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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Arbeitsgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die Erstellung von Bodenschächten mit Hilfe spezieller Arbeitsgeräte und Werkzeuge ist in zahlreichen Gebieten des Bauwesens sowie zum Erstellen von Probe- bzw. Erkundungsbohrungen und zum Fördern flüssiger oder gasförmiger Stoffe erforderlich. Im Bereich des Tiefbaus sind hierbei vor allem die Erstellung von Bohrlöchern im Rahmen der Pfahlgründung oder die Erstellung von Bodenschlitzen mittels Schlitzwandfräsen oder -greifern zur Herstellung von Schlitzwänden zu nennen.
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In den überwiegenden Fällen sollen vertikale Bodenschächte mit Hilfe eines senkrecht in den Boden getriebenen bzw. abgesenkten Werkzeugs erstellt werden. Dabei ist es für ein zufriedenstellendes Resultat essentiell, dass der Verlauf des Bodenschachts, d.h. beispielsweise der Neigungswinkel des Schachts in Abhängigkeit der Tiefe, nicht zu stark von der Vertikalen abweicht. Hierfür ist ggf. eine entsprechende Überprüfung des Bodenschachts oder eine während der Erstellung des Schachts erfolgende Überwachung der Ausrichtung des verwendeten Werkzeugs mit Hilfe spezieller Sensoren wie Neigungssensoren oder Gyroskopen erforderlich.
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Gerade bei der Erstellung von Bodenschlitzen (d.h. Bodenschächten mit rechteckigem Querschnitt) mit Hilfe von Schlitzwandgeräten wie Schlitzwandfräsen oder - greifern ist es essentiell, dass die Bodenschlitze möglichst nicht von der Vertikalen abweichen, da sonst Probleme hinsichtlich der Stabilität oder Dichtheit der finalen Schlitzwand auftreten können. Um eine optimale Vertikalität der Bodenschlitze zu gewährleisten, werden üblicherweise spezielle Anzeigen verwendet, welche dem Bediener des Arbeits- bzw. Trägergeräts beispielsweise die mittels Sensoren gemessene Neigung des Schlitzwandgeräts und/oder die Abweichung von der Vertikalen anzeigen - typischerweise als Verlauf über die Tiefe.
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Um eine Abweichung eines Bodenschlitzes von der Vertikalen während der Erstellung korrigieren zu können, weisen Schlitzwandgeräte üblicherweise Steuermittel auf, mittels welchen sich die räumliche Ausrichtung des Schlitzwandgeräts innerhalb des Bodenschlitzes aktiv verändern lässt. Bei den Steuermitteln handelt es sich typischerweise um an den Außenseiten des Schlitzwandgeräts angeordnete Steuerklappen, welche bei Betätigung ausschwenken und/oder ausfahren und gegen die Innenwände des Bodenschlitzes drücken. Je nachdem, welche Steuerklappen betätigt werden, kann somit die räumliche Ausrichtung des Schlitzwandgeräts im Bodenschlitz verändert und dadurch eine Abweichung von der Vertikalen korrigiert werden.
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Da die Messungen der Ausrichtung des Schlitzwandgeräts üblicherweise in gewissen diskreten Abständen durchgeführt werden und da sich durch die Betätigung der Steuermittel die Ausrichtung des Schlitzwandgeräts ändert, verliert bzw. ändert die bisherige Anzeige der Neigung oder Abweichung von der Vertikalität mit Betätigung der Steuermittel ihre Bedeutung. Daher sollte im Anschluss an eine Betätigung der Steuermittel nach einer gewissen Distanz eine Kontrollmessung der Ausrichtung des Schlitzwandgeräts durchgeführt werden, um die Vertikalität des erstellten Bodenschlitzes effektiv überwachen und gewährleisten zu können. Für den Bediener des Arbeitsgeräts ist es jedoch auf Grundlage der bisherigen Anzeige der Neigung bzw. Abweichung von der Vertikalität nicht ohne weiteres möglich festzustellen, wann er eine solche Kontrollmessung veranlassen muss. Somit kann es zu Problemen bzw. Lücken bei der Überwachung der Vertikalität des Bodenschlitzes kommen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Arbeitsgerät mit einem Werkzeug zur Erstellung eines Bodenschachts bereitzustellen, welches eine einfache und zuverlässige Überwachung des Verlaufs des Bodenschachts ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Arbeitsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Demnach umfasst das erfindungsgemäße Arbeitsgerät ein Werkzeug, insbesondere eine Schlitzwandfräse oder einen Schlitzwandgreifer, zur Erstellung eines Bodenschachts, ein Tiefenerfassungsmittel, mittels welchem die momentane Arbeitstiefe des Werkzeugs erfassbar ist, und ein Visualisierungssystem, mittels welchem die momentane Arbeitstiefe des Werkzeugs auf einer Anzeigeeinheit darstellbar ist. Dabei weist das Werkzeug Steuermittel auf, mittels welchen die räumliche Ausrichtung des Werkzeugs relativ zum Bodenschacht veränderbar ist.
