JPH10255653A - 回転陽極型ｘ線管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、Ｘ線管の組立てを簡素化でき、
且つ軸受構成部材や金属潤滑材へのガスの混入を抑制し
て、高性能の軸受動作を得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。 【解決手段】 この発明は、動圧式すべり軸受部１２，
１３，１４，２８に供給するための潤滑材２０を、予
め、潤滑材を構成する金属材料を単元素又は複数元素か
らなる合金の形で複数種類に固形化し、これら複数種類
の固形物２１，２２を分離した状態で陽極組立体の動圧
すべり軸受の領域又はその近傍に詰め、この固形物を詰
めた状態の陽極組立体をＸ線管の真空容器２９内に装着
し、この真空容器の内部空間を排気する工程で分離して
詰めてある潤滑材固形物を相互に接触させて各々の融点
よりも低い融点を有する合金に合金化する回転陽極型Ｘ
線管の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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材の供給
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材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２−２２７
９４８号等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
２０μｍ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材が充填される。この
潤滑材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材から内蔵ガスを
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材の
濡れが悪くなったり、あるいは放出したガスの気泡とと
もに潤滑材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材により、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】軸受部分からの液体金属潤滑材の漏出防止
策は、既にいくつか提案されている。また、潤滑材から
ガスが放出しないように工夫した提案も既に知られてい
る。その一例は、特開平５−１２９９７号、或いは特開
平５−２９０７３５号公報に記載されている。すなわち
それは、軸受部に供給する潤滑材を真空中で加熱して十
分ガス抜きをした後に、陽極組立体を真空容器内に挿填
し、排気を行う製造方法である。

【０００５】しかしながら、従来知られている製造方法
は、ガス抜きに十分長い時間をかければ、期待した効果
が得られるとは言え、それだけ製造に長時間を要してし
まうので、改善の余地がある。また、ガス抜きをした後
に軸受構成部品とともに液状の潤滑材を大気に晒すの
で、軸受部や潤滑材中に空気が混入する場合がある。ま
た、液状の潤滑材を注入するので、注入量の精密な管理
が容易ではなく、且つ注入作業が煩雑になりやすい。

【０００６】この発明は、以上のような不都合を解消
し、Ｘ線管の組立てを簡素化でき、且つ軸受構成部材や
金属潤滑材へのガスの混入を抑制して、高性能の軸受動
作を得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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、動圧式すべ
り軸受部に供給するための潤滑材を、予め、潤滑材を構
成する金属材料を単元素又は複数元素からなる合金の形
で複数種類に固形化し、これら複数種類の固形物を分離
した状態で陽極組立体の動圧すべり軸受の領域又はその
近傍に詰め、この固形物を詰めた状態の陽極組立体をＸ
線管の真空容器内に装着し、この真空容器の内部空間を
排気する工程で分離して詰めてある潤滑材固形物を相互
に接触させて各々の融点よりも低い融点を有する合金に
合金化する回転陽極型Ｘ線管の製造方法である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、その実施例を図面を参照し
て詳細に説明する。なお、同一部分は同一符号であらわ
す。軸受構成部材の一つである固定体１１は、図１の
（ａ）に示すように、ほぼ円柱状のモリブデン又は鉄又
は工具鋼（例えばＳＫＤ−１１）のような鉄合金で構成
されている。この固定体１１の外周壁面には、ヘリンボ
ンパターンからなる２組のラジアル方向軸受用のらせん
溝１２，１３が形成されている。また、この固定体１１
の図示上端面には、サークル状のヘリンボンパターンか
らなるスラスト方向軸受用のらせん溝１４が形成されて
いる。なお、固定体の図示下方部は、径小化されて陽極
支持部１５になっている。

【０００９】さらにこの固定体１１の中心軸部には、軸
方向にくり貫かれた直径の異なる穴からなる潤滑材リザ
ーバ１６が形成されている。この実施例において、潤滑
材リザーバ１６は、奥が直径の小さいリザーバ径小部１
６ａ、先端面に近い部分が直径の大きいリザーバ径大部
１６ｂとして、後述する潤滑材固形物の適量を詰めるこ
とができる直径及び深さの関係に形成してある。

【００１０】なお、固定体１１の中間部は、外周壁がテ
ーパ状に削られてテーパ状径小部１７が形成され、潤滑
材リザーバ１６からこの径小部に通じる４つの放射方向
通路１８が９０度間隔で軸対称に形成されている。この
放射方向通路１８は、製造過程でのガス排気通路になる
とともに、潤滑材の循環通路及びリザーバの一部として
機能する。

