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Tomographische Vorrichtung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine tomographische Vorrichtung, d;h.
eine Vorrichtung, die Tomogramme eines Objekts erzeugt, in denen die erwünschte
Zone scharf, der andere Teil aber unscharf abgebildet wird, und wobei eine Röntgenstrahlröhre
und ein Film um einen bestimmten Punkt des Objekts bewegt werden, und zwar unter
Aufrechterhaltung einer bestimmten Lagebeziehung dazwischen. Von einem idealen Standpunkt
aus gesehen,sollten sich die Röntgenstrahlröhre und der Film zu allen Zeiten auf
einer Bewegungsbahn bewegen, die für eine individuelle Zone des Objektes am besten
geeignet ist, wobei dies aber außerordentlich schwierig ist.
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In der Praxis wird den meisten erforderlichen Bewegungsbahnen mit
einer geradlinigen, kreisförmigen, ellipsenförmigen,hypozykloidförmigen und spiralförmigen
Bahn Genüge getan.
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Das U.S. Patent 3 770 955 beschreibt eine tomographische Vorrichtung,
die die obige Bewegung ausführen kann. Bei dieser Vorrichtung werden Röntgenstrahlenröhre
und Film durch ein Gelenkorgan gehaltert, welches durch ein nockengesteuertes Hydrauliksystem
angetrieben ist. In diesem Falle ist ein außerordentlich gut ausgebildeter Benutzer
erforderlich, um das hydraulische System zu handhaben.
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Andererseits sind mechanische Organe zur Steuerung der Bewegung der
Röntgenstrahlenröhre und des Films bereits in folgenden Anmeldungen beschrieben:
Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Sho 38-1254 vom 20. Febr. 1963, Offenlegungsschrift
des Japanischen Gebrauchsmusters Sho 49-80676 vom 12. Juli 1974 und Japanische Patentoffenlegungsveröffentlichung
Sho 48-19189 vom lo. März 1973.
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Derartige mechanische Mittel haben grundsätzlich den Vorteil, daß
sie einfach zu manövrieren sind, aber der Wechsel oder die Auswahl der Bewegungsbahn
ist noch immer kompliziert und,verglichen mit den hydraulischen Organen, nicht gut
entwickelt. Derzeit wird eine Vorrichtung dieser Bauart unter dem Warenzeichen POLYTOME
auf den Markt gebracht.
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Die Erfindung bezweckt, eine in einfacher Weise zu handhabende tomographische
Vorrichtung vorzusehen, welche eine Röntgenstrahlröhre und einen Film auf geraden,
kreisförmigen, elliptischen, nahezu hypozykloiden und spiralförmigen Bahnen bewegt,
und zwar um eine feste Zone eines Objekts herum, wobei dazwischen eine Lagebeziehung
aufrechterhalten bleibt.
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Ferner bezweckt die Erfindung, eine tomographische Vorrichtung vorzusehen,
welche die Röntgenstrahlröhre und den Film automatisch auf einer ausgewählten Bahn
bewegt, wobei Röntgenröhre und Film in willkürlichen Positionen angeordnet sind.
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Zur Erreichung der genannten Ziele sieht die Erfindung insbesondere
die in den Ansprüchen genannten Maßnahmen vor.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen sowie Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung; in der
Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsqemäße tomographische
Vorrichtung; Fig. 2 eine Vorderansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1; Fig. 3-11 die
Steuermittel der tomographischen Vorrichtung; Fig. 3-5 zeigen eine Antriebsvorrichtung
in der Steuervorrichtung; Fig. 3 eine Draufsicht; Fig. 4 einen Schnitt längs der
Linie IV-IV in Fig. 3; Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 3; Fig.
6 und 7 einen Steuermechanismus in der Steuervorrichtung, wobei Fig. 6 ein Schnitt
längs der Linie VI-VI in Fig. 7 ist und den Boden des Steuermechanismus veranschaulicht,
wobei ein Teil weggebrochen ist; Fig. 8 und 9 in der Antriebsvorrichtung vorgesehene
Stifteinstellmittel; Fig. 8 eine Draufsicht; Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie
IX-IX in Fig. 8; Fig. 10A und B perspektivische Ansichten der Steuervorrichtung,
wobei zum leichten Verständnis eine Verformung vorgenommen wurde und ein Teil weggelassen
ist; Fig. 11 eine auseinandergezogene Ansicht zur Veranschaulichung von verschiedenen
Arten und Formen von Nockenplatten und einer Rolle mit einem Begrenzungsschalter;
Fig.
12A- 12G eine erläuternde Darstellung, welche die Steuervorrichtung in der erfindungsgemäßen
tomographischen Vorrichtung darstellt, um eine Bewegung längs einer geraden Linie,
längs eines großen und eines kleinen Kreises, längs einer Ellipse, längs einer nahezu
eine Hypozykloide bildenden Kurve, längs einer Doppelspirale und längs einer Dreifachspirale
darzustellen.
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Bei einer erfindungsgemäßen tomographischen' Vorrichtung wird die
Bewegung einer Röntgenstrahlenröhre und eines Films durch ein Innengetriebe und
ein damit in Eingriff stehendes Planetengetriebe bewirkt. Ein derartiger Mechanismus
ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Sho 48-19189 beschrieben. Bei einem
Getriebeübersetzungsverhältnis von 2:1 von Innengetriebe zu Planetengetriebe beschreibt
bei Drehung von Innengetriebe und Planetengetriebe ein erster Punkt im Teilkreis
des Planetengetriebes und ein zweiter Punkt an einer anderen Stelle als der erste
Punkt im Planetengetriebe unterschiedliche Bewegungsbahnen. Wenn sich nur das Planetengetriebe
beim Eingriff mit dem Innengetriebe selbst dreht und umläuft, d.h. es läuft um das
Innengetriebe herum, so wird die Laufbahn des ersten Punkts eine gerade Linie und
die Laufbahn des zweiten Punkts wird eine Ellipse. Wenn die Umlaufgeschwindigkeit
des Planetengetriebes um das Innengetriebe herum gleich einer Drehgeschwindigkeit
des Innengetriebes ist, so bildet die Laufbahn des ersten Punktes einen Kreis. Wenn
das Planetengetriebe sich mit einer konstanten Geschwindigkeit dreht, so beschreibt
durch Einstellung einer Drehzahl des Innengetriebes die Laufbahn des ersten Punkts
eine Spirale und die des zweiten Punkts beschreibt eine Fast-Hypozykloide.
