DE19500613A1 - Point supporting device partic. for large mirror of telescope - Google Patents
Point supporting device partic. for large mirror of telescopeInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Punktlagerungsvorrichtung für einen zu lagernden Körper auf einer Basis, wobei die Punktlagerungsvorrichtung mindestens ein Kardangelenk beinhaltet.The invention relates to a point storage device for a body to be stored on a base, the Point positioning device at least one universal joint includes.
Derartige Punktlagerungsvorrichtungen sind insbesondere bei großen astronomischen Teleskopspiegeln sehr kritisch. Dabei wird ein Primärspiegel von einer als Basis dienenden passiven hydraulischen Lagerungssystem gehalten. Zwischen dieser Basis und dem Primärspiegel befindet sich dann eine Punktlagerungsvorrichtung, welche vorzugsweise an drei Punkten auf der Spiegelrückseite den Spiegel unterstützt. Bekannte Punktlagerungseinrichtungen haben den Nachteil, daß sie auf jedem Stützkreis eine unterschiedliche Neigung zueinander besitzen. Die Ankopplung muß über individuell abgestimmte Keile an diese Neigung angepaßt werden, wobei Keilfehler im Spiegel Störmomente erzeugen. Durch die Flexibilität des Kardangelenks kann bei den bekannten Punktunterstützungsvorrichtungen vor Auflegen des Spiegels ein seitliches Wegkippen erfolgen, wodurch die Lage der Punktlagerungsvorrichtung bei Auflage des Spiegels undefiniert wird. Außerdem sind die bekannten Vorrichtungen nicht knickstabil.Such point storage devices are particularly at large astronomical telescope mirrors very critical. Here becomes a primary mirror from one that serves as a base passive hydraulic bearing system kept. Between this base and the primary mirror is then one Point storage device, which preferably on three Dots on the back of the mirror supports the mirror. Known point storage devices have the disadvantage that they have a different slope on each support circle to each other. The coupling must be done individually matched wedges are adapted to this inclination, whereby Wedge errors in the mirror generate disturbing torques. Through the Flexibility of the universal joint can be used in the known Point support devices before placing the mirror a lateral tilting away, which causes the location of the Point positioning device when the mirror is supported is undefined. In addition, the known devices not kink resistant.
Es sind auch axiale Verstelleinrichtungen für einen Körper auf mindestens einem Lagerungspunkt relativ zu einer Grundbasis (insbesondere für eine axiale Spiegellagerung) bekannt, bei welchen auf mindestens einen Lagerungspunkt des zu lagernden Körper durch einen Hebel, welcher mit einem ersten seiner beiden Enden an dem zu lagernden Körper angreift, in axialer Verstellrichtung eine Kraft aufgebracht werden kann. They are also axial adjustment devices for a body on at least one storage point relative to one Basic basis (especially for an axial mirror bearing) known, on which at least one storage point of the body to be stored by a lever, which with a first of its two ends on the body to be supported attacks a force in the axial direction of adjustment can be applied.
Derartige axiale Verstelleinrichtungen sind beispielsweise aus dem DE-GM 88 08 506 und der DE-PS 39 08 430 bekannt. Bei diesen kann man durch eine Lageveränderung von Gewichten senkrecht zur axialen Verstellrichtung eine axiale Verstellung erreichen. Es sind auch Lösungen bekannt, bei welchen über einen Spindeltrieb eine vorgespannte Feder benutzt wird. Die Nachteile sind darin zu sehen, daß der Spiegel nicht von der Mechanik entkoppelt ist, da die Federkennlinie nicht beliebig flach gewählt werden kann. Dadurch werden mechanische Zwänge der Teleskopstruktur über die Feder direkt auf den Spiegel übertragen. Ein weiterer Nachteil dieser Lösung ist darin zu sehen, daß bei Verstellung der aktiven Feder die Feder gespannt werden muß. Dies erfordert eine hohe Antriebsleistung und führt zu einer geringen Dynamik und Einstellgenauigkeit des Systems.Such axial adjustment devices are, for example known from DE-GM 88 08 506 and DE-PS 39 08 430. With these you can change the position of Weights perpendicular to the axial direction of adjustment achieve axial adjustment. They are also solutions known, in which a spindle drive preloaded spring is used. The disadvantages are in it to see that the mirror is not decoupled from the mechanics is because the spring characteristic is not arbitrarily flat can be. This eliminates mechanical constraints Telescopic structure over the spring directly on the mirror transfer. Another disadvantage of this solution is that to see that when the active spring is adjusted, the spring must be excited. This requires a high level Drive power and leads to low dynamics and Setting accuracy of the system.
Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Punktlagerungsvorrichtung zu schaffen, welche zumindest auf allen Stützkreisen eine im wesentlichen gleiche Neigung ermöglicht.It is the object of the invention To create point storage device, which at least on all support circles have an essentially equal inclination enables.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des ersten Patentanspruchs gelöst.This object is achieved by the characterizing part of the first claim solved.
Die erfindungsgemäße Punktlagerungsvorrichtung erlaubt mit ihren beiden Teilen eine problemlose, sichere und einfache Ausrichtung eines zu lagernden Körpers auf einer Basis, wobei die Lagerungseinrichtung in jedem Winkel zur Basis orientiert sein kann.The point storage device according to the invention also allows its two parts a hassle-free, safe and simple Alignment of a body to be stored on a base, the storage device at any angle to the base can be oriented.
Eine bessere Kräfteverteilung zwischen den beiden Teilen der Punktlagerungseinrichtung erreicht man, wenn der Kugelabschnitt und die Kugelschale denselben Radius besitzen, da man dann ein flächenhaftes Aufliegen erhält. A better distribution of forces between the two parts the point storage device can be reached if the Sphere section and the spherical shell have the same radius own, because then you get a flat surface.
Eine bessere Kräfteverteilung am zu lagernden Körper erhält man, wenn der obere Teil der Punktlagerungseinrichtung mit mehrere Angriffspunkthalterungen am zu lagernden Körper angreift.A better distribution of forces on the body to be stored one if the upper part of the point storage device with several points of attack on the body to be stored attacks.
Dabei sollten sich die Kraftvektoren der Angriffspunkthalterungen zumindest in einer Ebene treffen. Besser noch ist es, wenn sie sich in einem Punkt schneiden.The force vectors of the Hit the point of attachment at least in one plane. It is even better if they intersect at one point.
Vorteilhafterweise sollte die Kraftebene (bzw. der Schnittpunkt der Kraftvektoren) und der Kreismittelpunkt von Kugelabschnitt und Kugelschale zusammen fallen.The force level (or the Intersection of the force vectors) and the center of the circle of spherical section and spherical shell fall together.
Besitzt die Punktlagerungseinrichtung ein Kardangelenk, so können Scherkräfte keine Wirkung zwischen Basis und zu lagernden Körper entfalten. Dabei sollte das Kardangelenk oberhalb des Kugelabschnitts ausgebildet sein, um Schwingungen des lagernden Körpers aufzufangen. Vorteilhafterweise sind die Gelenke des Kardangelenks in einer Ebene angeordnet, damit man einen definierten Lagerungsdrehpunkt in allen Achsen erhält. Dies wird unterstützt, wenn die Gelenke des Kardangelenks kreuzförmig ausgerichtet sind. Die geringste Auswirkung von Schwingkräften erhält man, wenn die Kreismittelpunkte von Kugelabschnitt und Kugelschale sowie Kraftebene (-punkt) der Angriffspunkthalterungen in der Gelenkebene des Kardangelenks zusammenfallen. Ist das Kardangelenk monolithisch, so ist die Federkraft hysteresefrei und frei von möglichen Montagefehlern.If the point storage device has a universal joint, so , shear forces have no effect between base and to unfold stored body. The cardan joint should be formed above the spherical section in order To absorb vibrations of the stored body. The joints of the universal joint are advantageously in arranged on a level so that you can define a Bearing pivot in all axes. this will supports when the joints of the universal joint are cruciform are aligned. The least impact of Vibration forces are obtained when the center of the circle is from Sphere section and spherical shell as well as force level (point) the point of attachment in the joint plane of the Cardan joint collapse. Is the universal joint monolithic, the spring force is free of hysteresis and free of possible assembly errors.
