专利名称：用于诊断或治疗装置的主轴传动机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有螺纹主轴和主轴螺母以及紧固螺母(Fangmutter)的主轴传动机构。本发明还涉及一种诊断和/或治疗装置以及一种患者支承装置，这些装置具有这种主轴传动机构。
背景技术：
具有螺纹主轴的主轴传动机构出现在这样的应用中，其中，负荷或者装置的组成部分必须被移动并且要被精确地定位。其中安装有主轴传动机构的装置，除了如机床的工业应用以及如车库门的开启工具的终端用户应用之外，还可以是医学诊断和/或治疗装置(DT装置)。这里，对例如X射线辐射器、X射线图像接收器或者用于这种设备(以及用于计算机断层造影设备、磁谐振设备或者核子医学和辐射治疗设备)的患者支承装置进行移动和定位。
主轴传动机构的未知磨损或者甚至机械失效，对使用者或者与主轴所驱动的装置相接触的人(例如对在X射线装置中的医生或者患者)带来巨大的损害和威胁的风险。在具有螺纹主轴的主轴传动机构中，磨损可以这样地搅动直到失效为止，使得环绕在螺纹主轴上的主轴螺母(必要时具有行星传动机构、例如具有滚珠导动传动机构(Kugelumlaufgetrieb))失效了。如果例如滚珠导动传动机构的滚珠通过磨损被损坏，那么滚珠导动传动机构装置不再与螺纹主轴相互啮合。主轴和待移动的质量之间的形面接合也失去了。滚珠导动传动机构不再支撑在螺纹主轴的螺匝中的滚珠上，而是可以几乎自由地运动。在垂直驱动时，待移动的质量在最坏的情况下向下掉落。
为了预防由于不能预见的主轴传动机构的失效所产生的危险，使用具有所谓的紧固螺母或者保险螺母的滚珠导动传动机构。紧固螺母与主轴螺母固定连接并且具有螺纹，该螺纹也如滚珠导动传动机构的滚珠一样与螺纹主轴的螺匝相互啮合。在此，紧固螺母的螺纹的倾斜度与主轴螺母的螺纹的倾斜度和螺纹主轴的该螺匝相对应，从而紧固螺母可与滚珠导动传动机构装置一起环绕螺纹主轴。紧固螺母的螺纹可如此地形成，使得只要主轴螺母或者必要时它的滚珠导动传动机构装置精度稳定地、即在预定的公差内进行环绕，则紧固螺母便无摩擦地绕螺纹主轴环绕。
但是，如果主轴螺母不再精度稳定地环绕(例如由于滚珠导动传动机构的较大的轴承间隙或者甚至滚珠的破坏)，则紧固螺母开始支撑。如果在这种磨损情况下在螺纹主轴和滚珠导动传动机构之间的施力接合丢失，那么取而代之的是在紧固螺母和螺纹主轴之间产生了施力接合。然后，通过紧固螺母中断了待移动的质量的不受控制的自行运动。由此，例如可以防止待移动的质量向下掉落。
由于紧固螺母的螺纹基本上与每个主轴螺母的相对应，因此尽管主轴螺母失效主轴传动机构的驱动仍然是可能的。紧固螺母接替主轴螺母并且代替它的功能。这点在布置成使用者不能绝对明显地看到、而是例如位于遮挡板或者外壳部件后部的主轴传动机构中不能轻易地被识别。但是，它产生了这样的危急情况，即，在主轴螺母失效并且在紧固螺母的基础上驱动继续进行时不存在其它的保险，从而在紧固螺母随后失效时主轴传动机构完全失效，并且例如高度调节装置向下掉落。
因此，在具有固定的主轴螺母和其中旋转的主轴的主轴传动机构中，通常是例如电气地来检查紧固螺母和主轴螺母的相互连接。如果主轴螺母失效并且例如在高度调节装置中紧固螺母掉落到它上面，那么产生了相互接触，这种接触可以电气地或者机械地来采集。这种相互接触被采集并且可以用来启动应急开关。不过，在其中主轴螺母被驱动并且环绕主轴的、具有固定的主轴的主轴传动机构中，不能轻易地进行对主轴螺母和紧固螺母之间的这种接触检查，因为在这里，需要两个旋转螺母的例如电接触。但是，建立与旋转件的接触是开销大的。此外，常见的接触类型(如滑动触点)本身经受磨损并且因此是容易出故障的。
