JPH08335731A - ガスレーザ用送風機 - Google Patents

ガスレーザ用送風機

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JPH08335731A
JPH08335731A JP7139515A JP13951595A JPH08335731A JP H08335731 A JPH08335731 A JP H08335731A JP 7139515 A JP7139515 A JP 7139515A JP 13951595 A JP13951595 A JP 13951595A JP H08335731 A JPH08335731 A JP H08335731A
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JP
Japan
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blower
gas
gas laser
ring
bearing
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Application number
JP7139515A
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English (en)
Inventor
Norio Karube
規夫 軽部
Yasuyuki Morita
泰之 森田
Kenji Nakahara
賢治 中原
Kenji Mitsui
賢治 三井
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Priority to DE69614490T priority patent/DE69614490T2/de
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Publication of JPH08335731A publication Critical patent/JPH08335731A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72Sealings
    • F16C33/76Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/80Labyrinth sealings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08Sealings
    • F04D29/10Shaft sealings
    • F04D29/102Shaft sealings especially adapted for elastic fluid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08Sealings
    • F04D29/10Shaft sealings
    • F04D29/12Shaft sealings using sealing-rings
    • F04D29/122Shaft sealings using sealing-rings especially adapted for elastic fluid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C37/00Cooling of bearings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/036Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 必要な信頼性と寿命を確保し、組立性に優れ
て安価でありながら、モータ側ケーシングから羽根車側
ケーシング内に流入するレーザ発振に有害な物質の量を
確実に低減することができるようにする。 【構成】 シャフト2に中間部材66が挿入され、この
中間部材66に2本の溝651,652が形成されてい
る。羽根車1、中間部材66および軸受け5は、軸端ナ
ット7で共締めされて固定されている。リングホルダ6
3の内周には、リング部材64として、2個のリング6
41,642が挿入されている。リング641,642
は、それぞれ中間部材66の溝651,652との軸方
向の隙間が0.3mm以下となるように溝651,65
2に嵌合している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガスレーザ装置のレーザ
ガスを強制的に循環させるガスレーザ用送風機に関し、