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Erfindungsgemäß umfasst das Arbeitsgerät ein Speichermittel, welches eingerichtet ist, bei Betätigung der Steuermittel die entsprechende momentane Arbeitstiefe des Werkzeugs automatisch abzuspeichern. Darüber hinaus ist das Visualisierungssystem erfindungsgemäß eingerichtet, diejenigen Tiefen, an denen die Steuermittel zur Ausrichtung des Werkzeugs betätigt wurden, zusammen mit der momentanen Arbeitstiefe des Werkzeugs auf der Anzeigeeinheit darzustellen.
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Bei dem Bodenschacht kann es sich beispielsweise um eine Bohrung mit kreisrundem Querschnitt, oder einen Bodenschlitz mit rechteckigem Querschnitt handeln. Die Erfindung kann selbstverständlich aber auch bei anderen Schachtformen bzw. - geometrien zum Einsatz kommen.
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Die Erfindung erleichtert es dem Bediener des Arbeitsgeräts durch eine Protokollierung der Tiefen, an denen die Steuermittel verstellt wurden und sich daher jeweils die Ausrichtung des Werkzeugs geändert hat, und eine entsprechende Anzeige dieser Tiefen zusammen mit der momentanen Arbeitstiefe, zum richtigen Zeitpunkt eine Kontrollmessung der Ausrichtung des Werkzeugs durchzuführen. Der Bediener kann somit auf einen Blick sehen, wann er die Kontrollmessung veranlassen muss bzw. wie weit die aktuelle Schachterstellung im Vergleich zur letzten Steuermittelbetätigung fortgeschritten ist. Dadurch können Lücken in der Überwachung der Vertikalität des Bodenschachts verhindert und somit die Zuverlässigkeit der Schachterstellung gesteigert werden.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Werkzeug ein Erfassungssystem umfasst, mittels welchem die momentane räumliche Ausrichtung des Werkzeugs innerhalb des Bodenschachts erfassbar ist. Bei den Sensoren kann es sich um Neigungssensoren bzw. Inklinometer, Gyroskopsensoren und/oder Beschleunigungssensoren handeln. Die Erfassung kann in gewissen Abständen automatisch und/oder manuell erfolgen. Insbesondere kann die Neigung des Werkzeugs um zwei senkrecht zueinander orientierte horizontale Achsen und/oder die Drehung des Werkzeugs um eine Vertikale Achse erfassbar sein.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Visualisierungssystem eingerichtet ist, Informationen hinsichtlich der Ausrichtung des Werkzeugs, insbesondere einen Verlauf der Ausrichtung des Werkzeugs in Abhängigkeit der Zeit und/oder der Tiefe, auf der Anzeigeeinheit darzustellen. Der Verlauf der Ausrichtung des Werkzeugs über die Zeit oder Tiefe gibt Aufschluss über den entsprechenden Neigungsverlauf des Bodenschachts über die Tiefe. Abweichungen der Neigung des Bodenschachts von der Vertikalen sind somit direkt von der Anzeigeeinheit ablesbar.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Darstellung der momentanen Arbeitstiefe und/oder der Tiefen, an denen die Steuermittel betätigt wurden, graphisch erfolgt. Durch die graphische Darstellung mit Hilfe von Bildelementen lassen sich die Informationen bezüglich Neigung und momentaner maximaler Tiefe des Bodenschachts sowie der Positionen, an denen die Steuermittel verstellt wurden, intuitiv von der Anzeige ablesen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Darstellung ein graphisches Element umfasst, dessen Länge der momentanen Arbeitstiefe des Werkzeugs bzw. der momentanen maximalen Tiefe des Bodenschachts entspricht. Dadurch ergibt sich eine besonders intuitive graphische Darstellung. Das graphische Element kann beispielsweise ein Balken sein, der die aktuelle Länge bzw. Tiefe des Bodenschachts symbolisiert. Das graphische Element „wächst“ vorzugsweise dynamisch mit der fortschreitenden Tiefe des Bodenschachts.
