DE2457935A1

DE2457935A1 - Schwenkbefestigungskopf

Info

Publication number: DE2457935A1
Application number: DE19742457935
Authority: DE
Inventors: Stanley Hubert Knight
Original assignee: VINTEN Ltd; W Vinten Ltd
Current assignee: VINTEN Ltd; W Vinten Ltd
Priority date: 1973-12-10
Filing date: 1974-12-07
Publication date: 1975-08-21
Also published as: GB1451088A; JPS5427211B2; NL7415965A; DE2457935B2; DE2457935C3; JPS50106513A; AU7617274A; FR2254090A1; FR2254090B1; NL153657B; US3995797A

Description

Schwenkbefestigungskopf

Die Erfindung bezieht sich auf Schwenk- bzw. Kippbefestigungen, insbesondere*.zur Aufnahme von Gegenständen, wie z.B. Fernseh- oder Filmkameras, oder Antennensysteme, wie z.B. Radar-Parabolreflektoren, derart, daß die Gegenstände weich und in einfacher Weise geschwenkt bzw. gekippt werden können, nämlich, daß die Enden des Gegenstandes in einer Längsebene ihren Elevationswinkel relativ zum Massenmittelpunkt des Gegenstandes ändern. Ein Kameraschwenkkopf hat weiter die Funktion, ein Verschwenken, d.h. ein Hin- und Herdrehen um eine in einer vertikalen Ebene liegende _<tchse zu ermöglichen. In vorliegender Beschreibung wird die Erfindung in Bezug auf eine Kamera erläutert, anstelle einer derartigen Kamera können jedoch auch andere Gegenstände auf derartigen Kipp- bzw. Schwenkbefestigungen angebracht sein.

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In der Praxis ist es aufgrund der Tatsache, daß das Gewicht der Kamera die Tendenz zum Kippen der Kamera vergrößert, schwierig, die gewünschte gleichförmige und einfache Kippwirkung entweder von dem horizontalen Längsrahmen weg oder auf ihn zu zu erzielen. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, sind Schwenkköpfe mit Federn verwendet worden, die eine Kraft entgegengesetzt dem Gewicht der Kamera aus-üben/ es gibt Schwenkköpfe, die als Quadrantenköpfe bezeichnet werden, bei denen die Kamera mit ihrem Massenmittelpunkt im Krümmungsmittelpunkt eines kreisförmigen

ist ,
Segmentes angeordnet s&wsl, welche^beweglich beispielsweise auf Rollen

1S "fc *^

oder auf einer Führungsbahn angeordnet xxh«, und es,sind auch Schwenkköpfe mit gekrümmten Nockenplatten und Rollenmechanismen zur Aufrechterhaltung des Massenmittelpunktes in einer horizontalen Ebene bekannt. Diese bekannten Schwenkköpfe haben zahlreiche Nachteile; beispielsweise ist im Falle der Verwendung von Federn die Anordnung geräuschvoll, die Federn ermüden im Laufe der Zeit oder müssen für unterschiedliche Kameras ausgewechselt werden und die Federkraft ist nicht über den gesamten Kippbereich gleich, was in der Praxis ausgenutzt werden kann. Der Quadrantenkopf ist zu lang und unhandlich, und der Kippbereich bei solchen Köpfen ist sogar noch weiter begrenzt als bei Köpfen mit Federn. Die gekrümmten Nockenplatten und Walzenmechanismen machen unterschiedliche Nocken für verschiedene Arten von Kameras erforderlich, und diese Nockenplatten sind schwierig zu konstruieren und herzustellen.

Ziel der Erfindung ist es, eine verbesserte Kipp- bzw. Schwenkbefestigung anzugeben, bei der die vorbezeichneten Nachteile nicht mehr auftreten.

