WO2009029968A1 - Profilform für einen kranarm - Google Patents

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WO2009029968A1
WO2009029968A1 PCT/AT2008/000310 AT2008000310W WO2009029968A1 WO 2009029968 A1 WO2009029968 A1 WO 2009029968A1 AT 2008000310 W AT2008000310 W AT 2008000310W WO 2009029968 A1 WO2009029968 A1 WO 2009029968A1
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WO
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crane arm
intersection
crane
arm according
symmetry
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PCT/AT2008/000310
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English (en)
French (fr)
Inventor
Eckhard Wimmer
Original Assignee
Palfinger Ag
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Publication date
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Priority to EP08782838A priority patent/EP2185463A1/de
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Priority to CA2697304A priority patent/CA2697304A1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/62—Constructional features or details
    • B66C23/64—Jibs
    • B66C23/70—Jibs constructed of sections adapted to be assembled to form jibs or various lengths
    • B66C23/701—Jibs constructed of sections adapted to be assembled to form jibs or various lengths telescopic

Definitions

  • the present invention relates to a crane arm for a crane, having a longitudinal axis and an imaginary contour line extending at least approximately mirror-symmetrically in a transverse plane with respect to an axis of symmetry, wherein the contour line intersects the symmetry axis in a first and a second intersection, and wherein the contour line between the first intersection and an equidistant from the first and the second intersection point center has a maximum point with maximum distance from the axis of symmetry.
  • Such a crane is shown, for example, in FIG. 13 of EP 583 552 B1.
  • This crane arm has the disadvantage that, in particular when installed in a boom system in the upper region of the crane arm an unfavorable force is applied. Furthermore, the production of such a crane arm is relatively expensive.
  • the object of the invention is to solve the discussed problems of the prior art.
  • a real crane arm has both an outer contour and an inner contour.
  • the "imaginary contour line” refers to the outer contour of the crane arm.
  • centroid is understood to be the center of gravity of the entire area enclosed by the imaginary contour line (FIG. 1h).
  • area centroid is therefore not to be understood in relation to the enclosed between the outer and inner contour surface.
  • Ratio of leg length to sheet thickness By the invention, the use of thinner sheets is possible, as was the case in the prior art.
  • the measures according to the invention cause further that the upper part of the crane arm as a whole for the introduction of force, in particular between the boom extensions when installed in a boom system, can be used.
  • the invention further relates to a boom system for a crane, wherein at least one boom and / or a boom extension are designed as a crane arm according to one of claims 1 to 20.
  • at least one boom and / or a boom extension are designed as a crane arm according to one of claims 1 to 20.
  • the invention further relates to a crane, in particular loading crane, with a crane arm according to one of the aforementioned embodiments or a boom system of the aforementioned type and a commercial vehicle equipped with such a crane.
  • FIG. 1a shows a first embodiment of the imaginary contour line of a crane arm according to the invention
  • 1d shows a boom system with three boom extensions according to FIG.
  • Fig. 1f is a boom system with a boom extension, wherein the
  • FIG. 1g shows a boom system with a boom extension, wherein the arcuate section in the boom and the boom extension has been approximated by different polygons
  • 1h shows the crane arm according to FIGS. 1a to 1c and 1e, wherein the area to which the centroid of the area relates has been drawn by dash-dotted lines as a representative of all exemplary embodiments
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of the imaginary contour line of a crane arm according to the invention
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the contour line of a crane arm according to the invention
  • Fig. 4 is a perspective view of a boom system according to Fig. 1d and
  • Fig. 5 is a commercial vehicle with a crane according to the invention.
  • Fig. 1a shows a first embodiment of the course of the imaginary contour line of the crane arm in a transverse plane of the crane arm.
  • Transverse plane is understood to mean a plane which is pierced orthogonally by the longitudinal axis of the crane arm.
  • All crane arms according to the invention have an axis of symmetry s arranged in the transversal plane, with respect to which the contour line of the crane arm in the transverse plane runs at least approximately mirror-symmetrically.
  • this symmetry axis s represents the intersecting line of the transverse plane with the plane of symmetry (median plane) along the longitudinal axis.
  • the contour line intersects the symmetry axis s in a first one and a second intersection Si, S 2 .
  • the center point M arranged equidistant to the first and the second intersection point Si, S 2 on the symmetry axis s represents the position of the half height of the crane arm in the transversal plane.
