(57)【要約】【課題】締まりばめを用いたＸ線管用回転陽極を提供する。【解決手段】電子を放出する陰極とロータ（５８）と陽極の回転を促進するベアリングアセンブリ（１３０）を備える回転Ｘ線管（３０）の組立に際し、ベアリングアセンブリ（１３０）とロータ（５８）の間に締まりばめアセンブリを使用する。好適には、ベアリングアセンブリ（１３０）の軸（６１）の熱膨張率とロータアセンブリ（１３２）の合成熱膨張率を厳密に一致させるための熱膨張率をもつロータ（５８）のロータハブ（１２８）が選択され、ロータハブ（１２８）の軸（６１）と開口は、締まりばめの許容誤差に合うように構成され接合される。【選択図】　図５
2004003653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管（３０）を組み立てる方法であって、前記Ｘ線管（３０）は、電子を放出する陰極（６８）と、ロータ（５８）と、陽極の回転を促進するベアリングアセンブリ（１３０）を備え、本方法は、
前記ベアリングアセンブリ（１３０）と前記ロータ（５８）の間に締まりばめアセンブリを使って、バランス維持力のある接合を行う工程を備え、
前記締まりばめアセンブリを使用する工程は、
前記ベアリングアセンブリ（１３０）の軸（６１）を選択する工程と、
前記ロータ（５８）の高い熱膨張率を前記主軸（６１）の低い熱膨張率に一致させた熱膨張率の前記ロータ（５８）のロータハブ（１２８）を選択する工程と、締まりばめアセンブリの許容誤差に合うように前記ロータハブ（１２８）の開口（１３６）と前記主軸（６１）を構成する工程と、
前記軸（６１）を前記ロータハブ（１２８）に接合して、バランス維持力を前記接合に与える工程をさらに備える方法。
【請求項２】
前記軸（６１）を前記ロータハブ（１２８）に接合する前記工程は、前記Ｘ線管（３０）の構成部品を容易に配置するために、前記ロータハブ（１２８）を加熱する工程を含む、請求項１の方法。
【請求項３】
前記軸（６１）を前記ロータハブ（１２８）に接合する前記工程は、前記Ｘ線管（３０）の構成部品を容易に配置するために、前記軸（６１）を冷却する工程を含む、請求項１の方法。
【請求項４】
前記接合工程は、収縮嵌込手段を用いて完了され、前記収縮嵌込手段は、機械式留め具や治金留め具を必要とせずに、接合部上で動作負荷を支えるように構成される、請求項１の方法。
【請求項５】
Ｘ線管（３０）のための陽極アセンブリ（１００）であって、
ロータ（５８）とステータ（４３）を含むロータ本体アセンブリ（１３２）であって、前記ステータ（４３）は、前記ロータ本体アセンブリ（１３２）に関して機能的に配置される、当該ロータ本体アセンブリと、
前記陰極アセンブリに関して機能的に配置され、断熱層（２０１）によってベアリング（１３０）に機能的に接合されるターゲット（１０２）と、
前記ロータ（５８）内に機能的に配置され、前記ターゲット／ステムアセンブリ（１３０）から延びる軸（６１）と同軸に整合されたロータハブ（１２８）を含み、前記ベアリング（１３０）の前記軸（６１）を前記ロータ本体アセンブリ（１３２）の前記ロータハブ（１２８）に機能的に接合させる手段を備える、陽極アセンブリ（１００）。
【請求項６】
前記手段は、機械式留め具や治金接合を用いずに固定することを含む、請求項５の陽極アセンブリ（１００）。
【請求項７】
薄壁筒状ステム（１０８）が、２つの中心を備えたベアリング（６６、６７）間で前記主軸（６１）を機能的に支持し、各ベアリング（６６、６７）は、前記筒状ステム（１０８）の反対の端部に配設される、請求項５の陽極アセンブリ（１００）。
【請求項８】
前記ロータハブ（１２８）の材料は、前記ロータ（５８）と前記ベアリング軸（６１）の間の熱膨張率を一致させるように選択される、請求項５の陽極アセンブリ（１００）。
【請求項９】
前記ロータハブ（７４）はＩｎｃｏｌｏｙ９０９を備える、請求項５の陽極アセンブリ（１００）。
【請求項１０】
筐体と、
前記筐体に機能的に接続され、前記システムを冷却する少なくとも１つの冷却手段と、
前記筐体の内部に機能的に配置されて、ターゲットにＸ線を衝突させるＸ線管（３０）を備え、
前記Ｘ線管は、
容器（６０）と、
前記容器（６０）に機能的に配置された陰極と、
陽極アセンブリ（１００）を備え、
前記陽極アセンブリは、
ロータ（５８）とステータ（４３）を含むロータ本体アセンブリ（１３２）であって、前記ステータ（４３）は、前記ロータ本体アセンブリ（１３２）に関して機能的に配置される、当該ロータ本体アセンブリと、
