ES2337812T3 - Sistema de ejes de telescopio. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de giro de un sistema de ejes para telescopio comprendiendo un primer árbol de ajuste (150; 250) y un accionamiento con un árbol de salida que forma un accionamiento directo con el árbol de ajuste, caracterizado porque los ejes respectivos de los árboles (A; B) están alineados, estando realizados el árbol de salida y el árbol de ajuste (150; 250) de una sola pieza, teniendo el accionamiento un motor eléctrico en formo de un motor de par, donde un rotor (270) del motor eléctrico va fijado al árbol de ajuste y donde el dispositivo de giro comprende una carcasa (110, 210) en la que se aloja de forma giratoria el árbol de ajuste (150; 250) y donde en la carcasa va fijado un estator (220) del motor eléctrico.

Description

Sistema de ejes de telescopio.

La invención se refiere a sistemas de ejes de telescopio. En particular se refiere la invención a sistemas de ejes de telescopio de accionamiento motorizado.

Los telescopios de cualquier tamaño para la observación del cielo o de las estrellas desde la superficie de la tierra van generalmente suspendidos con posibilidad de giro alrededor de por lo menos dos ejes. Con ello se trata por una parte de orientar el telescopio rápidamente hacia un cuerpo celeste que se trata de observar o un objeto de observación, y por otra parte poder observar este objeto durante un período de tiempo constante a pesar del giro de la tierra. Para este último fin se conocen sistemas mediante los cuales el telescopio puede hacer el seguimiento automático de la rotación de la tierra.

En principio se conocen para los telescopios diversos sistema de ejes tales como sistema de ejes paraláctico, sistema de ejes azimutal, sistema de ejes de telescopio Alt-Alt (tipificación) o sistema de ejes de horquilla, sistema de ejes alemán, sistema de ejes de columna de pandeo (clases de sistema de ejes) y otros.

En el sistema de ejes paraláctico el telescopio va apoyado de modo giratorio alrededor de dos ejes perpendiculares entre sí, estando los ejes orientados de tal modo que uno de los ejes, el eje de ascensión recta o eje horario tiene una orientación paralela al eje de rotación de la tierra/al eje de la tierra, y el segundo eje, el eje de declinación, es perpendicular al primer eje y permite de este modo girar el telescopio de un polo celeste a otro polo celeste. Una vez que el sistema de ejes esté ajustado de acuerdo con un objeto celeste, en el sistema de ejes paraláctico el telescopio por lo general sólo se ha de girar durante el tiempo de observación alrededor de un único eje, concretamente el eje horario, para efectuar el seguimiento del objeto que se trata de observar (compensación del giro de la
tierra).

En el sistema de ejes azimutal, el telescopio también va apoyado de modo giratorio alrededor de dos ejes perpendiculares entre sí, estando los ejes orientados de tal modo que uno de los ejes, el eje azimutal, tiene una orientación perpendicular al horizonte, y el segundo eje, el eje de elevación, es perpendicular al primer eje y permite por lo tanto girar el telescopio desde el horizonte hasta el cenit. Este tipo de sistema de ejes es más sencillo desde el punto de vista mecánico, pero presenta el inconveniente de que para efectuar el seguimiento de un objeto celeste (compensación del giro de la tierra) hay que girar el sistema de ejes constantemente alrededor de los dos ejes, y con velocidades que varían de modo continuo.

En el sistema de ejes "Alt-Alt", el telescopio también tiene un apoyo giratorio alrededor de dos ejes perpendiculares entre sí, estando orientados los ejes de tal modo que el primer eje tiene una orientación paralela al horizonte y el segundo eje es perpendicular al primer eje. La colocación Alt-Alt ofrece especiales ventajas, entre otras cosas para la observación cenital.

Los sistema de ejes disponibles hoy día presentan a menudo ejes motorizados, en particular accionados por motor eléctrico, así como el correspondiente sistema de control mediante el cual el telescopio se puede por una parte posicionar rápidamente orientándolo a un objeto celeste que se desea observar, y a continuación se puede observar el objeto celeste que se haya seleccionado a lo largo de un período de tiempo prolongado sin tener que efectuar un seguimiento manual del telescopio ni siendo precisos reajustes que exijan tiempo.

