專利名稱：醫學成像系統中的旋轉裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及醫學成像系統，特別是涉及一種醫學成像系統中的旋轉裝置。
背景技術：
醫學成像系統，尤其是X線成像系統和計算機斷層掃描(CT， Computed Tomography) 成像系統是由發射X線的球管(tube),檢測器，校準器，高壓發生器等許多精密電器物理設 備組成的復雜的成像系統。這些電器物理設備被安裝在一個巨大的轉盤上，在回轉軸承的帶 動下一同高速旋轉。
圖1是現有的CT機架的結構示意圖，其中左圖為正視圖，右圖為剖面圖。如圖1所示， CT機架的支座151上安裝有固定外圈111，固定外圈111上安裝有軸承驅動電機121，軸承 驅動電機121帶動安裝在固定外圈111內沿之內的轉盤112旋轉，固定外圈111的內沿和轉 盤112的外沿之間有軸承滾珠131,用于支承轉盤112相對于固定外圈111旋轉。轉盤112 上安裝X線球管、檢測器等與成像有關的設備。固定外圈lll的內沿、軸承滾珠131和轉盤 112的外沿構成一個回轉軸承。
以CT系統為例，為了追求高精度的圖象質量和成像速度，大容量球管和高轉速已成為 CT技術的發展趨勢。目前CT的轉速已經達到0.33秒/轉，這個速度己經是一個極限速度， 其瓶頸就在于回轉軸承的轉速已經達到極限。隨著轉速增加，軸承內部的滾珠承受的壓力和 摩擦力會急劇增大，滾珠表面的接觸疲勞破損加大，這就導致軸承的溫度，噪音和振動越來 越高，直至滾珠破損，影響系統的正常工作。由此可見，提高回轉軸承的轉速，將使CT系 統工作在不穩定的狀態下。
因此，回轉軸承的性能是設計CT系統時需要特別考慮的問題。如何進一步提高CT機中 回轉軸承的轉速和性能己經成為CT系統設計制造中的一個難題。
發明內容
本發明的一個目的在于提出一種醫學成像系統中的旋轉裝置，為醫學成像設備提供更快 的旋轉速度，同時保證系統工作的穩定性。
為了實現上述目的，本發明的技術方案包括一種醫學成像系統中的旋轉裝置，至少包括固定外圈，固定安裝在所述醫學成像系統 中的支座上；低速轉盤，相對于所述固定外圈旋轉；低速軸承驅動裝置，驅動所述低速轉盤 相對于所述固定外圈旋轉；高速轉盤，相對于所述低速轉盤旋轉，且旋轉方向與所述低速轉 盤的旋轉方向相同高速軸承驅動裝置，驅動所述高速轉盤相對于所述低速轉盤旋轉。
其中，所述低速軸承驅動裝置包括低速軸承驅動電機，固定安裝在地面或所述固定外 圈上，驅動所述低速轉盤相對于所述固定外圈旋轉。
其中，所述高速軸承驅動裝置包括高速軸承驅動電機，固定安裝在所述低速轉盤上， 驅動所述高速轉盤相對于所述低速轉盤旋轉。
所述的旋轉裝置還包括驅動皮帶，所述低速軸承驅動電機通過所述驅動皮帶驅動所述 低速轉盤旋轉；低速軸承滾珠，位于所述固定外圈的內沿和所述低速轉盤的外沿之間，用于 支承所述低速轉盤相對于所述固定外圈旋轉。
其中，所述低速轉盤的一部分外沿上具有三角形環狀槽，用于與所述驅動皮帶配合；所 述低速軸承滾珠為至少一排滾珠。
所述的旋轉裝置還包括傳動齒輪，由所述高速軸承驅動電機驅動，帶動所述高速轉 盤旋轉。
其中，所述高速轉盤位于所述低速轉盤的內沿之內；該旋轉裝置還包括高速軸承滾珠， 位于所述低速轉盤的內沿和所述高速轉盤的外沿之間，用于支承所述高速轉盤相對于所述低 速轉盤旋轉。
其中，所述高速轉盤的外沿包括一圈齒輪，用于配合所述傳動齒輪；所述高速軸承滾珠 為至少一排滾珠。
其中，所述低速轉盤的寬度大于所述高速轉盤的寬度，且其剖面為傾倒的凹型，該 凹型包括上邊，下邊和豎邊；所述高速轉盤位于所述低速轉盤的上邊和下邊之間；該裝置還 包括高速軸承滾珠，位于所述低速轉盤的下邊的內壁和所述高速轉盤的外沿之間，用于支 承所述高速轉盤相對于所述低速轉盤旋轉。
其中，所述高速軸承驅動電機固定安裝在所述低速轉盤的豎邊的內壁上；所述高速轉盤 的外沿包括一圈齒輪，用于配合所述傳動齒輪。
