DE3634196A1 - Einrichtung zur verbindung zweier koerper mit unterschiedlichen thermischen ausdehnungskoeffizienten - Google Patents
Einrichtung zur verbindung zweier koerper mit unterschiedlichen thermischen ausdehnungskoeffizientenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verbindung zweier
Körper mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
zur Minimierung von Zwangskräften aus thermisch bedingten
Spannungen, sowie Verfahren zur Bestimmung der Befestigungspunkte
an einer solchen Einrichtung.
Die bisher bekannten Einrichtungen zur Befestigung zweier
Körper mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten,
bei denen die thermisch bedingten Spannungen minimiert
werden sollen, nutzen zum größten Teil radial nachgiebige Verbindungselemente,
die ansonsten eine starre Verbindung sicherstellen.
Wie an einem Radioteleskop in EP-B1-00 63 063 beschrieben,
wird dabei ein Verbindungspunkt festgehalten, während die
anderen Befestigungspunkte jeweils eine Veränderung in radialer
Richtung zulassen. Dabei werden radial nachgiebige Befestigungselemente
mit der Wirkungsweise von Blattfedern verwendet.
Auch aus Proceedings of SPIE (Volume 250 (1980) auf Seite 24-26
und Volume 450 (1983) auf Seite 34-38) ist bekannt, einen
Glasspiegel mit verhältnismäßig geringem Ausdehnungskoeffizienten
an der metallischen Tragstruktur über radial flexible Elemente
zu befestigen. Des weiteren ist aus DE-C2-31 19 299 eine
Befestigung durch eine elastische Klebverbindung bekannt. Auch
die allgemein bekannte Klemmverbindung sei an dieser Stelle
erwähnt.
Alle bis jetzt bekannten Befestigungsarten beinhalten aber den
Nachteil, daß bei thermischen Veränderungen durch Verlagerung
der Befestigungspunkte entweder Zugkräfte von der Struktur
des Trägers auf das Bauelement übertragen werden oder die
Steifigkeit der Verbindung sehr gering ist. Auch bei relativ
geringen Zwangskräften können schon unzulässige Verformungen
des zu befestigenden Körpers auftreten, wodurch seine Verwendbarkeit
nicht mehr vorhanden oder wenigstens sehr stark eingeschränkt
sein kann. Insbesondere, wenn der zu befestigende
Körper ein optisches Element, wie zum Beispiel ein Teleskopspiegel
ist, an dessen Flächenform extrem hohe Anforderungen
gestellt werden, welche im Bereich von einigen Nanometern liegen,
führen bereits geringe Krafteinwirkungen zu feststellbaren
Deformationen der Oberfläche, welche die Brauchbarkeit des
Elementes stark herabsetzen. Nun werden in vielen Fällen, wie
z. B. für Weltraummissionen, zusätzlich erhöhte Steifigkeits-
und Festigkeitsanforderungen gestellt. Mit den bekannten Befestigungsmethoden
lassen sich die beiden genannten Forderungen
nicht in befriedigender Weise in Einklang bringen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung zwischen
zwei Körpern mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
zu schaffen, welche bei ausreichender Steifigkeit
möglichst geringe Zwangskräfte auf einen zu befestigenden
Körper ausübt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zu
befestigende Körper mittelbar über einen deformierbaren Zwischenkörper
an dem tragenden Körper befestigt ist.
Die Forderung an ein thermisches Ausgleichssystem besteht darin,
die Zwangskräfte aufgrund der unterschiedlichen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten an den Verbindungsstellen minimal
zu halten. Die Erfindung macht nun von der Erkenntnis
Gebrauch, daß ein deformierbarer (z. B. hohlzylinderförmiger)
Körper Punkte besitzt, deren Lage sich nicht oder nur sehr
gering während der Deformation ändern. Dies ermöglicht es, zwei
Körper mit sehr unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
(z. B. Stahl mit 11-16.10-6 ¹/°K oder Aluminium mit
20-24.10-6 ¹/°K und Zerodur 0.1.10-6 ¹/°K) mittels eines Zwischenkörpers
aus einem Material mit einem dritten, von den
anderen Materialien abweichenden Ausdehnungskoeffizienten (z. B.
