DE102021116795B4

DE102021116795B4 - Gitterstück, Gitterausleger sowie Arbeitsgerät

Info

Publication number: DE102021116795B4
Application number: DE102021116795.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas STANGL; Ulrich Wiedemann; Markus Kirschbaum
Original assignee: Liebherr Werk Ehingen GmbH
Current assignee: Liebherr Werk Ehingen GmbH
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2021-06-30
Publication date: 2024-05-02
Anticipated expiration: 2041-07-01
Also published as: JP2022016345A; NL2028649B1; CN113911907A; US20220009751A1; DE102021116795A1; DE202020104000U1; US11554941B2; NL2028649A

Abstract

Gitterstück (10) für einen Gitterausleger, mit vier Eckstielen (12), die durch mehrere Pfosten (14) und Diagonalen (16) miteinander verbunden sind, wobei das Gitterstück (10) einen rechteckigen Querschnitt mit zwei längeren (L) und zwei kürzeren (K) Seiten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Querschnittsprofil der Eckstiele (12) ein Hohlprofil ist, das in Richtung der längeren Seiten (L) des Gitterstücks (10) eine größere Ausdehnung aufweist als in Richtung der kürzeren Seiten (K) des Gitterstücks (10), wobei mindestens eine Seite des Eckstielprofils eine Stabilisierungsstruktur (20) in Form eines Stoßes, eines Knicks, einer Biegung oder einer Abrundung aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gitterstück für einen Gitterausleger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Gitterausleger mit mindestens einem solchen Gitterstück und ein Arbeitsgerät mit einem solchen Gitterausleger.
Typische Gitterausleger für Arbeitsgeräte wie z.B. Krane bzw. Mobilkrane umfassen vier Eckstiele, die über eine Vielzahl von Aussteifungselementen wie Diagonalen und Pfosten miteinander verbunden sind. Aus dem Stand der Technik sind dabei Gitterausleger bekannt, die eine größere Breite als Höhe aufweisen. Eine solche Konstruktionsweise führt durch eine höhere Seitensteifigkeit bzw. ein größeres seitliches Trägheitsmoment zu einer geringeren Verformung und dadurch zu höheren Traglasten.
Charakteristisch für derartige Gitterausleger - insbesondere, wenn deren Breite im Verhältnis zur Höhe groß gewählt ist - ist, dass die Knicklänge in der Horizontalscheibe, d.h. an den längeren Querschnittsseiten des Gitterauslegers, größer ist als die Knicklänge in der Vertikalscheibe, d.h. an den kürzeren Seiten des Gitterauslegers. Die Knicklänge ist hierbei definiert als der Abstand zweier Verbindungspunkte zwischen den Diagonalen und Pfosten an einem Eckstiel. Ein Grund hierfür ist, dass die Knicklänge der entlang der langen Seite verlaufenden Aussteifungselemente nicht beliebig verkürzbar ist, da sich - insbesondere bei besonders breiten Gitterstücken - aus winkelgeometrischen Gründen bei einer großen Anzahl von Diagonalen eine suboptimale Ausfachung ergibt, die sich nicht in wirtschaftlich effektiver Weise fertigen lässt.
Darüber hinaus erfordert ein breiter Gitterausleger eine gewisse Zerlegbarkeit, da die Kranteile über den öffentlichen Straßenverkehr transportiert werden müssen, wobei die maximal zulässige Transportbreite vorgabengemäß beschränkt ist. Um den Montageaufwand und die Montagezeit der Gitterstücke gering zu halten, wird daher ebenfalls eine geringe Anzahl von Aussteifungselementen angestrebt. Bei fest verschweißten Diagonalen erhöht sich zudem die Schweißarbeit bei der Fertigung der Gitterstücke.
Ferner erhöht eine größere Anzahl von Diagonalen das Gewicht der Gitterstücke, was sowohl beim Transport aufgrund entsprechender Vorgaben zum maximalen Transportgewicht und der Spezifikationen der die Kranteile transportierenden Fahrzeuge, als auch im Kraneinsatz im Hinblick auf die maximale Traglast nachteilig und daher zu vermeiden ist.
Insgesamt ist somit eine möglichst geringe Anzahl von Diagonalelementen anzustreben, was bei Gitterauslegern mit geringerer Höhe als Breite typischerweise zu unterschiedlichen Knicklängen führt.
Aus dem Stand der Technik sind ferner Gitterstücke bekannt, deren Eckstielprofile überwiegend kreisrund, d.h. punktsymmetrisch ausgeführt sind. Damit sind die Trägheits- und Widerstandsmomente der Eckstiele in allen Richtungen identisch. Werden nun bei einem Gitterstück in der horizontalen und vertikalen Vergitterungsebene unterschiedliche Diagonalabstände, d.h. unterschiedliche Knicklängen gewählt, führt das bei einem runden Profil zu schlechteren Ausnutzungsgraden des Eckstiels, da bei dem kürzeren Knicklängenabstand das vorhandene Tragfähigkeitspotential des Eckstiels nicht optimal ausgenutzt wird.
