JPH022697A - レーザ発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は加工用ＣＯ□レーザ等の高出力レーザに関し、
詳細には小型軽量化し、発振特性、信頼性、保守性を改
良したＣＯ，レーザ発振装置に関する。

〔従来の技術〕

第３図に従来技術によるＣＯ，レーザのレーザ発振装置
の構成を示す。図において、放電管１の両端には出力結
合鏡２と全反射鏡３が設置されている。又放電管１の外
側には２枚の金属電極４および５が取り付けられており
、その間に高周波電圧が高周波電源６によっ、て印加さ
れ、放電管１内に高周波グロー放電が発生してレーザ励
起が行われる。放電管１内のレーザビーム光軸を１３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１４でそれぞれ示す。

レーザ発振装置起動時には先ず最初に真空ポンプ１２に
よって装置内部全体が排気される。ついでバルブ１１が
開放になり所定流量のレーザガスがボンベ１０から導か
れ装置内のガス圧は規定値に達し、その後は真空ポンプ
１２の排気と補給ガス導入が続き、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
換されることになりガス汚染を防止する。

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。

ＣＯ，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
理論によれば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レーザ
ガスの強制冷却が必要である。レーザガスは約１００ｍ
／　ｓ　ｅ　ｃの流速で放電管内を通過し矢印で示す方
向に流れ冷却器８に導かれる。ここでは主として放電に
よる加熱エネルギーが除去される。送風機９では圧縮熱
が発生するのでガスは放電管１に再度導かれる前に冷却
器７を通過する。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。

第４図に従来のターボブロワの構造を示す。ターボ翼１
６はシャフト２６に取り付けたロータ１７と、ステータ
１８から構成されるモータによって、約１０万ＲＰＭの
高速回転で回転される。そのため低速のルーツブロワに
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２６の支持に軸受損失が小さいことや
コストからころがり軸受１９及び２０を使用している。

ころがり軸受１９及び２０の転動体の材質は高炭素クロ
ム軸受１ｉｎ（ＪＩＳ規格番号５ＵＪ２〜４）が使用さ
れている。軸受の潤滑は高速回転のためオイルを定期的
に軸受に供給するオイルジェットやオイルエア潤滑が使
用されている。第５図においてはころがり軸１９および
２０にオイル供給ユニッ１−２１が空気を使用してオイ
ルを霧化し通路２２あるいは２３よりころがり軸受に供
給している。

〔発明が解決しようとする課題〕

第３図及び第４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。

ころがり軸受の転動体が鋼であるため、内輪及び外輪の
軌道及び転動体の軌道面にかかる繰り返し荷重による転
動体の疲労や軌道面での摩擦による摩耗および摩擦熱に
よる疲労限界の低下のため短期間に軸受破損を発生して
いる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、送
風機の軸受がセラミックであるガスレーザ装置を提供す
ることを目的とする。

〔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、気体放電によっ
てレーザ励起をする放電管、レーザ発振を行わせる光共
振器、送風機および冷却器ニヨってレーザガスを強制冷
却させるガス循環装置等から構成されるレーザ発振装置
において、該送風機がレーザガス中で回転するターボブ
ロワから構成され、該送風機の軸受がセラミックである
ことを特徴とするレーザ発振装置が、提供される。

さらに、２個のターボ翼をスラスト力が逆方向にかかる
ように配置したレーザ発振装置が、提供される。

〔作用〕

ターボブロワの送風機において、ころがり軸受の転動体
等にセラミックを使用することによって転動体の強度、
耐摩耗性、耐熱性を向上し短期間での軸受破損を防止す
る。

さらに、ターボ翼をスラスト力が逆方向にかかるように
配置したので、スラスト方向の力がバランスして、安全
性が増し、しかも軸受にかかるスラスト荷重も小さくな
るので軸受寿命も長くなる。

