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Die
Erfindung betrifft ein mobiles Gerät für Erdarbeiten und andere Vorgänge, wie
Anheben und Versetzen von Lasten, das einen Rahmen, der auf Rädern oder
Raupenfahrwerken versetzbar ist, einen gelenkig angebrachten Arbeitsarm,
der durch den Rahmen gehalten wird, um ein Werkzeug, wie z.B. einen
Container, eine Baggerschaufel oder einen Abrisshammer zu tragen,
einen oder mehrere Motoren zum Antreiben der Räder und Bewegen des Arbeitsarms,
der aus mindestens drei Armelementen besteht, die miteinander verbunden
sind, um gegenseitig um eine querverlaufende horizontale Achse zu schwenken,
wobei ein Steuerbauteil, wie ein hydraulischer Zylinder oder ein
Zahnstangentrieb zwischen jedem Paar von angrenzenden Armelementen
wirkt, aufweist.
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In
der Praxis sind zwei Arten von Maschinen bekannt, von welchen die
eine mit einem Baggerarm versehen ist, der gewöhnlich aus einer Anzahl von Armelementen
besteht, und an dessen äußerem Ende
eine Baggerschaufel angeordnet ist. Dadurch können Erdarbeiten durchgeführt werden,
wobei es die Armelemente des Baggerarms ermöglichen, daß die Baggerschaufel von einer
Grabeposition in eine Anhebeposition bzw. eine Abladeposition getragen wird.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
sind mobile Geräte
der in der Präambel
beschriebenen Art mit einem einzelnen Anhebearm versehen, an dessen äußerem Ende
beispielsweise Einführungsgabeln
für Paletten
und dergleichen angeordnet sind. Dadurch können Lasten angehoben, gestapelt
und zwischen einem Aufnahme und einem Absatzort transportiert werden.
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Der
Rahmen ist für
diesen Zweck üblicherweise
mit vier steuerbaren und angetriebenen Rädern ausgebildet, die dadurch
dem Gerät
eine hohe Beweglichkeit geben.
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Ein
Gerät der
in der Präambel
beschriebenen Art ist beispielsweise aus
EP 0299104 bekannt. Dieses Dokument
beschreibt ein Gerät
mit einer hydraulischen Ladeschaufel und einen Kran, das beispielsweise
als Bagger verwendet werden kann. Der Arbeitsarm hat fünf Elemente,
die durch Stellantriebe betätigt
werden. Die Armelemente können
in Akkordeon-ähnlicher
Art gefaltet werden, um den Arbeitsarm zu verkürzen, was jedoch die Funktion
des Arbeitsarms nicht beeinflusst, das heißt, wenn der Arbeitsarm in
der gelenkigen Anordnung eine Grabefunktion hatte, hat der Grabearm
genauso eine Grabefunktion in zusammengefalteter Anordnung.
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Die
Erfindung hat zur Aufgabe, ein Gerät der in der Präambel beschriebenen
Art bereitzustellen, wobei beide Vorgänge ausgeführt werden können, ohne
daß der
Grabearm durch einen Anhebearm ausgetauscht werden muß und umgekehrt.
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Das
erfindungsgemäße Gerät unterscheidet sich
dadurch, daß das
dritte Armelement der mindestens drei Elemente des Arbeitsarms eine
größere Länge aufweist
als das zweite, so daß,
wenn die Armelemente aneinandergefaltet sind, das angebrachte Werkzeug
an dem freien Ende des ersten Armelements frei verwendet werden
kann.
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Weil
das letzte Armelement länger
ist als das vorletzte Armelement, kann es von einem gelenkigen Arm
in einen einzelnen Anhebearm umgestaltet werden, wenn der Arm zusammengefaltet
wird. Das äußere Ende
des letzten Armelements wird hierbei frei, um mit beispielsweise
sowohl einer Baggerschaufel als auch einer Anhebevorrichtung versehen
zu werden. Natürlich
kann auch ein anderer Typ von Werkzeug, wie ein Abrißhammer,
ein Grabenbagger, ein Asphaltschneider, usw. vorgesehen werden.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung ist es nicht nur möglich, ein
Schwenken um eine horizontale Achse, sondern auch ein Schwenken
um eine vertikale Achse durchzuführen,
wobei es möglich
wird, den Baggerarm nicht nur in der vertikalen Ebene auf und ab
zu bewegen, sondern auch relativ zu dem Rahmen in der horizontalen
Ebene zu schwenken. Dies könnte
der ganze Arm sein, aber auch Teile davon, insbesondere wenn das
erste Armelement des Arms als Portal ausgebildet ist, zwischen dem
die zwei anderen Armelemente zusammengefaltet werden.
