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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Temperaturkompensation eines
optischen Systems, mit einem Gehäuse,
mit mindestens einem relativ zu dem Gehäuse verfahrbaren optischen
Element, und mit mindestens einer unmittelbar zwischen dem Gehäuse und
dem optischen Element angeordneten Kolben-Zylinder-Einheit, die
auf die Position des optischen Elements in dem Gehäuse einwirkt
und die ein Fluid enthält, wobei
die Temperaturkoeffizienten der Ausdehnung von Kolben, Zylinder
und Fluid derart gewählt
sind, dass bei einer vorgegebenen Änderung der Temperatur der
Vorrichtung eine definierte Relativbewegung zwischen Kolben und
Zylinder stattfindet, die eine Kompensation der durch die Temperaturänderung
erzeugten Änderung
der optischen Eigenschaften des Systems bewirkt.
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Eine
Vorrichtung der vorstehend genannten Art ist aus der
US 4 919 519 A bekannt.
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Optische
Systeme sind temperaturempfindlich. Durch Temperatureinfluss verändert sich
sowohl die Geometrie von Linsen (Radien, Dicke, Durchmesser), als
auch die Brechzahl des verwendeten Linsenmaterials. Die umgebende
Struktur (optiktragende Fassungen und Barrel) verändern sich
ebenfalls. Diese Veränderungen
bewirken eine Verschlechterung der Abbildungsleistung.
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In
diesem Zusammenhang sind verschiedene Ansätze bekannt geworden, um diesen
negativen Einfluss von Änderungen
der Umgebungstemperatur zu kompensieren.
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Ein
erster Ansatz besteht darin, für
die Komponenten des optischen Systems Werkstoffe mit unterschiedlichen
Temperaturkoeffizienten der Ausdehnung gezielt so zu kombinieren,
dass die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen
einander gerade aufheben. Dieser Ansatz hat jedoch erhebliche Auswirkung
auf die Gestaltung der Komponenten. Er ist in seiner Effektivität auch sehr
begrenzt, weil die Temperaturkoeffizienten von Festkörpern sich
nur wenig unterscheiden und daher die Komponenten sehr voluminös sein müssen, um merkliche
Kompensationseffekte zu erzielen. Auch ist die Werkstoffauswahl
dadurch beschränkt.
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Ein
zweiter Ansatz arbeitet mit Aktuatoren, die bei einer Temperaturänderung
die Lage eines optischen Elements (oder mehrerer) in dem System
gezielt verändern,
so dass die durch die Temperaturänderung
verursachten Abbildungsfehler kompensiert werden.
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In
diesem Zusammenhang sind einerseits Anordnungen verwendet worden,
bei denen ein Bimetall-Element seine Form temperaturabhängig ändert und
daraus eine Betätigungskraft
abgeleitet wird. Die dabei erzeugten Kräfte sind jedoch gering und
ermöglichen
nur geringe Verfahrwege des optischen Elements.
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Andererseits
hat man auch mit Temperatursensoren gearbeitet, die zur Steuerung
eines Aktuators dienten, beispielsweise eines Motors mit Zahnstangenantrieb,
eines Spindelantriebes, eines Piezoantriebs usw. Auf diese Weise
kann man zwar große
Stellkräfte
und lange Verfahrwege realisieren, jedoch unter Inkaufnahme eines
erheblichen Einbauraumes. Ferner benötigen derartige Systeme eine
Stromversorgung, die bei vielen optischen Systemen, beispielsweise
bei Ferngläsern,
nicht vorhanden ist und auch nicht gewünscht wird.
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Schließlich sind
Vorrichtungen bekannt geworden, die eine Kolben-Zylinder-Anordnung verwenden,
in denen der große
Unterschied der Temperaturkoeffizienten der Ausdehnung von Festkörpern einerseits
und Flüssigkeiten
andererseits ausgenutzt wird.
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Aus
der
EP 1 081 522 B1 ist
hierzu ein temperaturkompensiertes Objektiv für eine Filmkamera bekannt.
Bei diesem Objektiv werden die optischen Komponenten nicht verschoben.
