WO1996039732A1

WO1996039732A1 - Soufflante pour lasers a gaz

Info

Publication number: WO1996039732A1
Application number: PCT/JP1996/001540
Authority: WO
Inventors: Norio Karube; Yasuyuki Morita; Kenji Nakahara; Kenji Mitsui
Original assignee: Fanuc Ltd
Priority date: 1995-06-06
Filing date: 1996-06-06
Publication date: 1996-12-12
Also published as: DE69614490D1; US5856992A; JPH08335731A; EP0779686A1; EP0779686B1; EP0779686A4; DE69614490T2

Description

明細書

ガスレーザ用送風機

技術分野

本発明は、ガスレーザ発振装置で使用するレーザガスを強制的に循環させて冷却器に送り込むためのガスレーザ用送風機に関し、特に、送風機の羽根車のシャフトを支持する軸受に供される潤滑剤が蒸気になったものや、そのシャフトを回転させるモー夕などから発生したガスなどがレーザガスの循環経路に侵入してレーザガスに混じらないように工夫したガスレーザ用送風機に関する。

背景技術

ガスレーザ発振装置として代表的な高速軸流型の炭酸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、 C N C (数値制御装置）と結合した C N C 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。

炭酸ガスレーザ発振装置では、注入電気工ネルギの約

2 0 %がレーザ光に変換され、残り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、ガスレーザ用送風きが用いられる。

図 6 はこのガスレーザ用送風機の一例として、オイル循環方式の縦型ガスレーザ用送風機の例を示すものである。ガスレーザ用送風機 1 0 0 において、羽根車 1 を固定しているシャフト 2 は上下方向に設置される。羽根車 1 が回転すると、レーザガスは、上流側の（すなわち、シャフト上方にある）冷却器（図示せず）から上流側循璟路 U をシャフト 2 の方向（矢印 9 の方向）に沿って通過して羽根車 1 の方に吸入され、それから羽根車 1 によつてシャフト軸心の方向と直交する方向（矢印 1 0の方向）に吐出され、下流側循環路 D を通過して下流側の冷却器（図示せず）に流入する。

羽根車 1 は、シャフト 2 の上端部に嵌合された後、シャフト 2 の上端をナヅト 7 で締め付けられることにより，シャフ卜 2 に固定的に結合される。シャフト 2 に固定された羽根車 1 は、レーザガスの循環路11、 D を画成する循環路側ケ一シング 8 に覆われた状態となる。

シャフト 2 の軸心方向中央部にはロータ 3が焼き嵌めによって固定されている。このロータ 3 はモータ側ケ一シング 1 2 によって覆われた状態にある。モ一夕側ケ一シング 1 2 で口一夕 3 に対向する部位にはステ一夕 4が固定されている。そして、このロータ 3 とステ一夕 4 とで高周波モータ 3 0 を構成している。その結果、羽根車 1 はこの高周波モータ 3 0 によって数万 R P Mの高速で回転させられる。

シャフト 2 は一対の軸受 5、 6 で機体に支承される。これら軸受けのうち、上方側の軸受け 5 はモータ側ケ一シング 1 2 と循環路側ケ一シング 8 との間の隔壁 1 2 1 に形成された連通孔 1 2 1 a に設けられている。また、下方側の軸受け 6 は後述するシャフト支持部 2 0 に取り付けられている。これら軸受け 5、 6 はそれぞれ、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。

シャフト 2 の内部には、その軸心方向に沿ってオイル通路 1 3 が設けられている。シャフト 2 の、軸受け 5 で支持される部位の近傍には、オイル通路 1 3 と外部とを連通する小口径のオイル出口 1 3 1 が複数個形成されてレヽる。

シャフト 2 の下端側には、外周がテ一パ状に形成ざれて先端（下方）に行く程細くなつたオイル吸い上げへッド 1 7 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へヅド 1 7 には、シャフ卜 2 内部のオイル通路 1 3 と連通するオイル通路 1 3が設けられており、シャフト 2 の下端には、オイル通路 1 3のオイル入口 1 3 0 が形成されている。

シャフト 2 の下端部の周り、すなわちモータ 3 0の直下には、オイル溜まり 1 8 が機体に固定されている。さらに、オイル吸い上げへヅド 1 7 の周りには、円筒状のシャフト支持部 2 0がオイル溜まり 1 8 に一体に固定されている。このオイル溜まり 1 8の底部開口（図示せず）はオイル通路 1 8 0の一端と接続し、そのオイル通路 1 8 0の他端はシャフト支持部 2 0の底辺部中央に設けられた貫通口 2 0 1 に連通している。そのため、オイル溜まり 1 8 内のオイルは、オイル通路 1 8 0および貫通口 2 0 1 を経由して、円筒状のシャフト支持部 2 0の内側に流入する。シャフト支持部 2 0の内側に流入したオイルは、さらに、オイル吸い上げへヅド 1 7下端のオイル入口 1 3 0からオイル通路 1 3 に入る。その結果、羽根車 1 の静止時には、オイル溜まり 1 8内のオイル、シャフト支持部 2 0 内のオイル、及びオイル通路 1 3 内のォィルは、すべて同一レベルに保持される。

