DE10228053A1 - Element und Verfahren zu seiner Herstellung, bei dem zwei in Bezug zu mindestens einer Justierachse positionierte Körper stoffschlüssig miteinander verbunden sind - Google Patents

Element und Verfahren zu seiner Herstellung, bei dem zwei in Bezug zu mindestens einer Justierachse positionierte Körper stoffschlüssig miteinander verbunden sind Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft Elemente und ein Verfahren zu deren Herstellung, bei dem zwei in Bezug zu mindestens einer Justierachse positionierte Körper stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Sie kann insbesondere vorteilhaft für optische Anwendungen, beispielsweise projizierende Abbildungssysteme. eingesetzt werden. Aufgabengemäß soll eine hohe Justier- und Positioniergenauigkeit von stoffschlüssig miteinander verbundenen Körpern und eine einfache und kostengünstige Herstellung ermöglicht werden. Erfindungsgemäß sind zwei in Bezug zu mindestens einer Justierachse positionierte Körper miteinander verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung erfolgt an punkt- und/oder linienförmigen Berührungsstellen zwischen den Körpern und mindestens drei Justierhilfselementen. Die Berührungsstellen der Justierhilfselemente sind an jeweils mindestens einer Fläche eines der Körper, die in einem schräg geneigten Winkel in Bezug zum jeweils anderen Körper ausgerichtet ist, angeordnet. In einer weiteren Alternative können stabförmige Justierhilfselemente jeweils in einer unterschiedlichen Ebene oder unterschiedlichen Achse sowie in einem in Bezug zur Justierachse schräg geneigten Winkel ausgerichtet sein und ebenfalls an solchen Berührungsstellen stoffschlüssig verbunden sein.

Description

  • Die Erfindung betrifft Elemente, bei denen zwei Körper stoffschlüssig miteinander verbunden und in Bezug zu mindestens einer Justierachse ausgerichtet sind. Solche Elemente können insbesondere für optische Anwendungen eingesetzt werden, wie dies beispielsweise projizierende Abbildungssysteme sind. In diesen Fällen ist zumindest einer der beiden Körper ein optisches Element, das auch in einer Fassung oder einem Gehäuse gehalten sein kann.
  • Bei vielen Anwendungen und insbesondere für optische Anwendungen ist es wichtig, dass miteinander durch Fügen verbundene Körper sehr genau zueinander und häufig auch in Bezug zu mindestens einer Achse positioniert und ausgerichtet sind. So werden kleine To leranzen für die Abstände zueinander, zu Achsen, sowie Verkippungen/Verkantungen, Versatz und auch für Winkellagen in Bezug zu Achsen bei solchen Körpern gefordert.
  • Bei stoffschlüssiger Verbindung, durch die bekannten Fügeverfahren Kleben, Löten und Schweißen wirkt sich generell das Problem aus, dass eine Justierung in der Regel ausschließlich vor der Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung möglich ist und im Anschluss an dieses Fügen auftretende Lage- oder Ausrichtungsänderungen so miteinander verbundener Körper, wenn überhaupt nur äußerst aufwendig korrigiert werden können.
  • Solche nachträglich auftretende Justier- und Positionierfehler häufig sind diesen Fügetechniken an sich geschuldet. So bewirkt beispielsweise das Schrumpfen von Haftvermittlern beim Aushärten solche Fehler. Insbesondere dann, wenn ein Spalt zwischen miteinander zu verbindenden Körpern mit einem Haftvermittler flächig befällt und anschließend ausgehärtet wird. Die jeweilige Schrumpfung hängt von der Konsistenz des verwendeten Haftvermittlers und der Größe des Spaltes, also dem Abstand der miteinander zu verbindenden Flächen, ab. Sie kann insbesondere durch im Haftvermittler enthaltene nichtschrumpfende Füllstoffe reduziert werden. Solche Füllstoffe führen aber zur Erhöhung der Viskosität und erschweren die Verarbeitbarkeit durch entsprechend reduziertes Fließverhalten. Außerdem wird durch die Füllstoffe die Haftung reduziert, was zu einer Verringerung der Klebkraft führt.
