(57)【要約】【課題】ガスレーザ発振装置搭載の送風装置において、回転軸に結合された軸受の劣化・破損などにより、回転部の振れ回りが大きくなると送風装置が損傷を受け、被害が全体にまで及ぶ可能性がある。【解決手段】レーザガスを送風する送風装置において、回転部は先端に翼車部を設けた回転軸と、軸に結合された上部軸受および下部軸受と、回転軸の先端に設けた翼車を備え、回転部と非回転部の隙間のうち、最少寸法に設定した第１の狭隙間部と、前記第１の狭隙間部と同じまたは、第１の狭隙間部以外の少なくとも他の隙間に対しては小さな寸法に設定された第２の狭隙間部を設け、回転部と非回転部の間に上側軸受と下側軸受を設け、前記軸受の上下に前記第１の狭隙間部と前期第２の狭隙間部を配置し、軸受の上下二箇所の狭隙間部における接触時に生じるエネルギーを摩擦熱として吸収し、回転を停止させる。【選択図】図２
2017028212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ媒体を励起する放電部と、前記レーザ媒体であるレーザガスを送風する送風装置と、前記放電部と前記送風装置を接続するレーザガス循環経路を備え、
前記送風装置は駆動部によって回転を行う回転部と、回転を行わない非回転部から成り、
前記回転部はシャフトと、前記シャフトの先端に設けた翼車を備え、
前記回転部と前記非回転部の隙間のうち、最少寸法に設定した第１の狭隙間部と、
前記第１の狭隙間部と同じまたは、第１の狭隙間部以外の少なくとも他の隙間に対しては小さな寸法に設定された第２の狭隙間部を設け、
前記回転部と前記非回転部の間に、翼車側に近い第１の軸受と翼車側から遠い第２の軸受を設け、
前記第１の軸受の前記翼車側とその反対側のそれぞれに、前記第１の狭隙間部と前記第２の狭隙間部を配置したガスレーザ発振装置。
【請求項２】
前記回転部が、前記シャフトに嵌合して翼車を保持する翼車受けをさらに備え、
前記第１の狭隙間部または前記第２の狭隙間部の回転部側部材が前記翼車受けである請求項１に記載のガスレーザ発振装置。
【請求項３】
前記駆動部の非回転部側モータステータを保持するハウジング内部に、らせん状に配置した水冷部をさらに備え、
前記第１の狭隙間部と前記第２の狭隙間部の非回転部側部材が前記水冷部により水冷される請求項１または２に記載のガスレーザ発振装置。
【請求項４】
前記非回転部が、前記シャフトにより貫通されて前記第１の軸受を保持するベアリングホルダをさらに備え、
前記第１の狭隙間部と前記第２の狭隙間部の非回転部側部材が前記ベアリングホルダである請求項１から３のいずれかに記載のガスレーザ発振装置。
【請求項５】
前記第１の狭隙間部の回転部側部材をクロム系金属材料で、同じく非回転部側部材をステンレス系金属材料で形成し、
前記第２の狭隙間部の回転部側部材をステンレス系金属材料で、同じく非回転部側部材を銅系金属材料で形成した請求項１から４のいずれかに記載のガスレーザ発振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ媒質ガスを用いたレーザ発振装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軸流式ガスレーザ発振装置では、レーザ媒質となる炭酸ガス等の混合ガス（以下レーザガス）を流しながら圧縮し、レーザ発振装置に供給して共振させるようになっており、装置内にガス循環回路が構成されている。その循環回路の構成における一要素としてターボ翼を高速で回転させてガスを圧縮し、レーザ発振装置に供給するターボ型の送風装置が使用されている。
【０００３】
図を用いて特許文献に記載された従来の送風装置について説明する。図９は従来技術に係る送風装置の構成を示す断面図である。
【０００４】
この種のターボ型送風装置は、ハウジング内の上方にターボ翼が回転可能に配設され、レーザガスを圧縮して排出する機構を設けるとともに、下方にはこのターボ翼を高速回転駆動させるモータが配設されている。そして、このモータのロータとターボ翼ならびに回転軸等からなる回転部は機械的な軸受で支持される。
【０００５】
