Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen verbesserten
Mechanismus zum Einstellen der Neigung des Gestells oder
Portals eines CT-(rechnergestützten Tomographie-)Abtasters.
Hintergrund des Stands der Technik
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Gemäß Fig. 4 umfaßt ein an sich bekanntes Gestell (oder
Portal) zur Verwendung bei einem CT-(rechnergestützten
Tomographie-)Abtaster einen Strahlungsprojektionsabschnitt 6,
einen Detektorabschnitt 7 zum Detektieren bzw. Erfassen der
durch ein zu untersuchendes Objekt 3 hindurch übertragenen
Strahlung, eine (nicht dargestellte) Dreheinheit zum Drehen
des Projektionsabschnitts 6 und des Detektorabschnitts 7 um
eine zylindrische Öffnung 5 zum Abtasten des Objekts 3 sowie
einen (nicht dargestellten) Neigungseinstellmechanisums. Der
Projektionsabschnitt 6 enthält eine(n) Strahlungsquelle bzw.
Strahler und einen Kollimator 2, welcher die aus dem Strahler
1 aus tretende Strahlung zu einem fächerförmigen Strahl S
formt, der auf das Objekt 3 gerichtet wird. Dieses Objekt
wird mittels einer Wiege oder Liege 4 in die Öffnung 5
eingeführt. Der Neigungseinstellmechanismus dient zum Neigen des
Gestells selbst nach vorn oder hinten, so daß die Ebene des
fächerförmigen Strahls S zu der Richtung, in welcher das
Objekt 3 eingeführt ist, hin oder von ihr hinweg geneigt wird,
wobei diese Richtung mit dem Pfeil X bezeichnet ist.
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Hauptabschnitte des herkömmlichen
Neigungseinstellmechanismus sind in den Fig. 5(a) und 5(b) dargestellt. Fig. 5(a)
ist eine Rückseitenansicht des Gestells, d. h. eine Ansicht
aus der Richtung, welche der durch den Pfeil X bezeichneten
Richtung entgegengesetzt ist. Fig. 5(b) ist eine
Seitenansicht des Gestells.
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Der Neigungseinstellmechanismus besteht hauptsächlich
aus zwei Hauptarmen 13, 14 und einem Antriebsabschnitt 17,
welcher die Arme 13 und 14 gleichzeitig vorwärts oder
rückwärts neigt. Der Arm 13 weist an seinem einen Ende einen
bogenförmigen Umfangsabschnitt auf, der auf zwei Rollen 11
läuft, die an einer Seitenplatte 10 drehbar gelagert sind.
Das andere Ende ist mit einem Rahmen 12 verbunden, um die
eine Seite des Rahmens 12 zu halten oder zu stützen. Der Arm
14 hält (stützt) die andere Seite des Rahmens 12 und läuft
auf zwei Rollen 15, die an einer Seitenplatte 16 drehbar
gelagert sind. Eine (nicht dargestellte) zylindrische Welle ist
am Rahmen 12 über (nicht dargestellte) Lager gelagert. Der
Rahmen 12 trägt den Strahlungsprojektionsabschnitt 7 und den
Detektorabschnitt 7 über die zylindrische Welle, wie dies in
Fig. 4 gezeigt ist. Der Antriebsabschnitt 17 umfaßt einen
durch einen (nicht dargestellten) Steuerabschnitt
(an)gesteuerten Elektromotor 18, eine unmittelbar mit der Welle des
Motors gekoppelte Riemenscheibe 19, ein Schneckengetriebe 20,
eine unmittelbar mit der Eingangswelle des Schneckengetriebes
20 gekoppelte Riemenscheibe 19, ein Schneckengetriebe 20,
eine unmittelbar mit der Eingangswelle des Schneckengetriebes
20 gekoppelte Riemenscheibe 21, ein unmittelbar mit der
Ausgangs- oder Antriebswelle des Schneckengetriebes 20
gekoppeltes Kettenrad 22, eine durch Lager 26 und 27 gehaltene bzw.