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Die Bewegung dieser Punkte wird auf einen Gelenkmechanismus übertragen.
Der Gelenkmechanismus weist eine Röntgenröhre und einen Film auf, wobei diese beiden
Elemente aufeinanderzuweisend gehaltert sind, und wobei eine spezielle Zone eines
Objektes sich dazwischen befindet, und zwar liegen alle diese Teile auf einer geraden
Linie. Die erwähnte Bewegung jedes Punktes wird durch den Gelenkmechanismus vergrößert
und auf diese Weise werden die Röntgenröhre und der Film entsprechend einer ausgewählten
Laufbahn bewegt. Ein derartiger Gelenkmechanismus ist in den U.S. Patenten 3 770
955, 2 353 145 und 2 167 116 beschrieben.
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In den Fig. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
tomographischen Vorrichtung dargestellt, wobei die allgemeine Anordnung der tomographischen
Vorrichtung zum einen und Einzelheiten des Gelenkmechanismus zum anderen gezeigt
sind. In der Zeichnung erkennt man, daß an einem Basisrahmen 1 eine Welle 2 durch
Lagermittel derart Gelagert ist, daß die Welle 2 sich um ihre eigene Achse in einer
durch einen Pfeil angedeuteten Richtung Y verdrehen kann. Zwei Hauptgelenkarme 5
und 6 der Gelenkvorrichtung sind auf Schwenklagern 7 bzw. 8 an den Enden der Welle
2 gelagert, so daß diese Gelenkarme 5 und 6 in einerRichtung senkrecht zur Drehrichtung
der Welle 2 verdrehbar sind; anders ausgedrückt kann man sagen, daß diese Hauptgelenkarme
5 und 6 in einer Richtung der Achse X verdrehbar sind. Die Drehrichtungen der Welle
2 und der Gelenkvorrichtung (Gelenkorgane) sind als die Richtungen der Achse Y und
Achse X im folgenden und auch in den Ansprüchen ausgedrückt. Zwei Brückenarme 9
und 10 sind drehbar mit den Hauptgelenkarmen 5 und 6 gekuppelt. Diese vier Arme
9, 10, 5 und 6 bilden ein Parallelogrammgelenk, welches eine Schwingbewegung um
die Schwenklager 7 und 8 auf der Welle 2 und auch um die Welle 2 herum ausführen
kann, d.h. das Parallelogrammgelenk kann sich in sich rechtwinklig kreuzenden Richtungen
oder anders ausgedrückt, in den Richtungen der Achsen Y und X bewegen. Hilfsarme
11 und 12 sind arbeitsmäßig mit dem oberen Ende des Hauptgelenkarms 5 bzw. dem Ende
der Verlängerung 10' des Brückenarms 10 gekuppelt, um ein weiteres Parallelogrammgelenk
in diesem Teil der Gelenkvorrichtung zu bilden. Die
beschriebene
Anordnung bildet eine Gelenkvorrichtung, die als ein pantagraphisch oder scherenartig
angeordneter Gelenkmechanismus definiert werden kann, der als Ganzes in den Richtungen
der Achse Y und Achse X verdreht werden kann.
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Am Hilfsarm 12 ist eine als Röntgenstrahlenquelle dienende Röntgenstrahlenröhre
13 befestigt. Andererseits ist ein Filmhalter am vordersten Ende der Verlängerung
des Brückenarms 9 befestigt. Ein Brennpunkt der Röntgenstrahlenquelle 13, das Zentrum
des auf dem Filmhalter 14 angeordneten Films und ein Punkt A angeordnet auf der
Verlängerung der Longitudinalachse der Welle 2 sind derart angeordnet, daß diese
drei Punkte stets auf einer geradlinigen Linien liegen, und zwar unabhängig davon,
was für ein Neigungswinkel durch das Gelenkorgan oder die Gelenkvorrichtung angenommen
wird, wenn diese in Richtung der Achse Y und der Achse X gekippt wird.
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Der den Filmhalter 14 tragende Brückenarm ist drehbar durch Schwenklager
58 und 59 gehaltert. An den unteren Enden der Hauptgelenkarme 5 und 6 ist ein Ausgleichsgewicht
15 angeordnet, um die an beiden Seiten der Welle 2 vorhandenen Kräfte auszugleichen.
Ein Hilfsarm 17 ist an seinem oberen Ende durch ein Kugelgelenk mit dem Basisrahmen
1 gekuppelt, und zwar zwischen den Gelenkarmen 5 und 6; der Hilfsarm 17 ist ebenfalls
über ein Schwenklager mit dem Brückenarm 9 gekuppelt. Dieser Hilfsarm 17 ist parallel
zu den Gelenkarmen 5 und 6 angeordnet.
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Weizen dieser Anordnung führt bei Verdrehung der Gelenkarme 5 und
6 in Richtung der Achse X um die Schwenkverbindungen 7 und 8 der Filmhalter 14 eine
parallel zu und in Korrelation mit der Röntgenröhre 13 erfolgende Bewegung in der
Weise aus, daß die Mitte des auf dem Filmhalter 14 angeordneten Films, der Brennpunkt
der Röntgenstrahlenquelle 13 und der Punkt A auf der Verlängerung der Längsachse
der Welle 2 auf einer geraden Linie liegen. Wenn andererseits die Gelenkarme 5 und
6 in der Richtung der Achse Y um die Welle 2 herum verdreht werden, so kippt der
Hilfsarm 17 um seinen Schwenkpunkt am Basisrahmen 1 um einen Winkel, der der gleiche
ist wie der Schwenkwinkel der Gelenkarme 5 und 6, so daß der Arm 17 den Brückenarm
9 verdreht, um den Filmhalter 17 trotz der Verschwenkung der Gelenkarme 5 und 6
in der horizontalen Stellung zu halten. Gleichzeitig damit behält die Mitte des
auf dem Filmhalter 14 angeordneten Films die Korrelationsbeziehung
mit
der Röntgenstrahlröhre 13 und dem Punkt A bei.
