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Federausgleichssystem, insbesondere für röntgendiagnostische Untersuchungsgeräte
Die Erfindung bezieht sich auf ein Federausgleichssystem, insbesondere für röntgendiagnostische
Untersuchungsgeräte zum Ausgleich der Gewichte der längs und senkrecht zur umlegbaren
Lagerstatt an dieser beweglich angeordneten Geräteteile, wie beispielsweise eines
Längswagens, eines an diesem angeordneten Querwagens, sowie der vom Querwagen getragenen
Hilfsgeräte und der Röntgenröhre.
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An der umlegbarenLagerstatt von röntgendiagnostischen Untersuchungsgeräten
sind auf einem parallel zur Lagerstatt in Längsrichtung verschiebbaren Wagen ein
weiterer quer zur Lagerstatt verschiebbarer Wagen mit der an diesem vorgesehenen
Röntgenröhre sowie den Hilfsgeräten, wie beispielsweise dem Leuchtschirm angeordnet.
Die Hilfsgeräte sind zusätzlich noch senkrecht zur Lagerstatt beweglich.
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Die Gewichte der an der Lagerstatt beweglich angeordneten Geräteteile
von Untersuchungsgeräten müssen in jeder beliebigen Lage der Lagerstatt durch entgegenwirkende
Kräfte ausgeglichen sein.
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Zu einem derartigen Gewichtsausgleich werden Ausgleichsgewichte oder
Federsysteme benutzt. So ist eine größere Anzahl von Systemen bekannt, bei denen
Federn mit Hilfe von Hebeln, motorischen Steuerungen od. dgl. über den gesamten
Arbeitsbereich der Geräteteile hinweg konstante Kräfte übertragen. Solange eine
auszugleichende Gewichtskomponente der Geräteteile in vertikaler Richtung nicht
auftritt, ist es bekannt, die Ausgleichsgewichte oder Federsysteme auszukuppeln,
wozu zusätzliche Vorrichtungen benötigt werden, welche das Gewicht der zu bewegenden
Teile unnötig erhöhen.
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Gemäß der Erfindung ruft bei einem Federausgleichssvstem, insbesondere
für röntgendiagnostische Untersuchullgsgeräte zum Ausgleich der Gewichte der längs
und senkrecht zur umlegbaren Lagerstatt an dieser beweglich angeordneten Geräteteile,
wie beispielsweise eines Längswagens, eines an diesem angeordneten Querwagens, sowie
der vom Querwagen getragenen Röntgenröhre und deren Hilfsgeräte, das je nach der
Stellung der Lagerstatt unterschiedliche Gewicht eines oder aller dieser Geräteteile
mittels Ubertragungsgliedern an einem Ausgleichsteil ein Moment hervor, welches
ausgleichbar ist mit Hilfe von diesem Gewichtsmoment entgegen- oder gleichgerichteten,
an dem Ausgleichsteil angreifenden, mit Hilfe von Federn erzeugten Momenten, wobei
der Betrag des gleichgerichteten Momentes stets umgekehrt proportional der Größe
des auszugleichenden Gewichtsmomentes ist und die gegeneinander gerichteten Momente
sich stets aufheben.
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Das Federausgleichssystem gemäß der Erfindung kann sowohl zum Gewichtsausgleich
als auch zum Ausgleich der Beschleunigungs- bzw. Bremskraft der Hilfsgeräte oder
der gesamten an der Lagerstatt verschiebbaren Geräteteile dienen. Dieses System
arbeitet unabhängig von der Stellung der Lagerstatt, so daß sich eine Auskupplung
beim Verschwinden der auszugleichenden Gewichte erübrigt. Schließlich ist das geringe
Gewicht der Betätigungsglieder dieses Federausgleichssystems noch besonders vorteilhaft.
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Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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Fig. 1 veranschaulicht die Wirkungsweise eines Federausgleichssystems
gemäß der Erfindung.
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Fig. 2 zeigt an Hand eines Diagrammes das Zusammenwirken der auftretenden
Momente bei geneigter Stellung der Lagerstatt.
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Fig. 3 und 4 zeigen die Verwendung des Federsystems als Federgewichtsausgleich
für die senkrecht zur Lagerstatt eines Untersuchungsgerätes verschiebbaren Hilfsgeräte.
