DE2614403A1

DE2614403A1 - Lager und mit einem solchen lager ausgestatteter tragkopf zum drehen und/oder kippen einer vorrichtung

Info

Publication number: DE2614403A1
Application number: DE19762614403
Authority: DE
Inventors: Robert Eric Miller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-04-02
Filing date: 1976-04-02
Publication date: 1976-10-21
Also published as: AU501378B2; DE2614403C2; CA1050595A; US4111498A; GB1546174A; AU1238876A; JPS51136055A; JPS6018859B2

Description

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HOFFMANN · EITLE & PARTNER

PATENTANWÄLTE DR. ING. E.HOFFMANN · DIPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMAN N · DIPL.-ING. W. LEH N D-8000 MÜNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 (STERN HAUS) · TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATHE)

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Robert Eric Miller, Rose Bay, N.S.W. / Australien

Lager und mit einem solchen Lager ausgestatteter Tragkopf zum Drehen und/oder Kippen einer Vorrichtung

Die Erfindung betrifft ein Lager und insbesondere,jedoch nicht ausschliesslich,ein Lager für kipp- und/oder schwenkbare Trag— köpfe für Kameras, Instrumente oder Maschinen.

Gewöhnlich dienen solche Köpfe zum Kippen einer Kamera, d.h. Drehen derselben um eine annähernd horizontale Achse, und zum Verschwenken der Kamera, d.h. Drehen derselben um eine annähernd vertikale Achse. Während des Kippens oder Verschwenkens ist es wichtig, dass die Bewegung der Kamera voll gesteuert werden kann und weich abläuft, damit keine unerwünschten unregelmässigen oder ruckartigen Bewegungen auftreten, die von der Kamera anschliessend aufgezeichnet werden.

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Gewöhnlich werden die sich bewegenden Teile von solchen Trageinrichtungen so ausgelegt, dass ein beträchtlicher dämpfender Effekt vorliegt, wodurch andererseits ein erhebliches Drehmoment erforderlich wird, um diese Bewegungen durchzuführen. In' nanchen Fällen ist es erwünscht, eine plötzliche und rasche Schwenkbewegung vornehmen zu können, ohne dass die Stetigkeit der Bewegung während des langsamen Verschwenkens,wo eine gut gedämpfte Wirkung notwendig ist, beeinträchtigt wird. Eine solche Arbeitsweise ist mit konventionellen fluidgedämpften Tragköpfen nicht durchführbar.

Zur Erzielung einer plötzlichen oder raschen Bewegung wurde bislang auf eine mechanische Vorrichtung, beispielsweise eine Kupplung, Bremse oder dgl. zurückgegriffen, die aber oder unter oder in Kombination mit einer Schwenkeinheit des Tragkopfes angeordnet wird. Solche zusätzlichen Einrichtungen erhöhen die Kosten und das Gewicht des Tragkopfes und bringen nicht die sanfte Betriebsweise, die mit konventionellen viskosen Widerstands-Kipp- oder Schwenkköpfe erzielt werden kann.

Ziel der Erfindung ist es, demgegenüber ein Lager und einen Tragkopf der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, der im wesentlichen frei von den genannten Nachteilen ist.

Die erfindungsgemasse Lösung dieser Aufgabe besteht in dem Vorsehen eines Lagers mit wenigstens zwei Lagerflächen, die relativ zueinander beweglich sind und zwischen denen eine Fluidmischung vorgesehen ist, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Fluidmischung wenigstens aus einer Suspension von Partikeln eines ersten Fluids in einem zweiten Fluid besteht, wobei das erste und zweite Fluid nicht miteinander vermischbar sind.

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Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 aufgeführt.

