DE4031105A1 - Teleskopartig ausfahrbare hubsaeule, insbesondere zurhoehenverstellung einer kamera - Google Patents
Teleskopartig ausfahrbare hubsaeule, insbesondere zurhoehenverstellung einer kameraInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine teleskopartig aus
fahrbare Hubsäule, insbesondere zur Höhenverstellung einer
Kamera, bestehend aus einem äußeren, auf einer Grundplatte
ruhenden Säulenteil, einem aus diesem teleskopartig ausfahr
baren mittleren Säulenteil und einem seinerseits aus dem mitt
leren Säulenteil ausfahrbaren zentralen Säulenteil, auf dem
die Kamera montiert ist, mit einer Antriebseinrichtung, über
die das mittlere Säulenteil relativ zum stationären äußeren
Säulenteil mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit pneumatisch
beaufschlagbar ist, und einem Zugseil o. dgl., das über min
destens ein am mittleren Säulenteil drehbar gelagertes Umlenk
organ geführt und mit seinem einen Trum, dem zentralen Zug
seiltrum mit dem zentralen Säulenteil und mit seinem anderen
Trum, dem äußeren Zugseiltrum mit dem äußeren Säulenteil ver
bunden ist.
Bei einer bekannten Ausführung dieser Art sorgt diese
Zugseilverbindung dafür, daß sich das zentrale Säulenteil beim
Ausfahren des mittleren Säulenteils mit höherer Geschwin
digkeit relativ zu diesem bewegt. Durch Verwendung der Kolben-
Zylinder-Einheit als Antriebsorgan ist die Möglichkeit gege
ben, in jeder der denkbaren Ausfahrpositionen der Säule ent
sprechend der jeweils gewünschten Kamerahöhe einen Gleichge
wichtszustand durch mehr oder weniger große Luftzufuhr bei
spielsweise mittels Pumpen einzustellen. Die Gewichtskraft K1
von Kamera, zentralem Säulenteil usw. wird dabei von der Kraft
Km kompensiert, die dem in der Kolben-Zylinder-Einheit wir
kenden Druck Pm entspricht. Bei pneumatischer Beaufschlagung
der Kolben-Zylinder-Einheit wird natürlich der Volumenver
größerung dieser Einheit während des Ausfahrens Rechnung
getragen.
Zur Überführung des zentralen Säulenteils mitsamt
Kamera aus einer unteren Lage in eine höhere Lage mit der
Kraft Km bedarf es einer Luftmenge, die der dabei erfolgenden
Volumenänderung der Kolben-Zylinder-Einheit und dem der
auszugleichenden Kraft Km entsprechenden Druck Pm kor
respondiert.
Es ist bereits bekannt, den zu beaufschlagenden Zy
linderraum der Kolben-Zylinder-Einheit mit einem relativ
großen Speicherraum zu verbinden, der natürlich unter dem
gleichen Druck steht wie der Zylinderraum. Entsprechend dem
zur Verfügung gestellten größeren Volumen ist eine ver
hältnismäßig große unter Druck stehende Druckluftmenge er
forderlich, um das zentrale Säulenteil anzuheben und einen
Gleichgewichtszustand herbeizuführen. Ist letzterer erreicht,
dann läßt sich das zentrale Säulenteil mitsamt der von ihr
abgestützten Kamera usw. mit nur sehr geringem Kraftaufwand
von Hand schließen in eine andere Höhenlage verschieben. Bei
einem Volumenverhältnis des Kolben-Zylinderraums zum Speicher
raum von etwa 1 : 100 ändert sich bei einer derartigen Ver
schiebung der Druck im System fast nicht, d. h. die Druck
änderung ist so gering, daß die zentrale Säule in der
Position, in die sie von Hand übergeführt worden ist, von den
gegebenen Reibungskräften allein gehalten wird.Ist die Hub
säule Teil eines Stativs, dann werden bei herkömmlichen Aus
führungen die Stativfüße hohl ausgebildet, und die so ent
stehenden Kammern werden mit Druckluft von ca. 3 MPa gefüllt.
