DE2441265C2

DE2441265C2 - Vorrichtung zum Abbremsen eines Gegengewichtes bei einem Röntgenuntersuchungsgerät

Info

Publication number: DE2441265C2
Application number: DE2441265A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hecker; Walter 2000 Hamburg Schmedemann
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1974-08-28
Filing date: 1974-08-28
Publication date: 1983-01-05
Also published as: GB1516176A; DE2441265A1; FR2282843A1; JPS5146989A; FR2282843B1; US4050551A

Description

Bei Röntgenuntersuchungsgeräten wird das Gewicht eines zu bewegenden Geräteteils in der Regel durch ein Gegengewicht ausgeglichen, das über ein Seil ο. dgl. derart mit dem Geräteteil verbunden ist, daß es bei einer Bewegung des Geräteteils gegensinnig zu diesem verschoben wird. Der Benutzer muß dann zwar die doppelte Masse des Geräteteils beschleunigen, braucht aber nicht die auf das Geräteteil wirkende Schwerkraft zu überwinden. Diese doppelte Masse muß der Benutzer auch dann beschleunigen, wenn das Röntgenuntersuchungsgerät in eine Stellung geschwenkt worden ist in ^w der das zu bewegende Geräteteil eine Bahn senkrecht zur Richtung der Schwerkraft durchläuft. In dieser Stellung des Röntgenuntersuchungsgerätes ist das Gegengewicht an sich überflüssig, und es sind daher Röntgenuntersuchungsgeräte bekannt, bei denen das Gegengewicht in dieser Stellung von dem zu bewegenden Geräteteil entkuppelt wird, so daß bei einer Bewegung des Geräteteils das Gegengewicht nicht mitbewegt wird.

So ist z.B. aus der DE-AS 1048 668 ein Röntgen-Untersuchungsgerät bekannt, bei dem das Gegengewicht für die Kompressionsbewegung des Röntgenzielgerätes bei senkrechter Stellung des Untersuchungsgerätes entkoppelt wird. Dazu wirkt eine geringe, z. B. mittels einer Feder oder eines Zusatzgewichtes ^b5 erzeugte Kraft auf das Gegengewicht ein, wodurch dieses bis in eine Endstellung auf das Röntgenzielgerät zu bewegt wird. Beim Umlegen des Röntgenuntersu chungsgerätes rollt das Gegengewicht infolge zunehmender Neigung seiner Führungsbahn mit zunehmender Geschwindigkeit abwärts, bis die Seile, über die das Gegengewicht mit dem Zielgerät verbunden ist, gestrafft sind. Dabei erfährt das Röntgenzielgerät, das während des Umlegens des Röntgenuntersuchungsgerätes in der Regel durch eine Bremse festgestellt ist, einen Stoß, der um so heftiger ist, je weiter das Röntgenzielgerät beim Umlegen von der Lagerplatte des Röntgenuntersuchungsgerätes entfernt ist

Um stärkere Stöße zu vermeiden, hat man daher bei den in der Praxis reaJisierten Geräten dieser Art am Zielgerät einen Dämpfungskolben vorgesehen, der den Stoß beim Ankoppeln des Gegengewichtes nach dem Umlegen des Röntgenuntersuchungsgerätes mildert -Der Dämpfungskolben bringt jedoch verschiedene Nachteile mit sich. Es läßt sich nämlich nicht ganz vermeiden, daß bei stehendem Gerät der Dämpfungskolben die Verschiebebewegung des Zielgeiätes erschwert, wodurch bei der Bewegung des Zielgerätes zusätzliche Kräfte aufgebracht werden müssen. Das Gewicht des Zieigeräies wird durch die Anbringung des Dämpfungskolbens vergrößert; dementsprechend muß das Gegengewicht auch größer sein. Die Beeinflussung der Bewegung des Gegengewichtes durch den Dämpfungskolben ist nur bei einer bestimmten Masse des Gegengewichtes bzw. des Röntgenzielgerätes und für eine bestimmte Urmegegeschwindigkeit des Röntgenuntersuchungsgerätes optimal. Wird eine andere UmIegegeschwindigkeit gewählt, ergibt sich auch eine andere Geschwindigkeit des Gegengewichtes und eine andere kinetische Energie, die durch den Dämpfungskolben vernichtet werden muß. Das gleiche gilt wenn ein Zielgerät mit anderem Gewicht und dementsprechend andere Gegengewichte eingesetzt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Abbremsen eines Gegengewichtes bei einem Röntgenuntersuchungsgerät so auszubilden, daß — außer beim Ankoppeln des Gegengewichtes — die Bewegung des Gegengewichtes uiJ des Zielgerätes nicht behindert wird, bei Bewegung des Zielgerätes in Kompressionsrichtung keine zusätzlichen Teile bewegt werden müssen, und daß ein stoßfreies Ankoppeln des Gegenwichtes beim Umlegen unabhängig von der Umlegegeschwindigkeit und der Masse des eingesetzten Zielgerätes möglich ist.

