(57)【要約】【課題】  回転軸に対してアキシャル荷重が過大に作用する環境下であっても、軸受寿命を低下させることなく、そのアキシャル荷重を確実に負担することができるＸ線管用軸受ユニットを提供する。【解決手段】  本発明のＸ線管用軸受ユニット１０は、ターゲット３が固定された回転軸５の一端部側を支持する第一の転がり軸受１１と、回転軸５の他端部側を支持する第二の転がり軸受１２と、第一の転がり軸受１１と、第二の転がり軸受１２との間に配置される間座１３〜１５とを備えている。第一の転がり軸受１１は、４点接触玉軸受であるとともに、第二の転がり軸受１２は、深溝玉軸受である。【選択図】      図２
2013044392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部にターゲットが固定された回転軸を管球内で支持するＸ線管用軸受ユニットであって、
前記回転軸の一端部側を支持する第一の転がり軸受と、
前記回転軸の他端部側を支持する第二の転がり軸受と、
前記第一の転がり軸受と、前記第二の転がり軸受との間に配置される間座と、を備え、
前記第一の転がり軸受が、３点接触、又は４点接触玉軸受であるとともに、前記第二の転がり軸受が、深溝玉軸受であることを特徴とするＸ線管用軸受ユニット。
【請求項２】
前記間座が、
前記第一及び第二の転がり軸受それぞれの内輪間に配置される内輪間座と、
前記第一及び第二の転がり軸受それぞれの外輪間に配置される外輪間座と、を含み、
前記外輪間座が、当該外輪間座と、前記両外輪間の間隔との間に生じる軸方向のすき間を調整するための調整用間座を有している請求項１に記載のＸ線管用軸受ユニット。
【請求項３】
前記調整用間座には、前記内輪間座を、当該調整用間座の径方向外側から径方向内側に通過させるための周方向に切り欠いたスリットが形成されている請求項２に記載のＸ線管用軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターゲットの回転機構を有するＸ線管に用いられるＸ線管用軸受ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療用Ｘ線装置等に用いられるＸ線管には、その管球内でターゲットを高速回転させて冷却しながら当該ターゲットに電子を照射してＸ線を発生させるものがある。このようなＸ線管は、ターゲットを管球内で回転自在に支持するための軸受ユニットを管球内に有している。
【０００３】
上記Ｘ線管用軸受ユニットは、図４に示すように、一端側にターゲット（図示せず）が固定された回転軸１００を回転自在に支持しており、回転軸１００の両端を支持する一対の転がり軸受１０１と、これら一対の転がり軸受１０１の間に配置された間座１０２とを備えている。
一対の転がり軸受１０１としては、一対のアンギュラ玉軸受を背面で組み合わせたものを用いることで、回転軸１００に作用するラジアル方向の荷重とアキシャル方向の荷重とを一対の転がり軸受１０１によって負担するように構成されており、所定のすきまが付与された状態で用いられる。
【０００４】
また、Ｘ線管の管球内は高温かつ高真空という特殊な環境であるため、一対の転がり軸受１０１を構成する玉、及び内外輪は、高速度工具鋼を用いて形成され、転動面又は軌道面の少なくともいずれか一方には、軟質金属等の固体潤滑膜を被覆して用いられるのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２４３４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
医療用Ｘ線装置の内、Ｘ線ＣＴ装置では、Ｘ線管は、スキャン時において、通常、水平状態で検体の周囲を公転させるといった移動動作がなされ、また、３０度程度のチルト状態で公転させる場合もある。Ｘ線ＣＴ装置に上記従来のＸ線管を用いた場合、適度な移動速度の範囲においては、特に問題が生じることはなかった。
しかし、近年、Ｘ線ＣＴ装置は、周辺装置の処理速度向上に伴ってスキャンスピードが上昇傾向にあり、スキャン時におけるＸ線管の移動速度も高まる傾向にある。このため、スキャン時の移動動作によりＸ線管に作用する遠心力も大きくなり、一端側にのみターゲットが固定されている回転軸及びこれを支持する軸受ユニットにアキシャル荷重が過大に作用することがあるという問題が生じていた。
【０００７】
回転軸に対して過大に作用するアキシャル荷重が、軸受ユニットによって負担可能な範囲を超えてしまうと、軸振れ等が生じてターゲットの回転精度を低下させてしまうおそれがある。
