(57)【要約】【課題】従来のレーザ装置やレーザ加工機において、シャフト２９と金属シール３６との間の隙間を流れるレーザガスは、そのまま真空ポンプより外部へ排気されるものであり、排気された分のレーザガスは別途別系統にてガス循環室に供給する必要があるが、レーザ発振装置およびレーザ加工機におけるレーザガスの単位時間当たりの消費量となり、ランニングコストの大きなウエイトを占めるため、如何にレーザガスの単位時間当たりの消費量を低減するかが、大きな課題となっていた。【解決手段】レーザ媒体を励起する放電手段と、レーザガスを送風する送風手段と、放電手段と送風手段との間のレーザガスの循環経路を形成するレーザガス経路とを備え、送風手段は先端に翼車部を設けたシャフト部と、シャフト部を回転させる駆動部と、翼車部と駆動部とを分離する隔壁部を有し、隔壁部の一部分はシャフト部より磨耗し易い材料で構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ媒体を励起する放電手段と、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との間のレーザガスの循環経路を形成するレーザガス経路とを備え、前記送風手段は先端に翼車部を設けたシャフト部と、前記シャフト部を回転させる駆動部と、翼車部と駆動部とを分離する隔壁部を有し、前記隔壁部の一部分はシャフト部より磨耗し易い材料で構成されたレーザ発振装置。
【請求項２】
隔壁部の一部は樹脂材料で構成された請求項１記載のレーザ発振装置。
【請求項３】
隔壁部の少なくともシャフト側の端部は樹脂部材である請求項１記載のレーザ発振装置。
【請求項４】
隔壁部の少なくともシャフト側の端部はテフロン（登録商標）材からなる請求項１から３のいずれかに記載のレーザ発振装置。
【請求項５】
シャフト部に対向した隔壁部の端部は、突起形状である請求項１から４のいずれかに記載のレーザ発振装置。
【請求項６】
シャフト部に対向した隔壁部の端部は、略Ｌ字型である請求項１から４のいずれかに記載のレーザ発振装置。
【請求項７】
シャフト部に対向した隔壁部の端部は、半円状になった請求項１から４のいずれかに記載のレーザ発振装置。
【請求項８】
シャフト部に対向した隔壁部とシャフト部の少なくとも一方の表面に、樹脂材料によるコーティングがなされた請求項１から７のいずれかに記載のレーザ発振装置。
【請求項９】
樹脂材料はテフロン（登録商標）である請求項８記載のレーザ発振装置。
【請求項１０】
シャフト部に対向した隔壁部は、複数の突起からなる請求項１から９のいずれかに記載のレーザ発振装置。
【請求項１１】
シャフト部と隔壁部とを接触させて取り付けた請求項１から１０のいずれかに記載のレーザ発振装置。
【請求項１２】
加工ワークを乗せる加工テーブルと、前記加工テーブルの移動とレーザ加工トーチの少なくとも一方を移動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する数値制御装置と、レーザ光を発生する請求項１から１１のいずれかに記載のレーザ発振装置とを備えたレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は遠心送風機を用いたレーザ発振装置およびレーザ加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図７に示すようなガスレーザ用送風機が用いられていた。以下、図を参照しながら説明する。
【０００３】
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５９のように吸入され、矢印８０のように２方向に分かれて遠心方向に吐出される。
【０００４】
シャフト５２は、ハウジング（循環路側ケーシング）５８の羽根車５１の回転を支持し、その両者は互いにナットで機械的に結合されている。シャフト５２には、その外周に沿ってロータ５３が焼きばめによって固定されている。そのロータ５３の外側には、ステータ５４が設けられている。
【０００５】
軸受け５５は、ハウジング５７とハウジング５８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。なお、５０はオイル通路である。
【０００６】
これをさらに詳細に示したのが図８で、これについて説明する。
【０００７】
図８において、シャフト５２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。
隔壁１２１は、軸受け５５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。
【０００８】
