JP2001325908A - 回転陽極型ｘ線管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動作中に動圧式すべり軸受への潤滑剤の過不
足のない供給が安定的になされるようにした回転陽極型
Ｘ線管を提供すること。 【解決手段】 陽極ターゲット１１が固定されたほぼ円
筒状の回転体１２と、この回転体の内側に同軸状に嵌合
され該回転体を回転可能に保持するほぼ円柱状の固定体
２０と、前記回転体および固定体の近接部分に設けられ
たらせん溝２１、２２を有する動圧式すべり軸受と、こ
のすべり軸受のらせん溝および軸受間隙に供給された少
なくとも動作中は液状である金属潤滑剤とを具備する回
転陽極型Ｘ線管において、上記円柱状の固定体２０に中
空穴４０が該固定体の長さ方向に沿って穿たれており、
この中空穴の内側に挿入ロッド５０がほぼ同軸的に挿入
されており、前記中空穴の内周壁と挿入ロッドの外周壁
との間が金属潤滑剤を貯蔵している潤滑剤リザーバＲに
なっており、さらに好ましくはこのリザーバＲと軸受領
域とが潤滑剤流通用ダクトにより連通されている。

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
管に係わり、とくに軸受構造体の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転陽極型Ｘ線管は、周知のように、円
板状の陽極ターゲットを相互間に軸受部を有する回転体
および固定体で支え、真空容器外に配置した電磁コイル
を付勢し、高速回転させながら陰極から電子ビームを放
出して陽極ターゲットに当て、Ｘ線を放射する。

【０００３】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（Ｇａ）、又はガリウム−インジウム−錫（Ｇａ−
Ｉｎ−Ｓｎ）合金のような動作中に液状である金属潤滑
剤を用いた動圧式すべり軸受で構成される。

【０００４】後者のすべり軸受を用いた例は、たとえ
ば、特開昭６０−１１７５３１号、特開平２−２２７９
４８号、特開平５−１３０２８号、或いは特開平７−１
９２６６６号等の各公報に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】液体金属潤滑剤を用い
た動圧式すべり軸受を有する回転陽極型Ｘ線管は、動作
中に例えば３０００ｒｐｍ乃至９０００ｒｐｍという高
速回転が必要であるとともに、不特定の向きになる場合
が少なくない。その際、Ｘ線管がどのような姿勢になろ
うとも、長期間にわたってらせん溝を有する動圧式すべ
り軸受部に過不足なく液体金属潤滑剤が供給される必要
がある。

【０００６】従来知られている回転陽極型Ｘ線管におい
ては、液体金属潤滑剤の貯蔵用隙間、すなわち潤滑剤リ
ザーバを固定体シャフトの中心部に形成した細い穴で構
成した例がある。この構成は、潤滑剤リザーバから軸受
部への潤滑剤供給ダクトの長さが不所望に長くなり、Ｘ
線管の姿勢如何では軸受の特定部分への潤滑剤の供給が
瞬時になされない場合も考えられる。

【０００７】また、スラスト軸受を構成した直径の大き
い固定体部分の外周部分に比較的大きい隙間を形成して
これを潤滑剤リザーバとする例も知られている。しかし
ながら、そのような構造によると、潤滑剤リザーバ内の
潤滑剤が回転体の回転により、遠心力を受けて軸受部に
むしろ供給されにくくなる不都合が考えられる。このよ
うに、従来技術によると、安定な軸受動作が維持されな
いおそれがある。

【０００８】この発明は、上記した欠点を解決し、動作
中に動圧式すべり軸受部への液体金属潤滑剤の過不足の
ない供給が安定的になされるようにした回転陽極型Ｘ線
管を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、陽極ターゲ
ットが固定されたほぼ円筒状の回転体と、この回転体の
内側に同軸状に嵌合され該回転体を回転可能に保持する
ほぼ円柱状の固定体と、これら回転体および固定体の嵌
合部分に設けられたらせん溝を有する動圧式すべり軸受
と、このすべり軸受のらせん溝および軸受間隙に供給さ
れた少なくとも動作中は液状である金属潤滑剤とを具備
する回転陽極型Ｘ線管において、上記円柱状固定体に中
空穴が該固定体の長さ方向に沿って穿たれており、この
中空穴の内側に挿入ロッドが挿入されており、前記中空
穴の内周壁と挿入ロッドの外周壁との間の少なくとも一
部に上記固定体の長さ方向に沿う隙間が形成されてお
り、該隙間が金属潤滑剤を貯蔵している潤滑剤リザーバ
になっている回転陽極型Ｘ線管である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
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に示す実施形態は、次の構成を有す
る。すなわち、重金属からなる円盤状陽極ターゲット１
１が、概略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、回転軸１３が直接固着された鉄又は
鉄合金からなる中間円筒１５、その内側に第１の断熱間
隙１６ａを置いて設けられた内側円筒１７、中間円筒１
５の外周に第２の断熱間隙１６ｂを置いて設けられた銅
製の外側円筒１８が三重構造で嵌合固着された構造にな
っている。