  • Eine ortsgenaue exakt dosierte Applikation niedrigviskoser Haftvermittler ist technologisch sehr schwer durchführbar.
  • Bei den Fügeverfahren mit Wärmeeintrag, also dem Löten oder Schweißen treten ebenfalls Justier- und Positionierfehler nach der Ausbildung entsprechender stoffschlüssiger Verbindungen auf. So fließt erwärmtes Lot bei der Erwärmung an Fügestellen. Schweißen ist häufig wegen der schweren Zugänglichkeit der Fügestellen nicht oder nur bedingt einsetzbar und durch den lokal begrenzten relativ hohen Energieeintrag in den jeweiligen Werkstoff kann es zu Verformungen, zumindest jedoch zur Ausbildung von Eigenspannungen im Werkstoff und im Fügebereich kommen.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten für Elemente mit stoffschlüssig miteinander verbundenen Körpern vorzuschlagen, die einfacher und kostengünstiger herstellbar sind und eine hohe Justier- und Positioniergenauigkeit erreichen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Element, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist und einem Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 15 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit den in den untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen erreicht werden.
  • Die beiden, das Element bildendenden und stoffschlüssig miteinander verbundenen Körper sind zumindest in Bezug zu einer Justierachse, die bei optischen Elementen bevorzugt eine optische Achse ist und ggf. auch zu den beiden senkrecht hierzu ausgerichteten Achsen, d.h. in sechs Freiheitsgraden, zueinander ausgerichtet. Die stoffschlüssige Verbindung wird an punkt- und/oder linienförmigen Berührungsstellen von Körpern mit mindestens drei Justierhilfselementen ausgebildet.
  • Dabei sind die Berührungsstellen an mindestens einer Fläche eines der Körper in einem schräg geneigten Winkel zur Fläche des jeweils anderen Körpers, an der eine weitere Berührungsstelle der jeweiligen Justierelemente angeordnet ist, ausgerichtet.
  • Unter schräg geneigtem Winkel ist dabei prinzipiell jeder Winkel, der nicht parallel oder orthogonal zu dieser Justierachse ausgerichtet ist zu verstehen. Bevorzugt sind jedoch Winkel zwischen 30 und 60°.
  • Die wesentliche erforderliche Eigenschaft der Justierelemente besteht in der Möglichkeit durch entsprechende Oberflächengeometrien lediglich Punkt- oder linienförmige Berührungen, wobei punktförmige Berührungen noch zu bevorzugen sind, zu gewährleisten. Die stoffschlüssige Verbindung erfolgt dann zumindest im Bereich der Berührungsstellen.
  • Die Justierhilfselemente können unterschiedlichste geometrische Gestaltungen aufweisen. Es können kugelförmige, zylinderförmige, kegel- oder kegelstumpfförmige Justierhilfselemente in Kombination mit den bereits erwähnten schräg geneigten Flächen an den Körpern eingesetzt werden. Wegen der vollständigen Rotationssymmetrie und der damit erreichbaren „Selbstanlage" an den Berührungsstellen zu den beiden Körpern sind Kugeln zu bevorzugen. Kugeln sind in den verschiedensten Durchmessern in verschiedenen geeigneten Werkstoffen kostengünstig erhältlich und sind wie nachfolgend noch beispielhaft zu erläutern sein wird auch in der Handhabung bei der Justierung der miteinander zu verbindenden Körper vorteilhaft. Bei ent sprechend großen Abmessungen der Justierhilfselemente können auch entsprechend große Justierspalte zwischen den Körpern überbrückt werden.
  • Es können aber auch stabförmige Justierhilfselemente eingesetzt werden, die in Bezug zur jeweiligen Justierachse in einem Winkel schräg geneigt sind.