In der Regel geschieht dies nicht erst am Ort des Einsatzes
der Hubsäule sondern am Ort der Hubsäulenlagerung. Selbst
verständlich geschieht das Füllen der Speicherräume nicht
mittels Pumpen sondern mit Hilfe von Druckluftflaschen, und es
ist sogar üblich, die Speicherräume vor dem Transport an den
Einsatzort aufzufüllen. Der Gesamtaufwand für die Fertigung
derartiger Hubsäulen ist deshalb außerordentlich hoch und die
Handhabung umständlich und verwickelt.
Bekannt ist ferner eine andere Lösung des Problems, das
die Kamera tragende Säulenteil von Hand in verschiedene Höhen
lagen überzuführen. Dies geschieht mit Hilfe einer konisch
geformten teueren Kolbenstange, die mit einer sich den un
terschiedlichen Querschnittsverhältnissen bei Kolbenbewegung
anpassenden speziellen Dichtung zusammenwirkt. Hier gelangen
zwar nur geringe Drücke zur Anwendung; der mögliche Ver
schiebeweg ist jedoch ebenfalls relativ gering; ebenso die
Lebensdauer der kostspieligen Spezialdichtungen.
Schließlich hat man auch Versuche mit in den Weg des
ausfahrbaren Säulenteils eingeschalteten Federspeichern mit
langem Federweg, beispielsweise nach Art von Uhrwerksfedern,
unternommen.
Es hat sich nun gezeigt, daß sich mit wesentlich ge
ringerem Aufwand das angestrebte Aus- und Einfahren des
zentralen Säulenteils von Hand in der Praxis erreichen läßt,
wenn bei der teleskopartig ausfahrbaren Hubsäule der eingangs
genannten Art das Umlenkorgan einen etwa in Form eines
Kegelstumpfes ausgebildeten Abschnitt umfaßt, der eine vom
Bereich mit großem Durchmesser zum Bereich mit kleinem Durch
messer längs der Kegelmantelfläche spiralförmig verlaufende
Führungsrille zur Aufnahme des Zugseils aufweist, dessen
zentrales Zugseiltrum sich bei in eingefahrenem Zustand be
findlicher Hubsäule vom Bereich mit großem Durchmesser zum
zentralen Säulenteil erstreckt, während sich das äußere Zug
seiltrum vom Bereich mit kleinem Durchmesser zum äußeren
Säulenteil erstreckt, und einen eine Führungsrillenver
längerung aufweisenden Zusatzabschnitt, auf dem das äußere
Zugseiltrum beim Ausfahren der Hubsäule nach Maßgabe des dabei
erfolgenden Abwickelns des zentralen Zugseiltrums ausgehend
vom Bereich mit kleinem Durchmesser aufwickelbar ist.
Durch Einschaltung des erfindungsgemäß ausgebildeten
Umlenkorgans ist jetzt sichergestellt, daß bei in praktisch
eingefahrenem Zustand befindlichen Säulenteilen das mit dem
zentralen Säulenteil verbundene zentrale Zugseiltrum in einem
praktisch am äußeren Umfang des Umlenkorgans gelegenen Bereich
der Führungsrille mit dem mittleren Radius r2 verläuft,
wogegen das äußere Zugseiltrum, das am äußeren Säulenteil
fixiert ist, in einem nahe der Drehachse am äußeren Umfang des
Umlenkorgans gelegenen Führungsrillenbereich mit dem mittleren
Radius r1 verläuft. Befindet sich das zentrale Säulenteil nach
Druckbeaufschlagung in einem ausgewogenen Ruhezustand, dann
entsprechen die Drehmomente K1 r1 und K2 r2 einander, d. h. der
Beaufschlagung des zentralen Zugseiltrums mit der Kraft K2
entspricht eine Beaufschlagung des inneren Zugseiltrums mit
der Kraft K1=K2 r2/r1. K1 entspricht dem das zentrale
Säulenteil beaufschlagenden Gewicht, d. h. im wesentlichen dem
Gewicht der Kamera plus dem Gewicht des zentralen Säulenteils
selbst, ist also als gegebene Konstante anzusehen. Die Summe
der Kräfte K1+K2 entspricht im Gleichgewichtszustand des
zentralen Säulenteils der Kraft Km, mit der das mittlere
Säulenteil das Umlenkorgan, an dem die Kräfte K1 und K2 in
Gegenrichtung angreifen, aufwärts beaufschlagt, also ist Km=K1+K2.
