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Die Erfindung betrifft ein Mastarm-Segment für eine Betonpumpe.
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Betonpumpen-Mastarme werden genutzt, um eine an eine Betonpumpe angeschlossene Förderleitung so zu führen, dass der mit der Betonpumpe geförderte flüssige Beton in einem von der Betonpumpe entfernten Bereich ausgebracht werden kann. Ein solcher Betonpumpen-Mastarm ist üblicherweise aus einer Mehrzahl von Mastarm-Segmenten zusammengesetzt, wobei in einem ausgefalteten Zustand die Mastarm-Segmente in ihrer Summe die Länge des Mastarms ausmachen und wobei in einem eingefalteten Zustand die Mastarm-Segmente in einen kompakten Zustand zusammengefaltet sind, um den Transport zu erleichtern.
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Da Betonpumpen normalerweise so eingerichtet sind, dass der flüssige Beton stoßweise gefördert wird, sind die Mastarme erheblichen dynamischen Belastungen ausgesetzt. Es kommt hinzu, dass die Mastarm-Segmente je nachdem, in welchem Abstand zu der Betonpumpe der flüssige Beton ausgebracht werden soll, unterschiedlich gefaltet sein können, wenn die Betonpumpe in Betrieb ist. Dies führt dazu, dass die Zug- und Druckbelastungen auf ein Mastarm-Segment je nach Betriebszustand des Mastarms in ganz unterschiedliche Richtungen wirken. Mastarm-Segmente einer Betonpumpe sind aus diesen Gründen im Betrieb speziellen Belastungen ausgesetzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Betonpumpen-Mastarm-Segment und ein Verfahren zum Herstellen eines Betonpumpen-Mastarm-Segments vorzustellen, so dass das Betonpumpen-Mastarm-Segment den statischen und dynamischen Belastungen gut standhält, kostengünstig in der Herstellung ist und ein geringes Gewicht hat. Ausgehend vom genannten Stand der Technik wird die Aufgabe gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Mastarm-Segment umfasst ein Seitenteil, das sich zwischen einem Obergurt und einem Untergurt des Mastarm-Segments erstreckt. In dem Seitenteil ist eine Abkantung ausgebildet, so dass ein erster Abschnitt des Seitenteils einen lateralen Versatz relativ zu einem zweiten Abschnitt des Seitenteils aufweist. Das Seitenteil umfasst einen Übergangsabschnitt, der eine Verbindung zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt bildet. Ein Verstärkungsteil des Mastarm-Segments hat eine Materialstärke, die den lateralen Versatz zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt überbrückt. Das Verstärkungsteil ist auf Stoß mit dem Übergangsabschnitt verbunden.
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Die Erfindung hat erkannt, dass mit einer solchen Kombination aus einem Verstärkungsteil und einem Seitenteil die in dem Mastarm-Segment auftretenden statischen und dynamischen Kräfte gut aufgenommen werden können. Mit der Abkantung in dem Seitenteil, die sich in Längsrichtung des Mastarm-Segments erstreckt, wird die Widerstandsfähigkeit gegen Beulverformungen erhöht, so dass für das Seitenteil eine geringere Materialstärke verwendet werden kann verglichen mit einem ebenen Seitenteil ohne Abkantung. Das damit erreichte niedrigere Gewicht ist besonders bei den weit von dem Drehwerk entfernten Teilen einer Betonpumpe von Bedeutung, da die Betonpumpe umkippen kann, wenn das Lastmoment zu groß wird. Außerdem können die untenliegenden Bauteile dann weniger stark ausgeführt werden, da sie das zusätzliche Gewicht der nun leichteren außenliegenden Teile nicht tragen müssen.
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Das Material des Seitenteils kann so dimensioniert werden, dass es die normalen über die Länge des Mastarms auftretenden Lasten aufnehmen kann. In Bereiche des Mastarms, in denen erhöhte Lasten auftreten, wie beispielsweise bei Gelenkaufnahmen oder bei Aufnahmen für Hydraulikzylinder, ist das Mastarm-Segment verstärkt mit einem Verstärkungsteil, dessen Materialstärke größer ist als die Materialstärke des Seitenteils. Mit der Erfindung wird vorgeschlagen, die Materialstärke des Verstärkungsteils so groß zu wählen, dass das Verstärkungsteil den lateralen Versatz zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Seitenteils überbrückt. Auf diese Weise kann das Verstärkungsteil auf Stoß, also Stirnfläche an Stirnfläche, mit dem Übergangsabschnitt verbunden werden. Es wird weiter die Möglichkeit eröffnet, auch in an den Übergangsabschnitt angrenzenden Bereichen des ersten und zweiten Abschnitts des Seitenteils eine direkte Anbindung zwischen dem Verstärkungsteil und dem Seitenteil zu schaffen. Es ergibt sich auf diese Weise ein harmonischer Übergang zwischen dem verstärkten Krafteinleitungsbereich und dem Biegeträger.
