JP2006179231A - Rotary positive electrode x-ray tube - Google Patents

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Yoshiaki Tsuburaya
喜明 円谷
Takashi Miyashita
隆志 宮下
Mototatsu Doi
元達 土肥
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary positive electrode x-ray tube equipped with a foreign matter scatter prevention mechanism capable of preventing the scatter of foreign matters generated at a roller bearing of a rotary positive electrode in an envelope and of facilitating its mounting work. <P>SOLUTION: A nearly L-shaped cap 38 comprising a cylindrical part 38 facing the peripheral surface of a shaft part 24b of a rotating shaft 24 so as to cover a roller bearing 26 on the side close to an opening of a bearing box 28 out of two roller bearings 26 supported to the inside wall surface of a hollow part 32 of the bearing box 28a of a fixed part 28 of a rotary positive electrode 14, and having an inside surface generally parallel to it, and a ring-like flat part 38b connected to the end of the cylindrical part 38a is installed, and the peripheral edge of the flat part 38a of the cap 38 is fixed to the inside wall surface of the bearing box 28a with a retaining ring 40 together with an outer ring 26a of the roller bearing 26. A clearance 44 between the shaft part 24b of the rotating shaft 24 and the cylindrical part 38b of the cap 38 is kept small. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、回転陽極X線管の回転陽極の転がり軸受部分の取り付け構造に係わり、特に転がり軸受の潤滑剤や転がり軸受から発生する異物の脱落防止に好適な転がり軸受部分の取り付け構造に関する。   The present invention relates to a mounting structure for a rolling bearing part of a rotating anode of a rotating anode X-ray tube, and more particularly to a mounting structure for a rolling bearing part suitable for preventing a lubricant of a rolling bearing and foreign matter generated from the rolling bearing from falling off.

回転陽極X線管は、電子線を発生する陰極と、陰極からの電子線が衝突してX線を発生するターゲットを有し、ターゲット部分が回転する回転陽極と、陰極と回転陽極を真空気密に内包し、両電極を絶縁支持する外囲器などから構成される。回転陽極のターゲット部分は転がり軸受で回転自在に支持されており、回転陽極X線管の使用時には高速で回転される。外囲器は大部分が耐熱性ガラスなどの絶縁物から成り、回転陽極X線管に印加される高電圧(X線管電圧)を絶縁する。   A rotating anode X-ray tube has a cathode that generates an electron beam, a target that generates X-rays when the electron beam from the cathode collides, a rotating anode whose target portion rotates, and the cathode and the rotating anode are vacuum-tight. And an envelope that insulates and supports both electrodes. The target portion of the rotating anode is rotatably supported by a rolling bearing and is rotated at a high speed when the rotating anode X-ray tube is used. The envelope is mostly made of an insulating material such as heat-resistant glass, and insulates the high voltage (X-ray tube voltage) applied to the rotating anode X-ray tube.

回転陽極X線管の使用時には、通常回転陽極X線管の陰極と回転陽極との間に約50kVから150kVのX線管電圧が、陰極のフィラメントにフィラメント加熱電圧が、回転陽極を回転させるためのステータにステータ駆動電圧がそれぞれ印加される。これらの電圧の印加により、回転陽極が高速で回転し、陰極のフィラメントから放出された熱電子は集束されて電子線となり、X線管電圧によって加速されて、回転陽極のターゲットに衝突し、X線を放射する。ターゲット上のX線源は焦点と呼ばれるが、この焦点はX線撮影などを行う上では小さい方が良いX線画像が得られるので都合がよいが、X線量を多く必要とする場合には大きいほうが都合がよい。回転陽極X線管では回転陽極が回転することにより、ターゲット上の実効的な焦点面積が大きくなり、大きなX線管負荷(X線管電圧とX線管電流を乗算したもの)を与えることが可能となるため、小さい焦点で大量のX線を放射できるという利点が得られる。このため、回転陽極X線管は医療診断の分野で広く利用されている。   When using a rotating anode X-ray tube, the X-ray tube voltage of about 50 kV to 150 kV is usually between the cathode and the rotating anode of the rotating anode X-ray tube, and the filament heating voltage on the cathode filament causes the rotating anode to rotate. A stator driving voltage is applied to each of the stators. By applying these voltages, the rotating anode rotates at high speed, the thermoelectrons emitted from the cathode filament are focused into an electron beam, accelerated by the X-ray tube voltage, and collided with the target of the rotating anode. Radiate a line. The X-ray source on the target is called the focal point, but this focal point is convenient for obtaining X-ray images that are better for X-ray photography, but it is large when a large amount of X-ray dose is required. Is more convenient. In a rotating anode X-ray tube, the effective focal area on the target increases due to rotation of the rotating anode, and a large X-ray tube load (multiplying the X-ray tube voltage and the X-ray tube current) can be applied. This makes it possible to emit a large amount of X-rays with a small focus. For this reason, rotating anode X-ray tubes are widely used in the field of medical diagnosis.

図5に、従来の回転陽極X線管の回転陽極の構造の一例の断面図を示す。図5において、回転陽極100は傘形のターゲット102と、ターゲット102を支持するロータ104と、ロータ104を支持する回転軸106と、回転軸106に取り付けられて、これを回転自在に支持する転がり軸受108と、転がり軸受108の外輪を固定して支持する固定部110などで構成される。   FIG. 5 shows a cross-sectional view of an example of the structure of the rotary anode of a conventional rotary anode X-ray tube. In FIG. 5, a rotating anode 100 is attached to an umbrella-shaped target 102, a rotor 104 that supports the target 102, a rotating shaft 106 that supports the rotor 104, and a rotating shaft 106. The bearing 108 and a fixed portion 110 that fixes and supports the outer ring of the rolling bearing 108 are configured.

ターゲット102は大径の傘形の円盤で、上面には陰極から電子線が衝突して焦点を形成する傾斜面を有する。ターゲット102の少なくとも傾斜面はX線発生効率の良いタングステンなどの高原子番号で高融点の金属材料から成るため、通常ターゲット102の重量は重くなっている。ロータ104はターゲット102を支持するターゲット支持部104aと、外側に配置されるステータと組み合せてロータとしての役割を果たす円筒状の大径部104bとから構成される。ターゲット支持部104aはモリブデンなどの高強度、高融点の金属材料から成り、大径部104bは銅などの高導電性の金属材料から成る。ロータ104の肩部104cで回転軸106との結合が行われる。この結合にはねじなどが用いられている。ロータ肩部104cはターゲット支持部104aと同様高強度の金属材料から成る。回転軸106はロータ104と結合するフランジ部106aと、転がり軸受108の内輪と結合する軸部106bとから構成される。回転軸106は高強度の金属材料から成る。   The target 102 is a large-diameter umbrella-shaped disk, and has an inclined surface on the upper surface where an electron beam collides from the cathode to form a focal point. Since at least the inclined surface of the target 102 is made of a metal material having a high atomic number and a high melting point, such as tungsten, which has good X-ray generation efficiency, the weight of the target 102 is usually heavy. The rotor 104 includes a target support portion 104a that supports the target 102, and a cylindrical large-diameter portion 104b that serves as a rotor in combination with a stator disposed on the outside. The target support portion 104a is made of a high-strength, high-melting metal material such as molybdenum, and the large-diameter portion 104b is made of a highly conductive metal material such as copper. The shoulder 104c of the rotor 104 is coupled to the rotating shaft 106. A screw or the like is used for this connection. The rotor shoulder 104c is made of a high-strength metal material like the target support 104a. The rotating shaft 106 includes a flange portion 106a that is coupled to the rotor 104, and a shaft portion 106b that is coupled to the inner ring of the rolling bearing 108. The rotating shaft 106 is made of a high-strength metal material.