【００１１】回転体１２のとくに内側円筒１７の内部に
は、概略円柱状の固定体２０が挿入されている。固定体
２０は、図示上方が直径の小さい径小部２０ａ、図示下
方の途中に直径の大きい径大部２０ｂ、そして図示下端
が陽極支持部２０ｃになっている。

【００１２】回転体１２と固定体２０との嵌合部分に
は、前述の各公報に示されるようなラジアル方向及びス
ラスト方向の動圧式らせん溝すべり軸受が構成されてい
る。すなわち、固定体径小部２０ａの外周軸受面には２
組のヘリンボンパターンらせん溝２１，２２が形成され
ていて、回転体の内側円筒１７の内周軸受面とともに２
つのラジアル方向動圧式すべり軸受２３，２４を構成し
ている。また、固定体の径大部２０ｂの図示上側軸受面
２５には、サークル状のヘリンボンパターンらせん溝２
６が形成されている。

【００１３】そして、回転体の内側円筒１７の下端開口
部を実質的に閉じるようにスラストリング２７がねじ止
めされている。固定体径大部２０ｂの図示下側軸受面に
接するスラストリング２７の上側軸受面２８に、同じく
サークル状のヘリンホンパターンらせん溝２９が形成さ
れている。これら２組のらせん溝２６，２９、及びそれ
に近接対向する固定体又は回転体の軸受面により、スラ
スト方向の動圧式すべり軸受３０，３１が構成されてい
る。

【００１４】なお、スラストリング２７の図示下側に
は、潤滑剤の漏出を防止する複数個のトラップリング３
２，３３が固定され、さらに陽極支持部２０ｃの所定位
置の外周には、ガラス製真空容器３４の封止金属リング
３５が真空気密に溶接されている。

【００１５】そこで、概略円柱状の固定体２０には、そ
の中心部に長さ方向に沿って比較的大きい直径でくり抜
かれた中空穴４０が形成されている。中空穴４０は、例
えば固定体２０の図示上端面から径大部２０ｂの内側を
経てさらに陽極支持部２０ｃの奥深くまで達するよう
に、且つ横断面が真円形にくり抜かれている。

【００１６】また、固定体２０には、中空穴４０から、
２つのラジアル方向動圧式すべり軸受２３，２４の間の
領域に形成した径小部４１に連通して開口する４個の放
射方向潤滑剤流通用ダクト４２、図示上部のラジアル方
向動圧式すべり軸受２３の端部に連通して開口する４個
の放射方向潤滑剤流通用ダクト４３、図示下部のラジア
ル方向動圧式すべり軸受２４の端部および上側スラスト
方向動圧式すべり軸受３０の内周側端部に連通して開口
する４個の放射方向潤滑剤流通用ダクト４４、および、
スラスト方向動圧式すべり軸受を形成する固定体径大部
２０ｂの外周面に連通して開口する４個の放射方向潤滑
剤流通用ダクト４５がそれぞれ形成されている。なお、
中空穴４０の図示上端部には、雌ねじ４６が形成され、
図示下端は尖った形の終端４７として形成されている。

【００１７】そして、この中空穴４０の内部には、図２
の（ａ），（ｂ）、及び図３にも詳細に示すように、中
空穴４０の内直径Ｄｉよりも少し小さい外直径Ｄｏを有
する横断面真円形の細長い挿入ロッド５０が同軸的に挿
入固定されている。挿入ロッド５０は、図示下端５１が
中空穴４０の尖った形の終端４７に適合する形になって
おり、図示上端に径小突起５２を有している。

【００１８】この挿入ロッド５０を中空穴４０の内部に
挿入し、上端部を固定用雄ねじ５３で締め付けて固定す
る。それによって、挿入ロッド５０は中空穴４０の内部
に同軸状に配置される。但し、挿入ロッド５０は、中空
穴４０に対して少し偏心して配置されても、あるいは少
し斜めに配置されても差支えない。雄ねじ５３は、挿入
ロッドの径小突起５２が入る透孔５４および潤滑剤が流
通可能な複数個の透孔５５を有している。