Anstelle runder Eckstielprofile kommen auch rechteckige Profile zum Einsatz. Dabei besteht jedoch aufgrund der großen ebenen, plattenartigen Profilteile das Problem eines lokalen Beulversagens, insbesondere an den Kreuzungs- bzw. Verbindungspunkten der Diagonalen. Eine Möglichkeit um dieses Problem zu beheben ist der Einsatz von Schottblechen, die quer innerhalb der Eckstielprofile eingebaut werden, um diese lokal zu versteifen. Diese Lösung ist jedoch fertigungstechnisch mit erheblichem Aufwand verbunden, da die Eckstiele hierfür im Normalfall aus vielen Einzelteilen zusammengesetzt werden müssen.
Weiterhin werden Eckstiele typischerweise mit gegossenen oder geschmiedeten Gabel-Finger-Verbindungselementen ausgestattet, um die Gitterstücke mit anderen Auslegerelementen verbinden zu können. Daneben sind auch geschweißte Gabel-Finger-Verbindungselemente bekannt. Diese weisen aber stets eine Kopfplatte auf, über die die Verbindung zum Eckstiel hergestellt wird. Nachteilig daran ist, dass das Blech der Kopfplatte immer auch senkrecht zu dessen Walzrichtung beansprucht wird. Dadurch besteht die Gefahr von Terrassenbrüchen, ähnlich wie bei Holzfasern, die quer zur Faserrichtung belastet werden (Anisotropie).
Die CN 1 11 377 367 A offenbart ein gattungsgemäßes Gitterstück, dessen Eckstiele als Querschnittsprofil ein Hohlprofil aufweisen, das in Richtung der längeren Seiten des Gitterstücks eine größere Ausdehnung aufweist als in Richtung der kürzeren Seiten des Gitterstücks.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gitterausleger mit größerer Breite als Höhe sowohl in statischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht zu optimieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Gitterstück für einen Gitterausleger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Demnach umfasst das erfindungsgemäße Gitterstück vier Eckstiele, die durch mehrere Diagonalen und Pfosten miteinander verbunden sind, und weist einen rechteckigen Querschnitt mit zwei längeren und zwei kürzeren Seiten auf. Erfindungsgemäß ist das Querschnittsprofil der Eckstiele als Hohlprofil ausgestaltet, das in Richtung der längeren Seite des Gitterstücks eine größere Ausdehnung aufweist als in Richtung der kürzeren Seite des Gitterstücks. Mit anderen Worten weist das Eckstielprofil ein Aspektverhältnis (engl. „aspect ratio“) ungleich eins auf.
Die Bezeichnung „lange / längere Seite“ bzw. „kurze / kürzere Seite“ bezieht sich zunächst auf das Querschnittsprofil des Gitterstücks. Im Folgenden werden aber der Einfachheit halber auch die breiteren Seiten des Gitterstücks (d.h. die Seiten mit größerem Flächenmaß) als „lange / längere Seiten“ und die schmaleren Seiten (d.h. die Seiten mit kleinerem Flächenmaß) als „kurze / kürzere Seiten“ bezeichnet.
Das Eckstiel-Querschnittsprofil (nachfolgend auch „Profil“) des erfindungsgemäßen Gitterstücks weicht somit von den typischerweise verwendeten kreisrunden oder quadratischen Eckstilprofilen ab und ist an die Querschnittsform des Gitterstücks angepasst. Dadurch ist es möglich, das Flächenträgheitsmoment der Eckstiele der Konstruktionsgeometrie des Gitterstücks und den Anforderungen an eine optimale Statik anzupassen und dadurch die eingesetzte Auslegermasse optimal auszunutzen.
Beispielsweise kann bei einer Verwendung unterschiedlicher Knicklängen an den langen und kurzen Seiten des Gitterstücks das Flächenträgheitsmoment der Eckstiele an diese unterschiedlichen Knicklängen angepasst werden, insbesondere indem die Eckstiele in der Ebene mit der größeren Knicklänge eine größere Ausdehnung und somit ein größeres Flächenträgheitsmoment aufweisen als in der dazu senkrechten Ebene. Runde oder quadratische Eckstielprofile weisen in beide Richtungen, d.h. entlang der kurzen und langen Seiten des Gitterstücks, ein identisches Flächenträgheitsmoment auf und nutzen die vorhandene Masse somit nicht optimal aus. Demgegenüber ist es mit der erfindungsgemäßen Eckstielgeometrie möglich, verschiedene Knicklängen des Gitterstücks optimal zu überbrücken und somit die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Gitterstücks zu erhöhen.
Der Hohlprofil des Eckstiels bildet insbesondere eine geschlossene Kammer. Vorzugsweise bildet das Hohlprofil inklusive Stabilisierungsstrukturen dabei eine einzige, zusammenhängende Kammer aus.
Beispielsweise ist die Kammer bzw. das Hohlprofil vorzugsweise nicht im Wesentlichen entlang der gesamten Länge des Eckstiels in voneinander quer zur Eckstiellängsachse getrennte Bereiche bzw. Unterkammern unterteilt (was allerdings nicht ausschließt, dass sich in bestimmten Bereichen innerhalb des Hohlprofils Elemente befinden können wie z.B. eine Versteifungsstruktur im Bereich einer Verbindungsstelle des Eckstiels mit einer Diagonale).
