DE3226873C2

DE3226873C2 - Lastabgleichvorrichtung

Info

Publication number: DE3226873C2
Application number: DE3226873A
Authority: DE
Inventors: Richard Arthur Lindsay
Original assignee: VINTEN Ltd; Thales Optronics Bury St Edmunds Ltd
Current assignee: VINTEN Ltd; Thales Optronics Bury St Edmunds Ltd
Priority date: 1981-07-22
Filing date: 1982-07-17
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2002-07-18
Also published as: GB2102757A; US4557459A; DE3226873A1; GB2102757B; JPH0154582B2; JPS5824637A; FR2510255B1; AU548806B2; AU8604282A; FR2510255A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Lastabgleichvorrichtungen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, und insbesondere auf Kippbefestigungsköpfe zum Abgleich des Drehmomentes, das durch das Massengleichgewicht einer auf einem Befestigungskopf angeordneten Kamera oder dgl. beim Drehen um die Kippachse auftritt.

Lastabgleichvorrichtungen sind in vielfacher Art bekannt, z. B. hydraulische oder pneumatische Druckvorrichtungen, die auf Kolben arbeiten, Federdrucksysteme, die sinusförmig oder linear entweder direkt oder über Nocken arbeiten, usw. Die meisten dieser Systeme stellen jedoch einen Kompromiß dar, und es wird ohne Hinzufügung von Abgleichgewichten oder ähnlichen Vorrichtungen an den äußeren Enden des erforderlichen Abgleichbereiches kein echter Abgleich erzielt. Ferner macht eine Einstellung des Systems zur Aufnahme unterschiedlicher Abgleichbelastungen ein häufiges Auswechseln der Federn erforderlich oder verhindert einen echten Abgleich.

Aus der DE-OS 29 52 660 ist eine Drehmoment-Abgleichvorrichtung mit zwei Spiralfedern bekannt, die ein Rückstellmoment auf eine Kipp-Plattform ausüben, deren Größe durch Änderung des effektiven Radius eines Paares von auf der Plattform befestigten Bolzen einstellbar ist. Hieraus ist jedoch nicht zu entnehmen, daß die Verschiebung der beiden Federn sich mit dem Sinus und Cosinus der Kippbewegung der Plattform ändert.

Eine Lastabgleichvorrichtung nach US-PS 28 45 263 weist einen Hebelarm aus zwei scherenartig miteinander verbundenen Hebeln und einer Feder je Hebel auf, wobei das eine Ende des Hebelsystems ortsfest angeordnet und das entgegengesetzte Ende, das die abzugleichende Last aufnimmt, vertikal beweglich geführt ist, so daß eine Abgleich-Höhensteuerung der Last selbsttätig unter Einwirkung von Federkräften erzielt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lastabgleichvorrichtung der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß der Lastabgleich durch einstellbare Federsysteme gesteuert wird, um unterschiedliche Lasten abhängig von der Position der Lastenplattform zu heben, zu senken oder zu schwenken.

Dies wird gemäß der Erfindung bei einer Lastenabgleichvorrichtung der gattungsgemäßen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 erreicht.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Zur Erzielung der gewünschten sinusförmigen Federauslenkung können verschiedene Systeme verwendet werden, z. B. Taumel scheiben, die mit der Kompression und/oder Zugspannung der Federn variieren, wenn die Plattform um die Schwenkstelle rotiert. In gleicher Weise können auch Exzenter oder Nocken in Abhängigkeit von dem Anwendungsfall und der Geometrie der Vorrichtung verwendet werden. Praktisch kann dabei jedes System Verwendung finden, bei dem zwei unabhängige Vorrichtungen mit einfacher harmonischer Bewegung erzielt werden.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel einer Lastabgleichvorrichtung in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch die Lastabgleichvorrichtung in Verbindung mit einem Kippbefestigungskopf in Ruhestellung,

Fig. 2 schematisch die Lastabgleichvorrichtung, wenn der Kippbefestigungskopf im Uhrzeigersinn gekippt ist und

Fig. 3 schematisch die Lastabgleichvorrichtung, wenn der Kippbefestigungskopf im Gegenuhrzeigersinn gekippt ist.

