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Feststellvorrichtung für gegeneinander verdrehbare Teile, insbesondere
für Gelenke künstlicher Arbeitsarme Die Erfindung betrifft eine Feststellvorrichtung
für gegeneinander verdrehbare Teile, insbesondere für Gelenke künstlicher Arbeitsarme.
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Es ist bekannt, bei solchen Gelenken eine Kugel von großem Durchmesser
an dem einen der gegeneinander verdrehbaren und feststellbaren Teile und eine entsprechende,
gegen die Kugel anziehende Kugelschale in Verbindung mit dem anderen der zu verbindenden
Teile vorzusehen.
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Es ist weiterhin bekannt, bei Gelenken für künstliche Glieder eine
Rasteneinrichtung mit in die Rasten eingreifenden Zähnen zur Feststellung in verschiedenen
Winkellagen zu verwenden.
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Die Verwendung einer Reihe von im Kreis um die Gelenkachse angeordneten
Kupplungskörpern an Gelenken für künstliche Glieder ist bekannt an Beingelenken,
insbesondere Kniegelenken. Dabei handelt es sich aber nicht um feststellbare Gelenke,
denn die Feststellbarkeit des Gelenks an dieser Stelle würde ein künstliches steifes
Bein ergeben. Dementsprechend enthalten diese bekannten Beingelenke nicht Einzelrasten,
in welchen die Kugeln gegen Verdrehung kuppeln können, sondern ungebrochen durchgehende
Laufrillen für jeden Kugelkranz. Es ist bekannt, daß derartige Kugellager auch noch
unter sehr hohem Druck laufen, so daß ein Feststellen durch Anwendung normaler Kräfte
nicht möglich wäre.
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Außerdem ist es an Einrichtungen, zur Aufnahme von Einsatzstücken,
z. B. Arbeitshaken, Arbeitsringen o. dgl., an künstlichen Arbeitsarmen bekannt,
in einem als Kugelkäfig wirkenden Rohr eine Anzahl Kugeln und in dem einzusteckenden
Schaft eine Anzahl Rasten anzubringen, das Rohr mit einem Gewinde und einer Überwurfmutter
mit kegelförrniger Innendruckfläche zuversehen und das Einsteckstück in dem Rohr
dadurch festzuhalten, daß die überwurfmutter angezogen wird, wobei ihre kegelförmige
Druckfläche die Kugeln radial nach innen in die Rasten des eingeführten Stückes
drückt. Hierbei handelt es sich nicht um ein Gelenk, sondern um eine Befestigungseinrichtung
für Arbeitsgeräte. Diese bekannte Einrichtung hat infolgedessen bei zurückgeschraubter
Mutter keinen Halt für das eingesteckte Stück mehr, so daß es herausgenommen werden
oder sogar herausfallen kann, da es leichtgängig eingepaßt sein muß.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Feststellvorrichtung für gegeneinander
vierdrehbare Teile mit einer Reihe von außermittig um die Gelenkachse angeordneten
und dementsprechend kleinen kugelförmigen oder kugelabschnittförmigeri Kupplungskörpern,
die durch Anziehen einer auf den einen der gegeneinander zu verdrehenden und festzustellenden
Teile
aufschraubbaren Schraubenmutter in entsprechende, einem der zu verbindenden Teile
undrelibar zugeordnete Rasten gedrückt. werden.
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Gemäß der Erfindung sind besondere Vor'; kehrungen getroffen, um bei
gelöster Feststellvorrichtung einAuseinanderfallen der Gelenk= teile zu verhindern.
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An sich sind verstellbare Gelenke, bei denen nach dein Lösen der Feststellvorrichtung
ein Lösen der Gelenkteile verhindert ist, in der Technik gang und gäbe. Die Lösung
dieser Aufgabe erfordert jedoch bei Gelenken der vorerwähnten Gattung besonders
geartete Vorkehrungen.
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Hierzu kann z. B. innerhalb'der Schraubenmutter ein ringförmiger Bund
an dein einen der gegeneinander verdrehbaren Teile oder ein mit dem einen der gegeneinander
verdrehbaren Teile unlösbar verbundener, nach innen vorstehender, die Schraubenmutter
und den anderen der drehbaren Teile voneinander trennender Kugelkäfig vorgesehen
sein. Es kann ferner in dem einen der gegeneinander verdrehbaren Teile ein in Drehrichtung
verlaufender Schlitz vorgesehen sein, durch welchen ein von dem anderen der drehbaren
Teile ausgebender stiftförmiger Körper hindurchgreift, so daß er an den Schlitzwandungen
ein axiales Atiseinaiiderschieben der gegeneinander drehbaren Teile auch bei gelöster
Kupplung verhindert.
