DE102006005892A1

DE102006005892A1 - Tragarm für eine Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102006005892A1
Application number: DE102006005892A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Willaredt; Gerald Lechler; Ralf Schmeling; Holger Oertel; Birgit Ditz
Original assignee: CNH Baumaschinen GmbH
Current assignee: CNH Industrial Baumaschinen GmbH
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2007-08-23
Also published as: JP2009526148A; EP1984574B1; US20090223093A1; EP1984574A1; WO2007090452A1; JP5014354B2

Abstract

Es soll ein Tragarm für eine Arbeitsmaschine geschaffen werden, dessen Gestalt den zu erwartenden Bauteilbeanspruchungen in hohem Maße folgt, der eine möglichst geringe Eigenmasse aufweist und mit möglichst geringem Aufwand herstellbar ist. Dies wird dadurch erreicht, dass der Tragarm aus mindestens einer Wand (10) besteht, die mindestens ein plattenförmiges Element (11) aufweist, welche in Anpassung an die zu erwartenden Bauteilbeanspruchungen wenigstens eine flächige Aussparung (12) hat, wobei mindestens eine Aussparung (12) mit einem gegenüber dem plattenförmigen Element (11) dünnwandigen Verkleidungselement (14) verschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Tragarm für eine Arbeitsmaschine, wie beispielsweise Ausleger oder Stiel an der Arbeitsausrüstung eines Baggers, mit wenigstens einer wenigstens ein plattenförmiges Element aufweisenden Wand.

Arbeitsmaschinen, und zwar sowohl bewegliche, wie Bagger, Radlader, Traktoren, Telehandler oder dergleichen, als auch stationäre, wie Krane, weisen Tragarme unterschiedlicher Art auf, die einzeln oder in Kombination ein Arbeitswerkzeug, eine Abstützung oder andere Bauteile tragen oder bewegen und diese mit der Arbeitsmaschine verbinden. Diese Tragarme unterschiedlicher Länge und Gestalt sind oft gelenkig untereinander, mit den sie bewegenden Antrieben und mit der Maschine, dem Arbeitswerkzeug, der Abstützung oder anderen Bauteilen verbunden. Die Tragarme bestehen in der Regel aus einem kastenartigen Profil, welches durch Wände, beispielsweise Ober- und Untergurte sowie Seitenwände, gebildet wird. Auf oder in den Wänden sind Aufnahmepunkte für Bolzenlagerungen angeschweißt, über die die Tragarme untereinander, die Tragarme mit den Antrieben, die Tragarme mit der Arbeitsmaschine sowie die Tragarme mit dem Arbeitswerkzeug, der Abstützung oder anderen Bauteilen verbunden sind. Die Wände sind üblicherweise Schweißkonstruktionen, die aus Blechen mit homogener, aber unterschiedlicher Dicke zusammengesetzt sind, wobei ihre Kontur entlang ihrer Länge an die zu erwartenden Beanspruchungen angepasst dimensioniert ist.

Mit diesen bekannten Tragarm-Schweißkonstruktionen ist es zwar möglich, eine erwünschte, möglichst geringe Eigenmasse zu realisieren, welche den Beanspruchungsverlauf des jeweiligen Tragarmes berücksichtigt, jedoch ist die Herstellung eines solchen Tragarmes aufgrund der hohen Anzahl von Schweißnähten zur Verbindung der verschieden dicken Bleche kostenaufwändig. Außerdem sind die Schweißnähte durch die hohe dynamische Belastung an einer Arbeitsmaschine sowohl in ihrer Ausführung als auch bei der Prüfung aufwändig.

Aus DE 102 57 041 B3 ist ein geschweißtes Profil für Tieflöffel- und Ladeschaufelausrüstungen eines Baggers bekannt, bei dem die eine einheitliche Wanddicke aufweisenden Seitenwände mit oberen und unteren profilverstärkten Endbereichen versehen sind, welche die Eckbereiche für die zwischen den Endbereichen angeordneten Ober- und Untergurte bilden, wobei die Endbereiche durch separate der jeweiligen Kontur der Ausrüstungen angepasste Bleche gebildet sind, die schweißtechnisch mit den jeweiligen vom Querschnitt her dünner ausgebildeten Seitenwänden verbunden sind. Dabei sind die mit den profilverstärkten Endbereichen verbundenen Seitenwände mit Lagerstellen zur Aufnahme von Zylinderaufnahmepunkten versehen. Ein solches Profil ist herstellungstechnisch aufgrund der Notwendigkeit der zusätzlichen profilverstärkten Endbereiche relativ aufwändig.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Tragarm der vorbeschriebenen Art zu schaffen, der den zu erwartenden Bauteilbeanspruchungen in hohem Maße folgt, eine möglichst geringe Eigenmasse aufweist und mit möglichst geringem Aufwand herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Tragarm der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das wenigstens eine plattenförmige Element in Anpassung an die zu erwartenden Bauteilbeanspruchungen wenigstens eine flächige Aussparung aufweist, wobei mindestens eine Aussparung mit einem gegenüber dem plattenförmigen Element dünnwandigen Verkleidungselement verschlossen ist.

