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Die Erfindung betrifft eine optische Fassung mit einem Innenring zur Aufnahme eines zu fassenden optischen Elementes und einem zum Innenring koaxial angeordneten Außenring, wobei der Innenring in einer Justierebene senkrecht zur Achse des Außenringes justierbar ist. Im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Fassungen dieses Typs weist die erfindungsgemäße Fassung zusätzlich zu Manipulatoreinheiten, über welche die Justierung erfolgt, davon unabhängig betätigbare Klemmeinheiten auf.
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Fassungen eines derartigen Typs werden vorzugsweise monolithisch hergestellt. Das heißt, die in einen Innenring und einen Außenring unterteilte Fassung wurde durch Einbringen von Schlitzen in einen Grundkörper hergestellt, wobei zwischen dem Innenring und dem Außenring Verbindungen bestehen bleiben. Eine Vielzahl solcher aus dem Stand der Technik bekannten Fassungen unterscheiden sich insbesondere in der Ausführung dieser verbleibenden Verbindungen, die im Wesentlichen durch die Lage, die Geometrie und die Dimensionierung der Schlitze festgelegt wird, und stellen grundsätzlich Stege bzw. Steganordnungen dar. An wenigstens zwei dieser Verbindungen greifen im Außenring gelagerte Stellelemente, z. B. eingeschraubte Stellschrauben, an. Mit der Einleitung eines Stellweges mittels eines der Stellelemente in einer der Verbindungen wird der Innenring und damit die Achse des Innenrings (Innenringachse) gegenüber dem Außenring und damit der Außenringachse um einen Verschiebeweg bewegt. Da das optische Element und damit die optische Achse eines im Innenring gefassten optischen Elementes eine feste Lage zur Innenringachse hat, kann so die Lage der optischen Achse justiert werden.
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In Abhängigkeit von der Ausführung der Verbindungen und der Richtung eines eingeleiteten Stellweges sind die Richtung des resultierenden Verschiebeweges und die Feinfühligkeit der Umsetzung des Stellweges in den Verschiebeweg bestimmt. Die Ausführung und Anzahl der Verbindungen ist auch bestimmend für die Steifheit bzw. Nachgiebigkeit der Verbindung zwischen Innen- und Außenring senkrecht zur Justierebene.
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Die Offenlegungsschrift
DE 199 01 295 A1 offenbart eine optische Baugruppe mit einer monolithischen typgleichen Fassung, bestehend aus einem Außenring (dort Außenfassung) und einem Innenring sowie unterschiedlich gestalteten Verbindungen zwischen dem Innenring und dem Außenring. Die unterschiedlich ausgeführten Verbindungen stellen Festkörpergelenkkoppeln bzw. Getriebe aus Festkörpergelenkkoppeln dar.
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Gemäß der vorgenannten
DE 199 01 295 A1 greifen an den Verbindungen einer Ausführung jeweils ein radial wirkendes Stellglied (hier Stellschraube) an. Im Sinne der Erfindung stellt jeweils eine der Verbindungen in Zusammenwirkung mit jeweils einem Stellglied eine Manipulatoreinheit dar. Die jeweils durch die beiden Stellschrauben eingeleiteten Stellwege werden in voneinander unabhängige Verschiebewege feinfühlig untersetzt. Dabei ist die Feinfühligkeit jeweils durch die Übersetzung der Stellschraube, die Übersetzung des Hebelgetriebes und die Umsetzung der translatorischen Bewegung in eine Drehbewegung um einen Drehpol bestimmt.
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Diese Fassung ist für einen sehr kleinen Justierbereich, vermutlich von 10–20 m, und eine sehr feinfühlige Justierung, vermutlich mit einer Auflösung höher als 2 m, ausgelegt, was sich durch das sehr geringe Übersetzungsverhältnis (auch als hohes Untersetzungsverhältnis bezeichnet) der über die Verstellhebel eingeleiteten Stellwege zu den sich daraus ergebenden Verschiebewegen erklärt. Die Verbindungen sind in axialer Richtung steif und in radialer Richtung weich ausgelegt, um die Justierung mit einem nur geringen Kraftaufwand vornehmen zu können.
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Eine ähnliche Fassung mit einem vergleichsweise größeren Justierbereich ist aus der
DE 10 2013 109 605 B3 bekannt. Die Manipulatoreinheiten unterscheiden sich hier zu denen der vorgenannten
DE 199 01 295 A1 dadurch, dass die sie bildenden Verbindungen durch eine geometrisch andere Schlitzführung gebildet sind. Vorteilhaft sind weitere Verbindungen vorhanden, an denen keine Stellschrauben angreifen und die daher keine Manipulatoreinheiten bilden. Sie dienen lediglich einer axialen Versteifung der Fassung und können in beliebiger Anzahl und an beliebigen Positionen angeordnet sein.
