Механизм локтевого шарнира

 

1. МЕХАНИЗМ ЛОКТЕВОЮ ШАРНИРА, содержащий гильзы плеча и предплечья, установленные на локтевой оси, соединенный с гильзами приводной узел, а также пружинный уравновешивак - , ищи узел, .о уличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат за счет саморегулирования уравновешивающего момента в зависимости от веса за хваченного предмета, в нем установлен перекшочатель в виде двух пластин, размещенных в гильзе предплечья и шарнирно соединенных с локтевой осью,и расположенного между пластинами двуплечего рычага с шарнирными звеньями и пружиной , а уравновешивающий узел выполнен в виде фигурной пластины с ушками, имеющими пазы, с расположенными в них ограничителями, трех пружин растяжения, две из которых посредством ушков соединены с гильзой плеча, а также ролика, кинематически соединенного с двуплечим рычагом, и троса, один конец которого закреплен в гильзе плеча, а другой - на S уравновешивающем узле. 2. Механизм поп. 1, отличаю (Л щий с я тем, чтоприводной узел включает установленный в гильзе пред ппечьа электромеханический привод, кинематически связанный с переключателем, причем выходной элемент привода соединен посредством кривошипа с гильзой плеча.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) ()1) ()) .A 61 F 1/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA, ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3376954/28-1 3 (25) 3376955 (22) 06.01.82 (46) 23.06.83. Бюп. ¹ 23 (72) В.Л.Капуста, Г.В.Красюк, Д.A.Харитоненко и Е.А. Яровой (71 ) Украинский научно-исспецовательокий институт протезирования, протезостроения, экспертизы и восстановления трудоспособности инвапицов (53) 615.477.21:616-089.28 (088.8) (56) 1. Авторское свицетепьство СССР

¹ 296570, ° кп. А 61 Р 1/06, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 670302, кп. А 61. F 1/06, 1980 (прототип) . (54)(57) 1. МЕХАНИЗМ ЛОКТЕВОРЭ

ШАРНИРА, соцержаший гильзы ппеча и предплечья, установленные на локтевой оси, соециненный с гипьэами приводной уэеп, а также пружинный уравновешивак, ший узел, .î t п и ч а ю шийся тем, что, с цепью снижения энергозатрат за счет саморегулирования уравновешиваю-

mего момента в зависимости от веса эа» хваченного предмета, в нем установлен церекпючатепь в вице двух ппастин, размещенных в гипьзе прецплечья и шарнирно соединенных с локтевой осью,и расположенного между пластинами цвуппечего рычага с шарнирными звеньями и пружи» ной, а уравновешиваюший уэеп выполнен в виде фигурной пластины с ушками, имеющими пазы, с расположенными в них ограничитепями, трех пружин растяжения, цве иэ которых посредством ушков соединены с гильзой цпеча, а также ролика, кинематически соединенного с двуппечим рычагом, и троса, один конец которого закреплен в гильзе плеча, а цругой — на уравновешиваюшем уз пе.

2.Механизм пои. 1, от п и ч а юm и и с я тем, что- привоцной узел включает установпенный в гильзе пред» ппечья эпектромехайический привод, кинематически связанный с перекпкчатепем, причем выхоцной элемент привода соецинен посредством кривошипа с гипьэой плеча.

1024080

Изобретение относится к медицинской технике, и именно к области протезостроения.

Известен механизм локтевого шарнира, содержащий гипьзу предппечья, гильзу плеча, соединенные осью вращения покте» вого шарнира, корпус поктевого шарнира, механизм привода поктя, состоящий из тяги, .закрепленной на рамке, установпенной на оси вращения поктевого шарнира, и раэгружающий механизм, состоящий из .профипированного кулачка, установпенного на оси вращения и упругого эпемента $1), Устройство позволяет уменьшить статический момент веса гильзы предплечья с искусственной кистью относитепьно оси локтевого шарнира.

Однако вепичина компенсации статического момента ограничена жесткостью пружины и зависит от профиля кулачка.

Увеличением жесткости можно компенсировать вес тяжелых предметов, но в таком случае статический момент веса гильзы предплечья и искусственной кисти перекомпенсируется, при уменьшении жесткости возможно компенсировать частично вес взятых предметов, но тогда инвалиду приходится прикладывать допопнитепь»ные усилия на тягу для поднятия и удержания предметов ипи самого протеза. ЗО

Известен также механизм локтевого шарнира, содержащий гильзы плеча и предплечья, с поктевой осью, пружинный уравновешивающий узеп и проводной уэеп, снабженный электромеханическим приводом (2).

