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Die
Anmeldung hat eine Schraubvorrichtung zum Einschrauben von Fundamenteinrichtungen
in das Erdreich gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 zum Gegenstand.
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Solche
Schraubvorrichtungen sind an sich bekannt. Es gibt sie als eigenständige, etwa
auch selbst fahrende Gerätschaften
mit allen erforderlichen Führungen
(Halte- und Ausrichtemöglichkeiten) und
Antrieben. Als Solche sind sie zwar zweckentsprechend und sehr komfortabel,
aber vergleichsweise aufwendig. Sie sind nur rentabel, wo ständig eine große Zahl
von Fundamenteinrichtungen einzusetzen ist.
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Für Anwender
mit nur gelegentlichem Bedarf kommen solche Einschraubvorrichtungen
eigentlich nur als Zusatzgeräte
zum Anbau an die bekannten multifunktionalen Baufahrzeuge wie beispielsweise an
den Auslegerarm eines Baggers in Betracht. Denn nur so sind sie
für solche
Anwender wirtschaftlich vertretbar. Ein derartiges Zusatzgerät ist in
der
US 6.942.430 B1 beschrieben.
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Bei
der bekannten Vorrichtung ist es allerdings schwierig, die gewünschte Schraubrichtung, sei
es die Senkrechte oder ein anderer erwünschter Winkel, tatsächlich über den
ganzen Bohrvorgang einzuhalten.
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Das
liegt zum einen daran, dass der Auslegerarm mit dem Fortschritt
des Schraubvorganges abgesenkt wird. Die Anlenkstelle des Werkzeuges am
Auslegerarm folgt dabei einer Kreislinie um die Schwenkachse des
Auslegerarms am Bagger. Das bedeutet, dass das Bohrwerkzeug und
mit ihm der Bohrer in seinem oberen Teil, wenn keine Korrektur erfolgt,
dem Anlenkpunkt folgt und in Längsrichtung des
Baggerarms aus der vorgesehenen Richtung gedrängt wird, wodurch das Bohrloch
in seiner Richtung verändert
bzw. in möglicherweise
unerwünschtem Maße aufgeweitet
wird.
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Ein ähnlicher
Ausrichtungsfehler ergibt sich in der seitlichen Ausrichtung, wenn
sich die Längsachse
der Schraubeinrichtung nicht mit der Bewegungsebene des Baggerarms
deckt, etwa weil der Bagger und mit ihm der Auslegerarm (bei senkrechter
Schraubrichtung) schief stehen oder zwar der Bagger gerade steht,
die Schraubrichtung aber eine andere als die Senkrechte ist. Überlagerungen
dieser und der zuvor beschriebenen Fehlerquellen können zu
Fehlauslenkungen der Schraubeinrichtung in jeder Richtung führen.
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Hinzu
kommen weitere Fehlerquellen wie beispielsweise Widerstände im Erdboden,
die die Schraubeinrichtung aus der vorgesehenen Ausrichtung drängen, und
schließlich
Bedienungsfehler des Fahrers des Baufahrzeuges, wie sie insbesondere auch
bei dem Versuch, die zuvor beschriebenen Ausrichtungsfehler zu korrigieren,
auftreten können.
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Die
beschriebenen Fehlausrichtungen werden nämlich nach dem Stand der Technik überwiegend über die
Lenkung des Baufahrzeugs bzw. des Auslegerarms kompensiert, indem
nämlich
der Fahrzeugführer
das Baufahrzeug je nach Sachlage vor- oder zurückfährt oder dreht oder den Auslegerarm verkürzt, verlängert oder
verschwenkt.
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Diese
Vorgehensweise birgt allerdings ihrerseits erhebliche Fehlerquellen
in sich, weil Art und Ausmaß der
Korrektur vom Augenmaß des
Bedieners und von der Präzision
seiner Lenkbewegungen oder auch der Technik (Präzision der Steuerung) abhängen. Dass
diese Präzision
vor allem bei Fahrbewegungen im rauen Gelände und bei für diesen
Betrieb konzipierten Geräten überhaupt
oft zu wünschen übrig lassen
wird, liegt auf der Hand.