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Die zu den Manipulatoreinheiten gehörenden Verbindungen werden aus Stegen gebildet, die eine über ihre Länge verteilte Nachgiebigkeit aufweisen. Die Stege können aber auch über ihre Länge dicker ausgeführt und damit verhältnismäßig steif sein, wenn sie an den Übergängen zum Innenring bzw. Außenring Verjüngungen aufweisen, sodass diese Übergänge eine hohe Nachgiebigkeit aufweisen und Festkörpergelenke bilden. Unabhängig von ihrer Ausführung sind die so gebildeten Verbindungen in radialer Richtung weich.
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Eine Fassung gemäß der vorgenannten
DE 10 2013 109 605 B3 ist gegenüber der ebenfalls vorgenannten
DE 199 01 295 A1 durch eine vergleichsweise geringe Untersetzung der eingeleiteten Stellwege in Verschiebewege weniger feinfühlig. Die Auflösung liegt hier bei 1–2 m. Sie ist jedoch für einen größeren Justierbereich bis ca. 100 m geeignet und kann so ausgeführt werden, dass sie zur Justierung von nur einer Seite her zugängig sein muss.
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Aus der
US 7 916 408 B2 ist ein Beispiel für eine nicht-monolithische Fassung bekannt, ebenfalls bestehend auch einem Außenring und einem hierzu koaxial angeordneten und radial justierbaren Innenring. Zur Justierung sind im Außenring in radialer Richtung einen rechten Winkel miteinander einschließende Stellschrauben eingeschraubt, die jeweils mittelbar über eine Kugel auf einen Stift wirken, der mittelbar über eine zweite Kugel am Innenring anliegt. Eine solche Anordnung stellt im Sinne der Erfindung eine Manipulatoreinheit dar. Über das Einschrauben der Stellschrauben wird der Innenring in einer radialen Ebene verschoben. Eine den Stellschrauben entgegenwirkende Rückstellkraft wird durch ein tangential am Innenring anliegendes gefedertes Element bewirkt. Ebenso wie bei den aufgezeigten monolithischen Fassungen sind die Manipulatoreinheiten in der radialen Ebene weich, also elastisch.
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Sowohl die aufgezeigten monolithischen Fassungen als auch die aufgezeigte nicht-monolithische Fassung sind nur beispielhaft gezeigt und könnten durch eine Vielzahl weiterer typgleicher Fassungen ergänzt werden. Sie alle haben gemeinsam, dass die Fassung in einer Ebene senkrecht zur Fassungsachse, welche durch die Achse des Außenringes gebildet wird, elastisch ist. Das heißt, in dieser Ebene wirkende Kräfte können temporär zu einer grundsätzlich reversiblen Auslenkung des Innenrings aus seiner Justierlage führen. In der Regel sind die bei der Rückkehr in die Justierlage entstehenden Lageabweichungen des in der Fassung gefassten optischen Elementes gegenüber der Justierlage so gering, dass sie innerhalb einer akzeptablen Toleranz liegen. Bei sehr hohen Genauigkeits- und Stabilitätsanforderungen an ein optisches System können diese Lageabweichungen jedoch außerhalb der Toleranz liegen, weshalb es bei sehr hohen Genauigkeits- und Stabilitätsanforderungen von Interesse ist, das einjustierte optische Element in der Justierlage zu sichern. Dabei kommt es insbesondere darauf an, dass die Lagesicherung nicht selbst zu einer Dejustage führt und dass sie lösbar ist.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Fassung mit einem Außenring und einem hierzu koaxial angeordneten und radial mittels Manipulatoreinheiten justierbaren Innenring zum Halten eines optischen Elementes zu finden, bei welcher der Innenring gegenüber dem Außenring von den Manipulatoreinheiten unabhängig lösbar lagegesichert werden kann. Vorteilhaft soll bei der Lagesicherung die Übertragung eines Drehmomentes auf den Innenring vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird für eine optische Fassung mit wenigstens einer Klemmeinheit mit einer Druckschraube, aufweisend einen Außenring mit einer Fassungsachse, einen hierzu koaxial angeordneten Innenring und wenigstens zwei den Außenring und den Innenring verbindende Manipulatoreinheiten, mittels derer der Innenring gegenüber dem Außenring in einer zur Fassungsachse senkrechten Justierebene justierbar ist, gelöst. Dabei ist wenigstens eine innerhalb des Außenringes angeordnete Klemmeinheit vorhanden. Diese weist zwei Klemmstreifen mit jeweils einer Längsachse, zwei Klemmbacken und eine Druckschraube auf.