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Fig. 5 veranschaulicht die Übertragung von Bewegungen der Hilfsgeräte
auf eine Ausgleichswelle gemäß Fig. 3 und 4 an Hand eines Schnittes A-B durch einen
Teil des Untersuchungsgerätes.
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Fig. 6 und 7 zeigen einen Gewichtsausgleich für die senkrecht zur
Lagerstatt verschiebbaren Hilfsgeräte, wobei das Federsystem in der Nähe des Gerätefußes
angeordnet ist.
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Fig. 8 veranschaulicht an Hand eines Schnittes C-D durch einen Teil
des Untersuchungsgerätes gemäß Fig. 6 und 7 die Übertragung von Bewegungen der Hilfsgeräte
auf das Federsystem.
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Fig. 9 und 10 zeigen die Verwendung des Federsystems zum Gewichtsausgleich
des beweglich an der Lagerstatt angeordneten Längswagens.
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An einer in Fig. 1 dargestellten Ausgleichswelle 1, welche an Lagerstellen
2, beispielsweise an der Lagerstatt eines röntgendiagnostischen Untersuchungsgerätes
drehbar angeordnet ist, sind drei Rollen 3, 3 a, 4 befestigt. Während das mittels
eines Körpers 5 dargestellte Gewicht eines bestimmten Geräteteiles auf eine dieser
Rollen 3 ein mit dem Pfeil 6 bezeichnetes Moment ausübt, greifen an den beiden anderen
Rollen 3 a, 4 Ausgleichsfedern 7, 8 an, von denen eine dem Gewichtsmoment 6 entgegenarbeitet,
während die andere das Gewiclltsmoment 6 unterstützt. Dieses Unterstützen bzw. Entgegenarbeiten
kommt zustande, weil das Gewichtsmoment 6 und das dieses unterstützende, mit Hilfe
der Ausgleichsfeder 7 erzeugte und mittels des Pfeiles 9 gekennzeichnete Moment
gleichsinnig tangential am Umfang der diesen zugeordneten Rollen 3, 3 a angreifen,
und das dem Gewichtsmoment 6 entgegenarbeitende, mit Hilfe der zweiten Ausgleichsfeder
8 erzeugte, mittels eines Pfeiles 10 dargestellte Moment in entgegengesetzter Richtung
tangential am Umfang der dieser Ausgleichsfeder 8 zugeordneten Rolle 4 angreift.
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Das Ausgleichs system ist derart aufgebaut, daß die Summe aus dem
Gewichtsmoment 6 und dem diesem gleichgerichteten unterstützenden Moment 9 in jeder
Stellung der Lagerstatt 14 gleich dem entgegengerichtet arbeitenden Moment 10 ist.
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Gelangt nun beispielsweise in einem der Grenzfälle eine Führungsbahn
der auszugleichenden Geräteteile in eine horizontale Lage und verschwindet dabei
das auszugleichende Gewichtsmoment, so heben sich die gegeneinander gerichteten
Federmomente einander auf.
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Gelangt diese Führungsbahn hingegen in eine vertikale Lage, so verschwindet
praktisch das gleichgerichtete Moment, und das entgegengerichtete Moment hebt das
Gewichtsmoment auf.
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Das gleichgerichtete, mit Hilfe der Ausgleichsfeder 7 erzeugte Moment
9 ist somit stets gleich der Differenz aus dem Gewichtsmoment 6 und dem diesem entgegengerichteten
Moment 10. Dies bedeutet, daß sich das gleichgerichtete Moment 9 umgekehrt proportional
im Verhältnis zu dem Gewichtsmoment 6 ändern muß.
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Diese Proportionalität wird erreicht, wenn die Änderung dieser proportionalen
Momente 6, 9 infolge von Drehungen der Lagerstatt erfolgt. Aus diesem Grund ist
das nicht an der Ausgleichswelle 1 angreifende Ende der Ausgleichsfeder 7 mit einem
Ausgleichsglied 11 verbunden, welches an der Drehachse 12 der Lagerstatt am Fuß
13 des Untersuchungsgerätes angeordnet ist.
