DE102011101110A1

DE102011101110A1 - Ball joint system for alignment of technical device e.g. camera on tripod, has clamping lever on which force is applied for clamping a ball between main portions, such that the chuck main portions are mutually fixed in their positions

Info

Publication number: DE102011101110A1
Application number: DE201110101110
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Gorr Harald Dr De
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2012-11-15

Abstract

The ball joint system (1) includes two cup-shaped main portions (6,7) having respective concave surfaces set facing each other and between which a ball (2) is arranged on the common axis (8) and spaced to one another in an axially displaceable manner. The system includes a clamping lever (10) for clamping the technical device, on which force is applied in axial direction, for clamping the ball between the cup-shaped main portions, such that all the three chuck main portions are mutually fixed in their positions, when being activated.

Description

Für die Beurteilung der Patentfähigkeit in Betracht gezogene Druckschriften:
DE 40 24 585 C2
DE 296 16 129 U1
DE 201 01 870 U1
DE 20 2006 014 796 U1
EP 2 207 990 B1
US 7,588,376 B2 Documents considered for the assessment of patentability:
DE 40 24 585 C2
DE 296 16 129 U1
DE 201 01 870 U1
DE 20 2006 014 796 U1
EP 2 207 990 B1
US 7,588,376 B2

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenksystem zur präzisen und lagestabilen Ausrichtung von technischen Geräten, welches eine in nahezu beliebige Richtungen schwenkbare Kugel beinhaltet, die mindestens eine Koppelungsmöglichkeit für die Befestigung von technischen Geräten besitzt, wobei die Kugel zwischen zwei schalenförmigen Außenkörpern gelagert ist, die zur Fixierung der Kugel über eine durch die Kugel hindurchführende Klemmvorrichtung gegen diese verspannt werden können. Die beiden schalenförmigen Außenkörper sind entweder selbst mit vorzugsweise drei Auflagepunkten versehen, so dass sie kippsicher abgestellt werden können und/oder besitzen zur Erzielung einer optimalen Arbeitshöhe eine oder mehrere Koppelungsmöglichkeiten zur Montage von Stützbeinen oder zur Adaption an ein anderes Stützsystem.The invention relates to a ball and socket joint system for precise and positionally stable alignment of technical equipment, which includes a pivotable in almost any direction ball having at least one coupling possibility for the attachment of technical equipment, wherein the ball is mounted between two shell-shaped outer bodies, for fixing the Ball can be clamped over a passing through the ball clamping device against them. The two shell-shaped outer bodies are either themselves provided with preferably three contact points, so that they can be turned off and / or have to achieve an optimum working height one or more coupling options for mounting support legs or for adaptation to another support system.

Stand der Technik:State of the art:

In vielen Anwendungsfällen der Naturbeobachtung, Fotografie, Vermessung und Jagd werden technische Geräte (Spektive, Kameras, Messeinrichtungen, ...) verwendet, die exakte auf einen Zielpunkt ausgerichtet werden müssen. Hierzu wird üblicherweise eine Stützvorrichtung (Stativ) in Kombination mit einer Neigevorrichtung verwendet. Die Stützvorrichtung besteht üblicherweise aus einer Basiskopf, an dem drei oder vier zum Boden gerichtete, sternförmig nach außen verlaufende und häufig in Ihrer Länge veränderbare Stativbeine befestigt sind. Bei geringeren Anforderungen werden auch Stative mit lediglich einem oder zwei Stativbeinen verwendet, die dann im Einsatz zusätzlich mit einer Hand gestützt werden müssen. Auf den Basiskopf des Stativs wird zur exakten Ausrichtung des technischen Gerätes meist mittels eines genormten Anschlussgewindes eine Neigevorrichtung geschraubt, mit der das technische Gerät in verschiedene Positionen verstellbar und in der gewünschten Lage fixierbar ist. Je nachdem für welche Einsatzzweck Neigevorrichtungen verwendet werden sind sie nach unterschiedlichen Konstruktionsprinzipien gestaltet.In many applications of nature observation, photography, surveying and hunting technical devices (spotting scopes, cameras, measuring equipment, ...) are used, which must be aligned exactly to a target point. For this purpose, usually a support device (tripod) is used in combination with a tilting device. The support device usually consists of a base head, are attached to the three or four directed to the ground, star-shaped outwardly extending and often variable in length tripod legs. For smaller requirements, tripods with only one or two tripod legs are used, which then have to be additionally supported with one hand during use. On the base head of the tripod a tilting device is screwed for exact alignment of the technical device usually by means of a standard connection thread with which the technical device in different positions adjustable and can be fixed in the desired position. Depending on the purpose for which tilting devices are used, they are designed according to different construction principles.

Kugelköpfe erlauben durch das Lösen einer zentralen Stellschraube eine sehr schnelle und flexible Verstellung in verschiedene Bewegungsrichtungen. Um möglichst große Verstellwege zu erzielen werden Kugelköpfe i. d. R. so konzipiert, dass der untere Teil der Kugel bis knapp oberhalb der Kugelmitte von einem hohlzylindrischen Gehäuse umfasst wird, welches an der oberen Kante einen geringeren Innendurchmesser als der Kugeldurchmesser aufweist. Das hohlzylindrische Gehäuse besitzt in der Regel eine einseitige Einfräsung und ist um die vertikale Achse des Kugelkopfs drehbar gelagert, so dass für Aufnahmen im Hochformat der an der Kugel angebrachte Kameraauflageteller um 90° zur Seite gekippt werden kann.Ball heads allow a very fast and flexible adjustment in different directions of movement by loosening a central adjusting screw. To achieve the largest possible adjustment ball heads i. d. R. designed so that the lower part of the ball is covered to just above the ball center of a hollow cylindrical housing having a smaller inner diameter at the upper edge than the ball diameter. The hollow cylindrical housing usually has a one-sided milled recess and is rotatably mounted about the vertical axis of the ball head, so that for shooting in portrait orientation mounted on the ball camera support plate can be tilted by 90 ° to the side.

