-
ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Auslegermechanismus, der mit
einem Hebefahrzeug oder einer Hebe-Basiskonstruktion zusammenwirken kann,
und insbesondere einen Auslegermechanismus, der zwei schwenkbare
Auslegerelemente enthält,
die in einer abhängigen
Beziehung durch einen einzelnen Hebemechanismus angehoben werden können.
-
Eine
herkömmliche
Hebevorrichtung mit geradem Ausleger enthält in der Regel einen einzelnen Teleskopausleger,
mit dem die Plattform aus kleinen Winkeln (in der Regel unterhalb
der Horizontalen) heraus in große
Winkel (wie beispielsweise etwa 75° über der Horizontalen) positioniert
werden kann. Auslegerwinkel nahe der Horizontalen schaffen eine Situation
der Vorwärts-Instabilität, in der
die Maschine dazu neigen kann, aufgrund der Überhanglast, die durch die
Plattformlast und die Auslegerbaugruppe erzeugt wird, in Richtung
der Plattform zu kippen. In der Regel fügt man am Hinterende des Fahrzeugs ein
Gegengewicht an, das so gedreht werden kann, dass das destabilisierende
Moment, das durch die Ausleger- und Plattformlast erzeugt wird,
ausgeglichen wird.
-
Durch
maximale Auslegerwinkel entsteht andererseits allgemein eine Situation
der Rückwärts-Instabilität, wobei
das Gewicht des Auslegers und des Gegengewichts im Hinterende der
Drehscheibe dazu neigt, ein Kippen der Maschine in der Richtung,
die der Plattform entgegengesetzt ist, zu verursachen. Ein Gegengewicht,
das dem Rahmen der Maschine hinzugefügt wird, hilft, das destabilisierende
Moment auszugleichen, das durch den Ausleger und das Gegengewicht
am Hinterende verursacht wird. Das Gesamtgewicht der Maschine richtet
sich dann nach dem Kompromiss, der für die Anordnung der Gewichte,
die für
die Behebung beider Instabilitätszustände benötigt werden,
gefunden wird.
-
Eine
herkömmliche
Gelenkauslegerhebevorrichtung mit einem einzelnen Turm enthält in der
Regel zwei Ausleger, die durch einen Ständer verbunden sind. Der Ständer wird
in seiner vertikalen (lotrechten) Ausrichtung gehalten, während der
untere Ausleger oder Turm in eine Position mit einem größeren Winkel
gefahren wird. Das Halten des Ständers
in seiner vertikalen Ausrichtung wird in der Regel durch einen Master-
und Slavezylinder-Hydraulikkreis oder ein Parallelogrammgestänge zum
Turmausleger erreicht. Der obere Ausleger ist in der Regel über seinen
eigenen Hubzylinder mit dem Ständer
verbunden und kann über
seinen gesamten Bewegungsbereich unabhängig von der Position des Turmauslegers
in einem Winkel angehoben oder abgesenkt werden kann. Infolge dessen
können
die beiden Ausleger unabhängig
positioniert werden, so dass die Maschine in Arbeitspositionen "abgeknickt" oder über Hindernissen
positioniert werden kann. Die maximale Gesamthöhe der Plattform wird durch
den Beitrag der Turmlänge
und der Länge
des oberen Auslegers erreicht. Jeder Ausleger ist in der Regel kürzer als
der Ausleger einer Hebevorrichtung mit geradem Ausleger von vergleichbarer
Höhe. Darum
ist die maximale horizontale Reichweite des oberen Auslegers in
der Regel geringer als der einzelne Ausleger einer Hebevorrichtung
mit geradem Ausleger von vergleichbarer Höhe.
-
Eine
Position der maximalen Vorwärts-Instabilität bei dieser
Art von Auslegerhebevorrichtung wird erreicht, wenn der Turm bis
zu seinem vollen Winkel angehoben wird, wobei sich der obere Ausleger
nahe dem horizontalen Winkel befindet. Diese Position schafft die
maximale horizontale Reichweite der Plattform und positioniert das
Gewicht der Auslegerkonstruktion in der Position, die für die Vorwärts-Stabilität der Maschine
am nachteiligsten ist. Genau wie bei den Konstruktionen mit geradem
Ausleger wird am Hinterende der Drehscheibe ein Gegengewicht hinzugefügt, um das
destabi lisierende Moment des oberen Auslegers und der Plattformlast auszugleichen.