gelagerte Verbindungswelle 28, einen um die Riemenscheiben 19
und 21 herumgelegten Zahnriemen 29, eine um die Kettenräder
22 und 23 herumgelegte Kette 30, eine weitere, um das
Kettenrad 24 herumgelegte Kette 32 sowie eine weitere, um das
Kettenrad 25 herumgelegte Kette 34. Die Kettenräder 23 und 24
sind starr am einen Ende der Verbindungswelle 28 befestigt,
während das Kettenrad 25 starr an deren anderem Ende
befestigt ist. Das eine Ende der Kette 32 ist am Hauptarm 13, ihr
anderes Ende an einer Trommel 31 zum Aufwickeln der Kette
befestigt. Auf ähnliche Weise ist das eine Ende der Kette 34
am Hauptarm 14 befestigt, während ihr anderes Ende an einer
Trommel 33 zum Aufwickeln der Kette angebracht ist. Ein durch
den Rahmen 12, die Hauptarme 13, 14 sowie andere Bauteile
gebildeter Portal- oder Gestellmechanismus wird durch den
Motor 18 um das Zentrum O&sub1; eines abgetasteten Bereichs oder
Abtastbereichs in einer durch den Pfeil A&sub1; oder A&sub2;
angedeuteten Richtung gedreht. Der Schwerpunkt des Gestellmechanismus
liegt an einer vom Zentrum O&sub1; verschiedenen Stelle O&sub2;. Wenn
der Gestellmechanismus keiner Behinderung unterworfen ist,
kann er sich frei in der durch den Pfeil A&sub2; angedeuteten
Richtung drehen.
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Wenn im Betrieb des Gebildes mit dem oben beschriebenen
Aufbau der Steuerabschnitt einen Befehl zum Ansteuern
(Antreiben) des Motors 18 ausgibt, so daß die Kette 32 auf die
Trommel 31 aufgewickelt werden kann, wird über die
Verbindungswelle 28 auch die Kette 34 angetrieben. Demzufolge
werden die Hauptarme 13 und 14 gleichzeitig in der durch den
Pfeil A&sub1; angedeuteten Richtung verdreht. Wenn der Motor 18 in
einer solchen Richtung angesteuert wird, daß die Kette 32
abgespult wird, wird auch die Kette 34 abgespult. Dies
ermöglicht es den Armen 13 und 14, sich unter ihrem Eigengewicht
zusammen in der durch den Pfeil A&sub2; angedeuteten Richtung zu
verdrehen bzw. zu verschwenken. Durch Steuerung des Betriebs
des Motors 18 auf diese Weise unter dem Befehl des
Steuerabschnitts kann der Gestellmechanismus in der oder aus der
Richtung X, in welcher das zu untersuchende Objekt eingeführt
ist, geneigt werden.
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Beim herkömmlichen Gestell für den CT-Abtaster besteht
der Antriebsabschnitt 17 aus einer großen Zahl von
Bauelementen, einschließlich des Motors, der Riemenscheiben, des
Zahnriemens, des Schneckengetriebes, der Kettenräder, der Ketten,
der Verbindungswelle sowie der Trommeln zum Aufwickeln der
Ketten. Das Gestell ist daher kostenaufwendig in der
Herstellung. Außerdem besitzt es einen komplexen Aufbau. Zudem ist
es dabei schwierig, hohe Zuverlässigkeit oder Sicherheit zu
gewährleisten, weil schnell verschleißende Ketten verwendet
werden.
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Die US-PS 4 177 382 offenbart ein rechnergestütztes
Tomographiegerät für medizinische radiographische Zwecke,
umfassend ein Gestell oder Portal, das mittels eines Zylinders
an jeder seiner beiden Seiten betätigt wird.
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Die US-PS 4 475 072 offenbart einen Röntgentisch mit
einem auf einer Basis für Vertikalbewegung montierten
Hebewerk, wobei eine übermäßige Belastung von Kugel-Schnecken-
Trieben durch zwei Gasfedern vermieden wird.
Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung
eines Gestells (oder Portals) zur Verwendung bei einem CT-
Abtaster, mit einem Neigungseinstellmechanismus, der
wirtschaftlich herzustellen und höchst (betriebs)zuverlässig und
sicher ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Gestell für einen
CT-Abtaster mit den Merkmalen nach dem Anspruch 1 gelöst.
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Das Gestell gemäß der Erfindung umfaßt miteinander
verbundene Hauptarme 13 und 14, einen eine Antriebsachse
(-stange) 47 aufweisenden Antriebszylinder 43 zur Ausübung einer
variablen Kraft auf den Arm 14 sowie eine Gasfeder 42, die
auf den anderen Arm 13 eine konstante Kraft ausübt. Die Achse
47 und die Feder 42 wirken zum Neigen der Arme 13 und 14,
ohne eine Verwindungsbewegung zwischen den Armen 13 und 14
herbeizuführen, miteinander zusammen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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In den Zeichnungen zeigen:
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Fig. 1(a) und 1(b) eine Rückseitenansicht bzw. eine
Seitenansicht eines Gestells gemäß der Erfindung,
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Fig. 2(a) bis 2(c) schematische Darstellungen der Art und
Weise, auf welche das Gestell nach den Fig. 1(a) und
1(b) geneigt wird,
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Fig. 3(a) und 3(b) Seitenansichten eines anderen Gestells
gemäß der Erfindung,
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Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines CT-Abtasters
und
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Fig. 5(a) und 5(b) den Fig. 1(a) und 1(b) ähnliche
Darstellungen, die jedoch ein herkömmliches Gestell zeigen.
Beste Ausführungsart der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung ist nachstehend anhand der
Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Die Fig. 1(a) und 1(b)
zeigen ein Gestell (oder auch sog. Portal) gemäß der
Erfindung. Fig. 1(a) ist dabei eine Rückseitenansicht der
Hauptteile des Neigungseinstellmechanismus des Gestells. Fig. 1(b)
ist eine Seitenansicht der Hauptteile des
Neigungseinstellmechanismus. Es ist zu beachten, daß in den Fig. 1(a), 1(b),
5(a) und 5(b) gleiche Bauelemente mit jeweils gleichen
Bezugsziffern bezeichnet sind.
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Bei diesem Beispiel sind Hauptarme 13 und 14 auf Rollen
11 bzw. 15 gelagert und durch eine Verbindungsstange 40
miteinander verbunden. Die Arme 13 und 14 können sich somit
gemeinsam in einer durch den Pfeil A&sub1; oder A&sub2; angedeuteten
Richtung drehen. Die Arme 13 und 14 sind mit einer Gasfeder
42 bzw. einem Zylinder 43 gekoppelt, die auf einer
Basisplatte 41 montiert sind. Der Zylinder 43 weist ein Gehäuse auf,
dessen eines Ende 44 drehbar mit einem Bolzen 46 verbunden
ist, der seinerseits fest an einem Block 45 befestigt ist.
Dieser Block 45 ist an der Platte 41 befestigt. Der Zylinder
43 enthält ferner eine Antriebsachse oder -stange 47, deren
Vorderende drehbar mit einem Bolzen 49 verbunden ist, welcher
an einer fest am Arm 14 angebrachten Platte 48 befestigt ist.
