ES2552225B1 - Dispositivo para curvar espejos - Google Patents

Abstract

Un dispositivo para curvar espejos (m) que comprende un muelle (S) que conecta un mecanismo de accionamiento a unos medios de unión a un espejo, de modo que el muelle (S) transmite una fuerza ejercida por el mecanismo de accionamiento a los medios de unión. El muelle (S) está en estado estirado en cualquier posición operativa del mecanismo de accionamiento con respecto a los medios de unión.

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo para curvar espejos Objeto de la invention.

La presente invention se refiere a un dispositivo para curvar espejos, especialmente espejos utilizados en aceleradores de partfculas.

Antecedentes de la invencion.

Algunos aceleradores de partfculas suministran haces de fotones o de luz (normalmente, rayos X) a diversas estaciones experimentales (lfceas de luz o ‘beamlines’, en ingles) que utilizan dichos haces de fotones para realizar investigaciones y ensayos en diversos campos, tales como biociencia, materia condensada o ciencia de materiales.

Cada Knea de luz incluye una serie de elementos opticos que convierten el haz de fotones emitido por la fuente de luz, que es divergente y de banda ancha, en un haz con las propiedades requeridas por la tecnica experimental espetifica, que normalmente es monocromatico y esta enfocado.

Debido a que la reflexion mediante superficies curvadas es la manera mas eficaz de enfocar estos haces de luz, se utilizan unos espejos curvados concavos especiales para llevar a cabo esta funcion.

Estos espejos se pulen en estado plano con un alto grado de precision y, a continuation, el espejo se dispone en un dispositivo especial para curvar este tipo de espejos (conocido como ‘bender’, en ingles) que aplica un par en los extremos del espejo e introduce una deformation controlada en el espejo que permite conformarlo en la forma deseada (normalmente, eliptica) a partir de su forma plana original.

Una vez curvado, el espejo presenta una superficie concava en la que incide el haz de luz en un angulo muy reducido y en la que el mismo es reflejado.

A pesar de ser fabricado con la mayor precision posible, el espejo curvado presenta desviaciones con respecto a su curvatura matematica ideal una vez ha sido curvado. Estas desviaciones provocan distorsiones en el frente de onda del haz de luz que es reflejado por el espejo, que pueden provocar una falta de homogeneidad del haz cuando el mismo llega a una muestra o un aumento del tamano del haz en la ubicacion enfocada.

Por lo tanto, es deseable corregir en la medida de lo posible estas desviaciones dimensionales del espejo para mejorar la precision del haz de luz reflejado.

Es conocido fabricar espejos con unos elementos piezoelectricos integrados en el sustrato del espejo y dispuestos a lo largo del mismo. Los elementos piezoelectricos son activados para variar su dimension y, de este modo, modificar la forma del espejo en las ubicaciones deseadas a efectos de compensar las desviaciones dimensionales del espejo en cada ubicacion correspondiente.

Esta solution presenta el inconveniente de que encarece y hace mas compleja la fabrication del espejo, que debe incorporar los elementos piezoelectricos. Asimismo, la resolution y precision de este sistema son relativamente limitadas, lo que no permite realizar modificaciones dimensionales en el espejo muy precisas.

Otra solution conocida en la tecnica consiste en el uso de mecanismos, tal como husillos, en contacto con una de las caras del espejo y que empujan la cara correspondiente a efectos de corregir las desviaciones dimensiones del espejo en dicha ubicacion. Dichos mecanismos

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incorporan un muelle que trabaja a compresion entre el mecanismo y el espejo para mejorar la resolucion del sistema.

Aunque el muelle a compresion mejora la resolucion del mecanismo de accionamiento para corregir las desviaciones dimensionales del espejo, los valores de resolucion obtenidos no son los mas optimos. Ademas, el contacto entre el mecanismo y el espejo se realiza sin ningun elemento que elimine posibles componentes de fuerza parasitas que podrfan introducir deformaciones no deseadas en el espejo.

Finalmente, tambien se conoce una solucion que consiste en utilzar un soporte en forma de horquilla con una barra flexible dispuesta entre los dos brazos de la horquilla que contacta con el espejo para aplicar una fuerza en el mismo a efectos de corregir las desviaciones dimensionales provocadas por su propio peso. Al aplicar una fuerza sobre el espejo, el elemento flexible se deforma a flexion para obtener una mayor resolucion en la aplicacion de la fuerza. De manera similar a los casos anteriores, los valores de resolucion y precision obtenidos con este sistema no son los mas optimos y, ademas, este sistema esta disenado para corregir las desviaciones dimensionales del espejo provocadas por su propio peso, y no para corregir las desviaciones dimensionales intrlnsecas del espejo.

Descripcion de la invencion.

El objetivo de la presente invencion es solventar los inconvenientes que presentan los dispositivos para curvar espejos conocidos en la tecnica, proporcionando un dispositivo para curvar espejos que comprende:

- dos soportes laterales para apoyar los extremos correspondientes de un espejo en cada uno de los mismos y un empujador correspondiente dispuesto de forma opuesta con respecto a cada uno de dichos soportes laterales y desplazado hacia el otro soporte lateral para curvar dicho espejo mediante el movimiento relativo entre dicho soporte lateral y dicho empujador;

- al menos un dispositivo corrector desplazable entre los dos soportes laterales y que comprende medios de union al espejo y medios de accionamiento para transmitir una fuerza a dichos medios de union, comprendiendo dichos medios de accionamiento un mecanismo de accionamiento desplazable con respecto a dichos medios de union y un muelle que conecta el mecanismo de accionamiento a dichos medios de union, de modo que el muelle transmite una fuerza ejercida por el mecanismo de accionamiento a los medios de union,

caracterizado por el hecho de que

el muelle esta en estado estirado en cualquier posicion operativa del mecanismo de accionamiento con respecto a los medios de union.

