JP4397976B2 - 締りばめを用いたｘ線管用回転陽極 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、回転陽極型Ｘ線管に関し、特に、主構成部材間に締りばめを用いた回転陽極組立体を有する回転陽極型Ｘ線管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線管は、医療診断用イメージング、医学治療、その他種々の医学的検査および物質分析業界において、必須になっている。代表的なＸ線管には、焦点スポットに発生する熱を分散させる目的で、回転陽極構造が設けられている。陽極を回転させる誘導モータは、ディスク状陽極ターゲットを支持する片持車軸に組みこまれた円筒形ロータと、ロータを収容するＸ線管の細長いネックを取り囲む銅巻線のほどこされた鉄ステータ構造とからなる。回転陽極組立体のロータは、ロータを取り囲むステータにより駆動され、陽極電位にあり、一方ステータは電気的に接地される。Ｘ線管の陰極から出る焦点合わせされた電子ビームは、陽極−陰極間真空空間を通して加速され、陽極と衝突してＸ線を発生する。
【０００３】
回転陽極を有するＸ線管装置においては、ターゲットは、タングステンなどの耐火金属から形成されたディスクからなり、このターゲットを高速で回転させながら、電子ビームをターゲットに衝突させることにより、Ｘ線を発生する。ターゲットの回転は、ターゲットから延在する支持シャフト上に設けられたロータを駆動することにより、行う。このような配置は回転陽極型Ｘ線管に代表的なもので、採用以来、動作の技術思想についてはさほど変わっていない。しかし、Ｘ線管の動作条件はこの２０年間で大きく変わってきている。
【０００４】
現在のＸ線管に用いられているターゲットは、片持装着され、大型で（直径２００ｍｍ、４．５ｋｇ）、１０，０００ｒｐｍのような高速で回転する。管の作動中には、室温から１６００°Ｃのようなターゲットトラックのタングステン−レニウム層における高速電子の減速により生じる高温までの極めて大きな温度変化が生じる。
【０００５】
高い回転速度と高温でのバランス保持はきわめて重要である。出荷時の大型Ｘ線管についてのアンバランス度の典型的な値としては、ターゲットまたはロータ平面いずれかで、５ｇ−ｃｍである。きわめて大型のターゲット（直径１６５ｍｍ、２．７ｋｇ）を有するＸ線管製品の約５％が、アンバランス度が高いため、使用不可である。ターゲット重心が１９μｍずれると、このような量のアンバランスが生じる。陽極が大きく重くなるにつれて、アンバランス規格を越えないずれの量はより少なくなる。現在のターゲット寸法（直径約２００ｍｍ、質量約４．５ｋｇ）の場合、１１μｍのずれでアンバランス規格を越えてしまう。大きな温度変化がある上、熱膨張係数の異なる材料を使用するので、このような小さなずれは簡単に起こる。さらに、ボルト止め、ろう付け、溶接接合部が主なアンバランス発生源となる。
【０００６】
したがって、Ｘ線管の回転陽極を良好なバランスで保持するのが望ましい。
【０００７】
【発明の概要】
この発明は、ターゲット、軸受組立体、ロータ組立体を含む主な構成部材間に締りばめ（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｆｉｔ）を採用することにより、陽極を良好なバランスで保持する。
この発明によれば、回転Ｘ線管の陽極構造を組み立てる。Ｘ線管は電子を放出する陰極と、ロータと、軸受組立体とを有し、ロータおよび軸受組立体は陽極を円滑に回転させるものである。この発明の方法は、電子の衝突に応じてＸ線を放射する陽極ターゲットを設ける工程、ロータと陽極ターゲットとの間に締りばめを用いて、バランス保持できる第１接合部を形成する工程、そして軸受組立体とロータとの間に締りばめを用いて、バランス保持できる第２接合部を形成する工程を含む。
【０００８】
したがって、この発明の目的は、高回転速度および高温で良好なバランス保持の可能な陽極構造を提供することにある。この発明の別の目的は、陽極構造の主構成部材間に締りばめを用いて、Ｘ線管の寿命の間構成部材がずれるのを防止することにある。
この発明の他の目的や効果は、以下の説明や図面から明らかになるであろう。
【０００９】
【具体的な構成】
この発明は、回転陽極組立体（アセンブリ）と陰極組立体を用いた回転Ｘ線管に関し、その目的は、Ｘ線管の有効寿命の間のバランス保持を改良することにある。
ここで、図面を参照すると、図１は従来の代表的なＸ線管陽極組立体を示す。Ｘ線管には通常、焦点スポットに発生する熱を分散するために、回転陽極組立体１２が関連するステム１４とともに設けられている。陽極組立体１２は、ともに陽極電位にある、ターゲット１６およびロータ１８を含む。代表的なＸ線管はさらに、Ｘ線管陰極組立体（図示せず）を備え、これにより焦点合わせされた電子ビームを生成し、電子ビームを陽極−陰極間真空空間の大きな間隙を通して加速し、陽極との衝突によりＸ線を生成するように構成されている。
【００１０】
図１についてさらに説明すると、陽極組立体１２は、円筒形ロータ１８を片持車軸２０のまわりに配置してなる誘導モータにより回転する。片持車軸２０は、スタッドおよびハブ２２を介してロータ１８および軸受組立体２０に連結されたディスク状陽極ターゲット１６を支持する。軸受組立体２０は回転を円滑にする軸受を含む。誘導モータのステータにより駆動される、回転陽極組立体１２のロータ１８は陽極電位にあり、一方ステータは電気的に接地されている。
【００１１】
代表的な組立体では、ターゲット１６と、ロータ組立体１８と、軸受組立体２０は、ボルト止め、ろう付けおよび／または溶接接合部（ジョイント）を用いて、組み立てられる。この発明は、陽極組立体１２の主部材間のはめ合いを改良するものである。
図１とともに、図２および図３を参照すると、この発明は、Ｘ線管陽極組立体に締りばめ組立を用いて、接合部での部品のずれを除く。締りばめ組立の概念は、陽極組立体１２に用いるのに特に適当である。図２から明らかなように、陽極組立体１２は、ターゲット１６、軸受組立体２０およびロータ組立体１８の３つの主部材からなる。さらに、陽極組立体１２は、位置２４での軸受−ロータ接合部および位置２６でのターゲット−ロータ接合部の２つの主接合部（ジョイント）を備える。この発明にしたがって、これらの主接合部に締りばめ組立を適用することにより、これらの主接合部でのずれをなくし、Ｘ線管の有効寿命の間のバランス保持を確実にする。したがって、この発明の好適な実施例においては、ターゲット１６、軸受組立体２０およびロータ組立体１８を、同心な接合部を実現するのに十分な締りばめ公差に切削加工する。こうすれば、高周波（ＲＦ）加熱などの適当な手段を用いて、締りばめ部品を組み立てることができる。
【００１２】
この発明の１実施例として、陽極構造の締りばめ組立について説明するが、この実施例はこの発明の範囲を限定するとみなすべきではない。図３に示すように、まず、ロータ組立体１８の熱バリア部分２８に組立工程、たとえばＲＦ加熱をほどこす。これにより、軸受組立体２０の接合部端３０をロータ組立体１８の受け入れ穴３２に入れることが可能になる。軸受組立体２０を配置したら、加熱を止め、位置２４での接合部を放冷する。つぎに、ターゲット１６のターゲットフランジ３４に、組立工程、この場合もＲＦ加熱をほどこす。こうすれば、ロータ組立体１８の熱バリア部分２８の端部３６をターゲットフランジ３４に挿入することができる。ロータ組立体１８をターゲット１６に対して適切に位置させたら、位置２６での接合部を放冷する。この結果、主接合部での微小なずれでさえなくすることにより、Ｘ線管の有効寿命の間のバランス保持を確保した、陽極組立体１２が得られる。しかし、所望の同心性を達成するのに、Ｘ線管の接合部および／または部品のどのような組み合わせを締りばめ関係に置いてもよいことが明らかである。
【００１３】
この発明を、陽極構造の締りばめ組立について説明したが、Ｘ線管環境における締りばめ組立というこの発明の思想は、あらゆるタイプのＸ線管組立体に適用できることが当業者に明らかである。さらに、Ｘ線管環境に締りばめ組立を適用して管構成要素が管寿命の間ずれるのを防止するというこの発明の要旨から逸脱しないかぎり、この発明の種々の変更例や改変例が可能であることが当業者に明らかである。たとえば、この発明の要旨から逸脱しない範囲で、接合部の構成要素の加熱および機械的組立工程を、種々の適当な方法で行うことができ、たとえば実際の組立順序を変更することができる。
【００１４】
以上、この発明を好適な実施例について説明したが、この発明の範囲内で種々の変更や改変が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の代表的なＸ線管の回転陽極の断面図である。
【図２】この発明により締りばめ構成を組み込んだ陽極の断面図である。
【図３】図２の陽極構造の分解斜視図で、この発明による締りばめ構成を示す。
【符号の説明】
１２ 回転陽極組立体
１６ ターゲット
１８ ロータ
２０ 軸受組立体
２４ 軸受−ロータ接合部
２６ ターゲット−ロータ接合部

