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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lösen oder Festziehen miteinander verbundener oder zu verbindender Langkörper und eine Verwendung beim Lösen oder Festziehen miteinander verbundener oder zu verbindender Langkörper. Insbesondere kann eine Vorrichtung oder eine Verwendung verwendet werden, um Langkörper, wie sie beim Erdbohren als Bohrgestänge bzw. als Bohr- oder Aufweitwerkzeuge eingesetzt werden, zu lösen oder zu verbinden.
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Derartige Bohrgestänge bzw. Bohr- oder Aufweitwerkzeuge bestehen üblicherweise aus einer Reihe von einzelnen Langkörpern, die über Gewinde miteinander verbunden oder gelöst werden müssen. Diese Langkörper müssen auf der Baustelle oder in engen Baugruben ständig verbunden oder auch wieder gelöst werden. Dazu dienen in erster Linie mechanische Hilfsmittel.
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Bekannte Vorrichtungen und Verfahren basieren meist darauf, dass einer der Langkörper drehfest gehalten wird, während auf den anderen ein Drehmoment aufgebracht wird. In einigen Vorrichtungen werden jedoch beide Langkörper jeweils einzeln umgriffen, zum Beispiel von Schlüsseln oder Zangen, und auf ihrer Längsachse relativ zueinander verdreht.
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US 5,546,833 A offenbart ein Werkzeug zum Lösen einer Gewindeverbindung zwischen zwei Gestängeschüssen eines Bohrgestänges. Das Werkzeug umfasst zwei kreisförmige Schlüsselelemente, von denen jeweils eines an einem der Gewindeverbindungselemente angreift. Die Gewindeverbindung wird durch eine Relativdrehung dieser beiden Schlüsselelemente zueinander um die Bohrgestänge-Längsachse erzielt. Hierfür sind Hebelarme vorgesehen, die über Bolzen mit den Schlüsselelementen verbunden sind. An den distalen Enden der Hebelelemente greift jeweils über eine Gewindenuss eine Gewindestange an, die über einen Hebel rotiert werden kann, wodurch die distalen Enden der Hebelelemente aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegt werden. Die beiden Werkzeugteile sind lediglich über die Gewindestange miteinander verbunden. Die konzentrische Ausrichtung der Schlüsselflächen der Schlüsselelemente wird während des Festziehens oder Lösens der Gewindeverbindung nur über die Gewindeverbindung selbst erzielt. Die kreisförmigen Schlüsselelemente selbst sind nicht miteinander verbunden.
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DE 10 2005 003 762 A1 offenbart ein Werkzeug zum Verdrehen von gegeneinander verdrehbaren Teilen, umfassend ein erstes Griffelement mit einem Hebelabschnitt und einer Greifeinrichtung zum Greifen eines ersten verdrehbaren Teils und ein zweites Griffelement mit einem Hebelabschnitt und einer Greifeinrichtung zum Greifen eines zweiten verdrehbaren Teils, wobei die Hebelabschnitte der beiden Elemente lediglich über ein Koppelelement miteinander verbunden sind.
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US 2014/0151124 A1 offenbart ein Werkzeug zum Bilden und Lösen eines Bohrstrangs an der Ausgangsseite einer Bohrung. Das Werkzeug weist eine fixierte Klemmeinrichtung und eine bewegliche Klemmeinrichtung zum Festziehen einer Rohrverbindung, eine Rollenanordnung zum Verschrauben und Entschrauben benachbarter Gestängeabschnitte und eine Halteanordnung zum Halten eines gelösten Gestängeabschnitts auf. Die Komponenten des Werkzeugs sind an einem Rahmen montiert, der schwenkbar mit einer hydraulischen Maschine, wie etwa einem Bagger, verbunden ist. Somit kann das Werkzeug bedient werden, um Gestängeabschnitte entfernt von der primären Horizontalbohrvorrichtung von einem Bohrstrang zu entfernen und diesem hinzuzufügen.
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Weiter ist bekannt, Bohrgestänge an der Ausgangsseite einer Bohrung mittels zweier Rohrzangen zu lösen oder festzuziehen, wobei zumindest eine der Rohrzangen von Hand oder auch durch Schläge mit einem Hammer relativ zur zweiten Rohrzange gedreht wird. Auch ist bekannt, die aufgesetzten Rohrzangen mittels eines Kettenzuges relativ zueinander um ihre Längsachse zu drehen, um einen Bohrgestängeabschnitt vom Bohrstrang zu entfernen oder hinzuzufügen.
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Im Stand der Technik ergeben sich mehrere Probleme:
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Ein Problem ergibt sich regelmäßig dann, wenn beispielsweise zwei Schlüsselelemente, wie in
US 5,546,833 oder
DE 10 2005 003 762 A1 offenbart, mittels einer Gewindeverbindung aufeinander zu- oder voneinander wegbewegt werden müssen, um einen Bohrgestängeabschnitt vom Bohrstrang zu entfernen oder hinzuzufügen. Eine vollständige Umdrehung der Gewindeverbindung führt nur zu einer relativen Bewegung unter den Schlüsselelementen im unteren Millimeterbereich, so dass das Lösen oder Festziehen eines jeden Bohrgestängeabschnitts einen großen Zeitraum beansprucht und erhebliche körperliche Belastung bedeutet.
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Werkzeuge, wie beispielsweise in
US 2014/0151124 A1 offenbart, erfordern einen hohen Aufwand an teurer Ausrüstung: Für die Betätigung der Werkzeuge werden aufwendige Hydraulikzylinder eingesetzt, die über ein eigenes hydraulisches Antriebsaggregat oder eine hydraulische Maschine, wie einen Bagger, angetrieben werden müssen und mittels aufwendiger Hydraulikventile betätigt werden können. Auch die Montage dieser Werkzeuge bedeutet einen erheblichen Aufwand.