Para efectuar el giro del telescopio alrededor de los respectivos ejes se emplean para ello en el estado de la técnica generalmente motores eléctricos convencionales que están unidos con el respectivo árbol de ajuste del sistema de ejes por medio de reductores, correas dentadas u otros dispositivos de transmisión de la fuerza; según la relación de transmisión elegida puede preferirse o bien una velocidad de posicionamiento elevada para localizar rápidamente y ajustar el telescopio con respecto a determinados objetos celestes, o en cambio una alta precisión de posicionamiento y una conservación exacta del ajuste respecto a un objeto celeste. Por ese motivo, en los sistemas convencionales hay que aceptar siempre un compromiso entre la precisión de posicionamiento/precisión de seguimiento por una parte y por otra la velocidad de posicionamiento.

Los accionamientos convencionales en los que se transmite la fuerza a los árboles por medio de reductores, p.ej reductores sin fin, adolecen de insuficiencias mecánicas que influyen negativamente en la precisión de posicionamiento y seguimiento del sistema de ejes, p.ej. debido a defectos periódicos del sin fin, holgura en la transmisión, histéresis al efectuar la inversión de sentido, diferente rozamiento a distintas temperaturas de trabajo (¡los telescopios están situados a la intemperie!), y otros.

Si se desea obtener valores máximos simultáneos de velocidad de posicionamiento y de precisión de posicionamiento entonces esto conduce en los sistemas conformes al estado de la técnica un a complejidad de diseño considerable, p.ej. para mejorar los reductores o transmisiones de fuerza así como de los motores de ajuste, lo cual da lugar a unos costes considerablemente superiores. Además, las transmisiones de fuerza y motores aplicados a la carcasa a menudo abultan y pueden limitar la movilidad del telescopio o también el manejo del mismo.

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El documento FB 2 056 109 A describe un sistema de ejes de telescopio de dos ejes, en la que los motores van fijados a una carcasa del sistema de ejes para evitar árboles de transmisión. Un árbol de transmisión presenta una brida para la fijación sobre una base.

Existe por lo tanto la necesidad de obtener un sistema de ejes de telescopio mejorado que al mismo tiempo permita una alta velocidad de posicionamiento, un seguimiento exacto y alta precisión de posicionamiento. Además existe la demanda de obtener un sistema de ejes de telescopio que con una elevada velocidad de posicionamiento y alta precisión de posicionamiento permita sustituir de forma sencilla el sistema óptico.

También existe la demanda de una sistema de ejes de telescopio que facilite un accionamiento lo más exento posible de vibraciones y sacudidas.

Para poder satisfacer estas necesidades y superar los inconvenientes antes citados del estado de la técnica, la presente invención propone un dispositivo de giro de una sistema de ejes de telescopio conforme a la reivindicación 1 o un dispositivo con por lo menos un dispositivo de giro.

La invención comprende en particular también un dispositivo para el sistema de ejes giratorio de un telescopio con por lo menos dos ejes esencialmente ortogonales entre sí, pudiendo girarse el telescopio alrededor de por lo menos un primer eje de los dos ejes ortogonales por medio de un primer dispositivo de giro, comprendiendo el primer dispositivo de giro un primer árbol de ajuste y un árbol de salida de un accionamiento, estando alineados los respectivos ejes de los árboles interdependientes. En una forma de realización preferida de la invención el dispositivo está diseñado para la fijación unilateral de un telescopio. En esta forma de realización, el telescopio solamente se puede montar en el dispositivo o el sistema de ejes en uno de los lados, por medio de una única unión, p.ej. mediante una única brida. De este modo se evita de modo ventajoso la necesidad de efectuar una alineación, p.ej. en una horquilla de dos brazos, con lo cual el telescopio se puede montar y/o sustituir en el dispositivo de forma más rápida y sencilla. Para ello el dispositivo conforme a la invención puede presentar también únicamente una brida para telescopio por cada telescopio que se vaya a montar.

