<Desc/Clms Page number 1>
Künstliche Hand.
Die bisher gebräuchlichen, künstlichen Hände und Arbeitsklauen für willkürliche Arbeitsleistung (besonders in nenerer Zeit nach Prof. Dr. Sauerbruch in Zürich) hatten den grossen Nachteil zu geringer Kraftäusserung, indem die Finger zum Erfassen umfangreicher Gegenstände eine relativ grosse Spannweite haben mussten, und sich nicht oder nur ungenügend der jeweiligen Form des zu erfassenden Gegenstandes anzuschmiegen vermochten,
Die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Kunsthand mit durch mindestens einen Muskel (Stumpfmuskel, Schultermuskel usw. ) betätigbaren Erfassteilen soll diesen Übelstand vermeiden. Zu diesem Zwecke besitzt die künstliche Hand Organe, welche die Erfassbewegung mit geringer Kraftäusserung bewirken und hierauf mit ins Starke übersetzter Kraft die Erfassteile gegen den Gegenstand pressen.
Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.
Fig. i zeigt die Innenseite der rechten Hand ohne die die innere'Handfläche bildende Deckfläche. Fig. 2 ist eine Einzelansicht des Übersetzungsmechanismuses. Fig. 3 zeigt schematisch das zweite Ausführungsbeispiel der Kunsthand.
Innen auf der die äussere Handfläche bildenden Deckfläche 1 der dargestellten rechten, künstlichen Hand sind zwei Lager 2 befestigt, in denen eine Achse 3 unbeweglich gelagert ist. Auf dieser Achse 3 sind fünf Seilrollen 4, 5,6, 7 und 8 lose und unabhängig voneinander drehbar, aber axial unverschiebbar gelagert. Auf den Rollen 4 bis 8 ist je das eine Ende eines Drahtseiles 9, 10, 11, 12 und 13 befestigt. Von diesen Drahtseilen laufen vier, das heisst 9 bis 12, oben von den Rollen ab und gehen über Führungsrollen 14 und unten an den inneren Fingergliedern 15 angebrachte Führungsrollen 16 zu den Befestigungspunkten 17 an der Deckfläche der äusseren Fingerglieder 18. Das fünfte Drahtseil 13 läuft unten von der Rolle 8 ab und geht über die eine Führungsrolle 19 zum Befestigungspunkt 20 am Daumen.
Die Drahtseile 9 bis 13 gehen vor den Fingergelenken 21, 22 bzw. dem Daumengelenk 21a vorbei und dienen zum Schliessen der Hand bzw. Festhalten von Gegenständen.
An jeder Seilrolle 4 bis 8 ist das eine Ende einer Feder 23 befestigt, deren andres Ende auf der Achse 3 befestigt ist. Die Federn 23 sind so gewunden, dass sie bei Drehung der Rollen 4 bis 8 im Sinne des Pfeiles y (Fig. 2) gespannt werden.
Der Umfang jeder Seilrolle 4 bis 8 besitzt eine Sperrzahnung 24, in welche Zahnungen eine klinkenartige Schaltstange 25 eingreift. Diese Stange befindet sich gewöhnlich nicht im Eingriff mit den Sperrzahnungen der Seilrollen 4 bis 8, so dass deren Bewegung im Sinne des Pfeiles y nicht gehindert ist.
Die Enden der Schaltstange 25 sind in Schlitzen 26 von Fortsätzen 27 der Lager 2 geführt. Am rechten Lager 2 ist ein einarmiger, mit starker Übersetzung arbeitender Hebel 28 angelenkt, die mit der Schaltstange 25 gelenkig verbunden ist und auf dessen Ende ein über eine Rolle 29 geführtes Drahtseil 30 wirkt. Letzteres steht mit dem einen der beiden Muskeln, zweckmässig ein nach''Prof. Dr. Sauerbruch zur Kraftquelle umgestalteter Stumpfmuskel, in Verbindung.
