DE10218596A1

DE10218596A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Fügekraftmessung

Info

Publication number: DE10218596A1
Application number: DE2002118596
Authority: DE
Inventors: Helmut Haeberlein; Andreas Pauer
Original assignee: Leonhard Weiss & Co KG GmbH; PFISTER WAAGEN GmbH
Current assignee: Leonhard Weiss & Co KG GmbH; PFISTER WAAGEN GmbH
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2003-11-06

Abstract

Zur Fügekraftmessung, insbesondere bei der Verlegung von Abwasserrohren, wird ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgeschlagen, wobei die axialen Fügekräfte von Bauteilen (10), insbesondere Rohren, die von Baustellengeräten, insbesondere Hydraulikbaggern, aufgebracht werden, gemessen und protokolliert bzw. dokumentiert werden. Die entsprechende Vorrichtung ist dabei mittels einer Halterung (5) am Bauteil (10) in einfacher Weise einhängbar, wobei die Vorrichtung eine Kraftmesszelle (3) und kräftezerlegende Führungselemente (4) aufweist, um Querkräfte aus außermittigem Kraftangriff zu kompensieren.

Description

Auf Baustellen werden in großen Losen Beton- oder Keramikabwasserrohre verlegt. Die DIN EN 1610 "Verlegung und Prüfung von Abwasserleitungen und -kanälen" vermerkt hierzu: ". . . Die Rohre sollten unter stetigem Aufbringen axialer Kräfte zwängungsfrei verbunden werden, ohne die Bauteile zu überlasten". Das Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 139 "Einbau und Prüfung von Abwasserleitungen und -kanälen" vermerkt: ". . . Es dürfen nur Geräte verwendet werden, die ein kontrolliertes Zusammenführen der Rohre ermöglichen. Ein Abscheren der Dichtelemente oder Sprengen der Rohrmuffen kann so vermieden werden."
Üblicherweise sieht der Hersteller der Rohre hierbei eine besondere Rohrzugvorrichtung über einen Kettenzug vor, um die Rohre axial in die Dichtung zu fügen. Da das Anbringen dieser Zugvorrichtung im Allgemeinen sehr umständlich und zeitaufwendig ist, wird üblicherweise das Rohr mit einem über dem Rohranschluss liegenden Kantholz über eine Baggerschaufel eines Hydraulikbaggers in die Dichtung eingeschoben.
Bei dieser Tätigkeit kann es aber durch nicht kontrollierbare Fügekräfte und unsachgemäße Krafteinleitungen in das Rohr zu Beschädigungen im Dichtungsbereich der Rohre kommen (Abplatzungen der Muffen, Quetschungen der Dichtungen, Haarrisse), wodurch der Rohrabschnitt undicht wird. Diese Undichtigkeit wird meistens erst viel später nach entsprechend weiter erfolgtem Baufortschritt erkannt. In der Regel werden die Rohre streckenweise mit Druck geprüft oder bei der Videoinspektion im Rahmen der Baulosabnahme entsprechende Schäden festgestellt. In der Folge sind sehr hohe Reparaturmaßnahmen erforderlich, um das schadhafte Segment auszutauschen. Zudem schreibt der Rohrhersteller in Abhängigkeit zum Rohrdurchmesser eine maximale axiale Fügekraft vor.
Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fügekraftmessung zu schaffen, wobei eine zuverlässige und einfache Fügekraftmessung ermöglicht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird nachfolgend ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 4 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das Verfahren bedient sich hier des in der Praxis bewährten Prinzips, die Rohre mittels einer Baggerschaufel axial ineinander zu schieben. Die Kraft der Baggerschaufel wird dazu über ein zwischen dem Rohr und der Baggerschaufel montiertes Kraftmessgerät gemessen. Das Kraftmessgerät wird in einfacher Weise am Rohr eingehängt und ermöglicht eine symmetrische und zentrierte Krafteinleitung in das Rohr in axialer Richtung.
Die aktuellen Messwerte beim Drücken über die Baggerschaufel werden mittels eines Funkmodems an einen PocketPC übertragen und dort für den Baggerfahrer visualisiert. Der Baggerfahrer kann damit die Kraft überwachen und steuern. Gleichzeitig protokolliert und dokumentiert der PocketPC alle erforderlichen Daten. Somit können die maximal zulässigen Fügekräfte, die vom Rohrhersteller vorgeschrieben werden, sofort kontrolliert werden. Des Weiteren können alle Fügekräfte bis zu jedem Rohrsegment über Baulos, laufende Rohrsegmentnummer, Datum, Uhrzeit und Baggerfahrer in einer Datenbank gesammelt werden.
Die Datensätze werden über einen CRC-Code manipulationssicher auf dem PocketPC gespeichert und auf Abruf an einen übergeordneten Rechner (z. B. Laptop des Bauführers) zur weiteren Bearbeitung übertragen. Diese Übertragung kann wahlweise über ein Funk-LAN (local area network), ein Funk-WAN (wireless wide area network) oder einfach über eine direkte drahtgebundene Schnittstelle übertragen werden. Bei Großbaustellen ist auch eine direkte Datenübertragung direkt an einen Leitrechner möglich.
Weitere Anwendungsmöglichkeiten bestehen darin, das Kraftsignal direkt auf die Regelhydraulik des Baggers wirken zu lassen, um eine automatische Kraftbegrenzung zu realisieren. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren werden der eigentliche Montagevorgang und die Messdatenerfassung für die Qualitätssicherung in einem Arbeitsgang kostengünstig und effizient durchgeführt. Gleichzeitig erhält man sofort eine Aussage darüber, ob der Montagevorgang entsprechend den Einbaurichtlinien korrekt durchgeführt worden ist.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert und beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Kraftmessvorrichtung auf einem Rohr mit kleinem Rohrdurchmesser;
Fig. 2 das Kraftmessgerät gemäß Fig. 1 auf einem Rohr mit grösserem Rohrdurchmesser, wobei das Rohr in Schnittansicht dargestellt ist; und
Fig. 3 die Kraftmessvorrichtung gemäß Fig. 1 im Halbschnitt auf dem Rohr mit großem Rohrdurchmesser gemäß Fig. 2.
Die Kraftmessvorrichtung (Fig. 2 und 3) besteht aus zwei parallelen Platten 1 und 2. An der hier hinteren Platte 1 greift die Baggerschaufel an, während an der zum Rohr gerichteten Platte 2 drei verstellbare Ausleger 6 in 3 × 120° befestigt sind, die die Kraft an die Rohrwandung übertragen. Zwischen den Platten befindet sich eine Kraftmesszelle 3 zur Messung der Druckkraft zwischen den beiden Platten 1 und 2. Um eine axiale Krafteinleitung in die Kraftmesszelle 3 zu erreichen, sind rückwirkungsfreie Kräftezerlegungselemente 4, z. B. Gummi- Metallbuchsen, vorgesehen, die die Seitenkraftkomponente aufnehmen, ohne die Axialkraft zu beeinflussen.
Die Kraftmessvorrichtung wird über eine Halterung 5 an einem Rohr 10 eingehängt. Die Komponenten wie Wägezelle, Messverstärker und Funkmodem werden über eine Batterie versorgt, die in einem Elektronikkasten 7 untergebracht sind. Um eine möglichst lange Standzeit der Batterie zu erhalten, wird die Kraftmessvorrichtung über einen Taster eingeschaltet und bleibt über ein einstellbares Zeitrelais mindestes über die Zeit des Montagevorgangs aktiv.
Die Messdaten der Kraftmesszelle 3 werden über einen A/D-Wandler im Elektronikkasten 7 digitalisiert und über ein Funkmodem drahtlos zu einem PocketPC übertragen, der sich im Führerhaus des Baggers befindet. Das Funkmodem besitzt dabei geeignete Bauelemente, um eine Kanaltrennung durchzuführen und den parallelen Einsatz mehrerer Kraftmessvorrichtungen an einer Baustelle störungsfrei zu gewährleisten.
Am Display des PocketPCs werden die erforderlichen Startparameter (Baggerführer, Baustelle, Baulos, Rohrdurchmesser) eingegeben. Für jeden Fügevorgang wird eine inkrementierende Nummer vergeben. Die Axialkraft wird visuell dargestellt, Kraftüberschreitungen werden signalisiert. Die Visualisierung erfolgt numerisch und graphisch an einem geeigneten Display. Eine Schleppzeigerfunktion hält die jeweilige maximale Axialkraft fest und speichert diese manipulationssicher bei Beendigung des Fügevorgangs in einer Datenbank. Somit kann jeder Fügevorgang individuell erfasst und dokumentiert werden. Bei Überschreitung der zulässigen Fügekraft kann das Rohrsegment sofort ausgetauscht werden.

