DE69212832T2

DE69212832T2 - PILLAR DRIVER

Info

Publication number: DE69212832T2
Application number: DE69212832T
Authority: DE
Inventors: Deurs Gert Van; Steen Woller
Original assignee: Rasmussen & Schiotz Anlaeg As
Current assignee: Ncc Rasmussen & Schiotz Anlaeg Brondby Dk AS
Priority date: 1991-07-03
Filing date: 1992-07-02
Publication date: 1997-03-20
Anticipated expiration: 2012-07-03
Also published as: ATE141362T1; DK0592547T3; DK129691D0; EP0592547B1; EP0592547A1; AU2311692A; DE69212832D1; WO1993001364A1

Abstract

The machine comprises a mobile, self-propelled frame (1), which carries a mast (7) with a driving head, which either by means of a chain and a hydraulic motor (48) may be pulled down towards the foot of the mast, or by means of a hydraulic jack may be driven towards the foot of the mast. A pile placed under the driving head may thereby be pulled or driven into the ground. The mast may be pivoted in the longitudinal direction of the machine, tilted transversely thereto, displaced transversely to the machine and displaced from the centre of the machine to the front of the machine, which ensures a correct positioning of the pile without the whole machine having to be moved. The mast may carry a displaceable holder, which prevents the pile from bending during the driving down, and a measuring cell for the measurement of the piling force applied may be placed in the driving head (30).

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Eintreiben eines Pfahls in den Boden, umfassend einen mobilen Rahmen, Abteile für Ballast, einen im Verhältnis zum mobilen Rahmen quer verschiebbaren zweiten Rahmen, der einen Mast trägt, welcher Mast mit einem Treibkopf mit einem hut-ähnlichen, nicht drehbaren Teil zur Anlage an die Spitze des Pfahls versehen ist, und der zweite Rahmen ein quer zur Bewegungsrichtung des mobilen Rahmens verschiebbarer Schlitten ist, wobei die Bewegungsrichtung der Längsrichtung der Maschine entspricht, und der Schlitten den um eine Querachse drehbar aufgehängten Mast trägt, sowie ein erstes Mittel zum Bewegen des Treibkopfes zur Spitze des Mastes und ein zweites Mittel zum Bewegen des Treibkopfes zum Fuss des Mastes und dabei den Pfahl nach unten treiben.The invention relates to a machine for driving a pile into the ground, comprising a mobile frame, compartments for ballast, a second frame which is transversely displaceable in relation to the mobile frame and which supports a mast, which mast is provided with a driving head with a hat-like, non-rotatable part for contact with the top of the pile, and the second frame is a carriage which is displaceable transversely to the direction of movement of the mobile frame, the direction of movement corresponding to the longitudinal direction of the machine, and the carriage supports the mast which is suspended so as to be rotatable about a transverse axis, and a first means for moving the driving head to the top of the mast and a second means for moving the driving head to the base of the mast and thereby driving the pile downwards.

Aus dem GB Patent Nr. 633 758 ist eine Maschine dieser Art bekannt, welche Maschine einen rechteckigen, mobilen Tragrahmen aufweist, der mittels an jeder Rahmenecke angebrachter Räder auf im voraus ausgelegten Schienen über den Bauplatz geführt werden kann. Der quer verschiebbare Rahmen trägt zwei Abteile für Ballast und einen durch schräge Streben gestützten senkrechten, stationären Mast. Der Treibkopf ist von einem Seil, dessen Enden über zweiteilige Windentrommeln getragen werden, nach unten gezogen.A machine of this type is known from GB Patent No. 633 758, which machine has a rectangular, mobile support frame that can be guided across the construction site on pre-laid rails by means of wheels attached to each corner of the frame. The transversely movable frame carries two compartments for ballast and a vertical, stationary mast supported by inclined struts. The driving head is pulled downwards by a rope, the ends of which are carried by two-part winch drums.

Diese Maschine weist den Nachteil auf, dass sie über den Bauplatz auf Schienen getrieben werden muss, wodurch das Eintreiben von Pfahlen, die nicht in einer Reihe stehen, erschwert wird, da die Schienen mehrere Male umgelegt werden müssen. Ausserdem können Pfahle nicht nahe einer Wand eingetrieben werden, da der Mast nur innerhalb des von den Schienen abgegrenzten Bereichs bewegt werden kann, und mit dieser bekannten Maschine ist es auch nicht möglich schräge Pfahle in den Boden zu treiben.This machine has the disadvantage that it has to be driven across the site on rails, which makes it difficult to drive piles that are not in a row, as the rails have to be moved several times. In addition, piles cannot be driven close to a wall, as the mast can only be moved within the area delimited by the rails, and with this known machine it is also not possible to drive inclined piles into the ground.

