CN101233071A - 可折叠的悬臂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可折叠的悬臂，如起重机悬臂、混凝土泵、摄像机支架、探照灯杆和类似的细长的伸出很远的结构，具有多个可绕相互平行的轴翻折的环节(10、20、30、…)，所述环节可以借助于促动器(15、13、25、23、…)绕所述轴翻折并且可以固定在至少一个位置上。本发明的特征是，悬臂的各单个环节(10、20、30、…)通过中间件(50、60、70)相互铰接连接，并且促动器一端作用在一中间件上，另一端作用在与该中间件相邻的环节上。

Description

可折叠的悬臂
技术领域
本发明涉及一种可折叠的起重机悬臂、混凝土泵、摄像机支架、电杆等细长的、但是伸出很远的结构，它们一般安装在卡车、其拖车或火车车厢上。
背景技术
这种下面仅仅简称为“悬臂”的结构一方面应该具有大的作用半径，在大多数情况下(起重机悬臂)具有高的承载能力，但是另一方面应该轻，从而使携带它的运输工具也可以用在建筑工地和具有小的承载能力的地基上，它们必须可以折叠得这么小，使它们可以在普通公路上运动，而不必当作特殊运输。
这种类型的已知装置具有曲折的可绕分别相互平行分布的轴折叠的部段，其中设有在伸长状态基本上平行于各个环节的液压的缸体活塞单元，它们将各个始终受弯曲应力的元件分别保持在期望的相互位置上。
现在这种装置有一些缺点，十分显然这是所使用的串联的运动学装置所固有的：为了能够折叠在一起，各个环节必须设计成有曲拐，亦即即使在伸展状态也存在具体的曲折结构，这导致同样是曲折的力的分布，因此各个元件根据相应的力臂受到比在伸直的结构的情况下大得多的力。
此外对于所设想的应用，力求具有尽可能大的横截面的轮廓，它由于较大的平面惯性矩可以传递较大的力矩，但是在折叠在一起的状态需要尽可能小的横截面，以便能保持所述几何限定条件。
发明内容
本发明的目的是提供一种悬臂，它没有所述缺点，特别是在质量较小时具有高的刚性，然而可以折叠在最小的空间内。
按照本发明这个目的通过如此达到，即悬臂的各单个环节通过中间件相互铰接，并设有促动器，这些促动器的一端作用在中间件上，另一端作用在环节上。
促动器在本说明书和权利要求书中理解为像液压或气动工作的缸体活塞单元这样的装置，也可以是电调节装置如丝杆螺母传动装置，或如果传递纯拉力的话，也可以是牵引元件如绳索、皮带或链条。
通过本发明的措施各个环节仅仅通过中间件相互可回转地连接，但是促动器不作用在各环节之间，而是在中间件和环节之间。通过这种看起来简单的措施达到一系列意想不到的优点：
第一个大的优点是，这种结构使整个悬臂可以分解成杆状结构的逐个环节和逐个中间件，亦即总体上看作一个统一的杆结构，其中一些杆、亦即促动器，做成长度可以改变。
第二个大的优点是，通过本发明的措施，每个单个环节以及因此悬臂总体上可以无曲拐地直线形构成，因为在折叠在一起时中间件用来，使各个各相邻的环节具有对于折叠在一起所必要的相互距离，而这些中间件在悬臂的伸长状态又用来，使悬臂做得可完全伸直。
附图说明
下面借助于附图详细说明本发明。其中图1至6部分以侧视图，部分以透视图示出本发明的悬臂在不同的折叠状态；图7和8示出环节的基本结构；图9至12示出一种变型方案。
因为本发明牵涉到包括大量串联设置的相互一样或至少几乎一样的环节的装置，这些环节用10、20等表示，其构件通过采用在十位数相配的数字对应于各个环节。现在如果一般地描述这些构件，那么代替麻烦的列举，采用普遍的索引“i”。
具体实施方式
图1至6表示一本发明的悬臂，它由四个相互一样的环节10、20、30和40(下面用i0)和三个中间件50、60和70组成，其中设有两个不同类型的中间件，亦即两个外中间件和一个内中间件，该内中间件位于各外中间件之间。
