專利名稱：旋轉陽極型x射線管的制作方法
技術領域：
本發明涉及旋轉陽極型X射線管，特別涉及其軸承構造。
眾所周知，旋轉陽極型X射線管由具有軸承部的旋轉體以及固定體支持圓盤狀的陽極靶，向配置在真空容器外的定子電磁線圈供電而使之高速旋轉，同時從陰極射出的電子束撞擊到陽極靶面上而放射X射線。軸承部由類似球軸承的滾動軸承、軸承面上形成螺紋槽且軸承間隙注滿了諸如鎵(Ga)、或鎵-銦-錫(Ga-In-Sn)合金之類液體金屬潤滑劑的動壓式滑動軸承構成。在例如特公昭60-21463號，特開昭60-97536號，特開昭60-117531號，特開昭62-287555號，或特開平2-227948號各公報中揭示了采用后者滑動軸承的例子。
上述各公報所揭示的旋轉陽極型X射線管中，帶有螺紋槽的動壓滑動軸承部與其相對應的軸瓦構成為確保有例如20微米大小的軸承間隙，螺紋槽以及軸承間隙充填有液體金屬潤滑劑。該潤滑劑充填量太少時，當然也就得不到充分的滑動軸承的動壓而無法維持穩定的動壓滑動軸承動作。另一方面潤滑劑過多時容易從軸承部漏出至外部。特別是在X射線管組裝和實際工作時一旦從軸承構件和潤滑劑放出氣體，有時會有一部分潤滑劑隨氣泡一起從軸承部冒出來。當發生這類現象時，不僅滑動軸承無法長時間穩定地發揮動壓軸承作用，而且由于X射線管容器內空間中飛散有液體金屬潤滑劑，造成耐電壓性能顯著受損這類致使的障礙。
本發明目的在于消除上述缺陷，提供一種可防止液體金屬潤滑劑漏出而能維持穩定的軸承動作的旋轉陽極型X射線管。
本發明是使旋轉體以及固定體的軸承部中所充填的液體金屬潤滑劑量的體積在由最靠近真空容器內空間的螺紋槽滑動軸承部的端部開始包含內部螺紋槽在內的、液體金屬潤滑劑是以流動的空間容積的20%以上，50%以下范圍。
按照本發明，即使從軸承構件和液體金屬潤滑劑放出氣體，也能確切容易地從軸承部排出氣泡，可防止潤滑劑漏出而能夠維持穩定的軸承動作。
圖1表示本發明一實施例的縱向剖面圖。
圖2表示圖1主要部分的俯視圖。
圖3表示圖1主要部分的俯視圖。
圖4表示組裝工序狀態的主要部分縱向剖面圖。
圖5表示組裝工序狀態的主要部件放大縱向剖面圖。
圖6表示組裝工序中狀態的縱向剖面圖。
圖7表示圖1實施例組裝或使用狀態主要部分的縱向剖面圖。
圖8表示圖1實施例組裝或使用狀態主要部分的縱向剖面圖。
圖9表示本發明另一實施例的主要部分的縱向剖面圖。
圖10表示本發明又一實施例的主要部分的縱向剖面圖。
圖11表示本發明又一實施例的主要部分的縱向剖面圖。
圖12表示本發明又一實施例的主要部分的縱向剖面圖。
其中，11為陽極靶，12為旋轉體，15為固定體，18為真空容器，20a、20b為徑向滑動軸承部，22a、22b為軸向滑動軸承部，23為潤滑劑收容室，25為輻向通路，G為軸承間隙，L為液體金屬潤滑劑。
下面參照


其實施例。同一部分由同一符號表示。圖1至圖8所示的實施例具有以下構成。即組裝完成后的X射線管如圖1所示，重金屬制成的圓盤狀陽極靶11由螺母14固定在突出設置于有底圓筒狀的旋轉體12一端的旋轉軸13上形成一體。旋轉體12的外周同軸嵌合固定著由強磁性體圓筒12a和良導電體圓筒12b組成的的雙層轉子圓筒。該旋轉體12的內側插進了圓柱狀的固定體15。固定體15圖示的下端即旋轉體開口部12c的附近形成了外徑縮小的固定體小外徑部分15a。而且旋轉體開口部12c上由多個螺栓16a固定著靠近并且包圍固定體小外徑部分15a而實際上使該開口部閉塞的環狀開口部閉塞體16。固定體小外徑部15a上用釬焊固定有機械地支持這些旋轉體口以及固定體15的鐵制陽極支持部17，它被密封接合在玻璃制的真空容器18上。
