础部分具有支撑架，用于将基础部分固定到支承面(support surface)；铰接部分，所述铰接部分具有第一端部、第二端部、上表面，和角位置范围，所述第一端部被连接到第一端盖，并关于第一枢转轴线可转动，所述第二端部被连接到第二端盖，所述角位置范围包括正向范围(positive range)、水平角位置、负向范围(negative range)、最大正向角位置、最大负向角位置，和负旋转方向，在正向范围中，沿着上表面从第一端部到第二端部画的线的斜率具有正值，在水平角位置中，线的斜率具有0数值，在负向范围中，线的斜率具有负值，铰接臂被配置成在角位置范围内在第一端盖和第二端盖之间保持实质上恒定的相对旋转位置；电缆，所述电缆具有第一连接点和第二连接点，第一连接点被设置在铰接部分中，第二连接点在铰接部分的外部；力-提供部件(force-supplying component)，所述力-提供部件被连接到第一连接点或第二连接点，所述力-提供部件贯穿电缆施加恢复力，以便将支撑力施加在铰接部分上，支撑力作用以抵抗铰接部分的第二端部在负旋转方向上的旋转；以及支撑面(bearing surface)，所述支撑面具有轮廓，支撑面在角位置范围内被安置 成保持与电缆接触，轮廓被定形成以致当铰接部分从最大正向角位置到水平角位置旋转时，支撑力增加，并且当铰接部分从水平角位置到最大负向角位置旋转时，支撑力减小。 
在本发明的所述臂中，所述支撑面可以是所述第一端盖的整体-形成部分。 
所述支撑面可以是枢转构件的一部分，所述枢转构件可与所述铰接部分一起旋转，并且可关于所述第一枢转轴线旋转。所述枢转构件和所述铰接部分可关于具有非圆形横截面的销枢转。 
所述臂还可包括设备架，所述设备架可被连接到所述铰接部分的所述第二端部。 
所述力-提供部件可包括至少一个螺旋弹簧。 
所述力-提供部件可包括多个螺旋弹簧。 
所述螺旋弹簧可包括多个线圈，所述多个线圈中的每个具有半径，所述多个线圈中的至少一部分线圈的半径可不同于所述多个线圈中的其他线圈的半径。 
所述力-提供部件可被置于所述铰接部分中。 
所述力-提供部件可被置于所述基础部分中。 
所述第一端盖可被附加到所述基础部分。 
所述第一端盖可被连接到前臂，并且所述前臂可被连接到所述基础部分。 
所述臂还可包括设备架，所述设备架可被连接到所述铰接部分的所述第二端部，所述设备架可适合于支撑具有质量的设备，当将设备连接到所述设备架时，质量可将物体-质量力施加在所述臂上，其中，在所述铰接部分的所述角位置范围内，支撑力和物体质量力之间的差异可不大于预先确定的最大绝对值。 
所述设备的质量可在预先确定的范围内。质量的所述预先确定的范围可包括5.0磅到20.0磅(2.3到9.1kg)的范围。 
所述预先确定的最大绝对值可以是3.0磅(1.4kg)。 
所述臂还可包括可调整的U形夹，所述可调整的U形夹可适合于在所述角位置范围内通过所述电缆改变施加在所述铰接部分上的支撑力。所述臂还可包括设备架，所述设备架可被连接到所述铰接部分的所述第二端部，所述设备架可适合于支撑具有质量的设备，当将设备连接到所述设备架时，质量可将物体-质量力施加在所述臂上，其中，在所述铰接部分的所述角位置范围内，支撑力和物体质量力之间的差异可不大于预先确定的最大绝对值。 
另一方面，本发明包括一种用于支撑电子设备的臂，臂包括：基础部分，所述基础部分具有支撑架，用于将基础部分固定到支承面；铰接部分，所述铰接部分具有第一端部、第二端部、上表面，和角位置范围，所述第一端部被连接到第一端盖，并关于第一枢转轴线可转动，所述第二端部被连接到第二端盖，所述角位置范围包括正向范围、水平角位置、负向范围、最大正向角位置、最大负向角位置，和负旋转方向，在正向范围中，沿着上表面从第一端部到第二端部画的线的斜率具有正值，在水平角位置中，线的斜率具有0数值，在负向范围中，线的斜率具有负值，铰接臂被配置成在角位置范围内在第一端盖和第二端盖之间保持实质上恒定的相对旋转位置；电缆，所述电缆具有第一连接点和第二连接点，第一连接点被设置在铰接部分中，第二连接点在铰接部分的外部；力-提供部件，所述力-提供部件被连接到第一连接点或第二连接点，所述力-提供部件贯穿电缆施加恢复力，以便将支撑力施加在铰接部分上，支撑力作用以抵抗铰接部分的第二端部在负旋转方向上的旋转；以及支撑面，所述支撑面具有轮廓，支撑面在角位置范围内被安置成保持与电缆接触；其中，电缆还包括单位拉动(unit pull)，所述单位拉动被定义成当铰接部分从最大正向角位置到最大负向角位置旋转时，电缆相对于力-提供部件移动的距离；其中，轮廓被定形成以便当铰接部分从最大正向角位置到水平角位置旋转时发生小于一半的单位拉动，并且当铰接部分从水平角位置到最大负向角位置旋转时，发生大于一半的单位拉动。 
另一方面，本发明包括一种用于支撑电子设备的臂，臂包括：基础部分，所述基础部分具有支撑架，用于将基础部分固定到支承面；铰接部分，所述铰接部分具有第一端部、第二端部、上表面，和角位置范围，所述第一端部被连接到第一端盖，并关于第一枢转轴线可转动，所述第二端部被连接到第二端盖，所述角位置范围包括正向范围、水平角位置、负向范围、最大正向角位置、最大负向角位置，和负旋转方向，在正向范围中，沿着上表面从第一端部到第二端部画的线的斜率具有正值，在水平角位置中，线的斜率具有0数值，在负向范围中，线的斜率具有负值，铰接臂被配置 成在角位置范围内在第一端盖和第二端盖之间保持实质上恒定的相对旋转位置；电缆，所述电缆具有第一连接点和第二连接点，第一连接点被设置在铰接部分中，第二连接点在铰接部分的外部；力-提供部件，所述力-提供部件被连接到第一连接点或第二连接点，所述力-提供部件贯穿电缆施加恢复力，以便将支撑力施加在铰接部分上，支撑力作用以抵抗铰接部分的第二端部在负旋转方向上的旋转；支撑面，所述支撑面具有轮廓，支撑面在角位置范围内被安置成保持与电缆接触，支撑面是枢转构件(pivoting member)的一部分，所述枢转构件与铰接部分一起旋转，并且关于第一枢转轴线旋转，轮廓被定形成以致当铰接部分从最大正向角位置到水平角位置旋转时，支撑力增加，并且当铰接部分从水平角位置到最大负向角位置旋转时，支撑力减小；以及可调整的U形夹(adjustable clevis)，所述可调整的U形夹适合于在角位置范围内通过电缆来改变施加在铰接部分上的支撑力。 
附图说明
以下将连同附图描述本发明，在附图中相似的数字代表相似的元件。 
图1是根据本发明概念的延伸臂的第一实施方式的透视图； 
图2是沿着图1的线2-2取的截面图； 
图3A是第一实施方式的铰接部分的部分截面图，其中，铰接部分处在第一位置中； 
图3B是延伸臂的第一实施方式的侧视图，其中铰接部分处在第二位置中； 
图3C是延伸臂的第一实施方式的侧视图，其中铰接部分处在第三位置中； 
图4是根据第一实施方式的铰接部分的部件的部分分解图； 
图5是图3A区域5-5的放大的部分视图； 
图6是根据本发明概念的延伸臂的第二实施方式的侧视图 
图7是沿着图6的线7-7取的截面图； 
图8是图7区域8-8的放大的部分视图； 
图9是根据本发明概念的延伸臂的第三实施方式的侧视图； 
图10A是沿着图9的线10-10取的截面图； 
图10B是根据本发明概念的基础部分的第四实施方式的放大的部分视图； 
图11是图10A区域11-11的放大的部分视图； 
图12是根据第三实施方式的下臂的部件的部分分解图； 
图13是根据第三实施方式的基础部分的部件的部分分解视图； 
图14是根据第三实施方式的端盖的侧面透视图； 
图15是其上部透视图； 
图16是其沿着图15的线16-16取的截面图； 
图17是根据本发明概念的第一支撑面的二维示意图； 
图18是根据本发明概念的第二支撑面的二维示意图； 
图19是根据本发明概念的铰接部分和基础部分的附加实施方式的截面图； 
图20是图19端盖的放大的部分视图，其中，铰接部分处在其最大负角位置；以及 
图21是图19端盖的放大的部分视图，其中，铰接部分处在其水平角位置中。 
优选实施方式详述 
接下来的详述只是提供了优选示例性的实施方式，并不是旨在限制本发明的范围、适用性，或者配置。相反，接下来的优选示例性实施方式的详述将给本领域那些技术人员提供使能够操作的描述(enabling description)，用于实施本发明概念的优选示例性实施方式。应该理解到，在元件功能和布置方面能做出各种改变而不偏离本发明概念的精神和范围，如在附加权利要求中所阐述的内容。
为了辅助描述本发明，在说明书和权利要求书中使用定向的术语(例如，上、下、左、右，等等)来描述本发明的部分。这些定向的限定只是旨在帮助描述和声明本发明，并不是旨在以任意的方式限制本发明。另外，为了提供用于其他特征的语境，在与附图有关的说明书中引进的参照数字可在一个或多个随后的附图中被重复，而在说明书中无附加的描述。 
为了说明书和权利要求书的目的，术语“连接的”意味着通过一个或者多个中间的零件，或直接地或间接地将两个或多个零件固定、耦合、紧固、接合、连接，和/或合并。 
为了说明书和权利要求书的目的，术语“弧形的”和“几何弧形的”意味着圆的周长的任意连续的部分。 
图1和2描述了根据本发明概念的延伸臂110的第一实施方式。延伸臂110具有支撑架(support mount)112、基础部分120、下臂150、端盖210、上臂170、端盖230和设备架(device mount)290。在此实施方式中，支撑架112包括第一托架部件114和第二托架部件116。第二托架部件116被连接到基础部分120上。在此实施方式中，基础部分120包括放置成至少部分地与支承面接触(未显示)的基础板122、柱间隔件(pole spacer)124、位于柱间隔件124之上的圈128和位于圈128顶部的套管142。柱间隔件124具有上部分(未显示)，该上部分围绕其支撑套管142。在此实施方式中，如果需要，柱间隔件124将下臂150的联接器196分隔在支承面以上，以便在必须的地方提供间隙，用于上臂170可被向下调整。在其他实施方式中，应该理解到，柱间隔件124可具有不同的高度，或者可从延伸臂110上被完全地忽略。如果柱间隔件124被忽略，则可在它的位置上提供加长的柱(未显示)。柱可具有任意合适的高度，例如，柱可足够得高以便多个下臂部分可被连接到那。在此实施方式中，套管142具有倚靠圈128的套管唇144。套管142位于柱间隔件124上部的周围并且在下臂150的联接器196的内部，以便允许联接器196关于套管142旋转，而阻止直接的金属对金属的接触。在此实施方式中，套管142包含塑料，然而应该理解到，对于套管142，可使用任意合适的材料代替塑料。在此实施方式中，柱间隔件124设置有实心的端部。应该理解到，可选地，柱间隔件124(或柱)可以是带有开口端部的(即，形状是管状的)中空圆柱体，从而允许将设备电缆(未显示)放到柱间隔件124(或柱)内部，并因此使其贯穿延伸臂110的基础部分120而被隐藏。应该还理解到，在可选实施方式中，柱间隔件124(或柱)可以是具有大致中空内部的任意其他合适形状，或者可以是实心的，以致贯穿延伸臂110的基础部分120不包括设备电缆通道特征(device cable passage feature)。 