促动器13、25、23、33、35、45(在所示实施例中是一液压的缸体活塞机构)从每个中间件伸展到每个与该中间件相邻的环节，在很多应用场合这种机构做成双作用的。在确保促动器始终仅仅受拉力的应用场合，促动器可以做成牵引机构如绳索、皮带、链条等等。
图1表示例如一混凝土泵或起重机的工作位置，其中为了简单起见未示出本身的工作装置及其供给管道。在按图1至6的实施例中装置100的第一个环节10用作用于悬臂的塔，因此基本上垂直设置。这个环节10考虑以其总体以9表示的底点59、69、89安装在一未示出的平台或地基或底板上，这些平台又可以例如可绕一垂直轴旋转地安装在一卡车、拖车或火车等等上。
按照本发明各个环节i0具有以下结构，它可以由图7和8最清楚地看到：这些图形表示环节10，在图8中带有接下来的中间件50。环节10主要包括一纵杆16，在该纵杆的一端，即顶点11上铰接一剪式杆17，其另一端，所谓的凸峰点12，与促动器15的一端连接。一第二杆18从这个在剪式杆17和促动器15之间的凸峰点12通向一(铰接点或铰接轴)底点89，该底点位于纵杆6的底点69附近。现在促动器15、纵杆16和第二杆18的这些底点9铰接在一(未示出的)装置的刚性地基上。
如果在底点9固定时改变促动器15的长度，那么在凸峰点12处的另一端必须沿一圆运动，第二杆18的顶点能绕其底点89撞向该圆。通过被看作剪式杆17的底点的凸峰点12的这种运动，剪式杆17像底点操作的促动器一样作用在纵杆16的端点11上，纵杆16又仅可以绕其底点69旋转，从而均匀地改变环节10的几何形状和端点11的位置。一中间促动器13以其底点作用在凸峰点12上，其顶点铰接在中间件50上，并促使其绕通过端点11确定的轴线(垂直于图纸平面)旋转，从而提供向运动链的下一个环节的过渡。
这特别是由图8可以清楚地看到，其中示出在环节10末端处的中间件50：它主要由一内板52、一外杆55和连接杆54组成。称呼“内”和“外”依据在装置100的折叠状态时的位置选择，它也适合于叫作“促动器杆55”和“框架板52”。在内板52上设置用于纵杆16和26的轴承56和用于相邻的环节10、20的剪式杆17、27的轴承57。外杆55支承用于相邻环节10、20的中间促动器13和促动器25的轴承53。下一个环节20的这种铰接可以由图1很好看到。如直接看到的那样，在环节10侧面上的轴承57没有利用，因为这个环节用其端点11铰接在中间件50上。
第二个外部的中间件70的结构也一样，因为那里两个相邻环节30和40分别以其底点作用，中间件的所有轴承都被占用了，并且促动器35、45在两侧作用在外杆75上(图2)。
现在如果如由图1所见，环节10的端点11作用在外中间件50上，并在凸峰点12和中间件50之间设置另一个所谓的中间促动器13，那么便得到在图1中所示的单个并联运动学装置的链，因为如借助于图7和8所说明的那样，各单个环节i0是极其特殊类型的并联运动学装置。
还应该借助于图1简要说明用作塔的环节10的结构和布局：这个环节相当于在图7中以另一个视图表示的环节，其中底点9实际上看作整个装置100在一个平台等上的“真正的”底点。相邻的最接近塔的环节20以其底点9在塔上端处铰接在外中间件50上，使得内中间件60，以及外中间件70实际上确定一局部的对称平面。
悬臂1的折合由图1至6的流程可见，如图所见，由于促动器i5的不断伸长和促动器i3的同步的不断缩短，离开了悬臂1的拉直位置，并且它越来越到达其折合形状。这里应该注意，各单个环节i0的高度是垂直于纵杆i6的轴线的延伸长度且从该轴线和纵杆i6的底点69的回转轴，在折合期间越来越小，这一方面造成环节i0的高度延伸并且因此在工作位置时的平面惯性矩高，而在折合位置只占用小的位置。这通过第二杆i8和纵杆i6的促动器i5的各个底点9相对位置越来越靠近实现。
