WO1996026887A1 - Teleskopausleger, insbesondere für hubarbeitsbühnen, sowie verfahren und mittel zur herstellung zylindrischer rohrförmiger teleskopschüsse - Google Patents

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WO1996026887A1
WO1996026887A1 PCT/EP1995/000747 EP9500747W WO9626887A1 WO 1996026887 A1 WO1996026887 A1 WO 1996026887A1 EP 9500747 W EP9500747 W EP 9500747W WO 9626887 A1 WO9626887 A1 WO 9626887A1
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telescopic
winding core
section
winding
fiber
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PCT/EP1995/000747
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Helmut Schiessl
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Helmut Schiessl Gmbh & Co. Arbeitsbühnen Kg
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    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C53/566—Winding and joining, e.g. winding spirally for making tubular articles followed by compression
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B66F11/00—Lifting devices specially adapted for particular uses not otherwise provided for
    • B66F11/04—Lifting devices specially adapted for particular uses not otherwise provided for for movable platforms or cabins, e.g. on vehicles, permitting workmen to place themselves in any desired position for carrying out required operations
    • B66F11/044—Working platforms suspended from booms
    • B66F11/046—Working platforms suspended from booms of the telescoping type

Definitions

  • Telescopic boom in particular for aerial work platforms, as well as methods and means for producing cylindrical tubular telescopic sections
  • the present invention relates to a telescopic boom, in particular for aerial work platforms, comprising at least two cylindrical, tubular telescopic sections which are guided one inside the other and which can be moved relative to one another by means of an extension device. It also relates to a method for producing cylindrical tubular telescopic sections and means for carrying out this method.
  • Telescopic booms of the type mentioned are generally known. Because of their use, they are widely used in a wide variety of applications. Such telescopic booms are used, for example, on aerial work platforms, in which case one end of the telescopic boom is rotatably mounted on a housing and a rotatably mounted working platform is arranged on the opposite end of the telescopic boom. Generic telescopic booms are also used, for example, in cranes, concrete pumps, cleaning machines for aircraft, etc.
  • the housing in which the generic telescopic boom is generally mounted rotatably about a vertical axis, is built on a vehicle or a vehicle trailer, or a part thereof.
  • Another drive is made of aluminum or a steel material existing telescopic boom pivoted about a substantially perpendicular to the first axis and generally horizontal second axis (telescopic boom mounting).
  • the work platform is rotatably mounted at the free end of the telescopic boom in such a way that the desired horizontal alignment of the work platform is ensured in every pivoting position of the telescopic arm.
  • the telescopic boom consists of a plurality of cylindrical tube profiles which are guided into one another and have a generally rectangular cross section, so-called telescopic sections, which can be moved relative to one another via an extension and retraction device. In this way, the work platform articulated at the free end can be moved to a specific position.
  • the extension device is provided with a piston / cylinder drive which pushes out or retracts the second telescopic section relative to the first telescopic section. This relative movement is transmitted to a traction means strand, which consists of a pull-out strand and a retraction strand, which couple all telescopic sections to one another in such a way that they are forcibly extended or retracted.
  • the telescopic sections always have the same extension lengths.
  • Each telescopic section has an overlapping area with the next largest telescopic section on the side facing the telescopic boom bearing and a covering area with the next smaller telescopic section on the side facing the free end.
  • At the ends of the overlap areas there are guide bearings that transfer the weight and reaction forces to the next, larger telescopic section. wear and ensure the possibility of movement of the telescopic shots.
  • the maximum working range of the aerial work platform or the other device equipped with a telescopic boom is essentially limited by the possibility of pivoting and rotating the maximum extended telescopic boom and the static stability.
  • the factors limiting the maximum extension length of the telescopic boom are the deflection of the telescopic sections resulting from certain loads, the bearing forces in the overlap areas, the friction in the movement guides resulting from the movement of the telescopic sections relative to one another and the mobility of the lifting work stage or the like. limited telescopic shot length.
  • the static stability is determined by the relative position of the overall center of gravity of the aerial work platform in relation to the support of the housing, the vehicle or the vehicle trailer.
  • the center of gravity is largely influenced by the dead weights of the telescopic boom and the work platform, by the payload of the work platform and the distribution of the center of gravity of the housing, the vehicle or the vehicle trailer.
  • An arbitrary enlargement of the telescopic boom and, above all, an increase in the number of telescopic shots is not possible for these reasons.
  • all telescopic sections of the telescopic boom according to the invention are made of fiber composite material, with the exception of the telescopic section used to mount the telescopic boom in the housing or the like.
  • the inherent weight of the telescopic boom can be significantly reduced.
  • the weight reduction of the telescopic boom in turn means that the length of the individual telescopic sections and / or their number can be increased compared to telescopic booms without impairing the stability of the device equipped with the telescopic boom (aerial work platform, crane, concrete pump or the like). whose telescopic sections are made of a metallic material.
  • the invention not only makes it possible to enlarge the working area of the telescopic boom; its rigidity also increases significantly compared to conventional telescopic arms, the telescopic sections of which are made from a metallic material.
  • the maximum end deflection of the telescopic boom is reduced from approx. 50 cm for telescopic booms according to the present Invention. It can be seen that the reduction in the deflection at the end that can be achieved by the invention is an inestimable advantage over the prior art.
  • the weight reduction and the bending stiffness can be optimized in the telescopic boom according to the invention in that the telescopic sections consist of a carbon, aramid and / or glass fiber composite material.
  • the telescopic sections consist of a carbon, aramid and / or glass fiber composite material.
  • Such a lightweight construction with carbon, aramid or glass fiber composite material and the weight saving compared to conventional telescopic booms improve their static and dynamic behavior, since with constant or increased rigidity of the telescopic boom its own weight is reduced.
  • the carbon, aramid or glass fiber composite material has a high internal damping.
  • the following layer structure is provided for telescopic booms according to the invention which are to be used in the construction sector or workshop operation: an inner layer consists of a carbon fiber composite material, the outermost layer consists of a glass fiber composite material and an intermediate layer consists of Aramid fiber composite.
  • the particularly impact-sensitive basic structure made of carbon fiber composite material is particularly well protected against point loads; and the outermost layer of glass fiber composite material also provides effective protection against damaging UV radiation.
  • the high wear resistance of the glass fiber composite material is of particular advantage in the area where the telescopic sections are stored one inside the other. And also in terms of safety Because of its high electrical dielectric strength, the glass fiber composite material as the outer cover layer offers a significant advantage.
  • the layer of aramid fiber composite provided between the layers of glass fiber composite and carbon fiber composite further dampens sudden point loads impinging on the outer surface and reduces stress peaks.
  • the fiber inclination varies with respect to the longitudinal axis of the telescopic shot. It is also possible - especially when using the winding technique (see below) - to change the fiber inclination over the component length to a small extent when winding a layer. In order to produce the telescopic sections in a simple manner and to design them in accordance with the requirements, it is also expedient to insert tissue or laid parts with a fixed fiber orientation between two wound layers, which have fibers oriented according to the expected loads.
  • cylindrical tubes manufactured from the fiber composite material have a changing wall thickness and a surface roughness which makes it impossible to use such tubes as telescopic sections of telescopic arms.
  • pipes made of fiber composite material according to the conventional method could be used as telescopic sections of the generic telescopic boom after they were subjected to a machining operation after the hardening of the binding agent in order to level the wall thickness and smooth the surface;
  • the integrity of the external fibers of the fiber composite material is damaged, which in turn would lead to a drastic reduction in the strength of the corresponding tube (telescopic section), which cannot be tolerated in the case of heavily loaded telescopic arms.
  • the method described below represents one way in which a telescopic section for use in a telescopic boom according to the invention can be produced.
  • a fiber material thin, non-woven fabric, fabric.
  • This fiber material is then wound on a rotating core, the outer contour of which corresponds to the inner contour of the telescopic section to be produced.
  • fiber material is applied to the winding core in such an amount that, at least in some areas, the fiber material jacket is slightly thicker than the wall thickness of the tube to be produced.
  • the core with the wound fiber material jacket is then placed in a press mold, whose inner contour corresponds to the outer contour of the telescopic section to be produced.
  • the press mold comprises several segments which together define the cavity. After the core with the wound fiber material jacket has been inserted into the press hollow mold, it is closed under pressure. The pressure exerted by the segments of the hollow press mold on the fiber material jacket is so great that the outer surface of the fiber material jacket is effectively smoothed.
  • the hollow mold is only opened after the binder has hardened. The core with the hardened fiber material jacket is then removed from the opened mold. Finally, the core is removed from the hardened fiber material jacket forming the telescopic section.
  • the tolerances of the core are selected by a factor of 3 and the tolerances of the press cavity by a factor of 2 than is required by the component.
  • the surfaces of the winding core and the hollow press mold that come into contact with the fiber composite material can be provided with appropriate surface layers, for example by hard chrome plating, in order to achieve better separation properties when the hollow press mold is opened and when the telescopic section is removed from the core shaped parts made of steel.
  • release agents can be applied to the outer surface of the winding core and to the inner surface of the hollow press mold before the start of the manufacturing process described.
  • the use of a known from conventional winding processes "lost" core. This is because the latter cannot withstand the forces that occur when the hollow press mold is closed to press off the outer surface of the tube. Rather, such a “lost” core would be destroyed under pressure when the mold was closed.
  • This problem can be solved as described below.
  • the cylindrical (reusable) winding core has coolant flow channels in its interior, which are connected to connections for coolant inlet and coolant outlet.
  • the winding core can be made of steel or another metallic material of sufficient strength.
  • ribs are expediently provided in its interior, which take up the forces that occur when the pressing mold is closed and are transmitted to the winding core via the fiber material jacket.
  • coolant is conducted through the coolant inlet into the coolant flow channels provided in the interior of the winding core.
  • the shrinkage of the winding core is so great that it can be easily removed from the telescopic section.
  • the fiber composite material is initially under strong tension and therefore sits particularly firmly on the winding core.
  • the ribs provided in the interior of the core not only serve to absorb the pressure forces exerted by the hollow press mold. They also prevent the core from sagging when its axis is horizontal. In order to reduce the disadvantageous effects of the last-mentioned effect, it is provided according to a preferred development of the invention that the axis of the winding core runs vertically during the manufacture of the telescopic sections.
  • the cooling of the winding core described above is by no means the only way to detach it from the hardened telescopic section. It is also possible for the winding core to consist of a plurality of segments, at least two of which are conically shaped accordingly. The separation points between the segments that determine the outer contour of the winding core are located at positions of the telescopic section to be produced that are not important to the function. After the binder has hardened, one of the at least two conically shaped segments is drawn. Then the core collapses; at least the other segments can be seen one after the other from the telescopic section.
  • a corresponding winding core consisting of segments can also comprise an inflatable air cushion instead of conical segments, the air being released from the air cushion after the binder has hardened and this and the segments of the core being removed from the telescopic section.
  • the telescopic sections of the telescopic boom according to the present invention can have a round as well as a polygonal cross section.
  • the telescopic sections expediently have a rectangular cross section.
  • a 3-axis NC winding machine essentially constructed from conventional components is suitable.
  • the fiber material is applied to the winding core by means of a laying head.
  • the laying head can be moved parallel to the axis of rotation of the core (x-axis) and in a direction perpendicular to the axis of rotation (z-axis).
  • the ratio between the feed speed of the laying head in the direction of the x-axis and the rotational speed of the winding core determines the angle of the deposited thread to the longitudinal axis of the tube.
  • the laying head is adjusted in accordance with the cross section of the winding core in the direction of the z-axis, so that it is at a constant distance from the surface of the Has winding core; the control for the laying head is thus programmed in such a way that it follows the contour of the winding core at a constant distance.
  • the laying head not only takes over the guiding of the thread.
  • it can also comprise a rolling device with which the deposited fiber material is rolled in order to reduce the risk of air inclusions in the fiber material jacket.
  • a spray device is provided, with which another Binder can be applied to the fiber material jacket.
  • control for the movement of the laying head is preferably programmed in such a way that the feed speed in the direction of the x-axis is reduced in each case when the thread is laid around a polygonal edge. This eliminates the risk of the thread slipping when the polygon edges are wound.