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Von den beim Feststellen des Gelenks die kugelförmigen Kupplungskörper
zwischen sich fassenden Druckflächen kann vorteilhafterweise lediglich die eine
mit Rasten versehen sein, während die andere eine durch keine Rasten unterbrochene
glatte Rotationsfläche zum Aufdrücken auf die Kugeln beim Feststellen des Gelenks
aufweist. Abgesehen von der dadurch gegebenen Vereinfachung der Formgebung ergibt
sich der Vorteil, daß außer vollständiger Feststellung des Gelenks und außer vollständiger
Freistellung desselben, sofern die Kugeln auf ihrer Unterlage frei laufen können,
auch ein Zwischenzustand herstellbar ist, bei welchem die Kugeln nur schwach geklemmt
sind und die durch keine Rasten unterbrochene Rotationsfläche auf den Kugeln unter
geringem Kraftaufwand gleiten kann, so daß die Winkelstellung der Gelenkteile zueinander
verstellt werden kann, ohne daß das Gelenk vollständig gelockert ist, was für manche
Arbeiten von Vorteil ist. Ferner ermöglicht diese Ausgestaltung bei frei auf ihrem
Träger beweglichen Kugeln die Feststellung der Gelenkteile in jeder beliebigen Winkellage
zueinander, und zwar unter Verwendung wesentlich billigerer und leichterer Teile
als bei der bekannten Bauart mit großer Kugel. Die Grundform der mit den Kugeln
zusanimenarbeitenden Flächen oder der kugelkap-@^5eixförmige Vorsprünge tragenden
Fläche @@kati, abgesehen von den Rasten und den httä. lkappenförmigen Vorsprüngen,
eine ebene 1: Ziügfläche sein, was die Bearb;2ituilg, insbe-` sondere ein Schleifen
nach dem Härten, besonders erleichtert.
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Die Neigung der Flächen der Rasten für die Kugeln oder die kugelkapperlförinigen
Teile kann mit der Gegenfläche an den ihren Tragkörpern vorgelagerten Teilen spitze
Winkel bilden, so daß die Rasten in Verbindung mit der Gegenfläche als Keilflächen
wirken, wodurch mit einem sehr geringen Kraftaufwand beim Feststellen des Gelenks
auszukommen ist.
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Zweckmäßigerweise sind die Kugeln in einem Kugelkäfig angeordnet,
dessen Lochteilung gleich der Rastenteilung oder ein ganzes Vielfaches derselben
ist.
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Zwischen den gegeneinander drehbaren und feststellbaren Teilen kann
zweckmäßigerweise eine Druckfeder vorgesehen sein, welche diese Teile beim Lösen
der Feststellvorrichtung in einen eine ungehinderteDrehung ermöglichenden Abstand
voneinander bringt.
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Die mit den kugelförmigen oder kugelkappenförmigen Kupplungsteilen
zusaintnerlarbeitenden Flächen können all den gelenkig und feststellbar miteinander
zu verbindenden Teileil selbst angeordnet sein; es kann aber auch ein eigener verschiebbarer
Druckring zur Zusammenarbeit mit den Kugeln oder Icugelkappenförinigen Vorsprüngen
vorgesehen sein, welcher dann aus ganz besonders hochwertigem Material ohne wesentliche
Verteuerung des Gelenks hergestellt sein kann. Derselbe kann gegen Verdrehung in
dem einen der zu kuppelnden Teile in besonders einfacher Weise dadurch gehalten
sein, daß er Ansätze und der anschließende Kupplungsteil entsprechende Nuten, in
welchen diese Ansätze eingreifen, erhält.
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Zwischen der Schraubenmutter zum Anziehen der Feststellvorrichtung
und dein an diese anschließenden zu kuppelnden Teil kann ein Kugellager vorgesehen
sein, durch welches der Kraftaufwand für die Betätigung beim Feststellen noch geringer
Wird und welches es auch verhindert, daß bei der Drehung der Schraubenmutter der
andere Teil mitgenominen und so unbeabsichtigterweise aus der gewünschten Lage verdreht
wird.
