DE10129325A1 - Linearantrieb mit mehrgängigem Gewinde - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb mit Schneckengang für eine CCTV-Kamera. Der Antrieb enthält eine Linsenfassung (13) zum Halten von Linsen, einen Führungsschlitten (15) und einen Innengewindeteil (14A) sowie eine drehbare Fassung (14), die mit dem Innengewindeteil (14A) einstückig ausgebildet ist. Die Linsenfassung (13) hat einen zylindrischen Linsenhalter (13B) mit mehrgängigem Gewinde und Führungsnuten (13b) am Außenumfang des Zylinders. Der Führungsschlitten (15) hat einen zylindrischen Teil (15A) mit Führungskeilen (15a) zum Eingriff mit den Führungsnuten (13b). Der Innengewindeteil (14A) hat einen zylindrischen Teil mit einem mehrgängigen Gewinde (14a), das mit dem mehrgängigen Gewinde (13b) des Außengewindeteils (13B) in Eingriff steht. Die drehbare Fassung (14) und der Innengewindeteil (14A) sind über einen Bajonettmechanismus (14b) miteinander so verbunden, dass die drehbare Fassung (14) die Position des Innengewindeteils (14A) an dem Führungsschlitten (15) in Richtung der optischen Achse fixiert und ihn um die optische Achse (PP) drehbar lagert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb mit Schneckengang (helicoid), der für das Fokussiersystem einer Überwachungskamera (CCTV-Kamera) geeignet ist.

Üblicherweise wird ein Linearantrieb mit Schneckengang beispielsweise bei dem Fokussiermechanismus einer CCTV-Kamera (Fernsehen in geschlossener Schleife, closed circuit-television) verwendet, die als Überwachungskamera usw. eingesetzt wird. Unter Bezugnahme auf Fig. 9 wird ein solcher Linearantrieb beschrieben. Eine Linsengruppe B kann in Richtung einer optischen Achse PP vorwärts und rückwärts bewegt werden, ohne die Linsenfassung 13 dabei zu drehen. Der äußere Umfang des Linsenhalters 13B der Linsenfassung 13 trägt ein Außengewinde 13A sowie Führungsnuten 13b. Diese steuern die Bewegung der Linsenfassung 13 in axialer Richtung. Die Linsenfassung 13 ist zusammen mit einem (nicht dargestellten) Kameragehäuse so gehalten, dass sie in Richtung der optischen Achse PP mittels eines Führungsschlittens 15 verschoben werden kann. Dieser hat Keile 15a, die jeweils in einer Führungsnut 13b geführt sind. Der Führungsschlitten 15 ist mit einer Ringfeder 17 und Schrauben 18 an einem Halter 16 so befestigt, dass er an diesem verdrehbar gelagert ist. Der Führungsschlitten 15 sitzt zwischen einem Innengewindeteil 50 und einem Fokussierring 51. Ein Innengewinde 50a steht mit dem Außengewinde 13a der Linsenfassung 13 in Eingriff. Die relative Anordnung des Führungsschlittens 15 und des Innengewin­ deteils 50 in Richtung der optischen Achse PP ist fest, und der Abstand des Innengewindeteils 50 zum Kameragehäuse ist gleichfalls fest. Andererseits kann der Innengewindeteil 50 um den Führungsschlitten 15 konzentrisch zur optischen Achse PP gedreht werden. Der Innengewindeteil 50 ist an dem Fokussierring 51 mit 3 Schrauben 52 befestigt, von denen nur eine gezeigt ist. Der Innengewin­ deteil 50 kann um die optische Achse PP durch Drehen des Fokussierrings 51 gedreht werden. Bei einer solchen Drehung wird die Linsenfassung 13 vorwärts oder rückwärts mit dem Schneckengang verschoben. Die Linsenfassung 13 kann sich dabei nicht drehen, da der Führungsschlitten 15 an dem Kameragehäuse befestigt ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen einfachen und miniaturisierten Linearantrieb mit Schneckengang anzugeben, der mit geringen Kosten herstellbar ist und in einer CCTV-Kamera eingesetzt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung einen Linearantrieb mit Schnec­ kengang für eine CCTV-Kamera vor, der eine Linsenfassung, einen Führungs­ schlitten, einen Innengewindeteil und eine damit einstückige drehbare Fassung hat.