  • the winding method alone is not suitable for producing the telescopic sections of the telescopic boom according to the invention.
  • Three methods are preferred for this:
  • a telescopic section consists of two halves which are connected to one another.
  • the parting plane of the two halves runs primarily parallel to the longitudinal axis of the telescopic section. It is particularly advantageous if the parting plane runs in the area of the later neutral fiber of the telescopic section.
  • the two halves can be easily connected to each other by gluing.
  • this hand lay-up method it is favorable for the gluing if one half of the telescopic section is arranged in an outer shape and the other half in an inner shape and in particular before the two halves are cured they are glued "wet on wet" to one another .
  • This has the advantage that the position of the two halves of the telescopic section can be set exactly when gluing by positioning the outer shape and the inner shape, which is facilitated if the inner shape and the outer shape lie on each other during gluing.
  • exact positioning of the shapes relative to one another is possible in a simple manner.
  • the shapes are aligned relative to each other when they are placed on top of each other.
  • the guide surfaces of the telescopic section can be easily molded directly from the mold halves.
  • the two halves of the telescopic section are initially produced as a semi-finished product, that is to say the two halves are initially fully cured.
  • Two plates then connect the two halves of the telescopic section, which are produced as semifinished products by hand lay-up, by separating the cover and be connected to the two halves, in particular glued.
  • the halves of the telescopic section produced as semi-finished products can also be glued directly to one another without the plates.
  • the parting plane is preferably again arranged in the area of the neutral fiber of the subsequent telescopic shot.
  • the wall of the telescopic section can be made of different thicknesses, regardless of the selected production method. This can be achieved, for example, by introducing additional tissue parts in certain areas or by attaching other reinforcements to the wall of the telescopic section. This is particularly advantageous in order to absorb local, strong mechanical loads occurring at certain points during operation of the aerial work platform or the other device equipped with the telescopic boom and to increase the overall strength and stability of the device equipped with the telescopic boom. The loads mentioned occur primarily in the area of the guide bearings of the telescopic sections. In addition, it is possible to achieve better utilization of the material used through the targeted insertion of fabric parts on individual side surfaces of the cross section over the entire length of the component.
  • the telescopic sections of the telescopic boom according to the invention can be guided against one another either by means of sliding guides or else by means of roller guides. It should be noted, however, that the thermoplastic slide rails provided with known telescopic arms with steel slide shoes are used in the inventive telescopic booms are not readily usable. On the one hand, screwing the slide rails to the telescopic sections of the telescopic boom according to the invention has the disadvantage that the fiber path is interrupted by bores and the strength of the telescopic sections would be drastically reduced. The holes for screwing the slide rails to the telescopic sections would also increase the risk of moisture penetration into the composite material without further measures.
  • connection of the slide rails to the telescopic section by gluing is also due to the impaired recyclability, the difficulties in replacing the slide rails, the different coefficients of thermal expansion and the poor resistance of the adhesive to the adhesive between the thermoplastic material of the slide rails and the fiber composite material Telescopic shots unsuitable.
  • a roller guide has significant advantages with regard to the friction occurring due to the movement of the telescopic sections, a defined introduction of force into the telescopic sections, a saving in weight and a reduced assembly effort compared to the slide rails.
  • the guide bearings of the telescopic sections therefore consist of a roller guide.
  • a multiple roller guide is particularly preferably used, in which the bearing forces are absorbed by at least two rollers in each case. It is useful here if the rollers are arranged in such a way that the bearing load is evenly distributed over all rollers at all times. This is advantageously achieved in that the Rollers are mounted in rockers. The introduction of force in this way permits a particularly thin-walled construction of the telescopic sections of the telescopic boom according to the invention.
  • the running surfaces of the rollers can be made of a thermoplastic material, for example of polyethylene terephthalate (PETP), polyamide (PA) or polyurethane (PU). Due to the relatively low hardness of these materials, there is a relatively large contact surface on the telescopic section used for storage. Basically, the material of the rollers of the roller guides should have a significantly lower hardness than the fiber composite material of the telescopic sections. The permissible surface pressure of these relatively soft roller materials can be increased in that the running surface is chambered on both sides by discs which are rigidly connected inside the roller via a sleeve or shaft.
  • PETP polyethylene terephthalate
  • PA polyamide
  • PU polyurethane
  • the telescopic sections of which consist of a metallic material additional elements made of non-conductive material are required.
  • the insulation can already be implemented in that a component which has a load-bearing function consists of an electrically non-conductive fiber composite material and therefore has an insulating effect.
  • the strength of the insulating component can be increased in that its locally highly stressed areas are reinforced by additional layers of carbon fibers.
  • FIG. 1 shows a side view of an aerial work platform with a telescopic boom according to the invention
  • FIG. 2 shows a plan view of the aerial work platform according to FIG. 1;
  • 3a and 3b show a schematic cross-sectional view of the telescopic sections with a drive device from FIG. 1;
  • FIG. 4a shows a schematic cross-sectional view of three telescopic sections from FIG. 1 with a guide bearing
  • Fig. 4b is a side view of a variant of a
  • FIGS. 1 and 4a are enlarged schematic cross-sectional views of two telescopic sections from FIGS. 1 and 4a with a guide bearing;
  • Fig. 4d is a longitudinal sectional view through a
  • 5a and 5b is a cross-sectional view of a
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of the production of a telescopic shot of a further embodiment of the invention.
  • 7a and 7b show a cross-sectional and longitudinal sectional view of a telescopic section of a further embodiment of the invention
  • 8a and 8b is a schematic representation of the
  • FIG. 10 shows the basic structure of a
  • FIG. 12 shows a first embodiment of the
  • Winding core; 13a and b a second embodiment of the
  • Winding core and Fig. 14 shows a third embodiment of the for
  • an aerial work platform 10 is shown.
  • a telescopic boom 16 for example consisting of five telescopic sections 161 to 165, which are guided one inside the other, is articulated on a vehicle trailer 12 with four support feet 14.
  • the vehicle trailer 12 here forms the housing of the aerial work platform 10.
  • the telescopic boom 16 can be pivoted in a known manner about an essentially horizontal and a vertical axis, which is illustrated in FIGS. 1 and 2 by the movement arrows a and b.
  • the pivoting movement is carried out by an electrical and / or hydraulic drive, which is not shown in the drawing, however. Since the pivoting and rotary drive for the telescopic boom 16 is carried out in a known manner, this is also not described in detail here.
  • Another arrow c in FIG. 1 indicates the basic extension and retraction movement of the telescopic boom 16.
  • a possibly rotating work platform 28 (see movement arrow d), which is designed to accommodate up to two people and loads, is articulated on the outermost telescopic section 165 via an insulating component 166 and a flange part 167 such that a horizontal alignment of the work platform 28 is guaranteed at all times.
  • This articulated connection is conventional and is therefore not described in detail.
  • the work platform 28 is electrically insulated from the telescopic boom 16 or the vehicle trailer 12 by the insulating component 166, which is advantageous for safety reasons, for example when working in the vicinity of power lines.
  • the component 166 which connects the telescopic section 165 to the flange part 167, consists of an electrically non-conductive fiber composite material.
  • this fiber composite material has glass fibers and / or aramid fibers.
  • the component 166 is reinforced with carbon fibers in the bend plane of the component 166, that is to say where high loads occur. However, these are embedded in the insulating material in such a way that the insulation cannot be bridged.
  • the telescopic sections 161 to 165 can be displaced linearly relative to one another with a movement device consisting of a piston / cylinder drive 18 and a traction mechanism drive 19, see FIGS. 3a and 3b.
  • a movement device consisting of a piston / cylinder drive 18 and a traction mechanism drive 19, see FIGS. 3a and 3b.
  • the piston / cylinder drive 18 moves the second telescopic section 162 relative to the first telescopic section 161.
  • the traction mechanism drive 19 is arranged in such a way that the relative movement of the telescopic section 161 and the telescopic section 162 via the extension means 191 and 192 or is transmitted to the telescopic sections 163, 164 and 165 via the retraction means 193 and 194 via the deflecting rollers 195, 196, 197 and 198.
  • All telescopic sections 161 to 165 always have the same extension length.
  • the pull-out arrangement (FIG. 3a) and the retraction arrangement (FIG. 3b) are shown separately, and the telescopic section 165 and the associated traction means and deflection rollers for the movement of telescopic section 165 are also not shown.
  • FIG. 4a shows a cross-sectional view of the telescopic sections 161 to 163, each with two guide bearings 34 and 36, which act on the bearing forces acting between the telescopic sections 161 and 162 or between the telescopic sections 162 and 163 transfer.
  • the further telescopic sections 164 and 165 have the same guide bearings 34 and 36 between the telescopic sections 163 and 164 and between the telescopic sections 164 and 165, so that there is no need to describe them.
  • the guide bearings 34 and 36 consist of two rollers 341 which, owing to the rocker 342, have the property that the loads on the guide bearings 34 or 36 are evenly distributed over the rollers 341 of a guide bearing 34 or 36.
  • rollers 341 of this variant correspond in principle to the rollers 341 of the first embodiment of the invention and are therefore also provided with the same reference numerals.
  • FIG. 4c a guide bearing 34 from FIG. 4a, which is formed by a so-called double roller bearing, is shown enlarged.
  • the rollers 341 are rotatably mounted in the rocker 342 via an axis 344.
  • the rocker 342 in turn is articulated on the telescopic section 161 via the axis 346.
  • the guide bearing 34 can only transmit transverse forces, but no bending moments, to the telescopic section 161 or 162.
  • the rollers 341 In order to reduce the surface pressure of the roller material that occurs, the rollers 341 essentially extend over the width of the telescopic sections 161 to 165, and their outer layers, that is to say the running surfaces, consist of a thermoplastic material, such as, for example, polyethylene terephthalate (PTEP), Polyurethane (PU) or polyamide (PA).
  • PTEP polyethylene terephthalate
  • PU Polyurethane
  • PA polyamide
  • the rollers 341 are chambered by two side disks 347 to increase the permissible surface pressure. These disks 347 are rigidly connected to one another via a sleeve 348, to prevent the roll material from flowing in the axial direction, see FIG. 4d, which shows a section through the roll 341.
  • the guide bearing 36 is constructed in a corresponding manner.
  • the telescopic sections 161 to 165 of the aerial work platform 10 consist of a fiber composite material which saves weight compared to conventional telescopic sections and thus ensures a larger working space. Carbon, aramid and / or glass fibers are preferably used as fibers for the composite material.
  • the wall of the telescopic sections 161 to 165 according to the invention consists of several fiber layers, wherein the telescopic sections 161 to 165 can be produced in different ways, as will be explained in more detail below.
  • the telescopic sections 161 to 165 of the telescopic boom 16 were produced in a so-called winding process.
  • the winding process is basically known from other areas of fiber composite technology. This method and the special features with regard to the telescopic sections 161 to 165 will be explained later.
  • a telescopic section 161 to 165 can be produced with respect to the fibers in a mixed construction.
  • One fiber layer has carbon fibers, another fiber layer has aramid fibers and / or another fiber layer has glass fibers.
  • This embodiment of a telescopic section 161 to 165 can also be produced in different manufacturing processes be, for example in the already mentioned winding process or in the hand laying process.
  • FIG. 5a shows a part of a wall of the telescopic sections 161 to 165 in a cross-sectional view, which was produced in the winding process.
  • a mandrel a so-called winding core
  • the different fiber orientations in each layer are generated directly during winding (see FIG. 5b). This is done by coordinating the rotational movement of the winding core and the longitudinal displacement of a guide for the fiber thread or for the fiber threads.
  • tissue / scrim pieces can also be attached, which are initially fixed by a fiber guided around the tissue / scrim pieces.
  • a further fiber layer is then produced again by winding in the manner just described, the fibers aligning themselves in accordance with the feed movement of the fiber guide and the rotational movement of the winding core.
  • FIG. 5b An embodiment of a wall of a telescopic section 161 to 165 is outlined in FIG. 5b, the different fiber layers being applied exclusively by a winding method. From the inside out, that is from left to right according to FIG. 5b, the fibers have the following orientations with respect to the longitudinal axis of the telescopic section 161 to 165: 90 °, ⁇ 5 °, 90 °, ⁇ 45 °, 90 °, ⁇ 5 ° , 90 °.
