JP2009238477A - Rotating anode x-ray tube - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、液体潤滑剤を用いた動圧滑り軸受けを有する回転陽極型X線管に関する。 The present invention relates to a rotary anode type X-ray tube having a dynamic pressure sliding bearing using a liquid lubricant.
一般に、X線管装置は、医療診断システム及び工業診断システム等に用いられている。X線管装置は、X線を放射する回転陽極型X線管と、ステータコイルと、これら回転陽極型X線管及びステータコイルを収容した筐体とを備えている。 In general, X-ray tube apparatuses are used in medical diagnosis systems, industrial diagnosis systems, and the like. The X-ray tube device includes a rotary anode X-ray tube that emits X-rays, a stator coil, and a housing that houses the rotary anode X-ray tube and the stator coil.
回転陽極型X線管は、固定軸と、この固定軸に回転可能に設けられ、ステータコイルからの磁界で回転される回転体と、この回転体の端部に継手を介して設けられ、回転体と共に回転される陽極ターゲットと、この陽極ターゲットに対向配置され、陽極ターゲットに電子ビームを射突させて陽極ターゲットからX線を発生させる陰極と、これら回転体、陽極ターゲット及び陰極を収容した真空外囲器とから構成されている。固定軸及び回転体間の隙間には、潤滑液としての液体金属が充填された動圧すべり軸受が形成され、回転体の回転時に、固定軸及び回転体間の液体金属には、動圧が発生されて回転体が回転可能に支持されている。 The rotary anode type X-ray tube is provided with a fixed shaft, a rotary body rotatably provided on the fixed shaft, rotated by a magnetic field from the stator coil, and a rotary body provided with a joint at the end of the rotary body. An anode target rotated together with the body, a cathode disposed opposite to the anode target, projecting an electron beam onto the anode target and generating X-rays from the anode target, and a vacuum containing these rotor, anode target and cathode It consists of an envelope. A dynamic pressure plain bearing filled with a liquid metal as a lubricating liquid is formed in the gap between the fixed shaft and the rotating body. When the rotating body rotates, the liquid metal between the fixed shaft and the rotating body has a dynamic pressure. The generated rotating body is rotatably supported.
従来の動圧すべり軸受は、一例として特許文献1に開示されるように、回転時に液体潤滑剤を引き込む溝、例えば、ヘリングボーンパターンの螺旋溝が固定軸に形成されている。回転体は、この固定軸を構成する筒状部材に嵌合され、筒状部材の円筒内面との間に小間隙が設けられている円柱状の軸受対向部及び互いに隣接する軸受対向部の間に、円柱状軸受対向部より細い径を有し、筒状部材の円筒内面との間に比較的大きな間隙が与えられ、軸受対向部より小さい径を有する小径部分とを備えた軸で構成されている。円柱状軸受対向部には、上述した螺旋溝が形成されて動圧すべり軸受けに形成され、小径部分と筒状部材の円筒内面との間のスペースは、円柱状軸受対向部の焼きつきを防止するために、潤滑剤を十分に貯蔵する機能を有している。このようなすべり軸受の例は、特許文献1に限らず、特許文献2、特許文献3の公報に開示されている。
As disclosed in
また、X線管装置以外の他分野におけるすべり軸受として、特許文献4に開示されるように、内燃機関の主軸受があり、この内燃機関の主軸受では、軸受の疲労破損防止のために軸受端部に切欠き(溝)を設けて、軸の片当たり接触に対して変形しやすい構造としている。
近年、CT装置では、ヘリカルスキャンの高速化にともない、X線管に作用する遠心力が増大し、回転陽極を支持する固定軸が変形する蓋然性が増大している。固定軸の変形に伴い、小さな隙間しか設けられていない軸受部では、回転体と固定軸が接触し、焼きつきが生じることが懸念されている。 In recent years, in the CT apparatus, as the helical scan speeds up, the centrifugal force acting on the X-ray tube increases, and the probability that the fixed shaft that supports the rotating anode deforms increases. With the deformation of the fixed shaft, there is a concern that in the bearing portion where only a small gap is provided, the rotating body and the fixed shaft come into contact with each other and seizure occurs.
上記課題の解決策として、軸受部を固定軸の変形が生じ易い領域から固定軸の変形がより小さい領域に配置を変更する方法が想定される。しかし、軸受部が配置を変更すると陽極の全長が長くなり、全長が長くなるに伴い、遠心力が作用した際の固定軸の変形量はさらに増大し、また、X線管自体の重量も大きくなってしまう問題がある。従って、軸受部の配置を変更するのではなく、軸受構造の改良が望まれている。 As a solution to the above problem, a method of changing the arrangement of the bearing portion from a region where the deformation of the fixed shaft is likely to occur to a region where the deformation of the fixed shaft is smaller is assumed. However, if the arrangement of the bearing portion is changed, the total length of the anode becomes longer. As the total length becomes longer, the amount of deformation of the fixed shaft when the centrifugal force is applied further increases, and the weight of the X-ray tube itself increases. There is a problem that becomes. Therefore, an improvement in the bearing structure is desired rather than changing the arrangement of the bearing portions.
