DE3544879A1 - Traeger fuer einen spiegel, insbesondere fuer die praezisionsoptik, und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents
Traeger fuer einen spiegel, insbesondere fuer die praezisionsoptik, und verfahren zu dessen herstellungInfo
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Description
Träger für einen Spiegel, insbesondere für die Präzisionsoptik, und Verfahren zu dessen Herstellung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Träger für einen Spiegel, der insbesondere für die Präzisionsoptik bestimmt ist,
sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Trägers .
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen Träger für einen Spiegel sehr hoher Genauigkeit, wie einen,
den man in der astronomischen Optik für die Herstellung von Teleskopen oder ähnlichen Geräten verwendet.
Es ist bekannt, daß die auf dem Gebiet der astronomischen Optik verwendeten Geräte Spiegel mit einer sehr
hohen Genauigkeit benötigen, da der maximale Oberflächenfehler eines mit Reflexion arbeitenden, optischen
Teils im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes ungefähr 0,135 ym beträgt.
Diese Spiegel werden herkömmlicherweise ausgehend von einem mit Genauigkeit bearbeiteten, optischen Teil erhalten,
welches Träger bezeichnet wird und eine weitere, geeignete Behandlung erfahren muß, die das Aufbringen
eines reflektierenden Überzuges umfaßt. Ein solcher reflektierender überzug wird in an und für sich bekannter
Weise mittels einer Aluminierungstechnik im Vakuum erhalten.
Träger für Spiegel und damit Spiegel mit einer sehr hohen Genauigkeit zu erhalten, ist umso schwieriger, als
• ♦ * ft
die auf dem Gebiet der astronomischen Optik verwendeten Spiegel kreisförmige Spiegel sind, deren Durchmesser
sich einem Meter nähern oder überschreiten können. Die Bearbeitung von Spiegeln mit großem Durchmesser wird
dann durch Phänomene der Eigenbiegung bedingt, der man bei diesen Spiegeln aufgrund ihrer großen Abmessung
begegnet.
Eine andere auftretende Schwierigkeit bei diesen Spiegeln
oder Trägern für Spiegel mit großen Abmessungen
kommt daher, daß diese Spiegel oder Träger schwer sind und infolgedessen besonders widerstandsfähiger und damit
kostspielige, mechanische Mittel benötigen, um ihre Halterung und Bewegung sicher zu stellen.
15
Eine andere Schwierigkeit, der man bei der Herstellung von Spiegeln oder Trägern für Spiegel mit großer Genauigkeit
begegnet, kommt daher, daß die geforderte, optische Güte erst dann überprüft werden kann, nachdem die Herstellung
dieser Spiegel oder Träger für Spiegel vollständig abgeschlossen ist.
Die ersten Spiegel hoher Genauigkeit und mit großem Durchmesser wurden dadurch hergestellt, daß eine Scheibe
aus Glas gegossen wurde. Abgesehen von den mit der Herstellung eines solchen Gusses verbundenen Schwierigkeiten,
ist darauf hinzuweisen, daß die derart erhalte nen Spiegel in Anbetracht der hohen Dichte von Glas, die
allgemein zwischen 2 und 2,5 liegt, ein sehr hohes Gewicht aufwiesen.
In der Folge sind andere Vorschläge gemacht worden, um zu versuchen, diese Nachteile zu beheben und insbesondere
leichtere Spiegel zu erhalten. 35
So wurden zellenförmige Spiegel vorgeschlagen, die zwei Metallplatten aufweisen, die miteinander durch eine
metallische Zwischenstruktur verbunden sind, welche an den entsprechenden Innenseiten der zwei Metallplatten
angeschweißt ist. Nur die Außenseite der einen der beiden Metallplatten wurde bearbeitet, um einen Spiegel
zu bilden, während die andere Metallplatte lediglich eine Stützfunktion erfüllt. Die derart hergestellten
Spiegel, die einen uneinheitlichen Aufbau aufweisen, erlaubten niemals, vollkommene Bilder zu erhalten.
Auf der Grundlage des gleichen Gedankens war daraufhin in Betracht gezogen worden, die Metallstruktur durch
eine Glasstruktur zu ersetzen, die mit den Innenseiten der entsprechenden zwei Glasplatten verklebt ist.
Dieser Vorschlag ergab eine Anzahl Schwierigkeiten mit der Verklebung und erlaubte auch nicht, vollkommene Bilder
zu erhalten.
Eine andere vorgeschlagene Lösung für die Herstellung leichterer Spiegel für das Mont Palomar Teleskop bestand
darin, eine geformte Struktur beim Gießen herzustellen; jedoch waren die in der Praxis auftretenden Schwierigkeiten
äußerst groß.
Schließlich ist besonders darauf hinzuweisen, daß die heutigen Metallspiegel nicht erfolgreich auf dem Gebiet
der astronomischen Optik verwendet werden können.