  • an outer layer consisting of glass fibers is applied.
  • glass fiber one can known surface resin, which usually contains metal particles, are applied.
  • This outer layer makes the telescopic boom less sensitive to impact loads and better protected against the weather.
  • such a layer can also easily be applied as an inner layer.
  • the fiber composite material is cured after application to the winding core, depending on the binder used at room temperature or in an oven.
  • the winding core with the fiber material jacket is previously inserted into a hollow press mold, the inner contour of which corresponds to the outer contour of the telescopic section to be produced.
  • the press mold is closed under pressure.
  • the wall thickness of the wound fiber material jacket is leveled and its outer surface is smoothed without damage to the fibers and brought into the desired shape while observing the required tolerance.
  • the hollow press mold is opened, the winding core with the fiber material sheath is removed and the winding core is released from the hardened telescopic section. Suitable reusable winding cores are described in more detail below.
  • release agent and / or a release film is / are applied to the winding core.
  • a release agent or such a release film does not bond to the fiber composite material, so that the winding core can be removed from the cured fiber composite material without further ado.
  • FIG. 6 shows another method for producing a telescopic section 161 to 165 from fiber composite shown material, namely a modification of the so-called hand lay-up method, which is basically known from fiber composite material technology.
  • one piece of fabric 40 after another is applied to a winding core until the sufficient wall thickness with the desired fiber orientations is reached.
  • the fiber orientations essentially correspond to the fiber orientations described above in connection with the winding process.
  • a special feature of this method is that one piece of fabric / laid piece 40 completely or partially envelops the winding core 42 or the piece of tissue 40 already applied to the winding core 42.
  • the fabric / layup pieces 40 can be applied overlapping or butted.
  • the overlaps of the fabric / lay-up pieces 40 are distributed over the areas of the outer surface of the telescopic section 161 to 165 where the tolerance requirements for the outer contour are lower. Furthermore, the overlaps run essentially parallel to the longitudinal axis of the winding core. The advantage of this method is that a closed, tubular telescopic section is created which has practically no seam.
  • the tissue / scrim piece 40 is initially completely impregnated on the impregnation platform 44.
  • the impregnation platform enables the tissue / scrim piece 40 to be conveyed laterally in the direction of the movement arrow f.
  • the front area of the fabric / fabric piece 40 soaked in matrix is first on the winding core 42 applied so that this area adheres to it by the matrix.
  • the remaining part of the fabric / fabric piece 40 is then pulled onto the winding core 42 by rotating the angle core 42 and conveying the fabric / fabric piece 40 on the impregnation platform 44, as is illustrated by the movement arrows e and f.
  • the fabric / scrim piece 40 is in this case drawn onto the winding core 42 via the long side of the impregnation platform 44.
  • a larger fabric / fabric piece 40 can also be used and this can be applied to the winding core 42 in the manner described, so that a fabric / fabric piece has several layers and thus windings of the wall of a telescopic section 161 to 165 forms.
  • the outer fitting surface can be produced by an outer shape.
  • the outer shape is pressed onto the outer layer, so that a predefined, narrow tolerances outer surface can be produced, which is particularly important for the guide bearing 34.
  • FIG. 7a and 7b show a further embodiment of a telescopic section 161 to 165 made of fiber composite material produced according to the invention.
  • This consists of two halves 50 and 52 and is produced by means of an outer mold 54 and an inner mold 56.
  • the outer mold 54 receives the lower half 50 and the inner mold 56 carries the upper half 52 of the telescopic section 161.
  • the inner mold 56 is located here on the outer mold 54.
  • the inner mold 56 is longer than the telescopic section 161 to be produced and the outer mold 54 has end walls 541 and 542 at both ends, each of which has a shoulder 543 on its inside for receiving the inner mold 56.
  • the fabric / fabric layers impregnated in matrix are arranged one above the other in such a way that the longitudinal edges 501 and 521 are stepped with respect to the cross section, see FIG. 7a.
  • the inner mold 56 is then placed on the outer mold 54.
  • the longitudinal edges 501 and 502 of the two halves 50 and 52 are bonded to one another "wet on wet", i. H. the fiber composite material of the two halves 50 and 52 has not yet hardened when the halves are glued together.
  • the oblique longitudinal edges 501 and 521 on the one hand increase the adhesive area.
  • the aerial work platform 10 essentially only shear stresses occur on the bonded surfaces which can be easily transmitted by the adhesive connection.
  • FIGS. 8a and 8b Another embodiment of a telescopic section 161 to 165 is shown in FIGS. 8a and 8b.
  • the telescopic section 161 is composed of two halves 80 and 82 and the parting plane of the telescopic section 161 runs essentially parallel to the longitudinal axis.
  • the embodiment of the invention according to FIGS. 8a and 8b differ from the previous embodiment in that the two halves 80 and 82 are initially produced as semi-finished products, that is to say are fully cured before the two halves 80 and 82 are joined together. All that is required is an inner mold 84 with which the halves 80 and 82 are manufactured.
  • the halves 80 and 82 can be designed so that they can each be used as half 80 or 82 of the telescopic section 161.
  • the longitudinal edges 801 and 821 are also cut on both legs of the U-shaped cross section in the same direction of inclination and with the same degree of inclination by a cutting machine 86, as is shown in FIG. 8a.
  • the two halves 80 and 82 can then be positioned in a corresponding device and glued to one another, the separation point being reinforced by the lamination of fabric / scrim strips.
  • the NC winding machine shown in FIG. 10 is of basically known construction.
  • the thread 60 is unwound from a thread spool 61 and passed through an impregnation cup 62 filled with resin.
  • a thread tensioning device 63 ensures a constant, predetermined one Pretension of the thread 60 and compensates for disturbances in the thread tension.
  • the thread is fed to the laying head 65 via a cutting device 64, which also represents a thread take-up for the winding machine.
  • the laying head 65 is guided over the winding core 42, which is driven in rotation by a rotating device (not shown).
  • the laying head 65 can be moved at least in the x-axis parallel to the axis of rotation and in the z-axis oriented at right angles thereto.
  • Deflection points 66 are arranged in the region of the two ends of the winding core 42. These include thread clamping units, which enable a change in direction of the wound thread.
  • FIG. 11 shows, using the example of a square winding core 42, that the laying head 65 constantly changes its distance from the axis of rotation during the rotation of a polygonal winding core, in such a way that a constant distance from the surface of the winding core is maintained.
  • the control for the movement of the laying head 65 in the direction of the z-axis is matched to the cross-sectional shape of the winding core 42.
  • the feed speed of the laying head 65 in the direction of the x-axis is correlated with the oscillating movement in the direction of the z-axis such that when an edge is wound (maximum distance of the laying head from the axis of rotation) the feed speed in the direction the x-axis is reduced. In this way, laying errors when winding in the edge area are avoided.
  • Fig. 12 shows in cross section a reusable winding core 42 for winding a telescopic shot square cross section.
  • the winding core comprises a steel jacket 70 with a constant wall thickness.
  • the surface of the steel jacket 70 is hard chrome-plated.
  • ribs 71 extend over its entire length, which support the mutually opposite walls of the jacket against one another.
  • coolant lines 72 are laid along the inner surface of the walls of the steel jacket 70 and on the ribs 71. These are connected to a coolant inlet (not shown) and a coolant outlet.
  • the reusable winding core shown in FIGS. 13a and 13b consists of eight segments, namely four wall segments 80 to 83 and four central segments 84 to 87.
  • the wall segments 80 to 83 have a flat cuboid shape.
  • Two core segments complement each other to form a cuboid that completely fills the inner cavity of the winding core; the two core segments of each pair 84, 85 and 86, 87 have a truncated pyramid shape, so that they spread the mutually opposite wall segments 80 and 81 by a relative movement with respect to each other.
  • the central segments 85 and 86 By pulling the central segments 85 and 86, the tension is removed from the winding core after the fiber material jacket wound on the winding core has hardened.
  • the two other central segments 84 and 87 are the hardened telescopic shot taken, then the wall segments 80 and 81 and finally the wall segments 82 and 83.
  • FIG. 14 Another possibility of forming a reusable winding core can be seen in FIG. 14.
  • the two side wall segments 92 and 93 are articulatedly connected to the lower wall segment 91; after the fiber material jacket has hardened, they can be folded inwards (arrow e).
  • the upper wall segment 90 rests on them.
  • the two side wall segments 92 and 93 are supported against one another by means of an expansion segment 94.
  • the ribs of the expansion segment 94 also stiffen the winding core as a whole.

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Abstract

Ein Teleskopausleger (16), insbesondere für Hubarbeitsbühnen, umfaßt mindestens zwei zylindrische, rohrförmige, ineinander geführte Teleskopschüsse (161 bis 165), die mittels einer Ausfahreinrichtung (18, 19) relativ zueinander bewegbar sind. Dabei besteht mindestens einer der Teleskopschüsse (161 bis 165) aus Faserverbundwerkstoff. Zur Herstellung derartiger Teleskopschüsse ist ein Verfahren einsetzbar, bei dem ein Wickelkern (42) mit einem mit Bindemittel versetzten gewickelten Fasermaterialmantel in eine Preß-Hohlform eingelegt, die Preß-Hohlform unter Druck geschlossen, das Bindemittel ausgehärtet, die Preß-Hohlform geöffnet, der Wickelkern (42) mit dem Fasermaterialmantel entnommen und der Kern (42) aus dem ausgehärteten, den Teleskopschuß bildenden Fasermaterialmantel entfernt wird.

Description

Teleskopausleger, insbesondere für Hubarbeitsbühnen, sowie Verfahren und Mittel zur Herstellung zylindrischer rohrföπniger Teleskopschüsse
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Teleskopausle¬ ger, insbesondere für Hubarbeitsbühnen, umfassend mindestens zwei zylindrische, rohrförmige, ineinander geführte Teleskopschüsse, die mittels einer Ausfahrein¬ richtung relativ zueinander bewegbar sind. Sie betrifft desweiteren ein Verfahren zur Herstellung zylindrischer rohrförmiger Teleskopschüsse sowie Mittel zur Durchfüh¬ rung dieses Verfahrens.
Teleskopausleger der eingangs genannten Art sind allge¬ mein bekannt. Sie sind durch ihre Verwendung auf ver¬ schiedensten Anwendungsbereichen stark verbreitet. Eingesetzt werden derartige Teleskopausleger beispiels¬ weise bei Hubarbeitsbühnen, wobei bei diesem Anwen¬ dungsfall ein Ende des Teleskopauslegers an einem Gehäuse drehbar gelagert und an dem gegenüberliegenden Ende des Teleskopauslegers eine drehbar gelagerte Arbeitsplattform angeordnet ist. Gattungsgemäße Teleskopausleger finden desweiteren Verwendung beispielsweise bei Kränen, Betonpumpen, Reinigungsma¬ schinen für Flugzeuge etc.
Bei bekannten Hubarbeitsbühnen ist das Gehäuse, in dem der gattungsgemäße Teleskopausleger im allgemeinen um eine vertikal verlaufende Achse drehbar gelagert ist, auf einem Fahrzeug oder einem Fahrzeuganhänger aufge¬ baut oder ein Teil davon. Ein in dem Gehäuse gelagerter Schwenkschemel, an dem der Teleskopausleger angelenkt ist, ist durch einen mechanischen oder hydraulischen Drehkranzantrieb um die vertikale Schwenkachse drehbar. Über einen weiteren Antrieb wird der aus Aluminium oder einem Stahlwerkstoff bestehende Teleskopausleger um eine im wesentlichen senkrecht zur ersten Achse und im allgemeinen horizontal verlaufende zweite Achse (Teleskopauslegerlagerung) verschwenkt. Die Arbeits¬ plattform ist dabei am freien Ende des Teleskopausle¬ gers in solcher Art drehbar gelagert, daß die gewünschte horizontale Ausrichtung der Arbeitsplattform in jeder Schwenkstellung des Teleskoparms gewährleistet ist.
