DE2518669B2 - Antriebsmechanismus für einen Röntgenstreustrahlenraster - Google Patents
Antriebsmechanismus für einen RöntgenstreustrahlenrasterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Antriebsmechanismus für
den Streustrahlenraster eines Röntgenapparats rrit einem um einen Gelenkpunkt in allen Richtungen
drehbaren, angetriebenen parallelogrammförmigen Tragarmaufbau, bei dem an einer Seite des Gelenkpunktes eine Röntgenquelle und an der anderen Seite ein
Röntgenzielgerät mit dem erwähnten Streustrahlenraster sowie einer mit dem Streustrahlenraster gekoppelten Antriebsscheibe befestigt ist, die mit einer mit einem
Antriebsstift zusammenarbeitenden diametral verlaufenden Rille versehen ist, welcher Antriebsstift am
Tragarmaufbau an der von der Röntgenquelle abgewandten Seite des Gelenkpunktes befestigt und unter
Federwirkung in bezug auf den Tragannaufbau in einer
Richtung senkrecht auf der Scheibenebene verschiebbar ist.
In bekannten Röntgengeräten mit Antriebsmechanismen für den Streustrahlenraster der eingangs erwähnten Art wird der vom Aufbau gegebene Abstandsunterschied zum Gelenkpunkt des Tragarmaufbaus benutzt,
welcher Unterschied zwischen der Befestigungsstelle des Röntgenzielgeräts an diesem Aufbau und der
Befestigungsstelle des Antriebs des Streustrahlenrasters am Tragarmaufbau zum synchronen Mitdrehen des
Streustrahlenrasters mit der Röntgenquelle besteht. Der erwähnte Abstandsunterschied führt zu in der Form
übereinstimmenden, größenmäßig jedoch abweichenden Bahnen von Punkten auf dem Tragarmaufbau, die
verschieden weit vom Gelenkpunkt entfernt sind. Dieser Größenunterschied wird zum Antreiben der
Scheibe durch den erwähnten Stift mit Hilfe einer Diametralrille benutzt
Der bekannte Antriebsmechanismus besitzt eine Anzahl Nachteile, die die Folge davon sind, daß man am
angetriebenen Punkt des Tragarmaufbaus auch Bewegungsbannen mit einem stark schwankenden Krümmungsradius oder mii einem verhältnismäßig kleinen
ίο Krümmungsradius aufgezwungen. Weil das Antriebsmoment für die Scheibe durch das Produkt der
verfügbaren, sich oft mit der Zeit ändernden Antriebskraft und durch den Abstand des mit der Scheibe
zusammenarbeitenden Endes des Antriebsstiftes zur
Scheibenmitte bestimmt wird, kommt es vor, daß bei
Verringerung des erwähnten Abstandes entweder das erforderliche Antriebsmoment nicht mehr geleistet
werden kann oder daß die Belastung des Antriebsstiftes zu groß wird. Beim bekannten Röntgenapparat wurde
verursacht, Überlastung zu vermeiden, indem von Hand
der Antriebssiift aus dem Eingriff der Scheibe
herausgezogen wird. Der Antriebsstift wurde dazu gegen die Federwirkung verschiebbar in bezug auf den
Tragarmaufbau angeordnet Weil bei Aufnahmetechni
ken mit kleinen Bewegungskurven, wie die verhältnis
mäßig kleine Kreisbahn, die bei Zonographie verwendet wird, ein nicht angetriebener Streustrahlenraster noch
nicht zu unerwünschten Schatteneffekten der strahlenabsorbierenden Lamellen im Raster auf dem Röntgen-
film führt, ist auch bereits eine Scheibe angewandt worden, die mit einer Rille mit einer zentralen
Aufweitung versehen ist deren Abmessung größer ist als die vom Antriebsstift zu beschreibende Bahn. Der
Antriebsstift treibt in diesem besonderen Fall die
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Antriebsmechanismus für einen Streustrahlenraster zu schaffen,
wobei Überlastung durch automatisches Entkuppeln des Antriebsstiftes und der Antriebsscheibe vermieden