在此实施方式中，下臂150连接到基础部分120，尤其在柱间隔件124周围。在此实施方式中，下臂150是前臂180。前臂180的联接器196套在柱间隔件124的上部之上。在此实施方式中，前臂180是刚性的，即，不具有可调的关于水平的仰角。应该理解到，在可选实施方式中，前臂180可具有可调的相对于水平的仰角。在此实施方式中，为了前臂180的附加结构刚性，前臂180在其内部设置有加固件188。可选地，加固件188可从前臂180上忽略。 
在此实施方式中，当前臂180的联接器196被安置在柱间隔件124的上部周围时，如图1和2所示，下臂150(和相关地连接到那里的任意部件)是关于柱间隔件124和/或联接器196的轴向中心线可旋转的，即，关于垂直穿过柱间隔件124的中心绘制的轴线，如图2所示。如果使用者希望限制下臂150关于所述轴线的旋转自由，使用者可紧固螺丝190，以便它压紧套管142。套管142具有通过螺丝190被接合的可偏转的片(未显示)。当螺丝190被紧固到片中时，片朝向柱间隔件124上部的外表面偏转，并且与柱间隔件124上部的外表面摩擦接触，从而阻止了联接器196关于柱间隔件124旋转。在此实施方式中，正方形的螺母192被安置在螺丝190的螺纹部分的周围。当螺母192处于其未被偏转的状态时，螺母192通过前臂180被支撑在实质上与套管142的片平行的方向上。这将螺丝190的螺纹部分保持在实质上垂直于套管142的片的方向上，从而使得当螺丝190被紧固时，最大化螺丝190施加到套管142的片上的偏转力。可选地，螺母192可被忽略，并且螺纹孔(未显示)可被直接包含到前臂180的联 接器196中。在可选实施方式中，下臂150的旋转位置可相对于基础部分120固定，或者下臂150和基础部分120可被作为整体组件而形成。应该理解到，在可选实施方式中，套管142可包括其中的槽，用于允许设备电缆经由于此的通道。还应该理解到，一个或多个设备电缆夹(未显示)可被包含在基础部分120、联接器196、端盖210和/或端盖230之上或靠近它们，用于支撑和隐藏设备电缆。 
在此实施方式中，下臂150还包括覆盖前臂180的主体182并且隐藏加固件188的前臂盖184。在加固件188被从前臂180上忽略的实施方式中，可使用前臂盖184，以让使用者可进入前臂180的主体182的内部，以便例如，可将设备电缆(未显示)经由于此布线。在此实施方式中，前臂盖184包括多个可偏转的片(未显示)，该片压紧主体182的内部，以将前臂盖184保持在适当的位置上。应该理解到，在可选实施方式中，前臂盖184可被不同地定形或配置，以便可连接到前臂180的主体182上，并且还可包括用于审美目的的穿孔，例如，与包括在图1中设备电缆盖152、172上的穿孔相匹配的穿孔。 
在此实施方式中，下臂150的下表面可包括一个或多个片(未显示)，该一个或多个片接合在设备电缆盖152中的一个或多个槽(未显示)，从而将设备电缆盖152保持邻近下臂150的底面。设备电缆盖152允许设备电缆(未显示)经由于此布线，从而在延伸臂110的下臂150上实质上隐藏了设备电缆。在此实施方式中，设备电缆盖152包括用于审美目的的穿孔(未显示)。在可选实施方式中，设备电缆盖152上的穿孔可被忽略。可选地，设备电缆盖152可从延伸臂110上完全忽略。 
如图2和3A最佳所见，在此实施方式中，前臂180还包括从前臂180的主体182向上延伸的前臂轴186。端盖210具有围绕前臂180的轴186连接的中空联接器211。联接器211是关于轴186可旋转的，以提供关于垂直穿过联接器211的中心绘制的轴线的旋转自由，如图2所示。在其底部具有套管唇214的套管212位于前臂轴186的外表面和联接器211的内表面之间。因为套管212包括可偏转的片(未显示)，所以其实质上相同于以上描述的套管142，当该可偏转的片由螺栓216的运动而被偏转时，其压紧前臂联接器186的外表面，以便阻止端盖210(和相关地连接到那里的任意部件)关于前臂轴186的旋转。位于螺丝216螺纹部分周围的螺母218，实质上相同于以上描述的螺母192，并且功能同样。应该理解到，在可选的实施方式中，套管212可包括其中的槽，用于允许设备电缆经由于此的通道。
上臂170在第一端部连接到端盖210，并且在第二端部连接到端盖230。如图5最佳所见，端盖230包括轴236，在此实施方式中，该轴236向上延伸。套管232位于端盖230的轴236的周围。套管232可实质上相似于或相同于以上描述的套管142、212，或者可以是无可偏转片的简单套管。如果套管232实质上相似于或相同于以上描述的套管142、212，则可以按相似于以上描述的那些螺丝和螺母组合的方式使用螺丝，和可选地螺母(两者都未显示)，来操纵套管232的片233与端盖230的轴236相接触，以阻止设备架290(和相关地连接到那里的任意部件)围绕其的旋转。应该理解到，在可选的实施方式中，套管232可包括其的槽，用于允许设备电缆经由于此的通道。 
再参照图1和2，设备架290连接到端盖轴236上。尤其是，在此实施方式中，设备架290包括倾斜体延伸(tilter extension)292，该倾斜体延伸292包括位于其第一端部的中空联接器293。中空联接器293固定围绕套管232，以便倾斜体延伸292(和相关地连接到那里的任意部件)关于端盖轴236和/或联接器293的轴向中心线是可旋转的，即，关于垂直穿过如图2所示的轴236的中心绘制的轴线是可旋转的。倾斜体延伸292在第二端部处连接到适配器板294上，该适配器板294适合于连接到诸如视频显示器或监视器的设备(未显示)。适配器板294被装备有根据用于视频显示器的一个或多个已有的工业标准设置的一套或多套孔型式。例如，孔可根据由视频电子标准协会(VESA)选定的一个或多个型式标准来设置。 
在此实施方式中，适配器板294通过倾斜体摇杆300被耦合到倾斜体延伸292，该倾斜体摇杆300在第一端部处通过倾斜体销296连接到倾斜体延伸292，并且在第二端部处连接到适配器板294。如图2最佳所示，倾斜体摇杆300具有围绕倾斜体销296的圆柱形部分和与适配器板294连接的轴部分。倾斜体套管308位于倾斜体摇杆300的圆柱形部分和倾斜体销296之间，在此实施方式中，该倾斜体套管308是具有横截面形状近似于“C”的裂口衬套。倾斜体摇杆300关于倾斜体销296是大致可旋转的，以提供适配器板294关于平行于倾斜体销296纵向轴线绘制的轴线的旋转自由，即，关于垂直于如图2所示页面的轴线的旋转自由。为了阻止倾斜体摇杆300关于所述轴线的旋转自由，使用者可顶着倾斜体套管308来紧固一组螺丝312，这减小了倾斜体套管308的横截面直径，以便倾斜体套管308的内表面将摩擦力提供给倾斜体销296的外表面。当适配器板294处于期望位置中时，通过紧固此组螺丝312，使用者可因此克服适配器板294由于重力而关于倾斜体销296向下旋转的倾向。 
尽管以上已经描述了设备架290的一个实施方式，但可选地，可连同延伸臂110的剩余部件使用许多已知设备安装装置来取代设备架290。这些包括，但不限于，在专利号为7,673,838的于2010年3月9日授权的并且题名为“QUICK RELEASE AS SEMBLY FOR AN ELECTRONIC DEVICE”的美国专利、专利号为7,472,458的于2009年1月6日授权的并且题名为“TILTER APPARATUS FOR ELECTRONIC DEVICE HAVING BIAS ASSEMBLY”的美国专利、专利号为6,505,988的于2003年1月14日授权的并且题名为“TILTER FOR POSITIONING ELECTRONIC DEVICES”的美国专利和/或专利号为61/249,789的于2009年10月8日申请的并且题名为“TILTER FOR POSITIONING AN ELECTRONIC DEVICES”的美国专利中所讲授的各种设备，所有专利的公开内容都通过引用而被合并于此，就像在此完全阐述一样。应该进一步理解到，可连同本申请公开的延伸臂的任意实施方式使用通过引用合并于此的任意设备安装装置。 
在此实施方式中，上臂170具有铰接部分200，即，相对于水平，可调整上臂170的角位置。在图3A中，铰接部分200被示出在第一角位置，在此实施方式中，该第一角位置代表铰接部分200的最大正向角位置。在平行于上槽形件(upper channel member)的顶部(即，沿着铰接部分盖202的上表面)画的第一线和平行于水平面画的第二线之间测量的铰接部分角 A代表了铰接部分200相对于水平面的角位置的大小。在此实施方式中，与水平面成的角A1等于大约+45°。 
如于此使用的，术语“水平面”应该被理解成是指正交于沿着被连接到铰接部分的端盖的各自旋转轴线所画线的平面。为了此处公开内容的目的，应该认为，延伸臂的各种实施方式被安装到支承面，以便在正常条件下，“水平面”与正交于重力方向的平面相对应。在此构造中，当延伸臂的铰接部分处于0°角位置时，即，使得沿着铰接部分的上表面所画的线正交于所述端盖的旋转轴线，沿着铰接部分的上表面所画的线同样正交于重力的方向。应该理解到，于此公开的铰接部分的任意实施方式同样可被安装到支承面，以致铰接部分的0°角位置不垂直于重力的方向。 
图3B和3C描述了在附加角位置的铰接部分200，分别与铰接部分角A2和A3相对应。在图3B中，铰接部分200被示出在第二角位置，与铰接部分角A2相对应。与水平面成的角，即，平行于水平面的角A2等于0°。在图3C中，铰接部分200被示出在第三角位置，与交接部分角A3相对应。与水平面成的角A3等于-45°。在此实施方式中，此角代表铰接部分200的最大负向角位置。因此，在此实施方式中，铰接部分200可调整到与水平面成在+45和-45°之间的角，以致铰接部分200具有90°的角范围。应该理解到，在其他实施方式中，铰接部分200的角范围可大于或小于以上论述的角范围，可具有较大的或较小的其最大正向和最大负向角位置的绝对值，或者可具有带有不相等绝对值的最大正向和最大负向角位置。 
参照图1-4，现在将要论述此实施方式的上臂170的结构。如以上所论述的，在此实施方式中，上臂170是铰接部分200。铰接部分200包括铰接部分盖202和设备电缆盖172。铰接部分盖202封入并隐藏了铰接部分200的内部部件。设备电缆盖172包括容纳多个位于铰接部分盖202的底部表面上的片(显示的204a、204b；未显示的两个附加片)的多个洞(未显示)，因此使得将设备电缆盖172保持在适当的位置。设备电缆盖172允许设备电缆(未显示)经由于此布线，从而实质上隐藏了在延伸臂110的上臂170部分上的设备电缆。在此实施方式中，设备电缆盖172包括用于美观目的的穿孔(为标记)。在可选的实施方式中，设备电缆盖172上 的穿孔可被忽略。可选地，设备电缆盖172和/或铰接部分盖202可被完全从延伸臂110上忽略。 