Aus dem US Patent Nr. 3 717 205 ist eine Maschine zum Bohren von beispielsweise Öl- oder Gasbrunnen bekannt. Die Maschine hat einen mobilen Rahmen mit einem Mast, der von einer Transportstellung in eine Arbeitsstellung gehoben werden kann, sowie einen dem Mast entlang beweglichen Tisch, der dazu dient den Gestängestrang festzuhalten und zu drehen. Mit Hilfe einer im Mast eingebauten Kabelanordnung und Windentrommel ist es mit Hinblick auf ein Justieren des auf den Gestängestrang ausgeübten Gewichts auf den im Bohrloch arbeitenden Bohrkopf möglich den Tisch dem Masten entlang zu bewegen. Eine solche Maschine ist zum Eintreiben von Pfahlen nicht geeignet.US Patent No. 3,717,205 discloses a machine for drilling oil or gas wells, for example. The machine has a mobile frame with a mast that can be lifted from a transport position to a working position, as well as a table that can be moved along the mast and serves to hold and rotate the drill string. With the help of a cable arrangement and winch drum built into the mast, it is possible to move the table along the mast with a view to adjusting the weight exerted on the drill string on the drill head working in the borehole. Such a machine is not suitable for driving in piles.

Das US Patent Nr. 3 529 679 beschreibt eine Bohrmaschine, in welcher der Mast an dem einen Ende einer langen waagrechten Welle montiert ist, deren anderes Ende an eine im mobilen Rahmen montierte drehbare Plattform angeschlossen ist. Diese Ausgestaltung erlaubt das Ausführen von Bohrarbeiten vor der Maschine und auf jede Seite entlang einem Bogen bis zu 90º, aber nicht innerhalb der Spurbreite des mobilen Rahmens.US Patent No. 3,529,679 describes a drilling machine in which the mast is mounted on one end of a long horizontal shaft, the other end of which is connected to a rotating platform mounted in the mobile frame. This design allows drilling to be carried out in front of the machine and on either side along an arc of up to 90º, but not within the track width of the mobile frame.

Das CH Patent Nr. 556 953 beschreibt einen hydraulischen Pfahleintreiber mit einem mobilen Rahmen, einer senkrecht verschiebbaren waagrechten Plattform, die von Hydralikzylindern getragen wird, und einem von der Plattform elastisch aufgehängten Gehäuse, das einen Vibratormechanismus und einen Klemmechanismus zum Ergreifen des Pfahls unter dessen oberem Ende umfasst. In einer bevorzugten Ausführungsform zum Eintreiben von Spundpfahlwänden sind die Hydraulikzylinder auf einem Querschlitten montiert, um die seitlichen Abweichungen der Pfahle zu berücksichtigen und ein nochmaliges seitliches Anordnen des Pfahleintreibers von jedem Pfahl vermeiden zu können. In dieser Ausführungsform hat der Klemmmechanismus auch eine begrenzte Bewegungsfreiheit in einer waagrechten Ebene, um kleinere Winkelabweichungen zwischen dem einzutreibenden Pfahl und dem vorhergehenden Pfahl zu erlauben.The Swiss patent no. 556 953 describes a hydraulic pile driver with a mobile frame, a vertically displaceable horizontal platform supported by hydraulic cylinders and a housing elastically suspended from the platform, which comprises a vibrator mechanism and a clamping mechanism for gripping the pile under its upper end. In a preferred embodiment for driving sheet pile walls, the hydraulic cylinders are mounted on a cross slide in order to take into account the lateral deviations of the piles and to avoid having to arrange the pile driver laterally from each pile. In this embodiment, the clamping mechanism also has a limited freedom of movement. in a horizontal plane to allow for small angular deviations between the pile to be driven and the previous pile.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Maschine der einleitend erwähnten Art anzuweisen, die nicht die Nachteile der beschriebenen bekannten Maschinen aufweist.It is the object of the invention to provide a machine of the type mentioned in the introduction which does not have the disadvantages of the known machines described.

