DD255225A1

DD255225A1 - DEVICE FOR MOUNTING LASER STAINS

Info

Publication number: DD255225A1
Application number: DD29789086A
Authority: DD
Inventors: Reinhart Neubert; Ludwig Grunwaldt; Bernd Ritschel; Erwin Henning
Original assignee: Adw Ddr
Priority date: 1986-12-18
Filing date: 1986-12-18
Publication date: 1988-03-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Montieren von Laserstaeben, welche direkt im Pumpgehaeuse oder in dessen Einzelteilen von elastomeren Nullringen festgeklemmt und gegen den Austritt von Kuehlfluessigkeit abgedichtet werden. Die aufwendige Montage des Laserstabes und seine fluessigkeitsdichte Befestigung bei minimalen Einspannlaengen erfordern eine besondere Montiervorrichtung fuer Laserstaebe in Pumplichtreflektoren. Diese Aufgabe wird dadurch geloest, dass der einen Stirnseite des Laserstabes ein Fuehrungsdorn mit duennwandiger Klemmbuchse von geringer Klemmwirkung, einer Laengenausdehnung, die derjenigen der Pumplichtreflektorlaenge entspricht und der anderen Stirnseite des Laserstabes ein Haltedorn mit duennwandiger Klemmbuchse von groesserer Klemmwirkung als derjenigen des Fuehrungsdornes, Zentrieransatz, Befestigungsflansch und einer definierten Laengenausdehnung, zugeordnet sind.The invention relates to a device for mounting Laserstaeben, which are clamped directly in the pump housing or in its individual parts of elastomeric null rings and sealed against the escape of Kuehlfluessigkeit. The complex assembly of the laser rod and its liquid-tight attachment with minimal Einspannlaengen require a special mounting device for Lasstaebe in pump light reflectors. This object is achieved in that the one end face of the laser rod is a Fuehrungsdorn with thin-walled clamping sleeve of low clamping effect, a length extension corresponding to that of Pumplichtreflektorlaenge and the other end of the laser rod a holding mandrel with thin-walled clamping bush of greater clamping effect than that of the Fuehrungsdornes, centering, Mounting flange and a defined length expansion, are assigned.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Montieren von Laserstäben für Festkörperlaser, die in Oszillatoren und Verstärkern hoher Durchschnittsleistung zur optischen Entfernungsmessung und zur Werkstoffbearbeitung anwendbar sind.The invention relates to a device for mounting laser rods for solid-state lasers, which are applicable in oscillators and amplifiers high average power for optical distance measurement and material processing.

Characteristic of the known state of the art

Bekannte Festkörperlaserköpfe bestehen in der Regel aus einem Pumpgehäuse, worin der stabförmige Laserkristall und die Pumplichtquelle in einem gemeinsamen Kühlkreislauf angeordnet sind. Dabei stellen die Befestigung und die Abdichtung des Laserstabes besondere Probleme dar.Known solid state laser heads are usually made of a pump housing, wherein the rod-shaped laser crystal and the pumping light source are arranged in a common cooling circuit. The attachment and the sealing of the laser rod are particular problems.

Ein bekannter Lösungsweg (US-PS 3764935) siehtvor, daß der Laserstab an beiden Enden·™it gesonderten Hülsen ausgestattet wird, die im Pumpgehäuse festgeklemmt und abgedichtet werden. Die Befestigung der Hülsen an den Stabenden erfolgt vorwiegend durch Einkitten. Dieser Lösungsweg gestattet zwar den Einbau des vormontierten Laserstabes in das Pumpgehäuse ohne Sonderwerkzeug, bedingt aber wegen der Verdoppelung der Dichtungsstellen zusätzliche Störanfälligkeit des Pumplichtreflektors und einen größeren Abstand des Laserstabes von der Pumplichtquelle mit daraus resultierender Leistungsabsenkung. Außerdem ist im Reparaturfall das qualitätsgerechte Einkitten des Laserstabes in der Regel vom Gerätenutzer nicht ausführbar.One known approach (US Pat. No. 3,764,935) provides that the laser rod is equipped at both ends with separate sleeves which are clamped and sealed in the pump housing. The attachment of the sleeves to the rod ends is mainly by kitting. Although this approach allows the installation of the preassembled laser rod in the pump housing without special tool, but due to the duplication of the sealing points additional susceptibility of the pump light reflector and a greater distance of the laser rod from the pump light source resulting in power reduction. In addition, in the case of repair, the quality-oriented Kitten the laser rod is usually not executable by the device user.

