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Die Erfindung betrifft ein Mastarm-Segment für eine Betonpumpe sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Mastarm-Segments.
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Mit einem Betonpumpen-Mastarm kann eine Förderleitung einer Betonpumpe so geführt werden, dass der mit der Betonpumpe geförderte flüssige Beton in einem von der Betonpumpe entfernten Bereich ausgebracht wird. Ein 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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Betonpumpen fördern den flüssigen Beton normalerweise stoßweise, so dass die Mastarme erheblichen dynamischen Belastungen ausgesetzt sind. 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 vorzustellen, das ein geringes Gewicht hat und kostengünstig in der Herstellung ist. 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 einen Obergurt, einen Untergurt und zwei den Obergurt und den Untergurt verbindende Seitenteile. Die Seitenteile umfassen jeweils einen zu dem Untergurt benachbarten unteren Randabschnitt und einen zwischen dem unteren Randabschnitt und dem Obergurt angeordneten Zentralabschnitt, wobei der Abstand zwischen dem Zentralabschnitt des ersten Seitenteils und dem Zentralabschnitt des zweiten Seitenteils größer ist als der Abstand zwischen dem unteren Randabschnitt des ersten Seitenteils und dem unteren Randabschnitt des zweiten Seitenteils. Das Mastarm-Segment umfasst einen Gelenkanschluss mit einer Gelenkfläche, die eine Schwenkachse für eine Schwenkverbindung zwischen dem Mastarm-Segment und einer benachbarten Struktur definiert. Die Gelenkfläche ist wenigstens teilweise unterhalb des Untergurts angeordnet. Der Gelenkanschluss ist über einen ersten Verbindungsträger mit dem Zentralabschnitt des ersten Seitenteils verbunden, wobei der erste Verbindungsträger sich über den unteren Randabschnitt des ersten Seitenteils hinweg erstreckt, ohne mit dem unteren Randabschnitt des ersten Seitenteils verbunden zu sein.
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Die Erfindung hat erkannt, dass mit dem ersten Verbindungsträger eine besonders günstige Möglichkeit geschaffen wird, die im Bereich des Gelenkanschlusses wirkenden Kräfte in das Mastarm-Segment einzuleiten. Um Spannungsspitzen zwischen dem Verbindungsträger und dem Seitenteil zu vermeiden, ist der erste Verbindungsträger über den Randabschnitt des ersten Seitenteils hinweg geführt, ohne mit dem Randabschnitt des ersten Seitenteils verbunden zu sein.
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Der Zentralabschnitt des ersten Seitenteils kann sich in einer Ebene erstrecken, die einen rechten Winkel mit einer durch den Gelenkanschluss definierten Schwenkachse einschließt. Eine Längs-Mittelebene ist eine dazu parallele Ebene, die den Gelenkanschluss mittig schneidet. Der Zentralabschnitt des ersten Seitenteils kann denselben Abstand zu der Längs-Mittelebene haben wie der Zentralabschnitt des zweiten Seitenteils. Der untere Randabschnitt des ersten Seitenteils kann den selben Abstand zu der Längs-Mittelebene haben wie der untere Randabschnitt des zweiten Seitenteils. Der Abstand zwischen unterem Randabschnitt und Längs-Mittelebene kann kleiner sein als der Abstand zwischen Zentralabschnitt und Längs-Mittelebene.
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Der erste Verbindungsträger kann sich in einer zu der Längs-Mittelebene parallelen Ebene erstrecken, der Abstand zwischen dem ersten Verbindungsträger und der Längs-Mittelebene kann größer sein als der Abstand zwischen der Außenseite des Zentralabschnitts und der Längs-Mittelebene. In einer Ausführungsform liegt die Innenseite des ersten Verbindungsträgers in derselben Ebene wie die Außenseite des Zentralabschnitts, der erste Verbindungsträger kann auf der Außenseite des Zentralabschnitts aufliegen. Ein erster Abschnitt des ersten Verbindungsträgers kann eine Aufdoppelung mit dem Zentralabschnitt des ersten Seitenteils bilden. Ein zweiter Abschnitt des ersten Verbindungsträgers kann ausgehend von dem Zentralabschnitt des ersten Seitenteils in Richtung des Gelenkanschlusses vorkragen. Das Mastarm-Segment kann so gestaltet sein, dass der zweite Abschnitt des ersten Verbindungsträgers außer den Verbindungen zum ersten Abschnitt des ersten Verbindungsträgers und zu dem Gelenkanschluss keine weiteren Verbindungen zu Komponenten des Mastarm-Segments hat.
