DE102007008321A1 - Optical rotary transmitter for e.g. computer scanner, has carriage with surface provided as bearings against rotor, air channel for guiding of air to surface, and adapter for supplying air into channel by connecting piece - Google Patents

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Abstract

The transmitter has a rotor (10) swivelably supported against a stator (11), and a sliding carriage for holding and guiding a light coupler (5) of the stator. The sliding carriage has a storage surface (20) provided as air bearings against the rotor, an air channel for guiding air to the storage surface, and an adapter for supplying air into the air channel by a connecting piece, which is connected with the stator, where the adapter comprises flexible material.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung optischer Signale zwischen gegeneinander drehbaren Einheiten. Derartige Vorrichtungen werden vorzugsweise in Computertomografen eingesetzt.The The invention relates to a device for transmitting optical Signals between mutually rotatable units. Such devices are preferably used in computed tomography.

Stand der TechnikState of the art

Zur Übertragung optischer Signale zwischen gegeneinander drehbaren Einheiten, insbesondere mit einem freiem Innendurchmesser sind verschiedene Vorrichtungen bekannt. Grundsätzlich besteht hierin das Problem, ein Mittel zum Transport von Licht entlang des Umfangs der Vorrichtung sowie geeignete Mittel zur ein- und Auskopplung von Licht zu gestalten. Zum Einsatz in Computertomografen müssen derartige Vorrichtungen große freie Innendurchmesser in einer Größenordnung von 1 Meter aufweisen. Die Umfangsgeschwindigkeit bei der Rotation kann in einer Größenordnung von 20 m/s liegen. Gleichzeitig sollten Datenraten mit über 1 Gigabit pro Sekunde (GBaud) möglich sein.For transmission optical signals between mutually rotatable units, in particular with a free inner diameter, various devices are known. Basically, the problem here is a means for Transport of light along the circumference of the device as well as appropriate To make means for coupling and decoupling of light. For use In computed tomography such devices must be large free inner diameter of an order of magnitude of 1 meter. The peripheral speed during rotation can in the order of 20 m / s. simultaneously should have data rates in excess of 1 gigabit per second (GBaud) to be possible.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in der EP 1476969 A1 offenbart. Darin wird Licht mittels eines verspiegelten Grabens entlang der Kreisbahn abgelenkt und durch einen beweglichen Koppler ausgekoppelt. Zur Lagerung ist ein Luftlager vorgesehen. Um eine beson ders präzise Positionierung des Kopplers zu erreichen, ist noch eine elektrodynamische Lageregelung notwendig.Such a device is for example in the EP 1476969 A1 disclosed. In it, light is deflected by means of a mirrored trench along the circular path and coupled out by a movable coupler. For storage, an air bearing is provided. In order to achieve a particularly precise positioning of the coupler, an electrodynamic position control is still necessary.

Nachteilig an einer solchen Lageranordnung ist, dass der üblicherweise zur Luftzufuhr verwendete Schlauch eine unerwünschte Kraft und ein unerwünschtes Moment auf die Anordnung ausübt. Dadurch muss das Luftlager mit einem höheren Luftdurchsatz und einem höheren Luftdruck betrieben werden.adversely on such a bearing arrangement is that usually hose used for air supply an undesirable force and exert an undesirable moment on the formation. This requires the air bearing with a higher air flow and a higher air pressure.

Weiterhin müssen zur mechanischen Vorspannung der Anordnung Federn vorgesehen werden, welche den Montageaufwand erhöhen und unerwünschte mechanische Schwingungen auf den Koppler übertragen. Zur Lösung des Problems ist in dem oben genannten Dokument eine elektrodynamische Lageregelung vorgeschlagen.Farther must be used to mechanically bias the arrangement springs be provided, which increase the assembly costs and unwanted mechanical vibrations transmitted to the coupler. To solve the problem is in the above document proposed an electrodynamic position control.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den oben angegebenen Stand der Technik derart weiterzubilden, dass eine stabile Lagerung des Kopplers mit geringem Aufwand, insbesondere ohne eine elektrodynamische Lageregelung, erreicht wird. Weiterhin soll das Luftlager mit verringertem Druck und verringertem Volumenstrom betreibbar sein. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, die Anordnung derart zu gestalten, dass mechanische Federn zur Vorspannung entfallen können. Eine weitere Aufgabe liegt darin, die Anordnung derart zu gestalten, dass diese im Ruhezustand, das heißt ohne Luftzufuhr einen stabilen und unkritischen Zustand einnimmt.Of the Invention is based on the object, the above state the technology in such a way that a stable storage of the coupler with little effort, in particular without an electrodynamic position control, is reached. Furthermore, the air bearing with reduced pressure and be reduced volume flow operable. Another task The invention is to make the arrangement such that mechanical springs for bias can be omitted. A Another object is to design the arrangement in such a way that this in the idle state, that is without air supply one stable and uncritical state.