Gemäß der Erfindung wird zur Lösung diesem Aufgabe eine Kipp- bzw. Schwenkbefestigung vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch einen Befestigungsrahmen, ein kippbares Tragglied, auf dem der Gegenstand befestigt ist, ein panthografisch/Gelenkmechanismus, der antriebsmäßig den Befestigungsrahmen und das kippbare Tragglied miteinander verbindet,

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auf
und eine Lastlagervorriclitung/wenigstens einem Gelenk des pantographi-

der

sehen Gelenkmechanismus,,/bei einer Bewegung lüngs einer Führungsvorrichtung den Schwerpunkt des Gegenstandes in einem Pfad parallel zu der Lagervorrichtung hält.

Weitere Herkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Grundprinzip des Gelenkmechanismus bei einer Kippstellung um 10 , wobei der Hassenmittelpunkt 12,5 cm über der kippbaren Traganordnung liegt,

Fig. 2 das Grundprinzip des Gelenkmechanismus bei einer Kippstellung von 30 , wobei der Hassenmittelpunkt 12,5 cm über der Traganordnung liegt,

Fig. 3 das Grundprinzip des Gelenkmechanismus bei einer Kippstellung von 30 , wobei der Hassenmittelpunkt 5 cm über der kippbaren Traganordnung liegt,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Gelenkmechanismus eines voll einstellbaren/ abgeglichenen Kopfes, nivelliert und mit einer Längslinie durch den Massenmittelpunkt des ι Gegenstandes parallel zum Boden,

Fig. ΰ eine Seitenansicht des Gelenkmechanismus eines voll einstellbaren^ abgeglichenen Kopfes, der gegenüber dem Massenmittelpunkt des Gegenstandes gekippt ist, und zwar projiziert längs der parallelen

Längslinie der Fig. 4, j

i Fig. 6 eine Endansicht des voll einstellbaren, abgeglichenen Kopfes, und j

Fig. 7 eine Seitenansicht des voll einstellbaren abgeglichenen Kopfes. '

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In Fig. 1 bildet ein pantographischer Gelenkmechanismus mit Gelenkgliederin 1,2,3 und verlängertem Gelenkglied 4, die schwenkbar mit Drehbolzen 5, 6, 7 und 8 verbunden sind, ein Parallelogramm, bei dem der Drehbolzen 5 schwenkbar auf einem Befestigungsrahmen 9 angeordnet ist. Eine Führungsvorrichtung 10, vorzugsweise in Form einer ortsfesten, horizontalen Rollbahn ist starr mit dem Befestigungsrahmen 9 verbunden und ist vorzugsweise einstückig mit dem Befestigungsrahmen 9 ausgebildet. Eine Lastlagerfvorrichtung 11, die vorzugsweise einstellbar ausgebildet ist und die an einer entsprechenden Stelle des Gelenkgliedes befestigt ist, steht mit einer nach aufwärts gerichteten Fläche der Führungsvorrichtung 10 gleitend in Kontakt. Ein kippbares Tragglied 12 ist in entsprechender Weise mit dem verlängerten Ende des Gelenkgliedes 4 so befestigt, daß ein Winkel von etwa 100 mit der Verlängerung des Gelenkgliedes 4 gebildet wird. Dieser Winkel und ein noch später zu erörternder Schnittwinkel von 10 sind in dem hier beschriebenen Ausfuhrungsbeispiel so zu verstehen, daß die Gradangaben die Kompaktheit der Konstruktion zum Ausdruck bringen, nicht aber funktioneile Erfordernisse. Dieser Winkel ist als Winkel 0 in Fig. 1 gezeigt, die Gelenkglieder 1,2,3 und 4 bilden ein Rechteck, und ein verlängerter Teil des Gelenkgliedes 4 schneidet die rechtwinklige Halbierungslinie AB der Längslinie CD des kippbaren Traggliedes 12 an einer Stelle 12,5 cm längs der rechtwinkligen Schnittlinie AB, wobei die Schnittlinien einen Schnittwinkel von 10 bilden. Diese ist die bevorzugte Einstellung, die den Massenmittelpunkt 13 (unter der Annahme, daß der Massenmittelpunkt des Gegenstandes 12,5 cm über der Grundlinie und in Längsrichtung mittig zum Gegenstand liegt), 12,5 cm oberhalb des Mittelpunktes des kippbaren Traggliedes bringt, wobei das kippbare Tragglied waagrecht steht, Fig. 2 zeigt, daß durch Kippen des kippbaren Traggliedes aus einem Winkel von 10 , wie in Fig. 2, die Lastlagervorrichtung 11 sich längs der Führungsvorrichtung 10 bewegt und der Massenmittelpunkt des Gegenstandes sich parallel dazu verschiebt, so daß der Abgleich des Gegenstandes auf dem kippbaren Tragglied aufrechterhalten