Der erfindungsgemässe Tragkopf zum Drehen und/oder Kippen einer darauf angeordneten Vorrichtung weist wenigstens ein Gehäuse mit einer Bohrung, einem in engem Sitz in der Bohrung drehbar angeordneten Block, eine Trageinrichtung für die Vorrichtung, die entweder am Gehäuse oder am Block befestigt ist, eine zwischen benachbarten Oberflächen von Block und Bohrung vorgesehene Fluidmischung und eine Dichtungseinrichtung auf, um die Fluidmischung zwischen den Oberflächen zu halten, wobei der Tragkopf dadurch gekennzeichnet ist, dass die Fluidmischung eine Suspension aus einem ersten nicht mischbaren schmierenden Fluid in einem zweiten nicht mischbaren Fluid ist, wobei das zweite, nicht mischbare Fluid hochviskos und klebrig ist.

Weiterbildungen des erfindungsgemässen Tragkopfes sind in den Unteransprüchen 7 und 8 aufgeführt.

Bei einer vorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist somit ein konventioneller, mit Fluidwiderstand arbeitender Dreibeinkopf mit einer Schwenkeinheit vorgesehen, die einen Kolben aufweist, der in einer Bohrung in einem Gehäuse angeordnet ist. Der Kolben und die Bohrung sind so bemessen, dass zwischen ihnen ein freier Raum vorliegt, so dass der Kolben relativ zum Gehäuse gedreht werden kann. Der freie Raum ist mit der Fluidmischung ausgefüllt, die eine stark gedämpfe viskose Widerstandsbewegung der Verschwenkeinheit während eines langsamen Verschwenkens bringt und eine annähernd frei gleitende Bewegung bietet, wenn das an die Schwenkeinheit angelegte Drehmoment plötzlich zunimmt. Die Fluidmischung hat die Eigenschaft, unmittelbar nach Abnahme des höheren oder plötzlich zugeführten Drehmomentes wieder hochviskos zu werden,

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so dass der anfängliche gewünschte hochviskose Widerstand beim langsamen Verschwenken erneut vorliegt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht von eine:r Pluidmischung im Ruhezustand oder während einer langsamen Relativbewegung zwischen benachbarten Flächen,

Fig. 2 eine schematische Ansicht der Fluidmischung mit Darstellung der Zone eines Fluidbruches während einer raschen Relativbewegung von benachbarten Flächen,und

Fig. 3 eine geschnittene Ansicnt von einem Kamerakipp- und Schwenkkopf·

Fig. 1 und 2 zeigen die beiden relativ zueinander beweglichen Oberflächen 10 und 11 eines Lagers. Zwischen den Oberflächen ist ein dünner Fluidfilm vorgesehen. Der Fluidfilm ist eine Mischung aus einem hochviskosen, hochklebrigen Basisfluid 12, wie Polybuten, welches als Dämpfungsmedium in Stossdämpfern und anderen Vorrichtungen bekannt ist, und einem "Silikon"-Fluid 13 mit sehr ähnlichem spezifischen Gewicht. Wenn solche Fluide miteinander vermischt werden, bildet das Silikonfluid eine feine kugelförmige Dispersion 14 im Basisfluid 12 und verbleibt in dieser Form. Die erhaltene Mischung oder Emulsion kann dann als viskoses Dämpfungsmedium in beispielsweise einer, eine Kamera tragenden Kipp- und Schwenkeinheit der in Fig. 3 gezeigten Bauart verwendet werden, um die oben beschriebene rasche oder plötzliche Schwenkbewegung vorzunehmen.

Die Kameratrageinheit 20 nach Fig. 1 besteht aus einem Gehäuse 21, einem Kipp- und Schwenkblock 22 bzw. 23,der drehbar im Gehäuse 21 angeordnet ist, wobei die Drehachsen senkrecht zueinander ausgerichtet sind, einer Kamerabefestigungsplatte 24 und einem Kippblockbrems- und Verriegelungsmechanismus 25.

