DE102011110428B3

DE102011110428B3 - Stativkopf für Präzisionsgeräte, insbesondere für fotografische Einrichtungen

Info

Publication number: DE102011110428B3
Application number: DE102011110428A
Authority: DE
Inventors: Prof. Dr.-Ing. habil. Hufenbach Werner; Prof. Dr.-Ing. Gude Maik; Eike Dohmen
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2011-08-09
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2012-11-15
Anticipated expiration: 2031-08-10

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stativkopf (1) für Präzisionsgeräte, insbesondere für fotografische Einrichtungen, enthaltend ein Kugelgelenk (2), das eine Kalottenpfanne (4) und einen darin befindlichen Kugelkopf (3) aufweist, wobei außerhalb der Kalottenpfanne (4) am Kugelkopf (3) ein Halterungszapfen (11) zur Befestigung des Präzisionsgerätes angeordnet ist, wobei die Oberfläche (14) des Kugelkopfes (3) und/oder die sich gegenüberliegend angeordnete Oberfläche (15) der Kalottenpfanne (4) mit Oberflächenstrukturen (16, 17) versehen sind, wobei zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen (14, 15) des Kugelkopfes (3) und der Kalottenpfanne (4) ein einen Oberflächenabstand ausbildender Kontaktbereich (12) vorhanden ist, wobei zumindest am Endbereich (7) des Kontaktbereiches (12) ein von der Kalottenpfanne (4) ausgehendes und an den Kugelkopf (3) angepasstes druckfestes Abdichtungselement (8) vorhanden ist, wobei im druckfest abgedichteten Kontaktbereich (12) sich eine elektro-/magneto-rheologische Flüssigkeit (6) wahlweise einschließlich Partikel (9) befindet und den Oberflächenabstand nutzend der Kugelkopf (3) in der Kalottenpfanne (4) schwenkbar gelagert ist, wobei die Viskosität der Flüssigkeit (6) durch zumindest ein den Kontaktbereich (12) durchgreifendes elektrisches und/oder magnetisches Feld (13) veränderbar ist, wobei die Veränderung der Viskosität durch einen verstellbaren/schaltbaren Permanentmagneten bei magneto-rheologischer Flüssigkeit (6) oder durch eine Steuereinheit (20), die mit den das Feld (13) erzeugenden Elementen (18, 19) in Verbindung steht, signaltechnisch und energieversorgungstechnisch leitungsverbunden gesteuert wird, so dass sowohl eine anhaltende Dämpfung der mechanischen Einstellung des Halterungszapfens (11) als auch eine vorgegebene Arretierung des Halterungszapfens (11) einstellbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stativkopf für Präzisionsgeräte, insbesondere für fotografische Einrichtungen mit einem Kugelgelenk, das zumindest eine Kalottenpfanne und einen darin befindlichen Kugelkopf aufweist.
Stative für optische Module wie Film-, Foto- oder Infrarotkameras erfordern als Schnittstelle zu den Modulen in der Regel Verstellelemente, die eine stufenlose Einstellbarkeit in allen drei Raumrichtungen ermöglichen, etwaige umgebungsbedingte Schwingungen dämpfen und zugleich den hohen Leichtbauanforderungen im Hinblick auf eine maximale Mobilität des Nutzers gerecht werden. Im professionellen Bereich haben sich Kugelgelenke für solche Stativköpfe als vorteilhaft erwiesen.
Derzeit werden Kugelköpfe vornehmlich über kraftschlüssige Fixierungstechniken, d. h. Kniehebel, Exzenter, Schraubklemmungen, hydraulische Verpressung oder auch Getriebe realisiert.