ハウジング９０１内方でその上方にターボ翼９０３が回転可能に配設されるとともに、下方にはこのターボ翼９０３を高速回転駆動させるモータ９０６が配設され、両者が回転軸９０２にて連結されている。また、回転軸９０２は上方軸受９０４と下方軸受９０５を介してハウジング９０１に対し、回転可能に保持されており、モータ９０６によって高速回転駆動されることで送風装置として機能する。
【０００６】
ところが、このような送風装置は高速回転での長期間の使用による軸受の劣化・破損などにより、回転部の軸芯の振れが生じ始め、さらに回転部の振れ回りが大きくなると、回転部、特に大質量であるターボ翼９０３がスクロールなどの非回転部へ接触、破損に至る。
【０００７】
この際、ターボ翼９０３と接触部が互いに削られながら回転部が回転を続けるため、ガスレーザ発振装置へ使用していた場合、その破片や切粉が光共振器へ侵入、光共振を阻害し発振装置の大幅な性能低下を招く。この様な事態に陥った場合、発振装置の復旧には送風装置の交換のほか共振器構成部品の交換も必要になり多大な費用と時間を要する。すなわち、送風装置の回転部が何らかの要因で振れ回った場合に、翼車部分と非回転部が接触し被害が拡大する前に送風装置を強制的に停止させなければならない。
【０００８】
このような問題を解決するために、回転部の周りに環状体９０７を一箇所または二箇所設け、回転部が振れ回った場合に回転体と接触させることで回転軸の回転エネルギーを吸収させる構造も用いられてきた。図中の環状体９０７は一つの軸受の近傍に一箇所設けられたものであった（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−４０１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来技術に係るガスレーザ発振装置に用いる送風装置では、軸受の劣化・破損による回転部の芯振れは、振り子状の振動にたわみ振動なども加わる複雑なモードとなり、従来技術に係る回転部と環状体の配置では振動モードによっては翼車が振れ回っているのにもかかわらず、回転部と環状体との接触が発生せず、回転部の停止までに時間がかかる場合があり、翼車破損を起こす可能性があったため、被害拡大防止という本来の目的を果たすには十分でなかった。
【００１１】
そこで本発明は、以上の問題を解決し、送風装置の軸受が劣化・破損し、回転部が複雑な振動モードで振れ回った場合でも翼車を破損させないガスレーザ発振装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係るガスレーザ発振装置は、レーザ媒体を励起する放電部と、前記レーザ媒体であるレーザガスを送風する送風装置と、前記放電部と前記送風装置を接続するレーザガス循環経路を備え、前記送風装置は駆動部によって回転を行う回転部と、回転を行わない非回転部から成り、前記回転部はシャフトと、前記シャフトの先端に設けた翼車を備え、前記回転部と前記非回転部の隙間のうち、最少寸法に設定した第１の狭隙間部と、前記第１の狭隙間部と同じまたは、第１の狭隙間部以外の少なくとも他の隙間に対しては小さな寸法に設定された第２の狭隙間部を設け、前記回転部と前記非回転部の間に、翼車側に近い第１の軸受と翼車側から遠い第２の軸受を設け、前記第１の軸受の前記翼車側とその反対側のそれぞれに、前記第１の狭隙間部と前記第２の狭隙間部を配置したものである。
【発明の効果】
【００１３】
上記の構成により、本発明に係るガスレーザ発振装置では、送風装置の軸受が劣化・破損し、回転部が複雑な振動モードで振れ回った場合でも翼車を破損させないことができる。さらに、送風装置回転部の万一の振れ回り時に回転部を強制的に停止させることができ、翼車部の接触により発生する破片や切粉のガスレーザ発振器光共振部への侵入を防止できる。