DE2518669A1

DE2518669A1 - Antriebsmechanismus fuer einen roentgenstreustrahlenraster

Info

Publication number: DE2518669A1
Application number: DE19752518669
Authority: DE
Inventors: Richard Dumesnil; Serge Rouge
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1974-05-08
Filing date: 1975-04-26
Publication date: 1975-11-20
Also published as: USB574616I5; BE828834A; NL7505274A; IT1032813B; SE399627B; SE7505153L; CA1027262A; DE2518669B2; JPS5426476B2; FR2270756B1; FR2270756A1; US4000424A; JPS50151491A; DK196675A; GB1510348A; DE2518669C3

Description

PHF. 7/1 . 53S

ΌΕΕΝ/FF/CUPP

3-4-1975

!■Lrhr.cmn 2518669

;··,:. ..: N.V. Pi-^.,:.- ■■-:!--ι:-.-Λ-.-ifobrieken
/>:,: PHF 74ο538

Anmeldung voros 24· April 1975

"Antriebsmechanismus für einen Rontgenstreustrahlenraster"

Die Erfindung betrifft einen Antriebsmechanismus für den Streustrahlenraster eines Röntgenapparat s mit einem um einen Gelenkpunkt in allen Richtungen drehbaren, angetriebenen Parallelogrammförmigen Tragarmaufbau, bei dem an einer Seite des Gelenkpunktes eine Röntgenquelle und an der anderen Seite ein Röntgenzielgerät mit dem erwähnten Streustrahlenraster sowie einer mit dem Streustrahlenraster gekoppelten Antriebsscheibe befestigt ist, die mit einer mit einem Antriebsstift zusammenarbeitenden diametral verlaufenden Rille versehen ist, welcher Antriebsstift am Tragarmaufbau an der von der Röntgenquelle abgewandten Seite des Gelenkpunktes befestigt und unter Federwirkung in bezug auf den Tragarmaufbau

509847/1034

PHP.7k.538 3-^-1975

in einer Richtung senkrecht auf der Scheibenebene vers chi ebb ar ist.

In bekannten Röntgengeräten mit Antriebsmechanismen für den Streustrahlenraster der eingangs erwähnten Art wird der vom Aufbaii gegebene Abstandsunterschied zum Gelenkpunkt des Tragarmaufbaus benutzt, welcher Unterschied zwischen der Befestigungsstelle des RÖntgenzielgeräts an diesem Aufbau und der Befestigungsstelle des Antriebs des Streustrahlenrasters am Tragarmaufbau zum synchronen Mitdrehen des Streustrahlenrasters mit der Röntgenquelle besteht. Der erwähnte Abstandsunterschied führt zu in der Form übereinstimmenden, grössenmässig jedoch abweichenden Bahnen von Punkten auf dem Tragarmaufbau, die verschieden weit vom Gelenkpunkt entfernt sind. Dieser GrÖssenunterschied wird zum Antreiben der Scheibe durch den erwähnten Stift mit Hilfe einer Oiametralrille benutzt.

Der bekannte Antriebsmechanismus besitzt eine Anzahl Nachteile, die die Folge davon sind, dass man am angetriebenen Punkt des Tragarmaufbaus auch Bewegungsbahnen mit einem stark schwankenden Krüminungsradiiis oder mit einem verhältnistnassig kleinen Krümmungsradius aufgezwungen. Weil das Antriebsmoment für die Scheibe durch das Produkt der verfügbaren, sich oft mit der Zeit ändernden Antriebskraft und durch den Abstand des mit der Scheibe zusammenarbeitenden Endes des Antriebsstiftes zur

