EP3828122A1 - Arbeitsmaschine, insbesondere materialumschlagsgerät mit einem ausleger sowie auslegerabspannung - Google Patents

Arbeitsmaschine, insbesondere materialumschlagsgerät mit einem ausleger sowie auslegerabspannung Download PDF

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EP3828122A1
EP3828122A1 EP20206715.3A EP20206715A EP3828122A1 EP 3828122 A1 EP3828122 A1 EP 3828122A1 EP 20206715 A EP20206715 A EP 20206715A EP 3828122 A1 EP3828122 A1 EP 3828122A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
boom
actuator
work machine
machine according
bracing
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.)
Pending
Application number
EP20206715.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian Rauh
Tobias Riedmiller
Sebastian Stanger
Bernd Wager
Constantin Wegmann
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.)
Liebherr Hydraulikbagger GmbH
Original Assignee
Liebherr Hydraulikbagger GmbH
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 Liebherr Hydraulikbagger GmbH filed Critical Liebherr Hydraulikbagger GmbH
Publication of EP3828122A1 publication Critical patent/EP3828122A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/14Booms only for booms with cable suspension arrangements; Cable suspensions
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    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00Cranes 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
    • B66C23/62Constructional features or details
    • B66C23/64Jibs
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    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/30Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom
    • E02F3/301Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom with more than two arms (boom included), e.g. two-part boom with additional dipper-arm
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/38Cantilever beams, i.e. booms;, e.g. manufacturing processes, forms, geometry or materials used for booms; Dipper-arms, e.g. manufacturing processes, forms, geometry or materials used for dipper-arms; Bucket-arms
    • E02F3/382Connections to the frame; Supports for booms or arms
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/96Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with arrangements for alternate or simultaneous use of different digging elements
    • E02F3/963Arrangements on backhoes for alternate use of different tools

Definitions

  • the invention relates to a work machine, in particular a material handling device with a boom and a boom bracing which can be actuated by means of an actuator.
  • Material handling machine such as excavator, comprising a boom system at the end of which the required attachment is mounted.
  • the boom is linked to the rotating platform of the machine so that it can be luffed regularly.
  • the load absorbed by the implement generates a bending moment on the boom system, which makes suitable technical measures necessary to ensure the boom stability, especially in the case of large devices or a high payload.
  • the boom system In order to increase the load capacity of the material handling machine, the boom system must therefore be dimensioned larger, which, however, has a disadvantageous effect on the production costs for the machine and its weight and thus energy efficiency.
  • the present application therefore aims to equip a previously known working device, in particular a material handling machine such as an excavator, with an improved jib bracing in order to remedy the above-mentioned deficits and, ideally, to further optimize the maximum payload of the device.
  • the actuator for actuating the jib bracing is articulated on the revolving platform.
  • the actuator is not directly connected to the jib bracing, but instead indirectly via a connecting element in the form of an actuator lever.
  • Such an actuator lever is connected on the one hand to the mechanically moved actuator element and on the other hand is connected to the bracing, in particular to at least one tension element of the bracing.
  • the actuator lever is furthermore rotatable, meaningfully rotatable about a horizontal axis, articulated on the handling device, in particular the rotating platform. With the kinematics described, the actuator can introduce the necessary tensile force into the bracing.
  • the proposed kinematics With the proposed kinematics, a reduction in the bending moment can be achieved in a simple way over a larger range of the boom length. In the case of special boom shapes in particular, the distance between the bracing and the neutral fiber of the boom can be adapted to the boom contour as required become.
  • the proposed kinematics allows a certain universality with regard to built-in jib types or jib sizes, i.e. the combination of actuator and actuator lever and their specific arrangement on the turntable can be used universally for different jib types and sizes, ideally with the same bearing positions on the turntable.
  • this embodiment has advantages when using an energy recovery system, for example by means of an energy recovery cylinder arranged on the boom or superstructure, since the torque characteristic of the energy recovery system can be optimized around the boom bolt point.
  • Energy recovery takes place in this context when lowering the work equipment.
  • the positional energy of the boom assembly is stored in a pressure medium, for example by compressing a gaseous medium.
  • the actuator lever can be hinged to the upper carriage so that it can rotate at the end, the actuator and bracing then engage the free end of the actuator lever.
  • the actuator is therefore designed to be pulling. If the actuator is designed as a cylinder, the tensile stress in the bracing can be increased by retracting the cylinder rod.
  • the first end of the actuator lever can be connected to the actuator and the second end to the bracing.
  • the point of articulation of the actuator lever then lies between the aforementioned connection points; the point of articulation is preferably closer to the end-side connection point of the actuator.
  • the actuator is designed to be pushy, so that when a cylinder actuator is used, an extension movement of the piston rod causes an increase in the tensile stress in the bracing.
  • the jib bracing can be configured in several parts.
  • a combination of several bracing elements or tension elements, which are connected to one another via corresponding connection points, is conceivable. It is conceivable and particularly advantageous here when individual tension elements are connected to one another via corresponding connecting levers.
