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Für die Beurteilung der Patentfähigkeit in Betracht gezogene Druckschriften:
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Die Erfindung betrifft einen bezüglich der Verstellflexibilität mit einem gängigen Kugelkopf vergleichbaren Kugelgelenkneiger, wobei die Kugel beidseitig von zwei weitgehend zylinderartigen Körpern gehaltenen wird und mit einem die Kugeloberfläche berührenden und auf dieser Kugeloberfläche frei beweglichen Schwenkmechanismus kombiniert ist, welcher eine Koppelungsmöglichkeit zur Befestigung einer Kamera oder eines anderen technischen Gerätes beinhaltet. Das Schwenkmechanismus ist dabei so gestaltet ist, dass ein großer Bewegungsspielraum in verschiedene Bewegungsrichtungen existiert und die gewünschte Position der Klemmvorrichtung in Relation zum Kugelkörper durch Verklemmung beider Teile zueinander fixiert werden kann.
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Die nach außen weisenden Enden der beiden die Kugel haltenden, weitgehend zylinderartigen Körper sind entweder selbst mit vorzugsweise drei Standfüßen versehen, so dass der Kugelgelenkneiger kippsicher auf jedem Untergrund abgestellt werden kann und/oder besitzen eine oder mehrere Koppelungsmöglichkeiten zur direkten oder indirekten Montage von Stativbeinen oder zur Adaption an anderen Halte- oder Abstützsystemen.
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Stand der Technik:
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In vielen Anwendungsfällen der Naturbeobachtung, Fotografie, Vermessung und Jagd werden technische Geräte (Spektive, Kameras, Messeinrichtungen, ...) verwendet, die exakt auf ein Ziel ausgerichtet werden müssen. Hierbei kommt üblicherweise ein in seiner Höhe einstellbares Stativ in Kombination mit einer Schwenkvorrichtung zum Einsatz. Das Stativ besteht aus einer Stativbasis, an der drei zum Boden gerichtete, sternförmig nach außen verlaufende und häufig in Ihrer Länge und in ihrem Anstellwinkel veränderbare Stativbeine befestigt sind. Bei geringeren Anforderungen oder Anwendungen, bei denen häufig ein Standortwechsel erfolgen muss, werden auch Stative mit einem oder zwei Stativbeinen verwendet, die dann im Einsatz zusätzlich mit einer Hand gestützt werden müssen.
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Die Stativbasis besitzt in der Regel eine mittig angeordnete, genormte Anschlussmöglichkeit zur Montage einer Schwenkvorrichtung. Die Schwenkvorrichtung wird auf die Stativbasis geschraubt, mit der dann anschließend das auf der Schwenkvorrichtung montierte technische Gerät in verschiedene Positionen ausrichtbar und in jeder dieser Positionen fixierbar ist. Schwenkvorrichtungen gibt es in unterschiedlichen Ausführungen. Für eine präzise und vor allem sehr schnelle Einstellung werden häufig Kugelköpfe verwendet. Diese erlauben durch das Lösen einer zentralen Klemmschraube eine Verstellung in verschiedene Bewegungsrichtungen gleichzeitig im Gegensatz zu den in verschiedenen Bewegungsrichtungen separat einstellbaren Mehrwegeneigern.
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Kugelköpfe sind in der Regel 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 zudem häufig eine einseitige Einfräsung und ist durch einen an der Unterseite angebrachten Drehteller 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 und um die vertikale Achse gedreht werden kann. Am Kugelkörper ist ein Aufnahmeteller mit einer großformatigen Auflagefläche fest montiert, auf der mittels einer genormten Anschlussschraube die Kamera bzw. das technische Gerät befestigt wird.
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Damit der mit der Kugel verbundene Aufnahmeteller in alle Richtungen verschwenkt werden kann, muss der Verbindungshals zwischen Kugel und Aufnahmeteller einen deutlichen geringeren Querschnitt als der Kugeldurchmesser aufweisen. Dieser geringere Querschnitt ist systembedingt ein Schwachpunkt bei jedem Kugelkopf und verantwortlich für eine hohe Schwingungsanfälligkeit des Gesamtsystems. Diese Schwachstelle lässt sich bislang nur dadurch beheben, dass der gesamte Kugelkopf und damit neben diesem Querschnitt auch alle anderen Bauteile des Kugelkopfes größer dimensioniert werden, was wiederum dem konkurrierenden Wunsch nach leichtem Gewicht entgegen steht.
