JP3204347U - 熱膨張差を補償し要素を支持部に締結する締結装置及びその締結装置を含む光学機器 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

添付図面について説明する。

本考案に係る光学機器の部分斜視図である。 本考案に係る締結装置をより詳細に示す図１の領域ＩＩの詳細図である。 本考案に係る接続リングの内部リング及び外部リングの部分図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (10)

1. 要素を支持部（２）に締結するための締結装置であって、
   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。
2. 前記外部リング（７）が、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）を具備し、前記軸線方向溝を横断することによって前記部分を結合する少なくとも１つの周縁のクランプ部材（９、１０）を有する請求項１に記載の締結装置。
3. 前記クランプ部材（９、１０）が、弾性要素（１１）を介して前記部分の一方に対して支承する請求項２に記載の締結装置。
4. 前記内部リング（６）が、該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（６．１、６．２）を有する請求項１に記載の締結装置。
5. 前記内部リング（６）が、該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（６．１）と、前記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（６．２）と、を具備する請求項１に記載の締結装置。
6. 前記内部リングの前記径方向溝（６．１、６．２）が、前記第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前記第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した請求項５に記載の締結装置。
7. 前記要素がガラス製の場合において、前記スタッド（４）がガラス製であり、前記内部リング（６）が鋼鉄製であり、且つ、前記外部リング（７）がニッケルで強度を高めるべく合金化された鋼鉄製である請求項１に記載の締結装置。
8. 前記外部リング（７）が、支持アームの一方の端部へ締結するための少なくとも１つの平坦部（７．３）を有する請求項１に記載の締結装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１つに記載された少なくとも１つの締結装置によって支持部（２）に締結された、光学的要素（１）を有する光学機器。
10. ガラス鏡の周縁において対称に離散し且つ前記ガラス鏡と一体で形成された複数のスタッド（４）、を有する前記ガラス鏡（１）である請求項９に記載の光学機器。

Images