EP2185460A1 - Profilform für einen kranarm - Google Patents

Profilform für einen kranarm

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Publication number
EP2185460A1
EP2185460A1 EP08782835A EP08782835A EP2185460A1 EP 2185460 A1 EP2185460 A1 EP 2185460A1 EP 08782835 A EP08782835 A EP 08782835A EP 08782835 A EP08782835 A EP 08782835A EP 2185460 A1 EP2185460 A1 EP 2185460A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
crane arm
intersection
crane
arm according
symmetry
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP08782835A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Eckhard Wimmer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Palfinger AG
Original Assignee
Palfinger AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Palfinger AG filed Critical Palfinger AG
Publication of EP2185460A1 publication Critical patent/EP2185460A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/62—Constructional features or details
    • B66C23/64—Jibs
    • B66C23/70—Jibs constructed of sections adapted to be assembled to form jibs or various lengths
    • B66C23/701—Jibs constructed of sections adapted to be assembled to form jibs or various lengths telescopic

Definitions

  • the present invention relates to a crane arm for a crane, having a longitudinal axis and an imaginary contour line extending in a transverse plane with respect to an axis of symmetry at least approximately mirror-symmetrical, wherein the
  • Contour line intersects the axis of symmetry in a first and a second intersection, and wherein the contour line has a rectilinear portion whose imaginary extension cuts in the direction of the second intersection of the axis of symmetry and forms an acute angle with this.
  • Such a crane is shown, for example, in FIG. 13 of EP 583 552 B1.
  • This crane arm has a relatively large design in practice and is thus severely limited in its replaceability. For example, it is not suitable for the loading crane area.
  • the object of the invention is to provide an improved crane arm.
  • a real crane arm has both an outer contour and an inner contour.
  • the "imaginary contour line” refers to the outer contour of the crane arm.
  • centroid is understood to mean the center of gravity of the entire area enclosed by the imaginary contour line (the dot-dashed area in FIG. 1h).
  • the term "Flächenthropunkf should therefore not be understood in relation to the enclosed between the outer and inner contour surface.
  • Centroid of the area enclosed by the imaginary contour line between the first intersection and the center point causes one to choose the sheet thickness of the area enclosed by the imaginary contour line Crane arm is free in a relatively large range of material thickness.
  • the position of the zero crossing on the axis of symmetry (the position at which the forces prevailing in the upper region of the crane arm tensile forces in the lower region of the crane arm prevailing compressive forces pass) not by choice the Bleckrestaurant but adjusted by the course of the imaginary contour line. Even with the same sheet thickness of all sections, it is possible by the invention to shift the zero crossing in the lower region of the crane arm.
  • the invention further relates to a boom system for a crane, wherein at least one boom and / or a boom extension are designed as a crane arm according to one of claims 1 to 26.
  • at least one boom and / or a boom extension are designed as a crane arm according to one of claims 1 to 26.
  • the invention further relates to a crane, in particular loading crane, with a crane arm according to one of the aforementioned embodiments or a boom system of the aforementioned type and a commercial vehicle equipped with such a crane.
  • FIG. 1 a and 1 c show the construction of a contour line (FIG. 1 b) and the corresponding sheet metal construction (FIG. 1 c) of a FIG
  • 1d shows a boom system with three boom extensions according to FIG.
  • Centroid Centroid, Fig. 1f a boom system with a boom extension, wherein the
  • Hg ig a boom system with a boom extension, the arcuate section in the boom and the
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the contour line of a crane arm according to the invention
  • FIG. 4 shows the perspective view of a boom system according to FIG.
  • Fig. 5 is a commercial vehicle with a crane according to the invention.
  • Fig. 1a shows a first embodiment of the course of the imaginary contour line of the crane arm in a transverse plane of the crane arm.
  • Transverse plane is understood to mean a plane which is pierced orthogonally by the longitudinal axis of the crane arm. All crane arms according to the invention have an axis of symmetry s arranged in the transversal plane, with respect to which the contour line of the crane arm in the transverse plane runs at least approximately mirror-symmetrically.
  • this symmetry axis s represents the line of intersection of the transverse plane with that along the In all embodiments, the contour line intersects the symmetry axis s in a first and a second intersection point Si, S 2 .
  • the center point M arranged equidistant to the first and the second intersection point S 1 , S 2 on the symmetry axis s represents the position of the half height of the crane arm in the transversal plane.
  • the course of the contour line of the crane arm shown in FIG. 1 has four sections Iq, g 1 t g 2 , g 3 that can be distinguished from one another.
  • the section ki arranged in the region of the greatest pressure loading in operation has a circular arc shape since this cross-sectional shape, as known per se, has reduced compressive stresses and a reduction in the risk of buckling. It is sufficient if this section is in the sense at least approximately circular arc-shaped, as it can be approximated by a polygon, as shown in Figures 1b and 1c.
  • the approximation of the circular section k ! by a polygonal line allows for easier production by folding the sheet metal forming the crane arm.
  • the circular arc-shaped section ki can also be approximately circular arc-shaped in the sense that it can be formed, for example, by one or more elliptical sections with a correspondingly low eccentricity. It would also be conceivable to form a circular-arc-shaped section k 1 by a series of correspondingly short, straight-line, elliptical and / or circular-arc-shaped segments.
