JP2005123300A - Laser medium blower, laser oscillator and laser beam machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はレーザ媒質送風機とレーザ発振装置とレーザ加工機に関するものである。 The present invention relates to a laser medium blower, a laser oscillation device, and a laser processing machine.
近年、ガスレーザ発振装置ならびにガスレーザ加工機は、レーザビームの品質が良いことから、金属材料や樹脂、木材などの非金属材料にいたるまで、切断、溶接・溶着、スクライビングといった広範囲に渡る加工に応用されてきている。特にガス溶断、プラズマ切断、金属バイトによる切断加工、型を用いた抜き加工などと比較し、ガスレーザ加工は高精度、高品質、型不要による低コストなど、多くの長所を備えており、幅広い産業界に導入されつつある。 In recent years, gas laser oscillators and gas laser processing machines have been applied to a wide range of processing, such as cutting, welding / welding, and scribing, from metal materials, resins, and non-metal materials such as wood because of the good quality of the laser beam. It is coming. Compared with gas cutting, plasma cutting, metal cutting, die cutting, etc., gas laser processing has many advantages such as high accuracy, high quality, and low cost due to the need for a die. It is being introduced to the world.
そのような中で、より高速加工、適用可能ワーク種類の増大が渇望されており、その実現のためには、ガスレーザ発振装置の大出力化が望まれていた。 Under such circumstances, there has been a craving for higher speed machining and an increase in the types of work that can be applied, and in order to achieve this, an increase in the output of the gas laser oscillation device has been desired.
従来のレーザ発振装置は、大出力化するために内部にレーザ媒質送風機を具備しており、前記レーザ媒質送風機の風量を増大させることにより、レーザの大出力化を実現していた(例えば特許文献1、2参照)。 A conventional laser oscillation device includes a laser medium blower in order to increase the output, and an increase in the air volume of the laser medium blower realizes an increase in laser output (for example, Patent Documents). 1 and 2).
レーザ媒質送風機としては通常、ターボブロア、ルーツブロアなどのモータを利用した回転体を有する装置が使用されるが、風量を増大させるためには、モータの回転数を増加させることが必要である。回転数が増加すると、特許文献1に示されるように、モータの回転磁界による鉄損などにより熱が発生する。回転体が発熱することにより、その回転体自身および周囲の構成部品が温度上昇し、焼き付き、破断などの損傷が発生するため、これらを防止するため、通常では特許文献1に示されるようにオイルにより冷却されていた。
As the laser medium blower, a device having a rotating body using a motor such as a turbo blower or a roots blower is usually used. However, in order to increase the air volume, it is necessary to increase the rotational speed of the motor. When the rotational speed increases, as shown in
また冷却オイル自身が高温となると冷却能力が低下し、回転体の回転数を増加させることが困難となる。そのため、特許文献2に示すように、冷却オイルを効率よく冷却するために、オイル溜まり近傍に冷却水の水路を設ける構成としているのが一般的であった。
Further, when the cooling oil itself becomes high temperature, the cooling capacity is lowered, and it is difficult to increase the number of rotations of the rotating body. For this reason, as shown in
図14は従来のレーザ媒質送風機を示しており、121は送風機、101は翼車、102はシャフト、103はロータ、104はステータ、105,106はベアリング、107はハウジング、108はオイル溜まり、109はオイル通路、110は冷却水路、111は送風機121に吸入されてくるレーザ媒質、112は送風機121から吐出されるレーザ媒質を示している。
FIG. 14 shows a conventional laser medium blower, 121 is a blower, 101 is an impeller, 102 is a shaft, 103 is a rotor, 104 is a stator, 105 and 106 are bearings, 107 is a housing, 108 is an oil reservoir, 109 Is an oil passage, 110 is a cooling water channel, 111 is a laser medium sucked into the
以上のように構成されたレーザ媒質送風機について、その動作を説明する。
シャフト102には、その外周にロータ103が固定されており、ロータ103のさらに外側にはステータ104が設けられている。ステータ104はハウジング107に固定されており、ステータ104とロータ103の間には微小な間隙を持つように調整されていて、この両者によりモータが構成されている。
The operation of the laser medium blower configured as described above will be described.
