CN113491842A - 一种旋转机架及放射治疗设备 - Google Patents

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CN113491842A CN202010202789.4A CN202010202789A CN113491842A CN 113491842 A CN113491842 A CN 113491842A CN 202010202789 A CN202010202789 A CN 202010202789A CN 113491842 A CN113491842 A CN 113491842A
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Abstract

本申请实施例提供一种旋转机架及放射治疗设备，旋转机架包括固定支撑框架、轴承、滚筒，以及至少两个支撑组件，轴承的轴承外圈与所述固定支撑框架连接，轴承的轴承内圈与滚筒一端连接，支撑组件支撑滚筒且与所述滚筒相对滚动。因此，本申请实施例采用支撑组件与轴承双支撑，提高了滚筒的支撑刚度及旋转精度，使得高效的精准治疗成为可能。本申请实施例机架为整体结构，轴向空间小，可以便捷通过狭小的医院迷道，运输灵活，安装方便。

Description

一种旋转机架及放射治疗设备
技术领域
本申请实施例涉及医疗技术领域，尤其涉及一种旋转机架及放射治疗设备。
背景技术
旋转机架是大型放射治疗设备的关键部件之一，其中的旋转机架具有结构大、精度高的特点。旋转机架的原理是：放射治疗如果只用一个照射方向，皮肤与肿瘤间的正常细胞至少要受到1/3的肿瘤辐射剂量，形成不同程度的伤害，为减少这部分损害增加治疗的焦皮比值，所以一个治疗过程需要从不同方向来照射，将总剂量分成多个辐射方向，这样正常组织受到的剂量就大幅降低。旋转机架的作用就是支撑放射治疗辐射束流从不同的角度照射至病灶的机械结构。
通常的旋转机架，采用C型臂结构，这种大悬臂结构回转支承小，导致转速无法提高，支撑刚度弱，回转精度低，难以满足现代精确放射治疗需要的精度及效率。而采用了滚筒结构的旋转机架，为双支撑，必须分体运输，增加了交付时间。同时由于底座尺寸大，影响了整机轴向尺寸，占用更大的空间。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例所解决的技术问题在于提供一种旋转机架及放射治疗设备，用以克服现有技术中放射治疗设备的全部或者部分问题。
本申请实施例提供一种旋转机架，包括：
固定支撑框架、轴承、滚筒，以及至少两个支撑组件，轴承的轴承外圈与固定支撑框架连接，轴承的轴承内圈与滚筒一端连接，支撑组件支撑滚筒且与滚筒相对滚动。
可选的，在本申请的一种实施例中，支撑组件包括箱体、支撑轴及凸轮轴承，箱体与固定支撑框架连接，支撑轴固定于箱体中，支撑轴与凸轮轴承的轴承内圈连接，凸轮轴承的轴承外圈与滚筒的另一端相切且相对滚动。
可选的，在本申请的一种实施例中，滚筒的另一端设有导轨，凸轮轴承的轴承外圈通过导轨与滚筒的另一端相切且相对滚动。
可选的，在本申请的一种实施例中，还包括第一驱动单元及第一传动机构，第一传动机构与滚筒连接，第一驱动单元通过第一传动机构驱动滚筒相对于固定支撑框架转动。
可选的，在本申请的一种实施例中，第一驱动单元包括驱动电机与第二传动机构，驱动电机与固定支撑框架连接，驱动电机驱动第二传动机构与第一传动机构配合传动。
可选的，在本申请的一种实施例中，第一传动机构为齿圈，第二传动机构为渐开线蜗杆或者传动齿轮或传动齿条，驱动电机驱动渐开线蜗杆或者传动齿轮或传动齿条转动，驱动电机驱动渐开线蜗杆或者传动齿轮或传动齿条与齿圈啮合传动。
