DE102013220205A1 - Arrangement for power and data signal transmission in X-ray imaging devices with rotating units - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung gibt eine Anordnung zur Übertragung einer elektrischen Leistung zwischen einer feststehenden (6) und einer um eine Rotationsachse (9) rotierbaren (11) Trägereinheit einer Röntgenbildgebungsanlage (1) an. Die Anordnung umfasst einen an der feststehenden Trägereinheit (6) angeordneten Trägerring (12), mindestens eine an der rotierbaren Trägereinheit (11) angeordnete Gleitkontakteinheit (19) zum Empfang der elektrischen Leistung, mindestens eine in oder auf dem Trägerring (12) symmetrisch um die Rotationsachse (9) angeordnete kreisringförmige Schleifbahn (20) zur Übertragung der elektrischen Leistung, wobei die Gleitkontakteinheit (19) mit der Schleifbahn (20) einen elektrischen Kontakt herstellt, und mindestens ein in oder auf dem Trägerring (12) symmetrisch um die Rotationsachse (9) angeordnetes kreisringförmiges erstes Leiterelement (13) zur kontaktlosen Übertragung von elektrischen ersten Datensignalen. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass das erste Leiterelement in ein bestehendes Teil (= Trägerring) integriert werden kann.The invention provides an arrangement for transmitting an electrical power between a stationary (6) and a carrier unit (11) rotatable about an axis of rotation (9) of an x-ray imaging system (1). The arrangement comprises a carrier ring (12) arranged on the stationary carrier unit (6), at least one sliding contact unit (19) arranged on the rotatable carrier unit (11) for receiving the electrical power, at least one in or on the carrier ring (12) symmetrically around the latter Rotary axis (9) arranged annular sliding track (20) for transmitting the electrical power, wherein the sliding contact unit (19) with the sliding track (20) makes electrical contact, and at least one in or on the support ring (12) symmetrically about the axis of rotation (9 ) arranged annular first conductor element (13) for contactless transmission of electrical first data signals. The invention offers the advantage that the first conductor element can be integrated into an existing part (= carrier ring).
Description
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Übertragung von elektrischer Leistung und von Datensignalen zwischen einer feststehenden und einer um eine Rotationsachse rotierbaren Trägereinheit einer Röntgenbildgebungsanlage, insbesondere einer Computertomografieanlage, mit einem an der feststehenden Trägereinheit zu der Rotationsachse konzentrisch angeordneten Trägerring. The invention relates to an arrangement for the transmission of electrical power and data signals between a fixed and a rotatable about a rotation axis carrier unit of an X-ray imaging system, in particular a computed tomography system, with a fixed to the stationary support unit to the rotation axis concentrically arranged carrier ring.
Hintergrund der Erfindung Background of the invention
Bei vielen derzeit verfügbaren Computertomografieanlagen wird ein kontaktloses Datenübertragungssystem zwischen relativ zueinander bewegten Teilen eingesetzt, wie es beispielsweise in der Patentschrift
Zusätzlich zu den Daten muss auch vom stationären Teil zum rotierenden Teil elektrische Leistung zur Stromversorgung, beispielweise der Röntgenröhre, übertragen werden. In addition to the data, electrical power must also be transmitted from the stationary part to the rotating part, for example the X-ray tube.
In der Offenlegungsschrift
Alternativ zu einer berührungslosen bzw. kontaktlosen Daten- und Leistungsübertragung bei zueinander bewegten Teilen können auch Gleitkontakte verwendet werden. Gleitkontakte entlang einer Gleitfläche stellen eine elektrische Verbindung zwischen sich relativ zueinander bewegten Teilen her. Beispiele für Gleitkontakte sind Kohlebürsten und Kommutatoren von Motoren, Stromabnehmer, Schleifringsysteme, Drehschalter oder Potentiometer. Alternatively to a non-contact or contactless data and power transmission with moving parts also sliding contacts can be used. Sliding contacts along a sliding surface establish an electrical connection between parts moving relative to one another. Examples of sliding contacts are carbon brushes and commutators of motors, current collectors, slip ring systems, rotary switches or potentiometers.
Gleitkontakte, auch als Schleifkontakte bezeichnet, bestehen wie auch Gleitlager aus zwei Materialien unterschiedlicher Härte. Bei hohen Leistungen und Spannungen wird meist die Paarung Kupfer/Graphit verwendet, während bei kleinen Leistungen und Signalübertragungen auch Edelmetalle verwendet werden. Oftmals werden Bürsten, die auf einer Gleitfläche gleiten, als Schleifkontakt verwendet. Sliding contacts, also referred to as sliding contacts, as well as plain bearings consist of two materials of different hardness. At high powers and voltages, the pairing copper / graphite is usually used, while at low powers and signal transmissions also precious metals are used. Often, brushes sliding on a sliding surface are used as sliding contact.