A
ステータ104には高周波インバータが接続されており、この高周波インバータから供給される電源により、ロータ103は数万RPMもの高速で回転する。ロータ103はシャフト102を介して翼車101に接続されているので、翼車101も同じく数万RPMで回転を行う。シャフト102はその上部と下部をそれぞれベアリング105、106で支持されている。
A high frequency inverter is connected to the
翼車101が回転することで、レーザ媒質112が図14に示す横方向に吐出され、送風機121から外部へ出て行き、さらに翼車上部にあるレーザ媒質111が送風機121内に吸入される。
As the
このようにシャフト102が高速で回転しているため、それを支持するベアリング105、106にて熱が発生する。また、ロータ103、ステータ104で構成されるモータ部において、回転磁界による鉄損などによる発熱もあった。発熱によりこれら部品の温度が上昇すると、焼き付き、破断などの損傷を起こすため、これらを冷却する必要があった。そのためオイル溜まり108の冷却用オイルをシャフト102内のオイル通路109を使って吸い上げ、シャフト102上部より排出することで、前記ベアリング105、106、ロータ103、ステータ104を冷却していた。
Since the
そして、冷却オイル自身が高温となると冷却能力が低下するため、冷却水路110をオイル溜まり108近傍に設け、冷却オイルの温度上昇を抑える構成としていた。
しかし、従来のレーザ媒質送風機では、冷却オイルの温度上昇を抑える方法の効率が悪いという課題を有していた。 However, the conventional laser medium blower has a problem that the efficiency of the method for suppressing the temperature rise of the cooling oil is poor.
図14に示す従来のレーザ媒質送風機では、冷却オイルの温度上昇を防止するために、オイル溜まり108の近傍に冷却水路110を設けるといった構成を採っていた。この構成の場合、オイル溜まり108全体を冷却することは不可能であり、冷却水路110に近い部分にとどまっている冷却オイルのみ冷却可能であった。またオイル溜まり108内部に存在する冷却オイルは撹拌されておらず、温度分布にムラが発生するなどして、従来の冷却手法は効率が悪かった。
The conventional laser medium blower shown in FIG. 14 employs a configuration in which a
前述の背景技術にあるように、レーザ媒質送風機はガスレーザ発振装置に使用されている。ガスレーザ発振装置は、その利便性、用途を広げるため、大出力化が市場から要望されており、大出力化のためには前記レーザ媒質送風機から送られてくるレーザ媒質の風量を増大させることが不可欠であった。 As described in the background art, the laser medium blower is used in a gas laser oscillation device. The gas laser oscillation device is requested by the market to increase its output in order to broaden its convenience and applications. To increase the output, the air volume of the laser medium sent from the laser medium blower can be increased. It was essential.
一般に炭酸ガスレーザの場合において、レーザ媒質に注入される電気的エネルギーの約20%程度がレーザ光に変換され、残りのエネルギーは媒質であるガス温度の上昇となって消費される。 In general, in the case of a carbon dioxide laser, about 20% of the electric energy injected into the laser medium is converted into laser light, and the remaining energy is consumed as the temperature of the gas serving as the medium increases.