圓筒狀旋轉體12與固定體15的嵌合部分上形成有如前述各公報所揭示的動壓式螺紋槽滑動軸承。即固定體15的外周壁上沿軸向以規定間隔形成鯡骨圖案的螺紋槽19a、19b，而構成2個徑向滑動軸承部20a、20b。而且在固定體15的圖示上端壁上形成有圖2所示的圓周狀鯡骨圖案的螺紋槽21a，而構成一個軸向滑動軸承部22a。開口部閉塞體16的上面16c同樣形成有圖3所示的圓周狀鯡骨圖案的螺紋槽21b，而構成另一個軸向滑動軸承部22b。這些旋轉體以及固定體的兩軸承面之間形成了約20μm的軸承間隙。
固定體以上15上設置有其中心部沿軸向鉆孔所形成的潤滑劑收容室23。該潤滑劑收容室23的圖示上端開口23a位于圖示上部的圓周狀螺紋槽21a的內側中心，并與該軸向軸承部22a的軸承間隙G連通。而且在該固定體上切削其中間部分的外周壁而形成小外徑部分24，并以90度間隔對稱地形成了從潤滑劑收容室23通至該小外徑部分24的4條輻向通路。這樣潤滑劑收容室23經輻向通路25通至小外徑部分所形成的圓周狀空間S1，再經過它與圖示上下位置的2組徑向軸承部20a、20b的軸承間隙G連通。另外潤滑劑收容室23的圖示下端23b延伸到下部軸向螺紋槽滑動軸承部22b的附近位置而告終。在開口部閉塞體16與固定體小外徑部分15a之間設有將固定體小外徑部分的部分切削成圓周狀而構成的圓周狀空腔26。閉塞體的圓筒部16b加工為與內側的固定體小外徑部分15a間僅有一點點縫隙Q，且內周面上有螺桿泵槽27。該螺桿泵槽27與縫隙Q構成了潤滑劑漏出抑制裝置。圓周狀空腔26具有比縫隙Q的半徑方向的尺寸充分大的尺寸。
而且在各軸承部20a、20b、22a、22b的螺紋槽，軸承間隙，以及與此連通的潤滑劑收容器室23和輻向通路25，小外徑部分所形成的空間S1中按后述充填方法充填了類似Ga合金的液體金屬潤滑劑L。該潤滑劑L的充填量其體積約為內部空間容積的50%，該內部空間是從至真空容器內空間通路上最靠近的螺紋槽滑動軸承部的端部即圖示下部的軸向軸承部22b開始包括內部的螺紋槽和軸承間隙，潤滑劑收容器，輻向通路，以及小外徑部分所形成的空間S1。就是說，對于輻向通路25位于上下軸向軸承部的中間且上下各部分空間容積相等的這種實施例，充填潤滑劑的量如圖1所示潤滑劑位于圖示下方的場合下，相當于由下部軸向軸承部22b開始到輻向通路25位置的范圍V的量。
當該液體金屬潤滑劑充填時，如圖4所示，具有加熱器31，在某一部分上連接有排氣泵32的真空罩33的內部配置各軸承構件。旋轉體12的開口部12c朝上載于兼作保持臺用的超聲波振動器34上。該真空罩33的內部設有將固定體15懸掛并保持在上方的固定體保持器35上，它使固定體15定位懸掛在旋轉體的上方。固定體的上方外周由未圖示的保持體保持住開口部閉塞體16，并且由緊固工具36將固定它用的數個螺栓16a定位并保持在規定位置。另外還設有內藏諸如Ga合金之類的液體金屬潤滑劑的潤滑劑注入器37，由罩外未圖示的控制裝置使注入嘴的前端37a如圖示那樣插入到旋轉體開口部12a的內側，從而能夠向旋轉體內部注入規定量的潤滑劑。另外雖未圖示但還設置了檢測軸承構件12、15…溫度的溫度檢測器。
