DE2158588C3 - Bausatz zum Aufbau eines Gestells für Labor- und Experimentiergeräte und zusätzlicher optischer Elemente - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bausatz zum Aufbau eines Gestells für Labor- und Experimentiergeräte und zusätzlicher optischer Elemente, bestehend aus Stangen und Verbindungselementen, die zwischen die Stangen einsetzbar sind und zusammenschraubbare Klemmschalenhälften zur Bildung von Einsteckkanälen aufweisen, sowie auf den Stangen verstellbar befestigte Aufnahmeelemente für die Arbeitsgeräte.

Aus der CH-PS 4 65 328 ist eine Verbindungsvorrichtung zum gegenseitigen Verbinden von mindestens zwei ein Traggestell bildenden Trag- und Führungsstangen bekannt, die zusammenschraubbare Klemmschalenhälften zur Bildung von Einsteckkanälen aufweist. Weiterhin enthält die Vorrichtung Stangen und Aufnahmeelemente für die Arbeitsgeräte. Durch die Stangen werden Parallel- bzw. Mehrfachführungen für die Aufnahmeelemente gebildet, so daß die Genauigkeit der Einstellbarkeit der Teile von der Genauigkeit der Bearbeitung der Führungsstangen und der korrespondierenden Teile abhängig ist.

Es ist ferner in der optischen Industrie ganz allgemein bekannt, Führungsstangen, auf denen eine Verstellung bzw. Verschiebung der Aufnahmeelemente durchgeführt werden soll, einer toleranzmä'ügen Präzisionsbearbeitung zu unterwerfen, wobei diese Bearbeitung um so genauer sein muß, je höhere Anforderungen an das Gerät gestellt werden. Zusätzlich sind genauestens bearbeitete Aufnahmeelemente bekannt, die die eigentlichen Träger der optischen Arbeitsgeräte sind. Diese Aufnahmeelemente sind justierbar ausgebildet und bilden eine Einrichtung zum Kippen und Achsverschieben der optischen Elemente. So zeigt beispielsweise die DT-PS 9 11 549 eine Dreipunktlagerung bei einem Aufnahmeelement.

Es sind ferner Stangen und zusammenschraubbare Klemmschalenhälften bekannt, die keiner toleranzmäßigen Präzisionsbesarbeitung unterworfen werden und die auf anderen Gebieten angewendet werden (DT-Gbm 18 50 849 und 18 71 434).

In der optischen Fachwelt bestand das Vorurteil, daß ein präziser optischer Aufbau nur mit einem System durchgeführt werden könne, welches präzis bearbeitete Führungsstangen und präzis bearbeitete Aufnahmeelemente aufweist. Man war der Ansicht, daß beispielsweise die Führungsstangen um so präziser bearbeitet werden müssen, je größer die Anforderungen des Anwendungsfalles sind. Demgemäß zeigt sich eine Entwicklungsrichtung in der optischen Industrie, die zu immer genauerer Bearbeitung der Führungsstangen sowie der Aufnahrneelemente führte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bausatz der eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen, der trotz einfacherer Herstellung eine Anwendung für Gestellaufbauten für höchste Genauigkeit gestattet. Darüber hinaus soll der Bausatz aber auch geeignet sein, einfache physikalisch-chemische Arbeitsgeräte aufzunehmen, die in den meisten Fällen zwar einen standsicheren Aufbau, aber keine Präzisionsbearbeitung der Elemente erfordern.

Der erfindungsgemäße Bausatz kennzeichnet sich dadurch, daß die Aufnahmeelemente mit je einer an sich bekannten justierbaren Aufnahmeeinrichtung zum Kippen und Achsverschieben der optischen Elemente bei auf den Stangen befestigten Aufnahmeelementen versehen sind und sowohl die Stangen als auch die Aufnahmeclemeiste sowie die Verbindungselemente ohne Präzisionsbearbciiung hergestellte Bauteile sind.

