JP3068952B2 - 回転陽極型ｘ線管の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回転陽極型Ｘ線管の
製造方法に係わり、とくに軸受部への潤滑剤の充填及び
排気方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転陽極型Ｘ線管は、周知のように、軸
受部を有する回転体および固定体で円盤状の陽極ターゲ
ットを支え、真空容器外に配置したステータの電磁コイ
ルを付勢し高速回転させながら、陰極から放出した電子
ビームを陽極ターゲット面上に当ててＸ線を放射させ
る。軸受部は、ボールベアリングのようなころがり軸受
や、軸受面にらせん溝を形成するとともにガリウム（Ｇ
ａ）、又はガリウム−インジウム−錫（Ｇａ−Ｉｎ−Ｓ
ｎ）合金のような液体金属潤滑剤を軸受間隙に満たした
動圧式すべり軸受で構成される。後者のすべり軸受を用
いた例は、たとえば特公昭60-21463号、特開昭60-97536
号、特開昭 60-117531号、特開昭 62-287555号、あるい
は特開平2-227948号の各公報に開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記各公報に開示され
ている回転陽極型Ｘ線管では、らせん溝を有する動圧す
べり軸受部の相対向する軸受面が、回転動作中に例えば
２０マイクロメートル程度の軸受間隙を保つように構成
され、らせん溝および軸受間隙に液体金属潤滑剤が充填
される。この潤滑剤が軸受間隙の全体にくまなくゆきわ
たらないと、当然のことながら、すべり軸受の動圧が十
分得られず、安定な動圧すべり軸受の動作が維持できな
くなる。そして、極端な場合は軸受面同士がかじり合い
を起こし、回転不能状態や破損を引き起こすおそれがあ
る。一方、Ｘ線管の組立時に、軸受構成部材や潤滑剤か
ら内蔵ガスを完全に放出させておかなければならない。
このガス放出が不十分であると、軸受面が局部的に酸化
して潤滑剤の濡れが悪くなったり、あるいは放出したガ
スの気泡とともに潤滑剤の一部が軸受部から外部に吹き
出してしまう場合がある。このような現象が生じると、
すべり軸受の長時間の安定な動圧軸受作用が得られず、
さらにＸ線管容器内空間に飛散した液体金属潤滑剤によ
り、耐電圧性能が著しく損なわれるという致命的な障害
をもたらす。

【０００４】この発明は、以上のような不都合を解消
し、Ｘ線管の組立て時に軸受構成部材や液体金属潤滑剤
から内蔵ガスをより完全に放出させ得て、潤滑剤の漏出
防止、及び安定な軸受動作を維持することができる回転
陽極型Ｘ線管の製造方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、回転体と固
定体との間のらせん溝を含む軸受間隙に液体金属潤滑剤
を充填するとともに、真空中で加熱してガスを排出し、
その後軸受部を潤滑剤の融点以下の温度に冷却して潤滑
剤を固化し、潤滑剤が固化している状態で真空状態から
取出してこれら陽極組立体を真空容器内に封入し、次に
この真空容器内を排気する回転陽極型Ｘ線管の製造方法
である。

【０００６】

【作用】この発明によれば、液体金属潤滑剤を充填する
工程で軸受構成部材及び潤滑剤から内蔵ガスを排出でき
るとともに、その状態で潤滑剤を固化させるので軸受部
に空気が進入せず、そのまま排気工程に移ることができ
る。したがって、軸受構成部材及び潤滑剤の内蔵ガスを
より一層確実に排出させることができ、軸受面の劣化
や、潤滑剤の漏出を伴うことなく動圧すべり軸受を備え
る回転陽極型Ｘ線管を組立てることができる。

【０００７】

【実施例】以下、その実施例を図面を参照して発明の詳
細な説明する。なお、同一部分は同一符号であらわす。
この発明の実施の対象となる完成後のＸ線管の一例を図
１乃至図３に示す。重金属からなる円盤状陽極ターゲッ
ト11が有底円筒状の回転体12の一端に突設された回転軸
13にナット14により一体的に固定されている。回転体12
は、その外周部に鉄のような強磁性体円筒12a および銅
のような良導電体円筒12b からなる二重のロータ円筒が
同軸的に嵌合固着されている。この回転体12の内側に
は、円柱状の固定体15が挿入されている。固定体15の図
示下端部すなわち回転体開口部12c の近傍には、外径が
縮小された固定体径小部15a が形成されている。そして
回転体開口部12c には、固定体径小部15a を近接して包
囲し、この開口部を実質的に閉塞するリング状の開口部
閉塞体16が複数個のボルト16a により固着されている。
固定体径小部15a には、これら回転体12および固定体15
を機械的に支える鉄合金製の陽極支持部17が一体的に固
着され、これはガラス製の真空容器18に気密接合されて
いる。なお、真空容器18の内部の陽極ターゲット11に対
向する位置には、電子ビームを放出する陰極構体（図示
せず）が設置されている。

