DE3328349A1

DE3328349A1 - Haltevorrichtung fuer justierbare geraeteteile, z.b. laserspiegel

Info

Publication number: DE3328349A1
Application number: DE19833328349
Authority: DE
Inventors: Robert J. Minneapolis Minn. Matthys
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1983-08-05
Filing date: 1983-08-05
Publication date: 1985-02-21

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Haltevorrichtung für justierbare Geräteteile, die insbesondere zum genauen und stabilen Ausrichten flächiger Geräteteile, wie Spiegel und dergleichen dienen soll. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet sind Spiegelflächen für Gaslaser.

Zum Ausrichten optischer Flächen sind zahlreiche Vorrichtungen Bekannt. Im allgemeinen ist eine Grobausrichtung relativ leicht zu erzielen. Schwierigkeiten treten jedoch bei der Feinjustierung auf, wo einerseits eine Genauigkeit der Ausrichtung in der Größenordnung von 2 Bogensekunden um zwei zueinander senkrecht stehende Achsen gefordert wird und andererseits ein Verziehen des Spiegels oder einer sonstigen optischen Fläche verhindert werden muß. Bekannte Haltevorrichtungen für optische Flächen benötigen eine Vielzahl von Teilen mit mehreren Kippachsen und Federn, um die Fläche gegen einstellbare Anschläge zu drücken. Durch Relativverschiebung zwischen den einzelnen Teilen ergeben sich jedoch vielfach, wenn auch geringfügige Verschiebe- oder Kippbewegungen, welche zu Ungenauigkeiten hinsichtlich der Ausrichtung der optischen Fläche führen. Solche Bewegungen entstehen sowohl bei der Hontage als auch im Betrieb, beispielsweise infolge von Vibrationen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine möglichst einfache, leicht justierbare und stabile Ha Itevorrichtung für Geräteteile, insbesondere optische Flächen oder Spiegel zu schaffen, mit deren Hilfe die optische Fläche bzw. der Spiegel äußerst genau winkelmäßig gegenüber einer Bezugsfläche ausgerichtet werden kann und die einmal eingestellte Ausrichtung auch im Falle auf das Gerät einwirkender Beschleunigungskräfte mit Sicherheit beibehält. Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Diese Haltevorrichtung zeichnet sich durch einen besonders einfachen und robusten Aufbau aus, ist leicht ein·· stückig herstellbar, und zwar auch aus Werkstoffen, welche nicht der Gefahr unterliegen, im Langzeitbetrieb, beispielsweise in

einem Gaslaser ihre mechanischen Eigenschaften durch Alterung zu ändern. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den.Unteransprüchen.

Zur Erläuterung der Erfindung wird nachfolgend auf ein in den Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel Bezug genommen. Hierbei zeigt

Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine Haltevorrichtung für einen Spiegel in einem Gaslaser, und zwar im Schnitt längs der Linie I-I in Fig. 2 und

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Stirnfläche der Haltevorrichtung mit Spiegel in Richtung der Pfeile I gesehen. . -

Die Haltevorrichtung besteht aus einem starren, ringförmigen Grundkörper 12, der an einer Röhre 14, beispielsweise dem Gehäuse eines CO- Gaslasers befestigt ist. Die Laserröhre 14 besteht üblicherweise aus Keramik, während die Haltevorrichtung aus einem metallischen Material, beispielsweise rostfreiem Stahl oder einer unter der Bezeichnung Invar bekannten Legierung hergestellt ist. Der Grundkörper 12 ist unbeweglich an der Röhre befestigt, beispielsweise mit Hilfe eines Epoxydharzklebers. Eine ähnliche Klebeverbindung hält den hinsichtlich seiner Ausrichtung zu justierenden Spiegel oder Reflektor 16 am starren Träger 18. Grundkörper 12 und Träger 18 sind ringförmig ausgebildet und gleichachsig zur Bohrung der Röhre 14 ausgerichtet. Ein relativ dünnwandiger Ring 22 bildet ein einstückig mit dem Grundkörper und dem Träger 18 ausgebildetes Zwischenstück, welches diese beiden Teile elastisch miteinander verbindet.

Am Träger 18 ist ein Flansch 24 vorgesehen, vorzugsweise ebenfalls einstückig mit dem Träger 18 ausgebildet, welcher die Stirnfläche des Grundkörpers 12 überdeckt. Anstelle eines umlaufenden Ringflansches 24 können auch einzelne radiale Vor-

Sprünge am Träger 18 vorgesehen sein, welche die Justierschrauben 26A, 26B und 26C aufnehmen. Diese Justierschrauben ragen durch entsprechende Bohrungen im Flansch 24 hindurch, liegen mit ihrem Kopf am Ringflansch 24 an und sind mit ihrem Gewinde, vorzugsweise einem Feingewinde in entsprechende Gewindelöcher des Grundkörpers 12 eingeschraubt.

Die Justierschrauben 26A und 26B sind in Umfangsrichtung um 90° gegeneinander versetzt. Sie ermöglichen ein Kippen des Trägers 18 um zwei orthogonale Achsen. Beim Verstellen der Justierschraube 26A kippt der Träger 18 um die in Fig. 2 als Y-Achse bezeichnete Achse, welche in der Ebene des Zwischenstücks 22 verläuft und deren Mittelpunkt durchsetzt. In entsprechender Weise wird durch Verstellen der Justierschraube 26B der Träger um die X-Achse gekippt, welche ebenfalls in der Ebene des Zwischenstücks 22 liegt und durch deren Hittelpunkt geht. Auf diese Weise kann der Träger 18 und mit ihm der Spiegel genau in Bezug auf die Achse der Laserröhre 14 ausgerichtet werden. Die Justierschrauben sind selbsthaltend, beispielsweise mit Feingewinde oder selbsthaltenden Bremsmitteln versehen, so daß die einmal eingestellte Lage des Spiegels 16 auch im Betrieb aufrechterhalten wird, falls der Laser Erschütterungen oder Beschleunigungen .ausgesetzt ist.

