DE19948830B4

DE19948830B4 - Teleskopausleger für Krane

Info

Publication number: DE19948830B4
Application number: DE19948830A
Authority: DE
Inventors: Michael Irsch; Jens Fery
Original assignee: Terex Demag GmbH and Co KG
Current assignee: Terex Demag GmbH and Co KG
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 1999-10-06
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2019-10-07
Also published as: JP2001130872A; DE50005012D1; EP1090875A1; EP1090875B1; DE19948830A1; ATE257808T1; US6516962B1

Abstract

Teleskopausleger für Krane, insbesondere Fahrzeugkrane, mit einem Hauptausleger, der einen Grundkasten und mehrere darin teleskopartig ein- und ausfahrbare Schüsse aufweist, und der Grundkasten und die Teleskopschüsse aus Profilen bestehen, die aus Blechen gefertigt sind und von denen jedes eine obere und eine untere Schale aufweist, deren gegeneinander gerichtete Schenkel miteinander verschweißt sind, wobei eine Nominalwanddicke der oberen Schale kleiner ist als die der unteren Schale, dadurch gekennzeichnet, daß nur die untere Schale (5) in Sandwich-Bauweise hergestellt ist, wobei mindestens ein Abschnitt der unteren Schale (5) im Querschnitt gesehen zwei im Abstand (9) voneinander außenliegende dünne Bleche (8, 8') mit einem Zwischenraum aufweist und daß der Zwischenraum teilweise oder ganz mit einem Füllstoff ausgefüllt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Teleskopausleger für Krane, insbesondere Fahrzeugkrane mit einem Hauptausleger, der einen Grundkasten und mehrere darin teleskopartig ein- und ausfahrbare Teleskopschüsse aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein Teleskopausleger der gattungsmäßigen Art ist beispielsweise aus der DE 197 11 975 A1 bekannt. Dieser besteht aus einem Grundkasten und mehreren darin teleskopartig ein- und ausfahrbaren Teleskopschüssen. Der Grundkasten und die Teleskopschüsse bestehen aus Profilen, von denen jedes eine obere Schale und eine untere Schale aufweist, deren gegeneinander gerichtete Schenkel miteinander verschweißt sind. Die Nominalwanddicke der oberen Schale ist in der Regel geringer als die der unteren Schale. Es gibt aber auch Ausführungen, wo beide Schalen eine gleiche Nominalwanddicke aufweisen.

Der Begriff Nominalwanddicke ist bewußt gewählt worden, um klarzustellen, daß die durch das Herstellverfahren der Bleche sich ergebenden Wanddickenschwankungen sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung hier außer Betracht bleiben. Die Nominalwanddicke beider Schalen ist sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung gesehen konstant, wobei die Größe sich nach dem Bereich der größten Belastung richtet. Die Auslegung der Wanddicke für diesen Bereich der größten Belastung bestimmt ganz wesentlich auch das Gewicht des Auslegers. Eine weitere bestimmende Größe ist die angestrebte Auslegerlänge, wodurch auch die erforderliche Anzahl der zu teleskopierenden Schüsse festgelegt wird. Durch die Straßenverkehrs-Zulassungsordnung wird die maximale Achslast vorgeschrieben, so daß durch das Gewicht des Auslegers sehr schnell die Grenzen der Tragfähigkeit und Hubhöhe erreicht sind. Die Demontage des gesamten Auslegers und der separate Transport des demontierten Auslegers ist eine der Möglichkeiten, das aufgezeigte Problem zu lösen. Nachteilig dabei ist der Aufwand für die Montage und Demontage des Auslegers, die durch die Gegebenheiten am Einsatzort sehr erschwert sein können, sowie der Aufwand für den zusätzlichen Transport.

Aus der EP 0 117 774 A1 ist der Ausleger eines Teleskopkrans bekannt, dessen teleskopierbare Schüsse einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Die Seitenwände der Schüsse sind also aus einem ebenen Material gebildet. Dieses Material ist zur Absenkung des Auslegergewichts in Form von Sandwich-Platten hergestellt und weist eine Kunststofffüllung zwischen zwei außen liegenden Abdeckplatten auf, die vorzugsweise aus kohlefaserverstärktem Kunststoff bestehen. Die seitlichen Schalen können aus einer leichten Aluminiumlegierung bestehen. Die Sandwich-Platten sind an den Ecken des Rechteckquerschnitts über Verbindungsleisten, die ihrerseits ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, miteinander verklebt. Die Nominalwanddicke ist bei diesem Teleskopausleger an allen vier Seitenwänden gleich groß.

Weiterhin ist es beispielsweise aus Dubbel I (1963, Seite 353–355) bekannt, Träger gleicher Biegebeanspruchung aus Vollmaterial mit unterschiedlichen Querschnitten zu bilden. Hohlprofile, insbesondere Profile für Teleskopauslegerschüsse, werden dort nicht behandelt.

