JPH04212247A - Ｘ線管用の潤滑された軸受保持器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】本発明は回転陽極を有するＸ線管に関す
るものであって、更に詳しく言えば、Ｘ線管において使
用される軸受を支持するための軸受保持器に関する。

【０００２】通常のＸ線撮影装置および計算機Ｘ線断層
撮影（ＣＴ）装置の主要な構成要素の１つとして、Ｘ線
を供給するためのＸ線管がある。かかるＸ線管は１０−
８〜１０−９Ｔｏｒｒの真空度を有しており、かつ加熱
された陰極から放出された電子の流れを高電圧で加速し
てターゲット陽極に衝突させることによって動作する。 かかるＸ線管の変換効率は低く、従って陽極中にはＸ線
発生の副産物として多量の熱が発生する。陽極中におけ
る熱濃度を低下させるため、陽極を１００００ｒｐｍ　
までの速度で回転させることにより、絶えず新しい低温
の表面が陰極に向けられる。高性能のＸ線管においては
、陽極の表面温度は３２００℃にも達することがあり、
また直接のターゲット面の外側に位置する陽極領域の温
度は約１３００℃にまで上昇することがある。

【０００３】陽極において発生された熱の多くは、熱放
射率の高い陽極被膜から管球のガラス壁を通して放射さ
れる。とは言え、回転する陽極を支持する陽極軸および
軸受の温度は最高４５０℃にも達することがある。なお
、かかる陽極軸および軸受がＸ線管の排気された管球の
内部に収容されていることは言うまでもない。

【０００４】軸受の寿命を長くするため、陽極軸を支持
する軸受に予荷重を付与することは公知である。通例、
前部軸受が陽極ステムに対して固定されている一方、後
部軸受の外レースは中空の陽極ステムの内部において軸
方向に滑動し得る軸受保持器内に保持されている。なお
、後部軸受の内レースは陽極軸に固定されている。軸受
保持器が軸方向に沿って滑動し得る結果、Ｘ線管の温度
上昇に伴って陽極軸が膨張した場合でも軸受が拘束を受
けることはない。予荷重ばねが後部軸受用の軸受保持器
に軸方向の力を及ぼすことにより、両方の軸受に予荷重
が付与される。かかる予荷重は、前部軸受および後部軸
受の内レースと外レースとの間に挟まれた玉の運動状態
を改善し、それによって軸受の寿命の延長および雑音の
減少をもたらす。

【０００５】早い回転速度、高い動作温度および真空環
境が及ぼす総合効果のため、陽極支持軸受に対する要求
条件は過酷なものとなる。その結果、軸受の故障はＸ線
管の寿命を制限する主な要因を成している。かかる故障
の軸受の「溶着」（すなわち、軸受のころがり部品がレ
ースの内部に焼付くこと）に由来することもあれば、あ
るいは軸受の雑音の増加に由来することもある。後者の
場合には、他の点では適正な動作が行われていてもＸ線
管を交換しなければならないことがある。

【０００６】軸受保持器や陽極ステムは極めて高い動作
温度および高度の真空環境に暴露されるから、このよう
な用途において通常の有機潤滑剤を使用することはでき
ない。

【０００７】

【発明の概要】陽極軸の過大な半径方向遊びを防止する
ため、後部軸受を保持しながら滑動する軸受保持器は案
内用の陽極ステムの内部に緊密に嵌合している。上記の
ごとく、軸受保持器はＸ線管の温度上昇に伴う陽極軸の
膨張を許すように設計されている。以前には、このよう
な運動は頻繁には起こらないため、軸受保持器を潤滑す
ることは不要であると考えられていた。しかるに現在で
は、Ｘ線管の正常な動作時における軸受保持器の様々な
運動（たとえば、軸受の「がたつき」音を生じることの
ある陽極ステム壁面への直接の衝撃）が相当量の摩滅粒
子を生じるものと考えられている。かかる摩滅粒子は軸
受を汚染し、それによって軸受の雑音および摩耗を増大
させることになる。

【０００８】本発明においては、Ｘ線管の回転陽極軸を
支持する軸受の一方が中空の陽極ステムの内部において
滑動する軸受保持器内に保持されている。かかる軸受保
持器の外部滑動面は薄い固体潤滑剤層で被覆されている
。この潤滑剤層により、滑動する軸受保持器と陽極ステ
ムの内面との間における摩耗を低減させかつ摩滅粒子の
発生を抑制するような表面が得られるのである。

【０００９】このように本発明の主たる目的は、滑動す
る軸受保持器と支持様の陽極ステムとの間における摩耗
を低減させ、従って軸受系内における粒子の発生によっ
て引起こされる軸受部品の摩耗を低減させるような、Ｘ
線管環境中での使用に適した潤滑手段を提供することに
ある。