Im Hinblick auf zellenförmige Spiegel, deren Struktur vollständig in einen Glasblock gefräst worden ist, ist
darauf hinzuweisen, daß ihre Herstellung dadurch kostspielig wird, daß besonders viele und schwierige Fräsvorgänge
notwendig sind.
Eine der Zielsetzungen der Erfindung besteht darin, einen Träger für einen Spiegel so gleichförmig wie möglich
herzustellen, der eine Optik mit sehr hoher Genauigkeit erlaubt., wie sie von der astronomischen Optik verlangt
wird.
Eine andere Zielsetzung der Erfindung besteht darin, einen solchen Träger für einen Spiegel mit optischer
Genauigkeit herzustellen, der mit großen Abmessungen hergestellt werden kann.
Eine weitere Zielsetzung der Erfindung besteht darin,
einen solchen Träger mit einer mechanischen und wärmemäßigen Gleichförmigkeit herzustellen, die ausreicht,
um die maximale Fehlertoleranz zu erfüllen, die bei astronomischer Reflexionsoptik zugelassen wird, nämlich
0,135 um.
Eine weitere Zielsetzung der Erfindung besteht darin, einen solchen Träger für einen Spiegel mit einem besonders
geringem Gewicht und kleinen Herstellungskosten herzustellen.
'Der Träger für einen Spiegel, der Gegenstand der Erfindung
und insbesondere für die Präzisionsoptik bestimmt ist, ist von der Art, welche zwei vorgeformte Glasplatten
aufweist, die mit ihren entsprechenden Innenseiten beidseitig auf eine Zwischenstruktur geklebt sind. Bei einem
Träger dieser Art kann die Außenseite einer der zwei Platten so bearbeitet werden, daß sie die erforderte,
optische Güte erhält, woraufhin ein reflektierender überzug derart aufgebracht wird, daß auf der genannten
Außenfläche ein Spiegel gebildet wird.
Der Grundgedanke selbst der Erfindung besteht darin, diese Zwischenstruktur aus einem besonderen Material her-
^ zustellen, welches als Glasschaum oder auch als zellenförmiges
Glas bezeichnet wird, derart, daß dieses Material vollständig den Raum zwischen den zwei Glasplatten
ausfüllt, wobei somit eine gleichförmige Gesamtheit ge-
c bildet wird im Gegensatz zu den zellenförmigen Strukturen.
Man kann derart einen Träger für einen Spiegel herstellen, der eine wärmemäßige und mechanische Gleichförmigkeit be-.Q
sitzt, die im wesentlichen daher kommt, daß das Material der Glasplatten und das Material der Zwischenstruktur benachbarte
Eigenschaften aufweisen und daß eine enge und gleichmäßige Berührung zwischen der Zwischenstruktur und
den beiden Glasplatten im Verklebungsbereich vorliegt.
Obwohl eine Einheitszwischenstruktur aus Glasschaum in Betracht gezogen werden kann, hat es sich als zutreffend
herausgestellt, aus Gründen der Herstellungsvereinfachung, eine im wesentlichen gleichförmige, zusammengesetzte Zwischenstruktur
aus Glasschaum zu verwenden.
Dies bedeutet, daß die zusammengesetzte Struktur aus Glasschaum nicht als Einheitsblock ausgeführt wird, sondern
ausgehend von mehreren Elementen aus Glasschaum, die miteinander verklebt werden, wie es noch weiter unten
beschrieben wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die zwei vorgeformten Glasplatten symmetrisch. Es ergibt
sich daraus, daß die beiden Glasplatten, die beidseits (J
der Zwischenstruktur aus Glasschaum aufgeklebt sind, in der gleichen Weise arbeiten, was erlaubt, jegliches
"zweilamellige" Phänomen auszugleichen, das auftreten kann.
♦ * * ft
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt
die Zwischenstruktur einen mittigen Kern aus Glasschaum, der zwei zueinander parallele, gegenüberliegende
Seiten aufweist, eine Gesamtheit aus Blöcken aus Glasschaum, von denen jeder einerseits an der Innenseite
einer Glasplatte und andererseits an der Seite des mittigen Kernes angeklebt ist, und eine andere Gesamtheit
von Blöcken aus Glasschaum, von denen jeder einerseits mit der Innenseite der anderen Glasplatte und andererseits
mit der Außenseite des mittigen Kernes verklebt ist.
Die Dicke des Kernes ist von umso größerer Bedeutung, je größer der Durchmesser des Trägers ist. Bei Trägern
mit großem Durchmesser wird es dann bevorzugt, daß der Kern selbst aus mehreren Schichten aus miteinander verklebten
Blöcken aus Glasschaum gebildet wird.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Blöcke aneinanderstroßend angeordnet
und lediglich mit einer Glasplatte und einer Seite des mittigen Kernes verklebt sind.
