專利名稱：反射鏡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在激光裝置等上使用、設(shè)定激光的光路用的反射鏡裝置。
背景技術(shù)：
圖6是表示如實(shí)開昭63-164701號(hào)公報(bào)的傳統(tǒng)反射鏡裝置、即折光鏡(bendmirror)裝置的剖視圖。在圖6中，1是反射鏡，3是容納反射鏡的容器，反射鏡1被推壓構(gòu)件7固定于該容器3中。在該推壓構(gòu)件7上，為了對(duì)反射鏡1進(jìn)行空氣冷卻而設(shè)有空氣導(dǎo)入口13和空氣排出口15。另外，5是球面體，9是固定該球面體5和容器3的螺釘，17是用內(nèi)側(cè)球面支承球面體5的外周面的支承體，25是被螺釘23固定在支承體17上的帽構(gòu)件，27是安裝在帽構(gòu)件25上的調(diào)節(jié)螺栓，35是固定支承體17的塊構(gòu)件。
以下說明其動(dòng)作。入射光Li在反射鏡1的反射面上的P點(diǎn)反射，成為射出光Lo。該射出光Lo的光軸調(diào)節(jié)、即反射鏡1的反射角度調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)螺栓27推壓容器3的背面、使球面體5與支承體17之間邊滑動(dòng)邊改變角度來實(shí)現(xiàn)的。
傳統(tǒng)的反射鏡裝置形成上述的結(jié)構(gòu)，在用調(diào)節(jié)螺栓27調(diào)節(jié)了反射鏡1的角度(反射面方向)后，由于沒有固定該反射鏡1的裝置，因此振動(dòng)及溫度變化等因素會(huì)使反射鏡1的角度錯(cuò)位。為了解決這一問題，必須定期檢查，而且調(diào)節(jié)需要熟練的技能。又由于這種錯(cuò)位量隨著時(shí)間的推移而不均勻變化，因此精度控制缺乏可靠性。
另外，在調(diào)節(jié)了反射鏡1的角度后，當(dāng)對(duì)調(diào)節(jié)螺栓27進(jìn)一步施加扭矩以固定其角度時(shí)，由于不能施加均勻的固定力而產(chǎn)生力矩，導(dǎo)致反射鏡1的角度錯(cuò)位等。再有，由固定力產(chǎn)生的殘余應(yīng)力隨著時(shí)間推移而釋放，角度會(huì)逐漸發(fā)生變化。
又，調(diào)節(jié)螺栓27等角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在完成一次反射鏡1的角度調(diào)節(jié)后，除非該反射鏡裝置發(fā)生故障或需更換零件等，是不會(huì)用到的，但即使是在平時(shí)的狀態(tài)下，即在用于激光加工裝置時(shí)，該角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)也總是在與反射鏡本體一體存在，因此反射鏡1的背面部分很大，如圖6中t所示，反射鏡裝置整體的厚度增大。
如上所述，由于將平常不用的角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)做成一體化，因此難以實(shí)現(xiàn)小型輕量化，而且容易與其他構(gòu)成相互干擾。
再有，采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)，在與球面體5的外周面之間進(jìn)行滑動(dòng)的支承體17的內(nèi)側(cè)形成的凹形部為球面，而為了插入球面體5及調(diào)節(jié)角度，實(shí)際上球面體5與支承體17雙方的球面(凸球面和凹球面)之間不得不留出一定間隙，因此要將支承體17內(nèi)側(cè)的凹形部(凹球部)做成出曲率半徑略大于球面體5外周面的球面形狀(凸球部)。另外，在將支承體17和球面體5雙方的面(凹球面和凸球面)加工成球面時(shí)，很難加工到所需的精度。因此實(shí)際球面體5的天面與支承體17的凹球面之間并不是以一定的面積相接觸，球面體5的球面與支承體17的凹球面內(nèi)接的部位往往在支承體17內(nèi)側(cè)的凹球面的圓弧端部、即邊緣部18。通常邊緣部18會(huì)因加工的原因而發(fā)生變形，而且該部分較薄，容易因應(yīng)力而發(fā)生彈性變形及塑性變形。因此，一旦球面體5推壓該邊緣部18而產(chǎn)生應(yīng)力集中，作為接觸部，邊緣部18很容易產(chǎn)生變形，這種變形也會(huì)導(dǎo)致反射鏡1的角度錯(cuò)位。