  • midpoint M in the direction of the intersection point S 2 , one finds himself in a region of Crane arm, which is loaded in operation mainly to train.
  • the area of the crane arm lying between the midpoint M and the first intersection point S 1 is subjected to essentially pressure during operation.
  • the course of the contour line of the crane arm shown in FIG. 1 has four sections ki, gi, g 2 , g 3 that can be distinguished from one another.
  • the section ki arranged in the region of the greatest pressure loading in operation has a circular arc shape since this cross-sectional shape, as known per se, has reduced compressive stresses and a reduction in the risk of buckling. It is sufficient if this section in the sense at least approximately circular arc-shaped, as it can be approximated by a polygon, as shown in Figures 1 b and 1c.
  • the approximation of the arcuate section ⁇ by a polygonal line allows for easier production by folding the sheet metal forming the crane arm.
  • a circular arc-shaped formation can be realized by means of a rolling process.
  • the circular arc-shaped section k can also be approximately circular arc-shaped in the sense that it can be formed, for example, by one or more elliptical sections with a correspondingly low eccentricity. It would also be conceivable to form a circular-arc-shaped sections k 1 by a series of correspondingly short, straight-line, elliptical and / or circular-arc-shaped segments.
  • the circular arc-shaped portion ki is formed as a quarter circle arc, that is, extends over an angle of approximately 90 degrees. This makes it possible to form the majority of the course of the contour line between the first intersection point Si and the center point M in the form of an arcuate section k-.
  • Particularly preferred is the variant shown in Fig. 1, in which the center of curvature K of the circular arc portion ki is in the vicinity or on the axis of symmetry s and the center of curvature K of the circular arc portion ki between the first intersection Si and the center M is located.
  • the circular arc-shaped portion k t may well up to the first intersection S. 1 extend. In this case, therefore, the entire contour line in the region of the intersection S 1 and the center M is formed as a circular arc-shaped portion ki.
  • FIG. 1 is particularly preferred in which tangential to the circular arc-shaped section k, in the direction of the first
  • Intersection Si connects a third rectilinear section g 3 , with the
  • Symmetry axis s an angle ⁇ less than 90 degrees includes (here is the
  • the angle is preferably less than 80 degrees.
  • the angle ⁇ is greater than 70 degrees.
  • the center of curvature K of the circular arc-shaped portion ki is located directly on the axis of symmetry s between the center M and the first intersection point S 1 .
  • the point of curvature K can also be arranged slightly offset from the axis of symmetry s. However, it should preferably always be located in the region between the center M and the first intersection S 1 .
  • the first rectilinear section gi adjoins the arcuate section ki in the direction of the second point of intersection S 2 tangentially to the auxiliary circle illustrated in FIGS. 1 a and 1b, which extends over the major part of the contour path between the midpoint M and the second intersection point S. 2 extends.
  • the acute angle ß also in a range greater than 10 degrees, preferably greater than 15 degrees. In each case, an upper limit of 25 degrees is preferred, in order to rule out a flat course of the straight-line section Q 1 .
  • a second rectilinear section g 2 adjoins the first rectilinear section gi, which runs up to the symmetry axis s and intersects it in the second intersection S 2 .
  • the second rectilinear portion g 2 (unlike in Fig. 1a shown) not directly, but over a preferably curved formed further portion with the first rectilinear Section Q 1 is connected.
  • the second rectilinear section g 2 with the axis of symmetry s an angle ⁇ , which is smaller than 90 degrees (in the embodiment of Fig. 1, the angle ⁇ is about 65 degrees). Particularly preferred is a range for the angle ⁇ less than 70 degrees.
  • the angle ⁇ should, however, be greater than 60 degrees in this embodiment.
  • the second rectilinear section encloses a right angle with the axis of symmetry s.
  • the second rectilinear section g 2 has the advantage that in this way in the area around the tip of the crane arm around a favorable local force introduction, as is done for example in the support of Gieitwovenen between each boom extensions is possible.
  • the short leg length results in a favorable ratio between the sheet thickness and the leg length, so that a deformation of the crane arm in the upper area is prevented.
  • the contour profile in this area in the form of a second circular arc-shaped section k 2 (see FIG. 3).
  • the rounding could, for example, also be designed as an edging 7.
  • the imaginary contour line does not have a circular arc-shaped section K 1 , but only rectilinear sections g 1 , g 2 , g 3 , g 4 .
  • centroid F the area enclosed by the contour line in the transverse plane lies in a region between the center M and the first intersection S 1 , ie below half the height of the crane arm.