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Die Trageinheit ist auf einem geeigneten Dreibein, Fussgestell oder dgl. angeordnet, indem der Schwenkblock 23 an dem Dreibein befestigt wird. Die relativ zueinander beweglichen Oberflächen 10 und 11 nach Fig. 1 und 2 sind die Flächen des Schwenkblockes 23 und seiner zugehörigen Bohrung im Gehäuse 21. Die Erfindung kann jedoch auch auf die Kipplagerung der Trageinheit 20 angewandt werden, wenn dies notwendig erscheint.

Bei einer solchen Kipp- und Schwenkeinheit 20 hat der Fluidfilm vorzugsweise eine Dicke in der Grössenordnung von 0,025 mm bis 0,127 mm (0,001 bis 0,005 inch) zwischen den inneren, sich bewegenden Oberflächen 10 und 11. Wenn die Fluidmischung während einer langsamen Relativbewegung der Oberflächen 10 und 11 einer massigen Scherspannung unterworfen wird, z.B. während einer langsamen Schwenkbewegung, zeigt die Fluidmischung einen viskosen Widerstand, der ausreicht, um einen langsames, stetiges und ruckfreies Verschwenken einer Kamera vorzunehmen.

Wenn jedoch das Drehmoment, welches zur Schaffung der langsamen Schwenkbewegung anliegt, plötzlich zunimmt, wie es notwendig sein würde, wenn plötzlich die Schwenkgeschwindigkeit ansteigt, wird die Fluidmischung längs einer beliebigen Linie zwischen den beiden relativ sich bewegenden Oberflächen 10 und 11 gemäss Fig. 2 brechen (15). Die Oberflächen 16 und 17 der Fluidmischung nahe der Bruchlinie 15 werden dann effektiv die tatsächlich relativ zueinander sich bewegenden Flächen des Lagers. . Das Silikonfluid, das in kugeliger Dispersion vor dem Bruch vorlag, und sich auf der Bruchlinie befindet, wird beim Bruch das viskose Widerstandsfluid zwischen den beiden Flächen 16 und 17 (und 10 und 11) und erlaubt eine rasche und plötzliche Gleitbewegung aufgrund seiner unterschied-

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lichen Widerstandseigenschaft, d.h. wegen des Unterschiedes " im Klebrigkeitsgrad zwischen dem ausgewählten Polybuten und Silikon. Wenn diese rasche Relativbewegung der Oberflächen und 11 aufhört, heilt der Fluidbruch selbst aus und fallen die Silikonpartikel wieder in eine freie kugelförmige Dispersion, so dass die Fluidmischung wieder ihren anfänglichen hohen viskosen Widerstand erhält, der vor dem Bruch vorlag.

Der beschriebene Effekt kommt deutlicher bei Temperaturen zum Tragen, die sich 10°C unter dem Gefrierpunkt nähern, wodurch ein weiterer wesentlicher Vorteil für Fotografen erzielt wird, die unter solchen Bedingungen arbeiten. Demgegenüber kann mit stark gedämpften Köpfen mit viskosem Widerstand bekannter Bauart praktisch nicht bei solchen Temperaturen ohne Vorsehen von zusätzlichen mechanischen Vorrichtungen oder Kupplungen gearbeitet werden. Die Widerstandseigenschaften des Silikonfluids werden durch die Temperatur im wesentlichen nicht beeinflusst.

Wie dem Fachmann bekannt ist, kann die Abfassung der Fluidmischung geändert werden, um den mechanischen Bedürfnissen und konstruktiven Unterschieden von unterschiedlichen Vorrichtungen gerecht zu werden und um den zuvor beschriebenen Betriebseffekt bei solchen unterschiedlichen Vorrichtungen aufrechtzuerhalten.

