DE3811523C1

DE3811523C1 - Swivel-tilt device for optical equipment

Info

Publication number: DE3811523C1
Application number: DE3811523A
Authority: DE
Inventors: Manfred 6360 Friedberg De Schroeck; Hans-Peter 6114 Gross-Umstadt De Jamin
Original assignee: Vs Entwicklungs- und Projektierungs 6360 Friedberg De GmbH
Current assignee: VIDEOR TECHNICAL E. HARTIG GMBH, 63322 ROEDERMARK,
Priority date: 1988-04-06
Filing date: 1988-04-06
Publication date: 1989-08-31

Abstract

Swivel-tilt device for optical equipment having a housing (2). On its bottom (5) there is a vertical rotary bearing having an external fastening platform (7) which can be rotated relative to the housing. On its at least one end wall (8) there is a horizontal rotary bearing with an external, tiltable carrying angle (11). Arranged in the housing (2) are a first (6) and a second drive block (9), each having a worm drive with worm and worm-wheel, working in the self-locking region, on the one hand for swivelling the housing horizontally with respect to the fastening platform (7) about the vertical axis (AS), and on the other hand for a tilting movement, independent therefrom, of the carrying angle (11) with respect to the housing. In order to give the housing (2) a small constructional volume and to keep side-play within the worm-drives as small as possible, provision is made for the following: a) the drive blocks (6, 9) have a central transmission housing (31) in which the worm-wheel (32) with its driveshaft (30) is mounted, and the two transmission housings (31) are fastened on the housing (2) in such a way that, on the one hand, the drive shafts (30) are fed through the bottom (5) for connection with the fastening platform (7) and, on the other hand, are led through the end wall (8) for connection with the carrying angle (11). b) The worm is ... with its drive shaft so as to be movable in the direction radial to the worm-wheel in the respective ... Original abstract incomplete. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwenk-Neige-Vorrichtung für optische Geräte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a pan-tilt device for Optical devices according to the preamble of claim 1.

Durch die US-PS 42 33 634 ist eine Schwenk-Neige-Vorrichtung mit einem aus Bügeln bestehenden, nach außen offenen Gestell bekannt, das zu einem Master-Slave-System ausgebaut werden kann, aber nicht wetterfest ist. Die Anordnung ist außeror dentlich sperrig aufgebaut, zumal besondere Gegengewichte für die Kamera an abstehenden Auslegern befestigt werden sollen. Soweit die Neigungsverstellung der Master-Kamera betroffen ist, geschieht dies durch eine Handkurbel mit Schneckentrieb. Soweit eine Fernsteuerung erfolgt, wie z. B. bei der Slave-Kamera, erfolgt dies motorisch ebenfalls über Schneckentriebe. Die Schneckentriebe besitzen jedoch keinen einstellbaren Spielausgleich, so daß die Richtungsgenauig keit infrage gestellt ist. Stellungssensoren sind wegen der freien Verstellmöglichkeit gar nur über Stirnradgetriebe mit den Achsen der Schwenk-Neige-Vorrichtung verbunden, so daß jedes Flankenspiel natürlich die Sensorsignale und damit zusätzlich die Einstellgenauigkeit negativ beeinflußt. Die bekannte Vorrichtung läßt sich nicht in einem hermetisch gekapselten Gehäuse unterbringen, weil dann auch die Kamera in diesem Gehäuse untergebracht sein müßte, was die Abmes sungen zusätzlich vergrößern würde. By US-PS 42 33 634 is a pan-tilt device with a frame made of brackets, open to the outside known to be expanded into a master-slave system can, but is not weatherproof. The arrangement is extraordinary built bulky, especially special counterweights for the camera to be attached to protruding arms should. So much for the tilt adjustment of the master camera is affected, this happens with a hand crank Worm drive. As far as remote control takes place, such as. B. with the slave camera, this is also done by motor Worm shoots. However, the worm drives have none adjustable backlash compensation, so that the directional is questioned. Position sensors are because of the free adjustment option only with spur gear the axes of the pan-tilt device connected so that every backlash, of course, the sensor signals and thus additionally affects the setting accuracy negatively. The known device can not be hermetically sealed encapsulated housing, because then the camera this case should contain what the dimensions solutions would also enlarge.

Derartige Schwenk-Neige-Vorrichtungen, meist auch als "Schwenk-Neige-Köpfe" bezeichnet, werden vornehmlich auf dem Gebiet der Video-Überwachung von Gebäuden und Anlagen mittels in sich geschlossener Video-Systeme verwendet. Die hier zur Diskussion stehenden optischen Geräte sind aber nicht nur Video-Kameras, sondern auch zugehörige Scheinwerfer, Zieleinrichtungen etc.Such pan-tilt devices, usually also as "Pan-tilt heads" are primarily referred to on the Field of video surveillance of buildings and facilities using self-contained video systems. The here for Optical devices under discussion are not only Video cameras but also related headlights, Target facilities etc.

Nun haben sowohl die Video-Kameras, bedingt durch ihre lichtstarken Zoom-Objektive mit einem großen Zoom-Bereich als auch zugehörige Scheinwerfer oder Scheinwerfer-Batterien ein beträchtliches Gewicht, wobei der Massenschwerpunkt in der Regel auch noch einen beträchtlichen Abstand von jeder der beiden Schwenkachsen hat. Will man die Zahl der optischen Geräte erhöhen, so ergibt sich eine weitere Verschlechterung der mechanischen Verhältnisse, wobei zu berücksichtigen ist, daß der schwenkbare Tragwinkel eine fliegende Lagerung dar stellt.Now both have video cameras due to their bright zoom lenses with a large zoom range than associated headlights or headlight batteries considerable weight, with the center of mass in the Usually also a considerable distance from each of the has two swivel axes. If you want the number of optical Increasing devices results in a further deterioration the mechanical conditions, taking into account that the pivoting support bracket is a flying bearing poses.

