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Die Erfindung betrifft einen Ketten- oder Riementrieb, umfassend eine Kette oder einen Riemen, die um ein über einen Antriebsmotor angetriebenes erstes Ketten- oder Riemenrad und um ein um eine Achse drehbares zweites Ketten- oder Riemenrad läuft, und an der ein Mitnehmer für einen den linear zu bewegenden Gegenstand angeordnet ist.
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In unterschiedlichen Bereichen der Technik ist es erforderlich, einen Gegenstand linear zu bewegen, was in unterschiedlichen Systemen möglich ist. Ein Bewegungssystem ist ein Ketten- oder Riementrieb, bei dem eine Kette oder ein Riemen als angetriebenes Element verwendet wird, mit der der zu bewegende Gegenstand verbunden ist, wozu ketten- oder riemenseitig ein entsprechender Mitnehmer befestigt ist, an dem der Gegenstand seinerseits befestigt wird. Die Kette oder der Riemen läuft um zwei Ketten- oder Riemenräder, von denen eines über einen Antriebsmotor angetrieben wird, der in seiner Leistung entsprechend ausgelegt ist, um den Gegenstand, der je nach Anwendung beachtlich schwer und mehrere 100 kg wiegen kann, bewegen zu können. Die Bewegung kann in der Horizontalen erfolgen, oder bezüglich der Horizontalen verkippt bis hin zur Vertikalbewegung. Das zweite Ketten- oder Riemenrad ist um eine Achse drehbar gelagert, sodass eine Ketten- oder Riemenbewegung möglich ist.
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Zum Spannen der Kette oder des Riemens ist es bekannt, die Kette oder den Riemen beispielsweise über einen Spannschuh zu führen, der der Aufrechterhaltung der Ketten- oder Riemenspannung dient. Ein solcher Spannschuh kann jedoch nicht überall verbaut werden, darüber hinaus ist über den Spannschuh insbesondere bei Ketten- oder Riementrieben, die an ihrerseits beweglichen Einrichtungen oder Bauteilen verbaut sind, nicht sichergestellt, dass der Spannschuh in jeder Stellung (beispielsweise bei vertikalem Verkippen) seine Spannfunktion ausüben kann.
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, einen Ketten- oder Riementrieb anzugeben, der in jeder Situation eine Aufrechterhaltung einer definierten Ketten- oder Riemenspannung ermöglicht.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Ketten- oder Riementrieb der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das zweite Ketten- oder Riemenrad an einem Schlitten drehgelagert ist, der über eine Spanneinrichtung zur Aufrechterhaltung der Ketten- oder Riemenspannung automatisch linear bewegbar ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Trieb ist das zweite Ketten- oder Riemenrad nicht um eine positionsfeste Achse drehbar, sondern an einem linear beweglichen Schlitten angeordnet, der seinerseits über eine Spanneinrichtung linear bewegt werden kann. Diese Spanneinrichtung ermöglicht eine automatische Schlittenbewegung, sie ist in ihrer Funktion und dem Aufbau rein mechanisch, benötigt also keinerlei Sensoren oder Antriebe, um den Schlitten zu bewegen. Über diese Spanneinrichtung wird der Schlitten folglich stets mit einer Spannkraft beaufschlagt, über die eine kontinuierliche Ketten- oder Riemenspannung ermöglicht wird.
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Die Ketten- oder Riemenspannung selbst kann grundsätzlich darüber eingestellt werden, dass der Schlitten gegen die Rückstellkraft einer Feder bewegbar ist. Der Schlitten ist also über eine Feder mit einem Vorrichtungsgestell oder dergleichen, an dem auch der Antriebsmotor, der das andere Ketten- oder Riemenrad antreibt, positionsfest gelagert ist, gekoppelt. Die Feder ist so ausgelegt, dass sie stets eine Spannkraft auf den Schlitten ausübt. Kommt es nun zu einer verschleißbedingten Längung der Kette oder des Riemens, so wird dies einerseits zwar durch diese Feder, die den Schlitten beaufschlagt, kompensiert, der Schlitten wird also nachgeführt. Jedoch kommt es im Betrieb durch den Lauf der Kette oder des Riemens respektive Richtungswechsel oder bei entsprechender Verkippung der Einrichtung respektive des Triebs bei angreifender Last zu ständigen Lastwechseln im Trieb, die zu Spannungsvariationen führen. Diese werden nun, da mitunter nicht über diese Feder ausgleichbar, über die zusätzlich vorgesehene Spanneinrichtung kompensiert.
