CH619906A5 - - Google Patents

Description

I Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Handhabung von Kabeln und ein Verfahren zu deren Betrieb, insbesondere zur Handhabung solcher Kabel, welche drehbare und feststehende Bauelemente eines Röntgenstrahlabtasters in der Weise miteinander verbinden, dass eine mehrmalige Vor-und Rücklaufabtastung erleichtert stattfinden kann, währenddessen die verbindenden Kabel stets einen sachgerechten und ordentlichen Kabel verlauf besitzen und von zerstörender mechanischer Beanspruchung freigehalten werden sollen. Eine diese Anforderungen erfüllende Vorrichtung soll einen zuverlässig arbeitenden, konstruktiv einfachen Aufbau haben, der vergleichsweise leicht und kostengünstig erstellt und gewartet werden kann.

Bei einem Computer-Tomographiesystem, mit welchem Röntgenstrahlabbildungen von Querschnitten eines Patienten erstellt werden können, ist eine drehbare Einrichtung vorgesehen, welche eine Röntgenstrahlröhre und andere elektrome-chanische Vorrichtungen trägt. Der Austausch bzw. die Übertragung von elektrischen Signalen zwischen den feststehenden und den drehbaren Elementen der Einrichtung ist deshalb problematisch, weil die bewegte Röntgenstrahlröhre eine hohe Gleichspannung bei erheblichen Strömen benötigt und die ansonsten am drehbaren Element erzeugten Signale, welche am feststehenden Bauteil weiterverarbeitet werden, demgegenüber kleine Signale sein können. Der Einsatz relativ zueinander drehbarer Kontakte wie Kontaktbürsten und Schleifringe schafft hier keine zufriedenstellende Lösung, weil die hohe Spannung ein Überschlagpotential hat, welches die Kleinsignal-Kontaktwege stört. Die vorgenannten Schwierigkeiten liessen sich zwar durch den Einsatz direkter Verbindungen über Kabel umgehen, jedoch ist dies insofern wieder schwierig, als sich Kabelverbindungen zwischen feststehenden und drehbaren Bauelementen während einer Relativbewegung leicht verwickeln oder die Bewegung ganz allgemein stören.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, unter Vermeidung der Nachteile des Bekannten eine Vorrichtung zur Handhabung von Kabeln zu schaffen, welche sich besonders für den Einsatz in der Röntgenstrahlen-Tomographieabta-stung eignet, welche konstruktiv einfach mit geringen Kosten hergestellt und gewartet werden kann, dabei einen kompakten Aufbau besitzt, welcher das Gesamtgewicht und die Abmessungen eines tomographischen Abtasters nur geringfügig ver-grössert und welche schliesslich in einem solchen Abtaster ohne Schwierigkeiten untergebracht werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einer Vorrichtung der eingangs definierten Art darin, dass in axialem Abstand auf einer gemeinsamen Achse eine erste und eine zu dieser relativ verdrehbare zweite Trommeleinrichtung zum Aufbringen von biegsamen Kabeln vorgesehen ist, dass zwischen dieser ersten und der zweiten Trommeleinrichtung ein ebenfalls um die gemeinsame Achse und relativ zu den beiden Trommeleinrichtungen drehbares Rollenlagerelement zur Abstützung von Rollen ausgebildet ist, dass an dem Rollenlagerelement eine erste und eine zweite Rolle zum Leiten von Kabeln auf einer ersten bzw. einer zweiten Kurvenbahn von unterschiedlicher Länge angebracht ist und dass dann, wenn die Kabel längs ihrer Kurvenbahnen geführt werden, das Rollenlagerelement um die gemeinsame Achse verdreht wird, dass ferner ein erstes biegsames Kabel mit einem ersten und einem zweiten Anschlusspunkt jeweils mit einer der beiden Trommeleinrichtungen verbunden ist und zwischen diesen Anschlusspunkten eine Kabelstrecke aufweist, welche von der ersten Rolle auf der ersten Kurvenbahn geführt wird und dass schliesslich ein zweites biegsames Kabel mit einem ersten und einem zweiten Anschlusspunkt jeweils mit einer der beiden Trommeleinrichtungen verbunden ist und zwischen diesen

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Anschlusspunkten eine Kabelstrecke aufweist, welche von der zweiten Rolle auf der zweiten Kurvenbahn geführt wird.