Der Erfindungsgegenstand bringt gegenüber dem Stand der Technik eine Reihe von Vorteilen mit sich. Der Bausatz ist zum Aufbau von Versuchsanordnungen höchster und weniger hoher Genauigkeit gleichermaßen geeignet. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Stangen beispielsweise aus gezogenem Material bestehen können, welches ohne irgendwelche Nacharbeit eingesetzt wird. Die zusammenschraubbaren Klemmschalenhälften der Verbindungselemente und der Aufnahmeelemente erfordern ebenfalls keine hohe Genauigkeit, da sie nur Verbindungsfunktionen auszuüben haben. Die gesamte Justierung ist in die Aufnahmeelemente allein verlegt, so daß es lediglich erforderlich ist, noch diese Elemente mit der erforderlichen Präzision herzustellen. Die Erfindung geht damit von einer strikten Trennung der Verbindungs- und Tragefunktion einerseits und der Justierfunktion aus, so daß nur noch die Justiereinrichtung an den Aufnahmeelementen mit der erforderlichen Präzision hergestellt werden müssen. Die übrigen Elemente können einfach bearbeitet sein. Dies ist -reibst für höchste optische Ansprüche ungefährlich. Jedr neue Versuchseinstellung erfordert eine neue Verstellung, beispielsweise der Aufnahme- und der Verbindungselemente, so daß dann lediglich eine neue Justierung durchzuführen ist. Diese neue Justierung ist aber auch gerade in den Fällen erforderlich, in denen höchste Genauigkeit verlangt wird und die höchste bisher mögliche Präzision in der Bearbeitung, beispielsweise der Stangen, für die optisch erforderliche Genauigkeit nicht mehr ausreicht. Andererseits können derartige hochwertige Bausätze sinnvoHerweise nicht für einfache physikalische Aufbauten verwendet werden.

Der Erfindungsgegenstand ist an Hand eines Ausführungsbeispieles dargestellt und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung der wesentlichsten Elemente der Vorrichtung,

F i g. 2 ein Aufnahmeelement in Draufsicht,

F i g. 3 ein weiteres Aufnahmeelement in abgewandelter Form,

F i g. 4 ein Verbindungselement zur Bildung von Eckverbindungen,

F i g. 5 eine Seitenansicht des Verbindungselementes

gemäß F i g. 4,

F i g. 6 ein Verbindungselement.

F i g. 7 ein weiteres Verbindungselement,

F i g. 8 ein weiteres Vcrbindui ^selemeni,

F i g. 9 ein Verbindungselement zur Bildung von Eckverbindungen,

Fig. 10 ein Aufnahmeelement in spezieller Ausbildung und

Fig : 1 eine Draufsicht auf das Aufnahmeelement.

Die Vorrichtung weist in ihren wesentlichsten Teilen Stangen 1. Verbindungselemente 2 und Aufnahmeelemente 3 auf. wie sie in F i g. 1 schematisiert dargestellt sind. Die Stangen I bestehen aus gezogenem Material in roher Form. Eine genaue Bearbeitung dieser Stangen 1 ist nicht erforderlich. Verbindungselemente 2 und Aufnahmeelemente 3 weisen zusammenschraubbare Klernmschalenhälften 4 auf, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als Bohrungen ausgebildet sind. Wie ersichtlich, sind die Klemmschalenhälften 4 geteilt, damit die Einzelteile der Verbindungselemente 2 sowie der Aufnahmeelemente 3 um die Stangen 1 herumgeführt werden können, ohne daß ein Einschieben der Verbindungselemente 2 oder der Aufnahmeelemente 3 in die Stangen notwendig ist.

Die Verbindungselemente 2 und die Aufnahmeelemonte 3 sind mit Klemmitteln 5 versehen, die, wie später dargestellt, durch entsprechende, mit Gewinde versehene Bohrungen, in Verbindung mit entsprechenden Schrauben realisiert werden. Erwähnenswert ist, daß diese Klemmmittel in Verbindung mit den Verbindungselementen 2 und den Aufnahmeelememen 3 an den Stangen 1 ganzflächig arbeiten. Eine punktweise Beanspruchung, wie dies beispielsweise bei Feststellschrauben der Fall ist, wird vermieden.

Wie ersichtlich, baut die in F i g. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung auf einem quadratischen System auf. Es ist ebensogut möglich, hierfür ein Dreieck- oder ein Sechseck-System zugrunde zu legen und den Erfindungsgedanken hieran anzuwenden.

