用于起重机的伸缩臂以及包括所述臂的起重的制造方法
【专利摘要】一种用于能够提升负荷的起重机的伸缩臂，包括多个能够相对彼此延伸的管状分段（12，14，16）。至少一个所述分段（12，14，16）由复合材料制成。臂包括设于所述至少一个分段（12，14，16）和在所述至少一个分段（12，14，16）的外部或内部延伸的至少另一连续连接并直接配合的分段（12，14，16）之间的纵向的导向装置（45），其中导向装置（45）被施加在相应的所述至少一个分段（12，14，16）的内表面（37，38）上和所述另一个分段（12，14，16）的外表面（36，38）上，以引导其往复滑动。
【专利说明】用于起重机的伸缩臂以及包括所述臂的起重机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于起重机的伸缩臂以及包括所述臂的起重机。
【背景技术】
[0002]众所周知，起重机是用于提升重荷(几吨范围内)的工作车辆，通常包括卡车，由多个可移动分段组成的伸缩臂安装在卡车上，其中一个分段可在另一个分段内往复滑动。吊钩或其他提升装置被设于壁的上端，以提升负荷。
[0003]该臂可有角度地定向，以及可伸缩地加长，以携带吊钩或其他提升装置至所需的距离和高度。
[0004]通常伸缩分段由金属材料(通常是钢)制成，并且具有管状形状，该管状形状具有不同形状的横截面，例如矩形、具有圆形底部的矩形、六边形或其他。每个分段的端部具有带型的加强元件，该加强元件也可在非工作位置作为停止装置。
[0005]伸缩分段通过由能够吸收局部负荷并减少滑动摩擦的材料制成的可调节块来相对彼此进行导向。
[0006]此外，所讨论的起重机的臂既能够绕垂直轴旋转，并且还能够倾斜在与起重机的支承面垂直的平面上，能够从水平位置转移到基本垂直或接近垂直的位置。
[0007]这种起重机可设有稳定的支承元件，该支承元件确定相对于支承平面的起重机的所控制的提升，从而它们能够在基本平坦的条件下工作。
[0008]此外，压载物可被提供以允许平衡和稳定起重机，防止其翻倒。
[0009]由于提升能力，可达到的距离和高度是可变的。
[0010]可被覆盖的距离取决于构成臂的分段的数量，以及还可能取决于它们的长度。
[0011]提升负荷的需要意味着金属分段必须是稳固的，因此具有相当大的重量，将要提升的负荷变得更大。
[0012]因此，已知的金属伸缩臂的一个缺点是，由于将达到的距离和将提升的负荷都增力口，从而臂的重量增加。
[0013]因此，在该领域，迫切需要减少这种伸缩臂的重量，同时仍然保持，并且优选增加起重能力以及可达到的距离和高度。
[0014]文献GB-A-2.207.109描述了一种用于提升轻负荷(例如电影或视频摄像头)的起重机。起重机包括通过分段形成的伸缩臂，该分段由基于碳纤维的复合材料或铝或其它复合材料或金属合金制成。各分段通过线性导向装置彼此滑动配合，其中线性导向装置包括滚动元件，例如在彼此之间插入的球或圆柱。特别地，GB-A-2.207.109详细地描述了具有带和滑轮的用于分段的往复伸缩滑动的移动装置。GB-A-2.207.109中所描述的导向和滚动元件的功能是促进分段的相对滑动，减小摩擦，但导向和滚动元件不具有任何结构上的功能或者支承负荷的功能。考虑到插入的滚动元件的存在，该滚动元件促进滑动并且由于其本身的性质而不适用于支承重荷，特别是横向于所讨论类型的分段的分量，这是特别真实的。在任何情况下，很显然GB-A-2.207.109解决不了用于提升重荷的起重机的典型问题，因此不能为制造用于起重机的在结构上承受那些所讨论的重荷的臂提供任何有用的启示。
[0015]文献FR-A-2.759.687也描述了一种用于起重机或叉车的伸缩臂。臂由相对于彼此滑动的分段形成，其中分段由复合材料或金属合金制成。FR-A-2.759.687也设有由塑料材料制成的导向块。该导向块插入分段之间进行配合，具有促进分段的导向滑动的单一功能并在任何情况下仅设于分段的头部和尾部末端的四个外角处。因此，在该方案中，由于导向块由塑料制成，它们就承受由所提升的重荷引起的应力的机械承受力而言无法提供任何贡献，并且在任何情况下，考虑到块的特殊布置，仅位于分段的头部和尾部，它们无法保证作用在分段上的横向负荷的优选分布和支撑。