また、そのことで送風装置の交換のみで送風装置が搭載されたガスレーザ発振器の復旧を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係るガスレーザ発振装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る送風装置の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る狭隙間部を形成する第１と第２の環状スペーサの保持構成を示す詳細図であり、（ａ）は軸方向上側から見た平面図、（ｂ）は中心線３−３で切断したときの断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る第１と第２の狭隙間部の関係寸法図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る送風装置の主に回転部の組立手順を示す分解断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る送風装置の回転部と非回転部を組合せて全体を組み立てる手順を示す分解断面図である。
【図７】上側軸受が劣化または破損した場合の振動モードの説明図である。
【図８】複数の振動モードに対応する本発明の挟隙間部の作用の説明図である。
【図９】従来技術に係る送風装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同じ構成要素については同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。
【００１６】
（実施の形態１）
＜ガスレーザ発振装置の基本構成と動作＞
図１に本発明の実施の形態の一例に係るガスレーザ発振装置の構成を示す。ガスレーザ発振装置１００は、放電管１０１、電極１０２、１０３、電源１０４、全反射鏡１０６、部分反射鏡１０７、レーザガス流路１１０、熱交換器１１１、１１２、送風装置２００を有している。
【００１７】
放電管１０１はガラスなどの誘電体からなり、電極１０２、１０３は放電管１０１の周辺に設けられ、電源１０４は電極１０２、１０３に接続される。前記電極１０２および１０３の間に挟まれた放電管１０１内で放電空間１０５が形成される。全反射鏡１０６、部分反射鏡１０７は前記放電空間１０５の両端に固定配置され、光共振器を形成している。レーザビーム１０８は前記部分反射鏡１０７より出力される。
【００１８】
レーザガス流１０９は、送風装置２００によりガスレーザ発振装置１００の中を循環させられる。レーザガス流路１１０は、放電管１０１とレーザガス導入部１１３で接続されている。熱交換器１１１、１１２は放電空間１０５における放電と送風装置２００の運転により温度上昇したレーザガスの温度を下げるはたらきを有する。送風装置２００はレーザガスを循環させ、放電空間１０５にて約１００ｍ／ｓｅｃ程度のガス流を得ている。
【００１９】
送風装置２００より送り出されたレーザガスは、レーザガス流路１１０を通り、レーザガス導入部１１３より放電管１０１内へ導入される。この状態で電源１０４に接続された電極１０２、１０３から放電空間１０５に放電を発生させる。
【００２０】
放電空間１０５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１０６および部分反射鏡１０７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１０７からレーザビーム１０８が出力される。このレーザビーム１０８がレーザ加工等の用途に用いられる。
【００２１】
＜送風装置の基本構成＞
次に本発明の実施の形態に係る送風装置２００の構成と動作を図２を用いながら説明する。
【００２２】
送風装置２００は、モータロータ２０１、シャフト２０２、翼車２０３、モータステータ２０４、ハウジング２０５、スクロール２０６、上側軸受２０７、下側軸受２０８、翼車受け２０９、ナット２１０、ベアリングホルダ２１１を有している。
【００２３】
モータロータ２０１はシャフト２０２と結合され、シャフト２０２の先端に翼車２０３が備えられている。モータロータ２０１と同軸にモータステータ２０４が配置され、モータステータ２０４はハウジング２０５に固定されている。翼車２０３の周囲にはスクロール２０６が配置され、翼車２０３の回転によりレーザガス流１０９が発生する。シャフト２０２は、上下２箇所に配置された上側軸受２０７と下側軸受２０８によって回転可能な状態で支持されている。上側軸受２０７および下側軸受２０８はシャフト２０２と結合されている。
【００２４】
