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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Katzrahmen, wie er beispielsweise in einem 2-Träger-Kransystem zur Verwendung kommt und an welchem sowohl Fahrwerke als auch ein Handhabungsgerät anbaubar sind.
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Stand der Technik
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Leichtkransysteme kommen häufig zum Einsatz, wenn es darum geht, immer wieder Lasten zu transportieren. Hierfür werden entsprechende Kranschienen, beispielsweise an Hallendecken oder anderswo, wie zum Beispiel an Masten, befestigt. Die Last wird dann mit einem Hebezeug oder mittels eines Manipulators aufgenommen, welcher an einem verfahrbaren Rahmen, dem sogenannten Katzrahmen, befestigt ist und so entlang des Schienensystems bewegt werden kann. Die Last wird dabei jedoch nicht direkt an dem Katzrahmen befestigt, sondern typischerweise an einem daran befestigten Handhabungsgerät, auch als Manipulator bezeichnet. Der Katzrahmen verbindet die Fahrwerke, welche in den Kranschienen laufen, und das Handhabungsgerät miteinander.
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Katzrahmen sind typischerweise aus Metall gefertigt, häufig aus Stahl oder Aluminium. Aus Rohr-, Profil- oder Stangenmaterial wird ein rahmenartiges Gerüst gebildet, in der Regel verschweißt, an welchem sowohl die Fahrwerke als auch das Handhabungsgerät befestigt werden können. Für das Handling schwerer Lasten muss entsprechend der Katzrahmen besonders stabil und damit schwer ausgelegt werden.
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In den letzten Jahren verbreiteten sich zunehmend auch Handhabungsgeräte zur Bewegung von Lasten mit einem verhältnismäßig geringen Gewicht. Wenn ein Werker eine verhältnismäßig leichte Last, wie beispielsweise eine Last mit einer Masse von 10 Kilogramm oder 15 Kilogramm, den ganzen Tag immer wieder und häufig bewegen muss, so wird auch eine verhältnismäßig leichte Last irgendwann zur körperlichen Belastung. Aus diesem Grund kam in der Fertigungsindustrie der Wunsch nach einem Manipulator auf, mit dem sich entsprechend leichte Lasten ebenfalls bewegen und handhaben lassen. Soll jedoch nur eine Last mit einer geringen Masse bewegt werden, so ist es wichtig, dass auch das Handhabungsgerät entsprechend leichtgewichtig ist, denn ansonsten braucht ein Werker verhältnismäßig viel Kraft, um den Manipulator zu bewegen und die angestrebte Arbeitserleichterung wird nicht oder nur unzureichend erreicht. Entsprechend stellen Handhabungsgerätehersteller Manipulatoren in Leichtbauweise bereit. Diese werden unter Einsatz von gewichtssparenden Materialien wie Aluminium oder Carbon gefertigt. Bis jetzt konnten jedoch sinnvoll nur feststehende Manipulatoren angeboten werden. Verfahrbare Manipulatoren scheiterten an den verhältnismäßig schwergewichtigen und damit nur unter großem Kraftaufwand verfahrbaren Katzrahmen. Es gibt zwar am Markt vereinzelt Katzrahmen, die aus Carbonrohren gefertigt sind, aber die Herstellung derselben ist verhältnismäßig aufwändig und damit teuer, es wird viel Material benötigt und der Katzrahmen weist eine verhältnismäßig geringe Steifigkeit auf.
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Aufgabenstellung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, einen Katzrahmen in Leichtbauweise bereitzustellen, an den ein Manipulator zur Bewegung von Lasten mit geringer Masse anbaubar ist und der entsprechend bei der Handhabung solcher leichtgewichtiger Lasten zum Einsatz kommt.
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Erfindungsbeschreibung
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Katzrahmen nach Schutzanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der erfindungsgemäße Katzrahmen weist einen plattenförmigen Grundkörper auf, wobei zur Herstellung dieses plattenförmigen Grundkörpers eine Platte in Sandwichkonstruktion verwendet wird.
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Bei Sandwichkonstruktionen bzw. bei Sandwichbauweise werden Werkstoffe mit verschiedenen Eigenschaften in Schichten zu einem Bauteil oder Halbzeug zusammengesetzt. Typischerweise umgeben zwei Deckschichten einen Kern. Hierdurch entsteht eine leichtgewichtige und doch gleichzeitig stabile Platte.