Claims (3)

1. 陽極ターゲットに衝突させる電子を放出する陰極と、前記陽極ターゲットの回転を円滑にするロータおよび軸受組立体とを有する回転Ｘ線管構造体を組み立てるにあたり、Ｘ線管構造体の少なくとも１つの接合部を特定し、この少なくとも１つの接合部に締りばめ組立を用いて同接合部でのずれをなくす、工程を含み、
   前記締りばめ組立を用いる工程が、さらに、ロータと前記陽極ターゲットとの間に締りばめ組立を用いて、バランス保持できる第１接合部を形成し、軸受組立体とロータとの間に締りばめ組立を用いて、前記第１接合部よりも前記陽極ターゲットに近い位置で、バランス保持できる第２接合部を形成する工程を含む、回転Ｘ線管構造を組み立てる方法。
2. 前記第２接合部を形成する工程が、
   前記ロータにＲＦ加熱をほどこす工程と、
   前記軸受組立体の接合部端を前記ロータの受け入れ穴に入れる工程と、
   前記第２接合部を放冷する工程とを含み、
   前記第１接合部を形成する工程が、
   前記陽極ターゲットのターゲットフランジに、ＲＦ加熱をほどこす工程と、
   前記軸受組立体が接合された前記ロータの端部を前記ターゲットフランジに挿入する工程と、
   前記第１接合部を放冷する工程とを含む、請求項１に記載の回転Ｘ線管構造の組立方法。
3. 前記ロータにＲＦ加熱をほどこす前記工程において、前記ロータの受け入れ穴は前記第１接合部から前記第２接合部までの区間に渡って、前記軸受組立体の外径よりも大きな内径を有し、
   前記陽極ターゲットのターゲットフランジに、ＲＦ加熱をほどこす前記工程において、前記ターゲットフランジは、前記第１接合部から前記第２接合部までの区間に渡って、前記ロータの外径よりも大きな内径を有している、請求項２に記載の回転Ｘ線管構造の組立方法。

Images