DE696460C - genaufnahmen - Google Patents

Description

>iar. Ind.

26 OCT. 1940

AUSGEGEBEN AM
21. SEPTEMBER 1940

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Vr 696460
KLASSE 21c GRUPPE 44

A 86858 VIHbI 21 c

William K. Kearsley in Schenectady, Neuyork, V. St. A., Jiff

ist als Erfinder genannt worden.

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin

bei Röntgenaufnahmen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. Mai 1938 ab
Patenterteilung bekanntgemacht am 22. August 1940

ist in Anspruch genommen

Gegenstand der Erfindung ist ein Zeitschalter für ZeitS'chaltungen kurzer Dauer, insbesondere für selbsttätige Belichtung bei Röntgenaufnahmen, bei denn eine vorzugsweise durch, einen Synchronmotor angetriebene Nockenwelle, auf deren Zeitschaltnocken Kontaktfinger gleiten, die den Stromkreis für eine bestimmte, beliebig kurz einstellbare Zeit schließen, über eine weitere Nocke eine

>o Schaltanordnung betätigt, durch die die Nockenwelle bei Stromschluß während einer beliebig einstellbaren längeren Zeit selbsttätig angehalten, dann weitorgedrcht und, nach Öffnung des durch die Zeitschaltnocken geschlossenen Stromkreises, selbsttätig erst wieder in der Ausgangslage angehalten wird.

Der Schalter nach der Erfindung eignet sich unter anderem insbesondere für Aufnahmen mit Röntgenstrahlen, bei denen eine sehr kurze und exakt eingehaltene Beiichtungszeit erforderlich ist, da es durch ihn ermöglicht wird, Belichtungszeiten von Bruchteilen 'einer Sekunde, z. B. von V120 Sekunde bis von mehreren Sekunden Dauer, zu erzielen, so daß sämtliche in dem Bereich der gewöhnlichen radiographischen Aufnahmen fallende Belichtungszeiten mit Hilfe des Schalters genau eingestellt werden können. Jedoch eignet sich der Schalter auch für andere Einrichtungen, bei denen exakte oder sehr kurze Stromschlüsse erforderlich sind.

Die Abbildung zeigt in zum Teil schema-

tiseher Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. An Hand dieser Abbildung und an Hand von Zahlenbeispielen für die Geschwindigkeit, die- Übersetzungsverhältnisse, für zeitliche Perioden, usw., auf die der Erfindungsgegenstand jedoch keineswegs beschränkt sein, soll, sei der Schälter erläutert. Die Röntgenröhre 11 wird durch die Zuleitungen ι ο über den Transformator 14, der

ίο in Serie mit den Kontakten 15, 16/17 des erfindungsgemäßen Zeitschalters geschaltet ist, von einer Wechiselstromquelle gespeist, deren Frequenz beispielsweise 60 Hertz beträgt. Die Kathode wird von der gleichen Spannungsquelle über den Transformator 12 und den Handschalter 13 geheizt. Die ganze Schaltordnung nach der Erfindung wird durch einen kleinen Synchronmotor 18, der über den Schalter 19 von der gleichen Wechselstromquelle gespeist wird, angetrieben. Dieser Motor soll beispielsweise eine Geschwindigkeit von 1800 Umdrehungen je Minute aufweisen. Mit diesem Motor ist ein Zahnrad

20 -gekuppelt, das im normalen Fall ItS. "rotiert und auf einer Welle 21 gleitet. Das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Motor und dem Zahnrad so,l 20 :1 betragen, so daß das Zahnrad 20 mit einer Geschwindigkeit von 90 Drehungen je Minute oder ii/o Drehungen je Sekunde rotiert. Auf der Welle

21 ist eine Scheibe 24 in der Richtung der Achse gleitend angebracht. An der dem Zahnrad zugewandten Seite dieser Scheibe ist ein Stift 22 befestigt, der bei Anziehen dieser Scheibe durch Einhaken in Löcher 23 des Zahnrades dieses mit der Welle 21 kuppelt. Zur Einkupplung ist ein Solenoid 27 vorgesehen, das die Scheibe 24 mittels einer Gabel 26 und entgegen der Federkraft 25 in Tätigkeit setzt, so daß bei stromlosem Solenoid die Welle 21 stets von dem Zahnrad 20 abgekuppelt ist. Das Zahnrad 20 enthält nach der Abbildung zehn Löcher 23, so daß die Unterbrechung bei Drehung des Rades, durch zwei aufeinanderfolgende Löcher ¹Z₁₅ Sekunde beträgt.