  • Such connecting levers are articulated on the one hand to the boom, while the tension elements are mounted at the free end of the connecting lever. This enables an additional support of the bracing with respect to the boom.
  • the connecting levers can either be pivoted or rigidly linked to the boom.
  • the jib bracing according to the invention is suitable for use with different jib types.
  • an angled or kinked boom may be mentioned here, in particular a monoblock boom.
  • Such booms can be bent in the shape of a banana or also angled or kinked.
  • Due to the multi-part design of the jib bracing it is possible that it is also designed with a suitable angular offset, i.e. the bracing elements are connected to one another at a certain angle so that the bracing can be guided at an ideal distance along the boom axis, around the distance between the centroid of the boom system and to optimize the bracing.
  • the distance between anchoring and the neutral fiber of the monoblock boom is adapted as required, so that an ideal reduction in the bending moment can be achieved.
  • the top tension element of the jib bracing can be hinged to the upper end of the jib.
  • the articulation of the uppermost tension element on the connecting assembly of the boom with a shaft of the working machine articulated thereon can be advantageous.
  • the articulation of the uppermost tension element directly on the handle is also conceivable.
  • a corresponding energy recovery cylinder can be provided. This can serve as an additional lifting actuator for the boom system.
  • the stroke actuator can preferably be designed either as a hydraulic cylinder which is connected to a hydraulic accumulator. The energy storage takes place in the compressible medium in the memory. Alternatively the stroke actuator can be designed as a cylinder in which there is a compressible medium for energy storage.
  • Such a lifting actuator preferably a hydraulic cylinder
  • a lifting actuator is articulated on the rotating platform and on the boom and pushes the boom upwards when it is lifted.
  • the lift actuator can use the resulting pressure build-up to recover energy. Due to the use and mounting of the actuator lever on the turntable, a better adjustment of the torque characteristic of the energy recovery system around the boom bolting point on the superstructure is possible. The greatest moment of the characteristic curve of the energy recovery system occurs at the kinematically optimal boom pivot angle.
  • the at least one connecting lever for connecting the multi-part jib bracing can be hinged directly to the jib. Articulation of the connecting lever on a bearing axis of the aforementioned lifting actuator is also conceivable. If a stick with a separate stick actuator for actuating the stick is optionally provided on the boom, at least one connecting lever (for connecting the upper pulling elements) can be supported at the mounting point of the stick cylinder.
  • the at least one connecting lever can be articulated to an optional cross arm tube, ie a tube that extends transversely to the luffing axis through the arm box and usually exits on the side walls of the arm system.
  • Cantilever cross tubes are often used for the improved introduction of actuator forces, for example a lifting or stick actuator, into the boom structure.
  • the laterally exiting section of the cross tube can then form corresponding bearing points for the articulation of the at least one connecting lever. It makes sense to develop suitable tabs on the cross tube, especially in the exit area. The tabs are perpendicular to the pipe circumference and allow the connecting lever to be easily connected.
  • At least two parallel jib bracing are provided.
  • parallel means running side by side and is not to be understood strictly in the geometric sense.
  • Each of the at least two parallel jib bracing can be designed in accordance with the above statements, i.e. equipped with at least one actuator lever and at least one associated actuator.
  • the parallel jib bracing can be composed in several parts from tension elements, which are themselves supported against the jib by means of connecting levers.
  • the connection of the connecting levers to the boom is sensibly chosen to be identical for both boom bracing. It is also of great advantage if the bracings run slightly offset laterally to the luffing axis of the boom, so that spatial or lateral bracing can be achieved to compensate for any lateral moments.
  • the jib bracing or their tension elements are guided above the side walls of the jib cross-section. This leads to the fact that the distance, calculated parallel to the luffing plane, of the tension element area centroid to the jib area centroid is greater than the distance of the jib upper belt to the jib box area centroid. Likewise, the distance, calculated transversely to the luffing plane, of the tension element centroid to the center of the jib box is greater than the distance of the side plates of the boom to the centroid of the jib box.
  • FIG Figure 1 represents part of the work machine according to the invention in the form of a material handling machine.
  • the box-shaped monoblock boom 1 can be seen here, the end of which is articulated so that it can be luffed to a rotating platform 2 of the superstructure of the working machine.
  • the neutral fiber of the boom is in Figure 1 and the other figures are always designated by 1a.
  • a stick 3 is also articulated so that it can pivot with respect to the boom 1; the pivoting movement is brought about by an actuator, for example a stick cylinder 6.
  • the end of the stick 3 carries a working device in the form of a gripper 4.
  • the boom 1 is now braced by a bracing 10 in order to reduce the load-related bending moment introduced into the boom 1 and thus further increase the load-bearing capacity of the handling device.
  • the guying 10 according to the first embodiment of FIG Figure 1 consists of a single tension element 11, for example a guy rod, which is articulated at the articulation point 12 at the upper end of the boom head.
  • the tension element can be designed as a rope or chain.
  • the end of the tension element 11 on the turntable side is attached in an articulated manner to the free end of an actuator lever 13.