Derartige Bürsten zur Herstellung des Gleitkontakts zwischen sich bewegenden Komponenten werden auch bei Computertomographiegeräten eingesetzt, die einen stationären Aufbau sowie um den Patienten rotierende Strahlenquellen und Detektoren umfassen. Die Übertragung von Daten bzw. Energie zwischen dem sich bewegenden Teil und dem stationären Teil wird mit den Schleifkontakten hergestellt. Derartige Gleitkontakte sind beispielsweise in der nachveröffentlichten Patentanmeldung
Aus dem Stand der Technik ist zusammenfassend bekannt, die Leistungsübertragung bei Computertomografieanlagen mit Hilfe eines rotierenden Schleifrings und einem stationärem Bürstenblock (= „Stromabnehmer“) auszuführen. Für die kontaktlose Datenübertragung bei hohen Datengeschwindigkeiten werden eine rotierend umlaufende Sende-Antenne mit einem zugehörigen stationären Empfängermodul und eine stationäre Sende-Antenne mit einem zugehörigen rotierend umlaufenden Empfängermodul eingesetzt. Problemfelder und Kostentreiber sind die mechanischen Aufbauten der Trägerringe für die beiden Antennen. Sowohl der rotierende als auch der stationäre Trägerring sind aufgrund der Größe teuer und aufwendig. In summary, it is known from the prior art to carry out the power transmission in computer tomography systems by means of a rotating slip ring and a stationary brush block (= "current collector"). For contactless data transmission at high data speeds, a rotating encircling transmitting antenna with an associated stationary receiver module and a stationary transmitting antenna with an associated rotating encircling receiver module are used. Problem areas and cost drivers are the mechanical structures of the carrier rings for the two antennas. Both the rotating and the stationary carrier ring are expensive and expensive due to the size.
Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur kontaktbehafteten Übertragung der elektrischen Leistung bei Röntgenbildgebungsgeräten anzugeben, die gegenüber bekannten Lösungen eine Vereinfachung und eine Kosteneinsparung darstellt. It is an object of the invention to provide an arrangement for contact-type transmission of electric power in X-ray imaging devices, which represents a simplification and cost savings over known solutions.
Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit der Anordnung und der Computertomografieanlage der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. According to the invention, the object is achieved with the arrangement and the computed tomography system of the independent claims. Advantageous developments are specified in the dependent claims.
Die grundlegende Idee der Erfindung besteht darin, die Schleifbahn für die Übertragung der elektrischen Leistung in einem feststehenden Trägerring anzuordnen und den zugehörigen Gleitkontakt auf der rotierenden Trägereinheit zu befestigen. Zusätzlich wird in dem Trägerring ein Leiterelement zur Übertragung von elektrischen Datensignalen angeordnet. The basic idea of the invention is to arrange the sliding path for the transmission of electric power in a fixed support ring and to secure the associated sliding contact on the rotating support unit. In addition, a conductor element for transmitting electrical data signals is arranged in the carrier ring.
Eine derartige Anordnung bietet den Vorteil, die vorhandene runde Struktur des für die Schleifbahn erforderlichen Trägerrings auch als Träger für die Leiterbahn zu nutzen. Ein rotierender Trägerring kann entfallen, da der rotierende Trägerteil (Drum) als Träger genutzt wird. Such an arrangement offers the advantage of also using the existing round structure of the carrier ring required for the grinding path as a carrier for the conductor track. A rotating carrier ring can be omitted, since the rotating carrier part (drum) is used as a carrier.
Die Erfindung beansprucht eine Anordnung zur Übertragung einer elektrischen Leistung zwischen einer feststehenden und einer um eine Rotationsachse rotierbaren Trägereinheit einer Röntgenbildgebungsanlage. Die Anordnung umfasst einen an der feststehenden Trägereinheit konzentrisch zur Rotationsachse angeordneten Trägerring, mindestens eine an der rotierbaren Trägereinheit angeordnete Gleitkontakteinheit zum Empfang der elektrischen Leistung, mindestens eine in oder auf dem Trägerring kreisringförmig um die Rotationsachse angeordnete Schleifbahn zur Übertragung der elektrischen Leistung, wobei die Gleitkontakteinheit mit der Schleifbahn einen elektrischen Kontakt herstellt. Die Anordnung umfasst des Weiteren mindestens ein in oder auf dem Trägerring kreisringförmig um die Rotationsachse angeordnetes erstes Leiterelement zur kontaktlosen Übertragung von elektrischen ersten Datensignalen. The invention claims an arrangement for transmitting an electrical power between a fixed and a rotatable about a rotation axis carrier unit of an X-ray imaging system. The arrangement comprises a carrier ring arranged concentrically to the axis of rotation on the fixed carrier unit, at least one sliding contact unit arranged to receive the electrical power, at least one sliding track arranged in or annularly around the axis of rotation for transmitting the electrical power, wherein the sliding contact unit makes electrical contact with the slideway. The arrangement furthermore comprises at least one first conductor element arranged annularly around the rotation axis in or on the carrier ring for contactless transmission of electrical first data signals.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass der stationäre Datenübertragungsring (Träger für die stationäre Antenne = erstes Leiterelement) in ein bestehendes Teil (= erster Trägerring) integriert werden kann. The invention offers the advantage that the stationary data transmission ring (carrier for the stationary antenna = first conductor element) can be integrated into an existing part (= first carrier ring).
