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~Vorrichtung zum Antrieb eines Streustrahlenrasters"
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für ein Röntgenuntersuchungsgerät
zum Antrieb eines Streustrahlenrasters mit einem Antriebsmotor, der über ein rotierendes
Antriebsglied das Streustrahlenraster in eine in einer Richtung hin- und hergehende
Bewegung versetzt. Diese Vorrichtung, die u.a. aus den DT-PS 956 013 und 956 014
bekannt ist, hat als Antriebsglied eine auf der Antriebswelle des Motors angebrachte
Exzenterscheibe, die auf einen mit Federkraft gegen die Exzenterscheibe gedrückten,
mit dem Streustrahlenraster gekoppelten Nocken einwirkt.
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Eine solche Antriebsvorrichtung hat den Nachteil, daß die Lamellen
des Streustrahlenrasters sich nach jeweils einer Periode an der gleichen Stelle
befinden. Deshalb werden die Lamellen in den Umkehrpunkten (das sind die Punkte,
in denen sich die Bewegungsrichtung des Rasters umkehrt) auf dem Film abgebildet,
wenn die Aufnahmezeit größer ist wie eine Periodendauer oder genauso groß.
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Dieser Nachteil wird zwar bei einer bekannten Vorrichtung, bei der
das Streustrahlenraster von einer gedämpft hin-und herschwingenden Feder angetrieben
wird, vermieden, weil die Umkehrpunkte aufgrund der Dämpfung nicht mehr an der gleichen
Stelle liegen. Dafür haben derartige Vorrichtungen den Nachteil, daß der Antrieb
von der Schwerkraft abhängt.
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Ein derartiger Antrieb ist daher nicht bei Röntgenuntersuchungsgeräten
anwendbar, die horizontal und vertikal betrieben werden und bei denen die Schwingungsrichtung
in der einen Untersuchungsstelle nicht horizontal verläuft, wie z.B. bei einem Nammographiegerät.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung
für den Antrieb eines Streustrahlenrasters zu schaffen, die von der Schwerkraft
unabhängig arbeitet, einen relativ kurzen Bewegungshub besitzt und Abbildungen der
Rasterlamellen vermeidet.
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Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese
Aufgabe gelöst durch eine exzentrisch an einem Lagerzapfen gelagerte Scheibe, die
auf einer Kurvenscheibe abläuft, deren Umfang größer ist als der Umfang der exzentrisch
gelagerten Scheibe, wobei der Lagerzapfen entweder mit dem Antriebsglied oder mit
dem Streustrahlenraster und die Kurvenscheibe mit dem Jeweils anderen Teil (Streustrahlenraster
bzw. Antriebsglied) verbunden ist.
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Die exzentrische Lagerung der Scheibe bewirkt dabei, daß der
Umkehrpunkt
nach einer Umdrehung des Antriebsgliedes an einer anderen Stelle liegt als vorher,
so daß bei einer länger (z.B. einige Sekunden) dauernden Röntgenaufnahme, bei der
das Antricbsglied eine Vielzahl von Umdrehungen ausführt, die Rasterlamellen nicht
im Umkehrpunkt abgebildet werden, weil ein räumlich feststehender Umkehrpunkt hierbei
gar nicht existiert.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Kurvenscheibe
durch die Stirnfläche eines mit dem Antriebsmotor gekoppelten Zylinders gebildet
wird, die eine von 900 verschiedene Neigung zur Zylinderachse aufweist. Der Zylinder
vereinigt bei dieser Ausführungsform also die Funktion des Antriebsgliedes, das
das Streustrahlenraster in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt, mit der Funktion
der Kurvenscheibe, auf der die exzentrisch gelagerte Scheibe abläuft. Eine andere
Weiterbildung sieht vor, daß die Kurvenscheibe mit der Antriebswelle starr verbunden
und in bezug auf die Antriebswelle exzentrisch angeordnet ist. Durch die exzentrische
Anordnung der mit der Antriebswelle verbundenen Kurvenscheibe ergibt sich eine hin-
und hergehende Bewegung (Exzenterantrieb) und das Abwälzen der exzentrisch gelagerten
Scheibe, deren Lagerzapfen mit dem Streustrahlenraster gekoppelt ist, auf dieser
Kurvenscheibe bewirkt, daß sich das Exzentermaß ständig ändert - eine Wirkung, die
auch alle anderen Ausführungsformen aufweisen - , so daß sich die Umkehrpunkte ständig
verschieben. Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Scheibe
im Innern eines mit einer Bohrung versehenen Teils läuft, wobei nach einer zusätzlichen
Weiterbildung der mit der Bohrung versehene Teil mit dem Streustrahlenraster und
der Lagerzapfen mit dem Antriebsglied gekoppelt ist. Der mit der Bohrung versehene
Teil sollte dabei in einer senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufenden Nut angeordnet
sein, so daß die in dieser Richtung verlaufenden Bewegungskomponenten des Antriebes
nicht auf das Streustrahlenraster übertragen werden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 die Anordnung der exzentrisch gelagerten Scheibe der Kurvenscheibe und des
Antriebsgliedes bei der Ausfilhrungsform nach Fig. 1 und Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel.