Однако это устройство не обеспечивает развития компенсирующего момента, соответствующего весу захваченного " предмета. 40

Цепь изобретения — снижение энергозатрат эа счет саморегулирования Âío» вешивающего момента в зависимости от веса захваченного предмета.

Поставленная цепь достигается тем, 45 что в механизме локтевого шарнира, содержащем гипьэы плеча и предппечья, установленные на локтевой оси, соединенный с гипьзами приводной уэеп, а также пружинный уравновешивающий узел, 50 установпен перекпючатепь в виде двух пластин, размещенных в гипьзе пред ппечья и шарнирно соединенных с поктевой осью, и распопоженного между ппаотинами двуппечевого рычага с шарнирны55 ми звеньями и пружиной, а уравновешивающий узел выпопнен в виде фигурной пластины с ушками, имеющими пазы, с расположенными в них ограничителями, трех пружин растяжеиия, две из которых посредством ушков соединены с гильзой плеча, а также. ропика, кинематическим соединенного с двуппечим рычагом, и троса, один конец которого закреплен в гильзе плеча,а другой - на уравновеши« ваюшем узле. Кроме того, приводной узел включает установпенный в гильзе предплечья электромеханический привод, кинематически связанный с переключателем, причем выходной элемент привода соединен посредством кривошипа с гильзой плеча.

Hh фиг, 1 показан механизм, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б»Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение,В-В (вкпючена только пружина уравновешивания дистапьной час» ти протеза); на фиг. 5 — сечение В-В (включена первая пружина уравновешивания статического момента поднимаемого. предмета); на фиг. 6 - сечение В-В (вкпючены две пружины уравновешивания статического момента поднимаемого предмета); на фиг. 7 - механизм при установке в качестве приводного узде - эпектромеханического привода, общий вид; на фиг. 8 - сечение Г-Г на фиг. 7; на фиг.. 9

9 - сечение I3 -Э на фиг. 7.

В гильзе плеча 1 (фиг. 1-3) на локтевой оси 2 установпен сектор 3 с закрепленной на нем тягой сгибания шарнира 4, которые образуют приводной узел.

Сектор 3 неподвижно соединяется с шиной 5. Последняя вместе с шиной 6 является каркасом, на котором смонтированы перекпючатепь и уравновешивающий механизм, расположенные в гипьзе предплечья 7. На шинах 5 и 6 имеются пазы

8 (фиг. 2 и 3) дпя установки оси 9 с воэможностью продопьного перемещения.

На оси 9 установпен перекпючатепь, со-стоящий из двуппечего рычага 10 с кнопкой 11, на которой закреплена пружина

12, спужашая дпя изменения положения переключателя при уменьшении нагрузки.

К двуппечему рычагу 10 посредством оси 13 (фиг. 3) Йрисоеаинены шарнирные звенья, планка 14, второй конец которой посредством оси 15 подвижно соединен с шинами 5 и 6, и штанга 16, которая посредством кронштейна 17 и оси 18 соединена с гид ой предплечья

7. На оси 9 установлен родик 19, на котором закреплен трос 20, один конец которого посредством оси 21 соединен с гипьэой плеча 1, второй конец троса с помощью оси 22 соединен с уравно»вешиваюшим узлом выполненным в виде

3 1024 фигурной пластины 23 (фиг.1 и 3) с пазами 24 и 25 для крепления ограничителей 26 и 27, установленных на ушках

28 и 29 для крепления пружин 30 и 31.

Ушки 28 и 29 посредством пазов 32 и

33 соединены с упором 34, установленным в гильзе плеча 1. Кроме тогЬ, с фигурной пластиной соединена пружина

35, которая посредством ушка 36 связана с упором 34. 1О

При использовании в качестве приводного узла эпектромеханического привода 37 (фиг. 7,8) он устанавливается в гильзе предплечья 7 и посредством кривошипа 38 и стойки 39 соединен 1$ с гильзой плеча 1.Переключатель состоит иэ пластин 40 с контактным упо1.ом 41 и направляющих стоек 42 (фиг.8), заходящих в пазы 43 каркаса предплечья 44, установленного в гипы е предплечья|7. 20

Электромеханический привод установлен на пластине 40, на каркасе предплечья

44 закреплен один конец пружины 45, а второй ее конец закреплен на ппастию 40. Между цвумя пластинами 46 и 47 2$ каркаса 44 установлен двуплечий рычаг