  • Diese stabförmigen Justierhilfselemente sind mit einem der beiden Körper gelenkig verbunden und die jeweilige gegenüberliegende Stirnseite gelangt bei der Justierung in berührenden Kontakt mit dem anderen Körper. Je nach Neigungswinkel der Justierhilfselemente und geometrischer Gestalt der freien Stirnseite kann eine nahezu punktuelle Berührung erreicht werden. Die stoffschlüssige Verbindung kann dann beispielsweise durch Kleben unmittelbar an diesen Berührungsstellen hergestellt werden, wobei im wesentlichen nur die adhäsive Wirkung des verwendeten Haftvermittlers genutzt wird und die Ausrichtung und Maßhaltigkeit der so miteinander verbundenen Körper ausschließlich durch die Justierhilfselemente eingehalten und gewährleistet wird. Insbesondere wirkt sich eine in geringem Maße auftretende Schrumpfung eines Haftvermittlers wegen des geringen erforderlichen Haftvermittlervolumens für die Herstellung stoffschlüssiger Verbindungen, die lediglich in einem eng begrenzten Bereich um die Berührungsstellen mit kleiner Schichtdicke ausgebildet werden müssen, günstig aus. Der mit den Justierhilfselementen überbrückte Justierspalt zwischen den beiden Körpern kann erheblich größer sein. Dieser Sachverhalt trifft aber auch auf Justierhilfselemente mit andrer geometrischer Gestaltung, worunter auch die o.g. Beispiele fallen, zu.
  • Werden stabförmige Justierhilfselemente verwendet, so sind die Hebelverhältnisse zwischen den beiden zu verbindenden Körpern zu berücksichtigen. Zur Erhöhung der Festigkeit der Verbindung sollten mindestens sechs für die Verbindung genutzt werden, wobei jedes stabförmige Justierhilfselement zumindest entweder in einer unterschiedlichen Achse oder unterschiedlichen Ebene in Bezug zu den anderen stabförmigen Justierhilfselementen ausgerichtet ist. Außerdem sind die stabförmigen Justierhilfeselemente in einem schräg geneigten Winkel in Bezug zur Justierachse ausgerichtet.
  • An die Längenmaßhaltigkeit dieser stabförmigen Justierhilfselemente können geringe Anforderungen gestellt werden, sie müssen nicht unbedingt gleich lang sein.
  • Generell ist es vorteilhaft, die Justierhilfselemente in jeweils gleichen Winkelabständen um die Justierachse, also in einer 120° Anordnung einzusetzen.
  • Günstig ist es außerdem für die Positionierung bei und auch nach erfolgter Justierung die Justierhilfselemente unter Ausnutzung von auf diese wirkenden Kräften in die jeweilige Position zu bringen und bei erreichtem Ausgleich aller auf die Justierhilfselemente wirkenden Kräfte dort zu halten und ggf. zu fixieren. In bestimmten Fällen kann dies unter Ausnutzung der Gravitationskraft erreicht werden.
  • Es können aber auch Druck- oder Zugfedern (z.B. Federringe) bzw. Greifer oder Greifersysteme hierfür eingesetzt werden.
  • Die Justierhilfselemente können bzgl. ihrer Werk stoff- und ihrer Oberflächeneigenschaften unter Berücksichtigung des jeweils eingesetzten Fügeverfahrens ausgewählt werden. Dabei können mechanische Festigkeit und Steifigkeit, Wärmeausdehnung, Dichte, Benetzbarkeit, Rauheit bzw. Porosität berücksichtigt werden.
  • Bei der Justierung vor der eigentlichen Herstellung der stoffschlüssigen Verbindungen wird einer der beiden Körper ortsfest und möglichst starr gehalten. Dabei sind seine Ausrichtung, Dimensionierung und Gestaltung sowie die entsprechenden Positionskoordinaten insbesondere in Bezug zur Justierachse bekannt.
  • Der zweite Körper wird dann mit einem an sich bekannten Positioniersystem, das mindestens drei, bevorzugt alle sechs möglichen Freiheitsgrade berücksichtigen kann in Bezug zum anderen Körper und der Justierachse positioniert. Die zwischen den beiden miteinander zu verbindenden Körper bereits vorhandenen bzw. dann eingesetzten Justierhilfselemente gelangen infolge der Gravitationskraft oder anderer Kraftwirkung in berührenden punkt- oder linienförmigen Kontakt. Je nach geometrischer Gestalt der entsprechenden sich unmittelbar berührenden Oberflächen der Justierhilfselemente und der jeweiligen Körperbereiche werden an punkt- oder linienförmigen Berührungsstellen die Justierhilfselemente kraftwirkungsbedingt gehalten.