En una forma de realización especial de la invención, el dispositivo es un sistema de ejes alemán. Alternativamente el dispositivo conforme a la invención también puede estar realizado como sistema de ejes de horquilla de un sólo brazo.

En una forma de realización preferida del dispositivo el telescopio también se puede girar alrededor del segundo eje de los dos ejes ortogonales entre sí, mediante un segundo dispositivo de giro conforme a la invención. De este modo, estando los dos ejes ortogonales entre sí adecuadamente orientados, el telescopio se puede dirigir sobre cualquier punto y sobre cualquier objeto de observación en el cielo, y se puede efectuar el seguimiento del movimiento del objeto de observación a lo largo del cielo mediante los dos dispositivos de giro.

Los dos ejes ortogonales pueden orientarse de tal modo que el primer eje sea el eje de ascensión recta, y el segundo eje sea el eje de declinación. De este modo se puede utilizar el dispositivo conforme a la invención como sistema de ejes paraláctico.

Preferentemente está previsto un ajuste de la altura polar mediante la cual el primer eje se puede orientar por ejemplo como eje de ascensión recta o eje horario, de acuerdo con el emplazamiento geográfico del lugar de observación. Además puede estar dispuesto un sistema de rotación mediante el cual el dispositivo se pueda girar alrededor del eje vertical. La orientación del primer eje se realiza típicamente una sola vez con relación a un lugar de observación geográfico, y permanece después invariable a lo largo de todo el período de observación, es decir que el ajuste de la altura polar y con ello el emplazamiento del primer eje puede permanecer entonces en la posición que se haya ajustado una sola vez. Una vez hecha la alineación se pueden llevar a cabo todos los demás movimientos del telescopio mediante los dispositivos de giro.

Alternativamente, el primer eje del dispositivo también puede estar orientado en dirección vertical (perpendicular al horizonte). De este modo se obtiene un sistema de ejes azimutal.

Alternativamente, el primer eje del dispositivo puede tener también una orientación inclina cualquiera. De este modo se obtiene funcionalmente también un sistema de ejes azimutal pero que se corresponda con otro lugar de observación en la tierra.

El primer eje sin embargo también puede tener una orientación horizontal para permitir un sistema de ejes Alt-Alt.

Al estar alineados los ejes de salida y el eje de ajuste se pueden evitar de modo ventajoso vibraciones y esfuerzos transversales en el árbol de ajuste, con lo cual se consigue un movimiento de giro más suave, uniforme y exento de vibraciones.

El accionamiento con el árbol de salida forma por lo tanto un accionamiento directo con el árbol de ajuste. No están previstas reducciones entre el accionamiento y la salida.

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En el dispositivo de giro el árbol de salida y el árbol de ajuste están realizados de una sola pieza. De este modo no se necesitan pasos de unión con lo cual se evitan faltas de precisión en cuanto a la alineación y/o el acoplamiento del árbol de ajuste y del árbol de salida.

En el dispositivo de giro, el accionamiento es un motor eléctrico en forma de un motor de par. El control de precisión y al mismo tiempo las altas velocidades posibles permiten obtener un alto grado de precisión de posicionamiento y al mismo tiempo unas velocidades de ajuste altas, así como una marcha especialmente uniforme.

Un rotor del motor eléctrico está unido al árbol de ajuste. El rotor, que puede estar compuesto por una pluralidad de imanes, va por ejemplo atornillado con el árbol de ajuste o con el árbol de salida, o fijado con ellos de alguna otra manera. El rotor puede estar unido con el árbol en forma conocida para el técnico, bien como conjunto o situando de forma individual los imanes que forman el rotor.

El dispositivo de giro comprende una carcasa en la que está alojado de forma giratoria el árbol de ajuste, y donde hay un estator del motor eléctrico fijado a la carcasa. El estator puede consistir por ejemplo de electroimanes regulables que pueden ir fijados a la carcasa individualmente o por grupos. La regulación de los electroimanes puede tener lugar en forma especialmente conocida para el técnico, con relación a un motor de par. De modo ventajoso puede evitarse de este modo tener otra carcasa en la cual o junto a la cual esté dispuesto el accionamiento, lo que da lugar a una forma de construcción más compacta del dispositivo de giro.

