DE4226027A1 - Baugruppe, insbesondere optische Baugruppe mit einer Spiegel- oder Prismenanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Baugruppe mit einem Halterungs- oder Montagebauteil, an dem ein Bauelement justierbar befestigt ist.

In Geräten, die derartige Baugruppen ausweisen, ist das Bauelement am Halterungs- oder Montagebauteil mittels mecha­ nisch aufwendiger Einrichtungen, die zudem noch Rückstellele­ mente aufweisen, festgelegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Baugruppe so zu gestalten, daß bei Verwendung einfachster Mittel eine präzise Justierung ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß ist das Bauelement durch ein Justierschrau­ bentripel am Halterungs- oder Montagebauteil abgestützt und mit diesem mittels mindestens einem, auf Zug beanspruchbaren elastischen Körper oder Element verbunden.

In vorteilhafter Weise wird durch diesen Aufbau die Verwen­ dung komplizierter Scharniere oder Gelenke und dergleichen ausgeschaltet. Der auf Zug beanspruchbare elastische Körper oder das auf Zug beanspruchbare elastische Element, welche das Bauelement mit dem Halterungs- oder Montagebauteil ver­ binden, wird durch eine entsprechende Einstellung der einzel­ nen, an den Eckpunkten eines Dreieckes angeordneten, Justier­ schrauben eines Justierschraubentripels zunächst derart vorgespannt, daß mittels dieser Vorspannung Bauelement und Halterungs- oder Montagebauteil derart gegeneinander ver­ spannt werden, daß eine einwandfreie Abstützung und Halte­ rung gegeben ist.

Durch die einzelnen Justierschrauben des Justierschraubentri­ pels ist ein Verschwenken einer Ebene um drei Achsen mög­ lich, die in dieser Ebene die Seiten eines Dreiecks bilden, welches durch die Justierschrauben bestimmt wird. In vorteil­ hafter Weise können durch diese zugelastische Abstützung zwischen Bauelement und Halterungs- oder Montage­ bauteil mittels eines Justierschraubentripels eine Vielzahl von Justierbewegungen durchgeführt werden, wobei die hierbei verwendeten Bauteile eine einfache und dennoch präzise Konstruktion ermöglichen.

Mit besonderem Vorteil werden der elastische Körper oder das elastische Element aus elastischem Kunststoff oder natürli­ chem oder synthetischem Kautschuk gebildet und mit dem Bauelement und dem Halterungs- oder Montagebauteil verklebt. Es stehen als elastische Kunststoffe zahlreiche Materialien zur Verfügung und ebenso Kautschukprodukte, die mit einfach­ sten Mitteln bearbeitet oder geformt werden können, und als Verbindung wird eine Klebetechnik verwendet, die keine aufwendigen Vorarbeiten an den zu verklebenden Bauteilen erforderlich macht. Zur Durchführung dieser Arbeiten steht einem Fachmann eine Fülle von Materialien zur Verfügung.

Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, den elastischen Körper oder das elastische Element aus einem selbstkleben­ den, dauerelastischen Material herzustellen. Als derartige Materialien stehen dauerelastische Kleber oder dauerelasti­ sche Kitte zur Verfügung. Diese vorteilhafte Ausführungsform schaltet die Verwendung eines zusätzlichen Klebers oder Kittes aus und vereinfacht dadurch die Erstellung einer derartigen Baugruppe.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der elastische Körper oder das elastische Element als Festpunktkörper, insbesondere in Form einer Pille oder Linse ausgebildet.

Es ist lediglich erforderlich, zumindest einen elastischen Körper oder ein elastisches Element derart anzuordnen, daß durch eine Manipulation der Justierschrauben des Justier­ schraubentripels eine Vorspannung in diesem elastischen Körper oder dem elastischen Element erzeugt wird, die beim Justieren eine Rückstellkraft erzeugt. Ferner soll der elastische Körper oder das elastische Element entsprechende relative Verschwenkungen durch Alterungs- oder Montagebau­ teil und Bauelement bei Betätigung einer jeden der Justier­ schrauben des Justierschraubentripels ermöglichen.

Die Justierschrauben des Justierschraubentripels bestimmen die Eckpunkte eines Dreieckes, und es hat sich als vorteil­ haft erwiesen, zumindestens einen elastischen Körper oder ein elastisches Element innerhalb dieses Dreieckes anzuord­ nen. Als besonders vorteilhaft hat sich gezeigt, einen elastischen Körper oder ein elastisches Element derart zentrisch in diesem Dreieck anzuordnen, daß dieser Körper oder dieses Element im Schnittpunkt der Seiten- oder Winkel­ halbierenden des Dreiecks liegt.

