Drehverbindung Einbaufertige Antriebseinheit für Spiral-Computertomographen

Redakteur: Brigitte Michel

Spielfreiheit, Vorspannung und hohe Plan- sowie Rundlaufgenauigkeiten – so lauteten die Vorgaben für eine maßgeschneiderte Drehverbindung mit Aufnahme für den Drehencoder eines neuartigen Spiral-Computertomographen. Die Rodriguez aus Eschweiler lieferte nicht nur ein entsprechendes Lager, sondern gleich die komplette Antriebseinheit und damit ein applikationsspezifisches Produkt mit Mehrwert (Value Added Product).

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Zu den Value Added Products von Rodriguez zählt auch eine maßgeschneiderte Dreheinheit für einen Computertomographen.
Zu den Value Added Products von Rodriguez zählt auch eine maßgeschneiderte Dreheinheit für einen Computertomographen.
(Bild: Rodriguez)

Spielfreiheit, Vorspannung und hohe Plan- sowie Rundlaufgenauigkeiten – so lauteten die Vorgaben für eine maßgeschneiderte Drehverbindung mit Aufnahme für den Drehencoder eines neuartigen Spiral-Computertomographen. Die Rodriguez aus Eschweiler lieferte nicht nur ein entsprechendes Lager, sondern gleich die komplette Antriebseinheit und damit ein applikationsspezifisches Produkt mit Mehrwert (Value Added Product).

Brustkrebs bzw. ein Mammakarzinom ist die am häufigsten auftretende einwuchernde Tumorerkrankung weltweit. Etwa jede neunte Frau, doch nur rund jeder hundertste Mann erkrankt im Laufe des Lebens an dieser Krebsart. In der westlichen Hemisphäre ist das Mammakarzinom bei Frauen im Alter zwischen 30 und 60 Jahren sogar die häufigste Todesursache überhaupt. Die Diagnose dieser Tumorart erfolgt heute mit drei unterschiedlichen, in der Regel kombiniert angewandten Untersuchungsmethoden: dem manuellen Tasten, der Sonographie und der Mammographie. Tasten und Ultraschallen ist für den Patienten schmerz- und strahlungsfrei. Die Mammographie verursacht jedoch Schmerzen, da die Brust komprimiert wird. Überdies belastet sie den Patienten mit einer geringen Röntgenstrahlendosis. Eine alternative bildgebende Untersuchungsmethode, die gleichermaßen präzise, dabei aber schmerzfrei ist und die Strahlungsbelastung des Patienten möglichst minimiert, ist die wünschenswerte Zukunft. An dieser Zukunft arbeitet unter anderem die CT Imaging, ein Spin-Off des Instituts für Medizinische Physik der Universität Erlangen-Nürnberg (IMP).

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Neuer Computertomograph zur Tumorfrüherkennung

Das Verbessern der Frühdiagnostik von Brustkrebs ist ein Hauptarbeitgebiet des jungen Unternehmens, das auf die Entwicklung neuartiger Verfahren und Anwendungen für die medizinische Bildgebung und Bildverarbeitung spezialisiert ist. Zum Portfolio zählen sowohl komplette CT-Systeme und das zugehörige Equipment als auch CT-Software für alle Phasen der digitalen Bildgebungskette. Dabei liegt der Fokus auf dedizierten, hochauflösenden CT-Geräten, beispielsweise für die in vivo Kleintierbildgebung im Umfeld von Forschung und Entwicklung oder die Bildgebung der weiblichen Brust mittels eines Brust-Computertomographiesystems (Brust-CT). Die Schritte der Bildgebungskette wie beispielsweise Rekonstruktion, Visualisierung oder Dosissimulation und -kalkulation lassen sich dank einer modularen Softwareplattform wahlweise einzeln oder gesamt abdecken. Das Brust-CT vereint eine vollwertige, hochauflösende und überlagerungsfreie 3D-Darstellung mit den niedrigen Dosisniveaus aktueller Mammographiesysteme. Es ermöglicht eine frühzeitigere Detektion kleinster Tumore, als es mit etablierten Verfahren derzeit machbar ist. Dabei können alle diagnostischen Schritte von der Mikrokalk-Strukturanalyse über die Differentialdiagnose von Läsionen mit dynamischer CT bis hin zur bildgestützten Biopsie an einem Gerät durchgeführt werden. Gegenüber herkömmlichen bildgebenden Verfahren zeichnet sich das Brustscannerkonzept von CT-Imaging durch zwei wichtige Eigenschaften aus: Es ist dosiseffizient und garantiert damit dem Patienten eine extrem geringe Strahlenbelastung. Zudem ist die Untersuchung völlig schmerzfrei, da die Brust nicht komprimiert werden muss. Stattdessen rotiert bei dem eingesetzten Spiral-CT das Bildsystem mit Röhre und Detektor um das zu messende Objekt herum und wird dabei kontinuierlich in der Längsachse der Brust verschoben. Um ein genaues dreidimensionales Bild zu garantieren, mit dessen Hilfe Rückschlüsse auf die Position von verdächtigem Gewebe geschlossen werden kann, muss die Winkelposition des Bildsystems ständig genau erfasst werden. Dazu dient ein Drehencoder. Dieses spezielle Messgerät lagert auf einer horizontal eingebauten Drehverbindung mit Aufnahme und integrierter Riemenscheibe für den Riemenantrieb. Bei dieser Einheit handelt es sich um eine Sonderanfertigung von Rodriguez.

