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Die
Erfindung betrifft einen raupengestützten Bagger mit einem Raupenfahrwerke
aufweisenden Unterbau und einem auf dem Unterbau sich abstützenden
Oberbau, der seinerseits zumindest einen Auslegerarm mit einem Werkzeug,
einem Abfördermittel
sowie einem Ausgleichsgewicht trägt,
wobei Unterbau und Oberbau vermittels eines ringförmigen Großlagers
um eine Hochachse zueinander verdrehbar und abhebesicher verbunden
sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben
eines derartigen Baggers.
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Bagger
der eingangs genannten Art sind seit langem bekannt und kommen beispielsweise
als auf Schüttgutlagerplätzen oder
im Tagebau stetig arbeitende Schaufelradbagger zur Anwendung. Insbesondere
im Strossenbetrieb erfolgt dabei die Spanzustellung regelmäßig durch
ein Kurvenmanöver
des Raupenfahrwerks, die sogenannte S-Kurve.
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Durch
dieses Kurvenmanöver
ist zum einen eine erhebliche Belastung des Raupenfahrwerks zu verzeichnen,
zum anderen ist der Zeitfaktor und der Platzbedarf für ein solches
Manöver
nicht zu unterschätzen.
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Hier
setzt die nachfolgend beschriebene Erfindung an.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen raupengestützten Bagger der gattungsbestimmenden
Art zu schaffen, mit dem ein Fahrtrichtungswechsel vereinfacht ist.
Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein geeignetes Verfahren zum
Betreiben eines derartigen Baggers anzugeben.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen der nebengeordneten
Ansprüche
1 und 14, während
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den
jeweils nachgeordneten Unteransprüchen zu entnehmen sind.
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Ausgehend
von einem raupengestützten Bagger
mit einem Raupenfahrwerke aufweisenden Unterbau und einem auf dem
Unterbau sich abstützenden
Oberbau, der seinerseits zumindest einen Auslegerarm mit einem Werkzeug,
einem Abfördermittel
sowie einem Ausgleichsgewicht trägt,
wobei Unterbau und Oberbau vermittels eines ringförmigen Großlagers
um eine Hochachse zueinander verdrehbar und abhebesicher verbunden
sind, wird die Aufgabe demnach dadurch gelöst, dass der Bagger zum Wechseln
der Fahrtrichtung im Stillstand relativ zum Fahrplanum derart höhenverstellbar
ist, dass die Raupenfahrwerke vom Fahrplanum gelöst oder weitestgehend entlastet
werden und der Unterbau samt Raupenfahrwerken relativ zum Oberbau
um einen bestimmten Winkel „α" um besagte Hochachse
verdrehbar ist.
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Durch
diese Maßnahme
kann nunmehr vorteilhaft auf ein herkömmliches Kurvenmanöver, welches
mit einer erhöhten
Belastung der Raupenfahrwerke sowie mit einem erhöhten Zeit-
und Platzbedarf einhergeht, verzichtet werden, da der Fahrtrichtungswechsel
ortsfest vorbereitet werden kann, indem der Unterbau samt Raupenfahrwerken
im Stillstand des Baggers in die gewünschte Fahrtrichtung desselben
eingestellt, sozusagen unter dem feststehenden Oberbau gedreht werden
kann.
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Der
Winkel „α" kann zwischen 0° und 360° gewählt sein,
wobei derselbe vorzugsweise 90° beträgt, so dass
gerade im Strossenbetrieb der Aufwand für das Zustellen eines neuen
Spans minimiert ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind zur Höhenverstellbarkeit
des Baggers zumindest drei, ein Stützpolygon ausbildende Hubvorrichtungen
vorgesehen, die ihrerseits am Oberbau des Baggers biegesteif befestigt
und durch eine Öffnung
im Unterbau frei hindurchragend gegen das Fahrplanum verfahr- und
anpressbar sind, wobei der Schwerpunkt des Baggers innerhalb besagten Stützpolygons
angeordnet ist.
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Hierbei
ist die Öffnung
im Unterbau derart ausgebildet und bemessen, dass die Verdrehbarkeit des
Baggers um den gewählten
Winkel „α" gewährleistet
ist.
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Wie
die Erfindung weiter vorsieht, ist die Öffnung im Unterbau des vom
ringförmigen
Großlager radial
begrenzten Raumes angeordnet.
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Weiterhin
wird im Sinne der Erfindung vorgeschlagen, dass die Hubvorrichtungen
durch je eine Kolben-Zylinder-Einheit oder je eine mechanische Hubspindel
gebildet sind.