前記陰極アセンブリに関して機能的に配置され、薄壁筒状断熱層（２０１）によってベアリング（６１）に機能的に接合されるターゲット（１０２）と、
前記ターゲット／ベアリングアセンブリ（１３０）を前記ロータ本体アセンブリ（１３２）に接合するように機能的に配置された、ターゲット／ベアリングアセンブリ（１３０）と前記ロータ本体アセンブリ（１３２）の接合構造を備え、前記ターゲット／ベアリングアセンブリ（１３０）と前記ロータ本体アセンブリ（１３２）の接合構造は、前記ターゲット／ベアリングアセンブリ（１３０）と前記ロータ本体アセンブリ（１３２）の間に機能的に配置され、前記ターゲット／ベアリングアセンブリ（１３０）を前記ロータ本体アセンブリ（１３２）に機能的に接合する収縮嵌込手段をさらに備える、Ｘ線システム。
【請求項１１】
前記ターゲット／ベアリングアセンブリ（１３０）と前記ロータ本体アセンブリ（１３２）の接合構造は、
大口径薄壁筒状断熱層（２０１）との間に機能的に配置され、前記薄壁付き筒状ステム（１０８）で装着されたベアリング（６６、６７）を対面させることによって機能的に支持される軸（６１）と、
前記ロータ本体アセンブリ（１３２）内に機能的に配置されたロータハブ（１２８）であって、前記軸（６１）を受け入れ、締まりばめ／収縮嵌込を形成するように構成された開口を備える、当該ロータハブをさらに備える、請求項１０のＸ線システム（２０）。
【請求項１２】
前記ロータハブ（１２８）の材料は、前記ベアリング軸（６１）と前記ロータ本体アセンブリ（１３２）の間の熱膨張率を一致させるように選択されるので、その他の手段を用いることなく、収縮嵌込によって動作負荷を支持することができる、請求項１１のＸ線システム（２０）。
【請求項１３】
Ｘ線管（３０）のための陽極アセンブリ（１００）であって、
ロータ（５８）とステータ（４３）を含むロータ本体アセンブリ（１３２）であって、前記ステータ（４３）は、前記ロータ本体アセンブリ（１３２）に関して機能的に配置される、当該ロータ本体アセンブリと、
前記陰極アセンブリに関して機能的に配置され、薄壁付き筒状断熱層（２０１）に機能的に接合されて、ターゲット／ベアリングアセンブリ（１３０）を形成するターゲット（１０２）と、
前記ターゲット／ベアリングアセンブリ（１３０）と前記ロータ本体アセンブリ（１３２）の間に機能的に配置され、前記ターゲット／ベアリングアセンブリ（１３０）が前記ロータ本体アセンブリ（１３２）に機能的に接合される、ターゲット／ベアリングアセンブリ（１３０）と前記ロータ本体アセンブリ（１３２）の接合構造を備え、
前記ターゲット／ベアリングアセンブリ（１３０）と前記ロータ本体アセンブリ（１３２）の接合構造は、
大口径薄壁筒状断熱層（２０１）との間に機能的に配置され、薄壁付き筒状ステム（１０８）で装着されたベアリング（６６、６７）を対面させることによって、機能的に支持される軸（６１）と、
前記ロータ本体アセンブリ（１３２）内に機能的に配置されたロータハブ（１２８）であって、前記軸（６１）を受け入れ、締まりばめ／収縮嵌込を形成するように構成された開口を備える、当該ロータハブをさらに備え、前記ロータハブ（１２８）の材料は、前記ベアリング軸（６１）と前記ロータ本体アセンブリ（１３２）の間の熱膨張率を一致させるように選択されるので、その他の手段を用いることなく、収縮嵌込によって動作負荷を支持することができる、当該ロータハブを備える陽極アセンブリ。
【請求項１４】
前記ロータハブ（１２８）の前記材料は、前記ロータ（５８）の高熱膨張率と前記主軸（６１）の低熱膨張率を一致させるように選択される、請求項１３の陽極アセンブリ（１００）。
【請求項１５】
回転陽極アセンブリ（１００）のようなＸ線管（３０）の回転陽極アセンブリ（１００）であって、陽極ターゲット（１０２）と円筒ロータ（５８）手段を含むタイプのうちの１つであって、前記ロータ（５８）手段は、（ａ）軸と、（ｂ）円周方向に印加された電磁力に応じて、前記ロータ手段を前記軸の周りを回転させる手段と、（ｃ）それと機能的に関係するベアリング手段であって、前記ベアリング手段に関する回転運動のために前記回転手段を調整し、回転運動中に電子加速ポテンシャルを前記ターゲット（１０２）へ印加するための接触部分を備える、当該ベアリング手段を含み、