【００１１】そこで、動圧式すべり軸受部分に供給する
ための潤滑材は、予め、金属潤滑材料の単元素又は複数
元素からなる合金の形の複数種類を、別々に真空溶解又
は真空中で加熱溶融してガス抜きをしたうえで冷却し、
図１の（ｂ）に示すように、ザーバ径大部１６ｂに密に
詰め得る寸法の第１の潤滑材固形物２１、及びリザーバ
径小部１６ａに密に詰め得る寸法の第２の潤滑材固形物
２２として、それぞれ固形化してある。

【００１２】一方の第１潤滑材固形物２１は、例えばガ
リウム（Ｇａ）の単元素である。これは、融点が約３０
℃であるので、２５℃程度の常温又はそれ以下の温度の
作業環境では、固体状態である。他方の第２潤滑材固形
物２２は、インジウム（Ｉｎ）と錫（Ｓｎ）をおよそ５
０：５０の重量比で合金化したものである。これは融点
が約１２０℃である。そして、Ｇａからなる第１潤滑材
固形物２１と、Ｉｎ−Ｓｎ合金からなる第２潤滑材固形
物２２とは、重量比でおよそ３：２となる量で形成して
ある。

【００１３】このように用意した２個の潤滑材固形物２
１，２２を、図１の（ｃ）に示すように、互いに接触し
ないように、分離したまま対応するリザーバ径小部１６
ａ、リザーバ径大部１６ｂにそれぞれ詰める。なおこれ
ら固形物は、常温の作業環境で比較的柔らかいので、各
穴に抜け出ることがないようにそれぞれきつく詰め込む
ことができる。

【００１４】なおこの実施例では、放射方向通路１８に
対応する位置を境にして、図示の上下に詰めてある。そ
れによって、第１潤滑材固形物２１はリザーバ径大部１
６ｂの図示下端の段部で確実に止まり、第２潤滑材固形
物２２はリザーバ径小部１６ａの奥に詰められ、両者は
確実に分離された状態で詰め込まれる。また、後述する
排気工程で放射方向通路１８を介してガスの排気を支障
なく行うことができる。

【００１５】次に、このように複数種類の固形物を分離
した状態で詰めた固定体１１に、図２に示すように、陽
極ターゲット２５を先端に固定してあるほぼ円筒状の回
転体２６を嵌合し、スラストリング２７を固定体の陽極
支持部側段部に適合し、回転体２６にねじ止めする。こ
のスラストリング２７の図示上面には、スラスト方向軸
受用のサークル状ヘリンボンパターンのらせん溝２８が
形成されている。なお、回転体２６及びスラストリング
２７は、上記固定体と同様の材料で構成する。なおま
た、各軸受部分のらせん溝の深さ、及び固定体と回転体
との嵌合部の軸受間隙は、それぞれ約２０μｍ程度であ
る。

【００１６】次に、Ｘ線管の真空容器２９のガラス部２
９ａの下端の金属リング３０に、固定体の陽極支持部１
５を挿入し、真空気密に溶接する。こうして、固形物を
詰めた状態の陽極組立体を真空容器内に装着する。な
お、真空容器の中央金属部には、Ｘ線放射窓３１が設け
られており、また、図示上側に電子ビーム放出用の陰極
構体３２、及び排気管３３が設けられている。このよう
に陽極組立体を真空容器内に組み入れた段階でも、潤滑
材は固形物のまま維持される。

【００１７】次に、この組立体を排気装置内に設置し、
排気管３３を図示しない真空排気ポンプに接続し、まず
常温のままで真空容器内の真空排気を開始する。真空容
器内が十分な真空度に排気された後、図示しない電熱ヒ
ータ又はガスバーナにより、真空容器壁を加熱してガス
出しをしながら排気を継続する。また、同時又は適当な
時間経過後に、軸受構成部材の位置にほぼ対応する位置
に設置した高周波誘導加熱用コイル３５に高周波電力を
供給し、軸受構成部材を高周波誘導加熱する。

【００１８】これらの加熱によって、軸受構成部材とと
もに潤滑材固形物は温度上昇し、潤滑材固形物は融点以
上の温度に達して順次溶融する。図示の状態では、融点
の低いＧａからなる第１潤滑材固形物２１が先に溶融し
て流れ落ち、Ｉｎ−Ｓｎ合金からなる第２潤滑材固形物
２２に接触する。両潤滑材が接触すると、Ｇａ−Ｉｎ−
Ｓｎの三元共晶合金化が進む。この合金は、融点がおよ
そ１０．７℃程度であり、常温で液状の潤滑材となる。