Gemäss einer bevorzugten Ausfuhrungsform besitzen die beiden am Rollenlagerelement vorgesehenen Rollen einen unterschiedlich grossen Durchmesser und sind so mit dem Rollenlagerelement verbunden, dass sie die Kabel jeweils um eine etwa senkrecht zur Oberfläche des Rollenlagerelements verlaufende Achse herumfuhren.

Die erfindungsgemässe Lösung bei einem Verfahren zum Betrieb der vorstehenden Vorrichtung ist durch folgende Schritte gekennzeichnet: Ein Verdrehen einer Trommel der ersten Trommeleinrichtung, an welcher Anschlusspunkte eines ersten und eines zweiten Kabels befestigt sind, in einer Drehrichtung, um das erste Kabel auf diese Trommel zu wickeln und das zweite Kabel von der Trommel abzuwickeln, während gleichzeitig das erste Kabel von einer ortsfesten Trommel der zweiten Trommeleinrichtung abgewickelt und das zweite Kabel auf diese Trommel aufgewickelt wird, und ein Verdrehen der Trommel der ersten Trommeleinrichtung in einer zweiten, zur ersten gegenläufigen Drehrichtung, um das erste Kabel von dieser Trommel abzuwickeln und das zweite Kabel auf diese Trommel aufzuwickeln, während gleichzeitig das erste Kabel auf die genannte Trommel der zweiten Trommeleinrichtung aufgewickelt und das zweite Kabel von dieser Trommel abgewickelt wird.

Nach einer speziellen Ausführungsform der Erfindung liegt der Spitzenwert fur eine relative Winkeldrehung zwischen der ersten und der zweiten Trommel bei im wesentlichen zwei Umläufen (720°), der Durchmesser der genannten zweiten Rolle ist in etwa viermal so gross wie der der ersten Rolle. Ferner ist in einer Endstellung das erste Kabel zweimal um die zweite Trommeleinrichtung herumgewickelt und einmal um die erste Trommeleinrichtung und das zweite Kabel ist zweimal um die erste Trommeleinrichtung und einmal um die zweite Trommeleinrichtung herumgelegt, so dass die relative Winkelgeschwindigkeit des zwischen den Trommeleinrichtungen liegenden Rollenlagerelements die Hälfte des Wertes ist, wie er zwischen der ersten und der zweiten Trommeleinrichtung gemessen wird. Dies bedeutet, dass dann, wenn die erste und die zweite Trommeleinrichtung um zwei Umläufe relativ verlagert wird, das Rollenlagerelement lediglich einen Umlauf relativ zu jeder Trommeleinrichtung vornimmt. Das erste Kabel kann als ein Steuerkabel wirken, und das zweite kann die Signal- und Versorgungsleitungen umfassen, wobei diese Leitungen zusammen in einem nicht zu strammsitzenden biegsamen Schlauch untergebracht sein können.

Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der anschliessenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand von Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 schematische Darstellungen einer Vorrichtung nach den Merkmalen der Erfindung mit zwei abgewickelt dargestellten Trommeln zur Veranschaulichung relativer Stellungen zwischen Trommeln, Rollenlagerelementen und Kabeln jeweils in einer äusseren Endposition (Fig. 1), einer mittleren Position (Fig. 2) und der anderen Endposition (Fig. 3) und

Fig. 4 eine vereinfachte perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung des Vorrichtungsbaus.

