JP2013004826A - Gas laser oscillation device and laser beam machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は主として板金切断、溶接などの用途に用いられるガスレーザ発振装置およびガスレーザ加工機に関するものである。 The present invention relates to a gas laser oscillation device and a gas laser processing machine which are mainly used for sheet metal cutting and welding.
図4に従来の軸流型ガスレーザ発振装置の概略構成の一例を示す。以下、図4を参照しながら従来のガスレーザ発振装置を説明する。 FIG. 4 shows an example of a schematic configuration of a conventional axial gas laser oscillator. Hereinafter, a conventional gas laser oscillation apparatus will be described with reference to FIG.
この図において、1はガラスなどの誘電体よりなる放電管であり、2、3は前記放電管周辺に設けられた電極である。4は前記電極に接続された電源である。5は前記電極2、3間に挟まれた放電管1内の放電空間である。6は全反射鏡、7は部分反射鏡であり、この全反射鏡6、部分反射鏡7は前記放電空間5の両端に固定配置され、光共振器を形成している。8は前記部分反射鏡7より出力されるレーザビームである。
In this figure, 1 is a discharge tube made of a dielectric material such as glass, and 2 and 3 are electrodes provided around the discharge tube. Reference numeral 4 denotes a power source connected to the electrode.
矢印9はレーザガス流を示しており、ガスレーザ発振装置の中を循環している。10はレーザガス流路であり、11および12は放電空間5における放電と送風機の運転により温度上昇したレーザガスの温度を下げるための熱交換器、13はレーザガスを循環させるための送風手段であり、この送風手段13により放電空間5にて約100m/sec程度のガス流を得ている。レーザガス流路10と放電管1は、レーザガス導入部14で接続されている。
An
以上が従来のガスレーザ発振装置の構成である。次にその動作について説明する。 The above is the configuration of the conventional gas laser oscillation apparatus. Next, the operation will be described.
送風手段13より送り出されたレーザガスは、レーザガス流路10を通り、レーザガス導入部14より放電管1内へ導入される。この状態で電源4に接続された電極2、3から放電空間5に放電を発生させる。放電空間5内のレーザガスは、この放電エネルギーを得て励起され、その励起されたレーザガスは全反射鏡6および部分反射鏡7により形成された光共振器で共振状態となり、部分反射鏡7からレーザビーム8が出力される。このレーザビーム8がレーザ加工等の用途に用いられる。
The laser gas sent out from the air blowing means 13 passes through the laser
送風手段13としては、一般的に遠心式の送風手段が用いられる。図5は従来の送風手段の構成例である。モータロータ22は回転軸23と結合され、回転軸23の先端に翼車24が備えられている。モータロータ22と同軸にモータステータ26が配置され、モータステータ26はハウジング25に固定されている。モータステータ26へ電力が供給されると、発生した回転磁界によりモータロータ22が回転し、回転軸23を介して翼車24を回転させる。翼車24の周囲にはスクロール27が配置され、翼車24の回転によりレーザガス流9が循環する。
As the air blowing means 13, a centrifugal air blowing means is generally used. FIG. 5 shows a configuration example of a conventional air blowing means. The
回転軸23は上下2箇所に配置された軸受28、29によって回転可能な状態で支持されている。また回転軸23には、回転バランスを調整するための回転バランス体32が設けられている。
The rotating
軸受28は回転軸23と結合されている。送風手段13の構成は回転部と非回転部とに分けられ、回転部は前記モータロータ22、回転軸23、翼車24および軸受28から構成されている。
The
軸受28の外周は非回転部であるハウジング25と結合されている。
The outer periphery of the
下部に配置された軸受29には保持体33を介してバネ34により、予圧を与えている。またバネ34はフタ35により保持される構造となっている。
A preload is applied to the
翼車24とスクロール27は最小となる間隙が約500μm程度になるように配置されているが、これは効率よくレーザガス9の流量を確保するためである。翼車24の回転によりレーザガス9に遠心力を与え、回転の中心から外側に向かってレーザガス流が発生する。翼車24とスクロール27の間隙が大きい場合、回転による遠心力を十分にレーザガスに与えることができないため、レーザガスの流量が低下する。そのため、この間隙はできる限り小さくすることが流量を確保する上で有利となる。
The
回転軸23の回転軸振れ、熱膨張による寸法変化、部品寸法の公差などの影響により、翼車24とスクロール27の間隙は変動する。そのため、前記変動量以下に間隙を小さくしすぎた場合には、翼車24とスクロール27が接触し、損傷を受ける。そのため従来のガスレーザ発振装置では、レーザガス9の流量確保と、翼車24とスクロール27の接触防止を両立するための寸法として約500μmの間隙に設定していた。
The gap between the
このような従来のガスレーザ発振装置は、下記課題を有している。 Such a conventional gas laser oscillation apparatus has the following problems.