In den F i g. 2 und 3 sind zwei Ausführungsformen des Aufnahmeelementes 3 bzw. 3' dargestellt. Die Aufnahmeelemente 3, 3' bestehen aus einer Platte, die die Tiefe eines Verbindungselementes aufweist. Diese Platte besitzt in quadratischer Verteilung die Klemmschalenhälften 4, die jeweils geteilt ausgebildet sind, so daß das Aufnahmeelement 3 zwei Brücken 6 besitzt, die ihm zugeordnet sind. Sämtliche Elemente, also auch die Klemmschalenhälften 4 und die Brücken 6, sind mit einer vergleichsweise relativ niedrigen Genauigkeit gefertigt, weil diese Elemente ausschließlich zum Klemmen, d. h. für den eigentlichen Gerüstaufbau, nicht dagegen zum Justieren etwaiger optischer Elemente herangezogen werden. Die Klemmschalenhälften 4 weisen einen bestimmten, definierten Mittenabstand, beispielsweise 2a, auf, der beispielsweise 100 mm betragen kann. Die an den Aufnahmeelementen 3, 3' vorgesehenen Klemmittel 5 in Form von Bohrungen und Gewindelöchern weisen vorzugsweise die Anordnung auf, wie sie in den Figuren dargestellt ist. Je eine mit Gewinde versehene Bohrung befindet sich in der Symmetrieachse, während zwei zusätzlich vorhandene Bohrungen jeweils um das Maß b gegeneinander symmetrisch versetzt angeordnet sind. Das Maß b kann beispielsweise 50 mm betragen.

Die Aufnahmeelemente 3, 3' besitzen zentrisch in ihrer Mitte eine Aufnahmeeinrichtung, die mindestens eine Dreipunktauflagerung 7 in Verbindung mit einer Ausnehmung 8 umfaßt. Die Aufnahmeeinrichtung 7, 8 dient z. B. zum Einsatz optischer Elemente, wie Linsen. Filter od. dgl. am Aufnahmeelement 3 bzw. 3'. Das Aufnahmeelement 3 wird in der in F i g. 1 gezeigten Weise mit den Stangen ί verbunden, wobei auch eine nachträgliche Zwischenmontage in einem Aufbaugerüst möglich ist. Je nach der Entfernung zu dem benachbarten Aufnahmeelement 3 bzw. einem Verbindungselement 2 ist es lediglich erforderlich, die Klemmittel 5 um einen geringen Betrag zu lösen, damit das Aufnahmeelement 3 zwischen vier Stangen 1 eingeschwenkt werden kann. Ein geringfügiges Auseinanderbiegen der Stangen 1 schadet nicht- Auf jeden Fall müssen Nachbarelemente 3 nicht vollständig aus der Vorrichtung herausgenommen werden. Soll dagegen ein Aufbiegen der Stangen 1 nicht in Kauf genommen werden oder ist dies beispielsweise aus irgendwelchen Gründen auch nicht möglich, so findet vorzugsweise das Aufnahmeelement 3' Verwendung, welches infolge seiner abgeschrägten Ecken ein Einschwenken in ein aus mehreren Stangen 1 gebildetes Rasterfeld ohne weiteres ermöglicht. In jedem Falle ist die Aufnahmeeinrichtung 7, 8 am Aufnahmeelement 3, 3' im Zentrum des Rasterfeldes angeordnet, so daß ein Grobjustierung gegeben ist. Zur eigentlichen (genauen) Justierung dient dann die Dreipunktauflagerung 7 zum Kippen bzw. eine weitere, nicht dargestellte Dreipunktauflagcrung zum Achsverschieben der optischen Elemente. Das Wesen der Aufnahmeelemente 3, 3' besteht darin, daß die Klemmung für den Gerüstaufbau von der Justierung etwaiger optischer Elemente getrennt ist. Dies vereinfacht die Herstellung der Aufnahmeelemente 3, 3' ganz wesentlich. Im übrigen aber kann mit Hilfe der relativ einfach und billig herzustellenden Elemente ein Versuchsaufbau geschaffen werden, wie er bei höchsten Ansprüchen in der Optik notwendig ist.

Die F i g. 4 und 5 zeigen ein spezielles Verbindungselement 9 zur Bildung von Eckverbindungen. Das Verbindungselement 9 besteht beispielsweise aus zwei kreisförmig begrenzten Platten, die in der gemeinsamen Mittelebene 10 geteilt sind. Es sind zwei sich schneidende Klemmschalenhälften 4' vorgesehen. Zur Verbindung der beiden Teile des Verbindungsclemcntes 9 dienen die Klemmittel 5. Wie ersichtlich, gestatten diese Verbindungselemente 9 nicht nur den Anbau einer rechtwinkligen, sondern auch einer spitz- oder stumpfwinkligen Eckverbindung, indem beispielsweise zwei Verbindungselemente 9 hintereinander eingesetzt werden.