werden kann, wonach gleichfalls automatisch die Kupplung wieder hergestellt wird, während beim
Entkuppeln ein alternativer, Überlastung vermeidender Antrieb der Scheibe gewährleistet ist
diametrale Rille mit einem als Auslauf für den Antriebsstift dienenden geneigten Teil versehen ist der
eine maximale Höhe nahezu gleich der maximalen Tiefe der diametralen Rille besitzt, während der Antriebsstift
in einem unter Reibung mit der Scheibe zusammenar
beitenden Rückstellorgan angeordnet ist das einerseits
unter Federwirkung an der Scheibe anliegt und zum r.nderen seitwärts in bezug auf die Scheibe unter der
Kraft zweier Rückstellfedern verschiebbar ist, die an einem Ende mit der Scheibe und am anderen Ende mit
dem Rückstellorgan verbunden sind.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 schematisch einen To mographen, in dem ein
erfindungsgemäßer Antriebsmechanismus angewandt
wird,
F i g. 2 einen Durschnitt durch einen erfindungsgemäßen Antriebsmechanismus,
Fig.3 eine Unteransicht eines Durchschnitts nach
der Linie III-III in der F i g. 2,
F i g. 4 eine Unteransicht der Antriebsscheibe, in der schematisch eine der vom Antriebsstift zu beschreibenden Bahnen in der Projektion auf der Scheibenebene
angegeben ist,
Fig.5 eine Unteransicht des im Antriebsmechanismus nach den F i g. 1,2 und 3 angewandten Rückstellorgans.
Der in Fig. 1 schematisch dargestellte bekannte Röntgenapparat für Tomographie besitzt ein Fußgestell 5
I1 in dem ein Tragarmaufbau 3 aufgehängt ist, der aus
einem Hauptparalielogramm ABCDund zwei Teilparallelogrammen ABEF und ABGH aufgebaut ist. Das
Hauptparalle'ogramm ABCD ist in den Punkten G und
H nach allen Richtungen drehbar im Gestell 1 aufgehängt Das Parallelogramm ABCD kann sowohl
um die Achse HG als auch um Achsen senkrecht auf der Zeichenebene durch die Punkte //und G mit Hilfe eines
bekannten auf das Parallelogramm ABCD angreifenden Antriebs drehen. Die Gestellpunkte H und G sind also
faktisch Kugelgelenkpunkte. Der Tragarmaufbau 3 besitzt weiter ein Parallelogramm BKLM, das für die
Aufhängung einer Röntgenquelle 5 dient. Der Zentralstrahl 7 der Röntgenquelle 5 wird vom Parallelogramm
BKLM unter allen Umständen zum Arm BC des Tragarmaufbaus 3 parallel gerichtet gehalten und liegt
immer in der Ebene des Parallelogramms AäCD. An der Verlängerung des Armes Ffist eine Unterstützung 9 für
einen Streustrahlenraster 11 und eine Röntgenfilmkassette 13 befestigt, die punktiert angegeben ist Das
Streustrahlenraster 11 und die Röntgenfilmkassette 13 sind von einer üblichen und bekannten Art Der
Streustrahlenraster 11 ist in der Unterstützung 9 drehbar angeordnet Der Raster 11 bildet zusammen mit
der Filmkassette 13 und der Unterstützung 9 das sogenannte Röntgenzielgerät des Röntgenapparats. In
der Verlängerung des Armes DC befindet sich ein Tragearm 15 (siehe weiter F i g. 2) für einen Antriebsstift
17, der mit einer in der Unterstützung 9 angeordneten
und darin drehbaren Antriebsscheibe 19 zusammenarbeitet, die auf bekannte Weise (nicht dargestellt) mit
dem Streustrahlenraster 11 gekuppelt ist Der Zentralstrahl 7 ist immer auf die Mitte der Röntgenfilmkassette
13 gerichtet
Der einiachheitshalber nicht dargestellte Untersuchungstisch befindet sich zwischen der Röntgenquelle 5
und dem Streustrahlenraster 11. Der Untersuchungstisch kann fest angeordnet, aber auch mit einem im
Gestell 1 angeordneten Antrieb zum Drehen des Parallelogramms ABCD um die Achse GH gekuppelt
sein.
