DE19646345A1

DE19646345A1 - Sheet-piling-driving and extracting machine with hydraulic excavator

Info

Publication number: DE19646345A1
Application number: DE1996146345
Authority: DE
Inventors: Josef Kern
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-11-09
Filing date: 1996-11-09
Publication date: 1998-05-14

Abstract

The excavator has a boom (4) derricking via a horizontal axis on the superstructure (3), and in two or more sections (5-7) derricked by hydraulic rams (8-10). A pile-driving tool (26) is mounted at the free boom end (7'). The electrical system controlling the hydraulic one has sensors (16-19) detecting the position or angle of the excavator, superstructure and boom and supplying corresponding control signals. In the pile-driving or extracting mode the rams are so controlled that the free end of the boom or the driving tool travels along a vertical line (24). A first sensor can be mounted on the excavator or superstructure, and a second one on each section of the boom.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 oder 6.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1 or 6.

Es ist grundsätzlich bekannt, Spundwände bzw. Spundwandelemente unter Verwendung eines Hydraulik-Baggers und eines am Ausleger dieses Baggers vorgesehenen Rammgerätes in den Boden einzubringen oder aber bei Abbau einer Spundwand aus dem Boden durch Herausziehen zu entfernen. Problematisch hierbei ist, daß insbesondere beim Einrammen das betreffende Spundwand-Element genau senkrecht geführt werden muß, um so insbesondere ein Verklemmen in der Führung eines benachbarten, bereits eingebrachten Spundwand-Elementes zu vermeiden. Der Bagger ist beim Einrammen, aber auch beim Ziehen der Spundwand-Elemente so positioniert, daß er mit seiner Längsachse der Ebene des jeweiligen Spundwand-Elementes senkrecht oder nahezu senkrecht gegenübersteht. Aus diesem Grunde ist es dem Baggerführer nicht möglich, festzustellen, ob die Ebene des Spundwand-Elementes evtl. gegenüber der Horizontalen geneigt ist. In der Praxis ist es somit bisher notwendig, daß beim Einrammen einer Spundwand die Positionierung des jeweiligen Spundwand-Elementes ständig durch eine zweite Person oder aber durch ständiges Aussteigen des Baggerführers kontrolliert wird.It is known in principle to use sheet piling or sheet piling elements a hydraulic excavator and one provided on the boom of this excavator Piling device into the ground or when removing a sheet pile from the Remove the floor by pulling it out. The problem here is that in particular When driving in, the sheet pile element in question must be guided exactly vertically must, in particular jamming in the guide of an adjacent, already to avoid inserted sheet pile element. The excavator is ramming but also positioned when pulling the sheet pile elements so that it with his Longitudinal axis of the plane of the respective sheet pile element perpendicular or almost faces vertically. For this reason, the operator is not able to determine whether the level of the sheet pile element may be opposite the horizontal is inclined. In practice, it has thus far been necessary for one Sheet piling the positioning of the respective sheet pile element constantly by a second person or by constant disembarkation of the excavator operator.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung zum Einrammen oder Ziehen von Spundwänden entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet.The object of the invention is to avoid this disadvantage. To solve this task is a device for ramming or pulling sheet piling according to the characterizing part of claim 1 is formed.

Bei der Erfindung wird das freie Ende des Auslegers bzw. das dort vorgesehene Rammgerät auf einer senkrechten Linie beim Einrammen (Einramm-Modus) oder beim Ziehen (Zieh-Modus) automatisch bewegt, so daß eine Überwachung durch eine zweite Person oder aber durch ständiges Aussteigen des Baggerführers entfällt. In the invention, the free end of the boom or that provided there Piling device on a vertical line when driving in (single driving mode) or when driving Pulling (pulling mode) moves automatically, so that monitoring by a second Person or due to constant disembarkation of the excavator operator is eliminated.

