ЭЛЕКТРОПРИВОД ПАЛЬЦЕВ ИСКУССТВЕННОЙ КИСТИ Российский патент 1997 года по МПК A61F2/54 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно, к протезированию и протезостроению.

Известен электропривод искусственной кисти с автоматически меняющимся передаточным отношением редуктора, содержащий электродвигатель, редуктор с переменным передаточным отношением, датчик нагрузки, связанный с редукторов, винтовую передачу, связанную с пальцами кисти. Датчик нагрузки включает пружину, деформация которой зависит от нагрузки на выходном звене привода, определяющей передаточное отношение редуктора (авт. св. N 145308, кл. A 61 F 2/54, 1960).

Привод с переменным передаточным отношением по сравнению с приводом, имеющим постоянное передаточное отношение, позволяет в несколько раз повысить силу схвата и скорость перемещения пальцев искусственной кисти без увеличения расхода энергии. Этот привод содержит редуктор с плавно меняющимся передаточным отношением, что потребовало существенное увеличение габаритов и веса привода.

Эти недостатки отсутствуют в приводе, редуктор которого может содержать одно из двух значений передаточного отношения (авт. св. N 721093, кл. A 61 F 2/54, 1980).

Редуктор данного привода содержит две параллельно расположенные ступени зубчатой передачи, подключаемые к выходному валу с помощью кулачковых муфт, причем подвижное звено, связанное с выходным валом и осуществляющее переключение, перемещается при преодолении пружиной крутящего момента путем скольжения элементов муфт по наклонной плоскости.

К недостаткам прототипа следует отнести малую надежность, обусловленную переключением кулачковых муфт: выходной вал не может одновременно получать вращение от двух ступеней зубчатой передачи, а подпружиненное звено в определенной фазе переключения не контактирует ни с одной из двух передач. Для переключения необходимо резкое изменение момента сопротивления при значительной скорости, достаточной для перемещений подвижного звена в этой фазе по инерции. Однако в реальных условиях при наличии мягких пальцев искусственной кисти и косметической оболочки эти условия соблюдаются не всегда. В связи с тем, что резьбовая передача на выходе привода самотормозящая или используется механизм фиксации, особое затруднение связано с раскрытием кисти после сильного схвата, так как в процессе раскрытия кисти требуется последовательное включение медленной и быстрой передачи.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности работы электропривода с двумя значениями передаточного отношения редуктора путем изменения механизма передаточного отношения.

Поставленная цель достигается тем, что в электроприводе искусственной кисти, содержащей электродвигатель, зубчатый редуктор, медленную и быструю выходную винтовую передачи, введена роликовая муфта обгона двухстороннего действия, которая связана с выходным колесом медленной передачи и осью винтовой передачи, а также фрикционную муфту, которая связана с выходным колесом быстрой передачи и муфтой обгона двухстороннего действия и которая содержит фрикционный диск и пружину, причем пружина расположена между фрикционным диском и буртом второй передачи.

На чертеже представлена кинематическая схема электропривода пальцев искусственной кисти.

Электропривод содержит последовательно соединенные электродвигатель 1, зубчатый редуктор 2, включающий медленную передачу 4, быструю передачу 5. Выходное колесо медленной передачи 6 связано с осью винта 7 винтовой передачи через роликовую муфту обгона двухстороннего действия 8, а выходное колесо 9 быстрой передачи 4 через вилку 10 муфты обгона, связанной с фрикционной муфтой 11, содержащей фрикционный диск 12 и пружину 13, причем пружина расположена между фрикционным диском 12 и буртом 14 оси винта.

Электропривод пальцев искусственной кисти работает следующим образом.

При свободном перемещении пальцев в процессе схвата искусственной кисти к винтовой передаче приложена небольшая нагрузка, причем электродвигатель 1 передает вращение через редуктор 2 одновременно медленной передаче 3 и быстрой передаче 4. Пружина 13 через бурт 14 оси винта 7 прижимает фрикционный диск 12 к выходному колесу 9 быстрой передачи 4 с вилкой 10 муфты обгона и, тем самым, включает фрикционную муфту 11, при этом выходное колесо 9 быстрой передачи осуществляет вращение через вилку 10 муфты обгона оси винта 7, а выходное колесо 6 медленной передачи 3 прокручивается в роликовой муфте обгона двухстороннего действия 8. Работа электропривода соответствует в данном случае режиму быстрого перемещения и малой нагрузки.

В процессе схвата искусственной кистью возрастает нагрузка на оси винта 7, увеличивается трение на фрикционной муфте 11, зависимое от силы прижатия фрикционного диска 12, которая определяется разностью силы сжатия пружины 13 и силы на оси винта 7. С возрастанием силы на оси винта 7 момент трения на муфте становится меньше крутящего момента на выходном колесе 9 быстрой передачи 4, колесо 9 начинает прокручиваться и, благодаря муфте обгона 8, включается медленная передача 3. При превышении силы на оси винта силы сжатия пружины момент трения на фрикционной муфте становится независимым от пружины и равным относительно небольшому остаточному моменту. Привод начинает работать в режиме медленного перемещения при большой нагрузке. Остаточный момент на фрикционной муфте несущественно снижает КПД, привода, его основное назначение сохранение связи между выходным колесом 9 быстрой передачи с вилкой 12 роликовой муфты обгона двухстороннего действия 8.

При реверсе электродвигателя, соответствующей раскрытию пальцев кисти, благодаря связи выходного колеса 9 быстрой передачи с вилкой 12 муфты обгона, происходит переключение роликовой муфты обгона 8, осуществляя работу привода первоначально в силовом режиме через медленную передачу 3 и затем при ослаблении силы на оси винта и включении фрикционной муфты в быстром режиме через быструю передачу 4, при этом выходное колесо 6 медленной передачи прокручивается в роликовой муфте обгона 8.

Преимущество устройства перед базовым объектом состоит в повышении надежности.

Повышение надежности работы электропривода связано с плавным переходом одного режима работы привода в другой без фазы, в котором обе параллельные передачи не связаны с выходным валом.

Повышение надежности работы дало возможность в опытном образце электропривода реализовать повышение тягового усилия по сравнению с серийным электроприводом, содержащим редуктор с постоянным передаточным отношением более чем в 2,5 раза, а скорость более 2-х раз; сила схвата пальцев искусственной кистью увеличилась с 3,5 до 10 кг, а время перемещения пальцев снизилось с 0,9 до 0,4 с, при этом вес и габариты привода практически не изменились.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезостроению. Цель изобретения: повышение надежности работы привода путем изменения механизма передаточного отношения. Сущность изобретения: электропривод отличается тем, что содержит роликовую муфту 11 обгона двухстороннего действия, которая связана с выходным колесом медленной передачи 6 и винтом винтовой передачи, а также фрикционную муфту, которая связана с выходным колесом быстрой передачи 4 и муфтой обгона двухстороннего действия 8 и которая содержит фрикционный диск и пружину, причем пружина расположена между фрикционным диском и буртом второй передачи. 1 ил.

Электропривод пальцев искусственной кисти, содержащий электродвигатель, зубчатый редуктор в виде быстрой и медленной параллельных передач и выходной винтовой передачи, отличающийся тем, что в него введены фрикционная муфта и роликовая муфта обгона двустороннего действия, которая связана с выходным колесом медленной передачи и винтом винтовой передачи, а фрикционная муфта связана с выходным колесом быстрой передачи и муфтой обгона двустороннего действия и выполнена в виде фрикционного диска и пружины, расположенной между фрикционным диском и буртом винта винтовой передачи.