在此实施方式中，铰接部分200还包括箱360，该箱360封入具有弹簧调整销332的弹簧330。箱360包括一对弹簧调整销槽(显示的362a；未显示的附加弹簧调整销槽)，该弹簧调整销槽容纳弹簧调整销332，并且在其中可调整弹簧调整销332的位置。弹簧调整销332在弹簧调整销槽(362a或附加弹簧调整销槽)中的调整改变了弹簧330的长度，因此改变了弹簧330的恢复力。通过其调整弹簧330的长度的方法将在以下详细论述。 
通过将位于箱360上的箱铆钉孔370c、370d放置成邻近于端盖210上相应的铆钉孔(显示的220a；未显示的附加铆钉孔)且放置于铆钉孔的外侧，将箱铆钉372b插入所述四个孔中，并且然后固定箱铆钉372b，来将箱360连接到端盖210。在端盖铆钉孔(220a或附加的铆钉孔)和位于箱360上的相应的铆钉孔(370c或370d)之间将垫圈374c、374d分别地放置在端盖210的一侧上。通过将位于箱360上的箱铆钉孔370a、370b放置成邻近于端盖230上相应的铆钉孔238a、238b(在图5中显示的238b)且放置于铆钉孔的外侧，将箱铆钉372a插入所述四个孔中，并且然后固定箱铆钉372a，来将箱360连接到端盖230。在端盖铆钉孔(238a或238b)和位于箱360上的相应的铆钉孔(370a或370b)之间将垫圈374a、374b分别地放置在端盖230的一侧上。当铰接部分200在其角度范围内旋转时，位于箱360内的邻近端盖210的槽(显示的366a；未显示的附加的槽)容纳纵梁销(stringer pin)348。当铰接部分200在其角度范围内旋转时，槽(显示的368a；未显示的附加的槽)容纳纵梁销352a、352b。 
纵梁336、342同样将端盖210连接到端盖230。通过将纵梁销孔338、344分别放置成邻近于销孔(显示的224a；未显示的附加的销孔)且放置于销孔的外侧，将纵梁销348插入所述四个孔中，并且然后固定纵梁销348，来将纵梁336、342连接到端盖210。在销孔(224a或附加销孔)和相应的纵梁销孔(338或344)之间将垫圈350a、350b分别地放置在端盖210的一侧上。通过将纵梁销孔340、346分别放置成邻近于铆钉销孔240a、240b (在图5中显示的240b)且放置于铆钉销孔的外侧，将铆钉销352a插入铆钉销孔240a中并且将铆钉销352b插入铆钉销孔240b中，并且固定相应的铆钉销352a、352b，来将纵梁336、342连接到端盖230。在铆钉销352a和铆钉销孔240a之间将垫圈354a放置在端盖230的一侧上，并且在铆钉销352b和销孔240b之间将垫圈354b放置在端盖230的一侧上。当铰接部分200在其角位置的范围内移动时，箱360和纵梁336、342通过端盖210、230的连接将铰接部分200保持在平行四边形的形状。换句话说，铰接臂被配置成在角位置范围内在端盖210、230之间保持实质上恒定的相对旋转位置。同样以另一方式说明，端盖210、230中的每个具有纵向轴线，并且当铰接臂在其角位置范围内移动时，这两个纵向轴线保持平行。应该理解到，在端盖之间的此关系存在于所有于此公开的实施方式中。 
应该理解到，以上论述的任意铆钉或销可被允许滚动功能的其他已知零件取代，例如，各种类型的紧固件、柱、柄、杆、轴，或枢轴件。在此实施方式中，端盖230通过紧固件(未显示)同样被连接到U形夹螺栓夹具(clevis bolt holder)270。该紧固件贯穿位于端盖230内的孔271和位于U形夹螺栓夹具内的端盖安装孔272两个而被排线(见图5)。 
滚轮销380被插入位于箱360上的滚轮销孔(显示的376a；未显示的附加滚轮销孔)中。在箱360的侧壁之间，将具有带开口端的管状形状的电缆滚子(cable roller)382环绕滚轮销380放置。在此实施方式中，电缆滚子382被允许围绕滚轮销380的外表面旋转，以便减小通过铰接部分200的移动部件而施加到电缆320的摩擦力的量，并且减小在电缆320上的磨损。在可选实施方式中，电缆滚子382可被忽略。在此实施方式中，当箱铆钉372a、372b被安装到相应的铆钉销孔240a、240b中时，该箱铆钉372a、372b被分开(即，在其内端部之间存在间隙)，以便适应电缆230在其间的运动，而不必与箱铆钉372a、372b中的任何一个相接触。 
如图3A和5最佳所见，在此实施方式中，电缆320被连接到与弹簧调整销332相对应的第一电缆连接点322。电缆320从第一电缆连接点322，通过弹簧330的内部，并且朝向端盖230的方向排线。电缆230通过位于箱360端部的电缆孔364并进入端盖230的内部来排线。在图3A和5中 描述的铰接部分200的角位置中，电缆320与电缆滚子382相接触。在端盖230内部，电缆320在第二电缆连接点324处被连接到U形夹螺母(clevis nut)278上。在此实施方式中，电缆320在第二电缆连接点324处通过电缆中的结被连接到U形夹螺母278。可选地，电缆320在第二电缆连接点324处可通过其他合适的固定方式被连接，所述其他合适的固定方式包括但不限于紧固件、固定的垫圈、包装、卷曲，或电缆320的焊接，或使用适合的粘结。U形夹螺母278在U形夹槽(clevis slot)260内被连接到可调整的U形夹螺栓262。U形夹螺栓262具有螺纹部分266和头264。头264可以是带有槽的，用于容纳平头螺丝刀，或者其他形状以便容纳已知驱动器类型，例如，飞利浦、六角、内六角(艾伦)、星形的，或扳手头(蛇-眼)驱动器。U形夹螺母278具有螺纹内部或者U形夹螺栓接合部分(clevis-bolt engaging portion)280，和在U形夹槽260内可滑动的外表面(未标记)。 
在此实施方式中，U形夹螺栓262通过U形夹槽260和U形夹螺栓夹具270的设计被保持在拴住的位置(captive position)，以便当U形夹螺栓262的头264旋转时，U形夹螺母278在U形夹槽260内沿着U形夹螺栓262的螺纹部分266的全长向上或向下移动。例如，假定U形夹螺栓262和U形夹螺母278包括标准的向右旋的螺纹，则U形夹螺栓262的头264的顺时针旋转将向上移动U形夹螺母278(即，朝向关于图5页面的上部)。因为电缆320被固定地连接在位于U形夹螺母278内的第二电缆连接点324处，所以U形夹螺母278在向上方向的运动沿着电缆320长度设置了附加张力。作用在电缆320上的附加张力沿着电缆320的长度朝向位于第一电缆连接点322处的弹簧调整销332移动。结果，弹簧调整销332在朝向端盖230的方向上被拉动，从而压缩弹簧330。当弹簧330压缩时，由压缩弹簧330产生的恢复力沿着弹簧330的长度作用在向外的方向上。因为弹簧330在弹簧330的邻近端盖230的端部处被截获地固定于箱360内，所以弹簧330的恢复力作用在朝向第一电缆连接点322的方向上，并且通过弹簧调整销332而因此被转移到电缆320。电缆320因此对端盖230(和相关地连接到那里的任意部件，包括设备架290和任意连接的设备)提供了附加的平衡力。在以上方式中，铰接部分200可被调整以适合不同质量 的用户设备，而不必需要更换铰接部分200的任意部件。 
在一些应用中，需要精密地接近平衡力的量，该平衡力被要求施加到铰接部分以便当在其角位置的全部范围内调整臂时支撑臂(和连接到那里的任意设备)的质量。此“平衡力近似值”增加了铰接部分的运动的平滑性，并且减少了由于施加的平衡力太大或太小而产生的臂将偏离选定的角位置的风险。 
根据本发明概念的一个方面，在此实施方式中，所述“平衡力近似值”通过在支撑面250周围排线电缆320来完成，该支撑面250包括第一部分252、第二部分254和第一部分252和第二部分254在其会合的过渡表面256。在此实施方式中，第一部分252是弯曲的表面，并且第二部分254是线性的表面。在此实施方式中，当铰接部分200处于其最大正向角位置时(如图3A和5所示)，在转向离开第一部分252和经由电缆孔364排线之前，电缆320部分地接合第一部分252。在此实施方式中，当铰接部分200在其角位置从+45°向下朝向水平面(即，0°，如图3B所示)的范围内移动时，电缆320将与更多的第一部分252相接触，直到在铰接部分200的近似水平的角位置上，电缆320将与实质上全部的第一部分252最多到过渡表面256相接触，并且随后将继续在实质上水平的方向上通过电缆孔364。当铰接部分200在其角位置从0°向下朝向其最大负向角位置(在此实施方式中的-45°，如图3C所示)的范围内移动时，电缆320将保持与实质上全部的第一部分252相接触，但在进入电缆孔364之前将开始转向朝向第二部分254的方向。换句话说，当铰接部分200移向其最大负向角位置时，电缆320的路径将靠近第二部分254。但是，电缆320在贯穿铰接部分200角范围的任意一点上都不会接触第二部分254。如以下更详细的解释，尽管在此实施方式中，为易于成型，第二部分254是线性的表面(在横截面中)，但是第二部分254可以是任意可能的形状，以便当铰接部分200从水平位置向下朝向其最大负向角位置移动时，避免电缆320接触第二部分254。如于此使用的术语“负旋转方向”是指铰接部分在朝向其最大负向角位置方向的旋转，并且术语“正旋转方向”是指铰接部分在朝向其最大正向角位置方向的旋转。在附图中所示的实施方式中，负旋转 方向相当于铰接部分的顺时针旋转，并且正旋转方向相当于铰接部分的逆时针旋转。 
在此实施方式中，当从横截面上看时，过渡表面256是弧形的形状。提供过渡表面256的曲率，用于不具有可接触并潜在地损害电缆320的锐边的目的。应该理解到，在可选实施方式中，过渡表面256可以是任意合适的形状，以便允许电缆320围绕其缠绕而不产生对电缆320的损害。 
术语“力”和“转矩”在以下描述和等式中被使用。然而，应该理解到，为了简易型，单位赫兹2(即，秒-2(s-2)被从以下的描述和等式中排除。而且，为易于计算，在以下的描述和等式中，铰接部分200自身的质量被忽略考虑。可选地，应该理解到，此质量可被考虑且包括在以下提供的等式中。 
在此实施方式中，支撑面250的配置被预先决定，以便当铰接部分200在从其最大正向角位置向下到近似水平位置的角位置范围内移动时，电缆320围绕支撑面250的缠绕提供了沿着电缆长度的增加的转矩量。增加的转矩沿着电缆320的长度转移，并且在此近似上述铰接部分角位置的水平范围内被用于支撑连接到铰接部分的任意部件的质量。当铰接部分200在从近似水平位置向下朝向其最大负向角位置的角位置范围内移动时，电缆320保持与实质上所有的第一部分252相接触，并且逐渐靠近第二部分254而永远不会与其接触。但是，因为在此铰接部分角位置的下-水平范围内(sub-horizontal range)不要求附加的力来接近必要力的量以支撑铰接部分200，所以第一部分252开始在过渡表面256处被切除，即，在第二部分254开始的点处被切除。 