Mittels einer unterhalb der Kugel befindlichen Spannvorrichtung wird die Kugel nach der Ausrichtung des Kopfes gegen diesen oberen Rand gedrückt und hierdurch in der Lage fixiert. Dadurch dass die Spannvorrichtung unterhalb der Kugel untergebracht wird, erhöht sich zwangsläufig die Bauhöhe des Gesamtsystems. Die genormte Verbindungsschnittstelle zwingt bei diesen Kugelköpfen zudem zu Kompromissen bei der Unterbringung der Feststellschraube. Da der Kugelkopf mit der Unterseite auf dem Stativ verschraubt ist, muss diese seitlich am hohlzylindrischen Gehäuse angebracht werden und die Feststellkraft von der Feststellschraube mechanisch ungünstig nach oben umgeleitet werden.By means of a clamping device located below the ball, the ball is pressed against the alignment of the head against this upper edge and thereby fixed in position. The fact that the clamping device is housed below the ball, inevitably increases the height of the overall system. The standardized connection interface also forces these ball heads to compromise on the placement of the locking screw. Since the ball head is bolted to the underside of the stand, it must be laterally attached to the hollow cylindrical housing and the locking force of the locking screw mechanically unfavorable upwards are redirected.

Es sind Konstruktionsformen bekannt, wie beispielsweise in EP 2 207 990 B1 beschrieben, bei denen eine bessere Klemmwirkung erzielt wird, indem die seitliche Klemmschraube direkt seitlich auf die Kugel wirkt und diese gegen das Gehäuse drückt. Durch das einseitig seitliche Spannen wird die Kugel jedoch beim Festziehen minimal in ihrer Lage verändert, was die exakte Ausrichtung des technischen Gerätes erschwert. Diese Mechanik verlangt zudem eine entsprechend massive Konstruktion des die Kugel umschließenden Gehäuses.There are designs known, such as in EP 2 207 990 B1 described in which a better clamping effect is achieved by the lateral clamping screw acts directly on the side of the ball and presses against the housing. Due to the one-sided lateral clamping the ball is, however, slightly changed in tightening their position, which makes the exact alignment of the technical device difficult. This mechanism also requires a correspondingly massive construction of the ball enclosing housing.

Eine andere Möglichkeit zur Erzielung einer geringeren Bauhöhe bei gleichzeitig hoher Feststellkraft sind Kugelkalottenköpfe. Durch Zusammenziehen eines die Kugel umfassenden, geschlitzten Halterings mittels einer Spannschaube wird die Kugel in der gewünschten Position fixiert. Nachteil dieser Technik ist, dass die Verstellmöglichkeiten der Kugelkalottenköpfe durch den umlaufenden Haltering stark eingeschränkt werden.Another way to achieve a lower height while high locking force are Kugelkalottenköpfe. By contraction of a ball comprising the slotted retaining ring by means of a clamping screw, the ball is fixed in the desired position. Disadvantage of this technique is that the adjustment of the Kugelkalottenköpfe be greatly limited by the circumferential retaining ring.

Ein Nachteil aller Kugelköpfe ist, dass die Bewegung in nur einer Achse, wie sie zum Beispiel für Schwenks bei Filmaufnahmen notwendig ist, kaum realisierbar ist. Als Abhilfe wird daher in DE 40 24 585 C2 eine spezielle Kugelkopfkonstruktion vorgeschlagen, bei der die allseitige Bewegungsmöglichkeit der Kugel durch eine Mechanik optional auf eine Drehachse reduziert werden kann.A disadvantage of all ball heads is that the movement in only one axis, as is necessary, for example, for pans during filming, is hardly feasible. As a remedy is therefore in DE 40 24 585 C2 proposed a special ball head construction, in which the all-round possibility of movement of the ball can be reduced by a mechanism optionally on a rotation axis.

Neben Kugelköpfen sind Mehrwege-Neiger bekannt, die separate Verstellmöglichkeiten für einzelnen Bewegungsachsen besitzen. Je nach Anzahl der Bewegungsachsen werden diese als 2-D-, 3-D-, 4-D und 5-D-Neiger auf dem Markt angeboten. Nachteile der Mehrwege-Neiger sind die relativ aufwändige Handhabung sowie das häufig größere Gewicht und Bauvolumen.In addition to ball heads, multipath tilters are known which have separate adjustment possibilities for individual movement axes. Depending on the number The movement axes are offered as 2-D, 3-D, 4-D and 5-D-Neiger on the market. Disadvantages of the multi-way tilt are the relatively complex handling and the often greater weight and volume.

