JP2002157967A - 回転陽極型ｘ線管およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期に亙って回転が安定で、良好な回転バラ
ンスを維持できる回転陽極型Ｘ線管およびその製造方法
を提供すること。 【解決手段】 Ｘ線を発生する陽極ターゲット１２と、
この陽極ターゲット１２を固定した支持シャフト１３
と、この支持シャフト１３と接合した回転体１５とを具
備した回転陽極型Ｘ線管において、支持シャフト１３お
よび回転体１５の各部分を通る穴１６を設け、穴１６の
部分にピン１７を打ち込んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は回転陽極型Ｘ線管
およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転陽極型Ｘ線管は、高速で回転する陽
極ターゲットに対して電子ビームを照射し、陽極ターゲ
ットからＸ線を放出させる電子管で、陽極ターゲットは
支持シャフトを介して回転機構に連結され、回転機構に
よって回転可能に支持されている。回転機構は回転体や
固定体などで構成され、回転体と固定体の間に軸受が形
成されている。

【０００３】陽極ターゲットを支持する回転機構の軸受
には、ころがり軸受が多く用いられている。近年は、軸
受面にらせん溝を形成し、ガリウム（Ｇａ）やガリウム
ーインジウムー錫（Ｇａ−Ｉｎ−Ｓｎ）合金のような液
体金属を潤滑材とする動圧式すべり軸受の採用が進んで
いる。動圧式すべり軸受を用いた回転機構は、たとえ
ば、３層構造の第１〜第３の回転体およびこれら回転体
の内側に嵌合された固定体などから構成されている。

【０００４】上記したような動圧式すべり軸受を用いた
回転陽極型Ｘ線管は、特公昭６０−２１４６３号、およ
び、特開昭６０−９７５３６号、特開昭６０−１１７５
３１号、特開昭６１−２９１４号、特開昭６０−２８７
５５５号などの各公報に開示されている。

【０００５】動圧式すべり軸受を用いた回転機構では、
陽極ターゲットが支持シャフトにネジで固定され、支持
シャフトが、回転機構を構成する有底円筒状をした第１
回転体の底部中央の透孔部分にねじ込まれ連結されてい
る。また、第１回転体の外周に、電気伝導度の高い銅か
らなる円筒状の第２回転体がろう付けによって一体的に
接合され、第１回転体の内側に、有底円筒状の第３回転
体が一体的に接合されている。第１回転体と第２回転体
は、回転軸方向にみて、伝熱経路的に陽極ターゲットに
近い位置で接合されている。第１回転体と第３回転体
は、回転軸方向にみて、伝熱経路的に陽極ターゲットか
ら遠い位置で接合されている。

【０００６】そして、一番内側に位置する第３回転体の
内部に固定体が嵌合され、第３回転体の内面と固定体の
外面との間に動圧式すべり軸受が形成されている。

【０００７】上記した構成において、外部から回転機構
に回転磁界が加えられると、第１〜第３の回転体および
支持シャフトが同じ回転軸上で回転し、支持シャフトに
固定された陽極ターゲットが回転する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の回転陽極型Ｘ線
管は、陽極ターゲットを固定する支持シャフトにはモリ
ブデン合金などの材料が使用されている。また、第１回
転体には、鉄や鋼、鉄−ニッケル合金などの鉄合金が使
用されている。

【０００９】このような材料を使用した場合、第１回転
体の方が支持シャフトよりも熱膨張率が大きくなる。そ
のため、支持シャフトと第１回転体をろう付けした場
合、両者を接合するろう材の径方向の厚みが大きくな
る。

【００１０】たとえば、支持シャフトの材料がＴＺＭ、
第１回転体の材料が鉄（５０％）−ニッケル（５０％）
合金、ろう付け部分の径φが３５ｍｍ、ろう材が純銅、
ろう付け温度が１１００℃付近とすると、ろう付け後の
ろう材の径方向の厚みは約１００μｍとなる。

【００１１】ところで、回転陽極型Ｘ線管が動作状態に
入り、たとえば回転状態にある陽極ターゲットにアンバ
ランスが発生すると、回転機構を構成する回転体に対し
回転数の二乗に比例する遠心力が働く。この遠心力によ
って、陽極ターゲットを支持する支持シャフトと第１回
転体のろう付け部分にストレスが発生する。このとき、
ろう材の部分に歪みが発生し徐々にろう材が変形し、支
持シャフトの軸が第１回転体の軸に対し傾くなどの不具
合が発生する。このような不具合が発生すると、回転バ
ランスがますますくずれ、回転体に働く遠心力がさらに
増大し、支持シャフトの軸の傾きがより大きくなる。