Nur der Indexring wird relativ zum drehbaren Entfernungsring verdreht,
um die ansonsten fehlerhafte Anzeige der Skalenwerte auf dem Entfernungsring
zu kompensieren. Der hierzu verwendete Aktuator enthält einen
Wachsmotor, mit einem Zylinder und einem Kolben, der sich mit dem
Temperaturkoeffizienten der Ausdehnung des Wachses temperaturabhängig bewegt
und den Ring verdreht. Der Wachsmotor verdreht den Ring in Abhängigkeit
von der auf ihn einwirkenden Temperatur, die eine in ihm enthaltene
Flüssigkeit
expandiert bzw. kontrahiert. Der Ring ist in Umfangsrichtung mit
einer Druckfeder belastet, so dass ein eventuelles Spiel damit überdrückt wird.
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Diese
bekannte Anordnung hat den Nachteil, dass die Nachstellung der für die Scharfstellung
vorgesehenen optischen Elemente indirekt erfolgt, weil der Wachsmotor
auf den Verstellring einwirkt und damit auch dessen Anzeige beeinflusst.
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Die
US 4,525,745 A beschreibt
eine ähnliche
Anordnung zur Temperaturkompensation einer Scharfstellung eines
Projektionsobjektives. Die Anordnung enthält eine Kolben-Zylinder-Einheit
mit einem Zylinder und einem Kolben, der ebenfalls mittels Federn
vorgespannt ist. Auch hier werden die optischen Elemente indirekt
verstellt, nämlich über einen
Hebel- oder Kurventrieb.
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Die
US 3,612,664 A beschreibt
noch eine weitere derartige Anordnung mit ebenfalls federbelastetem Kolben
und indirekter Verstellung über
Koppelelemente.
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Die
JP 61 292112 A beschreibt
ein temperaturkompensiertes Objektiv, bei dem eine Unterlegscheibe aus
einem organischen Polymer verwendet wird.
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Aus
der
US 5 270 869 A ist
ein temperaturkompensiertes Objektiv bekannt, bei dem ein Kompensationsring
verwendet wird, der eine Polyphenyl-Schwefel-Matrix aufweist.
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In
der
US 6 650 412 B1 ist
eine Temperaturkompensationsvorrichtung für ein optisches Gerät beschrieben,
in dem ebenfalls Unterlegscheiben aus einem Polymer verwendet werden.
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Die
WO 00/68723 A1 offenbart
ein Projektionsobjektiv, bei dem eine Linsengruppe an Stäben aufgehängt ist,
die aus einem Polymer bestehen.
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Aus
der eingangs genannten
US
4 919 519 A ist ein Fluid-Temperaturkompensationssystem
für ein Objektiv
bekannt. Bei diesem System ist eine Kolben-Zylinder-Einheit unmittelbar
zwischen dem Gehäuse
und einer Linse des Objektivs vorgesehen. In dem Hohlraum der Kolben-Zylinder-Einheit
befindet sich eine Flüssigkeit,
nämlich
eine Mischung aus 66% Ethylenglykol (mit Inhibitoren) und 34% Wasser.
Diese Flüssigkeit
ist dabei wegen ihres niedrigen Gefrierpunktes von –65°C ausgewählt. Die
Flüssigkeit
hat einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 540 × 10
–6/°C.
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Flüssigkeiten
haben in derartigen Systemen wesentliche Nachteile. Diese Nachteile
von Flüssigkeiten bestehen
insbesondere darin, dass bereits ein geringer Flüssigkeitsverlust zur Bildung
von Luftbläschen
führt, wodurch
das Temperaturkompensationssystem insgesamt unwirksam wird und andererseits
optische Flächen durch
austretende Flüssigkeit
kontaminiert werden.
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Der
Erfindung liegt demgegenüber
die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art
dahingehend weiterzubilden, dass die vorgenannten Nachteile vermieden
werden. Insbesondere soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die
auch im Langzeitgebrauch eine zuverlässige Temperaturkompensation besitzt
und die einfach herstellbar ist.
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Bei
einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe
erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass das Fluid ein reaktives Polymersystem ist, das im ungehärteten Zustand
flüssig
ist und im gehärteten Zustand
eine gelartige bis elastomere Konsistenz aufweist.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen
gelöst.
