EP0200006A2 - Kardanische Kugelaufhängung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a gimbal ball suspension.
- Conventional ball suspensions of this type are used to align a specific point on the ball surface over a spherical angular range.
- conventional cardanic ball suspensions two joints or a double joint are required in order to be able to set each spherical angle in a specific spherical angle range.
- EP-A 12 280 discloses a ball suspension or a spherical cap suspension in connection with an intrusion protection detector, the sensor of this detector being arranged in the sphere or between the spherical cap concentrically surrounding the sensor opening.
- a rotation perpendicular to the transmitter, detector or reflector surface can only be accepted if the surfaces or the emitted or incident beams are rotationally symmetrical . If there is no rotational symmetry or if there are other symmetries in connection with the surfaces or bundles of rays mentioned, this is conventional Ball suspension is not suitable for adjusting the orientation of a device used with the ball or the spherical cap.
- Non-rotationally symmetrical radiation or reception devices are signaling devices for room surveillance, which have more than one, preferably two sensors for electromagnetic, in particular infrared radiation.
- signaling devices for room surveillance which have more than one, preferably two sensors for electromagnetic, in particular infrared radiation.
- two transmitters or detectors are used in combination, there is no rotational symmetry with respect to the transmitter or rotational axis, but rather a plane symmetry.
- Transmitters or detectors which are accommodated in a tube having a rectangular cross section and in which at least two opposite inner surfaces are mirror surfaces, are also not rotationally symmetrical devices of this type, with incident radiation being reflected on these mirror surfaces and directed onto one or more sensors.
- Signaling devices of this type are known for example from DE-B 26 53 110.
- the conventional ball or spherical cap suspensions are not suitable in connection with such non-rotationally symmetrical sensors, detectors or transmitters, since when the ball or the spherical cap is pivoted, there is also a rotation about the sensor, detector or transmitter axis, or is not excluded.
- signaling devices In connection with room surveillance, in particular signaling devices are known today, the sensors of which consist of two mutually spaced sensor elements to be operated in push-pull manner, as is known for example from DE-A 31 28 256.
- detector devices result in disk-shaped receiving segments or lobes aligned in one plane, which alternate in the horizontal direction. If a person moves in the area to be monitored in a horizontal direction, this is detected as a burglar as a result of the positive and negative output pulses generated by the detector, whereas movements in the vertical direction, such as snowflakes, rain or warm air rising over radiators, do not lead to triggering .
- Signaling devices of this type are therefore deliberately oriented in one plane or in one direction with respect to their reception: lobes and segments.
- Gel or spherical cap suspensions are not possible in connection with such receiving or transmitting devices, since with one.
- Swiveling or adjusting the detector in a spherical angular range also involves rotation that is rotationally symmetrical with respect to the detector or transmitter axis. In the latter case, if the sensor is rotated symmetrically, it would no longer detect a movement in the horizontal direction, which, in contrast to a movement in the vertical direction, should detect a movement in the vertical direction.
- the invention is therefore based on the object of providing a cardanic ball suspension with which a ball or a spherical cap can be pivoted in a spherical angular range without the ball or spherical cap rotating about a ball radius.
- the gimbal ball suspension should be simple, pivotable and easily adjustable.
- any pivoting of the ball in a spherical angular range is possible without this the ball rotates with respect to the axis of a signaling device. Since the pin protruding from the ball has a rectangular cross-section, it cannot rotate in the longitudinal slot slot, but can only slide in it.
- the ball holder is a ring which is located on the half-face facing away from the bracket.
- the sphere rests on the surface of the sphere. In this way, the ball can be held securely and at the same time the ingress of dust or moisture into the cardan mechanism is prevented.
- the bracket is particularly advantageous to produce the bracket from an elastic material so that the ball is pressed elastically against the ball retaining ring. In this way, the ball is locked in the set position and held in this position without the need for additional screws or other devices to fix the ball in a certain position.
- the pressure of the ball holder ring on the ball surface results in an even better seal of the gimbal against environmental pollution, such as dust or moisture.
- the sealing and the pressure of the ring on the ball surface is further improved in that the ring has an elastic support, for example a rubber pad, which rests on the ball surface. This also ensures an even better fixation of the ball.
