DE102005023921B3 - Spielfrei einstellbare Geradführung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Objektivverstelleinrichtung mit einem feststehenden Gehäuse, einem Verstellring mit Innengewinde und einem in axialer Richtung geradegeführten, die optischen Wirkelemente tragenden Tubus mit Außengewinde, wobei der Verstellring im Gehäuse drehbar gelagert ist, und der Tubus mindestens eine achsparallele Ausnehmung mit zueinander parallelen Gleitflächen aufweist, in die ein mit dem Gehäuse verbundenes Führungselement eingreift, beschrieben, bei der das Führungselement als Lasche mit einem in der Breite an die Ausnehmung angepassten Gleitkopf ausgebildet ist, der mit einem in radialer Richtung verlaufenden Schlitz einstellbarer Schlitzbreite versehen ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Objektivverstelleinrichtung mit einem feststehenden Gehäuse, einem Verstellring mit Innengewinde und einem in axialer Richtung geradgeführten, die optischen Wirkelemente tragenden Tubus mit Außengewinde, wobei der Verstellring im Gehäuse drehbar gelagert ist, und der Tubus mindestens eine achsparallele Ausnehmung mit zueinander parallelen Gleitflächen aufweist, in die ein mit dem Gehäuse verbundenes Führungselement eingreift.
• Solche Objektivverstelleinrichtungen werden zur Fokussierung von fotografischen Objektiven verwendet. Es ist bekannt, dazu das Fokussierglied in axialer Richtung entlang der optischen Achse des Objektivs zu verschieben. Bei der Verschiebung sollen vorzugsweise Drehungen der Linsenglieder vermieden werden, um Einflüsse von eventuell vorhandenen Zentrierfehlern auszuschließen. Die Drehbewegung eines Fokussierrings wird über ein Gewinde mit definierter Steigung und eine parallel zur optischen Achse verlaufende verdrehgesicherte Geradführung in eine präzise Axialbewegung umgesetzt. Die axiale Bewegung der Fokussieroptik muss bei hohen optischen Genauigkeitsanforderungen frei von radialem Spiel sein. Aus diesem Grund, aber auch um große Steigungen und damit einen großen Axialhub realisieren zu können, ist das Gewinde als Schneckengewinde ausgeführt. Damit es bei dem zwangsgeführten Tubus dieses Schneckengewindes zu keiner Überbestimmung kommt, die in einer Schwergängigkeit der Axialbewegung resultieren würde, muss die Geradführung exakt achsparallel verlaufen. Die Spielfreiheit des Führungselements muss ebenfalls gewährleistet sein.
• Aus DE 198 04 472 C1 ist eine spielfreie Geradführung in einer zylindrischen Fassung bekannt, bei der die parallel zur optischen Achse verlaufende ortsfeste Führungsbahn einseitig eine durch eine Wellenfeder federnd gelagerte Anschlagleiste als Lauffläche für das zylinderförmige Führungselement aufweist. Das massiv als einschraubbarer Zylinderstift ausgebildete Führungselement läuft aufgrund des durch die Wellenfeder nur auf eine Seite wirkenden Drucks während der axialen Verschiebebewegung unter ständiger einseitiger Belastung entlang der Führungsbahn. Im Laufe der Zeit verändert sich die auf den Zylinderstift wirkende Vorspannung durch Abnutzung der Führungsbahn und Ermüdung der Wellenfeder, was sich negativ auf die Spielfreiheit auswirkt.
• Aus DD 274 287 A1 ist eine Geradführung bekannt, die aus einem gebogenen Führungsteil besteht, welches in eine parallel zur optischen Achse verlaufende Führungsnut eingreift und mittels zweier Schrauben am Fassungskörper verankert ist. Bei dieser Geradführung muss das Führungsteil im Bereich seiner achsparallelen Ausdehnung genau auf die Breite der Führungsnut eingepasst sein, um Umkehrspiel und Ungenauigkeiten bei der Fokussierung zu vermeiden. An die Parallelität des Führungsteils zur Führungsnut und zur optischen Achse sind sehr hohe Anforderungen zu stellen, um Verwindungsspannungen und einen ungleichmäßigen Lauf des die optischen Wirkglieder tragenden Tubus über den vorgesehenen Axialhub zu vermeiden.
• Der Erfindung lag daher die Aufgabe zu Grunde, eine Objektivverstelleinrichtung mit einer spielfrei einstellbaren Geradführung zu schaffen, die während der Fertigung einfach justiert werden kann, eine Überbestimmung der aufeinander abzustimmenden Bauelemente verhindert, eine über die Lebensdauer gleich bleibende Leichtgängigkeit aufweist und lediglich einer minimalen Abnutzung unterliegt.