Anhand der in den Fig. 1 bis 3 vorgenommenen schematischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels der Erfindung lassen sich die Grundprinzipien der Erfindung am deutlichsten erläutern. Die Vorrichtung umfasst eine feststehende Trommel 11, eine drehbare Trommel 12 sowie ein zwischen diesen beiden Trommeln vorgesehenes Rollenlagerelement 13, an dem eine drehfähig gelagerte kleine Rolle 14 und eine ebenfalls drehfähig gelagerte grosse Rolle 15 angebracht sind. Wegen der gewählten Darstellungsweise für die Trommeln 11 und 12 wird darauf aufmerksam gemacht, dass die Randlinien 16 und 16' derTrommel 11 und die anderen Randlinien 17

und 17' derTrommel 12 in Wirklichkeit zusammenfallen. An der drehbaren Trommel 12 ist ein erstes oder Steuerkabel 21 an einem Anschlusspunkt 22 befestigt, von dort verläuft das Kabel 21 auf einer ersten Kurvenbahn um die kleine Rolle 14 5 herum und ist mit einem anderen Anschlusspunkt 23 an der feststehenden Trommel 11 angebracht, so dass zwischen den beiden Anschlusspunkten eine Kabelstrecke ausgebildet ist. Ein zweites oder Elektrokabel 24, welches üblicherweise flexible Leitungen zur Zufuhr der Heizungsspannung und des Ano-10 denpotentials an eine Röntgenstrahlröhre und weitere Leitungen zur Zufuhr anderer Signale von dem drehbaren Bauelement zu dem feststehenden Bauelement umfasst und eine nicht zu strammsitzende biegsame Ummantelung aufweist, ist über einen Anschlusspunkt 25 mit derTrommel 12 und einen 15 anderen Anschlusspunkt 26 mit derTrommel 11 verbunden. Das Rollenlagerelement 13, welches zwischen den Trommeln 11 und 12 liegt, ist frei drehbar und in der gemeinsamen Achse der Trommeln 11 und 12 liegend ausgebildet.

Die Einzelheiten der spezifischen Ausbildung für die Lage-20 rung der Trommeln, des Rollenlagerelements und der Rollen sind bekannt und werden wie auch Einzelheiten der Verbindungsweise der Bauteile am drehbaren Bauteil und den feststehenden Bauelementen zugunsten des Hervortretens der Grundprinzipien der Erfindung weggelassen.

25 Nach der Beschreibung der baulichen Einzelheiten der Vorrichtung wird nun deren Funktionsweise beschrieben:

Gemäss Fig. 1 ist die drehbare Trommel 12, wenn man sie von der Oberseite der Vorrichtung aus betrachtet, in eine äus-serste, im Uhrzeigersinn weisende Endposition verdreht. In 30 dieser Position sind fast drei Windungen des Steuerkabels 21 im Uhrzeigersinn um die drehbare Trommel 12 und etwas weniger als eine Windung im Gegenuhrzeigersinn um die Trommel 11 herumgelegt. Entsprechend ist weniger als eine Windung des Elektrokabels 24 im Gegenuhrzeigersinn um die 35 Trommel 12 und nahezu drei Windungen dieses Kabels im Uhrzeigersinn um die Trommel 11 herumgewickelt.

Wenn die Trommel 12 eine Umdrehung im Gegenuhizei-gersinn ausführt, nimmt die Vorrichtung die in Fig. 2 gezeigte Position ein, wobei eine Windung des Kabels 24 auf die Trom-40 mei 12 aufgewickelt bzw. von derTrommel 11 abgewickelt und entsprechende Abschnitte des Kabels 21 auf die Trommel 11 bzw. 12 aufgebracht sind und wobei das Rollenlagerelement 13 im Gegenuhrzeigersinn um eine halbe Umdrehung bezüglich der gemeinsamen Achse verschwenkt ist.

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Wenn die Trommel 12 eine weitere Umdrehung in Gegenuhrzeigerrichtung bis zu ihrer anderen äussersten Endposition gemäss Fig. 3 vornimmt, wird das Steuerkabel 21 von der Trommel 12 bis auf eine Windung abgewickelt, während eine so weitere Windung dieses Kabels auf die feststehende Trommel 11 aufgelegt wird, so dass sich dort zwei Windungen des Kabels 21 vom Anschlusspunkt 23 aus in Gegenuhrzeigerrichtung gewickelt befinden. Das Elektrokabel 24 ist in dieser Position mit zwei Windungen im Uhrzeigersinn vom Anschlusspunkt 55 25 um die Trommel 12 gewickelt und befindet sich lediglich mit einer Wicklung in Uhrzeigerrichtung vom Anschlusspunkt 26 aus gesehen auf derTrommel 11. Das Rollenlagerelement 13 ist in Gegenuhrzeigerrichtung um die gemeinsame Achse um einen Umlauf bewegt worden. Das Steuerkabel 21 be-6o wirkt, dass eine gewisse Spannung im Kabelsystem erhalten bleibt und zieht das Rollenlagerelement 13 im Uhrzeigersinn, wenn die Trommeln in ihre anfangliche äusserste Endposition gemäss Fig. 1 zurückgedreht werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Kabelsystem ist der 65 Durchmesser der grossen Rolle 15 etwa viermal so gross wie der der kleinen Rolle 14, und der Durchmesser der Trommeln 11 und 12 ist in etwa gleich. Es wäre jedoch auch möglich, andere Abmessungsverhältnisse für die Durchmesser der Rol-

