Die
Erfindung betrifft eine einstellbare Schwingungstilgervorrichtung
für ein Robotersystem, insbesondere für ein Kamerarobotersystem.The
The invention relates to an adjustable Schwingungstilgervorrichtung
for a robot system, in particular for a camera robot system.
Schwingungstilgersysteme
sind beispielsweise aus dem Bereich des Bauwesens bekannt, bei welchen
das Schwanken von Hochhäusern oder resonante Schwingungen
von Brücken durch diese Systeme entsprechend gedämpft
werden. Ferner werden Tilger im Fahrzeugbereich beispielsweise innerhalb
des Antriebsstrangs als so genannte Torsionstilger auf Antriebswellen
oder als linear wirkende Tilger bei Auspuffanlagen verwendet.Schwingungstilgersysteme
are known for example in the field of construction, in which
the wavering of skyscrapers or resonant vibrations
attenuated accordingly by bridges through these systems
become. Furthermore, absorbers in the vehicle sector, for example, within
of the powertrain as so-called torsion damper on drive shafts
or used as a linear absorber in exhaust systems.
Ein
Schwingungstilger besteht aus einem Feder-Masse-System, welches
als zusätzliches schwingungsfähiges System mit
einer schwingenden Grundstruktur verbunden ist, damit dessen Schwingung
eine Eigenschwingung des Zusatzsystems verursacht und dadurch die
Schwingungsenergie des Grundsystems reduziert bzw. eliminiert. Aus
Abstimmungs- und Wirksamkeitsgründen werden in der Praxis
Tilger meist um Dämpfungselemente (Federn mit Eigendämpfung,
Dämpfer wie Viskosedämpfer) ergänzt.
Im folgenden soll als Schwingungstilger ein System mit integrierten
Dämpfungselementen verstanden werden. Wichtig für
die effiziente Wirkung des Schwingungstilgers ist dabei die genaue
Abstimmung auf das zu bedämpfende System. Hierfür
werden zunächst die Kennparameter des Systems wie die zu
bedämpfende Masse oder die zu bedämpfende Massenträgheit,
die Steifigkeit der Struktur bzw. die Eigenfrequenzen der Struktur,
die Schwingungsamplituden, die Einbaumaße, und gegebenenfalls der
Dämpfungsgrad bestimmt und das System numerisch modelliert,
sodass die entsprechenden Parameter (Federhärte, Tilgermasse,
Dämpfungsgrad) für das Schwingungstilgersystem,
welches an dem zu dämpfenden System befestigt wird, ermittelt
werden können.One
Vibration damper consists of a spring-mass system, which
as an additional oscillatory system with
connected to a vibrating basic structure, so that its vibration
causes a natural oscillation of the additional system and thereby the
Vibration energy of the basic system is reduced or eliminated. Out
Voting and effectiveness reasons are in practice
Absorbers mostly around damping elements (springs with self-damping,
Damper as Viskosedämpfer) complements.
In the following is intended as a vibration damper a system with integrated
Damping elements are understood. Important for
the efficient effect of the vibration absorber is the exact one
Vote on the system to be damped. Therefor
First, the parameters of the system such as the
dampening mass or the mass inertia to be damped,
the stiffness of the structure or the natural frequencies of the structure,
the vibration amplitudes, the mounting dimensions, and possibly the
Damping degree determined and the system numerically modeled,
so that the corresponding parameters (spring hardness, absorber mass,
Degree of damping) for the vibration absorber system,
which is attached to the system to be damped determined
can be.
Aus
der EP 1 197 678 A2 ist
ein einstellbarer Tilger zur Reduzierung von Torsionsschwingungen bekannt.
Dieser Torsinns-Schwingungstilger weist Elastomerschichten auf,
wobei dessen Torsinns-Eigenfrequenz durch Vorspannen einer Elastomerschicht
unterschiedliche Erreger-Frequenzen eingestellt werden kann. Durch
unterschiedlich vorgespannte Elastomerschichten werden Veränderungen in
der Steifigkeit erreicht, wodurch in einem System auftretende Drehschwingungen
verringert oder gar eliminiert werden können. Das Tilgersystem
wird vorzugsweise für Torsionsschwingungen im Bereich zwischen
200 und 500 Hz eingesetzt.From the EP 1 197 678 A2 is an adjustable absorber for reducing torsional vibrations known. This Torsinns vibration damper has elastomer layers, wherein its natural torsional frequency can be adjusted by biasing an elastomer layer different exciter frequencies. By differently biased elastomer layers, changes in rigidity are achieved, which can be reduced in a system occurring torsional vibrations or even eliminated. The absorber system is preferably used for torsional vibrations in the range between 200 and 500 Hz.
Die EP 1 693 593 A1 beschreibt
einen einstellbaren Drei-Achsen-Tilger. Bei diesem Schwingungstilger
werden Schwingungen auf Basis von Elastomerteilen in unterschiedlichen
Richtungen reduziert. Der Drei-Achsen-Tilger kann entsprechend den
Eigenschaften des Schwingungen erzeugenden Systems stufenlos bezüglich
der Richtung unterschiedlich und voneinander unabhängig
eingestellt und angepasst werden.The EP 1 693 593 A1 describes an adjustable three-axis absorber. In this vibration damper vibrations are reduced based on elastomer parts in different directions. The three-axis absorber can be steplessly adjusted and adjusted in accordance with the characteristics of the vibration generating system, with respect to the direction, differently and independently.
Aus
der EP 1 286 076 A1 ist
ein Elastomertilger bekannt, welcher auftretende Schwingungsfrequenzen
in einer bevorzugten Richtung, entweder als Axial-Tilger oder als
Radial-Tilger zu dämpfen vermag. Bei diesem Lineartilger
ist ein Befestigungselement über eine Elastomerschicht
mit zwei getrennten Tilgermassen-Elementen verbunden, wobei die
Flächen, mit denen die Elastomerschicht mit den Tilgermassen
und dem Befestigungselement in Kontakt steht, konusförmig
oder sphärisch ausgebildet sind. Der Konuswinkel ist dabei
entweder flach oder steil, wirkt also entweder als Axial- oder als
Radial-Tilger. Durch entsprechende Spannmittel, welche die beiden
Tilgermassen-Elemente gegeneinander verspannen, kann die Steifigkeit
der Elastomerschicht individuell eingestellt werden, wodurch sich
das Dämpfungsverhalten bezüglich einer einzigen
ausgewählten Richtung entsprechend ändert.From the EP 1 286 076 A1 For example, an elastomeric steamer is known which is capable of attenuating occurring vibration frequencies in a preferred direction, either as an axial damper or as a radial damper. In this Lineartilger a fastener is connected via an elastomer layer with two separate absorber mass elements, wherein the surfaces with which the elastomer layer is in contact with the absorber masses and the fastening element, are formed conical or spherical. The cone angle is either flat or steep, so it acts as either axial or radial Tilger. By appropriate clamping means, which brace the two absorber mass elements against each other, the stiffness of the elastomer layer can be adjusted individually, whereby the damping behavior changes according to a single selected direction accordingly.
Aus
der DE 10 2006
020 785 A1 ist ein Schwingungstilger mit veränderbarer
Resonanzfrequenz bekannt. Der Schwingungstilger für ein
dynamisch angeregtes Bauteil umfasst eine fest mit dem Bauteil verbindbare
Tilgerbasis und wenigstens ein in Richtung der Bauteilerregung schwingungsfähiges Feder-Masse-System,
bestehend aus einer von der Tilgerbasis abstehenden Blattfeder mit
einer am Ende der Blattfeder angeordneten Trägheitsmasse. Um
eine Veränderbarkeit der Resonanzfrequenz zu schaffen,
ist es vorgesehen, dass die Trägheitsmasse ein Gehäuse
mit einem darin zur Verstellung der Resonanzfrequenz des Schwingungstilgers
hin- und herbewegbaren Kolben aufweist.From the DE 10 2006 020 785 A1 is a vibration damper with variable resonance frequency known. The vibration damper for a dynamically excited component comprises a Tilgerbasis which can be fixedly connected to the component and at least one spring-mass system capable of oscillating in the direction of the component excitation, consisting of a leaf spring protruding from the absorber base with an inertial mass arranged at the end of the leaf spring. In order to create a variability of the resonant frequency, it is provided that the inertial mass has a housing with a piston reciprocable therein for adjusting the resonant frequency of the vibration absorber.
Bei
Film- oder Fernsehaufnahmen treten während automatisierter
Kamerafahrten von Bewegungssystemen mit eingebauter Kamera und Monitor im mer
wieder mehr oder minder starke Schwingungen abhängig vom
Beschleunigungs-/Verzögerungsprofil oder der gewählten
geometrischen Bahn der Kamera auf. Im Kamerabild sind diese Erscheinungen
als Zittern in verschiedenen Richtungen entsprechend der jeweiligen
Schwingung sichtbar. Das Problem der Sichtbarkeit der Schwingungen
tritt dabei besonders stark bei einer stark gezoomten Optik beziehungsweise
beim Filmen von wert entfernten Objekten auf. Dieser Effekt tritt
sowohl bei Kamerarobotern als auch bei Kamera-Schienensystemen auf, welche
in der Regel aus einer auf einem Schwenk-Neigesystem drehbaren Kamera-Monitor-Einheit
bestehen, welche selbst wiederum über einen Schlitten auf
einer horizontalen/vertikalen Schienenachse automatisiert verfahren
werden kann.During film or television recordings, more or less intense vibrations occur during automated camera movements of motion systems with built-in camera and monitor depending on the acceleration / deceleration profile or the selected geometric path of the camera. In the camera image, these phenomena are visible as trembling in different directions according to the respective vibration. The problem of the visibility of the vibrations occurs particularly strong in a strongly zoomed optics or when filming value distant objects. This effect occurs both in camera robots and camera rail systems, which usually consist of a rotatable on a pan-tilt system camera-monitor unit, which in turn are automatically moved by a carriage on a horizontal / vertical rail axis automated can.
Trotz
einer entsprechenden feinen Regelung der Antriebsachsen treten nach
wie vor Restschwingungen des Robotersystems auf, welche durch wechselnde
Massenträgheitsverhältnisse, Temperaturveränderungen,
Hystereseverhalten von Getriebe, und eine mögliche Anregung
der Eigenfrequenz der mechanischen Struktur durch entsprechendes
Beschleunigungs-/Verzogerungsprofil erzeugt werden.In spite of
a corresponding fine control of the drive axes occur
as before residual vibrations of the robot system, which by changing
Inertia conditions, temperature changes,
Hysteresis behavior of transmission, and a possible excitation
the natural frequency of the mechanical structure by appropriate
Acceleration / delay profile are generated.
Der
Anbau von Entkoppelungs-Elementen zwischen der Kamera und der Kameraroboterstruktur führt
zwar zu einer mechanischen Entkoppelung von Kameraroboterarm und
der Kamera, jedoch werden entsprechende schnelle Bewegungsänderungen
der Kamera durch diese Entkoppelungs-Elemente erschwert, da die
Kamera nicht fest an der Kameraroboterstruktur befestigt ist. Darüber
hinaus kann die Zwischenschaltung von Entkoppelungs-Elementen zwischen
Kamera und Kameraroboterstruktur dazu führen, dass weitere
Schwingungen durch die elastische gedämpfte Aufhängung
der Kamera auftreten.Of the
Attachment of decoupling elements between the camera and the camera robot structure leads
Although a mechanical decoupling of Kameraroboterarm and
the camera, however, are corresponding fast movement changes
The camera is hampered by these decoupling elements, as the
Camera is not firmly attached to the camera robot structure. About that
In addition, the interposition of decoupling elements between
Camera and camera robot structure cause more
Vibrations due to the elastic damped suspension
the camera occur.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einstellbare Schwingungstilgervorrichtung
für ein Robotersystem zu schaffen, durch welche eine dynamisch
exakte Spurführung einer Kamera bei gleichzeitig verminderter
Schwingungsbewegung erreicht wird.Of the
Invention is based on the object, an adjustable Schwingungstilgervorrichtung
to create a robotic system through which a dynamic
precise tracking of a camera at the same time reduced
Oscillation movement is achieved.