Invar mit 2.8-2.4.10-6 ¹/°K oder CFK), zu verbinden.
Durch die Befestigung des deformierbaren Zwischenkörpers auf
dem Bauteilträger an N-Punkten entstehen bei thermischen Belastungen
Zwangskräfte, die dazu führen, daß sich der Zwischenkörper
wellenförmig deformiert. Der wellenförmig deformierte
Körper schneidet an jeweils 2N-Punkten die Form des ursprünglichen,
thermisch unbelasteten, z. B. hohlzylinderförmigen
Körpers. Es ergeben sich also auf dem Zwischenkörper N-ausgezeichnete
Punkte, deren Lage sich zueinander nicht verändert.
Es ist daher möglich, das Ausdehnungsverhalten von Zwischenkörper
und Bauteil aneinander anzupassen. Die Art der Befestigung
kann hiervon unabhängig frei gewählt werden (z. B. Klebung
bei Spiegeln), desgleichen braucht der Zwischenkörper keine
kreisförmige Gestalt zu haben. Die Wahl des Materials des
Zwischenkörpers muß dabei vom Material des Bauteilträgers abhängig
gemacht werden, damit es zur Ausbildung der "Nullstellen",
d. h. von Orten ohne Lageveränderung durch thermischen
Einfluß, kommt.
Die Befestigungsart ist insbesondere für optische Elemente, als
Beispiel sei ein astronomischer Spiegel genannt, von Bedeutung,
da hier selbst geringe Zwangskräfte sofort zu einer störenden
Deformation der optisch wirksamen Fläche führen. Gerade bei
diesem Anwendungsfall ist es oft wünschenswert, den zu befestigenden
Körper in einer Zentralbohrung oder an seinem Rand
zu halten.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist sowohl für Befestigungen
an Zentralbohrungen, als auch für Außenbefestigungen verwendbar.
Die universelle Anwendbarkeit für beide Befestigungsarten
wird durch eine besonders einfache und kompakte Bauweise des
Systems vorteilhaft unterstützt. Die Anzahl der Wellen auf dem
Zwischenkörper kann frei gewählt werden, wobei die Anzahl der
möglichen gleichzeitig benutzbaren Befestigungspunkte nach der
Festlegung des Deformationskörpers auf dem Trägerkörper der
Wellenzahl entspricht. Aber auch im umgekehrten Fall, wenn man
durch thermische Einwirkung Kräfte von einen auf einen anderen
Körper übertragen möchte, liefert diese Lösung mit dem Zwischenkörper
ideale Bedingungen, da die übertragenden Kräfte in
ihrer Richtung frei gewählt werden können. Der Zwischenkörper
muß nicht kreisförmig sein, sondern kann durch besondere Formgebung
der jeweiligen Aufgabe optimal angepaßt werden.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Befestigungsart sind insbesondere
darin zu sehen, daß es sich hierbei um ein einfaches
und kompaktes System mit frei wählbarer Wellenzahl und sich
daraus ergebenden Anzahl von Verbindungspunkten mit sehr gutem
Langzeitverhalten hinsichtlich Materialermüdung der Befestigungspunkte
(z. B. Kriechen von Klebestellen) und Zwangsfreiheit
der Befestigungspunkte auch unter Temperaturbelastung handelt,
welches sich besonders zur Befestigung von Spiegelkörpern mit
niedriger Wärmeausdehnung eignet.
Bevor man den zu haltenden Körper an seinem Träger befestigen
kann, muß man die Befestigungspunkte hierfür auf dem Zwischenkörper
bestimmen. Dies kann durch Berechnung oder durch optische
Verfahren geschehen. Bei der Berechnung sind zu bedenken,
daß im wesentlichen die geometrische Form des Zwischenkörpers,
seine Materialeigenschaften wie thermischer Ausdehnungskoeffizient,
Elastizität, Homogenität, usw., die Ortslage beeinflussen.