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Die
Verwendung eines reaktiven Polymersystems der vorstehend genannten
Art anstelle einer Flüssigkeit
hat nämlich
den Vorteil, dass aufgrund der höheren
Viskosität,
im Vergleich zu bekannten Hydraulikflüssigkeiten, ein Austritt des
Fluids bei einer Leckage praktisch nicht auftritt, so dass weder
eine Beeinträchtigung des
Temperaturkompensationssystems durch Bläschenbildung, noch eine Kontamination
der optischen Elemente befürchtet
werden muss. Die Erfindung hat dabei ferner den Vorteil, dass das
reaktive Polymersystem bei der Herstellung des optischen Systems
aufgrund der niedrigen Viskosität
im unausgehärteten
Zustand in einfacher Weise in das Temperaturkompensationssystem
eingefüllt
werden kann und dann nach dem Aushärten in situ die gewünschte höhere Viskosität annimmt.
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Bevorzugt
ist ferner das Polymersystem aus der Gruppe: Silikone, Polyurethane,
Acrylate, Epoxide, Urethanacrylate, Epoxyacrylate und Polysulfide
ausgewählt.
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Diese
Substanzen, deren Aufzählung
nicht abschließend
zu verstehen ist, haben sich in praktischen Versuchen als besonders
geeignet erwiesen.
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Bei
Ausführungsbeispielen
der Erfindung ist das Polymersystem eine additionsvernetzende Zweikomponenten-Vergussmasse.
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Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass das Polymersystem bei der Fertigung der optischen
Systeme in einfacher Weise hergestellt werden kann, indem die beiden
Komponenten miteinander vermischt werden.
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Erfindungsgemäß wird eine
besonders gute Wirkung dadurch erzielt, dass dem Polymersystem Füllstoffe
beigemengt sind.
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Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass die Eigenschaften des Polymersystems gezielt
eingestellt werden können.
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Bevorzugt
sind dabei die Füllstoffe
Nanopartikel, insbesondere SiO2-Partikel mit einer Teilchengröße zwischen
5 und 20 nm, vorzugsweise 10 nm.
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Bevorzugt
ist das optische Element eine Linse oder Linsengruppe. Die Erfindung
kann jedoch auch in Verbindung mit anderen optischen Elementen verwendet
werden, beispielsweise Blenden oder Spiegeln.
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Das
optische System ist bevorzugt ein Objektiv, beispielsweise für eine Kamera
oder ein Fernrohr.
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Bei
Ausführungsformen
der Erfindung sind der Kolben und der Zylinder jeweils hülsenförmig und
koaxial zu dem optischen Element ausgebildet.
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Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass ein besonders kompakter Aufbau entsteht, der
im Vergleich zu herkömmlichen
Anordnungen ohne Temperaturkompensation nur einen sehr geringen
zusätzlichen
Platzbedarf hat.
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In
diesem Zusammenhang ist besonders bevorzugt, wenn der Kolben und
der Zylinder das optische Element umgeben.
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Im
Rahmen der Erfindung wird die kinematische Variante bevorzugt, bei
der das optische Element mit dem Zylinder und das Gehäuse mit
dem Kolben verbunden ist.
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Bei
einer weiteren Gruppe von Ausführungsbeispielen
der Erfindung ist der Kolben relativ zum Zylinder mittels einer
Feder vorgespannt.
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Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass ein verbleibendes Spiel, auch ein Spiel, das
durch die notwendigen Dichtungen in der Kolben-Zylinder-Einheit
verursacht wird, unterdrückt
wird.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kolben-Zylinder-Einheit
einen Hohlraum für
das Fluid aufweist, und dass der Hohlraum in Umfangsrichtung in
eine Mehrzahl von axialen Kammern unterteilt ist.
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Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass bei besonders ungünstigen Längenverhältnissen ein Verkanten des
Kolbens im Zylinder vermieden wird, weil sich das Fluid in den mehreren
Kammern gleichmäßig ausdehnt.
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Ferner
ist eine Maßnahme
bevorzugt, wonach die Kolben-Zylinder-Einheit einen Hohlraum für das Fluid
aufweist, und der Hohlraum mit einem Reservehohlraum verbunden ist.
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Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass ein sich ausdehnendes Fluidvolumen an einer
beliebigen Stelle im optischen System untergebracht werden kann.
