CN102191862A - 用于分配混凝土的臂及相关制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于分配混凝土的臂及相关制造方法。用于分配混凝土的臂包括多个铰接的段(12-16)，多个铰接的段(12-16)选择性地能够折回且相对于彼此延伸，且由复合材料制成，其中所述段(12-16)中的至少一个包括至少第一区域(22)和第二区域(23)，第一区域(22)和第二区域(23)每个具有恒定的横截面(27、29)，其中，第一区域(22)的截面尺寸不同于第二区域(23)的截面尺寸，在所述第一区域(22)和所述第二区域(23)之间设置了连接区域(25)。

Description

用于分配混凝土的臂及相关制造方法
发明领域
本发明涉及用于分配混凝土的臂及相关制造方法。
尤其是，本发明被应用到用于在操作机械中泵送混凝土的铰接臂(articulated arm)，诸如举例来说，卡车运输的泵、混凝土搅拌机上的泵，且更具体地说被应用到所有那些需要这样的车辆的臂达到很大的总高度和/或长度以支撑相当大的重量的情况中。
发明背景
已知的是，安装在用于建筑业的重型作业车辆(heavy work vehicle)上的用于分配混凝土的臂由多个段组成，该多个段允许它们达到最大的长度和距离。
已知类型的一些段，如在本申请人名下的欧洲专利申请EP-08152672.5中所描述的，至少部分地由复合材料制成，该一些段相对于由金属材料制成的常规臂给出了所达到的相同的延伸部分，且允许臂重量上的总减少。这是因为复合材料具有良好的耐力(resistance)和刚性，其可被添加更大的轻度。
这样的段通常具有矩形的截面，该截面沿其整个延伸部分大体上连续地变窄。段还可包括由金属或复合材料制成的纵向或横向的加强和/或连接元件，加强和/或连接元件连接到在段的生产阶段期间被直接胶合或埋入主梁的结构中的具体元件。
基于使用复合材料以构建铰接臂的想法，也在本申请人名下的欧洲专利申请EP-08164624.2示出了这种臂的可能的构造技术，其目的在于减少其生产成本，保证制造的较大灵活性和通用性。
根据该技术，制造了铰接臂的段，其中段的横向截面的尺寸沿其整个延伸部分是恒定的。
段通过沉积随后受到聚合作用的预先确定的多个复合材料层来形成。
所使用的成形模具(forming mold)有利地由恒定截面的多个基本模具(elementary mold)组成，该多个基本模具以获得期望长度所需的数量依次彼此连接，例如法兰连接。
全部彼此相同的模具可从相同的模型开始制造，具有明显的节省。
该解决方案允许在段的整个长度上获得恒定的截面，且因此不允许复制截面在段的长度上减小的传统概念。
本发明的一个目的在于，获得制造成本的相当减少，尤其是在相关模具和模型的设计和构建中，且允许生产中最大的灵活性和通用性，以便根据具体的需要来组装不同类型的车辆，以及允许获得在其长度上变化的截面。
另一目的在于，允许在臂的段的长度、耐力和刚性的选择中的更大的灵活性，从而允许在各个场合下根据具体需要和需求改变所述参数中的一个和/或另一个。
另一目的在于，根据其受到的应力最优化复合材料沿段的延伸部分的分布，以此方式获得段的机械耐力和聚合材料沿段的整个延伸部分的分布之间的最佳折中。
申请人已经设计、检测和实施了本发明，以克服现有技术水平的缺点且获得这些和其他的目的和优势。
发明概述
在独立权利要求中阐述了本发明并描述本发明的特征，同时从属权利要求描述了本发明的其他特征或者主要发明概念的变化形式。
根据以上目的，用于分配混凝土的臂包括多个铰接的段，多个铰接的段选择性地能够折回且相对于彼此延伸，且由复合材料制成。