首先按照同一附圖所示配置各部件和控制裝置，由排氣泵32使罩內形成例如10-3Pa程度或以下的高真空。而且由加熱器至少使各軸承構件上升到200℃以上溫度，例如約450℃，維持一定時間。這樣從各部件以及液體金屬潤滑劑放出內藏氣體并由泵32排氣。通過這種真空加熱處理使各軸承構件得到凈化。
接著將潤滑劑注入嘴37a的前端按同圖所示那樣插入旋轉體開口部內，將按上述計量的液體金屬潤滑劑注入到旋轉體內部。該圖中符號L表示已注入的金屬潤滑劑。通過超聲波振動從該液體金屬潤滑劑L的內部和與此接觸的旋轉體內壁出來的氣體被有效地釋放到罩內空間并被排出。
接著由外面對控制裝置進行驅動控制，將潤滑劑注入器37移動到原來位置，并使固定體15緩慢地從上方降下，如圖5所示插進旋轉體12的內側。這樣位于旋轉體底部的液體金屬潤滑劑L就漸漸地經兩者的軸承間隙，螺紋槽，再經輻向通路流動到固定體中心的潤滑劑收容室內，從圖示下部的軸向軸承部21a往上漫到軸向中間位置的輻向通路25的范圍V。該范圍的軸承面被潤滑劑浸潤。另外在此狀態下最好使固定體上下活塞式移動，或同時使之慢慢地旋轉。這樣潤滑劑也就使圖示上方的軸承面得到浸潤，并基本上保持在軸承部上。這時萬一從各部放出內藏氣體而產生氣泡時，氣泡就向上方移動排出至軸承構件外，并由泵排氣。通過對它置換而使潤滑劑滲透到各個部分。超聲波振動進一步增進這種氣體排出以及氣泡與潤滑劑置換作用。在這種兩者嵌合后的狀態下，如圖6所示使開口部閉塞體16跟旋轉體開口部12c配合，用緊固工具36擰緊固定數個螺栓16a。接著在該狀態之后繼續在真空中加熱，并且繼續加有超聲波振動就能進一步完全地從軸承構件以及潤滑劑跑出氣體。而且在規定時間真空加熱處理之后在真空中慢慢地冷卻至25℃左右的室溫。此后用螺母14將陽極靶11固定于旋轉軸13上。接著使陽極支持部17嵌在玻璃真空容器18端部的金屬環上并進行密封熔焊。這種在X射線管球玻璃真空容器18的內部組裝陽極構件并移送至X射線管球的排氣工序。在該排氣工序中一邊使陽極靶以3000rpm的轉速連續旋轉一邊靠電子沖擊或高頻感應加熱至例如450℃，使各部件放出氣體并排氣，拆離后就制成X射線管。
這樣組裝成的軸承構造體中，液體金屬潤滑劑L充填到包括螺紋槽在內的軸承間隙以及潤滑劑收容室中，同時軸承面由潤滑劑潤滑形成很好的表面狀態。潤滑劑的充填量約為液體金屬潤滑劑能夠流動的內部空間容積的一半，因而如圖7所示當使旋轉軸呈水平狀態并停止的場合潤滑劑L由于重力而處于從圖示下部軸承面到大致為中心軸上的潤滑劑收容室的中心的范圍V。另外由于還有殘留在上方螺紋槽以及軸承間隙的潤滑劑，因而潤滑劑的留存范圍V稍微減少，但說明上忽略它。即使萬一從軸承部放出氣體，其氣泡也將按箭頭所示通過潤滑劑收容室23的上部空間和上部通路25，并且通過因潤滑劑減少而作為通路的上部軸承間隙，螺紋槽從閉塞體16的縫隙Q排出至外部。因而幾乎不會發生將潤滑劑擠出至軸承外部的情況，而僅僅排出氣體。同樣如圖8所示也當閉塞體16處于上方并傾斜而停止的狀態時，潤滑劑留存在大致浸沒潤滑劑收容室23以及輻向通路的一半的范圍V中。