Es sei bemerkt, daß bei einem Röntgenapparat nach
Fig. 1, der insbesondere für die Tomographie verwendet wird, die Unterstützung 9 immer parallel zur eigenen
Ebene verschoben wird. Dazu sind die Arme F£und DC
mit einem Parallelogrammaufbau gekuppelt, die Drehungen des Parallelogramms ABCD um die Achse HG
auf die um ihre eigene Achse drehbaren Arme FE und DC überträgt. Die Ebene des erwähnten an sich
bekannten Parallelogrammaufbaus, die deutlichkeitshalber nicht dargestellt wird, steht immer quer zur Ebene
des Parallelogramms ABCD.
Die in Fig.2 veranschaulichte bevorzugte Ausführungsform eines Antriebsmechanismus nach der Erfindung enthält, wie bereits im Zusammenhang mit der eo
F i g. 1 erwähnt wurde, einen Tragearm 15, der in der Verlängerung des Parallelogrammarmes DC angeordnet ist. Auf dem Tragearm 15 befindet sich eine
Lagerbüchse 21 deren zentrale Achse senkrecht auf der Ebene der Antriebsscheibe 19 steht. In der Lagerbüchse
21 befinden sich zwei selbstschmierende Lager 23 und 25 zum Führen eines Kolbens 27, der in der Büchse 21
unter der Wirkung einer Feder 29 verschiebbar ist. Der
Kolben 27 ist an der Oberseite mit einer Bohrung 31 für
eine Lagerbuchse 33 versehen, die mx Führung des
Antriebsstiftes 17 dient. Der Stift 17 ist nach unten hin (in der Zeichnung) gegen die Wirkung einer in der
Lagerbüchse 33 angeordneten Feder 35 verschiebbar Die Länge der Lagerbuchse 33 ist derart, daß der über
der Bohrung 31 ausragende Teil davon für die seitliche Lagerung eines um die Büchse 33 drehbaren Kragens 37
benutzt wird, der mit einer Friktionsschicht 39 versehen ist Im Kragen 37 und der Friktionsschicht 39 befinden
sich konzentrische öffnungen, durch die der Aniriebsstift 17 gesteckt ist
Die kreisförmige Antriebsscheibe 19 ist mit einer diametral verlaufenden Rille 4i mit einem rechteckigen
Querschnitt versehen. Der Stift 17 liegt während der Zusammenarbeit mit der Scheibe 19 unter Federdruck
am Boden der Rille 41 an. Die Rille 41 besitzt eine Neigung 43, die in bezug auf die Mitte der Scheibe
symmetrisch liegt und deren maximale Höhe nahezu gleich oder völlig gleich der maxvaalen Tiefe der Rille
ist Die in der F i g. 2 dargestellte Stellung des Stiftes 17
in bezug auf die Scheibe 19 ist diejenige Stellung, bei der der Eingriff zwischen beiden gerade beendet ist Der
Stift 17 liegt immer unter Vorspannung der Feaer 35 an den Boden der Rille 41 angedrückt Die Friktionsschicht
39 ist immer unter Vorspannung der Feder 29 an die Oberfläche der Scheibe 19 angedrückt Die kleinsten
Außenabmessungen der rechteckigen Friktionsschicht 39 und des rechteckigen Kragens 37 sind selbstverständlich größer als die Breite der Rille 41. Als Material für
die Friktionsschicht kann grundsätzlich jedes Material mit einem genügend großen Reibungskoeffizienten
ausgewählt werden. Der Kragen 37 und die Friktionsschicht 39 können auch aus einem integralen Teil
hergestellt sein. An der Scheibe 19 sind an diametral gegenübereinander liegenden Punkten mit ihren einen
Enden Federn 45 und 47 befestigt die mit ihren anderen Enden am Kragen 37 befestigt sind. Die Varbin^ungsleitung zwischen den nahe dem Außenumfang der Scheibe
liegenden Befestigungspunkten der Federn 45 und 47 st_-ht senkrecht auf der Längsrichtung der Rille 41. Die
Federn sind in jeder Stellung des Stiftes 17 in bezug auf die Scheibe gespannt. Die Breite der Rille 41 ist etwas
größer als der Durchmesser des Stiftes 17. Die Friktionsschicht 39 und der Kragen 37 bilden zusammen
das Rückstellorgan.
