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EinsPannvorrichtung für einen Laserstab
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Die Erfindung betrifft eine Einspannvorrichtung für einen Laserstab
in einem Gehäuse.
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Bei im Handel erhältlichen Lasern wird der Laserstab an beiden Enden
in je einem Aufnahmerohr geführt. Dabei ist zur Halterung des Laserstabes zwischen
diesem und dem Aufnahmerohr ein Teflonring angeordnet. Mit dem Teflonring wird eine
wasserdichte Verbindung zwischen Aufnahmerohr und Laserstab erzielt, die das Eindringen
von Kühlwasser in den Stirnbereich des Laserrohrs verhindert. Das Aufnahmerohr ist
durch eine Bohrung aus dem Gehäuse herausgeführt. Zur Abdichtung dieser Durchführung
ist die Bohrung des Gehäuses erweitert. Im erweiterten Bereich der Bohrung ist das
Aufnahmerohr von einem Dichtungsrohr umgeben, das von einem auf das Gehäuse aufgeschraubten
Druckstück gegen einen O-Ring gedrückt wird, der an einem Ringflansch des Gehäuses
anliegt. Auch zwischen Druckstück und Dichtungsrohr ist ein O-Ring eingelegt. Durch
das Zusammendrücken der beiden O-Ringe werden diese gleichzeitig gegen das Gehäuse
und das Aufnahmerohr gedrückt, so daß zwischen diesen eine wasserdichte Verbindung
besteht.
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Diese im Handel erhältliche Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß
die Lage des Laserstabes verhältnismäßig undefiniert und nicht justierbar ist. Daher
müssen für jeden Laser alle zugehörigen Einrichtung, vorxalleim die Resonatorspiegel,
jeweils gesondert einjustiert werden, was mit einem hohen Arbeitsaufwand verbunden
ist. Weniger aufwendig wäre es, den Laserstab selbst zu justieren und die übrigen
Einrichtungen fest einzubauen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einspannvorrichtung der eingangs
genannten Art so auszubilden, daß der Laserstab justiert werden kann, wobei die
Abdichtung -gegen Kühlwasser erhalten bleiben soll.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Laserstab
an beiden Enden in einer konischen Bohrung je eines Zentrierstücks formschlüssig
gehaltert ist, daß das Zentrierstück zwei senkrecht zueinander angeordnete Gewindesacklöcher
aufweist, daß das Zentrierstück in einem etwa senkrecht zur Achsrichtung des Laserstabes
fest mit dem Gehäuse verbundenen Führungswinkel mit zwei senkrecht aufeinanderstehenden
Schenkeln gelagert ist, daß jeder Schenkel des Führungswinkels ein sich in seiner
Längsrichtung erstreckenden Langloch aufweist, durch das eine Schraube in das entsprechende
Gewindesackloch des Zentrierstücks geführt ist und daß jede Schraube gegenüber dem
Führungswinkel in ihrer axialen Richtung fixiert ist.
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Diese Einspannvorrichtung mit ihrer durchgehend konischen Bohrung
kann mit handelsüblichen Bauelementen einfach gefertigt werden und ermöglicht ohne
großen Arbeitsaufwand eine genaue Einjustierung des Laserstabes. Durch die konische
Ausbildung der Bohrung wird ein Verspannen des Laserstabes beim Einjustieren verhindert.
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Bei einer Einspannvorrichtung, bei der die Enden des Laser-Stabes
in einem Aufnahmerohr geführt sind, wird vortj'afterweise jedes Aufnahmerohr in
einer konischen Bohrung des Zentrierstücks formschlüssig gehaltert.
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Zur einfachen axialen Fixierung jeder Schraube kann zwischen Schraubenkopf
und zugeordnetem Schenkel eine Tellerfeder eingelegt sein und jede Schraube an der
der Tellerfeder abgewandten Seite des zugeordneten
Schenkels eine
Ringscheibe tragen, die unter der Wirkung der Tellerfeder gegen den zugeordneten
Schenkel des Führungswinkels gedrückt wird.
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Die Bohrung des Zentrierstücks kann eine Öffnung in axialer Richtung
aufweisen. Dies ist vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen Anregelampe und Laserstab
sehr gering ist, so daß zwischen diesen liegende Teile des Zentrierstücks thermisch
stark beansprucht werden würden.