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Die
Kolbstange einer jeden Kolben-Zylinder-Einheit oder die Hubspindel
weist zweckmäßigerweise
an ihrem zum Fahrplanum weisenden Ende jeweils ein plattenförmiges Stützelement
auf, welches ferner derart bemessen ist, dass ein Eindringen desselben
in das Bodenmaterial des Fahrplanums während eines Hubs des Baggers
weitestgehend gemindert ist.
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Vorzugsweise
ist das Stützelement
am freien Ende der Kolbenstange oder der Hubspindel voll gelenkig
gelagert, wodurch Unebenheiten im Abstützbereich des Fahrplanums ausgeglichen
werden können,
ohne die Hubvorrichtung übermäßig auf
Biegung zu beanspruchen.
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Gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind eine oder mehrere sich am Oberbau abstützende und
am Unterbau angreifende Drehvorrichtungen vorgesehen.
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Die
Drehvorrichtung oder die Drehvorrichtungen können durch je einen Linearantrieb
in Form einer Kolben-Zylinder-Einheit oder eines Spindeltriebs gebildet
sein.
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Gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
kann es auch angezeigt sein, statt dessen ein Zahnkranz-Ritzel-System
vorzusehen, über
welches Unter- und Oberbau miteinander wirkverbunden sind.
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Vorstehende
Erfindung bietet sich insbesondere an, an Schaufelradbaggern oder
Eimerkettenbaggern Anwendung zu finden.
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Das
Verfahren zum Betreiben eines derartigen raupengestützten Baggers
zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass zum Wechsel der Fahrtrichtung
des Baggers
- – derselbe im Stillstand zunächst relativ
zum Fahrplanum derart vermittels der Hubvorrichtungen höhenverstellt
wird, dass sich der Bagger über
die Hubvorrichtungen auf dem Fahrplanum abstützt,
- – nachfolgend
der Unterbau samt den Raupenfahrwerken relativ zum Oberbau um einen
bestimmten Winkel „α" um die Hochachse
verdreht und
- – abschließend der
Bagger wieder auf das Fahrplanum abgesetzt wird.
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Die
Hubvorrichtungen werden dabei derart angesteuert, dass diese zunächst, etwaige
Höhenabweichungen
im Fahrplanum ausgleichend, bis zur Anlage an dasselbe verfahren
und nachfolgend synchron betrieben werden, um den Bagger höhenzuverstellen.
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In
Fortbildung des Betriebsverfahrens kann der Bagger zum einen derart
höhenverstellt
werden, dass sich die Raupenfahrwerke vom Fahrplanum weitestgehend
lösen,
wobei der Unterbau samt Raupenfahrwerken relativ zum Oberbau vermittels
einer oder mehrerer separater Drehvorrichtungen um die Hochachse
gedreht wird.
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Zum
anderen ist es auch denkbar, dass der Bagger derart höhenverstellt
wird, dass die Raupenfahrwerke weitestgehend entlastet werden, jedoch noch
eine bestimmte Griffigkeit derselben zum Boden des Fahrplanums erhalten
bleibt, wobei der Unterbau samt Raupenfahrwerken relativ zum Oberbau durch
einseitiges oder beidseitiges, jedoch gegenläufiges Betreiben der Raupenfahrwerke
um die Hochachse gedreht wird.
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In
diesem Fall kann auf separate Drehvorrichtungen verzichtet werden.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen schematisch
dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
erfindungsgemäß ausgebildeten
Bagger in der Seitenansicht,
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2 die
Draufsicht auf den Unterbau des Baggers nach 1,
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3 die äußerst schematische
Ansicht eines Fahrplanums mit einem raupengestützten Bagger, wobei hier das
herkömmliche
Kurvenmanöver des
Baggers nach Art einer S-Kurve dargestellt ist,
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4 – 6 die
Darstellung des Wendemanövers
des erfindungsgemäß ausgebildeten
Baggers, gezeigt an der Kinematik von sich am Oberbau abstützenden
und am Unterbau angreifenden Drehvorrichtungen,
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7 den
Schnitt I-I nach 4.
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1 zeigt
schematisch einen raupengestützten
Bagger 1 in Form eines Schaufelradbaggers.