当铰接部分200在其角位置范围内移动时，铰接部分200的长度LA(见图3A)包括在此实施方式中相对于水平面被计算的水平长度分量和垂直长度分量。例如，在图3B中，铰接部分200处于完全水平的方向(即，角A2等于0°)。在此方向上，铰接部分200长度的水平分量LH等于铰接部分长度LA，并且铰接部分长度的垂直分量等于0。如以上论述，在此实施方式中，角A在平行于铰接部分200的上表面画的第一线和平行于水平面画的第二线之间形成。在任意选定的角A上，铰接部分200长度LA的 水平分量LH通过下列等式被计算出： 
LH＝(cosA)(LA)                                    (等式1) 
如以下所示的等式2，铰接部分200长度的水平分量被用于计算由连接到铰接部分200的任意部件的质量产生的关于轴线的转矩，该轴线邻近铰接部分200围绕其旋转的支撑面。在此实施方式中，旋转轴线贯穿位于端盖230上的铆钉孔238a、238b的中心，在端盖230中，箱铆钉372a旋转(见图4和5)。如图3A最佳所见，对于铰接部分200，铰接部分200的长度LA在旋转轴线和相对的连接轴线之间被测量，在此实施方式中，该相对的连接轴线是通过位于端盖210上的铆钉孔(显示的220a；未显示的附加的铆钉孔)的中心画的轴线，在端盖210中，箱铆钉372b旋转。对于铰接部分200选定的角位置，物体-质量力F1的数值具有第一数值： 
F1＝(LH)(mobj)                                    (等式2) 
其中，mobj等于连接到铰接部分200的物体的质量。 
在此实施方式中，旋转轴线在支撑面250内的精确位置，和支撑面250的形状，已经被预先确定，以便接近在铰接部分200选定角位置处的支撑力F2的数值，该支撑力F2的数值如下述被计算出。根据以上-描述的平衡力近似值的概念，对于铰接部分200的特殊角位置，物体-质量力F1的数值可期望地处于支撑力F2数值的特定差值内。例如，与角A的0°位置相对应的物体-质量力F1的数值处于与角A的0°位置相对应的支撑力F2数值的期望差值内。在铰接部分选定的角位置处的数值F2被如下计算： 
F2＝(Fs)(Dt)                                       (等式3) 
其中，F2是由电缆在铰接部分中的电缆连接点处提供的支撑力；Fs是由弹簧提供的恢复力；并且Dt等于在(i)旋转轴线和(ii)正切于在铰接部分200的相应角位置处的电缆路径画的线之间沿着最小长度画的线来测量的距离。与其中角A等于+45°的铰接部分200的角位置相对应的示例性距离Dt被标记在图5中。由弹簧在给定弹簧的压缩状态下提供的恢复力Fs通过将弹簧的弹簧刚度系数乘以弹簧端部移动离开其平衡位置的距离来计算，如以下等式所示： 
Fs＝(s)(x)                                (等式4) 
其中s是弹簧的弹簧刚度系数；并且x是弹簧端部被离开其平衡位置的距离。 
如本领域普通技术人员将理解到的，给定弹簧的弹簧刚度系数是将弹簧压缩规定距离所需质量的量，并且典型地具有千克每毫米或者磅每英寸的单位。对于许多弹簧，弹簧刚度系数是恒定的，而与弹簧的位移无关。如于此详细描述的，为适应连接物体的较大的初始质量(即，较大的mobj数值)，可通过诸如预先-压缩弹簧330来调整弹簧330的恢复力。可选地，弹簧330可被具有非-线性弹簧刚度系数的弹簧而取代，以便当调整弹簧的压缩状态时，由弹簧施加的恢复力可动态地变化。使用具有非-线性力响应的弹簧的实施例被以下进一步描述。 
应该理解到，因为计算的数值F1和F2具有质量-长度的单位(例如，磅-英尺或者千克-米)，所以在数值F1和F2之间的差值同样具有质量-长度的单位。在铰接部分200的选定角位置处，数值F1和F2之间的差值F3被如下计算： 
F3＝F1-F2                                (等式5) 
在铰接部分200的选定角位置处，为将差值F3转换成具有质量单位的第四数值mf，我们将差值F3除以铰接部分200的长度LA，如以下计算： 
mf＝F3/LA                                (等式6) 
根据应用本发明概念的一种方法，计算第四数值mf的值的过程被重复用于铰接部分200的多个角位置。在支撑面250内的旋转轴线的位置被预先确定，以便在铰接部分200的多个角位置上使物体-质量力F1的数值处于支撑力F2的期望差值内，以便当计算数值mf时，对于铰接部分220的任意可能的角位置来说，数值mf不会超过预先确定的绝对值，如以下进一步详细描述的。因为LA对于给定的铰接部分是常量，所以F3同样具有预先确定的绝对值。能以在铰接部分200的最大正向角位置和最大负向角位置之间特定的角增量来计算数值F1和F2，例如，以5°增量。 
在一些实施方式中，在铰接部分200的至少一些角位置中的第四数值 mf可能是负的。在这些应用中，第四数值代表连接到铰接部分200的物体的部分的质量(即，部分数值mobj)，该铰接部分200必须通过附加的平衡力来克服。第四数值mf的最大期望绝对值可基于平衡力的量而被预先确定，该平衡力要求通过摩擦力而被转移到铰接部分200，以便支撑物体mobj过量部分的质量。在此实施方式中，mf预先确定的绝对值是3.0磅(1.4kg)。在此实施方式中，通过将铰接部分200连接到相应的端盖210、230的各种销348、352a、352b、372a对铰接部分200施加摩擦力来提供附加的平衡力。可选地，摩擦力可通过其他已知方式被施加到铰接部分200。在进一步可选的实施方式中，支撑面250的形状或者由弹簧330施加到电缆320的平衡力的量可被改变，以便减小用于通过摩擦力对铰接部分200提供平衡力的需求。 
在计算于此描述的支撑面的特定形状和尺寸中，考虑了很多横截面形状和部件布置。在根据此公开的发明概念的产生支撑面的方法的一个实施方式中，选择了具有近似圆形形状(当在横截面上观察时)的支撑面。电缆被围绕圆形支撑面的表面布线，电缆通过其与力-提供部件(例如，弹簧)的接合而经受已知的恢复力。在铰接部分的各种角位置上计算在支撑面内任意选定的旋转轴线和正切于电缆路径画的线之间的最小距离。发现，由在铰接部分的下-水平面角位置上围绕支撑面缠绕的电缆产生的转矩具有实质上高于在其角位置的范围内提供适当的平衡力(即，支撑连接到那的物体的质量)给铰接部分所必须的数值。因此，做出决定，以删除在与铰接部分的水平位置近似相对应的过渡表面处开始的部分支撑面。这样，当铰接部分在其角位置的下-水平面范围内移动时，电缆摆脱支撑面，并且因此可靠近旋转轴线，从而减少了通过其到电缆的连接而转移到铰接部分的平衡力(即，转矩)的量。换句话说，支撑面的轮廓被定形成以便当铰接部分从最大正向角位置到水平角位置旋转时，通过电缆提供到铰接部分的支撑力F2的数量增加，并且当铰接部分从水平角位置到最大负向角位置旋转时，该支撑力F2的数量减少。在图1-18中公开的实施方式中，支撑面删除的部分在横截面上近似于圆形的几何部分，该圆形的几何部分在几何术语上被限定成由几何弦和相应的在所述圆上的几何弧的周边封入的区域。在这些实施方式中，为易于制造选择此删除形状，因为删除工艺包括 沿着圆的几何弦单一、线性的切除(即，在三维中单一的、平面的切除)。应该理解到，在可选的实施方式中，当铰接部分在其铰接位置的下-水平面范围内移动时，支撑面的删除部分可以是任意合适的形状，以便电缆不能接触支撑面。 
参照等式2和3和以上提供的公开内容，对于具有给定长度和连接到那的物体质量的范围的铰接部分，申请人试图在铰接部分的给定角位置上通过改变弹簧的弹簧刚度系数和/或通过改变距离Dt来近似地平衡力F1和F2。做出对距离Dt的改变是通过调整：(1)支撑面的半径；(2)在支撑面上的过渡表面(切掉的表面)的位置；和/或(3)旋转轴线的位置。申请人实验了以上这些变量，以便找出合适的支撑面形状和尺寸，以用于物体质量的期望范围(即，质量mobj的期望范围)。 
应该理解到，以上描述的发明概念和解决方案同样地可应用到于此描述的每个实施方式。于此论述的发明概念提供了必要平衡力的合理近似值，该必要平衡力用于连接到铰接部分的质量的范围。应该理解到，此解决方案是在更为确切的支撑面或者为固定数量的质量产生的平衡力近似值方面的妥协方案。在此处公开的实施方式中，申请人对产生用于在近似5.0和20.0磅之间(2.3和9.1kg)的质量范围的平衡力曲线很感兴趣。应该理解到，可使用此处公开的发明概念用于其他质量数值或质量数值范围。 
根据此处描述的发明概念的支撑面的两个特定实施方式将在以下被描述。在这些实施方式中，描述了各种距离d1-d10，包括一些给定正值的距离和其他给定负值的距离。应该理解到，无论以下给定距离的数值是正还是负与以下关于图17和18中描述轮廓的论述之外的毫无关联。只参照图17和18，如果在相应的图中从特殊点的测量是靠右或向上的，则距离d1-d10以下被给予正值，并且如果在相应的图中从特殊点的测量是靠左或向下的，则距离d1-d10以下被给予负值。应该理解到，对于根据本发明概念的特定支撑面重要的是，绝对距离和零件的相应布置，而不是其空间方向。 
在图17中描述了支撑面3010的第一实施方式。此轮廓包括第一部分3252、第二部分3254、第一部分3252和第二部分3254在其会合的过渡表 面3256和销位置中心3384。在此轮廓中，第一部分3252表示具有曲线半径中心点3388和半径3386的圆的弧。在此实施方式中，半径3386具有0.800英寸(20.32mm)的数值。曲线半径中心点3388通过距离d1和垂直地通过距离d2水平地与销位置中心3384分离。在此实施方式中，距离d1具有0.275英寸(6.99mm)的数值，并且距离d2具有0.100英寸(2.54mm)的数值。过渡表面3256通过距离d3和垂直地通过距离d4水平地与销位置中心3384分离。在此实施方式中，距离d3具有0.131英寸(3.34mm)的数值，并且距离d4具有-0.687英寸(-17.45mm)的数值。第二部分3254的端部通过距离d5水平地与销位置中心3384分离。在此实施方式中，距离d5具有-0.482英寸(-12.24mm)的数值。在沿着第二部分3254画的第一线和水平通过销位置中心3384画的第二线之间测量角D。在此实施方式中，角D等于48.2°。根据此实施方式的支撑面被合并到以上详述的延伸臂110中。 