[0016]文献EP-A-1.353.139描述了一种用于检测吊臂的损坏的系统，该吊臂由可伸缩移动的分段形成。臂由一个相对于另一个滑动的分段形成，其中第一分段由复合材料制成，其他分段由金属材料制成，其中第一金属分段支承第二金属分段以及复合材料制成的分段的负荷的重量。由于在任何情况下臂的金属分段贡献相当大的所述重量，因此该方案既不提供也不显示减少伸缩臂的重量。此外，EP-A-1.353.139也设有导向块，该导向块由钢条或硬塑料材料(例如尼龙)形成并沿边缘设置；以及滑块，该滑块由塑料材料制成并插入分段之间进行配合，具有促进分段的导向滑动的单一功能并在任何情况下仅设于分段的头部和尾部末端的四个外角处。因此，同样在该方案中，导向块和滑块就承受所提升的重荷的机械承受力而言无法提供任何贡献，且它们无法保证作用在分段上的横向负荷的优选分布和支撑。
[0017]最后，文献ΕΡ-Α-0.117.774描述了一种设有由滑动分段组成的伸缩臂的起重机。每个分段由多层夹层结构形成，该夹层结构包括覆盖内芯并由粘合装置连接的两个表面层。中央芯由蜂窝状的塑料材料或聚氨酯泡沫制成，而表面层由通过用碳纤维或铝合金增强的塑料材料形成的复合材料制成。分段通过导向块和相关的滑动元件往复导向，允许塑料在塑料上或塑料在金属上的滑动，这取决于它们组成的材料。然而，该方案也提供了仅用于导向的元件和引导，而不是专门用于支撑由所提升的负荷的重量引起的应力，特别是横向于分段的应力。
[0018]因此，本发明的目的是获得一种用于起重机的伸缩臂，该伸缩臂既比已知的伸缩臂更轻，并同时允许达到很远的距离，在任何情况下保证稳固性和机械承受力，无论是伸缩分段之间的相互连接(特别是延伸位置)，还是提升重荷的整体能力。
[0019] 申请人:已经对本发明进行设计、测试和实施，以克服本领域现有技术发展水平的缺陷，并实现这些和其他目的及优势。
【发明内容】
[0020]本发明的必要特征在独立权利要求中进行了描述，而从属权利要求描述了本发明的其他特征或者对主要发明构思的一些改变。
[0021]根据上述目的，根据本发明的一种伸缩臂可被用于能够提升重荷的起重机。
[0022]根据本发明，伸缩臂包括多个沿共同的中心纵向轴线延伸的管状分段。每个分段能够在缩回位置和完全或部分伸出位置之间、在沿中心纵向轴线相邻且连续的另一个分段的内部或外部以伸缩的方式滑动，以选择性地确定臂的一个或多个延伸条件(extendedconditions)。[0023]根据本发明，每个分段由具有增强纤维和热固性树脂的基体的复合材料制成。
[0024]此外，根据本发明，臂包括纵向的导向块或类似装置，该导向块或类似装置由具有高的稳固的机械特性的金属制成并设于一个分段和沿中心纵向轴线相邻且连续的至少另一个分段之间，其中导向块被施加在(applied on)相应的至少一个分段的内表面上和另一个分段的外表面上。
[0025]根据本发明，导向块沿相应的分段的整个长度连续地或离散地延展，其中对应于所述长度的可用工作部分，导向块被施加在相应的分段上。
[0026]此外，每个导向块包括第一内部导向元件和第二外部导向元件，该第一内部导向兀件被施加在相应的分段的内表面上，该第二外部导向兀件被施加在相应的分段的外表面上，且在与相应的第一内部导向元件配合的位置。
[0027]根据本发明，此外，每个第一导向元件具有连接装置，以直接与第二导向元件的配合的相对连接装置接触配合，既引导分段的往复滑动，并直接在制成导向块的金属上并且基本上沿分段的整个长度接收和支撑分力，该分力由于通过臂提升的重荷产生的应力而引起并且横向于分段。