Erfindungsgemäß weist mindestens eine Seite des das Hohlprofil bildenden Eckstielprofils eine Stabilisierungsstruktur in Form eines Stoßes bzw. Schweißstoßes, eines Knicks, einer Biegung oder einer Abrundung auf. Dadurch kann auf zusätzliche und das Gesamtgewicht des Gitterstücks erhöhende Versteifungselemente wie Schottbleche, welche insbesondere bei rechteckigen Eckstielprofilen eingesetzt werden, verzichtet werden.
Die als Stoß, Knick, Biegung oder Abrundung ausgestaltete mindestens eine Stabilisierungsstruktur zur Beulstabilisierung wird idealerweise direkt in das den Eckstiel formende Blech (oder eines der Bleche) eingearbeitet und/oder durch einen Übergang zwischen zwei Blechen gebildet und erhöht dadurch nicht das Gesamtgewicht. Zudem ist die Fertigung im Vergleich zur Notwendigkeit des Anbringens zusätzlicher Elemente vereinfacht. Mit anderen Worten ist die mindestens eine Stabilisierungsstruktur vorzugsweise Bestandteil der das Hohlprofil des Eckstiels bildenden Wandung (dies schließt auch mehrere Wandungen miteinander verbindende Schweißstöße ein), wobei die Wandung beispielsweise aus einem oder mehreren Blechen bzw. Profilblechen zusammengesetzt sein kann.
Die mindestens eine Stabilisierungsstruktur wird also vorzugsweise durch die Form und/oder Anordnung des oder der das Hohlprofil des Eckstiels bildenden Profilbleche selbst gebildet. Insbesondere stellt die mindestens eine Stabilisierungsstruktur kein bloß von außen an den Eckstiel angebrachtes bzw. angeschweißtes Element (wie z.B. ein angeschweißtes Blech) dar.
Umfasst die das Hohlprofil des Eckstiels bildende Wandung mehrere Bleche, so ist vorliegend unter einer Stabilisierungsstruktur insbesondere nicht eine sich in Richtung eines der Bleche quer zur Eckstiellängsachse erstreckende Verlängerung wie z.B. eine überstehende Lasche zur Befestigung eines Gitterstabs zu verstehen.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die benachbarten Eckstiele, die die kürzeren Seiten des Gitterstücks bilden, über eine größere Anzahl von Diagonalen miteinander verbunden sind als die benachbarten Eckstiele, die die längeren Seiten des Gitterstücks bilden. Mit anderen Worten weisen die Verbindungspunkte der Diagonalen, die entlang der längeren Seiten des Gitterstücks verlaufen, an den Eckstielen einen größeren Abstand auf als die Verbindungspunkte der Diagonalen, die entlang der kürzeren Seiten des Gitterstücks verlaufen, sodass die Eckstiele in Richtung der längeren Seiten eine größere Knicklänge aufweisen als entlang der kürzeren Seiten des Gitterstücks.
Die an den längeren und/oder an den kürzeren Seiten verlaufenden Diagonalen können dabei lösbar mit den jeweiligen Eckstielen befestigt sein. Bevorzugt sind die an den längeren Seiten verlaufenden Diagonalen lösbar an den Eckstielen befestigt. Dies ermöglicht eine Zerlegung des erfindungsgemäßen Gitterstücks durch Lösen der entsprechenden Verbindungen, um das Gitterstück getrennt in mehreren Teilen transportieren und dadurch die gesetzlichen und transportfahrzeugbedingten Vorgaben einhalten zu können.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Eckstiele in Richtung der längeren Seiten des Gitterstücks ein größeres Flächenträgheitsmoment aufweisen als in Richtung der kürzeren Seiten des Gitterstücks. Dadurch kann eine unterschiedliche Anzahl von Diagonalen an den langen / kurzen Seiten des Gitterstücks bzw. unterschiedliche Knicklängen ideal kompensiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Eckstiele ein von einer rechteckigen Form abweichendes Querschnittsprofil aufweisen. Rechteckige Eckstielprofile sind aus statischer Sicht ungünstig, da an den Knoten- bzw. Verbindungspunkten der auf den Eckstielen aufgesetzten Diagonalen und Pfosten neben Normalkräften auch Biegemomente wirken, was bei einem plattenförmigen Anschluss am Eckstiel zu lokalen Beulproblemen im Bereich der Verbindungspunkte führen kann. Diese Biegemomente ziehen das Eckstielblech an einer Seite aus dem Eckstiel heraus und drücken den Eckstiel auf der gegenüberliegenden Seite ein. Ohne zusätzliche Aussteifungen oder andere versteifend wirkende Maßnahmen in diesem Bereich kann der Eckstiel daher verbeult werden, da die Bleche der Rechteckplatte „frei tragen“ und nicht abgestützt sind.
