DE8020736U1 - Justier-Zwischenscheibe als Unterbau für ein Instrument oder ein Werkzeug - Google Patents

Description

Ernst Zieglmaier
Humboldtstr. 17
8000 München 90

Justier-Zwischenscheibe sis Unterbau für ein Instrument

oder ein Werkzeug I

Die Erfindung bezieht sich auf eine Justier-Zwischenscheibe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Justier-Zwischenscheibe ist insbesondere nützlich verwendbar zur Montage und Justierung eines Polygonspiegels oder auch eines Polygonprismas beispielsweise in optisch-mechanischen Abtasteinrichtungen, wie sie in elektronischen Druckvorrichtungen verwendet werden. Auch andere Instrumente« insbesondere optische Instrumente können mit solchen Justier-Zwischenscheiben winkelmäßig justiert werden, und auch zum Tragen von Werkzeugen wie Schleifwerkzeugen für hohe Präzision, beispielsweise zum Schleifen von Polygonspiegeln, erweisen sie sich als nützlich.

Polygonspiegel rotieren suf einer angetriebenen, radial unbeweglichen Achse, die mit Präzisionslagern, beispielsweise Luftlagern, gelagert ist und mit hoher Drehzahl rotiert. Der Polygonspiegel sitzt auf einem das Wellenende darstellenden Wellenteller, der mit hoher Präzision plangeschliffen sein muß, damit der Polygonspiegel bei Seiner Umdrehung keinen Taumelschlag ausführt. Zum Eochleistungsdrucken muß die Planlage des Polygonspie— gels bis auf Bruchteile von Bogensekunden genau gustiert sein, um jegliches unerwünschte Springen des Abtast-Punkts zu vermeiden» Entsprechend mit Präzision ge-

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schliffene Wellenteller sind jedoch verhältnismäßig teuer.

Zur Vermeidung einer diesbezüglich übermäßigen Präzision ist es bekannt (DE-OS 27 17 299)* zwischen das Wellenende und den Polygonspiegel eine aus zwei Teilscheiben bestehende Zwischenscheibe einzufügen, von denen die an der Welle befestigte Teilscheibe mit drei achsparallelen Einstellschrauben versehen ist, die auf die Unterseite der der Auflage des Polygonspiegels dienenden Teilscheibe drücken, welche andererseits durch federnde Mittel euf die erste Teilscheibe niedergedrückt wird. Die aweite Teilscheibe ist relativ zu einem Mittelbolzen leicht kippbar. Bei entsprechend feinem Gewinde läßt sich also die relative Lage der beiden Teilscheiben zueinander justieren und somit eine eventuelle Parallelitätsabweichung kompensieren. Die bekannte Konstruktion ist indessen nicht genau genug, da allein innerhalb der Justier-Zwischenscheibe Spiel vorhanden ist und sich die Schrauben leicht lockern. Eine Feinsteinstellung mit der bekannten Zwischenscheibe ist kaum möglich.

Zum Justieren von Topometrieinstrumenten ist es auch bekannt, die Seilscheiben der ebenso zweiteilig ausgeführte Justier-Zwischenscheibe gegenseitig über drei Kugeln ab-2"°^"t'^7£ir> "Λη ιίαπαπ ·τ.υο-ϊ "in Betmari τητ+: Ιτοτ 1 f nwiH σρηι

Verlauf angeordnet sind und durch Schraubspindeln vorschiebbar sind. Gleichzeitig sind die beiden Teilscheiben durch Federkraft aneinander gedrückt. Die SChraubspindeln gestatten somit eine Justierung der gegenseitigen Winkellage der Teilscheiben, jedoch ebenfalls mit unzureichender Genauigkeit, da wiederum die getrennten Teilscheiben ein gegenseitiges Spiel aufweisen und trotz der komplizierten Konstruktion für eine feinste Winkeljustierung keine ausreichende Beständigkeit bieten.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit einfachsten Mitteln eine Justier-Zwischenscheibe zum Justieren mit höchster Genauigkeit zu schaffen. Dies wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung erreicht. Die spielfrei, weil einstückig aus zwei Teilscheiben aufgebaute Justier-Zwischenscheibe kann aufgrund ihrer Elastissität, insbesondere der Nabe, mit Hilfe der Schraubspindeln so lang verstellt werden, bis das darauf sitzende Instrument oder Werkzeug, insbesondere ein Polygonspiegel,, bei Überprüfung seiner Strahlablenkung praktisch keinen Taumelschlag mehr aufweist. Die eigene Biegesteifigkeit der Justier-Zwischenscheibe, die durch Materialauswahl und Dimensionierung nach fachmännischen Gesichtspunkten gewählt werden kann, sorgt für ein ausreichendes Huckstellmoment, um eine stramme, spielfreie Anlage der Bahnen an den Spreizkörpern sicherzustellen. Günstigerweise kann die auf die Spreizkörper wirkende Bücksteilkraft, die bei einer Spreizung der entsprechenden Teilscheibensektoren über die Ruhelage hinaus suftritt, in einer Größenordnung liegen, daß Selbsthemmung der Spreizkörper auftritt.