Die erfindungsgemässe Maschine unterscheidet sich von den einleitend erwähnten Maschinen dadurch, dass der mobile Rahmen selbstangetrieben und mit Hilfe von Raupenketten zum Bewegen über den Boden vorgesehen ist, dass der Mast um eine Längsachse in einer vom Querschlitten getragenen Halterung kippbar aufgehängt ist und von einer waagrechten in eine schräge oder senkrechte Arbeitsstellung drehbar ist, dass der Querschlitten von einem längenweise zum Rahmen verschiebbaren Längsschlitten getragen ist, wobei der Längsschlitten selbst vom mobilen Rahmen getragen wird, und dass der Längsschlitten von einer Stellung, in welcher sich der Mast im Zentrum der Maschine befindet, in eine Stellung, in welcher der Mast vorne bei der Maschine liegt, versetzbar ist.The machine according to the invention differs from the machines mentioned in the introduction in that the mobile frame is self-propelled and is designed to move over the ground with the aid of crawler chains, the mast is suspended so that it can tilt around a longitudinal axis in a holder carried by the cross slide and can be rotated from a horizontal to an inclined or vertical working position, the cross slide is carried by a longitudinal slide which can be moved lengthwise to the frame, the longitudinal slide itself being carried by the mobile frame, and the longitudinal slide can be moved from a position in which the mast is in the center of the machine to a position in which the mast is at the front of the machine.

Dies ermöglicht ein freies Bewegen der Maschine über den Bauplatz und ein Pfahleintreiben in jeder beliebigen Stellung. Dadurch, dass der Mast zur Vorderseite der Maschine versetzbar ist, ist es beispielsweise möglich Pfahle nahe bei einer Wand einzutreiben, und durch Kippen oder Schwenken des Mastes kann man einen Mast senkrecht eintreiben, auch wenn die Bodenoberfläche des Pfahlplatzes nicht waagrecht ist. Der drehbare Mast macht auch das Eintreiben von schrägen Pfahlen möglich.This allows the machine to move freely across the construction site and drive piles in any position. Because the mast can be moved to the front of the machine, it is possible, for example, to drive piles close to a wall, and by tilting or swiveling the mast, a mast can be driven in vertically, even if the ground surface of the pile site is not horizontal. The rotating mast also makes it possible to drive in slanted piles.

In anderen Ausführungsformen kann die Maschine Mittel zum Bewegen und Schliessen der Halterung im Verhältnis zum Querschlitten, des Querschlittens im Verhältnis zum Längsschlitten bzw. des Längsschlittens im Verhältnis zum Rahmen aufweisen, und die Mittel zum Bewegen und Schliessen der Halterung, des Querschlittens und des Längsschlittens sind Hydraulikzylinder. Die Inanspruchnahme von solchen Mitteln bewirkt, dass das Justieren des Mastes über dem Platz, wo ein Pfahl eingetrieben werden soll, bedeutend schneller erfolgen kann als mit der bekannten Maschine, wo entsprechende Justier- und Verriegelungsbewegungen manuell vorgenommen werden. Die Verwendung von Hydraulikzylindern hat den Vorteil, dass die Zylinder sowohl zum Versetzen der verschiedenen Elemente in neue Stellungen als deren Festhalten in diesen Stellungen benutzt werden können.In other embodiments, the machine may include means for moving and closing the support relative to the cross slide, the cross slide in the relation to the longitudinal slide or the longitudinal slide in relation to the frame, and the means for moving and closing the support, the cross slide and the longitudinal slide are hydraulic cylinders. The use of such means means that the adjustment of the mast over the place where a pile is to be driven can be carried out significantly more quickly than with the known machine, where the corresponding adjustment and locking movements are carried out manually. The use of hydraulic cylinders has the advantage that the cylinders can be used both to move the various elements into new positions and to hold them in these positions.

In anderen Ausführungsformen kann der Mast einen U-förmigen Querschnitt aufweisen, der dazu dient den Pfahl auf drei seiner Seiten zu umgeben, wobei der Treibkopf im Mast verschiebbar geführt sein kann, und ein entlang dem Mast verschiebbarer Halter vorhanden sein kann, welcher Halter aus einem aufschliessbaren, rechteckigen Rahmen mit einem Stützklotzen auf jeder Rahmenseite zur Anlage an den Pfahl besteht. Alle diese Massnahmen sollen verhindern, dass schlanke Pfahle während des Eintreibens durchbiegen. Ein Durchbiegen zu Verhindern ist teils deshalb möglich, weil die Pfahle gegen den Mast gestützt werden können, und teilweise deshalb, weil der Treibkopf im Mast derart geführt wird, dass er nicht seitwärts bewegt werden kann, z.B. aufgrund von exzentrischer Belastung.In other embodiments, the mast may have a U-shaped cross-section that serves to surround the pile on three of its sides, whereby the driving head can be guided in the mast so that it can slide, and a holder can be provided that can slide along the mast, which holder consists of an openable, rectangular frame with a support block on each side of the frame to rest against the pile. All of these measures are intended to prevent slender piles from bending during driving. Preventing bending is possible partly because the piles can be supported against the mast, and partly because the driving head is guided in the mast in such a way that it cannot move sideways, e.g. due to eccentric loading.