  • Da der eine Körper mit dem Positioniersystem gegen den anderen fest eingespannten Körper mit hoher Steifigkeit gehalten und eine weitere Bewegung der beiden Körper dadurch verhindert wird, kann die optimal justierte Position, während der Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung gehalten werden.
  • In dieser Stellung der beiden Körper und der Justierhilfselemente kann die stoffschlüssige Verbindung hergestellt werden. Dies kann auf eng begrenzte Bereiche um die Berührungsstellen beschränkt werden, was zu einer Reduzierung des erforderlichen Haftvermittlers, der erforderlichen Energie und Zeit führt.
  • Dabei wirkt sich das Vorhandensein von Fügespalten an solchen Berührungsstellen durch vergrößerte Oberflächen an denen Haftvermittler adhäsiv wirken kann und ein bestimmtes zusätzlich erreichbares Maß an Formschluss günstig aus. Dies trifft analog auch auf Lötverbindungen zu.
  • Mit den zwischen den beiden miteinander zu verbindenden Körpern angeordneten Justierhilfselementen ist gewährleistet, dass relativ große Justierspalte mit den aus möglichst mechanisch eine hohe Festigkeit und Steifigkeit aufweisenden Justierhilfselementen überbrückt werden können und lediglich an den Berührungsstellen ein kleiner Fügespalt verbleibt.
  • In einigen Fällen kann über den Justierspalt auch die Zugänglichkeit für das Zuführen von Haftvermittler erreicht werden.
  • Mit der Erfindung können hochpräzise miteinander dauerhaft zu einem Element verbundene Körper zu Verfügung gestellt werden.
  • So kann einer der Körper beispielsweise ein miniaturisierter Bildgeber (Imager) und der jeweils andere Körper ein Gehäuseteil eines Projektors ggf. mit oder für ein em) zweiten/zweites optisches Element (z.B. Projektionslinse) sein.
  • Nach der Justierung der beiden Körper und der Herstellung der stoffschlüssigen Verbindungen wirken sich die aus dem Stand der Technik bekannten Einflüsse, wie Schrumpfung, Verformung usw. nicht mehr negativ aus und Ausrichtung und Positionierung der miteinander verbundenen Körper verändern sich unter normalen Einsatzbedingungen nicht mehr signifikant.
  • Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
  • Dabei zeigen:
  • 1a ein erstes Beispiel eines erfindungsgemäßen Elementes in drei Ansichten,
  • 1b ein Beispiel eines zu verbindenden Körpers;
  • 2 ein zweites Beispiel eines erfindungsgemäßen Elementes in zwei Ansichten;
  • 3 eine Schnittdarstellung eines dritten Beispieles;
  • 4 eine Schnittdarstellung eines vierten Beispieles;
  • 5 eine Schnittdarstellung eines fünften Beispieles;
  • 6 eine Darstellung eines sechsten Beispieles; 7 eine Schnittdarstellung eines siebenten Beispieles;
  • 8 eine Schnittdarstellung eines achten Beispieles und
  • 9 eine Schnittdarstellung eines achten Beispieles.
  • In 1a sind drei Ansichten eines Beispieles eines erfindungsgemäßen Elementes gezeigt.
  • Dabei sind die beiden Körper 1 und 2 stoffschlüssig miteinander in Bezug zu einer Justierachse und zueinander verbunden worden, wie mit der linken oberen Darstellung von 1a verdeutlicht.
  • Der links gezeichnete Körper 2 wird ortsfest und starr gehalten. Der rechte Körper 1 wird mit dem Positioniersystem 4 entsprechend manipuliert und dabei ausgerichtet und gegen den Körper 2 bewegt.
  • Im Körper 1 sind drei nutenförmige Führungen 16, insbesondere in der rechten oberen Darstellung von 1a erkennbar ausgebildet.