Diese
Aufgabe ist durch die einstellbare Schwingungstilgervorrichtung
für ein Robotersystem gemäß Anspruch
1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.These
Task is through the adjustable Schwingungstilgervorrichtung
for a robot system according to claim
1 solved. Advantageous embodiments and developments
The invention are set forth in the subclaims.
Erfindungsgemäß ist
eine einstellbare Schwingungstilgervorrichtung für ein
Robotersystem, insbesondere ein Kamerarobotersystem, welches ein an
einem Roboterarm eines Roboters montiertes bewegbares Werkzeug,
insbesondere eine Kamera aufweist, vorgesehen, mit einem Montageteil,
welches an einem Ende des Roboterarms, an welchem das Werkzeug,
insbesondere die Kamera befestigt ist, fest montierbar ist, einem
Tilgermasseteil, welches eine Tilgermasse zur Tilgung der Schwingungen
des Roboterarms bereitstellt, und einem Federdämpfungsteil,
welches mit dem Montageteil und dem Tilgermasseteil fest verbunden
und derart ausgebildet ist, dass das Tilgermasseteil an das Montageteil
in drei Raumrichtungen jeweils über gesondert einstellbare
lineare Federdämpfungsvorrichtungen gekoppelt ist, sodass
Schwingungen des Roboterarms durch eine gedämpfte Schwingung
der Tilgermasse getilgt werden.According to the invention
an adjustable Schwingungstilgervorrichtung for a
Robot system, in particular a camera robot system, an on
a movable tool mounted on a robotic arm of a robot,
in particular has a camera, provided with a mounting part,
which at one end of the robot arm, on which the tool,
In particular, the camera is fixed, is permanently mounted, one
Tilgermasseteil which an absorber mass for the eradication of the vibrations
the robot arm provides, and a spring damping part,
which firmly connected to the mounting part and the Tilgermasseteil
and is formed such that the Tilgermasseteil to the mounting part
in three directions in each case separately adjustable
linear spring damping devices is coupled so that
Vibrations of the robot arm due to a damped vibration
be eradicated the absorber mass.
Es
ist also ein Schwingungstilger vorgesehen, welcher an einer Kamera
oder an einem Roboterarm montierbar ist, um Schwingungen, welche aufgrund
eines Verfahrens der Kamera auftreten, zu dämpfen, um Zittern
der Kamera während der Bildaufnahme auf ein Minimum zu
reduzieren. Der erfindungsgemäße Schwingungstilger
weist hierfür ein Montageteil, welches an der Kamera oder
dem Roboterarm befestigt wird, sowie ein Tilgermasseteil auf, welches
entweder selbst als Tilgermasse dient oder an welchem eine Tilgermasse
montierbar ist. Zwischen Montageteil und Tilgermasseteil ist ein
Federdämpfungsteil zwischengekoppelt, welches für
eine gedämpfte Schwingung des Tilgermasseteils in Bezug
auf das Montageteil sorgt. Hierbei ist die Dämpfungskonstante
sowie die Tilgerfrequenz des Federdämpfungsteils in den
entsprechenden drei Raumrichtungen unabhängig voneinander
einstellbar. Das Federdämpfungsteil weist zur Dämpfung
der Schwingungsbewegung des Tilgermasseteils in Bezug auf das Montageteil
Federdämpfungselemente auf, welche aus einem Federteil
und einem Dämpfungsteil bestehen.It
So a vibration damper is provided which on a camera
or on a robotic arm is mountable to vibrations due to
A method of camera will occur to dampen to shaking
the camera to a minimum during image capture
to reduce. The vibration damper according to the invention
has a mounting part, which s.der camera or
attached to the robot arm, and a Tilgermasseteil, which
either itself serves as an absorber mass or on which an absorber mass
can be mounted. Between mounting part and Tilgermasseteil is a
Federdämpfungsteil coupled, which for
a damped vibration of the Tilgermasseteils in relation
ensures the mounting part. Here is the damping constant
and the absorber frequency of the spring damping part in the
corresponding three spatial directions independently
adjustable. The spring damping part has for damping
the vibration movement of the absorber mass part with respect to the mounting part
Spring damping elements, which consists of a spring part
and a damping part.
Als
Federdämpfungselement soll hierbei ein Element verstanden
werden, bei welchem ein Federteil und ein Dämpfungsteil
miteinander gekoppelt sind, und bei welchem die Dämpfungskonstante
des Dämpfungsteils und die Federhärte des Federteils unabhängig
voneinander eingestellt werden können. Somit sollen unter
dem Begriff des Federdämpfungsteils keine Bauteile wie
beispielsweise elastomere Elemente verstanden werden, bei welchen
eine getrennte Einstellung von Dämpfung und elastischer Schwingung
nicht mög lich ist. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden,
dass bei einer praktischen Ausführung eines Federdämpfungselements
das Federteil nie vollständig elastisch und dämpfungsfrei
ist (beispielsweise bei der Verwendung einer Spiralkunststofffeder)
und das Dämpfungsteil ebenfalls eine elastische Komponente
aufweisen kann.When
Spring damping element is intended to mean an element
be, in which a spring member and a damping member
coupled to each other, and wherein the damping constant
the damping part and the spring stiffness of the spring part independently
can be adjusted from each other. Thus, under
the term of the spring damping part no components such as
For example, elastomeric elements are understood in which
a separate setting of damping and elastic vibration
not possible. It should, however, be pointed out
that in a practical embodiment of a spring damping element
the spring part never completely elastic and without damping
is (for example when using a spiral plastic spring)
and the damping member also has an elastic component
can have.
Der
erfindungsgemäße Schwingungstilger ist bevorzugt
zur Dämpfung einer Schwingungsbewegung einer Kamera in
einem Kamerarobotersystem vorgesehen, es ist jedoch auch vorstellbar,
die erfindungsgemäße Schwingungstilgervorrichtung
allgemein bei einem Industrierobotersystem einzusetzen, wobei Schwingungen,
welche an einem der Roboterarme auftreten, gedämpft werden
können. Hierbei ist es bevorzugt, die erfindungsgemäße
Schwingungstilgervorrichtung an einer Stelle des Roboters zu montieren,
welche möglichst nahe an einer Stelle mit hoher Schwingungsamplitude
des Robotersystems liegt, also beispielsweise an Schwingungsbäuchen
des Robotersystems oder am Ende des Roboterarms, welcher entweder
einen Sensor oder ein Werkzeug hält, welches einen schwingungsfreien Bedienvorgang
ausführen muss.Of the
A vibration absorber according to the invention is preferred
for damping a vibration movement of a camera in
a camera robot system, but it is also conceivable
the Schwingungstilgervorrichtung invention
generally used in an industrial robotic system, where vibrations,
which occur on one of the robot arms are damped
can. It is preferred that the invention
Mount vibration absorber device at a location of the robot,
which are as close as possible to a location with high vibration amplitude
of the robot system, so for example on antinodes
of the robot system or at the end of the robot arm, which either
a sensor or a tool holds, which a vibration-free operation
must perform.
Für
einen optimalen Einsatz der erfindunggemäßen Schwingungstilgervorrichtung
bei einem Kamerarobotersystem ist es von Vorteil, wenn das Federdämpfungsteil
und das Tilgermasseteil so einstellbar sind, dass Schwingungsfrequenzen
in einem Bereich zwischen 0,1 bis 100 Hz, bevorzugterweise 1 bis
50 Hz und insbesondere 5 bis 10 Hz getilgt werden können.For optimum use of the vibration absorber device according to the invention in a camera robot system, it is advantageous if the Spring damping part and the Tilgermasseteil are adjustable so that vibration frequencies in a range between 0.1 to 100 Hz, preferably 1 to 50 Hz and in particular 5 to 10 Hz can be eradicated.
In
einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung
weist die einstellbare lineare Federdämpfungsvorrichtung
eine Ebenenführung und ein einstellbares Federdämpfungselement
auf, wobei die Wirkrichtung des einstellbaren Federdämpfungselements
im wesentlichen senkrecht auf der Führungsebene der Ebenenführung
liegt.In
an expedient embodiment of the invention
has the adjustable linear spring damping device
a level guide and an adjustable spring damping element
on, wherein the effective direction of the adjustable spring damping element
substantially perpendicular to the guide plane of the plane guide
lies.
In
einer praktischen Ausgestaltung der Erfindung ist es von Vorteil,
wenn das einstellbare Federdämpfungselement ein Federelement
und ein Dämpfungselement aufweist, das eine lineare Schwingung des
Federelements dämpft.In
a practical embodiment of the invention, it is advantageous
when the adjustable spring damping element is a spring element
and a damping element having a linear oscillation of
Spring element dampens.
Hierbei
ist es zweckmäßig, wenn das einstellbare Federdämpfungselement
eine Kolbenstange mit einem Kolben, welcher in einem Zylinder mit einer
viskosen Flüssigkeit geführt ist, wobei bei einer axialen
Bewegung der Kolbenstange gegenüber dem Zylinder die viskose
Flüssigkeit durch Kanäle in dem Kolben strömt
und somit eine lineare Bewegung der Kolbenstange dämpft,
und eine Spiralfeder, welche mit ihrem ersten Ende an einem dem
Zylinder abgewandten Ende der Kolbenstange befestigt ist und welche
sich mit ihrem anderen Ende an dem Zylinder abstützt, wodurch
eine gedämpfte lineare Schwingungsbewegung des Federdämpfungselements
ermöglicht wird, aufweist.in this connection
It is useful if the adjustable spring damping element
a piston rod with a piston, which in a cylinder with a
viscous liquid is guided, wherein at an axial
Movement of the piston rod against the cylinder the viscous
Liquid flows through channels in the piston
and thus damps a linear movement of the piston rod,
and a coil spring, which with its first end to a
Cylinder remote end of the piston rod is attached and which
is supported with its other end to the cylinder, which
a damped linear oscillatory movement of the spring damping element
allows, has.
Die
Ebenenführung kann hierbei zwei kreuzförmig zueinander
angeordnete Linearführungen aufweisen. Es ist jedoch auch
vorstellbar, dass die Ebenenführung eine gleitende Kunststoffplatte
aufweist, die an einer Gleitebene gelagert ist.The
Layer guide can be two cross-shaped
having arranged linear guides. It is, however
conceivable that the plane guide a sliding plastic plate
has, which is mounted on a sliding plane.
In
einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es vorgesehen,
dass das Tilgermasseteil relativ zu dem Montageteil so angeordnet
ist, das der Schwerpunkt des Montageteils und der Schwerpunkt des
Tilgermasseteils im Wesentlichen am gleichen Ort liegen.In
A first embodiment of the invention is intended
that the Tilgermasseteil arranged relative to the mounting part so
is the center of gravity of the mounting part and the center of gravity of the
Tilgermasseteils lie essentially in the same place.
Hierbei
ist es für eine praktische Umsetzung der erfindungsgemäßen
Schwingungstilgervorrichtung von Vorteil, wenn das Montageteil als
quaderförmiges Kastenelement ausgebildet ist, das Tilgermasseteil
als Kugel ausgebildet ist, und das Federdämpfungsteil eine
erste, eine zweite und eine dritte Federdämpfungsvorrichtung
aufweist, welche an einer Innenwand des quaderförmigen
Montageteils und an einer Außenseite des kugelförmigen
Tilgermasseteils befestigt sind und eine gedämpfte Schwingung
in einer jeweiligen Richtung senkrecht zu einer Seite des quaderförmigen
Montageteils ermöglichen.in this connection
it is for a practical implementation of the invention
Schwingungstilgervorrichtung advantageous if the mounting part as
cuboid box member is formed, the Tilgermasseteil
is designed as a ball, and the spring damping part a
first, a second and a third spring damping device
having, which on an inner wall of the cuboid
Mounting part and on an outside of the spherical
Tilgermasseteils are attached and a damped vibration
in a respective direction perpendicular to a side of the cuboid
Allow mounting parts.