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Der erfindungsgemäße Katzrahmen hat etliche Vorteile. Er ist sehr leicht und dies bei einer sehr hohen Steifigkeit. Ferner sind im Prinzip vorgefertigte Bauteile verwendbar, denn es können am Markt erhältliche Platten in Sandwichkonstruktion gekauft werden, die dann nach Bedarf zugeschnitten werden können. Dies ist insofern besonders vorteilhaft, da je nach Anwendung und Belastung unterschiedliche Spurweiten benötigt werden, für die entsprechend jeweils unterschiedlich breite Katzrahmen bereitzustellen sind. Die Herstellung des erfindungsgemäßen Katzrahmens ist somit flexibel und variabel und damit auch verhältnismäßig kostengünstig. Anders als bei bekannten Katzrahmen aus Carbonrohren sind keine Sonderanfertigungen nötig, sondern es können standardisierte Bauteile verwendet werden.
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Plattenförmige Katzrahmen sind bis jetzt nicht bekannt gewesen. Es war außerdem auch nicht naheliegend für einen Fachmann, plattenartige Katzrahmen zu schaffen. Würde man plattenartige Katzrahmen aus den üblicherweise verwendeten Materialien, Aluminium oder Stahl, herstellen, wo wären die entsprechenden Katzrahmen sehr schwer, selbst zu der Verwendung zur Handhabung von schweren Lasten. Würde man jedoch dünneres Material verwenden, d. h. dünnere Platten aus Stahl oder Aluminium, so wären die Biegesteifigkeit und die Festigkeit des Materials nicht ausreichend. Es müsste also verhältnismäßig dickes Material verwendet werden, was einen solchen Katzrahmen extrem schwer und damit praktisch nicht einsetzbar machen würde. Aus diesem Grund werden Stand-der-Technik-Katzrahmen aus Rohren oder Profilen gefertigt. Es käme deshalb kein Fachmann auf die Idee, einen plattenförmigen Katzrahmen herzustellen. Entsprechend gab es auch im Stand der Technik Ansätze, dass Leichtbau-Katzrahmen aus Carbonrohren oder Carbonprofilen gefertigt werden, um besonders leichtgewichtige Katzrahmen zur Verwendung mit Manipulatoren, die ausgelegt sind auf die Handhabung von leichtgewichtigen Lasten, herzustellen. Trotzdem dass Platten in Sandwichkonstruktion lange bekannt sind und auch dass es sich um leichtgewichtige Bauteile handelt, war es für den Fachmann nicht naheliegend, einen aus Rohren oder Profilen gefertigten gestellartigen Grundkörper durch einen plattenartigen Grundkörper zu ersetzen.
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Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dargelegt, die für sich gesehen, sowohl einzeln als auch in Kombination, ebenfalls erfinderische Aspekte offenbaren können.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsweise ist der Katzrahmen ohne Rahmen gestaltet, d. h. die Fahrwerke und das Handhabungsgerät sind unmittelbar an den Grundkörper anbaubar. Es ist kein „klassischer“ Rahmen vorgesehen, in die z. B. der Grundkörper selbst eingebaut würde oder an welchem Fahrwerke und/oder der Manipulator anbaubar wären.
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Die Deckschichten der Platte in Sandwichkonstruktion bestehen bevorzugt aus einem Carbonmaterial. Eingesetzt werden können jedoch auch andere Werkstoffe wie Aluminium, Stahlblech, vergießbare Materialien wie Aluguss, Holz oder Faserverbundwerkstoffe.
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Der Kern der Sandwichplatte ist besonders bevorzugt ein Wabengitter, beispielsweise ein aus Papier, Pappe, Metall oder Kunststoff gefertigtes Wabengitter. Wabenkonstruktionen haben ein besonders gutes Verhältnis von Masse zu Festigkeit und Steifigkeit, sodass nach Verbindung der Deckschichten mit dem wabenartigen Kern eine sowohl druckfeste als auch biegesteife Konstruktion bereit steht. Alternativ zu einem Wabengitter können auch Schaumstoffe oder beispielsweise ein Vollmaterial, z. B. ein Holz oder ein Kunststoff mit geringer Dichte, verwendet werden.