Die Erfindung ermöglicht auf einfachste Weise eine unter­ schiedliche Gestaltung der Justiermuster. Die elastische Klebeverbindung ermöglicht es auf einfachste Weise, die Justierschrauben des Justierschraubentripels derart anzuord­ nen, daß diese Dreiecke der verschiedensten Form bestimmen und somit Gelenkachsenorientierungen.

Eine vorteilhafte Orientierung der Schwenkachsen wird da­ durch erzielt, daß das von den Justierschrauben des Justier­ schraubentripels festgelegte Dreieck ein gleichschenkliges Dreieck ist.

Insbesondere vorteilhaft ist es, das von den Justierschrau­ ben bestimmte Dreieck als rechtwinkliges Dreieck zu bestim­ men, da hierbei zwei Dreiecksseiten in einer Ebene wie die Koordinaten eines Koordinatensystems verlaufen und somit eine einfache Justierung einer Ebene um die X-Achse oder Y-Achse durchgeführt werden kann.

Ein symmetrisches Justiermuster wird dadurch gegeben, daß die Justierschrauben des Justierschraubentripels ein gleich­ seitiges Dreieck bestimmen.

Das Halterungs- oder Montagebauteil weist bei einer bevorzug­ ten Ausführungsform einen plattenförmigen Körper mit zwei zueinander parallelen Oberflächen auf. Insbesondere ist dieser plattenförmige Körper als parallelepipedische Platte, das heißt als Platte mit rechteckigem Grundriß ausgebildet. Diese Platte kann zu Montagezwecken durch einen Winkelschen­ kel ergänzt sein.

Auch das Bauelement weist mit Vorteil einen plattenförmigen Körper mit zwei zueinander parallelen Oberflächen auf. Beispielsweise kann dieses Bauelement eine Scheibe mit kreisförmigem Umriß sein. Bei einer bevorzugten Ausführungs­ form ist dieses Bauelement als parallelepipedische Platte, das heißt als Platte mit dem Grundriß eines Rechteckes ausgebildet.

In vorteilhafter Weise sind die Justierschrauben des Ju­ stierschraubentripels am Halterungs- oder Montagebauteil festgelegt. Zu diesem Zweck sind am Halterungs- oder Montage­ bauteil entsprechende Gewindebohrungen vorgesehen. Die am Halterungs- oder Montagebauteil festgelegten Justier­ schrauben des Justierschraubentripels stehen in einem punkt­ förmigen Eingriff mit dem Bauelement. Dieser punktförmige Eingriff wird dadurch erzielt, daß die Spitzen der Justier­ schrauben kegelförmig zugespitzt sind, und daß zur Lagerung dieser Justierschrauben am Bauelement in diesem entspre­ chende Einsenkungen vorgesehen sind.

Für optische Meß- oder Signalzwecke ist das Bauelement als Spiegel, insbesondere Planspiegel ausgebildet.

Das Bauelement ist bei anderen Ausführungsformen als Träger für Elemente von Lichtschranken, Steueranlagen und dgl., wie Laserdioden, Sensoren usw. ausgebildet.

Insbesondere ist es vorteilhaft, die Baugruppe als Spiegel­ element für Tripelspiegel zu verwenden. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, die Baugruppe als Spiegel für einen Fresnel-Spiegel zu verwenden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Baugruppe,

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten Baugruppe,

Fig. 3 eine schematische topographische Darstellung des Justierschraubentripels und des elastischen Kör­ pers,

Fig. 4 ein Anwendungsbeispiel der Baugruppe bei einem justierbaren Tripelspiegel und

Fig. 5 eine Baugruppe mit einem eingefaßten, justierbaren Tripelspiegel.

In Fig. 1 ist eine Baugruppe dargestellt, die ein Montage­ bauteil 2 aufweist, das als Winkelbauelement ausgebildet ist. Dieses Winkelbauteil weist eine parallelepipedische Platte 2 auf. In diese Platte 2 sind die drei Justierschrau­ ben 41, 42, 43 eines Justierschraubentripels eingeschraubt. Diese drei Justierschrauben 41, 42, 43 bilden, wie Fig. 3 zeigt, die Eckpunkte eines rechtwinkligen Dreiecks A-B-C.

Wie Fig. 2 zeigt, stützt sich an den drei Justierschrau­ ben 41, 42, 43 des Schraubentripels ein Bauelement 1 ab, welches die Form einer parallelepipedischen Platte aufweist.