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Ein weiteres Problem ergibt sich, wenn beispielsweise Rohrzangen auf die zu lösenden Gestängeabschnitte aufgesetzt werden und diese dann von Hand, mittels Hammerschlägen, oder auch beispielsweise durch einen Kettenzug, relativ zu einander verdreht werden sollen. Kommt es zum schlagartigen Lösen der Gewindeabschnitte oder zum Abrutschen der Rohrzangen von den Gewindeabschnitten, können diese plötzlich mit hoher Geschwindigkeit durch die Luft fliegen und dabei zu schweren Verletzungen führen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und eine Verwendung zu schaffen, durch welche die oben genannten Probleme im Stand der Technik verringert oder überwunden werden, wobei insbesondere ein Einsatz der Vorrichtung flexibler möglich ist, größere Kräfte aufgebracht werden können und/oder die Handhabung der Vorrichtung einfacher ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sowohl zum Lösen miteinander verbundener als auch zum Festziehen miteinander zu verbindender Langkörper eingesetzt werden. Vorzugsweise werden unmittelbar miteinander verbundene bzw. zu verbindende Langkörper betrachtet. Als Langkörper können Bohrwerkzeuge für eine Pilotbohrung oder für eine Aufweitung bezeichnet werden. Langkörper können aber auch Bohrgestängeabschnitte eines Bohrstrangs sein. Ein Langkörper kann auch ein Gestängeschuss eines Bohrstrangs sein. Ein solcher Bohrstrang kann beim Erstellen sogenannter Horizontalbohrungen im Erdreich mittels Horizontalbohrgeräten (HDD-Bohrgeräte, HDD = Horizontal Directional Drilling), aber auch bei der Erstellung anderer Bohrungen im Erdreich zum Einsatz kommen. Vorzugsweise dient der Bohrstrang der Verbindung eines Bohrwerkzeugs mit dem Bohrgerät, so dass das Bohrwerkzeug durch das Bohrgerät angetrieben werden kann, um das Erdreich zu bearbeiten. Das Bohrgerät kann den Bohrstrang ziehend oder drückend antreiben, wobei eine zusätzlich rotatorische Bewegung aufgeprägt werden kann. An einem Zielort, nach beendeter Pilotbohrung, kann es erforderlich sein, das Bohrwerkzeug zu wechseln, vorzugsweise um in einem rückwärtigen Bohrbetrieb eine Bohrung mit einem größeren Durchmesser zu erstellen. Dabei kann auch die ins Erdreich zu verlegende Leitung gleichzeitig mit eingezogen werden. Bei den ins Erdreich zu verlegenden Leitungen kann es sich beispielsweise um Wasser- oder Abwasserleitungen, um Stromleitungen oder um Datenleitungen handeln. Das Lösen oder Festziehen von Langkörpern bzw. Wechseln der Bohrwerkzeuge kann in vorteilhafter Weise mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgen.
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Die Vorrichtung weist eine erste Greifeinrichtung auf, die ausgestaltet ist, um damit einen ersten Langkörper zu greifen. Die erste Greifeinrichtung weist einen ersten Hebelabschnitt auf. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine zweite Greifeinrichtung auf, die ausgestaltet ist, um damit einen zweiten Langkörper zu greifen. Die zweite Greifeinrichtung weist einen zweiten Hebelabschnitt auf. Die erste wie auch die zweite Greifeinrichtung können mit Greifmitteln zum Greifen jeweils eines Langkörpers ausgestattet sein. Diese Greifmittel können formschlüssig, kraftschlüssig oder reibschlüssig wirken. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Verstelleinrichtung auf, mittels derer der erste und der zweite Hebelabschnitt verbunden sind. Mittels der Verstelleinrichtung kann durch deren Verlängerung oder Verkürzung erreicht werden, dass die erste und die zweite Greifeinrichtung relativ zu einander bewegt/verdreht werden. Durch diese Bewegung/Verdrehung kann eine Verbindung zwischen zwei Langkörpern gelöst oder geschaffen werden. Die Verstelleinrichtung weist ein Spindelhubgetriebe auf. Hierdurch ist eine besonders einfache handhabbare Vorrichtung möglich, bei der die Handhabung des Spindelhubgetriebes eine unmittelbare Handhabung der Hebelabschnitte, die mit diesem verbunden sind, ermöglicht.
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Im Rahmen der Erfindung wurde erstmals erkannt, dass ein Spindelhubgetriebe für das Lösen oder Festziehen verwendet wird. Damit geht eine Abkehr von der bisher bekannten Lehre einher, da bisher Verstelleinrichtungen verwendet und beschrieben wurden, bei denen eine Gewindespindel verwendet wird, deren Spindel selbst gedreht wird. Im vorliegenden Falle des Spindelhubgetriebes kann stattdessen eine Gewindemutter gedreht werden und eben nicht die Gewindespindel selbst. Hierdurch kann ein kompakterer Aufbau erreicht werden, der flexibler eingesetzt werden kann, insbesondere in kleineren Baugruben, wobei erstmals eine Vorrichtung verwendet werden kann, deren Ausdehnung in einer Richtung kleiner als 550 mm, bevorzugt kleiner als 540 mm, bevorzugt kleiner als 530 mm, bevorzugt kleiner als 520 mm, bevorzugt kleiner als 510 mm und weiter bevorzugt kleiner als 500 mm ist.
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Der Begriff „Festziehen“ umfasst im Rahmen der Beschreibung ein relatives Drehen der Langkörper gegeneinander, bei dem die Langkörper aufeinander zu bewegt werden; eine zwischen den Langkörpern vorgesehene Schraubverbindung wird festgezogen. Der Begriff „Lösen“ umfasst im Rahmen der Beschreibung ein relatives Drehen der Langkörper gegeneinander, bei dem die Langkörper voneinander weg bewegt werden; eine zwischen den Langkörpern vorgesehene Schraubverbindung wird gelöst.