特に先端に羽根車が設けられたシャフトを軸受けにより
回転自在に支持し、羽根車を高速回転することによりレ
ーザガスを強制循環させるガスレーザ用送風機に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の技術を代表的なガスレーザ装置で
ある高速軸流型炭酸ガスレーザ装置を例にして説明す
る。
【0003】最近の高速軸流型の炭酸ガスレーザ装置
(CO2 ガスレーザ発振装置)は、コンパクトで高出力
が得られ、レーザビームの品質もよく、金属材料や非金
属材料の切断、金属材料等の溶接といったレーザ加工に
広く利用されるようになってきている。特に、CNC
(数値制御装置)と結合したCNCレーザ加工機とし
て、複雑な形状を高速かつ高精度で切断する分野におい
て急速に発展しつつある。
【0004】炭酸ガスレーザ装置では、注入電気エネル
ギの約20%がレーザ光に変換され、他はレーザガスの
加熱に消費される。一方、レーザ発振利得は、レーザガ
スの温度が上昇するにつれて低下してしまう。したがっ
て、発振効率を上昇させるためには、レーザガスを強制
的に冷却し、レーザガス温度をできるだけ低くしてやる
必要がある。そこで、高速軸流型の炭酸ガスレーザ装置
では、レーザガスを装置内で強制的に循環させて冷却器
に送り込むべく、ガスレーザ用送風機が用いられる。
【0005】図6は従来のガスレーザ用送風機の構成を
示す図であり、ここでは、オイル潤滑方式の縦型ガスレ
ーザ用送風機の例を示す。図において、ガスレーザ用送
風機100は垂直に設置され、レーザガスは図示されて
いない上流側の冷却器から循環路を介して矢印9のよう
に吸入され、矢印10のように2方向に分かれて遠心方
向に吐出される。この2方向は、最終的に1つとなり図
示されていない下流側の冷却器に流入する。
【0006】ガスレーザ用送風機100を垂直に設置し
たことに伴い、シャフト2も垂直の状態となる。シャフ
ト2は、ハウジング(循環路側ケーシング)8の羽根車
1の回転を支持し、その両者は互いにナット7で機械的
に結合されている。シャフト2には、その外周に沿って
ロータ3が焼きばめによって固定されている。そのロー
タ3の外側には、ステータ4が設けられている。このス
テータ4は、ハウジング(モータ側ケーシング)12に
固定され、ロータ3との間で高周波のモータ30を構成
している。羽根車1は、この高周波モータ30によっ
て、数万RPMの高速で回転させられる。
【0007】また、シャフト2の支持のためにモータ3
0の両側に一対の軸受け5および6が設けられている。
軸受け5および軸受け6としては、高速回転に耐え得る
ように、通常はアンギュラー型の玉軸受けが使用され
る。軸受け5は、ハウジング12とハウジング8との間
の隔壁121に形成された連通孔121aに設けられて
いる。
【0008】シャフト2の内部には、その軸方向に沿っ
てオイル通路13が設けられている。シャフト2の軸受
け5の近傍には、オイル通路13と外部とを連通する小
口径のオイル出口131が複数個設けられる。
【0009】シャフト2の下端側には、オイル吸い上げ
ヘッド17がシャフト2と一体に設けられている。この
オイル吸い上げヘッド17にもオイル通路13が貫通し
て設けられている。オイル吸い上げヘッド17は、外周
がテーパ状に形成されて先端に行く程細くなっており、
その先端には、オイル通路13のオイル入口130が形
成されている。
【0010】シャフト2の下端側でモータ30の直下に
は、オイル溜まり18が形成されている。また、シャフ
ト2の下端側およびオイル吸い上げヘッド17の回りに
は、オイル溜まり18と一体に円筒状のシャフト支持部
20が形成されている。オイル溜まり18の下部には、
オイル通路180が形成され、このオイル通路180は
シャフト支持部20の底辺部中央に設けられた貫通口2
01に連通している。オイル溜まり18内のオイルは、
オイル通路180および貫通口201を経由してシャフ
ト支持部20の円筒内側に入る。また、オイル入口13
0からオイル通路13に入る。その結果、静止時には、
オイル溜まり18内のオイルとシャフト支持部20内の
オイルとオイル通路13内のオイルとは、同一の高さに
保持される。
【0011】シャフト支持部20の内周面には、軸方向
に摺動可能なように軸受けスリーブ21が設けられる。
軸受けスリーブ21は突出部分210を有し、その突出
部分210の上端は軸受け6の外輪に接し、下端はスプ
リング16に接している。スプリング16は、ころがり
軸受5および6に予圧を与えるために設けられたもので
あり、シャフト支持部20の底辺側に固定されて軸受ス
リーブ21の突出部分210を押圧し、その押圧力は、
順に軸受け6の外輪、内輪、シャフト2、軸受け5の内
輪および外輪に伝わり、全体としてシャフト2をシャフ
