JP3204347U - Fastening device that compensates for the difference in thermal expansion and fastens the element to the support, and optical apparatus including the fastening device - Google Patents
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Abstract
【課題】熱膨張差に敏感な支持部及び要素を共に締結するための締結装置及びその締結装置を含む光学機器を提供する。【解決手段】要素を支持部に締結するための締結装置であって、要素に固定された少なくとも1つのスタッド4と、支持部への接続のための少なくとも1つの接続リング5と、を具備し、接続リング5は、スタッドにクランプ力を負荷するためにスタッドを包囲し、接続リングは、スタッドと接触した内部リング6と、支持部へ接続するための外部リング7と、を有し、内部リング及び外部リングが、スタッド周りで同軸であり、且つ、クランプ力が所定の温度範囲に亘り略一定となるように熱膨張差の少なくとも一部を補償するための手段を有して互いに協働する締結装置による。【選択図】図2A fastening device for fastening together a support portion and an element sensitive to a difference in thermal expansion, and an optical apparatus including the fastening device. A fastening device for fastening an element to a support part, comprising at least one stud 4 fixed to the element and at least one connection ring 5 for connection to the support part. The connection ring 5 surrounds the stud to apply a clamping force to the stud, and the connection ring has an inner ring 6 in contact with the stud and an outer ring 7 for connection to the support, The ring and the outer ring are coaxial around the stud and cooperate with each other with means for compensating for at least part of the thermal expansion difference so that the clamping force is substantially constant over a predetermined temperature range. Depending on the fastening device. [Selection] Figure 2
Description
本考案は、要素を支持部に締結するための装置、及び、こうした装置を含む機器に関する。 The present invention relates to a device for fastening an element to a support and to an apparatus comprising such a device.
観測衛星は、温度制御されていない光学機器を搭載することが公知である。光学機器、例えば、望遠鏡は、例えば地球の表面の一部をスキャンするため、支持部であって光学的要素のいくつかが互いに対して動かされることを可能とする支持部に取り付けられた鏡を含む光学的要素を有する。 It is known that an observation satellite is equipped with an optical device whose temperature is not controlled. An optical instrument, such as a telescope, is a mirror attached to a support that allows some of the optical elements to be moved relative to each other, for example to scan a portion of the surface of the earth. Having optical elements including.
光学機器の性能は、第1に、光学的要素の製造品質に依存し、第2に、光学的要素に負荷される応力に依存しており、一度衛星が軌道に乗ると、こうした応力が、光学的要素の変形を生じさせ、或いは、それらに損傷さえ生じさせかねない。 The performance of an optical instrument depends primarily on the manufacturing quality of the optical element, and secondly on the stress applied to the optical element, and once the satellite is in orbit, these stresses are It can cause deformation of the optical elements or even damage them.
ガラスは、鏡の製造のために使用され得る他の材料より優れた研磨特性を有するため、概して高いレベルの性能が要求されるとき、機器の鏡は、概してガラスで製造される。次いで、ガラス鏡は、概して金属製であるその支持部に、接着して結合される。 Because glass has better polishing properties than other materials that can be used for mirror manufacture, instrument mirrors are generally made of glass when a generally high level of performance is required. The glass mirror is then bonded and bonded to its support, which is generally made of metal.
それにもかかわらず、衛星に搭載された、温度制御されていない光学機器において、温度は、地上における温度、すなわち、地理的な位置及び時期によって概して10℃から40℃の範囲の温度から、宇宙における温度、すなわち、約80Kへと低下する。 Nonetheless, in an optical instrument onboard a satellite that is not temperature controlled, the temperature is from the temperature on the ground, that is, generally in the range of 10 ° C to 40 ° C, depending on geographical location and timing, in space. The temperature drops to approximately 80K.
