DE1797270C3 - Einspannvorrichtung zur Halterung und Ausrichtung eines rotationssymmetrischen Bauteils - Google Patents

Description

Zwischenglied (14) mit dem Hauptteil (11) verbinden, daß eine zweite Gruppe federelastischer Stahlstäbe (31), die gegenüber der Achse (9) des Hauptteils (U) geneigt sind, das Halteglied (28) mit dem Zwischenglied (14) verbindet, und daß eine erste Einstellvorrichtung (18 bis 21) zu Querverschiebungen des Zwischengliedes (14) gegenüber der Achse (9) des Hauptteils (11) und eine zweite Einstellvorrichtung (34 bis 37) zur Verschwenkung des Haltegliedes (28) um eine beliebige, zur Achse (9) des Hauptteils (11) senkrechte Achse vorgesehen sind.

2. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einstellvorrichtung (18 bis 21) das Halteglied (28) längs zweier zur Achse (9) des Hauptteils (11) senkrechter Achsen zu verschieben gestattet.

3. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einstellvor-Ziel der axialen Ausrichtung des Bauteils nur auf dem Wege einer mehrfachen und daher mühevollen und zeitraubenden Wiederholung von Verschiebung und Verschwenkung erreicht werden kann.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einspannvorrichtung der eingangs umrissenen Art so auszubilden, daß sie die genannten Nachteile nicht aufweist, daß vielmehr das zu justierende ro taiionssymmetrische Bauteil um zur Achse des Hauptteils der Einspannvorrichtung senkrechte Achsen verschwenkt werden kann, die außerhalb der Einspannvorrichtung und vor allem außerhalb des rotationssymmefrischen Bauteils verlaufen.

Im Rahmen dieser Aufgabenstellung liegt der Erfindung, soweit es sich bei ihr insbesondere um die Halterung und Ausrichtung einer eine optische Linse enthaltenden Linsenfassung handelt, die spezielle Aufgabe zu

richtung Einsteil-Schraubbolzen (18 bis 21) aufweist, 35 gründe, eine Einspannvorrichtung zur Halterung und

die auf das Zwischenglied (14) einwirken.

4. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einstellvorrichtung Einsteil-Schraubbolzen (34 bis Ausrichtung einer Linsenfassung mit eingesetzter Linse zu schaffen, die es ermöglicht, die gehalterte Linsenfassung so zu bearbeiten, daß sie axialsymmetrische Paßflächen aufweist und daß ihre Symmetrieachse mit der

37) aufweist, die das Halteglied (28) relativ zu dem 40 optischen Achse der Linse zusammenfällt. Das ist für

Zwischenglied (14) bewegen und es um zur Achse (9) des Hauptteils (11) senkrechten Achsen verschwenken.

5. Einspannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstell-Schraubbclzen (34 bis 37) auf einen Teil des Haltegliedes (28) einwirken, der gegenüber dem Ort des Angriffs der zweiten Gruppe federelastischer Stahlstäbe (31) versetzt ist.

6. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die federelastischen Stahlstäbe (31) der zweiten Gruppe unter gleichen Neigungswinkeln gegenüber der Achse (9) des Hauptteils (11) so angeordnet sind, daß sie zu Lt :em auf der genannten Achse (9) liegenden Punkt (A) hin konvergieren.

Die Erfindung betrifft eine Einspannvorrichtung zur Halterung und Ausrichtung eines rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere einer Linsenfassung mit eingesetzter Linse, mit einem Halteglied, das beweglich auf einem Zwischenglied gelagert ist, das seinerseits gegenüber dem Hauptteil beweglich ist, so daß sich das zu halternde und auszurichtende Bauteil mit seiner Achse auf die Achse des Hauptteils durch lineare Verden Zusammenbau optischer Instrumente von großer Bedeutung; denn die umgekehrte Verfahrensweise, bei der also eine Linse in eine bereits axialsymmetrisch vorgefertigte Fassung axialsymmetrisch einjustiert wird, ist sehr mühevoll und sehr schwierig.