転がり軸受108は2個用いられており、それぞれ内輪108aと外輪108bと転動体(ボール)108cとから構成されている。転がり軸受108の内輪108aについては、回転軸106の軸部106bの表面に転動体108cのための転走面(溝)を設けることにより省略される場合もある。この場合には、回転軸106と転がり軸受108が一体の構成部品として取り扱われることが多い。転がり軸受108も回転軸106と同様高強度の金属材料から成る。固定部110は転がり軸受108を支持する軸受箱110aと陽極電位が給電される陽極端110bなどから構成される。軸受箱110aは回転軸106の軸部106bと転がり軸受108を収容する中空部112を有し、その中空部112の内壁112aに転がり軸受108の外輪108bが固定される。2個の転がり軸受108は間隔をとって配列されるため、両者の内輪108a、外輪108bのそれぞれの間にスペーサ114、116が配置される。大径のスペーサ116は固定部110側に、小径のスペーサ114は回転軸106側にそれぞれ取り付けられる。固定部110の陽極端110bは通常軸受箱110aより細い外径に加工され、X線管の回転陽極100の支持に用いられる。固定部110はステンレス鋼や銅などの金属材料から成る。固定部110の陽極端110bの周囲には、外囲器との接続に用いられる金属リングなども取り付けられる。また、固定部110の中空部112の入口側には、転がり軸受108の外側108bおよびスペーサ116を固定部110の中空部112の内壁に固定するための蓋118が取り付けられている。   Two rolling bearings 108 are used, each of which is composed of an inner ring 108a, an outer ring 108b, and a rolling element (ball) 108c. The inner ring 108a of the rolling bearing 108 may be omitted by providing a rolling surface (groove) for the rolling element 108c on the surface of the shaft portion 106b of the rotating shaft 106. In this case, the rotating shaft 106 and the rolling bearing 108 are often handled as an integral component. The rolling bearing 108 is also made of a high-strength metal material like the rotating shaft 106. The fixed part 110 includes a bearing box 110a that supports the rolling bearing 108, an anode end 110b to which an anode potential is supplied, and the like. The bearing box 110a has a shaft portion 106b of the rotating shaft 106 and a hollow portion 112 that accommodates the rolling bearing 108, and an outer ring 108b of the rolling bearing 108 is fixed to an inner wall 112a of the hollow portion 112. Since the two rolling bearings 108 are arranged at intervals, spacers 114 and 116 are disposed between the inner ring 108a and the outer ring 108b, respectively. The large-diameter spacer 116 is attached to the fixed portion 110 side, and the small-diameter spacer 114 is attached to the rotating shaft 106 side. The anode end 110b of the fixed portion 110 is usually processed to have an outer diameter thinner than that of the bearing box 110a, and is used to support the rotating anode 100 of the X-ray tube. The fixed part 110 is made of a metal material such as stainless steel or copper. A metal ring or the like used for connection with the envelope is also attached around the anode end 110b of the fixed portion 110. A lid 118 for fixing the outer side 108b of the rolling bearing 108 and the spacer 116 to the inner wall of the hollow part 112 of the fixed part 110 is attached to the inlet side of the hollow part 112 of the fixed part 110.

転がり軸受108には、真空中での回転寿命を長くするため潤滑剤が塗布されている。潤滑剤としては、固体潤滑剤が用いられており、銀や鉛などの軟質金属や二硫化モリブデンなどの化合物が用いられている。これらの潤滑剤は、転がり軸受108の転動体(ボール)108cの表面や内輪108aおよび外輪108bの転走面に塗布される。潤滑剤の塗布された転がり軸受108は回転陽極X線管に実装される前に、ならし回転などが行われ、転がり軸受108への潤滑剤の付着量の適正化が行われる場合もある。   The rolling bearing 108 is coated with a lubricant in order to increase the rotation life in vacuum. As the lubricant, a solid lubricant is used, and a soft metal such as silver or lead or a compound such as molybdenum disulfide is used. These lubricants are applied to the surface of the rolling element (ball) 108c of the rolling bearing 108 and the rolling surfaces of the inner ring 108a and the outer ring 108b. Before the rolling bearing 108 coated with the lubricant is mounted on the rotary anode X-ray tube, the rolling bearing 108 may be rotated and the amount of lubricant adhering to the rolling bearing 108 may be optimized.

回転陽極X線管の使用時には、大きなX線管負荷が繰り返し印加されるため、回転陽極100のターゲット102には大きな熱入力が繰り返し入力され、ターゲット102は約1000度の高温にまで上昇する。その結果、回転陽極100のターゲット102を回転自在に支持する転がり軸受108は、高真空中において温度が絶えず変動する条件の下で、長時間回転動作することになる。従って、高温時には転がり軸受108の潤滑剤は溶融して流動体になって、転がり軸受108の表面から脱落してしまう場合がある。また、回転陽極X線管を長時間使用した場合には、転がり軸受108から磨耗粉が発生し、これが異物として脱落する場合もある。また、上記の潤滑剤と磨耗粉が混じり合い、一体化して異物となるものもある。   When a rotating anode X-ray tube is used, a large X-ray tube load is repeatedly applied. Therefore, a large heat input is repeatedly input to the target 102 of the rotating anode 100, and the target 102 rises to a high temperature of about 1000 degrees. As a result, the rolling bearing 108 that rotatably supports the target 102 of the rotating anode 100 rotates for a long time under conditions in which the temperature constantly fluctuates in a high vacuum. Accordingly, the lubricant of the rolling bearing 108 melts into a fluid at a high temperature and may fall off the surface of the rolling bearing 108. In addition, when the rotary anode X-ray tube is used for a long time, wear powder is generated from the rolling bearing 108 and may fall off as foreign matter. In addition, there is a mixture of the above-described lubricant and wear powder, which are integrated into a foreign substance.

これらの異物は発生当初には転がり軸受108の周辺に付着したりして、固定部110の軸受箱110a内の中空部112に留まっているが、時間経過とともにロータ12の外に出て回転陽極X線管の真空外囲器内に飛散して、ターゲット102の表面や陰極の表面や真空外囲器の内面などに付着し、X線管電圧を印加した時に放電を発生させることがあり、これが大きな問題となっている。   These foreign substances are initially attached to the periphery of the rolling bearing 108 and remain in the hollow portion 112 in the bearing housing 110a of the fixed portion 110. It may scatter in the vacuum envelope of the X-ray tube, adhere to the surface of the target 102, the surface of the cathode, the inner surface of the vacuum envelope, etc., and generate a discharge when an X-ray tube voltage is applied. This is a big problem.

このため、回転陽極X線管の転がり軸受からの異物の飛散を防止するための対応策がこれまでにいくつか行われており、下記特許文献1〜特許文献3などに開示されている。
特開昭55−139739号公報 実開昭55−142884号公報 実開平6−58547号公報
For this reason, some countermeasures for preventing the scattering of foreign matters from the rolling bearing of the rotary anode X-ray tube have been taken so far, and are disclosed in Patent Documents 1 to 3 below.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 55-139739 Japanese Utility Model Publication No. 55-142884 Japanese Utility Model Publication No. 6-58547

特許文献1には、ターゲットに近い方の転がり軸受(玉軸受)のターゲット側の端部をみぞ形部材によって覆い、更にその内側に玉軸受を覆うようにリング状のカバー板を配置し、このみぞ形部材とカバー板の外縁部を玉軸受の外輪とともに固定部の中空部の内壁に固定した回転陽極が開示されている。みぞ形部材の内周側には回転軸の軸方向と平行で、かつ玉軸受側に折り返された折り返し部が設けられ、この折り返し部と回転軸との間は軸受すきまと同程度の小さな間隙をとって保持され、またカバー板の内周と回転軸との間も同様の間隙に保持されている。このような構造を採用することにより、カバー板で覆われた玉軸受の周辺の空間(第1の空間)と、みぞ形部材とカバー板との間の空間(第2の空間)が形成され、これらの空間は玉軸受から分離した異物を捕集する空間として働く。先ず、第1の空間で玉軸受から分離した異物は捕集されるが、この第1の空間からカバー板と回転軸との間のすきまを通して漏れた異物は第2の空間で捕集されることになるので、第2の空間から更に外囲器内に漏れていく異物は殆んどなくなり、異物の捕集効果が格段に向上する。   In Patent Document 1, an end on the target side of a rolling bearing (ball bearing) closer to the target is covered with a groove-shaped member, and a ring-shaped cover plate is arranged so as to cover the ball bearing on the inner side. There is disclosed a rotating anode in which an outer edge portion of a groove-shaped member and a cover plate is fixed to an inner wall of a hollow portion of a fixed portion together with an outer ring of a ball bearing. On the inner peripheral side of the groove-shaped member, there is provided a folded portion that is parallel to the axial direction of the rotating shaft and is folded back to the ball bearing side, and a small gap as large as the bearing clearance is provided between the folded portion and the rotating shaft. In addition, the gap between the inner periphery of the cover plate and the rotating shaft is also held in the same gap. By adopting such a structure, a space (first space) around the ball bearing covered with the cover plate and a space (second space) between the groove-shaped member and the cover plate are formed. These spaces serve as spaces for collecting foreign matter separated from the ball bearings. First, the foreign matter separated from the ball bearing in the first space is collected, but the foreign matter leaked from the first space through the gap between the cover plate and the rotating shaft is collected in the second space. As a result, almost no foreign matter leaks from the second space into the envelope, and the foreign matter collecting effect is greatly improved.

