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Die Erfindung betrifft ein bildgebendes Tomographie-Gerät, insbesondere einen Röntgen-Computertomograph, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein solcher Röntgen-Computertomograph ist aus der
DE 101 08 065 A1 bekannt. Dabei ist in einer stationären Aufnahme eine um eine horizontale Drehachse drehbar gelagerte Messeinrichtung bzw. Gantry aufgenommen. An der stationären Aufnahme ist ein Sensor zum Ermitteln einer Unwucht der Messeinrichtung vorgesehen. Der Sensor ist mit einer Einrichtung zur Berechnung derjenigen Position/en der drehbaren Messeinrichtung verbunden, an denen ein Kompensationsgewicht bzw. -gewichte zum Ausgleich der Unwucht angebracht werden sollen. Das Auswuchten kann ohne das Vorsehen eines besonderen Wuchtgeräts erfolgen. Zur Durchführung des Wuchtvorgangs, insbesondere zur korrekten Anbringung der Kompensationsgewichte, ist allerdings besonders geschultes Personal erforderlich. Der Wuchtvorgang erfordert u. a. eine teilweise Demontage von Teilen des Rönten-Computertomographen. Er ist zeit- und kostenaufwändig.
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Ein weiteres Tomographie-Gerät ist aus der
US 2003/0159508 A1 bekannt. Dabei sind die Kompensationsgewichte jeweils mittels eines Servomotors entlang zweier senkrecht zueinander angeordneter Leitspindeln bewegbar.
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Die
US 6 354 151 B1 sowie die
DE 698 04 817 T2 betreffen eine Vorrichtung zum Auswuchten eines Werkzeughalters. Dabei werden das Maß des Werkzeughalters und dessen Unwucht ermittelt.
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Die
DE 298 23 562 U1 beschreibt eine Vorrichtung zum Auswuchten von Rotoren. Dabei sind in zwei axial voneinander beabstandeten Ebenen in Form von Ausgleichsringen ausgebildete Kompensationsgewichte vorgesehen. Die Kompensationsgewichte können durch eine Rotation der Ausgleichsringe relativ zum Rotationskörper verstellt werden.
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Die
DE 296 02 481 U1 betrifft ein Kugellager, welches als Lager für Tomographie-Geräte verwendet werden kann.
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Die
DE 297 09 273 U1 offenbart eine Auswuchteinrichtung zum Auswuchten von Rotoren. Dabei sind zwei Ausgleichsringe mit einer definierten Unwucht vorgesehen, die zur Kompensation einer Unwucht des Rotors in einer geeigneten Winkellage zueinander am Rotor befestigbar sind.
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Die
DE 199 20 699 C2 beschreibt ein Verfahren zum Auswuchten von Rotoren. Dabei sind ebenfalls zwei, jeweils eine definierte Unwucht aufweisende Ausgleichsringe am Rotor angebracht. Zur Kompensation der Unwucht kann die Winkellage der Ausgleichsringe zueinander geändert werden. Dazu wird eine Befestigungseinrichtung der Ausgleichsringe gelöst. Die Ausgleichsringe werden mittels einer Sperrklinke festgehalten und der Rotor relativ zu den Ausgleichsringen um einen vorgegebenen Winkel gedreht. Anschließend werden die Ausgleichsringe wieder arretiert.
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Zur Erleichterung der Arretierung solcher Ausgleichsringe wird in der
DE 199 20 698 A1 vorgeschlagen, diese in ihrer Winkellage mittels einer federbelasteten Rastvorrichtung am Rotor zu fixieren. Die Ausgleichsringe können unter Krafteinwirkung in ihrer Winkellage relativ zum Rotor verstellt und selbstständig arretiert werden.
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Zur Erleichterung des Auffindens der korrekten Arretierungsposition derartiger Ausgleichsringe wird in der
DE 298 23 562 U1 vorgeschlagen, mittels einer Markierungseinrichtung Markierungen auf die Ausgleichselemente zu projizieren, wenn der Rotor sich in einer Ausgleichsposition befindet.
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Die
DE 197 29 172 C1 beschreibt ein verfahren zum fortlaufenden Ausgleich einer Unwucht eines Rotors. Dabei wird mittels einer Unwuchtmesseinrichtung die Unwucht des Rotors gemessen. Der Rotor weist zur Kompensation der Unwucht mehrere in unterschiedlichen Rotorwinkellagen angeordnete mit einer Ausgleichsflüssigkeit befüllte Ausgleichskammern auf. Zur Kompensation der Unwucht wird die Menge der Ausgleichsflüssigkeit in geeigneter Weise in den Ausgleichskammern erhöht oder erniedrigt.
