DE19719874A1 - Verfolgegelenkvorrichtung und Verfahren zu Steuerung des Schleppmomentes derselben - Google Patents
Verfolgegelenkvorrichtung und Verfahren zu Steuerung des Schleppmomentes derselbenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verfolgegelenkvorrich
tung mit einer ersten Gelenkeinrichtung zur Lagerung eines er
sten Gelenkteiles in wenigstens schwenkbewegbarer Weise relativ
zu einem Basisteil, einer zweiten Gelenkeinrichtung zur Lage
rung eines zweiten Gelenkteiles in wenigstens schwenkbewegbarer
Weise relativ zu dem ersten Gelenkteil, und einer Verzögerungs
einrichtung zum Verzögern einer Relativbewegung zwischen dem
ersten Gelenkteil und dem Basisteil um eine erste Achse
und/oder zum Verzögern einer Relativbewegung zwischen dem zwei
ten Gelenkteil und dem ersten Gelenkteil um eine zweite Achse.
Derartige, auch als Tracking-Gelenk oder Fixierkopf bezeichnete
Verfolgegelenkvorrichtungen finden Anwendung bei der Lagerung
von Richt-, Ziel- oder Nivelliergeräten sowie insbesondere bei
Aufzeichnungsgeräten wie beispielsweise Bildaufzeichnungsgerä
ten.
Bei bestimmten Anwendungsfällen derartiger Geräte ist es erfor
derlich, daß diese vergleichsweise rasch und präzise in be
stimmte sich ggf. laufend ändernde Positionen gebracht werden.
Die Bewegung derartiger Geräte in eine bestimmte Position und
das ggf. ständige Nachführen bzw. das Neu-Orientieren soll ins
besondere bei Bildaufzeichnungsgeräten harmonisch erfolgen. Ei
ne hohe Eigenmasse dieser Geräte wirkt sich allgemein positiv
auf eine harmonische Nachführbewegung aus. Die Eigenmasse die
ser Geräte hat sich jedoch in den letzten Jahren aufgrund der
zunehmenden Miniaturisierung von einzelnen Funktionsgruppen so
wie durch die zunehmende Verwendung von Kunststoffmaterialien
bei tragenden Strukturen insbesondere den Gehäuseteilen erheb
lich verringert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verfolgegelenk
vorrichtung zu schaffen, die sich gegenüber herkömmlichen Ver
folgegelenkvorrichtungen wie sie beispielsweise bei Bildauf
zeichnungsgeräten Anwendung finden durch ein verbessertes dyna
misches Führungsverhalten auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verfolgegelenk
vorrichtung mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen
gelöst.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich eine für die je
weils momentane Einsatzsituation günstigste Gelenkreaktions
kraft erschütterungsfrei einzustellen und eine Schleppcharakte
ristik zu erhalten die eine weitgehend überschwingungsfreie Po
sitionierung und Nachführung auch bei vergleichsweise geringer
Eigenmasse des zu positionierenden Gerätes ermöglicht. Insbe
sondere bei der Lagerung eines Bildaufzeichnungsgerätes wie
beispielsweise einer Video-Kamera wird es auf besonders vor
teilhafte Weise möglich der sich durch Auswahl und Einstellung
des Objektives ergebenden jeweils unterschiedlichen Position
des Geräte-Schwerpunktes sowie dem unterschiedlichen Eigenge
wicht (das bei leichten Gehäuseausführungen erheblich von der
Bauart des Objektives beeinflußt wird) Rechnung zu tragen. Die
jeweilige Einstellung der Schleppwirkung der Verfolgegelenkvor
richtung läßt sich in vorteilhafter Weise durch an dem Gerät
oder an einem Führungsgriff vorgesehene Mittel vorzugsweise
stufenlos einstellen. Die jeweilige Einstellung der Schleppwir
kung ist in vorteilhafter Weise während einer Verfolgebewegung
und in weiterhin vorteilhafter Weise auch in Abhängigkeit von
dem momentanen Bewegungsablauf (Position, Geschwindigkeit, Be
schleunigung) in vorteilhafter mittels einer Rechnereinrichtung
einstellbar.
Die erste Achse und die zweite Achse des Verfolgegelenkes ver
laufen in vorteilhafter Weise senkrecht zueinander und in einer
Ebene. Alternativ dazu ist es auch möglich, bei weiterhin senk
rechter Anordnung der Achsen zueinander die erste Achse und die
zweite Achse voneinander beabstandet anzuordnen. Die erste Ach
se verläuft hierbei in Gebrauchsposition des Verfolgegelenkes
in vorteilhafter Weise im wesentlichen senkrecht und vorzugs
weise durch den Schwerpunkt eines von dem Verfolgegelenk getra
genen Gerätes. Die zweite Achse verläuft bei dieser Anordnung
im wesentlichen horizontal und von dem Schwerpunkt des Gerätes
beabstandet. Dadurch wird auf vorteilhafte Weise ein Rückstell
moment um die zweite Achse erzeugt, das das Gerät in eine be
stimmte Ausgangsposition drängt. Der Abstand der ersten Achse
zu der zweiten Achse ist in vorteilhafter Weise veränderbar.
Durch Einstellen der Relativposition der zweiten Achse zu dem
Gerät kann in vorteilhafter Weise das jeweilige Rückstellmoment
eingestellt werden. Das Rückstellmoment um die zweite Achse und
in vorteilhafter Weise auch ein Rückstellmoment um die erste
Achse kann bzw. können auch durch Federelemente, insbesondere
Torsionselemente beeinflußt werden.
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
das Verzögerungsmoment um die erste Achse stufenlos einstell
bar. Dadurch wird es möglich die Führungscharakteristik des
Verfolgegelenkes den jeweiligen Einsatzbedingungen dem Ideal
fall entsprechend anzupassen. Auch das Verzögerungsmoment um
die zweite Achse ist in vorteilhafter Weise stufenlos einstell
bar. In besonders vorteilhafter Weise ist das Verzögerungsmo
ment um wenigstens eine der Achsen während einer Schwenk- oder
Drehbewegung stetig und kontinuierlich veränderbar. Dadurch
wird es möglich, eine Verfolgebewegung beispielsweise das Nach
führen einer Kamera mit einer vorbestimmten Beschleunigungs-
und Abbremscharakteristik zu ermöglichen.
Zur Steuerung des Verzögerungsmomentes um wenigstens die erste
oder die zweite Achse ist in vorteilhafter Weise eine Einstel
leinrichtung vorgesehen die einen Leistungsschaltkreis auf
weist, zur Steuerung des Verzögerungsmomentes um wenigstens die
erste oder die zweite Achse. Dieser Leistungsschaltkreis ist
wenigsten während des Betriebs des Verfolgegelenkes mit einer
Spannungsquelle verbunden und betätigt bzw. steuert das Verzö
gerungsmoment um wenigstens eine der Achsen. Der Leistungs
schaltkreis ist in besonders vorteilhafter Weise in einem der
Gelenkteile oder insbesondere in dem Basisteil aufgenommen. Da
durch wird es möglich den Leistungsschaltkreis von der Umgebung
des Verfolgegelenkes zuverlässig abzuschirmen.