円筒状のシャフト支持部 2 0の内側には、円筒状の軸受けスリーブ 2 1 が軸心方向に摺動可能に嵌合される。この軸受けスリーブ 2 1 は軸心に向かって所定長さ突出した突出部分 2 1 0 を有する。その突出部分 2 1 0の上端は軸受け 6の外輪に接し、その下端はスプリング 1 6 の自由端と接している。このスプリング 1 6の基端はシャフト支持部 2 0の底部に固定されている。したがって、このスプリング 1 6 の弾性は、まず、軸受スリーブ 2 1 を上方に押し上げる力として作用し、その結果、その力が軸受け 6、シャフト 2、軸受け 5 と順次伝わる。その結果、シャフト 2 を支承する軸受 5および 6はスプリング 1 6 によって予圧を与えられた状態に保持される。モータ側ケ一シング 1 2 で乇一夕 3 0 を構成するステ —夕 4 の外周りの部位には、シャフト 2 の軸心方向に沿つて延びるオイル戻り通路 1 5が設けられている。さらに、モータ側ケーシング 1 2 でオイル戻り通路 1 5が設けられた部位のさらに外周りには、オイル戻り通路 1 5 に沿って延びる冷却用水路 1 9が設けられている。

オイル吸い上げへッド 1 7 内部のオイル通路 1 3 に入つているオイルは、羽根車 1 を取り付けているシャフト 2 の回転に伴う遠心力によって、オイル通路 1 3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、シャクト 2 内部のオイル通路 1 3 を通過してオイル出口 1 3 1 から放出される。放出されたオイルの一部は軸受け 5 に供給され、その軸受け 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 1 5 を通ってオイル溜まり 1 8 に戻る。そして、オイル戻り通路 1 5 を通る際に冷却用水路 1 9 の冷却水によって冷却される。オイル溜まり 1 8 に戻ったオイルは、オイル溜まり 1 8の底部開口と連通するオイル通路 1 8 0 を通り、円筒状のシャフト支持部 2 0 の内側に流入する。それから、シャフト支持部 2 0 の内側に流入したオイルは、さらに、オイル吸い上げへヅド 1 7 下端のオイル入口 1 3 0からオイル通路 1 3 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。ところで、モータ側ケ一シング 1 2 内では、軸受け 6 に供せられる潤滑剤が蒸発したり、駆動用モ一夕 3 0から不純ガスを発生する。これら蒸気及びガスは軸受け 5 及びこの軸受け 5 を取り付けている隔壁 1 2 1 に形成された連通孔 1 2 1 a を通して循環路側ケ一シング 8 内に侵入して、循環経路を流れるレーザガスに混入する虞れがある。

これを詳しく説明すると、軸受け 5、 6 は高速回転するシャフト 2 を支承するものであるため、これら軸受け 5、 6 に供給すべき潤滑剤は特に高潤滑性のものでなけ. ればならない。そのため、通常の高真空装置の中で使用される、蒸気圧が極端に低い潤滑剤は、潤滑性が乏しいためにこれを使用することができない。その結果、軸受け 5、 6 に供される潤滑剤は蒸気圧の低いものを選択しているものの.蒸気になり易い。

一方、高速回転するシャフト 2 は隔壁 1 2 1 を貫通してモータ側ケ一シング 1 2 内と循環路側ケ一シング 8 内との双方に位置しているので、モ一夕側ケ一シング 1 2 と循環路側ケ一シング 8 とを完全に隔離することはできなかった。このため、軸受け 5、 6 に供された高潤滑性の潤滑剤そのものの蒸気や、乇一夕 3 0 から発生するガスが、隔壁 1 2 1 に形成された連通孔 1 2 l a を通って循環路側ケ一シング 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、潤滑剤そのものが、隔壁 1 2 1 のわずかな間隙を通って循環路側ケ一シング 8 に侵入することもあった。

その結果、レーザガスはこれらのガス、蒸気で汚染されて、レーザ出力低下の一因となっていた。また、これらモ一タ側ケ一シング 1 2 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。

そこで、これらの問題に対処すべく、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卜の増大を招いていた。

また、モー夕側ケーシング 1 2 と循環路側ケ一シング 8 とを分ける隔壁 1 2 1 に設ける軸受け設置用の連通孔 1 2 1 a をできるだけ狭くする方法が考えられるが、加ェ精度の限界ゃ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。

さらに、潤滑剤が直接循環路側ケ一シング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があるが、同じく、加工精度の限界により挿通孔を狭くできず、潤滑剤が蒸気となったものやモー夕 3 0 から発生したガスの遮閉にはほとんど効果が無かった。

