用于有限旋转马达和扫描仪的采用形状记忆材料的改进镜子安装结构及方法技术

披露了一种与有限旋转马达系统结合使用的镜子安装组件。所述镜子安装组件包括：套环，由形状记忆材料制成；以及安装单元，包括渐缩的基部，所述渐缩的基部在所述套环施加的径向力作用下与所述有限旋转马达的渐缩输出轴连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及诸如电流计之类的有限旋转马达，并尤其涉及如下的 有限旋转马达其用于驱动扫描仪中的诸如镜子之类的用于对光束进 行引导的光学元件。
技术介绍
有限旋转马达(limited rotation motor) —般包括步进马达和恒 速马达。某些步进马达十分适合于要求以大扫描角进行高速及高工作 周期的锯齿扫描的用途。例如，美国专利US 6,275,319披露了用于光 栅扫描用途的光学扫描设备。但是，针对某些用途的有限旋转马达却要求转子在两个位置之间 以精确而恒定的速度移动，而不是以锯齿波形式阶跃及稳定地移动。 这样的用途要求达到恒定速度所需的时间尽可能地短以及在所述获得 的速度中产生的误差量尽可能地小。恒速马达一般提供了更高的转矩 常数，并典型地包括转子和用于使所述转子绕着中心轴旋转的驱动电 路、以及位置转换器(例如转速计或位置传感器)和反馈电路，所述 反馈电路连接于所述转换器以响应输入信号和反馈信号而允许所述转 子由所述驱动电路驱动。例如，美国专利US 5，424，632披露了常规的 两极性有限旋转马达。针对某些用途的所期望的有限旋转马达要求是这样的系统，即，6所述系统能将负载(诸如镜子)的角度位置从角度A改变到角度B， 同时角度A和角度B均处于扫描仪的角运动的范围内，而且在任意短 的时间内，在任意小误差的范围内保持速度所需的线性的同时，二者 均可被任意精确地定义。这种系统的最小响应时间和最小速度误差由 所述系统的有效工作带宽控制。例如，这种有限旋转马达可用于各种激光扫描用途，诸如高速表 面度量衡学。此外，激光加工用途包括在各种材料上进行激光焊接(例 如高速点焊)、表面处理、切割、打孔、打标、微调、激光修复、快 速原型制造、形成微结构、或形成纳米结构的密阵列。这种系统的加工速度典型地受到镜子速度、X-Y工作台速度、材 料交互作用及材料热时间常数、目标材料及待加工区域的布局、以及 软件性能中的一个或多个的限制。 一般地，在镜子速度、位置精确度 以及稳定时间是限制性能的一个或多个因素的用途中，在扫描系统带 宽中的任何显著改进可转化成中间处理量的提高。一般地，还希望为有限旋转马达的轴提供负载安装结构，且对转 子轴及负载的惯量或对所述轴接合于所述负载并无负面影响。例如，当将镜子安装于有限旋转马达的轴上时，希望实现牢固地接合，同时 并不显著增加所述组件的惯量。提供可移动安装结构以可更换轴上的 镜子的这种期望对接合强度和惯量质量之间的关系提出了进一步的要 求。由此，存在着对改进的有限旋转马达系统的需求，而且更特别地， 存在着对用于有限旋转马达的提供改进工作带宽的转子的需求。
技术实现思路
依据一实施方式，本专利技术提供了一种与有限旋转马达系统结合使 用的镜子安装组件。所述镜子安装组件包括套环，由形状记忆材料 制成；以及安装单元，包括渐缩的基部，所述渐缩的基部在由所述套 环施加的径向力作用下与所述有限旋转马达的渐缩的输出轴连接。依据再一实施方式，所述套环围绕所述输出轴中的一渐缩开口的7至少一部分，而且在另一实施方式中，所述套环由包括镍和钛的合金 制成。依据另一实施方式，本专利技术提供了从有限旋转马达轴上将光学元件移除的方法。所述方法包括步骤将冷却剂材料作用于由形状记忆 合金制成的套环上，以使形状记忆材料改变到马氏体状态；以及将所 述套环从所述有限旋转马达轴上移除。依据另外的一实施方式，所述 方法包括步骤将套环移除工具作用于所述轴上的所述套环上，以便 于将所述将冷却剂材料作用于所述套环上。