CN111870263B - 一种用于ct成像系统扫描机架的摩擦传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于CT成像系统扫描机架的摩擦传动装置，包括CT固定基座和旋转框架，所述CT固定基座套在旋转框架外侧，且CT固定基座与旋转框架之间安装有精密交叉滚柱轴承，所述CT固定基座底部固定有支撑地脚，所述旋转框架外侧安装有用于实现旋转框架360°高精度回转运动并能减少噪音避免旋转运动过程中反向间隙的摩擦驱动组件，本发明与传统的齿轮传动或蜗轮蜗杆传动相比，摩擦传动的方案利用了正压力产生的静摩擦力实现传动，反向转动过程中不产生回程误差，因此可以实现更高精度的传动。同时，摩擦传动过程中没有齿轮或蜗轮蜗杆齿的啮合发生，因此其噪音更小、平稳性更高，而且其制造成本也相对更低。

Description

一种用于CT成像系统扫描机架的摩擦传动装置

技术领域

本发明涉及精密机械技术领域，具体为一种用于CT成像系统扫描机架的摩擦传动装置。

背景技术

CT(Computed Tomography)，即电子计算机断层扫描，它是利用精确准直的X线束、γ射线、超声波等，与灵敏度极高的探测器一同围绕人体的某一部位作一个接一个的断面扫描，具有扫描时间快，图像清晰等特点， CT成像系统在工作时，扫描机架需要进行高精度360°旋转运动。扫描机架旋转运动的平稳性与角度位置精确度是决定CT成像质量的重要因素。

目前，扫描机架是CT成像系统中最重要的运动组件，其中心轴线回转精度和转角重复定位精度对系统的成像质量起到决定性作用。目前在市面常见CT成像系统中，扫描机架主要通过齿轮传动、同步带传动和蜗轮蜗杆传动实现旋转运动；

如申请号是201810866558.6，名称为“一种用于旋转机架内部转动背板的结构”的发明方案中，通过多级齿轮传动，实现扫描机架的旋转运动，另外，如申请号是201811293050.8，名称为“一种CT”的发明方案中，使用同步带传动，实现扫描机架的旋转运动，还有如申请号是201611271461.8，名称为“笼型CT扫描仪”的发明方案中，使用蜗轮蜗杆传动，实现扫描机架的旋转运动，以上三种传动方式是目前CT扫描机架实现旋转运动的常用驱动方式，但是其在使用时，均存在部分缺陷，如齿轮传动为多齿结构，需要用专用设备进行加工，大尺寸同步带轮加工难度大，成本高，同时在运转时还伴随有噪音等；同步带传动靠同步带轮和同步带齿之间的啮合传动，在反向转动时会产生回程误差，影响扫描机架的转角重复定位精度；而蜗轮蜗杆传动时传动效率低、发热量大，同时传动有回程、精度差，并且加工难度大、成本高，为此，我们提出一种用于CT成像系统扫描机架的摩擦传动装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现扫描机架旋转运动过程中无反向间隙、高定位精度、高平稳性、低噪声的用于CT成像系统扫描机架的摩擦传动装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于CT成像系统扫描机架的摩擦传动装置，包括CT固定基座和旋转框架，所述CT固定基座套在旋转框架外侧，且CT固定基座与旋转框架之间安装有精密交叉滚柱轴承，所述CT固定基座底部固定有支撑地脚，所述旋转框架外侧安装有用于实现旋转框架360°高精度回转运动并能减少噪音避免旋转运动过程中反向间隙的摩擦驱动组件。

优选的，所述摩擦驱动组件包括驱动电机和电机座，所述驱动电机安装在电机座上，并通过电机座与旋转框架外壁固定,所述驱动电机输出端外侧固定有联轴器，并通过联轴器固定有传动组件，所述CT固定基座外侧安装有摩擦环，所述传动组件安装在旋转框架外侧，且传动组件与摩擦环接触，通过摩擦驱动组件实现对旋转框架的360°高精度回转运动。

优选的，所述传动组件包括摩擦轴，所述摩擦轴一端与联轴器连接，且另一端固定有与摩擦环外壁接触的摩擦轮，所述摩擦轴外侧套有滚动轴承，且滚动轴承外侧安装有轴承座，所述轴承座外侧安装有支撑架，并通过支撑架与旋转框架外侧固定，所述支撑架内安装有压力调节件，且支撑架两侧均固定有清洁件，通过传动组件实现对摩擦轮的转动调节。