Damit ergeben sich zusätzliche
gestalterische Möglichkeiten sowie
infolge des größeren Volumens
auch größere nutzbare
Ausdehnungen.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden
Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern
auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar
sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1:
eine schematische Darstellung einer Kolben-Zylinder-Einheit zur
Erläuterung
der Erfindung; und
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2:
eine Teilansicht, im Schnitt, durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
dargestellt am Beispiel eines Objektivs.
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In 1 bezeichnet 10 als
Ganzes eine hydraulische Verstelleinrichtung. Die Verstelleinrichtung 10 enthält einen
hülsenförmigen Kolben 12,
der über
Dichtungen 14a, 14b in einem ebenfalls hülsenförmigen Zylinder 16 gleitet.
Der Kolben 12 und der Zylinder 14 definieren durch
entsprechende Ringschultern einen ringförmigen Hohlraum 18,
in dem sich ein Fluid 20 befindet. Das Fluid 20 ist
erfindungsgemäß ein Polymersystem.
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Das
Polymersystem ist vorzugsweise aus der Gruppe: Silikone, Polyurethane,
Acrylate, Epoxide, Urethanacrylate, Epoxyacrylate, Polysulfide,
Schmelzkleber, Schmelzharze, Ketonharze, Kolophoniumderivate, Wachse
ausgewählt.
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Bevorzugt ist die Verwendung von 2K-Silikonkautschuk.
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Durch
die Verwendung eines reaktiven Polymersystems, das in dem Temperaturkompensationssystem
eine gelartige bis elastomere Konsistenz aufweist, werden die wesentlichen
Nachteile herkömmlicher
Hydraulikflüssigkeiten
vermieden. Diese Nachteile von Flüssigkeiten bestehen beispielweise
darin, dass im Hinblick auf Dichtungsprobleme nur hochfluorierte
Flüssigkeiten
verwendet werden können,
die sich gegenüber den
Elastomeren der Dichtungen dauerhaft indifferent verhalten. Eine
gute Dichtungswirkung ist im vorliegenden Fall von essentieller
Bedeutung, weil einerseits bereits ein geringer Flüssigkeitsverlust
zur Bildung von Luftbläschen
führt,
wodurch das Temperaturkompensationssystem insgesamt unwirksam wird
und andererseits optische Flächen
durch austretende Flüssigkeit
kontaminiert werden.
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Das
erfindungsgemäß verwendete
Polymersystem ist vorzugsweise eine additionsvernetzende Zweikomponenten-Vergussmasse.
Diese Vergussmasse wird im ungehärteten
Zustand in das Temperaturkompensationssystem eingefüllt, was
durch die niedrige Viskosität
in diesem Zustand sehr erleichtert wird. Erst nach dem Einfüllen wird
die Vergussmasse vernetzt, beispielsweise durch die Einwirkung von
Wärme oder
von UV-Licht.
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Durch
entsprechende Auswahl der Vergussmasse und durch Führung des
Vernetzungsprozesses kann die Konsistenz des ausgehärteten Polymersystems
in weiten Bereichen von gelartig über elastomer bis spröde eingestellt
werden. Wichtig sind dabei für
den individuellen Anwendungsfall der Elastizitätsmodul, der Gasübergangsbereich,
der thermische Ausdehnungskoeffizient sowie das Ausgasverhalten.
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Folgende
ungefähre
Ausdehnungskoeffizienten (jeweils in 10
–6/°C) wurden
bei praktischen Versuchen für
den vorliegenden Anwendungsfall ermittelt:
| Silikone: | 250–300 |
| Silikongele: | 300–350 |
| Polyurethane: | 200–300 |
| Epoxidharze: | 60–80 |
| Polycarbonat
(CR 39): | 100–120 |
wobei bekanntlich die Ausdehnungskoeffizienten
für Aluminium
bei 25, für
Stahl bei 10–14
und für
optisches Glas (BK 7) bei 7–8,
ebenfalls jeweils in 10
–6/°C liegen.
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Die
Eigenschaften des Polymersystems lassen sich gezielt durch Zugabe
von Füllstoffen
verändern. Als
Füllstoffe
kommen Nanopartikel in Betracht, beispielsweise SiO2-Partikel mit einer
Teilchengröße von 5
bis 20 nm, vorzugsweise 10 nm.