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Idealerweise sind verschiedene Darstellungsformen vorgesehen, zwischen denen der Bediener über ein Eingabemittel umschalten kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Bediener die Darstellungsform, beispielsweise hinsichtlich Größe, Farbe, Form, dem Ein- und Ausblenden von Informationen etc., anpassen bzw. konfigurieren kann. Als Eingabemittel kann eine Tastatur und/oder ein Touchpad (bei dem es sich gleichzeitig um die Anzeigeeinheit handeln kann) und/oder ein oder mehrere zur Steuerung des Arbeitsgeräts vorgesehene Meisterschalter dienen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die momentane Arbeitstiefe und/oder die Tiefen, an denen die Steuermittel betätigt wurden, zusätzlich zur graphischen Darstellung als numerische Werte darstellbar sind, welche vorzugsweise über ein Eingabemittel auf der Anzeigeeinheit ein- und ausblendbar sind. Durch das Anzeigen der entsprechenden Zahlenwerte wird der graphischen Darstellung eine quantitative Komponente hinzugefügt, welche eine Abschätzung, wann eine Kontrollmessung zu erfolgen hat, weiter erleichtert.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Visualisierungssystem eingerichtet ist, die Darstellung auf der Anzeigeeinheit dynamisch an die momentan erfasste Arbeitstiefe des Werkzeugs anzupassen. Mit jeder Messung der Arbeitstiefe ändert sich also die Darstellung (und im Falle zusätzlich eingeblendeter Zahlenwerte auch besagte Werte). Das gleiche gilt idealerweise auch für Messungen der momentanen räumlichen Ausrichtung der Werkzeugs: auch diese führen vorzugsweise zu einer unmittelbaren Aktualisierung der Anzeige. Letzteres gilt selbstverständlich nur für den Fall, dass Informationen hinsichtlich der Ausrichtung des Werkzeugs und/oder des Bodenschachts auf der Anzeigeeinheit dargestellt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Visualisierungssystem eingerichtet ist, automatisch einen Vorgang auszulösen, sobald die Differenz zwischen der momentanen Arbeitstiefe des Werkzeugs und der Tiefe, bei der die Steuermittel zuletzt betätigt wurden, einen Grenzwert überschreitet. Der Grenzwert repräsentiert dabei idealerweise die Distanz, bei der oder bis zu der spätestens eine Kontrollmessung der Ausrichtung des Werkzeugs durchgeführt werden soll. Durch das automatische Auslösen eines Vorgangs wird sichergestellt, dass der Bediener die Durchführung der Kontrollmessung nicht vergisst oder zu spät durchführt.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Grenzwert, welcher die Tiefe, bei der spätestens die Kontrollmessung durchgeführt werden soll, angibt, als graphisches Element direkt nach einer Verstellung der Steuermittel auf der Anzeigeeinheit eingeblendet wird. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Linie unterhalb eines den aktuellen Bodenschacht repräsentierenden Elements handeln, wobei der Grenzwert dann erreicht ist, wenn das den Schacht repräsentierende Element die Linie berührt bzw. überschreitet. Selbstverständlich sind alternative Visualisierungsformen eines solchen Grenzwerts denkbar.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Vorgang das Auslösen eines akustischen und/oder optischen Signals umfasst, wobei das optische Signal vorzugsweise auf der Anzeigeeinheit darstellbar ist. Bei dem optischen Signal kann es sich insbesondere um das Einblenden einer Hinweis- bzw. Warnmeldung auf der Anzeigeeinheit handeln. Diese kann durch ein akustisches Signal ergänzt sein. Ebenfalls kann eine Warnleuchte vorgesehen sein, welche bei Auslösen des Vorgangs leuchtet oder blinkt.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Werkzeug ein Erfassungssystem umfasst, mittels welchem die momentane räumliche Ausrichtung des Werkzeugs innerhalb des Bodenschachts erfassbar ist, wobei der Vorgang die automatische Erfassung der momentanen räumlichen Ausrichtung des Werkzeugs mittels des Erfassungssystems umfasst. Dadurch muss der Bediener des Arbeitsgeräts nicht mehr manuell die Kontrollmessung durchführen, sondern dies wird automatisch erledigt. Dadurch wird die Fehleranfälligkeit weiter reduziert. Ob eine automatische Messung der Ausrichtung des Werkzeugs durchgeführt werden kann, hängt allerdings davon ab, ob eine solche Messung ohne weiteres während des Betriebs des Werkzeugs durchgeführt werden kann ohne dass die Messung durch störende Einflüsse zu sehr verfälscht wird, oder ob weitere Maßnahmen wie z.B. ein Stilllegen des Werkzeugs ergriffen werden müssen.