Ist unterhalb der Kugelschale ein zweites, vorteilhafterweise monolithisches Kardangelenk angeordnet, so kann die Punktlagerungsvorrichtung Scherkräfte zwischen zu lagerndem Körper und Basis leicht auffangen, ohne daß diese ihre störende Kraft entfalten können. If there is a second one below the spherical shell, advantageously arranged monolithic universal joint, so the point bearing device can shear forces between to the body and base to be collected easily without they can develop their disturbing power.
Vorteilhafterweise besitzt die Punktlagerungseinrichtung eine Stoßsicherungseinrichtung, welche nach Anspruch 15 aufgebaut sein kann, und eine Festlegungsvorrichtung zur definierten Ausrichtung der Lagerung vor der Endmontage, welche nach Anspruch 17 aufgebaut sein kann. Auch eine Zugsicherungseinrichtung nach Anspruch 18 erhöht die Lagerungssicherheit. Besitzen die Sicherungseinrichtungen federnde bzw. nachgiebige Elemente, so sollten diese in ihrer federnden bzw. nachgiebigen Wirkung veränderbar sein.The point storage device advantageously has a shock protection device, which according to claim 15 can be constructed, and a fixing device for defined orientation of the bearing before final assembly, which can be constructed according to claim 17. Also one Train protection device according to claim 18 increases Storage security. Have the security devices resilient or resilient elements, they should be in their resilient or resilient effect can be changed.
Vorteilhafterweise kann Luft zwischen die Kugelschale und dem Kegelabschnitt geblasen werden, damit man den zu lagernden Körper "aufschwimmen" lassen kann. Saugt man dagegen diese Luft wieder ganz ab und erzeugt dabei ein Vakuum, so werden die beiden Teile der Punktlagerungseinrichtung fest miteinander gekoppelt.Air can advantageously between the spherical shell and the cone section to be blown so that the bearing body can "float". You suck on the other hand, this air is completely removed and creates a Vacuum, so the two parts of the Point storage device firmly coupled.
Bringt man unterhalb der Punktlagerungsvorrichtung eine axiale Verstelleinrichtung an, so sollte diese dynamisch arbeiten und ausschließlich in Axialrichtung wirken. Dies ist aus dem bekannten Stand der Technik nicht bekannt.Bring one below the point storage device axial adjustment device, it should be dynamic work and only work in the axial direction. This is not known from the known prior art.
Durch die erfindungsgemäße Anbringung einer Kraftwirkvorrichtung zur Verstellung des an sich bekannten Hebels in der axialen Verstelleinrichtung erhält man anstelle der bekannten statischen Lagerung eine dynamische Lagerung des relativ zu einer Grundbasis zu lagernden Körpers.By attaching a Power knitting device for adjusting the known Lever in the axial adjustment device is obtained dynamic instead of the known static bearing Storage of the to be stored relative to a basic base Body.
Indem man diese Kraftwirkvorrichtung in einer beweglichen Verschiebeeinrichtung anordnet, welche ihre Lage relativ zum Hebelarm verändern kann, erhält man eine unterschiedliche Wirkung durch die Kraftwirkvorrichtung allein durch eine Lageveränderung der Kraftwirkvorrichtung. By placing this force-acting device in a mobile Shifter arranges which their position relative can change to the lever arm, you get one different effect through the force-acting device solely by changing the position of the force-acting device.
Gibt man dem Hebel, an welchen die Kraftwirkvorrichtung angreift zwei Hebelarme, kann man besonders leicht sowohl Zug- als auch Druckkräfte durch den Hebel auf den zu lagernden Körper wirken lassen.One gives the lever on which the force-acting device attacks two lever arms, you can both easily Tensile and compressive forces through the lever on the let body work.
Eine Erhöhung der Dynamik läßt sich leicht dadurch erreichen, indem man mehr als eine Kraftwirkvorrichtung vorsieht.An increase in dynamics can easily be done by this achieve by using more than one force acting device provides.
Die Lageveränderung der Kraftwirkvorrichtung sollte dadurch kontrolliert und steuerbar über einen Antrieb erfolgen, welcher wegen seiner Positioniergenauigkeit vorteilhafterweise elektrisch sein sollte. Dem dient auch, wenn der Antrieb über eine Gewindespindel auf die Kraftwirkvorrichtung wirkt.This should change the position of the force-acting device controlled and controllable via a drive, which because of its positioning accuracy should advantageously be electrical. This also serves if the drive has a threaded spindle on the Force-acting device works.
Zur Ermittlung der axialen Verstellgröße ist es sinnvoll, wenn die Einrichtung einen Drucksensor beinhaltet.To determine the axial adjustment variable, it makes sense to if the device includes a pressure sensor.
Eine Entkopplung von möglichen Scherkräften zwischen dem zu lagernden Körper und der Grundbasis erreicht man durch den Einbau von Gelenken, welche vorteilhafterweise um den Drucksensor angeordnet sind. Als Gelenke eignen sich insbesondere Kardangelenke, welche in mehreren Richtungen eine Auslenkung ermöglichen.A decoupling of possible shear forces between the stored body and the basic base can be reached through the Installation of joints, which advantageously around the Pressure sensor are arranged. Are suitable as joints especially universal joints, which work in several directions allow a deflection.
Besonders sinnvoll ist die Benutzung der axialen Verstelleinrichtung unter einem Spiegel, da hier die Unterseite nicht anderweitig benutzt werden muß. Dies gilt insbesondere für den Primärspiegel eines Spiegelteleskops.The use of the axial is particularly useful Adjustment device under a mirror, since here the Bottom does not have to be used otherwise. this applies especially for the primary mirror of a mirror telescope.
Es ist vorteilhaft, wenn sich die Verschiebeeinrichtung im wesentlichen senkrecht zur axialen Verstellrichtung ausdehnen läßt. Dazu kann eine entkoppelnde Luftkammer als Kraftwirkvorrichtung verwendet werden.It is advantageous if the displacement device in essentially perpendicular to the axial direction of adjustment can expand. For this purpose, a decoupling air chamber can be used Force knitting device can be used.
Die Erfindung wird nachstehend in beispielhafterweise anhand von zwei Zeichnung näher erläutert, wobei weitere wesentliche Merkmale sowie dem besseren Verständnis dienende Erläuterungen und Ausgestaltungsmöglichkeiten des Erfindungsgedankens beschrieben sind.The invention is exemplified below explained in more detail with reference to two drawings, with others essential features as well as better understanding serving explanations and design options of the Inventive idea are described.
Dabei zeigenShow
Fig. 1 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Punktlagerungsvorrichtung; und Fig. 1 is a schematic view of the point storage device according to the invention; and
Fig. 2 eine axiale Verstelleinrichtung. Fig. 2 shows an axial adjustment device.