Auch der aufschliessbare Rahmen schützt den Pfahl vor einem Durchbiegen. Der Rahmen wird folgendermassen benutzt. Wenn der Pfahl im Mast angebracht worden ist, wird der Rahmen über der Erdoberfläche in einer Höhe entsprechend etwa der Hälfte der Pfahllänge plaziert, wonach der Rahmen den Pfahl dicht umschliessend geschlossen wird. Während des Pfahleintreibens wird der Rahmen entlang dem Masten, der ihn steuert, nach unten geführt. Wenn der Pfahl so weit nach unten getrieben ist, dass sich der Rahmen über der Erdoberfläche befindet, wird der Rahmen entfernt und der Pfahl kann danach ohne Risiko des Biegens oder Knickens in seine endgültige Stellung eingetrieben werden.The openable frame also protects the pile from bending. The frame is used as follows. When the pile has been installed in the mast, the frame is placed above the ground at a height corresponding to about half the length of the pile, after which the frame is closed tightly around the pile. During the pile driving, the frame is guided down along the mast that controls it. When the pile has been driven down far enough that the frame is above ground level, the frame is removed and the pile can then be driven into its final position without risk of bending or buckling.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Mittel eine Kette ist, die von einem Verankerungspunkt am Fusse des Mastes direkt über ein auf dem Treibkopf angeordnetes Kettenrad zu einem zweiten Kettenrad am Fusse des Mastes geführt wird, und von dort zu einem im Mast montierten dritten Kettenrad, welches dritte Kettenrad von einem Motor getrieben wird. Bei Benutzung einer Kette als Zugmittel erzielt man eine mehr sichere Kraftübertragung auf den Pfahl als bei Verwenden eines Seils, und lässt man in einer anderen Ausführungsform die geraden Läufe der Kette im wesentlichen parallel zur Längsachse des Mastes verlaufen und diese im Inneren des Mastes oder entlang dessen Aussenseite laufen, wird der Mast während des Eintreibens eines Pfahls nicht Biegemomenten ausgesetzt sein.A preferred embodiment of the invention is characterized in that the second means is a chain which is guided from an anchoring point at the foot of the mast directly via a sprocket arranged on the drive head to a second sprocket at the foot of the mast, and from there to a third sprocket mounted in the mast, which third sprocket is driven by a motor. Using a chain as a traction means results in a more secure transmission of force to the pile than using a rope, and in another embodiment, if the straight runs of the chain are allowed to run essentially parallel to the longitudinal axis of the mast and run inside the mast or along its outside, the mast will not be subjected to bending moments during the driving in of a pile.

Gemäss einer anderen Ausführungsform ist das erste Mittel zum Bewegen des Treibkopfes zur Spitze des Mastes jene Kette, die vom motorgetriebenen dritten Kettenrad via ein an der Spitze des Mastes angeordnetes Kettenrad über ein oberes Kettenrad auf dem Treibkopf zu einem Verankerungspunkt auf der Spitze des Mastes geführt wird. Dadurch wird es nicht notwendig das freie Ende der Kette auf eine Kettentrommel aufzunehmen, so wie es bei den Windentrommeln der bekannten Maschine erforderlich ist. Ausserdem erzielt man, dass die Kette nur innerhalb des Mastes oder entlang diesem läuft, was auf unkomplizierte Weise ein Drehen und/oder Kippen des Mastes ermöglicht. Bei Wahl eines Hydraulikmotors erhält man eine besonders einfache Konstruktion.According to another embodiment, the first means for moving the driving head to the top of the mast is the chain which is guided from the motor-driven third sprocket via a sprocket arranged at the top of the mast via an upper sprocket on the driving head to an anchoring point on the top of the mast. This eliminates the need to take the free end of the chain on a chain drum, as is necessary with the winch drums of the known machine. In addition, the chain only runs inside or along the mast, which allows the mast to be rotated and/or tilted in a straightforward manner. When choosing a hydraulic motor you get a particularly simple construction.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemässe Maschine dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Mittel zum Bewegen des Treibkopfes zum Fusse des Mastes eine hydraulische Winde ist, deren eines Ende an den Treibkopf angeschlossen ist, und deren anderes, der Spitze des Mastes zuwendendes Ende an einen im Masten verschiebbar gelenkten Sperrkopf befestigt ist, welcher federbelastete Sperrklinken aufweist, die in eine Mehrzahl im Mast angeordneter vorstehender Verschlusselemente eingreifen. Bei Benutzung einer solchen hydraulischen Winde, eines sogenannten Kletterzylinders, zum Eintreiben des Pfahls in den Boden, wird im Verhältnis zur vorstehend beschriebenen Ausführungsform, wo der Pfahl durch Ziehen in den Boden getrieben wird, eine Vereinfachung der Maschine erzielt. Mittlerweile kann man bei Verwendung der hydraulischen Winde lange Pfahle nicht in einer einzigen Stufe in den Boden treiben. Die beschriebene Ausführungsform hat auch den Vorteil, dass es einfach ist alle beweglichen Teile abzuschirmen, wodurch die Wartung der Maschine reduziert wird.In another preferred embodiment, the machine according to the invention is characterized in that the second means for moving the driving head to the base of the mast is a hydraulic winch, one end of which is connected to the driving head and the other end of which, facing the top of the mast, is attached to a locking head which is slidably guided in the mast and which has spring-loaded locking pawls which engage in a plurality of protruding locking elements arranged in the mast. When using such a hydraulic winch, a so-called climbing cylinder, to drive the pile into the ground, a simplification of the machine is achieved in comparison with the embodiment described above, where the pile is driven into the ground by pulling. Meanwhile, when using the hydraulic winch, long piles cannot be driven into the ground in a single step. The described embodiment also has the advantage that it is easy to shield all moving parts, thereby reducing the maintenance of the machine.