根据本发明，段中的至少一个包括至少第一区域(tract)和第二区域，第一区域和第二区域每个具有恒定的横截面，其中，第一区域的截面尺寸不同于第二区域的截面尺寸，且在第一区域和第二区域之间设置了连接区域。
以此方式，第一区域和第二区域可以以目标方式(targeted way)制定大小，以抵抗沿段的延伸部分的可变的弯曲应力(inflectional stress)，例如其在段的不同端部处是不同的。
在具体形式的实施方式中，横截面为矩形形状。
在其他形式的实施方式中，可能提供的是，横截面是正方形的，或多边形的，带有五个或更多个边，或圆形或椭圆形。
根据本发明的一个形式的实施方式，第一区域、第二区域和连接区域具有沿其延伸部分为一致的厚度的横截面。
在对于以上所述的实施方式的可选形式的实施方式中，横截面的厚度以期望的方式沿段的延伸部分改变。
在一优选形式的实施方式中，第一区域和第二区域沿共同的轴线延伸。
在此情况中，连接区域具有关于轴线对称的扩展(development)。
根据变化形式，第一区域和第二区域沿平行的轴线延伸。
根据本发明另一形式的实施方式，第一区域和第二区域沿相对于彼此成角度的轴线延伸。
在一些形式的实施方式中，段中的至少一个具有适当地成形(suitably conformed)以连接附件和/或辅助元件的孔，和/或其他连接装置。
出现在一个段的端部处的孔还允许其被铰接到随后的铰接的段。
在孔和/或连接装置的附近，截面被加厚，目的是加强该区。
本发明还涉及制造方法，包括：第一步，设置成形模具；第二步，通过沉积模制段；第三步，使复合材料聚合；第四步，从模具取出因此获得的段；第五步，应用附件元件；以及第六步，连接段和/或其他附件元件，且将段和/或其他附件元件装配在车辆上。
尤其是，模具包括至少第一子模具和第二子模具以及第三子模具，第一子模具和第二子模具每个沿其延伸部分具有恒定的且彼此不同的截面，第三子模具置于第一子模具和第二子模具之间。
第一子模具、第二子模具和第三子模具由多个元件组成，多个元件根据待制造的段的总长度以期望的数量相对于彼此可连接。
这允许设置段的成形模具，其中尺寸根据铰接臂旨在用于的具体应用而改变，大大地减少了该类型的段专用的模具的制造成本。
附图简述
本发明的这些和其他特征从以下对于作为非限制性示例给出的实施方式的优选形式的描述并通过参照附图将变得明显，其中：
图1为作业车辆在用于传输的折叠操作状态的侧视图，在该作业车辆上已安装了根据本发明的复合材料的铰接臂；
图2为形成铰接臂的复合材料的段的三维视图；
图3为图2中的复合材料的段的侧视图；
图3a为图3中的段的从X到X的截面；
图3b为图3中的段的从Y到Y的截面；
图4为图3中的复合材料的段的变化形式的侧视图；
图5为根据另一变化形式的图3中的复合材料的段的一部分的侧视图；
图5a、5b、5c为通过从Z到Z切开图5中的段来获得的一些可能的截面的视图；
图6为根据另一变化形式的图3中的复合材料的段的一部分的侧视图；
图6a、6b、6c为通过从Z到Z切开图6中的段来获得的一些可能的截面的视图；
图7为根据另一变化形式的图3中的复合材料的段的一部分的侧视图；
图8为图3的变化形式的侧视图；
为了便于理解，在可能的地方使用了相同的引用数字，以便在附图中指示实质上相同的公共元件。应理解到，一种形式的实施方式的元件和特征可方便地并入其他形式的实施方式中，而无需另外的解释。
优选形式的实施方式详述
参照图1，根据本发明的铰接臂10被示出处在作业车辆11上的安装位置中，处于用于传输的折叠状态，该铰接臂10能够分配用于建筑业的混凝土或类似材料。
车辆11包括驾驶室20和支撑平台21，铰接臂10安装在支撑平台21上。
