(57)【要約】高エネルギーのエックス線管は、エックス線光線（Ｂ）を産出する目的で、電子（Ａ）の流れにより陽極（１０）を回転するローター（３４）を含有する空のチャンバー（１２）を含んでいる。ローターは、外部の円筒状の電機子（３８）及びローターの縦軸（ｚ）と中心で提携されたベアリングシャフト（５２）を有するベアリングアセンブリ（ｃ）を含んでいる。内部ベアリング部材（４２）は、ベアリングシャフトから同心的に間隔が置かれ、前方及び後方のベアリング溝（４６Ｆ、４６Ｒ）を定義する。前方及び後方のベアリングレース（７０Ｆ、７０Ｒ）は、内部ベアリング部材とベアリングシャフトとの間に置かれる。複数の前方及び後方のベアリング（４８Ｆ、４８Ｒ）は、前方及び後方のベアリングレースとベアリング溝との間でそれぞれ受け取られるように計られる。前方及び後方のバイアスバネワッシャー（７４Ｆ、７４Ｒ）は、前方及び後方のベアリングレースへ連続する反対のバイアス力をそれぞれ適用し、その結果、ベアリングレースは、最適な操作位置へベアリングレースのそれぞれのボールベアリングを促す。
2004510104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エックス線管のローターのためのベアリングアセンブリであって、該ベアリングアセンブリは、
ローターの縦軸と中心で提携されるベアリングシャフトと；
前記ベアリングシャフトから同心的に間隔が置かれるベアリング部材と；
前記ベアリング部材と前記ベアリングシャフトとの間に位置する第一ベアリングレースと；
前記ベアリングシャフトと前記第一ベアリングレースとの間で受け取るために測定される第一の複数のベアリングと；
前記第一のベアリングレースが最適な操作位置へ前記第一の複数のベアリングを促すように、前記第一ベアリングレースに力を適用するための第一バイアスをかける手段、
からなることを特徴とするベアリングアセンブリ。
【請求項２】
前記第一バイアスをかける手段が、バネがロードされた部材を含有することをさらに特徴とする請求項１に記載のベアリングアセンブリ。
【請求項３】
前記第一のベアリングレースの反対で、バネがロードされた部材の側面で連動している保持装置であって、前記ベアリングシャフトに沿って所定位置に固定されていることを特徴とする保持装置。
【請求項４】
前記バネがロードされた部材は、４．５乃至９ｋｇ間のバネ率を有する波形バネを含有することをさらに特徴とする前述の請求項２及び３の何れか一に記載のベアリングアセンブリ。
【請求項５】
前記第一ベアリングレースから離れて、前期ベアリング部材と前記ベアリングシャフトとの間に位置して、第二の複数のベアリングを受けるためのシートを有する第二ベアリングレースと；及び
前記第二のベアリングレースが最適な操作位置へ前記第二の複数のベアリングを促すように、前記第二ベアリングレースに力を適用するための第二バイアスをかける手段、
によってさらに特徴とされる前述までの請求項１乃至４の何れか一に記載のベアリングアセンブリ。
【請求項６】
前記第一及び第二のバイアスをかける手段を連動するために反対に配置される面を有する、前記ベアリングレース間に配置される保持手段であって、保持手段で、前記第一及び第二のバイアスをかける手段が前記保持手段と前記ベアリングレースがバイアスをかけられて離れているような前記ベアリングレースとの間に配置されていることを特徴とする保持手段によってさらに特徴とされる請求項５に記載のベアリングアセンブリ。
【請求項７】
前記保持手段が内部ベアリング部材の溝で受け取られる二つの止め輪を含有することによってさらに特徴とされる請求項６に記載のベアリングアセンブリ。
【請求項８】
前記第一及び第二のバイアスをかける手段がバネがロードされたワッシャーを含有することによってさらに特徴とされる前述の請求項５乃至７の何れか一に記載のベアリングアセンブリ。
【請求項９】
前記第一及び第二ベアリングレースが反対方向にバイアスをかけられていることによってさらに特徴とされる前述の請求項５乃至８の何れか一に記載のベアリングアセンブリ。
