JP2002324508A

JP2002324508A - Ｘ線管用の多列螺旋溝付き軸受

Info

Publication number: JP2002324508A
Application number: JP2002107248A
Authority: JP
Inventors: Paul M Ratzmann; ポール・マイケル・ラッツマン; Douglas J Snyder; ダグラス・ジェイ・スナイダー
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2002-11-08
Also published as: DE10215983A1; NL1020360C2; NL1020360A1; US20020150212A1; US6456693B1

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｘ線管装置のターゲット速度を一層高くし、
焦点のパワーを一層高くすることを可能にする。【解決手段】該組立体は、外側ハウジング（２８）と
内側軸受シャフト（３０）との間に配置された、内側螺
旋溝付き表面（３４）及び外側螺旋溝付き表面（３６）
を持つ中間レース（３２）を有する。内側螺旋溝付き表
面（３４）と内側シャフト（３０）との間に、また外側
螺旋溝付き表面（３６）と外側ハウジング（２８）との
間にそれぞれガリウム層（４２、４４）が配置され、こ
れらのガリウム層は中間レースの両表面に対して潤滑作
用を行う。中間レースは可動部品間の相対速度を低減し
て、所与の陽極回転速度での軸受組立体の発熱を低減す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般的に云えばＸ線
撮影装置に関するものであり、より具体的に云えば、Ｘ
線管用の多列螺旋溝付き軸受を有するＸ線撮影装置に関
するものである。

【０００２】

【発明の背景】Ｘ線管は、医学的診断用画像作成、医学
的治療、及び様々な医学的試験並びに材料分析の分野で
欠かせない物になっている。典型的なＸ線管は、焦点で
生じた熱を分散させるために回転陽極構造を持つように
作られている。この陽極は誘導電動機によって回転させ
られる。この誘導電動機は、円板形陽極ターゲットを支
持する片持ち張り式車軸内に組み込まれた円筒形ロータ
と、該ロータを収容するＸ線管の細長の頚部を取り囲む
銅製巻線を備えた鉄製ステータ構造とによって構成され
ている。回転陽極組立体のロータを取り囲むステータに
よって駆動される該陽極組立体のロータは陽極電位にあ
り、それに対しステータは電気的にアースに接続されて
いる。Ｘ線管陰極が集束した電子ビームを供給し、この
電子ビームは陽極−陰極間の真空ギャップを横切って加
速されて、陽極との衝突時にＸ線を生成する。

【０００３】回転自在の陽極を有するＸ線管装置では、
ターゲットは従来タングステンのような耐火金属製の円
板で構成され、このターゲットを高速度で回転させてい
る間に、電子ビームをターゲットに衝突させることによ
ってＸ線が発生される。このターゲットの回転は、ター
ゲットから延在する支持シャフト上に設けられたロータ
を駆動することによって達成される。このような構成は
回転型Ｘ線管において典型的なものであり、その導入以
来、動作に関して比較的変更されずにいる。

【０００４】回転陽極型Ｘ線管装置に使用するための内
側回転軸受は当該分野でよく知られている。典型的な一
形式のＸ線管支持用軸受は、内側及び外側レースの間に
配置された球軸受を含んでいて、その組立体に対する軸
受支持体を提供している。このような軸受設計は普通の
ものであるが、欠点がないわけではない。

【０００５】現在の軸受設計では、トルクが球軸受を介
して外側レースへ伝達される可能性がある。このトルク
の伝達の結果、外側レースが回転することがあり、これ
により軸受組立体のチャタリングが生じ得る。これは非
常に望ましくないものである。その上、不動の（すなわ
ち、静止した）又はほぼ不動の外側レースを持つ現在の
設計では、動作中に球軸受が高速になることがある。レ
ースの回転に起因する擦れと、チャタリングと、球の高
速度とが組み合わさって、動作中に高い音響雑音を生じ
ることがある。これは、勿論非常に望ましくないことで
ある。