其中，所述高速軸承驅動電機固定安裝在所述低速轉盤的豎邊的內壁上；所述高速轉盤 進一步包括一個突出的橫沿，該橫沿包括一圈齒輪，用于配合所述傳動齒輪。
其中，所述高速轉盤上固定安裝有所述醫學成像系統的電子部件。所述的旋轉裝置還包括滑環，安裝在所述低速轉盤和所述高速轉盤上，所述醫學 成像系統通過所述滑環為所述旋轉裝置的低速軸承驅動電機和高速軸承驅動電機提供電 源。
其中，所述固定外圈和低速轉盤為鐵環。
其中，所述高速轉盤為鐵環、鑄鋁環或厚鋼板環。
從以上的技術方案可以看出，由于本發明的旋轉裝置采用了雙回轉軸承的結構，低速轉 盤以一定旋轉速度相對于地面旋轉，高速轉盤以一定旋轉速度相對于低速轉盤在相同方向上 旋轉，那么高速轉盤相對于地面的旋轉速度為上述兩個旋轉速度之和，因此能夠比較容易地 達到較高速度。同時，由于兩個軸承的轉速均沒有達到極限速度，因此不會導致軸承內部的 滾珠承受的壓力和摩擦力急劇增大，避免了滾珠破損等影響系統的正常工作的情況。由此可 見，本發明的采用雙回轉軸承的旋轉裝置不僅可以提高旋轉轉速，保證了系統工作的穩定性。
下面將通過參照附圖詳細描述本發明的優選實施例，使本領域的普通技術人員更清 楚本發明的上述及其它特征和優點，相同的標號表示相同的部件，附圖中 圖1是現有的CT系統中采用單回轉軸承的旋轉裝置的正視圖和剖面圖2是本發明實施例一的采用雙回轉軸承的旋轉裝置的正視圖和剖面圖3是本發明實施例二的采用雙回轉軸承的旋轉裝置的剖面示意圖4是本發明實施例三的采用雙回轉軸承的旋轉裝置的正視圖和剖面圖； 圖5是本發明實施例四的采用雙回轉軸承的旋轉裝置的正視圖和剖面圖。
具體實施例方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明， 并不用于限定本發明。
根據本發明，在成像系統的旋轉裝置上，設置兩個回轉軸承低速軸承和高速軸承， 兩個軸承分別由低速軸承驅動裝置和高速軸承驅動裝置驅動，低速軸承相對于地面旋轉， 高速軸承相對于低速軸承旋轉。這兩個回轉軸承分別由三個金屬環組成，優選地，可采 用鐵環或鑄造鐵環組成回轉軸承。高速軸承位于醫學成像設備上離掃描區域較近的位置， 低速軸承位于醫學成像設備上離掃描區域較遠的位置。下面通過在CT系統中的應用來詳細闡述本發明的具有雙回轉軸承的旋轉裝置。 實施例一-
圖2是本發明實施例一的采用雙回轉軸承的旋轉裝置的正視圖和剖面圖，其中左圖 為正視圖，右圖為沿左圖的A-A'軸的剖面圖。如圖2所示，該旋轉裝置安裝在CT的固 定支座251上，包括兩個嵌套的回轉軸承，這兩個嵌套的回轉軸承由固定外圈211、低 速轉盤212和高速轉盤213組成。其中，固定外圈211、低速轉盤212和高速轉盤213 分別是三個鐵環。
固定外圈211的外側邊固定在CT機架的支座251上，低速軸承驅動裝置可以是低 速軸承驅動電機(或馬達)221，其安裝在地面上。CT機架的底座可安放在地面上，兩 端的支座支撐住固定外圈211。
低速轉盤212嵌套在固定外圈211的內沿之內，固定外圈211的內沿與低速轉盤212 的一部分外沿之間是一排或幾排低速軸承滾珠231。低速轉盤212的另一部分外沿上有 三角形環狀槽，與驅動皮帶241配合，低速軸承驅動電機221通過驅動皮帶241驅動低 ,速轉盤212，在低速軸承滾珠231的支承下旋轉。采用皮帶傳動可減小沖擊和噪聲。
固定外圈211的內沿、低速轉盤212的外沿和低速軸承滾珠231構成了低速軸承， 低速軸承受低速軸承驅動電機221的驅動，使低速轉盤212相對于固定外圈211轉動， 轉動方向是R1。
高速軸承驅動裝置采用高速軸承驅動電機222，其固定安裝在低速轉盤212上，隨 低速轉盤212 —起轉動。高速軸承驅動電機222的輸出端為傳動齒輪242。高速軸承驅 動電機222在低速轉盤212上的安裝位置可根據實際情況調整， 一般情況下應選取靠近 旋轉中心的地方，以減少傳動齒輪242的加工量，以提高精度。