Das Eckstielprofil des erfindungsgemäßen Gitterstücks kann die Form einer Ellipse, eines unregelmäßigen und insbesondere konvexen Polygons oder sogar eines regelmäßigen Polygons aufweisen, im letzteren Fall aber nur dann, wenn die Breite des regelmäßigen Polygons entlang einer der beiden Seiten des Gitterstücks eine unterschiedliche Breite aufweist als entlang der senkrecht dazu verlaufenden Seite. Das Eckstielprofil kann auch eine Kombination unterschiedlicher Formen darstellen, beispielsweise indem eine Seite ellipsenförmig und die andere Seite eckig ausgebildet ist. Vorzugsweise weist das Eckstielprofil eine Kombination von Knicken / Kantungen und Abrundungen / Biegungen / Krümmungen auf. Ein Knick kann hierbei auch eine Schweißnaht zweier verbundener Bleche sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich die Stabilisierungsstruktur im Wesentlichen entlang der gesamten Länge des Eckstiels erstreckt.
Die Stabilisierungsstruktur bildet vorzugsweise eine Richtungsänderung der Außenkontur des Eckstielhohlprofils quer zur Längsachse des Eckstiels, und zwar wie zuvor beschrieben in Form eines (Schweiß-)Stoßes, eines Knicks, einer Biegung oder einer Abrundung, wobei diese Begriffe fließend ineinander übergehen können.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Eckstielprofil insgesamt mindestens fünf Knicke, Biegungen und/oder Abrundungen aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Eckstiele aus einem Blech einstückig gefertigt sind, also ein einteiliges Hohlprofil bilden. Dieses könnte beispielsweise ähnlich wie ein n-kant-Rohr (z.B. n=5) gefertigt und mit entsprechenden Knicken / Rundungen versehen sein.
In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Eckstiele aus mindestens zwei miteinander verschweißten Blechen gefertigt sind. Idealerweise ist das Profil des erfindungsgemäßen Eckstiels aus zwei Profilblechen zusammengefügt und mittels zweier entlang des Eckstiels verlaufender Längsnähte verschweißt.
Dabei können die beiden Bleche die gleiche Form aufweisen und vorzugsweise so miteinander verschweißt sein, dass das Eckstielprofil punkt- oder achsensymmetrisch ist.
Alternativ können die beiden Bleche jeweils eine unterschiedliche Form aufweisen. Dadurch kann sich eine hinsichtlich der Masse des Eckstiels optimierte Querschnittsgeometrie ergeben, welche dennoch die obigen Anforderungen bezüglich unterschiedlicher Flächenträgheitsmomente / Ausdehnungen entlang unterschiedlicher Seiten des Gitterstücks erfüllt. Vorzugsweise sind die Bleche so miteinander verschweißt, dass das Eckstielprofil achsensymmetrisch ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass innerhalb des Eckstielprofils im Bereich einer Verbindungsstelle einer Diagonale mit dem Eckstiel mindestens ein Versteifungselement angebracht ist. Das Versteifungselement dient der zusätzlichen Stabilisierung bzw. Versteifung des Eckstiels im Bereich des neuralgischen Verbindungspunkts Diagonale-Eckstiel und wirkt ergänzend zu einer ggf. vorgesehenen Stabilisierungsstruktur einem Verbeulen des Eckstielblechs entgegen. Dies ermöglicht eine Fertigung des Eckstiels aus besonders dünnen Blechen.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich das Versteifungselement in Längsrichtung des Eckstiels erstreckt und vorzugsweise innen im Eckstiel nur an der Seite angebracht ist, an der die Diagonale mit dem Eckstiel verbunden ist. Dadurch lässt sich die Größe und das Gewicht des Versteifungselements reduzieren und dennoch der gewünschte Stabilisierungseffekt erzielen. Durch die Längsausrichtung des mindestens einen Versteifungselements ergibt sich eine besonders einfache Fertigung des Eckstiels (anders als bei einem quer zur Längsrichtung des Eckstiels eingebauten Schottblech), da das Versteifungselement einfach vor dem Zusammenfügen der einzelnen Eckstielschalen bzw. -bleche eingebaut werden kann.
Bei dem Versteifungselement kann es sich um eine Rippe oder ein ähnliches Aussteifungselement handeln, das ggf. vorgesehene Stabilisierungsstrukturen wie Knicke / Biegungen etc. bei der Beulstabilisierung unterstützt. Vorzugsweise ist an jeder Verbindungsstelle einer Diagonale mit einem Eckstiel ein solches Versteifungselement vorgesehen. Das Versteifungselement kann schalen- bzw. halbschalenförmig ausgebildet sein, wobei die konkave Seite der Verbindungsstelle der Diagonale zugewandt ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass jeder Eckstiel an den beiden Enden jeweils eine Aufnahme aufweist, an/in welcher/welche ein Verbindungselement, insbesondere Gabelelement, zur Verbindung mit einem komplementären Verbindungselement, insbesondere Gegengabelelement, eines anderen Gitterstücks angebracht/eingesetzt und verschweißt ist. Dadurch lässt sich das Verbindungselement mit minimalem Schweißverzug einbauen. Zudem kann auf eine Kopfplatte verzichtet und somit das oben angesprochene Risiko von Terrassenbrüchen vermieden werden. Die Belastung der das Verbindungselement mit dem Eckstiel verbindenden Längsnaht erfolgt auf Schub. Das Verbindungselement kann vorgefertigt an/in die Aufnahme des Eckstiels angebracht/eingesetzt und ggf. anschließend noch einer mechanischen Bearbeitung unterzogen werden. In Kombination mit dem optimierten Eckstielprofil kann die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Gitterstücks mittels einer solchen verbesserten Gabel-/Gabel-Konstruktion gesteigert werden. Vorzugsweise werden die Verbindungselemente an die Aufnahmen angebracht.