Ein Stativkopf mit einem Kugelgelenk ist in der Druckschrift DE 540 163 A beschrieben, dessen Klemmglied durch einen exzentrisch wirkenden Hebel betätigt wird. Der Betätigungshebel kann einen Winkelhebel oder ein Winkelhebelpaar darstellen und so gelagert sein, dass der den Griff bildende teil des Winkelhebels oder Winkelhebelpaares bei loser Gelenkkugel parallel oder annähernd parallel zur senkrechten Mittelachse des Kugelgelenkes verläuft. Der Betätigungshebel hat einen von unten gegen ein Zwischenstück drückenden Nocken, wobei der den Nocken tragende Arm des Winkelhebels in einem Ausschnitt des aufschraubbaren Unterteils des Stativkopfes gelagert und zwischen dem Nocken und dem Klemmglied eine kleine Kugel eingeschaltet ist.
Ein Kugelgelenk, insbesondere für photographische Apparate ist in der Druckschrift AT 139216 A beschrieben, welches aus einer Kugel, einer Pfanne und einer diese beiden Teile umschließenden Klemmhülse besteht. Sowohl die Kugel als auch die Pfanne tragen Verbindungsteile wie Gewinde und Schraubenbolzen für die direkte Verbindung mit dem Apparat oder mit dem Stativ. Die Außenfläche der Pfanne ist kalotten- oder kegelförmig ausgebildet, gegen welche Außenfläche eine in der Klemmhülse angeordnete Schraube oder sonstige Druckvorrichtung beim Einschrauben oder Anziehen eine Druck ausübt und dadurch die Kugel unter Vermittlung der Klemmhülse gegen die Pfanne presst.
Problematisch ist bei der praktischen Nutzung allerdings die schnelle und präzise Arretierung bzw. Fixierung der Einstellungen, denn hierbei wird durch den Fixierungsvorgang häufig die eingestellte Lage beeinflusst oder verändert.
Bestehende Produkte für Kugelgelenke erreichen die gewünschte Fixierung durch eine mechanische Verspannung und führen so auch immer zu Kräften, die auf das Kugelgelenk wirken, und so eine Verstellung der Position/Lage hervorrufen können.
Andere Wirkprinzipien scheinen momentan nicht zur Anwendung zu kommen. Zudem gibt es verschiedene spezielle Adaptionen solcher Kugelköpfe, um eine Dämpfung oder aber eine verbesserte Handhabung mittels eines Pistolengriffs zu erzielen.
Es ist eine magnetische Fixierung mittels Permanentmagneten und Metallschrot in einem Stativkopf in der Druckschrift US 7 163 181 82 beschrieben, wobei der Stativkopf mit einem Kugelgelenk, das zumindest einen kugelartigen Gelenkkopf und eine kalottenartige Gelenkpfanne aufweist, sowie mit einer Arretierungseinrichtung zur Arretierung des Gelenkkopfes in der Gelenkpfanne versehen ist, wobei außerhalb der Gelenkpfanne am Gelenkkopf ein als Anbindungspunkt ausgebildeter Halterungszapfen für ein zu halterndes Objekt angeordnet ist. Der kugelförmige Gelenkkopf ist hohl und enthält eine Flüssigkeit.
Auf dem Gebiet der magneto-rheologischen Fluide sind als Anwendungsgebiete bisher vor allem regelbare Dämpfer, Kupplungen oder der Einsatz für Rotationsmaschinen vorgesehen.
Ein Problem besteht darin, dass die bisherigen Produkte, die magneto-rheologische Flüssigkeiten nutzen, sich auf die Regelung des Moments bezogen auf nur eine Achse und damit auf einen Freiheitsgrad, der kontrolliert wird, beschränken.
Es ist eine Betätigungseinrichtung in der Druckschrift DE 10 2008 001 805 A1 beschrieben, die insbesondere zur Auswahl von Schaltstufen eines shift-by-wire Gangwechselgetriebes dient, wobei die Betätigungseinrichtung umfasst