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Ein
Portal-ähnliches
erstes Armelement kann als ein Teil oder aus mehreren Teilen konstruiert sein,
und die Abmessungen müssen
so sein, daß das dritte
Armelement hindurchgeführt
werden kann.
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Innerhalb
des Umfangs der Erfindung ist es möglich, den Baggerarm nicht
im Zentrum des Rahmens anzuordnen, sondern beispielsweise seitlich angrenzend
an die Kabine, wenn vorhanden. In diesem Fall hat der Fahrer klare
Sicht auf das angebrachte Werkzeug.
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Die
Erfindung schlägt
schließlich
in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
vor, den ersten gelenkigen Teil des Armes relativ zu dem zweiten
gelenkigen Teil in der Draufsicht in versetzter Art anzuordnen,
und so das Falten einfacher zu machen. Dieses Falten wird ferner
durch Anordnung des dritten Armelements relativ zu dem zweiten in
der Draufsicht in versetzter Art erleichtert. In dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind alle der mindestens drei Armelemente relativ
zueinander in der Draufsicht in versetzter Art angeordnet.
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Dieses
Versatz-Ausführungsbeispiel
bietet darüber
hinaus die Möglichkeit,
die Sicht des Fahrers auf das Werkzeug zu verbessern.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
könnten
die Armelemente auch so angeordnet sein, daß sie über- und ineinander passen.
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Gemäß einem
weiteren entwickelten Ausführungsbeispiel
sind mindestens zwei Steuerbauteile zwischen einem oder jedem Paar
von Armelementen für
eine verbesserte Steuerung der Armelemente angeordnet.
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Das
dritte Armelement muß so
verstanden werden, dass das äußere Ende
des Arbeitsarms, der grundsätzlich
aus einer Mehrzahl von Teilen zusammengesetzt ist, gemeint ist.
Gemäß einer
ersten Möglichkeit
wird das dritte Armelement unter anderem durch einen Schenkel gebildet,
der eine Länge aufweist,
die größer ist
als die Länge
des zweiten Armelements. Gemäß einer
anderen Variante wird das dritte Armelement durch einen Schenkel
mit einer Länge
gebildet, die kleiner oder gleich der Länge des zweiten Armelements
ist, an dessen äußerem Ende ein
Parallelogrammgestänge
angeordnet ist, das solche Abmessungen hat, daß die Gesamtlänge des Schenkels
plus dem Parallelogrammgestänge
sicher größer ist,
als die Länge
des zweiten Armelements. Auf diesem Weg ist ein angebrachtes Werkzeug
an dem freien Ende des ersten Armelements in der zusammengefalteten
Position des Armelements frei verwendbar.
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Gemäß noch einer
weiteren Variante wird das dritte Armelement durch einen Schenkel
gebildet, der eine Länge
aufweist, die kleiner oder gleich der Länge des zweiten Armelement
ist, an dessen äußerem Ende
ein Werkzeug angeordnet ist, das so konstruiert ist, daß die Gesamtlänge des
Schenkels plus dem Werkzeug größer ist,
als die Länge
des zweiten Armelements.
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Zum
schnellen Koppeln und Entkoppeln eines Werkzeuges an das/von dem äußere(n)
Ende des Schenkels des dritten Armelements wird bevorzugterweise
von einer Schnellkupplung Gebrauch gemacht. In dieser Art kann ein
Werkzeug in manueller, hydraulischer, mechanischer, elektromechanischer
oder anderer geeigneter Art sehr schnell gekoppelt und entkoppelt
werden.
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Gemäß noch einem
weiteren entwickelten Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind die Armelemente mit Verbindungsmitteln zur gegenseitigen
Verbindung derselben in gefalteter Position oder zur Verbindung
mit dem Rahmen ausgestattet. Alle statischen und/oder dynamischen
Kräfte
in der Betriebsposition des Gerätes
können
auf diesem Wege in effizienter Art absorbiert werden. Diese Verbindungsmittel
können
mechanisch, hydraulisch, elektromagnetisch oder eine Kombination
daraus sein.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung sind die Armelemente mit Steuerbauteilen
zum Halten des Werkzeugs in einem im wesentlichen gleichen Winkel
relativ zu dem Rahmen, wenn ein oder mehrere Armelemente rotiert
sind, ausgestattet. In dieser Art beeinflußt die Rotation der Armelemente die
Lage des Werkzeuges nicht, was erwünscht sein kann, wenn das Werkzeug
beispielsweise eine Einführungsgabel
ist, die horizontal gehalten werden muß. Dieses Steuerbauteil kann
hydraulisch, mechanisch, elektromagnetisch oder eine Kombination
daraus sein.