【０００８】円筒状回転体12と固定体15との嵌合部分に
は、前述の各公報に示されるような動圧式のらせん溝す
べり軸受部が構成されている。すなわち、固定体15の外
周壁に、軸方向に所定間隔をおいてヘリンボン・パター
ンのらせん溝19a,19b が形成されており、２つのラジア
ルすべり軸受部20a,20b が構成されている。また、固定
体15の図示上端壁には、図３の（ａ）に示すようにサー
クル状のヘリンボン・パターンらせん溝21a が形成さ
れ、一方のスラストすべり軸受部22a が構成されてい
る。開口部閉塞体16の上面16c には、同様に図３の
（ｂ）に示すようにサークル状のヘリンボン・パターン
らせん溝21b が形成され、他方のスラストすべり軸受部
22b が構成されている。これら回転体及び固定体の両軸
受面は、回転動作中におよそ２０マイクロメートルの軸
受間隙Ｇをもって対面するようになっている。

【０００９】固定体15には、その中心部が軸方向に沿っ
てくり抜かれた孔からなる潤滑剤収容室23が設けられて
いる。この潤滑剤収容室23の図示上端開口23a は、図示
上部のサークル状らせん溝21a の内側中心部に位置し、
このスラスト軸受部22a の軸受間隙Ｇに連通している。
また、この固定体15には、その中間部外周壁が削られて
径小部24が形成され、潤滑剤収容室23からこの径小部24
に通じる４つの放射方向通路25が９０度間隔で対称的に
形成されている。それによって、潤滑剤収容室23は放射
方向通路25を経て径小部24による円周状空間Ｓ1 に通
じ、さらにそれを経て図示上下にある２組のラジアル軸
受部20a,20b の軸受間隙Ｇに連通している。なお、潤滑
剤収容室23の図示下端部23b は、下部のスラストらせん
溝すべり軸受部22b の近傍位置まで延長されて終端とな
っている。開口部閉塞体16と固定体径小部15a との間に
は、固定体径小部の一部が円周状に切削されて構成され
た円周状空胴26が設けられている。閉塞体の円筒部16b
は、内側の固定体径小部15aとの間にわずかな半径方向
寸法の隙間Ｑをつくり、内周面にスクリューポンプ溝27
が形成されている。このスクリューポンプ溝27と隙間Ｑ
とは、潤滑剤漏出防止手段を構成している。円周状空胴
26は、隙間Ｑの半径方向寸法よりも十分大きい寸法を有
している。なお、この隙間Ｑは、固定体に対して回転体
を回転可能にするために不可避であり、軸受間隙Ｇを含
む軸受部の内部空間と真空容器18の内部空間とを区画す
るとともに通気可能にしている。

【００１０】次に、各軸受部20a,20b,22a,22b のらせん
溝、軸受間隙Ｇ、およびこれに連通する潤滑剤収容室23
や放射方向通路25、径小部24による空間Ｓ1 に、Ｇａ合
金のような液体金属潤滑剤Ｌを充填する方法、真空容器
内への陽極構造体の封入方法、及び真空容器内を排気す
る方法について述べる。

【００１１】液体金属潤滑剤の充填にあたっては、図４
に示すように、加熱ヒータ31を有し、一部に排気ポンプ
32が接続された真空ベルジャ33の内部に、各軸受構成部
材を配置する。すなわち、保持台を兼ねる超音波振動器
34の上に、回転体12をその開口部12c を上に向けて載せ
る。なお、回転軸13には前もって陽極ターゲット11をナ
ット14で固定してあり、回転バランスを取ってある。真
空ベルジャ33の内部には、固定体15を上方に吊り下げて
保持する固定体保持器35が設けられ、これは固定体15を
回転体の上方に位置決めして吊り下げている。固定体の
上方外周には、開口部閉塞体16が図示しない保持体によ
り保持されており、またそれを固定するための複数個の
ボルト16a が締結具36によって所定位置に位置決めされ
て保持されている。さらにまた、Ｇａ合金のような液体
金属潤滑剤を内蔵する潤滑剤注入器37が設けられてお
り、ベルジャ外の図示しない制御装置によって注入ノズ
ルの先端37a を図示のように回転体開口部12a の内側に
差し込み、所定量の潤滑剤を回転体内部に注入できるよ
うになっている。なお、図示しないが、軸受構成部材の
温度を検出する温度検出器が設けられている。

