JP2009502690A - 折り畳み可能なブーム - Google Patents

Abstract

本発明はクレーンジブ、コンクリートポンプ、カメラ支持体、投光機支柱、及び類似の大きく伸長する細い構造体のような折り畳み可能なブームであって、互いに平行な軸線を中心に旋回して折り畳み可能な複数のエレメント（１０，２０，３０・・・）を有しており、これらのエレメントは、アクチュエータ（１５，１３，２５，２３・・・）によって前記軸線を中心として旋回可能であり、少なくとも１つの位置で固定することができる形式のものに関する。本発明は、ブームの個々のエレメント（１０，２０，３０・・・）が中間部材（５０，６０，７０・・・）を介して互いに枢着的に結合されており、アクチュエータ（１５，１３，２５，２３・・・）は一方の端部では中間部材に、他方の端部では隣接するエレメントに係合することを特徴とする。

Description

本発明は、クレーンジブ、コンクリートポンプ、カメラ支持体、投光機支柱、及び類似の大きく伸長する細い構造体のような折り畳み可能なブームに関するものであって、このようなブームは一般的にトラック、またはトラックのトレーラーまたは鉄道貨車に組み付けられている。

以下ではまとめて単に「ブーム」と記載するこのような形式の構造物は、一方では大きな到達範囲と、多くの場合（クレーンジブ）高い支持能力を有しているべきであり、他方では軽量であるべきであって、これにより、このようなブームを支持している車両は、耐荷重性の小さい建設現場や基層においても使用することができる。そしてブームは、通常の道路交通において、特別な搬送としてではなく動かすことができるように小さく折り畳めなければならない。

このような形式の公知の装置は、それぞれ互いに平行に延びる軸線を中心としてジグザグ状に折り畳み可能な複数の区分を有しており、これらの区分には、伸長状態で、個々のエレメントに対してほぼ平行に、液圧的なシリンダ・ピストンユニットが配置されている。シリンダ・ピストンユニットは、常に曲げ負荷される個々の要素をその都度所望の位置に互いに保持する。

このような装置は、使用される一連の運動学的機構に明らかに内在するいくつかの欠点を有している。折り畳むためには、個々のエレメントがオフセットされて形成されていなければならない。即ち、伸長状態でも、個々に屈曲された配置があり、このような配置は結果として屈曲された力の経過を有している。これにより個々の要素は、その都度の負荷レバーに応じて、伸長された配置の場合よりも極めて強く負荷されてしまう。

さらに、考えられる使用のためには、比較的大きな面慣性モーメントにより比較的大きなモーメントを伝達することができる、できるだけ大きな横断面を有したプロフィールが所望されるが、折り畳まれた状態では、上記の形状的な限界を保つことができる、できるだけ小さな横断面を有していなければならない。

本発明の課題は、上記欠点を有しておらず、特に僅かな質量であっても高い剛性を有していて、さらに、僅かなスペースで折り畳み可能であるようなブームを提供することである。

この課題は、本発明によれば、ブームの個々のエレメントが、中間部材を介して互いに枢着的に結合されており、一方では中間部材に、他方ではエレメントに係合するアクチュエータが設けられていることにより解決される。

アクチュエータとは、この明細書及び請求の範囲においては、液圧的又はニューマチック式のシリンダ・ピストンユニットのような装置と理解される。また、スピンドル・ナット駆動装置のような電気的な作動駆動装置でも良いし、純粋な引張力のみが伝達される場合には、ロープやベルトやチェーンのような引張エレメントであっても良い。

本発明による手段によれば、個々のエレメントは、中間部材を介してのみ互いに旋回可能に結合されているが、アクチュエータはエレメントの間で係合するのではなく、一方の端部の中間部材と他方の端部のエレメントとの間に係合する。このような簡単な手段により、多数の利点が得られる。

第１の大きな利点は、このような配置により、ブーム全体を、エレメントはエレメントで、中間部材は中間部材で、フレーム構造において解体することができ、全体を統一的なフレーム構造としてみなすことができ、この場合、ロッドのいくつかが、即ち、アクチュエータが長さ変更可能に形成されていることにある。

第２の大きな利点は、本発明による手段により、各個々のエレメントを、従ってブーム全体を、オフセットなしに直線的に形成することができることにある。何故ならば、中間部材により、折り畳み時に、個々の隣接するエレメントが、折り畳みのために必要な互いの間隔を有していることができ、中間部材によりブームの伸長状態では、ブームは完全に伸長されるように形成されているからである。