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wird. Eine Verschiebung der Lastlagervorrichtung in entgegengesetzter Richtung verschiebt den Massenmittelpunkt in Richtung der Lastlagervorrichtung und parallel dazu. Die vergrößert und herausgezogen gezeichnete Darstellung in Fig. 1 zeigt die Einstellungen einer vorteilhaften einstellbaren Lastlagervorrichtung in der Weise, daß die Lastlagervorrichtung so eingestellt werden kann, daß sie Massenmittelpunkten von dem kippbaren Tragglied nach oben entspricht. Die speziellen Einstellungen,

sind "

die in diesem Fall gezeigt/sind Null, 2,5 cm , 5 cm, 7,5 cm, 10 cm und 12,5 cm über dem kippbaren Tragglied, wobei die Lastlagervorrichtung 11 bei 12,5 cm iiassenmittelpunkt-Stellung gezeigt ist. Diese Einstellungen können jedoch erweitert oder geändert werden, um bestimmte Anforderungen zu erfüllen.

Fig. 3 zeigt die Stellung der Lastlagervorrichtung und die Bewegungslinie des Massenmittelpunktes für einen Gegenstand mit 5 cm Massenmittelpunkt, lienn das kippbare Tragglied gekippt wird, bewegt sich der Massenmittelpunkt noch in der gleichen Richtung und parallel zu der Lastlagervorrichtung.

In den Figuren 4 und 5 ist eine praktische Konstruktion mit einer Kamera 14 gezeigt. Ist die Lastlagervorrichtung 11 in die richtige Lage für den Massenmittelpunkt 13 der Kamera 14 eingestellt, verschiebt sich der Massenmittelpunkt der Kamera parallel zu einem Pfad der Lastlagervorrichtung 11 auf der Führungsvorrichtung 10.

Der Schwenkkopf nach den Fig. 6 und 7 weist einen Befestigungsrahmen 9 auf, der auf einer Grundplatte 15 drehbar um eine vertikale Achse X-X befestigt ist. Der Befestigungsrahmen ist mit der Grundplatte 15 über eine nicht dargestellte mittige Bolzen- und Lagervorrichtung verbunden, die so. ausgelegt ist, daß sie eine seitliche Bewegung des Befestigungsrahmens-relativ zur Grundplatte verhindert und als Drucklager wirkt,

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das das Gewicht des Befestigungsrahmens und anderer darauf befindlicher Teile auf die Grundplatte 15 überträgt. Die Grundplatte 15 kann mit einem Dreifui3-Stativ oder einem Schwenkarm und dgl. in bekannter Weise befestig sein. Um das Schwenkmoment zu verändern oder den Befestigungsrahmen auf einer gewünschten Anstauchung festzuklemmen, kann eine nicht d-argestellte Reibungsbremse vorgesehen und durch eine Einstellsteuerung 16 einstellbar sein.

