• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1990010328A1
    申请号:PCT/JP1990/000170
    申请日:1990-02-09
    公开日:1990-09-07
    发明作者:Tsutomu Funakubo；Norio Karube
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:F04D29-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 レーザ用ターボブロア及びレーザ発振装置 技 術 分 野
    [0002] 本発明は加工用ガスレーザ装置等のレーザガスを強制的に 循環させるレーザ用タ一ボブ口ァ及びレーザ発振装置に係り、 特に軸受の長寿命化を実現させ、 信頼性、 保守性を改良した レーザ用タ一ボブ口了及びレーザ発振装置に関する。 背 景 技 術
    [0003] 最近の炭酸 （C 0 2 ) ガス レーザ発振装置は髙出力が得ら れ、 レーザビームの質もよく 、 金属又は非金属材料等の切断 及び金属材料等の溶接等といつ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。
    [0004] 以下図面を用いて従来の炭酸 （C 〇 2 ) ガス レーザ発振装 置を説明する。
    [0005] 第 4図は従来技術による炭酸 （C 〇 2 ) ガス レーザ装置の 全体構成を示す図である。 放電管 1の両端には出力結合鏡 2 と全反射鏡 3 とからなる光共振器が設置されている。 放電管 1の外周上には金属電極 4および 5が取り付けられている。 金厲電極 4は接地され、 金厲電極 5 は高周波電源 6に接続さ れている。 金属電極 5及び 6の問には高周波電源 6から高周 波電圧が印加される。 これによつて、 放電管 1内に高周波グ ロ ー放電が発生し、 レーザ励起が行われる。 放電管 1内のレ 一ザビーム光軸を 1 3で、 また出力結合鏡 2から外部に取り 出されるレーザビーム光軸を 1 4でそれぞれ示す。
    [0006] このようなガスレーザ発振装置を起動する時には先ず最初 に真空ポンプ 1 2によって装置内部全体の気体が排気される c ついでバルブ 1 1が開放になり所定流量のレーザガスがガス ボンべ 1 0から導かれ装置内のガス圧は規定値に達する。
    [0007] その後は真空ポンプ 1 2による排気とバルブ 1 1 による補給 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 一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 つて装置内のガス汚染は防止される。
    [0008] さらに第 4図では送風機 9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 （ C 0 2 ) ガス レーザでは注入電気エネルギーの約 2 0 %がレ 一ザ光に変換され、 他はガス加熱に消費される。 ところが理 論によればレーザ発振利得は絶対温度 Tの一 （ 3 Z 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。 本装置ではレーザガスは約 1 0 0 m Z s e cの流速で放電管 1内を通過し矢印で示す方 向に流れ、 冷却器 8に導かれる。 冷却器 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。 そして、 送 風機 9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 7を介して放電管 1 に導かれる。 これは、 送 風機 9で発生した圧縮熱を放電管 1 に再度導かれる前に冷却 器 7で除去するためである。 これらの冷却器 7及び 8は周知 であるので詳細な説明は省略する。
    [0009] 第 5図に送風機 9 として採用されるタ一ボブ口了の構造を 示す。 ターボ翼 1 6 とシャ フ ト 2 6 とは機械的に結合されて いる。 シャ フ ト 2 6にはロータ 1 7が取り付けられており、 ロータ 1 7 とステ一タ 1 8とでモータ一を構成している。 タ —ボ ¾ 1 6はこのモータによって、 回転数約 1 0万 R P Mの 高速で回転される。 そのため低速回転のルーツブロワに比較 して回転数に逆比例して体積が小さ くなっている。 さらに、 シャ フ ト 2 6の支持にころがり軸受 1 9及び 2 0が使用され ている。 このようにターボブロアは高速回転であるため、 こ ろがり軸受 1 9及び 2 0の潤滑に.はオイルを定期的に軸受に 供給するオイルジヱッ トゃオイルエア潤滑が使用されている c 第 図ではォィル供給ュニッ ト 2 1 はガスを利用してオイ ルを霧化し、 通路 2 2又は 2 3を介してころがり軸受 1 9及 び 2 0に供給している。