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Punktlagerungsvorrichtung. Die in der Figur schematisch dargestellte Lagerungsvorrichtung besteht im wesentlichen aus zwei Teilen (A, B). Das obere Teil (A) dient zur direkten Befestigung am Spiegel (1) an der Spiegelunterseite (1a). Es besteht aus drei Angriffspunkthalterungen (2) direkt an der Spiegelunterseite (1a), welche mit dem Spiegel (1) in einem direkten festen (losbaren) Kontakt stehen. Die drei Angriffspunkthalterungen (2) (in der Figur sind lediglich zwei der drei Angriffspunkthalterungen dargestellt) sind jeweils mit einer Verlängerung (2a) am oberen Kardangelenk (4) über jeweils eine Schraubverbindung (3) verbunden. Das Kardangelenk (4) ist monolithisch hergestellt und besitzt vier kreuzförmig angeordnete Festkörpergelenke (5) in einer Ebene (in der Figur ist lediglich ein Festkörpergelenk sichtbar). Entsprechende Kardangelenke (5) sind in der DE- PS 38 42 776 und der DE-PS 38 43 775 eingehend beschrieben. Fig. 1 shows a schematic view of the point bearing device of the invention. The storage device shown schematically in the figure consists essentially of two parts (A, B). The upper part (A) is used for direct attachment to the mirror ( 1 ) on the underside of the mirror ( 1 a). It consists of three attachment points ( 2 ) directly on the underside of the mirror ( 1 a), which are in direct, fixed (detachable) contact with the mirror ( 1 ). The three points of attachment ( 2 ) (only two of the three points of attachment are shown in the figure) are each connected to an extension ( 2 a) on the upper universal joint ( 4 ) via a screw connection ( 3 ). The cardan joint ( 4 ) is made monolithic and has four cross-shaped solid joints ( 5 ) in one plane (only one solid joint is visible in the figure). Corresponding universal joints ( 5 ) are described in detail in DE-PS 38 42 776 and DE-PS 38 43 775.
Die Kraftvektoren der drei Angriffspunkthalterungen (2) mit ihren Verlängerungen (2a) treffen sich in einem Punkt, welcher in der Ebene der vier Festkörpergelenke (5) liegt. Der untere Teil des Kardangelenks (4) besitzt eine sphärische Oberfläche (6), deren Mittelpunkt mit dem Treffpunkt der Kraftvektoren der drei Angriffspunkthalterungen (2) mit ihren Verlängerungen (2a) zusammenfällt. Der untere Teil (B) dient zur direkten Befestigung an einer Basis (19), welche hierdurch ein Element eines passiven oder aktiven hydraulischen Lagerungssystems gegeben ist. Dieses Element (19) des Lagerungssystems kann auf einer weiteren Basis (20), welche durch einen Boden oder durch einen aktiven Aktuator realisiert ist, aufliegen.The force vectors of the three points of attachment ( 2 ) with their extensions ( 2 a) meet at a point which lies in the plane of the four solid joints ( 5 ). The lower part of the universal joint ( 4 ) has a spherical surface ( 6 ), the center of which coincides with the meeting point of the force vectors of the three attachment point brackets ( 2 ) with their extensions ( 2 a). The lower part (B) is used for direct attachment to a base ( 19 ), which is thereby an element of a passive or active hydraulic bearing system. This element ( 19 ) of the bearing system can rest on a further base ( 20 ), which is realized by a floor or by an active actuator.
Der untere Teil (B) besteht aus einer Aufnahmeeinrichtung (7) für den oberen Teil (A) der Lagerungsvorrichtung und aus einer Abstützeinrichtung (17) auf der Basis (19). Der obere Teil der Aufnahmeeinrichtung (7) besitzt einen Kreisring (7a), dessen Auflagefläche für die sphärische Oberfläche (6) des Kardangelenks eine entsprechend sphärische Oberfläche (7aa) mit gleichem Radius aufweist. In dieser sphärischen Oberfläche (7aa) des Kreisrings (7a) der Aufnahnmeeinrichtung (7) ist ein Dichtungsring (8a) eingelassen.The lower part (B) consists of a receiving device ( 7 ) for the upper part (A) of the storage device and a support device ( 17 ) on the base ( 19 ). The upper part of the receiving device ( 7 ) has a circular ring ( 7 a), the bearing surface for the spherical surface ( 6 ) of the universal joint has a corresponding spherical surface ( 7 aa) with the same radius. A sealing ring ( 8 a) is embedded in this spherical surface ( 7 aa) of the circular ring ( 7 a) of the receiving device ( 7 ).
Seitlich des Kreisrings (7a) ist ein Ventil (9) eingesetzt, durch welches ein Gas oder eine Flüssigkeit in oder aus dem Hohlraum (21) zwischen dem Kardangelenk (4) und der Aufnahmeeinrichtung (7) eingelassen bzw. entfernt werden kann. Die dazu dienende Vorrichtung ist nach dem bekannten, Stand der Technik aufgebaut und in der Figur nicht dargestellt. Im unteren Boden (7f) der Aufnahmeeinrichtung (7) ist eine kreisrunde Öffnung (7g) durch welche die stumpfe Spitze eines Stabes (10) in den Hohlraum (21) hineinragt. In dieser kreisrunden Öffnung (7g) befinden sich weitere Dichtungsringe (8b), so daß der Hohlraum (21) gas-bzw. flüssigkeitsdicht ist. Der Kreisring (7a) ist so hoch, daß zwischen der sphärischen Oberfläche (6) des Kardangelenks (4) und dem unteren Boden (7f) der Aufnahmeeinrichtung (7) immer zumindest noch ein Luftspalt verbleibt.A valve ( 9 ) is inserted to the side of the circular ring ( 7 a), through which a gas or a liquid can be let into or removed from the cavity ( 21 ) between the universal joint ( 4 ) and the receiving device ( 7 ). The device used for this purpose is constructed according to the known state of the art and is not shown in the figure. In the lower bottom ( 7 f) of the receiving device ( 7 ) there is a circular opening ( 7 g) through which the blunt tip of a rod ( 10 ) protrudes into the cavity ( 21 ). In this circular opening ( 7 g) there are further sealing rings ( 8 b), so that the cavity ( 21 ) gas or. is liquid-tight. The circular ring ( 7 a) is so high that at least one air gap still remains between the spherical surface ( 6 ) of the universal joint ( 4 ) and the lower bottom ( 7 f) of the receiving device ( 7 ).
Die Aufnahmeeinrichtung (7) besitzt einen unteren, hohlen Verlängerungsring (7b). Unterhalb dieses Verlängerungsrings (7b) befindet sich ein verdickter Kreisring (7c), wobei die Verdickung des Kreisrings (7c) nach innen ausgebildet ist. Unterhalb dieses Kreisrings (7c) ist ein weiterer Verlängerungsring (7d) angeordnet, welcher in einen verdickten Kreisring (7e) endet, wobei diesmal die Verdickung dieses Kreisrings (7e) nach außen ausgebildet ist. Aus Montagefertigungsgründen ist die Aufnahmeeinrichtung (7) aus zwei Teilen (7A, 7B) gefertigt, welche bei der Montage fest zusammengeschraubt werden.The receiving device ( 7 ) has a lower, hollow extension ring ( 7 b). Below this extension ring ( 7 b) there is a thickened circular ring ( 7 c), the thickening of the circular ring ( 7 c) being formed inwards. Below this circular ring (7 c) there is arranged a further extension ring (7 d) which ends in a thickened annulus (7 e), except that the thickening of this annulus (7 e) is formed outwardly. For assembly manufacturing reasons, the receiving device ( 7 ) is made of two parts ( 7 A, 7 B), which are screwed together during assembly.