次に本発明を図面につき詳しく説明する。この場合、図１〜図６には本発明によるブームが、種々様々な折り畳み段階で、一部は側方図で、一部は斜視図で示されており、図７及び図８には１つのエレメントの基本構造が示されており、図９〜図１２には変化実施例が示されている。

本発明は、連続的に配置された、互いに同じ又は少なくともほぼ同じ多数のエレメントを有している装置に関するので、これらのエレメントは符号１０，２０等で示され、その構成部分は、１０の位に適当な数を使用することにより個々のエレメントに対応している。一般的にこのような構成部分が記載される際には、一つ一つ数え上げずに、全般的に符号「ｉ」を使用する。

図１〜図６には本発明によるブームが示されており、このブームは４つの互いに同じエレメント１０，２０，３０，４０（以下ｉ０）と３つの中間部材５０，６０，７０とから成っている。この場合、２つの異なる形式の中間部材が設けられている。即ち２つの外側の中間部材５０，７０と、これら外側の中間部材の間に位置する内側の中間部材６０である。

各中間部材から、この中間部材に隣接する各エレメントへとアクチュエータ１３，２５，２３，３３，３５，４５が延びている。このアクチュエータは、図示の実施例では、液圧的なシリンダ・ピストン装置であり、多くの使用例では、このような装置は二重作用するように形成されている。アクチュエータが常に引張負荷しか受けないことが保証されている使用例においては、ロープや帯状チェーン等のような引張手段としてアクチュエータを形成することができる。

図１には、例えばコンクリートポンプまたはクレーンの作業位置が示されている。この場合、実際の作業装置及びその供給ラインは、図面を簡単にするために示されていない。図１〜図６の実施例では、装置１００の第１のエレメント１０が、ブームのためのタワー部として使用され、従ってほぼ鉛直に配置されている。このエレメント１０は、全体を符号９で示した脚点５９，６９，８９で、図示されていないプラットフォーム若しくは基礎または基礎ブロック上に配置されていると考えられる。このようなプラットフォームは例えば、垂直軸を中心として回転可能に自動車、トレーラー、貨車等に支承されていて良い。

個々のエレメントｉ０は本発明によれば以下のような構成を有しており、これは図７及び図８に最も詳しく示されている。これらの図面は、図８では、続いている中間部材５０と共にエレメント１０が示されている。このエレメント１０は、主として縦ロッド１６から成っており、この縦ロッド１６の一方の端部、頭部点１１には、はさみ型ロッド１７が枢着されており、このはさみ型ロッド１７の他方の端部、コーム点１２と言われる点には、アクチュエータ１５の端部の一方が結合されている。はさみ型ロッド１７とアクチュエータ１５の間のこのコーム点１２から、第２ロッド１８が（枢着点若しくは枢着軸）脚点８９へと通じていて、この脚点８９は縦ロッド１６の脚点６９の近傍に位置している。アクチュエータ１５、縦ロッド１６、第２ロッド１８の脚点９は装置の不動の基礎（図示せず）に枢着されている。

脚点９が固定された状態でアクチュエータ１５の長さが変化する場合には、コーム点１２にあるアクチュエータ１５の他方の端部は、第２ロッド１８の頭部点が、第２ロッド１８の脚点８９を中心として描く円に沿って運動しなければならない。はさみ型ロッド１７の脚点とみなされるコーム点１２のこのような運動により、はさみ型ロッド１７は、脚点操作されるアクチュエータと同様に、縦ロッド１６の端部点１１に作用し、縦ロッド１６はもっぱらその脚点６９を中心として回転することができる。これによりエレメント１０のジオメトリと、端部点１１の位置が同様に変化する。中間アクチュエータ１３は脚点でコーム点１２に係合し、頭部点は中間部材５０に枢着されていて、端部点１１によって規定された軸線（図平面に対して垂直）を中心として中間部材５０を回転させ、これにより、運動学的連鎖の次のエレメントに移行が行われる。

このことは特に図８により明らかであり、図８では、中間部材５０が、エレメント１０の端部に示されている。中間部材５０は、主に内側プレート５２と、外側ロッド５５と、結合ロッド５４とから成っている。「内側」若しくは「外側」の記載は、装置１００が組み付けられた状態での位置に関して選択したものであり、「アクチュエータロッド５５」や「フレームプレート５２」と言っても良い。内側プレート５２には、縦ロッド１６，２６のための支承部５６が設けられており、隣接するエレメント１０，２０のはさみ型ロッド１７，２７のための支承部５７も設けられている。外側ロッド５５は隣接するエレメント１０，２０の中間アクチュエータ１３及びアクチュエータ２５のための支承部５３を支持している。次のエレメント２０のこのような枢着は図１に良好に示されている。直接に明らかであるように、支承部５７は、エレメント１０の側では使用されていない。何故ならばこのエレメント１０は中間部材５０に端部点１１で枢着されているからである。