Von dem Defestigungsrahmen 9, der vorzugsweise eine nach oben gerichtete Fläche rechteckförmiger Gestalt besitzt, erstrecken sich von einem Ende der langen Seiten und vorzugsweise einstückig damit zwei Seitenwände 17 und 18. Die Seitenwand 17 ist dabei kleiner als die Seitenwand 18 ausgeführt, wie in der zeichnerischen Darstellung gezeigt ist. Zwischen den Seitenwandungen 17 und 18 ist drehbar der Drehbolzen 5 gelagert, auf dem die Gelenkglieder 1 und 3 angeordnet sind. Das Gelenkglied 1 ist vorzugsweise um die Achse des Drehbolzens 5 drehbar, der sich durch die beiden Ansätze 19 und 20 hindurch erstreckt, und das Gelenkglied 3 ist vorzugsweise starr mit dem Drehbolzen 5 befestigt, der sich durch die Ansätze 21 und 22 erstreckt. Zwei weitere Ansätze 23 und 24 weisen am anderen Ende des Gelenkgliedes 1 dazwischen einen Drehpunkt des Gelenkgliedes 2 auf, durch welchen der Drehbolzen 6 geht, welcher starr mit dem Gelenkglied 2 drehbar innerhalb der Ansätze des Gelenkgliedes 1 befestigt ist. Mit dem Gelenkglied 1 ist ein Quadrant 25 verbunden oder als Teil dieses Gelenkgliedes 1 hergestellt; der Quadrant 25 bestimmt den maximalen Kippwinkel in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, der auf dem kippbaren Tragglied 12 erhalten werden kann. Die Gelenkglieder 4 und 4A sind umgekehrte, etwa dreieckförmige Anordnungen identischer Gestalt und Größe mit ausgerichteten Bohrungen für die Drehbolzen 7 und 8; der Drehbolzen 8 erstreckt sich in der Breite nach durch das entgegengesetzte Ende des Gelenkgliedes 3 zu dem des Drehbolzens 5 und der Drehbolzen 8 ist starr in ihm befestigt, wobei die Gelenkglieder 4 und 4A um die Längsachse des Drehbolzens 8

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drehbar angeordnet sind. Der Drehbolzen 7', der am entgegengesetzten Ende des Gelenkgliedes 2 mit dem Drehbolzen 6 fest verbunden ist, ist drehbar in der ausgelegten Bohrung für diesen Drehbolzen 7 im Gelenkglied 4A angeordnet. Da das Gelenkglied 4A parallel zum Gelenkglied 4 angeordnet und indirekt damit verbunden ist, können die Gelenkglieder 4 und 4A als ein Gelenkglied angesehen werden. Mit der Basis der "umgekehrten, im allgemeinen dreieckförmigen Gelenkglieder 4 und 4A undjin einer entsprechende! Stellung für einen einfachen Abgleich ist das kippbare Tragglied 12 fest verbunden oder einstückig damit hergestellt.

Die Seitenwand 18 etwa gleicher Länge wie der Befestigungsrahmen, jedoch ' nicht notwendigerweise in gleichem Abstand um die gleiche Mittenlinie versetzt, erstreckt sich nach oben und endet in einer ebenen, glatten Fläche oder Führungsvorrichtung 10, vorzugsweise parallel zur Oberseite des Befestigungsrahmens 9.

Das Gelenkglied 2 in einer geeigneten Stellung zwischen den Drehbolzen 6 und 7 weist ein verlängertes, längliches Loch zur Aufnahme eines Schieber 26 auf. Der Schieber 26 besitzt ein nach innen gerichtetes Ende, einen Bügel, mit dem eine Schraubeinstellvorrichtung 27 befestigt ist, die bei Drehung durch einen Rändelknopf 28 am verlängerten Ende des Gelenkgliedes 2 den Schieber auf den Drehbolzen 6 zu oder von diesem weg verschiebt, je nach der Drehrichtung des Rändelknopfes 28. Auf dem nach außen gerichteten Ende des Schiebers 26 ist ein Nockenmitnehmer in Form einer Lastlagervorrichtung 11 angeordnet, die vorzugsweise die Form einer Stummelachse besitzt, auf der ein Nadelrollenlager befestigt ist. Vorzugsweise ist die Führungsvorrichtung 10 kappenförmig mit einem verschleißfesten Material, z.B. korrosionsbeständigem Stahl versehen, es kann beispielsweise auch ein Streifen aus korrosionsbeständigem Stahl oder dgl. in die Oberfläche der Führungsvorrichtung 10 eingelassen sein, damit die Möglichkeit von Eindrücken vermindert wird, die durch die Lastlagervorrichtdng

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verursacht werden, auf der das Gewicht der Kamera ruht.

