DE3040564C2 - Einspannvorrichtung für einen Laserstab und dazugehörige Abdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspannvorrichtung für einen Laserstab nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine dazugehörige Abdichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.

Eine derartige Einspannvorrichtung ist aus der DE-AS 15 14 591 bekannt. Dabei wird der Laserstab einseitig in einer Halterung befestigt Diese Halterung wird mit einer Verschraubung, die die Halterung mit einer Überwurfmutter verbindet, über ein Anschlußstück zentrisch zu einer Hohlspiegel-Halbschale gelagert Eine Scheibe trägt eine kugelförmige Fläche, deren Mittelpunkt im Schwerpunkt des Laserstabs liegt Die Halterung kann mit vier um 90° versetzten Gewindestiften verstellt werden, wobei der Laserstab um seinen Schwerpunkt geschwenkt wird. Zur Abdichtung des Laserstabs ist ein Aufnahmerohr des Laserstabs von einem Dichtungsring umgeben. Der Dichtungsring liegt in einem erweiterten Bereich einer Bohrung des den Laserstab aufnehmenden Gehäuses.

Bei dieser bekannten Einspannvorrichtung kann der Laserstab nicht beliebig justiert werden, sondern lediglich um einen durch die kugelförmige Fläche der Scheibe vorgegebenen Punkt geschwenkt werden. Um trotzdem einen exakten Abgleich dieses Laserstabs auf die Rotationsachse eines den Laserstab umgebenden Hohlspiegel-Ellipsoids zu ermöglichen, muß die Halterung und die Scheibe mit der kugelförmigen Fläche äußerst genau gearbeitet sein. Es sind also hochpräzise und damit teure Drehteile erforderlich. Einbautoleranzen können mit der bekannten Justiereinrichtung nicht mehr_;.ausgeglichen werden. Außerdem ist die einseitige Einspannung des Laserstabs problematisch, da dieser bei Rüttelbelastungen sehr leicht schwingt und stark belastet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Einspannvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, daß der Laserstab beidseitig eingespannt und beliebig justiert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Laserstab an beiden Enden in einer konischen Bohrung je eines Zentrierstücks gehaltert ist, daß das Zentrierstück zwei senkrecht zueinander angeordnete Gewindesacklöcher aufweist, daß das Zentrierstück in einem etwa senkrecht zur Achsrichtung des Laserstabs verlaufenden, fest mit dem Gehäuse verbundenen Führungswinkel mit zwei senkrecht aufeinanderstehenden Schenkeln gelagert ist, daß jeder Schenkel des Führungswinkels ein sich in seiner Längsrichtung erstreckendes 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.

Diese Einspannvorrichtung mit ihrer durchgehend konischen Bohrung kann mit handelsüblichen Bauelementen einfach gefertigt werden und ermöglicht ohne großen Arbeitsaufwand eine beliebige und genaue Einjustierung des Laserstabes. Durch die konische Ausbildung der Bohrung wird ein Verspannen des Laserstabes beim Einjustieren vermieden. Da der Laserstab beidseitig eingespannt ist, werden Schwingungen weitgehend verhindert.

Bei einer Einspannvorrichtung, bei der die Enden des Laserstabs in einem Aufnahmerohr geführt sind, wird vorteilhafterweise jedes Aufnahmerohr in einer konischen Bohrung des Zentrierstücks formschlüssig gehaltert.

Zur einfachen axialen Fixierung jeder Schraube kann zwischen Schraubkopf 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.

Die Bohrung des Zentrierstücks kann eine Öffnung an einer Längsrichtung, die einer Anregelichtquelle zugewandt ist, aufweisen. Diese 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.

Jeder Schenkel des Führungswinkels kann an beiden Längsseiten umgekantet sein. Damit wird das Zentrierstück im Führungswinkel in einer Ebene geführt, so daß die Handhabung der Vorrichtung vereinfacht wird.

Zur Abdichtung für eine Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das Gehäuse eine Bohrung zur Durchführung eines Aufnahmerohrs für den Laserstab aufweist, die an der Außenseite des Gehäuses erweitert ist, wobei das Aufnahmerohr in dem erweiterten Bereich der Bohrung des Gehäuses von einem daran angepreßten Dichtungsring umgeben ist, kann zwischen Dichtungsring und einem mit der Erweiterung der Bohrung gebildeten Ringflansch dts Gehäuses ein erster O-Ring angeordnet sein, der mit dem Dichtungsring an den Flansch gedrückt wird und zwischen Dichtungsring und Aufnahmerohr ein zweiter O-Ring angeordnet sein. Damit wird eine Abdichtung des Aufnahmerohrs gegen das Gehäuse erreicht, die eine Einjustierung des Laserstabs ermöglicht.

Vorteilhafterwebe liegen dabei beide O-Ringe in Ringnuten des Dichtungsringes. Der erweiterte Bereich der Bohrung ist zweckmäßigerweise mit einem Innengewinde versehen, in das ein Gewindebolzen mit zentrischer Bohrung zum Anpressen des Dichtungsringes an den Ringflansch eingeschraubt ist.

Die erfindungsgemäße Einspannvorrichtung wird nachfolgend beispielhaft anhand der F i g. 1 bis 7 näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Vorderansicht der Einspannvorrichtung. An einem Gehäuse, 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 Führungswinkel 3 ist in den Fig.4 bis 6 in unterschiedlichen Blickrichtungen dargestellt. Dabei ist in den Fig.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.