特許文献2には、転がり軸受から分離した異物が固定部の外部へ脱落するのを防止するために、ターゲット側の転がり軸受と陽極端側の転がり軸受の両方に遮蔽体を取り付けた回転陽極が開示されている。ターゲット側の転がり軸受には二重の遮蔽体が取り付けられており、外側の遮蔽体は固定部の外周に固定されており、内側の遮蔽体は回転軸に固定されている。異物の脱落防止機構としては、外側の遮蔽体の場合には、遮蔽体の内周と回転軸の外周との間隙を狭くする構成とし、内側の遮蔽体の場合には、これを外側の遮蔽体と近接して配置し、両遮蔽体間の間隙を狭くする構成としている。また、陽極端側の転がり軸受には回転軸に一重の遮蔽体を取り付け、遮蔽体の外周と固定部の中空部の内壁との間隙を狭くする構成としている。このように、遮蔽体を二重にすることにより、転がり軸受からの異物の脱落防止効果を向上させている。   Patent Document 2 discloses a rotating anode in which a shield is attached to both a rolling bearing on the target side and a rolling bearing on the anode end side in order to prevent foreign matter separated from the rolling bearing from dropping out of the fixed portion. It is disclosed. A double shield is attached to the rolling bearing on the target side, the outer shield is fixed to the outer periphery of the fixed portion, and the inner shield is fixed to the rotating shaft. As a foreign matter fall-off prevention mechanism, in the case of the outer shield, the gap between the inner periphery of the shield and the outer periphery of the rotating shaft is narrowed. In the case of the inner shield, this is used as the outer shield. It is arranged close to the body to narrow the gap between the shields. In addition, a single shield is attached to the rotating shaft of the rolling bearing on the anode end side, and the gap between the outer periphery of the shield and the inner wall of the hollow portion of the fixed portion is narrowed. In this way, the effect of preventing foreign matter from falling off the rolling bearing is improved by using a double shield.

特許文献3には、ターゲット側の転がり軸受(玉軸受)の内輪および外輪の側面に近接する回転軸の部分とふた(固定部に結合されている)の部分に、開口が玉軸受側に向いた回転軸側周回溝およびふた側周回溝を設け、両周回溝縁の間のすきまを玉軸受の半径方向のすきまに近い距離とした回転陽極が開示されている。玉軸受から分離した異物は、玉軸受の玉と転動面の境界から発生するので、回転軸側と固定部側の双方に玉軸受側に向かって周回溝を設けたことにより、異物が周回溝によって受け止められ保持される。また、2つの周回溝の縁部(すきまのある側)は玉軸受の玉の転動面から周回溝より離れて配置されており、かつ両周回溝縁間のすきまが極めて狭いため、回転陽極X線管の使用位置が変わっても異物は周回溝によって受けとめられ、上記すきまを通り抜けて異物が外囲器内へ散乱するのは極めて少ない。   In Patent Document 3, an opening is directed to the ball bearing side at the portion of the rotating shaft and the lid (coupled to the fixed portion) adjacent to the side surfaces of the inner ring and outer ring of the rolling bearing (ball bearing) on the target side. There is disclosed a rotating anode in which a rotating shaft side circumferential groove and a lid side circumferential groove are provided, and a clearance between both circumferential groove edges is a distance close to a radial clearance of the ball bearing. The foreign matter separated from the ball bearing is generated from the boundary between the ball and the rolling contact surface of the ball bearing, so that the foreign matter circulates by providing circular grooves on both the rotating shaft side and the fixed part side toward the ball bearing side. It is received and held by the groove. In addition, the edges (the side with the clearance) of the two circumferential grooves are arranged away from the circumferential groove from the ball rolling surface of the ball bearing, and the clearance between both circumferential groove edges is extremely narrow. Even if the use position of the X-ray tube is changed, the foreign matter is received by the circumferential groove, and the foreign matter is hardly scattered through the gap and into the envelope.

上記従来の技術の回転陽極X線管では、その使用中転がり軸受は高真空中において温度が絶えず変動する条件下で回転動作し、高温時には転がり軸受の潤滑剤が溶融して流動体となる場合もある。このような場合には、潤滑剤が転がり軸受の表面から分離し異物として脱落することがある。また、転がり軸受が長時間使用されると構成材料の磨耗粉が発生し、その磨耗粉も異物として転がり軸受から脱落する。転がり軸受のこれらの異物は大部分は回転陽極の固定部の中空部内の転がり軸受周辺に滞留するが、極く一部分のものが外囲器内に飛散し、高電圧のX線管電圧によって放電を発生し、この放電が大きな問題となっている。   In the above-described conventional rotary anode X-ray tube, when the rolling bearing is in use, the rolling bearing rotates under conditions where the temperature constantly fluctuates in a high vacuum, and the rolling bearing lubricant melts into a fluid at high temperatures. There is also. In such a case, the lubricant may be separated from the surface of the rolling bearing and fall off as foreign matter. In addition, when the rolling bearing is used for a long time, wear powder of the constituent material is generated, and the wear powder falls off the rolling bearing as a foreign matter. Most of these foreign matters in the rolling bearings stay around the rolling bearing in the hollow part of the fixed part of the rotating anode, but only a small part is scattered in the envelope and discharged by the high voltage X-ray tube voltage. This discharge is a big problem.

回転陽極の転がり軸受から分離される異物の飛散防止を図った技術としては、上記の特許文献1〜特許文献3などに開示されたものがあり、これらのものに開示された回転陽極X線管では、回転陽極のターゲット側の転がり軸受の周辺に異物の飛散防止のための機構を配設している。特許文献1の技術では、回転陽極の固定部の中空部内壁に、みぞ形部材や多層のカバー板をターゲット側の転がり軸受の外輪とともに固定し、みぞ形部材の内周側には転がり軸受側に向けた折り返し部を設けるなどしているため、ターゲット側の転がり軸受の周辺の構造が複雑になっており、このためみぞ形部材やカバー板などの固定が困難であるという問題がある。   Examples of techniques for preventing scattering of foreign matters separated from rolling bearings of the rotating anode include those disclosed in Patent Documents 1 to 3 above, and the rotating anode X-ray tube disclosed in these documents. Then, a mechanism for preventing scattering of foreign matters is provided around the rolling bearing on the target side of the rotating anode. In the technique of Patent Document 1, a groove-shaped member or a multilayer cover plate is fixed together with the outer ring of the rolling bearing on the target side to the hollow inner wall of the fixed portion of the rotating anode, and the rolling bearing side is positioned on the inner peripheral side of the groove-shaped member Therefore, there is a problem that the structure around the rolling bearing on the target side is complicated, and it is difficult to fix the groove-shaped member or the cover plate.

特許文献2に記載された技術では、異物飛散防止のための遮蔽体が回転陽極の回転軸に2個の転がり軸受の内輪とともに取り付けられている。回転軸側は転がり軸受の内輪とともに高速回転されるため、遮蔽体の取り付けにより、使用中にアンバランスが発生したりして、回転寿命の信頼性が問題となる。また、特許文献3に記載された技術では、回転陽極の回転軸の、ターゲット側の転がり軸受の内輪の近傍に、異物を捕集するための溝を設けているため、特許文献2の場合と同様な問題がある。   In the technique described in Patent Document 2, a shielding body for preventing foreign matter scattering is attached to a rotating shaft of a rotating anode together with two inner rings of rolling bearings. Since the rotating shaft side is rotated at a high speed together with the inner ring of the rolling bearing, an unbalance occurs during use due to the attachment of the shield, and the reliability of the rotational life becomes a problem. Further, in the technique described in Patent Document 3, a groove for collecting foreign matter is provided in the vicinity of the inner ring of the rolling bearing on the target side of the rotating shaft of the rotating anode. There is a similar problem.

上記に鑑み、本発明では、回転陽極の転がり軸受で発生した異物の外囲器内への飛散を効果的に防止し、かつ取り付け作業が容易な異物飛散防止機構を備えた回転陽極X線管を提供することを目的とする。   In view of the above, in the present invention, a rotary anode X-ray tube equipped with a foreign matter scattering prevention mechanism that effectively prevents foreign matter generated in the rolling bearing of the rotary anode from scattering into the envelope and is easy to install. The purpose is to provide.

