SU825064A1 - Привод протеза руки - Google Patents

Description

(54) ПРИВОД ПРОТЕЗА РУКИ

1

Изобретение относитс  к медицинской технике , а именно к активным протезам верхних конечностей.

Известен привод протеза руки, который содержит корпус, электродвигатель, исполнительные механизмы с входными шестерн ми и редуктором,, т гу и рычаг управлени , систему микропереключателей управлени  и предназначен дл  обеспечени  поочередной работы по одному более двух активных шарниров.

В приводе установлен управл юший механизм с редуктором и винтовой передачей, гайка которой несет промежуточную шестерню , на выходе редуктора исполнительных механизмов на подвижной шпонке размещена ведуш,а  шестерн  с буртиками, св занна  с промежуточной шестерней управл ющего механизма, а электродвигатель установлен в корпусе подвижно, подпружинен, соединен с т гой управлени  через кулисный механизм и имеет два выходных конца, соединенных фрикционными муфтами со входами редукторов управл ющего и исполнительного механизмов 1.

Однако возможность включени  активных шарниров в работу только поочередно,

по одному увеличивает напр женность в работе оператора при управлении многофункциональным устройством, имеющим, например , 4-8 активных шарниров, и требует от оператора обременительной сосредоточенности в процессе работы, св занной с запоминанием позиций включени  и воспроизведением их в произвольном пор дке. Движени  звеньев устройства неэкономичны, так как- требуют от оператора посто нных корректировок их положени , поскольку оператор при ориентации звеньев по одному не может точно оценить положение промежуточных звеньев дл  ориентации конечного звена, что приводит к значительным затратам времени и способствует увеличению энергозатрат .

Кроме того, использование в устройстве одного электродвигател  дл  переключени  функций и дл  привода исполнительных механизмов приводит к нерациональному расходу электроэнергии в процессе переключени  функций. При этом двигатель подвижен и воспринимает динамические осевые нагрузки при включении фрикционных муфт, что снижает его долговечность и надежность.

Цель изобретени  - обеспечение управлени  протезом без напр жени  инвалида и снижение энергопотреблени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что редуктор исполнительных механизмов выполнен двойным, планетарным, с количеством выходных валов не менее двух в каждой половине и двум  электродвигател ми, в приводе установлены управл емые механизмы самоторможени , соединенные с выходными валами редуктора исполнительных механизмов; каждый из механизмов самоторможени  имеет входной вал с диском, имеюа1им клиновые пазы, и выполнен в виде муфты обгона двустороннего действи  с наружной обоймой, зафиксированной в корпусе , звездочкой с клиновыми пазами и вилкой с возможностью перемещени  в осевом направлении, имеющей с двух стоptrR конические штифты, размещенные в клиновых пазах звездочки и диска, причем управл ющий механизм оснащен автономным электродвигателем и распределительным поворотным устройством в виде копирных барабанов с двуплечими рычагами, соединенными с вилками механизмов самоторможени .

Кроме того, блоки центральных колес выходных ступеней планетарного редуктора исполнительных механизмов выполнены безопорными , а сателлиты этих ступеней установлены .в сферических подшипниках.

На фиг. 1 изображена кинематическа  схема привода протеза руки; на фиг. 2 - управл емый механизм самоторможени , сечение, вид спереди; на фиг. 3 - то же, вид сверху; на фиг. 4 - то же, вид сбоку.

Привод протеза руки,содержит корпус 1, электродвигатели 2. В корпусе 1 размещены многоступенчатые планетарные редукторы 3 испо;1нительных механизмов, каждый из которых имеет, например, три входных вала 4-6, выполненные заодно с диска.ми входных валов управл емых тормозных механизмов . На дисках имеютс  радиальные клиновые пазы.

В клиновые пазы каждого диска вход т неподвижные установленные в вилке 7 конические щтифты 8. Вилки 7 управл емых механизмов самоторможени ,  вл ющиес  составной частью муфт 9 обгона двустороннего действи , установлены в них с возможностью осевого перемещени  и соединены посредством конических щтифтов 8 с клиновы .ми радиальными пазами звездочек 10 муфт. Причем наружна  обойма муфты обгона зафиксирована в корпусе.

Звездочки 10  вл ютс  одновременно выходными валами привода и привод т в движение исполнительные механизмы. С вилками 7 подвижно посредством двуплечих рычагов 11 вилок соединены распределительные поворотные устройства в виде установленных на одной оси копирных барабанов 12 управл ющего механизма, приводимые во

вращение автономным приводом, состо щим из электродвигател  13 и редуктора 14.

В процессе поворота барабаны 12 имеют возможность в необходимой последовательности своими упорами 15, установленными

на разных углах поворота, воздействовать на микропереключатели 16, св занные электрически с электронной системой управлени .

Кроме того, блоки центральных колес 17 и 18 выходных ступеней планетарных редукторов 3 исполнительных механизмов выполнены безопарными, а сателлиты 19-21 этих ступеней установлены на сферических подщипниках .

Привод работает следующим образом.

Движение от электродвигател  2 передаетс  на редукторы 3, в которых заторможено по два выходных вала, например 4 и 5. Два вала 6 при этом могут вращатьс  одновременно и независимо, привод  в движение соответствующие выходные валы привода.

