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Künstliche Hand.
Gegenstand vorliegender Erfindung bildet eine künstliche Hand, die so betätigt wird, dass sie die Tätigkeit der andern wirklichen Hand anregt, was zur Folge hat, dass der Besitzer die Kunsthand fast wie eine natürliche gebrauchen kann.
Auf der Zeichnung ist Fig. 1 ein Längsschnitt durch die künstliche Hand, die bei der vorliegenden
Ausführungsform aus Arm-und Handteilen besteht, wobei der Schnitt senkrecht zur Handfläche entlang
Schnittlinie 1-1 in Fig. 2 gelegt ist. Fig. 2 ist der entsprechende Flachschnitt von der Seite der Handfläche aus gesehen. Fig. 3 ist ein Teilschnitt durch einen Finger in gekrÜmmtem Zustand. Fig. 4 ist ein
Teilschnitt durch die den Finger betätigende Vorrichtung in grösserem Massstabe nach Schnittlinie 4-4 in Fig. 2. Fig. 5 und 6 sind Schnitte, deren Schnittlinien in Fig. 2 entsprechend bezeichnet sind. Fig. 7 ist ein Teilschnitt nach Linie 7-7 in Fig. 2, und Fig. 8 ist ein Teilschnitt nach Linie 8-8 in Fig. 7.
Fig. 9 ist ein ebenfalls in grösserem Massstabe gehaltener Schnitt nach Linie 9-9 in Fig. 2.
Die Kunstha, nd besteht aus einem Oberteil bzw. Teil des Oberarmes, welcher an dem Stumpf des lebenden Armes angeschnürt oder sonstwie befestigt ist. An dem Teil 1 des Oberarmes ist das Ersatz- glied 3 des Unterarmes mittels einer Querachse bzw. Querzapfens 2 angelenkt, daran anschliessend ist das Handgelenk 4, welches derart gelenkig mit dem vorderen Ende des Unterarmes verbunden ist, dass es um die Längsachse des letzteren mit Bezug auf diesen gedreht werden kann. An dem Handgelenkteil ist der Handkörper 5 mit Handfläche mittels einer Drehachse bzw. Drehzapfens 6 a, ngelenkt. An diesem
Handkörper 5 sind die Finger an der Wurzel ihres ersten Gliedes 7 bei 8 angelenkt. Das zweite Finger- glied 9 ist an dem ersten Fingergliede bei 10 angelenkt und das dritte Fingerglied ist bei 12 gelenkig mit dem zweiten Fingerglied verbunden.
Das erste Glied des Daumens 13 ist an der Hand bei 14 angelenkt und das zweite Glied 15 ist bei 16 an dem ersten Glied angelenkt. Alle diese Gliedmassen sind vorzugs- weise hohl oder röhrenförmig auf irgendeine geeignete Weise und aus geeignetem Material derart her- gestellt, dass die zur Betätigung der Glieder notwendigen Bewegungsvorrichtungen im Innern der Glied- massen angeordnet werden können.
Bezüglich der Vorrichtungen zur Betätigung der Finger zwecks K1 ümmens und Streckens derselben wird auf die folgende Beschreibung verwiesen, welche auf alle Finger passt :
Innerhalb des ersten Gliedes jedes Fingers ist konzentrisch zu den Drehzapfen, welche das Finger- glied mit dem Handkörper verbinden, ein Schneckenradsegment 24 gelagert, dps mit einer Schnecke 25 in Eingriff steht. Die Achse der Schnecke liegt senkrecht zu der Handfläche. Je nachdem diese Schnecke in dem einen oder andern Sinne gedreht wird, wird das erste Fingerglied entweder in die geschlossene oder geöffnete Lage gedreht. Innerhalb des inneren Teiles jedes Fingergliedes und des anliegenden Teiles des Handkörpers ist ein Hebel 17 angeordnet, der zwischen dem Unter-und Oberarm bei 18 an dem anliegenden Fingerteil zur Seite des Drehzapfens 8 angelenkt ist.