Dadurch, daß sich der Massenmittelpunkt in einer parallelen Linie zu der Lastlagervorrichtung bewegt, ist praktisch kein "Gefühl" für das Vorhandensein eines Gewichtes gegeben und es ist vorteilhaft, ein falsches "Gefühl" in der Kippebene herbeizuführen oder das kippbare Tragglied in einer gewünschten Stellung zu verriegeln. Dies kann durch eine Kippreibvorrichtung erzielt werden, die eine einstellbare Kuaiung 29 aufweist, welche in der Seitenwand 18 angeordnet ist und auf die nach außen gewandte Seite des Quadranten 25 einwirkt sowie durch die Kippkupplungssteuerknöpfe 30 und 31 einstellbar ist.

Zur Steuerung des Schwenkkopfes kann ein Betätigungsarm 32 entweder auf dem Gelenkglied 4 oder dem Gelenkglied 4A angeordnet sein, und die Grundeinstellung des Betätigungsarmes 32 relativ zu dem Gelenkglied 4 oder 4A kann durch Lösen einer Armklemmschraube 32, und zwar durch Auswahl einer gewünschten Position, und erneutes Anziehen der Klemmschraube verstellt werden.

Ih Betrieb wird die Kamera zuerst auf dem kippbaren Tragglied zentriert dies kann durch Fühlen beim Kippen des Traggliedes erreicht werden, d.h. es ist die gleiche Kraft zum Heben der Kamera in eine horizontale Stellung aus einem Auf- und Ab-Kippwinkel erforderlich. Um die Einfachheit der Bewegung der Kamera auf dem kippbaren Tragglied zu verbessern, ist eine verstellbare Verstellvorrichtung, vorzugsweise in Form einer Sperrschraube 34, in die Basis der Kamera eingeschraubt, die durch Drehen einer Flügelmutter oder dgl. (nicht dargestellt) gelockert werden kann; die Flügelmutter oder dgl. steht unterhalb des kippbaren Traggliedes vor, und die Kamera wird in Längsrichtung durch Drehen eine Kamereeinstellschraube 35 bewegt. Eine Drehung der Kameraeinstellschraub 35 bewegt die Sperrschraube 34 in Längsrichtung (nicht dargestellte)

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Führungen, die auf dem kippbaren Tragglied angeordnet sind. Zur Zentrie- · rung wird die Sperrschraube 34 wieder festgezogen und der Massenmittelpunkt durch Drehung des Steuerknopfes 28 eingestellt, bis der Massenmittelpunkt der Kamera einen Pfad parallel zu dem der Lastlagervorrichtung Π längs der Führungsvorrichtung 10 aufrecht erhält. Dies kann einfach durch das "Fühlen" des Betätigungsarmes 32 festgelegt werden.

Während der Einstellung der Lage der Lastlagervorrichtung 11 ist es zweckmäßig, letztere von dem Gewicht der Kamera zu entlasten· Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Kamera nach vorne gekippt wird, daß ein Block zwischen Drehbolzen 8 und die Oberseite des Befestigungsrahmens 9 eingesetzt wird, oder vorzugsweise mit Hilfe einer Grobgewindeschraube, die durch das Gelenkglied 3 geschraubt ist, welchem eine ausreichende Bewegungsfreiheit gegeben wird, wenn die Kamera nach vorne gekippt wird, damit die Schraube durch den Boden des Gelenkgliedes 3 vorstehen und gegen die Oberseite des Befestigungsr«N»ens 9 anliegen kann, so daß dann, wenn die Kamera nach oben gekippt ist, 4a s Gewicht auf die Lastlagervorrichtung entfernt ist, und damit eine #infache Wiedereinstellung der Lastlagervorrichtung erleichtert wireV )■

Um die Lastlagervorrichtung 11 und die führungsvorrichtung 10 gegen Fremdkörper zu schützen, kann es zweckMjßig «tin, eine Abdeckung 36 vorzusehen.