Claims

1. Verfahren zur Fügekraftmessung, insbesondere bei der Verlegung von Abwasserrohren, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Fügekräfte von Bauteilen (10), insbesondere Rohren, die von Baustellengeräten, insbesondere Hydraulikbaggern, aufgebracht werden, gemessen und protokolliert bzw. dokumentiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten des Fügevorganges, insbesondere in einem PocketPC numerisch und/oder graphisch visualisiert und für jeden Fügevorgang in einer Datenbank abspeichert werden, wobei die Messdaten bevorzugt über Funk-LAN oder drahtgebundene Schnittstellen an übergeordnete Rechnersysteme übertragbar sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten als Steuergröße für den Hydraulikbagger zur automatischen Abschaltung der Axialkraft bei einem einstellbaren Wert der maximal zulässigen Kraft verwendet werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mittels einer Halterung (5) am Bauteil (10) einhängbar ist, sowie eine Kraftmesszelle (3) und kräftezerlegende Führungselemente (4) zur Querkraftkompensierung aus außermittigem Kraftangriff aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die kräftezerlegenden Führungselemente (4) in einer elastostatischen Kraftmesszelle integriert sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (5) zur Anpassung an unterschiedliche Bauteile (10), insbesondere Rohre mit unterschiedlichen Durchmessern, verstellbare Ausleger (6) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum drahtgebundenen oder drahtlosen Übertragungsbetrieb der Messdaten an ein Auswertegerät batteriebetrieben ist, insbesondere zum Parallelbetrieb mehrerer Mess-Vorrichtungen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmesszelle (3) zur Anpassung an unterschiedliche Kraftmessbereiche auswechselbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmesszelle (3) an einer Platte (1) gelagert ist, an der die Angriffsfläche des Hydraulikbagger vorgesehen ist, insbesondere in Form einer Schleißplatte (1a).