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Das Speichermittel kann Teil des erfindungsgemäßen Visualisierungssystems oder mit diesem direkt oder indirekt verbunden sein. Es kann ferner ein Speicher vorgesehen sein, auf welchen das Speichermittel sowie vorzugsweise auch das Visualisierungssystem zugreifen können. In dem Speicher können die Tiefenwerte abgespeichert werden, an denen die Steuermittel betätigt werden.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend anhand der Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel.
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Die einzige 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Anzeige mittels des Visualisierungssystems des erfindungsgemäßen Arbeitsgeräts. Bei dem Arbeitsgerät handelt es sich in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel um ein Trägergerät (nicht dargestellt) mit einer mit Hilfe von Steuermitteln 12 in der räumlichen Ausrichtung verstellbaren Schlitzwandfräse 10, mittels welcher Bodenschlitze 20 mit rechteckigem Querschnitt in einem kontinuierlichen Fräsbetrieb erstellt werden können. Alternativ kann es sich jedoch auch um ein Arbeitsgerät mit einem anderen mit Hilfe von Steuermitteln in der Ausrichtung verstellbaren Werkzeug (z.B. ein Schlitzwandgreifer oder ein Bohrwerkzeug) zur Erstellung eines Bodenschachts handeln.
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Die Schlitzwandfräse 10 weist am unteren Ende mehrere Fräsräder 14 zum Zerkleinern und Abtragen von Bodenmaterial am unteren Ende 22 des Bodenschlitzes 20 auf. Die Schlitzwandfräse 10 wird vom Arbeitsgerät mit Energie versorgt und vertikal nach unten in den Boden abgelassen. Bei den Steuermitteln 12 handelt es sich um an den Außenseiten der Schlitzwandfräse 10 angeordnete Steuer- bzw. Verstellklappen 12, welche sich durch Ausklappen bzw. Ausfahren an der Innenwand des Bodenschlitzes 20 abstützen und dadurch die Ausrichtung der Schlitzwandfräse 10 verändern (je nachdem, welche Steuerklappen 12 betätigt werden).
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Das erfindungsgemäße Arbeitsgerät weist ein Tiefenerfassungsmittel auf, mit welchem sich die momentane Arbeitstiefe 22 der Schlitzwandfräse 10, d.h. die aktuelle maximale Tiefe des Bodenschlitzes 20 messen lässt. Dies kann z.B. über eine Bestimmung der Länge des abgespulten Tragseils erfolgen, über welches die Schlitzwandfräse 10 mit dem Arbeitsgerät verbunden ist.
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Das erfindungsgemäße Arbeitsgerät weist ferner ein Visualisierungssystem auf, an welches die gemessene momentane Arbeitstiefe 22 der Schlitzwandfräse 10 übermittelt wird. Dies kann beispielsweise über einen Zugriff auf einen Speicher erfolgen, in welchen die gemessenen Werte des Tiefenerfassungsmittels abgelegt werden. Mittels des Visualisierungssystems lassen sich Informationen hinsichtlich der momentanen Arbeitstiefe 22 auf einer Anzeigeeinheit darstellen, welche vorzugsweise in einer Fahrerkabine des Arbeitsgeräts angebracht ist. Dadurch hat der Bediener des Arbeitsgeräts während des Betriebs die aktuelle Tiefe 22 des Bodenschlitzes 20 im Blick. Zusätzlich zur momentanen Arbeitstiefe 22 können dem Bediener Informationen bezüglich der momentanen räumlichen Ausrichtung bzw. Neigung der Schlitzwandfräse 10 und/oder die Abweichung von der Vertikalen angezeigt werden. Diese können jeweils als Verlauf über die Tiefe dargestellt werden.