上記目的を達成するため、本発明の回転陽極X線管は、円盤状のターゲットと、ターゲットを支持するロータと、ロータを支持する回転軸と、回転軸を回転自在に支持する複数個の転がり軸受と、転がり軸受を軸受箱内に支持する固定部を有する回転陽極を備えた回転陽極X線管(以下、X線管と略称する)において、回転軸の軸部の外周面と対向し、かつそれとほぼ平行な内周面を有する円筒部と、該円筒部のターゲットと反対側の端に結合されたリング状の平板部とから成るキャップを、固定部の軸受箱の開口側に、ターゲットに最も近い転がり軸受を覆うように配設し、前記キャップの円筒部の内周面と回転軸の軸部の外周面とのすきまが転がり軸受の半径方向すきまより大きくなるようにしたものである(請求項1)。   In order to achieve the above object, a rotating anode X-ray tube of the present invention comprises a disk-shaped target, a rotor that supports the target, a rotating shaft that supports the rotor, and a plurality of rolling members that rotatably support the rotating shaft. In a rotary anode X-ray tube (hereinafter abbreviated as X-ray tube) including a bearing and a rotating anode having a fixed portion that supports the rolling bearing in the bearing housing, the outer surface of the shaft portion of the rotary shaft is opposed to the outer surface. A cap comprising a cylindrical portion having an inner peripheral surface substantially parallel to the cylindrical portion and a ring-shaped flat plate portion coupled to an end opposite to the target of the cylindrical portion is disposed on the opening side of the bearing box of the fixed portion. The clearance between the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the cap and the outer peripheral surface of the shaft portion of the rotating shaft is larger than the radial clearance of the rolling bearing. (Claim 1).

また、本発明のX線管では、前記キャップの円筒部の長さを、平板部の厚さの2倍以上とし、前記キャップの円筒部の内周面と前記回転軸の軸部の外周面との間のすきまを、前記転がり軸受の半径方向すきまの約2倍またはそれ以上したものである。   In the X-ray tube of the present invention, the length of the cylindrical portion of the cap is at least twice the thickness of the flat plate portion, and the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the cap and the outer peripheral surface of the shaft portion of the rotary shaft Is approximately twice or more than the radial clearance of the rolling bearing.

また、本発明のX線管では、前記キャップの平板部の外周縁部を、前記固定部の軸受箱の内壁面に固定したものである。   In the X-ray tube of the present invention, the outer peripheral edge portion of the flat plate portion of the cap is fixed to the inner wall surface of the bearing box of the fixed portion.

また、本発明のX線管では、前記固定部の軸受箱の内壁面の、軸受箱の開口端に近い位置に、止め輪を嵌着するための溝(以下、止め輪用溝という)を設け、該止め輪用溝に止め輪を嵌着することにより、前記キャップの平板部の外周縁部を、ターゲットに最も近い転がり軸受の外輪とともに、前記固定部の軸受箱の内壁面に固定するものである。   Further, in the X-ray tube of the present invention, a groove (hereinafter referred to as a retaining ring groove) for fitting a retaining ring at a position near the opening end of the bearing box on the inner wall surface of the bearing box of the fixed portion. The outer peripheral edge portion of the flat plate portion of the cap is fixed to the inner wall surface of the bearing housing of the fixed portion together with the outer ring of the rolling bearing closest to the target by fitting and retaining the retaining ring in the retaining ring groove. Is.

また、本発明のX線管では、前記キャップの少なくとも円筒部を磁化したものである(請求項2)。   In the X-ray tube of the present invention, at least the cylindrical portion of the cap is magnetized (Claim 2).

また、本発明のX線管では、前記キャップの円筒部の内周面に溝を設けたものである(請求項3)。また、前記溝の形状は三角形または長方形である。   In the X-ray tube of the present invention, a groove is provided on the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the cap (claim 3). The shape of the groove is a triangle or a rectangle.

本発明のX線管では、回転陽極の固定部の軸受箱内に支持された転がり軸受のうちのターゲットに最も近い転がり軸受を覆うように、回転軸の軸部の外周面と平行な円筒部とこの円筒部の端部に結合された平板部を有するキャップを配設し、キャップの平板部の外周縁部を固定部の軸受箱の内壁面に固定し、キャップの円筒部の内周面を回転軸の軸部の外周面に転がり軸受の半径方向すきま程度以上に近接させているので、X線管の使用中に転がり軸受から分離した異物は、大部分のものは転がり軸受の周辺部およびキャップの平板部で捕集され、キャップの円筒部と回転軸の軸部との間の狭いすきまに侵入した極くわずかな一部の異物も、キャップの円筒部が長く延在しているため、このすきまで捕集されることになり、外囲器内に飛散する異物の量は従来品に比べ大幅に低減される。この結果、X線管内における異物の飛散に起因する放電が抑制される(請求項1)。   In the X-ray tube of the present invention, a cylindrical portion parallel to the outer peripheral surface of the shaft portion of the rotating shaft so as to cover the rolling bearing closest to the target among the rolling bearings supported in the bearing box of the fixed portion of the rotating anode. And a cap having a flat plate portion coupled to the end of the cylindrical portion, the outer peripheral edge portion of the flat plate portion of the cap is fixed to the inner wall surface of the bearing box of the fixed portion, and the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the cap Is placed close to the outer peripheral surface of the shaft portion of the rotating shaft more than the radial clearance of the rolling bearing, so most of the foreign matter separated from the rolling bearing during use of the X-ray tube is the periphery of the rolling bearing. The cap cylindrical part also extends for a very small amount of foreign matter that is collected by the flat part of the cap and enters the narrow gap between the cylindrical part of the cap and the shaft part of the rotating shaft. Therefore, it will be collected until this plow, and will be scattered in the envelope The amount of foreign matter is greatly reduced compared to conventional products. As a result, the discharge caused by the scattering of foreign matter in the X-ray tube is suppressed (Claim 1).

また、本発明のX線管では、キャップの円筒部の長さを、平板部の厚さの2倍以上とし、キャップの円筒部と回転軸の軸部とのすきまを転がり軸受の半径方向すきまの約2倍またはそれ以上としているので、転がり軸受から分離した異物で、キャップの円筒部と回転軸の軸部との間のすきまに侵入した異物はキャップの円筒部で捕集されるため、外囲器内への異物の飛散は低減され、また回転軸とキャップとの間には回転中に接触が防止される程度のすきまが確保されているため、回転陽極を安全に高速回転させることができる。   In the X-ray tube of the present invention, the length of the cylindrical portion of the cap is at least twice the thickness of the flat plate portion, and the clearance between the cylindrical portion of the cap and the shaft portion of the rotating shaft is the radial clearance of the rolling bearing. Because the foreign matter separated from the rolling bearing and entering the clearance between the cylindrical portion of the cap and the shaft portion of the rotating shaft is collected by the cylindrical portion of the cap. The scattering of foreign matter into the envelope is reduced, and a clearance is secured between the rotating shaft and the cap to prevent contact during rotation. Can do.

また、本発明のX線管では、キャップの平板部の外周縁部を固定部の軸受箱の内壁面に固定しているので、回転陽極の回転系には何らの影響を与えることなく、転がり軸受を安全に高速回転させることができ、高い回転信頼性を維持することができる。   Further, in the X-ray tube of the present invention, the outer peripheral edge of the flat plate portion of the cap is fixed to the inner wall surface of the bearing box of the fixed portion, so that the rolling system does not have any influence on the rotating system of the rotating anode. The bearing can be safely rotated at high speed, and high rotational reliability can be maintained.

また、本発明のX線管では、止め輪によって、キャップの平板部の外周縁部を、転がり軸受の外輪とともに、固定部の軸受箱の内壁面に固定しているので、キャップ以外には特別に煩雑な部分を追加することなく、簡単な構造でキャップを固定することができ、転がり軸受から分離した異物の飛散防止効果を向上することができる。   In the X-ray tube of the present invention, the outer peripheral edge portion of the flat plate portion of the cap is fixed to the inner wall surface of the bearing box of the fixed portion together with the outer ring of the rolling bearing by the retaining ring. In addition, the cap can be fixed with a simple structure without adding a complicated part, and the effect of preventing scattering of foreign matters separated from the rolling bearing can be improved.

また、本発明のX線管では、回転陽極のキャップの少なくとも円筒部を磁化しているので、磁化した円筒部の内周面にて、キャップの円筒部と回転軸の軸部との間に侵入した転がり軸受からの異物を効率よく捕集することができる(請求項2)。   In the X-ray tube of the present invention, since at least the cylindrical portion of the cap of the rotating anode is magnetized, the inner peripheral surface of the magnetized cylindrical portion is between the cylindrical portion of the cap and the shaft portion of the rotating shaft. Foreign matter from the intruding rolling bearing can be efficiently collected (claim 2).

また、本発明のX線管では、キャップの円筒部の内周面に、形状が例えば三角形または長方形などである溝を設けているので、転がり軸受から分離した異物の中で、キャップの円筒部と回転軸の軸部との間のすきまに侵入した異物は、円筒部の内周面の溝に効率よく捕集され、保持されることになるので、上記異物のX線管の外囲器内への飛散は大幅に低減される(請求項3)。   In the X-ray tube of the present invention, since a groove having a shape such as a triangle or a rectangle is provided on the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the cap, the cylindrical portion of the cap among foreign matters separated from the rolling bearing. Foreign matter that has entered the clearance between the shaft and the shaft portion of the rotary shaft is efficiently collected and retained in the groove on the inner peripheral surface of the cylindrical portion. Inward scattering is greatly reduced (Claim 3).

