DE4118523A1 - Axialsymmetrische fuegeverbindung hoher thermischer belastbarkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine axialsymmetrische Fügeverbindung hoher thermischer Belastbarkeit, insbesondere einer Linse und einer zylindrischen Linsenfassung.

Wenn ein zylindrischer Körper, der in einem Ring eingefaßt ist, sich aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten bei Erwärmung weniger ausdehnt als der Ring, so wird ein vorhandener Spalt zwischen Ring und Zylinder bei Temperaturzunahme größer werden.

Ist der Spalt zwischen dem Ring und dem Zylinder zur Fixierung des Zylinders mit ausgehärtetem Klebstoff ausgefüllt, so wird der Klebstoff bei der Spaltdicken-Änderung gedehnt. Aus derartigen Dehnungen resultieren wiederum Spannungen, die auf den Zylinder und den Ring übertragen werden. Bei dem Zylinder kann es sich beispielsweise um eine optische Linse oder um eine Welle und beim Ring um eine Linsenfassung oder eine Nabe handeln.

Aus der DE-PS 34 37 228 ist eine Fassung für optische Linsen bekannt, bei der die Werkstoffe der vierteiligen Fassung bezüglich ihrer jeweiligen Wärmeausdehnungskoeffizienten derart ausgewählt sind, daß eine lediglich in axialer Richtung der Linse erfolgende Dehnungskompensation resultiert. Radiale Ausdehnungsdifferenzen werden bei dieser bekannten Fassung durch eine dauerelastische Vergußmasse sowie einen elastisch verformten "O"-Ring ausgeglichen. Je nach Steifigkeit dieser Zwischenelemente werden Spannungen durch die elastischen Radialdehnungen verursacht, die eine Anwendung dieser Fassungstechnologie insbesondere für hochwertige spannungsarme bzw. spannungsfreie Mikrooptiken für Polarisationsgeräte ausschließen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fügeverbindung anzugeben, bei der weder konstruktionsbedingte Eigenspannungen noch durch innere oder äußere Einflüsse hervorgerufene Temperaturspannungen auf das zentrale zylindrische Fassungsteil in Radialrichtung (Linse) übertragen werden.

Diese Aufgabe wird bei einer axialsymmetrischen Fügeverbindung der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sowie Anwendungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Darstellung näher erläutert.

Die dargestellte dreiteilige Fügeverbindung besteht aus einem zylindrischen Glasblock ("erstes Fügeteil"), der die Glaslinse 1 verkörpert. Die optische Achse der zu fassenden Linse 1 fällt mit der Achse 4 des gesamten Fassungssystems zusammen. Die zylindrische Fassung 2 ("zweites Fügeteil") umgibt die Linse 1 unter Einhaltung eines zylindrischen Distanzraumes, der von einem Zwischenring 3 ("drittes Fügeteil") ausgefüllt wird. Zwischen der zylindrischen Innenwand 5 des Zwischenringes 3 und der Linse 1 einerseits, sowie zwischen der zylindrischen Außenwand 6 des Zwischenringes 3 und der zylindrischen Innenwand der Fassung 2 andererseits können nicht mit dargestellte Klebschichten vorhanden sein. Die in der Figur gewählte unterschiedliche Schraffur für die drei Fügeteile verdeutlicht deren unterschiedliche Materialauswahl (von außen zur Achse 4 hin): metallischer Werkstoff (Fassung 2) - organischer Werkstoff (Zwischenring 3) - nichtmetallisch-anorganischer Werkstoff (Linse 1).

Für spezielle Konstellationen der Fügeverbindung kann erfindungsgemäß für eine aus optischem Glas bestehende Linse 1 neben der Fassung 2 auch der Zwischenring 3 aus einem metallischen Werkstoff (Metall bzw. Metallegierung) bestehen. Schließlich ist es möglich, bei einer eine Welle und eine Nabe enthaltenden Fügeverbindung auch das "erste Fügeteil", im vorliegend erörterten Fall also die Welle, beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff zu fertigen.