50 9847/10 3U

-£- PHF. 7*1.538

■ - 3-4-1975 ·

Scheibenmitte bestimmt wird,' kommt es vor, dass bei Verringerung des erwähnten Abstandes entweder das erforderliche Antriebsmoment nicht mehr geleistet werden kann oder dass die Belastung des Antriebsstiftes zu gross wird. Beim bekannten Röntgenapparat wurde versucht, Ueberlastung zu vermeiden, indem von Hand der Antriebsstift a\is dem Eingriff der Scheibe herausgezogen wird. Der Antriebsstift wurde dazu gegen die Federwirkung verschiebbar in bezug auf den Tragarmaufbau angeordnet. Weil bei Aufnahmetechniken mit kleinen Bewegungskurven, wie die verhältnismässig kleine Kreisbahn, die bei Zonographie verwendet wird, ein nicht angetriebener Streustrahlenraster noch nicht zu unerwünschten Schatteneffekten der strahlenabsorbierenden Lamellen im Raster auf dem Röntgenfilm führt, ist auch bereits eine Scheibe angewandt worden, die mit einer Rille mit einer zentralen Aufweitung versehen ist, deren Abmessung grosser ist als die vom Antriebsstift zn beschreibende Bahn. Der Antriebsstift treibt in diesem besonderen Fall die Scheibe nicht an.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Antriebsmechanismus für einen Streustrahlenraster zxi schaffen, wobei Ueberlastung durch automatisches Entkuppeln- des Antriebsstiftes und der Antriebsscheibe vermieden werden kann, ,wonach gleichfalls automatisch die Kupplung wieder hergestellt wird,während beim Entkuppeln ein alternativer, Ueberlastung vermeidender Antrieb der Scheibe gewahrleistet ist.

. 509847/103 4

3-^-1975 .

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die diametrale Rille mit einem als Auslauf für den Antriebsstift dienenden geneigten Teil versehen ist, der eine maximale Höhe nahezu gleich der maximalen Tiefe der diametralen Rille besitzt, während der Antriebsstift in einem unter Reibung mit der Scheibe zusammenarbeitenden Rucksteilorgan angeordnet ist, das einerseits unter Federwirkung an der Scheibe anliegt und zum anderen seitwärts in bezug auf die Scheibe unter der Kraft zweier Rückstellfedern verschiebbar ist, die an einem Ende mit" der Scheibe und am anderen Ende mit dem Rückstellorgan verbunden sind.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der· Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch einen Tomographen,

in dem ein erfindungsgemässer Antriebsmechanismus angewandt wird,

Fig. 2 einen Durchschnitt durch einen erfindungsgemässen Antriebsmechanismus,

Fig. 3 eine Unteransicht eines Durchschnitts nach der Linie III-III in der Fig. 2,

Fig. h eine Unteransicht der Antriebsscheibe, in der schematisch eine der vom Antriebsstift zu beschreibenden Bahnen in der Projektion auf der Scheibenebene angegeben ist,

Fig. 5 eine Unteransicht des im Antriebsmechanismus nach den Fig. 1, 2 und 3 angewandten Rucks tellorgans.

509847/1034

3-^-1975

Der in Fig.-1 schematisch dargestellte bekannte Röntgenapparat für Tomographie besitzt ein Fussgestell 1, in dem ein Tragarmaufbau 3 atifgehängt ist, der axis einem Hauptparallelogram ABCD und zwei Teilparallelogx^ammen ABEF und ABGH aufgebaut ist. üas Hauptparallelogramm ABCD ist in den Punkten G und H nach allen Richtungen drehbar im Gestell 1 aufgehängt. üas Parallelogramm ABCD kann sowohl um die Achse HG als auch um Achsen senkrecht auf der Zeichenebene durch die Punkte H und G mit Hilfe eines bekannten atif das Parallelogramm ABCD angreifenden Antriebs drehen. Die Gestellpunkte H und G sind also faktisch Kugelgelenkpunkte. Der Tragarmaufbau 3 besitzt weiter ein Parallelogramm BKJ-M, das für die Aufhängung einer Röntgenquelle 5 dient. Der Zentral strahl 7 der Röntgenquelle 5 wird vom Parallelogramm BKT-M unter allen Umständen zum Arm BC des Tragarmaufbaus 3 parallel gerichtet gehalten und liegt immer in der Ebene des Parallelogramms ABCD. An der Verlängerung des Armes FE ist eine Unterstützung 9 für einen Streustrahlenraster 11 und eine Röntgenfilmcassette 13 befestigt, die punktiert angegeben ist. Das Streustrahlenraster 11 und die Röntgenfilmcassette 13 sind von einer üblichen und bekannten Art. Der Streustrahlenraster 11 ist in der Unterstützung drehbar angeordnet. Der Raster 11 bildet zusammen mit der Filmcassette 13 und der Unterstützung 9 das sogenannte Röntgenzielgerät des Röntgenapparats. In der Verlängerung des Armes DC befindet sich ein Tragearm

509847/1034

' - '-υ- PHF. ?4.538

3-4-1975

15 (siehe weiter Fig. 2) für einen Antriebestift 17, der mit einer in der Unterstützung 9 angeordneten und darin drehbaren Antriebsscheibe 19 zusammenarbeitet, die auf bekannte Weise (nicht dargestellt) mit dem Streustrahlenraster 11 gekuppelt ist. Der Zentralstrahl 7 ist immer auf die Mitte der Röntgenfilmcassette 13 gerichtet.