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Auf der Zeichnung sind, teilweise an einem Arbeitsarm vereinigt, mehrere
Ausführungsformen von Gelenken nach der Erfindung und Einzelheiten dazu beispielsweise
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i eine derartige Vereinigung von Gelenken an einem
Arbeitsariii, teilweise im Längsschnitt,
Abb. 2 eine weitere Ausführungsform
eines Gelenks nach der Erfindung, teilweise im Längsschnitt, Abb.3 eine Druckplatte
zu der Ausführungsforrn nach Abb. 2, im Grundriß gesehen, Abb. 4. eine erste Ausführungsform
eines Kugelkäfigs zu Gelenken nach der Erfindung und Abb. 5 eine zweite Ausführungsform
eines Kugelkäfigs.
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a bezeichnet allgemein ein sog. Radialgelenk, d. 1i. ein Gelenk, dessen
Teile um die Längsachse der anschließenden Armteile gegeneinander drehbar- sind,
b ein Scharniergelenk, welches z. B. dem Ellenbogengelenk entspricht, wobei die
verbundenen Teile um eine Achse quer zu den anschließenden Armteilen gegeneinander
drehbar sind, und c wieder ein Radialgelenk in einer Stellung, welche es als sog.
Sichelgelenk brauchbar macht.
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Bei der Ausführungsform eines Gelenks a bezeichnet i den einen der
miteinander zu verbindenden und gegeneinander verdrehbaren, ain künstlichen Aim
z. B. durch einen Querstift 2 befestigten Teile, 3 den mit i drehbar und feststellbar
zu verbindenden Teil, welcher ti - am Gelenk verbleibt und seinerseits s
iin(li ein auswechselbares Arbeitsgerät, z. B. einen Arbeitshaken ,4, in beliebiger
bekannter Weise auswechselbar aufnehmen kann.
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Zwischen den Teilen i und 3 ist ein Kranz von im Irreise um die Gelenkachse
liegenden Kugeln 5 angeordnet. Der Teil i ist an seiner Stirnfläche 6 mit Rasten
7 versehen, in welche durch Aufdrücken der Stirnfläche 9 des Bundes 8 vom Teil 3
die Kugeln 5 hineingedrückt «-erden köni#:n. Das Hineindrücken erfolgt durch Anziehen
der überwurfinutter i i auf dein Gewinde io am Teil i. Die überwurfinutter kann
zum leichten Anfassen geriffelt sein. Der Bund 8 verhindert das Auseinanderfallen
der Gelenkteile auch bei gelockerter Mutter i i.
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Im Gelenk c bezeichnet 12 eine am Träger des Gewindes io angeordnete
Schraube oder einen Skift und 13 einen Schlitz in der Überwurfinutter i i, welche
Teile eine Drehbegrenzung für die überwurfmutter darstellen, so daß sie nicht unbeabsichtigterweise
einmal vollständig abgeschraubt werden kann. In gleicher Weise kann natürlich die
Mutter i l in Gelenk a und die Mutter 16 in Gelenk b gesichert sein.
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Das Sichelgelenk c kann in der gleichen Weise wie a aufgekaut sein.
Wirkungsgleiche Teile sind mit :den gleichen Bezugzeichen wie bei a versehen.
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Bei dem Scharniergelenk bin Abb. i trägt die Fläche 6 des Drehbolzens
1<l. die Rasten 7 für die Kugeln 5, und das Andrücken der Kugeln beim Feststellen
des Gelenks erfolgt durch die Stirnfläche 9 der in diesem Fall auf einen Gewindezapfen
15 des Drehbolzens 1q. aufgeschraubten Schraubenmutter 16. Mit dem Drehbolzen gelenkig
und feststellbar zu verbinden ist in :diesem Fall der Teil 17. Um bei gelöster Feststellvorrichtung
ein Auseinanderfallen der Gelenkteile zu verhindern, ist bei dieser Ausführungsform
der Kugelkäfig i 8 mit dem Teil 17 fest verbunden, zweckmäßigerweise einstöckig
hergestellt und erstreckt sich nach einwärts, so daß er sowohl der Mutter 16 wie
dem Drehbolzen 14. eine axiale Hubbegrenzung bietet.
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Bei der Ausführungsform des Gelenks b gemäß Abb.2 ist ein axiales
Auseinanderziehen des Gelenks in jedem Zustand dadurch vermieden, daß ein am Drehbolzen
1q. angeordneter stiftförmiger Körper ig, an welchen sich ein weiteres Gelenk c
und dadurch ein weiterer Armteil anschließen kann, durch die Seitenwände 2l eines
Schlitzes 22 in dem um den Drehbolzen 14. drehbaren Teil 17 in seiner Bewegung in
Richtung der Achse des Gelenks b begrenzt ist.