优选的，所述压力调节件包括调节座，所述调节座固定在支撑架内，且调节座内插有调节螺杆，所述调节螺杆底部固定有限位板，且顶端滑动插接有连接板，所述连接板与轴承座固定，且连接板与调节座之间设有蝶形弹簧，所述蝶形弹簧套在调节螺杆外侧，且调节螺杆顶部螺纹套有调节帽，通过压力调节件实现对摩擦轮与摩擦环之间挤压力的调节，避免压力过大或者过小影响摩擦传动。

优选的，所述调节帽底部固定有垫板，垫板使得调节帽的调节更加方便稳定。

优选的，所述清洁件包括T型板，所述T型板固定在支撑架外侧，且T型板底端通过转轴连接有转动板，所述转动板底部固定有连接杆，且连接杆外端套有清洁轮，所述T型板一端固定有支撑板，且支撑板内安装有弹力件，通过清洁件实现对摩擦环外壁清洁保养，避免杂质附着在摩擦环外壁，使得影响摩擦传动。

优选的，所述弹力件包括螺纹套，所述螺纹套螺纹插接于支撑板内，且螺纹套内滑动插有移动柱，所述螺纹套底部和移动柱底端外侧均固定有抵板，且螺纹套顶部外侧固定有转轮，所述移动柱外侧套有挤压弹簧，所述挤压弹簧两端分别与两个抵板接触，所述移动柱底部固定有连接座，且连接座内安装有滚珠，通过弹力件提供一个弹力效果，使得转动板及清洁轮能够紧贴摩擦环。

优选的，所述摩擦轮与摩擦环均采用淬火材料制成，提高表面硬度和耐磨性，而摩擦传动过程为滚动摩擦，材料不易磨损，使用寿命长。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过摩擦轮与旋转框架上的摩擦环之间摩擦传动，从而实现旋转框架360°高精度回转运动，与传统的齿轮传动或蜗轮蜗杆传动相比，摩擦传动的方案利用了正压力产生的静摩擦力实现传动，反向转动过程中不产生回程误差，因此可以实现更高精度的传动。同时，摩擦传动过程中没有齿轮或蜗轮蜗杆齿的啮合发生，因此其噪音更小、平稳性更高，而且，摩擦轮与摩擦环的加工难度远低于齿轮和蜗轮蜗杆，其制造成本也相对更低。

附图说明

图1为本发明整体外形结构示意图；

图2为本发明局部剖视结构示意图；

图3为本发明摩擦驱动组件结构示意图；

图4为本发明摩擦驱动组件侧视剖视内部结构示意图；

图5为本发明清洁件结构示意图；

图6为本发明弹力件局部剖视结构示意图；

图7为图4中A处放大图。

图中：1-CT固定基座；2-旋转框架；3-精密交叉滚柱轴承；4-支撑地脚；5-摩擦驱动组件；6-驱动电机；7-电机座；8-联轴器；9-传动组件；10-摩擦环；11-摩擦轴；12-摩擦轮；13-滚动轴承；14-轴承座；15-支撑架；16-压力调节件；17-清洁件；18-调节座；19-调节螺杆；20-限位板；21-连接板；22-蝶形弹簧；23-调节帽；24-垫板；25-T型板；26-转动板；27-连接杆；28-清洁轮；29-支撑板；30-弹力件；31-螺纹套；32-移动柱；33-抵板；34-转轮；35-挤压弹簧；36-连接座；37-滚珠。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，图示中的一种用于CT成像系统扫描机架的摩擦传动装置，包括CT固定基座1和旋转框架2，所述CT固定基座1套在旋转框架2外侧，且CT固定基座1与旋转框架2之间安装有精密交叉滚柱轴承3，所述CT固定基座1底部固定有支撑地脚4，所述旋转框架2外侧安装有用于实现旋转框架2360°高精度回转运动并能减少噪音避免旋转运动过程中反向间隙的摩擦驱动组件5。

其中，摩擦驱动组件5包括驱动电机6和电机座7，所述驱动电机6安装在电机座7上，并通过电机座7与旋转框架2外壁固定,所述驱动电机6输出端外侧固定有联轴器8，并通过联轴器8固定有传动组件9，所述CT固定基座1外侧安装有摩擦环10，所述传动组件9安装在旋转框架2外侧，且传动组件9与摩擦环10接触，通过驱动电机6提供动力，带动传动组件9运转，从而实现带动摩擦环10转动；