48, закрепленный на втулке 49 и шар нирно соединенный с коромыслом 50, которое соединяется с роликом 51, установленным на оси 52, последняя заходит 5О в паз 53 (фиг. 3). На ролике 51 закреплен трос 20, который одним концом цриаэедиюн к гильзе плеча 1 посредством оси 21, а другой конец троса 20 соединен посредством оси 22 с уравновешивающим узлом, выполюнным в.виде фигурной пластины 54 с тремя пазами, закрепленной на ней посредством оси 22 пружины 55 уравновешивания цистапьной части протеза. Второй конец пружины

55 соединен с ушком 56 (фиг. 7), которое установлено в гильзе пйеча 1 с помощью упора 57, На фигурной ппаетине 54 также закреплены пружины 58 и 59 для уравновешивания статических моментов. поднимаемых предметов. Эти . пружины одними концами закреплены с помощью кнопок 60 и 61 на пластине

54, а другие концы пружин закреплены на ушках 62 и 63, на их концах также установлены ограничители 64 и 65, zo$O торые заходят в пазы 66, фигурной пластины 54.

Пружины 30,31 или 58,59 уравновешивающих механизмов установлены с предварительным натяжением, которое

: благодаря ограничителям 26,27 ипи 64, 65 сохраняется все время.

080 4

Механизм локтевого шарнира работает следующим образом.

В исходном поло кении, когда локтевой шарнир находится в разогнутом состоянии и нагрузка на механизм облет чения сгибания в локтевом. шарнире о сутствует, цвуплечий рычаг 10 и планка. 14 цереключатепя под действием пру жин 12 посредством штанги 16 и кронштейна 17 уцерживают механизм переключателя ближе к задней стенке гильзы предплечья 7. При натяжении тяги 4 сгибания локтевого шарнира сектор 3 вместе с шинами 5 и 6 поворачивает механизм переключателя вокруг оси 2.

Под действием веса дистальной части протеза, который передается посредством кронштейна 17, штанги 16, планки 14 и цвуплечего рычага 10, пружина 12 раотягивается, двуплечий рычаг 10 и планка 14 поворачиваются,ось 13 приближается к осевой пинии шин 5 и 6, а ось 9 перемещается в пазу 8. Перемещение оси 9 вызывает вдвижение установленного на ней ролика 19. Ролик, в свою очередь, производит натяжение троса 20. Так как один конец троса 20 закрейлен на неподвижной оси 21, а второй - на оси 22 фигурной пластины 23, то натяжение троса приводит к перемещению фигурной пластины 23, что вызывает растяжение пру живы 35, установленной на ушке 36, и: частичной компенсации веса дистальной части протеза (фиг.4).

При сгибании предплечья с грузом, удерживаемым в кистИ, продолжается работа механизма, усиливается натяжение троса 20, фигурная пластина 23 переме щается на большую величину, ушко 28 перемещается вместе с сепаратором до тех пор, пока паэ 32 переместится к упору 34.

Так как дальше ушко 28 двигаться не может, то пружина 30 включается и ком пенсирует момент поднимаемых предметов (фиг. 5). . Если момент поднимаемых предметов больше, чем способна компенсировать пружина, то под действием этого момента can,ôèãóðaàí пластина 23 продолжает движение и паз 33 ушка 29 приближается к упору 34, после чего пружина 31 вступает в действие, комтюнсируя увеличенный момент веса взятых прецметов, вследствие чего уменьшается усилие, прилагаемое инвалидом к тяге при сгиба-,, иии в локтевом шарнире протеза с предметом в кисти {фиг. 6).

80 подключается к упору 57, установленному в гипса ппеча 1 создавая допопнительный момент дпя сгибания предппечья относительно локтевой оси. Если вес предмета, удерживаемого кистью, не компенсируется уравновешивающей пружиной

58 пружина 45 растягивается бопьше, чем вызывается сдвиг пласт ины 40. и упора 41 до конца паза 43. Упор 41 доворачивает рычаг 48 с коромыспом

50. Ось 52 ролика 51 перемещается дальше по пазу 53, натяжение троса 20 увепичивается,.пружины 55 и 58 цопопнитепьно растягиваются, что приводит к смещению ушка 63 и к подключению пру жины 59, которая еше больше увеличивает момент сип, уравновешивающих вес предмета и дистапьной части прецппечья и искусственной кисти. Поспе того, как с взятым прецметом производятся необходимые движения и кисть освобожцается от предмета, момент сип, действующих на пружины 55,58 и 59 уменьшается, что приводит к их сокрашению. Ролик 51 перемешается по пазу 53 в сторону поктевого шарнира, одновременно под действием пружины 45 ппастина 40 с упором