  • One or more actuators in the form of a hydraulic cylinder or energy recovery cylinder 14 act on the same end of the at least one actuator lever 13.
  • the actuator 14 is fixed on the revolving platform, the eye of the piston rod is articulated on the actuator lever.
  • the actuator lever 13 is mounted on the revolving platform 2 so as to be rotatable about a horizontal axis.
  • the cylinder 14 is configured to be pulling, as a result of which a retraction movement of the piston rod leads to an increase in the tensile stress in the bracing 10.
  • the upward luffing movement of the boom 1 caused by this is supported by at least one lifting cylinder 5 which is connected to the boom 1 and to the revolving platform 2.
  • An extension movement of the lifting actuator 5 supports the rocking movement upwards, but at the same time the cylinder 5 can be used for energy recovery by retracting the rod of the cylinder when the boom 1 is lowered by the boom's own weight and the corresponding compressible medium (gas) is compressed for energy storage.
  • FIG. 1 One of the Figure 1 different embodiment is in Figure 2 shown.
  • the only change from that Figure 1 is that the bracing is designed in several parts and is composed of several individual tension elements 11a, 11b.
  • the lower tension element 11a is connected to the upper tension element 11b via a connecting lever 15, the lever 15 being mounted in an articulated manner on the boom 1 and both tension elements 11a, 11b articulatedly engaging its free end.
  • Figure 3 shows that the embodiment of Figure 2 can also be used without problems for other types of boom with a different boom shape.
  • the boom 1 'shown there is also designed as a box-shaped monoblock, but with an angled or kinked longitudinal course. Due to the two-part design, the tensioning of the neutral fiber of the monoblock 1 'can follow perfectly.
  • the individual elements 11a, 11b are connected via the connecting lever 15 with a certain angular offset.
  • FIG 4 shows a further modification of the boom shape.
  • the boom is shaped here as a banana-shaped monoboom 1.
  • the bracing is designed in three parts with the bracing elements 11a, 11b, 11c. Due to the three-part design of the bracing, another connecting lever 16 must be provided.
  • FIGS. 5 to 13 show modifications of the presented exemplary embodiments of Figures 1 - 4 .
  • the kinematics of the actuator lever 13 and actuator 14 are designed to be pulling.
  • the kinematics could also, as in Figure 5 shown, be realized oppressive.
  • one end of the actuator lever 13 ' is also included connected to the actuator 14 ', while the opposite end of the lever is connected to the lowermost tension element 11.
  • the lever 13 ' is mounted via a pivot point located between the aforementioned connection points, which is here closer to the connection point of the actuator 14'.
  • a lifting of the work equipment, ie a luffing up of the boom 1 is then achieved by extending the rod of the actuator 14 '.
  • Figure 6 shows a detailed view of the articulation of the stick 3 on the boom 1.
  • the uppermost tension element 11, 11b, 11c is connected to the bearing axis of the stick 3 on the boom head.
  • the execution of the Figure 7 relates to a modified articulation of the actuator lever 13 on the revolving platform 2.
  • the articulation point is selected so that it falls exactly on the bearing point of the boom 1 on the revolving platform 2.
  • the at least one connecting lever 15 be articulated in the region of the bearing point of the lifting cylinder 5 on the boom 1, ie on the bolting there.
  • FIG. 9a a different version is suggested.
  • An existing cross-arm tube 17 is used here, which usually serves to introduce the forces of the lifting actuator 5 into the arm system 1.
  • the boom tube 17 runs transversely to the longitudinal axis of the boom in the horizontal direction and occurs on the side walls 1b, 1c (see Fig. Figure 9b ) of the box-shaped boom 1.
  • mounting tabs 18 are formed which are used for bolting to the connecting lever 15.
  • Position 11 represents tension elements in section.
  • Figure 13 shows another modification to the Figure 6 , in which the uppermost tension element 11b, 11c is connected directly to the handle 3.
  • the Figure 12 shows an improved embodiment of the work machine, which now has no single bracing, but instead two parallel and identically designed bracing 10a, 10b.
  • Each of these guying lines is according to an embodiment of the Figures 1 to 11 or 13 designed.
  • the parallel bracing 10a, 10b is that the distance b of the tension element center of gravity to the jib box area center of gravity is greater than the distance a of the jib box top chord 1e to the jib box area center of gravity.
  • the same applies to the lateral distance d of the tension element centroid to the cantilever box centroid which is greater than the distance c of the side walls 1b, 1c of the boom 1 to the cantilever box centroid.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine, insbesondere Materialumschlagmaschine, mit einem Ausleger (1) sowie einer mittels Aktor (14) betätigbaren Auslegerabspannung (10), wobei das der Aktor mittels einem drehbar an der Drehbühne angelenkten ersten Hebel (13) mit der Auslegerabspannung in Wirkverbindung steht, um die benötigte Zugkraft in die Abspannung einzuleiten.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine, insbesondere ein Materialumschlagsgerät mit einem Ausleger sowie einer mittels Aktor betätigbaren Auslegerabspannung.
