DE102005008467B4

DE102005008467B4 - Device for adjusting the position of a carrier element

Info

Publication number: DE102005008467B4
Application number: DE102005008467.2A
Authority: DE
Inventors: Gerald Franz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2014-08-21
Anticipated expiration: 2025-02-25
Also published as: DE102005008467A1

Abstract

Vorrichtung zur Justierung der Lage eines Trägerelements (1, 1', 1''), das in einem Rahmen (2, 2', 2'') angeordnet ist, der mit dem Trägerelement (1, 1', 1'') einseitig über ein Gelenk (3, 3') verbunden ist, das von mindestens einem zylindrischen Körper (4, 23, 24) und je einer V-Nut (5, 5') im Trägerelement (1, 1', 1'') und im Rahmen (2, 2', 2'') gebildet ist, und wobei zwischen dem Trägerelement (1, 1', 1'') und dem Rahmen (2, 2', 2'') lineare Stellelemente (21, 22, 32) zur Verschiebung des Trägerelements (1, 1', 1'') parallel zur Achse des Gelenks (3, 3') und zur Neigung des Trägerelements (1, 1', 1'') gegenüber dem Rahmen (2, 2', 2'') wirksam sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (1, 1', 1'') und der Rahmen (2, 2', 2'') mit Hilfe von elastischen Elementen (6, 7, 25) gegen den mindestens einen zylindrischen Körper (4, 23, 24) gepresst werden, dass die linearen Stellelemente Gewindeelemente (21, 22, 32) sind, wobei ein erstes Gewindeelement von einer Stellschraube (21) gebildet wird, deren Achse parallel zu derjenigen des mindestens einen zylindrischen Körpers (23, 24) verläuft und mit welcher das Trägerelement (1') entgegen der Kraft der elastischen Elemente (25) verschiebbar ist, wobei die elastischen Elemente (25) derart ausgebildet sind, dass sie sowohl radiale als auch axiale Kräfte auf den mindestens einen zylindrischen Körper (23, 24) ausüben, und dass ein weiteres Gewindeelement (22, 32) zwischen Rahmen (2', 2'') und Trägerelement (1', 1'') an einer von dem Gelenk (3') entfernten Stelle des Trägerelements (1', 1'') wirksam ist und eine Neigung des Trägerelements (1', 1'') gegenüber dem Rahmen (2', 2'') bewirkt, wobei – das weitere Gewindeelement aus einer Stellschraube (22) besteht, deren Achse innerhalb der vom Rahmen (2') gebildeten Ebene senkrecht zur Achse des mindestens einen zylindrischen Körpers (23, 24) verläuft und eine Spitze (28) aufweist, die mit einer Schräge (26) am Trägerelement (1') in Wirkverbindung steht, oder wobei – das weitere Gewindeelement von einer Stellschraube (32) gebildet wird, deren Achse die Ebene des Rahmens (2'') durchdringt und mit einem Gewindesegment (31) an der vom Gelenk abgewandten Seite des Trägerelements (1'') in Wirkverbindung steht.Device for adjusting the position of a carrier element (1, 1 ', 1 ") which is arranged in a frame (2, 2', 2") which is on one side with the carrier element (1, 1 ', 1 ") is connected via a joint (3, 3 '), which consists of at least one cylindrical body (4, 23, 24) and one V-groove (5, 5') in the carrier element (1, 1 ', 1' ') and is formed in the frame (2, 2 ', 2 "), and wherein between the carrier element (1, 1', 1") and the frame (2, 2 ', 2 ") linear adjusting elements (21, 22, 32) to move the carrier element (1, 1 ', 1 ") parallel to the axis of the joint (3, 3') and to incline the carrier element (1, 1 ', 1") with respect to the frame (2, 2') , 2 ") are effective, characterized in that the carrier element (1, 1 ', 1") and the frame (2, 2', 2 ") with the help of elastic elements (6, 7, 25) against the at least one cylindrical body (4, 23, 24) are pressed so that the linear adjusting elements are threaded elements (21, 22, 32), a first threaded element being supported by an adjusting screw (21) is formed, the axis of which runs parallel to that of the at least one cylindrical body (23, 24) and with which the carrier element (1 ') can be displaced against the force of the elastic elements (25), the elastic elements (25) being designed in this way that they exert both radial and axial forces on the at least one cylindrical body (23, 24), and that a further threaded element (22, 32) between the frame (2 ', 2' ') and the carrier element (1', 1 ' ') is effective at a point of the carrier element (1', 1 ") remote from the joint (3 ') and causes the carrier element (1', 1") to incline relative to the frame (2 ', 2 ") - The further threaded element consists of an adjusting screw (22), the axis of which runs perpendicular to the axis of the at least one cylindrical body (23, 24) within the plane formed by the frame (2 ') and has a tip (28) which is connected to a bevel (26) on the carrier element (1 ') is in operative connection, or where - the w Another threaded element is formed by an adjusting screw (32) whose axis penetrates the plane of the frame (2 ") and is in operative connection with a thread segment (31) on the side of the carrier element (1") facing away from the joint.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Justierung der Lage eines Trägerelements.The invention relates to a device for adjusting the position of a support element.

