DE19532778A1 - Gelenkige Halterung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine gelenkige Halterung für eine um drei unabhängige Achsen einstellbare Orientierung eines an der Halterung zu befestigenden Gegenstandes, insbesondere eines freitragend aufgehängten Gegenstandes. Mit "freitragend aufgehängt" soll hiermit eine Situation umschrieben werden, bei welcher der Gegenstand ein resultierendes Drehmoment auf die Halterung ausübt, d. h. es verlaufen nicht alle Drehachsen durch den Schwerpunkt des Gegenstandes oder aber, falls eine oder alle Drehachsen durch den Schwerpunkt des Gegen­ standes verlaufen, so ist ein entsprechendes Lager nur auf einer Seite des Schwerpunktes und nicht auf beiden Seiten vorgesehen. Eine solche Aufhängung wird für die unterschiedlichsten Gegenstände benötigt. Zum Beispiel für Beleuchtungseinrichtungen, Bedienelemente und Anzeigegeräte, Heizschirme, Schutzvorrichtungen, Werkzeuge, medizinische Geräte, Spiegel, etc. Derartige Halterungen sind im Prinzip bekannt, wobei allerdings die nicht freitragenden Halterungen, d. h. Halterungen, bei welchen die Achsen durch den Schwerpunkt des Gegen­ standes verlaufen und entsprechende Lager jeweils beiderseits des Schwerpunktes vorgesehen sind, den Nachteil haben, daß die Halterung relativ unförmig wird und der Gegenstand nicht aus allen Richtungen beliebig frei zugänglich ist, weil die Halterungselemente für die Lager je nach Ausrichtung des Gegenstandes vor diesem angeordnet sind.

Eine Halterung, von der die vorliegende Erfindung ausgeht, weist zumindest einen Hauptträger auf, welcher eine im wesentlichen vertikale Achse definiert, um welche ein erster Tragarm in einer im wesentlichen horizontalen Ebene schwenkbar ist. Dabei muß sich allerdings der Tragarm nicht notwendigerweise senkrecht zu der vertikalen Achse erstrecken. Der Hauptträger kann seinerseits sehr unterschiedliche Ausgestaltungen aufweisen, er kann zum Beispiel ein Stativ, eine Säule, ein Schwenkarm, das Ende eines Parallelogramm- oder Scherenträgers oder einfach zum Beispiel ein an einer Wand befestigbarer Winkel oder Träger sein, welcher ein Lager, eine Buchse oder eine Welle mit senkrechter Achse aufweist. An dem horizontal schwenkbar bzw. in einer horizontalen Ebene drehbaren Tragarm ist wiederum eine weitere Achse definiert, die im wesentlichen horizontal verläuft und im folgenden als Neigungsachse bezeichnet wird. Um diese Neigungsachse drehbar ist an dem ersten Tragarm wiederum ein zweiter Tragarm befestigt und schließlich ist an diesem zweiten Tragarm ein Elementträger befestigt, der für eine feste Verbindung mit dem gelenkig zu halternden Gegenstand ausgelegt ist und der vorzugsweise seinerseits um eine Achse drehbar ist, die zur Neigungsachse nicht parallel und vorzugsweise senkrecht zu dieser verläuft.

Die vorstehend gegebene Definition wird zum Beispiel durch die relativ weit verbreiteten und mit einem zweifach abgewinkelten Tragarm versehenen Schreibtischlampen erfüllt, die zum Beispiel an einer Tischplatte festgeklemmt werden können.

Bei diesen bekannten Halterungen wird eine fest eingestellte Position bzw. Ausrichtung des Gegenstandes (konkret eines Lampenschirmes) zumeist durch eine ausreichende Haftreibung in den Wellen bzw. Gelenken der Trägerkonstruktion erreicht, wobei die einzelnen Gelenkarme durch Federn in bestimmte relative Positionen vorgespannt sind. Derartige Halterungen sind jedoch nur für sehr leichte Gegenstände geeignet. Wenn die zu haltenden Gegenstände erheblich schwerer sind und zum Beispiel mehrere Kilogramm und bis zum etwa 30 Kilogramm oder auch noch mehr wiegen, kann man derart einfach aufgebaute Tragekonstruktionen, deren Fixierung allein auf Haftreibung beruht, nicht mehr verwenden.

Darüber hinaus gibt es auch andere Tragekonstruktionen für schwerere Gegenstände, die jedoch zumeist jedoch relativ kompliziert aufgebaut sind und die eine leichte Einstellbarkeit von Gegenständen mit mehr als zum Beispiel 2 kg Gewicht nur dann erlauben, wenn diese Gegenstände im Schwerpunkt oder in der Nähe ihres Schwerpunktes gelagert werden. Dies erfordert oftmals aufwendige kardanische Aufhängungen mit großem Platzbedarf und unter Umständen einer Beeinträchtigung der Zugänglichkeit zu dem Gegenstand.