Der Teleskopausleger besteht aus mehreren ineinander geführten zylindrischen Rohrprofilen mit im allgemeinen rechteckigem Querschnitt, sog. Teleskopschüssen, die über eine Aus- und Einfahreinrichtung relativ zueinan¬ der verschoben werden können. Auf diese Weise kann die an dem freien Ende angelenkte Arbeitsplattform zu einer bestimmten Position verfahren werden. Die Ausfahrein¬ richtung ist mit einem Kolben/Zylinderantrieb versehen, der den zweiten Teleskopschuß relativ zum ersten Teleskopschuß ausschiebt bzw. einzieht. Diese Relativ¬ bewegung wird auf einen Zugmittelstrang, der aus einem Auszugstrang und einem Rückzugstrang besteht, übertra¬ gen, die sämtliche Teleskopschüsse so miteinander kop¬ peln, daß diese zwangsweise mit ausgefahren bzw. einge¬ fahren werden. Die Teleskopschüsse haben dabei ständig gleiche Ausfahrlängen.
Jeder Teleskopschuß besitzt jeweils einen Überdeckungs¬ bereich mit dem nächstgrößeren Teleskopschuß auf der dem Teleskopauslegerlager zugewandten Seite und einen Überdeckungsbereich mit dem nächstkleineren Teleskop¬ schuß auf der dem freien Ende zugewandten Seite. An den Enden der Überdeckungsbereiche befinden sich jeweils Führungslager, die die Gewichts- und Reaktionskräfte auf den nächsten, jeweils größeren Teleskopschuß über- tragen und die Bewegungsmöglichkeit der Teleskopschüsse sicherstellen.
Der maximale Arbeitsbereich der Hubarbeitsbühne bzw. der sonstigen mit einem Teleskopausleger ausgerüsteten Einrichtung wird im wesentlichen durch die Verschwenk- und Verdrehmöglichkeit des maximal ausgefahrenen Teleskopauslegers und die statische Standsicherheit begrenzt. Die die maximale Ausfahrlänge des Teleskop¬ auslegers begrenzenden Faktoren sind die sich aus bestimmten Belastungen ergebende Durchbiegung der Teleskopschüsse, die Lagerkräfte in den Überdeckungsbe¬ reichen, die sich aus der Bewegung der Teleskopschüsse zueinander ergebende Reibung in den Bewegungsführungen sowie die durch die Transportierbarkeit der Hubarbeits¬ bühne oder dgl. beschränkte Teleskopschußlänge. Die statische Standsicherheit wird durch die relative Lage des Gesamtschwerpunktes der Hubarbeitsbühne im Bezug auf die Abstützung des Gehäuses, des Fahrzeuges bzw. des Fahrzeugsanhängers bestimmt. Weiterhin wird die Schwerpunktlage weitgehend von den Eigengewichten des Teleskopauslegers und der Arbeitsplattform, durch die Zuladung der Arbeitsplattform und der Schwerpunktver- teilung des Gehäuses, des Fahrzeuges bzw. des Fahr¬ zeuganhängers beeinflußt. Eine beliebige Vergrößerung des Teleskopauslegers und vor allem eine Erhöhung der Zahl der Teleskopschüsse ist aus diesen Gründen nicht möglich.
Entsprechende Probleme, wie sie vorstehend im Zusammen¬ hang mit Hubarbeitsbühnen dargelegt wurden, bestehen auch auf anderen Anwendungsgebieten für gattungsgemäße Teleskopausleger, nämlich bei Kränen, Betonpumpen, Rei¬ nigungsmaschinen für Flugzeuge und dgl. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Teleskopausleger der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei unveränderten Randbedingungen einen vergrößerten Arbeitsbereich, also eine vergrößerte maximale Reichweite ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einem Teleskopausleger der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß mindestens einer der Teleskopschüsse aus Faserverbundwerkstoff besteht. Im allgemeinen werden dabei sämtliche Teleskopschüsse des erfindungsgemäßen Teleskopauslegers aus Faserverbundwerkstoff bestehen, mit Ausnahme des der Lagerung des Teleskopauslegers in dem Gehäuse oder dergleichen dienenden Teleskopschusses. Indem gemäß der Erfindung mindestens einer der Teleskopschüsse aus Faserverbundwerkstoff besteht, läßt sich das Eigenge¬ wicht des Teleskopauslegers deutlich reduzieren. Die Gewichtsreduktion des Teleskopauslegers zieht wiederum nach sich, daß ohne Beeinträchtigung der Standsicher¬ heit der mit dem Teleskopausleger ausgerüsteten Einrichtung (Hubarbeitsbühne, Kran, Betonpumpe oder dgl. ) die Länge der einzelnen Teleskopschüsse und/oder deren Anzahl vergrößert werden kann, verglichen mit Teleskopauslegern, deren Teleskopschüsse aus einem metallischen Werkstoff bestehen. Die Erfindung ermög¬ licht jedoch nicht nur eine Vergrößerung des Arbeitsbe¬ reiches des Teleskopauslegers; auch dessen Steifigkeit erhöht sich deutlich gegenüber herkömmlichen Teleskop¬ auslegern, dessen Teleskopschüsse aus einem metalli¬ schen Material hergestellt sind. So reduziert sich bei gleicher Länge des Teleskopauslegers im Falle seiner Verwendung bei einer Hubarbeitsbühne die endseitige maximale Durchbiegung des Teleskopauslegers von ca. I m bei konventionell hergestellten Teleskopauslegern auf max. 50 cm bei Teleskopauslegern nach der vorliegenden Erfindung. Ersichtlich ist die durch die Erfindung erzielbare Verringerung der endseitigen Durchbiegung ein unschätzbarer Vorteil gegenüber dem Stand der Technik.
Die Gewichtsreduzierung sowie die Biegesteifigkeit kann bei dem erfindungsgemäßen Teleskopausleger dadurch op¬ timiert werden, daß die Teleskopschüsse aus einem Koh¬ lenstoff-, Aramid- und/oder Glasfaserverbundwerkstoff bestehen. Durch eine solche Leichtbauweise mit Kohlen¬ stoff-, Aramid- bzw. Glasfaserverbundwerkstoff und durch die sich gegenüber herkömmlichen Teleskopausle¬ gern ergebende Gewichtseinsparung wird deren statisches und dynamisches Verhalten verbessert, da bei gleichbleibender bzw. erhöhter Steifigkeit des Teleskopauslegers dessen Eigengewicht verringert wird. Außerdem besitzt der Kohlestoff-, Aramid- bzw. Glasfaserverbundwerkstoff eine hohe innere Dämpfung.
Für erfindungsgemäße Teleskopausleger, die im Baube¬ reich oder Werkstattbetrieb eingesetzt werden sollen, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der fol¬ gende Lagenaufbau vorgesehen: Eine innere Lage besteht aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff, die äußerste Lage besteht aus einem Glasfaserverbundwerkstoff, und eine Zwischenlage besteht aus einem Aramidfaserverbundwerk- stoff. Auf diese Weise wird die besonders schlagemp¬ findliche Grundstruktur aus Kohlefaserverbundwerkstoff besonders gut vor punktförmigen Belastungen geschützt; und auch gegen schädigende UV-Strahlung stellt die äußerste Schicht aus Glasfaserverbundwerkstoff einen wirksamen Schutz dar. Zudem ist die hohe Verschleißfe¬ stigkeit des Glasfaserverbundwerkstoffes von besonderem Vorteil im Bereich der Lagerung der Teleskopschüsse ineinander. Und auch in sicherheitstechnischer Hinsicht bietet wegen seiner hohen elektrischen Durchschlagfe¬ stigkeit das Glasfaserverbundmaterial als äußere Deck¬ lage einen bedeutenden Vorteil. Die zwischen den Lagen aus Glasfaserverbund und Kohlefaserverbund vorgesehene Schicht aus Aramidfaserverbund dämpft auf die Außenflä¬ che auftreffende schlagartige punktuelle Belastungen weiter und reduziert Spannungsspitzen.
Die Faserneigung in Bezug auf die Längsachse des Teleskopschusses variiert. Auch ist es - insbesondere bei Anwendung der Wickeltechnik (s. u. ) - möglich, in geringem Umfang beim Wickeln einer Lage die Fasernei¬ gung über die Bauteillänge zu verändern. Um die Teleskopschüsse einfach herzustellen und beanspru¬ chungsgerecht auszubilden ist es auch günstig, zwischen zwei gewickelte Lagen Gewebe- bzw. Gelegeteile mit fester Faserausrichtung einzulegen, die entsprechend den zu erwartenden Belastungen ausgerichtete Fasern aufweisen.
Zwar sind im Stand der Technik Verfahren zur Herstel¬ lung zylindrischer Rohre aus einem Faserverbundwerk¬ stoff bekannt. Dabei wird Fasermaterial (Fäden, Faser¬ vlies oder Gewebe), auf dessen Oberfläche zuvor ein aushärtbares Bindemittel aufgebracht worden ist, auf einen rotierenden Kern gewickelt, dessen Außenkontur der Innenkontur des herzustellenden zylindrischen Rohres entspricht. Bei dem Wickelkern handelt es sich dabei um einen "verlorenen" Kern, der nach dem Aushär¬ ten des Bindemittels zerstört und in Bruchstücken aus dem Rohr herausgearbeitet wird. Allerdings genügt bei den herkömmlichen Wickelverfahren zur Herstellung zylindrischer Rohre aus Faserverbundwerkstoff die Außenfläche des auf den Wickelkern gewickelten Fasermaterialmantels nicht den hohen Anforderungen an die Oberflächengüte, die bei Teleskopschüssen einge¬ halten werden müssen. Vielmehr haben nach dem bekannten Verfahren aus Faserverbundwerkstoff hergestellte zylin¬ drische Rohre eine sich verändernde Wandstärke sowie eine Oberflächenrauhigkeit, die die Verwendung derarti¬ ger Rohre als Teleskopschüsse von Teleskopauslegern unmöglich macht. Allenfalls könnten nach dem herkömmli¬ chen Verfahren aus Faserverbundwerkstoff hergestellte Rohre als Teleskopschüsse gattungsgemäßer Teleskopaus¬ leger verwendet werden, nachdem sie nach dem Aushärten des Bindemittels einer spanabhebenden Bearbeitung der Oberfläche unterzogen wurden, um die Wandstärke zu ega¬ lisieren und die Oberfläche zu glätten; allerdings wird dabei die Integrität der außen liegenden Fasern des Faserverbundwerkstoffes beschädigt, was wiederum zu einer bei stark belasteten Teleskopauslegern nicht tolerierbaren drastischen Verringerung der Festigkeit des entsprechenden Rohres (Teleskopschusses) führen würde.
Das nachstehend beschriebene Verfahren stellt eine Möglichkeit dar, auf welche Weise eine Teleskopschuß zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Teleskopaus¬ leger hergestellt werden kann. Zunächst wird aushärtba¬ res Bindemittel auf die Oberfläche eines Fasermaterials (Faden, Faservlies, Gewebe) aufgebracht. Dieses Faser¬ material wird anschließend auf einen rotierenden Kern, dessen Außenkontur der Innenkontur des herzustellenden Teleskopschusses entspricht, gewickelt. Dabei wird Fasermaterial in einer solchen Menge auf den Wickelkern aufgebracht, daß zumindest bereichsweise der Fasermate¬ rialmantel geringfügig dicker ist als die Wandstärke des herzustellenden Rohres. Bevor das Bindemittel ausgehärtet ist, wird der Kern dann mit dem gewickelten Fasermaterialmantel in eine Preß-Hohlform eingelegt, deren Innenkontur der Außenkontur des herzustellenden Teleskopschusses entspricht. Die Preß-Hohlform umfaßt dabei mehrere Segmente, welche gemeinsam den Hohlraum definieren. Nachdem der Kern mit dem gewickelten Faser¬ materialmantel in die Preß-Hohlform eingelegt worden ist, wird diese unter Druck geschlossen. Der von den Segmenten der Preß-Hohlform auf den Fasermaterialmantel ausgeübte Druck ist dabei so groß, daß die Außenfläche des Fasermaterialmantels wirksam geglättet wird. Die Preß-Hohlform wird erst geöffnet, nachdem das Bindemit¬ tel ausgehärtet ist. Anschließend wird der Kern mit dem ausgehärteten Fasermaterialmantel der geöffneten Preß- Hohlform entnommen. Abschließend wird der Kern aus dem ausgehärteten, den Teleskopschuß bildenden Fasermateri¬ almantel entfernt.