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Der Punkt A stellt einen Punkt dar, der in der tomographischen Ebene
des durch Röntgenstrahlen zu fotografierenden Objekts liegt. Es kann somit gesagt
werden, daß sowohl die Röntgenstrahlenröhre 13 als auch der auf dem Filmhalter 14
angeordnete Film jeweils sphärische Bewegungen ausführen können, und zwar um einen
Punkt, der auf der tomographischen Ebene liegt.
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Es sei nun bei dem eben beschriebenen Gelenkmechanismus angenommen,
daß eine Kraft an den Hauptgelenkarm 5 in irgendeiner beliebigen Richtung angelegt
wird. Die Folge davon ist, daß sich der Arm 5 in der Richtung der angelegten Kraft
verschwenkt. Der Hauptgelenkarm 5 ist somit in der Lage irgendeinen beliebigen Neigungswinkel
innerhalb des Bereichs des maximalen Neigungswinkels anzunehmen, der durch den Gelenkmechanismus
als Ganzes und auch durch den Basisrahmen 1 beschränkt ist Demgemäß kann die Röntgenröhre
13 und der Filmhalter 14 irgendwelche gewünschte Bewegungsbahnen durchlaufen, und
zwar beginnend mit irgendwelchen beliebigen Stellungen auf den jeweils um den Punkt
A herum ausgebildeten Sphären. Gleichzeitig wird in allen Fällen diejenige Linie
eine gerade Linie sein, welche die Röntgenstrahlenquelle 13, den Punkt A,angordnet
auf der Verlängerung der zentralen Longitudinalachse der Welle 2 und die Mitte des
Filmhalters 14 verbindet.
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Die am Basisrahmen 1 befestigte Steuervorrichtung veranlaßt den Gelenkmechanismus
, sich auf einer geradlinigen Bahn auf der Achse X oder Y zu bewegen oder auf kreisförmigen,
elliptischen, hypozykloidalen und spiralförmigen Bahnen. Die Steuervorrichtung weist
- wie in den Fig 3-11 gezeigt -eine Antriebsvorrichtung oder einen Antriebsmechnismus
100 auf, die ein Innengetriebe oder Innenzahlrad 107 und ein damit in Eingriff stehendes
Planetengetriebe oder Zahnrad umfaßt, und die Steuervorrichtung umfaßt ferner einen
Steuermechanismus
200, um den Antriebsmechanismus 100 zu steuern
und die Zeitdauer der Röntgenbestrahlung einzustellen. Im Antriebsmechanismus 100
befindet sich das Innenzahnrad 107 mit dem Planetenzahnrad in Eingriff, und zwar
mit einem Übersetzungsverhältnis von 2:1, d.h. zwei Umdrehungen des mit dem Innenzahnrad
107 in Eingriff stehenden Planetenzahnrads104 bewirken eine Umdrehung des Planetenzahnrads
104 um das Innenzahnrad 107 herum.
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Das Innenzahnrad 107 besitzt einen schüsselförmigen Teil, der einstückig
mit dem Umfang des Zahnrads ausgebildet ist.
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Am Boden des schüsselförmigen Teils ist eine hohle Welle 134 mittels
eines Lagers 131' in einem Gehäuse 131 gelagert, so daß das Innenzahnrad 107 dann
verdreht wird, wenn die Hohlwelle 134 umläuft. Das Planetenzahnrad 104 ist drehbar
mittels eines Stiftes 105 gelagert, der an einer Kurbelplatte 106 befestigt ist.
Eine Welle 108 verläuft durch die Hohlwelle 134 und ist in einem Lager 132 gelagert,
welches ein Ende der Kurbelplatte 106 daran festlegt. Der Stift 105 für das Planetenzahnrad
104 ist an der Kurbelplatte 106 befestigt, so daß dann, wenn sich die Welle 108
verdreht, das mit dem Innenzahnrad 107 in Eingriff stehende Planetenzahnrad 104
sich selbst verdreht und um das Innenzahnrad 107 herumläuft.
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An der Welle 108 für das Planetenzahnrad 104 ist ein Zahnrad 110 befestigt,
welches mit einem Zahnrad 116 in Eingriff steht, das frei drehbar auf Welle 128
gelagert ist; Zahnrad 110 steht ferner mit einem fest auf einer Welle 127 befestigten
Zahnrad in Verbindung#, und zwar über ein Zahnrad 117, welches drehbar koaxial mit
dem Zahnrad 116 befestigt ist. Wenn sich die Welle 129 dreht, so beginnt die Welle
108 sich ohne Drehung der Welle 128 zu verdrehen, und demgemäß verdreht sich das
Planetenzahnrad 104 selbst und läuft im Eingriff mit dem Innenzahnrad 107 um dieses
herum.