送風装置２００の構成は回転部と非回転部とに分けられる。回転部は、モータロータ２０１、シャフト２０２、翼車２０３、上側軸受２０７および下側軸受２０８から構成されている。なお、翼車２０３に近い方に配置された軸受を上側軸受２０７、翼車２０３から遠い方に配置された軸受を下側軸受２０８としている。以降、翼車に近い側を上側、遠い側を下側として表すこととする。
【００２５】
上側軸受２０７の外周は非回転部であるベアリングホルダ２１１と結合され、下側軸受２０８の外周は非回転部であるハウジング２０５と結合されている。また、ベアリングホルダ２１１はハウジング２０５にビスにより固定される。さらに、ハウジング２０５には内部に冷却パイプ２１８をらせん状に埋め込んでおり、モータステータ２０４、ベアリングホルダ２１１、上側軸受２０７および下側軸受２０８を水冷する。
【００２６】
送風装置２００の翼車２０３には上側軸受２０７側に翼車受け２０９が取り付けられている。翼車受け２０９は垂直方向の断面が環状になっており、翼車２０３に圧入によって芯出しおよび固定される。シャフト２０２には上側軸受２０７と下側軸受２０８の内輪が圧入により固定されている。翼車２０３および翼車受け２０９は、シャフト２０２の翼車側先端部に設けられたネジ部とナット２１０の締付によって、上側軸受２０７の内輪に押し付けられる形でシャフト２０２に固定されている。
【００２７】
ベアリングホルダ２１１はハウジング２０５にビス止めにより固定される。上側軸受２０７の下側軸受２０８側でシャフト２０２に設けた突起部２１２と近接対抗する第１の環状スペーサ２１３は、ベアリングホルダ２１１に別途軸方向に下側の方向から圧入しボルト等で固定する。突起部２１２は、上側軸受２０７の下側において、シャフト２０２の一部の半径を大きくしたものである。
【００２８】
さらに、ベアリングホルダ２１１は上側軸受２０７の翼車側で翼車受け２０９と近接対向する第２の環状スペーサ２１６を保持する。第２の環状スペーサ２１６はベアリングホルダ２１１に別途軸方向に翼車２０３側から圧入しボルト等で固定する。
【００２９】
ここで、上側軸受２０７および下側軸受２０８とハウジング２０５の接触部を除く回転部と、非回転部との隙間のうち、最小寸法に設定した隙間を第１の狭隙間部とし、第１の狭隙間部以外の少なくとも他の回転部と非回転部の隙間に対しては小さい寸法に設定した隙間を第２の狭隙間部とする。本実施形態においては第１の狭隙間部を突起部２１２と第１の環状スペーサ２１３の隙間として設け、第２の狭隙間部を翼車受け２０９と第２の環状スペーサ２１６の隙間として設ける。
【００３０】
第１の環状スペーサ２１３と第２の環状スペーサ２１６の固定について、図を用いて説明する。図３は本発明の実施の形態に係る狭隙間部を形成する第１と第２の環状スペーサの保持構成を示す詳細図であり、（ａ）は軸方向上側から見た平面図、（ｂ）は中心線３−３で切断したときの断面図である。
【００３１】
環状スペーサは、ベアリングホルダ２１１に対して、図３に示すようにボルト２１９で軸方向に点対称に複数箇所で固定する。あるいは、環状スペーサはボルト以外にピン２２０を打ち込んで固定してもよい。
【００３２】
第１の狭隙間部を形成する第１の環状スペーサ２１３は、上側軸受２０７の外輪を圧入により固定することで保持するベアリングホルダ２１１と一体化されるため、回転軸と高い同軸度を保つことができる。同様に突起部２１２はシャフト２０２と同軸加工することで回転軸と高い同軸度を保つことができる。これにより第１の狭隙間部２１５では回転部と非回転部のうち最も隙間の小さい隙間部（約１００μｍ）を設けることができる。
【００３３】
第２の狭隙間部２１７において翼車受け２０９とシャフト２０２は中間ばめの関係を有しており、翼車受け２０９の回転軸との同軸度が突起部２１２よりは小さくなるため、第２の狭隙間部は第１の狭隙間部の次に小さな隙間部として設けられる。
【００３４】
２つの狭隙間部の隙間寸法の関係について図４を用いて説明する。第１、第２の狭隙間部の隙間寸法をそれぞれｄ１、ｄ２とする。また、下側軸受の軸方向の中心部から第１の狭隙間部における突起部２１２の軸方向中心部までの軸方向距離をＤ１とし、下側軸受の軸方向の中心部から第２の狭隙間部における翼車受け２０９の軸方向中心部までの軸方向距離をＤ２とする。この場合、ｄ２は（Ｄ２／Ｄ１）×ｄ１以下となるように設ける。
