DE2238420A1

DE2238420A1 - Anordnung zur steuerung eines motorantriebs

Info

Publication number: DE2238420A1
Application number: DE2238420A
Authority: DE
Inventors: Dieter Moehrke; Franz Schwab
Original assignee: Koch and Sterzel AG
Current assignee: Koch and Sterzel AG
Priority date: 1972-08-04
Filing date: 1972-08-04
Publication date: 1974-02-14
Also published as: FR2194401A1; FR2194401B1

Description

Motorantriebs

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung eines mit einem verstellbaren Geräteteil eines Röntgenuntersuchungsgerätes verbundenen Motorantriebes, wobei eine vom Benutzer auf das Geräteteil ausgeübte Handkraft gemessen und zur Steuerung herangezogen ist.

Motorisch verstellbare Geräteteile von Röntgenuntersuchungsgeräten sind vorgesehen, um den Benutzer bei verhältnismäßig schweren Geräteteilen von der·sehr beachtlichen Versteilarbeit zu befreien. Insbesondere in der Röntgentechnik, wo die gegengewichtsausgeglichenen Geräteteile z.B. ein Zielgerät mit daran angeordnetem Bildverstärker ein Gewicht von etwa 15O kp aufweisen, kann dem Röntgenologen die durch die laufend vorzunehmende Zentrierung des Geräteteiles auf ein Objekt infolge der aufzubringenden Beschleunigungs- und zu überwindenden Reibungskräfte auftretende physische Belastung nicht mehr zugemutet werden, so daß die motorische Unterstützung bei derartigen Geräten heutzutage unumgänglich ist. Bei der motorischen Verstellung von Geräteteilen ist es jedoch erforderlich, daß die Steuerung des Antriebes sehr feinfühlig erfolgt, d.h., daß das Geräteteil nicht auf einen Gegenstand aufgefahren werden kann und dabei diesen oder sich selbst zerstört. In der Röntgendiagnostik ist in diesem Sinne unter allen Umständen darauf zu achten, daß der Patient nicht verletzt wird. Eine einwandfreie Steuerung der Antriebsenergie kann in diesem Zusammenhang nur dadurch erfolgen, daß sie durch eine vom

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Benutzer auf das Geräteteil ausgeübten Handkraft beeinflußt wird, wobei die vom Patienten eventuell aufgebrachte Gegenkraft der vom Benutzer ausgeübten Handkraft entgegenwirkt.

In dieser Hinsicht ist es durch das DT-Gbm 1 728 886 seit längerem bekannt, bei einem Röntgengerät Mittel vorzusehen, durch welche die Antriebsenergie für den Verstellmotor während des gesamten Verstellvorganges durch eine proportional einer von Hand auf das zu verstellende Geräteteil ausgeübten Verstellkraft einstellbare Regelvorrichtung steuerbar ist. Nachteilig bei dieser dargestellten und beschriebenen Einrichtung ist, daß die Verstellenergie lediglich in Abhängigkeit von der aufgebrachten Handkraft gesteuert wird, wodurch die Verstellenergie z.B. bei einem senkrecht verfahrbaren Geräteteil in beiden Richtungen gleich ist, so daß sich unterschiedliche Verstellgeschwindigkeiten d.h. eine große Lastabhängigkeit ergeben. Weiterhin besitzt der dort angegebene, die aufgebrachte Handkraft erfassende Mechanismus infolge des mit einer recht beachtlichen Masse behafteten Systems eine sehr große Trägheit, was sich besonders störend bemerkbar macht, wenn das Geräteteil auf einen Gegenstand gefahren wird. Außerdem muß bei dieser Einrichtung zur Bildung eines den Antrieb beeinflussenden Steuersignals von dem Geräteteil ein erfaßbarer Weg zurückgelegt werden, d.h., der Benutzer muß zuerst die zwischen dem Geräteteil und der erforderlichen Führung vorhandenen, in Abhängigkeit von der Stellung des Geräteteiles sich verändernden Reibungskräfte überwinden, um den Unterstutzungsmotor in Betrieb zu setzen. Da die Reibungskräfte bei schweren Geräteteilen mit einem Gewicht von über kp auch bei sehr guter Lagerung noch in der Größenordnung von . 5 und mehr kp liegen, ist die Handhabung desselben für den Benutzer sehr kraftraubend und bringt gegenüber einem gewichtsausgeglichenen Geräteteil ohne Motorantrieb keinen Vorteil sondern nur einen aufwandsmäßigen Nachteil. Aus diesem Grunde und weil der Antrieb infolge Trägheit des Systems außerordentlich zum Schwingen neigt, ist eine derartige Einrichtung nie zur Anwendung gelangt.

