本发明涉及一种用于将光学和/或电子设备附接到支架的球形头组件，该球形头组件具有至少两个自由度的可调节性，其中，该球形头组件具有可连接到支架并以可释放的方式固定到该支架的第一部分和设置有用于可释放地连接和保持所述设备的支承元件的第二部分。根据本发明的球形头组件可主要用于光学设备的保持和定位，所述光学设备例如为相机、录像机和胶片录制机和投影仪并且它们设计成被保持在典型地在三脚架上的一种支架上。
背景技术：
更精确地说，球形头组件的上述两个部分中的一个部分由球形头构成，该球形头具有至少部分地形成为球体的球形体部，并且另一部分包括设计为球形截面的腔室，所述腔室配适于球形体部并且至少部分地包围球形体部，并且球形头组件包括调节装置，该调节装置可以将两个部分彼此联接并且也可以释放该联接，并且在使用中所述设备的初始位置是水平的或者近似于水平。
在本说明书中，“竖直”和“水平”定义具有特殊的作用，并且在这些方向可以理解为两个相互垂直的方向，它们在几何意义上不必是完全竖直或水平的，而是表示设备例如相机是否被放置在三脚架上，然后以一种常规方式将相机的基平面置于接近水平的位置，因为在照相的情况下，期望的视觉感觉需要水平面的存在。这样的调节位置被称为初始位置，并且在使用期间应该按照用户要求的方向调节相机。在大多数情况下，必须确保相机围绕竖直轴线整圈转动以及绕水平轴线倾斜。大多数情况下只需要倾斜预定的角度范围。重要的要求是，在这种调节过程中水平面应该保持不变，即，相机不应该能够围绕与竖直轴线和水平轴线两者都垂直的轴线被调节，因为这样的话水平面也会改变。因此，这种调节方式被称为具有两个自由度的调节。虽然这是最重要的要求之一，但使用者可能会希望放弃水平面并要求在所有可能的方向上进行调节。提供两个自由度的系统很难确保这种可能性。
也可能发生的情况是，在特定情况下，该设备应快速旋转90°(在拍摄人像时常需要)，保持该设备的球形头组件应能满足这一要求。
各种各样的这样的结构是已知的并且它们在商业上是可获得的。在公开文本wo2014/195745中对这些结构进行了描述并且对相关的问题进行了详细地总结，其同时提供了在将球形头结构的基平面调节为水平方向之后对该设备位置进行调节的解决方案。
所引用的文献首先确保，在支架支承件处于任何位置的情况下，可以在第一步骤中调节和固定水平初始位置，然后第二机构确保具有前述限制的两个自由度的运动。在一个实施例中，在用于调节的球形头上设置有竖直沟槽，并且在沟槽中插入一个允许球形头围绕竖向轴线旋转的承座。与其它先前的解决方案相比，该解决方案向前迈出了实质性的一步，同时它需要从几个方面进行某种完善。
该解决方案的问题在于，狭槽几乎延伸穿过被引导的球形头的整个体部，该狭槽将体部分成两个半部分，并且通过挤压将两个半部分彼此分开而进行可调节位置的固定和该位置的释放。这种固定方式存在几个缺点，其中一个是与容纳部相比球体尺寸较小，并且较小尺寸需要使用大的推力，这给解决调节带来技术上的困难，并且对精确调节产生不利影响。另一个相关的问题是，在将两半部分彼此撕开的过程中，球体的形状将偏离理想的形状(即变形)，因此其在所有方向上的转动将不够平滑并且调节所需的力将取决于实际角度位置。
另一个问题在于，狭槽的存在限制了球形体部的内部如何设计的自由度以及限制了在球形体部中放置任何可能需要的元件。
对于使用者来说最明显的另一个问题在于球形头的狭槽与相机的光轴垂直。当球体被调节螺栓向外挤压或松开时，固定在球体上方的相机或任何其它光学设备将根据螺栓是否被被挤压或释放而在前后方向稍微偏移(即，它将摆动)。取决于所用光学器件的视角范围，这种现象的程度将或多或少地可见。
在由头组件保持的设备的尺寸和重量相当大的情况下，在围绕水平轴线倾斜的过程中，设备倾向于在其自身重量的作用下向前或向后倾斜取决于倾斜角度的一定程度，并且该倾斜扭矩使得精细位置调节变得困难，因此需要一种能够至少部分地补偿这种倾斜扭矩的解决方案。
有些用户除了要求根据两个自由度的上述可调性外，还要求在给定情况下系统可以在所有方向上进行调节，这些调节具有三个自由度，即，到两个自由度的运动限制应该被放弃。在这种需求的情况下，重要的要求是，从两个自由度的有限可调节性向自由可调节性的变化应该容易和简单的。