Erfindungsgemäße Lösungen dieser Aufgabe sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.invention Solutions to this task are in the independent Claims specified. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßer optischer Drehübertrager umfasst einen Rotor 10, welcher gegenüber einem Stator 11 drehbar gelagert ist. Weiterhin ist ein Gleitschlitten 13 vorgesehen, der einen optischen Koppler 5 zum Abgriff von Licht aus einem Lichtleiter 4 am Rotor 10 des Drehübertragers aufnimmt. Der Gleitschlitten 13 ist dem Stator 11 zugeordnet. Er weist eine Außenkontur auf, welche derart an den Rotor 10 angepasst ist, dass zwischen dem Gleitschlitten 13 und dem Rotor 10 Lagerflächen in Form von Luftlagern 20, 21, 22, 23 bestehen. Der Gleitschlitten 13 wird mit Luft oder einem anderen Gas aus der Druckerzeugungseinheit 24 mittels einer Zuluftleitung 18 versorgt. Diese Luft wird mittels wenigstens eines Luftkanals 14 zu den Lagerflächen geleitet. Durch die Einspeisung von Luft in die Lagerflächen bildet sich dort ein dünner, tragfähiger Luftfilm aus. Der Luftdruck der Luft aus der Luftleitung 18 muss entsprechend hoch dimensioniert sein. Vorzugsweise sind die Lagerflächen sowohl auf Seiten des Rotors als auch des Gleitschlittens eng toleriert, so das der Luftverbrauch relativ gering ist. Zur Verbindung zwischen der Zuluftleitung 18 und dem wenigstens einen Luftkanal 14 ist ein Stutzen 16, sowie ein Adapter 15 vorgesehen. Diese sind ineinander geschoben und bilden somit ein in der Länge variables Leitungsstück, welches sich unterschiedlichen Abständen des Gleitschlittens 13 von dem Stator 11 anpassen kann. Eine solche Anpassung ist notwendig, da aufgrund mechanischer Toleranzen und der Bewegung die Abstände zwischen Rotor 10 und Stator 11 schwanken können. Diese Schwankungen liegen typischerweise im Bereich von einigen Millimetern. Sie sind für eine optische Signalübertragung aber nicht mehr tolerierbar. Aus diesem Grunde wird der optische Koppler 5 in einem Gleitschlitten 13 aufgenommen, welcher durch Luftlagerung mit engsten Toleranzen gegenüber dem Rotor 10 des Drehübertragers geführt werden kann. Damit ist der optische Koppler 5 selbst wieder in einer definierten Lage in Bezug auf den Lichtleiter 4, welcher in der Nut 12 angeordnet ist. Da nun der Gleitschlitten 13 mechanisch eng gekoppelt an den Rotor 10 geführt wird, bewegt sich dieser entsprechend der Drehung im Rahmen der mechanischen Toleranzen, das heißt typischerweise im Bereich von einigen Millimetern gegenüber dem Stator 11. Meist wird diese Bewegung 26 senkrecht zur Drehachse erfolgen. Durch den Stutzen 16 und den Adapter 15 ist unabhängig vom Abstand zwischen Rotor 10 und Stator 11 immer eine Luftversorgung der Lagerflächen 20, 21, 22, 23 möglich. Zur Abdichtung zwischen dem Stutzen 16 und dem Adapter 15 umfasst der Adapter 15 vorzugsweise ein elastisches Material, besonders bevorzugt aus einem Polymer. So kann dieser aufgrund seiner Elastizität den Stutzen 16 eng umschließen oder im Inneren des Stutzen 16 eng anliegen. Der Adapter 15 kann auch an einer Innenwand einer Bohrung 25 im Stator 11 anliegen oder zumindest in Bezug auf diese abdichten. Alternativ hierzu könnten Stutzen 16 und Adapter 15 aus starrem Material mit engen Toleranzen gefertigt sein, 50 dass zwischen beiden ein relativ enger Luftspalt besteht, durch den nur wenig Luft entweichen kann. In einer weiteren Alternative können Adapter 15 und Stutzen 16 gegeneinander vertauscht werden. Ebenso könnte der Adapter 15 auch Bestandteil des Gleitschlittens 13 sein. So würde beispielsweise eine hinreichend tiefe Bohrung im Gleitschlitten 13 bereits die Funktion des Adapters 15 erfüllen.An optical rotary transformer according to the invention comprises a rotor 10 which is opposite a stator 11 is rotatably mounted. Furthermore, a sliding carriage 13 provided, which is an optical coupler 5 for picking up light from a light guide 4 on the rotor 10 of the rotary transformer receives. The sliding carriage 13 is the stator 11 assigned. He has an outer contour, which in such a way to the rotor 10 adapted to that between the sliding carriage 13 and the rotor 10 Storage areas in the form of air bearings 20 . 21 . 22 . 23 consist. The sliding carriage 13 is with air or another gas from the pressure generating unit 24 by means of a supply air line 18 provided. This air is by means of at least one air channel 14 directed to the storage areas. By feeding air into the storage areas, a thin, viable air film is formed there. The air pressure of the air from the air line 18 must be high enough. Preferably, the bearing surfaces are closely tolerated both on the rotor and the slide side, so that the air consumption is relatively low. For connection between the supply air line 18 and the at least one air channel 14 is a neck 16 , as well as an adapter 15 intended. These are pushed into one another and thus form a variable in length line piece, which is different distances of the slide 13 from the stator 11 can adapt. Such an adaptation is necessary because due to mechanical tolerances and the movement, the distances between the rotor 10 and stator 11 can fluctuate. These variations are typically in the range of a few millimeters. However, they are no longer tolerable for optical signal transmission. For this reason, the optical coupler 5 in a sliding carriage 13 taken up, which by air storage with closest tolerances to the rotor 10 the rotary transformer can be performed. This is the optical coupler 5 itself again in a defined position with respect to the light guide 4 which is in the groove 12 is arranged. Now the sliding carriage 13 mechanically tightly coupled to the rotor 10 is guided, this moves according to the rotation in the context of mechanical tolerances, that is typically in the range of a few millimeters the stator 11 , Most of this movement 26 done perpendicular to the axis of rotation. Through the neck 16 and the adapter 15 is independent of the distance between the rotor 10 and stator 11 always an air supply of the storage areas 20 . 21 . 22 . 23 possible. For sealing between the nozzle 16 and the adapter 15 includes the adapter 15 preferably an elastic material, particularly preferably of a polymer. So this can because of its elasticity the nozzle 16 tightly enclose or inside the neck 16 close fit. The adapter 15 can also be on an inner wall of a hole 25 in the stator 11 or at least in relation to these. Alternatively, could prongs 16 and adapters 15 be made of rigid material with tight tolerances, 50 between the two is a relatively narrow air gap through which only a small amount of air can escape. In another alternative, adapters can 15 and neck 16 be interchanged. Likewise, the adapter could 15 also part of the sliding carriage 13 be. For example, a sufficiently deep hole in the sliding carriage 13 already the function of the adapter 15 fulfill.

