DE2828686C2

DE2828686C2 - Kabelführung

Info

Publication number: DE2828686C2
Application number: DE2828686A
Authority: DE
Inventors: Jan Eindhoven Kuipers
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-07-07
Filing date: 1978-06-30
Publication date: 1984-03-29
Also published as: ES471441A1; AU3772578A; CA1100928A; GB2000738B; NL7707541A; SE7807493L; JPS5818857B2; IT7825317A0; IT1096998B; IL55070A0; BE868775A; AR215316A1; IL55070A; BR7804298A; US4343996A; JPS5419197A; DE2828686A1; GB2000738A; ATA484478A; FR2397085A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Kabelführung mit einer relativ zu einer zylinderförmigen Außentrommel drehbaren zylinderförmigen Innentrommel und einer zwisehen den konzentrisch angeordneten Trommeln befindlichen drehbaren zylinderförmigen Kabelführungswalze, deren Zylinderachse parallel zu den Zylinderachsen der Trommeln verläuft und um die ein biegsames Kabel geführt ist, das nahe einem seiner M ffi Enden an einer der Trommeln befestigt ist, wobei die

;^ Kabelführungswalze zwischen der Außenfläche der

P Innentrommel und der Innenfläche der Außentrommel

μ?· auf mit der Innentrommel und der Außentrommel

4| konzentrischen geometrischen Bahnen abwickelbar ist.

ψ Der Begriff »zylinderförmige Trommel« ist in weitem

;,,:■! Sinne zu verstehen. Wie folgender Beschreibung zu

>;■■ entnehmen ist, werden auch Sektoren von Trommeln —

^: ' also nicht rotationssymmetrische Körper mit gleicher

Funktion — von dem erwähnten Begriff erfaßt. Im f>5 ν allgemeinen könnte man von gekrümmten Führungsbahnen reden.
".■ Eine Kabelführung der eingangs erwähnten Art

eignet sich beispielsweise für Anwendung in Anlagen für Röntgendiagnostik und Röntgentherapie, für die Führung von Kabeln, die relativ zueinander drehbare Teile miteinander verbinden, wobei die Größe der relativen Rotation meistens zwischen einem Bruchteil einor Umdrehung und einigen vollständigen Umdrehungen liegt Das Kabel kann sowohl biegsame elektrische Adern als auch biegsame Adem für den Transport von Gasen und Flüssigkeiten enthalten. Bei relativer Rotation der Innentrommel gegen die Außentrommel wickelt sich die Kabelführungswalze also auf der Außenfläche der Innentrommel und auf der Innenfläche der Außentrommel ab, wobei die Wickelabstände der Xabelführungswalze an der Außenfläche der Innentrommel und an der Innenfläche der Außentrommel gemessen einander gleich sind. Das um die Kabelführungswalze geführte Kabel wickelt sich abhängig von der gegenseitigen Drehrichtung von der Innentrommel auf die Außentrommel oder von der Außentrommel auf *^*^ä Innsntroinrnsl ab.

Aus der niederländischen Patentanmeldung 2 46 987 ist eine Kabelführung der eingangs erwähnten Art bekannt bei der die Innentrommel, die Außentrommel und die Kabelführungswalze reibungsgekoppelt sind. Hierzu ist die Kabelführungswalze mit einer Außenfläche versehen, die über die Außenfläche der Innentrommel und über die Innenfläche abwickelbar ist Diese Flächen sind aufgerauht, um im Betrieb Rutschen zu verhindern.

In einer Anordnung für Röntgendiagnostik oder Röntgentherapie beispielsweise sind die Durchmesser der Innentrommel und der Außentrommel - die beide einen Patienten umfassen können müssen — und also auch der Durchmesser der Kabelführungswalze verhältnismäßig groß. Bei der bekannten Kabelführung in Anordnungen mit verhältnismäßig großen Trommelabmessungen muß die Genauigkeit bei der Herstellung zum Erhalten einer rutschfreien .Kopplung groß sein, wodurch sich eine derartige Kabelführung verhältnismäßig stark verteuert.

