JPH05290769A

JPH05290769A - 回転陽極ｘ線管

Info

Publication number: JPH05290769A
Application number: JP11231092A
Authority: JP
Inventors: Mototatsu Doi; 元達土肥
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1992-04-06
Filing date: 1992-04-06
Publication date: 1993-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】回転陽極Ｘ線管の玉軸受の回転振動，騒音の低
減のため従来から採用されている予圧構造において、固
体潤滑剤の移着時に生じる急激な摩擦トルクの増大，外
輪のガタ振動を防止する。【構成】一対の玉軸受の内側から負荷する内側予圧ばね
１０と、外側から外輪を押し付ける外側予圧ばね１３を
配置し、内側予圧ばね１０を外側予圧ばね１３より１０
〜３０Ｎ｛１〜３kg｝強くし、この差を玉軸受５に予圧
力として負荷する。１０〜３０Ｎ｛１〜３kg｝の予圧力
は従来の予圧構造と同等であるが、外輪には従来の数倍
の力で軸方向に押し付け拘束性を高めた。【効果】摩擦トルクが急増しても外輪の拘束力は数倍高
いので外輪がボールと共につれ回ることが防止でき、外
輪の傾きによるガタ振動（ビビリ振動）をも防止し、固
体潤滑剤の凹凸を速やかに平滑化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回転陽極Ｘ線管に係り、
特にその回転機構の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に回転陽極Ｘ線管の寿命は軸受に起
因する不具合、すなわち振動・騒音の増大，摩擦トルク
の増大，摩耗粉による耐電圧不良等によって定まる。回
転陽極Ｘ線管においては、回転陽極は高真空の雰囲気の
中で、高速（例えば９,０００rpm ）で回転する。ま
た、回転陽極部を回転自在に支持する軸受の温度は陽極
ターゲットでＸ線を発生する際に生ずる熱が回転軸を通
して伝熱されることにより最高５００℃の高温になる。
しかも軸受部が大きな熱抵抗となるため軸受の回転側と
静止側との間に温度差が生じ、過渡時には最高２５０℃
程度回転側が高くなる。

【０００３】このように回転陽極Ｘ線管の軸受は高真
空，高温の環境下で使用されるため、一般の回転機械で
用いられるような油潤滑は採用できず、軸受の内輪，外
輪あるいはボールの表面に銀，鉛等の材料をメッキある
いは蒸着した固体潤滑軸受が使用される。また、上記の
如く回転側と静止側との間に１００〜２００℃の温度差
が生じることを考慮して軸受のすきまは一般の回転機械
のそれより数倍大きく設定せざるを得ない。

【０００４】軸受のすきまが大きいと、いわゆるガタに
よる振動が生じ、異常振動，騒音の増大を招くため一般
の回転機械と同じように予圧をかけて軸受のすきまを無
くし、上記の振動・騒音を防止する試みがなされてい
る。例えば、特開昭57−38547号公報では回転陽極Ｘ線
管の予圧構造において、構造体の精度、特に回転軸の偏
心，軸受の取付けガタに着目し、実開昭61−199859号公
報ではコイル状ばねの傾きを防止する機構を提案してい
る。これら以外にも極めて多くの発明，考案が回転陽極
Ｘ線管の軸受の予圧についてなされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】軸受の予圧力には適正
な範囲があり、回転陽極Ｘ線管の場合は１０〜３０Ｎ
｛１〜３kg｝である。これは固体潤滑膜が摩擦面に付着
した付着力、正確には凝着力で寿命が決まり、過度に予
圧力が大きいとボール表面と内外輪軌道面とで構成する
摩擦面から潤滑膜を押し出してしまいその分寿命が短く
なるからである。すなわち、油潤滑では流体の作用によ
り周囲の多くの油が摩擦面に介在して潤滑作用を行う
が、固体潤滑では摩擦面に付着した固体膜のみが潤滑に
寄与する。

