專利名稱：用于分配混凝土的臂及相關制造方法
技術領域：
本發明涉及用于分配混凝土的臂及相關制造方法。尤其是，本發明被應用到用于在操作機械中泵送混凝土的鉸接臂(articulated arm)，諸如舉例來說，卡車運輸的泵、混凝土攪拌機上的泵，且更具體地說被應用到所有那些需要這樣的車輛的臂達到很大的總高度和/或長度以支撐相當大的重量的情況中。
背景技術：
已知的是，安裝在用于建筑業的重型作業車輛(heavy work vehicle)上的用于分配混凝土的臂由多個段組成，該多個段允許它們達到最大的長度和距離。已知類型的一些段，如在本申請人名下的歐洲專利申請EP-08152672. 5中所描述的，至少部分地由復合材料制成，該一些段相對于由金屬材料制成的常規臂給出了所達到的相同的延伸部分，且允許臂重量上的總減少。這是因為復合材料具有良好的耐力 (resistance)和剛性，其可被添加更大的輕度。這樣的段通常具有矩形的截面，該截面沿其整個延伸部分大體上連續地變窄。段還可包括由金屬或復合材料制成的縱向或橫向的加強和/或連接元件，加強和/或連接元件連接到在段的生產階段期間被直接膠合或埋入主梁的結構中的具體元件。基于使用復合材料以構建鉸接臂的想法，也在本申請人名下的歐洲專利申請 EP-08164624. 2示出了這種臂的可能的構造技術，其目的在于減少其生產成本，保證制造的較大靈活性和通用性。根據該技術，制造了鉸接臂的段，其中段的橫向截面的尺寸沿其整個延伸部分是恒定的。段通過沉積隨后受到聚合作用的預先確定的多個復合材料層來形成。所使用的成形模具(forming mold)有利地由恒定截面的多個基本模具 (elementary mold)組成，該多個基本模具以獲得期望長度所需的數量依次彼此連接，例如法蘭連接。 全部彼此相同的模具可從相同的模型開始制造，具有明顯的節省。該解決方案允許在段的整個長度上獲得恒定的截面，且因此不允許復制截面在段的長度上減小的傳統概念。本發明的一個目的在于，獲得制造成本的相當減少，尤其是在相關模具和模型的設計和構建中，且允許生產中最大的靈活性和通用性，以便根據具體的需要來組裝不同類型的車輛，以及允許獲得在其長度上變化的截面。另一目的在于，允許在臂的段的長度、耐力和剛性的選擇中的更大的靈活性，從而允許在各個場合下根據具體需要和需求改變所述參數中的一個和/或另一個。另一目的在于，根據其受到的應力最優化復合材料沿段的延伸部分的分布，以此方式獲得段的機械耐力和聚合材料沿段的整個延伸部分的分布之間的最佳折中。申請人:已經設計、檢測和實施了本發明，以克服現有技術水平的缺點且獲得這些和其他的目的和優勢。
發明概述在獨立權利要求中闡述了本發明并描述本發明的特征，同時從屬權利要求描述了本發明的其他特征或者主要發明概念的變化形式。根據以上目的，用于分配混凝土的臂包括多個鉸接的段，多個鉸接的段選擇性地能夠折回且相對于彼此延伸，且由復合材料制成。根據本發明，段中的至少一個包括至少第一區域(tract)和第二區域，第一區域和第二區域每個具有恒定的橫截面，其中，第一區域的截面尺寸不同于第二區域的截面尺寸，且在第一區域和第二區域之間設置了連接區域。以此方式，第一區域和第二區域可以以目標方式(targeted way)制定大小，以抵抗沿段的延伸部分的可變的彎曲應力(inflectional stress)，例如其在段的不同端部處是不同的。在具體形式的實施方式中，橫截面為矩形形狀。在其他形式的實施方式中，可能提供的是，橫截面是正方形的，或多邊形的，帶有五個或更多個邊，或圓形或橢圓形。根據本發明的一個形式的實施方式，第一區域、第二區域和連接區域具有沿其延伸部分為一致的厚度的橫截面。