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Als Ausgleichsglied 11 kann beispielsweise eine Kurvenscheibe od.
dgl. dienen, auf welche sich das Ende der Ausgleichsfeder 7 mehr oder weniger aufwickeln
kann. Drehungen der Lagerstatt verändern dann die Zugspannung der Ausgleichsfeder
7 und somit die Größe des von dieser Feder ausgehenden an der Ausgleichswelle l
angreifen den Momentes 9. Die Zugspannung wird erhöht, wenn das Gewichtsmoment 6
sich vermindert. Die Zugspannung wird verringert, wenn sich das Gewichtsmoment 6
erhöht.
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Die veränderliche Zugspannung der Ausgleichsfeder 7 hat zur Folge,
daß deren in Fig. 2 dargestellte Momentenlinie nicht parallel zur Momentenlinie
des Gewichtsmomentes 6 verläuft, vielmehr gegenüber dieser geneigt ist. Damit die
entgegengerichteten Momente 6, 9, 10 sich stets aufheben, ist daher darauf zu achten,
daß die Ausgleichsfeder 8 ein Moment 10 erzeugt, welches eine ebenso geneigte Momentenlinie
aufweist wie das gleichgerichtete Moment 9.
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Das nicht an der Ausgleichswelle 1 angreifende Ende der Ausgleichsfeder
8 wird vorzugsweise dem gleichen
Bezugspunkt zugeordnet werden, wie die Ausgleichswelle
1. Im vorliegenden Beispiel ist dieses Federende somit mit den Lagerstellen2 der
Ausgleichswellet verbunden.
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Um die Drehachse 12 an dem Fuß 13 eines in den Fig. 3 und 4 schematisch
dargestellten röntgendiagnostischen Untersuchungsgerätes ist die Lagerstatt 14 schwenkbar
angeordnet. An der Lagerstatt 14 ist ein parallel zu deren Längsrichtung verschiebbarer
Wagen 15 vorgesehen, auf dem wiederum quer zur Lagerstatt 14 ein Wagen 16 mit der
in der Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellten Röntgenröhre sowie den
Hilfsgeräten 17 verschiebbar ist. Mit den Hilfsgeräten 17, wie beispielsweise dem
Leuchtschirm 18 sind zusätzlich noch Bewegungen in Richtung der Pfeile 19 senkrecht
zur Lagerstatt 14 möglich.
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Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellen Ausführungsbeispiel zum
Gewichtsausgleich der Hilfsgeräte 17 ist ein an diesen angeordneter Verbindungsarm
20 in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise mit einem endlosen Seilzug 21 verbunden,
welches zwischen zwei am Querwagen 16 gelagerten Seilrollen 3, 22 gespannt ist.
Die Rolle 3 ist gleichzeitig an der am Querwagen 16 gelagerten Ausgleichswelle 1
befestigt. Infolge von Verschiebungen der Hilfsgeräte 17 senkrecht zur Lagerstatt
14 wird über den Verbindungsarm 20 auf den endlosen Seilzug 21 und damit auf die
Ausgleichswelle 1 ein Moment 6 ausgeübt, welches ausgeglichen wird von den beiden
Ausgleichsfedern 7, 8. Während das nicht an der Ausgleichswelle 1 angreifende Ende
der Ausgleichsfeder 8, welche das dem Gewichtsmoment 6 entgegengerichtete Moment
10 erzeugt, am Querwagen 16 verankert ist, wird das Ende der das gleichgerichtete
Moment 9 erzeugenden Ausgleichsfeder 7 über eine weitere am Querwagen 16 gelagerte
Rolle 23 geführt. Diese Rolle 23 ist an einer Achse 24 befestigt, die sowohl in
der Länge veränderlich ist, als auch mit allseitig beweglichen Gelenken 25 versehen,
an die Lagerstatt 14 herangeführt und in der Nähe der Drehachse 12 gelagert ist.
Ein an der Achse 24 angeordnetes Kegelzahnrad 26 kann somit auf ein an dem Gerätefuß
13 befestigtes Kegel zahnrad 27 einwirken, durch welches die Drehachse 12 hindurchgeführt
ist.
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Schwenkungen der Lagerstatt 14 übertragen die Kegelzahnräder 26, 27
über die Achse 24 somit auf die Rolle 23, welche daraufhin die Zugspannung der Ausgleichsfeder
7 erhöht oder vermindert, je nachdem ob die I,agerstatt 14 in Richtung auf eine
senkrechte Stellung oder in Richtung auf eine horizontale Stellung geschwenkt wird.