Aus der undatierten Veröffentlichung "Sandwich-Leichtbauteile in Wabenbauweise" der R & G Faserverbundwerkstoffe GmbH, Im Meißel 7, D-71111 Waldenbuch ist zu entnehmen, dass die einfachste Art Gewicht zu sparen, darin besteht, die Wandstärken von Bauteilen auf das Mindestmaß zu reduzieren, welches zur Kraftübertragung erforderlich ist. Ferner ist hierin ausgeführt, dass gerade bei großflächigen Schalenstrukturen wie Karosseriebauteilen, Verkleidungen, Abdeckungen und ähnlichem ein sehr großes Einsparpotential vorhanden ist, da die ebenen Belastungen hier im Allgemeinen gering sind. Es wird hervorgehoben, dass, um eine ausreichende räumliche Steifigkeit (Beulsteifigkeit) zu erhalten, solche Schalenelemente dennoch unter zumeist viel zu hohem Materialeinsatz mit wesentlich dickerer Wandstärke ausgeführt werden. Als Leichtbaulösung wird zu diesem Dimensionierungsproblem eine Sandwich-Bauweise vorgeschlagen. Insbesondere wird näher auf eine Wabensandwichbauweise eingegangen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsmäßig ausgebildeten Teleskopausleger für Krane dahingehend zu verbessern, daß bei gleichen Grenzbedingungen für die Hubhöhe und die maximal zulässige Achslast eine höhere Tragkraft möglich ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen.

Nach der Lehre der Erfindung ist die untere Schale in Sandwich-Bauweise hergestellt, wobei mindestens ein Abschnitt einer Schale im Querschnitt gesehen zwei im Abstand voneinander außenliegende dünne Bleche mit einem Zwischenraum aufweist. Der Zwischenraum ist teilweise oder ganz mit einem Füllstoff ausgefüllt. Im Hinblick auf Festigkeit und Gewicht hat sich Metallschaum als günstiger Füllstoff herausgestellt. Vorzugsweise wird ein Aluminium-Metallschaum verwendet. Diese Sandwich-Bauweise hat den Vorteil, daß das Eigengewicht des Auslegers drastisch gesenkt werden kann, ohne Einbuße an Steifigkeit und Beulwiderstand. Der Fertigungsaufwand zur Herstellung eines solchen Auslegers ist zwar höher, wird aber durch die Traglastensteigerung mehr als wett gemacht. Den Vorteil der Sandwich-Bauweise kann man noch erhöhen, wenn die Schale in Querrichtung eine der Belastung angepaßte Nominalwanddicke aufweist. Dies hat den Vorteil, daß man die am höchsten belasteten Bereiche mit der dafür erforderlichen Wanddicke versehen kann, aber die übrigen weniger belasteten Bereiche mit einer dünneren Wand. Bei der Anwendung der Sandwich-Bauweise muß der Fachmann aber beachten, daß es Bereiche mit großer lokaler Krafteinleitung gibt, z. B. Verbolzungsbereich. Diese Bereiche sollten mit einer Verstärkung versehen werden. Beispielsweise wird der Zwischenraum mit Vollmaterial ausgefüllt oder die außenliegenden Bleche werden mit einer größeren Dicke versehen.

Das Prinzip der Ausgestaltung von Trägerelementen in Sandwich-Bauweise ist nicht nur auf den Grundkasten und die teleskopierbaren Schüsse, sondern auch auf am Kopf des innersten Schusses anbringbare kastenartige Verlängerungen anwendbar. Die Gewichtsverteilung im Kopfbereich von Auslegern ist besonders wichtig, da diese maßgeblich die ausnutzbare Traglast bestimmt. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß die Anwendung der Sandwich-Bauweise unabhängig ist vom Querschnittsprofil der Schüsse. Ob der Schuß im Querschnitt rechteckig, ovaloid, oval oder rund ist, spielt keine Rolle. Das Prinzip der Sandwich-Bauweise ist auch bei Gittermastkranen anwendbar. Kritisch sind hier die Gurtrohre, die auf Knickung beansprucht werden. Eine Füllung der Gurtrohre mit Metallschaum würde zu einer signifikanten Verringerung der Wanddicke der Gurtrohre und damit zu einer Gewichtsersparnis führen.