このため、より大出力のレーザ光を得るには、注入する電気的エネルギーを増やせば良いが、増やしすぎるとガス温度が上昇しすぎるという問題が生じる。レーザ光を発するためにはレーザ発振が必要だが、レーザ発振を行うためには、レーザ媒質を反転分布の状態にしなければならない。しかしレーザ媒質の温度が約500K(ケルビン)を超すと、反転分布の状態が崩れるため、レーザ発振できなくなっていたためである。これを防止するために、レーザ媒質を送風機121により強制的に装置内で循環し、途中に配置された熱交換器を通過させることで、レーザ媒質を冷却していた。
For this reason, in order to obtain a laser beam with a higher output, it is only necessary to increase the electric energy to be injected. In order to emit laser light, laser oscillation is required, but in order to perform laser oscillation, the laser medium must be in an inversion distribution state. However, when the temperature of the laser medium exceeds about 500 K (Kelvin), the inversion distribution state collapses, and laser oscillation cannot be performed. In order to prevent this, the laser medium is forcibly circulated in the apparatus by the
また、電気的エネルギーが注入される放電空間におけるレーザ媒質の通過速度を上げる
ことで、レーザ媒質の温度上昇を抑えることができるため、レーザをより大出力化させることが可能であった。さらに放電空間のレーザ媒質通過速度を上げることで、単位時間当たりに通過するレーザ媒質成分の分子量を増加させることができるため、これによってもレーザを大出力化できるなど、レーザ媒質送風機から送り出されるレーザ媒質の風量を増大させることが、レーザの大出力化に有効な手段であった。
In addition, since the temperature rise of the laser medium can be suppressed by increasing the passage speed of the laser medium in the discharge space into which the electric energy is injected, it is possible to increase the output of the laser. Furthermore, by increasing the laser medium passage speed in the discharge space, it is possible to increase the molecular weight of the laser medium component that passes per unit time. Increasing the air volume of the medium was an effective means for increasing the laser output.
しかし、レーザ媒質送風機の風量を上げようとすると、翼車101の回転数をあげなければならず、すると送風機121内部での発熱が増加し、ベアリング105、106、ロータ103、ステータ104などの構成部品が損傷を受けるという問題が存在した。これを解決するために、従来、冷却オイルを使用してこれら構成部品を冷却し、また冷却オイル自身も冷却水路110によって冷却されていたが、効率が悪く冷却オイルの温度を充分低減することが困難であったため、翼車の回転数をより増加させることが不可能であった。そのためレーザ媒質送風機の風量の増大ができず、ひいてはガスレーザ発振装置の出力を従来以上に増大させることが困難であった。
However, if the air volume of the laser medium blower is to be increased, the rotational speed of the
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、冷却オイル自身をより効果的に冷却することができるレーザ媒質送風機やレーザ発振装置やレーザ加工機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide a laser medium blower, a laser oscillation device, and a laser processing machine that can cool cooling oil itself more effectively.
上記目的を達成するために、本発明のレーザ媒質送風機は、レーザ媒質を循環させる送風手段と、前記レーザ媒質が循環する第1の循環路と、前記送風手段を冷却し潤滑するオイルと、オイル溜まりとを備え、前記オイル溜まりは前記オイルを循環する第2の循環路が接続され、前記第2の循環路には冷却手段が設けられている。 In order to achieve the above object, a laser medium blower of the present invention includes a blower for circulating a laser medium, a first circulation path for circulating the laser medium, an oil for cooling and lubricating the blower, and an oil The oil reservoir is connected to a second circulation path for circulating the oil, and cooling means is provided in the second circulation path.
そして、この構成により、冷却オイルはオイルの循環装置により強制的に熱交換器を通過することになり、効率的に冷却オイルの温度を下げることができる。 With this configuration, the cooling oil is forcibly passed through the heat exchanger by the oil circulation device, and the temperature of the cooling oil can be lowered efficiently.
また、本発明のレーザ発振装置は、上記のレーザ媒質送風機と、前記レーザ媒
質を放電励起させるための電源部とを具備し、前記電源部から前記レーザ媒質にエネルギーを供給してレーザ光を発振および出力するレーザ発振手段を有したものである。
The laser oscillation device of the present invention includes the laser medium blower described above and a power supply unit for discharging and exciting the laser medium, and oscillates laser light by supplying energy from the power supply unit to the laser medium. And laser oscillation means for outputting.
そして、この構成により、大型化、高コスト化することなくレーザの大出力化を実現できる。 With this configuration, it is possible to increase the output of the laser without increasing the size and cost.
また、本発明のレーザ加工機は、上記のレーザ発振装置と、記レーザ光を被加工物へ集光する集光手段とを有したものである。 A laser processing machine according to the present invention includes the above-described laser oscillation device and a condensing unit that condenses the laser light onto a workpiece.