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Eine
Teillösung
dieser Probleme bietet die
US
3,746,104 . Dort ist der Auslegerarm einer Bohrvorrichtung
in der Länge
hydraulisch verstellbar. Dadurch entfallen die Richtungskorrekturen
durch Vor- und Rückwärtsfahren
des Baufahrzeugs, die sonst nötig
werden, bspw. um beim Absenken des Auslegerarms das Auswandern der
Anlenkstelle aus der Längsachse
der Bohreinrichtung zu verhindern. Die nötige Korrektur erfolgt durch
die hydraulische Längenänderung
des Auslegerarms, statt durch nur schwer präzise steuerbare Fahrbewegungen.
Allerdings löst
dies nur das Problem der Ausrichtungsfehler in Längsrichtung des Auslegerarms
und auch dieses nicht vollständig.
Denn wenn der Auslegerarm in einen anderen als einen rechten Winkel
zur Einbringrichtung des Bohrers einnimmt, ist jede Längenänderung
des Auslegerarms zugleich mit einer Änderung der Höhe nach
verbunden. Dies führt – je nach
Bewegungsrichtung – zu
einem unerwünschten
Herausreißen
oder ein Hineindrücken
des Bohrers. Andere Ausrichtfehler müssen bei dieser Lösung ohnehin weiter
durch entsprechende Fahrbewegungen des Baggers, allenfalls durch
Schwenkbewegungen des Baggeraufbaus ausgeglichen werden, mit allen
damit verbundenen Nachteilen, oder sie lassen sich gar nicht kompensieren
und müssen
in Kauf genommen werden. Vor allem aber ist diese Lösung auch
recht aufwendig, weil sie einen völlig anderen als den üblichen
Auslegerarm voraussetzt.
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Eine
andere Teillösung
des Problems zeigt die
AT
387 424 B , indem sie die kardanische Aufhängung einer
Bohrvorrichtung mit ihrer hydraulischen Längenverstellbarkeit kombiniert
und so Bewegungen des Auslegerarms und die damit verbundenen Probleme
vermeidet.
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Allerdings
vermeidet dieser Gegenstand auch nur die aus Bewegungen des Auslegerarms
resultierenden Probleme. Für
andere Ausrichtungsfehler, die ein Nachjustieren der Vorrichtung
erfordern, bietet die Schrift keine Lösung. Es bleibt auch hier nur
das Nachjustieren über
Fahrbewegungen des Baugeräts
oder Stellbewegungen des Auslegerarms oder das in Kauf nehmen von
Fehlausrichtungen.
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Auch
diese Vorrichtung ist im Übrigen
recht aufwendig und kommt vor allem für lange Fundamenteinrichtungen
kaum in Frage, weil sie eine Bauhöhe des Auslegerarms bedingen
würde,
die bei den gebräuchlichen
Baufahrzeugen kaum verfügbar
ist.
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Die
Aufgabe ist es, eine Einschraubvorrichtung für Fundamenteinrichtungen als
Anbaugerät zum
Anbau an den Auslegerarm eines Baufahrzeugs vorzuschlagen, die Ausrichtungsfehler
beim Einschrauben auf einfache Weise vermeidet oder korrigiert.
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Diese
Aufgabe erfüllt
die erfindungsgemäße Schraubvorrichtung
gemäß Anspruch
1.
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Sie
unterscheidet sich vom Stand der Technik dadurch, dass ihre Anlenkstelle
am Auslegerarm gegenüber
dem Schraubkopf in mindestens einer ersten Richtung quer zur Längsachse
der Fundamenteinrichtung verschieblich ist. Dadurch erhält der Auslegerarm,
genauer gesagt die Anlenkstelle zwischen Auslegerarm und Schraubvorrichtung,
die Freiheit, sich zumindest in einer ersten Richtung aus der Achse
der Fundamenteinrichtung zu bewegen, ohne die Fundamenteinrichtung
in dieser Richtung seitlich zu beaufschlagen und damit schief zu
ziehen. Die Kompensation findet also nicht im Auslegerarm und nicht
durch dessen Längenänderung
statt, sondern in der Einschraubvorrichtung, genauer an irgendeiner
Stelle zwischen deren Anlenkstelle am Ausleger und dem Schraubkopf.
