CN103340642A - 移动ct扫描仪 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种移动CT扫描仪,包括通过轴承转动配合的转盘和机架,所述转盘与所述轴承的外圈固定连接,所述机架与所述轴承的内圈固定连接。上述方案的移动CT扫描仪,通过将转盘与轴承的外圈固定连接,将外圈作为转动部件,在满足刚度的条件下,较采用转盘与轴承内圈固定连接的方式,减轻了移动CT扫描仪系统的重量,提高了搬运转移的便利性,实现了采用较小的轴承即完成了对转盘的连接,降低了成本。

Description

移动CT扫描仪
技术领域
本发明涉及CT扫描仪技术领域,尤其涉及一种移动CT扫描仪。
背景技术
计算机断层扫描(Computed Tomography,以下简称CT)成像技术诞生于20世纪七十年代,随后便在临床得到应用。随着CT成像技术的发展,CT扫描仪的成像时间越来越短,断层图像提供的信息量越来越大,故在临床诊断和治疗活动中的应用越来越广泛,已经成为日常诊疗手段,发挥着非常重要的作用。
传统的CT扫描仪,如图1所示,其转盘1和机架通过轴承2转动配合,且转盘1与轴承2的内圈固定连接,机架与轴承的外圈固定连接,采用此种结构为了满足刚度、强度的要求,则整个结构的重量较大。对于为了应对重大自然灾害、交通事故及战时对CT的需要,而出现的可移动的CT扫描仪来说,采用上述结构明显不利于减轻整个移动CT扫描仪系统的重量,使得移动CT扫描仪不利于搬运转移,且轴承尺寸较大成本较高。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述,以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解,这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分,也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念,以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本发明提供一种移动CT扫描仪,用以解决现有移动CT扫描仪系统的重量大,不利于搬运转移及轴承尺寸较大成本较高的问题。
本发明提供一种移动CT扫描仪,包括通过轴承转动配合的转盘和机架,所述转盘与所述轴承的外圈固定连接,所述机架与所述轴承的内圈固定连接。
本发明提供的移动CT扫描仪,通过将转盘与轴承的外圈固定连接,将外圈作为转动部件,在满足刚度的条件下,较采用转盘与轴承内圈固定连接的方式,减轻了移动CT扫描仪系统的重量,提高了搬运转移的便利性,实现了采用较小的轴承即完成了对转盘的连接,降低了成本。
附图说明
参照下面结合附图对本发明实施例的说明,会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中,相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。
图1为现有CT扫描仪转盘和机架连接的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的移动CT扫描仪转盘和机架连接的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的移动CT扫描仪转盘和机架连接处的局部断面图;
图4为本发明实施例提供的移动CT扫描仪转盘的立体图;
图5为本发明实施例提供的移动CT扫描仪安装座部位的主视图;
图6为本发明实施例提供的移动CT扫描仪底座部位的俯视图。
附图标记说明:
转盘-1、3;轴承-2、4;外圈-5;
内圈-6;从动带轮-7;角座-8;
支柱-9;第一直线驱动器-10;支撑座-11;
导套-12;导杆-13;导轨-14;
滑块-15;伺服电机-16;驱动电机-17;
主动带轮-18;主动带轮安装件-19;固定件-20;
张紧安装件-21;顶杆-22;底座-23;
滚珠丝杠-24。
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意,为了清楚的目的,附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
图2为本发明实施例提供的移动CT扫描仪转盘和机架连接的结构示意图;图3为本发明实施例提供的移动CT扫描仪转盘和机架连接处的局部断面图。如图2、图3所示,本发明实施例提供的移动CT扫描仪,包括通过轴承4转动配合的转盘3和机架,转盘3与轴承4的外圈5固定连接,机架与轴承4的内圈6固定连接。
