CN101297759B - 医学成像***中的旋转装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种医学成像***中的旋转装置，其包括：固定外圈，固定安装在所述医学成像***中的支座上；低速转盘，安装在所述固定外圈的内沿之内，相对于所述固定外圈旋转；低速轴承驱动装置，驱动低速转盘相对于固定外圈旋转；高速转盘，相对于所述低速转盘旋转，且旋转方向与所述低速转盘的旋转方向相同；高速轴承驱动装置，驱动高速转盘相对于所述低速转盘旋转。本发明的旋转装置由于采用了二级回转轴承，不仅可以提高医学成像设备的旋转转速，还可以保证医学成像***工作的稳定性。

Description

医学成像***中的旋转装置

技术领域

本发明涉及医学成像***，特别是涉及一种医学成像***中的旋转装置。

背景技术

医学成像***，尤其是X线成像***和计算机断层扫描(CT，Computed Tomography)成像***是由发射X线的球管(tube)，检测器，校准器，高压发生器等许多精密电器物理设备组成的复杂的成像***。这些电器物理设备被安装在一个巨大的转盘上，在回转轴承的带动下一同高速旋转。

图1是现有的CT机架的结构示意图，其中左图为正视图，右图为剖面图。如图1所示，CT机架的支座151上安装有固定外圈111，固定外圈111上安装有轴承驱动电机121，轴承驱动电机121带动安装在固定外圈111内沿之内的转盘112旋转，固定外圈111的内沿和转盘112的外沿之间有轴承滚珠131，用于支承转盘112相对于固定外圈111旋转。转盘112上安装X线球管、检测器等与成像有关的设备。固定外圈111的内沿、轴承滚珠131和转盘112的外沿构成一个回转轴承。

以CT***为例，为了追求高精度的图象质量和成像速度，大容量球管和高转速已成为CT技术的发展趋势。目前CT的转速已经达到0.33秒/转，这个速度已经是一个极限速度，其瓶颈就在于回转轴承的转速已经达到极限。随着转速增加，轴承内部的滚珠承受的压力和摩擦力会急剧增大，滚珠表面的接触疲劳破损加大，这就导致轴承的温度，噪音和振动越来越高，直至滚珠破损，影响***的正常工作。由此可见，提高回转轴承的转速，将使CT***工作在不稳定的状态下。

因此，回转轴承的性能是设计CT***时需要特别考虑的问题。如何进一步提高CT机中回转轴承的转速和性能已经成为CT***设计制造中的一个难题。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种医学成像***中的旋转装置，为医学成像设备提供更快的旋转速度，同时保证***工作的稳定性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案包括：

一种医学成像***中的旋转装置，至少包括：固定外圈，固定安装在所述医学成像***中的支座上；低速转盘，相对于所述固定外圈旋转；低速轴承驱动装置，驱动所述低速转盘相对于所述固定外圈旋转；高速转盘，相对于所述低速转盘旋转，且旋转方向与所述低速转盘的旋转方向相同；高速轴承驱动装置，驱动所述高速转盘相对于所述低速转盘旋转。

其中，所述低速轴承驱动装置包括：低速轴承驱动电机，固定安装在地面或所述固定外圈上，驱动所述低速转盘相对于所述固定外圈旋转。

其中，所述高速轴承驱动装置包括：高速轴承驱动电机，固定安装在所述低速转盘上，驱动所述高速转盘相对于所述低速转盘旋转。

所述的旋转装置还包括：驱动皮带，所述低速轴承驱动电机通过所述驱动皮带驱动所述低速转盘旋转；低速轴承滚珠，位于所述固定外圈的内沿和所述低速转盘的外沿之间，用于支承所述低速转盘相对于所述固定外圈旋转。