また、従来から、回転体の振れ回りや固定軸の変形によって軸受部の端部で回転体と固定軸がかじる(互いに接触する)問題があり、また、回転体の起動時における軸受部への給液不足によるかじり(接触)が生ずる問題もある。かじりにより焼き付きが生じた場合、回転体は回転不能となる。 Further, conventionally, there has been a problem that the rotating body and the fixed shaft are gnawed (contact each other) at the end of the bearing portion due to the swinging of the rotating body and the deformation of the fixed shaft. There is also a problem that galling (contact) occurs due to insufficient supply of liquid. When seizure occurs due to galling, the rotating body cannot rotate.
本発明は、上記問題点を解決するためになされてものであり、その目的は、回転体と固定軸がかじり接触することなく、回転体の安定した回転運動が可能な信頼性の高い陽極回転型X線管を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and the object thereof is to provide a reliable anode rotation capable of stable rotational movement of the rotating body without causing the rotating body and the fixed shaft to be in contact with each other. It is to provide a type X-ray tube.
この発明によれば、
電子ビームが照射されてX線を発生するターゲットを備えている回転陽極と、
当該回転陽極を支持し、中空筒状部を定める円筒内面を有する回転体と、
前記中空筒部に挿入され、前記回転体を回転可能に支持する固定軸であって、前記円筒内面に間隙を空けて対向される対向面を備える柱状軸受部を有する固定軸と、
前記円筒内面及び前記対向面の少なくとも一方に形成されている軸受溝及び前記間隙に充填された潤滑剤で前記対向面上に形成される動圧軸受けと、及び
前記柱状軸受部の両端部の少なくとも一方に切欠形成された円周溝及びこの円周溝外周の円筒状鍔部で前記柱状軸受部の端部に設けられた薄肉構造と、
を具備することを特徴とする回転陽極型X線管が提供される。
According to this invention,
A rotating anode comprising a target that is irradiated with an electron beam to generate X-rays;
A rotating body that supports the rotating anode and has a cylindrical inner surface that defines a hollow cylindrical portion;
A fixed shaft that is inserted into the hollow cylindrical portion and rotatably supports the rotating body, and has a columnar bearing portion provided with an opposing surface facing the cylindrical inner surface with a gap therebetween;
A bearing groove formed on at least one of the cylindrical inner surface and the facing surface, a dynamic pressure bearing formed on the facing surface with a lubricant filled in the gap, and at least both ends of the columnar bearing portion A thin-walled structure provided at the end of the columnar bearing portion with a circumferential groove formed on one side and a cylindrical flange on the outer periphery of the circumferential groove;
A rotary anode type X-ray tube is provided.
また、この発明によれば、
電子ビームが照射されてX線を発生するターゲットを備えている回転陽極と、
当該回転陽極を支持し、中空筒状部を定める円筒内面を有する回転体と、
前記中空筒部に挿入され、前記回転体を回転可能に支持する固定軸であって、前記円筒内面に間隙を空けて対向される対向面を備える第1及び第2の柱状軸受部及びこの第1及び第2の柱状軸受部間に当該柱状軸受部よりも小径の小径軸部を有し、この小径軸部と前記円筒内面との間に潤滑剤が貯蔵される貯蔵部が設けられている固定軸と、
前記円筒内面及び前記対向面の少なくとも一方に形成されている軸受溝及び前記間隙に充填された前記潤滑剤で前記対向面上に形成される動圧軸受けと、及び
前記第1及び第2の柱状軸受部の両端部の少なく一方に夫々切欠形成された円周溝及びこの円周溝外周の円筒状鍔部で前記柱状軸受部の端部に設けられた薄肉構造と、
を具備することを特徴とする回転陽極型X線管が提供される。
Moreover, according to this invention,
A rotating anode comprising a target that is irradiated with an electron beam to generate X-rays;
A rotating body that supports the rotating anode and has a cylindrical inner surface that defines a hollow cylindrical portion;
First and second columnar bearing portions, which are inserted into the hollow cylindrical portion and support the rotating body so as to be rotatable, and have opposed surfaces facing the cylindrical inner surface with a gap therebetween, and the first Between the first and second columnar bearing portions, there is a small diameter shaft portion smaller in diameter than the columnar bearing portion, and a storage portion for storing a lubricant is provided between the small diameter shaft portion and the cylindrical inner surface. A fixed shaft;
A bearing groove formed on at least one of the cylindrical inner surface and the opposed surface, a dynamic pressure bearing formed on the opposed surface with the lubricant filled in the gap, and the first and second columnar shapes A thin groove structure provided at the end of the columnar bearing portion at a circumferential groove formed in a cutout at least one of both ends of the bearing portion and a cylindrical flange on the outer periphery of the circumferential groove;
A rotary anode type X-ray tube is provided.