Die Blöcke weisen vorteilhafterweise allgemein die Form eines Parallelepipeds auf, welches eine zum Verkleben
mit der Innenseite einer der Glasplatten geeignet vorbereitete Seite und eine entgegengesetzte Seite aufweist,
die zum Verkleben mit einer vorbereiteten Seite des mittigen Kernes geeignet ist.
30
Die vorbereiteten Seiten der Blöcke werden ebenso wie die vorbereitete Seite des mittigen Kernes vorher mit
einem überzug von der Art eines Klebekitts überzogen, der nach dem Trocknen in geeigneter Weise bearbeitet
wird, um die Oberflächenungeichformigkeiten des Glas-
Schaumes zu entfernen und die weitere Verklebung zu vereinfachen.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines Trägers für einen Spiegel, welches im
wesentlichen das Verkleben der entsprechenden Innenseiten von zwei vorgeformten Glasplatten mit entsprechenden,
entgegengesetzten Seiten der zusammengesetzten Zwischenstruktur umfaßt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der die zusammengesetzte Zwischenstruktur einen mittigen
Kern aus Schaumglas und zwei Gesamtheiten von Blöcken aus Schaumglas aufweist, umfaßt das Verfahren, daß jeder
Block der zwei Gesamtheiten einerseits mit der Innenseite einer Glasplatte und andererseits mit einer
Seite des mittigen Kernes verklebt wird. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens werden zunächst
die beiden Gesamtheiten aus Blöcken aus Schaumglas mit den entsprechenden Innenseiten der Glasplatten
verklebt, und nachdem der Kleber erstarrt ist, werden die zwei Gesamtheiten aus Blöcken aus Glasschaum, die
fest mit den Glasplatten verbunden sind, mit den entsprechenden Seiten des mittigen Kernes verklebt.
Die Blöcke aus Schaumglas werden vorteilhafterweise durch Zersägen einer dicken Glasschaumplatte erhalten,
bei der eine ihrer Seiten mit einem überzug von der Art eines Klebekitts vorbereitet ist.
Jede Klebeseite der Blöcke muß nach dem Zerschneiden
derart vorbereitet werden, daß sie den gleichen Krümmungsradius wie die Glasplatte aufweist. Die einzelnen
derart zerschnittenen Blöcke werden nebeneinander angg
geordnet und mit den entsprechenden Innenseiten der zwei Glasplatten verklebt, indem ein leichter Klebedruck
ausgeübt wird.
Die gegenüberliegenden Seiten der einzelnen Blöcke werden ebenfalls derart vorbereitet, daß für jede
Blockgesamtheit eine absolut ebene Klebefläche erhalten wird. Die entgegengesetzten Seiten des mittigen
Kernes werden in entsprechender Weise derart vorbereitet, daß dann die entgegengesetzten Seiten der
Blöcke mit den entsprechenden Seiten des mittigen Kernes verklebt werden können.
Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, unterschiedliche Kleber für die Verklebung der Blöcke aus Schaumglas
mit den Glasplatten einerseits und mit dem mittigen Kern aus Schaumglas andererseits zu verwenden.
Die Blöcke werden auf die entsprechenden Innenseiten der beiden Glasplatten geklebt, indem vorteilhafterweise
ein Kunststoffkleber verwendet wird, beispielsweise ein Epoxy-Kleber mit thixotropischen Eigenschaften.
Im Gegensatz hierzu wird vorteilhafterweise zum Verkleben der Blöcke aus Glasschaum mit dem zentralen Kern
ein polymerisierbarer Kleber verwendet, beispielsweise ein Epoxykleber, der nach der Polymerisation aushärtet.
Andere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, die in beispielhafter Weise
erläutert, und den beigefügten Zeichnungen.
Der Erfindungsgegenstand wird anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Schnittansicht durch die Symme-
trieachse cinrn Trägers für einen
Spiegel nach der Erfindung, wobei
die zwei Glasplatten nicht symmetrisch
sind,
Fig. 2 eine Schnittansicht durch die Symmetrieachse eines Trägers nach der Er
findung, ebenso wie bei der Fig.1, wobei die Glasplatten symmetrisch sind,
Fig. 3 eine Schnitteildarstellung der Fig.2, und
Fig. 4 eine Draufsicht auf den Träger für
einen Spiegel gemäß den Fig.2 und 3, wobei besonders die Ausgestaltung eines
der zwei Gesamtheiten von Blöcken
aus Glasschaum quer durch eine der beiden transparenten Glasplatten hindurch
dargestellt ist.