第２の外側の中間部材７０も同様に形成されている。ここには互いに隣接する２つのエレメント３０，４０がそれぞれの脚点端部で係合しているので、中間部材の全ての支持体が設けられており、アクチュエータ３５，４５が両側から外側ロッド７５に係合している（図２）。

図１に示されたように、エレメント１０の端部点１１が外側の中間部材５０に係合し、コーム点１２と中間部材５０との間に、別のいわゆる中間アクチュエータ１３が設けられている場合には、個々の平行に運動学的な装置の図１に示したような連鎖が得られる。というのは、個々のエレメントｉ０は、図７及び図８について説明したように極めて特別な形式の平行に運動学的な装置を成しているからである。

図１に関してさらに、タワー部として使用されるエレメント１０の構成と配置について簡単に説明しなければならない。このエレメント１０は、図７に別の視点から示したエレメントに相応しており、脚点９は実際に、プラットフォーム等の上における装置１００全体の「本当の」脚点としてみなされる。タワー部に隣接する続くエレメント２０は、タワー部の上方端部における外側の中間部材５０に脚点９で枢着されており、従って、内側の中間部材６０は外側の中間部材７０と同様に実際に、局所的な対象平面を規定している。

ブーム１の折り畳みは、図１〜図６の順序で明らかであり、これらの図面から、アクチュエータｉ５が延長されると同時にアクチュエータｉ３が短縮されることにより、ブーム１の伸長された位置から、折り畳まれた形状へと到ることがわかる。この場合、個々のエレメントｉ０の高さが、縦ロッドｉ６の軸線に対して垂直な延びと、この軸線と縦ロッドｉ６の脚点６９の旋回軸とに対して垂直な延びであって、これが、折り畳み中に減少することがわかる。このことは、一方ではエレメントｉ０の高さ方向の延在が高く、ひいては、作業位置における平面の慣性モーメントが高いことを意味し、折り畳まれた位置では僅かなスペースしか要さない。このことは、アクチュエータｉ５と第２ロッドｉ８と縦ロッドｉ６の個々の脚点９の互いに接近するような位置変更により行われる。

図６には最終的に、折り畳まれたブーム１の極めてコンパクトな配置が示されている。このブーム１はまだ、水平軸線を中心として傾動させて、車両上に配置することができる。図面のこのような順序から、中間部材６０が内側の中間部材と記載されるゆえんがわかる。この内側の中間部材は、折り畳まれた状態で、隣接するエレメントの縦ロッドの間の内側にあり、外側の中間部材は、隣接するエレメントの縦ロッドの殆ど外側から取り囲んでいる。

図７及び図８には、既に説明したように、エレメントの１つが示されている。これは視角から適しているのでエレメント１０が選ばれた。その他のエレメントは完全に同様に形成されているが、これはしかし、運動学的特性の点以外では、全く同様である必要はない。例えば図１に、本発明による装置がクレーンとして使用されることが示されているならば、エレメント２０，３０，４０が、端部点４１の領域での荷物の持ち上げの際に異なるように負荷されるので、有利には重量を削減するために種々異なる肉厚に設計されることが明らかである。純粋なユニットシステムの利点を利用したい場合にだけ、本願では単純性のために示したように、同一に形成されたエレメントを使用すれば良い。

図７及び図８に戻るが、本発明により形成されたエレメント１０は、アクチュエータ１５と、縦ロッド１６と、第２ロッド１８の脚点５９，６９，８９を有しており、これらは既に装置の対称的な構成により、図平面に対して垂直に形成されており、横方向力と横方向モーメントの伝達の必要性のために、点状には形成されておらず、図１及び図８に示したように、それぞれ、互いに平行な軸線を中心として回転することができる。図８では、脚点６９，８９の軸線が整合しているように見えるが、これは視角の問題である。

エレメント１０は縦ロッド１６から成っており、この縦ロッド１６は実際の構成ではフレームとして形成されており、図１の使用例では、縦ロッド１６の主軸の方向で押圧負荷を受ける。様々な使用において、例えばクレーンとしての使用において必ず生じる横方向力は、フレーム状の構造によって吸収され伝達される。本発明は、実質的に新しい形式の運動学的コンセプトであるので、このような構造的な実施例は図に略示されているが、以下では特に説明しない。