円柱状の軸受対向部の端面に切欠きが設けれ、軸受対向部の端部が薄肉構造に形成される。従って、回転体と円柱状軸受対向部の接近による潤滑液の圧力上昇で薄肉構造は、容易に弾性変形し、回転体と円柱状軸受対向部の隙間を維持できる。結果として、回転体と固定軸が接触して焼き付くことを防止することできる。この構造は、回転体が振れ回っても固定軸と回転軸とがかじり合うことを防止することもできる。また、軸受対向部の薄肉構造に給液孔を設けることで、軸受部への液体潤滑剤が給液孔を介してスムーズに給液され、回転体の起動時において回転体と固定軸との間のかじりを防止することができる。従って、本発明によれば、回転体と固定軸がかじることなく、回転体の安定した回転運動が可能となり、信頼性の高い陽極回転型X線管を提供できる。 A notch is provided in the end face of the cylindrical bearing facing portion, and the end portion of the bearing facing portion is formed in a thin structure. Therefore, the thin-walled structure is easily elastically deformed by the increase in the pressure of the lubricating liquid due to the approach between the rotating body and the cylindrical bearing facing portion, and the gap between the rotating body and the cylindrical bearing facing portion can be maintained. As a result, it is possible to prevent the rotating body and the fixed shaft from coming into contact and seizing. This structure can also prevent the fixed shaft and the rotating shaft from galling even if the rotating body swings around. Also, by providing a liquid supply hole in the thin structure of the bearing facing part, the liquid lubricant to the bearing part is smoothly supplied through the liquid supply hole, and the rotating body and the fixed shaft are It is possible to prevent galling. Therefore, according to the present invention, the rotating body can be stably rotated without squeezing the rotating body and the fixed shaft, and a highly reliable anode rotating X-ray tube can be provided.
以下、必要に応じて図面を参照しながら、この発明の一実施の形態に係る陽極回転型X線管を説明する。 Hereinafter, an anode rotating X-ray tube according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as necessary.
図1は、この発明の実施の形態に係る片持ち軸受構造を有する回転陽極型X線管を示している。回転陽極型X線管1は、回転磁界を発生するステータコイル2とともにX線管装置の筐体(図示せず)に収納されている。回転陽極型X線管1は、簡略化して破線で示されている真空外囲器4を備え、真空外囲器4の外周には、回転磁界を発生するステータコイル2が配置されている。真空外囲器4内は、真空に維持され、真空外囲器4内には、回転陽極型X線管1の中心軸6に沿って固定軸10が配置され、この固定軸10の軸部14が固定部8に固定されて固定軸10が片持ち支持され、固定部8には、真空外囲器4が気密にシールされている。この固定軸10は、有底筒状の回転体50に嵌合され、この回転体50が固定軸10に回転可能に軸支されている。
FIG. 1 shows a rotary anode X-ray tube having a cantilever bearing structure according to an embodiment of the present invention. The rotary anode
回転体50の外周には、回転体50と共に回転される銅等の導電材料で作られた円筒状のモータロータ53がステータコイル2に対向して配置され、ステータコイル2からの回転磁界によってこのモータロータ53から回転力が発生されて回転体50が固定軸10に軸支されて回転される。回転体50の有底部(端部)からは、回転継手42が中心軸6に沿って延出され、この回転継手42に陽極ターゲット40が連結されている。従って、回転体50の回転に伴い陽極ターゲット40が回転される。陽極ターゲット40には、陰極30が対向配置され、陰極30から射出された電子ビームが回転される陽極ターゲット40に射突されてX線が発生される。図1に示されるように、陰極30、陽極ターゲット40、回転体50、固定体50及びモータロータ53は、真空外囲器4に格納されている。
A
固定軸10は、軸部14に比べて径が大きな円柱状軸受対向部16を有し、回転体50の円筒内面51に軸受対向部16の外周面11が対向され、この固定軸10及び円柱状軸受対向部16間の隙間Gに液体金属潤滑剤20が充填されている。また、有底筒状の回転体50の開口側円筒内面には、隙間Gに充填された液体金属潤滑剤20が漏れ出ることを防止する為に、回転体10の軸部14を液密に維持するシール部54が設けられている。このシール部54は、ラビリンスシールで構成され、軸部14との間に極微小な隙間を有し、直接的に接触されず、完全密閉を軸部14との間に与えていない。従って、動圧すべり軸受内も真空外囲器4内と同様に真空に維持される。また、シール部54には、凹凸が設けられているが、シール部54の凹部は、漏れ出た液体金属を留め置く機能を有している。
The
尚、用語として軸受は、軸を受ける部分であることから、正確な意味では、円筒内面(回転体内面)を指している。この明細書において、軸受の円筒内面(回転体内面)に対向する固定軸の部分を軸受対向部と称している。 In addition, since a bearing is a part which receives an axis | shaft as a term, it has indicated the cylindrical inner surface (rotary body inner surface) in the exact meaning. In this specification, the portion of the fixed shaft that faces the cylindrical inner surface (rotor inner surface) of the bearing is referred to as a bearing facing portion.