Vorteilhaft besteht die wenigstens eine Wand aus einem einstückigen plattenförmigen Element, aber in einer weiteren Ausgestaltung ist es möglich, dass die wenigstens eine Wand mehrere plattenförmige Elemente umfasst, die zusammengeschweißt sind. Bevorzugt ist, dass das wenigstens eine plattenförmige Element eine einheitliche Wanddicke aufweist. Um eine optimale Anpassung an die zu erwartenden Bauteilbeanspruchungen zu ermöglichen, ist dabei bevorzugt vorgesehen, dass das jeweilige plattenförmige Element mehrere Aussparungen aufweist, die je nach zu erwartendem Belastungsverlauf frei gestaltbar sind.

Vorteilhaft wird somit ein Tragarm mit Wänden in der vorbeschriebenen Art vorgeschlagen, der durch die frei gestaltbare(n) Aussparung(en) in hohem Maße an den zu erwartenden Beanspruchungsverlauf des Bauteils angepasst ist. Die Aussparungen sind dementsprechend in gering beanspruchten Bereichen des Bauteils vorgesehen. Sie können fertigungstechnisch problemlos in frei gestaltbarer Form in das plattenförmige Element eingebracht werden. Aufgrund der flächigen Aussparungen ist die Eigenmasse des Tragarmes relativ gering.

Je nach Bedarf kann es vorteilhaft sein, dass nicht alle Aussparungen mit dünnwandigen Verkleidungselementen ausgefacht werden. Bevorzugt ist das jeweilige Verkleidungselement umlaufend an den Rand der Aussparung angeschweißt. Eine Schweißung kann kostengünstig und automatisiert angebracht werden, da die erforderliche Schweißnahtgröße gering ist und es sich jeweils um an die Kontur der Aussparungen angepasste geschlossene Schweißnähte handelt. Andere Verbindungstechniken als Schweißen sind selbstverständlich auch möglich.

Je nach Ausgestaltung des jeweiligen Tragarmes kann das wenigstens eine Verkleidungselement außen- oder innenseitig an dem plattenförmigen Element angeordnet sein oder auch innerhalb der Aussparung des plattenförmigen Elementes.

Vorteilhaft hat der Tragarm ein kastenartiges Profil mit mehreren Wänden, wobei wenigstens eine Wand ein plattenförmiges Profil aufweist, das in der vorbeschriebenen Art gefertigt ist.

Der Tragarm kann Teil einer Arbeitsausrüstung einer Arbeitsmaschine sein und zur Bewegung und zum Tragen eines Arbeitswerkzeuges dienen. Andererseits kann der Tragarm auch mindestens eine Abstützung oder andere Bauteile tragen.

Der Tragarm kann ein Ausleger oder Stiel eines Baggers sein, wobei das kastenartige Profil des Tragarmes einen Obergurt, einen Untergurt und Seitenwände aufweist und wobei wenigstens ein Gurt und/oder wenigstens eine Seitenwand ein plattenförmiges Element vorstehend beschriebener Art aufweist.

Vorteilhaft ist die Kontur der Seitenwände entlang ihrer Länge zusätzlich an die zu erwartenden Bauteilbeanspruchungen angepasst dimensioniert. Der Tragarm kann an dem Oberwagen oder dem Unterwagen des Baggers angeordnet sein.

