Rollen statt Zähne

Spezial Medizintechnik

Getriebe – Antriebskomponenten in der Medizintechnik müssen präzise und zudem möglichst geräuscharm arbeiten. In einem Röntgengerät kombinieren Trochoidgetriebe mit rein wälzender Kraftübertragung minimales Spiel und große Laufruhe mit einem sehr hohen Wirkungsgrad.

02. November 2011

Zu den wesentlichen Anforderungen an Antriebskomponenten in der Medizintechnik zählen nicht nur eine möglichst hohe Präzision und eine absolut zuverlässige und sichere Funktion, sondern auch die möglichst geringe Geräuschentwicklung. In besonderem Maße gilt dies für Geräte, die in unmittelbaren Kontakt zum Patienten kommen können, wie etwa Computertomografen. So benötigte auch ein niederländischer Hersteller von Geräten zur Strahlentherapie für den Rotationsarm eines digitalen Hochleistungsröntgengerätes ein besonders präzises, überlastfähiges und dabei geräuscharmes Getriebe, weil der Patient während der Behandlung mit dem Kopf relativ nah am Getriebe liegt.

Bei dem Gerät bewegt ein rund 2,50 Meter langer gusseiserner Rotationsarm mit mittiger Rotationsachse das Röntgenröhren- und Kollimatormodul sowie den gegenüberliegenden Bildverstärker über zwei justierbare Ausleger um den Patienten herum, sodass eine exakte Bildfolge aufgenommen werden kann. Damit diese die gewünschte hohe Qualität aufweist, muss der Rotationsarm mit äußerster Präzision geführt werden, schließlich liegt die benötigte Genauigkeit bei digital ausgewerteten bildgebenden Verfahren wie Röntgen-, Kernspin- oder Ultraschalluntersuchungen oft im Mikrometerbereich. Dreh- und Angelpunkt des Rotationsarms ist deshalb das Getriebe an der Rotationsachse, das Drehungen von -190 bis +190 Grad bei einer Übersetzung von 1:158 realisieren muss und dabei maximal ein Spiel von 0,05 Grad aufweisen darf. Als ideal geeignet für diese Anforderungen erwiesen sich die Trochoidgetriebe der Serie RVE des japanischen Getriebespezialisten Nabtesco. Die Getriebe werden vor allem in Applikationen eingesetzt, bei denen schnelle und genaue Positionierbewegungen mit hohen Traglasten ohne Nachschwingen realisiert werden sollen. Da dies in den verschiedensten Anwendungen und Maschinen der Fall sein kann, bietet Nabtesco eine große Auswahl an Getrieben mit Voll- oder Hohlwelle an. Optionale Vorschaltgetriebe ermöglichen zudem die rechtwinklige Montage von Motoren sowie größere Untersetzungen als die bereits werkseitig angebotenen von maximal i=300. Derartige Untersetzungen lassen sich mit anderen Getriebetypen nur über mehrere Planetenstufen bei deutlich schlechteren Wirkungsgraden realisieren.

Hoch belastbar und präzise

Die wälzende Kraftübertragung über Rollen ermöglicht einen hohen Wirkungsgrad, lange Lebensdauer und ein extrem geringes Verdrehspiel. Der nahezu hundertprozentige Kontakt und die gleichmäßige Kraftverteilung innerhalb des Getriebes erlauben außerdem eine hohe Belastung. Die rollende Reibung aller an der Kraftübertragung beteiligten Elemente gewährleistet zudem ein sehr geringes Losbrechmoment. Das zweistufige Untersetzungsprinzip (zwischen Antrieb und Stirnrädern einerseits sowie durch die Kurvenscheibe andererseits) reduziert Vibrationen und Massenträgheit und ermöglicht zudem größere Untersetzungsverhältnisse.

Geräuscharm und kompakt

Zum Einsatz bei dem digitalen Röntgengerät kommt das Modell RV-80E, das für diesen Fall zusätzlich mit einer geräuschreduzierten ersten Stufe mit geschliffenen Zahnrädern ausgerüstet wurde. Das minimale Spiel von weit unter einer Winkelminute gewährleistet höchste Positionierungsgenauigkeit. Da die Getriebe zudem konstruktionsbedingt sehr kompakt und mit einem Not-Aus-Drehmoment bis zum Fünffachen des Nennmoments auch im Fehlerfall sehr sicher sind, kommt dieser Getriebetyp schon in vielen medizintechnischen Produkten zum Einsatz. Die für den Rotationsarm eingesetzten Präzisionsbauteile mit einem Nenn-Drehmoment von 784 Newtonmeter ertragen kurzzeitig Momente bis zu 3.920 Newtonmeter und gewährleisten damit auch im Fehlerfall die Sicherheit für Patient und Bedienpersonal.

Die Serie RV-E kombiniert die RV-Getriebe mit integrierten großen Schrägkugellagern zur Aufnahme der äußeren Kräfte und Momente. Dies macht eine zusätzliche externe Lagerung überflüssig, was wiederum die Konstruktionszeit verringert und die Kosten senkt. Dadurch entstehen Präzisionsgetriebe in kompakter Bauform mit extremer Steifigkeit und einem für lange Zeit konstanten Betriebsverhalten.

Die Baureihe RV-C besitzt zusätzlich eine großzügig bemessene Hohlwelle, die es ermöglicht, Versorgungs- und Datenkabel, Leitungen oder Laser innen durch das Getriebe zu führen. Vor allem für hygienisch anspruchsvolle Anwendungen eignen sich die einbaufertigen kompletten Getriebeköpfe der RD-Serie, die bereits mit Schmierstoff befüllt, geschlossen und hermetisch abgedichtet sind. Ein serienmäßiger Adapter am motorseitigen Flansch der Getriebe mit oder ohne Hohlwelle erleichtert den Anschluss der gängigsten Servomotoren.bt

Erschienen in Ausgabe: 08/2011