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Die Verbindung zwischen dem Seitenteil und dem Verstärkungsteil kann als Schweißverbindung ausgestaltet sein. Die Schweißverbindung kann über die gesamte Länge der Verbindung zwischen dem Verstärkungsteil und dem Seitenteil auf Stoß ausgebildet sein, so dass eine Stirnfläche des Verstärkungsteils mit einer Stirnfläche des Seitenteils verschweißt wird. Möglich ist auch, dass die Schweißverbindung auf Stoß geschweißte und überlappend geschweißte Abschnitte umfasst. Die auf Stoß geschweißten Abschnitte der Schweißverbindung können die Verbindung zu dem Übergangsabschnitt des Seitenteils sowie weitere Abschnitte umfassen.
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Die Schweißverbindung kann Abschnitte umfassen, in denen die an die Schweißverbindung angrenzenden Bereiche des Seitenteils und des Verstärkungsteils in zueinander parallelen Ebenen liegen. Dies kann für alle Abschnitte der Schweißverbindung gelten, die nicht an den Übergangsabschnitt des Seitenteils angrenzen.
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In einer Ausführungsform ist das Verstärkungsteil auf Stoß mit dem ersten Abschnitt des Seitenteils verbunden und überlappend mit dem zweiten Abschnitt des Seitenteils verbunden. Der erste Abschnitt kann einen Randabschnitt des Seitenteils bilden, der an den Obergurt oder den Untergurt des Mastarm-Segments angrenzt. Der zweite Abschnitt kann einen Zentralabschnitt des Seitenteils bilden, der von dem Obergurt und dem Untergurt beabstandet ist. Das Verstärkungsteil kann durch eine Schweißnaht mit dem zweiten Abschnitt des Seitenteils verbunden sein, die sich entlang eines Abschnitts einer umlaufenden Kante des Verstärkungsteils erstreckt.
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Das Seitenteil kann so gestaltet sein, dass es einen oberen Randabschnitt umfasst, der an den Obergurt angrenzt, und einen unteren Randabschnitt umfasst, der an den Untergurt angrenzt. Das Verstärkungsteil kann so bemessen sein, dass es sowohl mit dem Übergangsabschnitt zwischen dem Zentralabschnitt und dem oberen Randabschnitt als auch mit dem Übergangsabschnitt zwischen dem Zentralabschnitt und dem unteren Randabschnitt auf Stoß verbunden ist. Zusätzlich kann das Verstärkungsteil sowohl mit dem oberen Randabschnitt als auch mit dem unteren Randabschnitt auf Stoß verbunden sein. Mit dem Zentralabschnitt kann das Verstärkungsteil in einer überlappenden Verbindung stehen. Die Angaben oben und unten beziehen sich auf den in den Zeichnungen gezeigten Zustand des Mastarm-Segments und bedeuten keine Einschränkung hinsichtlich der späteren Montageposition des Mastarm-Segments. Möglich sind insbesondere Montagepositionen, die gegenüber dem in den Figuren gezeigten Zustand um 90° oder um 180° gedreht sind.
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Ein oberes Ende des Verstärkungsteils kann in dem oberen Randabschnitt enden. Ein unteres Ende des Verstärkungsteils kann über den unteren Randabschnitt hinausragen. Dies bietet sich insbesondere an, wenn das Verstärkungsteil eine Gelenkaufnahme des Mastarm-Segments bildet, über den das Mastarm-Segment mit einem benachbarten Mastarm-Segment oder einer Basis des Mastarms verbunden ist. Das Verstärkungsteil kann eine Aufnahme für einen Gelenkbolzen umfassen. Der Gelenkbolzen kann in einer Position unterhalb des Untergurts angeordnet sein.
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Der laterale Versatz zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Seitenteils kann erzeugt werden, indem das Seitenteil mehrfach abgekantet wird. Zwischen dem ersten Abschnitt und dem Übergangsabschnitt kann das Seitenteil in eine Richtung abgekantet sein. Zwischen dem Übergangsabschnitt und dem zweiten Abschnitt kann das Seitenteil in entgegengesetzter Richtung abgekantet sein. Der Biegewinkel der beiden Kanten kann so gewählt sein, dass der erste Abschnitt des Seitenteils in einer Ebene liegt, die parallel zu dem zweiten Abschnitt des Seitenteils ist. Der Übergangsabschnitt kann sich in einer Ebene erstrecken, die die Ebene des ersten Seitenteils unter einem Winkel zwischen 10° und 80°, vorzugsweise unter einem Winkel zwischen 15° und 30° schneidet. Hat das Seitenteil einen oberen Randabschnitt und einen unteren Randabschnitt, so können der Übergang zwischen dem Zentralabschnitt und dem oberen Randabschnitt sowie der Übergang zwischen dem Zentralabschnitt und dem unteren Randabschnitt durch zwei solcher Kantenkombinationen gebildet werden.