Hinzu treten die Eigenschaften der Verbindung zwischen
Objekt und Zwischenkörper, desgleichen die materialtypischen
Objekteigenschaften, so daß viele Faktoren für den optimalen
Winkel ϕ zwischen Fixierungs- und Befestigungspunkt relevant
sind. Die Berechenbarkeit wird aber durch die Komplexität und
die Werkstofftoleranzen in ihrer Exaktheit begrenzt. Genaueste
Ergebnisse erzielt man mit einer optischen Deformationsmessung,
z. B. eines Spiegels. Dazu wird zuerst rechnerisch der Ort der
Befestigungspunkte grob bestimmt. Mittels eines Interferometers
kann nun der zu befestigende Körper bei zwei verschiedenen Temperaturen
des Gesamtsystems ausgemessen werden. Durch Verschiebungen
der Fixierungspunkte werden an drei Punkten Messungen
vorgenommen und daraus eine Parabel interpoliert, wobei
sich die optimale Lage des Fixierungspunktes in der Nähe des
Parabelscheitels befindet. Durch Vermessung des zu befestigenden
Körpers bei Montagetemperatur und erhöhter bzw. erniedrigter
Temperatur erfolgt eine weitere Optimierung. Voraussetzung
für die Durchführung dieses iterativen Verfahrens ist eine
verstellbare, jederzeit lösbare Verbindung zwischen Träger und
Zwischenkörper.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Ausführungsbeispiele
in den Zeichnungen 1-7 dargestellt und näher beschrieben,
wobei im einzelnen darstellen
Fig. 1a und 1b Prinzipskizzen der Deformation eines an diskreten
Punkten fixierten Zwischenkörpers bei Erwärmung
(Fig. 1a) bzw. Abkühlung (Fig. 1b), vereinfacht als
Kreis dargestellt;
Fig. 2a und 2b Prinzipskizzen zur Erläuterung der Optimierung der
Werkstoffauswahl für einen Zwischenkörper;
Fig. 3a und 3b eine Detailbetrachtung der thermisch bedingten Ortsveränderungen
eines Befestigungspunktes auf dem Außenumfang
eines Zwischenkörpers an einer Prinzipskizze
(Fig. 3a) und einer Ausschnittvergrößerung (Fig. 3b);
Fig. 4 eine Schnittzeichnung einer Außenbefestigung eines
optischen Bauteiles;
Fig. 5 ein Schnittbild eines Spiegels mit Zentralbohrung
senkrecht zur optisch wirksamen Fläche mit in der
Bohrung realisierter Befestigung;
Fig. 6a und 6b ein Schnittbild eines Spiegels mit Zentralbohrung und
auf der Rückseite des Spiegels realisierter
Befestigung;
Fig. 7a und 7b eine Einstellvorrichtung zur Optimierung der Fixierungspunkte
unter optischer Kontrolle.
In Fig. 1 sind die Verhältnisse eines an vier Punkten (3) an
seinem Träger fixierten Zwischenkörpers (1) bei Abkühlung (Fig. 1a)
und Erwärmung (Fig. 1b) dargestellt. Im thermisch unbelasteten
Zustand besitzt er die durch die Linie (1 a) symbolisierte
kreisförmige Gestalt. Bei einer Abkühlung des ihn fixierenden
Trägers, welcher einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten
als der Zwischenkörper (1) hat, erfährt der Zwischenkörper
(1) an den Fixierungspunkten (3) eine Zwangskraft (5)
derart, daß sich die Fixierungspunkte (3) zum Mittelpunkt (6)
bewegen (a → b) und der Bereich (2) zwischen zwei Knotenpunkten
(4), bezogen auf den thermisch unbelasteten Zustand (1 a), nach
außen gedrückt wird. Es kommt zu einer Verschiebung, da das
vorhandene Material des Zwischenkörpers für den durch die
Zwangskraft (5) entstandenen Durchmesser zu reichlich ist,
wodurch sich die mit (1 b) bezeichnete, deformierte Gestalt
ergibt. Der Zwischenkörper (1) würde im zwangsfreien Zustand
seinen Durchmesser auch verkleinern, aber eben sehr viel geringer,
da sein thermischer Ausdehnungskoeffizient kleiner als
der des Trägers ist. So muß das für diesen Kreisdurchmesser
überflüssige Material verdrängt werden und bildet die Bäuche
einer Welle. Der deformierte Zwischenkörper besitzt nun eine
Wellenform mit einer Wellenlänge
mit dem Zwischenkörperdurchmesser d und der
Anzahl der Fixierungspunkte N, d. h. auf dem Zwischenkörper (1)
hat sich eine stehende Welle ausgebildet.