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Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde in der deutschen Patentanmeldung P 21 o4 509.0-35 bereits vorgeschlagen, die Steuerung dor Alitriebsenergie für ein an einem Röntgenuntersuchungsgerät motorisch verstellbares Geräteteil über eine geeignete Steuereinrichtung und eine die aufgebrachte Handkraft erfassende Kraftmeßvorrichtung mit hoher Auflösung und quasi weglosem Meßweg vorzunehmen.

Von einer solchen Einrichtung geht die vorliegende Erfindung aus wobei ihr die Aufgabe zugrunde liegt, eine für die Verstellung eines Geräteteiles vorgesehene Steuerungsanordnung derart auszubilden und anzuordnen, daß eine vom Benutzer auf das zu verstellende Geräteteil ausgeübte Handkraft unmittelbar, d.h. vor Überwindung der zwischen dem Geräteteil und den für die Verstellung erforderlichen Führungen des Röntgenuntersuchungsgerätes auftretenden Reibungskräfte, einwandfrei erfaßt und ausgewertet werden kann. ν

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem zu verstellenden Geräteteil und einem die Gegenkraft am Röntgenuntersuchungsgerät aufbringenden Teil zwei oder mehrere nur in Verstellrichtung des Geräteteiles leicht bewegbare, streifenartige Verbindungselemente vorgesehen sind, die parallel zueinander und mit' dem konstruktiv größtmöglichen Abstand voneinander, sowie in Verstellrichtung des Geräteteiles hintereinander angeordnet sind, und daß sich zwischen dem Geräteteil und dem die Gegenkraft aufbringenden Teil ein die ausgeübte Handkraft erfassendes Meßorgan mit hoher Auflösung und quasi weglosem Meßweg befindet, dessen Signal nach entsprechender Verstärkung in einem Vor- und einem Leistungsverstärker den Motorantrieb beeinflußt.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die als relativ dünne Metallplatten ausgebildeten Verbindungselemente auf den beiden sich in Verschieberichtung des Geräteteiles gegenüberliegenden Seiten von zwei einerseits am Geräteteil und andererseits an dem die Gegenkraft aufbringenden Teil vorgesehen, parallel zueinanderliegenden, rechteckförmigen Metallrahmen angeordnet sind, wobei die Metallrahmen in ihrer Diagonalen als praktisch vollkommen steife Konstruktionen ausgebildet sind.

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In Fortführung der Erfindung wird vorgeschlagen, insbesondere an den Metallrahmen des Geräteteiles und des die Gegenkraft aufnehmenden Teiles eine Hebelanordnung-vorzusehen, durch die das Gewicht des Geräteteiles über ein entsprechendes Gegengewicht während jeder Stellung des Röntgenuntersuchungsgerätes gewichteausgeglichen ist, wobei der Drehpunkt der Hebelanordnung durch den Kraftangriff des Meßorganes gebildet wird·

Xn Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Hebelanordnung mit einer auf einen beliebigen Wert einstellbaren Kraftmeßvorrichtung gekoppelt ist, die bei Überschreitung des eingestellten Wertes einen den Motorantrieb unterbrechenden Schaltkontakt betätigt·

Anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten AusfUhrungsbeispieles sei die Erfindung näher erläutert:

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist mit 1 ein Röntgenzielgerät (Geräteteil) von einem nicht näher veranschaulichten Röntgenuntersuchungsgerät bezeichnet, welches über die erfindungsgemäße Steuerungsanordnung 9 - 12 mit einem über Rollglieder 2 eine Verschiebung des Röntgenzielgerätes 1 längs von Führungsschienen 3 d.h. quer zum Patienten P bewirkenden Antriebsmecha nismus k - 7 verbunden ist. Der Antriebsmechanismus setzt sich aus einem an der Haltekonstruktion des Geräteteiles 1 vorgesehenen Elektromotor 6 und einer davon über eine Kupplungsverbindung 7 bewegbaren, an den Führungsschienen 3 gehaltenen, in zwei Lagerelementen 5 geführten Antriebsspindel k zusammen, welche das Geräteteil 1 bewegt und zwar dann, wenn der Elektromotor 6 mittels der Steueranordnung 9 - 12 in Abhängigkeit von der auf das Geräteteil 1 ausgeübten Handkraft hinsichtlich Drehzahl und Drehrichtung beeinflußt wird. Die Ste/u*rungsan ordnung 9 - 12 selbst ist mit dem Geräteteil 1 bzw. dessen Haltekonstruktion starr verbunden und stützt sich auf ihrer dem Geräteteil 1 abgewandten Seite über geeignete eine Verschiebung des Geräteteiles 1 in Längsrichtung des Patienten P erlaubende Mittel 14, 16 an einem die Gegenkraft zur ausgeübten Handkraft aufbringenden Teil 15 des Röntgenuntersuchurigsgerätes . Sie

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besteht im wesentlichen aus einer aus zwei rechteckförmigen, parallel zueinanderliegenden durch zwei relativ dünne Metallplatten 11 auf ihren zwei gegenüberliegenden, senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Geräteteiles 1 stehenden Seiten miteinander verbundenen Metallrahmen 9, 10 und einem Meßorgan 12 gebildeten Vorrichtung. Die Metallrahmen 9, 10 sind dabei in ihrer Konstruktion und in ihren notwendigen Abmessungen so gewählt, daß sie außerordentlich steif gegen Verwindung und Verbiegung sind. Dadurch wird erreicht, daß nach Verbindung der beiden Metallrahmen 9» 10 durch die beiden, parallel zueinanderliegenden, konstruktiv den größtmöglichen Abstand voneinander aufweisenden und in Verstellrichtung hintereinander angeordneten Metallplatten 11 eine Lageveränderung der beiden Metallrahmen 9» 10 gegeneinander praktisch nur in Verstellrichtung des Geräteteiles 1 möglich ist. Zwischen den. beiden Metallrahmen 9» 10'ist das eine hohe Auflösung und einen .quasi weglosem Meßweg aufweisende Meßorgan 12 über geeignete Befestigungsglieder 13 insbesondere an den am weitesten voneinander entfernten Eckpunkten der beiden Metallrahmen 9, 10, d„h. diagonal angeordnet

Zur Sicherheit des Patienten gegen ein irreguläres IPunktionsverhalten des Meßorganes 12 ist an den Metallrahmen 9» 10 eine Hebelanordnung 17 mit Gegengewicht 18 vorgesehen, die mit einer zusätzlichen, beliebig einstellbaren KraftmeßVorrichtung in Fox?m einer Federanordnung 19 derart gekoppelt ist, daß bei Überschreitung des eingestellten Wertes durch eine vom Patienten aufgebrachte Gegenkraft ein den Motorantrieb 6 unterbrechender Schaltkontakt 20 betätigt wird. Das Meßorgan 12 ist bei dieser Anordnung einerseits mit dem Metallrahmen 9 raid andererseits mit dem Drehpunkt der Hebe!anordnung 17 verbunden©

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Kraftmeßvorrichtung ist folgende:

Bei Aufbringung einer beliebigen^ vom Benutzer auf das gewxctitsausgeglichene Geräteteil 1 in Bewegungsrichtung' ausamafoeiadera Handkraft erfolgt eine den -pluysikal isoliert Gesetzen Durchbiegung der beiden Metallplatte^. 11 _s a_oh,_o der