– ein Sockelgehäuse sowie
– ein Kugelgelenk mit Gelenkkugel und Kugelschale dreh- oder schwenkbar gelagertes mechanisches Betätigungselement, insbesondere einen Betätigungshebel, mit einer Positionssensoreinrichtung, sowie
– eine Force-Feedback-Einrichtung, wobei die Force-Feedback-Einrichtung ein auf den Betätigungshebel wirkendes verstellbares Gegenkraftelement umfasst, das Gegenkraftelement enthaltend ein Fluid mit einer steuerbar variablen Viskosität.

Dabei ist das Gegenkraftelement durch einen mit dem Fluid gefüllten Lagerspalt des Kugelgelenks des Betätigungselements gebildet.
Das Fluid zur Veränderung der Viskosität stellt ein magneto-rheologische Flüssigkeit dar, wobei im Bereich des Kugelgelenks eine Spuleneinrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes im Lagerspalt des Kugelgelenks angeordnet ist.
Ein Problem besteht darin, dass keine Arretierung im Sinne einer Lagesicherung, sondern ein verstellbares Gegenkraftelement zur Kraftrückmeldung beim Bediener mittels Viskositätsänderung der magneto-rheologischen Flüssigkeit vorhanden ist.
Ein Kugelzapfgelenk, insbesondere für Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen ist in der Druckschrift WO 2003/008820 A1 beschrieben, mit einem äußeren, im Wesentlichen zylindrischen Gehäuse, einem inneren Gelenkteil mit einem einen Kugelabschnitt tragenden Zapfen und einem den Kugelabschnitt umfassenden Lagerring, der in dem zylindrischen Gehäuse gehalten ist, sowie mit ringförmigen Abdichtungen beiderseits der Zapfenenden.
Dabei sind um die Zapfen benachbart dem Kugelabschnitt Ringspalte ausgebildet, die mit einem Dämpfungsfluid mittel- oder unmittelbar befüllt sind. Das Dämpfungsfluid besitzt rheologische Eigenschaften.
Ein Problem besteht darin, dass keine Arretierung vorhanden ist. Lediglich eine Dämpfung ungewünschter, externer Vibrationen oder Störeinflüsse ist vorgesehen.
Ein Gelenk für ein Kraftfahrzeug ist in der Druckschrift WO 2006/099821 A1 beschrieben, wobei das Gelenk mit einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse angeordneten Lagerschale, einem einen Lagerbereich und einen Zapfenbereich aufweisenden Lagerzapfen aufweist, der mit dem Lagerbereich wenigstens einem in dem Gehäuse angeordneten und als Festkörper ausgebildeten Spannmittel, von welchem eine von der Lagerschale auf den Lagerbereich ausgeübte mechanische Spannung veränderbar ist.
Dabei ist die Lagerachse zumindest bereichsweise federelastisch ausgebildet und von dem Spannmittel federelastisch deformierbar.
Ein Problem besteht darin, dass keine Arretierung über eine magneto-rheologische Flüssigkeit, sondern eine hydraulische Verspannung vorgesehen ist. Es ist auch keine Dämpfung ungewünschter, externer Vibrationen oder Störeinflüsse vorgesehen.
Eine Vorrichtung zum Halten eines Trinkbehälters in einem Fahrzeuginnenraum ist in der Druckschrift DE 10 2008 026 819 A1 beschrieben, in der eine Aufnahmevorrichtung und eine Neigungsausgleichvorrichtung für den Trinkbehälter angeordnet sind. Die Neigungsausgleichsvorrichtung umfasst ein Kugelgelenk und ist mit einem magneto-rheologischen Dämpfungs- und Steuerungssystem gekoppelt, das von Neigungssensoren gesteuert wird.
Ein Problem besteht darin, dass keine Arretierung im Sinne einer Lagesicherung, sondern eine Neigeausgleichsvorrichtung vorhanden ist. Eine Dämpfung ungewünschter, externer Vibrationen oder Störeinflüsse wird erreicht.
Ein Gelenkkopf zur Halterung eines Instruments, insbesondere einer Kamera ist in der Druckschrift DE 40 333 98 A1 beschrieben, wobei vorhanden sind

– ein Gehäuse,
– eine Kipptrommel mit einer im Wesentlichen horizontalen Kippachsenanordnung, die eine im Wesentlichen horizontale Kippachse definiert,
– ein viskoses Fluid, das in dem Zwischenraum zwischen einer Bremssektoranordnung und einer Bremsscheibenanordnung vorgesehen ist, und zwar derart, dass der Drehung der mit der Bremsscheibenanordnung verbundenen Achsenanordnung eine Bremskraft entgegenwirkt.