【請求項１０】
前記第一及び第二ベアリングレースが最適な操作位置に独立してバイアスをかけられていることによってさらに特徴とされる前述の請求項５乃至９の何れか一に記載のベアリングアセンブリ。
【請求項１１】
前記ベアリング部材の表面が前記ベアリングを受けるためのベアリング溝を定義していることによってさらに特徴とされる前述までの請求項１乃至１０の何れか一に記載のベアリングアセンブリ。
【請求項１２】
前記第一の複数のベアリングの各々が、減摩剤で覆われているボールベアリングであることによってさらに特徴とされる前述までの請求項１乃至１１の何れか一に記載のベアリングアセンブリ。
【請求項１３】
エックス線の光線を提供するためのエックス線管であって、該管は、
空のチャンバーを定義する包と；
電子の供給源を提供するための前期チャンバー内に配置される陰極と；
前記電子によって打たれ及びエックス線を生成するために位置された前期チャンバー内で配置される陽極と；
前述までの請求項１乃至１２の何れか一に記載のベアリングアセンブリを含有して、前記陰極に相関して前記陽極を回転するために前記陽極に効果的に接続しているローター、
からなることを特徴とするエックス線管。
【請求項１４】
前記ベアリングシャフトが、前記エックス線管の操作中に前記陽極及び前記ローターに相関して静止したままであることによってさらに特徴とされる請求項１３に記載のエックス線管。
【請求項１５】
前記エックス線管の前記ローターがさらに、
軸方向に提携され、前記ローターに硬さを供給するために前記内部ベアリング部材の周辺に連動する固定部材と、
軸方向に提携され、前記固定部材の周辺に連動する電機子と、及び
前記ローターと前記陽極を相互に連結している首
を含有することによってさらに特徴とされる前述の請求項１３及び１４の何れか一に記載のエックス線管。
【請求項１６】
前述の請求項１及び１２の何れか一に記載のベアリングアセンブリの製造方法であって、
前記内部ベアリング部材の第一ベアリング溝に前記第一の複数のベアリングのポジショニングと；
前記ベアリングのポジショニング後に、前記第一のベアリングレースのシートが前記第一のベアリング溝へ前記第一の複数のベアリングを促すように前記内部ベアリング部材によって定義された穴に前記ベアリングシャフトを挿入することと；並びに
前記内部ベアリング部材の第二ベアリング溝及び前記ベアリングシャフトに配置される第二ベアリングレース間への第二の複数のベアリングのポジショニングの段階によって特徴とされる方法。
【請求項１７】
アセンブリー中に適所に前記第一の複数のベアリングを保持するために、前記第一の複数のベアリングのポジショニング段階は、前記第一ベアリング溝と提携した関係の前記ローターの外部の表面に隣接して磁気部材を置くことを含んでいることによりさらに特徴とされる請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
ローターに回転して接続される陽極を有するエックス線管でノイズを縮減しベアリングの寿命を増大する方法であって、該ローターが、ベアリング部材とベアリングシャフトとの間に位置する第一ベアリングレース及び前記第一ベアリングレースのシートと前記ベアリング部材によって定義されるベアリング溝との間に位置する第一の複数のベアリングを有し、前記方法が、
前記第一ベアリングレースが最適な操作位置へ前記ベアリングを促すように、前記第一ベアリングレースにバイアスをかけることからなる方法。
【請求項１９】
第二ベアリングレース及び第二ベアリング溝を有し、
前記第一及び第二のベアリングレースに反対方向で弾力的にバイアスをかけることをさらに含有する前記ローター、