最后图6示出折合的悬臂1的极其紧凑的布局，然后它还能绕一水平轴线翻折，从而可以放在其运输工具上。由这些附图的顺序可以看出，为什么中间件4称为内中间件，它在折合状态处于内部在相邻环节2的纵杆6之间，而外中间件3差不多在外部包围相邻环节2的纵杆6。
如上所述，图7和8示出其中一个环节，选择环节10，因为其观察角度非常适合。另外的环节做成完全一样，但是运动性能除外，它不必做得一样。如果例如在图1中假设，本发明装置用作起重机，那么显然，环节20、30、40在提升重物时在端点41区域内承受不同的负荷，因此有利地和节省重量地选择不同的尺寸。只有在充分利用纯粹的模块系统的优点时，以及为了像在本专利申请中所示为了简单起见，才采用做得相同的环节。
回到图7和8可以看到，按本发明设计成这样的环节10具有促动器15、纵杆16和第二杆18的底点59、69和89，它们由于装置垂直于图纸平面的对称结构和由于必要的横向力及力矩的传递不是设计成点状，而是如由图1和8所见分别允许绕相互平行的轴旋转。在图8中底点69、89的轴似乎是对齐的，但这仅仅是视角的结果。
环节10包括一纵杆16，该纵杆在实际的实施形式中设计成框架，并在按图1的应用场合承受沿纵杆16主轴线方向的压力。在例如作为起重机的使用过程中，通过框架形结构承受和传递不可避免地出现的横向力。因为本发明主要牵涉到新型的运动学方案，在图中表示了这种结构方案，但是下面不专门说明。
此外环节10具有第二杆18，其顶点与促动器15的顶点做在一起，并在那里形成一所谓的凸峰点12。剪式杆17和中间促动器13也作用在该凸峰点上。
如由图7可见，剪式杆17的顶点和纵杆16的顶点构成一设计成轴承的端点11，一中间件50可绕该端点回转，所述剪式杆在运动方面如仅一个杆那样作用。其中中间促动器13作用在中间件50的一铰链53上。
中间件50设计成基本上对称于两个平面，图纸平面和在装置的伸直状态下与之垂直的平面，并在对应于一个环节10、20的每一侧具有用于中间促动器i3或促动器i5的底点的铰接点；用于纵杆i6的顶点或底点11、69的铰接点56；以及用于第二杆i8底点89的铰接点58。
内中间件60(图1)构造成与外中间件50和70不同，它主要由一棱锥体形的杆结构组成，两个中间促动器23、33作用在其顶点上，两个端点21、31作用在其底面上。中间促动器的铰接轴最好相互仅离开这样大的距离，使它们在装置100的折叠状态直接相互贴靠(图5和6)，因为这样可最大地节省位置。同样棱锥体底面具有这样的尺寸，使得纵杆26、36(或其框架)同样尽可能靠近，这里必须考虑用于剪式杆27、37的足够空间。
在图9至12中表示本发明的一种变型方案。其中各个环节110至140连同中间件150、160和170类似于实施例1中设置，但是它们的结构设计得比那种刚性的棱锥体形的杆结构简单，因此轴69、89实际上持久地重合，从而它们可以做得结构比刚性框架简单。除了各个环节的附图标记不同外，对于其元件(如果存在的话)保留各自相同的附图标记。
如由图9和11所示，简化的运动学机构的后果是，使得促动器不再作用在中间件150、160和170的中心，而是铰接点必须沿垂直于装置对称平面方向，从而沿回转轴方向，相向偏移。特别是对于中间件150这很重要，因为这里它和两个促动器在空间相交。其作用点特别是如图11所示，不在平行于回转轴分布的直线上，而是在一倾斜的直线上。