  • the cross-sectional concentration of the crane arm is displaced as possible in the pressure zone down, resulting in a lower compressive stress component.
  • the contour line of all exemplary embodiments between the first intersection point S 1 and the second intersection point S 2 has an extreme point E with a maximum distance e from the axis of symmetry s.
  • the distance D between the first intersection and the second intersection Si, S 2 can be at least twice as large as the distance e.
  • the distance D is at least two and a half times as large, more preferably at least 2.75 times as large as the distance e.
  • the distance D may each be less than three times the distance e.
  • the distance d of the contour line from the symmetry axis s at approximately (preferably exactly) a quarter of the distance D between the first and the second intersection S 1 , S 2 starting from the second intersection S 2 is less than or equal to 0.8 times the maximum distance e (preferably less than or equal to 0.7 times the maximum distance e). In this position it can be provided that the distance d is greater than 0.6 times the maximum distance e.
  • the extreme point E between the center M and the first intersection S 1 is approximately at the height of the center of curvature K.
  • the contour line has only a single extreme point E, the means both in the direction of the first point of intersection S 1 and in the direction of the second point of intersection S 2 decreases starting from the extreme point E, the width of the crane arm.
  • all points of the polygon section through which the circular arc-shaped section ki is approximated in the region of the extreme point E have this maximum distance e.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 1 has a profile width b according to b.about.2r, a profile height D according to D3r and a profile width bi above according to bi.sub.r. These particularly advantageous dimensions can be provided quite generally in crane arms according to the invention.
  • centroid F shows for the embodiment of FIG. 1, the position of the centroid F between the center M and the first intersection point S 1 on the axis of symmetry s.
  • the centroid F refers to the area shown in phantom in FIG. 1h, ie to the entire area which is enclosed by the imaginary contour line (corresponding to the outer contour).
  • a boom system 5 is shown with a boom extension, in addition, the storage of the boom system 5 via a bearing element 1 and the bearing of the boom extension in the boom via bearing elements 2 is shown.
  • the embodiment shown is purely exemplary in relation to the number of boom extensions shown. The same bearing elements can be used with boom systems 5 with any number of boom extensions.
  • two crane arms are shown, which are, for example, a boom extension arranged in a boom.
  • the circular arc-shaped section ki is approximated by different polygons.
  • the internal cross-sectional profile has fewer bends in the region of the circular-arc-shaped portion, which may be advantageous in particular for small profiles due to production.
  • the production of a crane arm according to the invention can be carried out, for example, such that the crane arm is formed from two shells, which are formed in mirror image to each other and wherein one of the shells in each case corresponds to one of the embodiments.
  • the two shells can be in the area of the first Embodiments corresponds.
  • the two shells can be connected, for example welded, in the region of the first point of intersection S 1 and of the second point of intersection S 2 .
  • the crane arm at least along a portion of its longitudinal extension of a single sheet, which is suitably shaped and then closed along a single line (for example, welded).
  • This line can run, for example, in the area of the first intersection point Si or of the second intersection point S 2 .
  • the shaping of the sheets can be done in a known manner or by folding and / or rolling and, for example, welding.
  • the outer contour should preferably remain the same and the sheet thickness should be applied inwards.
  • FIG. 4 shows by way of example a boom system 5 with a boom extension arranged in a boom.
  • FIG. 5 shows by way of example a commercial vehicle 3 on which a crane 4 according to the invention is arranged.
  • the crane 4 has a boom system 5 according to the invention, it being possible for the individual boom extensions to be moved telescopically relative to one another via thrust cylinders 6.
  • the telescopic movability can also be ensured by other drive means.
  • an unrepresented charging structure could be arranged in the rear region of the commercial vehicle 3, for example.

Landscapes

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

Abstract

Kranarm für einen Kran, mit einer Längsachse und einer in einer Transversalebene in Bezug auf eine Symmetrieachse (s) wenigstens annähernd spiegelsymmetrisch verlaufenden und wenigstens abschnittsweise geradlinig ausgebildeten gedachten Konturlinie, wobei die Konturlinie die Symmetrieachse (s) in einem ersten und einem zweiten Schnittpunkt (S1, S2) schneidet, und wobei die Konturlinie zwischen dem ersten Schnittpunkt (S1) und einem äquidistant zum ersten und zum zweiten Schnittpunkt (S1, S2) angeordneten Mittelpunkt (M) einen Extremalpunkt (E) mit maximaler Entfernung (e) von der Symmetrieachse (s) aufweist, wobei der Abstand (d) der Konturlinie von der Symmetrieachse (s) bei ungefähr einem Viertel des Abstands (D) zwischen dem ersten und dem zweiten Schnittpunkt (S1, S2) ausgehend vom zweiten Schnittpunkt (S2) kleiner gleich 0,8 mal der maximalen Entfernung (e) ist.