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
先ず、図1〜図3を用いて、本発明に係る回転陽極X線管の第1の実施形態の構造について説明する。図1は本発明に係る回転陽極X線管の第1の実施形態の全体構造の概略を示す断面図、図2は本実施形態の回転陽極の主要部分の断面図、図3は本実施形態の要部の詳細を表す拡大断面図である。図1および図2により本実施形態の回転陽極X線管の全体構造を、図2および図3により本実施形態の要部となる回転陽極の構造について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
First, the structure of the first embodiment of the rotary anode X-ray tube according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an outline of the overall structure of a first embodiment of a rotary anode X-ray tube according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of the rotary anode of this embodiment, and FIG. 3 is this embodiment It is an expanded sectional view showing the detail of the principal part of. The overall structure of the rotary anode X-ray tube of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2, and the structure of the rotary anode as the main part of the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図1において、本実施形態の回転陽極X線管(以下、X線管と略称する)10は、陰極12と、陰極12と対向して配置された回転陽極14と、陰極12と回転陽極14を真空気密に内包する外囲器16とから構成される。陰極12は電子線を発生する部分であり、熱電子を放出するフィラメントと、熱電子を電子線に集束する集束電極12aと、集束電極12aを支持する支持体12bと、支持体12bを絶縁支持するステム12cなどから成る。フィラメントは集束電極12a内に収容されている。   In FIG. 1, a rotary anode X-ray tube (hereinafter abbreviated as X-ray tube) 10 of the present embodiment includes a cathode 12, a rotary anode 14 disposed facing the cathode 12, a cathode 12 and a rotary anode 14 And an envelope 16 that is vacuum-tightly enclosed. The cathode 12 is a part that generates an electron beam, a filament that emits thermoelectrons, a focusing electrode 12a that focuses the thermoelectrons into an electron beam, a support 12b that supports the focusing electrode 12a, and an insulating support for the support 12b It consists of stem 12c and so on. The filament is accommodated in the focusing electrode 12a.

図1および図2において、回転陽極14は、陰極12からの電子線が衝突してX線を発生する円盤状のターゲット20と、ターゲット20を支持するロータ22と、ロータ22を支持する回転軸24と、回転軸24を回転自在に支持する複数個(図示の例では2個)の転がり軸受26と、転がり軸受26の外輪26aを固定する固定部28などから構成される。ターゲット20は円盤の上面に陰極12からの電子線が衝突する傾斜面20aを有し、少なくともこの傾斜面20aはタングステンやタングステン合金などの高融点で、高原子番号の金属材料から成る。ターゲット20はその円盤の中心部でロータ22と結合される。ロータ22はターゲット20を支持する細軸のターゲット支持部22aと、底の付いた大径の円筒部22bとから成り、ターゲット支持部22aは円筒部22bの底の部分(以下、肩部という)22cに結合されている。ターゲット支持部22aはモリブデンなどの高融点金属材料から成り、円筒部22bの大径円筒の部分は銅などの高導電性の金属材料から成り、肩部22cはターゲット支持部22aと同じ材料または他の高強度金属材料から成る。ロータ22の円筒部22bにはX線管10の外部に配置されるステータによって回転駆動力が付与され、ロータ22は回転陽極14の中心軸(回転軸)34の周りを回転する。ロータ22と回転軸24は、ロータ22aの肩部22cでねじなどによって結合される。   1 and 2, the rotating anode 14 includes a disk-shaped target 20 that generates X-rays when an electron beam from the cathode 12 collides, a rotor 22 that supports the target 20, and a rotating shaft that supports the rotor 22. 24, a plurality of (two in the illustrated example) rolling bearings 26 that rotatably support the rotating shaft 24, a fixed portion 28 that fixes the outer ring 26a of the rolling bearing 26, and the like. The target 20 has an inclined surface 20a on which the electron beam from the cathode 12 collides with the upper surface of the disk. At least the inclined surface 20a is made of a high melting point metal material such as tungsten or a tungsten alloy. The target 20 is coupled to the rotor 22 at the center of the disk. The rotor 22 includes a thin-axis target support portion 22a that supports the target 20, and a large-diameter cylindrical portion 22b with a bottom. The target support portion 22a is a bottom portion of the cylindrical portion 22b (hereinafter referred to as a shoulder portion). Combined with 22c. The target support portion 22a is made of a refractory metal material such as molybdenum, the large diameter cylindrical portion of the cylindrical portion 22b is made of a highly conductive metal material such as copper, and the shoulder portion 22c is the same material as the target support portion 22a or others. Made of high strength metal material. A rotational driving force is applied to the cylindrical portion 22b of the rotor 22 by a stator disposed outside the X-ray tube 10, and the rotor 22 rotates around a central axis (rotating axis) 34 of the rotating anode 14. The rotor 22 and the rotating shaft 24 are coupled by a screw or the like at the shoulder 22c of the rotor 22a.

回転軸24はロータ22と結合される円盤状のフランジ部24aと、転がり軸受26と結合される円柱状の軸部24bを有し、高強度の鋼材から成る。転がり軸受26は玉軸受で、外輪26aとボール(転動体)26bと内輪26cを有し、高強度の鋼材から成る。転がり軸受26の内輪26cは回転軸24の軸部24bの外周に結合されることにより、回転軸24を回転自在に支持することになるが、本実施形態では、回転軸24の軸部24bの外周面に転がり軸受26のボール26bを転走させるための溝(転走用溝)を設けることにより転がり軸受26の内輪26cを省略している。この回転軸24の軸部24bの転走用溝は機能的に転がり軸受26の内輪26cの転走面と同じものであるので、以下の説明では回転軸24の軸部24bの転走用溝を転がり軸受26の内輪26cとして説明することにする。本実施形態では、2個の転がり軸受26が間隔をとって配設されているので、両者を区別するときは、ターゲット20に近い側の転がり軸受26をターゲット側転がり軸受26、ターゲット20から遠い側の転がり軸受26を陽極端側転がり軸受26と呼ぶことにする。2個の転がり軸受26の外輪26aはスペーサ36で適当な間隔をとって固定部28に固定される。転がり軸受26の内輪26cが回転軸24の軸部24bに取り付けられる場合には、2個の内輪26cの間にもスペーサが配設される。   The rotating shaft 24 has a disk-shaped flange portion 24a coupled to the rotor 22 and a columnar shaft portion 24b coupled to the rolling bearing 26, and is made of a high-strength steel material. The rolling bearing 26 is a ball bearing, has an outer ring 26a, a ball (rolling element) 26b, and an inner ring 26c, and is made of a high-strength steel material. The inner ring 26c of the rolling bearing 26 is coupled to the outer periphery of the shaft portion 24b of the rotating shaft 24, thereby rotatably supporting the rotating shaft 24. In the present embodiment, the shaft portion 24b of the rotating shaft 24 The inner ring 26c of the rolling bearing 26 is omitted by providing a groove (rolling groove) for rolling the ball 26b of the rolling bearing 26 on the outer peripheral surface. Since the rolling groove of the shaft portion 24b of the rotating shaft 24 is functionally the same as the rolling surface of the inner ring 26c of the rolling bearing 26, in the following description, the rolling groove of the shaft portion 24b of the rotating shaft 24 is used. Will be described as the inner ring 26c of the rolling bearing 26. In the present embodiment, since the two rolling bearings 26 are arranged at intervals, when distinguishing the two, the rolling bearing 26 on the side closer to the target 20 is far from the target side rolling bearing 26 and the target 20. The side rolling bearing 26 will be referred to as the anode end side rolling bearing 26. The outer rings 26a of the two rolling bearings 26 are fixed to the fixing part 28 with a spacer 36 at an appropriate interval. When the inner ring 26c of the rolling bearing 26 is attached to the shaft portion 24b of the rotating shaft 24, a spacer is also disposed between the two inner rings 26c.

転がり軸受26の外輪26aおよび内輪26cの転動面、並びにボール26bの表面には潤滑剤30が塗布、または付着されている。潤滑剤としては、銀や鉛などの軟質金属や二硫化モリブデンなどの潤滑性化合物が用いられる。   A lubricant 30 is applied or attached to the rolling surfaces of the outer ring 26a and the inner ring 26c of the rolling bearing 26 and the surface of the ball 26b. As the lubricant, a soft metal such as silver or lead or a lubricating compound such as molybdenum disulfide is used.