Der zur Welle deformierte Zwischenkörper (1 b) schneidet den
Zwischenkörper in der ursprünglichen Form (1 a) an 2N-Knotenpunkten
(4). Das bedeutet, daß es auf dem Zwischenkörper (1)
maximal zweimal N-mögliche Befestigungspunkte für einen zu
befestigenden Körper z. B. einen astronomischen Spiegel gibt,
welche eine konstante Entfernung zum Mittelpunkt (6) haben,
unabhängig von den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des
Trägers und des Zwischenkörpers. Alle anderen Punkte auf dem
Zwischenkörper verändern ihre Entfernung zum Mittelpunkt (6)
bei Abkühlung zu größeren oder kleineren Werten. Legt man nun
die Fixierungspunkte (3) auf dem Zwischenkörper (1) relativ zu
dem an ihn zu befestigenden Körper so, daß für den zu befestigenden
Körper und den Zwischenkörper (1) an den Befestigungspunkten
bei Abkühlung oder Erwärmung die gleiche Ausdehnung
oder Kontraktion eintritt, so werden an den Befestigungspunkten
keine thermisch bedingten Zwänge auf den zu befestigenden
Körper ausgeübt; die Verbindung ist kräftefrei.
Die Verhältnisse bei Erwärmung nach Fig. 1b entsprechen denen
nach Fig. 1a, nur daß hier die Kräfte und Bewegungsrichtungen
ein umgekehrtes Vorzeichen haben. Die Fixierungspunkte (3 a), an
denen der Zwischenkörper (1 a) an dem Träger befestigt ist,
werden durch die thermisch bedingte Zwangskraft (8) nach außen
(in Position 3 c) gezogen und der Bereich in der Mitte zwischen
zwei Knotenpunkten (4) bewegt sich durch die Kraft (7) zum
Mittelpunkt (6). Die Ortsbewegung der Fixierungspunkte
(3 a → 3 c) zwischen zwei Knotenpunkten (4) führt aber zu einer
anderen Ausgleichsform des deformierten Zwischenringes (1 c) wie
bei Abkühlung nach Fig. 1a.
Fig. 2a und b zeigen detailliert einen weiteren zu berücksichtigenden
Faktor für die Ortsbestimmung, wobei abweichend zu
Fig. 1a, b hier drei Fixierungspunkte (12) vorhanden sind, an
denen die Zwangskraft (11) angreift. Durch die Deformation
tritt nämlich eine gewisse Rotation der als Befestigungspunkte
thermisch optimal geeignete Punkte (15) ein. Jeder der
sechs Knotenpunkte (15) zwischen dem deformierten Zwischenkörper
(9 b) und dem thermisch unbelasteten Zwischenkörper (9 a)
bewegt sich bei zunehmender Deformation in Richtung eines
nächsten Fixierungspunktes (12) zwischen Träger und Zwischenkörper
(9). Diese Ortsbewegung ist zwar gering, führt aber bei
Nichtbeachtung zu Zwangskräften bzw. zu Problemen bei Objekten,
bei welchen die Befestigung winkeltreu sein muß.