在图18中描述了支撑面4010的第二实施方式。此轮廓包括第一部分4252、第二部分4254、第一部分4252和第二部分4254在其会合的过渡表面4256和销位置中心4384。在此轮廓中，第一部分4252表示具有曲线半径中心点4388和半径4386的圆的弧。在此实施方式中，半径4386具有0.650英寸(16.51mm)的数值。曲线半径中心点4388通过距离d6和垂直地通过距离d7水平地与销位置中心4384分离。在此实施方式中，距离d6具有-0.275英寸(-6.99mm)的数值，并且距离d7具有-0.100英寸(-2.54mm)的数值。过渡表面4256通过距离d8和垂直地通过距离d9水平地与销位置中心4384分离。在此实施方式中，距离d8具有0.093英寸(2.37mm)的数值，并且距离d9具有0.436英寸(11.07mm)的数值。第二部分4254的端部通过距离d10水平地与销位置中心4384分离。在此实施方式中，距离d10具有0.299英寸(7.59mm)的数值。在沿着第二部分4254画的第一线和水平通过销位置中心4384画的第二线之间测量角E。在此实施方式中，角E等于48.2°。根据此实施方式的支撑面被合并到以下详细描述的延伸臂1110、2110中。 
应该理解到，虽然在图17和18中示出的实施方式具有接近边的过渡 表面3256、4256，但在这些实施方式中的过渡表面3256、4256可以是任意合适形状，以便当臂的铰接部分在其角位置范围内旋转时，电缆上的磨损可被最小化。例如，在本发明的范围内，过渡表面3256、4256可以是圆的几何弧的形状，或者任意其他曲线形状。 
图6-8描述了根据本发明概念的延伸臂1110的第二实施方式。在此实施方式中，通过增加了系数1000的参照数字来表示与第一实施方式(延伸臂110)共享的元件。例如，在图1中的下臂150相当于在图6中的下臂1150。 
延伸臂1110包括端盖1230、下臂1150、端盖1210、上臂1170和设备架1290。端盖1230包括可连接到，例如，基础部分(未显示)或支撑架(未显示)的轴1236。轴1236可安装到，例如，以诸如在专利号为7,096,560的于2006年8月29日授权并且题名为“METHOD OF MAKING A CONFIGURABLE MOUNT”的美国专利中所公开的那些的任意数量的各种配置来布置的安装托架(未显示)的轴夹具，该专利的公开内容通过引用并入此处，就像在此完全阐述一样。 
下臂1150包括上槽形件1156和下槽形件1160。在此实施方式中，上臂1170是实心的前臂1180。前臂1180和端盖1210是实质上相似于在专利号为7,540,457的于2009年6月2日授权并且题名为“ANGLED MINI ARM HAVING A CLEVIS ASSEMBLY”的美国专利中所公开的前臂和端盖的设计，该专利的公开内容通过引用并入此处，就像在此完全阐述一样。前臂1180通过前臂轴1186被枢转地连接到端盖1210(见图7)。在此实施方式中，设备架1290包括倾斜体主体1302、倾斜体U-板1304和适配器板1294。倾斜体U-板1304相对于倾斜体主体1302关于倾斜体销(未显示)旋转，该倾斜体销通过一对倾斜体销盖(显示的1298a；未显示的附加倾斜体销盖)而被隐藏。应该理解到，在此实施方式中，于此描述的或在被合并于此的参考文献中的一个中公开的各种倾斜体设备适合取代设备架1290。 
在可选实施方式中，一个或多个设备电缆夹(未显示)可被包括在端盖1230、下臂1150、端盖1210、上臂1170和/或设备架1290上或靠近它 们，用于支撑和隐藏设备电缆。 
在此实施方式中，下臂1150是铰接部分1200，如以上限定的那个术语。在图6-8中，铰接部分1200被示出在第一角位置，该第一角位置在此实施方式中代表铰接部分1200的最大正向角位置。在平行于上槽形件(即，沿着上槽形件1156的上表面)画的第一线和平行于水平面画的第二线之间测量的铰接部分角B代表铰接部分1200的角位置相对于水平面的测量。在此实施方式中，与水平面成的角B等于+45°。应该理解到，在从最大正向角位置向下通过水平角位置并进一步到最大负向角位置的角位置范围内，可调整铰接部分1200，在此实施方式中，该最大负向角位置与角B的-45°测量值相对应。还应该理解到，在其他实施方式中，铰接部分1200的角范围可大于或小于以上论述的角范围，具有较大的或较小的其最大正向和最大负向角位置的绝对值，或者具有不相等绝对值的最大正向和最大负向角位置。 
现在参照图7和8，将更为详细地描述铰接部分1200的零件和功能。铰接部分1200包括封入弹簧1330的箱1360。在此实施方式中，箱1360是下槽形件1160的组成部分。在邻近端盖1230的箱1360端部，箱包括电缆1320贯穿通过的电缆孔1364。在此实施方式中，电缆1320被连接在与弹簧定位器1334相一致的第一电缆连接点1322，在此实施方式中，该弹簧定位器1334被耦合到相应的弹簧1330端部。 
在此实施方式中，通过将位于上槽形件1156上的销孔(显示的1158a；未显示的附加销孔)放置成靠近位于端盖1230上的销槽1240并放置于其外侧，将销(未显示)插入通过所述销孔(1158a或者附加销孔)和所述销槽1240，并且然后将销固定在适当的位置，来将上槽形件1156连接到端盖1230。在销槽1240的各自开口和在上槽形件1156上的相应销孔(1158a或者附加销孔)之间将垫圈(未显示)放置在端盖1230的一侧或两侧上。通过将位于上槽形件1156上的销孔(显示的1158c；未显示的附加销孔)放置成靠近位于端盖1210上的销槽1227并放置于其外侧，将销(未显示)插入通过所述销孔(1158c或者附加销孔)和所述销槽1227，并且然后将销固定在适当的位置，来将上槽形件1156连接到端盖1210。 在销槽1227各自的开口和相应销孔(1158c或者附加销孔)之间将垫圈(未显示)放置在端盖1210的一侧或两侧上。 
在此实施方式中，通过将位于下槽形件1160上的销孔(显示的1164a；未显示的附加销孔)放置成靠近位于端盖1230上的销槽1238并放置于其外侧，将销(未显示)插入通过所述销孔(1164a或者附加销孔)和所述销槽1238，并且然后将销固定在适当的位置，来将下槽形件1160连接到端盖1230。在销槽1238的各自开口和相应销孔(1164a或者附加销孔)之间将垫圈(未显示)放置在端盖1230的一侧或两侧上。通过将位于下槽形件1160上的销孔(显示的1164c；未显示的附加销孔)放置成靠近各自的销孔(显示的1226a；未显示的附加销孔)并放置于其外侧，将销(未显示)插入通过所述四个销孔，并且然后将销固定在适当的位置，来将下槽形件1160连接到端盖1210。在各自销孔(1226a或者附加销孔)的开口和在下槽形件1160上的相应销孔(1164c或者附加销孔)之间将垫圈(未显示)放置在端盖1210的一侧或两侧上。应该理解到，以上论述的任意销可用允许滚动功能的其他已知零件替代，例如，各种类型的紧固件(包括但不限于铆钉、螺丝和螺栓)、柱、柄、杆、轴，或枢轴件。 
滚轮销1380被插入位于箱1360上的滚轮销孔(显示的1376a；未显示的附加滚轮销孔)中。在箱1360的侧壁之间，将具有带开口端的管状形状的电缆滚子1382环绕滚轮销1380放置。在此实施方式中，电缆滚子1382被允许围绕滚轮销1380的外表面旋转，以便减小通过铰接部分1200的移动部件而施加到电缆1320的摩擦力的量，并且减小在电缆1320上的磨损。 
如图7和8最佳所见，在此实施方式中，电缆1230被连接到与弹簧定位器1334相对应的第一电缆连接点1322。电缆1320从第一电缆连接点1322，通过弹簧1330的内部和位于箱1360内的电缆孔1364，并进入端盖1230的内部而排线。在图6-8中描述的铰接部分1200的角位置中，电缆1320与电缆滚子1382相接触。在端盖1230内部，电缆1320在第二电缆连接点1324处被连接到U形夹螺母1278。在U形夹槽1260内，U形夹螺母1278被连接到可调整的U形夹螺栓1262。U形夹螺栓1262具有螺纹 部分1266和头1264。头264可以是带槽的，用于容纳调整工具，如以上关于第一实施方式的U形夹螺栓262的头264所论述的内容。U形夹螺母1278具有螺纹内部或者U形夹螺栓接合部分1280，和在U形夹槽1260内可滑动的外表面(未标记)。 
在此实施方式中，U形夹螺栓1262通过U形夹槽1260和与U形夹螺栓1262重叠的U形夹螺栓盖1274的设计被保持在拴住的位置。当U形夹螺栓1262的头1264旋转时，U形夹螺母1278在U形夹槽1260内沿着U形夹螺栓1262的螺纹部分1266的全长向上或向下移动，相似于延伸臂110的第一实施方式的U形夹螺栓262与其U形夹螺母278相作用的方式。因为电缆1320被固定地连接在位于U形夹螺母1278内的第二电缆连接点1324处，所以U形夹螺母1278在向下方向的运动设置了沿着电缆1320长度的附加张力。结果，电缆1320在第一电缆连接点1322处拉弹簧定位器1334，从而压缩弹簧1330。当弹簧1330压缩时，由压缩弹簧1330产生的恢复力作用在朝向第一电缆连接点1322的方向上(因为弹簧1330在第一电缆连接点1322反向的端部处被压而抵住箱1360的实心壁)，并且所述恢复力通过弹簧定位器1334因此被转移到电缆1320。电缆1320因此对铰接部分1200(和相关地任意连接到其的部件，包括上臂1170、设备架1290和任意连接的用户设备)提供了附加力。在以上方式中，铰接部分1200可被调整以适合不同质量的用户设备，而不必需要更换铰接部分1200的任何部件。 
在此实施方式中，电缆1320在支撑面1250周围排线，该支撑面1250包括第一部分1252、第二部分1254和第一部分1252和第二部分1254在其会合的过渡表面1256。在此实施方式中，当在横截面方向看时，第一部分1252是弯曲的表面，并且第二部分1254是线性的表面。尽管在此实施方式中，为易于成型，第二部分1254是线性的表面，但是第二部分1254可以是任意可能的形状，以便当铰接部分1200从水平位置向下朝向其最大负向角位置移动时，避免电缆1320接触第二部分1254。当铰接部分1200在其角位置的全范围内移动时，电缆1320与支撑面1250的相互作用实质上一致于第一实施方式的电缆320与其支撑面250的相互作用，所述相互 作用在以上被详细解释。 
图9、10A和11-16描述了根据本发明概念的延伸臂2110的第三实施方式。在此实施方式中，通过分别从中增加了系数1000的参照数字表示与第一实施方式和第二实施方式(延伸臂110，1110)共享的元件。例如，在图1中的下臂150和在图6中的下臂1150相当于在图9中的下臂2150。 
延伸臂2110包括具有第一托架部件或夹2114的支撑架2112、基础部分2120、下臂2150、端盖2210、上臂2170和设备架2290。在此实施方式中，第一托架部件2114在横截面上是近似U-形状，并且包括在其下部的可适合于螺纹杆(未显示)的螺纹孔。可调整螺纹杆以改变支撑架2112的支撑厚度。应该理解到，支撑架2112可用属于本公开内容范围的任意已知支撑架替换，例如，在以上论述的通过引用被合并于此的参考文献中公开的任意设备。在此实施方式中，设备架2290包括连接到倾斜体U-板2304的倾斜体主体2302和旋转板2316。在此实施方式中，应该理解到，于此描述的或在被合并于此的参考文献中的一个中公开的各种倾斜体设备的任意一个适合于取代设备架2290。 