因而放出的氣體同樣容易從軸承部排出，而幾乎不會出現將潤滑劑擠出軸承外的現象。這樣萬一軸承部發生氣體放出，氣泡就通過未被潤滑劑密閉一方的螺紋槽和軸承間隙而確實方便地排出。從而獲得防止潤滑劑向外漏出而具有穩定的動壓式滑動軸承動作的旋轉陽極構件。關于該旋轉陽極型X射線管的動作，是在真空容器18的外側與旋轉體對應的位置配置未圖示的定子即電磁線圈而產生旋轉磁場，使旋轉陽級按箭頭P所示高速旋轉。成液狀的金屬潤滑劑充滿螺紋槽滑動軸承部而使穩定的動壓式軸承動作成為可能。而且該液體金屬潤滑劑因隨動作所產生的部分壓力差而在中心的潤滑劑收容室，輻向通路以及具有螺紋槽的軸承間隙中移動，并循環到達軸承部，而可提供穩定的動壓軸承作用。從未圖示的陽極放出的電子束射在陽極靶上產生X射線。靶上所產生的熱其大部分通過輻射而散去，同時另一部分從旋轉體12通過軸承部的液體金屬潤滑劑繪固定體15散到外部。
圖9所示的實施例僅從中間輻向通路25的一側形成中心軸上的潤滑劑收容室23，潤滑劑L充填到未達到輻向通路25的范圍V。該潤滑劑充填量為相當于內部空間容積的約50%體積，該內部空間即從最靠近真空容器內空間的軸向軸承部22b開始，液體金屬潤滑劑得以流動的空間。因此潤滑劑收容器23以及輻向通路25還起到作為從軸承部放出氣體的減壓以及排出通路的作用，而獲得潤滑劑不漏出的軸承構造。
圖10所示的實施例未在固定體上形成潤滑劑收容室以及輻向通路。這時潤滑劑充填量與相當于包括螺紋槽，軸承間隙，以及中間小外徑部分的圓周狀空間S1的液體金屬潤滑劑得以流動的內部空部容積的約40%體積。
以上實施例是在圓筒形旋轉體上固定陽極靶的，但不限于此，如圖11所示旋轉中心軸上配置有將陽極靶結合成一體旋轉的圓柱狀旋轉體12的也能適用本發明。即在圓柱狀旋轉體12的圖示上部固定著管狀的旋轉軸13，它上面固定著陽極靶11。而且包圍旋轉體12設有有底圓筒狀的固定體15。在該固定體15的圖示上端開口部15b上由多個螺栓16a緊固著開口部閉塞體16。在固定體15的外周同軸配置著起到電動機轉子圓筒作用的強磁性體圓筒41以及嵌合在其外側上的銅制最外側圓筒42。另外強磁性體圓筒41的上端部41a以機械方式牢固地固定在旋轉軸13上。開口部閉塞體16跟旋轉體12的上端面相接，并在其接觸面上形成了螺紋槽21。在靠近該開口部閉塞體16旋轉軸的內壁壁下半部以這旋轉體12的旋轉軸周圍加工成圓周狀的空腔26。該空腔26是與軸向軸承部22b的軸承間隙G的內端相連通。而且在從該空腔26經固定體外周壁與強磁性體圓筒內周壁之間的縫隙通至真空容器內空間的途中設有防止潤滑劑漏出的微小縫隙Q以及半徑方向的往內翻的折邊43。另外該折邊43的內面也可以形成液體金屬潤滑劑附著反應的被膜。因此即使萬一潤滑劑的一部分漏出至這附近也就附著在折邊43的內面，不會漏到外部。而且液體金屬潤滑劑L的體積約相當于從最靠近真空容器內空間的軸向軸承部22b開始液體金屬潤滑劑得以流動的內部空間容積的50%。因此潤滑劑收容室23以及輻向通路28起到作為從軸承部放出氣體的減壓以及排出通路的作用，而獲得沒有潤滑劑漏出的構造。