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Die beiden Hebelabschnitte sind üblicherweise mit dem Spindelhubgetriebe derart mechanisch verbunden, dass ein Versatz der Greifeinrichtungen an den Hebelabschnitten zueinander vorliegt, so dass eine der beiden Greifeinrichtungen einen Langkörper greifen kann und die zweite der beiden Greifeinrichtungen einen zum Langkörper benachbarten, weiteren Langkörper greifen kann. Die beiden Greifeinrichtungen sind hinsichtlich ihrer Ebenen, in denen der Langkörper jeweils gegriffen wird, versetzt.
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In der Regel arbeitet ein Spindelhubgetriebe immer ziehend, wobei eine schiebende Arbeitsweise nicht ausgeschlossen ist. Die mit der Spindelseite des Spindelhubgetriebes bzw. der Verstelleinrichtung verbundene Greifeinrichtung kann sich bspw. beim Lösen und Festziehen immer auf der der Vortriebsrichtung (auf eine schiebend eingebrachte Erdbohrung bezogen) abgewandten Seite, d.h. in der Regel dem Langkörper, der der Bohrkopfspitze abgewandt bzw. weiter entfernt von der Bohrkopfspitze ist (Bohrstrangseite), befinden. Die mit der Getriebeseite des Spindelhubgetriebes bzw. der Verstelleinrichtung verbundene Greifeinrichtung kann sich bspw. immer in der, in Vortriebsrichtung (auf eine schiebend in das Erdreich eingebrachte Erdbohrung bezogen) betrachtet, vorderen Position, d.h. in der Regel dem zu lösenden oder festzuziehenden Langkörper, der der Bohrkopfspitze zugewandt bzw. näher zur Bohrkopfspitze benachbart ist, befinden. Zur Drehrichtungsumkehr (Wechsel von Lösen auf Festziehen) können die Greifeinrichtungen mit den Hebelabschnitten nicht gedreht werden, weil in der Regel nur eine Wirkrichtung möglich ist, sondern auf den Langkörpern bei ansonsten gleicher Wirkrichtung getauscht werden, d.h. die Hebelabschnitte wechseln den Langkörper, d.h. vorne nach hinten und hinten nach vorne. Würde man nur jeweils die Greifeinrichtung, d.h. insbesondere eine mit einer Kettenzange als Greifmittel ausgebildete Greifeinrichtung, um ihre Längsachse senkrecht zur Längsachse des Langkörpers drehen und „schiebend“ arbeiten wollen, käme es zu einer Art Kreuzstellung der Greifeinrichtungen, wodurch sich der Abstand zur Längsachse der Langkörper verringern würde, was dann wiederum höhere Kräfte des Spindelhubgetriebes zum Lösen oder Festziehen erforderlich machen würde („Hebelverkürzung“). Das Tauschen der Greifeinrichtungen macht es erforderlich, das Spindelhubgetriebe um 180° sowohl um die eigene Achse als auch senkrecht zur Längsachse der Langkörper zu drehen. Dazu kann die Aufnahme auf der Getriebeseite des Spindelhubgetriebes zwei Aufnahmebohrungen für ein Ineingriffbringen mit einer Kurbel bzw. einem Akkuschrauber aufweisen. Die zwei Aufnahmebohrungen können insbesondere an zwei zueinander entgegengesetzten Seiten vorliegen, insbesondere in einer Richtung, die als oben und einer Richtung, die als unten bezeichnet werden kann. Die beiden Aufnahmebohrungen ermöglichen einen Zugriff auf das Spindelhubgetriebe von zwei zueinander entgegengesetzten Seiten, so dass auch bei einer Drehrichtungsumkehr, die für das Spindelhubgetriebe als erforderlich angesehen und mittels einer Drehung um 180° um die Längsachse der Verstelleinrichtung realisiert werden kann, immer von der gleichen Seite, insbesondere von oben, auf die Verstelleinrichtung zugegriffen werden kann. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann das Spindelhubgetriebe zwei Antriebswellen zur einfachen Bedienung aufweisen. Je eine Antriebswelle kann einer Aufnahmebohrung zugeordnet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform können somit zwei Antriebswellen vorgesehen sein; eine der Antriebswellen der Verstelleinrichtung kann einer der Aufnahmebohrungen zugeordnet sein, durch die ein Werkzeug (Handkurbel oder Eingriffselement, welches mittels Akkuschrauber betätigt wird) zum Eingreifen mit der Antriebswelle eingesteckt werden kann. Die andere der Aufnahmebohrungen der Verstelleinrichtung kann der anderen Antriebswelle zugeordnet sein, wobei auch auf die andere Antriebswelle durch die andere Antriebsbohrung mittels eines Werkzeugs (Handkurbel oder Eingriffselement, welches mittels Akkuschrauber betätigt wird) zugegriffen werden kann. Es kann immer von oben mittels des Werkzeugs auf das Spindelhubgetriebe zugegriffen werden, um dieses zu betätigen.
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Die Vorrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass die Hebelabschnitte kraftschlüssig, formschlüssig und in gewisser Weise drehgelenkig mit dem Spindelhubgetriebe bzw. der Verstelleinrichtung verbunden sind. Insbesondere kann mit einer mechanischen Verbindung, die formschlüssig ausgeführt ist, ein einfacher Aufbau erreicht werden, bei der die Verbindung wahlweise gelöst werden kann, um insbesondere die Vorrichtung vereinfacht transportieren zu können, indem die Vorrichtung zusammengelegt werden kann.