Der Bagger bleibt beim Einrammen oder Ziehen eines Spundwand-Elementes ortsfest, d. h. er wird auf dem Untergrund nicht verfahren. Die gesamte Bewegung wird ausschließlich durch entsprechendes Schwenken des Auslegers relativ zum Baggeraufbau sowie durch Schwenken der Arme des Auslegers relativ zueinander bewirkt.The excavator remains stationary when driving in or pulling a sheet pile element. H. it will not move on the surface. The whole movement is exclusive by appropriately pivoting the boom relative to the excavator body and by Swiveling the arms of the boom relative to each other causes.

Durch die Sensoren wird hierbei die Neigung des Baggers in bezug auf die Längsachse des Aufbaus bzw. in der Ebene, in der sich der Ausleger bzw. dessen Arme beim Schwenken bewegen sowie auch die Neigung der Arme relativ zueinander und relativ zum Aufbau des Baggers ermittelt und unter Berücksichtigung dieser Signale erfolgt dann die Steuerung der Hydraulikzylinder.The inclination of the excavator in relation to the longitudinal axis is determined by the sensors of the structure or in the plane in which the boom or its arms are at Swivel move and also the inclination of the arms relative to each other and relative determined to build the excavator and then takes these signals into account the control of the hydraulic cylinders.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, daß das Rammen oder Ziehen von Spundwänden mittels eines Hydraulikbaggers von nur einer Person, nämlich dem Baggerführer durchgeführt werden kann. Sämtliche Armbewegungen werden durch die elektrische Steuereinrichtung gesteuert. Lediglich die Vorschubgeschwindigkeit wird manuell geregelt.The advantage of the device according to the invention is that ramming or pulling sheet piling by means of a hydraulic excavator by only one person, namely the Excavator operator can be carried out. All arm movements are by the controlled electrical control device. Only the feed rate will manually controlled.

Nach einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine von einem Bagger gebildete Vorrichtung, mit der ein Planziehen von Flächen möglich ist und die entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 6 ausgebildet ist.In another aspect, the invention relates to one of an excavator formed device with which a plan drawing of areas is possible and is formed according to the characterizing part of claim 6.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:Developments of the invention are the subject of the dependent claims. The invention will explained in more detail below with reference to the figures using an exemplary embodiment. It demonstrate:

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung und in Seitenansicht einen Bagger gemäß der Erfindung; Figure 1 in a simplified representation and in side view an excavator according to the invention.

Fig. 2 in Einzeldarstellung und in Frontansicht ein Spundwand-Element zusammen mit einem auf dem oberen Rand des Spundwand-Elementes festgeklemmten Rammgerät; Figure 2 is a single view and front view of a sheet pile element together with a piling device clamped on the upper edge of the sheet pile element.

Fig. 3 in vereinfachter Darstellung ein Block- oder Funktionsdiagramm der Steuerung gemäß Fig. 1; Fig. 3 is a simplified representation of a block or functional diagram of the control according to Fig. 1;

Fig. 4 in vereinfachter Teil-Darstellung eine weitere Vorrichtung der Erfindung. Fig. 4 in a simplified partial representation of another device of the invention.

