DE69722036T2

DE69722036T2 - Vorrichtung zum gewichtsausgleich einer schwenkenden last

Info

Publication number: DE69722036T2
Application number: DE69722036T
Authority: DE
Inventors: Arthur Richard Gislingham LINDSAY
Original assignee: Vitec Group PLC
Current assignee: Videndum PLC
Priority date: 1997-02-12
Filing date: 1997-12-05
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2017-12-06
Also published as: JP4070820B2; AU5403598A; US6364275B1; GB9702800D0; WO1998036208A1; AU717365B2; CN1245554A; EP0958472B1; JP2001511871A; DE69722036D1; EP0958472A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Drehlastausgleichsmechanismen und insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, solche zum Kippen von Anbringungsköpfen zum Ausgleichen des durch die Unwuchtmasse einer daran angebrachten Kamera o. Ä. erzeugten Drehmoments bei der Drehung um die Kippachse.
Es sind zahlreiche Lastausgleichsmechanismen bekannt, einschließlich hydraulischer oder pneumatischer Vorrichtungen und Federn, welche durch Hebel- oder Nockenvorrichtungen gefedert sind. Unsere UK-Patentschrift Nr. 2102757 offenbart eine Mehrfachfeder- und Hebelanordnung, welche einen wirklichen Ausgleich bietet und anpassungsfähig ist, um verschiedene Lasten unterzubringen, jedoch relativ komplex und sperrig ist und daher schwierig unterzubringen sein kann. Eine wichtige Anforderung an einen Ausgleichsmechanismus und insbesondere an einen in einer Kippanbringung für eine Kamera ausgeführten Mechanismus besteht darin, dass der Mechanismus kompakt sein sollte, so dass die Gesamtgröße der Anbringung minimal gehalten werden kann.
WO-A-94/07080 offenbart eine kippbare Anbringung für eine Nutzlast, umfassend eine Basis und ein Halteelement zum Halten der Nutzlast. Das Halteelement ist um eine horizontale Achse an der Basis kippbar, um zu jeder Seite einer oberen Totpunktstellung um die horizontale Achse zu kippen. Drehmomenterzeugende Vorrichtungen sind an der Basis befestigt und wirken auf die kippbare Stütze, um als Reaktion auf das Kippen der Stütze ein Drehmoment zu erzeugen, welches dem Außenausgleichsmoment der Stütze mit ihrer Nutzlast entspricht und entgegengesetzt ist, um die Stütze in jeder Bewegungsposition um die Achse ausgeglichen zu halten. Die kippbare Stütze weist zwei Flanschwellen auf, an denen die Stütze zum Kippen um die horizontale Achse angebracht ist, und es sind zwei drehmomenterzeugende Elemente vorgesehen, welche auf die jeweilige Flanschwelle wirken, wobei jedes ein Drehmoment vorsieht, das sich sinusförmig mit der Verlagerung verändert. Es ist eine Steuerung zum Anpassen des drehmomenterzeugenden Elements vorgesehen, um den Phasenwinkel zwischen den Elementen zu verändern, um die Gesamtamplitude des von den Elementen für jede Bewegungsposition des kippbaren Drehmomentelements erzeugten Drehmoments entsprechend des Gewichts der Nutzlast an dem Stützelement anzupassen. Die Anordnung ist verhältnismäßig sperrig und bietet sich für die, insbesondere bei Kippanbringungen für Kameras erforderliche kompakte Gestaltung nicht an.
Die vorliegende Erfindung sieht einen Drehausgleichsmechanismus vor, umfassend einen um eine horizontale Achse drehbaren Eingang zum Tragen einer Masse und Mittel zum Erzeugen eines ausgleichenden Drehmoments, wenn der Eingang drehbar von einer neutralen Position, in der die Masse vertikal über der horizontalen Achse angeordnet ist, verlagert wird, umfassend ein Paar ausgerichteter, linear beweglicher Ausgänge, Nockenmittel zum Umwandeln der Drehung des Eingangs von der neutralen Position in sinusförmige Verlagerungen der Ausgänge und Federmittel, welche der Wegbewegung der Ausgänge von den Minimalverlagerungspositionen entgegenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die sinusförmigen Verlagerungen der Ausgänge zueinander um 90° phasenverschoben sind, zwischen Minimal- und Maximalverlagerungspositionen, die der neutralen Position und Positionen des Eingangs in 90° zu der neutralen Position entsprechen.
Vorzugsweise umfassen die Mittel zum Umwandeln der Drehbewegung des Eingangs in eine lineare Bewegung der beiden Ausgänge einen drehbaren Nocken, der angebracht ist, um sich mit dem Eingang um die horizontale Achse zu drehen, und umfassen die Ausgänge zwei Nockenläufer, die an dem Nocken an entgegen gesetzten Seiten angreifen und für eine lineare Bewegung entlang einer gemeinsamen Wirkungslinie miteinander angebracht sind, die durch die Drehachse des Nockens verläuft, wobei die Federmittel auf die jeweiligen Läufer wirken und die Läufer in Richtung des Nockens vorspannen, um einer Drehung des Nockens entgegenzuwirken.
Genauer kann der Nocken herzförmig sein, um die Minimalverlagerungspositionen für die Ausgänge an einer Aussparung oben am Herzen und unten am Herzen vorzusehen und Maximalverlagerungspositionen in 90° zu den Minimalverlagerungspositionen vorzusehen.