Description

Profilform für einen Kranarm
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kranarm für einen Kran, mit einer Längsachse und einer in einer Transversalebene in Bezug auf eine Symmetrieachse wenigstens annähernd spiegelsymmetrisch verlaufenden und wenigstens abschnittweise geradlinig ausgebildeten gedachten Konturlinie, wobei die Konturlinie die Symmetrieachse in einem ersten und einem zweiten Schnittpunkt schneidet, und wobei die Konturlinie zwischen dem ersten Schnittpunkt und einem äquidistant zum ersten und zum zweiten Schnittpunkt angeordneten Mittelpunkt einen Extremalpunkt mit maximaler Entfernung von der Symmetrieachse aufweist.
Ein derartiger Kran ist beispielsweise in Fig. 13 der EP 583 552 B1 gezeigt.
Dieser Kranarm weist den Nachteil auf, dass insbesondere beim Einbau in ein Auslegersystem im oberen Bereich des Kranarms eine ungünstige Krafteinleitung erfolgt. Weiters ist die Fertigung eines solchen Kranarms relativ aufwändig.
Aufgabe der Erfindung ist es, die diskutierten Probleme des Standes der Technik zu beheben.
Diese Aufgabe wird durch einen Kranarm mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Ein realer Kranarm weist natürlich aufgrund der Materialstärke der ihn bildenden Bauteile sowohl eine Außenkontur als auch eine Innenkontur auf. Die „gedachte Konturlinie" bezieht sich auf die Außenkontur des Kranarmes.
Unter Flächenschwerpunkt wird im Sinne dieser Offenbarung der Schwerpunkt des gesamten von der gedachten Konturlinie eingeschlossenen Bereichs (Fig. 1h) verstanden. Der Begriff „Flächenschwerpunkt" soll also nicht in Bezug auf die zwischen der Außen- und Innenkontur eingeschlossene Fläche verstanden werden.
Durch die Verjüngung der Konturlinie nach oben hin ergibt sich ein günstiges
Verhältnis von Schenkellänge zu Blechdicke. Durch die Erfindung wird die Verwendung dünnerer Bleche möglich, als dies beim Stand der Technik der Fall war. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen bewirken weiteres, dass der Oberteil des Kranarms als Ganzes für die Krafteinleitung, insbesondere zwischen den Auslegerverlängerungen beim Einbau in ein Auslegersystem, verwendet werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die Erfindung betrifft weiters ein Auslegersystem für einen Kran, wobei zumindest ein Ausleger und/oder eine Auslegerverlängerung als Kranarm nach einem der Ansprüche 1 bis 20 ausgebildet sind. Vorzugsweise sind zwischen ein und zwanzig, vorzugsweise zwischen fünf oder zehn Auslegerverlängerungen vorgesehen. Besonders bevorzugt gilt, dass mehr als fünf Auslegerverlängerungen vorgesehen sind.
Die Erfindung betrifft weiters einen Kran, insbesondere Ladekran, mit einem Kranarm nach einer der vorgenannten Ausführungsformen oder ein Auslegersystem der vorgenannten Art sowie ein mit einem derartigen Kran ausgestattetes Nutzfahrzeug.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der Figuren sowie der dazugehörigen Figurenbeschreibung. Dabei zeigen:
Fig. 1a ein erstes Ausführungsbeispiel der gedachten Konturlinie eines erfindungsgemäßen Kranarms,
Fig. 1b und 1c die Konstruktion einer Konturlinie (Fig. 1b) und die entsprechende Blechkonstruktion (Fig. 1c) eines Ausführungsbeispiels, bei welchem der kreisbogenförmige Abschnitt ki durch einen Polygonzug angenähert ist,
Fig. 1d ein Auslegersystem mit drei Auslegerverlängerungen gemäß Fig.