其中，所述低速转盘的一部分外沿上具有三角形环状槽，用于与所述驱动皮带配合；所述低速轴承滚珠为至少一排滚珠。

所述的旋转装置还包括：传动齿轮，由所述高速轴承驱动电机驱动，带动所述高速转盘旋转。

其中，所述高速转盘位于所述低速转盘的内沿之内；该旋转装置还包括：高速轴承滚珠，位于所述低速转盘的内沿和所述高速转盘的外沿之间，用于支承所述高速转盘相对于所述低速转盘旋转。

其中，所述高速转盘的外沿包括一圈齿轮，用于配合所述传动齿轮；所述高速轴承滚珠为至少一排滚珠。

其中，所述低速转盘的宽度大于所述高速转盘的宽度，且其剖面为倾倒的凹型，该凹型包括上边，下边和竖边；所述高速转盘位于所述低速转盘的上边和下边之间；该装置还包括：高速轴承滚珠，位于所述低速转盘的下边的内壁和所述高速转盘的外沿之间，用于支承所述高速转盘相对于所述低速转盘旋转。

其中，所述高速轴承驱动电机固定安装在所述低速转盘的竖边的内壁上；所述高速转盘的外沿包括一圈齿轮，用于配合所述传动齿轮。

其中，所述高速轴承驱动电机固定安装在所述低速转盘的竖边的内壁上；所述高速转盘进一步包括一个突出的横沿，该横沿包括一圈齿轮，用于配合所述传动齿轮。

其中，所述高速转盘上固定安装有所述医学成像***的电子部件。

所述的旋转装置还包括：滑环，安装在所述低速转盘和所述高速转盘上，所述医学成像***通过所述滑环为所述旋转装置的低速轴承驱动电机和高速轴承驱动电机提供电源。

其中，所述固定外圈和低速转盘为铁环。

其中，所述高速转盘为铁环、铸铝环或厚钢板环。

从以上的技术方案可以看出，由于本发明的旋转装置采用了双回转轴承的结构，低速转盘以一定旋转速度相对于地面旋转，高速转盘以一定旋转速度相对于低速转盘在相同方向上旋转，那么高速转盘相对于地面的旋转速度为上述两个旋转速度之和，因此能够比较容易地达到较高速度。同时，由于两个轴承的转速均没有达到极限速度，因此不会导致轴承内部的滚珠承受的压力和摩擦力急剧增大，避免了滚珠破损等影响***的正常工作的情况。由此可见，本发明的采用双回转轴承的旋转装置不仅可以提高旋转转速，保证了***工作的稳定性。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，相同的标号表示相同的部件，附图中：

图1是现有的CT***中采用单回转轴承的旋转装置的正视图和剖面图；

图2是本发明实施例一的采用双回转轴承的旋转装置的正视图和剖面图；

图3是本发明实施例二的采用双回转轴承的旋转装置的剖面示意图；

图4是本发明实施例三的采用双回转轴承的旋转装置的正视图和剖面图；

图5是本发明实施例四的采用双回转轴承的旋转装置的正视图和剖面图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本发明，在成像***的旋转装置上，设置两个回转轴承：低速轴承和高速轴承，两个轴承分别由低速轴承驱动装置和高速轴承驱动装置驱动，低速轴承相对于地面旋转，高速轴承相对于低速轴承旋转。这两个回转轴承分别由三个金属环组成，优选地，可采用铁环或铸造铁环组成回转轴承。高速轴承位于医学成像设备上离扫描区域较近的位置，低速轴承位于医学成像设备上离扫描区域较远的位置。

下面通过在CT***中的应用来详细阐述本发明的具有双回转轴承的旋转装置。

实施例一：

图2是本发明实施例一的采用双回转轴承的旋转装置的正视图和剖面图，其中左图为正视图，右图为沿左图的A-A’轴的剖面图。如图2所示，该旋转装置安装在CT的固定支座251上，包括两个嵌套的回转轴承，这两个嵌套的回转轴承由固定外圈211、低速转盘212和高速转盘213组成。其中，固定外圈211、低速转盘212和高速转盘213分别是三个铁环。

