DE3124838A1

DE3124838A1 - Steuereinrichtung mit einem zweidimensional verstellbaren bedienhebel

Info

Publication number: DE3124838A1
Application number: DE19813124838
Authority: DE
Inventors: Hartmut Ing.(grad.) 8521 Uttenreuth Duschka
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-06-24
Filing date: 1981-06-24
Publication date: 1983-03-03

Description

Steuereinrichtung mit einem zweidimensional verstell-
baren Bedienhebel Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung mit einem zweidimensional verstellbaren Bedienhebel zur gleichzeitigen Steuerung von mindestens zwei verschiedenen Funktionen, mit Mitteln zur Übertragung der mit dem Bedienhebel eingegebenen Steuerfunktionen.
Es ist bereits eine Einrichtung für Teleröntgenuntersuchungen mit einer fernbedienbaren Kompressionsvorrichtung bekannt geworden (DE-AS 11 73 611), bei der ein Potentiometer durch einen Bedienhebel verstellt wird. Über den Abgriff des Potentiometers wird ein bipolares Relais je nach Polarität in die eine oder andere Extremstellung gesteuert. Mit den Arbeitskontakten steuert das bipolare Relais den Drehsinn eines Stellmotors, Dieser Stellmotor verstellt einen Kompressionstubus und ein weiteres Istwertpotentiometer, an dessen Abgriff der andere Pol des bipolaren Relais geschaltet ist. Beim Niederdrücken des Bedienhebels wird daher das einzustellende Geräteteil eindimensional, proportional dem Stellhebelausschlag nachgeführt.
Es ist auch schon eine hydraulische Steuervorrichtung für einen Kompressionstubus eines Röntgenuntersuchungsgerätes bekannt geworden (DE-AS 15 41 177), bei der an einem zweidimensional verstellbaren Bedienhebel beidseitig beaufschlagte Kolben zweier senkrecht zueinander ausgerichteter Hydraulikzylinder angekuppelt sind. Mit jedem dieser Hydraulikzylinder ist je ein weiterer Hydraulikzylinder verbunden. Diese weiteren Hydraulikzylinder stehen ebenfalls rechtwinklig zueinander, ihre Kolbenstangen sind mit dem Kompressionstubus gekuppelt. Mit diesem Bedienhebel läßt sich auch der Kompressionstubus zweidimensional verstellen. Es ist jedoch eine Eigenart dieser Konstruktion, daß sie sehr aufwendig ist und viel Platz benötigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung für die gleichzeitige Betätigung von zwei verschiedenen Funktionen so auszugestalten, daß mit ihr exakte Steuerungen vpn Funktionen wie z.B. zweidimensionCe Geräteverstellungen möglich sind. Die Steuereinrichtung soll auch möglichst raumsparend ausführbar und preiswert herstellbar sein.
Bei einer Steuereinrichtung der eingangs genannten Art ist daher erfindungsgemäß der Bedienhebel mit einem einen elektrischen Signalgeber steuernden Steuerelement gekuppelt .Durch den Verzicht auf nicht elektrische, wie a.B, hydraulische Übertragungsglieder, wird nicht nur wesentlich mehr Platz sondern auch Kosten gespart.
Schließlich wird so auch eine leichtgängigere Steuerung möglich, weil die Stellarbeit von der Stromversorgung übernommen wird und nicht mehr am Stellglied manuell aufgebracht werden muß.
Eine besonders vielfältig anpaßbare Konstruktion erhält man, wenn das Stellelement in besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung eine nach einem Codeschlüssel geschlitzte Platte ist, die zwischen mindestens einer Lichtquelle und einem zur Lichtquelle ausgerichteten optoelektraDhen Wandler, relativ zu diesem verstellbar ist. Hierdurch werden in völlig rückwirkungsfreier Weise digitale Signale gebildet.
letztere eignen sich besonders gut für definierte Positionsbestimmungen. Das bei stehendem Stellgeber anliegende Signal ist stets der jeweiligen Position exakt zugeordnet.
In Abwandlung kann das Stellelement erfindungsgemäß auch eine nach einem Codeschlüssel geschlitzte ferromagnetische Platte sein, die zwischen mindestens einer Magnetspule und mindestens einem Magnetfelderzeuger relativ zu diesem verstellbar ist. Bei dieser Ausführungsform können Bauelemente verwendet werden, deren Lebensdauer und Robustheit größer ist als jene von optischen Bauelementen. Dafür ist aber die Einstellgenauigkeit geringer und ist die Signalamplitude von der Stellgeschwindigkeit abhängig.