Ein von dem zweiten Muskel kommendes Drahtseil 31 verzweigt sich in fünf Stränge 32,33, 34, 35 und 36, von denen die Stränge 32 bis 35
<Desc/Clms Page number 2>
hinter den Fingergelenken. 2 & ! nach den Befestigungspunkten 17 an den Fingern gehen und der Strang 36 hinter den Daumengelenken 37, 21a nach dem Befestigungspunkt 20a am Daumen führt.
Durch Zug am Drahtseil 31 bzw. an den Seilstfängen. 32 bis 36 von dem zuerst genannten Muskel aus werden Finger und Daumen-bis zum vollen Öffnen der Hand gestreckt und dadurch gleichzeitig die Federn 23 durch die Drahtseile gespannt. Da die Schaltstange 25 gewöhnlich nicht im Eingriff mit den Rollen 4 bis 8 ist, ist eine entsprechende Drehung derselben möglich. Sobald der zu erfassende Gegenstand nun im Bereiche der Finger steht, wird dieser Zug aufgehoben und es bewirken alsdann die gespannten Federn 23 ein Schliessen der Finger und des Daumens.
Nach diesem leichten, der Form des Gegenstandes anpassbaren Erfassen des letzteren wird nun durch Zug am Drahtseil 30 vom zuletzt genannten Muskel aus mittels des Hebels 28 die Schaltstange 25 mit starker Hebel- übersetzung gegen die Zähne 24 der Rollen 4 bis 8 bewegt (Fig. 2) und dadurch unter weiterer, aber geringer Drehung dieser Rollen die Finger samt Daumen fest an den zu haltenden Gegenstand angepresst, wodurch letzterer sicher festgehalten wird. Dieser Klemmzustand kann durch eine nicht dargestellte, in den Seilzug 30 eingeschaltete Sperrvorrichtung auf die gewünschte Zeitdauer aufrecht erhalten weiden. Durch Anziehen des Drahtseiles 31 wird diese Sperrung durch nicht dargestellte Mittel wieder aufgehoben und bei vollem Zug an 31 die Hand, wie vorhin beschrieben, geöffnet.
Die künstliche Hand kann auch als'sogenannte Arbeitsklaue ausgebildet sein. Um eine bessere Fasswirkung zu erzielen, ist die Innenfläche der Hand zweckmässig mit einem je nach dem Verwendungszwecke verschieden dicken Polster versehen. Auch kann zwecks
EMI2.1
verlegt werden.
EMI2.2
<Desc/Clms Page number 3>
Das obere Ende des Hebels ? T trägt mittels eines seitlichen Fortsatzes 74 die Gelenkachse 43 des Zeigefinger, so dass durch entsprechendes Drehen jenes Hebels 71'der ganze Zeigefinger'mehr oder weniger um das Pressgelenk 76 gedreht werden kann, und zwar mit übersetzter Kraft.
Die Wirkungsweise der Kunsthand ist folgende : Für gewöhnlich sind die Finger geschlossen. Um einen Gegenstand, z. B. einen Hammerstiel, zu erfassen, übt der Amputierte willkürlich einen Zug im Sinne des Pfeiles 1 auf die Schnüre 68 und 66 aus, wodurch, wie schon früher erwähnt, die sämtlichen Finger geöffnet und die Federn 69, 70, 71 und 72 gespannt werden.
Nachdem der zu erfassende Gegenstand in die Hand gelegt worden, lässt der Amputierte die Zugwirkung auf die Schnur 68 aufhören, die Federn 69 bis 71 entspannen sich und bewirken mit Hülfe der beim Öffnen der Hand auf die Rollen 59, 61, 62,64 gewickelten Schnüre das Schliessen der Finger, soweit es der erfasste Gegenstand zulässt. Es wird hier darauf hingewiesen, dass die Schliessbewegungen der einzelnen Finger ganz voneinander unabhängig sind, mithin sich jeder Finger der Form des zu ergreifenden Gegenstandes anschmiegen kann.