ト支持部20とハウジング12の一部との間に支持す
る。
【0012】モータ30を構成するステータ4の外回り
のハウジング12には、そのステータ4の長手方向に沿
ってオイル戻り通路15が設けられている。さらに、そ
の外回りのハウジング12には、オイル戻り通路15に
沿って冷却用水路19が設けられている。
【0013】上記構成のガスレーザ用送風機100にお
いて、オイル吸い上げヘッド17内部のオイル通路13
に入っているオイルは、シャフト2の回転に伴う遠心力
によって、オイル通路13の内壁面に押し当てられる。
このとき、オイルには、その内壁面に沿ってオイルを押
し上げようとする方向の分力が作用する。その結果、オ
イルは急速に吸い上げられて、シャフト2内部のオイル
通路13を通過してオイル出口131から放出される。
その一部は、軸受け5に供給され、軸受け5の潤滑に使
用される。放出されたオイルは、オイル戻り通路15を
通ってオイル溜まり18に戻る。そして、オイル戻り通
路15を通る際に冷却用水路19の冷却水によって冷却
される。オイル溜まり18に戻ったオイルは、オイル溜
まり18の下部に設けられたオイル通路180および貫
通口201を経由して再度シャフト支持部20の内部に
入る。このように、オイルは、シャフト2が回転してい
るときは、常に循環している。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ハウジング
12内には、その構造上、軸受けの潤滑材や駆動用モー
タ30が配置され、これらは大量の不純ガスを発生し
て、軸受け5から連通孔121aを通してハウジング8
内に侵入する恐れがある。特に潤滑材は、高速回転する
軸受け5,6への潤滑性を最大限に考慮して選択しなけ
ればならないため、通常の真空装置の中で使用される蒸
気圧が低い潤滑材を使用することができない。これは、
一般に蒸気圧の低い潤滑材は、潤滑性が乏しいためであ
る。
【0015】しかし、従来の技術では、高速で回転する
シャフト2のためにハウジング12内とハウジング8と
を厳密に分離することが不可能であった。このため、ハ
ウジング12内のモータ30から発生するアウトガス
や、潤滑材そのものの蒸気は、連通孔121aを通して
ハウジング8内に流入し、レーザガスの循環路に侵入す
る。極端な場合には、潤滑材そのものが、わずかな間隙
を通してハウジング8に侵入することもあった。このた
め、レーザガスは汚染され、レーザ出力低下の一因とな
っていた。また、これらハウジング12内からレーザガ
スの循環路へ侵入した物質が、光共振器を構成する出力
結合鏡や全反射鏡等の光学部品に堆積して、レーザ出力
低下や光学部品の破損等を招いていた。また、これらの
問題は、オイル潤滑方式のレーザガス送風機に限らず、
グリース潤滑や、その他の潤滑方式にも生じている。
【0016】従来はこれらの問題に対して、レーザガス
の循環路内のレーザガスの引き抜きと補給の量を増す方
法をとっていたが、レーザ発振装置のランニングコスト
の増大を招いていた。
【0017】また、ハウジング12とハウジング8の間
の連通孔121aをできるだけ狭くする方法もあるが、
加工精度の限界やコストをいたずらに増加させる等の問
題があり、その効果も不十分なものだった。
【0018】さらに、潤滑材が直接ハウジング8に入る
のを防ぐために、シャフト2に円板状のオイル切りを設
けている例もあるが、潤滑材蒸気やモータ30からのア
ウトガスにはほとんど効果が無かった。
【0019】さらにまた、積極的にハウジング12とハ
ウジング8の間に接触式のメカニカルシール等を用いた
例もあるが、摺動面での磨耗や摩擦熱のために信頼性が
極めて乏しく、必要とされる寿命もないため、実用に耐
えるものではなかった。
【0020】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、必要な信頼性と寿命を確保し、組立性に優れ
て安価でありながら、モータ側ケーシングから羽根車側
ケーシング内に流入するレーザ発振に有害な物質の量を
確実に低減することのできるガスレーザ用送風機を提供
することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、ガスレーザ装置のレーザガスを強制的に
循環させるガスレーザ用送風機において、前記レーザガ
スの循環路と連通する循環路側ケーシングと、シャフト
の先端部が隔壁に形成された連通孔を介して前記循環路
側ケーシング内に挿入されるモータと、前記モータの本
体部を収納するモータ側ケーシングと、前記循環路側ケ
ーシング内に挿入されたシャフトの先端に取り付けられ
る羽根車と、前記連通孔において前記シャフトを回転自
在に支持する軸受けと、前記軸受けと前記羽根車との間
