JPH05290770A - 回転陽極型ｘ線管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、Ｘ線管の組立て時や動作時に、
潤滑剤の漏出を伴うことなく軸受構成部材や液体金属潤
滑剤から内蔵ガスを排出させ得て、安定な軸受動作を維
持することができる回転陽極型Ｘ線管を提供することを
目的とする。 【構成】 この発明は、陽極ターゲット11が固定された
回転体12と固定体15との間にラジアルすべり軸受部20a,
20b 及びスラストすべり軸受部22a,22b を備え、スラス
トすべり軸受部の軸受間隙Ｇs1、Ｇs2により回転体が固
定体に対して管軸方向に沿って動き得る寸法が、ラジア
ルすべり軸受部の軸受間隙Ｇr により垂直方向に動き得
る寸法よりも大きく設定されてなる回転陽極型Ｘ線管で
ある。

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線管に
係わり、とくに動圧すべり軸受に関する。

【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、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、ガス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線管の排気工程や動作中に、軸受構成部材や液体
金属潤滑剤から内蔵ガスを潤滑剤漏出を伴うことなく確
実容易に排出させ得て、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、陽極ターゲ
ットが固定された回転体と固定体との間にラジアルすべ
り軸受部及びスラストすべり軸受部を備え、スラストす
べり軸受部の軸受間隙により回転体が固定体に対して管
軸方向に沿って動き得る寸法が、ラジアルすべり軸受部
の軸受間隙により固定体に対して回転体が垂直方向に動
き得る寸法よりも大きく設定されてなる回転陽極型Ｘ線
管である。

【０００６】

【作用】この発明によれば、相対的に寸法の大きいスラ
ストすべり軸受部の軸受間隙を経て内部の放出ガスが確
実容易に排出される。それによって、軸受部の液体金属
潤滑剤の漏出を伴うことなくガスが排出され、信頼性の
高い動圧軸受作用が維持される回転陽極型Ｘ線管が得ら
れる。

【０００７】

【実施例】以下その実施例を図面を参照して説明する。
なお同一部分は同一符号であらわす。図１乃至図３に示
す実施例は、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
える鉄材製の陽極支持部17が固着され、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19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 が軸方向に離れて設けられてい
る。また、固定体15の図示上端壁には、図２に示すサー
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に示す
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。

【０００９】図１においては、２つの円内の軸受部をそ
れぞれ拡大して示し、各軸受間隙を誇張してあらわして
いる。そこで、ラジアルすべり軸受部20a,20b の軸受間
隙Ｇr （片側の半径方向寸法）は、約２０マイクロメー
トルに設定されている。一方、ターゲット11に近い方の
スラストすべり軸受部22a の軸受間隙Ｇs1、及び開口部
閉塞体16とともに構成される他方のスラストすべり軸受
部22b の軸受間隙Ｇs2の和は、約８０マイクロメートル
に設定されている。すなわち、回転体12が固定体15に対
して管軸方向に沿って動き得る寸法（Ｇs1＋Ｇs2）は、
管軸に垂直方向へ回転体が動き得る寸法（Ｇr ×２）よ
りも、大きく設定されている。そして好ましくは、ター
ゲット11に近い方のスラストすべり軸受部22a を構成す
る固定体先端面のヘリンボン・パターンらせん溝21a の
半径方向幅寸法Ｗa （図２に示す）よりも、他方のスラ
ストすべり軸受部22b を構成する開口部閉塞体16の面に
形成されたヘリンボン・パターンらせん溝21b の幅寸法
Ｗb （図３に示す）が大きく設定されている。それによ
って、所定回転数で回転体が回転した場合に、開口部閉
塞体16の方のスラストすべり軸受部22b の動圧が、ター
ゲット側のスラストすべり軸受部22a の動圧よりも大き
くなり、図１に示す開口部閉塞体16の方のスラスト軸受
間隙Ｇs2が、ターゲット側のスラスト軸受間隙Ｇs1より
も大きくなる。