Daraus läßt sich ableiten Km=K2+K2 r2/r1, also Km=K2(1+r2/r1).
Dies bedeutet, daß sich bei Verwendung eines
herkömmlichen Umlenkorgans, bei dem die Radien r1 und r2
gleich groß sind Km zu 2 K2 ergibt. Bei einem sehr kleinen r1
im Verhältnis zu r2 bedarf es im Gleichgewichtszustand der
Druckbeaufschlagung der Kolben-Zylinder-Einheit mit einem
Druck, der einer relativ hohen Kraft Km von einem Mehrfachen
der Gewichtskraft K1 entspricht. Wenn in dieser Ausgangslage
von Hand eine zusätzliche kleine Kraft Ka aufgebracht wird,
die in der selben Richtung wie Km wirkt, tritt eine Verschie
bung der zentralen Säule aus der vorhandenen Gleich
gewichtslage ein, bei der sich wegen der Volumenvergrößerung
in der Kolben-Zylinder-Einheit eine Druckabsenkung und folg
lich eine Verminderung der Kraft Km ergibt. Gleichzeitig nimmt
jedoch wegen der Vergrößerung des Radius r1 auch der Wert von
K2(1+r2/r1) ab. Somit kann bei geschickter Wahl des
spiralförmigen Verlaufs der Führungsrille eine sehr scharf
definierte Gleichgewichtslage vermieden, d. h. erreicht werden,
daß im Bedarfsfall nur durch äußere zusätzliche geringfügige
Krafteinwirkung das zentrale Säulenteil aus der jeweiligen
Ruhelage heraus nach aufwärts bzw. abwärts in eine ab
weichende Position geführt werden kann, in der es anschließend
verbleibt. Dennoch ist nach wie vor die Möglichkeit gegeben,
durch Änderung der pneumatischen Beaufschlagung der Kolben-
Zylinder-Einheit das zentrale Säulenteil in eine andere
Gleichgewichtslage überzuführen.
Bei der vorstehend erläuterten Ausbildung des Um
lenkorgans ist angenommen, daß der sich an den kegelstumpf
förmigen Abschnitt anschließende Zusatzabschnitt zylindrisch
ausgebildet ist, so daß der Hebelarm r2, mit der Kraft K2 am
Umlenkorgan angreift, beim Verdrehen des Umlenkorgans konstant
bleibt.
Als zur Erzielung besonders günstiger Kräfteverhältnisse
hat es sich allerdings als vorteilhaft erwiesen, wenn der Zu
satzabschnitt des Umlenkorgans analog zum ersten Abschnitt
etwa in Form eines Kegelstumpfes ausgebildet und mit einer
längs der Kegelmantelfläche spiralförmig verlaufenden Füh
rungsrille versehen ist, wobei dessen Bereich mit großem
Durchmesser sich unmittelbar an den Bereich mit großem Durch
messer des ersten Abschnitts anschließt. Bei dieser Ausbildung
kann sich in der Beziehung Km=K2(1+r2/r1) das Verhältnis
r2/r1 von einem Wert über 1 in einen Wert unter 1 ändern.
