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Künstliche Hand mit einem Handteller und an diesem drehbaren Fingern
und Daumen. Die Erfindung betrifft eine künstliche Hand mit einem Handteller und
an diesem drehbaren Fingern und Daumen und besteht darin, daß von zwei mittels Reibungskupplung
verbundenen Getriebeelementen das eine zur Bewegung des zugehörigen Fingers drehbar
ist und vom anderen, das in zwei entgegengesetzten Drehrichtungen antreibbar ist,
sich durch Reibung mitnehmen läßt, so daß verschiedene Finger in verschiedenem Ausmaße
beim Greifen eines Gegenstandes bewegt werden können, indem ein Schlupf nach Bedarf
zwischen dem treibenden und angetriebenen Element eintreten kann. Das antreibende
Element der beiden Getriebeelemente wird durch Stellschnüre gedreht, die auch zum
Bewegen der die Drehung des Handtellers um dessen Drehzapfen im Handgelenk bewirkenden
Antriebselemente eingerichtet sind. In der Schaffung dieser gegenseitig unabhängigen
- Bewegungsmöglichkeit der Finger besteht ein besonderer Vorteil der Erfindung gegenüber
bekannten Vorschlägen, bei denen ein zwangläufiger Schneckenantrieb für eine Gruppe
von Fingern vorgesehen ist, der somit die völlig gleichartige Bewegung der Finger
dieser Gruppe erzwingt.
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Auf der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt,
und zwar zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch die künstliche Hand nach der Linie
i-i der Abb. 2, Abb. 2 den entsprechenden Flachschnitt von der Seite der Hand-Räche
aus gesehen, Abb. 3 einen Schnitt durch einen gekrümmten Finger, Abb. 4 einen Teilschnitt
durch die den Finger betätigende Vorrichtung in größerem Maßstabe nach Schnittlinie
4-4 in Abb. 2,
Abb. 5 und 6 Schnitte, deren Schnittlinien in Abb.2
entsprechend bezeichnet sind, Abb. 7 einen Teilschnitt nach Linie 7-7 in Abb. 2,
Abb. 8 einen Teilschnitt nach Linie d-'8 in Abb. 7 und Abb.9 einen ebenfalls in
größerem Maßstabe gehaltenen Schnitt nach Linie 9-9 in Abb. 2.
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Die künstliche Hand besteht zunächst aus einem Oberteil, Teil des
Oberarmes, welcher an dem Stumpf des. lebenden Armes angeschnürt oder in anderer
geeigneter Weise befestigt ist. An dem Teil i des Oberarmes ist das Ersatzglied
3 des Vorderarmes mittels einer Querachse oder Querzapfens 2 angelenkt, daran anschließend
ist das Handgelenk 4, welches derart gelenkig mit dem vorderen Ende dei Vorderarmes
verbunden ist, daß es um die Längsachse des Vorderarmes im Verhältnis zu demselben
gedreht werden kann. An dem Handgelenkteil 4 ist der Handkörper mit Handfläche
5 mittels einer Drehachse oder eines Drehzapfens 6 angelenkt. An diesem Handkörper
5 sind die Finger angelenkt, von denen jeder mit der Hand 5 an der Wurzel des ersten
Gliedes 7 bei 8 angelenkt ist. Das zweite Fingerglied 9 ist an dem ersten Fingerglied
bei io angelenkt, und das dritte Fingerglied i i ist bei 12 mit dem zweiten Fingerglied
9 gelenkig verbunden. Das erste Glied 13 des Daumens ist an der Hand bei 14 und
das zweite Glied 15 bei 16 an dem ersten Glied 13 angelenkt. Alle diese Gliedmaßen
sind vorzugsweise hohl oder röhrenförmig und auf irgendeine Weise aus einem geeigneten
Material derart hergestellt, daß die zur Betätigung des Gliedes notwendigen Bewegungsvorrichtungen
in seinem Innern angeordnet sein können.
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Bezüglich der Vorrichtung zur Betätigung der Finger zwecks Krümmens
und Streckens derselben wird auf die folgende Beschreibung verwiesen, welche auf
alle Finger paßt.