Man hat daher auch bereits versucht, in relativ großvolumigen, schwenkbaren Gehäusen leistungsstarke Antriebseinheiten mit je einem im Bereich der Selbsthemmung arbeitenden Schneckentrieb mit Schnecke und Schneckenrad für eine Horizontalverschwenkung des Gehäuses gegenüber der Befestigungsplattform um eine senkrechte Achse einerseits und für eine davon unabhängige Neigungsbewegung des Tragwinkels gegenüber dem Gehäuse andererseits unterzubringen. Da jegliches Flankenspiel inner halb der Getriebe wegen der sehr starken Drehzahluntersetzung zwischen den Antriebsmotoren und den Abtriebswellen zu einem beträchtlichen Winkelspiel führt, hat man hierbei den Getriebe motor einschließlich der angetriebenen Schnecke auf einer Platine mit Langlöchern angeordnet. Durch diese Langlöcher sind Befestigungsschrauben in Gewinde eingeschraubt, die sich im Gehäuseboden bzw. in Gehäusewandungen befinden. Durch Lösen dieser Schrauben und Verschieben der Schnecke gegen das Schneckenrad und Wiederfestziehen der Schrauben soll hierbei das Flankenspiel zwischen Schnecke und Schneckenrad eliminiert werden. Es hat sich jedoch bei einer solchen Verstellvorrichtung nicht als möglich erwiesen, das Spiel kleinstmöglich einzustellen. Entweder ergab sich ein zu großes Flankenspiel mit einem zu großen Winkelspiel der Abtriebswelle, oder es trat eine übermäßige Flankenpressung auf, die zu einem raschen Verschleiß der Getriebeteile führte. Da eine ungewollt hohe Flankenpressung jedoch große Antriebskräfte erfordert, wurden die Getriebemotoren entsprechend stark ausgelegt, was einen hohen Leistungsbedarf der Antriebsmotoren sowie unzulässig große Winkelabweichungen im Hinblick auf die Feineinstellung der optischen Achsen mit sich brachte. Die bekannte Lösung kann also nicht nur die bestehenden Probleme nicht beseitigen, sondern sie brachte auch große Abmessungen sowie ein hohes Gewicht der Schwenk-Neige-Vorrichtung mit sich.One has therefore already tried, in relatively large-volume, swiveling housings powerful drive units with each a worm drive working in the area of self-locking with worm and worm wheel for horizontal pivoting of the housing opposite the mounting platform by one vertical axis on the one hand and for an independent one Inclination movement of the support bracket in relation to the housing on the other hand to accommodate. Because any backlash inside half of the gearbox because of the very strong speed reduction between the drive motors and the output shafts into one leads to considerable angular play, you have the gearbox motor including the driven worm on one Circuit board arranged with elongated holes. Through these oblong holes fastening screws are screwed into the thread are located in the housing base or in the housing walls. By Loosen these screws and move the screw against it Worm wheel and re-tightening the screws here is the backlash between worm and worm wheel can be eliminated. It has However, in such an adjustment device not as possible to set the game as small as possible. Either there was too much backlash with one large angular play of the output shaft, or one occurred excessive flank pressure on it, which results in a rapid Wear of the gear parts led. Because an unintentionally high one Flank pressure, however, required large driving forces the geared motors designed accordingly strong, which one high power requirements of the drive motors as well as impermissible large angular deviations in terms of fine adjustment which brought optical axes with it. The well-known solution so not only can't fix the existing problems, but it also brought large dimensions as well as a tall one Weight of the pan-tilt device with itself.

Große Gehäuseabmessungen bringen aber weitere Nachteile mit sich: Bei einer Montage der optischen Geräte auf einem schwenkbaren, das Gehäuse übergreifenden Bügel hat der Massenschwerpunkt notwendigerweise einen großen radialen Abstand von der horizontalen Neigeachse. Da hierdurch ein erheblicher, außermittiger Kraftangriff erfolgt, ist es erforderlich, in dem Gehäuse eine in beiden Drehrichtungen wirkende Gewichtskompensation vorzusehen. Bei einer bekannten Schwenk-Neige-Vorrichtung besteht die Einrichtung zur Gewichtskompensation aus einer um die waagerechte Neigeachse herumgelegten, außerordentlich kräftigen Schraubenfeder, die in der senkrechten Mittelstellung des U-förmigen Bügels entspannt ist. Je stärker die Neigung, d. h. die Abweichung von der senkrechten Stellung des Bügels ist, um so stärker wird die Feder vorgespannt. Es ist jedoch aus Gründen des Verlaufs der Federkennlinie einerseits und des von den optischen Geräten aufgebrachten Drehmoments bei zunehmender Neigung andererseits nicht möglich, eine ideale Kompensation durchzuführen, so daß auch aus diesem Grunde ein entsprechend kräftig ausgelegter Stellmotor mit entsprechend dimensionierten Getrieben vorgesehen werden muß. Die für die Beherrschung der Kräfte und der Reibungsverluste erforderlichen konstruktiven Elemente unterliegen sämtlich einer gleichgerichteten Tendenz: Starke Auslegung mit gegenseitiger negativer Beeinflussung.Large housing dimensions have other disadvantages yourself: When installing the optical devices on a has the swiveling bracket that spans the housing Center of gravity necessarily has a large radial Distance from the horizontal tilt axis. As a result considerable, off-center force attack occurs, it is required, one in both directions of rotation in the housing provide effective weight compensation. With a known Pan-tilt device is the device for Weight compensation from a horizontal tilt axis lying around, extraordinarily strong coil spring, the in the vertical middle position of the U-shaped bracket is relaxed. The stronger the inclination, d. H. the deviation from the vertical position of the bracket, the stronger the spring biased. However, it is for the sake of history the spring characteristic on the one hand and the optical one Applied torque with increasing inclination on the other hand not possible, an ideal compensation carry out, so that for this reason a corresponding powerful actuator with accordingly dimensioned gears must be provided. The for the Mastery of forces and friction losses required design elements are all subject a similar trend: strong interpretation with mutual negative influence.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schwenk-Neige-Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, die ein geringes Bauvolumen besitzt, mit einer geringen elektrischen Antriebsleistung auskommt und dennoch ein kleinstmögliches Flankenspiel innerhalb des Schneckengetriebes ermöglicht.The invention is therefore based on the object Pan-tilt device of the type described above to indicate, which has a small construction volume, with a low electrical drive power needs and still the smallest possible backlash within the Worm gear enables.