そして、この構成により、レーザの大出力化がはかられるため、従来と同等の大きさ、コストでより幅広い種類のワークを加工することができる。 With this configuration, since the output of the laser can be increased, a wider variety of workpieces can be processed with the same size and cost as the conventional one.
以上のように、本発明は、効率的に冷却オイルの温度を下げることにより、冷却オイルによるレーザ媒質送風機を構成する前記ベアリング105、106、ロータ103、ステータ104の冷却能力を高めることができ、翼車101を従来より高速度で回転することができるため、レーザ媒質の風量を増大させ、ガスレーザ発振装置を大出力化することが可能となる。
As described above, the present invention can increase the cooling capacity of the
以下、本発明の実施の形態1について、図1を用いて説明する。
Hereinafter,
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1のレーザ媒質送風機を示しており、1は翼車、2はシャフト、3はロータ、4はステータ、5,6はベアリング、7はハウジング、8はオイル溜まり、9はオイル通路、10は冷却水路、11は送風機に吸入されてくるレーザ媒質、12は送風機から吐出されるレーザ媒質、13はオイル溜まり8に接続されたオイル用配管、14はオイルの循環装置、15はオイルの冷却装置を示している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a laser medium blower according to
以上のように構成されたレーザ媒質送風機について、その動作を説明する。
シャフト2には、その外周にロータ3が固定されており、ロータ3のさらに外側にはステータ4が設けられている。ステータ4はハウジング7に固定されており、ステータ4とロータ3の間には微小な間隙を持つように調整されていて、この両者によりモータが構成されている。
The operation of the laser medium blower configured as described above will be described.
A
ステータ4には高周波インバータが接続されており、この高周波インバータから供給される電源により、ロータ3は数万RPMもの高速で回転する。ロータ3はシャフト2を介して翼車1に接続されているので、翼車1も同じく数万RPMで回転を行う。シャフト2はその上部と下部をそれぞれベアリング5、6で支持されている。
A high frequency inverter is connected to the
翼車1が回転することで、レーザ媒質12が図1における横方向に吐出され、送風機から外部へ出て行き、さらに翼車上部にあるレーザ媒質11が送風機内に吸入される。
By rotating the
このようにシャフト2が高速で回転しているため、それを支持するベアリング5,6にて熱が発生する。また、ロータ3、ステータ4で構成されるモータ部において、回転磁界による鉄損などによる発熱もある。発熱によりこれら部品の温度が上昇すると、焼き付き、破断などの損傷を起こすため、これらを冷却する必要があった。そのためオイル溜まり8の冷却用オイルをシャフト2内のオイル通路9を使って吸い上げ、シャフト2上部より排出することで、前記ベアリング5、6、ロータ3、ステータ4を冷却していた。冷却オイル自身が高温となると冷却能力が低下するため、冷却水路10をオイル溜まり8近傍に設け、冷却オイルの温度上昇を抑える構成としていた。
Since the
また本発明では、オイル溜まり8にオイル用配管13を接続し、さらにオイル用配管13により、オイル溜まり8の冷却用オイルがオイル循環装置14、オイル熱交換器15を通過させる構成としている。以上のように、本実施の発明の形態によれば、オイル溜まり8内に存在するオイルを強制的にオイル熱交換器15を通過させるため、効率よくオイル温度を低減することができる。
In the present invention, the
(実施の形態2)
以下、本発明の実施の形態2について、図2を用いて説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter,
図中の符合1〜15は実施の形態1と同一であるため、説明は省略する。
Since
実施の形態1において、レーザ媒質送風機内部の圧力は、通常50〜200Torr程度の真空状態になっている。これはガスレーザ発振装置において、レーザ光を発するために、レーザ媒質に電気的エネルギーを注入し、レーザ媒質を放電させるが、放電を安定化させるためには放電空間の圧力を下げることが必要なためである
そのためレーザ媒質送風機のオイル溜まり8に接続されている、オイル用配管13、オイル循環装置14、オイル熱交換器15から構成される冷却オイルの循環経路は、真空状態を維持するために必要な密閉度を有している。ひとつの例として、オイル用配管13とオイル循環装置14、オイル熱交換器15の接続部にOリング16を使用することが考え
られる。