Bei feinmechanischen und optischen Geräten stellt sich oft die Aufgabe, eine Komponente möglichst genau in Relation zu einer weiteren Komponente zu justieren, insbesondere sind dabei eine laterale Verschiebung und eine Neigung einzustellen. Häufig steht dabei nur wenig Bauraum zur Verfügung.In the case of precision mechanical and optical devices, the task often arises of adjusting a component as precisely as possible in relation to a further component; in particular, a lateral displacement and an inclination are to be set. Often there is little space available.

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, die Verschiebung und Neigung von zwei Komponenten zueinander bei minimaler Bauhöhe zu ermöglichen.The object of the invention is therefore to enable the displacement and inclination of two components to each other with minimal height.

Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 25 43 564 A1 bekannt. In dieser Druckschrift wird ein in der Praxis bekannter Tisch beschrieben, bei welchem ein ein Werkstück tragender Aufnahmekörper über Lagerungselemente in Gestalt zylinderförmiger Gleitstücke, die in prismenförmigen Auflagen verschieblich gelagert sind, gegen den Grundkörper abgestützt ist.From the prior art, for example, the publication DE 25 43 564 A1 known. In this document, a known in practice table is described, in which a workpiece carrying a receiving body via bearing elements in the form of cylindrical sliders, which are mounted displaceably in prismatic supports, is supported against the base body.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Trägerelement in einem Rahmen angeordnet ist, dass das Trägerelement und der Rahmen einseitig mit einem Gelenk verbunden sind und dass zwischen dem Trägerelement und dem Rahmen lineare Stellelemente zur Verschiebung des Trägerelements parallel zur Achse des Gelenks und zur Neigung des Trägerelements gegenüber dem Rahmen wirksam sind, dass das Gelenk von mindestens einem runden Körper und je einer Nut im Trägerelement und im Rahmen gebildet ist, wobei das Trägerelement und der Rahmen mit Hilfe von elastischen Elementen gegen den mindestens einen zylindrischen Körper gepresst werden. Dadurch wird eine spielfreie gelenkige Verbindung zwischen dem Trägerelement und dem Rahmen erzielt. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Nut eine V-Nut ist.This object is achieved in that the carrier element is arranged in a frame, that the support element and the frame are connected on one side with a hinge and that between the support member and the frame linear adjusting elements for displacement of the support member parallel to the axis of the joint and to the inclination of the carrier element relative to the frame are effective, that the joint is formed by at least one round body and one groove in the carrier element and in the frame, wherein the carrier element and the frame are pressed by means of elastic elements against the at least one cylindrical body. As a result, a play-free articulated connection between the carrier element and the frame is achieved. Preferably, it is provided that the groove is a V-groove.