    [0010] このような構成によつて、 レーザガスは矢印 8 1のように 冷却器 8からレーザ用ターボブロアへ吸入され、 矢印 7 1の ようにレーザ用ターボブロアから冷却器 7へ吐出される。 第 4図及び第 5図に示す従来のレーザ発振装置では以下の ような課題がある。
    [0011] 第一は潤滑油にォィルを使用しているので油成分がレーザ ガス中に混入して光学部品を汚染し、 出力低下ゃモ一 ド変形 をもたらすことである。 このため高出力の炭酸 （C〇 2 ) ガ ス レーザでは常時レーザガスの置換をおこなっており運転経 費のかなりの部分を占める。 それを行っても定期的に光学部 品を交換したりク リ一二ングしたりする必要があり、 メ ンテ ナンスに多大な労力を必要としている。
    [0012] 第二はオイルを多く供給しすぎると軸受内部のオイルの攛 拌作用によって軸受損失が増大するおそれがあり、 また、 温 度にも影響を受ける。 そのため、 オイル供給ュニッ 卜が高度 の制御を必要としコス トが非常に大きくなつてしまう。
    [0013] 第三はオイル通路の穴搔が小さいためよく 目づまりを発生 しオイルが供給不能となり、 軸受の焼き付けの原因となる。 そこで、 本願発明者等はオイルミ ス トによるレーザガスの
    [0014] - 汚染を防止するためにグリ一ス潤滑を採用したものを先に出 願している （特願昭 6 3— 1 4 8 .9 1 8号） 。 このグリース 潤滑の採用によって、 オイルが最小必要分しかしみだしてこ ないためオイルによる光学部品等の汚染がなくなり、 レーザ 出力及びビーム特性の劣化が無くなり、 しかも組立時に所定 量のグリースを封入してやるだけであとの供給の必要がなく なり注油等のメ ンテナンスが不要となるといった効果がある c しかしながら、 グリース封入量は軸受内部の空間容積の 3 0〜 5 0 %であるため、 ターボブロアを高速回転 （例えば D m N値 8 0万以上） で使用した場合に、 内輪、 保持器及び転 道体の回転遠心力によってグリ ースがはじきとばされ軸受外 部に押し出される。 このため、 内輪又は外輪の転道面と、 転 道体との間のグリースが減少し、 長時間の運転に耐えられな くなり、 グリ ースの交換又は補充を定期的に行う必要があつ た。 この交換又は補充時にはレーザ発振装置を停止し、 ター ボブ口了を取り外し、 さらにタ一ボブロアの分解等をしなけ ればならなかった。
    [0015] また、 グリースの封入量が極端に少ないと、 潤滑不足によ る転動面の摩擦増大から軸受疲れ寿命の低下、 摩擦による発 熱等が発生し、 軸受自身を交換しなければならないといった 間題もあった。
    [0016] 従って、 グリ一ス潤滑に際してはグリ ースの封入量を厳し く管理してやらなければならず、 これを間違えるとダリース 潤滑による効果が生じないばかりか、 かえって上述のような ^9題を生じさせる結果となる。 発 明 の .開 示
    [0017] 本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、 グリ ―ス潤滑における内輪又は外輪の転道面と、 転道体との間の グリースの減少を防止し、 グリースを定期的に補充及び交換 することなく軸受の長寿命化を達成することのできるレーザ 用タ一ボブロア及びレーザ発振装置を提供することを目的と する。
    [0018] 本発明では上記課題を解決するために、
    [0019] 先端にタ一ボ翼を有するシャ フ ト と、 前記シャ フ トを支持 する一対の軸受と、 前記シャ フ トを回転させるためのモータ とから構成されるレーザ用タ一ボブ口了において、 前記軸受 の両側にグリース保持用の空間を形成し、 前記空間内の前記 グリースの流出を防止するための非接触シール部を設け、 前 記空間及び前記軸受内部の空間容積中に前記グリースを充壏 したことを特徴とするレーザ用ターボブロアが、 提洪される さらに、 本発明では上記レーザ用ターボブロアを用いたレ 一ザ発振装置が、 提供される。
    [0020] レーザ用タ一ボブ口ァの軸受の両側にグリース保持用の空 間を形成し、 この空間内のグリースの流出を防止するための 非接触シール部を設ける。 そして、 この空間及び軸受内部の 空間容積にグリ一スを充塡する。 このときグリ一スの量は空 間容積中に約 1 0 0パーセン ト満たされるように充塡する。 シャフ トの回転によって内輪、 保持器、 転動体等が回転する c この回転の遠心力によって軸受内のグリ一スは軸受から飛散 しょうとする。 しかし、 軸受の両側に設けられた非接触シー ル部によって、 グリースはこの空 j¾]容積中から外へ流出する ことはない。 従って、 常に内輪及び外輪の転道面と、 転道体 との間のグリースは減少することはない。 図 面 の 簡 単 な 説 明