【０００６】一方、固体潤滑は油潤滑に比べて摩擦トル
クが不安定であり、１０〜１００倍の範囲で増減するこ
ともある。すなわち油のような粘性が無いため、薄く均
一な固体潤滑膜が摩擦面に存在する場合は油潤滑より小
さい摩擦トルクとなる。ところが銀，鉛等の固体潤滑膜
は移着という現象を時折起こすことがある。これはボー
ルに付着していた固体潤滑膜が相手の内外輪軌道面に移
動したり、ボールに均一に付着していた固体潤滑膜が、
こんペい糖のように局所的に突起状に付着する現象であ
る。そして移着が起こっている時、あるいは移着直後に
摩擦トルクが急増し内輪，外輪が激しく振動する。予圧
構造の外輪の拘束力はばねで押し付けられた力のみで上
記の移着の際には予圧力が１０〜３０Ｎでは外輪が回転
したり、振動して予圧の効果が不十分であった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような点に
鑑みてなされたもので、予圧を作用すべき軸受の外輪
に、両側から比較的強いばね力で押し付け、内側のばね
力を外側のそれより１０〜３０Ｎ｛１〜３kg｝強くす
る。ばねはコイル状ばね，皿ばね等が適当であるが、ば
ね定数を小さくでき、かつばね力の調整が比較的簡単な
コイル状ばねが最適で、特に内側はコイル状ばねが良
い。また、コイル状ばねは入手し易い。コイル状ばねで
押す場合は、予圧力が外輪に均等に作用するようにガイ
ドリングを介在配設する。内側のばねを収納配設する段
付きスリーブを設け、段付きスリーブは回転陽極Ｘ線管
の陽極固定部に軸方向及び回転方向ともに固定される。
また、段付きスリーブは、その長さが、内側のばねのガ
イドリングと０.１〜０.４mmの間隔となるように設定
し、陽極ターゲットが鉛直下向きの位置になるような姿
勢でも、回転陽極の重力で下方に落下するのを防止する
ストッパとする。

【０００８】

【作用】予圧が作用する軸受の外輪について力のつりあ
いを考えると、内側のばねが外輪の内側に対向する面に
予圧力ＦＩを作用し、もうひとつの外側のばねがこの外
輪の反対側の面に予圧力ＦＯを作用する。ＦＩとＦＯは
ＦＩのほうが１０〜30Ｎ｛１〜３kg｝強いので、この差
の１０〜３０Ｎが予圧の作用する軸受の内外輪とボール
との間に作用して、予圧力となる。一方、この外輪には
内側から力ＦＩ、外側から力ＦＯが作用しており、外輪
に対する拘束力は大きいので、固体潤滑膜の移着時、あ
るいは移着後の摩擦トルクが大きいときにも外輪を安定
に保持する。

【０００９】また、外輪を両側からばねで挟んで押し付
けるため、外輪が傾斜しにくく、また振動もしにくく安
定な高速回転を長時間維持できる。従来は適正な予圧力
１０〜３０Ｎと外輪の拘束性を両立できなかったが、上
記の作用でそれを達成した。

【００１０】

【実施例】以下、図面に従って実施例の詳細な説明を行
う。図１は本発明の一実施例を示す回転陽極Ｘ線管の断
面図である。駆動モータロータとなる回転円筒３の一端
には陽極ターゲット１が固定され、かつ回転円筒３の内
部で陽極ターゲット１の反対側には回転軸４が結合さ
れ、回転軸４は所定の間隔を設けて配置された２個の玉
軸受５を介して陽極固定部６に収納され、回転自在に支
持されている。陽極固定部６の一部と管球容器となるガ
ラス外囲器７とによって回転体全体は真空中に保持され
る。陽極ターゲット１の対向面には陰極部材となる陰極
２が設けられ、この陰極２はガラス外囲器７内に固定さ
れている。なお、陽極固定部６とガラス外囲器７との間
はコバールと呼ぶ合金で封止され、これを封止体８と呼
ぶ。