の部分に前記シャフトの周方向に沿って形成される環状
溝と、前記連通孔の内壁に設けられ、軸方向に所定の隙
間を空けて前記環状溝内に嵌合するリング部材と、を有
することを特徴とするガスレーザ用送風機が提供され
る。
【0022】
【作用】レーザガスの循環路と連通する循環路側ケーシ
ング内には、モータのシャフトの先端部が隔壁に形成さ
れた連通孔を介して挿入される。モータの本体部は、モ
ータ側ケーシングに収納される。また、循環路側ケーシ
ング内に挿入されたシャフトの先端には、羽根車が取り
付けられる。軸受けは、連通孔においてシャフトを回転
自在に支持する。軸受けと羽根車との間の部分には、シ
ャフトの周方向に沿って環状溝が形成される。リング部
材は、連通孔の内壁に設けられ、軸方向に所定の隙間を
空けて環状溝内に嵌合する。
【0023】すなわち、循環路側ケーシングとモータ側
ケーシングとのシーリングは、リング部材と溝との軸方
向の隙間の精度のみによって行われる。
【0024】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図2は本実施例のガスレーザ用送風機が適用さ
れる炭酸ガスレーザ装置の全体構成を示す図である。図
において、放電管71の両端には、出力結合鏡72と全
反射鏡73とからなる光共振器が設置されている。放電
管71の外周上には、金属電極74および75が取りつ
けられている。金属電極74は接地され、金属電極75
は高周波電源76に接続されている。金属電極74およ
び75の間には、高周波電源76から高周波電圧が印加
される。これによって、放電管71内に高周波グロー放
電が発生し、レーザ励起が行われる。そのレーザ励起に
よって放電管71内には、レーザビーム93が生成さ
れ、その一部はレーザビーム94となって出力結合鏡7
2から外部に取り出される。
【0025】このような炭酸ガスレーザ装置を起動する
時には、必ず最初に真空ポンプ92によって装置内部全
体の気体がレーザガス循環路79の一部から排気され
る。ついでバルブ91が開放になり所定流量のレーザガ
スがガスボンベ90から導かれ、それにより装置内のガ
ス圧は規定値に達する。その後は真空ポンプ92の排気
とバルブ91の補給ガス導入が続き、装置内ガス圧は規
定値に保たれたまま、レーザガスの一部は継続して新鮮
ガスに置換される。これによって装置内のガス汚染は防
止される。
【0026】さらに図2では、レーザガス循環路79に
設けられたガスレーザ用送風機100によって、レーザ
ガスを装置内で循環している。この目的はレーザガスの
冷却にある。炭酸ガス(CO2 )レーザでは、注入電気
エネルギーの約20%がレーザ光に変換され、他はガス
加熱に消費される。ところが、理論的にはレーザ発振利
得は絶対温度Tの−(3/2) 乗に比例するので、発振効率
を上昇させるためには、レーザガスを強制的に冷却して
やる必要がある。
【0027】本装置では、レーザガスは約200m/s
ec以上の流速で放電管71内を通過して矢印で示す方
向に流れ、冷却器78に導かれる。冷却器78は主とし
て放電による加熱エネルギーをレーザガスから除去す
る。そして、ガスレーザ用送風機100は、冷却された
レーザガスを圧縮する。圧縮されたレーザガスは、冷却
器77を介して放電管71に導かれる。これは、ガスレ
ーザ用送風機100で圧縮されたレーザガスが放電管7
1に再度導かれる前に、その圧縮熱を冷却器77で除去
するためである。これらの冷却器77および78は、周
知であるので詳細な説明は省略する。
【0028】ガスレーザ用送風機100は、図示されて
いないインバータで駆動される。このガスレーザ用送風
機100の回転数は通常数万RPMと高速回転となるの
で、インバータにはその回転数に応じた高周波インバー
タが使用される。
【0029】図3は本実施例のガスレーザ用送風機10
0の構成を示す断面図である。なお、ここでは、図6に
示した従来のガスレーザ用送風機と同じ構成部分につい
ては同符号を付し、説明を省略する。ハウジング12に
は、ハウジング12内と連通する真空排気経路41が設
けられている。この真空排気経路41は、真空排気装置
42が取り付けられている。真空排気装置42は、ハウ
ジング12内のハウジング8側から浸入したレーザガス
を排気している。
【0030】図1は本実施例のガスレーザ用送風機10
0の上側の軸受け5付近の構成を示す断面図である。環
状溝65は羽根車1と軸受け5の間に位置し、本実施例
では、シャフト2に中間部材66が挿入され、この中間
部材66に環状溝として2本の溝651,652が形成
されている。中間部材66の中心には、シャフト2の外
径よりわずかに大きな穴があいており、その中心穴にシ
ャフト2が嵌め合わされている。中間部材66は、その