前記ベアリング手段の一方端から軸方向に延び、軸方向の突起構造で前方終端する軸（６１）であって、前記回転手段と関係して回転したり、それと共に回転可能な当該軸を備え、
前記ターゲット（１０２）一般的な円盤形状であって、前記軸と同軸にあって、前記ターゲット（１０２）は、前記ターゲット（１０２）の周囲付近の一方の面上に放射状のテーパー面部をもち、前記面部は、軸に平行な方向の入射電子エネルギーを、前記入射電子エネルギーに対して所望の角度で放出されるＸ線エネルギーに変換し、反対の面から延びる軸方向の突起をさらに備え、前記軸方向の突起は、前記ロータ手段内に配置され同軸上に位置するロータハブ（１２８）に収縮嵌込される、回転陽極アセンブリ。
【請求項１６】
前記ロータハブ（１２８）は、室温で、前記軸方向の突起を受け入れるように構成された開口（１３６）を備え、前記開口（１３６）は、円筒形であって、前記軸方向の突起の外径より小さい直径をもつ、請求項１５の陽極アセンブリ。
【請求項１７】
前記ハブ（１２８）の開口は、室温で、第１の円筒内壁（１５２）に延び、さらに第２の円筒内壁（１５４）に延びる入口面取り部によって画定され、前記第１の円筒内壁（１５２）の直径は第２の円筒内壁（１５４）より小さい、請求項１５の陽極アセンブリ（１００）。
【請求項１８】
前記ロータハブ（１２８）は、前記ロータの合成熱膨張率と前記軸（６１）の熱膨張率を一致させるように選択された金属を備える、請求項１５の陽極アセンブリ（１００）。
【請求項１９】
容器（６０）と、
前記容器（６０）内に機能的に配置された陰極アセンブリと、
陽極アセンブリ（１００）を備え、
前記陽極アセンブリは、
ロータ（５８）とステータ（４３）を含むロータ本体アセンブリ（１３２）であって、前記ステータ（４３）は、前記ロータ本体アセンブリ（１３２）に関して機能的に配置される、当該ロータ本体アセンブリと、
前記陰極アセンブリに関して機能的に配置され、薄壁筒状断熱層（２０１）に機能的に接合してターゲット／ベアリングアセンブリ（１３０）を形成するターゲット（１０２）と、
前記ターゲット／ベアリングアセンブリ（１３０）と前記ロータ本体アセンブリ（１３２）の間に機能的に配置され、前記ターゲット／ベアリングアセンブリ（１３０）を前記ロータ本体アセンブリ（１３２）に接合するように機能的に配置された、ターゲット／ベアリングアセンブリ（１３０）と前記ロータ本体アセンブリ（１３２）の接合構造を備え、前記ターゲット／ベアリングアセンブリ（１３０）と前記ロータ本体アセンブリ（１３２）の接合構造は、前記ターゲット／ベアリングアセンブリ（１３０）と前記ロータ本体アセンブリ（１３２）の間に機能的に配置され、前記ターゲット／ベアリングアセンブリ（１３０）を前記ロータ本体アセンブリ（１３２）に機能的に接合する収縮嵌込手段をさらに備える、Ｘ線管（３０）。
【請求項２０】
前記ターゲット／ベアリングアセンブリ（１３０）と前記ロータ本体アセンブリ（１３２）の接合構造は、
前記薄壁筒状断熱層（２０１）の間に機能的に配置され、前記薄壁筒状断熱層（２０１）で装着された対面するベアリング（６６、６７）によって機能的に支持された軸（６１）と、
前記ロータ本体アセンブリ（１３２）内に機能的に配置されたロータハブ（１２８）であって、前記軸（６１）を受け入れて、締まりばめ／収縮嵌込を形成するように構成された開口を有する、当該ロータハブをさらに備える、請求項１９のＸ線管（３０）。
【請求項２１】
前記ロータハブ（１２８）のために選択された前記材料は、前記ロータ（５８）の高熱膨張率と前記主軸（６１）の低熱膨張率を一致させるように選択して、その他の手段を用いることなく、前記収縮嵌込によって動作負荷を支持することができる、請求項２０のＸ線管（３０）。
【請求項２２】
前記ロータハブ（１２８）は、Ｉｎｃｏｌｏｙ９０９を備える、請求項１１、１５、２０のいずれかに記載の発明。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は、Ｘ線管を回転させることに関し、特に、ベアリング軸を用いた締まりばめを有する回転陰極アセンブリを使用したＸ線管を回転させることに関する。
【０００２】