    [0021] 第 1図は本発明の一実施例であるレーザ出力 1 K W程度の レーザ用タ一ボブ口ァの構造を示す図、
    [0022] 第 2図は本発明の他の実施例であるレーザ出力 2 K W程度 のレーザ用ターボブロアの構造を示す図、
    [0023] 3図は本発明の他の実施例であるレーザ用タ一ボブ口了 の構造を示す図、
    [0024] 第 4図は従来の炭酸 （C 0 2 ) ガスレーザ発振装置の全钵 構成を示す図、
    [0025] 第 5図は従来のレーザ用タ一ボブ口了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
    [0026] 以下、 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
    [0027] %% 1図は本発明の一実施例であるレーザ出力 1 K W程度の レーザ用ターボブ口ァの構造を示す図であり、 第 5図と同一 の 成要素には同一の符合が付してあるので、 その説明は省 略する。 ここで、 ターボ翼 1 6は遠心翼を示しているが斜流 であっても軸流翼であってもよい。
    [0028] 本実施例が従来のものと本質的に異なる部分は、 ころがり 軸受 1 9及び 2 0の両側にグリースの流出防止用の非接触シ ール部 3 5、 3 6、 3 7及び 3 8が設けられ、 この非接触シ ール部によってグリース保持用の空間 3 1、 3 2、 3 3及び 3 4が形成されている点である。 そして、 その空間及び軸受 内部の空間容積中にグリ一スを約 1 0 0パーセン ト充塡する ( この非接触シール部 3 5、 3 6、 3 7及び 3 8はシャ フ ト 2 6が髙速で回転することを利用しており、 非接触の 0 . 2 m m程度の間隙で機能するものである。 グリ ースにはリチウム グリ ース、 ナ ト リ ゥムグリ一ス等を使用する。 このような構 成によって、 軸受の空間容積中にグリ ースを常に充塡するこ とができる。 さらに、 本実施例ではシャフ ト 2 6の回転軸が 地面に対して平行になるように設置してある。 即ち、 ターボ ブロアを横方向に設置している。 これによつて、 グリースは 空間 3 1、 3 2、 3 3及び 3 4に効率よく溜まるようになる, 従来構造のタ一ボブロアの寿命は 5 0 0〜 1 0 0 0時間で あつたが、 本実施例のターボブロアによれば、 5 0 0 0〜 1
    [0029] 5 0 0 0時間という寿命を達成することができる。 これによ つて従来、 定期的に行っていたグリ ースの補充又は交換が不 要になり、 ターボブロアの信頼性及び保守性が飛躍的に向上 する。
    [0030] 第 1図のターボブ πァは出力 1 K W程度のレーザ発振装置 に適甩されるが、 さらに高出力化のためには大型のタ一ボ翼 を使用してもよい。 しかし、 コス ト的には同一翼を使用する ことが望ましい。 第 2図にレーザ出力 2 K W程度のタ一ボブ ロワの構造を示す。 図においてターボブロワの軸受は第 1図 と同じであるので省略してある。 なお、 図中の矢印 8 2及び 8 3は冷却器 8からレーザ用ターボブ口ァへのレ一ザガスの 流れる方向を示す。 シャフ トの左右にターボ翼 1 6 a及び 1
    [0031] 6 bが 2個取り付けられている。 この構成で軸受けと駆動モ —タが 1セッ トでターボ翼 2個を回転できるのでコス ト上有 利である。 ロータ 1 7とステ一タ 1 8とでモータ一を構成す る。 ここでは、 タ一ボ翼を同一シャフ トに取り付けることに より、 スラス ト方向の荷重変動を打ち消しあい、 スラス ト荷 重が非常に小さ くなり、 安定性が向上し、 寿命も非常に長く なる。
    [0032] 本発明の他の実施例を第 3図を用いて説明する。 本実施例 はレ一ザ用タ一ボブ口ァの軸受の周囲にォィルフィルムダン パーを取り付け、 軸受の振動を吸収したものである。 オイル フィ ルムダンパーはス リーブ 3 9及び 4 0 と、 このス リーブ 3 9及び 4 0 とハウジング 4 2 との間に充塡されたオイルと. 〇 リ ング 4 3、 4 4、 4 5及び 4 6 とによって構成される。 ころがり軸受 1 9及び 2 0の内輪はシャ フ ト 6に固定され、 外輪はス リ一ブ 3 9及び 4 0 に固定されている。 