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Der
Kolben 12 und der Zylinder 16 bestehen aus einem
Festkörperwerkstoff,
insbesondere einem Metall. Es sei angenommen, dass beide aus dem
selben Werkstoff bestehen, dessen Temperaturkoeffizient der Ausdehnung
mit α bezeichnet
ist. Der Temperaturkoeffizient des Fluids 20 ist mit β bezeichnet.
In 1 sind ferner die axiale Länge des Hohlraums 18 mit
L, der Außendurchmesser
des Kolbens 12 mit D1 und der Innendurchmesser des Zylinders 16 mit
D2 bezeichnet.
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Weil
der Temperaturkoeffizient β des
Fluids 20 wesentlich größer ist
als der Temperaturkoeffizient α von
Kolben 12 und Zylinder 16, bewirkt eine Temperaturänderung
eine relative Längsbewegung
von Kolben 12 und Zylinder 16. Um bei einer vorgegebenen
Temperaturänderung ΔT eine gewünschte Längenänderung ΔL zu erreichen,
muss die dafür
erforderliche Länge
L des Hohlraums 18 berechnet werden.
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Das
Volumen des Hohlraums 18 beträgt: V
= π/4(D22 – D12)L [1]
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Die
Volumenänderung ΔVF des Fluids 20 (Temperaturkoeffizient β) bei einer
Temperaturänderung ΔT beträgt: ΔVF = βΔTV = βΔTπ/4(D22 – D12)L [2]
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Die
Volumenänderung ΔVH des Hohlraums 18 (Temperaturkoeffizient α) bei einer
Temperaturänderung ΔT beträgt: ΔVH = (π/4(D2'2 – D1'2)L') – (π/4(D22-D12)L), [3]wobei D1' und D2' die Durchmesser
von Kolben 12 bzw. Zylinder 16 und L' die Länge des
Hohlraums 18 bei der um ΔT
geänderten
Temperatur sind.
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Mit D1' =
D1(1 + αΔT) und D2' = D2(1 + αΔT) [4]und L' =
L + ΔL [5]folgt ΔVH = (π/4((1
+ αΔT)2(D22 – D12)(L + ΔL) – (D22 – D12)L) =
= π/4(D22 – D12)((1 + αΔT)2(L + ΔL) – L) =
= π/4(D22 – D12)L((1 + αΔT)2(1 + ΔL/L) – 1) [6]
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Da
die Volumenänderungen ΔVF und ΔVH gleich groß sind, können [3] und [6] gleichgesetzt
werden, und es ergibt sich, nach L aufgelöst: L
= ΔL/((βΔT + 1)/(1
+ αΔT)2 – 1) [7]
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Bei
dem Aufbau gemäß 1 spielen
daher die Durchmesser D1 und D2, und somit auch deren Toleranzen,
keine Rolle für
die Temperaturkompensation. Die für eine Längenänderung ΔL bei einer Temperaturänderung ΔT erforderliche
Länge L
hängt ausschließlich von α und β ab.
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Weil
der Beitrag von α gering
ist, kann man [7] vereinfacht als L
= ΔL/(βΔT) [8]schreiben.
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Beispiel:
Wenn der Kolben 12 und der Zylinder 16 aus Aluminium
(α = 24E – 6/K) gefertigt
werden und das Fluid 20 Öl ist ((β = 1E – 3/K), dann ergibt sich für eine gewünschte Längenänderung ΔL = 0,2 mm
bei einer Temperaturänderung
von ΔT =
20 K die notwendige Länge
nach Formel [7] zu L = 10,54 mm und nach Formel [8] zu L 10 mm.
Die Abweichung von ca. 5% ist akzeptabel, so dass in der Praxis
mit der einfacheren Formel [8] gerechnet werden kann. Das Beispiel
zeigt, dass die Länge
L für die
gewünschte
Längenänderung ΔL sehr kurz
ist, was somit eine kompakte Bauform ermöglicht.
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In 1 ist
eine Anordnung mit zwei O-Ring-Dichtungen 14a, 14b dargestellt.
Anstatt dieser O-Ringe können
selbstverständlich
auch andere Arten von gleitenden Dichtungen eingesetzt werden, wie
sie in der Hydraulik bekannt sind. Ferner sind auch Membrandichtungen
verwendbar, die nicht gleitend abdichten.