【００１２】ろう材の歪みによる変形は、ろう材の径方
向の厚みが大きいほど大きい。したがって、ろう材の径
方向の厚さが厚いと変形量も大きくなり、回転陽極Ｘ線
管の振動が増大し、不良品となる場合がある。

【００１３】この発明は、上記した欠点を解決し、長期
に亙って回転が安定で、良好な回転バランスを維持でき
る回転陽極型Ｘ線管およびその製造方法を提供すること
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｘ線を発生す
る陽極ターゲットと、この陽極ターゲットを固定した支
持シャフトと、この支持シャフトと接合した回転体とを
具備した回転陽極型Ｘ線管において、前記支持シャフト
および前記回転体の各部分を通る穴を設け、前記穴の部
分にピンを打ち込んだことを特徴としている。

【００１５】また、本発明の回転陽極型Ｘ線管の製造方
法は、陽極ターゲットを支持する支持シャフトと回転体
とを接合する第１工程と、互いに接合された前記支持シ
ャフトおよび前記回転体の各部分を通る穴を形成する第
２工程と、この第２工程の後、互いに接合された前記支
持シャフトおよび前記回転体を脱ガスする第３工程と、
この第３工程の後、前記穴にピンを打ち込む第４工程と
からなっている。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、陽極
ターゲットおよび陽極ターゲットを回転可能に支持する
回転機構の各部分を抜き出して示した図１を参照して説
明する。

【００１７】符号１１は回転陽極Ｘ線管を構成する真空
容器で、図ではその一部が示されている。真空容器１１
内に陽極ターゲット１２が配置されている。陽極ターゲ
ット１２は支持シャフト１３にネジ１４で固定されてい
る。

【００１８】支持シャフト１３は、その中間部分で外方
に突出するフランジ部分１３ａやフランジ部分１３ａに
連続した筒状端部１３ｂなどから構成されている。支持
シャフト１３は、陽極ターゲット１２の熱が直接伝わる
ため、Ｗ（タングステン）またはＭｏ（モリブデン）、
これらの合金などの高融点金属で形成されている。

【００１９】支持シャフト１３は、回転機構を構成する
有底円筒状の第１回転体１５に連結されている。支持シ
ャフト１３は、その筒状端部１３ｂに形成されたねじが
第１回転体１５の底部中央の透孔部分に形成されたねじ
の部分にねじ込まれ、さらに、第１回転体１５とろう付
けされ、第１回転体１５と一体的に結合されている。

【００２０】支持シャフト１３と第１回転体１５の接合
部たとえばろう付け部分は、符号Ｓ１で示しように、た
とえば支持シャフト１３の筒状端部１３ｂの外面、およ
び、フランジ部分１３ａの下面、フランジ部分１３ａの
環状の端面などとなっている。

【００２１】そして、支持シャフト１３および第１回転
体１５の境界部分、たとえば支持シャフト１３のフラン
ジ部分１３ａの端面と第１回転体１５の接合部分に、回
転軸と並行に複数の穴１６が設けられ、これらの穴１６
にピン１７が打ち込まれている。

【００２２】第１回転体１５の外周に、円筒状の第２回
転体１８がろう付けで一体的に接合されている。第２回
転体１８の外周面の一部には、第２回転体１８の熱を輻
射によって放出する黒色皮膜１８ａが被覆されている。
符号Ｓ２は、第１回転体１５と第２回転体１８の接合部
たとえばろう付け部を示している。

【００２３】第１回転体１５は、たとえば鉄（５０％）
とニッケル（５０％）の合金で形成され、第２回転体１
６は、Ｃｕ（銅）またはＣｕ合金などで形成されてい
る。支持シャフト１３と第１回転体１５の接合部Ｓ１、
および、第１回転体１５と第２回転体１８の接合部Ｓ２
は、回転軸方向にみた場合、いずれも伝熱経路的に陽極
ターゲット１２に近い場所に位置し、これらのろう付け
には、Ａｕ（金）やＣｕ、またはＡｇ（銀）を主とした
ろう材が使用されている。

【００２４】第１回転体１５の内側に、有底円筒状の第
３回転体１９がろう付けで一体的に結合されている。第
１回転体１５と第３回転体１９の接合部Ｓ３たとえばろ
う付け部は、回転軸方向にみた場合、伝熱経路的に陽極
ターゲット１２から遠い場所に位置している。

【００２５】また、第３回転体１７の内側に固定体２０
が嵌合されている。第３回転体１７と固定体２０の嵌合
部分には、動圧式のラジアルすべり軸受２１ａ、２１
ｂ、および、スラストすべり軸受２２ａ、２２ｂが設け
られている。回転軸方向に離れて設けられた２つのラジ
アルすべり軸受２１ａ、２１ｂは、固定体２０の外周壁
面に形成された２組のヘリンボンパターンらせん溝など
で形成されている。

