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"Allseitig kippbare Lagerung eines optischen Geräts auf einem Trger
(Zusatz zu Patent Nr.
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Durch das Patent
ist eine allseitig kippbare Lagerung eines optischen Geräts auf einem Träger geschützt,
bei der dieses optische Gerät mittels eines Wälzlagers auf einem angetriebenen Läufer
um dessen Achse drehbar gelagert ist und dieser Läufer auf einer im Träger gelagerten
angetriebenen Welle durch ein dynamisch abgestimmtes Federkardangelenk befestigt
ist, dessen Kardankörper mit dem Läufer und der Welle durch Federn derart verbunden
ist, daß er relativ zur Welle unter Verformung einiger Federn um eine zur Wellenachse
senkrechte erste Kardanachse schwenkbar und der Läufer relativ zum Kardankörper
unter Verformung anderer Federn um eine zur Läuferachse und zur ersten Kardanachse
senkrechte zweite Kardanachse schwenkbar ist.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine weitere Ausgestaltung dieser
allseitig kippbaren Lagerung. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, diese Lagerung so
auszugestalten, daß mit ihrer Hilfe das optische Gerät im Raum stabilisiert ist.
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Erfindungsgemäß erfolgt hierzu die Stabilisierung des optischen Geräts
auf seinem Träger, der unvermeidbaren Winkelbewegungen unterliegt, durch die klasse
des optischen Geräts und durch die reibungsarme indifferente Lagerung des optischen
Geräts am Träger. Handelt es sich bei dem optischen Gerät beispielsweise um einen
Feldstecher, um ein Fernrohr oder um eine Kamera, dann ist das Gerät durch die erfindungsgemäße
Ausgestaltung seiner Lagerung im Haum stabilisiert, obgleich man den Träger in der
Hand halt oder auf einem Fahrzeug befestigt und ihn dadurch unvermeidbaren Winkelbewegungen
unterwirft.
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Vorzugsweise erfolgt die Stabkisierung zusätzlich durch die Kreiselwirkung
des mit einem entsprechend bemessenen Trägheitsmoment als Kreisel ausgebildeten
Läufers. Dieser Läufer muß dazu natürlich mit einer so hohen Drehzahl angetrieben
werden, daß der Kreiseldrall unterstützt durch die Masse des optischen Geräts zur
Stabilisierung im Haum um das gewdnschte Maß ausreicht.
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Der Träger kann als ein das optische Gerät, z. B. den Feldstecher,
umgebendes Gehäuse ausgebildet sein. Er kann ferner mit einer einstellbaren, an
die Stirn des Beobachters anlegbaren Stütze versehen werden. Durch diese Stütze
wird verhindert, daß man die Okulare des Feldstechers versehentlich berührt, wenn
man die Augen so dicht als möglich an diese Okulare heranbringt, um hindurchzuschauen.
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Will man das optische Gerät auf ein bestimmtes Ziel richten, dann
muß man es zusammen mit dem Träger verschwenken. Damit dabei das optische Gerät
in seiner Grundstellung am Träger verbleibt, empfiehlt es sich, den Träger mit einer
durch eine Taste von außen lösbaren Klemme zu versehen, die im eingerückten Zustand
das optische Gerät in seiner Grundstellung am Träger
festhält.
Hat man durch Verschwenken des Trägers das optische Gerät auf das Ziel gerichtet,
dann drückt man auf die Taste. Alsdann bleibt das optische Gerät in seiner Lage
stabilisiert.
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Da auf das optische Gerät die Heibung des Wälzlagers ein Drehmoment
um die Läuferachse ausübt, könnte es mangels besonderer Vorkehrungen geschehen,
daß dieses Drehmoment das optische Gerät aus der Sollstellung verschwenkt. Besonders
dann, wenn die Masse des optischen Geräts verhältnismäßig klein ist, das Wälzlager
aber eine merkliche Reibung hat und das optische Gerät nach Einrichtung auf das
Ziel eine längere Zeit lang benutzt werden soll, dann empfiehlt es sich, die Verdrehung
des optischen Geräts durch die Wälziagerreibung um die Läuferachse durch einen Bügel
zu verhindern, der in einer parallel zu den beiden Kardanachsen verlaufenden Ebene
liegend das optische Gerät mit dessen Träger gelenkig verbindet, wobei die Gelenkzapfen
mit den Kardanachsen zusammenfallein.
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Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeielinung
dargestellt. In dieser zeigen Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung der allseitig
kippbaren Lagerung eines Feldstechers in einem als Gehäuse ausgebildeten Träger,
wobei der Läufer, dessen Antriebswelle, das dynamisch abgestimmte Federkardangelenk
und der Antriebsmotor im Längsschnitt gezeigt sind, Fig. 2 den Querschnitt in der
die beiden Kardanachsen aufnehmenden Ebene, Fig. 3 eine Seitenansicht mit der in
Fig. 1 und 2 fortgelassenen Stütze zum Anlegen an die Stirn des Beobachters, Fig.