さらにまた、乇一夕側ケ一シング 1 2 と循環路側ケ一シング 8 との間のシーリングに、接触式のメカ二カルシ —ル等のシール手段を用いた例もあるが、摺動面での磨耗ゃ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。

発明の開示

本発明の目的は、ガスレーザ発振装置で使用するレーザガスを強制的に循環させて冷却器に送り込むためのガスレ一ザ用送風機において、この送風器を構成する要素のところから発生したガスや蒸気などがレーザガスの循璟経路に侵入してレーザガスに温じることを有効に防止するシール手段を講じたガスレーザ用送風機を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、レーザガスの循環路を構成している循環路側ケ一シングと、上記循環路側ケ一シングと隔壁をもって隔てられたモ一夕側ハウジングと、上記隔壁を貫通し、循環路側ケ一シング側にでた部分は羽根車が取り付けられ、また、上記モー夕側ハウジング側に出た部分は電動機出力軸と一体のまたはそれに連結されているシャフトと、上記隔壁で上記シャフトが貫通する部位に設けられた、該シャフト支持用の軸受けとを含む、ガスレーザ発振装置で使用するレーザガスを強制的に循環させるガスレーザ送風器において、外周に所定深さで所定幅の環状溝が 1つまたはそれ以上形成された中間部材のその中央の軸心方向に形成された貫通孔に上記シャフ卜を通して、その中間部材の軸心方向端面の一方が上記羽根車に、他方が上記軸受けの内輪にそれぞれ接するようにし、上記中間部材の環状溝にはリングを装着し、さらに、上記隔壁の一部を構成するリングホルダを、その内壁が上記中間部材の環状溝に装着されたリングと常時接触するように、配設することにより、上記乇一夕側ケーシング内からのガス及び蒸気などの不純物資は上記隔壁を通って循環路側ケ一シング内に侵入することを上記環状溝に係合した上記リングによつて阻止している。

以上のように、本発明によれば、ガスレーザ送風器において、循環路側ケ一シングとモ一夕側ケーシングを分ける隔壁を貫通する羽根車のシャフトを、該隔壁に設けた軸受けで支持する一方、その軸受けにはモー夕側ハウジング内で発生したガスや蒸気を循環路側ケ一シングに流入させることを有効に防止し得るシール手段を施してあるので、循環路を流れるガスレーザをこれらガスや蒸気で汚染してレーザ出力の低下を来すということが防止できる。

図面の簡単な説明

図 1 は本発明によるガスレーザ用送風機の要部の断面図であり、

図 2 は本発明によるガスレーザ用送風機が組み込まれる炭酸ガスレーザ発振装置の全体構成を示す図であり、図 3 は本発明によるガスレーザ用送風機の一部の断面図であり、

図 4 Aは本発明によるガスレーザ用風機で使用するリング部材が自由状態にあるときを示す図であり、図 4 B は図 4 Aのリング部材が本発明の用送風機に使用されてガスなどをシールしている状態にあるときを示す図であり、

図 5 は図 1 示した要部にさらに改良を加えたときの断面図であり、そして、

図 6 は従来技術に属するガスレーザ用送風機の構成を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

図 2 は本実施例のガスレーザ用送風機が組み込まれる炭酸ガスレーザ発振装置の全体構成を示す図である。図 2 において、放電管 7 1 の両端には、出力結合鏡 7 2 と全反射鏡 7 3 とからなる光共振器が設置されている。放電管 7 1 の外周上には一対の金属電極 7 4および 7 5 が取り付けられている。一方の金属電極 7 4 は接地され、他方の金属電極 7 5 は高周波電源 7 6 に接続されている。金属電極 7 4 および 7 5 の間には、高周波電源 7 6から高周波電圧が印加される。これによつて、放電管 7 1 内に高周波グロ一放電が発生し、レーザ励起が行われる。そのレーザ励起によって放電管 7 1 内には、レーザビーム 9 3 が生成され、その一部はレーザビーム 9 4 となつて出力結合鏡 7 2 から外部に取り出される。：

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 9 2 によって装置内部全体の気体がレーザガス循璟路 7 9 の一部から排気される。ついでバルブ 9 1 が開放になり所定流量のレーザガスがガスボンベ 9 0 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 9 2 の排気とガスボンベからのガスの補給が続き、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的に新鮮ガスに置換される。これによつて装置内のガス汚染は防止される。

炭酸ガスレーザでは、注入電気エネルギーの約 2 0 % 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。そのため、レーザガスは、循環路 7 9 内に設けられたガスレ一ザ用送風機 1 0 0 によって循環路 7 9 を循環させられる。