При необходимости включени  другой пары исполнительных механизмов; например, валы 5 растормаживают, а валы 6 затормаживают . Валы 5 получают возможность одновременного и независимого вращени  совместно с соответствующими валами, которыми  вл ютс  звездочки 10. Включение валов 4 осуществл етс  в той же последовательности , при этом также заторможено две пары выходных валов, а одна пара имеет возможность одновременного и независимого вращени . Торможение элементов планетарных р дов может производитьс  попарно в любом сочетании и в любой необходимости в любом сочетании и в любой необходимой последовательности. При этом привод управл ющего .механизма приводит во вращение барабаны 12, воздействующие своими пазами на рычаги 11, которые, поворачива сь , перемещают в осевом направлении вилки 7 управл емых механизмов самоторможени . Последовательность включени  и

0 выключени  требуемых пар выходных валов обеспечиваетс  формой и расположением пазов на копирных барабанах 12, а своевременна  остановка управл ющего механизма осуществл етс  в момент нажати  упоров 15 на один из микропереключателей

5 16 электронной системы управлени . Управл емые .механизмы самоторможени , устанавливаемые между выходными валами 4, 5 или 6 редуктора и выходными валами (звездочки 10) привода, осуществл ют бесстуQ пенчатое торможение и растормаживание выходных валов, а также обеспечивают необходи .мость передач при их растормаживании .

Управл емый механизм самоторможени  работает следующим образом (фиг. 2).

5 Когда вилка 7 с помощью рычага 11 передвинута в крайнее положение, например в направлении к выходному валу 6 редуктора , щтифты 8 вход т без зазора в клиновые пазы диска механизма, св занного с этим валом. При этом вилка 7 может поворачиватьс  совместно с валом 6 в пределах зазора между штифтами 8, установленными с другой стороны вилки 7, и клиновыми пазами звездочки 10 муфты обгона двустороннего действи . Этот зазор обеспечивает поворот вилки настолько, чтобы расклинить ролики муфты 9 и обеспечить вращение выходного вала привода. Движение свободно передаетс  от вала б редуктора через штифты 8 звездочке 10, а следовательно, выходному валу привода. При выключении электродвигател  муфта обгона двустороннего действи  обеспечивает необратимость передачи . После перемещени  вилки 7 в направлении к звездочке 10, выбираетс  зазор между штифтами и клиновыми пазами звездочки (фиг. 2), при этом выходной вал 6, воздейству  на вилку 7, не может ее повернуть , так как она св зана без зазора со звездочкой 10, котора  заклинена с помощью роликов на наружную обойму муфты 9, причем обойма неподвижно закреплена в корпусе 1 привода. Выходной вал редуктора оказываетс  заторможенным, а следовательно , осуществл етс  торможение элементов планетарного р да, причем выходной вал привода также 3 заторможен с помощью муфты 9.

Переключение управл емого механизма самоторможени  происходит без участи  внешней нагрузки. Вилка 7 в процессе осевого перемещени  разворачиваетс  в пределах зазора между штифтами 8 и клиновыми пазами диска вала 6 или звездочки 10 в зависимости от исходного положени  вилки, что обеспечивает надежное и точное переключение .

Дл  уменьшени  размеров редукторов в приводе применено выравнивание нагрузки на сателлитах 19-21 выходных ступеней. Дл  этого блоки центральных колес 17 и 18 выполнены плавающими, устанавливаемыми на сателлитах 19-21 соответственно, которые в свою очередь установлены на сферических опорах. В зацеплении каждого выходного вала в этом случае участвует одновременно несколько зубчатых колес, что обеспечивает величину коэффициента неравномерностей нагрузки на сателлитах близкой к единице. Модуль зацеплени  может быть существенно .понижен, а весогабаритные характеристики уменьщены.

Технико-экономическа  эффективность устройства заключаетс  в том, что оно обеспечивает одновременную и независимую работу пар исполнительных механизмов без увеличени  напр женности в работе оператора .

Коэффициент полезного действи  привода имеет высокое значение, так как он состоит из передачи типа 2К-Н, кажда  из которых имеет КПД колеблющийс  от 0,97 до 0,99 в зависимости от их передаточного отнощени  (1,14-8). Причем КПД муфты обгона двустороннего действи  достигает величины не ниже 0,97. Все это способствует снижению энергопотреблени  привода в целом.

Использование планетарных передач обеспечивает снижение веса привода в 2- 6 раз, причем планетарные передачи позвол ют повысить погрузочную способность зацеплений , что.невоз.можло или нерационально в обычных пределах.

15

Claims (2)

1. Привод протеза руки, содержащий корпус , электродвигатель, редуктор исполнительных механизмов, управл ющий .механизм с

0 редуктором и микропереключател ми, отличающийс  тем, что с целью обеспечени  управлени  протезом без напр жени  инвалида и снижени  энергопотреблени , редуктор исполнительных механизмов выполнен

5 двойным, планетарным, с количеством выходных валов не менее двух в каждой половине и двум  электродвигател ми, в приводе установлены управл емые механизмы самоторможени , соединенные с выходными валами редуктора исполнительных меха0 низмов; каждый из .механизмов самоторможени  имеет входной вал с диском, имеющим клиновые пазы, и выполнен в виде муфты обгона двухстороннего действи  с наружной обоймой, зафиксированной в корпусе,

5 звездочкой с клиновыми пазами и вилкой с возможностью перемещени  в осевом направлении , имеющей с двух сторон конические щтифты, размещенные в клиновых пазах звездочки и диска, причем управл ющий механизм оснащен автономным электро0 двигателем и распределительным поворотным устройством в виде копирных барабанов с двуплечими рычагами, соединенными с вилками механизмов самоторможени .

2. Привод протеза руки по п. 1, отличающийс  тем, что блоки центральных колес

5 выходных ступеней планетарного редуктора исполнительных механизмов выполнены безопорными , а сателлиты этих ступеней установлены на сферических подшипниках.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторской свидетельство СССР № 614793, кл. А 61 F 1/06, 1977.

/I III

Ю

9 7 if- 21 IS 20 /7 i3

5 9uiA

8 7