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Ein weiterer Nachteil solcher Kugelköpfe liegt in der Art der Fixierung der Kugel. Da der Kugelkopf mit der Unterseite auf der Stativbasis verschraubt wird, muss die Feststellschraube seitlich am hohlzylindrischen Gehäuse angebracht werden und die Klemmkraft der Feststellschraube über eine bewegliche Bodenplatte ungünstig nach oben umgeleitet werden. Durch Festziehen der Feststellschraube wird die unter der Kugel befindliche Umlenkplatte nach oben und damit die Kugel gegen den oberen Rand des hohlzylindrischen Gehäuses gedrückt und so in Ihrer Position fixiert. Diese konstruktiv bedingte Kraftumleitung verringert durch die auftretenden Reibkräfte die letztlich auf die Kugel wirkende Klemmkraft.
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Es sind Konstruktionsformen bekannt, wie beispielsweise in
EP 2 207 990 B1 beschrieben, bei denen eine bessere Klemmwirkung erzielt wird,indem die seitliche Feststellschraube direkt auf die Kugel wirkt und diese gegen das Gehäuse drückt. Beim einseitigen seitlichen Spannen kann jedoch durch den Drehimpuls der Feststellschraube die Kugel beim Festziehen minimal in ihrer Lage verändert werden, was die exakte Ausrichtung des technischen Gerätes erschwert. Die beschriebene Konstruktion verlangt zudem eine entsprechend massive Konstruktion des die Kugel umschließenden Gehäuses, was wiederum dem Wunsch nach leichtem Gewicht entgegen steht.
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Um ein weitere systembedingte Schwachstelle von Kugelköpfen zu vermindern, werden hochwertige Kugelköpfe heutzutage zum Teil so konstruiert, dass sie auch auf dem Kopf stehend verwendet werden können. Die Anschlussschraube zur Montage der Kamera befindet sich hierbei am ursprünglichen Gehäuseboden des hohlzylindrischen Körpers. Der mit der Kugel verbundene ursprüngliche Kameraauflageteller besitzt dagegen ein genormtes Innengewinde und wird direkt auf die Stativbasis geschraubt. Der Vorteil dieser kopfstehenden Anordnung liegt darin, dass nach Ausrichtung des Kugelkopfes, die Kamera über den nun oberhalb der Kugel liegenden separat fixierbaren Drehteller exakt horizontal verschwenkt werden kann. Diese Bauform eignet sich daher besonders für Panorama- und Mietziehaufnahmen, wo diese exakte horizontale Verschwenkung um die vertikale Achse des Stativs gewünscht ist.
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In
DE 20 2016 104 311 U1 wird eine Konstruktion vorgeschlagen, bei der ein lösbarer, schraubzwingenartig gestalteter, massiver Schwenkkörper auf einer wie oben beschriebenen, kopfstehenden Kugel frei beweglich montiert und über eine integrierten Feststellgriff in jeder Einstellposition fixierbar ist. Weil hier die Kamera direkt auf dem großvolumig konstruierten Schwenkkörper montiert wird, ist an dieser Stelle auch eine geringe Schwingungsneigung zu erwarten. Es verbleibt bei dieser und auch den vorher beschriebenen Konstruktionen aber der dünne Halsquerschnitt am Übergang von Kugelkörper zu Kamerateller bzw. Bodenplatte. Diese Verjüngung sitzt bei den letztgenannten kopfstehenden Konstruktionen lediglich an einer anderen Position.Da jedoch auch hier diese eigentlich solide Konstruktion über den zwangsläufig dünnen Halsquerschnitt mit der Stativbasis verbunden wird, bleibt die Schwingungsanfälligkeit des Gesamtsystems.
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Bei allen oben genannten Kugelgelenkneigeren besteht beim Ausrichten von schweren technischen Geräten die Gefahr, dass diese bei gelöster Feststellschraube schlagartig zur Seite kippen können. Hochwertige Kugelköpfe besitzen daher zusätzliche eine gewichtsabhängige Friktionseinstellungen, die durch eine voreingestellte Klemmkraft die Gefahr des plötzlichen Umschlagen vermindern.
Es bleibt bei allen Kugelköpfen und auch anderen Schwenkvorrichtungen der Nachteil, dass sie über ein genormtes Anschlussgewinde auf die Stativbasis geschraubt werden müssen. Diese notwendigerweise massiv ausgelegte Koppelungsstelle steht dem Wunsch einer wesentliche Gewichtsreduktion des Gesamtsystems entgegen. Die eigentlich begrüßenswerte Vereinheitlichung der Schnittstelle zwischen Stativbasis und Schwenkvorrichtung, die es ermöglicht, Systeme unterschiedliche Hersteller miteinander zu kombinieren, verhindert zudem Kamerapositionen, die eine deutlich geringere Schwingungsanfälligkeit besitzen.