In einer abgeänderten Ausführungsform der Maschine ist das zweite Mittel zum Bewegen des Treibkopfes zum Fuss des Mastes ein Seil, das von einer Windentrommel auf dem Mast über eine auf der Spitze des Mastes angebrachte Seilscheibe zu einer Öse auf dem Sperrkopf geführt wird, und dass die Öse auf dem Sperrkopf beweglich und mit den Sperrklinken derart verbunden ist, dass sie vom Eingriff mit den vorstehenden Verschlusselementen ausgelöst sind, wenn der Sperrkopf und der Treibkopf mit Hilfe des erwähnten Seils gehoben sind.In a modified embodiment of the machine, the second means for moving the driving head to the foot of the mast is a cable which is guided from a winch drum on the mast via a pulley mounted on the top of the mast to an eyelet on the locking head, and that the eyelet on the locking head is movable and connected to the locking pawls in such a way that they are released from engagement with the protruding locking elements when the locking head and the driving head are raised by means of the mentioned cable.

In weiteren Ausführungsformen kann der Treibkopf eine Messzelle zum Messen der auf den Pfahl ausgeübten Treibkraft umfassen, und die Messzelle kann eine Wiegezelle sein, die zwischen dem Körper des Treibkopfes und einer beweglichen Platte des hutförmigen Teils eingeschoben ist, welche Platte einen Polster für die Spitze des Pfahls unter dem Eintreiben des Pfahls bildet. In den letztgenannten Ausführungsformen kann man die auf den Pfahl augeübte Eintreibekraft während des ganzen Eintreibungsvorganges messen. Bei Vergleich dieses Messens mit einem Messen der Länge, in der der Pfahl eingetrieben worden ist sowie der Neigung des Pfahls und der Seitenrichtung während des Eintreibens erhält man Informationen die man sonst nur durch eine nachfolgende versuchsweise Belastung des Pfahls bekommen hätte. Da diese Informationen unmittelbar nach dem Eintreiben des Pfahls vorliegen, erspart man einen bedeutenden Zeit- und Kostenaufwand, da eine nachfolgende Versuchsbelastung nicht erforderlich wird.In further embodiments, the driving head may include a measuring cell for measuring the force exerted on the pile. driving force, and the measuring cell may be a load cell interposed between the body of the driving head and a movable plate of the hat-shaped part, which plate forms a cushion for the tip of the pile under driving of the pile. In the latter embodiments, the driving force exerted on the pile can be measured throughout the driving process. By comparing this measurement with a measurement of the length the pile has been driven and the inclination of the pile and the lateral direction during driving, information is obtained which would otherwise only have been obtained by subsequent test loading of the pile. Since this information is available immediately after driving of the pile, considerable time and expense is saved since subsequent test loading is not required.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert werden, auf welcher ZeichnungThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment and with reference to the drawing, in which drawing

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Maschine,Fig. 1 is a side view of a machine according to the invention,

Fig. 2 eine etwa sschematische Teilansicht in der Richtung III-III in Fig. 1 gesehen,Fig. 2 is a somewhat schematic partial view seen in the direction III-III in Fig. 1,