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Die zwei Klemmstreifen sind zu einer radial verlaufenden Symmetrieachse symmetrisch und mit dieser einen zweiten Winkel, größer/gleich 0° und kleiner 90°, einschließend angeordnet. Die Klemmstreifen weisen jeweils ein inneres Streifenende auf, welches mit dem Innenring fest verbunden ist, und die Längsachsen verlaufen jeweils mit einem senkrechten Abstand zu einer am Außenring ausgebildeten Innenkantenfläche und mit einem senkrechten Abstand zu einer an einer der Klemmbacken ausgebildeten Außenkantenfläche parallel. Dabei sind die Klemmbacken zur Symmetrieachse symmetrisch angeordnet.
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Die Druckschraube ist entlang der Symmetrieachse in den Außenring eingeschraubt und ein freies Schraubenende liegt mittelbar oder unmittelbar an den beiden Klemmbacken an, sodass mit einem weiteren Einschrauben der Druckschraube die Klemmbacken auseinander bewegt und die Klemmstreifen gegen den Außenring geklemmt werden.
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Vorteilhaft ist an dem freien Schraubenende ein Kugelabschnitt oder ein Kegelabschnitt ausgebildet, und die beiden Klemmbacken weisen jeweils eine Anlagefläche auf, die als eine halbe Kegelmantelfläche ausgeführt ist, und die Druckschraube liegt unmittelbar an den Anlageflächen der Klemmbacken an.
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Alternativ kann das Schraubenende plan ausgebildet sein, und die beiden Klemmbacken weisen jeweils eine Anlagefläche auf, die als halbe Kegelmantelfläche ausgeführt ist, und zwischen dem Schraubenende und den Anlageflächen ist eine Kugel angeordnet, womit die Druckschraube mittelbar an den Klemmbacken anliegt.
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Besonders von Vorteil ist es, wenn der Innenring monolithisch mit den Klemmstreifen und/oder die Klemmbacken monolithisch mit dem Außenring verbunden sind.
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Stattdessen können die beiden Klemmstreifen an einer diskret hergestellten ersten Platte ausgebildet sein, die auf einer von zwei Stirnflächen des Innenrings befestigt ist.
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In diesem Fall ist für einen symmetrischen Kraftfluss bei der Klemmung von Vorteil, wenn eine zweite Platte, an der zwei weitere Klemmstreifen ausgebildet sind, auf der anderen der zwei Stirnflächen am Innenring befestigt ist, sodass sich jeweils einer der an der ersten Platte ausgebildeten Klemmstreifen und einer der an der zweiten Platte ausgebildeten weiteren Klemmstreifen überlappen.
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Vorteilhaft verlaufen die beiden Längsachsen der Klemmstreifen einer der Klemmeinheiten jeweils parallel zur Symmetrieachse, und deren inneres Streifenende ist jeweils unmittelbar mit dem Innenring verbunden.
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Alternativ kann es von Vorteil sein, wenn die inneren Streifenenden der Klemmstreifen einer der Klemmeinheiten jeweils mittelbar über einen biegesteifen Verbindungssteg, welcher mittig über ein Festkörpergelenk, einen Drehpunkt bildend, mit dem Innenring verbunden ist, in Verbindung stehen und die Längsachsen der Klemmstreifen mit der Symmetrieachse einen zweiten Winkel einschließen.
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Besonders günstig für einen bei der Klemmung entstehenden Kraftfluss ist es, wenn die Längsachsen den Drehpunkt schneiden.