十分なレーザ出力、レーザガス9流量を維持するため、回転軸23は通常数万RPMの高速で回転している。そのため軸受28、29も同様の高速で回転している。回転部と非回転部は軸受28、29内部でボールなどにより部分的に接触しているため、上記高速回転による負荷が加わる。長時間運転した場合、軸受28、29内部の接触部の磨耗などにより劣化が進行し、最終的に破損にいたる。軸受28、29が破損すると、回転軸23が軸振れを起こす。そのため回転軸23に設けられた翼車24も大きく振り回されることになり、スクロール27に接触し、損傷を受けることになった。
In order to maintain a sufficient laser output and a
発生した損傷が回転軸23や軸受28、29のみに限定されておれば、その部分のみの交換で対処でき、かかる費用も最小限ですませることができる。しかし翼車24、スクロール27などの周辺部材にも影響を及ぼすことになると、それら部品においても交換が必要になる。翼車24、スクロール27は大型の部品かつ、複雑形状であるため高額な部品であり、これらを交換するとなると非常に高額な費用が必要となっていた。
If the generated damage is limited only to the
従来のガスレーザ発振装置における送風手段13は、上記軸受28、29破損時における部品の損傷被害の拡大を有効に防止することができず、多大な部品交換費用が発生し、ガスレーザ発振装置のメンテナンスコストが増加する、といった課題が存在していた。
The blower means 13 in the conventional gas laser oscillation apparatus cannot effectively prevent the damage damage of the parts when the
このような課題を解決するために、特許文献1のように、回転軸の周囲に環状体をもうけ、軸受破損時の回転軸振れのエネルギーを吸収させる構造も用いられてきたが、回転軸と環状体との間隙を明確に規定しておらず、本来の目的である被害の拡大防止としての機能を有効に果たすことができなかった。
In order to solve such a problem, as in
本発明は、上記問題点を解決するために、レーザ媒体を励起する放電手段と、レーザ媒体であるレーザガスを送風する送風手段と、前記放電手段と送風手段を接続するレーザガス循環経路を備え、前記送風手段は駆動手段により回転する回転部と回転を行わない非回転部から成り、前記回転部は先端に翼車を設けた回転軸と前記回転軸に結合された1つ以上の軸受を備え、前記非回転部は翼車に近接されて設けられているスクロール部と前記駆動手段および回転軸、軸受を保持するハウジング部により構成され、前記翼車の回転により送風手段としてのポンプ動作を行う方法を有したレーザ発振装置において、前記回転軸とハウジング部の空間距離を前記翼車とスクロール部の間隙以下としたことを特徴とするガスレーザ発振装置、およびレーザ加工機である。 In order to solve the above problems, the present invention comprises a discharge means for exciting a laser medium, a blower means for blowing a laser gas as a laser medium, and a laser gas circulation path connecting the discharge means and the blower means, The blower means is composed of a rotating part that is rotated by a driving means and a non-rotating part that does not rotate, and the rotating part includes a rotating shaft provided with an impeller at a tip and one or more bearings coupled to the rotating shaft, The non-rotating part is composed of a scroll part provided close to an impeller, the drive means, a rotating shaft, and a housing part holding a bearing, and a method of performing a pump operation as a blowing means by the rotation of the impeller A gas laser oscillation device characterized in that a spatial distance between the rotating shaft and the housing portion is equal to or smaller than a gap between the impeller and the scroll portion; A The processing machine.
この構成により、軸受が破損し回転軸が軸振れを起こした場合においても、翼車とスクロールが接触する前に、回転軸とハウジングのうち、翼車とスクロール部の間隙以下とした箇所が先に接触するため、翼車およびスクロールの損傷を防止することが可能となる。そのため、部品の交換に必要な費用を低く抑えることができる。 With this configuration, even when the bearing is damaged and the rotary shaft is swung, before the impeller and the scroll come into contact with each other, the portion of the rotary shaft and the housing that is less than or equal to the gap between the impeller and the scroll portion is first. Therefore, it is possible to prevent damage to the impeller and the scroll. Therefore, the cost required for replacement of parts can be kept low.