なお、５５は軸受けで、５０１は軸受け５５の内輪、６０は軸受けホルダで、６０ａは軸受けホルダ６０に形成された経路、６１は軸受けカバー、６２は排出経路、６３はリングホルダで、６３ａはリングホルダ６３に形成された経路、６５は環状溝である。
【０００９】
そして、前述のリング部材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（特許文献１参照）。
【００１０】
図９に従来の他のレーザ発振装置の概略構成の一例を示す。以下、図９を参照しながら従来のレーザ発振装置を説明する。
【００１１】
この図に於いて、１はガラスなどの誘電体よりなる放電管であり、２，３は放電管１周辺に設けられた電極である。４は電極２，３に接続された電源である。５は電極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は部分反射鏡である。８は部分反射鏡７より出力されるレーザビームである。矢印９はレーザガスの流れる方向を示している。１０はレーザガス流路であり、１１および１２は放電空間５における放電と遠心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機、１３はレーザガスを循環させるための送風手段である。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。
【００１２】
図１０は従来のレーザ加工機の概略構成の一例を示す。以下、図１０を参照しながら従来のレーザ加工機を説明する。
【００１３】
この図に於いて、レーザビーム８は、反射鏡１５にて反射され、ワーク１６近傍へ導かれる。レーザビーム８は、トーチ１７内部に備えられた集光レンズ１８によって高密度のエネルギビームに集光され、ワーク１６に照射され、加工が行われる。ワーク１６は加工テーブル１９上に固定されており、Ｘ軸モータ２０あるいはＹ軸モータ２１によって、トーチ１７はワーク１６に対して相対的に移動する事で、所定の形状の加工が行われる。
【００１４】
図１１にレーザ発振装置における遠心送風機周辺の構造を示す。
【００１５】
重力方向に対して、遠心送風機は、下側にモータステータ２２ｂが配置され、モータロータ２２ａは重力方向に対して鉛直方向に配置されている。モータロータ２２ａと結合したシャフト２９の先端に、翼車２３およびディヒューザ２４が備えられている。レーザガスは、吸入口２５から重力方向の上方向より吸入され、翼車２３の回転による遠心力によって運動エネルギを与えられ、その後、ディヒューザ２４によって、運動エネルギは圧力へと変換され、吸入口２５よりも約１．５倍程度の圧力となったガスは、吐出口２６より吐き出される。
【００１６】
送風機下部のモータが収納されたケーシング３１部分には、オイル２７が収納され、ベアリング２８の潤滑およびモータロータ２２ａの冷却を行っている。このオイルより発生したオイルミストが、翼車が循環させているレーザガス中に侵入するとレーザガスの純度が低下し、レーザ発振に大きな不具合をもたらすことになる。よってオイルミストのレーザガス循環部への侵入を抑制するため、隔壁部３０が設けられ、モータ室３４とガス循環室３５とを分離している。隔壁部とシャフトの間は数１０〜数１００μｍの隙間が設けられており、シャフトの回転を阻害しないような構成となっている。
【００１７】
上述のように、隔壁部には数１０〜数１００μｍの隙間があるため、真空拡散によりオイルミストが隙間を通って、モータ室からガス循環室へ侵入してしまう。これを防ぐため、真空ポンプ３２によって、モータ室より常時一定量のガスを排気し、ガス循環室よりモータ室の方が低圧になるように構成している。モータ室〜真空ポンプ間には電磁弁３３が備えられており、必要に応じて開閉を行っている。
【００１８】
隔壁部の詳細構造を図１２に示す。シャフト２９と金属シール３６との間には、数１０〜数１００μｍの隙間が設けられており、その隙間を常時一定量のレーザガスが流れている。この常時流れているレーザガスによって、モータ室３４からガス循環室３５へのオイルミストの侵入が防止出来る。
【００１９】
【特許文献１】
特開平８−３３５７３１号公報（第３−６頁、第１図，第３図）
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のレーザ装置やレーザ加工機において、シャフト２９と金属シール３６との間の隙間を流れるレーザガスは、そのまま真空ポンプより外部へ排気されるものであり、排気された分のレーザガスは別途別系統にてガス循環室に供給する必要がある。これがレーザ発振装置およびレーザ加工機におけるレーザガスの単位時間当たりの消費量となり、ランニングコストの大きなウエイトを占めるものである。よって如何にレーザガスの単位時間当たりの消費量を低減するかが、ランニングコスト低減の上で、大きな課題となっていた。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