Nachdem dies erfolgt, übt der Amputierte, auf die Schnur 79 einen Zug aus, wodurch mittels des Hebels 77, 78 der Hebel 71'nach aussen geschwungen und so mit Hilfe des Fortsatzes 74 die Achse 43 nach innen geschwungen wird, mit der Wirkung, dass mit Ausnahme des Daumens alle Finger mit ins Starke übersetzter Kraft gegen den Gegenstand bzw. gegen den Daumen hin gepresst werden. Auf diese Art wird ein kräftiges Festhalten des Gegenstandes durch die Finger erzielt. Ein selbsttätiges Öffnen der letzteren ist ausgeschlossen, indem die an den Fingern befestigten Verzahnungen durch die zugehörigen Schnecken in ihren Lagern gesperrt werden und die Federn 69 bis 72 die
Schnecken so zu drehen suchen, dass die Finger geschlossen werden.
In einer einfacheren Ausführung könnten auch die Gelenke 43 und 49 und die zugehörigen Schnecken 57 und 55 wegfallen, der Zeigefinger somit starr mit dem Hebel 71' verbunden sein. Der Daumen würde dann die Gegenstände ergreifen und der Zeigefinger dieselben festpressen. Die beiden Gelenke 43 und 76 könnten auch auf der gleichen Welle drehbar angeordnet sein.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen der Kunsthand erfolgt die Betätigung der
Ersatzstelle letztenendes durch zwei Schnüre, die zu verschiedenen Kraftquellen des Körpers führen.
Es hat sich nun als wünschenswert erwiesen, dass die Betätigung der Erfassteile auch von nur einer Kraftquelle aus erfolgen kann, was durch den in den Fig. 4 und 5 dargestellten Handersatz in weitgehendem Masse erreicht wird.
81 bezeichnet das Handgehäuse, 82 eine in demselben gelagerte Welle ; auf dieser ist der den Zeigefinger und den Mittelfinger darstellende Ersatzteil 83 befestigt. Auf der Welle 82 sitzt ein Schaltrad 84 fest, in das die am Handgehäuse 2 angelenkte Klinke 86 einzugreifen bestimmt ist, Eine Feder 112 hat das Bestreben, die Klinke 86 ausser Eingriff mit dem Schaltrad 84 zu halten. Auf der Welle 82 sitzt auch ein Hebel 85 fest, an diesem ist ein Arm 87 angelenkt, in dessen unteres, gegabeltes Ende der Stift 88 eines Schalthebels 89 eingreift, welch letzterer selbst wieder lose auf einer im Handgehäuse 82 gelagerten Welle 90 sitzt. Eine auf dem Arm 87 einwirkende Feder 111 drückt den Unterteil des Armes 87 gegen die später erwähnte Kurvenscheibe 102.
Der obere Arm des Schalthebels 89 trägt eine in das fest auf der Welle 90 sitzende Schaltrad 91 ! eingreifende Schaltklinke 92 ; ferner greift an diesem Arm des Schalthebels ein Zugorgan 93 an ; beim Niederziehen des letzteren wird die Feder 98 gespannt, die Welle 90 rechts herum, die Welle 82 dagegen mittels der Arme 85 und 87 links herum gedreht, mit der Wirkung, dass der Erfassteil 83 geöffnet wird. Eine in des Schaltrad 91 eingreifende, unter dem Einfluss der Feder 91' stehende Sperrklinke 91"verhindert das Rückwärtsdrehen des Schaltrades 91 beim Zurückgehen des Schalthebels 89, welches unter der Einwirkung der gespannten Feder 98 erfolgt.