本発明に示す構成により、回転軸に結合された軸受が劣化などにより破壊した場合でも、回転軸の有する回転エネルギーにより送風手段内部が損傷を受けたとしても、このような損傷を最小限度に抑制することのできる送風手段を搭載したガスレーザ発振装置を提供することが可能となる。 With the configuration shown in the present invention, even when the bearing coupled to the rotating shaft is broken due to deterioration or the like, even if the inside of the blowing means is damaged by the rotational energy of the rotating shaft, such damage is suppressed to the minimum. It is possible to provide a gas laser oscillation device equipped with an air blowing means that can do this.
以下に本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated, referring drawings.
なお、以下に説明する実施の形態において、従来の技術で説明した構成と同一の構成については同一の符号を付し、説明は省略するものとする。特に、本発明においては送風手段に特徴を有するゆえ、送風手段に重点を置いて説明することとする。 In the embodiments described below, the same components as those described in the related art are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In particular, in the present invention, since the blower has a feature, the description will be given with an emphasis on the blower.
(実施の形態1)
図1は本発明の第1の実施の形態に関するガスレーザ発振装置の送風手段13の構成図である。回転軸23にプレート30を設けることにより、前記プレート30とハウジング25間に近接部を作り出し、近接部の距離を翼車24、スクロール27間の間隙31以下の距離としている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of the air blowing means 13 of the gas laser oscillation apparatus according to the first embodiment of the present invention. By providing a
この構成により、軸受28、29が破損し回転軸23が軸振れを起こした場合においても、プレート30とハウジング25間が最初に接触し回転エネルギーを吸収するため、翼車24やスクロール27など他部位の損傷を防止することができる。
With this configuration, even when the
また図1では、回転軸23側にプレート30を設けているが、ハウジング25側にプレート30を設けても同様の効果を得ることができる。
In FIG. 1, the
プレート30の材料は、一般には金属が用いられるが、樹脂材料などをもちいることも可能である。
A metal is generally used as the material of the
本実施の形態に係るガスレーサ発振装置において、設けられたプレート30とハウジング25の近接部分の距離を、好ましくは250μm以下に設定するとよい。
In the gas racer oscillation device according to the present embodiment, the distance between the provided
通常、翼車24とスクロール27間の間隙31の距離は500μm程度になるように配置されている。このためプレート30とハウジング25の距離が500μm以下であれば、翼車24、スクロール27の接触を防止できるが、実際には部品の寸法公差のバラツキがあるため、確実にプレート30とハウジング25を先に接触させるには、ある程度小さめに設計することが必要になる。
Usually, the
しかしながら小さくしすぎると、部品の寸法精度を上げる必要が生じ、加工費用が高額になるため、一般的な加工方法で実現できる寸法精度を考慮した結果、翼車とスクロール間距離の1/2とすることが、費用面、機能面を最も有効に両立させることができる。そのため、回転軸とハウジングの近接部分の距離を250μm以下に設定している。 However, if it is too small, it becomes necessary to increase the dimensional accuracy of the parts and the processing cost becomes high. As a result of considering the dimensional accuracy that can be realized by a general processing method, the distance between the impeller and the scroll is ½. It is possible to achieve both cost and function most effectively. Therefore, the distance between the rotating shaft and the adjacent portion of the housing is set to 250 μm or less.
プレート30を設置するにあたり、最も好適な形態について説明する。本実施の形態において設けられたプレート30の配置を、本発明では最も翼車24に距離が近い軸受28の近傍としたことを特徴としている。
In installing the
プレート30の目的は、軸受28、29が破損した場合に、翼車24とスクロール27の接触を防止することである。
The purpose of the
軸受は2箇所あるが、翼車24、スクロール27から遠い位置の軸受29が破損しても、より近い位置の軸受28により間隙31はある程度、維持することができる。
Although there are two bearings, even if the
しかし近い位置の軸受28が破損した場合、遠い位置の軸受29では間隙31を維持することは困難である。そのため、プレート30の配置としては、最も翼車24に距離が近い軸受28の近傍とすることで、より有効に機能させることが可能となる。
However, when the bearing 28 in the near position is damaged, it is difficult to maintain the
(実施の形態2)
本発明の第2の実施の形態に関するガスレーザ発振装置について図2をもとに説明する。図2は本実施の形態にかかるガスレーザ発振装置の送風手段13の構成図である。
(Embodiment 2)
A gas laser oscillation apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a configuration diagram of the air blowing means 13 of the gas laser oscillation apparatus according to the present embodiment.