本发明提供的移动CT扫描仪,通过将转盘3与轴承4的外圈5固定连接,将外圈5作为转动部件,在满足刚度的条件下,较采用转盘3与轴承4内圈6固定连接的方式,减轻了移动CT扫描仪系统的重量,提高了搬运转移的便利性,实现了采用较小的轴承4即完成了对转盘3的连接,降低了成本。
实际使用中,包括X射线管、探测器、滑环及电源等部件固定连接在转盘3上,随轴承4外圈5的转动而转动,以进行CT扫描作业。
实际使用中,转盘的直径可以为940mm,轴承内径为434mm,轴承选用四点接触球轴承,径向额定动载荷123kN,轴向额定动载荷188kN,径向跳动80μm,精度P5级,转速60r/min时噪音小于50分贝,达到了静音的效果。
转盘可以采用镁合金材料,在不降低转盘刚度的前提下,大大减轻了转盘的质量。且采用镁合金在转盘受到冲击时,其吸收的能量比铝合金大,因此可以提高抗震减噪性能。另外,采用镁合金材料较其它金属的切削阻力小,便于加工,有利于提高加工效率。
转盘主要受自身离心力、X射线管及探测器对其的拉力,为了保证转盘在转动时的动平衡,转盘上设置的X射线管及探测器等以质量对称分布为原则。
进一步地,基于上述实施例,该移动CT扫描仪还包括底座23,机架与底座23沿水平方向滑动配合,机架的滑动方向与转盘3的转动轴线平行。
具体地,可以在底座23上通过螺栓固定两条相互平行的导轨14,在机架的底部通过焊接或螺栓固定练级两个分别与导轨14配合的滑块15,通过滑块15与导轨14之间的滑动配合来实现机架与底座23沿水平方向的滑动配合。由于机架与底座23可以进行相对的滑动,且机架的滑动方向与转盘3的转动轴线平行,则使得该移动CT扫描仪不用设置专用的扫描床,有利于缩小该移动CT扫描仪的整体体积,提高了移动的便捷性。通过导轨14与滑块15的配合,也可以提高滑动的可靠性及滑动精度,进而可以提高该移动CT扫描仪的成像质量。
该移动CT扫描仪在使用时,病人、伤员可以平躺到任意床体上,通过机架在水平面内相对底座23的直线滑动来进行扫描运动。
为了便于移动,可以在底座23的下方安装脚轮。
机架可以包括焊接结构的支柱9,在支柱9的顶部通过螺栓固定连接角座8,角座8通过螺栓与轴承4的内圈6固定连接。角座8可以采用刚强度铸造铝合金ZL205加工而成。
进一步地,基于上述实施例,如图4所示,底座23的下方设置有支撑座11,支撑座11与底座23沿竖直方向滑动配合,底座23上固定连接有驱动支撑座11相对底座23滑动的第一直线驱动器10。
底座23及支撑座11均可以采用焊接的框架结构。
第一直线驱动器10可以是电动推杆、液压缸或气压缸。本实施例中的第一直线驱动器10采用电动推杆。该电动推杆的缸体固定在底座23上,伸缩杆与支撑座11连接,例如伸缩杆的端部顶在支撑座11的顶部,通过控制电动推杆的伸缩杆的伸缩来控制底座23的上下运动,使得连接在底座23上的机架带动转盘3进行向下调节,以适应不同高度的床体,提高了该移动CT扫描仪的适用性。
进一步地,基于上述实施例,为了提高底座23相对支撑座11沿竖直方向上下滑动的稳定性及可靠性,则在支撑座11和底座23之一上固定连接有轴线位于竖直方向的导套12、另一上固定连接有与导套12对应配合的导杆13。例如但不限于在支撑座11上焊接导杆13,在底座23上焊接导套12,导杆13滑动穿插于导套12内。导套12可以是圆管,导杆13可以是圆柱或圆管。
进一步地,基于上述实施例,外圈5上固定连接有从动轮,从动轮与外圈5同轴设置,内圈6上转动安装有驱动从动轮转动的主动轮。通过轮转动方式来驱动与外圈5固定的转盘3转动,结构简单,运行可靠。
进一步地,基于上述实施例,为了降低该移动CT扫描仪运行时的噪声,则从动轮采用从动带轮7,主动轮采用主动带轮18。从动带轮7与主动带轮18之间绕设有驱动带。驱动带可以是同步带,相应地从动带轮7和主动带轮18均为同步带轮。例如但不限于,同步带可以选用高扭矩同步齿形带MTS8M,该同步带的传动容量约为高扭矩同步齿形带的2倍,使用温度-30-90℃,故可实现高负载的传动且节省空间。内圈6上通过螺栓固定连接有安装座,安装座包括与内圈6固定连接的固定件20,固定件20上可调固定连接有主动带轮安装件19,固定件20与主动带轮安装件19之间设置有可驱动主动带轮安装件19背离主动带轮18的张紧机构。通过张紧机构来控制主动带轮18与从动带轮7之间的距离,进而调节驱动带的张紧程度,使从动带轮7、主动带轮18及驱动带构成的带传动机构处于最佳的工况。
另参见图5,固定件20及主动带轮安装件19均可以是一块平板,该固定件20上设置有长条孔,主动带轮安装件19通过穿装于长条孔内的螺栓与固定件20可调固定连接。长条孔的长度方向与从动带轮7和主动带轮18的圆心连线平行。通过旋松螺栓可以沿长条孔的长度方向来调节主动带轮安装件19的位置,待调节结束后旋紧螺栓使主动带轮安装件19与固定件20的固定连接。
主动带轮安装件19上还通过螺栓固定连接有驱动电机17,驱动电机17与主动带轮18传动连接,以驱动主动带轮18进行转动。
