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Röntgenuntersuchungsgerät
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Röntgenuntersuchungsgerät mit einem
mittels eines Handgriffes zu verschiebenden raumbeweglichen Geräteteil und mit einem
dem Handgriff zugeordneten Steuerelement für einen Unterstützungsmotor.
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Bei Röntgenuntersuchungsgeräten ist es allgemein bekannt, Gcräteteile,
insbesondere Zielgeräte, die hinreichend feinfühlig verstellt werden müssen, zugleich
aber zu schwer sind um allein von Hand verstellt zu werden, mit einem Unterstützungsmotor
zu versehen. Solche Unterstützungsmotoren sind mit einer Rutschkupplung versehen,
deren Drehmoment meist so stark eingestellt ist, daß es gerade noch nicht ausreicht,
das Geräteteil von alleine zu verstellen, wohl aber die vom Bedienenden ausgeübte
Handkraft wirkungsvoll zu unterstützen. Solche Unterstützungsmotoren werden üblicherweise
über einen im Handgriff untergebrachten, sinngerecht betätigbaren Handschalter zugeschaltet.
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Durch die DT-AS 21 04 509 ist es bei einem Röntgenuntersuchungsgerät
ebenfalls bekannt, dem zu verstellenden Geräteteil einen mit einem Tachogenerator
gekuppelten Unterstützungsmotor zuzuordnen, diesen jedoch über einen in dem das
Geräteteil mit dem Unterstützungsmotor verbindenden Seilzug eingebauten Dehntmgsmeßstreifen
zu steuern. Dieser Dehnungsmeßstreifen ist bei dem bekannten Röntgenuntersuchungsgerät
an feinem Meßverstärker angeschlossen, dessen Ausgangssignal in einer Vergleichsstufe
mit der Klemmenspannung des Tachogenerators verglichen wird. Das
Ausgangssignal
der Vergleichsstufe wird dann nochmals verstärkt und zur Steuerung des Unterstützzlngsmotors
herangezogen. Bei diesem Röntgenuntersuchungsgerät wird es als nachteilig empfunden,
daß die Meßvorrichtung eine sehr hohe Empfindlichkeit haben muß, um bei den im Vergleich
zu den manuell ausübbaren Stelikräften großen Lasten der bei flöntgenuntersuchungsgeräten
üblichen Geräteteile, wie z.B. des Zielgerätes, diese manuellen Stellkräfte im Sinne
einer Gerätesteuerung ausnutzen zu können.
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Darüber hinaus wird es auch als nachteilig empfunden, daß beim Einsetzen
unterschiedlich großer und unterschiedlich schwerer Kassetten in das Zielgerät oder
gar beim Auflegen von Gegenständen auf das Zielgerät Stellkräfte vorgetäuscht werden
können, die eine unbeabsichtigte, motorisch unterstützte Verstellung des Geräteteiles
auslösen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu weisen, wie
mit einfachen Mitteln ein Unterstützungsmotor so gesteuert werden kann, daß der
Bedienende nicht das Gefühl hat, eine grosse Masse zu verschieben. Darüber hinaus
sollte die Lösung möglichst betriebssicher sein und störunempfindlich arbeiten.
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Bei einem Röntgenuntersuchungsgerät der eingangs genannten Art umfaßt
daher der Handgriff erfindungsgemäß einen mit dem Geräteteil verbundenen Schaft,
eine vom Bedienenden zu ergreifende, längs des Schaftes verschiebbare Hülse, mindestens
einen die Verschiebung der Hülse relativ zum Schaft begrenzenden Anschlag und mindestens
eine die Zwischenräume zwischen den einander zugeordneten Anschlagsflächen spielfrei
ausfüllende Scheibe aus druckabhängigem Widerstandsmaterial, wobei die Widerstandsscheibe
in einer dem Steuerkreis des Unterstützungsmotors zugeordneten Brückenschaltung
eingebaut ist. Diese Konstruktionsweise bringt den großen Vorteil mit sich, daß
ihre Funktion unabhängig von Änderungen des Gewichtes des zu verstellenden Geräteteiles
ist, so daß das Einsetzen bzw. die Entnahme von Rödgenfilmkassetten sowie unbeabsichtigtes
Handauflegen keinen Einfluß haben.