【００１９】こうして、図３に示すように、排気工程で
両潤滑材は低融点の合金からなる液状金属潤滑材２０に
なって、リザーバや軸受部に流動する。なお、この排気
工程で、Ｘ線管の回転中心軸Ｏを斜め又は横方向になる
ように倒して排気を継続することは、両潤滑材の接触及
び共晶合金化が一層促進されるとともに、この合金化し
た液状の潤滑材が固定体及び回転体で構成される各軸受
部や軸受間隙、リザーバ、各通路や空間内に流動して各
面を濡らし、且つ軸受母材との薄い反応層を形成して行
くので、さらに望ましい。

【００２０】また、この排気工程の適当な段階で、陽極
ターゲット及び回転体をゆっくり回転させことは、ガス
出し排気及び軸受部への潤滑材の供給を確実にするので
望ましい。

【００２１】この発明の実施例によれば、Ｘ線管の組み
立て工程の途中で金属潤滑材の内部にガスが入り込むお
それがない。また、真空容器内の真空排気の初期には、
潤滑材が固形状のままで排気をすることができるので、
軸受部分のガスが潤滑材を押し出して漏出させるおそれ
がない。そして、真空排気を十分行われた状態で初めて
潤滑材を液状に溶融させることができるので、潤滑材へ
のガスの混入や潤滑材の漏出のおそれがほとんどなくな
る。さらにまた、潤滑材の供給量の管理も容易且つ精密
にできる。こうして、動作性能の良い回転陽極型Ｘ線管
を製造することができる。

【００２２】なお、真空容器の内部空間を排気する工程
で、共晶合金化した潤滑材を、さらに２００℃以上の温
度に所定時間加熱して軸受面にこの軸受構成部材と潤滑
材との薄い反応層を形成することは、軸受面と潤滑材と
の濡れ性を高めるうえで一層望ましい。

【００２３】図４及び図５に示す実施例は、スラスト軸
受用のサークル状ヘリンボンパターンらせん溝１４，２
８が、固定体１１の図示下方部に設けられた直径の大き
い固定体径大部１１ａの、図示上下面に形成されたもの
の場合である。そして、この固定体径大部１１ａの外周
壁面と、回転体径大部２６ａの内周壁面との間に、例え
ば１ｍｍ程度の比較的大きい寸法の半径方向の隙間Ｓが
ある。

【００２４】そこで、予めこの隙間Ｓに、それぞれ適量
で且つ薄い円弧状に成形したＧａからなる第１潤滑材固
形物２１、及びＩｎ−Ｓｎ合金からなる第２潤滑材固形
物２２を、互いに分離して非接触状態を保ち、嵌め込ん
である。なおこの実施例では、回転体径大部２６ａの内
周壁の一部にわずかな凹部２６ｂ，２６ｃを形成してお
き、また、各潤滑材固形物にこれら凹部に適合する凸部
２１ａ，２２ａを設けてあり、これらを合致させて嵌め
込み、組み立て中に移動しないようにしてある。

【００２５】そして、前述の実施例と同様に、陽極組立
体を真空容器内に組み入れ、真空容器内の排気工程で少
なくとも一方の潤滑材固形物を溶融させて他方に接触さ
せ、共晶合金化して常温で液状の潤滑材にする。なお、
潤滑材固形物を位置決めするための凹み又は凸部は、固
定体径大部側に形成してもよい。

【００２６】図６及び図７は、固定体径大部１１ａに半
径方向に延びる複数個の穴４１〜４４を形成しておき、
予めこれらの穴に適量の潤滑材固形物２１，２２を詰め
込んで組み立てる実施例である。これらの穴は、潤滑材
リザーバとしても機能する。