El dispositivo de la presente invencion utiliza un muelle en estado estirado para deformar el espejo y corregir las desviaciones dimensionales de la superficie del mismo que reflejara los haces de la luz.

Un muelle en estado estirado es intrlnsecamente mas estable que un muelle en estado comprimido, ya que se elimina el efecto de pandeo presente en los muelles comprimidos, que constituye un factor de inestabilidad y que afecta de forma negativa a la repetibilidad y estabilidad de los valores de fuerza obtenidos al montar el muelle en distintas ubicaciones.

Esto permite aplicar fuerzas en el espejo con una resolucion superior a la obtenida con los muelles de compresion y obtener una mayor repetibilidad de los valores de fuerza aplicados por el muelle al utilizarlo para realizar mediciones en distintos espejos o en distintas ubicaciones.

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En la presente memoria, por muelle en estado estirado se entendera un muelle deformado elasticamente con respecto a su estado de reposo y que presenta una mayor longitud en dicho estado estirado que en dicho estado de reposo, de modo que el muelle es capaz de ejercer en estado estirado una fuerza debido a dicha deform acion elastica. Al muelle en estado estirado tambien puede hacerse referencia como un muelle que trabaja a traccion.

Preferiblemente, el muelle es un muelle de tipo helicoidal.

Preferiblemente, el muelle sera lo mas largo posible y presentara una constante elastica K lo mas pequena posible a efectos de aumentar al maximo la resolucion obtenida.

Ventajosamente, los medios de union comprenden medios de apoyo para contactar con una de las caras del espejo.

Segun una realizacion de la presente invencion, los medios de apoyo comprenden unos primeros medios de contacto para contactar con una cara del espejo orientada hacia el muelle.

Segun otra realizacion de la presente invencion, los medios de apoyo comprenden unos segundos medios de contacto para contactar con una cara del espejo orientada en alejamiento con respecto al muelle.

Estos medios de apoyo permiten aplicar una fuerza sobre una cara deseada del espejo a efectos de producir una deformacion que contrarreste una desviacion dimensional en una ubicacion del espejo que se corresponde con la posicion de dichos medios de apoyo o en otras ubicaciones del espejo de forma indirecta. Dependiendo del tipo de desviacion dimensional del espejo que se desee corregir (concava o convexa), la fuerza de correccion se aplicara en una u otra cara del espejo.

Preferiblemente, los medios de union comprenden un elemento oscilante unido de forma articulada por su parte central a un punto fijo del al menos un dispositivo corrector y unido de forma articulada por uno de sus extremos a los medios de apoyo, comprendiendo ademas dicho elemento oscilante al menos en uno de sus extremos unos primeros medios de conexion al muelle.

El elemento oscilante permite aplicar la fuerza de correccion en cualquiera de las dos caras principales opuestas del espejo utilizando un muelle estirado que trabaja a traccion en todo momento. Para cambiar la direccion de la fuerza de correccion sobre el espejo solamente es necesario unir el muelle a uno o a otro extremo del elemento oscilante.

Preferiblemente, el mecanismo de accionamiento comprende un soporte desplazable y un accionamiento que desplaza dicho soporte desplazable acercandolo y alejandolo con respecto a los medios de union, comprendiendo dicho soporte desplazable unos segundos medios de conexion al muelle.

Ventajosamente, el soporte desplazable comprende una corredera desplazable perpendicularmente con respecto a la direccion de desplazamiento del soporte desplazable y que comprende los segundos medios de conexion al muelle.

Tambien ventajosamente, el accionamiento es un husillo asociado a un motor electrico.

El soporte desplazable del mecanismo de accionamiento es desplazado por el motor electrico y el husillo asociado para estirar en mayor o menor medida el muelle, a efectos de aplicar mas o menos fuerza de correccion en el espejo. La corredera, que esta conectada a uno de los extremos del muelle, puede variar su posicion para alinear el muelle sustancialmente en la direccion de desplazamiento del soporte.

Preferiblemente, los soportes laterales y los empujadores estan montados en rodamientos para

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oscilar en un plano perpendicular con respecto a la direccion de movimiento relativo entre dichos soportes laterales y dichos empujadores.

Estos rodamientos eliminan la introduccion de cualquier fuerza en el espejo que no sea perpendicular con respecto al plano definido por las dos caras principales del espejo, es decir, eliminan la introduccion de cualquier fuerza que no sea paralela con respecto a la direccion de movimiento entre los soportes laterales y los empujadores y que podrfa deformar de manera no deseada el espejo y afectar a la precision del doblado del espejo.

Tambien preferiblemente, los medios de apoyo comprenden al menos un rodamiento para contactar con el espejo.

Ventajosamente, los medios de union comprenden una articulacion entre el elemento oscilante y los medios de apoyo.