Um die bei Telekopschüssen geforderte hohe Präzision einzuhalten, werden die Toleranzen des Kerns um den Faktor 3 und die Toleranzen der Preß-Hohlform um den Faktor 2 genauer gewählt, als vom Bauteil verlangt wird. Die mit dem Faserverbundmaterial in Berührung kommenden Flächen des Wickelkerns und der Preß-Hohlform können, um bessere Trenneigenschaften beim öffnen der Preß-Hohlform und beim Abziehen des Teleskopschusses vom Kern zu realisieren, mit entsprechenden Oberflä¬ chenschichten versehen sein, beispielsweise durch Hart- verchromen bei aus Stahl bestehenden Formteilen. Zusätzlich kann vor Beginn des beschriebenen Herstell- Verfahrens Trennmittel auf die Außenfläche des Wickel¬ kerns und auf die Innenfläche der Preß-Hohlform aufge¬ bracht werden.
Bei der Herstellung der Teleskopschüsse für den erfin¬ dungsgemäßen Teleskopausleger gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren scheidet die Verwendung eines von herkömmlichen Wickelverfahren her bekannten "verlorenen" Kernes aus. Denn dieser kann den beim Schließen der Preß-Hohlform zum Abpressen der äußeren Oberfläche des Rohres auftretenden Kräften nicht stand¬ halten. Vielmehr würde ein derartiger "verlorener" Kern beim Schließen der Preß-Hohlform unter Druck zerstört werden. Dieses Problem kann wie nachstehend beschrieben gelöst werden. Eine Möglichkeit besteht darin, daß der zylindrische (wiederverwendbare) Wickelkern in seinem Inneren Kühlmittelströmungskanäle aufweist, welche mit Anschlüssen für Kühlmitteleintritt und Kühlmittelaus¬ tritt verbunden sind. Der Wickelkern kann dabei aus Stahl oder einem anderen metallischen Werkstoff ausrei¬ chender Festigkeit gefertigt sein. Zweckmäßigerweise sind dabei zu seiner Aussteifung in seinem Inneren Rip¬ pen vorgesehen, welche die beim Schließen der Preß- Hohlform auftretenden, über den Fasermaterialmantel auf den Wickelkern übertragenen Kräfte aufnehmen. Um den zylindrischen Wickelkern nach Aushärten des Bindemit¬ tels dem fertigen Teleskopschuß entnehmen zu können, wird Kühlmittel durch den Kühlmitteleintritt in die im Inneren des Wickelkerns vorgesehenen Kühlmittelströ¬ mungskanäle geleitet. Durch die hierdurch hervorgeru¬ fene Abkühlung des Wickelkerns schrumpft dieser entsprechend seinem Temperaturausdehnungskoeffizienten, während der aus Faserverbundwerkstoff bestehende Teleskopschuß annähernd seine Form beibehält. Bei einer ausreichend großen Abkühlung des Wickelkerns, die sich beispielsweise durch Verwendung von flüssigem Stickstoff als Kühlmittel erreichen läßt, ist die Schrumpfung des Wickelkerns so groß, daß dieser sich problemlos dem Teleskopschuß entnehmen läßt. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß, bedingt durch das Ausdampfen des Lösungsmittels des Bindemittels beim Aushärten, der Faserverbundwerkstoff zunächst unter starker Spannung und deshalb besonders fest auf dem Wickelkern sitzt.
Die im Inneren des Kerns vorgesehenen Rippen dienen dabei nicht nur dazu, die durch die Preß-Hohlform ausgeübten Druckkräfte aufzunehmen. Sie verhindern darüberhinaus eine Durchbiegung des Kerns, wenn dessen Achse horizontal verläuft. Um die nachteiligen Auswir¬ kungen des zuletzt genannten Effekts zu reduzieren, ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß bei der Herstellung der Teleskopschüsse die Achse des Wickelkerns vertikal verläuft.
Die vorstehend beschriebene Kühlung des Wickelkerns stellt jedoch keineswegs die einzige Möglichkeit dar, um diesen aus dem ausgehärteten Teleskopschuß herauszu¬ lösen. Ebenso ist es möglich, daß der Wickelkern aus einer Mehrzahl von Segmenten besteht, von denen minde¬ stens zwei einander entsprechend konisch ausgebildet sind. Die Trennstellen zwischen den die Außenkontur des Wickelkerns bestimmenden Segmenten liegen dabei an funktionsunwichtigen Positionen des herzustellenden Teleskopschusses. Nach dem Aushärten des Bindemittels wird eines der mindestens zwei konisch ausgebildeten Segmente gezogen. Anschließend fällt der Kern in sich zusammen; zumindest lassen sich die übrigen Segmente nacheinander dem Teleskopschuß entnehmen. Ein entspre¬ chender aus Segmenten bestehender Wickelkern kann auch statt konischer Segmente ein aufblasbares Luftkissen umfassen, wobei nach dem Aushärten des Bindemittels die Luft aus dem Luftkissen abgelassen wird und dieses sowie die Segmente des Kerns dem Teleskopschuß entnom¬ men werden. Die Teleskopschüsse des Teleskopauslegers nach der vorliegenden Erfindung können sowohl einen runden wie auch eine polygonalen Querschnitt besitzen. Bei Verwen¬ dung des erfindungsgemäßen Teleskopauslegers bei Hubar¬ beitsbühnen oder Kränen besitzen die Teleskopschüsse zweckmäßigerweise einen rechteckigen Querschnitt. Um für einen erfindungsgemäßen Teleskopausleger geeignete Teleskopschüsse mit rechteckigem oder einem anderen polygonalen Querschnitt herzustellen, eignet sich eine im wesentlichen aus herkömmlichen Komponenten aufge¬ baute 3-Achsen-NC-Wickelmaschine. Das Fasermaterial wird dabei mittels eines Legekopfes auf den Wickelkern aufgebracht. Der Legekopf ist parallel zur Rotations¬ achse des Kerns (x-Achse) sowie in einer auf der Rota¬ tionsachse senkrecht stehenden Richtung (z-Achse) bewegbar. Das Verhältnis zwischen der Vorschubgeschwin¬ digkeit des Legekopfes in Richtung der x-Achse zur Drehgeschwindigkeit des Wickelkerns bestimmt dabei den Winkel des abgelegten Fadens zur Rohr-Längsachse. Beim Wickeln von polygonalen Rohren, insbesondere rechtecki¬ gen Rohren wird gemäß einem weiteren Aspekt der vorlie¬ genden Erfindung der Legekopf in Richtung der z-Achse dem Querschnitt des Wickelkerns entsprechend nachge¬ führt, so daß er einen konstanten Abstand zu der Ober¬ fläche des Wickelkerns aufweist; die Steuerung für den Legekopf ist somit in der Weise programmiert, daß dieser der Kontur des Wickelkerns in konstantem Abstand folgt. Der Legekopf übernimmt dabei nicht nur die Führung des Fadens. Er kann beispielsweise auch eine Walzvorrichtung umfassen, mit welcher das abgelegte Fasermaterial abgewalzt wird, um die Gefahr von Luft- einschlüssen im Fasermaterialmantel zu verringern. Bei einer weiteren Weiterbildung des Legekopfes ist eine Sprühvorrichtung vorgesehen, mit welcher weiteres Bindemittel auf den Fasermaterialmantel aufgebracht werden kann.
Beim Wickeln von Rohren mit polygonalem Querschnitt ist die Steuerung für die Bewegung des Legekopfes bevorzugt in der Weise programmiert, daß die Vorschubgeschwindig¬ keit in Richtung der x-Achse jeweils reduziert wird, wenn der Faden um eine Polygonkante gelegt wird. Hier¬ durch wird die Gefahr, daß der Faden beim Wickeln der Polygonkanten abrutscht, gebannt.
Zur Herstellung der Teleskopschüsse des erfindungsgemä¬ ßen Teleskopauslegers eignet sich jedoch nicht allein das Wickelverfahren. Insbesondere für kleinere Losgrö¬ ßen ist es wirtschaftlich, wenn die Teleskopschüsse im sog. Handauflegeverfahren hergestellt werden, wobei mehrere Lagen Gewebe auf eine Außenform bzw. in eine Innenform aufgebracht bzw. eingebracht werden. Hierfür werden drei Verfahren bevorzugt:
Um einen praktisch nahtlosen Teleskopschuß herzustel¬ len, ist es zweckmäßig, das Gewebestück bzw. die Gewe¬ bestücke durch Drehen eines Wickelkerns auf diesem aufzuziehen und dadurch das Gewebestück um den Wickel¬ kern herumzulegen. Bei mehreren Gewebestücken schließt sich das. nächste Gewebestück mit oder ohne Überlappung direkt an, so daß ein geschlossenes Profil im Quer¬ schnitt entsteht. Wird nur ein Gewebestück verwendet, ist dieses entsprechend dimensioniert und wird voll¬ ständig auf den Wickelkern aufgewickelt, so daß es mehrere Lagen bildet. Der zu fertigende Teleskopschuß kann hierbei also sowohl in Umfangs- als auch in Längs¬ richtung aus nur einem oder aus mehreren Gewebe- /Gelegestücken bestehen. Gemäß zweier weiterer Ausführungsformen der Erfindung besteht ein Teleskopschuß aus zwei Hälften, die mitein¬ ander verbunden sind. Die Trennebene der beiden Hälften verläuft dabei vor allem parallel zur Längsachse des Teleskopschusses. Besonders günstig ist dabei, wenn die Trennebene im Bereich der späteren neutralen Faser des Teleskopschusses verläuft. Die beiden Hälften können dabei auf einfache Weise durch Verkleben miteinander verbunden werden.
Gemäß einer Ausführungsform dieses Handauflegeverfah¬ rens ist es für das Verkleben günstig, wenn eine Hälfte des Teleskopschusses in einer Außenform und die andere Hälfte in einer Innenform angeordnet ist und insbeson¬ dere vor dem Aushärten der beiden Hälften diese "naß in naß" miteinander verklebt werden. Dies hat den Vorteil, daß beim Verkleben durch Positionierung der Außenform und der Innenform die Lage der beiden Hälften des Teleskopschusses exakt eingestellt werden kann, was dadurch erleichtert wird, wenn beim Verkleben die Innenform und die Außenform aufeinander liegen. Dadurch ist eine exakte Positionierung der Formen zueinander auf einfache Weise möglich. Die Formen werden nämlich beim Aufeinandersetzen relativ zueinander ausgerichtet. Weiterhin können die Führungsflächen des Teleskopschus¬ ses ohne weiteres direkt von den Formhälften abgeformt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungform des oben erwähnten Handauflegeverfahrens werden die zwei Hälften des Teleskopschusses zunächst als Halbzeug hergestellt, also die beiden Hälften zunächst vollständig ausgehär¬ tet. Zwei Platten verbinden dann die zwei als Halbzeug im Handauflegeverfahren hergestellten Hälften des Teleskopschusses miteinander, indem sie die Trennberei- che bedecken und mit den beiden Hälften verbunden, insbesondere verklebt, werden. Desweiteren können die als Halbzeug hergestellten Hälften des Teleskopschusses auch ohne die Platten direkt miteinander verklebt werden. Auch hier ist die Trennebene bevorzugt wieder im Bereich der neutralen Faser des späteren Teleskop¬ schusses angeordnet.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der angegebenen Ausführungsformen der Erfindung kann die Wandung des Teleskopschusses unabhängig vom gewählten Herstellungs¬ verfahren unterschiedlich dick ausgeführt werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß bereichsweise zusätzliche Gewebeteile eingebracht oder andere Verstärkungen an der Wandung des Teleskopschus¬ ses angebracht werden. Dies ist insbesondere dann günstig, um im Betrieb der Hubarbeitsbühne bzw. der sonstigen mit dem Teleskopausleger ausgerüsteten Einrichtung an bestimmten Stellen auftretende, örtlich begrenzte, starke mechanische Belastungen aufzunehmen und insgesamt die Festigkeit und die Stabilität der mit dem Teleskopausleger ausgerüsteten Einrichtung zu erhöhen. Die genannten Belastungen treten vor allem im Bereich der Führungslager der Teleskopschüsse auf. Außerdem ist es möglich, durch das gezielte Einlegen von Gewebeteilen an einzelnen Seitenflächen des Querschnitts über die gesamte Bauteillänge eine bessere Ausnutzung des eingesetzten Materials zu erreichen.