- cardanic ball suspension according to the invention is particularly suitable in connection with a radiation sensor and / or receiver which is or are arranged in the ball.
- the cardanic ball suspension is particularly suitable for use in connection with alarm systems for object and burglary protection.
- the handling ie the setting of the transmitter or receiver to a certain spherical angular range, is very simple.
- an elastic bracket it is no longer even necessary to fix the set position with a screw, for example.
- the manufacturing effort is very low and Functionality of the device guaranteed over long periods, especially with regard to the simultaneous sealing of the suspension mechanism against external influences such as dust. and moisture.
- a bracket 1 which is arranged essentially concentrically to a ball 2 to be adjusted in its ball position, is connected at its ends to supports 4 via rotary joints 3.
- the bracket has a longitudinal section 5 which extends in the longitudinal direction of the bracket 1 and has the same width over the entire length.
- the ball 2 to be adjusted in its ball position has a pin 6 which projects radially from it and which has a rectangular cross section 6, as can be seen from FIG. 2.
- the pin 6 protrudes into the longitudinal section 5 of the bracket 1. Due to the rectangular cross section of the pin 6, this and therefore the ball 2 fixedly connected to the pin can not the Zapfenach - rotate se. It is only possible to rotate the ball 2 so that the pin 6 having the rectangular cross section can be displaced in the longitudinal direction of the longitudinal slot 5 of the bracket 1.
- the ball 2 is held on the hemisphere facing away from the pin 6 by a retaining ring 7 which rests on the surface of the ball 2.
- the ball can be inserted into the gimbal by inserting the pin 6, which has a rectangular cross section, into the longitudinal slot 5 of the bracket 1.
- the pin 6 remains in the longitudinal slot 5 of the bracket 1 after the mounting ring 7 has been attached.
- a larger dimension than the element 8 having the pin cross section can either be formed in one piece with the pin or fastened to the pin .
- 5 larger recesses 9 are provided at the ends of the longitudinal slot, through which the element B is passed when the cardanic ball suspension is assembled.
- a point on the surface of the ball 2 can be pivoted in its spherical angular position by rotating the bracket 1 in its rotary joints 3 and by moving the pin 6 having a rectangular cross section in the longitudinal section 5 of the bracket 1.
- the sensor surface 12 can be adjusted in the desired spherical angular range. As already mentioned, however, the sensor does not rotate about its sensor axis 13, so that receiving or transmitting lobes, which are aligned in one direction, maintain this direction even during the adjustment.
- the bracket 1 consists of an elastic material, for example spring bronze, and is biased towards the retaining ring 7.
- the bracket 1 therefore presses against a stop 14 resting on the bracket 1 and presses the ball 2 against the mounting ring 7.
- the ball 2 remains in its position after the adjustment without special fixing elements, locking screws or the like being required.
- the ball 2 is pressed against the mounting ring 7, due to the elastic bracket 1, to provide a good seal of the gimbal device to the outside, so that dirt, moisture or other harmful substances cannot penetrate into the housing (not shown) of the ball suspension and thus the functionality is maintained over long periods of time.
- the seal. can be increased by using an elastic lip on the mounting ring 7.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine kardanische Kugelaufhängung.
- Herkömmliche Kugelaufhängungen dieser Art werden dazu eingesetzt, einen bestimmten Punkt der Kugeloberfläche über einen sphärischen Winkelbereich hinweg auszurichten. Bei herkömmlichen kardanischen Kugelaufhängungen sind dabei zwei Gelenke oder ein Doppelgelenk erforderlich, um jeden sphärischen Winkel in einem bestimmten sphärischen Winkelbereich einstellen zu können.
- Aus der EP-A 12 280 ist eine Kugelaufhängung bzw. eine Kugelkalotten-Aufhängung im Zusammenhang mit einem Intrusionsschutz-Detektor bekannt, wobei der Sensor dieses Detektors in der Kugel bzw. zwischen der die Sensoröffnung konzentrisch umgebenden Kugelkalotte angeordnet ist. Durch Drehen der Kugelkalotte in einer TrägerAnordnung kann die Sensoröffnung über einen bestimmten sphärischen Winkelbereich hinweg nach allen Richtungen hin verschwenkt werden. Bei einer solchen Verschwenkung der Kugelkalotte ist ein Drehen der Kugel bezüglich der Sensorachse bzw. bezüglich der Normalen zur Sensorfläche möglich und nicht zu vermeiden.