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Unabhängig von
der Art der verwendeten Dichtung kann das Problem toter Wege auftreten,
das zu einer Hysterese in der Temperaturkompensation führt. Die
verwendeten O-Ringe werden nämlich
in radialer Richtung zusammengedrückt, um eine ausreichende Dichtwirkung
zu erzielen. Dabei wird der elastische O-Ring in Axialrichtung verbreitert.
Damit diese Verbreiterung stattfinden kann, muss die Nut, in der
sich der O-Ring befindet, axial breiter sein als der Durchmesser
des O-Rings. Dadurch kann es bei einer Erwärmung bzw. Abkühlung des
Fluids dazu kommen, dass zunächst
die O-Ringe bis an die jeweils gegenüberliegende Wand der Nut wandern,
ehe sich Kolben und Zylinder relativ zueinander bewegen.
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Dieser
Nachteil wird bei einer Anordnung vermieden, wie sie in 2 dargestellt
ist.
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2 zeigt
ein optisches System 30, nämlich ein Objektiv. Das System 30 hat
ein Gehäuse 31.
in dem Gehäuse 31 ist
ein optisches Element 32, im dargestellten Ausführungsbeispiel
eine Linsengruppe, axial beweglich gelagert.
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Die
Linsengruppe wird beidseitig von Halteringen 34a, 34b gehalten,
die an einer Hülse 36 verschraubt sind,
die die Linsengruppe umgibt. Die Hülse 36 ist ihrerseits
mit einem hülsenförmigen Zylinder 38 verschraubt,
der axial beweglich im Gehäuse 31 gelagert
ist. Zwischen der Hülse 36 und
dem Zylinder 38 befindet sich ein hülsenförmiger Kolben 40,
der mit dem Zylinder 38 einen von Dichtungen 42a, 42b abgeschlossenen Hohlraum 44 einschließt. In dem
Hohlraum 44 befindet sich ein Fluid 46, das über eine Öffnung einfüllbar ist, die
mit einer Verschlussschraube 48 verschließbar ist.
Der Kolben 40 ist mit dem Gehäuse 31 verschraubt.
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Axial
zwischen dem Kolben 40 und dem Zylinder 38 sind
an Schrauben 50a, 50b mehrere über den Umfang verteilte Zugfedern 52 gespannt.
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Für die Kolben-Zylinder-Anordnung 38, 40 gilt
das, was oben zu 1 erläutert wurde. Das ebenfalls oben
geschilderte Problem der durch die Dichtungen verursachten toten
Wege wird durch die Zugfedern 52 gelöst, weil diese den Zylinder 38 gegen
den Kolben 40 verspannen und damit die toten Wege bzw.
die Hysterese überdrucken.
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Bei
einer Änderung
der Temperatur bewegt sich der Zylinder 38 mit der Linsengruppe
axial relativ zu dem gehäusefesten
Kolben 40.
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Ausgehend
von dem System gemäß 2 können erfindungsgemäß mehrere
Weiterbildungen vorgesehen werden.
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Bei
einer ersten Weiterbildung wird der Tatsache Rechnung getragen,
dass bei ungünstigen
Längenverhältnissen,
insbesondere bei sehr kurzen Führungslängen, der
Zylinder 38 und der Kolben 40 relativ zueinander
verkippen können.
Um dies zu vermeiden, kann der Hohlraum 44 durch mehrere, über den
Umfang verteilte und radial ineinander greifende axiale Stege in
mehrere, vorzugsweise drei oder vier parallele, axiale Kammern unterteilt
werden. Bei einer Erwärmung
des Fluids 46 dehnt sich dieses dann in allen Kammern gleichzeitig
und gleichmäßig aus,
was zu einer Parallelbewegung und damit zu einer axialen Führung ohne
die Gefahr eines Verkippens führt.
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Bei
einer zweiten Weiterbildung wird ein zusätzlicher Hohlraum vorgesehen,
der mit dem Hohlraum 44 verbunden ist. Der zusätzliche
Hohlraum kann an einer beliebigen Stelle im System 30 untergebracht
werden. Das dann vorhandene größere Volumen
führt zu
einer größeren Ausdehnungsmenge
des Fluids, so dass größere Wege
und/oder Kräfte
realisiert werden können.
Die oben angegebene Rechnung wäre
dann selbstverständlich
entsprechend zu modifizieren.