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men 10 verändert seine Lage gegenüber dem an dem die Gegenkraft aufbringenden Teil 15 befestigten Metallrahmen 9 um einen entsprechenden Wert. Dadurch werden auch die an dem MeO-

' dieses

organ 12 herrschenden Verhältnisse verändert, so daß nunmehr ein Signal abgibt, welches der aufgebrachten Handkraft proportional ist und über eine geeignete Vor- und Leistungsverstärkungseinrichtung 8 zur Steuerung des Elektromotors hinsichtlich der Drehzahl und Drehrichtung herangezogen werden kann. Arbeitet das Meßorgan 12 durch irgendwelche Einflüsse nicht mehr einwandfrei, wodurch beispielsweise eine Nichtabschaltung des Motorantriebes 6 möglich ist, so bewirkt eine bestimmte vom Patienten P aufgebrachte Gegenkraft z.B. 10 kp, daß die Hebelanordnung 17 sich gegen die Kraft der Federanordnung 19 verstellt und den Kontakt 20 betätigt, der den Motorantrieb 6 unterbricht.

Ein ganz besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Steuerungsanordnung ist darin zu sehen, daß zur Erfassung der aufgebrachten Handkraft praktisch kein Meßweg erforderlich ist, d.h. die Handkraft wird bereits vor Überwindung der Reibungskräfte einwandfrei gemessen, so daß die Kraftmeßvorrxchtung auf sehr kleine Schwellwerte abgestimmt werden kann.

Weiterhin wird durch den gewählten Aufbau immer nur die in Verschieberichtung wirkende Kraftkomponente von dem Meßorgan erfaßt, was eine Verfälschung des von dem Meßorgan abgegebenen, den Antriebsmotor beeinflussenden Steuersignals mit Sicherheit verhindert. Außerdem ist eine Zerstörung des Geräteteiles oder des Objektes beim Auffahren des Geräteteiles auf denselben praktisch ausgeschlossen, da die Steuerung in Abhängigkeit von der am Meßorgan wirksamen Kraft erfolgt, d.h. der Kraft, die aus der ausgeübten Handkraft und der vom Objekt aufgebrachten Gegenkraft resultiert.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß ohne weiteres das Gewicht, das der Motorantrieb auszugleichen hat, erhöht oder erniedrigt werden kann, da an dem Meßorgan auf einfache Art und Weise das neue Gewicht eineichbar ist. Damit lassen

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sich bei 'Anwendung der erfindungsgemäßen Steuerungsanordnung bei einem motorisch verschiebbaren Röntgenzielgerät, sich ändernde Lastverhältnisse, die sich durch An- oder Abkuppeln von Bildverstärkern oder Einzelbild- bzw. Filmkameras ergeben, leicht ausgleichen.

Die vorstehenden Betrachtungen beziehen sich nur auf die Verstellung des Röntgenzielgerätes quer zum Patienten P, d.h· in Kompressionsrichtung. Natürlich kann auch eine gleichartige Steuerungsanordnung z.B. für die Verstellung des Röntgenzielgerätes in Längsrichtung des Patienten P vorgesehen werden. Bei der Einrichtung nach dem Ausführungsbeispiel ist dies vorteilhafterwei»e dadurch möglich, daß die Haltekonstruktion des Röntgenzielgerätes 1 mit dem Metallrahmen 10 über zwei weitere, relativ dünne Metallplatten 110 verbunden ist und daß zwischen der Haltekonstruktion und dem Metallrahmen ein weiteres entsprechend ausgebildetes Meßorgan angeordnet ist.

Als Meßorgan zur proportionalen Messung der von Hand aufgebrachten Kraft kann besonders vorteilhaft ein metallischer Träger mit aufgeklebten Dehnungsmeßstreifen Verwendung finden.