液体金属潤滑剤20は、動圧すべり軸受の潤滑液としての機能を有し、液体金属潤滑剤20には、回転体50が回転される際に動圧が発生される。回転体50の円筒内面51に対向される円柱状軸受対向部16の外周面11には、動圧滑り軸受け(ラジアル滑り軸受け)に液体金属潤滑剤20を引き込む溝、例えば、へリングボーン配置の螺旋溝が形成されている。従って、回転体50は、固定軸10の円柱状軸受対向部16によってラジアル方向(半径方向)で支持される。円柱状軸受対向部16の外周面11に溝が形成されるに代えて、回転体50の円筒内面51に溝が形成されても同様にラジアル滑り軸受けを軸受対向部16及び回転体50間に設けることができる。
The
図2は、図1に示した軸受構造を拡大して示している。図2に示されるように円柱状軸受対向部16は、自由端側に軸部14と略同径の円柱状端部17A及びこの端部17Aに対向する円筒状の鍔部17Bを有している。また、円柱状軸受対向部16は、固定端側、即ち、軸部14の側に軸部14と同径の円柱状端部17C及びこの端部17Cに対向する円筒状の鍔部17Dを有している。円柱状端部17A及び円筒状の鍔部17Bは、円柱状軸受対向部16の自由端側の端面に中心軸6に同軸の円周溝60、64(切り欠き)を形成することによって形成され、円柱状端部17C及び円筒状の鍔部17Dも同様に円柱状軸受対向部16の固定端側の端面に中心軸6に同軸の円周溝62(切り欠き)を形成することによって形成される。鍔部17B、17Dには、その円周に沿って配置された多数の給液孔80が形成され、鍔部17B、17Dは、円柱状軸受対向部16に比べて薄く、潤滑液20から与えられる圧力で弾性変形可能な薄肉構造70に形成されている。このようにラジアル軸受けを構成する円柱状軸受対向部16の両端部が薄肉構造70に形成されている場合には、回転体50の円筒内面51が軸受対向面11に接近した際に、この接近によって潤滑液20の圧力が上昇され、薄肉構造70が容易に弾性変形される。この弾性変形に基づいて、円筒内面51と軸受対向面11と隙間が広がり、直接接触を避け、かじりを防止することができる。また、薄肉構造70に、軸受け間隙Gと円周溝60、64(切り欠き)を連結する給液孔80を設けることで、静止時に円周溝60、64(切り欠き)に溜まった潤滑液を給液孔80から軸受け間隙Gに供給できる。従って、回転体の起動時における軸受部のかじりを防止できる。
FIG. 2 shows an enlarged view of the bearing structure shown in FIG. As shown in FIG. 2, the columnar
図3には、この発明の他の実施例に係る固定軸が両持ち支持されているX線管が示され、図4には、固定軸の軸受構造が示されている。図3に示されるX線管及び図4に示される軸受構造においては、図1及び図2に示したと同一の符号を付した箇所は、同一部分或いは部材を示すものとしてその説明を省略する。図3に示されるように固定軸10の軸部14A、14Bが両持ち支持され、回転体50は、略筒状に形成され、その中央に陽極ターゲット40が固定支持されている。そして、回転体10の軸部14A,14Bに夫々液密に保つためのシール部54A,54Bが設けられている。
FIG. 3 shows an X-ray tube in which a fixed shaft according to another embodiment of the present invention is supported at both ends, and FIG. 4 shows a bearing structure of the fixed shaft. In the X-ray tube shown in FIG. 3 and the bearing structure shown in FIG. 4, the portions denoted by the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 and 2 indicate the same parts or members and the description thereof is omitted. As shown in FIG. 3, the
尚、図3においては、図を簡略化する為に真空外囲器4は省略されているが、真空外囲器4内に図1と同様に陰極30、陽極ターゲット40、回転体50、固定体50及びモータロータ53が格納されている点に注意されたい。
In FIG. 3, the