Die Gabelelemente weisen vorzugsweise einen Schichtaufbau aus mehreren miteinander verschweißten und unterschiedlich geformten Blechen auf. Die vorab in Sandwichbauweise geschweißten Bauteile können an/in den vorher gefertigten Eckstiel, d.h. an/in die vorgesehenen Aufnahmen, angebracht/eingesetzt werden. An den Verbindungselementen können zudem Anschlussstellen für vorzugsweise ebenfalls lösbare und insbesondere seitliche Aussteifungselementverbindungen zum Eckstiel vorgesehen sein. Hierzu kann eine Seite des Gabelelements geeignet ausgestaltet sein. Nur die andere Seite weist eine aus Gewichtsgründen angebrachte Schräge auf.
Die Diagonalen des Gitterstücks können einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als der Abstand zweier Stabilisierungsstrukturen an der korrespondierenden Seitenfläche des Eckstiels. Dies ermöglicht eine einfachere Fertigung des Gitterstücks.
Alternativ können die Diagonalen einen Durchmesser aufweisen, der größer ist als der Abstand zweier Stabilisierungsstrukturen an der korrespondierenden Seitenfläche des Eckstiels. Dadurch ergibt sich eine statisch vorteilhaftere Ausführung.
Es ist auch eine Ausführungsform des Gitterstücks denkbar, bei der eine oder mehrere Diagonalen einen kleineren und eine oder mehrere Diagonalen einen größeren Durchmesser aufweisen als die Abstände der Stabilisierungsstrukturen an den korrespondierenden Seitenflächen der Eckstiele, an denen die Diagonalen angebunden sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Gitterausleger mit mindestens einem erfindungsgemäßen Gitterstück sowie ein Arbeitsgerät, vorzugsweise Kran, besonders vorzugsweise Raupen- oder Mobilkran, mit einem solchen Gitterausleger. Dadurch ergeben sich offensichtlich dieselben Vorteile und Eigenschaften wie für das erfindungsgemäße Gitterstück, weshalb an dieser Stelle auf wiederholende Ausführungen verzichtet wird.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend anhand der Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

1: ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gitterstücks in einer perspektivischen Ansicht;
2: ein Seitenelement des Gitterstücks gemäß 1 in einer perspektivischen Ansicht;
3: eine perspektivische Querschnittsansicht des Eckstiels des erfindungsgemäßen Gitterstücks gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
4: das Eckstielprofil gemäß 3 in einer schematischen Frontansicht;
5a-b: mehrere Ausführungsbeispiele für Querschnittsprofile des Eckstiels des erfindungsgemäßen Gitterauslegers, jeweils in einer schematischen Frontalansicht;
6: eine vergrößerte Ansicht eines Versteifungselements am Verbindungspunkt zweier Diagonalen an einem Eckstiel gemäß einem Ausführungsbeispiel;
7a: einen Eckstiel mit Gabelelementen gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht und einer Draufsicht;
7b: einen Eckstiel mit Gabelelementen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht und einer Draufsicht;
8a: Gabelelement und Gegengabelelement des Eckstiels gemäß 7a in perspektivischen Einzelansichten; und
8b: Gabelelement und Gegengabelelement des Eckstiels gemäß 7b in perspektivischen Einzelansichten.

In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gitterstücks 10 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Das Gitterstück 10 umfasst vier parallele Eckstiele 12, die an den Enden als Gabelelemente ausgebildete Verbindungselemente 32 aufweisen, über die das Gitterstück 10 mit anderen Gitterstücken 10 bzw. Auslegerteilen zu einem Ausleger, insbesondere einem Gitterausleger eines Mobil- bzw. Raupenkrans, verbindbar ist. Jeweils zwei benachbarte Eckstiele 12 sind über mehrere Pfosten 14 und Diagonalen 16 miteinander verbunden.
Das Gitterstück 10 weist einen rechteckigen Querschnitt mit einer größeren Breite als Höhe auf. Dabei sind die Eckstiele 12 entlang der langen Seiten L des Gitterstücks 10 über eine geringere Anzahl von Diagonalen 16 miteinander verbunden als entlang der kurzen Seiten K des Gitterstücks 10. In der 1 sind ebenfalls die entsprechenden Knicklängen K_K und K_L eingezeichnet, welche sich aus den jeweiligen Abständen der Verbindungspunkte 18 der Diagonalelemente 16 an den Eckstielen 12 ergeben. Wie zu erkennen ist, weisen die Eckstiele 12 für die Diagonalen 16 der langen und der kurzen Seiten L, K unterschiedliche Knicklängen K_L, K_K auf, wobei die Knicklänge K_L größer ist als die Knicklänge K_K.
Die an den langen Seiten L des Gitterstücks 10 verlaufenden Diagonalen 16 sind lösbar mit den Eckstielen 12 verbunden, während die Diagonalen 16 der kurzen Seiten K fest mit den Eckstielen 12 verschweißt sind. Die 2 zeigt ein einzelnes, eine der kurzen Seiten K des Gitterstücks 10 bildendes Seitenteil, wobei seitlich an den Eckstielen 12 und an den Gabelelementen 32 angebrachte Befestigungselemente 19 bzw. Bolzpunkte für die Diagonalen 16 und die die Stirnseiten des Gitterstücks 10 bildenden Seitenteile zu erkennen sind.