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Ien zu wählen, ohne dass dadurch die Funktion des Grundprinzips eine Veränderung erfahren würde.

Die in Fig. 4 vorgenommene perspektivische vereinfachte Darstellung zeigt die Trommeln 11 und 12 und das Rollenlagerelement 13 in einer Relativlage, wie sie etwa in Fig. 2 eingenommen wird. Die Durchmesser der grossen und kleinen Rolle 14 und 15 sind grösser als die Breite des Rollenlagerelements 13 und arbeiten in der Weise, dass sie das Kabel 24 auf Bereiche der Trommeln 11 und 12 leiten, welche vom Rollenlagerelement 13 entfernt liegen, während das Kabel 21 in Bereiche auf den Trommeln 11 und 12 abgelegt werden, welche näher bei dem Rollenlagerelement 13 liegen. Die Trommel 12 ist bei eingebauter Vorrichtung fest mit einem drehbaren Bauteil eines Röntgenstrahl-Tomographieabtasters verbunden, und das Kabel 24 führt Hochspannungsleitungen zur Verbindung mit einer vom drehbaren Bauteil getragenen Röntgenstrahlröhre sowie eine oder mehrere Signalleitungen, die mit elektromechanischen Anordnungen am drehbaren Bauteil verbunden sind. Das andere Ende des Kabels 24 ist mit einer Hochspannungsquelle und Verstärkern oder anderen Schaltkreisen verbunden, welche am feststehenden Bauelement vorgesehen sind. Während die beschriebene Vorrichtung bevorzugterweise in einem tomographischen Röntgenstrahlabtaster zur Handhabung des Auf- und Abwickeins von etwa 7,6 m Kabel verwendet wird, lässt sich die beschriebene Vorrichtung auch überall dort nutzbringend einsetzen, wo es wünschenswert ist, einen Austausch von elektrischer Energie oder Fluiden zwischen zwei relativ zueinander drehbaren Teilen vorzunehmen, wie dies bei einer drehbaren Antenne für die Über-5 tragung von Energie zwischen der drehbaren Antenne selbst und einem Empfanger und/oder einem Transmitter der Fall ist. Zwar wird mit dem beschriebenen Ausführungsbeispiel lediglich eines der beiden Kabel zur Übertragung bzw. zum Austauschen elektrischer Energie zwischen relativ zueinander 10 drehbaren Bauelementen verwendet, es wäre jedoch von dem beschriebenen erfindungsgemässen Grundprinzip mit umfasst, wenn man beide Kabel zur Übertragung elektrischer Energie oder von Fluiden nutzen würde. Ferner soll die Verwendung von Trommeln von unterschiedlichen Grössen und Lagerun-is gen mit umfasst sein.

