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Kugelgelenk Die Erfindung bezieht sich auf Kugelgelenke für ,die einstellbare
Verbindung von zwei Teilen und betrifft insbesondere ein Kugelgelenk für die Verbindung
von wissenschaftlichen Geräten, beispielsweise Theodoliten, Teleskopen, Spektrometern
und anderen optischen Instrumenten u. dgl., mit Haltern und eignet sich besonders
dazu, Fotokameras, Filmkameras u. dgl. mit Dreibeinen od. dgl. Halter zu verbinden.
In diesem Sinn ist die Erfindung vorzugsweise anwendbar auf einen Kippkopf oder
einen Kipp- und Schwenkkopf für ein Dreibein, vor allem ein Dreibein für die Aufnahme
einer Kamera.
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Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Kippkopfes oder eines Kipp-
und Schwenkkopfes, der eine genaue Einstellung in einem weiten Bereich zuläßt und
der die gegenseitige Lage, in die seine Teile eingestellt worden sind, unverrückbar
aufrechterhält.
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Das den Gegenstand der Erfindung bildende Kugelgelenk ist in erster
Linie dadurch gekennzeichnet, daß die die Kugel enthaltende Hülse in einem Gehäuse
angebracht ist, das mit der Kugel verbundene Stellmittel enthält, durch die :die
Kugel in der Hülse .drehbar ist, und zwar .derart, daß sie um eine oder jede von
zwei zueinander geneigten Achsen verdreht werden kann.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Kugelgelenks nach .der Erfindung,
die besonders für einen Kippkopf oder Kipp- und Schwenkkopf für Dreibeine geeignet
ist, sind zwei oder mehr Stellschrauben an der Hülse vorgesehen, die bei ihrer Drehung
in bezug auf die Hülse die Kugel um ihren
Mittelpunkt einzeln zu
verstellen vermögen und die so angeordnet sind, daß jede von ihnen die Kugel um
einen anderen Durchmesser verdreht, so daß das von der Kugel getragene Gerät, z.
B. eine Kamera, in verschiedenen Ebenen in bezug auf die Hülse verstellt werden
kann.
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Jede dieser Stellschrauben kann ein Stellglied betätigen, das in dem
Gehäuse angeordnet und mit der Kugel gekuppelt ist, wobei die Anordnung so getroffen
ist, daß jede der Stellschrauben das Stellglied in einer bestimmten Richtung unabhängig
von der oder den anderen Stellschrauben bewegt.
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Das Stellglied kann aus zwei oder mehr miteinander verbundenen Teilen
bestehen, die relativ zueinander um eine Achse drehbar sind, die im wesentlichen
senkrecht zu den Achsen der Stellschrauben ist, und jedes der Teile des Stellgliedes
ist mit einer dieser Stellschrauben vereinigt.
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Vorzugsweise sind die Stellschrauben so angeordnet, daß ihre Achsen
sich von der Achse des Gehäuses des Kugelgelenks aus in radialer Richtung erstrecken
und daß sie drehbar, jedoch in axialer Richtung unbeweglich in der Gehäusewandung
sitzen, wobei jede Schraube in eines .der Teile des Steuergliedes eingeschraubt
ist, derart, daß durch Drehen der Schrauben das Steuerglied in.derLängsrichtung
,der Schrauben und quer zur Gehäuseachse verstellt wird.
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Das Steuerglied ist vorzugsweise mit der Kugel mittels eines Schaftes
gekuppelt, der von der Unterseite der Kugel aus radial vorspringt und eine geeignete.
Universalverbindung, beispielsweise mittels Kugelgelenks, mit -der Mitte des Stellgliedes
oder mit einem zentralen Vorsprung desselben aufweist.
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Es ist demnach ersichtlich, daß das Steuerglied in dem Gehäuse in
einer Ebene senkrecht zur Gehäuseachse beweglich ist und jede dem Stellglied in
dieser Ebene erteilte Bewegung eine Bewegung der Kugel des Kugelgelenks um ihren
Mittelpunkt und damit eine entsprechende Bewegung des von dieser Kugel getragenen
Gegenstandes, z. B. einer Kamera, verursacht.
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Die Kugel kann mit Vorrichtungen zurAufnahme einer Kamera od. dgl.
versehen sein, und diese Vorrichtung umfaßt zweckmäßig einen radial vorspringenden
Zapfen an d er Kugel, der am Ende mit Gewinde für das Aufschrauben der Kamera und
einer Gegenmutter für das Feststellen der Kamera auf dem Zapfen versehen ist.
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,Gegebenenfalls kann die Kugel in bezug auf die Hülse drehbar sein,
zweckmäßig um die Achse des Tragzapfens für die Kamera, so-daß ein Schwenken .der
Kamera beispielsweise möglich ist, und in diesem Fall ist eine Vorrichtung zur Feststellung
der Kugel gegen diese Drehung relativ zur Hülse vorgesehen. Diese Feststellvorrichtung
ist von beliebiger Form, und kann in einem Ring bestehen, der in die Hülse eingeschraubt
ist und an der Unterseite der Kugel anliegt und der eine von außen zugängliche Handhabe
oder sonstige Bedienungsvorrichtung aufweist, die dazu dient, den Ring von der Kugel
zurückzuschrauben, damit letztere frei verstellt werden kann durch Drehen sowie
durch Winkelbewegung mittels des Stellgliedes, und den Ring gegen die Kugel zu schrauben,
um diese gegen Verstellung zu sichern.