Fig. 3 eine etwas schematische Teilansicht in der Richtung III-III in Fig. 1 gesehen,Fig. 3 is a somewhat schematic partial view seen in the direction III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Mastes der Maschine entsprechend Fig. 1,Fig. 4 a side view of the mast of the machine corresponding to Fig. 1,

Fig. 5 eine Vorderansicht eines Treibkopfes,Fig. 5 a front view of a driving head,

Fig. 6 eine Seitenansicht eines in Fig. 5 gezeigten Treibkopfes,Fig. 6 is a side view of a drive head shown in Fig. 5,

Fig. 7 eine Teilansicht entlang der Linie VII-VII in Fig. 2,Fig. 7 is a partial view along the line VII-VII in Fig. 2,

Fig. 8 ein Bild wie das in Fig. 3 ist, das aber die Maschine mit hydraulischer Winde zeigt,Fig. 8 is a picture like that in Fig. 3, but showing the machine with hydraulic winch,

Fig. 9 eine Teilansicht des Mastens entlang der Linie IX-IX in Fig. 8,Fig. 9 is a partial view of the mast along the line IX-IX in Fig. 8,

Fig. 10 ein Querschnitt des Mastens mit eingesetztem Pfahl, der eine Halterung für den Pfahl zeigt, undFig. 10 a cross-section of the mast with the pole inserted, showing a support for the pole, and

Fig. 11 ein teilweiser Querschnitt entlang der Linie XI-XI in Fig. 6 ist.Fig. 11 is a partial cross-section along the line XI-XI in Fig. 6.

Die in Fig. 1 der Zeichnung gezeigte Maschine weist einen Rahmen 1 auf, der mit Rädern mit Raupenketten 2 versehen ist. Der Rahmen trägt auch ein Gehäuse oder eine Abschirmung 3, die sehr schematisch gezeigt ist, und umfasst Abteile 4 und 5 für Ballast, sowie ein Abteil 6 für Ausrüstung wie etwa Dieselmotoren für den Antrieb, Brennstofftanks, elektrische Generatoren etc., die zum Betrieb der Maschine erforderlich sind. Die Maschine weist einen Mast 7 auf, der in einer Halterung 8 derart aufgehängt ist, dass der Mast um teils in der Halterung 8 und teils in Seitenplatten 10 auf jeder Seite des Mastes gelagerte waagrechte Drehzapfen 9 geschwenkt werden kann.The machine shown in Fig. 1 of the drawing comprises a frame 1 provided with wheels with caterpillar tracks 2. The frame also carries a casing or shield 3, shown very schematically, and includes compartments 4 and 5 for ballast, and a compartment 6 for equipment such as diesel engines for propulsion, fuel tanks, electric generators, etc., required for operation of the machine. The machine comprises a mast 7 suspended in a support 8 in such a way that the mast can be pivoted about horizontal pivots 9 supported partly in the support 8 and partly in side plates 10 on each side of the mast.

Mittels zwei Hydraulikzylinder 11, die an ihren unteren Enden mit der Halterung 8 verbunden und mit ihren oberen Enden über einen Zapfen 28 an die Seitenplatte 10 angehängt sind, kann der Mast 7 von der gezeigten senkrechten Stellung in eine Transportstellung 12 geschwenkt werden. Der Mast 7 kann auch mit Hilfe der Arbeitszylinder 11 in eine schräge Stellung 13 zum Eintreiben von schrägen Pfahlen plaziert werden, und ebenso in eine Stellung 14, in welcher der Mast ein wenig, z.B. in einem Winkel von 50 zu senkrecht, nach vorne neigt.By means of two hydraulic cylinders 11, which are connected at their lower ends to the bracket 8 and at their upper ends to the side plate 10 via a pin 28, the mast 7 can be pivoted from the vertical position shown into a transport position 12. The mast 7 can also be placed with the aid of the working cylinders 11 into an inclined position 13 for driving in inclined piles, and also into a position 14 in which the mast tilts slightly forwards, e.g. at an angle of 50 to vertical.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Teil des Rahmens 1, der eine Plattform bildet, welche einen Dieselmotor 16 trägt, der eine hydraulische Pumpe 17 zum Antrieb eines Hydraulikmotors oder einer hydraulischen Winde treibt, wie später erläutert werden wird. Übersichtlichkeitshalber ist weder die Konstruktion des Rahmens noch jener des Gehäuses 3 gezeigt.Fig. 2 shows schematically a part of the frame 1 which forms a platform carrying a diesel engine 16 which drives a hydraulic pump 17 for driving a hydraulic motor or hydraulic winch, as will be explained later. Neither the construction of the frame nor that of the housing 3 is shown.