【００３５】
＜送風装置の組立方法＞
次に、本発明の実施の形態に係る送風装置２００の組立て方法に関して、図を用いて説明する。本発明における送風装置は、回転部のみを非回転部から分離した状態で組立てた後に回転部を非回転部に固定する。図５は本発明の実施の形態に係る送風装置の主に回転部の組立手順を示す分解断面図である。図６は本発明の実施の形態に係る送風装置の回転部と非回転部を組合せて全体を組み立てる手順を示す分解断面図である。
【００３６】
まずは回転部の組立について図５を用いて説明する。
【００３７】
回転軸を中心とした質量不釣り合い量の少ないシャフト２０２を準備し、その上側先端部から上側軸受２０７の内輪を入れて圧入し、シャフト２０２の下側の先端部から下側軸受２０８の内輪を入れて圧入する。
【００３８】
次に、予め第１の環状スペーサ２１３と第２の環状スペーサ２１６を取り付けておいたベアリングホルダ２１１を、シャフト２０２の上側先端から入れて圧入により固定する。
【００３９】
次に、翼車受け２０９を翼車２０３に圧入によって芯出しおよび固定しておき、翼車２０３と翼車受け２０９の一体品をシャフト２０２の上側先端から入れる。さらに、シャフト２０２を数１０μｍ引き延ばした状態でシャフト２０２の翼車側先端部に設けられたネジ部とナット２１０の締付を行い、上側軸受２０７の内輪に押し付けられる形でシャフト２０２に固定し、その後引き伸ばしを開放する。
【００４０】
その後、質量不釣り合いが基準以下となるように翼車２０３外周部やシャフト２０２外周部を削る。
【００４１】
次に、回転部と非回転部の固定について図６を用いて説明する。
【００４２】
組み立てられた回転部をハウジング２０５の上部からモータステータ２０４の内周部に入れ、ハウジング２０５とベアリングホルダ２１１をビス止めにより固定する。最後にスクロール２０６を翼車２０３側からかぶせてビス止めにより固定する。
【００４３】
なお、回転部の組立においては組立時に発生する約１〜２０μｍ以下の金属の削り粉が軸受に混入すると、運転時に軸受の破損の原因となる。そこで、削り粉の発生を抑えるために翼車受け２０９とシャフト２０２の嵌めあいは中間バメとすることが望ましい。
【００４４】
ただしその場合には、翼車受け２０９と翼車２０３の一体品のシャフト２０２への固定が十分でなく、高速回転時にシャフト２０２に対して回転ずれが生じ、回転体の不釣り合い量が増えて振動過大や最悪の場合軸受破損による翼車２０３の破損に至る可能性がある。
【００４５】
そこで、本発明においては翼車受け２０９と翼車２０３の一体品を固定する際、シャフト２０２を引き延ばした状態でナット２１０により翼車２０３側から締付した後にシャフト２０２の引き伸ばしを開放することでシャフト２０２の残留縮み力も加わる。ナット２１０の締め付けとシャフト２０２の残留縮力によって、翼車受け２０９と翼車２０３の一体品の固定を確実なものとし、前記回転ずれを防止する。
【００４６】
＜送風装置の動作＞
［１］正常時の送風装置の動作
次に正常時における送風装置２００の動作について説明する。モータステータ２０４へ外部より交流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２０１が回転し、シャフト２０２を介して翼車２０３を回転させる。回転時に発生するモータステータ２０４の発熱と上側軸受２０７および下側軸受２０８で発生する摩擦熱は固定部であるハウジング２０５に伝導し、冷却パイプ２１８によって外部へ徐熱される。
【００４７】
回転部は回転軸に対して軸振れすることはなく、回転部と非回転部では、上側軸受２０７と下側軸受２０８とハウジング２０５接触部を除く隙間が接触せずに回転する。この場合に翼車２０３とスクロール２０６の片側の隙間は送風装置としての性能を確保するために最大約１０００μｍ程度である。
【００４８】
［２］異常時の送風装置の動作