Nach Fig. 1 weist ein Mechanismus, der als "Scotch Yoke" be kannt ist, einen Tragteil 1 mit Querbauteilen 2 auf, mit denen Rollen 3 drehbar verbunden sind. Der Tragteil 1 erstreckt sich durch einen Blockteil 4, auf dem die Rollen 3 ruhen. Vier Positionierrollen 5 verhindern, daß der Tragteil 1 eine seit liche, d. h. in Richtung der Querbauteile 2 erfolgende Bewegung ausführt, lassen jedoch eine freie Längsbe wegung des Tragteiles 1 zu. Eine Plattform 6, die auf einem recht winklig ausgebildeten, um eine Schwenkstelle 8 schwenkbar gelagerten Arm 7 be festigt ist, dient zur Aufnahme einer Fernsehkamera oder dgl. Das der Plattform 6 entgegengesetzte Ende des Arms 7 ist schwenkbar mit dem Blockteil 4 an einer Schwenkstelle 9 verbunden. Ein erstes Federsystem 10, B, das zwischen einer Auskragung 11 am Blockteil 4 und dem Tragteil 1 angeordnet ist, erfährt eine Dehnung oder Stauchung gemäß dem Sinus eines Schwenkwinkels Θ, um den die Platt form 6 verschwenkt wird. Ein zweites Federsystem 12, A, ist zwischen einer Platte 13 am Ende des Tragteiles 1 und einer einstellbaren Platte 14 so angeordnet, daß die Spannung des zweiten Federsystems 12, A, eingestellt werden kann.

Bei der Darstellung nach Fig. 2, in der die Plattform 6 im Uhrzeigersinn um die Schwenkstelle 8 verschwenkt ist, wird der Blockteil 4 aufgrund der am Schwenkpunkt 9 einwirkenden Kraft nach unten gedrückt und damit nach links (Pfeilrichtung) in bezug auf die ursprüngliche Position bewegt. Durch diese Bewegung wird das erste Federsystem 10, B komprimiert und gleichzeitig wird aufgrund der Wirkung der Rollen 3 der Tragteil 1 nach links zwischen den Positionierrollen 5 bewegt und drückt das zweite Federsystem 12, A zusammen. Wenn eine spezifische Feder 12, A gewählt wird, wirkt die in den Federn 10, B und 12, A gespeicherte Energie der versetzten Masse M der auf der Plattform 6 befestigten Kamera oder dgl. entgegen. Um den Abgleich verschiedener Belastungen, die auf die Plattform 6 zu vereinfachen, kann das zweite Feder system 12, A einer Anfangsverschiebung beaufschlagt werden, indem das zweite Federsystem 12, A unter Verwendung des Einstellers für die Platte 14 zusammengedrückt wird.

Nach Fig. 3 ist die Plattform 6 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt, der Arm 7 bewegt die Schwenkstelle 9 nach links und damit den Blockteil 4, wodurch das zweite Federsystem 12, A zusammengedrückt wird, er hebt aber auch den Blockteil 4 an, wo durch die Feder 10, B unter Zugspannung gesetzt wird. Wenn jedoch die Feder 10, B dem Sinusgesetz folgt, speichern gleiche Werte der Kompression oder Zugspannung den gleichen Energiewert in der Feder B.

In Zusammenhang mit Fig. 3 werden nachstehend die theoretischen Grundlagen erläutert.

Wenn die Plattform 6 mit der darauf befindlichen Masse M kippt, wird der Potentialener gieverlust gleich

Mg R (1-Cos Θ) (1)

diese Energie muß von den Federsystemen 10, B; 12, A zur Erzielung eines Abgleichs gespeichert werden.