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 4er in axialer Richtung fixiert. Die Tellerfedern Ab bzw. 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 Schraube 4 bzw. 5 in axialer Richtung fest verbundene Scheibe 4c an die Innenseite der Schenkel 3a bzw. 36 gedrückt Die Schrauben 4 und 5 sind somit zwar in den Langlöchern 3c bzvt. 3d verschiebbar, jedoch in axialer Richtung fixiert

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 Ic auf, die in der Detailzeichnung nach F i g. 2 deutlich sichtbar sind. In diese Gewindesacklöcher 26 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.

Das Zentrierstück 2 weist eine Bohrung 2a auf, die, wie Fig.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 Xa untergebracht, in dem sie beispielsweise durch nicht dargestellte Teflonringe fixiert sind. Das Aufnahmerohr la wird formschlüssig vom Zentrierstück 2 umschlossen. Bei Ausführungsformen, die kein Aufnahmerohr aufweisen, kann auch der Laserstab 1 direkt formschlüssig im Zentrierstück 2 gehalten werden. Mit der konischen w Ausbildung der Bohrung 2a wird erreicht daß das Aufnahmerohr la 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 Bereiches 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 Acrylglas.

Die dargestellte Einspannvorrichtung wird an beiden Enden des Laserstabes angebracht Dieser 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.

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 F i g. 7 dargestellt. Das Gehäuse 6 weist eine Bohrung 6b zur Durchführung des Laserstabs 1 auf. 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 *5 Oberfläche als auch an der dem Ringflansch 6c zugewandten Stirnfläche Ringnuten 7c, Td auf, in die jeweils O-Ringe 7a, 7b eingelegt sind. Der Dichtungsring 7 wird durch einen Gewindebolzen 8 gegen den

Ringflansch 6cgedrückt, 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.

Der in der Ringnut 7c liegende O-Ring Tb 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 in mitbewegen kann. Nach der Einjustierung des Laserstabs 1 wird der Gewindebolzen 8 angezogen, so daß über den Dichtring 7 der O-Ring 7a an den Ringflansch 6c gedruckt wird. Damit wird auch die Dichtigkeit zwischen Dichtring 7 und Gehäuse 6 hergestellt. Der Laserstab 1 kann damit über eine Abdichtung aus dem Gehäuse 6 herausgeführt werden, die auch größere Abweichungen des Laserstabs von der zentrischen Lage in der Bohrung 6ödes Gehäuses 6 aufnehmen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Einspannvorrichtung für einen in einem Zentrierstück formschlüssig gehaltenen Laserstab in einem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstab (1) an beiden Enden in einer konischen Bohrung (2a) je eines Zentrierstücks (2) gehaltert ist, daß das Zentrierstück (2) zwei senkrecht zueinander angeordnete Gewindesacklöcher (2b, 2c) aufweist, daß das Zentrierstück (2) in einem etwa senkrecht zur Achsrichtung des Laserstabs verlaufenden, fest mit dem Gehäuse verbundenen Führungswinkel (3) mit zwei senkrecht aufeinanderstehenden Schenkeln (3a, 3b) gelagert ist, daß jeder Schenkel (3a, 3b) des Führungswinkels (3) ein sich in seiner Längsrichtung erstreckendes Langloch (3c; 3d) aufweist, durch das eine Schraube (4,5) in das entsprechende Gewindesackloch (2b, 2c) des Zentrierstücks (2) geführt ist und daß jede Schraube (4, 5) gegenüber dem Führungswinkel (3) in ihrer axialen Richtung fixiert ist.

2. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Enden des Laser-Stabes in je einem Aufnahmerohr geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmerohr (la) in der konischen Bohrung (2a,) des Zentrierstücks (2) formschlüssig gehaltert ist

3. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Fixierung jeder Schraube (4, 5) zwischen Schraubenkopf (4a, 5a) und zugeordnetem Schenkel (3a, 3b) eine Tellerfeder (4b, 5b) eingelegt ist und daß jede Schraube (4, 5) an der der Tellerfeder (46, 5b) abgewandten Seite des zugeordneten Schenkels (3a, 3b) eine Ringscheibe (4c, 5c) trägt, die unter der Wirkung der Tellerfeder (4b, 5b) gegen den zugeordneten Schenkel (3a, 3b)des Führungswinkels (3) gedrückt wird.

4. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (2a^ des Zentrierstücks (2) eine Öffnung (2d) an einer Längsrichtung, die einer Anregelichtquelle zugewandt ist, aufweist.

5. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schenkel (3a, 3Zj^des Führungswinkels (3) an beiden Längsseiten umgekantet ist.

6. Abdichtung für eine Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Gehäuse eine Bohrung zur Durchführung eines Aufnahmerohrs für den Laserstab aufweist, die an der Außenseite des Gehäuses erweitert ist, wobei das Aufnahmerohr in dem erweiterten Bereich der Bohrung des Gehäuses von einem daran angepreßten Dichtungsring umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Dichtungsring (7) und einem mit der Erweiterung (6a) der Bohrung (6b) gebildeten Ringflansch (6c) des Gehäuses (6) ein erster O-Ring (7a) angeordnet ist, der mit dem Dichtungsring an aen Flansch gedrückt wird und daß zwischen Dichtungsring (7) und Aufnahmerohr (2a,) ein zweiter O-Ring (7tyangeordnet ist.

7. Abdichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide O-Ringe (7a, Tb) in Ringnuten (7c, 7d)des Dichtungsringes (7) liegen.

8. Abdichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erweiterte Bereich (6a) der Bohrung (6b) mit einem Innengewinde versehen ist, in das ein Gewindebolzen (8) mit zentrischer Bohrung zum Anpressen des Dichtungsringes (7) an den Ringflansch (6c) eingeschraubt ist