Es sei bemerkt, daß aus der GB-PS 11 27 191 eine Kabelführung der eingangs erwähnten Art bekannt ist, bei der eine Anzahl drehbarer Kabelführungswalzen auf einem Träger montiert sind, die an sich um eine Achse drehbar sind, die mit den Trommelachsen zusammenfällt. Bei einer Drehung von Innentrommel und der Außentrommel gegeneinander wird der Träger mit Hilfe einer Zahnscheibenübertragung mit sechs Schlupfkupplungen und sechs Klinkenradkupplungen angetrieben. Durch das Auftreten eines bestimmten Schlupfvoriranges in den Kupplungen ist das biegsame Kabel, das sowohl an der Innentrommel als auch an der Außentrommel befestigt ist, bei gegenseitiger Rotation der Trommeln stets gespannt gehalten. Das biegsame Kabel wird ohne »Kabelsalat« im Raum zwischen den beiden Trommeln in Abhängigkeit von der gegenseitigen Drehrichtung von der Innentrommel auf die Kabelführungswalzen oder von den Kabelführungswalzen auf die Innentrommel gewickelt. Diese Kabelführung besitzt jedoch eine verhältnismäßig große Anzahl beweglicher Teile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine exakte Abwicklung der Kabelführungswalze bei geringer Anforderung an die Genauigkeit der Trommeldurchmesser zu erzielen. Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Kabelführung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Außenfläche der Kabelführungswalze zumindest teilweise mit einer elastischen

Materialschicht bedeckt ist Vorzugsweise besteht diese Schicht aus Schaumstoff. Durch Verkleiden der Kabelführungswalze mit einer elastischen Schicht können Herstellungstoleranzen im Außendurchmesser der Innentrommel, im Innendurchmesser der Außentrommel und im Durchmesser der Kabelführungswalze verhältnismäßig groß sein.

Eine erfindungsgemäße Kabelführung eignet sich besonders fur gedrängten Einbau in eine medizinische Anlage mit einer in bezug auf ein Gestell drehbaren Strahlungsquelle, die mit Hilfe eines biegsamen Kabels mit einer elektrischen Versorgung verbunden ist

Ein besonderes Anwendungsbeispiel der Kabelführung nach der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine medizinische Anlage für Computertomographie, die mit einer erfindungsgemäßen Kabelführung ausgerüstet ist

Fig.2 einen Querschnitt längs der Linie II-II der in F i g, 1 dargestellten Anlage,

Fig.3 ein biegsames mehradriges Kabel, das sich für Verwendung in der Kabelführung nach den F i g. 1 und 2 besonders eignet und

Fig.4 eine schematische Veranschaulichung eines besonderen Effektes, der bei einer Kabelführung nach der Erfindung festgestellt wurde.

F i g. 1 und 2 zeigen einen Längsschnitt bzw. einen Querschnitt durch eine medizinische Anlage für Computertomographie, in der ein Patieni 1, der auf einem Untersuchungstisch 2 liegt, von einem flachen fächerförmigen Röntgenstrahlenbündel 3 durchstrahlt wird, das ein Röntgenstrahier 4 ausstrahlt Die vom Patienten durchgelassene Strahlung wird mit einem Röntgendetektor 5 gemessen, der eine auf einem Kreisbogen geordnete Folge von Detektionselementen 6 enthält Der Röntgenstrahier 4 und der Röntgendetektor 5 werden bei der Untersuchung simultan um eine senkrecht auf dem Röntgenstrahlenbündel 3 stehende Achse 7 gedreht. Mit Hilfe eines Computers wird aus den vom Röntgendetektor 5 gelieferten Informationen die Dichteverteilung des Patienten im durchstrahlten, scheibenförmigen Teil berechnet. Eine genaue Berechnung kann durchgeführt werden, wenn die Röntgenquelle 4 und der Röntgendetektor 5 über einen Winkel von ungefähr 400° gedreht werden. 7.u diesem Zweck sind der Röntgenstrahier 4 und der Röntgendetektor 5 mit einem Ring 8 verbunden, der auf in einem Gestell 9 befindlichen Rollen 10 gelagert ist und mit Hilfe eines Antriebsmotor 11 um die Achse 7 drehbar ist