固定外圈211的外侧边固定在CT机架的支座251上，低速轴承驱动装置可以是低速轴承驱动电机(或马达)221，其安装在地面上。CT机架的底座可安放在地面上，两端的支座支撑住固定外圈211。

低速转盘212嵌套在固定外圈211的内沿之内，固定外圈211的内沿与低速转盘212的一部分外沿之间是一排或几排低速轴承滚珠231。低速转盘212的另一部分外沿上有三角形环状槽，与驱动皮带241配合，低速轴承驱动电机221通过驱动皮带241驱动低速转盘212，在低速轴承滚珠231的支承下旋转。采用皮带传动可减小冲击和噪声。

固定外圈211的内沿、低速转盘212的外沿和低速轴承滚珠231构成了低速轴承，低速轴承受低速轴承驱动电机221的驱动，使低速转盘212相对于固定外圈211转动，转动方向是R1。

高速轴承驱动装置采用高速轴承驱动电机222，其固定安装在低速转盘212上，随低速转盘212一起转动。高速轴承驱动电机222的输出端为传动齿轮242。高速轴承驱动电机222在低速转盘212上的安装位置可根据实际情况调整，一般情况下应选取靠近旋转中心的地方，以减少传动齿轮242的加工量，以提高精度。

高速转盘213嵌套在低速转盘212的内沿之内，高速轴承驱动电机222通过传动齿轮242带动高速转盘213旋转。高速转盘213的旋转方向与低速转盘212的旋转方向相同。采用齿轮传动可以保证高转速下的稳定性。

低速转盘212的内沿与高速转盘213的外沿之间有一排或几排高速轴承滚珠232，同时，高速转盘213的外沿还有一圈齿轮，与低速转盘212上的传动齿轮242配合。高速转盘213上安装有***工作部件。高速转盘213也可由其他的材料制成，例如铸铝或厚钢板。

低速转盘212的内沿、高速转盘213和高速轴承滚珠232构成了高速轴承，高速轴承受高速轴承驱动电机222的驱动，使高速转盘213相对于低速转盘212转动，转动方向是R2，R2与R1相同。

为了给低速轴承驱动电机221和高速轴承驱动电机222提供电源，低速转盘212及高速转盘213的后面应同时连接滑环(未示出)，一起转动。***的电源和数据通过滑环的碳刷进行传输，具体方式可采用目前广泛应用的CT***中的滑环应用的方式。

如上所述，低速转盘212相对于固定外圈211转动，高速转盘213相对于低速转盘212转动，二者的转动方向相同，那么，如果低速转盘212相对于固定外圈211的转速为v1，高速转盘213相对于低速转盘212的转速为v2，高速转盘213相对于固定外圈211的转速为(v1+v2)。

在本实施例中，低速轴承的相对转速和高速轴承的相对转速都可达到0.5秒/转，也就是说，低速转盘相对地面或固定外圈211的转速为0.5秒/转，高速转盘213相对于低速转盘212的转速也是0.5秒/转。由于旋转方向相同，因此，高速转盘213相对于地面或固定外圈211的绝对转速为0.25秒/转，高于现今CT业内回转轴承的0.33秒/转的最高转速。

本实施例的优点是：低速轴承和高速轴承因尺寸近似，可采用相同的加工工艺，也可以降低成本。

实施例二：

图3是本发明实施例二的采用双回转轴承的旋转装置的剖面示意图，本剖面图也是沿图2的正视图的A-A’轴的剖面图，与图2中的剖面图不同的是，图3仅显示了带有双回转轴承的剖面部分，而未显示整个的剖面部分。

本实施例与实施例一基本相同，也是采用了双轴承结构，并且图3中与图2中后两位相同的附图标记表示功能相同的部件，其功能在此不予赘述。如图3所示，本实施例与实施例一的不同之处在于，低速轴承驱动电机321安装在固定外圈311上。另外，在图3中，还示出了安装在高速转盘313上的X线球管361和滑环371。