【００１１】図２は図１の陽極ターゲットから遠い軸受
近傍の部分拡大断面図で、図２を参照しながら図１の実
施例についてさらに詳細に説明する。陽極ターゲットか
ら遠い軸受５は一対をなす玉軸受の内側のコイル状ばね
１０で内側のスライダ１１を介して図中右側へ４０Ｎ
｛４kg｝の力で押し付けられている。内側のコイル状ば
ね１０は段付きの固定スリーブ９に収納され、段付きの
固定スリーブ９は円周３ケ所のねじ（図示せず）で陽極
固定部６に固定されている。陽極ターゲットに近い玉軸
受５の外輪は、この段付きの固定スリーブ９と外輪押え
（図示せず）により両側から固定され、回転体の軸方向
の位置決めを行う。

【００１２】一方、陽極ターゲットから遠い玉軸受５は
外側のコイル状ばね１３で外側のスライダ１２を介して
図中左側に２０Ｎ｛２kg｝の力で押し付けられている。
内スリーブ４ａは回転軸４の外周に配設され一対の玉軸
受５の間隔を規定し、ナット４ｂは玉軸受５を回転軸４
に固定する。

【００１３】また、図２において段付きの固定スリーブ
９と内側のスライダ１１との間は熱膨張を考慮して隙間
ｌを設ける必要がある。この隙間ｌの間隔は０.１〜０.
４mmが適当である。この隙間ｌを拡げすぎると、Ｘ線管
を陽極が上側になるような姿勢で支持したときに陽極が
重いため陽極が過度に下側に落ちるおそれがある。すな
わち、図２において、回転軸４が過度に左側に移動する
おそれがある。これを防止するためには隙間ｌはできる
だけ狭い方が良い。さらに、回転軸が過度に左側に移動
すると、Ｘ線焦点がずれたり、玉軸受５が損傷したりす
るおそれもあるので好ましくない。

【００１４】以上の構成の回転陽極Ｘ線管において、ガ
ラス外囲器７の外周で回転円筒３の付近に配設された磁
界発生器（図示せず）により回転円筒３が回転すると、
陽極ターゲット１と陰極２の間に１２０ＫＶの高電圧が
印加され、陰極２から熱電子が陽極ターゲット１に高速
で衝突する。熱電子が高速で陽極ターゲット１に衝突す
ると図中矢印の方向にＸ線が発生する。

【００１５】本発明の作用効果を図３，図４，図５を用
いて詳細に説明する。図３において左側の図（ａ）は従
来の予圧構造の軸方向の力のつり合いを示し、右側の図
(ｂ)は本発明の軸方向のつり合いを示す。図３（ａ）の
従来例においては左から右の方向に予圧力が玉軸受５の
外輪５ｃに作用すると、外輪５ｃはボール５ｂを内輪５
ａに押し付け、その結果、予圧力につり合う軸受反力が
矢印の方向に発生する。すなわち軸受反力にsinα を乗
じたものが予圧力に等しくなる。なお、予圧力は外輪５
ｃの側面全面にわたって均等に作用し、軸受内部で発生
する軸受反力は個々のボール、ここでは９個のボール５
ｂで発生する。なお、図中矢印の方向に軸受反力が発生
するとそれにcosα を乗じた力が玉軸受５の外周鉛直方
向に向かって発生するが、これは軸受全周で合計すると
互いに打ち消し合って零となる。

【００１６】図３（ｂ）の本発明では内側予圧力は従来
の２倍の力で右の方向に外輪５ｃを押し付けて、同時に
右側から左側に内側予圧力の半分の力の外側予圧力が外
輪５ｃを押し付けている。結局、玉軸受５内部に作用す
る予圧力は、従来と同じ力となり、軸受反力も従来と等
しい。

