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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Bearbeiten und Vergrössern des lichten Querschnitts bzw. der Innenkontur eines Erdbauwerks, z. B. eines Kanals, mit einem Fräswerkzeug, das auf einem im zu bearbeitenden Querschnitt positionierbaren Träger auf einem Auslegerarm gelagert ist, wobei der Träger Rollen zur Abstützung und zum Verfahren des Trägers in Achsrichtung des zu bearbeitenden Querschnitts aufweist, wobei der Auslegerarm um eine horizontale Schwenkachse und um eine weitere Schwenkachse beweglich ist, die vorzugsweise normal zur horizontalen Schwenkachse ist.
Eine Bearbeitungseinrichtung zur Vergrösserung des lichten Kanalquerschnittes ist beispielsweise in der AT 396 270 beschrieben. Bei dieser bekannten Einrichtung wird das Abbauwerkzeug entlang einer Kulisse bewegbar gehalten, wobei die Kulisse dabei dem zu bearbeitenden Profil entsprechend herzustellen ist, um die Bearbeitungsmaschine jeweils zu adaptieren. Die bekannte Vorrichtung weist einen Träger auf, welcher im lichten Querschnitt verspannt wird. Prinzipiell wurde auch bereits vorgeschlagen, das Bearbeitungswerkzeug am Gestell durch einen frei geführten Roboterarm zu halten, dessen Bewegungen profilkonform steuerbar sind.
Die WO 90/12979 zeigt eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Rohrsystemen in der Form eines Molchs, der auf mehreren Stützrädern gelagert ist. Der Molch trägt auf einem Auslegerarm ein Werkzeug. Der Auslegerarm ist in Radialrichtung schwenkbar auf einem Drehgestell angeordnet, das um eine Längsachse schwenkbar ist. Auf diese Weise kann das Werkzeug in eine beliebige Position an der Rohrwand gebracht werden. Ein solches Gerät ist für Inspektions- oder kleinere Wartungsarbeiten, insbesondere in Kanalsystemen mit kleinem Querschnitt, durchaus geeignet. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass grobe Arbeiten mit einem Gerät dieses Aufbaus nicht ohne weiteres ausführbar sind. Insbesondere die Querschnittserweiterung durch Ausfräsen ist problematisch, da auf diese Weise keine günstigen Anstellwinkel für das Fräswerkzeug erreichbar sind.
Weiters können die relativ grossen auftretenden Kräfte nicht optimal von dem Bewegungsmechanismus aufgenommen werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher ein bekanntes verfahrbares Grundgerät in besonders einfacher Weise an beliebige Konturen anpassbar ist und eine automatische Steuerung des Vorschubes, beispielsweise längs einer Streckenleiteinrichtung, ermöglicht wird
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Auslegerarm auf einer relativ zum Träger verschwenkbaren Schwinge kardanisch angelenkt ist, so dass der Anlenkpunkt des Auslegerarms höhenverstellbar ist, um die im Wesentlichen horizontale Schwenkachse des Auslegerarms für die Verschwenkung des Auslegerarms in Höhenrichtung in den Bereich des horizontalen Durchmessers eines äusseren Hüllkreises der Sollprofilform zu bringen.
Aufgrund der Tatsache, dass ein kardanisch angelenkter Auslegerarm vorgesehen und die im Wesentlichen horizontale Schwenkachse des Auslegerarmes für die Verschwenkung des Auslegerarmes in Höhenrichtung in oder nahe dem horizontalen Durchmessers eines äusseren Hüllkreises um die Sollprofilform angeordnet ist, werden die notwendigen Voraussetzungen geschaffen, die Einrichtung selbstverfahrend an einem Richtstrahl oder einem Leitstrahl auszurichten und jeweils das gewünschte Sollprofil herauszuarbeiten.
Mit Vorteil ist zu diesem Zweck die im Wesentlichen horizontale Schwenkachse an einem Schlitten oder einer Schwinge in Höhenrichtung justierbar angeordnet, wobei es für die exakte Steuerung ausreicht, jeweils diese im Wesentlichen horizontale Schwenkachse auf den Streckenleitstrahl auszurichten, um jeweils im geschrämten bzw. zu vergrössernden lichten Querschnitt die korrekten geometrischen Bedingungen in Bezug auf das Sollprofil einhalten zu konnen.
Wesentlich an der vorliegenden Erfindung ist auch, dass es aufgrund der Konstruktion in günstiger Weise möglich ist, die auftretenden Kräfte über die Struktur abzuleiten. Weiters ist wichtig, dass die Lagerung des Auslegerarms für das Fräswerkzeug mehr Freiheitsgrade aufweist, als dies an sich notwendig wäre Auch ohne Höhenverstellbarkeit des Anlenkpunktes könnte das Fräswerkzeug innerhalb bestimmter Grenzen jeden Punkt an der Kanalwand erreichen. Jedoch wird es erst durch die erfindungsgemässe Ausbildung möglich, eine exakte Steuerung zu gewährleisten und günstige Anstellwinkel des Werkzeugs sicherzustellen.
