KR960005752B1 - X선 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

X선 장치

제1도는 본 발명에 따른 실시예의 주요부를 종단면으로 나타내는 개략 구성도.

제2도는 제1도 장치의 동작을 설명하는 시퀀스제어도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : X 선관 11 : 스테이터

12 : 스테이터구동전원 13 : 주제어장치

14 : 진공용기 15 : 양극타겟

16 : 회전체 19 : 고정체

22 : 미끄럼 베어링부 28 : 온도검출기

29 : 온도검지비교기 30 : 제어기

본 발명은 X선 장치에 관한 것으로서, 특히 액체금속을 윤활제로써 사용하는 미끄럼 베어링을 내장한 X선관이 구비된 X선 장치에 관한 것이다.

예를들어, CI 스캐너로써 보급하고 있는 X선 촬영장치와 X선 노광장치등의 X선 장치에는 대부분의 경우 X선 방사원으로써 회전양극형 X선관이 편입되어 있다.

널리 알려진 바와같이 이 회전양(+)극형 X선관은 상호간에 베어링부를 갖는 회전체 및 고정체로 원판형상의 양(+)극타겟을 기계적으로 유지시키고, 진공용기밖에 배치한 스테이터의 전자코일을 힘을 가하여 고속회전시키면서 음극으로부터 전자빔을 방출하여 양극타겟에 부딪히게하여 X선을 방사시킨다.

베어링부는 볼베어링과 같은 구름베어링과, 베어링면에 나선홈을 형성하는 동시에 갈륨(Ga), 또는 갈륨-인듐-주석(Ga-In-Sn) 합금과 같은 동작중에 액상으로 되는 액체금속윤활제를 이용한 동압식 미끄럼 베어링으로 구성된다.

후자의 미끄럼 베어링을 이용한 예는, 예를들어 일본국특공소 제60-21463호, 일본국특개소 제60-97536호, 특개소 제60-117531호, 특개소 제60-160552호, 특개소 제62-287555호, 일본국특개평 제2-227947호, 또는 특개평 제2-227948호 등의 각 공보에 개시되어있다.

상기 각 공보에 개시되어 있는 회전양극형 X선관의 미끄럼 베어링의 베어링면간에 충전되는 액체금속윤활제는 실용적인 비교적 낮은 융점을 갖는 것이어도 그 융점이 약 10℃이다.

즉, 예를들어 Ga-In-Sn 합금의 융점은 저융점의 것이어도 10.7℃이며, 비스무트(Bi)를 상대적으로 많이 포함하는 Bi-In-Pb-Sn 합금에서는 똑같이 57℃이다.

X선 장치는 적지않아 이와같은 액체금속윤활제의 융점이하의 온도환경에서 사용되는 경우가 있기때문에 장치의 운전전에는 X선관의 베어링부의 윤활제는 언 상태가 되어있다.

이 상태에서는 양극타겟의 회전이 불가능한 동시에 무리하게 회전력을 가하면 베어링면이 손상을 입게된다.

따라서 X선관의 양극타겟의 회전개시전에 베어링부를 융점 이상의 온도로 가열하여 윤활제를 액상으로 하고 나서 동작을 개시하도록 할 필요가 있다.

그 목적으로 상기의 일본국 특개소 제60-160552호 공보에는 X선관의 관내 또는 관외에 가열코일, 열방사체, 또는 고주파방사체와 같은 열원을 설치하는 것과 음극필라멘트의 열방사를 이용하는 것이 개시되어있다.

그러나 X선과의 관내 또는 관외에 가열코일이나 열방사체, 고주파 방사체와 같은 열원을 설치하는 것은 여분의 열원을 배치할 필요가 있으며 불합리하다.

또 음극필라멘트의 열방사를 이용하는 것은 베어링부의 온도상승에 장시간이 요구되는 불합리가 있다.

본 발명은 이상과 같은 불합리를 해소하여 X선관에 여분의 부품을 부가하는 일없이 효율있게 금속윤활제의 용융을 달성하여 안정된 동작을 얻을 수 있는 X선 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 스테이터구동전원으로부터 회전체를 회전기동하기 위한 기동전압을 스테이터 전자코일에 인가하기전에 회전체를 회전시키지 않고 미끄럼 베어링을 구성하는 회전체 또는 고정체를 전자유도발열시키는 교체전압을 스테이터전자코일에 소정시간 인가하도록 구성된 X선 장치이다.