ガラスは、小さな、又は、ゼロとなる熱膨張係数を有し、且つ、その金属製支持部は、比較的大きな熱膨張係数を有するため、接着部及び鏡において高いレベルの応力を生じさせる、幅の熱膨張差を生じさせ、その応力は、接着部のフィルムを破損させ、或いは、鏡を変形させ、光学機器の性能にとって有害となる。従って、金属鏡は、これらの制約に対してより好適に構成される機械的締結可能性を提供するため、これらの用途において、金属鏡はガラス鏡より好適である。しかしながら、上述したように、金属鏡で得ることのできる最適な光学的品質は、ガラス鏡の最適な品質ほど好適ではない。 Glass has a small or zero coefficient of thermal expansion, and its metal support has a relatively large coefficient of thermal expansion, causing a high level of stress in the bond and mirror. This stress causes a difference in thermal expansion and damages the adhesive film or deforms the mirror, which is detrimental to the performance of the optical apparatus. Therefore, metal mirrors are preferred over glass mirrors in these applications because metal mirrors provide mechanical fastening possibilities that are better configured for these constraints. However, as mentioned above, the optimum optical quality that can be obtained with a metal mirror is not as favorable as the optimum quality of a glass mirror.
本考案に係る目的は、熱膨張差に敏感な支持部及び要素を、共に締結するための手段を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a means for fastening together a support and an element that are sensitive to differential thermal expansion.
この目的を達成するため、本考案は、要素を支持部に締結するための締結装置であって、要素に固定された少なくとも1つのスタッドと、支持部への接続のための少なくとも1つの接続リングと、を具備し、接続リングは、スタッドにクランプ力を負荷するためにスタッドを包囲し、接続リングは、スタッドと接触した内部リングと、支持部へ接続するための外部リングと、を有し、内部リング及び外部リングが、スタッド周りで同軸であり、且つ、クランプ力が所定の温度範囲に亘り略一定となるように熱膨張差の少なくとも一部を補償するための手段を有して互いに協働する締結装置を提供する。 To achieve this object, the present invention is a fastening device for fastening an element to a support, comprising at least one stud fixed to the element and at least one connection ring for connection to the support. And the connection ring surrounds the stud to apply a clamping force to the stud, and the connection ring has an inner ring in contact with the stud and an outer ring for connection to the support. The inner ring and the outer ring are coaxial about the stud and have means for compensating for at least a portion of the differential thermal expansion so that the clamping force is substantially constant over a predetermined temperature range. A cooperating fastening device is provided.
従って、内部リングはスタッドと接触し、外部リングは支持部と接触し、リングは互いに協働し、且つ、膨張差を吸収するための補償手段と協働する。結果として、クランプ力は、所定の範囲の温度に亘って一定である。 Thus, the inner ring contacts the stud, the outer ring contacts the support, the rings cooperate with each other and cooperate with compensation means for absorbing differential expansion. As a result, the clamping force is constant over a predetermined range of temperatures.
好適な実施形態において、外部リングは、軸線方向溝によって互いに分離され、且つ、溝を横断する(crossing)ことによってその部分を結合する少なくとも1つの周縁のクランプ部材を有した2つの部分を具備し、好適には、クランプ部材は、弾性要素によってその部分の一部に対して支承する。 In a preferred embodiment, the outer ring comprises two parts that are separated from each other by an axial groove and have at least one peripheral clamping member that joins the part by crossing the groove. Preferably, the clamping member is supported against a part of the part by an elastic element.
全温度範囲に亘り熱膨張差に関する不確かさが存在するとき、とりわけ熱膨張差が非線形に変化する場合、弾性要素は特に有効である。 Elastic elements are particularly useful when there is uncertainty about the difference in thermal expansion over the entire temperature range, especially when the difference in thermal expansion changes nonlinearly.
好適な実施形態において、内部リングは、内部リングの径方向の膨張を促すように構成された径方向溝を有し、好適には、内部リングは、内部リングの外周縁から延在する第1の連続した径方向溝と、内部リングの内周縁から延在する第2の連続した径方向溝と、を具備し、内部リングの径方向溝は、第1の連続した径方向溝におけるそれぞれの隣接した溝の対が、第2の連続した径方向溝の径方向溝の2つの対を分離するように、対となって対称に離散する。 In a preferred embodiment, the inner ring has a radial groove configured to promote radial expansion of the inner ring, and preferably the inner ring extends from an outer peripheral edge of the inner ring. And a second continuous radial groove extending from the inner peripheral edge of the inner ring, wherein the inner ring has a radial groove in each of the first continuous radial grooves. Adjacent groove pairs are separated in pairs symmetrically so as to separate the two pairs of radial grooves of the second continuous radial groove.
更に本考案は、上述した形式の少なくとも1つの装置によって支持部に締結された光学的要素を有する光学機器を提供する。 The present invention further provides an optical instrument having an optical element fastened to a support by at least one device of the type described above.