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Der erste Verbindungsträger kann durch Schweißen mit dem Zentralabschnitt des ersten Seitenteils verbunden sein. Es kann eine Schweißnaht ausgebildet sein, die sich entlang einer durch das Aufliegen des ersten Verbindungsträgers auf dem Zentralabschnitt des ersten Seitenteils gebildeten Umfangslinie erstreckt. In einer Ausführungsform erstreckt die Schweißnaht sich ohne Unterbrechung über die gesamte Länge der Umfangslinie.
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Das Herstellen einer ununterbrochenen Schweißnaht über die gesamte Länge der Umfangslinie wird erschwert, wenn ein Abschnitt der Umfangslinie zwischen dem vorkragenden Abschnitt des ersten Verbindungsträgers und dem unteren Randabschnitt eingeschlossen ist. Diese Bereich ist für Schweißmaschinen nur schwer zugänglich. Um das Herstellen der Schweißnaht zu erleichtern, kann der erste Verbindungsträger aus einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil zusammengesetzt sein. Das erste Bauteil kann so gestaltet sein, dass es über seinen gesamten Umfang auf dem Zentralabschnitt des ersten Seitenteils aufliegt. Der gesamte Umfang des ersten Bauteils ist dann leicht zugänglich für eine Schweißmaschine.
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Nachdem das erste Bauteil des ersten Verbindungsträgers mit dem Zentralabschnitt verschweißt ist, kann das zweite Bauteil des ersten Verbindungsträgers mit dem ersten Bauteil verschweißt werden. Die Schweißnaht zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil kann sich entlang einer Unterkante des Zentralabschnitts des ersten Seitenteils erstrecken.
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Zusätzlich oder alternativ dazu kann der erste Verbindungsträger durch eine in der Fläche des ersten Verbindungsträgers angeordnete Schweißverbindung mit dem Zentralabschnitt des ersten Seitenteils verbunden sein. Der erste Verbindungsträger kann zu diesem Zweck eine Durchbrechung aufweisen, in der die Schweißverbindung gesetzt wird. Die Durchbrechung kann durch den Schweißvorgang mit Material gefüllt werden. Die Durchbrechung kann einen ersten Abschnitt aufweisen, der sich in Längsrichtung des Mastarm-Segments erstreckt. Die Durchbrechung kann einen zweiten Abschnitt aufweisen, der mit dem ersten Abschnitt einen Winkel einschließt. Der Winkel kann zwischen 60° und 80° liegen. Die Durchbrechung kann benachbart zu dem proximalen Ende des ersten Verbindungsträgers angeordnet sein.
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Der erste Verbindungsträger kann einen Endbereich umfassen, der innerhalb des Zentralabschnitts des ersten Seitenteils ausläuft. Der Endbereich kann ein distales Ende des ersten Verbindungsträgers bilden. Der Endbereich kann in Form einer Verjüngung zu einer Spitze des Endbereichs hin 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 der oberen und unteren Kante des Zentralabschnitts. 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 Zentralabschnitt des ersten Seitenteils 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, den Verbindungsträger zum Beispiel durch Fräsen so zu bearbeiten, dass die Materialstärke des Verbindungsträgers zur Spitze des Endbereichs hin reduziert wird. Möglich ist auch, zum Zwecke einer Gewichtsreduktion eine verminderte Materialstärke in solchen Bereichen zu erzeugen, in denen der Verbindungsträger weniger belastet ist.