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Fig. 1 zeigt einen fest mit einem nicht näher dargestellten Röntgenuntersuchungsgerät,
z.B. einem Mammographiegerät, verbundenen Rahmen 1, in dem ein Streustrahlenraster
2 in Richtung des Doppelpfeiles 3 verschiebbar angeordnet ist, wobei eine Blattfederanordnung
4 zwischen dem Rahmen 1 und dem Streustrahlenraster 2 das Streustrahlenraster in
einer mittleren Position hält, falls nicht weitere Kräfte darauf einwirken. Das
Streustrahlenraster 2 enthält in bekannter Weise ebene Lamellen, die derart angeordnet
sind, das sie (Streu-) Strahlung, die einen anderen Einfallswinkel hat als die vom
Röntgenstrahler gelieferte Nutzstrahlung, absorbieren.
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An einer der beiden Stirnflächen, an denen die Lamellen enden, ist
ein Koppelglied 5 mit einem parallel zur Lamellenrichtung verlaufenden Längsschlitz
6 angebracht. In dem Längsschlitz 6 ist ein Mitnehmerklotz 7 verschiebbar, der mit
einer Bohrung 8 versehen ist. In der Bohrung 8 befindet sich eine Scheibe 9, die
an einem Lagerzapfen 10 exzentrisch gelagert ist. Der Lagerzapfen 10 ist mit einem
Kurbelarm 11 verbunden, dessen anderes Ende an einer Antriebswelle 12 befestigt
ist, die über ein Getriebe 13 von einem Motor 14 angetrieben wird, der fest mit
dem Rahmen 1 verbunden ist.
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Die Funktion des Antriebes ergibt sich aus Fig. 2, wo die gleichen
Bezugszeichen verwendet sind wie in Fig. 1, wo der Kurbelarm 11 Jedoch eine etwas
andere Form hat, die für
die Funktion aber nicht wesentlich ist.
Wenn die Antriebswelle 12 vom Motor angetrieben wird, bewegt sich der Lagerzapfen
auf einer Kreisbahn, deren Radius dem Abstand des Lagerzapfens von der Antriebswelle
entspricht. Dieser kreisförmigen Bewegung folgt auch der Mitnehmerklotz 7 im wesentlichen.
Da er jedoch in dem sich parallel zur Lamellenrichtung des Streustrahlenrasters
erstreckenden Längsschlitz 6 gleitend geführt ist und sich in diesem hin- und herbewegen
kann, wird nur die zur Lamellenrichtung senkrechte in Richtung des Doppelpfeiles
3 verlaufende Bewegungskomponente auf das Koppelglied 5 und damit auf das Streustrahlenraster
2 Ubertragen, wobei sich eine sinusförmige Bewegung ergibt. Insoweit entspricht
die Funktion des Ausführungsbeispiels ganz der Funktion der bekannten Streustrahlenraster-Antriebe
gemäß der DT-PS 956 013, 956 014 oder 1 026 168, bei denen die Umkehrpunkte zusammenfallen.