In einer Weiterbildung kann die Gleitkontakteinheit eine Schleifbürsteneinheit umfassen. In a further development, the sliding contact unit may comprise a grinding brush unit.
In einer weiteren Ausgestaltung kann die Anordnung mindestens eine mit dem ersten Leiterelement elektrisch verbundene erste Sendeeinheit zur Erzeugung der ersten Datensignale und mindestens eine auf der rotierbaren Trägereinheit angeordnete, um die Rotationsachse rotierbare erste Empfangseinheit zum kontaktlosen Empfang der ersten Datensignale, umfassen. In a further refinement, the arrangement may comprise at least one first transmitting unit electrically connected to the first conducting element for generating the first data signals and at least one first receiving unit for non-contact reception of the first data signals arranged on the rotatable carrier unit and rotatable about the axis of rotation.
Des Weiteren kann die Anordnung mindestens ein in oder an der rotierbaren Trägereinheit konzentrisch zur Rotationsachse angeordnetes kreisringförmiges zweites Leiterelement zur kontaktlosen Übertragung von elektrischen zweiten Datensignalen, mindestens eine mit dem zweiten Leiterelement elektrisch verbundene zweite Sendeeinheit zur Erzeugung der zweiten Datensignale und mindestens eine auf der feststehenden Trägereinheit angeordnete zweite Empfangseinheit zum kontaktlosen Empfang der zweiten Datensignale umfassen. Furthermore, the arrangement may comprise at least one annular second conductor element arranged concentrically to the rotation axis in or on the rotatable carrier unit for non-contact transmission of electrical second data signals, at least one second transmitting unit electrically connected to the second conductor element for generating the second data signals and at least one on the stationary carrier unit arranged second receiving unit for contactless receiving the second data signals.
Dies bietet den Vorteil, dass auch der rotierbare Datenring (Träger für die rotierbare Antenne = zweites Leiterelement) in ein bestehendes Teil (beispielweise Drum einer Computertomografieanlage) integriert werden kann. This offers the advantage that also the rotatable data ring (carrier for the rotatable antenna = second conductor element) can be integrated into an existing part (for example drum of a computed tomography system).
Die Erfindung beansprucht auch eine Computertomografieanlage mit einer erfindungsgemäßen Anordnung. The invention also claims a computed tomography system with an arrangement according to the invention.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen eines Ausführungsbeispiels anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich. Other features and advantages of the invention will become apparent from the following explanations of an embodiment with reference to schematic drawings.
Es zeigen: Show it:
Detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Zur Untersuchung wird ein Patient
Insbesondere bei der Übertragung der Detektordaten aus dem mindestens einen Detektor auf der rotierbaren Trägereinheit
In
In dem anderen Schenkel des Trägerrings
Beabstandet zum Trägerring
Zum kontaktlosen Empfang der ersten Datensignale befindet sich auf der rotierbaren Trägereinheit
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Röntgenbildgebungsgerät X-ray imaging device
- 2 2
- Röntgenröhre X-ray tube
- 3 3
- Röntgendetektor X-ray detector
- 4 4
- Röntgenröhre X-ray tube
- 5 5
- Röntgendetektor X-ray detector
- 6 6
- feststehende Trägereinheit fixed carrier unit
- 7 7
- Patient patient
- 8 8th
- Patientenliege patient support
- 9 9
- Geräteachse / Rotationsachse Device axis / rotation axis
- 10 10
- Steuer-und Recheneinheit Control and computing unit
- 11 11
- rotierbare Trägereinheit rotatable carrier unit
- 12 12
- Trägerring support ring
- 13 13
- erstes Leiterelement first conductor element
- 14 14
- zweites Leiterelement second conductor element
- 15 15
- erste Sendeeinheit first transmission unit
- 16 16
- zweite Sendeeinheit second transmission unit
- 17 17
- erste Empfangseinheit first receiving unit
- 18 18
- zweites Empfangseinheit second receiving unit
- 19 19
- Gleitkontakteinheit / Schleifbürsteneinheit Sliding contact unit / grinding brush unit
- 20 20
- Schleifbahn sliding track
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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