Eine besonders kompakte und zugleich einfache Konstruktion der Steuereinrichtung erhält man, wenn die Platte in Weiterbildung der Erfindung zwei zueinander und zur jeweils zugehörigen Stellkoordinate senkrecht ausgerichtete Gruppen von Schlitzen trägt, deren Länge gleich oder größer als der maximale Stellbereich in der jeweils anderen Stellkoordinate ist. Eine solche Platte ist ein Stellelement, das gleichzeitig in zwei zueinander rechtwinkligen Koordinaten bewegt werden kann und infolge der Längsausdehnung der Schlitze in beiden Koordinatenrichtungen Signale erzeugt, die jeweils unabhängig vom Stellweg in der dazu senkrechten Koordinatenrichtung sind.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand mehrerer in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen: Fig 1 eine schaubildliche Seitenansicht der Steuereinrichtung, Fig. 2 eine auseinandergezogene Darstellung der Steuereinrichtung der Fig. 1, Fig. 3 die Führungen zwischen Diodenplatine, Führungsplatine und Codeplatine in Seitenansicht, Fig. 4 einen Schnitt längs der linie bzw der Fig. 3, Fig 5 die Aufsicht auf die Codeplatlne, Fig. 6 in Aufsicht auf das Codesegment, Fig. 7 eine vergrößerte schematische Darstellung einer anderen Art der Mullpunktzentrierung des Bedienhebels, Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung einer weiteren Nullpunktzentrierung des Bedienhebels und Fig. 9 die Wahrheitstabelle des Gray-Codes, Die Fig. 1 und 2 zeigen beide die Steuereinrichtung in Seitenansicht. Nur ist die Steuereinrichtung in der Fig, 2 auseinandergezogen dargestellt, damit man ihre einzelnen Bausteine besser erkennen kann. Mit 1 ist der Griff bezeichnet, der auf den Bedienhebel 2 aufgeschraubt werden kann. Darunter erkennt man in der Fig. 2 zwei Sprengringe 3, 4 von denen der Sprengring 3 als Anlagefläche für ein Drucklager 5 und der Sprengring 4 als Anlagefläche für die vom Griff 1 abgewandte Seite eines Pendelkugellagers 6 dient. In diesem Pendelkugellager 6 ist der Bedienhebel 2 zweidimensional schwenkbar gelagert. An dem Drucklager 5 und den dieses abstützenden oberen Sprengring 3 stützt sich eine Druckfeder 7 ab, die mit ihrem anderen Ende an eine Federbuchse 8 anliegt, die ihrerseits auf der Lagerplatte 9, welche mittels Senkschrauben 10, 11 mit dem Frontblech 12 des Grundgerätes verschraubt ist, aufliegt. Dadurch stützt sich die Druckfeder 7 letztendlich an der Lagerplatte 9 ab und zieht den Bedienhebel 2 mit dem unteren Sprengring 4 von unten gegen das Pendelkugellager 6 und letzteres von unten gegen die mit dem Frontblech 12 des Grundgerätes verschraubte Lagerplatte 9.
Unterhalb des Pendelkugellagers 6 erkennt man in der auseinandergezogenen Darstellung der Fig. 2, in einem durch die Abstandsbuchsen 13, 14 vorgegebenen Abstand von der Lagerplatte 9 eine sog. Diodenplatine 15, unter der Diodenplatine eine Führungsplatine 16, unter der Führungsplatine eine Codeplatine 17 und unter der Codeplatine eine Gleitplatine 18, auf der die Codeplatine gleitend verschiebbar ist. Zu diesem Zweck ist die Gleitplatine 18 durch zwei weitere Abstandsbuchsen 19, 20 in einen definierten Abstand von der Diodenplatine 15 gehalten. Die Gleitplatine besitzt mehrere Bohrungen 21, 22, 23 (nur drei dargestellt) in die die auf einer darunterliegenden Fototransistorplatine 24 montierten Fototransistoren 25, 26, 27, 28, 29 (nur fünf dargestellt) hineinragen. Gegenüber den Fototransistoren sind auf der Diodenplatine ebensoviele leuchtdioden 30, 31, 32, 33, 34 befestigt.