-
Zu
einer Position der maximalen Rückwärts-Instabilität für eine Gelenkausleger-Hebevorrichtung
kommt es, wenn der Turm auf einen nahezu horizontalen Winkel abgesenkt
wird, während
der obere Ausleger in die Position des größten Winkels gefahren wird.
In dieser Position hat sich das Gewicht der Auslegerkonstruktion
in die Position verlagert, die für
die Rückwärts-Stabilität der Maschine
am nachteiligsten ist. Wie im Fall der Hebevorrichtungen mit geradem
Ausleger wird die Rückwärts-Stabilität durch
das Vorhandensein des Gegengewichts am Hinterende, das zur Minderung
der Vorwärts-Instabilität hinzugefügt wurde,
verschlechtert. Folglich wird – ähnlich wie
bei der Konstruktion mit geradem Ausleger – ein Rahmengegengewicht hinzugefügt, um das
destabilisierende Moment auszugleichen, das durch den Ausleger und
das Gegengewicht am Hinterende verursacht wird.
-
Die
internationale Patentanmeldung WO 97/27140 offenbart einen Gelenkauslegermechanismus,
der mit einem Zeitsteuerungsgestänge
arbeitet, um zwei Parallelogrammturmausleger miteinander zu verbinden.
Der obere Ausleger ist von den Turmauslegern unabhängig.
-
KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
-
Der
Auslegermechanismus gemäß der vorliegenden
Erfindung fällt
weder in die Kategorie der Hebevorrichtungen mit geradem Ausleger
noch in die Kategorie der Hebevorrichtungen mit Gelenkausleger.
Das heißt,
die erfindungsgemäße Konstruktion ist
keine Hebevorrichtung mit geradem Ausleger, da sie den Turmausleger,
den Ständer
und den oberen Ausleger beinhaltet, die sich an einer Einzelturm-Gelenkauslegerhebevorrichtung
befinden. Die erfindungsgemäße Konstruktion
ist aber auch keine Hebevorrichtung mit Gelenkausleger, weil die
Ausleger nicht unabhängig
voneinander positioniert werden können. Die Anordnung beinhaltet
ein Gestänge,
das den Turmausleger und den oberen Ausleger mechanisch miteinander
verbindet, wodurch ein einzelner Hubzylinder die gesamte Auslegerkonstruktion
anheben kann. Es kann also nicht ein Ausleger angehoben werden,
ohne dass der andere ebenfalls angehoben wird, wodurch Merkmale
der Vorwärts-
und der Rückwärts-Instabilität geschaffen
werden, die sich stark von den herkömmlichen Hebevorrichtungen
mit geradem Ausleger oder mit Gelenkausleger unterscheiden.
-
Zu
einem Zustand maximaler Vorwärts-Instabilität mit der
erfindungsgemäßen Konstruktion kommt
es zwangsläufig,
wenn sich der Turm in nahezu horizontaler Position befindet, und
nicht, wenn er sich in der Position seines größten Winkels befindet, wie
bei einer herkömmlichen
Hebevorrichtung mit Gelenkausleger. Siehe dazu 6,
wo der Pfeil die Richtung der Instabilität anzeigt. Diese Bauweise verringert
die horizontale Reichweite des oberen Auslegers und daher den Grad
des destabilisierenden Moments des oberen Auslegers und der Plattformlast.
Sie ermöglicht
es auch, dass sich das Gewicht der Auslegerkonstruktion in der günstigsten
Position befindet, um das Ausgleichen des destabilisierenden Moments
des oberen Auslegers und der Plattformlast zu unterstützen. Diese
beiden Faktoren führen
dazu, dass ein geringeres Hinterend-Gegengewicht benötigt wird, um den Ausleger
und die Plattform auszugleichen.