Das als Zwischenring 3 bezeichnete Fügeteil könnte prinzipiell auch aus einer sehr dicken Klebschicht bestehen, was jedoch bei den derzeit verfügbaren Klebstoffen erhebliche fassungstechnische Probleme aufwerfen würde: Durch den Reaktionsschrumpf, der beim Aushärten dieser Klebstoffe - besonders bei dicken Klebschichten - in Erscheinung tritt, werden Eigenspannungen aufgebaut. Die Klebschichtdicke, die der Zwischenringdicke entspräche, müßte mindestens zehnmal dicker sein als diejenige von herkömmlichen Klebschichten. Außerdem würde eine dauerhafte Fixierung der optischen Achse 4 bei dicken Klebschichten aufgrund von Kriech-Erscheinungen, die in der Klebschicht auftreten, nicht gewährleistet sein.

Der nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für den Zwischenring 3 verwendete Werkstoff hat einen größeren linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten α_R als derjenige für den Linsenwerkstoff α_L bzw. den Fassungswerkstoff α_F. Bei der unteren Grenze der zulässigen Einsatztemperatur sollen keine Eigenspannungen in der Linse 1 wirken. Bei Erwärmung vergrößert sich wegen der unterschiedlichen Ausdehnung von Linse 1 und Fassung 2 der Distanzraum für den Zwischenring 3. Der Zwischenring 3 hat - weil dessen Werkstoff einen noch größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten α_R als der Werkstoff der Fassung 2 aufweist - das Bestreben, seinen Außen-Durchmesser stärker zu vergrößern als den Innen-Durchmesser der Fassung 2. Da er hierbei von der Fassung 2 zum Teil behindert wird und der Werkstoff des Zwischenringes 3 nahezu inkompressibel ist, muß er sich zur Achse 4 hin ausdehnen.

Wird nun die Dimensionierung des Zwischenringes 3 exakt auf die Steifigkeit der Fassung 2 und die Wärmeausdehnungskoeffizienten der drei beteiligten Werkstoffe abgestimmt, so kann erreicht werden, daß sich der Innen-Durchmesser 5 des Zwischenringes 3 bei Erwärmung im gleichen Maß wie der Durchmesser der Linse 1 ausdehnt. Wenn sich die Durchmesser von Linse 1 und Zwischenring 3 bei Erwärmung im gleichem Maße ausdehnen, können keine Spannungen in der Linse 1 auftreten. Damit ist das Problem einer spannungsfreien bzw. zumindest spannungsarmen Fassung von Optiken für Polarisationszwecke gelöst.

Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Dimensionierung des Zwischenringes 3 anhand einer eindimensionalen Betrachtungsweise bezüglich der Wärmeausdehnung modellhaft erläutert. Sie führt zu einem einfachen und recht genauen Ansatz zur Festlegung der optimalen Ringdicke, bei der alle Spannungskomponenten im Mittelbereich der Linse (75% des Linsen-Durchmessers) nahezu Null sind, wenn die Poissonsche Querzahl ν des Zwischenringwerkstoffs gleich Null ist. Grundgedanke ist, die Änderung der Ringspaltdicke (="Distanzraum"), die sich bei Erwärmung zwischen der Linse 1 und der Fassung 2 ergibt, durch die Ringdickenänderung ΔR_R gemäß der Gleichung I:

auszugleichen. Dabei bedeuten d_F bzw. d_L den Durchmesser der Fassung 2 bzw. der Linse 1. Wenn die Bedingung, die aus Gleichung I folgt, erfüllt wird, werden die Durchmesser (Innen- und Außen-Durchmesser) des Zwischenringes 3 bei freier Wärmedehnung nicht mit den Durchmessern von der Linse 1 und der Fassung 2 übereinstimmt. Dehnt sich der Zwischenring 3 in der Fassung 2 aus, so treten im Zwischenring 3 Druckspannungen in tangentialer Richtung auf. Aufgrund des mehrachsigen Spannungszustandes wirken deshalb auch geringe radiale Spannungen.

Bei Berücksichtigung einer linearen Wärmeausdehnung kann die Gleichung I zu

umgeformt werden, wobei die verwendeten Symbole folgende Bedeutung haben:

α - Wärmeausdehnungskoeffizient [1/K],
d - Durchmesser,
T - Temperaturänderung [K],
L - Linse,
F - Fassung,
Ra - Zwischenring außen (in der Figur mit der Ziffer 6 bezeichnet),
Ri - Zwischenring innen (in der Figur mit der Ziffer 5 bezeichnet).