Die Einstelleinrichtung und der Leistungsschaltkreis sind in
vorteilhafter Weise in einen Regelkreis integriert. Die Ein
stelleinrichtung umfaßt dabei in vorteilhafter Weise eine
Rechnereinrichtung zur Errechnung eines Soll-
Verzögerungsmomentes zur Verzögerung der Drehbewegung um wenig
stens die erste oder die zweite Achse. Die Rechnereinrichtung
umfaßt in vorteilhafter Weise eine Speichereinrichtung in der
eine Anzahl vordefinierter Beschleunigungs- und Verzöger
ungscharakteristika abgespeichert sind. Dadurch wird es mög
lich, bestimmte Steuerstrategien auszuwählen, so daß ein Nach
führen des durch das Verfolgegelenk getragenen Gerätes bei
spielsweise zunächst gegen ein relativ hohes Bremsmoment er
folgt, anschließend das Brems- bzw. Schleppmoment kontinuier
lich verringert wird und dann zu einem bestimmten Zeitpunkt der
beispielsweise durch einen Benutzer über einen Schaltknopf vor
gegeben wird das Bremsmoment wieder kontinuierlich erhöht wird.
Auch eine "ballistische" Nachführcharakteristik kann über die
Rechnereinrichtung und die nach Maßgabe der Rechnereinrichtung
gesteuerte Leistungssteuereinrichtung eingestellt werden. Der
Zeitpunkt wann das durch das Verfolgegelenk geführte Gerät wie
der stark verzögert wird hängt dabei von der Anfangsbeschleuni
gung des Gerätes ab. Dadurch wird es möglich auch mit hinsicht
lich ihres Eigengewichtes extrem leichten Kameras ein Nachfüh
rungsverhalten zu erreichen wie es bislang nur bei vergleichs
weise schweren Kameras erreicht werden konnte. Die sich durch
das geringe Eigengewicht dieser Kameras ergebenden Transport
vorteile gehen damit nicht mehr zu Lasten einer günstigen Nach
führcharakteristik.
Eine günstige Einstellung des momentanen Schlepp- bzw. Verzöge
rungsmomentes wird dadurch möglich, daß eine Positionserfas
sungseinrichtung vorgesehen ist zur Erfassung einer momentanen
Schwenkposition wenigstens des ersten Gelenkteiles relativ zu
dem Basisteil oder des zweiten Gelenkteiles relativ zu dem er
sten Gelenkteil. Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise mög
lich, den Einfluß der Schwerpunktsverlagerung des durch das
Verfolgegelenk geführten Gerätes zu kompensieren bzw. zu korri
gieren. Hierzu ist in vorteilhafter Weise die Rechnereinrich
tung mit der Positionserfassungseinrichtung verbunden. Die
Rechnereinrichtung umfaßt in vorteilhafter Weise eine Rechen
schaltung zur Bestimmung eines Soll-Verzögerungsmomentes in Ab
hängigkeit von der momentanen Relativposition der Gelenkteile
zueinander und/oder der Momentan-Geschwindigkeit der Gelenktei
le zueinander und/oder der Momentan-Beschleunigung der Gelenk
teile zueinander. Da sich die Konfiguration des jeweils durch
das Verfolgegelenk geführten Gerätes primär auf die Schwenkcha
rakteristik um die zweite (üblicherweise die horizontale) Achse
auswirkt ist es ggf. ausreichend, lediglich bezüglich der
Steuerung der Schwenk- oder Drehbewegung um die zweite Achse
die genannten Maßnahmen zu treffen.
Ein zur Steuerung der Schlepp- bzw. Verzögerungsmomentencharak
teristik vorgesehener Datensatz kann im Rahmen eines Selbst-
Lernmodus erzeugt werden. Das durch das Verfolgegelenk geführte
Gerät wird hierbei in eine Startposition geschwenkt und mit ei
ner bestimmten Rückstellkraft oder infolge seines Eigengewich
tes in eine Endstellung bewegt. Die Rechnereinrichtung erfaßt
dabei die sukzessive gemessenen Momentanpositionswerte sowie die
momentanen Beschleunigungen und die über den Leistungsschalt
kreis eingestellten Verzögerungsmomente. Anhand dieser Daten
errechnet die Rechnereinrichtung die Position des Geräteschwer
punktes und das Geräteträgheitsmoment. Diese Daten können be
darfsweise bei der Einstellung der momentanen Verzögerungsmo
mente beispielsweise zur Eigengewichtskompensation des Gerätes
berücksichtigt werden. Es ist auch möglich, entsprechende Kor
rekturkennwerte über eine Eingabeeinrichtung der Rechnerein
richtung zuzuführen.
Eine insbesondere in Verbindung mit einem Bildaufzeichnungsge
rät beispielsweise einer Videokamera besonders vorteilhafte
Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gegeben, daß die
Rechnereinrichtung mit einer Brennweitenerfassungseinrichtung
verbindbar ist, zur Einstellung eines Soll-Verzögerungsmomentes
in Abhängigkeit von der momentanen Brennweite. Bei der Erfas
sung von relativ weit entfernten Objekten werden in vorteilhaf
ter Weise vergleichsweise hohe Bremsmomente an beide Gelenkach
sen angelegt, wogegen bei der Erfassung naher und insbesondere
bewegter Objekte niedrigere Bremsmomente eingestellt werden.
Die Änderung der effektiven Bremsmomente kann beispielsweise im
wesentlichen proportional zur Entfernung des zu erfassenden
bzw. zu verfolgenden Objektes eingestellt werden.
Zur Vorgabe gewünschter Verzögerungscharakteristika ist in vor
teilhafter Weise eine Eingabeeinrichtung vorgesehen, zur Aus
wahl oder zur Eingabe eines bestimmten Verzögerungsmodus. Diese
Eingabeeinrichtung umfaßt in vorteilhafter Weise ein Potentio
meter. Die Eingabeeinrichtung oder das Potentiometer sind vor
zugsweise in oder an dem Basisteil, oder einem der beiden Ge
lenkteile benachbart angeordnet. Bei der Verwendung eines Füh
rungsgriffes zur Nachführung des Gerätes ist die Eingabeein
richtung mit Vorteil im Bereich eines Führungsgriffes angeord
net wodurch es möglich wird, die gewünschte Bremscharakteristik
unmittelbar über den Nachführgriff einzustellen. In vorteilhaf
ter Weise ist hierbei ein an dem Nachführgriff vorgesehener
Griffabschnitt drehbar.