1b, Fig. 1e den Kranarm nach den Fig. 1a bis 1c, wobei die Lage des
Flächenschwerpunktes eingezeichnet ist, Fig. 1f ein Auslegersystem mit einer Auslegerverlängerung, wobei die
Anordnung von Lagerelementen gezeigt ist,
Fig. 1g ein Auslegersystem mit einer Auslegerverlängerung, wobei der kreisbogenförmige Abschnitt im Ausleger und der Auslegerverlängerung durch unterschiedliche Polygone angenähert wurde, Fig. 1h den Kranarm nach den Fig. 1a bis 1c und 1e, wobei stellvertretend für alle Ausführungsbeispiele jene Fläche, auf die sich der Flächenschwerpunkt bezieht, strichpunktiert eingezeichnet wurde, Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der gedachten Konturlinie eines erfindungsgemäßen Kranarms,
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Konturlinie eines erfindungsgemäßen Kranarms,
Fig. 4 die perspektivische Ansicht eines Auslegersystems gemäß Fig. 1d und
Fig. 5 ein Nutzfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Kran.
Vorausgeschickt sei, dass alle Figuren insoweit maßstabsgerecht sind, als die Längen der einzelnen Konturabschnitte sowie die dargestellten Winkel im richtigen Verhältnis zueinander dargestellt sind. Alle Winkelangaben beziehen sich auf das Gradmaß, sodass ein Vollwinkel 360 Grad entspricht. Unter einem spitzen Winkel wird ein Winkel kleiner als Va. Vollwinkel verstanden. Unter einem stumpfen Winkel wird ein Winkel größer als % und kleiner als V* Vollwinkel verstanden. Ein Winkel gleich % Vollwinkel wird als rechter Winkel bezeichnet.
Fig. 1a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des Verlaufes der gedachten Konturlinie des Kranarms in einer Transversalebene des Kranarms. Unter Transversalebene wird dabei eine Ebene verstanden, welche von der Längsachse des Kranarms orthogonal durchstoßen wird. Alle erfindungsgemäßen Kranarme weisen eine in der Transversalebene angeordnete Symmetrieachse s auf, in Bezug auf welche die Konturlinie des Kranarms in der Transversalebene wenigstens annähernd spiegelsymmetrisch verläuft. Für den Fall, dass der Kranarm über einen Großteil oder seine gesamte Längserstreckung dieselbe Querschnittsform aufweist, stellt diese Symmetrieachse s die Schnittgerade der Transversalebene mit der entlang der Längsachse verlaufenden Symmetrieebene (Medianebene) dar. Bei allen Ausführungsformen schneidet die Konturlinie die Symmetrieachse s in einem ersten und einem zweiten Schnittpunkt Si, S2. Der auf der Symmetrieachse s äquidistant zum ersten und zum zweiten Schnittpunkt Si, S2 angeordnete Mittelpunkt M stellt die Position der halben Höhe des Kranarms in der Transversalebene dar. Ausgehend von Mittelpunkt M in Richtung des Schnittpunkt S2 befindet man sich in einem Bereich des Kranarms, welcher im Betrieb überwiegend auf Zug belastet wird. Der zwischen dem Mittelpunkt M und dem ersten Schnittpunkt S1 liegende Bereich des Kranarms wird im Betrieb im Wesentlichen auf Druck belastet.
Der in Fig. 1 dargestellte Verlauf der Konturlinie des Kranarms weist vier voneinander unterscheidbare Abschnitte ki, gi, g2, g3 auf.
Der im Bereich der im Betrieb größten Druckbelastung angeordnete Abschnitt ki ist kreisbogenförmig ausgebildet, da diese Querschnittsform, wie an sich bekannt, verringerte Druckspannungen und eine Verminderung der Beulgefährdung aufweist. Es genügt, wenn dieser Abschnitt in dem Sinn wenigstens annähernd kreisbogenförmig ist, als er durch ein Polygon angenähert sein kann, wie dies in den Figuren 1 b und 1c dargestellt ist. Die Annäherung des kreisbogenförmigen Abschnitts ^ durch einen Polygonzug gestattet eine einfachere Fertigung durch Abkantung der den Kranarm bildenden Bleche. Natürlich kann aber eine kreisbogenförmige Ausbildung mittels eines Walzvorganges realisiert werden.
