用于高功率激光用途的单镜扫描装置制造方法及图纸

一种单镜扫描装置（１），该单镜扫描装置具有一扫描镜（２），该扫描镜支承得可绕第一轴线（４）在一框架（９）上转动，该框架支承得可绕一相对于第一旋转轴线（４）成直角的第二轴线（５）转动，该单镜扫描装置还具有两个相互独立的驱动装置分别用于扫描镜（２）绕第一和第二旋转轴线（４，５）的摆动，其中，这两个驱动装置是直线驱动装置（６，７），其中的一个直线驱动装置（６）相对于第一旋转轴线（４）偏心地作用在扫描镜（２）上或框架（９）上，另一个直线驱动装置（７）相对于第二旋转轴线（５）偏心地作用在扫描镜（２）上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高功率激光用途的单镜扫描装置本专利技术涉及一种单镜扫描装置，具有一扫描镜，该扫描镜支承得可绕 第一轴线在一框架上转动，该框架支承得可绕与第一旋转轴线成直角的第 二轴线转动，并且具有两个相互独立的驱动装置分别用于扫描镜绕第一和 第二旋转轴线的摆动。这种单镜扫描装置例如已由US-A2004/0004775或DE-A-199 63 382公开。大多数用于高功率激光射线的射线引导的扫描系统以两个相互独立地 运行的镜为基础，这些镜分别使一个轴线上的射线偏转。这引起的缺点是， 两个轴线具有不同的动态特性，因为第二镜必须比第一镜大。此外产生两 个不同的空间旋转轴线，这使得后面连接的聚焦光具(F-theta-Objektiv)的 设计困难。另一缺点在于，两个旋转轴线到镜头的距离必须不同，因此扫 描区是椭圆的。这些缺点可通过单镜扫描系统克服，在这样的系统中，一 个唯一的镜允许偏转两个相互正交的轴上的射线。这类单镜扫描系统通常 这样实现将一个万向接头式悬置在滚动轴承或滑动轴承上的镜用两个独 立的驱动装置驱动，其中， 一个驱动单元被安置在前面的第二驱动单元携 动。这又引起，两个轴线的动态特性极不相同。该支承方案的缺点是，使 用滑动轴承或滚动轴承，它们分别只在一个点上被驱动，而不是被环绕地 被驱动，因此承受或多或少的磨损。此外必须润滑轴承，这可能会由于润 滑剂的排气而导致问题。由开头提到的US-A-2004/0004775和DE-A-199 63 382公开了具有多个 扫描镜的单镜扫描系统，这些扫描镜支承在扭转固体轴承中。但这些己知 的系统涉及主要用在激光打印中的微镜，这些微镜通过电的或磁的相互作 用从其静止位置偏转出小的角度。但为了将这样安置的扫描镜用在用高功 率激光射线进行的激光材料加工中，例如用在激光刻字、微材料加工中或 用在激光焊接中，扫描镜必须能够偏转较大的角度。因此，本专利技术的任务是，在开始所述类型的单镜扫描装置中能够实现较大的扫描镜偏转角度。根据本专利技术，该任务的解决方案是，两个驱动装置是相互独立的直线 驱动装置，其中， 一个直线驱动装置相对于第一旋转轴线偏心地作用在扫 描镜上或框架上，另一个直线驱动装置相对于第二旋转轴线偏心地作用在 扫描镜上。本专利技术单镜扫描装置具有两个短行程直线单元，用于扫描镜的运动， 其主要优点是，在直线驱动装置的运动最小的情况下驱动力引起较大的扫 描镜扭转。优选在扫描镜未偏转时两个直线驱动装置的驱动轴相对于由两个旋转 轴线所展开的平面成直角地延伸。在本专利技术的优选实施方式中规定，扫描镜或一个承载它的镜架通过绕 第一旋转轴线的扭转枢轴承支承在所述框架上并且该框架通过绕第二旋转 轴线的扭转枢轴承支承在一外部的框架上。在此优选内部的框架、外部的 框架、镜架和扭转枢轴承整体构成。当镜架翻转时完全不产生摩擦。通过 适当地设计扭转枢轴承可以达到，在扭转枢轴承中出现的应力与轴承材料 的抗拉强度相比足够小，使得扭转枢轴承实际上无磨损地工作。此外扭转 枢轴承的运行不需要润滑剂。在本专利技术的另一实施方式中，两个直线驱动装置的驱动轴同轴地或平 行并列地延伸并且两个直线驱动装置相同地构成。优选两个直线驱动装置 相对于扫描镜前后相继地安置，其中，后面的直线驱动装置的驱动轴穿过 前面的直线驱动装置的孔延伸。该孔使得后面的直线驱动装置的行程运动 可以通过该驱动轴直接传递给扫描镜或其镜支承。由此两个驱动轴可以完 全相互独立并且以近似相同的动态特性作用在扫描镜的两个旋转轴线上。 直线驱动装置和/或驱动轴优选通过作为固体轴承的膜片弹簧支承。这些轴 承使得驱动轴能够高动态运动并且不遭受磨损。优选这两个直线驱动装置是两个独立的、各具有几毫米行程的活动线 圈驱动装置。