【００１９】このように組合わせることによって、中空
穴４０の内周壁と挿入ロッド５０の外周壁との間には、
筒状の隙間ができる。これら中空穴４０と挿入ロッド５
０とが完全に同軸であれば、両者間の片側の放射方向の
隙間寸法Ｇは、［Ｇ＝（Ｄｉ−Ｄｏ）／２］となる。

【００２０】このような構造の固定体２０と回転体１２
とを組合わせ、隙間Ｇ、各ダクト４２，４３，４４，４
５、径小部４１による空間、さらに固定体２０と回転体
１２との間の軸受間隙を含む隙間やらせん溝に、図示し
ないＧａ合金のような少なくともＸ線管の動作中は液状
となる金属潤滑剤を供給する。それによって、中空穴４
０の内周壁と挿入ロッド５０の外周壁との間の隙間Ｇ
は、液体金属潤滑剤の貯蔵部すなわち潤滑剤リザーバＲ
として機能する。

【００２１】供給する液体金属潤滑剤の量は、流動し得
る上述の内部空間を完全に満たす量であってもよいし、
或いはそれよりも少し少ない量であってもよい。それに
よって、Ｘ線管の動作中は、潤滑剤リザーバＲが各動圧
式すべり軸受に近接して位置するとともに比較的短い各
ダクトによって各軸受部分に接続されているので、Ｘ線
管がどのような姿勢になってもリザーバＲ内の潤滑剤が
即座に且つ過不足なく各軸受部分に供給される。

【００２２】また、潤滑剤リザーバＲを、中空穴４０の
内周壁と挿入ロッド５０の外周壁との間の隙間Ｇで構成
しているため、液体金属潤滑剤の量を必要以上に多量に
貯留しないで済む。本発明者の実測によれば、液体金属
潤滑剤の供給量は、内部空間容積の５０％以上で、８０
％以下が望ましいことが確認された。

【００２３】なお、潤滑剤リザーバＲ即ち隙間Ｇを構成
する固定体２０および挿入ロッド５０は、少なくともそ
れらの相対向する表面がＸ線管の動作中に液体金属潤滑
剤で侵され難い材料で、且つこの潤滑剤でよく濡れる材
質であることが望ましい。それによって、液体金属潤滑
剤がリザーバＲの中をスムースに移動でき、長時間にわ
たり安定な動作が維持される。

【００２４】但し、固定体の中空穴４０の内周面及び挿
入ロッド５０の外周面の両方が液体金属潤滑剤で濡れる
面であることが理想的であるが、固定体中空穴４０の内
周面の全領域を液体金属潤滑剤で濡れる面とする加工
は、実際には困難が伴なうので、比較的製作が容易な挿
入ロッド５０の外周面のほぼ全面を液体金属潤滑剤で濡
れる面にすることが実用上望ましい。

【００２５】これら固定体２０、或いは挿入ロッド５０
の材料としては、例えばモリブデン、タングステン、ニ
オブ、タンタル、或いはそれらを主体とする合金、若し
くは、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、その他の
金属材料、セラミックス等を使用し得る。あるいはま
た、これら各部材の表面に液体金属潤滑剤で侵され難く
且つ潤滑剤で濡れやすい材料の被膜を付着させてもよ
い。

【００２６】固定体２０の機械的強度を不所望に弱めな
いために、中空穴４０の内直径Ｄｉは固定体２０の外直
径の８０％以下、より好ましくは７０％以下で、且つ挿
入ロッド５０を挿入してこれらの間に潤滑剤リザーバＲ
を形成する関係から、その下限は２０％以上、より好ま
しくは３０％以上にする。具体的には、固定体２０の外
直径が例えば約２０ｍｍである場合、中空穴４０の内直
径Ｄｉは例えば約１０ｍｍにする。

【００２７】そして、中空穴４０の中に挿入ロッド５０
を同軸状に装着した状態において、中空穴４０の内周壁
と挿入ロッド５０の外周壁との間の潤滑剤リザーバＲの
片側の放射方向の隙間寸法Ｇは、実用上、０．２ｍｍ以
上、より好ましくは０．５ｍｍ以上にする。なお、この
隙間寸法Ｇの上限は、実用上、約２ｍｍ程度である。具
体例としては、中空穴４０の内直径Ｄｉが上述のように
例えば約１０ｍｍである場合、挿入ロッド５０の外直径
Ｄｏを例えば約８ｍｍにする。それによって、潤滑剤リ
ザーバＲとなる片側放射方向隙間寸法Ｇは約１ｍｍとな
る。