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、レーザガスを送風する送風手段と、前記放電手段と送風手段との間のレーザガスの循環経路を形成するレーザガス経路とを備え、前記送風手段は先端に翼車部を設けたシャフト部と、前記シャフト部を回転させる駆動部と、翼車部と駆動部とを分離する隔壁部を有し、前記隔壁部の一部分はシャフトより磨耗しやすい材料で構成され、この材料は樹脂部材で、テフロン（登録商標）などからなる。
【００２２】
また、シャフト部に対向した隔壁部の端部は、突起形状であり、略Ｌ字型や半円状になっている。
【００２３】
また、上記のレーザ発振装置を設けたレーザ加工機である。
【００２４】
以上の構成により、特にガス消費量抑制によるランニングコスト低減や信頼性の高い装置を得ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面によって説明する。図１は本発明の実施の形態であり、隔壁部の詳細図である。
【００２６】
レーザ発振装置やレーザ加工機については従来と同様な構成であり、本発明のポイントであるシャフト部と隔壁部について、前述した内容や図示した内容などにも関連させて以下、詳細に説明する。
【００２７】
シャフトは従来の技術にも述べたが、通常はステンレスなどの材料で構成されており、本実施の形態では、シャフトに対して磨耗し易い材料、例えばテフロン（登録商標）などの樹脂材料で構成された隔壁を設けている。
【００２８】
図１に示す構成は、テフロン（登録商標）材３７ａが隔壁部３０ａとして配置されている。テフロン（登録商標）材３７ａはシャフト２９と接触した状態で、初期的には組み立てられている。
【００２９】
シャフト２９は基本的に軸ブレのないように組み立てられるが、どうしても数μｍ程度の偏心は発生し、シャフト２９が回転した際には、この偏心による回転の軌跡分も含め、初期的にテフロン（登録商標）材３７ａの接触部分は磨耗し、数μｍ程度の微小隙間が形成される。
【００３０】
テフロン（登録商標）などの樹脂材料は、金属であるシャフトに比べて磨耗し易い材料であるため、上記のような状態が発生する。ここで形成される数μｍ程度の微小隙間は、従来例に示される隔壁部の隙間数１０〜数１００μｍの隙間より、遥かに小さいため、モータ室とガス循環室との間の遮蔽効果は非常に大きく、隙間を通過し真空ポンプを介して外部へ排出されるレーザガス量も非常に低量で抑える事ができる。すなわち単位時間当たりのレーザガス消費量を低減出来、大幅なランニングコスト低減を図ることができる。
【００３１】
仮に従来構成において、シャフト２９と隔壁部３０ａとの間の隙間を数μｍ以下に抑えようとすると、シャフト２９および隔壁部３０ａのそれぞれの機械加工寸法精度を極めて微細レベルまで管理する必要があり、現実には非常に困難である。本実施の形態における考え方は、あえて最初からシャフト２９と隔壁部３０ａとを接触させた構造で組立てておき、シャフト２９に対して隔壁部３０ａを磨耗し易い材料としておくことで、シャフトの回転によるシャフト２９と隔壁部３０ａとの間の摩擦を利用して、隔壁部３０ａを必要最小限の削りしろで加工するということにある。
【００３２】
このことによって、シャフト２９と隔壁部３０ａとの間は、限りなくゼロに近い隙間を保った状態に構成されることになり、隙間を通過するレーザガスの流量を限りなく減らすことができる。
【００３３】
次にもう一つの効果に関して説明する。
【００３４】
隔壁部３０ａは金属製のシャフトと金属製の隔壁とで、数１０〜数１００μｍ程度の微小隙間を構成したものであり、場合によっては異物などが隙間に詰まり、シャフトの回転を阻害することがあった。
【００３５】
本実施の形態では隔壁部３０ａをテフロン（登録商標）などの樹脂材料で構成しているため、すべり性に優れ、異物の進入時に隙間が詰まるなどの不具合が発生する可能性を低減できる。本実施の形態では、シャフト２９と隔壁部３０ａとの隙間は、数μｍ程度で従来より極めて小さくなり、その寸法のみ着目すれば、異物などの侵入に対して、目詰まりなどが起き易くなる事が懸念されるが、実際には樹脂材料とくにテフロン（登録商標）を使用した場合、そのすべり性の良さ故、かえった目詰まりは発生しにくくなる。
【００３６】