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Auch ist durch die die Zwischenräume zwischen den einander zugeordneten
Anschlagsflächen spielfrei ausfüllende Scheibe aus druckabhängigem Widerstandsmaterial
sichergestellt worden, daß die gegenseitige Verschiebung zwischen dem Schaft und
der äußeren,
von der Hand des Bedienenden umfaßbaren Hülse nicht
durch einfallende Staub- oder Schmutzpartikel blockiert werden kann, weil keine
Zwischenräume vorhanden sind. Zugleich ist die relative Verschiebbarkeit zwischen
Hülse und Schaft so klein, daß sie vom Bedienenden nicht gespürt werden kann. Dieser
hat vielmehr den Eindruck, daß das Geräteteil unmittelbar von seiner Hand bewegt
wird.
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Die Fertigung des Handgriffes läßt sich vereinfachen, wenn die druckabhängige
Widerstandsscheibe in Ausgestaltung der Erfindung zwischen zwei Kontaktscheiben
gelagert ist. Dies erlaubt es, die elektrischen Anschlüsse vor der Montage an relativ
massive und unempfindliche Teile anzulöten. Die Eigenschaft des druckabhängigen
Widerstandsmaterials wird so nicht durch die beim Löten erzeugte Erwärmung beeinflußt.
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Die Betriebssicherheit läßt sich noch weiter erhöhen, wenn in vorteilhafter
Ausgestaltung der Erfindung zwischen der druckabhängigen Widerstands scheibe einerseits
und dem Schaft und der Hülse andererseits mindestens je eine Manschette aus isolierendem
Material eingebaut ist. Hierdurch können Uberbrückungswiderstände mit einfachen
handelsüblichen Bauelementen, wie z.B.
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O-Ringen aus Gummi oder isolierenden Kunststoffüberzügen, mit Sicherheit
ausgeschaltet werden.
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In besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann ein Operationsverstärker
in die Diagonale der Brückenschaltung geschaltet sein. Hierdurch wird das Signal
der Brückenschaltung so niederohmig verstärkt, daß es ohne weitere Verstärkung direkt
mit dem Ausgangssignal des Tachogenerators verglichen werden kann.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in den Figuren
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische
Darstellung des Röntgenuntersuchungsgerätes mit dem zu verstellenden Geräteteil,
Fig.
2 einen Schnitt längs des Handgriffes und Fig. 3 einen Schaltplan für die Schaltung
der druckabhängigen Widerstände.
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In der einen Überblick vermittelnden, stark vereinfachten Darstellung
der Figur 1 erkennt man einen über zwei Seilrollen 1, 2 geführten endlosen Seilzug
3. An dem einen Trumm 4 des Seilzuges 3 ist das zu verstellende Geräteteil 5 befestigt.
Das Geräteteil 5 trägt einen Handgriff 6, dessen Längsachse 7 parallel zur Stellrichtung
des Geräteteiles ausgerichtet ist. Die eine Seilrolle 1 des Seilzuges 3 wird von
einem Unterstützungsmotor 8 angetrieben, welcher seinerseits wieder mit einem Tachogenerator
9 gekuppelt ist. Dem Handgriff 6 ist eine Brückenschaltung 10 zugeordnet, die an
einem Eingang 11 eines Differenzverstärkers 12 angeschlossen ist. Der andere Eingang
13 des Differenzverstärkers 12 ist mit dem Tachogenerator 9 verbunden. Der Ausgang
14 des Differenzverstärkers 12 ist an dem Thyristorsatz 15 des Unterstützungsmotors
8 angeschlossen.
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Die Figur 2 zeigt den Aufbau des zylindrischen Handgriffes 6 im Längsschnitt.
Der Handgriff besteht aus einem zentralen Schaft 16, an dem in etwa 10 cm Abstand
voneinander zwei Anschlagsscheiben 17, 18 befestigt sind. Über den Schaft ist eine
Hülse 19 gestülpt, die mit ihrem inneren Durchmesser dem äußeren Durchmesser des
Schaftes 16 angepaßt ist. Die Hülse 19 ist an ihrem oberen und unteren Ende so weit
aufgebohrt, daß sie über die beiden Anschlagsscheiben herüberragt. Im Zwischenraum
zwischen den Anschlagsscheiben 17, 18 und dem Grund 20, 21 des weit aufgebohrten
Teiles der Hülse 19 ist zu beiden Seiten der Hülse je eine, zwischen je zwei Kontaktscheiben
22, 23, 24, 25 gelagerte, ringförmige Scheibe aus druckabhängigem Widerstandsmaterial
eingesetzt. Im Bereich dieser beiden Widerstandsscheiben 26, 27 und der Kontaktscheiben
22 bis 25 sind der Schaft 16 und die Hülse 19 mit je einer Isoliermanschette 28,
29, 30, 31 abgedeckt. Die Kontaktscheiben 22, 23, 24, 25 sind mit je einer Drahtlitze
eines Anschlußkabels 32 verlötet. Das Anschlußkabel ist in einer Längsnut 33 des
Schaftes 16 verlegt.