In besonders vorteilhafter Weise ist die erfindungsgemässe Ausbildung so getroffen, dass die Schwenkachse für die horizontale Verschwenkung des Auslegerarmes im Wesentlichen normal auf die horizontale Schwenkachse verläuft, wodurch insbesondere von der Kreisform abweichende
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Innenkonturen bzw. lichte Querschnitte mit dem Auslegerarm und den Fräswerkzeugen sicher bestrichen werden können. Die erforderlichen Steuersignale stellen sich bei einer derartigen Auslegung als X und Y-Koordinaten des jeweiligen Sollprofiles im bearbeitenden Querschnitt dar, wobei die Ausrichtung der im Wesentlichen horizontalen Schwenkachse ausreicht, um ein automatisches Verfahren längs eines Leitstrahles analog zum Verfahren längs einer Streckenleiteinrichtung zu ermöglichen.
In besonders einfacher Weise ist die Ausbildung so getroffen, dass die Stellantriebe fur die vertikale und die horizontale Verschwenkung des Auslegerarmes von Hydraulikzylindern gebildet sind, deren Position von einer Steuerschaltung überwacht ist und in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Sollprofil verstellt wird. Prinzipiell kann die kardanische Lagerung sowie die Einrichtung zur Justierung der Höhenlage der horizontalen Schwenkachse nachträglich an beliebige bekannte verfahrbare Einrichtungen angebaut werden, wobei aufgrund der geometrischen Auslegung ein automatisches Verfahren in einfacher Weise möglich wird.
Eine sichere Justierung und Positionierung der Einrichtung im lichten Querschnitt kann in einfacher Weise dadurch sichergestellt werden, dass der Träger wenigstens drei Stützrollen an Armen trägt, welche die in der Querschnittsebene Y-förmig angeordnet und in Richtung zur Innenfläche des Profiles verstellbar sind. Die Verwendung einer im Wesentlichen Y-förmigen Anordnung der Abstützrollen erlaubt hierbei insbesondere bei Querschnitten, welche von der Kreisform abweichen, ein weitgehendes Selbstzentrieren der Einrichtung, so dass der erforderliche Aufwand für Nachkorrekturen am Streckenleitstrahl gering gehalten werden kann. Über eine Prozesssteuerung lassen sich jeweils unterschiedliche Profile mit den Hydraulikkolben exakt ansteuern, wobei die Einrichtung ohne aufwendige Umrüstarbeiten universell zum Einsatz gelangen kann.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Ausbildung so getroffen, dass das Fräswerkzeug am in Vortriebs- bzw. Verschieberichtung hinteren Ende des Trägers am Auslegerarm angeordnet ist. Mit einer derartigen Anordnung kann eine Abförderung des geschrämten Materials entfallen, da dieses einfach ausgespült werden kann und beim weiteren Vortrieb nicht im Wege ist.
In besonders einfacher Weise können die Fräswerkzeuge von Fraswalzen oder Fräsköpfen gebildet sein, deren Rotationsachse mit der Achse des Auslegerarmes fluchtet. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann durch entsprechende Kopfform und Kopfgeometrie jeweils ein weitestgehend flächiger Kontakt der Schrämwerkzeuge mit der Innenkontur bzw. der Innenwand des zu vergrössernden lichten Querschnittes aufrechterhalten werden, wodurch die Arbeitsgeschwindigkeit erhöht werden kann. Es ist alternativ dazu auch möglich, dass die Rotationsachse des Fräswerkzeuges quer zur Achse des Auslegerarmes liegt.
Wie bereits eingangs erwähnt, ist die Einrichtung bevorzugt so ausgebildet, dass die Schwenkachsen des Auslegerarmes an einem Richtstrahl, insbesondere einem Laserstrahl, ausrichtbar sind. Für ein vollautomatisches Verfahren der Einrichtung im Inneren des lichten Querschnittes in Abhängigkeit von den Vorgaben eines Richtstrahles ist die Ausbildung so getroffen, dass wenigstens eine der Rollen mit einem Fahrantneb verbunden ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemässen Einrichtung und Fig. 2 eine Ansicht auf die erfindungsgemässe Einrichtung von hinten in Vortriebsrichtung gesehen.
In Fig. 1 ist ein Träger 1 ersichtlich, an welchem Laufräder 2 und 3 rotierbar gelagert sind. Das Laufrad 3 ist mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor verbunden, wobei die Laufräder 2,3 an der Sohle eines Kanalprofils 4 verfahrbar sind.