Des weiteren soll ein Verfahren zur spielfreien Einstellung der Schwenk-Neige-Vorrichtung angegeben werden.Furthermore, a method for setting the pan-tilt device without play is to be specified.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs beschriebenen Schwenk-Neige-Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch, daßThe task is solved at the beginning described pan-tilt device according to the invention as a result of that

a) the drive blocks have a central gear housing, in which the worm wheel is mounted with its output shaft and that the gear housing are attached to the housing in such a way that the output shafts

aa) for connection to the mounting platform through the floor on the one hand and

ab) for connection to the support bracket through the end wall on the other hand, and that
b) the worm with its drive shaft in the radial direction movable to the worm wheel in the gear concerned housed and continuously by an adjusting spindle Lightly and without play against the worm wheel is cash.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung sind die zentralen Getriebegehäuse die tragenden Elemente für alle in bzw. an dem Getriebegehäuse gelargeten Wellen, und das äußere Gehäuse bildet lediglich eine sogenannte "Bezugsplattform" für die Befestigung der Getriebegehäuse. Die Wellen, insbesondere die Abtriebswellen, sind jedenfalls nicht in den Gehäusebohrungen gelagert, sondern nur - vorzugsweise abgedichtet - durch die Gehäusewände bzw. den Gehäuseboden hindurchgeführt. Damit bleibt die Einstellung des Flankenspiels auf Justiermöglichkeiten innerhalb des zentralen Getriebegehäuses beschränkt. Durch die Verstellmöglichkeit der Schnecke gegenüber dem Schneckenrad durch eine Einstellspindel läßt sich das Flankenspiel zwischen Schnecke und Schneckenrad äußerst feinfühlig bis auf einen kleinstmöglichen Wert einstellen. Die mit Selbsthemmung arbeitende Einstellspindel ist dabei das einzige Justierorgan, und es ist mit besonderem Vorteil möglich, den Aufnahmestrom des Stellmotors zu messen und die Einstellspindel solange zu verstellen, bis ein vorgegebener Aufnahmestrom erreicht ist. Bei einer entsprechenden Feinbearbeitung der Eingriffsflanken läßt sich hierbei die Feineinstellung gemäß einer Kennlinie des Aufnahmestroms vornehmen. Eine unerwünschte zu hohe Flankenpressung äußert sich hierbei durch einen steilen Anstieg der Kennlinie des Aufnahmestroms.In the solution according to the invention, the central ones Gearbox the supporting elements for everyone in or on the Gearbox housing shafts, and the outer housing forms only a so-called "reference platform" for the Fastening the gearbox. The waves, especially the Output shafts are in any case not in the housing bores stored, but only - preferably sealed - by the Housing walls or the housing base passed through. In order to the backlash setting remains on Adjustment options within the central Gearbox housing limited. By adjusting the Worm opposite the worm wheel through an adjusting spindle the backlash between the worm and worm wheel extremely sensitive down to the smallest possible value to adjust. The self-locking adjustment spindle is the only adjusting element, and it is special Advantage possible to measure the intake current of the servomotor and adjust the adjusting spindle until a predetermined intake current is reached. At a corresponding fine machining of the engagement flanks can here the fine adjustment according to a characteristic curve of the Make intake current. An undesirable too high Flank pressure is expressed by a steep Increase in the characteristic of the intake current.

Durch die erfindungsgemäßen Merkmale a) und b) läßt sich - bei gegebener Motorspannung (Kleinspannung) - die Stromaufnahme auf einen Bruchteil der Stromaufnahme der bekannten Getriebemotoren reduzieren und gleichzeitig ein minimales Winkelspiel einstellen, das deutlich kleiner ist als 0,2 Winkelgrade. Hierbei ist zu beachten, daß eine Abweichung von einem Winkelgrad auf einer Entfernung von 100 m einen Seitenversatz von 175 cm zur Folge hat. Mit anderen Worten:
Ein Einstellfehler von einem Winkelgrad würde dazu führen, daß ein zu überwachendes Objekt, beispielsweise eine Tür, verfehlt würde. Entfernung und Objektgröße sind aber typisch für sogenannte Video-Überwachungen. Ein derartiger Seitenversatz wird jedenfalls durch den Gegenstand der Erfindung wirksam vermieden.With the features a) and b) according to the invention, the current consumption can be reduced to a fraction of the current consumption of the known geared motors for a given motor voltage (low voltage) and, at the same time, a minimal angular play can be set which is significantly smaller than 0.2 degrees. It should be noted here that a deviation from an angular degree at a distance of 100 m results in a lateral offset of 175 cm. In other words:
A setting error of an angular degree would result in an object to be monitored, for example a door, being missed. Distance and object size are typical for so-called video surveillance. Such a lateral offset is in any case effectively avoided by the subject matter of the invention.

Die Verstellmöglichkeit ist dabei besonders einfach, wenn die Antriebswelle der Schnecke mit ihrem Antriebsende in einem ortsfesten Lager und mit ihrem nicht angetriebenen Ende mittels eines Lagerkörpers verschwenkbar im Getriebegehäuse gelagert ist.The adjustment is particularly easy if the Drive shaft of the screw with its drive end in a fixed bearing and with its non-driven end by means of a bearing body is pivotally mounted in the gear housing.