図3に示されるように回転体50が両持ち支持されているような構造においても、図4に示されるように円柱状軸受対向部16の両端部に、円柱状端部17A、17C及び円筒状の鍔部17B、17Dを有しても良い。円柱状端部17A、17C及び円筒状の鍔部17B、17Dは、円柱状軸受対向部16の端面に中心軸6に同軸の円周溝60、64(切り欠き)を形成することによって形成される。鍔部17B、17Dには、その円周に沿って配置された多数の給液孔80が形成され、鍔部17B、17Dは、円柱状軸受対向部16に比べて薄く、潤滑液20から与えられる圧力で弾性変形可能な薄肉構造70に形成されている。このようにラジアル軸受けを構成する円柱状軸受対向部16の両端部が薄肉構造70に形成されている場合には、回転体50の円筒内面51が軸受対向面11に接近した際に、この接近によって潤滑液20の圧力が上昇され、薄肉構造70が容易に弾性変形される。この弾性変形に基づいて、円筒内面51と軸受対向面11と隙間が広がり、直接接触を避け、かじりを防止することができる。また、薄肉構造70に、軸受け間隙Gと円周溝60、64(切り欠き)を連結する給液孔80を設けることで、静止時に円周溝60、64(切り欠き)に溜まった潤滑液を給液孔80から軸受け間隙Gに供給できる。従って、回転体の起動時における軸受部と回転部のかじり(接触)を防止できる。
Even in a structure in which the
図5は、図2及び図3に示した回転陽極型X線管の軸受構造の変形例を示している。図5は、図3と同様に固定軸10が両持ちされる構造として描かれているが、当然に図2に示したと同様に固定軸10が片持ち支持される構造に適用されても良いことは明らかである。また、図5に示される軸受構造においては、図2に示したと同一の符号を付した箇所は、同一部分或いは部材を示すものとしてその説明を省略する。
FIG. 5 shows a modification of the bearing structure of the rotary anode X-ray tube shown in FIGS. Although FIG. 5 is drawn as a structure in which the fixed
図5に示される回転陽極型X線管の軸受構造においては、固定軸10の円柱状軸受対向部16が中心軸6に沿って1対の円柱状対向部分16A、16Bに分離され、この円柱状対向部分16A、16B間に凹部として潤滑液貯蔵部12が形成されている。円柱状対向部分16Aの両端部にも、円柱状端部17A、17E及び円筒状の鍔部17B、17Fが設けられ、また、円柱状対向部分16Bの両端部にも、円柱状端部17D、17E及び円筒状の鍔部17D、17Gが設けられている。円柱状端部17A、17C、17E及び円筒状の鍔部17B、17D、17F、17Gは、円柱状軸受対向部16の端面に中心軸6に同軸の円周溝60、64、62、66を形成することによって形成される。鍔部17B、17D、17F、17Gには、その円周に沿って配置された多数の給液孔80が形成され、鍔部17B、17D、17F、17Gは、円柱状軸受対向部16に比べて薄く、潤滑液20から与えられる圧力で弾性変形可能な薄肉構造70に形成されている。このようにラジアル軸受けを構成する円柱状軸受対向部16の両端部が薄肉構造70に形成されている場合には、回転体50の円筒内面51が軸受対向面11に接近した際に、この接近によって潤滑液20の圧力が上昇され、薄肉構造70が容易に弾性変形される。この弾性変形に基づいて、円筒内面51と軸受対向面11と隙間が広がり、直接接触を避け、かじり(接触)を防止することができる。また、薄肉構造70に、軸受け間隙Gと円周溝60、64(切り欠き)を連結する給液孔80を設けることで、静止時に円周溝60、62、64、66に溜まった潤滑液を給液孔80から軸受け間隙Gに供給できる。従って、回転体の起動時における軸受部のかじりを防止できる。
In the bearing structure of the rotary anode X-ray tube shown in FIG. 5, the cylindrical
円柱状端部17Eに相当する小径部12と円筒内面51との間のスペースは、回転体の静止時に潤滑液の貯蔵する空間となる機能を有している。給液孔80は、潤滑液を貯蔵する部分とも連通しているため、スムーズに軸受部への潤滑液の供給が可能となり、軸受部の潤滑液不足によるかじりを防止することができる。
A space between the
図6及び図7は、図2に示した固定軸が片持ち支持されている回転陽極型X線管の軸受構造の変形例を示している。図6及び図7に示される軸受構造においては、図2、図4及び図5に示したと同一の符号を付した箇所は、同一部分或いは部材を示すものとしてその説明を省略する。 6 and 7 show a modification of the bearing structure of the rotary anode X-ray tube in which the fixed shaft shown in FIG. 2 is cantilevered. In the bearing structure shown in FIGS. 6 and 7, the parts denoted by the same reference numerals as those shown in FIGS. 2, 4, and 5 indicate the same parts or members and the description thereof is omitted.