Am Maschinengrundrahmen, hier als Träger 1 bezeichnet, ist ein Auslegerarm 7 an einer Schwinge 5 um eine im Wesentlichen horizontale Achse 6 in Höhenrichtung schwenkbar angelenkt. Der Auslegerarm 7 ist hierbei kardanisch angelenkt, wobei die im Wesentlichen vertikale Schwenkachse mit 8 bezeichnet ist. Der Auslegerarm 7 trägt an seinem stirnseitigen Ende koaxial zur Achse des Auslegerarmes 7 rotierbar gelagerte Fräs- bzw. Schrämwerkzeuge 9, wobei der entsprechende Antriebsmotor mit 10 bezeichnet ist. Die im Wesentlichen vertikale Schwenkachse 8 wird hierbei von einer Gabel 11 des Auslegerarmes 7 umgriffen, so dass eine sichere Aufnahme der Reaktionskräfte ermöglicht wird.
Der Schwenkantrieb für die Verschwenkung des Auslegerarmes 7 um die im Wesentlichen
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horizontale Achse 6 ist von einem Hydraulikzylinder 12 gebildet, welcher an einem Arm 13 des Kardangelenkes angreift. Die Verschwenkung in im Wesentlichen horizontaler Richtung wird durch den Hydraulikzylinder 14 bewirkt, wobei diese beiden Hydraulikzylinder 14,12 über Steuerleitungen 15 und 16 mit einer zentralen Steuereinrichtung 17 verbunden sind, welche auch die Signale einer nicht dargestellten Streckenleiteinrichtung verarbeitet.
Für die korrekte Höheneinstellung der im Wesentlichen horizontalen Schwenkachse 6 wird die Schwinge 5 durch einen Hydraulikzylinder 18 verschwenkt, so dass die horizontale Schwenkachse 6 im Wesentlichen diametral im Hüllkreis des Kanalquerschnittes des Kanals 4 verlauft. Eine Zentrierung bzw. weitere Abstützung wird durch Stützrollen 19 gewährleistet, welche über Hydraulikzylinder 20 gegen die Innenwand des Kanals 4 gepresst werden konnen und in einem gemeinsamen Träger 21 gelagert sind. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, können die Träger 21, welche strichpunktiert angedeutet wurden, in bevorzugter Weise Y-förmig angeordnet sein, wobei bei einem im Wesentlichen eiförmigen Querschnitt gemeinsam mit der unteren angetriebenen Stützrolle 3 eine Selbstjustierung möglich ist.
Die Stützrollen 19 können aber auch abweichend von der strichpunktiert angedeuteten Lage in beliebiger Weise orientiert werden, wie dies mit den in vollen Linien gezeichneten Rollen 19 verdeutlicht ist.
Bei der Darstellung nach Fig. 2 ist der den Profilquerschnitt aussen umgebende Hüllkreise mit 22 bezeichnet. Die im Wesentlichen horizontale Schwenkachse wird hierbei jeweils auf den horizontalen Durchmesser 23 dieses Hüllkreises ausgerichtet, so dass eine exakte Justierung der gesamten Einnchtung an einem Streckenleitstrahl erfolgen kann. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, können für die Verschwenkung des Auslegerarmes 7 zu beiden Seiten gesonderte Hydraulikzylinder 14 eingesetzt werden, wobei die im Wesentlichen horizontale Schwenkachse 6 in Höhenrichtung längs der mit 24 angedeuteten vertikalen Längsmittelebene des zu bearbeitenden lichten Querschnittes justierbar ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Bearbeiten und Vergrössern des lichten Querschnitts bzw. der Innenkontur eines Erdbauwerks, z. B. eines Kanals, mit einem Fraswerkzeug das auf einem im zu bearbeitenden Querschnitt positionierbaren Träger auf einem Auslegerarm gelagert ist, wobei der Träger Rollen zur Abstützung und zum Verfahren des Trägers in Achsrichtung des zu bearbeitenden Querschnitts aufweist, wobei der Auslegerarm um eine horizontale
Schwenkachse und um eine weitere Schwenkachse beweglich ist, die vorzugsweise nor- mal zur horizontalen Schwenkachse ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslegerarm (7) auf einer relativ zum Träger (1) verschwenkbaren Schwinge (5) kardanisch angelenkt ist, so dass der Anlenkpunkt des Auslegerarms (7) höhenverstellbar ist, um die im Wesent- lichen horizontale Schwenkachse (6) des Auslegerarms (7)
für die Verschwenkung des
Auslegerarms (7) in Höhenrichtung in den Bereich des horizontalen Durchmessers (23) eines äusseren Hüllkreises (22) der Sollprofilform zu bringen.