Ein Problem besteht darin, dass keine Arretierung mittels magneto-rheologischer Flüssigkeit, sondern eine Flüssigkeitsbremseinrichtung zur variablen Verzögerung einer Bewegung über ein Bremsmoment vorgesehen ist. Eine Dämpfung ungewünschter, externer Vibrationen und Störeinflüsse wird nicht erreicht, sondern eine Verzögerung systemimmanenter Bewegungen wird durchgeführt.
Eine Gerätehalterung ist in der Druckschrift DE 44 977 19 A1 beschrieben, die mit mindestens einer Schwenkachse für die schwenkbare Halterung eines Gerätes, insbesondere einer Kamera od. dgl., mit einer Dämpfungseinrichtung zum Erzeugen eines der Schwenkbewegung entgegenwirkenden Dämpfungswiderstandes und einer Einstellvorrichtung zum Verändern des Dämpfungswiderstandes. Dabei ist eine elektrische Steuereinrichtung vorgesehen, die durch Einwirkung auf die Einstellvorrichtung den Dämpfungswiderstand während der Schwenkbewegung verändert, und dass die Steuervorrichtung den Dämpfungswiderstand verändert in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter der Schwenkbewegung, der während der Schwenkbewegung mittels einer Erfassungseinrichtung erfasst wird.
Dabei kann die Dämpfungseinrichtung ein Viskositäts-Drehdämpfer sein, der mit einer elektro-rheologischen Flüssigkeit betrieben wird, um deren Viskosität zu ändern.
Ein Problem besteht darin, dass keine Arretierung im Sinne einer Lagesicherung, sondern ein Viskositätsdrehdämper zur variablen Dämpfung einer Dreh-/Schwenkbewegung vorgesehen ist. Es erfolgt auch keine Dämpfung ungewünschter, externer Vibrationen oder Störeinflüsse, sondern eine Dämpfung einer Schwenkbewegung des Bedieners.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stativkopf für Präzisionsgeräte, insbesondere für fotografische Einrichtungen anzugeben, der derart geeignet ausgebildet ist, dass durch Nutzung von magneto-/elektro-rheologischen Flüssigkeiten eine Dämpfung von externen Vibrationen und unerwünschten Störeinflüssen sowie eine stabile Arretierung des Kugelgelenks ermöglicht wird.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 9 gelöst. Der Stativkopf für Präzisionsgeräte, insbesondere für fotografische Einrichtungen, enthält
ein Kugelgelenk, das eine Kalottenpfanne und einen darin befindlichen Kugelkopf aufweist, wobei außerhalb der Kalottenpfanne am Kugelkopf ein Halterungszapfen zur Befestigung des Präzisionsgerätes angeordnet ist,
wobei die Oberfläche des Kugelkopfes und/oder die sich gegenüberliegend angeordnete Oberfläche der Kalottenpfanne mit ausgeprägten Oberflächenstrukturen versehen sind,
wobei zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen des Kugelkopfes und der Kalottenpfanne ein einen Oberflächenabstand ausbildender Kontaktbereich vorhanden ist, wobei zumindest am Endbereich des Kontaktbereiches ein von der Kalottenpfanne ausgehendes und an den Kugelkopf angepasstes druckfestes Abdichtungselement vorhanden ist,