Anstelle des hier beschriebenen einen Adapters 15 und des einen Stutzen 16 können selbstverständlich auch mehrere Adapter 15 und mehrere der Stutzen 16 eingesetzt werden. Dies ist besonders sinnvoll, wenn der Gleitschlitten 13 eine größere Länge aufweist.Instead of the one described here an adapter 15 and one neck 16 Of course, you can also use several adapters 15 and several of the neck 16 be used. This is especially useful when the sliding carriage 13 has a greater length.

Bevorzugt ist der Adapter 15 fest mit dem Gleitschlitten 13 verbunden. Er gleitet gleitet gegenüber dem Stutzen 16 oder der Bohrung 25 des Stators. Ebenso kann aber auch der Adapter 15 fest mit dem Stator verbunden sein, so dass er gegenüber einem Teil des Gleitschlittens 13 gleitet. Alternativ könnte der Adapter auch gegenüber Gleitschlitten 13 und Stator 11 gleitend gelagert sein.The adapter is preferred 15 firmly with the sliding carriage 13 connected. He slides glide over the neck 16 or the bore 25 of the stator. Likewise, but also the adapter 15 be firmly connected to the stator so that it faces a part of the slide 13 slides. Alternatively, the adapter could also compared with sliding carriage 13 and stator 11 be slidably mounted.

Mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist durch eine Anpassung des Luftdrucks eine Feinjustage des Abstands zwischen Gleitschlitten 13 und Stator 11 möglich.With a device according to the invention by adjusting the air pressure is a fine adjustment of the distance between sliding carriage 13 and stator 11 possible.

Wesentlich an der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass diese zwei Luftlager umfasst. Ein erstes Luftlager besteht zwischen dem Gleitschlitten 13 und dem Rotor 10. Das zweite Luftlager besteht zwischen dem Adapter 15 und dem Stutzen 16, wodurch der Gleitschlitten 13 in das erste Luftlager gepresst wird. Damit ist der Gleitschlitten zwischen zwei Luftlagern aufgehängt. Als Folge wird insbesondere der Luftspalt des ersten Luftlagers kleiner, wodurch auch der Luftverbrauch sinkt. Das zweite Luftlager ist durch die Ausbildung mit einem Adapter 15 und einem Stutzen 16 so gebaut, das es keinen oder nur einen vernachlässigbaren eigenen Luftverbrauch hat. Weiterhin verhindert das zweite Luftlager ein abheben des ersten Luftlagers oder auch ein Aufschaukeln zu Schwingungen während der Bewegung, wie dies beispielsweise bei mechanischen Toleranzen des Rundlaufs passieren könnte.Essential to the device according to the invention is that it comprises two air bearings. A first air bearing exists between the sliding carriage 13 and the rotor 10 , The second air bearing is between the adapter 15 and the neck 16 , causing the sliding carriage 13 pressed into the first air bearing. Thus, the slide is suspended between two air bearings. As a result, in particular the air gap of the first air bearing is smaller, whereby the air consumption decreases. The second air bearing is by training with an adapter 15 and a neck 16 built so that it has no or only a negligible own air consumption. Furthermore, the second air bearing prevents lifting of the first air bearing or even rocking to vibrations during the movement, as could happen, for example, with mechanical tolerances of the concentricity.

Grundsätzlich sind entsprechend der Erfindung auch die Funktionen von Rotor und Stator gegeneinander austauschbar, da die Rotation ohnehin nur eine Frage des Ortsbezugs ist.in principle are according to the invention, the functions of rotor and Stator interchangeable, since the rotation anyway only one Question of location reference is.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die innere Querschnittsfläche AA des Adapters 15 so dimensioniert, dass diese größer ist als das Produkt aus der Masse mG des Gleitschlitten 13 mit allem daran befestigten Teilen und der Erdbeschleunigung g = 9.81 m/s2, geteilt durch den Betriebsdruck pB der Lagerflächen, welcher durch die Zuluftleitung 18 zur Verfügung gestellt wird. Somit gilt

Figure 00060001
In a further advantageous embodiment of the invention, the inner cross-sectional area A A of the adapter 15 dimensioned such that it is greater than the product of the mass m G of the sliding carriage 13 with all attached parts and the gravitational acceleration g = 9.81 m / s 2 , divided by the operating pressure p B of the bearing surfaces, which through the supply air line 18 is made available. Thus applies
Figure 00060001