También puede estar prevista una regulación o control electrónico que puede estar situado dentro de la carcasa y/o en otro lugar fuera de la carcasa. El sistema de control o de regulación puede estar unido a un ordenador, estando controlado por éste. De forma alternativa complementaria también puede estar previsto un control electrónico especial mediante el cual el telescopio puede estar unido al dispositivo de giro. De este modo se pueden especificar por ejemplo la velocidad de giro, el sentido de giro, la aceleración y los restantes parámetros relativos al giro del telescopio.

La carcasa también puede presentar dispositivos de fijación mediante los cuales la carcasa de un primer dispositivo de giro se fije a un soporte o a una regulación de altura polar. Además, el árbol de ajuste del primer dispositivo de giro puede estar fijado o poder fijarse a la carcasa de un segundo dispositivo de giro. Para ello la fijación está realizada de tal modo que el árbol de ajuste del primer dispositivo de giro y el árbol de del segundo dispositivo de giro estén orientados ortogonales entre sí en el estado fijado entre ellos. En el árbol de ajuste del segundo dispositivo de giro puede fijarse entonces el sistema óptico de un telescopio. Para ello pueden estar previstos en particular dispositivos de fijación de desconexión rápida y/o normalizados, de modo que resulta posible la sustitución rápida y sencilla del sistema óptico o del telescopio, de modo que el sistema de ejes se puede utilizar con diversos telescopios o aparatos ópticos.

El primer y el segundo dispositivo de giro pueden tener una estructura igual o diferenciarse sólo en detalles, de modo que ambos se pueden unir de forma modular.

El dispositivo de giro se puede realizar para telescopios de cualquier tamaño, siendo la invención independiente del sistema óptico empleado.

Éstas y otras características de la invención quedarán más claras al leer la descripción que sigue de una forma de realización preferida de la invención, que se hace haciendo referencia a las Fig., en las cuales la

Fig. 1 representa un sistema de ejes de telescopio conforme a la invención,

Fig. 2 un dispositivo de giro conforme a la invención, ampliado y más detallado, y

Fig. 3a y 3b muestran sendas vistas en perspectiva del dispositivo de giro de la Fig. 2.

En la siguiente descripción de unas formas de realización detalladas los elementos iguales o similares están dotados de las mismas referencias.

La Fig. 1 muestra un sistema de ejes conforme a la invención para un telescopio. El sistema de ejes está representado aquí en colocación paraláctica, pero para el especialista resulta evidente que el sistema de ejes representado también se puede emplear como sistema de ejes azimutal o como sistema de ejes Alt-Alt.

El sistema de ejes presenta una base 10 mediante el cual se puede montar la sistema de ejes sobre un soporte u otro tipo de sujeción. La base 10 puede llevar un dispositivo de giro que se pueda ajustar o inmovilizar por ejemplo con una inmovilización y un ajuste fino 12, y mediante el cual el sistema de ejes está dispuesto de modo giratorio alrededor del eje vertical. Típicamente se orienta con ello el sistema de ejes una sola vez de acuerdo con el azimut conforme al lugar de observación geográfico, permaneciendo entonces en la posición que ha sido alineado durante todo el período de observación. Sobre la base 10 está prevista una regulación de la altura polar 20 que permite ajustar un primer elemento de giro 100 de tal modo que el eje de giro A quede esencialmente paralelo al eje de la tierra, es decir que la regulación de la altura polar tiene que ajustarse sólo una vez de forma conocida para todo el período de observación, con relación a un determinado punto de observación geográfico en la tierra, pudiendo permanecer entonces en esta posición. Para ajustar la altura polar está previsto un ajuste aproximado 22 y un ajuste fino 30 mediante el cual se orienta el primer eje de giro A.