Gelöst wird die vorstehend genannte Rahmenaufgabe wie auch die für den Fall einer Linsenfassung genannte spezielle Aufgabe nach der Erfindung dadurch, daß das Hauptteil der Einspannvorrichtung eine erste Gruppe federelastischer Stahlstäbe aufweist, die sich parallel zur Achse des Hauptteils erstrecken und das Zwischenglied mit dem Hauptteil verbinden, daß ferner eine zweite Gruppe federelastischer Stahlstäbe, die ge genüber der Achse des Hauptteils geneigt sind, das Halteglied mit dem Zwischenglied verbindet, und daß schließlich eine erste Einstellvorrichtung zur Querverschiebung des Zwischengliedes gegenüber der Achse des Hauptteils vorgesehen ist, sowie eine zweite Einstellvorrichtung zur Verschwenkung des Haltegliedes um eine bliebige, zur Achse des Hauptteils senkrechte Achse.

Im allgemeineren Falle gewährt die Erfindung den Vorteil; daß sie den Benutzer in die Lage versetzt, eine Körperachse des zu justierenden Bauteils durch eine Translationsbewegung senkrecht zur Achse des Hauptteils der Vorrichtung (Systemhauptachse) in Verbindung mit einer Schwenkbewegung um eine zur Systemhauptachse senkrechte, außerhalb der Einstellvorrich-

tung liegende Achse mit der Systemhauptachse in axiale Obereinstimmung zu bringen. - ein Verfahren, das schneller und mit größerer Genauigkeit zum Ziele führt, als wenn — wie bei den bekannten Anordnungen — die angulare Verstellung des zu justierenden Bauteils um einen Punkt herum vorgenommen wird, der innerhalb der Einstellvorrichtung oder gar innerhalb des zu justierenden Bauteils liegt

Im speziellen Fall der Justierung einer Linseruassung wird die (bereits eine Linse enthaltende) Linsenfassung auf den einstellbaren Teil, also das Halteglied der Einspannvorrichtung, aufmontiert wobei die optische Achse der Linse bereits annähernd mit der Körperachse des Hauptteils der Einrichtung (Systemhauptachse) übereinstimmt und der Krümmungsmittelpunkt einer ihrer sphärischen Flächen in die Nähe der Systemhauptachse zu Hegen kommt. Dann wird unter Zuhilfenahme bekannter optischer Hilfseinrichtungen zu nächst einmal mittels der ersten Einstellvorrichtung die Linsenfassung quer zur Systemhauptachse so verschoben, daß der optische Mittelpunkt der betreffenden Linsenfläche (d.h. der Schnittpunkt der Linsenachse mit dieser ersten Linsenfläche) auf die Systemhauptachse zu liegen kommt Das bedeutet aber nicht notwendig, daß auch der optische Mittelpunkt der zweiten sphärischen Linsenfläche schon auf der Systemhaupt achse liegt Die dazu nötige zweite Phase der Justierung wird nur durch Betätigung der zweiten Einstell vorrichtung vorgenommen. Dabei wird die Linsenfassung samt der in ihr befindlichen Linse um den in der Nähe der Systemhauptachse liegenden Krümmungsmittelpunkt der ersten Linsenfläche herum so verschwenkt daß iianmehr die optische Linsenachse mit der Systemhauptachse zusammenfällt. Zu beachten ist, daß bei dieser Schwenkbewegung die optisch wirksame Lage der ersten Linsenfläche praktisch nicht geändert wird, weil die Verschwenkung (mindestens annähernd) um den Krümmungsmittelpunkt dieser Linsenfläche herum erfolgt. Nötigenfalls kann ein Iterationsverfahren angewandt werden.

Die Erfindung gestattet im übrigen verschiedene besonders vorteilhafte Ausgestaltungsformen, die in den Unteransprüchen gekennzeichnet sind.

Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand einer in der Zeichnung dargestellten vorzugsweisen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

F 1 g. 1 eine geschnittene Seitenansicht der Einspannvorrichtung,

F i g. 2 eine Vorderansicht der Vorrichtung, wobei die Deckplatte abgenommen ist und F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie Ul-iil in

Fig. 1.

Die in diesem Beispiel dargestellte Einspannvorrichtung dient zur Halterung einer Linsenfassung, in der eine optische Linse befestigt ist, so daß die Linsenfassung (in der die Linse gehaltert ist) so eingestellt werden kann, daß die Linsenachse mit der Achse der Einspannvorrichtung zusammenfällt und mit dieser ausgerichtet ist. In dieser Stellung kann eine Bearbeitung der Linsenfassung vorgenommen werden. Bei einer besonderen Anwendungsform der Einspannvorrichtung besteht die Linsenfassung aus einem kurzen Zylinder, und der äußere Umfang dieser Fassung soll so bearbeitet werden, daß die Achse eier Fassung mit der Achse der Linse zusammenfällt. Ebenso müssen die Enden der Linsenfassung bearbeitet werden, so daß sie senkrecht zu der Achse der Linse verlaufen. Die gesamte Linsenanordnung besteht dann aus einer Mehrzahl solcher Linsenfassungen, die alle in bezug auf die Linsenachse bearbeitet sind und die in eine engpassende Hülse eingesetzt sind. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Achsc-n aller Linsen zusammenfallen.

Die Einspannvorrichtung hat einen röhrenförmigen Hauptteil 11, an dem eine im wesentlichen zylindrische Abdeck-Ringmanschette 12 befestigt ist Eine mit Außengewinde versehene Nabe 13 steht zentrisch von der hinteren Stirnfläche des Hauptteiles vor. Ein Zwischenglied 14, das ein ringförmiges Teil 15 enthält, das seinerseits an einer Scheibe 16 befestigt ist ist an dem Hauptteil 11 durch sechzehn federelastische Stahlstäbe

17 befestigt, die alle parallel zu der Achse 9 des Haupt teils Il der Einspannvorrichtung verlaufen. Ein Ende Jedes der Stahlstäbe 17 ist in einem Loch in dem Hauptteil 11 gelagert während das andere Ende iti einem Loch in dem ringförmigen Teil 15 fixiert ist. Vier mit Außengewinden versehene Einstellschraubbolzen 18, 19, 20 und 21 sind durch öffnungen 22 in der Ab deck-Ringmanschette 12 geführt und greifen in mit Gewinde versehene Löcher 23, 24, 25 bzw. 26 in dem Hauptteil U ein. Vier Schubstifte 18a, 19a, 20a und 21a. von denen jeder mit einem der Einstellschraubbolzen

18 bis 21 zusammenwirkt, stoßen gegen einen sich nach rückwärts erstreckenden Vorsprung 27. der an der Scheibe 16 angeordnet ist, an, und diese Schubstifte werden von Aussparungen in den Enden der Einstellschraubbolzen 18 bis 21 aufgenommen, so daß sie lediglich deren axiale Bewegung auf den Vorsprung 27 übertragen. Die vier Einstellschraubbolzen 18 bis 21 sind jeweils senkrecht zueinander angeordnet, so daß durch ihre wahlweise Drehung das Zwischenglied 14 mit seinem ganzen Körper in einer beliebigen Richtung quer /u der Achse 9 der Einspannvorrichtung bewegt werden kann Durch die Verwendung der in den Aussparungen der Einstellschraubbolzen 18 bis 21 lose geführten Schubstifte 18a bis 21a werden unerwünschte Schub- und Kippbewegungen vermieden, die auftreten würden, wenn die Einstellschraubbolzen unmittelbar an dem Vorsprung 27 angreifen wurden.