In Fig.1 ist ein Träger für einen Spiegel, insbesondere für Präzisionsoptik, dargestellt, der zwei vorgeformte
Glasplatten 10 und 12 aufweist, die mit ihren entsprechenden Innenseiten beidseitig einer Zwischenstruktur
14 angeklebt sind, die einen mittigen Kern 16, eine erste Gesamtheit 18 von Blöcken aus Glasschaum, von denen
jeder mit der Innenseite der Glasplatte 10 und eine der zwei Seiten des mittigen Kernes 16 verklebt ist,
und eine zweite Gesamtheit 20 aus Blöcken aus Glasschaum, von denen jeder einerseits mit der Innenseite
der Glasplatte 12 und andererseits mit der anderen Seite des mittigen Kernes 16 verklebt ist.
Bei der in Fig.1 dargestellten Ausführungsform ist die Glasplatte 10 derart vorgeformt, daß sie eine gewölbte
Außenseite aufweist, die später einen Hohlspiegel bilden kann. Hierfür muß die Außenseite der Platte 10
dann eine geeignete Bearbeitung erfahren, bei der ins-
* tr » a t <.
354A879
besondere ein reflektierender Überzug, beispielsweise durch Aluminisieren, aufgebracht wird.
Die Glasplatte 12, die h.i er durch eine ebene Platte gebildet ist, ist nicht dazu bestimmt, irgendeinen optischen
Belang zu haben, sondern dazu, zur mechanischen Festigkeit der Gesamtheit beizutragen.
Der Träger für einen Spiegel gemäß Fig.1 umfaßt eine
Rotationssymmetrie um eine Achse X-X, wobei die Platten 10 und 12 kreisförmige Platten sind. Ein solcher Träger
für einen Spiegel kann mit einem großen Durchmesser hergestellt werden, welcher bis zu einem Meter und auch
darüber aufweisen kann.
Der in Fig.2 dargestellte Träger für einen Spiegel erscheint
nahezu wie derjenige der Fig.1, wenn nicht die Platte 12 statt einer ebenen Platte wie im Fall der
Fig.1 symmetrisch zu der Glasplatte 10 gewölbt wäre.
Somit ergibt sich, daß im Gegensatz zu dem Träger der Fig.1, der asymmetrisch ist, der Träger gemäß Fig.2
äußerst symmetrisch ist. Eine solche Symmetrie zu erhalten, ist besonders vorteilhaft zum Ausgleichen des
"zweilamelligen" Phänomens.
Es wird nun auf die Fig.3 und 4 Bezug genommen, um genauer
die Struktur des Trägers für einen Spiegel, die vorhergehend angesprochen wurde, zu beschreiben.
Die zusammengesetzte Zwischenstruktur 14 umfaßt einen mittigen Kern 16 aus Glasschaum, die Gesamtheit 18, die
aus Blöcken I8a, I8b, usw. aus Glasschaum gebildet ist,
und die Gesamtheit 20, die aus Blöcken 20a, 20b, usw.
aus Glasschaum gebildet ist.
Der mittige Kern 16 und die zwei Gesamtheiten 18 und 20
werden aus handelsüblichen Glasschaumplatten erhalten, · die normalerweise auf dem Bausektor zur Wärmeisolierung
von Gebäuden verwendet werden.
Diese Glasschaumplatten sind üblicherweise rechteckige
Platten mit einigen zehn Zentimetern Länge und Breite und einer Dicke von üblicherweise 50 Millimeter. Diese
Glasschaumplatten, die üblicherweise zu Isolierungs-,Q
zwecken verwendet werden, werden durch ein besonderes,
industrielles "Foamglass" ( Zellenglas)-Verfahren erhalten
.
Man erhält somit ein besonders leichtes Material, da dessen Dichte üblicherweise zwischen 0,10 und 0,15,
beispielsweise zwischen 0,125 und 0,135 liegt.Solche Glasschaumplatten können beispielsweise von der Societe
Corning France erhalten werden.
on Der mittige Kern 16 wird aus einer solchen Glasschaum-20
platte so ausgeschnitten, daß er einen Außendurchmesser von wenigstens dem Durchmesser der Platten 10 und 12
sowie der beiden gegenüberliegenden Platten 22 und 24 aufweist.
Die Blöcke der Gesamtheit 18 werden einerseits mit der Innenseite 26 der Platte 10 und andererseits mit der
Seite 22 des Kernes 16 verklebt. In entsprechender Weise werden die Blöcke der Gesamtheit 20 einerseits mit
der Innenseite 28 der Platte 12 und andererseits mit der
30
Seite 24 des Kernes 16 verklebt.
Die Platten 10 und 12 können aus gewöhnlichem Glas hergestellt werden, da die Platte 10 dazu bestimmt ist,
nach dem Aufbringen eines geeigneten, reflektierenden 35
fs* „ ·
Überzuges mit Reflexion zu arbeiten und die Platte 12 optisch gesehen, keine Funktion aufweist. Diese
Glasplatten können mit ebener oder gewölbter Form in Abhängigkeit vom jeweiligen Fall von einem industriellen
Glasbetrieb und aus Glas unterschiedlicher Güte in Abhängigkeit von den Anforderungen bereitgestellt
werden.