本發(fā)明正是為了解決上述問題，目的在于提供一種能可靠地保持反射鏡調(diào)節(jié)角度后的固定狀態(tài)，而且可實(shí)現(xiàn)小型(薄型)輕量化的反射鏡裝置。
發(fā)明的公開本發(fā)明是一種反射鏡裝置，具有反射鏡、保持該反射鏡的周緣部且與前述反射鏡的反射面垂直的方向的截面外周部為圓弧形狀的反射鏡保持裝置、以內(nèi)側(cè)圓錐面的局部與該反射鏡保持裝置的靠近反射鏡反射面的外周部的局部抵接的第一支承體、隔著前述反射鏡保持裝置與該第一支承體相對(duì)且以內(nèi)側(cè)圓錐面的局部與前述反射鏡保持裝置的靠近反射鏡背面的外周部的局部抵接的第二支承體、將前述第一支承體和前述第二支承體分別壓在前述反射鏡保持裝置上的壓接固定裝置。
從而，從截面看，反射鏡保持裝置的表面和第一支承體的表面是以直線和圓弧抵接，而若考慮到實(shí)際的加工精度，則該直線與圓弧的抵接比圓弧之間的抵接更為有利，而且反射鏡保持裝置與第一支承體間的抵接部不易發(fā)生變形。結(jié)果是，可以高精度地實(shí)施反射鏡的角度調(diào)節(jié)和保持固定，大幅度地減輕反射鏡的角度錯(cuò)位。
另外，本發(fā)明反射鏡裝置具有裝置本體部和反射鏡調(diào)節(jié)裝置，裝置本體部具有反射鏡、保持該反射鏡的周緣部且與前述反射鏡的反射面垂直的方向的截面外周部為圓弧形狀的反射鏡保持裝置、以內(nèi)側(cè)圓錐面的局部與該反射鏡保持裝置的靠近反射鏡反射面的外周部的局部抵接的第一支承體、隔著前述反射鏡保持裝置與該第一支承體相對(duì)且以內(nèi)側(cè)圓錐面的局部與前述反射鏡保持裝置的靠近反射鏡背面的外周部的局部抵接的第二支承體、將前述第一支承體和前述第二支承體分別壓在前述反射鏡保持裝置上的壓接固定裝置，反射鏡調(diào)節(jié)裝置可與該裝置本體部分離，在前述反射鏡與與前述支承體抵接的狀態(tài)下調(diào)節(jié)前述反射鏡的反射方向。
從而，通過將反射鏡調(diào)節(jié)裝置做成可與具有以第二支承體為主的反射鏡裝置主要部分的裝置本體部分離的結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)反射鏡裝置的小型化，特別是薄型化，以及輕量化。
另外，本發(fā)明的反射鏡裝置在第二支承體的內(nèi)側(cè)圓錐面中包括與反射鏡保持裝置間的抵接部位在內(nèi)的范圍內(nèi)，沿圓周方向設(shè)置一定寬度的彈性構(gòu)件。
從而，能夠?qū)崿F(xiàn)精度更佳的反射鏡的固定，可防止固定作業(yè)時(shí)反射鏡的角度(反射方向)錯(cuò)位。
附圖的簡(jiǎn)單說明

圖1是說明第一實(shí)施形態(tài)的反射鏡裝置的概略剖視圖。
圖2是說明第一實(shí)施形態(tài)的反射鏡裝置和拆卸式反射鏡調(diào)節(jié)裝置的概略剖視圖。
圖3是說明第一實(shí)施形態(tài)的反射鏡裝置和拆卸式反射鏡調(diào)節(jié)裝置的立體圖。
圖4是說明第二實(shí)施形態(tài)的反射鏡裝置的概略剖視圖。
圖5是說明反射體的推壓·固定狀態(tài)的6是說明傳統(tǒng)反射鏡裝置的圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)實(shí)施形態(tài)1圖1至圖3是說明本發(fā)明第1實(shí)施形態(tài)的反射鏡裝置的圖。圖1是未安裝反射鏡角度調(diào)節(jié)裝置的狀態(tài)，表示反射鏡裝置的平常狀態(tài)。圖2及圖3表示安裝了反射鏡調(diào)節(jié)裝置后的狀態(tài)，是調(diào)節(jié)反射鏡角度時(shí)的狀態(tài)。