Bei allen oben genannten Neigevorrichtungen besteht beim Ausrichten von schweren technischen Geräten die Gefahr, dass diese bei gelöster Klemmschraube schlagartig zur Seite kippen. Hochwertige Neigevorrichtungen besitzen daher zusätzliche gewichtsabhängige Friktionseinstellungen, die durch ihre voreingestellte Bremskraft die Gefahr des plötzlichen Umschlagen vermindern. Um diese Gefahr des Umkippen zu verhindern und auch mit schweren Kamera-/Objektivkombinationen schnelle Schwenks und gleichzeitig eine sichere Handhabung zu gewährleisten, wurden Kardanköpfe entwickelt wie beispielsweise in einer besonderen Ausführungsform in US 7,588,376 B2 beschrieben. Hierbei handelt es sich um sehr aufwändig konstruierte Neigevorrichtungen, bei denen die horizontale Drehachse auf Höhe des Kameraschwerpunktes liegt.In the case of all tilting devices mentioned above, when aligning heavy technical devices, there is a risk that they suddenly tip to the side when the clamping screw is loosened. High-quality tilting devices therefore have additional weight-dependent friction settings that reduce the risk of sudden overturning due to their pre-set braking force. To prevent this risk of tipping and to ensure fast pans and at the same time safe handling with heavy camera / lens combinations, cardan heads have been developed as in a particular embodiment in US 7,588,376 B2 described. These are very elaborately designed tilting devices in which the horizontal axis of rotation is at the level of the camera focus.

Es bleibt bei allen Neigevorrichtungen der Nachteil, dass sie über ein meist genormtes Anschlußgewinde auf das Stützsystem geschraubt werden müssen. Die Koppelungsmöglichkeit schränkt dabei die Gestaltungsmöglichkeiten von Basiskopf und Neigevorrichtung ein. Durch das Aufeinanderschrauben beider Teile wird zudem der Schwerpunkt und die Geometrie des Gesamtsystems ungünstig beeinflusst.It remains with all tilting devices the disadvantage that they must be screwed on a mostly standardized connection thread on the support system. The possibility of coupling restricts the design possibilities of base head and tilting device. By screwing both parts together, the center of gravity and the geometry of the overall system are also adversely affected.

Um die systembedingten Nachteile der existierenden Stativsysteme zu vermindern wird in DE 20 2006 014 796 U1 zur Erhöhung der Stabilität vorgeschlagen, statt der weit verbreiteten drei Beinstreben, vier Beinstreben zu verwenden und damit die Standfläche zu vergrößern. Da ein System mit vier Beinen statisch überbestimmt ist und auf unebenen Grund nicht wackelfrei steht, ist das System so konzipiert, dass für eine lagestabile Ausrichtung vorerst nur drei Stativbeine genutzt werden und das vierte schwenkbare Bein nachträglich als zusätzliche Abstützung zur Vergrößerung der Standfläche angelegt wird. Auch aus vielen anderen technischen Gebieten sind Systeme mit vier Auflagepunkten bekannt. Vorzugsweise sind sie dort so konzipiert, dass sie sich auch unebenen Untergründen automatisch anpassen. Bekanntes Beispiel aus der Landwirtschaft ist der in den 50er Jahren entwickelte Fendt Werkzeugträger, ein vierrädriger Schlepper dessen starre Vorder- und Hinterachse über ein Zentralgelenk gegeneinander verdrehbar gelagert waren, so dass in jeder Fahrsituation immer alle vier Räder Bodenkontakt behalten. Das gleiche physikalische Prinzip wird heute auch in anderen Anwendungsbereichen genutzt, u. a. bei hochwertigen Grillgeräten oder bei Angelhaltestativen.In order to reduce the systemic disadvantages of the existing tripod systems is in DE 20 2006 014 796 U1 To increase stability, instead of the widely used three leg braces, use four leg braces, thereby increasing the footprint. Since a system with four legs is statically overdetermined and is not wobble-free on uneven ground, the system is designed so that for a positionally stable alignment initially only three tripod legs are used and the fourth pivoting leg is subsequently created as additional support to increase the footprint. Also in many other technical fields systems with four support points are known. Preferably, they are designed there so that they automatically adapt to uneven surfaces. A well-known example from agriculture is the Fendt tool carrier developed in the 1950s, a four-wheeled tractor whose rigid front and rear axles were mounted rotatable against each other via a central joint, so that all four wheels always keep in touch with the ground in every driving situation. The same physical principle is used today in other applications, including high-quality grills or fishing tripods.

Die vielfältigen Sonderaufgaben der Stützsysteme hat dazu geführt, dass heute ein großes Angebot an Stativ- und adaptierbaren Neigevorrichtungen existiert. Spezielle Kombinationen lassen sich jeweils für begrenzten Einsatzgebiete zusammenstellen. Die universelle Koppelungsmöglichkeit untereinander bedingt eine zwangsläufig massiv konstruierte Schnittstelle, die dem Wunsch nach einem geringen Gesamtgewicht der Ausrüstung entgegen steht und nur durch das Ausweichen auf leichtere, teurere Werkstoffe teilweise kompensiert werden kann. Bei wechselnden Einsatzgebieten und bei Verwendung mehrerer technischer Systeme für den gleichen Zweck (z. B. Spektiv und Kamera) bedeutet dies zudem, dass mehrere Stützsysteme und Neigevorrichtungen parallel benötigt werden.The diverse special tasks of the support systems has led to the fact that today there is a wide range of tripod and adaptable tilting devices. Special combinations can be put together for limited applications. The universal coupling possibility with each other requires an inevitably massively constructed interface, which counteracts the desire for a low total weight of the equipment and can be partially compensated only by dodging on lighter, more expensive materials. In changing applications and using multiple technical systems for the same purpose (eg spotting scope and camera), this also means that multiple support systems and tilting devices are needed in parallel.