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Unter dem Begriff „Hebelabschnitt“ wird im Rahmen der Beschreibung ein Hebelarm verstanden, der sich im Wesentlichen zwischen der Greifeinrichtung und der Verstelleinrichtung erstreckt. Der Hebelabschnitt kann direkt oder indirekt mit der Greifeinrichtung verbunden sein. Insbesondere kann der Hebelabschnitt eine stangen- oder balkenartige Ausgestaltung haben, wobei die endseitige Ausgestaltung für die mechanische Anbindung mit der Greifeinrichtung bzw. der Verstelleinrichtung anders geformt sein kann. Die Greifeinrichtung kann in einer besonderen Ausführungsform direkt mit dem Hebelabschnitt verbunden sein. Für eine mechanische Anbindung bzw. Verbindung mit der Verstelleinrichtung kann der Hebelabschnitt ein der Greifeinrichtung beabstandetes Ende aufweisen, das U-förmig ausgeformt ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann sich die Basis des U im Wesentlichen in Richtung einer Längsachse eines zu greifenden Langkörpers im Raum versetzt erstrecken.
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Für eine besonders einfach aufgebaute und/oder konstruierte Vorrichtung können die Hebelabschnitte, insbesondere im Bereich des zu der Greifeinrichtung beabstandeten Endes, im Wesentlichen gleich aufgebaut sein, d.h. an beiden entsprechenden Enden der Hebelabschnitte kann ein U ausgebildet sein. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform können die Schenkel des U, deren Seiten sich insbesondere in Richtung der Längsachse eines zu greifenden Langkörpers im Raum versetzt erstrecken, jeweils eine Öffnung aufweisen, die im Wesentlichen einen gleichen Abstand zur Greifeinrichtung aufweisen kann. Durch die Öffnung kann insbesondere ein Stift, bevorzugt ein Sicherungsstift, eingebracht werden, der sich in einer Richtung im Wesentlichen parallel zur Längsachse eines zu greifenden Langkörpers im Raum erstrecken kann. Mittels einer U-förmigen Aufnahme können zwei Lagerstellen für einen Aufnahmebolzen bzw. Stift geschaffen werden, wodurch eine angreifende Kraft bzw. ein angreifendes Drehmoment, welche bzw. welches durch einen Längsversatz der Greifeinrichtungen während der Betätigung vertikal zur Längsachse eines zu greifenden Langkörpers wirkt, vorteilhaft abgefangen werden kann. Mittels des Bolzens oder Stifts bzw. Sicherungsstifts kann ein Verbindungselement einer Verbindung zwischen der Verstelleinrichtung und dem Hebelabschnitt geschaffen werden. Die Verbindungselemente von Verbindungspaaren, die in Eingriff miteinander gebracht werden können, können sich im Raum versetzt über einen Abschnitt in Richtung der Längsachse eines mittels der Greifeinrichtung zu greifenden Langkörpers erstrecken, welches die Möglichkeit schafft, die auf den Hebelabschnitt aufzubringende Kraft der Verstelleinrichtung effektiv einzusetzen.
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Das Getriebe kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsform ein Schneckengetriebe aufweisen, welches die Gewindemutter dreht. Ein Schneckengetriebe erlaubt auf engstem Bauraum hohe Übersetzungsverhältnisse. Es sind aber auch alternativ oder zusätzlich andere (Schraub-)Getriebearten möglich, bspw. Koppelgetriebe, Zugmittelgetriebe, Räder- oder Reibradgetriebe oder Kurvengetriebe.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine der Greifeinrichtungen bzw. das entsprechende Greifmittel der Greifeinrichtung als Kettenzange ausgestaltet. Hierdurch kann eine einfache Anpassung der Greifeinrichtung über einen großen Bereich von Außendurchmessern der Langkörper geschaffen werden. Die Kette kann um den Außenumfang des Langkörpers gelegt und festgezogen werden. Die Langkörper können insbesondere kraftschlüssig mittels der als Kettenzange ausgebildeten Greifeinrichtung bzw. Greifmittels sicher gegriffen werden. Ein großer Durchmesserbereich von Langkörpern, mit denen die Vorrichtung verwendet werden kann, ist möglich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Verstelleinrichtung, insbesondere an einem endseitigen Bereich, zum Verbinden mit einem Hebelabschnitt ein Form- oder Reibschlusselement, insbesondere in Form eines Hakens oder einer Durchgangsöffnung, auf und der Hebelarm weist, insbesondere an einem zur Greifeinrichtung beabstandeten Ende, einen an das Form- oder Reibschlusselement angepassten Körper auf. Hierdurch kann eine Möglichkeit einer Verbindung mittels eines Paares aus Verbindungselementen geschaffen werden, die einfach und effektiv miteinander durch ein Ineingriffbringen verbunden werden können, wobei die Verbindung eine Drehbeweglichkeit erlaubt, so dass insbesondere der Hebelabschnitt verbunden mit der Verstelleinrichtung derart gedreht werden kann, dass der Hebelabschnitt zu der Verstelleinrichtung unterschiedliche Winkel ausbilden kann.
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Eine beliebige Ausgestaltung des Form- oder Reibschlusselements ist möglich, sofern der entsprechende Körper, der mit dem Form- oder Reibschlusselement in Eingriff gelangt, an das Form- oder Reibschlusselement angepasst ist. Insbesondere ist ein Formschlusselement bevorzugt. Eine einfach zu lösende Verbindung kann somit geschaffen werden. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass für die Verbindung der Verstelleinrichtung mit einem Hebelabschnitt ein Form- oder Reibschlusselement vorgesehen wird. Weiterhin kann ein sich aus der Hebelachse des Hebelabschnitts heraus erstreckendes Form- oder Reibschlusselement vorhanden sein, welches bspw. benachbart am Ende des Hebelabschnitts vorliegt und sich vom Ende des Hebelabschnitts in einer Richtung parallel zum anderen Hebelabschnitt erstreckt. Hierdurch kann eine Möglichkeit geschaffen werden, die Wirkrichtung der Verstelleinrichtung „zwischen die Hebelabschnitte“ zu verlegen, um eine effizientere Ausnutzung der aufgebrachten Kräfte bzw. Drehmomente zu erreichen. Die Verstelleinrichtung kann mit dem Spindelhubgetriebe und insbesondere mit der Spindel des Spindelhubgetriebes zwischen beiden Hebelabschnitten angeordnet werden.