【００２６】スラストすべり軸受の一方２２ａは、固定
体２０の端面に形成されたサークル状のヘリンボンパタ
ーンらせん溝などで形成され、他方のスラストすべり軸
受２２ｂは、固定体２０の下端面が接する円盤状の閉塞
体２３の上面に設けられたサークル状のヘリンボンパタ
ーンらせん溝などで形成されている。

【００２７】また、第３回転体１７および固定体２０の
各軸受面は、動作中、約２０μｍの軸受間隙を保つよう
に構成され、らせん溝内および軸受間隙には、それぞれ
動作中は液状となる液体金属潤滑材が供給されている。

【００２８】上記した構成において、回転機構に対し外
部から回転磁界が加えられると、第１〜第３の回転体１
５、１８、１９および支持シャフト１３が同じ回転軸上
で回転し、支持シャフト１３に連結された陽極ターゲッ
ト１２が回転する。

【００２９】ここで、上記した回転陽極Ｘ線管の製造方
法について図１および図２を参照して説明する。図２
（ａ）は、陽極ターゲット１２を固定する支持シャフト
１３および支持シャフト１３が連結した回転機構の各部
分を抜き出した図で、図２（ｂ）は、図２（ａ）を線分
Ａ−Ａで断面にした図で、いずれも図１に対応する部分
には同じ符号を付し、重複する説明は一部省略する。

【００３０】まず、支持シャフト１３の筒状端部１３ｂ
の外面に形成したねじを第１回転体１５の底部中央の穴
に形成したねじの部分にねじ込み、さらに、支持シャフ
ト１３と第１回転体１５の接触部分の隙間にろう材を流
し、支持シャフト１３および第１回転体１５の接合部Ｓ
１をろう付けする。

【００３１】次に、支持シャフト１３と第１回転体１５
との境界部分、たとえば支持シャフト１３のフランジ部
分１３ａの端面と第１回転体１５の接合部分に沿って、
複数たとえば４個の穴１６を回転軸と並行に、かつ、１
つの円周上に等間隔に明ける。このとき、穴１６は、第
１回転体１５の部分では、フランジ部分１３ａとの接合
部に形成され、さらに、有底円筒状のその底部を貫通し
て形成されている。

【００３２】次に、第１回転体１５と第３回転体１９の
接合部Ｓ３をろう付けし、その後、第１回転体１５と第
２回転体１８の接合部Ｓ２をろう付けする。

【００３３】次に、互いに接合された第１〜第３の回転
体１５、１８、１９の全体について、洗浄などの仕上げ
加工を行い、さらに、脱ガスなどの仕上げ処理を行う。

【００３４】次に、穴１６の部分にピン１７を打ち込
み、その後、陽極ターゲット１２をねじ１４で支持シャ
フト１３に取り付ける。この場合、穴１６が平行穴であ
るため、ピン１７として平行ピンが使用される。ピン１
７には、モリブデンまたは鉄合金などの材料が使用され
る。

【００３５】次に、第３回転体１９の内側に固定体２０
を挿入嵌合し、第３回転体１９の下端開口を円盤状の閉
塞体２３で封止する。

【００３６】次に、陽極ターゲット１２を支持する回転
機構部分などを真空容器１１内に組み込んで回転陽極Ｘ
線管を完成させる。

【００３７】ここで、本発明の他の実施形態について図
１および図３を参照して説明する。図３（ａ）は、陽極
ターゲット１２を固定する支持シャフト１３および支持
シャフト１３が連結した回転機構の各部分を抜き出した
図で、図３（ｂ）は、図３（ａ）を線分Ｂ−Ｂで断面に
した図で、図１および図２に対応する部分には同じ符号
を付し、重複する説明は一部省略する。

【００３８】まず、支持シャフト１３および第１回転体
１５を両者に形成されたねじを用いて固定し、さらに、
支持シャフト１３と第１回転体１５の接触部分の隙間に
ろう材を流してろう付けする。

【００３９】次に、ろう付けされた支持シャフト１３お
よび第１回転体１５に、複数たとえば４個の穴１６を明
ける。この場合、穴１６は、たとえば、支持シャフト１
３のフランジ部分１３ａを軸方向に貫通し、さらに、支
持シャフト１３と第１回転体１５の接合部分Ｓ１を通
り、フランジ部分１３ａと軸方向で重なる部分の回転体
１５を軸方向に貫通している。