Die Teleskopschüsse des erfindungsgemäßen Teleskopaus¬ legers können entweder mittels Gleitführungen oder aber mittels Rollenführungen gegeneinander geführt sein. Dabei ist jedoch zu beachten, daß die bei bekannten Teleskopauslegern vorgesehenen thermoplastischen Gleit¬ schienen mit Gleitschuhen aus Stahl bei den erfindungs- gemäßen Teleskopauslegern nicht ohne weiteres einsetz¬ bar sind. Auf der einen Seite hat nämlich eine Verschraubung der Gleitschienen mit den Teleskopschüs¬ sen des erfindungsgemäßen Teleskopauslegers den Nach¬ teil, daß durch Bohrungen der Faserverlauf unterbrochen und die Festigkeit der Teleskopschüsse drastisch vermindert würde. Die Bohrungen für die Verschraubung der Gleitschienen mit den Teleskopschüssen würde zudem ohne weitere Maßnahmen die Gefahr der Feuchteeindrin- gung in das Verbundmaterial erhöhen. Auf der anderen Seite ist auch das Verbinden der Gleitschienen mit dem Teleskopschuß durch Verkleben aufgrund der beeinträch¬ tigten Recyclebarkeit, der Schwierigkeiten beim Auswechseln der Gleitschienen, der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten und der mangelnden Beständigkeit der Haftung des Klebers zwischen dem thermoplastischen Werkstoff der Gleitschienen und dem Faserverbundwerkstoff der Teleskopschüsse ungeeignet.
Eine Rollenführung hat demgegenüber wesentliche Vorteile im Bezug auf die durch die Bewegung der Teleskopschüsse auftretende Reibung, eine definierte Krafteinleitung in die Teleskopschüsse, eine Gewichts- einsparung und einen verminderten Montageaufwand gegen¬ über den Gleitschienen. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh¬ rungform der Erfindung bestehen die Führungslager der Teleskopschüsse deshalb aus einer Rollenführung. Hierdurch werden die Reibungseinflüsse beim Bewegen der Teleskopschüsse gering gehalten. Besonders bevorzugt wird eine Mehrfach-Rollenführung verwendet, bei welcher die Lagerkräfte von jeweils mindestens zwei Rollen aufgenommen werden. Zweckmäßig ist es hierbei, wenn die Rollen so angeordnet sind, daß sich die Lagerbelastung auf alle Rollen jederzeit gleichmäßig verteilt. Dies wird in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, daß die Rollen in Schwingen gelagert sind. Die auf diese Weise vergleichmäßigte Krafteinleitung gestattet einen besonders dünnwandigen Aufbau der Teleskopschüsse des erfindungsgemäßen Teleskopauslegers.
Um die auftretende Flächenpressung weiter zu reduzie¬ ren, können die Laufflächen der Rollen aus einem thermoplastischen Werkstoff bestehen, beispielsweise aus Polyätylenterephtalat (PETP), Polyamid (PA) oder Polyurethan (PU). Aufgrund der relativ geringen Härte dieser Werkstoffe stellt sich eine relativ große Auflagefläche an dem der Lagerung dienenden Teleskop¬ schuß ein. Grundsätzlich gilt, daß das Material der Rollen der Rollenführungen eine deutlich geringere Härte besitzen soll als das Faserverbundmaterial der Teleskopschüsse. Die zulässige Flächenpressung dieser relativ weichen Rollenwerkstoffe kann dadurch erhöht werden, daß die Lauffläche beidseitig durch Scheiben, die über eine Hülse oder Welle im Inneren der Rolle starr verbunden sind, gekammert wird.
Um bei herkömmlichen Teleskopauslegern, deren Teleskop¬ schüsse aus einem metallischen Material bestehen, eine Isolation zu erreichen, werden zusätzliche Elemente aus nichtleitendem Material benötigt. Bei der vorliegenden Erfindung kann demgegenüber die Isolation bereits dadurch realisiert werden, daß ein Bauteil, das tragende Funktion besitzt, aus einem elektrisch nicht leitenden Faserverbundwerkstoff besteht und dadurch eine isolierende Wirkung aufweist. Die Festigkeit des isolierenden Bauteils kann dabei dadurch erhöht werden, daß seine lokal hochbelasteten Bereiche durch zusätzli¬ che Lagen aus Kohlenstoffasern verstärkt werden. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausfüh¬ rungsformen der Erfindung in Verbindung mit der Zeich¬ nung. In dieser zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Hubarbeits¬ bühne mit einem erfindungsgemäßen Teleskopausleger;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Hubarbeitsbühne gemäß Fig. 1;
Fig. 3a und 3b eine schematische Querschnittsansicht der Teleskopschüsse mit einer Antriebs¬ einrichtung von Fig. 1;
Fig. 4a eine schematische Querschnittsansicht dreier Teleskopschüsse von Fig. 1 mit Führungslager;
Fig. 4b eine Seitenansicht einer Variante eines
Führungslagers von Fig. 4a;
Fig. 4c eine vergrößerte schematische Quer¬ schnittsansicht zweier Teleskopschüsse von Fig. 1 und Fig. 4a mit einem Führungs1ager;
Fig. 4d eine Längsschnittsansicht durch eine
Rolle eines Führungslagers;
Fig. 5a und 5b eine Querschnittsansicht eines
Teleskopschusses von Fig. 1 und einen vergrößerten Teilbereich der Seitenwan¬ dung des Teleskopschusses;
Fig. 6 eine schematische Darstellung der Fer¬ tigung eines Teleskopschusses einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 7a und 7b eine Querschnitts- und Längsschnittsan¬ sicht eines Teleskopschusses einer weiteren Ausführungform der Erfindung; Fig. 8a und 8b eine schematische Darstellung der
Herstellung eines Teleskopschusses einer weiteren Ausführungform der
Erfindung; Fig. 9 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines
Teleskopschusses; Fig. 10 den grundsätzlichen Aufbau einer zum
Wickeln von Teleskopschüssen beliebiger
Querschnittsform geeigneten NC-Wickel- maschine; Fig. 11 die Nachführung des Legekopfes einer
NC-Wickelmaschine beim Wickeln eines
Teleskopschusses mit quadratischem
Querschnitt; Fig. 12 eine erste Ausführungsform des zum
Wickeln eines Teleskopschusses mit quadratischem Querschnitt geeigneten
Wickelkerns; Fig. 13a und b eine zweite Ausführungsform des zum
Wickeln eines Teleskopschusses mit quadratischem Querschnitt geeigneten
Wickelkerns und Fig. 14 eine dritte Ausführungsform des zum
Wickeln eines Teleskopschusses mit quadratischem Querschnitt geeigneten
Wickelkerns.
In den Fig. 1 bis 5 ist eine Hubarbeitsbühne 10 dargestellt. Auf einem Fahrzeuganhänger 12 mit vier Stützfüßen 14 ist ein beispielsweise aus fünf ineinan¬ der geführten Teleskopschüssen 161 bis 165 bestehender Teleskopausleger 16 angelenkt. Der Fahrzeuganhänger 12 bildet hierbei das Gehäuse der Hubarbeitsbühne 10. Der Teleskopausleger 16 ist in bekannter Weise um eine im wesentlichen horizontale und eine vertikale Achse verschwenkbar, was in den Fig. 1 und 2 durch die Bewe¬ gungspfeile a und b verdeutlicht ist. Die Verschwenkbe- wegung erfolgt durch einen elektrischen und/oder hydraulischen Antrieb, der in der Zeichnung jedoch nicht näher dargestellt ist. Da der Verschwenk- und Drehantrieb für den Teleskopausleger 16 in bekannter Weise ausgeführt ist, wird dieser auch hier nicht näher beschrieben. Ein weiterer Pfeil c in Fig. 1 deutet die grundsätzliche Aus- und Einfahrbewegung des Teleskop¬ auslegers 16 an.
Eine ggf. drehbare Arbeitsplattform 28 (siehe Bewe¬ gungspfeil d), die zur Aufnahme bis zu zwei Personen und Lasten ausgebildet ist, ist an dem äußersten Teleskopschuß 165 über ein isolierendes Bauteil 166 und ein Flanschteil 167 so angelenkt, daß eine horizontale Ausrichtung der Arbeitsplattform 28 jederzeit gewähr¬ leistet ist. Diese gelenkige Verbindung ist herkömmli¬ cher Art und wird deshalb nicht näher beschrieben. Durch das isolierende Bauteil 166 ist die Arbeitsplatt¬ form 28 gegenüber Teleskopausleger 16 bzw. dem Fahr¬ zeuganhänger 12 elektrisch isoliert, was aus Sicher¬ heitsgründen, beispielsweise bei Arbeiten in der Nähe von Stromleitungen günstig ist. Dafür besteht das Bauteil 166, das den Teleskopschuß 165 mit dem Flansch¬ teil 167 verbindet, aus einem elektrisch nicht leiten¬ den Faserverbundwerkstoff. Insbesondere weist dieser Faserverbundwerkstoff Glasfasern und/oder Aramidfasern auf. In der Abknickebene des Bauteils 166, also dort, wo hohe Belastungen auftreten, ist das Bauteil 166 mit Kohlefasern verstärkt. Diese sind aber so in den isolierenden Werkstoff eingebettet, daß eine Überbrük- kung der Isolierung ausgeschlossen ist. Zur Inbetriebnahme der Hubarbeitsbühne 10 wird der Fahrzeuganhänger 12, der über eine Deichsel 32 insbe¬ sondere von einem hier nicht dargestellten Fahrzeug gezogen werden kann, auf die Stützfüße 14 gestellt und in bekannter Weise angehoben. Anschließend wird der Teleskopausleger 16 so gedreht, verschwenkt und ausge¬ fahren, bis die Arbeitsplattform 28 die gewünschte Arbeitsposition erreicht hat.
Die Teleskopschüsse 161 bis 165 sind mit einer Bewe¬ gungseinrichtung bestehend aus einem Kolben/Zylindertrieb 18 und einem Zugmitteltrieb 19, siehe Fig. 3a und 3b, relativ zueinander linear verschiebbar. Der Kolben/Zylindertrieb 18 bewegt beim Aus- und Einfahren des Teleskopauslegers 16 den zweiten Teleskopschuß 162 relativ zum ersten Teleskopschuß 161. Der Zugmitteltrieb 19 ist so angeordnet, daß die Rela- tivbewegung von Teleskopschuß 161 und Teleskopschuß 162 über die Auszugsmittel 191 und 192 bzw. über die Rück¬ zugmittel 193 und 194 über die Umlenkrollen 195, 196, 197 und 198 auf die Teleskopschüsse 163, 164 und 165 übertragen wird. Dabei haben alle Teleskopschüsse 161 bis 165 ständig die gleiche Ausfahrlänge. Aus Gründen der Übersicht sind die Auszugmittelanordnung (Fig. 3a) und die Rückzugmittelanordnung (Fig. 3b) getrennt dargestellt, ebenso sind der Teleskopschuß 165 und die zugehörigen Zugmittel und Umlenkrollen für die Bewegung von Teleskopschuß 165 nicht dargestellt.
In Fig. 4a sind in einer Querschnittsansicht die Teleskopschüsse 161 bis 163 mit jeweils zwei Führungslagern 34 und 36 dargestellt, die die zwischen den Teleskopschüssen 161 und 162 bzw. zwischen den Teleskopschüssen 162 und 163 wirkenden Lagerkräfte übertragen. Die weiteren Telekopschüsse 164 und 165 weisen zwischen den Teleskopschüssen 163 und 164 bzw. zwischen den Teleskopschüssen 164 und 165 die gleichen Führungslager 34 und 36 auf, so daß sich deren Darstel¬ lung erübrigt. Die Führungslager 34 und 36 bestehen aus zwei Rollen 341, die aufgrund der Schwinge 342 die Eigenschaft aufweisen, daß sich die Belastungen der Führungslager 34 oder 36 gleichmäßig auf die Rollen 341 eines Führungslagers 34 oder 36 verteilen.