Die Aufnahmeeinrichtung (7) ist ein die Abstützeinrichtung (17) beweglich hineingesteckt, wobei zwischen der unteren Begrenzungsfläche (7ccc) des nach innen verdickten Kreisring (7c) der Aufnahmeeinrichtung (7) und einer inneren Auflagefläche (17e) der Abstützeinrichtung (17) eine Spiralfeder (13) als Federelement angeordnet ist. Die innere Öffnung (17f) in der Abstützeinrichtung (17) ist dabei so groß, daß die Aufnahmeeinrichtung (7) niemals auf die Abstützeinrichtung (17) aufschlägt, egal wie sehr das Federelement (13) auch belastet wird.The receiving device ( 7 ) is inserted into the supporting device ( 17 ) so that it can move, wherein between the lower boundary surface ( 7 ccc) of the inwardly thickened circular ring ( 7 c) of the receiving device ( 7 ) and an inner contact surface ( 17 e) of the supporting device ( 17 ) a coil spring ( 13 ) is arranged as a spring element. The inner opening ( 17 f) in the support device ( 17 ) is so large that the receiving device ( 7 ) never hits the support device ( 17 ), no matter how much the spring element ( 13 ) is also loaded.
Die Abstützeinrichtung (17) besitzt einen hohlen Kreisring (17a) zur Aufnahme des unteren Teils der Aufnahmeinrichtung (7). Zwischen diesem Kreisring (17a) und der Aufnahmeeinrichtung (7) ist noch ein Drehring (16) angeordnet, mit welchem das Federelement (13) vorgespannt werden kann. Unterhalb der inneren Auflagefläche (17e) besitzt die Abstützeinrichtung (17) ein hohl ausgeführtes zweites monolithisches Kardangelenk (17d) mit vier Festkörpergelenken (18), welche in einer Ebene kreuzförmig angeordnet sind. Unterhalb dieses Kardangelenks (17d) ist die Abstützeinrichtung (17) mit einem Element (19) des hydraulischen Lagerungssystems fest verbunden.The support device ( 17 ) has a hollow circular ring ( 17 a) for receiving the lower part of the receiving device ( 7 ). Between this circular ring ( 17 a) and the receiving device ( 7 ) there is also a rotary ring ( 16 ) with which the spring element ( 13 ) can be pretensioned. Below the inner bearing surface ( 17 e), the support device ( 17 ) has a hollow second monolithic universal joint ( 17 d) with four solid joints ( 18 ) which are arranged in a cross shape in one plane. Below this universal joint ( 17 d), the support device ( 17 ) is firmly connected to an element ( 19 ) of the hydraulic bearing system.
Die Abstützeinrichtung (17) ist körperlich aus zwei Teilen (17A, 17B) aufgebaut, welche lose aufeinanderliegen. Im Inneren der Abstützeinrichtung (17) befindet sich ein Hohlkegel (15), welcher sich bis in die Aufnahmeeinrichtung (7) erstreckt. In seinem unteren Teil (15d) ist dieser Hohlkegel fest lösbar mit einem Teil (17B) der Abstützeinrichtung (17) verbunden. Dabei liegt er mit einer Auflagefläche (15c) auf dem unteren Teil (17B) im Innern der Abstützeinrichtung (17) auf. Der Hohlkegel endet im oberen Bereich in einen nach außen verdickten Kreisring (15a). Zwischen der unteren Fläche (15aa) dieses Kreisrings (15a) des Hohlkegels (15) und der oberen Begrenzungsfläche (7cc) des sich nach innen verdickenden Kreisrings (7c) der Aufnahmeeinrichtung (7) ist eine Spiralfeder (12) als ein zweites Federelement angeordnet. Im Inneren dieses Hohlkegels (15) ist ein Stab (10) angeordnet, welcher an der einen Seite durch die Öffnung (7g) des unteren Bodens (7f) der Aufnahmeeinrichtung (7) hindurchreicht und auf der anderen Seite im Inneren des zweiten Kardangelenks (17d) endet. Dieser Stab (10) besitzt ein Außengewinde (10a), auf welchem ein verdickter Kreisring (11) mit dazu passendem Innengewinde angeordnet ist. Zwischen der Unterseite (11a) dieses Kreisrings (11) und der Oberseite (15bb) einer inneren Verdickung (15b) des Hohlkegels (15) befindet sich als federndes Element eine Spiralfeder (14), welche durch den Kreisring (11) vorgespannt werden kann. Durch die Verdickung (15b) ragt dieser Stab (10) durch eine Öffnung (15ba) nach unten und endet dort mit einer kegelstumpfförmigen Verdickung (10b). Diese Verdickung (10b) befindet sich in einer entsprechend geformten kegelstumpfförmigen Öffnung (17g) im Inneren des Kardangelenks (17d), welche eine Öffnung (17ga) zum inneren Hohlkegel (15) hin aufweist. The support device ( 17 ) is physically composed of two parts ( 17 A, 17 B), which lie loosely on top of one another. Inside the support device ( 17 ) is a hollow cone ( 15 ) which extends into the receiving device ( 7 ). In its lower part ( 15 d), this hollow cone is permanently detachably connected to a part ( 17 B) of the support device ( 17 ). It rests with a bearing surface ( 15 c) on the lower part ( 17 B) inside the support device ( 17 ). The hollow cone ends in the upper area in an outwardly thickened circular ring ( 15 a). Between the lower surface ( 15 aa) of this annulus ( 15 a) of the hollow cone ( 15 ) and the upper boundary surface ( 7 cc) of the inwardly thickening annulus ( 7 c) of the receiving device ( 7 ) is a spiral spring ( 12 ) as a second spring element arranged. A rod ( 10 ) is arranged inside this hollow cone ( 15 ), which extends on one side through the opening ( 7 g) of the lower base ( 7 f) of the receiving device ( 7 ) and on the other side inside the second universal joint ( 17 d) ends. This rod ( 10 ) has an external thread ( 10 a) on which a thickened circular ring ( 11 ) with a matching internal thread is arranged. Between the underside ( 11 a) of this annulus ( 11 ) and the top ( 15 bb) of an internal thickening ( 15 b) of the hollow cone ( 15 ) there is a spring element ( 14 ) as a resilient element, which is biased by the annulus ( 11 ) can be. Due to the thickening ( 15 b), this rod ( 10 ) projects downward through an opening ( 15 ba) and ends there with a truncated cone-shaped thickening ( 10 b). This thickening ( 10 b) is located in a correspondingly shaped frustoconical opening ( 17 g) in the interior of the universal joint ( 17 d), which has an opening ( 17 ga) to the inner hollow cone ( 15 ).
Bevor der Spiegel (1) mit dem oberen Teil (A) der Lagerungsvorrichtung auf dem unteren Teil der Lagerungsvorrichtung aufliegt, ragt das obere Ende des Stabes (10) weit in den oberen Hohlraum (21) der Aufnahmeeinrichtung (7) hinein. Dabei preßt die Feder (14) den Stab (10) nach oben. Während dieses Vormontagephase des Spiegels (1) auf der gesamten Punktlagerungseinrichtung wird somit die kegelstumpfförmige Verdickung (10b) an die Innenwand der kegelstumpfförmigen Öffnung (17g) gepreßt, wodurch der untere Teil (b) der Punktlagerungsvorrichtung vor der Auflage des Spiegels (1) durch die ausrichtende Wirkung des Stabes (10) in einer vorbestimmten Position verbleibt. Diese ist vorzugsweise senkrecht ausgerichtet. Wird nun der Spiegel (1) mit dem vorher an ihm angebrachten oberen Teil (A) der Punktlagerungsvorrichtung auf den unteren Teil (b) der Punktlagerungsvorrichtung aufgelegt, wird der Stab (10) durch die Feder (14) federnd nach unten gedrückt, so daß der Stab (10) seine ausrichtende Wirkung verliert. Gleichzeitig sorgt das Gewicht des Spiegels (1) dafür, daß die vorbestimmte Ausrichtung des unteren Teils (B) der Punktlagerungseinrichtung erhalten bleibt.Before the mirror ( 1 ) with the upper part (A) of the bearing device rests on the lower part of the bearing device, the upper end of the rod ( 10 ) extends far into the upper cavity ( 21 ) of the receiving device ( 7 ). The spring ( 14 ) presses the rod ( 10 ) upwards. During this pre-assembly phase of the mirror ( 1 ) on the entire point mounting device, the truncated cone-shaped thickening ( 10 b) is thus pressed against the inner wall of the truncated cone-shaped opening ( 17 g), as a result of which the lower part (b) of the point mounting device before the support of the mirror ( 1 ) remains in a predetermined position due to the aligning action of the rod ( 10 ). This is preferably oriented vertically. If the mirror ( 1 ) with the upper part (A) of the point bearing device previously attached to it is placed on the lower part (b) of the point bearing device, the rod ( 10 ) is pressed resiliently downward by the spring ( 14 ), so that the rod ( 10 ) loses its aligning effect. At the same time, the weight of the mirror ( 1 ) ensures that the predetermined orientation of the lower part (B) of the point bearing device is maintained.