본 발명에 따르면 윤활제가 얼어있는 경우에 스테이터 전자코일에 인가한 교체전압에 의해 미끄럼 베어링부를 포함하는 회전체 또는 고정체에 전자유도 전류손실에 의한 열이 발생하고 베어링부의 윤활제의 온도가 효율 있게 상승한다.

따라서 확실하게 윤활제가 융점 이상의 온도에 이르러 액상으로 된 상태에서 회전체를 회전기동할 수 있다.

그에따라 금속윤활제의 융점 이하의 온도환경하에서도 X선장치의 안전하고 안정된 동작이 보증된다.

이하 그 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

한편, 동일부분은 동일부호로 나타내었다.

제1도에 나타내는 실시예의 X선 장치는 회전양극형 X선관(10)과 도시하지 않은 음극 및 양극의 힘을 가하는 전원과 스테이터(11)와 스테이터 구동전원(12)과 X선 촬영 장치의 주제어장치(13)를 구비하고 있다.

회전양극형 X선관(10)은 진공용기(14)의 애부에 중금속으로 이루어지는 원판형상 양극타겟(15)이 원통형상 회전체(16)의 한끝에 돌출설치된 회전축부(17)에 고정너트(18)에 의해 일체적으로 고정되어 있다.

원통형상 회전체(16)의 내측에는 원주형상의 고정체(19)가 동축상으로 끼워맞춰져 있으며 회전체의 하단개구부에 링형상의 개구부폐쇄체(20)가 고정부착되어있다.

고정체(19)의 하단부는 양극지지부(17)에 결합되고 그것은 진공용기의 유리원통용기부(14a)에 기밀접합되어있다.

회전체(16)와 고정체(19)의 끼워맞춤부분은 상기한 각 공보에 개시된 바와같은 동압미끄럼 베어링부(22)를 구성하고 있다.

그때문에 고정체측의 미끄럼 베어링면으로 되는 고정체 외주면, 단면 및 개구부폐쇄체(20)에는 상기 각 공보에 기재되어있는 바와같은 헤링보운·패턴으로 이루어지는 나선홈(23)(24)이 형성되어 있다.

이와 대면하는 회전체측의 미끄럼 베어링면은 단순한 평활한 면이어도 좋고, 또는 필요에 따라서 나선홈을 형성한 것이어도 좋다.

이들 회전체 및 고정체의 양베어링은 대략 20 마이크로미터의 베어링 간격을 갖고 근접해있다.

회전중심축상에 있는 고정체(19)에는 그 중심부분이 축방향으로 뚫어진 구멍으로 이루어지는 윤활제수용실(25)이 형성되어있다.

또 이 고정체(19)의 중간부의 외부둘레벽이 약간 깎여져서 직경축소부(26)가 형성되고 윤활제수용실(25)로부터 이 직경축소부(26)로 통하는 4개의 방사방향통로(27)가 같은 각도로 대칭적으로 형성되어 있다.

이렇게하여 윤활제수용실(25)로부터 연장하는 방사방향 윤활제통로(27)는 2쌍의 레이디얼방향 베어링의 나선홈(23)의 중간부분, 즉 나선홈이 없는 위치에 개구되어 있다.

또한 중심부의 윤활제수용실(25)의 도시상단개구부(25a)는 스러스트방향 베어링을 구성하는 서클형상의 헤링보운·패턴으로 이루어지는 나선홈(24)를 갖는 베어링면의 똑같이 나선홈이 없는 중심부에 위치하고 이 스러스트 방향베어링의 베어링간격에 연이어 통하고 있다.

회전체(16)의 주요부를 구성하고 있는 몰리브덴(Mo)제의 바닥이 있는 원통(16a)의 외주부에는 철과같은 강자성체원통(16b) 및 동원통(16c)이 일체적으로 끼워맞추어 고정되어 있다.

이들은 회전체의 외주의 유리원통용기부(14a)의 바깥쪽에 배치된 스테이터(11)와 협동하여 전자유도모터의 회전자로써 동작한다.

스테이터(11)는 원통형상철심(11a)과 그에 감겨진 스테이터전자코일(11b)을 구비하고 있다.

이 스테이터전자코일(11b)은 스테이터 구동전원으로부터 구동전압이 인가되도록 회로접속되어 있으며 동작시에 회전체의 내부에 미치는 회전자계를 발생한다.

그래서 X선관의 고정체와 함께 관외에 연장된 양극지지부(17)의 외주벽에 온도검출기(28)가 열이 전달될 수 있도록 접속되어 있다.

그리고 이 온도검출기(28)에서 얻어지는 온도에 대응하는 출력전기신호는 온도검지비교기(29)에 공급되게되어 있다.