によってさらに特徴とされる請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は、真空管技術に関する。ベアリングアセンブリーの寿命を増大させて、回転する陽極エックス線管のベアリングアセンブリーでの不適当なベアリングアセンブリーノイズを縮減することに関する特別な応用を発見して、特異的な参照で記述されるだろう。しかしながら、本発明はまた、別の真空システムでのベアリングアセンブリー寿命の増大及び所望でないベアリングアセンブリーノイズを縮減することに適応可能であることが認識されるべきである。
【０００２】
高い出力のエックス線管は、典型的にはグラス包の内に配置された、回転する陽極を含んでいる。陰極は陽極のターゲット表面に電子ビームを供給する。電子ビームが回転する陽極を打つ場合、ビームの部分はグラス包から出て行くＸ線に変換される。
【０００３】
誘導モーターは典型的には陽極を回転させるために提供される。陽極は熱エネルギーが比較的大きなエリアに広げられ、それによって、過熱からターゲットエリアを禁じるように、回転するために形成される。誘導モーターは、グラス包外部で位置するドライビングコイル及び陽極に接続される包の内のローターを含んでいる。ローターは外部で円筒状の電機子か若しくはスリーブ、及び電機子内で中心に提携する内部ベアリング部材を含んでいる。電機子とベアリング部材は、首によって陽極に中心に接続される。円筒状のベアリングシャフトは、軸方向に電機子及びベアリング部材と提携し、その間に位置する。ベアリングシャフトは後方の末端で、包の外部に配置されるハウシングに接続される。
【０００４】
典型的なＸ線管のモーターにエネルギーが与えられる場合、ドライビングコイルは静止しているベアリング・シャフトに比べて電機子及びベアリング部材を回転させる、電機子の磁場を誘発する。ボール若しくはローラーベアリングのようなベアリングは、ベアリング部材及びベアリングシャフトに相関してベアリング部材、電機子及び陽極の滑らかな回転を許容するベアリングシャフト間に位置している。ベアリングは、ベアリング部材に提供されるベアリング溝と静止しているベアリングシャフトに提供されるベアリングレースとの間に位置している。ベアリング溝とベアリングレースは、ボールベアリングの適切なポジショニングの維持を助ける。
【０００５】
ベアリングアセンブリは精密な許容誤差を伴って製造されているが、１インチの１０００分の１若しくは２０００分の１のオーダーに積み上げられたわずかな許容誤差がある。積み上げられた許容誤差は、ボールベアリング及びベアリングレースとの間にクリアランスを創る。このように、数千ＲＰＭで回転（１００００ＲＰＭのオーダーで）する比較的重い陽極（４．５ｋｇのオーダー）によって用いられた力の下で、ボールベアリングは所望でない移動及び遊びを体験する。かかる所望でない移動及び遊びはまた、エックス線管がＣＴスキャナーにおいて回転するように回転する場合に体験される。ボールベアリングがかかる所望でない移動を体験する場合、ボールベアリングは、ボールベアリングが摩擦するようには意図されない表面に摩擦する傾向がある。加えて、ボールベアリングとベアリングレースとの間のクリアランスは、ボールベアリングを前後にガタガタと動かすことを可能にする。所望でない摩擦及びガタガタの動きは、ベアリングアセンブリでのベアリングノイズを創り出す。さらに、摩擦及びガタガタの動きは、ボールベアリングの寿命を縮減する。
【０００６】
前述のある問題を克服するための企てにおいて、バネ部材がベアリングアセンブリの一つの末端に提供されている。しかしながら、かかる設計において、バネ部材はボールベアリングの一つのセットを各自のベアリングレースに向けて押し、ボールベアリングの別のセットをボールベアリング各自のベアリングレースから遠ざけて押す。ボールベアリング各自のベアリングレースから遠ざけて押されたボールベアリングは、所望でない摩擦を未だに体験している。このように、前述のボールベアリングはノイズを産出して、寿命を縮減する。
【０００７】
本発明は、新規で改良されたベアリングアセンブリ及び上記で論及された問題及び他の問題を克服するエックス線管を操作する方法を提供する。
【０００８】
