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Vorrichtung und Verfahren zur k:rstellung |
von Aushöben. |
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vnrriahtung |
zur Erstellung von Aushöben, insbesondere tiefer, schlitr.Rrti- |
ger AughUbe, mit einer greiferartigen, mit beweglichen,
ru.a |
Ausheben des abgebauten Materials achltessbsren Schaufeln
oder |
lergl. Werkzeugen versehenen Arbeitseinrichtung und einer
Aleam- |
,rnrriehtung mit an den Wänden den Aushubs verklemmbaren
Organen |
n@c- Aufnahme der Reaktion des nach unten garichteten ;rbei
ts- |
iru(.kes der Werkzeuge. |
Solche Vorrichtungen sind bereits bekannt und dienen |
dazu, Arbeitsdrücke zu erzeugen, welche das Eigengewicht
der |
Vorrichtung erheblich Ubersteigen und damit besonders in
vider- |
atandsfähigem Grund einen raschen Fortschritt zu erzielen. Dabei
wurde
bisher zwischen
der Klemmvorrichtung
und einest Träger
für
die beweglichen
Werkzeuge ein Druckzylinder
mit Kolben
vorgesehen,
welcher den Träger mit den Werkzeugen gegenüber
der
Kleamvorrichtung
nach unten zu pressen gestattet. Ausserdex sind noch
besondere Betätigungsorgane,
beispielsweise ein Druckzylinder
mit Kolben
vorgesehen, um
die gabelartig ausgebildeten Werkzeuge zu
schliessen und damit das abgebaute
Material
au erfassen
und auszuheben.
Diese bekannte
Vorrichtung
ist somit verhältnismässig kompliziert,
Weil besondere Betätigungsmittel
für
die
Kleomvorrichtung,
zur Erzeugung einer
relativen Vertikalbewegung
zwischen
der Klemmvorrichtung
und den Werkzeugen und zum Oeffnen und
Schliessen
der Werkzeuge
erforderlich sind.
Es ist das Ziel der
Erfindunglden
Aufbau und die Ar-
beitsweise einer
solchen Vorrichtung
wesentlich
zu vereinfachen und
auch arbeitstechnisch
erhebliche
Vorteile zu erzielen.
Die
Vorrichtung gemäss vorliegender Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass
ein gemeinsamer
starrer Träger
für
die beweglichen Werkzeuge
und die Klemmvorrichtung vorhanden
ist, und dass
die
Verkzzeuge
derart angeordnet
und ausgebildet
sind, dass
sie zu
Beginn ihrer Schliessbewegung im
wesentlichen senkrecht
nach unten wirken.
Dank der besonderen Ausbildung und Anordnung
der Werkzeuge.ist
also eine Relativbewegung in Vertikalrichtung
zwischen
der Klemmvorrichtung und
dem Träger der Werkzeuge nicht
mehr
erforderlich
was eine
ganz bedeutende
Vereinfachung darstellt.
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Es rird auch möglich infolge des gemeinsamen
starren Trägers für
die beweglichen Werkzeuge und die Klemmvorrichtung,
den in vertikaler Richtung gemessenen Abstand zwischen den
Werkzeugen und der
Klemmvorrichtung verhältnismässig klein
zu wählen, was den
grossen Vorteil bietet, dass die Klemmvorrichtung
stets nahe bei der Arbeitsstelle liegt, also beim Abbau einer
harten Schicht auch gegen die Wandungen dieser harten Schicht
mit entsprechend hohem Druck angepresst werden kann. Aus diesen
und
später zu erläuternden Gründen, ist es möglich,verglicäea
mit bekannten Aushubvdrrichtungen überraschend hohe Arbeitsfortschritte
in fast allen praktisch vorkommenden Formationen verschiedenster Eigenschatten,
beispielsweise Kies, Schlemasand und Torf bis Holasse, Sandstein
und Mergel, zu erzielen.
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Eine wesentliche Voraussetzung für eine wirksame Arbeitsweise
der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, dass die
Klemmvorrichtung stets fest gegen die Wandung den Aus-
hubs
angepresst werden kann, was nur dann praktisch möglich ist,
wenn
der Aushub In der Bewegungsrichtung der Klemmorgane gemessen,
stets ungefähr gleiche Weite besitzt. Es muss also vor alle®
verhindert
werden, dass die Wendungen einstürzen. Die Erfindung betrifft
daher auch ein besonderes Verfahren zur Erstellung von Aushöben,
mittels der erfindungsgemässen Vorrichtung, welches
dadurch
gekennzeichnet ist, dass der Aushub wenigstens annähernd
mit Bentonit gefüllt wird, um die Wandungen zu verfestigen
und an
Einstürzen zu hindern.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen
Greifers dargestellt. Fig. 1 ist eine räumliche Darstellung der Vorri.ch
tuhg.