在此实施方式中，上臂2170是实心的前臂2180。前臂2180和端盖2210实质上相似于关于以上论述的延伸臂1110的第二实施方式描述的前臂1180和端盖1210的设计。前臂2180通过前臂轴2186被枢转地连接到端盖2210(见图10A)。基础部分2120包括基础板2122，该基础板2122的底部表面适合于与支承面(未显示)相接触。在此实施方式中，第一托架部件2114被插入并且被保持在基础板2122内。基础部分2120还包括内管(tube insert)2136和端盖2230。如以下进一步详细所述，具有中空主体和开口端部的设备电缆盖2132被可释放地连接到端盖2230。设备电缆盖2132适合于适应设备电缆(未显示)经由于此的通过，以便贯穿延伸臂2110的基础部分2120实质上隐藏设备电缆。在此实施方式中，设备电缆盖2132具有实心的内部。在可选的实施方式中，设备电缆盖2132可包括其中的穿孔(未显示)。在进一步可选的实施方式中，一个或多个设备电缆夹(未显示)可被包括在基础部分2120、端盖2210、端盖2230、前臂2180和/或设备架2290上或靠近它们，用于支撑和隐藏设备电缆。这些 设备电缆夹可以可选地包括相似的穿孔。 
在此实施方式中，下臂2150是铰接部分2200，如以上限定的那个术语。在图9、10A和11中，铰接部分2200被示出在第一角位置，该第一角位置在此实施方式中代表铰接部分2200的最大正向角位置。在平行于上槽形件顶部(即，沿着铰接部分盖2202的上表面)画的第一线和平行于水平面画的第二线之间测量的铰接部分角C代表铰接部分2200的角位置相对于水平面的测量。在此实施方式中，与水平面成的角C等于+45°。应该理解到，在从最大正向角位置向下通过水平角位置并进一步到最大负向角位置的角位置范围内，可调整铰接部分2200，在此实施方式中，该最大负向角位置与角C的-45°测量值相对应。还应该理解到，在其他实施方式中，铰接部分2200的角范围可大于或小于以上论述的角范围，具有较大的或较小的其最大正向和最大负向角位置的绝对值，或者具有不相等绝对值的最大正向和最大负向角位置。 
现在参照图10A和11-13，将更为详细地描述基础部分2120和铰接部分2200的零件和功能。在此实施方式中，基础部分2120包括部分地停留在基础板2122内的内管2136。具有套管唇2144(见图13)的套管2142实质上停留在内管2136的内部(套管唇2144在图9中是可见的)。套管2142允许延伸臂2110关于垂直通过如图9和10A所示的内管2136的中心画的轴线旋转。弹簧管2138被部分地插入套管2142的内部。弹簧管2138部分地保持弹簧2330。以下将被更为详细地论述的弹簧定位器2140位于弹簧2330的底部。端盖2230的轴2236实质上位于弹簧管2138的周围，并停留在套管2142的唇2144的表面上。应该理解到，在可选的实施方式中，套管2142可包括在其中的槽，用于允许设备电缆经由于此的通过。 
基础部分5120的可选实施方式在图10B中示出。在此实施方式中，通过分别从中增加了系数3000的参照数字表示与第三实施方式的基础部分2120共享的元件。例如，在图10A中的端盖2230相当于图10B中的端盖5230。 
在此实施方式中，基础部分5120实质上相同于延伸臂5110的第三实施方式的基础部分2120，将在以下进一步详细描述的弹簧组件除外。在此 实施方式中，第一弹簧5330和第二弹簧5331位于弹簧管5138内，并且通过自由地在弹簧管5138内移动的弹簧分离器5335而被分开。在此实施方式中，弹簧分离器5335接近在其中心处的具有孔(未标记)的平垫圈，以允许电缆5320经由于此的通过。在进一步可选的实施方式中，弹簧分离器5335可以是任意合适的形状，以便保持适当地定位(即，横切于电缆5230的路径，如图10B所示)而稳固地保持与第一弹簧5330和第二弹簧5331相接触，例如，具有其各自平端部彼此相接触的一对弹簧定位器5140的形状。 
在此实施方式中，第一弹簧5330和第二弹簧5331是具有彼此不同的弹簧刚度系数的圆柱形压缩弹簧。在此实施方式中，第一弹簧5330具有相对于第二弹簧5331更大的弹簧刚度系数。应该理解到，第一弹簧5330和第二弹簧5331的布置可以可选地被颠倒。在进一步可选的实施方式中，第一弹簧5330和/或第二弹簧5331可以是非-圆柱形形状的，例如，圆锥形的、桶形的，或沙漏形状。这些非-圆柱形弹簧类型典型地具有非-恒定弹簧刚度系数，并且当弹簧被压缩单位距离时，可因此被用于产生非-恒定恢复力的量。例如，可拿100磅(43.36kg)的质量来将特定圆锥体弹簧从其平衡状态压缩到一英寸(2.54cm)的压缩状态(从平衡开始测量)，而150磅(68.04kg)的质量将同一弹簧从一英寸(2.54cm)的压缩状态压缩到二英寸(5.08cm)的压缩状态。为更有效地适应变化质量范围的设备，例如，通过基于U形夹螺栓5262的调整带来的U形夹螺栓5278在U形夹槽5260内向上或向下方向的运动如图10B所示，第一弹簧5330或第二弹簧5331可以可选择地被预先-加载，以便在其中产生期望的基准恢复力。在此实施方式中，如果使用者需要适应较小范围的质量，第二弹簧5331不可以被预先-压缩，或者可以被预先-压缩小的量，以便施加到弹簧定位器5140(和因此在第一电缆连接点5322处的电缆5320)的第一弹簧5330和第二弹簧5331的联合恢复力被保持很小。相反地，如果使用者需要适应较大范围的质量，第二弹簧5331可以被预先-压缩较大的量(例如以便由第二弹簧5331产生的恢复力和由第一弹簧5330产生的恢复力是一样的)，以便施加到弹簧定位器5140(和因此在第一电缆连接点5322处的电缆5320)的第一弹簧5330和第二弹簧5331的联合恢复力被增加。在这种 方式中，所需的通过摩擦(例如通过将铰接部分连接到各自的端盖的销)被提供给铰接部分的平衡力的量是减少的。 
返回参照延伸臂2110的第三实施方式，如图12最佳所见，在此实施方式中，铰接部分2200包括上槽形件2156和下槽形件2160。下槽形件2160包括与第二电缆连接点2324相对应的一对保持元件或钩2162a、2162b。在此实施方式中，电缆2320在第二连接点2324处通过电缆-保持销被连接到钩2162a、2162b(在图10A中但未单独标记地示出的)。在可选的实施方式中，钩2162a、2162b和电缆-保持销可以从下槽形件2160上忽略，并且电缆2320可通过其他合适的附加方式被保持在第二连接点2324处，该附加方式包括但不限于紧固件、固定的垫圈、包装、打结，或者电缆2320关于位于下槽形件2160上的附加点(未显示)的卷曲、焊接，或合适的粘结。 
在此实施方式中，通过将位于上槽形件2156上的销孔2158a、2158b放置成靠近位于端盖2230上对应的销孔2240a、2240b(在图12中显示但未标记的2240a)并放置于其外侧，将销(未显示)插入通过所述四个销孔，并且然后将销固定在适当的位置，来将上槽形件2156连接到端盖2230。在各自的销孔(2240a或2240b)的开口和在上槽形件2156上的相应销孔(2158a或2158b)之间将垫圈(未显示)放置在端盖2230的一侧或两侧上。通过将位于上槽形件2156上的销孔2158c、2158d放置成靠近位于端盖2210上的销槽2227并放置于其外侧，将销(未显示)插入通过销孔2158c、2158d和销槽2227，并且然后将销固定在适当的位置，来将上槽形件2156连接到端盖2210。在销槽2227的各自开口和相应销孔(2158c或2158d)之间将垫圈(未显示)放置在端盖2210的一侧或两侧上。 
在此实施方式中，通过将位于下槽形件2160上的销孔(显示的2164a；未显示的附加销孔)放置成靠近位于端盖2230上的销槽2238并放置于其外侧，将销(未显示)插入通过所述销孔2164a、2164b和所述销槽2238，并且然后将销固定在适当的位置，来将下槽形件2160连接到端盖2230。在销槽2238的各自开口和相应销孔(2164a或者附加销孔)之间将垫圈(未显示)放置在端盖2230的一侧或两侧上。通过将位于下槽形件2160上的 销孔(显示的2164c；未显示的附加销孔)放置成靠近位于端盖2210上的销槽2226并放置于其外侧，将销(未显示)插入通过所述销孔(2164c或附加销孔)和所述销槽2226，并且然后将销固定在适当的位置，来将下槽形件2160连接到端盖2210。在销槽2226的各自开口和在下槽形件2160上的相应销孔(2164c或者附加销孔)之间将垫圈(未显示)放置在端盖2210的一侧或两侧上。应该理解到，以上论述的任意销可用允许滚动功能的其他已知零件替代，例如，各种类型的紧固件(包括但不限于铆钉、螺丝和螺栓)、柱、柄、杆、轴，或枢轴件。 
在此实施方式中，铰接部分盖2202通过销(未显示)被连接到端盖2230，该销被插入通过位于端盖2230内的销槽2242。可选地，销槽2242和附随的销可用一对双头螺栓或从端盖2230的各自侧面突出的突起(未显示)而被代替，以便接合铰接部分盖2202，并允许盖2202围绕其旋转。铰接部分盖2202通过销(未显示)被连接到端盖2210，该销被插入通过位于端盖2210上的销槽2228。可选地，销槽2228和附随的销可用一对双头螺栓或从端盖2210的各自侧面突出的突起(未显示)而被代替，以便接合铰接部分盖2202，并允许盖2202围绕其旋转。在此实施方式中，设备电缆盖2152被耦合到铰接部分2200，并且适合于适应设备电缆经由于此的通过，以便贯穿延伸臂2110的下臂2150部分实质上隐藏设备电缆。在此实施方式中，通过耦合到下槽形件2160的一对可变形的片2154a、2154b将设备电缆盖2152连接到下槽形件2160。在此实施方式中，设备电缆盖2152具有实心的外部。在可选的实施方式中，设备电缆盖2152可包括穿孔(未显示)。在进一步可选的实施方式中，设备电缆盖可包括一个或多个片，该一个或多个片直接接合位于下槽形件内的一个或多个槽。在此实施方式中，下槽形件可包括凹下的底面和一对由此向下的边，该对边包括一个或多个槽。这样，当一个或多个片被安装在一个或多个槽内时，设备电缆盖可通过下槽的边而被部分地隐藏，从而给予了设备电缆盖一种低轮廓的外观(lower profile appearance)。 
返回参照图10A中所示的实施方式，在此实施方式中，电缆2320被连接到与弹簧定位器2140相对应的第一电缆连接点2322。电缆2320从第一电缆连接点2322，通过弹簧2330的内部，通过位于U形夹螺母或弹簧调节器2278上的电缆孔2279(见图13)，通过位于端盖2230(见图15)内的电缆孔2258，在支撑面2250的周围，通过位于U形夹螺栓盖2274内的电缆槽2275(见图12)，并且然后进入铰接部分2200内部，在该铰接部分2200中，电缆2230在第二连接点2234处终止，如以上所述。在此实施方式中，当铰接部分2200在其角位置范围内移动时，电缆2320被允许与被插入通过销槽2242的销相接触。可选地，所述销可用一对较短长度的销(相似于第一实施方式的铆钉销352a、352b)来代替，以便在其内端部之间制造间隙以致电缆2320可在其间自由地移动而不接触所述较短的销中的任何一个。