Die Fluidbremseinrichtung weist gemäß einem besonderen Aspekt
der vorliegenden Erfindung einen Fluidraum auf in dem ein rheo
logisches Fluid aufgenommen ist. Als rheologisches Fluid wird
in vorteilhafter Weise ein ein elektro-rheologisches Fluid bei
spielsweise ein elktro-rheologisches Silikonöl verwendet. Durch
ein derartiges Fluid wird es möglich eine extrem sanfte Ände
rung der Reaktionskräfte des Verfolgegelenkes zu erreichen so
daß beispielsweise bei einer Bildaufzeichnung auch während der
Änderung der Schleppkräfte kein "Verwackeln" des Bildes auf
tritt. Insbesondere im Falle, daß das Verfolgegelenk auf einem
Stativ angeordnet ist das konstruktions- oder aufstellungsbe
dingt eine vergleichsweise geringe Eigensteifigkeit aufweist
wird auf vorteilhafte Weise vermieden daß infolge einer diskon
tinuierlichen Änderung der Schleppmomente insbesondere um die
erste Achse das Stativ sich elastisch verformt und beim Ausfe
dern die Kamera kurzfristig in Schwingung versetzt. Da durch
das erfindungsgemäße Verfolgegelenk eine besonders gleichmäßige
Nachführcharakteristik auch bei vergleichsweise leichten Gerä
ten insbesondere Video-Kameras gewährleistet ist, wird durch
das erfindungsgemäße Verfolgegelenk auch das Problem einer un
genügenden Stativsteifigkeit gelöst das allgemein mit dem Ge
wicht des Gerätes bzw. der Kamera wächst.
Alternativ zu einem elektro-rheologischen Fluid oder auch in
Kombination mit diesem ist es möglich ein magneto-rheologisches
Fluid zu verwenden. Die zur Erzeugung des Magnetfeldes vorgese
hen Elemente, insbes. Spulen sind mit Vorteil in dem Basisteil
und dem ersten oder zweiten Gelenkteil angeordnet. Die Ge
häuseisolierung kann bei der Steuerung des Schleppmomentes über
ein Magnetfeld vergleichsweise dünn ausgebildet sein. Sowohl
die Spulen als auch ein zur Spannungsversorgung vorgesehener
Leistungsschaltkreis sind durch eine Gehäuseeinrichtung aus ei
nem elektrisch leitfähigen Material nach außen hin abgeschirmt.
Ebenfalls alternativ zu dem elektro-rheologischen Fluid oder
auch in Kombination mit diesem ist es möglich ein elektrostrik
tives Fluid zur Änderung des Führungsverhaltens des Verfolgege
lenkes in einstellbarer Weise zu verwenden.
Eine im Hinblick auf eine besonders steife und im wesentlichen
hysteresefreie Aufbringung der Schleppmomente vorteilhafte Aus
führungsform der Erfindung ist dadurch gegeben, daß in der
Fluidbremseinrichtung ein Scherspaltraum gebildet ist zur Über
tragung einer Fluid-Scherkraft. Bei dieser Ausführungsform der
Fluidbremseinrichtung ergibt sich auf vorteilhafte Weise ein
besonders sanftes Bewegen des Gerätes aus dem Stillstand. Auch
etwaige, ggf. in den Fluidraum gelangte Gaseinschlüsse wirken
sich kaum nachteilig auf das Verzögerungsverhalten des Verfol
gegelenkes aus. Auch bei kleinsten Schwenkamplituden kann ein
gewünschtes Dämpfungsmoment aufrechterhalten werden.
Die Fluid-Scherkraft ist in vorteilhafter Weise nach Maßgabe
der Einstelleinrichtung elektrisch einstellbar. Hierzu wird bei
der Verwendung eines elektro-rheologischen Fluides eine Span
nung an zwei, einen Scherspaltraum begrenzende Elektroden ange
legt. Die angelegte Spannung ist über den Leistungsschaltkreis
und die mit diesem gekoppelte Einsteleinrichtung steuerbar.
Das Spaltmaß zwischen paarweise einander zugeordneten Elektro
den liegt vorzugsweise im Bereich von 0.4 bis 3 mm. Kleinere
Spaltmaße erlauben die Erzeugung ausreichender Verzögerungsmo
mente bei niedrigeren Spannungen, bereiten jedoch unter ferti
gungstechnischen Gesichtspunkten Probleme. Die wirksame Elek
trodenfläche liegt je nach erforderlichem Bremsmoment im Be
reich von 5 bis 35 cm2. Die an die Elektroden angelegte Span
nung liegt im Bereich von 0 bis 10 kV. Aufgrund des hohen Wi
derstandes des elektro-rheologischen Fluides ist der dabei
fließende Strom nur gering. Die Spannungsquelle zur Versorgung
des Leistungsschaltkreises ist mit Vorteil in das Basisteil in
tegriert. Als Spannungsquelle dient vorzugsweise eine 9 V-
Batterie die von unten in das Basisteil eingesetzt ist.
Alternativ zu der Erzeugung des Schleppmomentes des Verfolgege
lenkes über ein Fluid-Scherfeld oder auch in Kombination damit
ist es in vorteilhafter Weise möglich, daß die Fluidbremsein
richtung eine Drosseldurchgangseinrichtung aufweist und daß die
Drosselwirkung der Drosseldurchgangseinrichtung nach Maßgabe
der Einstelleinrichtung einstellbar ist. Diese Ausgestaltung
eignet sich insbesondere zur Erzeugung vergleichsweise großer
Bremsmomente. Die Einstellung des gewünschten Schleppmomentes
erfolgt dabei in vorteilhafter Weise dadurch, daß in dem Scher
spaltraum und/oder in der Drosseldurchgangseinrichtung ein
Elektrodenpaar vorgesehen ist und daß das Elektrodenpaar mit dem
Leistungsschaltkreis verbunden ist. Auch bei dieser Ausfüh
rungsform liegt die an die Elektroden angelegte Spannung vor
zugsweise im Bereich von 0 bis 10 kV. Der Abstand der Elektroden
liegt vorzugsweise im Bereich von 0.25 bis 3 mm.
Die Verzögerungseinrichtung umfaßt gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform des Verfolgegelenkes eine Anzahl Bremslamellen,
vorzugsweise wenigstens fünf. Diese Bremslamellen sind vorzugs
weise aus einem korrosionsbeständigen Material gebildet. Die
gesamte wirksame Fläche der Bremslamellen sowie der Durchmesser
der Bremslamellen ist unter Berücksichtigung der Eigenschaften
des jeweils verwendeten Fluides im Hinblick auf des maximal er
forderliche Bremsmoment abgestimmt. Bei baugleichen Ausfüh
rungsformen des Verfolgegelenks ist es auch möglich, insbeson
dere herstellerseitig über das verwendete rheologische Fluid
das maximale Bremsmoment festzulegen.
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
eine Verzögerungsmomenterfassungseinrichtung vorgesehen ist,
zur Erfassung des Verzögerungsmomentes. Über eine derartige Er
fassungseinrichtung ist es möglich, insbesondere temperatur
schwankungsbedingte Viskositätsänderungen des rheologischen
Fluides zu kompensieren. Vorzugsweise ist hierzu auch eine Tem
peraturerfassungseinrichtung vorgesehen, zur Erfassung der Tem
peratur des Fluides in der Fluidbremseinrichtung.
Eine optimale Einstellung der gewünschten Schleppmomente kann
dadurch erreicht werden, daß die Verzögerungsmomenterfassungs
einrichtung mit der Rechnereinrichtung gekoppelt ist, und daß
in der Rechnereinrichtung eine Vergleichseinrichtung vorgesehen
ist zur Durchführung eines Soll/Ist Vergleiches wobei eine Ab
weichung zwischen einem Sollwert und einem Ist-Wert des jewei
ligen Verzögerungsmomentes über den Leistungsschaltkreis kom
pensiert wird.