Durch die größere Breite weist das Gitterstück 10 eine höhere Seitensteifigkeit und eine höhere Torsionssteifigkeit auf, was im Kranbetrieb zu einer geringeren Verformung und einer höheren Traglast führt. Die Teilbarkeit des Gitterstücks 10 in vertikaler Ebene erleichtert den Transport des Gitterstücks 10. Die Diagonalen 16 und Eckstiele 12 sind dabei optimal an die Geometrie des Gitterstücks 10 angepasst. Die geringere Anzahl von Diagonalen 16 an den langen Seiten L bedingen einen geringeren Montageaufwand, ein geringeres Gesamtgewicht und weniger Toleranzen.
Die damit einhergehende größere Knicklänge K_L an der langen Seite L wird nun erfindungsgemäß durch ein optimiertes Profil der Eckstiele 12 ausgeglichen. Die 3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel des Eckstiels 12 mit optimiertem Querschnittsprofil in einer perspektivischen Ansicht und in einer schematischen Frontansicht. Das erfindungsgemäße Eckstielprofil weicht von den üblicherweise verwendeten kreisrunden oder quadratischen Querschnittsformen dadurch ab, dass es eine größere Breite als Höhe aufweist, also ein Aspektverhältnis ungleich eins. Die grö-ßere Ausdehnung weist der Eckstiel 12 dabei in Richtung der langen Seite L des Gitterstücks 10 auf, um durch das daraus resultierende höhere Flächenträgheitsmoment die größere Knicklänge K_L in dieser Ebene zu kompensieren. Dabei wird die Masse des Gitterstücks 10 optimal ausgenutzt.
Der Eckstiel 12 ist aus zwei unterschiedlich geformten Profilblechen zusammengesetzt, die durch Längsnähte 20` (Schweißstöße) miteinander verschweißt sind und ein Hohlprofil bilden. Die Bleche sind jeweils achsensymmetrisch geformt und so zusammengefügt, dass auch das resultierende Eckstielprofil achsensymmetrisch ist (vgl. 4, die vertikale Symmetrieachse teilt das Profil mittig). Darüber hinaus weisen die Profilbleche des Eckstiels 12 jeweils Rundungen bzw. Biegungen 20 (welche auch als „Knicke“ aufgefasst werden können) auf, die der Beulstabilisierung dienen und entlang der gesamten Länge des Eckstiels 12 verlaufen. Durch diese einfach zu fertigenden Stabilisierungsstrukturen 20, welche in der Formgebung der Profilbleche selbst realisiert sind (d.h. die Stabilisierungsstrukturen werden durch die Form und/oder Anordnung der das Hohlprofil bildenden Profilbleche selbst gebildet), kann auf die Verwendung zusätzlicher Bauteile wie z.B. verschweißte Querschottbleche verzichtet werden. Auch die Schweißnähte 20` können als Stabilisierungsstrukturen aufgefasst werden. Insgesamt weist das Eckstielprofil im Wesentlichen die Form eines konvexen unregelmäßigen Polygons auf. In der 4 ist ferner ein innerhalb des Hohlprofils angeordnetes Versteifungselement 22 zu erkennen, welches weiter unten beschrieben wird.
Das in den 3 und 4 gezeigte Ausführungsbeispiel ist jedoch nur eine unter vielen Ausgestaltungsmöglichkeiten des Eckstielprofils, um eine gewünschte Beulstabilisierung und Knicklängenanpassung zu realisieren. Weitere Beispiele sind in den 5a und 5b jeweils in einer Frontalansicht gezeigt. Dabei zeigt die 5a achsensymmetrische Beispiele für einstückig gefertigte Profile (diese Formen können selbstverständlich auch aus zwei oder mehre Profilblechen zusammengesetzt sein). Die in der 5b dargestellten Profile sind im Wesentlichen eiförmig bzw. ellipsenförmig, wobei die Profile von Nahem betrachtet mehrere Biegungen / Rundungen / Knicke aufweisen. Bis auf das Beispiel ganz links sind die Profile der 5b aus zwei unterschiedlich geformten Blechen zusammengesetzt und ebenfalls achsensymmetrisch. Das in der 5b ganz links abgebildete Profil ist dagegen aus zwei identisch geformten Blechen zusammengesetzt und insgesamt punktsymmetrisch, was u.a. die Herstellung vereinfacht.
Um die Eckstiele 12 noch weiter gegen ein Verbeulen zu stabilisieren, insbesondere bei der Verwendung dünner Profilbleche, können zusätzliche Versteifungselemente 22 innerhalb des Hohlprofils der Eckstiele 12 verbaut werden. Ein Beispiel hierfür ist in der 6 dargestellt, in welcher ein Ausschnitt eines Verbindungspunkts 18 zweier Diagonalen 16 am Eckstiel 12 gezeigt ist. Dabei ist das innen im Eckstiel 12 angeordnete Versteifungselement 22, welches entlang der Längsrichtung des Eckstiels 12 verläuft und an der Innenseite des Hohlprofils an der dem Verbindungspunkt 18 zuweisenden Seite befestigt bzw. angeschweißt ist, gestrichelt dargestellt, da es von außen nicht zu sehen ist. Das Verbindungselement 22 ist in diesem Ausführungsbeispiel entlang seiner zur Längsachse des Eckstiels 12 parallelen Mittelachse gebogen. Die 4 zeigt das Versteifungselement 22 in einer Frontalansicht.
