DE3934546A1 - Verfahren zum verbinden von segmenten eines koerpers, vorrichtungen zur durchfuehrung des verfahrens sowie ein mittels des verfahrens hergestellter spiegel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Seg­ menten eines Körpers durch Klebung, wobei die zu verbindenden Segmente denselben Ausdehnungskoeffizienten besitzen und wobei die aus den thermisch bedingten Spannungen resul­ tierenden Zwangskräfte auf die zu verbindenden Körper mini­ miert werden, eine Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens sowie einen mittels des Verfahrens hergestellten Spiegel.

Die bisher bekannten Einrichtungen zur Verbindung zweier Körper, bei denen die thermischen Spannungen minimiert werden sollen, nutzen zum größten Teil radial nachgiebige Verbindungselemente, die eine ansonsten starre Verbindung sicherstellen. Wie an einem Radioteleskop in EP-PS 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 24-26s und Volume 450 (1983) auf Seite 34-38 ist es bekannt, einen Glasspiegel an einer metallischen Tragstruktur über radial flexible Elemente zu befestigen. Diese Art der Befestigung führt zu sehr komplizierten Befestigungssystemen, welche zudem eine gewisse Neigung zu Schwingungen aufweisen.

In der DE-PS 36 34 196 ist eine Einrichtung beschrieben, die einen thermischen Ausgleich bei der Verbindung zweier Körper beschreibt, welche punktförmig wirkt. Dabei werden thermisch bedingte Deformationen durch eine feste Ankopplung erreicht, wodurch eine Befestigung an Punkten möglich ist, die exakt dieselbe thermische Ausdehnung wie der zu befestigende Körper haben.

Die Korrektur von Oberflächendeformationen mittels piezoelektrischem Material wird in der DE-PS 30 12 830 beschrieben, wobei eine aktive Einstellung erfolgt.

Bei Werkzeugmaschinen ist bekannt (DE-PS 10 10 802, DE-PS 25 58 625) mittels Dehnstäben eine Kompensation der Wärmeausdehnung zu erreichen. Diese Bauweise führt zu sehr voluminösen Konstruktionen und kann nur punktuell wirken. Dieses Prinzip findet auch bei Uhrpendeln Anwendung.

Bis auf die in der DE-PS 36 34 196 beschriebene Einrichtung beinhalten alle Befestigungsarten aber den Nachteil, daß bei thermischen Veränderungen durch Verlagerung der Befestigungspunkte entweder Zwangskräfte von der Struktur des Trägers auf das Bauelement übertragen werden können oder die Steifigkeit der Verbindung sehr gering ist. Auch bei relativ geringen Zwangskräften können schon unzulässige Verformungen auftreten, wodurch die Verwendbarkeit nicht mehr vorhanden oder wenigstens sehr stark eingeschränkt sein kann. Insbesondere bei der Anwendung an optischen Elementen, wie zum Beispiel an Teleskopspiegeln, an deren 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. Werden nun zusätzlich erhöhte Steifigkeits- und Festigkeitsanforderungen gestellt, so lassen sich mit den genannten Befestigungsmethoden die Forderungen nicht erfüllen.

Aus der DE-PS 9 18 051 ist nun bekannt, einen Ausgleichskörper so zu bemessen und anzuordnen, daß sich durch Temperaturein­ flüsse bedingte Längenänderungen einer Tragkonstruktion und eines Ausgleichskörpers in Bezug auf eine Meßstrecke gegen­ seitig aufheben. An den Enden dieser Tragkonstruktion be­ finden sich zwei Meßschenkel mit Ausgleichsgestänge. Diese Vorrichtung, wie auch der in der Einleitung beschriebene Stand der Technik, bedient sich zwecks Angleichung des Aus­ dehnungskoeffizienten zweier Werkstoffe mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten.

Aus der DE-PS 37 11 466 ist eine Vorrichtung zum Verbinden von zwei Körpern bekannt, bei welcher die Verbindung über einen Zuganker erfolgt. Wenngleich diese Verbindung eine hervorragende Minimierung der aus den thermisch bedingten Spannungen resultierenden Zwangskräfte bewirkt, so besteht doch bei häufigen Vibrationen die Gefahr einer Lockerung der Verbindung, so daß geeignete Gegenmaßnahmen nowendig werden können.