Der Linsen-Durchmesser d_L und der Bohrungs-Durchmesser der Fassung d_F müssen mit den Durchmessern des Zwischenringes innen d_Ri und außen d_Ra übereinstimmen, so daß gilt:

d_Ri = d_L (III)

d_Ra = d_F. (IV)

Mit den Gleichungen III und IV läßt sich die Gleichung II umschreiben in:

α_R (d_F - d_L) = d_Fα_F - d_Lα_L. (v)

Ist der Linsen-Durchmesser d_L vorgegeben, so berechnet sich der Bohrungs-Durchmesser d_F der Fassung 2 aus der nach d_F umgestellten Gleichung V aus:

Somit kann eine Verhältniszahl V

definiert werden, mit welcher der Bohrungs-Durchmesser d_F der Fassung 2 bzw. die Ringdicke des Zwischenringes 3 für eine vorgegebene Werkstoffkombination ermittelt werden können.

Für ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sei angenommen, daß der Ausdehnungskoeffizient α_L der Linse 1 kleiner als der derjenige der Fassung 2 sei, so daß gilt:

α_L < α_F.

Hieraus resultiert die Bedingung, daß der Ausdehnungskoeffizient α_R des Zwischenringes 3 größer als derjenige der Fassung 2 und derjenige der Linse 1 sein muß:

α_R < α_F < α_L.

Ansonsten ergäbe sich aus der Gleichung VII eine Verhältniszahl V<1. Ein V-Wert von kleiner als 1 ist jedoch nicht möglich, da V das Verhältnis von Außen- zu Inen-Durchmesser des Zwischenringes 3 angibt und der Außen-Durchmesser nicht kleiner als der Innen-Durchmesser sein kann. Das Material des Zwischenringes 3 sollte als bevorzugte Eigenschaft ein möglichst weichelastisches Verhalten zeigen, damit die unterschiedliche Wärmedehnung von Linse 1 und Zwischenring 3, die in Axialrichtung auftritt, keine unzulässig großen Schubspannungen verursacht. Als weichelastisches Material kommt in diesem Zusammenhang z. B. ein Kunststoffzwischenring aus einem Polycarbonat mit dem Warennamen "Makrolon 8020" in Frage, dessen Elastizitätsmodul mit 3900 MPa ca. 20fach kleiner als der eines Glases ist. Aus den genannten Gründen eignen sich insbesondere solche Werkstoffkombinationen, bei denen die Glaslinse 1 in einer Metallfassung 2 und einem Zwischenring 3 aus einem Polymer-Werkstoff (gefüllt oder ungefüllt) eingefaßt wird, da Polymer-Werkstoffe einen wesentlich größeren Ausdehnungskoeffizienten als Metallwerkstoffe aufweisen und weichelastisch sind.

Aus Finite-Element-Berechnungen wurde die empirische Formel abgeleitet, daß für Zwischenringwerkstoffe, welche eine Poissonsche Querzahl ν verschieden von Null aufweisen, die nach Gleichung VII berechnete Verhältniszahl V wie folgt in V′ umgerechnet werden muß:

V′ = V - Vν + ν. (VIII)

Die Materialeigenschaften des ersten Ausführungsbeispiels sind in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführt:

Tabelle 1

Es ist natürlich auch möglich, für besondere Fügeverbindungen, beispielsweise für die Fassung eines Glasfaserbündels, einen (oder mehrere) Zwischenring(e) aus Metall vorzusehen. Gleiches gilt auch für Einfassungen optischer Linsen, die in Umgebungsbereichen eingesetzt werden, in denen die Erweichungstemperaturen normaler Kunststoffe überschritten werden.

In Tabelle 2 sind die Materialeigenschaften eines weiteren Ausführungsbeispiels für die erfindungsgemäße Verwendung von spannungsarmen bzw. spannungsfreien Optik-Fassungen für die Polarisationsmikroskopie angegeben:

Tabelle 2

Darüber hinaus kann der Zwischenring 3 auch aus einer gefüllten oder ungefüllten polymeren Vergußmasse bzw. Klebstoff bestehen.

