JPH04142787A

JPH04142787A - レーザ用ターボブロア

Info

Publication number: JPH04142787A
Application number: JP26594190A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nakahara; 賢治中原; Tsutomu Funakubo; 舟久保　勤
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1990-10-03
Filing date: 1990-10-03
Publication date: 1992-05-15

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〕本発明はレーザ発振器の送風用に使用されるレーザ用タ
ーボブロアに関し、特に振動を低減させたレーザ用ター
ボブロアに関する。

〔従来の技術〕

レーザ発振器にはレーザガスを強制的に循環させるため
にレーザ用ターボブロアが用いられる。

このレーザ用ターボブロアには、ターボ翼のシャフトを
支持するためにころがり軸受が使用される。

ころがり軸受には通常、内輪、外輪及びボール間に隙間
が設けられている。この隙間は、ターボブロアが高速回
転すると、外輪やボールの遠心力によって膨張する。そ
こで、ころがり軸受にスラスト方向の予圧（例えば２　
ｋｇ　ｆ以上）を与えて、隙間ができないようにしてい
る。

このスラスト方向の予圧は、スラストメタルによって受
は止められる。スラストメタルは、ステンレス製または
黄銅部であり、ころがり軸受に接して設けられる。

一方、レーザ用ターボブロアでは、１枚の羽根がガスを
移動させるたびごとに発生するガスの圧力変動や流量変
動等によって、流体振動が生じる。

この振動の基本周波数ｆ　　（Ｈｚ）は、次式（１）％
式％ここで、　Ｚ：羽根の数（枚）Ｎ：回転数（ｒｐｍ）回転数Ｎは約１０万ｒｐｍであり、羽根の数Ｚは１０枚
程度である。したがって、振動の基本周波数Ｆは数十Ｋ
Ｈｚ以上になる。この流体振動は、ターボ翼やシャフト
にスラスト方向の振動を与える。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来のレーザ用ターボブロアでは、スラストメ
タルは金属製であり、上述したスラスト方向の振動が発
生しても、その振動を吸収することができなかった。こ
のため、振動は直接、軸受等に伝わっていた。その結果
、以下のような問題が生じていた。

第１に、高周波振動により、軸受の転勤面で振動が大き
くなり、転勤面における材料の疲労寿命が短くなる。す
なわち、軸受の寿命が短くなる。

第２に、高周波振動により、スラストメタルと軸受との
当接部で高周波の衝撃が発生する。このため、いわゆる
フレッティングという摩耗現象が起こり、その摩耗粉は
、レーザ発振器の放電管や軸受の内部に侵入して光学部
品や軸受の破損を引き起こす。

第３に、高周波の騒音が発生する。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ス
ラスト方向の振動を吸収して軸受の振動を抑え、軸受の
寿命を長くしたレーザ用ターボブロアを提供することを
目的とする。

また、本発明の他の目的は、スラストメタルと軸受との
当接部でのフレッティングを抑えて、レーザ発振器の光
学部品等の信頼性を改善したレーザ用ターボブロアを提
供することである。

さらに、本発明の他の目的は、高周波の騒音を小さくす
ることができるレーザ用ターボブロアを提供することで
ある。

〔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、レーザ用発振器
内にレーザガスを循環させるレーザ用ターボブロアにお
いて、先端にターボ翼を有し、モータによって回転する
シャフトと、前記シャフトを支持する軸受と、前記軸受
に予圧を与える弾性体と、テフロンで構成され、前記弾
性体による予圧を受けるスラストメタルと、を有するこ
とを特徴とするレーザ用ターボブロアが、提供される。

〔作用コシャフトは、先端にターボ翼を有し、モータによって回
転する。軸受はシャフトを指示する。弾性体は軸受に予
圧を与える。スラストメタルは弾性体による予圧を受は
止めている。スラストメタルはテフロンで構成されてい
る。このため、ターボ翼とシャフトの回転に伴いスラス
ト方向の振動が発生しても、その振動はテフロンの内部
減衰効果によって吸収される。その結果、軸受の振動が
抑えられ、軸受の寿命が長くなる。また、騒音が小さく
なる。