Eine dritte Justierschraube 26C ist in Umfangsrichtung im gleichen Abstand von den beiden anderen Justierschrauben 26A und 26B angeordnet, also gegenüber diesen um jeweils 135° im Winkel versetzt. Die beiden Justierschrauben 26A und 26B ermöglichen das Ausrichten jeweils nur in einer Richtung um die entsprechende Achse. Beim Einschrauben der Schraube 26C in das Gewindeloch im Grundkörper 12 kann der Träger 18 in Gegenrichtung um die beiden entsprechenden Achsen gekippt werden. Damit läßt sich mit Hilfe der Justierschraube 26C der Träger 18 mit aufgesetztem Spiegel innerhalb des Einstellbereiches der Justierschrauben 26A und 26B verstellen.

Im gezeigten AusführungsbeispieL ist die Wandstärke des Flansches 24 etwa gleich derjenigen des Zwischenstücks 22 zwischen Grundkörper 12 und Träger 18. Da die Justierschrauben jedoch in der Nähe des Flanschumfangs wirksam sind, ist zusätzlich der Hebelarm des Flansches wirksam/ sowie die Steifigkeit des Flansches. Die Einstellempfindlichkeit hängt von diesem Verhältnis ab. Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung ist beispielsweise das Zwischenstück 22 fünfmal steifer als der Flansch 24. Eine Justierschraube mit 100 Windungen pro Zoll bzw. 4 Windungen pro Millimeter ergibt eine Verstellung von 60 Bogensekunden pro Viertelumdrehung. Die Kippbewegung des Trägers 18 und des von ihm gehaltenen Spiegels 16 beträgt jedoch nur etwa ein Fünftel hiervon, also etwa 12 Bogensekunden. Der größere Teil des Verstellweges der Justierschraube wird in eine Verformung des Flansches 24 umgesetzt und nur ein kleinerer Teil in eine Verformung des Zwischenstücks 22 und damit in eine Kippbewegung des Trägers 18. Hierdurch ist eine äußerst genaue Justierung und Ausrichtung des Spiegels 16 möglich. Die Elastizität von Zwischenstück 22 und Flansch 24 unterstützt außerdem die Selbsthemmung der jeweiligen Einstellung der Justierschrauben 26. Das elastische Zwischenstück 22 wirkt wie eine Ringmembran zwischen Grundkörper 12 und Träger 18. Dadurch, daß Grundkörper 12, Zwischenstück 22, Träger 18 und Flansch 24 einstückig aus dem gleichen Material hergestellt sind, werden temperaturbedingte mechanische Spannungen zwischen diesen Teilen vermieden und damit auch sichergestellt, daß sich die Auflagefläche des Trägers 18 für den Spiegel 16 weder beim Justieren, noch später im Betrieb verzieht. Der Spiegel 16 bleibt somit eben. Durch die einstückige Ausbildung von Grundkörper 12, Zwischenstück 22 und Träger 18 werden Schwierigkeiten hinsichtlich der Abdichtung des Innenraums der Laserröhre 14 beim Justieren oder im Betrieb vermieden.

Claims

honeywell inc. 3328349 4· August 1983 HoneyweLL Plaza A4109191DE Minneapolis/ Minn. HR/de Haltevorrichtung für justierbare Geräteteile, ζ. B. Laserspiegel. Patentansprüche:

1." Haltevorrichtung für justierbare Geräteteile, z. B. Laserspiegel, gekennzeichnet durch

a) einen Grundkörper (12);

b) einen Träger (18) für das Geräteteil (16);

c) ein elastisches Zwischenstück (22) zur Verbindung von Grundkörper (12) und Träger (18);

d) einen Flansch (24) am Träger (18);

e) eine durch den Flansch (24) hindurchragende und mit ihrem Kopf am Flansch anliegende Justierschraube (26A), die mit ihrem Gewinde in einem Gewindeloch des Grundkörpers (12) verstellbar ist.

2. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Grundkörper (12), Träger (18) und Zwischenstück (22) ringförmig ausgebildet sind.

3. Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Grundkörper (12), Träger (18), Zwischenstück (22) und Flansch (24) einstückig ausgebiIdet sind.

4. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Grundkörper (12) und Träger (18) starr, hingegen Zwischenstück (22) und

Flansch (24) elastisch ausgebildet sind.

5. Haltevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß der Flansch (24) e.ine geringere Steifigkeit aufweist als das Zwischenstück (22).

6. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine zweite Justierschraube (26B), die gegenüber der ersten Justierschraube (26A) derart versetzt im Flansch (24) vorgesehen ist, daß der Träger (18) durch Verstellen der ersten oder der zweiten Justierschraube um zwei senkrecht aufeinanderstehende Achsen (X,Y) kippbar ist.

7. Haltevorrichtung nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzei chnet, daß die beiden Justierschrauben (26A,26B) in Umfangsrichtung des Flansches (24) um 90° gegeneinander versetzt angeordnet sind.

8. Haltevorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine ebenfalls am Flansch (24) angreifende und in ein Gewindeloch des Grundkörpers (12) einschraubbare dritte Justierschraube (26C), die im gleichen Abstand von den beiden anderen Justierschrauben (26A,26B) angeordnet ist.

9. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a durch ■ gekennzeichnet, daßdie Justierschrauben (26) selbsthemmend ausgebildet und/oder angeordnet sind.