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Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme von Zeichnungen näher erläutert werden. Hierzu zeigen:
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1 ein mechanisches Ersatzschaltbild für eine Klemmeinheit erster Art,
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2 ein mechanisches Ersatzschaltbild für eine Klemmeinheit zweiter Art,
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3a ein erstes Ausführungsbeispiel einer Klemmeinheit gemäß dem Ersatzschaltbild nach 1, bei dem die Klemmstreifen und die Klemmbacken monolithisch hergestellt sind und die Druckschraube mittelbar an den Klemmbacken anliegt,
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3b ein zweites Ausführungsbeispiel einer Klemmeinheit gemäß dem Ersatzschaltbild nach 1, bei dem die Klemmstreifen und die Klemmbacken monolithisch hergestellt sind und die Druckschraube unmittelbar an den Klemmbacken anliegt,
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4a ein drittes Ausführungsbeispiel einer Klemmeinheit gemäß dem Ersatzschaltbild nach 2, bei dem die Klemmstreifen und die Klemmbacken monolithisch hergestellt sind und die Druckschraube mittelbar an den Klemmbacken anliegt,
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4b ein viertes Ausführungsbeispiel einer Klemmeinheit gemäß dem Ersatzschaltbild nach 2, bei dem die Klemmstreifen und die Klemmbacken monolithisch hergestellt sind und die Druckschraube unmittelbar an den Klemmbacken anliegt,
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4c ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Klemmeinheit gemäß dem Ersatzschaltbild nach 2, bei dem die Klemmstreifen und die Klemmbacken monolithisch hergestellt sind und die Klemmstreifen einen zweiten Winkel mit der Symmetrieachse einschließen,
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5 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer Klemmeinheit gemäß dem Ersatzschaltbild nach 1, bei dem die Klemmstreifen monolithisch hergestellt sind und die Klemmbacken an einem diskret hergestellten Klemmkörper ausgebildet sind,
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6 ein siebentes Ausführungsbeispiel einer Klemmeinheit gemäß dem Ersatzschaltbild nach 1, bei dem die Klemmstreifen an einer diskret hergestellten Platte ausgebildet sind und die Klemmbacken monolithisch hergestellt sind,
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7a ein achtes Ausführungsbeispiel einer Klemmeinheit gemäß dem Ersatzschaltbild nach 1, bei dem die Klemmstreifen an einer diskret hergestellten Platte ausgebildet sind und die Klemmbacken an einem diskret hergestellten Klemmkörper ausgebildet sind und die Druckschraube unmittelbar an den Klemmbacken anliegt,
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7b ein neuntes Ausführungsbeispiel einer Klemmeinheit gemäß dem Ersatzschaltbild nach 1, bei dem die Klemmstreifen an einer diskret hergestellten Platte ausgebildet sind und die Klemmbacken an einem diskret hergestellten Klemmkörper ausgebildet sind und die Druckschraube mittelbar an den Klemmbacken anliegt, und
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8 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Fassung.
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Alle Ausführungen einer erfindungsgemäßen Fassung, siehe 8, weisen einen Außenring 1 mit einer Achse, nachfolgend Fassungsachse 1.1 genannt, einen hierzu koaxial angeordnetem Innenring 2 und wenigstens zwei den Außenring 1 und den Innenring 2 verbindende Manipulatoreinheiten 3, mittels derer der Innenring 2 gegenüber dem Außenring 1 in einer zur Fassungsachse 1.1 senkrechten Justierebene justierbar ist, auf. Die Ausführung der Manipulatoreinheiten 3 ist beliebig, solange über sie der Innenring 2 innerhalb des Außenringes 1 justierbar ist. Beispiele für mögliche Ausführungen der Manipulatoreinheiten 3 sind in den in der Beschreibung des Standes der Technik gewürdigten Publikationen offenbart.
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Über diese genannten Merkmale, welche eine erfindungsgemäße Fassung mit typgleichen Fassungen des Standes der Technik gemeinsam hat, hinaus beinhaltet eine erfindungsgemäße Fassung zusätzlich wenigstens eine, vorteilhaft drei in den Außenring 1 integrierte Klemmeinheiten 0, die von den Manipulatoreinheiten 3 unabhängig wirken. Die wenigstens eine Klemmeinheit 0 ist zwischen benachbarten Manipulatoreinheiten 3 angeordnet. Mit ihr kann, nachdem über die Manipulatoreinheiten 3 der Innenring 2 in eine Justierlage gegenüber dem Außenring 1 gebracht wurde, der Innenring 2 in dieser Justierlage fixiert werden.
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Unabhängig davon, ob der Innenring 2 und der Außenring 1 über die Manipulatoreinheiten 3 monolithisch verbunden oder nicht verbunden sind, können die Bestandteile der Klemmeinheit 0, ausgenommen einer Druckschraube 7, am Innenring 2 bzw. Außenring 1 monolithisch ausgebildet sein oder an diskret hergestellten Bauteilen angeordnet sein, die mit dem Innenring 2 bzw. Außenring 1 fest verbunden sind. Wenn nachfolgend von einer monolithischen Verbindung geschrieben ist, dann ist darunter eine monolithische Verbindung innerhalb der Klemmeinheit 0 zu verstehen.