附图说明参照随附的附图可进一步理解随后的说明，在附图中图1示出了依据本专利技术一实施方式的用于有限旋转马达系统的镜子转子组件的说明性简图2示出了沿图1的2-2线做出的镜子转子组件的说明性示意侧剖视图3示出了图2的局部放大的说明性示意侧剖视图4示出了与图3所示类似的、依据本专利技术又一实施方式的与有 限旋转马达系统结合使用的镜子转子组件的部分侧剖视图5示出了依据本专利技术再一实施方式的镜子转子组件的某些部件 的说明性等距分解视图6示出了依据本专利技术一实施方式的用于镜子安装结构的直径与 温度之间关系的说明性曲线；图7示出了依据本专利技术一实施方式的有限旋转马达系统的说明性 的等距示意图8和图9示出了本专利技术另外实施方式的另外的有限旋转马达系 统的说明性示意侧剖视图；以及图IO示出了与镜子转子组件结合使用的组装/移除工具的立体图。 所示出的附图仅用于说明目的。具体实施例方式光学扫描的场合通常要求将镜子直接或间接地连接于马达的轴 上。例如，夹子状部件已得到了应用，其起到支撑所述镜子并同时将 所述镜子连接于所述轴上的作用。构建在镜子内或镜子上的不可分离 的卡座-卡钳设计也已得到应用。在一些情形中，所述镜子粘接到所述 轴的横向槽中或安装结构中。尽管一般希望使有限旋转马达系统中的转子及负载组件的质量以 及由此对应的惯量最小化，但是申请人发现，依据本专利技术的某些实施 方式，可以使用形状记忆合金来将负载有效地、可移除地紧固在轴上， 且对惯量无负面影响。形状记忆合金，诸如镍钛合金(美国海军装备实验室于1962年发现，之后有时也称之为镍钛诺)，公知能提供依赖 于温度的形状改变。 一般地，这种合金可包括例如镍钛、镍钛铌、镍 钛铁、镍铝、铟钛、铜锌、铜锡、铜铝镍、金镉、银镉、铁铂、锰铜、 铁锰硅、以及上述元素的其它合金及组合。将形状记忆合金从马氏体 (冷却)条件加热到奥氏体(加热)条件时，形状记忆合金的尺寸变化 通常可高达5%。尽管形状记忆材料已用于并建议用于医疗设备、电 导体、紧固件及轴安装部件，但是这类材料还未用于有限旋转马达一 一在此，对于这种紧固件而言，接合强度与惯量之间的折衷已被认为 是非常费劲的。然而，申请人已发现，将形状记忆材料的使用与渐缩安装结构结 合将为有限旋转马达系统提供改进的带宽。 一般期望，以允许容易组 装和/或移除的方式连接镜子。要实现使系统易于组装和对准、适应用 尺寸或反射范围不同的镜子替换所述镜子、或者允许现场更换损坏的 镜子而言，这一点是有必要的。所述安装装置还必须在镜子安装到所 述轴上时确保合适的几何对准一一至少在垂直于所述镜子表面的方向 上确保合适的几何对准。重要的是，所述安装装置自身的惯量不能牺 牲所述系统在动态使用时的性能，且当面临静态系统的碰撞和振动的 环境时要坚固耐用。如图1至图3所示，依据本专利技术的一实施方式，可采用由诸如钛9镍合金之类(例如的45%钛和55%镍)的形状记忆材料制成的套环 19和渐缩镜子安装结构10。套环19可以是例如由加利福尼亚州旧金 山Intrinsic Devices公司销售的UniLok 。轴14可围绕支承轴承17 旋转。如图2和图3所示，渐缩安装结构10包括横向槽，可将镜子 粘接、焊接或以其他方式紧固在所述横向槽中；以及渐缩基部18，其 可容置在转子输出轴14的渐缩开孔16中。所述横向槽由图3所示的 槽元件20和22形成。使用由形状记忆材料制成的套环19，并结合渐 缩安装结构10的渐缩基部18和渐缩开孔16之间的渐缩连接，提供了 这样的安装系统所述安装系统能够更换；能够牢靠地紧固连接于所 述系统但几乎不给所述系统增加惯量；能够支撑与其尺寸相对应的镜 子；并且允许在镜子几何对准时实现高的精度。如图4所示，依据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与有限旋转马达系统结合使用的镜子安装组件，包括：　套环，由形状记忆材料制成；以及　安装单元，包括渐缩的基部，所述渐缩的基部在由所述套环施加的径向力作用下与所述有限旋转马达的渐缩的输出轴连接。

【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：AI皮纳德，K普鲁恩，P奥塔夫斯基，
申请(专利权)人：杰斯集团公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]