4 die allseitig kippbare Lagerung eines Reflexionsprismas in einem Schnitt längs
einer Ebene, welche die Achse der Antriebswelle aufnimmt, wobei der Sardankörper
den Läufer umgibt, und Fig. 5 den Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4.
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In Fig0 1 ist teilweise im Schnitt ein Feldstecher 1 gezeigt, der
mit einem gewissen allseitigen Abstand von einem Gehäuse 2 umgeben ist. Dieses ist
auf seiner vorderen Stirnseite mit Öffnungen versehen, durch welche die Okulare
des Feldstechers hindurchragen. In diesem Gehäuse ist der Feldstecher 1 allseitig
kippbar gelagert0 Hält man das Gehäuse 2 in der hand, dann wird es unvermeidbaren
Schwingungsbewegungen unterworfen. Das gilt besonders dann, wenn man sich auf einem
fahrenden Fahrzeug befindet. Würden sich diese Schwingungen auf den Feldstecher
1 übertragen, dann würde das die Beobachtung erheblich erschweren.
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Um nun den Feldstecher 1 im Gehäuse 2 im Haume zu stabilisieren,
ist der Feldstecher 1 mittels einer Wälzlagerung in Gestalt zweier Kugellager 13
auf einem angetriebenen Läufer um dessen Achse drehbar gelagert. Dieser Läufer wird
von einer zylindrischen Buchse 11 gebildet, die auf ihrem Umfang die Innenlaufringe
der beiden Kugellager 13 trägt, deren Außenlaufringe in einer am Feldstecher 1 befestigten
Buchse sitzen0 Der von der Buchse 11 gebildete Läufer ist nun durch ein dynamisch
abgestimmtes Federkardangelenk auf einer im Träger 2 gelagerten angetriebenen Welle
4 befestigt0 Auf dieser Welle sitzt nämlich der Läufer eines Gleichstrommotors 6,
dessen Ständer in einem im Inneren des Gehäuses 2 vorgesehenen und an ihm befestigten
Rohrstutzen 7 untergebracht und an diesem Hohrstutzen starr befestigt ist. Der ringförmige
Kardankörper 10 des dynamisch abgestimmten Federkardangelenkes ist zwischen der
Buchse 11 und dem Ende 8 der Welle 4 mit einem gewissen Spielraum untergebracht.
Er ist relativ zum Wellenende 8 unter Verformung von Federn 9 um eine zur Wellenachse
senkrechte erste Kardanachse A schwenkbar. Die den Läufer bildende Buchse 11 ist
relativ zum Kardankörper unter Verformung von Federn 12 um eine zweite Kardanachse
B schwenkbar, die zur Achse der Buchse 11 und zur ersten Kardanachse A senkrecht
verläuft.
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Wie im Hauptpatent beschrieben, läßt sich durch entsprechende Bemessung
der Trqheitsmomente des Kardankörpers 10, der
Federkonstanten der
Federn 9 und 12 und der Drehzahl der Welle 4 erreichen, daß die Federn kein Drehmoment
um die. Achsen A und fl auf den von der-Buchse 11 gebildeten Läufer ausüben, sofern
die Drehzahl der Welle 4 entsprechend bemessen ist. Das bedeutet aber, daß der Läufer
reibungsfrei um den Schnittpunkt der Achsen A und B schwenkbar auf der Welle 4 befestigt
ist.
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Wie die Federn 9 und 12 ausgestaltet sein können, damit sie in der
beschriebenen Weise wirken, ist in dem Èauptpatent eingehend erläutert und braucht
hier daher nicht näher beschrieben zu werden.
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Infolge der drehbaren Lagerung des Feldstechers 1 auf dem von der
Buchse ii gebildeten Läufer und infolge der Befestigung dieses Läufers am Träger
2 durch das Kardangelenk kann das den Träger 2 bildende Gehäuse in einem begrenzten
Bereich allseitig relativ zum Feldstecher 1 kippen. Durch seine Masse und durch
die reibungsarme indifferente Lagerung am Träger 2 ist daher das optische Gerät
im Raum stabilisiert. Diese StabiLisierung kann durch die Kreiselwirkung des Läufers
11 unterstützt werden, wenn man diesen durch entsprechende Bemessung seines Trägheitsmoments
als Kreisel ausbildet und diesem Kreisel durch eine entsprechend hohe Drehzahl des
Motors 6 den erforderlichen Drall erteilt.
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Vorzugsweise ist der Träger 2 mit einer einstellbaren Stütze 19,
Fig0 3, versehen, an die der Beobachter seine Stirn anlegen kann, wenn er sich bemüht,
seine Augen so dicht wie möglich an die Okulare des Feldstechers i heranzubringen,
ohne jedoch diese Okulare dabei zu berühren, Denn eine Berührung würde die Stabilisierung
stören.