Andere bekannte Lösungswege beinhalten die Halterung des Laserstabes direkt im Pumpgehäuse mit elastomeren Nullringen (DE-OS 2725675) und die Verwendung von widerstandsfähigem Siliconkautschuk zur Halterung und Abdichtung des Laserstabes im Pumpgehäuse (DE-OS 2351304).Other known approaches include the holder of the laser rod directly in the pump housing with elastomeric null rings (DE-OS 2725675) and the use of resistant silicone rubber for holding and sealing the laser rod in the pump housing (DE-OS 2351304).

Solche Lösungsvariante ohne Montagevorrichtung gestatten nicht die Realisierung derfür eine effektive Laserfunktion notwendigen minimalen Einspannlänge des Laserstabes und bedingen deshalb die Verwendung relativ langer Laserkristalle oder eine Verringerung der Pumpeffektivität. Darüber hinaus ist die Beschädigung der hochempfindlichen entspiegelten Stirnflächen des Laserkristalles bei der Montage nicht auszuschließen.Such a solution variant without a mounting device does not allow the realization of the minimum clamping length of the laser rod necessary for an effective laser function and therefore requires the use of relatively long laser crystals or a reduction of the pumping efficiency. In addition, the damage of the highly sensitive non-reflective surfaces of the laser crystal during assembly can not be excluded.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Rationalisierung der Montage bei gleichzeitiger Qualitätsverbesserung der Laserstabhalterung im Pumpgehäuse.The aim of the invention is to rationalize the assembly while improving the quality of the laser rod holder in the pump housing.

Explanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zum direkten Einbauen des Laserstabes in das Pumpgehäuse unter Gewährleistung minimaler Einspannlängen und ohne Beschädigung der Laserstabstirnflächen während des Montagevorganges durch gezielte Führung des Laserstabes im Pumpgehäuse und anschließender lageorientierter Fixierung des Laserstabes am Pumpgehäuse.The object of the invention is to provide a device for direct installation of the laser rod in the pump housing while ensuring minimum Einspannlängen and without damaging the laser rod end faces during the assembly process by targeted management of the laser rod in the pump housing and subsequent position-oriented fixation of the laser rod on the pump housing.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst,According to the invention, this object is achieved by

— daß einer Stirnseite des Laserstabes ein Führungsdorn und der anderen Stirnseite ein Haltedorn zugeordnet sind, die beide den Laserstab mittels dünnwandiger Klemmbuchsen umfassen, wobei durch unterschiedliche Vorspannungen der Klemmbuchsen die Klemmkraft des Haltedornes deutlich größer als diejenige des Führungsdornes ist und- That a front side of the laser rod, a guide pin and the other end are assigned a holding mandrel, both of which comprise the laser rod by means of thin-walled clamping bushes, wherein by different biases of the clamping bushes, the clamping force of the retaining mandrel is significantly greater than that of the guide pin and

— daß der Führungsdorn in seiner Länge mindestens derjenigen des Pumplichtreflektors entspricht, durchgängig den Außendurchmesser der Klemmbuchse besitzt und an der der Klemmbuchse gegenüberliegenden Seite eine abgerundete kegelförmige Führungsspitze hat und- That the guide mandrel corresponds in its length at least that of the pumping light reflector, consistently has the outer diameter of the clamping bush and on the side opposite the clamping bush has a rounded conical guide tip and

— daß der Haltedorn einen Zentrieransatz mit abgesetztem Befestigungsflansch zum lageorientierten Fixieren des Laserstabes an das Pumpgehäuse während des Montagevorganges hat und der axiale Abstand zwischen der Sitzfläche des Befestigungsflansches und der Anlegekante für den Laserstab und dem axialen Einbaumaß des Laserstabes identisch ist und- That the retaining pin has a spigot with remote mounting flange for position-oriented fixing of the laser rod to the pump housing during the assembly process and the axial distance between the seat of the mounting flange and the contact edge for the laser rod and the axial dimension of the laser rod is identical and

— daß innerhalb der Klemmbuchsen ringförmige, axiale Anlegekanten nahe der Laserstabmantelfläche für die Laserstabstirnflächen angeordnet sind, die durch kegligen oder abgesetzten Bohrungsgrund im Führungsdorn und im Haltedorn entstehen.- That within the clamping bushes annular, axial abutment edges are arranged near the Laserstabmantelfläche for the laser rod end faces, which arise by kegligen or stepped hole bottom in the guide pin and in the retaining mandrel.

embodiment

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment. In the accompanying drawings show:

Fig. 1: Gesamtansicht der Vorrichtung (vergrößert)1: overall view of the device (enlarged)

Fig.2: Schnittdarstellung entlang der Linie l-l in Fig. 12 shows a sectional view along the line I-I in FIG. 1

Fig.3 und 4: Schnittzeichnungen des Laserkopfes während verschiedener Phasen des Montagevorganges3 and 4: sectional drawings of the laser head during different phases of the assembly process

Die Vorrichtung zum Montieren des Laserstabes 1 besteht aus dem Haltedorn 2 und dem Führungsdorn 3 (Fig. 1 und 2).The device for mounting the laser rod 1 consists of the retaining pin 2 and the guide pin 3 (FIGS. 1 and 2).

Führungsdorn und Haltedorn besitzen dünnwandige Klemmbuchsen 4; 4', beispielsweise als geschlitzte Buchsen ausfederndem Metall gefertigt. Die Innendurchmesser der Klemmbuchsen 4; 4' sind auf den Durchmesser des Laserstabes 1 dergestalt abgestimmt, daß die Klemmkraft des Haltedornes 2 deutlich größer als die des Führungsdomes 3 ist. Innerhalb der Klemmbuchsen 4; 4' und nahe der Laserstababmantelfläche 5 befinden sich ringförmige axiale Anlagekanten 6; 6' für die Laserstabstirnflächen 7; T₁ gebildet jeweils aus dem kegligen oder abgesetzten Bohrungsgrund 8; 8'.Guide pin and retaining pin have thin-walled clamping bushes 4; 4 ', made for example as slotted sockets ausfederndem metal. The inner diameter of the clamping bushes 4; 4 'are matched to the diameter of the laser rod 1 such that the clamping force of the retaining mandrel 2 is significantly greater than that of the guide dome 3. Within the clamping bushes 4; 4 'and near the Laserstababmantelfläche 5 are annular axial abutment edges 6; 6 'for the laser rod end faces 7; T ₁ formed in each case from the conical or stepped bore bottom 8; 8th'.

Der Haltedorn 2 hat einen Befestigungsflansch 9 mit Zentrieransatz 10 und Befestigungsbohrungen 11 (Fig. 1 und 2). Dabei ist der axiale Abstand a zwischen der Sitzfläche 12 des Befestigungsflansches 9 und der Anlegekante 6 für den Laserstab 1 mit dem axialen Einbaumaß des Laserstabes 1 identisch (Fig.3).The retaining pin 2 has a mounting flange 9 with centering lug 10 and mounting holes 11 (FIGS. 1 and 2). The axial distance a between the seat 12 of the mounting flange 9 and the contact edge 6 for the laser rod 1 with the axial installation dimension of the laser rod 1 is identical (Figure 3).

Der Führungsdorn 3 besitzt durchgängig den Außendurchmesser der Klemmbuchse 4' sowie eine abgerundete kegelförmige Führungsspitze 13 (Fig. 1). Seine Länge entspricht mindestens über das Pumplichtreflektors 14. An die Stelle der Klemmbuchse 4' mit geringer Klemmwirkung kann auch eine glatte Grundbohrung treten.The guide pin 3 has the outer diameter of the clamping bush 4 'throughout and a rounded conical guide tip 13 (FIG. 1). Its length corresponds at least to the pump light reflector 14. In place of the clamping bush 4 'with low clamping effect can also be a smooth base hole.

Der zu montierende Laserkopf ist beispielsweise so aufgebaut, daß der Pumplichtreflektor 14 von Kopfflanschen 15; 15' hermetisch verschlossen wird (Fig.4). Darin befinden sich in einem gemeinsamen Kühlkreislauf der Laserstab 1 und die Pumplichtquelle 16, die beide ebenfalls gegen den Austritt von Kühlflüssigkeit abgedichtet sind. Der Laserstab 1 wird dazu in den Kopfflanschen 15; 15'direkt von elastomeren Nu 11 ringen 17 gehaltert, die unter dem Druck der angeschraubten Stopfbuchsen 18 stehen.The laser head to be mounted, for example, constructed so that the pump light reflector 14 of head flanges 15; 15 'is hermetically sealed (Figure 4). Therein are located in a common cooling circuit of the laser rod 1 and the pump light source 16, both of which are also sealed against the escape of coolant. The laser rod 1 is to do so in the head flanges 15; 15 'held directly by elastomeric Nu 11 rings 17, which are under the pressure of the bolted glands 18.