可选的，在本申请的一种实施例中，第一传动机构为传动轮，第二传动机构为传动带。
可选的，在本申请的一种实施例中，传动轮上设置有凸起，传动带上设置有孔，凸起与孔配合传动。
可选的，在本申请的一种实施例中，还包括：第二驱动单元，第二驱动单元通过支撑组件驱动滚筒相对于固定支撑框架转动。
可选的，在本申请的一种实施例中，滚筒远离轴承的端面设有导电滑环。
可选的，在本申请的一种实施例中，还包括与导电滑环进行信号通讯的无线发射装置/无线接收装置。
根据发明的另一方面，本申请实施例中提供一种放射治疗设备，使用上述任一的旋转机架。
本申请实施例提供的旋转机架包括固定支撑框架、轴承、滚筒，以及至少两个支撑组件，轴承的轴承外圈与所述固定支撑框架连接，轴承的轴承内圈与滚筒一端连接，支撑组件支撑滚筒且与所述滚筒相对滚动。因此，本申请实施例采用支撑组件与轴承双支撑，提高了滚筒的支撑刚度及旋转精度，使得高效的精准治疗成为可能。本申请实施例机架为整体结构，轴向空间小，可以便捷通过狭小的医院迷道，运输灵活，安装方便。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种旋转机架的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种旋转机架的另一个方向的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种旋转机架的纵向剖视图；
图4为本申请实施例提供的一种旋转机架的支撑组件的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种旋转机架的传动轮与传动带的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种旋转机架的传动轮的结构示意图。
附图标记分别表示：
1-固定支撑框架，2-轴承，3-滚筒，4-支撑组件，401-箱体，402-支撑轴，403-凸轮轴承，5-渐开线蜗杆，6-导轨，7-齿圈，8-导电滑环，9-驱动电机，10-传动轮，101-凸起，11-传动带。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请实施例保护的范围。
如图1-图3所示，根据本发明实施例，一种旋转机架，包括：固定支撑框架1、轴承2、滚筒3，以及至少两个支撑组件4，轴承2的轴承外圈与固定支撑框架1连接，轴承2的轴承内圈与滚筒3一端连接，支撑组件4支撑滚筒3且与滚筒3相对滚动。
通过轴承2设置在滚筒3与固定支撑框架1之间，滚筒3可以在第一驱动单元作用下，实现相对于固定支撑框架1的转动，同时，轴承2通过固定支撑框架1的固定，可以对滚筒3进行支撑，而通过设置至少两个支撑组件4，可以在保证不产生额外的阻力前提下，支撑组件4对滚筒3进行支撑作用，结合轴承2与支撑组件4的共同支撑作用，提高了滚筒的支撑刚度及旋转精度，使得高效的精准治疗成为可能。同时支撑组件4体积小，设置在滚筒3的下方，并未超出滚筒3的轴向范围。旋转机架为整体结构，轴向空间小，可以便捷通过狭小的医院迷道，运输灵活，安装方便。