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An der Hohlwelle 134 für das Innenzahnrad 107 ist ein Zahnrad 109
befestigt. Das Zahnrad 109 befindet sich mit einem an der Welle 128 befestigten
Zahnrad 115 in Eingriff. In diesem Fall ist das Übersetzungsverhältnis von Zahnrad
109 0 zu Zahnrad 115 gleich dem von Zahnrad 110 zu Zahnrad 116 im Zahnradgetriebe
bezüglich des Planetenzahnrads. Die-Welle 128 wird zusammen mit der Welle 129 durch
elektromagnetische Kupplungen 112, 119 und 122 betätigt. Beispielsweise kann das
frei drehbar auf Welle 128 gelagerte Zahnrad 111 durch die Kupplung 112 auf der
Welle befestigt werden. Wenn das Zahnrad 111 mit einem fest auf Welle 129 befestigten
Zahnrad 123 in Eingriff steht, so wird die Drehung der Welle 129 über die Kupplung
112 auf die Welle 128 übertragen, und zwar mit einem Drehzahlverminderungsverhältnis
(Untersetzungsverhältnis) von 49/51. Ein an der Welle 128 befestigtes Zahnrad 114
steht mit einem frei drehbar auf Welle 129 gelagerten Zahnrad 120 in Eingriff. Wenn
das Zahnrad 120 auf der Welle 129 durch die Kupplung 122 verriegelt oder festgelegt
wird, so dreht sich die Welle 128 mit einer Geschwindigkeit gleich derjenigen der
Welle 129. Ein fest auf Welle 128 befestigtes Zahnrad 113 steht mit einem Zahnrad
121 in Eingriff. Das Zahnrad 121 ist auf der Welle 129 frei drehbar gelagert und
daran ebenfalls durch die Kupplung 122 festgeklemmt. Mittels dieser Anordnung wird
die Drehung der Welle 129 auf die Welle 128 mit einem Drehzahluntersetzungsverhältnis
oder Geschwindigkeitsverminderungsverhältnis von 1/4 übertragen. Wenn demgemäß die
Welle 108 für das Planetenzahnrad 104 eine Umdrehung macht, so wird die Drehung
der Welle 134 für das Innenzahnrad 107 durch die Kupplungen gesteuert: Eine Umdrehung
über die Kupplung 119, eine Viertelumdrehung über die Kupplung 122 und 49/51 Umdrehung
über die Kupplung 112.
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Ein Gehäuse 131 lagert drehbar eine Welle 124', die eine elektromagnetische
Bremse 125 an der Oberseite anordnet, um die Welle 128 zu verriegeln. Auf der elektromagnetischen
Bremse 125 ist ein Zahnrad 124 befestigt, welches sich in
Eingriff
mit einem Zahnrad 121 befindet, welches frei drehbar auf Welle 129 gelagert ist.
Die elektromagnetische Bremse 125 verriegelt die Welle 128 unter normalen Bedingungen,
gibt sie aber bei Einschaltung frei. In diesem Falle bedeutet die Verriegelung der
Welle 124 die Verriegelung der Welle 128.
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Anders ausgedrückt, die elektromagnetische Bremse 125 blockiert die
Verdrehung des Innenzahnrads 107, wenn sie abgeschaltet ist, gibt es aber frei,
wenn sie eingeschaltet ist.
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Der in der oben beschriebenen Weise ausgebildete Antriebsmechanismus
ist über einen Dreiecksarm 20 mit den Gliedern 5 und 6 im Gelenkmechanismus verbunden.
Der Dreiecksarm 20 ist mit zwei Scheiteln mit den Gliedes bzw. 6 an mit Abstand
gegenüber der Welle 2 und den Schwenkpunkten 7 und 8 angeordneten Punkten verbunden,
und zwar durch Gelenkkupplungen (winkelbewegliche Kupplungen), wobei ferner ein
Scheitel mit einem Stift 135 verbunden ist, der in das Pianetenzahnrad 104 durch
eine Stifteinsetzvorrichtung 13411 eingesetzt ist, wie weiter unten beschrieben
ist. Die Fig. 8 und 9 zeigen Einzelheiten der Stifteinsetzvorrichtung.
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~mn Planetenzahnrad ist eine Platte 103 (Fig. 8,9) befestigt, in der
Öffnungen 136 und 137 vorgesehen sind. Die Öffnung 136 ist in einem Teilkreis des
Planetenzahnrads angeordnet und die Öffnung 137 ist an einem Punkt angeordnet, wo
ein Drittel des Teilkreisdurchmessers des Planetenzahnrads 104 verläuft.
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Eine drehbare Platte 101 ist drehbar in die Plate 103 eingesetzt und
mittels einer Platte 102 befestigt. Die Drehplatte 101 besitzt einen Säulenteil
101', in dem ein Stift 135 derart eingebaut ist, daß er darinnen frei gleiten kann.
Die Spitze von Stift 135 ist in die Öffnung 136 oder 137 eingesetzt und zwar entsprechend
der Verdrehung der Drehplatte 101. Im einzelnen wird der Stift durch eine am entgegengesetzten
Ende angeordnete Schraubenfeder 138 unter Druck gesetzt, um in die Öffnung 136 oder
137 eingesetzt zu werden.
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Der Mittelpunkt eines Hebels 134' ist drehbar gelagert,
und
zwar durch einen Stift 139 an einer Verlängerung des Säulenteils 101'.
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Das obere Ende des Hebels 134' steht mit einem Schlitz im Stift 135
in Eingriff und verläuft durch einen im Säulenteil 103'ausgebildeten Schlitz, so
daß der Stift 135 von der Öffnung 136 oder 137 freigegeben wird, wenn der Hebel
134'entgegen der Schraubenfeder 138 niedergedrückt wird.
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Der erwähnte den Gelenkmechanismus und die Steuervorrichtung verbindende
Dreiecksarms 20 ist mit dem Säulenteil 103'durch eine Gelenkverbindung gekuppelt.
Wenn der Stift 135 in die Öffnung 136 eingesetzt wird, so wird die Bewegungsbahn
des Stiftes 135 eine gerade Linie, ein Kreis und eine Spirale. Wenn der Stift 135
in der Öffnung 137 verriegelt wird, so bildet die Bewegungsbahn des Stiftes 135
eine Ellipse und eine Hypozykloide. Die Bewegung des Stiftes 135 wird durch den
erwähnten Dreiecksarm 20 auf den Gelenkmechanismus übertragen, wo die Bewegung weiter
vergrößert wird.