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Auf
den Raupenfahrwerken 2 desselben ist ein Unterbau 3 angeordnet,
auf welchem sich vertikal der Oberbau 4 abstützt, wobei
Unterbau 3 und Oberbau 4 vermittels eines ringförmigen Großlagers 5 in Form
einer Kugel- oder Rollendrehverbindung um eine Hochachse 6 zueinander
verdrehbar und abhebesicher verbunden sind.
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Gemäß vorliegendem
Ausführungsbeispiel ist
der Oberbau 4 durch eine Plattform 7 mit einem Stützgerüst-Pylon 8 gebildet,
an welchem wiederum ein Auslegerarm 9 vermittels einer
Kolben-Zylinder-Einheit 10 um eine horizontale Schwenkachse 11 schwenkbar
gelagert ist.
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Der
Auslegerarm 9 trägt
einerends ein Werkzeug 12, vorliegend in Form eines umlaufenden Schaufelrades,
ferner ein Abfördermittel 13 in
Form eines Abförderbandes
sowie anderenends ein Ausgleichsgewicht 14.
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Das
mittels eines nicht näher
gezeigten Antriebs drehbare Schaufelrad löst Material, beispielsweise
aus einer Böschung 15,
welches dann dem Abförderband übergeben
und vermittels desselben abtransportiert wird.
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In 2 ist
der Unterbau 3 mit dem ringförmigen Großlager 5 und den Raupenfahrwerken 2 näher gezeigt.
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Gesetzt
den Fall, der Bagger 1 respektive Schaufelradbagger kommt
auf schüttgutlagerplätzen oder
im Tagebau im Strossenbetrieb zum Einsatz, so fährt derselbe auf dem Fahrplanum 16 stetig
parallel zur Böschung 15 einer
beispielsweise abzuräumenden
Schüttguthalde 17 oder
eines abzubauenden Flözes.
Hat er das Ende der abzuräumenden
Schüttguthalde 17 oder
des abzubauenden Flözes
erreicht, ist es erforderlich, den sogenannten Span neu zuzustellen.
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Wie
in 3 näher
gezeigt, erfolgt die Spananstellung im Strossenbetrieb herkömmlich durch
ein Kurvenmanöver
des Raupenfahrwerks 2 nach Art einer S-Kurve 18.
Durch diese Maßnahme
ist, wie bereits oben dargetan, eine erhebliche Belastung des Raupenfahrwerks 2 zu
verzeichnen. Des Weiteren ist der Zeitfaktor und der Platzbedarf
für ein
solches Manöver
nicht zu unterschätzen.
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Um
dieses aufwendige Wendemanöver
nunmehr zu vermeiden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Bagger 1 zum
Wechsel der Fahrtrichtung im Stillstand relativ zum Fahrplanum 16 derart höhenverstellbar
ist, dass die Raupenfahrwerke 2 vom Fahrplanum 16 gelöst und weitestgehend
entlastet werden und der Unterbau 3 samt Raupenfahrwerken 2 relativ
zum Oberbau 4 um einen bestimmten Winkel „α" um die Hochachse 6 verdrehbar
ist.
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Im
Hinblick darauf sind gemäß den 4 bis 7 zumindest
drei, ein Stützpolygon
ausbildende Hubvorrichtungen 19 vorgesehen, die ihrerseits
am Oberbau 4 des Baggers 1 biegesteif befestigt
sind.
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Diese
Hubvorrichtungen 19 können,
wie vorliegend ersichtlich, jeweils durch eine Kolben-Zylinder-Einheit,
vorzugsweise eine hydraulisch betriebene Kolben-Zylinder-Einheit, oder auch
durch eine an sich bekannte und demgemäß nicht näher dargestellte mechanische
Hubspindel, die ihrerseits beispielsweise elektrisch betrieben ist,
gebildet sein.
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Besagte
Hubvorrichtungen 19 ragen frei durch eine Öffnung 20 im
Unterbau 3, die besonders gut in 2 ersichtlich
und innerhalb des vom ringförmigen
Großlager 5 radial
begrenzten Raumes angeordnet ist, hindurch und sind bestimmungsgemäß gegen
das Fahrplanum 16 verfahr- und anpressbar.
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Für den Fachmann
ist sicherlich leicht nachvollziehbar, dass der Schwerpunkt des
Baggers 1 innerhalb des Stützpolygons angeordnet sein
sollte und bedarf deshalb keiner weiteren Erläuterungen.
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Ebenso
wird einem Stützpolygon
aus drei Hubvorrichtungen 19 aufgrund der statischen Bestimmtheit
der Vorzug gegeben, jedoch kann es unter bestimmten Umstände auch
angezeigt sein, mehr als drei Hubvorrichtungen 19 vorzusehen,
welches demgemäß durch
die Erfindung mit erfasst ist.