発明の概要
本発明の一つの態様と一致して、エックス線管のローターのためのベアリングアセンブリが提供される。ベアリングアセンブリは、ローターの縦軸で中心に提携しているベアリングシャフト及びベアリングシャフトから同心的に間隔を置かれるベアリング部材を含んでいる。第一のベアリングレースは、ベアリング部材とベアリングシャフトとの間に位置している。第一の複数のベアリングは、ベアリングシャフトと第一ベアリングレース間で受け取られるように測定される。第一ベアリングレースが最適な操作位置へ第一の複数のベアリングを促すように、第一のバイアスをかける手段は、第一ベアリングレースに力を適用する。
【０００９】
本発明の別の態様と一致して、ローターに回転して接続している陽極を有するエックス線管のノイズ縮減及びベアリングの寿命を増大する方法が提供される。ローターは、ベアリング部材とベアリングシャフトとの間に位置する第一ベアリングレース及び第一ベアリングレースのシートとベアリング部材によって定義されるベアリング溝との間に位置する第一の複数のベアリングを有している。本方法は第一ベアリングレースが最適な操作位置へベアリングを促すように第一ベアリングレースにバイアスをかけることを含んでいる。
【００１０】
本発明の一つの利点は、操作ノイズを縮減することである。
【００１１】
本発明の別の利点は、ベアリングの寿命を増大することである。
【００１２】
本発明の別の利点は、ベアリングレース及びベアリング溝に関するボールベアリングの最適な個々のポジショニングに存在している。
【００１３】
本発明のさらなる利点は、好ましい実施態様の下記の詳細な記載の読解及び理解に基づき当業者によって明らかになるであろう。
【００１４】
本発明は、構成部分の様々な構成部分及び配置並びに段階の様々な段階及び配置で形態をとるかもしれない。図は好ましい実施態様を例証する目的のみであって、本発明を制限するように構成されてはいない。
【００１５】
図１を参照するに、エックス線照射の集中された光線を提供するための医療診断システムで使用されるタイプの回転する陽極エックス線管は、ガラス包１４によって好ましく定義されている空のチャンバー１２で操作される回転する陽極１０を含んでいる。陽極はディスク状で、陽極表面若しくはターゲットエリア１６を定義するために隣接する陽極の環状の辺縁の端は傾斜している。陰極アセンブリ１８は、陽極表面１６を打つ電子光線Ａを供給して集中する。リード２０は、陽極と陰極間に高い電圧差を提供するために、ガラス包に入り込み、アセンブリに電流を供給するために陰極アセンブリと接続されている。電子光線が回転する陽極を打つ場合、光線の一部分は陽極表面及び包１４により照射されるエックス線Ｂに変換される。包を出る際、エックス線は、取り囲んでいる冷却油の包囲若しくはハウジング２４の窓２２を通過してから放出する。
【００１６】
また図２を参照するに、誘導モーター３０は陽極１０を回転するために提供される。誘導モーターは、ガラス包１４の外部に位置するドライビングコイル３２を有するスターターを含んでいる。さらに誘導モーターは、包内に配置されて、実質的に円筒状形態を有するローター３４を含んでいる。ローターは、陽極１０とローター３４を相互に接続する首３６、並びに銅のような温度的及び電気的な誘電物質から形成される円筒状の電機子若しくはスリーブ部分３８の外部を含んでいる。スチールから好ましく組み立てられた中間の円筒状の部材４０は、電機子の内径周辺に連動する。円筒状の部材４０は、ローターに硬度及び強度を提供する。
【００１７】