Eine im Hinblick auf eine besonders günstige Abdichtung der
Fluidbremseinrichtung vorteilhafte Ausführungsform der Erfin
dung ist dadurch gegeben, daß die Verzögerungseinrichtung zur
Erzeugung eines Schlepp-Momentes um die erste Achse und die
Verzögerungseinrichtung zur Erzeugung eines Schlepp-Momentes um
die zweite Achse in einer gemeinsamen Behältereinrichtung auf
genommen sind. Dadurch wird es möglich den gesamten Fluidraum
über eine einzige Dichteinrichtung gegenüber der Umgebung abzu
dichten. Die entsprechend abgedichtete Dichtstelle ist mit Vor
teil derart angeordnet, daß diese im oberen Bereich des Flui
draumes liegt, so daß in einer üblichen Aufstellungsposition
des Verfolgegelenkes das in dem Fluidraum aufgenommene Fluid
nicht entweichen kann.
Die Verzögerungseinrichtung umfaßt in vorteilhafter Weise we
nigstens eine Walze die zumindest umfangsseitig mit einer leit
fähigen Oberfläche versehen ist diese Walze ist in einem Um
fangsspaltraum aufgenommen der eine Elektrodeneinrichtung um
faßt so daß in dem Umfangsspaltraum ein elektrisches Feld ein
stellbar ist. Die Elektrodeneinrichtung kann vorzugsweise aus
einem dünnen Blechmaterial gefertigt sein das beispielsweise
als Insert-Molding Teil in eine Kunststoffstruktur eingeformt
ist. Die Verzögerungseinrichtung kann auch eine Anzahl relativ
dünner Blechlamellen umfassen die unter einem bestimmten Ab
stand von bspw. 2.25 mm abfolgend auf einem Wellenzapfen ange
ordnet sind und in den so gebildeten Zwischenräumen ebenfalls
lamellenartig ausgebildete stationäre Blechscheiben aufnehmen.
In vorteilhafter Weise sind zwischen den Elektroden Abstands
halter vorgesehen die die Einhaltung vorbestimmter Mindestab
stände von bspw. 0.25 mm sicherstellen. Diese Abstandshalter
können ggf. Teile von Drehlagereinrichtungen bilden. In vor
teilhafter Weise sind die Abstandshalter in Form kleiner Kunst
stoffplättchen vorgesehen die in bestimmten Abständen auf we
nigstens einer von zueinander benachbarten Elektroden angeord
net sind.
Insbesondere bei einer derart integrierten Ausführungsform der
Verzögerungseinrichtung wird das Schlepp-Moment um eine der
Achsen durch ein Torsionsscherfeld erzeugt, und das Schlepp-Mo
ment um die andere Achse durch eine Drosseleinrichtung
und/oder ein Linear-Scherfeld erzeugt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprü
chen dargelegt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach
folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbin
dung mit der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 eine vereinfachte perspektivische Schnittdarstellung
eines Verfolgegelenkes mit kommunizierenden Fluid
räumen,
Fig. 2 eine Schema-Darstellung der bei einem Verfolgegelenk
gem. einer alternativen Ausführungsform der Ver
zögerungseinrichtung vorgesehenen Schaltung,
Fig. 3. eine Skizze zur Erläuterung der Schleppmomenten
regelung unter Berücksichtigung der momentanen
Brennweite.
Das Verfolgegelenk gemäß Fig. 1 umfaßt ein, hier aus einem
korrosionsbeständigen Chrom-Nickelstahl gefertigtes erstes Ge
lenkteil 1 das aus zwei Hauptschalen 1a und 1b zusammengesetzt
ist. Das erste Gelenkteil 1 ist bodenseitig von einem Bodendeckel
verschlossen. Das erste Gelenkteil 1 ist ferner über eine,
aus einem isolierenden Material gefertigte erste Gelenkeinrich
tung in drehbewegbarer Weise an einem Basisteil 3 gelagert.
Die erste Gelenkeinrichtung umfaßt bei der hier dargestellten
Ausführungsform eine vorzugsweise aus Teflon gefertigte Buchse
4 sowie eine ebenfalls vorzugsweise aus Teflon gefertigte An
laufscheibe 5. An der Buchse 4 ist an einem der Anlaufscheibe 5
zugewandten Endabschnitt ein Ringrand 6 ausgebildet der gemein
sam mit der Anlaufscheibe 5 das erste Gelenkteil 1 bezüglich
einer ersten Achse X in axialer Richtung an dem Basisteil 3,
lagert.
Das Basisteil 3 ist aus einem isolierenden Kunststoffmaterial
gebildet und umfangsseitig mit einer Anzahl Eingriffsmulden 7
versehen, die eine manuelle, werkzeuglose Befestigung des Basi
steiles an einer Trägerstruktur beispielsweise einem Stativ er
möglichen. Das Basisteil 3 umfaßt bei der hier dargestellten
Ausführungsform einen in Richtung der ersten Achse X zu dem er
sten Gelenkteil 1 hin aufragenden Umfangsrand der in eine kom
plementär in dem Bodendeckel 1c gebildete Umfangsausnehmung
eingreift.
An dem ersten Gelenkteil 1 ist über eine hier durch einen ersten
Gelenkzapfen 9 und einen zweiten Gelenkzapfen 10 gebildete zwei
te Gelenkeinrichtung ein zweites Gelenkteil 2 schwenkbewegbar
gelagert. Das zweite ( hier nur zur Hälfte dargestellte) Ge
lenktei 2 ist als U-förmiger Bügel ausgebildet und übergreift
zwei einander gegenüberliegende Seitenflächen des ersten Ge
lenkteiles 1. Der erste Gelenkzapfen steht mit einer in dem er
sten Gelenkteil 1 gebildeten zylindrischen Ausnehmung 11
schwenkbewegbar in Eingriff ohne hierbei mit einem im inneren
des ersten Gelenkteiles 1 gebildeten Fluidraum 12 in Verbindung
zu stehen.
Der zweite Gelenkzapfen ist in schwenkbewegbarer Weise an dem
ersten Gelenkteil 1 gelagert und durchsetzt die durch die
Hauptschale 1b gebildete Gehäusewandung des ersten Gelenkteiles
1. Der Durchführungsbereich des zweiten Gelenkzapfens durch die
Hauptschale 1b ist mittels einer Dichteinrichtung 13 abgedich
tet. Die Dichteinrichtung umfaßt hier zwei Dichtringe die aus
einem silikonölbeständigen Polymer-Kautschuk gebildet sind und
unter geringer Vorspannung an einer Außenumfangswandung des
zweiten Gelenkzapfens anliegen.