wobei im druckfest abgedichteten Kontaktbereich sich eine elektro-/magneto-rheologische Flüssigkeit wahlweise einschließlich Partikel befindet und den Oberflächenabstand nutzend der Kugelkopf in der Kalottenpfanne schwenkbar gelagert ist, wobei die Viskosität der Flüssigkeit sich durch zumindest ein den Kontaktbereich durchgreifendes elektrisches und/oder magnetisches Feld veränderbar ist,
wobei die Veränderung der Viskosität durch einen verstellbaren Permanentmagnet bei magneto-rheologischer Flüssigkeit oder durch eine Steuereinheit, die mit den das Feld erzeugenden Elementen in Verbindung steht, signaltechnisch und energieversorgungstechnisch leitungsverbunden gesteuert wird,
so dass sowohl eine anhaltende Dämpfung der mechanischen Einstellung des Halterungszapfens als auch eine vorgegebene Arretierung des Halterungszapfens einstellbar sind,
wobei der Halterungszapfen den angestrebten Verbund zum Präzisionsgerät herstellt.
Zumindest im äußeren Bereich der Kalottenpfanne sind die Elemente zur schaltbaren Ausbildung und Steuerung zumindest eines elektrischen Feldes und/oder eines magnetischen Feldes mit einem Feldeingriff in die rheologische Flüssigkeit sowie außerhalb der Kalottenpfanne die mit den Elementen in Verbindung stehende Steuereinheit zur Schaltung und Steuerung des elektrischen Feldes und/oder des magnetischen Feldes vorhanden.
Die Kalottenpfanne kann in Form einer Lagerschale ausgebildet sein.
Die Oberflächenstruktur des Kugelgelenks und/oder die Oberflächenstruktur der Kalottenpfanne können im die rheologische Flüssigkeit enthaltenden Kontaktbereich als Ausnehmungen oder Vorsprünge ausgebildet sein, die einen Formschluss mit der schaltbaren rheologischen Flüssigkeit eingehen.
Die Oberflächenstrukturen im Kontaktbereich zwischen Kugelkopf und Kalottenpfanne können z. B. abgerundete Innenwölbungen und/oder abgerundete Außenwölbungen und/oder andere geometrisch figürlich ausgebildete, z. B. zumindest mit Kanten versehene Einbuchtungen und/oder Ausbuchtungen (im Querschnitt rechteckige, quadratische, trapezförmige Ausbildungen) auf dem Kugelkopf und/oder der Kalottenpfanne sein.
An dem Kugelkopf können ein zahnartiger Vorsprung oder mehrere zahnartige Vorsprünge in Form von Dichtzapfen angebracht sein, die in der rheologischen Flüssigkeit zur zweidimensionalen oder dreidimensionalen gedämpften Einstellung und/oder Arretierung des Kugelkopfes in der Kalottenpfanne eingebracht sind.
An dem Kugelkopf kann für eine mehrdimensionale Arretierung die Oberflächenstrukturen nur als ein Vorsprung in Form eines zahnartigen Dichtzapfens für die beidseitig zum Dichtzapfen vorhandene rheologische Flüssigkeit angebracht sind, wobei für jede Dimension ein Dichtzapfen mit jeweils zumindest einer Verbindungsbohrung zum druckausgleichenden Durchfluss der rheologischen Flüssigkeit für die jeweilige erste Drehachse oder zweite Drehachse oder dritte Drehachse vorhanden ist.
Die Erfindung hat folgende neue Realisierungen:

– Einsatz von magneto-/elektro-rheologischen Flüssigkeiten zur stufenlosen, präzisen Fixierung eines Kugelgelenks und dessen Dämpfung gegen äußere Vibrationen,
– Modifkation des Schalteffektes durch gezielte Gestaltung der Kontaktflächen und/oder Äderung der Flüssigkeitskomposition,
– Gleichzeitige Regelung mehrerer Freiheitsgrade und damit die Möglichkeit zur Realisierung komplexer räumlicher Positionieraufgaben durch Nutzung eines Kugelgelenks.

Die graduelle Arretierung des Kugelgelenkes wird durch Nutzung von magneto-/elektro-rheologischer Flüssigkeiten erreicht, welche sich in einem Arbeitsraum – dem Kontaktbereich – befinden und durch ein äußeres Feld eine Rheologieänderung erfahren. Die Variation von Feldparametern, wie z. B. der Feldstärke oder Flussdichte, durch eine dem Stativkopf zugeordnete Steuereinheit ermöglicht dabei eine Anpassung des Fixiergrades. Eine gezielte Gestaltung/Modifikation der Kontaktflächen – Oberflächen des Kugelkopfes und der Kalottenpfanne – des Arbeitsraumes/Kontaktraumes oder der Flüssigkeitszusammensetzung ermöglicht eine weitergehende Beeinflussung des erzielbaren Schalteffektes und zumindest der Arretierung.
Die Verwendung schaltbarer Werkstoffe, wie magneto-rheologischer bzw. elektro-rheologischer Flüssigkeiten, ermöglicht insbesondere für Leichtbau-Stative die präzise, stufenlose, verstellarme Fixierung einer räumlichen Lage.
Weiterbildungen und besondere Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird anhand von mehreren Ausführungsbeispielen mittels mehrerer Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines ersten arretierbaren Kugelgelenks eines Stativkopfes mit gedämpfter Einstellungsmöglichkeit der Lage des Halterungszapfens für ein Präzisionsgerät,
2 eine schematische Darstellung eines zweiten arretierbaren Kugelgelenks eines Stativkopfes mit gedämpfter Einstellungsmöglichkeit der Lage des Halterungszapfens und
3 eine schematische Darstellung eines dritten arretierbaren Kugelgelenks eines Stativkopfes mit gedämpfter Einstellungsmöglichkeit der Lage des Halterungszapfens.
Im Folgenden werden die 1, 2 und 3 gemeinsam betrachtet. In 1 ist ein Stativkopf 1 für Präzisionsgeräte, insbesondere für fotografische Einrichtungen dargestellt, der enthält:
ein Kugelgelenk 2, das eine Kalottenpfanne 4 und einen darin befindlichen Kugelkopf 3 aufweist, wobei außerhalb der Kalottenpfanne 4 am Kugelkopf 3 ein Halterungszapfen 11 zur Befestigung des Präzisionsgerätes angeordnet ist, wobei die Oberfläche 14 des Kugelkopfes 3 mit einer Oberflächenstruktur 16 und die Oberfläche 15 der Kalottenpfanne 4 mit einer Oberflächenstruktur 17 versehen sind,
wobei zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen 14, 15 des Kugelkopfes 3 und der Kalottenpfanne 4 ein einen Oberflächenabstand ausbildender Kontaktbereich 12 vorhanden ist, wobei zumindest am Endbereich 7 des Kontaktbereiches 12 ein von der Kalottenpfanne 4 ausgehendes und an den Kugelkopf 3 angepasstes drucksicheres Abdichtungselement 8 vorhanden ist,
wobei im druckfest abgedichteten Kontaktbereich 12 sich eine elektro-/magnetorheologische Flüssigkeit 6 einschließlich Partikel 9 befindet, mit der den Ober flächenabstand nutzend der Kugelkopf 3 in der Kalottenpfanne 4 schwenkbar gelagert ist und deren Viskosität durch zumindest ein den Kontaktbereich 12 durchgreifendes elektrisches und/oder magnetisches Feld 13 veränderbar ist, und