在GB896914C中公开了一种用来表示第一螺母的允许的磨损的装置，该第一螺母承受负荷并且作为磨损的结果沿着螺纹主轴产生了移动。该装置具有不承受负荷并且啮合在所述的螺纹主轴上的第二螺母；以及仅仅允许在两个螺母之间进行相对轴向移动的装置。该第二螺母具有一个可调整的制动器(Stopper)，如果两个螺母的相对轴向距离低于一个与第一螺母的螺纹允许的磨损相对应的值，则该制动器操纵第一螺母上的开关。该开关与显示装置相连，在开关被操纵时该显示装置被接通。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种这样的装置，在具有固定的主轴和环绕的、被驱动的主轴螺母和紧固螺母的主轴传动机构中，该装置可以识别主轴螺母的失效。本发明的其它要解决的技术问题是，提供具有这种主轴传动机构的一种患者支承装置和一种诊断和/或治疗装置。
本发明的上述技术问题，是通过具有本发明特征的主轴传动机构、具有本发明特征的患者支承装置、以及具有本发明特征的诊断和/或治疗装置实现的。
本发明的基本思想在于，提供一种具有传动机构的主轴传动机构，包括由传动机构所驱动的主轴螺母；被该主轴螺母环绕的主轴；以及紧固螺母，该紧固螺母被如此地形成，使得它在主轴螺母完好时不与主轴相互啮合并且相对于传动机构具有一个预定的距离，而在主轴螺母失效时通过主轴的轴向运动与主轴相互啮合。主轴传动机构包括一个与紧固螺母固定连接的开关元件，并且紧固螺母可在预定的运动边界内轴向地运动。此外，还具有一个可由开关传感器来启动的应急开关，并且如果紧固螺母通过主轴的轴向运动相对于传动机构轴向移动，则开关元件操纵开关传感器。
由此得到了如下的优点不必检查主轴螺母和紧固螺母以及第二运动件的相互接触，而只需要检查紧固螺母相对于作为不运动的固定部件的传动机构的轴向移动。这得到了费用低的方案，其中例如可以舍弃容易出故障的滑动触点。
在一个有利的实施例中，将开关元件实现为同心地设置在主轴螺母上的开关管。作为管子的实施方式提供了这样的优点，即，开关元件由此旋转不变。另一方面，由此实现了一种主轴传动机构的额外的外壳，该额外的外壳可以防光并且可以防止无意地啮合在主轴传动机构的运动的机械部件中。
在另一个有利实施例中，这种主轴传动机构垂直地定向，使得通过主轴螺母的旋转可以实现主轴的高度调节。这样的主轴传动机构例如可以用作对于患者支承装置、X射线支架或者设备部件(如C形臂)的升降装置。在此，要提升的负荷压在主轴上，因此在主轴螺母失效时该主轴连同该负荷一起向下掉落。在这种实施方式中，这种紧固螺母布置在主轴螺母的上部，从而在与主轴相互啮合的主轴螺母失效时，紧固螺母向下掉落到主轴螺母上并且通过它来制动。通过主轴连同负荷一起向下掉落与紧固螺母相连的开关元件同时一起运动，因此能够确保立即和自动地操纵应急开关。
在另一个有利的实施方式中，主轴传动机构的应急开关与传动机构这样地相连，使得传动机构通过应急开关的启动而被制动和/或断开。由此可以确保，主轴传动机构的其它驱动在主轴螺母失效之后、即在一般的不保险的工作情况下被中断。
从下面的附图及全部的附图描述中可以得到其它有利的实施方式。