Bevorzugt sind der Ober- und der Untergurt zwischen den Seitenwänden des Tragarmes angeordnet. Bei dieser Gestaltung ist dann ferner vorzugsweise vorgesehen, dass Lagerstellen für Zylinder und Anlenkungen in die Seitenwände integriert sind.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in:
1 eine Prinzipdarstellung einer Arbeitsmaschine in Form eines Baggers,
2 in perspektivischer Darstellung einen erfindungsgemäß gestalteten Tragarm und
3 bis 5 Teilquerschnitte des Tragarmes nach 2 in verschiedenen Ausgestaltungen.
In 1 ist beispielhaft eine Arbeitsmaschine in Form eines hier allgemein mit 1 bezeichneten Baggers dargestellt. Die nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Gestaltung des Tragarmes läßt sich generell für beliebige Typen von mobilen oder stationären Arbeitsmaschinen realisieren; der in 1 dargestellte Bagger 1 stellt nur ein Ausführungsbeispiel dar.
Der Bagger 1 weist einen Unterwagen 2 und einen Oberwagen 3 auf und ist mit einem als Löffel 4 ausgebildeten Arbeitswerkzeug versehen. Dieser Löffel 4 ist über eine Arbeitsausrüstung, die aus einer Mehrzahl von Tragarmen 5 besteht, mit dem Bagger 1, und zwar mit dem Oberwagen 3 desselben, verbunden. Andere Tragarme können einzeln oder in einer Mehrzahl selbstverständlich auch mit dem Unterwagen 2 verbunden sein, was nicht im Einzelnen dargestellt ist.
Die einzelnen Tragarme 5 der Arbeitsausrüstung des Baggers sind mittels Bolzenlagerungen 6 untereinander und mit diese bewegenden Hydraulikzylindern 7 sowie mit dem Oberwagen 3 und mit dem Löffel 4 verbunden. Durch Verstellung der Hydraulikzylinder 7 können die Tragarme 5 und damit das Arbeitswerkzeug, beispielhaft der Löffel 4, in die jeweils gewünschte Arbeitsposition gebracht werden.
Wesentlich ist nun die Gestaltung der Tragarme 5, die in den 2 bis 5 dargestellt ist.
Jeder Tragarm 5 besteht bei diesen Ausführungsbeispielen aus einem kastenartigen Profil mit einem Obergurt 8, einem Untergurt 9 und zwei mit den Gurten 8, 9 verbundenen Seitenwänden 10. Diese Seitenwände 10 sind von ihrer äußeren Kontur her entlang ihrer Länge an die zu erwartenden Bauteilbeanspruchungen angepasst dimensioniert.
Dazu ist beim Ausführungsbeispiel nach 2 vorgesehen, dass die jeweilige Seitenwand 10 aus einem, eine einheitliche Wanddicke aufweisenden plattenförmigen Element 11, vorzugsweise einem dickwandigen Blech, besteht, welches mehrere flächige Aussparungen 12 aufweist. Diese Aussparungen 12 sind, von ihrer Form her, unterschiedlich gestaltet, und zwar so, dass ihre Form an die zu erwartenden Bauteilbeanspruchungen angepasst ist. Die jeweilige Seitenwand 10 besteht bevorzugt aus einem einstückigen plattenförmigen Element 11, aber eine Teilung der Seitenwand 10 (mit gleicher Wanddicke) könnte aus Gründen des Handlings, nicht jedoch wegen Anpassung an Bauteilbeanspruchungen erwünscht sein, wenn die Länge der Bauteile zu groß wird.
Bei der Ausführungsform nach 2 bestehen nur die beiden Seitenwände 10 jeweils aus einem plattenförmigen Element 11 mit Aussparungen 12, und der Obergurt 8 und der Untergurt 9 sind zwischen den beiden Seitenwänden 10 angeordnet und mit diesen verschweißt. Bei einer solchen Gestaltung sind bevorzugt Lagerstellen 13 für Bolzenlagerungen (für Hydraulikzylinder und Anlenkungen) an den Seitenwänden 10 angeordnet.
Der in 2 dargestellte Tragarm 5 stellt nur ein Ausführungsbeispiel dar; die Formen der Tragarme 5 unterscheiden sich selbstverständlich voneinander, je nachdem, welche konkrete Funktion der jeweilige Tragarm hat (vgl. unterschiedliche Gestaltung der Tragarme 5 in 1). Wesentlich ist jedoch, dass die Wände aus mindestens einem plattenförmigen Element 11 mit einheitlicher Wanddicke mit mindestens einer Aussparung 12 bestehen, von denen mindestens eine Aussparung mit einem gegenüber dem plattenförmigen Element 11 dünnwandigen Verkleidungsblech 14 (3 bis 5) verschlossen ist. Anders als in 2 dargestellt, können anstelle der Seitenwände 10 auch zusätzlich oder nur die Gurte 8, 9 aus plattenförmigen Elementen 11 mit mindestens einer Aussparung 12 und mindestens einem dünnwandigen Verkleidungsblech 14 bestehen. Grundsätzlich ist auch möglich, dass nur eine Seitenwand 10 oder auch nur ein Gurt 8, 9 aus mindestens einem plattenförmigen Element 11 mit mindestens einer Aussparung 12 und mindestens einem dünnwandigen Verkleidungsblech besteht.
Wie aus den 3 bis 5 hervorgeht, sind eine oder mehrere der Aussparungen 12 mit einem Verkleidungselement 14 verschlossen. Dieses Verkleidungselement 14 besteht vorzugsweise aus einem gegenüber dem plattenförmigen Element 11 dünnwandigen Blech und kann von seiner Außenkontur her an die Kontur der entsprechenden Aussparungen 12 angepasst und bevorzugt umlaufend am Rand der Aussparungen 12 befestigt, und zwar beispielsweise angeschweißt, sein. Dabei kann das Verkleidungselement 14 außenseitig (3), innenseitig (4) oder auch innerhalb der Kontur der Aussparung (5) am plattenförmigen Element 11 angeordnet und befestigt sein. Je nach Gestaltung des Tragarmes 5 können alle Aussparungen 12 mit einem Verkleidungselement 14 versehen sein oder auch nur einige, mindestens eine. Diese Verkleidungselemente 14 aus dünnwandigem Blech tragen nur in geringem Maße zur Tragfähigkeit des Tragarmes 5 bei. Sie lassen sich kostengünstig und automatisiert und ohne aufwändige Nachbearbeitung mittels dünner geschlossener Schweißnähte an dem plattenförmigen Element 11 befestigen.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Aus führungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So eignet sich ein erfindungsgemäßer Tragarm 5 nicht nur als Teil der Arbeitsausrüstung eines Baggers, sondern grundsätzlich für jeden Tragarm einer beliebigen Arbeitsmaschine. Diese Tragarme können mit jedem beliebigen Teil der Maschine verbunden sein und sowohl Arbeitswerkzeuge, als auch Abstützungen oder andere Bauteile tragen, auch wenn diese zeichnerisch nicht dargestellt sind. Nach weiteren Ausgestaltungen der Erfindung können auch Wände mit plattenförmigen Elementen der vorbeschriebenen Art ohne ein kastenartiges Profil einen Tragarm bilden.