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In allen Ausführungen der Klemmeinheiten 0 sind diese spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieachse 4 ausgeführt, die vorteilhaft radial zur Fassungsachse 1.1, also diese schneidend, verläuft. Die Symmetrieachse 4 liegt zwingend in einer senkrecht auf der Fassungsachse 1.1 stehenden Ebene und kann mit einer radialen Richtung zur Fassungsachse 1.1 einen Winkel von kleiner 90° einschließen. Letzteres ist allerdings eine äquivalente schlechtere Ausführung und soll deshalb im Interesse einer klaren und unkomplizierten Beschreibung der Erfindung außer Betracht gelassen werden.
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In allen Ausführungen weist die Klemmeinheit 0 zwei zur Symmetrieachse 4 spiegelsymmetrisch ausgebildete und vom Innenring 2 zum Außenring 1 hin gerichtet angeordnete Klemmstreifen 5 auf. Im Falle, dass die Klemmstreifen 5 mit dem Innenring 2 nicht monolithisch sind, kann die Klemmeinheit 0 vorteilhaft zwei weitere Klemmstreifen 11 aufweisen, was an später Stelle anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels erläutert wird.
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Die Klemmstreifen 5 sind über ein inneres Streifenende 5.1 mit dem Innenring 2 fest verbunden und gegenüber ihrer Längsachse 5.2 biegbar, das heißt, sie weisen über ihre Länge eine verteilte Nachgiebigkeit auf. Vorteilhaft kann am Übergang zum Innenring 2, das heißt am inneren Streifenende 5.1, eine Verjüngung ausgebildet sein, sodass der Übergang eine hohe Nachgiebigkeit aufweist und so ein lokal begrenzt biegeweiches Element bzw. ein Festkörpergelenk bildet. Unabhängig von ihrer Ausführung sind die Klemmstreifen 5 in Richtung ihrer Längsachse 5.2 steif und in hierzu senkrechter Richtung verhältnismäßig weich.
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Des Weiteren gehören zu einer Klemmeinheit 0 grundsätzlich zwei zur Symmetrieachse 4 symmetrisch angeordnete, spiegelsymmetrisch gleiche Klemmbacken 6 sowie eine entlang der Symmetrieachse 4 in den Außenring 1 eingeschraubte Druckschraube 7 mit einem Schraubenende 7.1, das mittelbar oder unmittelbar an den beiden Klemmbacken 6 so anliegt, dass mit einem weiteren Einschrauben der Druckschraube 7 die Klemmbacken 6 auseinander bewegt und die Klemmstreifen 5 gegen den Außenring 1 geklemmt werden.
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Die Klemmbacken 6 weisen jeweils eine Anlagefläche 6.1 (siehe z. B. 3a) auf, die auch in eine Kante 6.1.1 (siehe 6) ausarten kann, über die ein in Richtung der Symmetrieachse 4 über die Druckschraube 7 eingeleiteter linearer Stellweg wenigstens teilweise in eine hierzu senkrechte lineare Wegkomponente umgesetzt wird, um die sich die Klemmbacken 6 jeweils auf einen der Klemmstreifen 5 zu bzw. von diesem weg bewegen. Die Klemmbacken 6 weisen hierzu jeweils eine Außenkantenfläche 13 – auch verrundet möglich – auf, die jeweils mit einem konstanten senkrechten Abstand b zu jeweils einem der Klemmstreifen 5 angeordnet sind. Insbesondere bei einer monolithischen hergestellten Klemmeinheit 0 sind die Abstände a (senkrechter Abstand der Klemmstreifen 5 zur Innenkantenfläche 12) und b in der Regel gleich groß.
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Die Anlageflächen 6.1, sofern sie nicht in eine Kante 6.1.1 ausgeartet sind, stellen halbe Kegelmantelflächen 6.1.2 dar, die einen ersten Winkel α von kleiner 90° mit der Symmetrieachse 4 einschließen.
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Für den Fall, dass die Druckschraube 7 unmittelbar an den Klemmbacken 6 anliegt, ist an deren Schraubenende 7.1 vorteilhaft ein Kugelabschnitt ausgebildet. Am Schraubenende 7.1 könnte stattdessen auch ein Kegel mit einem Kegelwinkel ausgebildet sein oder sogar eine Planfläche. Das Schraubenende 7.1 sollte jedoch in jedem Fall gewindefrei sein und eine annähernd punktförmige Anlage erlauben.