Durch diese Dimensionierung wird erreicht, dass ein Druck auf den Gleitschlitten 13 ausgeübt wird, der größer als die Masse des Gleitschlittens 13 ist. Damit wird dieser immer gegen das Luftlager aus den Lagerflä chen 20, 21, 22, 23 gedrückt. Damit kann unabhängig von der Position des Stators 11 ein Andruck an die Lagerflächen sichergestellt werden. Grundsätzlich ist ein gewisser Andruck schon vorhandenen, sobald der Gleitschlitten nach unten angeordnet ist. In diesem Falle drückt er durch sein Eigengewicht nach unten in den Rotor 10 hinein. Hier kann durch geeignete Dimensionierung der Querschnittsfläche des Adapters 15 der Andruck weiter erhöht werden. Wird die Funktion von Rotor 10 und Stator 11 vertauscht, das heißt, dreht sich der Stator 11 gegenüber einem feststehenden Rotor 10, so muss entlang der gesamten Drehung sichergestellt werden, dass immer ein Andruck des Gleitschlittens 13 in Richtung des Rotors 10 vorhanden ist. Dies kann problemlos durch die zuvor beschriebene Dimensionierung erreicht werden. Erfindungsgemäß erfolgt also ein Andruck des Gleitschlittens durch den Luftdruck, der zum Betrieb des Gleitlagers aus den Lagerflächen 20, 21, 22, 23 benötigt wird.This dimensioning ensures that a pressure on the sliding carriage 13 is exercised, which is greater than the mass of the slide 13 is. So this is always chen against the air bearing from the Lagerflä 20 . 21 . 22 . 23 pressed. This can be independent of the position of the stator 11 a pressure on the storage areas are ensured. In principle, some pressure is already present as soon as the sliding carriage is arranged downwards. In this case, he pushes by its own weight down into the rotor 10 into it. Here, by suitable dimensioning of the cross-sectional area of the adapter 15 the pressure will be further increased. Will the function of rotor 10 and stator 11 reversed, that is, the stator rotates 11 opposite a fixed rotor 10 , so must be ensured along the entire rotation, that is always a pressure of the slide 13 in the direction of the rotor 10 is available. This can easily be achieved by the dimensioning described above. According to the invention, therefore, a pressure of the sliding carriage by the air pressure, the operation of the sliding bearing from the bearing surfaces 20 . 21 . 22 . 23 is needed.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Gleitschlitten 13 senkrecht über der Drehachse 6 derart angeordnet, dass er von unten, vorzugsweise senkrecht von unten in das Profil des Rotors 10 eingreift. Dadurch ist wie zuvor beschrieben, ein gewisser Anpressdruck durch den Luftdruck notwendig, um den Gleitschlitten 13 im Eingriff mit dem Rotor 10 zu halten. Fällt nun der Luftdruck aus der Zuluftleitung 18 ab, so sinkt der Gleitschlitten 13 durch sein Eigengewicht weiter nach unten bis zu einem Anschlag. Es ist somit ein größerer Abstand zwischen dem Gleitschlitten 13 und dem Rotor 10 des Drehübertragers entstanden. Als Konsequenz davon ist auch der optische Koppler 5 nicht mehr im Eingriff mit dem Lichtleiter 4. In diesem Zustand ist der gesamte Drehübertrager relativ unempfindlich gegen äußere Erschütterungen und kann beispielsweise transportiert oder auch demontiert werden. Es lässt sich somit auf einfache Weise ein robuster und stabiler Ruhezustand der gesamten Vorrichtung erreichen.In a further advantageous embodiment of the invention, the sliding carriage 13 vertically above the axis of rotation 6 arranged so that it from below, preferably vertically from below into the profile of the rotor 10 intervenes. Thereby, as described above, a certain contact pressure by the air pressure necessary to the slide 13 engaged with the rotor 10 to keep. Now falls the air pressure from the supply air line 18 from, then the sliding carriage sinks 13 by its own weight further down to a stop. It is thus a greater distance between the slide 13 and the rotor 10 of the rotary transformer originated. As a consequence of this is also the optical coupler 5 Not more engaged with the light guide 4 , In this state, the entire rotary transformer is relatively insensitive to external shocks and can for example be transported or disassembled. It can thus easily achieve a robust and stable state of rest of the entire device.

Im Vergleich zu den bisher benötigten mechanischen Federn, mit denen eine Vorspannung derartiger Luftlager erzeugt wird, wird durch die Beaufschlagung mit Luftdruck eine berührungslose Kraftübertragung realisiert. Diese hat den Vorteil, dass höherfrequente mechanische Schwingungsanteile wirkungsvoll unterdrückt werden.in the Comparison to the mechanical springs required so far, with which a bias of such air bearings is generated, is by the application of air pressure a contactless power transmission realized. This has the advantage that higher frequency mechanical vibration components effectively suppressed become.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine steuerbare Druckerzeugungseinheit 24 vorgesehen, welche Luft oder ein anderes Gas unter Druck in die Zuluftleitung 18 speist. Durch die Steuerung kann der Druck der Druckerzeugungseinheit vorgegeben werden. Dies ermöglicht im Betrieb eine Anpassung des Drucks an die Betriebsverhältnisse.In a further advantageous embodiment of the invention is a controllable pressure generating unit 24 provided which air or other gas under pressure in the supply air line 18 fed. By the control of the pressure of the pressure generating unit can be specified. This allows an adjustment of the pressure to the operating conditions during operation.