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Bei dem in den Fig. 6 und 7 veranschaulichten Ausführungsbeispiel
zum Gewichtsausgleich der Hilfsgeräte 17 ist die Ausgleichswelle 1 an der Lagerstatt
14 in der Nähe des Gerätefußes 13 angeordnet. Der Verbindungsarm 20 der Hilfsgeräte
17 ist wiederum mit einem in Fig. 8 veranschaulichten endlosen Seilzug 21 verbunden,
welcher zwischen zwei an dem quer zur Lagerstatt verschiebbaren Wagen 16 gelagerten
Rollen 3, 22 gespannt ist. Eine der Rollen 3, welche sich in der Nähe der Lagerstatt
14 befindet, ist gleichzeitig an der Ausgleichswelle 1 befestigt, welche in ihrer
Länge veränderlich und mit allseitig beweglichen Gelenken 25 versehen bis an die
Lagerstatt 14 geführt ist. An der Lagerstatt 14 ist die Ausgleichswelle dann erneut
gelagert und mit den Rollen 3 a, 4 versehen, an welchen die Ausgleichsfedern 7,
8 angreifen. Das nicht an der Ausgleichswelle 1 befestigte Ende der Ausgleichsfeder
8 für das entgegengerichtete Moment 10 ist an der Lagerstatt 14 befestigt. Dasselbe
Ende der Ausgleichsfeder7 für gleichgerichtete Momente 9 hingegen ist über eine
an
der I,agerstatt 14 gelagerte Rolle 28 geleitet und an eine Kurvenscheibe 29 geführt,
die an der Drehachse 12 befestigt ist. Bewegungen der Hilfsgeräte 17 senkrecht zur
Lagerstatt 14 werden mit Hilfe dieses Ausgleichssystems ausgeglichen. Schwenkt die
Lagerstatt 14 um ihre Drehachse 12 im Gerätefuß 13, und zwar in Richtung auf eine
horizontale Lage, so wickelt sich ein Teil des Endes der Ausgleichsfeder 7 von der
an der Drehachse 12 befestigten Kurvenscheibe 29 ab, wobei sich deren Zugspannung
verringert. Wird die Lagerstatt hingegen in Richtung auf eine senkrechte Lage geschwenkt,
so erhöht sich die Zugspannung der Ausgleichsfeder 7, da sich deren Ende auf die
Eurvenscheibe 29 aufwickelt.
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Bei dem in den Fig. 9 und 10 dargestellten Ausführungsbeispiel dient
das Federausgleichssystem dem Gewichtsausgleich des parallel zur Längsrichtung der
Lagerstatt 14 verschiebbaren Wagens 15 und der an diesem angeordneten Geräteteile
16,17. An dem Wagen 15 ist ein Seil 31 verankert, welches über die an der Ausgleichswelle
1 befestigte Rolle 3 gelegt ist. Die Ausgleichswelle 1 ist an dem am weitesten von
der Drehachse 12 entfernten Ende der Lagerstatt 14 gelagert. Das nicht an der Rolle
4 der Ausgleichswelle 1 angreifende Ende der das entgegengerichtete Moment 10 erzeugenden
Ausgleichsfeder 8 ist an der Lagerstatt 14 befestigt. Das entsprechende Ende der
das gleichgerichtete Moment 9 erzeugenden Ausgleichsfeder 7 hingegen ist über die
Kurvenscheibe 29 gelegt. Mit Hilfe dieser Kurvenscheibe 29 wird die Zugspannung
der das gleichgerichtete Moment 9 erzeugenden Ausgleichsfeder 7 vermindert oder
erhöht, indem das um die Kurvenscheibe 29 gelegte Federende sich bei Schwenkungen
der Lagerstatt 14 in Richtung auf die horizontale Lage auf diese aufwickelt bzw.
bei Schwenkungen in Richtung auf die senkrechte Lage von dieser abwickelt.
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An Stelle der in den Ausführungsbeispielen benutzten Seile können
ohne weiteres auch Ketten benutzt werden, welche dann über entsprechende Kettenräder
geführt sind.