JPS63103204A - Apparatus for connecting two objects of different thermal expansion coefficient - Google Patents

Apparatus for connecting two objects of different thermal expansion coefficient

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JPS63103204A
JPS63103204A JP25262987A JP25262987A JPS63103204A JP S63103204 A JPS63103204 A JP S63103204A JP 25262987 A JP25262987 A JP 25262987A JP 25262987 A JP25262987 A JP 25262987A JP S63103204 A JPS63103204 A JP S63103204A
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JP
Japan
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intermediate body
fixed
thermal expansion
point
points
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Application number
JP25262987A
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Japanese (ja)
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アンドレアス・シュレート
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Carl Zeiss SMT GmbH
Carl Zeiss AG
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Carl Zeiss SMT GmbH
Carl Zeiss AG
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Publication date
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/008Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation
    • GPHYSICS
    • G12INSTRUMENT DETAILS
    • G12BCONSTRUCTIONAL DETAILS OF INSTRUMENTS, OR COMPARABLE DETAILS OF OTHER APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G12B7/00Compensating for the effects of temperature

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、熱膨張係数の異なった2つの物体を、熱によ
って生ぜしめられる応力に基づく強制力を最小にすべく
結合する装置並びに、このような装置における固定点を
規定する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for joining two bodies having different coefficients of thermal expansion in a manner that minimizes forcing due to thermally induced stresses, and to such a method. It relates to a method for defining fixed points in a device.

従来の技術 熱によって生ぜしぬられる応力を最小にすることが望ま
れている、熱膨張係数の異なった2つの物体を固定する
従来公知の装置は、大部分は、剛性の結合を保証する半
径方向可撓性の結合部材を使用して℃・る。EP−81
−0063063号明細書におけるラジオスコープに記
載されているように、この場合1つの結合点が堅く保持
されるのに対して、その他の固定点はそれぞれ半径方向
における変化を許すようになっている。この場合板ばね
の作用形式をもつ半径方向可撓性の固定部材が使用され
る。またSP■Eの議事録(1980年の第250巻第
24頁〜第26頁及び1983年の第450巻第3牛頁
〜第38頁)には、熱膨張係数の比較的小さなガラス製
錬を半径方向フレキシブルな部材を介して金属製の保持
構造体に固定することが開示されている。さらにDE−
C2−3119299号明細書には弾性的な接着結合に
よる固定形式が公知である。また接着結合の代わりにフ
ランジ結合を用いることも一般的に公知である。
Prior Art Previously known devices for fixing two bodies with different coefficients of thermal expansion, in which it is desired to minimize the stresses generated by heat, are mostly based on radii that ensure a rigid connection. ℃ using a directionally flexible coupling member. EP-81
As described in the radioscope in document 0063063, in this case one connection point is held rigid, whereas the other fixed points are each adapted to allow variations in the radial direction. In this case, a radially flexible fastening member with the action of a leaf spring is used. In addition, the minutes of SP■E (vol. 250, pages 24 to 26 in 1980, and pages 3 to 38 in volume 450 in 1983) state that glass smelting with a relatively small coefficient of thermal expansion is disclosed to be fixed to a metal holding structure via a radially flexible member. Further DE-
A type of fastening by means of an elastic adhesive bond is known from C2-3119299. It is also generally known to use flange connections instead of adhesive connections.

しかしながら今まで公知のすべての固定形式には、温度
変化時に固定点のずれによって強制力が保持体の構造物
から構成部材に伝達されるという欠点又は結合部の剛性
が極めて小さいという欠点がある。強制力が比較的小さ
い場合でも、固定すべき物体に許容できない変形が生じ
ることがあり、これによってその使用可能性がなくなっ
てしまうか又は少なくとも極めて強く制限されてしまう
ことがある。特に、固定すべき物体が、例えば面形状に
極度に高い要求つまりナノメートルの範囲にある要求が
なされる望遠鏡の鏡のような光学部材である場合には、
小さな力作用でさえも表面に確認できる変形が生じ、こ
のような変形は光学部材の使用可能性を著しく降下させ
る。
However, all types of fastening known up to now have the disadvantage that forces are transmitted from the structure of the holder to the component due to displacement of the fastening points during temperature changes, or that the rigidity of the connection is very low. Even if the force is relatively small, unacceptable deformations can occur in the object to be fixed, which can eliminate or at least severely limit its use. Particularly when the object to be fixed is an optical component, such as a telescope mirror, which has extremely high demands on the surface shape, i.e. in the nanometer range.
Even a small force application causes a visible deformation of the surface, and such deformation significantly reduces the usability of the optical component.

例えば宇宙探査のためのような多(の場合においては付
加的に高い剛性及び強度に対する要求がなされる。しか
しながら公知の固定方法ではこのような要求を満足に果
すことができない。
In some cases, such as for example for space exploration, additionally high demands are made on stiffness and strength. However, known fastening methods cannot satisfactorily meet these demands.