【００１７】図４はボール５ａの表面に被覆した固体潤
滑剤５ｄの様子を模式的に示す。本発明では固体潤滑剤
５ｄを鉛（Ｐｂ）としたが、銀（Ａｇ）でも良い。鉛の
固体潤滑剤５ｄの膜は０.５μｍの厚さでボール５ｂの
表面に均一に被覆する（図中一点鎖線）。被覆の方法は
メッキでも、イオンプレーティングでも蒸着でも良い。
一点鎖線の均一な鉛膜は初め徐々にわずかではあるが摩
耗する。しかし、ある時間を経過するとボールからボー
ル、あるいは内輪，外輪へ鉛膜は移着（転移と呼ぶこと
もある）し、図中実線の如くあたかもこんペい糖のよう
な凹凸が形成される。この凹凸はある時は低く、全面に
比較的均等になるが、時には図のような局部的に高い突
起物となり５〜１０μｍの高さとなることもある。この
ような凹凸は、しばらく回転していると次第に平滑化
し、長い場合でも数１０時間で数μｍ以下の高さの低い
均等な鉛の突起物がボール５ｂの全面に形成される。し
かし、まれにではあるが数μｍ以下の高さの低い状態か
ら複数回にわたって高さの高い突起物が繰り返し生じる
こともある。このような鉛膜の挙動は銀でも全く同様に
生じ、この現象を発生させないように制御するのは困難
である。

【００１８】図５は図４のようなボール５ｂが玉軸受５
の内部で回転している状態を示す。ちょうど高さ１０μ
ｍの突起が外輪軌道面に相対している。図４のようなボ
ール５ｂが玉軸受５の内部で回転すると、玉軸受５とし
ては、摩擦トルクが急増する。これは容易に理解できる
現象で平滑時の１０〜１００倍に増加することもある。
従来の予圧構造では外側から弱い力で外輪５ｃを押し付
けるのみで、ボール５ｂとの摩擦によって回転する力を
止めるのは押し付け力に摩擦係数を乗じた力でしか拘束
できない。摩擦係数は通常０.３〜０.５であるから、押
し付け力の半分以下の拘束力しか働かない。そのため上
記の摩擦トルク急増時には外輪５ｃもボール５ｂと一緒
に回転し外輪５ｃとボール５ｂに損傷を与えてしまう。
これは、外輪５ｃがボール５ｂと一緒に回転すると、外
輪５ｃの外周面と陽極固定部６の内径面とが激しくすべ
り摩擦をして、摺動面にひっかき傷状の摩耗損傷を起こ
す。すると、次にこの面の摩擦係数が増加して外輪５ｃ
は陽極固定部６の内径面に固定され、ボール５ｂと外輪
５ｃとのつれ回りは解除される。しかし、このつれ回り
が解除される時に、実はボール５ｂは瞬間的に転がり運
動をできず、わずかな時間にボール５ｂは内輪５ａ，外
輪５ｃの軌道面上をすべる。このときに両者が激しく損
傷し合うのである。このつれ回りを防止するため特開昭
60−112233号公報では外輪を固着収納するスライダに溝
を加工しピンをその溝に入れる手段を採用している。し
かし、この発明でもピンと溝との間の摩擦が予圧による
軸方向の摺動に対する摩擦抵抗力となり得る危険性を含
んでいる。

【００１９】一方、図３（ｂ）に示す本発明の力のつり
合いから明らかなように本発明では外輪５ｃを拘束する
軸方向押し付け力は従来の３倍に増加している。そのた
め、外輪５ｃがボール５ｂとつれ回ることは完全に防止
できた。

【００２０】次に、図５により本発明の別な効果につい
て説明する。図５は前述のように高さ１０μｍの固体潤
滑膜の突起が外輪５ｃの軌道面上を転がる瞬間を示す。
このとき外輪５ｃは図中破線の如く傾こうとする。この
傾きを抑える働きは図中左から右向きの力の大きさを示
す矢印の長さ、すなわち予圧力１４ａ，１４ｂが強けれ
ば強いほど高い。外側の予圧力１４ｃ，１４ｂ、図中の
右から左向きの矢印は、図中上部の予圧力１４ｃは力が
減少する傾向となり、その分内側の予圧力１４ａが強ま
り傾きを抑える効果が高まる。上部の力１４ｃが減少し
た分は、図の下部で右から左へ向く予圧力１４ｄが強ま
り、外輪５ｃの下部は左側へ移動する傾向となる。以上
の結果外輪５ｃと内輪５ａの鉛直面の交わり角θを零に
近づける作用を持つ。傾きを抑止するということは外輪
５ｃのガタ振動を低減し、ボール５ｂと、内輪５ａ，外
輪５ｃの軌道面との間のビビリ振動による損傷を防止す
る効果を生じる。さらに、外輪５ｃがボール５ｂを押し
付ける力が強く、傾きを抑止するとボール５ｂの表面に
形成された固体潤滑膜の突起をより強い力で押し付け、
より速やかに平滑化できる。

