JP3720955B2

JP3720955B2 - 回転陽極型ｘ線管

Info

Publication number: JP3720955B2
Application number: JP19117797A
Authority: JP
Inventors: 秀郎阿武
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-07-16
Filing date: 1997-07-16
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2017-07-16
Also published as: JPH1140091A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転陽極型Ｘ線管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転陽極型Ｘ線管は、電子ビームを放出する陰極や、Ｘ線を発生する陽極ターゲットなどを真空容器内に配置した構造をしている。陽極ターゲットは、軸受を形成する回転体と固定体によって支えられ、真空容器外に配置したステータコイルから与えられる回転磁界の作用で回転するようになっている。陽極ターゲットを支える軸受には、通常、ボールベアリングのようなころがり軸受、あるいは液体金属潤滑剤を用いた動圧式すべり軸受が用いられる。
【０００３】
動圧式すべり軸受は、回転体と固定体の各軸受面を２０μｍ程度の狭い間隙に保ち、また、ラジアル方向およびスラスト方向の例えば固定体の軸受面に、ヘリンボンパターンのらせん溝を形成している。そしてガリウム（Ｇａ）や、ガリウム−インジウムー錫（Ｇａ−Ｉｎ−Ｓｎ）合金など回転動作時に液状となる液体金属潤滑剤を軸受面の間隙、およびらせん溝に満たした構造になっている。
【０００４】
なお、動圧式すべり軸受を用いた回転陽極型Ｘ線管の例は、特公平３−７７６１７号、特開平２−２４４５４５号、特開平２−２２７９４７号、特開平２−２２７９４８号、および特開平８−２４１６８６号の各公報に開示されている。
【０００５】
ところで、動圧式すべり軸受は、玉軸受に比べて回転抵抗が大きいため、動圧式すべり軸受を用いた場合、陽極ターゲットの回転速度は毎分ほぼ３０００回と、比較的低い速度で連続回転させている。回転速度が低いと、陽極ターゲットへの入力負荷を高くすることができないので、大きくて重い、いわゆる熱容量の大きな陽極ターゲットが使用される。
【０００６】
ところで、回転陽極型Ｘ線管を搭載したＸ線撮影装置は、さまざまな方向から被撮影体の撮影を行っている。したがって、撮影方向の素早い転換などのため、重量のある陽極ターゲットに大きな加速度が加わる。これによって、軸受部分にもいろいろな方向から不規則に大きな荷重が加わる。このように大きくて不規則な荷重に対応するために、動圧式すべり軸受を構成している固定体の径の一部を大きくした構造のものが実用化されている。
【０００７】
ここで、固定体の一部の径を大きくした動圧式すべり軸受を用いた従来の回転陽極型Ｘ線管について図３を参照して説明する。符号３１は、Ｘ線を発生する陽極ターゲットで、陽極ターゲット３１は第１回転体３２に連結されている。第１回転体３２はほぼ円筒状に形成され、上方部分は径の小さい径小部３２ａに形成され、下方部分は径が大きい径大部３２ｂに形成されている。下方部分の径大部３３ｂには円筒状の第２回転体３３が連結されている。第２回転体３３は、熱および電気伝導度の高い銅で形成されている。
【０００８】
また、第１回転体３２の内部空間に円柱状の固定体３４が配置され、第２回転体３３の内部空間には、固定体３４に連結された筒状の陽極支持部材３５が位置している。
【０００９】
固定体３４は、その上方部分Ｕは径が小さい径小部３４ａに形成され、中間部分Ｍは径が大きい径大部３４ｂに形成され、また、下方部分Ｌは径が小さく形成され、陽極支持部材３５との連結部３４ｃになっている。