Für ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gilt, daß der Ausdehnungskoeffizient α_L der Linse 1 größer als derjenige der Fassung 2 ist:

α_L < α_F.

Diese Vorschrift ist beispielsweise für die Werkstoffkombination: optisches Glas "FK51" und Stahl erfüllt. Es gilt dann die Bedingung, daß der Ausdehnungskoeffizient α_R des Zwischenringes 3 kleiner sein muß als derjenige der Fassung 2 und der Linse 1:

α_R < α_F < α_L.

In Tabelle 3 sind die Materialeigenschaften eines derartigen Ausführungsbeispiels aufgeführt:

Tabelle 3

Der (oder die) erfindungsgemäße(n) Zwischenring(e) 3 ist (sind) vorzugsweise zu beiden Kontaktseiten hin über eine dünne Klebschicht mit der Linse 1 bzw. mit der Fassung 2 verbunden. Dabei hat die fassungsseitige Klebschicht (vgl. den Bereich, der mit der Bezugsziffer 6 gekennzeichnet ist) die Aufgabe, daß bei Erwärmung Druckspannungen (gilt für den Fall: α_L<α_F) bzw. Zugspannungen (gilt für den Fall: α_L<α_F) zwischen der Fassung 2 und dem Zwischenring 3 übertragen werden, ohne daß hierbei ein "Kriechen" in der Klebschicht auftritt, so daß also lediglich eine elastische Verformung auftritt. Diese Bedingungen erfüllen in der Regel Klebstoffe, deren Glasübergangstemperaturen höher liegen als die höchste Temperatur, bei der die Baugruppe (=Fügeverbindung) eingesetzt wird. Unter der Glasübergangstemperatur wird in der Klebtechnik diejenige Temperatur verstanden, ab der der im Torsionsschwingungsversuch nach DIN 53 445 in Abhängigkeit von der Temperatur ermittelte Schubmodul um mindestens eine Größenordnung abfällt und bei der der Verlustfaktor maximal ist. Für den Anwendungsfall der Mikroskopie wird diese Bedingung z. B. vom Klebstoff "Araldit AY106" hinreichend gut erfüllt.

Auch in der linsenseitigen Klebschicht 5 sollte ebenfalls kein Kriechen stattfinden. Jedoch kann in diesem Bereich auch ein solcher Klebstoff eingesetzt werden, dessen Glasübergangstemperatur im oder unter dem Bereich der Bauteil-Einsatztemperatur liegt, da bei richtiger Dimensionierung des Zwischenringes 3 keine signifikanten Normalspannungen über die zylindrischen Fügeflächen 5, 6 übertragen werden. Die auftretenden Tangentialspannungen in axialer Richtung sind aufgrund der geringen Zylinderlänge unkritisch. Durch das weichelastische Verhalten können Spannungen verringert werden, die ansonsten infolge inhomogener Temperaturverteilung bei schneller Erwärmung oder Abkühlung auftreten.

Bei Anwendungsfällen, bei denen temporär Spannungen infolge inhomogener Bauteil-Temperatur zugunsten der Sicherheit gegen irreversible Klebschichtverformungen in Kauf genommen werden können, hat sich für die linsenseitige Klebschicht 5 der Einsatz des gleichen Klebstoffes, wie er für die fassungsseitige Klebschicht 6 eingesetzt wird, als zweckmäßig erwiesen. Dies erbringt darüber hinaus Kostenvorteile für die Fertigung.