- Bei Sensoren oder sonstigen im Zusammenhang mit der Kugelaufhängung verwendeten Einrichtungen, wie Detektoren, Reflektoren usw., kann eine Drehung senkrecht zur Sender-, Detektor- oder Reflektorfläche nur dann hingenommen werden, wenn die Flächen bzw. die abgegebenen oder auf sie auftreffenden Strahlenbündel rotationssymmetrisch sind. Ist eine Rotationssymmetrie nicht vorhanden oder sind andere Symmetrien im Zusammenhang mit den genannten Flächen bzw. Strahlenbündeln gegeben, ist eine solche herkömmliche Kugelaufhängung für das Verstellen der Ausrichtung einer mit der Kugel bzw. der Kugelkalotte verwendeten Einrichtung nicht geeignet.
- Ein Beispiel für nicht rotationssymmetrische Strahlungs- bzw. Empfangsvorrichtungen sind Meldeeinrichtungen zur Raumüberwachung, die mehr als einen, vorzugsweise zwei Sensoren für elektromagnetische, insbesondere infrarote Strahlung aufweisen. Bei der Verwendung von zwei Sendern oder Detektoren in Kombination besteht keine Rotations-Symmetrie bezüglich der Sender- oder Rotationsachse, sondern vielmehr eine Ebenensymmetrie. Keine rotationssymmetrischen Einrichtungen dieser Art stellen auch Sender oder Detektoren dar, die in einem einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Rohr untergebracht sind, in dem wenigstens zwei gegenüberliegende Innenflächen Spiegelflächen sind, wobei einfallende Strahlung an diesen Spiegelflächen reflektiert und auf einen bzw. mehrere Sensoren gerichtet werden. Meldeeinrichtungen dieser Art sind beispielsweise aus der DE-B 26 53 110 bekannt. Die herkömmlichen Kugel- bzw. Kugelkalotten-Aufhängungen sind im Zusammenhang mit derartigen nicht rotationssymmetrischen Sensoren, Detektoren oder Sendern nicht geeignet, da bei einer Verschwenkung der Kugel bzw. der Kalotte auch eine Drehung um die Sensor-, Detektor- oder Senderachse erfolgt, bzw. nicht ausgeschlossen ist.
- Im Zusammenhang mit der Raumüberwachung sind heutzutage insbesondere Meldeeinrichtungen bekannt, deren Sensoren aus zwei im Gegentakt zu betreibenden, voneinander beabstandeten Sensorelementen bestehen, wie dies beispielsweise aus der DE-A 31 28 256 bekannt ist. Bei derartigen Detektoreinrichtungen ergeben sich scheibenförmige, in einer Ebene ausgerichtete Empfangssegmente bzw. -keulen, die sich in horizontaler Richtung jeweils abwechseln. Bewegt sich ein Mensch in dem zu überwachenden Bereich in horizontaler Richtung, so wird dieser infolge der dadurch vom Detektor erzeugten positiven und negativen Ausgangsimpulse als Einbrecher erfaßt, wogegen Bewegungen in senkrechter Richtung, etwa Schneeflocken, Regen oder über Heizkörpern aufsteigende warme Luft nicht zur Auslösung führen.
- Meldeeinrichtungen dieser Art sind also bezüglich ihrer Empfangs-: keulen und -segmente bewußt in einer Ebene bzw. in einer Richtung ausgerichtet. Ersichtlich ist die Verwendung der herkömmlichen.Ku-. gel- bzw. Kugelkalotten-Aufhängungen im Zusammenhang mit derartigen Empfangs- bzw. Sendereinrichtungen nicht möglich, da mit einem. Verschwenken oder Verstellen des Detektors in einem sphärischen Winkelbereich auch eine bezüglich der Detektor- bzw. Senderachse rotationssymmetrische Verdrehung einhergeht. Im letztgenannten Falle würde bei einer rotationssymmetrischen Verdrehung des Sensors dieser eine Bewegung in horizontaler Richtung, die er im Gegensatz zu einer Bewegung in vertikaler Richtung erfassen soll, nicht mehr, dagegen eine Bewegung in vertikaler Richtung detektieren.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kardanische Kugelaufhängung zu schaffen, mit der eine Verschwenkung einer Kugel bzw. einer Kugelkalotte in einem sphärischen Winkelbereich möglich ist, ohne daß eine Drehung der Kugel bzw. Kugelkalotte um einen Kugel-Radius erfolgt. Darüberhinaus soll die kardanische Kugelaufhängung einfach aufgebaut, leicht verschwenkbar und einfach justierbar sein.
- Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
- Aufgrund des Zusammenwirkens eines zur Kugel konzentrisch verlaufenden und drehbar gelagerten Bügels mit einem von der Kugel radial abstehenden Zapfen, der in den Längsschlitz des Bügels ragt, und der einen rechteckigen Querschnitt aufweist, ist eine beliebige Schwenkung der Kugel in einem sphärischen Winkelbereich möglich, ohne daß eine Drehung der Kugel bezüglich der Achse etwa einer Meldeeinrichtung erfolgt. Da der von der Kugel abstehende Zapfen einen rechteckigen Querschnitt aufweist, kann er sich im Bügellängsschlitz nicht drehen, sondern nur in diesem gleiten.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kugelhalterung ein Ring, der auf der dem Bügel abgewandten Halb-
- sphäre an der Kugeloberfläche anliegt. Auf diese Weise kann die , Kugel sicher gehaltert und gleichzeitig das Eindringen von Staub oder Feuchtigkeit in den Kardan-Mechanismus verhindert werden.
- Besonders vorteilhaft ist es, den Bügel aus einem elastischen Material herzustellen, so daß die Kugel elastisch gegen den Kugelhalterungsring gedrückt wird. Auf diese Weise wird die Kugel in der eingestellten Lage arretiert und in dieser gehalten, ohne daß zusätzliche Schrauben oder sonstige Vorrichtungen erforderlich wären, die Kugel in einer bestimmten Lage zu fixieren. Gleichzeitig ergibt sich durch den Andruck des Kugelhalterungsrings an die Kugeloberfläche eine noch bessere Abdichtung der Kardan-Aufhängung gegenüber Umweltbelastungen, wie Staub oder Feuchtigkeit. Die Abdichtung und der Andruck des Rings an die Kugeloberfläche wird weiterhin dadurch verbessert, daß der Ring eine elastische Auflage, beispielsweise eine Gummiauflage aufweist, die an der Kugeloberfläche anliegt. Damit wird auch eine noch bessere Fixierung der Kugel erreicht.
- Besonders geeignet ist die Anwendung der erfindungsgemäßen kardanischen Kugelaufhängung.im Zusammenhang mit einem Strahlungssensor und/oder -Empfänger, der bzw. die in der Kugel angeordnet ist bzw. sind. Die Sende- oder Empfangssegmente, -bereiche oder -keulen, die in einer Richtung ausgerichtet sind, bleiben daher trotz Verschwenkens der Kugel in ihrer Richtung und werden nicht rotationssymmetrisch verdreht.
- Aufgrund des sehr einfachen Aufbaus und der leichten Handhabung ist die kardanische Kugelaufhängung insbesondere für den Einsatz im Zusammenhang mit Meldeeinrichtungen für den Objekt- und Einbruchsschutz geeignet. Die Handhabung, d.h. die Einstellung des Senders oder Empfängers auf einen bestimmten sphärischen Winkelbereich, ist denkbar einfach. Bei Verwendung eines elastischen Bügels ist es nicht einmal mehr erforderlich, die eingestellte Lage etwa mit einer Schraube zu fixieren. Aufgrund des äußerst einfachen Aufbaus ist der Herstellungsaufwand sehr gering und die Funktionstüchtigkeit der Vorrichtung über lange Zeiten gewährleistet, insbesondere auch im Hinblick auf die gleichzeitige Abdichtung des Aufhängungsmechanismus gegen äußere Einflüsse wie Staub . und Feuchtigkeit.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispiels-,, weise näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. l einen Seitenquerschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen kardanischen Kugelaufhängung in schematischer Darstellung und
- Fig. 2 den drehbar gelagerten Bügel in Aufsicht.