【００１０】
径小部３４ａは、環状の凹部３６を挟んで上方と下方の２つの領域に分けられ、それぞれの領域に、ラジアル方向軸受を構成するヘリンボンパターンのらせん溝Ａ１、Ａ２が形成されている。径大部３４ｂには、図の上下の平行な両面に、スラスト方向軸受を構成するサークル状のヘリンボンパターンのらせん溝Ｂ１、Ｂ２が形成されている。
【００１１】
そして、ラジアル方向軸受のらせん溝Ａ１、Ａ２、スラスト方向軸受のらせん溝Ｂ１、Ｂ２、および第１回転体３２と固定体３４の各軸受面の間隙にＧａ合金等の液体金属潤滑剤が満たされ、動圧式すべり軸受が構成されている。
【００１２】
【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、動圧式すべり軸受を用いる場合、固定体３４の径小部３４ａを上方と下方の２つの領域に分け、それぞれの領域にラジアル方向軸受のらせん溝Ａ１、Ａ２を形成している。また、径大部３４ｂの上下両面にそれぞれ、スラスト方向軸受のらせん溝Ｂ１、Ｂ２を形成している。
【００１３】
そして、回転する陽極ターゲット３１の半径方向の動きをらせん溝Ａ１、Ａ２などによるラジアル方向の軸受機能で支持し、また、軸方向の動きをらせん溝Ｂ１、Ｂ２などによるスラスト方向の軸受機能で支持している。
【００１４】
回転体が例えば１０，０００ｒｐｍ近い高速回転される場合には、特に遠心力でスラスト軸受部分の潤滑剤不足が生じやすい。それによって軸受面同士のかじり付き等が生じ、スラスト方向の軸受機能が低下し、円滑な回転ができなくなる場合がある。
【００１５】
この発明は、上記した欠点を解決するもので、回転が円滑な回転陽極型Ｘ線管を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、径が異なる径小部および径大部を有する固定体と、この固定体との間に軸受間隙を保って嵌合され、かつ陽極ターゲットが固定された回転体と、前記固定体の径小部と前記回転体との間に形成されたラジアル方向の動圧式すべり軸受と、前記固定体の径大部と前記回転体との間に形成されたスラスト方向の動圧式すべり軸受と、ラジアル方向およびスラスト方向の前記各動圧式すべり軸受に供給された動作中液状になる金属潤滑剤とを具備した回転陽極型Ｘ線管において、前記固定体の前記径大部における環状側面またはこれに対向する回転体の内周面に、前記回転体の回転により該面に接する金属潤滑剤を前記スラスト方向の動圧式すべり軸受の方に押しやるようにらせん溝が形成されていることを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態について図１を参照して説明する。符号１１は、Ｘ線を発生する円盤状の陽極ターゲットで、重金属で形成されている。陽極ターゲット１１はナット１２によって回転軸１３に固定され、また、回転軸１３は回転体１４の一端に連結されている。回転体１４は全体がほぼ有底円筒状で、鉄合金からなる内側円筒１４ａと、銅からなる外側円筒１４ｂを嵌め合わせ、一体に固着した構造になっている。回転体１４の内側には、回転体１４の内面との間に２０μｍ程度の狭い軸受間隙を保って、鉄合金からなる円柱状の固定体１５が挿入されている。また、回転体１４の下端部を実質的に閉じるようにスラストリング１６が設けられている。
【００１８】
固定体１５は、図の上方部分Ｕは径の小さい径小部１５ａに形成され、中間部分Ｍは径が大きい径大部１５ｂに形成され、また、下方部分Ｌは陽極支持部１５ｃになっている。
【００１９】
径小部１５ａは、環状の凹部１７を挟んで上方と下方の２つの領域に分けられ、それぞれの領域において、図１（ｂ）の符号Ａ１、Ａ２で示すような２組のラジアル方向軸受を形成するヘリンボンパターンのらせん溝が２０μｍ程度の深さで同じ向きに形成されている。
【００２０】