Weiterhin wird besonders vorteilhafterweise in einer Startphase der Anordnung der Betriebsdruck ausgehend vom Umgebungsdruck oder einem Anfangsdruck langsam innerhalb einer vorgegebenen Zeit erhöht, so das der Gleitschlitten 13 langsam gegen den Rotor 10 angedrückt wird. Damit wird vermieden, dass dieser schlagartig in Richtung des Rotors 10 bewegt wird, und möglicherweise mit diesem kollidiert und somit der Koppler 5 beschä digt werden könnte. Damit kann auch ein Aufschaukeln verhindert werden.Furthermore, it is particularly advantageous in a starting phase of the arrangement, the operating pressure from the ambient pressure or an initial pressure slowly increased within a predetermined time, so that the sliding carriage 13 slowly against the rotor 10 is pressed. This avoids that this abruptly in the direction of the rotor 10 is moved, and possibly collides with this, and thus the coupler 5 could be damaged. This can also be a rocking be prevented.

Vorteilhafterweise kann auch in einer Stoppphase der Betriebsdruck langsam innerhalb einer vorgegebenen Zeit vom Betriebsdruck zu einem Eindruck oder zum Umgebungsdruck reduziert werden, so daß sich der Gleitschlitten 13 langsam vom Rotor 10 aus in eine Ruheposition absenkt.Advantageously, even in a stop phase, the operating pressure can be slowly reduced within a predetermined time from the operating pressure to an impression or to the ambient pressure, so that the sliding carriage 13 slowly from the rotor 10 off to a resting position.

Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben.The Invention will hereinafter be understood without limitation of the general Invention idea using an embodiment below Reference to the drawing described by way of example.

1 zeigt in allgemeiner Form schematisch einen Computertomografen 1 shows in general form schematically a computer tomograph

2 zeigt schematisch einen optischen Drehübertrager entsprechend der Erfindung im Schnitt 2 schematically shows an optical rotary transformer according to the invention in section

3 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Erfindung im Schnitt 3 schematically shows an embodiment of the invention in section

4 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung 4 shows a further embodiment of the invention

5 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer Druckerzeugungseinheit 5 shows an inventive arrangement with a pressure generating unit

1 zeigt beispielhaft eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Der Computertomograf (CT-Scanner) besteht aus zwei mechanischen Hauptbestandteilen. Ein stationäres Teil 2 dient als Basis und Träger des ganzen Gerätes, in dem sich das rotierende Teil 1 dreht. Der Patient 104 wird auf einer Liege 107 in der Öffnung des rotierenden Teils positioniert. Zur Abtastung des Patienten mittels Röntgenstrahlen 102 ist eine Röntgenröhre 101 sowie ein dieser gegenüberliegend angeordneter Detektor 103 vorgesehen. Röntgenröhre 101 und Detektor 103 sind auf dem rotierenden Teil 1 drehbar angeordnet. Ein Drehübertrager 3 dient zur elektrischen Verbindung zwischen dem rotierenden Teil 1 und dem stationären Teil 2. Hierbei werden einerseits die hohe elektrische Leistung zur Speisung der Röntgenröhre 101 in Richtung des rotierenden Teils 1 und gleichzeitig die Rohdaten des Bildes in der entgegengesetzten Richtung übertragen. Parallel hierzu ist eine Kommunikation von Steuerinformationen in beiden Richtungen vorgesehen. Eine Auswerte- und Steuereinheit 106 dient zur Bedienung des Computertomografen sowie zur Anzeige der erzeugten Bilder. Die Kommunikation mit dem Computertomografen erfolgt über eine bidirektionale Verbindung 105. 1 shows an example of a device according to the invention. The computed tomography (CT scanner) consists of two main mechanical components. A stationary part 2 serves as a base and carrier of the whole device in which the rotating part 1 rotates. The patient 104 is on a couch 107 positioned in the opening of the rotating part. To scan the patient using X-rays 102 is an x-ray tube 101 and one of these oppositely disposed detector 103 intended. X-ray tube 101 and detector 103 are on the rotating part 1 rotatably arranged. A rotary transformer 3 serves for electrical connection between the rotating part 1 and the stationary part 2 , Here, on the one hand, the high electrical power to power the X-ray tube 101 in the direction of the rotating part 1 and simultaneously transmit the raw data of the image in the opposite direction. Parallel to this, a communication of control information in both directions is provided. An evaluation and control unit 106 is used to operate the computer tomograph and to display the generated images. The communication with the computer tomograph takes place via a bidirectional connection 105 ,

2 zeigt schematisch einen optischen Drehübertrager entsprechend der Erfindung. Der Rotor 10 ist um die Drehachse 6 gegenüber dem Stator 11 drehbar gelagert. Der Rotor 10 umfasst einen Lichtleiter 4, der hier beispielsweise ein verspiegelter Graben ist. Weiterhin weist er zwei Lagerflächen 20 zur Beabstandung und Führung des Stators auf. Ein Lichtkoppler 5 am Stator dient zum Abgriff von Licht aus dem Lichtleiter 4 des Rotors. Das abgegriffene Licht wird mittels einer lichtleitenden Faser 7 zu einem Empfänger geführt. Der Lichtkoppler 5 ist an einem Gleitschlitten 13 des Stators 11 angeordnet, wobei der Gleitschlitten 13 mittels der Lagerflächen 20 gegenüber dem Rotor geführt ist. 2 schematically shows an optical rotary transformer according to the invention. The rotor 10 is about the axis of rotation 6 opposite the stator 11 rotatably mounted. The rotor 10 includes a light guide 4 which, for example, is a mirrored trench here. Furthermore, it has two storage areas 20 for spacing and guiding the stator. A light coupler 5 on the stator serves to tap light from the light guide 4 of the rotor. The tapped light is transmitted by means of a light-conducting fiber 7 led to a recipient. The light coupler 5 is on a sliding carriage 13 of the stator 11 arranged, with the sliding carriage 13 by means of the storage areas 20 is guided opposite the rotor.