【０００６】これらの負の特性を低減しようとして、こ
のような設計における球軸受を潤滑するシステムを向上
させるのに、かなりの努力と時間が費やされてきた。し
かしながら、これらの潤滑の向上には、軸受組立体のコ
ストの増大を招くことがある。その上、このような潤滑
システムは、屡々、球の速度、トルクの伝達及びチャタ
リングの低減に改善の余地がある。このような特性の低
減は、球軸受の摩耗の低減、軸受の寿命の増大、音響雑
音発生の低減、及びＸ線管の陽極回転速度の増大を生じ
得るので、非常に望ましい。

【０００７】従って、球の速度を低減し、伝達トルクを
低減し、チャタリングを低減し、音響雑音の発生を低減
すると共に、Ｘ線管の陽極回転速度を増大さ得るＸ線管
軸受組立体についての需要がある。

【０００８】回転陽極型Ｘ線装置の性能を向上させるた
めに用いられている一つの方策は、球軸受型軸受組立体
を螺旋溝付き軸受と置換することである。螺旋溝付き軸
受は、典型的には、Ｘ線管を非常に静かに動作させる手
段としてＸ線管に使用されている。螺旋溝は流体力学的
な軸受であり、典型的には流体界面としてガリウムを用
いている。しかしながら、これらの軸受は、典型的には
速度が制限されており、より高い速度で動作させること
により、液体に過大な擾乱が生じ、発熱がより高くな
り、且つトルクがより高くなることがあり、これらは螺
旋溝付き軸受の性能に悪影響を及ぼす。

【０００９】軸受組立体の性能を改善するための別の方
策は、２０００年１２月２９日に出願された、「多列Ｘ
線管軸受組立体」と題する米国特許出願第０９／７５
１，９７６号に述べられている。この出願では、単一列
の場合と比較して、多列Ｘ線管軸受を用いることが提案
されている。中間の自由に回転する内側レースを導入す
ることにより、各々の軸受列が互いに対して独立に回転
できるようにする。これにより、球の速度、外側レース
の回転、擦れ及びチャタリングを低減することができ
る。この軸受組立体はまた陽極速度を増大した運転も行
い得る。

【００１０】従って、螺旋溝型軸受を持つ多列Ｘ線軸受
組立体の利点の全てを組み入れたシステムを設計するこ
とが非常に望ましい。

【００１１】

【発明の概要】本発明はＸ線管組立体に少なくとも１つ
の二重螺旋溝付き中間レースを組み込む。

【００１２】外側及び内側螺旋溝付き表面を持つ中間レ
ースを導入することにより、軸受組立体において相対速
度を低減し且つ全体の速度性能を増大させる。これによ
り、発熱及びトルク要件を低減しながら、ターゲット
（シャフト）速度を一層高くし、それに対応して焦点の
パワーを一層高くすることが可能になる。トルク及びパ
ワーが速度につれて直線的に増減しないので、これらの
要因の全てが改善される。

【００１３】本発明のその他の目的及び利点は、添付の
図面を参照した、以下の説明及び特許請求の範囲の記載
から明らかであろう。

【００１４】

【発明の実施の形態】ここで、図１を参照すると、回転
陽極組立体１２を有するＸ線管装置１０が示されてい
る。回転陽極組立体１２は、Ｘ線を発生するためのタン
グステン−レニウム領域１８と、構造上の支持をするた
めのモリブデン合金製基板２０を持つターゲット１４
と、ヒートシンクとして作用する黒鉛製円板１６とを有
する。黒鉛製円板１６は、ろう付け合金（図示せず）を
用いてモリブデン合金製基板２０に接合される。更に、
ステム２４より、ターゲット１４が多列軸受組立体２６
の外側ハウジング２８に接合される。