【００２７】なお、潤滑材としては、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓ
ｎ、及びビスマス（Ｂｉ）の中から選択された少なくと
も２種の元素を含む合金の使用が望ましい。これらの金
属元素の物理的性質と、合金の性質の若干の例を表１に
示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】したがって、表１から理解されるように、
適宜の組み合わせにより、製造の作業環境に適する融点
の潤滑材を軸受部に供給することができる。そしてとく
に、Ｇａを必須とし、それにＩｎ、Ｓｎ、及びＢｉの中
から選択された少なくとも１種の元素を含む合金の使用
が、低融点であるので望ましい。なお、予め軸受部又は
その近傍に詰める潤滑材の固形物は、一種がＧａ単体で
あり、他がＩｎ、Ｓｎ、Ｂｉの中から選択した単元素又
は合金であることが、実際的な作業環境上から望まし
い。なお、軸受構成部材の軸受面に、予め、潤滑材がよ
く濡れる材料の薄膜を付着しておくことが一層望まし
い。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
Ｘ線管の組み立て工程の途中で金属潤滑材の内部にガス
が入り込むおそれがなく、また、軸受部分のガスが潤滑
材を押し出して漏出させるおそれがない。さらにまた、
潤滑材の供給量の管理も容易且つ精密にできる。こうし
て、動作性能の良い回転陽極型Ｘ線管を製造することが
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要部縦断面図及び斜
視図である。

【図２】図１の次の工程の要部を示す縦断面図である。

【図３】図２の工程での状態を示す要部縦断面図であ
る。

【図４】この発明の他の実施例を示す要部縦断面図であ
る。

【図５】図４の５−５における一部を省略した横断面図
である。

【図６】この発明のさらに他の実施例を示す要部縦断面
図である。

【図７】図５の７−７における一部を省略した横断面図
である。

【符号の説明】

２５…陽極ターゲット ２６…回転体 １１…固定体 ２９…真空容器 １２，１３，１４，２８…軸受部のらせん溝 １６…潤滑材リザーバ ２０…液状金属潤滑材 ２１，２２…潤滑材固形物

Claims (8)

【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、
   この回転体に嵌合され該回転体を回転可能に保持する固
   定体と、これら両者の嵌合部に設けられたらせん溝を有
   する動圧式すべり軸受部とを備え、この動圧式すべり軸
   受部の前記らせん溝を含む軸受間隙にＸ線管の動作中は
   液状となる複数の金属元素からなる潤滑材を供給し、こ
   れら陽極組立体を真空容器内に装着し、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、 予め、上記潤滑材を構成する金属材料を単元素又は複数
   元素からなる合金の形で複数種類に固形化し、 これら複数種類の固形物を分離した状態で上記陽極組立
   体の動圧すべり軸受の領域又はその近傍に詰め、 この固形物を詰めた状態の陽極組立体を上記真空容器内
   に装着し、 上記真空容器の内部空間を排気する工程で、上記分離し
   て詰めた潤滑材固形物を相互に接触させて各々の融点よ
   りも低い融点を有する合金に合金化することを特徴とす
   る回転陽極型Ｘ線管の製造方法。
2. 【請求項２】 上記潤滑材の固形物は、予め真空溶解又
   はガス抜き処理をしてから固形化したものを使用する請
   求項１記載の回転陽極型Ｘ線管の製造方法。
3. 【請求項３】 上記潤滑材の固形物を合金化する工程
   は、陽極組立体を加熱することにより少なくとも一方の
   固形物を溶融させて流動させて他方に接触させる過程を
   経る請求項１記載の回転陽極型Ｘ線管の製造方法。
4. 【請求項４】 上記陽極組立体は、その一部に潤滑材を
   溜めておく少なくとも１個の潤滑材リザーバを備え、こ
   の潤滑材リザーバに予め上記潤滑材の固形物を詰めてお
   く請求項１記載の回転陽極型Ｘ線管の製造方法。
5. 【請求項５】 上記排気工程に至るまでの組み立て作業
   環境は、融点が最も低い潤滑材固形物の融点よりも低い
   温度に維持する請求項１記載の回転陽極型Ｘ線管の製造
   方法。
6. 【請求項６】 上記真空容器の内部空間を排気する工程
   で、上記潤滑材を２００℃以上の温度に所定時間加熱し
   て上記軸受面に該軸受構成部材と潤滑材との薄い反応層
   を形成する請求項１記載の回転陽極型Ｘ線管の製造方
   法。
7. 【請求項７】 上記潤滑材は、ガリウム（Ｇａ）、イン
   ジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）の中か
   ら選択された少なくとも２種の元素を含む請求項１記載
   の回転陽極型Ｘ線管の製造方法。
8. 【請求項８】 上記潤滑材の固形物は、一種がガリウム
   （Ｇａ）単体であり、他がインジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓ
   ｎ）、ビスマス（Ｂｉ）の中から選択した単元素又は合
   金である請求項７記載の回転陽極型Ｘ線管の製造方法。