Durch die Ausübung von Zwangskräften (11) des Trägers auf den
Zwischenkörper (9) gelangt dieser in einen deformierten Zustand
(9 b). Die Fixierungspunkte (12) entfernen sich dabei vom Kreismittelpunkt
(13). Diese Deformation hat zur Folge, daß der
optimale Knotenpunkt von der Position (15 a) in die Position
(15 b) wandert. Die Strecke (17) zwischen dem Knotenpunkt (15 a)
und dem Fixierungspunkt (12 a) des Zwischenkörpers (9) an dem
Träger vor der Deformation und die Strecke (10) zwischen dem
Knotenpunkt (15 b) und dem Fixierungspunkt (12 b) nach der Deformation
sind praktisch gleichlang, der Knotenpunkt (15 b) hat
aber nach der Deformation eine andere Entfernung (18) zum
ehemaligen Fixierungspunkt (12 a). Diese Ortsbewegung auf dem
ursprünglichen Zwischenkörper (9 a) kann durch den Winkel χ erfaßt
werden und entspricht einer gewissen Bodenlänge (16) bezogen
auf den undeformierten Zwischenkörper (9 a). Daraus ergibt
sich eine definierte axiale Rotation (14) in Abhängigkeit von
der Temperatur. Da diese Bewegung von jedem Knoten (15) zwischen
zwei Fixierungspunkten (12) durchgeführt wird, ergeben
sich zwar bei Benutzung der entsprechenden Knotenpunkte (15)
keine Zwangskräfte, doch muß bei der gezeigten, ungünstigen
Wahl der Werkstoffe von Träger und Zwischenkörper, wobei eine
zu große Deformation auftritt, eine kleine Rotation in Kauf
genommen werden.
Verwendet man hingegen Werkstoffe für den Träger und Zwischenkörper
(9), die aufeinander abgestimmt sind, so ergeben sich
die Verhältnisse von Fig. 2b. Dort bleibt der Knotenpunkt (15)
für das zu befestigende Bauteil auf dem Zwischenkörper (9) am
selben Ort. Die durch die Zwangskräfte (11) auf den Zwischenkörper
(9 a) bewirkte Deformation des Zwischenkörpers (9 b) führt
dann nicht zu einer Rotationsbewegung des Knotenpunktes (15),
wenn die Deformation gerade so groß ist, daß die beiden möglichen
Knotenpunkte (15) zwischen zwei Fixierungspunkten (12)
exakt aufeinanderfallen. Dies läßt sich durch eine geeignete
Werkstoffauswahl für den Zwischenkörper (9) erreichen.
Unter Kenntnis der vorhandenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten,
der geometrischen Form des Zwischenkörpers und
der benötigten Qualität der Ortstreue der Befestigungspunkte
kann man nun die idealen Befestigungspunkte rechnerisch
und/oder optisch bestimmen. Dabei muß man berücksichtigen, daß
es bei der Ausbildung der Deformation nicht nur zu einer Deformation
in der kreisförmigen Ebene kommt, sondern daß es in
Abhängigkeit von der geometrischen Form des Zwischenkörpers
auch zu einer Deformation in Richtung der Flächennormalen
des Zwischenkörpers kommt, beeinflußt durch die Steifheit
des Zwischenkörpermaterials.
Die sich daraus ergebenden Ortsveränderungen der möglichen
Befestigungspunkte (22) auf dem Zwischenkörper (20) sind, wie
in Fig. 3a und 3b zu sehen, eine Bewegungskombination in der
Kreisebene, wie in Fig. 1a und 1b beschrieben, und in der zur
Kreisebene senkrechten Richtung des Zwischenkörpers (20) mit
Bereichen unterschiedlicher Bewegungsstärke in Abhängigkeit von
der Temperatur. Lediglich die Lage der zueinandergehörenden
Befestigungspunkte (22) auf dem Zwischenkörper (20) ist konstant.
Im Prinzip gibt es nur maximal zwei Punktkombinationen
von N-Punkten (22) im Abstand l zueinander, deren Lage auf dem
Zwischenkörper (20) zu jeder Zeit von thermischen Veränderungen
unbeeinflußt bleibt. Die mit ± bezeichneten Bereiche in der
Fig. 3b geben Zonen unterschiedlich starker Ortsbewegungen
(Winkelveränderungen Δ γ, χ) eines errechneten Befestigungspunktes
für einen Zwischenkörper (20) einer ganz bestimmten,
vorgegebenen geometrischen Form an. Das Ausmaß der Bewegung auf
dem Zwischenkörper (20) hängt außerdem von der Lage und der
Ausführungsart der Fixierungspunkte (21) ab.