レーザガスは約 2 0 0 m Z s e c以上の流速で放電管

7 1 内を通過して図 2 の矢印で示す方向に流れ、送風器上流側の冷却器 7 8 に導かれる。この冷却器 7 8 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役割をもつ。そして、ガスレーザ用送風機 1 0 0 は、この冷却器 7 8 で冷却されたレーザガスを受け取りこれを圧縮する。圧縮されたレーザガスは、送風器下流側の冷却器 7 7 を通って放電管 7 1 に戻される。この冷却器 7 7 は、ガスレーザ用送風機 1 0 0 で圧縮されたレーザガスの圧縮熱を除去する役割をもつ。これ等の冷却器 7 7 および 7 8 は周知であるので詳細な説明は省略する。ガスレーザ用送風機 1 0 0 はインバ一夕（図示せず）で駆動される。このガスレーザ用送風機 1 0 0の回転数は通常数万 R P Mと高速回転となるので、インバー夕にはその回転数に応じた高周波インバ一夕が使用される。

図 3 は本実施例のガスレーザ用送風機 1 0 0の構成を示す断面図である。このガスレーザ用送風機 1 0 0の構成は先に図 6 を参照して説明した公知のガスレーザ用送風機 1 0 0の構成とはかなりの部分で類似しており、図 6 で示したガスレーザ用送風機 1 0 0の構成要素と同じまたは対応する構成要素には同じ図面参照番号を付してある。したがって、本実施例のガスレーザ用送風機 1 0 0の構成の説明については主として本発明の特徴部分のみにとどめる。

モータ側ケ一シング 1 2 には真空排気管 4 1の 1端が臨み、他端は真空排気装置 4 2 に連接している。そのため、循璟路側ケ一シング 8側からモータ側ケーシング 1 2 内に侵入したレーザガスはこの真空排気装置 4 2 を作動することによって機外に排出される。なお、この真空排気装置 4 2 はレーザ装置に組み込まれた真空ポンプ 9 2 (図 2参照）とは別の装置であるが、この真空ポンプ 9 に真空排気装置 4 2 としての役割も兼ねさせてもよい。そうすれば、ガスレーザ装置の製造コストを低減でぎる。

次に、ガスレーザ用送風機 1 0 0の羽根車 1 を取り付けたシャフ卜 2 の支持のための上側の軸受け 5 に関連する構成を図 1 を参照して説明する。

この軸受け 5 は循環路側ケ一シング 8 とモ一夕側ハウジング 1 2 とを分ける隔壁 1 2 1 の貫通孔とシャフト 2 との間に設けられている。隔壁 1 2 1 をこの軸受け 5 を介して上下に貫通しているシャフト 2の、循環路側ケ一シング 8 内に位置する部分は、中間部材 6 6 の中央に形成された軸心方向に延びる貫通孔を通り抜けている。この中間部材 6 6 の外周には、所定深さで所定幅の 1本または 2以上の本数の環状溝 6 5が形成されている。図 1 の例では 2本の環状溝 6 5 1、 6 5 2が形成されている _c 中央の貫通孔にシャフト 2が挿通した状態の中間部材 6 6 は、図 1 に示されるように、その上端面が羽根車 1 に、下端面が軸受け 5 の内輪 5 0 1 の上端面にそれぞれ接する。そこで、シャフト 2 の上端のネジ溝に係合されるナット 7 (図 3参照）を締め付けると、この中間部材 6 6 は、羽根車 1 と軸受け 5 との間に締め付けられた状態に保持され、シャフト 2 の回転に伴って、羽根車 1 及び軸受け 5 の内輪 5 0 1 と一緒に回転する。

中間部材 6 6 の上端面で中央の貫通孔の縁には 0 リング溝 6 7 が形成されていて、ここに O リング 6 8が配置されている。この O リング 6 8 は、軸受け 5 及び軸受け 6 に供給した潤滑剤の蒸気が中間部材 6 6 の中央貫通孔とシャフト 2 のわずかな隙間を通して循環路側ケ一シング 8 内へ侵入するのを防止する役目を果たしている。

循璟路側ケ一シング 8 とモー夕側ケーシング 1 2 との境界をなす隔壁 1 2 1 は軸受けホルダ 6 0 とリングホルダ 6 3 とを含む。軸受けホルダ 6 0 は軸受け 5 を保持している。一方、リングホルダ 6 3 は所定の厚さで中央に所定の大きさの内径の貫通穴が形成されている。このリングホルダ 6 3 は、送風器に組み立てられて隔壁 1 2 1 の一部を構成するときはその貫通穴の中心がシャフ卜 2 の軸心と一致し、貫通穴を構成する内壁は、シャフト 2 に係合した中間部材 6 6の外周面と所定の距離を隔てて対向する。

中間部材 6 6 の環状溝 6 5 ( 6 5 1, 6 5 2 ) のそれそれには、図 4 Aに示す形状のリング 6 4 ( 6 4 1、 6 4 2 ) が入る。リング 6 4 には切欠 6 4 aがされていて、外力が加えらてないときのリング 6 4は、図 4 Aに示すように、完全な円の形態ではなく、切欠きの大きさ L 1 3 m mである。このリング 6 4を中間部材 6 6の環状溝 6 5 に嵌合した状態では、リング 6 4の内周面と環状溝 6 5 の底面との間にかなりの隙間ができ、リング 6 4 の大部分が環状溝 6 5 の外にでる。