또한 이 온도검지비교기(29)의 출력전기신호는 제어기(30)를 거쳐 스테이터 구동전원(12)에 공급되도록 구성되어 있다.

온도검지비교기(29)는 온도검출기(28)에서 공급되는 검출온도대응의 전기신호레벨을 미리 설정된 윤활제의 융점에 관련하는 기준레벨과 비교연산하고 온도대응신호레벨이 기준레벨보다도 낮은 경우, 반대로 그것이 높은 경우에 따른 제어출력신호를 제어기(30)에 보낸다.

이 제어기(30)는 온도대응신호레벨이 기준레벨보다도 낮은 경우에는 스테이터 구동전원(12)을 제어하여 상용전원주파수(50Hz, 또는 60Hz) 보다도 높은 주파수인 동시에 회전체를 회전기동하지 않는 범위의 낮은 교체전압을 스테이터 전자코일(11b)에 공급하는 제어출력신호를 스테이터 구동전원(12)에 공급한다.

스테이터 구동전원(12)에는 상용전원주파수보다도 높은 주파수의 전압을 발생하는 인버터 전원회로가 편입되어 있다.

한편 온도대응신호레벨이 기준레벨보다도 낮은 경우에는 주제어장치(13)로부터 공급되는 회전체기동지령신호가 있으면 즉시 스테이터 구동전원(12)으로부터 스테이터전자 코일(11b)에 회전기동전압이 공급되게하는 제어출력신호가 스테이터 구동전원(12)에 공급되게 되어있다.

이와같은 동작, 신호처리를 가능하게 하도록 각 부에는 마이크로컴퓨터가 구비되고 그들에 시퀀스 제어프로그램이 설정되어있다.

제2도에 의해 동작예를 설명한다.

X선관의 미끄럼베어링부에 충전되어 있는 액체금속 윤활제는 약 10℃의 융점을 갖는 재료라고 한다.

온도검지비교기(29)에 미리 설정하는 기준레벨을 윤활제의 융점보다도 충분히 높은 온도, 예를들어 15℃에 대응하는 레벨로 설정한다.

지금 X선 장치가 놓여져 있는 환경이 베어링부 고저체의 온도(T)에서 약 5℃라고 한다.

대략 이 온도에 있는 윤활제는 언 상태이다.

이 온도가 검출기(28)에서 검출되고 그에 대응하는 전기신호가 온도검지비교기(19)로 입력된다.

이 상태는 제2도의 시간축(t)에 있어서의 (a)의 시점으로서 나타내고 있다.

온도검지비교기(29)에서는 베어링부의 온도가 기준레벨 보다도 낮은 것을 연산, 비교하여 판정하고 상기한 바와같이 제어기(30)에서 스테이터 구동전원(12)에 적용전원주파수 보다도 높은 주파수(예를들어 210 Hz)인 동시에 회전체를 회전기동하지 않는 범위가 낮은 전압(E)(예를들어 50V)을 스테이터 전자코일(11b)에 공급하도록 제어출력신호를 송출한다.

그에 따라서 스테이터 전자코일(11b)에서 고주파회전자계 (상기의 예에서는 210Hz)가 발생되고 X 선관의 회전체 및 고정체에 전자유도소용돌이 전류 손실이 발생하여 베어링부의 온도(T)는 서서히 상승한다.

예를들어 3분 정도 경과하면 베어링부의 온도는 15℃의 기준레벨을 넘는다.

이 상태에서는 베어링부의 금속윤활제는 완전히 액상으로 되어이다.

이 온도관계는 온도검지비교기(29)에서 비교, 판정되고 스테이터 전자코일(11b)에 대한 공급전력을 회전체의 회전 기동에 충분한 전압(예를들어 400V)으로 전환하도록 제어신호가 제어기(30)로부터 스테이터 구동전원(12)로 공급된다.

이 전환시점이 동일도면의 "b" 점이다.

그후 회전체의 회전속도가 소정의 회전수에 이르면 "C" 시점에서의 정상 회전의 주파수 및 전압(예를들어 70Hz, 150V)으로 전환된다.

또한 초기(a)에 있어서의 베어링부 온도가 기준레벨보다도 높은 경우는 "a"에서 "b" 사이의 제어는 불필요하며 즉시 "b"에서의 기동이 개시된다.

본 발명의 X선 장치는 이와같은 시퀀스에 의하여 자동제어되는 구성을 갖고 있다.