図6に示された構造においては、固定軸10の円柱状軸受対向部16よりも大径のスラストリング90が固定軸10に接合され、スラストリング90の端面とシール部54の端面によって回転体50をスラスト方向で支持するスラスト軸受構造91を構成している。スラストリング90の端面とシール部54の端面のいずれかには、中心軸6の回りに放射状にヘリングボーンパターンの溝が配置され、この溝に引き込まれた液体金属潤滑剤20によってスラスト方向の動圧が発生されて回転体50は、中心軸6に沿ったスラスト方向で軸支されている。図6に示される構造では、軸受対向部分16Bの固定側端面にスラストリング90が固定されることから、円周溝64が形成されず、円筒状の鍔部17Dが設けられない点に注意されたい。図6に示す構造においては、円周溝64に代えてスラストリング90に対向する回転体50の固定側端面に円周溝(切欠き部)68が形成されて回転体50の端面に鍔部17Hが設けられることが好ましい。この円周溝(切欠き部)68と鍔部17Hで、回転体50の端面に円柱状軸受対向部16に形成した薄肉構造70と同様な薄肉構造72が形成される。この薄肉構造72により、円柱状軸受対向部16の側面に切欠きを設けた場合と同様に、回転体50の振れ回りや遠心力による固定軸の変形によるかじりを防止することができる。
In the structure shown in FIG. 6, a
図7に示された構造においては、固定軸10の固定側端面とシール部54の端面によって回転体50をスラスト方向で支持するスラスト軸受構造91を構成している。固定軸10の固定側端面とシール部54の端面の端面のいずれかには、中心軸6の回りに放射状にヘリングボーンパターンの溝(図示せず)が配置され、この溝に引き込まれた液体金属潤滑剤20によって動圧が発生されて回転体50が中心軸6に沿ったスラスト方向で軸支されている。図7に示される構造では、円柱状軸受対向部分16Bの固定側端面がスラスト軸受構造91を形成している為に、円周溝64が形成されず、円筒状の鍔部17Dが設けられない点に注意されたい。図7に示す構造においては、円周溝64に代えてシール部54の端面に対向する回転体50の端面に円周溝(切欠き部)68が形成されて回転体50の固定側端面に鍔部17Hが設けられることが好ましい。この円周溝(切欠き部)68と鍔部17Hで、回転体50の端面に円柱状軸受対向部16に形成した薄肉構造70と同様な薄肉構造72が形成される。この薄肉構造72により、円柱状軸受対向部16の端面に円周溝(切欠き部)を設けた場合と同様に、回転体50の振れ回りや遠心力による固定軸の変形によるかじりを防止することができる。
In the structure shown in FIG. 7, a
図8に示されるように、両持ち固定軸を有する回転陽極型X線管においても、図7に示した軸受構造と同様に薄肉構造72A,72Bが円柱状軸受対向部16の両端面に設けることが好ましい。図8に示されるように、回転体50の両端にシール部54A、54Bが取り付けられ、シール部54A、54Bの端面と円柱状軸受対向部16の端面との間にスラスト軸受構造91A,91Bが構成されている。また、シール部54の端面に対向する回転体50の端面に円周溝(切欠き部)68A,68Bが形成されて回転体50の固定側端面に鍔部17H、17Iが設けられることが好ましい。この円周溝(切欠き部)68A,68Bと鍔部17H、17Iで、回転体50の両端面に円柱状軸受対向部16に形成した薄肉構造70と同様な薄肉構造72A,72Bが形成される。この薄肉構造772A,72Bにより、円柱状軸受対向部16の両端面に円周溝(切欠き部)を設けた場合と同様に、回転体50の振れ回りや遠心力による固定軸の変形によるかじりを防止することができる。
As shown in FIG. 8, also in the rotary anode X-ray tube having a both-end fixed shaft, the thin-
尚、図8に示される構造において、スラスト軸受構造91A,91Bを構成するために、図6に示されると同様にスラストリング90が設けられても良い。図8に示される構造においては、シール部54A,54Bの端面と対向する円柱状軸受対向部16の端面には、切欠構造を設けることができない。円周溝(切欠き部)を設けられない円柱状軸受対向部16に対向する軸受部の両端面68A,68Bに円周溝(切欠き部)を設け、軸受端部を薄肉構造72A,72Bとすることができる。この構造により、円柱状軸受対向部16の端面に円周溝(切欠き部)を設けた場合と同様に、回転体の振れ回り或いは遠心力による固定軸10の変形によるかじりを防止することができる。
In the structure shown in FIG. 8, a
図9は、図5に示される構造において、給液孔80が潤滑液貯蔵部12の側に延出される鍔部17G、17Fのみに設けた変形例を示している。円柱状軸受対向部分16A、16Bで構成される軸受け円柱状対向部16の両側には、スラスト軸受構造91A,91B或いはシール54A、54Bが取付けられるため、静止時に切欠構造68A,68Bに溜まる潤滑液は、潤滑液貯蔵部12に比べて少量である。それに対して、潤滑液貯蔵部12には、多量の潤滑液20を蓄えることが可能である。従って、潤滑液20の供給に効果的な潤滑液貯蔵部12に連通している給液孔80のみが鍔部17G、17Fに設けられれば良いこととなる。
FIG. 9 shows a modification in which the
図10は、潤滑液20を軸受部に引き込む凹凸の溝構造13を有する軸受構造を示し、図11は、図10に示した軸受構造13を拡大して示している。溝構造13は、既に説明したようにヘリングボーンパターンの溝が平坦面に形成されて軸受対向面11が設けられ、軸受対向面11には、凹凸が形成される。ここで、給液孔80が溝構造13の凸部に形成される場合には、軸受構造13における圧力を付与する能力が低下する虞がある。従って、図10及び図11に示される溝構造13では、溝構造13の凹部に給液孔80が設けられている。