そこで、このような過大に作用するアキシャル荷重を確実に負担し、ターゲットの回転精度に与える影響を緩和するため、例えば、一対の転がり軸受に付与する予圧を高めてより剛性を高めることが考えられるが、過度に予圧を高めると、内外輪と玉との間の接触面圧が過度に上昇し、早期に固体潤滑膜が剥離して軸受ユニットとしての寿命の低下を招くおそれがある。
また、例えば、バネ等により固体潤滑膜に早期剥離が生じない程度の予圧を、一対の転がり軸受に付与することも考えられるが、バネによる予圧よりも大きなアキシャル荷重が回転軸に作用したときに、内外輪間でアキシャル方向にがたつきが生じ、ターゲットの回転精度を低下させたり、がたつきによって固体潤滑膜を早期に剥離させ、軸受ユニットの寿命低下を招くおそれがある。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、回転軸に対してアキシャル荷重が過大に作用する環境下であっても、軸受寿命を低下させることなく、そのアキシャル荷重を確実に負担することができるＸ線管用軸受ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、一端部にターゲットが固定された回転軸を管球内で支持するＸ線管用軸受ユニットであって、前記回転軸の一端部側を支持する第一の転がり軸受と、前記回転軸の他端部側を支持する第二の転がり軸受と、前記第一の転がり軸受と、前記第二の転がり軸受との間に配置される間座と、を備え、前記第一の転がり軸受が、３点接触、又は４点接触玉軸受であるとともに、前記第二の転がり軸受が、深溝玉軸受であることを特徴としている。
【００１０】
上記構成のＸ線管用軸受ユニットによれば、ターゲットが固定されていることからアキシャル荷重が他端側よりも大きく作用する回転軸の一端側を支持する第一の転がり軸受を３点接触、又は４点接触玉軸受としたので、回転軸に対してアキシャル荷重が過大に作用したとしても、そのアキシャル荷重を第一の転がり軸受で確実に負担することができる。また、回転軸の他端部側を支持する第二の転がり軸受を深溝玉軸受としたので、第一の転がり軸受に主としてアキシャル荷重を負担させ、第二の転がり軸受に主としてラジアル荷重を負担させることができる。このようにすることで、上記従来例のように一対のアンギュラ玉軸受を用い当該一対のアンギュラ玉軸受全体でアキシャル荷重とラジアル荷重とを負担する場合と異なり、両転がり軸受における内外輪と玉との間の接触面圧を適正に維持でき、軸受寿命が低下するのを防止できる。
以上のように、本発明によれば、回転軸に対してアキシャル荷重が過大に作用する環境下であっても、軸受寿命を低下させることなく、そのアキシャル荷重を確実に負担することができる。
【００１１】
上記Ｘ線管用軸受ユニットにおいては、予圧を付与するためのバネ等の構成が必要なく、両転がり軸受間に配置される間座は、両転がり軸受の軸方向の位置決めを行うことができればよい。よって、両転がり軸受の間に配置される間座は、前記第一及び第二の転がり軸受それぞれの内輪間に配置される内輪間座と、前記第一及び第二の転がり軸受それぞれの外輪間に配置される外輪間座と、を含み、前記外輪間座が、当該外輪間座と、前記両外輪間の間隔との間に生じる軸方向のすき間を調整するための調整用間座を有しているものであってもよい。この場合、簡易な構成で、前記軸方向のすき間を調整でき両転がり軸受の位置決めを行うことができる。この結果、予圧を付与するための構成を要する場合と比較して、低コスト化を図ることができる。
【００１２】
さらに、前記調整用間座には、前記内輪間座を、当該調整用間座の径方向外側から径方向内側に通過させるための周方向に切り欠いたスリットが形成されていることが好ましく、この場合、調整用間座の着脱が容易となり、両転がり軸受間の間隔と外輪間座との間の軸方向のすき間の調整が容易となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＸ線管用軸受ユニットによれば、回転軸に対してアキシャル荷重が過大に作用する環境下であっても、軸受寿命を低下させることなく、そのアキシャル荷重を確実に負担することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】Ｘ線管の断面図である。
【図２】Ｘ線管用軸受ユニットの断面図である。
【図３】調整用間座の外観図である。
