DE3712583A1 - Gewindepaarung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gewindepaarung mit einem ein Außengewinde aufweisenden Bauteil und einer Mutter, die wenigstens einen in radialer Richtung elastisch verform­ baren Mutternteil aufweist.

Das fertigungsbedingte Gewindespiel, d.h. der Raum zwischen Mutterngewinde und dem ein Außengewinde aufweisendes Bau­ teil - im folgenden der Einfachheit halber Spindel genannt - macht sich als toter Gang, als Versetzung oder Verkippung der Teile zueinander bemerkbar. Für viele Anwendungsfälle ist aber eine dauerhafte Spielfreiheit oder wenigstens Spielarmut der Gewindepaarung erforderlich. Diese Forderung trifft beispielsweise auf Meßeinrichtungen oder Einrichtungen zum Fokussieren optischer Systeme zu.

Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, Gewindepaarungen spielfrei zu gestalten. Unter anderem sind federnd nach­ stellende Gewindepaarungen bekannt, beispielsweise radial gegeneinander verfederte Mutternteile. Wegen der in der Regel einseitigen Anfederung ist die Spindel nicht konzen­ trisch zur Mutter angeordnet. Außerdem werden die Feder­ elemente durch Verschleiß geschwächt, so daß die Federkraft nachläßt. Ist aus diesem Grunde eine Nachstellmöglichkeit vorgesehen, so werden die Teile zueinander noch mehr dezen­ triert. Die Gängigkeitsabstimmung wird dabei von Hand vorge­ nommen und ist entsprechend ungenau. Derartige Gewinde­ paarungen sind daher ungeeignet, wenn das das Außengewinde tragende Bauteil ein optische Elemente enthaltender Tubus ist, der zur Fokussierung des optischen Systems relativ zu einem Führungsrohr, durch Drehung dieses Führungsrohrs in linearer Richtung bewegt wird. Für eine exakte Fokussie­ rung ist der Tubus nicht nur möglichst spielfrei, sondern auch verkippungsfrei und konzentrizitätstreu zu bewegen.

Durch die DE-OS 30 49 138 ist ein relativ aufwendiges System bekannt, das unter anderem eine sichere und weitest­ gehend spielfreie Funktion einer Einrichtung zum Fokussieren optischer Systeme gewährleisten soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gewinde­ paarung der eingangs erwähnten Art anzugeben, die sich mittels relativ einfacher Mittel spiel- und verkippungs­ frei sowie konzentrizitätstreu verstellen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mutter aus einem Grundkörper und einem das Gewinde tragenden Mutternteil besteht, derart, daß der das Gewinde tragende Mutternteil aus einzelnen Elementen besteht, die im Schnitt mit einer zur Mutternachse senkrechten Ebene die Form von Kreisringabschnitten aufweisen, wobei die Elemente mit Abstand zueinander angeordnet und in radialer Richtung bewegbar am Grundkörper angeformt sind, und daß ein elastisch verformbarer Ring am äußeren Umfang der Elemente unter Vorspannung anliegt.

Erfindungsgemäß hat der das Gewinde tragende Mutternteil im Schnitt mit einer zur Mutternachse senkrechten Ebene nicht die Form eines geschlossenen Kreisringes. Dieser Mutternteil besteht vielmehr im wesentlichen aus einzelnen Elementen, die auf den Umfang eines Kreises mit Abstand zueinander angeordnet sind und die Form eines durch axiale Teilung eines Hohlzylinders in mehrere Ab­ schnitte gebildeten Teiles haben. Die Elemente sind mit Abstand zueinander angeordnet und in radialer Richtung be­ wegbar. In der Regel sind die Elemente federnd am Grund­ körper angeformt.

Erfindungsgemäß wird nun ein Ring unter Vorspannung auf die Elemente aufgeschoben. Da der Ring elastisch verformbar ist und die Elemente mit Abstand zueinander angeordnet sind, ist dies problemlos möglich. Durch den Ring werden die Elemente in radialer Richtung zur Mutternachse hin ge­ drückt. Der Ring kann dabei so dimensioniert werden, daß die Gewindepaarung spielarm oder spielfrei ist. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Vorspannung des Ringes so bemessen sein, daß die Elemente mit im wesent­ lichen konstanter Auflagekraft an dem das Außengewinde aufweisenden Bauteil anliegen. Durch die Vorspannung des Ringes kann die Gängigkeit der Gewindepaarung eingestellt werden. Bei verschleißbedingter Verringerung des Gewinde­ durchmessers werden die Elemente dabei selbsttätig nach­ gestellt.