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Mittel
können
ferner vorgesehen sein, um die Armelemente für die Überführung von einem Anhebearm zu
einem Baggerarm und umgekehrt automatisch auseinander- und zusammenzufalten.
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Der
Arbeitsarm kann schließlich
mit einem oder mehreren Dämpfersystemen
versehen sein. Der Transport von beispielsweise Lasten, Werkzeugen
oder Materialien, so wie Sand oder Erde, kann auf diesem Weg schneller
und einfacher durchgeführt
werden. Diese Dämpfersysteme
können
hydraulisch, mechanisch, elektromagnetisch, pneumatisch mit einem
besonderen Gas, oder einer Kombination daraus wirken.
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Die
Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren einer
Anzahl von Ausführungsbeispielen
weiter beschrieben.
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In
den Zeichnungen:
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1 zeigt
eine stehende Seitenansicht eines zufälligen Rahmens mit einem Arbeitsarm
in Baggerposition, bzw. Transportposition;
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2 zeigt
eine Draufsicht des Gerätes
aus 1 in einer anderen Arbeitsposition;
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3 zeigt
eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des Baggerarms
in Baggerposition;
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4 zeigt
eine Draufsicht des Arms aus 3;
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5 zeigt
eine stehende Ansicht des Arbeitsarms in der zusammengefalteten
Position, die 3 entspricht, wobei ein einzelner
Arm erhalten wurde;
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6 zeigt
eine Vorderansicht des Arms aus 5;
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7A,
B, C zeigen schematische Darstellungen des Arbeitsarms aus 2 in
unterschiedlichen Positionen;
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7D zeigt
eine Variante des Arbeitsarms in der Grabeposition;
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8 zeigt
eine Draufsicht des Arbeitsarms gemäß der schematischen Darstellung
aus 7D;
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9A,
B zeigen in jedem Fall eine Seitenansicht von zwei Ausführungsbeispielen
einer schematisch gezeigten Kabine mit einem relativ dazu angeordneten
Arbeitsarm;
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10 zeigt
eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Baggerarms
in der Baggerposition;
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11 zeigt
eine Draufsicht des Baggerarms aus 10;
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12 ist
eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel des Baggerarms
gemäß der Erfindung;
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13 ist
eine Seitenansicht einer Variante des Baggerarms aus 10 mit
einer anderen Anordnung der Steuerbauteile;
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14 ist
eine Seitenansicht einer ersten Variante des Baggerarms aus 13 mit
zusätzlichen
Steuerbauteilen;
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15 ist
eine Seitenansicht einer zweiten Variante des Baggerarms aus 13 mit
zusätzlichen
Steuerbauteilen;
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16 zeigt
eine Seitenansicht einer dritten Variante des Baggerarms aus 13 mit
zusätzlichen
Steuerbauteilen in einer ersten Position;
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17 zeigt
eine Seitenansicht der dritten Variante des Baggerarms aus 16 in
einer zweiten Position;
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18 ist
eine Seitenansicht der dritten Variante des Baggerarms aus 16 in
einer dritten Position, wobei eine Einführungsgabel angebracht ist;
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19 zeigt
eine Seitenansicht der dritten Variante des Baggerarms aus 17 in
einer vierten Position.
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Die
gleichen Komponenten sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Das
Gerät,
das gemäß 1 gezeigt
ist, weist einen versetzbaren Rahmen 1 auf, der in den Figuren
durch steuerbare Räder 2 gelagert
ist.
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Innerhalb
des Umfangs der Erfindung können
diese Räder
auch durch Raupenfahrwerke ersetzt werden. Ein rotierbarer Unterrahmen 3,
mit einer Kabine 4 darauf platziert, ist auf dem Rahmen
angeordnet.
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Das
erste Armelement eines Arbeitsarms 6 ist an der linken
Seite des Unterrahmens 3 an dem Rotationspunkt 5 angeordnet,
wobei der Arbeitsarm 6 im folgenden weiter erläutert wird.