Das obere Teil (B) der Punktlagerungseinrichtung besitzt deshalb Drehgelenke (3) zwischen dem Körper des oberen Kardangelenks (4) und den Angriffspunkthalterungen (2) mit ihren Verlängerungen (2a), damit bei der Vormontage die Angriffspunkte der Angriffspunkthalterungen (2) an der Spiegelunterseite (1a) möglichst genau nach den individuellen Bedürfnissen eingerichtet werden können.The upper part (B) of the point bearing device therefore has swivel joints ( 3 ) between the body of the upper universal joint ( 4 ) and the point of attachment brackets ( 2 ) with their extensions ( 2 a), so that the points of attack of the point of attachment brackets ( 2 ) on the pre-assembly The underside of the mirror ( 1 a) can be set up as precisely as possible according to individual needs.
Wenn nun der obere Teil (A) der Punktlagerungseinrichtung auf dem unteren Teil (B) der Punktlagerungseinrichtung aufliegt, so kann man durch einpressen von Luft den Spiegel (1) auf der Punktlagerungseinrichtung "aufschwimmen" lassen und so für eine spannungsfreie Lagerung des oberen Teils (A) der Punktlagerungseinrichtung auf dem unteren Teil (B) sorgen. Ist dies erreicht, so erzeugt man durch das Ventil (9) im Inneren des Hohlraums (21) ein Vakuum, so daß die beiden Teile (A, B) der Punktlagerungsvorrichtung "quasi fest" miteinander verbunden sind. Treten nun in der Anlage, in welchem sich der Spiegel (1) mit seinen an seiner Unterseite (1a) angebrachten Punktlagerungsvorrichtungen befindet, Stöße, z. B. durch ein Erdbeben auf, so sorgen die Federelemente (13) dafür, daß die Bewegung des Spiegels (1) nach unten abgefedert wird. Entsprechend sorgen die Federelemente (12) dafür, daß die Bewegung des Spiegels (1) nach oben abgefedert wird.If the upper part (A) of the point bearing device now rests on the lower part (B) of the point bearing device, the mirror ( 1 ) can be "floated" on the point bearing device by injecting air and thus for tension-free mounting of the upper part ( A) the point storage device on the lower part (B). If this is achieved, a vacuum is created by the valve ( 9 ) inside the cavity ( 21 ), so that the two parts (A, B) of the point bearing device are connected "quasi firmly" to one another. Now occur in the system, in which the mirror ( 1 ) with its on its underside ( 1 a) attached point storage devices, bumps, z. B. by an earthquake, the spring elements ( 13 ) ensure that the movement of the mirror ( 1 ) is cushioned downwards. Accordingly, the spring elements ( 12 ) ensure that the movement of the mirror ( 1 ) is cushioned upwards.
Durch die beiden Federelemente (12, 13) ist somit für eine sanfte Auflage des Spiegels (1) auf der Punktlagerungsvorrichtung gesorgt, wobei die beiden knickstabilen Kardangelenke (4, 17d) mit ihrer, aufgrund der kurzen Biegegelenke vorhandenen hohen axialen Steifigkeit für eine gute Aufnahme von seitlich angreifenden Kräften sorgen und eine Zerstörung an der Spiegelunterseite (1a) durch solche Kräfte verhindern.The two spring elements ( 12 , 13 ) thus ensure that the mirror ( 1 ) is placed gently on the point bearing device, the two kink-resistant universal joints ( 4 , 17 d) with their high axial stiffness due to the short bending joints providing good support Take care of lateral forces and prevent destruction on the underside of the mirror ( 1 a) by such forces.
Die vorab beschriebene Punktlagerungseinrichtung zeichnet sich durch mehrere Vorzüge aus. Man hat bei der Punktlagerungseinrichtung einen knicksicheren Anschluß der Lagerkräfte mit hoher axialer Steifigkeit bei minimalen Störmomenten und minimalen Querkräften. Die kardanische Anlenkung erlaubt eine vorbestimmte Ausrichtung der Punktlagerungseinrichtung an beliebige Stützkreise einer meniskusförmigen Spiegelscheibe (1), wobei vier Drehachsen in einem Punkt vereinigt sind. Zudem ist die erfindungsgemäße Punktlagerungseinrichtung selbstzentrierend und stabilisierend bei Auflage des Spiegels (1). The point storage device described above is characterized by several advantages. The point bearing device has a kink-proof connection of the bearing forces with high axial rigidity with minimal disturbing torques and minimal transverse forces. The cardanic articulation allows a predetermined alignment of the point mounting device to any support circles of a meniscus-shaped mirror disk ( 1 ), four axes of rotation being combined in one point. In addition, the point support device according to the invention is self-centering and stabilizing when the mirror ( 1 ) is placed.
Das sphärische Luftlager zwischen dem oberen Teil (A) und unteren Teil (B) der Punktlagerungsvorrichtung kann mit Vakuum oder Überdruck betrieben werden. Betreibt man es mit Vakuum, so erhält man zusätzliche Haltekräfte, wobei gleichzeitig die beiden Teile (A, B) der Punktlagerungseinrichtung zueinander fixiert werden. Betreibt man es mit Überdruck, dann ermöglicht es zum einen ein reibungsfreies "Aufschwimmen" des Spiegels (1) auf dem unteren Teil (B) der Punktlagerungseinrichtung. Zum anderen erleichtert und sichert es das Lösen des Spiegels (1) von dem unteren Teil (B) der Punktlagerungseinrichtung, da keine unkontrollierten Haftkräfte zwischen dem oberen und unteren Teil (A, B) der Punktlagerungsvorrichtung auftreten können.The spherical air bearing between the upper part (A) and lower part (B) of the point storage device can be operated with vacuum or positive pressure. If it is operated with a vacuum, additional holding forces are obtained, the two parts (A, B) of the point mounting device being fixed to one another at the same time. If you operate it with overpressure, it enables a smooth "floating" of the mirror ( 1 ) on the lower part (B) of the point storage device. On the other hand, it makes it easier and safer to detach the mirror ( 1 ) from the lower part (B) of the point bearing device, since no uncontrolled adhesive forces can occur between the upper and lower part (A, B) of the point bearing device.
Zusätzlich liefert die erfindungsgemäße Punktlagerungsvorrichtung eine Kraftbegrenzung für den Spiegel (1) in Zug- und Druckrichtung durch die beiden Federelemente (12, 13).In addition, the point mounting device according to the invention provides a force limitation for the mirror ( 1 ) in the pulling and pushing directions by the two spring elements ( 12 , 13 ).
Die in der Fig. 2 dargestellte axiale Verstelleinrichtung ist ein Aktuator für eine axiale Spiegellagerung.The axial adjustment device shown in FIG. 2 is an actuator for an axial mirror bearing.