【００１５】本発明の好ましい一実施形態による多列軸
受組立体２６が図示されており、該組立体では、外側ハ
ウジング２８がロータ（図示せず）に結合され、内側シ
ャフ３０が不動の（静止した）状態に留まる。中間レー
ス３２が内側螺旋溝付き表面３４及び外側螺旋溝付き表
面３６を持ち、また端部片３８に結合される。端部片３
８は、内側シャフト３０の端部４０に対して中間レース
３２を保持する。端部片３８と内側シャフト３０との間
にはガリウム層（図示せず）が配置される。外側ハウジ
ング２８は、結合装置として好ましくはボルト５０を用
いて、回転陽極組立体１２のステム２４に結合される。
内側螺旋溝付き表面３４と内側シャフト３０との間には
ガリウム層４２が配置され、また外側螺旋溝付き表面３
６と外側ハウジング２８との間には第２のガリウム層４
４が配置される。外側ハウジング２８はまた、外側ハウ
ジング２８の回転中に漏れ出すことのあるガリウムを捕
捉するように機能する捕捉溜め４６を持つことができ
る。図示していない代替の実施形態では、捕捉溜めは中
間レース３２上に配置することができる。同様に、別の
実施形態では、捕捉溜め４６を外側ハウジング２８と中
間レース３２との両方に設けでもよい。

【００１６】中間レース３２は、外側ハウジング２８が
所与の陽極速度で回転しているときに、発生されたトル
クが内側シャフト３０に伝達されるのを制限するように
機能する。これにより、ターゲット速度をより高くする
ことが可能になり、これに対応して、ガリウムの発熱を
低減し且つトルク要件を低減しながら、焦点のパワーを
より高くすることが可能になる。

【００１７】本発明の別の好ましい実施形態では、図２
に示されるように、追加の中間レース７５を中間レース
３２に対して端から端まで配置し得ると考えられる。こ
の追加の中間レース７５はまた、好ましくは、追加の潤
滑用ガリウム層と共に、内側螺旋溝付き表面７７及び外
側螺旋溝付き表面７９を持つ。この追加の中間レース７
５は内側シャフト３０に対して追加のトルク抑制を行う
ことができると共に、製造を簡単化し得る。更に、外側
ハウジング２８内に、追加の潤滑用ガリウム層と共に追
加の中間レース（図示せず）を追加して、内側シャフト
３０に対して追加のトルク低減を行うようにし得ると考
えられる。

【００１８】その上、具体的に云えば、多列軸受組立体
は、図１及び２におけるように不動の内側シャフト３０
と回転自在の外側ハウジング２８とを持つ場合と異な
り、ロータに結合された回転自在の内側シャフトと不動
の外側ハウジングとを持つように形成することができる
と考えられる。外側螺旋溝付き表面及び内側螺旋溝付き
表面を持つ中間レース（１つ又は複数）は、不動の外側
ハウジングと回転自在の内側シャフトとの間に結合され
る。上述のように、ガリウム層は潤滑用として追加され
る。この実施形態は、動作トルク及びガリウムの発熱を
低減し、且つ図１及び２におけるのとほぼ同様にターゲ
ットの全体の速度を増加させることができる。

【００１９】内側及び外側螺旋溝付き表面を持つ中間レ
ースの導入により、軸受組立体において、相対速度が低
減され且つ全体の速度限界が増大される。この結果、発
熱及びトルク要件を低減しながら、ターゲット（シャフ
ト）速度をより高くし且つ対応して焦点のパワーを高く
することが可能になる。これらの要因の全ては、トルク
及びパワーが速度につれて直線的に増減しないので、改
善される。更に、伝統的な球軸受型の軸受組立体と比べ
て中間レースの導入により抗力が少なくなるので、陽極
組立体を回転させるために用いる電動機をより一層小さ
くすることができる。これにより、Ｘ線ターゲット組立
体のコスト有効性が増大する。

【００２０】本発明を特定の実施形態について図示し説
明したが、当業者には種々の変更および代替実施形態が
考えられよう。従って、本発明は特許請求の範囲の記載
によって制限されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい一実施形態による、Ｘ線管装
置に使用するための多列軸受組立体の断面図である。