wobei die Veränderung der Viskosität durch eine Steuereinheit 20, die mit den das Feld 13 erzeugenden Elementen 18, 19 in Verbindung steht, ausgebildet wird,
so dass sowohl eine anhaltende Dämpfung der mechanischen Einstellung des Halterungszapfens 11 als auch eine vorgegebene, vorzugsweise dauerhafte Arretierung des Halterungszapfens 11 einstellbar sind.
Bei Einsatz einer magneto-rheologischen Flüssigkeit 6 kann ein verstellbarer schaltbarer Permanentmagnet zur Änderung der inneren Struktur der Flüssigkeit eingesetzt werden.
Zumindest im äußeren Bereich 10 der Kalottenpfanne 4 sind die Elemente 18, 19 zur schaltbaren Ausbildung und Steuerung zumindest eines elektrischen Feldes und/oder eines magnetischen Feldes 13 mit einem Feldeingriff in die rheologische Flüssigkeit 6 sowie
außerhalb der Kalottenpfanne 4 die mit den Elementen 18, 19 in Verbindung stehende Steuereinheit 20 zur Schaltung und Steuerung des elektrischen Feldes und/oder des magnetischen Feldes 13 vorhanden,
wobei die Steuereinheit 20 und die Elemente 18, 19 zu einer Schalteinrichtung 5 zur Zu- und Abschaltung der das Feld erzeugende Elemente 18, 19 gehören.
Die Oberflächenstruktur 16 des Kugelkopfes 3 und/oder die Oberflächenstruktur 17 der Kalottenpfanne 4 können Ausnehmungen oder Vorsprünge zur verbesserten Arretierung aufweisen. Es kann aber auch nur auf einer der beiden gegenüberliegenden Oberflächen 14, 15 eine Oberflächenstruktur 16 oder Oberflächenstruktur 17 ausgebildet sein.
An dem Kugelkopf 3 kann ein zahnartiger Vorsprung 161 oder mehrere zahnartige Vorsprünge 161, 162, 163 in Form von Dichtzapfen angebracht sein, die in der rheologischen Flüssigkeit 6 zur zweidimensionalen oder dreidimensionalen gedämpften Einstellung und/oder Arretierung des Kugelkopfes 3 in der Kalottenpfanne 4 eingebracht sind.
An dem Kugelkopf 3 kann für eine mehrdimensionale Arretierung die Oberflächenstrukturen 16 nur als ein Vorsprung 161 in Form eines zahnartigen Dichtzapfens für die beidseitig zum Dichtzapfen vorhandene rheologische Flüssigkeit 6 angebracht sein, wobei für jede Dimension ein Dichtzapfen mit jeweils einer in 3 gezeigten Verbindungsbohrung 21, 22 zum druckausgleichenden Durchfluss der rheologischen Flüssigkeit 6 für die jeweilige erste Drehachse oder zweite Drehachse oder dritte Drehachse vorhanden ist.
Der Kugelkopf 3 und die Kalottenpfanne 4 weisen in 1 und in 2 jeweils eine Oberflächenstruktur 16, 17 im Kontaktbereich 12 mit der rheologischen Flüssigkeit 6 auf.
Dabei haben die Oberfläche 14 des Kugelkopfes 3 zumindest eine der Flüssigkeit 6 zugewandte Oberflächenstruktur 16 und/oder die Oberfläche 15 der Kalottenpfanne 4 eine der Flüssigkeit 6 zugewandte Oberflächenstruktur 17.
Die Oberflächenstrukturen 16 und/oder 17 können, wie in 1 gezeigt ist, Ausnehmungen oder Vorsprünge haben.
An dem Kugelkopf 3 können, wie in 2 gezeigt ist, die Oberflächenstrukturen 16 in Form von Vorsprüngen 161, 162, 163 angebracht sein.
Die rheologische Flüssigkeit 6 kann, wie in 2 und 3 gezeigt ist, neben der Flüssigkeitskomponente zusätzliche Partikel 9 enthalten, die auf einen Feldeingriff des elektrischen und/oder magnetischen Feldes 13 reagieren.
Die Vorteile der Erfindung bestehen in Folgenden:
Der gesteuert arretierbare Stativkopf 1 auf Basis magneto-/elektro-rheologischer Flüssigkeiten weist auf