  • the circular arc-shaped portion ki is formed as a quarter circle arc, that is, extends over an angle of approximately 90 degrees. This makes it possible, the majority of the course of the contour line between the first intersection S 1 and the point M in the form of a circular arc-shaped portion k, form. Particularly preferred is that in FIG. 1 illustrated variant in which the center of curvature K of the circular arc portion k, in the vicinity or on the axis of symmetry s and the center of curvature K of the circular arc portion ki between the first intersection S 1 and the center M is located. Unlike shown in Fig. 1, the circular arc-shaped portion ki may well extend to the first intersection S 1 . In this case, therefore, the entire contour line in the region of the intersection S 1 and the center M is formed as a circular arc-shaped portion k ⁇ .
  • Symmetry axis s an angle ⁇ less than 90 degrees includes (here is the
  • the angle is preferably less than 80 degrees.
  • the angle ⁇ is greater than 70 degrees.
  • the center of curvature K of the arcuate section is located directly on the axis of symmetry s between the midpoint M and the first intersection point S 1 .
  • the point of curvature K can also be arranged slightly offset from the axis of symmetry s. However, it should always be in the area between the center M and the first intersection S 1 .
  • the first rectilinear section g follows tangentially to the auxiliary circle illustrated in FIGS. 1 a and 1 b . which extends over the majority of the contour path between the center M and the second intersection S 2 .
  • This elongated rectilinear formation in the upper region of the crane arm and the resulting cross-sectional tapering form a zone which is better than is suitable in the prior art for receiving the tensile forces occurring here and the bearing forces in the arrangement in a boom system.
  • the imaginary extension g, 'of the rectilinear portion g ⁇ see Fig.
  • the acute angle ß includes with the axis of symmetry s an acute angle ß, which is approximately 18 degrees in the embodiment shown.
  • the acute angle ß can also be in a range greater than 10 degrees, preferably greater than 15 degrees. In each case, an upper limit of 25 degrees is preferred, in order to rule out a flat course of the rectilinear section gi.
  • a second rectilinear section g 2 adjoins the first rectilinear section gi, which runs up to the symmetry axis s and intersects it in the second intersection S 2 .
  • the second rectilinear portion g 2 (unlike in Fig. 1a shown) not directly, but over a preferably curved formed further portion with the first rectilinear Section g ! connected is.
  • the second rectilinear section g 2 with the axis of symmetry s encloses an angle ⁇ which is less than 90 degrees (in the embodiment of FIG. 1, the angle ⁇ is approximately 65 degrees). Particularly preferred is a range for the angle ⁇ less than 70 degrees. The angle ⁇ should, however, be greater than 60 degrees in this embodiment.
  • the second rectilinear section encloses a right angle with the axis of symmetry s.
  • the second rectilinear section g 2 has the advantage that in this way in the area around the tip of the crane arm around a favorable local force introduction, as is done for example in the support of GleitVolen between individual boom extensions is possible.
  • the short leg length results in a favorable ratio between the sheet thickness and the leg length, so that a deformation of the crane arm is prevented in the upper area.
  • this represents only a special variant of a more general idea, namely that the contour line ends in a rounding at the line of symmetry s.
  • the rounding could, for example, also be designed as an edging 7.
  • the imaginary contour line does not have a circular-arc-shaped section k 1 but only rectilinear sections g 1 g 2 , g 3 , g 4 .
  • centroid F the area enclosed by the contour line in the transverse plane lies in a region between the center M and the first intersection S 1 , ie below half the height of the crane arm.
  • the cross-sectional concentration of the crane arm is displaced as possible in the pressure zone down, resulting in a lower compressive stress component.
  • Distance D between the first intersection and the second intersection S 1 , S 2 can be at least twice as large as the distance e.
  • the distance D between the first intersection and the second intersection S 1 , S 2 can be at least twice as large as the distance e.
  • Distance D at least two and a half times, particularly preferably 2.75 times as large as the distance e.
  • the distance D can each be less than three times the
  • the distance d of the contour line from the symmetry axis s at approximately one quarter of the distance D between the first and the second intersection S 1 , S 2 starting from the second intersection S 2 is less than or equal to 0.8 times the maximum distance e is.
  • the extreme point E between the center M and the first intersection S 1 is approximately at the height of the center of curvature K.
  • the Contour line only a single extreme point E on, that is, both in the direction of the first intersection Si and in the direction of the second intersection point S 2 decreases starting from the extreme point E, the width of the crane arm.
  • FIG. 1 Based on the in Fig. Auxiliary circuit shown 1a having the radius r, the embodiment of FIG. 1 is a profile width b according to b ⁇ 2r, a profile height D in accordance with D ⁇ 3r and a tread width above O 1 according bi ⁇ r. These particularly advantageous dimensions can be provided quite generally in crane arms according to the invention.
  • centroid F shows for the embodiment of FIG. 1, the position of the centroid F between the center M and the first intersection point S 1 on the axis of symmetry s.
  • the centroid F refers to the area shown in phantom in FIG. 1h, ie to the entire area which is enclosed by the imaginary contour line (corresponding to the outer contour).