高速轉盤213嵌套在低速轉盤212的內沿之內，高速軸承驅動電機222通過傳動齒 輪242帶動高速轉盤213旋轉。高速轉盤213的旋轉方向與低速轉盤212的旋轉方向相 同。采用齒輪傳動可以保證高轉速下的穩定性。
低速轉盤212的內沿與高速轉盤213的外沿之間有一排或幾排高速軸承滾珠232， 同時，高速轉盤213的外沿還有一圈齒輪，與低速轉盤212上的傳動齒輪242配合。高 速轉盤213上安裝有系統工作部件。高速轉盤213也可由其他的材料制成，例如鑄鋁或 厚鋼板。
低速轉盤212的內沿、高速轉盤213和高速軸承滾珠232構成了高速軸承，高速軸
承受高速軸承驅動電機222的驅動，使高速轉盤213相對于低速轉盤212轉動，轉動方向是R2， R2與Rl相同。
為了給低速軸承驅動電機221和高速軸承驅動電機222提供電源，低速轉盤212及 高速轉盤213的后面應同時連接滑環(未示出)， 一起轉動。系統的電源和數據通過滑 環的碳刷進行傳輸，具體方式可采用目前廣泛應用的CT系統中的滑環應用的方式。
如上所述，低速轉盤212相對于固定外圈211轉動，高速轉盤213相對于低速轉盤 212轉動，二者的轉動方向相同，那么，如果低速轉盤212相對于固定外圈211的轉速 為vl，高速轉盤213相對于低速轉盤212的轉速為v2，高速轉盤213相對于固定外圈 211的轉速為(vl + v2)。
在本實施例中，低速軸承的相對轉速和高速軸承的相對轉速都可達到0.5秒/轉，也 就是說，低速轉盤相對地面或固定外圈211的轉速為0.5秒/轉，高速轉盤213相對于低 速轉盤212的轉速也是0.5秒/轉。由于旋轉方向相同，因此，高速轉盤213相對于地面 或固定外圈211的絕對轉速為0.25秒/轉，高于現今CT業內回轉軸承的0.33秒/轉的最 高轉速。
本實施例的優點是低速軸承和高速軸承因尺寸近似，可采用相同的加工工藝，也
可以降低成本。
實施例二
圖3是本發明實施例二的采用雙回轉軸承的旋轉裝置的剖面示意圖，本剖面圖也是 沿圖2的正視圖的A-A，軸的剖面圖，與圖2中的剖面圖不同的是，圖3僅顯示了帶有雙 回轉軸承的剖面部分，而未顯示整個的剖面部分。
本實施例與實施例一基本相同，也是采用了雙軸承結構，并且圖3中與圖2中后兩
位相同的附圖標記表示功能相同的部件，其功能在此不予贅述。如圖3所示，本實施例 與實施例一的不同之處在于，低速軸承驅動電機321安裝在固定外圈311上。另外，在 圖3中，還示出了安裝在高速轉盤313上的X線球管361和滑環371。
本實施例的優點是低速軸承和高速軸承因尺寸近似，可采用相同的加工工藝，可 以降低成本。另外，由于低速軸承驅動電機321安裝在固定外圈311上，無需專門的安
裝支架，也節省了成本。
實施例三
圖4是本發明實施例三的采用雙回轉軸承的旋轉裝置的正視圖和剖面圖，其中左圖為 正視圖，右圖為沿左圖的A-A'軸的剖面圖。本實施例與實施例一基本相同，并且圖4中與圖2中后兩位相同的附圖標記表示功 能相同的部件，其功能在此不予贅述。如圖4所示，本實施例與實施例一不同之處在于， 低速轉盤412的寬度較大，至少大于高速轉盤413的寬度，其剖面形狀呈凹型，該凹型 包括上邊..下邊和豎邊。低速轉盤412將高速轉盤413包圍在其凹口的內部，高速軸承 驅動電機422安裝在低速轉盤412的豎邊的內壁上，高速轉盤413的外沿包括一圈齒輪， 用于配合所述傳動齒輪442。另外，除了圖4所示，低速軸承驅動電機421也可安裝在固定 外圈411上。
本實施例的優點是高速軸承可采用較小的軸承和齒輪，從而降低加工精度和成本。 并能獲得更高的轉速，高速軸承驅動電機422可采用較大的電機，而且其安裝位置比較 靈活。
實施例四
圖5是本發明實施例四的采用雙回轉軸承的旋轉裝置的剖面示意圖，其中左圖為正 視圖，右圖為沿左圖的A-A'軸的剖面圖。