Maßgeschneiderte Antriebseinheit aus Aluminium

Die Konstrukteure von CT-Imaging hatten bereits in ihrem Kleintier-Computertomographen „Tomoscope Synergy“ erfolgreich Dünnringlager von Rodriguez verbaut. Deshalb lag es nahe, die Eschweiler Antriebsspezialisten auch bei der Entwicklung der Aufnahme des rotierenden Bildsystems um Hilfe zu bitten. Die Vorgaben waren einfach: die gesamte Antriebseinheit sollte auf einem spielfreien, vorgespannten Lager basieren, hohe Anforderungen an den Plan- und Rundlauf erfüllen und vor allem einbaufertig geliefert werden. Des Weiteren musste das Lager über ein hohes Reibungsmoment und eine Langzeitschmierung verfügen. Diese Voraussetzungen erfüllte ein abgedichtetes einreihiges Rillenkugellager mit einem 11“-Durchmesser aus der Baureihe der Kaydon-Dünnringlager. Ein solches Rillenkugellager kann Kräfte in axialer und radialer Richtung aufnehmen. Die Vorspannung sorgt für höchste Steifigkeit, Rundlauf sowie eine präzise Positionierung und Wiederholbarkeit – entscheidend für die genaue Lokalisierung eines möglichen Mammakarzinoms. Speziell für den Einsatz in der Brustscanner-Antriebseinheit wurde dieses Lager mit einer integrierten, reibungsarmen Dichtung versehen. Sie hält wirkungsvoll Verschmutzungen von dem Lager fern und sichert so eine hohe Betriebssicherheit und lange Gebrauchsdauer. Den Außenring des Lagers befestigte Rodriguez auf einer 400 mm x 500 mm großen Grundplatte aus Aluminium. Der Innenring des Lagers nimmt eine 90 mm lange Welle inklusive Riemenscheibe auf, die scannerseitig mit einem Riemenantrieb verbunden wird. Welle und Riemenscheibe sind beide ebenfalls aus Aluminium gefertigt.

Mechanik mit Mehrwert

Die Auslegung und Fertigung solch applikationsspezifischer, einbaufertiger Gesamtlösungen übernimmt bei dem Lagerhersteller der Bereich „Value Added Products“. Die Value Added Products (VAP) vereinen kundenspezifische Komplettlösungen auf Basis hochwertiger Lager- und Lineartechnik mit einem umfassenden Rund-um-Service für die Lagermechanik. Dabei übernimmt Rodriguez jeden Prozessschritt – von Entwicklung und Konstruktion über Fertigung und Montage bis hin zu Qualitätsprüfung, Praxistests und Inbetriebnahme – und investiert laufend in modernste Fertigungstechnologien.

Zu den bisher verwirklichten VAP gehört neben der Antriebseinheit für den Brust-CT eine Vielzahl applikationsspezifischer Antriebslösungen für weitere Anwender aus der Medizintechnik. So entstand unter anderem eine maßgeschneiderte Dreheinheit für einen Computertomographen. Sie garantiert, dass das für die Drehung der Röntgenröhre entscheidende Dünnringlager in jedem Fall korrekt sitzt und die Klemmkraft präzise eingestellt ist. Denn nur dann ist gewährleistet, dass sich die Röntgenröhre präzise und kontinuierlich um den Patienten dreht und genaue Bilder liefert. Doch nicht nur Dünnringlager eignen sich für den Einsatz in der Medizintechnik. Auch die mächtigeren Kugeldrehverbindungen tragen zu höchster Präzision in diesem Anwendungsfeld bei; beispielsweise, wenn sie in C-Bogen-Systemen für medizinische Untersuchungen, chirurgische Eingriffe oder gezielte Bestrahlungen verbaut werden. Maßgeblich für die hochgenaue Positionierung des C-Bogens verantwortlich ist seine Lagerung. Kugeldrehverbindungen eignen sich für diese Art der Lagerstelle besonders, da sie aufgrund ihres konstruktiven Aufbaus radiale, axiale und Kippmomentbelastungen an einer Lagerstelle sicher aufnehmen. Damit sorgen sie nicht nur für die geforderte Präzision, sondern senken auch die Kosten für die Gestaltung der Anschlusskonstruktion und den Einbau des Lagers. Rodriguez bietet Kugeldrehverbindungen in unterschiedlichen Baugrößen und je nach Anwendungsbedarf un-, außen- oder innenverzahnt im Durchmesserbereich von 100 mm bis 3900 mm an. Größere Durchmesser sind auf Anfrage erhältlich.

Wirtschaftliche Lösungen und umfassender Rund-um-Service

Bei der Konzeption solcher Antriebseinheiten, wie sie auch die Antriebswelle des Brust-CT darstellt, bezieht Rodriguez sämtliche damit im Zusammenhang stehende Komponenten in die Beratung und Produktfindung mit ein. Je komplexer die Lösung, desto mehr kommt die Effizienz der „Mechanik mit Mehrwert“ zum Tragen. Für den Anwender kann Dimensionierung, Auslegung und Auswahl der passenden Komponenten zu einem sehr zeit- und kostenintensiven Prozess werden, der sich durch die Zusammenarbeit mit Rodriguez deutlich verkürzen lässt. Damit bewahrt er sich Kapazitäten für sein Kerngeschäft und schafft Freiräume für zusätzliche Projekte. Gleichzeitig profitiert der Anwender von einer stimmigen, technisch einwandfreien und wirtschaftlichen Lösung, die ihm schnell zur Montage zur Verfügung steht, sowie vom umfassenden Rund-um-Service für die Lagermechanik. (bm)

Zu den Präzisionslagern von Rodriguez

Seminare zur Wälzlagertechnik 2014

Handbuch „Die Wälzlagerpraxis“

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