  • a boom system 5 is shown with a boom extension, in addition, the storage of the boom system 5 via a bearing element 1 and the bearing of the boom extension in the boom via bearing elements 2 is shown.
  • the illustrated embodiment is meant to be purely exemplary in relation to the number of boom extensions shown.
  • the same bearing elements can be used with boom systems 5 with any number of boom extensions.
  • two crane arms are shown, which are, for example, a boom extension arranged in a boom.
  • the arcuate section k is approximated by different polygons.
  • the internal cross-sectional profile has fewer bends in the region of the circular-arc-shaped portion, which may be advantageous in particular for small profiles due to production.
  • the production of a crane arm according to the invention can be carried out, for example, such that the crane arm is formed from two shells, which are formed in mirror image to each other and wherein one of the shells in each case corresponds to one of the embodiments.
  • the two shells can be connected, for example welded, in the region of the first point of intersection S 1 and of the second point of intersection S 2 .
  • the crane arm at least along a portion of its longitudinal extension of a single sheet, which is suitably shaped and then closed along a single line (for example, welded).
  • This line can run, for example, in the area of the first intersection point Si or of the second intersection point S 2 .
  • the shaping of the sheets can be done in a known manner or by folding and / or rolling and, for example, welding.
  • the outer contour should preferably remain the same and the sheet thickness should be applied inwards.
  • FIG. 4 shows by way of example a boom system 5 with a boom extension arranged in a boom.
  • FIG. 5 shows by way of example a commercial vehicle 3 on which a crane 4 according to the invention is arranged.
  • the crane 4 has a boom system 5 according to the invention, it being possible for the individual boom extensions to be moved telescopically relative to one another via thrust cylinders 6.
  • the telescopic movability can also be ensured by other drive means.
  • an unrepresented charging structure could be arranged in the rear region of the commercial vehicle 3, for example.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Jib Cranes (AREA)

Abstract

Kranarm für einen Kran, mit einer Längsachse und einer in einer Transversalebene in Bezug auf eine Symmetrieachse (s) wenigstens annähernd spiegelsymmetrisch verlaufenden gedachten Konturlinie, wobei die Konturlinie die Symmetrieachse (s) in einem ersten und einem zweiten Schnittpunkt (S1, S2) schneidet und wobei die Konturlinie einen geradlinigen Abschnitt aufweist, dessen gedachte Verlängerung in Richtung des zweiten Schnittpunkts (S2) die Symmetrieachse (s) schneidet und mit dieser einen spitzen Winkel einschließt, wobei der Flächenschwerpunkt (F) der von der Konturlinie in der Transversalebene eingeschlossenen Fläche zwischen dem ersten Schnittpunkt (S1) und einem auf der Symmetrieachse (s) äquidistant zum ersten und zweiten Schnittpunkt (S1, S2) angeordneten Mittelpunkt (M) liegt.

Description

Profilform für einen Kranarm
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kranarm für einen Kran, mit einer Längsachse und einer in einer Transversalebene in Bezug auf eine Symmetrieachse wenigstens annähernd spiegelsymmetrisch verlaufenden gedachten Konturlinie, wobei die
Konturlinie die Symmetrieachse in einem ersten und einem zweiten Schnittpunkt schneidet und wobei die Konturlinie einen geradlinigen Abschnitt aufweist, dessen gedachte Verlängerung in Richtung des zweiten Schnittpunkts die Symmetrieachse schneidet und mit dieser einen spitzen Winkel einschließt.
Ein derartiger Kran ist beispielsweise in Fig. 13 der EP 583 552 B1 gezeigt.
Dieser Kranarm weist in der Praxis eine relativ große Bauform auf und ist damit in seiner Ersetzbarkeit stark eingeschränkt. Zum Beispiel eignet er sich nicht für den Ladekranbereich.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Kranarm zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch einen Kranarm mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Ein realer Kranarm weist natürlich aufgrund der Materialstärke der ihn bildenden Bauteile sowohl eine Außenkontur als auch eine Innenkontur auf. Die „gedachte Konturlinie" bezieht sich auf die Außenkontur des Kranarms.
Unter Flächenschwerpunkt wird im Sinne dieser Offenbarung der Schwerpunkt des gesamten von der gedachten Konturlinie eingeschlossenen Bereichs (die strichpunktierte Fläche in Fig. 1h) verstanden. Der Begriff „Flächenschwerpunkf soll also nicht in Bezug auf die zwischen der Außen- und Innenkontur eingeschlossene Fläche verstanden werden.
Die Wahl des Verlaufs der gedachten Konturlinie so, dass sich der
Flächenschwerpunkt des von der gedachten Konturlinie eingeschlossenen Bereichs zwischen dem ersten Schnittpunkt und dem Mittelpunkt befindet, bewirkt, dass man in der Wahl der Blechstärke des von der gedachten Konturlinie eingeschlossenen Kranarms in einem relativ großen Bereich der Materialstärke frei ist. Anders als beim Stand der Technik (z.B. EP 583 552 B1) wird die Position des Nulldurchgangs auf der Symmetrieachse (jene Position, an welcher die im oberen Bereich des Kranarms vorherrschenden Zugkräfte in die im unteren Bereich des Kranarms vorherrschenden Druckkräfte übergehen) nicht durch die Wahl der Bleckstärke sondern durch den Verlauf der gedachten Konturlinie eingestellt. Selbst bei gleicher Blechstärke aller Abschnitte ist es durch die Erfindung möglich, den Nulldurchgang in den unteren Bereich des Kranarms zu verlagern.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die Erfindung betrifft weiters ein Auslegersystem für einen Kran, wobei zumindest ein Ausleger und/oder eine Auslegerverlängerung als Kranarm nach einem der Ansprüche 1 bis 26 ausgebildet sind. Vorzugsweise sind zwischen ein und zwanzig, vorzugsweise zwischen fünf oder zehn Auslegerverlängerungen vorgesehen. Besonders bevorzugt gilt, dass mehr als fünf Auslegerverlängerungen vorgesehen sind.
