一种质子重离子装置的旋转机架的制作方法

本发明涉及一种质子重离子装置，尤其涉及一种质子重离子装置的旋转机架。

背景技术

在21世纪初，旋转机架的发展逐渐趋于商业化，在日本、比利时、美国涌现出一批质子装置供应商，其中，比利时iba公司、日本hitachi、日本三菱、美国瓦里安纷纷研制出不同结构等中心回转360度的旋转机架结构。目前国内合肥、武汉、中核等也在积极研究相关技术与设备。传统的旋转机架体积大，一般长度约10米，高度约10多米，重量约100～200t，因此造价非常高。而且，每台质子装置一般配备3台左右的旋转机架，所以导致装置的总占地面积非常大，这些特点都极大地约束了质子治疗装置的普及。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种质子重离子装置的旋转机架，以实现结构小型化、轻量化，并降低制造成本。

本发明所述的一种质子重离子装置的旋转机架，其包括：

从前至后依次布置在同一条直线上的一前端轴承座、一前环滚轮支座和一后环滚轮支座；

一可转动地支承在所述前环滚轮支座上的前环；

一可转动地支承在所述后环滚轮支座上、并与所述前环同轴设置的后环；

一主轴连接体，其包括：一设置在所述前端轴承座与前环之间的前段，以及一与所述前环的后侧端面固定连接的后段；

一与所述后段固定连接的钳形结构，且其开口端与所述后环的外缘固定连接；以及

一驱动所述后环旋转的链条链轮式驱动装置。

在上述的质子重离子装置的旋转机架中，所述前段与所述前端轴承座可转动地连接，并与所述前环的前侧端面固定连接。

在上述的质子重离子装置的旋转机架中，所述钳形结构包括：对称设置的一上钳臂和一下钳臂，其中，所述上钳臂包括：一上斜梁和一上斜梁连接体，所述上斜梁的一端固定连接在所述后段的顶面，其另一端与所述上斜梁连接体的一端连接形成一体，所述上斜梁连接体水平设置，其另一端固定搭接在所述后环的外缘；所述下钳臂包括：一下斜梁和一下斜梁连接体，所述下斜梁的一端固定连接在所述后段的底面，其另一端与所述下斜梁连接体的一端连接形成一体，所述下斜梁连接体水平设置，其另一端固定搭接在所述后环的外缘。

在上述的质子重离子装置的旋转机架中，还包括一输运线磁铁，其入口端固定支承在所述前段中，且该输运线磁铁从所述前段穿过所述前环后延伸进入所述后段，并沿所述上钳臂延伸。

在上述的质子重离子装置的旋转机架中，所述前段开设有用于定位安装所述输运线磁铁的入口端的键槽。

在上述的质子重离子装置的旋转机架中，所述输运线磁铁包括：通过安装在所述上钳臂上的安装架架设在该上钳臂上的二级铁。

在上述的质子重离子装置的旋转机架中，还包括：一安装在所述下斜梁连接体的底面上的配重结构。

在上述的质子重离子装置的旋转机架中，所述链条链轮式驱动装置包括：一固定套设在所述后环外缘上的第一链轮、一安装在所述后环滚轮支座上的第二链轮、一同时围绕所述第一链轮和第二链轮并与它们啮合配合的链条、两个安装在所述后环滚轮支座上并分别位于所述第二链轮两侧、用于调节所述链条松紧的张紧轮，以及一与所述第二链轮连接的驱动电机。

在上述的质子重离子装置的旋转机架中，还包括：一安装在所述前段上的绕线盘和柔性桥架。

由于采用了上述的技术解决方案，本发明通过采用前端轴承座、前环滚轮支座和后环滚轮支座的三段支撑方式以及采用钳形结构，使得旋转机架的结构更为紧凑，重量大幅降低，从而降低了占地面积以及建造成本，由此加快了质子治疗装置的普及，降低了治疗成本，让更多的医院可以用上质子治疗装置，惠及更多患者。

附图说明

图1是本发明一种质子重离子装置的旋转机架的结构正视图；

图2是本发明一种质子重离子装置的旋转机架的结构侧视图。

具体实施方式

下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。

如图1、2所示，本发明，即一种质子重离子装置的旋转机架，包括：前端轴承座1、前环滚轮支座2、后环滚轮支座3、前环4、后环5、主轴连接体、钳形结构以及链条链轮式驱动装置，其中，

前端轴承座1、前环滚轮支座2和后环滚轮支座3从前至后依次布置在同一条直线上；

前环4可转动地支承在前环滚轮支座2上；

后环5可转动地支承在后环滚轮支座3上，并与前环4同轴设置；

主轴连接体包括前段61和后段62，其中，前段61设置在前端轴承座1与前环4之间，并与前端轴承座1可转动地连接，与前环4的前侧端面固定连接；后段62与前环4的后侧端面固定连接；