Das Bauelement 1 oder die parallelepipedische Platte ist am Halterungs- oder Montagebauteil 2 mittels eines auf Zug beanspruchbaren elastischen Körpers 3 befestigt. Dieser elastische, auf Zug beanspruchbare Körper 3 weist die Form einer Pille oder Linse auf. Die Verbindung des Körpers 3 mit den Bauteilen 1 und 2 erfolgt mittels einer Verklebung, und bevorzugt besteht der Körper 3 aus einem selbstklebenden Material, wie beispielsweise aus einem dauerelastischen Kleber oder aus einem dauerelastischen Kitt.

Bei der Montage wird mittels der Justierschrauben 41, 42, 43 eine derartige Zugspannung im Körper 3 erzeugt, daß eine sichere Halterung des Bauelementes 1 an den Justierschrau­ ben 41, 42, 43 des Justierschraubentripels erzielt wird und ferner eine erforderliche Rückstellkraft für das Justieren.

Wie Fig. 1 zeigt, kann die beim rechten Winkel des Drei­ ecks A-B-C angeordnete Justierschraube 42 als Vorspann- und Angelpunktschraube verwendet werden. Mittels der beim Punkt B angeordneten Justierschraube 43 kann die Ebene des Bauele­ mentes 1 um die Y-Achse verschwenkt werden, wie es schema­ tisch bei dargestellt ist, das heißt es erfolgt eine Verschwenkung der Ebene um eine Achse, die durch die beiden nichtbetätigten Justierschrauben hindurchgeht.

In gleicher Weise kann bei einer Manipulation der im Punkt C angeordneten Justierschraube 41 eine Ebene des Bauelemen­ tes 1 um die X-Achse durchgeführt werden, wie es ebenfalls schematisch in Fig. 1 durch einen Winkel veranschaulicht ist. Eine Superposition der Justiereinstellung ermöglicht ein Kippen dieser Ebene beispielsweise um den in Fig. 3 dargestellten Punkt A. Es ist zu erkennen, daß durch entspre­ chende Kombinationen der Justierschraubenbetätigung eine große Anzahl von Justiermöglichkeiten geschaffen wird, und zwar ohne Verwendung irgendeiner komplizierten Mechanik. Für diese Vielzahl von Justiermöglichkeiten genügt der dauerela­ stische, auf Zug beanspruchbare, als Festpunkt dienende Körper 3, der lediglich an den Teilen 1 und 2 festgeklebt ist.

Fig. 3 veranschaulicht eine zentrale Anordnung des dauere­ lastischen, auf Zug beanspruchbaren Körpers 3, der beispiels­ weise die Form einer Linse oder Pille aufweist und aus einem dauerelastischen Kleber oder Kitt gebildet ist. Bei der Darstellung in Fig. 3 ist der dauerelastische Körper 3 im Schnittpunkt dreier charakteristischer Dreieckslinien, nämlich der drei Winkelhalbierenden, angeordnet. Je nach Dreiecksform oder gewünschter Wirkungsweise kann auch der Schnittpunkt der Seitenhalbierenden gewählt werden.

In Fig. 4 ist schematisch ein Tripelspiegel dargestellt. Ein derartiger Tripelspiegel wird praktisch durch eine abgeschnittene, innenverspiegelte Würfelecke gebildet. Wie schematisch dargestellt, wird von einem Tripelspiegel ein auf diesen auftreffender Lichtstrahl unabhängig von der Achslage dieses Tripelspiegels wieder in Richtung der Licht­ quelle reflektiert. Dieser Tripelspiegel weist drei Baugrup­ pen auf, wobei das Montagebauteil 2 die Form einer Platte mit dem Grundriß eines rechtschenkligen Dreiecks hat. Das Bauelement 1 ist innenverspiegelt. Bei 3 ist schematisch der Einbringungsort des dauerelastischen Klebers angedeu­ tet, und 41, 42, 43 sind die Justierschrauben.

Fig. 5 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Baugruppe mit einem eingefaßten, justierbaren Tripelspiegel, wobei die Befesti­ gung und Justierung des Spiegels 1 analog zur Anordnung gemäß Fig. 2 erfolgt. Das Montagebauteil 2, das als Tragkör­ per der Baugruppe dient, weist vorzugsweise senkrecht von der Montagefläche 21 abstehende Stege 6 auf, die an die Sei­ tenkanten des Spiegels 1 angrenzen. Die Stege 6 können umlau­ fend allen Seitenkanten des Spiegels 1 benach­ bart angeordnet sein, so daß der Spiegel 1 innerhalb der Stege 6 des Montagebauteils bzw. Tragkörpers 2 eingefaßt ist.