Im Handgehäuse 81 sind auf einer Welle 96 zwei Hebel 94,95 drehbar gelagert, auf der Welle 96 sitzt ferner eine Rolle 97, über welche die Schnur 93 geführt ist, der Arm 94 ist durch die Feder 98 mit dem unteren Ende des Hebels 89 verbunden, während der Arm 95 in die Bahn eines auf der Welle 10 festsitzenden Armes 99 reicht. Die Stellung des letzteren zum Arm 95 ist eine solche, dass, wenn der Arm 99 auf seiner Kreisbewegung auf den Arm 95 trifft, der letztere nach links geschwungen, damit die Feder 98 stärker gespannt und so über den Hebel 89 ein stärkerer Zug auf die mit der Schnur 93 verbundene Kraftquelle ausgeübt wird. Dieser bald stärkere, bald schwächere Zug ist speziell bei Sauerbruchschen Stumpkraftquellen von Vorteil.
Um den Erfassteil 83 zeitweise gegen Drehung zu sperren, ist auf der Welle 90 eine festsitzende Kurvenscheibe 100 vorgesehen, welche, wenn ihr erhöhter Teil unter den abwärts gerichteten Arm der Klinke 86 kommt, deren oberer Teil in das Klinkenrad 84 schiebt und so dieses gegen weitere Drehung sperrt.
<Desc/Clms Page number 4>
Der Arm 87 trägt noch einen Stift 101, der auf einer auf der Welle 90 festsitzenden Kurvenscheibe 102 gleitet ; wenn der Stift 101 auf den erhöhten Teil der letzteren gleitet, so wird der Arm 87 nach links geschwungen und damit ausser Eingriff mit dem Stift 88 gebracht, womit der Erfassteil 83 ausser Wirkungsverbindung mit dem Schalthebel 89 kommt.
Die Form der Kurvenscheibe 82 ist so gewählt, dass der Arm 87 jeweils ungefähr während einem Viertel einer ganzen Umdrehung der Welle 90 im vertieften Teil der Scheibe 82 liegt, und damit die erwähnte Verbindung aufrechterhält. Um den Amputierten merken zu lassen, wann die Welle 90 vor dem ersten oder vierten Viertel ihrer Umdrehung angelangt ist, sitzt auf der Welle 90 eine mit zwei entsprechend placierten Einschnitten 103 versehene Scheibe 104 fest, in welche Einschnitte eine Nase des unter dem Einflusse der Feder 105 stehenden Hebels 106 einfällt. Zum jeweiligen Auslösen des Hebels 106 dient ein am Arm 89 vorgesehener Stift 107', welcher bei der in Fig. 5 gezeigten Stellung gegen den Vorderteil des Hebels 106 trifft und so dessen Nase aus dem Einschnitt der Scheibe 104 heraushebt.
Der den Daumenfinger der Hand darstellende Erfassteil 111 sitzt auf der im Handgehäuse 81 sitzenden Welle 108 fest, auf dieser sitzt auch ein Arm 109 fest, dessen freies Ende auf einer Kurvenscheibe 110 liegt, welche fest mit der Welle 90 verbunden ist. Beim Drehen der Welle 90 bewirkt die Kurvenscheibe 110, dass während ihrer zweiten Viertelsdrehung der Erfassteil 111 gegen den Erfassteil 83 gedrückt wird und damit einen dazwischen gelegten Gegenstand kräftig festhält.
Die Wirkungsweise der Kunsthand ist folgende : Im Ruhezustand nehmen die Erfassteile 83 und 111 sowie der Arm 89 die in den Fig. 5 dargestellte Lage 0 ein. Will nun der Amputierte einen Gegenstand, z. B. ein Stück Karton erfassen, so dreht er durch Ziehen an der Schnur 93 den Arm samt der Welle 90 um etwa 900 (in die Stellung 1). Durch diese Bewegung ist die Feder 98 gespannt und mit Hilfe der Teile 85, 87, 88 und 90 der Erfassteil ! 83 nach links gedreht worden und es kann der Gegenstand zwischen die Erfassteile 83 und 111'gelegt werden.
EMI4.1
<Desc/Clms Page number 5>
Hochstellung, und sobald derselbe in die letztere eintritt, so gelangt der Stift 107'unter den Hebel 106 und hebt diesen aus der Kerbe 103 heraus, ebenso erfolgt der Eingriff des Stiftes 88 mit dem gegabelten Ende des Armes 87.