从说明书、附图和权利要求中可得知本专利技术主题的其它优点和有利构 型。前面所述的和后面还要述及的特征也可以单独使用或者多个任意组合 地使用。所示出的和所说明的实施方式不应被理解为穷举，而是对于描述 本专利技术具有示例性。附图示出附图说明图1 本专利技术单镜扫描装置的一个纵剖面；和 图2 图1中示出的用于扫描镜的双轴弯曲铰链的细节图。 图1中示出的单镜扫描装置1包括一扫描镜2，它通过双轴弯曲铰链3 支承得可绕两个相互成直角的轴线4， 5转动，还包括两个构造为活动线圈 驱动装置的相互独立的短行程直线驱动装置6， 7分别用于扫描镜2绕第一 和第二旋转轴线4， 5的摆动。如图2中所示，双轴弯曲铰链3具有一承载扫描镜2的圆形的镜架8， 该镜架总是通过两个绕第一旋转轴线4的扭转枢轴承IO支承在矩形的、内 部的框架9中。内部的框架9总是通过两个绕第二旋转轴线5的扭转枢轴 承12支承在圆形的、外部的框架11中。在所示实施例中，扭转枢轴承10， 12分别由双连接条构成，它们构造得窄而且长，使得它们易于扭转，但抗 弯曲。双轴弯曲铰链3可整体制成或由相应的元件拼接成。当镜架8翻转 时不产生摩擦。通过适当设计双轴弯曲铰链3可以达到，出现在弯曲铰链3 中的应力与轴承材料的抗拉强度相比足够小，使得扭转枢轴承IO， 12实际 上无磨损地工作。此外，扭转枢轴承IO， 12的运行不需要润滑剂。两个活动线圈驱动装置6， 7相同地构成并且相对于扫描镜2前后相继 地布置，其中，后面的活动线圈驱动装置6用于使扫描镜2绕第一旋转轴 线4摆动，前面的活动线圈驱动装置7用于使扫描镜2绕第二旋转轴线5 摆动。前面的活动线圈驱动装置7包括一个位置固定的永磁体13， 一个围绕 该永磁体的、被可移动地导向的活动线圈14以及一个固定在活动线圈14 后端部上作为驱动轴的推杆15。活动线圈14与推杆15的后端部借助两个 膜片弹簧16， 17支承，这些膜片弹簧通过管18刚性相互偶合。推杆15穿 过管18和永磁体13中的一个中心的孔19向前向双轴弯曲铰链3方向延伸。 后面的活动线圈驱动装置7类似地构造，其中，它的推杆(驱动轴)20平 行地在推杆15旁边穿过管18和前面的活动线圈驱动装置7的中心孔19延 伸。即，两个推杆15， 20相互平行地以相同的移动方向(双箭头21)移动， 其中，推杆20相对于第一旋转轴线4偏心地、推杆15相对于第二旋转轴 线5偏心地分别作用在镜架8上。在图1中所示的扫描镜2未偏转的情况 下，两个活动线圈驱动装置6， 7的移动方向21相对于由两个旋转轴线3，4所展开的平面成直角地延伸。两个活动线圈驱动装置6， 7以几毫米的行 程以其完全相互独立的驱动轴15， 20并且以近似相等的动态情况作用在双 轴弯曲铰链3的两个旋转轴线4， 5上。通过给两个活动线圈驱动装置6， 7 的活动线圈通电，推杆15， 20被相互独立地在双箭头21的方向上移动， 由此镜架8和扫描镜2绕对应的旋转轴线4， 5翻转。权利要求1.单镜扫描装置(1)，该单镜扫描装置具有一扫描镜(2)，该扫描镜支承得可绕第一轴线(4)在一框架(9)上转动，该框架支承得可绕一相对于第一旋转轴线(4)成直角的第二轴线(5)转动，该单镜扫描装置还具有两个相互独立的驱动装置分别用于扫描镜(2)绕第一和第二旋转轴线(4，5)的摆动，其特征在于，这两个驱动装置是直线驱动装置(6，7)，其中的一个直线驱动装置(6)相对于第一旋转轴线(4)偏心地作用在扫描镜(2)上或框架本文档来自技高网...

【技术保护点】
单镜扫描装置（１），该单镜扫描装置具有一扫描镜（２），该扫描镜支承得可绕第一轴线（４）在一框架（９）上转动，该框架支承得可绕一相对于第一旋转轴线（４）成直角的第二轴线（５）转动，该单镜扫描装置还具有两个相互独立的驱动装置分别用于扫描镜（２）绕第一和第二旋转轴线（４，５）的摆动，其特征在于，这两个驱动装置是直线驱动装置（６，７），其中的一个直线驱动装置（６）相对于第一旋转轴线（４）偏心地作用在扫描镜（２）上或框架（９）上，另一个直线驱动装置（７）相对于第二旋转轴线（５）偏心地作用在扫描镜（２）上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M胡翁克，
申请(专利权)人：通快激光两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]