Die Linsenfassung hält Linsen und besteht aus einem zylindrischen Teil mit einem ersten Schneckengang und mindestens einer Führungsnut am Außenumfang. Der Führungsschlitten hat einen zylindrischen Teil mit mindestens einem Führungskeil zum Eingriff mit der Führungsnut am Innenumfang des zylindrischen Teils des Führungsschlittens. Der Innengewindeteil hat einen zylindrischen Teil mit einem zweiten Schneckengang, der mit dem ersten Schneckengang verschraubt ist, am Innenumfang des zylindrischen Teils des Innengewindeteils. Die drehbare Fas­ sung fixiert die Position des Innengewindeteils an dem Führungsschlitten in Rich­ tung der optischen Achse und trägt den um die optische Achse drehbaren Innen­ gewindeteil.

Bei der Weiterbildung der Erfindung nach Patentanspruch 2 ergibt sich eine vereinfachte Montage der drehbaren Fassung und des Führungsschlittens und damit ein besserer Herstellungswirkungsgrad.

Bei der Weiterbildung nach Patentanspruch 4 ergibt sich eine vereinfachte, ein­ stückige Gussherstellung der drehbaren Fassung und des Innengewindeteils.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 den Längsschnitt des Objektivtubus einer CCTV-Kamera als Ausfüh­ rungsbeispiel,

Fig. 2 eine Explosionsdarstellung der Teile des Linearantriebs bei diesem Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 die Draufsicht eines Fokussierrings,

Fig. 4 die Draufsicht eines Führungsschlittens,

Fig. 5 die Draufsicht des in einen Bajonettmechanismus des Fokussierrings eingesetzten Führungsschlittens,

Fig. 6 die Draufsicht des gegenüber Fig. 5 um einen Winkel θ gedrehten Fokussierrings,

Fig. 7 den Schnitt LL aus Fig. 5,

Fig. 8 den Schnitt LL aus Fig. 6 und

Fig. 9 den Längsschnitt eines Linearantriebs mit Schneckengang nach dem Stand der Technik.

Fig. 1 zeigt in der oberen Hälfte den Längsschnitt des Objektivtubus einer CCTV- Kamera, in der unteren Hälfte die Außenansicht des Objektivtubus.

Eine vordere Linsengruppe A, eine Irisblende 11 und eine hintere Linsengruppe B sind in dieser Reihenfolge von links längs der optischen Achse PP in dem Objek­ tivtubus 10 angeordnet. Die vordere Linsengruppe A wird mit einer vorderen Linsenfassung 12 gehalten, die hintere Linsengruppe B mit einer hinteren Lin­ senfassung 13. Die hintere Linsenfassung 13 hat einen zylindrischen Linsenhalter 13B für die hintere Linsengruppe B und liegt mit ihrer Achse auf der optischen Achse PP. Ferner hat die hintere Linsenfassung 13 einen Irishalter 13A für die Irisblende 11 und die vordere Linsenfassung 12. Diese, die hintere Linsenfassung 13 und eine Außenhülse S sind einstückig mit dem Objektivtubus verbunden.

Ein Fokussierring 14 und ein Führungsschlitten 15 bilden einen Außenteil 30 (Fig. 2) des Linearantriebs. Dieser steht mit dem zylindrischen Linsenhalter 13B der hinteren Linsenfassung 13 in Eingriff, welcher einen Innenteil des Linearantriebs bildet. Ein Halter 16 ist an dem Führungsschlitten 15 mit einer Ringfeder 17 und 3 Schrauben 18 befestigt, von denen nur eine gezeigt ist. Der Halter 16 ist in diesem Beispiel ein Schraubhalter. Der Objektivtubus 10 ist an dem nicht darge­ stellten Kameragehäuse über den Halter 16 befestigt.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4 der Innenteil des Linearan­ triebs beschrieben, also der Linsenhalter 13B und der Innenteil 30 mit dem Schneckengang. Fig. 2 zeigt in einer Explosionsdarstellung die Reihenfolge der Anordnung der hinteren Linsenfassung 13 und des Innenteils 30 des Linearan­ triebs. Fig. 3 und 4 zeigen Draufsichten des Fokussierrings 14 und des Führungs­ schlittens 15.