-
Der
Zustand der maximalen Rückwärts-Instabilität des herkömmlichen
Gelenkauslegers ist beseitigt (d. h. wenn der Turm heruntergefahren
ist, während
sich der obere Ausleger in der Position seines größten Winkels
befindet). Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion
kommt es zu einer Position der maximalen Rückwärts-Instabilität, wenn
der obere Ausleger vollständig
angehoben ist und wenn dadurch zwangsläufig auch der Turm vollständig angehoben
ist. Siehe dazu 7, wo der Pfeil die Richtung
der Instabilität
anzeigt. Dadurch kommt das Gewicht der Auslegerkonstruktion in die
bestmögliche Position,
um das Ausgleichen des destabilisierenden Moments, das durch den
Ausleger und das bereits verringerte Gewicht des Hinterend-Gegengewichts verursacht
wird, zu unterstützen.
Das Ergebnis ist eine enorme Verringerung der Notwendigkeit eines Gegengewichts
im Rahmen.
-
Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung enthält
ein Auslegermechanismus, der mit einem Hebefahrzeug oder einer Hebe-Basiskonstruktion
zusammenwirken kann, einen Turmausleger, der schwenkbar an einem
Basisende mit dem Hebefahrzeug oder der Hebe-Basiskonstruktion angebracht werden
kann. Ein Ständer
hält schwenkbar
ein aufrechtes Ende des Turmauslegers. Ein oberer Ausleger ist mit
einem Ende schwenkbar an dem Ständer angebracht,
und eine Zeitsteuerungsverbindung oder ein Zeitsteuerungsgestänge ist
zwischen dem oberen Ausleger und dem Turmausleger verbunden. Ein Hubzylinder
ist zwischen dem Ständer
und dem oberen Ausleger verbunden. Der Ständer kann relativ zu dem Fahrzeug
oder der Hebe-Basiskonstruktion
eine unveränderliche
Ausrichtung haben. In diesem Zusammenhang kann der Auslegermechanismus
auch ein Turmgestänge
enthalten, das an einem Ende schwenkbar an dem Hebefahrzeug oder
der Hebe-Basiskonstruktion angebracht ist und an einem entgegengesetzten
Ende schwenkbar an dem Ständer
angebracht ist, wobei das Turmgestänge die Ausrichtung des Ständers relativ
zu dem Hebefahrzeug oder der Hebe-Basiskonstruktion fixiert. Das
aufrechte Ende des Turmauslegers kann an dem Ständer an einer Turmauslegernasen-Drehachse
angebracht sein, wobei die Zeitsteuerungsverbindung an dem Turmausleger
in einer Position befestigt ist, die von der Turmauslegernasen-Drehachse
dergestalt beabstandet ist, dass die Zeitsteuerungsverbindung ein Moment
um die Turmauslegernasen-Drehachse herum erzeugt.
-
Der
obere Ausleger ist vorzugsweise schwenkbar an dem Ständer über eine
Drehachse des oberen Auslegers angebracht, wobei eine Verlängerungsachse
des Hubzylinders dergestalt von der Drehachse des oberen Auslegers
beabstandet ist, dass der Hubzylinder ein Moment um die Drehachse
des oberen Auslegers herum erzeugt. Die Zeitsteuerungsverbindung
ist vorzugsweise an dem oberen Ausleger in einer Position angebracht,
die so von der Drehachse des oberen Auslegers beabstandet ist, dass
eine Verbindungskraft in der Zeitsteuerungsverbindung erzeugt wird,
wenn der obere Ausleger um die Drehachse des oberen Auslegers herum
gedreht wird. Der Raum zwischen der Zeitsteuerungsverbindung und
der Turmauslegernasen-Drehachse kann größer sein als der Raum zwischen
der Zeitsteuerungsverbindung und der Drehachse des oberen Auslegers,
wodurch eine mechanische Kraftverstärkung erzeugt wird, um das
Heben des Turmes zu unterstützen.
-
Die
Zeitsteuerungsverbindung ist vorzugsweise an dem oberen Ausleger
in einer Position angebracht, die eine Verschiebung in einer Richtung
relativ zu einer Ausrichtung der Zeitsteuerungsverbindung bei kleinen
Winkeln mit einer Komponente in einer im Wesentlichen senkrechten
Richtung bewirkt, die umso größer wird,
je weiter der Hubzylinder ausfährt.
Andererseits ist die Zeitsteuerungsverbindung vorzugsweise an dem
oberen Ausleger in einer Position angebracht, die eine Verschiebung
in der im Wesentlichen senkrechten Richtung relativ zu der Ausrichtung
der Zeitsteuerungsverbindung bei kleinen Winkeln bewirkt. Bei einer
bevorzugten Ausführungsform
ist der Hubzylinder die einzige Antriebskraft des Auslegermechanismus'.