また、径大部１５ｂの図の上下に位置する２つの平行な面には、図１（ｃ）の符号Ｂで一方を示すようなスラスト方向軸受を形成するサークル状のヘリンボンパターンのらせん溝が２０μｍ程度の深さに形成されている。
【００２１】
そして、径大部１５ｂの環状側面は回転体１４との間にある隙間Ｓ１を有し、例えば、図１（ｂ）の符号Ｃで示すように、環状側面の中央部分から内端部に向かって回転体１４の回転方向に傾斜する複数のらせん溝２２が２０μｍ程度の深さで、かつ、一定の間隔で形成されている。複数のらせん溝２２は、例えば、径小部１５ａに形成されたヘリンボンパターンのらせん溝Ａ１、Ａ２と同様な形状を持っているが、向きは逆に形成されている。例えば、径小部１５ａのらせん溝Ａ１、Ａ２は、回転体１４が図の手前を左から右へ回転すると、液体金属潤滑剤はらせん溝Ａ１、Ａ２に沿って中央部分に集まる構造になっている。しかし、径大部１５ｂのらせん溝２２は、中央部分から環状側面の端部方向（図の上下方向）へと、らせん溝２２に沿って外側に分散する構造になっている。
【００２２】
なお、固定体１５には、その中心部が軸方向に沿ってくり抜かれて潤滑剤リザーバ２３が形成されている。そしてこのリザーバ２３から放射方向に複数の通路２４が設けられている。通路２４は、スラスト方向の動圧式すべり軸受２０、２１が形成された固定体１５の径大部１５ｂの上下両面に通じ、例えば、径大部１５ｂの上下両面との間にそれぞれ、９０度間隔で４個ずつ設けられている。
【００２３】
そして、回転体１４と固定体１５との軸受間隙や、ヘリンボンパターンのらせん溝、リザーバ２３、通路２４、径大部１５ｂの環状側面と回転体１４との隙間Ｓ１などに液体金属潤滑剤が充填される。
【００２４】
上記した構造において、回転体１４が回転状態に入ると、リザーバ２３に充填されていた液体金属潤滑剤の一部は、リザーバ２３上端の開口２３ａから回転体１４との間隙Ｓ２を経て、固定体１５の径小部１５ａと回転体１４との間に形成されたラジアル方向の動圧式すべり軸受１８、１９へと供給される。
【００２５】
また、リザーバ２３に収容された液体金属潤滑剤の一部は、放射方向の通路２４を通して固定体径大部１５ｂの上下両面に形成されたスラスト方向の動圧式すべり軸受２０、２１へと送られる。
【００２６】
また、径大部１５ｂの環状側面と回転体１４との隙間にあった液体金属潤滑剤は、らせん溝２２の押し出し作用によってスラスト方向の動圧式すべり軸受２０、２１へと送られる。
【００２７】
なお、動圧式すべり軸受２０、２１が形成された面に接続する通路２４の開口位置は、液体金属潤滑剤が回転による遠心力の作用を受けて外側へと移動するため、できるだけ内側、例えば径小部１５ａに接する位置に設けるのが効果的である。
【００２８】
次に、この発明の他の実施形態について図２を参照して説明する。図２では、図１に対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明は一部省略している。
この実施形態では、固定体１５の径大部１５ｂの上下両面を垂直方向に結ぶ通路２５が、リザーバ２３を囲んで例えば９０度間隔に４個形成されている。この構成の場合も、通路２５は液体金属潤滑剤を収容する機能を有し、同時に、液体金属潤滑剤を固定体１５の径大部１５ｂに形成されたスラスト方向の動圧式すべり軸受２０、２１に送る機能を有している。
【００２９】
この場合も、液体金属潤滑剤は外側へと移動するため、通路２５の開口を設ける位置はできるだけ内側、例えば径小部１５ａに接する位置が効果的である。
【００３０】
なお、上記した実施の形態において、固定体１５の径大部１５ｂの環状側面に形成される複数のらせん溝２２は、環状側面の一方の端から他方の端までくの字状に連続した溝に形成されている。しかし、径大部１５ｂの環状側面と回転体１４との隙間にある液体金属潤滑剤を径大部１５ｂの上下の面に設けられたスラスト方向の動圧式すべり軸受２０、２１に送る機能があればよく、環状側面の一方の端から他方の端まで連続する必要はない、例えば、環状側面の端部の部分だけに形成することもできる。