Die Federmittel können angeordnet sein, um der Bewegung der Nockenläufer in Komprimierung entgegenzuwirken.
Bei einem bestimmten erfindungsgemäßen Beispiel sind die Federmittel in Längsrichtung miteinander ausgerichtet, wobei ein Ende jedes Federelements verankert ist und das andere Ende an einen entsprechenden Nockenläufer gekoppelt ist.
Nachfolgend wird eine spezifische Ausführungsform der Erfindung beschrieben, wobei Bezug zu den beiliegenden Zeichnungen genommen wird, in denen:
1 ein Seitenriss eines für eine Kippanbringung einer Fernseh- oder Filmkamera ist; und
2 eine Endansicht der Anbringung ist.
Mit Bezug zu 1 der Zeichnungen wird zunächst eine Anbringung für eine Fernseh- oder Videokamera gezeigt, umfassend eine längliche, horizontal verlaufende Basis, welche im Allgemeinen mit 10 bezeichnet ist, an der eine Plattform 11 angebracht ist, um sich um eine horizontale Achse 12 zu drehen, welche durch das Gehäuse in Richtung der Pfeile 13 verläuft und an der eine bei 14 schematisch dargestellte Kamera angebracht ist.
Das Gehäuse 10 weist die Form einer länglichen, horizontal verlaufenden hohlen Box mit rechteckigem Querschnitt auf. Das Gehäuse umfasst Seitenwände 15, eine obere Wand 16 und untere Wand 17 sowie Stirnwände 18.
Eine horizontal verlaufende Welle 19 erstreckt sich durch das Gehäuse und ist in Lagern (nicht gezeigt) an den Seitenwänden 15 des Gehäuses angebracht, um die Welle für eine Drehung um die Achse 12 zu halten. Die Enden der Welle ragen, wie durch 21 gekennzeichnet, aus den Seitenwänden 15 des Gehäuses heraus, und zwei parallele Arme 22 sind mit den unteren Enden an den herausragenden Enden der Welle befestigt. Die Plattform 11 ist an den oberen Enden der Arme angebracht. Die Plattform und ihre Kamera sind somit an den Armen 22 gehalten, um sich von der neutralen, vertikalen Position um die Achse 12 zu jeder Seite der vertikalen Achse zu drehen, wie durch die Pfeile 13 gezeigt. Die Drehbewegung der Plattform wird durch eine an dem Gehäuse 10 angebrachte Ausgleichsanordnung gesteuert, wodurch die Plattform in ihrem Kippbereich über dem Gehäuse bewegt werden kann und automatisch eine angemessene Ausgleichskraft erzeugt wird, um die Plattform in Position zu halten. Der Ausgleichsmechanismus wird nachfolgend beschrieben. Eine detaillierte mathematische Analyse einer kippenden Plattform, welche eine bestimmte Masse trägt und der ein Paar Federn entgegenwirken, findet sich in der zuvor genannten UK Patentschrift Nr. 21025757.
Der Ausgleichsmechanismus umfasst einen in dem Gehäuse an der Welle 21 angebrachten Nocken 23, wobei der Nocken ein herzförmiges Profil aufweist, welches zu einer horizontalen Achse symmetrisch ist, die durch die Drehachse 12 verläuft, wenn die Arme 22 in der in Ruhe vertikalen Position sind, wie in 1 gezeigt. Zwei ähnliche mit 24 und 25 gekennzeichnete Nockenläufer agieren an entgegen gesetzten Seiten des Nockens. Jeder Läufer umfasst einen Kolben 26, der in einem horizontalen Loch 27 an einer Stirnwand 18 des Gehäuses angebracht ist, um auf den Nocken zu und von ihm weg zu gleiten. Jeder Kolben weist eine an dem Ende des Kolbens angebrachte Endplatte 28 auf, und eine Kompressionsfeder 29 agiert zwischen der Platte und der Endwand, um den Kolben gegen den Nocken zu halten. Das Ende des Kolbens umfasst eine in einer Spindel 31 angebrachte Rolle 30, um für einen glatten, rollenden Eingriff mit der Nockenfläche zu sorgen, wenn sich der Nocken zwischen den entsprechenden Kolben dreht.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Nockenläufer an gegenüberliegenden Hälften des Nockens angreifen, wenn sich dieser beim Kippen der Plattform an der Welle dreht. Die Hälften des Nockens sind derart geformt, dass sie sinusförmige Bewegungen der Nockenläufer gemäß der Formen der Hälften des von den Läufern angegriffenen Nockens ermöglichen, wobei dieses Angreifen durch Kippen der Plattform um ± 90° von der dargestellten Position mit der Plattform in ihrer neutralen Position erfolgt. Die Nockenläufer sind durch die Kompressionskräfte der Federn 29 gegen den Nocken gehalten, welche daher sinusförmig mit dem Kippwinkel von der neutralen Position der Plattform/Armanordnung abweichen. Die resultierenden kräftewiderständige Drehung des Nockens 23 aus seiner neutralen Position bildet eine ausgleichende Kraft, welche der Unwucht der Masse/Plattformanordnung entspricht und entgegen steht, so dass die Plattform in jeder gewählten Kippposition vollständig ausgeglichen gehalten ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass eine Reihe weiterer, ähnlicher Formen des Mechanismus gewählt werden können, um zwei unterschiedliche sinusförmige Ausgänge vorzusehen, welche um 90° phasenverschobene minimale und maximale Verlagerungspositionen aufweisen, um die oben genannten Ausgleichswirkung zu erzielen. Beispielsweise könnte ein Taumelscheibenmechanismus verwendet werden.