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Hinsichtlich der Ausgestaltung der Spanneinrichtung sind unterschiedliche Ausführungen denkbar. Gemäß einer ersten Erfindungsalternative weist die Spanneinrichtung ein über eine Feder bewegbares respektive belastbares Spannelement auf, das mit dem Schlitten bewegungsgekoppelt ist. Die Feder bewirkt die Bewegung des Spannelements derart, dass das Spannelement den Schlitten sofort nachführt, sobald ein Lastwechsel, der den Schlitten lastfrei stellt, gegeben ist und es aufgrund nachlassender Ketten- oder Riemenspannung oder dergleichen zu einer erforderlichen Schlittenbewegung kommen soll. Das Spannelement ist hierbei bevorzugt als Keil ausgeführt, der einerseits an einem positionsfesten Lager und andererseits an einem mit dem Schlitten verbundenen Lager aufgelagert ist. Dieser Keil, der über die Feder gezogen respektive belastet wird, ist zwischen diesen beiden Lagern, die als entsprechende Schräg- oder Stützflächen ausgeführt sind, aufgenommen. Die Feder zieht den Keil bei nachlassender Ketten- oder Riemenspannung respektive Lastfreistellung des Schlittens soweit möglich zwischen die Lager, worüber der Schlitten bewegt und die Kette bzw. der Riemen gespannt wird.
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Der Keil ist in seiner Halterung zwischen den Lagern bevorzugt selbst hemmend, was durch Einstellung eines entsprechenden Keilwinkels auf einfache Weise realisiert werden kann. Der Keilwinkel einer oder beiden Seiten sollte zur Realisierung zur Selbsthemmung ≥ 80° und ≤ 90° sein, insbesondere zwischen 83°–87° liegen, wobei ein bevorzugter Keilwinkel 85° beträgt. Der Keilwinkel kann nur an einer Keilseite gegeben sein, der Keil kann aber auch als Doppelkeil ausgeführt sein.
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Eine Alternative zur Ausgestaltung der Spanneinrichtung über den Keil sieht vor, die Spanneinrichtung mittels einer in eine Gewindebohrung des Schlittens eingeschraubten Gewindestange mit daran angeordneter Seil- oder Kettenrolle zu realisieren, über die ein über eine Feder gespanntes Seil oder Kette läuft. Über das federbelastete Seil oder die federbelastete Kette wirkt kontinuierlich eine Kraft respektive ein Drehmoment auf die Seilrolle oder Kettenrolle, die über die Gewindestange, die in der schlittenseitigen Gewindebohrung verschraubt ist, mit dem Schlitten bewegungsgekoppelt ist. Ist nun der Schlitten lastfrei und ergibt sich eine Ketten- oder Riemenlängung respektive ein Abfall der Spannung, so kann diese über das anliegende Drehmoment ausgeglichen werden, d. h., dass die Gewindestange, wenngleich um ein geringes Winkelinkrement, rotiert und folglich in die Gewindebohrung eingeschraubt wird. Nachdem die Gewindestange positionsfest ist, läuft folglich der Schlitten ein kurzes, vom Stangendrehwinkel abhängiges Stück auf der Gewindestange, wobei er das Ketten- oder Riemenrad mitnimmt und folglich die Spannung wieder nachgeführt wird.