【００２１】図６は本発明の他の実施例を示す回転陽極
Ｘ線管の部分断面図で図示以外の部分は図１と同一構造
である。本実施例では内側の予圧ばね１０，外側の予圧
ばね１３ともに皿ばねを用いており、予圧ばねが占める
体積をコイル状ばねの場合よりも小さくしている。内側
の予圧ばね１０のばね定数は外側の予圧ばねのそれの２
倍にしてある。内側の予圧ばね１０をコイル状ばねと
し、外側の予圧ばね１３を皿ばねとする組合せもある。
なお、ばね材質としては雰囲気温度が２００℃を越える
ため、インコネル，タングステン等高温用ばね材が適す
る。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、予圧
を負荷する玉軸受の外輪に両側から予圧力を押し付け、
内側の予圧力を外側の押し付け力より１０〜３０Ｎ{１
〜３kg}強くし、この差を玉軸受に予圧力として負荷す
るので、外輪の軸方向の拘束力を高めることができ、固
体潤滑剤の移着時に摩擦トルクが急増しても外輪がボー
ルと共につれ回るのを防止でき、外輪，ボールのつれ回
りによって生じる損傷を防止できる。さらに、外輪の傾
きを防ぎ外輪のガタ振動を抑止するので、ガタ振動に伴
う玉軸受の損傷を防止できる。さらに、固体潤滑膜の突
起物を速やかに平滑化するので、結果として回転陽極Ｘ
線管の振動・騒音の低減をもたらす。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回転陽極Ｘ線管の断面
図。

【図２】図１の本発明に係わる部分の部分断面図。

【図３】本発明と従来例との差異を示す力のつり合い
図。

【図４】ボール表面の固体潤滑膜の挙動を示す模式図。

【図５】作用効果を説明する模式図。

【図６】本発明の他の実施例を示す回転陽極Ｘ線管の部
分断面図。

【符号の説明】

１陽極ターゲット２陰極３回転円筒４回転軸５玉軸受６陽極固定部７ガラス外囲器８封止体９固定スリーブ１０内側予圧ばね１１内側スライダ１２外側スライダ１３外側予圧ばね１４ａ予圧力１４ｂ予圧力１４ｃ予圧力１４ｄ予圧力

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】陽極ターゲットを固定，支持する回転円筒
と、該回転円筒の内側に同軸的に結合された回転軸と、
該回転軸と前記回転円筒との間に配設された陽極固定部
と、該陽極固定部と前記回転軸との間に介在配設された
一対の軸受とを具備した回転陽極Ｘ線管において、前記
一対の軸受のうち一方の軸受の外輪に該外輪の側面を押
し付ける一対のばねを配設し、軸受の内側から押すばね
力が軸受の外側から押すばね力より大きいことを特徴と
する回転陽極Ｘ線管。
【請求項２】前記軸受の内側から押すばねをコイル状ば
ねとし、該コイル状ばねと前記外輪との間にガイドリン
グを介在配設してなる請求項１記載の回転陽極Ｘ線管。
【請求項３】前記軸受の内側から押すばねと、前記軸受
の外側から押すばねとは共にガイドリングを介して前記
外輪を押し付けてなる請求項１記載の回転陽極Ｘ線管。
【請求項４】前記軸受の内側から押すばねを収納配設す
る段付きスリーブを有し、該段付きスリーブの長さが前
記軸受の内側から押すばねのガイドリングと、０.１〜
０.４mmの間隔を成すように設定されている請求項１記
載の回転陽極Ｘ線管。