Die Erfindung sieht vor, dass die linearen Stellelemente Gewindeelemente sind. Andere anwendbare lineare Stellelemente sind beispielsweise Piezoelemente oder hydraulische Elemente.The invention provides that the linear adjusting elements are threaded elements. Other applicable linear control elements are, for example, piezoelectric elements or hydraulic elements.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorzugsweise derart angewendet werden, dass das Trägerelement die eine Komponente trägt und der Rahmen mit der weiteren Komponente verbunden ist. Das Trägerelement kann an die jeweilige Art der Komponente angepasst sein, beispielsweise plattenförmig ausgebildet oder mit einer entsprechenden Öffnung versehen sein, in welche ein Objektiv einsetzbar ist. Neben der flachen Bauform hat die Erfindung den Vorteil, dass die Lagerung des Trägerelements spielfrei ist.The device according to the invention can preferably be used in such a way that the carrier element carries the one component and the frame is connected to the further component. The support member may be adapted to the respective type of component, for example, plate-shaped or provided with a corresponding opening, in which an objective can be used. In addition to the flat design, the invention has the advantage that the storage of the support element is free of play.

Eine laterale Verschiebung wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch ermöglicht, dass ein erstens Gewindeelement von einer Stellschraube gebildet wird, deren Achse parallel zu derjenigen des mindestens einen zylindrischen Körpers verläuft und mit welcher das Trägerelement entgegen der Kraft der elastischen Elemente verschiebbar ist, wobei die elastischen Elemente derart ausgebildet sind, dass sie sowohl radiale als auch axiale Kräfte auf den mindestens einen zylindrischen Körper ausüben. Diese Ausbildung kann dabei derart ausgestaltet sein, dass die Stellschraube in einer Gewindebohrung des Rahmens gelagert ist. Sie weist den Vorteil auf, dass die laterale Verschiebung ebenfalls spielfrei ist.A lateral displacement is made possible in the device according to the invention in that a first threaded member is formed by an adjusting screw whose axis is parallel to that of the at least one cylindrical body and with which the support member against the force of the elastic elements is displaceable, wherein the elastic elements are designed such that they exert both radial and axial forces on the at least one cylindrical body. This design can be configured such that the adjusting screw is mounted in a threaded bore of the frame. It has the advantage that the lateral displacement is also free of play.

Entsprechend den jeweiligen Genauigkeitsanforderungen kann die Stellschraube mit einem Feingewinde versehen und insbesondere als Mikrometerschraube ausgebildet sein.According to the respective accuracy requirements, the screw can be provided with a fine thread and in particular be designed as a micrometer.

Zur Einstellung der Neigung ist vorgesehen, dass ein weiteres Gewindeelement zwischen Rahmen und Trägerelement an einer von dem Gelenk entfernten Stelle des Trägerelements wirksam ist und eine Neigung des Trägerelements gegenüber dem Rahmen bewirkt.To adjust the inclination is provided that a further threaded element between the frame and the carrier element at a remote location of the joint of the support member is effective and causes an inclination of the support member relative to the frame.

Das weitere Gewindeelement besteht aus einer Stellschraube, deren Achse innerhalb der vom Rahmen gebildeten Ebene senkrecht zur Achse des mindestens einen zylindrischen Körpers verläuft und eine Spitze aufweist, die mit einer Schräge am Trägerelement in Wirkverbindung steht, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Spitze kugelförmig ist oder das weitere Gewindeelement wird von einer Stellschraube gebildet, deren Achse die Ebene des Rahmens durchdringt und mit einem Gewindesegment an der vom Gelenk abgewandten Seite des Trägerelements in Wirkverbindung steht. Für diese Stellschraube und deren Lagerung am Rahmen wird zwar eine etwas größere Bauhöhe benötigt. Diese ist jedoch nur außerhalb des eigentlichen Bereichs für die zueinander zu justierenden Komponenten erforderlich, was bei vielen Anwendungen nicht stört.The further threaded element consists of an adjusting screw whose axis extends within the plane formed by the frame perpendicular to the axis of the at least one cylindrical body and having a tip which is in operative connection with a bevel on the support member, wherein it is preferably provided that the tip is spherical or the further threaded element is formed by an adjusting screw, the axis of which penetrates the plane of the frame and is in operative connection with a thread segment on the side of the carrier element facing away from the joint. For this screw and its storage on the frame, although a slightly larger height is needed. However, this is only required outside of the actual range for the components to be adjusted to each other, which does not bother in many applications.