さらに、テフロンは低摩擦係数を有し、低粘着性である
。したがって、軸受とスラストメタルとの当接部におけ
るフレッティングが抑えられる。

その結果、摩耗粉が発生せず、レーザ発振器の光学部品
等の信頼性が改善される。

〔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図は本発明のレーザ用ターボブロアの構成を示す図
である。図において、ターボ翼１は遠心翼であり、シャ
フト２に結合されている。シャフト２にはロータ３が、
またハウジング４にはステータ５が、それぞれ取り付け
られている。ロータ３とステータ５とで高周波モータ６
を構成している。ターボ翼１はこの高周波モータ６によ
って回転数１０万ＲＰＭの高速で回転する。

シャフト２の支持のために、一対のころがり軸受７及び
８が高周波モータ６の両サイドに設けられている。ころ
がり軸受７及び８内の空間には適量のグリースが封入さ
れ、グリース潤滑が行われる。これによって、オイルミ
ストによるレーザガス汚染を防止している。

ころがり軸受７及び８とハウジング４との間に、オイル
フィルムダンパ９が設けられている。オイルフィルムダ
ンパ９は、ハウジング４、ころがり軸受７．８の外周に
設けられたスリーブ（図示せず）、及びＯリング１０．
１１によって構成され、その空間にグリースまたはオイ
ルが充填されている。

このオイルフィルムダンパ９を設けることによって、タ
ーボ翼１及びシャフト２が高速回転したときの振動を流
体力学的な減衰効果で減衰させることができる。

ターボ翼１と反対側に位置するころがり軸受７には、コ
イルバネ１２が当接している。コイルバネ１２は、ころ
がり軸受？、８にスラスト方向の予圧（例えば２　ｋｇ
　ｆ以上）を与えている。このように、予圧を与えるの
は、ころがり軸受７．８内の内輪、外輪及びボール間に
隙間ができないようにするためである。

ターボ翼１側に位置するころがり軸受８に接してスラス
トメタル２０が設けられている。このスラストメタル２
０はテフロン（例えば四フッ化エチレン）製であり、ボ
ルト２１及び２２によってハウジング４に固定され、コ
イルバネ１２によるスラスト方向の予圧を受は止めてい
る。

レーザガスは矢印１６のように吸収され、矢印１７のよ
うに吐出される。その結果、レーザ発振器にレーザガス
が循環する。

このように、本実施例では、スラストメタル２０をテフ
ロンで構成した。このため、ターボ翼１及びシャフト２
の高速回転に伴ってスラスト方向の振動が発生しても、
そのスラスト方向の振動はテフロンの内部減衰効果によ
って吸収される。その結果、ころがり軸受７．８の振動
が抑えられ、ころがり軸受７．８の寿命が長くなる。さ
らに、振動に伴う高周波の騒音も小さくなる。

また、テフロンは低摩擦係数を有し、また低粘着性であ
る。このため、従来、ころがり軸受８とスラストメタル
２０との当接部２３において発生していたフレッティン
グが抑えられる。したがって、当接部２３に摩耗粉が発
生しない。その結果、レーザ発振器の光学部品等の信頼
性が改善される。

さらに、テフロンはレーザガスに対して良好な耐蝕性を
示すため、スラストメタル２０の経年変化が小さくなる
。したがって、スラストメタル２０の寿命も長くなる。

従来のレーザ用ターボブロアと本発明のレーザ用ターボ
ブロアにおいて、その振動及び騒音を比較した。その結
果、振動値は、従来は０．８ａｍ／Ｓであったが、本発
明ではその半分に低減した。

騒音も、従来は９０ｄＢであったが、本発明では８０ｄ
Ｂと大幅に低減した。

第２図は本発明のレーザ用ターボブロアの他の実施例を
示す図である。第１の実施例との相違点は、スラストメ
タル２０を金属製スラストメタル２４とテフロン製スラ
ストメタル２５とから構成し、テフロン製スラストメタ
ル２５をころがり軸受８と金属製スラストメタル２４と
の間に挟むようにした点にある。