-
Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung enthält
ein Hebefahrzeug ein Fahrgestell, an dem mehrere Räder angebracht
sind, ein Antriebssystem, das die Räder antreiben kann, eine Basiskonstruktion,
die durch das Fahrgestell getragen wird, und den erfindungsgemäßen Auslegermechanismus,
der an der Basiskonstruktion angebracht ist.
-
Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung enthält
ein Auslegermechanismus einen Turmausleger und einen oberen Ausleger,
die in einer abhängigen
Beziehung durch einen einzelnen Hubmechanismus angehoben werden
können.
Der Turmausleger und der obere Ausleger sind jeweils schwenkbar
an einem Ständer
angebracht. Eine Zeitsteuerungsverbindung ist zwischen dem Turmausleger
und dem oberen Ausleger angebracht, und der Hubmechanismus ist zwischen
dem Ständer
und dem oberen Ausleger angebracht.
-
Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung enthält
ein Verfahren zum Herstellen eines Auslegermechanismus', der mit einem Hebefahrzeug
oder einer Hebe-Basiskonstruktion zusammenwirken kann, folgende
Schritte: Bereitstellen eines Turmauslegers, der an einem Basisende schwenkbar
an dem Hebefahrzeug oder der Hebe-Basiskonstruktion angebracht werden
kann, schwenkbares Anbringen eines aufrechten Endes des Turmauslegers
an einem Ständer,
schwenkbares Anbringen eines oberen Auslegers mit einem Ende an
dem Ständer,
Verbinden einer Zeitsteuerungsverbindung zwischen dem oberen Ausleger
und dem Turmausleger, und Verbinden eines Hubzylinders zwischen
dem Ständer
und dem oberen Ausleger.
-
Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel enthält ein Auslegermechanismus
einen Turmausleger und einen oberen Ausleger, die in einer abhängigen Beziehung
durch einen einzelnen Hebemechanismus angehoben werden können, wobei
der Turmausleger und der obere Ausleger jeweils schwenkbar an einem
Ständer
angebracht sind. Eine Zeitsteuerungsverbindung ist zwischen dem
Turmausleger und dem oberen Ausleger angebracht, und der Turmausleger
ist kürzer
als der obere Ausleger. Der Turmausleger und der obere Ausleger
sind vorzugsweise die einzigen Ausleger des Auslegermechanismus'. Der obere Ausleger
kann ein Teleskopausleger sein.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Diese
und weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
detailliert unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, bei
denen:
-
1 eine
Seitenansicht eines Hebefahrzeugs, das den Auslegermechanismus der
vorliegenden Erfindung enthält
ist;
-
2 eine
perspektivische Ansicht des Auslegermechanismus' ist, wobei Abschnitte der Drehscheibe
zum besseren Verständnis
weggelassen sind;
-
3 eine
Seitenansicht des Auslegermechanismus' in der eingefahrenen Position ist;
-
4 eine
Seitenansicht des Auslegermechanismus' in der halb ausgefahrenen Position
ist;
-
5 eine
Seitenansicht des Auslegermechanismus' in der voll ausgefahrenen Position
ist;
-
6 eine
Position der geringsten Vorwärts-Stabilität veranschaulicht;
und
-
7 eine
Position der geringsten Rückwärts-Stabilität veranschaulicht.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
1 zeigt
ein Hebefahrzeug, das den Auslegermechanismus 10 der vorliegenden
Erfindung enthält.
Das Fahrzeug enthält
allgemein einen Rahmen oder ein Fahrgestell 102, am dem
mehrere Räder 104 angebracht
sind. Ein Antriebssystem 106 ist dafür konfiguriert, die Räder 104 anzutreiben.
Der Steuerungsmechanismus für
das Antriebssystem 106 ist von herkömmlicher Art, so dass auf seine
Einzelheiten nicht näher
eingegangen wird. Dieser Steuerungsmechanismus kann in einer (nicht
gezeigten) Fahrzeugkabine und/oder an der Plattform der Auslegerbaugruppe
konfiguriert sein. Eine tragende Basiskonstruktion 108,
die eine Drehscheibe 110 und ein Hinterend-Gegengewicht enthält, wird
von dem Fahrgestell 102 getragen.