ここでは、上側軸受２０７が劣化または破損した場合を仮定し、回転部が振れ回った場合の振動モードについて図７を用いて説明する。図７は上側軸受が劣化または破損した場合の振動モードの説明図である。下側軸受２０８では位置が規制されているが、上側軸受２０７の規制が緩んだものと仮定している。図では、軸ずれの程度や傾きを強調して描いている。この場合の振動モードは下側軸受２０８を支点とした振り子状の振動２２３にシャフト２０２のたわみ振動が加わったものと考えることができる。
【００４９】
第１の振動パターン２２１は、シャフト２０２の翼車２０３先端側が通常時の回転軸から離れた方向に振れているものである。第２の振動パターンは、通常時の回転軸に近づく方に振れているものである。第１、第２の振動パターンの両方が発生した場合には、翼車２０３は高速回転しながら振幅２２４に振れ回り、振幅が増大すると翼車２０３がスクロール２０６に接触して破損に至る。
【００５０】
［３］異常時における各部詳細動作
続いて上記の第１、第２の振動パターンが発生した場合の本発明に係る構成部品の動作について、図を用いて説明する。図８は複数の振動モードに対応する本発明の挟隙間部の作用の説明図である。本図においては、振り子状の振動２２３と第１の振動パターン２２１と第２の振動パターン２２２のみを線図として抜き出して描いている。また、各場合の挟隙間部の状況を部分的に拡大して示している。この図においても、軸ずれの程度や傾きは強調して描いている。
【００５１】
まず、本発明における翼車破損防止の基本動作を説明する。上側軸受け２０７の劣化・または破損により回転部の振れ回りが発生した場合に、翼車２０３とスクロール２０６の接触が発生する前に、第１の狭隙間部２１５か第２の狭隙間部２１７のいずれかにおいて回転部と固定部が接触し、摩擦エネルギーを発生させ回転部の回転エネルギーを吸収し、回転部を停止させる。
【００５２】
第１の振動パターン２２１の場合には第２の狭隙間部２１７において翼車受け２０９と第２の環状スペーサ２１６が接触し、回転部の回転エネルギーを摩擦エネルギーとして吸収する。第２の振動パターン２２２の場合は第１の狭隙間部２１５において、突起部２１２と第１の環状スペーサ２１３が接触し回転部の回転エネルギーが吸収され、回転部の強制停止までの時間を短縮する。
【００５３】
第１、第２の狭隙間部の隙間はおよそ数１００μｍであるのに対し、翼車２０３とスクロール２０６の隙間は約１０００μｍであるため、翼車破損を防止することができる。回転軸の振れ回りが小さい段階で狭隙間部での接触を発生させることで、翼車２０３とスクロール２０６の接触の可能性が低くなるため、第１、第２の狭隙間部は通常時に問題なく回転部が回転する可能な限り小さな隙間であることが必要である。そのため、狭隙間部の構成としては、本発明の第１、第２の狭隙間部の構成が最良のものとなる。
【００５４】
回転部が振れ回った場合には、第１の振動パターン２２１または第２の振動パターン２２２のいずれかまたは両方が発生するため、上側軸受２０７の上側または下側の一箇所のみに隙間部を配置した場合には、振動パターンによっては隙間部での接触が発生せず、回転エネルギーの吸収が行われずに回転部の停止までに時間がかかる可能性がある。
【００５５】
上側軸受２０７の上下二箇所に狭隙間部を設けることで、どの振動パターンに対しても第１の狭隙間部２１５または第２の狭隙間部２１７での接触を確実に発生させ回転停止までの時間を短縮させることができる。このことから、翼車２０３とスクロール２０６の接触を防ぐためには、軸受を軸方向に挟んだ形で二箇所の狭隙間部を配置することが最も効果的である。
【００５６】
第１の振動パターン２２１の場合には第２の狭隙間部２１７において翼車受け２０９と第２の環状スペーサ２１６が接触し、回転部の回転エネルギーを摩擦エネルギーとして吸収する。回転部が下側軸受２０８を支点に振れ回った際、質量の大きい翼車２０３がシャフト２０２の先端に固定されており、支点である下側軸受２０８からの距離が遠いために翼車２０３側の振動のエネルギーは大きくなる。そのため、第２の狭隙間部は回転部と非回転部の接触箇所は下側軸受２０８からできるだけ離れた場所に配置するのが望ましい。
【００５７】
本発明においては、翼車２０３以外で接触を許容する部材としては最も下側軸受２０８から離れた場所に配置された翼車受け２０９を第２の狭隙間部２１７の回転部側部材としており、最良の構成である。
【００５８】