Der innere oder hintere Arm des Hebels kann sich verschieben, aber nicht drehen, was dadurch bewerkstelligt ist, dass er durch einen Schlitz in einem starren Teil 19 des Handkörpers hindurchgeführt ist. Ein zweiter Hebel 20 ist teilweise in dem ersten und teilweise in dem zweiten Fingerglied angeordnet und zwischen den Armen mittels eines
Zapfens 21 in dem zweiten Fingergliede zur Seite des das erste und zweite Fingerglied verbindenden
Drehzapfens 10 angelenkt. Der innere Arm dieses zweiten Hebels ist mit dem Vorderarm des ersten
Hebels 17 gelenkig verbunden, und der vordere oder äussere Arm dieses zweiten Hebels ist mit dem inneren Ende eines Gliedes 22 verbunden, das innerhalb des ersten und zweiten Fingergliedes angeordnet ist
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und mit dem vorderen Ende bei 23 an dem dritten Fingerglied angelenkt ist.
Diese Verbindung befindet sich seitlich von dem Gelenk 12, welches das zweite mit dem dritten Fingerglied verbindet.
In der in Fig. 1 und 2 dargestellten Lage sind alle Finger ausgestreckt, wobei die Hebelteile 1"1, 20 und 22 sich im wesentlichen in einer Linie befinden ; der Zapfen des ersten Hebels befindet sich ausserhalb des Drehpunktes bzw. des Drehzapfens, der den Handkörper mit dem ersten Fingergliede verbindet.
Wird die Schnecke 25 in dem Sinne gedreht, bei dem die Krümmung der Finger stattfindet, so wird der erste Hebel durch den Schlitz des Teiles 19 gleiten, ohne sich jedoch merklich um seinen Zapfen 18 zu drehen. Diese Bewegung des ersten Fingergliedes und des ersten Hebels wird einen Zug nach innen auf den zweiten Hebel 20 ausüben, welcher mit dem zweiten Fingerglied verbunden ist, so dass dieser zweite Hebel zu dieser Zeit als Verbindungsglied arbeitet und bewirkt, dass das zweite Fingerglied in die gekrümmte bzw. geschlossene Lage gelangt, wie dies in Fig. 3 angedeutet ist. Da durch diese Bewegung die Stellung des zweiten Hebels und zweiten Fingergliedes zueinander geändert wird, wird ein Zug durch
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Eine ähnliche Vorrichtung wird zur Betätigung des ersten und zweiten Daumengliedes benutzt.
Diese Vorrichtung besteht aus einem Schneckenradsegment 50, das an dem inneren Daumengliede 13 konzentrisch mit dem Drehzapfen befestigt ist, und aus einer Schnecke 51, die senkrecht zu den die Finger betätigenden Schnecken steht. Das äussere oder zweite Daumenglied wird in der gestreckten Lage durch eine Feder 49 gehalten, die mit einem mittleren gewundenen Teil den Drehzapfen 16 umgibt, während die einander entgegengesetzten Enden mit dem äusseren und inneren Daumenglied verbunden sind, wie dies in Fig. 2 veranschaulicht ist. Wird das erste Daumenglied mittels Schneckenrad 50 und Schnecke 51 nach innen gedreht, so bewegt sich das äussere Daumenglied mit dem inneren, bis das äussere Glied den anliegenden ersten Finger berührt.
In diesem Augenblick gibt die Feder 49 nach und gestattet dem äusseren Daumenglied, unabhängig stillzustehen, so dass die Hand sich schliessen kann, um eine Faust zu bilden. Eine Umkehr der Drehbewegung von Schneckenrad und Schnecke bewirkt ein Öffnen des Daumens.
Eine Vorrichtung zur Betätigung der verschiedenen Finger ist vorgesehen, durch welche dieselben gleichzeitig geöffnet und geschlossen werden. Diese Vorrichtung ist jedoch so eingerichtet, dass, wenn einer der Finger auf ein Hindernis stösst, das seine Bewegung in der einen oder andern Richtung aufhält, dieser Finger eine unabhängige Ruhelage einnehmen kann, wodurch ermöglicht ist, dass die Hand unreelmässig geformte Gegenstände erfassen kann, ähnlich wie eine menschliche Hand. Dies wird in dem vor- liegenden Fall dadurch bewirkt, dass an jedem'Finger durch Reibung betätigte Teile vorgesehen sind, die so arbeiten, dass der eine oder andere Finger die Bewegung der andern Finger nicht mitzumachen braucht.