Die Erfindung betrifft weiters einen Kran, insbesondere Ladekran, mit einem Kranarm nach einer der vorgenannten Ausführungsformen oder ein Auslegersystem der vorgenannten Art sowie ein mit einem derartigen Kran ausgestattetes Nutzfahrzeug.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der Figuren sowie der dazugehörigen Figurenbeschreibung. Dabei zeigen:
Fig. 1a ein erstes Ausführungsbeispiel der gedachten Konturlinie eines erfindungsgemäßen Kranarms, Fig. 1 b und 1c die Konstruktion einer Konturlinie (Fig. 1b) und die entsprechende Blechkonstruktion (Fig. 1c) eines
Ausführungsbeispiels, bei welchem der kreisbogenförmige Abschnitt k, durch einen Polygonzug angenähert ist,
Fig. 1d ein Auslegersystem mit drei Auslegerverlängerungen gemäß Fig.
1b, Fig. 1e den Kranarm nach den Fig. 1a bis 1c, wobei die Lage des
Flächenschwerpunktes eingezeichnet ist, Fig . 1f ein Auslegersystem mit einer Auslegerverlängerung, wobei die
Anordnung von Lagerelementen gezeigt ist,
Hg. ig ein Auslegersystem mit einer Auslegerverlängerung, wobei der kreisbogenförmige Abschnitt im Ausleger und der
Auslegerverlängerung durch unterschiedliche Polygone angenähert wurde,
Fig. 1h den Kranarm nach den Fig. 1a bis 1c und 1e, wobei stellvertretend für alle Ausführungsbeispiele jene Fläche, auf die sich der Flächenschwerpunkt bezieht, strichpunktiert eingezeichnet wurde,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der gedachten Konturlinie eines erfindungsgemäßen Kranarms,
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Konturlinie eines erfindungsgemäßen Kranarms,
Fig. 4 die perspektivische Ansicht eines Auslegersystems gemäß Fig.
1d und
Fig. 5 ein Nutzfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Kran.
Vorausgeschickt sei, dass alle Figuren insoweit maßstabsgerecht sind, als die Längen der einzelnen Konturabschnitte sowie die dargestellten Winkel im richtigen Verhältnis zueinander dargestellt sind. Alle Winkelangaben beziehen sich auf das Gradmaß, sodass ein Vollwinkel 360 Grad entspricht. Unter einem spitzen Winkel wird ein Winkel kleiner als ΛA Vollwinkel verstanden. Unter einem stumpfen Winkel wird ein Winkel größer als % und kleiner als Vz Vollwinkel verstanden. Ein Winkel gleich % Vollwinkel wird als rechter Winkel bezeichnet.
Fig. 1a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des Verlaufes der gedachten Konturlinie des Kranarms in einer Transversalebene des Kranarms. Unter Transversalebene wird dabei eine Ebene verstanden, welche von der Längsachse des Kranarms orthogonal durchstoßen wird. Alle erfindungsgemäßen Kranarme weisen eine in der Transversalebene angeordnete Symmetrieachse s auf, in Bezug auf welche die Konturlinie des Kranarms in der Transversalebene wenigstens annähernd spiegelsymmetrisch verläuft. Für den Fall, dass der Kranarm über einen Großteil oder seine gesamte Längserstreckung dieselbe Querschnittform aufweist, stellt diese Symmetrieachse s die Schnittgerade der Transversalebene mit der entlang der Längsachse verlaufenden Symmetrieebene (Medianebene) dar. Bei allen Ausführungsformen schneidet die Konturlinie die Symmetrieachse s in einem ersten und einem zweiten Schnittpunkt Si, S2. Der auf der Symmetrieachse s äquidistant zum ersten und zum zweiten Schnittpunkt S1, S2 angeordnete Mittelpunkt M stellt die Position der halben Höhe des Kranarms in der Transversalebene dar. Ausgehend vom Mittelpunkt M in Richtung des Schnittpunkt S2 befindet man sich in einem Bereich des Kranarms, welcher im Betrieb überwiegend auf Zug belastet wird. Der zwischen dem Mittelpunkt M und dem ersten Schnittpunkt S1 liegende Bereich des Kranarms wird im Betrieb im Wesentlichen auf Druck belastet.
Der in Fig. 1 dargestellte Verlauf der Konturlinie des Kranarms weist vier voneinander unterscheidbare Abschnitte Iq, g1 t g2, g3 auf.