Bei einer freitragenden Aufhängung eines Gegenstandes außerhalb seines Schwerpunktes ist bei den auf dem Markt erhältlichen Tragarmen mit Gelenk, die eine vergleichsweise einfache Konstruktion aufweisen, im allgemeinen keine leichte und freie Einstellungsmöglichkeit der Orientierung des Gegenstandes gegeben. Entweder sind die Einstellungsmöglichkeiten stark eingeschränkt, d. h. es fehlt zum Beispiel die Kipp- oder Drehmöglichkeit um eine Achse, oder die Einstellung muß mit Kraftaufwand (manuell oder über Hilfsmittel) erfolgen und die erreichte Stellung muß dann zum Beispiel mit einer Klemm- oder Rastvorrichtung fixiert werden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gelenkige Halterung mit den oben beschriebenen Merkmalen zu schaffen, die einen relativ einfachen Aufbau hat, kostengünstig herzustellen ist und die auch für freitragend aufgehängte Gegenstände eine leichte und weitestgehend freie Einstellbarkeit ermöglicht und auch für ein Gewicht der betreffenden Gegenstände im Bereich zwischen 2 und 30 kg oder darüber hinaus geeignet ist. Dabei wird auch angestrebt, daß nach Möglichkeit ein zusätzliches Sichern des Gegenstandes in einer eingestellten Position vermieden werden kann, was jedoch nicht aus­ schließt, daß auch Einrichtungen vorgesehen werden, die eine gewünschte Einstellposition fixieren.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der zweite Tragarm als Hebel ausgebildet ist, an welchem einerseits die Last des Gegenstandes in Schwerkraftrichtung angreift und an welchem mit entgegengesetztem Drehmoment bezüglich der Neigungsachse eine Feder angreift, wobei die Feder zwischen dem ersten und dem zweiten Tragarm an ihren Ansatzpunkten an diesen Tragarmen derart angeordnet sind, daß der Sinus des Winkels β zwischen der Wirkrichtung der Feder und dem zugehörigen Hebelarm, nämlich dem Abschnitt zwischen der Neigungsachse und dem Angriffspunkt der Feder an dem zweiten Tragarm im wesentlichen gleich dem Sinus des Winkels zwischen der vertikalen Schwerkraft und dem zweiten Hebelabschnitt ist, der sich zwischen der Neigungsachse und dem Schwerpunkt des Gegenstandes erstreckt. Da die Gegenstände, welche an entsprechenden gelenkigen Halterungen befestigt werden sollen, im allgemeinen bekannt ist und damit auch ihre Lage an dem Elementträger, der für die Aufnahme entsprechender Gegenstände ausgestaltet ist, ist auch die Lage des Schwerpunktes eines solchen Gegenstandes bekannt, so daß sich bei einer entsprechend vorzubereitenden gelenkigen Halterung die vorstehende Bedingung ohne weiteres erfüllen läßt. Dabei ist zu beachten, daß die genannten Winkel, genauer gesagt ihren Sinus, nicht übereinstimmen müssen, sie sollten jedoch näherungsweise gleich sein und sie sollten sich vor allem bei einer Änderung der Neigung des Gegenstandes jeweils in gleicher Weise verändert. Konkret bedeutet dies, daß auf den als Hebel ausgebildeten zweiten Tragarm zwei Kräfte, nämlich vom Gewicht des Gegenstandes und von der Feder ausgeübt werden, welche jeweils ein entgegengesetztes Drehmoment erzeugen, wobei die Änderung der effektiven Hebellänge, die bei einer Neigung des zweiten Tragarmes wegen der immer vertikal nach unten gerichteten Schwerkraft zwangsweise auftritt, ein im wesentlichen gleiche relative Änderung der effektiven Hebellänge des Hebelarmes mit sich bringt, an welchem die Feder angreift. Dabei läßt sich zwar in der Praxis die Gleichheit der betreffenden Winkel und der Winkeländerungen nur mit erheblichem Aufwand exakt verwirklichen, jedoch genügt es für die meisten praktischen Fälle schon wenn die vorgenannte Bedingung in etwa erfüllt ist und die Abweichungen zwischen den genannten Winkeln und etwaigen Winkeländerungen unter 20% bleiben.

Zu diesem Zweck ist es günstig, wenn die Länge der Feder bzw. der Abstand zwischen den beiden am ersten Tragarm und am zweiten Tragarm vorgesehenen Angriffspunkten der Feder mindestens das Zweifache, vorzugsweise mindestens das Dreifache der Lange des zugehörigen Hebelarmes beträgt,d. h. desjenigen Hebelarmes, der sich zwischen der Neigungsachse und dem Angriffspunkt der Feder am zweiten Tragarm erstreckt. Dabei ist es sinnvoll, wenn man die ausreichende Länge der Feder dadurch gewährleistet, daß der erste Tragarm genügend lang ist, so daß der Angriffspunkt der Feder am ersten Tragarm einen möglichst großen Abstand zur Neigungsachse und auch zum Angriffspunkt der Feder am zweiten Tragarm hat. Wenn der Hebelarm, über welchen die Feder am zweiten Tragarm mit der Neigungsachse als Drehachse angreift, entsprechend kurz gehalten wird, so ändert sich die Lange der Feder beim Kippen des zweiten Tragarmes um die Neigungsachse nur wenig und auch die Wirkrichtung der Feder selbst wird dann bei einem solchen Verkippen nur wenig geändert.