可选的，在本申请的一种实施例中，为了实现支撑组件4与滚筒3之间的滚动接触以及实现高刚性的支撑，如图4所示，支撑组件4包括箱体401、支撑轴402及凸轮轴承403，箱体401与固定支撑框架1连接，支撑轴402固定于箱体401中，支撑轴402与凸轮轴承403的轴承内圈连接，凸轮轴承403 的轴承外圈与滚筒3的另一端相切且相对滚动。箱体401通过与固定支撑框架 1连接，实现支撑组件4在旋转机架中的固定，而凸轮轴承403通过支撑轴402安装在箱体401上，箱体401能限制凸轮轴承403的轴向移动，凸轮轴承 403通过其轴承外圈与滚筒3接触，在滚筒3转动时，凸轮轴承403的轴承外圈随之转动，两者为相对滚动。通过本支撑组件4，实现了无阻力支撑的效果，同时提高支撑刚度，保证旋转机架的回转精度，是提供高速转动的前提，满足了现代精确放射治疗需要的精度及效率。
同时支撑组件4的体积小，不影响整机的轴向尺寸，占用空间小，使得机架为整体结构，轴向空间小，可以便捷通过狭小的医院迷道，运输灵活，安装方便。
可选的，在本申请的一种实施例中，为了降低滚筒3的结构复杂程度，降低其加工难度，滚筒3的另一端设有导轨6，凸轮轴承403的轴承外圈通过导轨6与滚筒3的另一端相切且相对滚动。为了实现滚筒3与支撑组件4之间的相对滚动，滚筒3外周需要有一圈圆形结构用于与支撑组件4相切接触，通过设置导轨6安装在滚筒3的一端，利用导轨6与凸轮轴承403的轴承外圈接触，导轨6与该轴承外圈相切且相对滚动，实现了支撑组件4对滚筒3的无阻力支撑。
在本实施例中，不需要对滚筒3进行上整体结构的改变，通过固定连接将导轨6安装在滚筒3的端面即可，由此通过分体式连接实现上述相切接触的需求。降低了滚筒3整体结构的大小及结构复杂度，其加工难度与加工成本随之降低。解决了结构的体积大小与加工难度带来的加工成本问题。
其中，在上述的多个实施例中，滚筒3可以为通常的圆柱体，也可以为一体成型的结构，滚筒3还可以包括侧板与法兰等结构，滚筒3的具体结构并不影响支撑组件4的支撑效果。
可选的，在本申请的一种实施例中，为了提高滚筒3在旋转过程中的稳定性，凸轮轴承403的轴承外圈为与导轨6适配的圆弧面。导轨6的外圈外形为凹弧面或凹槽，通过凸轮轴承403的轴承外圈适配设计为圆弧面，一方面提高导轨6与凸轮轴承403的接触面积，保证支撑组件4对导轨6的支撑面积最大，保证支撑组件4的支撑效果，有利于滚筒3旋转时的稳定性提高。
另一方面，通过导轨6与凸轮轴承403的轴承外圈的适配的弧面设计，可以引导凸轮轴承403的轴承外圈与导轨6相切，并限制凸轮轴承403的轴向位置，同时保证凸轮轴承403的轴向与滚筒3的轴向平行。
于是乎，在保证了最大的接触支撑面积与轴向平行的前提下，支撑组件 4对滚筒3实现了高强度、无阻力的支撑，同时在滚筒3转动的时候为相对滚动，无阻力。
可选的，在本申请的一种实施例中，为了保证支撑组件4与滚筒3之间的相对滚动效果，以及保证支撑组件4的支撑强度，凸轮轴承403的轴承外圈相对支撑轴402可进行360度自由旋转。通过支撑轴402与凸轮轴承403的轴承内圈过盈配合或固定连接，保证支撑轴402与该轴承内圈相对静止，在通过支撑轴402固定在箱体401上，凸轮轴承403的轴承外圈实现了与支撑轴402 的360度自由旋转。在该轴承外圈可以自由旋转时，滚筒3或导轨6才能与该轴承外圈进行相对滚动。
同时通过上述支撑轴402与凸轮轴承403的连接关系，凸轮轴承403的轴承内圈相对于支撑轴402静止，支撑轴402通过固定在箱体401上，支撑组件4整体结构稳定，不会发生松动，在滚筒3旋转的时候，保证支撑组件4与滚筒3或导轨6的支撑效果，在高刚度的支撑前提下，滚筒3能实现稳定旋转。
可选的，在本申请的一种实施例中，为了提供支撑组件4的支撑效果，同时提高旋转机架的整体机构简洁程度，如图2所示，支撑组件4为偶数个，对称设置在滚筒3轴线的两侧。为了实现滚筒3的稳定支撑，多个支撑组件4对滚筒3的合力为竖直向上，在提高旋转机架整体的简洁程度，简化结构复杂性，通过对称设置偶数个支撑组件4效果最好。奇数个支撑组件4要实现合力竖直向上，需要对支撑组件4的加工精度，以及安装精度有很高的要求，无疑增加了加工成本与安装难度。