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Besonders bevorzugt sind einzelne Bereiche des Wabengitters, nämlich die Bereiche, die besonders starker Beanspruchung ausgesetzt sind, verstärkt, d. h. es sind die Zellwände des Wabengitters an diesen Stellen dicker als an anderen Stellen mit geringer Beanspruchung.
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Krafteinleitungspunkte oder Krafteinleitungsbereiche, d. h. dort, wo Fahrwerke und Handhabungsgerät montiert werden können, sind bevorzugt verstärkt. Als Verstärkung können beispielsweise Hülsen oder Buchsen dienen, durch welche die zur Montage verwendeten Schrauben oder andere Befestigungsmittel hindurchgeführt werden und die somit die eingeleiteten Kräfte aufnehmen. Besonders bevorzugt werden jedoch Einlagen, auch als Einleger bezeichnet, verwendet. Diese Einlagen können beispielsweise aus einem Vollmaterial hergestellt sein, beispielsweise aus Holz oder Kunststoff oder aus einem Metall. In dieser Einlage werden die Fahrwerke und das Handhabungsgerät verankert. Die Einlagen sind in die Sandwichplatte integriert, beispielsweise eingeklebt oder mit ihr vergossen.
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Zur weiteren Gewichtseinsparung ist in einer bevorzugten Ausführung vorgesehen, dass die Seiten des plattenförmigen Grundkörpers ausgeschnitten sind. Kraftlinien verlaufen in dem erfindungsgemäßen Katzrahmen typischerweise von den in der Regel in den Ecken des Katzrahmens vorgesehen Krafteinleitungspunkten, an welchen die Fahrwerke befestigt sind, hin zum Zentrum, wo das Handhabungsgerät befestigt ist. Die Seiten tragen folglich praktisch keine Last, sodass zur weiteren Gewichtsersparnis entsprechend die Seiten ausgeschnitten und somit der Katzrahmen ausgebuchtet worden ist.
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Nach noch einer weiteren Ausgestaltung kann an die Ecken des plattenförmigen Grundkörpers jeweils ein verstellbarer Arm angebaut werden, über welchen wiederum Fahrwerke befestigt werden können. Mit diesem verstellbaren Arm lässt sich ein und derselbe Katzrahmen an verschiedene Spurbreiten verschiedener Kranträgersysteme anpassen. Anstelle des herkömmlichen Weges der Bereitstellung von Katzrahmen in unterschiedlicher Breite zur Anpassung an unterschiedliche Spurbreiten verschiedener Kranträgersysteme, wird hier ein neuer Weg beschritten: Es wird ein Katzrahmen in einer Breite bereitgestellt und die Anpassung erfolgt über die verstellbaren Arme.
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Darüber hinaus sieht noch eine weitere Ausführungsform vor, dass in den Ecken des plattenförmigen Grundkörpers bewegliche Arme vorhanden sind, so dass eine Kurvenfahrt im Kranträgersystem ermöglicht wird. Normalerweise sind die Fahrwerke starr und Kurven können somit nicht gefahren werden. Ein entsprechend gelenkiger Arm ermöglicht eine Kurvenfahrt, was insbesondere bei beengten Raumverhältnissen, in denen das Kransystem zum Einsatz kommen soll, von Vorteil ist.
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Schließlich wird in noch einer weiteren bevorzugten Ausführung eine Sandwichplatte verwendet, bei welcher eine Deckschicht aus einem Alugussmaterial besteht, in welches der Kern in Form eines Wabengitters gleich eingegossen ist. Zur Fertigstellung muss dann nur noch die zweite Decklage aufgebracht werden.
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Figurenliste
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert und beschrieben. Es zeigen:
- 1: eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Katzrahmens;
- 2: den Katzrahmen der 1 in Aufsicht;
- 3: einen Schnitt durch den Katzrahmen der 2 entlang der Linie A - A;
- 4: einen Schnitt durch den Katzrahmen der 2 entlang der Linien B - B;
- 5: eine Seitenansicht des Katzrahmens der 1 und 2;
- 6: eine Einlage zum Anbau eines Manipulators; und
- 7: eine Einlage zum Anbau eines Fahrwerkes
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Die in den einzelnen Figuren gezeigten Ausgestaltungsmöglichkeiten lassen sich auch untereinander in beliebiger Form verbinden.
