DE4115927C2 - Schwenkkopf, insbesondere für Film- und Fernsehkameras - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwenkkopf, insbesondere für Film- oder Fernsehkameras, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In dem Hauptpatent 40 09 026 ist ein derartiger Schwenkkopf beschrieben, bei dem dieser einen Drehmomentsensor zum Erfassen des Drehmomentes um die Nickachse aufweist. Mit Hilfe dieses Drehmomentsensors kann eine auf dem Schwenkkopf montierte Film- oder Fernsehkamera "ausbalanciert" werden: Ist der Schwenkkopf in der Ruhelage und befindet sich in dieser der Schwerpunkt des Rotors und der Kamera nicht exakt lotrecht über der Nickachse, so wird mit dem Drehmomentsensor ein Drehmoment um die Nickachse angezeigt. Durch Verschieben der Kamera auf dem Schwenkkopf so lange, bis der Schwerpunkt lotrecht über der Nickachse liegt, kann dieses Drehmoment zu Null gemacht werden. Wenn der Schwenkkopf eine Ausgleichsvorrichtung zum Liefern eines Gegendrehmomentes aufweist, so daß die Kamera in jeder Lage stabil gehalten wird, so kann ebenfalls das Drehmoment in einer Nicklage bestimmt und, falls dieses nicht Null ist, durch Tarieren der Ausgleichsvorrichtung kompensiert werden.

In dem Hauptpatent ist ein Drehmomentsensor beschrieben, der einen inneren und einen äußeren Ring aufweist, die koaxial zur Nickachse sind und miteinander durch Biegestäbe verbunden sind. Der eine Ring ist hierbei mit dem Stator, der andere Ring mit dem Rotor verbunden. Die Verformung der Biegestäbe wird mit einem optoelektronischen Meßfühler abgegriffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwenkkopf, insbesondere für Film- und Fernsehkameras mit einer Einrichtung für eine Drehmomenterfassung zu schaffen, die konstruktiv besonders einfach ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Schwenkkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform des Schwenkkopfes zur Aufnahme eines Geräts weist der Schwenkkopf eine lösbare mechanische Verbindung zwischen dem Stator und dem Rotor auf, die als Biegeelement ausgebildet ist. Ein Sensor erfaßt die Verformung dieses Biegeelements. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion ist eine einfache mechanische Verbindung zwischen dem Rotor und dem Stator geschaffen, die dadurch, dass sie als Biegeelement ausgebildet ist, einen zusätzlichen konstruktiven Vorteil schafft, indem auf weitere Elemente zur Ausbildung eines Biegeelements verzichtet werden kann. Ferner ist es bei dieser Anordnung vorteilhaft, daß das Biegeelement sowie der die Verformung desselben erfassende Sensor rein mechanisch ausgebildet werden können, so daß keine zusätzliche Stromzufuhr benötigt und der Stromverbrauch gering gehalten wird. Es ist einzig für die Auswertung der Daten des Sensors ein geringer Strombedarf erforderlich.

Gemäß der Erfindung ist wesentlicher Teil des Drehmomentsensors eine einfache mechanische Verbindung zwischen Rotor und Stator, so z. B. ein aus- und einrückbarer Biegebalken, dessen Verformung mit einem Sensor, vorzugsweise einfachen Dehnungsmeßstreifen, erfaßt wird. Die Dehnungsmeßstreifen sind vorzugsweise Meßwiderstände in einer Brückenschaltung, wobei die Referenzwiderstände in den anderen Zweigen der Brücke durch in der Nähe des Biegebalkens, z. B. am Rotor angeordnete Dehnungsmeßstreifen gebildet werden. Damit ist die Meßschaltung praktisch temperaturunabhängig. Dehnungsmeßstreifen und die Auswerteschaltung haben zudem den Vorteil, daß nur ein geringer Strombedarf für die Bestimmung des Drehmomentes notwendig ist.

Vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstandes nach Anspruch 1 sind durch die übrigen abhängigen Ansprüche gekennzeichnet.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schwenkkopfes für eine Film- oder Fernsehkamera;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene schematische Darstellung des Schwenkkopfes mit einem Stator und einem Rotor und einem diese verkoppelnden Drehmomentsensor;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Rotorhälfte des Schwenkkopfes mit dem als Riegel ausgebildeten Drehmomentsensor gemäß Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein Schwenkkopf 1 für eine Filmkamera 2 darge­ stellt, der auf einem dreibeinigen Stativ 3 aufgesetzt ist. Der Schwenkkopf 1 besteht aus einer Schwenkeinheit 4 und einer Nickeinheit 5, die um eine lotrechte Achse L bzw. eine horizontale Nickachse A schwenkbar sind. Die Nickeinheit 5 besteht aus einem Stator 6, der sich auf der Schwenkeinheit 4 abstützt und einem Rotor 7, der mit einer Aufnahmeplattform 8 verbunden ist, auf die die Film­ kamera 2 aufgesetzt ist. Die Filmkamera 2 sitzt auf einer nur schematisch angedeuteten Schlittenanordnung 9, die in der Aufnahmeplattform 8 mit Hilfe einer Fig. 1 ange­ deuteten Stelleinrichtung 10 verschiebbar ist. Der Rotor 7, der den. Stator 6, wie aus Fig. 2 ersichtlich, umgreift, ist mit einer zur Achse A koaxialen und in dem Stator 6 gelagerten Welle 11 verbunden. Von der Aufnahmeplattform 8 ragen noch Handgriffe 12 weg, mit denen der Schwenkkopf 1 um die Nickachse A und die lotrechte Achse L geschwenkt werden kann.

Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, sind in dem Stator 6 des Schwenkkopfes 1 auf der Welle 11 mehrere, in diesem Falle drei hydraulische Dämpfungseinheiten 21 vorgesehen. Diese Dämpfungseinheiten bestehen, wie in der DE 26 57 692 C2 beschrieben, aus zwei Sätzen von kammartig inein­ andergreifenden Dämpfungsscheiben, zwischen die eine Hydrau­ likflüssigkeit, z. B. eine zähe Silikonpaste eingebracht ist. Ein Satz der Dämpfungsscheiben ist mit der Welle 11 und damit mit dem Rotor 7 verbunden, wohingegen der andere Satz z. B. mit Hilfe von umlegbaren Knebeln mit dem Stator 6 zu verriegeln ist. Wird eine Dämpfungseinheit 21 mit Hilfe eines Knebels mit dem Stator verriegelt, dann wird eine Bewegung des Schwenkkopfes 1 um die Nickachs A ent­ sprechend gedämpft. Je nach gewünschter Dämpfung können mehrere Dämpfungseinheiten 21 mit dem Stator 6 verriegelt werden.

In dem Stator 6 des Schwenkkopfes 1 ist noch eine Ausgleichs­ vorrichtung 23 angeordnet, mit der beim Schwenken des Schwenk­ kopfes 1 um die Nickachse A ein dem dabei wirkenden Dreh­ moment entgegengesetzt gleiches Drehmoment erzeugt wird, um den Schwenkkopf 1 mit der aufgesetzten Kamera 2 in jeder Nicklage praktisch im Gleichgewicht zu halten. Das von der Ausgleichsvorrichtung 23 erzeugte Gegenmoment kann in geeigneter Weise an das Gewicht der aufgesetzten Kamera 2 angepaßt werden. Die Ausgleichsvorrichtung 23 kann entweder ein kontinuierlich einstellbares Gegenmoment liefern oder ein Gegenmoment, das in Stufen eingestellt werden kann, wie dieses in der DE-30 26 379 A1 beschrieben ist.

Stator 6 und Rotor 7 können durch einen Riegelbolzen 61 in mehreren Nicklagen des Rotors miteinander verriegelt werden, wobei in diesen Riegelbolzen 61 ein Drehmoment­ sensor 31 integriert ist, der in Verbindung mit Fig. 3 näher beschrieben wird. Der Riegelbolzen 61 ist an einer Seitenwand 62 des Rotors 7 in einer Hülse 63 parallel zu der Nickachse A geführt. Der Riegelbolzen 61 kann mit Hilfe eines externen Handgriffes 64 parallel zur Nickachse A verschoben werden, so daß der Riegelbolzen 61 mit seinem vorderen Ende entweder in eine korrespondierende Ausnehmung im Stator 6 eintaucht, wie dieses in Fig. 2 gezeigt ist, und somit Rotor 7 und Stator 6 miteinander verriegelt, oder er ist aus dieser Ausnehmung herausgezogen, so daß der Rotor 7 frei um die Nickachse A schwenkt.