在基础部分2120的内部，电缆2320在第一电缆连接点2322处被连接到弹簧定位器2140。弹簧2330被保持在适当的位置，并且通过弹簧管2138的内壁被保持在线性的配置中。弹簧定位器2140被置于弹簧管2138的底端，并且与弹簧2330的底端相接触。U形夹螺母2278被置于弹簧管2138的顶端，并且与弹簧2330的顶端相接触。弹簧定位器2140和U形夹螺母2278共同地防止弹簧2330从弹簧管2138中脱离。U形夹螺母2278在U形夹槽2260中被连接到可调整的U形夹螺栓2262，该U形夹槽2260在此实施方式中包括弹簧管2138内部的一部分。U形夹螺栓2262具有螺纹部分2266和头2264。头2264可以是带有槽的，用于容纳调整工具，如以上关于第一实施方式的U形夹螺栓262的头264所论述的内容。U形夹螺母2278同样具有螺纹内部或者U形夹螺栓接合部分2280。 
在此实施方式中，U形夹螺栓2262通过U形夹槽2260和与U形夹螺栓2262重叠的U形夹螺栓盖2274的设计被保持在拴住的位置。U形夹螺栓盖2274通过销(未显示)被耦合到端盖2230，该销插入通过位于U形夹螺栓盖2274内的销孔2277a、2277b(未标记的2277b；见图13)和位于端盖2230内的销槽2276。如图15最佳所见，端盖2230具有U形夹螺栓孔2268，用于允许将U形夹螺栓2262的螺纹部分2266经由于此通过进入U形夹槽2260。当U形夹螺栓2262的头2264旋转时，U形夹螺母2278在U形夹槽2260内沿着U形夹螺栓2262螺纹部分2266的长度向上或向 下移动，相似于延伸臂110的第一实施方式的U形夹螺栓262与其U形夹螺母278相作用的方式。因为U形夹螺母2278与弹簧2330相接触，所以U形夹螺母2278的运动沿着弹簧长度(即，在图10A中所示的垂直方向)压缩或减压弹簧。当弹簧压缩时，由压缩弹簧2330产生的恢复力沿着弹簧2330的长度向外作用。因为U形夹螺母2278由于其与U形夹螺检2262的相互作用而被严格地定位，所以弹簧2330的恢复力作用在抵抗弹簧定位器2140的向下方向。因为电缆2320在第一电缆连接点2322处被固定地连接到弹簧定位器2140，所以恢复力因此被实质上转移到电缆2320。电缆2320因此将附加的力提供给铰接部分2200(和相关地连接到那里的任意构件，包括上臂2170、设备架2290和任意连接的用户设备)。在以上方式中，铰接部分2200可被调整以适合不同质量的用户设备，而不必需要更换铰接部分2200的任何部件。 
端盖2230的附加视图在图14-16中被示出。在此实施方式中，电缆2320在支撑面2250周围排线，该支撑面2250包括第一部分2252、第二部分2254和第一部分2252和第二部分2254在其会合的过渡表面2256。在此实施方式中，当在横截面上看时，第一部分2252是弯曲的表面，并且第二部分2254是线性的表面。尽管在此实施方式中，为易于成型，第二部分2254是线性的表面，但是第二部分2254可以是任意可能的形状，以便当铰接部分2200从水平位置向下朝向其最大负向角位置移动时，避免电缆2320接触第二部分2254。当铰接部分2200在其角位置的全范围内移动时，电缆2320与支撑面2250的相互作用实质上一致于第一实施方式的电缆320与其支撑面250的相互作用，所述相互作用在以上被详细解释。 
图19-21描述了根据本发明概念的延伸臂的基础部分6120和一部分铰接部分的第五实施方式。在此实施方式中，通过分别从中增加了系数4000的参照数字来表示与第三实施方式(延伸臂2110)共享的元件。 
应该理解到，此延伸臂的实施方式还包括第二端盖和设备架(未显示)，并且还包括诸如上臂(未显示)的附加部件。在此实施方式中，未描述的部件可实质上相同于在图9、10A和12的实施方式中示出的相应的部件，并且应该理解到，这些部件还可用合适的替代部件来替代，诸如通 过引用被合并于此的那些，而不偏离此公开内容的范围。 
参照图19，基础部分6120包括基础板6122，该基础板6122的底部表面适合于与支承面(未显示)相接触。基础板6122具有容纳任意合适构造的夹或托架构件的槽(未标记)，如果使用者希望将基础部分6120固定到桌面或相似的表面，该夹或托架构件可安装并被固定在槽内。在此实施方式中，夹或托架构件通过安装螺栓6147被附加到基础板6122，该安装螺栓6147通过贯穿在夹或托架构件内的孔(未显示)，并且通过锁紧螺母6146而被保持在基础板6122中的适当位置。 
在此实施方式中，基础板6122还包括螺丝(未显示)可通过贯穿的螺丝孔6123。螺丝通过贯穿在支架杯或内管6136中的螺丝孔(未标记)和位于弹簧管6138中的槽6137，以便将这些零件固定到基础板6122。在此实施方式中，槽6137是加长的，并且环绕于弹簧管6138近似一半的圆周。槽6137在此实施方式中对于基础部分6120的上部分(例如，端盖6230和任意连接到其的零件)起旋转停止的作用，即，通过允许这些部分关于弹簧管6138具有近似180°的旋转自由。应该理解到，可通过槽6137提供更多或更少的旋转自由，或者可完全去除槽，而属于此公开内容的范围。另外，被安置贯穿槽6137的螺丝的轴阻止弹簧管6138意外地与基础部分6120拉松。 
在此实施方式中，基础部分6120还包括端盖6230。如以下进一步详细地所述，具有中空主体和开口端部的设备电缆盖6132通过一对边缘片(未显示)和一对中心片(显示了一个片，两个片均未标记)被可释放地连接到端盖6230，该对边缘片(未显示)和该对中心片(显示了一个片，两个片均未标记)被保持在位于端盖6230上的相应槽(在图19中未显示边缘槽，显示了中心槽，但未标记)内的适当位置。对设备电缆盖6132(和在端盖6230中的相应中心槽)的此实施方式附加中心片不仅改善了在设备电缆盖6132和端盖6230之间的连接，而且当基础部分6120旋转时，还阻止了设备电缆(未显示)撬动设备电缆盖6132而与端盖6230松动。设备电缆盖6132适合于适应设备电缆经由于此的通过，以便贯穿此延伸臂实施方式的基础部分6120来实质上隐藏设备电缆。在此实施方式 中，设备电缆盖6132包括用于美观的目的的多个穿孔(未标记)。在可选的实施方式中，这些穿孔可被忽略。 
在此实施方式中，如在图9、10A、11和12中示出的实施方式，下臂是铰接部分6200，如以上限定的那个术语。如在之前的实施方式中，此实施方式的铰接部分6200具有位于在最大正向角位置(在图19中示出的)和最大负向角位置(在图20中示出的)之间的角位置范围。此实施方式的铰接部分6200的角被以同铰接部分2200的第三实施方式相同的方式而测量，并且包括用于最大正向和最大负向角位置相同的数值，即，+45°和-45°。应该理解到，在其他实施方式中，铰接部分6200的角范围可大于或小于以上论述的角范围，具有较大的或较小的其最大正向和最大负向角位置的绝对值，或者具有带有不相等绝对值的最大正向和最大负向角位置。 
此实施方式的许多的零件和功能实质上相当于在图9、10A和11-16中示出的实施方式，并且因此许多重复零件的相互作用和功能将不被详细地描述。应该理解到，尽管在本实施方式中包括的一些零件和在延伸臂2110的第三实施方式中的相应零件之间可存在小的工程或设计差异，但是这些改变不影响本实施方式的整体功能或构造，除了以下特殊论述的那些差异。 
如在图19中最佳所见，在此实施方式中，弹簧6330具有朝向其底部逐渐变细的或近似圆锥体的形状，即，包含弹簧6330的单独的线圈不具有沿着弹簧6330长度的一致半径，并且因此弹簧具有非-恒定弹簧刚度系数。对于以上详述的理由，此弹簧形状优于圆柱形弹簧的形状。可选地，可使用不同弹簧刚度系数和/或形状的多个弹簧，如以上实质上公开的内容。 
在此实施方式中，固定的支撑面已被用包括支撑面6410(见图21)的枢转构件6390替代。枢转构件6390通过销6392被连接到铰接部分6200，并且更具体地说，连接到下槽形件6160，该销6392插入贯穿位于枢转构件6390中的销槽6238(见图20)。置于端盖6230相对侧面上的一对销孔(未显示)对齐销槽6238，并接收部分的销6392经由于此，而不与销6392 接触。在此实施方式中，销孔在横截面上是圆形的。如在图19-21中所见，在此实施方式中，销6392的轴和在枢转构件6390中的销槽6238在横截面上是正方形的。在此实施方式中，销孔的直径是足够大的，以便销6392的轴可在销孔中自由地转动，而不与圆形开口的圆周相接触。销套管(未显示)被部分地放置在端盖6230中的两个销孔中的每个中。每个销套管的一部分延伸在销孔的外面，并与下槽形件6160相接触。在此实施方式中，每个销套管具有可在各自销孔的圆形内部表面内自由旋转的圆形外部表面和与销6392产生摩擦配合的正方形内部开口。位于与端盖6230接合的下槽形件6160端部的销孔(未显示)同样在横截面上是正方形的，并且该销孔被制定尺寸以便销6392各自的终端与下槽形件6160中的销孔产生摩擦配合。在可选实施方式中，应该理解到，销6392的轴和在枢转构件6390中的销槽6238的形状可以是任意相应的非-圆形形状，以便在销6392的轴和销槽6238之间产生摩擦配合。 
这样，当铰接部分6200在其角位置范围内旋转时，枢转构件6390关于销6392以与铰接部分6200的角调整量相一致的数量来旋转。例如，当铰接部分从其最大正向角位置(如图19所示)到其最大负向角位置(如图20所示)旋转时，销6392和相关地连接的枢转构件6390被旋转相应的量(例如，见在图19、20和21中铰接部分6200和枢转构件6390的相对位置)。 
如在图20和21中最佳所见，枢转构件6390包括支撑面6410，该支撑面6410在此实施方式中包括第一部分6412、第二部分6414和过渡表面6416。在横截面上，第一部分6412是具有半径r1的第一几何弧形形状，并且过渡表面是具有半径r2的第二几何弧形形状。在此实施方式中，第二部分6414是弯曲的，但是应该理解到，第二部分6414可具有在本发明范围内的任意形状，例如线性的。 
当铰接部分6200在其角位置范围内旋转时，电缆6320的路径通过枢转构件6390的转动和在电缆6320和支撑面6410之间的接触而被改变。例如，在图19中，在铰接部分6200处于其最大正向角位置的地方，电缆6320与过渡表面6416相接触，但是不接触第一部分6412。当铰接部分6200 向下朝向水平角位置旋转时(在图20中所示)，电缆6320与增加数量的第一部分6412相接触。当铰接部分6200向下朝向最大负向角位置旋转时(在图21中所示)，电缆6320继续与增加数量的第一部分6412相接触，直到在最大负向角位置处电缆6320与最大数量的第一部分6412相接触，并保持与过渡表面6416相接触。 