Wie aus Fig. 3 am besten ersichtlich ist, weist der Rahmen auf jeder Seite eine längsverlaufende Schiene 27 auf, auf welcher ein Längsschlitten 21 gleiten kann, der von an jedem Ende des Schlittens angeordneten Führungen 26 gesteuert wird und von Hydraulikzylindern 25 bewegt wird.As can best be seen from Fig. 3, the frame has a longitudinal rail 27 on each side on which a longitudinal carriage 21 can slide, which is controlled by guides 26 arranged at each end of the carriage and is moved by hydraulic cylinders 25.

Der Längsschlitten trägt einen Querschlitten 20, der mit Hilfe von Schienen und Führungen (nicht gezeigt) auf dem Längsschlitten 21 quer zur Maschine gleiten kann. Die Einstellung der Position des Querschlittens 20 erfolgt durch quergestellte Hydraulikzylinder 24, die, wie in Fig. 2 gezeigt, bei dem einen Ende an den Querschlitten 20 und bei dem anderen Ende an den Längsschlitten 21 angehängt sind. Der Querschlitten 20 weist eine Öffnung auf, in welcher eine Platte oder eine Wiege 18 um eine waagrechte längsverlaufende Achse 19 drehbar aufgehängt ist. Die Platte 18 trägt die Halterung 8 und die unteren Enden der vorstehend erwähnten Hydraulikzylinder zum Schwenken des Mastes von einer Arbeitsstellung in eine Transportstellung. Der Mast 7 kann, wie in Fig. 3 mit strichpunktierten Linien angedeutet, mittels senkrechter Hydraulikkzylinder 23 um etwa 50 von Seite zu Seite gekippt werden, wobei die Hydraulikzylinder an ihren unteren Enden mit dem Querschlitten 20 und an ihren oberen Enden mit auf der Halterung 8 festgeschweissten Beschlägen 22 verbunden sind.The longitudinal carriage carries a cross carriage 20 which can slide transversely to the machine by means of rails and guides (not shown) on the longitudinal carriage 21. The adjustment of the position of the cross carriage 20 is carried out by transverse hydraulic cylinders 24 which, as shown in Fig. 2, are attached at one end to the cross carriage 20 and at the other end to the longitudinal carriage 21. The cross carriage 20 has an opening in which a plate or cradle 18 is suspended for rotation about a horizontal longitudinal axis 19. The plate 18 carries the bracket 8 and the lower ends of the above-mentioned hydraulic cylinders for pivoting the mast from a working position to a transport position. The mast 7 can, as indicated in Fig. 3 with dot-dash lines, be tilted from side to side by approximately 50 by means of vertical hydraulic cylinders 23, the hydraulic cylinders being connected at their lower ends to the cross slide 20 and at their upper ends to fittings 22 welded onto the bracket 8.

Mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Anordnung kann man den Masten von Seite zu Seite kippen, ihn von senkrecht in waagrecht schwenken, von Seite zu Seite verschieben sowie den ganzen Masten von der Mitte der Maschine zu deren Vorderkante verschieben, wie mit punktierter Linie bei 26 in Fig. 2 angedeutet.By means of the arrangement described above, the mast can be tilted from side to side, swung from vertical to horizontal, moved from side to side, and the entire mast can be moved from the center of the machine to its front edge, as indicated by the dotted line at 26 in Fig. 2.

Wie in Fig. 7 schematisch gezeigt, weist der Mast einen von einer hinteren Platte 51 und Flanschen 52 gebildeten U-förmigen Querschnitt auf, welche Flanschen auf der Innenseite im wesentlichen geschlossene Abschnitte aufweisen, die durch eine Vorderplatte 53 bzw. innere und äussere Abschirmplatten abgegrenzt sind, deren einander zuwendende Kanten eine Rille für den Körper 31 des Treibkopfes bilden. Die Fig. 7 zeigt, dass der Pfahl unter dem Eintreiben ganz innen im U-Profil des Mastens liegt, und jegliches Biegen des Pfahls während des Eintreibens ist somit in drei Richtungen begrenzt. Wie vorstehend unter Hinweis auf Fig. 10 erläutert, kann die Maschine einen entlang dem Masten beweglichen Halter aufweisen, der ein Biegen des Pfahls in jede Richtung während des Eintreibvorganges verhindert.As shown schematically in Fig. 7, the mast has a U-shaped cross-section formed by a rear plate 51 and flanges 52, which flanges have substantially closed sections on the inside, delimited by a front plate 53 or inner and outer shield plates, the facing edges of which form a groove for the body 31 of the driving head. Fig. 7 shows that the pile under driving lies entirely inside the U-profile of the mast, and any bending of the pile during driving is thus limited in three directions. As explained above with reference to Fig. 10, the machine may have a holder movable along the mast, preventing bending of the pile in any direction during the driving operation.