Der kreisbogenförmige Abschnitt k: kann auch in dem Sinn nur angenähert kreisbogenförmig sein, als er beispielsweise durch einen oder mehrere Ellipsenabschnitte mit entsprechend geringer Exzentrität gebildet sein kann. Denkbar wäre auch eine Ausbildung eines kreisbogenförmigen Abschnitte k^ durch eine Aneinanderreihung entsprechend kurzer geradliniger, elliptischer und/oder kreisbogenförmiger Segmente.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist es besonders vorteilhaft, wenn der kreisbogenförmige Abschnitt ki als Viertelkreisbogen ausgebildet ist, das heißt, sich über einen Winkel von ca. 90 Grad erstreckt. Hierdurch ist es möglich, den Großteil des Verlaufes der Konturlinie zwischen dem ersten Schnittpunkt Si und dem Mittelpunkt M in Form eines kreisbogenförmigen Abschnitts k-, auszubilden. Besonders bevorzugt ist die in Fig. 1 dargestellt Variante, bei welcher der Krümmungsmittelpunkt K des kreisbogenförmigen Abschnitts ki in der Nähe oder auf der Symmetrieachse s liegt und der Krümmungsmittelpunkt K des kreisbogenförmigen Abschnitts ki zwischen dem ersten Schnittpunkt Si und dem Mittelpunkt M liegt. Anders als in Fig. 1 dargestellt, kann sich der kreisbogenförmige Abschnitt kt durchaus bis zum ersten Schnittpunkt S1 erstrecken. In diesem Fall ist also die gesamte Konturlinie im Bereich des Schnittpunkt S1 und dem Mittelpunkt M als kreisbogenförmiger Abschnitt k-i ausgebildet.
Besonders bevorzugt ist jedoch die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform, bei welcher sich tangential an den kreisbogenförmigen Abschnitt k-, in Richtung des ersten
Schnittpunkt Si ein dritter geradliniger Abschnitt g3 anschließt, der mit der
Symmetrieachse s einen Winkel γ kleiner als 90 Grad einschließt (hier beträgt der
Winkel γ ca. 72 Grad). Hierdurch ergeben sich eine gute Schweißbarkeit des
Kranarms, eine bessere Spannbarkeit zum Schweißen durch die schräg aufeinander treffenden Abschnitte sowie die Möglichkeit der Ausführung einer Längsschweißnaht ohne zusätzliche Kantenvorbereitung. Insgesamt ergibt sich eine prozesssichere
Ausbildung.
Der Winkel ist vorzugsweise kleiner als 80 Grad. Vorzugsweise ist der Winkel γ größer als 70 Grad.
Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich der Krümmungsmittelpunkt K des kreisbogenförmigen Abschnitts ki direkt auf der Symmetrieachse s zwischen dem Mittelpunkt M und dem ersten Schnittpunkt S1. Anders als dargestellt, kann der Krümmungspunkt K auch etwas versetzt zur Symmetrieachse s angeordnet sein. Er sollte sich jedoch bevorzugt stets im Bereich zwischen dem Mittelpunkt M und dem ersten Schnittpunkt S1 befinden.
An den kreisbogenförmige Abschnitt ki schließt sich in Richtung des zweiten Schnittpunkts S2 tangential an den in Fig. 1a und Fig. 1b dargestellten Hilfskreis der erste geradlinige Abschnitt g-i an, welcher sich über den Großteil des Konturverlaufes zwischen dem Mittelpunkt M und dem zweiten Schnittpunkt S2 erstreckt. Durch diese lang gezogene geradlinige Ausbildung im oberen Bereich des Kranarms und die sich damit ergebende Querschnittsverjüngung wird eine Zone gebildet, welche besser als im Stand der Technik zur Aufnahme der hier auftretenden Zugkräfte sowie der Auflagekräfte bei der Anordnung in einen Auslegersystem geeignet ist. Die gedachte Verlängerung g/ des geradlinigen Abschnitts g-i (siehe Fig. 1b) schließt mit der Symmetrieachse s einen spitzen Winkel ß ein, welcher im ' gezeigten Ausführungsbeispiel ca. 18 Grad beträgt. Ganz allgemein kann der spitze Winkel ß auch in einem Bereich größer als 10 Grad, vorzugsweise größer als 15 Grad liegen. Bevorzugt ist dabei jeweils eine obere Grenze von 25 Grad, um einen zu flachen Verlauf des geradlinigen Abschnitts Q1 auszuschließen.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 schließt sich an den ersten geradlinigen Abschnitt g-i unmittelbar ein zweiter geradliniger Abschnitt g2 an, welcher bis zur Symmetrieachse s verläuft und diese im zweiten Schnittpunkt S2 schneidet. Wie dies insbesondere in Fig. 1c zu erkennen ist, kann es aus fertigungstechnischen Gründen wünschenswert sein, wenn der zweite geradlinige Abschnitt g2 (anders als in Fig. 1a dargestellt) nicht unmittelbar, sondern über einen vorzugsweise gekrümmt ausgebildeten weiteren Abschnitt mit dem ersten geradlinigen Abschnitt Q1 verbunden ist.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel schließt der zweite geradlinige Abschnitt g2 mit der Symmetrieachse s einen Winkel α ein, der kleiner als 90 Grad ist (im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 beträgt der Winkel α ca. 65 Grad). Besonders bevorzugt ist ein Bereich für den Winkel α kleiner als 70 Grad. Der Winkel α sollte in diesem Ausführungsbeispiel allerdings größer als 60 Grad sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 schließt der zweite geradlinige Abschnitt mit der Symmetrieachse s einen rechten Winkel ein.