  • Diese nutenförmigen Führungen 16 sind bei diesem Beispiel vertikal ausgerichtet. Dabei verjüngt sich die Tiefe von oben nach unten, so dass in den nutenförmigen Führungen 16 schräg geneigte Flächen zu verzeichnen sind.
  • Nach einer ausreichenden Annäherung der beiden Körper 1 und 2 können in diese nutenförmigen Führungen 16 besonders bevorzugt kugelförmige Justierhilfselemente 3 eingeführt werden. Es können an Stelle der Kugeln 3 aber auch Zylinder eingesetzt werden.
  • Je nach Abstand der beiden aufeinanderzu weisenden Stirnflächen der beiden Körper 1 und 2 stellt sich die jeweilige Position der drei kugelförmigen Justierhilfselemente (3) innerhalb der nutenförmigen Führungen 16 in denen sie seitlich geführt sind, ein. Die Justierhilselemente 3 berühren dabei beide Körper 1 und 2 und überbrücken den Justierspalt 5 dazwi schen.
  • Infolge der auf die Justierhilfselemente 3 wirkenden Kräfte, dem Abstand der Körper 1 und 2 sowie der jeweiligen Neigung innerhalb der nutenförmigen Führungen 16, bewegen sich die Justierhilfselemente 3, bis alle auf sie wirkenden Kräfte ausgeglichen sind, selbsttätig und halten dadurch nach abgeschlossener Justierung und Positionierung der Körper 1 und 2 ebenfalls ihre Position.
  • Zwischen den Körpern 1 und 2 ist ein Justierspalt 5 verblieben.
  • Die kugelförmigen Justierhilfselemente 3 weisen punktuelle Berührungsstellen zu den beiden Körpern 1 und 2 und dort wiederum geometrisch bedingt Fügespalte 6 auf .
  • Zumindest in diese Fügespalte 6 kann dann ein geeigneter Haftvermittler möglichst dosiert und schnell aushärtend eingebracht werden. Nachdem eine ausreichende Festigkeit und Haftung einer solchen stoffschlüssigen Verbindung erreicht worden ist, kann das Positioniersystem 4 entfernt und das fertige Element entnommen werden.
  • Soll die stoffschlüssige Verbindung durch Löten hergestellt werden kann analog verfahren werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit Justierhilfselemente 3, die mit einem Lot überzogen sind einzusetzen.
  • Mit 1b soll angedeutet werden, wie anders ausgerichtete nutenförmige Führungen 16 an einem der beiden Körper 1 oder 2 ausgebildet sein können. Bei dem hier gezeigten Beispiel ist eine ebenfalls verti kal und die beiden anderen sind gegenläufig schräg geneigt ausgerichtet. Es ändert sich an der prinzipiellen Lösung gegenüber dem vorab beschriebenen Beispiel nichts wesentliches. Auch hier kann die Gravitationskraft für eine Selbstfindung der jeweiligen Positionen der Justierhilfselemente 3 innerhalb der nutenförmigen Führungen 16 beim Justieren und Positionieren der beiden Körper 1 und 2 erreicht werden.
  • Das Beispiel nach 2 entspricht ebenfalls bis auf die Ausbildung der nutenförmigen Führungen 16 den vorab beschriebenen Beispielen.
  • Hier sind an einem der beiden Körper 1 in Abständen von jeweils 120° sogenannte Senkbohrungen ausgebildet, in die wiederum kugelförmige Justierhilfselemente 3 eingesetzt sind. Der konische Teil der Senkbohrungen bildet die schrägen Flächen, an denen punktförmige Berührungsstellen mit dem jeweiligen Justierhilfselement 3 mit Fügespalten 6 angeordnet sind.
  • Bei dem in 3 gezeigten Beispiel ist der Körper 2 durch den Körper 1 geführt, in dem eine Bohrung oder auch ein anders konturierter Durchbruch ausgebildet ist.
  • Innerhalb der Bohrung ist ein konischer Teil 14, der die schräg im Winkel geneigten Flächen bildet vorhanden. Zwischen Bohrung im Körper 1 und dem Körper 2 ist ein Spalt vorhanden, der einen Spielraum für die Justierung der beiden Körper 1 und 2 ermöglicht.