在對于以上所述的實施方式的可選形式的實施方式中，橫截面的厚度以期望的方式沿段的延伸部分改變。在一優選形式的實施方式中，第一區域和第二區域沿共同的軸線延伸。在此情況中，連接區域具有關于軸線對稱的擴展(development)。根據變化形式，第一區域和第二區域沿平行的軸線延伸。根據本發明另一形式的實施方式，第一區域和第二區域沿相對于彼此成角度的軸線延伸。在一些形式的實施方式中，段中的至少一個具有適當地成形(suitably conformed)以連接附件和/或輔助元件的孔，和/或其他連接裝置。出現在一個段的端部處的孔還允許其被鉸接到隨后的鉸接的段。在孔和/或連接裝置的附近，截面被加厚，目的是加強該區。本發明還涉及制造方法，包括第一步，設置成形模具；第二步，通過沉積模制段； 第三步，使復合材料聚合；第四步，從模具取出因此獲得的段；第五步，應用附件元件；以及第六步，連接段和/或其他附件元件，且將段和/或其他附件元件裝配在車輛上。尤其是，模具包括至少第一子模具和第二子模具以及第三子模具，第一子模具和第二子模具每個沿其延伸部分具有恒定的且彼此不同的截面，第三子模具置于第一子模具和第二子模具之間。第一子模具、第二子模具和第三子模具由多個元件組成，多個元件根據待制造的段的總長度以期望的數量相對于彼此可連接。這允許設置段的成形模具，其中尺寸根據鉸接臂旨在用于的具體應用而改變，大大地減少了該類型的段專用的模具的制造成本。附圖簡述本發明的這些和其他特征從以下對于作為非限制性示例給出的實施方式的優選形式的描述并通過參照附圖將變得明顯，其中
圖1為作業車輛在用于傳輸的折疊操作狀態的側視圖，在該作業車輛上已安裝了根據本發明的復合材料的鉸接臂；圖2為形成鉸接臂的復合材料的段的三維視圖；圖3為圖2中的復合材料的段的側視圖；圖3a為圖3中的段的從X到X的截面；圖北為圖3中的段的從Y到Y的截面；圖4為圖3中的復合材料的段的變化形式的側視圖；圖5為根據另一變化形式的圖3中的復合材料的段的一部分的側視圖；圖fe、5b、5c為通過從Z到Z切開圖5中的段來獲得的一些可能的截面的視圖；圖6為根據另一變化形式的圖3中的復合材料的段的一部分的側視圖；圖6a、6b、6c為通過從Z到Z切開圖6中的段來獲得的一些可能的截面的視圖；圖7為根據另一變化形式的圖3中的復合材料的段的一部分的側視圖；圖8為圖3的變化形式的側視圖；為了便于理解，在可能的地方使用了相同的引用數字，以便在附圖中指示實質上相同的公共元件。應理解到，一種形式的實施方式的元件和特征可方便地并入其他形式的實施方式中，而無需另外的解釋。優選形式的實施方式詳述參照圖1，根據本發明的鉸接臂10被示出處在作業車輛11上的安裝位置中，處于用于傳輸的折疊狀態，該鉸接臂10能夠分配用于建筑業的混凝土或類似材料。車輛11包括駕駛室20和支撐平臺21，鉸接臂10安裝在支撐平臺21上。根據本發明的臂10包括多個鉸接段，在此情況中為5個，分別是第一段12、第二段13、第三段14、第四段15和第五段16，5個段在相應的第一端和第二端30和31處相對于彼此樞轉。還有管17以供應和卸載混凝土。以已知的方式，且利用在此未示出的系統， 組合的鉸接段12-16可相對于車輛11的軸線旋轉差不多360°。參照圖1，第一段12以已知的方式被裝樞軸(pivot)于轉塔(turret) 18，并可以相對于轉塔旋轉。根據特定需要，其他段13-16在各自的端部處被順序地裝樞軸于彼此，并可以通過其自身的致動器單獨驅動。每個段12-16用于輸送(carry)管，混凝土在該管中流動且由供給泵(未示出) 送出。柔性管(未示出)的一部分通常連接到最后的段，混凝土從最后的段傳送到應用的位置。應理解到，圖1中的圖示只是示例，且不應被理解成對于應用本發明的保護范圍的限制。根據本發明，段12-16中的不管哪一個至少部分由復合材料制成，優選被加強，例如碳纖維加強，成單層或成多層。可能的層數取決于臂10具有的機械特征。代替碳纖維或與碳纖維一起，可使用單向形式的或編織/交織的不同類型的纖維，例如芳族聚酰胺纖維，或其他類似或可比較類型的纖維。參照圖2，示出了段12-16的實施方式的可能形式，其包括第一區域22、第二區域 23和在第一區域22和第二區域23之間的中間連接區域25。