In the first embodiment, the pressure inside the laser medium blower is normally in a vacuum state of about 50 to 200 Torr. This is because, in a gas laser oscillation device, in order to emit laser light, electric energy is injected into the laser medium and the laser medium is discharged. However, in order to stabilize the discharge, it is necessary to lower the pressure in the discharge space. Therefore, the cooling oil circulation path composed of the
(実施の形態3)
以下、本発明の実施の形態3について、図3を用いて説明する。
(Embodiment 3)
Hereinafter,
図3は実施の形態1のオイル循環装置14の詳細図を示したものである。17は駆動部、18はポンプ部、19はオイル循環装置14内のオイル経路、20はオイル循環装置14の筐体、21はオイル循環装置14に流入する冷却オイル、22は流出する冷却オイル、23はポンプ部18と駆動部17を接続する駆動軸、24は駆動軸とオイル経路19のシール部を示している。
FIG. 3 is a detailed view of the
オイル用配管13によって流入してきた冷却オイル21は、オイル経路19内に入る。このときポンプ部18は駆動部17に駆動軸23を介して接続されており、このポンプ部18が回転することにより、冷却オイル22が流出していく。このとき冷却オイル21のオイル経路19内は上記実施の形態2で述べたような真空状態のため、駆動部17との間にはシール部24が必要になる。シール部24の材質としてはOリングやテフロン(登録商標)などの樹脂材料が一般的に使用される。
The cooling
なお、上述の説明では駆動軸23の途中の部分にシール部24を設けているが、、駆動部17をオイル経路19と同圧の密閉された空間に設置し、駆動部19の動力線、信号線などの引き込み口部分にシール部を設け、真空状態を保持してもよい。
In the above description, the
(実施の形態4)
以下、本発明の実施の形態4について、図4を用いて説明する。
(Embodiment 4)
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図4は実施の形態1のオイル循環装置14の別の詳細図を示したものである。25はポンプ部18に接続された回転磁石、26は駆動部17に接続された駆動磁石、27は回転磁石25が収納されている部屋、28は回転磁石25とポンプ部18を接続する回転軸、29は回転軸を支持するベアリングを示している。
FIG. 4 shows another detailed view of the
実施の形態2で述べたように、オイル経路19内は真空状態のため、それを保持するために、オイル循環装置14内のポンプ部18と駆動部17をマグネットを使用することによる非接触とすることも可能である。駆動部17により駆動磁石26を回転させ、非接触で真空状態にある回転磁石25を回転させる。回転磁石25は回転軸28を介してポンプ部18を回転させ、冷却オイルを循環させる。
As described in the second embodiment, since the
(実施の形態5)
以下、本発明の実施の形態5について、図5を用いて説明する。
(Embodiment 5)
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図5は実施の形態1のオイル熱交換器15の第1の詳細図を示したものである。13はオイル配管、15は熱交換器本体、30は熱交換器15に流入、31は熱交換器15から流出する冷媒、32は熱交換器15内部の冷媒通路、33は熱交換器15内部のオイル通路を示している。
FIG. 5 shows a first detailed view of the
オイル通路33と冷媒通路32は近接するようにそれぞれ配管されており、熱交換器本体15の隔壁を介して、冷媒により冷却オイルの温度を吸熱する。そのため熱交換器本体の材質は熱導電性に優れたものとする必要がある。
The
冷媒の種類がオイルであれば、材質として安価なアルミを使用することができるが、通常、冷媒としては水を使用したほうが、トータルのコスト、メンテナンス性で利点がある
が、その場合材質がアルミだと水により腐食してしまう。そのため冷媒として水を使用する場合は、耐食性と熱伝導性を両立する材質として銅を使用する。
If the type of refrigerant is oil, cheap aluminum can be used as the material, but using water as the refrigerant is usually advantageous in terms of total cost and maintainability, but in that case the material is aluminum. Then, it will corrode with water. Therefore, when water is used as the refrigerant, copper is used as a material that achieves both corrosion resistance and thermal conductivity.