Ein Schneckengang (mehrgängiges Gewinde) 13a ist an dem Außenumfang des zylindrischen Linsenhalters 13B an einer Stelle vorgesehen, die dem Irishalter 13A (in der Figur der linke Teil) am nächsten liegt. In einen Teil des Außenum­ fangs des zylindrischen Linsenhalters 13B nahe seinem gehäuseseitigen Ende (in der Figur der rechte Teil) verlaufen 3 Führungsnuten 13b in Richtung der Längsachse des Zylinders, die in Umfangsrichtung untereinander gleiche Abstän­ de haben. Der Fokussierring 14 besteht aus einem zylindrischen Teil 14A kleinen Durchmessers (Innengewindeteil) und einem zylindrischen Teil 14B großen Durchmessers (drehbare Fassung), die konzentrisch an einer ringförmigen Ge­ genplatte 14c (Ringteil) gehalten sind, wobei jeder Teil einstückig ausgebildet ist. Ein Schneckengang (zweites Gewinde) 14a ist am Innenumfang des zylindrischen Teils 14A ausgebildet. Er steht in Eingriff mit dem Schneckengang 13a an dem Linsenhalter 13B. Der äußere, zylindrische Teil 14B wird zur Scharfeinstellung manuell gedreht (Fokussierring). Am Innenumfang des zylindrischen Teils 14B ragen drei flügelartige Klauen (zweite Klauen) 14b nach innen zur Mitte (optische Achse) des Zylinders und verlaufen in Umfangsrichtung parallel zu der ringförmi­ gen Gegenplatte 14C und in einem vorbestimmten Abstand zu ihr. In Fig. 3 sind die Klauen 14b schraffiert dargestellt. Flügelartige Verdickungen 14b' sind an Verlängerungen der Klauen 14b im Gegenuhrzeigersinn vorgesehen. Zwischen diesen Verdickungen 14b' und der ringförmigen Gegenplatte 14C ist kein Abstand vorhanden, da sie einstückig ausgebildet sind. Die Verdickungen 14b' sind Teile der ringförmigen Gegenplatte 14C, von der sie flügelartig bis zu derselben Höhe wie die Klauen 14b abstehen. Jeweils eine Klaue 14b und eine Verdickung 14b' sind einstückig und bilden ein einzelnes flügelartiges Element.

Der Führungsschlitten 15 besteht aus dem zylindrischen Teil 15A und der ringför­ migen Platte 15B. Drei Führungskeile 15a sitzen in den 3 Führungsnuten 13b, die an dem Linsenhalter 13B der hinteren Linsenfassung 13 vorgesehen sind. Die Führungskeile 15a sind am Innenumfang des zylindrischen Teils 15A ausgebildet. Drei flügelartige Klauen (erste Klauen) 15b stehen radial vom Außenumfang der ringförmigen Platte 15B ab. Die 3 Klauen 15b stehen in Eingriff mit den 3 Klauen 14b des Fokussierrings 14 in Form eines Bajonettmechanismus, so dass der Fokussierring 14 und der Führungsschlitten 15 in Richtung der optischen Achse feststehen. Die Klauen 14b können über einen vorbestimmten Bogen um die optische Achse in noch zu beschreibender Weise gedreht werden.

Schraubenbohrungen 15c sind an den Enden der Führungskeile 15a des zylindri­ schen Teils 15A vorgesehen. Der Halter 16 ist an dem Führungsschlitten 15 mit der Ringfeder 17 und den 3 Schrauben 18 befestigt, die in die Schraubbohrun­ gen 15c eingeschraubt sind. Einer der 3 Führungskeile 15a hat eine andere Größe als die anderen Führungskeile. Beispielsweise hat der in Fig. 4 unterste Führungskeil 15a eine kleinere Breite als die anderen beiden Führungskeile. Die 3 Führungsnuten 13b an dem Linsenhalter 13B stehen mit den Führungskeilen 15a in der in Fig. 4 gezeigten Weise in Eingriff; also hat eine Führungsnut 13b eine kleinere Breite. Daher können der Linsenhalter 13b und der Führungskeil 14 nur an einer Stelle miteinander in Eingriff kommen. Das Positionieren des Linsen­ halters 13B und des Führungsschlittens 15 ist daher leicht.