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Eine Alternative zur Verwendung einer Seil- oder Kettenrolle sieht vor, die Spanneinrichtung mittels einer in eine Gewindebohrung des Schlittens eingeschraubten Gewindestange mit daran angeordnetem Zahnrad auszuführen, über welches Zahnrad eine Kette läuft, die über eine Feder gespannt wird, oder das mit einer Zahnstange kämmt, welche Zahnstange über eine Feder gespannt wird. Das Funktionsprinzip ist hierbei das gleiche wie bezüglich der zuvor beschriebenen Ausgestaltung mit der Seil- oder Kettenrolle beschrieben. Als Antrieb ist hier jedoch ein Verzahnungsantrieb gegeben, der entweder über Zahnrad und Kette oder Zahnrad und Zahnstange realisiert wird.
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Um auch den in diversen Ausgestaltungen unter Verwendung der Gewindestange, die in die schlittenseitige Gewindebohrung eingeschraubt ist, eine Selbsthemmung zu realisieren, ist zweckmäßigerweise die Gewindesteigung entsprechend klein gewählt, sodass der Gewindeeingriff von Stange und Bohrung selbsthemmend ist.
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Ersichtlich sind sämtliche oben beschriebenen Ausgestaltungen rein mechanischer Natur, d. h., dass zur automatischen Aufrechterhaltung der Ketten- oder Riemenspannung keinerlei Sensorik oder Aktuatorik, die elektrisch oder elektromechanisch ausgelegt ist, benötigt wird.
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Neben dem Ketten- oder Riementrieb selbst betrifft die Erfindung ferner eine medizinische Untersuchungseinrichtung, umfassend einen Träger, an dem wenigstens eine Komponente einer bildgebenden Aufnahmeeinrichtung, vorzugsweise eine Strahlungsquelle und ein Strahlungsempfänger, angeordnet sind. Diese Einrichtung zeichnet sich erfindungsgemäße dadurch aus, dass der Träger über einen Ketten- oder Riementrieb der zuvor beschriebenen Art, mit dessen Mitnehmer er verbunden ist, bewegbar ist. Der Träger selbst ist über geeignete Linearführungen bewegbar gelagert, sodass sie über den Ketten- oder Riementrieb entsprechend linear bewegt werden kann, um die an ihm angeordnete eine oder die mehreren Komponenten einer bildgebenden Aufnahmeeinrichtung in eine gewünschte Position relativ zu einem Untersuchungsobjekt zu bringen. Der Ketten- oder Riementrieb ist in einem geeigneten Gehäuse oder Gestell oder ähnlichem, an oder in dem der Träger angeordnet respektive geführt ist, aufgenommen, welches Gehäuse oder Gestell etc. beispielsweise über eine entsprechende Tragkonstruktion respektive Bewegungseinheit im Raum bewegbar ist. Diese räumliche Bewegbarkeit führt dazu, dass der Ketten- oder Riementrieb und damit auch die auf den Trieb wirkende Last, nämlich der Träger nebst Komponenten, horizontal, vertikal oder unter einem beliebigen Winkel dazu positioniert werden kann, mithin also beliebige Lastwechsel, soweit sie nicht bereits aus der Bewegung des Trägers über den Ketten- oder Riementrieb selbst resultieren, erfahren kann.