Zweckmäßigerweise werden die Bohrunfe« fUr die Drehbolzen «usgebtichst oder mit Lagern, z.B. Nadelwalzenlof·» a«»e«rü»tet, damit der Kippvorgang möglichst weich durchgeführt werden kann, und es ist auch zweckmäßig Abschlußkappen vorzusehen, soweit diet »«glich i«t, damit das Eindringen von Fremdkörpern in die Lagerflachen verhindert wird.

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Als eine' vieler möglichen Varianten wird vorgeschlagen, daß der Schwenkbolzen 7 sich zwichen den Gelenkgliedern 4 und 4A erstreckt·

Aus vorstehender Beschreibung ergibt sich, daß der Schwenkkopf nach vorliegender Erfindung einfach, wirtschaftlich und fest mit einem.entsprechenden Kippbereich ausgebildet werden kann, und daß der Einflußcbs Gewichtes der Kamera auf die Kippwirkung vollständig oder weitgehend beseitigt werden kann. Ferner ergibt sich, daß die Konstruktion aus einem Material mit geringem Gewicht hergestellt werden kann, z.B. Aluminiumlegierungen oder dgl. . *

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Claims

Patentansprüche

l.JKippbare Befestigung für einen Gegenstand, gekennzeichnet durch einen Befestigungsrahmen (9), ein kippbares Tragglied (12) auf dem der Gegenstand (14) befestigt ist, einen pantographischen Gelenkniechanismus (1, 2, 3, 4), der antriebsmäßig den Befestigungsrahmen (9) und das kippbare Tragglied (12) miteinander verbindet, eine Lastlagervorrichtung (11) auf wenigstens einem Gelenkglied (2) des pantographischen Gelenkmechanismus, die bei einer Bewegung längs einer . Führungsvorrichtung (ΊΟ) den Schwerpunkt des Gegenstandes (14) in einem Pfad parallel zu der Lagervorrichtung (11) hält.

2. Kippbare Befestigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kippbare Tragglied (12) antriebsmäßig mit einer Verlängerung eines Gelenkgliedes (4) des pantographischen Gelenkmechanismus verbunden ist, derart, daß er parallel über der Führungsvorrichtung (10) angeordnet ist. .

3. Kippbare Befestigung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastlagervörrichtung (ll) einstellbar längs des Gelenkgliedes ausgebildet ist·

4. Kippbare Befestigung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kippbare Befestigung eine einstellbare Kupplung (29) zur.Erzielung eines falschen "Gefühls" aufweist.

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ΰ. Kippbare Defestigung nach einem der Anbrüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsrahmen (9) ein Schv/enkkopf (Panoramakopf) ist.

6. Kippbare Befestigung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bet ö-tigungsarm (32) zur Steuerung des Kipp- und Schwenk- (Panorama) Winkels vorgesehen ist.

7. Kippbare Befestigung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsarm (32) einstellbar ist.

8. Kippbare Befestigung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastlagervorrichtung (11) ein Nockenmitnehmer ist, bei dem wenigstens die Lagerfläche aus gehärtetem Material besteht·

9. Kippbare Befestigung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung (ΙΟ) wenigstens eine gehärtete Lagerfläche aufweist.

10. Kippbare Befestigung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine einstellbare Sperrvorrichtung (34) zur Festlegung des Gegenstandes (14) in der richten Stellung auf dem kippbaren Tragglied (12) aufweist.

11. Kippbare Befestigung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (14) eine Kamera ist.

12. Kippbare Befestigung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (14) ein Radarparabolreflektor oder dgl. ist.

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