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Innerhalb des ersten Gliedes 7 eines jeden Fingers ist konzentrisch
zu dem Drehzapfen, der das Fingerglied mit der Hand verbindet, ein Schneckenradsegment
24 gelagert, welches mit einer Schnecke a5 im Eingriff steht. Die Achse der Schnecke
25 liegt senkrecht zu der Handfläche 5. Je nachdem diese Schnecke in dem einen oder
anderen Sinne gedreht wird, wird das erste Fingerglied 7 entweder in die geschlossene
oder geöffnete Stellung gebracht. Innerhalb des inneren Teiles eines jeden Fingergliedes
und des anliegenden Teiles der Hand ist ein Hebel 17
angeordnet, der zwischen
seinem Vorder- und Hinterarm 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 wird, daß er durch einen Schlitz in
eitlem starren Teil. i9 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 io 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 zweiten und dritten
Fingergliedes angeordnet ist und mit dem vorderen Ende bei 23 an dem dritten Fingerglied
i i angelenkt ist. Diese Verbindung befindet sich seitlich von dem Gelenk 12, welches
das zweite mit dem dritten Fingerglied verbindet.
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In der in Abb. i und 2 dargestellten Lage sind alle Finger ausgestreckt,
wobei die Hebelteile 17,20 und 22 sich im wesentlichen in einer Linie befinden;
der Zapfen 18 des ersten Hebels befindet sich außerhalb des Drehpunkts oder des
Drehzapfens 8, der die Hand 5 mit dem ersten Fingerglied 7 verbindet, und die Drehpunkte
des zweiten Hebels sowie des Gliedes 22 befinden sich in einem gewissen Abstand
von dem Drehpunkt i o des ersten und zweiten Fingergliedes und von dem Drehzapfen
12 des zweiten und dritten Fingergliedes. Wird die Schnecke 25 in dem Sinne gedreht,
bei dem die Krümmung der Finger erfolgt, so wird der erste Hebel durch den Schlitz
des Teiles i9 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 2o ausüben, welcher mit dem zweiteriFingerglied verbunden
ist, so daß dieser zweite Hebei zu dieser Zeit als Verbindungsglied arbeitet und
bewirkt,- daß das zweite Fingerglied in die gekrümmte bzw. geschlossene Lage gelangt
@Abb.3j. Da durch diese Bewegung die Stellung des zweiten Hebels und zweiten Fingergliedes
zueinander geändert wird, wird ein Zug durch den vorderen Arm des zweiten Hebels
2o auf- das dritte Fingerglied mittels. des Gliedes 22 ausgeübt, . so daß dieses-
dritte Fingerglied aus seirier ungekrümmten Lage (Abb. i) in die gekrümmte oder
geschlossene Stellung (Abb. 3) gebracht wird. Eine Umkehr der Drehbewegung
des ersten Fingergliedes :durch die Betätigung von Schneckenrad und Schnecke wird
bewirken, daß das zweite und dritte Fingerglied aus der in Abb..3 dargestellten
Stellung in die in Abb. i dargestellte durch, Betätigung
der ersten
und zweiten Hebel 17 und 2o und des Gliedes 22 gestreckt wird.
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Eine ähnliche Vorrichtung wird zur Betätigung des ersten und zweiten
Daumengliedes benutzt. Diese Vorrichtung besteht aus einem Schneckenradsegment 5o,
das an dem inneren Daumenglied 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 15 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 (Abb.2). Wird das erste Daumenglied mittels Schneckenrades
und Schnecke 5o und 51 nach innen gedreht, so bewegt sich das äußere Daumenglied
mit dem inneren, bis es den anliegenden ersten Finger berührt. In diesem Moment
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.
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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,
welches seine Bewegung in der einen oder anderen Richtung hemmt, dieser Finger eine
unabhängige Ruhelage einnehmen kann, wodurch ermöglicht ist, daß die Hand unregelmäßig
gefirmte Gegenstände erfassen kann, ähnlich wie die natürliche menschliche Hand.
Dies wird in dem vorliegenden 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 anderen Finger nicht mitzumachen braucht. Eine bevorzugte Ausführungsform
dieser Vorrichtung ist auf der Zeichnung veranschaulicht und hat folgende Bauart
(Abb. 4) Eine die Fingerschnecke tragende Welle 26 ist zwischen dem Handrücken und
dem Querträger i g 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 sie mit einer konischen Reibungsfläche 28 versehen, die mit einer entsprechenden
Reibungsfläche 3o im Eingriff steht. Letztere ist an einem Triebkopf 29 gebildet,
welcher auf dem anliegenden Teil der Schneckenwelle 26 gelagert ist. Der Triebkopf
29 ist mit der Reibungsfläche 3o nachgiebig -gegen- diejenige der Schnecke 25 mittels
einer Feder 3i gedrückt, welch letztere den äußeren Teil der Welle 26 umgibt und
mit dem inneren Ende mit dem -Triebkopf im Eingriff steht, während ihr äußeres Ende
gegen eine Schraubenmutter 32 drückt (Abb. i und 4)_ Diese Mutter 32 ist auf .einen
äußeren Gewindeteil der Welle 26 aufgeschraubt.