Im inneren des ersten Gelenkteiles sind eine erste Walze 14 und
eine zweite Walze 15 aufgenommen. Sowohl die erste Walze 14 als
auch die zweite Walze 15 sind gegenüber dem ersten Gelenkteil 1
isoliert gelagert. Diese isolierende Lagerung wird bei der er
sten Walze durch die genannte Buchse 4 sowie die Anlaufscheibe
5 erreicht. Bezüglich der zweiten Walze 15 wird die isolierende
Lagerung durch einen aus einem silikonölbeständigen Kunststoff
material gefertigten Topf 16 und den ebenfalls aus einem sili
konölbeständigen Kunststoffmaterial gefertigten zweiten Gelenk
zapfen 10 erreicht. Der zweite Gelenkzapfen 10 ist bei der hier
gezeigten Ausführungsform sowohl mit der zweiten Walze 15 als
auch mit dem zweiten Gelenkteil 2 drehfest verbunden.
Sowohl die erste Walze 14 als auch die zweite Walze 15 sind in
dem ersten Gelenkteil 1 derart aufgenommen, daß zwischen der
Außenumfangswandung der ersten Walze 14 und dem ersten Gelenk
teil 1 sowie zwischen der Außenumfangswandung der zweiten Wal
zen 15 ein Umfangsspaltraum gebildet ist. Bei der hier darge
stellten Ausführungsform beträgt das entsprechende Spaltmaß
0.74 mm. Auch an den radialen Seitenflächen der zweiten Walze
15 ragt das erste Gelenkteil 1 unter Bildung eines Spaltes von
0.85 bis 0.72 mm an die Walze 15 heran.
Der Fluidraum 12 ist mit einem elektrorheologischen Fluid, hier
ein elektrorheologisches Silikonöl gefüllt. Das elektrorheolo
gische Fluid erfüllt dabei den gesamten Umfangsspaltraum zwi
schen dem ersten Gelenkteil und den beiden Walzen 14 und 15.
Die erste Walze 14 ist auf ihrer dem Basisteil zugewandten Sei
te mit einem Bund 16 versehen der die Buchse 4 durchsetzt. Über
diesen Bund 16 ist die erste Walze 14 mit einer Leitungsein
richtung eines Leistungsschaltkreises verbunden.
Der genannte Bund ist bei der hier dargestellten Ausführungs
form mit einer Durchgangsbohrung versehen in welche eine aus
einem silikonölbeständigen Kunststoffmaterial gefertigte Füh
rungsbuchse 17 eingepreßt ist. In dieser Führungsbuchse 17 ist
eine Elektrode 18 aufgenommen die über eine hier nicht darge
stellte Federeinrichtung elastisch nachgiebig gegen die Um
fangswandung der zweiten Walze 15 die in gleicher Weise wie die
erste Walze 14 aus einem leitfähigen Material geformt ist, ge
drängt ist. Über diese Elektrode 18 ist die zweite Walze 15 mit
dem Leistungsschaltkreis verbunden.
In dem Basisteil 3 sind mehrere Schleifkontakte 19 vorgesehen
die elastisch nachgiebig gegen eine untere radiale Stirnfläche
des Bodendeckels 1c gedrängt sind. Über diese Schleifkontakte
19 ist das erste Gelenkteil mit dem Leistungsschaltkreis ver
bunden. Bei der hier gezeigten Ausführungsform bildet das erste
Gelenkteil eine Masse-Elektrode. An die erste Walze 14 und an
die zweite Walze 15 können nach Maßgabe einer Steuereinheit
über den Leistungsschaltkreis gegenüber dem ersten Gelenkteil
Spannungen im Bereich von 0 bis ca. 10 kV bei etwas größeren
Spaltmaßen bis zu 16 kV angelegt werden. In Abhängigkeit von dem
Potentialunterschied der Walzen 14 und 15 gegenüber dem ersten
Gelenkteil 1 kann der, eine Relativbewegung zwischen dem ersten
Gelenkteil 1 und dem zweiten Gelenkteil 1 bzw. dem Basisteil
kann der bremsende Fluidreibungswiderstand über die Änderung
des Fließverhaltens des in dem entsprechenden Bewegungsspalt
aufgenommenen Mediums verändert werden. In Abhängigkeit von der
an den Walzen 14 und 15 gegenüber dem ersten Gelenkteil 1 an
liegenden Spannung kann damit das dynamische Führungsverhalten
des Verfolgegelenkes kontinuierlich eingestellt werden.
Der genannte Leistungsschaltkreis ist mit Vorteil in das Basi
steil 3 integriert. Dadurch wird es möglich auf eine besondere
Isolation der Hochspannungs-Verbindungsleitungen zwischen dem
Leistungsschaltkreis und den Elektroden 18, 19 und dem Bund 16
zu verzichten.
Das erfindungsgemäße Verfolgegelenk wird mit Vorteil erst nach
seinem vollständigen Zusammenbau mit dem rheologischen Fluid
befüllt. Hierzu wird in vorteilhafter Weise die Elektrode 18
aus der Führungsbuchse 17 herausgezogen und eine Einfüllvor
richtung auf den hierbei freigegebenen Kanal aufgesetzt. Vor
Einfüllen des Fluides wird der Fluidraum 12 mit Vorteil evaku
iert. Auch das zugeführte Fluid wird mit Vorteil derart vorbe
handelt, daß dieses keine Gaseinschlüsse aufweist. Im inneren
des Fluidraumes 12 bzw. an dem ersten Gelenkteil ist eine
Druckausgleichseinrichtung vorgesehen über welche etwaige ins
besodere temperaturbedingte Volumenänderungen des Fluides aus
geglichen werden können. Eine einfache Art des Druckausgleiches
kann auf vorteilhafte Weise durch ein in einer der Walzen ein
geschlossenes Gasvolumen erreicht werden.
Die Walzen 14 und 15 weisen in vorteilhafter Weise eine schwach
aufgerauhte, insbes. durch Sandstrahlen behandelte Oberfläche
auf, zur Verbesserung des Haftungsvermögens des Fluides an der
Walzen-Oberfläche.
Zur Feststellung des Verfolgegelenkes in einer bestimmten Posi
tion sind in vorteilhafter Weise zwei Arretiereinrichtungen
vorgesehen, die entweder mechanisch oder elektrisch in Ein
griffsstellung bringbar sind. Bei einer mechanischen Variante
sind hierbei mit Vorteil zwei Klemmschrauben vorgesehen, die
jeweils das erste Gelenkteil 1 gegenüber dem Basisteil 3 bzw.
das zweite Gelenkteil 2 gegenüber dem ersten Gelenkteil 1 fest
legen. Bei einer elektrischen Variante ist mit Vorteil eine
Elektromagneteinrichtung vorgesehen über welche entsprechend
zwischen den Gelenkteilen wirksame Bremslamellen in Eingriff
bringbar sind.