Die Einstell- oder Justierschrauben, von den in der Schnitt­ darstellung gemäß Fig. 5 die Justierschrauben 41 und 43 erkennbar sind, dienen in Verbindung mit dem elastischen Körper 3 zur Justierung des Spiegels 1 bzw. zu dessen elasti­ scher Aufhängig- bzw. Anbringung an dem Tragkörper 2, so daß der Spiegel 1 in allen drei Achsrichtungen gegenüber dem Tragkörper 2 justierbar ist. Die durch die Stege 6 gebildete Einfassung des Spiegels 1 dient sowohl zum Schutz des Spie­ gels 1 als auch zur Sicherung eventueller Lageverschiebungen in der Ebene des Tragkörpers 2 und als optische Grenzfläche.

Neben einer umlaufenden Einfassung des Spiegels 1 durch die mit dem Tragkörper 2 einstückig oder in anderer Weise verbun­ denen Stege 6 kann ein Steg oder es können mehrere Stege 6 der bzw. den Seitenkanten des Spiegels 1 benachbart angeord­ net werden.

Als Anwendung der in Fig. 5 dargestellten Baugruppe kommen Laser-, Richt- und Positioniersysteme infrage.

Claims (19)

1. Baugruppe mit einem Halterungs- oder Montagebauteil (2), an dem ein Bauelement (1) justierbar befestigt ist, insbeson­ dere optische Baugruppe mit einer Spiegel- oder Prismenanord­ nung, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (1) durch ein Justierschraubentripel (A, B, C; 41, 42, 43) am Halterungs- oder Montagebauteil (2) abgestützt und mit diesem mittels mindestens einem, auf Zug beanspruchbaren elastischen Körper oder Element (3) ver­ bunden ist.

2. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Körper (3) oder das elastische Element (3) aus elastischem Kunststoff oder natürlichem oder synthe­ tischem Kautschuk gebildet und mit dem Bauelement (1) und dem Halterungs- oder Montagebauteil (2) verklebt ist.

3. Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Körper (3) oder das elastische Element - (3) aus einem selbstklebenden dauerelastischen Material sowie dauerelastischen Kleber oder dauerelastischen Kitt gebildet ist.

4. Baugruppe nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü­ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Körper (3) oder das elastische Element (3) als Festpunkt­ körper, insbesondere in Form einer Pille oder Linse, ausge­ bildet ist.

5. Baugruppe nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein elastischer Körper (3) oder ein elastisches Element (3) innerhalb eines Dreiecks (A-B-C) angeordnet ist, dessen Eckpunkte durch die Justierschrauben (41, 42, 43) des Ju­ stierschraubentripels bestimmt sind.

6. Baugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Körper (3) oder das elastische Element (3) im Schnittpunkt der Seiten- oder Winkelhalbierenden des Drei­ ecks (A-B-C) angeordnet ist.

7. Baugruppe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dreieck (A-B-C) ein gleichschenkliges Dreieck ist.

8. Baugruppe nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü­ che 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dreieck (A-B-C) ein rechtwinkliges Dreieck ist.

9. Baugruppe nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü­ che 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Halterungs- oder Montagebauteil (2) einen plattenförmigen Körper mit zwei zueinander parallelen Oberflächen aufweist.

10. Baugruppe nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Montagebauteil (2) die Seitenkanten des Bauelements (1) zumindest teilweise umfas­ sende Stege (6) aufweist.

11. Baugruppe nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Halterungs- oder Montagebauteil (2) eine parallelepipedische Platte auf­ weist.

12. Baugruppe nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü­ che 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (1) einen plattenförmigen Körper mit zwei zueinander parallelen Oberflächen aufweist.

13. Baugruppe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (1) eine parallelepipedische Platte ist.

14. Baugruppe nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü­ che 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Justier­ schrauben (41, 42, 43) des Justierschraubentripels am Halte­ rungs- oder Montagebauteil (2) festgelegt sind und mit dem Bauelement (1) in einem punktförmigen Eingriff stehen.

15. Baugruppe nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü­ che 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (1) ein Spiegel ist.

16. Baugruppe nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü­ che 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (1) als Träger für Elemente von Lichtschranken, Steuerungsanla­ gen und dgl., wie Laserdioden, Sensoren usw., ausgebildet ist.

17. Verwendung einer Baugruppe nach Anspruch 15 als Spiegele­ lement für einen Tripelspiegel.

18. Verwendung einer Baugruppe nach Anspruch 15 als Spiegele­ lement für einen Fresnel-Spiegel.

19. Verwendung einer Baugruppe nach Anspruch 15 für Laser-, Richt- und Positioniersysteme.