- Wie aus Fig.l und 2 zu ersehen ist, ist ein Bügel 1, der im wesentlichen konzentrisch zu einer in ihrer Kugellage zu verstellenden Kugel 2 angeordnet ist, an seinen Enden über Drehgelenke 3 mit Trägern 4 verbunden. Wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen ist, besitzt der Bügel einen Längsschnitt 5, der sich in Längsrichtung des Bügels 1 erstreckt und über die gesamte Länge die gleiche Breite aufweist.
- Die in ihrer Kugellage zu verstellende Kugel 2 weist einen von ihr radial abstehenden Zapfen 6 auf, der einen rechteckigen Querschnitt 6 besitzt, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Der Zapfen 6 ragt in den Längsschnitt 5 des Bügels 1 hinein. Aufgrund des rechteckigen Querschnitts des Zapfens 6 kann sich dieser und damit die mit dem Zapfen fest verbundene Kugel 2 nicht um die Zapfenach- se drehen. Es ist lediglich möglich, die Kugel 2 so zu drehen, daß der den rechteckigen Querschnitt aufweisende Zapfen 6 in Längsrichtung des Längsschlitzes 5 des Bügels 1 verschiebbar ist.
- Die Kugel 2 ist an der dem Zapfen 6 abgewandten Halbsphäre durch einen Halterungsring 7 gehaltert, der an der Oberfläche der Kugel 2 anliegt.
- Wenn der Halterungsring 7 abgenommen ist, kann die Kugel in die kardanische Aufhängung eingesetzt werden, indem der einen rechteckigen Querschnitt aufweisende Zapfen 6 in den Längsschlitz 5 des. Bügels 1 eingesetzt wird. An sich verbleibt der Zapfen 6 nach Anbringen des Halterungsrings 7 im Längsschlitz 5 des Bügels 1. Der Sicherheit halber kann jedoch zusätzlich am Ende des Zapfens 6 ein größere Abmessungen als der Zapfenquerschnitt aufweisendes Element 8 entweder einstückig mit dem Zapfen ausgebildet oder auf dem Zapfen befestigt sein. Um den Zapfen 6 in diesem Falle in den Längsschlitz 5 des Bügels 1 einsetzen zu können, sind an den Enden des Längsschlitzes 5 größere Ausnehmungen 9 vorgesehen, durch die das Element B bei Zusammenbau der kardanischen Kugelaufhängung hindurchgeführt wird.
- Durch Drehen des Bügels 1 in seinen Drehgelenken 3 und durch Verschieben des einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Zapfens 6 im Längsschnitt 5 des Bügels 1 kann ein Punkt auf der Oberfläche der Kugel 2 in seiner sphärischen Winkellage verschwenkt werden. Wird die kardanische Kugelaufhängung im Zusammenhang mit einem angedeuteten Sensor oder Empfänger 11 verwendet, kann die Sensoroberfläche 12 in dem gewünschten sphärischen Winkelbereich verstellt werden. Wie bereits erwähnt, erfolgt dabei jedoch keine Drehung des Sensors um seine Sensorachse 13, so daß Empfangs- oder Sendekeulen, die in einer Richtung ausgerichtet sind, diese Richtung auch während der Verstellung beibehalten.
- Vorzugsweise besteht der Bügel 1 aus einem elastischen Material, beispielsweise aus Federbronze und ist zum Halterungsring 7 hin vorgespannt. Der Bügel 1 drückt daher auf einen am Bügel 1 anliegenden Anschlag 14 und drückt die Kugel 2 gegen den Halterungsring 7. Auf diese Weise bleibt die Kugel 2 nach der Verstellung in ihrer Lage, ohne daß besondere Fixierungselemente, Feststellschrauben oder dgl. erforderlich sind. Gleichzeitig ergibt sich durch das Andrücken der Kugel 2 an den Halterungsring 7 aufgrund des elastischen Bügels 1 eine gute Abdichtung der kardanischen Vorrichtung nach außen, so daß Schmutz, Feuchtigkeit oder sonstige schädliche Stoffe nicht in das (nicht dargestellte) Gehäuse der Kugelaufhängung eindringen können und dadurch die Funktionstüchtigkeit über lange Zeiträume hin gewahrt bleibt. Die Abdichtung. kann durch Verwendung einer elastischen Lippe am Halterungsring 7 noch erhöht werden.
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