Die Wirkung des an Hand der Fig. 1, 2 und 3 bereits
beschriebenen Antriebsmechanismus wird an Hand der F i g. 4 und 5 näher erläutert.
Zur Erläuterung der Erfindung wird von einer in der Praxis üblichen Bahn der Röntgenquelle und des
Röntgenzielgeräts für Tomographie, nämlich von einer Hy;-u.zykloide, ausgegangen. Bei einer dem Tragarmaufbau aufgezwungenen räumlichen Hypozykloidenbahn besitzt du. Bahn des Antriebssiiftes 17 im
wesentlichen eine gleichfalls räumliche Hypozykloidenform, obgleich diese Bahn in der Größe von der dem
Tragarmaufbari aufgezwungenen Bahn abweicht. Die Projektion auf die Scheibe 19 einer derartigen
räumlichen Hypozykloidenbahn ist durch die geschlossene Kurve HYPm F i g. 4 dargestellt
Es wird davon ausgegangen, daß sich der Antriebsstift 17 in der Anfangsstellung in der in Fig.4 dargestellten
Position der Hypozykloidenbahn in einem Abstand R vom Zentrum 0 der Scheibe 19 in der Rille 41 befindet.
Es wird gleichfalls angenommen, daß das vom Stift 17 auf die Scheibe 19 ausgeübte Moment PxR. während
des Zurücklegens der Hypozykloidenbahn seinen Wert
nicht nennenswert ändert. Das vom Stift 17 in der Anfangsstelliing auf die Scheibe 19 ausgeübte Antriebsmoment beträgt P(Ri) χ Ri. Je nachdem der Stift 17
seine Bahn in Richtung der Pfeilspitze in der F i g. 4 zurückgelegt, sinkt der Abstand R immer weiter auf
einen Mindestwert /?2 in der Stellung ab, bei der die
Scheibe 19 über einen Winkel λ im Gegenuhrzeigersinn verdreht ist. Das auf die Scheibe 19 ausgeübte
Antriebsmoment beträgt für die Stellung R = R2 als
P(R1) χ R7), wobei P(R7) bedeutend größer ist als P(Ri).
Weil in der Praxis ein Antrieb meistens so schwer gewählt wird, daß das Anlaufmoment P(R\) χ (Ri)
durchaus erfüllt werden kann, führt die im vorliegenden Falle erfolgende Abnahme im Abstand zur Größe von
Ri- Ri tatsächlich zu einer unzulässig großen Belastung
P(R2) des Antriebsstiftes. Dank der Neigung 43 in der
Rille 41 kann und muß der Stift 17 aus der Rille hrraiislanfon. so daß Hin 7iilä<;<iigp Rolastiing des Stiftes
nicht überschritten wird. Beim Herauslaufen wird die Feder 35 eingedrückt. Der Antrieb der Scheibe 19 wird
nach dem Herauslaufen des Stiftes aus der Rille von der Friktionsschicht 39 am Kragen 37 übernommen (siehe
Fig. 2 und 5). Die Spannung in der Feder 29, die bedeutend größer ist als die Spannung in der Feder 35,
gewährleistet die Kontinuität im Antrieb der Scheibe. Nach dem Herauslaufen des Stiftes aus der Rille tritt
Rutschen zwischen der Friktionsschicht 39 und der Oberfläche der Scheibe 19 auf, so daß mögliche Stöße
absorbiert werden. Wie an Hand der F i g. 5 veranschaulicht ist. wird auf den Kragen 37 durch die Federn 45 und
47 eine Rückstellkraft ausgeübt, die den Stift in die Rille 41 zurückbringt. Theoretisch kann der Stift selbstverständlich
in die Rille auf einem derartigen Abstand ab 0 zurückkehren, das erneut Überlastung des Stiftes
auftreien würde. Die Neigung 43 wurde dabei jedoch ein erneutes Herauslaufen des Stiftes bewirken. Im
vorliegenden Falle sind die betreffenden Parameter (wie Federkonstante der Federn 29, 45 und 47 und der
Reibungskoeffizient der Friktionsschicht 39) jedoch derart gewählt, daß bei gegebener Bahn des Antriebs-Stiftes
nach dem Herauslaufen ein rechtzeitiges Rückkehren in die Rille 49 in genügender Entfernung
von 0 gewährleistet ist. Bei der dargestellten Hypozykloide wiederholt sich das Herauslaufen noch zweimal.