Claims

Drehausgleichsmechanismus, umfassend einen um eine horizontale Achse (12) drehbaren Eingang zum Tragen einer Masse (14) und Mittel (10) zum Erzeugen eines ausgleichenden Drehmoments, wenn der Eingang drehbar von einer neutralen Position, in der die Masse vertikal über der horizontalen Achse angeordnet ist, verlagert wird, umfassend ein Paar ausgerichteter, linear beweglicher Ausgänge (24, 25), Nockenmittel (23) zum Umwandeln der Drehung des Eingangs von der neutralen Position in sinusförmige Verlagerungen der Ausgänge und Federmittel, welche der Wegbewegung der Ausgänge von den Minimalverlagerungspositionen entgegenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die sinusförmigen Verlagerungen der Ausgänge zueinander um 90° phasenverschoben sind, zwischen Minimal- und Maximalverlagerungspositionen, die der neutralen Position und Positionen des Eingangs in 90° zu der neutralen Position entsprechen.
Drehausgleichsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Umwandeln der Drehbewegung des Eingangs in eine lineare Bewegung der beiden Ausgänge einen drehbaren Nocken (23) umfassen, der angebracht ist, um sich mit dem Eingang (19, 22) um die horizontale Achse (12) zu drehen, und dass die Ausgänge zwei Nockenläufer (24, 30, 31) umfassen, die an dem Nocken an entgegengesetzten Seiten angreifen und für eine lineare Bewegung entlang einer gemeinsamen Wirkungslinie miteinander angebracht sind, die durch die Drehachse (12) des Nockens verläuft, wobei die Federmittel (29) auf die jeweiligen Läufer wirken und die Läufer in Richtung des Nockens vorspannen, um einer Drehung des Nockens entgegenzuwirken.
Drehausgleichsmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken (23) herzförmig ist und Minimalverlagerungspositionen für die Ausgänge an einer Aussparung oben am Herzen und unten am Herzen vorsieht und Maximalverlagerungspositionen in 90° zu den Minimalverlagerungspositionen vorsieht.
Drehausgleichsmechanismus nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (29) angeordnet sind, um der Bewegung der Nockenläufer (24) in Komprimierung entgegenzuwirken.
Drehausgleichsmechanismus nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (29) in Längsrichtung miteinander ausgerichtet sind, wobei ein Ende jedes Federelements verankert ist und das andere Ende an einen entsprechenden Nockenläufer (24, 30, 31) gekoppelt ist.