Ｘ線は、真空状態で電子が放出され加速されて急激に停止した時に生成する。これは、Ｘ線管内で発生する。Ｘ線管内のフィラメントは、電流をフィラメントに流すことによって加熱されて高温発光（白熱）し、電子をフィラメントから放出する。電子は、陽極（プラス）と陰極（マイナス）の間に高電圧（１万〜数十万ボルト）が印加されることによって加速され、陽極に衝突して、急激に速度が落ちる。電子が衝突するターゲットを備える陽極は、電子ビームが常にターゲット周辺の異なる地点に衝突するように回転円盤型であることが多い。Ｘ線管自体には、固定された金属製もしくはガラス製のフレームが含まれる。陰極がこのフレームに取付けられ、陽極アセンブリには、回転盤ターゲットと、ターゲットを回転させるモータアセンブリの一部であるロータが備えられている。ステータは、Ｘ線管の外側であってロータ近辺に設けられ、ロータ長さの約２／３の部分とオーバラップしている。Ｘ線管は、発生したＸ線を管から放出するウィンドーを備える保護ケーシングに包含される。ケーシングには、Ｘ線発生工程で生じる熱を吸収するオイルが充填されている一部のＸ線管のケーシングには、フイゴ（ｂｅｌｌｏｗｓ）などの膨張器を備えるものもある。Ｘ線管を動作させるために高電圧が変圧器から供給される。交流は、整流管（即ち、バルブ）、場合によっては、障壁層整流器によって整流される。
【０００３】
ターゲットとベアリングとロータを含む陽極アセンブリのバランスがＸ線管の性能に影響を与えることがある。特に、Ｘ線管の製造時には、陽極アセンブリのバランスを保ち、また、製造サイクルの終了時とＸ線管の動作時にもバランスを保つことが重要である。Ｘ線管のターゲットのサイズが大きくなるにつれ、このバランスを維持することが困難になるので、製造歩留りが低下し、動作寿命が短くなることが証明されている。故障したＸ線管のフィールド検査によれば、陽極アセンブリの不均衡が、ロータとベアリング間の取付け部分で生じることが多い。
【０００４】
最先端のＸ線管では、大きなカンチレバーがマウントされて１０，０００ｒｐｍで高速回転するターゲットが利用される。Ｘ線管の動作中に生じる、室温から２５００度の高温に至る非常に大幅な温度変化は、ターゲットトラックのタングステンレニウム層での電子の減速によって生じる。
【０００５】
温度管理とベアリング等の部品を保護するために、低熱伝導性の材料が加熱経路に使用される。一般的に、そのような材料の熱膨張率は、Ｘ線管で使用されるその他の材料よりもずっと高い。しかし、このような構成部品を何らかの方法（即ち、溶接、ろう付け、ボルト締め等）でその他の部品と接合する必要がある。そのような接合では、高拡張率が原因で、低拡張率の構成部品が曲がる可能性がある。
【０００６】
高温、高速回転時にバランスを維持することは非常に難しい。一般的に、高温動作時にベアリングの中心線からターゲットとロータをずらすことによって、バランスが維持される。ターゲットとロータが大型化し重量が増すにつれ、不均衡の基準を上回るずれが少なくなる。非常に僅かなずれでも問題になることがある。熱膨張率の異なる材料を使用したことと、大幅な温度変化に起因して、そのような僅かなずれが容易に生じることがある。一般的に、このようなずれを引き起こす複数の部品の相対運動は、部品間の接合部で起こる。
【０００７】
そのため、回転するＸ線管の陽極のバランスを非常に良好に維持しながら、特に、高温でのアプリケーションで、Ｘ線管の２つ以上の部材の接合を改善することが望ましい。さらに、機械式留め具を不要にすることによって製造作業を単純化し、設計空間を縮小し、応力集中に関する機械的接合をなくし、機械式取付機構に伴う高コストの機械加工作業をなくすことが望ましい。
【０００８】
【発明の概要】
上述した欠点と不完全さとその他の問題は、高温のアプリケーションでは、同様の熱膨張率のＸ線管の構成部品を２つ以上接合する方法によって解決もしくは軽減される。この方法では、その他の機械的取付具を用いることなく、バランスを維持し機械的安定性が得られる締りばねを使う。さらに、本方法によって、接合される構成部品からの延長部や突起部が不要となるコンパクトな設計が得られる。
【０００９】
本開示の一態様では、電子を放出する陰極と、ロータと陽極の回転を促進するベアリングアセンブリを備える回転Ｘ線管を組み立てる方法を開示する。本方法には、ベアリングアセンブリとロータの間に締りばねアセンブリを使用して、バランスの維持ができる接合を行うことが含まれる。さらに、締りばねアセンブリには、ロータとベアリングの熱膨張特性が一致するロータハブ用材料を選択することが含まれる。前記ロータハブの主軸と開口は、締りばねの許容誤差に合うように構成されて接合されるので、バランスを維持する接合が得られる。