Desweiteren ist aus der DE-PS 31 19 299 eine elastische Klebeverbindung eines Spiegels mit einer metallischen Trägerplatte bekannt. Eine derartige elastische Klebeverbindung hat jedoch mehrere Nachteile. Zum einen muß die Klebespaltdicke relativ dick sein, so daß man sich weit von der idealen Klebespaltdicke von Null entfernt. Zum anderen haben die elastischen Klebestellen eine zu geringe Steifigkeit für viele Anwendungen. Die Nichtlösbarkeit der Klebung spielt hingegen bei vielen Anwendungen keine entscheidende Rolle und kann durch andere Maßnahmen in ihren Auswirkungen kompensiert werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine über eine große Fläche und insbesondere eine große Länge feste Verbindung zu schaffen, welche sich bei hoher Steifigkeit durch möglichst geringe thermisch bedingte Zwangskräfte auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Anspruchs gelöst.

Das Kleben von Segmenten eines Körpers, welcher nach der Klebung eine hochgenaue Form besitzen muß, ist ein schwieriges Problem. Indem man ein der Form der Seiten der Segmente angepaßtes Zwischenstück verwendet, erhält man zwei neue, leichter zu bearbeitende diskrete Flächen. Diese nun sehr genau mögliche Abstimmung von zwei aneinanderliegenden Flächen erlaubt es, mit minimaler Klebstoffdicke die Segmente zu verbinden. Der hierdurch erzielte Vorteil wird dadurch unterstützt, daß der Klebstoff nicht vorher aufgetragen wird, sondern nach der hochgenauen Ausrichtung der Segmente zueinander sowie des dazwischenliegenden Zwischenstücks an definierten, gewünschten Stellen die Klebung bewirkt. Damit der Kleber diese Stellen auf der Verbindungsfläche erreichen kann, besitzt das Zwischenstück viele diskrete Klebstoffkanäle.

Da bei dem Austritt des Klebstoffs aus den Klebstoffkanälen zwischen den Segmenten und dem Zwischenstück unvermeidlich leichte Drücke durch die Viskosität des Klebstoffes auftreten, ist es vorteilhaft, wenn die zu verbindenden Segmente bei der Durchführung der Klebung mindestens in einer Ebene senkrecht zur Klebebene frei beweglich sind. Dann können die Segmente dem Druck ausweichen. Durch geeignete Wahl des Klebstoffes und der Dimensionierung der Klebstoffkanäle kann man dann erreichen, daß diese Veränderung der Ortslage der Segmente bei der anschließenden Härtung des Klebstoffes und der dabei auftretenden Schrumpfung gerade wieder aufgehoben wird. Der Klebstoff hat nur in den Klebstoffkanälen eine kritische Dicke. Zwischen den Segmenten und dem Zwischenstück hingegen beträgt seine Dicke typischerweise einige zehntel Millimeter. Damit die kritische Dicke des Klebstoffs einen möglichst geringen Effekt bei Temperaturschwankungen bewirkt, ist es vorteilhaft, die Klebstoffkanäle in das Innere des Zwischenstücks zu legen. Von diesen Zentralbohrungen aus gelangt der Klebstoff dann durch Seitenkanäle an seine vorherbestimmten Austrittsstellen auf den seitlichen Flächen des Zwischenstücks, welche den zu klebenden seitlichen Flächen der Segmente gegenüberliegen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die von der Zentralbohrung ausgehenden Seitenkanäle zueinander symmetrisch sind, um eine gleichmäßige Veränderung der Ortslage beim Einfüllen des Klebstoffes zu erreichen. Am besten lassen sich diese Ortsveränderungen dann kontrollieren, wenn von jeder Zentralbohrung nur zwei sich gegenüberliegende Seitenkanäle ausgehen.

Einfache, und damit leicht beherrschbare Verhältnisse erreicht man, wenn die Seitenflächen des Zwischenstücks und der zu verbindenden Segmente zueinander annäherungsweise planparallel sind. Die wenigsten Spannungen im Körper treten dann auf, wenn die Zwischenstücke zu einem gemeinsamen Mittelpunkt spiegelsymmetrisch oder parallel und senkrecht zueinander ausgerichtet sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich hervorragend zum Bau eines Hauptspiegels für ein Spiegelteleskop, wenn der Spiegel aus mehreren Segmenten ausgebaut ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Haltekreuz des Fangspiegels dieselbe Ausrichtung wie die Zwischenstücke besitzt, da dann die Ab­ schattung minimal ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Fig. 1-5 der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, wobei im einzelnen zeigt