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Jeder Schenkel des Fuhrungswinkels kann an beiden Längsseiten umgekantet
sein. Damit wird das Zentrierstück im Führungswinkel in einer Ebene geführt, so
daß die Handhabung der Vorrichtung vereinfacht wird.
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Zur Abdichtung für eine Einspannvorrichtung, bei der das Gehäuse eine
Bohrung zur Durchführung eines Aufnahmerohrs für den Laserstab aufweist, die an
der Außenseite des Gehäuses .erweitert ist, bei der das Aufnahmerohr in dem erweiterten
Bereich der Bohrung des Gehäuses von einem Dichtungsring umgeben ist, bei dem zwischen
Dichtungsring und einem mit der Erweiterung der Bohrung gebildeten Ringflansch des
Gehäuses ein erster O-Ring angeordnet ist, der mit dem Dichtungsring an den Flansch
gedrückt wird, kann zwischen Dichtungsring und dem Aufnahmerohr ein zweiter O-Ring
angeordnet sein. Damit wird eine Abdichtung des Aufnahmerohrs gegen das Gehäuse
erreicht, die eine Einjustierung des Laserstabs ermöglicht.
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Vorteilhafterweise liegen dabei beide O-Ringe in Ringnuten des Dichtungsrings.
Dadurch wird die Montage der Abdichtung erleichtert. Der erweiterte Bereich der
Bohrung ist zweckmäßigerweise mit einem Innengewinde versehen, in das ein Gewindebolzen
mit zentrischer Bohrung zum Anpressen des Dichtungsrings an den Ringflansch eingeschraubt
ist.
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Die erfindungsgemäße Einspannvorrichtung wird nachfolgend beispielhaft
anhand der Figuren 1 bis 7 näher erläutert.
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Figur 1 zeigt eine Vorderansicht der Einspannvorrichtung.
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An einem Gehäuses von dem nur der Boden 6 dargestellt ist, ist ein
Führungswinkel 3 befestigt, beispielsweise verschraubt. Der Führungswinkel 3 weist
einen senkrecht zum Gehäuseboden 6 stehenden Schenkel 3b und einen parallel zum
Gehäuseboden 6 liegenden Schenkel 3a auf. Der FUhrungswinkel 3 ist in den Figuren
4 bis 6 in unterschiedlichen Blickrichtungen dargestellt. Dabei ist in den Figuren
4 und 5 deutlich erkennbar, daß jeder Schenkel 3a, 3b des Führungswinkels 3 an beiden
Längsseiten umgekantet ist, so daß sich im Schnitt ein U-förmiges Profil ergibt.
Beide Schenkel 3a und 3b weisen Langlöcher 3c bzw. 3d auf, die sich in Längsrichtung
des jeweiligen Schenkels 3a bzw. 3b erstrecken.
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In diese Langlöcher 3c und 3d ist jeweils eine Schraube 4 bzw. 5 eingeführt.
Jede Schraube 4 bzw. 5 wird durch eine Tellerfeder 4b bzw. 5b sowie eine Ringscheibe
4c bzw. 5c in axialer Richtung fixiert. Die Tellerfedern 4b bzv. 5b sind zwischen
dem Schenkel 3a bzw. 3b und dem Schraubenkopf 4a bzw. 5a eingelegt, so daß sie die
Schrauben 4 bzw. 5 nach außen drücken. Dadurch wird eine mit der jeweiligen Schreibe
4 bzw. 5 in axialer Richtung fest verbundene Scheibe 4c bzw. 5c an die Innenseite
der Schenkel 3a bzw. 3b gedrückt. Die Schrauben 4 und 5 sind somit ~ in den Langlöchern
3c bzw. 3d verschiebbar, jeloch in axialer Richtung fixiert.
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Im Führungswinkel 3 liegt ein Zentrierstück 2, das vom U-förmigen
Profil des Führungswinkels umschlossen und in dessen Ebene verschiebbar ist. Das
Zentrierstück 2 weist zwei aufeinander senkrecht stehende Gewindesacklöcher 2b und
2c auf, die in der Detailzeichnung nach Fig. 2 deutlich sichtbar sind. In diese
Gewindesacklöcher 2b bzw. 2c
werden die Schrauben 4 bzw. 5 eingeschraubt.
Durch Verdrehen der Schrauben 4 bzw. 5 kann das Zentrierstück 2 in der Ebene des
Führungswinkels 3 beliebig eingestellt werden.