Der im Bereich der im Betrieb größten Druckbelastung angeordnete Abschnitt ki ist kreisbogenförmig ausgebildet, da diese Querschnittsform, wie an sich bekannt, verringerte Druckspannungen und eine Verminderung der Beulgefährdung aufweist. Es genügt, wenn dieser Abschnitt in dem Sinn wenigstens annähernd kreisbogenförmig ist, als er durch ein Polygon angenähert sein kann, wie dies in den Figuren 1b und 1c dargestellt ist. Die Annäherung des kreisbogenförmigen Abschnitts k! durch einen Polygonzug gestattet eine einfachere Fertigung durch Abkantung der den Kranarm bildenden Bleche. Natürlich kann aber eine kreisbogenförmige Ausbildung mittels eines
Walzvorganges realisiert werden.
Der kreisbogenförmige Abschnitt ki kann auch in dem Sinn nur angenähert kreisbogenförmig sein, als er beispielsweise durch einen oder mehrere Ellipsenabschnitte mit entsprechend geringer Exzentrität gebildet sein kann. Denkbar wäre auch eine Ausbildung eines kreisbogenförmigen Abschnitts k1 durch eine Aneinanderreihung entsprechend kurzer geradliniger, elliptischer und/oder kreisbogenförmiger Segmente.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist es besonders vorteilhaft, wenn der kreisbogenförmige Abschnitt ki als Viertelkreisbogen ausgebildet ist, das heißt, sich über einen Winkel von ca. 90 Grad erstreckt. Hierdurch ist es möglich, den Großteil des Verlaufes der Konturlinie zwischen dem ersten Schnittpunkt S1 und dem Punkt M in Form eines kreisbogenförmigen Abschnitts k, auszubilden. Besonders bevorzugt ist die in Fig. 1 dargestellt Variante, bei welcher der Krümmungsmittelpunkt K des kreisbogenförmigen Abschnitts k, in der Nähe oder auf der Symmetrieachse s liegt und der Krümmungsmittelpunkt K des kreisbogenförmigen Abschnitts ki zwischen dem ersten Schnittpunkt S1 und dem Mittelpunkt M liegt. Anders als in Fig. 1 dargestellt, kann sich der kreisbogenförmige Abschnitt ki durchaus bis zum ersten Schnittpunkt S1 erstrecken. In diesem Fall ist also die gesamte Konturlinie im Bereich des Schnittpunkt S1 und dem Mittelpunkt M als kreisbogenförmiger Abschnitt k^ ausgebildet.
Besonders bevorzugt ist jedoch die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform, bei welcher sich tangential an den kreisbogenförmigen Abschnitt ^ in Richtung des ersten
Schnittpunkt S1 ein dritter geradliniger Abschnitt g3 anschließt, der mit der
Symmetrieachse s einen Winkel γ kleiner als 90 Grad einschließt (hier beträgt der
Winkel γ ca. 72 Grad). Hierdurch ergeben sich eine gute Schweißbarkeit des
Kranarms, eine bessere Spannbarkeit zum Schweißen durch die schräg aufeinander treffenden Abschnitte sowie die Möglichkeit der Ausführung einer Längsschweißnaht ohne zusätzliche Kantenvorbereitung. Insgesamt ergibt sich eine prozesssichere
Ausbildung.
Der Winkel ist vorzugsweise kleiner als 80 Grad. Vorzugsweise ist der Winkel γ größer als 70 Grad.
Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich der Krümmungsmittelpunkt K des kreisbogenförmigen Abschnitts ^ direkt auf der Symmetrieachse s zwischen dem Mittelpunkt M und dem ersten Schnittpunkt S1. Anders als dargestellt, kann der Krümmungspunkt K auch etwas versetzt zur Symmetrieachse s angeordnet sein. Er sollte sich jedoch stets im Bereich zwischen dem Mittelpunkt M und dem ersten Schnittpunkt S1 befinden.
An den kreisbogenförmige Abschnitt ki schließt sich in Richtung des zweiten Schnittpunkts S2 tangential an den in Fig. 1a und Fig. 1 b dargestellten Hilfskreis der erste geradlinige Abschnitt g! an, welcher sich über den Großteil des Konturverlaufes zwischen dem Mittelpunkt M und dem zweiten Schnittpunkt S2 erstreckt. Durch diese lang gezogene geradlinige Ausbildung im oberen Bereich des Kranarms und die sich damit ergebende Querschnittsverjüngung wird eine Zone gebildet, welche besser als im Stand der Technik zur Aufnahme der hier auftretenden Zugkräfte sowie der Auflagekräfte bei der Anordnung in einen Auslegersystem geeignet ist. Die gedachte Verlängerung g,' des geradlinigen Abschnitts g^ (siehe Fig. 1b) schließt mit der Symmetrieachse s einen spitzen Winkel ß ein, welcher im gezeigten Ausführungsbeispiel ca. 18 Grad beträgt. Ganz allgemein kann der spitze Winkel ß auch in einem Bereich größer als 10 Grad, vorzugsweise größer als 15 Grad liegen. Bevorzugt ist dabei jeweils eine obere Grenze von 25 Grad, um einen zu flachen Verlauf des geradlinigen Abschnitts gi auszuschließen.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 schließt sich an den ersten geradlinigen Abschnitt gi unmittelbar ein zweiter geradliniger Abschnitt g2 an, welcher bis zur Symmetrieachse s verläuft und diese im zweiten Schnittpunkt S2 schneidet. Wie dies insbesondere in Fig. 1c zu erkennen ist, kann es aus fertigungstechnischen Gründen wünschenswert sein, wenn der zweite geradlinige Abschnitt g2 (anders als in Fig. 1a dargestellt) nicht unmittelbar, sondern über einen vorzugsweise gekrümmt ausgebildeten weiteren Abschnitt mit dem ersten geradlinigen Abschnitt g! verbunden ist.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiei schließt der zweite geradlinige Abschnitt g2 mit der Symmetrieachse s einen Winkel α ein, der kleiner als 90 Grad ist (im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 beträgt der Winkel α ca. 65 Grad). Besonders bevorzugt ist ein Bereich für den Winkel α kleiner als 70 Grad. Der Winkel α sollte in diesem Ausführungsbeispiel allerdings größer als 60 Grad sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 schließt der zweite geradlinige Abschnitt mit der Symmetrieachse s einen rechten Winkel ein.