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Der erste Abschnitt, der Übergangsabschnitt und der zweite Abschnitt des Seitenteils können Element eines Schalenbauteils sein, bei dem das Schalenbauteil einen Flächenabschnitt des Obergurts oder des Untergurts umfasst. Das Schalenbauteil kann aus einem Metallblech bestehen, das zwischen dem Flächenabschnitt des Obergurts oder Untergurts und dem Randabschnitt des Seitenteils abgekantet ist. Ein Randbereich des Obergurts oder Untergurts kann mit dem Randabschnitt des Seitenteils einen Winkel zwischen 70° und 100°, vorzugsweise einen Winkel zwischen 80° und 90° einschließen.
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Das Mastarm-Segment kann ein Kastenprofil umfassen mit einem Obergurt, einem Untergurt und zwei zwischen dem Obergurt und dem Untergurt angeordneten Seitenteilen. Das Kastenprofil kann aus Halbschalen zusammengesetzt sein. Eine erste Halbschale kann den Obergurt sowie jeweils einen oberen Randabschnitt und jeweils einen oberen Übergangsabschnitt der gegenüberliegenden Seitenteile umfassen. Eine zweite Halbschale kann den Untergurt sowie jeweils einen unteren Randabschnitt und jeweils einen unteren Übergangsabschnitt der gegenüberliegenden Seitenteile umfassen. Jedes der Seitenteile kann mit einer Abkantung versehen sein, so dass die Zentralabschnitte einen lateralen Versatz relativ zu den Randabschnitten haben. Die Abkantung kann so gestaltet sein, dass der Abstand zwischen den Zentralabschnitten der gegenüberliegenden Seitenteile kleiner ist als der Abstand zwischen den Randabschnitten der gegenüberliegenden Seitenteile.
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Der Obergurt und/oder der Untergurt können als ebene Bleche ausgeführt sein. Um die Stabilität des Mastarm-Segments weiter zu erhöhen, können auch in den Obergurt und/oder den Untergurt eine Mehrzahl von in Längsrichtung ausgerichteten Kanten eingebracht sein. Die Kanten können alle in dieselbe Richtung gebogen sein, sodass der Obergurt/Untergurt im Querschnitt ein gewölbtes Profil bildet. Möglich sind auch Kanten, die in zueinander entgegengesetzte Richtungen gebogen sind, sodass im Obergurt und/oder Untergurt ein oder mehrere Sicken gebildet werden.
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Die Seitenteile des kastenförmigen Profils können in einer zu der Schwerkraft parallelen Ebene angeordnet sein. Bei dem kastenförmigen Profil können in einem Schnitt senkrecht zu der Längsachse des Mastarm-Segments betrachtet die Seitenteile parallel zueinander ausgerichtet sein und/oder die Gurtflächen parallel zueinander ausgerichtet sein.
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Insbesondere wenn das Kastenprofil aus zwei Halbschalen zusammengesetzt ist, aber auch wenn es eine andere Anzahl von über den Umfang des Kastenprofils verteilten Teilprofilen gibt, kann vorgesehen sein, eine innerhalb des Seitenteils angeordnete Verbindung zwischen zwei Profilteilen zu erzeugen. In einer Ausführungsform ist die Verbindung nicht in einem der Randabschnitte des Seitenteils angeordnet, sondern in einem gegenüber dem Randabschnitt abgekanteten Zentralabschnitt des Seitenteils.
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Die innerhalb des Seitenteils angeordnete Verbindung zwischen einem ersten Profilteil und einem zweiten Profilteil des Kastenprofils kann auf Stoß oder überlappend ausgebildet sein. Die Verbindung kann mit einer Schweißnaht hergestellt werden, die sich entlang der Endkante von einem der beteiligten Profilteile erstreckt. Die Endkante des anderen Profilteils kann gegenüber dem Zentralabschnitt abgekantet sein, so dass die Endkante als zusätzliche Beulsteife wirkt. Bezogen auf das Kastenprofil kann die Beulsteife nach innen ausgerichtet sein.