3 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt. Der Stator 11 des Drehübertragers 3 ist hier beispielhaft ein U-förmiges, rotationssymmetrisches Teil, welches hier im Schnitt dargestellt ist. Der Graben (das Innere des U-förmigen Profils) ist vorzugsweise zur Drehachse der Vorrichtung hin ausgerichtet. Er kann aber auch in entgegengesetzter Richtung, das heißt von der Drehachse weg gerichtet sein. Der Rotor 10 des Drehübertragers 3 ist gegenüber dem Stator 11 des Drehübertragers drehbar gelagert. Meist wird hierzu ein Kugellager eingesetzt. Dieser Rotor 10 des Drehübertragers kann aus einem kurzen bogenförmigen Segment mit einer typischen Länge von 5 cm bis 20 cm bestehen. Alternativ hierzu wäre auch ein kreisförmiger Rotor realisierbar. Dieser hätte gegenüber einem kurzen Segmentförmigen Rotor den Vorteil, dass der den Lichtleiter vollkommen abdeckt und somit gegen äußere Umwelteinflüsse schützt. 3 shows a device according to the invention in section. The stator 11 of the rotary transformer 3 Here is an example of a U-shaped, rotationally symmetric part, which is shown here in section. The trench (the interior of the U-shaped profile) is preferably aligned with the axis of rotation of the device. But it can also be directed in the opposite direction, that is, away from the axis of rotation. The rotor 10 of the rotary transformer 3 is opposite the stator 11 rotatably mounted the Drehübertragers. Usually this is a ball bearing used. This rotor 10 the Drehübertragers can from a short arcuate segment with a typi rule length of 5 cm to 20 cm. Alternatively, a circular rotor would be feasible. This would have the advantage over a short segment-shaped rotor that completely covers the light guide and thus protects against external environmental influences.

Zur Signalübertragung ist in einer Nut 12 der Lichtleiter 4 vorgesehen. Dieser Lichtleiter kann beispielsweise ein verspiegelter Graben, bevorzugt die Nut selbst sein, welche eine verspiegelte Oberfläche aufweist. Ebenso kann auch ein anderer Lichtwellenleiter, wie beispielsweise eine Glasfaser oder eine Kunststofffaser vorgesehen sein. Zum Abgriff optischer Signale von dem Lichtwellenleiter ist ein hier nicht weiter dargestellter Koppler 5 notwendig. Auf die Darstellung wurde hier verzichtet, da dieser keinen Einfluss auf die Funktionalität des Lagers hat.For signal transmission is in a groove 12 the light guide 4 intended. This light guide can be, for example, a mirrored trench, preferably the groove itself, which has a mirrored surface. Likewise, another optical waveguide, such as a glass fiber or a plastic fiber may be provided. For tapping optical signals from the optical waveguide is not shown here, a coupler 5 necessary. The presentation was omitted here, as this has no effect on the functionality of the warehouse.