固定部28は大略円筒形をした軸受箱28aと棒状の陽極端28bを有し、銅やステンレス鋼などの金属材料から成る。固定部28の軸受箱28aは一方が開口された深い穴32を有し、その穴32に回転軸24の軸部24bや転がり軸受26が収容されている。2個の転がり軸受26の外輪26aがスペーサ36で間隔をとって固定部28の軸受箱28aの内壁33に固定されている。固定部28の陽極端28bは外囲器16に接続される部分であり、またX線管10への陽極電位はこの陽極端28bに給電される。   The fixed portion 28 has a substantially cylindrical bearing box 28a and a rod-like anode end 28b, and is made of a metal material such as copper or stainless steel. The bearing box 28a of the fixed portion 28 has a deep hole 32 opened on one side, and the shaft portion 24b of the rotating shaft 24 and the rolling bearing 26 are accommodated in the hole 32. The outer rings 26a of the two rolling bearings 26 are fixed to the inner wall 33 of the bearing box 28a of the fixed portion 28 with a spacer 36 therebetween. The anode end 28b of the fixed portion 28 is a portion connected to the envelope 16, and the anode potential to the X-ray tube 10 is fed to the anode end 28b.

図1において、外囲器16は回転陽極14のターゲット20と陰極12の頭部などを収容する大径部16aと、陰極12のステム12cの部分を収容する陰極絶縁部16bと、回転陽極14のロータ22の部分を収容する陽極絶縁部16cを有する。本実施形態では、外囲器16の大径部16aと陰極絶縁部16bと陽極絶縁部16cは一体化され、耐熱性ガラスやセラミックなどの絶縁材料で構成されている。陰極絶縁部16bは陰極12のステム12cと結合することにより陰極12を絶縁支持し、陽極絶縁部16cは回転陽極14の固定部28の陽極端28bと結合することにより回転陽極14を絶縁支持する。ターゲット20の傾斜面20aに形成される焦点21で発生したX線は外囲器16の大型部16aを通して外部に放射される。本実施形態では、大径部16aが絶縁材料で構成される場合を示したが、銅やステンレス鋼などの金属材料で構成される場合もあり、そのような場合には大型部16aのターゲット20の焦点21に近接した部分に、ベリリウム板などから成るX線放射窓が取り付けられる。   In FIG. 1, an envelope 16 includes a large-diameter portion 16a that accommodates the target 20 of the rotating anode 14, the head of the cathode 12, and the like, a cathode insulating portion 16b that accommodates the stem 12c portion of the cathode 12, and the rotating anode 14 The anode insulating portion 16c that accommodates the rotor 22 is provided. In the present embodiment, the large-diameter portion 16a, the cathode insulating portion 16b, and the anode insulating portion 16c of the envelope 16 are integrated and made of an insulating material such as heat resistant glass or ceramic. The cathode insulating portion 16b is insulated and supported by coupling the cathode 12 with the stem 12c of the cathode 12, and the anode insulating portion 16c is insulated and supported by coupling with the anode end 28b of the fixed portion 28 of the rotating anode 14. . X-rays generated at the focal point 21 formed on the inclined surface 20a of the target 20 are radiated to the outside through the large portion 16a of the envelope 16. In the present embodiment, the case where the large-diameter portion 16a is made of an insulating material has been shown. However, the large-diameter portion 16a may be made of a metal material such as copper or stainless steel. An X-ray radiation window made of a beryllium plate or the like is attached to a portion close to the focal point 21 of the lens.

次に、図2および図3を用いて、本実施形態の要部となる回転陽極の細部構造について説明する。図2において、本実施形態の回転陽極10では、ターゲット側転がり軸受26を固定する固定部28の軸受箱28aの穴32の開口に、ターゲット側転がり軸受26全体を覆うようにキャップ38を取り付けている。このキャップ38の断面は大略L字形をしており、その肉厚は約0.5mmから約2mm程度であり、場合によってはそれより薄くても、あるいは厚くてもよい。材料としては、主に鋼材などの金属材料が用いられるが、セラミックなどの耐熱性の絶縁材料でもよい。   Next, with reference to FIGS. 2 and 3, the detailed structure of the rotating anode, which is a main part of the present embodiment, will be described. In FIG. 2, in the rotating anode 10 of the present embodiment, a cap 38 is attached to the opening of the hole 32 of the bearing box 28a of the fixing portion 28 for fixing the target side rolling bearing 26 so as to cover the entire target side rolling bearing 26. Yes. The cross section of the cap 38 is generally L-shaped, and the thickness thereof is about 0.5 mm to about 2 mm, and may be thinner or thicker depending on the case. As a material, a metal material such as steel is mainly used, but a heat-resistant insulating material such as ceramic may be used.

図3は、ターゲット側転がり軸受26の周辺を拡大して示したものである。キャップ38は平板部38aと円筒部38bとから成り、平板部38aの内周部に円筒部38bのターゲット20と反対側の端が結合されている。キャップ38は薄板のプレス加工または切削加工などによって作られる。キャップ38の平板部38aの外周縁部は、ターゲット側転がり軸受26の外輪26aとともに固定部28の軸受箱28aの内壁33に固定される。本実施形態では、キャップ38の平板部38aの固定に止め輪(例えば、市販のC型止め輪など)40が用いられている。止め輪40の固定保持には固定部28の穴32の内壁33に設けた適当な深さの周回する溝(以下、止め輪用溝という)42が用いられるが、この構造は、従来の回転陽極において、転がり軸受26の外輪26aを固定するために用いられていた構造とほぼ同じものである。キャップ38の円筒部38bは平板部38の内周からターゲット20の側へ回転軸24の軸部24bに対向し、その表面に沿って平行に延在している。   FIG. 3 is an enlarged view of the periphery of the target-side rolling bearing 26. The cap 38 includes a flat plate portion 38a and a cylindrical portion 38b, and an end of the cylindrical portion 38b opposite to the target 20 is coupled to the inner peripheral portion of the flat plate portion 38a. The cap 38 is made by pressing or cutting a thin plate. The outer peripheral edge portion of the flat plate portion 38a of the cap 38 is fixed to the inner wall 33 of the bearing box 28a of the fixed portion 28 together with the outer ring 26a of the target side rolling bearing 26. In the present embodiment, a retaining ring (for example, a commercially available C-shaped retaining ring) 40 is used to fix the flat plate portion 38a of the cap 38. For retaining and retaining the retaining ring 40, a circulating groove (hereinafter referred to as a retaining ring groove) 42 of an appropriate depth provided in the inner wall 33 of the hole 32 of the fixing portion 28 is used. In the anode, the structure is almost the same as that used for fixing the outer ring 26a of the rolling bearing 26. The cylindrical portion 38b of the cap 38 faces the shaft portion 24b of the rotating shaft 24 from the inner periphery of the flat plate portion 38 toward the target 20, and extends in parallel along the surface thereof.

キャップ38の円筒部38bの内周面と回転軸24の軸部24bの外周面との間のすきま44は、転がり軸受26からの異物の飛散防止の面からは、できるだけ狭い方がよい。転がり軸受26を使用する回転陽極14では、転がり軸受26自体の半径方向のすきまを考慮して、転がり軸受26の半径方向すきま以上にする必要がある。更に、ターゲット20の重量の大きな回転陽極14では、転がり軸受28の半径方向すきまのほかに回転陽極14自身の荷重による変形量や例えばCTスキャナ装置への搭載により生じる遠心力荷重による変形量などの因子が影響するので、これらを考慮してすきま44の寸法値を決定する必要がある。例えば、X線管に通常使用されている外輪26aの外径が26mmの場合、転がり軸受26の半径方向のすきまと回転陽極14自身の荷重や遠心力荷重による変形量を合わせると転がり軸受26の半径方向すきまの約2倍程度(約0.05mm)となるので、キャップ38円筒部38と回転軸24の軸部24bとのすきま44はそれより大きく0.05〜0.5mm程度とするのがよい。キャップ38の円筒部38bの長さは、長い程転がり軸受26からの異物の飛散防止効果は大きく、平板部38aの厚さの少なくとも2倍以上、約5〜10倍程度が適当である。   The clearance 44 between the inner peripheral surface of the cylindrical portion 38b of the cap 38 and the outer peripheral surface of the shaft portion 24b of the rotating shaft 24 is preferably as narrow as possible from the viewpoint of preventing the scattering of foreign matters from the rolling bearing 26. In the rotating anode 14 using the rolling bearing 26, it is necessary to make it larger than the radial clearance of the rolling bearing 26 in consideration of the radial clearance of the rolling bearing 26 itself. Further, in the rotating anode 14 having a large weight of the target 20, in addition to the radial clearance of the rolling bearing 28, the amount of deformation due to the load of the rotating anode 14 itself or the amount of deformation due to the centrifugal force generated by mounting on the CT scanner device, etc. Since factors influence, it is necessary to determine the dimension value of the clearance 44 in consideration of these factors. For example, when the outer diameter of the outer ring 26a normally used for an X-ray tube is 26 mm, the radial clearance of the rolling bearing 26 is combined with the amount of deformation caused by the load of the rotating anode 14 itself or the centrifugal force load. Since the clearance in the radial direction is about twice (about 0.05 mm), the clearance 44 between the cylindrical portion 38 of the cap 38 and the shaft portion 24b of the rotating shaft 24 is preferably larger than that and about 0.05 to 0.5 mm. The longer the length of the cylindrical portion 38b of the cap 38, the greater the effect of preventing foreign matter from scattering from the rolling bearing 26, and it is appropriate that the length of the flat plate portion 38a is at least twice and about 5 to 10 times.