In Fig. 4b ist schematisch eine Variante des Führungs¬ lagers 34 dargestellt, das mit vier Rollen 341 und drei Schwingen 342 und 343 versehen ist. Die Rollen 341 dieser Variante entsprechen prinzipiell den Rollen 341 der ersten Ausführungsform der Erfindung und sind aus diesem Grund auch mit demselben Bezugszeichen versehen.
In Fig. 4c ist ein Führungslager 34 aus Fig. 4a, das durch ein sog. Doppelrollenlager gebildet ist, vergrö¬ ßert dargestellt. Die Rollen 341 sind über eine Achse 344 in der Schwinge 342 drehbar gelagert. Die Schwinge 342 wiederum ist am Teleskopschuß 161 über die Achse 346 angelenkt. Durch diese Anordnung von Gelenken kann das Führungslager 34 nur Querkräfte, aber keine Biege¬ momente auf den Teleskopschuß 161 bzw. 162 übertragen. Um die auftretende Flächenpressung des Rollenwerkstoffs zu senken, erstrecken sich die Rollen 341 im wesentli¬ chen über die Breite der Teleskopschüsse 161 bis 165, und ihre Außenschichten, also die Laufflächen, bestehen aus einem thermoplastischen Werkstoff, wie beispiels¬ weise Polyäthylenterephthalat (PTEP), Polyurethan (PU) oder Polyamid (PA). Zudem sind für die Erhöhung der zulässigen Flächenpressung die Rollen 341 durch zwei seitliche Scheiben 347 gekammert. Diese Scheiben 347 sind starr über eine Hülse 348 miteinander verbunden, um ein Fließen des Rollenwerkstoffs in axialer Richtung zu verhindern, siehe Fig. 4d, die einen Schnitt durch die Rolle 341 zeigt. Das Führungslager 36 ist in entsprechender Weise aufgebaut.
Erfindungsgemäß bestehen die Teleskopschüsse 161 bis 165 der Hubarbeitsbühne 10 aus einem Faserverbundwerk¬ stoff, der eine Gewichtsersparnis gegenüber herkömmli¬ chen Teleskopschüssen mit sich bringt und somit einen größeren Arbeitsraum gewährleistet. Dabei werden als Fasern für den Verbundwerkstoff vorzugsweise Kohlen¬ stoff-, Aramid- und/oder Glasfasern verwendet. Die Wandung der erfindungsgemäßen Teleskopschüsse 161 bis 165 besteht aus mehreren Faserlagen, wobei die Teleskopschüsse 161 bis 165 in unterschiedlicher Weise erzeugt werden können, wie weiter unten noch näher erläutert wird.
Bei der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 5 sind die Teleskopschüsse 161 bis 165 des Teleskopauslegers 16 in einem sog. Wickelverfahren hergestellt worden. Das Wickelverfahren ist aus anderen Bereichen der Faserverbundtechnologie grundsätzlich bekannt. Dieses Verfahren und die Besonderheiten im Hinblick auf die Teleskopschüsse 161 bis 165 werden später noch erläu¬ tert.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann ein Teleskop¬ schuß 161 bis 165 in bezug auf die Fasern in Gemischt¬ bauweise hergestellt sein. Dabei weist eine Faserlage Kohlenstoffasern, eine andere Faserlage Aramidfasern und/oder eine weitere Faserlage Glasfasern auf. Auch diese Ausführungform eines Teleskopschusses 161 bis 165 kann in unterschiedlichen Herstellungsverfahren erzeugt werden, beispielswise in dem schon erwähnten Wickelver¬ fahren oder in dem Handauflegeverfahren.
In Fig. 5a ist in einer Querschnittsansicht ein Teil einer Wandung der Teleskopschüsse 161 bis 165 darge¬ stellt, die im Wickelverfahren hergestellt wurde. Ein Formkern, ein sog. Wickelkern, wird mit in Matrix getränkter Faser umwickelt (vgl. Fig. 10). Auf diese Weise wird nacheinander Lage für Lage der Wandung eines Teleskopschusses 161 bis 165 erzeugt. Die unterschied¬ lichen Faserausrichtungen in jeder Lage werden direkt beim Wickeln erzeugt (vgl. Fig. 5b) . Dies erfolgt durch eine Koordination der Drehbewegung des Wickelkerns und der LängsVerschiebung einer Führung für den Faserfaden bzw. für die Faserfäden. Zudem können aber auch Gewebe/Gelegestücke angebracht werden, die zunächst durch eine um die Gewebe/Gelegestücke herum geführte Faser fixiert werden. Anschließend wird dann wieder eine weitere Faserlage durch Wickeln in der eben beschriebenen Art und Weise erzeugt, wobei sich die Fasern entsprechend der Vorschubbewegung der Faserfüh¬ rung und der Drehbewegung des Wickelkerns ausrichten.
In Fig. 5b ist eine Ausführungsform einer Wandung eines Teleskopschusses 161 bis 165 skizziert, wobei die unterschiedlichen Faserlagen ausschließlich durch ein Wickelverfahren aufgebracht wurden. Von innen nach außen, also von links nach rechts nach Fig. 5b, weisen die Fasern folgende Ausrichtungen gegenüber der Längsachse des Teleskopschusses 161 bis 165 auf: 90°, ±5°, 90°, ±45°, 90°, ±5°, 90°.
Nachdem die Wandung durch das Wickelverfahren erzeugt wurde, wird noch eine Außenschicht aufgebracht, die aus Glasfasern besteht. Statt der Glasfaser kann auch ein bekanntes Oberflächenharz, das in der Regel Metallpartikel enthält, aufgebracht werden. Durch diese Außenschicht wird der Teleskopausleger insbesondere gegen Schlagbelastung unempfindlicher und ist gegen Witterungseinflüsse besser geschützt. Eine solche Schicht kann aber ohne weiteres auch als Innenschicht aufgebracht werden.
Der Faserverbundwerkstoff wird nach dem Aufbringen auf den Wickelkern ausgehärtet, und zwar in Abhängigkeit von dem verwendeten Bindemittel bei Zimmertemperatur oder in einem Ofen. Dazu wird zuvor der Wickelkern mit dem Fasermaterialmantel in eine Press-Hohlform eingelegt, deren Innenkontur der Außenkontur des herzustellenden Teleskopschusses entspricht. Die Press- Hohlform wird unter Druck geschlossen. Hierdurch wird die Wandstärke des gewickelten Fasermaterialmantels egalisiert sowie dessen Außenfläche, ohne Beschädigung der Fasern, geglättet und unter Einhaltung der erforderlichen Toleranz in die gewünschte Form gebracht. Nach dem Aushärten wird die Press-Hohlform geöffnet, der Wickelkern mit dem Fasermaterialmantel entnommen und der Wickelkern aus dem ausgehärteten Teleskopschuß herausgelöst. Geeignete wiederverwendbare Wickelkerne werden weiter unten näher beschrieben. Vor dem Aufbringen der Faser bzw. des Faserfadens wird/werden Trennmittel und/oder eine Trennfolie auf den Wickelkern aufgebracht. Ein solches Trennmittel bzw. eine solche Trennfolie verbindet sich nicht mit dem Faserverbundwerkstoff, so daß dadurch der Wickelkern ohne weiteres von dem ausgehärteten Faserverbundwerkstoff entfernt werden kann.
In Fig. 6 ist ein anderes Verfahren zur Herstellung eines Teleskopschusses 161 bis 165 aus Faserverbund- werkstoff dargestellt, nämlich eine Abwandlung des aus der Faserverbundwerkstofftechnologie grundsätzlich bekannten sog. Handauflegeverfahrens. Hierbei wird ein Gewebestück 40 nach dem anderen auf einen Wickelkern aufgebracht, bis die ausreichende Wandungsdicke mit den gewünschten Faserausrichtungen erreicht ist. Die Faser¬ ausrichtungen entsprechen dabei im wesentlichen dem oben im Zusammenhang mit dem Wickelverfahren beschrie¬ benen Faserausrichtungen. Als Besonderheit bei diesem Verfahren ist anzusehen, daß jeweils ein Gewebe- /Gelegestück 40 den Wickelkern 42 bzw. das/die bereits auf den Wickelkern 42 aufgebrachte/n Gewebestück/e 40 ganz oder teilweise umhüllt. Die Gewebe-/Gelegestücke 40 können überlappend oder auf Stoß aufgebracht werden. Die Überlappungen der Gewebe-/Gelegstücke 40 werden dabei über die Bereiche der Mantelfläche des Teleskopschusses 161 bis 165 verteilt, an denen die Toleranzanforderung an die Außenkontur geringer sind. Weiterhin verlaufen die Überlappungen im wesentlichen parallel zur Längsachse des Wickelkerns. Vorteilhaft bei diesem Verfahren ist, daß ein geschlossener, rohr- förmiger Teleskopschuß entsteht, der praktisch keine Naht aufweist.
Da bei einem solch großen Gewebe-/Gelegestück 40 das Problem auftritt, daß es sich verzieht, also die vorbe¬ stimmten Faserausrichtungen beim Aufbringen auf den Wickelkern verändert werden, kann es nicht ohne weiteres auf den Wickelkern aufgebracht werden. Daher wird das Gewebe-/Gelegestück 40 auf der Tränkplattform 44 zunächst vollständig getränkt. Die Tränkplattform ermöglicht es, das Gewebe-/Gelegestück 40 in Richtung des Bewegungspfeils f seitlich zu fördern. Zu Beginn des Ablegens wird zunächst der vordere Bereich des in Matrix getränkten Gewebe-/Gelegestücks 40 am Wickelkern 42 angelegt, so daß dieser Bereich durch die Matrix auf diesem haften bleibt. Unter Drehen des Winkelkerns 42 und Fördern des Gewebe-/Gelegestücks 40 auf der Tränkplattform 44 wird dann der übrige Teil des Gewebe- /Gelegestücks 40 auf den Wickelkern 42 aufgezogen, wie dies durch die Bewegungspfeile e und f verdeutlicht wird. Das Gewebe-/Gelegestück 40 wird hierbei über die Längsseite der Tränkplattform 44 auf den Wickelkern 42 aufgezogen.
Gemäß eienr Variante des eben beschiebenen Handauflege¬ verfahrens kann auch ein größer ausgebildetes Gewebe- /Gelegestück 40 verwendet werde und dies in der beschiebenen Weise auf den Wickelkern 42 aufgebracht werden, so daß ein Gewebe-/Gelegestück mehrere Lagen und somit Wicklungen der Wandung eines Teleskopschusses 161 bis 165 bildet.
Sowohl bei dem oben angesprochenen Wickelverfahren als auch bei der eben dargelegten Abwandlung des Handaufle¬ geverfahrens kann die außenliegende Paßfläche durch eine Außenform erzeugt werden. Dafür wird die Außenform auf die Außenschicht gedrückt, so daß eine vordefi¬ nierte, enge Toleranzen aufweisende Außenfläche erzeugt werden kann, die insbesondere für die Führungslager 34 wichtig ist.
In den Fig. 7a und 7b ist eine weitere Auführungsform eines erfindungsgemäß hergestellten Teleskopschusses 161 bis 165 aus Faserverbundwerkstoff dargestellt. Dieser besteht aus zwei Hälften 50 und 52 und wird mittels einer Außenform 54 und einer Innenform 56 hergestellt. Die Außenform 54 nimmt die untere Hälfte 50 auf und die Innenform 56 trägt die obere Hälfte 52 des Teleskopschusses 161. Die Innenform 56 liegt dabei auf der Außenform 54 auf. Dafür ist die Innenform 56 länger als der zu fertigende Teleskopschuß 161 ausge¬ bildet und die Außenform 54 weist an beiden Enden Stirnwandungen 541 und 542 auf, die an ihrer Innenseite jeweils einen Absatz 543 zur Aufnahme der Innenform 56 haben.