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Ein gegebenenfalls vorgesehener Haken kann wie ein Element eines Oberlenkers ausgestaltet sein. Ein einfach zu konstruierendes und einfach herzustellendes Verbindungspaar aus Haken und daran angepasstem Körper ist möglich. Im Sinne der Beschreibung umfasst der Begriff „angepasst“ die Ausgestaltung, dass der Innenbereich des Hakens eine Aufnahme für den Körper mit wenig Spiel bildet. Insbesondere kann der Innenbereich mit der Aufnahme für den Körper einen Winkelbereich größer als 130° umfassen, damit der Haken an dem Körper auch während der Bewegung der Verstelleinrichtung und der sich daraufhin ergebenden Bewegung des Hebelabschnitts anliegen kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Körper an dem Hebelabschnitt mittels eines Sicherungsstifts gesichert. Hierdurch kann die Möglichkeit eines einfachen Austausches des Körpers und/oder Hebelabschnitts geschaffen werden.
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Der Begriff „Körper“ im Sinne der Beschreibung umfasst u.a. die körperliche Ausgestaltung, dass der „Körper“ mit dem Form- oder Reibschlusselement zusammenwirken kann, um in einen, insbesondere lösbaren, Eingriff miteinander zu gelangen. Der „Körper“ kann bspw. auch als Abschnitt eines Bolzens, der in einem U-förmigen Ende des Hebelabschnitts angeordnet bzw. befestigt ist, ausgestaltet sein. Der Bolzen kann mittels einem mit einer Kette gesicherten Federstecker oder einem Klappspint gegen Herausgleiten aus dem U-förmigen Ende gesichert sein. Der als Körper vorgesehene Abschnitt eines Bolzens kann von dem als Öffnung ausgestalteten Form- oder Reibschlusselement umgriffen werden. Auf den Bolzen kann somit ein mit einer Durchgangsöffnung (Form- oder Reibschlusselement) versehenes Bauteil aufgeschoben werden, wobei die Durchgangsöffnung im Wesentlichen an den Querschnitt des Körpers angepasst ist. Insbesondere kann der Körper an einem Bolzen vorgesehen sein, der in dem U-förmigen Ende des Hebelabschnitts mittels zweier Aufnahmebohrungen in den Schenkeln des „U“ gelagert ist, wobei der Körper außerhalb des U-förmigen Endes vorliegen kann, um die Verstelleinrichtung, insbesondere eine Spindel der Verstelleinrichtung, zwischen den Hebelabschnitten bezogen auf die Längsachse der Langkörper anordnen zu können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind zum Verbinden der Verstelleinrichtung mit einem Hebelabschnitt eine, insbesondere schlüssellochartige, Öffnung und ein Stift vorgesehen, von denen eines an der Verstelleinrichtung und das andere an dem Hebelabschnitt vorliegt bzw. ausgebildet ist. Hierdurch kann ein einfach zu konstruierendes und einfach zu handhabendes Verbindungspaar geschaffen werden. Eine Drehbeweglichkeit der Verbindung zwischen Verstelleinrichtung und Hebelabschnitt ist möglich.
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Im Sinne der Beschreibung umfasst der Begriff „schlüssellochartige Öffnung“ eine Öffnung, die aus mindestens zwei sich überlappenden Bereichen besteht, die eine unterschiedliche Größe aufweisen. Der größere Bereich der Öffnung dient zum Einbringen des Stifts in die Öffnung; in dem kleineren Bereich kann der Stift verriegelt werden. Hierzu kann der Stift eine an den kleineren Bereich der schlüssellochartigen Öffnung angepasste Einschnürung aufweisen.
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Insbesondere kann der Stift bzw. Bolzen an einem U-förmigen Ende des Hebelabschnitts gesichert sein. Der Stift bzw. Bolzen kann durch je ein Ende eines Schenkels des U, in denen jeweils eine Bohrung vorgesehen ist, geführt sein und der Stift bzw. Bolzen kann mittels einem mit einer Kette gesicherten Sicherungselement, bspw. in Form eines Federsteckers oder eines Klappspints, gegen Herausgleiten aus dem U-förmigen Ende gesichert sein.