(実施の形態6)
以下、本発明の実施の形態6について、図6を用いて説明する。
(Embodiment 6)
Hereinafter,
図6は実施の形態1のオイル熱交換器15の第2の詳細図を示したものである。実施の形態5と同様に、熱交換器15内部にオイル通路33が配管されているが、ここでは配管を複数以上の並列接続したことを特徴としている。このことにより、オイル通路33の配管抵抗を低減させることができオイル流量を増加させ、より多量のオイルを冷却できるようになるため熱交換能力を向上させることができる。
FIG. 6 shows a second detailed view of the
(実施の形態7)
以下、本発明の実施の形態7について、図7を用いて説明する。
(Embodiment 7)
Hereinafter,
図7は実施の形態1のオイル熱交換器15の第3の詳細図を示したものである。34は熱交換器15内のオイル通路33表面に設けられた凹凸突起である。冷却オイルと冷媒との熱交換能力は、オイル通路33壁面へのオイルの接触面積に比例する。そのため、凹凸突起34を設けることにより、接触面積を増大させ、熱交換能力を向上させることが可能となる。凹凸突起34は機械的な切削加工により製作することも可能であるが、より簡易に製作するためにショットブラストなどの加工により製作することもできる。
FIG. 7 shows a third detailed view of the
(実施の形態8)
以下、本発明の実施の形態8について、図8、図9を用いて説明する。
(Embodiment 8)
Hereinafter, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図8は実施の形態1のオイル熱交換器15の第4の詳細図を示したものである。33はオイル通路であり、35はそのオイル通路表面に設けられた溝である。実施の形態7と同様に、熱交換能力を向上させるためにオイルとオイル通路33壁面との接触面積を増加させることが必要であり、そのためにオイル通路33に溝35を設けている。図9はその断面図であり、この実施の形態8ではオイルの進行方向に向かって溝35が設けられている。オイル進行方向に対し直角方向に溝を設けることもできるが、溝内にオイルが溜まる場合があるため、溝の向きはオイル進行方向にすることが望ましい。
FIG. 8 shows a fourth detailed view of the
(実施の形態9)
以下、本発明の実施の形態9について、図10を用いて説明する。
(Embodiment 9)
The following describes
図9は実施の形態1のオイル熱交換器15の第5の詳細図を示したものである。33はオイル通路であり、36はオイル通路33内に設けられた突起である。実施の形態7にある凹凸突起34はオイルとオイル通路33との接触面積を増大させることを目的としたものであったが、突起36は、オイル通路33を流れるオイルを乱流化させることを目的としている。
FIG. 9 shows a fifth detailed view of the
通常、オイルなどの流体はレイノルズ数によって決まるしきい値以下の流速では層流になっているため、オイル通路33内を流れるオイルは、その壁面近傍を流れているものしか冷却されず、冷却効率が悪い。そのため、オイル流れを乱流化させるために、オイル通路33内に突起36を設ける。突起36付近をオイルが流れるときに流れに渦が発生し、これにより乱流化が促進することができ、冷却効率を向上できる。
Normally, fluid such as oil is laminar at a flow velocity below a threshold determined by the Reynolds number, so that only oil flowing in the vicinity of the wall surface of the
(実施の形態10)
以下、本発明の実施の形態10について、図11を用いて説明する。
(Embodiment 10)
Hereinafter, a tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図10は実施の形態1のオイル熱交換器15の第6の詳細図を示したものである。33はオイル通路であり、37はオイル通路33内に配置された球、38は球33によって乱流化されオイル通路33内を流れる冷却オイル、39は球37がオイル熱交換器15外部へ流出しないようにしている流れ止めを示している。
FIG. 10 shows a sixth detailed view of the
実施の形態9と同様に、冷却効率を向上させるには冷却オイル流れを乱流化することが必要であり、その実現手段としてオイル通路33内に球33を配置している。球33近傍を流れる冷却オイル38は、球33によって乱流化することが可能となる。
As in the ninth embodiment, it is necessary to make the cooling oil flow turbulent in order to improve the cooling efficiency, and a
(実施の形態11)
以下、本発明の実施の形態11について、図12を用いて説明する。
13はオイル用配管、14はオイルの循環装置、15はオイルの冷却装置など符号40以外は実施の形態1と同様であるので説明を省略する。40は冷却オイルに混入している不純物を取り除くフィルタである。
(Embodiment 11)