在本实施例中，通过对称设置支撑组件4，能保证其合力竖直向上，与滚筒3的重力平衡，对滚筒3的支撑稳定性最好，同时，对称设置只要保证对称位置的两个支撑组件4的高度尺寸一致即可，在安装位置上，通过与滚筒3 或导轨6相切的作用即可完成定位安装，安装难度低。再者，对称设置能保证结构的简洁程度，提高美观。
可选的，在本申请的一种实施例中，为了实现驱动滚筒3的稳定转动，本旋转机架还包括第一驱动单元及第一传动机构，第一传动机构与滚筒3连接，第一驱动单元通过第一传动机构驱动滚筒3相对于固定支撑框架1转动。通过第一驱动单元提供动力，第一传动机构带动滚筒3转动，采用传动稳定的第一传动机构进行中间传动，有利于第一驱动单元的稳定输出。
可选的，在本申请的一种实施例中，第一驱动单元包括驱动电机9与第二传动机构，驱动电机9与固定支撑框架1连接，驱动电机9驱动第二传动机构与第一传动机构配合传动。通过增加第二传动机构，能调整驱动电机9受到的力矩，调整传动比，降低负荷，有利于驱动电机9的稳定输出。驱动电机9 直接通过第一传动机构驱动滚筒3转动需要较大的力矩，驱动电机9的负荷大，对驱动电机9的级别要求高，同时导致驱动电机9成本增加，使用寿命降低，同时驱动电机9在大功率输出的时候，容易受到供电与温度的影响，转动输出不稳定。于是通过采用第二传动机构配合第一传动机构进行对滚筒3传动，提高驱动电机9与滚筒3之间的传动比，降低驱动电机9转动需要的功率，有利于提高驱动电机9的传动精度与稳定性。
可选的，在本申请的一种实施例中，第一传动机构可以为齿圈7，第二传动机构可以为渐开线蜗杆5或者传动齿轮或传动齿条，驱动电机9驱动渐开线蜗杆5或者传动齿轮或传动齿条转动，驱动电机9驱动渐开线蜗杆5或者传动齿轮或传动齿条与齿圈7啮合传动。第二传动机构采用具有齿状的传动结构，配合齿圈进行啮合传动，具有刚性的啮合传动的传动过程稳定，传动可控。
例如，齿圈7与轴承2的轴承内圈连接，第一驱动单元通过齿圈7驱动滚筒3相对于固定支撑框架1转动。齿圈7通过与轴承2的轴承内圈同轴连接，第一驱动单元驱动齿圈7转动时，齿圈7通过该轴承内圈带动滚筒3转动，通过同轴设置，齿圈7可以带动滚筒3稳定转动。
又例如，驱动电机9在滚筒3的一端通过齿圈7稳定驱动滚筒3相对于固定支撑框架转动，支撑组件4在滚筒3的另一端进行支撑，通过一方面的稳定驱动，另一方面的稳定支撑，滚筒3能实现稳定的转动。
在本实施例中，第二传动机构可以为传动齿轮，传动齿轮与齿圈7之间为刚性传动，传动稳定性高，通过调整传动齿轮与齿圈7之间传动比，可以调整驱动电机9受到的传动负荷，根据实际驱动电机9的设备规格，可以进行传动齿轮与齿圈7的匹配调整，保证驱动电机9的传动稳定性。
在本实施例中，第二传动机构还可以为渐开线蜗杆5，利用渐开线蜗杆 5与齿圈7啮合作用，实现驱动电机9驱动齿圈7的效果，渐开线蜗杆5具有承载能力强，运动平稳，传动效率高，寿命长等优点，能很好解决了传统同步带与齿条的传动问题。
在本实施例中，第二传动机构还可以为传动齿条，传动齿条能与齿7进行稳定的啮合传动，能保证驱动电机9稳定驱动滚筒转动。
可选的，在本申请的一种实施例中，为了控制旋转机架在滚筒3轴线上的尺寸，减少占地空间，实现旋转机架的便捷搬运，渐开线蜗杆5的轴线与滚筒3的轴线垂直设置。通过渐开线蜗杆5的轴线与滚筒3的轴线垂直设置，渐开线蜗杆5不在滚筒3轴向方向增加空间，同时采用轴线垂直设置的方式，驱动电机9可以较为便捷安装在固定支撑框架1上，不需要在滚筒3轴向方向上更加不必要的安装结构，使得旋转机架为整体结构，轴向空间小，可以便捷通过狭小的医院迷道，运输灵活，安装方便。