Hierzu gehört vor allem die schwerpunktneutrale Aufhängung von schweren Teleobjektiven unter die Stativbasis, wie es mit der in
DE 10 2011 101 110 A1 beschriebenen Konstruktion möglich ist.
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Um die Standfestigkeit eines Stativs zu erhöhen wird in
DE 20 2006 014 796 U1 vorgeschlagen, statt der üblichen drei Stativbeine vier Beine zu nutzen. 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 nachträglich ein weiteres viertes Bein zusätzlich zur Vergrößerung der Standfläche auf den Boden geschwenkt wird. Um die hiermit verbundene umständliche Handhabung zu vereinfachen wird wiederum in
DE 10 2011 101 110 A1 vorgeschlagen, ein statisch bestimmtes Vierbeinsystem zu konzipieren, bei dem beide Beinpaare verdrehbar zueinander gelagert sind, so dass durch die mögliche Drehbewegung ein zusätzlicher Freiheitsgrad geschaffen wird und sich damit das System auch mit vier Beinen auf unebenen Böden selbst stabilisiert,
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Die vielfältigen Sonderaufgaben, für die Stative heute eingesetzt werden, hat dazu geführt, dass inzwischen ein sehr großes Angebot an unterschiedlichen Stativbasen und adaptierbaren Schwenkvorrichtungen entwickelt wurde, die sich für den jeweiligen Einsatzzweck entsprechend kombinieren lassen. Dem entgegen steht der Wunsch nach einem stabilen aber leichten universellen Stativsystem mit integrierter Schwenkvorrichtung, bei dem die oben beschriebenen die Handhabung und die Schwingungsstabilität einschränkenden Faktoren behoben sind und das gleichermaßen für die unterschiedlichsten Einsatzgebiete verwendet werden kann.
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Aufgabenstellung
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Vor diesem Hintergrund liegt die Aufgabe der Erfindung darin, einen neuen, leichten aber stabilen Kugelgelenkneiger besonders für die Ausrichtung einer Kamera zu entwickeln, der einerseits die gewohnten vielfältigen Verstellmöglichkeiten eines Kugelkopfes besitzt, gleichzeitig aber nicht dessen systembedingten Nachteil des geringen Halsquerschnitts und der damit einhergehenden Schwingungsanfälligkeit. Wünschenswert ist zudem, dass für besondere Anwendungsfälle der Kugelgelenkneiger auch so eingestellt werden kann, dass die Kamera schwerpunktneutral unter die Stativbasis verschwenkt wird.
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Desweiteren ist es wünschenswert, dass der Kugelgelenkneiger als modulares, aufwärtskompatibles System konzipiert wird, das entsprechend der Höhe der Anforderungen sukzessive ausgebaut werden kann. Es sollte daher Möglichkeiten für die Anbringung von unterschiedlich vielen und auch unterschiedlichen Ausführungsformen von Stativbeinen besitzen. So sollte es mit kurzen Beinen als Makrostativ in Bodenhöhe bis zum vollwertigen Stativ in Stehhöhe und gegebenenfalls auch höher ausgebaut werden können. Bei einfachen Stützanwendungen, bei denen ein Einbeinstativ nicht die geforderte Stabilität bietet, sollte die Nutzung der Kugelgelenkneigers mit lediglich zwei Stativbeinen möglich sein.
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Für sehr anspruchsvolle Anwendungsfälle (z. B. digitale Panoramafotografie), in denen die Kamera während der Aufnahmeserie außerhalb des Stativmittelpunkts geschwenkt wird, ist eine größere Abstützfläche am Boden wünschenswert, als dies mit den üblicherweise verwendeten drei Stativbeinen möglich ist. In diesen Fällen sollte das System auch mit vier Stativbeinen einsetzbar sein, wobei für eine exakte statische Bestimmtheit die Möglichkeit gegeben sein sollte, beide Beinpaare gegeneinander drehbar zu lagern, so dass sie auch auf unebenen Untergründen sicheren Stand bieten.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein weitgehend zylinderförmiger Grundkörper mittig eine kugelförmige Verdickung und an seinen beiden zylinderförmigen Enden eine Koppelungsmöglichkeit zur Adaption von Stativbeinen aufweist, so dass der Kugelkörper letztlich von zwei Seiten gehalten wird, und auf Höhe seiner kugelförmigen Verdickung mit einer die Kugeloberfläche teilweise umschließenden in mindestens zwei Bewegungsrichtungen und den Kugelmittelpunkt drehbaren Schwenkmechanismus kombiniert ist, der wiederum eine Koppelungsmöglichkeit zur Befestigung einer Kamera oder eines anderen technischen Gerätes beinhaltet. Dieser Schwenkmechanismus ist dabei so geformt, dass er in Drehrichtung genügend Freiraum bietet, so dass ein großen Verstellbereich existiert aber keine die Stabilität des Gesamtsystems beeinträchtigende Querschnittsverjüngung an diesem Schwenkmechanismus benötigt wird.