〔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。

第１図に本発明のレーザ発振装置の一実施例の構成図を
示す、第４図と同一の構成要素には同一の符合が付して
あり、その詳細な説明は省略する。

ここで、ターボ翼１６は遠心翼を示しているが斜流翼で
あっても軸流翼であってもよい。

ころがり軸受１９および２０の内輪と外輪との間の転動
体２４と２５はセラミックでできている。

例えばアルミナ（ＡＬｚ　Ｏｘ　）を主成分としたセラ
ミックの転動体の強度は３３０　ｋｇ／ｃｄであり、硬
度はビッカース１５００である。それに対し、従来の高
炭素クロム鋼は１００ｋｇ／ｃｉｉであり、硬度はビッ
カース３６０である。故に、転動体の強度が３〜４倍に
増加することによって内輪及び外輪の軌道面及び転動体
の軌道面にかかる繰り返し荷重による疲労や軌道面での
摩擦による摩耗および摩擦熱による疲労限界の低下によ
る軸受破損が防止できる。

上記の説明ではころがり軸受の転動体をセラミックとし
たが、セラミックのすべり軸受を使用することにより同
様な効果が得られる。

第１図のターボブロワは出力ＩＫＷ程度のレーザ発振装
置に適用されるが、さらに高出力化のためには大型のタ
ーボ翼を使用してもよいが、コスト的には同−翼を使用
することが望ましい。第２図にレーザ出力２ＫＷ程度の
ターボブロワの構造を示す０図において３１はターボブ
ロワであり、軸受は第１図と同じであるので省略しであ
る。なお、図中の矢印はレーザガスの流れる方向を示す
。

シャフトの上下にターボ翼１６と３２が２個取り付けら
れている。この構成で軸受けと駆動モータが１セツトで
ターボ翼２個を回転できるのでコスト上有利である。１
７はロータ、１８はステータである。ここでは、ターボ
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、寿命が非常に長くなる。

第４図は従来のターボブロワの構成図である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、ころがり軸受の転動体
等にセラミックを使用したので、軸受の転動体等の強度
、耐摩耗性、耐熱性を向上し短期間での軸受破損を防止
できる。

さらに、ターボ翼をスラスト力が逆方向にかかるように
配置したので、スラスト方向の力がバランスして、安定
性が増し、しかも軸受けにかかるスラスト荷重も小さく
なるので軸受寿命も長くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザ出力ＩＫＷ程度のターボブロワ
の構造図、 第２図はレーザ出力２ＫＷ程度のターボブロワの構造図
、 第３図は従来のＣＯ□レーザのレーザ発振装置の構成図
、 １・・・・−・−・・・・−放電管 ２−・−−−−一−−−−−−−・出力結合鏡３・　　
・−全反射鏡 ４．５−・−−−一−−−−・−電極 ６−　　　・−高周波電源 ７．８−−−−−−−−−一・−・・・冷却器９−・−
−−−−−−・−・・・・・送風機ｏ−−−−−−−−
−−−−−−ガスボンベ２・・・−・・・・−−−−−
・真空ポンプ３・・−・・−・・−共振器内レーザビー
ム光軸４−・・−・・−−−−−・−共振器外レーザビ
ーム光軸６−・−一−−−−−・・−ターボ翼 ７・・−・−・−・−−−−一ロータ ８−・−ｍ−〜−・−・−ステータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）気体放電によってレーザ励起をする放電管、レー
   ザ発振を行わせる光共振器、送風機および冷却器によっ
   てレーザガスを強制冷却させるガス循環装置等から構成
   されるレーザ発振装置において、該送風機がレーザガス
   中で回転するターボブロワから構成され、該送風機の軸
   受がセラミックであることを特徴とするレーザ発振装置
   。
2. （２）前記軸受がころがり軸受であり、該ころがり軸受
   の転動体がセラミックであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のレーザ発振装置。
3. （３）前記軸受がセラミック製のすべり軸受であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ発振装
   置。
4. （４）前記ターボブロワが、１個のターボ翼から構成さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   レーザ発振装置。
5. （５）前記ターボブロワが、同一シャフトに、逆方向に
   スラスト荷重がかかるように設けられた２個のターボ翼
   を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   レーザ発振装置。