F i g. 6 zeigt ein Verbindungselement 2'. Dieses Verbindungselement 2' besitzt zwei Klemmschalenhälften 4, symmetrisch zu der gemeinsamen Mittelebcne. Die Durchbrechungen der Klemmschalcnhälften 4 weisen hier einen Abstand a auf, während die Durchbrechungen der Klemmschalenhälflen 4 des Vcrbindungselementes 2 in F i g. 1 einer. Abstand 2a voneinander aufweisen. Das Verbindungselement 2' gestattet den Weiterbau auf der Hälfte der Distanz der in F i g. I gezeigten Stangen 1. Damit ist insbesondere die Möglichkeil gegeben, den zentralen Strahlengang in dem Raster feldaufbau zu erreichen.

F i g. 7 zeigt ein Verbindungselement 2", welches ins gesamt drei Durchbrechungen an den Klemmschalenhälften 4 aufweist, die einmal einen Abstand .·) und zum anderen einen Abstand 2a miteinander bilden. Auch hieraus ergeben sich verschiedene Möglichkeiten des Gerüstaufbaus. F i g. 8 zeigt das Verbindungselement 2, bei dem der Abstand der Durchbrechungen 2a beträgt. In den dargestellten Vcrbindungselementen sind die

Klcmmittcl 5 in sinnvoller Weise angeordnet. Hierbei ist der Abstand b beachtlich, der mit dem Abstand b an den Aufnahnieelemenlcn 3, 3' übereinstimmt. Für die Klemmzwecke des Vcrbindungsclementcs werden die beiden symmetrisch verteilten Bohrungen benutzt. Die frei bleibende Bohrung dient dem Weiterbau der Versuchsanordnung. Beispielsweise kann mit dem in F i g. 9 dargestellten Verbindungselement 11 unter Einsat/ zweier Aufnahmeelementc 3 eine Eckverbindung geschaffen werden. Hierbei werden die Aufnahmeelemente 3 im Winkel von 90° zueinander angeordnet. Die Verschraubung mit dem einen Aufnahmcclemcni geschieht über die zentrale Bohrung, während die Verbindung zum anderen Aufnahmeelcment durch die beiden symmetrisch angeordneten Bohrungen erfolgt.

Die Fig. 10 und 11 zeigen schließlich ein Aufnah-

meclement 3", welches eine Klemmschalcnhälfte 4 ir Verbindung mit Klcmmittcln 5 aufweist. Im Abstand ; von der Durchbrechung der Klcmmschalenhälften ^L versetzt befindet sich eine um 90° gedrehte Bohrung Y. zur Aufnahme eines an vorhandenen optischen Eic mcnlcn angebrachten Stiftes. Dieser Stift wird mit HiI fe einer in den Gewindegang 13 einselzbarcn Feslstell schraube an den Kanten der Nut 14 festgeklemmt. Da: Verbindungselement 3" gestattet somit die Verwcn dung von bekannten optischen Elementen, die mit Stif ten ausgerüstet sind, innerhalb der vorliegenden Vor richtung. Der Abstand ;i der Bohrung 12 von dci Durchbrechung der Klcmmschalenhälften 4 ermöglich die zenirische Anordnung eines optischen Elementes ii dem aufgezeigten Rastcrfeld.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Bausatz zum Aufbau eines Gestells für Labor- und Experimentiergeräte und zusätzlicher optischer Elemente, bestehend aus Stangen und Verbindungselementen, die zwischen die Stangen einsetzbar sind und zusammenschraubbare Klemmschalenhälften zur Bildung von Einsteckkanälen aufweisen, sowie auf den Stangen verstellbar befestigte Aufnahneelemente für die Arbeitsgeräte, dadurch gekennzeichnet, daß

   a) die Aufnahmeelemente (3, 3') mit je einer an sich bekannten justierbaren Aufnahmeeinrichtung (7, 8) zum Kippen und Achsverschieben der optischen Elemente bei auf den Stangen (1) befestigten Aufnahmeelementen versehen sind und

   b) sowohl die Stangen als auch die Aufnahmeelemente sowie die Verbindungselemente (2, 2', 2") ohne Präzisionsbearbeitung hergestellte Bauteile sind.