Wenn zwei Federsysteme 10, B; 12, A betrachtet werden, die unabhängig voneinander eine Verschiebung (Dehnung oder Stauchung) erfahren, gilt:

Für das Federsystem 12 A:

Nach dem Einstellen der Anfangsverschiebung x des Federsystems 12, A und einer zusätzlichen Verschiebung δ_A, die durch ein Verschwenken der Plattform 6 um den Schwenkwinkel Θ bewirkt wird, ergibt sich für eine dann die zusätzliche Verschiebung δ_A hervorgerufene Energieänderung ΔE_A der im Federsystem 12, A gespeicherten Energie E_A

δ_A = α · (1- cos Θ)
K_A = Federkonstante des Federsystems 12, A
α = Länge des Armes 7 zwischen den Schwenkstellen 8 und 9

Für das Federsystem 10, B:

Verschiebung δ_B = b - sin Θ

Die durch die Verschiebung δ_B im Federsystem 10, B hervorgerufene Energieänderung ΔE_B ist:

Damit beträgt die gesamte in den Federsystemen 10, B; 12, A hervorgerufene Energieänderung

ΔE_T = ΔE_A + ΔE_B

Wenn a=b und K_A = K_B ist, gilt:

ΔE_T = K_A · α · (a+x) · (1- (cos Θ)

Zum Ausgleich

M · g · R = K_A · α · (a+x)

Claims

1. Lastabgleichvorrichtung, bei der eine auf einer Plattform befestigte Last um eine Schwenkstelle um einen Schwenkwinkel (Θ) relativ zu einer neutralen Position verschwenkbar angeordnet ist, in der die Bewegung der Last durch zwei Feder systeme abgeglichen wird, und bei der das Verschwenken der Last in der einen oder in der anderen Richtung bewirkt, daß die in den beiden Federsystemen gespeicherte Energie eine Änderung erfährt, dadurch gekennzeichnet, daß
das erste Federsystem (10, B) eine Dehnung oder Stauchung erfährt, die gemäß dem Sinus des Schwenkwinkels (Θ) erfolgt,
das zweite Federsystem (12, A) eine Stauchung oder Dehnung erfährt, die gemäß einer Konstanten, die durch eine vom Schwenkwinkel (Θ) unabhängige Bewegungs komponente definiert ist, abzüglich einer vom Cosinus des Schwenkwinkels (Θ) abhängigen Bewegungskomponente, erfolgt,
wobei die beiden Federsysteme (10, B; 12, A) zum Lastabgleich durch ein Kopp lungssystem (1, 4) sowohl mit der Plattform (6) als auch untereinander verbunden sind.

2. Lastabgleichvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungssystem (1, 4) aus einem Blockteil (4) und einem Tragteil (1) besteht, daß ein Arm (7) an der Plattform (6) so befestigt und mit dem Blockteil (4) so gekoppelt ist, daß der Blockteil (4) proportional zur Verschwenkung der Plattform (6) relativ zu dem Tragteil (1) verschiebbar angeordnet ist, daß das erste Federsystem (10, B) zwischen dem Blockteil (4) und dem Tragteil (1) angeordnet ist, und daß das zweite Federsystem (12, A) zwischen dem Tragteil (1) und einem Anschlag (14) angeordnet ist.

3. Lastabgleichvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragteil (1) innerhalb eines Halterrollensystems (5) linear beweglich angeordnet ist.

4. Lastabgleichvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß senkrecht zum Halterollensystem (5) ein Rollensystem (2, 3) am Tragteil (1) angeordnet ist, mit dem der Blockteil (4) so in Eingriff steht, daß beim Verschwenken der Plattform (6) um die Schwenkstelle (8) eine Linearverschiebung des Tragteils (1) erfolgt.

5. Lastabgleichvorrichtung nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (14) des zweiten Federsystems (12, A) auf eine Position (X) einstellbar ist, wodurch eine Gegenwirkung für eine beliebige, auf der Plattform (6) angeordnete Last (M) erzielbar ist.

6. Lastabgleichvorrichtung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (7) ein Schwenkarm (7) ist, der an einer Schwenkstelle (8) angelenkt ist, die zwischen der die Last (M) aufnehmenden Plattform (6) und dem ersten Feder system (10, B) angeordnet ist.

7. Lastabgleichvorrichtung nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Blockteil (4) und der Tragteil (1) längs Bewegungsrichtungen zusammenwirken, die rechtwinklig zueinander verlaufen.