本实施例的优点是：低速轴承和高速轴承因尺寸近似，可采用相同的加工工艺，可以降低成本。另外，由于低速轴承驱动电机321安装在固定外圈311上，无需专门的安装支架，也节省了成本。

实施例三：

图4是本发明实施例三的采用双回转轴承的旋转装置的正视图和剖面图，其中左图为正视图，右图为沿左图的A-A’轴的剖面图。

本实施例与实施例一基本相同，并且图4中与图2中后两位相同的附图标记表示功能相同的部件，其功能在此不予赘述。如图4所示，本实施例与实施例一不同之处在于，低速转盘412的宽度较大，至少大于高速转盘413的宽度，其剖面形状呈凹型，该凹型包括上边、下边和竖边。低速转盘412将高速转盘413包围在其凹口的内部，高速轴承驱动电机422安装在低速转盘412的竖边的内壁上，高速转盘413的外沿包括一圈齿轮，用于配合所述传动齿轮442。另外，除了图4所示，低速轴承驱动电机421也可安装在固定外圈411上。

本实施例的优点是：高速轴承可采用较小的轴承和齿轮，从而降低加工精度和成本。并能获得更高的转速，高速轴承驱动电机422可采用较大的电机，而且其安装位置比较灵活。

实施例四：

图5是本发明实施例四的采用双回转轴承的旋转装置的剖面示意图，其中左图为正视图，右图为沿左图的A-A’轴的剖面图。

本实施例与实施例一基本相同，也是采用了双轴承结构，并且图5中与图2中后两位相同的附图标记表示功能相同的部件，其功能在此不予赘述。如图5所示，在本实施例中，低速转盘512的宽度也至少大于高速转盘513的宽度，其剖面形状呈凹型，该凹型包括上边、下边和竖边。低速转盘512将高速转盘513包围在其凹口的内部，高速轴承驱动电机522安装在低速转盘512的竖边的内壁上。高速转盘513上包括一个突出的横沿，该横沿上包括一圈齿轮，用于配合所述传动齿轮542。

本实施例的优点同实施例三相同，高速轴承可采用较小的轴承和齿轮，从而降低加工精度和成本，并能获得更高的转速。高速轴承驱动电机522可采用较大的电机，而且其安装位置比较灵活。

本发明的双轴承旋转结构可以广泛应用于各种需要旋转运行的医学成像***，除应用在上述实施例中的CT***以外，还可以应用在其他需要旋转运行的成像***，例如X光设备或非医用的成像***，以达到高速回转，提高成像速度的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种医学成像***中的旋转装置，其特征在于，至少包括：

固定外圈(211，311，411，511)，固定安装在所述医学成像***中的支座(251)上；

低速转盘(212，312，412，512)，相对于所述固定外圈(211，311，411，511)旋转；

低速轴承驱动装置，驱动所述低速转盘(212，312，412，512)相对于所述固定外圈(211，311，411，511)旋转；

高速转盘(213，313，413，513)，相对于所述低速转盘(212，312，412，512)旋转，且旋转方向与所述低速转盘(212，312，412，512)的旋转方向相同；

高速轴承驱动装置，驱动所述高速转盘(213，313，413，513)相对于所述低速转盘(212，312，412，512)旋转。

2.根据权利要求1所述的旋转装置，其特征在于，所述低速轴承驱动装置包括：

低速轴承驱动电机(221，321，421，521)，固定安装在地面或所述固定外圈(211，311，411，511)上，驱动所述低速转盘(212，312，412，512)相对于所述固定外圈(211，311，411，511)旋转。

3.根据权利要求1或2所述的旋转装置，其特征在于，所述高速轴承驱动装置包括：

高速轴承驱动电机(222，322，422，522)，固定安装在所述低速转盘(212，312，412，512)上，驱动所述高速转盘(213，313，413，513)相对于所述低速转盘(212，312，412，512)旋转。