El rodamiento y la articulacion mencionados tambien evitan la introduccion de fuerzas perpendiculares o no alineadas con la direccion de la fuerza de correccion prevista aplicada por el dispositivo corrector sobre el espejo y que podrfan deformar de manera no deseada el espejo y afectar a la precision de la correccion.

Tambien ventajosamente, los segundos medios de conexion al muelle estan montados en un rodamiento.

Este rodamiento evita la introduccion de fuerzas de torsion en el muelle, ya que permite que uno de los extremos del muelle pueda girar libremente alrededor de su eje longitudinal, mejorando por lo tanto la precision de la fuerza aplicada por el muelle.

La combinacion de los rodamientos y articulaciones descritos aplicados en todos los elementos del dispositivo que aplican una fuerza sobre el espejo permite eliminar la introduccion de fuerzas no perpendiculares con respecto a las caras del espejo en las que se aplica la fuerza. De este modo, las fuerzas aplicadas sobre el espejo deforman el espejo de la manera prevista, evitandose deformaciones adicionales no deseadas provocadas por fuerzas parasitas derivadas de rozamientos y reacciones en direcciones distintas a la direccion de aplicacion de la fuerza prevista.

Descripcion de las figuras

Con el fin de facilitar la descripcion de cuanto se ha expuesto anteriormente se adjuntan unos dibujos en los que, esquematicamente y tan solo a tltulo de ejemplo no limitativo, se representa un caso practico de realizacion del dispositivo para curvar espejos de la invencion, en los cuales:

-las figuras 1a y 1b son unos graficos esquematicos del proceso para eliminar las desviaciones dimensionales de un espejo;

-la figura 2 en una vista general en perspectiva del dispositivo para curvar espejos de la presente invencion con un espejo montado en el mismo;

-la figura 3 es la vista en detalle III mostrada en la figura 2 de uno de los soportes laterales y de uno de los empujadores del dispositivo de la presente invencion;

-la figura 4 es una vista parcial del mecanismo para curvar el espejo del dispositivo de la presente invencion;

-las figuras 5a y 5b muestran una vista en perspectiva de un dispositivo corrector del dispositivo de la presente invencion en dos posiciones diferentes del mecanismo de accionamiento de los medios de union a un espejo;

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-las figuras 6a y 6b muestran una vista parcial lateral esquematica en la que puede observarse el funcionamiento del dispositivo corrector para deformar un espejo en dos direcciones distintas correspondientes.

Descripcion de una realizacion preferida.

En las figuras 1a y 1b se muestran unos graficos esquematicos que representan una seccion a traves del espesor de un espejo m utilizado en un acelerador de partlculas antes (figura 1a) y despues (figura 1b) de ser deformado para corregir los errores o desviaciones dimensionales presentes en la cara del espejo m que reflejara los haces de luz (en este caso, la cara superior del espejo m).

Las desviaciones dimensionales se han exagerado para mostrar mas claramente como se lleva a cabo la correccion de las m ism as. Tal como puede observarse, para corregir las desviaciones convexas de la cara superior se aplican fuerzas correspondientes dirigidas hacia abajo en las ubicaciones correspondientes a dichas desviaciones convexas. Para corregir las desviaciones concavas de la cara superior se aplican fuerzas correspondientes dirigidas hacia arriba en la cara inferior del espejo m y en las ubicaciones correspondientes a dichas desviaciones concavas.

El resultado de aplicar estas fuerzas puede observarse en la figura 1b, en la que el espejo m deformado elasticamente presenta una cara superior uniforme en la que se han corregido los errores superficiales.

Este proceso de correccion de desviaciones dimensionales descrito y la manera de llevarlo a cabo en el dispositivo de la presente invencion se describiran de forma mas detallada mas adelante.

En la figura 2 se muestra un dispositivo D para curvar espejos de la presente invencion.

El dispositivo D comprende una estructura 1 con una placa frontal 1a y una placa posterior 1b que soporta un espejo m de un acelerador de partlculas. El espejo m presenta una forma estrecha y alargada y esta apoyado por su cara inferior, en sus dos extremos libres, en unos soportes laterales 2 situados en los extremos de la estructura 1 del dispositivo D. La cara del espejo m que reflejara haces de luz sera la cara superior mostrada en la figura.

Unos empujadores 3 estan dispuestos junto a cada soporte lateral 2, soportados en un bastidor 4c, de modo que los m ism os quedan situados orientados hacia abajo, de forma opuesta con respecto al soporte lateral 2 correspondiente. Cada empujador 3 dispuesto junto a un soporte lateral 2 correspondiente esta desplazado hacia el soporte lateral 2 situado en el otro extremo del dispositivo D, de modo que cada soporte lateral 2 y el empujador 3 correspondiente estan separados por una distancia d en la direccion longitudinal del espejo (ver figura 3).

Tal como se ha mencionado anteriormente, el dispositivo D de la presente invencion sirve para curvar el espejo m para que su cara superior presente una configuracion concava (preferiblemente ellptica) en la direccion longitudinal del espejo m. Para conseguir esta configuracion concava, los empujadores 3 se desplazan en una direccion perpendicular con respecto a la cara superior del espejo m (hacia abajo en la figura) reduciendo su distancia vertical con respecto al soporte lateral 2 correspondiente y empujando la cara superior del espejo m mediante la aplicacion de una fuerza.