Der einfachheitshalber nicht dargestellte Untersuchungstisch befindet sich zwischen der Rcintgenquelle 5 und dem Streustrahlenraster 11. Der Untersuchungstisch kann fest angeordnet, aber auch mit einem im Gestell 1 angeordneten Antrieb zum Drehen des Parallelogramms ABCD um die Achse GH gekuppelt sein.

Es sei bemerkt, dass bei einem Röntgenapparat nach Fig. 1, der insbesondere für Tomographie verwendet wird, die Unterstützung 9 immer parallel zur eigenen Ebene verschoben wird. Dazu sind die Arme FE und DC mit einem Parallelogrammaufbau gekuppelt, die Drehungen des Parallelogramms ABCD um die Achse HG auf die um ihre eigene Achse drehbaren Arme FE und DC überträgt. Die Ebene des erwähnten an sich bekannten Parallelogrammaufbaus, die deutlichkeitshalber nicht dargestellt wird, steht immer quer zur Ebene des Parallelogramms ABCD.

Die in Fig. 2 veranschalichte bevorzugte Ausführungsform eines Antriebsmechanismus nach der Erfindung enthält, wie bereits im Zusammenhang mit der Fig. 1 erwähnt wurde, einen Tragearm 15» der in der

R η Q R L 7 / Ί 0 3 U

''-7- PHF.7^.538

3-^-1975 .

Verlängerung des Parallelogrammarmes DC angeordnet ist. Auf dem Tragearm 15 befindet sich eine Lagerbüchse 21, deren zentrale Achse senkrecht auf der Ebene der Antriebsscheibe 19 steht. In der Lagerbüchse 21 befinden sich zwei selbstschmierende Lager 23 und 25 zum Führen eines Kolbens 27» der in der Büchse 21 unter der Wirkung einer Feder 29 verschiebbar ist. Der Kolben 27 ist an der Oberseite mit einer Bohrung 31 für eine Lagerbüchse 33 versehen, die zur Führung des Antriebsstiftes 17 dient. Der Stift 17 ist nach unten hin (in der Zeichnung) gegen die Wirkung einer in der Lagerbüchse 33 angeordneten Feder 35 verschiebbar. Die Länge der Lagerbuchse 33 ist derart, dass der über der Bohrung 31 ausragende Teil davon für die seitliche Lagerung eines um die Büchse 33 drehbaren Kragens 37 benutzt wird, der mit einer Friktionsschicht 39 versehen ist. Im Kragen 37 und der Friktionsschicht 39 befinden sich konzentrische Oeffnungen, durch die der Antriebsstift 17 gesteckt ist.

Oi e kreisförmige Antriebsscheibe 19 ist mit einer diametral verlaufenden Rille 41 mit einem rechteckigen Querschnitt versehen. Der Stift hl liegt während der Zusammenarbeit mit der Scheibe 19 unter Federdruck· am Boden der Rille 41 an. Die Rille 41 besitzt eine Neigung 43,, die in bezxig auf die Mitte der Scheibe symmetrisch liegt und deren maximale Höhe nahezu gleich oder völlig gleich der maximalen Tiefe der Rille ist. Die in der Fig. 2 dargestellte Stellung

5 0 9 8 4 7 / Ί 0 3 4

--- PHF.74.538

'· 3_^_1975 .

des Stiftes 17 in 'bezug auf die Scheibe 19 ist diejenige Stellung, bei der der Eingriff zwischen beiden gerade beendet ist. "Der Stift 17 liegt immer unter Vorspannung der Feder 35 an den Boden der Rille 41 angedrückt. Die Friktionsschicht 39 ist immer unter Vorspannung der Feder 29 an die Oberfläche der Scheibe 19 angedrückt. Die kleinsten Aussenabmessungen der rechteckigen Friktionsschicht 39 und des rechteckigen Kragens 37 sind selbstverständlich grosser als die Breite der Rille 41 . Als Material für die Friktionsschicht kann grundsätzlich jedes Material mit einem genügend grossen Reibungskoeffizienten ausgewählt werden. Der Kragen 37 und die Friktionsschicht 39 können auch aus einem integralen Teil hergestellt sein. An der Scheibe 19 sind an diametral gegenübereinander liegenden Punkten mit ihren einen Enden Federn 45 und 47 befestigt, die mit ihren anderen Enden am Kragen 37 befestigt sind. Die Verbindungleitung zwischen den nahe dem Aussenumfang der Scheibe liegenden Befestigungspunkten der Federn 43 und 45 steht senkrecht auf der Längsrichtung der Rille 41. Die Federn sind in jeder Stellung des Stiftes 17 in bezug auf die Scheibe gespannt. Die Breite der Rille 41 ist etwas grosser als der Durchmesser des Stiftes 17. OIe Friktionsschicht 39 und der Kragen 37 bilden zusammen das Rucksteil organ.

