JP3575405B2

JP3575405B2 - 移動型ｘ線装置

Info

Publication number: JP3575405B2
Application number: JP2000223420A
Authority: JP
Inventors: 公大高濱; 博宮田; 好二阿久津; 利生門脇
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2000-07-25
Filing date: 2000-07-25
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2020-07-25
Also published as: JP2002034962A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動型Ｘ線装置に係わり、特に、操作ハンドルの力に応答して前進または後退する動力駆動型の台車からなる回診用Ｘ線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に従来のコードレスコンデンサ方式の回診用Ｘ線撮影装置を示す。この装置は、Ｘ線管１７と、それを保持するアーム１３と、台車１上で旋回可能な支柱１４と、その支柱１４に沿ってアーム１３が上下する上下移動部と、旋回自在の前輪１１およびかじ取り不能の後輪１２を備え、台車１に取り付けられたハンドル保持台２に設けられた操作ハンドル３を前後に操作することによって、駆動モータ１８で前進または後退する制御器を含む台車１とから構成されている。
そして、Ｘ線管１７の支持機構と回転機構を備えて、水平方向に伸縮するアーム１３が、支柱１４上をスムースに垂直移動し、バランスが取れる機構に設計され、被検者の撮影部位に応じてあらゆる方向と空間的な位置に、Ｘ線管１７のコリメータ（Ｘ線放射口）がむけられる。
この回診用Ｘ線撮影装置の重量は、４５０ｋｇ以上になることがあるので、動力の助けなしに台車１を動かすことは非常に難しい。一般に台車１の後部には固定したかじ取り不能の一対の後輪１２が設けられ、台車１の前部は一対のキャスターすなわち旋回自在の前輪１１によって支持されている。後輪１２は一般的に台車１に装着された駆動モータ１８により駆動される。
そして、台車１には自動車用バッテリとインバータで主回路１００〜１２０Ｖ、６０Ｈｚを内部電源とし、高電圧変圧器とコンデンサを備えている。その制御回路はソリッドシステム化され、撮影操作は自動プログラム化したワンタッチ式の装置が多く使用されている。
また、台車１はゴムタイヤなどを用い病室、手術室、エレベータでの出入りが自在であるように設計され、その他ブレーキシステム、カセッテボックス、付属装置を備えている。
この回診用Ｘ線撮影装置は移動型装置として小型・軽量で移動操作性の良いことが重要であり、病院内でベッドルーム、技工室、手術室、小児室、レントゲン室、乳児室等に容易に移動して、手軽に現場でＸ線撮影用として使用される。
【０００３】
図６に移動型Ｘ線装置の制御ブロック図を示す。図６の上部に台車１が示されており、左後輪１２ａおよび右後輪１２ｂがそれぞれ左駆動モータ１８ａおよび右駆動モータ１８ｂによって駆動される。左駆動モータ１８ａはモータ速度電力制御部２２で、右駆動モータ１８ｂはモータ速度電力制御部２３によって個別に制御される。モータ速度電力制御部２２および２３には対応する左側および右側センサ信号処理回路２４および２５から制御信号が供給される。これら２つの電子回路は、対応する力によるホール効果センサ２１からの信号を、２つのモータ速度電力制御器２２および２３に加えるのに適した信号に調整するものである。操作ハンドル３は比較的堅いが可撓性のあるバネ部材２６を介して台車１に接続されている。台車１両側に接続された２個所のバネ部材２６は、堅い板バネで構成され、そのバネ部材２６を設けたことにより、操作ハンドル３を押したり引いたりするような操作ハンドル３に加えられる力に応じて、操作ハンドル３を僅かに前後方向に変位させることができる。