Der Riegelbolzen 61 weist eine Biegezone 65 auf, die durch jeweils eine Materialschwächung auf gegenüberliegenden Seiten des Riegelbolzens 61 gebildet wird. Auf dem Grunde der Biegezone 65 liegen auf beiden Seiten des Riegelbolzens 61 jeweils ein Dehnungsmeßstreifen 66, von denen in Fig. 3 nur einer sichtbar ist. Zwei weitere Dehnungsmeßstreifen 67 und 68 sind in der Nähe des Riegelbolzens 61 auf der Innenwand der Statorseitenwand 62 befestigt. In einem Teil der Hohlräume der Seitenwand 62 sind zwei Behältnisse 69 und 70 angeordnet, in denen eine Elektronikschaltung sowie Batterien vorgesehen sind, um die Ausgangssignale der beiden Dehnungsmeßsteifen 66 am Riegelbolzen 61 und der beiden als Referenz dienenden Dehnungsmeßstreifen 67 und 68 auszuwerten. Die vier Dehnungsmeßstreifen 66, 67, 68 werden jeweils als Widerstände einer Vierweg-Vollbrückenschaltung eingesetzt, wobei dann zwei gegenüberliegende Brückenpunkte einem Differenzverstärker zugeführt werden, der ein Ausgangs­ signal entsprechend der Durchbiegung des Riegelbolzens 61 in der Biegezone 65 abgibt. Dieses Signal kann einer Anzeige zugeführt werden, so daß direkt das Drehmoment um die Nickachse A angezeigt wird und den Kameraleuten einen Hinweis gibt, ob die Kamera 2 exakt ausbalanciert ist. Die Kamera 2 kann dann manuell oder automatisch ausbalanciert werden. Zur Aufnahme des Riegelbolzens 61 in dem Stator 6 sind in diesem zumindest zwei Ausnehmungen vorgesehen, wobei in der ersten Riegelstellung der Rotor 7 gegenüber dem Stator 6 den Drehwinkel Null einnimmt, sich somit in der Ruhelage befindet und in der anderen Stellung gegenüber dieser Lage verschwenkt ist, z. B. einen Nickwinkel zwischen 10 bis 30° einnimmt. Wenn die Kamera 2 exakt ausbalanciert ist, dann verharrt die Kamera praktisch in allen Nicklagen in Ruhe.

Die Anordnung der als Referenz dienenden Dehnungsmeßstreifen 67 und 68 in der Nähe des Riegelbolzens hat noch den Vorteil, daß dort etwa die gleiche Temperatur wie an der Riegelstelle herrscht, so daß die Messung des Drehmomentes praktisch temperaturunabhängig ist. Besonders gute Meßergebnisse werden erzielt, wenn das Material von Riegelbolzen 61 und Rotor 7 gleich ist, z. B. Stahl ist.

Claims (8)

1. Schwenkkopf zur Aufnahme eines Gerätes, insbesondere einer Film- oder Fernsehkamera, mit einem Stator und einem um eine Nickachse schwenkbaren und eine Aufnahmeplattform für das Gerät aufweisenden Rotor, wobei der Schwenkkopf einen Drehmomentsensor zum Messen des Drehmomentes von Rotor und Gerät um die Nickachse aufweist, nach Patent 40 09 026, dadurch gekennzeichnet,

• 1. daß der Stator (6) und Rotor (7) durch eine lösbare mechanische Verbindung (61, 65) miteinander verbunden sind;
• 2. daß diese mechanische Verbindung (61, 65) als Biegeelement ausgebildet ist; und
• 3. daß das Biegeelement (61, 65) einen die Verformung desselben erfassenden Sensor (66) aufweist.

2. Schwenkkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentsensor (31) einen Riegel (61) aufweist, der den Stator (6) und Rotor (7) in einer ersten Stellung miteinander verriegelt und in einer zweiten Stellung voneinander löst, daß der Riegel (61) eine Biegezone (65) aufweist, die bei Verriegelung von Rotor (7) und Stator (6) und bei Vorliegen eines Drehmomentes um die Nickachse (A) sich durchbiegt, und daß in dieser Biegezone (65) ein deren Durchbiegung erfassender Meßfühler (66) vorgesehen ist.

3. Schwenkkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Riegel (61) ein Schieber mit einem Riegelbolzen (61) ist, der parallel zur Nickachse (A) des Schwenkkopfs (1) geführt ist.

4. Schwenkkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Riegelbolzen (61) als Biegezone (65) einen Bereich mit geschwächtem Querschnitt aufweist.

5. Schwenkkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (66) als Dehnungsmeßstreifen ausgebildet ist, der mit dem Riegel (61) in dessen Biegezone (65) mechanisch verbunden ist.

6. Schwenkkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnungsmeßstreifen (66) Widerstand einer elektrischen Brückenschaltung ist.

7. Schwenkkopf nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Riegel (61) in der Biegezone (65) zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Riegels (61) gelegene Dehnungsmeßstreifen (66) aufweist, daß zwei weitere Dehnungsmeßstreifen (67, 68) nahe der Biegezone (65) mechanisch mit dem Rotor (7) oder Stator (6) verbunden sind, und daß jeder Dehnungsmeßstreifen (66) am Riegel (61) ein Meßwiderstand und jeder der beiden anderen Dehnungsmeßstreifen (67, 68) ein Referenzwiderstand jeweils in einem von vier Zweigen einer Meßbrückenschaltung ist.

8. Schwenkkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Riegel (61) zumindest in der Biegezone (65) und das Material am Referenzort der als Referenz dienenden Dehnungsmeßstreifen (67, 68) etwa gleiche thermische Eigenschaften aufweisen, insbesondere aus Stahl sind.