  • Von oben wurden kugelförmige Justierhilfselemente 3 eingeführt, so dass punktförmige Berührungsstellen zwischen den Körpern 1 und 2 und den hier ebenfalls drei Justierhilfselementen 3 auch an den schräg ge neigten Flächen im Bereich 14 des Konus auftreten und Fügespalte 6 für die stoffschlüssige Verbindung mit Haftvermittler 7 zu verzeichnen sind.
  • Anstelle der kreisrunden Bohrungsform mit einem konischen Bereich 14 können aber auch andere ähnliche Gestaltungen ausgenutzt werden. So können z.B. drei in gleichen Winkeln zueinander angeordnete nutenförmige Führungen, die ebenfalls eine konisch verlaufende Tiefe von oben nach unten aufweisen mit kugel- oder auch zylinderförmigen Justierhilfselementen 3 eingesetzt werden.
  • Mit dem vierten Beispiel, wie in 4 gezeigt, wird eine Teil eines Körpers 2 wieder in einen Durchbruch, hier ebenfalls eine Bohrung, des anderen Körpers 1 eingeführt. Am Steg des Körpers 2 ist ein konischer Teil 11 ausgebildet, der wiederum die schräg im Winkel geneigten Flächen für Berührungsstellen mit kugelförmigen Justierhilfselementen 3 bildet. Diese können von oben einfach eingelegt werden. Nach Justierung und Positionierung der beiden Körper 1 und 2 zueinander und in Bezug zur gemeinsamen Justierachse haben sich die Justierhilfselemente 3 ebenfalls selbstfindend positioniert und in den Bereich der Fügespalte 6 kann wieder Haftvermittler 7 eingebracht und die stoffschlüssige Verbindung hergestellt werden, wobei danach das hier nicht dargestellte Positioniersystem 4 gelöst worden ist. Bei dem fünften in 5 gezeigten Beispiel weisen die beiden miteinander zu verbindenden Körper 1 und 2 an aufeinander zu gerichteten Stirnseiten konische Bereiche 14 auf. Dort sind dann die Berührungsstellen zu Justierhifselementen 3 angeordnet. Die Justierhilfselemente 3 werden bei diesem Beispiel mittels Federring 15 vor der Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung gehalten. Das Halten kann auch in nicht dargestellter Form mittels Greifern erfolgen.
  • Anstelle eines umlaufenden Konus an den Stirnseiten der Körper 1 und 2 können auch diskret angeordnete abgeschrägte Flächen ausgebildet worden sein, an denen die Justierhilfselemente 3 in berührendem Kontakt kommen.
  • Mittels der durch den Federring 15 erreichten Kraftwirkung positionieren sich die Justierhilfselemente 3 entsprechend der Bewegung des Körpers 2 in Bezug zur Justierachse und dem anderen Körper 1, die mit dem Positioniersystem 4 erreicht wird, ohne weiteres äußeres zutun.
  • Das in 6 gezeigte Beispiel ist gegenüber dem Beispiel nach 5 dahingehend modifiziert, dass an den beiden Körpern 1 und 2 jeweils drei aufeinander zu gerichtete Stempel 17 in jeweils gleichen Winkelabständen vorhanden sind. Dabei an den Stirnseiten der Stempel 17 wieder Konusse 14 ausgebildet sind, an denen dann wieder Berührungsstellen mit Justierhilfselementen 3 angeordnet sind. Es ist ausreichend und zur Vermeidung von Überbestimmung an jedem der Stempel 17 zwei Justierhilfselemente 3 einzusetzen. Diese können wieder mit Federringen 15 gehalten sein.
  • Zwischen den Stirnflächen der Stempel 17 sind Führungspalte 5 und an Berührungsstellen Fügespalte 6 für Haftvermittler 7 bzw. ein Lot, analog zu vorab erläuterten Beispielen vorhanden.