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Im einfachsten Fall werden beidseitig über die an beiden zylinderförmigen Enden vorhandenen Kopplungsmöglichkeiten Stativbeine so montiert, dass diese zum Boden gerichtet und dabei leicht nach außen verlaufend geneigt sind. Für Standardeinsätze werden insgesamt drei Stativbeine montiert, wobei hierbei ein zwischenmontierter Adapter mit doppelten Beinanschlüssen zum Einsatz kommt. Ein solcher Adapter mit zwei Beinanschlüssen kann auch beidseitig verwendet werden, so dass der Kugelgelenkneiger auch mit vier Stativbeinen genutzt werden kann.
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In einer vorteilhaften sehr leichten Ausführung ist der Kugelgelenkneiger von vorne herein so konstruiert, dass er an einem Ende des hohlzylindrischen Körpers nur eine und am anderen Ende zwei Richtung Boden gerichtete und vorzugsweise leicht nach außen geneigte Einschraubmöglichkeiten für Stativbeine besitzt, so dass der Kugelgelenkneiger grundsätzlich nur als Dreibeinstativ eingesetzt wird.
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In einer vorteilhaften Ausführung erfolgt die Verklemmung über zwei Schrauben, wobei eine Feststellschraube die Voreinstellung der Grundklemmkraft (Friktion) übernimmt und die zweite Feststellschraube zum Lösen und Fixieren des Schwenkmechanismus dient.
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Ausführungsbeispiel:
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
- 1: eine räumliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Kugelgelenkneigers
- 2: eine räumliche Darstellung eines mit drei Stativbeinen kombinierten Kugelgelenkneigers mit montierter Kamera.
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Das Ausführungsbeispiel in 1 zeigt einen länglichen, im wesentlichen zylinderförmigen Grundkörper (1), der weitgehend mittig eine kugelförmige Verdickung (2) und an beiden zylinderförmigen Enden gabelförmige Adaptionsmöglichkeiten für in ihrem Anstellwinkel in Relation zur Mittelachse des zylinderförmigen Grundkörpers (1) verstellbare Klappgelenke (3) und (4) aufweist.
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U-förmig um die kugelförmige Verdickung (2) ist ein um diesen Kugelkörper frei drehbares Schwenkmechanismus (5) angeordnet. Das Schwenkmechanismus (5) wiederum besteht aus zwei Grundplatten (6) und (7), die an Ihren in den Abbildungen nicht sichtbaren Kontaktstellen mit dem Kugelkörper entsprechende dem Kugelkörper gegenteilig konkav geformte Gleitfächen aufweisen und einer über vier Distanzstücke (8) mit den Grundplatten (6) und (7) verschraubten Basisplatte (9). Auf der Basisplatte (9) wird mittels einer darunter positionierten Griffschraube (10) und ein durch die Basisplatte (9) reichendes Gewinde (14) die Kamera befestigt. Die Distanzstücke (8) gewährleisten den notwendigen Abstand der Basisplatte (9) vom zylinderförmigen Grundkörper (1), so dass ein weitreichendes seitliches Verdrehen des Schwenkmechanismus (5) um den Kugelmittelpunkt möglich wird, bevor die Griffschraube (10) den zylinderförmigen Grundkörper (1) berührt. Zum Schutz des Kamerabodens ist die Basisplatte mit einer den Kameraboden schützenden weichen Auflage (11) versehen. Beide Grundplatten (6) und (7) werden unterhalb der kugelförmigen Verdickung durch Anziehen einer Feststellschraube (13) mit dem Kugelkörper verklemmt und somit die Kamera in der gewünschten Position fixiert.