在圖1至圖3中，1是反射鏡，5作為反射鏡保持裝置的球面體，外周具有圓弧形截面的凸形部，保持反射鏡1的周緣部。7是固定在球面體5上的推壓構(gòu)件。將反射鏡1、球面體5及推壓構(gòu)件7這三個(gè)構(gòu)件一并稱為反射體100。17是支承固定球面體5的支承體，如圖所示，該支承體17分成作為第一支承體的反射面?zhèn)戎С畜w17a和作為第二支承體的背面?zhèn)戎С畜w17b。
在反射面?zhèn)戎С畜w17a的內(nèi)側(cè)形成圓錐形凹形部17c，在背面?zhèn)戎С畜w17b的內(nèi)側(cè)形成圓錐形凹形部17d。如圖1所示，從截面看，反射面?zhèn)戎С畜w17a的凹形部17c的表面與球面體5的表面是直線與圓弧在1個(gè)點(diǎn)(A)上抵接，以該抵接狀態(tài)保持固定球面體5。背面?zhèn)戎С畜w17b的凹形部17d的表面與球面體5的表面同樣地接觸。
將反射面?zhèn)戎С畜w17a的內(nèi)側(cè)表面加工成圓弧形比傳統(tǒng)裝置的凹球面更有利于提高表面精度，而且，如上所述，反射面?zhèn)戎С畜w17a的凹形部17c的表面與球面體5的表面從截面上看是直線與圓弧的抵接，與傳統(tǒng)的圓弧之間抵接的場(chǎng)合相比，反射鏡1的角度調(diào)節(jié)和保持固定的精度都得到提高。
101是作為壓接固定裝置的螺釘，通過插入固定用螺紋孔17h而將完成角度調(diào)節(jié)的球面體固定。
又如圖2和圖3所示，105是調(diào)節(jié)板，23是插入調(diào)節(jié)板用螺紋孔17e以將調(diào)節(jié)板105固定于支承體17上的調(diào)節(jié)板臨時(shí)固定螺釘，27(27a、27b、27c、27d)是為了調(diào)節(jié)球面體5的角度而安裝在調(diào)節(jié)板105上的調(diào)節(jié)螺栓。調(diào)節(jié)板105、固定螺釘23、調(diào)節(jié)螺栓27具有作為反射鏡調(diào)節(jié)裝置的功能。
以下說明用該實(shí)施形態(tài)的反射鏡裝置進(jìn)行的反射鏡角度調(diào)節(jié)及固定。用圖3中所示的xyz座標(biāo)系來說明。
首先，用調(diào)節(jié)板臨時(shí)固定螺釘23將調(diào)節(jié)板105隔著背面?zhèn)戎С畜w17b而直接或間接地固定在被反射體100、即球面體15抵接狀態(tài)下的反射面?zhèn)戎С畜w17a上。在此狀態(tài)下，松開推壓固定背面?zhèn)戎С畜w17b的4根螺釘101。然后將各調(diào)節(jié)螺栓27抵接在推壓構(gòu)件7上，再拉出調(diào)節(jié)螺栓27a和27c，由此調(diào)節(jié)反射鏡1在zx平面內(nèi)的角度，再拉出調(diào)節(jié)螺栓27b和27d，由此調(diào)節(jié)yz平面內(nèi)的角度。
在完成角度調(diào)節(jié)后，用支承體17a及17b夾入反射體100，并旋緊螺釘101以進(jìn)行固定。最后，松動(dòng)調(diào)節(jié)板臨時(shí)固定螺釘23，從反射面?zhèn)戎С畜w17a上取下調(diào)節(jié)板105。
本發(fā)明如上所述，將在傳統(tǒng)裝置中一體不可分的反射鏡角度調(diào)節(jié)裝置做成可在反射鏡裝置本體上裝拆的結(jié)構(gòu)。采用這種結(jié)構(gòu)，平常不用的角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以在完成一次角度調(diào)節(jié)后從反射鏡本體上取下，這樣可使反射鏡實(shí)現(xiàn)平常使用狀態(tài)下的小型輕量化，并通過實(shí)現(xiàn)小型化而防止與其他構(gòu)成部件間的相互干擾。