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Gegenüber den
Lösungen
nach dem Stande der Technik ergeben sich dadurch verschiedene Vorteile:
Die Fehlerkompensation erfordert keinen Umbau des Baufahrzeugs oder
seines Auslegerarms und muss auch nicht mehr mit den höchst unzulänglichen
Mitteln der Lenkung des Baufahrzeuges erfolgen. Die Kompensation
findet in einem ohnehin vorhandenen Zusatzteil der Einschraubvorrichtung,
seiner Aufhängung,
und durch deren verhältnismäßig geringfügige Umgestaltung
statt. Diese Umgestaltung baut verhältnismäßig kompakt, beispielsweise im
Vergleich mit der bekannten hydraulischen Längenverstellbarkeit einer Bohrvorrichtung.
Vor allem aber kann die Verschiebung, wenn sie denn angetrieben
und gesteuert erfolgen soll, mit den bei modernen Baufahrzeugen
ohnehin vorhandenen, für
die Zusatzgeräte
vorgehaltenen (hydraulischen) Antrieben und deren Steuerung erfolgen.
So kann die Steuerung der Verschiebung in einfachster Weise manuell vom
Bediener erfolgen.
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In
einer weiteren Ausführung
kann die Anlenkstelle gegenüber
dem Schraubkopf auch in einer zweiten Richtung verschieblich sein,
die zur ersten Richtung quer gelagert ist. Dann können nicht
nur Ausrichtungsfehler in der einen Richtung, sondern auch Fehler
in der zweiten Richtung ausgeglichen werden, wodurch es möglich wird,
zugleich alle Überlagerungen
von Fehlern in beiden Richtungen entsprechend zu kompensieren.
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Da
die Hauptfehlerquelle bei der Ausrichtung die Bewegung der Anlenkstelle
in Längsrichtung
des Auslegerarms ist, wird die erste Richtung freier Verschieblichkeit
vorzugsweise die Längsrichtung
des Auslegerarms sein.
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Besonders
einfach und baulich kompakt lässt
sich die Verschieblichkeit verwirklichen, wenn die Aufhängung – wie für Bohrvorrichtungen
bekannt – als
Kardangelenk ausgebildet wird und mindestens eine erste Gelenkachse
zur Herstellung der Verschieblichkeit in der ersten Richtung derart
verlängert ist,
dass ein erstes und ein zweites Gelenkteil des Kardangelenks auf
dieser Gelenkachse gegeneinander verschieblich sind.
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Dabei
wird dann die erste Gelenkachse vorzugsweise die erste Richtung,
im Zweifel also die Längsrichtung
des Auslegerarms einnehmen.
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Eine
vollkommenere Nachjustierung wird jedoch ermöglicht, wenn auch die zweite
Gelenkachse des Kardangelenks derart verlängert wird, dass das zweite
und ein drittes Gelenkteil des Kardangelenks auf ihr gegeneinander
verschieblich sind. Durch Überlagerung
dieser beiden Verschieblichkeiten kann dann jede Auslenkung des
Anlenkpunktes aus der Achse der Fundamenteinrichtung – in welcher Richtung
auch immer – kompensiert
werden.
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Wenn
es nur darum geht, dem Anlenkpunkt die Beweglichkeit zu verleihen,
die erforderlich ist, damit der Auslegerarm bei seinen Bewegungen
die Fundamenteinrichtung nicht schiefzieht, genügt die freie Beweglichkeit
der Kardangelenke auf den Achsen an sich. Eines Antriebes bedarf
es hierfür
nicht unbedingt.
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Freilich
kann die hierfür
erforderliche Leichtgängigkeit
der Gelenke im rauen Betrieb nicht immer gewährleistet werden, so dass schon
aus diesem Grund ein entsprechender Antrieb für die Ver schiebungen sinnvoll
ist. Ein Antrieb ermöglicht
aber darüber
hinaus weitere Funktionalitäten.
So ermöglicht
er etwa aktive Ausrichtungskorrekturen, die Einstellung der Einschraubvorrichtung
in eine andere als die senkrechte Richtung oder auch Einstellungen,
die das Ankoppeln einer liegenden Fundamenteinrichtung in dieser
Stellung ermöglichen.