さらに、上記の送風装置の詳細構成で述べたように、翼車受け２０９と第２の環状スペーサ２１６の回転軸に対する同軸度が高く、隙間を精密に設けることができるため、回転部の振れ回り時に翼車が破損する前に確実に第２の狭隙間部２１７での接触を起こして回転部を停止することが可能となる。
【００５９】
第２の狭隙間部における接触では回転部を停止させるために必要なエネルギーの大部分が吸収されるため、熱伝導率の高い銅系またはリン青銅系などの材料を用いることで、接触時の摩擦熱が固定部に吸収される作用が高まり、回転体の強制停止の効果を上げることが可能である。さらに、翼車受け２０９の材質を銅系材料よりも硬度の高いステンレス系材料や析出系ステンレス材料とすることで、翼車受け２０９が第２の環状スペーサ２１６に接触した際に、軟質材料である第２の環状スペーサ２１６が変形することで回転エネルギーの吸収がさらに促進され、回転体の強制停止までの時間が短縮するために最良の構成となる。
【００６０】
第２の振動パターン２２２の場合は第１の狭隙間部２１５において、突起部２１２と第１の環状スペーサ２１３が接触し回転部の回転エネルギーが吸収され、回転部の強制停止までの時間を短縮する。
【００６１】
第２の狭隙間部２１７では接触によるエネルギー吸収の効果を大きくするために非回転部側部材を回転部側部材よりも軟質としたが、これにより生じる非回転部材の変形により、第２の狭隙間部において本来設定していた隙間ｄ２よりも大きな回転振れが発生してしまう場合がある。この場合には、回転部が停止する前に翼車２０３がスクロール２０６と接触し破損するまで非回転部の変形が大きくなる可能性があり、これは先行技術において、軸受の軸方向の片側１箇所のみに隙間部を設け、翼車破損を防ぐ場合でも同様である。
【００６２】
本発明では第１の狭隙間部の突起部２１２はシャフト２０２と同軸加工によって設けられるため、その材質は高速回転によって生じる大きな圧縮応力、せん断応力に耐えうるものとして例えばクロム鋼のように高圧縮・せん断強度を持つ材料を用いる。さらに、第１の環状スペーサ２１３の材質は第２の狭隙間部と同様、変形によるエネルギー吸収を発生させるために突起部２１２よりは軟質とするが、第２の環状スペーサ２１６の変形が本来設定したものより大きかった場合でも翼車２０３が破損することがない隙間を確保するために、突起部２１２の硬度と比較的近いステンレス系のものとする。
【００６３】
回転エネルギーの吸収の大部分は第２の狭隙間部で行われるため、第１の狭隙間部での第１の環状スペーサ２１３または突起部２１２の変形はわずかであり、さらに、第１の狭隙間部は回転部と非回転部の軸受との接触部以外では最も小さな隙間であるため、翼車２０３が破損しない隙間を確保するために最良の構成となる。
【００６４】
なお、環状スペーサは回転部との接触により圧入部が周方向にずれることを防止するために、図３に示したようにボルト２１９で軸方向に固定する。固定箇所はその機能上１箇所でよいが、複数箇所固定する際は接触時の衝撃を均等に分散するために図３のように均等配置としたほうがよい。また、固定方法は回転方向への衝撃を受けることができればよいのでボルト以外にピン２２０を打ち込んで固定してもよい。
【００６５】
狭隙間部で接触が発生すると、第１の環状スペーサ２１３や第２の環状スペーサ２１６にて発生した摩擦熱がベアリングホルダ２１１に伝わる。ベアリングホルダ２１１はハウジング２０５に結合されており、ハウジング２０５はらせん状の冷却パイプ２１８によって水冷されているため、摩擦熱はハウジング２０５を通じて除熱される。これにより、回転部の回転エネルギーが固定部に効率よく吸収、排出されて停止までの回転時間が短縮される。
【００６６】
以上に述べたように、本実施の形態のガスレーザ発振装置によれば、送風装置の軸受が劣化・破損し、回転部が複雑な振動モードで振れ回った場合でも翼車を破損させないことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明によるガスレーザ発振装置は、送風装置回転部の万一の振れまわり時に回転部を強制停止させることができ、送風装置破損時の被害を光共振器部まで拡大させることを防止し、機器復旧にかかる時間と費用の低減を図ることができるため、コストパフォーマンスの高いガスレーザ発振装置として有用である。