【図２】本発明の別の好ましい一実施形態による、Ｘ線
管装置に使用するための多列軸受組立体の断面図であ
る。

【符号の説明】

１０回転陽極型Ｘ線管装置１２回転陽極組立体１４ターゲット１６黒鉛製円板１８タングステン−レニウム領域２０モリブデン合金製基板２４ステム２６多列螺旋溝付き軸受組立体２８外側ハウジング３０内側軸受シャフト３２中間レース３４内側螺旋溝付き表面３６外側螺旋溝付き表面３８端部片４０端部４２、４４ガリウム層４６捕捉溜め５０ボルト７５追加の中間レース７７内側螺旋溝付き表面７９外側螺旋溝付き表面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ポール・マイケル・ラッツマンアメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ジャーマンタウン、フィールドストーン・パス、ダブリュー157・エヌ10446番 (72)発明者ダグラス・ジェイ・スナイダーアメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ブルックフィールド、エル・ランチョ・ドライブ、2685番Ｆターム(参考） 3J011 AA04 BA02 CA02 JA02 KA02 MA07 MA22 PA02 RA00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転陽極型Ｘ線管装置（１０）用の多列
軸受組立体（２６）であって、外側ハウジング（２８）と、内側軸受シャフト（３０）と、前記外側ハウジング（２８）と前記内側軸受シャフト
（３０）との間に結合された、内側螺旋溝付き表面（３
４）及び外側螺旋溝付き表面（３６）を持つ中間レース
（３２）と、前記内側螺旋溝付き表面（３４）と前記内側軸受シャフ
ト（３６）との間に配置された第１のガリウム層（４
２）と、前記外側螺旋溝付き表面（３６）と外側ハウジング（２
８）との間に配置された第２のガリウム層（４４）と、を有する多列軸受組立体（２６）。
【請求項２】更に、前記外側ハウジング（２８）内で
前記中間レースに接すると共に前記内側軸受シャフト
（３０）に接して結合された少なくとも１つの追加の中
間レース（３２）を含んでいる請求項１記載の軸受組立
体（２６）。
【請求項３】更に、前記外側ハウジング（２８）内で
前記中間レース（３２）の周りに結合された少なくとも
１つの追加の中間レースを含んでおり、前記少なくとも
１つの追加の中間レースの各々が第２の内側螺旋溝付き
表面及び第２の外側螺旋溝付き表面を持っており、前記
第２のガリウム層が前記中間レースと前記少なくとも１
つの追加の中間レースのうちの隣接する１つとの間に配
置されており、第３のガリウム層が前記少なくとも１つの追加の中間レ
ースのうちの外側の１つと前記外側ハウジング（２８）
との間に配置されており、第４のガリウム層が前記少なくとも１つの追加の中間レ
ースの各々の間に配置されている、請求項１記載の軸受
組立体（２６）。
【請求項４】前記外側ハウジング（２８）がロータに
結合されており、前記外側ハウジングが回転陽極組立体
（１２）のステム（２４）に結合されており、前記外側
ハウジング（２８）は、前記内側軸受シャフト（３０）
が相対的に静止した状態に留まっているのに対して、前
記ロータの回転に応答して回転することが可能である、
請求項１記載の軸受組立体（２６）。
【請求項５】発熱及び非回転部品へのトルクの伝達を
制限しながら、Ｘ線管装置（１０）のシャフト速度及び
陽極パワーを増大させる方法であって、内側螺旋溝付き表面（３４）及び外側螺旋溝付き表面
（３６）を持つ中間レース（３２）を、Ｘ線管装置（１
０）の内側軸受シャフト（３０）と外側ハウジング（２