In den Figuren ist mit 1 allgemein ein Hydraulik-Bagger bezeichnet, der in üblicherweise aus dem Fahrgestell 2 aus dem auf dem Fahrgestell 2 drehbar vorgesehenen Aufbau 3 sowie aus dem am Aufbau 3 vorgesehenen mehrgliedrigen Ausleger 4 besteht. Der Ausleger 4 umfaßt einen am Aufbau 3 um eine horizontale Achse schwenkbaren Grundarm 5, den am Grundarm 5 schwenkbar vorgesehenen Auslegerarm 6 und den am Auslegerarm schwenkbar vorgesehenen Knickarm 7. Das Schwenken dieser Arme relativ zum Aufbau 3 sowie relativ zueinander folgt in bekannter Weise durch Hydraulikzylinder, die in der Fig. 1 mit 8, 9 und 10 bezeichnet sind. Gesteuert werden diese Hydraulikzylinder von einem Ventilblock 11, der eine Vielzahl von elektrisch steuerbaren Hydraulikventilen enthält. Letztere werden über eine elektrische Steuereinrichtung 12 angesteuert, die Bestandteil der üblichen Bagger-Steuerung ist.In the figures, 1 generally denotes a hydraulic excavator, which usually consists of the chassis 2 , the structure 3 rotatably provided on the chassis 2 and the multi-section boom 4 provided on the structure 3 . The boom 4 includes a pivotable on the body 3 about a horizontal axis base arm 5, the pivotally provided on the base arm 5 arm 6 and the pivotable arm provided on the articulated arm. 7 The pivoting of these arms relative to the structure 3 and relative to each other follows in a known manner by hydraulic cylinders, which are designated 8 , 9 and 10 in FIG. 1. These hydraulic cylinders are controlled by a valve block 11 which contains a large number of electrically controllable hydraulic valves. The latter are controlled by an electrical control device 12 , which is part of the usual excavator control.

An die Steuerung 12 ist bei dem Bagger 1 eine elektronische Steuereinrichtung 13 angeschlossen, die als zentrales Element einen Mikroprozessor gestützten Schaltkreis oder Mikroprozessor 14 enthält, welchem u. a. folgende Funktionselemente zugeordnet sind:
In the excavator 1, an electronic control device 13 is connected to the controller 12 , which contains a microprocessor-based circuit or microprocessor 14 as a central element, to which the following functional elements are assigned:

Eingangsschaltkreis oder Schnittstelle 15 zum Anschluß von äußeren Sensoren 16-19;
Eingabetastatur oder Einrichtung 20;
Anzeige oder Anzeige-Display 21;
Programmspeicher 22; und
Datenspeicher 23.Input circuit or interface 15 for connecting external sensors 16-19 ;
Input keyboard or device 20 ;
Display or display 21 ;
Program memory 22 ; and
Data storage 23 .

Die Sensoren 16-20 sind jeweils Neigungssensoren, von denen der Sensor 16 am Aufbau 3 vorgesehen ist und die Neigung des Aufbaus 3 bzw. des Baggers 1 um zwei senkrecht zueinander verlaufende Achsen mißt, und zwar um eine erste Achse parallel zur Schwenkachse des Grundarmes 5 relativ zum Aufbau 3 und um eine hierzu senkrecht verlaufende horizontale Achse bzw. um die Längsachse des Aufbaus 3. Der Sensor 17 ist am Grundarm vorgesehen und ermittelt die Neigung dieses Grundarmes bezogen auf die zweite, horizontale Achsrichtung. Der Sensor 18 ist am Auslegerarm 6 vorgesehen und ermittelt die Neigung dieses Arm gegenüber der zweiten, horizontalen Achsrichtung. Der Sensor 19 ist am Knickarm 7 vorgesehen und ermittelt die Neigung dieses Knickarmes gegenüber der ersten Achsrichtung. Die Signale sämtlicher Sensoren 16-19 werden der Steuereinrichtung 13 bzw. dem Mikroprozessor 14 über die Schnittstelle 15 zugeführt.The sensors 16-20 are each tilt sensors, of which the sensor 16 is provided on the structure 3 and measures the inclination of the structure 3 and the excavator 1 around two mutually perpendicular axes, namely about a first axis to the pivot axis of the main arm 5 parallel relative to the structure 3 and about a horizontal axis running perpendicular thereto or about the longitudinal axis of the structure 3 . The sensor 17 is provided on the base arm and determines the inclination of this base arm in relation to the second, horizontal axis direction. The sensor 18 is provided on the extension arm 6 and determines the inclination of this arm in relation to the second, horizontal axis direction. The sensor 19 is provided on the articulated arm 7 and determines the inclination of this articulated arm with respect to the first axial direction. The signals from all the sensors 16-19 are fed to the control device 13 or the microprocessor 14 via the interface 15 .