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Für den Fall, dass die Druckschraube 7 mittelbar an den Klemmbacken 6 anliegt, ist deren Schraubenende 7.1 plan oder leicht konkav ausgebildet, sind die Anlageflächen 6.1 halbe Kegelmantelflächen 6.1.2 und ist zwischen dem Schraubenende 7.1 und den halben Kegelmantelflächen 6.1.2 eine Kugel 8 angeordnet.
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Nachfolgend wird die Fassung an verschiedenen Ausführungsbeispielen erläutert. Die beispielbezogenen Beschreibungen schließen hierbei jeweils die vorangestellte allgemeine Beschreibung ein und sind auf das Aufzeigen der Unterschiede zu den Ausführungen der Klemmeinheiten 0 beschränkt.
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Die Klemmeinheiten 0 der ausgewählten Ausführungsbeispiele lassen sich jeweils im Wesentlichen auf eines der in den 1 und 2 dargestellten mechanischen Ersatzschaltbilder reduzieren.
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Gemäß dem Ersatzschaltbild in 1 sind die Klemmstreifen 5 voneinander entfernt einzeln mit dem Innenring 2 verbunden, während sie gemäß dem Ersatzschaltbild in 2 mit den Enden eines biegesteifen Verbindungssteges 15 verbunden sind, welcher mittig über ein Festkörpergelenk mit dem Innenring 2 verbunden ist. Letzteres hat den Vorteil, dass solche Ausführungen besser die durch die Manipulatorbewegung erzeugten Änderungen der Abstände zwischen der Außenkantenfläche 13, einer Innenkantenfläche 12 des Außenringes 1 und den Klemmstreifen 5 kompensieren und auch geringfügige Fertigungsunterschiede der genannten Elemente entkoppelt sind, was die Beeinflussung des Manipulationsergebnisses durch die Klemmeinheit 0 minimiert. Diese Lösung ist komplexer im Aufbau und ergibt als zusätzliches Element einen biegesteifen Verbindungssteg 15, der über Festkörpergelenke biegeweich mit dem Innenring 2 und den beiden Klemmstreifen 5 verbunden ist.
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Ein erstes Ausführungsbeispiel ist in 3a gezeigt. Die beiden Klemmstreifen 5 sind mit dem Innenring 2 und die beiden Klemmbacken 6 sind mit dem Außenring 1 monolithisch verbunden. In den Außenring 1 ist entlang der Symmetrieachse 4 eine Druckschraube 7 in eine Gewindebohrung eingeschraubt, die sich in die Klemmbacken 6 erstreckt. Die Gewindebohrung ist hier als eine abgestufte Bohrung dargestellt, die in Ihrer Endstufe im Durchmesser nur geringfügig größer ist als der Durchmesser der Kugel 8. Sie weist zum Bohrlochboden hin einen gewindefreien Abschnitt auf. Der Bohrlochboden ist zweigeteilt und bildet die Anlageflächen 6.1, die hier jeweils als halbe Kegelmantelfläche 6.1.2 ausgebildet sind. Die Anlageflächen 6.1 können unmittelbar an die Außenkontur der Klemmbacken 6 angrenzen oder, wie hier in 3a dargestellt, im Inneren zwischen den beiden Klemmbacken 6 liegen. Zwischen dem plan oder konkav ausgebildeten freien Schraubenende 7.1 und den Anlageflächen 6.1 ist eine lose Kugel 8 angeordnet, sodass die Druckschraube 7 mittelbar über die Kugel 8 mit den Klemmbacken 6 in Verbindung steht, womit vorteilhaft eine drehmomententkoppelte Verbindung entsteht.
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Ein in 3b dargestelltes zweites Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten dadurch, dass am freien Schraubenende 7.1 an der Druckschraube 7 ein Kegel ausgebildet ist. Stattdessen könnte das Schraubenende 7.1 auch als Kegelabschnitt oder als Planfläche ausgebildet sein. Die Druckschraube 7 steht so unmittelbar mit den Klemmbacken 6 in Verbindung, wodurch ein in die Druckschraube 7 eingeleitetes Drehmoment nachteilig teilweise auf die Klemmbacken 6 übertragen wird. Diese Ausführung ist vergleichsweise montagefreundlicher und erlaubt eine vereinfachte Ausführung und ist bei hinreichend dicker Fassung (Ausdehnung in Richtung der Fassungsachse 1.1) eine günstige Alternative zum ersten Ausführungsbeispiel.
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Ein drittes Ausführungsbeispiel, in 4a dargestellt, und ein viertes Ausführungsbeispiel, in 4b gezeigt, unterscheiden sich untereinander, gleich den ersten beiden Ausführungsbeispielen, durch eine mittelbare bzw. unmittelbare Verbindung zwischen der Druckschraube 7 und den Klemmbacken 6 und gegenüber dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel durch die Verbindung der Klemmstreifen 5 am Innenring 2.