Ausgehend von einer Vorrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruches genannten Art wird diese Aufgabe gelöst durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale. Das Gegengewicht rollt dabei nach dem Umlegen des Röntgenuntersuchungsgerätes zunächst ungebremst abwärts, bis se-ne Geschwindigkeit einen solchen Wert angenommen hat, daß das vom Geschwindigkeitsaufnehmer erzeugte Signal einen vorgebbaren Wert überschreitet. In diesem Augenblick werden die Bremsen zum Ansprechen gebracht die bewirken, daß das Gegengewicht die erreichte Geschwindigkeit im wesentlichen beibehält. Diese Geschwindigkeit bzw. die Signalamplitude, bei der die Bremsen zum Ansprechen gebracht werden, ist so gewählt daß die kinetische Energie des Gegengewichtes im Augenblick des Abbremsens zu gering ist, um einen spürbaren Stoß zu verursachen.

An dieser Stelle sei erwähnt, daß es in der Röntgentechnik an sich bekannt ist (DE-AS 11 44 583), Geräteteile auf eine bestimmte Geschwindigkeit einzuregeln. Die bekannte Anordnung bezieht sich allerdings auf ein Röntgenzielgerät, bei dem eine Kassette

pneumatisch oder ι-·ο.torisch in den Strahlengang gefahren wird, wobei in einer bestimmten Stellung der Kassette ein Kontakt betätigt wird, der eine Geschwindigkeitsregelvorrichtung wirksam werden läßt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eine; in der ^ Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung,

F i g. 2a bis 2d den zeitlichen Verlauf des Sollwertes bzw. des vom Geschwindigkeitsaufnehmer erzeugten m Signals sowie des Ansprechens der Bremse.

Sr. r i e ' «Ή mit 1 das Gegengewicht bezeichnet. Das Gegengewicht ist an einem Seil 2 befestigt, das um eine Trommel oder Umlenkrolle 3 geführt ist, die bei einer Bewegung des Kompressionsgegengewichtes 1 in '⁵ Drehung versetzt wird. Die Drehzahl der Rolle bzw. Trommel 3 und damit auch die Geschwindigkeit des Kompressionsgegengewichtes 1 wird an der Achse 4 mittels eöes Drehzahlmessers 5 gemessen. Als Drehzahlmesser kann z. B. ein Synchronmotor verwendet werden, dessen Ausgangsspannung gleichgerichtet und geglätter wird. Das von dem Drehzahlmesser bzw. Geschwindigkeitsaufnehmer 5 gelieferte Signal wird einer Vergleichsschaltung 6 zugeführt und mit einem an einem Potentiometer eines Sollwertgebers 7 einstellbaren Sollwertes verglichen. Ist der Sollwert größer als der vom Drehzahlmesser 5 gelieferte Istwert, dann ist der von der Vergleichsschaltung 6 gesteuerte Verstärker 8 gesperrt, so daß das Kompressionsgegengewicht ungebremst weiterlaufen kann. Ist hingegen der Istwert ^³ größer als der Sollwert, wird über den Verstärker 8 die elektromagnetische Bremse 9 eingeschaltet, die auf die Achse 4 der Umlenkrolle und damit auf das Gegengewicht einwirkt