[0028]根据本发明，伸缩分段的金属导向元件之间的相互配合允许充分支承横向负荷(通常无法被如上所述的复合材料支承)，从而与现有技术相比在整体上获得不太笨重的结构。纵向导向块优选由耐滑动磨损的金属制成，并优选具有高的机械承受力。
[0029]根据本发明，通过提供纵向的导向块以允许伸缩分段的往复滑动，无论是在完全伸出分段或者完全缩回的极限状态下，还是在中间位置都有可能使用臂。
[0030]事实上，如上所述，由于所讨论的复合材料在机械性能方面对切向应力(即平行于纤维)反应良好，而对垂直应力(即垂直于纤维)具有小的机械承受力，在复合材料和复合材料之间接触的情况下，就不会对所施加的负荷有足够的结构承受力。
[0031]因此，根据本发明，纵向的导向块决定工作步骤中的负荷(特别是复合材料上的纵向负荷和导向块的金属材料上的横向负荷)的分布，即平行于而不是垂直于纤维材料的负荷的分布，该负荷的分布有利于复合材料。事实上，横向方向上的不被复合材料吸收的应力分量在金属导向块上被卸去。
[0032]导向块被这样适当地成形以允许一个分段在另一个分段内可伸缩地往复滑动，并且还转移负荷至复合材料的纤维方向上的结构。
[0033]在一些形式的实施例中，导向块通过胶合或者通过机械连接装置连接至相应的分段。
[0034]在一些形式的实施例中，分段具有盒状截面，相对于垂直于臂提升的负荷的分量界定上部盖板或下部盖板以及侧板，且导向块可被设于上部盖板或下部盖板的一个和/或另一个上和/或侧板的一个和/或另一个上。在一些变化中，超过一个的导向块也可被设于相应的盖板和/或侧板上。此外，在一些特定的变化方案中，无论是在盖板上还是在侧板上，导向块都可被组合布置。
[0035]在本发明的一些形式的实施例中，盒状截面为矩形、有圆角底部的矩形、有圆角边缘的矩形、六边形、椭圆形或其他。
[0036]在变化方案中，导向块可仅被设于一侧侧板上或者被设于两侧侧板上。
[0037]此外，在变化方案中，导向块可被设于一个盖板(上部或下部)上，或者被设于两个盖板上。
[0038]在其它变化中，导向块可被设于两侧侧板上以及上部盖板和下部盖板上。
[0039]另一种变化，在侧板的一个和/或另一个上和/或盖板的一个和/或另一个上设有多个在纵向和/或横向方向相关联的导向块。
[0040]在侧板上设有导向块是有利的，因为它减少了由于不会在盖板上被卸去的屈曲负荷而卡住的风险。
[0041 ] 在根据本发明的一个方案中，用于制造分段的复合材料基于碳纤维。
[0042]根据一种变化，用于制造分段的复合材料基于芳族聚酰胺纤维(Kevlar?)，或其他类似的或相当的纤维，在强度和刚性方面具有与碳基本相似的特征。
[0043]根据本发明的一些形式的实施例，复合材料由单向纤维制成，或者根据一种变化，由交织和/或交错的纤维，或具有随机分布的纤维制成。
[0044]在一些变化中，复合材料由具有随机的或预定的分布的长纤维和短纤维的混合物制成。
[0045]根据本发明的一种变化，用于制造管状中心部分的复合材料是多层类型。
[0046]具有复合材料的基体的臂的分段的制造使得臂与完全由金属制成的已知的臂相比在整体上轻得多。
[0047]因此，给予相同的整体重量时，用于制造所讨论的起重机的伸缩臂的复合材料的使用允许增加所用分段的长度和/或数量；替代地，给予相同的分段长度和/或数量时，本发明允许降低整体重量。
[0048]每个复合分段可如欧洲专利申请EP-B-1.970.344和EP-B-2.039.498以及以 申请人:名义的意大利工业发明专利M12011A000273进行制造，全部并入本文作为参考。
[0049]此外，在一些形式的实施例中，根据本发明的臂可通过提供至少部分由金属制成的分段的末端进行制造，如以 申请人:名义在本申请同一天申请的申请号为MI2011A000856且名称为“用于起重机的臂以及包括所述臂的起重机”的意大利专利申请所述，全部并入本文作为参考。
[0050]本发明还涉及一种制造用于能够提升重荷的起重机的伸缩臂的方法，该伸缩臂包括多个沿共同的中心纵向轴线延伸的管状分段。每个分段能够在缩回位置和完全或部分伸出位置之间、在沿中心纵向轴线相邻且连续的另一个分段的内部或外部可伸缩地滑动。
