DE102014203054A1

DE102014203054A1 - Concrete distributor boom, in particular a mobile concrete pump

Info

Publication number: DE102014203054A1
Application number: DE102014203054.4A
Authority: DE
Inventors: Knut Kasten
Original assignee: Putzmeister Engineering GmbH
Current assignee: Putzmeister Engineering GmbH
Priority date: 2014-02-20
Filing date: 2014-02-20
Publication date: 2015-09-03

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Betonverteilermast, insbesondere einer fahrbaren Betonpumpe, mit mehreren paarweise an jeweils einem Knickgelenk (16) mittels eines Schwenkantriebs (18) gegeneinander verschwenkbaren Mastarmen (14) und einer entlang den Mastarmen (14) geführten Betonleitung (12). Hierbei wird vorgeschlagen, dass mindestens ein Schwenkantrieb (18) durch einen hydraulischen Steilgewindeantrieb (20) gebildet ist, und dass der Steilgewindeantrieb (20) zugleich das Knickgelenk (16) bildet.The invention relates to a concrete distribution boom, in particular a mobile concrete pump, with a plurality of pairs of each articulated (16) by means of a pivot drive (18) against each other pivotable mast arms (14) and along the mast arms (14) guided concrete line (12). In this case, it is proposed that at least one pivot drive (18) is formed by a hydraulic ball screw drive (20), and that the ball screw drive (20) at the same time forms the articulated joint (16).

Description

Die Erfindung betrifft einen Betonverteilermast, insbesondere einer fahrbaren Betonpumpe, mit mehreren paarweise an jeweils einem Knickgelenk mittels eines Schwenkantriebs gegeneinander verschwenkbaren Mastarmen und einer entlang den Mastarmen geführten Betonleitung.The invention relates to a concrete distribution boom, in particular a mobile concrete pump, with a plurality of pairs of each articulated joint by means of a pivot drive against each other pivotable mast arms and a guided along the mast arms concrete line.

Derartige Betonverteilermasten werden auf selbstfahrenden Arbeitsmaschinen oder als Stationärmast auf Baustellen eingesetzt, um Beton vom Pumpsystem gezielt zu variablen Einbringungsorten zu fördern, wobei die Mastarme über hydraulische Schwenkantriebe in der Regel ferngesteuert bewegt werden. Die Hydraulikzylinder der Schwenkantriebe sind dabei bodenseitig an einem Mastabschnitt angelenkt und greifen stangenseitig über Hebelkinematiken im Abstand zu dem Knickgelenk an den abgekröpften jeweiligen Mastenden an, wodurch dann ein Drehmoment aufgebracht werden kann. Die Krafteinleitungspunkte an den Mastarmen bedingen jedoch konstruktive Anpassungen, die den Einsatz einfacher Profilformen insbesondere in Faserkunststoffverbundbauweise erschweren.Such concrete distributor masts are used on self-propelled machines or as a stationary boom on construction sites to promote concrete targeted by the pumping system to variable injection sites, the mast arms are moved by hydraulic rotary actuators usually remotely controlled. The hydraulic cylinders of the pivot drives are hinged to the bottom side on a mast section and engage rod side via lever kinematics at a distance from the articulated to the cranked respective mast ends, which then a torque can be applied. However, the force application points on the mast arms require constructive adjustments that complicate the use of simple profile shapes, especially in fiber-reinforced plastic construction.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen weiter zu verbessern und eine einfache Bauform und werkstoffgerechte Armkonstruktion sowie eine optimierte Führung der Betonleitung zu ermöglichen.Proceeding from this, the present invention seeks to further improve the devices known in the prior art and to allow a simple design and material-compatible arm construction and optimized guidance of the concrete pipe.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.To solve this problem, the feature combination specified in claim 1 is proposed. Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, die Gelenkkonstruktion mit einem direkten Drehantrieb zu verknüpfen. Dementsprechend wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass mindestens ein Schwenkantrieb durch einen hydraulischen Steilgewindeantrieb gebildet ist, und dass der Steilgewindeantrieb zugleich das Knickgelenk bildet. Damit ist es möglich, ein Drehmoment nur in das Knickgelenk zentral einzuleiten, wobei der Bereich der Mastarme außerhalb des Knickgelenks frei von Angriffsstellen des Schwenkantriebs bleibt. Der Schwenkantrieb besitzt somit keine Abstützung bzw. keinen Kraftangriff im tragenden Armbereich. Zudem können die Mastarme ohne Kröpfungen seitlich nebeneinander positioniert werden, und die eingestellte Schwenklage kann über den selbsthaltenden Steilgewindeantrieb ohne Bremse gehalten werden.The invention is based on the idea to combine the joint construction with a direct rotary drive. Accordingly, the invention proposes that at least one pivot drive is formed by a hydraulic ball screw drive, and that the coarse thread drive at the same time forms the articulated joint. This makes it possible to centrally introduce a torque only in the articulated joint, the area of the mast arms outside of the articulated joint remains free of attack points of the pivot drive. The rotary actuator thus has no support or no force attack in the supporting arm area. In addition, the mast arms can be positioned side by side without cranks, and the adjusted pivot position can be maintained via the self-retaining coarse thread drive without brake.