Der Elementträger, welcher den Gegenstand trägt, weist vorzugsweise eine, im allgemeinen an seinem freien Ende angeordnete Montageplatte auf, die speziell für die Befestigung des betreffenden Gegenstandes ausgelegt ist. Dabei sollte für nicht allzu schwere Gegenstände bis zu einem Gewicht von etwa 5-10 kg die Länge desjenigen Abschnittes des zweiten Hebelarmes, der sich von der Neigungsachse in Richtung des Schwerpunktes des Gegenstandes bis zur Vorderfläche der Montageplatte erstreckt, ebenfalls mindestens das Zweifache, vorzugsweise mindestens das Dreifache des zu der Feder gehörigen Hebelarmes betragen. Dabei wird im übrigen das Gewicht des Elementträgers selbst vernachlässigt oder aber es wird bei der Abschätzung der Lage des Schwerpunkte des Gegenstandes mit einbezogen. Wenn bekannt - oder sichergestellt ist, daß der Schwerpunkt des Gegenstandes nicht allzu weit von der Vorderfläche einer Montageplatte oder eines sonstigen Montageteiles am freien Ende des Elementträgers angeordnet sein wird, so genügt es im allgemeinen, statt des Schwerpunktes das Zentrum der Vorderseite der Montageplatte zu betrachten und den Abschnitt von dort zu der Neigungsachse als den relevanten Hebelarm anzusehen.

Das Vorsehen einer Feder in der beschriebenen Anordnung weist gegenüber bekannten Konstruktionen den Vorteil auf, daß es sich um eine sehr einfache Ausgestaltung handelt, die dennoch auch für größere Gewichte bis hin zu 30 kg oder mehr noch gut geeignet ist. Dabei kann auf schwere und umständlich zu handhabende Gegengewichte verzichtet werden. Die gelenkige Halterung ist deshalb relativ leicht und auch einfach und preiswert herzustellen.

Bei sehr großen Gewichten und dann, wenn es auf exakt austarierte Gegenkräfte bei beliebigem Neigungswinkel besonders ankommt, kann ein Angriffspunkt oder können beide Angriffspunkte der Feder bzw. die entsprechenden Lager der Angriffspunkte am ersten bzw. am zweiten Tragarm mit einer Zwangsführung versehen werden, die sicherstellt, daß die Wirkrichtung der Feder, genauer gesagt ihr Winkel bezüglich der (vertikalen) Drehachse 21, mit einer solchen Zwangsführung unverändert gehalten werden kann, was bedeutet, daß der Winkel β zwischen Wirkrichtung der Feder und ihrem zugehörigen Hebelarm bei allen einstellbaren Neigungswinkeln den gleichen Wert hat wie der Winkel α zwischen der Schwerkraft und dem Hebelarm, über welchen das Gewicht des aufgehängten Gegenstandes an der Neigungsachse angreift, oder, falls eine Differenz zwischen diesen Winkeln vorhanden ist, daß diese Differenz bei allen Neigungs­ winkeln des zweiten Tragarmes immer konstant bleibt. Sinnvollerweise stellt man die Wirkrichtung der Feder so ein, daß der Winkel zwischen der Wirkrichtung der Feder und dem ihr zugeordneten Hebelarm bezüglich der Neigungsachse derselbe ist wie der Winkel zwischen der Schwerkraft (der vertikalen) und der Verbindungslinie Neigungsachse - Schwerpunkt des aufgehängten Gegenstandes.

Anstelle einer Zwangsführung durch Schienen oder dergleichen könnte eine als Angriffspunkt am zweiten Hebelarm dienende Welle oder dergleichen auch an einem Seilzug aufgehängt sein, der über eine um die Neigungsachse drehbewegliche Rolle oder auch über eine am zweiten Tragarm angebrachte Kurvenscheibe an diesem befestigt ist. Je nach Neigung des zweiten Tragarmes wickelt sich ein solcher Seilzug mehr oder weniger auf der Rolle bzw. entsprechenden Kurvenscheibe auf oder ab und zieht die Welle, die gegebenenfalls in Führungsschienen gelagert sein kann, in Richtung auf einen der Angriffspunkte der Feder oder gibt in dieser Richtung nach, so daß dabei die Wirkrichtung der Feder entweder unverändert bleibt oder aber sich - bei Verwendung einer Kurvenscheibe - geringfügig in einer Weise verändert, welche die über ihren Verschiebungsweg möglicherweise nicht konstante Kraft der Feder kompensiert.