圖12所示的實施例在靠近固定體15的陽極靶11的位置上構成大外徑的部分15c，其兩端面上形成具有圓圓狀鯡骨圖案的螺紋槽21a、21b的軸向軸承部22a、22b。徑向軸承部20a、20b是由延長到大外徑部分15c圖示下方的固定體15上的螺紋槽19a、19b構成的。由固定體15形成上潤滑劑收容室23的開口23a是在由固定體端面與旋轉體底面所形成的縫隙S2處開口的。一輻向通路25在大外徑部分15c的外周縫隙S3處開口，通過該面與旋轉體內周面之間的縫隙S3與軸向軸承的軸承間隙G以及螺紋槽相連通。這些潤滑劑收容量23以及通路25開口處的縫隙S2、S3在旋轉動作中處于潤滑劑產生的動壓力相對低的區域。而且還有一徑向通路25朝向由2組徑向軸承間的小外徑部分24所形成的縫隙S1開口。所充填的潤滑劑L體積相當于從最靠近真空容器內空間的螺紋槽滑動軸承部20b的外方端部開始，包括軸承構件內部的螺紋槽，軸承間隙，各空間，潤滑劑收容室以及各通路在內的液體金屬潤滑劑得以流動的空間容積的約30%。
另外潤滑劑充填量為包括軸承構件內部的螺紋槽，軸承間隙，各空間，潤滑劑收容室以及各通路在內的液體金屬潤滑劑得以流動的空間容積的20%以上50%以下范圍的體積是合適的。潤滑劑充填量不滿液體金屬潤滑劑得以流動的空間容積的20%時，難以提供軸承面所必需足夠量的潤滑劑，而無法維持穩定的軸承動作。相反潤滑劑充填量超過液體金屬潤滑劑得以流動的空間容積的50%時，就會使放出氣體在排出時將潤滑劑擠出來的可能增加，而有可能使液體金屬在真空容器內空間飛散。
另外在各軸承構件至少具有螺紋槽的滑動軸承面上也可預先薄薄的地形成軸承母材與潤滑劑的反應層。或者也可以在如前述圖4至圖6所示的潤滑劑充填工序中的真空加熱處理時使軸承面上薄薄形成軸承母材與潤滑劑的反應層。這種場合僅在形成反應層所消耗的潤滑劑充填量格外多，故希望預先注入。
另外，金屬潤滑劑可使用諸如Ga，Ga-In合金，或Ga-In-Sn合金之類以Ga為主體的物質，但不限于這，例如可使用含鉍(Bi)相對多的Bi-In-Pb-Sn合金，或者含In相對多的In-Bi合金或In-Bi-Sn合金。由于這些熔點在室溫以上，因而希望使陽極靶旋轉前使金屬潤滑劑預熱到其熔點以上溫度再使之旋轉。
綜上所述，按照本發明即使從軸承構件和液體金屬潤滑劑放出氣體，也能確實容易地從軸承部排出氣體，可防止潤滑劑漏出而能維持穩定的軸承動作。
權利要求
1.一種旋轉陽極型X射線管包括配置在真空容器內側的陽極靶；固定該陽極靶的旋轉體；保持該旋轉體可旋轉的固定體；設置在所述旋轉體以及固定體相互靠近部分的某一部分上的螺紋槽滑動軸承部；充填在包括該滑動軸承部的前述螺紋槽在內的軸承間隙的液體金屬潤滑劑，其特征在于前述液體金屬潤滑劑的充填量為從最靠近真空器內空間的螺紋槽滑動軸承部的端部開始包括內部螺紋槽在內前述液體金屬潤滑劑得以流動的空間容積的20%以上50%以下范圍的體積。
全文摘要
本發明目的在于提供一種可防止液體金屬潤滑劑漏出，能維持穩定的軸承動作的旋轉陽極型X射線管。本發明的旋轉陽極型X射線管使旋轉體以及固定體的軸承部所充填的液體金屬潤滑劑量為從最靠近真空容器內空間的螺紋槽滑動軸承部的端部開始包括內部螺紋槽在內液體金屬潤滑劑得以流動的空間容積的20％以上50％以下范圍的體積。
文檔編號F16C33/10GK1074784SQ9310113
公開日1993年7月28日 申請日期1993年1月22日 優先權日1992年1月24日
發明者杉浦弘行, 小野勝弘, 阿武秀郎 申請人:東芝株式會社