【００４０】次に、第１回転体１５と第３回転体１９を
接合部Ｓ３でろう付けし、その後、第１回転体１５と第
２回転体１８を接合部Ｓ２でろう付けする。

【００４１】次に、互いに接合された第１〜第３の回転
体１５、１８、１９の全体について、仕上げ加工および
仕上げ処理を実施する。

【００４２】次に、穴１６の部分にピン１７を打ち込
み、その後、支持シャフト１３に陽極ターゲット１２を
取り付ける。

【００４３】上記した構成によれば、陽極ターゲットを
固定する支持シャフトと第１回転体との接合領域など両
者の一部を通る形で複数個の穴が設けられ、その穴の部
分に補強ピンが打ち込まれている。そのため、支持シャ
フトおよび第１回転体が強固に連結され、支持シャフト
と第１回転体とのろう付け部分の変形が抑えられる。そ
の結果、支持シャフトと第１回転体の同軸度が悪化する
ようなことがなくなり、陽極ターゲットなどの回転が長
期に亙って安定し、良好な回転バランスを維持できる回
転陽極型Ｘ線管が実現される。

【００４４】なお、上記した構成では、ピンの打ち込み
を、回転体についての仕上げ加工や仕上げ処理の後に行
っている。この場合、ピンに対する仕上げ処理時の熱の
影響を回避できる。

【００４５】上記の実施形態では、支持シャフトと第１
回転体の境界部分に形成する穴を平行穴とし、ピンとし
て平行ピンを使用している。しかし、穴の形状をテーパ
ー穴とし、ピンとしてテーパーピンを使用すると、両者
の結合強度をより大きくできる。また、穴にピンを打ち
込んだ後、ピンの頭と穴の界面をポンチングし、あるい
は、スポット溶接すれば、ピンの抜けを防止できる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、長期に亙って安定し、
良好な回転バランスを維持できる回転陽極Ｘ線管および
その製造方法を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するための断面図であ
る。

【図２】本発明の支持シャフトと第１回転体の接合部分
を説明するための断面図である。

【図３】本発明の支持シャフトと第１回転体の接合部分
の他の例を説明するための断面図である。

【符号の説明】

１１…真空容器 １２…陽極ターゲット １３…支持シャフト １４…ねじ １５…第１回転体 １６…穴 １７…ピン １８…第２回転体 １９…第３回転体 ２０…固定体 ２１ａ、２１ｂ…動圧式のラジアルすべり軸受 ２２ａ、２２ｂ…動圧式のスラストすべり軸受

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線を発生する陽極ターゲットと、この
   陽極ターゲットを固定した支持シャフトと、この支持シ
   ャフトと接合した回転体とを具備した回転陽極型Ｘ線管
   において、前記支持シャフトおよび前記回転体の各部分
   を通る穴を設け、前記穴の部分にピンを打ち込んだこと
   を特徴とする回転陽極型Ｘ線管。
2. 【請求項２】 穴およびこの穴に打ち込むピンがそれぞ
   れ複数である請求項１記載の回転陽極型Ｘ線管。
3. 【請求項３】 支持シャフトの一部に前記支持シャフト
   の軸と直交する方向に突出するフランジ部分を設け、こ
   のフランジ部分およびこのフランジ部分と前記支持シャ
   フトの軸方向で重なる回転体の各部分に、ピンを打ち込
   む穴が前記支持シャフトの軸方向に形成されている請求
   項１記載の回転陽極型Ｘ線管。
4. 【請求項４】 支持シャフトおよび回転体が前記支持シ
   ャフトの軸方向で接合する接合部分に、ピンが打ち込む
   穴が前記支持シャフトの軸方向に形成されている請求項
   １記載の回転陽極型Ｘ線管。
5. 【請求項５】 回転体の内側に接合する内側回転体およ
   びこの内側回転体に嵌合する固定体を設け、前記内側回
   転体と前記固定体の間に設ける軸受が、前記内側回転体
   および前記固定体の少なくとも一方の面に形成したらせ
   ん溝と、前記内側回転体および前記固定体の軸受間隙お
   よび前記らせん溝に供給する液体金属潤滑材とを有する
   動圧式すべり軸受である請求項１記載の回転陽極型Ｘ線
   管。
6. 【請求項６】 陽極ターゲットを固定する支持シャフト
   と回転体とを接合する第１工程と、互いに接合された前
   記支持シャフトおよび前記回転体の各部分を通る穴を形
   成する第２工程と、この第２工程の後、互いに接合され
   た前記支持シャフトおよび前記回転体を脱ガスする第３
   工程と、この第３工程の後、前記穴にピンを打ち込む第
   ４工程とからなる回転陽極型Ｘ線管の製造方法。