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Das Verstärkungsteil kann einen Endbereich umfassen, der innerhalb des Seitenteils ausläuft. Der Endbereich kann in Form einer Verjüngung in dem Seitenteil auslaufen. Der Endbereich kann mit dem Seitenteil überlappen. Die Spitze des Endbereichs kann in dem Zentralabschnitt des Seitenteils auslaufen. Als Spitze wird der äußerste Punkt des Endbereichs bezeichnet unabhängig davon, ob der Endbereich dort spitz zuläuft oder eine andere Form hat, beispielsweise abgerundet ist. Die Spitze des Endbereichs kann eine Position haben, die beabstandet ist von einer Schweißverbindung, mit der Profilteile des Kastenprofils verbunden sind. Insbesondere kann die Spitze des Endbereichs nahe der neutralen Faser des Mastarm-Segments angeordnet sein, was bedeutet, dass der Abstand zwischen der Spitze des Endbereich und dem nächstliegenden Gurt wenigstens um den Faktor 2, vorzugsweise um den Faktor 3, weiter vorzugsweise um den Faktor 5 größer ist als der Abstand zwischen der Spitze und der neutralen Faser. Der Endbereich kann durch eine umlaufende Schweißverbindung mit dem Seitenteil verbunden sein. Um Spannungsspitzen zu vermeiden, kann die Schweißnaht sich über das Ende des Endbereichs hinaus in das Seitenteil erstrecken. Eine weitere Maßnahme zum Vermeiden von Spannungsspitzen kann sein, dass Verstärkungsteil zum Beispiel durch Fräsen so zu bearbeiten, dass die Materialstärke des Verstärkungsteils reduziert wird in einem Bereich. Dies kann insbesondere für einen Bereich gelten, in dem das Verstärkungsteil mit dem Seitenteil überlappt. Möglich ist auch, zum Zwecke einer Gewichtsreduktion eine verminderte Materialstärke in solchen Bereichen zu erzeugen, in denen das Verstärkungsteil weniger belastet ist.
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Das Kastenprofil kann sich von proximal nach distal verjüngen. Die Verjüngung kann sich auf die vertikale Ebene und/oder die horizontale Ebene beziehen. Die Länge, über die sich das Kastenprofil verjüngt, kann mindestens 30 %, vorzugsweise mindestens 50 %, weiter vorzugsweise mindestens 70 % der Länge des Mastarm-Segments entsprechen. Proximal bezeichnet ein Ende des Mastarm-Segments, das im ausgefalteten Zustand des Mastarms näher an der Basis (also beispielsweise dem Lkw) ist, an der der Mastarm aufgehängt ist. Umgekehrt ist das distale Ende des Mastarm-Segments im ausgefalteten Zustand näher am freien Ende des Mastarms.
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Das Verstärkungsteil kann eine proximale Gelenkaufnahme des Mastarm-Segments bilden. In dem Verstärkungsteil kann eine Aufnahme für einen Gelenkbolzen ausgebildet sein. Mit dem Verstärkungsteil kann ein Gelenkhebel verbunden sein, an den ein Hydraulikzylinder angeschlossen werden kann. Der Hydraulikzylinder hat die Funktion, das Mastarm-Segment relativ zu einer benachbarten Struktur, insbesondere relativ zu einem benachbarten Mastarm-Segment zu schwenken. Der Gelenkhebel kann über eine Schwenkverbindung mit dem Verstärkungsteil verbunden sein.
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Möglich ist auch, dass das Verstärkungsteil als Aufnahme für einen Hydraulikzylinder ausgebildet ist. Insbesondere kann das Verstärkungsteil eine Aufnahme für einen Gelenkbolzen bilden, über den ein Hydraulikzylinder schwenkbar mit dem Verstärkungsteil verbunden werden kann.
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In einer Ausführungsform umfasst das Mastarm-Segment ein erstes Verstärkungsteil, das als Gelenkaufnahme ausgebildet ist, und ein zweites Verstärkungsteil, das als Aufnahme für einen Hydraulikzylinder ausgestaltet ist. Beide Verstärkungsteile können die genannten Merkmale aufweisen und auf die genannte Weise mit den Seitenteilen verbunden sein. Die Gelenkaufnahme kann ein Ende des Mastarm-Segments bilden. Die Aufnahme für den Hydraulikzylinder kann beabstandet von den Enden des Mastarm-Segments angeordnet sein. Insbesondere kann der Abstand zwischen der Aufnahme und dem nächstgelegenen Ende des Mastarms mindestens 5 %, vorzugsweise mindestens 10 % der Länge des Mastarm-Segments entsprechen. Der Abstand zwischen dem ersten Verstärkungsteil und dem zweiten Verstärkungsteil kann wenigstens 10 %, vorzugsweise wenigstens 30 % der Länge des Mastarm-Segments entsprechen.