Der in der Fig. 2 dabei nicht dargestellte Spiegel ist auf einem hydraulischen Lagerungssystem (100) (siehe Fig. 1, Bezugszeichen 19) gelagert, welche z. B. aus der DE-PS 36 42 128, DE-PS 40 21 647, DE-PS 43 26 561 oder der DE-PS 43 29 928 bekannt sind.The mirror, not shown in FIG. 2, is mounted on a hydraulic bearing system ( 100 ) (see FIG. 1, reference number 19 ), which, for. B. from DE-PS 36 42 128, DE-PS 40 21 647, DE-PS 43 26 561 or DE-PS 43 29 928 are known.
Die Elemente (100) des aktiven oder passiven hydraulischen Lagerungssystems sind dabei über ein Kardangelenk (102) mit Festkörpergelenken (103), wobei die vier Gelenke (103) des Kardangelenkes (102) in einer Ebene kreuzweise angeordnet sind, auf einer Druckdose (104) befestigt. The elements (100) of the active or passive hydraulic storage system are via a universal joint (102) with solid-body joints (103), wherein the four joints (103) of the universal joint (102) are arranged in a plane crosswise to a vacuum unit (104) attached.
Unterhalb dieser Druckdose (104) ist ein weiteres Kardangelenk (105) angeordnet, wobei auch hier die vier Festkörpergelenke (106) des Kardangelenks (105) in einer Ebene (110) kreuzweise angeordnet sind. Entsprechende Kardangelenke (105) sind in der DE-PS 38 42 776 und der DE- PS 38 43 775 eingehend beschrieben.A further universal joint ( 105 ) is arranged below this pressure cell ( 104 ), the four solid joints ( 106 ) of the universal joint ( 105 ) also being arranged crosswise in one plane ( 110 ). Corresponding universal joints ( 105 ) are described in detail in DE-PS 38 42 776 and DE-PS 38 43 775.
Unterhalb des zweiten Kardangelenks (105) befindet sich eine Gewindespindel (107), auf welcher sich zwei Muttern (108a, 108b) mit entsprechendem Innengewinde befindet. Zwischen diesen beiden Muttern (108a, 108b) ist ein Stück einer Seite (109a) eines Hebels (109) angeordnet. Die Hebeldrehachse (109b) befindet sich in einer Ebene mit der in einer Ebene (110) angeordneten Gelenke (106) des zweiten Kardangelenks (105).Below the second universal joint ( 105 ) there is a threaded spindle ( 107 ) on which there are two nuts ( 108 a, 108 b) with a corresponding internal thread. A piece of one side ( 109 a) of a lever ( 109 ) is arranged between these two nuts ( 108 a, 108 b). The lever axis of rotation ( 109 b) is in one plane with the joints ( 106 ) of the second universal joint ( 105 ) arranged in a plane ( 110 ).
Durch die Spindel (107), die Kardangelenke (102, 105) und die Druckdose (104) wird eine Achse (111) definiert, welche in Grundeinstellung senkrecht zu den Ebenen der Kardangelenke (102, 105) steht.An axis ( 111 ) is defined by the spindle ( 107 ), the cardan joints ( 102 , 105 ) and the pressure cell ( 104 ), which in the basic setting is perpendicular to the planes of the cardan joints ( 102 , 105 ).
Der Hebel (109) besitzt zwei weitere Verstellhebelarme (109c, 109d) welche in Grundeinstellung in einer Ebene (112) parallel zur axialen Verschiebungsachse (111), sowie parallel zur Führungsbahn des Gehäuses (113) orientiert sind. Die Grundeinstellung kann über die beiden Muttern (108a, 108b) auf der Gewindespindel (107) leicht eingestellt werden.The lever ( 109 ) has two further adjusting lever arms ( 109 c, 109 d) which, in the basic setting, are oriented in a plane ( 112 ) parallel to the axial displacement axis ( 111 ) and parallel to the guideway of the housing ( 113 ). The basic setting can be easily adjusted using the two nuts ( 108 a, 108 b) on the threaded spindle ( 107 ).
Zwischen dem Gehäuse (113) der axialen Verstelleinrichtung und den beiden Verstellhebelarmen (109c, 109d) ist eine Kraftwirkvorrichtung (114), welche auf einen Hebelarm (109c, 109d) eine unterschiedliche Kraft aufbringen kann. Diese Kraftwirkvorrichtung (114) ist axial parallel zur Verschiebungsachse (111), welche ihrerseits parallel zur Grundeinstellungsachse der zwei Verstellhebelarme (109c, 109d) ist, verstellbar.(C 109, 109 d) between the housing (113) of the axial displacement and the two Verstellhebelarmen is a force active device (114) mounted on a lever arm (c 109 109 d) apply a different force. This force-acting device ( 114 ) can be adjusted axially parallel to the displacement axis ( 111 ), which in turn is parallel to the basic setting axis of the two adjusting lever arms ( 109 c, 109 d).
Die Verstellung erfolgt über einen elektromotorischen Antrieb (115) mit Tacho (116), welcher über eine Spindel (119) auf eine Achse (117) wirkt.The adjustment is made via an electric motor drive ( 115 ) with a speedometer ( 116 ), which acts on an axis ( 117 ) via a spindle ( 119 ).
Die Spindel (119) ist axial starr mit der Kraftwirkvorrichtung (114) verbunden, so daß sich die Kraftwirkvorrichtung (114) zusammen mit der Spindel (119) axial bewegt. Die Spindelmutter ist Bestandteil des Motorrotors und erzeugt durch Rotation die Hubbewegung der drehgesicherten Spindel (119).The spindle ( 119 ) is axially rigidly connected to the force-acting device ( 114 ), so that the force-acting device ( 114 ) moves axially together with the spindle ( 119 ). The spindle nut is part of the motor rotor and generates the stroke movement of the non-rotatable spindle ( 119 ) by rotation.
Bringt man nun durch die Kraftwirkvorrichtung (114) eine Kraft auf einen der beiden Verstellhebelarme (109b, 109c), so ist die resultierende Wirkung am anderen Hebelarm (109a) abhängigNow bringing the force active device (114) exerts a force on one of the two Verstellhebelarme (109 b, 109 c), then the resulting effect on the other lever arm (109 a) dependent
- a) von der Stellung der Kraftwirkvorrichtung (114) relativ zu den beiden Verstellhebelarmen (109b, 109c) unda) from the position of the force-acting device ( 114 ) relative to the two adjusting lever arms ( 109 b, 109 c) and
- b) von der durch die Kraftwirkvorrichtung (114) aufgebrachten Kraft.b) the force applied by the force-acting device ( 114 ).
Mit anderen Worten, selbst wenn die Kraftwirkvorrichtung (114) nur die beiden Zustände Null- und Maximalkraft realisieren kann, kann die durch den Hebel (109) realisierte axiale Verstellung in der Achse der Verstellrichtung unterschiedlich sein.In other words, even if the force-acting device ( 114 ) can only realize the two states of zero and maximum force, the axial adjustment realized by the lever ( 109 ) can be different in the axis of the adjustment direction.
Die Kraftwirkvorrichtung (114) ist in der Figur realisiert durch zwei Wagenteile (114a, 114b), zwischen welchen sich eine elastische Luftkammer (120) befindet. Diese Luftkammer (120) sorgt für eine Kopplung zwischen den beiden Wagenteilen (114a, 114b), so daß die Bewegung eines Wagenteils (114a, 114b) automatisch zu einer entsprechenden Bewegung des anderen Wagenteils (114b, 114a) führt.The force-acting device ( 114 ) is realized in the figure by two carriage parts ( 114 a, 114 b), between which there is an elastic air chamber ( 120 ). This air chamber ( 120 ) provides a coupling between the two carriage parts ( 114 a, 114 b), so that the movement of one carriage part ( 114 a, 114 b) automatically leads to a corresponding movement of the other carriage part ( 114 b, 114 a) .