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Bei den dargestellten Ausführungsformen sind Rasten für die Kugeln
nur in der einen, 6, der auf sie wirkenden Flächen vorgesehen, während die Gegenflächen
9 ununterbrochen durchlaufende Rotationsflächen sind. Diese Flächen sowie die Oberflächen
der Kugelkäfige können im wesentlichen, d. h. abgesehen von den Rasten 7, als ebene
Ringflächen ausgebildet sein.
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Wie insbesondere aus den Abb. q. und 5 zu ersehen, stoßen die Rasten
für die Kugeln vorteilhafterweise unter stumpfem Winkel a gegen die anschließenden
Flächen 6, so daß sie mit den Kugeln 5 und den Gegenflächen 9, beim Feststellen
keilflächenartig zusammenarbeiten.
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23 (Abb. i) bezeichnet bei dem Gelenk a eine Druckfeder, welche beim
Lösen derüberwurfmutter i i die Teile i und 3 auseinanderdrückt. Diese Feder kann
zweckmäßigerweise auf Kugeln 2¢ gelagert sein.
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25 bezeichnet in Abb. 2 eine Rasten 7 enthaltende Druckplatte, welche
beim Feststellen des Gelenks durch die Schraubenmutter 16 auf die Kugeln .5 aufgedrückt
wird. Sie ist gegen den einen der drehbaren Teile, 17, undrehbar, aber axial verschieblich
gelagert. Diese Art der Lagerung kann erfindungsgemäß erzielt werden durch in Nuten
26 des Teils 17 eingreifende Ansätze 27 der Druckplatte 25.
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Die kugelförmigen Kupplungskörper sin,# zweckmäßigerweise in unveränderlichem
Abstand voneinander gehalten durch Kugelkäfige 18 (Abb. q. und 5), deren Teilung
mit der Rastenteilung übereinstimmt oder ein Vielfaches derselben ist. Bei der Ausführungsform
nach Abb. q., welche natürlich bei jedem
der dargestellten Gelenke
verwendet werden Kann, sind die Kugeln in konischen Aussparungen 28 des Kugelkäfigs
gehalten, welche sie etwas über der Mitte umgreifen, und der Kugelkäfig 18 ist mit
seinem Tragteil durch Schrauben 29, verbunden, so daß die Kugeln auch beim Auseinandernehmen
des Gelenks nicht verlorengehen können. Sie wirken außerdem beim Kuppeln in diesem
Fall, besonders wenn sie eng oder mit Preßsitz von den Aussparungen 28 gehalten
sind, wie über die obere Fläche 38 des Kugelkäfigs 18 vorstehende und mit diesem
aus einem Stück bestehende kugelkappenförmige Kupplungskörper 37.
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Bei der Ausführungsform nach Abb.5, welche ebenfalls in Verbindung
mit jeder der dargestellten Gelenkausführungsformen verwendet werden kann, liegen
die Kugeln 5 einfach in zylindrischen Durchbrechungen 3o des Kugelkäfigs.
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Die Einzelteile werden vorteilhafter-weise möglichst leicht gehalten.
Zu diesem Zweck kann z. B. der Gelenkbolzen 14 stirnseitig bei 31 ausgespart und
die Aussparung durch eine leichte Kappe 32 abgedeckt sein.
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Die Pfeile in Abb.4 und 5 zeigen die Druckrichtung beim Feststellen
des Gelenks. 36 in Abb. i ist ein Kugellager zwischen der Mutter i i und dem Bund
B.
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33 bezeichnet noch eine Überwurfmutter zum Befestigen des Arbeitsgeräts
4 am Gelenk a, 34 eine Verbindung zwischen Gelenk a und Gelenk b, 35 einen Bügel
am Gelenk c zur Befestigung des in Abb. i beispielsweise dargestellten- Glieds 4n
einer Muffe für einen Armstumpf. Die Erfindung betrifft natürlich jedes der dargestellten
Gelenke für sich, nicht nur ihre Verbindung zu einem vollständigen Arbeitsarm.
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Außer seinen sonstigen Vorteilen hat das Gelenk nach der Erfindung
auch noch den Vorteil, daß es durch die Feststellmuttern nach außen gut abgeschlossen
ist, so daß sich eine-Fettfüllung gut hält und seine Teile stets unter guter Schmierung
stehen.