Aufgabenstellungtask

Vor diesem Hintergrund liegt die Aufgabe der Erfindung darin, ein Stützsystem besonders für die Ausrichtung einer Kamera zu entwickeln, dass die vielfältigen Verstellmöglichkeiten eines Kugelkopfes ohne aber dessen vorab beschriebenen Handhabungsnachteile besitzt und das gleichzeitig an geometrisch günstiger Stelle mit Stützbeinen zur Einstellung einer optimalen Arbeitshöhe versehen ist bzw. versehen werden kann.Against this background, the object of the invention is to develop a support system especially for the alignment of a camera that has the varied adjustment of a ball head but without its previously described handling disadvantages and is provided at the same time at a geometrically favorable location with support legs for setting an optimal working height or can be provided.

Wünschenswert ist zudem, dass für besondere Anwendungsfälle der Kugelkopf so gedreht werden kann, dass sich die Adaptionsmöglichkeit für die Kamera unterhalb der Neigevorrichtung befindet und sich die Kamera im montierten Zustand bei gelöster Feststellschraube in seiner Schwerpunktlage automatisch ausrichtet. Für Einsatzfälle in denen mehrere technische Geräte in gleicher Richtung ausgerichtet werden (Spektiv und Kamera bei Naturbeobachtungen), sollte das System die Möglichkeit bieten, weitere Kameras oder andere technische Geräte am gleichen Stützsystem zu montieren, wobei idealerweise die Verstellung eines der Geräte, das jeweils andere in gleicher Richtung mitführt.It is also desirable that for special applications, the ball head can be rotated so that the adaptation option for the camera is below the tilting device and the camera automatically aligns in the mounted state with its locking screw in its center of gravity. For applications in which several technical devices are aligned in the same direction (spotting scope and camera in nature observations), the system should offer the possibility to mount additional cameras or other technical equipment on the same support system, ideally the adjustment of one of the devices, the other in the same direction.

Bei einfachen Stützanwendungen, bei denen ein Einbeinstativ nicht die geforderte Ausrichtungspräzision bietet, ein Drei- oder Vierbeinsystem aber nicht zwingend notwendig ist, sollte eine effektive Nutzung des Stützsystems mit lediglich zwei Stativbeinen möglich sein.For simple support applications where a monopod does not provide the required alignment precision but a three- or four-leg system is not required, effective use of the support system with only two tripod legs should be possible.

Für sehr anspruchsvolle Anwendungsfälle (z. B. digitale Panoramafotografie), in denen die Kamera während der Aufnahmeserie außerhalb des Stativmittelpunkts geschwenkt wird, ist eine größere Stützfläche am Boden wünschenswert, als dies mit drei Stativbeinen möglich ist. In diesen Fällen sollte das System auch mit vier Stativbeinen einsetzbar sein, wobei für eine exakte statische Bestimmtheit beide Beinpaare gegeneinander verdrehbar gelagert sein sollten, so dass sie auch auf unebenen Untergründen sicheren Stand bieten.For very demanding applications (such as digital panoramic photography) where the camera pans outside the tripod center during the exposure series, a larger support surface on the floor is desirable than is possible with three tripod legs. In these cases, the system should also be used with four tripod legs, with both pairs of legs to be rotatable against each other for an exact static determination so that they can stand up securely even on uneven surfaces.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass Stützsystem und Neigevorrichtung als eine Einheit konstruiert werden. Das Stützsystem setzt sich aus zwei schalenförmigen Körpern zusammen, die über eine gemeinsame Achse maximal beabstandet, aber in axialer Richtung zueinander verschiebbar mit ihren Hohlflächen zueinander zeigend verbunden sind. Zwischen beiden schalenförmigen Körpern ist eine Kugel montiert, die eine im Verhältnis zum Achsdurchmesser deutlich größere Durchgangsbohrung aufweist und die zudem eine Koppelungsmöglichkeit für das technische Gerät beinhaltet. Durch eine Spannvorrichtung werden beide schalenförmigen Körper über die gemeinsame Achse gegen die zwischen ihnen liegende Kugel gedrückt und damit alle drei Körper zueinander in Ihrer Lage fixiert. In einer vorteilhaften Ausführung besitzen beide schalenförmigen Körper eine oder mehrere Koppelungsmöglichkeiten für die Montage von Stativbeinen.The object underlying the invention is achieved in that support system and tilting device are constructed as a unit. The support system is composed of two shell-shaped bodies, which are at a maximum distance from one another via a common axis, but are connected to one another with their hollow surfaces in mutually displaceable manner in the axial direction. Between the two shell-shaped bodies, a ball is mounted, which has a much larger through hole in relation to the axle diameter and which also includes a coupling possibility for the technical device. By means of a tensioning device, both shell-shaped bodies are pressed against the ball lying between them via the common axis and thus all three bodies are fixed to one another in their position. In an advantageous embodiment, both bowl-shaped body have one or more coupling possibilities for the mounting of tripod legs.

In einer vorteilhaften Ausführung besitzt das Kugelgelenksystem eine lösbare Feststellmechanik, die wahlweise erlaubt, dass sich beide schalenförmigen Körper auf der gemeinsamen Achse gegeneinander verdrehen lassen oder aber in einer bestimmten Verdrehlage zueinander fixiert sind. Im fixierten Zustand lässt sich so das Kugelgelenksystem auch bei gelöster Spannvorrichtung mit zwei oder drei Stativbeinen sicher handhaben ohne dass die Gefahr besteht, dass sich die Stativbeine gegeneinander verdrehen und das Stativ dabei in sich zusammen fällt. Bei gelöster Feststellmechanik lassen sich beide schalenförmigen Körper um die gemeinsame Achse gegeneinander verdrehen. Werden zwei Stativbeine an jedem der beiden schalenförmigen Körper montiert, so lässt sich das Stützsystem mittels Verdrehung beider Beinpaare immer so ausrichten, dass es auf unebenen Untergründen mit allen vier Beinen Bodenkontakt hat.In an advantageous embodiment, the ball joint system has a releasable locking mechanism, which optionally allows both shell-shaped body to rotate on the common axis against each other or are fixed to each other in a certain Verdrehlage. In the fixed state, the ball joint system can thus be safely handled even with the tensioning device with two or three tripod legs without the risk that the tripod legs rotate against each other and the tripod falls into it together. When the locking mechanism is released, both bowl-shaped bodies can be rotated about the common axis. If two tripod legs are mounted on each of the two shell-shaped bodies, the support system can always be aligned by twisting both pairs of legs so that it has contact with all four legs on uneven ground.