スラストメタル２０をこのように構成すると、スラスト
メタル２０をハウジング４にボルト締めする際に、ボル
ト２１．２２を金属製スラストメタル２０側において締
め付けることができ、スラストメタル２０のボルト締め
をより確実に行うことができる。スラスト方向の振動を
テフロンによって吸収することができる等の効果は、第
１の実施例と同様である。

第３図は本発明のレーザ用ターボブロアが適用されるレ
ーザ発振器の構成図である。起動時には先ず真空ポンプ
４２によってチャンバー内のガスが排気され、ついで弁
４１が開放されてガスボンベ４０から新鮮なレーザガス
が導入され、その後は真空ポンプ４２の排気とガスボン
ベ４０からのレーザガス供給が続いて、ガス圧は一定に
保たれる。

この状態で、高周波電源３６より例えば２ＭＨ２の高周
波電力が電極３４及び３５を通して供給されて放電管３
１内で放電を生じ、レーザガスが励起される。リア鏡３
３は反射率９９．５％のゲルマニウム（Ｇｅ）製の鏡、
出力鏡３２は反射率６５％のジンクセレン（ＺｎＳｅ）
製の鏡であり、これらはファブリペロ−型共振器を構成
し、励起されたレーザガス分子から放出される１０．６
μｍの光を増幅して一部を出力鏡３２からレーザ光４４
として出力する。

レーザ発振を行って高温となったレーザガスは配管４５
を通って水冷の冷却器３７に流入し、冷却される。レー
ザ用ターボブロア３９はレーザガスを図の左方向に押し
出す。レーザ用ターボブロア３９による圧縮熱は冷却器
３８で除去され、レーザガスは配管４６を通って再び放
電管３１内に流入する。

上記の説明では、ターボ翼を遠心翼にしたが、斜流翼ま
たは軸流翼にすることもできる。

また、ころがり軸受をセラミックで構成することにより
、さらに、ころがり軸受の寿命を長くすることができる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、スラストメタルをテフ
ロンで構成した。このため、ターボ翼及びシャフトの高
速回転に伴ってスラスト方向の振動が発生しても、その
スラスト方向の振動はテフロンの内部減衰によって吸収
される。その結果、ころがり軸受の振動を抑えられるこ
とができ、ころがり軸受の寿命を長（することができる
。また、振動に伴う高周波の騒音も小さくすることがで
きる。

さらに、テフロンは低摩擦係数を有し、低粘着性である
。このため、従来、ころがり軸受とスラストメタルとの
当接部において発生していたフレッティングが抑えられ
る。したがって、当接部に摩耗粉が発生しない。その結
果、レーザ発振器の光学部品等の信頼性を改善すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザ用ターボブロアの構成を示す図
、第２図は本発明のレーザ用ターボブロアの他の実施例を
示す図、第３図は本発明のレーザ用ターボブロアが適用されるレ
ーザ発振器の構成図である。７．８ターボ翼シャフト２１、ころがり軸受オイルフィルムダンパコイルバネスラストメタルボルト当接部金属製スラストメタルテフロン製スラストメタレーザ用ターボブロアル

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザ発振器内にレーザガスを循環させるレーザ
用ターボブロアにおいて、先端にターボ翼を有し、モータによって回転するシャフ
トと、前記シャフトを指示する軸受と、前記軸受に予圧を与える弾性体と、テフロン〔登録商標〕で構成され、前記弾性体による予
圧を受けるスラストメタルと、を有することを特徴とするレーザ用ターボブロア。
（２）前記テフロンは四フッ化エチレンであることを特
徴とする請求項１記載のレーザ用ターボブロア。
（３）前記スラストメタルは、金属製スラストメタルと
テフロン製スラストメタルとから成り、前記軸受と前記
金属製スラストメタルとの間に前記テフロン製スラスト
メタルを挟む構成にしたことを特徴とする請求項１記載
のレーザ用ターボブロア。
（４）前記軸受は、外周にオイルフィルムダンパが設け
られていることを特徴とする請求項１記載のレーザ用タ
ーボブロア。
（５）前記軸受はセラミック軸受であることを特徴とす
る請求項１記載のレーザ用ターボブロア。