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Das Verstärkungsteil kann sich über die Breite des Mastarm-Segments erstrecken und auf beiden Seiten des Mastarm-Segments auf die beschriebene Weise mit einem der Seitenteile verbunden sein. Bei dem Verstärkungsteil kann es sich um ein gekantetes Metallblech handeln. Möglich ist auch, dass das Verstärkungsteil auf andere Weise hergestellt ist, beispielsweise als Gussteil, als Schmiedeteil oder durch 3-D-Druck. Das Seitenteil kann aus Metallblech bestehen.
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Das Mastarm-Segment kann eine Befestigungsaufnahme für einen Halter einer Förderleitung umfassen. Die Befestigungsaufnahme kann sich in Querrichtung durch das Mastarm-Segment hindurch erstrecken und eine Querverbindung zwischen den gegenüberliegenden Seitenteilen des Mastarm-Segments bilden. Beispielsweise kann die Befestigungsaufnahme mit jedem der Seitenteile verschweißt sein. Die Befestigungsaufnahme kann sich zwischen den Zentralabschnitten der gegenüberliegenden Seitenteile erstrecken. Die Befestigungsaufnahme kann auf diese Weise einen zusätzlichen Schutz davor bieten, dass die Seitenteile des Mastarm-Segments unter Belastung zur Seite ausweichen. Durch die Verbindung mit den Seitenteilen können die von den befestigten Elementen ausgeübten Kräfte gut in die Seitenteile eingeleitet werden.
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Auf einer Seite des Mastarm-Segments kann die Befestigungsaufnahme gegenüber dem Seitenteil vorspringen. Auf dieser Seite kann die Befestigungsaufnahme so ausgestaltet sein, dass ein Halter für die Förderleitung angeschlossen werden kann. Beispielsweise können Sackbohrungen für eine Schraubverbindung vorgesehen sein. Möglich ist aber auch, dass der Halter beispielsweise mit der Befestigungsaufnahme verschweißt ist. In einer Ausführungsform umfasst das Mastarm-Segment einen an die Befestigungsaufnahme angeschlossenen Halter für eine Förderleitung und/oder eine an die Befestigungsaufnahme angeschlossene Förderleitung. Darüber hinaus können Hydraulikleitungen mit dem Mastarm-Segment verbunden sein, über die beispielsweise hydraulische Einrichtungen zum Einfalten und Ausfalten des Mastarms betrieben werden können.
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Das Mastarm-Segment kann eine Mehrzahl solcher Befestigungsaufnahme umfassen, insbesondere wenigstens zwei Befestigungsaufnahmen, vorzugsweise wenigstens drei Befestigungsaufnahmen, weiter vorzugsweise wenigstens vier Befestigungsaufnahmen. Die Befestigungsaufnahme können im Wesentlichen gleichverteilt über die Länge des Mastarm-Segments sein. Ein oder mehrere der Befestigungsaufnahmen können mit einem Verstärkungsteil verbunden sein.
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Die Erfindung betrifft außerdem einen Betonpumpen-Mastarm mit einer Mehrzahl von Mastarm-Segmenten, wobei wenigstens eines der Mastarm-Segmente gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Zwischen jeweils zwei benachbarten Mastarm-Segmenten ist ein Schwenkgelenk ausgebildet. Die Achse des Schwenkgelenks kann so ausgerichtet sein, dass sie sich durch beide Seitenteile des Mastarm-Segments hindurch erstreckt, wobei die beiden Seitenteile vorzugsweise rechtwinklig geschnitten werden oder mit dieser Richtung einen Winkel von weniger als 10°, vorzugsweise weniger als 5° einschließen. Die Gurtflächen können sich parallel zu der Schwenkachse erstrecken.
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Das Gelenk kann einen ersten Gelenkhebel umfassen, der schwenkbar an einem ersten Mastarm-Segment angeschlagen ist. Das Gelenk kann einen zweiten Gelenkhebel umfassen, der schwenkbar an dem zweiten Mastarm-Segment angeschlagen ist und der außerdem schwenkbar an dem ersten Gelenkhebel angeschlagen ist. Ein Hydraulikzylinder kann sich von dem ersten Mastarm-Segment bis zu dem ersten Gelenkhebel erstrecken, so dass eine Hubbewegung des Hydraulikzylinders in eine Schwenkbewegung zwischen den Mastarm-Segmenten übersetzt wird. Der Hydraulikzylinder ist vom ersten Mastarm-Segment aus gesehen vorzugsweise jenseits des zweiten Gelenkhebels an dem ersten Gelenkhebel angeschlagen.