[0051]该方法使得每个分段由以增强纤维和热固性树脂为基体的复合材料制成，并将导向块布置在至少一个分段和沿中心纵向轴线相邻且连续的至少另一个分段之间，该导向块被施加在相应的至少一个分段的内表面上和另一个分段的外表面上，以引导其往复滑动。
[0052]该方法还使得导向块沿相应的分段的整个长度连续地或离散地布置，其中对应于长度的可用工作部分，导向块被施加在相应的分段上。根据本发明，每个导向块包括第一内部导向元件和第二外部导向元件，该第一内部导向元件被施加在相应的分段的内表面上，该第二外部导向元件被施加在相应的分段的外表面上且在与相应的第一内部导向元件配合的位置。
[0053]每个第一导向元件具有连接装置，以直接与第二导向元件的配合的相对连接装置接触配合，既引导分段的往复滑动，并直接在制成导向块的金属上且基本上沿分段的整个长度接收和支撑分力，该分力由于通过臂提升的重荷产生的应力而引起并且横向于分段。[0054]所讨论的伸缩臂的分段的一种形式的实施例提供第一步骤，其中合适数量的纤维层被沉积在合适的阴模的容积内，该纤维层可能在随后的步骤中被浸溃。
[0055]一种替代形式的实施例提供第一步骤，其中与树脂基体(S卩，预浸溃的或干的纤维)一起或者没有树脂基体，一层或多层纤维被分布在阳型模具的外表面上。
[0056]然后，该方法提供可能的第二步骤，其中对复合材料进行热处理，通常在高压釜中；第三步骤，其中在获得的分段上进行机械修整的必要的加工；以及将导向块施加和连接在所得的分段的内和/或外表面上的第四步骤。
[0057]复合伸缩臂的生产方法优选在纤维缠绕、预浸料在高压釜中的伴随着聚合反应的手动沉积、拉挤成型、热真空、RTM (树脂传递模塑)、输液技术的一种或另一种技术之间或与上述方法的一种或另一种类似或相当的其他方法之间选择，而非限制性的。
【专利附图】
【附图说明】
[0058]本发明的这些和其他特征在下面一个优选形式的实施例的描述中将会变得显而易见，所述实施例为一个具有参照附图的非限制性的实施例。
[0059]图1是根据本发明的臂的示意图。
[0060]图2是图1的一部分的截面的细节放大图。
[0061]图3示出了图2中II1-1II的横截面。
[0062]图4示出了本发明的变化的横截面。
[0063]为了便于理解，相同的附图标记已被用于，如果可能，识别附图中相同的共同元件。
【具体实施方式】
[0064]参照附图，根据本发明的伸缩臂用数字10表示，并且可在起重机中用于提升负荷(仅在图1中示意性示出)，例如在建筑或建造领域。
[0065]伸缩臂10包括多个分段12、14、16，其中一个在另一个内滑动，该分段可被线性延伸以假定一个伸出的操作状态，或者在非操作状态或当机器停止时一个在另一个内缩回，或者假定位于两个极限位置之间的中间位置。
[0066]分段12、14、16具有盒状的横截面，在内部设定相应的轴向定位基座25、27，以在其缩回位置容纳分段。
[0067]分段12、14、16具有配合往复部分的形状和尺寸，以便在可能或需要时能够按照通常的可伸缩结构被轴向插入各自的轴向定位基座25、27。
[0068]分段12、14、16的盒状横截面还界定上部盖板或下部盖板(platbands)(即横向于垂直于臂提升的负荷分量的分段表面)，以及侧板(即平行于垂直分量的分段表面)。
[0069]本实施例中，所示的伸缩臂10包括:
-第一下部分段12，有角度地通过铰接装置42对应于下端20被约束至一个支承平面，并被连接至允许臂的相应分段的伸出/缩回运动的液压缸或其它线性驱动器44 ；
-位于中间位置的第二分段14 ；
-第三上部分段16，其具有上端30，吊钩29被连接至上端30以提升负荷31。根据一种形式的实施例，第三分段16的上部末端30可被连接至带型的加强元件，该加强元件也可在非工作位置作为停止装置。
[0070]根据本发明，至少一个(优选每个)分段12、14、16由复合材料制成，本实施例中，复合材料基于碳纤维，使得它们相比现有的分段轻得多。