传动组件9包括摩擦轴11，所述摩擦轴11一端与联轴器8连接，且另一端固定有与摩擦环10外壁接触的摩擦轮12，其中摩擦轮12与摩擦环10均采用淬火材料制成，用以提高表面硬度和耐磨性，而摩擦传动过程为滚动摩擦，材料不易磨损，使用寿命长，所述摩擦轴11外侧套有滚动轴承13，且滚动轴承13外侧安装有轴承座14，所述轴承座14外侧安装有支撑架15，并通过支撑架15与旋转框架2外侧固定，所述支撑架15内安装有压力调节件16，且支撑架15两侧均固定有清洁件17，通过传动组件9内的摩擦轮12与摩擦环10摩擦传动，从而实现对旋转框架2进行360°转动调节；

压力调节件16包括调节座18，所述调节座18固定在支撑架15内，且调节座18内插有调节螺杆19，所述调节螺杆19底部固定有限位板20，且顶端滑动插接有连接板21，所述连接板21与轴承座14固定，且连接板21与调节座18之间设有蝶形弹簧22，所述蝶形弹簧22套在调节螺杆19外侧，且调节螺杆19顶部螺纹套31有调节帽23，其中，调节帽23底部固定有垫板24，用以增大调节稳定性，通过调节帽23的转动，来调节摩擦轮12与摩擦环10之间的压力状态，避免压力过大会增大传动阻力，降低摩擦传动效率；压力过小会产生打滑现象而造成传动失效等现象发生；

摩擦传动的原理：首先调节轴承座14使其围绕支撑架15做微小转动，以调节摩擦轮12与摩擦环10之间的面轴线之间的平行度，提高有效接触面积，增大摩擦传动的动力，之后再通过转动调节帽23，用来改变蝶形弹簧22的弹力和伸缩量，从而控制摩擦传动的受力状态，之后再通过驱动电机6转动，带动联轴器8及摩擦轴11转动，从而使得摩擦轮12开始对摩擦环10进行摩擦传动，在旋转运动过程中，只需要设置一处光电开关作为0点位置，即可通过驱动电机6内置编码器计算出扫描机架在任意时刻的角位置，这一角位置的重复定位精度取决于光电开关检测的重复精度误差及驱动电机6编码器的重复定位误差，而这两项误差远小于齿轮、同步带及蜗轮蜗杆传动的回程误差，因此，采用摩擦传动的扫描机架容易获得更高的转角重复定位精度。

另外，清洁件17包括T型板25，所述T型板25固定在支撑架15外侧，且T型板25底端通过转轴连接有转动板26，所述转动板26底部固定有连接杆27，且连接杆27外端套有清洁轮28，所述T型板25一端固定有支撑板29，且支撑板29内安装有弹力件30；

弹力件30包括螺纹套31，所述螺纹套31螺纹插接于支撑板29内，且螺纹套31内滑动插有移动柱32，所述螺纹套31底部和移动柱32底端外侧均固定有抵板33，且螺纹套31顶部外侧固定有转轮34，所述移动柱32外侧套有挤压弹簧35，所述挤压弹簧35两端分别与两个抵板33接触，所述移动柱32底部固定有连接座36，且连接座36内安装有滚珠37；

清洁件17使用原理：在进行摩擦传动过程中，为了保持摩擦环10外壁的清洁性，避免附着杂质影响传动精度，因此，在运转过程中，通过弹力件30内的挤压弹簧35弹性形变产生弹力，推动转动板26倾斜，之后再带动清洁轮28对摩擦环10表面进行清洁擦拭，避免附着灰尘影响摩擦轮12与摩擦环10之间的摩擦传动。

本方案中：在反向转动时，摩擦轮12与摩擦环10始终保持接触状态，不产生回程误差没，有利于提高转角重复定位精度。

本方案中，驱动电机6优选Y80M1-2型号，电动机的供电接口通过开关连接供电系统，电机运行电路为常规电机正反转控制程序，电路运行为现有常规电路，本方案中涉及的电路以及控制均为现有技术，在此不进行过多赘述。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种用于CT成像系统扫描机架的摩擦传动装置，包括CT固定基座（1）和旋转框架（2），所述CT固定基座（1）套在旋转框架（2）外侧，且CT固定基座（1）与旋转框架（2）之间安装有精密交叉滚柱轴承（3），所述CT固定基座（1）底部固定有支撑地脚（4），其特征在于：所述旋转框架（2）外侧安装有用于实现旋转框架（2）360°高精度回转运动并能减少噪音避免旋转运动过程中反向间隙的摩擦驱动组件（5）；

