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Die Erfindung betrifft eine an einem Baggerauslegerarm angebrachte Eindrehvorrichtung für ein Schraubfundament gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eindrehvorrichtungen, welche an einem Baggerauslegerarm angebracht sind, mittels welcher Schraubfundamente in den Boden eingedreht werden können, sind bekannt.
US 4 199 033 beschreibt ein mittels einer an einem Baggerauslegerarm angebrachten Dreheinrichtung in den Erdboden einzubringendes Schraubfundament. Am Baggerauslegerarm ist die Dreheinrichtung in Form einer hydraulischen Antriebseinheit befestigt, an welcher sich an dessen dem Boden zugewandter Seite eine Einspannvorrichtung für das Schraubfundament befindet, in welcher das Schraubfundament eingespannt ist und schließlich mit der hydraulischen Antriebseinheit mittels des Baggers in den Boden oder aus diesem herausgeschraubt wird. Die Dreheinrichtung treibt das Schraubfundament zum Drehen um dessen Längsachse an. Eine sich radial zur Antriebseinheit erstreckende Schwenkachse verläuft auf der dem Schraubfundament gegenüberliegenden Seite der Dreheinrichtung, d. h. in deren oberen Teil. Damit ist das Schraubfundament in beliebige Richtungen, auch in waagerechte Richtung, in einen Bodenbereich einbringbar. Damit die Dreheinrichtung bezüglich der Befestigung am Baggerarm durchschwenkbar ist, ist diese Schwenkachse im oberen Bereich der Dreheinrichtung angeordnet und beidseitig davon mittels Winkelblechen gehalten. Zusätzlich ist der vordere Teil des Baggerauslegerarmes zusammen mit der hydraulischen Antriebsvorrichtung mit eingespanntem Schraubfundament um eine weitere Achse seitlich verschwenkbar. Sämtliche Schwenkachsen sind zum einen so angeordnet, dass sie sich nicht schneiden. Zum anderen ist die in radialer Richtung der Antriebseinheit verlaufende Schwenkachse im oberen Bereich der Dreheinrichtung angeordnet, so dass sie relativ weit entfernt vom Masseschwerpunkt bzw. vom Bereich des Schwerpunktes der Dreheinrichtung verläuft. Mit den drei Antriebsachsen ist es zwar möglich, ein Schraubfundament in unterschiedlichen Winkeln in das Erdreich, und zwar je nach Anforderung, einzudrehen. Diese bekannte Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, dass zwar eine größtmögliche Auslenkung des Baggerarmes gegeben ist, was jedoch mit einem höheren Kippmoment des Schraubfundamentes verbunden ist. Beim Einschrauben kann es daher zu einem Kippeln des Schraubfundamentes kommen, was ein zuverlässiges und sichereres Einschrauben unter einem gewünschten definierten Winkel erschwert. Durch die Anordnung der drei Schwenkachsen ohne Schnittpunkt zueinander ergibt sich ein Schiefziehmoment, welches beim Nach-Unten-Drücken des Baggerauslegerarmes durch eine Vorschubkraft entsteht, sobald ein Achsversatz des Lastangriffspunktes zur Eindrehachse vorhanden ist. Dieses Schiefziehmoment bewirkt, dass das einzuschraubende Einschraubfundament aus der gewünschten Einschraubrichtung herausläuft. Dies kann bei der bekannten Einrichtung nur durch den Baggerfahrer versucht werden zu kompensieren. Damit ist der Eindrehvorgang stark von der Fertigkeit des Baggerführers, den Einschraubvorgang im gewünschten Sinne auszuführen, abhängig.