発明の課題 ゆえに本発明の課題は、十分な剛性を有しているにもか
かわらず、可能な限り小さな強制力しか固定すべき物体
に加えない、熱膨張係数の異なった2つの物体を結合す
る装置を提供することである。
Therefore, the object of the present invention is to connect two objects with different coefficients of thermal expansion, applying as little force as possible to the objects to be fixed, despite having sufficient rigidity. The purpose is to provide equipment.

課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明の構成では、固定すべ
き物体が変形可能な中間体を介して間接的に保持体に固
定されている。
Means for Solving the Problem In order to solve this problem, in the configuration of the present invention, the object to be fixed is indirectly fixed to the holder via a deformable intermediate body.

発明の作用並びに効果 熱補償系に対する要求は、結合箇所における異なった熱
膨張係数に基づく強制力を最小に保つことにある。本発
明は次の認識、すなわち変形可能な(例えば中空円筒形
の)物体がその位置がまったく又は極めてわずかしか変
形中に変化しない点を有しているという認識に基づいて
いる。これによって次のこと、すなわち熱膨張係数が極
めて異なった2つ物体(例えば11−16.10 61
/’にの鋼又は20−24.10 6170にのアルミ
ニウムと0.1.10 6 110にのゼロジュール)
を他の材料とは異なる第3の熱膨張係数を有する材料(
例えば2.8−2.4゜10−61/’にのインパール
又は化学繊維強化プラスチック)製の中間体を用いて結
合することが可能になった。
OPERATION AND EFFECT OF THE INVENTION The requirement for a thermal compensation system is to keep to a minimum the forcing forces due to different coefficients of thermal expansion at the joints. The invention is based on the recognition that deformable (for example hollow cylindrical) objects have points whose position does not change at all or only very slightly during the deformation. This results in the following: two objects with very different coefficients of thermal expansion (e.g. 11-16.10 61
/' steel or 20-24.10 6170 aluminum and 0.1.10 6 110 zero joules)
A material with a third coefficient of thermal expansion different from other materials (
For example, it has become possible to bond using an intermediate made of Imphal or chemical fiber reinforced plastic (2.8-2.4° 10-61/').

N点において構成部材保持体に変形可能な中間体を固定
すること尾よって、熱角荷時には、中間体を波形に変形
させる強制力が生じる。波形に変形された物体は熱負荷
されていない例えば中空円筒形の本来の形状とそれぞれ
2N点で交差する。つまり中間体においてはその位置を
互いに変化しないN個の点が生ぜしめられる。
By fixing the deformable intermediate body to the component holder at point N, a forcing force is generated which deforms the intermediate body into a wave shape during thermal loading. The corrugated object intersects the original shape, for example a hollow cylinder, which is not subjected to heat load, at 2N points. In other words, N points are created in the intermediate body whose positions do not change with respect to each other.

従って、中間体と構成部材の膨張特性を互いに合わせる
ことが可能である。固定形式はこれとは無関係に自由に
選択することができ(例えば鏡の場合には接着)、また
同様に中間体は円形形状を有する必要はない。この場合
中間体の材料の選択は構成部材保持体の材料に関連して
なされねばならず、これによって「0位置」つまり熱の
影響による位置変化が生じない場所が得られる。
It is therefore possible to match the expansion properties of the intermediate body and the component to each other. The type of fixation can be freely chosen independently of this (eg gluing in the case of a mirror), and likewise the intermediate body does not have to have a circular shape. In this case, the selection of the material of the intermediate body must be made in conjunction with the material of the component holder, so that a "zero position", ie, a location where no positional changes due to thermal influences occur, is achieved.

固定形式は特に、例えば望遠鏡の鏡のような光学部材に
おいて問題である。それというのはこの場合率さな強制
力でさえも光学的に有効な面の不都合な変形を生ぜしめ
るからである。まさにこの使用例ではしばしば、固定す
べき物体を中央孔又はその縁部において保持することが
望ましい。
Fixation types are particularly problematic in optical components, such as telescope mirrors. This is because in this case even modest forcing causes an undesirable deformation of the optically active surface. In this very application, it is often desirable to hold the object to be fixed in the central hole or at its edges.