Falls der aufzuhängende Gegenstand sein Gewicht ändert oder entsprechende Gegenstände mit unterschiedlichen Gewichten aufgehängt werden sollen, so können auch die entsprechenden Hebelarme bei Bedarf verlängert oder verkürzt werden. Gemäß einer Variante der vorliegenden Erfindung geschieht dies dadurch, daß die Welle der Neigungsachse am zweiten Tragarm in dessen Längsrichtung verschiebbar und vorzugsweise in beliebiger Position arretierbar angebracht ist. Hierzu könnte beispielsweise die Welle für die Neigungsbewegung an zwei Bolzen oder Schienen befestigt sein, die in Längsbohrungen des zweiten Tragarmes verschiebbar gelagert sind und in diesen Bohrungen in beliebigen Positionen festgeklemmt werden können.

Vorzugsweise weist der Elementträger eine in einem im wesentlichen hohlzylindrischen Teil des zweiten Tragarmes aufnehmbare Welle auf, die um ihre Längsachse drehbar ist. Dabei sollte diese Drehachse vorzugsweise senkrecht zur Neigungsachse verlaufen. Der Gegenstand sollte dabei an der Montageplatte bzw. generell an dem Elementträger so montiert werden und gegebenenfalls in seiner Montageposition einstellbar sein, daß sein Schwerpunkt in etwa auf die Drehachse des Elementträgers fällt. Dabei können auch noch Teile der Halterung, die bezüglich der Neigungsachse nicht austariert sind, in die Berechnung des Schwerpunktes mit einbezogen werden. Einfacher ist es jedoch, die Halterung selbst gewichtsmäßig auszutarieren.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat die Welle des Elementträgers eine umlaufende Nut mit teilkreisförmigem, vorzugsweise halbkreisförmigem, Querschnitt, wobei das hohlzylindrische Teil des zweiten Tragarmes eine exzentrische Querbohrung aufweist, welche die Welle für die Neigungsbewegung aufnimmt und sich dabei tangential in der Nut der Welle erstreckt. Dies beeinträchtigt die Drehbewegung der Welle in keiner Weise, sichert jedoch gleichzeitig die Welle in axialer Richtung.

Weiterhin ist eine Ausgestaltung der Erfindung bevorzugt, bei welcher das im wesentlichen hohlzylindrische Teil des zweiten Tragarmes in Längsrichtung geschlitzt ist, wobei an den Schlitz beidseitig radial nach außen abstehende Klemmflansche vorgesehen, die miteinander fluchtende Bohrungen oder dergleichen aufweisen und auf diese Weise zusammengeklemmt werden, so daß dabei auch die Welle des Elementträgers in dem hohlzylindrischen Teil eingeklemmt und gegen weiteres Verdrehen gesichert ist. Dieser Effekt kann in zweckmäßiger Weise mit dem Feststellen der Neigungsachse kombiniert werden, indem als Welle für die Neigungsachse ein Bolzen benutzt wird, dessen Kopf eine Verdrehsicherung aufweist bzw. sich in einer die Verdrehung sichernden Aufnahme befindet. Das andere Ende des Bolzens ist mit einem Gewinde versehen, auf welches eine Mutter, vorzugsweise eine Mutter mit Handgriff oder -hebel aufgeschraubt ist und die auf diese Weise leicht von Hand festgespannt werden kann, so daß die gelenkige Halterung gleichzeitig gegenüber einer Drehung um die Neigungsachse und um die Drehachse blockiert wird. In der Position ist nur noch eine Bewegung um die Schwenkachse 21 möglich.

Vorzugsweise ist die Feder eine vorgespannte Feder und kann entweder eine metallische Schraubenfeder, oder zum Beispiel auch eine Gasdruckfeder sein. Die Vorspannung bewirkt, daß sich die Federkraft relativ nur geringfügig ändert, wenn der zweite Tragarm um die Neigungsachse herum geneigt wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und

Fig. 2 eine Schnittansicht entsprechend den Ziffern II-II in Fig. 1.

Man erkennt in Fig. 1 oben links einen ersten Hauptträger 3, der zum Beispiel ein an einer Wand befestigter Stahlträger sein kann, andererseits aber auch das Ende eines Scherenarmes oder Parallelogrammarmes darstellen kann.

Der Hauptträger 3 weist an seinem freien Ende eine vertikale Querbohrung mit einer eingesetzten Buchse 31 auf, die wiederum eine in der Buchse 31 drehbare Welle aufnimmt. Die im wesentlichen vertikal verlaufende Drehachse dieser Drehverbindung ist mit 21 bezeichnet. Von der Welle 2 aus erstreckt sich mit einer leichten Neigung zur Vertikalen der erste Tragarm 1. Der Tragarm 1 ist damit um die Achse 21 in einer senkrecht zur Papierebene und senkrecht zu der Achse 21 liegenden Ebene verschwenkbar bzw. drehbar.

An dem ersten Tragarm 1, genauer gesagt in der Nähe des unteren freien Endes des ersten Tragarmes 1 ist eine Welle 6 vorgesehen, welche eine Neigungsachse 26 definiert, wobei die Bezugslinie für die Welle 6 und die Achse 26 auf denselben Punkt hinweisen, weshalb die Bezugszahl 26 in Klammern gesetzt worden ist. Die Welle 6 erstreckt sich zum einen durch zwei Querbohrungen der seitlichen, plattenförmigen Teile des Tragarmes 1, den man in Fig. 2 deutlich erkennt.