图中图1示出了具有主轴传动机构的升降装置；图2示出了具有升降装置的部件的主轴传动机构；图3示出了具有应急开关的主轴传动机构；图4示出了具有未驱动的应急开关的结构示意图；图5示出了具有驱动的应急开关的结构示意图；及图6示出了诊断和/或治疗装置。
具体实施例方式
在图1中示意地示出了具有主轴驱动装置的升降装置。该升降装置可以是患者支承装置的组成部分，并且用来进行高度调节；但是它也可以是C形臂设备或者其它DT装置的组成部分，并且用来对例如C形臂或者辐射源进行高度调节。
升降装置包括位于下面的基板23，双剪式架和主轴传动机构被支撑在该基板上。可以通过双剪式架以及主轴传动机构相对于基板23线性地移动升降板22，即，在所选择的实施方式中进行高度调节。主轴传动机构包括驱动该主轴螺母19的传动机构20。该主轴螺母19绕着主轴18进行移动，从而形成了滚珠导动主轴(Kugelumlaufspindel)。通过主轴螺母19绕着不旋转的主轴18进行循环，最后进行轴向移动，即，在图中向上或者向下移动。
主轴18在插入管60内的、位于上面的端部上进行延伸(它伸入到插入管60内)。插入管60与主轴18相连并且可以防止它旋转。它通过主轴18的运动来向上或者向下移动。此外，它与双剪式架的横梁64相固定地连接。如果插入管60向上或者向下移动，那么横梁64也向上或者向下移动。横梁64又是双剪式架的组成部分，并且成一体地形成到剪式结构的轴中。横梁64的向上或者向下的运动使得双剪式架缩短或者伸长，并且由此对升降板22进行高度调节。
在此，为了能够最大程度地降下升降板22，而使插入管60的内径大于主轴螺母19的外径，使得在插入管60降下时可以在主轴螺母19上滑动或者主轴螺母19可插入到插入管60内。
在图2中，示出了与前面图1相同的、但没有升降装置的主轴传动机构。通过使主轴螺母19进行旋转的传动机构20来驱动主轴传动机构。主轴螺母19环绕在附图中不能看见的主轴，由此可以向上或者向下移动该主轴。主轴被设置在插入管60内，并且与它这样地相连，即可以防止主轴旋转。否则的话，主轴螺母19会带动主轴一起运动。插入管60与横梁64固定地相连，该横梁64本身形成升降装置的剪式结构的轴。也就是说，主轴传动机构通过横梁64来调节剪式结构的高度。
在图3中，示出了与前面附图相同的、但没有插入管、横梁和开关元件的主轴传动机构。传动机构20使绕着主轴18的主轴螺母19旋转。主轴螺母19位于主轴管8上并且与其固定地连接，而且借助传动机构20来驱动主轴管8。紧固螺母10被这样地布置在主轴螺母19中，使得它在主轴螺母19旋转时被带着一起运动。只要主轴螺母19(只要它完好)与主轴18相互啮合(例如通过在螺匝中设置的滚珠构成滚珠导动主轴)，则紧固螺母10在正常情况下不与主轴18相互啮合。尽可能地避免主轴18和紧固螺母10之间的接触，以便避免紧固螺母10的意外磨损。因此，与主轴螺母19不同，紧固螺母10被实施为没有降低摩擦的滚珠导动的普通螺旋螺母。
在传动机构20上或者在紧靠主轴管8的附近，设置了应急开关5。应急开关5具有按钮6，该按钮6朝向主轴管8、但是没有与其接触。设置按钮6的目的是，通过其在主轴螺母19失效时操纵在附图中没有示出的开关管。
在图4中，示出了带有所有所需部件的主轴传动机构的结构简图。传动机构20通过一个没有详细解释的蜗轮蜗杆传动装置来驱动主轴管8。主轴螺母19与主轴管8固定地连接，该主轴螺母19通过滚珠导动环绕着主轴18。主轴18延伸通过主轴管和传动机构，并且在位于上部的端部上设置有螺栓孔(Bolzenauge)。在安装状态下，位于上部的主轴18的端部支承要被升降或者降下的负载，其中，主轴18如此地与负载相连，使得可以防止它进行旋转。根据不同的实施方式，螺栓孔可用于这个目的。