本発明による装置は中央孔における固定のためにも外側
における固定のためにも使用可能である。両固定形式の
ための万能な使用可能性は系の特に単純かつコン・ξク
トな構造形式によって助成される。中間体における軸の
数は自由に選択することができ、この場合保持体におけ
る変形体の固定後における同時に利用可能な固定点の数
は軸数に相当している。しかしながらまた逆に熱の影響
によって一方の物体から他方の物体に力を伝達したい場
合には、中間体を有するこの解決策は理想的な条件を提
供する。それというのは伝達力はその方向を自由に選択
することができるからである。中間体は円形である必要
はな(、特殊な形状付与によってその都度の課題に最適
に適合され得る。
The device according to the invention can be used both for fixation in the central hole and for fixation on the outside. The universal usability for both fixed forms is aided by the particularly simple and compact structural form of the system. The number of axes in the intermediate body can be chosen freely, the number of fixing points available at the same time after fixing the deformable body in the holding body corresponding to the number of axes. However, if, on the contrary, we also want to transfer forces from one body to another by the influence of heat, this solution with an intermediate provides ideal conditions. This is because the transmitted force can freely choose its direction. The intermediate body does not have to be circular (although it can be optimally adapted to the particular task by giving it a special shape.

本発明による固定形式の利点としては特に次のことか挙
げられる。すなわち本発明による系は、軸数ひいては結
合点の数を自由に選択可能な単純かつコン・ξクトな系
であり、しかも固定点の材料疲れ(例えば接着箇所のク
リーピング)に関しては極めて良好な長時間特性を有し
、温度による負荷のもとでも固定点は強制力から解放さ
れており、このような系は特に、熱膨張の小さな鏡体を
固定するのに適している。
Among the advantages of the fixed form according to the invention are the following. In other words, the system according to the present invention is a simple and compact system in which the number of axes and thus the number of bonding points can be freely selected, and it is also extremely effective in terms of material fatigue at fixed points (for example, creeping at bonded points). Due to their long-term properties and the fact that the fixing points are free from forcing even under temperature loads, such systems are particularly suitable for fixing mirrors with low thermal expansion.

保持すべき物体をその保持体に固定する前に、そのため
の固定点が中間体において規定されねばならない。これ
は割算又は光学的な方法によって行うことができる。計
算の場合には、主として中間体の幾何学形状や、熱膨張
係数、弾性度、均一性などのような材料特性並びに位置
の影響を考慮しなくてはならない。これに対象と中間体
との間の結合の特性並びに材料典型的な対象の特性が加
わり、この結果固定点間の最適な角度ψのためには多(
の要因が重要である。
Before fixing the object to be held on its holder, fixing points for it must be defined in the intermediate body. This can be done by division or optical methods. In the calculations, primarily the geometry of the intermediate, material properties such as coefficient of thermal expansion, elasticity, homogeneity, etc., as well as the influence of position, have to be taken into account. Add to this the properties of the bond between the object and the intermediate as well as the properties of the material typical object, so that for the optimal angle ψ between the fixed points there are many (
factors are important.

しかしながら計算の可能性は複雑さと材料誤差とによっ
て正確さを制限される。最も正確な結果は例えば鏡の光
学的な変形測定によって得られる。このためにまず初め
計算によって固定点の位置が大まかに規定される。次い
でインタフェロメータを用いて、固定すべき物体が系全
体の異なった2つの温度において測定される。固定点の
ずれによって3つの点において測定が行われ、これによ
って放物線が描かれ、この場合固定点の最適な位置は放
物線頂点の近くに位置している。組立て温度並びに高い
温度ないし低い温度において固定すべき物体を測定する
ことによって、さ・らに最適化が行われる。この反復方
法を実施するための前提条件としては保持体と中間体と
の間の移動調節可能なかついつでも解離可能な結合が挙
げられる。
However, the computational possibilities are limited in accuracy by complexity and material tolerances. The most accurate results are obtained, for example, by optical deformation measurements of mirrors. For this purpose, the position of the fixed point is first roughly determined by calculation. Using an interferometer, the object to be fixed is then measured at two different temperatures throughout the system. Measurements are taken at three points due to the offset of the fixed point, thereby drawing a parabola, with the optimal position of the fixed point being located near the parabola apex. Further optimization is carried out by measuring the assembly temperature and the object to be fixed at higher or lower temperatures. A prerequisite for carrying out this iterative process is a movement-adjustable and ready-dissociable bond between carrier and intermediate.

実施例 次に図面につき本発明の詳細な説明する。Example The invention will now be described in detail with reference to the drawings.