-
Wenden
wir uns den 1–3 zu, wo
der Auslegermechanismus 10 gemäß der vorliegenden Erfindung
gezeigt ist, der mit der tragenden Basiskonstruktion 108 des
Fahrzeugs zusammenwirken kann. Der Auslegermechanismus 10 enthält einen Auslegerbalken 12,
der schwenkbar an der tragenden Basiskonstruktion 108 an
einem Basisende 12A über
eine Basisdrehachse 14 angebracht ist. Der Turmausleger 12 ist über den
Basisdrehachse 14, der von einer beliebigen geeigneten
Bauart sein kann, mit der Drehscheibe 110 verbunden. Ein
aufrechtes Ende 12B des Turmauslegers 12 ist schwenkbar
an einem Ständer
oder vertikalen Träger 16 an
eine Turmauslegernasen-Drehachse 18 angebracht. Der Auslegermechanismus 10 enthält des Weiteren
einen oberen Ausleger 20, der an seinem Basisende 20A schwenkbar
an dem Ständer 16 über eine
Drehachse 22 des oberen Auslegers angebracht ist. Vorzugsweise
ist der Turmausleger 12 kürzer als der obere Ausleger 20 (wie
in den 1 und 7 gezeigt), und der obere Ausleger 20 ist
teleskopisch, um den Gebrauchsnutzen und die Funktionalität der Vorrichtung
zu maximieren. Die Bauweise des Teleskopauslegers ist von herkömmlicher
Art und wird nicht näher
beschrieben.
-
Wie
in 1 gezeigt, trägt
ein Ausfahr-Ende 20B des oberen Auslegers 20 eine
Plattformvorrichtung 24. Eine Zeitsteuerungsverbindung
oder ein Zeitsteuerungsgestänge 26 ist
zwischen dem Turmausleger 12 und dem oberen Ausleger 20 an
dem aufrechten Ende 12B des Turmauslegers 12 und dem
Basisende 20A des oberen Auslegers 20 verbunden.
Ein Hubzylinder 28 oder ein vergleichbarer Hebemechanismus
ist zwischen dem Ständer 16 und dem
oberen Ausleger 20 über
eine Hubdrehachse 30 bzw. einen Hubbefestigungsrahmen 32 angebracht. Der
Hubzylinder 28 ist mit dem Ständer 16 über die Hubdrehachse 30 von
einer beliebigen geeigneten Bauart verbunden, und der Hubbefestigungsrahmen 32 kann
an dem oberen Ausleger 20 durch Schweißen oder dergleichen befestigt
sein.
-
Das
Turmgestänge 34 dient
zum Fixieren der Ausrichtung des Ständers 16 relativ zur
Basiskonstruktion 108. Das Turmgestänge 34 ist an einem
Ende mittels eines Turmgestängedrehachse 36 schwenkbar
an der Basiskonstruktion und an einem gegenüberliegenden Ende mittels einer
Drehachse 38 an dem Ständer 16 angebracht.
-
Es
wird nun das Anheben des Auslegermechanismus' 10 anhand der 3–5 beschrieben.
Das Anheben des Auslegermechanismus' 10 erfolgt durch Erzeugen
einer Winkelbewegung des oberen Auslegers 20 (in 3 entgegen
dem Uhrzeigersinn) relativ zu dem Ständer 16 um die Drehachse 22 des
oberen Auslegers, wodurch eine Winkelbewegung des Turmauslegers 12 um
die Turmauslegernasen-Drehachse 18. Die Winkelbewegung
des oberen Auslegers 20 wird durch Ausfahren des Hubzylinders 28 erzeugt.
Während
der Hubzylinder 28 ausgefahren wird, erzeugt der Hubzylinder
aufgrund einer Distanz C zwischen einer Ausfahr-Achse des Hubzylinders 28 und
der Drehachse 22 des oberen Auslegers ein Moment um die
Drehachse 22 des oberen Auslegers herum.