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Der Betonpumpen-Mastarm kann eine Förderleitung für einen Dickstoff, insbesondere Frischbeton umfassen, die sich entlang dem Mastarm erstreckt. Jedem Segment des Mastarms kann ein Segment der Förderleitung zugeordnet sein. Benachbarte Segmente der Förderleitung können über ein Gelenk miteinander verbunden sein, wobei die Gelenkachse vorzugsweise koaxial zu dem Gelenk ist, mit dem die zugehörigen Mastarm-Segmente miteinander verbunden sind. Das einzelne Segment der Förderleitung kann als starre Rohrleitung ausgebildet sein.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen eines Mastarm-Segments für eine Betonpumpe, wobei das Mastarm-Segment ein Seitenteil umfasst, das sich zwischen einem Obergurt und einem Untergurt des Mastarm-Segments erstreckt. In dem Seitenteil ist eine Abkantung ausgebildet, so dass ein erster Abschnitt des Seitenteils einen lateralen Versatz relativ zu einem zweiten Abschnitt des Seitenteils aufweist. Ein Übergangsabschnitt bildet eine Verbindung zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt. Ein Verstärkungsteil, dessen Materialstärke den lateralen Versatz zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt überbrückt, wird auf Stoß mit dem Übergangsabschnitt verbunden.
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Das Verfahren kann mit weiteren Merkmalen fortgebildet werden, die im Zusammenhang des erfindungsgemäßen Mastarm-Segments beschrieben sind. Das Mastarm-Segment kann mit weiteren Merkmalen fortgebildet werden, die im Zusammenhang des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand vorteilhafter Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
- 1: ein Betonpumpen-Fahrzeug mit einem Mastarm im eingefalteten Zustand;
- 2: das Betonpumpen-Fahrzeug aus 1 mit ausgefaltetem Mastarm;
- 3: ein erfindungsgemäßes Mastarm-Segment;
- 4: ein Gelenk zwischen zwei Mastarm-Segmenten;
- 5: das proximale Ende des Mastarm-Segments aus 3 in vergrößerter Darstellung;
- 6: einen Ausschnitt aus dem Mastarm-Segment aus 3 in vergrößerter Darstellung;
- 7: das distale Ende des Mastarm-Segments aus 3 in vergrößerter Darstellung;
- 8: eine Befestigungsaufnahme des Mastarm-Segments aus 3 in vergrößerter Darstellung;
- 9: die Befestigungsaufnahme aus 8 in einer anderen Perspektive;
- 10: das proximale Ende des Mastarm-Segments aus 5 in perspektivischer Darstellung;
- 11: das distale Ende des Mastarm-Segments aus 7 in perspektivischer Darstellung;
- 12: einen Querschnitt entlang Linie A-A in 5.
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Ein in 1 gezeigter Lastwagen 14 ist mit einer Betonpumpe 15 ausgestattet, die Flüssigbeton aus einem Vorfüllbehälter 16 durch eine Förderleitung 17 fördert. Die Förderleitung 17 erstreckt sich entlang einem Mastarm 18, der auf einem Drehkranz 19 drehbar gelagert ist. Der Mastarm 18 umfasst drei Mastarm-Segmente 20, 21, 22, die gelenkig miteinander verbunden sind.
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Indem die Mastarm-Segmente 20, 21, 22 über die Gelenke relativ zueinander geschwenkt werden, kann der Mastarm 18 zwischen einem eingefalteten Zustand (1) und einem ausgefalteten Zustand (2) wechseln. Die Förderleitung 17 erstreckt sich bis über das distale Ende des dritten Mastarm-Segments 22 hinaus, so dass der Flüssigbeton in einem von der Betonpumpe 15 entfernten Bereich ausgebracht werden kann.
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Je nach Schwenkzustand des Mastarms wirken die Lasten auf die Mastarm-Segmente 20, 21, 22 in ganz unterschiedliche Richtungen. Zudem ist der Mastarm durch die stoßweise Förderung des Flüssigbetons einer hohen dynamischen Belastung ausgesetzt.
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Die Schwenkgelenke zwischen den Mastarm-Segmenten 20, 21, 22 sind so gestaltet, dass sie einen großen Schwenkwinkel ermöglichen. Im eingefalteten Zustand liegen die Mastarm-Segmente 20, 21, 22 im Wesentlichen parallel zueinander und schließen einen kleinen Winkel zwischen sich ein. In dem ausgefalteten Zustand gemäß 2 erstrecken sich die Mastarm-Segmente 20, 21, 22 etwa in Verlängerung zueinander.