操作ハンドル３の両端には操作ハンドル３と共に動く一対の線形の磁石２０がそれぞれ取り付けられている。一方、一対のホール効果センサ２１が台車１に取付けられ、それぞれ対応する磁石２０に隣接して配置される。そして、ホール効果センサ２１は電源（図示しない）にそれぞれ接続されている。ホール効果センサ２１が磁石２０に対して中心位置にあるとき、ホール効果センサ２１の出力信号はゼロ・レベルになり、磁石２０をずらすと、ホール効果センサ２１の出力信号は正の最大値と負の最大値の間でほぼ線形に変化する。センサ信号の符号すなわち極性は、操作ハンドル３の変位の方向を表し、センサ信号の大きさは変位量に比例する。
操作ハンドル３を前後に操作することで、バネ部材２６のバネ作用により、操作ハンドル３は比較的容易に変位させることができるとともに、操作ハンドル３を離したとき、中性位置または中心位置にすばやく復帰させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の移動型Ｘ線装置は以上のように構成されており、操作ハンドル３はその両端をバネ部材２６の板バネなどで保持し、その板バネで重力方向の荷重を支えながら、操作力がゼロの時には、操作ハンドル３を中立位置に復帰させる機構であり、また、操作力の検知には、操作ハンドル３に取付けられた磁石２０の位置をホール効果センサ２１で検出する方法（もしくは、操作ハンドル３を支える板バネにひずみゲージを貼り付ける方法もある）を用いているが、板バネを弱くすると進行方向に垂直な方向の荷重に対して弱くなり、座屈して機能を果たせなくなる。歪みゲージを使用した方法であると、ひずみゲージを損傷してしまい、中立位置に操作ハンドル３が完全に復帰しないという問題がある。また、板バネを強くすると操作力の検知分解能が大きくなってしまい、操作性が悪くなるという問題がある。
【０００５】
また、上記の問題を解決するために図７に示すような面圧力センサ６を用いた機構のものもある。（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図を示す。操作ハンドル３を台車１の前進方向に押すと、穴付ボルト８が軸受スロット２ｃ上に沿って紙面の右側に移動し、Ｙ型形状の一方のセンタリング機構部４ｃだけが螺旋状バネであるセンタリング機構４ａに逆らってＹ型の形状が開く。この時他方のＹ型のセンタリング機構４ｂは、上部で９０度曲げられたハンドル保持台２ｂの部分で動くことができない。また、操作ハンドル３を台車１の後退方向に引っ張ると、上記の動作と反対方向になる。そして、操作ハンドル３の操作する力を緩めると、引張りバネのセンタリング機構部４ａの元に引き戻す力によって、穴付ボルト８の頭部が元に戻され、操作ハンドル３が元の中立位置に戻る。
面圧力センサ６は、ハンドル保持台２ａに操作ハンドル３が挿入される水平位置のハンドル保持台２ａ側に設けられ、台車１の上部両側の前進方向の位置と後退方向の位置にそれぞれ設けられている。そして、その面圧力センサ６に対向する位置の操作ハンドル３側に弾性体５が設けられ、操作ハンドル３の力を一様に面圧力センサ６に伝達するようにしている。そして、操作ハンドル３を押して弾性体５を面圧力センサ６に強く押さえた状態で、操作ハンドル３に固定されたラジアル軸受７が軸受スロット２ｃの突当たり面になるように設計され、面圧力センサ６は圧迫された圧力に比例して出力信号を出す。
しかし、この面圧力センサ６を押す弾性体５と引張りバネを用いたセンタリング機構部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを同時に具備する機構のものは、部品数が多くなって、信頼性が低下し、コストも高くなるという問題がある。