Ein Halteglied 28, an dem ein-· Linsenfassung befestigt werden kann, hat einen scheibenförmigen Teil 29 und einen zylindrischen Stutzen 30, der nach rückwärts bis in das ringförmige Teil 15 vorsteht. Das Halteglied 28 ist mit dem Zwischenglied 14 durch sechzehn federelastische Stahlstäbe 31 verbunden Diese Stahlstäbe 31 sind im Kreis angeordnet und bilden alle einen spitzen Winkel mit der Achse 9 der Einspannvorrichtung.

Die vordere Seite des ringförmigen Teils 15 ist schalenförmig ausgebildet mit einer ringTörmigen Fläche 32, die in einem Winkel von ungefähr 60" gegen die Achse 9 geneigt ist. Die hintere Seite des Haltegliedes 28 hat eine ringförmige Fläche 33, die gleichfalls gegen die Achse 9 so geneigt ist. daß sie im wesentlichen parallel zu der ringförmigen Fläche 32 verlauft. Ein Ende jedes der Stahlstabe 31 wird von einem Loch in der ringförmigen Fläche 32 und das andere Ende in einem I <>eh in der ringförmigen Fläche 33 aufgenommen. Vier mit Außengewinde versehene Einstellschraubbolzen J4. Ϊ5, 36 und 37 sind durch öffnungen 38 in der Abdeck-Ringmanschette 12 geführt und greifen in mit Gewinde versehene Löcher 39, 40, 41 und 42 in dem ringförmigen Teil 15 ein. Vier Schubstifte 34a bis 37a, von denen jeder mit einem der Einstellschraubbolz.cn 34 bis 37 zusammenwirkt, übertragen die Bewegung von den Einschraubbolzen 34 bis 37 auf den zylindrischen Stutzen 30. Die Schubstifte 34a bis 37a sind ähnlich wie die

obenerwähnten Schubstifte 18a bis 21a ausgebildet.

Die vier Einstellschraubbolzen 34 bis 37 sind so angeordnet, daß sie der Reihe nach senkrecht aufeinanderstellen und daß jeder einen Winkel von 45" mit einem der Einstellschraubbolzen 18 bis 21 bildet. Durch eine Bewegung eines der Einstellschraubbolzen 34 bis 37 zur Verschiebung des zylindrischen Stutzens 30 wird eine Schwenkbewegung des Haltegliedes 28 gegenüber der Achse 9 hervorgerufen, da der Punkt, auf den die Einstellschraubbolzen 34 bis 37 auf den zylindrischen Stutzen einwirken, in einem axialen Abstand von der Stelle liegt, an der das Halteglied 28 mit den federelastischen Stahlstäben 31 verbunden ist. Durch eine wahlweise Drehung der Einstellschraubbolzen 34 bis 37 kann das Halteglied 28 in einem beschränkten Ausmaß um eine beliebige Achse gekippt werden, die durch den Punkt A senkrecht zu der Achse 9 verläuft.

Eine Vorderabdeckung 43 ist an einer ringförmigen Schulter 44 des Halteglieds 28 befestigt, so daß die Vorderseite der Abdeckung bündig mit der flachen vorderen Stirnfläche 45 des Haltegliedes 28 abschließt. Eine zylindrische Aussparung 46 ist zentrisch in der Vorderseite des Haltegliedes 28 ausgebildet, und die Achse dieser Aussparung 46 ist mit der Achse des zylindrischen Stutzens 30 ausgerichtet.

Während des Betriebes ist die Einspannvorrichtung in einer senkrechten Drehbank eingespannt, so daß die mit Außengewinde versehene Nabe 13 im Eingriff mit einem drehbaren Antriebsglied der Drehbank steht und die Achse 9 senkrecht verläuft. Eine Linse ist an einem Ende einer im ganzen zylindrischen Linsenfassung so befestigt, daß ihre optische Achse praktisch mit der Achse der Linsenfassung ausgerichtet ist. Die Linsen fassung wird sodann in der oben beschriebenen Einspannvorrichtung befestigt und durch geeignete Einrichtungen in ihrer Stellung gehalten. Die Linsenfassung wird dabei an der Einspannvorrichtung mit Hilfe eines Verbindungsstückes befestigt, daß an der vorderen Stirnfläche 45 an der Einspannvorrichtung angebracht und in der Aussparung 46 des Haltegliedes 28 befestigt ist. Die Länge des Verbindungsstückes ist so gewählt, daß der Krümmungsmittelpunkt einer der Linsenflächen mit dem Punkt A zusammenfällt, wenn die Linsenfassung in ihrer Stellung befestigt ist.