【００１０】そして、各軸受部20a,20b,22a,22b のらせ
ん溝、軸受間隙、径小部24による空間Ｓ1 、および後述
する潤滑剤収容室や放射方向通路に、Ｇａ合金のような
液体金属潤滑剤を充填する。このように組立てた回転陽
極構造体、および陰極構造体19を真空容器18の内部に組
入れ、排気する。この排気工程では、図４に示すよう
に、管軸Ｚを水平にして排気装置の加熱炉内に固定し、
真空容器の一部に設けた図示しない排気管を真空ポンプ
に接続して排気する。なお、回転体12に対応する真空容
器のまわりには、回転体を回転させるための図示しない
ステータを配置する。

【００１１】さて、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の図示右端開口23a
は、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Ｇs1に連通している。
また、この固定体15には、潤滑剤収容室23から径小部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左右にある２組のラジアル軸
受部20a,20b の軸受間隙Ｇr に連通している。潤滑剤収
容室23の図示左端部23b は、他方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を有
している。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、ガスの通過を可能にしている。

【００１２】各軸受間隙、らせん溝、これらに連通する
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 に充填されている液体金属潤滑剤Ｌ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
の端部すなわち図示下部のスラスト軸受部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約２
０％乃至７０％の範囲に相当する体積であり、この実施
例では約５０％相当の体積である。つまり、放射方向通
路25が２組のスラスト軸受部22a,22b の中間にあり、こ
の放射方向通路25を中心にして左右両側の各部空間容積
が同等であるこの実施例では、充填潤滑剤の量は、図４
に示すように潤滑剤が自重ですべて図示下方にある場合
に、潤滑剤収容室23の中心部、すなわち管軸Ｚの位置ま
での範囲に相当する量である。

【００１３】このように管軸を横倒しにし、排気用加熱
炉内の温度を上昇させ、図示しない高周波誘導加熱装置
によりＸ線管の各部を加熱してガス放出させ、排気す
る。軸受構成部材や液体金属潤滑剤Ｌから出たガスは、
潤滑剤で密閉されていない空間、ラジアル軸受間隙やら
せん溝、相対的に大きい寸法のスラスト軸受間隙、円周
状空胴26、及び隙間Ｑを経て排出され、排気される。こ
の状態では、潤滑剤の漏出を伴わずにガスだけを排出さ
せることができる。この状態を適当な時間維持して排気
する。

【００１４】次に、図示しないステータに交番電流を流
し、回転磁界により回転体12を徐々に回転させる。それ
により、潤滑剤Ｌは、すべての軸受間隙にゆきわたり、
軸受面を濡らす。回転数を徐々に上げて行けば、軸受面
の噛み付きも起こらず、安定した潤滑性能が得られる。
こうして、陽極ターゲット11を３０００ｒｐｍ程度で連
続回転させながら、陰極構体19から電子ビームを放出し
てターゲットを衝撃しあるいは高周波誘導加熱によりタ
ーゲットを例えば４５０℃に加熱しつつ、各部品からガ
ス放出させて排気する。この回転体の回転により、隙間
Ｑに近い方のスラスト軸受部22b の動圧力が、他方のス
ラスト軸受部22a の動圧力よりも大きいので、隙間Ｑに
近い方のスラスト軸受間隙Ｇs2が他方よりも大きい状態
で回転する。そして、回転を停止すると、隙間Ｑに近い
スラスト軸受間隙Ｇs2が大きいまま停止する。潤滑剤の
多くは、図４のように自重で下方に溜まり、ラジアル軸
受部の軸受間隙の一部、及び比較的大きいスラスト軸受
間隙Ｇs2を経て放出ガスが隙間Ｑから外部に排出され、
排気される。こうして、潤滑剤の漏出を伴わずにガスの
排出が能率的に行われる。このように、回転、停止を繰
返すことにより、軸受構成部材や潤滑剤から内蔵ガスを
より一層完全に排出させて排気することができる。な
お、横倒しの角度は、管軸Ｚがやや斜めになる角度でも
よい。

【００１５】この排気工程の最終段階で、排気管を封止
切りし、適当なエージングを行い、Ｘ線管を完成する。
排気工程において、軸受構成部材及び潤滑剤から内蔵ガ
スを十分取り除いておけば、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。

