CN205829386U - 一种用于质子治疗装置中的电缸同步驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于质子治疗装置中的电缸同步驱动装置，包括四个驱动器，这四个驱动器为同步动作的；每个驱动器均包括缸体、动力装置、执行装置和传动装置；动力装置包括伺服电机驱动器和伺服电机，伺服电机驱动器与伺服电机相连接；执行装置包括套筒和螺杆，螺杆安装在缸体中且一端伸出缸体，套筒安装在螺杆的外部，套筒的上端与安装在回旋加速器主盖上的支架相连；传动装置包括蜗轮蜗杆减速器和螺母，蜗轮蜗杆减速器中的蜗轮与螺杆的下端相连，螺杆与螺母螺纹连接，且螺母安装在缸体的内部。本实用新型能够精确控制、可靠性高，响应速度快，通过四套传动装置同时、同转速的运动，可实现回旋加速器主盖的平稳升降。

Description

一种用于质子治疗装置中的电缸同步驱动装置

技术领域

本实用新型涉及一种驱动装置，尤其涉及一种电缸同步驱动装置，该驱动装置主要应用在质子治疗装置中，通过采用位置反馈及PLC控制驱动器，能够实现对称位置的四缸运动同步，从而完成对回旋加速器装置中主盖部件的起吊。

背景技术

癌症的治疗手段主要有三种：外科手术，化学治疗以及放射化疗，据不完全统计，70％的肿瘤患者都要采取不同程度的放射化疗。传统的放疗是将等及各类X射线照射癌症部位，定向杀死癌细胞，但副作用是会伤害正常细胞，产生骨髓抑制等放射损伤。若采用新型的质子治疗方案，由于其放射线能量峰值能够准确的对准肿瘤病灶处，正常细胞基本不受伤害，因此质子治疗目前已成为主流的研究方向。

目前，质子治疗装置采用等时性回旋加速器，质子经过加速器加速后达到光速的70％并射入人体，在达到病灶后，会瞬间释放大量能量。加速器主要由高速加速腔、磁极、超导磁轭以及驱动装置组成。驱动装置分别对称安装在回旋加速器主机装置的下铁轭上，主要完成对加速器主机装置中主盖的起吊工作。目前的起吊方案是采用电缸同步的方式将主盖以一定的低速模式竖直抬升到指定的位置区域。

市场上应用范围较广的直线驱动装置包括液压驱动、气缸驱动以及电缸驱动。

液压驱动装置的工作介质为矿物性液压油或淡水，主要由液压泵、液压缸、各类阀以及连接管道组成，占用体积较大，结构复杂。典型的液压同步驱动装置如图1所示。它是将有效面积相等的液压缸串联连接，能实现位置同步，可以用在较大偏载、精度要求一般的场合。但由于液压元件内工作介质泄漏等影响，不能消除每一行程积累的误差，且需要较高压力的液压泵，因此适用于小型液压机械。

气缸驱动装置的工作介质为空气，主要由气泵、气缸、各类阀以及连接管道组成，将压缩气体的压力能转换为机械能。如图2所示的同步装置是利用刚性梁机械连接的方法，使得气缸实现位置同步，装置同步的精度受到机械连接件刚度的影响，这种方式结构简单，但在大偏载时容易磨损，适用于偏载小，精度要求不高的场合。

由于液压传动和气压传动的工作介质均存在一定的可压缩性，极易产生泄漏影响到驱动装置的工作精度。同时，回旋加速器的主盖重达7吨，所设计的行程为1200mm,其特殊的产品用途和空间环境的限制，直接决定了主机结构的工作性能和使用寿命，因此，设计一种能够精确控制、可靠性高，响应速度快的同步驱动装置成为亟需解决的问题。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种用于质子医疗设备中的电缸起竖驱动装置，它采用四缸同步运动的升降方式，能够对执行器的运动位移进行精确控制以及同步跟踪，根据行程要求自主设计套筒及螺杆的安装高度及长度，达到了升降平稳、运行精度高以及行程长的工作要求。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种用于质子治疗装置中的电缸同步驱动装置，该电缸同步驱动装置包括四个驱动器，四个所述驱动器为同步动作；

每个所述驱动器均包括缸体、动力装置、执行装置和传动装置；

其中，所述动力装置包括伺服电机驱动器和伺服电机，伺服电机驱动器与伺服电机相连接；

所述执行装置包括套筒和螺杆，螺杆安装在缸体中且一端伸出缸体，套筒安装在螺杆的外部，套筒的上端与安装在回旋加速器主盖上的主盖支架相连；

所述传动装置包括蜗轮蜗杆减速器和螺母，蜗轮蜗杆减速器中的蜗轮与螺杆的下端相连，螺杆与螺母螺纹连接，且螺母安装在缸体的内部。

每个所述驱动器均安装在回旋加速器装置下铁轭处同一高度；每个所述驱动器中的套筒上端安装有位移传感器。

所述伺服电机的输出轴与蜗轮蜗杆减速器的蜗杆相连接。

所述蜗轮蜗杆减速器与螺杆为H型传动结构，螺杆的下端与蜗轮蜗杆减速器的蜗轮相连接.