Fig. 2 und Fig. 5 bis 8 dienen nur zur Erläuterung des Linearantriebs nach der Erfindung. Fig. 5 und 6 sind Draufsichten des Zustandes, wenn die Klauen 15b des Führungsschlittens 15 mit den Klauen 14b des Fokussierrings 14 in Eingriff stehen. Fig. 5 zeigt den Zustand unmittelbar nach dem Eingriff, während Fig. 6 den Zustand zeigt, wenn der Fokussierring 14 im Uhrzeigersinn um den Winkel θ gegenüber dem in Fig. 5 gezeigten Zustand verdreht ist, wobei die Schraube 19 in die Schraubbohrung 14d des zylindrischen Teils 14B am Außenumfang des Fokussierrings 14 eingeschraubt ist. Fig. 7 und Fig. 8 zeigen Schnitte LL aus Fig. 5 und 6.

In dem Fokussierring 14 sind die 3 flügelförmigen Teile mit den Klauen 14b und den Verdickungen 14b' unter vorbestimmten Abständen am Innenumfang des zylindrischen Teils 14B angeordnet. Die Abstände zwischen den flügelförmigen Teilen entsprechen der Größe der 3 flügelförmigen Klauen 15b des Führungs­ schlittens 15. Eine der 3 Klauen 15b des Führungsschlittens 15 hat eine andere Größe als die übrigen beiden Klauen. Beispielsweise hat in Fig. 5 die obere linke Klaue 15b eine größere Bogenlänge als die anderen beiden Klauen 15b. Dadurch können der Fokussierring 14 und der Führungsschlitten 15 nur an einer Stelle miteinander in Eingriff kommen, wodurch sich eine leichtere Positionierung ergibt. Der Führungsschlitten 15 und der Fokussierring 14 werden miteinander in Eingriff gebracht, indem die 3 Klauen 15b zwischen die entsprechenden, flügelförmigen Teile (Fig. 5) gesetzt werden und der Fokussierring 14 dann im Uhrzeigersinn (Fig. 6) gedreht wird.

Wie oben beschrieben, zeigt Fig. 6 die in die Schraubbohrung 14d eingeschraubte Schraube 19, nachdem der Fokussierring 14 um einen vorbestimmten Winkel θ gedreht ist. Die Schraube 19 ist länger als die Dicke des zylindrischen Teils 14B und ragt deshalb vom Innenumfang des zylindrischen Teils 14B nach innen. Dadurch hat sie die Wirkung eines Anschlags, der eine Rückstellung des Fokussi­ errings 14 in die in Fig. 5 gezeigte Position verhindert. Deshalb werden der Füh­ rungsschlitten 15 und der Fokussierring 14 nicht voneinander gelöst. Der Fokussi­ erring 14 kann sich im Uhrzeigersinn gegenüber der in Fig. 6 gezeigten Position um die optische Achse PP drehen, bis eine der Klauen 15b auf das Ende einer Verdickung 14b' trifft. In Fig. 6 sind die Teile der Klauen 15b, die mit den Klauen 14b in Eingriff stehen, gestrichelt dargestellt.

Fig. 7 zeigt den Schnitt LL aus Fig. 5. Die Linie PP ist die optische Achse (Zylin­ derachse). In Fig. 7 ist ein Abstand zwischen dem Fokussierring 14 und dem Führungsschlitten 15 vorgesehen. Bei der Montage werden der Fokussierring 14 und der Führungsschlitten 15 in engen Kontakt gebracht, bis die ringförmige Platte 15B des Führungsschlittens 15 und die ringförmige Gegenplatte 14C des Fokus­ sierrings 14 in Kontakt kommen. Eine Ringfeder 20 sitzt zwischen der ringförmi­ gen Gegenplatte 14C des Fokussierrings 14 und der ringförmigen Platte 15B des Führungsschlittens 15. Die Ringfeder 20 verhindert eine Vibration zwischen der ringförmigen Gegenplatte 14C des Fokussierrings 14 und der ringförmigen Platte 15B des Führungsschlittens 15.