In einer vorteilhaften Ausführung besitzen beide schalenförmiger Körper verschiedene Koppelungsmöglichkeiten für Hilfsmittel (Blitzgerät, Schirme, ...), die für den jeweiligen technischen Einsatzzweck benötigt werden. Die Koppelungsmöglichkeiten können dabei auch mit den Koppelungsmöglichkeiten für die Stativbeine identisch sein.In an advantageous embodiment, both bowl-shaped body have different coupling options for aids (flash, umbrellas, ...), which are needed for the respective technical application. The coupling possibilities can also be identical with the coupling possibilities for the tripod legs.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist der Auflageteller zur Befestigung der Kamera drehbar gelagert und besitzt zur Fixierung der Position eine separate Feststelleinrichtung, so dass die Kamera nach waagerechter Ausrichtung horizontal um die eigene Achse gedreht werden kann (z. B. für Filmschwenks und Panoramaaufnahmen)In a further preferred embodiment, the support plate for mounting the camera is rotatably mounted and has a separate locking device for fixing the position, so that the camera can be rotated horizontally about its own axis after horizontal alignment (eg for film panning and panoramic shots)

In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist der Kugelkörper mehrteilig, wobei eines der Kugelsegmente als ringförmiger Körper gestaltet ist, der den Auflageteller für die zu befestigende Kamera beinhaltet und verdrehbar in der aus den übrigen Kugelsegmenten geformten Kugel gelagert ist. In dieser Ausführung wird die Kamera zuerst über die Kugel waagerecht ausgerichtet und fixiert. Anschließend kann nach Lösen einer weiteren Feststellschraube die Kamera durch Verdrehung des ringförmigen Körpers innerhalb der Kugel in nur einer Achse nach oben oder unten geschwenkt werden (z. B. für vertikale Schwenks bei Filmaufnahmen).In a further preferred embodiment, the ball body is in several parts, wherein one of the ball segments is designed as an annular body which includes the support plate for the camera to be fastened and is rotatably mounted in the ball formed from the other ball segments. In this version, the camera is first horizontally aligned and fixed over the ball. Subsequently, after loosening a further locking screw, the camera can be pivoted upwards or downwards in only one axis by rotation of the annular body within the ball (eg for vertical pans during film recording).

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen inThe invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawings. The drawings show in

1: eine räumliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Kugelgelenksystems 1 a spatial representation of an embodiment of the ball and socket joint system

2: eine Teilschnittzeichnung des Kugelgelenksystems nach 1. 2 : a partial sectional drawing of the ball joint system according to 1 ,

3: Kugelgelenksystem mit zwei montierten Stativbeinen von oben betrachtet 3 : Ball joint system with two mounted tripod legs viewed from above

4: Kugelgelenksystem mit drei montierten Stativbeinen von oben betrachtet 4 : Ball joint system with three mounted tripod legs viewed from above

5–8: Mögliche Gestaltungsvariationen des Kugelgelenksystems für spezielle Anwendungsfälle 5 - 8th : Possible design variations of the ball joint system for special applications

9: eine Teilschnittzeichung einer Variante des Kugelgelenksystems mit geteilter Kugel 9 : A partial sectional drawing of a variant of the ball joint system with divided ball

Das Ausführungsbeispiel in den 1 und 2 zeigt ein Kugelgelenksystem (1), bestehend aus einer Kugel (2), die einen auf ihrem Umfang befestigten von der Kugeloberfläche beabstandeten Auflageteller (3) besitzt, der wiederum mit einer Dreheinheit (4) versehen ist, die eine Gewindeschaube (5) zur Montage einer Kamera beinhaltet, sowie zwei schalenförmigen Körpern (6) und (7), die mit ihren Hohlflächen zueinander zeigend die Kugel (2) umfassen und über eine Achse (8) miteinander verbunden sind.The embodiment in the 1 and 2 shows a ball and socket joint system ( 1 ), consisting of a sphere ( 2 ), which has a bearing plate ( 3 ), in turn with a rotary unit ( 4 ), which is a threaded bolt ( 5 ) for mounting a camera, as well as two bowl-shaped bodies ( 6 ) and ( 7 ), with their hollow surfaces facing each other, the ball ( 2 ) and via an axis ( 8th ) are interconnected.