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Figurenbeschreibung
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In den 1 bis 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Katzrahmens 1 dargestellt, in verschiedenen Ansichten und in Teilschnitten. Der Katzrahmen 1 weist einen plattenförmigen Grundkörper 2 auf. Dieser ist aus einer Platte in Sandwichkonstruktion 3 gefertigt. Die Platte 3 weist zwei Deckschichten 4 und 5 und einen Kern 6 auf. In der Ausführung der 1 bis 5 sind die beiden Deckschichten aus einem Carbonmaterial gefertigt und der Kern ist aus einem Kunststoffwabengitter gefertigt.
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Die Grundform des Katzrahmens 1 ist rechteckig, annähernd quadratisch, wie der Aufsicht der 2 zu entnehmen ist. In den Ecken 9a bis 9d befinden sich die Befestigungsbereiche für die vier Fahrwerke, bezeichnet mit 7a bis 7d. Entsprechend laufen je zwei Fahrwerke in einer Schiene des 2-Träger-Kransystems 50, das durch gestrichelte Linien in 2 angedeutet ist. Mittig sind eine Zentralöffnung 13 und ein Befestigungsbereich 8 für einen Manipulator vorgesehen.
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Anhand der Schnitte A - A und B - B (3 und 4) wird deutlich, dass die Befestigung der Fahrwerke und des Manipulators über entsprechende Hülsen 11 bzw. Buchsen 12 erfolgt.
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In 2 ist die reckeckige bzw. annährend quadratische Grundform des Katzrahmens 1 zu sehen. Wie außerdem zu sehen ist, sind die Seiten 10a bis 10d nicht geradenförmig, sondern die Seiten sind eingebuchtet, d. h. es wurde an den Seiten 10a bis 10d Material der Platte 3 entfernt. Hierdurch ist eine weitere Gewichtsersparnis möglich.
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Anstelle von Hülsen und Buchsen können auch sogenannte Einlagen zur Befestigung der Fahrwerke und des Handhabungsgerätes verwendet werden. Eine entsprechende Einlage zur Befestigung eines Manipulators 15 ist dargestellt in 6 und eine entsprechende Einlage für die Befestigung eines Fahrwerks in 7.
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Die ringförmige Einlage 15 ist aus einem Vollmaterial, insbesondere einem Kunststoffvollmaterial wie einem Phenolharz, hergestellt und umgibt die Zentralöffnung 13. Es ist eine Anzahl an Bohrungen 16 vorgesehen, über welche die Befestigung des Handhabungsgerätes erfolgt.
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Zur Befestigung der Fahrwerke sind entsprechende Bohrungen 21 vorgesehen. Je eine Einlage 20 wird in einer Ecke 9a bis 9d eingebracht. Auch die Einlagen 20 sind bevorzugt aus einem Vollmaterial hergestellt, wie z. B. Holz, Metall, Kunststoff, insbesondere Phenolharz.
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Die Einlagen 15 und 20 werden beispielsweise in die Platte 3 eingeklebt oder sie werden bei der Herstellung der Platte 3 gleich mit eingegossen, wie beispielsweise bei Deckschichten aus Aluguss.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Katzrahmen
- 2
- Grundkörper
- 3
- Platte in Sandwichkonstruktion
- 4
- erste Deckschicht
- 5
- zweite Deckschicht
- 6
- Kern
- 7a, b, c, d
- Befestigungsbereiche für ein Fahrwerk
- 8
- Befestigungsbereich für einen Manipulator
- 9a, b, c, d
- Ecken des Grundkörpers
- 10a, b, c, d
- Seiten des Grundkörpers
- 11
- Hülse
- 12
- Buchse
- 13
- Zentralöffnung
- 15
- Einlage für die Befestigung eines Manipulators
- 16
- Bohrung
- 20
- Einlage für die Befestigung eines Fahrwerks
- 21
- Bohrung
- 50
- 2-Träger-Kransystem