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Der Zentralabschnitt des ersten Seitenteils kann sich bis zum Obergurt erstrecken. Alternativ kann zwischen dem Zentralabschnitt des ersten Seitenteils und dem Obergurt ein oberer Randabschnitt ausgebildet sein, der einen lateralen Versatz relativ zu dem Zentralabschnitt hat. Zwischen dem Zentralabschnitt und dem oberen Randabschnitt kann ein Übergangsabschnitt ausgebildet sein. Der Abstand zwischen dem oberen Randabschnitt und der Längs-Mittelebene kann kleiner sein als der Abstand zwischen dem Zentralabschnitt und der Längs-Mittelebene.
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Der laterale Versatz zwischen dem Zentralabschnitt und dem oberen Randabschnitt kann erzeugt werden, indem das Seitenteil mehrfach abgekantet wird. Zwischen dem Zentralabschnitt und dem Übergangsabschnitt kann das Seitenteil in eine Richtung abgekantet sein. Zwischen dem Übergangsabschnitt und dem oberen Randabschnitt kann das Seitenteil in entgegengesetzter Richtung abgekantet sein. Der Biegewinkel der beiden Kanten kann so gewählt sein, dass der Zentralabschnitt des Seitenteils in einer Ebene liegt, die parallel zu dem oberen Randabschnitt 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 Mastarm kann einen zweiten Verbindungsträger umfassen, wobei der Gelenkanschluss über den zweiten Verbindungsträger mit dem Zentralabschnitt des zweiten Seitenteils verbunden ist. Der zweite Verbindungsträger kann sich über den unteren Randabschnitt des zweiten Seitenteils hinweg erstrecken, ohne mit dem unteren Randabschnitt des zweiten Seitenteils verbunden zu sein. Der zweite Verbindungsträger kann dieselben Merkmale aufweisen, die im Zusammenhang des ersten Verbindungsträgers beschrieben sind. Das zweite Seitenteil kann dieselben Merkmale aufweisen, die im Zusammenhang des ersten Seitenteils beschrieben sind.
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Der Obergurt, der Untergurt und die Seitenteile des Mastarm-Segments können ein Kastenprofil bilden. Das Kastenprofil kann aus Schalenbauteilen zusammengesetzt sein, die durch in Längsrichtung des Mastarm-Segments verlaufende Schweißnähte miteinander verbunden sind. Eine Schweißnaht zwischen einem ersten Schalenbauteil und einem zweiten Schalenbauteil kann sich entlang einer Kante des Zentralabschnitts des ersten Seitenteils erstrecken. Die Schweißnaht kann weiter mit einer Schweißnaht zwischen dem ersten Verbindungsträger und dem Zentralabschnitt des ersten Seitenteils zusammenfallen. Eine entsprechende Schweißnaht-Kombination kann es zwischen dem zweiten Seitenteil und dem zweiten Verbindungsträger geben.
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In einer Ausführungsform ist das Kastenprofil aus zwei Halbschalen zusammengesetzt, wobei eine erste Halbschale den Obergurt sowie jeweils einen oberen Teilabschnitt der gegenüberliegenden Seitenteile umfasst. Eine zweite Halbschale kann den Untergurt sowie jeweils einen unteren Teilabschnitt der gegenüberliegenden Seitenteile umfassen. Die beiden Halbschalen können durch zwei in Längsrichtung verlaufende Schweißnähte zu einem Kastenprofil verschweißt werden.
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Der Gelenkanschluss kann so gestaltet sein, dass von außen auf den Gelenkanschluss wirkende Kräfte ausschließlich über die beiden Verbindungsträger in das aus dem Gurten und den Seitenteilen gebildete Kastenprofil des Mastarm-Segments eingeleitet werden. Das Mastarm-Segment kann so gestaltet sein, dass der Gelenkanschluss abgesehen von der Verbindung über die Verbindungsträger keine Verbindung mit dem Untergurt und den Seitenteilen des Mastarm-Segments hat. Der Gelenkanschluss kann von dem Untergurt beabstandet sein. Zwischen dem Gelenkanschluss und dem Untergurt kann es einen Freiraum geben. Zu den Seiten hin kann der Freiraum durch den ersten Verbindungsträger und den zweiten Verbindungsträger begrenzt sein.