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In
US 2011/0 225 855 A1 ist eine Vorrichtung zum Einbringen eines Beerdigungsbehälters in Form eines großen Schraubfundamentes beschrieben, das Schraubfundament ist mit einer schwenkbaren Spanneinrichtung versehen und ist durch Schrauben in Richtung der Längsachse des Sargbehälters und Schwenken um eine senkrechte, in Längsrichtung des Einschraubfahrzeuges gerichtete Achse sowie um eine quer dazu verschwenkbare Richtung in jede beliebige Einbringrichtung aufrichtbar und in dieser Position auch in den Boden einschraubbar. Dazu sind außen am Ende des Einbringfahrzeuges angebrachte, mit der Spanneinrichtung verbundene Hydraulikzylinder vorgesehen, welche zur Vermeidung von Schiefziehmomenten beim Einschrauben vom Fahrzeugführer mit seinen Fertigkeiten verstellt werden müssen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht gegenüber dieser bekannten Einrichtung darin, eine solche Anordnung einer Eindrehvorrichtung zusammen mit einer solchen Aufhängung am Baggerauslegerarm zu schaffen, mittels welchem ein Einschrauben des Schraubfundamentes möglichst schiefziehmomentfrei auftritt.
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Diese Aufgabe wird mit einer an einem Baggerauslegerarm angebrachten Eindrehvorrichtung zum Einschrauben eines Schraubfundamentes mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Gemäß der Erfindung ist die an einem Baggerauslegerarm angebrachte Eindrehvorrichtung für ein Schraubfundament als eine Gimbal-Aufhängung ausgebildet und weist einen Drehantrieb zur Aufnahme des Schraubfundamentes, d. h. mit einer Einspannung, auf. Gemäß der Erfindung ist die Gimbal-Aufhängung so ausgebildet, dass das Schraubfundament um seine Längsachse zum Einschrauben oder Ausschrauben drehbar ist und um eine erste Schwenkachse, welche am Vorderende des Baggerauslegerarmes angeordnet ist, schwenkbar ist, wobei die erste Schwenkachse die Längsachse des Schraubfundamentes schneidet. Zusätzlich ist die Gimbal-Aufhängung um eine zweite Schwenkachse schwenkbar, welche so angeordnet ist, dass sie den Drehantrieb in dessen radialer Richtung durchdringt. Die zweite Schwenkachse ist im Bereich des Masseschwerpunktes des Drehantriebs angeordnet, welcher vorzugsweise im in Richtung auf das Schraubfundament befindlichen unteren Teil des Drehantriebs liegt. Die zweite Schwenkachse weist zumindest mit der Längsachse des Schraubfundamentes einen gemeinsamen Schnittpunkt auf.
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Dadurch, dass beide Schwenkachsen der Gimbal-Aufhängung, d. h. die erste Schwenkachse und die zweite Schwenkachse, keinen Versatz zur Längsachse des Schraubfundamentes aufweisen, kann das Moment, das beim Nach-Unten-Drücken des Baggerauslegerarmes durch die Vorschubkraft entsteht, vermieden bzw. klein gehalten werden. Das Schiefziehmoment tritt gerade dann auf, wenn ein Achsversatz des Lastangriffspunktes zur Eindrehachse vorhanden ist. Das Eindrehen mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist damit im Wesentlichen schiefziehmomentfrei möglich. Je tiefer im Drehantrieb, bezogen auf die Einspannstelle des Schraubfundamentes, die zweite Schwenkachse angeordnet ist, umso geringer sind die auftretenden Momente und umso leichter kann also das Biegemoment, welches auf das Schraubfundament während des Einschraubvorganges wirkt, klein gehalten werden. Dies trifft vor allem zu, wenn bei eventuell auftretenden Hindernissen im Boden der Baggerführer korrigierend eingreift. Letztlich geht es darum, dass das Moment, welches am Flansch, d. h. an der Einspannstelle des Schraubfundamentes wirkt, gering gehalten werden kann. Wichtig, um die erfindungsgemäße Aufgabe zu lösen, ist also die Anordnung der Achsen zueinander, dass zumindest sowohl die erste Schwenkachse als auch die zweite Schwenkachse jeweils die Längsachse des Schraubfundamentes schneiden, wobei zwischen beiden durchaus ein Versatz vorhanden sein kann. Solange beide Schwenkachsen die Längsachse des Schraubfundamentes schneiden, kann das Schiefziehmoment vermieden oder zumindest sehr klein gehalten werden. Eine tiefliegende Schwenkachse reduziert zudem die wirksame Knicklänge. Dadurch besteht bei größeren Vorschubkräften ein geringeres Risiko des Ausknickens.