Una carcasa 110 del primer dispositivo de giro 100 está unida firmemente a la placa de sistema de ejes 32 de la regulación de la altura polar 20. El concepto de "unión fija" se refiere aquí únicamente a la sujeción fija durante la utilización del telescopio. El primer elemento de giro 100 puede estar realizado para esto de tal modo que esté unido a la regulación de la altura polar 20 por ejemplo mediante una unión atornillada o similar de tipo liberable, por ejemplo para el transporte. En la carcasa 110 del primer dispositivo de giro 100 se encuentra un árbol 150 que durante el uso está firmemente unido a una carcasa 210 de un segundo dispositivo de giro 200. La unión fija puede tener lugar mediante uniones atornilladas o similares, y por lo tanto ser liberable. El árbol 250 se encuentra en el segundo eje del sistema de ejes y en el caso de instalación paraláctica corresponde al eje de declinación (EC), y en caso de instalación azimutal, al eje de elevación. El árbol 250 presenta una brida para el telescopio 252 sobre la cual se puede colocar un telescopio (que no está representado). La brida para el telescopio 252 puede ser una unión estándar, de modo que sobre la brida para el telescopio 252 se puede colocar una multitud de diferentes telescopios, de modo que el sistema de ejes se puede utilizar con una pluralidad de telescopios.

El segundo dispositivo de giro 200 lleva unida además una prolongación 50 que va cargada con un contrapeso 55. El contrapeso 55 sirve para equilibrar el peso del telescopio con el fin de reducir la carga sobre los cojinetes del primer dispositivo de giro 100 y del segundo dispositivo de giro 200, y conseguir un ajuste más preciso del telescopio. El contrapeso 55 se puede elegir para ello de acuerdo con el peso del telescopio que se vaya a embridar. El contrapeso 55 se puede sustituir por ejemplo por un segundo telescopio o por cualquier otro instrumento, pieza, etc. - lo importante es sólo el efecto de equilibrado.

La prolongación 55 está alineada a lo largo del segundo eje B, y puede estar unida por ejemplo en el tronco de cono 214 que está firmemente unido con la carcasa o con una parte de la carcasa 210. En este caso, la prolongación 50 y el contrapeso 55 no pueden girar alrededor del eje B.

Pero también puede ser deseable que el contrapeso 55 pueda girar alrededor del eje B, especialmente si se le sustituye por un telescopio o por otro dispositivo óptico. Para ello la prolongación 50 también puede estar fijada en o con el árbol 250, de modo que la prolongación 50 y eventualmente también el contrapeso 55 pueda girar de forma síncrona alrededor del eje B junto con un telescopio embridado en la brida para telescopios 252.

Si no estuviera prevista la colocación de un contrapeso, se puede omitir también en el primer dispositivo de giro 100 el tronco de cono o se puede sustituir por ejemplo por una tapa.

El primer dispositivo de giro 100 para efectuar el giro alrededor del primer eje A, es decir el eje horario o eje de ascensión recta en colocación paraláctica así como el segundo dispositivo de giro 200 para girar alrededor del segundo eje B, el eje de declinación en la disposición paraláctica, presentan en principio la misma estructura y sólo se diferencian en detalles específicos de los ejes tales como la fijación de la carcasa y la fijación de otros componentes a los respectivos dispositivos de giro.

El segundo dispositivo de giro 200 está representado con detalle en la Fig. 2. El especialista observará que el dispositivo de giro representado en la Fig. 2 también se puede utilizar por sus características esenciales como primer dispositivo de giro 100.

En la carcasa 210 del segundo dispositivo de giro 200 va alojado de forma giratoria alrededor del eje B el segundo árbol 250 por medio de un primer rodamiento 262 y un segundo rodamiento 264. En el árbol 250 va fijado un rotor 270 de un motor de par, por ejemplo mediante una unión atornillada. El rotor 270 puede presentar aquí varios elementos dispuestos a lo largo y/o alrededor del árbol 250. Cada elemento del rotor 270 puede ser un imán estático. Situado radialmente hacia el exterior (al rotor 270 del motor de par se encuentra un estator 220 del motor de par. El estator 220 puede constar de varios elementos, por ejemplo de elementos magnetizables o de electroimanes que estén dispuestos fijos en la carcasa 210 axialmente alrededor del rotor 270. El elemento de giro 200 puede disponer adicionalmente de un dispositivo de frenado 280 que permite frenar por ejemplo de modo neumático un disco de frenos 284 unido firmemente al árbol 250, de modo que se puede limitar o detener el movimiento del árbol 250 en la carcasa 210, con lo cual se puede conseguir un ajuste o conducción de mayor precisión para el telescopio. El dispositivo de frenado 280 puede servir también simplemente para fines de seguridad con el fin de impedir que el sistema de ejes siga girando libremente en un caso de corte de corriente.