羽根車側の端面が羽根車1に、反対側の端面が軸受け5
の内輪501に直接接しており、羽根車1、中間部材6
6および軸受け5は、図3に示した軸端ナット7で共締
めされて固定されている。
【0031】中間部材66の羽根車側端面の内周部分に
は,Oリング溝67が形成されており、ここにはOリン
グ68が配置されている。このOリング68によって、
潤滑材が中間部材66の中心穴とシャフト2のわずかな
隙間を通してハウジング8内へ侵入するのを防止するこ
とができる。
【0032】中間部材66は、ここでは、磁性体のステ
ンレスを材料としている。これは、磁性体であることに
より、溝651,652等の加工時の中間部材66のマ
グネットチャックを可能にするためである。マグネット
チャックによりワークを固定した加工は、段取り時間が
短いにもかかわらず高い精度が得られる。一方、ステン
レスとすることにより、耐蝕性に優れる。また、中間部
材66は、溝651,652加工の後,窒化処理を施し
てある。これは組み立て直後の回転開始時や、シャフト
2の温度変化により後述のリング部材64と環状溝65
が接した場合でも、十分な耐磨耗性を確保するためであ
る。窒化処理により環状溝65の表面硬度はHv800
以上を確保している。また,窒化処理に代わって真空焼
き入れを施しても、ほぼ同様の効果を得る事ができる。
【0033】さらに,中間部材66は、加工時のマグネ
ットチャッキングや、その他の取り扱い方法により着磁
している可能性があるので、組み立て前に10ガウス以
下に脱磁してある。これは万一溝65とリング64が接
触して磨耗粉を発生した場合や、潤滑材中に磁性体の異
物が存在した場合に、これらが中間部材66の磁力によ
って環状溝65付近に集まり、微小なリング64との隙
間に噛み込む事を防止する目的である。
【0034】隔壁121は、軸受け5が取り付けられる
軸受けホルダ60と、リング64が取り付けられるリン
グホルダ63とから構成される。リングホルダ63の内
周には、リング部材64として、2個のリング641,
642が挿入されている。これらリング641,642
は、中間部材66と同様に、組み立て前に脱磁が行われ
ている。このようなリング641,642は、それぞれ
中間部材66の溝651,652との軸方向の隙間が
0.3mm以下となるように設計されている。
【0035】図4はリング部材64の構成を示す図であ
り、(A)は自由状態を示す図、(B)は装着時の状態
を示す図である。リング部材64は、ステンレス系の焼
結金属でできている。これは中間部材66と同様、耐食
性と耐磨耗性を確保する目的である。リング部材64
は、一部に切り欠き64aが形成されており、自由状態
での外径寸法が送風機に装着した状態の外径寸法より若
干大きめに制作されている。言い換えると自由状態での
切り欠き64aの周方向隙間L1は約1mmであり、送
風機に組み込んだ状態の周方向隙間L2は0.2mm以
下、好ましくは0.1mmになるよう製造されている。
【0036】装着時の周方向隙間L2は、リング部材6
4と環状溝65の軸方向隙間と同様大変重要である。な
ぜならハウジング12からの不純物質は、この周方向隙
間L2を通してもハウジング8へ侵入するからである。
実際は製造しやすさ、組み立てしやすさ、製造コスト等
を勘案しながらなるべく小さくするのが望ましい。
【0037】また、図1に示すように、本実施例では、
リング部材64、環状溝65として、2組のリング64
1,642と溝651,652を配置しているが、これ
らを配置する場合は、リング641,642の切り欠き
の角度方向位置に注意を払う事も同様の理由で重要であ
る。ハウジング12から不純物質が切り欠き部64aの
周方向隙間L2をとおってハウジング8侵入する場合,
隣合うリング641,642の互いの切り欠き64aが
角度方向に同じ位置にあるときがもっとも抵抗が小さ
い。換言すればもっとも不純物質がハウジング8に侵入
しやすい。したがって本実施例では2つのリング64
1,642の切り欠きの位置を少なくとも30°以上、
好ましくは180°ずらして組み込んである。
【0038】リング部材64は、環状溝65とほぼ同心
円上の内周面を有するリングホルダ63に、リング部材
64自身の外周を広げようとする弾性力で密着支持され
ている。ただし軸方向にはなんら固定されていないの
で、環状溝65との軸方向隙間の範囲内で自由に移動す
る事ができる。これにより、製造時には、環状溝65と
リング部材64との軸方向隙間の精度みのに注意するだ
けでよく、シャフト2や中間部材66、リングホルダ6
3の軸方向寸法精度に注意を払う必要は全くなくなる。
よって、各部品を極めて安価に製造する事が可能であ
る。
【0039】また、組立時にリング部材64と環状溝6