Die Maßnahme nach Anspruch 2 sichert eine allseits gleichmäßige Verstellmöglichkeit. Als Spreizkörper sind an sich in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik Kugeln geeignet, die in Rillen abnehmender Tiefe laufen, jedoch bereitet aufgrund des einstückigen Aufbaus der Justier-Zwischenscheibe in diesem Fall das Fräsen der Rillen und das Einbringen der Kugeln unter Umständen konstruktive Schwierigkeiten. Die Maßnahmen nach den Ansprüchen 3 und 4- sehen demgegenüber einfach, aufbaubare Keilkonstruktionen vor, bei deren Verwirklichung insbesondere zu bedenken ist, daß die Einschraubweiten für die durchzuführende! Feinst justierung nur sehr gering sind. Die Maßnahme nach Anspruch 3 ermöglicht eine leichtere Zurückstedlung, also Verschiebung nach außen,

die Maßnahme nach Anspruch 4- ermöglicht die Schaffung
günstigerer Eeibungsbedingungen, da der Spreizkörper

selbst nicht relativ zu seinen Bahnen verdreht werden ; muß. Eine zweckmäßige Materialpaarung ist im Anspruch
6 angegeben, während Anspruch 5 ein Hilfsmittel zur gezielteren Justierung und zur Reproduzierbarkeit einer
erfolgten Einstellung angibt.

Gemäß einer besonders günstigen Konstruktion ist die
obere Teilscheibe verhältnismäßig leicht biegbar, während die untere Teilscheibe zweckmäßigerweise eher stei- §j fer ist. Hierzu gibt Anspruch 7 eine Anweisung, wonach | zumindest die obere Teilscheibe flach becherförmig ist, § also von der Nabe bis zu einem äußeren Hand eine nicht | allzu steife Becherbodenwand aufweist. Auch die untere I Teilscheibe kann diese Form aufweisen, wodurch die Fe- | derkonstante noch etwas verkleinert wird. Umgekehrt i kann auch die obere, das Instrument oder Werkzeug trs- Γ gende Teilscheibe rein scheibenförmig mit konstanter i Sicke ausgeführt sein, die Dicke muß jedoch dann zur I Erzielung des geforderten Federkraftbereichs und einer f ausreichenden Festigkeit, die die Verteilung der von den | Spreizkörpern aufgewandten Kraft ermöglicht, gewählt I werden. ^]

Die Maßnahmei nach Anspruch 8 geben eine zweckmäßige Be- I

festigungsmöglichkeit einerseits an der Welle bzw. am \

Wellenteller und andererseits am Instrument oder Werk- ;

zeug an, wobei das geforderte Spiel in der Nebenbohrung ^;

dazu dient, eine Biegung des durch die Nabe dargestell- i

ten Eohrs zu ermöglichen. ·

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf
die Zeichnung. Es zeigen:

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Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der Montageanordnung eines Polygonspiegels mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Justier-Zwischenscheibe;

Fig. 2 eine teilweise in einer Axialebene geschnittene Seitenansicht der Montageanordnung nach Fig. 1;

Fig. 3 und 4 jeweils eine halbseitig in einer Axialebene geschnittene Seitenansicht abgewandelter Ausführungsformen der Justier-Zwischenscheibe.

Ein Polygonspiegel 1, der zur Verwendung in einer Lichtpunkt-Abtasteinrichtung beim elektronisch gesteuerten Drucken bestimmt ist, ist auf einer schlagfrei rotierenden Welle 2 zu montieren, die an ihrem oberen Ende in einen Wellenteller 3 ausläuft. Zur Befestigung des Polygonspiegels 1 am Wellenteller 3 dient zunächst ein Schraubbolzen 4, der in eine Gewindebohrung 5 in der Welle 2 eingeschraubt oder sonstwie mit ihr verbunden ist, zusammen mit einer Beilagscheibe 6 und einer Schraubenmutter 7* Der Schraubbolzen 4 ist von einer Schraubenhülse 8 umgeben, die in eine auf den Wellenteller 3 auflegbaren Platte 9 ausläuft.