Die Steuereinrichtung 13 ist so programmiert, daß während eines Einramm-Modus in Abhängigkeit von den von den Sensoren 16-19 gelieferten Signalen die Hydraulikzylinder 8-10 derart gesteuert werden, daß sich das obere freie Ende des Knickarmes, nämlich das Knickarmende 7' aus einer oberen Stellung exakt in lotrechter Richtung auf einer Linie 24 nach unten bewegt bzw. in einem Zieh-Modus aus einer untersten Stellung auf der Linie 24 in eine obere Stellung bewegt wird.The control device 13 is programmed so that the hydraulic cylinders 8-10 are controlled in a single-ram mode as a function of the signals supplied by the sensors 16-19 in such a way that the upper free end of the articulated arm, namely the articulated arm end 7 ', is one the upper position is moved exactly in the vertical direction on a line 24 downwards or is moved in a drag mode from a lowermost position on the line 24 to an upper position.

Am Knickarmende 7' ist mittels einer Kette 25 oder eines ähnlichen Halteelementes ein Rammgerät 26 befestigt. Zum Herstellen einer Spundwand, die beispielsweise zum Sichern einer Baugrube dient, werden die Spundwand-Elemente jeweils an ihrem oberen Rand in geeigneter Weise, beispielsweise durch Klemmen an dem Rammgerät 26 befestigt. Beim in der obersten Stellung befindlichen Knickarmende 7' wird dann dieses Knickarmende 7' entlang der Linie 24 soweit abgesenkt, bis der untere Rand des Spundwand-Elementes 27 aus dem Untergrund aufsteht und das Spundwand-Element 27 beispielsweise in ein bereits eingerahmtes Spundwand-Element mit seinem Rand eingreift. Bei eingeschaltetem Rammgerät 26 erfolgt dann das weitere Herabsenken des Knickarmendes 7' entlang der Linie 24, die die senkrechte Achsrichtung bildet, in der das Spundwand-Element 27 eingetrieben werden soll.A ramming device 26 is fastened to the end of the articulated arm 7 'by means of a chain 25 or a similar holding element. To produce a sheet pile wall, which is used, for example, to secure a construction pit, the sheet pile wall elements are each fastened in a suitable manner at their upper edge, for example by clamping to the piling device 26 . When located in the uppermost position Knickarmende 7 along the line 24 'then this Knickarmende 7' is lowered until the lower edge of the sheet pile element 27 stands up from the ground and the sheet pile wall element 27, for example in an already framed sheet pile element with engages its edge. When the ramming device 26 is switched on, the articulated arm end 7 'is then lowered further along the line 24 , which forms the vertical axis direction in which the sheet pile element 27 is to be driven.

Nach dem Eintreiben des Spundwand-Elementes 27 wird der Bagger 1 um die Breite dieses Spundwand-Elementes zur Seite bewegt oder versetzt. Mit dem Rammgerät 26 wird ein weiteres Spundwand-Element 27 verbunden, welches dann durch Anheben des Auslegers 4 angehoben und anschließend in der vorbeschriebenen Weise eingetrieben wird. After driving in the sheet pile element 27 , the excavator 1 is moved or displaced to the side by the width of this sheet pile element. A further sheet pile wall element 27 is connected to the pile driver 26 , which is then raised by lifting the boom 4 and then driven in in the manner described above.

Da sich das Knickarmende 7', an welchem die Kette 25 befestigt ist, sich exakt entlang der lotrechten Linie 24 bewegt und somit auch das obere Ende des jeweiligen Spundelementes 27 in der Mitte exakt entlang dieser Linie 24 geführt ist, ist ein einwandfreies Eintreiben der Spundwand-Elemente auch ohne zusätzliche Hilfsperson allein durch den Baggerführer möglich.Since the articulated arm end 7 ', to which the chain 25 is attached, moves exactly along the vertical line 24 and thus the upper end of the respective sheet element 27 is guided in the middle exactly along this line 24 , the sheet pile wall can be driven in properly -Elements by the excavator operator also possible without additional help.