In 1 wird der Arbeitsarm 6 mit vollen Linien
in der Baggerposition und mit unterbrochenen Linien in der Position 6' als Lastversetzungsposition
gezeigt.
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2 zeigt
darüber
hinaus, daß ein
Teil des Arbeitsarms 6 in der horizontalen Ebene schwenkbar ist,
so daß eine
optimale Bewegungsfreiheit der Baggerschaufel 7 an dem
Ende des Arbeitsarms 6 möglich ist.
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3 zeigt
den Arbeitsarm im Detail, wie er in dem Gerät aus 1, 2 verwendet
werden kann. Der Arbeitsarm 6 besteht aus einem ersten
Armelement 8, einem zweiten Armelement 9 und einem Abschlußarmelement 10.
Der Unterrahmen ist schematisch mit der Nummer 3 bezeichnet,
wobei der Unterrahmen 3 jede willkürlich angenommene Form haben
kann.
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Das
erste Armelement 8 wird durch einen hydraulischen Zylinder 11 zwischen
dem Unterrahmen 3 und einem Schwenkpunkt 12 auf
der oberen Seite des ersten Armelements 8 gehalten.
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Ein
hydraulischer Zylinder 13 ist zwischen derselben Achse
des Gelenks 12 an dem Ende des ersten Armelements 8 und
einem Rotationspunkt 14 an dem Ende des zweiten Armelements
angeordnet. Dieser Schwenkpunkt 14 dient auch zur schwenkbaren
Lagerung des dritten Armelements 10 relativ zu dem zweiten
Armelement 9, wobei ein hydraulischer Zylinder 15 zwischen
dem Schwenkpunkt 16 des zweiten Armelements und einem Schwenkpunkt 17 des
dritten Armelements angeordnet ist.
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An
dem Ende des dritten Armelements ist schließlich ein Parallelogrammgestänge 18 montiert, an
welchem eine Baggerschaufel oder ein anderes willkürliches
Werkzeug 7 befestigt ist. Diese(s) kann durch einen hydraulischen
Zylinder 19 gesteuert werden, der zwischen dem Schwenkpunkt 22 und Schwenkpunkt 23 des
teleskopischen Gelenkes wirkt.
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Es
sei darauf hingewiesen, daß in 4 gesehen
werden kann, daß das
erste Armelement eine Portal-ähnliche
Form aufweist, wobei das Gelenk mit horizontaler Achse 20 zwischen
dem ersten Armelement 8 und dem zweiten Armelement 9 ungefähr in dem
Zentrum des Portals angeordnet ist.
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Ein
zweites Gelenk mit vertikaler Achse 21 ist auch in diesem
Zentrum angeordnet, um die zwei Armelemente 9, 10 in
seitlicher Richtung relativ zu dem Portal 8 zu bewegen.
Diese laterale Bewegung wird durch asymmetrischen Betrieb der hydraulischen
Zylinder 13, die sich an jeder Seite des zweiten Armelementes 9 befinden,
bewirkt, so daß ein
seitlich schwenkender Hub möglich
wird.
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Gemäß der Erfindung
ist die Länge
des dritten Armelements größer als
die des zweiten Armelements 9, so daß während des Faltens in eine Situation,
wie sie beispielsweise in 5 gezeigt
wird, das Armelement 10 zuerst dazu gebracht wird, an das
Armelement 9 anzuliegen, und dann weiter rotiert wird, bis 9 gemeinsam
mit 10 zwischen dem Portal von Armelement 8 zum
Liegen kommen. Es ist grundsätzlich
der Fall, daß eine
Kombination von Rotationen zu einem Zusammenfalten zu einem einzelnen
Arm führen.
Die Dimensionierung ist eine solche, daß das Werkzeug 7,
hier in Form einer Baggerschaufel, an dem äußeren Ende des ersten Armelements 8 zum Liegen
kommt und dort verwendet werden kann.
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Die
Länge des
Armelements kann verstanden werden so zu sein, daß der Abstand
zwischen dem Rotationspunkt 14 und dem des Pa rallelogrammgestänges 18 in
jedem Fall größer ist
als zwischen den Schwenkpunkten 14 und 20.
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Es
sei angemerkt, daß die
Länge eines
Armelements selbstverständlich
konstant ist, wenn es aus einem Material fester Längen konstruiert
ist, wie in 4 bis 6 gezeigt.