In Fig. 2 ist schematisch der Aufbau einer bevorzugten Schaltung
zur Steuerung des Verfolgegelenkes dargestellt. Die hier sche
matisch dargestellte Verzögerungseinrichtung weicht von der in
Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Ausführungsform dahingehend
ab, als daß nur eine einzige Bewegungsdichtung 20 vorgesehen
ist, über die ein Koppelungsorgan 21 aus dem Fluidraum 12 her
ausgeführt ist. Das Koppelungsorgan dient der Übertragung eines
Schlepp- bzw. Torsionsmomentes das durch eine Anzahl Innen-
Bremslamellen 22 und Außenbremslamellen 23 erzeugt wird. Die
Außenbremslamellen sind in einem abwechselnd mit den Innen-
Bremslamellen in einem Kolbenelement 24 aufgenommen. Das Kol
benelement 24 ist gleitbewegbar in einem Topfelement 25 aufge
nommen. Im Inneren des Topfelementes 25 ist eine Führungsein
richtung 26 vorgesehen die mit dem Kolbenelement 24 in Eingriff
steht. Die Führungseinrichtung erlaubt eine Bewegung des Kol
benelementes 24 entlang einer Längsachse (hier X-Achse) des
Topfelementes, verhindert jedoch eine Drehbewegung des Kol
benelementes 24 um die genannte Längsachse. Das Kopplungsorgan
21 ist durch die Bewegungseinrichtung 20 hindurch in Richtung
der genannten Längsachse (X) verschiebbar. Eine Verlagerungsbe
wegung des Kolbenelementes 24 entlang der Längsachse des Topfe
lementes 25 wird durch eine Fluidverlagerung der Fluid-
Teilmengen ρ1 und ρ2 verzögert. Diese translatorische Bewegung
kann beispielsweise über einen Zahnstangenmechanismus zur Er
zeugung eines um die zweite Achse wirksamen Bremsmomentes her
angezogen werden.
Das in dem Fluidraum 12 aufgenommene Fluid ist ein elektrorheo
logisches Fluid, sowohl das durch das Koppelungsorgan 20 über
tragbare Torsionsmoment M als auch die durch das Koppelungsor
gan 20 übertragbare Verschiebekraft F ist über die, an Elektro
den A, B und C angelegte Spannung stufenlos veränderbar.
Die Elektrode A entspricht hier dem in Fig. 1 dargestellten
Schleifkontakt 19 und bildet hier eine Masse-Elektrode die mit
dem Topfelement 25 das aus einem leitfähigen Material gefertigt
ist verbunden ist. Die Elektrode B entspricht dem Bund 16 in
Fig. 1. Die Elektrode C entspricht der in Fig. 1 durch das Be
zugszeichen 18 gekennzeichneten Elektrode. Durch die Einstel
lung bestimmter Spannungs-Potentialunterschiede zwischen dem
Topfelement 25, dem Kolbenelement 24 und den Innen-
Bremslamellen 22 können das Torsionsmoment M und die Verschie
bekraft F stufenlos eingestellt werden.
Das Torsionsmoment wird hierbei durch die veränderbare Flui
dreibungskraft zwischen den Innen- und Außen-Bremslamellen ein
gestellt (Potentialunterschied zwischen den Elektroden B und
C). Die Verschiebekraft F wird über den Potential-Unterschied
zwischen den Elektroden A und B eingestellt. Die Elektrode B
bildet hierbei im Unterschied zu einem für die Verfolgegelen
keinrichtung nach Fig. 1 vorgesehenen Leistungsschaltkreis, die
Mittelpunktselektrode.
Die Elektroden A, B und c verbinden die Verzögerungseinrichtung
mit dem in Fig. 2 durch das Bezugszeichen 26 versehenen Lei
stungsschaltkreis 26. Dieser Leistungsschaltkreis umfaßt einen
durch eine Spule/Kondensatorschaltung gebildeten Schwingkreis
zur Erzeugung der an die Elektroden A, B und C anzulegenden
Hochspannungen. Aufgrund des hohen Widerstandes des in dem
Fluidraum aufgenommenen elektrorheologischen Fluides ist der
über die Elektroden A, B und C fließende Strom nur gering. Als
Energiequelle für ca. 15 Betriebsstunden haben sich zwei in Se
rie geschaltete 9 V-Blockbatterien als ausreichend erwiesen.
Die Spannungsquelle und der Leistungsschaltkreis sind mit Vor
teil in das in Fig. 1 dargestellte Basisteil integriert. Der
Leistungsschaltkreis 26 ist über eine Anzahl Verbindungsleitun
gen 27 mit einer Steuereinheit 28 verbunden. Die Steuereinheit
28 wird in vorteilhafter Weise durch die für den Leistungs
schaltkreis vorgesehene Spannungsquelle mit Spannung versorgt.
Die hier dargestellte Steuereinheit 28 ist mit einer Anzahl Si
gnalleitungen 29 versehen über welche die Temperatur des in dem
Fluidraum aufgenommenen Fluides, die Momentanposition der Ver
folgegelenkeinrichtung, das momentane Bremsmoment um jede Ach
se, der momentan-Strom in der Verzögerungseinrichtung und ggf.
die momentan eingestellte Brennweite eines Objektives erfaßt
werden.
Die Steuereinheit 28 ist ferner mit einer Vorgabeeinrichtung 30
gekoppelt über welche eine bestimmte Gelenk-Schlepp
charakteristik vorgegeben werden kann. Auf Grundlage der
durch die Vorgabeeinrichtung 30 die beispielsweise aus ledig
lich einem oder zwei Potentiometern bestehen kann, und den an
den Signalleitungen 29 anliegenden Signalen ermittelt die Steu
ereinheit 28 die erforderlichen Spannungspotentiale für die
Elektroden A, B und C. Die Spannungspotentiale werden durch die
Steuereinheit 28 ggf. unabhängig von der Vorgabeeinrichtung in
einem geschlossenen Regelkreis laufend verändert.
Die Steuereinheit 28 umfaßt in vorteilhafter Weise eine pro
grammierte Rechnereinrichtung die auf eine beispielsweise durch
ein Eprom gebildete Speichereinrichtung Zugriff hat in welcher
Kennfelddaten für unterschiedlichste Bremscharakteristika abge
legt sind.
Die Vorgabeeinrichtung ist in vorteilhafter Weise in einen Füh
rungsgriff zur Bewegung des Verfolgegelenkes integriert und ist
während der Durchführung einer Nachführbewegung betätigbar, so
daß über den Führungsgriff die Bremscharakteristik veränderbar
ist. Der Führungsgriff ist mit der Verfolgegelenkvorrichtung in
vorteilhafter Weise federelastisch gekoppelt, so daß durch ent
sprechende Verspannung des Führungsgriffes gegenüber dem zwei
ten Gelenkteil (Fig. 1) ein Antriebsmoment vorgegeben werden
kann. Durch entsprechende Verspannung des Führungsgriffes kann
beispielsweise eine Sollposition der Gelenkvorrichtung vorgege
ben werden die über entsprechend dosierte Änderung der Schlepp
momente um die Achse X und die Achse Y überschwingungsfrei an
fahrbar ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 soll die Funktionsweise einer be
vorzugten Ausführungsform der Verfolgegelenkvorrichtung nach
folgend beschrieben werden:
Zur Video-Aufzeichnung eines Autorennens ist eine Videokamera
auf dem zweiten Gelenkteil 2 der Verfolgegelenkvorrichtung mon
tiert und über einen ebenfalls mit dem zweiten Gelenkteil ge
koppelten Führungsgriff bewegbar. Die Kamera ist mit der Steu
ereinheit 28 über eine Signalleitung (29) verbunden. Über diese
Signalleitung erfaßt die Steuereinheit 28 u. a. die momentane
Einstellung eines Objektives der Kamera.