在此实施方式中，当铰接部分被放置在铰接臂角位置的特定范围内时，电缆滚子6400被包括以阻止电缆6320接触端盖6230的边，在该铰接臂角位置的特定范围中，枢转构件6390在U形夹螺母6278中的电缆通道(未标记)之上未延伸足够远以便阻止电缆6320接触端盖6230的内部部分。电缆滚子6400在形状上是管状的，并且被设置在销6402的周围，该销6402被安装到一对槽(未标记)中并被保持在该槽中的适当位置，该槽被整体模制在端盖6230的内部表面中。 
应该理解到，等式1-6同样可应用到此实施方式。如在图19-21中所见，当枢转构件6390关于销槽6238枢转时，电缆6230的路径由于支撑面6410的部件的独特形状而被改变。如在以上前一个实施方式中所述，在此实施方式中，选定支撑面6410的形状以接近一组数值Dt(见等式3)以便近似地平衡等式2和3。应该理解到，在此实施方式中，为计算Dt的目的，旋转轴线对应于销6392轴的中心。 
当枢转构件6390枢转时，其压迫电缆6230，并且在支撑面6410和电缆6320之间导致的摩擦力上的增加减小了电缆6320将要关于支撑面6410滑动的可能性。在此实施方式中，当电缆6320接合支撑面6410时，该电缆6320的路径在其接合支撑面6410时不同于以上描述的实施方式的电缆在其缠绕在固定支撑面上时的路径。换句话说，在此实施方式中，在铰接臂的任意选定角位置处的数值Dt相似于，但不同于，以上描述的固定支撑面实施方式中的数值Dt。在所有的于此描述的实施方式之间所一致的是物体-质量力与支撑力的近似平衡，如在以上等式1-6中所述。 
在开发本实施方式中，期望在铰接部分6200的最大正向角位置和最大负向角位置之间接近电缆6320的“单位拉动”(例如，近似1英寸(2.54mm))。单位拉动被定义成电缆6320相对于弹簧6330的移动。因为 电缆6320被连接到弹簧6330，所以单位拉动导致弹簧6300在铰接部分6200的角位置范围内的等量的压缩。这样，已知数量的恢复力可通过弹簧6330被产生，并且沿着电缆6320的长度而被转移，如通过以上基于已知的弹簧6330弹簧刚度系数的等式4所计算。对铰接部分6200的角位置的下-水平范围而言，比通过角位置的上-水平范围需要较小的平衡力。因此，支撑面6410被设计成使得，与通过角位置的上-水平范围相比，在通过角位置的下-水平范围时，将发生电缆6320的少于一半的单位拉动。在本实施方式中，近似55％的电缆6320的单位拉力在铰接部分角位置的上-水平范围内发生，并且余下的近似45％的电缆6320的单位拉力角位置的下-水平范围内发生。 
在附加的实施方式中，可结合其他已知铰接臂设计使用于此公开的发明概念。例如，可将于此公开的发明概念合并到专利申请号为11/544,076的美国专利公开的延伸臂中，如以上所述。 
在根据于此公开的发明概念的进一步附加的实施方式中，弹簧或其他力-产生装置，和用于调整其压缩状态的任意装置，例如U形夹螺栓和U形夹螺母或弹簧调整器，可被整体设置在延伸臂结构的外部。例如，这些零件可被设置成安装在桌面下，或在墙、地板，或天花板上或它们中。在这些实施方式中，弹簧可被或直接地或间接地耦合到电缆，该电缆可被连接到延伸臂。在这些实施方式中，对抗弹簧的电缆的端部可终止于延伸臂内，例如，在铰接部分内或在连接到其的端盖内。可选地，电缆可连接到铰接部分的外部。在这些附加的实施方式中，根据本公开内容的支撑面可被置于延伸臂内或延伸臂外，并且电缆可被关于所述支撑面排线。本领域普通技术人员将理解到，可结合除延伸臂以外的附加物体使用以上公开的附加实施方式，用于支撑包括但不限于键盘托盘的电子设备，或可调整-高度手推车、用于保持医疗设备或附件的吊臂，或家具物品。 
尽管以上已经结合优选实施方式描述了发明概念的原则，但应该清晰地理解到，此描述只是通过实施例的方式被给出而不是作为发明概念范围的限制被给出。 

Claims (18)

1.一种用于支撑电子设备的臂，所述臂包括：
基础部分，其具有支撑架，用于将所述基础部分固定到支承面；
铰接部分，其具有第一端部、第二端部、上表面和角位置范围，所述第一端部被连接到第一端盖，并且关于第一枢转轴线可转动，所述第二端部被连接到第二端盖，所述角位置范围包括正向范围、水平角位置、负向范围、最大正向角位置、最大负向角位置和负旋转方向，在所述正向范围中，沿着所述上表面从所述第一端部到所述第二端部画的线的斜率具有正值，在所述水平角位置中，所述线的斜率具有0数值，在所述负向范围中，所述线的斜率具有负值，所述臂被配置成在所述角位置范围内在所述第一端盖和所述第二端盖之间保持实质上恒定的相对旋转位置；
电缆，其具有第一连接点和第二连接点，所述第一连接点被设置在所述铰接部分中；
力-提供部件，其被连接到所述第一连接点或所述第二连接点，所述力-提供部件贯穿所述电缆施加恢复力，以便将支撑力施加在所述铰接部分上，所述支撑力作用以抵抗所述铰接部分的所述第二端部在所述负旋转方向上的旋转；以及
枢转构件，其包括支撑面，所述支撑面具有轮廓，所述支撑面在所述角位置范围内被安置成保持与所述电缆接触，所述轮廓被定形成以致当所述铰接部分从所述最大正向角位置到所述水平角位置旋转时，支撑力增加，并且当所述铰接部分从所述水平角位置到所述最大负向角位置旋转时，支撑力减小，
其中，所述枢转构件关于所述第一枢转轴线与所述铰接部分一起旋转，并且所述电缆的所述第二连接点在所述铰接部分的外部且不直接在所述支撑面上。
2.如权利要求1所述的臂，其中，所述枢转构件和所述铰接部分关于具有非圆形横截面的销枢转。
3.如权利要求1所述的臂，还包括设备架，所述设备架被连接到所述铰接部分的所述第二端部。
4.如权利要求1所述的臂，其中，所述力-提供部件包括至少一个螺旋弹簧。
5.如权利要求4所述的臂，其中，所述力-提供部件包括多个螺旋弹簧。
6.如权利要求4所述的臂，其中，所述螺旋弹簧包括多个线圈，所述多个线圈中的每个具有半径，所述多个线圈中的至少一部分线圈的半径不同于所述多个线圈中的其他线圈的半径。
7.如权利要求1所述的臂，其中，所述力-提供部件被置于所述铰接部分中。
8.如权利要求1所述的臂，其中，所述力-提供部件被置于所述基础部分中。
9.如权利要求1所述的臂，其中，所述第一端盖被附加到所述基础部分。
10.如权利要求1所述的臂，其中，所述第一端盖被连接到前臂，并且所述前臂被连接到所述基础部分。
11.如权利要求1所述的臂，还包括设备架，所述设备架被连接到所述铰接部分的所述第二端部，所述设备架适合于支撑具有质量的设备，当将设备连接到所述设备架时，质量将物体-质量力施加在所述臂上，其中，在所述铰接部分的所述角位置范围内，支撑力和物体质量力之间的差异不大于预先确定的最大绝对值。
12.如权利要求11所述的臂，其中，所述设备的质量在预先确定的范围内。
13.如权利要求12所述的臂，其中，质量的所述预先确定的范围包括5.0磅到20.0磅的范围。
14.如权利要求11所述的臂，其中，所述预先确定的最大绝对值是3.0磅。
15.如权利要求1所述的臂，还包括可调整的U形夹，所述可调整的U形夹适合于在所述角位置范围内通过所述电缆改变施加在所述铰接部分上的支撑力。
16.如权利要求15所述的臂，还包括设备架，所述设备架被连接到所述铰接部分的所述第二端部，所述设备架适合于支撑具有质量的设备，当将设备连接到所述设备架时，质量将物体-质量力施加在所述臂上，其中，在所述铰接部分的所述角位置范围内，支撑力和物体质量力之间的差异不大于预先确定的最大绝对值。
17.一种用于支撑电子设备的臂，所述臂包括：
基础部分，其具有支撑架，用于将所述基础部分固定到支承面；
铰接部分，其具有第一端部、第二端部、上表面和角位置范围，所述第一端部被连接到第一端盖，并且关于第一枢转轴线可转动，所述第二端部被连接到第二端盖，所述角位置范围包括正向范围、水平角位置、负向范围、最大正向角位置、最大负向角位置和负旋转方向，在所述正向范围中，沿着所述上表面从所述第一端部到所述第二端部画的线的斜率具有正值，在所述水平角位置中，所述线的斜率具有0数值，在所述负向范围中，所述线的斜率具有负值，所述臂被配置成在所述角位置范围内在所述第一端盖和所述第二端盖之间保持实质上恒定的相对旋转位置；
电缆，其具有第一连接点和第二连接点，所述第一连接点被设置在所述铰接部分中；
力-提供部件，其被连接到所述第一连接点或所述第二连接点，所述力-提供部件贯穿所述电缆施加恢复力，以便将支撑力施加在所述铰接部分上，所述支撑力作用以抵抗所述铰接部分的所述第二端部在所述负旋转方向上的旋转；以及
枢转构件，其包括支撑面，所述支撑面具有轮廓，所述支撑面在所述角位置范围内被安置成保持与所述电缆接触；
其中，所述电缆还包括单位拉动，所述单位拉动被定义成当所述铰接部分从所述最大正向角位置到所述最大负向角位置旋转时，所述电缆相对于所述力-提供部件移动的距离；
其中，所述轮廓被定形成以便当所述铰接部分从所述最大正向角位置到所述水平角位置旋转时发生小于一半的所述单位拉动，并且当所述铰接部分从所述水平角位置到所述最大负向角位置旋转时发生大于一半的所述单位拉动，
其中，所述枢转构件关于所述第一枢转轴线与所述铰接部分一起旋转，并且所述电缆的所述第二连接点在所述铰接部分的外部且不直接在所述支撑面上。
18.一种用于支撑电子设备的臂，所述臂包括：
基础部分，其具有支撑架，用于将所述基础部分固定到支承面；
铰接部分，其具有第一端部、第二端部、上表面和角位置范围，所述第一端部被连接到第一端盖，并且关于第一枢转轴线可转动，所述第二端部被连接到第二端盖，所述角位置范围包括正向范围、水平角位置、负向范围、最大正向角位置、最大负向角位置和负旋转方向，在所述正向范围中，沿着所述上表面从所述第一端部到所述第二端部画的线的斜率具有正值，在所述水平角位置中，所述线的斜率具有0数值，在所述负向范围中，所述线的斜率具有负值，所述臂被配置成在所述角位置范围内在所述第一端盖和所述第二端盖之间保持实质上恒定的相对旋转位置；
电缆，其具有第一连接点和第二连接点，所述第一连接点被设置在所述铰接部分中；
力-提供部件，其被连接到所述第一连接点或所述第二连接点，所述力-提供部件贯穿所述电缆施加恢复力，以便将支撑力施加在所述铰接部分上，所述支撑力作用以抵抗所述铰接部分的所述第二端部在所述负旋转方向上的旋转；
枢转构件，其包括支撑面，所述支撑面具有轮廓，所述支撑面在所述角位置范围内被安置成保持与所述电缆接触，所述支撑面是所述枢转构件的一部分，所述枢转构件与所述铰接部分一起旋转，并且关于所述第一枢转轴线旋转，所述轮廓被定形成以致当所述铰接部分从所述最大正向角位置到所述水平角位置旋转时，支撑力增加，并且当所述铰接部分从所述水平角位置到所述最大负向角位置旋转时，支撑力减小；以及
可调整的U形夹，其适合于在所述角位置范围内通过所述电缆改变施加在所述铰接部分上的支撑力，
其中，所述电缆的所述第二连接点在所述铰接部分的外部且不直接在所述支撑面上。
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