另一个问题具有更经济的性质，即由于调平的可能性，所提及的现有设备的尺寸很大，因为相对较大的杯状部围绕球形头，所述杯状部布置在单独的容纳部中。有几种商业上可用的配备有能够将支承平面调节为水平方向的装置的支架，当使用这种支架时，建议的结构尺寸太大而且同时太昂贵，因此不需要集成的在水平面上的调平功能。
如果仍然需要调节基平面(用于调平)，上述提到的公开文本中提供的解决方案具有太大的尺寸、重量和价格，即，需要以更简单的方式提供相同的功能。
在迄今为止所提到的解决方案中，球形组件的壳体连接到支承支架，并且所保持的光学和/或电子设备的可释放连接在球形头部上制成的颈部处解决。已知一种允许三维调节的球形组件，其中，容纳部和颈部的作用互换并且球形头部的颈状突起连接到支架，并且光学设备由与托架连接的支承件保持，所述托架位于球形头上，托架的位置可以在各个方向上调节。这样的解决方案例如在文件us5,871,186中公开。在某些应用中，这种与广泛使用的设计相比是“反向”的设计是优选的，因此该设计的使用也可以被认为是广泛传播的。在这种“反向”设计中，不能确保基准面的定位，即，从三个到两个的自由度的减小以使得在每个调节位置水平线可以配适到支承基准面上的方式进行。
技术实现要素：
本发明的主要任务是，提供一种用于将光学和/或电子设备连接到支架的球形头组件，所述球形头组件通过在竖向平面内的限制元件而具有至少两个自由度的可调节性，其关于易用性、尺寸、重量和制造成本方面比所提及的公开文献wo2014/195745更具优势，此外，该组件的两个主要部分的作用可以在一定限度内互换。
除了解决第一个任务之外，本发明的第二任务还提供调节可能性，其中，使用者可以决定他希望用两个还是三个自由度来调节设备，并且可以以简单的方法在这些可能性之间进行改变。
本发明的另一个任务是，当设备倾斜时至少部分地补偿倾斜扭矩。
最后，本发明的另一个任务是，在不使用公开文件wo2014/195745中描述的大而重的系统的情况下解决组件的基平面的调节的问题，即，不使用容纳部、壳体和球形头，即，其中，组件仅具有上述两个主要部分。
这里定义的多个任务都通过本发明以简单和有效的方式解决，并且其结构在所附权利要求中被详细限定。
附图说明
现在将参考附图结合示例来描述根据本发明的解决方案。在图中：
图1示出了第一实施例的立体图；
图2是图1所示实施例的剖视图；
图3示出了提供挤压球形体部的替代方式的实施例的立体图；
图4是图3所示实施例的剖视图；
图5是具有两个沟槽24a和24b的球形头20的体部21的立体图；
图6示出了可以以2个或3个自由度调节的实施例的剖视图；
图7示出了图6所示实施例的立体图；
图8是图6所示的调节装置的局部放大剖视图；
图9示出了能够改变自由度的实施例的剖视图；
图10示出了图9所示实施例的细节的放大剖视图；
图11是能够确保抵抗扭矩的实施例的剖视图；
图12是类似于图11但沿法向截面的剖视图；
图13是确保反向扭矩的另一个实施例的剖视图；
图14是与图13类似的沿法向截面截取的剖视图；
图15示出了前一实施例的改进实施例的剖视图；
图16是与图15类似的沿法向截面截取的剖视图；
图17示出了能够实现调平的本发明实施例的剖视图；
图18示出了图17所示实施例的立体图；
图19是图17所示实施例的细节的放大剖视图；
图20示出了另一实施例的球形头的正视图；
图21是图20中所示实施例的托架的立体图；
图22示出了从不同方向看到的托架；
图23示出了支承调节组件的立体图；
图24示出组装后的球形头的正视图；
图25是可以提供反向扭矩的图24所示实施例的剖视图；
图26是也能够实现调平的前一实施例形式的正视图；和
图27是图26中所示的实施例的剖视图。
具体实施方式
图1和图2示出了根据本发明的球形头的第一实施例，其包括具有竖向轴线的直立壳体10，并且在所述直立壳体的内部提供有圆柱形腔室11，如图2的剖视图所示，并且腔室11的轴线12不必一定与壳体10的轴线重合。其原因在于，在优选实施例中，壳体10的壁厚可以在给定角度范围内增加，并且在较厚部分的上部可以设置有助于标记(labeling)的调平泡(levelingbubble)13。图1和2显示了这样的设计。壳体10的壁优选在较厚部分的中间位置处包括相对于轴线12平行地延伸的狭槽14，并且狭槽14可以通过调节螺栓压缩，所述调节螺栓具有大滚花调节头15和在图2的剖视图中可以看到的螺杆16，所述螺杆16与设置在壳体10的壁中的螺母接合。