Die Blöcke der Gesamtheit 18 sind ebenso wie die Blöcke der Gesamtheit 20 mit den entsprechenden Platten 10
und 12 mittels eines Kunststoffklebers verklebt, beispielsweise einem weichen Epoxykleber, wie der unter
der Bezeichnung "Epotechny 310 T" im Handel erhältliche
Kleber. Die entsprechenden Kleberschichten sind mit den Bezugszeichen 30 und 32 in der Fig.3 bezeichnet.
Die Blöcke der Gesamtheit 18 und die Blöcke der Gesamtheit 20 sind auf die entsprechenden Seiten 22 und
des Kernes 16 mittels eines unterschiedlichen Klebers aufgeklebt, d.h. ein polymerisierbarer Kleber, beispielsweise
von der Art eines Epoxyklebers. Ein besonders geeigneter Kleber ist ein Kleber von der Art
"Epotechny 301.2".
Um besser die Struktur und die Merkmale des Trägers für einen Spiegel nach der Erfindung zu verstehen,
wird nun die Herstellung eines solchen unter Bezugnahme auf die Fig.3 und 4 beschrieben.
Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zuerst die beiden Gesamtheiten
18 und 20 auf die entsprechenden Innenseiten 26 und 28 der Glasplatten 10 und 12 aufgeklebt, und, wenn sich
die Verklebung verfestigt hat, werden die beiden Gesamtheiten 18 und 20, die nun fest mit den Platten
und 12 verbunden sind, auf die entsprechenden Seiten und 24 des mittigen Kernes aufgeklebt.
Um die zwei Blockgesamtheiten 18 und 20 vorzubereiten, geht man jedesmal von einer dicken Platte aus Glasschaum
aus, aus der parallelepiped$sche Blöcke mittels einer geeigneten Säge ausgeschnitten werden. Vor dem
Ausschneiden der Blöcke aus Glasschaum bereitet man eine der Seiten aus Glasschaum mit einem Klebekitt vor.
Jede Klebeseite der Blöcke wird nach dem Zerschneiden derart vorbereitet, daß sie den gleichen Krümmungsradius
wie die Innenseite 26 oder 28 der Glasplatte 10 oder aufweisen, auf die die jeweilige Gesamtheit aus Blökken
aufgeklebt werden soll.
Die Vorbereitung der Klebeseiten der parallelepipedischen Blöcke umfaßt die Herstellung der Form an einem Werkzeug,
welches den Krümmungsradius der Innenseite 26 oder 28 aufweist, d.h. den Krümmungsradius der Kugel
beim Kleben.
Diese Vorbereitung umfaßt gleichfalls das Aufbringen eines Überzuges von der Art eines Klebekitts, der nach
dem Trocknen derart geebnet wird, daß die Seite eines jeden Blocks, die auf eine Glasplatte aufgeklebt werden
soll, eine Oberflächenkrümmung aufweist, die derjenigen der Kugel beim Kleben entspricht.
Aus jeder der derart vorbereiteten Platten aus Schaumglas werden dann mit einer Säge Blöcke 18a, I8b, usw.
für die Gesamtheit 18 und die Blöcke 20a, 20b, usw. für die Gesamtheit 20 ausgeschnitten.
Diese Blöcke sind vorzugsweise parallelepipedische Blöcke, deren Länge das Zweifache der Breite ist. Bei-
•if * ·
spielsweise kann man Blöcke mit einer Länge von 50mm und einer Breite von 25mm und einer Dicke von 20mm verwenden.
Die zwei Gesamtheiten von derart vorbereiteten Blöcken
werden dann auf die entsprechenden Innenseiten der Glasplatten 10 und 12 aufgeklebt, wobei diese Innenseiten
vorher mit einem Schleifmittel behandelt worden sind, beispielsweise mit Schmirgel, um das Verkleben der
Blöcke zu erleichtern. Hierfür breitet man vorher den Kunststoffkleber, der vorhergehend angegeben worden
ist, auf den Innenseiten 26 und 28 der Platten 10 und 12 aus, um die Schichten 30 und 32 zu bilden.
Die einzelnen Blöcke der Gesamtheit 18 werden dann ebenso wie die einzelnen Blöcke der Gesamtheit 20 aneinander
anschließend auf den entsprechenden Kleberschichten 30 und 32 angeordnet. Auf jeden Block wird
ein Druck so ausgeübt, daß eine vollkommene Klebung erhalten und der überflüssige Kleber ebenso wie alle
Luftblasen herausgedrückt werden und eine Enddicke des Klebers in der Größenordnung von einem Zehntel
Millimeter Dicke erhalten wird.