同时，在本实施例中，驱动电机9通过固定在固定支撑框架1上，由于驱动电机9、渐开线蜗杆5、齿圈7、轴承2及固定支撑框架1之间无额外的连接结构，整体结构稳定，在连接级数最少的情况下，驱动电机9的对滚筒3 的传动效果最好。
可选的，在本申请的一种实施例中，为了保证驱动电机9在传动过程的稳定性，以及保证渐开线蜗杆5与齿圈7稳定啮合，渐开线蜗杆5的轴线沿固定支撑框架1水平设置。水平设置的渐开线蜗杆5驱动电机9在转动渐开线蜗杆5时，渐开线蜗杆5不易发生周向方向上的抖动，与齿圈7之间的啮合作用最为稳定，驱动电机9对齿圈5的传动也最为稳定。
可选的，在本申请的一种实施例中，为了提高驱动电机9的在低速转动下的稳定性，驱动电机9为力矩电机。力矩电动机是一种极数较多的特种电机，可以在电动机低速甚至堵转时仍能持续运转，不会造成电动机的损坏。而在这种工作模式下，电动机可以提供稳定的力矩给负载。力矩电动机也可以提供和运转方向相反的力矩，避免了传统伺服电机低速运动不稳定的问题。
可选的，如图5所示，在本申请的一种实施例中，第一传动机构可以为传动轮10，第二传动机构为传动带11。根据旋转机构的实际使用的放射治疗设备，也可以采用传动轮10与传动带11的组合结构，传动带11的方式的优点是更换方便，维护成本低，现有技术中对传动带11与传动轮10的配合方式十分丰富，易于直接应用在本申请的实施例中。
可选的，如图6所示，在本申请的一种实施例中，传动轮10上可以设置有凸起101，传动带11上设置有孔，凸起101与孔配合传动。为了保证传动的稳定性，传动轮10与传动带11之间不会出现打滑等现象，通过采用凸起 101与孔的结构进行配合，使得传动轮10与传动带11之间可以形成类似齿轮之间的啮合传动效果，保证传动过程中不会出现打滑的问题。
可选的，在本申请的一种实施例中，旋转机架可以还包括：第二驱动单元，第二驱动单元通过支撑组件4驱动滚筒3相对于固定支撑框架1转动。支撑组件4与滚筒3的滚动关系还可以用于进行传动，第二驱动单元通过驱动支撑组件4转动，可以实现除了利用第一驱动单元作为滚筒3的动力来源外，形成第二个动力来源，可以与第一驱动单元同步工作，也可以分开工作，同步工作的时候，可以减少第一驱动单元的负荷，有利于第一驱动单元输出的稳定性。
可选的，在本申请的一种实施例中，第二驱动单元设置在滚筒3的至少一侧，分别对应支撑组件4。通过针对实际的使用情况，可以在每一个支撑组件4上设置一个第二驱动单元，也可以是在一侧设置，针对采用的第二驱动单元的功率与规格，传动方式不同，第二驱动单元的设置位置灵活。
可选的，在本申请的一种实施例中，第二驱动单元为摩擦驱动。支撑组件4利用滚筒3的重力，两者之间存在较大的静摩擦力，通过依靠静摩擦力进行传动，可以节省支撑组件4与滚筒3之间的传动机构，减少空间的占用，机架整体的结构更加紧凑。
可选的，在本申请的一种实施例中，为了实现旋转机架旋转过程中，滚筒3内放射单元的电路连接，滚筒3远离轴承2的端面设有导电滑环8。导电滑环8能提供多通路的旋转动力、数据和讯号的传输，大大简化了旋转机架系统结构，避免导线在旋转过程中出现扭伤。机架中静止和旋转部分之间的动力及信号传递通过固定在滚筒3端面的导电滑环8实现。
可选的，在本申请的一种实施例中，本实施例还包括与所述导电滑环8 进行信号通讯的无线发射装置/无线接收装置，从而能够更佳地实现信号的发射与接收。
根据发明的另一方面，一种放射治疗设备，使用上述的旋转机架。通过采用上述旋转机架，在克服了现有放射治疗设备存在的几大问题，提高了滚筒的支撑刚度及旋转精度，使得高效的精准治疗成为可能。使得旋转机架为整体结构，轴向空间小，可以便捷通过狭小的医院迷道，运输灵活，安装方便。