Nachfolgend wird ein erfindungsgemäß dimensioniertes Ausführungsbeispiel angegeben und die Temperaturspannungen diskutiert, die bei einer Erwärmung dieser Fügeverbindung von 120 K auftreten. Es handelt sich um eine Linseneinfassung 2 aus Aluminium (α_F=12 · 10^-6 1/K) mit einem Außen-Durchmesser von 60,4 mm und einem Bohrungs-Durchmesser von 55,2 mm. Der Zwischenring 3 besteht aus Kunststoff (α_R=45 · 10^-6 1/K) und weist einen Innen-Durchmesser von 50 mm auf. Linse 1 besteht aus optischem Glas (α_L=7,1 · 10^-6 1/K). Die Verhältniszahl V′ (vgl. Gleichungen VII und VIII) berechnet sich zu V′=1,104. Hieraus ergibt sich bei einem Linsen-Durchmesser von 50 mm eine erfindungsgemäße Zwischenringdicke ΔR_R=2,6 mm. Darüber hinaus wurden die Temperaturspannungen berechnet, die in einer herkömmlichen Verbindung mit 0,5 mm Klebschichtdicke wirken. Ein Vergleich aller Spannungen, die in den beiden Verbindungen bei einer Erwärmung von ΔT=120 K wirken, zeigt, daß zwar auch in der erfindungsgemäßen Fügeverbindung Spannungen am Linsenrand aufgrund des mehrachsigen Spannungszustandes auftreten, daß jedoch die radial und die tangential wirkenden Spannungen im mittleren Teilgebiet (75% des Linsen-Durchmessers) der Linse von 5,8 MPa bei der herkömmlichen Verbindung auf nahezu Null (σ<0,1 MPa) bei der erfindungsgemäßen Verbindung herabgesetzt werden. Mit einer Nachkorrektur der Zwischenringdicke mittels Finite-Element-Rechnung kann ein absolut temperaturspannungsfreier Zustand in diesem Bereich realisiert werden.

Es ergeben sich insgesamt also folgende Vorteile für die vorliegende Erfindung:

Es werden Wärmespannungen vermieden bzw. drastisch reduziert. Hält man sich an die vorgeschlagene Dimensionierungsvorschrift, so treten in der Klebschicht 5 zwischen Linse 1 und Zwischenring 3 keine Normalspannungen senkrecht bezüglich der Fügeflächen auf.

Da die Klebschichten keine nennenswerte Belastung in Normalrichtung der Fügeflächen erfahren, können auch keine Schädigungen in der Klebschicht aufgrund von Temperaturänderungen auftreten. Die partiellen Schädigungen in Klebschichten herkömmlicher Linseneinfassungen führen zu Verformungszuständen, die nicht rotationssymmetrisch sind. Durch die Nichtsymmetrie wird die Funktion einer optischen Linse gestört, so daß insbesondere ein Einsatz in polarisationsoptischen Systemen ausgeschlossen ist.

Von weiterem Vorteil ist, daß sich durch die vorliegende Erfindung neue Freiheitsgrade bei der Auswahl der Klebstoffe ergeben. Bei der herkömmlichen Verbindung muß die Klebschicht die unterschiedliche Wärmedehnung von Linsen und Fassung durch elastische Dehnung ausgleichen. Hierfür werden Klebstoffe eingesetzt, bei denen der Bereich der Glasübergangstemperatur unterhalb der tiefst zulässigen Einsatztemperatur liegt. Oberhalb der Glasübergangstemperatur ist der Schubmodul und somit auch der Elastizitätsmodul wesentlich kleiner als unterhalb der Glastemperatur. Entsprechend der geringen Steifigkeit treten bei den elastischen Dehnungen geringere Spannungen auf. Dies mußte bislang als ein Hauptmerkmal bei der Klebstoffauswahl berücksichtigt und Nachteile anderer Art in Kauf genommen werden. Bei der erfindungsgemäßen Verbindungsart können hingegen die Verarbeitungseigenschaften eines Klebstoffes stärker als bislang bei einer Klebstoffauswahl berücksichtigt werden.

Durch die vorliegende Erfindung wird auch ein erweiterter Bereich der Einsatztemperatur realisiert. Da bei der neuen Lösung eine höhere Glasübergangstemperatur zulässig ist, können hochtemperaturbeständige Klebstoffe eingesetzt werden. Durch den Einsatz dieser Klebstoffe und die geringere mechanische Belastung der Klebschicht kann der Bereich der zulässigen Einsatztemperatur wesentlich erweitert werden. Mit einer Werkstoffkombination, bei der die Fassung 2 aus Stahl und der Zwischenring 3 aus Aluminium besteht, kann in der Tat der Bereich der Einsatztemperatur so stark erweitert werden, daß neue Anwendungsgebiete für hochpräszise Fügeverbindungen erschlossen werden können.

