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Die
Erfindung betrifft ein Bauarbeitsgerät mit einem Fahrgestell und
einem daran verschwenkbar gelagerten Mast, welcher einen Mastgrundkörper und
mindestens ein Mastelement aufweist, wobei das Mastelement zwischen
einer Betriebsposition zum Bilden eines lang gestreckten Mastes
und einer Abknickposition gegenüber
dem Mastgrundkörper verschwenkbar
gelagert ist.
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Bei
dem Bauarbeitsgerät
kann es sich um eine Tiefbauvorrichtung, beispielsweise um einen Bohrer
zum Einbringen von Bohrlöchern
in den Boden, handeln. Mittels des Fahrgestells kann das Bauarbeitsgerät verfahren
und insbesondere an den Einsatzort gebracht werden. Aufgrund der
großen
Abmessungen solcher Bauarbeitsgeräte ist ein Transportieren in
der Betriebsposition jedoch häufig
nur schwer möglich.
Daher ist es vorgesehen, dass der Mast zum Transportieren des Bauarbeitsgeräts in eine
Transportposition schwenkbar ist, bei der die lichte Höhe des Bauarbeitsgeräts reduziert
ist. Ein Bauarbeitsgerät
mit einem derart verschwenkbaren Mast ist beispielsweise in der
US 5,269,107 offenbart.
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Ein
Bauarbeitsgerät
mit einem gegenüber
einem Mastgrundkörper
verschwenkbaren Mastelement ist aus der Druckschrift
EP 0 745 528 A2 bekannt.
Bei diesem Bauarbeitsgerät
erfolgt das Verschwenken des Mastelements mittels eines Hubzylinders,
der sowohl am Mastgrundkörper
als auch am verschwenkbaren Mastelement angelenkt ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauarbeitsgerät anzugeben,
das bei einem einfachen Aufbau ein effizientes Verschwenken eines Mastelements
relativ zu einem Mastgrundkörper
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass zum Verschwenken des Mastelements ein flexibles Zugelement
zwischen dem Mastgrundkörper
und dem Mastelement angeordnet ist.
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Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass zum Transport des Bauarbeitsgeräts nicht
nur die lichte Höhe,
sondern auch die Länge
des Bauarbeitsgeräts
entscheidend ist. Insbesondere für
Bauarbeitsgeräte
kleinerer und mittlerer Größe, welche beispielsweise
in räumlich
begrenzten Einsatzorten rangieren müssen, ist die Länge des
Bauarbeitsgeräts
häufig
entscheidender als seine Höhe.
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Durch
das verschwenkbare Mastelement wird bei einer akzeptablen Höhe ein besonders
kurzes Bauarbeitsgerät
erreicht. Die Erfindung basiert dabei auf dem Grundgedanken, das
Verschwenken des Mastelements mit möglichst einfachen Mitteln herbeizuführen. Das
flexible Zugelement bietet insbesondere den Vorteil, dass dieses
Platz sparend am Mast angeordnet werden kann. Außerdem kann das flexible Zugelement
hinsichtlich seines Eigengewichtes leichter ausgeführt werden
als bekannte Hubzylinder. Insgesamt ergibt sich somit eine vergleichsweise
leichte Konstruktion eines schwenkbaren Mastes mit einem zusätzlich gegenüber einem
Mastgrundkörper
verschwenkbaren Mastelement.
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Grundsätzlich kann
das Mastelement an beliebiger Position an dem Mastgrundkörper angeordnet
sein. Nach der Erfindung ist es jedoch bevorzugt, dass das Mastelement
ein in Bezug auf die Betriebsposition oberer Bereich des Mastes
ist. Das Mastelement kann einen beträchtlicher Anteil der Gesamtmastlänge, insbesondere
etwa ein Drittel bis zur Hälfte
der Gesamtmastlänge,
darstellen. Das flexible Zugelement bietet dabei den Vorteil, dass
ein in gegebenenfalls großer
Höhe vorzusehender
Hubzylinder im Verschwenkbereich des Mastelements entfallen kann.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Zugelement ein Seil oder eine Kette. Seile oder Ketten sind
besonders geeignet, große
Zugkräfte
bei geringer Längsdehnung
aufzunehmen. Das Zugelement ist somit geeignet, das Mastelement
in einer definierten Position zu halten. Seile oder Ketten sind
in besonders stabilen Ausführungen
verfügbar.