Die Anordnung der Blöcke erfolgt vorzugsweise auf die in Fig.4 dargestellte Art, die zeigt, daß die Blöcke I8a,
I8b usw. in zwei zueinander senkrechten Hauptrichtungen ausgerichtet sind. Dies gibt die günstigste statistische
Aufteilung der Belastungen und Spannungen auf die Gesamtheit dieser Klebeseite. Die Blöcke sparen ein
mittiges Loch 33 aus, welches zum Durchgang von Lichtstrahlen bei einer Spiegelkombination (cassegrain) bestimmt
ist.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Blöcke jeder der beiden Gesamtheiten von Blöcken einzig auf die Platten
10 und 12 aufgeklebt sind, aber nicht untereinander
verklebt sind. Dies ermöglicht eine günstigere Verhaltensweise
ohne mechanische Spannung bei jedem Block nach der Verklebung wegen der Unabhängigkeit der Blöcke
voneinander.
Wenn der Klebevorgang der Blöcke auf die beiden Glasplatten
vollendet ist, fährt man mit dem Aufkleben der gegenüberliegenden Seiten eines jeden Blockes auf die
entsprechenden Seiten 22 und 24 des Kernes 16 fort.
Diese Verklebung kann nicht unmittelbar durchgeführt werden, weil es erforderlich ist, vorher die Klebeseiten
vorzubereiten.
Alle Seiten der Blöcke der Gesamtheit 18, die auf die Seite 22 geklebt werden sollen, ebenso wie alle Seiten
der Blöcke der Gesamtheit 20, die auf die Seite 24 aufgeklebt werden sollen, werden bearbeitet und mit
2Q einem überzug von der Art eines Klebekitts, der vorhergehend
angegeben worden ist, derart überzogen, daß eine äußerst ebene Klebeoberfläche erhalten wird.
Ein ähnlicher Vorgang wird an den gegenüberliegenden Seiten 22 und 24 des Kernes 16 durchgeführt. Wenn die
2g verschiedenen Klebeflächen derart vorbereitet worden
sind, wird die eigentliche Verklebung 'durchgeführt.
Diese Verklebung erfolgt mittels eines Klebers, vorzugsweise von der Art eines Epoxyklebers, wie es weiter oben
„Q bereits angegeben worden war. Hierfür bringt man eine
Kleberschicht 34 auf die Seite 22 und eine Kleberschicht 36 auf die Seite 24 auf.
Die Klebung wird durchgeführt, indem ein geeigneter Druck ausgeübt wird, um die zwei Platten 10 und 12
einander zu nähern.
* ·» tu
Sobald der Kleber gehärtet ist, wird die Endbearbeitung des Trägers für den Spiegel auf seinem Umfang vorgenommen,
d.h. auf der kreisförmigen Scheibe. Dieser Vorgang besteht darin, diese Scheibe derart zu bearbeiten,
daß sie eine vollständig zylindrische Form aufweist, und wobei dieser Vorgang durch Aufbringen eines Überzuges
von der Art eines Klebekitts beendet wird.
Nach dem vollständigen Trocknen bzw. Aushärten erhält
man einen Träger für einen Spiegel, der noch zusätzliche Arbeitsgänge benötigt, um in einen Spiegel umgewandelt
zu werden.
Hierfür muß die Außenseite 38 der Glasplatte 10, wenn
erforderlich, geebnet und poliert werden, woraufhin ein reflektierender überzug aufgebracht wird, der durch
Aluminisierung im Vakuum in herkömmlicher Weise erhalten wird. Der derart erhaltene Spiegel kann dann in ein
geeignetes, optisches Gerät eingesetzt werden, beispielsweise in ein Teleskop.
Bei Trägern mit sehr großem Durchmesser soll der Kern
wesentlich dicker sein. In diesem Fall kann man vorteilhafterweise einen Kern verwenden, der aus mehreren Schichten
von Blöcken aus Glasschaum hergestellt ist, die beispielsweise die Abmessungen von 7,5 cm χ 15 cm haben und
in der in Fig.4 gezeigten Weise angeordnet sind. Die Verklebung wird dann durch aufeinanderfolgende Aufschichtung
der Blöcke ausgehend von der Seite 26 durchgeführt, um nur zwei große Klebeoberflächen 24 bei der Gesamtheit
20 zu erhalten. In diesem Fall muß die Glasplatte 12 zwangsweise der Rücken des Spiegels sein. Man bewahrt somit
eine sehr gute Gleichförmigkeit des Trägers.
Man hat besonders gute Ergebnisse erhalten, wenn man
zur Herstellung des mittigen Kernes und der zwei Ge-
samtheiten von Blöcken einen zellenförmigen Schaum mit geschlossenen Blasen oder Zellen verwendet. Jedenfalls
hindert nichts daran, einen Glässchaum mit offenen Blasen oder Zellen zu verwenden.
Selbst in dem Fall, bei dem man ein Material mit geschlossenen Blasen oder Zellen verwendet, wird bevorzugt,
den Umfang der Blöcke aus Schaumglas nach ihrer Herstellung mit einem geeigneten Lack zu überziehen, der gegenüber
einer Entgasung im Vakuum widerstandsfähig ist. Dieser Lack ermöglicht, den sehr bröckeligen Umfang des
Schaumglases zu verfestigen und ein gutes Verhalten im Vakuum zu erhalten.