De este modo, la distancia d (por ejemplo, 25 mm) entre los soportes laterales 2 y los empujadores 3 hace que ambos elementos empujen las caras correspondientes del espejo m en sentido contrario e introduzcan dos pares en los extremos del espejo m que hacen que el mismo se curve de forma concava (hacia abajo en la figura).

La curvatura del espejo m puede regularse dependiendo de la fuerza aplicada por los

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empujadores 3.

Haciendo referenda a la figura 4, a continuacion se describe el mecanismo que permite aplicar fuerza a traves de los empujadores 3.

Los empujadores 3 estan soportados en la parte superior del bastidor 4c, que esta unido por su parte inferior a una primera articulacion 4d de tipo cardan (articulacion doble), conectada por su parte inferior a una galga extensiometrica 4e que esta conectada por su parte inferior a una segunda articulacion 4d de cardan. La segunda articulacion 4d de cardan esta conectada de manera articulada a una primera corredera 4b sobre la que estan soportados un par de muelles 4a que estan unidos por su parte superior a una segunda corredera 4f.

La primera y la segunda correderas 4b y 4f se desplazan a lo largo de unas gulas 4g fijas que se extienden verticalmente. La segunda corredera 4f esta asociada a un mecanismo de motor y husillo, no visible en la figura y situado detras de las correderas 4b, 4f, que desplaza la segunda corredera 4f a lo largo de las gulas 4g.

De este modo, el desplazamiento de la segunda corredera 4f hacia abajo en la figura 4 comprime los muelles 4a entre la segunda corredera 4f y la primera corredera 4b. Los muelles 4a empujan la primera corredera 4b hacia abajo, que tira a su vez de la segunda articulacion 4d de cardan hacia abajo, tirando por lo tanto de la galga extensiometrica 4e, de la primera articulacion 4d de cardan, del bastidor 4c y de los empujadores 3 hacia abajo, de manera que los empujadores 3 ejercen la fuerza aplicada por el mecanismo de motor y husillo sobre el espejo m.

Los muelles 4a permiten aplicar una fuerza en el espejo m mediante los empujadores 3 con una mayor resolucion, ya que la resolucion minima del mecanismo de motor y husillo que desplaza la segunda corredera 4f esta definida por el angulo de giro mlnimo del motor desmultiplicado por un reductor correspondiente. Los muelles 4a permiten obtener una transicion mas paulatina de la fuerza aplicada en el espejo m entre dos posiciones distintas de la segunda corredera 4f definidas por la resolucion del mecanismo de motor-husillo que la desplaza.

La presencia de las articulaciones 4d de cardan permite que la galga extensiometrica 4e situada entre las mismas registre la fuerza aplicada sobre los empujadores 3 de la manera mas precisa posible, eliminando componentes de fuerza residuales no paralelos con respecto a la direccion de la fuerza principal aplicada sobre los empujadores 3 a traves de la primera corredera 4b (en la realizacion descrita, en direccion vertical). Esto permite controlar de forma todavla mas precisa la fuerza aplicada sobre el espejo m.

Tal como puede observarse, los soportes laterales 2 estan soportados de forma articulada en un eje de articulacion paralelo con respecto a la direccion longitudinal del espejo m y definido por dos rodamientos 2a (solamente uno de ellos es visible en la figura 3) y en un eje de articulacion perpendicular con respecto a la direccion longitudinal del espejo m y definido por dos rodamientos 2b (solamente uno de ellos es visible en las figuras 3 y 4), definiendo ambos ejes de articulacion un plano paralelo con respecto a la cara superior del espejo m o perpendicular con respecto a la direccion de desplazamiento entre los soportes 2 y los empujadores 3.

De manera similar, los empujadores 3 estan soportados de forma articulada en un eje de articulacion paralelo con respecto a la direccion longitudinal del espejo m y definido por unos rodamientos 3a y en un eje de articulacion perpendicular con respecto a la direccion longitudinal del espejo m y definido por unos rodamientos 3b (solamente uno de ellos es visible en la figura 4), definiendo ambos ejes de articulacion un plano paralelo con respecto a la cara superior del espejo m o perpendicular con respecto a la direccion de desplazamiento entre los soportes 2 y los empujadores 3.

Este soporte articulado de los soportes laterales 2 y de los empujadores 3 permite alinear bien los

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soportes laterales 2 sin introducir ninguna torsion en el espejo m al apoyarlo en los m ism os y evita introducir ninguna fuerza residual que no sea puramente perpendicular con respecto al plano definido por la cara superior del espejo m.

Preferiblemente, los rodamientos 2a, 2b, 3a, 3b usados son rodamientos rlgidos de bolas. Estos rodamientos presentan preferiblemente un juego en una direccion paralela con respecto a su eje de giro que permite una pequena rotacion perpendicular con respecto a su eje de giro, lo que facilita la no introduccion de las fuerzas residuales no deseadas mencionadas anteriormente en el espejo m.

Asimismo, la superficie de los soportes laterales 2 y de los empujadores 3 para contactar con el espejo m tiene un perfil convexo optimizado para evitar tensiones excesivas en los puntos de contacto con dicho espejo m.