【００１０】更にまた、軸受の故障は軸受保持器と陽極
ステムとの間における接着性物質の移動に由来する場合
があることが判明している。上記のごとき潤滑剤層は、
軸受保持器および陽極ステムの滑動面同士の接着性摩耗
を低減させるためにも役立つ。かかる摩耗は軸受保持器
および陽極ステムの滑動面間における摩擦を増大させる
こともあれば、あるいは逆に陽極ステム内における軸受
保持器の半径方向遊びを増大させることもある。

【００１１】このように本発明のもう１つの目的は、陽
極ステム内における軸受保持器の滑動特性が変化して軸
受の寿命に悪影響を及ぼすのを防止することにある。

【００１２】軸受保持器の軸受スリーブには、すえ込み
により軸受を囲むように変形させて軸受の外レースを軸
受保持器に対して確実に保持することのできるフランジ
が含まれている。すえ込み作業時における潤滑剤粒子の
不要の剥落を防止するため、かかるフランジには潤滑が
施されない。

【００１３】このように本発明のもう１つの目的は、軸
受アセンブリ中への粒子の導入を低減させることにある
。

【００１４】本発明の上記およびその他の目的や利点は
、本明細書の一部を成す添付の図面を参照しながら以下
の説明を読むことによって自ら理解されよう。添付の図
面中には、本発明の好適な実施の態様が例示されている
。なお、かかる実施の態様は必ずしも本発明の全範囲を
表わすものではないのであって、本発明の範囲はもっぱ
ら前記特許請求の範囲によって規定されるものと解すべ
きである。

【００１５】

【好適な実施の態様の説明】先ず図１を見ると、Ｘ線管
の陽極支持構造物が示されている。陽極軸１２の前端が
円板状の陽極１０の中心に固定されている結果、陽極１
０は陽極軸１２の回転に伴って回転することになる。陽
極軸１２の後端は、後述のごとき銅製のロータスリーブ
２４を支持するつば２５内に収容されている。陽極軸１
２と整列した状態で回転軸１３がつば２５から後方に伸
びている。

【００１６】回転軸１３の前端は前部軸受２６により支
持されていて、それの内レース４６はロータスリーブ２
４のつば２５の後面と回転軸１３の前部リップ１５の前
面との間に捕捉されている。他方、回転軸１３の後端は
後部軸受２８により支持されていて、それの内レース４
６は回転軸１３の後部に設けられた後部リップ１７の後
面と回転軸１３の後端上にねじ込まれた後部支持ナット
２９の前面との間に捕捉されている。

【００１７】回転軸１３は銅合金製の管状陽極ステム２
０によって包囲されている。陽極ステム２０の前端には
前部軸受保持器３０が固定されていて、それは陽極ステ
ム２０内に前部軸受２６の外レース５０を同軸的に保持
している。他方、陽極ステム２０の後端の内部には後部
軸受保持器１６が滑動可能に嵌め込まれていて、それは
後部軸受２８の外レース５０を陽極ステム２０内に同軸
的に保持している。

【００１８】陽極ステム２０内においては、モリブデン
製の予荷重ばね１８が回転軸１３を同軸的に取巻いてい
る結果、前部軸受保持器３０および後部軸受保持器１６
は軸方向に沿って外向きに働く力を受けている。かかる
予荷重の作用下で後部軸受保持器１６は陽極ステム２０
内を同軸的に滑動し、それによって前部軸受２６および
後部軸受２８の内レースと外レースとの間における軸方
向の遊びが吸収されることになる。

【００１９】次に図２について説明すれば、後部軸受保
持器１６の外面には軸方向に沿ってキー溝３８が設けら
れている。図１に示されるような回り止めのねじ２２が
キー溝３８と係合することにより、後部軸受保持器１６
が陽極ステム２０に対して回転することが防止される。

【００２０】再び図１について説明すれば、前部軸受２
６、前部軸受保持器３０、および陽極ステム２０の前部
は銅製の管状ロータスリーブ２４によって同軸的に包囲
されている。前述の通り、ロータスリーブ２４はつば２
５を介して陽極軸１２および回転軸１３に固定されてお
り、従って陽極１０と共に回転するようになっている。 銅製のロータスリーブ２４は、Ｘ線管の動作時に陽極軸
１２にトルクを与えて回転させる誘導電動機（図示せず
）の電機子として役立つ。

【００２１】上記のごとき陽極アセンブリは、たとえば
１０−９Ｔｏｒｒにまで減圧されたガラス管球１４の内
部に収容されている。ガラス管球１４の内部には、陽極
１０の前面に向けて陰極（図示せず）が配置されている
。かかる陰極は、当業界において公知のごとく、回転す
る陽極１０の前面に向けて高エネルギー電子の流れを放
射するために役立つ。

【００２２】次に図２および３について説明すれば、後
部軸受保持器１６は３０４ＬＳＳステンレス鋼で作られ
た円筒形の保持器基体３４を含んでいる。３０４ＬＳＳ
ステンレス鋼は、重量百分率で表わした場合、１８％の
Ｃｒ、８％のＮｉ、最大１％のＳｉ、１％のＭｎ、最大
０．０８％のＣ、および残部のＦｅから成るものである
。軸受保持器１６は、それの外径の公差が０．０００５
インチとなるように機械加工されている。