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Eine
besonders bevorzugte Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin,
dass ein Schlitten an einer Vorderseite des Mastes geführt ist
und mittels einer Antriebseinrichtung relativ zum Mast verschiebbar
ist und dass das Zugelement mit der Antriebseinrichtung in Eingriff
steht und/oder Teil der Antriebseinrichtung ist. Hierdurch ergibt
sich ein besonders kompaktes Bauarbeitsgerät, da das Zugelement zwei Funktionen
erfüllt.
Zum einen dient es der Verschwenkung des Mastelements gegenüber dem Mastgrundkörper; zum
anderen dient es der Verschiebung eines Schlittens entlang des Mastes.
Zum Verschieben des Schlittens weist dieser eine Antriebseinrichtung,
beispielsweise mit einem Antriebsritzel, auf. Das Zugelement, beispielsweise
in der Ausführungsform
einer Kette, kann dabei als Eingriffselement für das Antriebsritzel der Antriebseinrichtung
dienen. Die zusätzliche
Anordnung einer Antriebskette oder von Antriebssprossen kann somit entfallen.
Durch eine Bewegung des Zugelements entlang des Mastes kann dieses
auch selbst Teil der Antriebseinrichtung des Schlittens sein. Der
Schlitten wird also durch die Bewegung des Zugelements entlang des
Mastes geführt.
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In
Verbindung mit der Anordnung eines Schlittens ist es besonders vorteilhaft,
dass die Antriebseinrichtung mindestens ein Antriebsritzel aufweist,
welches mit dem Zugelement in Eingriff steht und von dem Zugelement
derart umlaufen wird, dass das Antriebsritzel gegen den Mast andrückbar ist. Hierdurch
wird ein sicherer Antrieb des Schlittens auch bei nicht optimal
gespanntem Zugelement gewährleistet.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass das Antriebsritzel zwischen
Zugelement und Mast angeordnet ist. Für eine optimale Führung des
Schlittens ist es weiterhin bevorzugt, dass zumindest ein, vorteilhafterweise
mindestens zwei Führungsritzel
an dem Schlitten angeordnet sind, welche von dem Zugelement auf
der dem Mast zugewandten Seite umlaufen werden. Der besondere Vorteil
einer solchen Anordnung liegt darin, dass ein ungewolltes Lösen des
Eingriffs zwischen Zugelement und Antriebseinrichtung des Schlittens
sicher vermieden werden kann.
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Das
Verschwenken des Mastelementes kann in einer besonders bevorzugten
Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht werden, dass eine Spanneinrichtung,
insbesondere ein Spannzylinder, vorgesehen ist, mit welcher das
Zugelement zum Verschwenken des Mastelements entspannbar beziehungsweise
spannbar ist. Das Zugelement ist derart am Mast geführt, dass
durch ein Entspannen des Zugelements das Mastelement in die Abknickposition verschwenkbar
ist. Ein erneutes Spannen des Zugelements bewirkt, dass das Mastelement
in die Betriebsposition aufgerichtet werden kann. Die Spanneinrichtung
kann insbesondere als Spannzylinder ausgeführt sein, welcher zum Beispiel
hydraulisch betrieben sein kann. Je nach Anordnung des Zugelements
an der Spanneinrichtung kann ein Spannen des Zugelements entweder
durch Einfahren oder durch Ausfahren eines entsprechenden Kolbens
der Spanneinrichtung bewirkt werden.
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Grundsätzlich ist
es zwar möglich,
die Spanneinrichtung an beliebiger Position am Mast anzuordnen,
jedoch ist es nach der Erfindung bevorzugt, dass die Spanneinrichtung
am Mastgrundkörper,
insbesondere an einer Rückseite
oder einem seitlichen Bereich, angeordnet ist. Die Vorderseite des
Mastes, an der beispielsweise der Schlitten geführt sein kann, ist daher durch
die Spanneinrichtung nicht beeinträchtigt. Eine besonders Platz
sparende Anordnung der Spanneinrichtung wird dadurch erreicht, dass das
Zugelement umgelenkt wird und die Spanneinrichtung hinter der Umlenkung
angeordnet ist.