El dispositivo D esta disenado para acomodar espejos con longitudes diferentes, por ejemplo, de 300 mm a 1500 mm, y con secciones transversales diferentes, por ejemplo, 50 mm de ancho por 20 mm de espesor.

Es posible fabricar estructuras 1 con diferentes longitudes para adaptar el dispositivo D a espejos de distintas longitudes.

El dispositivo D mostrado en la figura 2 comprende dos dispositivos correctores 5. La funcion de estos dispositivos correctores 5 consiste en corregir las posibles desviaciones dimensionales del espejo m con respecto a su forma matematica ideal una vez ha sido curvado, haciendose referencia nuevamente a las figuras 1a y 1b.

Haciendo referencia tambien a las figuras 5a y 5b, cada dispositivo corrector 5 comprende un bastidor 5a vertical en forma de U desplazable entre los dos soportes laterales 2 del dispositivo D. El bastidor 5a se mueve a lo largo de unas gulas 6 dispuestas en las caras internas de las placas frontal y posterior 1a, 1b de la estructura 1 del dispositivo D, por las que se desplazan unas correderas 5b dispuestas en los lados del bastidor 5a. De este modo, cada dispositivo corrector 5 puede colocarse en una ubicacion deseada a lo largo del espejo m soportado en el dispositivo D. La posicion de cada dispositivo corrector 5 se fija mediante unas fijaciones 5s que ejercen una presion sobre los bordes de las placas 1a, 1b (ver figura 2).

En la figura 2 pueden observarse dos dispositivos correctores 5 configurados de manera diferente para ejercer una fuerza dirigida hacia abajo sobre la cara superior del espejo (el dispositivo corrector 5 situado a la derecha) y para ejercer una fuerza dirigida hacia arriba sobre la cara inferior del espejo (el dispositivo corrector situado a la izquierda). El dispositivo corrector 5 mostrado en las figuras 5a y 5b se corresponde con el dispositivo corrector de la derecha en la figura 2.

Asimismo, haciendo referencia anticipadamente a las figuras 6a y 6b, el dispositivo corrector 5 de la figura 6a se corresponde con el dispositivo corrector situado a la izquierda en la figura 2 y el dispositivo corrector 5 de la figura 6b se corresponde con el dispositivo corrector situado a la derecha en la figura 2.

Tal como puede observarse mas claramente en las figuras 5a y 5b, el bastidor 5a comprende un cuerpo en forma de U con dos barras 5c verticales paralelas conectados por su parte superior por un travesano 5d de refuerzo para rigidizar el bastidor 5a.

El extremo superior de la barra 5c situada a la izquierda en las figuras 5a y 5b comprende una horquilla 5e que se extiende hacia la barra 5c opuesta del bastidor 5a. En esta horquilla 5e esta articulada por su parte intermedia una barra 5f a traves de un eje 5g de articulacion, de modo que la barra 5f oscila alrededor de dicho eje 5g de articulacion.

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La barra 5f esta articulada por su extremo libre mas alejado de la horquilla 5e a otra horquilla vertical 5h a traves de una articulacion 5j. La horquilla 5h constituye unos medios de contacto con el espejo m y soporta unos rodamientos 5i que, en las figuras 5a y 5b contactan con la cara superior del espejo m y estan dispuestos junto a los extremos libres de los brazos de la horquilla 5h (ver tambien figura 2 y figura 6b). Los rodamientos 5i tambien pueden estar dispuestos en la base de los brazos de la horquilla 5h (ver figura 2 y figura 6a) para contactar con la cara inferior del espejo m.

Los rodamientos 5i son preferiblemente de tipo rlgido de bolas. Preferiblemente, estos rodamientos 5i son del tipo mencionado anteriormente haciendo referencia a los rodamientos 2a, 2b, 3a, 3b.

La disposicion de los rodamientos 5i del dispositivo corrector 5 situado a la derecha en la figura 2 y mostrado en las figuras 5a, 5b y 6b permite ejercer una fuerza sobre la cara superior del espejo m dirigida hacia abajo que es transmitida al espejo a traves de los rodamientos 5i. La disposicion de los rodamientos 5i del dispositivo corrector 5 situado a la izquierda en la figura 2 y mostrado en la figura 6a permite ejercer una fuerza sobre la cara inferior del espejo m dirigida hacia arriba que es transmitida al espejo a traves de los rodamientos 5i.

El espejo m queda dispuesto entre los brazos de la horquilla 5h, de modo que los rodamientos 5i pueden quedar dispuestos en contacto con su cara inferior o en contacto con su cara superior (ver figuras 6a y 6b).

La barra 5f tambien comprende una conexion 5k y una conexion 5l en su parte inferior, situadas en el extremo libre de la barra 5f que comprende la articulacion 5j y en el extremo opuesto, respectivamente, y cuya funcion se explicara a continuacion. Estas conexiones 5k y 5l pueden estar presentes en la barra 5f simultaneamente o de manera individual.

Un mecanismo de accionamiento esta montado en la barra 5c del bastidor 5a opuesta a la barra 5c en la que esta situada la horquilla 5e. Este mecanismo de accionamiento comprende un motor 5r electrico paso a paso y un husillo 5m dispuesto en paralelo con respecto a la barra 5c y asociado al motor 5r a traves de un reductor 5t. El husillo 5m gira de forma controlada mediante el motor 5r.