Schließlich tragen die erfindungsgemäßen Lösungsvorschläge auch zu einer Senkung der fertigungstechnologischen Herstellungskosten bei. Der Zwischenring 3 und die zweite Klebfläche stellen zwar zunächst einen gewissen Mehraufwand dar, dafür entfällt jedoch das lohnintensive Zentrieren der Linse 1, wie nur noch eine minimale Klebschichtdicke, die beispielsweise 0,05 mm betragen kann, erforderlich ist. Soll die untere Einsatztemperatur unter der Fügetemperatur liegen, muß die Passung zwischen Fassung 2 und Zwischenring 3 sogar ein Übermaß aufweisen. Der Einsatz schnell härtender Klebstoffe einerseits sowie geringere Ausschußanteile andererseits tragen ebenfalls zur Senkung der Fertigungskosten bei.

Des weiteren ist als Vorteil hervorzuheben, daß die axiale und die radiale Fixierung der Linse durch die Zwischenelemente an der zylindrischen Linsenaußenfläche gewährleistet wird, während beispielsweise beim erläuterten Stand der Technik die axiale Fixierung durch zusätzlich an den Stirnflächen der Linse aufliegende Zwischenelemente bewerkstelligt werden muß.

Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Prinzip, nämlich das Verhältnis von Außen- zu Innen-Durchmesser des Zwischenringes 3 in erster Näherung so zu wählen, daß sich die Wandstärke des Zwischenringes 3 bei Erwärmung im gleichen Maß ausdehnt, wie sich der Ringspalt zwischen dem Außen-Durchmesser der Linse und dem Bohrungs-Durchmesser der Fassung 2 bei freier Wärmedehnung vergrößert, eröffnet neue Möglichkeiten bei mehrteiligen Präzisions-Fügeverbindungen.

Abwandlungen und geringe Modifizierungen bei den Dimensionierungsvorschriften liegen im Rahmen der vorliegenden Erfindung. So kann je nach Steifigkeit von Fassung 2 und Zwischenring 3 eine geringfügige Korrektur des in erster Näherung ermittelten Durchmesserverhältnisses des Zwischenringes 3 durchgeführt werden, damit auch kleinste radiale Dehnungsunterschiede zwischen dem Außen-Durchmesser der Linse und der Bohrung der Verbundfassung, die sich bei freier Dehnung einstellen würden, beseitigt werden.

Liste der Bezugsziffern, -zeichen und Formelsymbole

1 - erstes Fügeteil (Linse (L))
2 - zweites Fügeteil (Fassung (F))
3 - drittes Fügeteil (Zwischenring (R))
4 - Achse des Fassungssystems (optische Achse)
5 - zylindrische Innenwand von (3)
6 - zylindrische Außenwand von (3)
7 - Außenwand von (2)
L - Linse (1)
F - Fassung (2)
R - Zwischenring (3)
α_R - linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient des Werkstoffs für den Zwischenring (R) [1/K]
α_L - linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient des Werkzeugs für die Linse (L) [1/K]
α_F - linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient des Werkstoffs
für die Fassung (F) [1/K]
ΔR_R - Ringdickenänderung
d_F - Bohrungs-Durchmesser der Fassung (2)
d_L - Durchmesser der Linse (1)
d_Ra - Außen-Durchmesser des Zwischenringes (3) (in der Figur mit (6) angedeutet)
d_Ri - Innen-Durchmesser des Zwischenringes (3) (in der Figur mit (5) angedeutet)
T - Temperatur [K]
ΔT - Temperaturänderung [K]
V - Verhältniszahl
V′ - (umgerechnete) Verhältniszahl
ν - Poissonsche Querzahl des Zwischenringwerkstoffs
σ - mechanische Spannung [MPa]

Claims (17)

1. Axialsymmetrische Fügeverbindung hoher thermischer Belastbarkeit zum spannungsfreien bzw. spannungsarmen Einfassen eines aus einem ersten Material bestehenden zylindrischen Fügeteils in ein aus einem zweiten Material bestehendes zylindrisches Fügeteil, insbesondere einer optischen Linse und einer Linsenfassung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten und dem zweiten Fügeteil (1 bzw. 2) mindestens ein drittes zylindrisches Fügeteil als Zwischenring (3) vorgesehen ist, wobei dessen Ringdicken-Dimensionierung und dessen Materialauswahl in Abhängigkeit von der vorgegebenen Dimensionierung und dem Material des ersten und/oder des zweiten Fügeteils (1 bzw. 2) in der Weise vorgenommen werden, daß die bei einer Temperaturänderung auftretenden radialen Verformungsdifferenzen zwischen den einzelnen Fügeteilen (1 bzw. 3 bzw. 2) der Fügeverbindung (1, 3, 2) optimal kompensiert werden.

2. Fügeverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der (bzw. die) Zwischenring(e) (3) durch dünne Klebschichten mit den Fügeteilen (1 bzw. 2) verbunden ist (sind).

3. Fügeverbindung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Fügeteil ein optisches Bauteil - beispielsweise eine Linse (1) - aus optischem Glas, das zweite Fügeteil eine Fassung (2) aus einem Metall oder einer Metallegierung und das dritte (oder weitere) Fügeteil(e) (ein) Zwischenring(e), vorzugsweise aus einem Polymermaterial, ist (sind).

4. Fügeverbindung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für den (oder die) Zwischenring(e) (3) für den Fall, daß der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient α_L der Linse (1) kleiner als derjenige α_F der Fassung (2) ist, einem solchen Ausdehnungskoeffizienten α_R aufweist, daß die Beziehung: α_R < α_F < α_Lgilt.

5. Fügeverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dreiteilige Fügeverbindung (1, 2, 3) aus folgender Materialkombination besteht:

6. Fügeverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dreiteilige Fügeverbindung aus folgender Materialkombination besteht:

7. Fügeverbindung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der (oder die) Zwischenring(e) (3) aus einer gefüllten oder ungefüllten polymeren Vergußmasse bzw. Klebstoff besteht (bestehen).

8. Fügeverbindung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für den (oder die) Zwischenring(e) (3) für den Fall, daß der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient α_L der Linse (1) größer als derjenige α_F der Fassung (2) ist, einen solchen Ausdehnungskoeffizienten α_R aufweist, daß die Beziehung: α_R < α_F < α_Lgilt.

9. Fügeverbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dreiteilige Fügeverbindung (1, 3, 2) aus folgender Materialkombination besteht:

10. Fügeverbindung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klebschicht zwischen dem Zwischenring (3) und der Fassung (2) vorgesehen ist, wobei der zu verwendende Klebstoff die Eigenschaft hat, daß dessen Glasübergangstemperatur höher liegt als die höchste Temperatur, der die zu verbindenden Fügeteile (2 bzw. 3) ausgesetzt sind.

11. Fügeverbindung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff "Araldit AY 106" ist.

12. Fügeverbindung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klebschicht zwischen dem ersten Fügeteil (1) und dem Zwischenring (3) vorgesehen ist, wobei der zu verwendende Klebstoff die Eigenschaft hat, daß dessen Glasübergangstemperatur im oder unter dem Bereich der Einsatztemperatur für die zu verbindenden Fügeteile (1 bzw. 3) liegt.

13. Fügeverbindung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die linsenseitige (5) und für die fassungsseitige (6) Klebschicht der gleiche Klebstoff verwendet wird.

14. Fügeverbindung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer zylindrischen Fassung (2) aus Stahl (α_F=12 · 10^-6 1/K) mit einem Innen-Durchmesser von ca. 55,2 mm bei einer Wandstärke von ca. 2,6 mm, einem Zwischenring (3) aus Kunststoff (α_R=45 · 10^-6 1/K; ν=0,3) mit einem Innen-Durchmesser von ca. 50 mm bei einer Ringstärke von ca. 2,6 mm sowie einer Linse (1) aus optischem Glas (α_L=7,1 · 10^-6 1/K) besteht.

15. Verwendung der Fügeverbindung (1, 3, 2) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche für Fassungen von optischen Baugruppen, beispielsweise Objektiven und Kondensatoren, für die Polarisations-Mikroskopie.

16. Verwendung der Fügeverbindung (1, 3, 2) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14 für Einfassungen von Glasfasern bzw. Glasfaserbündeln.

17. Verwendung der Fügeverbindung (1, 3, 2) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14 für eine Achse/Welle-Nabe-Verbindung.