另外，在本發(fā)明的裝置上，形成于支承體17a上的凹形部的形狀為圓錐形。做成圓錐形時(shí)，通過調(diào)節(jié)母線與中心線間的角度，可以比較容易地將球面體與支承體的接觸位置設(shè)定在所需的位置。另外，如前所述，將內(nèi)表面加工成圓錐形比加工成球面更容易得到高精度。
另外，為了防止支承體17與反射體100的接觸面因應(yīng)力集中而發(fā)生變形，可以在接觸面上施行硬化處理。硬化處理最好用氧化鋁膜處理。
上述第一實(shí)施形態(tài)是將反射體100做成由反射鏡1、球面體5、推壓構(gòu)件7這三個(gè)零件組成的可分割結(jié)構(gòu)，這樣便于更換反射鏡1，且成本低。譬如，即使在將反射體100、即球面體5固定后，也可從球面體5的背面?zhèn)热∠峦茐簶?gòu)件7，由此在球面體5上裝拆反射鏡1，而且在更換反射鏡時(shí)，不必每次都調(diào)節(jié)光軸。但為以實(shí)現(xiàn)輕量化及減少零件數(shù)量，在估計(jì)不會(huì)頻繁更換反射鏡1時(shí)，也可將球面體5和反射鏡1做成一體化成形品。
實(shí)施形態(tài)2圖4表示本發(fā)明第二實(shí)施形態(tài)的反射鏡裝置。在圖4中，凡與圖1至圖3相同的符號(hào)，均表示相同或相當(dāng)?shù)牧悴考?br> 在圖4中，102是設(shè)在支承體17a與球面體5的接觸面、即凹形部17c表面的高摩擦系數(shù)面，103是在背面?zhèn)戎С畜w17b與球面體5的接觸面、即凹形部17d表面形成的片狀彈性體，104是設(shè)于片狀彈性體103表面的低摩擦系數(shù)面。
在第二實(shí)施形態(tài)的裝置上，反射鏡1的角度調(diào)節(jié)及固定的方式基本上與第一實(shí)施形態(tài)相同。
以下用圖4和圖5說明固定時(shí)經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象。為了便于理解，圖5是將圖4中的球面體5簡(jiǎn)化了的立體圖。另外，在圖5中，上面?zhèn)仁桥c具有反射鏡1的反射面的反射面?zhèn)戎С畜w17a接觸的一側(cè)，下面?zhèn)仁窃诜瓷溏R的背面與背面?zhèn)戎С畜w17b接觸的一側(cè)。
在上述第一實(shí)施形態(tài)所示的反射鏡1調(diào)節(jié)完畢的狀態(tài)下，反射面?zhèn)戎С畜w17a與球面體5最理想的是在圓周上接觸(在截面上，支承體17a的錐形截面與反射體100的圓弧間的接點(diǎn))，但實(shí)際上，由于兩個(gè)面的精度等原因，是在3點(diǎn)上(P1、P2、P3)接觸。如果在用3點(diǎn)支承的狀態(tài)下固定球面體5，就不會(huì)發(fā)生調(diào)節(jié)錯(cuò)位。不過，如果要只用背面?zhèn)戎С畜w17b從背面?zhèn)韧茐汗潭ㄔ谇蛎骟w5上，則如圖5所示，背面?zhèn)戎С畜w17b和球面體5就與反射面?zhèn)戎С畜w17a與球面體5之間的接觸關(guān)系同樣，是在特定的3點(diǎn)上(Q1、Q2、Q3)接觸。推壓點(diǎn)Q2很少存在于通過接觸點(diǎn)P2的作用線t上，實(shí)際上經(jīng)常如點(diǎn)P1和點(diǎn)Q1那樣偏離作用線。如果在此狀態(tài)下對(duì)Q1施加固定力，則因其作用線s上不存在成為支點(diǎn)的接觸點(diǎn)，球面體100會(huì)以點(diǎn)P1和點(diǎn)Q1為支點(diǎn)發(fā)生位移。即，發(fā)生反射鏡1的反射面1a的角度錯(cuò)位。而且隨著上述位移，作用點(diǎn)Q1移動(dòng)。這樣一來，就會(huì)發(fā)生反射鏡1的角度錯(cuò)位。這些現(xiàn)象引起的角度錯(cuò)位雖然很小，但光軸的錯(cuò)位與其和反射面間的距離成正比，如果距離較遠(yuǎn)，就會(huì)產(chǎn)生重大偏差。