Bei dieser Ausgestaltung wird eine Verschiebung des Trägerelements ohne eine unbeabsichtigte Änderung der Neigung dadurch ermöglicht, dass die Achse der Stellschraube in einem derartigen Winkel die Ebene des Rahmens durchdringt, dass mit dem Gewindesegment an dem Trägerelement in Eingriff stehende Teile des Gewindes der Stellschraube in der Ebene des Rahmens verlaufen. Außerdem wird dadurch die Herstellung des Trägerelements vereinfacht.In this embodiment, a displacement of the support member without an unintentional change in inclination is made possible by the fact that the axis of the screw penetrates the plane of the frame at such an angle that with the thread segment on the support member in engagement parts of the thread of the screw in the plane of the frame. In addition, this simplifies the production of the carrier element.

Auch bei bei dieser Alternative ist vorgesehen, dass mindestens ein weiteres elastisches Element eine Vorspannung des weiteren Gewindeelements bewirkt. Dadurch wird eine spielfreie Justierung ermöglicht.Also in this alternative it is provided that at least one further elastic element causes a bias of the further threaded element. This allows a backlash adjustment.

Um eine laterale Verschiebung und eine Neigung in jeweils zwei Richtungen zu ermöglichen, ist bei einer anderen Weiterbildung vorgesehen, dass der Rahmen in einem weiteren Rahmen mit Hilfe eines weiteren Gelenks, das gegenüber dem Gelenk um einen vorgegebenen Winkel verdreht ist, gelagert ist, wobei die Lagerung des Rahmens im weiteren Rahmen mindestens ein Merkmal der vorhergehenden Ansprüche aufweist. Vorzugsweise ist dabei der vorgegebene Winkel 90°.In order to allow a lateral displacement and an inclination in two directions, it is provided in another development that the frame is mounted in a further frame by means of a further joint, which is rotated relative to the joint by a predetermined angle, the Bearing of the frame in the broader frame has at least one feature of the preceding claims. Preferably, the predetermined angle is 90 °.

Da die Neigung des Trägerelements mit einer Höhenverstellung, beispielsweise in der Mitte des Trägerelements, verbunden ist, kann bei einer anderen Weiterbildung vorgesehen sein, dass der jeweils äußere Rahmen in einer senkrecht zur Ebene des jeweils äußeren Rahmens stehenden Richtung verstellbar ist.Since the inclination of the carrier element is connected to a height adjustment, for example in the middle of the carrier element, it can be provided in another development that the respective outer frame is adjustable in a direction perpendicular to the plane of the respective outer frame.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:Embodiments of the invention are illustrated in the drawing with reference to several figures and explained in more detail in the following description. It shows:

1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels, 1 a schematic representation of a first embodiment,

2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels, 2 a schematic representation of a second embodiment,

3 ein drittes Ausführungsbeispiel und 3 a third embodiment and

4 ein Detail eines vierten Ausführungsbeispiels. 4 a detail of a fourth embodiment.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

1 zeigt Teile des ersten Ausführungsbeispiels mit einem als Platte 1 ausgebildeten Trägerelement und einem geschnitten dargestellten Rahmen 2, die mit einem Gelenk 3 verbunden sind, das aus einem zylindrischen Körper 4 und je einer V-Nut 5, 5' gebildet ist. Schematisch als Federn 6, 7 angedeutete elastische Elemente pressen die Platte 1 und den Rahmen 2 an den zylindrischen Körper 4, so dass ein spielfreies Gelenk 3 gebildet wird. Mit Hilfe von später beschriebenen, in den 3 bis 4 dargestellten Gewindeelementen, kann die Platte 1 in Richtung des Doppelpfeils 8 verschoben und in Richtung des Doppelpfeils 9 geneigt werden. 1 shows parts of the first embodiment with a plate 1 trained support member and a frame shown cut 2 that with a joint 3 connected to a cylindrical body 4 and one V-groove each 5 . 5 ' is formed. Schematically as feathers 6 . 7 indicated elastic elements press the plate 1 and the frame 2 to the cylindrical body 4 , so that a backlash-free joint 3 is formed. With the help of later described, in the 3 to 4 shown threaded elements, the plate 1 in the direction of the double arrow 8th moved and in the direction of the double arrow 9 be inclined.