Der an den Verstellhebelarmen (109c, 109d) anliegende Wagenteil (114a) besitzt ein Kugellager (121), während der am Gehäuse (113) anliegende Wagenteil (114b) zwei Kugellager (122a, 122b) aufweist.The carriage part ( 114 a) bearing on the adjusting lever arms ( 109 c, 109 d) has a ball bearing ( 121 ), while the carriage part ( 114 b) bearing on the housing ( 113 ) has two ball bearings ( 122 a, 122 b).
Die Luftkammer (120) ist über einen Luftschlauch (123) mit einer Luftvorratskammer (124) verbunden, welche einen vorbestimmten Innendruck aufweist.The air chamber ( 120 ) is connected via an air hose ( 123 ) to an air storage chamber ( 124 ) which has a predetermined internal pressure.
In diesem Luftschlauch (123) befindet sich ein elektrisches Zweiwegeventil (125), mit welchem über eine Ablaßdüse (125a) die Luft aus der Luftkammer (120) abgelassen werden kann, ohne daß Luft aus der Luftvorratskammer (124) entweicht. Dieses elektrische Zweiwegeventil (125) ist über eine Signalleitung (126) mit einem Zentralrechner (127) verbunden, in welchen über eine Tastatur (128) Befehle eingegeben werden können. Der Luftdruck in der Luftvorratskammer (124) wird über einen Kompressor (129) immer konstant gehalten.In this air hose ( 123 ) there is an electric two-way valve ( 125 ) with which the air can be discharged from the air chamber ( 120 ) via a discharge nozzle ( 125 a) without air escaping from the air storage chamber ( 124 ). This electrical two-way valve ( 125 ) is connected via a signal line ( 126 ) to a central computer ( 127 ), in which commands can be entered using a keyboard ( 128 ). The air pressure in the air storage chamber ( 124 ) is always kept constant via a compressor ( 129 ).
Wird das elektrische Zweiwegeventil (125) so geschaltet, daß es eine Verbindung zu der Luftvorratskammer (124) freigibt, so dehnt sich die Luftkammer (120) aus, bis in ihm der gleiche Druck herrscht wie in der Luftvorratskammer (124). Da die Luftvorratskammer (124) aber ein sehr viel größeres Volumen aufweist wie die Luftkammer (120), kommt es in der Luftvorratskammer (124) zu keinem meßbaren Druckabfall.If the electrical two-way valve ( 125 ) is switched so that it opens a connection to the air storage chamber ( 124 ), the air chamber ( 120 ) expands until the same pressure prevails in it as in the air storage chamber ( 124 ). However, since the air storage chamber ( 124 ) has a much larger volume than the air chamber ( 120 ), there is no measurable pressure drop in the air storage chamber ( 124 ).
Durch den Druckausgleich der Luftkammer (120) mit der Luftvorratskammer (124) erfolgt zwischen den beiden Wagenteilen (114a, 114b) der Kraftwirkvorrichtung (114) eine axiale Bewegung, wodurch, je nach Stellung der Kraftwirkvorrichtung (114) relativ zu den beiden Verstellhebelarmen (109c, 109d) eine Bewegung des Hebels (109) zwischen Null und Maximal erfolgt und damit zu einer entsprechenden axialen Bewegung auf der Verstellachse (111).Due to the pressure equalization of the air chamber ( 120 ) with the air storage chamber ( 124 ), an axial movement takes place between the two carriage parts ( 114 a, 114 b) of the force-acting device ( 114 ), which, depending on the position of the force-acting device ( 114 ), relative to the two adjusting lever arms ( 109 c, 109 d) there is a movement of the lever ( 109 ) between zero and maximum and thus for a corresponding axial movement on the adjustment axis ( 111 ).
Verändert man nun die axiale Lage der Kraftwirkvorrichtung (114), so führt dies über den Hebel (109) sofort zu einer Verstellung auf der Verstellachse (111).If you now change the axial position of the force-acting device ( 114 ), this immediately leads to an adjustment on the adjustment axis ( 111 ) via the lever ( 109 ).
Schaltet man nun das Zweiwegeventil (125) so, daß die Luft aus dem Luftlager (120) entweichen kann, dann kehrt der Hebel (109) in seine Grundstellung zurück. Wie schnell dies geschieht und ob der Hebel (109) überschwingt, hängt von der Größe der Öffnung der Ablaßdüse (125a) ab.If you now switch the two-way valve ( 125 ) so that the air can escape from the air bearing ( 120 ), then the lever ( 109 ) returns to its basic position. How quickly this happens and whether the lever ( 109 ) overshoots depends on the size of the opening of the drain nozzle ( 125 a).
Eine vorabbeschriebene axiale Verstelleinrichtung kann z. B. unterhalb eines großen Primärspiegels (100) eines Spiegelteleskops angeordnet werden. Derartige Primärspiegel (100) sind heutzutage bis zu einem Durchmesser von ungefähr 8 m monolithisch herstellbar und benötigen bis zu 150 derartige Verstelleinrichtungen. Bei einem Gewicht von vielen Tonnen liegen dann auf einer Verstelleinrichtung rund 80 kg Korrekturkraft an. Für derartige Systeme eignen sich die vorabbeschriebenen monolithischen Kardangelenke (102, 105) mit ihren Festkörpergelenken (103, 106) hervorragend, da sie axial eine hohe Steifigkeit aufweisen und hysteresefrei arbeiten.A previously described axial adjustment device can, for. B. below a large primary mirror ( 100 ) of a mirror telescope. Such primary mirrors ( 100 ) can now be produced monolithically up to a diameter of approximately 8 m and require up to 150 such adjustment devices. With a weight of many tons, around 80 kg of correction force is then applied to an adjustment device. The above-described monolithic universal joints ( 102 , 105 ) with their solid-state joints ( 103 , 106 ) are outstandingly suitable for such systems, since they have a high degree of stiffness axially and operate without hysteresis.
Druckdosen (104), welche für derartige Aufgaben ausgelegt sind, lassen sich mit ungefähr 100 Hz auslesen und haben eine Meßgenauigkeit von 2-3 g. Die erfindungsgemäße axiale Verstelleinrichtung arbeitet so genau, daß auch sie in 3g- Schritten arbeiten kann. Durch die Luftkammer (120) ist der zu lagernde Spiegel (100) vollständig von der Fassung entkoppelt, so daß die mechanischen Kräfte nicht zu einer Verschlechterung der Optik führen. Durch die Parallelausrichtung des Hebels (109) können mit minimalen Kräften (Größenordnung ≈ 10 N) große Kraftvariationen (z. B. 800 N) schnell bewirkt werden, wodurch es zu einer vernachlässigbar kleinen Wärmeverlustleistung und damit zu keiner Aufheizung des Spiegels (100) kommt. Der Überdruck in der Luftvorratskammer (124) muß nur ungefähr 2 bar betragen, um den Hebel (109) in der gewünschten Art und Weise zu beaufschlagen, da die Kraftvariation hauptsächlich durch die axiale Verstellung der Kraftwirkeinrichtung (114) bewirkt wird. Der Verstellweg der Wagen (114a, 114b) der Kraftwirkvorrichtung (114) beträgt ≈ ± 90 mm und diesen Weg kann der bewegliche Luftschlauch (123) zwischen dem Luftlager (120) und der Luftvorratskammer (124) leicht nachgeführt werden.Pressure sockets ( 104 ), which are designed for such tasks, can be read out with approximately 100 Hz and have a measuring accuracy of 2-3 g. The axial adjustment device according to the invention works so precisely that it too can work in 3 g steps. The mirror ( 100 ) to be supported is completely decoupled from the mount by the air chamber ( 120 ), so that the mechanical forces do not lead to a deterioration in the optics. Due to the parallel alignment of the lever ( 109 ), large force variations (e.g. 800 N) can be quickly achieved with minimal forces (of the order of magnitude ≈ 10 N), resulting in a negligible heat loss and thus no heating of the mirror ( 100 ) . The excess pressure in the air storage chamber ( 124 ) only has to be approximately 2 bar in order to act on the lever ( 109 ) in the desired manner, since the force variation is mainly caused by the axial adjustment of the force-acting device ( 114 ). The adjustment path of the carriage ( 114 a, 114 b) of the force-acting device ( 114 ) is ≈ ± 90 mm and the movable air hose ( 123 ) between the air bearing ( 120 ) and the air storage chamber ( 124 ) can easily be adjusted.