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Die Angaben oben und unten beziehen sich auf den in den Zeichnungen gezeigten Zustand des Mastarm-Segments. Die Ebene des Untergurts wird durch die Längsrichtung und die Querrichtung des Untergurts definiert. Bei einem Untergurt, der sich nicht über seine gesamte Länge in derselben Ebene erstreckt, bezieht die Angabe sich auf den zu dem Gelenkanschluss benachbarten Abschnitt des Untergurts. Die Richtungsangaben stehen unter der Annahme, dass die Ebene des Untergurt horizontal ausgerichtet ist. Dies bedeutet 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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Der Untergurt kann sich ausgehend von einem zu dem Gelenkanschluss benachbarten Ende entlang einer geraden Linie in Richtung eines gegenüberliegenden Endes des Mastarm-Segments (Längsrichtung) erstrecken. Das zu dem Gelenkanschluss benachbarte Ende des Mastarm-Segments kann das proximale Ende sein. Die Ebene des Untergurts wird durch die Längsrichtung des Untergurts und die zu der Schwenkachse des Gelenkanschlusses parallele Dimension definiert. Erstreckt der Untergurt sich nicht über die gesamte Länge des Mastarms in einer Ebene, so wird die Ebene des Untergurts durch einen zu dem Gelenkanschluss benachbarten Abschnitt des Untergurts definiert. Der Gelenkanschluss kann unterhalb der Ebene des Untergurts angeordnet sein.
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Es ist möglich, dass der Untergurt sich auch in Querrichtung in der Ebene des Untergurts erstreckt. Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen der Untergurt in Querrichtung eine aus der Ebene des Untergurts herausgeführte Form hat. Der Untergurt kann dazu ein oder mehrere Biegungen aufweisen oder mit ein oder mehreren Abkantungen versehen sein. Die Richtung der Kanten/Biegungen kann parallel zur Längsrichtung des Mastarm-Segments sein, so dass sich in Querrichtung eine aus der Ebene herausgeführte Form ergibt. Der Untergurt kann eine in Querrichtung gewölbte Form haben, zum Beispiel indem der Untergurt so abgekantet ist, dass die Summe der Abkantungen einer Wölbung entspricht. Die Wölbung kann so ausgerichtet sein, dass der Abstand zwischen der Schwenkachse des Gelenkanschlusses und einem zentralen Bereich des Untergurts kleiner ist als der Abstand zwischen der Schwenkachse und einem peripheren Bereich des Untergurts. Die Ebene des Untergurts wird durch den Bereich des Untergurts definiert, der den geringsten Abstand zu dem Gelenkanschluss hat. Alternativ zu einer gewölbten Form sind auch Kanten möglich, die in zueinander entgegengesetzte Richtungen gebogen sind, so dass im Untergurt ein oder mehrere Sicken gebildet werden. Insbesondere bei einem in Querrichtung nicht ebenen Untergurt ist es von Vorteil, wenn dieser in Längsrichtung gerade ist, also in Längsrichtung nicht aus der Ebene des Untergurts herausgeführt ist.
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Das Mastarm-Segment ist dazu ausgelegt, über ein Schwenkgelenk schwenkbar mit einer benachbarten Struktur verbunden zu werden. Die benachbarte Struktur kann ein anderes Segment des Mastarms oder ein Grundrahmen der Betonpumpe sein. Das Schwenkgelenk wird gebildet durch einen ersten Gelenkanschluss, der ein Element des Mastarm-Segments ist, und durch einen zweiten Gelenkanschluss der ein Element der von dem Mastarm-Segment separaten benachbarten Struktur ist. Die Lage der Schwenkachse ist durch den Gelenkanschluss des Mastarm-Segments definiert. Der Gelenkanschluss kann eine Gelenkbohrung umfassen, wobei die Achse der Gelenkbohrung der Schwenkachse entspricht. Der Gelenkanschluss kann eine Struktur umfassen, innerhalb derer die Gelenkbohrung ausgebildet ist. Beispielsweise kann der Gelenkanschluss ein Rohrstück sein, innerhalb dessen sich die Gelenkbohrung erstreckt. Der Gelenkanschluss kann eine Aufnahme für einen Gelenkbolzen bilden. Die Aufnahme für den Gelenkbolzen entspricht in diesem Fall der Gelenkfläche, die die Schwenkachse definiert.