根据本发明的臂10包括多个铰接段，在此情况中为5个，分别是第一段12、第二段13、第三段14、第四段15和第五段16，5个段在相应的第一端和第二端30和31处相对于彼此枢转。还有管17以供应和卸载混凝土。以已知的方式，且利用在此未示出的系统，组合的铰接段12-16可相对于车辆11的轴线旋转差不多360°。
参照图1，第一段12以已知的方式被装枢轴(pivot)于转塔(turret)18，并可以相对于转塔旋转。根据特定需要，其他段13-16在各自的端部处被顺序地装枢轴于彼此，并可以通过其自身的致动器单独驱动。
每个段12-16用于输送(carry)管，混凝土在该管中流动且由供给泵(未示出)送出。柔性管(未示出)的一部分通常连接到最后的段，混凝土从最后的段传送到应用的位置。
应理解到，图1中的图示只是示例，且不应被理解成对于应用本发明的保护范围的限制。
根据本发明，段12-16中的不管哪一个至少部分由复合材料制成，优选被加强，例如碳纤维加强，成单层或成多层。可能的层数取决于臂10具有的机械特征。
代替碳纤维或与碳纤维一起，可使用单向形式的或编织/交织的不同类型的纤维，例如芳族聚酰胺纤维，或其他类似或可比较类型的纤维。
参照图2，示出了段12-16的实施方式的可能形式，其包括第一区域22、第二区域23和在第一区域22和第二区域23之间的中间连接区域25。
在此情况下，段12-16具有大体上矩形的截面，该矩形的截面的尺寸从第一区域22到第二区域23通过连接区域25被减小。在本发明领域里，截面可以是带有近似圆角的正方形或多边形、椭圆形，或具有适于该目的的其他截面。
参照图3和通过沿截面线X-X剖开来获得的图3a的相对截面视图，第一区域22具有中空矩形形状的第一横截面27，第一横截面27具有高度H1、宽度B1和厚度S，厚度S沿第一区域22的整体延伸部分是大体上一致的。第一区域22还具有孔26，孔26能实现移动起重器(movement jack)的连接、其他段12-16的连接和/或用于使段12-16起作用的其他附件或辅助元件的连接。
孔26可设置有由金属材料制成的衬套，衬套被插入孔26中或在生产阶段期间被埋入段的厚度内，从而允许加强该区。
第二区域23具有相对于第一截面27来说不同尺寸的第二中空矩形的横截面29，该横截面29具有宽度B2、高度H2和厚度S。在此情况下，宽度B2和宽度B1是相同的，并且截面的厚度S也被保持成沿段12-16的整个延伸部分不改变。
在其他形式的实施方式中，厚度S可沿段的延伸部分变化，这取决于对于该段区所需的耐力的需要。
在第二端部31附近，孔被制造，该孔允许段12-16在其之间的连接，或其到转塔18的连接。
连接区域25作为第一区域22和第二区域23之间的连接部分。连接区域25的厚度等于第一截面和第二截面27、29的厚度S；连接区域25的横截面的尺寸和形状从第一截面27的尺寸和形状逐渐变到第二截面29的尺寸和形状。
在示出在图4中的本发明的另一形式的实施方式中，段12-16具有直接彼此连接的第一区域22和第二区域23，连接区域25被限制成只连接第一区域22和第二区域23，即，连接区域25由邻接元件代表。
根据其他形式的实施方式，连接元件25可以是差不多成角的，或差不多相对于段12-16的总长度延伸，且还可代表第一截面和第二截面之间的连接。
根据实施方式的具体需要，第一截面27和第二截面29的形状和尺寸可以是不同的。
参照图5，示出了段12-16的一部分的前视图，其中第一区域22和第二区域23沿二者所共有的轴线T延伸，且其中连接区域25允许两个区域逐渐地连接。
图5a、5b、5c示出了通过沿截面线Z-Z剖开图5的第一区域22来获得的可能的横截面中的一些。
具体地，在图5a中，存在从圆环形式的第一截面27到同样为圆环形式的第二截面29的渐进的通道，但是其中第二截面29的尺寸大于第一截面27的尺寸。