Fig. 1 einen Hauptspiegel eines Spiegelteleskops in Auf­ sicht;

Fig. 2 der Hauptspiegel aus Fig. 1 in der Teleskopan­ ordnung;

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch die Verbindungs­ linie von zwei Spiegelsegmenten mit Zwischenstück, wobei die Klebkanäle sichtbar sind;

Fig. 4a eine mögliche Verteilung der Klebpunkte;

Fig. 4b eine alternative Verteilung der Klebpunkte;

Fig. 4c eine alternative Verteilung der Klebpunkte;

Fig. 5 eine Montageanordnung zur Verklebung der Spiegel­ segmente.

Insbesondere beim Bau großer Spiegel von mehr als 6 m Durchmesser, welche in astronomischen Spiegelteleskopen als Hauptspiegel Verwendung finden, ist es aus fertigungs­ technischen Gründen kaum möglich, diese Spiegel monolitisch herzustellen. Desweiteren wären enorme Transportprobleme mit diesen monolitischen Spiegeln zu bewältigen. Aus diesen Gründen wird es sich nicht vermeiden lassen, derartige Spiegel aus mehreren Segmenten herzustellen.

Der in Fig. 1 in Aufsicht dargestellte Segmentspiegel (1) besteht aus vier Segmenten (1a-d) und hat eine Zentralbohrung (3). Zwischen den einzelnen Segmenten (1a-d) befinden sich vier Zwischenräume (2a-d), welche nicht an der optischen Abbildung beteiligt sind. Man kann sie als Schattenzonen der Fangspiegelhalterung ansehen. Werden die Segmente (1a-d) in diesen Zwischenräumen (1a-d) miteinander verbunden, so hat ein Segmentspiegel (1) dieselben Abbildungsqualitäten wie ein monolitischer Spiegel. Diese Verbindung erfolgt über Zwischenstücke (2).

In Fig. 2 ist ein derartiger Segmentspiegel (1) in ein Spiegelteleskop (9) nach Gregory eingebaut. Im Strahlengang des Spiegelteleskops (9) befinden sich der Fangspiegel (6), der durch das Haltekreuz (5) räumlich fixiert wird. Dieses Haltekreuz (5) ist am Gehäuse (4) des Spiegelteleskops (9) befestigt und hält den Fangspiegel (6) genau zentral in der optischen Achse (7) des Spiegelteleskops (9).

Die von den Sternen kommende Strahlung fällt fast parallel in das Spiegelteleskop (9) ein und wird von dem Segmentspiegel (1) und dem Fangspiegel (6) in einen Fokus (8) abgebildet. Zur Veranschaulichung dieses Sachverhaltes sind in Fig. 2 zwei Strahlengänge (10a, b) eingezeichnet. Relevanter als diese bekannten Tatsachen ist aber, daß das Haltekreuz (5) einen Schatten auf den Segmentspiegel (1) wirft, wobei diese Bereiche auf dem Spiegel dann für die optische Abbildung nicht genutzt werden und zur Befestigung der Segmente (1a-d) verwendet werden können.