Ein Beispiel für eine Fluidmischung nach der Erfindung ist eine Mischung aus etwa 50 Volumen-% von den beiden nachfolgend angegebenen Fluiden, die bei Einsatz in einer Kameraverschwenkeinheit bei normaler Raumtemperatur den zuvor erwähnten Gleiteffekt zeigt:

Polybuten Viskosität - 100 000 centistokes spezifisches Gewicht 0,917

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Silikon (Dimethyl-Polysiloxan) Viskosität - 500 000 centistokesr spezifisches Gewicht 0,978.

Aus dem zuvor genannten Beispiel für die Fluidmischung geht hervor, dass die Viskosität des Silikonfluids hoch im Vergleich zur Viskosität des Polybuten ist. Die Viskosität des Silikonfluids bleibt auch im wesentlichen mit der Temperatur über einen veranschlagten Arbeitsbereich namentlich zwischen -1O°C bis +45⁰C konstant.

Die Viskosität des Polybuten nimmt andererseits in einem beträchtlichen Ausmass bei niedrigen Arbeitstemperatüren zu und verstärkt daher noch mehr den Gleiteffekt. Bei hohen Arbeitstemperaturen nimmt die Viskosität des Polybuten bis zu einem Grenzwert ab, bei dem der Gleiteffekt übermässig werden kann.

Wie ersichtlich, sind die spezifischen, im oben genannten Beispiel angegebenen Gewichte im wesentlichen gleich. Ferner ist Silikon bei Berührung ölig und glitschig, während das Polybuten bei Berührung besonders klebrig wirkt.

Claims

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Patentansprüche

M. ' Lager mit wenigstens zwei Lagerflächen, die relativ zueinander beweglich sind und zwischen denen eine Fluidmischung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidmischung wenigstens aus einer Suspension von Partikeln eines ersten Fluids in einem zweiten Fluid besteht, wobei das erste und zweite Fluid nicht miteinander vermischbar sind.
2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Fluid hochviskos und klebrig ist und das erste Fluid ein Schmiermittel ist.
3. Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeich net, dass die spezifischen Gewichte von erstem und zweitem Fluid im wesentlichen die gleichen sind.
4. Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung im wesentlichen gleiche Volumenanteile von erstem und zweitem Fluid aufweist, wobei das erste Fluid eine Silikonflüssigkeit mit einer Viskosität von etwa 500 000 Centistokes und einem spezifischen Gewicht von etwa 0,978 und das zweite Fluid eine Polybutenflüssigkeit mit einer Viskosität von etwa 100 000 Centistokes und einem spezifischen Gewicht von etwa 0,978 ist.
5. Kameratragkopf, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem Lager gemäss Ansprüchen 1 bis 4 ausgestattet ist.
6. Tragkopf zum Drehen und/oder Kippen von einer darauf getragenen Vorrichtung,, mit xvenigstens einem eine Bohrung aufweisenden Gehäuse, einem in der Bohrung mit knappem Sitz

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drehbar angeordneten Block, einer Trageinrichtung für die Vorrichtung, die entweder mit dem Gehäuse oder dem Block verbunden ist, einer zwischen benachbarten Oberflächen von Block und Bohrung vorgesehenen Fluidmischung, und einer Abdichtung, um die Fluidmischung zwischen den Oberflächen zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidmischung eine Suspension aus einem ersten nicht mischbaren schmierenden Fluid in einem zweiten nicht mischbaren Fluid ist, wobei das zweite, nicht mischbare Fluid hochviskos und klebrig ist.
7. Tragkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass die spezifischen Gewichte von erstem und zweitem Fluid im wesentlichen die gleichen sind.
8. Tragkopf nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , dass die Fluidmischung aus im wesentlichen gleichen Volumenteilen von erstem und zweitem Fluid besteht, wobei das erste Fluid eine Silikonflüssigkeit mit einer Viskosität von etwa 500 000 Centistockes und einem spezifischen Gewicht von etwa 0,978 und das zweite Fluid eine Polybutenflüssigkeit mit einer Viskosität von etwa 100 000 centistokes und einem spezifischen Gewicht von etwa 0,978 ist.

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