Pro Verbindungspunkt 18 ist vorzugsweise ein solches winkelförmiges bzw. halbschalenförmiges Versteifungselement 22 vorhanden, um die Knotenpunkte 18 zu stabilisieren. Auch hier sind jedoch vielfältige andere Gestaltungen denkbar. Solche Versteifungselemente 22 sind im Falle eines aus zwei Profilblechen zusammengesetzten Eckstiels 12 besonders leicht auszuführen, da diese Längselemente 22 bereits vor dem Zusammenfügen bzw. Verschweißen der Eckstielbleche eingebaut werden können.
Die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Gitterstücks 10 wird durch eine optimierte Gabel-/Gabel-Konstruktion erweitert. Hierfür weisen die Eckstiele 12 an den beiden Enden Verbindungselemente 32 auf, die als Gabelelemente mit jeweils einer Bohrung zum Herstellen einer lösbaren Bolzverbindung zwischen zwei Gitterstücken 10 bzw. zwischen einem Gitterstück 10 und einem anderen Auslegerteil wie z. B. Anlenkstück, Auslegerkopf oder dergleichen ausgestaltet sind.
In der 7a ist ein Eckstiel 12 mit den beidseitig angebrachten Gabelelementen 32 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht (obere Abbildung) und einer Draufsicht (untere Abbildung) dargestellt. Die 8a zeigt die einzelnen Gabelelemente 32 in einer perspektivischen Ansicht. Die Gabelelemente 32 werden in diesem Ausführungsbeispiel an die Enden bzw. Aufnahmen des Eckstiels 12 angesetzt. Die Gabelelemente 32 weisen auf einer Seite Schrägen 38 auf und sind auf der gegenüberliegenden Seite geeignet gestaltet, um die Befestigungselemente 19 anbringen zu können (vgl. 2).
Die 7b und 8b zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel, bei denen die Gabelelemente 32 in entsprechende Aufnahmen bzw. Ausnehmungen an den Enden des Eckstiels 12 eingesetzt und mit diesen verschweißt sind. Diese Bauweise ermöglicht ein Verschweißen mit minimalem Schweißverzug und einen Verzicht auf bruchanfällige Kopfplatten an den Enden der Eckstiele 12. Die Schweißnähte 30 zwischen Gabelelement 32 und Eckstiel 12 sind in der 7b als dicke schwarze Linien dargestellt und werden im Betrieb auf Schub belastet.
Gabel- und Gegengabelelement 32 sind in beiden Ausführungsbeispielen unterschiedlich gestaltet, um ein Ineinanderfügen zu ermöglichen, und weisen einen Schichtaufbau bzw. eine Sandwichstruktur bestehend aus mehreren verschweißten Lamellen 34, 36 auf. Die Lamellen 34, 36 weisen unterschiedliche Formen bzw. Konturen auf. Alternativ zur Lamellenbauweise können als Abstandshalter zwischen den Fingern der Gabelelemente 32 z.B. auch dünne Verbindungsbleche verwendet werden. Diese vorgefertigten Gabelelemente 32 können als Ganzes einer mechanischen Nachbearbeitung unterzogen werden. An den Gabel-/Gabel-Paketen können zudem lösbare Anschlussstellen für Pfostenverbindungen zu den Eckstielen 12 vorgesehen sein (vgl. 2).
Die erfindungsgemäße, mit Stabilisierungsstrukturen 20, 20' versehene („gekantete“) Form der Eckstiele 12 bietet zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Vorzügen einige weitere Vorteile bzw. Eigenschaften:

1) Fertigungstechnisch vorteilhafte Ausführung des Diagonalenanschlusses:
- Durchmesser der Diagonale 16 wird kleiner als der Abstand zwischen zwei Stabilisierungsstrukturen 20, 20` an der korrespondierenden Seitenfläche des Eckstielprofils 12 gewählt.
2) Statisch vorteilhafte Ausführung des Diagonalenanschlusses: Durchmesser der Diagonale 16 wird größer als der Abstand zwischen zwei Stabilisierungsstrukturen 20, 20` an der korrespondierenden Seitenfläche des Eckstielprofils 12 gewählt.
3) Vorteilhafte Anordnung der Schweißstöße 20' innerhalb des Eckstielprofils 12:
- Anordnung der Schweißstöße 20' in der Gestalt, dass alle Schweißstöße 20' sich so auf einer Seite des Eckstielprofils 12 befinden (vgl. 5b, drittes Profil von links), sodass das Eckstielprofil 12 nicht beim Schweißen gedreht werden muss. Dies bedeutet, dass der Eckstiel 12 beispielsweise aus zwei Halbschalen-Blechen zusammengesetzt sein kann, wobei eine der Halbschalen eine etwas größere Breite aufweist als die zweite Halbschale. Beide Schweißnähte sind von einer Seite, ggf. nur um wenige Grad gedreht, herstellbar (und dies auch in „Wannenlage“).