In Fig. 3 ist nun gezeigt, wie die einzelnen Spiegelsegmente (1a-d) in den Zwischenräumen (2a-d) miteinander verbunden sind. Die Beschreibung erfolgt dabei beispielhaft an der nicht maßstabsgetreuen Skizze des Zwischenraums (2a) zwischen den Segmenten (1a und 1b). Die in Fig. 3 dargestellten Ver­ hältnisse sind stark übertrieben dargestellt, um das Prinzip zu erläutern. In einer maßstabsgetreuen Zeichnung wären so­ wohl die Bohrungen (16, 17) im Zwischenstück (12) als auch insbesondere die Spalte (14) zwischen dem Zwischenstück (12) und den beiden zu verbindenden Segmenten (1a, 1b) nicht ein­ deutig darstellbar. Der Zwischenraum zwischen den zu ver­ bindenden Segmenten (1a, 1b) hat eine Breite von ungefähr 2-3 cm. Die zur Herstellung der Verbindung verwendeten Seiten­ flächen (11a und 11b) der Segmente (1a und 1b) sind zu­ einander planparallel. Der sich zwischen den beiden Spiegel­ segmenten (1a und 1b) befindliche Zwischenraum (2a) wird dabei entweder durch Überschleifen der zu klebenden Seiten­ flächen (11a, 11b) der Spiegelsegmente (1a, 1b) in der justierten Stellung planparallel gemacht oder unter Ver­ wendung einer genauen Vermessung parallel ausgerichtet. In dem Zwischenraum (2a) zwischen den Seitenflächen (11a und 11b) der spannungsfrei in bekannter Art und Weise auf einer Grundplatte befestigten Segmente (1a und 1b) (siehe auch Fig. 5) wird ein Zwischenstück (12) eingeführt. Dieses Zwischen­ stück (12) besteht aus demselben Material wie die beiden Spiegelsegmente (1a und 1b) und füllt den Zwischenraum (2a) derart auf, daß zwischen den Seitenflächen (11a und 11b) der beiden Segmente (1a und 1b) und den Seitenflächen (13a und 13b) des Zwischenstücks (12) nur noch Spalte (14) von ein bis zwei Zehntelmillimeterdicke vorhanden sind. Diese präzise Breite der Spalte (14) läßt sich durch eine sorgfältige Be­ arbeitung des Zwischenstücks (12) durch Anpassung an die Seitenflächen (11a und 11b) der beiden zu verbindenden Seg­ mente (1a und 1b) auf der gesamten Länge und Breite der Spalte (14) relativ genau einhalten. Kleinere Abweichungen der Ausdehnung des Spaltes (14) können durch den später ein­ zubringenden Kleber (15) leicht ausgeglichen werden. Die Breite des Spaltes (14) wird entsprechend der für den ausge­ wählten Kleber (hier eignet sich z. B. Hysol als Kleber) optimalen Klebschichtdicke bestimmt. Die hohe Planparalleli­ tät des Spaltes (14) wäre ohne Zwischenstück (12) kaum realisierbar, da das Zwischenstück (12) leichter zu handhaben ist als ein großes Spiegelsegment (1a, 1b).

Nachdem das Zwischenstück an seinen seitlichen Flächen (13a und 13b) der Form der seitlichen Flächen (11a und 11b) der Spiegelsegmente (1a und 1b) hinreichend angepaßt ist, werden die Klebstoffkanäle (16 und 17) gebohrt. Dazu wird in das Innere des Zwischenstücks (12) eine Zentralbohrung (16) von oben als Klebstoffkanal vorangetrieben, welche in zwei, seitlich abfallende Seitenbohrungen (17) endet. Diese Seitenbohrungen (17) reichen bis an die Seitenflächen (13a, 13b) des Zwischenstücks (12) heran und besitzen an ihrem Ende eine trichterförmige Verbreiterung.

Wird nun der Kleber (15) in die Zentralbohrung (16) eingefüllt, so fließt er durch die beiden zueinander symmetrisch angeordneten und sich auf gleicher Höhe befindlichen Seitenbohrungen (17) in die Spalte (14) zwischen dem Zwischenstück (12) und den beiden Spiegelsegmenten (1a, 1b). Da die infragekommenden Kleber (15) typischerweise Topfzeiten um eine halbe Stunde haben, ist die Art der Einfüllung von entscheidender Bedeutung für die spätere einwandfreie Abbildungsqualität des Spiegels (1). Die Klebstoffkanäle (16, 17) haben dabei typischerweise einen Durchmesser zwischen zwei und drei Millimeter.