在图5b中，第一截面27和第二截面29具有实质上中空的矩形形状并维持宽度B不变，同时第一截面27的高度H1小于第二截面29的高度H2。
图5b的可选形式被示出在图5c中，其中第一截面27的高度H1和宽度B1被逐渐增加至第二截面29的高度H2和宽度B2。
相反，参照图6，示出了段12-16的另一形式的实施方式，其中第一区域22和第二区域23沿平行的直线轴线(T)延伸，但是该平行的直线轴线(T)相对于彼此不是共有的。
图6a和6b示出第一区域22和第二区域23的通过沿截面线Z-Z剖开第一区域22来获得的可能的横截面，相当于图6的前视图。
具体地，图6a示出了具有中空矩形形状且具有一致宽度W的第一截面27和第二截面29，同时连接区域25从第一截面27的高度H1过渡到第二截面29的高度H2，高度H2大于高度H1。以此方式，第一截面27的尺寸小于第二截面29的尺寸。
根据本发明的其他形式的实施方式，宽度W可以在第一截面和第二截面27、29之间是不同的。或(图6b)第一截面27具有宽度B1和高度H1，宽度B1和高度H1二者都小于第二截面29的宽度B2和高度H2。
在图6c中，示出了另一形式的实施方式，其中第一截面27和第二截面29都具有圆环形状，且其中截面的中心不是相对于彼此聚集一点的。
在另一形式的实施方式中(图7)，段12-16包括第一区域22和第二区域23，其中各自的轴线(T)相对于彼此成角度。清楚的是，第一区域22和第二区域23之间的角可以是不同的，且连接区域25产生它们之间的连接。
应理解，图5、5a、5b、5c、6、6a、6b、6c和7中的图示仅是示例，且不应被理解成对于应用本发明的保护范围的限制，这是因为能够提供可彼此组合的第一区域和第二区域22和23的许多其他形式的截面，同样还能够提供的是，截面的厚度S可以以期望的方式沿第一区域22和/或第二区域23和/或中间区域25的延伸部分变化。
参照图8，示出了本发明的另一形式的实施方式，其提供了，段12-16可经受多种截面的变化形式。
在此情况下，段12-16包括第一区域22、第二区域23和第三区域32。
第一连接区域35置于第一区域22和第二区域23之间。
第二连接区域33置于第二区域23和第三区域32之间。
还在此情况下，段12-16设置有孔26以连接在图中未示出的其他附件元件。
本发明还涉及制造铰接臂10的方法。
尤其是，为了制造构成具有以上示出的特征的铰接臂10的段12-16，提供的是，使用模块化类型的阴型成形模具(female forming mold)。
实际上提供的是，使用适合彼此连接的，例如通过法兰连接来彼此连接的至少三种类型的模具。
第一模具以阴型的方式(in negative)界定第一区域的截面的形状，第二模具以阴型的方式界定第二模具的形状，且第三模具置于第一模具和第二模具之间，以阴型的方式界定连接区域的形状。
为了提高段生产的灵活性且因此根据应用需求获得不同长度的段，第一模具和第二模具由类似尺寸和恒定截面的多个子模具组成，多个子模具可彼此顺序连接，例如通过法兰连接，直到获得第一区域或第二区域22、23的预先限定的长度。
使用子模具的优势在于：可使用适于以可变的数量且彼此连接的相同的子模具，以使段12-16相对于彼此具有不同的尺寸，但是具有带相同截面的区域。以此方式，可使用相同的子模具以制造属于不同种类的铰接臂的段的部分，且根据情况选择界定连接区域的适合的子模具。这因此允许减少制造不同尺寸的段所需的模具的数量，还减少了成本。
根据其他形式的实施方式，包括这样的可能性，即第三模具也由适于彼此连接的多个子模具组成，以便在被安装时界定连接区域25的阴型。