10 shows a bearing structure having an
図12は、軸受構造13に遠心力FがX線管1に作用した際に回転体50の回転軸が固定軸10の中心軸6から偏芯される様子を示している。回転体50は、遠心力Fに沿って偏芯されることから、遠心力Fが作用する回転体50の円筒内面51は、遠心力Fの方向に向けられている円柱状軸受対向部16の面11から離れ、遠心力Fとは反対方向に向けられている円柱状軸受対向部16の面11により近接される。即ち、間隙Gが軸受対向面11の周囲で均一でなくなり、遠心力Fの作用方向とは反対側の間隙G2が遠心力Fの作用方向側の間隙G1に比べて小さく、回転体50の円筒内面51が軸受対向面11により近接される。このような状態では、間隙G2側に給液孔80を設けると、軸受構造13における圧力を付与する能力が低下する虞がある。従って、図12に示される溝構造13では、遠心力の付与によって間隔が大きくなる間隙G1に面する鍔部17B,17D、17F,17Gのみに給液孔80が設けられ、間隙G1に比べて距離が小さくなる間隙G2に面する鍔部17B,17D、17F,17Gには、給液孔80が設けられない。即ち、潤滑液20の圧力上昇が小さい間隙G1側に給液孔80が設けられている。
FIG. 12 shows a state where the rotating shaft of the
尚、図2及び図4〜図12において、固定軸10の周囲に白抜きで描かれている回転体50内のスペース18は、真空空間となっている。固定軸10と回転体50との間の空隙は、軸受の潤滑剤20の液体金属及び真空空間で占められている。ここで、真空空間は、シール部54に僅かな隙間があり、真空外囲器4内の真空空間に連通されて真空に維持されている。図2及び図4〜図12は、回転体50が回転している様子を示し、回転体50の回転によって生じる遠心力で、液体金属20が外側に向けられ、回転体50の内周面上に張り付けられて固定軸10の周囲の中心に近接する付近では真空空間が形成される。
In FIGS. 2 and 4 to 12, the
上述したように、X線管においては、円柱状の軸受対向部の端面に切欠きが設けれ、軸受対向部の端部が薄肉構造に形成される。従って、回転体と円柱状軸受対向部の接近による潤滑液の圧力上昇で薄肉構造は、容易に弾性変形し、回転体と円柱状軸受対向部の隙間を維持できる。結果として、回転体と固定軸が接触して焼き付くことを防止することできる。この構造は、回転体が振れ回っても固定軸と回転軸とがかじり合うことを防止することもできる。また、軸受対向部の薄肉構造に給液孔を設けることで、軸受部への液体潤滑剤が給液孔を介してスムーズに給液され、回転体の起動時において回転体と固定軸との間のかじりを防止することができる。従って、回転体と固定軸がかじることなく、回転体の安定した回転運動が可能となり、信頼性の高い陽極回転型X線管を提供することができる。 As described above, in the X-ray tube, a notch is provided in the end surface of the cylindrical bearing facing portion, and the end portion of the bearing facing portion is formed in a thin structure. Therefore, the thin-walled structure is easily elastically deformed by the increase in the pressure of the lubricating liquid due to the approach between the rotating body and the cylindrical bearing facing portion, and the gap between the rotating body and the cylindrical bearing facing portion can be maintained. As a result, it is possible to prevent the rotating body and the fixed shaft from coming into contact and seizing. This structure can also prevent the fixed shaft and the rotating shaft from galling even if the rotating body swings around. Also, by providing a liquid supply hole in the thin structure of the bearing facing part, the liquid lubricant to the bearing part is smoothly supplied through the liquid supply hole, and the rotating body and the fixed shaft are It is possible to prevent galling. Therefore, the rotating body can be stably rotated without being gnawed by the rotating body and a highly reliable anode rotating X-ray tube can be provided.