Wie man vor allem aus Fig. 2 und in Verbindung mit Fig. 1 erkennt, besteht der Tragarm 1 im wesentlichen aus zwei plattenförmigen Seitenteilen 4, 5, die im oberen Bereich durch einen Querträger 25 und am unteren Ende durch einen Querstift 15 miteinander verbunden sind, wobei jedoch die Seitenteile 4, 5 bei Bedarf gegenüber dem Querstift genügend Spiel haben oder hinreichend elastisch verformbar sind, um ein Klemmen des Klemmblockes 8 mit Hilfe des Bolzens 6 und der Klemmutter 16 zu erlauben. Eine weiter Querverbindung wird durch den Querstift 12 im oberen Bereich der Seitenteile 4, 5 geschaffen, welcher gleichzeitig als Widerlager und Angriffspunkt 12 für das obere Ende einer Gasdruckfeder 11 dient. Wie man aus Fig. 1 weiterhin sieht, ist der erste Tragarm 1 gegenüber der vertikalen Achse 21 nur leicht um einen Winkel zwischen 20° und 30° abgewinkelt. Der Tragarm 1 könnte sich jedoch auch exakt vertikal oder horizontal erstrecken. Bei der dargestellten Variante hat die Ausgestaltung mit dem leicht abgewinkelten und sich im wesentlichen abwärts erstreckenden Tragarm jedoch den Vorteil, daß der Tragarm 1 einerseits einen gewissen Hebel für die Drehung um die Achse 21 bildet, was insbesondere von Bedeutung ist, wenn die Buchse 31 und die Welle 2 als Gleitlager ausgebildet sind, zum anderen kann jedoch der Tragarm 1 mit dem zweiten Tragarm 7 und dem Gegenstand 9 vollständig um 360° unter dem Hauptträger 3 hindurchgeschwenkt werden, was nicht möglich wäre, wenn sich der erste Tragarm 1 in im wesentlichen horizontaler Richtung erstrecken würde.

Aus Fig. 2 erkennt man weiterhin, daß der zweite Tragarm 7 als eine Art Klemmhülse oder Gelenkblock ausgebildet ist, der eine in Längsrichtung durchgehende zylindrische Bohrung aufweist, sowie einen Schlitz, der sich in Längsrichtung durch die in Fig. 2 untere Wand der Bohrung erstreckt. Diese Klemmhülse oder dieser Gelenkblock 7 hat außerdem eine Querboh­ rung, durch welche sich die hier nur gestrichelt angedeutete Welle 6 erstreckt, welche einen in dem Seitenteil 4 verdrehsicher aufgenommenen Kopf und am anderen Ende einen Gewinde­ abschnitt aufweist, auf den eine mit einem Handgriff versehene Klemmutter 16 aufgeschraubt ist. Wie man in Fig. 2 erkennt, erstreckt sich die Welle 6 teilweise auch quer durch den Rand der zylindrischen Bohrung bzw. Aufnahmeöffnung für einen zylindrischen Zapfen oder eine Welle des Elementträgers 8, der wiederum in Fig. 1 besser zu erkennen ist. Der Elementträger 8 besteht im wesentlichen nur aus diesem Zapfen bzw. dieser Welle und einer vorderen Montageplatte 22. Außerdem ist in dieser Welle des Elementträgers 8 eine umlaufende, teilkreisförmige Nut 23 vorgesehen, die so bemessen ist, daß sie die Welle 6 mit möglichst geringem Spiel aufnimmt. Diese ermöglicht eine Drehung des Elementträgers 8 und des daran befestigten Gegenstandes 9 um die zentrale Drehachse 28 des Elementträgers 8. Falls gewünscht, kann der Drehwinkel durch einen oder mehrere Anschläge, wie zum Beispiel einen Querstift oder einen Schweißpunkt 14 begrenzt werden, der bei einer entsprechenden Drehung an der Welle 6 anschlägt.

Auch die Neigungsbewegung des als Klemmhülse ausgebildeten zweiten Tragarmes 7 wird zum Beispiel durch den Querstift 15 in beiden Drehrichtungen um die Neigungsachse 26 begrenzt.