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Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung,
teil-
weise im Schnitt in geöffneter Arbeitsstellung, Fig. 3
ist eine Teilansicht von unten in Fig. 2,
gig.
4 ist ein Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 2, Fig. 5 und
5 zeigen einen Längsschnitt bzw. einen Querschnitt durch die Klemmvorrichtung.
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Fig. 7 zeigt einen Teil der Steuervorrichtung . Fig. 8 zeigt
eine Ausführungsvarian te.
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Die Vorrichtung ist mittels eines Seils 1 Uig.
2)
an einem nicht dargestellten Hebezeug, beispielsweise eine®
fahrbaren Kran aufgehängt, mittels welchem die Vorrichtung zur Entleerung
des abgebauten Materials vollständig ausgehoben und
bis zur
vorgeschriebenen Tiefe in den Aushub gesenkt werden kam.
Den Seil 1 ist um einen Zapfen eines starren Trägers
geführt, welcher im wesentlichen aus zwei miteinander verbundenen
Schen-
keln 2 besteht. Am unteren Bade der Schenkel 2, sind
mittels
Drehzapfen 3, zwei gleichartige, symmetrisch angeordnete
Greiferschaufeln 4, von in wesentlichem U-förmigen Querschnitt schwenkbar
gelagert. Mit dem unteren Eide der Schenkel 2 ist eia symmetrisch
in die Schaufeln 4 ragendes Abstreifblech 5 fest verbunden.
Die Arbeitskanten 6 der Greiferschaufeln 4 sind mit
Zähnen 7 besetzt. Ueber den Schwenkzapfen 3 ist zwischen den
Schenkeln 2 ein weiterer Zapfen 8 angebracht, auf welchem die Enden
der
Kolbenstangen 9 gleichartiger hydraulischer Zylinder 10 mittels
einer
durchbohrten Stange 11 bzw. einer dieselbe umgreifenden Gabel 12 schwenkbar gelagert
sind. Lappen 13 der Zylinder 10
sind mittels Bolzen 14 mit je
einer Gabel 15 der Greiferschaufel 4 schwenkbar verbunden.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass bei
vollständig geöffnetem
Greifer die Wirkungslinie der Kolbenkräfte oberhalb der Drehachsen
3 der zugeordneten Greiferschaufein 4 wer-
laufen, sodass in Richtung
der Kolbenstengen 9 wirkende Kräfte
Drehmomente
auf die Greifschaufeln 4 wirken, welche dieselben
nach unten oder oben zu verschwenken trachten.
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Unter der Aufhängung ist zwischen den beiden
Schenkeln 2 ein geschlossenes Gehäuse 16 angeordnet, in welchem
die
Mittel zur hydraulischen Betätigung des Greifers untergebracht
sind. Ein Elektromotor 1? treibt eine Pumpe 18, beispielsweise
eine
Zahnradpumpe an, welche über eine Leitung 19 0e1 aus einem
Ausgleichsgefäss 20 ansaugt und über eine Leitung 21 Drucköl
an ein Steuerventil 22 der in Fig. 7 in grösserem Massstube
dargestellten Art liefert. Das Ventil 22 wird durch einen Blektromagneten
23 (Fig. 7) betätigt, welcher mittels eines Schalters
24
über das zweiadrige Kabel 25 betätigt werden kann. Der Motor 17
wird über ein vieradriges Kabel gespiesen und kann
mittels eines schematisch_dargestellten Schalters 26 ein- und
ausgeschaltet wer-
den. Das Ventil 22 besitzt zwei Ausgänge, von
welchen der eine über die schematisch dargestellten flexiblen Leitungen
27 mit den
unteren Enden der Zylinder 10 verbunden ist,
während der andere
;aber schematisch dargestellte flexible Leitungen
28 mit den
oberen Faden der Zylinder 10 und mit einem
in den Fig. 5 und 6
näher dargestellten Eatätigungszylinder
der Klemmvorrichtung ver-
bunden ist. Das Ventil 22 besitzt
ferner einen OelrUcklaufanschlusa, welcher über eine Leitung
29 mit dem Gefäss 20 verbunden ist.