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Indem die die Schwenkachse definierende Gelenkfläche des Gelenkanschlusses wenigstens teilweise unterhalb des Untergurts angeordnet ist, ist die Möglichkeit umfasst, dass die Ebene des Untergurts den Gelenkanschluss schneidet. Mit anderen Worten kann die Gelenkfläche einen Bereich umfassen, der mit der Ebene des Untergurts zusammenfällt oder oberhalb der Ebene des Untergurts liegt. Diese Gestaltung kann damit verbunden sein, dass der Untergurt mit einem Abstand zu dem Gelenkanschluss endet, der Gelenkanschluss also in einer Verlängerung des Untergurts angeordnet ist.
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In einer Weiterbildung ist das Mastarm-Segment so gestaltet, dass die mit der Gelenkfläche definierte Schwenkachse unterhalb des Untergurts angeordnet ist. Weiter von Vorteil ist es, wenn die die Schwenkachse definierende Gelenkfläche in ihrer Gesamtheit unterhalb des Untergurts angeordnet ist. Weiter vorzugsweise kann der Abstand zwischen der Schwenkachse des Gelenkanschlusses und der Ebene des Untergurts so groß sein, dass die Ebene des Untergurts die Struktur des Gelenkanschlusses nicht schneidet.
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Der Gelenkanschluss kann eine proximale Gelenkaufnahme des Mastarm-Segments bilden. In dem Verbindungsträger kann eine Aufnahme für einen Gelenkhebel ausgebildet 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 Verbindungsträger verbunden sein.
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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 Befestigungsaufnahmen umfassen, insbesondere wenigstens zwei Befestigungsaufnahmen, vorzugsweise wenigstens drei Befestigungsaufnahmen, weiter vorzugsweise wenigstens vier Befestigungsaufnahmen. Die Befestigungsaufnahmen können im Wesentlichen gleichverteilt über die Länge des Mastarm-Segments sein. Ein oder mehrere der Befestigungsaufnahmen können mit einem Verbindungsträger verbunden sein.
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Die Förderleitung kann sich über die Länge des Mastarm-Segments erstrecken. Zur Verbindung mit einer Förderleitung eines benachbarten Mastarm-Segments kann die Förderleitung an einem oder beiden ihrer Enden ein Gelenkteil umfassen, das dazu ausgelegt ist, eine schwenkbare Verbindung zu einer Förderleitung eines benachbarten Mastarm-Segments zu bilden. Die mit dem Gelenkteil definierte Schwenkachse kann koaxial zu der Schwenkachse des Gelenkanschlusses und damit koaxial zur Achse des Mastarm-Schwenkgelenks sein. Die Förderleitung kann seitlich des Mastarm-Segments angeordnet sein. Dies ist eine wesentliche Randbedingung für die Konstruktion von Mastarm-Segmenten, weil einerseits die Möglichkeit gegeben sein muss, die Mastarm-Segmente eines Mastarms trotz der parallel angeordneten Förderleitung in einen eingefalteten Zustand zu bringen und weil andererseits nicht beliebig viel Raum in seitlicher Richtung zur Verfügung steht, ohne dass die zulässige Breite straßenzugelassener Fahrzeuge überschritten wird.
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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 die Ebenen der beiden Seitenteile des Mastarm-Segments hindurch erstreckt, wobei die beiden Ebenen 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 solchen Mastarm-Segments, bei dem ein erstes Bauteil des ersten Verbindungsträgers mit dem Zentralabschnitt des ersten Seitenteils verschweißt wird und bei dem ein zweites Bauteil des ersten Verbindungsträgers mit dem ersten Bauteil verschweißt wird.