Auf der Welle 21 sind einstellbare Nocken 28 und 29 zur Steuerung der Kontaktfinger 15 und 17 gegen eine Kontaktbrücke 16 aiigebracht. Die Kontaktfinger 15 und 17 sind an Trägern aus Isoliermaterial befestigt, die in der Achse 30 drehbar angeordnet sind. Diese Träger stehen über Rollen 31 mit den Nocken in Berührung und werden durch Federn 32 gegen die Nocken angedrückt. Durch diese Anordnung ist es möglich, durch passende Einstellung der Nocken 28 und 29 Stromschlüsse von einem beliebigen Bruchteil der Umdrehungszeit der Nockenwelle zu bewirken. Bei Drehung der Welle entsprechend der Abbildung gegen den Uhrzeigersinn und bei Einstellung der Nocken entsprechend der Abbildung wird zuerst der Kontakt 17 und dann der Kontakt 15 geschlossen und bei Weiterdrehung der Kantakt 17 und darauf der Kontakt 15 geöffnet. Bei einer derartigen Anordnung kann eine sehr kurze Dauer des Stromschlusses bewirkt werden, ahne daß eine mechanisch unpraktische und söhnelle Bewegung von Kontakten erforderlieh ist, denn die Öffnung und Schließung der Kontakte 15 und 17 geht relativ langsam vonstatten, und ihre Bewegung bleibt stets konstant. Die Dauer des Stromschlusses, also die Zeit, während der beide Kontakte 15 und 17 mit der Brücke 16 in Berührung stehen, kann, sehr kurz durch die Einstellung einer oder beider Nocken auf der Nockenwelle eingestellt werden. ·

Wie oben bereits dargelegt, tritt bei der Drehung des Zahnrades in ¹Z₁₅ Sekunde das nächste Loch des Rades 20 an die Stelle eines vorhergehenden. 'Bei einer Frequenz von 60 Schwingungen je Sekunde des Hauptstromes schwingt die Spannungswelle in Veo Sekunde einmal, so daß die Zeitdauer zwischen jeder Kupplung ein ganzes Vielfaches einer einmaligen Wellenschwingung ist. In dem hier angeführten Beispiel schwingt also die Spannungswelle während der Zeitdauer zwischen jeder Kupplungsmöglichkeit viermal, während der Nullpunkt achtmal durc'hschritten wird. Folglich ist es möglich, die Nocken, die mit dem Synchronmotor gekuppelt sind, so einzustellen, daß, wenn die Kupplung eingeschaltet ist, der Hauptstrom dann geölinet oder geschlossen wird, wenn die Spannungswellc durch den ■ Nullwert oder einen anderen bestimmbaren, stets gleichen Pliasenpunkt der Welle geht. 1°" Eine derartige Einstellung wird stets ohne Rücksicht darauf, welches Loch des Zahnrades 20 den Stift 22 aufnimmt, eingehalten, weil der Zeitraum, in dem ein Loch an die Stelle der vorhergehenden tritt, einem ganzen Vielfachen einer Wellenschwingung entspricht.

Zur Einstellung der Nocken, beispielsweise zum Öffnen des Stromkreises bei dem Nullwert, wird der Stromkreis geschlossen und werden darauf die Nocken mittels des SynchronmO'tors in Tätigkeit gesetzt. Die Nocke 29, die die öffnungsnockc ist, wird nun derart eingestellt, bis ein Minimum der BogcnbilduiTg zwischen den Kontakten 16 und 17 bei öffnen des Stromkreises vorhanden ist. Dies wird stets dann der Fall sein, wenn beim öffnen des Stromkreises'die Spannungswelle den Nullpunkt oder wenigstens einen Phasenpunkt in der Nähe des Nullpunktes durchschreitet. Nachdem die Nocke 29 eingestellt ist, wird die Nocke 28 derart be-