在此情況下，段12-16具有大體上矩形的截面，該矩形的截面的尺寸從第一區域 22到第二區域23通過連接區域25被減小。在本發明領域里，截面可以是帶有近似圓角的正方形或多邊形、橢圓形，或具有適于該目的的其他截面。參照圖3和通過沿截面線X-X剖開來獲得的圖3a的相對截面視圖，第一區域22 具有中空矩形形狀的第一橫截面27，第一橫截面27具有高度HI、寬度Bl和厚度S，厚度S 沿第一區域22的整體延伸部分是大體上一致的。第一區域22還具有孔沈，孔沈能實現移動起重器(movement jack)的連接、其他段12_16的連接和/或用于使段12-16起作用的其他附件或輔助元件的連接。孔沈可設置有由金屬材料制成的襯套，襯套被插入孔沈中或在生產階段期間被埋入段的厚度內，從而允許加強該區。第二區域23具有相對于第一截面27來說不同尺寸的第二中空矩形的橫截面四， 該橫截面四具有寬度B2、高度H2和厚度S。在此情況下，寬度B2和寬度Bl是相同的，并且截面的厚度S也被保持成沿段12-16的整個延伸部分不改變。在其他形式的實施方式中，厚度S可沿段的延伸部分變化，這取決于對于該段區所需的耐力的需要。在第二端部31附近，孔被制造，該孔允許段12-16在其之間的連接，或其到轉塔18 的連接。連接區域25作為第一區域22和第二區域23之間的連接部分。連接區域25的厚度等于第一截面和第二截面27、29的厚度S ；連接區域25的橫截面的尺寸和形狀從第一截面27的尺寸和形狀逐漸變到第二截面四的尺寸和形狀。在示出在圖4中的本發明的另一形式的實施方式中，段12-16具有直接彼此連接的第一區域22和第二區域23，連接區域25被限制成只連接第一區域22和第二區域23，即， 連接區域25由鄰接元件代表。根據其他形式的實施方式，連接元件25可以是差不多成角的，或差不多相對于段 12-16的總長度延伸，且還可代表第一截面和第二截面之間的連接。根據實施方式的具體需要，第一截面27和第二截面四的形狀和尺寸可以是不同的。參照圖5，示出了段12-16的一部分的前視圖，其中第一區域22和第二區域23沿二者所共有的軸線T延伸，且其中連接區域25允許兩個區域逐漸地連接。圖fe、5b、5c示出了通過沿截面線Z-Z剖開圖5的第一區域22來獲得的可能的橫截面中的一些。具體地，在圖fe中，存在從圓環形式的第一截面27到同樣為圓環形式的第二截面 29的漸進的通道，但是其中第二截面四的尺寸大于第一截面27的尺寸。在圖恥中，第一截面27和第二截面四具有實質上中空的矩形形狀并維持寬度B 不變，同時第一截面27的高度Hl小于第二截面四的高度H2。圖恥的可選形式被示出在圖5c中，其中第一截面27的高度Hl和寬度Bl被逐漸增加至第二截面四的高度H2和寬度B2。相反，參照圖6，示出了段12-16的另一形式的實施方式，其中第一區域22和第二區域23沿平行的直線軸線(T)延伸，但是該平行的直線軸線(T)相對于彼此不是共有的。