Der zweite geradlinige Abschnitt g2 bringt den Vorteil mit sich, dass hierdurch im Bereich um die Spitze des Kranarms herum eine günstige örtliche Krafteinleitung, wie sie beispielsweise bei der Abstützung von Gleitpaketen zwischen einzelnen Auslegerverlängerungen erfolgt, ermöglicht wird. Durch die kurze Schenkellänge ergibt sich ein günstiges Verhältnis zwischen der Blechdicke und der Schenkellänge, sodass eine Verformung des Kranarms im oberen Bereich verhindert wird. Allerdings wäre grundsätzlich auch eine Ausbildung des Konturverlaufes in diesem Bereich in Form eines zweiten kreisbogenförmigen Abschnitts k2 möglich (siehe Fig. 3). Dies stellt aber nur eine spezielle Variante einer allgemeineren Idee dar, nämlich jener, dass die Konturlinie in einer Rundung an der Symmetrielinie s endet. Alternativ zur dargestellten Ausbildung der Rundung als kreisbogenförmiger Abschnitt k2 könnte die Rundung zum Beispiel auch als Kantung 7 ausgeführt sein.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2. weist die gedachte Konturlinie keinen kreisbogenförmigen Abschnitt k^ sondern nur geradlinige Abschnitte g^ g2, g3, g4 auf.
Ganz allgemein muss zu allen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kranes gesagt werden, dass der Flächenschwerpunkt F, der von der Konturlinie in der Transversalebene eingeschlossenen Fläche in einem Bereich zwischen dem Mittelpunkt M und dem ersten Schnittpunkt S1, das heißt unterhalb der halben Höhe des Kranarms liegt. Hierdurch wird die Querschnittskonzentration des Kranarms möglichst in die Druckzone nach unten verlagert, wodurch sich ein geringerer Druckspannungsanteil ergibt.
Wie aus den Figuren erkennbar ist, weist die Konturlinie aller Ausführungsbeispiele zwischen dem ersten Schnittpunkt S1 und dem zweiten Schnittpunkt S2 einen
Extremalpunkt E mit maximaler Entfernung e von der Symmetrieachse s auf. Der
Abstand D zwischen dem ersten Schnittpunkt und dem zweiten Schnittpunkt S1, S2 kann dabei wenigstens doppelt so groß sein, wie die Entfernung e. Bevorzugt ist der
Abstand D wenigstens zweieinhalb mal so groß, besonders bevorzugt 2,75-mal so groß, wie die Entfernung e. Der Abstand D kann jeweils kleiner als dreimal die
Entfernung e sein.
Es kann vorgesehen sein, dass der Abstand d der Konturlinie von der Symmetrieachse s bei ungefähr einem Viertel des Abstands D zwischen dem ersten und dem zweiten Schnittpunkt S1, S2 ausgehend vom zweiten Schnittpunkt S2 kleiner gleich 0,8 mal der maximalen Entfernung e ist.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich der Extremalpunkt E zwischen dem Mittelpunkt M und dem ersten Schnittpunkt S1 ungefähr auf der Höhe des Krümmungsmittelpunktes K. Bei dem in Fig. 1a dargestellten Verlauf weist die Konturlinie nur einen einzigen Extremalpunkt E auf, das heißt sowohl in Richtung des ersten Schnittpunkts Si als auch in Richtung des zweiten Schnittpunkts S2 verringert sich ausgehend vom Extremalpunkt E die Breite des Kranarms. Bei der Annäherung des kreisbogenförmige Abschnitt ki durch einen Polygonzug, wie in Fig. 1c dargestellt, weisen natürlich alle Punkte des Polygonabschnittes, durch welchen der kreisbogenförmige Abschnitt ki im Bereich des Extremalpunktes E approximiert wird, diese maximale Entfernung e auf.
Ausgehend von dem in Fig. 1a dargestellten Hilfskreis mit dem Radius r weist das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eine Profilbreite b gemäß b ~2r, eine Profilhöhe D gemäß D ~3r und eine Profilbreite oben O1 gemäß bi ~r auf. Diese besonders vorteilhaften Dimensionierungen können ganz allgemein bei erfindungsgemäßen Kranarmen vorgesehen sein.