ところが、リング 6 4が、図 1 に示されるように、中間部材 6 6の環状溝 6 5 とリングホルダ 6 3 との間におかれると、リング 6 4の形態はリングホルダ 6 3の内壁によって制限されて、その結果、切欠き 6 4 aの大きさは L 1 よりかなり小さい L 2 ( = 0. 2 m m以下；好ましくは 0. 1 m m ) となり、完全な円に近くなる。

上記リング 6 4はステンレス系の焼結金属でできている。上記リング 6 4の厚さは、これを受け入れた環状溝との軸心方向における隙間が 0. 3 m m以下となるように設計されている。

装着時のリング 6 4の切欠きの隙間の大きさ L 2は、リング 6 4 と環状溝 6 5の軸心方向での隙間の大きさと同様、大変重要である。なぜならモ一夕側ケーシング 1 2からの不純物質は、この切欠きを通って循環路側ケ一シング 8側に侵入するからである。

さらに、図 1 に示すように、中間部材 6 6 に環状溝 6 5 を 2列形成し、これら環状溝 6 5 1、 6 5 2のそれぞれにおいて、図 4 Aのようなリング 6 4 1、 6 4 2 を互いに切欠き 6 4 aの位置をずらして配置させれば、モータ側ケ一シング 1 2 内のガス、蒸気は、リング 6 4 1、 6 4 2の切欠きを通って循環路側ケ一シング内に入ることとは極めてまれになる。このリング 6 4 1、 6 4 2の切欠き 6 4 aの位置の相互ずらし量は角度にして 3 0 ° 以上が望ましく、最も好ましいのは 1 8 0 ° である。

中間部材 6 6 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、環状溝 6 5等の加工時での中間部材 6 6のマグネヅトチヤヅクを可能にするためである。一般に、マグネヅトチヤヅクによりヮークを固定した加工は段取り時間を短くできしかも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。さらに中間部材 6 6 は、溝 6 5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の温度変化によりリング 6 4 と璟状溝 6 5が接した場合でも、十分な耐摩耗性を確保するためである。窒化処理により環状溝 6 5 の表面硬度は ( ビヅカース硬度で） H v 8 0 0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。

さらに、中間部材 6 6 は、加工時のマグネヅトチヤヅキングや、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 1 0ガウス以下に脱磁してある。これは万一環状溝 6 5 とリング 6 4 とが接触して磨耗粉を発生した場合や、潤滑剤中に磁性体の異物が存在した場合に、これ等が中間部材 6 6の磁力によって環状溝 6 5付近に集まり、環状溝 6 5 とリング 6 4 との隙間に嚙み込まれることを防止するためである。

環状溝 6 5 内のリング 6 4の外周面はリングホルダ 6 3の内壁に常時接触して、その切欠き 6 4 aの隙間が L 1 (図 4 A ) から L 2 (図 4 B ) に狭められている。そのため、リング 6 4 は、それ自身の弾性により、切欠の隙間が L 2から L 1 に向けて大きくなるような反力が働いて、リングホルダ 6 3の内壁を常に押し付けており、接触面の摩擦により自身をリングホルダ 6 3内に支持している。ただし、リング 6 4は、軸心方向にはなんら固定されていないので、環状溝 6 5の幅方向隙間の範囲内で自由に移動する事ができる。

ガスレーザ用送風器 1 0 0が作動して、羽根車 1のシャフト 2が回転し、中間部材 6 6 が回転するとき、リング 6 4 は環状溝 6 5 の内壁面と常時接触することはない _c なぜなら、リング 6 4 の厚さは前述のように環状溝 6 5 の幅より小さいため、璟状溝 6 5 とリング 6 4 との間に軸心方向にある大きさの隙間ができ、さらに、リング 6 4の外周面がリングホルダ 6 3の内壁と接触している状態では、リング 6 4 と環状溝 6 5 との間に半径方向にある大きさの隙間ができるからである。ただし、中間部材 6 6 の回転中にリング 6 4が環状溝 6 5 の内壁と接触しても、リング 6 4 はその反動により接触したと反対の方向に自動的に移動されるので、すぐ環状溝 6 4 と接触しない状態に復帰する。このリング 6 4の非接触状態への自動調整作用は、シャフト 2がその回転中に温度変化を受けて熱膨張により環状溝 6 5 の位置が軸心方向に多少ずれても、行われる。この自動調整作用があるため、シ —ル性能を決定する隙間の構成部品に必要以上の加工精度を要求する必要がない。