5が非接触になるような注意を払う必要 もない。なぜ
なら、 たとえ回転中に接触したとしてもその反動で、リ
ング部材64は環状溝65と接触したのと反対側へ速や
かに自動的に移動し、自ら非接触状態を作り出すからで
ある。これはシャフト2が回転中に温度変化を受けて、
熱膨張により環状溝65の軸方向位置が微妙に変化して
も同様で、リング部材64は自動的に非接触状態となる
ような軸方向位置へ移動する。
【0040】軸受けホルダ60には、軸受け5とリング
部材64の間に突き出る軸受けカバー61が形成されて
いる。軸受けカバー61は、リング部材64と環状溝6
5が接触した場合に発生する微小磨耗粉が軸受け内部に
侵入するのを防ぐために形成されている。これら磨耗粉
がもし軸受け5内部に侵入した場合は、軸受け5の転動
面を傷つけ軸受け寿命を低下させる。したがって軸受け
カバー61は、できる限り完全に軸受けを覆うことが望
ましい。ただし、構造上困難なことも多いため、本実施
例では、その構造上から軸受け5の内輪501と外輪5
02の開口部の軸方向投影面積の少なくとも50%、好
ましくは70%を覆うようにした。
【0041】さらに、軸受けカバー61にもっとも近い
リング641と軸受けカバー61との間には、排出経路
62を設けている。排出経路62は、リングホルダ63
に形成された経路63aと、軸受けホルダ60に形成さ
れた経路60aとが連通することにより形成されてい
る。排出経路62は、潤滑材や微小磨耗粉が軸受け5を
通らずに速やかに排出されるように、断面積が大きほう
が望ましい。本実施例では1mm2 以上とし、好ましく
は2mm2 程度がよい。また、このとき、軸受けカバー
61とリング641との距離は、1.5mm以上離れて
いることが好ましい。
【0042】さらに、本実施例では、図3で示したよう
に、真空排気経路41を介してハウジング12と真空排
気装置42を連結するようにした。真空排気装置42
は、リング部材64と環状溝65の隙間を通してハウジ
ング8から浸入するハウジング12内レーザガスを排気
している。これにより、リング部材64と環状溝65の
わずかな軸方向隙間や、リング部材64の周方向隙間L
2を通してハウジング12からハウジング8へ侵入する
不純物質の進行方向とは反対方向のレーザガスの流れを
生じさせる事ができる。よって、ハウジング8へ侵入し
ようとする不純物質をハウジング12へ押し戻す事がで
きる。
【0043】ハウジング12から真空排気されたレーザ
ガスを破棄すれば、同量の新レーザガスをレーザガス循
環経路に補給しなければならないが、リング64と溝6
5の軸方向隙間とリングの周方向隙間L2は極めて狭い
ため,この隙間を通して排気されるレーザガス量は多く
なり得ない。同様に新レーザガスの補給量も少ない。本
実施例のガスレーザ用送風機100で実験したところ、
5NL/hで十分な効果を得る事ができ,ガスレーザ装
置のランニングコストに与える影響はほとんどなかっ
た。なお、本実施例では、真空排気装置42をガスレー
ザ装置に組み込まれた真空ポンプ92とは別に設置した
が、1台の真空排気装置で兼用することにより、ガスレ
ーザ装置の製造コストを低減できる。
【0044】さらに、図5に示すように、リング641
とリング642の間に連通するガス吹き出し通路63b
をリングホルダ63に形成し、このガス吹き出し通路6
3bを介してレーザ出力に影響を与えないガスをバッフ
ァガスとして補給してもよい。これにより、真空排気装
置42と同様の効果を得る事ができる。また、この場
合、バッファガスとしてレーザガスを使用できる。ガス
吹き出し通路63bから吹き出される新レーザガスのう
ち半分の量は、羽根車側のリング642と溝652の隙
間を通してハウジング8に供給され、レーザガス循環経
路への補給レーザガスとして使用される。一方、残りの
半分のガスは、軸受け側のリング641と溝651の隙
間を通してハウジング12に供給され、真空排気装置4
2により排気される。
【0045】このように、本実施例では、環状溝65と
リング部材64とによってシーリングを行うようにした
ので、環状溝65とリング部材64との軸方向隙間の精
度のみを注意すればよく、シャフト2や中間部材66、
リングホルダ63の軸方向寸法精度に注意を払う必要は
全くなくなる。よって、各部品を極めて安価に製造する
事が可能である。
【0046】また、本実施例では、環状溝65とリング
部材64との軸方向の隙間を0.3mmと大変狭くした
ので、ハウジング12から発生する潤滑材、潤滑材の蒸
気、モータ30からのアウトガス等が、ハウジング8へ
侵入するときの抵抗が大変大きくなり、その結果レーザ
ガス循環経路79へ侵入する不純物の量が低下する。リ
ング64と溝65は接触していなので、当然、磨耗等の
問題はなく、信頼性は低下しない。