Über die Innenform 56 und in die Außenform 54 werden jeweils die in Matrix getränkten Gewebe-/Gelegelagen übereinander derart angeordnet, daß die Längskanten 501 und 521 in bezug auf den Querschnitt schräg abgestuft sind, siehe Fig. 7a. Anschließend wird die Innenform 56 auf die Außenform 54 gesetzt. Dabei werden die Längs¬ kanten 501 und 502 der beiden Hälften 50 und 52 "naß in naß" miteinander verklebt, d. h. der Faserverbundwerk¬ stoff der beiden Hälften 50 und 52 ist noch nicht ausgehärtet, wenn die Hälften miteinander verklebt werden. Durch die schräg verlaufenden Längskanten 501 und 521 vergrößert sich zum einen die Klebefläche. Zum anderen treten im Betrieb der Hubarbeitsbühne 10 bei den verklebten Flächen im wesentlichen nur Schubspan¬ nungen auf, die von der Klebeverbindung gut übertragen werden können. Beim Verkleben der beiden Hälften 50 und 52 kann durch Positionierung der Formhälften 54 und 56 die gegenseitige Lage der Hälften 50 und 52 exakt eingestellt werden.
Eine weitere Ausführungsform eines Teleskopschusses 161 bis 165 ist in den Fig. 8a und 8b dargestellt. Auch hier wird der Teleskopschuß 161 aus zwei Hälften 80 und 82 zusammengesetzt und die Trennebene des Teleskop¬ schusses 161 verläuft im wesentlichen parallel zur Längsachse. Die Ausführungsform der Erfindung nach den Fig. 8a und 8b unterscheiden sich von der vorhergehen¬ den Ausführungsform dadurch, daß die beiden Hälften 80 und 82 zunächst als Halbzeug hergestellt werden, also vor dem Zusammenfügen der beiden Hälften 80 und 82 vollständig ausgehärtet werden. Dafür ist nur eine Innenform 84 notwendig, mit der die Hälften 80 und 82 gefertigt werden. Die Hälften 80 und 82 können so ausgebildet sein, daß sie jeweils als Hälfte 80 oder 82 des Teleskopschusses 161 verwendet werden können. Dafür werden auch die Längskanten 801 und 821 an beiden Schenkeln des U-förmigen Querschnitts in der gleichen Neigungsrichtung und mit dem gleichen Neigungsgrad durch eine Schneidemaschine 86 geschnitten, wie dies in Fig. 8a dargestellt ist. Die beiden Hälften 80 und 82 können dann in einer entsprechenden Vorrichtung positioniert und miteinander verklebt werden, wobei die Trennstelle durch das Auflaminieren von Gewebe- /Gelegestreifen verstärkt werden kann.
Statt die beiden als Halbzeug gefertigten Hälften 80 und 82 wie in der vorhergehenden Ausführungsform zu verbinden, ist es auch möglich, sie gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wie sie in Fig. 9 dargestellt ist, mittels zweier schon ausgehärteter Platten 88 zu verbinden. Die Platte 88 bedeckt dabei jeweils die Trennebenen und ist mit den Schenkeln der beiden Hälften 80 und 82 verklebt. Hierfür brauchen die Längskanten 801 und 821 der beiden Hälften 80 und 82 nicht für das Miteinanderverbinden abgeschrägt werden. Zudem verläuft die Trennebene der beiden Hälften hierbei im Querschnitt im wesentlichen horizontal.
Die in Fig. 10 dargestellte NC-Wickelmaschine ist von grundsätzlich bekanntem Aufbau. Der Faden 60 wird von einer Fadenspule 61 abgespult und durch einen mit Harz gefüllten Tränkebecher 62 geführt. Eine Fadenspannvor¬ richtung 63 sorgt dabei für eine konstante, vorgegebene Vorspannung des Fadens 60 und gleicht Störungen im Fadenzug aus. Über eine Abschneidvorrichtung 64, die zugleich eine Fadenaufnahme für die Wickelmaschine darstellt, wird der Faden dem Legekopf 65 zugeführt. Der Legekopf 65 wird dabei über den von einer - nicht dargestellten - Drehvorrichtung rotierend angetriebenen Wickelkern 42 geführt. Dabei ist der Legekopf 65 zumindest in der zur Rotationsachse parallelen x-Achse sowie in der rechtwinklig hierzu orientierten z-Achse bewegbar.
Im Bereich der beiden Enden des Wickelkerns 42 sind Umlenkpunkte 66 angeordnet. Diese umfassen Faden¬ klemmeinheiten, welche eine Richtungsänderung des gewickelten Fadens ermöglichen.
Fig. 11 verdeutlicht am Bespiel eines quadratischen Wickelkerns 42, daß der Legekopf 65 während der Drehung eines polygonalen Wickelkerns ständig seinen Abstand zur Rotationsachse verändert, und zwar in der Weise, daß ein konstanter Abstand zur Oberfläche des Wickel¬ kerns eingehalten wird. Die Steuerung für die Bewegung des Legekopfes 65 in Richtung der z-Achse ist entspre¬ chend auf die Querschnittsform des Wickelkerns 42 abge¬ stimmt. Die Vorschubgeschwindigkeit des Legekopfes 65 in Richtung der x-Achse ist dabei in der Weise mit der oszillierenden Bewegung in Richtung der z-Achse korrel- liert, daß beim Wickeln einer Kante (maximale Entfer¬ nung des Legekopfes von der Rotationsachse) die Vorschubgeschwindigkeit in Richtung der x-Achse reduziert wird. Auf diese Weise werden Legefehler beim Wickeln im Kantenbereich vermieden.
Fig. 12 zeigt im Querschnitt einen wiederverwendbaren Wickelkern 42 zum Wickeln eines Teleskopschusses mit quadratischem Querschnitt. Der Wickelkern umfaßt dabei einen Stahlmantel 70 mit konstanter Wandstärke. Die Oberfläche des Stahlmantels 70 ist hartverchrom . In seinem Inneren erstrecken sich über seine gesamte Länge Rippen 71, welche die einander gegenüberliegenden Wandungen des Mantels gegeneinander abstützen. Darüber- hinaus sind entlang der Innenfläche der Wandungen des Stahlmantels 70 sowie an den Rippen 71 Kühlmittellei¬ tungen 72 verlegt. Diese sind an einen - nicht darge¬ stellten - Kühlmitteleintritt und einen Kühlmittelaus¬ tritt angeschlossen. Dies erlaubt es, daß der Wickel¬ kern, indem beispielsweise flüssiger Stickstoff durch die Kühlmittelleitungen 72 geleitet wird, nach dem Aushärten des Bindemittels des Fasermaterialmantels so weit heruntergekühlt wird, daß sich infolge entspre¬ chender Schrumpfung des Wickelkerns der ausgehärtete Fasermaterialmantel von diesem ablöst.
Der in Fig. 13a und 13b dargestellte wiederverwendbare Wickelkern besteht aus acht Segmenten, nämlich vier Wandsegmenten 80 bis 83 und vier Zentralsegmenten 84 bis 87. Die Wandsegmente 80 bis 83 besitzten dabei eine flache quaderförmige Gestalt. Jeweils zwei Kernsegmente ergänzen einander zu einem den inneren Hohlraum des Wickelkerns vollständig ausfüllenden Quader; dabei besitzen die beiden Kernsegmente jedes Paares 84, 85 bzw. 86, 87 eine pyramidenstumpfförmige Gestalt, so daß sie durch eine Relativbewegung bezüglich einander die einander gegenüberliegenden Wandsegmente 80 und 81 spreizen. Durch Ziehen der Zentralsegmente 85 und 86 wird nach dem Aushärten des auf den Wickelkern gewickelten Fasermaterialmantels die Spannung aus dem Wickelkern genommen. Danach werden die beiden weiteren Zentralsegmente 84 und 87 dem ausgehärteten Teleskop- schuß entnommen, anschließend die Wandsegmente 80 und 81 und zuletzt die Wandsegemente 82 und 83.
Eine weitere Möglichkeit, einen wiederverwendbaren Wickelkern auszubilden ist der Fig. 14 entnehmbar. Dabei sind die beiden seitlichen Wandsegemente 92 und 93 gelenkig mit dem unteren Wandsegment 91 verbunden; sie können - nach dem Aushärten des Fasermaterialman¬ tels - nach innen geklappt werden (Pfeil e) . Auf ihnen liegt das obere Wandsegment 90 auf. Während des Wickeins des Fasermaterialmantels sind die beiden seitlichen Wandsegmente 92 und 93 mittels eines Spreiz- Segments 94 gegeneinander abgestützt. Die Rippen des Spreizsegments 94 steifen dabei zugleich den Wickelkern insgesamt aus.

Claims

Patentansprüche
1. Teleskopausleger, insbesondere für Hubar¬ beitsbühnen, umfassend mindestens zwei zylin¬ drische, röhrförmige, ineinander geführte Teleskopschüsse, die mittels einer Ausfahr¬ einrichtung relativ zueinander bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Teleskopschüsse (161 bis 165) aus Faserverbundwerkstoff besteht.
2. Teleskopausleger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine innere Lage aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff, eine Zwischenlage aus Aramidfaserverbundwerkstoff und eine äußere Decklage aus Glasfaserverbundwerkstoff besteht.
3. Teleskopausleger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teleskopschuß mit einer Innen- und/oder Außenschicht aus einem Glasgewebe überzogen ist.
4. Teleskopausleger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teleskopschuß in einem Wickelverfahren hergestellt ist.
5. Teleskopausleger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der Wicklungen über die Länge des Teleskopschusses unterschiedlich geneigt zu seiner Längsachse verlaufen.
6. Teleskopausleger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungslager für die Teleskopschüsse Rollenlager vorgesehen sind.
7. Teleskopausleger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Führungslager für einen Teleskopschuß mindestens zwei Rollen (341, 342; 361, 362) aufweist, welche über eine Schwinge miteinander verbunden sind.
8. Teleskopausleger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrollen (341, 342; 361, 362) aus Polyurethan oder aus Polyamid bestehen.
9. Teleskopausleger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrollen (341, 342; 361, 362) sich im wesentlichen über die Breite des Teleskopschusses (161 bis 165) erstrecken, wobei die Lauffläche der Führungsrollen zwischen zwei seitlich angeordneten scheiben¬ förmigen Begrenzungen (38) liegt.
10. Verfahren zur Herstellung eines zylindri¬ schen, rohrförmigen Teleskopschusses aus Faserverbundwerkstoff, umfassend die folgen¬ den Schritte:
Aufbringen eines aushärtbaren Bindemit¬ tels auf die Oberfläche eines Fasermate¬ rials;
Wickeln des Fasermaterials auf einen rotierenden Wickelkern (42), dessen Außenkontur der Innenkontur des herzu¬ stellenden Teleskopschusses entspricht; Einlegen des Wickelkerns mit dem gewickelten Fasermaterialmantel in eine mehrere Segmente umfassende Preß-Hohlform mit einer der Außenkontur des herzustel¬ lenden Teleskopschusses entsprechenden Innenkontur, bevor das Bindemittel ausge¬ härtet ist;
Schließen der Preß-Hohlform unter Druck; öffnen der Preß-Hohlform und Entnehmen des Wickelkerns mit dem Fasermaterialman¬ tel, nachdem das Bindemittel ausgehärtet ist;
Entfernen des Kerns aus dem ausgehärte¬ ten, den Teleskopschuß bildenden Faserma¬ terialmantel.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Legekopf für das Fasermaterial in einem im wesentlichen konstanten Abstand über der Oberfläche eines zylindrischen Wickelkerns mit polygonalem Querschnitt geführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß beim Wickeln eines Fasermaterials auf einen Wickelkern mit polygonalem Querschnitt die Vorschubgeschwindigkeit des Legekopfes für das Fasermaterial parallel zur Rotations¬ achse reduziert wird, wenn das Fasermaterial um eine Polygonkante des Wickelkerns gelegt wird.
13. Wickelkern mit zylindrischer Außenfläche zur Verwendung bei dem Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in seinem Inneren Kühlmittelströ¬ mungskanäle (73) vorgesehen sind, welche mit Anschlüssen für Kühlmitteleintritt und Kühlmittelaustritt verbunden sind.
14. Wickelkern mit zylindrischer Außenfläche zur Verwendung bei dem Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Mehrzahl von Segmenten (80 bis 87) besteht, von denen mindestens zwei einander entsprechend konisch ausgebildet sind.
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