Bei
einem zweiten Ausführungsbeispiel einer Schwingungstilgervorrichtung
der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, wenn das Tilgermasseteil ein
Tilgermassemontageteil und eine Tilgermasse aufweist, wobei die
Tilgermasse an dem Tilgermassemontageteil lösbar befestigbar
ist.at
a second embodiment of a Schwingungstilgervorrichtung
According to the present invention, it is provided that the absorber mass part
Tilgermassemontageteil and an absorber mass, wherein the
Tilgermasse on the Tilgermassemontageteil detachably fastened
is.
Bei
Kamerarobotersystemen werden für Aufnahmen in Fernsehstudios
oft Monitore oder Telepromptervorrichtungen eingesetzt, welche einem Fernsehansager
einen entsprechenden Ansagetext einspielen. Diese zusätzliche
Masse verursacht oft zusätzliche Schwingungen des Kamerasystems
aufgrund einer begrenzten Steifigkeit der Montage des Monitors an
dem Kameraroboterarm sowie Verstärkungen der bereits vorhandenen
Schwingungen (größere Amplituden) aufgrund der
erhöhten Gesamtmasse bzw. aufgrund des erhöhten
Massenträgheitsmoments. In einer besonders vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung ist es daher zweckmäßig, wenn
die Tilgermasse ein Monitor ist.at
Camera robot systems are used for recordings in television studios
often monitors or Telepromptervorrichtungen used, which a television announcer
import a corresponding announcement text. This additional
Mass often causes additional vibrations of the camera system
due to a limited rigidity of the mounting of the monitor
the Kameraroboterarm and reinforcements of the already existing
Vibrations (larger amplitudes) due to
increased total mass or due to the increased
Mass moment of inertia. In a particularly advantageous
Embodiment of the invention, it is therefore appropriate if
the absorber mass is a monitor.
Für
eine reale Umsetzung der Schwingungstilgervorrichtung des zweiten
Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung
ist es zweckmäßig, wenn das Tilgermassemontageteil
seitliche Halterungselemente, welche in einem Randbereich der Rückseite
des Monitors montierbar sind, und eine zentrale Monitorhalterung
aufweist, welche in einem zentralen Bereich der Rückseite
des Monitors montierbar ist, das Montageteil als Halterahmen ausgebildet
ist, welcher an dem Roboterarm fest montierbar ist, und das Federdämpfungsteil
seitliche Federdämpfungsvorrichtungen mit zumindest zwei
Federdämpfungselementen und zumindest einem Führungselement,
die zwischen einem jeweiligen seitlichen Halterungselement und dem
Halterahmen zusammen mit einer Ebenenführung in einer Ebene
senkrecht zur Dämpfungsrichtung des jeweiligen Federdämpfungselements montiert
sind, und eine zentrale Federdämpfungvorrichtung mit einer
Dämpfungsrichtung senkrecht zur Monitorebene aufweist,
das zusammen mit einer Ebenenführung in der Monitorebene
zwischen Monitor und dem Halterahmen montiert ist.For
a real implementation of the Schwingungstilgervorrichtung the second
Embodiment according to the invention
It is useful if the Tilgermassemontageteil
lateral support elements, which in an edge region of the back
of the monitor are mountable, and a central monitor mount
which is in a central area of the back
the monitor is mounted, the mounting part formed as a holding frame
is, which is fixedly mounted on the robot arm, and the spring damping part
lateral spring damping devices with at least two
Spring damping elements and at least one guide element,
between a respective lateral support member and the
Holding frame together with a level guide in a plane
mounted perpendicular to the damping direction of the respective spring damping element
are, and a central spring damping device with a
Has damping direction perpendicular to the monitor plane,
this together with a level guide in the monitor level
is mounted between the monitor and the support frame.
Erfindungsgemäß ist
weiter ein Kamerarobotersystem vorgesehen, welches einen Roboter
mit einem Roboterarm, eine Kamera, die an einem Ende des Roboterarms
montiert ist, und eine Tilgervorrichtung aufweist, die an dem Ende
des Roboterarms oder an der Kamera montiert ist, wobei die Tilgervorrichtung
entsprechend einem der oben genannten Ausführungsbeispiele
ausgestaltet ist.According to the invention
further provided a camera robot system, which is a robot
with a robotic arm, a camera attached to one end of the robotic arm
is mounted, and a Tilgervorrichtung, which at the end
the robotic arm or mounted on the camera, the absorber device
according to one of the above embodiments
is designed.
Die
Erfindung wird im Folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigen:The
Invention will be described below, for example, with reference to the drawing
explained in more detail. Show it:
1 eine
vereinfachte perspektivische Ansicht einer Schwingungstilgervorrichtung
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, ohne ein das Tilgermasseteil und das Federdämpfungsteil umschließende
Montageteil, 1 a simplified perspective view of a Schwingungstilgervorrichtung according to egg nem first embodiment of the invention, without a the Tilgermasseteil and the spring damping part enclosing mounting part,
2 eine
vereinfachte perspektivische Ansicht der Schwingungstilgervorrichtung
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, ohne das das Tilgermasseteil und das Federdämpfungsteil
umgebende Montageteil, in einer zweckmäßigen Abwandlung
des Federdämpfungsteils, 2 5 is a simplified perspective view of the vibration absorber device according to the first exemplary embodiment of the invention, without the mounting part surrounding the absorber mass part and the spring damping part, in a suitable modification of the spring damping part,
3 eine
vereinfachte perspektivische Ansicht der Schwingungstilgervorrichtung
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, ohne das das Tilgermasseteil und das Federdämpfungsteil
umgebene Montageteil, in einer zweckmäßigen Abwandlung
der Ebenenführung des Federdämpfungsteils, 3 5 is a simplified perspective view of the vibration absorber device according to the first exemplary embodiment of the invention, without the mounting part surrounded by the absorber mass part and the spring damping part, in an expedient modification of the plane guidance of the spring damping part,
4 eine
vereinfachte perspektivische Ansicht der Schwingungstilgervorrichtung
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wobei nur das Montageteil für die in den 1 bis 3 gezeigten
Schwingungstilgervorrichtungen gezeigt ist, 4 a simplified perspective view of the Schwingungstilgervorrichtung according to the first embodiment of the invention, wherein only the mounting part for in the 1 to 3 shown vibration absorber devices is shown
5 eine
vereinfachte perspektivische Ansicht eines Kamerarobotersystems
mit einer einstellbaren Schwingungstilgervorrichtung gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 5 6 is a simplified perspective view of a camera robot system having an adjustable vibration absorber device according to the first embodiment of the invention;
6 eine
vereinfachte perspektivische Rückansicht einer einstellbaren
Schwingungstilgervorrichtung gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung, 6 a simplified perspective rear view of an adjustable Schwingungstilgervorrichtung according to a second embodiment of the invention,
7A eine
rückseitige Draufsicht sowie 7B und 7C Schnittansichten
der Schwingungstilgervorrichtung gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung, 7A a back top view as well 7B and 7C Sectional views of the Schwingungstilgervorrichtung according to the second embodiment of the invention,
8A und 8B Explosionsansichten der
einstellbaren Schwingungstilgervorrichtung gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 8A and 8B Exploded views of the adjustable Schwingungstilgervorrichtung according to the second embodiment of the invention,
9 eine
vereinfachte perspektivische Ansicht eines Kamerarobotersystems
mit einer einstellbaren Schwingungstilgervorrichtung gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung, 9 5 is a simplified perspective view of a camera robot system having an adjustable vibration absorber device according to the second embodiment of the invention;
10 eine
vereinfachte perspektivische Ansicht eines Federdämpfungselements
gemäß der Erfindung, und 10 a simplified perspective view of a spring damping element according to the invention, and
11 eine
vereinfachte perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen
Federdämpfungselements mit einem Federwegbegrenzer. 11 a simplified perspective view of a spring damping element according to the invention with a Federwegbegrenzer.
In
den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende
Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In
The various figures of the drawing are corresponding to each other
Components provided with the same reference numerals.
In
den 1 bis 4 sind vereinfachte perspektivische
Ansichten einer einstellbaren Schwingungstilgervorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, welche
an einem Kamerarobotersystem 300 montierbar ist, wie in 5 gezeigt.In the 1 to 4 Shown are simplified perspective views of an adjustable Schwingungstilgervorrichtung according to a first embodiment of the invention, which on a camera robot system 300 is mountable as in 5 shown.
Die
einstellbare Schwingungstilgervorrichtung 100 weist, wie
in 4 gezeigt, ein Montageteil 102 auf, welches
als quaderförmiges Kastenelement ausgestaltet ist und an
seiner Oberseite Montagelöcher 103 aufweist, durch
welche die einstellbare Schwingungstilgervorrichtung 100 an
dem Kamerarobotersystem 300 (5) befestigt
werden kann. Das kastenförmige Montageteil 102 weist
ferner in seinem Inneren ein Tilgermasseteil 104 sowie ein
Federdämpfungsteil 106 auf, wie in den 1 bis 3 gezeigt.The adjustable vibration absorber device 100 points as in 4 shown a mounting part 102 on, which is designed as a cuboid box member and mounting holes on its upper side 103 through which the adjustable Schwingungstilgervorrichtung 100 on the camera robot system 300 ( 5 ) can be attached. The box-shaped mounting part 102 also has in its interior a Tilgermasseteil 104 and a spring damping part 106 on, like in the 1 to 3 shown.
Das
Montageteil 102 besteht bei einer praktischen Umsetzung
aus mindestens zwei Elementen, das heißt einem Grundelement,
an welchem die Montagelöcher 103 angeordnet sind,
und mindestens einem Deckelelement, welches an dem Grundelement
lösbar befestigbar ist, um für eine Abstimmung
des Systems einen Zugang zu dem Tilgermasseteil 104 und
dem Federdämpfungsteil 106 im Inneren des Montageteils 102 zu
ermöglichen.The mounting part 102 consists in a practical implementation of at least two elements, that is a basic element to which the mounting holes 103 are arranged, and at least one cover member which is releasably attachable to the base member to access the Tilgermasseteil for a vote of the system 104 and the spring damping part 106 inside the mounting part 102 to enable.
Das
Tilgermasseteil 104 ist bei der einstellbaren Schwingungstilgervorrichtung 100 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel der Erfindung als kugelförmiges
Massenelement ausgebildet und stellt eine Tilgermasse zur Tilgung
der Schwingungen des Kamerarobotersystems 300 bereit. Vorzugsweise
fal len hierbei der Schwerpunkt des Tilgermasseteils 104 und
der Schwerpunkt des Montageteils 102 zusammen, um eine
möglichst einfache symmetrische Ausgestaltung der Schwingungstilgervorrichtung 100 zu erreichen,
wodurch die Abstimmung der Schwingungstilgervorrichtung auf das
zu bedämpfenden Kamerarobotersystem 300 möglichst
einfach ist.The Tilgermasseteil 104 is in the adjustable Schwingungstilgervorrichtung 100 formed according to the first embodiment of the invention as a spherical mass element and provides a damping mass for the eradication of the vibrations of the camera robot system 300 ready. Preferably, the center of gravity of the absorber mass part falls in this case 104 and the center of gravity of the mounting part 102 together to the simplest possible symmetrical design of the Schwingungstilgervorrichtung 100 whereby tuning of the vibration absorber device to the camera robot system to be damped is achieved 300 as simple as possible.