図３を参照するに、さらにローターはベアリングアセンブリＣを含んでいる。ベアリングアセンブリは、電機子の中心に提携する内部ベアリング部材４２を含み、円筒状の部材４０の内径周辺に連動している。ベアリング部材の内側表面は、ローターの穴４４を定義する。内部ベアリング部材は、ボール若しくはローラーベアリングのような前方及び後方ベアリング４８Ｆ、４８Ｒをそれぞれ受け取るために形態されている前方及び後方ベアリング溝４６Ｆ、４６Ｒを有している。各々のボールベアリングは、約１０００乃至２０００Åの厚さである鉛若しくは銀のような減摩剤５０（はがれない）で覆われている。ここで使用される、用語“前方”及び“後方”及び類似のものは、ローターの中心の縦軸Ｚに沿って構成部分の相対的な位置を定義するために使用される。前方に記載される構成部分は陽極に接近しており、一方で後方に記載される構成部分は陽極からさらに遠方となる。
【００１８】
さらに、ベアリングアセンブリは、ローターの中心と提携して、ローターの穴４４に挿入されるべき形態となる、実質的な円筒状のベアリングシャフト５２を含んでいる。ベアリングシャフトの後方末端はガラス包１４の外部に延在し、ハウジング２４に強固に接続している（図１を参照）。ベアリングシャフト５２は、中心の穴若しくは径路５８を定義する内部表面５６を有する内部環状の壁５４を含んでいる（図３を参照）。環状の壁５４は、環状のチャンバー６２を定義するベアリングシャフトの内部表面を伴う外部表面６０を有する。開口部６４は壁５４の前方末端に提供されて、このように径路５８からチャンバー６２へのアクセスを提供する。操作において、油のような冷却流体は、開口部６４を介して径路５８及びチャンバー６２に供給される。ベアリングアセンブリが冷却した後、冷却流体は、ベアリングシャフトの後方末端に提供されるチャネル６６を介して放出する。冷却流体が連続して供給されるように、ベアリングシャフトは回転する電機子に関して静止して保たれている。
【００１９】
第一の前方ベアリングレース７０Ｆ及び第二の後方ベアリングレース７０Ｒは、ベアリングシャフトの前方及び後方部分の周囲で周辺を取り囲むようにそれぞれ位置している。各ベアリングレースは、ベアリングレースにそれぞれの複数のボールベアリング４８Ｆ、４８Ｒを受け取るために計られた一般的に半円状に形成されたシート７２Ｆ、７２Ｒを有する。ベアリングレースは、それぞれのベアリング溝４６Ｆ、４６Ｒ内の最適位置へボールベアリング４８Ｆ、４８Ｒを促すために形成される。
【００２０】
ボールベアリングを最適位置へ促す目的で、前方及び後方のバイアスをかけるシステム７４Ｆ、７４Ｒは、ベアリングレース７０Ｆ、７０Ｒのそれぞれの後方に提供される。好ましい実施態様において、バイアスをかけるシステムは波形バネのようなバネを含んでいる。しかしながら、バイアスをかけるシステムは、弾性物質、油圧装置、コイルばね、ベルビューワッシャー（ｂｅｌｌｖｉｅｗ　ｗａｓｈｅｒ）及び類似のような任意の適切な促す部材を含んでいることは理解されるべきである。例証されている実施態様において、バネ７４Ｆ、７４Ｒは、４．５乃至９ｋｇのバネ率を好ましく有している。レースとバネを位置に維持する目的で、止め輪７６Ｆ、７６Ｒは、バネ７４Ｆ及び７４Ｒのそれぞれの遊離末端に接続される。止め輪７６Ｆ、７６Ｒは、ベアリングシャフトに沿って所定の場所に配置される、止め輪溝８０Ｆ及び８０Ｒにそれぞれ閉じるために測定される。バネ及び止め輪は、常にベアリングレースにバネ力が存在することを保証するように、お互いに相関して位置している。このように、ベアリングの部分である、特にボールベアリングは、ボールベアリングの適切な位置に留まって、それによって所望でない移動、ノイズ及び磨耗を縮減する。
【００２１】
操作において、誘導モーター３０は、ドライビングコイル３２に電機子３８の磁場を引き起こさせてエネルギーを与えられる。磁場は、ローター３４を静止しているベアリングシャフト５２に相関した回転を引き起こす。ローターが回転を開始すると、首３６を介してローターに接続されている陽極１０がまた、回転を開始する。加えて、ボールベアリング４８Ｆ、４８Ｒは、ベアリング溝４６Ｆ、４６Ｒ及びベアリングレース７０Ｆ、７０Ｒとの間で回転を開始し、著しく熱くなる。冷却流体は、開口部６２によって径路５８に供給され、及びボールベアリングを冷却する環状チャンバー６２に供給される。冷却流体は、チャネル６６により最終的に流出する。
【００２２】