festigt, daß die gewünschte Dauer des Stromschlusses erhalten wird. Zur bequemen Einstellung ist es vorteilhaft, eine Skala 32 an dear Endfläche dieser Nocke anzubringen. Eine genaue Einstellung der Nocken, um die Öffnung oder Schließung des Stromes an einem bestimmten Phasenpunkt der Spannungswelle zu bewirken, kann auch mittels eines Oszillographen vorgenommen werden. Mit der Anordnung nach der Erfindung ist es bei entsprechender Einstellung der Xocke 28 zu der Nocke 29 möglich, den Stromkreis während einer Umdrehung der Nockenwelle 21 in einer Zeit von null Sekun· den aufwärts bis zu der Zeitdauer einer halben Drehung der Nockenwelle, also- in dem angeführten Beispiel in einer Zeit von ¹ - Sekunde, zu schließen.

Es ist vorteilhaft, daß die Nockenwelle, nachdem der Stromkreis geöffnet ist, automatisch, anhält. Weiterhin ist es wünschenswert, einen Stromschluß von einigen ' Sekunc!_n Dauer zu erhalten. Um dies zu erreichen, ist eine dritte Nocke 33 an der Nockcnwelle 21 vorgesehen, die je zwei Kontaktteile 34 und 35 abwechselnd öffnet und schließt. Diese Kontaktteile sind mit dem Solenoid 27 in' Reihe geschaltet. Bei geöffneten Kontakten 15, 16, 17 soll durch Einstellung der Nocke 33 der Schalter 34 geschlossen sein, während bei geschlossenen Kontakten 15, 16, 17 die Kontakte 35 sich berühren. Durch diese Anordnung bestimmt ■ die Nocke 23 die Zeit des Stillstandes der Welle 21 und der Nocken 28 und 29, da die Kontaktteile 34 mit Einsclialtkontakten 36 und die Kontaktteile 35 mit den Ausschaltkontaktcn 37 in. Serie geschaltet sind. Die Kontaktteile 36 sind außerdem mit den Kontaktteilen 38, Kontaktteile 37 mit den Kontaktteil cn 39 verbunden. Zwischen den beiden Kontaktteile« 38 und 39 ist ein Umschalthebel 40 angebracht, der vorteilhaft als Fußschalter ausgebildet ist.

Die Ein- oder Ausschaltkontak'.e 36 und 37 werden durch eine die Belichtungszeit begrenzende Anordnung kurzgeschlossen. Diese Anordnung besteht aus dem Triebwerk 41 bis 45, das von dem Synchronmotor iS angetrieben wird. In diesem Triebwerk ist eine Kupplung 46 vorgesehen, die im Ruhezustand durch die Feder 47 ausgelöst ist. Zur Emkupplung ist ein Hebel 4S vorgesehen, der die Kupplung mittels des Solenoids 49 in dem Augenblick einschaltet, in dem der Fußhebel 40 mit dem Koivtaktteil 38 in Berührung kommt. Durch das Triebwerk wird ein Arm 50, der durch den Stift 51 arretiert wird, in Uhrzeigerrichtung über die Einschaltkontakte 36 bis zu den Ausschaltkontaktcn 27 bewegt, der diese Kontakte mittels des Stiftes 54 kurzschließt. Die Einschaltkontakte 36 sind feststehend angeordnet, während die Ausschaltkontakte 37 auf demselben Kreise drehbar sind, den der Stift 54 am Arm 50 beschreibt, so__daß_durch- die Einstellung des Kontaktes 27 die gewünschte Stromschlußzeit erreicht wird. Es ist vorteilhaft, auf dem Isolierarm 52 ·εϊηεη Zeiger 53 anzubringen, der an einer Skala 51 die entsprechenden Zeiten für die Schließungsdauer anzeigt. Zwischen dem Triebwerk 41 bis 45· ist eine Spiralfeder 5 5 derart angebracht, daß sie den Arm 50 nach Auslösen des Schalters 40 in die Anfangsstellung zurückzieht.