また、操作ハンドル３が原点位置で面圧力センサ６と弾性体５との間に隙間が必要になり、それによって通常走行中、操作者に不自然な感じを与えていた。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、操作ハンドルの進行方向の操作力を確実に検知し、さらに、垂直な荷重に対しても強く、また、操作ハンドルの力を緩めた時、操作ハンドルを中立位置に円滑に復帰させることができる移動型Ｘ線装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明の移動型Ｘ線装置は、独立に駆動される一対の駆動車輪を有し操作ハンドルに加えられた操作力に応じて左右の車輪の駆動モータを制御する移動型Ｘ線装置において、前記装置を進行方向に前進または後退操作するための操作ハンドルと、前記操作ハンドルを水平に両端で保持し前記装置の進行方向に平行なガイドを備え操作力の大きさと方向を前記装置に伝えるハンドル保持台と、前記操作ハンドルの両端に取付けられ重力方向の荷重を支え前記ハンドル保持台の平行なガイド上を移動する軸受と、前記ハンドル保持台に取付けられ前記操作ハンドルの左右両端の前後の操作力を検出する圧力センサと、前記操作ハンドルと前記圧力センサとの間に挟まれ、操作力が加わった時前記圧力センサに操作力を伝達し、操作力が加わらない時操作ハンドルを中立位置に保つ弾性体と、前記圧力センサからの信号をうけて装置の車輪を駆動する駆動モータの速度制御をする制御回路とを備えるものである。
【０００８】
また、請求項２記載の移動型Ｘ線装置は、前記操作ハンドルの両端に取付けられ前記ハンドル保持台との間に挟まれて動きを規制し潤滑を良くするための潤滑性ストッパブロックを備えるものである。
【０００９】
本発明の移動型Ｘ線装置は上記のように構成されており、操作ハンドルに加わる操作力のうち、重力方向に関しては、操作ハンドルの両端に取付けてられたラジアル軸受がハンドル保持台で支持される構造にし、水平面内の進行方向に対して横垂直な方向の力に関しては、操作ハンドルの両端上部に固定され潤滑性のよい材料で作られた潤滑性ストッパブロックが、ハンドル保持台の両端内壁に当ることによって荷重を支える構造としている。また、バネを利用したセンター復帰機構をなくする代わりに、操作ハンドルと面圧力センサの間にあって、操作力を緩やかに面圧力センサに伝える弾性体シートを、操作ハンドルと面圧力センサ間の距離よりも厚さを大きくして、操作ハンドル両端の前後に貼り、それらの弾性力の差によって中立位置に復帰する機構としている。
そのため、操作ハンドルは、その両端に取り付けられたラジアル軸受がハンドル保持台のガイド上を転がりながら重力方向の荷重を支え、かつ、その両端にはハンドル保持台との間に摺動可能な潤滑性ストッパブロックが固定されているため、大荷重を支持しながら、進行方向にスムーズに変位でき、原点復帰力を小さくすることができる。
また、操作ハンドルの前後方向に貼り付けられた弾性体シートは隙間より厚いため、操作中に面圧力センサから離れることがなくなる。
一方、操作力が加わらない場合は、操作ハンドル前後の弾性体シートの反発力のつりあう位置（中立位置）にハンドルは維持される。その中立位置を自動検出して随時補正をする制御を行うことにより原点が多少移動しても、出荷時の操作性を維持することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の移動型Ｘ線装置の一実施例を図１、図２を参照しながら説明する。図１は本装置の操作ハンドル３が台車１に取付けられた構造を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図を示す。図２は装置の制御ブロック図を示す。
本移動型Ｘ線装置は、台車１と、台車１を前進又は後退させるための操作ハンドル３と、台車１の上部両側に取り付けられたハンドル保持台２ａと、ハンドル保持台２ａに取付けられたハンドル保持台２ｂと、操作ハンドル３の両端に穴付ボルト８で取付けられ、ハンドル保持台２ｂの軸受スロット２ｃ上を水平に転がることのできる２個のラジアル軸受７と、操作ハンドル３両端の上部に固定されハンドル保持台２ｂとの間に摺動可能な潤滑性ストッパブロック９と、ハンドル保持台２ａ側に取付けられた左右前後の４個の面圧力センサ６と、それに対向して操作ハンドル３側に取付けられ操作ハンドル３と面圧力センサ６間の距離よりも厚さが大きい弾性体５と、左右前後の面圧力センサ６からの信号を受けて左右の後輪１２の左右駆動モータ１８ａ、ｂの速度制御を行うコントロール基板２７と、左右駆動モータ１８ａ、ｂの回転速度を検出する左右パルスエンコーダ１９ａ、ｂとから構成されている。
【００１１】