所述螺杆与螺母组成旋转副的传动方式，将螺杆的旋转运动转化为螺母的直线运动。

所述螺母与套筒的下端固定连接，套筒的上端与回旋加速器主盖的主盖支架相连接。

每个所述位移传感器与PLC控制器相连接，将套筒的位移信号实时传递给PLC控制器，控制器对伺服电机驱动器发出位置指令。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用新型能够精确控制、可靠性高，响应速度快，同时为了防止整个装置在突然断电时主盖掉落，减速器采用蜗轮蜗杆传动，具有反向自锁功能，能够将主盖锁定在当前位置，因此保证了系统的安全性；缸体安装在回旋加速器的下铁轭上，即通过四套传动装置同时、同转速的运动，可实现回旋加速器主盖的平稳升降。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是现有技术中采用液压驱动同步装置的示意图；

图2是现有技术中采用气缸驱动同步装置的示意图；

图3是本实用新型提供的用于质子治疗装置中电缸同步驱动装置示意图；

图4是本实用新型提供的用于SC200质子治疗装置中安装在回旋加速器主机下铁轭上的电缸驱动装置工作示意图。

图中：1-涡轮蜗杆减速器；2-伺服电机驱动器；3-伺服电机；4-螺杆；5-缸体；6-位移传感器；7-套筒；8-螺母；9-回旋加速器主盖；10-主盖支架。

具体实施方式

为了更加清楚表述本实用新型的目的、技术方案及优点，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图3和图4，一种用于质子治疗装置中的电缸同步驱动装置，该电缸同步驱动装置包括四个驱动器，这四个驱动器为同步动作的；

每个驱动器均包括缸体5、动力装置、执行装置和传动装置；

其中，动力装置包括伺服电机驱动器2和伺服电机3，伺服电机驱动器2与伺服电机3相连接；

执行装置包括套筒7和螺杆4，螺杆4安装在缸体5中且一端伸出缸体5，套筒7安装在螺杆4的外部，套筒7的上端与安装在回旋加速器主盖9上的主盖支架10相连；

传动装置包括蜗轮蜗杆减速器1和螺母8，蜗轮蜗杆减速器1中的蜗轮与螺杆4的下端相连，螺杆4与螺母8螺纹连接，且螺母8安装在缸体5的内部；

每个驱动器均安装在回旋加速器装置下铁轭处同一高度，并在套筒7的上端安装有位移传感器6，位移传感器6与PLC控制器相连接，将套筒7的位移信号实时传递给PLC控制器。

在驱动回旋加速器主盖9时，伺服电机驱动器2以一定的转速驱动伺服电机3转动后，伺服电机3的输出轴将转矩传递到与它相连接的蜗轮蜗杆减速器1的蜗杆上，蜗轮蜗杆减速器1与螺杆4为H型传动结构，螺杆4的下端与蜗轮蜗杆减速器1的蜗轮相连接，螺杆4与螺母8组成旋转副的传动方式，即可将螺杆4的旋转运动转化为螺母8的直线运动，螺母8与套筒7的下端固定连接，套筒7的上端与回旋加速器主盖9的主盖支架10相连接，在电缸的作用下能够实现主盖9的起吊工作任务。

另外，每个位移传感器6与PLC控制器相连接，将套筒7的位移信号实时传递给PLC控制器，控制器根据各套筒7的位置误差情况相应对伺服电机驱动器2发出位置指令，在线调节伺服电机3的转速(增大或减小转速)，直至套筒7的位移误差消失，即可实现四缸同步起升工作模式；

该同步驱动装置是应用于具有强磁场及质子辐射、安装空间狭小紧凑的医用等时性回旋加速器装置上，位于对称位置的四缸同步起升的机械装置，其同步精度和工作平稳性有很大的提高。

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

Claims (7)

1.一种用于质子治疗装置中的电缸同步驱动装置，其特征在于，该电缸同步驱动装置包括四个驱动器，四个所述驱动器为同步动作；

每个所述驱动器均包括缸体(5)、动力装置、执行装置和传动装置；

其中，所述动力装置包括伺服电机驱动器(2)和伺服电机(3)，伺服电机驱动器(2)与伺服电机(3)相连接；

所述执行装置包括套筒(7)和螺杆(4)，螺杆(4)安装在缸体(5)中且一端伸出缸体(5)，套筒(7)安装在螺杆(4)的外部，套筒(7)的上端与安装在回旋加速器主盖(9)上的主盖支架(10)相连；

所述传动装置包括蜗轮蜗杆减速器(1)和螺母(8)，蜗轮蜗杆减速器(1)中的蜗轮与螺杆(4)的下端相连，螺杆(4)与螺母(8)螺纹连接，且螺母(8)安装在缸体(5)的内部。

2.根据权利要求1所述的一种用于质子治疗装置中的电缸同步驱动装置，其特征在于，每个所述驱动器均安装在回旋加速器装置下铁轭处同一高度；每个所述驱动器中的套筒(7)上端安装有位移传感器(6)。

3.根据权利要求1所述的一种用于质子治疗装置中的电缸同步驱动装置，其特征在于，所述伺服电机(3)的输出轴与蜗轮蜗杆减速器(1)的蜗杆相连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于质子治疗装置中的电缸同步驱动装置，其特征在于，所述蜗轮蜗杆减速器(1)与螺杆(4)为H型传动结构，螺杆(4)的下端与蜗轮蜗杆减速器(1)的蜗轮相连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于质子治疗装置中的电缸同步驱动装置，其特征在于，所述螺杆(4)与螺母(8)组成旋转副的传动方式，将螺杆(4) 的旋转运动转化为螺母(8)的直线运动。

6.根据权利要求1所述的一种用于质子治疗装置中的电缸同步驱动装置，其特征在于，所述螺母(8)与套筒(7)的下端固定连接，套筒(7)的上端与回旋加速器主盖(9)的主盖支架(10)相连接。

7.根据权利要求2所述的一种用于质子治疗装置中的电缸同步驱动装置，其特征在于，每个所述位移传感器(6)与PLC控制器相连接，将套筒(7)的位移信号实时传递给PLC控制器，控制器对伺服电机驱动器(2)发出位置指令。