８）との間に結合するステップと、前記内側螺旋溝付き表面（３４）と前記内側軸受シャフ
ト（３６）との間に第１のガリウム層（４２）を結合す
るステップと、前記外側螺旋溝付き表面（３６）と外側ハウジング（２
８）との間に第２のガリウム層（４４）を結合するステ
ップと、を有する前記方法。
【請求項６】更に、前記外側ハウジング（２８）内で
前記中間レースに接すると共に前記内側軸受シャフト
（３０）に接して少なくとも１つの追加の中間レース
（３２）を結合するステップを含んでおり、前記第１の
ガリウム層（４２）が、前記少なくとも１つの追加の中
間レースと前記内側軸受シャフト（３０）との間に配置
され、前記第２のガリウム層（４４）が、前記少なくと
も１つの追加の中間レースと前記外側ハウジング（２
８）との間に配置されている、請求項５記載の方法。
【請求項７】更に、前記外側ハウジング（２８）内で
前記中間レース（３２）の周りに少なくとも１つの追加
の中間レースを結合するステップであって、前記少なく
とも１つの追加の中間レースの各々が第２の内側螺旋溝
付き表面及び第２の外側螺旋溝付き表面を持っており、
前記第２のガリウム層（４４）が前記中間レース（３
２）と前記少なくとも１つの追加の中間レースのうちの
隣接する１つとの間に配置される、当該ステップと、前記少なくとも１つの追加の中間レースのうちの外側の
１つと前記外側ハウジング（２８）との間に第３のガリ
ウム層を結合するステップと、前記少なくとも１つの追加の中間レースの各々の間に第
４のガリウム層を結合するステップと、を含んでいる、
請求項５記載の方法。
【請求項８】内側螺旋溝付き表面（３４）及び外側螺
旋溝付き表面（３６）を持つ中間レース（３２）を、Ｘ
線管装置（１０）の内側軸受シャフト（３０）と外側ハ
ウジング（２８）との間に結合する前記ステップが、内
側螺旋溝付き表面（３４）及び外側螺旋溝付き表面（３
６）を持つ中間レース（３２）を、Ｘ線管装置（１０）
の回転自在の内側軸受シャフト（３０）と不動の外側ハ
ウジング（２８）との間に結合するステップを有する、
請求項５記載の方法。
【請求項９】更に、前記不動の外側ハウジング（２
８）内で前記中間レースに接すると共に前記回転自在の
内側軸受シャフト（３０）に接して少なくとも１つの追
加の中間レース（３２）を結合するステップを含んでお
り、前記第１のガリウム層が、前記内側螺旋溝付き表面
（３２）と前記回転自在の内側軸受シャフト（３０）と
の間に配置され、また前記第２のガリウム層（４４）
が、前記外側螺旋溝付き表面（３６）と前記不動の外側
ハウジング（２８）との間に配置されている、請求項８
記載の方法。
【請求項１０】更に、前記不動の外側ハウジング（２
８）内で前記中間レース（３２）の周りに少なくとも１
つの追加の中間レースを結合するステップであって、前
記少なくとも１つの追加の中間レースの各々が第２の内
側螺旋溝付き表面及び第２の外側螺旋溝付き表面を持っ
ており、前記第２のガリウム層が前記中間レース（３
２）と前記少なくとも１つの追加の中間レースのうちの
隣接する１つとの間に配置される、当該ステップと、前記少なくとも１つの追加の中間レースのうちの外側の
１つと前記不動の外側ハウジング（２８）との間に第３
のガリウム層を結合するステップと、前記少なくとも１つの追加の中間レースの各々の間に第
４のガリウム層を結合するステップと、を含んでいる、
請求項８記載の方法。
【請求項１１】内側螺旋溝付き表面（３４）及び外側
螺旋溝付き表面（３６）を持つ中間レース（３２）を、
Ｘ線管装置（１０）の内側軸受シャフト（３０）と外側
ハウジング（２８）との間に結合する前記ステップが、
内側螺旋溝付き表面（３４）及び外側螺旋溝付き表面
（３６）を持つ中間レース（３２）を、Ｘ線管装置（１
０）の不動の内側軸受シャフト（３０）と回転自在の外
