DE2518669C3 - Antriebsmechanismus f üt einen Röntgenstreustrahlenraster - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsmechanismus für den Streustrahlenraster eines Röntgenapparais mit 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 Tragarmaufbau 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 Bewegungsbahnen mit einem stark schwankenden Krümmungsradius oder mit 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 Antriebsstift aus dem Eingriff der Scheibe herausgezogen wird. Der Antriebsstift wurde dazu gegen die Federwirkung verschiebbar in bezug auf den Tragarmaufbau angeordnet. Weil bei Aufnahmetechniken mit kleinen Bewegungskurven, wie die verhältnismäßig kleine Kreisbahn, die bei Zonographic verwendet wird, ein n^:cht angetriebener Streustrahlenraster noch nicht zu unerwünschten Schatteneffekien der strahlenabsorbierenden Lamellen im Raster auf dem Röntgen-

jn 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

)5 Scheibe nicht an.

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 Entkuppein ein alternativer, Überlastung vermeidender Antrieb der Scheibe gewährleistet ist.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die 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 zusammenarbehenden Rückstellorgan angeordnet ist, das einerseits unter Federwirkung an der Scheibe anliegt und zum anderen 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 Rücksiellorgan verbunden sind.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch einen Tomographen, in dem ein erfindungsgemäßer Antriebsmechanismus angewandt wird,

F i g. 2 einen Durschnitl durch einen erfindungsgemäßen Antriebsmechanismus,

Fig.3 eine Unteransicht eines Durchschnitts nach der Linie IiI-III in der F i g. 2,

Fig.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 irn Antriebsmechanismus nach den Fig. 1.2 und 3 angewandten Rückstellorgatis.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte bekannte Röntgenapparat für Tomographie besitzt ein Fußgestell 5 1, in dem ein Tragarmaufbau 3 aufgehängt ist, der aus einem Hauptparallelogramm ABCDund zwei Teilparallelogrammen ABEF und ABGH aufgebaut ist. Das Hauptparallelogramm ABCD ist in den Punkten C 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 f/und G mit Hilfe eines bekannten auf dss Parallelogramm ABCD angreifenden Antriebs drehen. Die Gestellpunkte H und G sind also η 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 /.um Arm BC des Tragarmaufbaus 3 parallel gerichtet gehalten und liegt immer in der Ebene des Parallelogramms ABCD. Ander Verlängerung des Armes Ffist eine Unterstützung 9 für einen Streustrahlenraster 11 und eine Röntgenfilmkassette 13 befestigt, die punktiert angegeben ist. Das 2^r> 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 dei Unterstützung 9 das w sogenannte Röntgenzielgerät des Rönlgenapparats. 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 einfachheitshalber nicht dargestellte Untersu- w chungstisch befindet sich zwischen der Röntgenquelle 5 und dem Streustrahlenraster 11. Der Unlersuchungstisch kann fest angeordnet, aber auch mit einem im Gestell 1 angeordneten Anhieb 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 FE und DC mit einem Parallelogrammaufbau gekuppelt, die Drehungen des Parallelogramms A BCD um die Achse HG auf die um ihre eigene Achse drehbaren Arme FEund 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 Fig. 1 erwähnt wurde, einen Trageann 15, der in der Verlängerung des Parallelogrammarmes DC angeordnet ist. Auf dem Tragearm 15 befindet sich eine Lagerbuchse 21 deren zentrale Achse senkrecht auf der Ebene der Antriebsscheibe 19 steht. In der Lagerbuchse b5 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 zur Führung des Antriebsstiftes 17 dient. Der Stift 17 ist nach unten hin (in der Zeichnung) gegen die Wirkung einer in der Lagerbuchse 33 angeordneten Feder 35 verschiebbar. Die Länge der Lagerbüchse 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 Antriebsstift 17 gesteckt isL

Die kreisförmige Antriebsscheibe 19 ist mit einer diametral verlaufenden Rille 41 mit einem rechteckigen Querschnitt versehen. Der Stift 17 liegt wahrend 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 maximalen 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 Feder 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 Verbindungsleitung zwischen den nahe dem Außenumfang der Scheibe liegenden Befestigungspunkten der Federn 45 und 47 steht 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 Friktionsschichl 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 Hypozykloide, ausgegangen. Bei einer dem Tragarmaufbau aufgezwungenen räumlichen Hypozykloidenbahn besitzt die Bahn des Antriebsstiftes 17 im wesentlichen eine gleichfalls räumliche Hypozykloidenform, obgleich diese Bahn in der Größe von der dem Tragarmaufbau 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 Anfangsstellung auf die Scheibe 19 ausgeübte Antriebsmomenl beträgt P(R\) χ R\. Je nachdem der Stift 17 seine Bahn in Richtung der Pfeilspitze in der Fig.4 zurückgelegt, sinkt der Abstand R immer weiter auf einen Mindestwert R₂ in der Stellung ab, bei der die Scheibe 19 über einen Winkel α im Gegenuhrzeigersinn verdreht ist. Das auf die Scheibe 19 ausgeübte Antriebsmoment beträgt für die Stellung R = R₂ als P(R₂) x R₂), wobei P(R₂) bedeutend größer ist als P(R\). Weil in der Praxis ein Antrieb meistens so schwer gewählt wird, daß das Anlaufmoment P(R]) χ (R\) durchaus erfüllt werden kann, führt die im vorliegenden Falle erfolgende Abnahme im Abstand zur Größe von R₂-R\ tatsächlich zu einer unzulässig großen Belastung i^r> P(R₂) des Antriebsstiftes. Dank der Neigung 43 in der Rille 41 kann und muß der Stift 17 aus der Rille herauslaufen, so daß die zulässige Belastung 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 aui, 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 auftreten 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 einer vom Stift 17 beschriebenen Hypozykloidenbahn veranschaulicht ist, wird es klar sein, daß der Antrieb im allgemeinen für diejenigen Bahnen von großen Nutzen ist, bei denen eine bedeutende Schwankung im Krümmungsradius auftritt, oder bei denen der Krümmungsradius verhältnismäßig klein ist. Beispielsweise derartiger Bahnen sind die bei der Tomographie übliche Ellipse und der bei der Zonographie übliche kleine Kreis.

Es sei weiter noch bemerkt, daß bei der Drehung des Parallelogramms ABCD (siehe Fig. 1) um die Achsen durch H und C 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, mit der der Antriebsstift angetrieben wird, und des Abstandes des Stiftes zur Scheibenmitte bestimmt wird, ist es möglich, daß bei bestimmten Kombinationen von Kräfteverlauf und Radiusverlauf, oder mit anderen Worten Antrieb und Bahnform, ein unzulässig kleines Anlriebsmoment 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. Patentansprüche:

   !. Antriebsmechanismus für den Streustralfilenraster 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 Streuslrahlenraster 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 Trögarmaufbau in einer Richtung senkrecht aui der Scheibenebene verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die diametrale Rille (4t) 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 ist, 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 anderen Ende mit dem Rückstellorgan verbunden sind.
2. 2. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geneigte Teil (43) in bezug auf das Zentrum (0) der Scheibe symmetrisch liegt.