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Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiels ist dann gegeben, wenn nicht nur die zweite Schwenkachse mit der Längsachse des Schraubfundamentes einen gemeinsamen Schnittpunkt bildet, sondern wenn auch die erste Schwenkachse durch diesen gemeinsamen Schnittpunkt verläuft. Bei einer derartigen Anordnung der Schwenkachsen zueinander kann sichergestellt werden, dass das Schraubfundament in der gewünschten Richtung in den Boden eingeschraubt werden kann, und zwar ohne dass es besonderer Fertigkeiten des Baggerfahrers bedarf.
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Wenn die zweite Schwenkachse im Drehantrieb möglichst weit in dessen unterem Bereich dort, wo der Masseschwerpunkt des Drehantriebs verläuft, angeordnet ist, dann ist ein freies Durchschwenken des Drehantriebs durch seine beispielsweise gabelförmige oder ringförmige Aufhängung am Baggerarm nicht möglich. Es sei denn, man will beispielsweise eine gabelförmige Aufhängung mit langen Gabeln vorsehen, die wiederum Instabilitäten und Schwingungen nachsichziehen könnten. Da aber die erste Schwenkachse über ein Gelenk am vorderen Ende des Baggerauslegerarmes angeordnet ist, kann die Eindrehvorrichtung, d. h. der Drehantrieb zusammen mit dem Schraubfundament, bezogen auf der Baggerauslegerarm, auch seitlich gedreht werden und in dieser Position sogar in einer waagerechten Anordnung in einem Bodenbereich, beispielsweise in die Seitenwände eines Grabens eingedreht werden.
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Vorzugsweise ist die als Teil der Gimbal-Aufhängung vorgesehene Gabel am Kopf des Baggerauslegerarmes so angeordnet, dass durch die Gabelenden die zweite Schwenkachse so verläuft, dass sie die Längsachse des Schraubfundamentes schneidet.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Ring vorgesehen, welcher in seinem Innern den Drehantrieb funktionsgleich zu dem zuvor Beschriebenen aufnimmt, wobei die zweite Schwenkachse die Längsachse des Schraubfundamentes ebenfalls schneidet. Der Ring entsteht sozusagen dadurch, dass eine Verlängerung der beiden Gabelenden soweit um den Drehantrieb herum erfolgt, welcher vorzugsweise eine zylindrische Außenform hat, dass die Gabelenden ineinander übergehen, wodurch ein geschlossener Ring gebildet ist.
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Damit ein Schraubfundament eben auch waagerecht bzw. in einer Richtung einschraubbar ist, bei welcher die Längsachse des Schraubfundamentes in Bodenoberflächenrichtung verläuft, ist die Gimbal-Aufhängung um die erste Schwenkachse entsprechend weit verschwenkbar.
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Weitere Vorteile, Details und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der nachfolgenden Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine an einem Baggerauslegerarm angebrachte Eindrehvorrichtung in Form einer Gimbal-Aufhängung für Schraubfundamente gemäß der Erfindung in dreidimensionaler Ansicht;
- 2 das Ausführungsbeispiel gemäß 1 in Seitenansicht;
- 3 das Ausführungsbeispiel gemäß 1 in Draufsicht mit gabelförmiger Halterung des Gimbal-Aufhängung;
- 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem die gabelförmige Befestigung der Gimball-Aufhängung eine ringförmige Halterung aufweist;
- 5 die Eindrehvorrichtung mit teilweise eingedrehtem Schraubfundament mit wirkendem Querkraft- und Momentenverlauf bei einer Gimbal-Aufhängung gemäß der Erfindung; und
- 6 eine Eindrehvorrichtung mit oberhalb des Drehantriebs angebrachter Aufhängung mit eingezeichnetem Querkraft- und Momentenverlauf.