  • Umschlagmaschine, wie Bagger, umfassend ein Auslegersystem, an dessen Ende das benötigte Anbaugerät montiert ist. Der Ausleger ist regelmäßig wippbar an der Drehbühne der Maschine angelenkt. Während des Betriebs erzeugt die mittels des Arbeitsgerätes aufgenommene Last ein Biegemoment auf das Auslegersystem, was insbesondere bei großen Geräten oder hoher Nutzlast geeignete technische Maßnahmen für die Gewährleistung der Auslegerstabilität notwendig macht.
    Zur Steigerung der Traglast der Umschlagmaschine muss daher das Auslegersystem stärker dimensioniert werden, was sich jedoch nachteilig auf die Herstellungskosten für die Maschine sowie deren Gewicht und damit Energieeffizienz auswirkt.
  • Um den vorgenannten Nachteilen zu entgehen hat man daher in der WO 2018/138409 A1 einen alternativen Weg eingeschlagen. Vorgeschlagen wird ein Bagger mit abgespanntem Auslegersystem. Die gezeigte Lösung hat jedoch den Nachteil, dass eine Reduktion des auftretenden Biegemomentes nicht gleichmäßig über die gesamte Auslegerlänge erreicht werden kann. Insbesondere Bagger werden aber regelmäßig mit speziellen Auslegerformen gebaut, die keinen geraden Verlauf, sondern stattdessen bananenförmig gebogene, oder abgewinkelte bzw. abgeknickte Formen annehmen. Zudem werden in der Lösung der WO 2018/138409 A1 Seitenmomente weder berücksichtigt noch reduziert.
  • Die vorliegende Anmeldung setzt sich daher zum Ziel, ein vorbekanntes Arbeitsgerät, insbesondere eine Umschlagmaschine wie einen Bagger, mit einer verbesserten Auslegerabspannung auszustatten, um die oben genannten Defizite abzustellen und im Idealfall die maximale Nutzlast des Gerätes weiter zu optimieren.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Arbeitsmaschine gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Arbeitsmaschine sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Aktor zur Betätigung der Auslegerabspannung an der Drehbühne angelenkt ist. Der Aktor steht jedoch nicht unmittelbar mit der Auslegerabspannung in Verbindung, sondern stattdessen mittelbar über ein Verbindungsglied in Form eines Aktorhebels. Ein solcher Aktorhebel wird einerseits mit dem mechanisch bewegten Aktorelement verbunden und steht andererseits mit der Abspannung in Verbindung, insbesondere mit wenigstens einem Zugelement der Abspannung. Der Aktorhebel ist weiterhin drehbar, sinnvollerweise um eine Horizontalachse drehbar am Umschlaggerät, insbesondere der Drehbühne angelenkt. Mit der beschriebenen Kinematik kann der Aktor die notwendige Zugkraft in die Abspannung einleiten.
  • Mit der vorgeschlagenen Kinematik lässt sich auf einfachem Weg eine Biegemomentreduzierung über einen größeren Bereich der Auslegerlänge erzielen. Insbesondere bei speziellen Auslegerformen kann hier der Abstand zwischen Abspannung und neutraler Faser des Auslegers bedarfsgerecht an die Auslegerkontur angepasst werden. Darüber hinaus gestattet die vorgeschlagene Kinematik eine gewisse Universalität hinsichtlich verbauter Auslegertypen oder Auslegergrößen, d.h. die Kombination aus Aktor und Aktorhebel sowie deren konkrete Anordnung an der Drehbühne lässt sich universell für unterschiedliche Auslegertypen und -größen anwenden, idealerweise bei gleichbleibenden Lagerstellen an der Drehbühne.
  • Ferner bringt diese Ausgestaltung Vorteile bei Nutzung eines Energierückgewinnungssystem mit sich, beispielsweise mittels eines am Ausleger bzw. Oberwagen angeordneten Energierückgewinnungszylinders, da sich eine Optimierungen der Momentenkennlinie des Energierückgewinnungssystems um den Auslegeranbolzpunkt erreichen lässt. Energierückgewinnung erfolgt in diesem Zusammenhang
    beim Senken der Arbeitsausrüstung. Hier wird die Lageenergie der Auslegerbaugruppe in einem Druckmedium gespeichert, z.B. durch Kompression eines gasförmigen Mediums.