Bei unmittelbarem Zusammenschrauben der bisher beschriebenen Teile besteht die Gefahr, daß der aus einer dicken Metallplatte bestehende Polygonspiegel 1 durch auch nur kleinste Unregelmäßigkeiten in den Berührungsflächen zwischen dieser Platte und dem Wellenteller 3 etwas schräg aufliegt, also einen Taumelschlag aufweist, der dazu führt, daß die von den verschiedenen Spiegelflächen reflektierten Lichtpunkte in ihrer Höhe springen. Dieser Taumelschlag läßt sich nur durch höchst präzise Bearbeitung der aufeinanderliegenden Flächen bei sauberster Hontage vermeiden.

Diese höchst präzise Flächenbearbeitung und sauberste Montage werden überflüssig durch eine zwischen den WeI-

ienteller 3 und den Polygonspiegel 1 einzulegende Justier-Zwischenscheibe 13·

Diese Justier-Zwischenscheibe 13 besteht in integraler Ausführung aus einer oberen Teilscheibe 14, einer unteren Teilscheibe 15 und einer Nabe 16, wobei sich die Angaben "oben" und "unten" smf die Zeichnung beziehen, während die tatsächliche Betriebslage vollständig offen ist und von den Anforderungen der umgebenden Apparatur ebhängt. Die obere Teilscheibe 14 besteht aus einem an die Nabe anschließenden ScJheibenblatt 17 und einem äußeren, ringförmigen Scheibenrand 18 von größerer axialer Ausdehnung und größerer Verwindungssteifigkeit. In gleicher Weise besteht die untere Teilscheibe 15 aus einem Scheibenblatt 19 und einem dickeren, ringförmigen Scheibenrand 20, in den noch eine kleine Nut 21 zur Aufnahme der Platte 9 eingedreht ist. Durch die Nabe 16 verläuft eine axiale Bohrung 22, deren Durchmesser soviel größer ist als der Durchmesser der Schraubenhülse 8, daß eine leichte Schrägstellung oder Biegung der Nabe 16 durch die Schraubenhülse 8 nicht behindert wird.

Eine praktische Ausführung der Justier-Zwischenscheibe aus Duraluminium besitzt beispielsweise einen Gesamtdurchmesser in der Größenordnung von 73 nun, einen Durchmesser der Bohrung 22 von 24 mm, einen Außendurchmesser der Nabe 16 von 32 mm und einen Innendurchmesser der Scheibenränder 18 und 20 von 57 mm. Die Gesamthöhe der Justier-Zwischenscheibe beträgt hierbei 28 mm, die der einzelnen Scheibenränder 18, 20 und der.Nabe 16 10 mm und des Zwischenraums zwischen den Teilscheiben 14 und 15 8 mm. Mit dieser Bemessung wird eine geeignet bemessene Biegesteifigkeit erzielt, die ein Auseinanderspreizen der Teilscheiben 14 und 15 in ausgewählten Sektorenbereichen vollkommen spielfrei ermöglicht, wobei auch beim etwaigen Auftreten von Unwucht- oder Schleuderkräften

-ΙΟkeine kurzzeitigen Veränderungen eintreten.

Bei der Spreizung ausgewählter Sektorenbereiche der Seilscheiben 14 und 15 wird im allgemeinen die gesamte Justier-Zwisehenschsibe in Axialrichtung etwas gedehnt, es ist jedoch auch möglich, daß die den gespreizten Sektorenbereichen gegenüberliegenden Sektorenbereiche zusammengedrückt werden. Welche dieser Erscheinungen auftritt, hängt vom gewählten Spreizmechanismus ab.

Bei der dargestellten Ausführung dienen dem Spreizen drei Schraubspindeln 26, die hinsichtlich der gemeinsa-' men Achse des Polygonspiegels 1, der Welle 2 und der Justier-Zwischenscheibe 13 radial unter gleichmäßigen Winkelebständen von 120° angeordnet sind. Jede Schraubspindel 26 ist in eine durchgehende radiale Bohrung 27 in der Habe 16 eingeschraubt und weist einen Schraubenkopf 28 auf, der versenkt in einem Konusring 29 läuft. Bei einer Drehung der Schraubspindel 26 reibt die Unterseite des Schraubenkopfs 28 am Konusring 29 und drückt diesen, wenn die Schraubspindel 26 radial einwärts geschraubt wird, tiefer in den Zwischenraum zwischen den Teilscheiben 14 und 15 hinein.