1…回転陽極型X線管、2…ステータコイル、4...真空外囲器、6...中心軸、10…固定軸、11…軸受対向面、12…潤滑液貯蔵部、14...軸部、13…溝構造、16...円柱状軸受対向部、17A,17B...円筒状鍔部、17C,17D...円柱状端部、20…液体金属潤滑剤、30…陰極、40…陽極ターゲット、42...回転継手、50…回転体、51…円筒内面、53…モータロータ、54…シール部、60、62、64、66、68…円周溝(切欠き部)、70…薄肉構造、80…給液孔、90…スラストリング、91…スラスト軸受構造、G、G1、G2...間隙
DESCRIPTION OF
Claims (12)
当該回転陽極を支持し、中空筒状部を定める円筒内面を有する回転体と、
前記中空筒部に挿入され、前記回転体を回転可能に支持する固定軸であって、前記円筒内面に間隙を空けて対向される対向面を備える柱状軸受部を有する固定軸と、
前記円筒内面及び前記対向面の少なくとも一方に形成されている軸受溝及び前記間隙に充填された潤滑剤で前記対向面上に形成される動圧軸受けと、及び
前記柱状軸受部の両端部の少なくとも一方に切欠形成された円周溝及びこの円周溝外周の円筒状鍔部で前記柱状軸受部の端部に設けられた薄肉構造と、
を具備することを特徴とする回転陽極型X線管。 A rotating anode comprising a target that is irradiated with an electron beam to generate X-rays;
A rotating body that supports the rotating anode and has a cylindrical inner surface that defines a hollow cylindrical portion;
A fixed shaft that is inserted into the hollow cylindrical portion and rotatably supports the rotating body, and has a columnar bearing portion provided with an opposing surface facing the cylindrical inner surface with a gap therebetween;
A bearing groove formed on at least one of the cylindrical inner surface and the facing surface, a dynamic pressure bearing formed on the facing surface with a lubricant filled in the gap, and at least both ends of the columnar bearing portion A thin-walled structure provided at the end of the columnar bearing portion with a circumferential groove formed on one side and a cylindrical flange on the outer periphery of the circumferential groove;
A rotary anode X-ray tube comprising:
当該回転陽極を支持し、中空筒状部を定める円筒内面を有する回転体と、
前記中空筒部に挿入され、前記回転体を回転可能に支持する固定軸であって、前記円筒内面に間隙を空けて対向される対向面を備える第1及び第2の柱状軸受部及びこの第1及び第2の柱状軸受部間に当該柱状軸受部よりも小径の小径軸部を有し、この小径軸部と前記円筒内面との間に潤滑剤が貯蔵される貯蔵部が設けられている固定軸と、
前記円筒内面及び前記対向面の少なくとも一方に形成されている軸受溝及び前記間隙に充填された前記潤滑剤で前記対向面上に形成される動圧軸受けと、及び
前記第1及び第2の柱状軸受部の両端部の少なく一方に夫々切欠形成された円周溝及びこの円周溝外周の円筒状鍔部で前記柱状軸受部の端部に設けられた薄肉構造と、
を具備することを特徴とする回転陽極型X線管。 A rotating anode comprising a target that is irradiated with an electron beam to generate X-rays;
A rotating body that supports the rotating anode and has a cylindrical inner surface that defines a hollow cylindrical portion;
First and second columnar bearing portions, which are inserted into the hollow cylindrical portion and support the rotating body so as to be rotatable, and have opposed surfaces facing the cylindrical inner surface with a gap therebetween, and the first Between the first and second columnar bearing portions, there is a small diameter shaft portion smaller in diameter than the columnar bearing portion, and a storage portion for storing a lubricant is provided between the small diameter shaft portion and the cylindrical inner surface. A fixed shaft;
A bearing groove formed on at least one of the cylindrical inner surface and the opposed surface, a dynamic pressure bearing formed on the opposed surface with the lubricant filled in the gap, and the first and second columnar shapes A thin groove structure provided at the end of the columnar bearing portion at a circumferential groove formed in a cutout at least one of both ends of the bearing portion and a cylindrical flange on the outer periphery of the circumferential groove;
A rotary anode X-ray tube comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008080974A JP2009238477A (en) | 2008-03-26 | 2008-03-26 | Rotating anode x-ray tube |
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JP (1) | JP2009238477A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011233364A (en) * | 2010-04-27 | 2011-11-17 | Toshiba Corp | Rotating anode x-ray tube and rotating anode x-ray tube assembly |
JP2015503203A (en) * | 2011-12-06 | 2015-01-29 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | Rotating anode balance |
DE102017118924B4 (en) | 2016-08-30 | 2023-10-19 | General Electric Company | System and method for reducing a bearing shaft relative deflection in an X-ray tube |
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2008
- 2008-03-26 JP JP2008080974A patent/JP2009238477A/en not_active Abandoned
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A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20110808 |