DE3041558C2

DE3041558C2 -

Info

Publication number: DE3041558C2
Application number: DE3041558A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Phys. 8521 Kleinseebach De Friedel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-11-04
Filing date: 1980-11-04
Publication date: 1990-08-23
Also published as: DE3041558A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Lagern für Drehanoden nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und damit hergestellte Röntgenröhren. Lager und damit bestückte Röntgenröhren dieser Art sind beispielsweise aus der DE-OS 29 42 265 bekannt.

Die Schmierung der Kugellager von Drehanodenröntgenröhren ist wegen der zu berücksichtigenden extremen Bedingungen schwierig. Man hat insbesondere wegen des hohen Vakuums und der beim Be trieb auftretenden hohen Temperaturen weiche Metalle als Schmier mittel verwendet. Ein solches ist z. B. Silber. Damit werden wenigstens Teile der Reibflächen, etwa die Kugelkäfige, beschich tet. Das Silber wird dann im Laufe des Betriebs über die Kugeln abgerieben und auf die Laufflächen übertragen, wo es eigentlich zur Schmierung benötigt wird. So wird eine für die Lebensdauer der Lager wichtige fortlaufende Nachschmierung erreicht. Die Beschichtung kann aber an sich auch direkt auf die Laufflächen der Lagerringe und die Kugeln aufgebracht werden, z. B. dann, wenn käfiglose Lager zum Einsatz kommen.

Silber hat sich als ein sehr gutes metallisches Schmiermittel erwiesen. Es hat aber den Nachteil, daß es dazu neigt, in grö ßeren Stücken aus der Oberfläche herausgerissen zu werden (Flit terbildung). Diese Flitter werden zum Teil in den Laufflächen aufgewalzt und führen so zu einem erheblichen Ansteigen des Laufgeräusches und auch zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Lager.

Um diesen Nachteil des Silbers zu umgehen, wurden Versuche mit Metallen größerer Festigkeit vorgenommen. Es wurde anstelle von Silber beispielsweise Kupfer verwendet. Das Ergebnis ist, daß aus kupfernen Beschichtungen von Käfigen keine Teile herausge rissen werden und daß die Lager insgesamt leiser laufen. Die Lebensdauer solcher Lager wird aber wegen der auf dem härteren Material beruhenden schlechteren Schmierwirkung des Kupfers erheblich geringer.

Aus der DE-AS 19 15 958 ist ein Kugelkäfig für Kugellager von Drehanoden-Röntgenröhren bekannt, bei dem ein Teil des Kugelkä figs aus einem schmierfähigen Material, einer Legierung aus Sil ber und Kupfer, besteht. Ein derartiger Kugelkäfig weist die bereits beschriebenen Nachteile auf.

In der DE-AS 12 09 667 ist ein Wälzlager für Drehanoden von Röntgenröhren beschrieben, bei dem eine Dauerschmierung unter Verwendung eines Lagerteils aus schmierfähigem festen, bei spielsweise metallenem Werkstoff erfolgt, indem das den Schmier stoff abgebende Lagerelement ständig mit leichtem Druck einer Schraubenfeder gegen relativ zu diesem Lagerelement gleitende Oberflächenbereiche der Kugeln drückt. Dieser Aufbau erfordert aber eine aufwendige und auch im Betrieb noch bewegliche Kon struktion, um den leichten Andruck stets zu gewährleisten. Als Schmiermittel findet Silber, Kupfer oder eine Kupfer-Silber Legierung Verwendung.