  • In 7 ist ein Beispiel dargestellt, bei dem in 120° Abständen zueinander Sacklochbohrungen 18 an einem der Körper 1, an der zum anderen Körper 2 weisen den Stirnseite, ausgebildet sind. Innerhalb der Sacklochbohrungen 18 sind jeweils ein hier kugelförmiges Justierhilfselement 3 und eine Druckfeder (Schraubenfeder) 8 aufgenommen. Am anderen Körper 2 sind den Sacklochbohrungen 18 zugeordnet und entsprechend dimensionierte Stempel 19 vorhanden, die mit Hilfe des Positioniersystems 4 in die Sacklochbohrungen eingeführt werden können. Die zum anderen Körper 1 weisenden Stirnflächen der Stempel 19 sind abgeschrägt, so dass sich die Position der Berührungsstelle Justierhilfselement 3 an dieser Fläche bei der Justierung selbstfindend einstellt.
  • Des weiteren sind an den Sacklochbohrungen 18 von außen zugängliche Bohrungen 13 vorhanden, durch die Haftvermittler 7 zur Herstellung der stoffschschlüssigen Verbindung zugeführt werden kann.
  • Der Körper 2 kann bei diesem Beispiel die Fassung eines optischen Elementes (nicht dargestellt) sein.
  • Beim In 8 gezeigten Beispiel werden im Gegensatz zum siebenten Beispiel als Druckfedern 13 durch die Bohrungen 13 in die Sacklochbohrungen 18 Blattfedern eingeführt, die die Justierhilfselemente 3 gegen die schräg geneigten Flächen der Stempel 19 drücken.
  • Das in 9 gezeigte Beispiel verwendet für eine stoffschlüssige Verbindung der beiden Körper 1 und 2 insgesamt sechs stabförmige Justierhilfselemente 3', die entweder in einer unterschiedlichen Ebene oder Achse ausgerichtet sind.
  • Der Körper 2 weist wiederum eine Durchbrechung, hier in Form einer Bohrung auf, durch die andere Körper 1 geführt werden kann.
  • Die stabförmigen Justierhilfselemente 3' sind innerhalb der Durchbrechung am Körper 2 gelenkig befestigt. Sie weisen jeweils eine Länge auf, die größer, als der Spalt zwischen den beiden Körpern 1 und 2 ist. Dadurch stellt sich immer ein Neigungswinkel der Justierhifselemente 3' ein, der weder orthogonal noch parallel zu Justierachse ist.
  • Die Justierhilfselemente 3' in zwei in einem Abstand zueinander angeordneten Ebenen angeordnet, wobei in einer Ebene jeweils drei Justierhilfselemente 3', in jeweils möglichst gleichen Winkelabständen zueinander, vorhanden sind.
  • Die nach innen und schräg nach oben gerichteten Stirnseiten der Justierhilfselemente 3' kommen zumindest infolge einer Gravitationskraftkomponente in berührenden Kontakt mit der äußeren Oberfläche des Körpers 1. Bei starr eingespanntem Körper 2 und mittels hier nichtdargestellten Positioniersystem 4 erreichter Justierbewegung des anderen Körpers 1 stellen sich die Positionen der Berührungsstellen von Justierhilfselementen 3' am Körper 1 von allein ein. Nach erfolgreicher Justierung kann an den Berührungsstellen die stoffschlüssige Verbindung hergestellt werden.
  • Wie mit den an den unteren Justierhilfselementen 3' angreifenden Druckfedern 8 angedeutet, kann die Gravitationskraftkomponente zusätzlich unterstützt werden, wofür jedoch relativ kleine Druckkräfte ausreichen.
  • Die Anordnung und Ausrichtung der Justierhilfselemente 3' kann auch umgekehrt erfolgen, also die gelenki ge Befestigung am hier inneren Körper 1 und die Berührungsstellen am hier äußeren Körper angeordnet sein.
  • Bei diesem Beispiel können alle sechs möglichen Freiheitsgrade bei Justierung und Fixierung mittels stoffschlüssigen Verbindungen berücksichtigt werden.