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Aufgrund der exzentrischen Lagerung der Scheibe 9 und weil der Innendurchmesser
des Loches 8 im Mitnehmerklotz 7 etwas größer ist als der Außendurchmesser der Scheibe
9, ergibt sich Jedoch ein vom typischen Bewegungsablauf eines Exzenterantriebes
abweichender Ablauf derart, daß nach einer Umdrehung des Kurbelantriebs der Mitnehmerklotz
7 und damit das Streustrahlenraster 2 eine andere Stellung einnimmt als vor dieser
Umdrehung. Die Bewegung des Lagerzaptens 10 wird nämlich dadurch auf den Mitnehmerklotz
7 übertragen, daß die Scheibe 9 auf den Teil der Bohrung 8, der Jeweils senkrecht
zur Bewegungsrichtung des Lagerzapfens 10 verläuft, einen Druck ausübt. Da sich
die Bewegungsrichtung des Lagerzapfens 10 bei einer Umdrehung um 3600 ändert, verlagert
sich der vom Lagerzapfen ausgeübte Druck fortlaufend auf eine andere Stelle der
Bohrung 8, und nach einer Umdrehung des Lagerzapoens 10 berührt die Scheibe 9 wieder
die gleiche Stelle am Umfang der Bohrung 8 wie vor der Umdrehung. Die Scheibe 9
wälzt sich
dabei auf dem Umfang der Bohrung 8 ab und dreht sich
um den Lagerzapfen 10. Da der Umfang der Bohrung 8 naturgemäß größer ist als der
äußere Umfang der Scheibe 9, dreht sch die Scheibe 9 um mehr als 3600 (um den Lagerzapfen
10), wenn sich der Lagerzapfen 10 um genau 3600 (um die Antriebsachse) gedreht hat.
Das bedeutet, daß nach einer Umdrehung des Lagerzapfens 10 zwar die gleiche Stelle
der Bohrung 8 mit der Scheibe 9 in BerUhrung kommt, daß dann Jedoch eine andere
Stelle der Scheibe 9 auf die Bohrung 8 drückt. Da die Scheibe 9 aber exzentrisch
gelagert ist, bedeutet dies, daß sich der Abstand zwischen dem Lagerzapfen und der
Bohrung 8 geändert hat. Das hat zur Folge, daß der Lagerzapfen 10 bei der Drehung
der Antriebswelle 12 immer die gleiche Auslenkung in Richtung des Doppelpfeiles
3 erfährt,während sich die Auslenkung des Mitnehmerklotzes 7 ständig ändert. Die
Änderung hängt von der Exzentrizität ab, d.h. von der Entfernung der Mittelachse
des Lagerzapfens 10 vom Mittelpunkt der kreisförmigen Scheibe 9. Es hat sich gezeigt,
daß es genügt, wenn diese Entfernung einige Male größer ist als der Abstand zweier
Lamellen des Streustrahlenrasters; wenn der Lamellen.
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abstand also 0,1 mm beträgt, genügt eine Exzentrizität von wenigen
zehntel Millimetern.
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wäre der Umfang der Bohrung 8 genau doppelt so groß, wie der Umfang
der Scheibe 9, dann würde sich die Scheibe 9 nach jeder Umdrehung in der gleichen
Position befinden, so daß die Abbildung der Umkehrpunkte des Streustrahlenrasters
nicht vermieden werden könnte. Würden sich die genannten Umfänge wie zwei zu drei
bzw. wie drei zu vier verhalten, dann befände sich der Mitnehmerklotz nach Jeweils
zwei bzw. drei Umdrehungen der Antriebswelle 12 wieder in der gleichen Position.
Der äußere Umfang der Scheibe 9 und der innere Umfang der Bohrung 8 sollten sich
der nicht wie ganze Zahlen verhalten oder allenfalls wie große ganze Zahlen, z.B.
10 : 11 (in diesem Fall befände sich der Umkehrpunkt des Mitnehmerklotzes 7 erst
nach zehn Umdrehungen an der gleichen Stelle,
und die Umkehrpunkte
der Lamellen würden kaum abgebildet werden). Am einfachsten wird dies dadurch erreicht,
daß der Innendurchmesser der Bohrung 8 nur wenig größer (z.B. 3 96) gewählt wird
als der Außendurchmesser der Scheibe 9.