Die serienmäßig im Handel befindlichen Nadellager lassen jedenfalls die für die Einstellung erforderliche geringe Verschwenkung der Schneckenwelle zu.Leave the needle bearings that are commercially available as standard in any case the small one required for the adjustment Pivoting of the worm shaft.

Es ist dabei weiterhin von Vorteil, wenn der Lagerkörper mittels einer Parallelführung verschiebbar im Getriebegehäuse gelagert ist und die Einstellspindel sich gegen den Lagerkörper abstützt. It is also advantageous if the bearing body is slidably mounted in the gear housing by means of a parallel guide and the adjusting spindle is supported against the bearing body.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegen standes ergibt sich aus dem Unteranspruch 5. Die Lösung der Aufgabe hinsichtlich des Einstellverfahrens ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 6.Another advantageous embodiment of the counterpart of the invention status results from subclaim 5. The solution to the problem with regard to the setting method results from the features of claim 6.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 6 näher erläutert. Es zeigtAn embodiment of the subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to FIGS. 1 to 6. It shows

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines ge öffneten äußeren Gehäuses der Schwenk-Neige- Vorrichtung mit den am Gehäuseunterteil be festigten Antriebsblöcken für die Schwenkbe wegung um eine senkrechte Achse und die Neigungsbewegung um eine waagrechte Achse, Fig. 1 is a perspective view of a ge opened outer housing of the pivot-tilt apparatus having the be on the lower casing cemented drive blocks for the Schwenkbe movement about a vertical axis and tilting movement about a horizontal axis,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines der beiden Antriebsblöcke mit Blickrichtung von schräg unten, Fig. 2 is a perspective view of one of the two drive blocks with a view obliquely from below,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbei spiels einer Schwenk-Neige-Vorrichtung mit nur einem einzigen Tragwinkel, Fig. 3 is a side view of a first game Ausführungsbei a pan-tilt device, with a single supporting bracket

Fig. 4 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbei spiels einer Schwenk-Neige-Vorrichtung mit einem Gehäuseoberteil, das ein zweites Lager für einen Horizontalträger und einen zweiten Tragwinkel besitzt, Fig. 4 is a side view of a second game Ausführungsbei a pan-tilt apparatus having an upper housing member having a second bearing for a horizontal support and a second support bracket,

Fig. 5 eine Vorderansicht des Gegenstandes nach Fig. 4 in Richtung des Pfeils V und Fig. 5 is a front view of the article of FIG. 4 in the direction of arrow V and

Fig. 6 ein Blockschaltbild für eine Steuerung der Schwenk-Neige-Vorrichtung um die beiden Achsen. Fig. 6 is a block diagram for a control of the pan-tilt device about the two axes.

In Fig. 1 ist eine Schwenk-Neige-Vorrichtung 1 dargestellt, deren Gehäuse 2 aus einem Gehäuseunterteil 3 und einem Gehäuseoberteil 4 besteht. Die Varianten des Gehäuseoberteils sind in den Fig. 3 und 4 dargestellt.In Fig. 1, a pan-tilt device 1 is shown, the housing 2 consists of a lower housing part 3 and an upper housing part 4 . The variants of the upper housing part are shown in FIGS. 3 and 4.

An der Unterseite des Gehäuseunterteils 3 befindet sich ein kreisscheibenförmiger Boden 5 mit einem ersten Antriebsblock 6 der eine senkrechte Achse AS (Schwenkachse) definiert. Ein solcher Antriebsblock 6 ist in Fig. 2 dargestellt. An den Boden 5 angeformte Auflageleisten 5 a ermöglichen eine genaue Ausrichtung des Antriebsblocks 6. An der Antriebswelle 30 dieses Antriebsblocks 6 ist eine Befestigungsplattform 7 befestigt, die zum Aufschrauben auf einen hier nicht gezeigten Untersatz vorgesehen ist.On the underside of the lower housing part 3 there is a circular disk-shaped base 5 with a first drive block 6 which defines a vertical axis AS (swivel axis). Such a drive block 6 is shown in FIG. 2. At the bottom 5 integrally formed support strips 5 a precise alignment enable the drive block. 6 On the drive shaft 30 of this drive block 6 , a mounting platform 7 is attached, which is provided for screwing onto a base, not shown here.

Das Gehäuseunterteil 3 besitzt weiterhin eine ebene, senkrecht verlaufende Stirnwand 8, an der ein weiterer, identischer Antriebsblock 9 befestigt ist, der eine waagrechte Achse AW (Neigeachse) definiert. Schwenkachse und Neigeachse stehen senkrecht aufeinander.The lower housing part 3 also has a flat, vertically extending end wall 8 , to which a further, identical drive block 9 is fastened, which defines a horizontal axis AW (tilt axis). Swivel axis and tilt axis are perpendicular to each other.

Auf die dargestellte Weise sind beide Antriebsblöcke 6 und 9 fest mit dem Gehäuseunterteil 3 verschraubt, das auf diese Weise eine "Bezugsplattform" für die beiden Antriebsblöcke 6, 9 darstellt.In the manner shown, both drive blocks 6 and 9 are screwed tightly to the lower housing part 3 , which in this way represents a “reference platform” for the two drive blocks 6, 9 .

Zwischen dem Gehäuseunterteil 3 und dem Gehäuseoberteil 4 befindet sich eine Trennfuge 10 (Fig. 3 und 4) in die eine zeichnerisch nicht dargestellte elastomere Dichtung eingelegt ist und die unter einem Winkel "α" von 40 Grad zur waagrechten Achse AW verläuft. Der elektrische Anschluß erfolgt über einen Vielfachstecker 25.Between the lower housing part 3 and the upper housing part 4 there is a parting line 10 ( FIGS. 3 and 4) into which an elastomeric seal, not shown in the drawing, is inserted and which extends at an angle " .alpha. " Of 40 degrees to the horizontal axis AW . The electrical connection is made via a multiple plug 25 .