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Eine medizinische Untersuchungseinrichtung kann aber beispielsweise auch eine Patientenliege sein, unterhalb deren Auflagefläche ein Bilddetektor über einen solchen Ketten- oder Riementrieb verfahrbar ist. Da solche Patientenliegen üblicherweise auch kippbar sind, stellen sich dort vergleichbare Probleme, die über den erfindungsgemäß integrierten Ketten- oder Riementrieb gelöst werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
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1 eine Perspektivdarstellung einer erfindungsgemäßen medizinischen Untersuchungseinrichtung mit einer beweglichen Bildaufnahmeeinheit, die über einen erfindungsgemäßen Ketten- oder Riementrieb beweglich ist,
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2 eine vergrößerte Detailansicht der Untersuchungseinrichtung aus 1,
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3 eine Seitenteilansicht betreffend die Integration des erfindungsgemäßen Ketten- oder Riementriebs in die Untersuchungseinrichtung aus 1, 2,
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4 eine perspektivische Teilansicht des das zweite Kettenrad lagernden Schlittens nebst zugeordneter Spanneinrichtung in Form eines Keils,
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5 eine Aufsicht auf die Anordnung aus 4,
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6 eine Perspektivansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Spanneinrichtung, und
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7 eine Perspektivansicht einer dritten erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Spanneinrichtung.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Untersuchungseinrichtung 1, die der Aufnahme von Strahlungsbildern dient. An einem Einrichtungsfuß 2 ist ein C-Bogen 3 um eine Horizontalachse verdrehbar angeordnet. Hierzu ist ein Traggestell 4 vorgesehen, über das der C-Bogen 3 drehbar am Fuß 2 gelagert ist. Das Traggestell 4 weist einen Gestellrahmen 5 auf, in respektive an dem ein Ketten- oder Riementrieb 6 angeordnet ist, umfassend eine Kette 7 sowie einen Mitnehmer 8, an dem der gesamte C-Bogen 3 befestigt ist. Der C-Bogen 3 besteht dem Grunde nach aus einem ersten Schenkel 9, der in dem Gestellrahmen 5 einerseits linear geführt ist, andererseits als Trägerteil mit dem Mitnehmer 8 verbunden ist und unterhalb welchem die Strahlungsquelle 10 befestigt ist. Ferner weist der C-Bogen einen zweiten vertikal stehenden Träger 11 auf, der mit dem ersten Träger 9 verbunden ist, sowie den oberen, wiederum horizontal verlaufenden dritten Träger 12, an dem ein Strahlungsempfänger 13 angeordnet ist. Die gesamte Einheit aus den drei Trägern 9, 11 und 12 nebst ihren Anbauteilen, also Strahlungsquelle 10 und Strahlungsdetektor 13, ist über den Ketten- oder Riementrieb 6 beweglich und letztlich längs des Gestellrahmens 5 verfahrbar. Nachdem der Gestellrahmen 5 am Träger 4 angeordnet ist und über diesen verschwenkt werden kann, kann folglich auch der gesamte C-Bogen verschwenkt werden. Die Last wird hierbei jeweils vom Mitnehmer 8 aufgenommen und auf den Ketten- oder Riementrieb 6 gegeben. Der Verschwenkwinkel beträgt dabei 180°, d. h., dass der C-Bogen, ausgehend von einer Horizontalanordnung mit folglich vertikal stehendem Gestellrahmen 5, um 180° in die entgegengesetzt liegende Position gedreht werden kann.
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Selbstverständlich ist ein hier nicht näher gezeigter Patientenlagerungstisch vorgesehen, der hier aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt ist. Er ist ebenfalls mit samt dem C-Bogen 3 verschwenkbar und befindet sich letztlich im C-Bogen, sodass zu Untersuchungszwecken die Strahlungsquelle 10 unterhalb des Tisches und der Strahlungsdetektor 13 oberhalb des Tisches angeordnet ist. Es handelt sich also um ein Untertischgerät.
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3 zeigt in Form einer Prinzipdarstellung eine Schnittansicht durch den Gestellrahmen 5 zur Darstellung des Verlaufs des Ketten- oder Riementriebs 6. Der Ketten- oder Riementrieb 6 umfasst wie ausgeführt die Kette 7 mit dem an ihr befestigten Mitnehmer 8. Die Kette 7 läuft über ein erstes Kettenrad 14, das unmittelbar über einen Antriebsmotor 15 angetrieben wird. Weiterhin läuft die Kette 7 über ein zweites Kettenrad 16, das um eine Drehachse 17 drehbar an einem Schlitten 18 angeordnet ist. Aus 3 ist ersichtlich, dass bei Betrieb des Antriebsmotors 15 und folglich Drehung des ersten Kettenrads 14 die Kette 7 nebst Mitnehmer 8 bewegt wird und folglich der daran gekoppelte C-Bogen ausgehend von dieser Stellung horizontal verschoben wird.