Durch eine genaue Vordosierung des Klebers (15) wird erreicht, daß kein Kleber (15) aus dem Spalt (14) zwischen dem Zwischenstück (12) und dem Spiegelsegment (1a, 1b) austritt. Da die Klebstoffkanäle (16, 17) symmetrisch zur Mittelachse in Längsrichtung des Zwischenstücks (12) ausgeführt sind, tritt der Kleber (15) gleichmäßig aus beiden Seitenflächen (11a, 11b) des Zwischenstücks (12) aus. Selbst wenn das Zwischenstück (12) nicht exakt im Zwischenraumm (2a) vor Durchführung der Klebung ausgerichtet war, so sorgt der durch den Kleber (15) erzeugte geringe Druck bei der Einfüllung für eine Selbstausrichtung des Zwischenstücks (12) und der Spiegelsegmente (1a, 1b) zueinander. Aus der Viskosi­ tät des Klebers (15) und dem bei der Klebung erzeugten Druck zur Einbringung des Klebers (15) in die Klebstoffkanäle (16, 17) in Verbindung mit den geometrischen Verhältnissen der Klebstoffkanäle (16, 17) kann dabei in gewissen Grenzen eine Optimierung der Ausbreitung des Klebstoffilms (von 15 nach 15′) mit der Zeit erfolgen. Dabei dürfen aber keine Drücke entstehen, welche die schwimmend gelagerten Spiegelsegmente (1a-d) (siehe auch Fig. 5) zu stark bewegen, weshalb der Kleber (15) langsam eingefüllt werden muß. Außerdem muß bei der Durchführung der Klebung streng auf symmetrische Bedingungen geachtet werden, d. h. die Klebung pro Klebpunkt auf einer Seite (11a, 11b) des Zwischenstücks (12) sollte gleichzeitig mit den entsprechenden Klebungen an dem anderen Zwischenstück, zumindest aber mit der Klebung an dem, dem Mittelpunkt gegenüberliegenden Zwischenstück erfolgen.

Je nach Länge und Breite der Seitenflächen (13a, 13b) der Segmente (1a, 1b) wird eine unterschiedliche Anzahl von Klebstoffkanälen (16, 17) in den Zwischenstücken (12) benötigt. Mögliche sinnvolle Anordnungen der Austrittsöffnungen der Seitenbohrungen (17) sind in den Fig. 4a-c dargestellt.

Je nach der Beschaffenheit des Spiegels und hinsichtlich der auftretenden Belastungen muß nicht nur der Kleber, sondern auch die Art der Verklebung ausgewählt werden.

Vollflächige Verklebungen, wie in Fig. 4a und 4b zu sehen, zeichnen sich durch eine sehr hohe Festigkeit aus. Die durch die Zentralbohrungen (16) und Seitenbohrungen (17) entstehende Schwächung der Festigkeit ist aufgrund der bei großen Spiegeln (1) gegebenen Dimensionen vernachlässigbar. Während der Kleber bei Fig. 4a im dargestellten Teilstück (1′a) lediglich aus den Enden (17a-f) von in gleichmäßigem Abstand angeordneten Klebstoff-Seitenbohrungen (17) austritt und damit der Klebstoff mit relativ hohem Druck in die Zentralbohrungen (16) gegeben werden muß, kann dieser Druck bei der in Fig. 4b dargestellten Anordnungen den Enden (17′a-m) der Seitenbohrungen (17) stark reduziert werden. Außerdem erlaubt die in Fig. 4b dargestellte Anordnung am Teilstück (1′a) eines Spiegelsegments (1a-d) im Vergleich zur in Fig. 4a dargestellten Anordnung den Einsatz anderer Kleber mit höherer Viskosität und geringerer Topfzeit. Dies wird offen­ sichtlich, wenn man das Ausbreitungsverhalten des Klebers in Fig. 4a (con 15a, 15′a, 15′′a) und dabei insbesondere die zu überbrückenden Distanzen und Verdrängungsvorgänge mit dem Ausbreitungsverhalten des Klebers in Fig. 4b (von 19→19′) vergleicht. Sowohl bei Fig. 4a als auch bei Fig. 4b bleibt nur ein relativ kleiner Randbereich (18′, 18′′), welcher nicht für die Verklebung verwendet wird.

Theoretisch haben aber vollflächige Verklebungen den Nachteil, daß mit ihnen eine Materialschicht entsteht, deren Ausdehnungskoeffizient vom Ausdehnungskoeffizienten der zu verbindenden Spiegelelemente abweicht. Dadurch können bei Temperaturschwankungen Materialverspannungen entstehen. Außerdem treten bei dem Aufeinandertreffen der Kleber aus den verschiedenen Seitenbohrungen Verdrängungsprozesse auf, welche kritische Drücke und Verspannungen je nach der Dimen­ sionierung des Spiegels erzeugen können. Um eine Klebung ohne derartige Effekte durchführen zu können, kann die Klebung wie in Fig. 4c gezeigt, an Klebepunkten (20a-c) oder Klebe­ streifen (20′′a-h) erfolgen, wobei die dann entstehenden klebstofffreien Flächen (18a-i) nicht mehr zur Festigkeit der Verklebung beitragen. Sowohl für die Punkt- als auch Streifenklebung bietet es sich dabei an, die Austritts­ öffnungen (17′′a-c) der Seitenbohrungen (17) linienförmig quer zur Längsachse des Spiegelsegmentes (1′′′a) anzuordnen.