4) Vorteilhafte Ausführung der Biegungen / Kantungen 20 des Eckstiels 12 mit möglichst kleinem Innenradius (z.B. 4x die Blechdicke). Ein noch kleinerer Radius ist fertigungstechnisch nur schwer herstellbar. Zu bemerken ist, dass dieser Radius auch den minimalen Abstand von benachbarten Biegungen / Kantungen 20 definiert. Somit ist auch die in einem Eckstiel 12 technisch herstellbare Anzahl an Biegungen / Kantungen 20 begrenzt.

Bezugszeichenliste:

10: Gitterstück
12: Eckstiel
14: Pfosten
16: Diagonale
18: Verbindungspunkt
19: Befestigungselement
20: Stabilisierungsstruktur (Knick / Biegung / Abrundung)
20`: Schweißnaht
22: Versteifungselement
30: Schweißnaht
32: Verbindungselement (Gabelelement)
34: Blech / Lamelle
36: Blech / Lamelle
38: Schräge
KK: Knicklänge kurze Seite
KL: Knicklänge lange Seite
K: Kurze Seite des Gitterstücks
L: Lange Seite des Gitterstücks

Claims

Gitterstück (10) für einen Gitterausleger, mit vier Eckstielen (12), die durch mehrere Pfosten (14) und Diagonalen (16) miteinander verbunden sind, wobei das Gitterstück (10) einen rechteckigen Querschnitt mit zwei längeren (L) und zwei kürzeren (K) Seiten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Querschnittsprofil der Eckstiele (12) ein Hohlprofil ist, das in Richtung der längeren Seiten (L) des Gitterstücks (10) eine größere Ausdehnung aufweist als in Richtung der kürzeren Seiten (K) des Gitterstücks (10), wobei mindestens eine Seite des Eckstielprofils eine Stabilisierungsstruktur (20) in Form eines Stoßes, eines Knicks, einer Biegung oder einer Abrundung aufweist.
Gitterstück (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die benachbarten Eckstiele (12), die die kürzeren Seiten (K) des Gitterstücks (10) bilden, über eine größere Anzahl von Diagonalen (16) miteinander verbunden sind als die benachbarten Eckstiele (12), die die längeren Seiten (L) des Gitterstücks (10) bilden, wobei vorzugsweise die an den längeren und/oder an den kürzeren Seiten verlaufenden Diagonalen (16) lösbar mit den jeweiligen Eckstielen (12) befestigt sind.
Gitterstück (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eckstiele (12) in Richtung der längeren Seiten (L) des Gitterstücks (10) ein grö-ßeres Flächenträgheitsmoment aufweisen als in Richtung der kürzeren Seiten (K) des Gitterstücks (10).
Gitterstück (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eckstiele (12) einen von einer rechteckigen Form abweichenden Querschnitt aufweisen.
Gitterstück (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Stabilisierungsstruktur (20) im Wesentlichen entlang der gesamten Länge des Eckstiels (12) erstreckt und vorzugsweise eine Richtungsänderung der Außenkontur des Hohlprofils quer zur Längsachse des Eckstiels (12) bildet.
Gitterstück (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Eckstielprofil insgesamt mindestens fünf Knicke, Biegungen und/oder Abrundungen aufweist.
Gitterstück (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eckstiele (12) aus einem Blech einstückig gefertigt sind.
Gitterstück (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Eckstiele (12) aus mindestens zwei miteinander verschweißten Blechen gefertigt sind.
Gitterstück (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bleche die gleiche Form aufweisen und vorzugsweise so miteinander verschweißt sind, dass das Eckstielprofil punkt- oder achsensymmetrisch ist.
Gitterstück (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bleche eine unterschiedliche Form aufweisen und vorzugsweise so miteinander verschweißt sind, dass das Eckstielprofil achsensymmetrisch ist.
Gitterstück (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Eckstielprofils im Bereich einer Verbindungsstelle (18) einer Diagonale (16) mindestens ein Versteifungselement (22) angebracht ist.
Gitterstück (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Versteifungselement (22) in Längsrichtung des Eckstiels (12) erstreckt und vorzugsweise innen im Eckstiel (12) nur an der Seite angebracht ist, an der die Diagonale (16) mit dem Eckstiel (12) verbunden ist.
Gitterstück (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Eckstiel (12) an den beiden Enden jeweils eine Aufnahme aufweist, an oder in welche(r) ein Verbindungselement (32), insbesondere Gabelelement, zur Verbindung mit einem komplementären Verbindungselement (32), insbesondere Gegengabelelement, eines anderen Gitterstücks (10) angebracht oder eingesetzt und verschweißt ist, wobei die Gabelelemente (32) vorzugsweise einen Schichtaufbau aus mehreren miteinander verschweißten und unterschiedlich geformten Blechen (34, 36) aufweisen.
Gitterausleger mit mindestens einem Gitterstück (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Arbeitsgerät, insbesondere Kran, mit einem Gitterausleger nach Anspruch 14.