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Der
Antrieb kann in diesem Falle über
die bei modernen Baufahrzeugen ohnehin vorgesehenen, zumeist hydraulischen
Antriebe für
die Zusatzgeräte und
damit ohne bauliche Änderungen
am Baufahrzeug oder seinem Auslegerarm erfolgen.
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In
gleicher Weise kann der Antrieb bzw. können die Antriebe über die
ihnen zugeordneten Steuerungen manuell gesteuert werden.
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Eine
Regelung bzw. automatische Steuerung kann im einfachsten Falle mit
einem Neigungsschalter erfolgen.
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Um
dem Bediener den aktuellen Winkelstand der Einschraubvorrichtung
mit der Fundamenteinrichtung anzuzeigen, kann an der Schraubvorrichtung
ein Inklinometer vorgesehen sein.
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Die
Schraubvorrichtung kann über
mindestens eine Begrenzung ihres Schwenkbereichs verfügen, die
es erlaubt, die Vorrichtung zum Ankuppeln einer auf dem Boden liegenden
Fundamenteinrichtungen o. ä.
in eine im Wesentlichen waagerechte Position, bzw. zum von der Senkrechten
abweichenden Einschrauben in eine entsprechend geneigte Position
zu bringen.
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Der
Gegenstand der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher beschrieben.
Dabei zeigen:
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1a:
Ein Baufahrzeug mit einer an dem Auslegerarm aufgehängten, erfindungsgemäßen Schraubvorrichtung
mit kardanischer Aufhängung mit
verlängerter
erster Gelenksachse des Kardangelenks, mit Schraubkopf und mit Fundamenteinrichtung
in perspektivischer Darstellung
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1b:
Die erfindungsgemäße Aufhängung nach 1 im
Detail
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2:
Das Baufahrzeug nach 1 mit Darstellung des Bewegungsablaufs
des Auslegerarms in Seitenansicht
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3a:
Die Aufhängung
nach 1a, b und 2 in Seitenansicht
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3b:
Die Aufhängung
nach 1a, b und 2 in oder
gegen die Längsrichtung
des Auslegerarms gesehen
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3c:
Die Aufhängung
nach 1a, b und 2 in Draufsicht
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4a:
Ein Baufahrzeug mit einer an dem Auslegerarm aufgehängten, erfindungsgemäßen Schraubvorrichtung
mit kardanischer Aufhängung mit
verlängerter
erster und zweiter Gelenksachse des Kardangelenks, mit Schraubkopf
und mit Fundamenteinrichtung in perspektivischer Darstellung
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4b:
Die erfindungsgemäße Aufhängung nach 4a im
Detail
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5a:
Ein Baufahrzeug nach 1a in Ausrichtung zur Aufnahme
einer liegenden Fundamenteinrichtung
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5b:
Ein Detail aus 5a mit Anschlag zur Begrenzung
des Schwenkbereichs der Schraubvorrichtung zur Aufnahme liegender
Fundamenteinrichtungen
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1a zeigt
ein Baufahrzeug (5) mit einer an dem Auslegerarm (4)
an seiner Anlenkstelle (7) aufgehängten, erfindungsgemäßen Schraubvorrichtung (1)
mit kardanischer (13) Aufhängung (6) mit in Längsrichtung
(12) des Auslegerarms (4) gerichteter verlängerter
erster Gelenksachse (14) des Kardangelenks (13),
mit Schraubkopf (8) und mit daran gelagerter Fundamenteinrichtung
(2) in perspektivischer Darstellung.
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1b zeigt
als Detail aus 1a die erfindungsgemäße, am Auslegerarm
(4) an dessen Anlenkstelle (7) angelenkte Schraubvorrichtung
(1) mit daran gelagerter Fundamenteinrichtung (2),
mit Schraubkopf (8) und als Kardangelenk (13)
mit Gelenkteilen (16, 17, 18) ausgebildeter
Aufhängung
(6), mit einer ersten und einer zweiten Gelenkachse (14, 15)
des Kardangelenks (13), wobei die erste Gelenkachse (14),
die in eine erste Richtung (9) quer zur Längsachse
(10) der Fundamenteinrichtung (2) weist, derart
verlängert
ist, dass das erste und das ein zweite Gelenkteil (16, 17)
des Kardangelenks auf ihr zum Verschieben der Anlenkstelle (7)
gegeneinander verschieblich sind.