Aunque en la realizacion descrita el mecanismo de accionamiento comprende un motor electrico 5r, el mecanismo tambien podrfa comprender en su lugar un dispositivo manual mas sencillo, por ejemplo, un tornillo accionado mediante un desatornillador.

El mecanismo de accionamiento tambien comprende un soporte alargado 5n que se extiende horizontalmente entre las dos barras 5c del bastidor 5a y que esta asociado al husillo 5m a traves de un elemento de tuerca, de modo que el giro del husillo 5m en un sentido o en sentido opuesto hace subir o bajar de forma correspondiente dicho soporte 5n (ver las figuras 5a y 5b, en las que el soporte 5n esta dispuesto en dos posiciones diferentes). El soporte 5n tambien esta asociado a una gula 5o dispuesta en el lado interior de la barra 5c en la que esta montado el husillo 5m y que hace posible un desplazamiento preciso del soporte 5n en direccion vertical.

En el soporte 5n esta montada una corredera 5p deslizable a lo largo de la longitud del soporte 5n, es decir horizontalmente entre las barras 5c del bastidor 5a y perpendicularmente con respecto a la direccion de desplazamiento vertical del soporte 5n.

La corredera 5p comprende una conexion 5q montada en una articulacion y cuya funcion se explicara a continuacion. De este modo, la corredera 5p y la conexion 5q correspondiente pueden desplazarse vertical y horizontalmente en un plano definido por las dos barras 5c del bastidor 5a del dispositivo corrector 5.

El dispositivo corrector 5 comprende ademas un muelle S, en la realizacion mostrada, un muelle

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helicoidal, que puede conectarse por su extremo libre superior a la conexion 5l o a la conexion 5k y por su extremo libre inferior a la conexion 5q. El muelle S conecta la barra 5f al soporte 5n y, por lo tanto, conecta la horquilla 5h al mecanismo de accionamiento formado por el motor 5r, el husillo 5m y el soporte 5n. El muelle S esta en estado estirado en cualquier posicion relativa entre las conexiones 5k, 5l y la conexion 5q, o en cualquier posicion relativa entre la barra 5f y el soporte 5n, es decir, el muelle S trabaja a traccion en todo momento.

La funcion del muelle S consiste en transmitir una fuerza realizada por el soporte 5n al desplazarse verticalmente a los rodamientos 5i montados en la horquilla 5h y, por lo tanto, a la cara superior o a la cara inferior del espejo m, dependiendo de la conexion 5k o 5l de la barra 5f a la que esta unido el extremo superior del muelle S, tal como se describira a continuacion.

El muelle S permite aplicar una fuerza en el espejo m mediante el mecanismo de accionamiento del dispositivo D de la presente invencion con una mayor resolucion. La resolution minima del mecanismo sin el muelle S esta definida por el angulo de giro mlnimo del motor 5r desmultiplicado por el reductor 5t y que hace girar el husillo 5m y que desplaza el soporte 5n. La disposition del muelle S entre el mecanismo de accionamiento y el espejo m permite obtener una transition mas paulatina de la fuerza aplicada en el espejo m entre dos posiciones distintas del mecanismo definidas por su resolucion. El hecho de que el muelle S trabaje a traccion mejora adicionalmente la resolucion, repetibilidad y estabilidad de la fuerza que es posible aplicar en el espejo, ya que un muelle estirado o que trabaja a traccion es intrlnsecamente mas estable que un muelle comprimido o que trabaja a compresion.

Haciendo referencia nuevamente a las figuras 6a y 6b, el muelle S puede fijarse por su extremo libre inferior a la conexion 5q de la corredera 5p y puede fijarse por su extremo libre superior a la conexion 5k o a la conexion 5l de la barra oscilante 5f.

Para ejercer sobre la cara inferior del espejo m una fuerza dirigida hacia arriba (ver figura 6a), la horquilla 5h se dispone con los rodamientos 5i apoyados en la cara inferior del espejo m. El extremo libre superior del muelle S se une a la conexion 5k de la barra oscilante 5f, situada en el extremo opuesto de la barra oscilante 5f con respecto al extremo en el que esta dispuesta la articulation 5j, y el extremo libre inferior del muelle S se une a la conexion 5q de la corredera 5p, de modo que el muelle S queda estirado entre estas dos conexiones. La corredera 5p puede desplazarse a lo largo del soporte 5n para quedar dispuesta alineada verticalmente con la conexion 5k, tal como se muestra en la figura 6a.

El muelle S estirado tira de la conexion 5k de la barra 5f hacia abajo, haciendo bascular la barra 5f alrededor de la articulacion 5g, en sentido anti horario en la figura 6a. De este modo, el extremo que contiene la articulacion 5j de la barra oscilante 5f empuja la horquilla 5h y los rodamientos 5i hacia arriba, de manera que se aplica una fuerza dirigida hacia arriba sobre la cara inferior del espejo m a traves de los rodamientos 5i. Por lo tanto, esta fuerza servira para compensar deformaciones concavas en la superficie superior del espejo m.