【００２８】図４に示す実施形態は、固定体２０に横断
面がほぼ四角形の中空穴４０を形成し、その中に横断面
がほぼ四角形で少し細い寸法の挿入ロッド５０を同軸的
に挿入して、両者の間の隙間を潤滑剤リザーバＲとした
ものである。そして、固定体２０の横断面でみて４箇所
の薄肉部分に潤滑剤リザーバＲから放射状に貫通する複
数個の潤滑剤流通用ダクト４３を形成してある。

【００２９】この構成は、潤滑剤リザーバＲは固定体２
０の薄肉部に形成された全長の短いダクト４３により軸
受領域に連通しているので、潤滑剤はより一層速やかに
軸受部分に供給される。その一方で、固定体２０は横断
面でみて４箇所の厚肉部分２０ｅを有するので、この固
定体の機械的強度は十分確保される。

【００３０】図５に示す実施形態は、挿入ロッド５０の
図示上端の径小突起５２のまわりにスプリング５８を嵌
合したものである。スプリング５８は、挿入ロッド５０
の上端肩部５０ａと雄ねじ５３との間に配置され、挿入
ロッド５０を図の下方に押し下げる作用をしている。

【００３１】この構成によれば、Ｘ線管の動作に伴なっ
て固定体２０と挿入ロッド５０との間に熱膨張差が生じ
ても、スプリング５８のスプリング作用すなわち熱膨張
差を吸収する手段で機械的に保持されているので、挿入
ロッド５０が不所望に振動或いは移動したりすることが
ない。

【００３２】図６の（ａ）および（ｂ）に示す実施の形
態は、外周壁の３箇所が長手方向に平坦化された挿入ロ
ッド５０を、固定体２０の真円形中空穴４０の内側に挿
入した構成である。すなわち、挿入ロッド５０は、予め
横断面が真円形のロッドであり、その外周壁の３面５０
ａを等間隔に平坦な面に切削により形成されている。

【００３３】この挿入ロッド５０を中空穴４０の内側に
挿入した状態では、切削していない３箇所の円弧状部５
０ｂは、固定体２０の中空穴４０の内周壁の一部に密接
して機械的に安定に固定される。そして、挿入ロッド５
０の平坦な面５０ａと中空穴４０の内壁面との間には、
３箇所の隙間Ｇ、すなわち潤滑剤リザーバＲが構成され
る。しかも、これら潤滑剤リザーバＲから動圧式すべり
軸受面となる固定体２０の外周面に連通する放射方向の
ダクト４３が形成されている。

【００３４】この実施形態によれば、固定体とその中空
穴内に挿入された挿入ロッドとが複数箇所で接触してい
るので、固定体全体の機械的強度が良好に維持される。
なお、上記実施形態では、固定体の中空穴と挿入ロッド
との長手方向接触部分が３ヶ所の場合であるが、それに
限らず、この接触部分は２ヶ所でもよいし、あるいは４
箇所、若しくはそれ以上であってもよい。

【００３５】図７に示す実施の形態は、図６の（ｂ）に
例示したと同様の挿入ロッド５０を用意し、さらに長手
方向の適当な箇所に円周方向の複数のスリット５０ｃを
形成したものである。この挿入ロッド５０を固定体の中
空穴（図示せず）の内側に挿入することにより、例えば
円周方向に３箇所に区分される潤滑剤リザーバが、複数
のスリット５０ｃにより円周方向に連通される。それに
よって、Ｘ線管の姿勢の如何にかかわらず、リザーバ内
の液状金属潤滑剤があらゆる方向に迅速に流動し、ダク
トを通じてらせん溝を有する動圧軸受領域に行き渡る。
こうして、一層信頼性の高い軸受動作が保証される。

【００３６】図８に示す実施の形態は、図７で例示した
ように、挿入ロッド５０に円周方向の複数のスリット５
０ｃを形成する場合に、そのスリット５０ｃの固定体の
長さ方向の位置と、放射方向潤滑剤流通用ダクト４３の
潤滑剤リザーバＲへの開口の固定体の長さ方向の位置と
を一致させている。

【００３７】この構成によれば、スリット５０ｃを通し
て潤滑剤リザーバＲ間どうしを流れる金属潤滑剤が放射
方向潤滑剤流通用ダクト４３に流入しやすくなり、動圧
軸受領域への潤滑剤の供給が一層確実になる。

【００３８】図８の構成では、放射方向潤滑剤流通用ダ
クト４３が潤滑剤リザーバＲの部分に開口している。し
かし、潤滑剤リザーバ用の隙間としても機能するスリッ
ト５０ｃの部分に、放射方向潤滑剤流通用ダクト４３が
開口する構成にすることもできる。