キャップ38の円筒部38bについては、転がり軸受26の内輪26cの端部に接触しないように注意する必要がある。本実施形態のように、転がり軸受26の内輪が省略されている場合には、キャップ38の円筒部38bを転がり軸受26のボール26bの側に延在させてもよい。また、キャップ38の円筒部38bの内周面のターゲット20側の形状に関しては、回転軸24の軸部24bの外周の形状が直線でなく、曲線などになっている場合には、軸部24bの形状に合わせて曲線などで加工し、キャップ38の円筒部38bと回転軸24の軸部24bとのすきま44の寸法を確保すればよい。また、キャップ38の平板部38aについて、図示では平板状のもので示したが、これに限定されず、リング状のものであって、平坦な外周縁部を有すればよく、半径方向で肉厚が変化してもまた形状が一部に曲面を含んでもよい。   Care must be taken that the cylindrical portion 38b of the cap 38 does not contact the end of the inner ring 26c of the rolling bearing 26. When the inner ring of the rolling bearing 26 is omitted as in the present embodiment, the cylindrical portion 38b of the cap 38 may be extended to the ball 26b side of the rolling bearing 26. Further, regarding the shape of the inner peripheral surface of the cylindrical portion 38b of the cap 38 on the target 20 side, if the shape of the outer periphery of the shaft portion 24b of the rotating shaft 24 is not a straight line but a curve or the like, the shaft portion 24b In accordance with the shape, a curve or the like may be processed to secure the dimension of the clearance 44 between the cylindrical portion 38b of the cap 38 and the shaft portion 24b of the rotating shaft 24. The flat plate portion 38a of the cap 38 is shown as a flat plate shape in the drawing, but is not limited to this, and it may be a ring shape and have a flat outer peripheral edge, and it may be thick in the radial direction. Even if the thickness changes, the shape may partially include a curved surface.

本実施形態の如く、ターゲット20側の転がり軸受26を覆うように、L字形のキャップ38を配設し、キャップ38の円筒部38と回転軸24の軸部24bの間のすきま44を狭く保持することにより、転がり軸受26で発生した異物がX線管10の外囲器16の内部に飛散するのを防止することができる。上記のすきま44の寸法をD、キャップ38の円筒部38bの長さをTとした場合、異物の大きさがすきま44の寸法Dより大きい場合には、その異物はすきま44に侵入することなく、固定部28の穴32の中に留まることになり、異物の大きさがすきま44の寸法Dより小さい場合には、その異物はすきま44に侵入することは可能であるが、すきま44に侵入した異物はすきま44の中でキャップ38の円筒部38bの内周面と回転軸24の軸部24bの外周面との間で衝突、反射を繰り返すことになる。その結果、侵入した異物は、大部分がキャップ38の円筒部38bの円周面や回転軸24の軸部24bの外周面に付着したり、固定部28の軸受箱28a内に戻ったりして、極く一部のもののみ外囲器16内に飛散していくことになるため、異物の外囲器16内への飛散は従来品に比べ格段に低減される。このような異物の外囲器16内への飛散の防止効果は、キャップ38の円筒部38bの長さ寸法Tとすきま44の寸法Dとの比率T/Dが大きい程大きな効果が得られる。   As in this embodiment, an L-shaped cap 38 is disposed so as to cover the rolling bearing 26 on the target 20 side, and the clearance 44 between the cylindrical portion 38 of the cap 38 and the shaft portion 24b of the rotating shaft 24 is kept narrow. By doing so, it is possible to prevent foreign matter generated in the rolling bearing 26 from being scattered inside the envelope 16 of the X-ray tube 10. If the dimension of the clearance 44 is D and the length of the cylindrical portion 38b of the cap 38 is T, if the size of the foreign matter is larger than the dimension D of the clearance 44, the foreign matter does not enter the clearance 44. If the size of the foreign matter is smaller than the dimension D of the clearance 44, the foreign matter can enter the clearance 44, but the foreign matter has entered the clearance 44. In the gap 44, collision and reflection are repeated between the inner peripheral surface of the cylindrical portion 38b of the cap 38 and the outer peripheral surface of the shaft portion 24b of the rotating shaft 24. As a result, most of the invading foreign matter adheres to the circumferential surface of the cylindrical portion 38b of the cap 38 and the outer circumferential surface of the shaft portion 24b of the rotary shaft 24, or returns to the bearing box 28a of the fixed portion 28. Only a very small part of the dust is scattered in the envelope 16, so that the scattering of foreign matter into the envelope 16 is significantly reduced as compared with the conventional product. The effect of preventing the scattering of such foreign matter into the envelope 16 is obtained as the ratio T / D between the length dimension T of the cylindrical portion 38b of the cap 38 and the dimension D of the clearance 44 increases.

また、本実施形態の回転陽極14では、キャップ38の平板部38aの外周縁部をターゲット側転がり軸受26の外輪26と止め輪40にて挟んで、止め輪40を止め輪用溝42に嵌着することにより固定部28の軸受箱28aの内壁に固定しているので、キャップ38の構造も簡単なものであり、止め輪40によるキャップ38の固定構造も簡単なものとなっている。また、この回転陽極14では、静止系である固定部28側にキャップ38を付加するのみで、回転系である回転軸24側には何も付加していないので、従来品と同様回転陽極の高速回転時の振動や寿命などの信頼性に影響することもない。上記の如く、回転陽極に簡単な構造を付加することで、高速回転時の信頼性を損なうことなく、X線管の外囲器内における異物の飛散に起因する放電を抑制することが可能となった。   In the rotating anode 14 of the present embodiment, the outer peripheral edge portion of the flat plate portion 38a of the cap 38 is sandwiched between the outer ring 26 and the retaining ring 40 of the target side rolling bearing 26, and the retaining ring 40 is fitted into the retaining ring groove 42. Since the cap is fixed to the inner wall of the bearing box 28a of the fixing portion 28, the structure of the cap 38 is simple, and the structure of fixing the cap 38 by the retaining ring 40 is also simple. Further, in this rotating anode 14, only the cap 38 is added to the stationary part 28 side which is a stationary system, and nothing is added to the rotating shaft 24 side which is a rotating system. It does not affect the reliability such as vibration and life during high-speed rotation. As described above, by adding a simple structure to the rotating anode, it is possible to suppress discharge caused by scattering of foreign matters in the envelope of the X-ray tube without impairing reliability at high speed rotation. became.

次に、本発明に係る回転陽極X線管の第2の実施形態について説明する。本実施形態のX線管では、回転陽極のキャップの仕様が異なる以外は第1の実施形態と同じであるので、以下、図2および図3を参照しながら説明する。本実施形態では、キャップ38の構造や寸法などは第1の実施形態と同じとし、その材料を磁性体とし、磁化したものである。材料としては磁性体の鋼材を使用するキャップ38は平板部38aと円筒部38bから構成されるので、少なくとも円筒部38bが磁性体で構成され、磁化されていればよい。キャップ38の磁化は通常回転陽極に組み込む前に予め磁化装置などを用いて実施する。   Next, a second embodiment of the rotary anode X-ray tube according to the present invention will be described. The X-ray tube of this embodiment is the same as that of the first embodiment except that the specifications of the rotating anode cap are different, and will be described below with reference to FIGS. In the present embodiment, the structure and dimensions of the cap 38 are the same as those in the first embodiment, and the material is a magnetic material and magnetized. Since the cap 38 using a magnetic steel material is composed of a flat plate portion 38a and a cylindrical portion 38b, at least the cylindrical portion 38b may be made of a magnetic material and magnetized. The cap 38 is usually magnetized in advance using a magnetizing device or the like before being incorporated into the rotating anode.