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Die Figur 3 zeigt die Schaltanordnung für die Widerstandsscheiben
26, 27 der Figur 2. Die beiden zwischen Kontaktscheiben 22, 23, 24, 25 gelagerten
Widerstandsscheiben 26, 27 sind über das elektrische Kabel 32 mit zwei weiteren
Bezugswiderständen 34, 35 zu einer Widerstands-Brückenschaltung verbunden. In der
Diagonale der Brückenschaltung ist ein Operationsverstärker 36 geschaltet, dessen
Ausgangsklemme 37 direkt mit dem einen Eingang 11 des Differenzverstärkers 12 verbunden
ist.
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Wird das Geräteteil mit dem Handgriff 6 von Hand nach oben oder nach
unten bewegt, so wird je nach Stellrichtung die obere oder untere Widerstandsscheibe
26, 27 des Handgriffes komprimiert und die jeweils andere Widerstandsscheibe entlastet.
Dadurch wird die Brückenschaltung dekompensiert, so daß an der Diagonale der Brückenschaltung
10 eine Spannung anliegt. Diese wird im Operationsverstärker 36 verstärkt und an
den Differenzverstärker 12 weitergeleitet. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers
wird nunmehr im Differenzverstärker direkt mit der Klemmenspannung des Tachogenerators
9 verglichen. Die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 12 reicht aus, um den
Unterstützungsmotor 8 über den Thyristorsatz 15 im gewünschten Drehsinn anzutreiben.
Die Brückenschaltung bleibt so lange dekompensiert und der Unterstützungsmotor so
lange an Spannung gelegt, bis der Sollwert des Tachogenerators 9 den am Operationsverstärker
12 abgegriffenen Sollwert der Brückenschaltung erreicht hat.
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Beim Loslassen des Handgriffes 6 geht die Brückenschaltung 10 augenblicklich,
praktisch trägheitslos, wieder in ihren ausgeglichenen Zustand über. Die Spannung
am Operationsverstärker 35 wird dabei Null. Dagegen liefert der mit dem Unterstützungsmotor
8 gekuppelte Tachogenerator 9 noch den unmittelbar vorherigen Spannungswert, so
daß der Differenzverstärker 12 in seinem Ausgangssignal umgepolt wird und den Unterstützungsmotor
8 abbremst. Infolge der Niederohmigkeit des verwendeten Operationsverstärkers 36
und des diesem und dem ebenfalls niederohmigen Tachogenerator 9 angepaßten Differenzverstärkers
12 kann der Unterstützungsmotor 8 sehr stark abgebremst werden. Deshalb und weil
der Stellweg, den die Hülse 19 relativ zum Schaft 16
zurücklegen
kann, der Kompressibilität des Materials der Widerstandsscheiben 26, 27 entspricht
und somit minimal ist, kann sie vom Bedienenden nicht gefüllt werden. Daher geht
in diesem Regelkreis lediglich die träge Nasse des Geräteteiles 5 selbst sowie des
Unterstützungsmotors 8 und des Tachogenerators 9 ein. Da der Tachogenerator 9 und
der Unterstützungsmotor 8 mit dem Geräteteil 5 aber starr gekuppelt sind, werden
sie as Bestandteil der Masse des Geräteteiles 5 empfunden. Da der Regelkreis in
seinen übrigen Teilen praktisch trägheitslos arbeitet, läßt sich entsprechend der
Stärke des Unterstützungsmotors und der Steilheit seiner Anlaufkennlinie beim Bedienenden
der Eindruck eines bedeutend leichtgängigeren und mit geringerer träger Masse behafteten
Geräteteiles erreichen. Auf diese Weise wird die körperliche Anstrengung und die
Ermüdung des Bedienenden deutlich verringert.
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L e e r s e i t e