In der Zeichnung wird anhand einiger Prinzipdarstellungen der efindungsgemäß ausgebildete Teleskopausleger näher erläutert. Es zeigen:
1 im Querschnitt einen erfindungsgemäß ausgebildeten Schuß eines Teleskopauslegers
2 das Detail X in 1
3 in einer Längsansicht Bereiche mit lokal großer Krafteinleitung
4 im Längsschnitt Beispiel einer Verstärkung In 1 ist in einem Querschnitt ein erfindungsgemäß ausgebildeter teleskopierbarer Schuß 3 eines Teleskopauslegers 1 (3) dargestellt. Der dargestellte Schuß 3 besteht aus einer oberen halbkastenförmig ausgebildeten Schale 4 und einer U-förmig ausgebildeten unteren Schale 5. Die gegeneinander gerichteten Schenkel sind durch je eine Längsschweißnaht 6, 7 miteinander verbunden. Die untere Schale 5 ist in Sandwich-Bauweise hergestellt. Das Detail X in 2 zeigt die Einzelheiten. Die Sandwich-Bauweise ist gekennzeichnet durch zwei außenliegende dünne Bleche 8, 8', die einen Abstand 9 zueinander aufweisen. Der Zwischenraum zwischen beiden Blechen 8, 8' kann leer sein oder teilweise oder voll ausgefüllt sein. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Zwischenraum mit einem Metallschaum 10 gefüllt. Vorzugsweise wird ein Alu-Metallschaum verwendet. Da der Metallschaum ein sehr niedriges spezifisches Eigengewicht hat und die einschließenden Bleche 8, 8' in der Dicke gering sind, ist ein Einheitsflächenelement einer in Sandwich-Bauweise hergestellten Schale 5 insgesamt leichter als eine aus Vollblech hergestellte.
3 zeigt in einer Längsansicht einen Teleskopausleger 1 mit einem Grundkasten 2 und der Einfachheit halber mit nur einem austeleskopierbaren Schuß 3. Im Regelfall weist ein Teleskopausleger mehrere teleskoppierbare Schüsse auf. In dieser Darstellung sind bewußt die Bereiche mit lokal großer Krafteinleitung hervorgehoben worden. Es sind dies zum einen die obere Lagerstelle 11 (Fh) und die untere Lagerstelle 12 (Fv) und zum anderen die Verriegelungsstellen 13.1, 13.2, 13.3.
In 4 ist nun dargestellt, wie man einen solchen Bereich gezielt verstärken kann, wenn die Sandwich-Bauweise angewandt wird. Dazu wird an der hoch beanspruchten Stelle die Füllung mit Metallschaum 10 unterbrochen oder entfernt und statt dessen ein Vollmaterialstück 14 eingesetzt. Die Verbindung erfolgt über Schweißnähte 15, 15'. Alternativ ist es auch möglich, die Füllung mit Metallschaum 10 zu belassen und statt dessen die außenliegenden Bleche 8, 8' in der Dicke zu verstärken. Diese Möglichkeit ist durch gestrichelte Linien angedeutet.

Claims

Teleskopausleger für Krane, insbesondere Fahrzeugkrane, mit einem Hauptausleger, der einen Grundkasten und mehrere darin teleskopartig ein- und ausfahrbare Schüsse aufweist, und der Grundkasten und die Teleskopschüsse aus Profilen bestehen, die aus Blechen gefertigt sind und von denen jedes eine obere und eine untere Schale aufweist, deren gegeneinander gerichtete Schenkel miteinander verschweißt sind, wobei eine Nominalwanddicke der oberen Schale kleiner ist als die der unteren Schale, dadurch gekennzeichnet, daß nur die untere Schale (5) in Sandwich-Bauweise hergestellt ist, wobei mindestens ein Abschnitt der unteren Schale (5) im Querschnitt gesehen zwei im Abstand (9) voneinander außenliegende dünne Bleche (8, 8') mit einem Zwischenraum aufweist und daß der Zwischenraum teilweise oder ganz mit einem Füllstoff ausgefüllt ist.
Teleskopausleger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff ein Metallschaum (10) ist.
Teleskopausleger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aluminium-Metallschaum Verwendung findet.
Teleskopausleger nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Schale (5) im spannungs- und beulgefährdeten Scheitelbereich eine Nominalwanddicke aufweist, die über den Krümmungsbereich hinweg bis zum geraden Stegbereich kontinuierlich oder diskontinuierlich bis auf eine ertorderliche Mindestwanddicke abnimmt.
Teleskopausleger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Schale (5) U-förmig und der Scheitelbereich der unteren Schale (5) als horizontaler Steg ausgebildet ist.
Teleskopausleger nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Schale (4) im spannungsgefährdeten Bereich eine Nominalwanddicke aufweist, die größer ist als in den übrigen Bereichen.
Teleskopausleger nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, daß alle Abschnitte des Teleskopauslegers (1), die in Sandwich-Bauweise ausgeführt sind und im Bereich großer lokaler Krafteinwirkungen liegen, eine Verstärkung aufweisen.
Teleskopausleger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem hochbeanspruchten Bereich der Zwischenraum mit Vollmaterial (14) ausgefüllt ist.
Teleskopausleger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem hochbeanspruchten Bereich die außenliegenden dünnen Bleche (8, 8' eine größere Dicke aufweisen.