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Das Zentrierstück 2 weist eine Bohrung 2a auf, die, wie Figur 3 zeigt,
im Ausführungsbeispiel zweiseitig konisch ausgebildet ist. In dieser Bohrung 2a
liegt der Laserstab 1. Im Ausführungsbeispiel sind die Enden des Laserstabs 1 in
einem Aufnahmerohr 1a untergebracht, in dem sie beispielsweise durch nicht dargestellte
Teflonringe fixiert sind. Das Aufnahmerohr 1a wird formschlüssig vom Zentrierstück
2 umschlossen. Bei Ausführungsformen, die kein Aufnahmerohr aufweisen, kann auch
der Laserstab 1 direkt formschlüssig im Zentrierstück 2 gehalten werden.
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Mit der konischen Ausbildung der Bohrung 2a wird erreicht, daß das
Aufnahmerohr 1a bzw. der Laserstab 1 nicht auf Biegung beansprucht wird, wenn seine
Achse von der Senkrechten zum Zentrierstück 2 abweicht. Die Bohrung 2a des Zentrierstücks
2 ist-an einer Längsrichtung, die einer nicht dargestellten Anregelichtquelle zugewandt
ist, geöffnet. Damit wird eine hohe thermische Belastung des der Anregelichtquelle
zugewandten Bereichs vermieden. Das Formstück 2 wird vorteilhafterweise aus Kunststoff
hergestellt. Der verwendete Kunststoff muß gegebenenfalls resistent gegen zur Kühlung
verwendetes entionisiertes Wasser sein. Geeignet sind beispielsweise Polyamid oder
Acry.lglas.
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Die dargestellte Einspannvorrichtung wird an beiden Enden des Laserstabes
angebracht. Dieses wird dadurch in einer Ebene justierbar gehalten. Durch die Justierbarkeit
des Laserstabes wird die Justierung der gesamten Laser-Anordnung wesentlich erleichtert,
da sich nunmehr die Justierung der zugeordneten Teile, insbesondere der Resonatorspiegel
erübrigt.
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Bei Lasern wird der Laserstab selbst im allgemeinen mit Wasser gekühlt,
während die Stirnflächen nicht mit Wasser benetzt werden dürfen, um eine Brechung
des austretenden Strahls zu verhindern. Jedes Ende des Laserstabs muß daher abgedichtet
werden. Wenn der Laserstab, wie beschrieben, justiert wird, so muß diese Dichtung
eine radiale Abweichung des Laserstabes aufnehmen können. Eine derartige Abdichtung
ist in Figur 7 dargestellt. Das Gehäuse 6 weist eine Bohrung 6b zur Durchführung
des Laserstabs 1 dUI. Diese Bohrung ist im Bereich 6a erweitert und mit einem Innengewinde
versehen. Durch die Erweiterung wird ein Ringflansch 6c gebildet, an dem ein Dichtungsring
7 anliegt. Der Dichtungsring 7 weist sowohl an seiner inneren Oberfläche als auch
an der dem Ringflansch 6c zugewandten Stirnfläche Ringnuten 7c, 7d auf, in die jeweils
O-Ringe 7a, 7b eingelegt sind. Der Dichtungsring 7 wird durch einen Gewindebolzen
8 gegen den Ringflansch 6c gedrückt, wobei zwischen Dichtungsring 7 und Gewindebolzen
8 ein Zwischenring 9 eingelegt ist. Der Gewindebolzen 8 weist eine Bohrung 8a zur
Durchführung des Laserstabs 1 auf.
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Der in der Ringnut 7c liegende O-Ring 7b ist so ausgebildet, daß er
ohne äußere Anpreßkraft eine Dichtigkeit zwischen Dichtring 7 und Laserstab 1 bzw.
dem dieses umgebende Aufnahmerohr 18 sicherstellt. Der Laserstab 1 wird zunächst
bei gelöstem Gewindebolzen 8 einjustiert, wobei der Dichtring 7 sich frei mitbewegen
kann. Nach der nJustierung des Laserstabs 1 wird der Gewindebolzen 8 angezogen,
so daß über den Dichtring 7 der O-Ring 7a an den Ringflansch 6c gedrückt wird. Damit
wird auch die Dichtigkeit zwischen Dichtring 7 und Gehäuse 6 hergestellt.
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Der Laserstab 1 kann damit über eine Abdichtung aus dem Geuäuse 6
herausgeführt werden, die auch größere Abweichungen des Laserstabs von der zentrischen
Lage in der Bohrung 6b des Gehäuses 6 aufnehmen kann.