또한 온도 검출기는 상기 실시예에서는 베어링부에 열적으로 연계되는 양극 지지부의 외벽에 고정하고 베어링부의 온도를 간접적으로 검출하는 구조이지만 그에 한정되지 않고, 예를들어 다음의 구성으로 해도 좋다.

즉 고정체에 관외에서 베어링부 근처에 이르는 작은 구멍을 뚫고 열전대와 같은 온도검출기를 베어링부 근처에 메워넣은 구성으로해도 좋다.

그에따라 베어링부의 온도를 대략 직접 검출할 수 있어서 보다 고정밀도의 제어를 할 수 있다.

또한 X선관을 수용하여 내부에 절연유가 충전된 X선관 수용용기(하우베)의 절연유의 온도를 검출하도록 하고 그에 따라서 X선관의 양극타겟의 회전 기동의 개시전의 윤활제의 온도를 간접적으로 파악하고 그 온도검출신호에 기초하여 전술한 바와같은 윤활제의 예열과정을 거치는 시퀀스제어로 해도 좋다.

또는 X선 장치가 놓여지는 실온을 검출하여 베어링부의 온도를 또한 간접적으로 검출하는 구성으로 해도 좋다.

그 경우 기준레벨을 적절한 온도로 설정하면 윤활제가 언 상태에서 회전체에 강한 기동모멘트가 걸리지 않도록 할 수 있다.

또한 온도검출기를 구비하지 않고 스테이터 구동전원으로부터 X선관의 양극타겟을 회전기동하기 위한 기동 전압을 스테이터 전자코일에 인가하기전에 회전체가 그 전압의 인가에서는 회전을 시작할 수 없는 교체전압을 스테이터 전자코일에 소정시간(예를들어 20초 이상, 10분 이하의 임의설정시간) 인가하는 스텝을 반드시 거치도록 시퀀스제어된 구성으로해도 좋다.

그에 따라서 장치사용온도의 여하에 불구하고 대략 확실하게 미끄럼 베어링을 구성하는 회전체 또는 고정체를 전자유도발열시켜서 베어링부의 금속윤활제를 액상으로 하고나서 양극타겟을 회전기동할 수 있다.

따라서 비교적 간단한 장치구성으로 안전하고, 안정된 동작을 유지할 수 있다.

이와같은 구성은 특히 X선 장치가 윤활제의 융점에 비하여 극단적으로 낮은 기온차의 환경에서는 사용되지 않은 조건하에서 실용성에 뛰어나있다.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 따르면 윤활제의 융점 이하의 온도환경하에서도 베어링부의 윤활제의 온도를 효율있게 상승시키고 액상의 상태에서 회전체의 기동이 실시된다.

따라서 X선 장치의 안정된 동작이 보증된다.

Claims (3)

1. 양극타겟이 고정된 회전체, 이 회전체에 동축상으로 끼워맞추는 고정체, 이들 회전체 및 고정체의 끼워맞춤부에 소정의 융점을 갖는 액체금속윤활제가 충진된 미끄럼축베어링을 갖는 X선관과, 이 X선관의 회전체의 외주에 배치된 스테이터 전자코일과, 이 스테이터 전자코일에 전압을 주도록 설치된 스테이터 구동전원을 구비하는 X선 장치에 있어서, 상기 스테이터 구동전원으로부터 회전체를 회전기동하기 위한 기동전압을 스테이터 전자코일로 인가하기전에 상기 회전체를 회전시키지 않고 상기 미끄럼 베어링을 구성하는 회전체 또는 고정체를 전자유도발열시키는 교체전압을 스테이터 전자코일에 소정시간 인가하도록 구성되어진 것을 특징으로 하는 X선 장치.
2. 제1항에 있어서, X선관의 미끄럼베어링부의 온도를 직접 또는 간접적으로 검출하는 온도검출기, 이 온도 검출기의 출력신호를 액체금속 윤활제의 융점에 관련하는 소정의 기준값과 비교하는 온도검지 비교기 및 이 온도검지 비교기에서 출력되는 신호에 의해 상기 스테이터 구동전원을 구동 제어하는 제어기를 구비하고, 상기 액체금속 윤활제의 온도가 그 융점 이상의 온도로 되어 있는 경우에만 회전체를 회전기동시키도록 자동제어되는 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 X선 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 회전체를 회전기동시키기 전에 스테이터 전자코일에 인가하는 전압은 상용전원의 주파수보다도 높은 주파인 동시에 회전기동 전압보다도 낮은 전압인 것을 특징으로 하는 X선 장치.