Am vorderen, in Fig. 1 rechts erkennbaren Ende des Elementträgers 8 ist eine Montageplatte 22 vorgesehen, welche Befestigungselemente für die Befestigung des Gegenstandes 9 an der Montageplatte 22 aufweist. Der Gegenstand 9 und die Befestigungseinrichtungen an der Montageplatte 22 sind vorzugsweise so ausgestaltet und angeordnet, daß der Schwerpunkt 10 des Gegenstandes 9 in etwa auf der Drehachse 28 der Welle des Elementträgers 8 liegt. Sollen unterschiedliche Gegenstände mit verschiedenen Schwerpunktlagen an der Montageplatte 22 befestigbar sein, so sind die Befestigungsvorrichtungen vorzugsweise so ausgestaltet, daß ein Verschieben und Justieren des Gegenstandes 9 auf der Montageplatte 22 möglich ist, um den Schwerpunkt 10 möglichst nahe an die Drehachse 28 heranzubringen. Und zwar ist es nicht zwingend erforderlich, daß der Schwerpunkt 10 auf der Drehachse 28 liegt, jedoch hat dies den Vorteil, daß der Gegenstand 9 auch ohne Klemmung der Welle bzw. des Zapfens des Elementträgers 8 in dem als Klemmhülse ausgebildeten zweiten Tragarm 7 eine beliebig eingestellte Drehposition bezüglich der Achse 28 beibehält. Falls der Schwerpunkt 10 außerhalb der Achse 28 liegt und dennoch unterschiedliche Drehpositionen des Gegenstandes 9 bezüglich der Achse 28 fest eingestellt werden sollen, muß mit Hilfe des Tragarmes bzw. der Klemmhülse 7 ein entsprechendes Festklemmen der Welle des Elementträgers 8 erfolgen.

Dabei ist es im übrigen nicht notwendig, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, auch die Seitenteile 4, 4 des ersten Tragarmes in den Klemmvorgang mit einzubeziehen, da der Kopf der Welle 6 und auch die Mutter 16 mit dem Handgriff in entsprechend großen Bohrungen der Seitenteile 4, 5 aufgenommen werden könnten, ohne diese an die Seitenwände des als Klemmhülse ausgebilde­ ten zweiten Tragarmes anzupressen.

Mit der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung kann der Gegenstand 9 in fast alle Richtungen gedreht bzw. ausgerichtet werden. Allein mit Hilfe der Drehung um die beiden Achsen 21 und 26 kann die zentrale Achse 28 des Elementträgers, welche die Ausrichtung der Vorderfläche des Gegenstandes 9 repräsentiert, auf nahezu jeden Punkt einer gedachten, um die Vorrichtung herum angeordneten Kugelhöhle gerichtet werden mit Ausnahme einer oberen Kugelkappe, die wegen des Anschlages des zweiten Tragarmes 7 an den Querstift 15 nicht erreicht werden kann. Auch dieser Anschlag läßt sich selbstverständlich vermeiden oder weiter unten anordnen, indem zum Beispiel die Seitenteile 4, 5 einfach verlängert werden, so daß die von der Drehachse 28 nicht erreichbare Kugelkappe verkleinert oder auch gänzlich zum Verschwinden gebracht werden kann. Zusätzlich kann der Gegenstand 9 auch noch um die Drehachse 28 selbst gedreht werden, so daß er bezüglich eines gegenüberliegenden Teiles jede gewünschte Ausrichtung und Orientierung annehmen kann. Dies ist zum Beispiel von Interesse, wenn der Gegenstand 9 ein Heizstrahler ist, dessen rechte, in Fig. 1 nur im Schnitt erkennbare Vorderfläche mit entsprechenden Heizstrahlelementen bestückt ist, die in einer gewünschten Weise auf eine gegenüberliegende und in einer bestimmten Orientierung angeordnete Fläche Wärmestrahlung abgeben sollen. Andere Anwendungsbereiche sind bereits in der Beschreibungs­ einleitung erwähnt worden. Dabei schließt die Verbindungslinie 12, 13 der Angriffspunkte der Gasdruckfeder 11 mit dem gestrichelt eingezeichneten Hebelarm 17 (zwischen der Neigungsachse 26 und dem Angriffspunkt 13) einen Winkel β ein, der in etwa gleich einem Winkel α ist, welchen die Gewichtskraft G mit dem strichpunktiert eingezeichneten Hebelarm 18 einschließt, welcher die Drehachse 26 mit dem Schwerpunkt 10 des Gegenstandes 9 verbindet. Bei genauerer Betrachtung wären auch noch Teile des Elementträgers 8 und des zweiten Tragarmes 7, soweit sie bezüglich der Drehachse 26 nicht austariert sind, auch noch in die Lageberechnung des Schwerpunktes 10 einzubeziehen. Wenn jedoch der Gegenstand 9 deutlich schwerer ist als der zweite Tragarm 7 und der Elementträger 8, so können entsprechende Lagekorrekturen des Schwerpunktes vernachlässigt werden. Letztlich kommt es auch nicht auf die genaue Länge des Hebelarmes 18 an, sondern nur dadurch, daß das von dem Gewicht G über den Hebel 18 hervorgerufene Drehmoment durch ein von der Gasdruckfeder 11 über den Hebelarm 17 hervorgerufenes, entgegengesetztes Drehmoment im wesentlichen aufgehoben wird. Verbleibende Ungleichgewichte müssen dann durch die Reibung der Welle 6 an den angrenzenden Teilen ausgeglichen werden, damit der Gegenstand 9 eine einmal fest eingestellte Orientierung beibehält. Gegebenenfalls kann diese Orientierung auch dauerhaft und trotz etwaiger zusätzlicher Belastungen fixiert werden, indem die Klemmschraube 16 festgezogen wird. Durch Festziehen der Klemmschraube 16 werden in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Seitenteile 4, 5 des ersten Tragarmes an dem zweiten Tragarm 8 fixiert und gleichzeitig wird auch die Welle bzw. der Zapfen des Elementträgers 8 in dem zweiten Tragarm 7 fixiert. Es werden also gleichzeitig Drehbewegungen um die Achsen 26, 28 und auch eine eventuelle Axialverschiebung entlang der Achse 28 durch den Klemmeingriff verhindert.