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Vorzugsweise sind @die_ Stellschrauben mit sehr feinem Gewinde ausgestattet,
beispielsweise von vierzig Gängen j e Zoll, und in die zugehörigen Teile -des Stellgliedes
eingeschraubt, wodurch eine sehr saubere Einstellung der Kugel ermöglicht wird.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist ein Ausführungsbeispiel
derselben in Anwendung auf einen Kipp- und Schwenkkopf für ein Kamerastativ nachstehend
beschrieben und in der Zeichnung dargestellt. In .dieser zeigt Fig. i einen Längsschnitt
durch ein Kugelgelenk nach der Erfindung und Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie
II-II in Fig. i.
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Dem Kipp- und Schwenkkopf für eine Kamera od. dgl., besteht aus einem
zylindrischen hohlen Gehäuse i, das am unteren Ende durch einen zylindrischen Stopfen
2 verschlossen ist, der in dem Gehäuse i durch Gewinde oder in anderer Weise befestigt
und mit einem axialen Gewindeloch 3 versehen ist, um den üblichen Gewindestift am
oberen Ende eines Dreibeins aufzunehmen.
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Am oberen Ende ist das Gehäuse i durch eine Kappe 4 verschlossen,
deren abgesetztes unteres Ende 5 mit Gleitsitz in das Gehäuse paßt. Diese Kappe
weist eine zentrale Bohrung 6 und nahe dem oberen Ende einen halbkugelförmigen Sitz
7 auf, der an der Oberseite einer in der Kappe untergebrachten Kugel 8 anliegt.
Letztere ist mit einem radialen Zapfen g versehen, der durch die Bohrung6 der Kappe
4 hindurchragt und dessen oberes Ende einen kleineren Durchmesser besitzt und mit
Gewinde io versehen ist, auf .das eine Feststellmutter i i aufgeschraubt ist, so
daß eine Kamera auf den Zapfen 9 aufgeschraubt und auf diesem festgestellt -,verden
kann.
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Die Kugel 8 wird gegen den halbkugeligen Sitz 7 der Kappe 4 mittels
eines Ringes 12 gehalten, der im Innern der Kappe 4 angeordnet und mit einem kugligen
Ringsitz 13 versehen ist, der an der Unterseite der Kugel 8 anliegt. Der
Ring i2 ist mit Außengewinde 14 versehen und in das Innengewinde eines erweiterten
Teils der Bohrung der Kappe 4. am unteren Ende 5 derselben eingeschraubt. Der Ring
5 ist auf diese Weise in bezug auf die Kappe, drehbar, und durch diese Drehung wird
eine axiale Verstellung des Ringes in bezug auf die Kappe bewirkt, wodurch die Kugel
8 in der Kappe fester gespannt oder gelockert wird, je nach der Drehrichtung des
Ringes in bezug auf die Kappe.
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Um eine Winkelverstellung des Ringes zu ermöglichen, ist der letztere
mit einem radialen Griff 15 versehen, der in den Ring eingeschraubt ist und durch
einen gebogenen Umfangsschlitz 16 in der Wandung des Gehäuses i nach außen vorspringt.
Wenn somit die Griffstange 15 in dem Schlitz bewegt wird, kann die Kugel 8 in ihrer
Hülse nach Belieben gelöst oder gespannt werden.
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In dem Ring ist eine Führungsplatte 17 angeordnet, die in der Form
einer mit mittlerer bffnung
versehenen Scheibe auf einem ringförmigen
Absatz 18 im Gehäuse i aufliegt und in dieser Lage befestigt ist, vorzugsweise dadurch,
daß sie mit Festsitz in dem Gehäuse eingepaßt ist. Die Führungsplatte 17
und die Oberseite des Stopfens 2 im unteren Ende des Gehäuses begrenzen einen zylindrischen
Raum, in dem ein Stellglied i9 angeordnet ist. Letzteres besteht aus zwei Scheiben
von gleichem Außendurchmesser, die gleichachsig aufeinandergelegt sind. Die Dicke
.dieses zusammengesetzten Stellgliedes ist ungefähr gleich dem- Abstand der Unterseite
der Platte 17 und der Oberseite des Stopfens 2, so daß das Stellglied sich nicht
in der Achsrichtung Lies Gehäuses i, sondern nur quer dazu zwischen der Führungsplatte
17 und dem Stopfen 2 bewegen kann.
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Die beiden Teile des Stellgliedes i9 sind derart miteinander verkeilt,
daß sie sich gemeinsam in der Querrichtung zu ihren Achsen bewegen, jedoch um diese
Achsen gegeneinander drehen können. Zu diesem Zweck ist die eine der Scheiben, z.