Der zweite geradlinige Abschnitt g2 bringt den Vorteil mit sich, dass hierdurch im Bereich um die Spitze des Kranarms herum eine günstige örtliche Krafteinleitung, wie sie beispielsweise bei der Abstützung von Gieitpaketen zwischen einzelnen Auslegerverlängerungen erfolgt, ermöglicht wird. Durch die kurze Schenkellänge ergibt sich nämlich ein günstiges Verhältnis zwischen der Blechdicke und der Schenkellänge, sodass eine Verformung des Kranarms im oberen Bereich verhindert wird.
Allerdings wäre grundsätzlich auch eine Ausbildung des Konturverlaufes in diesem Bereich in Form eines zweiten kreisbogenförmigen Abschnitts k2 möglich (siehe Fig. 3). Dies stellt aber nur eine spezielle Variante einer allgemeineren Idee dar, nämlich jener, dass die Konturlinie in einer Rundung an der Symmetrielinie s endet. Alternativ zur dargestellten Ausbildung der Rundung als kreisbogenförmiger Abschnitt k2 könnte die Rundung zum Beispiel auch als Kantung 7 ausgeführt sein. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2. weist die gedachte Konturlinie keinen kreisbogenförmigen Abschnitt K1 , sondern nur geradlinige Abschnitte g-,, g2, g3, g4 auf.
Ganz allgemein muss zu allen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kranes gesagt werden, dass der Flächenschwerpunkt F, der von der Konturlinie in der Transversalebene eingeschlossenen Fläche in einem Bereich zwischen dem Mittelpunkt M und dem ersten Schnittpunkt S1, das heißt unterhalb der halben Höhe des Kranarms liegt. Hierdurch wird die Querschnittskonzentration des Kranarms möglichst in die Druckzone nach unten verlagert, wodurch sich ein geringerer Druckspannungsanteil ergibt.
Wie aus den Figuren erkennbar ist, weist die Konturlinie aller Ausführungsbeispiele zwischen dem ersten Schnittpunkt S1 und dem zweiten Schnittpunkt S2 einen Extremalpunkt E mit maximaler Entfernung e von der Symmetrieachse s auf. Der Abstand D zwischen dem ersten Schnittpunkt und dem zweiten Schnittpunkt S-i, S2 kann dabei wenigstens doppelt so groß sein, wie die Entfernung e. Bevorzugt ist der Abstand D wenigstens zweieinhalb mal so groß, besonders bevorzugt mindestens 2,75-mal so groß, wie die Entfernung e. Der Abstand D kann jeweils kleiner als dreimal die Entfernung e sein.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Abstand d der Konturlinie von der Symmetrieachse s bei ungefähr (vorzugsweise genau) einem Viertel des Abstands D zwischen dem ersten und dem zweiten Schnittpunkt S1, S2 ausgehend vom zweiten Schnittpunkt S2 kleiner gleich 0,8 mal der maximalen Entfernung e (vorzugsweise kleiner gleich 0,7 mal der maximalen Entfernung e) ist. Bei dieser Position kann vorgesehen sein, dass der Abstand d größer als 0,6 mal der maximalen Entfernung e ist.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich der Extremalpunkt E zwischen dem Mittelpunkt M und dem ersten Schnittpunkt S1 ungefähr auf der Höhe des Krümmungsmittelpunktes K. Bei dem in Fig. 1a dargestellten Verlauf weist die Konturlinie nur einen einzigen Extremalpunkt E auf, das heißt sowohl in Richtung des ersten Schnittpunkts S1 als auch in Richtung des zweiten Schnittpunkts S2 verringert sich ausgehend vom Extremalpunkt E die Breite des Kranarms. Bei der Annäherung weisen natürlich alle Punkte des Polygonabschnittes, durch welchen der kreisbogenförmige Abschnitt k-i im Bereich des Extremalpunktes E approximiert wird, diese maximale Entfernung e auf.