上述实施例中采用的轴承的启动力矩可以是Mz=15N·m,在启动阶段轴承的转速低,则轴承的旋转摩擦力矩与启动力矩相同。转盘及其上固定的部件的转动惯量为J=13kg·m2。该移动CT扫描仪转盘的加速时间T=4S,转盘最终的转速为60rpm,即ω=2π。驱动电机17采用减速电机,速比为1:8,从动带轮7与主动带轮18的传动比为1:4.2。则转盘的角加速度为:
∂ = ω / T = π 2 ;
转盘的扭矩为:
M = M Z + ∂ J = 35.4 N . m ;
则驱动电机17的扭矩为:
Ma=MZ/33.6=1.05N.m。
故驱动电机17可以选用型号为SGMJV-08ADD6S的伺服电机,其额定扭矩为2.39N·m,最高扭矩为8.36N·m,额定转速为3000rpm。
进一步地,基于上述实施例,为了便于调节以实现驱动带的张紧,则张紧机构可包括与固定件20固定连接的张紧安装件21,张紧安装件21上螺接有顶杆22,顶杆22与主动带轮安装件19紧顶配合。
张紧安装件21可以是一长方体块,其可以通过螺钉固定连接在固定件20上。
进一步地,基于上述实施例,为了便于驱动机架相对底座23进行滑动,实现自动控制,则机架与底座23之间设置有驱动机架滑动的第二直线驱动器。
进一步地,基于上述实施例,如图6所示,为了提高控制精度,第二直线驱动器包括滚珠丝杠24及与滚珠丝杠24传动连接的伺服电机16,滚珠丝的螺母与机架固定连接,伺服电机16与底座23固定连接。通过滚珠丝杠24的转动可以控制机架相对于底座23进行直线运动。
当然,第二直线驱动器也可以采用气压缸或液压缸。
实际使用中,导轨14的额定动载荷为94kN,额定力矩为2.68kN·m,摩擦系数小于0.008,水平进给最大速度V=100mm/s,加速到最大速度的时间为0.25s,水平最大负载m=160kg,摩擦阻力f=88N。
则驱动导轨上的机架滑动的推力为:
F=f+(0.1/0.25)m=152(N);
滚珠丝杠24的输出扭矩为:
T L = F · B 2 π · η ;
滚珠丝杠24的转动惯量为:
J = π 32 ρLD 4 ;
传动效率η=0.9,导程B=5mm,滚珠丝杠24的直径D=15mm,滚珠丝杠24的长度L=500mm,ρ为滚珠丝杠24的密度,带入式得:
TL=0.14N·m;
J=2x10-5Kgm2.
滚珠丝杠24输入扭矩为:
Tm=TL+J(V/B)2π;
则,Tm=0.143N·m,伺服电机16可以选用的型号为SGMPS-04-A。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种移动CT扫描仪,包括通过轴承转动配合的转盘和机架,其特征在于,所述转盘与所述轴承的外圈固定连接,所述机架与所述轴承的内圈固定连接。
2.根据权利要求1所述的移动CT扫描仪,其特征在于,还包括底座,所述机架与所述底座沿水平方向滑动配合,所述机架的滑动方向与所述转盘的转动轴线平行。
3.根据权利要求2所述的移动CT扫描仪,其特征在于,所述底座的下方设置有支撑座,所述支撑座与所述底座沿竖直方向滑动配合,所述底座上固定连接有驱动所述支撑座相对所述底座滑动的第一直线驱动器。
4.根据权利要求3所述的移动CT扫描仪,其特征在于,所述支撑座和所述底座之一上固定连接有轴线位于竖直方向的导套、另一上固定连接有与所述导套对应配合的导杆。
5.根据权利要求1-4任一所述的移动CT扫描仪,其特征在于,所述外圈上固定连接有从动轮,所述从动轮与所述外圈同轴设置,所述内圈上转动安装有驱动所述从动轮转动的主动轮。
6.根据权利要求5所述的移动CT扫描仪,其特征在于,所述从动轮为从动带轮,所述主动轮为主动带轮,所述从动带轮与所述主动带轮之间绕设有驱动带,所述内圈上固定连接有安装座,所述安装座包括与所述内圈固定连接的固定件,所述固定件上可调固定连接有主动带轮安装件,所述固定件与所述主动带轮安装件之间设置有可驱动所述主动带轮安装件背离所述主动带轮的张紧机构。
7.根据权利要求6所述的移动CT扫描仪,其特征在于,所述张紧机构包括与所述固定件固定连接的张紧安装件,所述张紧安装件上螺接有顶杆,所述顶杆与所述主动带轮安装件紧顶配合。
8.根据权利要求2-4任一所述的移动CT扫描仪,其特征在于,所述底座上设置有导轨,所述机架上固定连接有与所述导轨滑动配合的滑块。
9.根据权利要求2-4任一所述的移动CT扫描仪,其特征在于,所述机架与所述底座之间设置有驱动所述机架滑动的第二直线驱动器。
10.根据权利要求9所述的移动CT扫描仪,其特征在于,所述第二直线驱动器包括滚珠丝杠及与所述滚珠丝杠传动连接的伺服电机,所述滚珠丝的螺母与所述机架固定连接,所述伺服电机与所述底座固定连接。
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