Der Röntgenstrahier 4 und der Röntgendetektor 5 sind mit Geräten 13, zu denen u. a. eine Hochspannungsversorgung für den Röntgenstrahier gehört, mittels eines biegsamen mehradrigen Kabels 12 verbunden, das im Gestell 9 durch eine Kabelführung 14 aufgenommen ist. Die Kabelführung 14 enthält eine am Ring 8 befestigte zylinderförmige Innentrommel 15, eine am Gestell 9 befestigte zylinderförmige Außentrommel 16 und eine zwischen der Innentrcmmel und der Außentrommel eingeklemmte zylinderförmige Kabelführungswalze 17. Die Innentrommel 15 und die Außentrommel 16 sind konzentrisch angeordnet, und ihre Zylinderachsen fallen mit der Achse 7 zusammen. Die Zylinderachse der Kabelführungswalze 17 verläuft parallel zur Achse 7. Das Kabel 12 ist um die Kabelführungswal/e 17 geführt, nahe einem Ende 18 an der Innentrommel 15 und nahe einem Ende 19 an der Außentrommel 16 befestigt Bei einer Drehung zwischen der Innentrommel und der Außentrommel verschiebt sich die Mitte der Kabelführungswalze längs einer zu der Innentrommel und der Außentrommel konzentrischen geometrischen Bahn 20. Nachstehender Beschreibung ist zu entnehmen, daß es bei einem Durchmesser der Innentrommel 15, der zweimal so groß wie der Durchmesser der Kabelführungswalze 17 ist f""^!r eine 400°-Rotation des Röntgenstrahlers 4 und des Röntgendetektor 5 um die Achse 7 ausreichend ist wenn die Außentrommel 16 einen Halbzylinder (eine

κι halbe Zylindertrommel) und die Innentrommel einen Dreiviertelzylinder (Dreiviertelzylindertrommel) bildet Die Kabelführungswalze 17 ist mit einer elastischen

Schicht 21 verkleidet wodurch Herstellungstoleranzen am Durchmesser der Innentrommel 15, der Außentrommel 16 und der Kabelführungswalze 17 verhältnismäßig groß sein können. Die Innentrommel 15 und die Außentrommel 16 sind mit kreisförmigen Flanschen 22 bzw. 23 versehen, zwischen denen die Kabelführungswalze 17 geführt ist so daß die Toleranzen beim Ausrichten der Zylinderachsen drr Innen- und Außentrommei gegeneinander verhältnismäßig groß sein können. Das biegsame Kabel 12 ist zwischen der Außenfläche der Innentrommel 15 der mit einer elastischen Schicht 21 versehenen Außenfläche der Katelführungswalze 17 und der Innenfläche der Außentrommel 16 eingeklemmt Festgestellt wurde, daß diese Art des Einklemmens des Kabels sich stabilisierend auswirkt auf die Wirkung der Kabelführung. Es hat sich nämlich gezeigt daß für den Fall, daß sich die Kabelführungswalze durch eine beliebige Ursache nicht vollständig in der Schleife des Kabels befindet ein sogenannter »Klettereffekt« bei der Bewegung der Kabelfühmngswalze auftritt, wodurch die Walze stets nach einiger Zeit wieder in die Kabelschleife zurückge-

kehrt ist Anhand der Drehwinkelgleichungen und der F i g. 4 wird später näher erläutert weiche Ursache beim erwähnten Klettereffekt vermutet wird.

Der Röntgenstrahier 4 und der Röntgendetektor 5 sind an einem Rahmen 24 befestigt, der mit Schlitten in Führungen 26 verschiebbar ist, die an der Innentrommel i5 montiert sind. Die Schlitten 25, die beispielsweise von einem Elektromotor auf eine an sich übliche Weise angetrieben werden können, sind in einer Richtung verschiebbar, die mit den Bezugsiiffcrn 27 bezeichnet ist. Durch die Verschiebung des Rahmens 24 in bezug auf den Patienten 1 kann die Größe des untersuchten Teils des Patienten geändert werden (geometrische Vergrößerung). Wenn dabei alle Detektionselemente 6 benutzt bleiben, wird die Genauigkeit, mit der die

so Dichteverteilung berechnet werden kann, bei einer Verringerung des untersuchten Teils des Patienten größer werden und bei einer Vergrößerung abnehmen, Diese Freiheit zur beliebigen Änderung der Genauigkeit der Dichteverteilungsberechnung ist bei Conputertomographie wichtig.