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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 distale Ende des Mastarm-Segments aus 3 in vergrößerter Darstellung;
- 6: ein proximales Ende eines erfindungsgemäßen Mastarm-Segments;
- 7: ein proximales Ende eines erfindungsgemäßen Mastarm-Segment;
- 8: das proximalen Ende aus 7 in einer anderen Perspektive.
- 9: einen Querschnitt durch das Mastarm-Segment aus 3;
- 10: ein Detail des Mastarm-Segments aus 3 in vergrößerter Darstellung;
- 11: einen Querschnitt durch das Mastarm-Segment aus 7;
- 12: ein Detail des Mastarm-Segments aus 11 in vergrößerter Darstellung.
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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. 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 Schwenkachse 74 wird gebildet durch einen Gelenkbolzen 23, durch den ein proximales Ende des zweiten Mastarm-Segments 21 mit einem distalen Ende des ersten 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 einer 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 Verbindungsträger 40 und einem zweiten Verbindungsträger 57 versehen, die eine Verbindung zwischen dem Kastenprofil und einer proximalen Gelenkaufnahme 37 des Mastarm-Segments 30 bilden. Ausgehend vom proximalen Ende 31 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 9 umfassen die beiden Seitenteile 35, 36 jeweils einen Zentralabschnitt 42, der sich bis zum Obergurt 33 erstreckt, und einen unteren Randabschnitt 43, der an den Untergurt 34 angrenzt. Die Seitenteile 35, 36 sind ausgehend von dem unteren Randabschnitt 43 nach außen abgekantet, so dass der Abstand 59 zwischen den Zentralabschnitten 44 der beiden Seitenteile 35, 36 größer ist als der Abstand 58 zwischen den unteren Randabschnitten 43 der Seitenteile 35, 36. Entsprechend haben die Zentralabschnitte 44 einen größeren Abstand zu einer Längs-Mittelebene 64 des Mastarm-Segments als die unteren Randabschnitt 43. Zwischen dem Zentralabschnitt 44 und dem unteren Randabschnitt 43 ist ein Übergangsabschnitt 45 ausgebildet, der einen Winkel von etwa 30° mit der Ebene des unteren Randabschnitts 43 bzw. der dazu parallelen Ebene des Zentralabschnitts 44 einschließt.
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Die obere Halbschale 41 umfasst den Obergurt 33 und die Seitenteile 35, 36 bis zum unteren Ende der Zentralabschnitte 44. Die untere Halbschale 47 umfasst den Untergurt 34, die unteren Randabschnitte 43, die unteren Übergangsabschnitte 45 sowie einen Überlappungsstreifen 48, der mit dem unteren Ende der Zentralabschnitte 44 überlappt, siehe 10. Am unteren Ende der oberen Halbschale 47 ist eine Schweißnaht 49 ausgebildet, durch die die beiden Halbschalen 41, 47 miteinander verbunden sind.
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Die beiden Verbindungsträger 40, 57 haben eine größere Materialstärke als das Kastenprofil aus den Halbschalen 41, 47, siehe 10. Die Innenseite der Verbindungsträger 40, 57 liegt auf den Zentralabschnitten 44 der Seitenteile 35, 36 auf. Die Verbindung zwischen den Verbindungsträgern 40, 57 und den Zentralabschnitten 44 wird durch eine umlaufende Schweißnaht gebildet, die sich entlang der Umfangslinie erstreckt, entlang derer der Verbindungsträger auf dem Zentralabschnitt 44 aufliegt. Ausgehend von der Außenseite der Zentralabschnitte 44 ragen die Verbindungsträger 40, 57 frei nach unten und schließen einen Freiraum 65 zwischen sich und dem unteren Randabschnitt 43 ein.