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Gemäss Fig. 7 zündet die Druckleitung 21 in
eine
Ausfräsung 30 des !Kolbens 31 des Ventils 22. Der Kolben
des
Steuerventils 22 freist in der Mitte eine Ringnut
32 auf, welche in den beiden möglichen Endpositionen des Ventils
die Ausfräsung 30entweder alt der Leitung 28 oder 27 verbindet.
Auf den Kolben
32 wirkt eine Druckfeder 33, welche den Kolben
bei nicht er- ,_ regtzm Magneten 23 in der in Fig. 7 dargestellten
Stellung halt. In Kolben 31 sind Bohrungen 34 vorgesehen, von
welchen die eine oder andere je nach der Stellung
des Kolbens die Leitung 27 oder aber die Leitung
28 mit einer axialen Bohrung des Kolbens verbindet,'sodass beispielsweise
bei der dargestellten Lage des Kolbens 0e1 durch
die Leitung 27"die eine Bohrung 34, die Axialbohrung ' des
Kolbens und die Leitung 29 Ins Gefäns 20 zurückfliessen scann.
Ein Stift 31a sichert den Kolben 31 gegen Drehung.
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Die in Fig. 5 und 6 dargestellte Klemmvorrichtung
ist In einem mit den Schenkeln 2 fest verbundenen zylindrischen
Gehäuse 35 untergebracht,-in Welches drei flache Führungsstege 36,
37 und 38 eingeschweisst sind. Mit dem Klemmzylinder 39 sind den Steg 36
umgreifende Führungsstege 40 sowie auf die Ftihrungsstege 37 und 38
aufliegende Stege 41 verschweisst. Der Zylinder 39
ist
somit mittels seiner Stege 40 und 41 axial verschiebbar im zylindrischen
Gehäuse 35 gelagert. In Zylinder 39 Ist ein Kolben 42 mit einer Kolbenstange
43 axial verschiebbar angeordnet. Zwi-
schen de® Kolben.42 und dem
einen Ende des Zylindern 39 ist eine starke Druckfeder 44 eingesetzt,
welche den Kolben 42 und die
damit verbundenen Teile In der
in Fig. 5 dargestellten Ruhelage zu halten trachtet. lieber die eine
Leitung 28 kann durch das Anschlussstück 45 des Zylinders
39 Drucköl In das in Fig. 5 rechts
des Kolbens
42 liegende Zylinderende eingeführt werden, sodass
der Kolben
42 und die damit verbundenen Teile bei genügendem Oeldruck
entgegen dem Druck der Feder 44 gegenüber dem Zylinder 39
nach
links verschoben werden. Mit dem in fig. 5 links
liegenden
Ende der Kolbenstange 43 und mit dem in Fig.
5 recht*legenden
Ende des Zylinders 39 sind
je zwei Flansche 46 bzw. 47 verbunden. Seitlich der
Flansche 46 b$w. 47 liegen Stege 48 bzw. 49 von Press-
platten
50 bzw. 51, die zur Erhöhung der Adhäsion mit Löchern
52
versehen sein können. Die Stege 48 bzw. 49 sind zwischen
den Lappen 46 bzw. 47 mittels Zapfen 53 bzw. 54 schwenkbar
gelagert,
sodass die Klemaplatten 50 bzw. 51 sich gegenüber
dem Zylinder 39 bzw. der Kolbenstange 43 um die horizontale
Achse der Bolsen 53 und 54 verschwenken können. Diese
Schwenkbewegung ist durch an den Klemmplatten angebrachte Nocken
55 begrenzt.