本實施例與實施例一基本相同，也是采用了雙軸承結構，并且圖5中與圖2中后兩 位相同的附圖標記表示功能相同的部件，其功能在此不予贅述。如圖5所示，在本實施 例中，低速轉盤512的寬度也至少大于高速轉盤513的寬度，其剖面形狀呈凹型，該凹 型包括上邊、下邊和豎邊。低速轉盤512將高速轉盤513包圍在其凹口的內部，高速軸 承驅動電機522安裝在低速轉盤512的豎邊的內壁上。高速轉盤513上包括一個突出的橫 沿，該橫沿上包括一圈齒輪，用于配合所述傳動齒輪542。
本實施例的優點同實施例三相同，高速軸承可采用較小的軸承和齒輪，從而降低加 工精度和成本，并能獲得更高的轉速。高速軸承驅動電機522可采用較大的電機，而且 其安裝位置比較靈活。
本發明的雙軸承旋轉結構可以廣泛應用于各種需要旋轉運行的醫學成像系統，除應 用在上述實施例中的CT系統以外，還可以應用在其他需要旋轉運行的成像系統，例如X 光設備或非醫用的成像系統，以達到高速回轉，提高成像速度的目的。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而己，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神 和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種醫學成像系統中的旋轉裝置，其特征在于，至少包括固定外圈(211，311，411，511)，固定安裝在所述醫學成像系統中的支座(251)上；低速轉盤(212，312，412，512)，相對于所述固定外圈(211，311，411，511)旋轉；低速軸承驅動裝置，驅動所述低速轉盤(212，312，412，512)相對于所述固定外圈(211，311，411，511)旋轉；高速轉盤(213，313，413，513)，相對于所述低速轉盤(212，312，412，512)旋轉，且旋轉方向與所述低速轉盤(212，312，412，512)的旋轉方向相同；高速軸承驅動裝置，驅動所述高速轉盤(213，313，413，513)相對于所述低速轉盤(212，312，412，512)旋轉。
2、 根據權利要求1所述的旋轉裝置，其特征在于，所述低速軸承驅動裝置包括 低速軸承驅動電機(221， 321， 421， 521)，固定安裝在地面或所述固定外圈(211， 311，411， 511)上，驅動所述低速轉盤(212， 312， 412， 512)相對于所述固定外圈(211， 311， 411， 511)旋轉。
3、 根據權利要求1或2所述的旋轉裝置，其特征在于，所述高速軸承驅動裝置包括高速軸承驅動電機(222， 322， 422， 522)，固定安裝在所述低速轉盤(212， 312， 412， 512)上，驅動所述高速轉盤(213， 313， 413， 513)相對于所述低速轉盤(212， 312， 412， 512)旋轉。
4、 根據權利要求2所述的旋轉裝置，其特征在于，還包括-驅動皮帶(241， 341， 441， 541)，所述低速軸承驅動電機(221， 321， 421， 521)通過 所述驅動皮帶(241， 341， 441， 541)驅動所述低速轉盤(212， 312， 412， 512)相對于所 述固定外圈(211， 311， 411， 511)旋轉；低速軸承滾珠(231， 331， 431， 531)，位于所述固定外圈(211， 311， 411， 511)的內 沿和所述低速轉盤(212， 312， 412， 512)的外沿之間，用于支承所述低速轉盤(212， 312, 412， 512)相對于所述固定外圈(211, 311， 411， 511)旋轉。
5、 根據權利要求4所述的旋轉裝置，其特征在于，所述低速轉盤(212， 312， 412， 512) 的一部分外沿上具有三角形環狀槽，用于與所述驅動皮帶(24，341， 44，541)配合；所述低速軸承滾珠(231， 331， 431, 531)為至少一排滾珠。