Bei Bedarf kann auch eine zusätzliche Klemmvorrichtung oder Feststelleinrichtung für die Kombination der Welle 2 und der Lagerhülse 31 am Hauptträger 3 vorgesehen werden.

Bei einer Neigungsbewegung des zweiten Tragarmes 7 wird der Gegenstand 9 nach unten verschwenkt. Da sich die Richtung der Schwerkraft nicht verändert, wächst bei einer solchen Neigungsbewegung der Winkel α an und in gleicher Weise wächst auch der Winkel β zwischen der Wirkrichtung der Gasdruckfeder 11 und dem Hebelarm 17. Die von der Kraft der Gas­ druckfeder 11 und dem Gewicht G hervorgerufenen Drehmomente ergeben sich als Produkt der jeweiligen Kräfte multipliziert mit der Länge des jeweiligen Hebelarmes 17 bzw. 18 und dem Sinus des eingeschlossenen Winkels. Wie man sich leicht überlegen kann, nimmt wegen der endlichen Länge der Gasdruckfeder der Winkel β bei einer Neigungsbewegung des zweiten Tragarmes 7 nach unten etwas schneller zu als der Winkel α. Exakt gleiches Verhalten beider Winkel erhält man nur wenn der Abstand zwischen den Angriffspunkten 12 und 13 der Gasdruckfeder 11 gegen Unendlich geht. Näherungsweise erreicht man jedoch über einen hinreichend großen Neigungs­ winkel hinweg ein gutes Kräftegleichgewicht auch schon dann, wenn der Abstand zwischen den Angriffspunkte 12 und 13 mindestens das Doppelte, besser das Dreifache oder Vierfache der Länge des Hebelarmes 17 beträgt. Darüber hinaus ändert sich bei einer Neigungsbewegung auch der Abstand zwischen den Angriffspunkten 12 und 13, was bei größer werdendem Winkel β wegen der Charakteristik der Gasdruckfeder 11 dazu führt, daß auch die Kraft etwa zunimmt. Konkret bedeutet dies, daß einerseits zwar der Sinus des Winkels β mit (über 90° hinaus) größer werdendem Winkel schneller abnimmt als der entsprechende Sinus des Winkels α, gleichzeitig wird dieser Effekt jedoch teilweise durch die Charakteristik der Gasdruckfeder kompensiert, die bei einer Verkürzung eine zunehmende Gegenkraft entwickelt. Es ist daher kein Problem, die Gasdruckfeder 11 so auszuwählen bzw. anzuordnen und einzustellen, daß das verbleibende Ungleichgewicht in den Drehmomenten, die von der Gasdruckfeder über den Hebel 17 einerseits und von dem Gewicht G über den Hebel 18 andererseits erzeugt wird, allein durch die normalen, an der Welle 6 auftretenden Reibungskräfte kompensiert wird. Im übrigen versteht es sich, daß die Gasdruckfeder auch durch eine Schraubenfeder ersetzt werden könnte und daß statt einer Druckfeder auch eine in dieselbe Richtung wirkende und dementsprechend gegenüberliegend angebrachte Zugfeder verwendet werden könnte. Bei Verwendung einer entsprechenden Zugfeder würde zwar mit größer werdendem Winkel α der zwischen der Zugfeder und dem Hebel 17 eingeschlossene Winkel β zunehmend kleiner, der Sinus β hat dabei jedoch den gleichen Verlauf der Sinus α, da die Sinusfunktion symmetrisch bezüglich eines Winkels von 90° verläuft.

Außerdem wäre es auch möglich, eine Druck- bzw. eine Zugfeder in jeweils umgekehrter Anordnung an einem Abschnitt des Hebelarmes 18 angreifen zu lassen. Dabei müssen lediglich Angriffspunkte 12 der Feder an dem ersten Tragarm 1 angeboten werden, die eine Anordnung der Feder 11 in der Weise erlauben, daß die angesprochenen Winkeiverhältnisse, d. h. die Beziehung zwischen den Winkeln α und β derart, daß näherungsweise gilt Sinus α gleich Sinus β.

In der folgenden Beschreibung werden die Begriffe "Welle" und "Achse" derart verwendet, daß die Welle ein konkretes, drehbares, körperliches Teil bezeichnet, während mit Achse die idealisierte Zentrallinie bezeichnet wird, um welche sich eine Welle bzw. andere Gegenstände (in einer Ebene) drehen.