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Da sich die Ausrichtung der Schlitzwandfräse 10 mit jeder Betätigung der Steuerklappen 12 verändert, muss in einem bestimmten Distanzintervall (z.B. 3-5 m) im Anschluss an eine Veränderung der Ausrichtung eine Kontrollmessung der Ausrichtung durchgeführt werden, um eine lückenlose Überwachung der Vertikalität des Bodenschlitzes 20 zu gewährleisten. Um dem Bediener des Arbeitsgeräts diesen Vorgang zu erleichtern, wird von einem Speichermittel automatisch jedes Mal, wenn die Steuerklappen 12 vom Bediener zwecks einer Veränderung der Ausrichtung der Schlitzwandfräse 10 betätigt werden, die zugehörige Arbeitstiefe 22, d.h. die Tiefe, in der sich die Schlitzwandfräse 10 zum Zeitpunkt der Betätigung der Steuerklappen 12 befindet, abgespeichert bzw. protokolliert.
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Erfindungsgemäß werden die Tiefen, bei denen eine Betätigung einer oder mehrerer Steuerklappen 12 stattfand, zusammen mit der momentanen Arbeitstiefe 22 auf der Anzeigeeinheit dargestellt. Die in der 1 gezeigte Darstellungsform stellt dabei ein Ausführungsbeispiel einer solchen Anzeige dar, in dem die momentane Arbeitstiefe bzw. aktuelle maximale Schlitztiefe 22 graphisch in Form eines den Bodenschacht 20 repräsentierenden vertikalen Balkens dargestellt ist. Die Länge des Balkens 20 wächst dabei mit zunehmender Arbeitstiefe 22 der Schlitzwandfräse 10 nach unten. Zusätzlich ist die Schlitzwandfräse 10 mit ihren Steuerklappen 12 und den Fräsrädern 14 innerhalb des Balkens 20 graphisch dargestellt und gibt die Position der Schlitzwandfräse 10 innerhalb des Bodenschlitzes 20 an.
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Die mit den Bezugszeichen 30 und 32 bezeichneten Pfeile markieren diejenigen Tiefen, bei denen eine oder mehrere Steuerklappen 12 der Schlitzwandfräse 10 betätigt wurden. Durch Vergleich der momentanen Arbeitstiefe bzw. maximalen Schlitztiefe 22 mit der letzten Tiefe 32, bei der eine Betätigung der Steuerklappen 12 stattfand, kann der Bediener einfach und auf intuitive Weise abschätzen, wann eine Kontrollmessung der Ausrichtung der Schlitzwandfräse 10 erfolgen muss.
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Selbstverständlich ist es ebenfalls möglich, anstelle einer Anzeige aller Tiefen 30, 32 lediglich die letzte Tiefe 32, bei der die Steuerklappen 12 betätigt wurden, anzuzeigen. Ebenfalls können die entsprechenden Zahlenwerte der Tiefen 30, 32 und/oder der momentanen Arbeitstiefe 22 eingeblendet werden.
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Hier kommt eine Vielzahl möglicher konkreter Darstellungsformen der Tiefen 30, 32 und der momentanen Arbeitstiefe 22 in Betracht. Insofern ist die vorliegende Erfindung nicht auf die in der 1 gezeigte Darstellungsform beschränkt.
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Ferner ist vorstellbar, dass bei Erreichen einer bestimmten Distanz zur letzten Tiefe 32 ein Hinweis eingeblendet wird, welcher dem Bediener anzeigt, dass eine Kontrollmessung durchgeführt werden soll. Eine derartige Warnmeldung kann auf vielfältige Weise (z.B. optisch und/oder akustisch und/oder haptisch z.B. durch Vibration eines Bedienelements bzw. Eingabemittels) erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Werkzeug / Schlitzwandfräse
- 12
- Steuermittel
- 14
- Fräsräder
- 20
- Bodenschacht
- 22
- Momentane Arbeitstiefe
- 30
- Tiefe, bei der die Steuermittel betätigt wurden
- 32
- Tiefe, bei der die Steuermittel betätigt wurden
