DE4031105C2 - Teleskopartig ausfahrbare Hubsäule, insbesondere zur Höhenverstellung einer Kamera - Google Patents

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 Verschie­ bung der Druck im System fast nicht, d. h. die Druckänderung ist so gering, daß die zentrale Säule in der Position, in die sie von Hand übergeführt worden ist, von den gegebenen Reibungs­ kräften allein gehalten wird. Ist die Hubsäule Teil eines Sta­ tivs, dann werden bei herkömmlichen Ausführungen die Stativfüße hohl ausgebildet, und die so entstehenden 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. Selbstverständlich geschieht das Füllen der Speicherräume nicht mittels Pumpen sondern mit Hilfe von Druck­ luftflaschen, 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 ge­ formten teueren Kolbenstange, die mit einer sich den unter­ schiedlichen Querschnittsverhältnissen bei Kolbenbewegung anpas­ senden speziellen Dichtung zusammenwirkt. Hier gelangen zwar nur geringe Drücke zur Anwendung; der mögliche Verschiebeweg ist je­ doch ebenfalls relativ gering; ebenso die Lebensdauer der kost­ spieligen Spezialdichtungen.

Schließlich hat man auch Versuche mit in den Weg des ausfahrbaren Säulenteils eingeschalteten Federnspeichern mit langem Federweg, beispielsweise nach Art von Uhrwerksfedern un­ ternommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Hubsäule der eingangs genannten Art so weiter auszugestalten, daß es zur Verlagerung des zentralen Säulenteils mitsamt der von ihm abge­ stützten Kamera usw. der Bereitstellung eines erheblich größeren Speicherraums und der aufwendigen Verbindung der Kolben-Zylin­ der-Einheit mit diesem Speicherraum nicht mehr bedarf.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Umlenkorgan einen etwa in Form eines Kegelstumpfes ausge­ bildeten Abschnitt umfaßt, der eine vom Bereich mit großem Durchmesser zum Bereich mit kleinem Durchmesser längs der Ke­ gelmantelfläche spiralförmig verlaufende Führungsrille zur Auf­ nahme des Zugelements aufweist, dessen zentrales Zugelementtrum sich bei in eingefahrenem Zustand befindlicher Hubsäule vom Be­ reich mit großem Durchmesser zum zentralen Säulenteil erstreckt, während sich das äußere Zugelementtrum vom Bereich mit kleinem Durchmesser zum äußeren Säulenteil erstreckt, und einen eine Führungsrillenveränderung aufweisenden Zusatzabschnitt, auf dem das äußere Zugelementtrum beim Ausfahren der Hubsäule nach Maß­ gabe des dabei erfolgenden Abwickelns des zentralen Zugelement­ trums ausgehend vom Bereich mit kleinem Durchmesser aufwickelbar ist.

Das flexible Zugelement könnte ähnlich wie bei der be­ kannten Hubvorrichtung nach der DE 30 34 852 C2 durch eine Hub­ kette gebildet sein. Als günstiger hat es sich jedoch herausge­ stellt, wenn das flexible Zugelement durch ein Zugseil gebildet ist.

Durch Einschaltung des erfindungsgemäß ausgebildeten Um­ lenkorgans ist jetzt sichergestellt, daß bei in praktisch einge­ fahrenem Zustand befindlichen Säulenteilen das mit dem zentralen Säulenteil verbundene zentrale Zugseiltrum in einem praktisch am äußeren Umfang des Umlenkorgans gelegenen Bereich der Führungs­ rille 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. Be­ findet 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 zen­ tralen Säulenteils selbst, ist also als gegebene Konstante an­ zusehen. Die Summe der Kräfte K1 + K2 entspricht im Gleichge­ wichtszustand 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 dem Kraft K2 am Umlenkorgan angreift, beim Verdrehen des Umlenkorgans konstant bleibt.

Als zur Erielung 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 (3)

1. Teleskopartig ausfahrbare Hubsäule, insbesondere 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) ausfahrbaren zen­ tralen Säulenteil (4), auf dem die Kamera montierbar ist, mit einer Antriebseinrichtung, über die das mittlere Säulenteil (4) relativ zum stationären äußeren Säulenteil (2) mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit (6) pneumatisch beaufschlagbar ist, und einem flexiblen Zugelement (14), das über mindestens ein am mittleren Säulenteil drehbar gelagertes Umlenkorgan (13) geführt und mit seinem einen Trum, dem zentralen Zugelementtrum (17) mit dem zentralen Säulenteil (4) und mit seinem anderen Trum, dem äußeren Zugelementtrum (15) mit dem äußeren Säulenteil (2) ver­ bunden ist, dadurch gekennzeichnet, 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 Zugele­ ments (14) aufweist, dessen zentrales Zugelementtrum (17) sich bei in eingefahrenem Zustand befindlicher Hubsäule vom Bereich (21) mit großem Durchmesser zum zentralen Säulenteil (4) er­ streckt, während sich das äußere Zugelementtrum (15) vom Bereich (22) mit kleinem Durchmesser zum äußeren Säulenteil (2) er­ streckt, und einen eine Führungsrillenveränderung aufweisenden Zusatzabschnitt (24), auf dem das äußere Zugelementtrum beim Ausfahren der Hubsäule nach Maßgabe des dabei erfolgenden Ab­ wickelns des zentralen Zugelementtrums (17) ausgehend vom Be­ reich (22) mit kleinem Durchmesser aufwickelbar ist.

2. Hubsäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Zugelement durch ein Zugseil (14) gebildet ist.

3. Hubsäule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zusatzabschnitt (24) des Umlenkorgans (13) analog zum ersten Abschnitt (20) etwa in Form eines Kegelstumpfes aus­ gebildet und mit einer längs der Kegelmantelfläche spiralförmig verlaufenden Führungsrille (25) versehen ist, wobei dessen Be­ reich (21) mit großem Durchmesser sich unmittelbar an den Be­ reich mit großem Durchmesser des ersten Abschnitts (20) an­ schließt.