Eine bevorzugte Ausführungsform dieser Vorrichtung ist auf der Zeichnung veranschaulicht und hat folgende Bauart :
Eine die Fingersehneeke tragende Schneckenwelle 25 ist innen am Handrücken und dem Quer- träger 19 gelagert. An ihrem inneren Ende kommt die Schnecke 25 in Eingriff mit einer Schulter oder einem Halsring 27 der Welle 26, und an ihrem äusseren Ende ist dieselbe mit einer konischen Reibung- fläche 28 versehen, die mit einer entsprechenden Reibungsfläche 30 in Eingriff steht. Letztere ist an einem
Triebkopf 29 ausgebildet, welcher auf dem anliegenden Teil der Schneckenwelle 26 gelagert ist.
Der
Triebkopf ist mit der Reibungsfläche nachgiebig gegen die der Schnecke mittels einer Feder 31 gedrückt, die den äusseren Teil der Welle 26 umgibt und mit dem inneren Ende mit dem Triebkopf in Eingriff steht, während das äussere Ende gegen eine Schraubenmutter drückt (die in Fig. 1 und 4 mit 32 bezeichnet ist).
Diese Mutter ist auf einen äusseren Gewindeteil der Welle 26 aufgeschraubt.
Der äussere Rand des Triebkopfes ist kettenartig (bei 80) ausgebildet. Zwischen den nebeneinander liegenden Kettenrädern der verschiedenen Fingersehneckenräder sind leerlaufende Kettenräder angeordnet bzw. an der Wandung des Handkörpers gelagert. Ein Hauptkettenrad 34 ist auf einer Welle 36 in dem
Hohlraum des Handkörpers gelagert. Eine Triebkette 35 läuft um das Hauptkettenrad 34 und dieselbe
Kette läuft um die als Kettenräder ausgebildeten Teile 80 der Triebköpfe und die leerlaufenden Ketten- räder 33, so dass bei der Drehung des Kettenrades 34 in dem einen oder andern Sinne alle Triebköpfe gleichzeitig zum Öffnen und Schliessen der Finger gedreht werden.
Wenn die Finger hiebei auf keinen
Widerstand stossen, wird die reibende Verbindung zwischen den Triebköpfen und den anliegenden Schnecken- rädern ein gleichzeitiges Öffnen und Schliessen der verschiedenen Finger bewirken. Stösst jedoch der eine oder andere Finger auf einen Widerstand, so wird dieser eine Finger infolge der gleitenden Reibung- verbindung zwischen seinem Triebkopf und der Schnecke zurückbleiben, während die andern Finger ihre Bewegung ungestört fortsetzen können.
Wenn einer der Finger sich nur teilweise schliessen konnte, indem er auf einen Widerstand gestossen war, wird dieser Finger bei der Rückbewegung des Ketten- rades 34 seine geöffnete Stellung vor den übrigen Fingern erreichen, und wenn die letzteren ebenfalls
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in die voll geöffnete Stellung gebracht werden, wird der Triebkopf des Fingers, der bereits seine voll geöffnete Stellung erreicht hat, einfach in Berührung mit seinem Schneckenrad gleiten, bis alle Teile in die gleiche Stellung zurückgekehrt sind.
Um die volle Bewegung zum Schliessen und Öffnen der Finger zu sichern, ist die Drehbewegung des Hauptkettenrades 34 so bestimmt, dass die Vorrichtung zur Bewegung der Finger ihren Antrieb im Überschuss über die zum vollen Öffnen und Schliessen erforderliche Bewegung von dem Hauptkettenrad aus erhält. Diese Bewegung des Hauptkettenrades kann von irgendeiner geeigneten Quelle aus entnommen werden. Dies kann z. B., wie auf der Zeichnung dargestellt, durch eine öffnende Schnur 37 und eine schliessende Schnur 38 bewirkt werden, welche in dem Handgelenk, dem Unterarm und dem Oberarm angeordnet sind und welche auf geeignete Weise mit einem beweglichen Körperteil derart verbunden sind, dass diese Schnüre abwechselnd in entgegengesetzter Richtung gezogen werden.
Die inneren Enden dieser Schnüre sind an einander entgegengesetzten Stellen mit dem Antriebsrad verbunden, wie dies besonders aus Fig. 2 ersichtlich ist.