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Die Arbeitsweise der dargestellten Vorrichtung
ist
Wie folgt: Fig. 2 geigt die Vorrichtung mit offenem
Greifer in der Arbeitsstellung. Während des Absenkens war der Schalter
24
geschlossen gehalten worden, sodass der Elektromagnet
23 erregt und die Leitung 27 mit Druckoel gespiesen
ist. Die Kolbenstangen 9 sind daher ganz in die Zylinder
10 eingedrungen und halten die
Greiferachaufeln 4 in offener
Stellung. Ist die in Fig. 2 dargestellte Arbeitslage erreicht,
so wird der Schalter 24 geöffnet, womit das Ventil 22 in
die in Fig. 7 dargestellte Lage übergebt: Damit wird nun
die Leitung 27 mit der Rückleitung 29 verbunden, während
die Leitung 28 mit Drucköl gespeist wird. Dieses Drucköl gelangt
gleichzeitig an die oberen Baden der Zylinder 10 mM in
den Zylinder 39. Damit werden die Kolbenstangen 9 aus den Zylindern-10
herausgedrängt und die Greiferschaufeln 4 werden nach unten versehwenkt,
wobei deren Arbeitskanten 6 bzw. Zähne 7 vorerst
senkrecht nach unten bewegt werden. Unter der Annahme, dass
der Arbeitswiderstand verhältnismässig gering sei, wird e'ar 091-druck
in den Zylindern 10 gar nicht so hoch ansteigen, dass der
unter
gleichem Oeldruck stehende Kolben 42 des Klemmzylinders 39 die Feder 44 überhaupt
zu komprimieren vermag. Die Klemmplatten 50 bleiben daher vorderhand in unwirksamer
Stellung. lach einer unvollständigen Schliessbewegung der Greifersehaufeln 4" wodurch
an den unter den Kanten 6 liegenden Rändern des Aushubs etwas Material
abgebaut worden ist, wird der Schalter 24 wieder ge-
schlossen, womit das
Ventil 22 umgesteuert und durch gegenläufi-
ge Bewegung der Kolben in den
Zylindern 10 die Schaufeln 4 wieder
in die. in Fig. 2 dargestellte
offene Lage zurückgeführt werden. Da jedoch hierbei die Kanten 6 im
wesentlichen in der erreichten
Tiefe sitzen bleiben, geht bei dieser
Oeffnungsbewegung der
Schaufeln 4 der Träger der Vorrichtung
relativ zu den Kanten 6
nach unten. Nach beendigter Oeffnungsbewegung
wird der Schalter 24 wieder geöffnet, wodurch eine neue Schliessbewegung
der
Schaufeln 4 eingeleitet wird, wobei diese Kanten
weiter in den
Grund einzudringen versuchen. Mit zunehmendem Abbau des
Materials wird nun auch der Widerstand gegen ein senkrechtes Eindringen
der Kanten 6 bzw. ein Schliessen der Schaufeln 4 auftreten,
sodass in den Zylindern 10 ein höherer Ueberdruck entsteht und derselbe Ueberdruck
nun auch den Kolben 42 des Klemmzylinders zu verschieben vermag. Die Klemmplatten
50 und 51 Werden somit mit einem Druck gegen die Wandungen des Aushubs gepresst,
welcher mit dem Arbeitswiderstand der Werkzeuge ansteigt,
weil mit wach-
sendem Widerstand auch in den Zylindern 10 ein höherer Ueberdruck
erforderlich ist, um die Greiferkanten in den abzubauenden Grund eindringen
zu lassen. Ist also der Greifer einmal abge-
senkt, so kann in äusserst einfacher
Weise durch wiederholtes Schliessen und Oeffnen des Schalters 24 bzw.
wiederholtes teilwei-
ses Schliessen und Oeffnen
der Greiferschaufeln 4 eine vollautomatische Senkung des Greifers
bzw. ein Abbau des Grundes herbeigeführt werden, wobei beim Oeffnen
des Greifers automatisch die
Klemmplatten 50 und 51 gelöst
werden und beim nächsten Schliessen des Greifers auf einem
etwas tieferen Niveau automatisch wieder
festgepresst werden. Ist
in dieser Weise genügend Material abge-
baut worden,
so werden die Schaufeln 4 vollständig geschlossen
und, nachdem z.B. durch Ausschalten des Mtors@der Oeldruck
ge-
senkt und somit die Klemmplatten durch die Feder 44 zurückgeführt
worden sind, mit dem so erfassten abgebauten Material
mittels
des Seils 1 ausgehoben und entleert. Durch die besondere
Gestal-
tung und Arbeitsbewegung der Greiferschaufeln
4, die starre Verbindung zwischen der Klemmvorrichtung und den
Lagerstellen dieser
Greiterschaufeln, die gleichzeitige Steuerung der
Schliessbewegung der Greiferschaufeln 4 sowie der Arbeitsbewegung der
Klemmplatten 50 und 51 ist ein äusserst einfacher Aufbau und
eine einfache und
sehr wirksame automatische Arbeitsweise
des Greifers möglich. Wie
Fig. 2 zeigt sind im übrigen die Klemmplatten
50 und 51 sehr tief
zwischen den geöffneten Greiferaehaufeln
4 angeordnet, d.h. die
Klemmplatten sind in geringem
Abstand über den Arbeitskanten 6
der Greiferschaufeln angeordnet,
sodass bei ungleichmgasig geschichtetem Grund die Klemmplatten sehr
bald in die gleiche Schicht eindringen werden, wie die Arbeitskanten
6 der Greifer-
schaufeln 4, vas besonders beim Abbau sehr harter
Schichten
rasch ermöglicht, durch Verklemmung in der harten Schicht
entsprecheid hohe Arbeitsdrücke zu erzeugen. In sehr weichem Hsterial
werden dagegen die Klemmplatten überhaupt nicht festgepresst, . sodass
eine Beschädigung der losen Wandungen vermieden wird.