Das Einbauen des Laserstabes 1 in den Laserkopf mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung geschieht folgendermaßen:The incorporation of the laser rod 1 in the laser head by means of the device according to the invention is carried out as follows:

Zunächst werden auf den Laserstab 1 der Führuijgsdorn3und der Haltedorn 2 aufgesteckt (Fig. 3). Anschließend wird dieser Steckverband in das Pumpgehäuse eingeführt (Fig.3) und der Befestigungsflansch 9 angeschraubt, so daß der Laserstab 1 über das Einbaumaß a lageorientiert fixiert ist. Danach wird der Führungsdorn 3, der mit dem Laserstab 1 nur schwach klemmend verbunden ist, herausgezogen (Fig.4). Infolge der stärkeren Klemmwirkung des Haltedornes 2 verbleibt der Laserstab 1 in der einbaugerechten Position. Anschließend werden der Nullring 17 aufgeschoben und die Stopfbuchse 18 festgeschraubt, wodurch der Laserstab 1 einseitig fest eingebaut und abgedichtet ist.First, the guide pin 3 and the retaining pin 2 are slipped onto the laser rod 1 (FIG. 3). Subsequently, this plug-in association is introduced into the pump housing (Figure 3) and the mounting flange 9 screwed, so that the laser rod 1 is fixed in a position-oriented on the installation dimension. Thereafter, the guide pin 3, which is connected to the laser rod 1 only weakly clamped, pulled out (Figure 4). As a result of the stronger clamping action of the retaining mandrel 2, the laser rod 1 remains in the position suitable for installation. Subsequently, the zero ring 17 are pushed and the gland 18 is screwed tight, whereby the laser rod 1 is firmly installed and sealed on one side.

In gleicher Weise erfolgt das Festlegen der Gegenseite, indem nach dem Entfernen des Haltedornes 2 der Nullring und die Stopfbuchse eingebaut werden.In the same way, the setting of the opposite side takes place by the zero ring and the stuffing box are installed after removing the retaining mandrel 2.

Für das Ausbauen des Laserstabes 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung ebenfalls anwendbar. Dazu ist es lediglich erforderlich, die Stopfbuchsen 18 zu entfernen und den Laserstab 1 mitdern Führungsdorn 3.herauszuschieben.For the removal of the laser rod 1, the device according to the invention is also applicable. For this purpose, it is only necessary to remove the stuffing boxes 18 and the laser rod 1 mitdernzuschreib Führungsdorn 3.herzuschreiben.

Sowohl beim Einbau als auch beim Ausbauen des Laserstabes 1 sind dessen empfindliche Stirnflächen 7; 7'vor Beschädigung und Verschmutzung geschützt, weil die axiale Anlage nur nahe der Laserstabmantelfläche 5 auftritt und die keglige oder abgesetzte Form des Bohrungsgrundes 8; 8'jeweils einen Sicherheitsabstand gewährleistet (Fig. T).Both during installation and when removing the laser rod 1 whose sensitive end faces 7; 7'protected from damage and contamination, because the axial contact only occurs near the laser rod jacket surface 5 and the conical or stepped shape of the bore base 8; 8 'each ensures a safe distance (Fig. T).

Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht die qualitätsgerechte und rationelle Realisierung einer für die Laserfunktion vorteilhaften, kurzen Einspannlänge b des Laserstabes ohne besondere Anforderungen an die Handfertigkeit des Personales beim Gerätehersteller und beim Anwender (Fig.4).The device described enables the quality-oriented and efficient realization of a short clamping length b of the laser rod, which is advantageous for the laser function, without special demands on the manual skills of the personnel at the device manufacturer and the user (FIG. 4).

Claims

1. A device for mounting laser rods, which are clamped directly in the pump housing or in its individual parts, for example in head flanges, of elastomeric null rings and sealed against the escape of coolant, characterized in that the one end face of the Laserstabesa guide pin (3) thin-walled clamping bush ( 4 ') of low clamping action, uniform outer diameter corresponding to the clamping bush, rounded, conical guide tip (13) and a length extension which at least corresponds to that of the pump light reflector length (14) and the other end side of the laser rod is a holding mandrel (2) with thin-walled clamping bush (4). of greater clamping action than that of the guide pin (3), centering projection (10), mounting flange (9) and a longitudinal extent, which corresponds exactly to the installation dimension (a) of the laser rod, are assigned.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that within the clamping bushes (4, 4 ') and near the Laserstabmantelfläche (5) annular axial contact edges (6, 6') for the laser rod end faces (7, 7 ') from kegligem or stepped hole bottom (8, 8 ') are arranged.

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