Das vorabbeschriebene System hat eine Dynamik der Bewegung des Hebels (109) von ungefähr 20 Hz, welche ausreicht, um die Grundschwingung eines 8 m-Spiegels von ungefähr 15 Hz aufzunehmen und diese Spiegelschwingungen aktiv zu dämpfen. Zudem erlaubt es eine aktive Spiegellagerung, bei welcher die Form der Spiegeloberfläche durch die unter dem Spiegel (100) angebrachten Verstelleinrichtungen aktiv verändert werden kann. Mit anderen Worten, die erfindungsgemäße Spiegellagerung erlaubt es flexible Spiegel aktiv in ihre optimale Form zu biegen und gleichzeitig die Eigenschwingungen des Spiegels (100) aufzufangen, da sie an diskreten axialen Stützpunkten einstellbare Einzelkräfte bereitstellt, welche ausschließlich in Axialrichtung wirken. Diese einstellbaren Einzelkräfte von ungefähr ± 800 N wirken dabei in Druck- oder Zugrichtung auf der Verstellachse (111), je nach axialer Stellung der Kraftwirkvorrichtung (114) relativ zu den beiden Verstellhebelarmen (109c, 109d). The system described above has a dynamic movement of the lever ( 109 ) of approximately 20 Hz, which is sufficient to absorb the fundamental oscillation of an 8 m mirror of approximately 15 Hz and to actively dampen these mirror oscillations. In addition, it allows an active mirror mounting, in which the shape of the mirror surface can be actively changed by the adjustment devices attached under the mirror ( 100 ). In other words, the mirror mounting according to the invention allows flexible mirrors to be actively bent into their optimal shape and at the same time to absorb the natural vibrations of the mirror ( 100 ), since it provides adjustable individual forces at discrete axial support points which act exclusively in the axial direction. These adjustable individual forces of approximately ± 800 N act in the pushing or pulling direction on the adjusting axis ( 111 ), depending on the axial position of the force-acting device ( 114 ) relative to the two adjusting lever arms ( 109 c, 109 d).
Alle Luftkammern (120) der verschiedenen axialen Verstelleinrichtungen unterhalb des zu lagernden Spiegels (≈ 150 Stück bei einem 8 m-Spiegel) sind mit derselben Luftvorratskammer (124) verbunden.All air chambers ( 120 ) of the various axial adjustment devices below the mirror to be stored (≈ 150 pieces with an 8 m mirror) are connected to the same air storage chamber ( 124 ).
Aufgrund der Verformung der Spiegelzelle selber sind maximale Bewegungen von 1 mm zu erwarten. Die daraus resultierende Schiefstellung des Umlenkhebels (109) verursacht eine Restkraftkomponente von kleiner als 10 N und entsprechend kann für aktive Kraftvariationen der Spindelantrieb mit einer Leistung kleiner 1 Watt ausgelegt werden. Muß im Falle einer permanenten Dämpfung der Grundschwingung der Antrieb im Dauerbetrieb gefahren werden, kann die Motorverlustleistung durch eine zusätzliche Flüssigkeitskühlung des Motorgehäuses abgeführt werden.Due to the deformation of the mirror cell itself, maximum movements of 1 mm can be expected. The resulting misalignment of the bell crank ( 109 ) causes a residual force component of less than 10 N and accordingly the spindle drive can be designed with a power of less than 1 watt for active force variations. If the drive has to be operated continuously in the event of permanent damping of the fundamental vibration, the motor power loss can be dissipated by additional liquid cooling of the motor housing.
Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen axialen Verstelleinrichtung sind darin zu sehen, daßThe special advantages of the axial Adjustment device can be seen in the fact that
- a) eine perfekte Entkopplung des Spiegels (100) von der Teleskopstruktur erfolgt;a) there is a perfect decoupling of the mirror ( 100 ) from the telescopic structure;
- b) man ein aktives System mit hoher Dynamik hat (die Kraftsignale werden mit 100 Hz ausgelesen, die Verstelleinrichtung reagiert mit 20 Hz, wobei diese Angaben von der jeweiligen Größe und Auslegung der individuell konstruierten Verstelleinrichtung abhängen);b) you have an active system with high dynamics (the Force signals are read out at 100 Hz Adjustment device reacts with 20 Hz, this Information on the respective size and design of the individually designed adjustment device depend);
- c) Zug- und Druckkräfte sind einstellbar mit einer Auflösung von nur wenigen Gramm;c) Tensile and compressive forces are adjustable with a Resolution of just a few grams;
- d) aufgrund der als hoch anzusehenden Dynamik der axialen Verstelleinrichtung ist das aktive System in der Lage, Störungen durch z. B. Windkräfte oder Antriebsstöße aktiv zu dämpfen;d) due to the high dynamic of the axial Adjustment device the active system is able to Disruptions caused by e.g. B. wind forces or drive shocks actively dampen;
- e) durch die aktive Dämpfung ist es möglich, auch sehr große flexible Spiegel mit Meniskusform mit hoher optischer Qualität astronomisch zu nutzen;e) Active damping makes it possible, too large flexible mirror with high meniscus shape to use optical quality astronomically;
usw.etc.
Es versteht sich, daß das vorstehende Beispiel in Fig. 1, welches sich auf einen Primärspiegel für ein astronomisches Spiegelteleskop bezieht, nicht auf dieses Beispiel allein begrenzt ist und der Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Punktlagerungsvorrichtung sich auch auf ganz andere Anwendungen erstreckt. Die Anwendung der Punktlagerungsvorrichtung zur Auflage eines Spiegels auf einer Basis ist lediglich ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung.It goes without saying that the above example in FIG. 1, which relates to a primary mirror for an astronomical mirror telescope, is not limited to this example alone and the field of application of the point positioning device according to the invention also extends to completely different applications. The use of the point mounting device for supporting a mirror on a base is only one preferred area of application of the invention.
Es versteht sich auch, daß das vorstehende Beispiel in Fig. 2, welches sich auf einen Primärspiegel für ein astronomisches Spiegelteleskop bezieht, nicht auf dieses Beispiel allein begrenzt ist und der Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen axialen Verstelleinrichtung sich auch auf ganz andere Anwendungen erstreckt. Die Anwendung der axialen Verstelleinrichtung zur Auflage eines Spiegels auf einer Basis ist lediglich ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung.It also goes without saying that the above example in FIG. 2, which relates to a primary mirror for an astronomical mirror telescope, is not limited to this example alone, and the field of application of the axial adjusting device according to the invention also extends to completely different applications. The use of the axial adjustment device for supporting a mirror on a base is only one preferred area of application of the invention.
Claims (37)
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1995
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Also Published As
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