Auch der Antriebsblock 9 besitzt eine waagrecht verlaufende Abtriebswelle 30, die in Fig. 2 gezeigt ist. An dieser Abtriebswelle 30 ist ein relativ zum Gehäuse 2 um die waagrechte Achse AW schwenkbarer Tragwinkel 11 befestigt. Der Tragwinkel 11 besitzt einen waagrechten Schenkel 11 a und einen senkrechten Schenkel 11 b, der auf eine in Fig. 5 noch näher gezeigte Weise an einer Flanschplatte 12 befestigt und in dieser geführt ist. Die Flanschplatte 12 besitzt eine Nabe 12 a, mit der sie drehfest auf der Abtriebswelle 30 des Antriebsblocks 9 befestigt ist.The drive block 9 also has a horizontally extending output shaft 30 , which is shown in FIG. 2. Attached to this output shaft 30 is a support bracket 11 which is pivotable relative to the housing 2 about the horizontal axis AW . The support bracket 11 has a horizontal leg 11 a and a vertical leg 11 b , which is attached to a flange plate 12 in a manner shown in FIG. 5 and is guided therein. The flange plate 12 has a hub 12 a , with which it is rotatably attached to the output shaft 30 of the drive block 9 .

Gemäß Fig. 2 besitzen die Antriebsblöcke 6 bzw. 9 ein quaderförmiges, mit einem Hohlraum 31 a versehenes zentrales Getriebegehäuse 31, in dem das Schneckenrad 32 mit seiner Abtriebswelle 30 gelagert ist. Die Lagerung geschieht mittels zweier Wälzlager 33 und 34.According to Fig. 2 have the drive blocks 6 and 9, a cuboid, with a cavity 31 provided a central transmission case 31, in which the worm wheel is mounted with its output shaft 30 32. The bearing is done by means of two roller bearings 33 and 34 .

Wie wiederum aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die Getriebegehäuse 31 in der Weise an dem Gehäuse 2 bzw. am Gehäuseunterteil 3 befestigt, daß die Abtriebswellen 30 zur Verbindung mit der Befestigungsplattform 7 durch den Boden 5 einerseits und zur Verbindung mit dem Tragwinkel 11 durch die Stirnwand 8 andererseits hindurchgeführt sind.As can be seen again from Fig. 1, the gear housing 31 are attached to the housing 2 or the lower housing part 3 in such a way that the output shafts 30 for connection to the mounting platform 7 through the base 5 on the one hand and for connection to the support bracket 11 through the end wall 8 are passed on the other hand.

Bei dem Gegenstand von Fig. 2 befindet sich die Schnecke 35 in Wirklichkeit oberhalb des Schneckenrades 32 im Getriebegehäuse 31. Sie ist jedoch zur Erleichterung des Verständnisses außerhalb des Getriebegehäuses dargestellt. Die Schnecke 35 besitzt eine Antriebswelle 36, deren Ende in Fig. 2 links oben zu sehen ist. Auf dieser Antriebswelle 36 befindet sich ein Zahnrad 37, das mit einem weiteren Zahnrad 38 kämmt, das auf der Abtriebswelle 39 eines Getriebemotors 40 angeordnet ist. Der Getriebemotor 40 ist über einen U-förmigen Haltebügel 41 mit dem Getriebegehäuse 31 verschraubt, das zum Zwecke einer Platzersparnis eine durch eine Teil-Zylinderfläche begrenzte Nut 42 aufweist, in die der Getriebemotor 40 hineinragt. Die Antriebswelle 36 der Schnecke 35 besitzt auf der Seite des Zahnrads 37 ein hier nur schematisch angedeutetes festes Lager 43. In the article of Fig. 2 the screw 35 is in reality above the worm wheel 32 in the gear housing 31. However, it is shown outside of the gear housing for ease of understanding. The worm 35 has a drive shaft 36 , the end of which can be seen at the top left in FIG. 2. On this drive shaft 36 there is a gearwheel 37 which meshes with a further gearwheel 38 which is arranged on the output shaft 39 of a geared motor 40 . The geared motor 40 is screwed to the gearbox housing 31 via a U-shaped retaining bracket 41 , which for the purpose of saving space has a groove 42 delimited by a partial cylindrical surface into which the geared motor 40 projects. The drive shaft 36 of the worm 35 has on the side of the gear 37 a fixed bearing 43 which is only schematically indicated here.

Das jenseitige - verstellbare - Lager 44 ist in einem Lagerkörper 45 untergebracht, der mittels einer Parallelführung 46 verstellbar im Getriebegehäuse 31 gelagert ist. Die Verstellrichtung ist dabei so gewählt, daß die Schnecke 35 in radialer Richtung zum Schneckenrad 32 verstellt werden kann. Mit anderen Worten: Der Abstand der sich rechtwinklig kreuzenden Achsen von Schnecke 35 und Schneckenrad 32 ist veränderbar.The other side - adjustable - bearing 44 is housed in a bearing body 45 which is adjustably mounted in the gear housing 31 by means of a parallel guide 46 . The adjustment direction is chosen so that the worm 35 can be adjusted in the radial direction to the worm wheel 32 . In other words, the distance between the axes of worm 35 and worm wheel 32 crossing at right angles can be changed.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, besteht die Parallelführung 46 aus einer prismatischen Ausnehmung 47 mit zwei seitlichen Führungsnuten 48, die im Getriebegehäuse 31 angeordnet sind, sowie aus Oberflächenelementen des hierzu im Querschnitt komplementär ausgebildeten Lagerkörpers 45, der auf gegenüberliegenden Seiten zwei leistenförmige Vorsprünge 49 besitzt, die in den Führungsnuten 48 gleiten.As can be seen from FIG. 2, the parallel guide 46 consists of a prismatic recess 47 with two lateral guide grooves 48 which are arranged in the gear housing 31 , and of surface elements of the bearing body 45 which is complementary in cross section and has two strip-shaped projections 49 on opposite sides that slide in the guide grooves 48 .