-
Die
Bewegung des Turmauslegers 12 wird durch die Bewegung des
oberen Auslegers 20 erzeugt, wodurch eine Verschiebung
der Zeitsteuerungsverbindung 26 relativ zu dem Ständer 16 bewirkt
wird. Wie in 3 zu sehen, ist die Zeitsteuerungsverbindung 26 an
dem oberen Ausleger 20 in einer Position angebracht, die
so von der Drehachse 22 des oberen Auslegers um eine Distanz
A beabstandet ist, so dass eine Verbindungskraft in der Zeitsteuerungsverbindung 26 erzeugt
wird, wenn der obere Ausleger 20 um die Drehachse 22 des
oberen Auslegers herum gedreht wird. Die Bewegung um die Drehachse
des oberen Auslegers ist die Summe der Momente, die durch die Masse
des oberen Auslegers erzeugt werden, und der Kraft auf die Zeitsteuerungsverbindung 26,
die auf die Abmessung A wirkt. Bezüglich des Turmauslegers 12 ist
die Zeitsteuerungsverbindung 26 an dem Turmausleger 12 in
einer Position angebracht, die von der Turmauslegernasen-Drehachse 18 um
den Raum B beabstandet ist, so dass die Zeitsteuerungsverbindung 26 ein
Moment um die Turmauslegernasen-Drehachse 18 herum erzeugt.
Somit ist die Kraft in der Zeitsteuerungsverbindung eine Funktion
der Abmessung B.
-
In
der eingefahrenen Stellung ist das Moment, das zum Anheben des oberen
Auslegers 20 allein benötigt
wird, nahe dem Maximum, da sich der Ausleger fast in der Horizontalen
befindet. Gleichermaßen
ist das Moment um die Turmauslegernasen-Drehachse 18 herum nahe dem
Maximum, da sich der Turmausleger 12 fast in der Horizontalen
befindet. In dieser Konfiguration ist die Position der Zeitsteuerungsverbindung
so eingestellt, dass die kombinierte Größenordnung des gleichzeitigen
Anhebens sowohl des oberen Auslegers als auch des Turmauslegers 12 verringert
wird. Vorzugsweise beträgt
die Abmessung B etwa das 2,5-fache der Abmessung A oder mehr, was
zu einer mechanischen Kraftverstärkung
von bis zu 2,5 : 1 oder mehr beim Verringern der Kraft zum Anheben
des Turmauslegers 12 führt.
Diese mechanische Kraftverstärkung
verringert sich jedoch mit zunehmendem Anheben des oberen Auslegers 20.
Die Abmessung C wird (bis zu einem gewissen Punkt) infolge des Schwenkens
des Hubzylinders 28 größer, wodurch
der Hubzylinder 28 besser auf die zunehmenden Lasten reagieren
kann, die zum Anheben des Turmauslegers 12 benötigt werden.
In dem Maße,
wie der obere Ausleger 20 weiter angehoben wird, verkleinert
sich die Abmessung C wieder, aber die Winkel der beiden Ausleger
beinhalten dafür
auch weniger Last.
-
Die
Positionierung der Zeitsteuerungsverbindung 26 hat auch
einen Vorteil bei der Vorwärts-Stabilität der Maschine,
insbesondere auf abschüssigem Gelände. In
der vollständig
eingefahrenen Position befindet sich der obere Ausleger 20 unter
der Horizontalen. In dem Maße,
wie der obere Ausleger 20 angehoben wird, vergrößert sich
die nach außen
gerichtete Reichweite der Plattform 24 (bis sie über die horizontale
Position hinausgeht), wodurch sich das nach vorn gerichtete destabilisierende
Moment vergrößert. Wenn
der Turmausleger 12 über
die Horizontale hinaus angehoben wird, drückt er auch den oberen Ausleger 20 weiter
in die nach vorn gerichtete instabile Position.
-
Um
diesen Effekt zu minimieren, ist die Zeitsteuerungsverbindung 26 so
an dem oberen Ausleger 20 angeordnet, dass eine schnellere
Rotation des oberen Auslegers 20 relativ zu dem Turmausleger 12 bei
kleinen Winkeln bewirkt wird. Das heißt – wobei wir bei 3 bleiben –, dass
die Zeitsteuerungsverbindung 26 an dem oberen Ausleger 20 in
einer Position angebracht ist, die eine im Wesentlichen horizontale
Verschiebung relativ zu der Ausrichtung der Zeitsteuerungsverbindung 26 bei
kleinen Winkeln mit einer vertikalen Komponente bewirkt, die mit
zunehmendem Ausfahren des Hubzylinders 28 größer wird (siehe 3, 4 und 5).