本考案に係る他の特徴及び利点は、本考案に係る特定の、非限定的な実施形態の以下の詳細な説明を参照し、明らかとなる。 Other features and advantages of the present invention will become apparent with reference to the following detailed description of specific, non-limiting embodiments of the present invention.
添付図面について説明する。 The attached drawings will be described.
例示によれば、本考案に係る光学機器は、衛星に取り付けるための望遠鏡であってもよい。光学機器は、温度制御されていないため、地上における約10℃から40℃の温度と、軌道における約80Kの温度と、に耐えることができなければならない。これは、これらの極端な2つの温度間の略連続した低下となる。 According to an example, the optical apparatus according to the present invention may be a telescope for mounting on a satellite. Since the optical instrument is not temperature controlled, it must be able to withstand temperatures of about 10 ° C. to 40 ° C. on the ground and about 80K in orbit. This is a substantially continuous drop between these two extreme temperatures.
図を参照すると、光学機器は、光学的要素を具備し、この例示においては、全体が参照符号3で示された3つの締結装置によって支持部2に締結された鏡1を具備する。鏡1は、ガラス製であり、より詳細には、ゼロデュア(登録商標)として供給業者であるショット社によって製造された形式のガラスで製造されている。こうしたガラスは、略ゼロの熱膨張係数を備えるといった特別な特徴を有する。
Referring to the figure, the optical instrument comprises an optical element, in this example comprising a mirror 1 fastened to a support 2 by means of three fastening devices indicated generally by the
それぞれの締結装置3は、鏡1に固定された円筒形状のスタッド4を有する。スタッド4は、鏡1の周縁から径方向外側に突出し、鏡1の周縁において対称に構成される。スタッド4は、互いに対して120°で延在し、鏡1と一体として形成される。
Each
それぞれの締結装置は、支持部2との接続のためのリングであって、全体において参照符号5で示され、且つ、スタッド4にクランプ力を生じさせるためにスタッド4を包囲するリングを具備する。
Each fastening device comprises a ring for connection with the support 2, indicated generally by the
接続リング5は、スタッド4と接触する内部リング6と、支持部2への接続のための外部リング7と、を具備する。内部リング6及び外部リング7は、スタッド4周りで同軸である。
The
内部リング6は、内部リング6の径方向の膨張を促すように構成された径方向溝を有する。より正確には、内部リング6は、内部リング6の外周縁から延在する第1の連続した径方向溝6.1と、内部リング6の内周縁から延在する第2の連続した径方向溝6.2と、を具備する。内部リングの径方向溝6.1、6.2は、第1の連続した径方向溝6.1におけるそれぞれの隣接した溝の対が第2の連続した径方向溝6.2の径方向溝の2つの対を分離するように、対となって対称に離散する。
The
外部リング7は、軸線方向溝8によって互いに分離された2つの部分7.1、7.2を有し、溝8及び部分7.1、7.2を横断することによってその部分7.1、7.2を結合する2つの周縁のクランプ部材を有する。クランプ部材は、それぞれ、部分7.1に対して支承するヘッドと、ばね11のような弾性要素を介して部分7.2に対して支承するナット10において係合するねじ加工された端部と、を有するねじ9である。ばね11は、螺旋状の圧縮ばねであってもよく、或いは、弾性的に変形可能な皿ばね形式の(Belleville type)ワッシャの積層体であってもよい。
The outer ring 7 has two parts 7.1, 7.2 separated from each other by an
外部リング7は、各支持アーム2の端部にそれぞれ締結するための2つの平坦部7.3を対称に有する。この例示において、アームは、互いに対して略120°で延在し、それ自体公知の構造である。 The outer ring 7 has two flat portions 7.3 symmetrically fastened to the end portions of the respective support arms 2. In this illustration, the arms extend at approximately 120 ° relative to each other and are structures known per se.