Die Kugel (2) besitzt eine senkrecht zur Mittelachse des Auflagetellers (3) angebrachte Durchgangsbohrung (9). Im Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser der Durchgangsbohrung (9) um den Faktor 4 größer als der Durchmesser der Achse (8). Das Verhältnis dieser beiden Durchmesser und die Größe der die Kugeloberfläche abdeckenden Flächen der beiden schalenförmigen Körper (6) und (7) bestimmen den potentiellen Verdrehwinkel der Kugel (2) und damit die maximale seitliche Winkelverstellung des Aufnahmetellers (3). Je nach gewünschtem Verstellweg kann daher das Verhältnis dieser beiden Durchmesser zueinander variieren. Vorzugsweise liegt das Größenverhältnis des kugeloberflächennahen Durchmessers der Durchgangsbohrung (9) zum Durchmesser des hiermit korrespondierenden Abschnitts der Achse (8) in einem Bereich von 2,5:1 bis 5:1.The ball ( 2 ) has a perpendicular to the central axis of the support plate ( 3 ) through hole ( 9 ). In the embodiment, the diameter of the through hole ( 9 ) by a factor of 4 greater than the diameter of the axis ( 8th ). The ratio of these two diameters and the size of the spherical surface covering surfaces of the two shell-shaped body ( 6 ) and ( 7 ) determine the potential angle of twist of the Bullet ( 2 ) and thus the maximum lateral angle adjustment of the receiving plate ( 3 ). Depending on the desired adjustment can therefore vary the ratio of these two diameters to each other. Preferably, the size ratio of the ball surface near the diameter of the through hole ( 9 ) to the diameter of the corresponding portion of the axis ( 8th ) in a range of 2.5: 1 to 5: 1.

Die beiden schalenförmigen Körper (6) und (7) können durch Herunterdrücken des Exzenter-Spannhebels (10) mit der Kugel (2) verspannt werden. Bei gelöstem Exzenter-Spannhebel (10) lässt sich die Kugel (2) in nahezu beliebiger Richtung verdrehen. Die Bewegungsfreiheit wird lediglich durch die Flächen, die durch die beiden schalenförmigen Außenkörpern (6) und (7) auf der Kugeloberfläche belegt sind, begrenzt. Die auf der Dreheinheit (4) des Auflagetellers (3) mittels Gewindeschraube (5) montierte Kamera lässt sich nach Bedarf ausrichten und schließlich durch Anziehen des Exzenter-Spannhebels (10) in der gewünschten Position fixieren.The two bowl-shaped bodies ( 6 ) and ( 7 ) can be released by depressing the eccentric clamping lever ( 10 ) with the ball ( 2 ). With released eccentric clamping lever ( 10 ) can the ball ( 2 ) in almost any direction. Freedom of movement is limited only by the surfaces passing through the two shell-shaped outer bodies ( 6 ) and ( 7 ) on the spherical surface are limited. The on the turntable ( 4 ) of the support plate ( 3 ) by means of threaded screw ( 5 ) can be aligned as required and finally tightened by the eccentric clamping lever ( 10 ) in the desired position.

Auf Ihrem Umfang besitzen beide schalenförmigen Körpern (6) und (7) mehrere Einschraubgewinde (11), über die in 1 angedeutete Stativbeine (12) mit entsprechenden Gewindegegenstücken (13) angeschraubt werden können. Der mit dem Exzenter-Spannhebel (10) versehene schalenförmige Körper (7) ist verdrehsicher auf dem durch ihn hindurchführenden Teil der Achse (8) gelagert, kann jedoch in axialer Richtung bewegt werden. Der zweite schalenförmige Körper (6) beinhaltet eine in 2 dargestellte, mittels Stellsschraube (14) betätigbare Sperrmechanik (15), die im gelösten Zustand zulässt, dass sich beide schalenförmigen Körper (6) und (7) gegeneinander um die gemeinsame Achse (8) verdrehen können oder im aktivierten Zustand die schalenförmigen Körper (6) und (7) in definierter Verdrehlage zueinander fixiert. In der Standardanwendung ist die Sperrmechanik (15) durch die angezogene Stellschraube (14) aktiviert. Beide schalenförmigen Körper (6) und (7) sind dabei in einer von mehreren möglichen Verdrehpositionen um die gemeinsamen Achse (8) fixiert, bei der die Einschraubgewinde so platziert sind, dass das Kugelgelenksystem mit montierten zwei bzw. drei Stativbeinen eine optimale Abstützung bietet (3 und 4).On the circumference both bowl-shaped bodies ( 6 ) and ( 7 ) several screw threads ( 11 ), about in 1 indicated tripod legs ( 12 ) with corresponding thread counterparts ( 13 ) can be screwed. The with the eccentric clamping lever ( 10 ) provided cup-shaped body ( 7 ) is secured against rotation on the part of the axis passing through it ( 8th ), but can be moved in the axial direction. The second bowl-shaped body ( 6 ) includes an in 2 represented, by means of adjusting screw ( 14 ) actuatable locking mechanism ( 15 ), which in the dissolved state allows both shell-shaped bodies ( 6 ) and ( 7 ) against each other about the common axis ( 8th ) or, when activated, the bowl-shaped bodies ( 6 ) and ( 7 ) fixed to each other in a defined twisting position. In the standard application, the locking mechanism ( 15 ) by the tightened set screw ( 14 ) is activated. Both bowl-shaped bodies ( 6 ) and ( 7 ) are in one of several possible twisting positions about the common axis ( 8th ), in which the screw threads are positioned so that the ball joint system with two or three tripod legs mounted provides optimum support ( 3 and 4 ).