In F i g. 2a ist der zeitliche Verlauf des Sollwertes und der zeitl'che Verlauf des Istwertes dargestellt: allerdings ist bei der Darstellung des Istwertes angenommen, daß das Kompressionsgegengewicht ungebremst abrollt. In F i g. 2b ist der zugehörige Verlauf der Erregung der elektromagnetischen Bremse als Funktion der Zeit dargestellt Man erkennt, daß die Bremse erst dann wirksam wird, wenn der Istwert den Sollwert erreicht hat Die Bremse bleibt dann so lange eingeschaltet, bis der Istwert den Sollwert wieder unterschreitet. Versuche haben nun ergeben, daß bei diesem abrupten Abbremsen Schwingungen von 3 bis 5 Hz auftraten. Diese sind dadurch bedingt, da/¹ einerseits das Gegengewicht relativ elastisch über Seile an die Bremse und den Drehzahlmesser angekoppelt ist und daß andererseits der zeitliche Anstieg der Bremskraft sehr groß ist.

Um ein schwingungsarmes Einlaufen des Gegengewichtes zu erreichen, ist zusätzlich ein Dreiecksgenerator 10 vorgesehen, dessen Ausgangsspannung dem Sollwert (oder dem Is: wert oder der Differenz zwischen Soll- und Istwert) überlagen wird. Die Frequenz der erzeugten Dreiecksspannung ist so gewählt, daß einerseits die beschriebenen Schwingungen unterbunden werden und andererseits die Steuerung der (induktiv wirkenden) elek'romagnetischen Bremse ^ao keine Schwierigkeiten bereitet; in der Praxis hat sich ein Wert von einigen kHz ah günstig erwiesen. Die Amplitude der Dreieckspannung sollte in der Größenordnung des Sollwerte:) lieget; günstige Werte ergeben sich, wenn das Verhältnis de' Amplitude der Dreiecks- ^b' spannung zum Sollwert ca. Q-? : 1 beträgt Die Wirkung dieser Maßnahme w^;rd aiH^ind von Fig. 2c und 2d deutlich. Wenn die Dreieckspannung dem Sollwert überlagern ist, wird der Istwert der Geschwindigkeit nicht mehr mit einem konstanten Signal, sondern mit einem Signal verglichen das ern&prechend der Dreiecksspannung um den Soliwert schwankt. Der !■;?wer! wird daher schon bald nach dem Umlegen des Röntgenuntersuchungsgerätes größer als die untere Splue der aberlagerten Dreiecksspannung. Infoigedessen wird der Verstärker 8 schon relativ früh kurzzeitig durchgesteuert und die Elektromagnetbremse entsprechend erregt. Je größer der Istwert wird, desto länger dauert die Erregung der Magnetbremse. Infolge der Trägheit der Magnetbremse werden die Iinpuke, deren Frequenz der Dreiecksspannung entspricht und deren Dauer von der Größe des Istwertes abhängt, integriert, so daß die effektive Erregung der Magnetbremse entsprechend dem Istwert der Geschwindigkeit zunimmt

Der beschriebene Steuerkreis verhält sich also ähnlich wie ein analoger Regelverstärker, weist diesem gegenüber jedoch den Vorteil auf. daß die Verlustleistung in de» Transistoren des die elektromagnetische Bremse 9 steuernden Verstärkers 8 b-iring ist weil die Transistoren entweder nur aus- oder eingeschaltet sind. Außerdem ist die Anordnung unempfindlich gegen Störeinflüsse, wie Haftreibung der mechanischen Elemente und die durch den Luftspalt und die Induktiv.iät der Bremse gegebene Totzeit, die durch die pulsförmige Ansteuerung der Bremse nahezu ausgeschaltet werden. Die Bremswirkung setzt um so früher ein und steigt um so weniger steil an, je größer die Amplitude der Dreiecksspannung im Vergleich zum Sollwert ist. Im gleichen Maße wird auch die Schwingungsneigung verringert. Das Bremsverhalten der Anordnung kann individuellen Bedürfnissen durch Ändern des Sollwertes und/oder der überlagerten Dreiecksspannung angepaßt werden.