紧固螺母10被设置在主轴螺母19的上，其中，如此地将其与主轴螺母19连接，使得它在主轴螺母19旋转时被带着一起运动。紧固螺母10具有配合在主轴18的螺匝中的内螺纹。如此地选择紧固螺母10的螺纹和布置，即它与主轴18没有接触或者仅仅是不明显的接触，从而消除了摩擦所产生的磨损。因此，紧固螺母10也不需要具有减小摩擦的滚珠导动。按照至主轴螺母19的预定距离设置紧固螺母10。紧固螺母与开关管7固定地连接，该开关管7被同心地设置在主轴螺母19和主轴管8上。开关管7至少可沿着轴向相对于主轴螺母19和主轴管8运动并且与其没有固定地连接。
在紧靠主轴管8附近将带有按钮6的应急开关5设置在传动机构20上。按钮6被实现为滚珠。
在所选择的附图中，开关管7没有操纵按钮6，即应急开关5没有被启动。只要主轴螺母19完好并且正确地工作，便会产生这种情况。
在图5中，示出了与前面图4相同的、但是处于在主轴螺母19失效时所产生的情况下的主轴传动机构。使用了与前面附图相同的标记。
在主轴螺母19失效时，与主轴18的形面接合消失，例如，由于主轴螺母19的滚珠导动的滚珠破裂或者螺匝被磨损。这意味着，主轴18不再通过主轴螺母19来保持，而是向下掉落。
但是，在主轴螺母19失效时，紧固螺母10开始工作。通过主轴18的向下掉落主轴18的螺匝与紧固螺母10的内螺纹相互啮合起来。因此，向下掉落的主轴压在紧固螺母10上，其中主轴被支撑在紧固螺母的内螺纹上。因此，在向下掉落时紧固螺母10被带着一起运动。但是，紧固螺母10的下降路径由于主轴螺母19而被限制，其中，主轴螺母仍旧固定地位于主轴管8上。也就是说，主轴18和紧固螺母10向下掉落到刚好这样的程度，即，直到紧固螺母10撞击在主轴螺母19为止。也就是说，由主轴螺母19和处于完好状态的紧固螺母10之间的距离给出了下降路径。
在紧固螺母10向下掉落时，与它相连接的开关管7被带着一起运动。开关管7向下掉落一个同样远的路径。不过，由此它在下端与按钮6相接触并且操纵后者。按钮6把开关管7压向应急开关5并且启动后者。
因此，在应急开关5上施加了一个表示主轴螺母19失效的信号。该信号可以被用来在操作设备中表示故障提示、启动在日志文件中的自动记录、或者直接地使传动机构20制动或者断开。通过立即断开传动机构20可以确保，主轴传动机构在主轴螺母19失效之后(例如由于操纵人员不知道该失效)而还可以失察地继续运行。
在图6中示意地示出了具有患者支承装置1的DT装置3。DT装置3包括C形臂部分31，该C形臂部分携带着辐射源33和图像检测器34。它例如可以用来在用小的能量进行X射线放射时产生X射线图像，或者例如在较高能量的X射线放射时进行治疗照射。C形臂部分31支撑在C形臂部分的支座32中。在此，它可以是自由地位于室中的结构或者伸入到室的壁或者顶部上的结构。C形臂部分31允许X射线辐射源33和X射线检测器34如此地定位，使得X射线穿过借助于患者支承装置1定位的患者。
患者支承装置1包括患者可以躺于其上的卧榻11。可以沿着水平方向移动卧榻11，这通过水平取向的双箭头来示出。为此目的，卧榻11不被固定地支撑在支架12上。此外，可以调整卧榻的高度。为此目的，支架12包括一个在附图中没有详细示出的升降装置。该高度可调节性通过垂直取向的双箭头来示出。
卧榻11的高度调节通过具有主轴传动机构的升降装置来实现，如后者结合前面附图被描述的一样。同样地，C形臂部分31的高度调节也通过这种主轴传动机构来实现。