制造铰接臂10的段12-16的方法至少包括：第一步，根据由段12-16的几何形状界定的尺寸设置成形模具；第二步，在成形模具中通过利用已知的样式沉积预注入的复合材料的多个层来模制段12-16，这视根据待获得段12-16的期望的耐力和/或刚性的可变化层的数量而定；第三步，其中利用已知技术聚合复合材料；第四步，从模具去除因此获得的段12-16；第五步，应用所有的附件元件；以及第六步，连接段12-16且将段12-16装配在车辆11上。
清楚的是，可对于如以上所述的用于分配混凝土的铰接臂和相关的制造方法做出零件的附加和/或改变，而不偏离本发明的领域和范围。
同样清楚的是，虽然本发明已参考一些具体的实施例进行了描述，但是本领域的技术人员将必定能够实现具有在权利要求中所阐述的特征的用于分配混凝土的臂和相关制造方法的许多其他等价形式，且因此都在藉以限定的保护范围内。

Claims (9)

1.用于分配混凝土的臂，包括：多个铰接的段(12-16)，所述段(12-16)选择性地能够折回且相对于彼此延伸，且由复合材料制成，其特征在于：
所述段(12-16)中的至少一个包括至少第一区域(22)和第二区域(23)，所述第一区域(22)和所述第二区域(23)每个具有恒定的横截面(27、29)，其中，所述第一区域(22)的截面尺寸不同于所述第二区域(23)的截面尺寸，在所述第一区域(22)和所述第二区域(23)之间设置了连接区域(25)。
2.如权利要求1所述的用于分配混凝土的臂，其特征在于：
所述横截面(27、29)为大体上矩形的。
3.如以上任一项权利要求所述的用于分配混凝土的臂，其特征在于：
所述第一区域(22)、所述第二区域(23)和所述连接区域(25)具有沿所述第一区域(22)、所述第二区域(23)和所述连接区域(25)的延伸部分是一致的厚度(S)的所述横截面(27、29)。
4.如权利要求1或2所述的用于分配混凝土的臂，其特征在于：
所述第一区域(22)、所述第二区域(23)和所述连接区域(25)具有沿所述第一区域(22)、所述第二区域(23)和所述连接区域(25)的延伸部分是变化的厚度(S)的所述横截面(27、29)。
5.如以上任一项权利要求所述的用于分配混凝土的臂，其特征在于：
所述第一区域(22)和所述第二区域(23)沿共同的轴线(T)延伸。
6.如权利要求1-4中的任一项所述的用于分配混凝土的臂，其特征在于：
所述第一区域(22)和所述第二区域(23)沿相对于彼此平行的轴线(T)延伸。
7.如权利要求1-4中的任一项所述的用于分配混凝土的臂，其特征在于：
所述第一区域(22)和所述第二区域(23)沿相对于彼此成角度的轴线(T)延伸。
8.如以上任一项权利要求所述的用于分配混凝土的臂，其特征在于：
所述段(12-16)中的至少一个具有孔以连接附件和/或辅助元件。
9.制造用于分配混凝土的臂的方法，所述用于分配混凝土的臂包括多个铰接的段(12-16)，所述段(12-16)选择性地能够折回且相对于彼此延伸，且由复合材料制成，且所述方法包括：
第一步，设置成形模具；
第二步，通过沉积模制所述段(12-16)；
第三步，使复合材料聚合；
第四步，从所述模具取出因此获得的所述段(12-16)；
第五步，应用附件元件；以及
第六步，连接所述段(12-16)和/或其他附件元件，且将所述段(12-16)和/或其他附件元件装配在车辆(11)上，
其特征在于：
所述模具包括至少第一子模具和第二子模具以及第三子模具，所述第一子模具和所述第二子模具每个沿其延伸部分具有恒定的且彼此不同的截面，所述第三子模具置于所述第一子模具和所述第二子模具之间，所述第一子模具、所述第二子模具和所述第三子模具由多个元件组成，所述多个元件根据待制造的所述段(12-16)的总长度以期望的数量相对于彼此可连接。
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