【００２３】保持器基体３４の外面は、前述のごときＸ
線管環境中において使用するのに適した厚さ３〜７μｍ
の固体潤滑剤層で被覆されている。適当な固体潤滑剤と
しては、鉛や銀のごとき金属、二硫化タングステン（Ｗ
Ｓ２　）や二セレン化タングステン（ＷＳｅ２　）のご
とき二硫化物および二セレン化物、ダイヤモンドおよび
ダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）、並びに当業界において
公知の類似物質が挙げられる。これらの潤滑剤は、やは
り当業界において公知の各種方法によって軸受保持器上
に設置することができる。有用な方法としては、物理蒸
着法とりわけプラズマ促進物理蒸着法（ＰＥＰＶＤ法）
、並びに化学蒸着法とりわけプラズマ促進化学蒸着法（
ＰＥＣＶＤ法）が挙げられる。

【００２４】軸受保持器１６には軸方向のきりもみによ
って内面１３２が形成されており、また軸受保持器１６
の後部には後部軸受２８の外径に合わせてもみ下げが施
されている。その結果、図４に示されるごとくに後部軸
受２８の外レース５０を受入れるための軸受スリーブ３
６および半径方向の軸受停止面４２が形成されている。

【００２５】再び図３について説明すれば、軸受スリー
ブ３６の後端１３０は縮小された外径を有しており、そ
れによってフランジ４４が形成されている。その結果、
Ｘ線管内に軸受保持器１６が装着された場合、フランジ
４４は陽極ステム２０に接触しない。なお、フランジ４
４の外面は潤滑剤で被覆されていない。

【００２６】図４について説明すれば、後部軸受２８が
軸方向に沿って軸受スリーブ３６内に挿入された後、す
え込みによって後部軸受２８の外レース５０の後面を囲
むようにフランジ４４が変形させられる。その結果、外
レース５０はフランジ４４の前面と軸受停止面４２との
間に捕捉されることになる。

【００２７】以上、本発明の好適な実施の態様を記載し
たが、本発明の範囲から逸脱することなしに数多くの変
更態様が可能であることは当業者にとって自明であろう
。たとえば、後部軸受ばかりでなく前部軸受に対しても
滑動可能な軸受保持器を使用することができるし、ある
いは前部軸受のみに対して滑動可能な軸受保持器を使用
することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく軸受保持器を含む陽極支持構造
物を部分断面図として示すＸ線管の部分図である。

【図２】図１のＸ線管において使用される後部軸受保持
器の端面図であって、固体潤滑剤層の設置状態を示して
いる。

【図３】図２中の線３−３に関する図２の後部軸受保持
器の断面図である。

【図４】後部軸受保持器内に軸受を配置してフランジを
変形させた後における図３の後部軸受保持器の断面図で
ある。

【符号の説明】

１０　　陽極 １２　　陽極軸 １３　　回転軸 １４　　ガラス管球 １６　　後部軸受保持器 １８　　予荷重ばね ２０　　陽極ステム ２４　　ロータスリーブ ２５　　つば ２６　　前部軸受 ２８　　後部軸受 ３０　　前部軸受保持器 ３４　　保持器基体 ３６　　軸受スリーブ ４０　　固体潤滑剤層 ４４　　フランジ ４６　　内レース ５０　　外レース

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　内面を有する中空の陽極ステムと、内
   レースおよび外レースを有する１個以上の軸受によって
   支持されながら前記陽極ステム内に保持された陽極軸と
   を含むＸ線管中に使用される軸受保持器において、（ａ
   ）　前記陽極ステム内に同軸的かつ滑動可能に嵌め込ま
   れた保持器基体、（ｂ）　軸受の外レースを前記保持器
   基体に対して同軸的に固定状態で保持するため前記保持
   器基体に同軸的に固定された軸受スリーブ、および（ｃ
   ）　前記軸受保持器の滑動を円滑にするため前記保持器
   基体の外面上に施こされた固体潤滑剤の諸要素から成る
   ことを特徴とする軸受保持器。
2. 【請求項２】　　前記固体潤滑剤が銀および鉛から成る
   群より選ばれる請求項１記載の軸受保持器。
3. 【請求項３】　　前記固体潤滑剤が金属の二硫化物であ
   る請求項１記載の軸受保持器。
4. 【請求項４】　　前記固体潤滑剤が金属の二セレン化物
   である請求項１記載の軸受保持器。
5. 【請求項５】　　前記固体潤滑剤がダイヤモンド様炭素
   である請求項１記載の軸受保持器。
6. 【請求項６】　　前記固体潤滑剤がダイヤモンドである
   請求項１記載の軸受保持器。