第1図には4つの点3で保持体に固定された中間体1の
状態が冷却時(第1a図)と加熱時(第1b図)とにお
いて示されている。熱負荷されていない状態では中間体
1は線laKよつて象徴化された円形の形状を有してい
る。中間体1よりも高い熱膨張係数を有していて中間体
1を固定している保持体の冷却時に、中間体1は固定点
3において強制力5を受け、この際に固定点3は中心点
6に向かって移動しく a−+ b)、2つの結節黒牛
の間の範囲2は熱負荷されない状態1aに比べて外方に
向かって押圧される。この結果、中間体の所与の利料は
強制力5によって生ぜしめられる直径のために十分であ
るので、ずれが生じ、これによって符号1bで示された
変形された形状が生ぜしめられる。中間体1は強制力を
受けていない状態ではその直径を減少するが、しかしな
がら極めて僅かである。それというのは中間体1の熱膨
張係数は保持体の熱膨張係数よりも小さいからである。
FIG. 1 shows the state of an intermediate body 1 fixed to a holder at four points 3 during cooling (FIG. 1a) and during heating (FIG. 1b). In the unheated state, the intermediate body 1 has a circular shape symbolized by the line laK. During cooling of the holding body which has a higher coefficient of thermal expansion than the intermediate body 1 and which fixes the intermediate body 1, the intermediate body 1 is subjected to a forcing force 5 at the fixing point 3, with the fixing point 3 being centered The region 2 between the two nodules moves toward point 6 (a-+ b), and is pushed outward compared to the state 1a where no heat load is applied. As a result of this, since the given interest of the intermediate is sufficient for the diameter produced by the forcing force 5, a displacement occurs, which gives rise to the deformed shape indicated by the reference numeral 1b. The intermediate body 1 reduces its diameter in the unforced state, but only to a very small extent. This is because the coefficient of thermal expansion of the intermediate body 1 is smaller than that of the carrier.

この場合この直径のために余剰の材料は押除けられねば
ならず、波の腹を形成する。変形された中間体はいまや
中間体直径dと固定点Nの数とを有する波長λ−1世の
波形を有しており、つまり中間体1には不動の波が形成
される。
In this case, due to this diameter, excess material has to be pushed away, forming an antinode of the wave. The deformed intermediate body now has a waveform of wavelength λ-1 with the intermediate diameter d and the number of fixed points N, ie a stationary wave is formed in the intermediate body 1.

波に変形された中間体1bは本来の形状1aにおける中
間体と2N結節点牛において交差している。すなわち中
間体1には最高で2XNの可能な固定点が、固定すべき
物体例えば天体望遠鏡の鏡のために存在し、これらの固
定点は保持体及び中間体の熱膨張係数とは無関係に中心
点6に対して一定の距離を有している。中間体における
その他すべての点は中心点6に対する距離を冷却時に大
きな値又は小さな値に変化させる。中間体1における固
定点3を中間体1に固定される物体に対して、該物体及
び中間体lのために固定点において冷却又は加熱時に等
しる物体に加えられることはなくなる。つまり結合部は
力の作用を受けない。
The intermediate body 1b transformed into a wave intersects the intermediate body in the original shape 1a at the 2N node. This means that there are at most 2XN possible fixing points in the intermediate body 1 for the object to be fixed, for example the mirror of an astronomical telescope, these fixing points being centrally located independently of the coefficient of thermal expansion of the carrier and the intermediate body. It has a constant distance from point 6. All other points in the intermediate body change their distances to the center point 6 to larger or smaller values on cooling. For an object which is fixed at a fixing point 3 on the intermediate body 1 to the intermediate body 1, it and the intermediate body l will no longer be added to the equivalent body at the fixing point during cooling or heating. In other words, the joint is not affected by force.

第1b図に示された加熱時における状態は第1a図に示
された状態に相当しており、ただこの場合力及び運動方
向は逆向きの記号を有している。中間体1aが保持体に
固定されている固定点3aは熱による強制力8によって
外方に向かって(位置3c)引張られ、2つの結節黒牛
の間の真中の範囲はカフによって中心点6に向かって動
かされる。しかしながら2つの結節黒牛の間における固
定点の移動(3a−+3C)は第1a図に示された冷却
時のように変形された中間リングICの別の補償形状を
生ぜしめる。
The situation during heating shown in FIG. 1b corresponds to the situation shown in FIG. 1a, except that in this case the forces and directions of movement have opposite symbols. The fixation point 3a, at which the intermediate body 1a is fixed to the holder, is pulled outwards (position 3c) by a thermal forcing force 8, and the area in the middle between the two nodules is pulled by the cuff to the center point 6. be moved towards. However, the movement of the fixing point between the two nodules (3a-+3C) results in another compensating shape of the intermediate ring IC being deformed as shown in FIG. 1a upon cooling.

第2a図及び第2b図には位置規定のために考慮すべき
その他の要因が詳しく示されている。
Figures 2a and 2b detail other factors that must be considered for position definition.

この場合第1a図及び第1b図とは異なり強制力11が
作用する固定点12は3つしか存在しない。すなわち変
形によって、固定点として熱に関して最適に適した点1
5のある程度の回転が生じる。変形させられる中間体9
bと熱負荷されない中間体9aとの間における6つの結
節点15はそれぞれ、変形の増大時に保持体と中間体9
との間における次の固定点12に向かって移動する。こ
の移動は確かにわずかではあるが、しかしながら、固定
点が角度忠実でなくてはならない対象では無視すると強
制力ないし問題を生ぜしめる。
In this case, unlike FIGS. 1a and 1b, there are only three fixing points 12 on which force 11 acts. That is, by deformation, the thermally optimal point 1 is fixed as a fixed point.
5 some degree of rotation occurs. Intermediate body 9 to be deformed
The six nodes 15 between b and the intermediate body 9a which are not subjected to heat load are respectively connected to the holding body and the intermediate body 9 when the deformation increases.
and move toward the next fixed point 12 between. Although this movement is certainly small, it can cause problems if ignored in objects where the fixed point must be angularly accurate.