Zur Führung des Kopplers ist ein Gleitschlitten 13 vorgesehen. Dieser Gleitschlitten 13 ist derart gestaltet, dass er zur Ausbildung eines geringen Luftspalts in den Stator 11 des Drehübertragers passt. Wie in der Zeichnung dargestellt, können an bestimmten Bereichen, beispielsweise gegenüber dem Lichtleiter, beziehungsweise der Nut 12 zur Aufnahme des Lichtleiters 4 auch größere Aussparungen vorgesehen sein. Wesentlich ist, dass Lagerflächen 20, 21, 22, 23, das heißt Bereiche an denen der Gleitschlitten 13 unter Ausbildung eines geringen Luftspalts an dem Stator 11 des Drehübertragers anliegt vorgesehen sind. Es müssen weiterhin hinreichend viele Lagerflächen 20, 21, 22, 23 in einer entsprechenden Anordnung vorgesehen sein, so dass eine präzise Führung des Gleitschlittens und somit des Kopplers gewährleistet ist. Diese Lagerflächen werden über einen Luftkanal 14 mit Luft aus einer Zuluftleitung 18 versorgt. Anstelle eines Luftkanals 14 kann auch ein komplexes Kanalsystem mit einer Vielzahl von Einzelkanälen und Austrittöffnungen in den Lagerflächen vorgesehen sein. Zur Speisung des Luftkanals ist eine Vorrichtung umfassend einen Stutzen 16, welcher vorzugsweise eine glatte Außenseite aufweist, und einen Adapter 15, welcher vorzugsweise aus einem elastischen Material, beispielsweise einem Polymer besteht, und mit einer Innenseite über die Außenseite des Stutzen 16 gleitet. Weiterhin ist der Adapter 15 mit dem Gleitschlitten 13 verbunden. Somit kann nun Luft eingespeist von der Zuluftleitung 18 über das Winkelstück 17 mittels des Stutzen 16 und des Adapters 15 in den Luftkanal 14 transportiert werden. Die Verbindung zwischen dem Stutzen 16 und dem Adapter 15 ist in der Länge variabel, so dass der Gleitschlitten 13 zusammen mit dem Adapter 15 eine Bewegung in Längsrichtung des Stutzen 16 gegenüber dem Stutzen 16 und den Rotor 10 des Drehübertragers ausführen kann. Mittels der Abluft leitung 19 kann Luft aus dem Bereich des Lagers abgesaugt werden. Mit dem Winkelstück 17 kann der Bauraum des Stators 11 reduziert werden, da hierdurch die Zuluftleitung 18 platzsparend angeschlossen werden kann.To guide the coupler is a sliding carriage 13 intended. This sliding carriage 13 is designed such that it forms a small air gap in the stator 11 of the rotary transformer fits. As shown in the drawing, in certain areas, for example, with respect to the light guide, or the groove 12 for receiving the light guide 4 also larger recesses may be provided. It is essential that storage areas 20 . 21 . 22 . 23 , ie areas where the sliding carriage 13 forming a small air gap on the stator 11 the rotary transformer abuts are provided. There must still be enough storage space 20 . 21 . 22 . 23 be provided in a corresponding arrangement, so that a precise guidance of the slide and thus the coupler is ensured. These storage areas are via an air duct 14 with air from a supply air line 18 provided. Instead of an air duct 14 can also be a complex channel system provided with a plurality of individual channels and outlet openings in the storage areas. For feeding the air duct is a device comprising a nozzle 16 which preferably has a smooth outer side, and an adapter 15 which preferably consists of an elastic material, for example a polymer, and with an inner side over the outside of the neck 16 slides. Furthermore, the adapter 15 with the sliding carriage 13 connected. Thus, air can now be fed from the supply air line 18 over the elbow 17 by means of the neck 16 and the adapter 15 in the air duct 14 be transported. The connection between the neck 16 and the adapter 15 is variable in length, allowing the sliding carriage 13 together with the adapter 15 a movement in the longitudinal direction of the neck 16 opposite the neck 16 and the rotor 10 of the rotary transformer can perform. By means of the exhaust air line 19 Air can be sucked out of the area of the bearing. With the elbow 17 can the space of the stator 11 be reduced, as this causes the supply air 18 can be connected to save space.

Es kann sich hier der Gleitschlitten wie mit dem Pfeil 26 angedeutet in Bezug auf den Stator zu bzw. von diesem weg bewegen.It can be here the sliding carriage as with the arrow 26 indicated with respect to the stator to move to and from this.

4 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Hierin ist der Adapter 15 anders ausgebildet als in 2. Während er in 2 an dem Stutzen 16 anliegt, dichtet er hier gegenüber dem Gehäuseteil des Stators 11 ab. Dies kann wahlweise durch eine flächige Anlage oder durch eine Lippe, wie in 3 dargestellt, erfolgen, die in einer Bohrung 25 anliegt, erfolgen. Somit kann sich auch hier der Gleitschlitten wie mit dem Pfeil 26 angedeutet, in Bezug auf den Stator zu bzw. von diesem weg bewegen. 4 shows a further embodiment of the invention. This is the adapter 15 differently trained than in 2 , While he is in 2 at the neck 16 rests, he seals here opposite the housing part of the stator 11 from. This can be done either by a flat attachment or by a lip, as in 3 shown, taken in a hole 25 is applied. Thus, here also the sliding carriage as with the arrow 26 indicated, with respect to the stator to move to or from this.

5 zeigt die Erfindung mit angeschlossener Druckerzeugungseinheit 24. Diese Druckerzeugungseinheit 24 liefert Luft oder ein anderes Gas unter gegenüber der Umgebung erhöhtem Druck mittels der Zuluftleitung 18 über die Luftkanäle 14 des Gleitschlittens 13 zu den Lagerflächen 20, 21, 22, 23. Optional saugt die Druckerzeugungseinheit 24 Luft über die Abluftleitung 19 aus den Zwischenraum zwischen Rotor und Stator. So ergibt sich ein geschlossener Luftkreislauf, in den kein Schmutz von außen eindringen kann. Zusätzlich beziehungsweise alternativ kann die Druckerzeugungsein heit 24 auch Luft aus dem freien Raum beziehungsweise der Umgebung der Anordnung ansaugen. Vorteilhafterweise ist noch wenigstens ein Luftfilter vorgesehen, welches die über die Zuluftleitung 18 zugeführte Luft oder die von der Abluftleitungen 19 beziehungsweise von der Umgebung angesaugte Luft filtert. 5 shows the invention with connected pressure generating unit 24 , This pressure generating unit 24 provides air or other gas under increased pressure relative to the environment by means of the supply air line 18 over the air channels 14 of the slide 13 to the storage areas 20 . 21 . 22 . 23 , Optionally, the pressure generating unit sucks 24 Air via the exhaust air line 19 from the space between rotor and stator. This results in a closed air circuit into which no dirt can penetrate from the outside. Additionally or alternatively, the Druckzeugungsein unit 24 also suck in air from the free space or the environment of the arrangement. Advantageously, at least one air filter is provided, which via the air supply line 18 supplied air or from the exhaust ducts 19 or filtered by the environment filtered air.