ハウジング 4 2 とス リーブ 3 9及び 4 0 との間には 1 0〜： L 0 0 mの すきまが設けられ、 そこにグリ ース又はオイルが充塡される c そして、 0 リ ング 4 3、 4 4、 4 5及び 4 6はすきまに充塡 されたグリース又はオイルとレーザガスとを遮断するための ものである。 ス リーブ 3 9及び 4 0 には第 1図と同様の非接 触シール部 4 7及び 4 8が設けられ、 さらに、 ハウジング 4 2の一部に非接触シール部 4 9及び 5 0が設けられている。 このような構成にすることによって、 ターボ冀 1 6及びシャ フ ト 2 6が回転したときの振動は,オイルフ ィ ル厶ダンパーの 流侔力学的な減衰効果によつて減衰し、 軸受両側の空間内の グリ ースは非接触シール部 4 7、 4 8、 4 9及び 5 0によつ て流出が防止される。 この非接触シール部はス リーブ 3 9及 び 4 0の両側に設けてもよい。
    [0033] 以上の実施例ではころがり軸受について説明したが、 玉軸 受又はコ口軸受でもよい。 さらに、 軸受の材料としてセラ ミ ッ クを用いたセラ ミ ック軸受を用いてもよい。
    [0034] 尚、 本実施例の非接触シール部をラ ビ リ ンス シールで構成 してもよい。 このラビリ ンス シールは構造が複雑であるが、 グリ 一ス封入の点では望ましいものである。
    [0035] 以上説明したように本発明では、 送風機の軸受をグリース 潤滑とし、 軸受の両側に設けた空間内にグリ一スを充塡させ てあるので、 グリ ースの定期的な点検及び交換が不要になり . さらに軸受の交換も不要となる。 また、 グリース充塡時の封 入量の管理も不要になる。 これらの効果によってより信頼性 及び保守性の向上したレーザ用タ一ボブロアを実現すること が可能になる。
    [0036] また、 当然供給ュニッ ト も必要がないのでコ ス トが低減さ れる。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1 . 先端にタ一ボ翼を有するシャ フ トと、 前記シャ フ トを 支持する一対の軸受と、 前記シャ フ トを回転させるためのモ ータとから構成されるレーザ用ターボブロアにおいて、
    前記軸受の両側にグリース保持用の空間を形成し、 前記空 間内の前記グリースの流出を防止するための非接触シール部 を設け、
    前記空間及び前記軸受内部の空間容積中に前記グリースを 充填したことを特徴とするレーザ用ターボブ口了。
    2 . 前記シャ フ ト の回転軸方向が地面に対して平行である ことを特徴とする特許請求の範囲第 1項記載のレーザ用タ一 ボブ口ァ。
    3 . 前記シャ フ トに逆方向のスラス ト荷重がかかるように 2個のタ一ボ翼を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第 1項記載のレーザ用タ一ボブロア。
    4 . 前記軸受にォィルフィル厶ダンパーを設けたことを特 徴とする特許請求の範囲第 1項記載のレーザ用タ一ボブロア,
    5 . 前記軸受が玉軸受であることを特徴とする特許請求の 範囲第 1項記載のレーザ用タ一ボブロア。
    6 . 前記軸受がころ軸受であることを特徴とする特許請求 の範囲第 1項記載のレーザ用タ一ボブロア。
    ？ . 前記軸受がセ ラ ミ ック軸受であることを特徴とする特 許請求の範囲第 1項記載のレーザ用タ一ボブロア。
    8 . 気体放電によってレーザ励起をする放電管と、 レーザ 発振を行わせる光共振器と、 送風機及び冷却器によってレー ザガスを強制冷却させるガス循 装置とから構成される レ一 ザ発振装置において、
    前記送風機が特許請求の範囲第 1項から第 7項までのいず れかに記載のレーザ用タ一ボブ口ァで構成されることを特徴 とするレーザ発振装置。
    9 . レーザ励起が高周波気体放電によって行われることを 特徴とする特許請求の範匪第 8項記載のレーザ発振装置。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    US7579725B2|2009-08-25|Liquid cooled rotor assembly
    AU2002333509B2|2005-04-21|Lubrication of a pitch angle adjusting device of a rotor blade of a windmill
    US5344239A|1994-09-06|Squeeze film bearing damper with annular end plenums
    US5028219A|1991-07-02|Bearings for use in negative-pressure environments