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Wie in den ersten beiden Ausführungsbeispielen sind die Klemmstreifen 5 hier parallel zur Symmetrieachse 4 verlaufend angeordnet. Ebenso könnten sie in allen Ausführungsbeispielen, wie in dem später beschriebenen sechsten Ausführungsbeispiel gezeigt, einen zweiten Winkel β mit der Symmetrieachse 4 einschließend angeordnet sein, wobei sich die gedachten Verlängerungen der Klemmstreifen 5 vorteilhaft auf der Fassungsachse 1.1 schneiden, die bei einer rotationssymmetrischen Fassung und einem gefassten rotationssymmetrischen optischen Element durch den Schwerpunkt der gesamten Baugruppe verläuft, wenn die Ausführung der Fassung einem Getriebeschema nach 1 folgt, und sich vorteilhaft in einem Drehpunkt 15.1 schneiden, wenn die Ausführung der Fassung einem Getriebeschema nach 2 folgt.
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Ein fünftes Ausführungsbeispiel, bei dem die beiden Klemmstreifen 5 jeweils einen zweiten Winkel β mit der Symmetrieachse 4 einschließen, ist in 4c gezeigt. Die Längsachsen 5.2 schneiden sich vorteilhaft in einem Drehpunkt 15.1 des Verbindungssteges 15, welcher in dem Festkörpergelenk liegt, über welches der Verbindungssteg 15 mit dem Innenring 2 verbunden ist. Wichtig ist, dass die Klemmstreifen 5 im spannungsfreien Zustand parallel zu jeweils einer Innenkantenfläche 12 des Außenringes 1 und jeweils einer gegenüber angeordneten Außenkantenfläche 13 der Klemmbacke 6 angeordnet sind, indem sie bei einer Klemmung miteinander zur Anlage kommen. Um die Kontaktflächen für die Klemmung zu verringern, können am Klemmstreifen 5 beidseitig oder an der Innenkantenfläche 12 des Außenrings 1 und der Außenkantenfläche 13 der Klemmbacke 6 Erhebungen vorgesehen sein, sodass es quasi zu einer Punktanlage beim Klemmen kommt. Diese Aussagen treffen auf alle Ausführungsbeispiele zu.
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Im Unterschied zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel sind im dritten Ausführungsbeispiel die Klemmstreifen 5 nicht unmittelbar sondern mittelbar über einen Verbindungssteg 15 mit dem Innenring 2 verbunden. Die Klemmstreifen 5 sind jeweils mit den Enden des steifen Verbindungssteges 15 über ein Festkörpergelenk verbunden und der Verbindungssteg 15 ist wiederum in seiner Mitte über ein Festkörpergelenk mit dem Innenring 2 verbunden. Das über die beispielsweise infolge von Fertigungstoleranzen und der Manipulatorverschiebung beim Betätigen der Klemmbacken 6 über die Klemmstreifen 5 auf den Innenring 2 eingeleitete Drehmoment entsteht um den Drehpunkt 15.1, der gleichzeitig das Drehgelenk des Verbindungssteges 15 darstellt. Dadurch gleichen sich im Rahmen der Fertigungsgenauigkeiten der Klemmstreifen 5, der Druckschraube 7 und der Klemmbacken 6 die störenden Momente aus, und ungewollte Verschiebungen des Innenrings 2 werden vergleichsweise besser vermieden.
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In 5 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei welchem, gleich den vorgenannten Ausführungsbeispielen, die beiden Klemmstreifen 5 monolithisch mit dem Innenring 2 verbunden sind, jedoch die Klemmbacken 6 nicht mit dem Außenring 1 monolithisch verbunden sind. Stattdessen ist hier zwischen den Klemmstreifen 5 eine Ausnehmung im Außenring 1 vorgesehen, in welche ein diskret hergestellter Klemmkörper 14 eingesetzt und mit dem Außenring fest verbunden ist, welcher die beiden Klemmbacken 6 enthält. Die Druckschraube 7 ist nicht mittelbar in den Außenring 1 eingeschraubt, sondern in den mit dem Außenring 1 fest verbundenen Teil des Klemmkörpers 14. Alternativ kann die Druckschraube 7 im Außenring 1 verschraubt sein und durch ein gewindefreies Bohrloch zu den Klemmbacken 6 geführt sein.