Claims (19)

  1. Element, bei dem zwei in Bezug zu mindestens einer Justierachse positionierte Körper (1, 2) miteinander verbunden sind; dabei die stoffschlüssige Verbindung an punkt- und/oder linienförmigen Berührungsstellen zwischen den Körpern (1, 2) und mindestens drei Justierhilfselementen (3, 3') ausgebildet ist und Berührungsstellen von Justierhilfselementen (3) an jeweils mindestens einer Fläche (11, 14) eines der Körper (1, 2), die in einem schräg geneigten Winkel in Bezug zum jeweils anderen Körper (1, 2) ausgerichtet ist, angeordnet sind oder stabförmige Justierhilfselemente (3') jeweils in einer unterschiedlichen Ebene oder unterschiedlichen Achse sowie in einem in Bezug zur Justierachse schräg geneigten Winkel ausgerichtet sind.
  2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierhilfselemente (3) kugel-, zylinder-, kegel-, oder kegelstumpfförmig ausgebildet sind.
  3. Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, die Justierhilfselemente (3) in an mindestens einem der Körper (1, 2) ausgebildeten nutenförmigen Führungen (16), die schräg geneigten Flächen (14) berührend, aufgenommen sind.
  4. Element nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierhilfselemente (3, 3') in jeweils gleichen Winkelabständen um die Justierachse angeordnet sind.
  5. Element nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Flächen mit punkt- oder linienförmigen Berührungsstellen an konisch ausgebildeten Teilen (11) oder Bereichen (14) der Körper (1, 2) angeordnet sind.
  6. Element nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierhilfselemente (3) durch Druck- oder Zugkräfte ausübende Elemente (15) positioniert gehalten sind.
  7. Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierhilfselemente (3) mittels Federring gehalten sind.
  8. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sechs Justierhilfselemente (3') stabförmig ausgebildet und jeweils drei Justierhilfselemente (3') in zueinander beabstandeten Ebenen an einem der Körper (1 oder 2) gelenkig und stirnseitig am jeweils anderen Körper (2 oder 1) stoffschlüssig befestigt sind.
  9. Element nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Justierhifselemente (3') in jeweils einer gemeinsamen Ebene in gleichen Winkelabständen um die Justierachse angeordnet sind.
  10. Element nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei Justierhilfselemente (3') in Richtung des Körpers (1 oder 2) mit dem sie stoffschlüssig verbunden sind, mit Federn (8) mit einer Druckkraft beaufschlagt sind.
  11. Element nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Berührungsstellen für die stoffschlüssige Verbindung Fügespalte (6) vorhanden sind.
  12. Element nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den stoffschlüssig verbundenen Körpern (1, 2) mittels der Justierhilfselemente (3, 3') ein Justierspalt (5) vorhanden ist.
  13. Element nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Körper (1, 2) ein optisches Element und die Justierachse die optische Achse ist.
  14. Element nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element ein miniaturisierter Bildgeber ist.
  15. Verfahren zur Herstellung eines Elementes nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem einer der beiden Körper (1 oder 2) ortsfest gehalten und der jeweils andere Körper (1 oder 2) mittels eines mindestens drei Freiheitsgrade berücksichtigenden Positioniersystems (4) in Bezug zum jeweils anderen Körper (1 oder 2) und zur Justierachse ausgerichtet, dabei Justierhilfselemente (3, 3') unter Ausnutzung der Gravitationskraft und/oder durch Kraftbeauf schlagung zwischen den beiden zueinander ausgerichteten Körpern (1, 2) positioniert und anschließend an punkt- und/oder linienförmigen Berührungsstellen von Justierhilfselementen (3, 3') und den Körpern (1, 2) eine stoffschlüssige Verbindung hergestellt wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung des einen Körpers (1 oder 2) mit dem Positioniersystem (4) unter Berücksichtigung von sechs Freiheitsgraden durchgeführt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass Justierhilfselemente (3, 3') mit Zug- oder Druckkraft Beaufschlagung oder Greiferelementen zumindest vor der Herstellung der stoffschlüssigen Verbindungen in Position gebracht und gehalten werden.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung durch Kleben hergestellt wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung durch Löten hergestellt wird.
DE2002128053 2002-06-19 2002-06-19 Element und Verfahren zu seiner Herstellung, bei dem zwei in Bezug zu mindestens einer Justierachse positionierte Körper stoffschlüssig miteinander verbunden sind Expired - Fee Related DE10228053B4 (de)

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