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In 1 ist in dreidimensionaler Darstellung eine Eindrehvorrichtung 1 für ein Schraubfundament 2 dargestellt, welche als Gimbal-Aufhängung mit einem Drehantrieb 4 mittels einer gabelartigen Halterung 9 an einem Baggerauslegerarm 3 angebracht ist. Das Schraubfundament 2 ist mittels einer Einspannvorrichtung 8 an dem Drehantrieb 4 befestigt bzw. mit diesem verbunden, und zwar am Flanschbereich des Schraubfundamentes 2. Mittels der Eindrehvorrichtung 1 in Form einer Gimbal-Aufhängung ist das Schraubfundament 2 zum Zwecke des Einschraubens oder Ausschraubens um seine Längsachse 5 drehbar. Darüber hinaus ist das Schraubfundament 2 mit der Gimbal-Aufhängung und damit mit dem Drehanantrieb 4 um eine erste Schwenkachse 6 und damit in Querrichtung zur Längserstreckung des Baggerauslegerarmes 3 schwenkbar.
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Des Weiteren ist die Eindrehvorrichtung 1 um eine zweite Schwenkachse 7 schwenkbar, und zwar in einer durch die Längserstreckung des Baggerauslegerarmes 3 gedachten Ebene. Der Drehantrieb 4 wird seitlich von einer Halterung in Form einer Gabel 9 gehalten, welche auf der einen Seite mit dem Kopf des Baggerauslegerarmes 3 befestigt ist und durch welche am gegenüberliegenden Ende der Gabel die zweite Schwenkachse 7 in radialer Richtung durch den Drehantrieb 4 verläuft. Die Schwenkachsen 6, 7 sind nun so angeordnet, dass sowohl die erste Schwenkachse 6 als auch die zweite Schwenkachse 7 jeweils die Längsachse 5 des Schraubfundamentes 2 schneidet, d. h. sie besitzen allenfalls einen auf der Längsachse 5 vorhandenen Versatz zueinander. Da beide Schwenkachsen jeweils die Längsachse 5 schneiden, wird erreicht, dass das Schiefziehmoment, welches durch die Vorschubkraft beim Nach-Unten-Drücken des Baggerauslegerarmes 3 entsteht, sobald ein Achsversatz des Lastangriffspunktes zur Eindrehachse vorhanden ist, gering ist.
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Aus 1 ist ersichtlich, dass der Schnittpunkt der zweiten Schwenkachse 7 mit der Längsachse 5 des Schraubfundamentes 2 im Masseschwerpunkt des Drehantriebs 4 verläuft, welcher im unteren Bereich des Drehantriebs 4 angeordnet ist. Mit unterem Bereich ist zu verstehen, dass der auf den Flansch des Schraubfundamentes 2 weisende untere Teil des Drehantriebs 4 nahe der Einspannvorrichtung 8 am Flansch des Schraubfundamentes 2 angeordnet ist, d. h. deutlich weiter nach unten verschoben ist, als dies bei einer Aufhängung im Stand der Technik bekannt ist.