Die Antriebsachse 47 des Zylinders 43 ist mittels eines
Elektromotors 50, der auf ein Steuersignal von einem (nicht
dargestellten) Steuerabschnitt hin arbeitet, für eine
geradlinige Bewegung in einer durch den Pfeil B&sub1; oder B&sub2;
angedeuteten Richtung antreibbar. Die Gasfeder 42 weist ein Gehäuse
auf, dessen eines Ende 51 drehbar mit einem Bolzen 53
verbunden ist, der an einer starr am Arm 13 befestigten Platte 52
montiert ist. Die Feder 42 weist weiterhin eine
Verbindungsstange 54 auf, deren Vorderende 55 drehbar mit einem
Bolzen 57 verbunden ist. Dieser Bolzen 57 ist an einem Block
56 montiert, der an der Basisplatte 41 befestigt ist. In das
Gehäuse der Feder 42 ist unter Druck stehender Stickstoff
oder ein anderes Gas luftdicht eingeschlossen. Diese Feder 42
besitzt eine kleine Federkonstante und ist ausgelegt zur
Lieferung einer gegebenen Kraft in der Ausdehnungs- oder
Ausfahrrichtung der Feder, unabhängig vom Hub der Antriebsachse
47. Die Feder 42 und die Achse 47 des Zylinders 43 teilen
unter sich im wesentlichen gleichmäßig die Kraft auf, die dem
durch das Gewicht des Gestells selbst erzeugten Moment
entgegenwirkt, welches Moment in der durch den Pfeil A&sub2;
angedeuteten Richtung wirkt.
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Wenn der Steuerabschnitt ein Steuersignal zum Ansteuern
des Motors in der Weise erzeugt oder liefert, daß die
Antriebsachse 47 des Zylinders 43 in der durch den Pfeil B&sub1;
angedeuteten Richtung bewegt werden kann (soll), wird der
Hauptarm 14 in der durch Pfeil A&sub1; angedeuteten Richtung
verdreht. Der mit diesem Arm 14 über die Verbindungsstange 40
gekoppelte Arm 13 wird (dabei) ebenfalls verdreht. Da der Arm
13 von der Feder 42 im wesentlichen die gleiche Kraft wie die
auf den Arm 14 ausgeübte Kraft empfängt, verdrehen sich die
Arme 14 und 13, ohne dazwischen eine Verwindungsbewegung
hervorzubringen. Als Ergebnis kann gemäß Fig. 2(b) das Gestell
über einen gewünschten Winkel in Richtung des Pfeils X
vorwärts geneigt werden. Das gleiche ist der Fall, wenn der
Motor 50 in Gegenrichtung läuft, um das Gestell gemäß Fig. 2(c)
rückwärts zu neigen. Die Kraft wird in gleicher Weise auf die
Arme 13 und 14 ausgeübt, um das Drehmoment aufgrund des
Eigengewichts des Gestells abzustützen bzw. abzufangen, so daß
das Gestell geneigt werden kann, ohne daß eine
Verwindungsbewegung zwischen den Armen 13 und 14 auftritt. Fig. 2(a)
veranschaulicht den Zustand, in welchem sich das Gestell in
seiner lotrechten Stellung befindet. Obgleich dabei die
Antriebsachse zum Neigen des Gestellmechanismus nur an einer
Seite des Gestellmechanismus angeordnet ist, kann letzterer
geneigt werden, ohne eine Verwindungsbewegung zwischen den
Hauptarmen auf gegenüberliegenden Seiten des Mechanismus
herbeizuführen.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß die Hauptabschnitte des
Neigungseinstellmechanismus nicht auf das oben beschriebene
Beispiel beschränkt sind. Beispielsweise können, wie in den
Fig. 3(a) und 3(b) gezeigt, auf gegenüberliegenden Seiten
des Rahmens 12 Bolzen bzw. Zapfen 58 und 59 vorgesehen sein,
über welche der Rahmen 12 von Lagern 60 und 61 gehalten bzw.
in diesen gelagert sein kann. In den Fig. 1(a) und 1(b) sowie
Fig. 3(a) und 3(b) sind einander gleiche Bauteile mit jeweils
gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Anstatt durch einen
Elektromotor betätigt zu werden, kann die Achse des Zylinders
auch hydraulisch betätigt werden.
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Mit der vorstehend beschriebenen Erfindung wird ein
Neigungseinstellmechanismus mit einem einfachen
Antriebsabschnitt geschaffen. Damit kann ein CT-Abtastergestell
realisiert werden, dessen Neigungseinstellmechanismus
wirtschaftlich herzustellen und (im Betrieb) höchst zuverlässig
und sicher ist.