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Gemäß 7 weisen
die Kolbenstangen 21 der Kolben-Zylinder-Einheiten bzw.
die Hubspindeln an ihrem zum Fahrplanum 16 weisenden Ende
jeweils ein plattenförmiges
Stützelement 22 auf,
welches derart bemessen ist, dass ein Eindringen dessel ben in das
Bodenmaterial des Fahrplanums 16 während eines Hubs des Baggers 1 weitestgehend gemindert
ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Stützelement 22 am
freien Ende der Kolbenstange 21 bzw. der Hubspindel voll
gelenkig, beispielsweise sphärisch
gelagert.
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Des
Weiteren sind, wie in den 4 bis 7 ersichtlich,
gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
zwei Drehvorrichtungen 23 vorgesehen, die ihrerseits als
Linearantriebe ausgebildet sind.
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In
der Praxis haben sich dabei hydraulisch betriebene Kolben-Zylinder-Einheiten
bewährt,
wobei es auch hier denkbar ist, statt dessen nicht näher gezeigte
Spindeltriebe vorzusehen.
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Die
Drehvorrichtungen 23 bzw. Linearantriebe stützen sich
ihrerseits vorliegend mit ihrem äußeren Auge
an einem sogenannten Ringträger 24 des Unterbaus 3 und
mit ihrem inneren Auge an einer Mittelpratze 25 des Oberbaus 4 derart
ab, dass infolge einer Hebelwirkung ein Drehmoment auf den Unterbau 3 im
Verhältnis
zum Oberbau 4 aufbringbar ist.
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Statt
vorstehender Drehvorrichtungen 23 in Form von Linearantrieben
kann gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
auch eine Drehvorrichtung zur Anwendung kommen, die ihrerseits aus
einem an sich bekannten Zahnkranz-Ritzel-System gebildet ist, vermittels
welches Ober- und Unterbau 3, 4 miteinander wirkverbunden
und demgemäß relativ
zueinander vedrehbar sind (nicht näher dargestellt).
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So
können
zum Beispiel der Zahnkranz am Unterbau 3 befestigt sein
und das angetriebene Ritzel sich am Oberbau 4 abstützen. Selbstverständlich ist
auch eine umgekehrte Konstellation denkbar.
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Der
Winkel „α" (Drehwinkel) kann
dabei in Abhängigkeit
von dem gewählten
Drehmittel beliebig zwischen 0° und
360° gewählt sein,
wobei selbstverständlich
die Öff nung 20 im
Unterbau derart auszubilden und zu bemessen ist, dass die Verdrehbarkeit des
Baggers 1 um den gewählten
Winkel „α" gewährleistet
ist.
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Im
Strossenbetrieb wird ein Winkel „α" von 90° als besonders vorteilhaft angesehen,
um mit geringstmöglichem
Aufwand einen Fahrtrichtungswechsel des Baggers 1 durchführen zu
können.
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Nachfolgend
wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die 4 bis 7 verfahrensgemäß näher betrachtet:
Hat
der Bagger 1 beispielsweise das Ende der abzuräumenden
Schüttguthalde 17 oder
des abzubauenden Flözes
erreicht und soll eine neue Spananstellung des Baggers 1 bewerkstelligt
werden, so wird der Bagger 1 zunächst in einer bestimmten Position unmittelbar
hinter dem Ende der abzuräumenden Schüttguthlde 17 oder
des abzubauenden Flözes zum
Stillstand gebracht.
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Im
Anschluß daran
können
die Hubvorrichtungen 19 betätigt und die Stützelemente 22 entsprechend
von einer Ruheposition respektive einer vom Fahrplanum 16 abgehobenen
Position gegen das Fahrplanum 16 verfahren und angepresst
werden.
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Um
etwaige Höhenabweichungen
im Fahrplanum 16 ausgleichen zu können, werden die einzelnen
Hubvorrichtungen 19 zunächst
weitestgehend unabhängig
voneinander angesteuert, d. h., der Hub für die Anstellung der einzelnen
Hubvorrichtungen 19 gegen das Fahrplanum 16 kann
sich in dieser Phase voneinander unterscheiden.
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Nachfolgend
werden die einzelnen Hubvorrichtungen 19 derart synchron
betrieben, dass der Bagger 1 bei optimaler Lastverteilung
und weitestgehend in der Waage eine Höhenverstellung erfährt, derart,
dass sich der Bagger 1 nunmehr über die Hubvorrichtungen 19 auf
dem Fahrplanum 16 abstützt.