Nachdem die Spiegelsegmente (1a-d) des Segmentspiegels (1) in der in Fig. 3 beschriebenen Art und Weise verklebt wurden, erfolgt die Bearbeitung als quasi-monilithischer Spiegel. Diese Bearbeitung des Spiegels (1) als Ganzes hat den Vorteil, daß eine relativ leichte und dabei hochgenaue Bearbeitung der spiegelnden Fläche (1′) möglich ist. Nachdem der Spiegel (1) in bekannter Art und Weise seine endgültige Form erhalten hat, können die Zwischenstücke (1a-d) für den Herstellungsprozeß beispielsweise mit einer Diamantsäge abgetrennt werden, die Seitenflächen plan geschliffen und neue Zwischenstücke für die Endmontage hergestellt werden. Nachdem dies im Herstellerwerk erfolgt ist, wird der Spiegel (1) in seinen Einzelteilen zerlegt zum Bestimmungsort trans­ portiert und die Endmontage kann erfolgen. Durch die er­ findungsgemäße Spiegel-Verbindungstechnik, wie in Fig. 3 beschrieben, ist dabei sichergestellt, daß bei der Endmontage der bearbeiteten Spiegelsegmente die einmal erreichte optimale Justierung wieder hergestellt und dauerhaft fixiert werden kann. Der nach der Endmontage vorliegende Spiegel gewährleistet dann eine dauerhaft optische Kohärenz zwischen den Teilbildern. Um die hohe Qualität des Spiegels (1) bei der Endmontage wieder herstellen zu können, sind gewisse Vorkehrungen zu treffen, welche in Zusammenhang mit der Fig. 5 näher erläutert werden sollen.

Der in Fig. 1 in Aufsicht dargestellte Spiegel (1) mit seinen vier Spiegelsegmenten (1a-d) wird in bekannter Art und Weise verspannungsfrei auf einer Grundplatte (21) aufgestellt. Die Spiegelsegmente (1a-d) sind mit einer sphärischen Rückfläche versehen, die nur optisch anpoliert zu sein braucht. Auf der Montageeinrichtung (22a-h) werden die einzelnen Segmente (1a- d) des Spiegels (1) so ausgerichtet, daß der Spiegel (1) seine endgültige Form erhält. Die Montageeinrichtung besteht aus Elementen (22a-d) nach bekanntem Stand der Technik, die eine diskrete Höhenverstellung erlauben und es den einzelnen Segmenten (1a-d) des Spiegels (1) erlauben, sich fast zwangs­ frei in einer Ebene senkrecht zur Grundplatte (21) zu be­ wegen. Die Elemente (22a-d) der Montageeinrichtung unter­ stützen dabei die Spiegelsegmente (1a-d) an diskreten Lager­ punkten mit adäquater Stützkraftverteilung. Die Ausrichtung der Segmente (1a-d) erfolgt symmetrisch zu einer optischen Achse (7), auf welcher sich auch der Fokus (23) des Spiegels (1) befindet. Oberhalb des Spiegels (1) ist ein Interfero­ meter als optische Prüfanordnung (24) angebracht. Vor dem Einfüllen von geeignetem Kleber in die dünnen Luftspalte zwischen den Segmenten (1a-d) und den Zwischenstücken (2) werden in der optischen Prüfanordnung (24) die von den Spiegelsegmenten (1a-d) erzeugten Wellenfronten genau ver­ messen und/oder durch Erstellung eines Hologramms fixiert. Dies kann auch schon beim Hersteller des Spiegels (1) nach der Endbearbeitung im Werk geschehen. Die Segmente (1a-d) werden vom Krümmungsmittelpunkt her interferometrisch ange­ messen und auf einen gemeinsamen Fokus (23) fixiert.

Die optische Prüfanordnung (24) besteht aus zwei Linsen (25, 27), einer Teilerplatte (26), dem erstellten Hologramm (29) und einem Okular (30) für die visuelle Kontrolle. Außerdem ist eine Laserlichtquelle (28) vorhanden. Alle Komponenten der optischen Prüfanordnung (24) sind gemäß der in Fig. 5 dargestellten Anordnung angeordnet, wobei die Fig. 5 auch die optischen Strahlengänge darstellt. Die Prüfung selber erfolgt in der für Interferometer bekannten Art. Anstelle der visu­ ellen Kontrolle kann auch eine Bildaufnahmeeinrichtung ver­ wendet werden, welche eine elektronische Bildauswertung liefert und in bekannter Art und Weise mit den Elementen (22a-d) der Montageeinrichtung in einem Regelkreis verbunden ist, um eine exakte Ausrichtung der Segmente (1a-d) sicherzu­ stellen.