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Der äußere Rand des Triebkopfes 29 ist bei 8o kettenradartig ausgebildet.
Zwischen den nebeneinanderliegenden Kettenrädern der verschiedenen Fingerschneckenräder
sind leer laufende Kettenräder 33 angeordnet bzw. an der Wandung der Hand gelagert.
Ein Hauptkettenrad 34 ist auf einer Welle 36-in dem Hohlraum der Hand gelagert.
Eine Triebkette 35 läuft um das Hauptkettenrad 34 und ebenfalls um die als Kettenräder
ausgebildeten Teile 8o der Triebköpfe 29 und die leer laufenden Kettenräder 33,
so daß bei der Drehung des Kettenrades 34 in dem einen oder anderen Sinne alle Triebköpfe
29 gleichzeitig zum Öffnen und Schließen der Finger gedreht werden. Wenn die Finger
hierbei auf keinen Widerstand stoßen, wird die reibende Verbindung zwischen den
Triebköpfen 2g und den anliegenden Schnekkenrädern 25 ein gleichzeitiges Öffnen
und Schließen der verschiedenen Finger bewirken. Stößt jedoch der eine oder andere
Finger auf einen ZViderstand, so wird dieser eine Finger infolge der gleitenden
Reibungsverbindung zwischen seinem Triebkopf 29 und der Schnecke 25 zurückbleiben,
während die anderen 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 Kettenrades 34 seine geöffnete
Stellung vor den übrigen Fingern erreichen, und wenn die letzteren ebenfalls in
die voll geöffnete Stellung gebracht werden, wird der Triebkopf 29 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.
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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 den zum vollen Öffnen und Schließen.
erfor= derlichen von dem Hauptkettenrad aus erhält. Diese Bewegung des Hauptkettenrades
34 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 Vorderarm
und Oberarm angeordnet sind und welche auf geeignete Weise mit einem beweglichen
Körperteil derart verbunden sind, da.ß diese Schnüre abwechselnd in entgegengesetzter
Richtung gezogen werden. Die inneren Enden dieser Schnüre sind an einander entgegengesetzten
Stellen mit dem Antriebsrad 34 verbunden (Abb.2).
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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 51 angewendet. Diese Vorrichtung ist in einer bevorzugten
Ausführung in Abb.2, 7 und 8 veranschaulicht und wie folgt eingerichtet: Diese Vorrichtung
besteht zunächst aus einer Schneckenwelle 52, welche im Hohlraum der Hand parallel
zur Handfläche angeordnet ist. Die Schnecke 51 ist mit dieser Welle reibend verbunden,
so daß, wenn der Daumen. frei ist, sich zu drehen, die Schnecke 5 i sich mit der
Welle 52 drehen wird; stößt der Daumen jedoch auf einen Widerstand3 wird sich die
Welle .52 unabhängig von der Schnecke 51 drehen können. Zu diesem Zwecke steht das
äußere Ende der Daumenschnecke 51 im Eingriff mit einer Schulter oder einem Halsring
53 der Daumenwelle 52, und das, innere Ende der Schnecke 51 ist mit einer kegelförmigen
Reibungsfläche 54 versehen, das mit einer entsprechend geformten konischen Fläche
5 5 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 im Eingriff mit
einer Mutter 58, die auf der Welle 52 sitzt (Abb. 8). Die den Daumen betätigende
Welle 52 wird mittels einer Welle 59 in. Drehung versetzt" auf der ein Kettenrad
6o sitzt, welches mit der Kette 35 im. Eingriff steht. Die Welle 59 ist ferner mit
einem Kegelzahnrad 61 versehen, das mit einem Kegelrad 62 der Welle 52 im Eingriff
steht. Auf diese. Weise werden die Daumenglieder 13, 15 gekrümmt und gestreckt,
und zwar gleichzeitig mit den Fingergliedern. jedoch können auch die Daumenglieder,
wenn sie auf einen Widerstand stoßen, ebenfalls zurückbleiben.