当然，实施本申请实施例的任一技术方案必不一定需要同时达到以上的所有优点。
尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请实施例进行各种改动和变型而不脱离本申请实施例的精神和范围。这样，倘若本申请实施例的这些修改和变型属于本申请实施例权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请实施例也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种旋转机架，其特征在于，包括：
固定支撑框架(1)、轴承(2)、滚筒(3)，以及至少两个支撑组件(4)，所述轴承(2)的轴承外圈与所述固定支撑框架(1)连接，所述轴承(2)的轴承内圈与所述滚筒(3)一端连接，所述支撑组件(4)支撑所述滚筒(3)且与所述滚筒(3)相对滚动。
2.根据权利要求1所述的旋转机架，其特征在于，所述支撑组件(4)包括箱体(401)、支撑轴(402)及凸轮轴承(403)，所述箱体(401)与所述固定支撑框架(1)连接，所述支撑轴(402)固定于所述箱体(401)中，所述支撑轴(402)与所述凸轮轴承(403)的轴承内圈连接，所述凸轮轴承(403)的轴承外圈与所述滚筒(3)的另一端相切且相对滚动。
3.根据权利要求2所述的旋转机架，其特征在于，所述滚筒(3)的另一端设有导轨(6)，所述凸轮轴承(403)的轴承外圈通过所述导轨(6)与所述滚筒(3)的另一端相切且相对滚动。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转机架，其特征在于，还包括第一驱动单元及第一传动机构，所述第一传动机构与所述滚筒(3)连接，所述第一驱动单元通过所述第一传动机构驱动所述滚筒(3)相对于所述固定支撑框架(1)转动。
5.根据权利要求4所述的旋转机架，其特征在于，所述第一驱动单元包括驱动电机(9)与第二传动机构，所述驱动电机(9)与所述固定支撑框架(1)连接，所述驱动电机(9)驱动所述第二传动机构与所述第一传动机构配合传动。
6.根据权利要求5所述的旋转机架，其特征在于，所述第一传动机构为齿圈(7)，所述第二传动机构为渐开线蜗杆(5)或者传动齿轮或传动齿条，所述驱动电机(9)驱动所述渐开线蜗杆(5)或者所述传动齿轮或传动齿条转动，所述驱动电机(9)驱动所述渐开线蜗杆(5)或者所述传动齿轮或传动齿条与所述齿圈(7)啮合传动。
7.根据权利要求5所述的旋转机架，其特征在于，所述第一传动机构为传动轮(10)，所述第二传动机构为传动带(11)。
8.根据权利要求7所述的旋转机架，其特征在于，所述传动轮(10)上设置有凸起(101)，所述传动带(11)上设置有孔，所述凸起(101)与所述孔配合传动。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转机架，其特征在于，还包括：第二驱动单元，所述第二驱动单元通过所述支撑组件(4)驱动所述滚筒(3)相对于所述固定支撑框架(1)转动。
10.根据权利要求1所述的旋转机架，其特征在于，所述滚筒(3)远离所述轴承(2)的端面设有导电滑环(8)。
11.根据权利要求10所述的旋转机架，其特征在于，还包括与所述导电滑环(8)进行信号通讯的无线发射装置/无线接收装置。
12.一种放射治疗设备，其特征在于，包括权利要求1-11任一项所述的旋转机架。
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