Die Fig. 1e zeigt für das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 die Lage des Flächenschwerpunkts F zwischen dem Mittelpunkt M und dem ersten Schnittpunkt S1 auf der Symmetrieachse s. Der Flächenschwerpunkt F bezieht sich dabei auf die in Fig. 1h strichpunktiert dargestellte Fläche, d.h. auf die gesamte Fläche, welche von der gedachten Konturlinie (entspricht der Außenkontur) eingeschlossen wird.
In Fig. 1f ist ein Auslegersystem 5 mit einer Auslegerverlängerung dargestellt, wobei zusätzlich die Lagerung des Auslegersystems 5 über ein Lagerelement 1 sowie die Lagerung der Auslegerverlängerung im Ausleger über Lagerelemente 2 dargestellt ist. Das gezeigte Ausführungsbeispiel ist natürlich im Bezug auf die Anzahl der gezeigten Auslegerverlängerungen rein beispielhaft gemeint. Dieselben Lagerelemente können bei Auslegersystemen 5 mit beliebig vielen Auslegerverlängerungen angewandt werden.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1g sind zwei Kranarme dargestellt, bei welchen es sich beispielsweise um eine in einem Ausleger angeordnete Auslegerverlängerung handelt. Von Bedeutung ist, dass der kreisbogenförmige Abschnitt k, durch unterschiedliche Polygone angenähert ist. Das innenliegende Querschnittprofil weist im Bereich des kreisbogenförmigen Abschnitts weniger Kantungen auf, was besonders bei kleinen Profilen fertigungsbedingt von Vorteil sein kann. Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Kranarms kann beispielsweise derart erfolgen, dass der Kranarm aus zwei Schalen gebildet wird, welche zueinander spiegelbildlich ausgeformt sind und wobei eine der Schalen jeweils einem der Ausführungsbeispiele entspricht. Die beiden Schalen können im Bereich des ersten Schnittpunkts S1 und des zweiten Schnittpunkts S2 miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt, werden.
Es ist allerdings besonders bevorzugt vorgesehen, den Kranarm zumindest entlang eines Abschnitts seiner Längserstreckung aus einem einzigen Blech herzustellen, welches geeignet geformt und anschließend entlang einer einzigen Linie geschlossen (zum Beispiel verschweißt) wird. Diese Linie kann beispielsweise im Bereich des ersten Schnittpunkts Si oder des zweiten Schnittpunkts S2 verlaufen.
Die Formgebung der Bleche kann in bekannter Weise oder durch Abkanten und/oder Walzen sowie zum Beispiel Schweißen erfolgen.
Sind unterschiedliche Wandstärken erforderlich, soll die Außenkontur vorzugsweise gleich bleiben und die Blechdicke nach innen aufgetragen werden.
Die Fig. 4 zeigt beispielhaft ein Auslegersystem 5 mit einer in einem Ausleger angeordneten Auslegerverlängerung.
In Fig. 5 ist beispielhaft ein Nutzfahrzeug 3 gezeigt, auf welchem ein erfindungsgemäßer Kran 4 angeordnet ist. Der Kran 4 weist ein erfindungsgemäßes Auslegersystem 5 auf, wobei die einzelnen Auslegerverlängerungen über Schubzylinder 6 teleskopisch zueinander verfahren werden können. Die teleskopische Verfahrbarkeit kann natürlich auch durch andere Antriebsmittel sichergestellt werden. Im rückwärtigen Bereich des Nutzfahrzeuges 3 könnte beispielsweise ein nicht dargestellter Ladeaufbau angeordnet sein.

Claims

Patentansprüche
1. Kranarm für einen Kran, mit einer Längsachse und einer in einer Transversalebene in Bezug auf eine Symmetrieachse wenigstens annähernd spiegelsymmetrisch verlaufenden gedachten Konturlinie, wobei die Konturlinie die Symmetrieachse in einem ersten und einem zweiten Schnittpunkt schneidet und wobei die Konturlinie einen geradlinigen Abschnitt aufweist, dessen gedachte Verlängerung in Richtung des zweiten Schnittpunkts die Symmetrieachse schneidet und mit dieser einen spitzen Winkel einschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenschwerpunkt (F) der von der Konturlinie in der Transversalebene eingeschlossenen Fläche zwischen dem ersten Schnittpunkt (Si) und einem auf der Symmetrieachse (s) äquidistant zum ersten und zweiten Schnittpunkt (S1, S2) angeordneten Mittelpunkt (M) liegt.
2. Kranarm nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der spitze Winkel (ß) größer als 10 Grad ist.
3. Kranarm nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der spitze Winkel (ß) größer als 15 Grad ist.
4. Kranarm nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der spitze Winkel (ß) kleiner als 25 Grad ist.
5. Kranarm nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Konturlinie zwischen dem ersten Schnittpunkt (S1) und dem Mittelpunkt (M) zumindest teilweise einen wenigstens angenähert kreisbogenförmigen Abschnitt (Iq) aufweist.
6. Kranarm nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der kreisbogenförmige Abschnitt (k^ als Viertelkreisbogen ausgebildet ist.
7. Kranarm nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsmittelpunkt (K) des kreisbogenförmigen Abschnitts (ki) in der Nähe der oder auf der Symmetrieachse (s) liegt.