在圆柱形腔室11的中空部分中设置有引导插入件18，所述引导插入件可从上方被拉入腔室内并且在底部由支承环17支承，并且引导插入件18优选地由摩擦系数较小的
在引导插入件18的中空内部中，球形头20的球形体部21被布置成形锁合地安装到球形腔室，并且球形体部21在腔室中被引导以进行两个自由度的运动，如下面将要解释的。在上部，球形头20具有有预定长度的颈部22，并且所述颈部22具有上螺纹孔，连接元件23可以附接到所述上螺纹孔，所述连接元件23具有附接和保持光学或光电学设备(相机、录像机或其它类似设备)的作用以便该设备的位置应该可以通过组件调节。
在球形头20的球形体部21的中间设置有沟槽24，该沟槽具有落入球体的赤道平面中的中心线并且其具有平行壁和预定的深度和长度。沟槽24的任务是限制球形头20的移位。在图2的剖视图中可以看出，短圆柱形的柱25从壳体10的底部延伸出并配合在沟槽24中。柱25的轴线落入圆柱形腔室11的轴线12中。由于柱25的存在，球形头20可围绕垂直于颈部轴线的轴线(其在本例中是水平的)仅在由沟槽24的平行壁限定的方向上并且仅在由沟槽24的长度限定的范围内转动。由于柱25的圆柱形的形状，围绕与前一轴线垂直的轴线12的转动是可能的并且这种转动在颈部22的轴线的任何倾斜位置都是可能的，因为柱25的轴线在球形头20的任何倾斜位置中都落入一个赤道直径中。
以这种方式提供的引导的特征在于，在颈部22和所连接的设备的任意移位中，设备的基础位置(优选地是水平的)保持不变。这自然地允许确定所述壳体10的底部的基平面并且不形成本发明的一部分的支承件(三脚架)的上平面是可调节的，并且调平泡13的作用仅仅是协助将基平面调节到水平位置并检查此位置。
在图1中可以看出，在壳体10的侧面设置有u形竖向开口26，其中，u形的弧形底部轮廓使得球形头20可以倾斜直到到达水平位置，即，当颈部22的轴线变为水平时，开口26恰好抵接颈部22。在需要相机倾斜90度的人像位置进行拍摄的情况下，这种设计可能是重要的。只有当球形头20的颈部22处于与开口26的角向位置相对应的角向位置时，该倾斜才是可能的。
球形头20可以通过大螺纹调节头15在任何位置在上述自由度范围内进行调节，然后调节头15的紧固压缩狭槽14，并且以这种方式壳体10压缩引导插入件并且以这种方式施加的压力将球形头20的位置固定在调节位置。通过壳体中的狭槽进行位置固定是有利的，因为壳体的弹性可以提供精细的调节，这是因为，通过压缩力的略微松开，球形头20仍然受到预定力的挤压，但仍然可以移动一点。
在图3和图4中示出了不同的实施例。为了简单起见，仅示出与先前实施例相比的不同之处。不同之处在于固定球形头20的调节位置的方式，这是因为，在该实施例中，在壳体10上没有狭槽，但在壳体的下部设有单独的球体挤压结构。该球体挤压结构具有从下面配合到球形表面上的杯形的弯折插入件(breakinginsert)27，并且开槽提升环28接纳插入件27的底部，并且提升环28可以在图4中以剖视图示出的螺栓29的控制下在竖直方向上移动，并且大调节旋钮30连接到螺栓29，并且旋钮30可以从壳体10的外侧操作和扭转。球体挤压结构的出现不会妨碍球形体部21沿着沟槽24的引导，而螺栓29通过由调节旋钮30调节的压力将弯折插入件27挤压到球形体部21上，并且使其移位困难或完全阻挡移位。在该实施例中，在将球形头20插入壳体的圆柱形腔室之前，首先将具有球形腔室的开槽引导插入件18安装在球形头20的球形体部上，并且之后才能使引导插入件18沿其圆柱形外表面与其中的球形头20一起插入壳体的腔室中并固定在其中。
当球形头20连同与其连接的设备一起围绕水平轴线倾斜时，沟槽24确保了球形头20的引导，使得被倾斜的设备的基平面保持总是水平的。在图5中示出了球形体部21的设计，其中，在所述球形体部21上设置有一对沟槽24a和24b，其中，两个沟槽具有彼此垂直的竖向中心平面，并且它们在当球形头20处于其基础位置时在球形头20的底部点处相聚并且彼此相交，即交点位于柱25处。在该基础位置，使用者可以决定他愿意往哪个方向倾斜球形头20，即，他可以选择沟槽24a或24b中的哪一个来引导柱25。这种解决方案的优点对于熟练的摄影师来说是显而易见的。