  • Der Aktorhebel kann endseitig drehbar am Oberwagen angelenkt sein, Aktor und Abspannung greifen dann am freien Ende des Aktorhebels an. Der Aktor ist demzufolge ziehend ausgeführt. Ist der Aktor als Zylinder ausgestaltet, kann durch Einfahren der Zylinderstange die Zugspannung in der Abspannung erhöht werden. Alternativ kann der Aktorhebel mit seinem ersten Ende mit dem Aktor und mit dem zweiten Ende mit der Abspannung verbunden sein. Der Anlenkungspunkt des Aktorhebels liegt dann zwischen den vorgenannten Verbindungspunkten, vorzugsweise liegt der Anlenkungspunkt näher am endseitigen Verbindungspunkt des Aktors. Der Aktor ist in diesem Fall drückend ausgeführt, so dass bei Verwendung eines Zylinderaktors eine Ausfahrbewegung der Kolbenstange eine Erhöhung der Zugspannung in der Abspannung bewirkt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Auslegerabspannung mehrteilig ausgestaltet sein. Denkbar ist die Zusammensetzung aus mehreren Abspannungselementen bzw. Zugelementen, die über entsprechende Verbindungsstellen miteinander verbunden sind. Denkbar und besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn einzelne Zugelemente über entsprechende Verbindungshebel miteinander verbunden sind. Derartige Verbindungshebel sind einerseits am Ausleger angelenkt, während am freien Ende der Verbindungshebel die Zugelemente montiert sind. Dadurch wird eine zusätzliche Abstützung der Abspannung gegenüber dem Ausleger ermöglicht. Die Verbindungshebel können entweder drehbar oder auch starr am Ausleger angelenkt sein.
  • Wie bereits vorstehend erläutert, ist die erfindungsgemäße Auslegerabspannung für den Einsatz bei unterschiedlichen Auslegertypen geeignet. Beispielsweise sei hier ein abgewinkelter bzw. geknickter Ausleger genannt, insbesondere ein Monoblockausleger. Solche Ausleger können bananenförmig gebogen oder auch gewinkelt bzw. geknickt ausgestaltet sein. Durch die mehrteilige Ausgestaltung der Auslegerabspannung ist es möglich, dass diese ebenfalls mit passendem Winkelversatz ausgestaltet wird, d.h. die Abspannelemente sind in gewissem Winkel miteinander verbunden, sodass die Abspannung mit idealem Abstand entlang der Auslegerachse geführt werden kann, um den Abstand zwischen dem Flächenschwerpunkt des Auslegersystems und der Abspannung zu optimieren. Insbesondere wird hier der Abstand zwischen Abspannung und der neutralen Faser des Monoblockauslegers bedarfsgerecht angepasst, sodass eine ideale Reduzierung des Biegemomentes erreicht werden kann.
  • Das oberste Zugelement der Auslegerabspannung kann am oberen Ende des Auslegers angelenkt sein. Von Vorteil kann die Anlenkung des obersten Zugelementes an der Verbindungsbaugruppe des Auslegers mit einem daran angelenkten Stiel der Arbeitsmaschine sein. Vorstellbar ist ebenso die Anlenkung des obersten Zugelementes direkt am Stiel.
  • Wie bereits vorstehend erläutert wurde, kann ein entsprechender Energierückgewinnungszylinder vorgesehen sein. Dieser kann als zusätzlicher Hubaktor für das Auslegersystem dienen. Der Hubaktor kann vorzugsweise entweder als Hydraulikzylinder ausgeführt sein, welcher mit einem Hydraulikspeicher in Verbindung steht. Die Energiespeicherung findet im kompressiblen Medium im Speicher statt. Alternativ kann der Hubaktor als Zylinder ausgeführt sein, in dem sich ein kompressibles Medium zur Energiespeicherung befindet.
  • Ein solcher Hubaktor, vorzugsweise ein Hydraulikzylinder, ist an der Drehbühne sowie am Ausleger angelenkt und drückt den Ausleger beim Heben nach oben. Beim Absenken des Auslegersystems kann der Hubaktor den resultierenden Druckaufbau zur Energierückgewinnung nutzen. Aufgrund der Verwendung und Lagerung des Aktorhebels an der Drehbühne ist eine bessere Anpassung der Momentenkennlinie des Energierückgewinnungssystems um den Auslegereinbolzpunkt am Oberwagen möglich. Das größte Moment der Kennlinie des Energierückgewinnungssystems stellt sich bei kinematisch optimalem Auslegerschwenkwinkel ein.
  • Der wenigstens eine Verbindungshebel zur Verbindung der mehrteiligen Auslegeabspannung kann unmittelbar am Ausleger angelenkt sein. Vorstellbar ist ebenso eine Anlenkung des Verbindungshebels an einer Lagerachse des vorgenannten Hubaktors. Ist am Ausleger optional ein Stiel mit gesondertem Stielaktor zur Betätigung des Stiels vorgesehen, bietet sich eine Lagerung wenigstens eines Verbindungshebels (zur Verbindung der oberen Zugelemente) an der Lagerstelle des Stielzylinders an.