Mit der beschriebenen Vorrichtung und dem Verfahren zu deren Betrieb lassen sich Kabel, welche einen drehenden Bauteil mit einem stationären Bauelement verbinden, so handha-20 ben, dass auf die Kabel nur eine vernachlässigbare geringe mechanische Beanspruchung ausgeübt wird, so dass ein Auf-und Abwickeln über mehrere Wickelzyklen auf erleichterte Weise mit einer kompakt aufgebauten Vorrichtung erhalten wird, welche vergleichsweise leicht und ohne grossen finan-25 ziellen Aufwand eingebaut und gewartet werden kann.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Vorrichtung zur Handhabung von Kabeln, dadurch gekennzeichnet, dass in axialem Abstand auf einer gemeinsamen Achse eine erste und eine zu dieser relativ verdrehbare zweite Trommeleinrichtung (11,12) zum Aufbringen von biegsamen 5 Kabeln vorgesehen ist, dass zwischen dieser ersten und der zweiten Trommeleinrichtung (11,12) ein ebenfalls um die gemeinsame Achse und relativ zu den beiden Trommeleinrichtungen drehbares Rollenlagerelement (13) zur Abstützung von Rollen ausgebildet ist, dass an dem Rollenlagerelement (13) 10 eine erste und eine zweite Rolle (14,15) zum Leiten von Kabeln auf einer ersten bzw. einer zweiten Kurvenbahn von unterschiedlicher Länge angebracht ist und dass dann, wenn die Kabel längs ihrer Kurvenbahnen gefuhrt werden, das Rollenlagerelement um die gemeinsame Achse verdreht wird, dass 15 ferner ein erstes biegsames Kabel (21) mit einem ersten und einem zweiten Anschlusspunkt jeweils mit einer der beiden Trommeleinrichtungen (11, 12) verbunden ist und zwischen diesen Anschlusspunkten eine Kabelstrecke aufweist, welche von der ersten Rolle (14) auf der ersten Kurvenbahn geführt 20 wird und dass schliesslich ein zweites biegsames Kabel (24)

   mit einem ersten und einem zweiten Anschlusspunkt jeweils mit einer der beiden Trommeleinrichtungen verbunden ist und zwischen diesen Anschlusspunkten eine Kabelstrecke aufweist, welche von der zweiten Rolle (15) auf der zweiten Kur- 25 venbahn geführt wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kurvenbahn zur zweiten Kurvenbahn einen Winkelbogenabstand bezüglich der gemeinsamen Achse besitzt, wobei sich die Kurvenbahnen in einander gegenüberlie- ^ genden Richtungen öffnen, so dass während des Durchlaufens des Winkelweges bei einer Relativ Verlagerung der ersten und der zweiten Trommel (11,12) das erste Kabel (21) von einer der Trommeln (12) abgewickelt und auf die jeweils andere Trommel (11) aufgewickelt wird, während das zweite Kabel 35 (24) von dieser einen Trommel (11) abgewickelt und auf die andere Trommel (12) aufgewickelt wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Kabel (21,24) in einander entgegengesetztem Wickelsinn um die beiden genannten Trommeln ^ (11, 12) gewickelt sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, welche das erste Kabel (21) auf Bereiche der genannten Trommeln (11,12) wickelt, die in der Nähe der dem Rollenlagerelement (13) benachbarten Trommelab- 45 schnitte liegen, und eine weitere Einrichtung, welche das zweite Kabel auf Bereiche der beiden Trommeln (11,12) wickelt, die von dem Rollenlagerelement (13) um die Länge der in der Nähe liegenden Bereiche weiter entfernt liegen.
5. 5. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach Patentan- 50 sprach 1, gekennzeichnet durch ein Verdrehen einer Trommel der ersten Trommeleinrichtung, an welcher Anschlusspunkte eines ersten und eines zweiten Kabels befestigt sind, in einer Drehrichtung, um das erste Kabel auf diese Trommel zu wik-keln und das zweite Kabel von der Trommel abzuwickeln, 55 während gleichzeitig das erste Kabel von einer ortsfesten Trommel der zweiten Trommeleinrichtung abgewickelt und das zweite Kabel auf diese Trommel aufgewickelt wird, und ein Verdrehen der Trommel der ersten Trommeleinrichtung in einer zweiten, zur ersten gegenläufigen Drehrichtung, um das 60 erste Kabel von dieser Trommel abzuwickeln und das zweite Kabel auf diese Trommel aufzuwickeln, während gleichzeitig das erste Kabel auf die genannte Trommel der zweiten Trommeleinrichtung aufgewickelt und das zweite Kabel von dieser Trommel abgewickelt wird. 65
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

   dass das erste und das zweite Kabel um jede Trommel in entgegengesetzten Richtungen gewickelt wird.