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Wie ausgeführt kann die Anordnung jedoch, ausgehend von der in 3 gezeigten Horizontalstellung auch nach links und rechts um jeweils 90° in die jeweilige Vertikalstellung verdreht werden. Bei einer Verdrehung um 90° nach rechts sitzt die Last auf dem zweiten Kettenrad 16, das in dieser Verdrehstellung oben ist, während der Antriebsmotor 15 nebst erstem Kettenrad 14 vertikal darunter positioniert ist. Bei einer Verdrehung um 90° in die andere Richtung ist die Situation umgekehrt, dann liegt die Last des gesamten C-Bogens, die bis zu 400 kg betragen kann, auf dem ersten Kettenrad, das zweite Kettenrad 16 sowie der Schlitten 18 ist folglich entlastet und lose.
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Um zumindest in dieser Situation, wenn also der Schlitten zumindest teilweise entlastet ist, eine automatische Nachspannung der Kette 7, die sich im Betrieb, beispielsweise aufgrund der häufigen Richtungswechsel oder in Folge von Kippvorgängen oder den Start-Stopp- und Beschleunigungsvorgängen längen kann, ist eine entsprechende Spanneinrichtung 19 vorgesehen, wie sie gemäß einer ersten Erfindungsausgestaltung in 4 und 5 gezeigt ist.
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4 zeigt eine Perspektivansicht des Schlittens 18, dem unmittelbar die Spanneinrichtung 19 zugeordnet ist. Der Schlitten 18 ist minimal beweglich, um die doch relativ geringen Längenvariationen ausgleichen zu können. In der Montagesituation ist der Schlitten, siehe 5, über eine Feder 20, die fest mit dem Gestellrahmen 5 verbunden ist, vorgespannt. Diese Feder 20 dient dazu, eine definierte Kettenspannung zu erzeugen, weshalb sie entsprechend ausgelegt ist.
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Am Schlitten 20 ist, mit ihm folglich beweglich, ein erstes Lager 21 in Form eines keilförmigen Stützelements angeordnet. Ein zweites Lager 22, ebenfalls in Form eines keilförmigen Stützelements, ist wiederum positionsfest mit dem Gestellrahmen 5 verbunden. Zwischen beiden ist das eigentliche Spannelement 23 in Form eines Spannkeils 24 aufgenommen, der hier zwei Keilflächen 25 aufweist, die mit den entsprechenden Wiederlagerflächen 26, 27 der beiden Stützelemente 21, 22 zusammenwirkt. Der Keil 24 ist über eine weitere Feder 39 belastet, wird also über die Feder kontinuierlich zwischen die beiden Keilfläche 26, 27 gezogen.
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Ergibt sich nun im Betrieb eine Situation, dass einerseits eine gewisse Kettenlängung gegeben ist, zum anderen, dass der Schlitten 18 zumindest teilweise entlastet ist, so kann über die Feder 39, wenn deren Federkraft hinreichend groß ist, der Keil 24 etwas weiter zwischen die beiden Keilflächen 26, 27 der beiden Stützelemente 21, 22 gezogen werden. Hierüber wird der Schlitten 18 etwas weiter vom Antriebsmotor 15 wegbewegt, mithin also das zweite Kettenrad 16 vom ersten Kettenrad 14 entfernt wurde und zwangsläufig hierüber auch die Kette 7 wieder etwas nachgespannt wird. D. h., dass ein rein mechanisches, automatisches Spannsystem realisiert ist, dass keinerlei elektrische oder elektromechanische Komponenten besitzt, sondern rein mechanisch über den federbelasteten Teil 24 und den Schlitten 18 realisiert ist.
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Die Spanneinrichtung 19, also das Keilsystem ist selbsthemmend, rutscht also ohne externe Rückstellkraft nicht wieder zurück. Dies wird dadurch realisiert, dass der Winkel der Keilflächen 24, 25 und folglich auch der entsprechenden Lagerflächen 26, 27 entsprechend flach ausgelegt ist, er beträgt am Keil 24 ca. 85°, an den gegenüberliegenden Flächen 26, 27 dann demzufolge ca. 5°. D. h., dass der Keil 24, wenn es die Lastsituation ermöglicht, zur Kettenspannung nachsetzen kann, jedoch aufgrund der Selbsthemmung eine Entlastung respektive Entspannung nicht möglich ist.