权利要求
1.一种带有传动机构(20)的主轴传动机构，具有由所述传动机构(20)所驱动的主轴螺母(19)；由所述主轴螺母(19)环绕的、可轴向移动的主轴(18)；以及紧固螺母(10)，该紧固螺母被如此地实现，使得它在该主轴螺母(19)完好时不与所述主轴(18)相互啮合并且相对于该传动机构(20)具有预定的距离，而在该主轴螺母(19)失效时则通过该主轴(18)的轴向运动与该主轴(18)产生相互啮合，其特征在于，具有与所述紧固螺母(10)固定连接的开关元件，该紧固螺母(10)可以在预定的运动边界内轴向地运动；具有可以通过开关传感器来驱动的应急开关(5)，并且，如果该紧固螺母(10)通过该主轴(18)的轴向运动相对于该传动机构(20)进行轴向运动，则所述开关元件操纵所述开关传感器。
2.如权利要求1所述的主轴传动机构，其特征在于，所述主轴螺母(19)包括滚珠导动主轴。
3.如前述权利要求任一项所述的主轴传动机构，其特征在于，所述开关元件形成为同心地设置在所述主轴螺母(19)上的开关管(7)。
4.如前述权利要求任一项所述的主轴传动机构，其特征在于，所述开关传感器被实现为按钮(6)。
5.如前述权利要求任一项所述的主轴传动机构，其特征在于，所述主轴传动机构被这样地垂直定向，使得通过所述主轴螺母(19)的环绕实现所述主轴(18)的高度调节，而该主轴(18)在该主轴螺母(19)失效时向下掉落，并且将所述紧固螺母(10)这样地设置在主轴螺母(19)的上部，使得该紧固螺母(10)在与该主轴(18)相互啮合的该主轴螺母(19)失效时向下掉落到该主轴螺母(19)上，并且通过它来制动。
6.如前述权利要求任一项所述的主轴传动机构，其特征在于，所述主轴螺母(19)由所述传动机构(20)来驱动，所述应急开关(5)与该传动机构(20)这样地相连，使得该传动机构(20)通过该应急开关(5)的启动被制动和/或断开。
7.如前述权利要求任一项所述的主轴传动机构，其特征在于，所述传动机构(20)包括驱动马达和蜗杆螺纹。
8.一种患者支承装置(1)，它具有升降装置，该升降装置具有如权利要求1至7任一项所述的主轴传动机构。
9.如权利要求8所述的患者支承装置(1)，其特征在于，所述主轴(18)被固定地固定在所述升降装置的部件上。
10.一种诊断和/或治疗装置(3)，它具有升降装置，该升降装置具有如权利要求1至7任一项所述的主轴传动机构。
全文摘要
本发明涉及一种用于诊断或者治疗装置的主轴传动机构，包括传动机构(20)；由传动机构(20)驱动的主轴螺母(19)；由该主轴螺母(19)环绕的主轴(18)；以及紧固螺母(10)。如此地实现该紧固螺母(10)，使得它在主轴螺母(19)完好时不与主轴(18)相互啮合并且相对于传动机构(20)具有预定的距离。在主轴螺母(19)失效时则通过主轴(18)的轴向运动与主轴(18)相互啮合。此外，具有与紧固螺母(10)固定连接的开关元件。紧固螺母(10)可以在预定的运动边界内轴向运动。此外，具有通过开关传感器来驱动的应急开关(5)，如果紧固螺母(10)通过主轴(18)的轴向运动相对于传动机构(20)进行轴向运动，则开关元件操纵开关传感器。
文档编号F16H25/24GK101016938SQ200610064479
公开日2007年8月15日 申请日期2006年10月10日 优先权日2005年10月10日
发明者托拜厄斯·霍思, 保罗·韦德纳 申请人:西门子公司