【図４】従来のＸ線管用軸受ユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、Ｘ線管１の断面図である。
図１中、Ｘ線管１は、Ｘ線ＣＴ装置等においてＸ線走査に用いられるＸ線を発生させるためのものであり、内部が真空（例えば、１０−４Ｐａ以下）に保たれる真空容器２と、この真空容器２の内部に配置されたターゲット３と、ターゲット３に電子を照射する電子銃４と、ターゲット３を回転可能に支持している本発明の一実施形態に係るＸ線管用軸受ユニット１０とを備えている。
【００１６】
Ｘ線管用軸受ユニット１０は、真空容器２に固定された筒状の固定部材２０の内周側に内嵌固定されている。また、Ｘ線管用軸受ユニット１０（以下、単に軸受ユニット１０ともいう）の内周側には、軸方向一端側にフランジ部５ａが形成された回転軸５が嵌合固定されており、軸受ユニット１０は、回転軸５を回転自在に支持している。
回転軸５のフランジ部５ａには、固定部材２０の外周側を周回することで真空容器２の外部に配置されるステータ（図示せず）との間でモータを構成するロータ６が一体回転可能に固定されている。ターゲット３は、ロータ６に設けられた軸部６ａに一体回転可能に固定されている。
従って、軸受ユニット１０は、回転軸５、ロータ６、及びターゲット３を真空容器２に対して一体回転可能に支持している。
【００１７】
ターゲット３は、前記モータによって発生される回転力によって、高速回転（最大毎分１００００回転）しながら、Ｘ線を発生させるための電子銃４からの電子の照射を受ける。ターゲット３は、電子の照射を受けることによって昇温（３００〜５００℃）するため、高速回転して放熱冷却しながら電子の照射を受ける。
【００１８】
図２は、軸受ユニット１０の断面図である。軸受ユニット１０は、回転軸５の一端側を支持する第一の転がり軸受１１と、他端側を支持する第二の転がり軸受１２とを備えている。
第一の転がり軸受１１は、固定部材２０の内周面に内嵌固定された外輪１１ａと、回転軸５に外嵌固定された内輪１１ｂと、内外輪１１ａ，１１ｂ間に転動自在に介在した複数の玉１１ｃとを備えている。外輪１１ａは、その軌道面１１ａ１が複数の玉１１ｃに対して２点で接触するように形成されている。また、内輪１１ｂは、軸方向に二つ割り構造とされ、軌道面１１ｂ１が複数の玉１１ｃに対して２点で接触するように形成されている。このように、第一の転がり軸受１１は、複数の玉１１ｃが、内外輪の軌道面に対して４点で接触するいわゆる４点接触玉軸受であり、主として、回転軸５に作用するアキシャル荷重を負担する。
【００１９】
第二の転がり軸受１２は、固定部材２０の内周面に内嵌固定された外輪１２ａと、回転軸５に外嵌固定された内輪１２ｂと、内外輪１２ａ，１２ｂ間に転動自在に介在した複数の玉１２ｃとを備えている。この第二の転がり軸受１２は、いわゆる深溝玉軸受であり、主として、回転軸５に作用するラジアル荷重を負担する。
【００２０】
上記両転がり軸受１１，１２の内外輪及び玉は、例えば、高速度工具鋼を用いて形成されている。さらに、玉１１ｃ，１２ｃの表面、及び、内外輪の軌道面１１ａ１，１１ｂ１，１２ａ１，１２ｂ１は、固体潤滑膜によって被覆されており、これによって、液状の潤滑剤を用いることのできない真空条件下における両転がり軸受１１，１２の転がり接触部分の潤滑が行われている。
この固体潤滑膜としては、銀や、鉛、錫等の軟質金属の他、二硫化モリブデン、二硫化タングステン等の固体潤滑性を有する化合物が用いられる。
【００２１】
また、軸受ユニット１０は、両転がり軸受１１，１２の内輪１１ｂ，１２ｂ間に介在している内輪間座１３と、両転がり軸受１１，１２の外輪１１ａ，１２ａ間に介在している外輪間座１４とを備えている。
【００２２】
内輪間座１３は、筒状の部材であり、その端面が両転がり軸受１１，１２の内輪１１ｂ，１２ｂに当接して配置されている。内輪１１ｂ，１２ｂ、及び内輪間座１３は、回転軸５の外周面５ｂに配置されるとともに、回転軸５の一端側に形成されて内輪１１ｂの端面に当接している段差部５ｃと、回転軸５の他端側に螺合されて内輪１２ｂの端面に当接しているナット２１との間で挟持されている。これによって、両転がり軸受１１，１２は、それぞれ回転軸５に対して軸方向に位置決めされている。
【００２３】
外輪間座１４は、上記のように内輪間座１３によって軸方向に位置決めされている両転がり軸受１１，１２の外輪１１ａ，１２ａ間に配置されている。外輪間座１４は、筒状に形成された本体部材１５と、外輪間座１４全体の軸方向寸法を調整するための調整用間座１６とを有して構成されている。