Vorteilhafterweise besitzt der Steilgewindeantrieb ein am Ende eines Mastarms fest eingebautes Gehäuse und eine mit dem angelenkten anderen Mastarm drehfest verbundene Welle, wobei zwischen Gehäuse und Welle ein hohlzylindrisch ausgebildeter, mit einem Außensteilgewinde und einem gegenläufigen Innensteilgewinde versehener Kolben angeordnet ist, dessen Drehachse in der Achse des Knickgelenks liegt. Auf diese Weise kann die gelenkige Verbindung der Mastarme und deren Antrieb kompakt integriert werden.Advantageously, the coarse thread drive has a fixed at the end of a mast arm housing and a rotatably connected to the other mast arm connected shaft, wherein between the housing and shaft a hollow cylindrical trained, provided with an external thread part and a counter-rotating internal thread part piston is arranged, the axis of rotation in the axis of Articulated joint lies. In this way, the articulated connection of the mast arms and their drive can be compactly integrated.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Welle als Hohlwelle ausgebildet ist, und dass die Betonleitung zentral durch die Hohlwelle hindurchgeführt ist, so dass Störkonturen weitgehend vermieden werden.Another particularly advantageous embodiment provides that the shaft is designed as a hollow shaft, and that the concrete pipe is guided centrally through the hollow shaft, so that interference contours are largely avoided.

Im Sinne einer besonders einfachen und werkstoffgerechten Ausführung ist es von Vorteil, wenn die Mastarme frei von Kröpfungen langgestreckt-gerade ausgebildet sind und an ihren gelenkig verbundenen Enden im eingefalteten Zustand seitlich nebeneinander liegen, und wenn mindestens ein Mastarm zumindest abschnittsweise durch Faserverbundwerkstoffe gebildet ist.In terms of a particularly simple and material-appropriate design, it is advantageous if the mast arms are elongated-straight and are at their hinged ends in the folded state laterally adjacent to each other, and at least one mast arm is at least partially formed by fiber composites.

Eine weitere Verbesserung der Antriebsintegration sieht vor, dass das Gehäuse im hohlen Innenraum eines in Kastenbauweise gebildeten Mastarms angeordnet ist.A further improvement of the drive integration provides that the housing is arranged in the hollow interior of a box-shaped boom arm.

Um eine seitlich nebeneinander liegende Armanordnung der Mastarmenden zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse einen Stirnflansch zur Verbindung mit dem einen Mastarm aufweist, und wenn die Welle an einem freien Stirnende zur Schraubverbindung mit dem zugehörigen anderen Mastarm ausgebildet ist.In order to enable a laterally adjacent Armanordnung the Mastarmenden, it is advantageous if the housing has a front flange for connection to the one mast arm, and when the shaft is formed at a free end end for screw connection with the associated other mast arm.

Vorteilhafterweise sollte der maximale Schwenkwinkel des Schwenkantriebs im Bereich zwischen 170° und 270° liegen.Advantageously, the maximum pivot angle of the rotary actuator should be in the range between 170 ° and 270 °.

Eine weitere konstruktiv vorteilhafte Anordnung sieht vor, dass der Steilgewindeantrieb axial ausgerichtete Hydraulikanschlüsse aufweist.Another structurally advantageous arrangement provides that the ball screw drive has axially aligned hydraulic connections.