【0047】また、本実施例では、リング部材64の一
部に切り欠きを設けるようにしたので、リング64を装
着するときには、例えば、弾性限界内で内径を広げなが
ら中間部材66の外周面を挿入してリング641,64
2をそれぞれ溝651,652に嵌め、そのリング64
1,642が嵌められたままで中間部材66をシャフト
2に装着する。このとき、中間部材66をシャフト2に
装着した状態では、リング641,642は、リングホ
ルダ63の内壁に押され、周方向隙間L2だけ開いた状
態に保持される。
【0048】このように、環状溝65を有する1個の中
間部材66と、リング641,642とを設けるだけ
で、シール効果を発揮することができる。すなわち、リ
ング641,642の弾性力による径の可動範囲内で自
動的に寸法を調節することができる。このようなことか
らも、環状溝65の軸方向幅寸法、リング部材64の軸
方向幅寸法の管理が容易となる。よって、製造コストが
低減できる。また、軸方向の隙間を小さくすることがで
き、軸受け5から羽根車1の先端までの距離を短くでき
る。したがって、羽根車1の回転時の安定性や耐久性が
向上し、製品精度が高まる。
【0049】さらに、リング部材64は、リングホルダ
63の内壁に対して軸方向に摺動可能なので、リング部
材64や環状溝65を固定する部品の寸法精度を管理す
る必要や、組立時に非接触となるように調整する必要が
全くなくなる。よって、さらにリング部材64と環状溝
65の間隙寸法を小さくすることができる。これによ
り、いっそうの不純物のレーザガス循環経路への侵入量
を減らせるとともに、なおいっそう安価に製造できる。
【0050】なお本実施例では、オイル潤滑による送風
機の例を示したが、グリース潤滑など他の潤滑方法にお
いても、同様の効果が得られる。また、潤滑材を使用し
ない方式でも、モータ等からのアウトガスに対して同様
の効果が得られる。
【0051】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、軸受け
と羽根車との間の部分に、シャフトの周方向に沿って環
状溝を形成し、軸方向に所定の隙間を空けて環状溝内に
嵌合するリング部材を、循環路側ケーシングとモータ側
ケーシングとの間の隔壁に形成された連通孔の内壁に設
けるようにしたので、循環路側ケーシングとモータ側ケ
ーシングとの間のシーリングを、リング部材と溝との軸
方向の隙間の精度のみによって行うことができる。この
ため、その他の部分の寸法精度に注意することなく、必
要な信頼性と寿命を確保することができる。したがっ
て、組立性に優れて安価でありながら、モータ側ケーシ
ングから羽根車側ケーシング内に流入するレーザ発振に
有害な物質の量を確実に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例のガスレーザ用送風機の上側の軸受け
付近の構成を示す断面図である。
【図2】本実施例のガスレーザ用送風機が適用される炭
酸ガスレーザ装置の全体構成を示す図である。
【図3】本実施例のガスレーザ用送風機の構成を示す断
面図である。
【図4】リング部材の構成を示す図であり、(A)は自
由状態を示す図、(B)は装着時の状態を示す図であ
る。
【図5】ガス吹き出し通路を形成した場合の構成を示す
図である。
【図6】従来のガスレーザ用送風機の構成を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 羽根車 2 シャフト 5 軸受け 8 ハウジング(循環路側ケーシング) 12 ハウジング(モータ側ケーシング) 13 オイル通路 30 モータ 41 真空排気経路 42 真空排気装置 60 軸受けホルダ 61 軸受けカバー 62 排出経路 63 リングホルダ 64 リング部材 65 環状溝 66 中間部材 100 ガスレーザ用送風機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中原 賢治 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内 (72)発明者 三井 賢治 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスレーザ装置のレーザガスを強制的に
    循環させるガスレーザ用送風機において、 前記レーザガスの循環路と連通する循環路側ケーシング
    と、 シャフトの先端部が隔壁に形成された連通孔を介して前
    記循環路側ケーシング内に挿入されるモータと、 前記モータの本体部を収納するモータ側ケーシングと、 前記循環路側ケーシング内に挿入されたシャフトの先端
    に取り付けられる羽根車と、 前記連通孔において前記シャフトを回転自在に支持する