Die Verwendung eines Kunststoffklebers mit thixotropischen
Eigenschaften für die Verklebung der Blöcke aus Schaumglas ist besonders von Vorteil.Er ermöglicht tatsächlich
einen Träger für einen Spiegel herzustellen, bei dem die Verklebung im wesentlichen alle die Parameter des verwendeten
Materials integriert. Dieser Kleber kann die Spannungen absorbieren und die Verformungen der verschiedenen
Materialien abschwächen, die insbesondere durch ihr unterschiedliches Wärmeverhalten hervorgerufen
werden.
Man erhält somit eine kompakte Struktur mit einer wärmemäßigen und mechanischen Gleichförmigkeit.
Da die Zwischenstruktur im wesentlichen aus Glasschaum gebildet ist, d.h. einem Material geringer Dichte mit
im allgemeinen zwischen 0,10 und 0,15, während Glas selbst eine höhere Dichte zwischen 2 und 2,5 aufweist,
erhält man somit einen leichten Träger für einen Spiegel.
Dieser Gewichtsgewinn ist besonders vorteilhaft, da infolgedessen weniger stabile und damit weniger kostspie-
ΐ :. :- ΐ €·
lige mechanische Einrichtungen verwendet werden können,
um den Spiegel zu halten und -ihn gegebenenfalls zu bewegen
Andererseits wird darauf hingewiesen, daß Schaumglas
ein leicht zu erhaltendes Material mit geringem Preis ist, welches sich noch zusätzlich leicht bearbeiten
läßt.
Es wird ferner auch darauf hingewiesen, daß die im Rahmen der Erfindung verwendeten Kleber ihre Eigenschaften
unverändert während Zeitdauern mehrerer Jahre beibehalten. Sie erfüllen die strengen Anforderungen der Raumfahrttechnik
und sind dafür bekannt, daß sie keine Schwierigkeiten im Hinblick auf die Lebensdauer im Vakuum aufweisen.
- Leerseite -
Claims (18)
1. Träger für einen Spiegel, insbesondere für die Präzisionsoptik, mit zwei vorgeformten Glasplatten, die
mit ihren entsprechenden Innenseiten auf beide Seiten einer Zwischenstruktur aufgeklebt sind, wobei die Außenseite
einer der beiden Platten für eine Bearbeitung geeignet ist, die das Aufbringen eines reflektierenden
Überzuges umfaßt, dadurch gekennzeichnet , daß die Zwischenstruktur (14) eine aus Glasschaum zu-
ow sammengesetzte, im wesentlichen gleichförmige Struktur
ist und daß die zwei vorgeformten Glasplatten (10,12) symmetrisch sind.
2. Träger für einen Spiegel nach Anspruch 1, da-
durch gekennzeichnet, daß die Zwischen-
struktur (14) umfaßt einen mittigen Kern (16) aus Schaumglas, der zwei parallele, gegenüberliegende Seiten (22,24)
aufweist, eine Gesamtheit (18) aus Blöcken aus Schaumglas, von denen jeder einerseits mit der Innenseite einer
Glasplatte (10) und andererseits mit einer Seite (22)
des mittigen Kernes verklebt ist, und eine andere Gesamtheit (20) von Blöcken aus Schaumglas, von denen jeder
einerseits mit der Innenseite (28) der anderen Glasplatte (12) und andererseits mit der anderen Seite (24) des mit-
-^q tigen Kernes verklebt ist.
3. Träger für einen Spiegel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Blöcke
■( 18a, 18b, ... ,2Oa,20b, ...) einer jeden der beiden Gesamtjc
heiten (18,20) aneinander anschließend angeordnet und lediglich mit einer Glasplatte und einer Seite des mittigen
Kernes verklebt sind.
4. Träger für einen Spiegel nach Anspruch 3, da-2Q
durch gekennzeichnet , daß die Blöcke
(18a,18b,..., 20a,20b,...) allgemein in der Form
eines Parallelepipeds sind, wobei eine Seite richtig zum Aufkleben auf die Innenseite (26,28) einer der Glasplatten
(10,12) und eine gegenüberliegende Seite richtig 2g zum Aufkleben auf eine vorbereitete Seite (24,24) des
mittigen Kernes (16) vorbereitet ist.
5· Träger für einen Spiegel nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet , daß ein überzug
a0 von der Art eines Klebekitts auf die vorbereiteten Seiten
der Blöcke und die vorbereiteten Seiten des mittigen Kernes aufgebracht ist und daß nach dem Trocknen des,
Überzuges die vorbereiteten Seiten in geeigneter Weise bearbeitet sind, um eine äußerst bzw. absolut ebene Ober-
oc fläche zu erhalten.