Fig.3 zeigt ein biegsames Kabel 12, das zehn nebeneinander liegende Adern 31 enthält, die in einem rechteckigen Querschnitt angeordnet sind. Die Adern 31 werden, in Längsrichtung des Kabels gesehen, durch Klemmen 32 zusammengeklemmt, die in regelmäßigen Abständen voneinander liegen und sich senkrecht zur Längsrichtung des Kabels erstrecken. Die Klemmen 32 besitzen zwei Teile 33, die mit Schrauben 34 auf die Kabeladern gekhmmt werden. Die Teile 33 der Klemmen 32 sind mit derart dimensionierten Ausnehmungen 35 versehen, daß die Mitten der Adern 31, in einem Querschnitt am Ort der Klemmen gesehen, auf einer Geraden lieeen. die nahezu parallel zu der

Drehachse 7 verläuft. Eine derartige Anordnung verhindert eine möglicherweise ungleichmäßige mechanische Belastung der verschiedenen Adern. Die Sammlung derartiger gerader Linien, die durch Zusammennehmen aller Querschnitte des Kabels erhalten wird, bildet die sogenannte neutrale Ebene der mechanischen Belastung des gebogenen Kabels. Die Mitten der gesonderten Adern liegen nahezu in dieser gekrümmten Ebene. Zur Erläuterung der Wirkung der Kabelführung werden nachstehend Winkelverdrehungsvergleichungen abgeleitet (siehe F i g. 4).

Der relative Drehwinkel der Innentrommel 15 gegen die Außentrommel 16 um die Achse 7 ist mit θι bezeichnet. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel mit fest angeordneter Außentrommel 16 ist θι also gleich der absoluten Drehwinkel der Innentrommel 15 um die Achse 7. Die Kabelführungswalze ist mit einem Kreis 42 mit dem Radius r und die Innentrommel mit einem Kreis 40 mit dem Radius R gezeichnet. Die Radien rund R beziehen sich auf die erwähnte neutrale Ebene des Kabels 12. Das biegsame Kabel 12 ist zwischen der Außenfläche 44 der Innentrommel 15, der Außenfläche 45 der Kabelführungswalze 17 und der Innenfläche 46 der Außentrommel 16 eingeklemmt. Bei einer Drehung zwischen Innentrommel und Außentrommel um den Winkel θι rollt die Kabelführungswalze 17 über die Außenfläche 44 der Innentrommel 15 und über die Innenfläche 46 der Außentrommel 16. Das um die Kabelführungswalze 17 geführte Kabel 12 rollt dabei in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Innentrommel 15 zur Außentrommel 16 oder umgekehrt. Der Drehwinkel der Mitte der Kabelführungswalze 17 um die Achse 7 bei der Verschiebung über die geometrische Bahn 20 wird mit Θ2, und der Drehwinkel der Kabelführungswalze 17 um die eigene Achse mit Θ3 bezeichnet. Bei einer Drehung θι der Innentrommel 15 gegen die Außentrommel 16 in dem in Fig.4 angegebenen Sinne wird von der Außentrommel 16 die Kabellänge θ₂ · (R + 2 r) abgerollt. Diese Länge ist gleich der Kabellänge θ₃ · r des Kabels, das die ⁴« Kabelführungswalze 17 transportiert, und auch gleich der Kabellänge (θ, -θ₂) ■ R des Kabels, das sich die auf die Innentrommel 15 aufwickelt. Es folgt daraus:

und

Θ₃· γ=

β,.

15 einen Kabelabschnitt mit einer Länge InR- (400 — 133)/360 aufnehmen. Im erwähnten Beispiel genügt es daher, daß die Außentrommel 16 die Form eines Halbzylinders und die Innentrommel 15 die Form eines Dreiviertelzylinders hat.

Vermutet wird, daß bei der Verkleidung der Kabelführungswalze 17 mit einer elastischen Schicht 21 das Kabel 12 diese Schicht durch seine Steifheit eindrückt, wenn der Drehsinn θι dem Drehsinn gemäß F i g. 4 entgegengesetzt ist. Das Kabel 12 verläuft dabei wie (mit der Bezugsziffer 49) übertrieben angegeben ist. Dies bedeutet, daß der wirksame Durchmesser der Kabelführungswalze 17 kleiner und der wirksame Durchmesser der Innentrommel 15 größer wird. Sei diese Abnahme bzw. dieser Anstieg gleich Δ, so gilt für die Verdrehung θ₂' der Kabelführungswalze 17:

R + Λ

+ r-l/2A)

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Diese Gleichungen gelten auch bei einer Drehung in entgegengesetztem Sinne.