    軸受けと、 前記軸受けと前記羽根車との間の部分に前記シャフトの
    周方向に沿って形成される環状溝と、 前記連通孔の内壁に設けられ、軸方向に所定の隙間を空
    けて前記環状溝内に嵌合するリング部材と、 を有することを特徴とするガスレーザ用送風機。
  2. 【請求項2】 前記環状溝は、前記シャフトの外周面に
    直接形成されていることを特徴とする請求項1記載のガ
    スレーザ用送風機。
  3. 【請求項3】 前記環状溝は、前記シャフトの前記軸受
    けと前記羽根車との間の部分に装着される中間部材の外
    周面に形成されていることを特徴とする請求項1記載の
    ガスレーザ用送風機。
  4. 【請求項4】 前記中間部材は、磁性体の耐触金属であ
    ることを特徴とする請求項3記載のガスレーザ用送風
    機。
  5. 【請求項5】 前記中間部材の前記羽根車側の端面のシ
    ャフト側端部には、Oリング用の溝が形成されており、
    前記Oリング用の溝にOリングが嵌合された状態で中間
    部材が装着されていることを特徴とする請求項3記載の
    ガスレーザ用送風機。
  6. 【請求項6】 前記中間部材の一端面は前記羽根車の端
    面と直接接触し、他端面は、前記軸受けの内輪の端面と
    直接接触するように装着されていることを特徴とする請
    求項3記載のガスレーザ用送風機。
  7. 【請求項7】 前記中間部材は、真空焼き入れされてい
    ることを特徴とする請求項3記載のガスレーザ用送風
    機。
  8. 【請求項8】 前記中間部材は、窒化されていることを
    特徴とする請求項3記載のガスレーザ用送風機。
  9. 【請求項9】 前記中間部材は、10ガウス以下に脱磁
    処理されていることを特徴とする請求項3記載のガスレ
    ーザ用送風機。
  10. 【請求項10】 前記リング部材は、前記連通孔の内壁
    に密着保持されるように設けられていることを特徴とす
    る請求項1記載のガスレーザ用送風機。
  11. 【請求項11】 前記リング部材は、前記連通孔の内壁
    で前記軸方向に摺動可能に設けられていることを特徴と
    する請求項1記載のガスレーザ用送風機。
  12. 【請求項12】 前記リング部材は、前記連通孔の内壁
    よりも径が大きく形成されるとともに、一部に切り欠き
    が形成されていることを特徴とする請求項1記載のガス
    レーザ用送風機。
  13. 【請求項13】 前記切り欠きは、前記リング部材を前
    記連通孔の内壁に挿入した場合の周方向隙間が0.2m
    m以下となるように形成されていることを特徴とする請
    求項12記載のガスレーザ用送風機。
  14. 【請求項14】 前記環状溝および前記リング部材は、
    複数組設けられており、隣接する前記リング部材の切り
    欠きの位置は、互いに30°以上ズレていることを特徴
    とする請求項12記載のガスレーザ用送風機。
  15. 【請求項15】 前記リング部材は、焼結金属で形成さ
    れていることを特徴とする請求項1記載のガスレーザ用
    送風機。
  16. 【請求項16】 前記リング部材は、10ガウス以下に
    脱磁処理されていることを特徴とする請求項1記載のガ
    スレーザ用送風機。
  17. 【請求項17】 前記モータ側ケーシングには、真空排
    気通路を介して、真空排気装置が連結されていることを
    特徴とする請求項1記載のガスレーザ用送風機。
  18. 【請求項18】 前記軸受けと前記リングとの間には、
    前記軸受けの内輪と外輪との間の開口端面の面積の50
    %以上を覆う軸受けカバーが形成されていることを特徴
    とする請求項1記載のガスレーザ用送風機。
  19. 【請求項19】 前記軸受けカバーと前記リング部材
    は、軸方向の距離が1.5mm以上離れていることを特
    徴とする請求項18記載のガスレーザ用送風機。
  20. 【請求項20】 前記環状溝および前記リング部材は、
    複数組設けられており、隣接する何れかのリング部材の
    間からバッファガスを前記循環路側ケーシング内に供給
    するバッファガス供給路が形成されていることを特徴と
    する請求項1記載のガスレーザ用送風機。
  21. 【請求項21】 前記バッファガスは、ガスレーザ装置
    で使用されるレーザガスであることを特徴とする請求項
    20記載のガスレーザ用送風機。
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Effective date: 20020528