Für die Mastarmbewegungen ist es vorteilhaft, wenn die Drehlager des Knickgelenks durch in den Steilgewindeantrieb integrierte Axial- und/oder Radiallager gebildet sind.For Mastarmbewegungen it is advantageous if the pivot bearing of the articulated joint are formed by integrated into the coarse thread drive axial and / or radial bearings.

Eine weitere vorteilhafte Konstruktion zur Bauraumnutzung besteht darin, dass in einem der gelenkig verbundenen, hohlen Mastarme der Steilgewindeantrieb und in dem anderen Mastarm eine Rohrkupplung der Betonleitung angeordnet ist.Another advantageous construction for space utilization is that in one of the articulated, hollow mast arms of the coarse thread drive and in the other mast arm a pipe coupling of the concrete pipe is arranged.

Ein besonderer Erfindungsaspekt liegt darin, dass die Mastarme nur im Bereich des Knickgelenks mit dem Schwenkantrieb gekoppelt sind.A particular aspect of the invention is that the mast arms are coupled to the pivot drive only in the region of the articulated joint.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:In the following the invention will be explained in more detail with reference to the embodiments schematically illustrated in the drawing. Show it:

1 eine Seitenansicht eines Betonverteilermasts mit Schwenkantrieben in den Knickgelenken und gestrichelt angedeuteter Betonleitung, 1 a side view of a concrete distributor mast with rotary actuators in the articulated joints and dashed lines indicated concrete line,

2 eine vergrößerte perspektivische Darstellung des Betonverteilermasts im Bereich eines Knickgelenks; 2 an enlarged perspective view of the concrete distributor mast in the region of a hinged joint;

3 einen Schnitt des Betonverteilermasts in der Achse eines Knickgelenks; 3 a section of the concrete distributor mast in the axis of a buckling joint;

4 eine vergrößerte Darstellung des als Steilgewindeantrieb ausgebildeten Schwenkantriebs gemäß 3. 4 an enlarged view of the trained as a coarse thread drive pivot drive according to 3 ,

Der in 1 gezeigte Betonverteilermast 10 weist zur Führung einer Betonförderleitung 12 beispielsweise in Verbindung mit einer Autobetonpumpe als Knickgelenkausleger mehrere Mastarme 14 auf, die paarweise an jeweils einem Knickgelenk 16 über jeweils einen Schwenkantrieb 18 gegeneinander verschwenkbar sind. Zu diesem Zweck ist der Schwenkantrieb 18 als hydraulischer Steilgewindeantrieb 20 in den Enden der Mastarme 14 integriert, wobei über den Steilgewindeantrieb 20 ein Drehmoment zentral in der Gelenkachse eingeleitet wird und zugleich die gelenkige Verbindung zwischen den Mastarmen 14 hergestellt wird.The in 1 shown concrete distribution boom 10 points to the leadership of a concrete delivery line 12 For example, in connection with a truck-mounted concrete pump as articulated boom several boom arms 14 on, in pairs on each ankle joint 16 each with a rotary actuator 18 are mutually pivotable. For this purpose, the rotary actuator 18 as a hydraulic coarse thread drive 20 in the ends of the mast arms 14 integrated, using the coarse thread drive 20 a torque is introduced centrally in the joint axis and at the same time the articulated connection between the mast arms 14 will be produced.

Wie aus 2 erkennbar, sind die langgestreckt-gerade ausgebildeten Mastarme 14 in Kastenbauweise aus Gurten 22 und Stegen 24 zusammengesetzt. Im eingefalteten Zustand sind die Mastarme 14 paarweise seitlich nebeneinander angeordnet. Somit lassen sich auch Armkonstruktionen ohne Kröpfung einsetzen, was insbesondere bei Faser-Kunststoff-Verbundarmen zweckmäßig ist. Zudem erfordert der Steilgewindeantrieb 20 keine zusätzlichen Angriffs- bzw. Ankoppelstellen außerhalb des Gelenkbereichs, so dass die Gurte und Stege nicht zusätzlich beansprucht werden.How out 2 recognizable, are the elongated-straight trained mast arms 14 in box construction made of straps 22 and jetties 24 composed. When folded, the mast arms are 14 arranged side by side in pairs. Thus, arm structures can also be used without cranking, which is particularly useful in fiber-plastic composite arms. In addition, the steep thread drive requires 20 no additional attack or Ankoppelstellen outside the joint area, so that the straps and webs are not additionally claimed.