【符号の説明】
【００６８】
１００    ガスレーザ発振装置
１０１    放電管
１０２、１０３    電極
１０４    電源
１０５    放電空間
１０６    全反射鏡
１０７    部分反射鏡
１０８    レーザビーム
１０９    レーザガス流
１１０    レーザガス流路
１１１、１１２    熱交換器
１１３    レーザガス導入部
２００    送風装置
２０１    モータロータ
２０２    シャフト
２０３    翼車
２０４    モータステータ
２０５    ハウジング
２０６    スクロール
２０７    上側軸受
２０８    下側軸受
２０９    翼車受け
２１０    ナット
２１１    ベアリングホルダ
２１２    突起部
２１３    第１の環状スペーサ
２１５    第１の狭隙間部
２１６    第２の環状スペーサ
２１７    第２の狭隙間部
２１８    冷却パイプ
２１９    ボルト
２２０    ピン
２２１    第１の振動パターン
２２２    第２の振動パターン
２２３    振り子状の振動
２２４    振幅
９０１    ハウジング
９０２    回転軸
９０３    ターボ翼
９０４    上方軸受
９０５    下方軸受
９０６    モータ
９０７    環状体
【図１】
2017028212.tif 000003
【図２】
2017028212.tif 000004
【図３】
2017028212.tif 000005
【図４】
2017028212.tif 000006
【図５】
2017028212.tif 000007
【図６】
2017028212.tif 000008
【図７】
2017028212.tif 000009
【図８】
2017028212.tif 000010
【図９】
2017028212.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月8日(2016.11.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ媒体を励起する放電部と、前記レーザ媒体であるレーザガスを送風する送風装置と、前記放電部と前記送風装置を接続するレーザガス循環経路を備え、
前記送風装置は駆動部によって回転を行う回転部と、回転を行わない非回転部から成り、
前記回転部はシャフトと、前記シャフトの先端に設けた翼車を備え、
前記回転部と前記非回転部の隙間のうち、最少寸法に設定した第１の狭隙間部と、
前記第１の狭隙間部と同じまたは、第１の狭隙間部以外の少なくとも他の隙間に対しては小さな寸法で、かつ前記第１の狭隙間部の寸法より大きく設定された第２の狭隙間部を設け、
前記回転部と前記非回転部の間に、翼車側に近い第１の軸受と翼車側から遠い第２の軸受を設け、
前記第１の軸受の前記翼車側に前記第２の狭隙間部を配置し、前記第１の軸受の前記翼車側の反対側に前記第１の狭隙間部を配置したガスレーザ発振装置。
【請求項２】
前記回転部が、前記シャフトに嵌合して翼車を保持する翼車受けをさらに備え、
前記第１の狭隙間部または前記第２の狭隙間部の回転部側部材が前記翼車受けである請求項１に記載のガスレーザ発振装置。
【請求項３】
前記駆動部の非回転部側モータステータを保持するハウジング内部に、らせん状に配置した水冷部をさらに備え、
前記第１の狭隙間部と前記第２の狭隙間部の非回転部側部材が前記水冷部により水冷される請求項１または２に記載のガスレーザ発振装置。
【請求項４】
前記非回転部が、前記シャフトにより貫通されて前記第１の軸受を保持するベアリングホルダをさらに備え、
前記第１の狭隙間部と前記第２の狭隙間部の非回転部側部材が前記ベアリングホルダである請求項１から３のいずれかに記載のガスレーザ発振装置。
【請求項５】
前記第１の狭隙間部の回転部側部材をクロム系金属材料で、同じく非回転部側部材をス
テンレス系金属材料で形成し、
前記第２の狭隙間部の回転部側部材をステンレス系金属材料で、同じく非回転部側部材を銅系金属材料で形成した請求項１から４のいずれかに記載のガスレーザ発振装置。