側ハウジング（２８）との間に結合するステップを有す
る、請求項５記載の方法。
【請求項１２】更に、前記回転自在の外側ハウジング
（２８）内で前記中間レースに接すると共に前記不動の
内側軸受シャフト（３０）に接して少なくとも１つの追
加の中間レース（３２）を結合するステップを含んでお
り、前記第１のガリウム層（４２）が、前記少なくとも
１つの追加の中間レースと前記不動の内側軸受シャフト
（３０）との間に配置され、また前記第２のガリウム層
（４４）が、前記少なくとも１つの追加の中間レースと
前記回転自在の外側ハウジング（２８）との間に配置さ
れている、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】更に、前記回転自在の外側ハウジング
（２８）内で前記中間レース（３２）の周りに少なくと
も１つの追加の中間レースを結合するステップであっ
て、前記少なくとも１つの追加の中間レースの各々が第
２の内側螺旋溝付き表面及び第２の外側螺旋溝付き表面
を持っており、前記第２のガリウム層が前記中間レース
（３２）と前記少なくとも１つの追加の中間レースのう
ちの隣接する１つとの間に配置される、当該ステップ
と、前記少なくとも１つの追加の中間レースのうちの外側の
１つと前記回転自在の外側ハウジング（２８）との間に
第３のガリウム層を結合するステップと、前記少なくとも１つの追加の中間レースの各々の間に第
４のガリウム層を結合するステップと、を含んでいる、
請求項１１記載の方法。
【請求項１４】ステム（２４）を持つ回転陽極組立体
（１２）と、前記ステム（２４）に結合された多列螺旋溝付き軸受組
立体（２６）と、前記回転陽極組立体（１２）を回転させる電動機と、を
有する回転陽極型Ｘ線管装置（１０）。
【請求項１５】前記多列螺旋溝付き軸受組立体（２
６）は、外側ハウジング（２８）と、内側軸受シャフト（３０）と、前記外側ハウジング（２８）と前記内側軸受シャフト
（３０）との間に結合された、内側螺旋溝付き表面（３
４）及び外側螺旋溝付き表面（３６）を持つ中間レース
（３２）と、前記内側螺旋溝付き表面（３４）と前記内側軸受シャフ
ト（３６）との間に配置された第１のガリウム層（４
２）と、前記外側螺旋溝付き表面（３６）と外側ハウジング（２
８）との間に配置された第２のガリウム層（４４）と、
を有している、請求項１４記載のＸ線管装置（１０）。
【請求項１６】前記多列螺旋溝付き軸受組立体は更
に、前記外側ハウジング内で前記中間レースに接すると
共に前記内側軸受シャフトに接して結合された少なくと
も１つの追加の中間レースを含んでいる、請求項１５記
載のＸ線管装置（１０）。
【請求項１７】前記多列螺旋溝付き軸受組立体は更
に、前記外側ハウジング（２８）内で前記中間レース
（３２）の周りに結合された少なくとも１つの追加の中
間レースを含んでおり、前記少なくとも１つの追加の中
間レースの各々が第２の内側螺旋溝付き表面及び第２の
外側螺旋溝付き表面を持っており、前記第２のガリウム
層（４４）が前記中間レース（３２）と前記少なくとも
１つの追加の中間レースのうちの隣接する１つとの間に
配置されており、第３のガリウム層が前記少なくとも１つの追加の中間レ
ースのうちの外側の１つと前記外側ハウジング（２８）
との間に配置されており、第４のガリウム層が前記少なくとも１つの追加の中間レ
ースの各々の間に配置されている、請求項１５記載のＸ
線管装置（１０）。
【請求項１８】前記外側ハウジング（２８）が前記電
動機のロータ及び前記ステム（２４）に結合されてお
り、前記外側ハウジング（２８）は、前記内側軸受シャ
フト（３０）が相対的に静止した状態に留まっているの
に対して、前記ロータの回転に応答して回転することが
可能である、請求項１５記載のＸ線管装置（１０）。