保持体の強制力11が中間体9に加えられることによっ
て中間体9は変形された状態9bに達する。固定点12
はこの場合円中心点13から離れる。この変形によって
、最適な結節点は位置15aから位置15bに移動する
。変形前における保持体の中間体9の固定点12aと結
節点15aとの間の距離と、変形後における固定点12
bと結節点15bとの間の距離とは事実上等しい長さで
あり、結節点15bはしかしながら変形後は以前の固定
点128に対して別の距離18を有している。本来の中
間体9aにおけるこの移動は角度χによってとらえるこ
とができ、変形されていない中間体9aに対して一定の
円弧長さ16に相当している。従って規定された軸方向
の回転14は温度に依存している。この運動は2つの固
定点12の間における各結節点15によって実施される
ので、適当な結節点15を使用した場合には強制力は生
じないが、しかしながら保持体及び中間体の材料を図示
のように不都合に選択した場合には、極めて大きな変形
が発生するので、小さな回転を甘受しなくてはならない
By applying the force 11 of the holding body to the intermediate body 9, the intermediate body 9 reaches the deformed state 9b. Fixed point 12
is away from the circle center point 13 in this case. This transformation moves the optimal node from position 15a to position 15b. The distance between the fixed point 12a and the node 15a of the intermediate body 9 of the holding body before deformation, and the fixed point 12 after deformation
The distance between b and node 15b is of virtually equal length, node 15b, however, after deformation having a different distance 18 with respect to the previous fixed point 128. This movement in the original intermediate body 9a can be captured by the angle χ, which corresponds to a constant arc length 16 for the undeformed intermediate body 9a. The defined axial rotation 14 is therefore temperature dependent. Since this movement is carried out by each node 15 between the two fixing points 12, no forcing forces occur if suitable nodes 15 are used; however, the material of the holder and the intermediate body is If such an unfavorable choice is made, very large deformations will occur, and small rotations will have to be accepted.

これに対して保持体及び中間体9のために互いに調和さ
せられた材料を使用すると、第2b図に示されているよ
うな状態が生じる。この場合中間体9における固定すべ
き部材のための結節点15は等しい箇所にとどまる。強
制力11によって中間体9aに生ぜしめられる中間体9
bの変形は、変形がちょうど、2つの固定点12の間に
おける可能な2つの結節点15が互いに正確に合致する
ような大きさである場合には、結節点15の回転運動な
生ぜしめない。このことは中間体9のために適当な材料
を選択することによって達成することができる。
On the other hand, if materials matched to each other are used for the holder and the intermediate body 9, a situation such as that shown in FIG. 2b results. In this case, the nodes 15 for the parts to be fixed on the intermediate body 9 remain at the same location. Intermediate 9 produced in intermediate 9a by forcing force 11
The deformation of b does not result in a rotational movement of the node 15 if the deformation is just such that the two possible nodes 15 between the two fixed points 12 coincide exactly with each other. . This can be achieved by selecting a suitable material for intermediate 9.

所与の熱膨張係数と中間体の幾何学形状と固定点の位置
正確さに必要とされるグレードとを認識すると、理想的
な固定点を計算によってかつ(又は)光学的に規定する
ことができる。この場合、変形時には円形平面における
変形だけが問題になるのではなく、中間体の幾何学形状
に関連して中間体材料の剛性による影響を受けて、中間
体平面に対して垂直な方向における変形も問題になると
いうことを考慮しなくてはならない。
Knowing the given coefficient of thermal expansion and the geometry of the intermediate and the required grade of fixation point positional accuracy, it is possible to define the ideal fixation point computationally and/or optically. can. In this case, during deformation, the deformation in the circular plane is not the only concern, but also in the direction perpendicular to the intermediate plane, influenced by the stiffness of the intermediate material in relation to the geometry of the intermediate. It must be taken into consideration that this may also be a problem.