リング 6 4が環状溝 6 5 の内壁と接触すると微小磨耗粉が発生し、軸受け 5 の内部に侵入して軸受け 5 の転動面を傷つけ、軸受け 5 の寿命を低下させる。本実施例ではこれを防止するため、軸受けホルダ 6 0 に、軸受け 5 とリング 6 4 との間に突き出る軸受けカバー 6 1 がー体形成されている。この軸受けカバ一 6 1 はできるだけ完全に軸受け 5 を覆って、上方から落ちてくる微小磨耗粉が軸受け 5 の内部に侵入することを防止することが望ましい。しかし、実際に軸受けカバー 6 1 で軸受け 5 を完全に覆うことは周囲の構造上困難であるが、軸受け 5の内輪 5 0 1 と外輪 5 0 2 との間の開口部の軸心方向投影面積の少なくとも 5 0パーセントを覆えば実用的となる _c 7 0パーセントを覆えば微小磨耗粉の軸受け 5 内部の侵入をかなりな程度に防止することができる。

さらに、軸受けカバ一 6 1上に落ちた微小磨耗粉を機外に誘導するために、リングホルダ 6 3及び軸受けホルダ 6 0 にそれぞれ排出経路 6 2を形成している。この排出経路 6 2は、リングホルダ 6 3の下面で軸受けカバー 6 1 に対向する領域に形成した凹部とこの軸受けカバー 6 1 との間にできる第 1 の経路 6 3 aと、この第 1の絰路 6 3 a と連通する、軸受けホルダ 6 0 に軸心方向に形成された第 2 の経路 6 0 a とから成る。そこで、複数 ( 2本）あるリング 6 4のうち、一番下の、すなわち、軸受けカバ一 6 1 に最も近い方のリング 6 4 1 とそのリング 6 4 1 を装着している環状溝 6 5 1 との間から落ちた微小磨耗粉は、軸受けカバ一 6 1の先端上に載った後，第 1 の経路 6 3 a及び第 2の経路 6 0 aを通過してから機外に排出される。

この排出経路 6 2 は、潤滑剤や微小磨耗粉が速やかに通過し得るほどの断面積を持つ必要があり、本実施例では 2 m m ² 以上を得ている。また、軸受けカバ一 6 1 とそれに最も近いリング 6 4であるリング 6 4 1 との距離は 1. 5 m m以上離れていることが好ましい。さらに、循環路側ケ一シング 8 内のレーザガスの一部は、リング 6 4 と環状溝 6 5 の隙間を通り抜けてモ一夕側ケーシング 1 2 に向かうが、このガスは真空排気装置 4 2 により真空排気経路 4 1 を抜けて機外に放出される《このレーザガスの流れは、モータ側ケ一シング 1 2 内において発生したガス状の不純物質がリング 6 4 と環状溝 6 5 のわずかな軸心方向隙間ゃリング 6 4の切欠き 6 4 aでの隙間を通って循環路側ケ一シング 8 に流入する方向とは反対の方向となるので、かかる不純物質の循環路側ケ一シング 8 への侵入を妨げることとなる。

以上のように、循環路側ケ一シング 8 内のレーザガスの一部が真空排気装置 4 2 によって機外に排出されると、その排出された分だけ新たにレーザガスを循環経路に補給してやらなければならない。もっとも、リング 6 4 と環状溝 6 5 との隙間やリング 6 4の切欠き 6 4 aの幅は小さいため、真空排気装置 4 2 により機外に排出されてしまうレ一ザガスの量は極めて少ない。

さらに、リングホルダ 6 3 には、図 5 に示すように、リング 6 4 1 とリング 6 4 2 との間に開口するガス吹き出し通路 6 3 bが形成されている。そこで、新鮮ガスをこのガス吹き出し通路 6 3 b を通して送り込むと、上記開口からリング 6 4 1 とリング 6 4 2 との間に出たガスは、軸受け 5 の側のリング 6 4 1 とこのリング 6 4 1 を受け入れている溝 6 5 1 との隙間を通してモ一夕側ケ一シング 1 2 に供給され、真空排気装置 4 2 により排気される。このリング 6 4 1 と溝 6 5 1 との隙間を通して乇 —夕側ケ一シング 1 2 に供給される新鮮ガスは、モー夕側ハウジング 1 2側で発生したガス状の不純物質がリング 6 4 1 と溝 6 5 1 との隙間を通って循環路側ケ一シング 8へ侵入するのを妨げる働きをする。また、ガス吹き出し通路 6 3 b に送り込まれる新鮮ガスとしてレーザガスを用いると、リング 6 4 2 と環状溝 6 5 2 との間を抜けて循環路側ハウジング 8 に供給されるレーザガスは、循環路を通るレーザガスがモ一夕側ハウジング 1 2 に漏れて真空排気装置 4 2 により機外に排出されてしまった分の補給として利用される。