B. die untere, mit einem mittleren zylindrischen Fortsatz 2o versehen, der in einer
mittleren zylindrischen Vertiefung der anderen Scheibe sitzt, wobei dieser Eingriff
des Fortsatzes und der Vertiefung eine gegenseitige Drehung der beiden Scheiben
ermöglicht, jedoch ihre gegenseitige Bewegung quer zur gemeinsamen Achse verhindert.
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Die obere Scheibe des Stellgliedes i9 ist in der Mitte mit einem aufrechten
Zapfen 21 versehen, der einen kugelförmigen Kopf 22 aufweist, auf dem ein hohler
Stift 23 lose befestigt ist, der mit strammem Gleitsitz in eine radiale Bohrung
der Kugel 8 eingeschoben ist, wenn die einzelnen Teile des Gelenks zusammengesetzt
sind. Vermöge dieser Anordnung wird eine Bewegung der oberen Stehscheibe quer zu
ihrer Achse selbsttätig auf die Kugel 8 übertragen und in eine Schwingbewegung -der
Kugel und damit ihres Zapfens 9 umgesetzt.
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Die Einstellung der Stellscheibe 19 ineinerEbene quer zur Achse
des Gehäuses i wird in jedem Fall durch eine Stellschraube bewirkt; für jede Scheibe
ist eine solche Schraube vorgesehen, und diese beiden Stellschrauben 24 und 23 sind
vorzugsweise rechtwinklig zueinander und zur Achse des Gehäuses i angeordnet und
durchdringen .diametral ihre Stellscheibe, die zu diesem Zweck mit einer entsprechenden
Gewindebohrung versehen sind. Die Stellschrauben besitzen vorzugsweise ein Feingewinde
beispielsweise in der Größenordnung von vierzig Gängen je Zoll.
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Der Schaft jeder Stellschraube durchdringt die Umfangswandung des
Gehäuses i des Gelenks sowie eine Kugel, z. B. die Kugel 26, die in einem kugeligen
oder sonstigen geeigneten Sitz im Gehäuse untergebracht und auf dem Schraubenschaft
verstiftet oder in anderer Weisebefestigt ist und die in dem Sitz des Gehäuses i
mittels eines Halteringes 27 od. dgl. festgehalten wird, der an der Außenseite des
Gehäuses befestigt ist.
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Somit ist jede Stellschraube gegen eineBewegung in ihrer Achsrichtung
gegenüber dem Gehäuse gesichert, jedoch zusammen mit ihrer Kugel frei drehbar; außerdem
kann je-de Schraube eine Schwingbewegung in einer Ebene ausführen, die im wesentlichen
senkrecht zur Achse des Gehäuses i verläuft. Am äußeren Ende ist jede Schraube mit
einem gerändelten Kopf 28 zwecks Betätigung der Schraube von Hand versehen.
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Es ist somit ersichtlich, daß durch Drehen jeder der Stellschrauben
bewirkt wird, daß die entsprechende Stellscheibe in der Querrichtung im Innern des
Gehäuses bewegt wird und hierdurch eine Einstellung der Kugel 8 und eine entsprechende
Kippbewegung des die Kamera tragenden Zapfens 9 in derjenigen Ebene hervorgerufen
wird, in der die Achse der gedrehten Stellschraube liegt. Somit ergeben die beiden
Stellschrauben die Einstellung des Tragzapfens in zwei zueinander senkrechten Ebenen,
und auf Grunddes Umstandes, daß die beiden Stellscheiben sich gemeinsam quer zum
Gehäuse bewegen, doch trotzdem gegeneinander um ihre gemeinsame Achse drehbar sind,
ergibt sich, daß .die Einstellung des Stellgliedes i9 durch irgendeine der Stellschrauben
nicht die genaue Einstellung des Tragzapfens durch die andere Stellschraube beeinträchtigt
oder verhindert. Die Erfindung stellt somit einen Kipp- und Schwenkkopf von stabiler
Ausführung dar, der es ermöglicht, eine Kamera oder ein ähnliches Gerät in der Winkelrichtung
zu verstellen und in dieser Einstellung sicher festzuhalten. Da das Stellglied i9
sich ohne Drehung der Stellschrauben nicht zu bewegen vermag, wird der die Kamera
tragende Zapfen ohne Rücksicht auf das Gewicht der Kamera in der eingestellten Lage
gehalten, ohne daß hierfür die Klemmung herangezogen wird, die gewöhnlich durch
Reibung zwischen der Kugel und ihrer Hülse bewirkt wird, wie es bei den gebräuchlichen
Kipp- und Schwenkköpfen der Fall ist.
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Das Gehäuse kann mit einem seitlichen Ansatz 29 versehen sein, der
eine Gewindebohrung 30 rechtwinklig zur Bohrung 3 im Stopfen ,2 am unteren
Ende des Gehäuses aufweist, so. daß der Kipp- und Schwenkkopf in zwei verschiedenen
Stellungen auf dem Dreibein angeordnet werden kann, die rechtwinklig zueinander
liegen.
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Die beschriebene Ausführungsform stellt nur ein Beispiel dar und kann
in mannigfacher Hinsicht abgewandelt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.