El dispositivo de giro 200 presenta además un sistema de medición angular 290 para determinar la posición angular y/o la velocidad de rotación del árbol 250 con relación a la carcasa 210. Para ello pueden estar previstos sistemas comerciales de medición de ángulos tal como conocen los especialistas en combinación con los motores de par. La posición y/o la velocidad de rotación determinada por el sistema de medición de ángulos 290 se puede emplear de forma de por sí conocida para el control del motor.

Las Fig. 3a y 3b muestran dos vistas en perspectiva del segundo elemento giratorio 200.

La Fig. 3a muestra el lado del dispositivo de giro 200 en el que está dispuesto el tronco de cono 214 para recibir la prolongación 50 y los contrapesos 55.

La Fig. 3b muestra la vista del árbol 250 por el lado del telescopio, con la brida para el telescopio 252.

Las Fig. 3a y 3b muestran también la cara inferior 112, 212 de la carcasa 110 ó 210, mediante la cual se puede fijar el segundo elemento giratorio 100 ó 200 en el árbol 150 ó 250 o en la brida 152 ó 252 del primer elemento giratorio 100.

La forma de realización que aquí está representada muestra simplemente una forma de realización especial de la invención, y no tiene carácter limitador. Por ejemplo, el primer elemento giratorio 100 y el segundo elemento giratorio 200 también se pueden emplear individualmente para realizar cada uno únicamente el giro alrededor de un eje. Además, el primer y el segundo elemento giratorio pueden montarse también por ejemplo de forma azimutal, de modo que por ejemplo el primer eje A del primer árbol 150 del primer elemento giratorio 100 tenga alineación vertical, y el segundo eje B del segundo elemento giratorio 200 tenga orientación horizontal, de modo que permita el giro del telescopio entre el horizonte y el cenit.

Para el técnico queda claro que con la presente invención también se puede realizar un sistema de ejes Alt-Alt.

Claims (9)

1. Dispositivo de giro de un sistema de ejes para telescopio comprendiendo un primer árbol de ajuste (150; 250) y un accionamiento con un árbol de salida que forma un accionamiento directo con el árbol de ajuste, caracterizado porque los ejes respectivos de los árboles (A; B) están alineados, estando realizados el árbol de salida y el árbol de ajuste (150; 250) de una sola pieza, teniendo el accionamiento un motor eléctrico en formo de un motor de par, donde un rotor (270) del motor eléctrico va fijado al árbol de ajuste y donde el dispositivo de giro comprende una carcasa (110, 210) en la que se aloja de forma giratoria el árbol de ajuste (150; 250) y donde en la carcasa va fijado un estator (220) del motor eléctrico.

2. Dispositivo para el sistema de ejes giratorio de un telescopio con por lo menos dos ejes (A, B) esencialmente ortogonales entre sí, pudiendo girarse el telescopio por lo menos alrededor de un primer eje de los dos ejes ortogonales, mediante un primer dispositivo de giro según la reivindicación 1.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, en el que el telescopio se puede girar alrededor del segundo eje de los dos ejes ortogonales entre sí, mediante un segundo dispositivo de giro según la reivindicación 1.

4. Dispositivo según la reivindicación 2 ó 3, donde el primer eje es el eje de ascensión recta y el segundo eje es el eje de declinación.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, comprendiendo además un ajuste de altura polar (20).

6. Dispositivo según la reivindicación 2 ó 3, en el que el primer eje (A) tiene una orientación vertical.

7. Dispositivo según la reivindicación 2 ó 3, en el que el primer eje (A) tiene una orientación horizontal.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 2 a 7, donde el dispositivo está realizado para la fijación unilateral de un telescopio.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 2 a 8, en el que el dispositivo es un sistema de ejes alemán.