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Diese
Höhenverstellung
kann dabei unter Berücksichtigung
von sensorisch ermittelten Signalen, die ihrerseits in einer Steuereinheit
verarbeitet werden, erfolgen.
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Hierbei
können
Hubwegsensoren zur Messung des aktuellen Hubs, Sensoren zur Ermittlung
einer Lastverteilung, Winkelsensoren zur Ermittlung der Winkelstellung
des Baggers 1 zum Erdmittelpunkt u. a. geeignete Sensoren
Verwendung finden.
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Angenommen, 4 zeigt
den Bagger 1 in einem Zustand, indem dieser derart höhenverstellt ist,
dass sich die Raupenfahrwerke 2 vom Fahrplanum 16 weitestgehend
gelöst
haben, ist nunmehr die Möglichkeit
gegeben, den Unterbau 3 samt Raupenfahrwerke 2 vermittels
der Drehvorrichtungen 23, hier vermittels der Kolben-Zylinder-Einheiten, unter
dem Oberbau 4 um die Hochachse 6 in die gewünschte Richtung
zu drehen, ohne den Oberbau 4 in seiner Lage zu verändern.
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5 zeigt
den um einen Winkel „α" von 90° entgegen
dem Uhrzeigersinn gedrehten Unterbau 3 samt Fahrwerken 2.
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Ist
die gewünschte
Drehung vollzogen, werden die Hubvorrichtungen 19 in ihre
Ausgangsstellung überführt und
demgemäß der Bagger 1 auf
dem Fahrplanum 16 abgesetzt.
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Anschließend wird
der Bagger 1 in die eingestellte Richtung vorgefahren,
um den nächsten
Span zuzustellen.
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Schließlich ist
vorstehende Maßnahme
zu wiederholen, um die Fahrwerke 2 nunmehr am neuen Bestimmungsort
des Baggers 1 um einen Winkel „α" von 90° im Uhrzeigersinn zurückzudrehen
und somit in ihre ursprüngliche
Position zu überführen (6).
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Gemäß einer
anderen möglichen
Variante kann unter Verzicht von separaten Drehvorrichtungen 19 die
Drehung des Unterbaus 3 relativ zum Oberbau 4 durchgeführt werden,
indem eine derartige Höhenverstellung
des Baggers 1 durchgeführt wird,
dass die Raupenfahrwerke 2 zwar ebenfalls weitestgehend
entlastet werden, jedoch noch eine bestimmte Griffigkeit derselben
zum Boden des Fahrplanums 16 erhalten bleibt.
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Die
Relativdrehung zwischen dem Unter- und Oberbau 3, 4 wird
nunmehr vermittels der Raupenfahrwerke 2 selbst bewerkstelligt,
wobei diese sozusagen als Drehvorrichtungen 23 fungieren.
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Durch
einseitiges oder beidseitiges, jedoch gegenläufiges Betreiben der Raupenfahrwerke 2,
die sich ihrerseits noch in Grenzen am Fahrplanum 16 abstützen, kann
das erforderliche Drehmoment um die Hochachse 6 auf den
Unterbau 3 samt Raupenfahrwerken 2 aufgebracht
werden.
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Die
vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele stellen
auf einen raupengestützten
Bagger 1 in Form eines Schaufelradbaggers ab.
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Die
Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern
umfasst jedwede raupengestützten
Bagger 1, beispielsweise auch nicht näher dargestellte Eimerkettenbagger,
deren Fahrtrichtungswechsel vereinfacht werden soll.
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- 1
- Bagger
- 2
- Raupenfahrwerke
- 3
- Unterbau
- 4
- Oberbau
- 5
- Großlager
- 6
- Hochachse
- 7
- Plattform
- 8
- Stützgerüst-Pylon
- 9
- Auslegerarm
- 10
- Kolben-Zylinder-Einheit
- 11
- Schwenkachse
- 12
- Werkzeug
- 13
- Abfördermittel
- 14
- Ausgleichsgewicht
- 15
- Böschung
- 16
- Fahrplanum
- 17
- Schüttguthalde
- 18
- S-Kurve
- 19
- Hubvorrichtung
- 20
- Öffnung
- 21
- Kolbenstange
- 22
- Stützelement
- 23
- Drehvorrichtung
- 24
- Ringträger
- „α"
- Drehwinkel