现在参考图6至8，其中，头组件基本上对应于图1和2中所示的实施例，但是该实施例提供了另外的功能，即，具有两个自由度的系统可以容易地改变为具有三个自由度，即，在需要的情况下，球形头20可以在所有方向上调节而不受任何限制。在前面描述的实施例中，头组件可以以两个自由度进行调节，因为柱25装配在沟槽24中，如图6所示，并且如此确定的引导允许球形头20沿着沟槽的平面转动。在这个实施例中，柱25具有较低的高度，并且它从两侧以及从下面被铰折板(hingeplate)31包围。铰折板31具有如图6和8所示的倾斜部分32，所述倾斜部分连接到致动片33上，所述致动片33可以通过旋钮34在与竖向轴线12垂直的方向(在图中为水平的)上在两个稳定位置之间移动。
在图6所示的位置中，旋钮34在最接近壳体10的位置，并且在这里柱25从下方由铰折板31的上平面支承，并且柱的高度足以允许柱25以足够的深度被保持在沟槽24中。
在图8的放大视图中，旋钮34处于其远离壳体10的第二稳定位置，并且在此铰折板31已经沿着向外的方向移动，使得柱25已经沿着倾斜部分32向下滑动并且其从下面被倾斜部分32之后的更深的板表面限制。现在柱25的上表面在沟槽24的范围之外，因此前述的引导不再起作用，并且球形头20可以沿任何方向运动。为了恢复引导位置，球形头20应该首先被设置到竖向位置，挤压旋钮34，倾斜部分32抬起柱25并将其移动到沟槽24中，并且由此引导将再次具有两个自由度。
在图7中，示出球形头20被转动到人像位置，即，颈部22具有水平轴线。
图9和图10示出了一个实施例，其中，为了释放和恢复两个自由度的可调节性，不需要使用图6至8示出的用于将柱25移出或移入沟槽24的倾斜路径，并且不需要作为另一调节元件使得调节成为可能的旋钮34，但该功能(即，自由度改变)可以通过用户以简单的方式进行而不需要设置单独的调节组件。
图9所示的实施例基本上对应于图4所示的实施例，区别仅在于柱25如何被固定到沟槽24的轮廓中。在图10的放大剖视图中，可以以更好的方式观察该结构。在该实施例中，盘2被固定到壳体10的底部，所述壳体10的底部形成组件的底座。在中心位置，壳体10的底座上设有竖向通孔3，该竖向通孔具有等于柱25的外径的直径，在所述竖向通孔中柱25通过松配合被引导。在柱25的内部设有用于接纳弹簧4的端部封闭的轴向孔i。弹簧4的上端抵接孔的端部并且其另一端(下端)抵接盘2。弹簧4在向上的方向上、即朝向球形体部21挤压柱25。另一个区别在于，在该实施例中，柱25的上端是弯曲的，优选地具有球形形状。沟槽24的轮廓与柱25的端部的轮廓一致。
在图9所示的位置中，柱25的端部安装在沟槽24的底部中，并且球形头20可以相对于壳体10以两个自由度移动，即，其可以围绕竖向轴线12以及围绕球体只能沿着沟槽24转动的水平直径自由地转动，所述球体的水平直径与图的平面垂直。
如果头组件的使用者希望沿被引导件阻挡的不同方向移动和调节设备，那么他必须使用高于阈值的力使球形头20和所附接的设备围绕与图的平面垂直的轴线倾斜，并且在这种情况下，沟槽24的壁将在侧向方向上挤压柱25的弯曲的头部，并且该挤压力将具有向下的分量，以克服弹簧4的偏压力向下挤压柱25直到在柱25不能阻挡沟槽24的壁的侧向移动时柱25被完全压入孔3中，由此球形头20可以三个自由度在任何方向上调节。图10示出了当柱25的头部压靠球形体部11的外表面时的位置。
如果用户希望恢复两个自由度的限制，则组件应当在竖向位置(其中轴线12是竖向的)移动，并且当沟槽24移动到与柱25相对的位置时，则弹簧4的偏压力将使柱25自动地移动到沟槽24中，并且在图9所示的位置将被恢复。已经有经验的是，通过适当调节弹簧4的偏压力和柱25的头部的轮廓，可以获得非常精确并且同时确定的解决方案，所述解决方案可以不需要使用任何单独的操纵元件。
在图11至图16中示出了本发明的几个进一步的实施例，它们提供了另外的功能。对于这种功能的必要性，必须理解，连接到球形头20的颈部22中的螺纹孔23的连接元件的主要目的是保持和调节体积较大和具有较重重量的相机或其它光学设备的位置。该设备的重心总是远离球形头20的中心，因此当其位置被调节时，位置与竖向方向的角度差越大，位置固定所需的力将会更大，因为该设备的重量以取决于倾斜角度的扭矩作用在球形头20上。这里不仅位置固定由于倾斜角度而变得更加困难，而且这个扭矩倾向于使设备和球形体部向下转动。取决于倾斜角度的扭矩通过图11至16中所示的实施例通过提供也取决于倾斜角度的反向扭矩来补偿。