4.根据权利要求2所述的旋转装置，其特征在于，还包括：

驱动皮带(241，341，441，541)，所述低速轴承驱动电机(221，321，421，521)通过所述驱动皮带(241，341，441，541)驱动所述低速转盘(212，312，412，512)相对于所述固定外圈(211，311，411，511)旋转；

低速轴承滚珠(231，331，431，531)，位于所述固定外圈(211，311，411，511)的内沿和所述低速转盘(212，312，412，512)的外沿之间，用于支承所述低速转盘(212，312，412，512)相对于所述固定外圈(211，311，411，511)旋转。

5.根据权利要求4所述的旋转装置，其特征在于，所述低速转盘(212，312，412，512)的一部分外沿上具有三角形环状槽，用于与所述驱动皮带(241，341，441，541)配合；

所述低速轴承滚珠(231，331，431，531)为至少一排滚珠。

6.根据权利要求3所述的旋转装置，其特征在于，还包括：

传动齿轮(242，342，442，542)，由所述高速轴承驱动电机(222，322，422，522)驱动，带动所述高速转盘(213，313，413，513)旋转。

7.根据权利要求6所述的旋转装置，其特征在于，所述高速转盘(213，313)位于所述低速转盘(212，312)的内沿之内；

该旋转装置还包括：

高速轴承滚珠(232，332)，位于所述低速转盘(212，312)的内沿和所述高速转盘(213，313)的外沿之间，用于支承所述高速转盘(213，313)相对于所述低速转盘(212，312)旋转。

8.根据权利要求6或7所述的旋转装置，其特征在于，所述高速转盘(213，313)的外沿包括一圈齿轮，用于配合所述传动齿轮(242，342)；

所述高速轴承滚珠(232，332)为至少一排滚珠。

9.根据权利要求6所述的旋转装置，其特征在于，所述低速转盘(412，512)的宽度大于所述高速转盘(413，513)的宽度，且所述低速转盘(412，512)的剖面为倾倒的凹型，该凹型包括上边，下边和竖边；

所述高速转盘(413，513)位于所述低速转盘(412，512)的上边和下边之间；

该旋转装置还包括：

高速轴承滚珠(432，532)，位于所述低速转盘(412，512)的下边的内壁和所述高速转盘(413，513)的外沿之间，用于支承所述高速转盘(413，513)相对于所述低速转盘(412，512)旋转。

10.根据权利要求9所述的旋转装置，其特征在于，所述高速轴承驱动电机(422)固定安装在所述低速转盘(412)的竖边的内壁上；

所述高速转盘(413)的外沿包括一圈齿轮，用于配合所述传动齿轮(442)。

11.根据权利要求9所述的旋转装置，其特征在于，所述高速轴承驱动电机(522)固定安装在所述低速转盘(512)的竖边的内壁上；

所述高速转盘(513)进一步包括一个突出的横沿，该横沿包括一圈齿轮，用于配合所述传动齿轮(542)。

12.根据权利要求1所述的旋转装置，其特征在于，所述高速转盘(213，313，413，513)上固定安装有所述医学成像***的电子部件。

13.根据权利要求3所述的旋转装置，其特征在于，还包括：

滑环(371，471，571)，安装在所述低速转盘(312，412，512)和所述高速转盘(313，413，513)上，所述医学成像***通过所述滑环(371，471，571)为所述旋转装置的低速轴承驱动电机(321，421，521)和高速轴承驱动电机(322，422，522)提供电源。

14.根据权利要求1所述的旋转装置，其特征在于，所述固定外圈(211，311，411，511)和低速转盘(212，312，412，512)为铁环。

15.根据权利要求1所述的旋转装置，其特征在于，所述高速转盘(213，313，413，513)为铁环、铸铝环或厚钢板环。

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