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An einem Hebelabschnitt kann der Stift, insbesondere an dem zur Greifeinrichtung beabstandeten Ende, gelagert sein, der mit der schlüssellochartigen Öffnung an der Verstelleinrichtung in Eingriff gebracht werden kann. Zum Verbinden der Verstelleinrichtung mit dem Hebelabschnitt kann der Stift in den vergrößerten Bereich der schlüssellochartigen Öffnung eingebracht werden und in den verkleinerten Bereich der schlüssellochartigen Öffnung verschoben werden, um mit der Einschnürung in dem verkleinerten Bereich einen Formschluss auszubilden. Die Verstelleinrichtung kann quasi an den Hebelabschnitt angehängt werden. Es ist auch möglich, dass die Verstelleinrichtung einen Stift aufweist, der in eine schlüssellochartige Öffnung des Hebelabschnitts eingebracht werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform - die auch alleine für sich eine erfindungsbegründende Ausgestaltung sein kann - ist eine Anschlagkette mit den beiden Hebelabschnitten verbunden, wodurch ein Anschlag gebildet werden kann, der insbesondere die Montage vereinfachen kann. Die Anschlagkette ist insbesondere hinsichtlich einer weniger Personen benötigenden Montage, insbesondere einer Ein-Personen-Montage, bevorzugt, da man in der Regel ohne die Anschlagkette mindestens zwei Personen benötigt, wenn die Greifeinrichtung bzw. das Greifmittel als Kettenzange augestaltet ist. Die Anschlagkette schafft eine (lösbare) Verbindung zwischen den Hebelabschnitten, die auch eine durch ein Umkippen eines Hebelabschnitts verursachte Verletzungsgefahr verringert. Beispielsweise kann ein Anordnen bzw. Befestigen der Vorrichtung derart ablaufen, dass eine Person einen Hebelabschnitt mit dem Greifmittel an dem Langkörper festhält. Der erste Hebelabschnitt kann hinsichtlich des Greifmittels, welches insbesondere als Kettenzange ausgebildet ist, an dem Langkörper befestigt werden, d.h. insbesondere kann die Kettenzange derart angezogen werden, dass sie sich nicht mehr weiter dreht. Der zweite Hebelabschnitt mit dem Greifmittel kann dann auf den Langkörper, insbesondere einem Langkörper, der zu dem Langkörper, auf dem der erste Hebelabschnitt aufgesetzt ist, benachbart ist, aufgesetzt und die Kettenzange angezogen werden. Nach dem ersten Aufsetzen der beiden Hebelabschnitte und Festziehen mittels der Kettenzangen wird die Anschlagkette zwischen den beiden Hebelabschnitten befestigt. Die Anschlagkette kann insbesondere mittels eines Scherenhakens an einer Augenschraube bezüglich des ersten Hebelabschnitts befestigt werden. Im Anschluss an das Verbinden werden die beiden Hebelabschnitte von einer Seite der Bohrachse auf die andere Seite gedreht, bis die Kette den Winkel beschränkt. Dann kann die Verstelleinrichtung zunächst mit dem zweiten Hebelabschnitt verbunden und dann unter Berücksichtigung einer gegebenenfalls notwendigen Anpassung der Länge der Verstelleinrichtung mit dem ersten Hebelabschnitt verbunden werden. Wenn die Gewindeverbindung zwischen den beiden Langkörpern gelöst wurde, kann zur Demontage die Verstelleinrichtung wieder soweit zurückgefahren werden, bis sich die Anschlagkette spannt. Nun kann die Verstelleinrichtung wieder von den Hebelabschnitten gelöst werden. Die Anschlagkette verhindert dabei ein Zurückfallen der Hebelabschnitte und reduziert damit die Verletzungsgefahr. Von Hand können dann die beiden Hebelabschnitte wieder über Kreuz zurückgedreht werden, bis sie mit dem Schwerpunkt neben der Bohrachse liegen und damit von alleine stehenbleiben, ohne umzukippen. Dann kann die Anschlagkette entfernt und die Hebelabschnitte einzeln von dem Bohrgestänge abgenommen werden, nachdem die Kettenzangen gelöst wurden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anschlagkette für einen Längenausgleich vorgespannt. Die Vorspannung kann insbesondere mittels einer Feder aufgebracht sein. Die Anbindung der Anschlagkette an einem der Hebelabschnitte kann derart erfolgen, dass der Hebelabschnitt mittels einer Durchgangsöffnung durchgriffen wird, durch die die Anschlagkette mittelbar oder unmittelbar geführt wird. An der anderen Seite der Durchgangsöffnung kann eine Druckfeder angeordnet sein, die die Anschlagkette auf Spannung hält.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Spindelhubgetriebe ein mechanisches Element zum Ineingriffbringen mit einem Werkzeug auf. Das Spindelhubgetriebe kann mittels einer handbetätigbaren Kurbel oder insbesondere mittels eines elektrischen Antriebs angetrieben werden. Hierzu kann beispielsweise ein mechanisches Element zur Ausbildung eines Formschlusses mit dem elektrischen Antrieb ausgebildet sein. Unter einem „mechanischen Element“ wird hier die Möglichkeit verstanden, insbesondere einen Formschluss, Kraftschluss oder Reibschluss mit einem elektrischen Antrieb auszubilden, wobei vereinfacht an der Vorrichtung ein mit einem elektrischen Antrieb zusammenwirkendes Element ausgebildet sein kann, welches mittels eines Formschlusses die von dem Antrieb bereitgestellte Kraft einleitet bzw. überträgt.
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Die Erfindung schafft auch ein Verwenden einer Vorrichtung zum Lösen miteinander verbundener oder Festziehen zu verbindender Langkörper. Die Vorrichtung umfasst eine erste, einen ersten Hebelabschnitt aufweisende Greifeinrichtung zum Greifen eines ersten Langkörpers und eine zweite, einen zweiten Hebelabschnitt aufweisende Greifeinrichtung zum Greifen eines zweiten Langkörpers und eine, die Hebelabschnitte verbindende Verstelleinrichtung, wobei eine ein Spindelhubgetriebe aufweisende Verstelleinrichtung verwendet wird.
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Es wird auch ein System mit einer hier beschriebenen Vorrichtung und einem elektrischen Antrieb des Spindelhubgetriebes beschrieben. Die Energie für diesen Antrieb kann über das Netz, vorzugsweise aber über einen Akkumulator bezogen werden.
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Es kann ein Akkuschrauber zum Antrieb und zur Verstellung des Spindelhubgetriebes eingesetzt werden. Solche Akkuschrauber können leicht und kostengünstig beschafft werden. Der Betrieb auf einer Baustelle kann dann netzunabhängig erfolgen und so zu einer nicht unbedeutenden Arbeitserleichterung führen.
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Vorteilhaft kann ein elektrischer Antrieb oder ein Akkuschrauber eine Vorrichtung umfassen, mit der das Drehmoment zum Betätigen des Spindelhubgetriebes eingestellt werden kann. So kann beispielsweise das durch das Spindelhubgetriebe über die Hebelabschnitte auf die Langkörper ausgeübte Festziehmoment begrenzt werden, um Schäden an den Langkörpern zu vermeiden. Zum Lösen von miteinander verbundener Langkörper kann das Drehmoment zum Betätigen des Spindelhubgetriebes in vorteilhafter Weise auch erhöht werden, so dass ein problemloses Lösen der Langkörper voneinander erleichtert wird.