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Die
DE 299 13 630 U1 betrifft eine Vorrichtung zur Kompensation der Unwucht in einer Werkzeug- oder Wuchtmaschine. Dabei wird die Wuchtmaschine unter Verwendung von Gegengewichtrotoren gewuchtet und die Position der Gegengewichtrotoren gespeichert. Anschließend wird die Wuchtmaschine mit einem darin aufgenommenen Werkstück erneut durch Verstellen der Gegengewichtrotoren gewuchtet. Aus der abweichenden Position der Gegengewichtrotoren ohne und mit Werkstück kann auf die Unwucht des Werkstücks geschlossen werden.
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Die
DE 197 43 577 A1 und die
DE 197 43 578 A1 beschreiben ein Verfahren zum Auswuchten eines Rotationskörpers. Dabei sind am Rotationskörper Kompensationsmassen angebracht, die radial und/oder in ihrer Winkellage bezüglich des Rotationskörpers verstellbar sind. Zu Beginn des Verfahrens werden die Kompensationsmassen zunächst in eine Nullposition gebracht, bei der sich die von ihnen erzeugten Vektoren gegenseitig aufheben. Anschließend wird die Unwucht des Rotationskörpers gemessen und durch geeignetes Verstellen der Kompensationsmassen kompensiert.
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Die Durchführung der nach dem Stand der Technik bekannten verfahren erfordert üblicherweise fachlich geschultes Personal. Abgesehen davon eignen sich einige der bekannten Verfahren nicht zum Auswuchten einer Messeinrichtung von Tomographie-Geräten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein bildgebendes Tomographie-Gerät angegeben werden, dessen rotierbare Messeinrichtung möglichst einfach gewuchtet werden kann. Der Wuchtvorgang soll möglichst vollautomatisch durchführbar sein, so dass dafür der Einsatz besonders geschulten Personals nicht mehr erforderlich ist.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 8.
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Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kompensationsgewichte in Form den Patiententunnel umgebender Ausgleichsringe mit jeweils definierter Unwucht ausgebildet sind, wobei die Ausgleichsringe in zwei parallelen axial voneinander beabstandeten Ebenen in ihrer Winkellage veränderbar an der Messeinrichtung angebracht sind.
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Damit kann auf besonders einfache Weise, nämlich durch eine Drehung der Ausgleichsringe relativ zur Messeinrichtung eine Unwucht derselben kompensiert werden. Die Kompensation kann vollautomatisch erfolgen. Indem die Kompensationsgewichte in zwei parallelen axial voneinander beabstandeten Ebenen angeordnet sind, ist eine umfassende Kompensation axialer und radialer Unwuchtvektoren möglich.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung sind jeder Ebene zwei Ausgleichsringe zugeordnet. Das ermöglicht ein Auswuchten in jeder Ebene nach der so genannten Spreizwinkelmethode. Dazu wird in jeder der beiden Ebenen die Winkellage der Ausgleichsringe zueinander in geeigneter Weise eingestellt.
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Vorteilhafterweise ist zumindest einer der Ausgleichsringe zwischen einem an der Messeinrichtung vorgesehenen Detektor und einem Schleifring angebracht. In diesem Fall ist der Schleifring also axial beabstandet zum Detektor. Das ermöglicht eine kompakte Bauform.
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Zweckmäßigerweise entspricht ein innerer Radius der Ausgleichsringe etwa einem inneren Radius der Messeinrichtung. In diesem Fall ist ein äußerer Radius der Ausgleichsringe üblicherweise kleiner als ein äußerer Radius der Messeinrichtung. Die Ausgleichsringe sind in diesem Fall also in der Nähe des inneren Radius angebracht. Es kann aber auch sein, dass ein äußerer Radius der Ausgleichsringe etwa einem äußeren Radius der Messeinrichtung entspricht. In diesem Fall kann ein innerer Radius der Ausgleichsringe größer als ein innerer Radius der Messeinrichtung sein. In diesem Fall sind die Ausgleichsringe also im Bereich des Außenradius der Messeinrichtung angebracht.
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Jeder der Ausgleichsringe ist mittels eines Motors in seiner Winkellage gegenüber der Messeinrichtung verstellbar. Durch eine geeignete Ansteuerung der Motoren ist ein vollautomatisches Auswuchten der Messeinrichtung möglich. Das Auswuchten kann sogar während des Betriebs der Messeinrichtung erfolgen. Daneben ist es auch möglich, die Ausgleichsringe elektromagnetisch zu verstellen.