Der Führung des Konusrings 29 im Zwischenraum zwischen den Teilscheiben 14 und 15 dient jeweils eine halbkonische Bahn 30 bzw. 31» die also in Form eines Konussegments jeweils in eine der einander zugewandten Flächen der Tsilscheiben 14 bzw. I5 gefräst ist. Die Bahnen 30 und 3'i liegen im Bereich des verhältnismäßig steifen Scheibenrands 18 bzw. 2O₁ so daß die Spreizkomponenten der um 120° auseinanderliegenden Konusringe 29 einander überlagern und die gegeneieitige Schrägstellung der Teilscheiben 14 und 15 in jeder beliebigen Richtung einjustiert werden kann. Der Schraubenkopf 28 weist eine Marke J>2 auf und der Konusring 29 eine ringförmige Skala 33. Da sich der Konusring 29 zwischen den Bahnen 30 und

31 nicht dreht, läßt sich durch die Stellung der Marke

32 zur Skala 33 die eventuell durchgeführte Spreizveränderung ablesen. Die Marke 32 kann beispielsweise ein Eingriffsschlitz für einen Schraubenzieher sein, zur größeren Präzision ist sie jedoch feiner gestaltet, während zum Angriff für ein Drehwerkzeug zwei Löcher 34· im Schraubenkopf 28 dienen.

Zur Durchführung der Justierung wird ein vom Polygonspiegel auf eine Entfernung von beispielsweise 8 m reflektierter Lichtpunkt in den verschiedenen Stellungen des Polygonspiegels beobachtet und wird mit Hilfe der Schraubspindeln 26 so lange justiert, bis sich - bei vertikaler Rotationsachse - die Höhe des reflektierten Lichtpunkts nicht mehr ändert.

Die Fig. 3 und 4- zeigen Justier-Zwischenscheiben, die gegenüber der bei den Aufbauten nach den Pig. 1 und 2 verwendeten Justier-Zwischenscheibe hinsichtlich der Konstruktion der Teilscheiben unterscheiden. Nach Fig. 3 ist die obere Teilscheibe 14 unverändert, während die untere Teilscheibe 15¹ nicht becherförmig, sondern bis zur Bohrung 22 massiv ausgeführt ist. Die Formänderung zur Justierung findet hierbei hauptsächlich in der Nabe 16 und der oberen Teilscheibe 14 statt.

Gemäß Pig. 4- ist die untere Teilscheibe 15¹ gegenüber ?ig. 3 unverändert, die obere Teilscheibe 14-' ist indessen massiv, jedoch insgesamt etwas dünner ausgeführt. Diese etwas verminderte Dicke ist erforderlich, damit die Justier-Zwischenscheibe nicht schließlich allzu biegesteif wird oder bei größeren Korrekturen die schließlich allein die Formänderung aufnehmende Nabe 16 überlastet wird. Als weitere Abwandlungen seien genannt, daß insbesondere bei verhältnismäßig dünnen Sclieibenrandern 18 und 20 mehr als drei Sehraubspindeln vorhanden sind.

Die Justier-Zwischenscheibe 13 ist durch Schrauben, die durch Sehraublöcher 35 verlaufen, an den Wellenteller 3 ans ehr aubbar.

Hinsichtlich der Konusringe 29 ist zu bemerken, daß deren Konussteigung so ist, daß sie bei der Kraft der Zusammen- ' pressung zwischen den Bahnen 30 und 31 der Selbsthemmung gegenüber Verstellkräften unterliegen. Beim dargestellten bevorzugten Beispiel beträgt die Steigung über die gesamte Länge von 7 nun des Konusrings 0,5 mm, was etwa 2° entspricht. Eine Umdrehung der Schraubspindel 26 bewirkt in Abhängigkeit von der Gewindesteilheit eine Spreizung von 0,036 mm, so daß bei entsprechender Skalenteilung Spreizweiten von 1 jum ohne weiteres reproduzierbar eingestellt werden können«,

Bei der dargestellten Ausführungsform, bei der der Polygonspiegel 1 auf die Justier-Zwischenscheibe 13 niedergepreßt wird, kommt es auf die durch die Justier-Zwisehenscheibe selbst aufgebrachte elastische Kraft für die Erzielung der Selbsthemmung nicht mehr so wesentlich an. Jedenfalls kommen als Material für Justier-Zwischenscheibe härtbare und nicht härtbare Metalle, aber auch Kunststoff in Erage.