8. Kranarm nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der
Krümmungsmittelpunkt (K) des kreisbogenförmigen Abschnitts (k^ zwischen dem ersten Schnittpunkt (S1) und dem Mittelpunkt (M) liegt.
9. Kranarm nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der geradlinige Abschnitt (g^ als tangentiale Fortsetzung des kreisbogenförmigen
Abschnitts Ck1) ausgebildet ist.
10. Kranarm nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturlinie beginnend mit dem zweiten Schnittpunkt (S2) und von der Symmetrieachse (s) weg verlaufend einen zweiten geradlinigen Abschnitt (g2) aufweist.
11. Kranarm nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite geradlinige Abschnitt (g2) einen rechten Winkel mit der Symmetrieachse (s) einschließt.
12. Kranarm nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite geradlinige Abschnitt (g2) einen Winkel (α) kleiner als 90 Grad mit der Symmetrieachse (s) einschließt.
13. Kranarm nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite geradlinige Abschnitt (g2) unmittelbar mit dem ersten geradlinigen Abschnitt (gi) verbunden ist.
14. Kranarm nach einem der Ansprüche 10 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass der zweite geradlinige Abschnitt (g2) über wenigstens einen - vorzugsweise gekrümmt ausgebildeten - weiteren Abschnitt mit dem ersten geradlinigen Abschnitt (gθ verbunden ist.
15. Kranarm nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturlinie zwischen dem ersten Schnittpunkt (S1) und dem zweiten Schnittpunkt (S2) einen Extremalpunkt (E) mit maximaler Entfernung (e) von der Symmetrieachse (s) aufweist.
16. Kranarm nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (d) zwischen dem ersten und dem zweiten Schnittpunkt (S1, S2) wenigstens doppelt so groß ist, wie die maximale Entfernung (e) des Extremalpunktes (E) von der Symmetrieachse (s).
17. Kranarm nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (d) der Konturlinie von der Symmetrieachse (s) bei ungefähr einem Viertel des Abstands (D) zwischen dem ersten und dem zweiten Schnittpunkt (S1, S2) ausgehend vom zweiten Schnittpunkt (S2) kleiner gleich 0,8 mal der maximalen Entfernung (e) ist.
18. Kranarm nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Extremalpunkt (E) zwischen dem ersten Schnittpunkt (S1) und dem Mittelpunkt (M) liegt.
19. Kranarm nach einem der Ansprüche 5 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sich tangential an den kreisbogenförmigen Abschnitt (^ ) in Richtung des ersten Schnittpunkts (S1) ein dritter geradliniger Abschnitt (g3) anschließt, der mit der Symmetrieachse (s) einen Winkel (γ) kleiner als 90 Grad einschließt.
20. Kranarm nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der kreisbogenförmige Abschnitt (k^ durch ein Polygon angenähert ist.
21. Kranarm nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Kranarm zumindest über einen Großteil seiner Längserstreckung dieselbe
Querschnittsform aufweist.
22. Kranarm nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Konturlinie in Richtung des zweiten Schnittpunkts (S2) zumindest vor dem letzten Drittel des Abstands (D) zwischen dem ersten und dem zweiten Schnittpunkt (S1, S2) verjüngt.
23. Kranarm nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verjüngung der Konturlinie bis zum zweiten Schnittpunkt (S2) fortsetzt und in einer Rundung an der Symmetrielinie (s) endet.
24. Kranarm nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Kranarm aus wenigstens einem Blech besteht und die Blechstärke aller Abschnitte (ki, k2, g^ g2, g3, g4) des Kranarms in der Transversalebene zumindest im Wesentlichen gleich groß ist.
25. Kranarm nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Kranarm aus zwei Schalen besteht, welche zueinander spiegelbildlich ausgeformt sind und - vorzugsweise im Bereich des ersten Schnittpunkts (S1) und des zweiten Schnittpunkts (S2) - mit einander verbunden sind.
26. Kranarm nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Kranarm zumindest entlang eines Abschnitts seiner Längserstreckung aus einem einzigen Blech besteht, welches entlang einer einzigen Linie geschlossen ist, die vorzugsweise im Bereich des ersten Schnittpunkts (S1) oder des zweiten Schnittpunkts (S2) verläuft.
27. Auslegersystem für einen Kran, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Ausleger und/oder eine Auslegerverlängerung als Kranarm nach einem der
Ansprüche 1 bis 26 ausgebildet sind.
28. Auslegersystem nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen ein und zwanzig, vorzugsweise zwischen fünf oder zehn Auslegerverlängerungen vorgesehen sind.
29. Auslegersystem nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als fünf Auslegerverlängerungen vorgesehen sind.
30. Auslegersystem nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Formen der Konturlinie des Auslegers und der Konturlinien aller Auslegerverlängerungen - gegebenenfalls bis auf den Grad der Approximation von Kreisbögen durch Polygone - gleich sind.
31. Kran, insbesondere Ladekran, gekennzeichnet durch einen Kranarm nach einem der Ansprüche 1 bis 26 oder ein Auslegersystem (5) nach einem der Ansprüche 27 bis 30.
32. Nutzfahrzeug (3) mit einem Kran (4) nach Anspruch 31.
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