Fig. 8 zeigt den Schnitt LL aus Fig. 6. Die ringförmige Platte 15B des Führungs­ schlittens 15 berührt die ringförmige Gegenplatte 14C des Fokussierrings 14, während die Klauen 15b mit den Klauen 14b des Fokussierrings 14 in Eingriff sind. Flügelförmige Öffnungen 14e derselben Form wie die Klauen 14b sind in der ringförmigen Gegenplatte 14C des Fokussierrings 14 ausgebildet und stehen den Klauen 14b gegenüber. In Fig. 3 sind die Öffnungen 14b an den schraffierten Positionen der ringförmigen Gegenplatte 14b ausgebildet. Die Öffnungen 14e erleichtern die Gussherstellung des Fokussierrings 14 mit den Klauen 14b.

Wie oben beschrieben, ist der Linearantrieb mit Schneckengang mit dem Fokus­ sierring und dem Innengewindeteil einstückig ausgebildet. Die Innengewindeteile eines konventionellen Linearantriebs bestehen aus drei Teilen: dem Innengewin­ detei) mit dem Schneckengang, dem Führungsschlitten und dem Fokussierring. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind aber der Fokussierring und der Innengewindeteil einstückig als Fokussierring ausgebildet, so dass sich ein Innengewindeteil eines Linearantriebs mit nur 2 Teilen ergibt, d. h. mit dem Fokussierring und dem Führungsschlitten. Daher ergibt sich eine geringere Teile­ zahl und eine kompaktere Größe des Linearantriebs.

Da außerdem der Fokussierring und der Führungsschlitten über einen Bajonett­ mechanismus in Eingriff stehen, ist die Montage einfacher und leichter, und man benötigt eine geringere Anzahl Schrauben. Bei dem Stand der Technik ist eine große Anzahl Schrauben (beispielsweise 3) zum Befestigen des Fokussierrings an dem Innengewindeteil erforderlich. Bei dem hier beschriebenen Ausführungs­ beispiel können der Fokussierring und der Führungsschlitten über eine einzige Schraube 19 verbunden sein, die auch als Anschlag dient. Somit werden auch dadurch die Herstellkosten verringert.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind 3 Klauen für den Bajonettmechanismus vorgesehen; ihre Zahl ist jedoch nicht auf 3 begrenzt. Außerdem wurde nur eine Klaue mit einer anderen Größe als die anderen Klauen beschrieben, jedoch können auch alle Klauen übereinstimmende oder unter­ schiedliche Größe haben. Ferner hat bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel nur ein Führungskeil (Führungsnut) eine andere Breite als die anderen Führungs­ keile (Führungsnuten). Auch hier können gleiche oder aber untereinander unter­ schiedliche Breiten vorgesehen sein.

Claims (4)

1. Linearantrieb mit Schneckengang, insbesondere für eine CCTV-Kamera, mit:
einer Linsenfassung zum Halten von Linsen mit einem zylindrischen Linsen­ halter mit einem ersten Schneckengang und mindestens einer Führungsnut am Außenumfang,
einem Führungsschlitten mit einem zylindrischen Teil mit mindestens einem Führungskeil zum Eingriff in eine Führungsnut am Innenumfang,
einem Innengewindeteil mit einem zylindrischen Teil mit einem zweiten Schneckengang, der mit dem ersten Schneckengang in Eingriff steht, am In­ nenumfang, und
einer drehbaren Fassung, die die Position des Innengewindeteils an dem Führungsschlitten in Richtung der optischen Achse der Linsen fixiert und den Innengewindeteil um die optische Achse drehbar lagert,
wobei der Innengewindeteil und der drehbare Teil einstückig ausgebildet sind.

2. Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drehba­ re Fassung und der Führungsschlitten über einen Bajonettmechanismus in Eingriff stehen, wobei die Position des Innengewindeteils an dem Führungs­ schlitten in Richtung der optischen Achse fixiert ist und der Innengewindeteil um die optische Achse drehbar ist.

3. Linearantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bajo­ nettmechanismus mehrere erste Klauen an dem Führungsschlitten radial zur optischen Achse nach außen abstehend und mehrere zweite Klauen an der drehbaren Fassung zur optischen Achse nach innen abstehend zum Eingriff mit den ersten Klauen hat.

4. Linearantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die drehba­ re Fassung und der Innengewindeteil über einen Ring senkrecht zur opti­ schen Achse miteinander verbunden sind, und dass Öffnungen mit einer der Größe der zweiten Klauen entsprechenden Größe an Positionen des Rings vorgesehen sind, die den zweiten Klauen gegenüberliegen.