• Diese Aufgabe wird bei einer Objektivverstelleinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Das Führungselement ist als Lasche mit einem in der Breite an die Ausnehmung angepassten Gleitkopf ausgebildet, der mit einem in radialer Richtung verlaufenden Schlitz einstellbarer Schlitzbreite versehen ist. Auf diese Weise kann auf eine passgenaue Fertigung des Führungselements und ein aufwändiges Einschleifen auf die Breite der achsparallelen Ausnehmung verzichtet werden. Die Schlitzbreite wird am Ende des Zusammenbaus der Objektivverstelleinrichtung optimal auf die Breite der Ausnehmung eingestellt.
• Die Lasche ist zur gleichmäßigen Anlage an die parallelen Gleitflächen der achsparallelen Ausnehmung zungenförmig und mit einem im Querschnitt verstärkten Gleitkopf ausgebildet.
• Zur verbesserten und leichtgängigen Einstellbarkeit der Schlitzbreite verläuft der Schlitz durch den Gleitkopf hindurch bis in den Laschenbereich.
• Der im Gleitkopf verlaufende Schlitz ist zur Einstellung der Schlitzbreite in einem ersten in axialer Richtung verlaufenden Abschnitt mit einem Gewinde versehen und in einem anschließenden zweiten Abschnitt ist eine keilförmige Spreizfläche vorgesehen. In das Gewinde ist eine Madenschraube mit konischer Spitze einstellbar eingesetzt, die in vorteilhafter Weise während der Montage durch vorsichtiges Eindrehen gegen die keilförmige Spreizfläche gedrückt wird, bis der Schlitz soweit geöffnet ist, dass das Führungselement spielfrei in der Ausnehmung gerade geführt ist. Durch ein- oder mehrmaliges Hin- und Herbewegen des Führungselements in der Geradführung kann die Spielfreiheit überprüft werden und abschließend die Madenschraube mit Sicherungslack in ihrer eingeschraubten Position fixiert werden. Alternativ kann die Madenschraube mit einem definierten Drehmoment gegen die keilförmige Spreizfläche gedrückt werden. Auf diese Weise ist es möglich, einen optimalen Wert zwischen Spielfreiheit einerseits und Reibungskraft durch den Anpressdruck der Gleitkopfseiten gegen die parallelen Gleitflächen der achsparallelen Ausnehmung andererseits einzustellen.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in der Lasche parallel zum einstellbaren Schlitz ein weiterer Schlitz vorgesehen. Die diesem weiteren Schlitz zugeordnete Seite des Gleitkopfes wirkt nachgiebig bzw. leicht federnd, um eventuelle Unebenheiten der parallelen Gleitfläche ausgleichen zu können.
• Damit die Lasche in einem separaten Arbeitsgang gefertigt werden kann und einzeln, ohne das Gehäuse demontieren zu müssen, im Servicefall getauscht werden kann, ist sie mit ihrem nicht geschlitzten Teil am Gehäuse angeschraubt. Selbstverständlich sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen die Lasche an Teilen des Gehäuses angeformt ist, um die Fertigung zu rationalisieren.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist im Tubus eine der ersten Ausnehmung diametral gegenüberliegende zweite Ausnehmung vorgesehen, in die ein weiteres mit dem Gehäuse fest verbundenes, aus elastischem Kunststoff gefertigtes Führungselement eingreift. Dieses elastische Führungselement ist ebenfalls in axialer Richtung geschlitzt und weist gegenüber der Breite der Ausnehmung ein Übermaß auf, das geringer als die Schlitzbreite ist. Auf diese Weise kann einerseits eine Vorspannung erzeugt werden, unter der das Führungselement federnd in der Ausnehmung geradgeführt ist und andererseits können beide durch den axialen Schlitz erzeugten Teile des Führungselements für sich, eventuelle Unebenheiten der Gleitflächen oder Schwankungen in der Breite der Ausnehmung ausgleichen. Eine Überbestimmung im bewegten Tubus wird sicher vermieden. Fertigungsungenauigkeiten sind besser tolerierbar.
• Bessere Führungseigenschaften des weiteren Führungselements werden erzielt, wenn das Führungselement als zungenförmige Lasche mit einem im Querschnitt verstärkten Gleitkopf ausgebildet ist. Bei der Werkstoffwahl hat sich Polyoxymethylen (POM) als besonders vorteilhaft herausgestellt, da die selbstschmierende Eigenschaft zusätzliche Schmierstoffe überflüssig macht.
• In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform verläuft der Schlitz in dem elastischen Führungselement durch den Gleitkopf hindurch in den Laschenbereich. Durch diese Maßnahme wird die Federwirkung verbessert.
• Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Objektivverstelleinrichtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, dabei zeigen:
• 1 eine Frontansicht mit Schnittdarstellungen im Bereich von Führungselementen,
• 2 eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A aus 1,
• 3 eine vergrößerte Darstellung eines einstellbaren Führungselements ohne Madenschraube und
• 4 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Führungselements mit weiterem federnden Schlitzelement.
• In 1 ist eine Objektivverstelleinrichtung 1 mit feststehendem Gehäuse 2 in einer Frontansicht dargestellt. Ein einstellbares Führungselement 3 ist als Lasche ausgebildet und mit Schrauben 4 am Gehäuse 2 befestigt. Das Führungselement 3 greift mit einem in der Breite an eine erste achsparallele Ausnehmung 5 angepassten Gleitkopf 6 in die Ausnehmung 5 eines Tubus 19 ein. Der Gleitkopf 6 liegt seitlich an Gleitflächen 7, 7' der Ausnehmung 5 an und ist mit einem in radialer Richtung bis in den Laschenbereich verlaufenden Schlitz 8 einstellbarer Schlitzbreite versehen. Die Einstellung der Schlitzbreite erfolgt über eine Madenschraube 9.
• Diametral gegenüberliegend ist ein elastisches Führungselement 10 dargestellt, welches in eine achsparallele zweite Ausnehmung 11 im Tubus 19 eingreift und mit zwei Schrauben 12 am Gehäuse 2 befestigt ist. Die Breite des zweiten Führungselements 10 weist gegenüber der Breite der zweiten Ausnehmung 11 ein Übermaß auf, das geringer ist als die Schlitzbreite eines in radialer Richtung verlaufenden Federungsschlitzes 13 im Führungselement 10. Auf diese Weise liegt der Kopfbereich 14 des elastischen Führungselements 10 unter Federspannung in der zweiten Ausnehmung 11.
• Im Gehäuse 2 ist ein Verstellring 15 drehbar um die optische Achse 16 gelagert. Die Funktionsweise des Verstellrings 15 ist 2 zu entnehmen.
• Die in 2 dargestellte Schnittdarstellung entlang der Linie A-A aus 1 zeigt das feststehende Gehäuse 2, welches mit einem schematisch dargestellten Bajonett 25 an eine nicht weiter dargestellte Kamera anrenkbar ist. Im Gehäuse 2 ist der Verstellring 15 drehbar gelagert eingesetzt und weist ein Innengewinde 17 auf. Das Innengewinde 17 ist als Schneckengewinde ausgeführt und bildet zusammen mit dem Außengewinde 18 des Tubus 19 einen so genannten Schneckengang. Die Steigung des Schneckenganges ist dabei angepasst an den geforderten Fokussierweg und umso größer, je größer der pro Drehbewegung zurückzulegende Fokussierweg (Axialhub) sein soll. Sobald der Verstellring 15 in Drehbewegung versetzt wird, kann sich der Tubus 19, welcher einen nicht weiter dargestellten Objektivkopf trägt, aufgrund des am Gehäuse 2 ortsfesten und in die achsparallele Ausnehmung 5 eingreifenden Führungselements 3 nur in axialer Richtung bewegen. Der verstärkt ausgebildete Gleitkopf 6 liegt seitlich an der Gleitfläche 7 an und muss die durch die Drehbewegung des Verstellrings 15 erzeugte und zunächst über den Schneckengang 17, 18 auf den Tubus 19 und damit die Gleitflächen 7, 7' der achsparallelen Ausnehmung 5 gegen das Führungselement 3 hervorgerufene Kraft in eine axiale Verschiebung des Tubus 19 umsetzen. Um Schwergängigkeiten oder gar dauerhafte Beschädigungen am Führungselement 3 zu vermeiden, muss der Querschnitt des Gleitkopfes 6 in axialer Richtung deshalb zur Aufnahme, bzw. Umsetzung dieser Kraft umso größer sein, je größer die Steigung des Schneckengangs 17, 18 ist. Der verstärkt ausgebildete Gleitkopf 6 ist in einem ersten in axialer Richtung verlaufenden Abschnitt mit einem Gewinde 20 versehen und in einem anschließenden zweiten Abschnitt ist eine keilförmige Spreizfläche 21 vorgesehen. Die Madenschraube 9 ist in das Gewinde 20 einstellbar eingesetzt und weist im Bereich der Spreizfläche 21 eine konische Spitze 22 auf.
• Zur Verdeutlichung zeigt 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines einstellbaren Führungselements 3. Das Gewinde 20 ist in dem ersten in axialer Richtung verlaufenden Abschnitt des Gleitkopfes 6 ohne Madenschraube dargestellt. Die keilförmige Spreizfläche 21 befindet sich im zweiten daran anschließenden Abschnitt.
• 4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Führungselements 23 mit einem Schlitz einstellbarer Schlitzbreite 8, dessen Ausgestaltung dem oben beschriebenen entspricht und einem parallel dazu verlaufenden zweiten Schlitz 24. Durch diese Maßnahme ist das Führungselement 23 in der Lage, Ungenauigkeiten in der Parallelität achsparalleler Gleitflächen federnd auszugleichen.