Für einfachen Anwendungen mit geringeren Abstützungsanforderungen wird das Kugelgelenksystem als zweibeiniges Stativ konfiguriert (3). Hierbei wird bei aktivierter Sperrmechanik (15) an jedem schalenförmigen Körper (6) und (7) jeweils ein Stativbein (12) so befestigt, dass bei senkrecht stehendem Stativ von oben betrachtet die den Boden berührenden Stativfüsse und der Mittelpunkt der Kugel (2) auf einer Geraden liegen. Das Stativ muss in dieser Konfiguration zusätzlich mit einer Hand gegen Umfallen gestützt werden. Es kann dafür mit montierter Kamera sehr schnell und flexibel auf wechselnde Ziele ausgerichtet werden.For simple applications with lower support requirements, the ball joint system is configured as a two-legged tripod ( 3 ). This is done with activated locking mechanism ( 15 ) on each bowl-shaped body ( 6 ) and ( 7 ) each a tripod leg ( 12 ) fixed so that when viewed vertically standing from above the ground contact the tripod feet and the center of the ball ( 2 ) lie on a straight line. The tripod must also be supported in this configuration with one hand against falling over. It can be aligned with mounted camera very fast and flexible to changing goals.

In der Regelanwendung wird das Kugelgelenksystem zu einem Dreibeinstativ ausgebaut. Hierzu werden bei aktivierter Sperrmechanik (15) an einem der schalenförmige Körpern (7) zwei Stativbeine (12), an dem anderen schalenförmigen Körper (6) nur ein Stativbein (12) befestigt, wobei die Stativbeine (12) so montiert werden, dass von oben betrachtet die Stativfüsse ein möglichst gleichschenkeliges Dreieck beschreiben, in dem mittig die Kugel (2) liegt (4).In the regular application, the ball joint system is expanded to a tripod. For this purpose, if the locking mechanism ( 15 ) on one of the bowl-shaped bodies ( 7 ) two tripod legs ( 12 ), on the other bowl-shaped body ( 6 ) only one tripod leg ( 12 ), the tripod legs ( 12 ) are mounted so that when viewed from above, the tripod feet describe a as-isosceles triangle, in the middle of the ball ( 2 ) lies ( 4 ).

In besonderen Fällen wird mittels Stellschraube (14) die Sperrmechanik (15) gelöst, so dass sich beide schalenförmigen Körper (6) und (7) auf der Achse (8) gegeneinander verdrehen lassen. Um das Stativ an einer Wand auszurichten werden beide schalenförmige Körper (6) und (7) so gegeneinander verdreht, dass zwei Stativfüsse (12) auf dem Boden aufliegen und eines der Stativbeine (12) nach oben zeigend an der Wand abgestützt wird. Wird die Sperrmechanik (15) in dieser Position wieder aktiviert, ist das Stativ lagestabil an der Wand ausgerichtet (5).In special cases, by means of adjusting screw ( 14 ) the locking mechanism ( 15 ), so that both shell-shaped bodies ( 6 ) and ( 7 ) on the axis ( 8th ) can be turned against each other. To align the tripod to a wall both cupped bodies ( 6 ) and ( 7 ) turned against each other so that two tripod feet ( 12 ) on the floor and one of the tripod legs ( 12 ) is supported on the wall pointing upwards. Will the locking mechanism ( 15 ) is activated again in this position, the tripod is positionally stable against the wall ( 5 ).

Bei besonderen Stabilitätsanforderungen kann das Kugelgelenksystem (1) auch mit vier Stativbeinen konfiguriert werden (6). Hierzu wird über die in 2 dargestellte Stellschraube (14) die Sperrmechanik (15) deaktiviert. An beiden schalenförmigen Körper (6) und (7) werden je zwei Stativbeine (12) montiert. In ungespannten Zustand des Exzenter-Spannhebels (10) lassen sich die beiden schalenförmigen Außenkörpern (6) und (7) und die hieran montierten Stativbeinpaare gegeneinander verdrehen. Hierdurch kann das Stativ auf unebenen Untergründen immer so ausgerichtet werden, dass alle vier Beine Bodenkontakt haben. Nach Ausrichten der Kamera werden durch Herunterdrücken des Exzenter-Spannhebels (10) neben der Kugel (2) auch gleichzeitig beide schalenförmigen Körper (6) und (7) in Ihrer Drehlage zueinander fixiert.For special stability requirements, the Ball Joint System ( 1 ) can also be configured with four tripod legs ( 6 ). For this purpose, the in 2 illustrated adjusting screw ( 14 ) the locking mechanism ( 15 ) disabled. On both bowl-shaped bodies ( 6 ) and ( 7 ) are each two tripod legs ( 12 ) assembled. In the unclamped state of the eccentric clamping lever ( 10 ), the two shell-shaped outer bodies ( 6 ) and ( 7 ) and the tripod leg pairs mounted thereon against each other. This allows the tripod to always be aligned on uneven ground so that all four legs have contact with the ground. After aligning the camera, depress the eccentric clamping lever ( 10 ) next to the ball ( 2 ) at the same time both shell-shaped body ( 6 ) and ( 7 ) fixed to each other in your rotational position.

Unabhängig von der Anzahl der montierten Stativbeine (12) und deren Ausrichtung, kann der Aufnahmeteller (3) so verdreht werden, dass die Kamera unterhalb der Einschraubgewinde (10) befestigt ist (7). Diese Ausrichtung ist besonders dann sinnvoll, wenn bei einem hohen Gewicht der Kamera-/Objektivkombination, ein Umschlagen beim Lösen der montierten Ausrüstung beim Lösen des Exzenter-Spannhebels (10) verhindert werden soll. Wenn die Kamera-/Objektivkombination weitgehend im Schwerpunkt aufgehängt ist, sind bei gelöstem Exzenter-Spannhebel (10) schnelle Schwenks und gleichzeitig eine sichere Handhabung möglich. Diese Ausrichtung bietet damit eine Funktionalität, wie sie bisher nur mit speziellen Kardanköpfen zu erreichen war. Zudem wird der Schwerpunkt des Gesamtsystems unterhalb der Schnittstelle der Stativbeine verlagert und damit die Stabilität des Gesamtsystems wesentlich erhöhtRegardless of the number of mounted tripod legs ( 12 ) and their orientation, the receiving plate ( 3 ) so that the camera below the screw thread ( 10 ) is attached ( 7 ). This alignment is particularly useful if, with a high weight of the camera / lens combination, a folding when releasing the mounted equipment when releasing the eccentric clamping lever ( 10 ) should be prevented. If the camera / lens combination is largely suspended in the center of gravity, when the eccentric clamping lever ( 10 ) fast pans and at the same time safe handling possible. This alignment thus provides functionality as they do previously only with special gimbals was reached. In addition, the center of gravity of the overall system is shifted below the interface of the tripod legs and thus substantially increases the stability of the overall system