Die Wirk\ing des an Hand der Fig. 1 , 2 und 3 bereits beschriebenen Antriebsmechanismus wird

5 0 9 8 4 7Π 0 3 4

PiiF. 7k. 538 3-^-1975

an Hand der Fig. 4 und 5 naher erläutert.

Zur Erläuterung der Erfindung wird von einer in der Praxis üblichen Bahn der Röntgenquelle und des Röntgenzielgeräts für Tomographie, nähmlich von einer Hypozykloide, ausgegangen. Bei einer dem Tragarmaufbau aufgezwungenen räumlichen Hypozykloidenbahn besitzt die Bahn des Antriebsstiftes 17 im wesentlichen eine gleichfalls räumliche Hypozykloidenform, obgleich diese Bahn in der Grosse von der dem Tragarmatifbau aufgezwungenen Bahn abweicht. Oie Projektion auf die Scheibe 19 einer derartigen rätimlichen Hypozykl oidenbahn ist durch die geschlossene Kurve HYP in Fig. h dargestellt.

Es wird davon ausgegangen, dasst-sich

der Antriebsstift 17 in der Anfangsstellung in der in Fig. k dargestellten Position der Hypozykloidenbahn in einem Abstand R vom Zentrum 0 der Scheibe 19 in der Rille 4i befindet. Es wird gleichfalls angenommen, dass das vom Stift 17 auf die Scheibe 19 ausgeübte Moment P χ r während des Zuriicklegens der Hypozykloidenbahn seinen Wert nicht nennenswert ändert. Das vom Stift 17 in der Anfangsstellung auf die Scheibe 19 ausgeübte Antriebsmoment beträgt P(R₁) χ R₁. Je nachdem der Stift 17 seine Bahn in Richtung der Pfeilspitze in der Fig. h zurücklegt, sinkt der Radius r immer weiter auf einen Mindestwert R„ in der Stellung ab, bei der die Scheibe 19 über einen Winkel CX- im Gegen— Uhrzeigersinn verdreht ist. Das auf die Scheibe 19

5 0 9 8 4 7/Ί 0 3 4

" a.'.G- PHF. 74. 538

4ΰ ' 3-4-1975 .

ausgeübte Antriebsmoment beträgt für die Stellung r = R₂ als P(R?) ^{x R}2' ^{wobei P}(^R2^ bedeutend grosser ist als P(R₁). Veil in der Praxis ein Antrieb meistens so schwer gewählt wird, dass das Anlaufmoment P(R ) χ (R₁) durchaus erfüllt werden kann, führt die im vorliegenden Falle erfolgende Abnahme im Radius zur Grosse von R„ - R₁ tatsächlich zu einer unzulässig grossen Belastung P(R„) des Antriebsstiftes. "Dank der Neigung 43 in der Rille 41 kann und muss der Stift 17 aus der Rille 41 herauslaufen, so dass die zulässige Belastung des Stiftes nicht überschritten wird·. Beim Herauslaufen wird die Feder 35 eingedrückt. Der Antrieb der Scheibe 19 wird nach dem Herauslaufen des Stiftes aus der Rille von der Friktionsschicht 39 am Kragen 37 übernommen (siehe Fig. Z und 5)· Oie Spannung in der Feder 29, die bedeutend grosser ist als die Spannung in der Feder 35» gewährleistet die Kontinuität im Antrieb der Scheibe. Nach dem Herauslaufen des Stiftes aus der Rille tritt Rutschen zwischen der Friktionsschicht 39 und der Oberfläche der Scheibe 41 auf, so dass mögliche Stösse absorbiert werden. Wie an Hand der Fig. 5 veranschaulicht ist, wird auf den Kragen 37 durch die Federn 45 und 47 eine Rückstellkraft ausgeübt, die den Stift in die Rille 4i zurückbringt. Theoretisch kann der Stift selbstverständlich in die Rille auf einem derartigen Radius ab 0 zurückkehren, das erneut Ueberlastung des Stiftes auftreten würde. "Die Neigung 43 wurde dabei jedoch ein erneutes Heraus-