Mediante el desplazamiento vertical del soporte 5n se ajustara la fuerza que el muelle S transmite a los rodamientos 5i. Cuanto mas baje el soporte 5n, mas fuerza sera aplicada sobre la superficie inferior del espejo m, y cuanto menos baje, menos fuerza sera aplicada sobre la misma. La fuerza aplicada dependera del grado de deformation del espejo m que se desea obtener, que depende de la desviacion dimensional del espejo m en la ubicacion sobre la que se aplica la fuerza.

Para ejercer sobre la cara superior del espejo m una fuerza dirigida hacia abajo (ver figura 6b), la horquilla 5h se dispone con los rodamientos 5i apoyados en la cara superior del espejo m. El extremo libre superior del muelle S se une a la conexion 5l de la barra oscilante 5f, situada debajo de la horquilla 5h, y el extremo libre inferior del muelle S se une a la conexion 5q de la corredera 5p, de modo que el muelle S queda estirado entre estas dos conexiones. La corredera 5p puede

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desplazarse a lo largo del soporte 5n para quedar dispuesta alineada verticalmente con la conexion 5l, tal como se muestra en la figura 6b.

El muelle S estirado tira de la conexion 5l de la barra 5f hacia abajo, haciendola bascular alrededor de la articulacion 5g, en sentido horario en la figura 6b. De este modo, el muelle S tambien tira de la horquilla 5h y de los rodamientos 5i hacia abajo a traves de la articulacion 5j, de manera que se aplica una fuerza dirigida hacia abajo sobre la cara superior del espejo m a traves de los rodamientos 5i. Por lo tanto, esta fuerza servira para compensar deformaciones convexas en la superficie superior del espejo m.

Del mismo modo que se ha descrito anteriormente, mediante el desplazamiento vertical del soporte 5n se ajustara la fuerza que el muelle S transmite a los rodamientos 5i. Cuanto mas baje el soporte 5n, mas fuerza sera aplicada sobre la superficie superior del espejo m, y cuanto menos baje, menos fuerza sera aplicada sobre la misma (ver, por ejemplo, las dos posiciones del soporte 5n mostradas en las figuras 5a y 5b).

Aunque en las realizaciones mostradas las horquillas 5h tienen los rodamientos 5i montados en la parte superior de sus brazos o en la parte inferior de los mismos, tambien serla posible utilizar horquillas 5h con rodamientos 5i montados en la parte superior y en la parte inferior de sus brazos, de modo que sea posible utilizar la misma horquilla 5h para ejercer una fuerza en ambas caras superior e inferior de un espejo.

La articulacion 5j, que puede ser una articulacion basada en rodamientos rlgidos de bolas (del tipo mencionado anteriormente haciendo referencia a los rodamientos 2a, 2b, 3a, 3b), y que permite obtener un efecto de rotula, disminuye al maximo las posibles componentes de la fuerza aplicada en el espejo m que no son puramente perpendiculares con respecto a las caras del espejo m. Ademas, los rodamientos 5i tambien eliminan cualquier componente de fuerza no perpendicular con respecto a las caras del espejo m. Asimismo, la conexion 5q de la corredera esta montada en un rodamiento que permite su giro alrededor de un eje sustancialmente paralelo al eje longitudinal del muelle S para evitar la aparicion de fuerzas de torsion en el muelle S que podrfan introducir imprecisiones.

Aunque la realizacion descrita del dispositivo corrector 5 comprende una corredera 5p a la que se conecta el extremo inferior del muelle S, tambien se contemplan realizaciones alternativas en las que dicha corredera 5p no esta presente y en las que unas conexiones fijas para el muelle estan dispuestas en el soporte 5n, alineadas verticalmente con la conexion 5k o 5l correspondiente de la barra 5f.

Preferiblemente, el muelle S es un muelle helicoidal largo con una constante elastica conocida y muy pequena que permite una resolucion en la aplicacion de fuerza por debajo de 0,01 N.

Preferiblemente, la constante elastica del muelle S estara comprendida entre 0,0065 y 0,031599 daN/mm.

Este tipo de muelle permite obtener una alta resistencia a cam bios dimensionales termicos y permite llevar a cabo una aplicacion de fuerza repetible despues de montar y desmontar repetidamente espejos diferentes en el dispositivo D.

El muelle S puede ser un muelle convencional de catalogo cuyas caracterlsticas son conocidas de forma precisa, lo que facilita el control preciso de la fuerza aplicada sobre el espejo m y la obtencion de un muelle S de forma facil y economica.

Tal como se ha explicado anteriormente, los dispositivos correctores 5 pueden desplazarse entre los soportes laterales 2 del dispositivo para poder disponerlos en la ubicacion longitudinal del espejo m cuya desviacion dimensional se desea corregir. El numero de dispositivos correctores 5 en el dispositivo puede ser el mas adecuado para cada espejo.

Tal como puede observarse a partir de lo anterionmente expuesto, el muelle S que trabaja a traccion del dispositivo D de la invencion permite mejorar la resolucion de la fuerza aplicada en el espejo m con respecto a los dispositivos anteriores que utilizaban otras configuraciones basadas en muelles a compresion, elementos piezoelectricos o elementos que trabajan a flexion.

5 Ademas, la incorporacion de articulaciones y rodamientos en todos los elementos que ejercen una fuerza sobre el espejo permite eliminar cualquier componente de fuerza que no sea perpendicular con respecto a las caras del espejo en las que se aplica dicha fuerza, evitando por lo tanto introducir ninguna fuerza de compresion o de otro tipo no deseada en el espejo m.