6、 根據權利要求3所述的旋轉裝置，其特征在于，還包括傳動齒輪(242, 342， 442， 542)，由所述高速軸承驅動電機(222， 322， 422， 522 ) 驅動，帶動所述高速轉盤(213， 313， 413， 513)旋轉。
7、 根據權利要求6所述的旋轉裝置，其特征在于，所述高速轉盤(213， 313)位于所述 低速轉盤(212， 312)的內沿之內；該旋轉裝置還包括 -高速軸承滾珠(232， 332)，位于所述低速轉盤(212， 312)的內沿和所述高速轉盤(213， 313)的外沿之間，用于支承所述高速轉盤(213， 313)相對于所述低速轉盤(212， 312)旋 轉。
8、 根據權利要求6或7所述的旋轉裝置，其特征在于，所述高速轉盤(213， 313)的外 沿包括一圈齒輪，用于配合所述傳動齒輪(242， 342);所述高速軸承滾珠(232， 332)為至少一排滾珠。
9、 根據權利要求6所述的旋轉裝置，其特征在于，所述低速轉盤(412， 512)的寬度 大于所述高速轉盤(413， 513)的寬度，且其剖面為傾倒的凹型，該凹型包括上邊，下 邊和豎邊；所述高速轉盤(413， 513)位于所述低速轉盤(412， 512)的上邊和下邊之間； 該裝置還包括高速軸承滾珠(432， 532)，位于所述低速轉盤(412， 512)的下邊的內壁和所述高速轉 盤(413， 513)的外沿之間，用于支承所述高速轉盤(413， 513)相對于所述低速轉盤(412，512) 旋轉。
10、 根據權利要求9所述的旋轉裝置，其特征在于，所述高速軸承驅動電機(422)固定 安裝在所述低速轉盤(412)的豎邊的內壁上；所述高速轉盤(413)的外沿包括一圈齒輪，用于配合所述傳動齒輪(442)。
11、 根據權利要求9所述的旋轉裝置，其特征在于，所述高速軸承驅動電機(522)固定 安裝在所述低速轉盤(512)的豎邊的內壁上；所述高速轉盤(513)進一步包括一個突出的橫沿，該橫沿包括一圈齒輪，用于配合所述 傳動齒輪(542)。
12、 根據權利要求1所述的旋轉裝置，其特征在于，所述高速轉盤(213， 313, 413，513) 上固定安裝有所述醫學成像系統的電子部件。
13、 根據權利要求3所述的旋轉裝置，其特征在于，還包括滑環(371， 471， 571)，安裝在所述低速轉盤(312， 412， 512)和所述高速轉盤 (313， 413， 513)上，所述醫學成像系統通過所述滑環(371， 471， 571)為所述旋轉 裝置的低速軸承驅動電機(321， 421， 521)和高速軸承驅動電機(322， 422， 522)提供電源。
14、 根據權利要求1所述的旋轉裝置，其特征在于，所述固定外圈(211， 311， 411， 511)和低速轉盤(212, 312， 412， 512)為鐵環。
15、 根據權利要求1所述的旋轉裝置，其特征在于，所述高速轉盤(213， 313， 413， 513)為鐵環、鑄鋁環或厚鋼板環。
全文摘要
本發明公開了一種醫學成像系統中的旋轉裝置，其包括固定外圈，固定安裝在所述醫學成像系統中的支座上；低速轉盤，安裝在所述固定外圈的內沿之內，相對于所述固定外圈旋轉；低速軸承驅動裝置，驅動低速轉盤相對于固定外圈旋轉；高速轉盤，相對于所述低速轉盤旋轉，且旋轉方向與所述低速轉盤的旋轉方向相同；高速軸承驅動裝置，驅動高速轉盤相對于所述低速轉盤旋轉。本發明的旋轉裝置由于采用了二級回轉軸承，不僅可以提高醫學成像設備的旋轉轉速，還可以保證醫學成像系統工作的穩定性。
文檔編號H05G1/00GK101297759SQ200710098950
公開日2008年11月5日 申請日期2007年4月30日 優先權日2007年4月30日
發明者趙文江 申請人:上海西門子醫療器械有限公司