Ausgehend von dem in Fig. 1a dargestellten Hilfskreis mit dem Radius r weist das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eine Profilbreite b gemäß b ~2r, eine Profilhöhe D gemäß D ~3r und eine Profilbreite oben bi gemäß bi ~r auf. Diese besonders vorteilhaften Dimensionierungen können ganz allgemein bei erfindungsgemäßen Kranarmen vorgesehen sein.
Die Fig. 1e zeigt für das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 die Lage des Flächenschwerpunkts F zwischen dem Mittelpunkt M und dem ersten Schnittpunkt S1 auf der Symmetrieachse s. Der Flächenschwerpunkt F bezieht sich dabei auf die in Fig. 1h strichpunktiert dargestellte Fläche, d.h. auf die gesamte Fläche, welche von der gedachten Konturlinie (entspricht der Außenkontur) eingeschlossen wird.
In Fig. 1f ist ein Auslegersystem 5 mit einer Auslegerverlängerung dargestellt, wobei zusätzlich die Lagerung des Auslegersystems 5 über ein Lagerelement 1 sowie die Lagerung der Auslegerverlängerung im Ausleger über Lagerelemente 2 dargestellt ist. Das gezeigte Ausführungsbeispiel ist natürlich im Bezug auf die Anzahl der gezeigten Auslegerverlängerungen rein beispielhaft gemeint Dieselben Lagerelemente können bei Auslegersystemen 5 mit beliebig vielen Auslegerverlängerungen angewandt werden.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1g sind zwei Kranarme dargestellt, bei welchen es sich beispielsweise um eine in einem Ausleger angeordnete Auslegerverlängerung handelt. Von Bedeutung ist, dass der kreisbogenförmige Abschnitt ki durch unterschiedliche Polygone angenähert ist. Das innenliegende Querschnittprofil weist im Bereich des kreisbogenförmigen Abschnitts weniger Kantungen auf, was besonders bei kleinen Profilen fertigungsbedingt von Vorteil sein kann.
Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Kranarms kann beispielsweise derart erfolgen, dass der Kranarm aus zwei Schalen gebildet wird, welche zueinander spiegelbildlich ausgeformt sind und wobei eine der Schalen jeweils einem der Ausführungsbeispiele entspricht. Die beiden Schalen können im Bereich des ersten Ausführungsbeispiele entspricht. Die beiden Schalen können im Bereich des ersten Schnittpunkts S1 und des zweiten Schnittpunkts S2 miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt, werden.
Es ist allerdings besonders bevorzugt vorgesehen, den Kranarm zumindest entlang eines Abschnitts seiner Längserstreckung aus einem einzigen Blech herzustellen, welches geeignet geformt und anschließend entlang einer einzigen Linie geschlossen (zum Beispiel verschweißt) wird. Diese Linie kann beispielsweise im Bereich des ersten Schnittpunkts Si oder des zweiten Schnittpunkts S2 verlaufen.
Die Formgebung der Bleche kann in bekannter Weise oder durch Abkanten und/oder Walzen sowie zum Beispiel Schweißen erfolgen.
Sind unterschiedliche Wandstärken erforderlich, soll die Außenkontur vorzugsweise gleich bleiben und die Blechdicke nach innen aufgetragen werden.
Die Fig. 4 zeigt beispielhaft ein Auslegersystem 5 mit einer in einem Ausleger angeordneten Auslegerverlängerung.
In Fig. 5 ist beispielhaft ein Nutzfahrzeug 3 gezeigt, auf welchem ein erfindungsgemäßer Kran 4 angeordnet ist. Der Kran 4 weist ein erfindungsgemäßes Auslegersystem 5 auf, wobei die einzelnen Auslegerverlängerungen über Schubzylinder 6 teleskopisch zueinander verfahren werden können. Die teleskopische Verfahrbarkeit kann natürlich auch durch andere Antriebsmittel sichergestellt werden. Im rückwärtigen Bereich des Nutzfahrzeuges 3 könnte beispielsweise ein nicht dargestellter Ladeaufbau angeordnet sein.

Claims

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