ベアリングアセンブリは精密な許容誤差を伴って製造されているが、１インチの１０００分の１若しくは２０００分の１のオーダーに積み上げられたわずかな許容誤差がある。積み上げられた許容誤差は、ボールベアリング及びベアリングレースとの間にクリアランスを創る。このように、数千ＲＰＭで回転（１００００ＲＰＭのオーダーで）する比較的重い陽極（４．５ｋｇのオーダー）によって用いられた力の下で、ボールベアリングは移動する傾向を有し、遊びを体験する。ボールベアリングがかかる所望でない移動を体験する場合、ボールベアリングは、ボールベアリングが表面を摩擦するようには意図されない表面を磨耗し、このように所望でないノイズ及びベアリングの寿命を縮減する。
【００２３】
かかる問題を克服する目的で、バイアスシステム７４Ｆ、７４Ｒは連続してベアリングレース７０Ｆ、７０Ｒをボールベアリング４８Ｆ、４８Ｒに向かうように促す。かかる連続するバネ力は、ボールベアリングの着座をダイナミックに最適化する。したがって、所望でないノイズは最小にされ、ベアリングの寿命は増大する。バイアスをかけるシステムなしで、ベアリング部品部分は、通常のエックス線管操作の間に産出される、重い陽極の回転から産出されるような力の影響下で自由に移動する。本発明のバイアスシステムはかかる力を克服し、各ベアリング部品を最適な位置でダイナミックに維持する。
【００２４】
図４を参照するに、ローター３４及びベアリングアセンブリをアセンブルするための方法は、ローターの周囲のまわりで、及び正面ベアリング溝４６Ｆと同じ平面において磁気部材８２を周辺に置くことを含んでいる。前方のボールベアリング４８Ｆは、ローターの穴４４に落ち入る。磁気部材の磁力は、正面のベアリング溝４６Ｆにボールベアリングを引き入れる。閉じられたバイアスシステム７４Ｆ、７４Ｒを伴うローターシャフトは、正面のベアリングレース７０Ｆが正面のベアリング溝に正面の複数のボールベアリング４８Ｆを十分に固定するまで、ローターの穴に挿入される。次いで、磁気部材が除去される。最後に、後方のボールベアリング４８Ｆは、ボールベアリングが後方のベアリングレース７０Ｒと後方のベアリング溝４６Ｒとの間に固定されるローターの穴に位置される（図３を参照）。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明と一致するエックス線管の概要図である。
【図２】
図１のエックス線管のローター、首及び陽極の断面図である。
【図３】
図１のエックス線管のベアリングアセンブリの断面図である。
【図４】
完全な組み立て前の図１のローターの断面図である。
【国際公開パンフレット】
2004510104.tif 000003
2004510104.tif 000004
2004510104.tif 000005
2004510104.tif 000006
2004510104.tif 000007
2004510104.tif 000008
2004510104.tif 000009
2004510104.tif 000010
2004510104.tif 000011
2004510104.tif 000012
2004510104.tif 000013
2004510104.tif 000014
2004510104.tif 000015
2004510104.tif 000016
2004510104.tif 000017
2004510104.tif 000018
2004510104.tif 000019
2004510104.tif 000020
2004510104.tif 000021
2004510104.tif 000022
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004510104.tif 000023
【国際調査報告】
2004510104.tif 000024
2004510104.tif 000025
2004510104.tif 000026