Die Betonförderleitung 12 besteht aus Rohrsegmenten 26, die über Rohrschellen 28 verbunden sind. Im Gelenkbereich ist die Betonleitung 12 in der Achse des Knickgelenks zentral durch den Steilgewindeantrieb 20 hindurchgeführt.The concrete delivery line 12 consists of pipe segments 26 that have pipe clamps 28 are connected. In the joint area is the concrete pipe 12 in the axis of the articulated joint centrally through the coarse thread drive 20 passed.

3 zeigt die Anordnung des Steilgewindeantriebs 20 und der Betonleitung 12 in einem Schnitt entlang der Gelenk- bzw. Drehachse 30. Der Steilgewindeantrieb 20 ist in dem hohlen Endabschnitt des einen Mastarms 14 eingebaut, während in dem benachbarten Mastarm 14 eine Rohrkupplung 28 der Betonleitung 12 angeordnet ist. Auf diese Weise lässt sich die Betonleitung 12 außerhalb des Gelenkbereichs eng an den Mastarmen 14 entlangführen, so dass das Torsionsmoment um die Längsachse des Armes und somit dessen Belastung gering gehalten werden kann. 3 shows the arrangement of the coarse thread drive 20 and the concrete pipe 12 in a section along the joint or rotation axis 30 , The coarse thread drive 20 is in the hollow end portion of one mast arm 14 installed while in the adjacent mast arm 14 a pipe coupling 28 the concrete pipe 12 is arranged. In this way, the concrete pipe can be 12 outside of the joint area close to the fattening arms 14 along, so that the torsional moment about the longitudinal axis of the arm and thus the load can be kept low.

Der Gesamtdrehwinkel bzw. maximale Schwenkwinkel des Schwenkantriebs 18 sollte mindestens 180° betragen. Mit zunehmendem Gesamtdrehwinkel nimmt auch die Länge des Steilgewindeantriebs 20 zu. Ggf. müssen daher beide Mastarme 14 als Bauraum genutzt werden.The total rotation angle or maximum swivel angle of the rotary actuator 18 should be at least 180 °. As the overall angle of rotation increases, so does the length of the coarse thread drive 20 to. Possibly. therefore have both mast arms 14 be used as space.

Der Steilgewindeantrieb 20 umfasst ein Gehäuse 32, einen Kolben 34 und eine Hohlwelle 36. Das Gehäuse 32 weist einen Stirnflansch 38 auf, der über einen axialen Schraubkranz 40 fest mit dem zugehörigen Mastarm 14 verbunden ist. Der andere Mastarm 14 ist an seinem Steg 24 ebenfalls über einen Schraubkranz 42 mit einem Bund 44 der Hohlwelle 36 verschraubt. Dabei sind Drehlager 46 zwischen Gehäuse 32 und Hohlwelle 36 jeweils nahe deren Stirnenden eingesetzt.The coarse thread drive 20 includes a housing 32 , a piston 34 and a hollow shaft 36 , The housing 32 has a front flange 38 on top of an axial screw ring 40 firmly with the associated mast arm 14 connected is. The other mast arm 14 is at his dock 24 also via a screw ring 42 with a bunch 44 the hollow shaft 36 screwed. These are pivot bearings 46 between housing 32 and hollow shaft 36 each used near their front ends.