転がり軸受26や回転軸24などは通常磁性体の鋼材から成るため、転がり軸受26から分離する異物のうち転がり軸受26の磨耗粉やこの磨耗粉と潤滑剤との混合物などは磁性を持っている。このため、転がり軸受28から分離した磁性を有する異物はキャップ38の円筒部38bと回転軸24の軸部24bとの間のすきま44に侵入した際に円筒部38bの内周面に磁気的に付着することで、捕集され、転がり軸受26からの異物の外囲器内への飛散防止効果は第1の実施形態よりも更に向上する。   Since the rolling bearing 26 and the rotating shaft 24 are usually made of a magnetic steel material, among the foreign matters separated from the rolling bearing 26, the wear powder of the rolling bearing 26 or a mixture of this wear powder and lubricant has magnetism. . For this reason, when the foreign matter having magnetism separated from the rolling bearing 28 enters the clearance 44 between the cylindrical portion 38b of the cap 38 and the shaft portion 24b of the rotary shaft 24, it is magnetically applied to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 38b. By adhering, the effect of preventing foreign matter from being collected and scattered from the rolling bearing 26 from entering the envelope is further improved than in the first embodiment.

次に、本発明に係る回転陽極X線管の第3の実施形態について説明する。本実施形態のX線管においても、回転陽極のキャップの仕様が異なる以外は第1の実施形態と同じである。図4に本実施形態に用いられるキャップの断面図を示す。図4において、本実施形態に用いられるキャップ50も、ドーナツ状の平板部50aと筒状の円筒部50bとから構成される。平板部50の構造とキャップ50の材料は第1の実施形態と同じである。円筒部50bは通常平板部50aより肉厚に作られている。円筒部50の内周側に長方形の溝52が複数個(図示の例では6個)設けられている。この溝52は通常幅寸法より深さ寸法が大きくなるように加工されている。溝の加工は図示の場合周回方式で行われているが、螺旋方式で行われる場合もある。   Next, a third embodiment of the rotary anode X-ray tube according to the present invention will be described. The X-ray tube of this embodiment is the same as that of the first embodiment except that the specifications of the rotating anode cap are different. FIG. 4 shows a cross-sectional view of the cap used in this embodiment. In FIG. 4, the cap 50 used in this embodiment is also composed of a donut-shaped flat plate portion 50a and a cylindrical cylindrical portion 50b. The structure of the flat plate portion 50 and the material of the cap 50 are the same as those in the first embodiment. The cylindrical portion 50b is usually made thicker than the flat plate portion 50a. A plurality (six in the illustrated example) of rectangular grooves 52 are provided on the inner peripheral side of the cylindrical portion 50. The groove 52 is processed so that the depth dimension is larger than the normal width dimension. In the illustrated case, the grooves are processed by a circular method, but may be performed by a spiral method.

本実施形態では、キャップ50の円筒部50bの内周面に複数個の溝52を設けているので、転がり軸受26から分離した異物がキャップ50の円筒部50bと回転軸24の軸部24bとの間のすきま44に侵入した場合に、殆んどの異物がこの溝52に捕集されることになり、上記すきま44を通って外囲器16内に飛散される異物の量は格段に低減される。溝52による異物の捕集効果は、溝52の数が多いほど、また溝52の深さが深いほど向上する。   In the present embodiment, since a plurality of grooves 52 are provided on the inner peripheral surface of the cylindrical portion 50b of the cap 50, the foreign matter separated from the rolling bearing 26 is separated from the cylindrical portion 50b of the cap 50 and the shaft portion 24b of the rotating shaft 24. Most of the foreign matter is collected in this groove 52 when it enters the clearance 44 between them, and the amount of foreign matter scattered through the clearance 44 and into the envelope 16 is significantly reduced. Is done. The effect of collecting foreign matter by the grooves 52 is improved as the number of the grooves 52 is increased and the depth of the grooves 52 is increased.

上記の本実施形態の説明では、溝52の形状を長方形としたが、これに限定されず、三角形やその他の形状のものであってもよい。また、溝52の深さ寸法についても、幅寸法より小さくても、溝52の存在により異物の捕集効果は向上するので、特に限定されるものではない。また、溝52の個数は1個以上あれば異物の捕集効果は向上するので、この個数についても特に限定されるものではない。また、溝52の加工については、周回方式より螺旋方式の方が若干有利と見られるが、異物の捕集効果は周回方式の方が有利と見られる。   In the above description of the present embodiment, the shape of the groove 52 is a rectangle. However, the shape is not limited to this, and may be a triangle or other shapes. Further, even if the depth dimension of the groove 52 is smaller than the width dimension, the presence of the groove 52 improves the effect of collecting foreign matter, and thus is not particularly limited. Further, if the number of the grooves 52 is one or more, the foreign matter collecting effect is improved, and this number is not particularly limited. As for the processing of the groove 52, the spiral method seems to be slightly more advantageous than the circulation method, but the circulation method seems to be more advantageous for collecting foreign matter.

本発明に係る回転陽極X線管の第1の実施形態の全体構造の概略を示す断面図。1 is a cross-sectional view schematically showing the overall structure of a first embodiment of a rotary anode X-ray tube according to the present invention. 本実施形態の回転陽極の主要部分の断面図。Sectional drawing of the principal part of the rotating anode of this embodiment. 本実施形態の要部の詳細を表す拡大断面図。The expanded sectional view showing the detail of the principal part of this embodiment. 本発明に係る回転陽極X線管の第3の実施形態に用いられるキャップの断面図。Sectional drawing of the cap used for 3rd Embodiment of the rotating anode X-ray tube which concerns on this invention. 従来の回転陽極X線管の回転陽極の一例の断面図。Sectional drawing of an example of the rotating anode of the conventional rotating anode X-ray tube.

符号の説明Explanation of symbols

10・・・回転陽極X線管(X線管)
12・・・陰極
12c・・・ステム
14・・・回転陽極
16・・・外囲器
20・・・ターゲット
22・・・ロータ
24・・・回転軸
24a・・・フランジ部
24b・・・軸部
26・・・転がり軸受
26a・・・外輪
26b・・・ボール
26c・・・内輪
28・・・固定部
28a・・・軸受箱
28b・・・陽極端
30・・・潤滑剤
32・・・穴
33・・・内壁
34・・・中心軸(回転軸)
38、50・・・キャップ
38a、50a・・・平板部
38b、50b・・・円筒部
40・・・止め輪
42・・・溝(止め輪用溝)
44・・・すきま
52・・・溝
10 ... Rotary anode X-ray tube (X-ray tube)
12 ... Cathode
12c ... Stem
14 ... Rotating anode
16 ... Envelope
20 ... Target
22 ... Rotor
24 ・ ・ ・ Rotation axis
24a ... Flange
24b ... Shaft
26 ・ ・ ・ Rolling bearing
26a ... Outer ring
26b ... Ball
26c ... Inner ring
28 ・ ・ ・ Fixed part
28a ... Bearing box
28b ... Anode end
30 ... Lubricant
32 ... Hole
33 ... Inner wall
34 ・ ・ ・ Center axis (rotary axis)
38, 50 ... Cap
38a, 50a ... Flat plate
38b, 50b ... cylindrical part
40 ... retaining ring
42 ... Groove (groove for retaining ring)
44: Clearance
52 ... Groove

Claims (3)

円盤状のターゲットを支持するロータと、ロータを支持する回転軸と、回転軸を回転自在に支持する複数個の転がり軸受と、転がり軸受を軸受箱内に支持する固定部を有する回転陽極を備えた回転陽極X線管において、回転軸の軸部の外周面と対向し、かつそれとほぼ平行な内周面を有する円筒部と、該円筒部のターゲットと反対側の端部に結合されたリング状の平板部とから成るキャップを、固定部の軸受箱の開口側に、ターゲットに最も近い転がり軸受を覆うように配設し、前記キャップの円筒部の内周面と回転軸の軸部の外周面とのすきまが転がり軸受の半径方向すきまより大きくなるようにしたことを特徴とする回転陽極X線管。   A rotor for supporting a disk-shaped target, a rotating shaft for supporting the rotor, a plurality of rolling bearings for rotatably supporting the rotating shaft, and a rotating anode having a fixed portion for supporting the rolling bearing in a bearing box In the rotating anode X-ray tube, a cylindrical portion having an inner peripheral surface facing and substantially parallel to the outer peripheral surface of the shaft portion of the rotating shaft, and a ring coupled to the end of the cylindrical portion opposite to the target A cap composed of a flat plate portion is disposed on the opening side of the bearing box of the fixed portion so as to cover the rolling bearing closest to the target, and the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the cap and the shaft portion of the rotary shaft A rotary anode X-ray tube characterized in that the clearance with the outer peripheral surface is larger than the radial clearance of the rolling bearing. 請求項1記載の回転陽極X線管において、前記キャップの少なくとも円筒部を磁化させたことを特徴とする回転陽極X線管。   2. The rotary anode X-ray tube according to claim 1, wherein at least a cylindrical portion of the cap is magnetized. 請求項1および2記載の回転陽極X線管において、前記キャップの円筒部の内周面側に溝を設けたことを特徴とする回転陽極X線管。
3. The rotary anode X-ray tube according to claim 1, wherein a groove is provided on the inner peripheral surface side of the cylindrical portion of the cap.
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