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Die Drehzahl wird so gewählt, daß bei der kürzesten zu erwartenden
Aufnahmezeit das Streustrahlenraster um ein Mehrfaches des Lamellenabstandes verschoben
wird.
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Bei der Antriebsvorrichtung nach Fig. 1 und 2 ist der Lagerzapfen
10 fest mit dem Kurbelarm 11 und die durch die Bohrung 8 im Mitnehmerklotz 7 gebildete
Kurvenscheibe fest (zumindest in Richtung des Doppelpfeiles 3) mit dem Streustrahlenraster
2 gekoppelt. Die Anordnung kann aber auch umgekehrt sein. Zu diesem Zweck müßte
die Bohrung 8 im Kurbelarm 11 (Fig. 2) vorgesehen sein und der Lagerzapfen 10 müßte
starr mit dem Mitnehmerklotz 7 (der dann keine Bohrung hätte) verbunden sein, wobei
die Kopplung zwischen dem Kurbelarm 11 und dem Lagerzapfen 10 durch die exzentrisch
am Lagerzapfen 10 gelagerte Scheibe 9, die dann in die Bohrung im Kurbelarm 11 hineinragen
würde, erfolgen müßte.
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In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Das nicht näher dargestellte Streustrahlenraster ist mit einem Klotz 19 verbunden,
der mittels einer Stange 15 in Richtung des Doppelpfeiles 3 geführt ist. Am Klotz
19 ist ein Lagerzapfen 10 befestigt, an dem eine Scheibe 9 exzentrisch gelagert
ist. Eine Feder 16 wirkt auf den Klotz 19 ein und drückt dabei die Scheibe 9 gegen
die Stirnfläche 18 einer Hohlzylinderwalze 17, die durch die Antriebswelle 12 um
ihre Längsachse in Rotation versetzt wird. Die Rotationsachse der Walze 17 schneidet
die durch die Stirnfläche 18 gebildete Ebene unter einem von 900 verschiedenen Winkel.
Dadurch wird erreicht, daß bei einer Umdrehung der Hohlzylinderwalze 17 die Scheibe
9 und mit ihr der Klotz 19 bzw. das nicht dargestellte Streustrahlenraster
2
eine in Richtung des Doppelfeiles 3 hin- und hergehende Bewegung ausführt. Dabei
läuft gleichzeitig die Scheibe 9 auf dem Umfang der Stirnfläche 18 ab und dreht
sich um den Lagerzapfen 10, so daß sich der Abstand des Lagerzapfens 10 von der
Stirnfläche 18 ständig ändert, was zur Folge hat, daß bei mehreren aufeinanderfolgenden
Umdrehungen der Antriebswelle die Umkehrpunkte an verschiedenen Stellen liegen.
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Die Stirnfläche 18 kann auch gekrümmt sein; wesentlich ist nur, daß
sie keine Ebene bildet, die von der Rotationsachse unter einem Winkel von 900 geschnitten
wird.
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Hinsichtlich der Exzentrizität der Lagerung der Scheibe 9, des Verhältnisses
der Umfänge der Scheibe 9 und der Stirnfläche 18 sowie der Drehzahl gelten die gleichen
Uberlegungen, die im Hinblick auf Fig. 1 und 2 angestellt wurden.
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Bei dieser Ausführungsform der Erfindung dient die Stirnfläche 18
der Hohlzylinderwalze 17 gleichzeitig als Antriebsglied, das das Streustrahlenraster
in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt, und als Kurvenscheibe, auf der die
exzentrisch gelagerte Scheibe 9 abläuft. Wenn es aus Platzgründen möglich ist, können
diese Funktionen auch von einer exzentrisch mit der parallel zum Lagerzapfen 10
anzuordnenden Antriebswelle verbundenen Kurvenscheibe ausgeführt werden, die dann
in einer zur Ebene der Scheibe 9 parallelen Ebene liegen würde und auf deren Umfang
die Scheibe 9 ablaufen würde.