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2 zeigt
in Seitenansicht das Baufahrzeug (5) nach 1 mit
an dem Auslegerarm (4) an seiner Anlenkstelle (7)
aufgehängter,
erfindungsgemäßer Schraubvorrichtung
(1) mit Schraubkopf (8) und mit daran gelagerter,
teilweise in das Erdreich (3) eingeschraubter Fundamentein richtung
(2). Die Aufhängung
(6) ist als Kardangelenk (13) mit erster und zweiter
Gelenkachse (14, 15) und erstem, zweitem und drittem
Gelenkteil (16, 17, 18) ausgebildet.
Die in einer ersten Richtung (9) in Längsrichtung (12) des Auslegerarms
(4) verlaufende erste Gelenkachse (14) des Kardangelenks
(13) ist verlängert.
Die Figur zeigt insbesondere, wie sich die Anlenkstelle (7)
beim Absenken des Auslegerarms (4) während des Einschraubens der
Fundamenteinrichtung (2) aus deren Längsachse (10) herausbewegt
und wie diese Bewegung mittels Verschiebung des ersten und des zweiten
Gelenkteil (16, 17) gegeneinander auf der ersten Gelenkachse
(14) des Kardangelenks (13) derart kompensiert
wird dass die Ausrichtung der Fundamenteinrichtung (2)
unbeeinflusst bleibt.
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3a–c zeigen
die Schraubvorrichtung (1) nach 1a, b
und 2 in verschiedenen Ansichten:
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3a zeigt
eine Seitenansicht mit Schraubkopf (8) und Aufhängung (6)
als Kardangelenk (13) mit erster und zweiter Gelenkachse
(14, 15) und erstem, zweitem und drittem Gelenkteil
(16, 17, 18) des Kardangelenks (13)
sowie Anlenkstelle (7) zur Anlenkung an den Auslegerarm
(4). Gezeigt sind zusätzlich die
erste Richtung (9) sowie der Anschlag (19) zur Begrenzung
des Schwenkbereichs der Schraubvorrichtung (1), der es
ermöglicht,
diese in eine waagerechte oder ähnlich
Stellung zur Aufnahme liegender Fundamentteile zu bringen.
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3b zeigt
die Schraubvorrichtung in der Sicht in oder gegen die Längsrichtung
(12) des Auslegerarms (4) mit Aufhängung (6)
und Schraubkopf (8), in erster und zweiter Richtung (9, 11)
gerichteten Gelenkachsen (14, 15) und erstem,
zweitem und drittem Gelenkteil (16, 17, 18).
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3c zeigt
die Schraubvorrichtung (1) in Draufsicht mit Schraubkopf
(8) und Aufhängung
(6) als Kardangelenk (13), drittem Gelenkteil
(18), in erster Richtung (9) gerichteter erster
Gelenkachse (14) des Kardangelenks (13) und zweiter
Gelenkachse (15).
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4a zeigt
in perspektivischer Darstellung ein Baufahrzeug (5) mit
einer an der Anlenkstelle (7) an dem Auslegerarm (4)
aufgehängten,
erfindungsgemäßen Schraubvorrichtung
(1), bestehend aus Schraubkopf (8) und Aufhängung (6),
mit am Schraubkopf (8) gelagerter Fundamenteinrichtung (2).
Die Aufhängung
(6) ist als Kardangelenk (13) ausgebildet und
verfügt über verlängerte erste
und zweite Gelenksachsen (14, 15) des Kardangelenks (13).
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4b zeigt
im Detail die an der Anlenkstelle (7) des Auslegerarms 4 angelenkte
erfindungsgemäße Schraubvorichtung
(1) nach 4a mit dem Schraubkopf (8)
und mit einer als Kardangelenk (13) ausgebildeten Aufhängung (6),
die aus einem erstem, einem zweiten und einem dritten Gelenkteil
(16, 17, 18) besteht, welche auf der
verlängerten
ersten und zweiten Gelenkachse (14, 15) gegeneinander schwenkbeweglich
und in Richtung der Achsen (14, 15) in einer ersten
Richtung und in einer zweiten Richtung (9, 11)
gegeneinander längsverschieblich sind.