【００３９】なお、この種回転陽極型Ｘ線管の製造工程
の排気時において、軸受領域や潤滑剤リザーバ、ダクト
等にあらわれるガスは、これら潤滑剤リザーバ、ダク
ト、さらには円周方向のスリット等により確実、容易に
排出され、完成品では内蔵ガスのきわめて少ないＸ線管
を得ることができる。

【００４０】なおまた、金属潤滑剤は、Ｇａ、Ｇａ−Ｉ
ｎ合金、又は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合金等を使用し得る。これら
は融点が室温以上に高いので、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まで予熱した
うえで回転させることが望ましい。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
Ｘ線管の動作中に動圧式すべり軸受に液体金属潤滑剤を
過不足なく且つ速やかに供給でき、安定な軸受動作が維
持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例例を示す縦断面図である。

【図２】図１の固定体の組立て状態を示す縦断面図であ
る。

【図３】図２の（ａ）の３−３における横断面図であ
る。

【図４】この発明の他の実施例を示す要部横断面図であ
る。

【図５】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６】この発明のさらに他の実施例を示す要部横断面
図および要部斜視図である。

【図７】この発明のさらに他の実施例を示す要部斜視図
である。

【図８】この発明のさらに他の実施例を示す要部斜視図
である。

【符号の説明】

１１…陽極ターゲット １２…回転体 ２０…固定体 ２１、２２，２６，２９…らせん溝 ２３、２４，３０，３１…動圧式すべり軸受部 ４０…中空穴 ４２、４３，４４，４５…潤滑剤流通用ダクト ５０…挿入ロッド ５０ａ…平面部 ５０ｃ…スリット Ｒ…潤滑剤リザーバ（隙間Ｇ） Ｇ…隙間 ５８…スプリング（熱膨張差吸収手段）

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円筒状回転
   体と、該回転体の内側に同軸状に嵌合された円柱状固定
   体と、これら回転体および固定体の嵌合部分に設けられ
   たらせん溝を有する動圧式すべり軸受と、このすべり軸
   受のらせん溝および軸受間隙に供給された少なくとも動
   作中は液状である金属潤滑剤とを具備する回転陽極型Ｘ
   線管において、上記円柱状の固定体に中空穴が該固定体
   の長さ方向に沿って穿たれており、この中空穴の内側に
   挿入ロッドが挿入されているとともに前記中空穴の内周
   壁と挿入ロッドの外周壁との間の少なくとも一部に上記
   固定体の長さ方向に沿う隙間が形成されており、該隙間
   が金属潤滑剤を貯蔵している潤滑剤リザーバになってい
   ることを特徴とする回転陽極型Ｘ線管。
2. 【請求項２】 上記隙間からなる潤滑剤リザーバから、
   すべり軸受に金属潤滑剤を流動させる少なくとも１個の
   放射方向潤滑剤流通用ダクトが形成されている請求項１
   記載の回転陽極型Ｘ線管。
3. 【請求項３】 上記中空穴の内直径は円柱状固定体の外
   直径の２０％から８０％の範囲の寸法である請求項１記
   載の回転陽極型Ｘ線管。
4. 【請求項４】 上記中空穴の内周壁と挿入ロッドの外周
   壁との間の潤滑剤リザーバとなる隙間の放射方向隙間
   は、０．２ｍｍ以上の寸法である請求項１記載の回転陽
   極型Ｘ線管。
5. 【請求項５】 上記挿入ロッドは、その横断面形状が非
   真円形であり、該挿入ロッドは上記固定体の長さ方向に
   沿う少なくとも２ヶ所の面が上記中空穴の内周壁に接し
   且つ該接触部に隣接する隙間領域が潤滑剤リザーバを構
   成している請求項１記載の回転陽極型Ｘ線管。
6. 【請求項６】 上記挿入ロッドは、上記中空穴の内周壁
   に接している領域に、隣接する上記潤滑剤リザーバ用隙
   間を連通するように形成された少なくとも１つのスリッ
   トを有している請求項５記載の回転陽極型Ｘ線管。
7. 【請求項７】 上記隙間からなる潤滑剤リザーバからす
   べり軸受に金属潤滑剤を流動させる少なくとも１個の放
   射方向潤滑剤流通用ダクトが形成されており、上記挿入
   ロッドに形成されたスリットの固定体の長さ方向の位置
   と、上記放射方向潤滑剤流通用ダクトの上記潤滑剤リザ
   ーバ用隙間への開口の上記固定体の長さ方向の位置とが
   一致している請求項６記載の回転陽極型Ｘ線管。
8. 【請求項８】 上記挿入ロッドは、上記固定体と前記挿
   入ロッドとの熱膨張差を吸収する手段により機械的に保
   持されている請求項１記載の回転陽極型Ｘ線管。