これによって生じる、中間体20における可能な固定点
22の位置変化は第3a図及び第3b図に示されている
ように、温度に関連して異なった運動強さの範囲を備え
た中間体20の円形平面における運動(第1a図及び第
1b図)と該円形平面に対して垂直な方向における運動
との組合わせである。この場合中間体20における互い
に所属の固定点の位置だけは一定である。原則的には互
いに間隔1をおいてN点22の最高2つの点の組合わせ
だけが存在し、中間体20におけるN点の位置はいつで
も熱の変化によって影響されない。第3b図において士
で示された範囲は、完全に規定された所与の幾何学形状
をもつ中間体20のための計算された固定点の異なった
強さの移動(角度変化Δγ、χ)の区域を示す。中間体
20における運動の程度は固定点21の位置及び実施形
式に依存している。
The resulting changes in the position of the possible fixation points 22 on the intermediate body 20 are shown in FIGS. 3a and 3b, as shown in FIGS. 3a and 3b. is a combination of movement in a circular plane (FIGS. 1a and 1b) and movement in a direction perpendicular to the circular plane. In this case, only the positions of the mutually associated fixing points on the intermediate body 20 remain constant. In principle, there are only at most two point combinations of N points 22 at a distance of 1 from each other, and the position of the N points in the intermediate body 20 is not influenced at any time by thermal changes. The range marked with 2 in FIG. 3b shows the calculated displacements of the fixation points (angular changes Δγ, χ) of different strengths for an intermediate body 20 with a completely defined given geometry. Indicates the area of The degree of movement in the intermediate body 20 depends on the position of the fixing point 21 and on the implementation.

第4図には使用例として中間体26における変形軸の妨
げられない構成のための中間室29を生ぜしめるために
、スペーサ24を用いて張設された中間体26を介して
フレーム27に物体28を固定する外側固定形式が示さ
れている。
FIG. 4 shows, as an example of use, that an object is attached to the frame 27 via the intermediate body 26 stretched using spacers 24 in order to create an intermediate chamber 29 for an unobstructed configuration of the deformation axis in the intermediate body 26. An external fixation type of fixation 28 is shown.

フレーム27と中間体26との間の固定部23はこの場
合切欠きとして構成されている。この固定形式は、熱負
荷されない状態においである程度の予変形が行われるこ
とによって、変形の成立を保証している。物体28とス
ペーサ2牛との間の結合部25はこの実施例では接着部
として構成されている。
The fastening part 23 between the frame 27 and the intermediate body 26 is in this case configured as a recess. This fixing type guarantees that the deformation will take place by performing a certain amount of predeformation in a state where no heat load is applied. The connection 25 between the object 28 and the spacer 2 is designed in this embodiment as a bond.

第5図には保持体36における鏡37のための別の固定
形式が示されている。中間体33はこの実施例において
も中間体33の固定点34に鏡37を固定するためにス
被−サ35を有している。中間体33におけるこのス被
−サ35は、中間体33と鏡37との間における変形を
成立させるための中間室32を生ぜしめるために、必要
である。中間体33と線31との交点における固定点3
0の数及び中間体材料の選択後に、固定点3oと固定点
34との間の角度ψは使用される成分の材料特性に基づ
いて定められる。中間体33を固定する保持体36の力
は中間体33に伝達されるので、固定のためには相応に
負荷可能な結合部が使用されねばならない。鏡37の固
定点34において作用する力は著しく一定なままなので
、この場合すべての固定形式(例えば接着結合)のため
の理想的な状態が得られる。
FIG. 5 shows another type of fastening for the mirror 37 on the holder 36. The intermediate body 33 in this embodiment also has a cover 35 for fixing a mirror 37 to a fixing point 34 of the intermediate body 33. This cover 35 in the intermediate body 33 is necessary in order to create an intermediate chamber 32 for establishing the deformation between the intermediate body 33 and the mirror 37. Fixed point 3 at the intersection of intermediate body 33 and line 31
After selecting the number of zeros and the intermediate material, the angle ψ between the fixing points 3o and 34 is determined based on the material properties of the components used. Since the force of the holding body 36 for fixing the intermediate body 33 is transmitted to the intermediate body 33, correspondingly loadable connections must be used for the fixing. The forces acting at the fixation point 34 of the mirror 37 remain extremely constant, so that ideal conditions for all types of fixation (for example adhesive bonding) are obtained in this case.

第6a図及び第6b図には天体望遠鏡の鏡38を中間体
39によって保持体40に固定する固定形式が示されて
おり、この場合腕の内孔は固定のためには使用されない
。中間体39は点43においてねじ41を介して保持体
牛○に固定されているので、熱膨張係数なしくこのこと
はゼロジュール製の鏡に対してはほぼ正確に言える)の
場合に鏡38のための理想的な固定点である点42にお
ける軸の結節部が生ぜしめられる。中間体39の固定点
+3はそれぞれ角度αだけずらされて位置している。固
定点(保持体と中間体との結合部)43と固定点(中間
体と構成部材との結合部)42との間の角度ψは必要な
温度補償によって生ぜしめられる。鏡38の軸方向にお
ける中間体39の可能な変形の考慮下で、鏡38と中間
体39との間にス被−サ56が設けられていてもよい。
FIGS. 6a and 6b show a type of fastening in which the mirror 38 of an astronomical telescope is fastened to a holder 40 by means of an intermediate body 39, in which case the inner bore of the arm is not used for the fastening. Since the intermediate body 39 is fixed at point 43 via the screw 41 to the holding body ○, the mirror 38 can be A knot of the shaft is created at point 42, which is an ideal fixation point for. The fixing points +3 of the intermediate body 39 are each located offset by an angle α. The angle ψ between the fixing point (junction between holder and intermediate body) 43 and the fixing point (junction between intermediate body and component) 42 is created by the necessary temperature compensation. Taking into account possible deformations of the intermediate body 39 in the axial direction of the mirror 38, a cover 56 may be provided between the mirror 38 and the intermediate body 39.