Der
Massenbeitrag des Federdämpfungsteils 106 zum
Gesamtgewicht der einstellbaren Schwingungstilgervorrichtung 100 ist
vorzugsweise möglichst gering, sodass die entsprechenden
Teilkomponenten des Schwingungstilgersystems aus Tilgermasse, Dämpfungsteil
und Federteil entsprechend unabhängig voneinander modellierbar
und einstellbar sind. Die Masse des Tilgermasseteils 104 liegt
im Bereich zwischen 1 und 10 kg, abhängig von dem verwendeten
Kamerarobotersystem. Vorzugsweise liegt die Masse des Tilgermasseteils 104 bei etwa
2 kg. In dem in den 1 bis 3 gezeigten ersten
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Tilgermasseteil 104 kugelförmig
ausgebildet, das Tilgermasseteil ist jedoch nicht auf diese Form
beschränkt. So ist beispielsweise auch vorstellbar, das Tilgermasseteil 104 quaderförmig
oder polyederförmig auszubilden.The mass contribution of the spring damping part 106 to the total weight of the adjustable vibration absorber device 100 is preferably as small as possible, so that the corresponding subcomponents of the vibration absorber system of absorber mass, damping part and spring member are independently modelable and adjustable accordingly. The mass of the absorber mass part 104 is between 1 and 10 kg, depending on the camera robot system used. Preferably, the mass of the absorber mass part is 104 at about 2 kg. In the in the 1 to 3 shown first embodiment of the invention is the Tilgermasseteil 104 spherically formed, but the Tilgermasseteil is not on this form be limits. For example, it is also conceivable that the Tilgermasseteil 104 cuboid or polyhedron form.
Das
Federdämpfungsteil 106 weist in jeder der drei
Raumrichtungen orthogonal zueinander stehende einstellbare lineare
Federdämpfungsvorrichtungen 108a bis 108c auf,
welche mit ihren jeweiligen Enden an dem Gehäuseinneren
des Montageteils 102 angeordnet sind und jeweils in ihrer
Mitte das Tilgermasseteil 104 in einer jeweiligen Raumrichtung
linear geführt lagern. Die Federdämpfungsvorrichtungen 108a bis 108c weisen
einstellbare Federdämpfungselemente 110 auf, über
die das Tilgermasseteil 104 in der entsprechenden linearen
Führungsrichtung an die einstellbaren linearen Federdämpfungsvorrichtungen 108a bis 108c gekoppelt
ist. Die einstellbaren Federdämpfungselemente 110 sind
in den 1 bis 3 rein schematisch gezeichnet
und werden im Folgenden bei der Erläuterung der 10 und 11 noch
eingehend beschrieben.The spring damping part 106 has in each of the three spatial directions orthogonal standing adjustable linear spring damping devices 108a to 108c on, which with their respective ends on the housing interior of the mounting part 102 are arranged and in each case in the middle of the Tilgermasseteil 104 store linearly guided in a respective spatial direction. The spring damping devices 108a to 108c have adjustable spring damping elements 110 on, over the Tilgermasseteil 104 in the corresponding linear guide direction to the adjustable linear spring damping devices 108a to 108c is coupled. The adjustable spring damping elements 110 are in the 1 to 3 drawn purely schematically and are explained below in the explanation of 10 and 11 still described in detail.
Die
Federdämpfungsvorrichtungen 108a bis 108c weisen
an ihren jeweiligen Enden ferner Ebenenführungen 112 auf,
welche eine freie Bewegung in einer Ebene senkrecht zur Wirkrichtung
eines einstellbaren Federdämpfungselements 110 einer
entsprechenden einstellbaren Federdämpfungsvorrichtung 108a bis 108c zu
dem Montageteil 102 und somit des Tilgermasseteils 104 ermöglichen.
Um eine Verkantung bei der Bewegung einer Federdämpfungsvorrichtung 108a bis 108c in
einer jeweiligen Ebene senkrecht zu der Wirkrichtung des zugehörigen
Federdämpfungselements 110 zu vermeiden, weist
jede einstellbare Federdämpfungsvorrichtung ein Bügelelement 114 auf,
welches die Ebenenführungen 112 auf den entgegengesetzten
Enden einer Federdämpfungsvorrichtung 108a und 108b fest
miteinander verbindet. Das Bügelelement 114 einer
Federdämpfungsvorrichtung 108a bis 108c ist
dabei so ausgestaltet, dass es in einem mittleren Bereich ein Ringelement 116 aufweist,
durch welches ein einstellbares Federdämpfungselement 110 einer
benachbarten Federdämpfungsvorrichtung 108a und 108b sich
hindurch erstrecken kann.The spring damping devices 108a to 108c also have level guides at their respective ends 112 on which a free movement in a plane perpendicular to the direction of action of an adjustable spring damping element 110 a corresponding adjustable spring damping device 108a to 108c to the mounting part 102 and thus the absorber mass part 104 enable. To a tilting in the movement of a spring damping device 108a to 108c in a respective plane perpendicular to the direction of action of the associated spring damping element 110 To avoid, each adjustable spring damping device has a bracket element 114 on which the level guides 112 on the opposite ends of a spring damping device 108a and 108b firmly together. The bracket element 114 a spring damping device 108a to 108c is designed so that there is a ring element in a central area 116 has, through which an adjustable spring damping element 110 an adjacent spring damping device 108a and 108b can extend through it.
Durch
den erfindungsgemäßen Aufbau der einstellbaren
Schwingungstilgervorrichtung 100 gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung bewirkt also beispielsweise
die erste Federdämpfungsvorrichtung 108a eine
gedämpfte gefederte Bewegung des Tilgermasseteils 104 in
einer ersten Richtung, wobei die Federdämpfungsvorrichtung 108a aufgrund
der Ebenenführung 112 in einer zweiten und dritten
Richtung, welche orthogonal auf der ersten Richtung stehen, frei
beweglich ist. Die zweite Federdämpfungsvorrichtung 108b bewirkt
eine gedämpfte gefederte Bewegung in der zweiten Richtung,
welche orthogonal auf der ersten Richtung steht, wobei sie aufgrund
der Ebenenführung 112 in der ersten und dritten
Richtung frei beweglich ist. Schließlich bewirkt die dritte
Federdämpfungsvorrichtung 108c eine gedämpfte
gefederte Bewegung des Tilgermasseteils 104 in einer dritten
Richtung, welche orthogonal auf der ersten und der zweiten Richtung
steht, wobei die Federdämpfungsvorrichtung 108c in
der ersten und zweiten Richtung aufgrund der Ebenenführung 112 frei
beweglich ist. Somit können also durch die Federdämpfungsvorrichtung 108a 108b und 108c aufgrund
der einstellbaren Federdämpfungselemente 110 Schwingungen
in drei Raumrichtungen eines Kamerarobotersystems 300 linear
unabhängig voneinander getilgt werden.By the construction according to the invention of the adjustable Schwingungstilgervorrichtung 100 according to the first embodiment of the invention thus causes, for example, the first spring damping device 108a a damped spring-loaded movement of the absorber mass part 104 in a first direction, wherein the spring damping device 108a due to the level guide 112 in a second and third direction, which are orthogonal to the first direction, is freely movable. The second spring damping device 108b causes a damped springy movement in the second direction which is orthogonal to the first direction, due to the plane guidance 112 is freely movable in the first and third direction. Finally, the third spring damping device causes 108c a damped spring-loaded movement of the absorber mass part 104 in a third direction which is orthogonal to the first and second directions, wherein the spring damping device 108c in the first and second direction due to the plane guidance 112 is freely movable. Thus, therefore, by the spring damping device 108a 108b and 108c due to the adjustable spring damping elements 110 Vibrations in three spatial directions of a camera robot system 300 be repaid linearly independently.
Für
eine Abstimmung einer entsprechenden Federdämpfungsvorrichtung 108a, 108b und 108c auf
die Schwingungsparameter des Kamerarobotersystems 300 kann
hierbei einerseits die Federhärte oder die Dämpfungskonstante
eines einstellbaren Federdämpfungselements 110 angepasst
werden (wie weiter unten noch genauer beschrieben werden wird).
Es ist jedoch auch möglich, durch Einsetzen von Tilgermasseteilen 104 unterschiedlicher
Masse eine Abstimmung auf das Schwingungsverhalten des Kamerarobotersystems 300 zur
erreichen. Hierfür kann das Montageteil 102 auch
als Rahmenelement mit entsprechenden Durchgriffsöffnungen
(nicht gezeigt) ausgestaltet sein, welche einen Zugang zu den Federdämpfungselementen 110 ermöglichen,
um eine entsprechende Einstellung der Federdämpfungselemente 110 durch
einen Benutzer zu erleichtern.For a vote of a corresponding spring damping device 108a . 108b and 108c on the vibration parameters of the camera robot system 300 Here, on the one hand, the spring rate or the damping constant of an adjustable spring damping element 110 be adapted (as will be described in more detail below). However, it is also possible by inserting Tilgermasseteilen 104 different mass a vote on the vibration behavior of the camera robot system 300 to reach. For this, the mounting part 102 Also be designed as a frame member with corresponding access openings (not shown), which has access to the spring damping elements 110 allow to make an appropriate adjustment of spring damping elements 110 facilitated by a user.
Wie
in 2 gezeigt, können die Federdämpfungselemente 110 entweder
an beiden Seiten (1) oder nur jeweils an einer
Seite des Tilgermasseteils 104 vorgesehen sein (2).
Obwohl das in 2 gezeigte System einen einfacheren
Aufbau aufweist, ist das in 1 gezeigte
System bevorzugt, da die Federdämpfungselemente 110 entsprechend
unabhängig von einander gegen die Tilgermasseteile 104 vorgespannt
werden können und somit entsprechende unterschiedliche
Belastungen aufgrund der Schwerkraft des Tilgermasseteils 104 ausgeglichen
werden können. Das Tilgermasseteil 104 ist hierbei
mit einem jeweiligen Ende eines Federdämpfungselements 110 fest
verbunden, wobei das andere Ende des Federdämpfungselements 110 fest
mit dem Bügelelement 114 und einem Ende der Ebenenführung 112 verbunden
ist. Die Führung des Tilgermasseteils 104 entlang
einer entsprechenden ersten, zweiten oder dritten Richtung erfolgt
durch Kontraktion oder Expansion in der entsprechenden Richtung
eines Federdämpfungselements 110, wie bei der
Beschreibung der 10 und 11 noch genauer
erläutert werden wird.As in 2 shown, the spring damping elements 110 either on both sides ( 1 ) or only on one side of the absorber mass part 104 be provided ( 2 ). Although that in 2 The system shown has a simpler structure, which is in 1 shown preferred system, since the spring damping elements 110 correspondingly independent of each other against the absorber mass parts 104 can be biased and thus corresponding different loads due to the gravity of the absorber mass part 104 can be compensated. The Tilgermasseteil 104 is here with a respective end of a spring damping element 110 firmly connected, wherein the other end of the spring damping element 110 firmly with the bracket element 114 and an end to the level guide 112 connected is. The leadership of the Tilgermasseteils 104 along a corresponding first, second or third direction takes place by contraction or expansion in the corresponding direction of a spring damping element 110 as in the description of the 10 and 11 will be explained in more detail.
Bei
dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Schwingungstilgervorrichtung 100 sind gegenüberliegend
zu den Federdämpfungselementen 110 jeweils stangenförmige Führungselemente 117 vorhanden,
um das kugelförmige Tilgermasseteil 104 von einer
den Federdämpfungselementen 110 jeweils gegenüberliegenden Seite
zu halten und entsprechend der Dämpfungsrichtung zu führen.At the in 2 shown embodiment of Schwingungstilgervorrichtung invention 100 are opposite to the spring damping elements 110 each rod-shaped guide elements 117 present to the spherical erosion mass part 104 from one of the spring damping elements 110 each opposite side to hold and to guide according to the direction of damping.