以上のように、本発明では、羽根車 1 のシャフト 2 とともに回転する部材（中間部材 6 6 ) に形成した環状溝 6 5 と、そのシャフト 2 を支持する軸受け 5の外輪を保持している部材（軸受けホルダ 6 0 ) に連接するリングホルダ 6 3 と、リング 6 4 との組み合わせによって、循環路側ケ一シングとモータ側ケーシングとの間のシーリングを行うシーリング機構を構成している。そして、このシーリング機構によるシーリングが有効に行われるためには、環状溝 6 5 とリング 6 4 との軸心方向隙間が前述したように 0. 3 m m以下というかなり狭い範囲に維持されることと、リング 6 4の切欠き 6 4 aの隙間が 0. 2 m m以下に維持されるおとだけが特に重要である, 軸方向の隙間は接触時（隙間ゼロ）の自動調整によって数 m〜 0. 3 m m になる。それ以外の要素の寸法精度はシーリング特性に大きな影響を与えない。したがって、全体から見ると、シーリング機構を構成する各要素は安価に製造する事が可能であるといえる。

環状溝 6 5 とリング 6 4 との軸心方向隙間を 0 . 3 m m という小さな値にとどめるのは、モータ側ケーシング 1 2 内における軸受け 6 に供給される潤滑剤、その潤滑剤が蒸気になったもの、さらに、モータから発生したガスなどの不純物が環状溝 6 5 とリング 6 4 との軸心方向隙間を抜けて循璟路ケ一シング 8 に流入しょうとするときの大きな抵抗となるようにするためである。なお、前述したように、リング 6 4 は環状溝 6 5 と自動調整により数！!！〜 0 . 3 m mの隙間を常に有するので、ガスレ —ザ用送風機 1 0 0 の運転時間によって磨耗等の問題が生じてくることはなく、したがって、シーリング効果が低下しない。

また、本実施例では、リング 6 4の一部に切り欠き 6 4 a を設けるようにしたので、リング 6 4 を弾性限界内で切り欠き 6 4 aの幅が広がるように変形させ、その中に中間部材 6 6 を挿入すれば、リング 6 4 は中間部材 6 6 の環状溝 6 4 に容易に装着するにことができる。また, 環状溝 6 4 に装着されたリング 6 4 はその外周面を弹性力によりリングホルダ 6 3 の内壁に向けて常時押しつけるように作用するので、リングとリングホルダ 6 3 とを接触を常時保持させるためにリングまたはリングホルダの加工に格別の注意は必要ではない。そのため、製造コストが低減できる。

さらに、リング 6 4 はその厚さを大きくしなくてもリングホルダ 6 3 との接触により有効にシ一リングを実現することができる。そのため、中間部材 6 6 の環状溝 6 5 の幅も小さくて済み、その結果、中間部材 6 6 の軸心方向長さを小さくでき、したがって、軸受け 5 から羽根車 1 の先端までの距離を短くできる。よって、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 < さらに、リング 6 4 は、リングホルダ 6 3の内壁に対して軸心方向に摺動可能であるので、環状溝 6 5 にリング 6 4 を装着した中間部材 6 6 をリングホルダ 6 3の中央に挿入するのに格別な配慮は必要ない。したがって、中間部材 6 6、リング 6 4及びリングホルダ 6 3 の組立は容易に行うことができる。

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、同様のシーリング効果が得られる。また、潤滑剤を使用しない方式でも、モー夕等からのアウトガスに対して十分なシーリング効果が得られる。

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. 軸心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、循環路側ケ一シングと乇一夕側ケ一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、循環路側ケ一シングとモー夕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心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が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、モー夕側ケ一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。

Claims

請求の範囲レーザガスの循環路を構成している循環路側ケ一シングと、上記循環路側ケ一シングと隔壁をもって隔てられたモー夕側ハウジングと、上記隔壁を貫通し、循環路側ケ一シング側にでた部分は羽根車が取り付けられ、また、上記モ一夕側ハウジング側に出た部分は電動機の出力軸と一体であるかまたはそれに連結されているシャフトと、上記隔壁で上記シャフ卜が貫通する部位に設けられた、該シャフト支持用の軸受けと、を含む、ガスレーザ発振装置で使用するレーザガスを強制的に循環させるガスレーザ送風器において、外周に所定深さで所定幅の環状溝が 1つまたはそれ以上形成された中間部材のその中央の軸心方向に形成された貫通孔に上記シャフトを通して、その中間部材の軸心方向端面の一方が上記羽根車に、他方が上記軸受けの内輪にそれぞれ接するようにし、上記中間部材の環状溝にはリングを装着し、さらに、上記隔壁の一部を構成するリングホルダを、その内壁が上記中間部材の環状溝に装着されたリングと常時接触するように、配設することにより、上記モ一夕側ケーシング内からのガス及び蒸気などの不純物資は上記隔壁を通って循環路 liケ一シング内に侵入することを、上記環状溝に係合した上記リングによって阻止したことを特徴とする、上記のガスレーザ送風機。上記中間部材の羽根車側端面の軸心寄りには、 0 リング配置のための〇リング溝が形成されている、請求の範囲第 1 項記載のガスレーザ送風機。上記中間部材は磁性体のステンレスを素材とする、請求の範囲第 1 項記載のガスレーザ送風機。. 上記中間部材は璟状溝を形成の後、窒化処理を施してある、請求の範囲第 1 項記載のガスレーザ送風機。. 上記中間部材は環状溝を形成の後、真空焼き入れを施してある、請求の範囲第 1項記載のガスレーザ送風機. 上記中間部材は組立前に脱磁処理を施してある、請求の範囲第 1 項記載のガスレーザ送風機。. 上記リングは組立前に脱磁処理を施してある、請求の範囲第 1 項記載のガスレーザ送風機。. 上記リングは、そのリングを受け入れる中間部材の溝との軸心方向の隙間が 0 . 3 ミリメートル以下とされている、請求の範囲第 1 項記載のガスレーザ送風機 c . 上記リングは、ステンレス系の焼結金属からできている、請求の範囲第 1項記載のガスレーザ送風襪。 0 . 上記リングはその一部に切欠きを有するもので、自由状態での切欠きの幅は大きいが、送風機に組み込まれるとその幅は小さくなつてリン自身の外周を広げようとする弾性力がはたらくように構成されている，請求の範囲第 1 項記載のガスレーザ送風機。