  • Vorstellbar ist auch eine Anlenkung des wenigstens einen Verbindungshebels an einem optionalen Auslegerquerrohr, d.h. einem Rohr, das sich quer zur Wippachse durch den Auslegerkasten erstreckt und üblicherweise an den Seitenwänden des Auslegersystems austritt. Auslegerquerrohre werden oftmals für die verbesserte Einleitung von Aktorkräften, bspw. eines Hub- oder Stielaktors, in die Auslegerstruktur genutzt. Der seitlich austretende Abschnitt des Querrohres kann dann entsprechende Lagerstellen für die Anlenkung des wenigstens einen Verbindungshebels bilden. Sinnvoll ist die Ausprägung geeigneter Laschen am Querrohr, insbesondere im Austrittsbereich. Die Laschen stehen senkrecht auf dem Rohrumfang und gestatten die einfache Anbindung des Verbindungshebels.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind wenigstens zwei parallel verlaufende Auslegerabspannungen vorgesehen. Parallel bedeutet in diesem Zusammenhang nebeneinander verlaufend und ist nicht streng im geometrischen Sinn zu verstehen. Jede der mindestens zwei parallel verlaufenden Auslegerabspannungen kann gemäß den vorstehenden Ausführungen ausgestaltet sein, d.h. zumindest mit mindestens einem Aktorhebel und mindestens einem zugeordneten Aktor ausgestattet sein. Die parallel verlaufenden Auslegerabspannungen können mehrteilig aus Zugelementen zusammengestellt sein, die selbst über Verbindungshebel gegenüber dem Ausleger abgestützt sind. Die Anbindung der Verbindungshebel am Ausleger ist sinnvollerweise für beide Auslegerabspannungen identisch gewählt. Von großem Vorteil ist auch, wenn die Abspannungen seitlich leicht versetzt zur Wippachse des Auslegers verlaufen, wodurch eine räumliche bzw. seitliche Abspannung zum Ausgleich etwaiger Seitenmomente erreicht werden kann.
  • Von besonders großem Vorteil ist es, wenn die Auslegerabspannungen bzw. deren Zugelemente oberhalb der Seitenwangen des Auslegerquerschnitts geführt sind. Dies führ dazu, dass der parallel zur Wippebene berechnete Abstand des Zugelement-Flächenschwerpunkts zum Ausleger-Flächenschwerpunkt größer ist als der Abstand des Auslegerobergurtes zum Auslegerkasten-Flächenschwerpunkt. Ebenso ist der quer zur Wippebene berechnete Abstand des Zugelement-Flächenschwerpunkts zum Auslegerkasten-Flächenschwerpunkt größer als der Abstand der Seitenbleche des Auslegers zum Auslegerkasten-Flächenschwerpunkt.
  • Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
  • Figur 1:
    eine Seitenansicht des Auslegers an einer erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiels,
    Figur 2:
    eine erfindungsgemäße Arbeitsmaschine gemäß zweiten Ausführungsbeispiel,
    Figur 3:
    eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine,
    Figur 4:
    eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine,
    Figur 5:
    eine Modifikation der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine gemäß einem der Ausführungsbeispiele der Figuren 1 - 4,
    Figur 6:
    eine weitere Modifikation der Ausführungsbeispiele gemäß den Figuren 1 - 4,
    Figur 7:
    eine weitere Modifikation der Ausführungsbeispiele gemäß den Figuren 1 - 4,
    Figur 8:
    eine weitere Modifikation der Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 - 4
    Figuren 9a, 9b:
    eine weitere Modifikation der Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 - 4
    Figur 10:
    eine weitere Modifikation der Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 - 4,
    Figur 11:
    eine weitere Modifikation der Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 - 4,
    Figur 12:
    eine Schnittdarstellung durch das Auslegersystem inklusive der Abspannung gemäß einer Ausführungsvariante mit wenigstens zwei parallel verlaufenden Abspannungen,
    Figur 13:
    eine weitere Modifikation der Ausführung gemäß den Figuren 1 - 4.
  • Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung lässt sich anschaulich anhand des ersten Ausführungsbeispiels der Figur 1 erläutern, die einen Teil der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine in Form einer Umschlagmaschine darstellt. Ersichtlich ist hier der kastenförmige Monoblock-Ausleger 1, der endseitig wippbar an einer Drehbühne 2 des Oberwagens der Arbeitsmaschine angelenkt ist. Die neutrale Faser des Auslegers ist in Figur 1 sowie den weiteren Figuren stets mit 1a bezeichnet. Am oberen Ende des Auslegers 1 ist zudem ein Stiel 3 gegenüber dem Ausleger 1 schwenkbar angelenkt, die Schwenkbewegung wird durch einen Aktor, z.B. einen Stielzylinder 6, bewirkt. Der Stiel 3 trägt endseitig ein Arbeitsgerät in Form eines Greifers 4. Erfindungsgemäß ist der Ausleger 1 nunmehr durch eine Abspannung 10 abgespannt, um das lastbedingt in den Ausleger 1 eingebrachte Biegemoment zu reduzieren und somit die Tragfähigkeit des Umschlaggerätes weiter zu erhöhen.
  • Die Abspannung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Figur 1 besteht aus einem einzelnen Zugelement 11, bspw. einer Abspannstange, die am oberen Ende des Auslegerkopfes gelenkig im Anlenkungspunkt 12 montiert ist. Alternativ kann das Zugelement als Seil bzw. Kette ausgeführt sein. Das drehbühnenseitige Ende des Zugelementes 11 ist gelenkig am freien Ende eines Aktorhebels 13 befestigt. Am selben Ende des mindestens einen Aktorhebels 13 greifen ein oder mehrere Aktoren in Form eines Hydraulikzylinders bzw. Energierückgewinnungszylinders 14 an. Konkret ist der Aktor 14 an der Drehbühne fixiert, das Auge der Kolbenstange ist gelenkig am Aktorhebel montiert.