Hereinafter, an eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
実施の形態1の構成により、レーザ媒質送風機40内の冷却オイルを強制的に循環させることが可能となったが、その循環経路の途中にフィルタ41を配置することにより、オイル中に含まれるゴミなどの不純物を精度良く除去することができるようになった。
According to the configuration of the first embodiment, it is possible to forcibly circulate the cooling oil in the
従来はレーザ媒質送風機本体内部オイル溜まり8などに、上記不純物を取り除くための溝などを設ける例もあったが、その場合では溝近辺に不純物がきた場合のみしか除去できないなど効率が悪かった。また不純物が溝に溜まった場合には、逆にその部分が不純物の発生源になるなどの問題もあり、それを防止するためにはレーザ媒質送風機本体を交換しなければならず、メンテナンス性、作業効率が悪かった。
Conventionally, there has been an example in which a groove or the like for removing the impurity is provided in the
本実施の形態11では、オイルの循環経路上に、不純物除去用のフィルタ40を設けているため、定期的にこのフィルタ40のみ交換すればよく、無駄なレーザ媒質送風機本体の交換費用、時間を抑えることができる。
In the eleventh embodiment, since the
これらフィルタの構成としてはステンレスなどの金属材料をメッシュ状とした金網を使用することが可能であるが、他の方法として遠心分離などにより不純物をポケットに捕集するといった方法もある。 As the structure of these filters, it is possible to use a metal mesh made of a metal material such as stainless steel, but there is another method in which impurities are collected in a pocket by centrifugation or the like.
(実施の形態12)
以下、本発明の実施の形態12について、図13を用いて説明する。
(Embodiment 12)
Hereinafter,
図13はガスレーザ発振装置の構成を示すものである。図13において51は送風機、52は放電管、53、54は放電管52近辺に設置した電極である。55は電極53,54に接続した高電圧電源、56は放電空間である。57は全反射鏡、58は部分透過鏡、59は熱交換器、60は部分透過鏡58から取り出されるレーザビーム、61はレーザガス配管、62はレーザガス、63は真空ポンプ、64はレーザガスボンベ、65は流量調整器である。
FIG. 13 shows the configuration of the gas laser oscillation device. In FIG. 13, 51 is a blower, 52 is a discharge tube, and 53 and 54 are electrodes installed in the vicinity of the
以上のように構成されたガスレーザ発振装置について、その動作について説明する。送風機51によりレーザガス配管61を通し、放電管52にレーザガス62を強制的に循環させる。電極53,54は放電管52近辺のレーザガス循環系内部に設置されており、このとき高電圧電源55に接続された電極53、54から放電空間56に高電圧が印加され放電管52内部にグロー放電を発生させる。レーザガス62は送風機51から圧縮されて排出され高温となっているため送風機51下流側に配置された熱交換器59により冷却さ
れている。また放電空間56を通過した後のレーザガス62も放電エネルギーが印加され高温になるため同様に冷却されている。
The operation of the gas laser oscillation apparatus configured as described above will be described. The
グロー放電により励起されたレーザガス62はレーザ発振し全反射鏡57および部分反射鏡58の間をレーザビームが往復しながら増幅され共振状態となる。この共振状態から全反射鏡57,部分透過鏡58間のレーザビームの一部が部分透過鏡58よりレーザビーム60として共振器外部へ取り出され、このレーザビーム60が金属切断、溶接などの加工に用いられる。
The
レーザガス62はその一部が真空ポンプ63によってレーザ発振装置外部へ取り出され廃棄される。廃棄されたレーザガスと同量の新しいレーザガスをボンベ64から流量調整器65を通してレーザ発振装置内部へ供給し、内部圧力が一定になるよう維持している。レーザ発振装置内部圧力は放電管52のグロー放電を安定させるため、放電空間66にてレーザガス62が一定圧力となるよう制御している。
A part of the
このような構成のガスレーザ発振装置において、より他用途に適用範囲を広げるにはレーザビーム60を大出力化することが必要不可欠であった。大出力化するためのもっとも効果的な手法の一つに、送風機51の風量を増大させるということがあるが、そのためには送風機51の回転数を増加するか、送風機51自身の大きさ、容量を大きくするか、あるいは送風機51を複数台具備するか、のいずれかであった。送風機51を大型化することや複数台具備することは、ガスレーザ発振装置自体の大型化、高コスト化につながり、実用上の問題が多く存在していた。