Beim Abbau einer nicht mehr benötigten Spundwand bzw. beim Ziehen der Spundwand- Elemente 27 wird in umgekehrter Weise verfahren, d. h. das Rammgerät 26 wird am jeweiligen Spundwand-Element 27 oben befestigt. Anschließend wird das Knickarmende 7' entlang der Linie 24 von unten nach oben bewegt.When dismantling a sheet pile wall that is no longer required or when pulling the sheet pile wall elements 27 , the procedure is reversed, ie the pile driver 26 is attached to the respective sheet pile wall element 27 at the top. Then the end of the articulated arm 7 'is moved along the line 24 from bottom to top.

Die elektronische Steuereinrichtung 13 ist bevorzugt so ausgebildet, daß der Einramm- Modus, aber auch der Zieh-Modus nur dann eingeleitet werden können, wenn der Sensor 16 keine Querneigung des Baggers 1 feststellt, oder aber eine Querneigung feststellt, die unter einem vorgegebenen oder vorwählbaren Schwellwert liegt. Ist dies nicht der Fall, erhält der Benutzer auf dem Anzeige-Display 21 einen entsprechenden Hinweis.The electronic control device 13 is preferably designed such that the single-drive mode, but also the pull mode, can only be initiated if the sensor 16 does not detect a cross slope of the excavator 1 , or else detects a cross slope that is below a predetermined or preselectable one Threshold lies. If this is not the case, the user receives a corresponding message on the display 21 .

Die Fig. 4 zeigt den Ausleger des Baggers 1a bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Bagger 1a ist anstelle des Knickarmes 7 an dem Auslegerarm 6 eine Baggerschaufel 28 befestigt, wobei sich der Sensor 19 dann an dieser Schaufel 28 befindet und die Neigung der Schaufel gegenüber der horizontalen Achse L ermittelt und ein entsprechendes Signal an den Mikroprozessor 14 liefert. Fig. 4 shows the boom of the excavator 1 a in a further embodiment of the invention. In the excavator 1 a, instead of the articulated arm 7 , an excavator bucket 28 is fastened to the extension arm 6 , the sensor 19 then being located on this bucket 28 and determining the inclination of the bucket with respect to the horizontal axis L and delivering a corresponding signal to the microprocessor 14 .

In Abhängigkeit von den von den Sensoren 16-19 gelieferten Signalen und in Abhängigkeit von einem im Programmspeicher 22 gespeicherten Programm erfolgt die Steuerung der Hydraulikzylinder 9-10 derart, daß die Baggerschaufel 28 bzw. deren unterer, planierender Rand beim Bewegen des Baggers 1a über den Untergrund auf einer vorgegebenen, planen Fläche bewegt wird, so daß ein Planziehen einer Fläche, beispielsweise einer zu begrünenden Fläche ohne Probleme möglich ist.Depending on the signals supplied by the sensors 16-19 and depending on a program stored in the program memory 22 , the hydraulic cylinders 9-10 are controlled in such a way that the excavator bucket 28 or its lower, leveling edge when the excavator 1 a is moved over the subsurface is moved on a predetermined, flat surface, so that it is possible to plan a surface, for example a surface to be greened, without problems.