8 zeigt eine Variation dieses Ausrichtung, bei der die Kugel (2) zwei gegenüber Liegende von der Kugeloberfläche beabstandeten Aufnahmeteller (3a und 3b) besitzt, die wiederum mit Dreheinheiten (4a und 4b) und Gewindeschauben (5a und 5b) versehen sind. Hierdurch lassen sich beispielsweise eine Kamera und ein Spektiv gleichzeitig an dem Kugelgelenksystem befestigen. 8th shows a variation of this orientation, where the ball ( 2 ) two opposite lying from the spherical surface receiving plate ( 3a and 3b ), which in turn with rotary units ( 4a and 4b ) and threaded screws ( 5a and 5b ) are provided. As a result, for example, a camera and a spotting scope at the same time attach to the ball joint system.

9 zeigt eine Variante des beschiebenen Kugelgelenksystems (1) mit einem mehrteiligen Kugelkörper (2), der aus zwei Kugelsegmenten (16) und (17) besteht, in denen ein weiteres Kugelsegment als ringförmiger Körper (18) um die Achse (8) drehbar gelagert ist. Der ringförmige Körper (18) beinhaltet den von der Kugeloberfläche beabstandeten Aufnahmeteller (3), der wiederum mit einer Dreheinheit (4) versehen ist, die eine Gewindeschaube (5) zur Montage einer Kamera besitzt. Der ringförmige Körper (18) kann auch bei feststehender Kugel (2) verdreht werden, die Fixierung in der gewünschten Endposition erfolgt durch Anziehen der zusätzlichen Stellschraube (19). 9 shows a variant of the ball-jointed system ( 1 ) with a multi-part spherical body ( 2 ), which consists of two spherical segments ( 16 ) and ( 17 ), in which a further spherical segment as an annular body ( 18 ) around the axis ( 8th ) is rotatably mounted. The annular body ( 18 ) includes the spaced from the spherical surface receiving plate ( 3 ), in turn with a turntable ( 4 ), which is a threaded bolt ( 5 ) for mounting a camera has. The annular body ( 18 ) can also be used with a fixed ball ( 2 ), the fixation in the desired end position by tightening the additional screw ( 19 ).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4024585 C2 [0001, 0008]
DE 29616129 U1 [0001]
DE 20101870 U1 [0001]
DE 202006014796 U1 [0001, 0012]
EP 2207990 B1 [0001, 0006]
US 7588376 B2 [0001, 0010]

Claims

Ball joint system for aligning technical devices, characterized in that two shell-shaped bodies ( 6 ) and ( 7 ) with their hollow surfaces facing each other and a ball lying between them ( 2 ) on a common axis ( 8th ) spaced but are mounted axially displaceable, the ball enclosed by them ( 2 ) a through hole ( 9 ), the ball ( 2 ) includes at least one coupling possibility for a technical device and the axis ( 8th ) is provided with an axially acting clamping device, by means of which the two cup-shaped body ( 6 ) and ( 7 ) against the ball lying between them ( 2 ) are clamped so that when the tensioning device all three bodies are fixed against each other in their position.

Ball joint system according to claim 1, characterized in that the cup-shaped bodies ( 6 ) and ( 7 ) against each other about their common axis ( 8th ) are rotatably mounted.

Ball joint system according to claim 1, characterized in that the cup-shaped bodies ( 6 ) and ( 7 ) against each other against rotation on the common axis ( 8th ) are stored.

Ball joint system according to claim 2 and 3, characterized in that it comprises a releasable locking mechanism with which optionally the cup-shaped body ( 6 ) and ( 7 ) are rotatable relative to one another or can be fixed to one another in at least one defined twisting position.

Ball joint system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cup-shaped body ( 6 ) and ( 7 ) are provided with support points with which the ball and socket joint system is stable shutdown.

Ball joint system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the cup-shaped body ( 6 ) and ( 7 ) on its outwardly facing side coupling possibilities for mounting tripod legs ( 12 ) or other support systems.

Ball joint system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the support plate ( 3 ) with a rotary unit ( 4 ), which in turn includes the possibility of attachment for the assembly of the technical device and its rotational position by means of a screw in the desired position can be fixed.

Ball joint system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the ball is composed of a plurality of ball part segments, wherein there is a substantially annular ball segment ( 18 ), which includes at least one coupling possibility for a technical device and which is mounted independently of the fixation of the ball separately rotatable about its axis and fixable in the other part of the ball segments.

Ball joint system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the cup-shaped body ( 6 ) and or ( 7 ) comprise movable segments by means of which the shell-shaped bodies ( 6 ) and or ( 7 ) can be changed in your form.

Technical device stand comprising a ball and socket joint system according to one of the preceding claims and a plurality of shell-shaped bodies ( 6 ) and ( 7 ) coupled tripod legs ( 12 ) or other support systems.