Der Lagerkörper 45 ist aus dem Getriebegehäuse 31 herausgezogen dargestellt. Die Schnecke 35 kann jedoch durch das Lager 43 hindurch nur dann montiert werden, wenn sich der Lagerkörper 45 vollständig innerhalb des Getriebegehäuses 31 befindet, zu welchem Zweck er in Richtung der gestrichelten Linien in das Getriebegehäuse eingeschoben werden muß.The bearing body 45 is shown pulled out of the gear housing 31 . However, the worm 35 can only be mounted through the bearing 43 if the bearing body 45 is located completely inside the gear housing 31 , for which purpose it must be pushed into the gear housing in the direction of the broken lines.

Der Lagerkörper 45 ist in Richtung der Parallelführung 46 durch eine Einstellspindel 50 kontinuierlich und feinfühlig verstellbar. So wird durch eine Rechtsdrehung der Einstellspindel 50 der Lagerkörper 45 in der Richtung verschoben, daß die Schnecke 35 dem Schneckenrad 32 angenähert wird. Umgekehrt kann sich die Schnecke 35 beim Lösen der Einstellspindel 50 durch Linksdrehung von dem Schneckenrad 32 entfernen. The bearing body 45 is continuously and sensitively adjustable in the direction of the parallel guide 46 by means of an adjusting spindle 50 . Thus, by turning the adjusting spindle 50 to the right, the bearing body 45 is displaced in the direction that the worm 35 is brought closer to the worm wheel 32 . Conversely, the worm 35 can move away from the worm wheel 32 by loosening the adjusting spindle 50 by turning it to the left.

Im Lagerkörper 45 ist eine weitere Einstellspindel 51 gelagert, mittels welcher das Axialspiel der Schnecke 35 eliminiert werden kann, so daß innerhalb des gesamten in Fig. 2 dargestellten Antriebsblocks 6 bzw. 9 kein unzulässiges Spiel auftritt.A further adjusting spindle 51 is mounted in the bearing body 45 , by means of which the axial play of the worm 35 can be eliminated, so that no inadmissible play occurs within the entire drive block 6 or 9 shown in FIG .

Das Gehäuseunterteil 3 mit den Antriebsblöcken 6 bzw. 9 gemäß den Fig. 1 und 2 läßt sich mit unterschiedlichen Gehäuseoberteilen kombinieren:The lower housing part 3 with the drive blocks 6 and 9 according to FIGS. 1 and 2 can be combined with different upper housing parts:

Das Gehäuseoberteil 4 nach Fig. 3 bildet lediglich einen Deckel, der die Antriebsblöcke gegen Witterungseinflüsse schützt.The upper housing part 4 of FIG. 3 merely forms a cover which protects the drive blocks to weathering.

Bei der Schwenk-Neige-Vorrichtung nach Fig. 4 ist bei ansonsten gleich ausgeführtem Gehäuseunterteil 3 das Gehäuseoberteil 4 durch ein anders gestaltetes Gehäuseoberteil 14 ersetzt.In the pan-tilt device according to Fig. 4, the upper housing part 4 is replaced with a different shaped housing upper part 14 with an otherwise identical has been executed housing lower part 3.

Das Gehäuseoberteil 14 besitzt eine weitere Stirnwand 15, in der sich ein waagrechtes Drehlager 16 befindet, das hier nur gestrichelt angedeutet ist. Dessen Drehachse fluchtet mit der waagrechten Achse AW der Abtriebswelle des Antriebsblocks 9. Auch das Drehlager 16 besitzt eine hier nicht gezeigte Welle, die mit Befestigungsmitteln für einen weiteren Tragwinkel 17 ausgestattet ist, der in analoger Weise einen waagrechten Schenkel 17 a und einen senkrechten Schenkel 17 b besitzt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist auf der Welle des Drehlagers 16 eine Flanschplatte 18 mit einer Nabe 18 a verdrehfest angeordnet.The upper housing part 14 has a further end wall 15 , in which there is a horizontal pivot bearing 16 , which is only indicated by dashed lines here. Its axis of rotation is aligned with the horizontal axis AW of the output shaft of the drive block 9 . The pivot bearing 16 also has a shaft, not shown here, which is equipped with fastening means for a further mounting bracket 17 , which in a similar way has a horizontal leg 17 a and a vertical leg 17 b . In this exemplary embodiment, too, a flange plate 18 with a hub 18 a is arranged on the shaft of the rotary bearing 16 so that it cannot rotate.

Gemäß Fig. 4 sind die Flanschplatten 12 und 18 durch einen Horizontalträger 19 miteinander verbunden, dessen Oberseite 19 a eben ausgebildet ist und als Befestigungs plattform für weitere optische Geräte dienen kann. Der Horizontalträger 19 erfüllt jedoch noch eine weitere wesentliche Funktion: Er verbindet die beiden Flanschplatten 12 und 18 verdrehfest miteinander.According to FIG. 4, the flange plates 12 and 18 are interconnected by a horizontal beam 19, whose upper surface is a planar platform 19 and can serve as a mounting for other optical devices. However, the horizontal support 19 fulfills another essential function: it connects the two flange plates 12 and 18 to one another in a rotationally fixed manner.