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Es
ist in dem Rahmen der Erfindung jedoch auch möglich, den Armelementen eine
teleskopische Form zu geben, wobei die Länge einstellbar ist. Innerhalb
des Rahmens der Erfindung ist es so möglich, beispielsweise das zweite
Armelement 9 während
des Faltens in die Position gemäß der 5 zu verkürzen, oder
das Armelement 10 zu verlängern, um diese Situation aus 5 zu
erreichen. Die Abstände
zwischen den Schwenkpunkten sind dadurch reduziert bzw. vergrößert.
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7 zeigt zwei Ausführungsbeispiele in schematischer
Art, wobei jede Linie ein Armelement mit denselben Bezugszeichen
wie in den vorhergehenden Figuren ist.
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7a,
b und c zeigen die Baggerposition, die dazwischenliegende Position
bzw. die zusammengefaltete, Anhebe- oder Versetzungsposition gemäß der 5.
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7d zeigt
das Ausführungsbeispiel,
wie auch in der Draufsicht gemäß 8 gesehen,
wobei das erste Armelement 8 nicht Portal-ähnlich ist,
sondern eine einseitige Form annimmt, wobei jedoch eine gebogene
Konstruktion angewendet wird, so daß das Armelement 9 neben
dem Armelement 8 zum Liegen kommen kann, wenn dieses um
den Schwenkpunkt 20 rotiert wird.
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Diese
gebogene Konstruktion kann zweiseitig, wie in 7d gezeigt
ist, oder einseitig, wie in 8 gezeigt
ist, sein.
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Es
ist auch möglich,
den Schwenkbolzen an dem Schwenkpunkt 20 so breit zu machen,
daß so eine
Faltekonstruktion auch möglich
wird, wobei es dann möglich
ist, auf die schiefe Position des Armelementes 8 relativ
zu der Schwenkachse 5 zu verzichten.
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8 zeigt
mit einer gestrichelte Linie eine zusätzliche Verstärkung, wenn
die Konstruktion dies notwendig macht, wobei das Gelenk verbreitert
ist.
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9 zeigt eine schematische Darstellung der
Steuerkabine 4, die als an dem Unterrahmen 3 befestigt
gilt, an dessen eine Seite das erste Armelement 8 an dem
Schwenkpunkt 5 angeordnet werden kann, der in 9b hinten
angeordnet ist, siehe 5'. Dies
verhindert, daß das
Armelement 8 die Sicht des Fahrers zu sehr blockiert.
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10 und 11 zeigen
ein zweites Ausführungsbeispiel
des Baggerarms, der ähnlich
dem aus 3 ist, mit dem Unterschied,
daß das
erste Armelement mit einem hydraulischen Bolzen 50 versehen
ist, der in der Öffnung 52 angeordnet
werden kann, um das erste Armelement und den Unterrahmen 3 mit
dem dritten Armelement zu verbinden. Das zweite Armelement ist ebenso
weiter mit einem hydraulischen Bolzen 51 versehen, der
in eine Öffnung 53 paßt, um das
dritte Armelement mit dem zweiten zu verbinden.
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12 zeigt
eine Draufsicht einer symmetrischen Variante des Baggerarms, wobei
das erste Armelement eine Portal-ähnliche Form einnimmt.
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13 bis 16 zeigen
eine Anzahl von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen des Baggerarms
des erfindungsgemäßen Ge räts, wobei
die Unterschiede im wesentlichen in den Steuerbauteilen liegen,
die verwendet werden. Dies weist darauf hin, daß viele andere Varianten möglich sind,
die auch in den Rahmen der Erfindung fallen.
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17 bis 19 zeigen
die Variante von 16 in unterschiedlichen Positionen,
mit und ohne angebrachtes Werkzeug. In 18 und 19 kann beobachtet
werden, daß die
angebrachte Einführungsgabel
in der gleichen Lage gehalten werden kann, wenn die Armelemente
rotiert werden.
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Diverse
weitere Konstruktionen sind möglich,
wobei das erste Armelement 8 zentral an dem Unterrahmen 3 zu
dem Zweck einer ausgeglichenen Verteilung des Gewichts plaziert
sein kann. Eine weitere Möglichkeit
besteht in der Anordnung des ersten Armelements direkt an dem versetzbaren
Rahmen 1. Eine Vielzahl von Parallelogrammgestängen zum Beispiel
kann ferner auch verwendet werden, um die Armelemente zueinander
rotierbar zu machen.
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Verschiedene
andere Ausführungsbeispiele sind
innerhalb des Rahmens der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüche definiert,
möglich.