    DE602005005174T2|2009-03-19|Maschine mit verbesserter lagerschmierung
    US5480234A|1996-01-02|Journal bearing
    US7730713B2|2010-06-08|Gas turbine power plant
    US4938611A|1990-07-03|Bearing apparatus
    JP4903662B2|2012-03-28|遊星歯車装置およびタービンエンジン
    US5813830A|1998-09-29|Carbon seal contaminant barrier system
    US5464227A|1995-11-07|Seal assembly for a rotary machine
    JP5345218B2|2013-11-20|タービンエンジンを潤滑する方法およびシステム
    DE60116966T2|2006-10-26|Abdichtung
    EP0547279B1|1995-10-25|Bearing cooling arrangement for air cycle machine
    CA2347711C|2008-10-07|Isolated oil feed pipe
    EP1021653B1|2002-08-07|Gekühlte schraubenvakuumpumpe
    EP0228040B1|1990-03-07|Vacuum pump
    CA2466524C|2011-01-25|Method and device for minimizing oil consumption in a gas turbine engine
    EP0860232A2|1998-08-26|High speed hydrostatic spindle
    US5201642A|1993-04-13|Magnetic drive pump
    KR910001553B1|1991-03-15|스크롤압축기
    US7160086B2|2007-01-09|Rotary machine cooling system
    US7147376B2|2006-12-12|Dynamic bearing device
    KR0146703B1|1998-08-17|스크롤형 냉동용 압축기
    US5334004A|1994-08-02|Compressor or turbine type rotary machine for compressing or expanding a dangerous gas
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0412165A1|1991-02-13|
    US5124997A|1992-06-23|
    JPH02222586A|1990-09-05|
    EP0412165A4|1991-04-03|
    DE69008967T2|1994-09-01|
    EP0412165B1|1994-05-18|
    DE69008967D1|1994-06-23|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    JPS58160627A|1982-03-18|1983-09-24|Nippon Seiko Kk|Lubricating device for ball-and-roller bearing|
    JPS62159795A|1986-01-04|1987-07-15|Fortuna Werke Maschf Ag|Fan|
    JPS62137396U|1986-02-24|1987-08-29|||
    JPH06245188A|1993-08-17|1994-09-02|Hitachi Ltd|映像信号の再生装置|EP0411134A1|1988-12-21|1991-02-06|Fanuc Ltd.|Turbo-blower for laser and laser oscillator using the same|JPS5879786A|1981-11-06|1983-05-13|Hitachi Ltd|Carbonic acid gas laser device|
    JPH0571153B2|1985-07-12|1993-10-06|Anlet Kk||
    JPS63186034A|1987-01-27|1988-08-01|Toshiba Corp|Bearing device|
    JPH0714089B2|1987-05-18|1995-02-15|ファナック株式会社|レ−ザ発振装置及びレ−ザ発振装置のレ−ザガスの封入方法|