Wenn die vorliegende Erfindung bei einem Röntgenuntersuchungsgerät, das üblicherweise um eine horizontale Achse umlej>ar ist, angewendet wird, muß eine Kompensationsvorrichtung vorgesehen werden, die in allen Schräglagen des Röntgenuntersuchungsgerätes die sich in Richtung der Führungsschienen des Geräteteiles ändernden Gewichtsverliältnisse berücksichtigt. Dazu kann z.B. das Meßorgan selbst heran-

ο. η s *fc ohoiirf ο gezogen werden, indem der ohne Handkraft ««»»pifee-neAde Meßwert zu einem Nullabgleich herangezogen wird. Die dann später aufgebrachte Handkraft erhöht oder erniedrigt das anstehende "Nullmeßsignal¹¹ und ergibt die Steuerung des Motorantiriebes.

Wenn das Verhältnis der Hebel an der Hebelanordnung 17 so aufgebaut ist, daß das Zielgerätegewicht an einem möglichst kleinen Hebelarm angreift, d.h. das Verhältnis etwa 1:50 ist, so können geringfügige Laständerungen, z.B. die neu eingelegte Kassette oder eine an- und abgekuppelte Filmkamera, für die Amsprechschwelle der Sicherh.eitseinrich.tung 19/20 außer Betracht, bleiben»

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Claims

Patentansprüche

Anordnung zur Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung eines mit einem verstellbaren Geräteteil eines Röntgenuntersuchungsgerätes verbundenen Motorantriebes, wobei eine vom Benutzer auf das Geräteteil ausgeübte Handkraft gemessen und zur Steuerung herangezogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zu verstellenden Geräteteil (i) und einem die Gegenkraft am Röntgenuntersuchungsgeräte aufbringenden Teil (15.) zwei oder mehrere nur in Verstellrichtung des Geräteteiles (1) leicht bewegbare, streifenartige Verbindungselemente (11) vorgesehen sind, die parallel zueinander und mit dem konstruktiv größtmöglichen Abstand voneinander, sowie in Veretellrichtung des Geräteteiles (1) hintereinander angeordnet sind, und daß sich zwischen dem Geräteteil (i) und dem die Gegenkraft aufbringenden Teil (15) ein die ausgeübte Handkraft erfassendes Meßorgan (12) mit hoher Auflösung und quasi weglosem Meßweg befindet, dessen Signal nach entsprechender Verstärkung in einem Vor- und einem Leistungsverstärker (8) den Motorantrieb ,(6) beeinflußt.
2.) Anordnung zur Steuerung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die als relativ dünne Metallplatten ausgebildeten Verbindungselemente (11) auf den beiden sich in Verschieberichtung des Geräteteiles (1) gegenüberliegenden Seiten von zwei einerseits am Geräteteil (i) und andererseits an dem die Gegenkraft aufbringenden Teil (15) vorgesehen®ⁿparallel zueinanderliegenden, rechteckförmigen Metallrahmen (9» 10) angeordnet sind.
3.) Anordnung zur Steuerung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Metallrahmen (9, 10) in ihrer Diagonalen als praktisch vollkommen steife Konstruktionen ausgebildet sind.

h.) Anordnung zur Steuerung nach den Ansprüchen 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß an den Metallrahmen (9, 10) des Geräteteiles (1) und des die Gegenkraft aufbringenden Teiles (15) eine Hebelanordnung (17) derart vorgesehen ist, daß das Gewicht des Ge-

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räteteiles (i) über ein entsprechendes Gegengewicht (18) während jeder ,Stellung des* Röntgenuntersuchungsgerät es gewichtsausgeglichen ist und daß der Drehpunkt der Hebelanordnung (17) durch den Kraftangriff des Meßorganes (i2) gebildet ist.

5·) Anordnung zur Steuerung nach den Ansprüchen 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelanordnung (17) mit einer auf einen beliebigen Wert einstellbaren Kraftmeßvorrxahtung (19) gekoppelt ist, die bei Überschreitung des eingestellten Wertes einen den Motorantrieb (6) unterbrechenden Schaltkontakt (20) betätigt.

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