1

Objektivverstelleinrichtung

2

Gehäuse

3

einstellbares Führungselement

4

Schrauben zur Befestigung des einstellbaren Führungselements

5

erste achsparallele Ausnehmung

6

Gleitkopf

7, 7'

Gleitflächen

8

Schlitz einstellbarer Schlitzbreite

9

Madenschraube

10

elastisches Führungselement

11

zweite achsparallele Ausnehmung

12

Schrauben zur Befestigung des elastischen Führungselements

13

Federungsschlitz

14

Kopfbereich des elastischen Führungselements

15

Verstellring

16

optische Achse

17

Innengewinde des Vestellrings

18

Außengewinde des Tubus

19

Tubus

20

Gewinde

21

Spreizfläche

22

konische Spitze

23

alternatives Führungselement

24

zweiter Schlitz

25

Bajonett

Claims (9)

1. Objektivverstelleinrichtung (1) mit einem feststehenden Gehäuse (2), einem Verstellring (15) mit Innengewinde (17) und einem in axialer Richtung geradgeführten, die optischen Wirkelemente tragenden Tubus (19) mit Außengewinde (18), wobei der Verstellring (15) im Gehäuse (2) drehbar gelagert ist, und der Tubus (19) mindestens eine achsparallele Ausnehmung (5) mit zueinander parallelen Gleitflächen (7, 7') aufweist, in die ein mit dem Gehäuse (2) verbundenes Führungselement (3) eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (3) als Lasche mit einem in der Breite an die Ausnehmung (5) angepassten Gleitkopf (6) ausgebildet ist, der mit einem in radialer Richtung verlaufenden Schlitz einstellbarer Schlitzbreite (8) versehen ist.
2. Objektivverstelleinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasche zungenförmig, mit einem im Querschnitt verstärkten Gleitkopf (6) ausgebildet ist.
3. Objektivverstelleinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (8) durch den Gleitkopf (6) hindurch in den Laschenbereich verläuft.
4. Objektivverstelleinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Schlitzbreite der im Gleitkopf (6) verlaufende Schlitz (8) in einem ersten in axialer Richtung verlaufenden Abschnitt mit einem Gewinde (20) versehen ist und in einem anschließenden zweiten Abschnitt eine keilförmige Spreizfläche (21) vorgesehen ist, wobei in das Gewinde (20) eine Madenschraube (9) mit konischer Spitze (22) einstellbar eingesetzt ist.
5. Objektivverstelleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum einstellbaren Schlitz (8) ein weiterer Schlitz (24) in der Lasche vorgesehen ist.
6. Objektivverstelleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasche mit ihrem nicht geschlitzten Teil am Gehäuse (2) angeschraubt ist.
7. Objektivverstelleinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Tubus (19) eine der ersten Ausnehmung (5) diametral gegenüberliegende zweite Ausnehmung (11) vorgesehen ist, in die ein weiteres mit dem Gehäuse fest verbundenes, aus elastischem Kunststoff gefertigtes Führungselement (10) eingreift, das ebenfalls in radialer Richtung geschlitzt (13) ist und gegenüber der Breite der Ausnehmung (11) ein Übermaß aufweist, das geringer als die Schlitzbreite ist.
8. Objektivverstelleinrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (10) als zungenförmige Lasche, mit einem im Querschnitt verstärkten Gleitkopf (14) ausgebildet ist.
9. Objektivverstelleinrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (13) durch den Gleitkopf (14) hindurch in den Laschenbereich verläuft.