Im Gegensatz dazu ist die Zeitsteuerungsverbindung 26 an
dem Turmausleger 12 in einer Position angebracht, die eine im
Wesentlichen vertikale Verschiebung relativ zu der Ausrichtung der
Zeitsteuerungsverbindung 26 bei kleinen Winkeln bewirkt
(3–5).
Dieser vorteilhafte Effekt kann mittels einer beliebigen Vektordifferenzierung
relativ zu der Ausrichtung der Zeitsteuerungsverbindung 26 erreicht
werden. Diese Bauweise minimiert den Grad, in dem der obere Ausleger 20 in
Positionen einer Vorwärts-Instabilität positioniert
wird.
-
Ein
wichtiger Zweck des Hubzylinders 28 ist es, Bewegung zu
erzeugen. Die Zeitsteuerungsverbindung 26 überträgt diese
Bewegung auf den Rest der Konfiguration. Wie angemerkt, ist der
Hubzylinder 28 zwischen dem Ständer 16 und dem oberen Ausleger 20 angebracht.
Obgleich funktional machbar, müsste – wenn der
Hubzylinder 28 zwischen der Drehscheibe 110 und
dem Turmausleger 12, zwischen dem Turmausleger 12 und
dem Ständer 16 oder
zwischen dem Turmausleger 12 und dem Turmgestänge 34 montiert
wäre – die Zeitsteuerungsverbindung 26 den
oberen Ausleger 20 aufwärts
drücken,
während
der Turm 12 angehoben wird. Folglich wären die Kräfte in dem Gestänge 26 deutlich
höher, und
die Zeitsteuerungsverbindung 26 würde den oberen Ausleger 20 nicht
so weit in Richtung der Plattform 24 tragen, wie es der
bevorzugten Positionierung des Hubzylinders 28 entspräche. Die
Länge des
oberen Auslegers 20 von der Plattform 24 aus bis zu
einem Tragpunkt wäre
länger,
was zu einem stärkeren
Durchbiegen des oberen Auslegers 20 führen würde. Wenn andererseits der
Hubzylinder 28 zwischen dem oberen Ausleger 20 und
dem Turmausleger 12 montiert wäre, so wä ren – auch wenn dies immer noch
funktional machbar wäre – die Belastungen in
der Turmauslegernasen-Drehachse 18 höher, und die ausgefahrene Länge des
Hubzylinders 28 müsste größer sein.
Dies liegt an der Bewegung des Turmauslegers 12, der sich
relativ zu dem oberen Ausleger 20 abwärts bewegt, wenn die Konstruktion
angehoben wird.
-
Das
Turmgestänge 34 erzeugt
ein Vierstangengestänge
oder Parallelogramm mit dem Turmausleger. Das Gestänge 34 zwingt
den Ständer 16, vertikal
(lotrecht) zu bleiben, während
sich der Winkel des Turmauslegers 12 vergrößert und
auf das Moment des oberen Auslegers 20 reagiert, wodurch praktisch
die Position des oberen Auslegers 20 nicht mehr die Lasten
beeinflusst, die benötigt
werden, um den Turmausleger 12 anzuheben. Das Nivellieren des
Ständers 16 könnte auch
mit einer Haupt- und Nebenzylinderanordnung zwischen der Drehscheibe 110 und
dem Ständer 15 anstelle
der Verwendung des Turmgestänges 34 erreicht
werden. Durch die Haupt- und Nebenzylinderanordnung könnte der
Turmausleger 12 auch teleskopisch gestaltet werden. Alternativ
braucht der Ständer 16 keine
feste Ausrichtung zu haben, aber dann könnte keine Haupt- und Nebenzylinderanordnung
zur Plattformnivellierung implementiert werden. In diesem Fall könnte ein Rückkopplungsnivellierungssystem
implementiert werden.
-
Wie
in den 4 und 5 zu sehen, hat der Turmausleger 12 verschiedene
Funktionen. Vor allem vergrößert seine
Winkeländerung
die maximale Arbeitshöhe
der Plattform 24. Wenn die Konstruktion abgesenkt wird,
so positioniert die Länge
des Turmauslegers 12 den oberen Ausleger 20 (und
die Masse der gesamten Auslegerkonstruktion) fort von der Position
der maximalen Vorwärts-Instabilität. Siehe
dazu 6, wo der Pfeil die Richtung der Instabilität anzeigt.