对于目前描述的实施例，壳体10附接到支架并且球形头20保持光学设备，由于球形头20的内部结构不影响基本功能，即具有两个自由度的调节，扭矩补偿是可能的，因此球形体部21可以被设计为具有中空的内部。在图12中，剖切平面通过沟槽24的中间位置，并且在该实施例中，球形头20具有贯穿沟槽24的内部腔室35。因为内部腔室35沿法线方向延伸到由沟槽24限定的运动平面，所示的球形头20的结构不会影响二维可调节性，并且同时它允许下面描述的结构的定位和操作。
确保在沟槽中引导柱的设计与之前所示的不同。在图11至图14所示的实施例中，使用了引导轴36，该引导轴通过力配合连接而固定在壳体中，并且引导轴不终止于沟槽24的底部而是具有设置有中心孔的柄37，该中心孔在内部腔室35中延伸到一定程度。在球形头20的颈部11的中间位置设有轴向螺纹孔44，所述轴向螺纹孔的内端连接延伸至内部腔室35顶部的较窄孔38。在内部腔室中布置有弹簧39，弹簧39具有两个柄40、41，所述两个柄40、41基本上位于同一直线上并且具有螺旋形弹簧体42。上柄41沿给定长度插入轴向孔38中，并且其上端抵靠拧入螺纹孔44中的销43。弹簧39的下柄40装配在引导轴36的柄37的中心孔中。
以这种方式的组件设计可以仅沿着沟槽24围绕水平轴线运动，即沿着双箭头45的任意方向运动。在移位过程中，螺纹孔44与弹簧39的上柄41将一起移位，同时下柄40被固定柄37保持在竖直方向上。弹簧39的形状将根据倾斜角度变形并且施加抵抗倾斜的反作用力，并且在适当的尺寸下，其可以产生与上述扭矩相反的反向扭矩，所述反向扭矩随着倾斜角度的增加而增加，使用者只会注意到，为了移动由组件保持的设备，始终需要相同的移位力，并且即使在倾斜位置也可以容易地进行调节。内部腔室35的形状应该这样设计：它不能阻挡弹簧体42的弯曲。弹簧39应当在球形体部21的插入之前通过沟槽24插入孔38中，在该插入步骤中必须确保将引导轴36装配在沟槽24中，并且必须将弹簧39的下柄40推入柄37的中心孔中。
图13和14示出了用于补偿扭矩的不同结构的解决方案。在该实施例中，在沟槽24中引导的柱46可以通过由螺钉47提供的可释放连接而固定到壳体的底部，并且柱46具有在上柄48，上柄48设置有在上端部处开口的轴向螺纹孔。螺旋弹簧49围绕柄48的抵接具有大头部50的螺钉的外部部分，并且所述螺钉的杆部拧入柄48的内螺纹孔中。螺旋弹簧49的内端通过垫片支承在球形头20的内部腔室51的底壁52上。
当球形头20沿双向箭头45的任意方向移离其竖向基础位置时，柱46与固定至柱46的柄48的头部50之间的距离保持恒定。同时，取决于倾斜角度，由下壁表面62限定的螺旋弹簧49的下支承部与从上方支承它的头部50之间的距离将改变，即，将减小。发生这种情况是因为腔室的壁和球形体部的外轮廓不同心。螺旋弹簧49的压缩抵抗该减小，这提供了取决于倾斜角度的反向扭矩。
图15和图16示出了前一实施例的改进型式，其中，螺旋弹簧49的下端与腔室51的下限制壁之间的摩擦通过插入两个轴承53、54而减小。与前一实施例的另一不同之处在于，横向支承件55在柱46的柄48上定位在腔室51的内部，并且轴承53、54的内环由形成支承件55的一部分的相应轴支承。除此之外，该设计与先前实施例的设计相同。当球形头20从由沟槽24限定的竖向方向倾斜时，与固定的轴承53、54相比，腔室50的壁表面52移位，并且随后轴承53、54的外圈移位。这样就不会出现滑动。因此，螺旋弹簧49的长度随着倾斜角度而减小，所产生的反作用力抵抗角向移位，并且如此获得的反向扭矩补偿光学设备的倾斜并且在调节期间确保平衡。
现在参考图17至19，其示出了本发明的另一高度优选的实施例。尽管尺寸较小，但该解决方案使头组件的调平成为可能，并且不需要将壳体10的底面与支承壳体的支架一起设置到水平面上。为了理解该实施例的操作，应理解三个结构化部件之间的连接，即，壳体10、可连接到壳体10的引导杯65和定位在引导杯65下面的偏压元件66之间的连接。在壳体10的内部圆柱形腔室中，在引导插入件18的下端部稍下方，设置有抵接台肩67。