操作ハンドル３は、両端に２個のラジアル軸受７が穴付ボルト８で取付けられて、ハンドル保持台２ａに固定されたハンドル保持台２ｂの軸受スロット２ｃ上を、台車１の進行方向の前後に操作することによってスライドする。従って、操作ハンドル３に下向きに加えられる力は、穴付ボルト８からラジアル軸受７によって、軸受スロット２ｃの面に伝達される。軸受スロット２ｃはハンドル保持台２ｂに設けられており、ハンドル保持台２ａに固定されているので、操作ハンドル３の下向きの力は、ハンドル保持台２ａに伝わる。また、操作ハンドル３の左右両端の上部に、潤滑性の良い材料からなる潤滑性ストッパブロック９が取付けられ、ハンドル保持台２ｂの側内壁面に対して、横水平方向の滑りを良くしているので、操作ハンドル３が進行方向に円滑にスライドすることができる。
ハンドル保持台２ａは、台車１の上部両側に固定され、前方に突出しており、その側面にハンドル保持台２ｂが固定されている。そのハンドル保持台２ｂに設けられた軸受スロット２ｃに、前記操作ハンドル３の両端に穴付ボルト８によって取付けられたラジアル軸受７が保持されてスライドする。
潤滑性ストッパブロック９は、操作ハンドルの両端上部に固定された潤滑性のよい材料で作られたもので、水平面内の進行方向に対し横垂直な方向の力に関して、潤滑性ストッパブロック９が、ハンドル保持台２ｂの両側内壁に当ることによって荷重を支え、進行方向の滑りを良くする構造としている。
面圧力センサ６は、ハンドル保持台２ａの左右前後に弾性体５に対応して４個取付けられ、操作ハンドル３の進行方向の操作力が、操作ハンドル３に取付けられた弾性体５を介して、伝達され、その力に応じて出力信号をコントロール基板２７に出す。
【００１２】
図３に、コントロール基板２７上に設けられたセンサ出力回路を示す。前進圧力センサ６ａｆ、６ｂｆと後退圧力センサ６ａｂ、６ｂｂとが、ブリッジ回路の２辺を構成するように接続され、操作ハンドル３の操作力の進行方向の圧力により、そのインピーダンスが変化する。
図４に、ブリッジ回路のセンサ出力Ｆｌの特性を示す。センサ出力Ｆｌは操作力に応じて変動し、その値がＣＰＵで監視される。横軸は操作ハンドル３からの操作力を示し、縦軸はブリッジ回路のセンサ出力Ｆｌを示す。操作力に対しセンサ出力Ｆｌはリニアな特性を示す。特性直線の上下に示す２直線は、変動幅を示し、センサ出力Ｆ１の一定時間の変動が微小で、その変動幅内であれば実線で示すデータとして処理される。そして、操作ハンドル３の中立位置が経年変化によって変わり、その変動が微小である場合、操作力が加わっていないとみなし、その時の値がセンサ出力Ｆｌｏとして処理され、長期にわたって実線で示す特性によって動作する。
弾性体５は、操作ハンドル３の両端の前後方向に貼り付けられ、弾性力を有するシートで、操作ハンドル３と面圧力センサ６の隙間より厚い寸法のものが使われる。そのため、弾性体５が、操作中に面圧力センサ６から離れることがなくなる。一方、操作力が加わらない場合は、前後に設けられた弾性体５のシートの反発力のつりあう位置（中立位置）に操作ハンドル３は維持される。
コントロール基板２７は、面圧力センサ６からの信号を受けて、ブリッジ回路のセンサ出力Ｆｌの信号と、左右駆動モータ１８ａ、ｂの回転速度を検出する左右パルスエンコーダ１９ａ、ｂからの信号とによって、左右駆動モータ１８ａ、ｂを制御駆動する。
【００１３】
図２の制御ブロック回路図を用いてその制御を説明する。図２の上部に台車１が示されており、左後輪１２ａ及び右後輪１２ｂがそれぞれ左駆動モータ１８ａ及び右駆動モータ１８ｂによって駆動される。左駆動モータ１８ａと右駆動モータ１８ｂはコントロール基板２７によって個別に制御される。そして、操作ハンドル３を操作すると、その両端に取り付けられたラジアル軸受７が、ハンドル保持台２ｂの軸受スロット２ｃのガイド上を転がりながら重力方向の荷重を支え、その両端にはハンドル保持台２ｂとの間に摺動可能な潤滑性ストッパブロック９が固定されているため、大荷重を支持しながら進行方向にスムーズに変位することができる。また操作ハンドル３の前後方向に貼り付けられた弾性体５により、操作中に面圧力センサ６から離れることがない。一方、操作力が加わらない場合は、弾性体５の反発力の釣り合う位置（中立位置）にハンドルは維持される。