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Der Nachteil einer derartigen Anordnung besteht darin, dass bei der dargestellten Größe der Gabel 9 zur Befestigung des Drehantriebs 4 innerhalb der Gimbal-Aufhängung das Schraubfundament 2 zusammen mit dem Drehantrieb 4 nicht so weit um die Schwenkachse 7 geschwenkt werden kann, dass das Schraubfundament 2 gegebenenfalls in einer Richtung parallel zur Bodenoberfläche, d. h. durchaus auch in waagerechter Richtung, ausgerichtet werden kann. Denn der obere Bereich des Drehantriebs 4 würde an den vorderen, kopfseitigen Bereich des Baggerauslegerarmes 3 anschlagen. Würde man die Länge der Gabel 9 so weit in Richtung parallel zur ersten Schwenkachse 6 verlängern, dann wäre möglicherweise ein Durchschwenken des Drehantriebs 4 durch den Bereich zwischen der Gabel 9 und vorbei am Kopf des Baggerauslegerarmes 3 möglich, die Länge der Gabelarme würde aber im Betrieb zu Instabilitäten und Schwingungen führen können, die erst recht für ein sicheres und sauberes und winkeldefiniertes Einschrauben des Schraubfundamentes 2 in den Boden abträglich wäre. Soll beispielsweise das Schraubfundament 2 im Wesentlichen waagerecht beispielsweise in den Boden eingebracht werden, so ist eine Schwenkung um die erste Schwenkachse 6 mit der gesamten Gimbal-Aufhängung am Kopf des Baggerauslegerarmes 3 möglich, so dass das Schraubfundament 2 dann sozusagen zum Baggerauslegerarm 3 in seitliche Richtung weisend einschraubbar oder auch ausschraubbar aus dem Boden ist. Das Bringen in die Waagrechte ermöglicht vor allem ein leichtes Aufnehmen und Koppeln von insbesondere großen Schraubfundamenten. Der gemeinsame Schnittpunkt von erster Schwenkachse 6 mit der Längsachse 5 des Schraubfundamentes 2 ist mit der Bezugsziffer 12 bezeichnet, wohingegen der gemeinsame Schnittpunkt zwischen der zweiten Schwenkachse 7 und der Längsachse 5 des Schraubfundamentes 2 mit der Bezugsziffer 11 gezeigt ist.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bilden der Schnittpunkt 12 der ersten Schwenkachse 6 mit der Längsachse 5 des Schraubfundamentes 2 und der Schnittpunkt 11 zwischen der zweiten Schwenkachse 7 und der Längsachse 5 des Schraubfundamentes 2 einen gemeinsamen Schnittpunkt. Das bedeutet, dass sich die erste Schwenkachse 6, die zweite Schwenkachse 7 und die Längsachse 5 des Schraubfundamentes 2 in dem gemeinsamen Schnittpunkt schneiden. In diesem Fall kann das Eindrehen des Schraubfundamentes 2 besonders gut erfolgen, weil das Schiefziehmoment bei diesem Ausführungsbeispiel klein ist und besonders leicht zu handhaben ist beim Eindrehen des Schraubfundamentes 2 bzw. bei dessen Ausdrehen.
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In 2 ist das Ausführungsbeispiel gemäß 1 in Seitenansicht dargestellt. Deutlich erkennbar ist der in Richtung der Längsachse 5 des Schraubfundamentes 2 vorhandene Versatz zwischen der ersten Längsachse 6 und der durch die Halterung des Drehantriebs 4 in radialer Richtung verlaufenden zweiten Schwenkachse 7. Alle anderen Funktionen und Bewegungsabläufe entsprechen denen, die in Verbindung mit 1 erläutert wurden; sie werden daher nicht wiederholt.
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In 3 ist das Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 in Draufsicht gezeigt. Zum einen ist die zweite Schwenkachse 7 eingezeichnet, welche durch die am vorderen Kopfende des Baggerauslegerarmes 3 angeordnete Gabel 9 in radialer Richtung durch den Drehantrieb 4 verläuft. Des Weiteren eingezeichnet ist die im Wesentlichen senkrecht bzw. rechtwinklig dazu angeordnete erste Schwenkachse 6, welche durch den drehbar gelagerten Kopf am Baggerauslegerarm 3 und gleichzeitig durch die nicht eingezeichnete senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufende Längsachse 5 des Schraubfundamentes 2 verläuft. Gleiche Bezugsziffern bezeichnen gleiche Teile.