引导杯65具有中心球形区段，该中心球形区段设置有中心开口和向外弯曲的水平边缘68，并且水平边缘68的外边缘抵接台肩67。在引导杯65插入图中所示的位置中之后，放置支承环69以防止引导杯65掉落。
偏压元件66放置在引导杯65的下面，并且偏压元件66具有上球形支承挤压表面，该上球形支承挤压表面具有与引导杯65的中心部分的球形底表面适配的形状。从偏压元件66的中间位置延伸出引导柱70，所述引导柱具有与前述实施例中所示的引导柱15、36和62的任务类似的任务，即，除了其它任务，其引导并限制球形头20沿着沟槽24的位移。除此之外，具有较小直径的上区段在沟槽24中延伸，并且该区段由圆筒形套筒71包围，该圆筒形套筒71从底部由弹簧72偏压。通过固定在引导柱70的上端部中的螺钉73防止了套筒72脱落。在该实施例中，沟槽24比前述实施例中的更深，这在图17的剖视图中可见。
具有偏心轴的挤压组件74位于偏压元件66的底部的下面。为了保持可视化，除了在其外端部上安装有图18中所示的调节旋钮75的轴外，挤压组件74的细节未在图17中示出。
为了完成对该实施例的结构的描述，在球形头20的颈部22中设置有平行于轴线12延伸的通孔，调节杆76插入该通孔中，在调节杆76的上头部下面，圆柱形主轴77的直径小于该通孔的直径，球形头78通过窄且短的销连接到主轴77的下端，并且球形头78的直径与圆柱形主轴77的直径以及套筒71的孔的直径相同。圆柱形主轴77被弹簧79包围，弹簧79的下端由孔的下台肩支承，并且弹簧79的上端抵接调节杆76的头部的底部。调节杆76具有挤压位置和释放位置，挤压位置能够在图19的放大细节图中看到，在释放位置中弹簧79已经将调节杆76移动到如图17所示的基本位置。
在图18中可以看出，在球形头20的上部加深部分上布置有调平所需的调平泡80，调平泡80布置成具有垂直于轴线12的平面。
图17至19中所示的球形头组件的操作包括优选的两个独立步骤。在第一步骤中，轴线12的竖向方向应该被调节。在机架的用于保持壳体10的底部的上平面不是水平的情况下，则在第一步骤中，通过使用调节旋钮75和所连接的挤压组件74，偏压元件66与引导杯65之间的先前设置的压力应被释放，由此可以在给定的限制内调节偏压元件66的角向位置。该限制主要由引导杯65的中心开口的直径限定。因为支架的上平面与水平面相差很大，所以如果调节范围在±25°-30°内就足够了。
在该松开位置，从颈部22伸出的调节杆76的上端被按压，由此调节杆的下端移动到图19所示的位置中，在该位置，圆柱形主轴77和间隔开的球形头78将同时位于套筒71的孔中。在该位置，在颈部22的位置调节之后，偏压元件66的位置调节，并且通过使用调平泡80在竖向位置调节轴线12。在该通过转动调节旋钮75并且通过使用挤压组件74的调节之后，偏压元件66被压到引导杯65上，并且引导杯65的边缘68将被压到壳体10的内台肩67。这样的结果是，壳体10、引导杯65和偏压元件66将进入刚性连接并且轴线12的方向将是竖向的，并且引导柱70在沟槽24中的引导允许仅在竖向平面中转动球形头78。重要的是，要注意，这里描述的挤压不影响壳体10和球形头20之间的连接。
第二调节可以如前所述进行，即，球形头20可以在由沟槽24限定的范围内倾斜，或者可以围绕竖向定位的引导柱70转动。这使得在调节杆76释放之后调节杆可以返回到图17所示的基础位置，并且球形头78允许调节杆76(及其随之的颈部22)的轴线与竖向方向成一个角度。调节杆76的存在不会妨碍先前描述的具有两个自由度的调节。在任何调节位置中，通过转动调节头15来压缩壳体10的狭槽14，可以固定球形头20和所附接的光学设备，因为壳体10压缩引导插入件18并将其压在球形头20上。
在图17至19中为了更好地显示，未示出先前描述的扭矩补偿结构，然而，在该实施例中也可以使用这种结构。
现在参考图20至图24，与前面的实施例相比，可以看到根据本发明的球形头组件处于转过180°的基础位置的实施例。在先前的实施例中，组件的壳体10的底部(或者在图中未示出但可附接到壳体底部的所谓的底板)可附接到图中未示出的支架(通常是三脚架)，并且用于保持光学和/或电子设备的支承件可以以可释放的方式附接到球形头20的颈部22的上部。