第7a図及び第7b図には中間体53における鏡46の
固定点47において熱によって生ぜしめられる強制力を
回避することを目的とした、保持体49における中間体
53の最適な固定点55の光学的な位置規定の方法が示
されている。
7a and 7b show an optimal fixing point 55 of the intermediate body 53 on the holding body 49, with the aim of avoiding thermally induced forcing forces at the fixing point 47 of the mirror 46 on the intermediate body 53. A method of optical position definition is shown.

このためにはまず初め、どれだけの固定点47(ここで
は3つ)が選択された固定形式(ここでは接着)におい
て必要とされるかが計算によって規定される。
For this purpose, it is first determined by calculation how many fixing points 47 (here three) are required for the selected fixing type (here adhesive).

使用される中間体53は例えば長孔52のフライス加工
によっである一定の範囲44において移動可前な固定を
許し、これらの長孔は図示の3点固定では、固定点55
毎に士βの角度範囲における無段階式の移動を許す。こ
の±βの角度範囲は固定点55の位置を規定するための
計算方法の不確実性に由来するものである。
The intermediate body 53 used allows a movable fixation in a certain range 44, for example by milling slots 52, which, in the illustrated three-point fixation, are located at fixation points 55.
Allows stepless movement within an angular range of β at each time. This angular range of ±β originates from the uncertainty of the calculation method for defining the position of the fixed point 55.

中間体53が鏡46と、場合によっては前組立てされた
保持体(中央体49)と堅く接着された後で、保持体4
9における中間体53の固定点55における不動の結合
時に鏡46は組立て温度でかつ高められたないしは下げ
られた温度で測定される。このことは例えばインタフェ
ロメータを用いて光学的に行われることができる。観察
された変形の評価後に中間体53における保持体49の
固定点55の移動が行われる。
After the intermediate body 53 has been firmly glued to the mirror 46 and possibly to the pre-assembled holder (central body 49), the holder 4
9, the mirror 46 is measured at assembly temperature and at elevated or depressed temperature. This can be done optically, for example using an interferometer. After evaluation of the observed deformations, the fixing points 55 of the holding body 49 on the intermediate body 53 are moved.

いまや反復方法によって調整の最適化が行われ、この結
果固定点55と固定点47との間における最適な角度ψ
が調節され得る。ねじ51とナツト54とを用いた緊定
によって移動可能な固定が保証されている。変形45を
生せしめるための空間は具体的な使用例に応じて保証さ
れねばならない。図示の実施例ではこのことは保持体4
9と中間体53との間のス被−サ50及び中間体53と
鏡46との間のスペーサ48によって行われる。
The adjustment is now optimized in an iterative manner, resulting in an optimal angle ψ between the fixed points 55 and 47.
can be adjusted. Tightening with screws 51 and nuts 54 ensures movable fixation. The space for creating the deformation 45 must be guaranteed depending on the specific use case. In the illustrated embodiment, this means that the holder 4
9 and the intermediate body 53 and a spacer 48 between the intermediate body 53 and the mirror 46.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1a図は非連続の点において固定された中間体の加熱
時における変形を概略的に示す図、第1b図は第1a図
に示された中間体の冷却図における変形を概略的に示す
図、第2a図及び第2b図は中間体のための材料選択の
最適化を説明するための概略図、第3a図は中間体の外
周面における固定点の温度による位置変化を示す斜視図
、第3b図は第3a図に示された固定点の温度による位
置変化を示す部分拡大図、第4図は光学部材の外側固定
形式を示す断面図、第5図は光学的に有効な面に対して
垂直な中央孔を備えた鏡を孔において固定する形式を示
す図、第6a図は中央孔を備えた鏡の固定形式を示す断
面図、第6b図は第6a図に示された鏡の背面図、第7
a図は光学的な監視下で固定点を最適化する調節装置を
示す図、第7b図は第7a図で示された調節装置の一部
を拡大して示す図である。 1.9,20.26.33,39.53・・・中間体、
3,12,21.23,30.43.55・・・固定点
、牛、15,22,24,34.42.47・固定点、
27.36.40.49・・・保持体、28.37.3
8.46・・固定すべき物体(鏡) Fig、3a
FIG. 1a is a diagram schematically showing the deformation of an intermediate fixed at a point of discontinuity upon heating, and FIG. 1b is a diagram schematically showing the deformation in the cooling diagram of the intermediate shown in FIG. 1a. , FIGS. 2a and 2b are schematic diagrams for explaining optimization of material selection for the intermediate, FIG. 3a is a perspective view showing changes in position of fixing points on the outer peripheral surface of the intermediate due to temperature, and FIG. Figure 3b is a partially enlarged view showing the positional change due to temperature of the fixing point shown in Figure 3a, Figure 4 is a sectional view showing the external fixation type of the optical member, and Figure 5 is a partial enlarged view showing the position change due to temperature of the fixing point shown in Figure 3a. Fig. 6a is a sectional view showing the fixing form of the mirror with a central hole, and Fig. 6b is a cross-sectional view of the mirror shown in Fig. 6a. Rear view, No. 7
FIG. 7a shows an adjustment device for optimizing the fixation point under optical monitoring, and FIG. 7b shows an enlarged view of a part of the adjustment device shown in FIG. 7a. 1.9, 20.26.33, 39.53... intermediate,
3, 12, 21.23, 30.43.55...fixed point, cow, 15,22,24,34.42.47...fixed point,
27.36.40.49... Holder, 28.37.3
8.46...Object to be fixed (mirror) Fig, 3a