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Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass die Klemmbacken 6 gleicher Konturen gemeinsam als Stange gefertigt und anschließend vereinzelt werden können. Für besondere Aufgabenstellungen kann diese Ausführung von Vorteil sein, auch wenn sie gegenüber den vorgestellten Ausführungsbeispielen in der Montage aufwendiger ist.
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In 6 ist ein siebentes Ausführungsbeispiel gezeigt, in dem die Klemmbacken 6 wieder monolithisch mit dem Außenring 1 verbunden sind. Jedoch sind hier im Unterschied zu allen vorbenannten Ausführungsbeispielen die Klemmstreifen 5 an einem diskreten Bauteil, nämlich einer ersten Platte 9, ausgebildet. Diese erste Platte 9 ist auf einer von zwei Stirnflächen 2.1 des Innenrings 2 befestigt ist.
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Vorteilhaft ist auf der gegenüberliegenden Stirnfläche 2.1 des Innenrings 2 eine zweite Platte 10 angebracht, an der zwei weitere Klemmstreifen 11 ausgebildet sind. Einer der an der ersten Platte 9 ausgebildeten Klemmstreifen 5 überlappt sich so mit einem der an der zweiten Platte 10 ausgebildeten weiteren Klemmsteifen 11, womit wieder symmetrische Kräfteverhältnisse bei der Klemmung entstehen.
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Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, bei denen die Schlitze sehr schmal ausgeführt und z. B. mit einem Elektroerosionsverfahren hergestellt werden können, sind die Schlitze hier deutlich breiter, sodass sie durch Fräsen hergestellt werden können. Außerdem sind hier die Anlageflächen 6.1 beispielhaft als Kanten 6.1.1 ausgeführt. Die Ausbildung der Anlageflächen 6.1 ist für die einzelnen Ausführungsbeispiele beliebig austauschbar.
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In den 7a und 7b sind ein achtes bzw. neuntes Ausführungsbeispiel aufgezeigt, bei denen sowohl die Klemmstreifen 5 an diskret hergestellten Platten 9 und die Klemmbacken 6 an diskret hergestellten Klemmkörpern 14 ausgebildet sind. Untereinander unterscheiden sich die beiden Ausführungsbeispiele durch die Art der Verbindung der Druckschraube 7 mit den Klemmbacken 6, wie sie schon anhand vorangehender Ausführungsbeispiele erläutert wurde.
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In 8 ist eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Fassung dargestellt, welche lediglich ein Beispiel für die Anordnung der Manipulatoreinheiten 3 und der Klemmeinheiten 0 aufzeigt, die hier jeweils nur als Blackbox dargestellt wurden.
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Die Fassung weist mindestens zwei, vorteilhaft drei, oder auch mehr Manipulatoreinheiten 3 auf, die räumlich im Außenring 1 integriert sind. Ebenso ist grundsätzlich eine Klemmeinheit 0 ausreichend, zwei oder besser drei sind vorteilhaft. Sie sind zwischen den Manipulatoreinheiten 3 ebenfalls in dem Außenring 1 integriert angeordnet. Diese sollten dann vorteilhaft mit gleichen Winkelabständen zueinander angeordnet sein. Es ist von Vorteil, wenn die Anzahl der Manipulatoreinheiten 3 und die Anzahl der Klemmeinheiten 0 gleich ist und die Klemmeinheiten 0 zu benachbarten Manipulatoreinheiten 3 gleiche Winkelabstände aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 0
- Klemmeinheit
- 1
- Außenring
- 1.1
- Fassungsachse
- 2
- Innenring
- 2.1
- Stirnfläche
- 3
- Manipulatoreinheit
- 4
- Symmetrieachse
- 5
- Klemmstreifen
- 5.1
- inneres Streifenende
- 5.2
- Längsachse (des Klemmstreifens 5)
- 6
- Klemmbacke
- 6.1
- Anlagefläche
- 6.1.1
- Kante
- 6.1.2
- halbe Kegelmantelfläche
- 7
- Druckschraube
- 7.1
- Schraubenende
- 8
- Kugel
- 9
- erste Platte
- 10
- zweite Platte
- 11
- weiterer Klemmstreifen
- 12
- Innenkantenfläche (des Außenringes 1)
- 13
- Außenkantenfläche (der Klemmbacke 6)
- 14
- Klemmkörper
- 15
- Verbindungssteg
- 15.1
- Drehpunkt
- α
- erster Winkel
- β
- zweiter Winkel
- a
- Abstand (zur Innenkantenfläche 12)
- b
- Abstand (zur Außenkantenfläche 13)