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Nach
der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, dass das Zugelement
entlang einer Vorderseite des Mastes geführt ist und dass das Mastelement
in der Abknickposition zu einer Rückseite des Mastes hin verschwenkt
ist. Die Anordnung des Zugelements entlang der Vorderseite des Mastes
erlaubt insbesondere die Führung
des Schlittens auf dieser für
den Betrieb günstigen
Seite. Die Verschwenkung zur gegenüberliegenden Seite erlaubt
eine kompakte Transportform des Bauarbeitsgeräts, in der Mastgrundkörper und
Mastelement in einer Dreiecksform über dem Fahrgestell angeordnet
sind.
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Eine
erfindungsgemäße Ausgestaltung
ist dadurch gegeben, dass ein Schwenkgelenk zwischen dem Mastgrundkörper und
dem Mastelement vorgesehen ist, welches im Bereich der Rückseite des
Mastes angeordnet ist. Das Schwenkgelenk befindet sich also in einem
in Bezug auf die Abknickung innen liegenden Bereich des Mastes.
Das Zugelement hingegen ist bevorzugt an der Vorderseite des Mastes,
also in einem außen
liegenden Bereich, angeordnet. Die innen liegende Anordnung des Schwenkgelenks
in Verbindung mit dem außen
am Mast geführten
Zugelement ergibt somit eine Hebelwirkung, welche zum Verschwenken
des Mastelements ausgenutzt wird. Diese ist umso größer, je
weiter Schwenkgelenk und Zugelement voneinander beabstandet sind.
Durch ein Spannen und damit Verkürzen
des Zugelements im Abknickbereich wird das abgeknickte Mastelement
in Richtung auf den Mastgrundkörper
gezogen, wobei in einer Endstellung das Mastelement fluchtend mit
dem Mastgrundkörper ausgerichtet
ist.
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Ein
vorteilhafter Aspekt der Erfindung liegt darin, dass beim Entspannen
des Zugelements das Mastelement durch Schwerkraft verschwenkbar
ist. Die Verschwenkung des Mastelements erfolgt also nach unten.
Eine Verschwenkung des Mastelements durch Schwerkraft ist insbesondere
aus einer geneigten Position des Mastelements beziehungsweise des gesamten
Mastes heraus realisierbar.
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Um
ein sicheres Halten des Mastelements in einer gewünschten
Position sicherzustellen, ist es bevorzugt, dass eine Riegeleinrichtung
vorgesehen ist, mit der das Mastelement gegenüber dem Mastgrundkörper in
einer definierten Position, insbesondere der Betriebsposition, verriegelbar
ist. Die Riegeleinrichtung kann beispielsweise Bolzen oder einen Schnappverschluss
aufweisen. Dieser kann entweder per Hand oder automatisch, zum Beispiel
durch einen Stellzylinder, betätigt
werden.
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Eine
weitere Verbesserung der Stabilität des Mastes sowie eine verbesserte
Führung
des Schlittens kann dadurch erreicht werden, dass mindestens zwei
Zugelemente und eine gemeinsame Spanneinrichtung zum Spannen der
mindestens zwei Zugelemente vorgesehen sind. Die gemeinsame Spanneinrichtung
verhindert dabei ein unterschiedliches Spannen der Zugelemente und
somit ein mögliches
Verkeilen des Mastelements. Die beiden Zugelemente sind vorteilhafterweise
parallel am Mast geführt.
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Die
Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der beiliegenden
Figuren weiter erläutert.
In diesen zeigt:
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1 eine
Seitenansicht von rechts des erfindungsgemäßen Bauarbeitsgeräts, wobei
das Mastelement in der Betriebsposition angeordnet ist;
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2 eine
Seitenansicht des Bauarbeitsgeräts
von links, wobei das Mastelement in die Abknickposition verschwenkt
ist.
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Das
in den 1 und 2 dargestellte Bauarbeitsgerät 10 weist
ein Fahrgestell 11 mit einem Unterwagen 12 und
einem daran um eine im Wesentlichen vertikale Achse drehbar gelagerten Oberwagen 13 auf.
An dem Oberwagen 13 ist in einem vorderen Bereich ein Mast 20 angelenkt.
Dieser Mast 20 weist einen Mastgrundkörper 21, welcher an den
Oberwagen 13 angelenkt ist, und ein Mastelement 22 auf,
welches an den Mastgrundkörper 21 angelenkt
ist und nicht direkt mit dem Fahrgestell 11 verbunden ist.