Sind die Nocken 28 und 29 derart eingestellt, daß sie bei jeder vollen Umdrehung der Nockenwelle während Vis Sekunde den Stromkreis schließen, das ist die Zeit, in der bei stromlosem Solenoid ein Loch des Zahnrades 20 an. die Stelle des vorhergehenden tritt, so sei diese Zeit von ¹Z₁₅ Sekunde für den Schalter als Zeiteinheit bezeichnet, die durch die Entfernung des ersten. Skalen-Striches von dem Nullstrich auf der Skala 51 angezeigt wird. Der Zeitraum der Bewegung des Armes 50 vom Nullstrich bis zum zAveiten Skalenistrich soll zwei Zeiteinheiten oder ²/_L5 Siekunden betragen. Es ist hiernach selbstverständlich, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Synchronmotor 18 und dem Arm 50 derart ist, daß der Arm 50 sich von einem Skalenstrich bis zum nächsten Skalenstrich in der Zeit bewegt, in der das Zahnrad 20 an der Nockenwelle ³/io Umdrehung macht.

An Hand von Beispielen sei der Schalt^ Vorgang erläutert. Auf der Abbildung ist die "gänze'Schaltanordnung in Ruhestellung dargestellt. Zunächst' wird nun der Zeiger 53 dem der gewünschten Zeitdauer entsprechenden Skalenstrich gegenübergestellt, sodann wird der Schalter 13 zum Aufheizen, der Kathode geschlossen; anschließend wird der Schalter 19 geschlossen, so· daß über den Synchronmotor das Zahnrad 20 in Drehbewegung gesetzt wird. Bei Einschaltung des Fußhebels 40 auf den Kontakt 38 wird das Solenoid 49 in den Stromkreis eingeschlossen.; clic Kupplung 46 wird eingeschaltet, und der Arm 50 bewegt sich im Uhrzeigersinn von der Arretierung 51 zu dem Einschaltkontakt 36. Sobald diese Kontaktteile 36 geschlossen sind, fließt der Strom durch das Solenoid 27 über die Kontaktteile 34, so daß die Platte 24 mit dem rotierenden Rad 20 mittels des Stiftes 22 gekuppelt wird, der in das erste Loch des Zahnrades eintritt. Die Nockenwelle rotiert nun entgegen dem Uhrzeigersinn. Zunächst schließen sich die Kontakte 17 und 16. Durch die darauf folgende Kontaktherstellung zwischen dem Kontaktfinger 15 und der

Brücke 16 wird der Hauptstromkreis für die Röntgenröhre geschlossen. Inzwischen hat die Nocke 33 eine halbe Umdrehung ausgeführt, die Kontaktstelle 34 wird geöffnet, so daß der Stromkreis über -das Solenoid 27 unterbrochen wird und die Welle stillsteht. Gleichzeitig wird die Kontaktstelle 3 5 geschlossen. Dear Arm 50 bewegt sich weiter bis zu den Kontaktteilen 37, die er nach der gewünschten Zeitdauer kurzschließt, so daß t das Solenoid 27 wieder Strom führt, die Kupplung der Nockenwelle wieder eingeschaltet und der Stromkreis der Röntgenröhre geöffnet wird. Die Kontaktteile werden nach einer weiteren halben Umdrehung geöffnet, . so daß das Solenoid wieder stromlos wird und die Welle bei geöffneten Schaltern 15, 16, 17 zum Stillstand kommt. Durch Öffnung des Schalthebels 40 wird das Solenoid 49 stromlos, die Kupplung 46 löst sich, und der Arm 5.0 wird_ durch die Feder 55 in die Anfängsstefiung_ zurückbew-egt. Durch die Einstellünjf~deir Zeigers 53 ist es somit möglich, verschiedene Belichtungszeiten zu erzielen. Wird zTB. eine Belichtung von einer Sekunde gewünscht, so- muß der Zeiger dem Skalenstrich 15 gegenübergestellt werden.