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、熱膨張係数の異なつた2つの物体を、熱によつて生
ぜしめられる応力に基づく強制力を最小にすべく結合す
る装置であつて、固定すべき物体(28、37、38、
46)が変形可能な中間体(1、9、20、26、33
、39、53)を介して間接的に保持体(27、36、
40、49)に固定されていることを特徴とする、熱膨
張係数の異なつた2つの物体を結合する装置。 2、変形可能な中間体が、保持体の熱膨張係数と固定す
べき物体の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有している
、特許請求の範囲第1項記載の装置。 3、固定点(4、15、22、24、34、42、47
)が、変形されない中間リングにおける固定点(3、1
2、21、23、30、43、55)の間において位置
固定である、特許請求の範囲第1項記載の装置。 4、固定すべき物体(28、37、46)と中間体(2
6、33、53)と保持体(27、36、49)とが互
いに同軸的に配置されている、特許請求の範囲第1項記
載の装置。 5、固定すべき物体(38)と中間体(39)と保持体
(40)とが相前後して配置されている、特許請求の範
囲第1項記載の装置。 6、中間体(20、26、33、39、53)が円形で
ある、特許請求の範囲第1項記載の装置。 7、固定すべき物体が鏡(28、37、38、46)の
ような光学的な部材である、特許請求の範囲第1項から
第4項までのいずれか1項記載の装置。 8、熱膨張係数の異なつた2つの物体を、熱によつて生
ぜしめられる応力に基づく強制力を最小にすべく結合す
る装置において固定点を規定する方法であつて、物体(
46)を結合する中間体(59)における固定点(55
)の規定を光学的に行うことを特徴とする、熱膨張係数
の異なつた2つの物体を結合する装置における固定点を
規定する方法。 9、固定点(47)の位置の最適化をインタフェロメー
タを用いて行う、特許請求の範囲第8項記載の方法。
[Claims] 1. A device for joining two objects having different coefficients of thermal expansion in order to minimize the forcing force based on stress caused by heat, wherein the object to be fixed (28, 37, 38,
46) is deformable intermediate (1, 9, 20, 26, 33
, 39, 53) indirectly through the holder (27, 36,
40, 49) A device for joining two objects having different coefficients of thermal expansion. 2. The device according to claim 1, wherein the deformable intermediate body has a coefficient of thermal expansion between the coefficient of thermal expansion of the holding body and the coefficient of thermal expansion of the object to be fixed. 3. Fixed points (4, 15, 22, 24, 34, 42, 47
) is the fixed point (3, 1
2, 21, 23, 30, 43, 55). 4. Objects to be fixed (28, 37, 46) and intermediate body (2
6, 33, 53) and the holder (27, 36, 49) are arranged coaxially with respect to each other. 5. Device according to claim 1, characterized in that the object (38) to be fixed, the intermediate body (39) and the holding body (40) are arranged one after the other. 6. The device according to claim 1, wherein the intermediate body (20, 26, 33, 39, 53) is circular. 7. The device according to any one of claims 1 to 4, wherein the object to be fixed is an optical member such as a mirror (28, 37, 38, 46). 8. A method for defining a fixed point in a device for joining two objects having different coefficients of thermal expansion to minimize a forcing force based on stress caused by heat, the method comprising:
A fixed point (55) in the intermediate (59) that binds the
) is optically defined. 9. The method according to claim 8, wherein the position of the fixed point (47) is optimized using an interferometer.
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