Zur Verschiebung und Neigung der Platte 1 in jeweils zwei Richtungen ist bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 ein weiterer Rahmen 10 vorgesehen, der über ein weiteres Gelenk 11 mit dem Rahmen 2 verschiebbar und neigbar verbunden ist. Das Gelenk 11 ist wie das Gelenk 3 mit Federelementen 12, 13 versehen.To shift and tilt the plate 1 in each case in two directions is in the embodiment according to 2 another frame 10 provided, over another joint 11 with the frame 2 slidably and tiltably connected. The joint 11 is like the joint 3 with spring elements 12 . 13 Mistake.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Platte 1' und einem Rahmen 2', einer zur Verschiebung dienenden Stellschraube 21 und einer zur Einstellung der Neigung dienenden Stellschraube 22. Das Gelenk 3' ist bei diesem Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass zwei zylindrische Körper 23, 24 in der Mitte einen Raum für eine Zugfeder 25 freigeben. Diese ist schräg angeordnet, so dass sie nicht nur das Gelenk 3' zusammen hält, sondern auch die Platte 1' nach unten gegen die Spitze 26 der Stellschraube 21 drückt. Damit ist eine spielfreie Verschiebung in Richtung des Doppelpfeils 8 möglich. Die Platte 1' enthält eine kreisförmige Öffnung 30, beispielsweise für ein Objektiv. 3 shows a further embodiment with a plate 1' and a frame 2 ' , an adjusting screw serving for displacement 21 and a set screw for adjusting the inclination 22 , The joint 3 ' is formed in this embodiment such that two cylindrical body 23 . 24 in the middle a space for a tension spring 25 release. This is arranged at an angle so that it is not just the joint 3 ' holds together, but also the plate 1' down against the top 26 the adjusting screw 21 suppressed. This is a play-free shift in the direction of the double arrow 8th possible. The plate 1' contains a circular opening 30 for example for a lens.

Zur Verstellung der Neigung ist die Platte 1' an ihrer dem Gelenk 3' abgewandten Seite mit einer Schräge 26 versehen, die von einer in 3 gestrichelt dargestellten Blattfeder 27 gegen die kugelförmige Spitze 28 der Stellschraube 22 drückt.To adjust the inclination is the plate 1' at her the joint 3 ' opposite side with a slope 26 provided by an in 3 dashed leaf spring 27 against the spherical tip 28 the adjusting screw 22 suppressed.

4 zeigt einen Ausschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels, das im übrigen demjenigen nach 3 gleicht. Am Ende der Platte 1'' befindet sich ein Gewindesegment 31, das aus Gewindegängen besteht, die parallel zur Oberfläche der Platte 1'' verlaufen. Deshalb ist (in 4 nicht erkennbar) die Stellschraube 32 derart geneigt, dass diejenigen Teile des Gewindes 33, die mit dem Gewindesegment 31 in Kontakt sind, ebenfalls parallel zur Oberfläche der Platte 1'' verlaufen. Eine am Rahmen 2'' befestigte Feder 34 übt Druck nach unten auf die Platte 1'' aus. Über die Stellschraube 32 und einen umlaufenden Steg 35 an der Stellschraube 32 wird die Kraft auf ein Halteteil 36 geleitet, das an dem Rahmen 2'' einstückig befestigt ist. 4 shows a section of another embodiment, the rest of the after 3 like. At the end of the plate 1'' there is a thread segment 31 , which consists of threads parallel to the surface of the plate 1'' run. That is why (in 4 not recognizable) the set screw 32 so inclined that those parts of the thread 33 that with the thread segment 31 are in contact, also parallel to the surface of the plate 1'' run. One at the frame 2 '' attached spring 34 applies pressure down to the plate 1'' out. About the set screw 32 and a circumferential walkway 35 on the adjusting screw 32 the force is on a holding part 36 passed that to the frame 2 '' is integrally attached.