Aus Fig. 4 geht in Verbindung mit Fig. 5 hervor, daß die Flanschplatten 12 und 18 Führungsflächen 20 und 21 besitzen, die in einer durch den Antriebsblock 9 herbeigeführten Mittelstellung der Flanschplatten senkrecht ausgerichtet sind. Dabei werden die Führungsflächen 20 und 21 durch parallele Seitenwände von Nuten gebildet.From Fig. 4 it is in connection with FIG. 5 shows that the flange plates 12 and 18 have guide surfaces 20 and 21 which are aligned vertically in a brought about by the drive block 9 middle position of the flange plates. The guide surfaces 20 and 21 are formed by parallel side walls of grooves.

Es ist weiterhin aus den Fig. 4 und 5 zu ersehen, daß der Horizontalträger 19 U-förmig ausgebildet ist und mit seinem geradlinig verlaufenden Joch 19 b die Dachfläche 14 a des Gehäuseoberteils und die Oberkanten der Flanschplatten 12 und 18 übergreift. Die abwärts gerichteten Schenkel 19 c sind zwischen die Führungsflächen 20 und 21 in die betreffenden Nuten eingesetzt. Auf diese Weise wird eine zuverlässige Verdrehsicherung erreicht.It can also be seen from FIGS. 4 and 5 that the horizontal support 19 is U-shaped and with its straight yoke 19 b engages over the roof surface 14 a of the upper housing part and the upper edges of the flange plates 12 and 18 . The downward legs 19 c are inserted between the guide surfaces 20 and 21 in the relevant grooves. In this way a reliable protection against rotation is achieved.

Aus Fig. 5 ist weiterhin noch zu ersehen, daß die senkrechten Schenkel 11 b und 17 b der Tragwinkel 11 und 17 mit Langlöchern 22 versehen sind, mit deren Hilfe die waagerechten Schenkel 11 a und 17 a der Tragwinkel in ihrem Abstand von der waagrechten Achse AW verstellbar sind. Auf diese Weise kann stets eine optimale Drehmomentenkompensation der auf den Tragwinkeln 11 und 17 einerseits und auf dem Horizontalträger 19 andererseits befestigten optischen Geräte herbeigeführt werden.From Fig. 5 it can also be seen that the vertical legs 11 b and 17 b of the support bracket 11 and 17 are provided with elongated holes 22 , with the help of the horizontal leg 11 a and 17 a of the support bracket in their distance from the horizontal axis AW are adjustable. In this way, optimum torque compensation of the optical devices attached to the support brackets 11 and 17 on the one hand and on the horizontal support 19 on the other hand can always be achieved.

Es versteht sich, daß die Stirnwand 8 des Gehäuseunterteils 3 in ihrem oberen Bereich durch einen Stirnwandteil 23 fortgesetzt wird, der zum Gehäuseoberteil 4 (Deckel) bzw. zum Gehäuseoberteil 14 gehört. Die Trennfuge 10 setzt sich dadurch zwischen der Stirnwand 8 und der Stirnwand 23 fort. Diesbezüglich wird auf die beiden gestrichelten Linien 10 a in Fig. 5 verwiesen.It goes without saying that the end wall 8 of the lower housing part 3 is continued in its upper region by an end wall part 23 which belongs to the upper housing part 4 (cover) or to the upper housing part 14 . The parting line 10 thereby continues between the end wall 8 and the end wall 23 . In this regard, reference is made to the two dashed lines 10 a in FIG. 5.

Wie bereits gesagt, sind die Abtriebswellen 30 der Antriebsblöcke 6 und 9 zum Zwecke einer Stellungsmeldung mit einem winkelproportionalen Potentiometer 52 a bzw. 52 b verbunden, von dem in Fig. 2 nur das Potentiometer 52 a durch ein Symbol dargestellt ist.As already mentioned, the output shafts 30 of the drive blocks 6 and 9 are connected for the purpose of a position report with an angle-proportional potentiometer 52 a or 52 b , of which only the potentiometer 52 a is shown in FIG. 2 by a symbol.

Die beiden Potentiometer 52 a und 52 b die die Winkelstellung der Schwenk-Neige-Vorrichtung um die senkrechte Schwenkachse einerseits sowie um die waagrechte Neigeachse andererseits in Form eines proportionalen Spannungssignals darstellen, sind in der Anordnung nach Fig. 6 eingezeichnet. Die Ausgangsleitungen 53 und 54 dieser Potentiometer sind jeweils einer Regelanordnung 55 bzw. 56 aufgeschaltet. Zu jeder dieser Regelanordnungen gehört ein einstellbares Sollwert-Potentiometer 57 bzw. 58, das einen Spannungswert zur Winkelvorgabe erzeugt. Zu jeder Regelanordnung 55 bzw. 56 gehört eine Vergleicherschaltung 59 bzw. 60 für den jeweiligen Istwert und Sollwert für die Winkelstellung nach Größe und Vorzeichen. Deren Ausgangsleitung 61 bzw. 62 ist jeweils einer Steuerschaltung 63 bzw. 64 für die Vorgabe von Drehrichtung und Drehwinkel des Getriebemotors 40 bzw. 40 a aufgeschaltet (siehe auch Fig. 1).The two potentiometers 52 a and 52 b, which represent the angular position of the pan-tilt device about the vertical pivot axis on the one hand and about the horizontal tilt axis on the other hand in the form of a proportional voltage signal, are shown in the arrangement according to FIG. 6. The output lines 53 and 54 of these potentiometers are connected to a control arrangement 55 and 56, respectively. Each of these control arrangements includes an adjustable setpoint potentiometer 57 or 58 , which generates a voltage value for specifying the angle. Each control arrangement 55 or 56 has a comparator circuit 59 or 60 for the respective actual value and target value for the angular position according to size and sign. Their output lines 61 and 62 are connected to a control circuit 63 and 64 for specifying the direction of rotation and angle of rotation of the geared motor 40 and 40 a (see also FIG. 1).