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Die Zapfenverbindung zwischen der Hand und dem Handgelenk ist so eingerichtet,
daß die Hand auch seitlich im Verhältnis zu dem Handgelenk gedreht werden kann.
Die Vorrii#htung, welche diesem Zwecke dient, ist folgende: Innerhalb des Handgelenks
ist eine Schnecke .40 gelagert, die mit einem Schnekkenradsegment 39 im Eingriff
steht, welches am inneren Ende des Handkörpers konzentrisch mit dem Drehgelenk der
Hand gebiI-det ist. Die Schnecke 40, welche die Hand bewegt, ist mit einem Kettentriebrad
41 versehen, über das eine Kette 42 läuft. Wie Abb. i und 2 erkennen lassen, ist
das eine Ende dieser Kette 42 mit der die Finger öffnenden Schnur 37, das andere
Ende mit der schließenden Schnur 38 verbunden. Mittels dieser Einrichtung wird ein
Zurückziehen der schließenden Schnur die die Hand betätigende Schnecke so drehen,
daß der Handkörper mit der Hand-Räche seitlich nach innen gedreht wird, während
gleichzeitig die Finger sich über der Handfläche schließen. Ein Zurückziehen der
öffnenden Schnur 37
wird bewirken, daß die Handfläche nach außen schwingt,
während gleichzeitig die Finger wieder in ihre gestreckte Lage gebracht werden.
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Wenn die Handfläche in der einen oder anderen 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 40 und das Kettenrad auf ihrer Welle oder Achse so
gelagert sind, daß sie sich darauf verschieben können; wozu zwei Federn 43 und 44
vorgesehen sind, welche mit ihren inneren Enden mit den entgegengesetzten Enden
der Schnecke und des Kettenrades und ihren äußeren Enden mit den Lagern der Welle
.oder Achse in Eingriff kommen (Abb.9). 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 anderen Richtung längs der Achse 8 i verschieben
wird, 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.
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Obgleich die Gelenkverbindung zwischen dem Handgelenk und dem Vorderarm
durch verschiedenartige Mittel bewirkt werden kann, so wird jedoch der auf der Zeichnung
veranschaulichten Ausführungsform der Vorzug gegeben. Dieselbe besteht zunächst
aus zwei Platten 63 und 64, die an den anstoßenden Enden des Vorderarm- und Handgelenkteiles
angebracht sind und zwischen denen sich ein Kugellager 65 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 anderen bzw. hinteren Seite bildet der Zapfen
einen Kopf 69, der mit einem entsprechenden vorspringenden Teil der Platte 63 ebenfalls
ein Kugellager 7o bildet (Abb. i, 2, 5 und 6). Mittels dieser Vorrichtung kann das
Handgelenk sich am Vorderarm frei um eine Längsachse drehen.
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Die Drehbewegung des Handgelenks am Vorderarm wird vorzugsweise von
der relativen Drehbewegung des Vorderarmes 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 Vorderarmplatte 63 und einem Lagerbock 78 des Vorderarmes
gelagert. Eine Lenkstange 76, die mit dem vorderen Ende an der Zahnstange 74 und
mit dem anderen Ende an dem Armteil i angelenkt ist, befindet sich zur einen Seite
des Drehzapfens 2, welcher das Gelenk zwischen diesen beiden Armteilen bildet (Abb.
i und 2). Mittels dieser Vorrichtung bewirkt eine Drehbewegung des Vorderarmes am
Arm eine Längsverschiebung der Zahnstange und Drehung des Zahnrades 82, wodurch
die Schnecke 72 und das Schneckenrad 71 und damit das Handgelenk gedreht werden.
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Damit die Zahnstange 74 die Drehung der Platte 64 nicht verhindert,
ist in der letzteren ein gebogener Schlitz 77 vorgesehen (Abb. 5), und aus demselben
Grunde isst auch die Platte 63 mit einem derartigen Schlitz 79 versehen, durch den
die Schnüre 37, 38 hindurchgeführt sind (Abb. 5).
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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 geraten können und sich leicht reparieren
lassen. Sie lassen sich leicht und geräuschlos betätigen, regen die entsprechenden
lebenden Körperteile an und machen es möglich, die künstliche Hand fast in gleicher
Weise wie die natürliche Hand zu benutzen.