Durch andere Übersetzungsverhältnisse ist es weiterhin möglich, auch Belichtungen von weniger als ¹Z₁₅ Sekunde vorzunehmen. Weiterhin ist es möglich, auch längere Belichtungen, z.B. von 5*7ja Sekunden, mit genau der gleichen absoluten Genauigkeit wie eine Belichtung von Y₁₅ Sekunde herzustellen. Es ist vorteilhaft, die Zeitskala 51 und das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Zahnrad 20 und dem Arm 50 so anzuordnen, daß der Zeiger 53 bis auf etwa 20 Sekunden Belichtungsdauer einstellbar ist. Es ist vorteilhaft, den Hebel 40 in Ruhestellung automatisch mit dem Kontaktteil 39 in Berührung zu bringen. Durch diese Kontaktschließung wird die gleiche Ausschaltwirkung wie durch Schließung der Kontakte 37 erreicht, so daß bei einer längeren Belichtung jederzeit der Stromkreis unterbrochen werden kann.

Claims (10)

1. , Patentansprüche:

   i. Zeitschalter für Zeitschaltungen kurzer Dauer, "insbesondere für selbsttätige Belichtung bei Röntgenaufnahmen, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorzugsweise durch einen Synchronmotor angetriebene Nockenwelle (21), auf deren Zcitschaltnockcn (28,29) Kontaktfinger gleiten, die den Stromkreis für eine bestimmte, beliebig kurz einstellbare Zeit schließen, über eine weitere Nocke (33) eine Schaltanordnung betätigt, durch die die Nockenwelle bei Stromschluß während einer beliebig einstellbaren längeren Zeit selbsttätig angehalten, dann weitergedreht und nach Öffnung des durch die Zeitschaltnocken geschlossenen Stromkreises selbsttätig erst wieder in der Ausgangslage angehalten wird.
2. 2. Zeitschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Zeitschaltnocken (28, 29) der Schaltvorgang so -eingestellt wird, daß der Stromschluß bei einer bestimmten Phase der Spannungswelle, vorzugsweise bei der Nullphase, vorgenommen wird.
3. 3. Zeitschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebswark, vorzugsweise ein Synchronmotor, mit der Nockenwelle (21) so gekuppelt ist, daß die Umdrehung des Antriebswerkes je Sekunde ein ganzes Vielfaches der Umdrehung der Nockenwelle je Sekunde beträgt.
4. 4. Zeitschalter nach Anspruch 1 und den folgenden, dadurch gekennzeichnet, , daß der Synchronmotor mit der Nocken- ! welle mittels einer ein- und ausschaltbaren ,Kupplung (23,24) verbunden ist.
5. 5. Zeitschalter nach Anspruch 1 und den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Hauptstromes ein

   ■ ganzes Vielfaches der Kupplungsmöglichkeit je Sekunde beträgt.
6. 6. Zeitschalter nach Anspruch 1 und den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronmotor über ein Zahnrad (23) mit kreisförmig angeordneten Löchern mittels eines Stiftes (22), der auf einer auf der Nockenwelle axial gleitenden Scheibe (24) angebracht ist, elektromagnetisch mit der Nockenwelle gekuppelt »«o oder entkuppelt wird.
7. 7. Zeitschalter nach Anspruch 1 und den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung durch ein Solenoid (27) 'eingeschaltet wird, dem eine Federkraft entgegenwirkt und dessen Stromzuführung über einen Umschalter (34,35) abwechselnd mit feststehenden Kontaktteilen (36) und an Hand einer Zeitskala drehbaren Kontaktteilen (37) in Serie ge- >io schaltet ist.
8. 8. Zeitschalter nach Anspruch 1 und den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (34,35) durch eine Nocke (33) auf der Nockenwelle (21) betätigt wird.
9. 9. Zeitschalter nach Anspruch 1 und den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronmotor (18) über eine ■elektromagnetisch einschaltbare Kupp- iac lung (46) und ein Übersetzungstriebw-crk (41 bis 45) mit einem Hebelarm

   C96460

   (50) verbunden ist, der durch seine Drehung nacheinander die Nockenwelle (21) mit dem Synchronmotor kuppelt bzw. entkuppelt, indem er die festen Kontaktteile

   (36) und die einstellbaren Kontaktteile

   (37) nacheinander kurzschließt.
10. 10. Zeitschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung, beispielsweise eine Spiralfeder (55), vorgesehen ist, die den Hebelarm (50) bei gelöster Kupplung (46) in die Anfangsstellung zurückzieht.

    Hierzu ι Blatt Zeichnungen

    OKnnuCKT in der »κιοιικηκυοκεπΕί