  • Ferner ist der Aktorhebel 13 um eine Horizontalachse drehbar an der Drehbühne 2 gelagert. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Zylinder 14 ziehend konfiguriert, demzufolge eine Einfahrbewegung der Kolbenstange zu einer Erhöhung der Zugspannung in der Abspannung 10 führt. Die dadurch bedingte Wippbewegung des Auslegers 1 nach oben wird unterstützt durch mindestens einen Hubzylinder 5, der mit dem Ausleger 1 und mit der Drehbühne 2 verbunden ist. Eine Ausfahrbewegung des Hubaktors 5 unterstützt die Wippbewegung nach oben, gleichzeitig kann der Zylinder 5 jedoch zur Energierückgewinnung genutzt werden, indem beim Absenken des Auslegers 1 durch das Auslegereigengewicht die Stange des Zylinders eingefahren und das entsprechende kompressible Medium (Gas) zur Energiespeicherung komprimiert wird.
  • Ein von der Figur 1 abweichendes Ausführungsbeispiel ist in Figur 2 dargestellt. Die einzige Änderung gegenüber der Figur 1 besteht darin, dass die Abspannung hier mehrteilig ausgeführt ist und sich aus mehreren einzelnen Zugelementen 11a, 11b zusammensetzt. Das untere Zugelement 11a ist mit dem oberen Zugelement 11b über einen Verbindungshebel 15 verbunden, wobei der Hebel 15 am Ausleger 1 gelenkig montiert ist und beide Zugelemente 11a, 11b an dessen freien Ende gelenkig angreifen.
  • Figur 3 verdeutlicht, dass sich das Ausführungsbeispiel der Figur 2 auch problemlos für anderweitige Auslegertypen mit abweichender Auslegerform einsetzen lässt. Der dort gezeigte Ausleger 1' ist ebenfalls kastenförmig als Monoblock ausgeführt, allerdings mit einem gewinkelten bzw. geknickten Längsverlauf. Aufgrund der zweiteiligen Ausführung kann die Abspannung der neutralen Faser des Monoblocks 1' perfekt folgen. Die Einzelelemente 11a, 11b sind über den Verbindungshebel 15 mit einem gewissen Winkelversatz verbunden.
  • Figur 4 zeigt eine weitere Abwandlung der Auslegerform. Der Ausleger ist hier als bananenförmiger Monoausleger 1 geformt. In diesem Fall ist die Abspannung dreiteilig mit den Abspannelementen 11a, 11b, 11c ausgeführt. Aufgrund der dreiteiligen Ausführung der Abspannung ist ein weiterer Verbindungshebel 16 vorzusehen.
  • Die nachfolgenden Figuren 5 bis 13 zeigen Modifikationen der vorgestellten Ausführungsbeispiele der Figuren 1 - 4. Wie vorstehend bereits ausgeführt wurde, ist in den Ausführungen der Figuren 1 - 4 die Kinematik des Aktorhebels 13 und Aktors 14 ziehend ausgeführt. Alternativ dazu könnte die Kinematik auch, wie in Figur 5 dargestellt, drückend realisiert sein. In diesem Fall ist ein Ende des Aktorhebels 13' mit dem Aktor 14' verbunden, während das gegenüberliegende Hebelende mit dem untersten Zugelement 11 verbunden ist. Gelagert wird der Hebel 13' über einen zwischen den vorgenannten Verbindungspunkten liegenden Anlenkpunkt, der hier näher am Verbindungspunkt des Aktors 14' liegt. Ein Heben der Arbeitsausrüstung, d.h. ein Aufwippen des Auslegers 1 wird dann durch das Ausfahren der Stange des Aktors 14' erreicht.
  • Figur 6 zeigt eine Detailaufnahme der Anlenkung des Stiels 3 am Ausleger 1. In dieser Modifikation ist das oberste Zugelement 11, 11b, 11c mit der Lagerachse des Stiels 3 am Auslegerkopf verbunden.
  • Die Ausführung der Figur 7 betrifft eine modifizierte Anlenkung des Aktorhebels 13 an der Drehbühne 2. Hier wird der Anlenkungspunkt so gewählt, dass dieser exakt auf die Lagerstelle des Auslegers 1 an der Drehbühne 2 fällt.
  • Gemäß der Modifikation aus Figur 8 wird vorgeschlagen, den wenigstens einen Verbindungshebel 15 im Bereich der Lagerstelle des Hubzylinders 5 am Ausleger 1, d.h. an der dortigen Verbolzung anzulenken.
  • Gemäß Figur 9a wird eine davon abweichende Ausführung vorgeschlagen. Hierbei wird ein vorhandenes Auslegerquerrohr 17 genutzt, das üblicherweise zur Einleitung der Kräfte des Hubaktors 5 in das Auslegersystem 1 dient. Das Auslegerrohr 17 verläuft quer zur Auslegerlängsachse in Horizontalrichtung und tritt an den Seitenwänden 1b, 1c (s. Figur 9b) des kastenförmigen Auslegers 1 hinaus. Am Umfang des austretenden Rohrabschnittes sind Montagelaschen 18 ausgebildet, die zur Verbolzung mit dem Verbindungshebel 15 dienen. Die Position 11 stellt Zugelemente im Schnitt dar.