In
der in 1 und 2 gezeigten Ausgestaltungsform
der einstellbaren Schwingungstilgervorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Ebenenführung 112 aus zwei
quer oder kreuzförmig zueinander angeordneten Linearführungen 118a, 118b aufgebaut.
Als Linearfüh rung 118a oder 118b können übliche
Linearführungen verwendet werden, welche entweder ein Gleit-
oder ein Kugellager aufweisen.In the in 1 and 2 shown embodiment of the adjustable Schwingungstilgervorrichtung according to a first embodiment of the invention is the level guide 112 from two transversely or crosswise arranged linear guides 118a . 118b built up. As Linearfüh tion 118a or 118b conventional linear guides can be used which have either a sliding or a ball bearing.
In
der in 3 gezeigten Ausgestaltungsform der einstellbaren
Schwingungstilgervorrichtung 100 gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann als Ebenenführung 112 jedoch
auch eine Kunststoffplatte 120 verwendet werden, welche an
der Innenseite des kastenförmigen Montageteils 102 gleitet.
Als Kunststoff kann beispielsweise ein selbstschmierender Kunststoff
wie beispielsweise Polyoxymethylen (POM) verwendet werden, wobei gegebenenfalls
Polyethylen (PE) beigemischt sein kann, um die Selbstschmierung
zusätzlich noch zu verbessern. Die Kunststoffplatte 120 ist
dabei fest mit einem jeweiligen Bügelelement 114 verbunden,
wobei die Gleitebene der Kunststoffplatte 120 im wesentlichen
senkrecht auf der Wirkungsrichtung eines Federdämpfungselements 110 liegt.In the in 3 shown embodiment of the adjustable Schwingungstilgervorrichtung 100 According to the first embodiment of the invention can be used as a level guide 112 but also a plastic plate 120 used, which on the inside of the box-shaped mounting part 102 slides. As a plastic, for example, a self-lubricating plastic such as polyoxymethylene (POM) may be used, optionally polyethylene (PE) may be added to improve the self-lubrication even more. The plastic plate 120 is fixed with a respective bracket element 114 connected, wherein the sliding plane of the plastic plate 120 substantially perpendicular to the direction of action of a spring damping element 110 lies.
In 5 ist
ein Kamerarobotersystem 300 gezeigt, an welchem eine einstellbare
Schwingungstilgervorrichtung 100 gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung montiert ist.In 5 is a camera robot system 300 shown on which an adjustable Schwingungstilgervorrichtung 100 is mounted according to the first embodiment of the invention.
Die
einstellbare Schwingungstilgervorrichtung 100 ist hierbei
an einem Roboterarm 302 eines Roboters 304 montiert,
wobei die Schwingungstilgervorrichtung 100 entweder direkt
an dem Roboterarm 302 oder an einer Unterseite einer Kamera 306 befestigt
sein kann. Bei einer Befestigung der einstellbaren Schwingungstilgervorrichtung 100 an
dem Roboterarm 302 kann diese entweder an dem vordersten
Teil des Roboterarms 302 befestigt werden, es ist jedoch
auch vorstellbar, dass man die Schwingungstilgervorrichtung 100 an
einem Ellbogengelenk des Roboters 304 montiert, also an
einer Stelle, wo der Oberarm des Roboters 304 und der Unterarm
des Roboters 304 zusammenlaufen. Der Roboterarm 302 ist,
wie bei bekannten Robotern üblich, in sechs Freiheitsgraden
beweglich. Zusätzlich kann zwischen der Kamera 306 und
dem Roboterarm 302 eine Schwenk-Neigeeinheit 308 montiert
sein, wodurch zusätzliche Freiheitsgrade für die
Aufnahme von Kamerabildern durch die Kamera 306 gewonnen
werden können, wie in 5 gezeigt.The adjustable vibration absorber device 100 is here on a robot arm 302 a robot 304 mounted, wherein the Schwingungstilgervorrichtung 100 either directly on the robot arm 302 or on a bottom of a camera 306 can be attached. When mounting the adjustable Schwingungstilgervorrichtung 100 on the robot arm 302 This can either be on the foremost part of the robot arm 302 However, it is also conceivable that one the Schwingungstilgervorrichtung 100 at an elbow joint of the robot 304 mounted, ie at a point where the upper arm of the robot 304 and the robot's forearm 304 converge. The robot arm 302 is, as is common with known robots, movable in six degrees of freedom. In addition, between the camera 306 and the robot arm 302 a pan and tilt unit 308 be mounted, providing additional degrees of freedom for the capture of camera images by the camera 306 can be won, as in 5 shown.
Der
Roboter 304 ist auf einem Sockel 310 montiert,
der wiederum auf einem verfahrbaren Untersatz 312 befestigt
ist. Der verfahrbare Untersatz 312 kann entweder an seiner
Unterseite Rollen aufweisen, über die das Kamerarobotersystem 300 innerhalb
eines Studios verfahren werden kann, es ist jedoch auch möglich,
dass der verfahrbare Untersatz 312 an seiner Unterseite
Luftkissen aufweist, wodurch der verfahrbare Untersatz 312 leicht über
einen Studioboden bewegt werden kann. In diesem Falle können
Stellräder vorgesehen sein, über die der verfahrbare
Untersatz 312, welcher auf einem Luftkissen schwebt, automatisch
bewegt werden kann. Die Robotervorrichtung mit dem schwenkbaren
Roboterarm 302 kann auch ein Kamerakran (nicht gezeigt) sein.The robot 304 is on a pedestal 310 mounted, in turn, on a movable pedestal 312 is attached. The movable pedestal 312 can either have rollers on its underside, over which the camera robot system 300 within a studio, but it is also possible that the movable pedestal 312 has on its underside air cushion, whereby the movable base 312 can easily be moved over a studio floor. In this case, adjusting wheels may be provided, via which the movable base 312 , which hovers on an air cushion, can be moved automatically. The robot device with the pivoting robot arm 302 may also be a camera crane (not shown).
In 6 ist
eine einstellbare Schwingungstilgervorrichtung 200 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, welche
an einem Kamerarobotersystem 400 montierbar ist, wie in 9 gezeigt.In 6 is an adjustable Schwingungstilgervorrichtung 200 according to a second embodiment of the invention, which on a camera robot system 400 is mountable as in 9 shown.
Die
einstellbare Schwingungstilgervorrichtung 200 umfasst ein
Montageteil 202, welches über Montagelöcher 203 an
dem Kamerarobotersystem 400 (9) befestigt
werden kann. Die einstellbare Schwingungstilgervorrichtung 200 weist
ferner ein Tilgermasseteil 204 und ein Federdämpfungsteil 206 auf,
wie in den 6 bis 8B gezeigt
ist.The adjustable vibration absorber device 200 includes a mounting part 202 which has mounting holes 203 on the camera robot system 400 ( 9 ) can be attached. The adjustable vibration absorber device 200 further comprises a Tilgermasseteil 204 and a spring damping part 206 on, like in the 6 to 8B is shown.
Das
Federdämpfungsteil 206 umfasst seitliche Federdämpfungsvorrichtungen 208a, 208b, 208c und 208d,
welche an vier benachbarten Seiten des als Halterahmen ausgebildeten
Montageteils 202 angeordnet sind und eine lineare gedämpfte
Schwingungsbewegung des Montageteils 202 relativ zum Tilgermasseteil 204 in
einer ersten Richtung und in einer dazu orthogonalen zweiten Richtung
ermöglichen. Das Federdämpfungsteil 206 weist
darüber hinaus, wie beispielsweise in 8B gezeigt,
eine zentrale Federdämpfungsvorrichtung 208e auf,
welches eine lineare gedämpfte Schwingungsbewegung des
Montageteils 202 in einer dritten Richtung, welche orthogonal
auf der ersten und zweiten Richtung steht, relativ zu dem Tilgermasseteil 204 ermöglicht. Die
seitlichen Federdämpfungsvorrichtungen 208a bis 208d und
die zentrale Federdämpfungsvorrichtung 208e weisen,
wie bei der Schwingungstilgervorrichtung gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel jeweils Federdämpfungselemente 110 und
Ebenenführungen 112 auf.The spring damping part 206 includes lateral spring damping devices 208a . 208b . 208c and 208d , which on four adjacent sides of the mounting part designed as a holding frame 202 are arranged and a linear damped vibration movement of the mounting part 202 relative to the Tilgermasseteil 204 in a first direction and in a second orthogonal direction. The spring damping part 206 moreover, such as in 8B shown a central spring damping device 208e on which a linear damped vibration movement of the mounting part 202 in a third direction orthogonal to the first and second directions relative to the absorber mass portion 204 allows. The side spring damping devices 208a to 208d and the central spring damping device 208e have, as in the Schwingungstilgervorrichtung according to the first embodiment each spring damping elements 110 and level guides 112 on.
Das
Tilgermasseteil 204 unterscheidet sich von dem Tilgermasseteil 104 der
Schwingungstilgervorrichtung 100 des ersten Ausführungsbeispiels
der Er findung dadurch, dass als Tilgermasse ein Monitor 210 verwendet
wird, welcher durch ein Tilgermassemontageteil 212 an dem
Federdämpfungsteil 206 lösbar befestigt
ist. In dem in den 6 bis 8B gezeigten
Ausführungsbeispiel besteht das Tilgermassemontageteil 212 aus
seitlichen Halterungselementen 214 und einer zentralen
Monitorhalterung 216 (8A), die
wiederum mit den Federdämpfungselementen 110 und
entweder mit einem (bei den seitlichen Federdämpfungsvorrichtungen 208a bis 208d)
oder zwei (bei der zentralen Monitorhalterung 216) Führungselementen 218 in
Verbindung stehen. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass ein gesondertes
Tilgermassemontageteil zur Montage des Monitors 210 oder
zur Montage eines austauschbaren allgemeinen Masseteils vorgesehen
sein kann. Darüber hinaus können die seitlichen
Halterungselemente 214 als Rahmenelement ausgebildet sein, welches
am gesamten rückseitigen Rand des Monitors 210 entlangläuft,
wodurch diese ein stabiles Tilgermassemontageteil bilden, an welchem
der Monitor 210 lösbar befestigbar ist.The Tilgermasseteil 204 differs from the Tilgermasseteil 104 the vibration absorber device 100 of the first embodiment of the invention He in that as absorber mass a monitor 210 which is passed through a Tilgermassemontageteil 212 on the spring damping part 206 is releasably attached. In the in the 6 to 8B Shown embodiment, the Tilgermassemontageteil 212 from lateral support elements 214 and a central monitor bracket 216 ( 8A ), in turn, with the spring damping elements 110 and either one (in the side spring damping devices 208a to 208d ) or two (in the central monitor bracket 216 ) Guide elements 218 keep in touch. However, it is also conceivable that a separate Tilgermassemontageteil for mounting the monitor 210 or may be provided for mounting a replaceable general mass part. In addition, the lateral support elements 214 be designed as a frame element, which at the entire rear edge of the monitor 210 along which they form a stable Tilgermassemontageteil on which the monitor 210 is releasably attachable.
In 7A ist
eine rückseitige Draufsicht auf die einstellbare Schwingungstilgervorrichtung 200 und
in den 7B und 7C sind
Schnittansichten entlang der in 7A gezeigten
Linien A-A und B-B gezeigt. Ferner sind in den 8A und 8B Explosionsansichten
der einstellbaren Schwingungstilgervorrichtung 200 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt.In 7A FIG. 12 is a rear plan view of the adjustable vibration absorber device. FIG 200 and in the 7B and 7C are sectional views along the in 7A shown lines AA and BB shown. Furthermore, in the 8A and 8B Exploded views of the adjustable Schwingungstilgervorrichtung 200 shown according to a second embodiment of the invention.