【００１２】まず、同図に示すように各部品や制御装置
を配置し、排気ポンプ32によってベルジャ内を例えば１
０^-3Ｐａ程度又はそれ以下の高真空にする。そして加熱
ヒータ31により少なくとも各軸受部材を２００℃以上の
温度、例えば約４５０℃まで上昇させ、一定時間維持す
る。それによって、各部品、及び液体金属潤滑剤から内
蔵ガスが放出され、ポンプ32で排気される。この真空加
熱処理によって、各軸受部材は清浄化される。次に、潤
滑剤注入ノズル37a の先端を同図示のように回転体開口
部内に差し込み、所定量の液体金属潤滑剤Ｌを回転体12
の内部に注入する。超音波振動により、この液体金属潤
滑剤Ｌの内部やそれと接触する回転体内壁から出るガス
は、ベルジャ内空間に効果的に出され、排気される。

【００１３】次に、ベルジャ外から制御装置を駆動制御
して、潤滑剤注入器37を元の位置に移動し、上方から固
定体15をゆっくり下降させて、図５に示すように、回転
体12の内側に挿入する。それによって、回転体の底部に
ある液体金属潤滑剤Ｌは、両者の軸受間隙、らせん溝、
固定体中心部の潤滑剤収容室、及び放射方向通路内に流
動して行き、各軸受面に這い上がる。そして各軸受面は
潤滑剤で濡らされる。なお、液体金属潤滑剤Ｌは、潤滑
剤収容室23の内部においては軸方向の高さＨまで這い上
がる。すなわち、この高さＨは、好ましくは放射方向通
路25を埋める高さである。真空中での加熱処理を、所定
時間継続することにより、軸受構成部材や潤滑剤から内
蔵ガスを排出する。なお、この工程で固定体15を上下に
ピストン移動、あるいは同時にゆっくり回転させてもよ
い。それによって、潤滑剤は図示上方の軸受面をも濡ら
し、軸受部に付着する。その際、もし各部から内蔵ガス
が放出されて気泡が生じた場合は、気泡が上方に移動し
て軸受部材外に排出され、ポンプで排気される。超音波
振動は、このガスの排出およびこのガス気泡と潤滑剤と
の置換作用を一層増進する。このように両者を嵌合した
状態で、同図に示すように、開口部閉塞体16を回転体開
口部12c に適合し、複数個のボルト16a を締結具36で締
付けて固定する。この状態で引き続き真空中での加熱を
続け、さらにまたそれに超音波振動を加え続けると、軸
受部材および潤滑剤からのガス抜きをより一層完全にで
きる。

【００１４】そして、所定時間真空加熱処理をした後、
真空中で徐冷し、潤滑剤の融点以下の温度まで下げて潤
滑剤を固化する。例えば、融点が約１２℃のＧａ合金の
場合、真空中で１２℃以下の温度まで冷却する。潤滑剤
は、各部に充填されたまま固化する。この状態で、陽極
構造体を真空ベルジャ31の外に取出し、陽極支持部17を
ガラス真空容器18の端部の封着用金属リングに気密溶接
する。このようにＸ線管球であるガラス真空容器18の内
部に陽極構造体を封入し、Ｘ線管球の排気工程に移る。
この組立工程では、潤滑剤が固化している状態であるた
め、横倒しや天地逆転させたりしても、軸受部の奥に空
気が入り込むおそれがない。なお、潤滑剤収容室23の潤
滑剤がない空間は、真空状態のままになる。

【００１５】次に、図６に示すように、真空容器18の一
部に取付けた排気管38を排気装置の真空ポンプに繋がる
パイプ39に接続する。なお、真空容器18の内部の陽極タ
ーゲットに対向する位置に、陰極構体19が取付けられて
いる。そして、真空容器内を排気しつつ、図示しない加
熱手段により真空容器や内部の各電極、陽極構造体を加
熱する。それによって、潤滑剤は再び溶融して液相とな
る。各部の内蔵ガスを放出させて排気を継続する。さら
に、回転体12のまわりにステータ39を装着し、通電して
回転体を徐々に回転させ、陽極ターゲットを３０００ｒ
ｐｍ程度で連続回転させながら、陰極構体19のフィラメ
ントを点火して電子ビームを放出させ、陽極ターゲット
11を衝撃して加熱する。あるいは高周波誘導加熱により
陽極ターゲットを含む陽極構体を加熱しつつ、各部品か
らガス放出させて排気する。所定の排気スケジュールを
経た後、排気管38を封止切りし、適当なエージングを行
い、Ｘ線管を完成する。なお、排気工程では、Ｘ線管の
管軸を９０度又はそれに近い角度で横倒しにして排気し
てもよい。