  • Die Figuren 10 und 11 zeigen entsprechende Modifikationen für die Anbindung des obersten Verbindungshebels 15, 16, der hier im Bereich der Lagerachse des Stielzylinders 6 angelenkt werden soll. Ist auch dort ein entsprechendes Auslegerquerrohr 17 vorgesehen, soll dieses äquivalent zur Ausführung der Figur 9b für die Anbindung des Verbindungshebels 15, 16 genutzt werden (Figur 11).
  • Figur 13 zeigt eine weitere Modifikation zur Figur 6, bei dieser das oberste Zugelement 11b, 11c unmittelbar mit dem Stiel 3 verbunden wird.
  • Die Figur 12 zeigt eine verbesserte Ausführung der Arbeitsmaschine, die nun keine einzelne Abspannung, sondern stattdessen zwei parallel und identisch ausgestaltete Abspannungen 10a, 10b aufweist. Jede dieser Abspannungen ist gemäß einer Ausführung der Figuren 1 bis 11 bzw. 13 ausgestaltet. Maßgeblich für die parallel verlaufenden Abspannungen 10a, 10b ist jedoch, dass der Abstand b des Zugelement-Flächenschwerpunktes zum Auslegerkasten-Flächenschwerpunkt größer ist, als der Abstand a des Auslegerkastenobergurtes 1e zum Auslegerkasten-Flächenschwerpunkt. Gleiches gilt für den seitlichen Abstand d des Zugelement-Flächenschwerpunkts zum Auslegerkasten-Flächenschwerpunkt, der größer ist als der Abstand c der Seitenwände 1b, 1c des Auslegers 1 zum Auslegerkasten-Flächenschwerpunkt. Mittels der räumlichen Abspannung können nicht nur Biegemomente sondern auch Seitenmomente kompensiert werden.

Claims (12)

  1. Arbeitsmaschine, insbesondere Materialumschlagmaschine, mit einem Ausleger sowie einer mittels mindestens einen Aktors betätigbaren Auslegerabspannung,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der mindestens eine Aktor mittels einem drehbar an der Drehbühne angelenkten Aktorhebel mit der Auslegerabspannung in Wirkverbindung steht, um die benötigten Zugkraft in die Abspannung einzuleiten.
  2. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegerabspannung mehrteilig aus zwei oder mehreren Zugelementen besteht, die mittels wenigstens eines am Ausleger befestigten Verbindungshebels miteinander und mit dem Ausleger verbunden sind, wobei der oder die Verbindungshebel drehbar oder fest am Ausleger angelenkt ist/sind.
  3. Arbeitsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger ein gebogener oder abgewinkelter bzw. abgeknickter Ausleger ist und die mehrteilige Auslegerabspannung entsprechende Winkelversätze zwischen den Zugelementen aufweist, um dem gebogenen bzw. gewinkelten Verlauf des Auslegers zu folgen.
  4. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine oberste Zugelement der Auslegerabspannung an der Verbindungsbaugruppe zwischen Ausleger und Stiel, insbesondere einer oder mehrerer Bolzenverbindungen, oder alternativ direkt am Stiel angelenkt ist.
  5. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein zusätzlicher Hubaktor vorgesehen ist, der an der Drehbühne und am Ausleger angelenkt ist und den Ausleger beim Heben nach oben drückt.
  6. Arbeitsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Verbindungshebel an der Lagerachse des Hubaktors oder eines Stielaktors am Ausleger angelenkt ist.
  7. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Verbindungshebel an einem Auslegerquerrohr angelenkt ist, insbesondere an einem Querrohr zur Einleitung der Hubaktorkräfte oder der Stielaktorkräfte in den Ausleger.
  8. Arbeitsmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Verbindungshebel und Auslegerquerrohr mittels wenigstens einer am Aussenumfang des Auslegequerrohrs ausgeformten Lasche erfolgt.
  9. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktorhebel an der Verbindungsgruppe, insbesondere Bolzenverbindung, zwischen Ausleger und Drehbühne angelenkt ist.
  10. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei parallel verlaufende Auslegerabspannungen vorgesehen sind, wobei jede der Abspannungen mittels einer odermehrerer Aktor-Aktorhebel-Kombination betätigbar ist und gegebenenfalls mehrere, mittels Verbindungshebel verbundene Zugelemente umfasst.
  11. Arbeitsmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegerabspannungen bzw. deren Zugelemente in Wipprichtung oberhalb der Seitenwangen des Auslegerquerschnittes geführt sind.
  12. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstellen des Aktors und Verbindungshebels an der Drehbühne unabhängig von der Art und Größenordnung des Auslegersystems gewählt sind, so dass diese für unterschiedliche Auslegertypen und -größen nutzbar sind.
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