Unter einem Ring wird erfindungsgemäß nicht nur ein Tubus, sondern auch hohlzylindrische Bauteile mit von der Kreis­ fläche abweichender Querschnittsfläche verstanden.

Für einen Fachmann ist es problemlos möglich, die Dimen­ sionen eines auf die jeweilige Gewindetoleranz berechneten Ringes anzugeben.

Es hat sich gezeigt, daß mit der vorgeschlagenen Gewinde­ paarung eine spielfreie, verkippungsfreie und insbesondere konzentrizitätstreue Verstellung des Gewindes ermöglicht wird. Eine Gängigkeitsabstimmung von Hand ist nicht er­ forderlich. Von besonderem Vorteil sind die kleinen Bau­ teildimensionen. Zudem können Passungspaare nach DIN ver­ wendet werden.

Aufgrund dieser Eigenschaften ist die vorgeschlagene Ge­ windepaarung in besonderer Weise zur Fokussierung optischer Elemente, die z.B. in dem das Außengewinde tragenden Bauteil angeordnet sind, geeignet.

Üblicherweise sind die Elemente am Grundkörper angeformt. Die federnde Befestigung kann in diesem Fall durch eine Querschnittsminderung des Teils, über das ein Element am Grundkörper angeformt ist, bewirkt werden. Voraussetzung ist natürlich, daß die Mutter aus geeignet elastischem Material besteht. Anstelle von an den Grundkörper angeformten Elementen kommen grundsätzlich auch am Grundkörper befestigte Elemente in Frage.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung be­ steht der das Gewinde tragende Mutternteil aus wenigstens drei, vorzugsweise aus sechs Elementen, wobei der Zentri­ winkel zwischen jeweils zwei Teilen etwa gleich groß ist. Unter dem Zentriwinkel wird hierbei der bezüglich der Mutternachse zwischen benachbarten Elementen liegende Winkel verstanden.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteran­ sprüchen 4-8 angegeben.

Im folgenden soll anhand schematischer Skizzen ein Aus­ führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Gewindepaarung erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ge­ windepaarung in axialer Richtung,

Fig. 2 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Mutter mit Ring ohne das ein Außengewinde aufweisende Bauteil.

Gleiche Bauteile sind in den Figuren mit denselben Bezugs­ zeichen versehen. Die dargestellte Gewindepaarung besteht im wesentlichen aus einem ein Außengewinde 8 aufweisenden Bauteil 3, das beispielsweise hohlzylindrisch ausgebildet ist und Träger eines optischen Systems oder wenigstens Teilen davon ist, aus einer Mutter und einem Ring 2. Die Mutter setzt sich aus einem Grundkörper 1 und einem ein Innengewinde tragenden Mutternteil 4, 5, 6, 7 zusammen. Der das Innengewinde tragende Mutternteil wird von mehreren im Ausführungsbeispiel von sechs Elementen (in Fig. 2 sind nur drei Elemente mit Bezugszeichen versehen) gebildet. Die mit Abstand zueinander angeordneten Elemente besitzen im Schnitt mit einer zur Mutternachse 9 senkrechten Ebene die Form von Kreisringabschnitten. Die durch den gegenseitigen Abstand der Elemente festgelegten Zentri­ winkel 10 zwischen benachbarten Elementen sind jeweils etwa gleich groß.

Die Elemente 4, 5, 6 sind an den Grundkörper 1 angeformt. Um die erforderliche federnde Bewegbarkeit der Elemente 4, 5, 6 zu erreichen, sind diese jeweils über einen Steg 7 mit im Vergleich zu den Elementen 4, 5, 6 kleinerer Quer­ schnittsfläche am Grundkörper 1 angeformt. Ring 2 liegt unter Vorspannung an den Elementen 4, 5, 6 an, so daß diese in Richtung Mutternachse 9 bewegt werden. Im Ausführungs­ beispiel ist die Vorspannung des Ringes so bemessen, daß die Elemente 4, 5, 6 mit im wesentlichen konstanter Auflage­ kraft an dem das Außengewinde 8 aufweisenden Bauteil 3 anliegen. Der Ring besitzt außerdem eine Arretierung zum Festhalten an der Mutter. Im Ausführungsbeispiel besteht die Arretierung aus einer über eine Zunge 13 am Ring 2 angeformten Nase 14, die in eine vom Steg 7, dem Grund­ körper 1 und den Elementen 4, 5, 6 begrenzten Nut eingreift. Die Nut ist eine Umfangsnut in der äußeren Mantelfläche des das Gewinde tragenden Mutternteils 4, 5, 6, 7.