5 0 9 8 4 7 / Ί 0 3 k

251866a -yr- pur.ik. 538

laufen des Stiftes bewirken.' Im vorliegenden Falle sind die betreffenden Parameter (wie Federkonstante der Federn 29, 4-5 und 47 und der Reibungskoeffizient der Friktionsschicht 39) jedoch derart gewählt, dass bei gegebener Bahn des Antriebestiftes nach dem Herauslaufen ein rechtzeitiges Rückkehren in die Rille k9 in genügender Entfernung von 0 gewährleistet ist. Bei der dargestellten Hypozykloide wiederholt sich das Herauslaufen noch zweimal.

Obgleich der Antrieb nach der Erfindxmg

an Hand einer vom Stift 17 beschriebenen Hypozykloidenbahn veranschaulicht ist, wird es klar sein, dass der Antrieb im allgemeinen für diejenigen Bahnen von grossen Nutzen ist, bei denen eine bedeutende Schwankung im Krümmungsradius auftritt, oder bei denen der Krümmungsradius verhältnismässig klein ist. Beispiele derartiger Bahnen sind die bei der Tomographie übliche Ellipse und der bei der.· Zonographie übliche kleine. Kreis.

Es sei weiter noch bemerkt, dass bei der

Drehung des Parallelogramms ABCD (siehe Fig. i) um die Achsen durch H und G senkrecht auf der Zeichenebene die Abstandsänderung zwischen den Armen FE und DC durch die Federn 29 und 35 aufgefangen wird, so dass die Friktionsschicht 39 mit der Scheibe 19 und der Stift 17 mit dem Boden .der Rille hl im Kontakt bleibt.

Weil das Antriebsmoment durch das

Produkt der Kraft, mit der der Antriebsstift angetrieben wird, und des Abstandes des Stiftes zur Scheibenmitte

5 0 9 8 4 7/Ί0 3 A'

-ie- . PHF. 7^. 538

. 3-^-1975 ·

bestimmt wird, ist es möglich, dass bei bestimmten Kombinationen von Kräfteverlauf und Radixis verlauf, oder mit anderen Worten Antrieb und Bahnform, ein unzulässig kleines Antriebsmoment an einer Stelle in der Rille auftritt, die nicht nahe dem Zentrum der Scheibe liegt, wie im beschriebenen Falle. Die Neigung in der Rille wird daher auch an dieser betreffenden Stelle gelegt.

509847/ 1 034

Claims

PlIF. 7²^. 538 3-4-1975

PATENTANSPRUECIiE:

f 1.J Antriebsmechanismus für den Stretis trahl-

enraster eines Röntgenapparates mit einem um einen Gelenkpunkt in allen Richtungen drehbaren, angetriebenen parallelogrammförmigen Tragarmaufbau, wobei an einer Seite des Gelenkpunktes eine Röntgenquelle und an der anderen Seite ein Röntgenzielgerät mit dem erwähnten Streustrahlenraster befestigt ist, sowie mit einer mit dem Streustrahlenraster gekuppelten Antriebsscheibe, die mit einer mit einem Antriebsstift zusammenarbeitenden diametral verlaufenden Rille versehen ist, welcher Antriebsstift im Tragarmaufbau an der von der Röntgenquelle abgewandten Seite des Gelenkpunktes befestigt und unter Federwirkung in beziig auf den Tragarmaufbau in einer Richtung senkrecht auf der Scheibenebene verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die diametrale Rille mit einem als Auslauf für den Antriebsstift dienenden neiganden Teil versehen ist, der eine maximale Höhe besitzt, die nahezti gleich der maximalen Tiefe der diametralen Rille ist, während der Antriebsstift in einem unter Reibung mit der Scheibe zusammenarbeitenden Rucksteilorgan angeordnet ist, das einerseits unter Federwirkung an der Scheibe anliegt und zum anderen seitwärts in bezug auf die Scheibe unter der Wirkung zweier Rückstellfedern .verschiebbar ist, die an einem Ende mit der Scheibe und an dem anderen Ende mit dem Rucksteilorgan verbunden sind.
2. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass der geneigte Teil in bezug auf das Zentrum der S-cheibe symmetrisch liegt. C η D Q /. "7 /im/.

Leerseite