この例示において、内部リング6の材料は、外部リング7の材料の熱膨張係数より大きな熱膨張係数を有する。内部リング6は、鋼鉄製であり、外部リング7は、低い熱膨張係数を有する材料で製造される。例示によれば、対称となる(in question)金属は、インバー(登録商標)として供給業者であるインファイアロイズ(IMPHY ALLOYS)によって販売される合金のような、比較的高濃度でニッケルを含む鉄合金である。
In this illustration, the material of the
光学機器が温度低下に曝されるとき、外部リング7及び内部リング6は収縮する傾向を有するが、ばね11は、スタッド4に負荷されるクランプ力が、所定の温度範囲に亘って略一定であるように、外部リング7の長さの変化を吸収する。これは、内部リング6の径方向溝6.1、6.2及びばね11によって可能とされる、熱膨張差の補償によって生じる。
When the optical instrument is exposed to a temperature drop, the outer ring 7 and the
径方向溝6.1、6.2の構成は、内部リング6の収縮による、スタッド4及び/又は外部リング7における不要なトルクの発生を回避することを可能とする。
The configuration of the radial grooves 6.1, 6.2 makes it possible to avoid the generation of unnecessary torque in the stud 4 and / or the outer ring 7 due to the contraction of the
当然のことながら、本考案は、説明された実施形態に限定されるものではなく、実用新案登録請求の範囲によって定義されるような本考案に係る範囲内の任意の変形例を包含する。 Of course, the present invention is not limited to the embodiments described, but encompasses any variant within the scope of the present invention as defined by the claims of the utility model registration.
特に、本考案は、鏡レンズ、センサー、及び、より一般的に熱膨張差に対して比較的鈍感でなければならない形状及び/又は配置の任意の要素のような、任意の光学的要素に対して構成される。従って、本考案は、光学の分野以外で、任意の形式の要素を別の要素に締結するために使用され得る。 In particular, the present invention is for any optical element, such as a mirror lens, a sensor, and more generally any element of shape and / or arrangement that must be relatively insensitive to thermal expansion differences. Configured. Thus, the present invention can be used to fasten any type of element to another element outside the field of optics.
外部リングは、説明されたもの以外のクランプ部材によって内部リングにクランプされてもよい。全ての温度範囲に亘る膨張差の変化がわかっていれば、弾性要素を省くことも可能である。 The outer ring may be clamped to the inner ring by a clamping member other than those described. If the change in expansion difference over the entire temperature range is known, the elastic element can be omitted.
接続リングは、説明された構造とは異なる構造を有してもよく、例えば、クランプ力及び熱膨張差の補償が、内部リングが外部リングにおいて係合された相対的範囲から生じるような、円錐形表面を介して協働する内部リング及び外部リングを具備してもよく、他方内で一方を係合するクランプ力は、調節可能な予応力で弾性部材によって負荷される。 The connecting ring may have a different structure than that described, for example, a cone in which the compensation of the clamping force and differential thermal expansion results from the relative range in which the inner ring is engaged in the outer ring. An inner ring and an outer ring cooperating via a shaping surface may be provided, and the clamping force engaging one in the other is loaded by the elastic member with an adjustable prestress.
本考案は、説明された以外の温度範囲に適用されてもよい。 The present invention may be applied to temperature ranges other than those described.
1 鏡
2 支持部
3 締結装置
4 スタッド
5 接続リング
6 内部リング
6.1 第1の連続した径方向溝
6.2 第2の連続した径方向溝
7 外部リング
7.1 分離された部分
7.2 分離された部分
7.3 平坦部
8 軸線方向溝
9 クランプ部材
10 クランプ部材
11 弾性要素
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mirror 2
Claims (10)
前記要素に固定された少なくとも1つのスタッド(4)と、前記支持部への接続のための少なくとも1つの接続リング(5)と、を具備し、
該接続リング(5)は、前記スタッドにクランプ力を負荷するために前記スタッドを包囲し、
前記接続リングは、前記スタッドと接触した内部リング(6)と、前記支持部へ接続するための外部リング(7)と、を有し、
前記内部リング及び外部リングが、前記スタッド周りで同軸であり、且つ、前記クランプ力が所定の温度範囲に亘り略一定となるように熱膨張差の少なくとも一部を補償するための手段を有して互いに協働する締結装置。 A fastening device for fastening the element to the support (2),
Comprising at least one stud (4) fixed to the element and at least one connection ring (5) for connection to the support;
The connecting ring (5) surrounds the stud to apply a clamping force to the stud;
The connection ring has an inner ring (6) in contact with the stud, and an outer ring (7) for connecting to the support part,
The inner and outer rings are coaxial about the stud and have means for compensating for at least part of the thermal expansion difference such that the clamping force is substantially constant over a predetermined temperature range; Fastening devices that cooperate with each other.
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