Claims

Tragarm an einer Arbeitsmaschine mit wenigstens einer wenigstens ein plattenförmiges Element aufweisenden Wand, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine plattenförmige Element (11) in Anpassung an die zu erwartenden Bauteilbeanspruchungen wenigstens eine flächige Aussparung (12) aufweist, wobei mindestens eine Aussparung (12) mit einem gegenüber dem plattenförmigen Element (11) dünnwandigen Verkleidungselement (14) verschlossen ist.
Tragarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Wand (10) aus einem einstückigen plattenförmigen Element (11) besteht.
Tragarm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine plattenförmige Element (11) eine einheitliche Wanddicke aufweist.
Tragarm nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine plattenförmige Element (11) mehrere Aussparungen (12) aufweist.
Tragarm nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Verkleidungselement (14) außen- oder innenseitig an der plattenförmigen Wand (10) angeordnet ist.
Tragarm nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Verkleidungselement (14) innerhalb der Aussparung (12) der plattenförmigen Wand (10) angeordnet ist.
Tragarm nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Verkleidungselement (14) umlaufend an dem Rand der Aussparung (12) befestigt, insbesondere angeschweißt, ist.
Tragarm nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm ein aus mehreren Wänden bestehendes kastenartiges Profil aufweist, wobei wenigstens eine Wand (10) ein plattenförmiges Element (11) aufweist.
Tragarm nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm Teil einer Arbeitsausrüstung einer Arbeitsmaschine ist, die zur Bewegung und zum Tragen eines Arbeitswerkzeuges (4) dient.
Tragarm nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm ein Ausleger, bzw. ein Stiel eines Baggers ist, wobei das kastenartige Profil des Tragarmes einen Obergurt (8), einen Untergurt (9) und Seitenwände (10) aufweist und wobei wenigstens ein Gurt (8, 9) und/oder wenigstens eine Seitenwand (10) ein plattenförmiges Element (11) aufweist.
Tragarm nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der Seitenwände (10), entlang ihrer Länge, zusätzlich, an die zu erwartenden Bauteilbeanspruchungen angepasst dimensioniert ist.
Tragarm nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm an dem Oberwagen (3) oder dem Unterwagen (2) des Baggers (1) angeordnet ist.
Tragarm nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm an dem Unterwagen (2) des Baggers (1) angeordnet ist und wenigstens eine Abstützung trägt.