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Die Kupplungen 112,119und 122 und die in der Antriebsvorrichtung 100
untergebrachte Bremse 125 werden durch den Steuermechanismus 200 gesteuert, der
am Basisrahmen 1 befestigt ist. Der Steuermechanismus 200 stellt ferner den Startpunkt
jeder Bewegung fest und bestimmt die Zeitsteuerung der Röntgenstrahlenemission Der
Steuermechanismus 200 weist einen vom Antriebsmechanismus 100 unabhängigen Rahmen
203 auf. Eine Welle 220 ist in einem am Rahmen 203 befestigten Lager 250 gehaltert.
Darüber hinaus ist die Welle 220 mit einem Differentialgetriebe, bestehend aus Zahnrädern
222, 224 und 226, ausgestattet.
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Die Zahnräder 222 und 226 sind
drehbar an der Welle
220 gelagert und das damitCii Eingriff stehende Zahnrad 224 ist ebenfalls drehbar
auf einer Welle 225 gelagert, die eine Verlängerung eines Blocks 223 der Welle 220
ist. Für die Zahnräder 222 bzw. 226 sind Zahnräder (Zahntrommeln) 221 bzw. 227 auf
der Welle 220 vorgesehen, und sie sind mit Zahnrädern (Zahntrommeln) 127 bzw. 126
durch Zeitsteuerketten 252 und 251 verbunden, wobei die Zahntrommeln 127 bzw. 126
auf den Wellen 129 bzw. 128 in der Antriebsvorrichtung befestigt sind. Wenn daher
entweder die Welle 129 sich dreht und die Welle 128 verriegelt ist oder wenn eine
Differenz in der Drehzahl der Wellen 129 und 128 erzeugt wird, so dreht sich die
Welle 220.
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Wenn die beiden Wellen 128 und 129 sich mit der gleichen Drehzahl
drehen, so wird die Welle 220 angehalten.
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Im Steuermechanismus 200 befinden sich Wellen 245 und 204.
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Die Welle 245 wird durch ein am Rahmen 203 befestigtes Lager 253 gehaltert.
Die Wellen 245 und 220 sind durch daran jeweils befestigte Zahnräder 201 bzw. 202
gekuppelt.
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Wenn sich daher die Welle 220 dreht, so wird die Welle 245 angetrieben.
Welle 204 ist ebenfalls drehbar am Rahmen 203 gelagert. Ein Zahnrad 219 auf der
Welle 204 ist mit einem Zahnrad 226, einem Zahnrad (Zahntrommel) 227 und einem Zahnrad
228 auf der Welle 220 gekuppelt.
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Wenn sich somit die Welle 220 dreht, so wird die Welle 245 (204) angetrieben.
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Auf jeder Welle ist eine Vielzahl von Nockenplatten befestigt, um
die herum Begrenzungsschalter angeordnet sind, welche entsprechend der Drehung jeder
Welle betätigt werden. Diese Nockenplatten und Begrenzungsschalter steuern die folgenden
Arbeitsvorgänge oder Operationen. Die Nockenplatten 241-244 sind fest an der Welle
220 befestigt und dienen zur Feststellung von deren Startpunkten, wobei Begrenzungsschalter
233-#236 um die erwähnten Nockenplatten herum angeordnet sind. Nockenplatten 212-215
sind fest an Welle 204 befestigt und bestimmen den Startpunkt in Zusammenarbeit
mit den Nockenplatten 241-244 auf der Welle 220, wobei Begrenzungsschalter 205-208
in entsprechender
Weise bezüglich der Nockenplatten angeordnet
sind. Auf einer Welle 245 ist eine Nockenplatte 249 befestigt, um den Startpunkt
in Zusammenarbeit mit den Nockenplatten 212-215 auf der Welle 204 und auch der Nockenplatten
241-244 auf der Welle 220 zu bestimmen, wobei ein Begrenzungsschalter 247 für die
Nockenplatte 249 vorgesehen ist. Zur Bestimmung der Zeitsteuerung der Röntgenbestrahlung
sind auf der Welle 220 Nockenplatten 237-239, auf der Welle 204 Nockenplatten 216
und 217 und auf der Welle 245 eine Nockenplatte 248 befestigt, wobei ferner Begrenzungsschalter
229, 231, 209, 210 und 246 in Berührung mit den entsprechenden Nockenplatten vorgesehen
sind und durch diese betätigt werden. Die Begrenzungsschalter für die entsprechenden
Wellen sind, wie in Fig. 6 und 11 gezeigt, derart vorgesehen, daß geradzahlige Nummern
an einer Stange angeordnet sind, während ungerade Nummern an der anderen Stange
angeordnet sind, um den Befestigungsraum zu reduzieren und die Befestigung der Begrenzungsschalter
zu erleichtern. Die Begrenzungsschalter sind insbesondere an zwei Stangen befestigt,
die getrennt voneinander zwischen den Rahmen 203 und 204 angeordnet sind.
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Die oben beschriebenen Antriebsmechanismen 100 und Steuermechanismen
200 werden durch Drehung der in Antriebsmechanismus 100 eingebauten Welle 129 angetrieben.
Ferner ist eine Welle 175 mit einer Riemenscheibe 174 versehen, welche durch einen
Riemen 170 mit einer Riemenscheibe 130 auf der Welle 129 verbunden ist. Die Welle
175 ist ebenfalls mit Riemenscheiben 177 und 178 ausgestattet. Die Riemenscheibe
177 ist durch ein Band mit der Riemenscheibe 180 eines Motors 181 verbunden, wobei
die Riemenscheibe 177 die Welle 129 dann verdreht, wenn der Motor 181 anläuft. Der
Motor 181 ist mit einer elektromagnetischen Bremse 182 ausgestattet. Die Riemenscheibe
178 ist durch ein Band mit der Riemenscheibe 171 eines Motors 172 verbunden, und
ist mit der Welle 175 nur dann verriegelt oder verbunden, wenn die Kupplung 179
betätigt ~iSt, wobei gleichzeitig die Drehbewegung des Motors 172 auf die Welle
129 übertragen wird. Die Arbeitsweise
der erfindungsgemäßen tomographischen
Vorrichtung mit der eben erwähnten Anordnung wird später beschrieben werden.