1 . 上記リングの自由状態での切欠きの隙間は約 1 ミリメ一トルに、また、送風機に組み込まれたときの幅は 0 . 2 ミリメートル以下になるように構成されている、請求の範囲第 1 0項記載のガスレーザ送風機。

1 2 . 上記中間部材には環状溝が 2本形成され、各環状溝に係合されるリングはそれぞれ一部に切欠きを有するものであり、しかも、これらリングは環状溝に係合されたときにはそれらの切欠きの位置が互いにずれた状態におかれる、請求の範囲第 1項記載のガスレーザ送風機。

1 3 . 上記切欠きのずれの角度は少なくとも 3 0 ° 以上である、請求の範囲第 1 2項記載のガスレーザ送風機 < 1 4 . 上記リングはその一部に切欠きを有するもので、自由状態での切欠きの幅は大きいが、送風機に組み込まれるとその幅は小さくなつてリング自身の外周を広げようとする弾性力がはたらくように構成され、一方, 上記リングホルダは、上記環状溝と同心の内周面を有し、その内周面で上記弾性力がはたらくリングを受け止めるが、その内周面とリングとの軸心方向の摺動が可能なように配設されている、請求の範囲第 1 項記載のガスレーザ送風機。

1 5 . 上記隔壁の一部を構成して上記軸受けを取り付けている軸受けホルダには、上記軸受けとリングとの間に突き出て軸受けの少なくとも一部を覆う軸受けカバ —が形成されている、請求の範囲第 1 項記載のガスレ一ザ送風機。

1 6 . 上記リングホルダは、上記軸受けカバ一とそれにもっとも近い位置にあるリングとの間に第. 1 の経路が形成されるようにその一部が切欠かれ、さらに、この第 1 経路と連通すべく、上記軸受けホルダに第 2の経路が形成されることによって、これら互いに連通する第 1、第 2 の経路を潤滑剤や微小摩耗粉が通過し得る排出経路とした、請求の範囲第 1 5項記載のガスレーザ送風機。

1 7 . 上記第 2 の経路の断面積は 2平方ミリメ一トル前後とした、請求の範囲第 1 6項記載のガスレーザ送風趣

1 8 . 上記軸受けカバ一とそれにもつとも近い位置にあるリングとの間の距離は少なくとも 1 . 5 ミリメートルとした、請求の範囲第 1 6項記載のガスレーザ送風

1 9 . 上記モー夕側ケーシングには、他端を真空排気装置に連結された真空排気経路の他端が臨んでおり、この真空排気装置によって上記リングと環状溝との隙間を通って循環路側ケ一シングからモータ側ケーシングに侵入したレーザガスを機外に排気するようにした、請求の範囲第 1 項記載のガスレーザ送風機。

2 0 . 上記リングホルダにはリングとする面に開口するガス吹き出し通路が設けられており、ガス吹き出し通路を通ってその開口から抜け出たガスの少なくともその一部はリングと上記中間部材の璟状溝との隙間を通ってモ一夕側ケ一シングに侵入して、上記真空排気装置によって機外に排気される、請求の範囲第 1 9項記載のガスレーザ送風機。

1 . 上記ガス吹き出し通路を通るガスはレーザガスであって、該通路の開口を抜け出たレーザガスのうちその一部は、上記開口より循環路ケ一シング側にあるリングとそのリングが係合している上記中間部材の環状溝との隙間を通って循環路ケ一シングに供給されて、レーザ循環路への補給レーザガスとして利用される、請求の範囲第 1 9 項記載のガスレーザ送風機。