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Die Gelenkkonstruktion ist in 4 am Beispiel des Schwenkgelenks zwischen dem ersten Mastarm-Segment 20 und dem zweiten Mastarm-Segment 21 dargestellt. Die Gelenkachse wird gebildet durch einen Gelenkbolzen 23, durch den ein proximales Ende des Mastarm-Segments 21 mit einem distalen Ende des Mastarm-Segments 20 verbunden ist. Benachbart zu dem Gelenkbolzen 23 ist an dem ersten Mastarm-Segment 20 ein erster Gelenkhebel 24 angeschlagen. An dem zweiten Mastarm-Segment 21 ist benachbart zu dem Gelenkbolzen 23 ein zweiter Gelenkhebel 25 angeschlagen. Die beiden Gelenkhebel sind bei 26 gelenkig miteinander verbunden. Ein Hydraulikzylinder 27 erstreckt sich von einem Aufnahme 28 an dem ersten Mastarm-Segment 20 bis zum äußeren Ende des ersten Gelenkhebels 24. Über die Gelenkhebel 24, 25 wird eine Hubbewegung des Hydraulikzylinders 27 in eine Schwenkbewegung zwischen den Mastarm-Segmenten 20, 21 übersetzt.
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Ein in 3 gezeigtes erfindungsgemäßes Mastarm-Segment 30 erstreckt sich von einem proximalen Ende 31 bis zu einem distalen Ende 32. Das Mastarm-Segment 30 ist als kastenförmiges Profil ausgebildet mit einem Obergurt 33, einem Untergurt 34 und zwei Seitenteilen 35, 36. Das kastenförmige Profil des Mastarm-Segments verjüngt sich vom proximalen Ende 31 bis zu der Aufnahme 28 für den Hydraulikzylinder kontinuierlich. Die beiden Seitenteile 35, 36 sowie der Obergurt 33 und der Untergurt 34 nähern sich also mit zunehmendem Abstand vom proximalen Ende 31 jeweils aneinander an.
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Nahe dem proximalen Ende 31 ist das Mastarm-Segment 30 mit einem ersten Verstärkungsteil 40 verstärkt, das eine proximale Gelenkaufnahme 57 des Mastarm-Segments 30 bildet. Ausgehend von dem ersten Verstärkungsteil 40 erstreckt sich das kastenförmige Profil in Richtung des distalen Endes 32. Das kastenförmige Profil ist zusammengesetzt aus einer oberen Halbschale 41 und einer unteren Halbschale 47, die jeweils als gekantete Bleche ausgebildet sind.
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Gemäß der Querschnittsdarstellung in 12 umfassen die beiden Seitenteile 35, 36 jeweils einen oberen Randabschnitt 42, der an den Obergurt 33 angrenzt, und einen unteren Randabschnitt 43, der an den Untergurt 34 angrenzt. Die oberen Randabschnitt 42 und die unteren Randabschnitt 43 liegen in derselben Ebene. Zwischen den Randabschnitten 42, 43 ist ein Zentralabschnitt 44 angeordnet, der einen lateralen Versatz 56 relativ zu den Randabschnitten 42, 43 aufweist. Die Seitenteile 35, 36 sind nach innen abgekantet, so dass die Zentralabschnitte 44 der beiden Seitenteile 35, 36 einen geringeren Abstand zueinander haben als die Randabschnitte 42, 43 der Seitenteile 35, 36. Zwischen dem Zentralabschnitt 44 und den Randabschnitten 42, 43 sind Übergangsabschnitte 45, 46 ausgebildet, die jeweils einen Winkel von etwa 30° mit der Ebene der Randabschnitte 42, 43 bzw. der dazu parallelen Ebene der Zentralabschnitte 44 einschließen.
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Die obere Halbschale 41 umfasst den Obergurt, die oberen Randabschnitte 42, die oberen Übergangsabschnitte 45 sowie den oberen Teil der Zentralabschnitte 44 jeweils von beiden Seitenteilen 35, 36. Die untere Halbschale 47 umfasst den Untergurt 34, die unteren Randabschnitte 33, die unteren Übergangsabschnitte 46 sowie den unteren Teil der Zentralabschnitt 44 jeweils von beiden Seitenteilen 35, 36. Das obere Ende der unteren Halbschale 47 überlappt mit dem unteren Ende der oberen Halbschale 41. Am unteren Ende der oberen Halbschale 47 ist eine Schweißnaht ausgebildet, durch die die beiden Halbschalen 41, 47 miteinander verbunden sind. Die untere Halbschale 47 ist mit ihrer Endkante 55 nach innen abgekantet und bildet damit eine Beulsteife für das Kastenprofil.