図２に示す構成は、隔壁部３０ｂにテフロン（登録商標）材３７ｂを設けたものである。テフロン（登録商標）材３７ａに比べ、シャフト２９との接触部が２重になっており、モータ室とガス循環室との間の遮蔽効果をより一層向上させ、単位時間当たりのレーザガス消費量を低減出来、大幅なランニングコスト低減を図ることができる。
【００３７】
図３に示す構成は、隔壁部３０cにテフロン（登録商標）材３７cを設けたものである。テフロン（登録商標）材３７ａに比べ、シャフト２９との接触部が略Ｌ字に構成したもので、シャフトへの密着度が高いため、、モータ室とガス循環室との間の遮蔽効果が高く、ランニングコスト低減に大きな効果を発揮する構成である。
【００３８】
図４に示す構成は、隔壁部３０ｄにテフロン（登録商標）材３７ｄを設けたものである。テフロン（登録商標）材３７ａに比べ、シャフト２９との接触部が隔壁部の形状を半円形にしたもので、本形状においても上記の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００３９】
図５に示す構成は、隔壁部３０ｅにテフロン（登録商標）材３７ｅを設けたものである。隔壁部３０ｅが金属シール３０にテフロン（登録商標）の被膜３８がコーティングされたもので、シャフト２９との接触部がテフロン（登録商標）などの樹脂材料のコーティングを施したもので、前述の実施の形態に比べて隙間低減の効果は望めないが、異物などが侵入した際に備えたすべり性の向上効果は大きく、異物の進入時に隙間が詰まるなどの不具合が発生する可能性を低減できる。
【００４０】
図６に示す構成は、図５に示した上記の構成とは逆に、シャフト２９側に樹脂材料であるテフロン（登録商標）の被膜３８がコーティングされたものであり、図５に示した上記の構成と同様の効果がある。
【００４１】
次にレーザ加工機について説明する。
【００４２】
従来の技術で図８を用いて説明したが、加工ワーク１６を乗せる加工テーブル１９と、加工テーブル１９の移動とレーザ加工トーチ１７の少なくとも一方を移動するＸ軸モータ２０やＹ軸モータ２１などの駆動手段と、この駆動手段を制御する数値制御装置（図示せず）と、レーザ光８を集光レンズ１８を通過させてレーザを発生するレーザ加工機に、上述した実施の形態における各レーザ発振装置を構成とすることにより、ガス消費量抑制によるランニングコスト低減や長期に渡って安定して使用できる信頼性の高いレーザ加工機が得られる。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のレーザ発振装置およびレーザ加工機において、特にガス消費量抑制によるランニングコスト低減、および長期に渡って安定して使用できる信頼性の高い装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるレーザ発振装置の隔壁部の説明図
【図２】同実施の形態における第２のレーザ発振装置の隔壁部の説明図
【図３】同実施の形態における第３のレーザ発振装置の隔壁部の説明図
【図４】同実施の形態における第４のレーザ発振装置の隔壁部の説明図
【図５】同実施の形態における第５のレーザ発振装置の隔壁部の説明図
【図６】同実施の形態における第６のレーザ発振装置の隔壁部の説明図
【図７】従来のレーザ発振装置の説明図
【図８】従来のレーザ発振装置の詳細説明図
【図９】従来の他のレーザ発振装置の説明図
【図１０】従来のレーザ加工機の説明図
【図１１】一般的なレーザ発振装置における遠心送風機部の構造図
【図１２】従来のレーザ発振装置における隔壁部の説明図
【符号の説明】
９      レーザガスの流れる方向
１０    レーザガス流路
１３    遠心送風機
１９    加工テーブル
２０    Ｘ軸モータ
２１    Ｙ軸モータ
２２ａ  モータロータ部
２２ｂ  モータステータ部
２３    翼車
２９    シャフト
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ    隔壁部
３６    金属シール
３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ    テフロン（登録商標）材
３８    被膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004207467.tif 000008
【図７】
2004207467.tif 000009
【図８】
2004207467.tif 000010
【図９】
2004207467.tif 000011
【図１０】
2004207467.tif 000012
【図１１】
2004207467.tif 000013
【図１２】
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