【００３１】
上記した各実施の形態によれば、固定体の径大部における環状側面の端部に、回転体の回転方向に傾斜する溝を形成している。この場合、例えば、固定体の径大部における環状側面と回転体との隙間に位置する液体金属潤滑剤が、環状側面に形成された溝からスラスト方向の動圧式すべり軸受に供給される。このため、液体金属潤滑剤の不足などによるスラスト方向の軸受機能の低下が防がれ、円滑な回転が行える。
【００３２】
また、回転体が回転する中心軸に沿って固定体にリザーバを形成し、このリザーバと、スラスト方向の動圧式すべり軸受が形成された固定体の径大部の面とを結ぶ通路を形成している。この場合、固定体に形成されたリザーバや通路に液体金属潤滑剤が収容される。そして、リザーバや通路に収容された液体金属潤滑剤が固定体の径大部に形成されたスラスト方向の動圧式すべり軸受に供給される。これによって、スラスト方向の軸受機能の低下が防止され、円滑な回転が維持される。
【００３３】
また、スラスト滑り軸受が形成された固定体の径大部の２つの面を結ぶ通路を形成した場合も、液体金属潤滑剤が通路に収容され、通路から、固定体の径大部に形成されたスラスト方向の動圧式すべり軸受に液体金属潤滑剤が供給される。これによって、スラスト方向の軸受機能の低下が防止され、円滑な回転が維持される。
【００３４】
なお、上記した実施形態では、回転体の回転により金属潤滑剤をスラスト方向の動圧式すべり軸受の方に押しやるらせん溝を固定体の径大部における環状側面に形成している。しかし、このような働きをするらせん溝を固定体径大部の環状側面に対向する回転体の内周面に形成することもできる。
【００３５】
【発明の効果】
この発明によれば、動作中に液状となる金属潤滑剤のスラスト軸受への供給が確実になり、回転が円滑な回転陽極型Ｘ線管を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を説明する概略の断面図である。
【図２】この発明の他の実施形態を説明する概略の断面図である。
【図３】従来例を説明する概略の断面図である。
【符号の説明】
１１…陽極ターゲット
１２…ナット
１３…回転軸
１４…回転体
１４ａ…内側円筒
１４ｂ…外側円筒
１５…固定体
１５ａ…径小部
１５ｂ…径大部
１６…スラストリング
１７…環状の凹部
１８、１９…ラジアル方向の動圧式すべり軸受
２０、２１…スラスト方向の動圧式すべり軸受
２２…らせん溝
２３…リザーバ
２４…通路

Claims

径が異なる径小部および径大部を有する固定体と、この固定体との間に軸受間隙を保って嵌合され、かつ陽極ターゲットが固定された回転体と、前記固定体の径小部と前記回転体との間に形成されたラジアル方向の動圧式すべり軸受と、前記固定体の径大部と前記回転体との間に形成されたスラスト方向の動圧式すべり軸受と、ラジアル方向およびスラスト方向の前記各動圧式すべり軸受に供給された動作中液状になる金属潤滑剤とを具備した回転陽極型Ｘ線管において、前記固定体の前記径大部における環状側面またはこれに対向する回転体の内周面に、前記回転体の回転により該面に接する金属潤滑剤を前記スラスト方向の動圧式すべり軸受の方に押しやるようにらせん溝が形成されていることを特徴とする回転陽極型Ｘ線管。
らせん溝は、固定体の径大部において環状側面の中央部分から端部に向かって回転方向に傾斜する複数の溝で構成されている請求項１記載の回転陽極型Ｘ線管。
回転体が回転する中心軸に沿って潤滑剤リザーバが形成され、かつ、前記リザーバとスラスト方向の動圧式すべり軸受が形成された固定体の径大部の面とを結ぶ通路が形成されている請求項１記載の回転陽極型Ｘ線管。
スラスト方向の動圧式すべり軸受が形成された固定体の径大部の２つの面を結ぶ通路が形成されている請求項１記載の回転陽極型Ｘ線管。