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Zwischen den Verbindungsträgern 40, 57 ist der Gelenkanschluss 37 eingeschweißt, der die Form eines Rohrstücks hat, in dessen Innerem eine Gelenkbohrung zur Aufnahme eines Gelenkbolzens ausgebildet ist. Die Innenfläche des Rohrstücks bildet eine Gelenkfläche 12, mit der die Schwenkachse 74 definiert ist, siehe 6. Das Rohrstück und damit auch die Gelenkfläche 12 sind mit ihrem gesamten Querschnitt unterhalb der Ebene 63 des Untergurts 34 angeordnet, so dass keine direkte Verbindung zwischen dem Untergurt 34 und dem Gelenkanschluss 62 besteht. Der Gelenkanschluss 37 hat keine weitere Verbindung mit dem Kastenprofil des Mastarm-Segments außer der Verbindung, die durch die Verbindungsträger 40, 57 gebildet wird. Zwischen dem Gelenkanschluss 37 und dem Untergurt 34 besteht ein Freiraum 65, der zu den Seiten hin durch die Verbindungsträger 40, 57 begrenzt ist.
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Die Gelenkbohrung nimmt den Gelenkbolzen 23 auf, der das Mastarm-Segment 30 mit einem benachbarten Mastarm-Segment verbindet. Neben der Gelenkbohrung 37 kann der Gelenkhebel 25 angeschlossen werden. Entsprechend umfasst das Mastarm-Segment 30 nahe seinem distalen Ende einen weiteren Gelenkanschluss 50 sowie einen weiteren Stehbolzen 66, an den ein Gelenkhebel 24 angeschlossen werden kann. Zwischen dem distalen Ende 32 und dem proximalen Ende 31 ist eine Aufnahme 28 angeordnet, an der ein Hydraulikzylinder zum Betätigen eines benachbarten Mastarm-Segments angeschlossen werden kann.
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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 Verbindungsträger 40 verbunden. In den Seitenteilen 35, 36 des Kastenprofils sind zwei weitere Befestigungsaufnahmen 53 angeordnet. Eine vierte Befestigungsaufnahme 53 ist nahe dem distalen Ende 32 angeordnet.
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Bei der alternativen Ausführungsform gemäß 7-8 ist die die Schwenkachse 74 definierende Gelenkfläche 12 an der Außenseite eines Bolzens angeordnet, der sich durch die Verbindungsträger 40, 57 hindurch erstreckt. Die beiden Seitenteile 35, 36 umfassen jeweils einen oberen Randabschnitt 42, der an den Obergurt 33 angrenzt, und einen unteren Randabschnitt 43, der an den Untergurt 34 angrenzt. Die oberen Randabschnitte 42 und die unteren Randabschnitte 43 eines Seitenteils liegen in derselben Ebene. Zwischen den Randabschnitten 42, 43 ist ein Zentralabschnitt 44 angeordnet, der einen lateralen Versatz relativ zu den Randabschnitten 42, 43 aufweist. Die Seitenteile 35, 36 sind ausgehend von Randabschnitten 42, 43 nach au-ßen abgekantet, so dass die Zentralabschnitte 44 der beiden Seitenteile 35, 36 einen größeren 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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Gemäß 8 wird der Untergurt 34 durch ein Blech gebildet, das in Längsrichtung eben ist und das in Querrichtung durch mehrere Abkantungen 60 eine nach außen gewölbte Form hat. Ebenso hat der Obergurt 33 eine nach außen gewölbte Form, die durch eine Mehrzahl von Abkantungen 60 erzeugt wird. Eine schematische Darstellung des Querschnitts des Kastenprofils ist in 11 gezeigt. Der Abstand zwischen den Zentralabschnitten 44 der Seitenteile 35, 36 ist größer als der Abstand 58 zwischen den unteren Randabschnitten 43 der Seitenteile 35, 36.