Claims (12)

1. Gelenkige Halterung für eine um drei unabhängige Achsen (21, 26, 28) einstellbare Orientierung eines, insbesondere freitragend aufzuhängenden, Gegenstandes (9) mit einem Hauptträger (3), welcher eine im wesentlichen vertikale Achse (21) definiert, um welche ein erster Tragarm (1) in einer im wesentlichen horizontalen Ebene dreh- bzw. schwenkbar ist, mit einer zweiten, sich im wesentlichen horizontal erstreckenden Neigungsachse (26), die an dem ersten Tragarm (1) festgelegt ist und um welche ein zweiter Tragarm (7) in einer im wesentlichen vertikalen Ebene bewegt werden kann, und mit einem Elementträger (8), an welchem der gelenkig zu halternde Gegenstand (9) befestigbar ist, wobei der Elementträger (8) um eine Drehachse (28) drehbar ist, die an dem zweiten Tragarm (7) festgelegt ist und die nicht parallel und vorzugsweise senkrecht zur Neigungsachse (26) verläuft, wobei der zweite Tragarm (7) als Hebel ausgebildet ist, an welchem einerseits die Last (G) des Gegenstandes (9) in Schwerkraftrichtung angreift und an welchem mit entgegengesetztem Drehmoment bezüglich der Neigungsachse (26) eine Feder (11) angreift, wobei weiterhin die Feder (11) zwischen dem ersten und zweiten Tragarm (1, 7) angeordnet ist und mit ihren Ansatzpunkten (12, 13) am ersten (1) und zweiten (7) Tragarm derart angeordnet ist, daß der Sinus des Winkels (β) zwischen der Wirkrichtung der Feder und dem sich aus dem Abstand zwischen der Neigungsachse (26) und dem Angriffspunkt (13) am zweiten Tragarm ergebenden Hebelarm (17) im wesentlichen gleich dem Sinus des Winkels (α) zwischen der vertikal gerichteten Schwerkraft (G) und dem zweiten Hebelarm (18) ist, der durch die Verbindungslinie zwischen der Neigungsachse (6) und dem Schwerpunkt (10) des Gegenstandes (9) definiert wird.

2. Gelenkige Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel (α, β) sich bei einer Änderung der Neigung des zweiten Tragarmes (7) im wesentlichen in gleicher Weise ändern.

3. Gelenkige Halterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Angriffspunkten (12, 13) der Feder (11) am ersten (1) bzw. zweiten (7) Tragarm mindestens das Zweifache, vorzugsweise mindestens das Dreifache des zugehörigen Hebelarmes (17) beträgt.

4. Gelenkige Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Elementträger (8) eine Montageplatte (22) für die Befestigung eines Gegenstandes (9) vorgesehen ist.

5. Gelenkige Halterung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt des Hebelarmes (18) von der Neigungsachse (26) bis zur Montagefläche der Montageplatte (22), gemessen in Richtung des Schwerpunktes (10) des Gegenstandes (9) mindestens das Zweifache, vorzugsweise mindestens das Dreifache des anderen Hebelarmes (17) beträgt.

6. Gelenkige Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elementträger (8) eine in einem in wesentlichen hohlzylindrischen Teil des zweiten Tragarmes (7) aufnehmbare Welle aufweist, die um ihre Längsachse (28) drehbar ist.

7. Gelenkige Halterung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle des Elementträgers (8) eine umlaufende Nut (23) mit teilkreisförmigem, vorzugsweise halbkreisförmigem Querschnitt, wobei das hohlzylindrische Teil des zweiten Tragarmes (7) eine exzentrische Querbohrung hat, welche die Welle (6) aufnimmt, welche die Neigungsachse (26) definiert.

8. Gelenkige Halterung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß entweder das hohlzylindrische Teil des zweiten Tragarmes (7) mehrere exzentrische Querbohrungen und/oder das die Welle des Elementträgers (8) mehrere parallel umlaufende Nuten (23) mit teilkreisförmigem Querschnitt aufweist, um die Länge der Hebelarme (17,18) unterschiedlich einstellen zu können.

9. Gelenkige Halterung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das hohlzylindrische Teil in Längsrichtung geschlitzt ist und sich nach außen erstreckende, an den Schlitz anschließende Klemmflansche aufweist.

10. Gelenkige Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (6) für die Neigungsbewegung aus Bolzen mit einem verdrehsicher aufnehmbaren Kopf und einem Gewinde besteht, auf welches eine mit einem Handgriff versehene Klemmutter aufschraubbar ist.

11. Gelenkige Halterung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageplat­ te (22) Befestigungseinrichtungen aufweist, welche eine Verschiebung des Gegen­ standes (9) senkrecht zur Drehachse (28) erlauben.

12. Gelenkige Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Angriffspunkte (12, 13) der Feder eine Zwangsführung aufweist, die bei einer der Neigungsbewegung des zweiten Tragarmes den aber die Angriffspunkte radial zur Neigungsachse derart verschiebt, daß die Wirkrichtung der Feder relativ zu einer Vertikalen unverändert bleibt oder sich in einer genau definierten Weise, z. B. zum Ausgleich von Änderungen der Federkraft, verändert.