28. MAI 2016

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Sonnige Aussichten


Technik | Maschinenelemente

Dünnringlager – Astronomische Teleskope benötigen hochpräzise Antriebe für die Spiegel, Kameras und Linsen. Bei einem Sonnenteleskop auf La Palma übernimmt ein einzelnes Dünnringlager die komplette Führung der optischen Systeme.
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Zu den wichtigsten Anforderungen an technische Einrichtungen zählt heute vor allem höchste Präzision bei einer möglichst kompakten Baugröße. Dies betrifft nicht nur Maschinen für den industriellen Einsatz, sondern zum Beispiel auch Anlagen in wissenschaftlichen Forschungseinrichtungen, wie etwa Teleskope zur Beobachtung des Weltalls. Ein Beispiel dafür ist das Dutch Open Telescope (DOT) auf der Kanareninsel La Palma.

Das optische Sonnenteleskop wurde im Jahre 1997 in Betrieb genommen und bis 2007 von Wissenschaftlern der Universität Utrecht zur Beobachtung des Sonne eingesetzt. Heute ist es Teil der Europäischen Nordsternwarte und kann von den unterschiedlichsten Forschungseinrichtungen genutzt werden. Eine Besonderheit des Teleskops ist seine offene Bauweise, bei der Turm, Montierung und Teleskop während der Beobachtung ungeschützt dem Wind ausgesetzt sind. Dies hat den Vorteil, dass die am Spiegel erreichten Temperaturen durch die Windkühlung relativ konstant bleiben und sich damit Bildunschärfen durch Konvektion der warmen Luft spürbar reduzieren.

Die hervorragende Auflösung des DOT ist deshalb ideal für eine Kombination von Teleskop, Spektralfilter und Polarimeter. Ein solcher Aufbau erfordert jedoch eine extrem biegesteife Auslegung der gesamten Stützstruktur, um eine Bewegung der Konstruktion im Wind und damit Unschärfen bei der Abbildung zu verhindern. Zugleich stellen die Astronomen höchste Anforderungen an die Präzision der computergesteuerten Antriebstechnik für die optischen Elemente, die sich auf den Mikrometer genau justieren lassen müssen.

So erfordert eine einwandfreie Funktion des Teleskops eine hochpräzise Rotation der Kamera in axialer Richtung. Zudem müssen sich die Einstellungen der optischen Elemente exakt reproduzieren lassen, weil jede Aufnahme zu einem späteren Zeitpunkt an exakt derselben Stelle wiederholt werden muss. Dabei darf sich die Position der einzelnen, schnell aufeinanderfolgenden Aufnahmen nur um Bruchteile einer Pixelgröße der CCD-Kamera verschieben.

Höchste Präzision

Eine besondere Herausforderung stellt diese Anwendung deshalb an die eingesetzten Wälzlager. So darf das Lager ein Spiel von maximal einem Mikrometer erlauben und der Rundlauf um höchstens einen hundertstel Millimeter variieren. Zugleich wird jedoch die Anzahl geeigneter Lager durch den vorgegebenen Elementdurchmesser von 63,5 Millimeter enorm eingeschränkt. Eine Lösung fanden die Konstrukteure des Teleskops jedoch in dem leicht vorgespannten Vierpunktlager KA 025 XPOK aus der Baureihe Reali Slim des Dünnringlagerspezialisten Rodriguez mit Sitz in Eschweiler.


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