本体部材１５は、その軸方向の寸法が、内輪間座１３よりも短い寸法に設定されており、調整用間座１６は、外輪１１ａ，１２ａ間の間隔Ｓ１と、外輪間座１４との間に生じる軸方向すき間Ｓ２を調整し、外輪１１ａ，１２ａの軸方向の位置決めを行う。
【００２４】
図３は、調整用間座１６の外観図である。調整用間座１６は、図に示すように、環状の部材を周方向に切り欠いてなるスリット１６ａが形成されたＣ形の部材である。スリット１６ａは、内輪間座１３の直径寸法よりも大きい寸法で形成されており、内輪間座１３が通過可能である。よって、調整用間座１６は、内輪間座１３の径方向外側から、当該内輪間座１３がスリット１６ａを通過するように移動させることで、内輪間座１３の径方向外側に同心に配置することができる。このため、調整用間座１６は、軸受ユニット１０に対して着脱が容易であり、外輪１１ａ，１２ａ間の間隔Ｓ１と、外輪間座１４全体との間の軸方向すき間Ｓ２の調整が容易となる。
【００２５】
調整用間座１６は、軸方向の長さが異なる数種類のものが用意され、軸方向すき間Ｓ２に適した軸方向長さのものが選択される。
本実施形態では、軸受ユニット１０の使用温度環境（３００〜５００℃）において、軸方向すき間Ｓ２がほぼなくなるように、冷間時のすき間の寸法を調整する。
このように調整することで、両間座１３，１４は、軸受ユニット１０が使用状態にあるときにおいて、両転がり軸受１１，１２に対して、予圧を付与しない程度に、軸方向の位置決めを行うことができる。
【００２６】
上記構成の軸受ユニット１０によれば、ターゲット３が固定されていることからアキシャル荷重が他端側よりも大きく作用する回転軸５の一端側を支持する第一の転がり軸受１１を４点接触玉軸受としたので、回転軸５に対してアキシャル荷重が過大に作用したとしても、そのアキシャル荷重を第一の転がり軸受１１で確実に負担することができ、回転軸５の軸振れを抑えることができる。
また、回転軸５の他端部側を支持する第二の転がり軸受１２を深溝玉軸受としたので、第一の転がり軸受１１に主としてアキシャル荷重を負担させ、第二の転がり軸受１２に主としてラジアル荷重を負担させることができる。このようにすることで、上記従来例のように一対のアンギュラ玉軸受を用い当該一対のアンギュラ玉軸受全体でアキシャル荷重とラジアル荷重とを負担する場合と異なり、両転がり軸受１１，１２における内外輪と玉との間の接触面圧を適正に維持でき、転がり接触部分に被覆された固体潤滑膜が早期に剥離するのを防止できるので、軸受寿命を低下するのを防止できる。
以上のように、本実施形態の軸受ユニット１０によれば、回転軸５に対してアキシャル荷重が過大に作用する環境下であっても、軸受寿命を低下させることなく、そのアキシャル荷重を確実に負担することができる。
【００２７】
また、上記軸受ユニット１０においては、予圧を付与するためのバネ等の構成が必要なく、両転がり軸受１１，１２の間に配置される間座は、両転がり軸受１１，１２間の軸方向の位置決めを行うことができればよい。これに対して、本実施形態では、外輪間座１４が、本体部材１５と、前記軸方向すき間Ｓ２を調整するための調整用間座１６とを有しているので、簡易な構成で、軸方向すき間Ｓ２を調整でき両転がり軸受１１，１２の位置決めを行うことができる。この結果、予圧を付与するための構成を要する場合と比較して、低コスト化を図ることができる。
【００２８】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、第一の転がり軸受１１を４点接触玉軸受とした場合を例示したが、第一の転がり軸受１１を３点接触玉軸受としてもよい。
また、上記実施形態では、円筒状の内輪間座１３を用いたが、例えば、回転軸５に内輪間座１３に相当する段差部を設け、両転がり軸受１１，１２それぞれの内輪１１ｂ，１２ｂの軸方向の位置決めを行っても良い。
【符号の説明】
【００２９】
１  Ｘ線管      ３  ターゲット      ５  回転軸      １０  Ｘ線管用軸受ユニット
１１  第一の転がり軸受      １２  第二の転がり軸受      １３  内輪間座
１４  外輪間座      １６  調整用間座      １６ａ  スリット      Ｓ１  間隔
Ｓ２  軸方向すき間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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