6. Träger für einen Spiegel nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß
ein Kunststoffkleber, beispielsweise ein Epoxykleber mit
thixothopischer Eigenschaft,die Verklebung der Blöcke
(18a, i8b,..., 20a, 20b,...) aus Schaumglas auf die entsprechenden Innenseiten (26,28) der zwei Glasplatten
sicherstellt.
7· Träger für einen Spiegel nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet , daß die entsprechenden
Innenseiten (26,28) der zwei Glasplatten (10,11) vorhergehend mit einem Schleifmittel behandelt worden
sind, um ihre Verklebung mit den Blöcken zu vereinfachen.
8. Träger für einen Spiegel nach einem der Ansprüche
2 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß ein polymerisierbarer Kleber, beispielsweise ein Epoxykleber,
die Verklebung der Blöcke (18a, 18b, , 20a,20b,...)
aus Schaumglas an den entsprechenden Seiten (22,24) des
mittigen Kernes (16) sicherstellt.
9- Substrat für einen Spiegel nach einem der Ansprüche
1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Schaumglas der Zwischenstruktur ein Material mit
geschlossenen Blasen oder Zellen ist, dessen Dichte im allgemeinen zwischen 0,10 und 0,15 liegt.
10. Verfahren zur Herstellung eines Trägers für einen
Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es das Verkleben der
entsprechenden Innenseiten von zwei vorgeformten Glasplatten mit den entsprechenden beiden gegenüberliegenden
Seiten der zusammengesetzten Zwischenstruktur umfaßt.
11. Verfahren nach Anspruch 10 für die Herstellung eines Trägers für einen Spiegel, dessen zusammengesetzte
t 0 4 ·· ·<
Zwischenstruktur einen mittleren Kern aus Schaumglas, sowie zwei Gesamtheiten von Blöcken aus Schaumglas
umfaßt, die zwischen den mittigen Kern und die zwei Glasplatten geklebt sind, dadurch gekennzei chnet,
daß es die Verklebung eines jeden Blockes (18a, 18b,..., 20a 20b,...) der beiden Gesamtheiten
(18,20) einerseits mit der Innenseite (26,28) einer Glasplatte (10,12) und andererseits mit einer Seite
(22,24) des mittigen Kernes (16) umfaßt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet
, daß es zunächst die Verklebung von zwei Gesamtheiten (18,20) von Blöcken aus Schaumglas mit den
entsprechenden Innenseiten (26,28) der zwei Glasplatten (10,12) umfaßt und dann nach Verfestigung der Klebung
das Verkleben der zwei Gesamtheiten (18,20) von Blöcken aus Schaumglas, die nunmehr mit den Glasplatten (10,12)
fest verbunden sind, mit den entsprechenden Seiten (22, 24) des mittigen Kernes.
13- Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß es das Ausschneiden einer
jeden der zwei Gesamtheiten (18,20) von Blöcken aus einer dicken Platte aus Schaumglas umfaßt, von de-2g
nen eine ihrer Seiten derart vorbereitet worden ist, daß siesich an die Krümmung der Innenseite (26,28)
der Glasplatte (10,12) anschmiegt, auf die die Gesamtheit der Blöcke aufgeklebt werden soll.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß es das Nebeneinanderanordnen
und die Verklebung der derart ausgeschnittenen, einzelnen Blöcke auf den entsprechenden Innenseiten
(26,28) der zwei Glasplatten, die Vorbereitung der entgegengesetzten Seiten eines jeden einzelnen
Blockes, um für jede Gesamtheit eine absolut ebene
Klebefläche herzustellen, die entsprechende Vorbereitung der entgegengesetzten Seiten (22,24) des mittigen
Kernes (16) und des Verklebens der entgegengesetzten Seiten der Blöcke mit den entsprechenden Seiten des
mittigen Kernes umfaßt.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorbereitung der Seiten der Blöcke aus Schaumglas und der Seiten des
mittigen Kernes das Aufbringen eines Überzuges von der Art eines Klebkittes und nach dem Trocknen dessen
Bearbeitung im Hinblick auf das Erhalten ihrer Planheit umfaßt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke
aus Schaumglas mit einem Kunststoffkleber, beispielsweise von der Art eines Epoxyklebers, mit thixotropischer
Eigenschaft auf die entsprechenden Innenseiten der zwei Glasplatten aufgeklebt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß die entsprechenden Innenseiten
der zwei Glasplatten vor dem Verkleben mit einem Schmirgelmittel behandelt werden, um ihre Verklebung
zu erreichen.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche . 11 bis 17, dadurch' gekennzeichnet, daß die Blöcke
aus Schaumglas mit einem polymerisierbaren Kleber, beispielsweise von der Art eines Epoxyklebers, auf die
entsprechenden Seiten des mittigen Kernes aufgeklebt werden.
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