Um den erfassten Gegenstand gänzlich loszulassen, zieht der Amputierte zum vierten Mal an der Schnur 93, bis die Welle ihre gänzliche Umdrehung vollendet hat. Hierbei wird vom Stift 88 der Arm 87 gehoben und damit der Erfassteil 83 gänzlich geöffnet. Mit dem Hebel 89 dreht sich auch die Scheibe 104 ; wenn ersterer seine unterste Stellung erreicht hat, hat die Scheibe 104 wieder die dargestellte Lage erreicht und der Hebel 106 schnappt in den Einschnitt 103. Wenn nunmehr der Amputierte die Schnur wieder loslässt, so bringt die Feder 98 den Hebel 89 wieder in seine Hochlage. Hierbei gleitet der Stift 101 auf dem niederen Teil der Kurvenscheibe 102, so dass der Stift 88 mit der Stange 87 in Eingriff bleibt und der Erfassteil wieder geschlossen'wird. Am Schlusse dieser Bewegung wird der Hebel 106 durch den Stift 107'wieder ausgerückt.
Die Kunsthand ist nun wieder zu einem neuen Spiel bereit.
Das Zugorgan 93 kann auf verschiedene Weise betätigt werden, z. B. mittels der gesunden Hand oder eines anderen Organes ; es kann aber auch unmittelbar mit einer Kraftquelle des Amputierten verbunden werden, in welchem Falle eine rein willkürliche Bewegung der Kunsthand ermöglicht ist.
Zweckmässig wird das erwähnte Zugorgan 93 mit einem zu einer Kraftquelle umgestalteten Stumpfmuskel nach Prof. Dr. Sauerbruch verbunden. In diesem Falle hat die Feder 98 nicht nur die Aufgabe, den Arm 99 jeweils wieder in seine Hochlage, sondern auch den elastischen Stumpfmuskel nach seiner Zusammenziehung wieder in die Ausgangslage zurückzubringen. Um den Stumpfmuskel durch die Feder nicht auf die Dauer anzuspannen und ihn zu ermüden, braucht man nur den Hebel 95 etwas kürzer oder länger zu dimensionieren, in welchem Falle die Feder 98 schwächer oder weniger stark gespannt wird, wenn der Hebel 89 gegen den Arm 85 trifft.
Ist die Feder wenig gespannt, so wird der Hebel 89 nicht ganz in seine Hochlage 0 zurückgebracht, in welchem Falle die zweite und dritte (oder nur die eine) Viertelsdrehung der Welle 90 in je zwei Achtelsdrehungen zerlegt werden müssen, was bei der ersten und vierten Viertelsdrehung nicht angeht.
Statt des Armes 89 könnte dann eine Kurvenscheibe auf der Welle 90 festsitzen, welche die Bewegungen des Armes 95 steuert. In diesem Falle wurde die Zugkraft der Feder 98 durch Einfallen des Armes 95 in eine oder mehrere Einsenkungen der Kurvenscheibe geregelt.
Auf der Welle 90 können auch zwecks Ausführung anderer Bewegungen noch mehr Kurvenscheiben angebracht werden, z. B. zur Bewegung weiterer Finger einer Hand oder zur Einwirkung auf ein entsprechend konstruiertes Handgelenk.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Künstliche Hand, bei welcher die mittels Schnüren o. dgl. betätigten Erfassteile einen Gegenstand ergreifen können, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kunsthand eine Zusatzkraftübertragungsvorriciytung ("25, 2) angeordnet ist, welche einerseits mit einer Kraftquelle und andrerseits mit mindestens einem der Erfassteile in Bewegungsverbindung steht und welche jeweils nachdem die Erfassteile einen Gegenstand erfasst haben, durch eine Kraft- äusserung die Erfassteile in verstärktem Masse gegen den zu fassenden Gegenstand presst.