Da der Daumen an der Hand in einem Winkel zu den verschiedenen Fingern steht, ist eine etwas abgeänderte Vorrichtung zur Übertragung der Bewegung von der Kette 35 auf die Daumenschnecke
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und wie folgt eingerichtet :
Sie besteht aus einer Schneckenwelle 52, welche im Hohlraum des Handkörpers parallel zur Hand- fläche angeordnet ist. Die Schnecke sitzt mit Reibung auf dieser Welle, so dass, wenn der Daumen frei ist, sich zu drehen, diese Schnecke 51 sich mit der Welle drehen wird ; stösst der Daumen jedoch auf einen Widerstand, so wird die Welle sich unabhängig von der Schnecke drehen können.
Zu diesem Zwecke steht das äussere Ende der Daumenschnecke in Eingriff mit einer Schulter oder einem Halting 53 der Daumenwelle 52, und das innere Ende dieser Schnecke ist mit einer kegelförmigen Reibungsfläche 54 versehen, die mit einer entsprechend geformten konischen Fläche 55 des Triebkopfes 56 in Eingriff kommt, welcher (mittels Feder und Nut) auf der Welle 52 verschiebbar gelagert ist und nachgiebig gegen den Schneckenkörper 51 mittels einer Feder 57 gedrückt wird. Das innere Ende der letzteren steht in Eingriff mit einer Mutter 58, die auf der Welle sitzt, wie dies in Fig. 8 veranschaulicht ist. Die den Daumen betätigende Welle 52 wird mittels einer Welle 59 in Drehung versetzt, auf der ein Kettenrad 60 sitzt, welches mit der Kette ohne Ende 35 in Eingriff steht.
Die Welle 59 ist ferner mit einem Kegelrad 61 versehen, das mit einem Kegelrad 62 der Welle 52 in Eingriff steht. Auf diese Weise werden die Daumenglieder gebogen und gestreckt, u. zw. gleichzeitig mit den Fingergliedern. Jedoch können auch die Daumenglieder, wenn sie auf einen Widerstand stossen, ebenfalls zurückbleiben.
Die Zapfenverbindung zwischen dem Handkörper und dem Handgelenk ist so eingerichtet, dass die Hand auch seitlich zu dem Handgelenk gedreht werden kann. Die Vorriehtung, welche diesem Zwecke dient, ist folgende :
Innerhalb des Handgelenkes ist eine Schnecke 40 gelagert, die mit einem Schneckenradsegment 39 in Eingriff steht, welches am inneren Ende des Handkörpers konzentrisch mit dem Drehgelenk der Hand gebildet ist. Die Schnecke, welche die Hand betätigt, ist mit einem Kettentriebrad 41 versehen, über das eine Kette 42 läuft. Wie Fig. 1 und 2 erkennen lassen, ist das eine Ende dieser Kette mit der die Finger öffnenden Schnur 37, das andere Ende mit der schliessenden Schnur 38 verbunden.
Mittels dieser Einrichtung wird durch ein Zurückziehen der schliessenden Schnur die die Hand betätigende Schnecke so gedreht, dass der Handkörper mit der Handfläche seitlich nach innen gedreht wird, während gleichzeitig die Finger sieh über der Handfläche schliessen. Ein Zurückziehen der öffnenden Schnur wird bewirken, dass die Handfläche nach aussen schwingt, während gleichzeitig die Finger wieder in ihre gestreckte Lage gebracht werden.
Wenn die Handfläche in der einen oder andern Richtung gegen einen Gegenstand gedrückt wird, ist es wünschenswert, dass der Druck bis zu einem gewissen Grade nachgiebig ist. Dies wird im vorliegenden Falle dadurch ermöglicht, dass die die Hand betätigende Schnecke und das Kettenrad auf ihrer Welle oder Achse so gelagert sind, dass sie sich darauf verschieben können, wobei zwei Federn 43 und 44 vorgesehen sind, welche mit ihren inneren Enden mit den entgegengesetzten Enden der Schnecke und des Kettenrades in Eingriff kommen, während ihre äusseren Enden mit den Lagern der Welle oder Achse in Eingriff kommen, wie dies aus Fig. 9 ersichtlich ist. Es können jedoch auch andere geeignete Anschläge für diesen Zweck innerhalb des Handkörpers vorgesehen werden.