41 перемешается в сторону локтевого шарнира, что вызывает поворот двуппечего рычага 48 и коромыспа 50. Сокрашения пружины 59; -приводит к тому, что ушка 63 посредством ограничитепя

65 подходит к концу паза 66 фигурной ппастттньт 54 и прекращает действовать на поктевой шарнир. Пружина 58 продолжает некоторое время сокращаться, пока ограничитепь 64 не достигнет конца паза.

После этого уравновешивание дистальной, части протеза без нагрузки осушествпяется пружиной 55, На преодопение ста тического момента дистальиой части протеза и взятого груза работают поспецоватепьно три пружины, причем их вкпючение регупируется автоматически в за» висимости от веса предмета, удерживаемого кистью протеза, Мх включение в работу требует незначитепьного хода фигурной ппастины 54(Ф-1,5 мм) и ппастины 40 (3-4).

Предпагаемый механизм поэвопяет производить автоматическое регупирование вепичины уравновешивания при измене нии нагрузки на предппечье (при поднятии предметов различного веса) эа счет поочередного вкпючения уравновешивающих эпементов (пружин); обеспечить равномерную нагрузку и незначительное растяжение упругих эпементов уравно вешиваюшего механизма; а также сни5 1 0240

Разгибание локтевого шарнира осушествпяется за счет недокомпенсированной части веса протеза и взятых предметов, при уменьшении или снятия усилия на тяге 4, сгибаюшей локтевой шар нир. Когда кисть освобождается от прецмета фигурная пцастина 23 под действием пружин 30 и 31 сдвигается в сторону упора 34, пружины 30 и 31 вкпючаются, а пружина 35 сокрашается топько частично, продолжая компенсировать лишь вес дистапьной части протеза. При этом двуппечий, рычаг 10 и планка 14 поворачиваются, вслед за этим штанга 16 посредством кронштейна 17 и оси 18 смешает гипьзу предплечья 1 в сторону незначительного сгибания, поспе чего предппечье можно сгибать и разгибать уже беэ предмета, В случае установки в приводном уэпе

"электромеханического приводаработа механизма осушествпяется следующим образом.

В исходном состоянии пружина 55 своим натяжением уравновешивает статический момент веса дистапьной части протеза. При поступлении на эпектропривод 37 сигнапа на сгибание он через кривошип 38 и стойку 39, соединенную с гильзой плеча 1, сгибает предппечье 7.30

По мере сгибания плечо припожения сипы пружины 55. увепичивается. Уравновеши« ваюший момент ее изменяется в той же зависимости, что и моттенг цистапт- Ф части протеза. При сгибании прецтт,-ечья без груза пружина 45 удерживает пластину 40 с упором 41 и направляющие стойки 42 в контакте с нижней частью паза 43 каркаса прештпечм 44. При сгибании локтевого шарнира с грузом пружина 45 .растягивается. Это вызывает сдвиг пластины 40 с упором 41 в сторону верхней части паза 43. Упор 41 под действием момента сип, образованнйх весом груза, поворачивает двуплечий ры- 45 чаг 48. Через втупку 49 и коромыспо

50 движение передается на ропик 51 (фиг. 9), ось 52 которого перемещается в пазу 53, Это вызывает допопнитепь ное натяжение троса 20, а значит смеше ние фигурной ппастины 23, которая растягивает пружину 55, установленную на оса 22. Растяжение пружины 55 приводит к перемещению ушка 62, на котором раэмешена пружина 58, бпагодаря тому

55 что паэ ушка 62 входит в контакт с упором 57, orðàíè÷èråïü 64 передвигается в пазу 66 и пружина 58 откпючается от фигурной ппастины 54 и одновременно

1024080 зить потребляемую мошность електромеханического привода без уменьшения грузоподъемности локтевого механизма, .что особенно важно в протезировании, где габариты и вес узлов должны быть ограничены в соответствии с антропометрическими возможностями инвалидов

А-А

f2

1 024080

1024080

1024080

10 24080

f7

62

56

ВНИИПИ Заказ 4271/Э Тираж 713 Подписное

Фипиал ППП Патент, г. Ужгород, уд. Проектная, 4