さらにエレメント１０は、第２ロッド１８を有しており、この第２ロッド１８の頭部点は、アクチュエータ１５の頭部点と共通のものとして形成されており、ここで、いわゆるコーム点１２を成している。このコーム点１２には、はさみ型ロッド１７と中間アクチュエータ１３も係合している。

動力学的には図７に示されたように、唯一のロッドのように作用するはさみ型ロッド１７の頭部点と、縦ロッド１６の頭部点とは、軸受として形成された１つの端部点１１を形成しており、この端部点１１を中心として中間部材５０は旋回可能である。この場合、中間アクチュエータ１３は中間部材５０のジョイント５３に係合している。

中間部材５０は２つの平面、即ち図平面と、装置の伸長状態でこの図平面に対して垂直に延びる平面とに対して対称的に形成されており、エレメント１０，２０に対応している各側に、中間アクチュエータｉ３若しくはアクチュエータｉ５の脚点のための枢着点５３と、縦ロッドｉ６の頭部点１１若しくは脚点６９のための枢着点５６と、第２ロッド１８の脚点８９のための枢着点５８とを有している。

内側の中間部材６０（図１）は外側の中間部材５０，７０とは異なるように構成されていて、主として四角錐状のフレーム構造から成っている。その先端には２つの中間アクチュエータ２３，３３が係合しており、その底部には２つの端部点２１，３１が係合している。この場合、中間アクチュエータの枢着軸は有利には互いに、装置１００が折り畳まれた状態で直接隣接して位置する（図５及び図６）程度の間隔しか有しておらず、これにより最大限のスペース節約が得られる。同様に、四角錐の底部は、縦ロッド２６，３６（若しくはフレーム）が同様にできるだけ密に位置するような延在を有している。この場合、はさみ型ロッド２７，３７のための十分なスペースがなけれなければならない。

本発明の変化実施例が図９〜図１２に示されている。この場合、個々のエレメント１１０〜１４０と中間部材１５０，１６０，１７０とは、実施例１とほぼ同様に配置されているが、剛性的な四角錐状のフレーム構造の形式で形成されている点でより簡単に構成されている。従って軸６９，８９は実際には持続的に一致しており、従って、より簡単な構成形式の理由から剛性的なフレームとして形成することができる。個々のエレメントを示す異なる符号以外は、そのエレメントの要素のためにはそれぞれ同じ符号が維持されている。

図９及び図１１により明らかであるように簡略化された運動学の結果、アクチュエータは中間部材１５０，１６０，１７０にもはや中心で係合できず、枢着点は装置の対象平面に対して横方向に、即ち旋回軸線の方向で互いにずらされていなければならない。中間部材１５０では特に、空間的に両アクチュエータが交わるので、このことは重要である。その係合点は、特に図１１に示したように、旋回軸線に対して平行な直線に沿って延びているのではなく、傾いて位置する直線に沿って延びている。

このような手段も図示するために、さらにこの実施例では、アクチュエータの連鎖が（通常の負荷の際のために）押圧ロッドとして形成されている。特に図１２に示されているように、卓越した折り畳み可能性がある。これは剛性的な四角錐状の本体を有した構成原理に基づき、折り畳み時に、個々のエレメントの構成高さは変化せず、従って、第１の実施例で示された、作業状態で比較的高い高さと、搬送状態で比較的低い高さはここでは得られない。勿論、このような実施例でも、明らかに同じではない負荷のもとでも同じ構成部分を使用することが最適でないことは明らかであり、これは運動学的機能について示したものであり、力に関して最適にされた構造原理の使用について示したものではない。

本発明は図示の例に限定されるものではなく、種々様々な変更が可能である。従って、フレーム構造における個々のエレメントの別の分解が可能であり、装置ごとのエレメントの数を異なるように選択することができ、エレメントの１つを必ずしもタワー部として形成する必要はなく、別の方向の軸を中心としたブームの「屈曲」を可能にする中間部材を使用することができ、特にこのエレメントは、鉛直軸線を中心として左右に旋回可能に構成することができる。力の伝達がそれほど重要ではなく、形状的に困難な周辺条件のもとでの使用が重要である場合には、エレメントはより短く、中間部材は例えば２つの部分から成っていて、互いに長手方向軸線（伸長状態での）を中心として回転可能に形成することができる。このことは、構造物（コンクリートポンプ）または車体（塗装工）の内部での使用を容易にする。