[0071]根据本发明，臂10包括设于分段12、14、16之间的导向块或其它等效装置，该导向块被施加在分段12、14、16的直接配合的表面上，以便于其往复滑动(图2、3和4)。本发明的导向块决定工作步骤中的负荷的分布，即平行于(如图3和图4中箭头D所示)而不是垂直于纤维材料的负荷的分布，该负荷的分布有利于复合材料。
[0072]导向块由金属材料(例如基于钢或钛或它们的合金的材料)或耐滑动磨损的其他等效材料制成。
[0073]导向块可沿分段12、14、16的整个长度设置，或者仅设于一部分上，优选设于可用工作部分上，该可用工作部分在不同的操作状态下影响分段12、14、16。
[0074]为了便于说明和仅仅作为一个示例，以下我们将参照通过导向块45滑动连接的第一分段12和第二分段14,该导向块45用于第二分段14的外表面36与第一分段12的内表面37的配合(图3)。导向块45允许分段12、14在所讨论的起重机的臂10的通常的伸缩运动中滑动。
[0075]很显然，这种描述也适用于导向块，该导向块为方便起见未在附图中示出，但基本上与导向块45相同。该导向块允许第二分段14和第三分段16的往复导向滑动,其一部分在图3和图4中示出，由附图标记47表示，该导向块被施加在第二分段14的内表面38上。
[0076]此外，对应于如图3中所示的和盖板连接的肩部或者对应于如图4中所示的侧板的中央道(central tract)，导向块45 (也超过一个)可被施加在分段12、14、16的一个或两个侧板上，和/或下部盖板和上部盖板的一个或两个中。一种变化(未示出)，也可提供如图3和图4所示布置的导向块45的组合，即设于侧板上以及还有侧板和盖板之间的连接肩部上。
[0077]每个导向块45通过胶合或者通过机械连接装置(例如铆钉或螺钉,其中一个示例被示出，由图3和图4中的附图标记53表示)连接至相应的分段。
[0078]本实施例中，每个导向块45由第一内部导向元件49以及第二外部导向元件51形成，该第一内部导向兀件49被施加在第一分段12的内表面37上,该第二外部导向兀件51被施加在第二分段14的外表面36上，在与相应的第一内部导向元件49配合的位置滑动连接。被施加在第二分段14的内表面38上的块的部分47 (与第一导向元件49完全相同)反过来将与被施加在第三分段的外表面上的块的配合部分(这里未示出，与第二导向元件51完全相同)滑动连接。
[0079]如图3和图4中可以看出，导向块45的第一导向元件49和第二导向元件51例如通过铆钉53约束至相应的分段12和14。
[0080]此外，第一导向元件49具有连接装置59，该连接装置59被配置为与第二导向元件51的配合的相对连接装置61以导向滑动的方式配合。
[0081]对于具有连接装置63的块的部分47可以看出，其他块具有相似的结构。
[0082]连接装置59、63可以是凸型，其包括齿、肋或其他纵向突出部，且配合地，第二导向元件51的相对连接装置61可以是凹型，其包括配合尺寸的空位、凹槽或其他纵向座位。
[0083]或者，以机械等效的方式，连接装置59、63可以是凹型且第二导向元件51的相对连接装置61可以是凸型。
【权利要求】
1.用于能够提升重荷的起重机的伸缩臂，所述伸缩臂包括多个沿共同的中心纵向轴线延伸的管状分段(12，14，16)，每个所述分段(12，14，16)能够在缩回位置和完全或部分伸出位置之间、在沿所述中心纵向轴线相邻且连续的另一个分段(12，14，16)的内部或外部可伸缩地滑动，其特征在于， 每个所述分段(12，14，16)由具有增强纤维和热固性树脂的基体的复合材料制成， 其特征还在于，所述伸缩臂包括纵向的导向块(45)，所述导向块由具有高的强度的机械特性的金属制成并设于一个分段(12，14，16)和沿所述纵向中心轴线相邻且连续的至少另一个分段(12，14，16)之间，其中导向块(45)被施加在相应的所述至少一个分段(12，14，16)的内表面(37，38)上和所述另一个分段(12，14，16)的外表面(36)上， 