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Die Griffschraube (10) zur Montage der Kamera bzw. des technischen Gerätes ist unterhalb der Basisplatte (9) positioniert. Die Basisplatte (9) besitzt mittig eine Durchgangsgewinde mit dem gleichen Innengewinde wie das zur Befestigung der Kamera notwendige, herausstehende Gewinde (14) der Griffschraube (10). Das herausstehende Gewinde (14) hat in dem durch die Basisplatte (9) führenden Bereich einen geringen Durchmesser als der Kerndurchmesser des Durchgangsinnengewindes. Hierdurch lässt sich die Griffschraube (10) in das Innengewinde der Basisplatte (9) eindrehen und nach dem vollständigen Eindrehen frei drehen und ist gleichzeitig gegen Herausfallen gesichert. Der Griffdurchmesser der Griffschraube (10) ist größer als die schmale Seite der weitgehend rechteckigen Basisplatte (9). Die Griffschraube (10) ragt so beidseitig über die Basisplatte (9) hinaus und kann mit Daumen und Zeigefinger einer Hand leicht festgezogen werden.
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Die beiden Klappgelenke (3) und (4) sind so konzipiert, dass Sie in die hohlzylindrischen Enden des zylinderförmigen Grundkörpers (1) hinein reichen und sich an dieser Stelle so verjüngen, dass sie einen definierten Schwenkbereich der Klappgelenke (3) und (4) zulassen und in der jeweiligen Endposition innen am zylinderförmigen Grundkörper (1) anschlagen. Die beiden Klappgelenke (3) und (4) besitzen an ihrer tellerförmigen gestalteten Unterseite (15) und (16) ein in der Abbildung nicht sichtbares Einschraubgewinde zur Montage von Stativbeinen (17) und (18) oder alternativ eines weiteren Gelenkmoduls (20). Durch den Klappmechanismus lassen sich die montierten Stativbeine (17) und (18) für eine gute Abstützung während der Nutzung des Stativs so weit nach außen klappen, bis die Klappgelenke (3) und (4) im Inneren des zylinderförmigen Grundkörpers (1) anschlagen. Zum Transportieren des Stativs können die montierten Stativbeine wie üblich bei einen Stativ zusammengeklappt werden. Für einen platzsparenden Transport sind die inneren Anschläge sinnvollerweise so ausgelegt, dass die Stativbeine (17) und (18) soweit zusammengeklappt werden können, dass sich im eingeschoben Zustand gerade berühren.
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Das optional montierbare Gelenkmodul (20) kann mittels einer Flügelschraube (21) und einer nicht abgebildeten zusätzlichen Verdrehsicherung lotrecht zur Mittelachse des zylinderförmigen Grundkörpers (1) montiert werden. Über zwei weitere Klappgelenke (22) und (23) lassen sich wiederum Stativbeine (18) und (19) am Gelenkmodul (20) montieren, wie es in 2 dargestellt ist.
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2 zeigt den oben beschriebenen Kugelgelenkneiger im aufgebauten Zustand mit drei ausziehbaren Stativbeinen (17),(18) und (19) und montierter Kamera (24). Mit dazwischen montiertem Gelenkmodul (20) wird somit aus dem ursprünglichen Zweibein- ein Dreibeinstativ. Mit einem weiteren nicht dargestellten Gelenkmodul (20) lässt sich bei Bedarf auch ein Stativ mit vier Stativbeinen und damit einer noch größeren Abstützfläche realisieren. Die Kamera (24) wird mittels Griffschraube (10) auf der Basisplatte (9) fest verschraubt. Das Schwenkmechanismus (5) lässt sich nun nach Lösen der Feststellschraube (13) sowohl seitlich als auch komplett um die Mittelachse des zylinderförmigen Grundkörper (1) und in begrenztem Maße zusätzlich noch um die vertikale Achse drehen. Diese möglichen Verstellwege sind durch die drei Doppelpfeile (A, B und C) angedeutet. Das Verdrehen um die vertikale Achse ist durch die zylinderförmigen Grundkörper (1) zwangsläufig begrenzt. Nach Lösen der Griffschraube (10) kann aber wiederum die Kamera direkt um die eigene Achse gedreht werden und in jeder Position wieder mit der Griffschraube (10) fixiert werden, so dass diese möglicherweise fehlende Drehmöglichkeit hierdurch ausgeglichen wird und die Kamera letztlich nahezu beliebig positioniert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2207990 B1 [0001, 0009]
- DE 202016104311 U1 [0001, 0011]
- DE 102011101110 A1 [0001, 0012, 0013]
- DE 202006014796 U1 [0001, 0013]