【００１６】こうして、潤滑剤の充填工程から排気工程
にかけて、軸受構成部材及び潤滑剤から内蔵ガスを十分
取り除くとともに潤滑剤を固化させて組立て、排気する
ので、完成したＸ線管の動作時にガス放出ガ起こらず、
したがってまた潤滑剤がガスにより押出されて漏出する
現象も未然に防止される。こうして、信頼性の高いＸ線
管が得られる。

【００１７】なお、潤滑剤の充填量は、真空容器内空間
に通路上で最も近いらせん溝すべり軸受部の端部すなわ
ちスラスト軸受部22b から内部のらせん溝や軸受間隙、
潤滑剤収容室、放射方向通路、および径小部による空間
Ｓ1 を含む内部空間容積の２０％乃至７０％の範囲の体
積が適当である。

【００１８】なおまた、各軸受構成部材の少なくともら
せん溝をもつすべり軸受面に、予め、軸受母材と潤滑剤
との反応層を薄く形成しておいてもよい。あるいは、潤
滑剤充填工程における真空加熱処理で各軸受面に軸受母
材と潤滑剤との反応層を薄く形成させてもよい。この場
合、潤滑剤の充填量は、反応層の形成に消耗される量だ
け余分に多く注入しておくことが望ましい。

【００１９】さらにまた、金属潤滑剤としては、Ｇａ、
Ｇａ−Ｉｎ合金、あるいはＧａ−Ｉｎ−Ｓｎ合金のよう
なＧａを主体とするものを使用できるが、それに限ら
ず、例えばビスマス（Ｂｉ）を相対的に多く含むＢｉ−
Ｉｎ−Ｐｂ−Ｓｎ合金、あるいはＩｎを相対的に多く含
むＩｎ−Ｂｉ合金、又はＩｎ−Ｂｉ−Ｓｎ合金を使用し
得る。とくに、融点が室温以上、例えば４０℃以上の潤
滑剤を使用すれば、潤滑剤充填工程の後半で２５℃程度
の室温まで冷却すれば潤滑剤を固化させることができ、
室温以下まで冷却する装置が不要となり、好都合であ
る。そして、Ｇａを含まない潤滑剤を使用すれば、軸受
面が浸蝕されにくいので、軸受面構成部材をステンレス
鋼や鉄合金で構成することができる。これらは、廉価で
あるとともに加工が容易であり、しかもこの発明を適用
するのにも好都合である。ただし、融点が室温以上であ
る潤滑剤を使用する場合は、陽極ターゲットを回転させ
る前に金属潤滑剤をその融点以上の温度に予熱したうえ
で回転させるようにすることが望ましい。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
軸受構成部材及び潤滑剤の内蔵ガスをより一層確実に排
出させることができ、軸受面の劣化や、潤滑剤の漏出を
伴うことなく動圧すべり軸受を備える回転陽極型Ｘ線管
を組立てることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す縦断面図である。

【図２】図１の要部を示す側面図である。

【図３】図１の要部を示す上面図である。

【図４】組立工程における状態を示す要部縦断面図であ
る。

【図５】組立工程における状態を示す要部拡大縦断面図
である。

【図６】組立工程における状態を示す縦断面図である。

【符号の説明】

11…陽極ターゲット、 12…回転体、 15…固定体、 18…真空容器、 20a,20b …ラジアルすべり軸受部、 22a,22b …スラストすべり軸受部、 23…潤滑剤収容室、 25…放射方向通路、 Ｇ…軸受間隙、 Ｌ…液体金属潤滑剤。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−227948（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−117531（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−97536（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−287555（ＪＰ，Ａ) 特公 昭60−21463（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 9/385 H01J 35/26

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽極ターゲットが固定された回転体と、
   この回転体を回転可能に保持する固定体と、これら両者
   の近接部に設けられたらせん溝を有するすべり軸受部と
   を備え、このすべり軸受部の前記らせん溝を含む軸受間
   隙に所定の融点をもつ金属潤滑剤を充填し、これら組立
   体を真空容器の内側に装着し、前記真空容器の内部を排
   気する回転陽極型Ｘ線管の製造方法において、 上記回転体と固定体との間のらせん溝を含む軸受間隙に
   上記金属潤滑剤を充填するとともに、真空中で加熱して
   ガスを排出し、その後軸受部を上記金属潤滑剤の融点以
   下の温度に冷却して該潤滑剤を固化し、前記潤滑剤が固
   化している状態で真空状態から取出してこれら陽極組立
   体を真空容器内に封入し、次に前記真空容器内を排気す
   ることを特徴とする回転陽極型Ｘ線管の製造方法。