所述摩擦驱动组件（5）包括驱动电机（6）和电机座（7），所述驱动电机（6）安装在电机座（7）上，并通过电机座（7）与旋转框架（2）外壁固定,所述驱动电机（6）输出端外侧固定有联轴器（8），并通过联轴器（8）固定有传动组件（9），所述CT固定基座（1）外侧安装有摩擦环（10），所述传动组件（9）安装在旋转框架（2）外侧，且传动组件（9）与摩擦环（10）接触；通过驱动电机（6）提供动力，带动传动组件（9）运转，从而实现带动摩擦环（10）转动；

所述传动组件（9）包括摩擦轴（11），所述摩擦轴（11）一端与联轴器（8）连接，且另一端固定有与摩擦环（10）外壁接触的摩擦轮（12），所述摩擦轴（11）外侧套有滚动轴承（13），且滚动轴承（13）外侧安装有轴承座（14），所述轴承座（14）外侧安装有支撑架（15），并通过支撑架（15）与旋转框架（2）外侧固定，所述支撑架（15）内安装有压力调节件（16），且支撑架（15）两侧均固定有清洁件（17）；通过传动组件（9）内的摩擦轮（12）与摩擦环（10）摩擦传动，从而实现对旋转框架（2）进行360°转动调节；

所述压力调节件（16）包括调节座（18），所述调节座（18）固定在支撑架（15）内，且调节座（18）内插有调节螺杆（19），所述调节螺杆（19）底部固定有限位板（20），且顶端滑动插接有连接板（21），所述连接板（21）与轴承座（14）固定，且连接板（21）与调节座（18）之间设有蝶形弹簧（22），所述蝶形弹簧（22）套在调节螺杆（19）外侧，且调节螺杆（19）顶部螺纹套（31）有调节帽（23）；

所述调节帽（23）底部固定有垫板（24），用以增大调节稳定性，通过调节帽（23）的转动，来调节摩擦轮（12）与摩擦环（10）之间的压力状态，避免压力过大会增大传动阻力，降低摩擦传动效率；

摩擦传动的原理：首先调节轴承座（14）使其围绕支撑架（15）做微小转动，以调节摩擦轮（12）与摩擦环（10）之间的面轴线之间的平行度，提高有效接触面积，增大摩擦传动的动力，之后再通过转动调节帽（23），用来改变蝶形弹簧（22）的弹力和伸缩量，从而控制摩擦传动的受力状态，之后再通过驱动电机（6）转动，带动联轴器（8）及摩擦轴（11）转动；

所述清洁件（17）包括T型板（25），所述T型板（25）固定在支撑架（15）外侧，且T型板（25）底端通过转轴连接有转动板（26），所述转动板（26）底部固定有连接杆（27），且连接杆（27）外端套有清洁轮（28），所述T型板（25）一端固定有支撑板（29），且支撑板（29）内安装有弹力件（30）；清洁件（17）使用原理：通过弹力件（30）内的挤压弹簧（35）弹性形变产生弹力，推动转动板（26）倾斜，之后再带动清洁轮（28）对摩擦环（10）表面进行清洁擦拭，避免附着灰尘影响摩擦轮（12）与摩擦环（10）之间的摩擦传动；

所述弹力件（30）包括螺纹套（31），所述螺纹套（31）螺纹插接于支撑板（29）内，且螺纹套（31）内滑动插有移动柱（32），所述螺纹套（31）底部和移动柱（32）底端外侧均固定有抵板（33），且螺纹套（31）顶部外侧固定有转轮（34），所述移动柱（32）外侧套有挤压弹簧（35），所述挤压弹簧（35）两端分别与两个抵板（33）接触，所述移动柱（32）底部固定有连接座（36），且连接座（36）内安装有滚珠（37）；

所述摩擦轮（12）与摩擦环（10）均采用淬火材料制成；所述驱动电机（6）是 Y80M1-2型号，电动机的供电接口通过开关连接供电系统。