Während bei den eingangs erwähnten Kompensa
tionseinrichtungen die Verwendung von Speicherbehältern mit
einem Volumen üblich und notwendig ist, das etwa hundertfach
größer ist als das Volumen der Kolben-Zylinder-Einheit, kann
nunmehr bei Einsatz des erfindungsgemäßen Umlenkorgans ein
Speicherbehälter mit einem Volumen von knapp einem Liter
Einsatz finden. Außerdem kommen vergleichsweise niedrige
Drücke zur Anwendung, die es möglich machen, den Betriebs
zustand mit Hilfe einer handbetätigbaren Luftpumpe her
beizuführen.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Er
findung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der
beigefügten Zeichnung, auf die bezüglich aller in der Be
schreibung nicht erwähnten wesentlichen Einzelheiten aus
drücklich verwiesen wird. Es zeigen
Fig. 1 eine sehr schematische Darstellung der teles
kopartig ausfahrbaren Hubsäule von vorn, teilweise
im Schnitt und
Fig. 2 eine Seitenansicht der Hubsäule nach Fig. 1, im
Schnitt.
Die in der Zeichnung gezeigte teleskopartig ausfahrbare
Hubsäule, die insbesondere zur Höhenverstellung einer nicht
veranschaulichten Kamera dient, umfaßt ein auf einer Grund
platte 1 ruhendes äußeres Säulenteil 2, ein aus diesem te
leskopartig ausfahrbares mittleres Säulenteil 3 und ein sei
nerseits aus dem mittleren Säulenteil ausfahrbares zentrales
Säulenteil 4. Dieses zentrale Säulenteil 4 trägt einen Adapter
5, der in der Fachwelt unter der Bezeichnung Euroadapter
bekannt ist und der Montage einer in der Zeichnung nicht dar
gestellten Kamera dient.
Die Hubsäule weist eine Antriebseinrichtung auf, über
die das mittlere Säulenteil 3 relativ zum stationären äußeren
Säulenteil 2 ausfahrbar ist, und zwar in Form einer pneu
matisch beaufschlagbaren Kolben-Zylinder-Einheit 6. Diese be
steht aus einem zentralen Hohlkolben 7, der sich von der
Grundplatte 1 ausgehend nach aufwärts in einen an seiner
Oberseite geschlossenen Zylinder 8 hinein erstreckt. Der
Abdichtung des Zylinders 8 gegenüber dem Kolben 7 dient ein O-
Ring 9. Der Zylinder 8 ist an seinem unteren Ende mit einer
Platte 10 verbunden, die in ihrem Randbereich das mittlere
Säulenteil 3 abstützt. Auf dem oberen Zylinderboden 11 ist ein
Achslager 12 für ein Umlenkorgan 13 festgelegt, über das ein
Zugseil 14 geführt ist. Mit seinem einen, dem zentralen Zug
seiltrum 17, ist das Zugseil 14 mit dem zentralen Säulenteil 4
verbunden, und zwar mittels einer Seilfixierung 16 am unteren
Ende des zentralen Säulenteils 4. Das andere Trum, nämlich das
äußere Zugseiltrum 15, ist durch eine Öffnung 18 in der Platte
10 hindurchgeführt und an einer Seilfixierung 19 festgelegt,
die fest mit dem äußeren Säulenteil 2, und zwar über den
Hohlkolben 7 und die Grundplatte 1 verbunden ist.
Aus den beiden Figuren der Zeichnung ergibt sich, daß
das Umlenkorgan 13 einen etwa in Form eines Kegelstumpfes aus
gebildeten Abschnitt 20 umfaßt, der eine vom Bereich 21 mit
großem Durchmesser zum Bereich 22 mit kleinem Durchmesser
längs der Kegelmantelfläche spiralförmig verlaufende Führungs
rille 23 zur Aufnahme des Zugseils 14 aufweist. In der
Zeichnung ist die Hubsäule in eingefahrenem Zustand ver
anschaulicht. In dieser Position der Säulenteile 2, 3 und 4 in
Bezug zueinander erstreckt sich das zentrale Zugseiltrum 17
vom Bereich 21 mit großem Durchmesser zum zentralen Säulenteil
4, während sich das äußere Zugseiltrum 15 vom Bereich 22 mit
kleinem Durchmesser zum äußeren Säulenteil 2 erstreckt.