Ersichtlich ist die erfindungsgemäßg Justier-Zwischenscheibe nicht nur höchst effizient, sondern auch konstruktiv sehr einfach und damit billig herstellbar.

Claims (7)

Ansprüche

1. Justier-Zwischenscheibe als Unterbau für ein Instrument oder ein Werkzeug, das im rechten Winkel zur Längsachse einer Welle auszurichten ist, auf der es sitzt, bestehend aus zwei Teilscheiben, von denen eine auf der Welle oder einem Wellenteller und die andere am Instrument oder Werkzeug befestigbar ist und die durch einander in den Teilscheiben gegenüberliegende, zueinander ein Keilprofil bildende Bahnen, in denen Spreizkörper laufen, welche durch Schraubspindeln entlang den Bahnen bewegber sind, hinsichtlich des gegenseitigen Neigungswinkels feinjustierbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilscheiben (14,15) einstückig auf einer gemeinsamen Nabe (16) sitzend ausgebildet sind und die Justier-Zwischenscheibe (13) zur Justierung in sich elastisch verformbar ist.

2. Justier-Zwischenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Schraubspindeln (26) mit die Achse der Justier-Zwischenscheibe (13) schneidenden

Achsen in gleichen gegenseitigen Winkelabständen zwischen die beiden Teilscheiben (14,15) der Justier-Zwischenscheibe eingreifen.

3. Justier-Zwischensc&eibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubspindeln (26) in radiale Gewindebohrungen (27) in der Nabe (16) einge- - schraubt sind und als Spreizkörper konische Schraubenkopf e heben, die in den beiderseitigen,halbkonischen Bahnen (30,31) in den einander zugewandten Pläehen der Teilscheiben (14,15) um ihre eigene Achse verdrehbar und dedurch in Kadi8lrichtung der Justier-Zwischenscheibe verstellbar gleiten und an ihrer Eückenfläche

Angriffspunkte (3⁴O für ein Drehwerkzeug aufweisen.

M

4. Justier-Zwischenscheibe nach Anspruch 1 oder 2, ds-

durch gekennzeichnet, daß die Schraubspindeln (26) in radiale Gewindebohrungen (27) in der Nabe (16) eingeschraubt sind und mit ihren Schraubenkopfen (28), die an ihrer fiückenflache Angriffspunkte (34) für ein Dreh-

S werkzeug aufweisen, an konischen Spreizkörpern (29) an-

greifen, die in den beiderseitigen,helbkonischen Bahnen

! (30,31) in den einander zugewandten Flächen der Teil-

scheiben (14,15) in Radialrichtung der Justier-Zwi-

) schenscheibe (13) verstellbar gleiten·

5· Justier-Zwischenscheibe nach Anspruch 3 oder 4_t de- \ durch gekennzeichnet, daß die Schraubenköpfe und/oder

gegebenenfalls die konischen Spreizkörper (29) an ihrer Eückenfläche weiterhin eine Winkelskala (32,33) tragen.

6. Justier-Zwischenscheibe nach einem der Ansprüche 1 '■■ bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Teilscheiben

(14,15) und die Nabe (16) aus Duraluminium und die Köpfe (28) der Schraubspindeln (26) sowie gegebenenfalls die konischen Spreizkörper (29) aus Messing bestehen«

7. Justier-Zwischenscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die zum Aufsetzen des Instruments oder Werkzeugs bestimmte Teilscheibe (14·) die Form eines flachen Bechers hat, auf dessen Hand-Stirnfläche das Instrument oder Werkzeug aufsetzbar ist.

•8. Justier-Zwischenscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Welle (2) oder dem Wellenteller (3) zu befestigende Teilscheibe (15) für diese Befestigung Schraublöcher (35) aufweist und daß die Nabe (16) eine Axialbohrung (22) aufweist, deren Durchmesser den Durchtritt eines Befestigungsbolzens (4,8) mit Spiel zur Befestigung des Instruments oder Werkzeugs an der Welle oder am Wellenteller erlaubt.