Reference list

11

, ,

11

a Bagger
a excavator

22nd

Fahrgestell
chassis

33rd

Aufbau
construction

44th

Ausleger
boom

55

Grundarm
Basic arm

66

Auslegerarm
Cantilever arm

77

Knickarm
Articulated

77

' Knickarmende
'' Articulated arm

88th

, ,

99

, ,

1010th

Hydraulikzylinder
Hydraulic cylinder

1111

Ventilblock
Valve block

1212th

Hydrauliksteuerung
Hydraulic control

1313

elektrische Steuereinrichtung
electrical control device

1414

Mikroprozessor
microprocessor

1515

Schnittstelle
interface

16-1916-19

Sensor
sensor

2020th

Eingabeeinrichtung
Input device

2121

Anzeigeeinrichtung
Display device

2222

Programmspeicher
Program memory

2323

Datenspeicher
Data storage

2424th

Linie
line

2525th

Kette
Chain

2626

Rammvorrichtung
Ramming device

2727

Spundwand-Element
Sheet pile element

2828

Bagger- oder Planierschaufel
Excavator or leveling bucket

Claims

1. Device for ramming or pulling sheet piling or sheet pile elements in the form of an excavator with a boom ( 4 ) which can be pivoted about a first horizontal axis on an excavator structure ( 3 ) and which consists of at least two arms ( 5 , 6 , 7 ) which can be pivoted relative to one another about the first axis, with hydraulic cylinders ( 8 , 9 , 10 ) which can be controlled via a hydraulic control for pivoting the arms ( 5 , 6 , 7 ) of the boom ( 4 ) relative to one another and relative to the structure ( 3 ), and with a piling device ( 26 ) held at a free end ( 7 ') of the boom ( 4 ), characterized by an electrical control device ( 13 ) controlling the hydraulic control with sensors ( 16-19 ) which detects the position or inclination of the excavator ( 1 ) or the structure ( 3 ) as well as the position and inclination of the boom ( 4 ) or its arm ( 5 , 6 , 7 ) and deliver appropriate signals defining the position or inclination to the control device ( 13 ), and that the Tax institution The hydraulic cylinders ( 8 , 9 , 10 ) are controlled in a single-ram mode or in a pulling mode in such a way that a free end ( 7 ') of the boom ( 4 ) or a piling device ( 26 ) held on this free end on a vertical line ( 24 ) is moved.

2. Device according to claim 1, characterized in that a first sensor ( 16 ) on the excavator ( 1 ) or on its structure ( 3 ) and in each case at least one further sensor is provided on each arm of the boom ( 4 ).

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the first sensor ( 16 ) the inclination of the excavator ( 1 ) or the body ( 3 ) with respect to the longitudinal axis (L) and with respect to the horizontal transverse axis (Q) of the body ( 3rd ) determined.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the on the boom ( 4 ) or its arms ( 5 , 6 , 7 ) provided sensors ( 17-19 ) each have the inclination of the arm in relation to the longitudinal axis (L) of the structure ( 3 ) determine.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the boom ( 4 ) is formed by a base arm ( 5 ), by a boom arm ( 6 ) and by an articulated arm ( 7 ).

6. Device for leveling surfaces in the form of an excavator with a boom ( 4 ) provided on a body ( 3 ) about a first axis, preferably about a horizontal transverse axis of the body ( 3 ), which consists of at least two articulated about the first axis interconnected arms ( 5 , 6 ), with an excavator bucket ( 28 ) provided on an arm ( 6 ) pivotable at least about the first axis and with hydraulic cylinders ( 8 , 9 , 10 ) controlled by a hydraulic control ( 11 , 12 ) for pivoting of the boom ( 4 ) relative to the structure and for pivoting the arms and the dozer blade ( 28 ) relative to one another, characterized by an electrical control device ( 13 ) controlling the hydraulic control ( 11 , 12 ) with sensors ( 16-19 ) for determining the position or Inclination of the excavator ( 1 a) or the structure ( 3 ) and for determining the inclination of the arms ( 5 , 6 ) of the boom ( 4 ) and the excavator shovel ( 28 ), the electrical control device ( 13 ) controls the boom ( 4 ) and the excavator shovel ( 28 ) or the associated hydraulic cylinder ( 8 , 9 , 10 ) such that when the excavator ( 1 a) moves on an underground the excavator shovel ( 28 ) or a Drag edge of this bucket moves in a predetermined, flat plane.