【００１６】図５に示す実施例は、固定体15の軸方向の
中間部に径大部15c を構成し、その両端面にサークル状
ヘリンボン・パターンのらせん溝21a,21b をもつスラス
ト軸受部22a,22b を形成したものである。ラジアル軸受
部20a,20b は、径大部15c の図示左右両側に延長された
固定体15に形成したらせん溝19a,19b により構成してい
る。図示左側のラジアル軸受部20b の軸受間隙Ｇr は、
そのまま延長されて、軸受部の内部空間と真空容器の内
部空間とを区画する隙間Ｑに連続している。この隙間Ｑ
は、液体金属潤滑剤を弾く材質の一対の潤滑剤漏出防止
リング42,43 の間に形成されている。固定体15に形成さ
れた潤滑剤収容室23の開口23a は、固定体端面と回転体
底面でつくる空間Ｓ2 に開口している。放射方向通路25
は、径大部15c の外周面と回転体内周面との間の空間Ｓ
3 に向かって開口している。

【００１７】そこで、両スラスト軸受部の軸受間隙Ｇs
1、Ｇs2の和は、ラジアル軸受部の軸受間隙Ｇr の２倍
よりも大きい寸法に設定されている。それによって、回
転体12が固定体15に対して管軸方向に沿って動き得る寸
法（Ｇs1＋Ｇs2）は、管軸に垂直方向へ回転体が動き得
る寸法（Ｇr ×２）よりも、大きく設定されている。し
たがって、このＸ線管の排気工程あるいは動作中に軸受
構成部品や潤滑剤からガス放出があっても、潤滑剤の漏
出を伴うことなく、隙間Ｑからガスを排出させることが
できる。

【００１８】なお、回転時に、真空容器内空間に通じる
隙間Ｑに近い方のスラストすべり軸受部の動圧を、他方
のスラストすべり軸受部の動圧よりも大きくするには、
上記実施例のようにスラスト面のヘリンボン・パターン
らせん溝の半径方向幅寸法を異ならせる構成に限らず、
らせん溝の形状や溝の深さ、溝の幅寸法、あるいは溝の
角度、あるいはらせん溝パターンの面積などで回転時の
動圧に差を生じさせてもよい。なおまた、潤滑剤の充填
量は、内部の空間容積の２０％に満たないと、軸受面に
必要十分な量の潤滑剤が供給されにくく、安定な軸受動
作が維持できなくなる。逆に、潤滑剤の充填量が空間容
積の７０％を越えると、放出ガスの排出の際に潤滑剤を
押出すおそれが強まり、真空容器内空間に液体金属を飛
散させてしまうおそれがある。

【００１９】さらにまた、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。

【００２０】また、金属潤滑剤は、Ｇａ、Ｇａ−Ｉｎ合
金、あるいはＧａ−Ｉｎ−Ｓｎ合金のようなＧａを主体
とするものが使用できるが、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−Ｓ
ｎ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。これらは
融点が室温以上であるので、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
で回転させることが望ましい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
排気工程や動作中に軸受構成部材や液体金属潤滑剤から
出るガスを確実容易に軸受部から排出させることがで
き、潤滑剤の漏出防止、及び安定な動圧式軸受動作を維
持する回転陽極型Ｘ線管を得ることができる。

【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の要部を示す上面図である。

【図３】図１の要部を示す上面図である。

【図４】図１のものの排気工程における状態を示す断面
図である。

【図５】この発明の他の実施例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、 Ｇr …ラジアルすべり軸受部の軸受間隙、 Ｇs1、Ｇs2…スラストすべり軸受部の軸受間隙、 Ｌ…液体金属潤滑剤。

Claims (2)

【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ラジアルすべり
   軸受部と、回転軸に垂直な少なくとも２つの面にそれぞ
   れ形成されたらせん溝を有するスラストすべり軸受部と
   を備え、これらすべり軸受部の前記らせん溝及び軸受間
   隙に液体金属潤滑剤が充填されてなる回転陽極型Ｘ線管
   において、 上記スラストすべり軸受部の軸受間隙によ
   り回転体が固定体に対して管軸方向に沿って動き得る寸
   法が、上記ラジアルすべり軸受部の軸受間隙により回転
   体が垂直方向に動き得る寸法よりも大きく設定されてな
   ることを特徴とする回転陽極型Ｘ線管。
2. 【請求項２】 真空容器の内部空間に通じる隙間に近い
   方のスラストすべり軸受部による所定回転数での動圧
   が、他方のスラストすべり軸受部による同一回転数での
   動圧よりも大きく設定されている請求項１記載の回転陽
   極型Ｘ線管。