In die Sollwert-Potentiometer 57 bzw. 58 können noch mit besonderem Vorteil Festwerte für eine sogenannte Endabschaltung an den Enden des jeweiligen Schwenkbereichs eingegeben werden. In the setpoint potentiometers 57 and 58 , fixed values for a so-called limit switch at the ends of the respective swivel range can also be entered with particular advantage.

Zu der Steuer- und Regelanordnung nach Fig. 6 gehört noch ein Eingangs-Spannungs-Umsetzer 66 mit Schaltern 67 und 69 für einen Rechts- und Linksschwenk bzw. 68 und 70 für eine Hoch- und Tiefneigung. Der Eingangs-Spannungs-Umsetzer 66 ist in der dargestellten Weise über Steuerleitungen 71 (für die Schwenkbewegung) und 72 (für die Neigungsbewegung) mit den zugehörigen Regelanordnungen 55 bzw. 56 verbunden. Vom Eingangs-Spannungs-Umsetzer 66 führt eine weitere Leitung 73 zu einer Stabilisierungsschaltung 74 für die Versorgung der Schaltungsanordnung mit einer konstanten Spannung.For the control and regulation arrangement of FIG. 6 or an input voltage converter part 66 with switches 67 and 69 for a right and left pivot and 68 and 70 for a high and low tilt. The input-voltage converter 66 is connected in the manner shown via control lines 71 (for the pivoting movement) and 72 (for the tilting movement) to the associated control arrangements 55 and 56 , respectively. A further line 73 leads from the input-voltage converter 66 to a stabilizing circuit 74 for supplying the circuit arrangement with a constant voltage.

Den Steuerschaltungen 63 und 64 für die Motor-Ansteuerung sind noch - wie dargestellt - weitere Blöcke aufgeschaltet, nämlich jeweils eine Spannungskontrolle 75 bzw. 76, eine Strombegrenzung 77 bzw. 78 und eine Regeleinrichtung 79 bzw. 80 für eine Regelung mit konstanter Drehzahl bzw. Winkelgeschwindigkeit.The control circuits 63 and 64 for the motor control are - as shown - further blocks connected, namely a voltage control 75 or 76 , a current limitation 77 or 78 and a control device 79 or 80 for control with constant speed or Angular velocity.

Für eine Regelung auf konstante Winkelgeschwindigkeit ist der jeweilige Getriebemotor 40 bzw. 40 a verdrehfest mit einem Tachogenerator 81 und 82 verbunden. Die Regeleinrichtungen 79 bzw. 80 sind mit je einem Umschalter 83 bzw. 84 verbunden, so daß eine entsprechende Umschaltung der Regelcharakteristik der erfolgen kann.For control at constant angular velocity, the respective geared motor 40 or 40 a is connected to a tachometer generator 81 and 82 in a rotationally fixed manner. The control devices 79 and 80 are each connected to a changeover switch 83 and 84 , so that the control characteristic can be appropriately switched over.

Die Vergleicherschaltungen 59 und 60 werden durch eine integrierte Schaltung des Typs IC2 gebildet, die Steuerschaltungen 63 und 64 für die Motoransteuerung durch integrierte Schaltelemente des Typs IC5.The comparator circuits 59 and 60 are formed by an integrated circuit of the IC2 type, the control circuits 63 and 64 for motor control by integrated switching elements of the IC5 type.

Claims

1. Pan-tilt device for optical devices with a housing, on the bottom of which there is a vertical pivot bearing with an external mounting platform that is rotatable relative to the housing about a vertical axis (AS) and on the at least one end wall of which there is a horizontal pivot bearing with a There is a horizontal axis (AW) inclinable outer support bracket, with a first and a second drive block in the housing, each with one in the area of self-locking, the worm gear with worm and worm wheel for a horizontal pivoting of the housing relative to the fastening platform around the vertical axis ( AS) on the one hand and for an independent inclination movement of the support angle relative to the housing on the other hand, characterized in that

a) the drive blocks ( 6, 9 ) have a central gear housing ( 31 ) in which the worm wheel ( 32 ) with its output shaft ( 30 ) is mounted, and that the gear housing ( 31 ) in the manner on the housing ( 2 ) are attached so that the output shafts ( 30 )
- aa) for connection to the mounting platform ( 7 ) through the floor ( 5 ) on the one hand and
- ab) for connection to the support bracket ( 11 ) through the end wall ( 8 ) on the other hand, and that
b) the worm ( 35 ) with its drive shaft ( 36 ) in the radial direction to the worm wheel ( 32 ) is movably mounted in the relevant gear housing ( 31 ) and can be brought against the worm wheel ( 32 ) continuously and without play by means of an adjusting spindle ( 50 ) .

2. pan-tilt device according to claim 1, characterized in that the drive shaft ( 36 ) of the screw ( 35 ) with its drive end in a fixed bearing ( 43 ) and with its non-driven end by means of a bearing body ( 45 ) pivotable in the gear housing ( 31 ) is stored.

3. pan-tilt device according to claim 2, characterized in that the bearing body ( 45 ) by means of a parallel guide ( 46 ) is slidably mounted in the gear housing ( 31 ).

4. pan-tilt device according to claim 3, characterized in that the bearing body ( 45 ) is supported against the adjusting spindle ( 50 ).

5. pan-tilt device according to claim 1, characterized in that on the central gear housing ( 31 ) in addition to the worm shaft ( 36 ) and approximately parallel thereto a gear motor ( 40 ) is attached, which via a spur gear ( 37, 38 ) is connected to the drive shaft ( 36 ).

6. A method for play-free adjustment of the pan-tilt device according to claim 1, characterized in that one measures the absorption current of the geared motor ( 40 or 40 a) and adjusts the adjusting spindle ( 50 ) until a predetermined absorption current is reached.