Oberhalb der Lagerplatte 9 erkennt man in den Fig. 1 und 2 noch eine kegelstumpfförmige Stellscheibe 35, die über ein an der Lagerplatte 9 anliegendes Ringkugellager 36 gegenüber derselben verdrehbar ist. Die Stellscheibe 35 ist mittels eines Zapfens 37 (der Übersichtlichkeit halber abgebrochen dargestellt) der durch einen halbkreisförmigen Schlitz (nicht dargestellt) in der Lagerplatte 9 und in der Diodenplatine 15 hindurchgreift und mit einer in der Ebene der Codeplatine 17, seitlich derselben, kreis- smmetrisch um die Symmetrieachse 38 der Steuereinrichtung drehbar angeordnete Codesegmentplatine 39 gekuppelt ist. Auf der Stellscheibe 35 ruht ein das Drucklager 5 und die Druckfeder 7 abdeckender Faltenbalg 40. Die Lagerplatte 9 ist mit zwei Schrauben 40, 41 mit der Diodenplatine 15, der Gleitplatine 18 und der Fototransistorplatine 24 verschraubt.
Die Fig. 3 und 4 zeigen die Führung der Codeplatine 7 und der Führungsplatine 16 an der Diodenplatine 15.
Dabei erkennt man in der Fig. 4, die eine Aufsicht auf die Führungsplatine ist, daß die Codeplatine 17 über zwei Zapfen 42, 43 in der Führungsplatine längs eines Schenkels eines L-förmigen Schlitzes 44 linear verschiebbar nicht jedoch drehbar ist Diese Führungsplatine 16 ist ihrerseits wiederum längs des hierzu rechtwinkligen Schenkels dieses L-förmigen Schlitzes 44, in den die beiden Zapfen 45, 46 der Diodenplatine 15 eingreifen, gegenüber der Diodenplatine verschiebbar nicht jedoch drehbar. Das hat zur Folge, daß die Codeplatine nur längs zweier zueinander rechtwinkliger Koordinaten verschiebbar ist.
Die Fig. 5 zeigt die Codeplatine 17 in Aufsicht. Sie besitzt eine zentrale Bohrung 47. In dieser Bohrung ist der Bedienhebel 2 praktisch spielfrei geführt. Die Codeplatine trägt außerdem zwei Gruppen von Schlitzen 48, 49. Die Länge der Schlitze ist jeweils größer gewählt als die Breite des maximalen Stellbereichs in der jeweils dazu senkrechten Koordinatenrichtung. Zum Größenvergleich ist die maximale Stellweite in den beiden Koordinatenrichtungen X und Y in der Fig. 5 neben den Schlitzen 48, 49 eingezeichnet. Die Breite der Schlitze ist im Ausführungsbeispiel an den Gray-Code angepaßt. Die drei verwendeten Spuren des Gray- Codes sind in jeder Koordinatenrichtung hintereinander angeordnet. In der Fig. 5 sind auch die Positionen der den Gruppen von Schlitzen 48, 49 zugeordneten entsprechenden Fototransistoren 25 bis 29 sowie 50 und 51 unter der Codeplatine 17 in deren Ruhestellung angedeutet. Die Wahrheitstabelle des Gray-Codes ist in der Fig. 9 angegeben.
Die Fig. 6 zeigt eine Aufsicht auf.die in der gleichen Ebene wie die Codeplatine 17 und neben derselben angeordnete Codesegmentplatine 39. Sie ist über eine Bohrung 52 mit dem an der Stellscheibe 35 befestigten Zapfen 37 gekuppelt. Sie ist mit der Stellscheibe 35 um die Symmetrieachse 38 der Steuereinrichtung drehbar.
Sie enthält nebeneinander sechs Spuren von Schlitzen 53,deren Länge an den Gray-Code angepaßt ist. Jeder Spur ist eine leuchtdiode 31 (nur eine dargestellt) und ein Fototransistor 26 (nur einer dargestellt) zugeordnet.
In der Ruhestellung wird der Bedienhebel 2 durch die sich mit der Federbuchse 8 gegen die mit der Frontplatte 12 des Grundgerätes verschraubte Lagerplatte 9 abstützende Druckfeder 7 mit seinem Griff 1 von der Lagerplatte weg gedrückt und in einer Ruhestellung gehalten, bei der seine Symmetrieachse deckungsgleich mit der Symmetrieachse 38 der Steuereinrichtungist.
Dabei zieht die Druckfeder den unteren Sprengring 4 von unten an das Pendelkugellager 6 und dieses von unten gegen die Lagerplatte 9. Bei der Auslenkung des Bedienhebels 2 schwenkt dieser um dieses Pendelkugellager 6. Die Druckfeder und das Drucklager sind in montiertem Zustand durch den Faltenbalg 40 vor Staub-und Schmutzeinfall geschützt. Der Faltenbalg ist zugleich auch eine optische Abdeckung.