Obgleich der Antrieb nach der Erfindung an Hand
in einer vom Stift 17 beschriebenen Hypozykloidenbahn
veranschaulicht ist, wird es klar seil·, daß der Antrieb im allgemeinen für diejenigen Bahnen von großen Nutzen
ist, bei denen eine bedeutende Schwankung im Krümmungsradius auftritt, oder bei denen der Kriim-
r> mungsradius verhältnismäßig klein ist. Beispielsweise
derartiger Bahnen sind die bei der Tomographie übliche F.llipse und der bei der Zonographie übliche kleine
Kreis.
Es sei weiter noch bemerkt, daß bei der Drehung des Parallelogramms ABCD (siehe Fig. I) um die Achsen
durch H und G senkrecht auf der Zeichenebene die Abstandsänderung zwischen den Armen FE und DC
durch die Federn 29 und 35 aufgefangen wird, so daß die Friktionsschicht 39 mit der Scheibe 19 und der Stift 17
_>-, mit dem Boden der Rille 41 im Kontakt bleibt.
Weil das Antriebsmoment durch das Produkt der Kraft, mi· der der Antriebsstift angetrieben wird, und
des Abstandes des Stiftes zur Scheibenmitte bestimmt wird, ist es möglich, daß bei bestimmten Kombinationen
jo von Kräfteverlauf und Radiusverlauf, oder mit anderen
Worten Antrieb und Bahnform, ein unzulässig kleines Antriebsmoment an einer Stelle in der Rille auftritt, die
nicht nahe dem Zentrum der Scheibe liegt, wie im beschriebenen Falle. Die Neigung in der Rille wird
daher auch an dieser betreffenden Stelle gelegt.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Antriebsmechanismus für den Streustrahlenraster eines Röntgenapparates mit einem um einen
Gelenkpunkt in allen Richtungen drehbaren, angetriebenen parallelogrammförmigen Tragarmaufbau,
wobei an einer Seite des Gelenkpunktes eine Röntgenquelle und an der anderen Seite ein
Röntgenzielgerät mit dem erwähnten Streustrahlenraster befestigt ist, sowie mit einer mit dem
Streustrahlenraster gekuppelten Antriebsscheibe, die mit einer mit einem Antriebsstift zusammenarbeitenden diametral verlaufenden Rille versehen ist,
welcher Antriebsstift im Tragarmaufbau an der von der Röntgenquelle abgewandten Seite des Gelenkpunktes befestigt und unter Federwirkung in bezug
auf den Tragarmaufbau in einer Richtung senkrecht auf der Scheibenebene verschiebbar ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die diametrale Ritte (41) mit einem als Auslauf für den Antriebsstift (17)
dienenden geneigten Teil (43) versehen ist, der eine maximale Höhe besitzt, die nahezu gleich der
maximalen Tiefe der diametralen Rille (41) ist, während der Antriebsstift in einem unter Reibung
mit der Scheibe (19) zusammenarbeitenden Rückstellorgan (37) angeordnet Ut, das einerseits unter
Federwirkung an der Scheibe anliegt und zum anderen seitwärts in bezug auf die Scheibe unter der
Wirkung zweier Rückstellfedern (45,47) verschiebbar ist, die an einem Ende mit der Scheibe und an
dem andere^ Ende mit dem Rückstellorgan verbunden sind.
2. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dai der geneigte Teil (43) in
bezug auf das Zentrum (0) der scheibe symmetrisch liegt
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