圖6a和6b示出第一區域22和第二區域23的通過沿截面線Z-Z剖開第一區域22 來獲得的可能的橫截面，相當于圖6的前視圖。具體地，圖6a示出了具有中空矩形形狀且具有一致寬度W的第一截面27和第二截面29，同時連接區域25從第一截面27的高度Hl過渡到第二截面四的高度H2，高度H2 大于高度HI。以此方式，第一截面27的尺寸小于第二截面四的尺寸。根據本發明的其他形式的實施方式，寬度W可以在第一截面和第二截面27J9之間是不同的。或(圖6b)第一截面27具有寬度Bl和高度H1，寬度Bl和高度Hl 二者都小于第二截面四的寬度B2和高度H2。在圖6c中，示出了另一形式的實施方式，其中第一截面27和第二截面四都具有圓環形狀，且其中截面的中心不是相對于彼此聚集一點的。在另一形式的實施方式中(圖7)，段12-16包括第一區域22和第二區域23，其中各自的軸線(T)相對于彼此成角度。清楚的是，第一區域22和第二區域23之間的角可以是不同的，且連接區域25產生它們之間的連接。應理解，圖5、5ajb、5c、6、6a、6b、6c和7中的圖示僅是示例，且不應被理解成對于應用本發明的保護范圍的限制，這是因為能夠提供可彼此組合的第一區域和第二區域22 和23的許多其他形式的截面，同樣還能夠提供的是，截面的厚度S可以以期望的方式沿第一區域22和/或第二區域23和/或中間區域25的延伸部分變化。參照圖8，示出了本發明的另一形式的實施方式，其提供了，段12-16可經受多種截面的變化形式。在此情況下，段12-16包括第一區域22、第二區域23和第三區域32。第一連接區域35置于第一區域22和第二區域23之間。第二連接區域33置于第二區域23和第三區域32之間。還在此情況下，段12-16設置有孔沈以連接在圖中未示出的其他附件元件。本發明還涉及制造鉸接臂10的方法。尤其是，為了制造構成具有以上示出的特征的鉸接臂10的段12-16，提供的是，使用模塊化類型的陰型成形模具(female forming mold)。實際上提供的是，使用適合彼此連接的，例如通過法蘭連接來彼此連接的至少三種類型的模具。第一模具以陰型的方式(in negative)界定第一區域的截面的形狀，第二模具以陰型的方式界定第二模具的形狀，且第三模具置于第一模具和第二模具之間，以陰型的方式界定連接區域的形狀。為了提高段生產的靈活性且因此根據應用需求獲得不同長度的段，第一模具和第二模具由類似尺寸和恒定截面的多個子模具組成，多個子模具可彼此順序連接，例如通過法蘭連接，直到獲得第一區域或第二區域22、23的預先限定的長度。使用子模具的優勢在于可使用適于以可變的數量且彼此連接的相同的子模具， 以使段12-16相對于彼此具有不同的尺寸，但是具有帶相同截面的區域。以此方式，可使用相同的子模具以制造屬于不同種類的鉸接臂的段的部分，且根據情況選擇界定連接區域的適合的子模具。這因此允許減少制造不同尺寸的段所需的模具的數量，還減少了成本。根據其他形式的實施方式，包括這樣的可能性，即第三模具也由適于彼此連接的多個子模具組成，以便在被安裝時界定連接區域25的陰型。制造鉸接臂10的段12-16的方法至少包括第一步，根據由段12_16的幾何形狀界定的尺寸設置成形模具；第二步，在成形模具中通過利用已知的樣式沉積預注入的復合材料的多個層來模制段12-16，這視根據待獲得段12-16的期望的耐力和/或剛性的可變化層的數量而定；第三步，其中利用已知技術聚合復合材料；第四步，從模具去除因此獲得的段12-16 ；第五步，應用所有的附件元件；以及第六步，連接段12-16且將段12-16裝配在車輛11上。清楚的是，可對于如以上所述的用于分配混凝土的鉸接臂和相關的制造方法做出零件的附加和/或改變，而不偏離本發明的領域和范圍。同樣清楚的是，雖然本發明已參考一些具體的實施例進行了描述，但是本領域的技術人員將必定能夠實現具有在權利要求中所闡述的特征的用于分配混凝土的臂和相關制造方法的許多其他等價形式，且因此都在藉以限定的保護范圍內。