图20所示的组件具有球形头100，该球形头100具有基部101而不是前述实施例中所述的颈部22，基部101具有平的底部，并且其在向上的方向上呈圆锥形变窄而不妨碍支承组件的可调节性，这将稍后进行描述。在基部101的底部设有螺纹孔(图中未示出)，这使得可以将组件附接到作为支架的三脚架的顶部上。球形头100具有固定在基部101上的球形体部99，并且球形体部99具有竖向中心轴线102，该竖向中心轴线在使用期间应该优选设置到竖直位置，短圆柱形的柱103从球形体部99的顶部伸出并且其轴线落在轴线102的延伸方向上，并且柱103的作用与图2、4和6中所示的柱25的作用相同。柱103也可以制成如图9和10所示的。
图21和22示出了托架105，托架105具有由弹性塑料材料制成的平行侧壁并且执行前述实施例中示出的引导插入件18的作用。不同之处在于，托架105具有两个对称地围绕球形体部的最大直径的平侧面106、107，并且在两个平侧面之间设置有内腔室，并且该内腔室形成为适配于球形头100的直径的球形区段。托架105的球形区段的高度大于球形头100的半径，因此球形区段只能在弹性变形之后才能定位在球形头100上。尺寸选择为使得托架105能够以其弹性变形即在变形极限内安装在球形头100上。在托架105的内球形区段中设置有沟槽108，该沟槽108在侧表面106、107的端部之间延伸，并且沟槽108的宽度适配于柱103的外径并且具有用于接纳柱103的足够的深度。柱103和沟槽108限制和引导托架105相对于球形头100的移位，如在前述实施例中球形头20相对于壳体被引导的那样，但是这里两个配合元件的作用已经互换，并且球形头100完全没有沟槽。
如图22所示的托架105的外轮廓是两个限制壁106、107之间的圆弧，这两个限制壁在切线方向上在均具有竖向表面的两个平行线性部分109、121中连续。托架105的外壁于是在与限制侧面106、107垂直的端部区段的平面中部分地弯曲，所述限定侧面106、107由此被连接。
图23示出了实现与在前面的实施例中的壳体10相同的作用的支承件110，但是这次它不是圆柱形的，而是由两个隔开的平行壁限制的刚性构件，并且它具有弯曲的内部和部分弯曲的外表面并且具有内嵌件120，内嵌件120精确地适配于托架105的外表面并且可以从下方插入其中。在图23中，由于另一个壁被覆盖，所以只能看到两个壁中的一个壁，即壁111。
图24示出了处于组装状态的该实施例。在第一组装步骤中，托架105将在柔性极限内被挤压以打开，并且其被压到球形头100上，使得从球形头100延伸出的柱103应该精确地安装在设置在托架105的内部中的沟槽108中。然后，将托架105与由此包围的球形头100一起从下方拉入支承件110的内嵌件120中，然后通过将相应封闭板112、113(如图21所示)利用螺钉连接到支承件110的底部而将托架105紧固以防止其脱落。图21显示了固定螺钉114。
现在再次参考图23，我们可以观察到支承件110具有水平上板115，并且从水平上板115的中间位置在轴线102的延伸方向延伸出螺栓116，所述螺栓116用于将相机、录像机或其它光学或电子设备附接到支承件110的上板115上。螺栓116的下端连接到平且宽的调节盘117，该调节盘117安装在支承件110的上部部分中形成的空隙中，并且调节盘117的直径大于支承件110的宽度并具有粗糙的外壁，因此它可用于转动螺栓116并连接或断开相机。
在固定在底座101上的球形头100上，支承件110可以围绕两个轴线在任何位置进行调节。围绕垂直于轴线102的轴线仅能够沿着沟槽108在包括轴线102的平面内转动，即，这是一种倾斜运动。引导不妨碍绕轴线102转动。支承件110可以固定在任何调节位置。为此，在支承件110的一侧使用调节螺栓，该调节螺栓被拧入螺母(未示出)中并且其具有大的优选为滚花的调节旋钮118，并且在螺栓的内端部中，压板119被设置成与托架105的外表面配合。在任何调节位置，通过使用调节旋钮118及其压板119，支承件110的位置可相对于球形头100固定。通过释放压力，可以再次调节支承件110的位置。