In the gas laser oscillation device having such a configuration, it is indispensable to increase the output of the
本発明の実施の形態12では、送風機51の冷却オイルの冷却効率を上げることで、回転数の上限値を引き上げることが可能となり、ガスレーザ発振装置の大型化、高コスト化することなくレーザビーム60の大出力化を実現できる。
In the twelfth embodiment of the present invention, the cooling oil cooling efficiency of the
また、同様に上記ガスレーザ発振装置を搭載したレーザ加工機によりレーザの大出力化がはかられるため、従来と同等の大きさ、コストでより幅広い種類のワークを加工することが可能となる。 Similarly, a laser processing machine equipped with the gas laser oscillation device can increase the output of the laser, so that a wider variety of workpieces can be processed with the same size and cost as the conventional one.
本発明のレーザ媒質送風機は、オイルの冷却能力を向上させ、送風機の構成部品を効率よく冷却できるので、送風機の回転数を増加、風量を増大させ、レーザを大出力化することができ、従来のレーザ出力では加工が困難であった、板厚の厚いワークの切断、高反射率ワークの切断などの加工に有用である。 The laser medium blower of the present invention can improve the oil cooling capacity and efficiently cool the components of the blower. Therefore, the rotation speed of the blower can be increased, the air volume can be increased, and the laser output can be increased. This is useful for processing such as cutting of thick workpieces and cutting of high reflectivity workpieces, which are difficult to process with this laser output.
1 翼車
2 シャフト
3 ロータ
4 ステータ
5 ベアリング
6 ベアリング
7 ハウジング
8 オイル溜まり
9、33 オイル通路
10 冷却水路
11 吸入側レーザ媒質
12 吐出側レーザ媒質
13 オイル用配管
14 オイル循環装置
15 オイル冷却装置
16 Oリング
17 駆動部
18 ポンプ部
19 オイル経路
21 流入側冷却オイル
22 流出側冷却オイル
23 駆動軸
24 シール部
25 回転磁石
26 駆動磁石
30 流入冷媒
31 流出冷媒
32 冷媒通路
34 凹凸突起
35 溝
36 突起
37 球
38 冷却オイル流れ
39 流れ止め
40 フィルタ
51 送風機
52 放電管
53、54 電極
55 高電圧電源
56 放電空間
57 全反射鏡
58 部分透過鏡
59 熱交換器
60 レーザビーム
61 レーザガス配管
62 レーザガス
63 真空ポンプ
64 レーザガスボンベ
65 流量調整器
1
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003354847A JP2005123300A (en) | 2003-10-15 | 2003-10-15 | Laser medium blower, laser oscillator and laser beam machine |
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JP2003354847A JP2005123300A (en) | 2003-10-15 | 2003-10-15 | Laser medium blower, laser oscillator and laser beam machine |
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ID=34612643
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018003612A (en) * | 2016-06-28 | 2018-01-11 | スズキ株式会社 | Oil passage structure of engine |
-
2003
- 2003-10-15 JP JP2003354847A patent/JP2005123300A/en active Pending
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