11
Rotierendes Teilrotating part
22
Stationäres Teilstationary part
33
DrehübertragerRotary joint
44
Lichtleiteroptical fiber
55
Lichtkopplerlight coupler
66
Drehachseaxis of rotation
77
lichtleitende Faserphotoconductive fiber
1010
Rotor des Drehübertragersrotor of the rotary transformer
1111
Stator des Drehübertragersstator of the rotary transformer
1212
Nut zur Aufnahme des Lichtleitersgroove for receiving the light guide
1313
GleitschlittenSliding carriage
1414
Luftkanalair duct
1515
Adapteradapter
1616
StutzenSupport
1717
Winkelstückelbow
1818
Zuluftleitungair supply
1919
Abluftleitungexhaust duct
2020
erste Lagerflächefirst storage area
2121
zweite Lagerflächesecond storage area
2222
dritte Lagerflächethird storage area
2323
vierte Lagerflächefourth storage area
2424
DruckerzeugungseinheitPressure generating unit
2525
Bohrungdrilling
2626
Bewegungsrichtung des Gleitschlittensmovement direction of the slide
101101
RöntgenröhreX-ray tube
102102
RöntgenstrahlungX-rays
103103
Detektordetector
104104
Patientpatient
105105
bidirektionale Verbindungbidirectional connection
106106
Auswerte- und Steuereinheitevaluation and control unit
107107
Patientenliegepatient support

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - EP 1476969 A1 [0003] EP 1476969 A1 [0003]

Claims (10)

Optischer Drehübertrager umfassend einen Rotor (10) mit einem Lichtleiter (4) und einen Stator (11) mit einem Lichtkoppler (5), wobei der Rotor (10) gegenüber dem Stator (11) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gleitschlitten (13) zur Aufnahme und Führung des Lichtkopplers (5) vorgesehen ist, wobei der Gleitschlitten (13) wenigstens eine Lagerfläche (20, 21, 22, 23) als Luftlager gegenüber dem Rotor (10), wenigstens einen Luftkanal (14) zur Führung von Luft zu der wenigstens einen Lagerfläche (20, 21, 22, 23), sowie wenigstens einen Adapter (15) zur Einspeisung von Luft in den wenigsten einen Luftkanal (14) mittels wenigstens eines Stutzen (16), welcher mit dem Stator (11) verbunden ist, umfasst.Optical rotary transformer comprising a rotor ( 10 ) with a light guide ( 4 ) and a stator ( 11 ) with a light coupler ( 5 ), wherein the rotor ( 10 ) opposite the stator ( 11 ) is rotatably mounted, characterized in that a sliding carriage ( 13 ) for receiving and guiding the light coupler ( 5 ) is provided, wherein the sliding carriage ( 13 ) at least one storage area ( 20 . 21 . 22 . 23 ) as an air bearing against the rotor ( 10 ), at least one air duct ( 14 ) for guiding air to the at least one storage area ( 20 . 21 . 22 . 23 ), and at least one adapter ( 15 ) for feeding air into the at least one air duct ( 14 ) by means of at least one nozzle ( 16 ), which with the stator ( 11 ). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Adapter (15) ein elastisches Material umfasst.Apparatus according to claim 1, characterized in that the at least one adapter ( 15 ) comprises an elastic material. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Adapter (15) an einer Innenseite oder Außenseite des wenigstens einen Stutzen (16) oder wenigstens einer Bohrung im Stator (11) anliegt.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one adapter ( 15 ) on an inside or outside of the at least one connecting piece ( 16 ) or at least one bore in the stator ( 11 ) is present. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Querschnittsfläche AA des Adapters (15) größer ist als das Produkt aus der Masse mG des Gleitschlitten (13) mit allen daran befestigten Teilen und der Erdbeschleunigung g = 9.81 m/s2, geteilt durch den Betriebsdruck pB der Lagerflächen, welcher durch den Stutzen (16) an den Adapter (15) abgegeben wird.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the internal cross-sectional area A A of the adapter ( 15 ) is greater than the product of the mass m G of the sliding carriage ( 13 ) with all the parts attached thereto and the gravitational acceleration g = 9.81 m / s 2 , divided by the operating pressure p B of the bearing surfaces, which through the nozzle ( 16 ) to the adapter ( 15 ) is delivered. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitschlitten (13) senkrecht über der Drehachse (6) angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sliding carriage ( 13 ) vertically above the axis of rotation ( 6 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitschlitten (13) ohne Beaufschlagung mit Druckluft senkrecht nach unten in eine Ruheposition fällt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sliding carriage ( 13 ) falls vertically downwards into a rest position without the application of compressed air. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckerzeugungseinheit (24) vorgesehen ist, welche mittels einer Zuluftleitung (18) Luft oder ein anderes Gas in den Stutzen (16) fördert.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure generating unit ( 24 ) is provided, which by means of a supply air line ( 18 ) Air or another gas into the nozzle ( 16 ) promotes. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungseinheit steuerbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure generating unit controllable is. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungseinheit in einer Startphase ausgehend vom Umgebungsdruck oder einem Anfangsdruck den Druck kontinuierlich innerhalb einer vorgegebenen Zeit bis zu einem Betriebsdruck erhöht.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure generating unit in a Starting phase based on the ambient pressure or an initial pressure the Pressure continuously within a given time to one Operating pressure increased. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungseinheit in einer Stoppphase ausgehend vom Betriebsdruck den Druck kontinuierlich innerhalb einer vorgegebenen Zeit bis zum Umgebungsdruck oder einem Enddruck verringert.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure generating unit in a Stop phase, starting from the operating pressure, the pressure continuously within a predetermined time to ambient pressure or a Final pressure reduced.
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