Claims

Device for adjusting the position of a carrier element ( 1 . 1' . 1'' ), in a framework ( 2 . 2 ' . 2 '' ) arranged with the carrier element ( 1 . 1' . 1'' ) on one side over a joint ( 3 . 3 ' ) connected to at least one cylindrical body ( 4 . 23 . 24 ) and one V-groove each ( 5 . 5 ' ) in the carrier element ( 1 . 1' . 1'' ) and within ( 2 . 2 ' . 2 '' ) is formed, and wherein between the carrier element ( 1 . 1' . 1'' ) and the frame ( 2 . 2 ' . 2 '' ) linear actuators ( 21 . 22 . 32 ) for displacement of the carrier element ( 1 . 1' . 1'' ) parallel to the axis of the joint ( 3 . 3 ' ) and to the inclination of the carrier element ( 1 . 1' . 1'' ) compared to the frame ( 2 . 2 ' . 2 '' ) are effective, thereby characterized in that the carrier element ( 1 . 1' . 1'' ) and the frame ( 2 . 2 ' . 2 '' ) by means of elastic elements ( 6 . 7 . 25 ) against the at least one cylindrical body ( 4 . 23 . 24 ) are pressed, that the linear adjusting elements threaded elements ( 21 . 22 . 32 ), wherein a first threaded element of a set screw ( 21 ) whose axis is parallel to that of the at least one cylindrical body ( 23 . 24 ) and with which the carrier element ( 1' ) against the force of the elastic elements ( 25 ) is displaceable, wherein the elastic elements ( 25 ) are adapted to apply both radial and axial forces to the at least one cylindrical body ( 23 . 24 ) and that another threaded element ( 22 . 32 ) between frames ( 2 ' . 2 '' ) and carrier element ( 1' . 1'' ) at one of the joint ( 3 ' ) remote location of the support element ( 1' . 1'' ) is effective and an inclination of the support element ( 1' . 1'' ) compared to the frame ( 2 ' . 2 '' ), wherein - the further threaded element consists of a set screw ( 22 ) whose axis is within that of the frame ( 2 ' ) formed plane perpendicular to the axis of the at least one cylindrical body ( 23 . 24 ) and a tip ( 28 ) having a slope ( 26 ) on the carrier element ( 1' ) is in operative connection, or wherein - the further threaded element of a set screw ( 32 ) whose axis is the plane of the frame ( 2 '' ) penetrates and with a thread segment ( 31 ) on the side facing away from the joint side of the support element ( 1'' ) is in operative connection.

Device according to claim 1, characterized in that the adjusting screw ( 21 ) in a threaded hole of the frame ( 2 . 2 ' . 2 '' ) is stored.

Device according to claim 1, characterized in that the tip ( 28 ) is spherical.

Device according to claim 1, characterized in that the axis of the adjusting screw ( 32 ) at such an angle the plane of the frame ( 2 '' ) penetrates that with the thread segment ( 31 ) on the carrier element ( 1'' ) engaging parts of the thread ( 33 ) of the adjusting screw ( 32 ) in the plane of the frame ( 2 '' ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one further elastic element ( 27 . 34 ) a bias of the further threaded element ( 22 . 32 ) causes.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the frame ( 2 ) in a wider context ( 10 ) with the help of another joint ( 11 ), opposite the joint ( 4 ) is rotated by a predetermined angle, is stored, wherein the storage of the frame ( 2 ) in the broader context ( 10 ) has at least one feature of the preceding claims.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the predetermined angle is 90 °.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the respective outer frame ( 2 . 10 ) in a direction perpendicular to the plane of the respective outer frame ( 2 . 10 ) stationary direction is adjustable.