图25的剖视图很好地显示了组件的内部设计。图25还示出了在支承件110的内部形成的沟槽108如何围绕设置在球形头100的顶部上的柱103，并且在柱103的两侧可以布置相应的弹簧122、123，并且弹簧122、123的外端抵接由封闭板112、113保持和固定的相应封闭件，并且它们的内端由柱103支承。当支承件110围绕垂直于图的平面的水平轴线在任何方向上转动时，弹簧122、123中的在转动方向上算后面的那个弹簧将被压缩，并且压缩力与转动的程度成比例地增加。以这种方式，该实施例对于用于倾斜扭矩的补偿也具有简单可能性。
在图20至25所示的实施例中，假定可以通过调节三脚架来确保底座101的水平位置。如果将该实施例与先前描述的实施例进行比较，则可以理解，除了在球形头100的位置是固定的并且支承件110(其对应于前述实施例的壳体)构成可调节部件并保持相机的情况下，位置的可调节性、通过单个旋钮进行的位置固定以及竖向平面的保持与先前实施例的相应特性没有不同。
现在参考图26和27，在图26和27中，为图20至25所示的实施例的功能补充了调平功能，即，当三脚架的上平面并且因此底座101的平面不是水平的时候，柱103的轴线的位置如何调节到竖向位置。
该实施例与图20至25所示的实施例的不同之处在于，前一实施例的球形头100的球形体部99与底座101一体地制成。在图26至27所示的实施例中，球形头由两个部分组成，这两个部分可以以三个自由度相对彼此转动，所述两个部分即为球形壳124和插入并装配在球形壳124的球形腔室中的开槽内球体125。底座101是开槽内球体125的向下加宽的圆锥形底部部分。
柱103从球形壳124的顶部伸出，其作用与前述实施例中所述的相同，并且其配合在托架105的沟槽108中，所述托架105布置在支承件110的内部。在球形壳124的下部设置有圆柱形孔，该圆柱形孔平行于轴线102延伸，在所述圆柱形孔中放置有引导插入件126，该引导插入件126具有圆柱形外表面和与开槽内球体125配合的内部球形腔室。引导插入件126类似于图2所示的引导插入件18并且具有相同的作用，并且其也通过两个封闭板在底部固定。在开槽内球体125的内部设置有倾斜延伸的狭槽127，其宽度可以通过按压螺纹调节螺栓129而稍微改变，螺纹调节螺栓129装配在两个分离的部分中的较外侧的那个部分128中的螺纹孔中。当通过调节螺栓129迫使狭槽127打开时，开槽内球体125被压靠在球形壳124的内壁上，并且球形壳124的内壁将刚性地连接到开槽内球体125和底座101。当调节螺栓129被松开时，球形壳124的位置可相对于开槽内球体125在任何方向上改变，这使得轴线102和柱103在竖向方向上得到调节。在图26的正视图中可以看到，在球形壳124的侧面部分的体部中设置有嵌入件130，嵌入件130从上方打开，在所述嵌入件130中可以放置调平泡131，这也可以从上方看到。通过调平泡131，球形壳124总是独立于底座101的平面在水平位置上进行调节。在球形壳124和开槽内球体125刚性互连之后，用于保持托架105的支承件110可以使用与结合前面的实施例解释的方式相同的方式以两个自由度来调节。
根据本发明的头组件甚至在其最简单的实施例中允许根据使用者的基本需求围绕两个相互垂直的平面进行转动，及使用单个操纵元件以舒适的方式来固定调节后的位置，以及通过在壳体10中设计的任何方式来松开固定连接。在需要或要求的情况下，该组件可以补充有可选元件，通过该可选元件，可以终止两维运动的限制并且可以进行三维调节，并且这种调节的固定和松开可以通过在二维调节的情况下使用的相同的操纵元件来进行。自由度的改变可以通过使用单独的操纵元件来解决，但也可以在不需要任何另外的操纵元件时以图9和10中所示的方式来解决。在进一步需要的情况下，可以保持先前的选择或者不需要它们来补偿随着倾斜角度增加而增加的倾斜扭矩。最后，如果支架的平面不是水平的或者不能调平为水平，则可以通过单个操纵元件来调节水平位置，这种调平不会影响前面描述的具有两个自由度的可调节性。根据本发明的解决方案不限于所描述和示出的示例性实施例中的任何一个。支承件110可以由例如两个彼此叠置的部件制成，只有应是柔性的部件应该放置在球形头100上，并且外刚性部件应该确保稳定性且保证另一部件放置在球形头上。在这种情况下，柱103应当延伸到外刚性部件中的沟槽中。