Wie
bereits erwähnt, ist die dargestellte Vorrich-tung mit besonderem Vorteil verwendbar,
wenn der Aushub zur Verfestigung der Wände und zur Verhinderung
von Einstürzen mit
Bentonit oder dergleichen gefüllt wird. In der
Fig. 2 ist der Spie-
gel der Bentonitfüllung mit B bezeichnet.
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Es ist von besonderem Vorteil, wenn gemäss
dem dar-
gestellten Ausführungsbeispiel nur in einer Ebene
wirkende Werk-
zeuge vorgesehen sind, damit zwischen diesen Werkzeugen
die quer
zu dieser Ebene wirkenden Klemmplatten angeordnet werden können.
Diese Anordnung gestattet ebenfalls einen besonders geringen
vertikalen Abstand zwischen der Arbeitsstelle und der Klemmvorrichtung.
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Da der Klemmzylinder 39 an sich axial verschiebbar
im
Gehäuse 35 angeordnet ist, kann sich die Klemmvorrichtung bezüglich des Trägers
der Vorrichtung in Axialrichtung frei einstellen, sodass
die Lage des Greifers im Aushub unabhängig ist
von der Lage
des Zylinders 39. Der Greifer wird daher stets vertikal hängen
und vertikal arbeiten.
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Es wäre auch möglich, eine Pumpe vorzusehen,
welche
bei Umsteuerung der Drehrichtung an zwei
verschiedenen Ausgängen Druck liefert bzw. in entgegengesetzten- Richtungen
fördert, sodass das Oeffnen und Schliessen des Greifers ausschliesslich
durch Aendern der Drehrichtung Ces Pumpenmotors 17 gesteuert
werden könnte. Zum Ausheben des gefüllten, geschlossenen Greifers
könnte
ebenfalls die Pumpe stillgesetzt werden.
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Es wäre schliestlich such denkbar, die Umsteuerung
der Anlage zum wiederholten Schliessen und Oeffnen zu autonatisieran,vobei
z.B. das Umsteuerventil 22 bei Erreichen eines bestimm-
ten
Ueberdrucks in den Schliessleitungen 28 durch einen Steuerzylinder
oder einen im Stromkreis 25 befindlichen druckempfIndlichen Schalter
umgesteuert wurde. Die nächste Umschaltung könnte wiederum dann
erfolgen, wenn der Druck in den Oeffnungsleitungen 27 nach dem
vollständigen Oefthen des Greifers ansteigt.
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Wie oben ausführlich dargelegt, ist es von besonderer
Bedeutung, dass sich die Arbeitsstellen der Werkzeuge zu Beginn
der
Schliessbewegung praktisch senkrecht nach unten bewegen, wobei
es von Vorteil ist, den Weg, der praktisch senkrechten Bewegung möglichst
gross zu wählen. Zu diesem Zwecke können gemäss Fig.
8 , die Arbeitskanten 6 bzw. die Schneiden
der Zähne 7 bei ganz ge-
öffnetem Greifer über die mit H bezeichnete,
durch die Drehzapfen 3 gehende Ebene liegen, womit eine praktisch
vertikal verlaufen-
de Bewegung erzielt wird, bis sich die
Teile 6 bzw. 7 aus der
in Fig. 8 dargestellten Offenlage in eine symmetrisch
unterhalb
der Ebene H liegende Lage verschwenkt haben.