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Das erste Verstärkungsteil 40 hat eine größere Materialstärke als das Kastenprofil aus den Halbschalen 41, 47, siehe 12. Die Außenseite des ersten Verstärkungsteils 40 fällt mit der Außenseite der oberen Randabschnitte 42 zusammen. Die Innenseite des ersten Verstärkungsteils 40 fällt mit der Außenseite der Zentralabschnitte 44 zusammen. Mit den Übergangsabschnitten 45, 46 wechselt das Kastenprofil zwischen der Außenseite und der Innenseite des ersten Verstärkungsteils 40.
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Die Übergangsabschnitte 45, 46 sowie die Randabschnitte 42, 43 sind auf Stoß mit dem ersten Verstärkungsteil 40 verschweißt. Die Zentralabschnitte 44 überlappen mit dem ersten Verstärkungsteil 40. Die Verbindung zwischen dem ersten Verstärkungsteil 40 und den Zentralabschnitten 44 wird durch eine umlaufende Schweißnaht um das erste Verstärkungsteil 40 herum gebildet.
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Gemäß 5, 10 ist in dem ersten Verstärkungsteil 40 eine Gelenkbohrung 37 ausgebildet. Die Gelenkbohrung nimmt den Gelenkbolzen 23 auf, der das Mastarm-Segment 30 mit einem benachbarten Mastarm-Segment verbindet. Neben der Gelenkbohrung 37 ist ein Stehbolzen 38 angeordnet, an dem der Gelenkhebel 25 angeschlossen wird. Entsprechend umfasst das Mastarm-Segment 30 nahe seinem distalen Ende eine weitere Gelenkbohrung 37 sowie einen weiteren Stehbolzen 38, an den ein Gelenkhebel 24 angeschlossen werden kann.
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Das Mastarm-Segment 30 umfasst ein zweites Verstärkungsteil 50, das die Aufnahme 28 für den Hydraulikzylinder bildet. Das zweite Verstärkungsteil 50 hat dieselbe Materialstärke wie das erste Verstärkungsteil 40 und fügt sich auf die gleiche Weise in die Kontur der oberen Halbschale 41 ein. Das zweite Verstärkungsteil 50 überlappt also mit den Zentralabschnitten 44 der Seitenteile 35, 36 und ist dort durch eine umlaufende Schweißnaht mit der oberen Halbschale 41 verbunden. Der obere Übergangsabschnitt 45 sowie der obere Randabschnitt 42 sind auf Stoß mit dem zweiten Verstärkungsteil 50 verschweißt.
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Die in den 7 und 11 gezeigte distale Gelenkaufnahme 51 umfasst ein Verstärkungsblech 52, das auf das Blech des Kastenprofils aufgedoppelt ist. Die Verbindung zwischen dem Verstärkungsblech 52 und dem Kastenprofil wird durch eine umlaufende Schweißnaht gebildet, die sich über den Umfang des Verstärkungsblechs 52 erstreckt. Die Gelenkaufnahme 51 umfasst eine Gelenkbohrung 37, die den Gelenkbolzen 23 für die Verbindung mit einem benachbarten Mastarm-Segment aufnimmt. Neben der Gelenkbohrung 37 ist ein Stehbolzen 38 angeordnet, an dem der Gelenkhebel 25 angeschlossen wird.
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Das Mastarm-Segment umfasst gemäß 3 eine Mehrzahl von Befestigungsaufnahmen 53 zum Anbringen von Haltern (nicht dargestellt) für die Förderleitung 17. Eine erste Befestigungsaufnahme 53 ist mit dem ersten Verstärkungsteil 40 verbunden. In den Seitenteilen 35, 36 des Kastenprofils sind zwei weitere Befestigungsaufnahmen 53 angeordnet. Eine vierte Befestigungsaufnahme 53 ist nahe der distalen Gelenkaufnahme 51 angeordnet.
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Gemäß den 8 und 9 bildet die Befestigungsaufnahme 53 eine Querverbindung 54 zwischen dem ersten Seitenteil 35 und dem zweiten Seitenteil 36. Die Querverbindung 54 wird durch ein Rohrstück gebildet, das mit den Zentralabschnitten 44 beider Seitenteile 35, 36 verschweißt ist. Indem die Seitenteile 35, 36 durch das Rohrstück 54 in einem festen Abstand zueinander gehalten werden, wirken die Befestigungsaufnahmen 53 einer Beulverformung des Mastarm-Segments 30 entgegen.
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Auf der Seite des ersten Seitenteils 35 endet das Rohrstück 54 als Rohrstummel, der leicht gegenüber dem Zentralabschnitt 44 des Seitenteils 35 vorspringt. Auf der Seite des zweiten Seitenteils 36 ist die Befestigungsaufnahme 53 mit vier Gewindebohrungen versehen, an denen der Halter für die Förderleitung festgeschraubt werden kann.