為了避免上述錯(cuò)位，實(shí)現(xiàn)更高精度的角度調(diào)節(jié)，如圖4所示，使背面?zhèn)戎С畜w17b與球面體5之間的接觸不限于3點(diǎn)，而且是使之成為具有一定面積的接觸，以避免應(yīng)力集中，減輕在固定作業(yè)中發(fā)生的錯(cuò)位。為了分散從背面?zhèn)戎С畜w17b施加于球面體5的應(yīng)力，在背面?zhèn)戎С畜w17b的圓錐面上設(shè)置環(huán)繞一周的圓環(huán)片狀彈性體103。再在該片狀彈性體103的表面形成低摩擦率面104，由此減輕固定作業(yè)時(shí)球面體5及背面?zhèn)戎С畜w17b的彈性變形移動(dòng)引起的摩擦力施加給反射體100(球面體5)的移動(dòng)力。
另一方面，為了避免接觸點(diǎn)P錯(cuò)位，可在凹形部17c的表面形成高摩擦率面102，減輕反射鏡1角度調(diào)節(jié)后固定作業(yè)時(shí)發(fā)生的反射鏡1角度錯(cuò)位。
作為高摩擦系數(shù)面，為了提高摩擦力，也可增加面的粗糙度，或在接觸面上作用磁吸力。
工業(yè)上利用的可能性如上所述，本發(fā)明的反射鏡裝置適用于譬如3維激光加工機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種反射鏡裝置，其特征在于，具有反射鏡、保持該反射鏡的周緣部且與所述反射鏡的反射面垂直的方向的截面外周部為圓弧形狀的反射鏡保持裝置、以內(nèi)側(cè)圓錐面的局部與該反射鏡保持裝置的靠近反射鏡反射面的外周部的局部抵接的第一支承體、隔著所述反射鏡保持裝置與該第一支承體相對(duì)且以內(nèi)側(cè)圓錐面的局部與所述反射鏡保持裝置的靠近反射鏡背面的外周部的局部抵接的第二支承體、將所述第一支承體和所述第二支承體分別壓在所述反射鏡保持裝置上的壓接固定裝置。
2.一種反射鏡裝置，其特征在于，具有裝置本體部和反射鏡調(diào)節(jié)裝置，裝置本體部具有反射鏡、保持該反射鏡的周緣部且與所述反射鏡的反射面垂直的方向的截面外周部為圓弧形狀的反射鏡保持裝置、以內(nèi)側(cè)圓錐面的局部與該反射鏡保持裝置的靠近反射鏡反射面的外周部的局部抵接的第一支承體、隔著所述反射鏡保持裝置與該第一支承體相對(duì)且以內(nèi)側(cè)圓錐面的局部與所述反射鏡保持裝置的靠近反射鏡背面的外周部的局部抵接的第二支承體、將所述第一支承體和所述第二支承體分別壓在所述反射鏡保持裝置上的壓接固定裝置，反射鏡調(diào)節(jié)裝置可與該裝置本體部分離，在所述反射鏡與與所述支承體抵接的狀態(tài)下調(diào)節(jié)所述反射鏡的反射方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射鏡裝置，其特征在于，在第二支承體的內(nèi)側(cè)圓錐面中包括與反射鏡保持裝置間的抵接部位在內(nèi)的范圍內(nèi)，沿圓周方向設(shè)置一定寬度的彈性構(gòu)件。
全文摘要
一種反射鏡裝置,具有:反射鏡、保持該反射鏡的周緣部且與述反射鏡的反射面垂直的方向的截面外周部為圓弧形狀的反射鏡保持裝置、以內(nèi)側(cè)圓錐面的局部與該反射鏡保持裝置的靠近反射鏡反射面的外周部的局部抵接的第一支承體、隔著所述反射鏡保持裝置與該第一支承體相對(duì)且以內(nèi)側(cè)圓錐面的局部與所述反射鏡保持裝置的靠近反射鏡背面的外周部的局部抵接的第二支承體、將所述第一支承體和所述第二支承體分別壓在所述反射鏡保持裝置上的壓接固定裝置。本發(fā)明能可靠保持反射鏡在角度調(diào)節(jié)后的固定狀態(tài),且可實(shí)現(xiàn)小型輕量化。
文檔編號(hào)G02B7/182GK1382266SQ00814711
公開日2002年11月27日 申請(qǐng)日期2000年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月31日
發(fā)明者宇野航史, 長(zhǎng)谷川正彥 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社