In einem rückwärtigen Bereich
des Oberwagens 13 befindet sich ein Gegengewicht, um ein
Kippen des Bauarbeitsgeräts 10 aufgrund
des Gewichts des Mastes 20 zu verhindern.
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In
der 1 befinden sich der Mastgrundkörper 21 sowie das
Mastelement 22 des Mastes 20 in einer vertikalen
Position. Mastgrundkörper 21 und Mastelement 22 bilden
dabei einen langgestreckten Mast 20. In dieser Betriebsposition
kann beispielsweise ein Bohrbetrieb oder ein anderer Erdbearbeitungsbetrieb
ausgeführt
werden. Dagegen ist in der Darstellung von 2 der Mast 20 in
einer Position gezeigt, in welcher der Mastgrundkörper 21 aus
seiner vertikalen in eine geneigte Position verschwenkt ist. In
eine derartige, verschwenkte Position, in welcher der Mastgrundkörper 21 auch
im Wesentlichen horizontal angeordnet sein kann, wird der Mastgrundkörper 21 beispielsweise
zu Transportzwecken gebracht. Zusätzlich ist das Mastelement 22 gegenüber dem
Mastgrundkörper 21 abgeknickt
und befindet sich im Wesentlichen in einer vertikalen Position. In
dieser Abknickposition ist das Mastelement 22 annähernd um
180° gegenüber der
Betriebsposition gedreht, das heißt, das freie Ende des Mastelements 22 zeigt
in der gezeigten Abknickposition nach unten.
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Zum
Verschwenken des Mastgrundkörpers 21 gegenüber dem
Fahrgestell 11 ist am Oberwagen 13 ein Drehgelenk 52 vorgesehen.
Dieses Drehgelenk 52 ist an einem Arm 53 angeordnet
und weist eine quer zu einer Längsrichtung
des Oberwagens 13 verlaufende, horizontale Drehachse auf.
Der Arm 53 ist fest mit dem Oberwagen 13 verbunden,
kann in einer alternativen Ausführungsform
jedoch ebenfalls schwenkbar an dem Oberwagen 13 angelenkt
sein, um ein Verschieben des Drehgelenks 52 gegenüber dem
Oberwagen 13 zu ermöglichen.
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Die
Verschwenkung des Mastgrundkörpers 21 erfolgt
mittels eines Hubzylinders 44, der an dem Arm 53 – beabstandet
von dem Drehgelenk 52 – und an
dem Mastgrundkörper 21 jeweils über weitere
Gelenke angelenkt ist.
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Ein
Schlitten 30, der Bohrantrieb und Bohrgestänge 46 trägt, ist
an dem Mast 20 längsverschiebbar
geführt.
Hierzu sind an dem Mast 20 Führungsschienen 24 angeordnet,
welche mit Führungskufen 31 des
Schlittens 30 gleitend in Eingriff stehen. An einer Vorderseite
des Mastes 20, das heißt
einer dem Fahrgestell 11 abgewandten Seite, ist ein hier beispielhaft
als Kette ausgeführtes
Zugelement 26 geführt.
Der Schlitten 30 weist ein Antriebsritzel 32 auf,
das mit der Kette derart in Eingriff steht, dass durch eine Drehung
des Antriebsritzels 32 der Schlitten 30 entlang
des Mastes 20 bewegt werden kann. Dabei ist die Kette derart
um das Antriebsritzel 32 geführt, dass es dieses auf einer
dem Mast 20 abgewandten Seite umläuft. Oberhalb und unterhalb
des Antriebsrit zels 32 ist jeweils ein Führungsritzel 34 an dem
Schlitten 30 angeordnet. Die Führungsritzel 34 werden
von der Kette auf der dem Mast 20 zugewandten Seite umlaufen.
Durch diese Anordnung wird der Schlitten 30 durch die Kette
an dem Mast 20 gehalten beziehungsweise an diesen angedrückt.
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Am
oberen Ende des Mastes 20 befindet sich ein Ausleger 50,
der als Hebezeug für
Bohrgestängeelemente
eingesetzt werden kann.
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Zum
Verschwenken des Mastelements 22 gegenüber dem Mastgrundkörper 21 ist
zwischen Mastelement 22 und Mastgrundkörper 21 ein Schwenkgelenk 38 vorgesehen.