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Wenn die erfindungsgemäße tomographische Vorrichtung benutzt wird,
so wird der Stift 135 in die Öffnung 136 mittels des Hebels 134' eingeklemmt, ein
Bahnauswahlschalter wird betätigt und ein vorläufiger Betriebsschalter wird eingeschaltet,
db daß die Röntgenstrahlenröhre und der Film in den Startpunkt entsprechend der
ausgewählten Bewegungsbahn verschoben werden.
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Daraufhin läuft nach Betätigung eines Röntgenfotoschalters die Röntgenstrahlenröhre
und der Film auf einer ausgewählten Bewegungsbahn und die Röntgenstrahlen werden
mit einer bestimmten Zeitsteuerung emittiert. Sämtliche Operationen sind damit vollständig.
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Die geradlinige Bewegung in der Achse Y wird wie folgt ausgeführt
Wenn der vorläufige Betätigungsschalter betätigt wird, so fängt der Motor 172 an,
zu laufen, und gleichzeitig wird die Riemenscheibe 178 durch die Kupplung 179 an
der Welle 175 festgelegt oder verriegelt, so daß die Drehung des Motors 129 (172)
auf die Welle 108 für das Planetenzahnrad 104 über die Welle 129 übertragen wird.
Da die Bewegung des Innenzahnrads 107 durch die Bremse 125 blockiert ist, verdreht
sich zu dieser Zeit das Planetenzahnrad in Eingriff mit dem Innenzahnrad 107 um
sich selbst herum und läuft um das Innenzahnrad 107 herum. Infolgedessen durchläuft
der in Öffnung 136 in einem Teilungskreis des Planetenzahnrads verriegelte Stift
135 - wie in Fig. 12A gezeigt - längs einer geraden.
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Linie, die durch die Mitte des Innenzahnrads 107 von einem Punkt
a aus verläuft, der einer Stellung unmittelbar vor Bewegungsbeginn der Röntgenröhre
des Films entspricht. Diese .Bewegung wird über den Dreiecksarms 20 auf den Gelenkmechanismus
übertragen, in dem die Bewegung vergrößert wird, welche ihrerseits bewirkt, daß
sich Röntgenröhre und Film auf einer geradlinigen Bahn bewegen.
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Andererseits bewirkt die Drehung der Welle 129 nur die Verdrehung
des Zahnrads 222 für den Differentialgetriebemechanismus in der Steuervorrichtung
200. In diesem Fall wird der Differentialgetriebemechanismus des Zahnrads 226 angehalten,
weil die Welle 128 durch die Bremse 125 festgelegt ist. Demgemäß wird die Welle
220 veranlaßt, sich zu drehen.
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Die Drehung der Welle 220 bewirkt über Zahnräder 201 und 202 die Drehung
der Welle 245.
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Wenn der Stift 135 einen Punkt c entsprechend dem Teilungskreis des
Innenzahnrades 100 erreicht, so wird der Begrenzungsschalter 233 in Berührung mit
der Nockenplatte 241 für die Welle 220 betätigt. Bei diesem Vorgang wird der Stift
135 zu einem Punkt b auf der entgegengesetzten Seite der gleichen geradlinigen Bahn
verschoben, wohingegen die Welle 108 sich weiterxdreht, selbst dann, wenn der Stift
135 am Punkt a ankommt. In diesem Fall wird der Begrenzungsschalter ebenfalls# durch
die Nockenplatte 241 eingeschaltet. Die Nockenplatte 249 und der Begrenzungsschalter
247 der Welle 245 sind a derart angeordnet, daß dann, wenn der Stift 135 den Punkt
b erreicht, der als die vorläufige Betriebsstellung zwischen den beiden extremen
Enden b und c bezeichnet ist, der Begrenzungsschalter 247 und die Nockenplatte 249
die Bremse 125 und die Kupplung 119 im Antriebesmechanismus 100 betätigen, welche
nur betätigt werden, wenn beide Schalter 233 und 247 arbeiten.-Die Bremse 125 veranlaßt
das Innenzahnrad 107 sich frei zu drehen, und die Kupplung 119 verriegelt das Zahnrad
120 an der Welle 129, um die Hohlwelle 134 durch Welle 128 zu verdrehen, wodurch
das Innenzahnrad 107 mit der gleichen Drehzahl wie das Planetenzahnrad 104 gedreht
wird. Infolgedessen durchläuft der Stift 135 einen Kreis entsprechend dem Teilungskreis
des Innenzahnrads, d.h. in eine Richtung vom Punkt b zu einem Punkt s in Fig. 12B.
Wenn sich die Welle 128 dreht, so werden ferner die Zahnräder 222 und 226
im
Differentialgetriebemechanismus in der Steuervorrichtung 200 mit der gleichen Drehzahl
verdreht und die Welle 220 ist gestoppt. Wenn sich jedoch das Zahnrad 226 dreht,
so wird die Welle 204 über Zahnräder 228,219 gedreht. Wenn darüber hinaus der Stift
135 am Startpunkt s auf dem Teilungskreis ankommt, so wird der Begrenzungsschalter
205 durch die Nockenplatte 212 auf der Welle 204 betätigt.
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Nur wenn die Begrenzungsschalter 205, 233 und 247 sämtlich, wie oben
erläutert, betätigt sind,sind der Motor 172 und blle Kupplung 179 abgeschaltet und
die Bremse 125 ist ebenfalls abgeschaltet, wodurch die Drehung ~des Innenzahnrads
107 und des Planetenzahnrads 104 blockiert ist und der Stift 135 am Startpunkt s
angehalten ist. Die Röntgenröhre und der Film bewegen sich natürlich entsprechend
der Bewegung des Stiftes 135. Fig. 11 zeigt eine mit Abstand angeordnete Beziehung
zwischen allen Nocken in diesem Zustand.