Fig. 1 zeigt, daß sich an den in Form eines Kegel
stumpfes ausgebildeten Abschnitt 20 ein eine Führungs
rillenverlängerung aufweisender Zusatzabschnitt 24 anschließt,
auf dem das zentrale Zugseiltrum 17 beim Ausfahren der
Hubsäule nach Maßgabe des dabei erfolgenden Abwickelns des
äußeren Zugseiltrums 15 ausgehend vom Bereich 21 mit großem
Durchmesser aufwickelbar ist. Der Zusatzabschnitt 24 des
Umlenkorgans 13 ist gemäß Fig. 1 analog zum ersten Abschnitt
20 etwa in Form eines Kegelstumpfes ausgebildet und mit einer
längs der Kegelmantelfläche spiralförmig verlaufenden
Führungsrille 25 versehen. Der Bereich mit großem Durchmesser
dieses kegelstumpfförmig ausgebildeten Zusatzabschnitts 24
schließt sich unmittelbar an den Bereich 21 mit großem
Durchmesser des ersten Abschnitts 20 an.
Fig. 2 zeigt, daß die Grundplatte 1 den oberen Abschluß
eines Speicherbehälters 26 bildet, der über eine Zuleitung 27
mit einer nicht dargestellten Druckmittelquelle unter einen
Druck Pm zur Erzielung der Kraft Km setzbar ist, die die in
Gegenrichtung wirkenden Kräfte K1 und K2 der beiden Zug
seiltrümer 15 und 17 im Gleichgewicht hält.
Claims (2)
1. Teleskopartig ausfahrbare Hubsäule, inbesondere zur
Höhenverstellung einer Kamera, bestehend aus einem äußeren,
auf einer Grundplatte (1) ruhenden Säulenteil (2), einem aus
diesem teleskopartig ausfahrbaren mittleren Säulenteil (3) und
einem seinerseits aus dem mittleren Säulenteil (3) aus
fahrbaren zentralen Säulenteil (4), auf dem die Kamera mon
tierbar ist, mit einer Antriebseinrichtung, über die das
mittlere Säulenteil (4) relativ zum stationären äußeren Säu
lenteil (2) mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit (6) pneu
matisch beaufschlagbar ist, und einem Zugseil (14) o. dgl. das
über mindestens ein am mittleren Säulenteil drehbar gelagertes
Umlenkorgan (13) geführt und mit seinem einen Trum, dem
zentralen Zugseiltrum (17) mit dem zentralen Säulenteil (4)
und mit seinem anderen Trum, dem äußeren Zugseiltrum (15) mit
dem äußeren Säulenteil (2) verbunden ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Umlenkorgan einen etwa in Form eines
Kegelstumpfes ausgebildeten Abschnitt (20) umfaßt, der eine
vom Bereich (21) mit großem Durchmesser zum Bereich (22) mit
kleinem Durchmesser längs der Kegelmantelfläche spiralförmig
verlaufende Führungsrille zur Aufnahme des Zugseils (14)
aufweist, dessen zentrales Zugseiltrum (17) sich bei in
eingefahrenem Zustand befindlicher Hubsäule vom Bereich (21)
mit großem Durchmesser zum zentralen Säulenteil (4) erstreckt,
während sich das äußere Zugseiltrum (15) vom Bereich (22) mit
kleinem Durchmesser zum äußeren Säulenteil (2) erstreckt, und
einen eine Führungsrillenverlängerung aufweisenden Zusatz
abschnitt (24), auf dem das äußere Zugseiltrum beim Ausfahren
der Hubsäule nach Maßgabe des dabei erfolgenden Abwickelns des
zentralen Zugseiltrums (17) ausgehend vom Bereich (22) mit
kleinem Durchmesser aufwickelbar ist.
2. Hubsäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zusatzabschnitt (24) des Umlenkorgans (13) analog zum
ersten Abschnitt (20) etwa in Form eines Kegelstumpfes
ausgebildet und mit einer längs der Kegelmantelfläche spiral
förmig verlaufenden Führungsrille (25) versehen ist, wobei
dessen Bereich (21) mit großem Durchmesser sich unmittelbar an
den Bereich mit großem Durchmesser des ersten Abschnitts (20)
anschließt.
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