Gracias a las caracterlsticas descritas, el dispositivo D de la invencion permite doblar y deformar 10 un espejo m controlando de manera precisa los valores de fuerza aplicados sobre dicho espejo. Gracias a la teorla de la elasticidad, que predice la deformacion de un cuerpo a partir de una fuerza aplicada sobre el mismo, la precision de la deformacion llevada a cabo sobre el espejo puede ser muy elevada, ya que la resolucion de la fuerza aplicada obtenida mediante el dispositivo D de la presente invencion esta por debajo de las centesimas de Newton.

15 De este modo, el dispositivo D de la presente invencion permite mejorar la precision superficial resultante de un espejo en un factor aproximado de 10 con respecto a los errores iniciales de dicho espejo.

Finalmente, aunque el dispositivo de la presente invencion resulta util principalmente para doblar y corregir espejos usados en aceleradores de partlculas, el mismo tambien puede ser utilizado 2 0 con espejos usados en otros ambitos.

Claims (11)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   REIVINDICACIONES

   1. Dispositivo (D) para curvar espejos (m) que comprende:

   - dos soportes laterales (2) para apoyar los extremos correspondientes de un espejo (m) en cada uno de los mismos y un empujador (3) correspondiente dispuesto de forma opuesta con respecto a cada uno de dichos soportes laterales (2) y desplazado hacia el otro soporte lateral (2) para curvar dicho espejo (m) mediante el movimiento relativo entre dicho soporte lateral (2) y dicho empujador (3);

   - al menos un dispositivo corrector (5) desplazable entre los dos soportes laterales (2) y que comprende medios (5f, 5h, 5i) de union al espejo (m) y medios (S, 5r, 5t, 5m, 5n, 5p) de accionamiento para transmitir una fuerza a dichos medios de union, comprendiendo dichos medios de accionamiento un mecanismo (5r, 5t, 5m, 5n, 5p) de accionamiento desplazable con respecto a dichos medios de union y un muelle (S) que conecta el mecanismo de accionamiento a dichos medios de union, de modo que el muelle (S) transmite una fuerza ejercida por el mecanismo de accionamiento a los medios de union, caracterizado por el hecho de que el muelle (S) esta en estado estirado en cualquier posicion operativa del mecanismo de accionamiento con respecto a los medios de union.
2. 2. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que el muelle (S) es un muelle de tipo helicoidal.
3. 3. Dispositivo segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por el hecho de que los medios de union comprenden medios (5h, 5i) de apoyo para contactar con una de las caras del espejo (m).
4. 4. Dispositivo segun la reivindicacion 3, caracterizado por el hecho de que los medios de apoyo comprenden unos primeros medios (5h, 5i) de contacto para contactar con una cara del espejo (m) orientada hacia el muelle (S).
5. 5. Dispositivo segun la reivindicacion 3 o 4, caracterizado por el hecho de que los medios de apoyo comprenden unos segundos medios (5h, 5i) de contacto para contactar con una cara del espejo (m) orientada en alejamiento con respecto al muelle (S).
6. 6. Dispositivo segun la reivindicacion 3, caracterizado por el hecho de que los medios de union comprenden un elemento oscilante (5f) unido de forma articulada (5g) por su parte central a un punto fijo del al menos un dispositivo corrector (5) y unido de forma articulada (5j) por uno de sus extremos a los medios (5h, 5i) de apoyo, comprendiendo ademas dicho elemento oscilante (5f) al menos en uno de sus extremos unos primeros medios (5k, 5l) de conexion al muelle (S).
7. 7. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el mecanismo de accionamiento comprende un soporte desplazable (5n) y un accionamiento (5r, 5t, 5m) que desplaza dicho soporte desplazable (5n) acercandolo y alejandolo con respecto a los medios (5f, 5h, 5i) de union, comprendiendo dicho soporte desplazable (5n) unos segundos medios (5q) de conexion al muelle (S).
8. 8. Dispositivo segun la reivindicacion 7, caracterizado por el hecho de que el soporte desplazable (5n) comprende una corredera (5p) desplazable perpendicularmente con respecto a la direccion de desplazamiento del soporte desplazable (5n) y que comprende los segundos medios (5q) de conexion al muelle (S).
9. 9. Dispositivo segun la reivindicacion 7, caracterizado por el hecho de que el accionamiento es un husillo (5m) asociado a un motor electrico (5r).
10. 10. Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que los soportes laterales (2) y los empujadores (3) estan montados en rodamientos (2a, 2b, 3a, 3b) para oscilar en un plano perpendicular con respecto a la direccion de movimiento relativo entre dichos soportes laterales (2) y dichos empujadores (3).

    5 11. Dispositivo segun la reivindicacion 3, caracterizado por el hecho de que los medios de

    apoyo comprenden al menos un rodamiento (5i) para contactar con el espejo (m).
11. 12. Dispositivo segun la reivindicacion 6, caracterizado por el hecho de que los medios de union comprenden una articulacion (5j) entre el elemento oscilante (5f) y los medios (5h, 5i) de apoyo.

    10 13. Dispositivo segun la reivindicacion 8, caracterizado por el hecho de que los segundos

    medios (5q) de conexion al muelle (S) estan montados en un rodamiento.