Die Spannung der Federn 43 und 44 ist eine derartige, dass sie die Schnecke und das Kettenrad in der Mittelstellung halten, während, sobald ein seitlicher Druck auftritt, die Schnecke und das Kettenrad sich in der einen oder andern Richtung längs der Achse 81 verschieben, wobei die eine oder andere Feder 43, 44 der Biegung der Finger oder der Hand einen nachgiebigen Widerstand entgegensetzen wird. Hört die Biegung auf, so werden die Federn die die Hand betätigende Schnecke wieder in ihre Mittelstellung zurückversetzen.
Obgleich die Gelenkverbindung zwischen dem Handgelenk und dem Unterarm durch verschiedenartige Mittel bewirkt werden kann, wird doch der auf der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsform der Vorzug gegeben. Dieselbe besteht zunächst aus zwei Platten 63 und 64, die an den anstossenden Enden des Unterarm- und Handgelenkteiles angebracht sind und zwischen denen sich ein Kugellager 65
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befindet. Die beiden Teile sind durch einen Drehzapfen 66 miteinander verbunden, der in die Handgelenkplatte mit einem viereckigen Teil 67 eingreift und über demselben durch eine Mutter 68 gesichert ist.
An der andern bzw. hinteren Seite bildet der Zapfen einen Kopf 69, der mit einem entsprechenden vorspringenden Teil der Platte 63 ebenfalls ein Kugellager 70 bildet, wie dies besonders in Fig. 1, 2, 5 und 6 veranschaulicht ist. Mittels dieser Vorrichtung kann das Handgelenk sich am Unterarm frei um eine Längsachse drehen.
Die Drehbewegung des Handgelenkes am Unterarm wird vorzugsweise von der relativen Drehbewegung des Unterarmes und Oberarmes abgeleitet. Bei der dargestellten Ausführungsform geschieht dies mittels eines am Zapfenkopf 69 angeordneten Schneckenrades 71, das im Eingriff mit einer Schnecke 72 steht, die auf einer Querwelle 73 gelagert ist, auf der auch ein Zahnrad 82 sitzt, das im Eingriff mit einer Zahnstange 74 steht. Letztere ist in der Unterarmplatte 63 und einem Lagerblock 78 des Vorderarmes gelagert. Eine Lenkstange 76, die mit dem vorderen Ende an der Zahnstange 74 und mit dem andern Ende an dem Armteile 1 angelenkt ist, befindet sich auf der einen Seite des Drehzapfens 2, welcher das Gelenk zwischen diesen beiden Armteilen bildet (Fig. 1 und 2).
Mittels dieser Vorrichtung bewirkt eine Drehbewegung des Unterarmes am Arm eine Längsverschiebung der Zahnstange und Drehung des Zahnrades 82, wodurch die Schnecke und das Schneckenrad 71 und damit das Handgelenk gedreht werden.
Damit die Zahnstange die Drehung der Platte 64 nicht verhindert, ist in der letzteren ein gebogener Schlitz 77 vorgesehen (Fig. 5), und aus demselben Grunde ist auch die Platte 63 mit einem derartigen Schlitz versehen (79), durch den die Schnüre 37, 38 hindurchgeführt sind (Fig. 5).
Es ist ersichtlich, dass die verschiedenen Vorrichtungen, die in dieser Erfindung verkörpert sind, sich durch Einfachheit in der Bauart und Betätigung auszeichnen, weshalb sie nicht leicht in Unordnung
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1. Künstliche Hand, bestehend aus einem Handkörper (5) mit daran angelenkten Fingern und einem Daumen, dadurch gekennzeichnet, dass die die Finger betätigende Vorrichtung aus einem angetriebenen, mit den Fingern (7, 11) verbundenen und sie drehenden Glied (25) und aus einem zweiten sich drehenden Triebteil (29) besteht, der nach entgegengesetzten Richtungen gedreht werden kann und in Reibungseingriff mit dem Glied (25) steht,
wodurch die verschiedenen Finger zufolge des Gleitens zwischen ihren treibenden und getriebenen Gliedern zwecks Erfassens eines Gegenstandes in verschiedenem Ausmasse bewegt werden können.