Fig. 4 zeigt als Anwendungsbeispiel eine Außenbefestigung
eines Objektes (28) an einen Rahmen (27) über einen eingespannten
Zwischenkörper (26) mit Abstandshaltern (24) zur Erzeugung
eines Zwischenraumes (29) für eine ungestörte Ausbildung der
Deformationswelle auf dem Zwischenkörper (26).
Die Fixierungen (23) zwischen Rahmen (27) und Zwischenkörper
(26) sind hierbei als Einkerbungen ausgeführt; diese Fixierungsart
garantiert die Ausbildung der Deformation, indem eine
gewisse Vordeformation im thermisch unbelasteten Zustand erfolgt.
Die Verbindung (25) zwischen dem Objekt (28) und den
Abstandshaltern (24) ist in diesem Beispiel als Klebung ausgeführt.
In Fig. 5 ist eine andere Befestigungsvariante für einen
Spiegel (37) an einem Träger (36) gezeigt. Der Zwischenkörper
(33) besitzt auch hier Abstandshalter (35) zur Befestigung des
Spiegels (37) an den Befestigungspunkten (34) des Zwischenkörpers
(33). Diese Abstandshalter (35) am Zwischenkörper (33)
sind notwendig, damit ein Zwischenraum (32) zur Ausbildung der
Deformation zwischen dem Zwischenkörper (33) und dem Spiegel
(37) vorhanden ist. Nach Auswahl des Zwischenkörpermaterials
und der Anzahl der Fixierungspunkte (30) an den Schnittpunkten
der Linien (31) mit dem Zwischenkörper (33) ergibt sich der
Winkel d zwischen den Fixierungspunkten (30) und den Befestigungspunkten
(34) aus den Materialeigenschaften der benutzten
Komponenten. Da auf den Zwischenkörper (33) die Kräfte des
fixierenden Trägers übertragen werden, muß eine entsprechend
beanspruchbare Verbindung für die Fixierungen verwendet werden.
Da die angreifenden Kräfte an den Befestigungspunkten (34) des
Spiegels (37) weitestgehend konstant bleiben, liegen hier
ideale Verhältnisse für alle Befestigungsarten (z. B. auch
Klebeverbindungen) vor.
In Fig. 6a und 6b ist eine Befestigung eines astronomischen
Spiegels (38) durch einen Zwischenkörper (39) auf einem Träger
(40) gezeigt, ohne daß die Innenbohrung des Spiegels zur Befestigung
verwendet wird. Da der Zwischenkörper (39) an dem
Träger (40) über die Schrauben (41) an den Punkten (43) fixiert
ist, ergeben sich die Knoten der Welle an den Punkten (42),
welche die idealen Befestigungspunkte für einen Spiegel (38)
ohne thermischen Ausdehnungskoeffizienten (dies gilt fast exakt
für einen aus Zerodur bestehenden Spiegel) darstellen. Die
Fixierpunkte (43) des Zwischenkörpers (39) liegen jeweils um
den Winkel α versetzt. Der Winkel ϕ zwischen Fixierungspunkt
(Verbindung Träger-Zwischenkörper) (43) und Befestigungspunkt
(Verbindung Zwischenkörper-Bauteil) (42) ergibt sich aus der
benötigten Temperaturkompensation. Unter Beachtung einer möglichen
Deformation des Zwischenkörpers (39) in Achsrichtung des
Spiegels (38) ist ein Abstandshalter (56) zwischen Spiegel (38)
und Zwischenkörper (39) vorzusehen.