Wie am besten aus 4 zu ersehen, steht der hohlzylindrische Kolben 34 über gegenläufige Steilgewinde 48, 50 in Gewindeeingriff mit dem Gehäuse 32 und der Hohlwelle 36. Zu beiden Seiten des Kolbens 34 sind innerhalb des Gehäuses 32 Zylinderräume 52, 54 begrenzt, die über axial ausgerichtete Hydraulikanschlüsse 56 wahlweise mit Drucköl beaufschlagbar sind. Durch entsprechende Druckbeaufschlagung wird der Kolben 34 translatorisch in Richtung der Drehachse 30 bewegt und zugleich über das Steilgewinde 48 zwischen Gehäuseinnenwand und Kolbenaußenmantel in eine Rotation versetzt, die über das gegenläufige Steilgewinde 50 zwischen Kolbeninnenmantel und Hohlwelle 36 verstärkt auf die Welle übertragen wird. Auf diese Weise kann eine entsprechende Schwenkbewegung der Mastarme 14 gesteuert werden, wobei das Steilgewindegetriebe selbsthemmend ist und daher keine Bremse zur Einhaltung einer gewünschten Maststellung benötigt.How best 4 to see is the hollow cylindrical piston 34 over opposite steep thread 48 . 50 in threaded engagement with the housing 32 and the hollow shaft 36 , On both sides of the piston 34 are inside the case 32 cylinder spaces 52 . 54 limited, via axially aligned hydraulic connections 56 optionally acted upon with pressure oil. By appropriate pressurization of the piston 34 translational in the direction of the axis of rotation 30 moved and at the same time over the coarse thread 48 between the housing inner wall and the piston outer shell in a rotation offset over the opposite coarse thread 50 between piston inner shell and hollow shaft 36 increasingly transmitted to the shaft. In this way, a corresponding pivoting movement of the mast arms 14 be controlled, wherein the helical gear is self-locking and therefore requires no brake to maintain a desired mast position.

Claims

Concrete distribution boom, in particular a mobile concrete pump, with several pairs of each one articulated ( 16 ) by means of a pivoting drive ( 18 ) mutually pivotable mast arms ( 14 ) and one along the fattening arms ( 14 ) guided concrete line ( 12 ), characterized in that at least one pivoting drive ( 18 ) by a hydraulic ball screw drive ( 20 ) is formed, and that the coarse thread drive ( 20 ) at the same time the articulation ( 16 ).

Concrete distributor boom according to claim 1, characterized in that the coarse-thread drive ( 20 ) at the end of a masthead ( 14 ) fixed housing ( 32 ) and one with the other hinged Masthead ( 14 ) rotatably connected shaft ( 36 ), wherein between housing ( 32 ) and wave ( 36 ) a hollow cylindrical trained, provided with an external thread part and a counter-rotating internal partial thread piston ( 34 ) is arranged, whose axis of rotation in the axis ( 30 ) of the articulated joint ( 16 ) lies.

Concrete distributor boom according to claim 1 or 2, characterized in that the shaft ( 36 ) is designed as a hollow shaft, and that the concrete line ( 12 ) is guided centrally through the hollow shaft.

Concrete distributor boom according to one of claims 1 to 3, characterized in that the mast arms ( 14 ) are elongated straight-free and are at their hinged ends in the folded state side by side.

Concrete distributor boom according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one mast arm ( 14 ) is formed at least in sections by fiber composites.

Concrete distributor boom according to one of claims 1 to 5, characterized in that the housing ( 32 ) in the hollow interior of a box-shaped mast arm ( 14 ) is arranged.

Concrete distributor boom according to one of claims 1 to 6, characterized in that the housing ( 32 ) an end flange ( 38 ) for connection to the mast arm ( 14 ) having.

Concrete distributor boom according to one of claims 1 to 7, characterized in that the shaft ( 36 ) at a free front end for screw connection with the associated mast arm ( 14 ) is trained.

Concrete distributor boom according to one of claims 1 to 8, characterized in that the maximum pivot angle of the pivot drive ( 18 ) is in the range between 170 ° and 270 °.

Concrete distributor boom according to one of claims 1 to 9, characterized in that the coarse-thread drive ( 20 ) axially aligned hydraulic connections ( 56 ) having.

Concrete distributor boom according to one of claims 1 to 10, characterized in that the pivot bearing of the articulated joint ( 16 ) into the helical drive ( 20 ) integrated axial and / or radial bearings ( 46 ) are formed.

Concrete distributor boom according to one of claims 1 to 11, characterized in that in one of the two articulated, hollow boom arms ( 14 ) the helical drive ( 20 ) and in the other mast arm ( 14 ) a pipe coupling ( 28 ) of the concrete pipe ( 12 ) is arranged.

Concrete distributor boom according to one of claims 1 to 12, characterized in that the mast arms ( 14 ) only in the area of the articulated joint ( 16 ) with the pivoting drive ( 18 ) are coupled.