Wie
in 7B, 8A und 8B erkennbar
ist, ist das Führungselement 218 einer seitlichen Federdämpfungsvorrichtung 208a bis 208d jeweils zentral
an dem als Winkel ausgebildeten seitlichen Halterungselement 214 angeordnet,
und umfasst ein Zapfenelement 220, in welchem ein Kolbenelement 222 geführt
ist. Das Kolbenelement 222 ist mit einem Trägerelement 224 verbunden,
wobei durch die Führung des Kolbenelements 222 in
dem Zapfenelement 220 des Führungselements 218 das
Trägerelement 224 relativ zu dem seitlichen Halterungselement 214 linear
in einer Richtung in der Monitorebene geführt ist. Benachbart
zu einem Führungselement 218 einer seitlichen
Federdämpfungsvorrichtung 208a bis 208d sind
die Federdämpfungselemente 110 angeordnet, welche
eine gefederte gedämpfte Schwingung in einer entsprechenden
Richtung in der Ebene des Monitors 210 ermöglichen.
An einer den Federdämpfungselementen 110 abgewandten
Seite des Trägerelements 224 der seitlichen Federdämpfungsvorrichtungen 208a bis 208b sind die
Ebenenführungen 112 angebracht, welche wiederum
an dem Montageteil 202 befestigt sind. Somit ist das Montageteil 202 aufgrund
einer Ebenenführung 112 jeweils in einer Ebene
senkrecht zur Wirkrichtung eines Federdämpfungselements 110 einer
jeweiligen seitlichen Federdämpfungsvorrichtung 208a bis 208d in
Bezug auf den Monitor 210 frei beweglich.As in 7B . 8A and 8B is recognizable, is the guide element 218 a lateral spring damping device 208a to 208d each centrally on the angle formed as lateral support member 214 arranged, and includes a pin member 220 in which a piston element 222 is guided. The piston element 222 is with a carrier element 224 connected, wherein by the leadership of the piston element 222 in the pin element 220 of the guide element 218 the carrier element 224 relative to the lateral support member 214 is guided linearly in one direction in the monitor plane. Adjacent to a guide element 218 a lateral spring damping device 208a to 208d are the spring damping elements 110 arranged, which a sprung damped oscillation in a corresponding direction in the plane of the monitor 210 enable. At one of the spring damping elements 110 opposite side of the support element 224 the lateral spring damping devices 208a to 208b are the level guides 112 attached, which in turn on the mounting part 202 are attached. Thus, the mounting part 202 due to a level guide 112 each in a plane perpendicular to the direction of action of a spring damping element 110 a respective lateral spring damping device 208a to 208d in terms of the monitor 210 versatile.
Im
Folgenden soll der Aufbau der zentralen Federdämpfungsvorrichtung 208e anhand
der Schnittansicht in 7C und den 8A und 8B erläutert
werden.The following is the structure of the central spring damping device 208e on the basis of the sectional view in 7C and the 8A and 8B be explained.
An
der zentralen Monitorhalterung 216 sind wieder Führungselemente 218 an
der von dem Monitor 210 abgewandten Seite der zentralen
Monitorhalterung 216 angeordnet, welche sich in einer Richtung senkrecht
zur Monitorebene von der Rückseite des Monitors 210 wegerstrecken.
Benachbart zu den zwei Führungselementen 218 sind
jeweils zwei Federdämpfungselemente 110 angeordnet,
welche mit einem Zwischenhalter 226 in Verbindung stehen. Durch
die Führungselemente 218 und die Federdämpfungselemente 110 wird
eine linear gedämpfte gefederte Bewegung des Zwischenhalters 226 in
einer Richtung senkrecht zur Monitorebene ermöglicht. Die
Anzahl der Federdämpfungselemente 110 kann je
nach Bedarf gewählt werden, hierbei ist lediglich zu beachten,
dass die Anzahl der Federdämpfungselemente 110 in
Einklang mit deren Abstimmung stehen muss und diese symmetrisch
hinsichtlich der Dämpfungsrichtungen angeordnet sein müssen.
Zur weiteren Stabilisierung der Bewegung des Zwischenhalters 226 ist
auf der Seite des Zwischenhalters 226, welche dem Monitor 210 abgewandt
ist, ein Gegenhalter 228 angeordnet, welcher durch Haltebalken 230,
die sich durch Ausnehmungen 232, mit größerer Dimension
als die Haltebalken 230 selbst, in dem Zwischenhalter 226 hindurch
erstrecken, mit der zentralen Monitorhalterung 216 fest
verbunden ist. Zwischen dem Gegenhalter 228 und dem Zwischenhalter 226 sind
wiederum Führungselemente 218 und einstellbare
Federdämpfungselemente 110 angeordnet, sodass
der Zwischenhalter 226 von beiden Seiten in einer Richtung
senkrecht zur Monitorebene durch die einstellbaren Federdämpfungselemente 110 mit
einer Kraft beaufschlagt und ensprechend vorgespannt werden kann.At the central monitor holder 216 are again guiding elements 218 at the of the monitor 210 facing away from the central monitor bracket 216 arranged in a direction perpendicular to the monitor plane from the back of the monitor 210 extend away. Adjacent to the two guide elements 218 are each two spring damping elements 110 arranged, which with an intermediate holder 226 keep in touch. Through the guide elements 218 and the spring damping elements 110 becomes a linearly damped spring-loaded movement of the intermediate holder 226 in a direction perpendicular to the monitor plane allows. The number of spring damping elements 110 can be selected as needed, it is only to be noted that the number of spring damping elements 110 must be in accordance with their vote and they must be arranged symmetrically with respect to the damping directions. To further stabilize the movement of the intermediate holder 226 is on the side of the intermediate holder 226 which the monitor 210 turned away, a backstop 228 arranged, which by holding beams 230 extending through recesses 232 , with a larger dimension than the retaining beams 230 itself, in the intermediate holder 226 through, with the central monitor bracket 216 is firmly connected. Between the counterpart 228 and the intermediate holder 226 in turn are guiding elements 218 and adjustable spring damping elements 110 arranged so that the intermediate holder 226 from both sides in a direction perpendicular to the monitor plane through the adjustable spring damping elements 110 acted upon with a force and can be biased accordingly ensprechend.
Der
Gegenhalter 228 weist in seinem zentralen Abschnitt eine Öffnung 234 auf,
durch welche sich ein Halteblock 236 hindurch erstreckt,
welcher an der Innenseite des Montageteils 202, die dem
Monitor 210 zugewandt ist, fest angebracht ist. Die dem Monitor 210 zugewandte
Seite des Halteblocks 236 ist wiederum mit dem Zwischenhalter 226 verbunden,
wobei zwischen Zwischenhalter 226 und Halteblock 236 eine
Ebenenführung 112 zwischengeschaltet ist. Durch
die Ebenenführung 112 der zentralen Federdämpfungsvorrichtung 208e zwischen
Halteblock 236 und Zwischenhalter 226 kann sich
das Montageteil 202 also frei in einer Richtung in der
Ebene des Monitors 210 bewegen, wobei durch die linear geführte,
gedämpfte und gefederte Lagerung des Zwischenhalters 226 zwischen
der zentralen Monitorhalterung 216 und dem Gegenhalter 228 eine
Tilgung der Schwingung des Montageteils 202 relativ zu dem
Monitor 210, welcher als Tilgermasse fungiert, in einer
Richtung senkrecht zur Monitorebene erfolgen kann.The counterpart 228 has an opening in its central portion 234 on, through which a holding block 236 extends, which on the inside of the mounting part 202 that the monitor 210 facing, is firmly attached. The the monitor 210 facing side of the holding block 236 is in turn with the intermediate holder 226 connected, between intermediate holder 226 and holding block 236 a level guide 112 is interposed. Through the level guide 112 the central spring damping device 208e between holding block 236 and intermediate holder 226 can the mounting part 202 so free in one direction in the plane of the monitor 210 move, taking care of the linearly guided, damped and sprung storage of the intermediate holder 226 between the central monitor bracket 216 and the counterpart 228 an eradication of the vibration of the mounting part 202 relative to the monitor 210 , which acts as absorber mass, can take place in a direction perpendicular to the monitor plane.
Obwohl
in den in 6 bis 8B als
Tilgermasse ein Monitor 210, vorzugsweise ein Flachbildschirm,
gezeigt ist, kann als Tilgermasse auch eine Telepromptervorrichtung
oder eine Vorrichtung des Kamerarobotersystems, welche in der Nähe
der Kamera zu montieren ist, vorgesehen sein. Darüber hinaus
eignet sich die einstellbare Schwingungstilgervorrichtung 200 aufgrund
ihrer Struktur dazu, dass als Tilgermasse Masseteile mit unterschiedlicher Masse
lösbar befestigt werden, wobei die Befestigung durch Schnellbefestigungsvorrichtungen,
wie beispielsweise durch Flügelmuttern erfolgen kann. Es
ist weiter vorstellbar, die Masseteile unterschiedlicher Masse mittels
Magnetverbindungen anzubringen.Although in the in 6 to 8B as absorber mass a monitor 210 , Preferably, a flat screen, is shown, as the absorber mass also a Telepromptervorrichtung or a device of the camera robot system, which is to be mounted in the vicinity of the camera to be provided. In addition, the adjustable Schwingungstilgervorrichtung is suitable 200 due to their structure, that masses of different masses are releasably secured as absorber mass, wherein the attachment can be done by quick-fastening devices, such as by wing nuts. It is also conceivable to attach the mass parts of different mass by means of magnetic connections.
In 9 ist
ein Kamerarobotersystem 400 gezeigt, an welchem die einstellbare
Schwingungstilgervorrichtung 200 gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung montiert ist.
Das Kamerarobotersystem 400 entspricht im Wesentlichen dem
in 5 gezeigten Kamerarobotersystem 300, daher
sollen lediglich die Unterschiede erläutert werden. Die
einstellbare Schwingungstilgervorrichtung 200 ist über
einen Halterahmen 402 an der Unterseite der Kamera 106 so
angebracht, dass der Monitor 210 (oder eine entsprechende
Telepromptervorrichtung) mit seiner Monitorebene senkrecht zu der
Blickrichtung der Kamera steht, sodass ein Fernsehansager oder Moderator
einen auf dem Monitor 210 angezeigten Ansagetext ablesen
und dabei in die Kamera 306 blicken kann. Obwohl der Halterahmen 402 in 9 an
einer Unterseite der Kamera 306 montiert ist, ist es auch
vor stellbar, die einstellbare Schwingungstilgervorrichtung 200 oberhalb
der Kamera 306 an dem Roboterarm 302 zu montieren.In 9 is a camera robot system 400 shown on which the adjustable Schwingungstilgervorrichtung 200 is mounted according to the second embodiment of the invention. The camera robot system 400 is essentially the same as in 5 shown camera robot system 300 Therefore, only the differences should be explained. The adjustable vibration absorber device 200 is over a support frame 402 at the bottom of the camera 106 so attached that the monitor 210 (or a corresponding teleprompter device) with its monitor plane perpendicular to the line of sight of the camera, so that a television announcer or moderator one on the monitor 210 read out the announcement message and thereby into the camera 306 can look. Although the support frame 402 in 9 on a bottom of the camera 306 is mounted, it is also adjustable, the adjustable Schwingungstilgervorrichtung 200 above the camera 306 on the robot arm 302 to assemble.