– Keine Verstellung der Position/Lage aufgrund unerwünschter Kräfte beim mechanischen Spannvorgang,
– Keine bewegten, mechanischen Stellelemente,
– Eine kompakte Bauform und geringe Masse durch Wegfall mechanischer Stellelemente.

Bezugszeichenliste

1: Stativkopf
2: Kugelgelenk
3: Kugelkopf
4: Kalottenpfanne
5: Schalteinrichtung zur Zu- und Abschaltung der Felder
6: Rheologische Flüssigkeit
7: Endbereich
8: Abdichtungselement
9: Partikel der rheologischen Flüssigkeit
10: Äußerer Bereich der Kalottenpfanne
11: Halterangszapfen
12: Kontaktbereich
13: Feld
14: Oberfläche des Kugelkopfes
15: Oberfläche der Kalottenpfanne
16: Oberflächenstruktur
161: erster Vorsprung
162: zweiter Vorsprung
163: dritter Vorsprung
17: Oberflächenstruktur
18: Elemente
19: Elemente
20: Steuereinheit
21: Verbindungsbohrung
22: Verbindungsbohrung

Claims

Stativkopf (1) für Präzisionsgeräte, insbesondere für fotografische Einrichtungen, enthaltend ein Kugelgelenk (2), das eine Kalottenpfanne (4) und einen darin befindlichen Kugelkopf (3) aufweist, wobei außerhalb der Kalottenpfanne (4) am Kugelkopf (3) ein Halterungszapfen (11) zur Befestigung des Präzisionsgerätes angeordnet ist, wobei die Oberfläche (14) des Kugelkopfes (3) und/oder die sich gegenüberliegend angeordnete Oberfläche (15) der Kalottenpfanne (4) mit Oberflächenstrukturen (16, 17) versehen sind, wobei zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen (14, 15) des Kugelkopfes (3) und der Kalottenpfanne (4) ein einen Oberflächenabstand ausbildender Kontaktbereich (12) vorhanden ist, wobei zumindest am Endbereich (7) des Kontaktbereiches (12) ein von der Kalottenpfanne (4) ausgehendes und an den Kugelkopf (3) angepasstes druckfestes Abdichtungselement (8) vorhanden ist, wobei im druckfest abgedichteten Kontaktbereich (12) sich eine elektro-/magneto-rheologische Flüssigkeit (6) wahlweise einschließlich Partikel (9) befindet und den Oberflächenabstand nutzend der Kugelkopf (3) in der Kalottenpfanne (4) schwenkbar gelagert ist, wobei die Viskosität der Flüssigkeit (6) durch zumindest ein den Kontaktbereich (12) durchgreifendes elektrisches und/oder magnetisches Feld (13) veränderbar ist, wobei die Veränderung der Viskosität durch einen verstellbaren/schaltbaren Permanentmagneten bei magneto-rheologischer Flüssigkeit (6) oder durch eine Steuereinheit (20), die mit den das Feld (13) erzeugenden Elementen (18, 19) in Verbindung steht, signaltechnisch und energieversorgungstechnisch leitungsverbunden gesteuert wird, so dass sowohl eine anhaltende Dämpfung der mechanischen Einstellung des Halterungszapfens (11) als auch eine vorgegebene Arretierung des Halterungszapfens (11) einstellbar sind.
Stativkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im äußeren Bereich (10) der Kalottenpfanne (4) die Elemente (18, 19) zur schaltbaren Ausbildung und Steuerung zumindest eines elektrischen Feldes und/oder eines magnetischen Feldes (13) mit einem Feldeingriff in die rheologische Flüssigkeit (6) sowie außerhalb der Kalottenpfanne (4) die mit den Elementen (18, 19) in Verbindung stehende Steuereinheit (20) zur Schaltung und Steuerung des elektrischen Feldes und/oder des magnetischen Feldes (13) vorhanden sind.
Stativkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur (16) des Kugelgelenks (3) und/oder die Oberflächenstruktur (17) der Kalottenpfanne (4) im die rheologische Flüssigkeit (6) enthaltenden Kontaktbereich (12) als Ausnehmungen oder Vorsprünge (161, 162, 163) zur verbesserten Arretierung ausgebildet sind und einen Formschluss mit der schaltbaren rheologischen Flüssigkeit (6) eingehen.
Stativkopf nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstrukturen (16, 17) im Kontaktbereich (12) zwischen Kugelkopf (3) und Kalottenpfanne (4) abgerundete Innenwölbungen und/oder abgerundete Außenwölbungen und/oder andere geometrisch figürlich ausgebildete, zumindest mit Kanten versehene Einbuchtungen und/oder Ausbuchtungen auf dem Kugelkopf (3) und/oder der Kalottenpfanne (4) sind.
Stativkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kugelkopf (3) ein zahnartiger Vorsprung (161) oder mehrere zahnartige Vorsprünge in Form von Dichtzapfen angebracht sind, die in der rheologischen Flüssigkeit (6) zur zweidimensionalen oder dreidimensionalen gedämpften Einstellung und/oder Arretierung des Kugelkopfes (3) in der Kalottenpfanne (4) eingebracht sind.
Stativkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kugelkopf (3) für eine mehrdimensionale Arretierung die Oberflächenstrukturen (16) nur als ein Vorsprung (161) in Form eines zahnartigen Dichtzapfens für die beidseitig zum Dichtzapfen vorhandene rheologische Flüssigkeit (6) angebracht sind, wobei für jede Dimension ein Dichtzapfen mit jeweils zumindest einer Verbindungsbohrung (21, 22) zum druckausgleichenden Durchfluss der rheologischen Flüssigkeit (6) für die jeweilige erste Drehachse oder zweite Drehachse oder dritte Drehachse vorhanden ist.