    EP0392027B1|1988-10-13|1994-07-20|Fanuc Ltd.|Gas laser oscillator|DE9102855U1|1991-03-09|1991-06-20|Leybold Ag, 6450 Hanau, De||
    JP2617048B2|1991-04-23|1997-06-04|ファナック株式会社|レーザ加工装置|
    JPH0590661A|1991-04-26|1993-04-09|Fanuc Ltd|ガスレーザ装置用ブロアの軸受異常検出方式|
    DE4118786C2|1991-06-07|1998-04-09|Becker Kg Gebr|Gaslaser, insbesondere Axialstromgaslaser|
    US5317579A|1992-08-07|1994-05-31|Litton Systems, Inc.|Laser pump|
    JP3044983B2|1993-08-25|2000-05-22|株式会社日立製作所|Ａｔｍスイッチングシステムのセル制御方法|
    US5461636A|1994-01-24|1995-10-24|Fanuc Ltd.|Turbo blower for lasers|
    JP3427571B2|1995-06-14|2003-07-22|松下電器産業株式会社|高速軸流型ガスレーザ発振器|
    DE10003153A1|2000-01-26|2001-08-02|Leybold Vakuum Gmbh|Turboradialgebläse|
    JP2005123448A|2003-10-17|2005-05-12|Fanuc Ltd|レーザ発振器用ターボブロワ|
    JP4249723B2|2005-04-14|2009-04-08|ファナック株式会社|レーザ発振器用ブロワ|
    JP5026313B2|2008-03-17|2012-09-12|株式会社川本製作所|軸受部材及び立型ポンプ装置|
    CN102318150B|2009-02-24|2012-10-10|松下电器产业株式会社|气体激光振荡装置及气体激光加工机|
    CN102439801B|2009-05-21|2013-06-26|松下电器产业株式会社|气体激光振荡装置及气体激光加工机|
    JP5533318B2|2010-06-17|2014-06-25|株式会社Ｉｈｉ|ターボ機械|
    JP5310785B2|2011-05-23|2013-10-09|日本精工株式会社|ステアリング装置|
    JP6079052B2|2012-08-24|2017-02-15|株式会社島津製作所|真空ポンプ|
    JP5659208B2|2012-10-22|2015-01-28|シナノケンシ株式会社|送風機|
    JP6189890B2|2015-03-25|2017-08-30|ファナック株式会社|軸シールの損傷を抑制する構造を備えた送風機|
    法律状态:
    1990-09-07| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1990-09-07| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB |
    1990-10-02| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1990902835 Country of ref document: EP |
    1991-02-13| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1990902835 Country of ref document: EP |
    1994-05-18| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1990902835 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP1/44223||1989-02-23||
    JP1044223A|JPH02222586A|1989-02-23|1989-02-23|Turbo blower for laser and laser oscillation device|DE69008967T| DE69008967T2|1989-02-23|1990-02-09|Turbogebläse für laser und laseroszillatoren.|
    EP90902835A| EP0412165B1|1989-02-23|1990-02-09|Turboblower for lasers and laser oscillator|
    [返回顶部]