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Im Falle der Bewegung der Röntgenröhre und des Films in der Y-Richtung,
werden Röntgenröhre und Film als erstes zum Startpunkt s zurückgebracht und dort,
wie oben beschrieben, angehalten. Wenn ein Benutzer den fotografischen Schalter
be-.tätigt, werden Röngtenröhre und Film in eine ausgewählte Y-Richtung bewegt,
die Röngtenstrahlen werden emittiert und sodann wird der gesamte Mechanismus angehalten.
Im einzelnen startet bei Betätigung des fotografischen Schalters der Motor 181,
wodurch die Welle 129 verdreht wird, und die Welle 108 des Planetenzahnrads 104
rotiert. In diesem Fall ist das Innenzahnrad 107 festgelegt, da die Bremse 125 abgeschaltet
ist. Infolgedessen verdreht sich das Planetenzahnrad selbst und läuft im Eingriff
mit dem Innenzahnrad um dieses herum und der Stift 135 bewegt sich auf einer geradlinigen
Bahn.
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Die Bewegung des Stiftes 135 wird durch den Gelenkmechanismus vergrößert,
der seinerseits bewirkt, daß sich Röngtenstrahlenröhre und Film in der Y-Richtung
bewegen. Andererseits wird die Verdrehung der Welle 129 auf die Welle 220 in der
Steuervorrichtung
200 übertragen. Durch Auswahl einer Nockenplatte
237 oder 238 auf der Welle 220 können zwei Zeitsteuerungen der Röntgenstrahlenbestrahlung
ausgewählt werden.
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Wenn beispielsweise die Nockenplatte 237 und ihr zugehöriger Begrenzungsschalter
229 ausgewählt werden, so verdreht sich die Nockenplatte 237 entsprechend der Drehung
des Planetenzahnrads 104 und die Röntgenstrahlen werden durch Betätigung des Begrenzungsschalters
239 emittiert, wenn Röntgenstrahlenröhre und Film an der festen Position ankommen.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Motor 181 abgeschaltet und durch Bremse 182 verriegelt.Jetzt
ist die Bewegung in der Y-Richtung vollständig Im Falle der Bewegung in X-Richtung
wird ähnlich der Bewegung in Y-Richtung der Startpunkt in X-Richtung durch Nocken
213 und Begrenzungsschalter 206 festgestellt, nachdem der vorläufige Schalter und
der Laufbahnwahlschalter betätigt wurden. Durch Betätigung des fotografischen Schalters
verdreht sich nur das in Eingriff mit dem Innenzahnrad 107 befindliche Planitenzahnrad
104 um sich selbst herum und läuft um das Innenzahnrad 107 herum, wodurch bewirkt
wird, daß der Stift 135 längs einer geradlinigen Bahn läuft, was seinerseits die
Röngtenröhre und den Film in X-Richtung durch die Gelenkvorrichtung bewegt. Bei
dieser Bewegung ist die Zeitsteuerung der Röntgenstrahlenbestrahlung entweder durch
den Satz aus Nockenplatte 237 und Begrenzungsschalter 229 oder durch den Satz aus
Nockenplatte 238 und Begrenzungsschalter 230 bestimmt. Nach Vervollständigung der
Röntgenstrahlenemission ist die Bewegung in X-Richtung vorbei.
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Zur Bewegung derRöntgenröhre und des Films auf einer elliptischen
Bahn wird der Stift 135 in der Antriebsvorrichtung in der Öffnung 137 mittels des
Hebels 134'verriegelt oder festgelegt. Der vorläufige Arbeitsvorgang, wo der Stift
135 auf den Startpunkt s-eingestellt wird, wird in einer Weise ähnlich der oben
erläuterten geradlinigen Bewegung durchgeführt. Als erstes wird mit der Nockenplatte
241 und dem Begrenzungsschalter
233 eine Position oder Lage des
Stifts 135 auf einem Kreis festgestellt, der eine Hälfte einer Hauptachse der vorbestimmten
elliptischen Bahn als Radius besitzt. Als zweites wird mit der Nockenplatte 212
und dem Begrenzungsschalter 205 der Stift 135 - wie in Fig. 12D gezeigt - zum Startpunkt
s verschoben. Nunmehr sind alle vorläufigen Arbeitsgänge vollständig.
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Wenn der Fotografierschalter betätigt wird, so wird die Bremse 125
im Antriebsmechanismus 100 verriegelt, was alle Kupplungen 119, 122 und 112 freigibt.
Wohingegen somit die Drehung des Motors nur auf die Welle 108 übertragen wird, verdreht
sich das Planetenzahnrad 104, welches sich in Eingriff mit dem Innenzahnrad 107,
welches verriegelt ist, befindet, um sich selbst und läuft um das Innenzahnrad 107
herum. Inzwischen durchläuft der Stift 135 die elliptische Bahn und gleichzeitig
durchlaufen die Röntgenstrahlenröhre und der Film die elliptische Bahn. Die Röntgenstrahlenbestrahlung
wird 900 vor dem Startpunkt S durch die Nockenplatte 248 und den Schalter 246 durchgeführt
und wieder durch Betätigung des Schalters 246 gestoppt.
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Zu dem Zeitpunkt, wo die Röntgenstrahlenbestrahlung gestoppt wird,
hält der Motor 181 an und die Bremse 182 arbeitet.