Wie
in den 5 und 9 gezeigt, ist die Kamera 306 jedoch
fest durch steife Verbindungselemente mit der Aktorik des Kameraroboters 304 verbunden,
sodass eine sehr dynamische und spurgenaue Bewegung der Kamera 306 durch
den Kameraroboter 304 erfolgen kann. Die bei einem Stoppen
oder Anfahren der Aktorik des Kameraroboters 304 entstehenden
Schwingungen der Kamera 306 werden dann durch die einstellbare
Schwingungstilgervorrichtung 100 (5) gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung oder durch die
einstellbare Schwingungstilgervorrichtung 200 (9) gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung getilgt.As in the 5 and 9 shown is the camera 306 but firmly by rigid fasteners with the actuators of the camera robot 304 connected, allowing a very dynamic and accurate tracking movement of the camera 306 through the camera robot 304 can be done. The when stopping or starting the Aktorik the camera robot 304 resulting vibrations of the camera 306 are then through the adjustable Schwingungstilgervorrichtung 100 ( 5 ) according to the first embodiment of the invention or by the adjustable Schwingungstilgervorrichtung 200 ( 9 ) according to the second embodiment of the invention.
In 10 ist
eine schematische perspektivische Ansicht des einstellbaren Federdämpfungselements 110 gezeigt,
wie es bei der einstellbaren Schwingungstilgervorrichtung 100 gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel und der einstellbaren Schwingungstilgervorrichtung 200 gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird.In 10 is a schematic perspective view of the adjustable spring damping element 110 shown as with the adjustable Schwingungstilgervorrichtung 100 according to the first embodiment and the adjustable Schwingungstilgervorrichtung 200 is used according to the second embodiment of the invention.
Das
einstellbare Federdämpfungselement 110 weist ein
Federelement 1112 und ein Dämpfungselement 1114 auf,
welches die lineare Schwingung des Federelements 1112 dämpft.The adjustable spring damping element 110 has a spring element 1112 and a damping element 1114 on which the linear oscillation of the spring element 1112 attenuates.
In
dem in 10 gezeigten Ausführungsbeispiel
umfasst das einstellbare Federdämpfungselement 110 eine
Kolbenstange 1116 mit einem Kolben (nicht gezeigt), welcher
in einem Zylinder 1118 mit einer viskosen Flüssigkeit
geführt ist. Bei einer axialen Bewegung der Kolbenstange 1116 gegenüber
dem Zylinder 1118 strömt hierbei die viskose Flüssigkeit durch
Kanäle in dem Kolben und dämpft somit eine lineare
Bewegung der Kolbenstange 1116. Das einstellbare Federdämpfungselement 110 umfasst
ferner eine Spiralfeder 1120, die sich mit ihrem ersten Ende
an einem Flanschteil 1122 der Kolbenstange 1116 und
mit ihrem zweiten Ende an einer Einstellmutter 1124 abstützt.
Die Einstellmutter 1124 ist auf ein Gewindeteil 1126 des
Zylinders 1118 aufgeschraubt, wobei durch Drehung der Einstellmutter 1124 die
Position der Einstellmutter 1124 an dem Gewindeteil 1126 des
Zylinders 1118 verändert werden kann, wodurch
die Spiralfeder 1120 unterschiedlich vorgespannt wird.
Das in 10 gezeigte einstellbare Federdämpfungsele ment 110 kann
weitere Befestigungselemente an seinen Enden in Wirkrichtung des
Federdämpfungselements aufweisen, um in den entsprechenden
Schwingungstilgervorrichtungen nach dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der
Erfindung eingebaut zu werden.In the in 10 embodiment shown includes the adjustable spring damping element 110 a piston rod 1116 with a piston (not shown), which is in a cylinder 1118 is guided with a viscous liquid. With an axial movement of the piston rod 1116 opposite the cylinder 1118 In this case, the viscous fluid flows through channels in the piston and thus dampens a linear movement of the piston rod 1116 , The adjustable spring damping element 110 further comprises a coil spring 1120 , which are with their first end to a flange 1122 the piston rod 1116 and with its second end on an adjusting nut 1124 supported. The adjusting nut 1124 is on a threaded part 1126 of the cylinder 1118 screwed, whereby by rotation of the adjusting nut 1124 the position of the adjusting nut 1124 at the threaded part 1126 of the cylinder 1118 can be changed, causing the coil spring 1120 is biased differently. This in 10 shown adjustable Federdämpfungsele element 110 may have further fasteners at its ends in the direction of action of the spring damping element to be installed in the corresponding Schwingungstilgervorrichtungen according to the first and second embodiments of the invention.
Wie
jedoch beispielsweise in 1 gezeigt, kann das Flanschelement 1122 auch
weggelassen werden, wobei sich die Spiralfeder 1120 direkt
an dem kugelförmigen Tilgermasseteil 104 abstützt.As in, for example, in 1 shown, the flange element 1122 also be omitted, with the coil spring 1120 directly on the spherical Tilgermasseteil 104 supported.
Bei
dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Schwingungstilgervorrichtung
ist die Spiralfeder 120 nicht vorgespannt, sodass die entsprechende
Einstellmutter 1124 nicht vorgesehen ist. Hierbei stützt
sich die Spiralfeder 1120 jedoch nicht nur an den entsprechenden
Enden ab, sondern ist auch in Zugrichtung mit den entsprechenden
Bauelementen, mit dem die Spiralfeder 1120 in Verbindung steht,
verbunden, um somit als Druck- als auch als Zugfeder zu arbeiten.At the in 2 shown embodiment of the Schwingungstilgervorrichtung is the coil spring 120 not preloaded, so the corresponding adjusting nut 1124 is not provided. This is based on the coil spring 1120 However, not only at the corresponding ends, but is also in the pulling direction with the corresponding components, with which the coil spring 1120 connected, in order to work as a pressure as well as a tension spring.
Das
verwendete Federdämpfungselement 110 aus Schraubendruckfeder
und Öldruckdämpfer hat den Vorteil, dass Federung
und Dämpfung weitestgehend entkoppelt sind, da die Dämpfungswirkung
von Schraubendruckfedern, welche besonders bevorzugt als Federstahl-Schraubendruckfedern ausgebildet
sind, gering ist. Die Dämpfung wird also hauptsächlich
durch den Öl-druckdämpfer bewerkstelligt. Obwohl
als Material für die Spiralfeder 1120 Federstahl
oder ein sonstiges besonders elastisches Material bevorzugt ist,
ist es auch vorstellbar, Kunststoff-Federn zu verwenden, welche
jedoch selbst eine etwas höhere Dämpfung aufweisen.The spring damping element used 110 from helical compression spring and oil pressure damper has the advantage that suspension and damping are largely decoupled, since the damping effect of helical compression springs, which are particularly preferably designed as spring steel helical compression springs, is low. The damping is thus accomplished mainly by the oil pressure damper. Although as a material for the coil spring 1120 Spring steel or other particularly elastic material is preferred, it is also conceivable to use plastic springs, but which themselves have a slightly higher damping.
Dieses
System aus Schraubendruckfeder und Öldruckdämpfer
unterscheidet sich grundsätzlich von Elastomerfederelementen,
welche gleichzeitig als Feder als auch als Dämpfungselement
wirken. So weisen Gummimaterialien und andere hochpolymere Werkstoffe
eine große innere Reibung auf, die von der Verformungsgeschwindigkeit
und der Temperatur abhängt. Die E- und G-Module (E: Elastizitätsmodul;
G: Schubmodul, Gleitmodul oder Schermodul) steigen mit der Verformungsgeschwindigkeit an.
Dies resultiert in entsprechend größeren Federraten
oder Federsteifigkeiten. Darüber hinaus weisen Elastomer federelemente
eine starke Neigung zu einem Kriech- oder Relaxationsverhalten auf
und besitzen eine starke temperaturabhängige Dämpfung.This
System of helical compression spring and oil pressure damper
is fundamentally different from elastomer spring elements,
which simultaneously as a spring and as a damping element
Act. So exhibit rubber materials and other high polymer materials
a large internal friction, which depends on the deformation speed
and the temperature depends. The E and G modules (E: modulus of elasticity;
G: shear modulus, sliding modulus or shear modulus) increase at the rate of deformation.
This results in correspondingly larger spring rates
or spring stiffness. In addition, have elastomer spring elements
a strong tendency to creep or relaxation behavior
and have a strong temperature-dependent damping.
Im
Folgenden soll nun die Einstellung der Federdämpfungsparameter
eines einstellbaren Federdämpfungselements 110 beschrieben
werden.The following is now the setting of the spring damping parameters of an adjustable spring damping element 110 to be discribed.
So
kann die Dämpfung des einstellbaren Federdämpfungselements 110 durch
Verwendung unterschiedlich viskoser Stoßdämpfer-Öle
erreicht werden. Als Stoßdämpfer-Öl sind
bekannte Silikon-Öle bevorzugt, wobei bei diesen Ölen
die Viskosität mit einem Faktor von etwa 25 von extrem
weicher bis extrem harter Dämpfung eingestellt werden kann.
Darüber hinaus kann für eine Abstimmung der Dämpfungseigenschaften
des erfindungsgemäßen Federdämpfungssystems
unterschiedlich stark dämpfende Materialien für
die verwendete Federelemente 1112 ausgesucht werden. So
kann beispielsweise statt Federstahl ein Kunststoffmaterial verwendet
werden, welches selbst eine gewisse Dämpfung aufweist.
Da jedoch erfindungsgemäß eine starke Entkopplung zwischen
Federparametern und Dämpfungsparametern bevorzugt ist,
ist die Verwendung unterschiedlicher viskoser Öle besonders
bevorzugt. Zur Einstellung der Dämpfung kann darüber
hinaus eine Drosselöffnung, also die Öffnung bzw.
der Kanal, durch den die Viskoseflüssigkeit strömt,
eingestellt werden. Bei dieser Ausgestaltung ist ein entsprechend
einstellbarer Dämpferteil des Federdämpfungselements 110 vorgesehen.So can the damping of the adjustable spring damping element 110 be achieved by using different viscous shock absorber oils. As the shock absorber oil, known silicone oils are preferable, and in these oils, the viscosity can be adjusted by a factor of about 25 from extremely soft to extremely hard damping. In addition, for a vote of the damping properties of the spring damping system according to the invention different degrees of damping materials for the spring elements used 1112 be selected. For example, instead of spring steel, a plastic material can be used which itself has a certain degree of damping. However, since a strong decoupling between spring parameters and damping parameters is preferred according to the invention, the use of different viscous oils is particularly preferred. In order to adjust the damping, a throttle opening, that is to say the opening or the channel through which the viscous fluid flows, can moreover be set. In this embodiment, a correspondingly adjustable damper part of the spring damping element 110 intended.
Die
Federsteifigkeit des Federdämpfungselements 110 kann
auf unterschiedliche Arten eingestellt werden.The spring stiffness of the spring damping element 110 can be set in different ways.
So
können Spiralfedern 1120 aus unterschiedlichen
Werkstoffen mit unterschiedlichem G-Modul verwendet werden. Das
Schub-oder G-Modul eines Standard-Federstahls liegt hierbei beispielsweise
bei etwa 80000 N/mm2, wobei durch Austauschen
von Federn 1120 mit einem geringeren oder höheren
G-Modul die Federhärte des Federdämpfungselements 110 entsprechend
verändert werden kann. Darüber hinaus ist es vorstellbar,
die Federhärte des Federdämpfungselements 110 durch Austauschen
von Federelementen 1112 mit unterschiedlichem mittlerem
Windungsdurchmesser zu verändern. Hierbei weist ein größerer
Windungsdurchmesser eine entsprechend geringere Federrate auf. Ein
bevorzugter Wert für den mittleren Windungsdurch messer
liegt erfindungsgemäß zwischen 10 mm und 20 mm
und insbesondere bei etwa 15 mm.So can spiral springs 1120 made of different materials with different G-module can be used. The shear or G-modulus of a standard spring steel is here, for example, at about 80000 N / mm 2 , whereby by replacing springs 1120 with a lower or higher G-module, the spring stiffness of the spring damping element 110 can be changed accordingly. In addition, it is conceivable, the spring stiffness of the spring damping element 110 by exchanging spring elements 1112 to vary with different mean turns diameter. In this case, a larger coil diameter has a correspondingly lower spring rate. A preferred value for the mean winding diameter according to the invention is between 10 mm and 20 mm and in particular about 15 mm.