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6 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer Spanneinrichtung 19. Vorgesehen ist hier wiederum der Schlitten 18, der im gezeigten Beispiel eine Gewindebohrung 28 aufweist, durch die eine Gewindestange 29 läuft, bzw. in diese eingeschraubt ist. Die Gewindestange 29, die natürlich dementsprechend gelagert ist, trägt eine Seil- oder Kettenrolle 30, um die ein Seil oder eine Kette 31 geschlungen ist. Diese Seite oder die Kette 31 ist wiederum mit einer Feder 32 verbunden, die positionsfest am Gestellrahmen angeordnet ist. Die Funktionsweise ist derart, dass die Feder 32 kontinuierlich ein Drehmoment auf die Seil- oder Kettenrolle 30 über das Seil oder die Kette 31 ausübt, folglich also stets ein Drehmoment auf die Gewindestange 29 wirkt. Sobald der Schlitten hinreichend entlastet ist, ist es, wenn eine entsprechende Kettenlängung im Ketten- oder Riementrieb gegeben ist, möglich, dass über das Drehmoment die Gewindestange 29, wenngleich minimal, in die Gewindebohrung 28 eingeschraubt wird, mithin also der Schlitten 18 auf der axial gesehenen positionsfesten Gewindespindel 29 in Richtung der Seil- oder Kettenrolle 30 wandert, worüber die Kette, die über das hier nicht näher gezeigte Kettenrad am Schlitten 18 läuft, gespannt wird.
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Auch hier ist natürlich eine Selbsthemmung gegeben, d. h., dass die beiden ineinandergreifenden Gewinde der Gewindebohrung 28 und der Gewindespindel 29 entsprechend geringe Steigung aufweisen.
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7 zeigt schließlich eine alternative Ausgestaltung einer weiteren Spanneinrichtung 19, die vom Prinzip her der aus 6 entspricht. Vorgesehen ist wiederum der Schlitten 18 mit der Gewindebohrung 28, in die eine Gewindespindel eingeschraubt ist, die im gezeigten Ausführungsbeispiel auch ein Zahnrad 33 trägt. Dessen Verzahnung 34 kämmt mit der Verzahnung 35 einer Zahnstange 36, die, wie in der Prinzipdarstellung angedeutet ist, über eine Linearlagerung 37 beweglich ist. Sie wird über eine Feder 38, die wiederum am Gestellrahmen 5 befestigt ist, kontinuierlich gespannt. Kommt es nun zu einer losen respektiven lastfreien Situation seitens des Schlittens 18, der natürlich wiederum das zweite Kettenrad, um das die Kette läuft, aufweist, so wird in Folge des kontinuierlich auf die Zahnstange 36 wirkenden Zuges über die Feder 38 die Zahnstange 36 minimal bewegt, worüber es zu einer Rotation des Zahnrads 33 kommt. Es wird also ein Drehmoment auf die Gewindespindel gegeben, die minimal in die Gewindebohrung 28 eingeschraubt wird, sodass der Schlitten 18 wiederum auf der Gewindespindel 29 in Richtung des Zahnrads 30 unter Spannung der Kette wandert.
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Auch die in 6 und 7 gezeigten Ausgestaltungen sind allesamt rein mechanische Spannsysteme, es werden keinerlei elektrische oder elektromechanische Komponenten benötigt.
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Wenngleich in den Figuren ein Ketten- oder Riementrieb 6 beschrieben ist, kann selbstverständlich die erfindungsgemäß in dieser Spanneinrichtung auch in einen Riementrieb integriert werden, bei dem also anstelle der beiden Kettenräder entsprechende Riemenscheiben vorgesehen sind, über die anstelle einer Kette dann eben ein Riemen läuft.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