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In 4 ist ein gegenüber den 1 bis 3 modifiziertes Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Verläufe der Achsen und die Beweglichkeit der Gimbal-Aufhängung entsprechen denen des Ausführungsbeispiels gemäß den 1 bis 3. Lediglich die gabelförmige Befestigung für den Drehantrieb 4 wurde dahingehend modifiziert, dass die Enden der Gabel 9 um den Drehantrieb 4 herum verlängert sind und ineinander übergehen, so dass die Befestigungseinrichtung für den Drehantrieb 4 als geschlossener Ring 10 ausgebildet ist.
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5 zeigt in prinzipieller Darstellung den Querkraft- und den Momentenverlauf bei einer Gimbal-Aufhängung für die Eindrehvorrichtung 1, d. h. den Drehantrieb 4 mit teilweise bereits in den Boden eingedrehtem Schraubfundament 2 gemäß der Erfindung. Eingezeichnet ist der gemeinsame Schnittpunkt der Schwenkachsen 6 und 7 durch den im unteren Bereich des Drehantriebs 4 liegenden Masseschwerpunkt, wodurch die Distanz zwischen dem Momentenangriff und dem Flansch des Schraubfundamentes 2, an welchem der Drehantrieb 4 angreift, einen geringstmöglichen Abstand aufweist. Für den gesamten Bereich vom Masseschwerpunkt des Drehantriebs 4 bis zum Boden ist die Querkraft konstant, wohingegen das Moment linear bis zum Boden zunimmt. Die Größe des am Flansch angreifenden Momentes ist qualitativ mit der durch den Doppelpfeil bemessenen Größe 17 definiert. Die Bezugsziffer 15 stellt den Querkraftverlauf und 16 den Momentenverlauf dar.
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Demgegenüber ist in 6 die Aufhängung einer Dreheinrichtung 4, wie sie im Stand der Technik bekannt ist, gezeigt. Dort ist die Aufhängung der Dreheinrichtung 4 am vorderen Ende des Baggerauslegerarmes oberhalb der Dreheinrichtung 4 angeordnet, so dass von vornherein die Eindrehvorrichtung zusammen mit dem Schraubfundament 2 zum Pendeln neigt, was letztlich auch zur verstärkten Neigung zum Schiefziehen beim Einschrauben führen wird. Das Kippeln bzw. Kippen des Schraubfundamentes 2 ist jedenfalls nicht ohne weiteres durch besondere Fähigkeiten zum Führen des Baggers durch den Baggerführer ausgleichbar. In 6 ist gezeigt, dass über den gesamten Bereich von der Aufhängung bis zur Bodenoberfläche der Querkraftverlauf konstant ist, wohingegen der Momentenverlauf linear zunimmt. Qualitativ ist das am Flansch des Schraubfundamentes 2 angreifende Moment eingezeichnet und durch die Bezugsziffer 17 durch den Doppelpfeil auch gekennzeichnet. Der Vergleich zwischen den Ausbildungen zwischen dem Stand der Technik gemäß 6 mit der Ausbildung gemäß der Erfindung gemäß 5 zeigt, dass das bei Korrekturen des Baggerfahrers entstehende Moment im Bereich des Flansches, welches Schäden am Schraubfundament bewirken kann, betragsmäßig erheblich größer ist als bei der Ausbildung gemäß 5.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Eindrehvorrichtung
- 2
- Schraubfundament
- 3
- Baggerauslegerarm
- 4
- Drehantrieb
- 5
- Längsachse Schraubfundament
- 6
- erste Schwenkachse Aufhängung
- 7
- zweite Schwenkachse Aufhängung
- 8
- Einspannvorrichtung
- 9
- Gabel
- 10
- Ring
- 11
- Schnittpunkt zweite Achse mit Längsachse Schraubfundament
- 12
- Schnittpunkt erste Achse mit Längsachse Schraubfundament
- 15
- Querkraft
- 16
- Moment
- 17
- am Flansch angreifendes Moment