【００１０】
また、本開示の別の一態様では、ベアリングアセンブリから延びる軸とロータハブの締りばね接合について開示している。尚、その接合は、行われるであろう拡散接合ではなく、機械式留め具や治金的接合なしで行われるが、接合した取付具を適切に機能させることを要求するものではない。
【００１１】
上述した本発明の特徴と利点と、その他の特徴と利点は、当業者であれば、以下の詳細な説明と図面から正しく理解することができる。
【００１２】
模範的な図面を参照すると、幾つかの図面で、同じ構成要素には同じ番号が付けられている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
一般的なＸ線管アセンブリの中の、例えば、ターゲットとロータアセンブリとベアリングアセンブリは、ボルト締結やろう付け接合や溶接継手を利用して組立てられる。本開示により、Ｘ線管の接合部材間の嵌合が大幅に改善される。これは、特に、同様の熱膨張率のベアリング軸アセンブリとロータアセンブリを利用した場合はそうである。さらに、本発明の目的は、Ｘ線管の耐用期間でのバランスの維持を向上させることである。
【００１４】
本開示の実施形態で利用される代表的なＸ線システムを図１、図２、図３で示す。図に示されているように、システム２０は、オイルポンプ２２と、陽極端２４と、陰極端２６と、陽極端と陰極端の間に位置しておりＸ線管３０を収容する中央部２８を備える。オイルを冷却するラジエータ３２は、中央部の一方の側に位置しており、また、ラジエータ全体を高温オイルが循環する際にラジエータに冷却用空気を送るために、ラジエータ３２に機能上接続されたファン３４、３６を備えている。オイルポンプ２２は、システム２０とラジエータ３２などの全体に高温オイルを循環させるために設けられる。図２に示されるように、陽極レセプタクル４２と陰極レセプタクル４４は電気的に接続されている。
【００１５】
図３に示すように、Ｘ線システム２０は、アルミニウム製であって鉛で裏打ちされていることが好ましいケーシング５２と、陰極板５４と、回転ターゲット５６と、ガラス製か金属製容器６０に包含されたロータ５８を備える。ロータ５８を基準にすると、ステータ４３は、ガラス容器６０の外側であって、鉛張りのケーシング５２の内側に配置されている。ケーシング５２には、上述したように冷却と高圧絶縁を目的として、オイルが充填される。Ｘ線システム２０から発生したＸ線を放出できるように、Ｘ線放射ウィンドー６４は、ケーシング５２内であって、ターゲット５６から相対的位置で動作可能となるように形成される。
【００１６】
図４を参照すると、陰極５４が、ガラス製か金属製の容器６０の内側に位置するように示されている。周知のことであるが、ガラス製か金属製の容器の内側は、約１０−５トール〜約１０−９トールの真空状態である。陰極フィラメント６８で電子が生成されて、ターゲット５６に衝突する。一般的に、ターゲットは、一方の端部で皿ねじ６３によって回転軸６１に接合される。フロントベアリング６６とリアベアリング６７は、主軸６１上に機能的に配置されて、従来の方法で適切な位置に固定される。一般的に、ベアリング６６、６７はソリッドフィルムで潤滑されているため、動作温度範囲が限定される。
【００１７】
予圧ばね７０は、陽極アセンブリが膨張／収縮してもベアリングの負荷を維持するために、ベアリング６６と６７の間の主軸６１の回りに配置される。ターゲットスタッド７２は、ターゲット５６をベアリング軸６１とロータハブ７４に接続するために使用される。ロータハブ７４は、ターゲット５６とロータ５８を連結するものである。ロータ５８は、陽極アセンブリを回転させる。ベアリング、即ち、フロントベアリング６６とリアベアリング６７は、ベアリング保持具７８、８０によって適切な位置に固定される。
【００１８】
フィラメント６８の周囲温度は、約２５００度にも上昇することがある。また、１分間に約１０，０００回転する回転ターゲット５６の中心付近の温度は、約１１００度になる。ターゲット５６の焦点の温度は約２５００度になり、回転ターゲット５６の外端の温度は約１３００度となることがある。ロータハブ７４領域の温度は、約７００度になり、フロントベアリング領域の温度は、最高で約４５０度にまで上昇することがある。ターゲット５６からロータ５８へ移るにつれ、温度が低下することは明らかである。
【００１９】