Aus der Gleichung ist klar ersichtlich, daß ein Drehwinkel Θ, von 400°. der bei dem in Fig. t und 2 angegebenen Computeriomographen gewünscht würde, eine Verdrehung Θ2 der Kabelführungswalze 17 über die geometrische Bahn 40 von 133° bewirkt, wenn R = Ir. Bei dieser Verdrehung muß die Innentromme!

Θ',

so daß θ[ > θ₂.

Die Formel zeigt also, daß die Kabelführungswalze 17 bei einer Verdrehung der Trommeln 15 und 16 in entgegengesetzter Richtung wie in Fig.4 dargestellt schneller mit der Innentrommel 15 mitdreht als bei einer Drehung in dem in Fig.4 angegebenem Sinne. Dies würde aiso tatsächlich bedeuten, daß die Kabelführungswalze 17 die Schleife im Kabel 12 ununterbrochen aufsucht (Klettereffekt), was sich stabilisierend auf die Wirkung der Kabelführung auswirkt.

Bei der Anwendung der Kabelführung bei einer medizinischen Anlage gemäß den Fig. 1 und 2 wurde die bereits erwähnte Tatsache ausgenutzt, daß die Innentrommel nur ein Dreiviertelzylinder und die Außentrommel ein Halbzylinder zu sein braucht. Die SyniiTictricünie des Rahmens 24 geht nämlich durch die Mitte der dadurch freigebliebenen Kreissektoren. Diese Sektoren werden beim Verschieben des Röntgenstrahlen 4 zur Achse 7 hin benutzt, wenn die geometrische Vergrößerung geändert wird. Hiermit wird also die bereits beschriebene und sehr gewünschte Freiheit zum Anpassen der Genauigkeit der Dichteverteilungsberechnung erhalten.

Es sei bemerkt, daß durch die Verwendung einer sektorförmigen Innentrommel und einer sektorförmigen Außentrommel ein verhältnismäßig flacher (siehe F i g. 1) Aufbau erreicht wird.

Auch in den bereits seit langem bekannten sogenannten Ringstativen bietet die Kabelführung nach der Erfindung den Vorteil einer einfachen Integrier ung in den übrigen Teil des Aufbaus, so daß sich ein gedrängter Aufbau des Ganzen ergibt Im allgemeinen ist die Kabelführung an solchen Stellen anwendbar, an denen zwischen verhältnismäßig drehbaren Teilen Energie über Kabel übertragen werden muß. Diese Energie kann sowohl elektrisch, pneumatisch als auch hydraulisch sein.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kabelführung mit einer relativ zu einer zylinderförmigen Außentrommel drehbaren zylinderförmigen Innentrommel und einer zwischen den konzentrisch angeordneten Trommeln befindlichen drehbaren zylinderförmigen Kabelführungswalze, deren Zylinderachse parallel zu den Zylinderachsen der Trommeln verläuft und um die ein biegsames Kabel geführt ist, das nahe einem seiner Enden an einer der Trommeln befestigt ist, wobei die Kabelführungswalze zwischen der Außenfläche der Innentrommel und der Innenfläche der Außentrommel auf mit der Innentrommel und der Außentrommel konzentrischen geometrischen Bahnen abwik- is kelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der Kabelführungswalze (17) zumindest teilweise mit einer elastischen Materialschicht (Ä)bedeckt ist

2. KabelfQhrung nach Anspruch J₁ dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Materialschicht (21) aus Schaumstoff besteht

3. Kabelführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das biegsame Kabel (12) zwischen der Außenfläche der Innentrommel (15), der Außenfläche der Kabelführungswalze (17) und der Innenfläche der Außentrommel (16) eingeklemmt ist

4. Kabelführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Trommeln (15, 16) n<H kreisförmigen Flanschen (22, 23) versehen ist, zwischen denen die Kabelführungswalze (17) geführt ist

5. Kabelführung nach Anspcuch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das biegsame Kabel (12) eine Anzahl nebeneinander liegender Adern (31) enthält, die durch in der Längsrichtung des Kabels in regelmäßigen Abständen angeordnete, sich senkrecht zur Längsrichtung des Kabels erstreckenden Klemmen (32) zusammengeklemmt sind, wobei in einem Querschnitt am Ort der Klemmen (32) die Mitten der Adern (31) auf einer Geraden liegen, die nahezu parallel zu den Zylinderachsen der Trommeln verläuft.