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Der Träger 2 kann mit einer Klemme versehen sein, die im eingerückten
Zustand-das optische Gerät in seiner Grundstellung in dem vom Träger 2 gebildeten
Gehäuse festhält. Die Grundstellung ist diejoige Stellung, in der das optische Gerät
vom Inneren des Gehäuses einen gleichmäßigen Abstand hat. Diese Klemme ist von außen
durch eine Taste lösbar, die am Träger 2 angebracht, aber in den Zeichnungen nicht
näher gezeigt ist. Will man den Feldstecher auf ein- Ziel richten, dann rückt man
die Klemme ein,
was entweder durch dieselbe Taste oder durch eine
zweite Taste geschehen kann. Dann bilden das Gehäuse und der Feldstecher ein starres
Ganzes, das man von Hand auf das Ziel richten kann.
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Ist das geschehen, dann löst man die Klemme. Das hat dann zur Folge,
daß die Stabilisierung des Feldstechers wirksam wird.
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Die Kugellager 13 sind zwar sehr reibungsarm, üben aber dennoch ein
gewisses Drehmoment um die Achse der Buchse 14 auf den Feldstecher 1 aus. Dieses
Drehmoment würde nach längerer Beobachtungszeit auch dann den Feldstecher 1 zur
Anlage am Träger 2 bringen und dadurch die Stabilisierung stören, wenn hiergegen
keine besonderen Maßnahmen getroffen würden.
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Diese Maßnahmen können darin bestehen, daß in einer die beiden Kardanachsen
A und B aufnehmenden Ebene ein Bügel 16 angeordnet wird, der mit zwei zur Kardanachse
A gleichachsigen Gelenkzapfen 17 an der Buchse 14 und mit einem zur Kardanachse
B gleichachsigen Drehzapfen 18 am Träger 2 schwenkbar gelagert ist. Dieser Bügel
verhindert, daß das durch die Ku£ellagerreibung auf die Buchse 14 ausgeübte Drehmoment
diese Buchse um ihre Achse in Drehung versetzt.
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Freilich hat dieses Drehmoment zur Folge, daß der Bügel 16 auf den
Gelenkzapfen 18 eine gewisse Querkraft ausübt und daher in dem vom Drehzapfen 18
gebildeten Gelenk eine gewisse Reibung entsteht, die ein Kippmoment um die Kardanachse
B vom Träger 2 auf den Feldstecher 1 ausübt. Diese Störkrait ist jedoch so gering,
daß sie die Stabilierung nicht rerllich beeinträchtigt.
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Das beschriebene Ausführungsbeispiel kann in mannigfacher hinsicht
abgewandelt werden. So besteht die Möglichkeit, als optisches Gerät statt eines
Feldstechers in dem den Träger 2 bildenden Gehäuse eine Kamera, ein Fernrohr oder
irgendein anderes optisches Gerät anzuordnen. Auch kann der Träger 2 auf einem Fahrzeug
befestigt sein.
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Bei dem in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung
hat der Träger 32 die Gestalt einer Tragplatte,
an welcher der Rohrstutzen
37 befestigt ist, der hinsichtlich seiner Funktion dem Rohrstutzen 7 entspricht:
Die durch den Elektrootor 36 angetriebene Welle 34 ist durch ein dynamisch abgestimmtes
Federkardangelenk mit einem Läufer 20 verbunden, der daher um seine Achse C umläuft.
Dieser Läufer 20 trägt mittels eines axialen Zapfens und eines darauf sitzenden
Kugellagers 53 das optische Gerät in Gestalt eines Reflexionsprismas 21.
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Bei diesem Gerät ist nun die Verschwenkbarkeit um die Kardanachse
A eng begrenzt und gegebenenfalls bis fast auf Null verringert. Zu diesem Zweck
trägt das Prisma 21 gleichachsig zur Achse C eine Buchse 22, die den Rohrstutzen
37 mit Abstand umgibt und einander gegenüberliegende radial nach innen gerichtete
Schrauben 24 trägt, die mit der Kardanachse B zusammenfallen und mit ibren inneren
spitzen Enden in Lagerpfannen hineinragen, die in der Außenfläche des Rohrstutzens
37 vorgesehen sind.
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Durch diese Schrauben 24 kann das Prisma 21 am Träger 32 so gefesselt
werden, daß er um die Kardanachse A nur geringfügig oder gar nicht kippen kann.
Die Kippbewegung um die Achse B ist hingegen nur durch Anstoßen der Buchse 22 an
den Rohrstutzen 57 des Trägers begrenzt.
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Damit die Aufhängung des Prismas 21 und der Buchse 22 im Schwerpunkt
erfolgen kann, muß dieser mit dem Schnittpunkt der Achsen A, B und C zusammenfallen.
Zu diesem Zweck ist an dem dem Prisma gegenüberliegenden Ende der Buchse 22 eine
Wuchtmasse 23 befestigt.
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Ein weiterer Unterschied von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 -
3 besteht darin, daß sich bei diesem Ausführungsbeispiel der Läufer 20 im Inneren
des Kardankörpers 50 befindet.
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Das braucht im einzelnen nicht beschrieben zu werden, weil es im Hauptpatent
eingehend erläutert ist.