直径の大きなターゲットを備えるＸ線システムを動作させる際には、厳しいプロトコルの利用者は、可能な限り短期間に最高パワーで、可能な限りスキャンを多く行うことによってシステムを最大限に活用する。そのような連続動作のＸ線システムを使用する際の問題の１つは、発生する熱量であって、これによって、ベアリング６６、６７、特に、フロントベアリング６６が破壊する可能性がある。
【００２０】
Ｘ線管ターゲット５６とロータ５８がスキャン時に１０，０００ｒｐｍで連続回転可能な場合には、ベアリングは早期に摩耗してＸ線管は故障してしまう。従って、Ｘ線システム動作制御システムソフトウェアは、スキャン中に特定の時間より長い遅延が生じ出した場合は、急激に零（０）ｒｐｍまで完全に減速することによってロータを制動するようにプログラムされている。しかしながら、スキャンの開始時には、制御システムソフトウェアは、ターゲットとロータを可能な限り早く１０，０００ｒｐｍに戻すようにプログラムされている。その他の理由から零（０）ｒｐｍから１０、０００ｒｐｍに加速したり、１０、０００ｒｐｍから０ｒｐｍに制動する際には回避する必要のある多くの共振振動数が存在するため、このような急激な加速と制動が利用される。１回のスキャンや一連のスキャンの直前と、１回のスキャンや一連のスキャンの直後で、こうした共振振動数領域を可能な限り速く通過させるために、Ｘ線システムでは、可能な限り短時間最大パワーをかけて、ターゲットもしくは陽極アセンブリを１０、０００ｒｐｍに加速させたり０ｒｐｍに制動させる。
【００２１】
尚、Ｘ線管のターゲットとロータを完全停止状態から１０、０００ｒｐｍまで約１２〜１５秒加速したり、同じ比率で減速させることができる。制動をかけなくてもＸ線管がスピンして回転が停止可能な場合には、共振振動数での振動は問題である。また、Ｘ線管の陽極のバランスの保持が悪い場合にも、この振動は問題である。
【００２２】
このような１０，０００ｒｐｍへの急激な加速と、１０，０００ｒｐｍから０ｒｐｍへの急激な制動中に発生する機械的応力と熱応力によって、ロータ５８とターゲットとベアリングの接合部に衝撃が加わることが判明している。これらの応力によって、最近のＸ線管の故障の主な原因と思われる陽極アセンブリの不均衡が発生する可能性がある。このような不均衡の問題は、ターゲット７２とロータ５８がベアリング軸に取り付けられた領域で生じる変化によって、発生し易いことが確認されている。
【００２３】
ここで、図５を参照すると、参照番号１００で一般的に示された、好適な形態で本開示を具現するためのロータ／ベアリング軸接合部を備える陽極アセンブリが示されている。陽極アセンブリ１００は、モリブデン合金ＴＺＭ製であることが好ましいターゲット１０２と、タングステンレニウム合金製であることが好ましい焦点トラック１０４を備えるが、この焦点トラックは、（図３に示されるように）Ｘ線がウィンドー６４を通過するようにＸ線を特定の位置で発生させる従来の治金的手段によってターゲット１０２に機能上接続されている。ターゲットアセンブリは、粉末製造、ダイプレス、焼結、鍛造、アニールリング、コーティング、グラファイトバックに対するろう付けを含むターゲット製造のために使用される全プロセスに適合することが好ましい粉末治金合金である。ターゲットは、断熱層２０１によってベアリング軸に取り付けられる。ターゲットは、一般的に２０２のボルト継手の近傍領域で断熱層２０１に固定される。断熱層２０１は、溶接２０３によってベアリング軸に固定される。
【００２４】
ターゲット／断熱層／ベアリング軸アセンブリのロータ本体アセンブリへの取付けに関して、主軸６１は、管状ステム１０８に配設されたベアリング６６から突き出ている。主軸６１は、ロータハブ１２８を介してロータ５８に取り付けられて、陽極アセンブリを形成する。
【００２５】
図５に示されるように、一実施形態では、Ｉｎｃｏｌｏｙ（ＩＮ）９０９合金製であることが好ましいハブ１２８は、ロータ５８内で溶接されたＥＢであることが好ましい。ロータ５８は、鋼製キャリア上に鋳造される銅製棒材から形成されることが好ましい。一般的に、この構造の熱膨張（ＣＴＥ）率は、ベアリング軸６１の熱膨張率をはるかに上回るロータハブ１２８は、ロータ５８とハブ１２８の合成熱膨張（ＣＴＥ）率が主軸６１の熱膨張率とほぼ一致するように主軸６１を受け入れるように構成されることが好ましい。また、主軸６１は、ＣＴＸ　Ｒｅｘ２０などの材料やその他の適切な硬鋼から形成されていてもよい。