Fig. 7a und 7b erläutert das Verfahren zur optischen Ortsbestimmung
der optimalen Fixierungspunkte (55) des Zwischenkörpers
(53) auf einem Träger (49) zur Verhinderung von thermisch
hervorgerufenen Zwangskräften an den Befestigungspunkten
(47) des Spiegels (46) am Zwischenkörper (53). Hierfür wird
zuerst rechnerisch bestimmt, wieviel Befestigungspunkte (47)
(hier drei) bei der ausgewählten Befestigungsart (hier Klebung)
benötigt werden.
Der verwendete Zwischenkörper (53) erlaubt eine verstellbare
Befestigung in einem gewissen Bereich (44), z. B. durch die
Einfräsung von Langlöchern (52), welche bei der gezeigten 3-
Punkt-Befestigung eine stufenlose Verstellung in einem Winkelbereich
von ±β pro Fixierungspunkt (55) erlauben. Der Bereich
±β ergibt sich aus der Unsicherheit der Berechnungsmethode zur
Bestimmung der Ortslage der Fixierungspunkte (55).
Nachdem der Zwischenkörper (53) mit dem Spiegel (46) fest
verklebt wurde, eventuell mit vormontiertem Träger (Zentralkörper
(49)), wird bei fester Verbindung an den Punkten (55)
des Zwischenkörpers (53) am Träger (49) der Spiegel (46) bei
Montagetemperatur und erhöhter bzw. abgesenkter Temperatur vermessen.
Dies kann auf optischem Wege z. B. mittels eines Interferometers
geschehen. Nach Auswertung der beobachteten Deformationen
erfolgt eine Verschiebung der Fixierungspunkte (55) des
Trägers (49) auf dem Zwischenkörper (53). Durch ein iteratives
Verfahren wird nun eine Optimierung der Justierung vorgenommen,
so daß der optimale Winkel ϕ zwischen dem Fixierungspunkt (55)
und dem Befestigungspunkt (47) eingestellt werden kann. Durch
die Klemmverbindung über eine Schraube (51) mit Mutter (54) ist
eine verstellbare Befestigung sichergestellt. Der Raum zur
Ausbildung der Deformation (45) muß je nach dem konkreten
Anwendungsfall sichergestellt werden. In der hier gezeigten
Ausführung erfolgt dies durch Abstandshalter (50) zwischen dem
Träger (49) und dem Zwischenkörper (53) als auch durch Abstandshalter
(48) zwischen dem Zwischenkörper (53) und dem
Spiegel (46).
Claims (9)
1. Einrichtung zur Verbindung zweier Körper mit unterschiedlichen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten zur Minimierung
von Zwangskräften aus thermisch bedingten Spannungen, dadurch
gekennzeichnet, daß der zu befestigende Körper
(28, 37, 38, 46) mittelbar über einen deformierbaren Zwischenkörper
(1, 9, 20, 26, 33, 39, 53) an dem tragenden Körper
(27, 36, 40, 49) befestigt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein
deformierbarer Zwischenkörper vorhanden ist, welcher einen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem des
tragenden und des zu befestigenden Körpers hat.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Befestigungspunkte (4, 15, 22, 24, 34, 42, 47) zwischen den Fixierungspunkten
(3, 12, 21, 23, 30, 43, 55) auf dem undeformierten
Zwischenring ortsfest sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
zu befestigende Körper (28, 37, 46), der Zwischenkörper
(26, 33, 53) und der Träger (27, 36, 49) koaxial ineinander
angeordnet sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
zu befestigende Körper (38), der Zwischenkörper (39) und der
Träger (40) hintereinander angeordnet sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Zwischenkörper (20, 26, 33, 39, 53) kreisförmig ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß
der zu befestigende Körper ein optisches Element (Spiegel
(28, 37, 38, 46)) ist.
8. Verfahren zur Bestimmung der Befestigungspunkte an einer
Einrichtung zur Verbindung zweier Körper mit unterschiedlichen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten zur Minimierung
von Zwangskräften aus thermisch bedingten Spannungen, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Fixierungspunkte
(55) auf dem die Körper (46) verbindenden Zwischenkörper
(59) auf optische Weise erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Optimierung der Lage der Befestigungspunkte (47) mit Hilfe
eines Interferometers erfolgt.
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