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Die vorstehenden Ausführungen stellen ebenso wie die nachfolgende Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen keinen Verzicht auf bestimmte Ausführungsformen oder Merkmale dar.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen des Näheren erläutert.
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In den Zeichnungen zeigt:
- 1 ein Horizontalbohrgerät mit Bohrstrang und Bohrwerkzeugen;
- 2 schematisch eine Vorrichtung zum Lösen oder Festziehen miteinander verbundener oder zu verbindender Langkörper;
- 3 eine Ausführungsform der Vorrichtung zum Lösen oder Festziehen miteinander verbundener oder zu verbindender Langkörper der 2 in einer Ansicht in Richtung einer Langkörperlängsachse;
- 4 die Ausführungsform der Vorrichtung der 3 in einer Ansicht quer zur Langkörperlängsachse;
- 5 die Ausführungsform der Vorrichtung der 3 und 4 mit ausgefahrener Gewindespindel in einer Ansicht in Richtung der Langkörperlängsachse;
- 6 die Ausführungsform der Vorrichtung der 3 und 4 mit eingefahrener Gewindespindel in einer Ansicht in Richtung der Langkörperlängsachse;
- 7 eine weitere Ausführungsform mit einem Bohrstrang zum Durchführen einer Pilotbohrung;
- 8 die Ausführungsform der 7 beim Lösen der Langkörper;
- 9 die weitere Ausführungsform der 7 mit einem Bohrstrang zum Durchführen einer Aufweitbohrung; und
- 10 die Ausführungsform der 9 beim Verbinden der Langkörper.
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1 zeigt ein Horizontalbohrgerät 1 mit einem Vorschubantrieb 2 zum Vorwärts- und Rückwärtsbewegen des Schlittens 3. Der Schlitten 3 umfasst einen Drehantrieb 4. Mit diesem Drehantrieb 4 wird der Bohrstrang 5 in Drehung versetzt. Der Bohrstrang 5 weist als Bohrgestängeabschnitte ausgestaltete Langkörper 6 auf. Die Langkörper 6 werden nacheinander miteinander verschraubt, um einen Abschnitt des Bohrstrangs 5 zu bilden, der mit dem ersten Bohrwerkzeug als Langkörper 9 ins Erdreich 10 vordringt. Die Verschraubung erfolgt dabei derart, dass der letzte aus dem Erdreich 10 herausragende Langkörper 6 durch eine Klemmzange 7 gehalten wird, während ein Gewindeadapter 11 durch den Drehantrieb 4 von diesem Langkörper 6 gelöst wird. Der Schlitten 3 fährt dann zurück. Ein weiterer Langkörper 6 wird in das Horizontalbohrgerät 1 eingelegt und jeweils mit Innen- und Außengewinde durch Drehung des Drehantriebs 4 mit dem letzten aus dem Erdreich 10 herausragenden Langkörper 6 und dem Gewindeadapter 11 verbunden. Durch Drehung des Bohrstrangs 5 und des ersten Bohrwerkzeugs mittels des Drehantriebs 4 und gleichzeitigem Vorschieben des Bohrstrangs 5 und des ersten Bohrwerkzeugs mittels des Vorschubantriebs 2 wird so ein Langkörper 6 nach dem anderen ins Erdreich 10 eingebracht und entsprechend die Bohrung erstellt. Gesteuert wird die Bohrrichtung dadurch, dass die Drehung des ersten Bohrwerkzeugs teilweise ausgesetzt wird, der Vorschub aber gleichzeitig fortgesetzt wird und das erste Bohrwerkzeug so durch eine Steuerfläche 12 in eine gewünschte Richtung abgelenkt wird. Ist das erste Bohrwerkzeug in einer Zielgrube 13 angelangt, wird das erste Bohrwerkzeug gegen einen als zweites Bohrwerkzeug ausgestalteten Langkörper 14 ausgetauscht, um die nun vorhandene Bohrung im Durchmesser zu vergrößern.
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2 zeigt eine zum Lösen des ersten Bohrwerkzeugs vom Bohrstrang 5 verwendete Vorrichtung 15. Die Vorrichtung 15 weist eine erste Greifeinrichtung 16 mit einem ersten Hebelabschnitt 17 und eine zweite Greifeinrichtung 18 mit einem zweiten Hebelabschnitt 19 sowie Greifmittel 20 auf. Die Vorrichtung 15 weist eine Verstelleinrichtung 31 mit einem Spindelhubgetriebe 22 auf. Die Verstelleinrichtung 31 verbindet die Hebelabschnitte 17, 19 miteinander. In dem Spindelhubgetriebe 22 ist ein Schneckengetriebe vorhanden, mittels welchem eine Gewindemutter gedreht werden kann, so dass eine Gewindespindel 23 zwischen den Hebelabschnitten 17 und 19 verfahren werden kann, um Kraft zwischen den Hebelabschnitten 17, 19 auszuüben, um diese aufeinander zu bzw. voneinander weg zu bewegen.
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In der in den 3 bis 6 dargestellten Ausführungsform sind die Greifmittel 20 als Kettenzangen ausgestaltet, die an einem Ende eines Hebelabschnitts 17, 19 ausgebildet sind. Die Kette der Kettenzange wird um den entsprechenden Langkörper 6, 9, 14 gelegt und festgezogen. Die Hebelabschnitte 17, 19 sind mittels der jeweiligen Greifeinrichtung 16, 18 mit dem jeweiligen Langkörper 6, 9, 14 verbunden.
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Zum Verbinden der Hebelabschnitte 17, 19 miteinander weist die Gewindespindel 23 der Verstelleinrichtung 31 an einem Ende einen als Fanghaken ausgestalteten Haken als Form- oder Reibschlusselement 21 auf, welches in Eingriff mit einem kugelförmigen Körper 24 ist, der mittels eines Sicherungsstifts 25 am Hebelabschnitt 17 gesichert ist. Hierdurch ist der erste Hebelabschnitt 17 drehbar mit der Gewindespindel 23 verbunden.