数万RPMのように高速で回転するためには、回転中心周りの質量のバランスを平衡させることが必要である。通常、回転軸23には、その調整を行うための回転バランス体32が設けられている。
In order to rotate at a high speed like tens of thousands of RPM, it is necessary to balance the balance of mass around the center of rotation. Usually, the
回転バランス体32は、その目的上、回転軸23よりも外径が一回り大きく設計されている。そのため、前記プレート30の役割を、回転バランス体32に持たせることにより、プレート30を新たに追加する必要がなくなり、コストを低減させたガスレーザ発振装置を提供することが可能となる。
The
回転バランス体32は回転軸23に圧入される場合や、回転軸23と一体化される場合などがあるが、いずれの場合においても同様の効果を得ることが可能である。
The
(実施の形態3)
図3は本発明の実施の形態におけるガスレーザ加工機の構成図である。レーザビーム8を反射ミラー15によりトーチ17内部に具備された集光レンズ18まで誘導し、集光レンズ18により集光されたレーザビーム8を加工ワーク16に照射し、切断、溶接などの用途に用いている。
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a configuration diagram of the gas laser processing machine according to the embodiment of the present invention. The
加工ワーク16はテーブル19に搭載されており、動力20、21により集光レンズ18を移動させることにより、加工ワーク16を任意の形状に加工している。図2では集光レンズ18を動力20、21により移動させているが、テーブル19側に動力20、21を接続して移動させても同様の効果を得ることができる。
The processed
本発明によるガスレーザ発振装置およびガスレーザ加工機は、送風手段の回転軸に結合された軸受が劣化などにより破損した場合でも、回転軸の有する回転エネルギーによる送風手段内部の損傷を最小限度に抑制することが可能となりメンテ費用を低減でき、コストパフォーマンスの高いガスレーザ発振装置およびガスレーザ加工機として有用である。 The gas laser oscillating device and the gas laser processing machine according to the present invention suppress damage to the inside of the blowing means due to the rotational energy of the rotating shaft to a minimum even when the bearing coupled to the rotating shaft of the blowing means is damaged due to deterioration or the like. This makes it possible to reduce maintenance costs and is useful as a gas laser oscillator and gas laser processing machine with high cost performance.
1 放電管
2、3 電極
4 電源
5 放電空間
7 部分反射鏡
8 レーザビーム
9 レーザガス流
10 レーザガス流路
11、12 熱交換器
13 送風手段
14 レーザガス導入部
15 反射ミラー
16 加工ワーク
17 トーチ
18 集光レンズ
19 テーブル
20、21 動力
22 モータロータ
23 回転軸
24 翼車
25 ハウジング
26 モータステータ
27 スクロール
28 軸受
29 軸受
30 プレート
31 間隙
32 回転バランス体
33 保持体
34 バネ
35 フタ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記回転部は先端に翼車を設けた回転軸と前記回転軸に結合された1つ以上の軸受を備え、
前記非回転部は翼車に近接されて設けられているスクロール部と前記駆動手段および回転軸、軸受を保持するハウジング部により構成され、
前記翼車の回転により送風手段としてのポンプ動作を行う方法を有したレーザ発振装置であって、
前記回転軸と前記ハウジング部の空間距離を前記翼車と前記スクロール部の間隙以下としたことを特徴とするガスレーザ発振装置。 Discharge means for exciting a laser medium, blower means for blowing laser gas as a laser medium, and a laser gas circulation path connecting the discharge means and the blower means, the blower means rotating with a rotating part rotated by a drive means. Consists of non-rotating parts that do not perform,
The rotating part includes a rotating shaft provided with an impeller at a tip and one or more bearings coupled to the rotating shaft,
The non-rotating part is composed of a scroll part provided close to the impeller, the driving means, the rotating shaft, and a housing part that holds the bearing,
A laser oscillation device having a method of performing a pump operation as a blowing means by rotation of the impeller,
A gas laser oscillation device characterized in that a spatial distance between the rotating shaft and the housing portion is set to be equal to or smaller than a gap between the impeller and the scroll portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011135944A JP2013004826A (en) | 2011-06-20 | 2011-06-20 | Gas laser oscillation device and laser beam machine |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
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JP2015203339A (en) * | 2014-04-14 | 2015-11-16 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Gas laser oscillation apparatus |
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2011
- 2011-06-20 JP JP2011135944A patent/JP2013004826A/en not_active Withdrawn
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