Durch Vergleich der nach dem Aushärten entstandenen Wellen­ fronten mit den Wellenfronten vor dem Verkleben kann er­ mittelt werden, ob sich die Spiegelsegmente (1a-d) durch das Kleberschrumpfen unzulässig verbogen haben oder das ge­ wünschte Ergebnis erzielt wird. Sollte es zu einer unzu­ lässigen Verbiegung gekommen sein, so erlaubt es das er­ findungsgemäße Verfahren, den Vorgang nach einer Heraus­ trennung der Zwischenstücke (2) mit neu angefertigten Zwischenstücken (2) unter Anwendung erhöhter Sorgfalt die Verklebung zu wiederholen.

Je nach Spiegeltyp treten auch an beobachtbaren Stellen quantifizierbare Verbiegungen auf, welche bei der anschließenden optischen Bearbeitung vorgehalten werden müssen. Dabei ist aber darauf zu achten, daß sich die Verbiegungen während der optischen Bearbeitung kontrolliert verändern. Störende Verspannungen lassen sich hingegen durch ein sorgfältiges Einspannen der Zwischenstücke (2) weitest­ gehend vermeiden.

Claims (11)

1. Verfahren zum Verbinden von Segmenten eines Körpers durch Klebung, wobei die zu verbindenden Segmente denselben Ausdehnungskoeffizienten besitzen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen die zu verbindenden Segmente (1a-d) ein Zwischenstück (2, 12) mit demselben Aus­ dehnungskoeffizienten wie die Segmente (1a-d) so einge­ bracht wird, daß dessen Seitenflächen (13a, b) mit den zugeordneten Seitenflächen (11a, b) der Segmente (1a-d) jeweils einen schmalen Spalt (14) bilden, und daß der Klebstoff (15) gleichzeitig in beide Spalte (14) einge­ bracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff (15) über Klebstoffkanäle (16, 17) an bzw. im Zwischenstück (2, 12) in die Spalte (14) eingebracht wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den durch Klebungen zu verbindenden Segmenten (1a-d) mit demselben Ausdehnungskoeffizienten ein Zwischenstück (2, 12) eingesetzt ist, wobei auch das Zwischenstück (2, 12) denselben Ausdehnungskoeffizienten wie die zu ver­ bindenden Segmente (1a-d) besitzt, und daß an bzw. in dem Zwischenstück (2, 12) Klebstoffkanäle (16, 17; 17a-f; 17′a-m; 17′′a-c) angebracht sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Innern des Zwischenstücks (2, 12) mehrere Zentralbohrungen (16) als Klebstoffkanäle ange­ bracht sind, von welcher Seitenkanäle (17; 17a-f; 17′a-m; 17′′a-c) zu den Seiten des Zwischenstücks (2, 12) führen, welche an die Seiten der zu verbindenden Segmente (1a-d) grenzen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Zentralbohrung (16) ausgehenden Seitenkanäle (17) zueinander symmetrisch sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zentralbohrung (16) in nur zwei Seitenkanäle (17) mündet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Seitenflächen (13a, b; 11a, b) des Zwischenstücks (2, 12) und der verbindenden Segmente (1a-d) zueinander näherungsweise planparallel sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zwischenstücke (2, 12) zu einer optischen Achse (7) spiegelsymmetrisch ausgerichtet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verbindenden Segmente (1a-d) bei der Durchführung der Klebung in mindestens einer Ebene senkrecht zur Klebebene frei beweglich sind.

10. Spiegelteleskop mit einem Hauptspiegel, wobei der Haupt­ spiegel aus mehreren Segmenten aufgebaut ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Segmente (1a-d) des Spiegels (1) durch eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2-8 verbunden sind.

11. Spiegelteleskop nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltekreuz (5) des Spiegelteleskops (9) für den Fangspiegel (6) dieselbe Ausrichtung wie die Zwischen­ stücke (2, 12) besitzt.