Wenn die Konstruktion hochgefahren ist, so positioniert der Turmausleger 12 den
oberen Ausleger 20 (und die Masse der gesamten Auslegerkonstruktion)
fort von der Position der maximalen Rückwärts-Instabilität. Siehe
dazu 7, wo der Pfeil die Richtung der Instabilität anzeigt.
Eine Änderung
des Turmaus legerwinkels hilft, die Änderung des Winkels des oberen
Auslegers zu kompensieren, wodurch der Betrag der horizontalen Bewegung
der Plattform während
der Auslegerbewegungen verringert wird. Diese Bauweise macht die
Bewegungen für
den Bediener angenehmer und verringert die Häufigkeit der Umpositionierungen
der Plattform, die für
Arbeiten mit vertikalem Hub erforderlich sind.
-
Der
Ständer
bleibt während Änderungen
des Turmauslegerwinkels durch das Turmgestänge 34 vertikal (lotrecht).
Infolgedessen verringert der Ständer
den Gesamthub des Hubzylinders 28, da die Winkeländerung
zwischen dem Ständer 16 und
dem oberen Ausleger 20 nur einen Teil der Winkeländerung zwischen
dem Ständer 16 und
dem Turmausleger 12 beträgt. Der Ständer 16 ist ein Element
des Mechanismus' mit
unveränderlicher
Ausrichtung, so dass die Zeitsteuerungsverbindung 26 eine
Bewegung um die Turmauslegernasen-Drehachse 18 herum erzeugt.
-
Mit
der erfindungsgemäßen Bauweise
begrenzt die Abhängigkeit
des Turm- und des oberen Auslegers nicht nur die Größenordnung
der horizontalen Reichweite (so dass die Notwendigkeit eines Hinterend-Gegengewichts
verringert wird), sondern verbessert auch die Zustände der
Vorwärts-
und der Rückwärts-Instabilität. Das Eigengewicht
der Auslegerkonstruktion dient als Gegengewicht, um das Ausgleichen
der destabilisierenden Momente beider Zustände zu unterstützen. Das
Resultat ist eine Maschine mit einem bemerkenswert niedrigen Fahrzeugbruttogewicht.
Beispielsweise wiegt eine der leichtesten Auslegerhebevorrichtungen
mit einer Plattformhöhe
von 60 Fuß (18,93
Meter), die derzeit erhältlich
sind, etwa 21.000 Pfund (9525,4 kg), während die Hebevorrichtung mit
der erfindungsgemäßen Konstruktion
etwa 14.900 Pfund (6578,5 kg) wiegt. So hat das niedriger Fahrzeugbruttogewicht viele
Vorteile, wie beispielsweise kleinere, leichtere und preiswertere
Komponenten, einen geringeren Bodenaufstandsdruck der Reifen für eine bessere Tragfähigkeit
auf weichem Gelände
sowie eine verringerte Innenraumbodenbelastung, eine bessere Batteriestandzeit und/oder
ein ökonomischerer
Kraftstoffverbrauch und einfacherer Versand.
-
Die
Abhängigkeit
zwischen Turmausleger und oberem Ausleger hat des Weiteren den Nutzen, dass
die Komplexität
der Bedienung vereinfacht wird. Diese Konfiguration hat nur einen
einzigen Zylinder zum Anheben der gesamten Auslegerkonstruktion, wie
es bei der Hebevorrichtung mit geradem Ausleger der Fall ist. Herkömmliche
Maschinen mit Gelenkkonfigurationen haben einen Zylinder zum Anheben
des Turmauslegers und einen weiteren Zylinder zum Anheben des oberen
Auslegers. Weniger Bedienelemente bedeuten weniger Bedienerschulung,
potenziell weniger Wartungsaufwand und eine einfachere Nutzung.
-
Obgleich
die Erfindung als das beschrieben wurde, was derzeit als die am
besten praktizierbaren und bevorzugten Ausführungsformen angesehen wird,
versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen
zu beschränken
ist, sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente
Konfigurationen mit einschließt,
die in den Geltungsbereich der angehängten Ansprüche fallen.