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Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist ein weiteres Messmittel zur Bestimmung des Drehwinkels der Messeinrichtung vorhanden. Das ermöglicht eine exakte Bestimmung der Winkellage bzw. der Position der Kompensationsgewichte auf der Messeinrichtung sowie ein automatisches Verschieben derselben in eine neue Position.
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Ferner ist eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Motoren gemäß einem vorgegebenen Algorithmus zur Kompensation einer Unwucht vorhanden. Bei einer solchen Steuereinrichtung handelt es sich beispielsweise um eine herkömmliche Steuerung mit einem Mikroprozessor. Die Steuereinrichtung kann mit dem Messmittel zur Messung der Unwucht sowie dem weiteren Messmittel zur Bestimmung des Drehwinkels der Messeinrichtung verbunden sein. Damit können Steuersignale zur Drehung der Ausgleichsringe relativ zur Messeinrichtung um einen vorgegebenen Winkelbetrag erzeugt werden. Damit ist ein vollautomatisches Auswuchten der Messeinrichtung möglich. Besonders geschultes Personal ist dazu nicht erforderlich.
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Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Ausgleichsringe mittels Dünnringlagern drehbar an der Messeinrichtung anzubringen. Das spart Platz und ermöglicht einen kompakten Aufbau der Messeinrichtung.
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Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht eines Röntgentomographie-Geräts,
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2 eine schematische Darstellung der Ausgleichsringe,
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3 einen schematischen Axialschnitt durch eine erste Messeinrichtung und
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4 einen schematischen Axialschnitt durch eine zweite Messeinrichtung.
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1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Röntgentomographie-Geräts mit einer stationären Einheit 1. An der stationären Einheit 1 ist drehbar um eine rechtwinklig zur Papierebene stehende Rotationsachse 2 eine ringartige Messeinrichtung 3 bzw. eine Gantry aufgenommen. Eine Rotationsrichtung der Messeinrichtung 3 ist mit dem Pfeil a bezeichnet. An der Messeinrichtung 3 sind in gegenüberliegender Anordnung eine Röntgenquelle 4 und ein Röntgendetektor 5 mit einer nachgeordneten Auswerteelektronik 6 angebracht. Ein von der Röntgenquelle 4 abgestrahlter Strahlenfächer 7 definiert bei einer Rotation der Messeinrichtung 3 ein kreisförmiges Messfeld 8. Das Messfeld 8 befindet sich innerhalb eines mit der unterbrochenen Linie angedeuteten Patiententunnels 9. Insbesondere die Auswerteelektronik 6 ist über einen hier schematisch angedeuteten Schleifringkontakt 10 mit einem Computer 11 verbunden, welcher einen Monitor 12 zur Anzeige von Daten aufweist. An der stationären Einheit 1 ist ein Sensor 13 zur Messung von auf die stationäre Einheit 1 übertragenen Schwingungen vorgesehen. Es handelt sich dabei um einen herkömmlichen Sensor, mit dem durch eine Unwucht der Messeinrichtung 3 hervorgerufene und auf die stationäre Einheit 1 übertragene Schwingungen in radialer und axialer Richtung messbar sind. Ein weiterer an der stationären Einheit 1 angebrachter Sensor 14 dient der Erfassung des Drehwinkels der Messeinrichtung 3 relativ zur stationären Einheit 1. Der Sensor 13 und der weitere Sensor 14 sind zur Auswertung der damit gemessenen Signale ebenfalls mit dem Computer 11 verbunden. – In 1 sind der Übersichtlichkeit halber an der Messeinrichtung 3 vorgesehene Ausgleichsringe nicht dargestellt.
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Bei der in 2 gezeigten schematischen Darstellung sind in einer ersten Ebene E1 unmittelbar benachbart zwei erste Ausgleichsringe 15a und in einer zweiten Ebene E2 ebenfalls unmittelbar benachbart zwei zweite Ausgleichsringe 15b um die Rotationsachse 2 rotierbar angeordnet. Jeder der Ausgleichsringe 15a, 15b weist eine vorgegebene Unwucht auf. Dazu sind die ersten Ausgleichsringe 15a mit ersten Kompensationsgewichten 16a und die zweiten Ausgleichsringe 15b mit zweiten Kompensationsgewichten 16b versehen. Jeder der ersten 15a und der zweiten Ausgleichsringe 15b ist mit einem Motor (hier nicht gezeigt) antriebsmäßig verbunden. Die Ausgleichsringe 15a, 15b sind an der (hier nicht gezeigten) Messeinrichtung 3 angebracht und mittels der Motoren in ihrer Winkellage gegenüber der Messeinrichtung um die Rotationsachse 2 verstellbar.