權利要求
1.用于分配混凝土的臂，包括多個鉸接的段(12-16)，所述段(12-16)選擇性地能夠折回且相對于彼此延伸，且由復合材料制成，其特征在于所述段(12-16)中的至少一個包括至少第一區域02)和第二區域(23)，所述第一區域 (22)和所述第二區域每個具有恒定的橫截面07、四)，其中，所述第一區域(2 的截面尺寸不同于所述第二區域03)的截面尺寸，在所述第一區域02)和所述第二區域03) 之間設置了連接區域05)。
2.如權利要求1所述的用于分配混凝土的臂，其特征在于 所述橫截面07J9)為大體上矩形的。
3.如以上任一項權利要求所述的用于分配混凝土的臂，其特征在于所述第一區域(22)、所述第二區域和所述連接區域0 具有沿所述第一區域 (22)、所述第二區域和所述連接區域0 的延伸部分是一致的厚度(S)的所述橫截面(27、29)。
4.如權利要求1或2所述的用于分配混凝土的臂，其特征在于所述第一區域(22)、所述第二區域和所述連接區域0 具有沿所述第一區域 (22)、所述第二區域和所述連接區域0 的延伸部分是變化的厚度(S)的所述橫截面(27、29)。
5.如以上任一項權利要求所述的用于分配混凝土的臂，其特征在于 所述第一區域0 和所述第二區域沿共同的軸線(T)延伸。
6.如權利要求1-4中的任一項所述的用于分配混凝土的臂，其特征在于 所述第一區域02)和所述第二區域03)沿相對于彼此平行的軸線(T)延伸。
7.如權利要求1-4中的任一項所述的用于分配混凝土的臂，其特征在于 所述第一區域02)和所述第二區域03)沿相對于彼此成角度的軸線(T)延伸。
8.如以上任一項權利要求所述的用于分配混凝土的臂，其特征在于 所述段(12-16)中的至少一個具有孔以連接附件和/或輔助元件。
9.制造用于分配混凝土的臂的方法，所述用于分配混凝土的臂包括多個鉸接的段 (12-16)，所述段(12-16)選擇性地能夠折回且相對于彼此延伸，且由復合材料制成，且所述方法包括第一步，設置成形模具； 第二步，通過沉積模制所述段(12-16)； 第三步，使復合材料聚合；第四步，從所述模具取出因此獲得的所述段(12-16)； 第五步，應用附件元件；以及第六步，連接所述段(12-16)和/或其他附件元件，且將所述段(12-16)和/或其他附件元件裝配在車輛(11)上， 其特征在于所述模具包括至少第一子模具和第二子模具以及第三子模具，所述第一子模具和所述第二子模具每個沿其延伸部分具有恒定的且彼此不同的截面，所述第三子模具置于所述第一子模具和所述第二子模具之間，所述第一子模具、所述第二子模具和所述第三子模具由多個元件組成，所述多個元件根據待制造的所述段(12-16)的總長度以期望的數量相對于彼此可連接。
全文摘要
本發明涉及用于分配混凝土的臂及相關制造方法。用于分配混凝土的臂包括多個鉸接的段(12-16)，多個鉸接的段(12-16)選擇性地能夠折回且相對于彼此延伸，且由復合材料制成，其中所述段(12-16)中的至少一個包括至少第一區域(22)和第二區域(23)，第一區域(22)和第二區域(23)每個具有恒定的橫截面(27、29)，其中，第一區域(22)的截面尺寸不同于第二區域(23)的截面尺寸，在所述第一區域(22)和所述第二區域(23)之間設置了連接區域(25)。
文檔編號B29C33/00GK102191862SQ20111005784
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月10日 優先權日2010年3月12日
發明者保羅·達里奧·馬伊尼, 尼古拉·皮里 申請人:西法股份公司