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5a zeigt
das Baufahrzeug nach 1a in Ausrichtung zur Aufnahme
einer liegenden Fundamenteinrichtung (2) mit in seiner
Längsrichtung
(12) gestrecktem Auslegerarm (4), daran an der
Anlenkstelle (7) angelenkter Schraubvorrichtung (1),
bestehend aus Schraubkopf (8) und als Kardangelenk (13) mit
Gelenkteilen (16, 17, 18) und Gelenkachsen
(14, 15) ausgebildeter Aufhängung (6). Die Aufhängung ist
so ausgerichtet, dass die erste (verlängerte) Gelenkachse (14)
eine erste Richtung (9) einnimmt, die mehr oder weniger
vertikal verläuft.
Dadurch ist der Schraubkopf (8), dessen Längsachse
quer zur ersten Gelenkachse (14) des Kardangelenks (13)
gerichtet ist, in eine mehr oder weniger waagerechte Lage gebracht,
so dass er ohne weiteres mit einer ebenfalls waagerecht, beispielsweise
als Vorrat auf dem Erdboden gelagerten Fundamenteinrichtung (2)
gekoppelt werden kann.
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5b zeigt
ein Detail aus 5a, nämlich den Auslegerarm (4)
mit daran an der Anlenkstelle (7) angelenkter Schraubvorrichtung
(1), bestehend aus Schraubkopf (8) und als Kardangelenk
(13) mit Gelenkteilen (16, 17, 18)
und Gelenkachsen (14, 15) ausgebildeter Aufhängung (6).
Die Aufhängung
ist so ausgerichtet, dass die erste (verlängerte) Gelenkachse (14)
eine erste Richtung (9) einnimmt, die mehr oder weniger
vertikal verläuft.
Dadurch ist der Schraubkopf (8), dessen Längsachse
quer zur ersten Gelenkachse (14) des Kardangelenks (13)
gerichtet ist, in eine mehr oder weniger waagerechte Lage gebracht,
so dass er ohne weiteres mit einer ebenfalls in ihrer Längsachse
(10) waagerecht, beispielsweise als Vorrat auf dem Erdboden
gelagerten Fundamenteinrichtung (2) gekoppelt werden kann. 5b zeigt zusätzlich ein
einfaches Mittel, wie diese Position der Aufhängung erreichbar ist, nämlich mit
einem Anschlag (19) der die Bewegung des Schwenkbereich der
Schraubvorrichtung derart begrenzt, dass sie entsprechenden Einstellungen
des Auslegerarms folgen muss.
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Eine
solche Schwenkbereichsbegrenzung kann in gleicher Weise dazu verwandt
werden, um die Schraubvorrichtung in eine von der Senkrechten abweichende,
geneigte Einschraubstellung zu bringen.
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Selbstverständlich kann
ein entsprechendes Ergebnis aber auch über eine entsprechende Steuerung
der Aufhängung
(6) über
deren Antriebe und deren Steuerung erreicht werden.
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- 1
- Schraubvorrichtung
- 2
- Fundamenteinrichtung
- 3
- Erdreich
- 4
- Auslegerarm
- 5
- Baufahrzeug
- 6
- Aufhängung der
Schraubvorrichtung
- 7
- Anlenkstelle
- 8
- Schraubkopf
- 9
- erste
Richtung
- 10
- Längsachse
der Fundameneinrichtung
- 11
- zweite
Richtung
- 12
- Längsrichtung
des Auslegerarms
- 13
- Kardangelenk
- 14
- erste
Gelenkachse des Kardangelenks
- 15
- zweite
Gelenkachse des Kardangelenks
- 16
- erstes
Gelenkteil des Kardangelenks
- 17
- zweites
Gelenkteil des Kardangelenks
- 18
- drittes
Gelenkteil des Kardangelenks
- 19
- Begrenzung
des Schwenkbereichs der Schraubvorrichtung