此外为了简略说明这种可能性，在本实施例中促动器的链(用于普通的载荷状况)设计成压杆。特别是如图12所示，仍然保持优秀的可折叠性。由于刚性棱锥体的结构原理立即可以看出，在折合时各个环节的结构高度不发生变化，因此这里不可能实现在第一个实施例中所述的在工作状态附加地获得较大的高度，而在运输状态高度较小。当然很清楚，在这个实施例中采用相同的构件即使在不同载荷时也不是最佳的，它只牵涉运动学功能的表示，而不牵涉受力最佳的结构原理的应用。
本发明不局限于所示例子，而是可以作不同的改变。例如各个环节可以划分成杆结构，每个装置可以选择不同的环节数，不需要将环节之一设计成塔，可以采用这样的中间环节，它们允许悬臂绕具有另一个方位的轴“曲折”，特别是最后一个环节做得可以绕垂直轴向右和向左回转。如果重要的不是传递力，而是用在困难的几何环境下，那么环节可以做得较短，中间件例如做成两件并可相互绕纵轴(在伸直状态)旋转，这便于用在建筑物内部(混凝土泵)或车身内(油漆车间)。
但是重要的是，装置至少在一段内交替地由细长的环节和中间件组成，并且促动器，大多是液压缸体活塞单元，但也可以是丝杆螺母驱动装置或直线电动调整装置，在特殊情况下还有柔性的牵引元件，如绳索、链条等等，一端作用在环节上，另一端作用在相邻的中间件上。

Claims (9)

1.可折叠的悬臂，如起重机悬臂、混凝土泵、摄像机支架、探照灯杆和类似的细长的伸出很远的结构，具有多个可绕相互平行的轴翻折的环节，所述环节可以借助于促动器绕所述轴翻折并且可以固定在至少一个位置上，其特征为：悬臂的各单个环节通过中间件相互铰接连接，并且促动器一端作用在一中间件上，另一端作用在与该中间件相邻的环节上。
2.按权利要求1的悬臂，其特征为：各环节相互具有基本上同样的长度。
3.按权利要求1或2的悬臂，其特征为：在悬臂轴线方向上中间件构成为比环节短得多。
4.按上述权利要求之任一项的悬臂，其特征为：促动器基本上在中间作用在环节上。
5.按上述权利要求之任一项的悬臂，其特征为：一个环节的各促动器作用在环节上的一共同的作用部位上。
6.按上述权利要求之任一项的悬臂，其特征为：其至少两个相邻的环节分别包括一纵杆(16)、一铰接在该纵杆的端点(11)上的剪式杆(17)和一铰接在剪式杆的另一端、即凸峰点(12)上的伸展到纵杆(16)底点(69)附近的第二杆(18)，促动器(13，15)铰接在凸峰点(12)上。
7.按上述权利要求之任一项的悬臂，其特征为：其至少两个相邻的环节分别包括一纵杆(16)、一作用在该纵杆的端点(11)上的剪式杆(17)和一铰接在剪式杆的另一端、即凸峰点(12)上的通入纵杆(16)的底点(69)的第二杆(18)，并且促动器(13、15)铰接在凸峰点(12)上。
8.按上述权利要求之任一项的悬臂，其特征为：其具有至少一个中间件(50，70)，所述中间件在对应于一个相邻的环节(10、20)的每一侧上具有用于中间促动器(13)或促动器(25)的底点的铰接点(53)；用于纵杆(16，26)的顶点或底点(11，69)的铰接点(56)；以及用于所述相邻的环节的第二杆(18)的底点(89)的铰接点(58)，其中用于促动器(13，25)的各铰接点(53)之间的距离至少是用于纵杆(16，26)的各铰接点(56)之间的距离的两倍、优选是三倍。
9.按上述权利要求之任一项的悬臂，其特征为：其具有至少一个中间件(60)，所述中间件具有基本上棱锥形状，并且其用于相邻的环节(20，30)的促动器(23，33)的各铰接点的间距小于用于所述相邻的环节的各纵杆的端点(21，31)的各铰接点的间距的1/2、优选小于1/3。
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