Dieses ist in einem rückwärtigen,
dem Fahrgestell 11 zugewandten Bereich des Mastes 20 angeordnet.
Das Mastelement 22 ist entsprechend in Richtung auf das
Fahrgestell verschwenkbar.
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Auf
der dem Schwenkgelenk 38 gegenüberliegenden Seite des Mastes 20 ist
das als Kette ausgeführte
Zugelement 26 am Mastgrundkörper 21 und am Mastelement 22 entlang
geführt.
Im unteren Bereich des Mastgrundkörpers 21 ist die Kette
um eine untere Umlenkrolle 56 geführt. Im Anschluss ist die Kette
an einer Spanneinrichtung 28 befestigt, welche hier beispielhaft
als Spannzylinder ausgeführt
ist. Der Spannzylinder weist ein Zylindergehäuse und einen Kolben auf. Das
Zylindergehäuse
ist fest mit dem Mastgrundkörper 21 verbunden,
während
die Kette an den Kolben angeschlossen ist. Im oberen Bereich des
Mastelements 22 ist die Kette um zwei obere Umlenkrollen 58 ebenfalls
in einen rückwärtigen Bereich
des Mastes 20 beziehungsweise Mastelements 21 geführt. Dort
ist die Kette an einem oberen Fixierpunkt 48 über eine
Federspanneinrichtung 49 zum Erzeugen einer konstanten
Kettenspannkraft an dem Mastelement 21 fixiert.
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Zum
Verriegeln des Mastes in einer definierten Position ist im Bereich
der Abknickung des Mastelements 22 gegenüber dem
Mastgrundkörper 21 eine
Riegeleinrichtung 40 vorgesehen. Diese weist zwei seitlich
angeordnete Schwenkriegel auf, die jeweils über Schwenkbolzen an dem Mastelement 21 angelenkt
sind. Die Schwenkriegel können
mit einem am Mastgrundkörper 21 angeordneten
Verriegelungsbolzen in Eingriff gebracht werden. Schwenkbolzen und
Verriegelungsbolzen sind in einem vorderen, seitlichen Bereich am
Mast vorgesehen.
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Mastgrundkörper 21 und
Mastelement 22 weisen jeweils einander zugewandte Kontaktflächen 70, 71 auf,
an welchen sich diese in der Betriebsstellung berühren. Die
Kontaktflächen 70, 71 stehen nicht
senkrecht auf einer jeweiligen Längsachse 27 von
Mastgrundkörper 21 beziehungsweise
Mastelement 22, sondern sind gegenüber dieser verkippt. Der Sinn
dieser verkippten oder schrägen
Anordnung der Kontaktflächen 70, 71 wird
aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.
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In
der in 2 dargstellten Transportstellung sind die Vorderseiten
von Mastgrundkörper 21 und Mastelement 22 um
die Länge
L voneinander beabstandet. Das Zugelement 26 ist um Führungseinrichtungen 66, 67 geführt, welche
jeweils an der Kante 62, 63 zwischen Kontaktfläche 70, 71 und
Vorderseite des Mastes 20 angeordnet sind. Im Vergleich
zur in 1 gezeigten Betriebsstellung des Mastes 20 ist das
Zugelement 26 dabei auf der Vorderseite des Mastes 20 um
eine Länge
L gelängt.
Wird die Kette nun ausgehend von der in 2 gezeigten
Transportstellung mittels der Spanneinrichtung 28 gespannt,
so wird hierdurch der Abstand zwischen den Vorderseiten von Mastgrundkörper 21 und
Mastelement 22 verringert. Dieses bewirkt ein Aufrichten
des Mastelements 22, bis dieses in einer Endstellung in Verlängerung
des Mastgrundkörpers 21 ausgerichtet ist.
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Um
eine möglichst
große
Hebelwirkung zu erreichen, ist der Abstand der Strecke L bei einem gegebenen
Abknickwinkel α vom
Drehgelenk 52 möglichst
groß zu
gestalten. Durch die verkippten Kontaktflächen 70, 71 von
Mastgrundkörper 21 und Mastelement 22 ist
der Abstand der Strecke L, der als Hebelarm zum Aufrichten des Mastelementes 22 dient,
größer als
dies bei zur Längsachse 27 senkrechten
Kontaktflächen 70, 71 der
Fall wäre.