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3 zeigt schematisch eine Teilquerschnittsansicht einer ersten Messeinrichtung 3. Die Messeinrichtung 3 ist rotierbar um die Drehachse 2 mittels eines Lagers 17 an der (hier nicht gezeigten) stationären Einheit 1 aufgenommen. Zur Stromversorgung sowie zur Übertragung von Daten ist der Schleifring 10 am einen Ende der Messeinrichtug 3 angeordnet. Zwischen dem Röntgendetektor 5 und dem Schleifring 10 befinden sich in einer ersten Ebene E1 und in einer zweiten Ebene E2 die paarweise angeordneten ersten 15a und zweiten Ausgleichsringe 15b. Die erste E1 und die zweite Ebene E2 sind parallel und axial voneinander beabstandet. Ein innerer Radius der Ausgleichsringe 15a, 15b entspricht in etwa dem inneren Radius der Messeinrichtung 3.
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Bei der in 4 gezeigten zweiten Messeinrichtung 3 umgeben die Ausgleichsringe 15a, 15b den Röntgendetektor 5 und eine gegenüberliegende (hier nicht gezeigte) Röntgenquelle. Ein äußerer Radius der Ausgleichsringe 15a, 15b entspricht hier in etwa dem äußeren Radius der Messeinrichtung 3.
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Selbstverständlich sind auch andere Anordnungen der Ausgleichsringe 15a, 15b möglich. Die Ausgleichsringe 15a, 15b können z. B. links und rechts neben dem Röntgendetektor 5 angeordnet sein. Es kann auch sein, dass beispielsweise die ersten Ausgleichsringe 15a den Röntgendetektor 5 und die Röntgenquelle 4 umgeben, wohingegen die zweiten Ausgleichsringe 15b links oder rechts neben dem Lager 17 angeordnet sind.
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Zur Messung von auf die stationäre Einheit 1 durch eine Unwucht der Messeinrichtung 3 ausgeübten Schwingungen sind an der stationären Einheit 1 zwei (hier nicht gezeigte) Sensoren 13 angebracht, wobei jeder der Sensoren 13 einer der Ebenen E1, E2 zugeordnet ist. Die Sensoren 13 sind an der stationären Einheit 1 zweckmäßigerweise mit einem Versatz von 90° bezüglich der Rotationsachse 2 angeordnet. Das ermöglicht auf besonders einfache Weise die Ermittlung von radialen Unwuchtsvektoren jeder Ebene E1, E2 und somit eine besonders umfassende Kompensation einer Unwucht.
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Die Funktion des Tomographie-Geräts ist folgende:
Zunächst befinden sich die Ausgleichsringe 15a, 15b in jeder Ebene E1, E2 in einer Nullstellung, in der sich ihre Unwuchtsvektoren gegeneinander aufheben. Dabei sind die ersten Kompensationsgewichte 16a der ersten Ausgleichsringe 15a bezüglich der Rotationsachse 2 um einen Winkel von etwa 90° versetzt. Die zweiten Kompensationsgewichte 16b der zweiten Ausgleichsringe 15b sind bezüglich den ersten Kompensationsgewichten 16a um einen Winkel von etwa 180° bezüglich der Rotationsachse 2 versetzt. Es ergibt sich in axialer Projektion eine Anordnung der Kompensationsgewichte 16a, 16b mit einem Versatz von jeweils etwa 90°.
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Die Messeinrichtung 3 wird rotiert. Mittels der ersten Sensoren 13 werden die durch eine Unwucht der ersten Messeinrichtung 3 auf die stationäre Einheit 1 übertragenen Schwingungen gemessen. Gleichzeitig werden mittels des weiteren Sensors 14 die Drehwinkel der Messeinrichtung 3 relativ zur stationären Einheit 1 registriert. Unter Verwendung eines geeigneten im Computer 11 gespeicherten Berechnungsprogramms werden für die beiden Ebenen E1, E2 jeweils zur Kompensation der Unwucht der Messeinrichtung 3 geeignete Positionen bzw. entsprechende Winkel für die Kompensationsgewichte 16a, 16b berechnet. Anschließend werden die Ausgleichsringe 15a, 15b in jeder der beiden Ebenen E1, E2 um vorgegebene Winkelbeträge gegenüber der Messeinrichtung 3 verstellt, so dass eine Unwucht der Messeinrichtung 3 kompensiert wird.
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Das vorgeschlagene Verfahren kann automatisch durchgeführt werden. Besonders geschultes Personal ist dafür nicht erforderlich.