Unter Verwendung bekannter optischer Einrichtungen, mit denen man die Bewegung der Linsenfläche beobachten kann, werden sodann die Einstellschraubbolzen 18,19,20 und 21 so lange betätigt, bis die Achse

ίο der Linsenfläche, deren Krümmungsmittelpunkt in Punkt A liegt, mit der Achse 9 zusammenfällt. Nunmehr wird die zweite Linsenfläche beobachtet, und die Einstellschraubbolzen 34,35,36 und 37 werden betätigt, bis die Achse dieser Fläche gleichfalls mit der Achse 9 zusammenfälit. Während dieser Schwenkbewegung wird, wie bereits eingangs dargetan, die Einstellung der ersten Linsenfläche nicht beeinträchtigt, da lediglich eine Schwenkung um ihren Krümmungsmittelpunkt vorgenommen wird.

Wenn die Achsen in dieser Weise ausgerichtet sind, wird die Drehbank in Betrieb gesetzt, so daß die Einspannvorrichtung um die Achse 9 rotiert, und die äußere Oberfläche der Linsenfassung wird sodann mit einem Schneidwerkzeug auf der Drehbank bearbeitet, bis die äußere Oberfläche koaxial mit der Achse 9 und der Achse der Linse ist und die Enden der Linsenfassung werden ebenfalls derart bearbeitet, daß sie senkrecht zu der Achse 9 und der Achse der Linse verlaufen.

In den obigen Ausführungsbeispielen werden Paare voneinander gegenüberliegenden Einstellschraubbolzen zur Durchführung der Einstellbewegungen verwandt. Die jeweils vorgenommene Einspanneinstellung ist daher so zentriert, daß den bei der Bearbeitung auftretenden Auslenkungskräften entgegengewirkt unc ein »Schlagen« vermieden wird, das sonst auftreter könnte, weil die Einspannvorrichtung mit federelasti sehen Stäben arbeitet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Einspannvorrichtung zur Halterung und Ausrichtung eines rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere einer Linsenfassung mit eingesetzter Linse, mit einem Halteglied, das beweglich auf einem Zwischenglied gelagert ist, das seinerseits gegenüber einem Hauptteil beweglich ist, so daß sich

Schiebung und durch Verschwenkung ausrichten läßt

Solche Einspannvorrichtungen sind bekannt; vgL beispielsweise die USA.-Patentschrift 1 282 037. Bei diesen bekannten Anordnungen — und so auch bei der Anordnung nach der vorstehend genannten Patentschrift — wird das zu halternde und auszurichtende Bauteil um eine Achse verschwenkt, die innerhalb der ganzen Vorrichtung und sogar innerhalb des auszurichtenden Bauteils liegt Das bedeutet «ine Erschwerung der Justie-

das zu halternde und auszurichtende Dauteil mit sei- io rung; denn eine Verschwenkung des auszurichtenden

Bauteils um eine ihm so naheliegende oder gar körpereigene Achse bedeutet praktisch eine Verdrehung, und dabei werden Punkte des gehalterten Bauteils (z.B. einer optischen Linse), die auf die Achse des Hauptteils

stischer Stahlstäbe" (17) aufweist, die'sich parallel 15 einjustiert werden sollen und durch eine Querverschieziir Achse (9) des Hauptteils (11) erstrecken und das bung bereits in diese Achse verbracht worden sind,

wieder aus der Achse herausgeschwenkt, so daß das

ner Achse auf die Achse des Hauptteils durch line are Verschiebung und durch Verschwenkung ausrichten läßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptteil (11) eine erste Gruppe federela-