Bei der Auslenkung des Griffs 1 in irgendeine Richtung wird die Codeplatine 17 vom Bedienhebel 2 in die dazu entgegengesetzte Richtung verschoben. Infolge der in den beiden Schenkeln des B-förmigen Schlitzes 44 der Führungsplatine 16 gleitenden Zapfen 42, 43, 45, 46 ist die Codeplatine 17 aber weder gegenüber der Führungsplatine 16 noch gegenüber der Diodenplatine 15 und der mit dieser über Abstandsbuchsen 19, 20 verschraubten Gleitplatine 18 und Fototransistorplatine 24 verdrehbarO Beim Verschieben der Codeplatine gegenüber der Gleitplatine verschieben sich auch die beiden Gruppen von Schlitzen 43, 44 gegenüber den auf der Diodenplatine 15 befestigten leuchtdioden 30, 31, 32, 33, 34 und den an erz Fototransistorplatine 24 bebefestigten, in entsprechende Bohrungen 21, 22, 29 der in die Gleitplatine 18 hineinragenden Fototran sistoren 25, 26, 277 28, 29, 50, 51. Da die Codeplatine 17 unmittelbar auf der Gleitplatine aufliegt, geben die Schlitze je nach Position der Codepatine relativ zur Gleitplatine nur bestimmte Bohrungen der Gleitplatine 18 frei, so daß nur die darin geführten Fototransistoren Dicht von den an der Diodenplatine 15 angeordneten leuchtdioden bekommen Infolge des verwendeten Codeschlüssels (Fig. 9) ist die lage der Codeplatine gegenüber der Gleitplatine durch Abdeckung oder Nicht ab deckung der einzelnen Fototransistoren 25, 26, 27, 28, 29, 5Q, 51 bestimmte Durch Drehen der Stellscheibe 35 kann die Codesegmentplatine 39 über den mit der Stellscheibe verschraubten Zapfen 37 mitgenommen werden. Sie wird dabei im Kreis um die Symmetrieachse 38 der Steuereinrichtung gedreht.
Ihr sind je Spur eine Leuchtdiode 31 auf der Diodenplatine 15 und dieser gegenüber ein Fototransistor 26 auf der Fototransistorplatine 24 zugeordnet. Die Foto- transistoren sind wiederum in Bohrungen der Gleitplatine 18 geführt. Sie werden durch die Schlitze 53 in der Codesegmentplatine 39 je nach Position derselben freigegeben, so daß die an den zugeordneten Fototransistoren 26 (nur einer dargestellt) anliegenden Signale exakt der momentanen Position der Codesegmentplatine entsprechen.
Durch Schwenken des Stellhebels 2, der pendelnd gelagert gleichzeitig in zwei Koordinaten verstellbar ist, lassen sich daher eine der Stellung des Stellhebels entsprechende Codierung von Signalen der Fototransistoren erzeugen, die zur Neuerung von zwei anderen Stelltrieben eines Röntgenuntersuchungsgerätes, beispielsweise für die Längs- und Querverschibung einer Patientenlagerungsplatte heranziehbar sind. Zugleich läßt sich durch Drehen der Stellscheibe 35 eine weitere Codierung eines Sollwertes vornehmen, der beispielsweise für die Steuerung der Neigung einer Röntgenröhre und damit der Einstrahlungsrichtung verwendbar ist. Die Bedienung der Steuereinrichtung ist rückwirkungsfrei. Es braucht eigentlich nur der Widerstand der Druckfeder 7 bei der Auslenkung des Griffs 1 überwunden zu werden. Alle verfügbaren Bauelemente sind handelsüblich und relativ unempfindlich.
In der Fig. 7 erkennt man zwei, die in der Fig. 2 dargestellte Druckfeder 7 ersetzende, in der Gleitplatine 18anzuordnende, Rückstellfedern 54, 55 für die Ruhestellung des Bedienhebels 2. Die Federbleche der beiden Rückstellfedern sind zu einem Vollkreis gebogen, wobei die beiden freien Enden 56, 57, 58, 59, nachdem sie sich überschnitten haben, auf einer Seite radial und in einem Abstand, der der Stärke des Bedienhebels 2 entspricht, parallel zueinander abstehen. Die beiden Federn sind in der Mitte ihres kreisförmigen Abschnittes an der Gleitplatine 18 befestigt. Der Bedienhebel 2 ist in dieser Darstellung durchgeschnitten dargestellt. Die in der Gleitplatine 18 eingelassenen beiden gegeneinander um 900 um den Bedienhebel verschwenkten Rückstellfedern 54, 55 berühren mit ihren beiden freien Enden 56, 57, 58, 59 den Bedienhebel 2 auf je zwei gegenüberliegenden Seiten und liegen zugleich an einem gleichstarken Einstellzapfen 60, 61 an. Die Einstellzapfen 60, 61 sind auf je einer Mutter 62, 63 aufgelötet und lassen sich über eine Einstellspindel 64, 65 in der jeweiligen Einstellkoordinate gegenüber der Gleitplatine verschiebe.