In der DE-OS 29 42 265 ist ein Lager mit niedriger Reibung bei spielsweise für eine Drehanode einer Röntgenröhre bekannt, bei dem mindestens einige Rollelemente mit mehreren Metallschichten versehen sind, wobei die oberste Schicht aus Gold und/oder Sil ber besteht. Deshalb kann auch hier die bereits beschriebene Flitterbildung erfolgen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei Lagern für Dreh anoden von Röntgenröhren die Schmierung so zu verbessern, daß neben verbesserter Laufruhe auch erhöhte Lebensdauer der Lager erhalten wird und ein Verfahren zur Herstellung derartiger Lager anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bezüglich des Ver fahrens durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und bezüglich damit bestückter Röntgenröhren-Drehanoden durch diejenigen der Patentansprüche 2 und 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Versuche, die zur Erfindung führten, haben gezeigt, daß bei mit Silber versehenen Lagern, besonders wenn sie längere Zeit der Luft ausgesetzt waren und wenn das Lager auch nur kurze Zeit an Luft betrieben wurde, was während des Herstellungsprozesses von Röntgenröhren nicht zu vermeiden ist, die obengenannte wesent liche Verkürzung der Lebensdauer und die Erhöhung des Laufgeräu sches eintritt. Die Erfindung sieht daher vor, die Käfige zuerst zu versilbern und dann bis zur Beseitigung der Luft aus dem Röh renkolben vor den schädlichen Einflüssen der Atmosphäre zu schützen. Dies kann etwa dadurch erfolgen, daß die Kugelkäfige zuerst in einer für die Schmierung geeigneten Dicke versilbert werden und dann diese Beschichtung mit einer gegenüber der Atmosphäre dichten Schutzschicht versehen wird, die beim Einlaufen der Röntgenröhre nach einiger Zeit von den Wälzkörpern des Lagers abgenutzt wird. Als besonders günstig hat es sich erwiesen, die versilberten Käfige zusätzlich mit einer dünnen aber gegenüber Bestandteilen der Luft dicken Schicht aus Kupfer zu versehen. Bei Drehanodenröhren, die mit Lagern versehen sind, die der artig ausgestattete Kugelkäfige enthalten, wird nach einer gewissen Betriebszeit durch die Reibung der Teile des Lagers der Kupferschicht an den reibenden Stellen abgeschmiert und es tritt die gute schmierende Wirkung des Silbers ein.

Anstelle von Kupfer sind auch eine Reihe anderer Metalle und Verbindungen einsetzbar. Es kommt nur darauf an, daß die Stoffe eine dicke Schicht bilden können, die einer seits das Silber vor der Einwirkung der Atmosphäre schüt zen ohne seine schmierende Wirkung zu beeinträchtigen und daß sie andererseits bei den Bedingungen, die in den Lagern von Röntgendrehanodenröhren auftreten, die Schmie rung fördern, ansonsten aber beständig sind. Als Metall kommt etwa auch Gold in Frage.

Die Schichten können nach üblichen Methoden aufgetragen werden. Als technisch gut praktizierbar hat sich die elektrolytische Beschichtung erwiesen. Auch Kathoden zerstäubung und verwandte Techniken (z. B. ion plating) sind anwendbar.

Weitere Einzelheiten und Vorteile werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungs beispiele erläutert. In

Fig. 1 ist ein Ausschnitt aus einer Drehanoden röntgenröhre dargestellt, in

Fig. 2 der in den Lagern der Anode nach Fig. 1 verwendete, mit Kugeln bestückte Kugel käfig und in

Fig. 3 die Draufsicht auf ein Schnittbild entlang der Linie III-III, das unmaßstäblich ist.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Drehanode bezeichnet, die in einem nur teilweise wiedergegebenen evakuierten Glaskolben 2 untergebracht ist. In dem oberen, nicht dargestellten Teil des Kolbens 2 befindet sich eine bei Röntgenröhren bekannte Kathode. Die Anode 1 ist mit dem Kolben 2 über einen bei 2 angeglasten Anoden stiel 4 verbunden. An den Verbindungsstellen zwischen Anode 1 und Stiel 4 befinden sich Kugellager 5 und 6. Die Drehanode 1 selbst besteht aus einem Anodenteller 7, der am oberen Ende einer Achse 8 befestigt ist. Die Achse 8 trägt an ihrem anderen Ende einen Rotor 9, der zusammen mit einem nicht dargestellten außen an dem Kolben 2 anzulegenden Stator den Antrieb der Anode 1 darstellt. Die beiden Kugellager 5 und 6 befinden sich innerhalb des Rotors 9. Während das Lager 6 nur ge strichelt eingezeichnet ist, ist das Lager 5 im Schnitt sichtbar. Von den Lagern sitzt der innere Laufring 10 auf der Außenfläche des Anodenstiels 4, während der äußere Laufring 13 der Innenseite des Rotors 9 anliegt. Die Kugeln 11, die von dem aus den Teilen 14 und 17 bestehenden Käfig 12 gehalten werden, befinden sich zwischen den beiden Laufringen 10 und 13.