所述导向块(45)沿相应的分段(12，14，16)的整个长度连续地或离散地延展，其中对应于所述长度的可用工作部分，导向块(45)被施加在相应的分段(12，14，16)上， 每个所述导向块(45)包括第一内部导向元件(49，47)和第二外部导向元件(51)，该第一内部导向兀件(49,47)被施加在相应的分段(12,14,16)的内表面(37,38)上,该第二外部导向元件(51)被施加在相应的分段(12，14，16)的外表面(36)上且在与相应的第一内部导向元件(49，47)配合的位置， 每个第一导向元件(49，47)具有连接装置(59，63)，以直接与第二导向元件(51)的配合的相对连接装置(61)接触配合，既引导分段(12，14，16)的往复滑动，还直接在制成导向块(45)的金属上并且基本上沿分段(12，14，16)的整个长度接收和支撑分力，该分力由于通过臂提升的重荷产生的应力而引起并且横向于所述分段(12，14，16)。
2.根据权利要求1所述的臂，其特征在于，所述纵向的导向块(45)由耐滑动磨损的材料制成。
3.根据权利要求1或2所述的臂，其特征在于，所述纵向的导向块(45)通过胶合或机械连接装置连接至相应的分段(12，14，16)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的臂，其特征在于，所述分段(12，14，16)具有盒状截面，相对于垂直于臂提升的负荷的分量界定上部盖板和下部盖板以及侧板， 其特征还在于，所述纵向的导向块(45)被设于所述上部盖板和下部盖板的一个和/或另一个上和/或所述侧板的一个和/或另一个上。
5.包括上述权利要求中任一项所述的伸缩臂的起重机。
6.获得用于适合提升重荷的起重机的伸缩臂(10)的方法，所述伸缩臂包括多个沿共同的中心纵向轴线延伸的管状分段(12，14，16)，每个所述分段(12，14，16)能够在缩回位置和完全或部分伸出位置之间、在沿所述中心纵向轴线相邻且连续的另一个分段(12，14，16)的内部或外部可伸缩地滑动，其特征在于， 该方法使得每个所述分段(12，14，16)由具有增强纤维和热固性树脂的基体的复合材料制成，并将导向块(45)布置在一个分段(12，14，16)和沿所述纵向中心轴线相邻且连续的至少另一个分段(12，14，16)之间，其中导向块(45)被施加在相应的所述至少一个分段(12，14，16)的内表面(37，38)上和所述另一个分段(12，14，16)的外表面(36)上， 所述方法使得所述导向块(45)连续地或离散地沿相应的分段(12，14，16)的整个长度布置，其中对应于所述长度的可用工作部分，导向块(45)被施加在相应的分段(12，14，16)上，所述导向块(45)由第一内部导向元件(49，47)以及第二外部导向元件(51)获得，该第一内部导向兀件(49,47)被施加在相应的分段(12,14,16)的内表面(37, 38)上,该第二外部导向元件(51)被施加在相应的分段(12，14，16)的外表面(36)上且在与相应的第一内部导向元件(49，47)配合的位置，
每个第一导向元件(49，47)具有连接装置(59，63)，以与第二导向元件(51)的配合的相对连接装置(61)接触配合，既引导分段(12，14，16)之间的往复滑动，还直接在制成导向块(45)的金属上并且基本上沿分段(12，14，16)的整个长度接收和支撑分力，所述分力由于通过臂提升的重荷产生的应力而引起并且横向于所述分段(12，14，16)。
【文档编号】B66C23/70GK103764542SQ201280035630
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年5月17日 优先权日:2011年5月17日
【发明者】莫罗·马可·科特里尼, 斯特凡诺·费雷, 保罗·达里奥·迈尼 申请人:西法股份公司