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Zum Herstellen eines solchen Mastarm-Segments wird eine obere Halbschale 41 des Kastenprofils bereitgestellt, die den Obergurt 33, die beiden oberen Randabschnitt 42 und die beiden Zentralabschnitte 44 umfasst. Das untere Ende der oberen Halbschale 41 entspricht dem unteren Ende der Zentralabschnitte 44. Einer untere Halbschale 47 des Kastenprofils umfasst den Untergurt 34, die unteren Randabschnitte 43, die Übergangsabschnitte 45 sowie zwei an die Übergangsabschnitt 45 angrenzende Überlappungsstreifen 48. Die Halbschalen 41, 47 werden so zusammengefügt, dass die Überlappungsstreifen 48 auf der Innenseite der Zentralabschnitte 44 anliegen und mit dem unteren Ende der Zentralabschnitte 44 überlappen. Am unteren Ende der Zentralabschnitte 44 wird jeweils eine Schweißnaht gesetzt, die sich über die Länge der Halbschalen 41, 47 erstreckt und die die Halbschalen 41, 47 miteinander verbindet, siehe 12.
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Das Anbringen der Verbindungsträger 40, 57 erfolgt in einem zweistufigen Vorgang. Zunächst wird ein erstes Bauteil 51 von außen als Aufdoppelung auf den Zentralabschnitt 44 von einem der Seitenteile 35, 36 aufgelegt. Das erste Bauteil 51, bei dem es sich um ein Metallblech mit einer größeren Materialstärke handelt, ist so bemessen, dass die gesamte Umfangslinie des ersten Bauteils 51 innerhalb der Fläche des Zentralabschnitts 44 liegt. Das erste Bauteil 51 wird mit einer umlaufenden Schweißnaht, die sich ohne Unterbrechung über den gesamten Umfang des ersten Bauteils 51 erstreckt, mit dem Zentralabschnitt 44 verbunden. Die untere Kante des ersten Bauteils 51 liegt nahe dem unteren Ende des Zentralabschnitts 44, sodass die Schweißnaht 55 in diesem Bereich im Wesentlichen mit dem unteren Ende des Zentralabschnitts 44 zusammenfällt, siehe 12.
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Gleichzeitig wird mit der Schweißnaht 55 an der Unterkante des ersten Bauteils 51 eine Verbindung zwischen dem ersten Bauteil 51 und einem zweiten Bauteil 52 hergestellt. Es ist möglich, eine einzelne Schweißnaht 55 zu erstellen, die sowohl das erste Bauteil 51 mit dem Zentralabschnitt 44 als auch das erste Bauteil 51 mit dem zweiten Bauteil verbindet. Alternativ kann dies auf zwei Schweißvorgänge aufgeteilt werden. Das zweite Bauteil 52 liegt nicht auf dem Zentralabschnitt 44 auf, sondern erstreckt sich ausgehend von der Schweißnaht 55 frei nach unten. Das zweite Bauteil 52 ist mit dem Gelenkanschluss 37 verbunden. Darüber hinaus hat das zweite Bauteil 52 keine Verbindung mit dem Übergangsabschnitt 45 oder dem unteren Randabschnitt 43. Auch der Gelenkanschluss 37 hat keine Verbindung mit dem Kastenprofil außer der Verbindung, die über die Verbindungsträger 40, 57 hergestellt wird.
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Bei der Ausführungsform gemäß 6 sind die Verbindungsträger 40, 57 ebenfalls jeweils aus einem ersten Bauteil 51 und einem zweiten Bauteil 52 zusammengesetzt. Zusätzlich zu der umlaufenden Schweißnaht, die sich über den Umfang des ersten Bauteils 51 erstreckt, ist eine zweite Schweißverbindung 56 zwischen dem ersten Bauteil 51 und dem Zentralabschnitt 44 ausgebildet, die innerhalb einer Durchbrechung des ersten Bauteils 51 angeordnet ist. Die Durchbrechung hat einen ersten Abschnitt, der sich Wesentlichen parallel zu der Unterkante des Zentralabschnitts 44 erstreckt, und einen zweiten Abschnitt, der sich im Wesentlichen parallel zu der proximalen Abschlusskante des Mastarm-Segments erstreckt.