【００２６】
引き続き図５と図６を参照すると、本開示では、Ｘ線管陽極アセンブリで締まりばめアセンブリを使って、ベアリング軸６１に対するロータ５８のずれを無くし、また、例えば、溝付け、キー締め、溶接、ろう付け、ピン止め、ボルト継手等のねじ込みトルクを支えるために必要なその他の機械的取付け手段を不要にすることが提案されている。陽極アセンブリ１００には、３つの主要部材、即ち、ターゲット１０２、ベアリングアセンブリ１３０、ロータアセンブリ１３２が含まれる。さらに、陽極アセンブリ１００には、１３４の位置にあるベアリング軸−ロータ接合等の主接合部が含まれる。本開示に基づいて、１３４の位置のベアリング軸−ロータ接合に締まりばめアセンブリを適用することによって主要接合のずれをなくすることによって、Ｘ線管の耐用期間にバランスを維持することができる。次に、本発明の好適な一実施形態では、ベアリングアセンブリ１３０の主軸６１の接合端と、ロータアセンブリ１３２のハブ１２８を非常に小さな許容誤差で機械加工することによって、対応面間の直径方向の締めしろにおける制御を高レベルに行うことができる。次に、締まりばめ部品は、高周波（ＲＦ）加熱などの適切な手段で組み立てることが可能である。
【００２７】
単なる一例にすぎず、また、本発明の範囲を限定しないと考えられる陽極構造の締まりばめアセンブリを説明する。引き続き図５と図６を参照すると、１３４の位置の接合部は、ＲＦ加熱工程などの組立工程の処理が施される。これによって、ベアリングアセンブリ１３０から延びる主軸６１の接合端１３５が、ハブ１２８の受用開口１３６に入ることができる。ベアリングアセンブリ１３０が配置される時には、加熱を止めて、１３４の位置の接合部を冷却する。これによって、陽極アセンブリ１００では、ベアリング軸−ロータ接合のわずかなずれさえもなくなるので、Ｘ線管の耐用期間中のバランスを維持することが可能になる。
【００２８】
例えば、ロータハブ１２８と主軸６１の軸方向の突起の間にある収縮嵌込接合は、従来技術で周知のプロセスによって実施することができる。陽極アセンブリ１００などのための材料と寸法を選択する際には、例えば、ロータハブ１２８を約４００度に加熱して、その中に、室内温度が都合がよい主軸の接合端部１３５を滑らせるように入れる。その結果得られたアセンブリは、室温にまで冷却される。陽極アセンブリ１００の動作時にＸ線管に組み込まれたこのアセンブリを次に加熱する際には、陽極ターゲット７から加熱される。これは、軸方向のベアリング軸６１に熱が流れ、主軸６１からロータハブ１２８を通ってロータアセンブリ１３２へ熱が流れるからである。このように、収縮嵌込作業が実施され、加熱方法を考慮した収縮嵌込によって永続的でしっかりした接合が得られる。
【００２９】
また、一変形形態としての収縮嵌込では、最初に主軸６１の軸方向の突起を大きく冷却して、次に、（室温の）ロータハブ１２８の開口に挿入する。次に室温にまで加熱する間に主軸６１の突起が膨張した結果、望みどうりに固定される。効果的に冷却するために、液体空気や液体窒素などの液体ガスを利用することができる。この方法は、特に好適であって単純であることが証明されている。何故ならば、ロータアセンブリ１３２全体を液体ガスに単に浸して、次に挿入することができるからである。また、両方のプロセス（ロータハブ１２８の加熱と主軸６１の突起の冷却）を組み合わせることによって、本発明を単純化し、使用材料に適応させることが可能となる。
【００３０】
関連する技術分野の技術者であれば、模範的な一実施形態が、ロータやベアリング軸のＣＴＥよりかなり低いＣＴＥのロータ機構のハブによって、非常に低いＣＴＥのベアリング軸機構に接合された高合成ＣＴＥのロータ機構を開示するものであることを理解することができる。これによって、ロータの有効な合成ＣＴＥは、ベアリング軸のＣＴＥと一致する。その結果得られた接合を使うことによって、その他の機械的取付け手段（即ち、ボルト、ろう付け、溶接、溝付け、キー締め等）を必要とすることなく、ターゲットを回転させるために生成されるロータのトルクを伝達することができる。さらに、選択した構成材料に基づいて、一般的に、本来の圧力や温度で起こる収縮嵌込時に、接触部品間を溶接するための圧力が得られるこれによって、主軸の軸方向の突起とロータハブがしっかりと接続されるので、次の加熱時にそれらが離れることはない。例えば、ハブ材料としてＩｎｃｏｌｏｙを、また、軸材料として工具鋼などを使用すると、このような確固な接合が実現する。