Beim Auslenken in irgendeiner Soordinatçnrichtung spreizt der Bedienhebel 2 die dieser Koordinatenrichtung zugeordneten Enden 56,'57, 58, 59 der beiden Rückstellfedern 54, 55 auseinander, weil das jeweils eine Ende der Feder am Einstellzapfen 60, 61 hangenbleibt während das andere Ende vom Bedienhebel 2 ausgelenkt wird Hierdurch entsteht eine Rückstellkraft, die infolge Vorspannen der Federn bereits bei der gçringsten Auslenkung mit einem merklichen Wert ansteigen kann und nur in der Ruhelage, wenn beide Enden der Feder an den Sinstellzapfen 60, 61, die in ihrem Durchmesser dem Bedienhebel entsprechen, anliegen, Null ist, Diese Rückstellfedern lassen eine äußerst exakte Nullpunkteinstellung des Bedienhebels zu.
Die Fig. 8 schließlich zeigt eine andere Anordnung für die Einstellung des Nullpunktes des Bedienhebels 2.
Hier werden vier einfache Blattfedern 66, 67, 68, 69 verwandt, die die Nullpunktlage des Stellhebels von allen vier Koordinatenrichtungen her umgeben. Die Einstellung dieses Federsatzes über vier Spindeln 70, 71, 72, 73 ist jedoch etwas aufwendiger als dasjenige der Fig. 7. Die Federsätze der Fig. 7 und 8 erlauben jedoch eine genauere Nullpunkteinstellung als jene des Ausführungsbeispiels der Fig. 2.
9 Figuren 12 Patentansprüche v Leerseite

Claims

Patent ansprüche Steuereinrichtung mit einem zweidimensional verstellbaren Bedienhebel zur gleichzeitigen Steuerung von mindestens zwei verschiedenen Funktionen mit Mitteln zur Ubertragung der mit dem Bedienhebel eingegebenen Steuerfunktionen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Bedienhebel(2,35)mit einem, einen elektrischen Signalgeber (15, 18, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 50, 51) steuernden Stellelement (17, 39) gekuppelt ist.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n é t , daß das Stellelement (17, 39) eine nach einem Codeschlüssel geschlitzte Platte ist, die zwischen mindestens einer Lichtquelle (30, 31, 32, 33s 34) und einem zur Lichtquelle ausgerichteten optoelektrischen Wandler (24, 25, 26, 27, 28 29, 50, 51), relativ zu diesem, verstellbar ist.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Stellelement eine nach einem Codeschlüssel geschlitzte ferromagnetische Platte ist, die zwischen mindestens einer Magnetspule und mindestens einem MagnetSelderzeuger relativ zu diesen bewegbar ist.
4. Steuereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Platte (17) zwei zueinander und zur jeweils zugehörigen Stellkoordinate senkrecht ausgerichtete Gruppe von Schlitzen (48, 49) trägt, deren Länge gleich oder größer dem maximalen Stellbereich in'der jeweils anderen Stellkoordinate (X, Y) ist.
5. Steuereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schlitze (48, 49, 53) eine dem gewählten, vorbekannten Codeschlüssel entsprechende ungleiche Ausdehnung in Stellrichtung besitzen.
6. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die einzelnen Spuren für die Schlitze (53) nebeneinander angeordnet sind.
7. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die einzelnen Spuren für die Schlitze (48, 49) hintereinander angeordnet sind.
8. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h gek e n n z e i c h n e t , daß der Bedienhebel (2) eine stabile Ruhestellung besitzt.
9. Steuereinrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die stabile Ruhestellung durch die Kraft von Federn (7, 54, 55, 66, 67, 68, 69) erzwungen wird.
10. Steuereinrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß neben dem Schaft des Bedienhebels (2) ein die stabile Ruhestellung in der jeweiligen Koordinatenrichtung bestimmender Festpunkt (60, 61) von je einer Feder (54, 55) in Stellrichtung beidseitig eingespannt ist.
11. Steuereinrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine axial wirkende Druckfeder (7) zwischen einer starr mit dem Frontblech (12) des Grundgerätes verbundenen Lagerplatte (9) und einem auf dem Schaft des Bedienhebels (2) befestigten Anschlagring (5) eingespannt ist.
12. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Bedienhebel (2) von einer auf der Lagerplatte (9) für die Steuereinrichtung drehbar gelagerten Stellscheibe (35) zur Einstellung einer weiteren Bedienfunktion umgeben ist.