Wird nach dem Ankoppeln des Gegengewichtes an das Zielgerät das Röntgenzielgerät (und damit auch das Kompressionsgegengewicht) relativ schnell bewegt, kann seine Geschwindigkeit den Sollwert überschreiten, wonach die Bewegung gebremst wird. Dies läßt sich dadurch vermeiden, daß der Steuerkreis oder ein Teil davon, z. B. der Verstärker 8. nach dem Ankoppeln unwirksam gemacht wird. Dabei kann für das selbsttätige Abschalten des Steuerkreises bzw. des Verstärkers als Kriterium dienen, ob sich das Gegengewicht brwegt wenn das Zielgerät festgestellt ist (beim Umlegen wird das Zielgerät stets festgestellt). Eine solche Maßnahme ist aber entbehrlich, wenn nicht die Absolutgeschwindigkeit des Kompressionsgegengi-wichtes gemessen wird, sondern die Relativgeschwindigkeit von mit dem Gegengewicht bzw. dem Röntgenzielgerät verbundenen Teilen (Umlenkroilen o. dgl.), die bei angekoppeltem Gegengewicht mit eier gleichen Geschwindigkeit lau^fen, während bei entkoppeltem Gegengewicht das mit dem Zielgerät verbundene Teil steht und das mit dem Gegengewicht verbundene Teil sich bewegt.

Ein Beispiel für eine solche Anordnung erhält man. wenn bei dem Röntgenzielgerät gemäß der in der DE-OS 23 24 699 abgedruckten älteren Anmeldung zwischen das Drehmoment übertragende Element, das fest mit dem Zielgerät gekoppelt ist, und die Trommel, die fest mit dem Gegengewicht gekoppel.' ibt, ein Freilaufglied geschaltet wird, das es gestattet, daß die Trommel um einige Umdrehungen relativ zum Drehmoment üb^i'.ragenden Glied verstellt wird, darrit Jas Gegengewicht in der senkrechten Stellung des Röntgenuntersuchungsgerätes vom Zielgerät entkoppelt

werden kann. In nicht entkoppeltem Zustand drehen sich die Trommel und das Drehmoment übertragende Glied mit der gleichen Geschwindigkeit, die Relativgeschwindigkeit ist also Null (und kann daher, wenn sie gemessen und der Vergleichsschaltung 6 zugeführt wird, nicht zum Ansprechen der Bremse führen), wahrend im entkoppelten Zustand sich die Trommel drehen kann, ohne daß das Drehmoment übertragende Glied (zunächst) mitdreht; in diesem Fall ist die Relativgeschwindigkeit zwischen der Trommel und dem Drehmoment übertragenden Glied ein Maß für die Geschwindigkeit des Gegengewichtes und kann zur Steuerung der Bremse herangezogen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abbremsen eines Gegengewichtes bei einem Röntgenuntersuchungsgerät, wobei das Gegengewicht zum Ausgleich des Gewichtes eines Geräteteiles, insbesondere eines Röntgenzielgerätes, dient und von diesem bei senkrechter Stellung des Röntgenuntersuchungsgerätes entkuppelbar ist, gekennzeichnet durch einen Geschwindigkeitsaufnehmer (5), der ein von der Geschwindigkeit des Gegengewichtes (1) abhängiges Signal erzeugt das einem Steuerkreis (6, 8) zugeführt wird, der eine Bremse (9) zum Abbremsen des Gegengewichtes (1) zum Ansprechen bringt wenn die Amplitude des Signals einen vorgebbaren Wert überschreitet

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-2eichnet daß der Steuerkreis (6,8) eine Vergleichseinrichtung (6) enthält die das vom Geschwindigkeitsaufnehmer (5) erzeugte Signal mit einem ^o Sollwert ve» gleicht wobei dem Sollwert oder dem Signa! eine vorzugsweise dreieckförrnige Wechselspannung überlagert ist und die die Bremse (9) ein- bzw. ausschaltet wenn der Momentanwert des Sollwertes und der überlagerten Wechselspannung größer bzw. kleiner ist als die Amplitude des Signals.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Geschwindigkeitsaufnehmer (5) die Relativgeschwindigkeit bzw. die Drehzahldifferenz von Teilen, M insbesondere Rollen, erfaßt, die synchron mit dem Gegengewicf^f und dem Röntgenzielgerät mitbewegt werden, und die bei angekoppeltem Gegengewicht die gleiche Geschwindigkeit bzw. Drehzahl aufweisen.