Um ein Aufschieben des Ringes 2 mit angeformter Nase 14 auf die Elemente 4, 5, 6 und nachfolgend ein Einschnappen der Nase 14 in die Nut 7 zu ermöglichen, sind die Elemente 4, 5, 6 und/oder die Nase im Bereich der Stirnseiten abge­ schrägt. Diese Abschrägungen sind mit Bezugszeichen 11 bzw. 12 versehen.

Der Ring 2 mit angeformter Nase 14 besteht aus einem Material mit geringem Ausdehnungskoeffizienten und geringem Wasser­ aufnahmevermögen, beispielsweise aus Polykarbonat. Die Mutter kann beispielsweise aus einem Acetathomopolymerisat bestehen. Es sind jedoch auch andere Materialkombinationen, die optimale Gleiteigenschaften gewährleisten, möglich. So kann die Mutter auch aus Metall bestehen.

Gilt es nun, ein optisches System durch Bewegen des Bauteils 3 gegenüber Mutter 1 zu fokussieren, so ist dies mit der vor­ geschlagenen Gewindepaarung spiel- und verkippungsfrei sowie konzentrizitätstreu möglich.

Das optische System kann sowohl in der Mutter 1, als auch im Bauteil 3 oder in beiden enthalten sein.

Claims (8)

1. Gewindepaarung mit einem ein Außengewinde aufweisenden Bauteil und einer Mutter, die wenigstens einen in ra­ dialer Richtung elastisch verformbaren Mutternteil auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter aus einem Grundkörper (1) und einem das Gewinde tragenden Muttern­ teil besteht, derart, daß der das Gewinde tragende Mutternteil aus einzelnen Elementen (4, 5, 6, 7) besteht, die im Schnitt mit einer zur Mutternachse (9) senkrechten Ebene die Form von Kreisringabschnitten aufweisen, wobei die Elemente (4, 5, 6, 7) mit Abstand zueinander angeordnet und in radialer Richtung bewegbar am Grundkörper (1) an­ geformt sind, und daß ein elastisch verformbarer Ring (2) am äußeren Umfang der Elemente (4, 5, 6, 7) unter Vorspan­ nung anliegt.

2. Gewindepaarung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (4, 5, 6) am Grundkörper (1) federnd angeformt sind.

3. Gewindepaarung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der das Gewinde tragende Mutternteil aus wenigstens drei vorzugsweise aus sechs Elementen (4, 5, 6) besteht, wobei der Zentriwinkel (10) zwischen jeweils zwei Teilen etwa gleich groß ist.

4. Gewindepaarung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung des Ringes so be­ messen ist, daß die Elemente (4, 5, 6) mit im wesentlichen konstanter Auflagekraft an dem das Außengewinde (8) auf­ weisenden Bauteil (3) anliegen.

5. Gewindepaarung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (2) eine Arretierung zum Festhalten an der Mutter aufweist.

6. Gewindepaarung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierung aus einer an den Ring (2) angeformten Nase (14) besteht, die in eine Umfangsnut (7) in der äußeren Mantelfläche des das Gewinde tragenden Muttern­ teils (4, 5, 6, 7) eingreift.

7. Gewindepaarung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (4, 5, 6) und/oder die an den Ring (2) an­ geformte Nase (14) im Bereich ihrer Stirnseiten abge­ schrägt sind (11, 12), derart, daß der Ring (2) mit ange­ formtem Bauteil (14) auf die Elemente (4, 5, 6, 7) auf­ schiebbar ist.

8. Gewindepaarung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mutter und/oder in dem das Außengewinde (8) aufweisenden Bauteil (3) ein optisches System oder wenigstens Teile eines optischen Systems enthalten ist bzw. sind.