钳形结构与主轴连接体的后段62连接，且其开口端与后环5的外缘固定连接，该钳形结构包括对称设置的上钳臂和下钳臂，其中，上钳臂包括：上斜梁71和上斜梁连接体72，上斜梁71的一端固定连接在主轴连接体的后段62的顶面，其另一端与上斜梁连接体72的一端连接形成一体，上斜梁连接体72水平设置，其另一端固定搭接在后环5的外缘；下钳臂包括：下斜梁73和下斜梁连接体74，下斜梁73的一端固定连接在主轴连接体的后段62的底面，其另一端与下斜梁连接体74的一端连接形成一体，下斜梁连接体74水平设置，其另一端固定搭接在后环5的外缘；

链条链轮式驱动装置用于驱动后环5360°旋转，由此通过钳形结构带动前环4和主轴连接体同步转动，其包括固定套设在后环5外缘上的第一链轮81、安装在后环滚轮支座3上的第二链轮82、同时围绕第一链轮81和第二链轮82并与它们啮合配合的链条83、两个安装在后环滚轮支座3上并分别位于第二链轮82两侧的张紧轮84以及与第二链轮82连接的驱动电机(图中未示)，其中，张紧轮84用于调节链条83的松紧。

在本发明中，前端轴承座1、前环滚轮支座2和后环滚轮支座3共同支撑其整个旋转机架，其中，前环滚轮支座2和后环滚轮支座3支撑起旋转机架的大部分重量，并且它们均具备三维可调功能(例如可通过传统的调整垫铁方式在安装时期对它们进行三维调节)；前端轴承座1与前环滚轮支座2和后环滚轮支座3安装在同一直线上，可用于约束前端的圆跳动，并且起到辅助支撑的作用。

在本发明中，主轴连接体的前段61通过一段短轴(图中未示)与前端轴承座1连接；该前段61用于承载输运线磁铁9的入口端，且前段61开设有用于定位安装输运线磁铁9的入口端的键槽611，以便于减少安装输运线磁铁9时的调整工作；输运线磁铁9从主轴连接体的前段61穿过前环4后延伸进入主轴连接体的后段62(后段62用于承载输运线磁铁9的60°弯铁部分)，并沿上钳臂延伸，具体来说，输运线磁铁9中的二级铁(图中未示)通过安装在上钳臂上的安装架(图中未示)架设在上钳臂上。

在本实施例中，主轴连接体的前段61上还安装有绕线盘10，其用于支撑柔性拖链(图中未示)，该柔性拖链内设有软管和电线等，当主轴连接体随前环4旋转时，柔性拖链会缠绕于绕线盘10上；另外，前段61的侧面还安装有柔性桥架11与水管(图中未示)。

在本实施例中，下钳臂的下斜梁连接体74的底面上安装有配重结构12，以用于调整旋转机架的重心，使其结构平衡。

在本发明中，后环5的外缘开设有用于安装治疗头组件13的开口(图中未示)(在后环5的初始状态下，该开口位于后环5顶部)，输运线磁铁9伸入该开口中与治疗头组件13连接；该后环5的内壁上还安装有与其同步旋转的旋转地板14。

在本发明中，由于链条链轮式驱动装置中的链条3始终包裹第一链轮81，因此，即使第一链轮81与后环5一起由于受力而变形，也不会对传动造成影响(若采用齿轮齿条，则结构变形可能对传动比有影响，并进而影响传动精度)。另外，虽然本发明的整体结构为平衡状态，驱动力矩不大，但要考虑紧急制动与突然失电情况下的制动与安全。因此，为了允许结构在最大速度下突然失电的情况，结构惯性动能必须得以消耗，所以此处的链条83必须可以逆转，链轮减速机传动比不应过大，并不能采用机械自锁结构，驱动电机应采用失电报闸，且报闸扭矩不应过大；必要时还可辅助设置电磁制动器。

实验表明，由于本发明采用了最新的物理布局结构，并优化了机械结构，从而使得机架总长度约为9米(较之前减少2米)，回转半径4.2米(较之前缩小1.3米)，并使总重量减少近60t，旋转部分总重减少近20t，极大降低制造成本。

综上所述，本发明具有以下特点：

1、本发明采用前端轴承座、前环滚轮支座和后环滚轮支座的三段支撑方式，相较于现有技术中多数采用的前环与后环两点支撑，本发明可以改善受力情况，使得安装更为方便，并且通过前端轴承座可以提高输运线磁铁入口端的精度，还可以适当减少前环与后环间的连接刚度，由此减轻机架的重量。

2、本发明采用钳形结构与后环相连，相较于现有技术中的筒形结构，本发明使得机架整体结构简单紧凑，重量大幅下降，建筑设计简单，部件安装方便，对起重能力要求不高，并且能够缩小占地空间，留有大量的维护区域，使得输运线维护平台(如图2中标记15所示)面积足够大，从而满足多人作业空间。另外，本发明中由于采用上述物理设计，使得输运线磁铁的结构长度得以缩短，从而可进一步降低结构总重量。

3、本发明中除了前端轴承座、前环滚轮支座和后环滚轮支座外，其余部分均采用链条链轮驱动方式实现360度旋转，从而使得机架整体结构运行平稳，不受结构变形影响。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。