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Hinsichtlich der Kreisbewegung der Röntgenröhre und des Films gibt
es zwei solche Kreisbahnen: Einen maximalen Kreis, den der Stift 136 im Teilungskreis
des Innenzahnrads abläuft, und einen kleineren Kreis. Der maximale Kreis kann durch
Verriegeln des Stiftes 135 in der Öffnung 136 erhalten werden. Vorläufige Betätigung
oder Arbeitsweise erfolgt ähnlich wie bei der geradlinigen Bewegung derart, daß
die Nockenplatte 241 und der Begrenzungsschalter 233 den Stift 135 zu einem Startpunkt
im Teilungskreis des Innenzahnrads transferieren, d.h. der Stift 135 wird zum Startpunkt
s in Fig. 12B verschoben. Wenn der fotografische Schalter betätigt wird, so wird
die Bremse 125 in der Antriebsvorrichtung 100 freigegeben und infolgedessen wird
das
Zahnrad 120 an der Welle 129 durch Kupplung 119 festgelegt. Wenn der Motor startet,so
drehen sich sowohl Innenzahnrad 107 als auch Planetenzahnrad 104 beide in der gleichen
Richtung und mit der gleichen Drehzahl. Obwohl in diesem Fall die relative Drehzahl
0 wird, läuft der Stift 135 auf einer kreisförmigen Bahn entsprechend dem Teilkreis
des Innenzahnrads 107, und zwar beginnend am Startpunkt s, wodurch sich die Röntgenröhre
und der Film in einer Kreisbahn bewegen können. Die Röntgenstrahlenbestrahlung wird
durch die Nockenplatte 216 und den Schalter 209 gesteuert. Das heißt, die Röntgenstrahlenbestrahlung
beginnt, wenn die Nockenplatte 239 an einem Punkt 1350 vor dem Startpunkt ankommt,
und die Röntgenstrahlenbestrahlung hört auf, wenn die Nockenplatte 239 zu dem erwähnten
Punkt wieder zurückkehrt. Zu dieser, Zeit sind alle Operationen vorbei.
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Bei der Bewegung auf einer kleineren kreisförmigen Bahn wird der Bewegung
wird als vorläufige Betätigung der Stift 135 radial in einen Punkt in einem durch
Nockenplatte 242 und Be£Trenzungsschalter 234 vorbestimmten Kreis verschoben, wobei
ferner eine Verschiebung zu einem Startpunkt s durch die Nockenplatte 214 und den
Begrenzungsschalter 207 in der in Fig. 12C gezeigten Weise erfolgt, wobei die radiale
Abstandsbeziehung aufrechterhalten bleibt. In diesem Fall ist der Fotografiervorgang
identisch zu dem Fall mit maximalem Kreis.
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Bei der Bewegung der Röntgenstrahlenröhre und des Films auf einer
Fast-Hypozykloide ist der Stift 135 wie im Falle der elliptischen Bewegung in der
Öffnung 137 festgelegt. Der vorläufige Arbeitsvorgang wird ähnlich wie bei der elliptischen
Bewegung derart durchgeführt, daß der Stift an einem Startpunkt s angeordnet wird,
und zwar mittels der Nockenplatte 241 und des Begrenzungsschalters 233, und der
Nockenplatte 212 und des Begrenzungsschalters 205, wie dies in Fig. 12E dargestellt
ist. Wenn der fotografische Schalter betätigt wird, so startet der Motor 181, die
Bremse ist gelöst und die Kupplung 122 ist betätigt. Infolgedessen verdreht sich
das
Innenzahnrad 107 mit ein Viertel der Drehzahl (Geschwindigkeit) der Welle 108 des
Planetengetriebes 104 und in der gleichen Richtung wie die Welle 108.. Wenn somit
die Welle 108 zwei Umdrehungen durchläuft und das Planetenzahnrad 104 zwei Umdrehungen
durchführt und gleichzeitig um das Innenzahnrad 107 herumläuft, so macht das Innenzahnrad
107 eine Viertelumdrehung, was den Stift 135 veranlaßt, eine Fast- oder Nahezu-Hypozykloide
zu durchlaufen.
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Die Röntgenstrahlenemission startet dann, wenn die Nockenplatte 239
um 1800 vor den Startpunkt sich durch Betätigung des Begrenzungsschalters 231 verdreht;
die Röntgenstrahlung hört auf, wenn die Nockenplatte 239 zum Startpunkt durch Abschalten
von Schalter 231 zurückkehrt. Nunmehr sind sämtliche Vorgänge vollständig. Bei der
Spiralbewegung ist der Stift 135 in der Öffnung 136 verriegelt. Ein vorläufiger
Arbeitsvorgang wird wie bei der geradlinigen Bewegung derart durchgeführt, daß die
Radialbewegung des Stiftes 135 durch die Nockenplatte 243 und den Schalter 235 gesteuert
wird, und der Stift 135 wird zu einem Startpunkt s durch die Nockenplatte 215 und
den Begrenzungsschalter 208 transferiert, wie dies in den Fig. 12F und 12G dargestellt
ist. Wenn der Fotografierschalter betätigt wird, so startet der Motor 181, die Bremse
125 ist gelöst und das Zahnrad 111 ist an Welle 128 durch Kupplung 112 verriegelt.
Infolgedessen läuft das Innenzahnrad 107 mit 45/51 der Drehzahl (Geschwindigkeit)
der Welle 108 des Planetengetriebes 104 in der gleichen Richtung wie die Welle 108
um; wenn die Welle 108 also zwei Umdrehungen macht, so durchläuft der Stift 135
zwei spiralförmige Drehungen. Die Röntgenbestrahlung wird durch die Nockenplatte
217 und den Begrenzungsschalter 210 gesteuert. Wenn die Röntgenstrahlenbestrahlung
fertig ist, sind alle Arbeitsvorgänge ebenfalls vorbei. Drei spiralförmige Drehungen
oder Umläufe werden ähnlich den zwei' spiralförmigen Umläufen dadurch erreicht,
daß die Welle drei Umdrehungen gedreht wird, wie dies in Fig. 12G dargestellt ist.
Bei der spiralförmigen und hypozykloidförmigen Bewegung wird die Periodenlängen
der Röntgenstrahlenemission durch Zählen der Anzahl der Umdrehungen der Nockenplatte
gesteuert.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch ihren einfachen
und robusten Aufbau, sowie ihre Anpassungsfähigkeit bei den verschiedenen Betriebsbedingungen
aus.