しかしながら大抵は、装置が少なくとも１つの区分で交互に、縦長のエレメントと中間部材とから成っており、大抵は液圧的なシリンダ・ピストンユニット、またはスピンドル・ナット駆動装置、または直線的な電気的な作動エレメントであり、特別な場合には、ロープやチェーン等のような可撓的な引張手段でもあるアクチュエータが一方ではエレメントに係合し、他方では隣接する中間部材に係合している。

本発明によるブームを伸長状態で示した斜視図である。 本発明によるブームを伸長状態で示した側方図である。 本発明によるブームの折り畳み時の一段階を示した図である。 本発明によるブームの折り畳み時の次の段階を示した図である。 本発明によるブームの折り畳み時のさらに次の段階を示した図である。 本発明によるブームの折り畳み時の最終段階を示した図である。 本発明によるブームの１つのエレメントの基本構造を示した側方図である。 本発明によるブームの１つのエレメントの基本構造を示した斜視図である。 本発明によるブームの変化実施例を示した図である。 本発明によるブームの１つのエレメントの変化実施例を示した図である。 本発明によるブームの変化実施例を示した図である。 本発明によるブームの変化実施例を示した図である。

Claims (9)

1. クレーンジブ、コンクリートポンプ、カメラ支持体、投光機支柱、及び類似の大きく伸長する細い構造体のような折り畳み可能なブームであって、互いに平行な軸線を中心に旋回して折り畳み可能な複数のエレメントを有しており、これらのエレメントは、アクチュエータによって前記軸線を中心として旋回可能であり、少なくとも１つの位置で固定することができる形式のものにおいて、
   ブームの個々のエレメントが中間部材を介して互いに枢着的に結合されており、アクチュエータは一方の端部では中間部材に、他方の端部では隣接するエレメントに係合することを特徴とする、折り畳み可能なブーム。
2. 前記エレメントが互いにほぼ同じ長さを有している、請求項１記載のブーム。
3. 中間部材が、ブーム軸線の方向で、エレメントよりも極めて短く形成されている、請求項１又は２記載のブーム。
4. アクチュエータがエレメントのほぼ真ん中に係合している、請求項１から３までのいずれか１項記載のブーム。
5. １つのエレメントの複数のアクチュエータが、エレメントの共通の係合個所に係合している、請求項１から４までのいずれか１項記載のブーム。
6. 少なくとも２つの隣接するエレメントがそれぞれ、１つの縦ロッド（１６）と、該縦ロッドの端部点（１１）に枢着的に係合する１つのはさみ型ロッド（１７）と、該はさみ型ロッドの他方の端部であるコーム点（１２）に枢着的に結合していて、縦ロッド（１６）の脚点（６９）の近傍に達する１つの第２ロッド（１８）とから成っており、アクチュエータ（１３，１５）はコーム点（１２）に枢着的に係合する、請求項１から５までのいずれか１項記載のブーム。
7. 少なくとも２つの隣接するエレメントがそれぞれ、１つの縦ロッド（１６）と、該縦ロッドの端部点（１１）に係合する１つのはさみ型ロッド（１７）と、該はさみ型ロッドの他方の端部であるコーム点（１２）に枢着的されている、縦ロッド（１６）の脚点（６９）に合流する１つの第２ロッド（１８）とから成っており、アクチュエータ（１３，１５）はコーム点（１２）に枢着的に係合する、請求項１から６までのいずれか１項記載のブーム。
8. 少なくとも１つの中間部材（５０，７０）を有しており、該中間部材は、隣接するエレメント（１０，２０）に対応する各側に、中間部材（１３）若しくはアクチュエータ（２５）の脚点のための枢着点（５３）と、縦ロッド（１６，２６）の頭部点若しくは脚点（１１，６９）のための枢着点（５６）と、隣接するエレメントの第２ロッド（１８）の脚点（８９）のための枢着点（５８）とを有しており、アクチュエータ（１３，２５）のための枢着点（５３）の間の間隔は、縦ロッド（１６，２６）のための枢着点（５６）の間の間隔の少なくとも２倍、有利には３倍の大きさである、請求項１から７までのいずれか１項記載のブーム。
9. 少なくとも１つの中間部材（６０）を有しており、該中間部材はほぼ四角錐形状を有しており、該中間部材（６０）の、隣接するエレメント（２０，３０）のアクチュエータ（２３，３３）のための枢着点が、隣接するエレメントの縦ロッドの端部点（２１，３１）のための枢着点が有する間隔の半分、有利には１／３よりも小さい間隔を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載のブーム。

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