Die Kamera ist zunächst entsprechend dem Pfeil f1 ausgerichtet
und erfaßt ein sich aus großer Entfernung näherndes Fahrzeug.
Sowohl das Bremsmoment um die erste Achse X als auch um die
zweite Achse Y werden auf einen vergleichsweise hohen Wert ein
gestellt.
Hierzu gibt die Steuereinheit 28 entsprechende Signale an den
Leistungsschaltkreis 26. Der Leistungsschaltkreis 26 legt hier
bei sowohl an den Bund 16 als auch an die Elektrode 18 eine
Spannung von bsw. jeweils 8 kV. Hierbei erhöht sich die Visko
sität des in einem Spaltbereich zwischen den Walzen 14 und 15
und dem ersten Gelenkteil 1 aufgenommenen elektrorheologischen
Mediums. Dadurch entsteht ein vergleichsweise hohes Bremsmoment
sowohl um die Achse X als auch um die Achse Y. Mit ständig
kleiner werdendem Abstand des durch die Kamera erfaßten Objek
tes zu der Kamera selbst wird entsprechend der über eine Schär
femesseinrichtung automatisch eingestellten Brennweite auch das
Bremsmoment um die erste Achse X kontinuierlich verändert. Das
Bremsmoment um die erste Achse wird hierbei im wesentlichen
proportional zur momentanen Brennweite allmählich bis auf einen
ca. 1/3 des Anfangsbremsmomentes betragenden Wert bei erreichen
der Brennweite f2 eingestellt. Hierzu hierzu wird unter Berück
sichtigung des bei der Momentantemperatur des rheologischen
Fluides zu erwartenden Zusammenhangs zwischen Spannungsänderung
und Viskositätsänderung der Potentialunterschied zwischen der
Walze 14 und dem ersten Gelenkteil auf beispielsweise 2,5 kV
abgesenkt.
Der Potentialunterschied zwischen der zweiten Walze 15 und dem
ersten Gelenkteil 1 wird nur auf 6 kV abgesenkt, da über die
Vorgabeeinrichtung 30 eine schwächere Abhängigkeit des Bremsmo
mentes von der momentanen Brennweite vorgegeben wurde.
Während die Kamera im Rahmen einer zunächst sehr raschen
Schwenkbewegung allmählich in Richtung des Pfeiles f3 ge
schwenkt wird erhöht sich auch der Potentialunterschied der
Walzen 14 und 15 gegenüber dem ersten Gelenkteil 1 so daß hier
bei wieder ein höheres Schleppmoment wirksam wird.
Um ein extrem rasches Zurückschwenken der Kamera aus der Rich
tung f3 zu ermöglichen wird über einen an dem Führungsgriff
vorgesehenen Schaltknopf ein Signal erzeugt, das die Steuerein
heit 28 veranlaßt während der Dauer des Niederdrückens des
Knopfes den Potentialunterschied der Walzen 14 und 15 gegenüber
dem ersten Gehäuseteil auf einen geringen Wert insbesondere 0 V
abzusenken, dadurch wird es möglich, die Kamera rasch wieder in
die Ausgangsposition gemäß Pfeil f1 zu bringen. Durch Doppel
klicken des Betätigungsknopfes wird eine Fixierbremseinrichtung
aktiviert die eine Spule aufweist die eine an dem ersten Ge
lenkteil angebrachte Bremslammelle mit dem zweiten Gelenkteil 2
derart in Eingriff bringt, daß eine Bewegung des zweiten Gelenk
teiles 2 relativ zu dem ersten Gelenkteil 1 um die zweite Achse
y unterbunden ist. Durch nochmaliges Betätigen des Schaltknop
fes kann der Bremszustand gelöst werden und die Nachführbewe
gung des Verfolgegelenks erfolgt wieder unter der entsprechend
der Steuereinheit 28 eingeregelten Schleppcharakteristik.
Die Erfindung ist nicht auf die vorangehend beschriebenen Aus
führungsformen beschränkt. Beispielsweise ist es auch möglich
anstelle der in Fig. 1 dargestellten Walzen auch Bremslamel
lenpackungen zu verwenden wie sie in Verbindung mit dem in Fig.
2 vereinfacht dargestellten Kolbenelement vorgesehen sind.
Es ist auch möglich für jede Verzögerungseinrichtung einen se
paraten Fluidraum und ggf. separate Temperaturerfassungsein
richtungen vorzusehen. Anstelle eines elektrorheologischen
Fluides können auch andere Fluide verwendet werden, deren
Fließverhalten in einstellbarer Weise veränderbar ist. Anstelle
eines auf Silikonölbasis hergestellten Fluides können auch
rheologische Mineral-Seifen oder magnet-rheologische Fluide An
wendung finden. Insbesondere bei, für den Kurzzeiteinsatz vor
gesehenen Verfolgegelenkeinrichtungen ist es möglich auf eine
Rechnereinrichtung bzw auf die Steuereinheit zu verzichten und
das gewünschte Schleppmoment über eine unmittelbar in den Lei
stungsschaltkreis integrierte Vorgabeeinrichtung einzustellen.
Claims (41)
1. Verfolgegelenkvorrichtung mit:
- - einer ersten Gelenkeinrichtung zur Lagerung eines ersten Ge lenkteiles in wenigstens schwenkbewegbarer Weise relativ zu ei nem Basisteil,
- - einer zweiten Gelenkeinrichtung zur Lagerung eines zweiten Gelenkteiles in wenigstens schwenkbewegbarer Weise relativ zu dem ersten Gelenkteil, und
- - einer Verzögerungseinrichtung zum Verzögern einer Relativbe wegung zwischen dem ersten Gelenkteil und dem Basisteil um eine erste Achse und/oder zum Verzögern einer Relativbewegung zwi schen dem zweiten Gelenkteil und dem ersten Gelenkteil um eine zweite Achse,
- - wobei die Verzögerungseinrichtung einen Fluidraum aufweist in dem ein Fluid aufgenommen ist dessen Fließverhalten nach Maßga be einer Steuereinheit veränderbar ist, zur kontinuierlichen Änderung eines um die erste Achse und/oder um die zweite Achse wirksamen Bremsmomentes in einstellbarer Weise.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die
erste Achse und die zweite Achse zueinander senkrecht verlau
fen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Achse und die zweite Achse in einer Ebene verlau
fen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Achse und die zweite Achse voneinander beabstan
det verlaufen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß der
Abstand der ersten Achse zu der zweiten Achse veränderbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekenn
zeichnet, daß das Verzögerungsmoment um die erste Achse stufen
los einstellbar ist.
7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6 da
durch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsmoment um die zweite
Achse stufenlos einstellbar ist.
8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7 da
durch gekennzeichnet, daß eine Einstelleinrichtung vorgesehen
ist die einen Leistungsschaltkreis aufweist, zur Steuerung des
Verzögerungsmomentes um wenigstens die erste oder die zweite
Achse.
9. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8 da
durch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung eine Rech
nereinrichtung umfaßt zur Errechnung eines Soll-Ver
zögerungsmomentes zur Verzögerung der Drehbewegung um wenig
stens die erste oder die zweite Achse.
10. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9 da
durch gekennzeichnet, daß eine Positionserfassungseinrichtung
vorgesehen ist zur Erfassung einer momentanen Schwenkposition
wenigstens des ersten Gelenkteiles relativ zu dem Basisteil
oder des zweiten Gelenkteiles relativ zu dem ersten Gelenkteil.
11. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10
dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnereinrichtung mit der Po
sitionserfassungseinrichtung verbunden ist und eine Rechen
schaltung umfaßt zur Bestimmung eines Soll-Ver
zögerungsmomentes in Abhängigkeit von der momentanen Rela
tivposition der Gelenkteile zueinander und/oder der Momentan-Ge
schwindigkeit der Gelenkteile zueinander und/oder der Momen
tan-Beschleunigung der Gelenkteile zueinander.
12. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11
dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnereinrichtung mit einer
Brennweitenerfassungseinrichtung verbindbar ist, zur Einstel
lung eines Soll-Verzögerungsmomentes in Abhängigkeit von der
momentanen Brennweite.
13. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12
dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung eine Einga
beeinrichtung umfaßt, zur Auswahl oder zur Eingabe eines be
stimmten Verzögerungsmodus.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, daß
die Eingabeeinrichtung ein Potentiometer umfaßt.
15. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14
dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinrichtung dem Basisteil
oder einem der beiden Gelenkteile benachbart angeordnet
ist.
16. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15
dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinrichtung im Bereich
eines Führungsgriffes angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16
dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidbremseinrichtung einen
Fluidraum aufweist in dem ein rheologisches Fluid aufgenommen
ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet, daß
das rheologische Fluid ein elektro-rheologisches Fluid ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18 dadurch gekennzeich
net, daß das rheologische Fluid ein magneto-rheologisches Fluid
ist.
20. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 17 bis 19
dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Fluidraum aufgenommene
Fluid ein elektrostriktives Fluid ist.
21. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 21
dadurch gekennzeichnet, daß in der Fluidbremseinrichtung ein
Scherspaltraum gebildet ist zur Übertragung einer Fluid-
Scherkraft.
22. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 21
dadurch gekennzeichnet, daß die Fluid-Scherkraft nach Maßgabe
der Einstelleinrichtung einstellbar ist.
23. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 22
dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidbremseinrichtung eine
Drosseldurchgangseinrichtung aufweist und daß die Drosselwir
kung der Drosseldurchgangseinrichtung nach Maßgabe der Einstel
leinrichtung einstellbar ist.
24. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 23
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Scherspaltraum und/oder in
der Drosseldurchgangseinrichtung ein Elektrodenpaar vorgesehen
ist und daß das Elektrodenpaar mit dem Leistungsschaltkreis ver
bunden ist.
25. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 24
dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsschaltkreis an das
Elektrodenpaar eine Spannung im Bereich von 0 bis 10 kV anlegt.
26. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 25
dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Elektroden im Be
reich von 0.5 bis 3 mm liegt.
27. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 26
dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung eine
Anzahl Bremslamellen umfaßt.
28. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 27
dadurch gekennzeichnet, daß eine Verzögerungsmomenterfassungs
einrichtung vorgesehen ist, zur Erfassung des Verzögerungsmo
mentes.
29. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 28
dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturerfassungseinrich
tung vorgesehen ist, zur Erfassung der Temperatur des Fluides
in der Fluidbremseinrichtung.
30. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 29
dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsmomenterfassungs
einrichtung mit der Rechnereinrichtung gekoppelt ist, und daß
in der Rechnereinrichtung eine Vergleichseinrichtung vorgesehen
ist zur Durchführung eines Soll/Ist Vergleiches wobei eine Ab
weichung zwischen einem Sollwert und einem Ist-Wert des jewei
ligen Verzögerungsmomentes durch über den Leistungsschaltkreis
kompensiert ist.
31. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 30
dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung zur Er
zeugung eines Schlepp-Momentes um die erste Achse und die Ver
zögerungseinrichtung zur Erzeugung eines Schlepp-Momentes um
die zweite Achse in einer gemeinsamen Behältereinrichtung auf
genommen sind.
32. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 31
dadurch gekennzeichnet, daß das Schlepp-Moment um eine der Achsen
durch ein Torsionsscherfeld erzeugt ist, und das Schlepp-Mo
ment um die andere Achse durch eine Drosseleinrichtung
und/oder ein Linear-Scherfeld erzeugt ist.
33. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 32
dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gelenkteil mit einer Be
festigungseinrichtung versehen ist zur Befestigung einer Kame
ra.
34. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 31
dadurch gekennzeichnet, daß eine Fixiereinrichtung vorgesehen
ist, zur Fixierung wenigstens der Relativposition des zweiten
Gelenkteiles relativ zu dem ersten Gelenkteil.
35. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 34
dadurch gekennzeichnet, daß die Fixiereinrichtung eine Klemm
schraube aufweist.
36. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 35
dadurch gekennzeichnet, daß das Basisteil mit einer Stativ-
oder Träger-Befestigungseinrichtung versehen ist, zur Befesti
gung des Basisteiles an einem Stativ oder an einer Trägerein
richtung.
37. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 36
dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsschaltkreis in das Ba
sisteil oder das erste Gelenkteil, oder das zweite Gelenkteil
integriert ist.
38. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 37
dadurch gekennzeichnet, daß im inneren des ersten Gelenkteiles
eine Schleifkontakteinrichtung vorgesehen ist, zur Spannungs
versorgung einer zur Steuerung eines Schleppmomentes um die
zweite Achse (Y) vorgesehenen Elektrodeneinrichtung.
39. Verfahren zur Steuerung des dynamischen Führungsverhaltens
einer Verfolgegelenkvorrichtung mit den Schritten:
- - Erfassen eines Soll-Verzögerungsmomentes um eine erste Achse,
- - Erfassen eines Soll-Verzögerungsmomentes um eine zweite Achse quer zur ersten Achse,
- - Einstellen der Viskosität eines in einer Verzögerungseinrich tung aufgenommenen, hinsichtlich seines Fließverhaltens verän derbaren, Fluides jeweils nach Maßgabe des erfaßten Soll-Ver zögerungsmomentes derart, daß die Verzögerungseinrichtung ein Schleppmoment um die erste oder die zweite Achse erzeugt das weitgehend dem jeweiligen Soll-Verzögerungsmoment ent spricht.
40. Verfahren nach Anspruch 39 dadurch gekennzeichnet, daß zur
Einstellung der Viskosität des Fluides die Temperatur des Flui
des erfaßt wird.
41. Verfahren nach Anspruch 39 oder 40 dadurch gekennzeichnet,
daß das jeweilige Soll-Verzögerungsmoment aus einem Kennfeld
ermittelt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19719874A DE19719874A1 (de) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | Verfolgegelenkvorrichtung und Verfahren zu Steuerung des Schleppmomentes derselben |
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