一方、コントロール基板２７内で、対応する左側及び右側の前進用及び後退用の圧力センサ（６ａｆ、６ａｂ、６ｂｆ、６ｂｂ）を２つのブリッジ回路にして構成されたセンサ出力回路によって、制御信号が制御回路に供給される。これら２つの電子回路は、対応する力による左前進用、左後退用圧力センサ６ａｆ、６ａｂおよび右前進用、右後退用圧力センサ６ｂｆ、６ｂｂからの信号を、左駆動モータ１８ａおよび右駆動モータ１８ｂに加えるのに適した信号に調整するものである。そして、左駆動モータ１８ａおよび右駆動モータ１８ｂからの回転速度をそれぞれ左パルスエンコーダ１９ａおよび右パルスエンコーダ１９ｂによって検知し、その信号をコントロール基板２７に帰還して適切な駆動速度になるように制御が行われる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の移動型Ｘ線装置は上記のように構成されており、操作ハンドルの両端に取り付けられたラジアル軸受が、ハンドル保持台の軸受スロットのガイド上を転がりながら、操作ハンドルに加えられた重力方向の荷重を支え、かつ、その両端に滑りやすい材料でできた潤滑性ストッパブロックが固定され、ハンドル保持台の内側面にスライドするので、大荷重を支持しながら、進行方向にスムーズに操作ハンドルを押すことができる。
そして、操作ハンドルの前後方向に、隙間より厚い弾性体シートが貼り付けられ、操作中に面圧力センサから離れることがなく、操作ハンドルの弾性体シートで面圧力センサを損傷することなく押すことができる。
そして、操作ハンドルを押さない時には、操作ハンドル前後の弾性体シートの反発力の釣り合う中立位置にハンドルは戻る。また、その位置を自動検出して随時補正制御を行うことにより、操作ハンドルの中立位置が経年変化によって多少移動しても、初期の操作性を維持し、長期にわたって安定した操作性を維持することができる。
さらに、部品点数が減ることによって、装置の信頼性が向上し、製造コストも下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の移動型Ｘ線装置の一実施例を示す図である。
【図２】本発明の移動型Ｘ線装置の駆動制御回路を示す図である。
【図３】本発明の移動型Ｘ線装置の圧力センサの接続回路を示す図である。
【図４】本発明の移動型Ｘ線装置の操作力とセンサ出力との関係を示す図である。
【図５】移動型Ｘ線装置の外観を示す図である。
【図６】従来の移動型Ｘ線装置の駆動制御回路を示す図である。
【図７】従来の移動型Ｘ線装置の操作機構を示す図である。
【符号の説明】
１…台車
２、２ａ、２ｂ…ハンドル保持台
２ｃ…軸受スロット
３…操作ハンドル
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ…センタリング機構部
５…弾性体
６…面圧力センサ
７…ラジアル軸受
８…穴付ボルト
９…潤滑性ストッパブロック
９ａ…潤滑板
１７…Ｘ線管
１８…駆動モータ
２０…磁石
２１…ホール効果センサ
２６…バネ部材
２７…コントロール基板

Claims

独立に駆動される一対の駆動車輪を有し操作ハンドルに加えられた操作力に応じて左右の車輪の駆動モータを制御する移動型Ｘ線装置において、前記装置を進行方向に前進または後退操作するための操作ハンドルと、前記操作ハンドルを水平に両端で保持し前記装置の進行方向に平行なガイドを備え操作力の大きさと方向を前記装置に伝えるハンドル保持台と、前記操作ハンドルの両端に取付けられ重力方向の荷重を支え前記ハンドル保持台の平行なガイド上を移動する軸受と、前記ハンドル保持台に取付けられ前記操作ハンドルの左右両端の前後の操作力を検出する圧力センサと、前記操作ハンドルと前記圧力センサとの間に挟まれ、操作力が加わった時前記圧力センサに操作力を伝達し、操作力が加わらない時操作ハンドルを中立位置に保つ弾性体と、前記圧力センサからの信号をうけて装置の車輪を駆動する駆動モータの速度制御をする制御回路とを備えることを特徴とする移動型Ｘ線装置。
請求項１記載の移動型Ｘ線装置において、前記操作ハンドルの両端に取付けられ前記ハンドル保持台との間に挟まれて動きを規制し潤滑を良くするための潤滑性ストッパブロックを備えたことを特徴とする移動型Ｘ線装置。