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Der zweite Hebelabschnitt 19 ist ebenfalls drehbar mit der Verstelleinrichtung 31 verbunden, indem die Verstelleinrichtung 31 bzw. die Gewindespindel 23 mittels einer an der Verstelleinrichtung 31 ausgestalteten schlüssellochartigen Öffnung 26 an einem Stift 27 des Hebelabschnitts 19 eingehängt ist. Die Öffnung 26 ebenso wie der Stift 27 sind im Wesentlichen parallel in Richtung der Längsachse des Langkörpers versetzt ausgerichtet. Die Öffnung 26 ist in einer das Spindelhubgetriebe 22 umgreifenden Klammer 32 ausgestaltet.
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Zur Ausbildung der Verbindungen mit der Verstelleinrichtung 31 weisen die Hebelabschnitte 17, 19 beabstandet zu den Greifeinrichtungen 16, 18 U-förmige Enden 28, 29, insbesondere in Form einer Gabel, auf, in denen der Sicherungsstift 25 und der Stift 27 derart eingesteckt sind, dass die Schenkel des U durch den Sicherungsstift 25 und den Stift 27 verbunden werden.
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In der in den 3 bis 6 gezeigten Ausführungsform ist der Sicherungsstift 25 und der Stift 27 identisch ausgebildet, um die Anzahl verschiedenartiger Bauelemente zu reduzieren.
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Zum Lösen des ersten Bohrwerkzeugs (Langkörper 9) von einem Bohrgestängeabschnitt (Langkörper 6) wird die erste Greifeinrichtung 16 mit einem Greifmittel 20 auf einen Greifabschnitt des Langkörpers 9 aufgesetzt. Das Spindelhubgetriebe 22 wird durch Betätigen einer Kurbel oder eines Akkuschraubers 30 (der bspw. in 4 dargestellt ist) so weit verfahren, dass die Enden 28, 29 der Hebelabschnitte 17, 19 möglichst weit voneinander beabstandet sind. Anschließend wird die zweite Greifeinrichtung 18 mit einem weiteren Greifmittel 20 auf den benachbarten Bohrgestängeabschnitt (Langkörper 6) aufgesetzt. Durch Betätigung der Kurbel bzw. des Akkuschraubers 30 wird der Abstand zwischen den Enden 28, 29 der Hebelabschnitte 17, 19 verkürzt, wodurch sich die Hebelabschnitte 17, 19 relativ zueinander so verdrehen, dass der Langkörper 9 von dem benachbarten Langkörper 6 gelöst wird.
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Nach Rückbau der Vorrichtung 15 wird das erste, nun gelöste Bohrwerkzeug (Langkörper 9) händisch vom benachbarten Langkörper 6 entfernt. Ein zweites Bohrwerkzeug als Langkörper 14 wird anschließend lose an den Bohrgestängeabschnitt 6 angeschraubt.
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3 zeigt eine an den Hebelabschnitten 17, 19 angelenkte Anschlagkette 33, die mittels Ösen 34 mit den Hebelabschnitten 17, 19 verbunden ist. Der Hebelabschnitt 17 wird von der Öse 34 durchgriffen. Die Öse 34 ist endseitig nach Durchtritt des Hebelabschnitts 17 mit einer Feder 35 vorgespannt.
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Insbesondere die 5 und 6 zeigen, dass mit der Ausführungsform eine Erstreckung in einer Raumrichtung von unter 530 mm möglich ist. Selbst im komplett ausgefahrenen Zustand der Gewindespindel 23 (5) wird maximal eine Länge von 535 mm erreicht. Im eingefahrenen Zustand der Gewindespindel 23 (6) werden 510 mm erreicht.
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7 bis 10 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung 15. Im Wesentlichen ist die Ausführungsform, die in den 7 bis 10 gezeigt ist, gleich zu der in Bezug auf die 2 bis 6 beschriebenen Ausführungsform und unterscheidet sich im Wesentlichen durch die Anbindung der Verstelleinrichtung 31 an die Hebelabschnitte 17, 19. Am Hebelabschnitt 17 ist endseitig, beabstandet von dem Greifmittel 20 der Greifeinrichtung 16 ebenso wie in der Ausführungsform der 2 bis 6, das Ende des Hebelabschnitts 17 als U ausgebildet, indem in den Schenkeln des U zwei gegenüberliegende Aufnahmebohrungen zur Aufnahme eines Bolzens 40 vorgesehen sind. Der Bolzen 40 durchquert das U-förmige Ende des Hebelabschnitts 17 und liefert mit diesem Abschnitt, das außerhalb des U-förmigen Endes vorliegt, das Form- oder Reibschlusselement 21, auf das ein Ende der Verstelleinrichtung 31 aufgesetzt werden kann. Dazu weist die Verstelleinrichtung 31 endseitig eine an den Abschnitt des Bolzens 40 angepasste Durchgangsöffnung 41 auf, in die der Abschnitt des Bolzens 40, der das U-förmige Ende des Hebelabschnitts 17 durchragt, eingesteckt werden kann.
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Der Hebelabschnitt 19 kann derart mit der Verstelleinrichtung 31 verbunden werden, dass der Hebelabschnitt 19 ebenfalls ein U-förmiges Ende aufweist, in dem ebenfalls einander gegenüberliegende Aufnahmebohrungen zur Aufnahme eines Bolzens 42 vorliegen. Der Bolzen 42 kann einstückig oder mit der Verstelleinrichtung 31 anderweitig verbunden vorliegen und in die Aufnahmebohrung des Hebelabschnitts 19 eingebracht und gesichert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5546833 A [0004]
- DE 102005003762 A1 [0005, 0008]
- US 2014/0151124 A1 [0006, 0009]
- US 5546833 [0008]