【００３１】
また、図６に示されているように、ハブ１２８の開口１３６は開口エッジ１５０で面取りされているため、主軸６１を軸方向に実装することが容易になる。さらにさらに、面取り後に、開口１３６は、ハブ１２８の開口１３６を画定する第２の円筒内壁１５４まで延びる第１の円筒内壁１５２によって画定される。第１の内壁１５２が主軸６１の回りで収縮嵌込すると、主軸６１に対してロータアセンブリ１３２が軸方向と円周方向に動かないように第１の円筒内壁１５２が働く。つまり、ハブ１２８構成によって、ベアリング軸アセンブリ１３０とロータ本体アセンブリ１３２の間の一体構成嵌込が実現するので、上述の厳密なプロトコルを使うことに起因する応力発生時の構造変化に対する耐性が上がる。陽極アセンブリ１００の不均衡の問題は、ロータとベアリング軸アセンブリの領域で生じる変化に起因することが多いことが確認されているので、図示された構造は、少なくとも、ステムとロータ間の位置の変化を減らし、それによって、陽極アセンブリの不均衡による故障が大幅に減ると考えられている。
【００３２】
本発明を陽極構造の締まりばめアセンブリに関して説明したが、当業者にとって、本発明の概念をＸ線管アセンブリの全ての態様に適用できることは明らかである。さらに、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、Ｘ線管環境に締まりばめアセンブリを適用して、管の耐用期間中での管の構成部品のずれを防ぐことができる本発明の様々な修正形態や変形形態が可能であることも明らかである。例えば、接合部の構成部品の加熱と、機械的組立て工程は、本発明の範囲から逸脱することなく、実際の組立順の変更を含む様々な適切な方法で実施することができる。
【００３３】
ロータアセンブリの合成熱膨張率をベアリング軸の熱膨張率に厳密に一致させることができる一致熱膨張率のロータハブを使用することによって、機械式留め具やその他の接合技術（例えば、溶接、はんだ付け、ろう付け等）を使う必要がなく、ベアリング軸アセンブリとロータアセンブリを収縮嵌込で実装することが可能になる。前述の方法では、従来技術と同様に筒状の取付具や延長部が不要であって、熱膨張率に適合するよう選択された材料で接合が行われるので、ロータとベアリング軸アセンブリの間に機械的接合や治金接合といった手段を適用することなく、収縮嵌込取付具によって動作負荷を支えることができる。このように、機械的な応力集中と、機械的な取付具に関する高コストの機械加工作業を不要にする一方で、バランスの維持を改善し、設計空間を狭くした。
【００３４】
本発明を好適な実施形態に関して説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更を加えたり、本発明の要素の代わりにそれと等価なものに置換できることを理解することができる。さらに、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の教示に特定の状況や材料を適合させるために多くの修正を加えることも可能である。従って、本発明は、本発明を実施するために考えられたベストモードとして開示された特定の実施形態に限定されることはなく、添付の特許請求の範囲に含まれる実施形態の全てを包含するものである。さらに、第１や第２などの用語を使用しているが、これらは、何らかの順位や重要性を表わしているわけではなく、ある要素を別の要素と区別するために使用しているものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、代表的なＸ線システムの平面図である。
【図２】図２は、図１のＸ線システムの一部分を除いた断面図である。
【図３】図３は、Ｘ線管が配置された代表的なＸ線システムを示す概略図である。
【図４】図４は、一部が除かれ、一部が断面を示し、一部が剥がされた、代表的なＸ線管の部分的斜視図である。
【図５】図５は、本開示のＸ線管のロータハブ／軸を接合する模範的な一実施形態の部分的断面図である。
【図６】図６は、図５のロータハブの拡大断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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