Darüber
hinaus können zur Veränderung der Federrate Federn
mit unterschiedlichem Federdrahtdurchmesser vorgesehen werden, wobei
ein dickerer Federdrahtdurchmesser eine größere
Federrate aufweist. Ein beispielhafter Wert für eine erfindungsgemäße
Spiralfeder 1120 liegt bei 2 mm für den Federdrahtdurchmesser.In addition, springs with different spring wire diameter can be provided to change the spring rate, with a thicker spring wire diameter having a larger spring rate. An exemplary value for a coil spring according to the invention 1120 is 2 mm for the spring wire diameter.
Schließlich
kann durch Verwendung von Federn mit unterschiedlicher Anzahl von
Windungen (erfindungsgemäß sind beispielsweise
5 bis 10 Windungen, insbesondere 7 Windungen bevorzugt) die Federrate
des Federdämpfungselements 110 eingestellt werden,
wobei eine höhere Anzahl an Windungen die Federrate entsprechend
reduziert.Finally, by using springs with different number of turns (according to the invention, for example, 5 to 10 turns, in particular 7 turns preferred), the spring rate of the spring damping element 110 can be adjusted, with a higher number of turns reduces the spring rate accordingly.
Eine
weitere Möglichkeit, die Federsteifigkeit des einstellbaren
Federdämpfunselements 110 zu verändern,
ist die Verwendung von Federn mit progressiver Kennlinie der Federsteifigkeit.
Bei diesen Federn steigt die Federrate mit zunehmender Belastung
an. Die Feder ist hierbei bautechnisch so ausgeführt ist,
dass sie unterschiedlich große Windungsdurchmesser besitzt.
Alternativ können Federn verwendet werden, die Federwindungen
mit unterschiedlichem Abstand aufweisen, wobei nach anfänglicher
Belastung der ersten Windungen diese sich nach und nach aufeinander
stapeln, sodass die Steifigkeit aufgrund der reduzierten Anzahl
von verbleibenden freien Windungen zu einer Erhöhung der Steifigkeit
führt. Somit kann also in dem in 10 gezeigten
Ausführungsbeispiel des einstellbaren Federdämpfungselements 110 mittels
der Einstellmutter 1124 die Federsteifigkeit einer solchen
Feder mit progressiver Kennlinie eingestellt werden. Zu beachten
ist jedoch, dass aufgrund der Abhängigkeit der Federhärte
von dem Verstellweg der Spiralfeder 1120 das Schwingungsverhalten
dieser Feder nichtlinear und damit der Tilgungsvorgang ebenfalls
nichtlinear werden kann. Wenn jedoch die Auslenkung bei einem Tilgungsvorgang
des Federelements 1112 gering gehalten wird, kann durch
einfaches Verstellen der Einstellmutter 1124 die Tilger-Eigenfrequenz
in einfacher Weise eingestellt werden, wodurch eine einfache Abstimmung
der einstellbaren Schwingungstilgervorrichtung 100 oder 200 auf
das zu dämpfende Kamerarobotersystem erfolgen kann.Another possibility, the spring stiffness of the adjustable Federdedämpfunselements 110 to change is the use of springs with progressive characteristic of spring stiffness. With these springs, the spring rate increases with increasing load. The spring is structurally designed so that it has different sized coil diameter. Alternatively, springs may be used which have spring coils of different pitch, after which, after initial loading of the first coils, they gradually stack one on top of the other so that the stiffness results in an increase in stiffness due to the reduced number of remaining free coils. Thus, in the in 10 shown embodiment of the adjustable spring damping element 110 by means of the adjusting nut 1124 the spring stiffness of such a spring can be adjusted with progressive characteristic. It should be noted, however, that due to the dependence of the spring stiffness of the adjustment of the coil spring 1120 the vibration behavior of this spring non-linear and thus the repayment process can also be non-linear. However, if the deflection in a deletion process of the spring element 1112 is kept low, by simply adjusting the adjusting nut 1124 the damper natural frequency can be adjusted in a simple manner, whereby a simple tuning of the adjustable Schwingungstilgervorrichtung 100 or 200 can be done on the camera robot system to be attenuated.
Bei
der Verwendung von Federelementen, bei welchen die Federsteifigkeit
nicht vom Verstellweg der Feder abhängt (also einer idealen
Feder) hat die Verstellung der Einstellmutter 1124 auf
die Federhärte keinen Einfluss. Hierbei dient die Federvorspannung
vor allem in einer vertikalen Wirkrichtung dazu, einen Ausgleich
von Gewichtskraft-Effekten zu schaffen.When using spring elements in which the spring stiffness is not the adjustment away from the spring (ie an ideal spring) has the adjustment of the adjusting nut 1124 on the spring hardness no effect. Here, the spring preload, especially in a vertical direction of action serves to create a balance of weight-force effects.
Eine
weitere Möglichkeit der Veränderung der Federrate
des einstellbaren Federdämpfungselements 110 ist
in 11 gezeigt. Bei diesem einstellbaren Federdämpfungselement 110 ist
in die Spiralfeder 1120 ein Federwegbegrenzer 1128 eingesetzt, welcher
nicht nur den Federweg der Spiralfeder 1120 begrenzt, sondern
auch eine gewisse Anzahl von Windungen der Spiralfeder 1120 sperrt,
wodurch einerseits der Federweg begrenzt, aber andererseits auch
die Federrate der Spiralfeder 1120 erhöht wird, indem
die Zahl der frei bewegbaren Windungen reduziert wird.Another way of changing the spring rate of the adjustable spring damping element 110 is in 11 shown. In this adjustable spring damping element 110 is in the spiral spring 1120 a spring travel limiter 1128 used, which not only the spring travel of the coil spring 1120 limited, but also a certain number of turns of the coil spring 1120 locks, whereby on the one hand limits the spring travel, but on the other hand, the spring rate of the coil spring 1120 is increased by the number of freely movable turns is reduced.
Somit
können also durch Abstimmung der Federhärte des
Federelements 1112, durch Veränderung der Viskosität
eines verwendeten Dämpfungs-Öls des Dämpfungselements 1114,
und durch Veränderung der Masse der Tilgermasse der einstellbaren
Schwingungstilgervorrichtung 100 oder 200, die
Schwintungstilgerparameter im Wesentlichen voneinander entkoppelt
auf das Schwingungsverhalten der zu bedämpfenden Struktur
abgestimmt werden, wodurch eine einfache und genaue Tilgung der Schwingungen
des Kamerarobotersystems 300 oder 400 erreicht
werden kann.Thus, so by tuning the spring stiffness of the spring element 1112 by changing the viscosity of a damping oil used of the damping element 1114 , and by changing the mass of the absorber mass of the adjustable Schwingungstilgervorrichtung 100 or 200 , the Schwungungstilgerparameter be substantially decoupled from each other on the vibration behavior of the structure to be damped, whereby a simple and accurate eradication of the vibrations of the camera robot system 300 or 400 can be achieved.
Hierbei
ist es zweckmäßig, die groben Parametergrößen
zunächst rechnerisch zu bestimmen und danach eine entsprechende
Feinabstimmung experimentell durchzuführen, wobei die Parameter solange
angepasst werden, bis eine optimale Schwingungstilgung durch die
erfindungsgemäße Schwingungstilgervorrichtung
erfolgt.in this connection
it is expedient, the coarse parameter sizes
initially determined by calculation and then a corresponding
Fine tune experimentally, taking the parameters as long
be adjusted until an optimal vibration damping by the
Schwingungstilgervorrichtung invention
he follows.
Die
Schwingungsfrequenzen bei einer Kameraroboterstruktur liegen hierbei
in einem Bereich zwischen 0,1 und 100 Hz, vorzugsweise 1 bis 50
Hz und insbesondere bei 5 bis 10 Hz. Gerade in einem Schwingungsbereich
zwischen 5 und 10 Hz sind Schwingungstilgersysteme unüblich,
da bei den im Bauwesen verwendeten Tilgern Schwingungsfrequenzen
unterhalb von 1 Hz und bei Maschinensystemen in der Regel Schwingungen
größer als 100 Hz getilgt werden. Somit unterscheiden
sich Tilgersysteme, welche im Stand der Technik bekannt sind, von ihrem
Aufbau grundsätzlich von dem erfindungsgemäßen
Tilgersystem.The
Oscillation frequencies in a camera robot structure are in this case
in a range between 0.1 and 100 Hz, preferably 1 to 50
Hz and in particular at 5 to 10 Hz. Especially in a vibration range
between 5 and 10 Hz vibration damping systems are unusual,
there are vibration frequencies in the absorbers used in construction
below 1 Hz and in machine systems usually vibrations
be eradicated greater than 100 Hz. Thus distinguish
Tilgersysteme, which are known in the art, from their
Structure basically of the invention
Absorber system.
Durch
die erfindungsgemäßen einstellbaren Schwingungstilgervorrichtungen 100 und 200 muss also
die Struktur des zu bedämpfenden Systems nicht verändert
werden, da die erfindungsgemäße Schwingungstilgervorrichtung
einfach an die jeweilige Struktur angebaut und hinsichtlich konkreter
Einbaumaße angepasst werden kann. Darüber hinaus ist
das erfindungsgemäße Schwingungstilgersystem kostengünstig
und einfach im Vergleich zu im Stand der Technik verwendeten Kreiselstabilisatoren
oder optischen/elektronischen Stabilisierungssystemen. Ferner wird
die Steifigkeit des Kamerarobotersystems nicht durch Entkoppel-Elemente
verändert bzw. weich gemacht. Die Schwingungstilgervorrichtung kann
an den schwingungstechnisch wirksamsten Stellen vorgesehen werden,
das heißt an Orten von Schwingungsmaxima, wodurch die Schwingungen effektiv
getilgt werden können. Das Tilgersystem kann zugleich als
Ausgleichsgewicht gegenüber nicht im Schwerpunkt aufgehängter
Kamera-Systeme inklusive Optik angebracht werden. Durch die Verwendung
der erfindungsgemäßen Schwingungstilgervorrichtung
entfällt eine aufwendige Regelungstechnik, wodurch die
Verwendung zusätzlicher Sensorik mit hohen Kosten unnötig
wird.By the adjustable Schwingungstilgervorrichtungen invention 100 and 200 Thus, the structure of the system to be damped need not be changed, since the vibration absorber device according to the invention can be easily attached to the respective structure and adapted with regard to specific installation dimensions. Moreover, the vibration absorber system of the present invention is inexpensive and simple compared to gyroscopic stabilizers or optical / electronic stabilization systems used in the prior art. Furthermore, the rigidity of the camera robot system is not changed or softened by decoupling elements. The Schwingungstilgervorrichtung can be provided at the vibrationally most effective locations, that is, at locations of oscillation maxima, whereby the vibrations can be effectively eradicated. At the same time, the absorber system can be mounted as a counterweight to camera systems that are not suspended in the center of gravity, including the optics. By using the Schwingungstilgervorrichtung invention eliminates a complex control technology, whereby the use of additional sensors at high cost is unnecessary.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- EP 1197678
A2 [0004] - EP 1197678 A2 [0004]
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- EP 1693593 A1 [0005] - EP 1693593 A1 [0005]
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- EP 1286076 A1 [0006] EP 1286076 A1 [0006]
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- DE 102006020785 A1 [0007] DE 102006020785 A1 [0007]