Der Käfig 12, der in der vergrößerten Darstellung der Fig. 2 besser erkennbar ist, besteht aus einem Teil 14, welches zwischen Ausbuchtungen 15 Laschen 16 be sitzt, die umbiegbar sind. Die Laschen 16 sind nach oben umgebogen und halten so einen zweiten Käfigteil 17 fest. Dieser Teil besitzt zwischen seinen Ausbuchtungen 18 keine Laschen, so daß das Umbiegen der Laschen 16 unbehindert ist.

Die beiden Teile 14 und 17 des Käfigs bestehen aus einem Basiskörper 19 aus Tiefzieheisenblech, das 0,4 mm stark ist. Der Körper 19 ist dann wenigstens an seiner den Kugeln 11 zugewandten Seite mit einer 2 µ starken Schicht 20 aus reinem Silber belegt. Die Schutzschicht 21 besteht aus Kupfer und ist auf der freien Oberfläche der Schicht 20 angebracht und 1 µm dick. Sowohl der Teil 17 als auch der Teil 14 des Kugelkäfigs 12 bestehen aus dem in Fig. 3 darge stellten Material.

In einer anderen nicht gesondert dargestellten Ausfüh rung der Lager 5 und 6, bei welcher die Käfige 12 weg gelassen sind, werden die Kugeln 11 und die Laufflächen auf den Laufringen 13 beschichtet. In diesem Falle können die Dicken der Schichten 20 aus Silber (Ag) und die Schichten 21 aus Kupfer (Cu) 0,1 bis 0,5 µm be tragen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Schicht für die Schmierung von Lagern von Röntgenröhren-Drehanoden,

a) die Wälzkörper (11) und Laufflächen enthalten,
b) von denen mindestens ein Teil mit mehreren Schichten (20, 21) aus schmierfähigem Metall überzogen sind,
c) bei dem als Metall einer Schicht (20) als schmierfähiges Material Silber gewählt wird,

dadurch gekennzeichnet,

d) daß nach Fertigstellung der Schicht (20) aus Silber bis zur endgültigen Evakuierung der Röntgenröhre die der Reibung ausgesetzten silbernen Flächen vor der Einwirkung der Atmosphäre dadurch geschützt werden,
e) daß auf sie eine weitere dünne Metallschicht (21) aufge bracht wird.

2. Röntgenröhren-Drehanode mit Wälzkörper (11) und Laufflächen aufweisendem Lager, das nach Anspruch 1 hergestellt ist, da durch gekennzeichnet, daß die zum Schutz der Reibung ausgesetzten silbernen Flächen auf diese aufgebrach te weitere dünne Metallschicht (21) aus Gold besteht.

3. Röntgenröhren-Drehanode mit Wälzkörper (11) und Laufflächen aufweisendem Lager, das nach Anspruch 1 hergestellt ist, da durch gekennzeichnet, daß die zum Schutz der Reibung ausgesetzten silbernen Flächen auf diese aufgebrach te weitere dünne Metallschicht aus Kupfer besteht.

4. Röntgenröhren-Drehanode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die silbernen Flächen die Oberflächen von 0,1 bis 2 µm dicken Schichten (20) aus Silber sind und daß die schützende Metallschicht (21) aus Kupfer 0,1 bis 1 µm dick ist.

5. Röntgenröhren-Drehanode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Silber- und Kupfer schichten (20, 21) elektrolytisch aufgebracht sind.

6. Röntgenröhren-Drehanode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (20, 21) mittels Kathodenzerstäubung und/oder verwandter Techniken (ion plating) aufgebracht sind.