Zur Aufnahme der Spitze eines Pfahls 70 ist im Masten ein Treibkopf 30 mit einem Körper 31 und einem hut-ähnlichen Teil 32 beweglich plaziert. Fig. 4 zeigt den Körper 31 des Treibkopfes 30, der unter dessen Bewegung im Masten in der zwischen den Kanten 56 der Abschirmplatten 54 und 55 gebildeten Rille geleitet wird.To accommodate the tip of a pile 70, a driving head 30 with a body 31 and a hat-like part 32 is movably placed in the mast. Fig. 4 shows the body 31 of the driving head 30, which is guided during its movement in the mast in the groove formed between the edges 56 of the shielding plates 54 and 55.

In der nachstehend beschriebenen Ausführungsform ist die Maschine dazu vorgesehen einen Pfahl durch Ziehen mit Hilfe eines Kettenzuges in die Erde zu treiben. In einer anderen Ausführungsform, die später beschrieben wird, ist die Maschine dazu eingerichtet einen Pfahl in die Erde zu pressen.In the embodiment described below, the machine is designed to drive a post into the ground by pulling it with the aid of a chain hoist. In another embodiment, which is described later, the machine is designed to press a post into the ground.

Wie in Fig. 4 gezeigt, ist eine Kette 40 an dem einen Ende bei einem Punkt 41 am Fusse des Mastens verankert und wird von dort über ein auf dem Treibkopf angeordnetes unteres Kettenrad 37 zu einem zweiten Kettenrad 43 am Fusse des Mastes geführt, und von dort zu einem in der Seitenplatte 10 gelagerten, motorgetriebenen Kettenrad 40 geleitet. Von dort wird die Kette 40 über ein Rad 45 weiter zu einem an der Spitze des Mastes angeordneten Kettenrad 46 geführt, von wo die Kette über ein oberes Kettenrad 38 auf dem Treibkopf zu einem Verankerungspunkt 47 auf der Spitze des Mastes geführt wird.As shown in Fig. 4, a chain 40 is anchored at one end at a point 41 at the foot of the mast and is guided from there via a lower sprocket 37 arranged on the drive head to a second sprocket 43 at the foot of the mast, and from there to a chain wheel 43 mounted in the side plate 10. motor-driven sprocket 40. From there, the chain 40 is guided via a wheel 45 to a sprocket 46 arranged at the top of the mast, from where the chain is guided via an upper sprocket 38 on the drive head to an anchoring point 47 on the top of the mast.

Der Treibkopf mit Kettenrädern ist in Fig. 5-7 mehr detalliert dargestellt, die zeigen, dass die Kettenräder 37 und 38 auf Drehzapfen 35 bzw. 36 gelagert sind, welche Drehzapfen auf die Seitenkante des Körpers 31 des Treibkopfes derart angeschweisst sind, dass sich die Kettenräder und die Kette in den vorerwähnten, im wesentlichen geschlossenen Abschnitten innerhalb der Flanschen 52 des Mastes befinden.The drive head with sprockets is shown in more detail in Fig. 5-7, which show that the sprockets 37 and 38 are mounted on pivots 35 and 36, respectively, which pivots are welded to the side edge of the body 31 of the drive head in such a way that the sprockets and the chain are located in the aforementioned substantially closed sections within the flanges 52 of the mast.

Fig. 8 zeigt die Ausführungsform, in der die Maschine dazu eingerichtet ist einen Pfahl in die Erde zu pressen, und in welcher Ausführungsform der Mast 7 einen Treibkopf 30 aufweist, dessen Körper 31, wie vorstehend beschrieben, in im Masten vorgesehen Rillen geführt wird. In dieser Ausführungsform ist der Treibkopf in einem Sperrkopf 85 mittels einer doppelt wirkenden hydraulischen Winde 80 mit einer Kolbenstange 81 und einem Zylinder 82 aufgehängt. Der Sperrkopf 85 hat einen box-förmigen Körper 86, der auf zwei gegenüberliegenden Seiten mit einem Paar von Flügeln 87 (Fig. 9) versehen ist, die sich in die zwischen den Kanten der Abschirmungsplatten 54 und 55 gebildeten Spuren erstrecken und somit den Sperrkopf unter dessen Bewegung im Masten leiten. Zwischen den Flügeln 87 in jedem Flügelpaar ist eine Sperrklinke 88 um einen von den Flügeln getragenen Zapfen 89 drehbar gelagert. Zwischen der Sperrklinke 88 und dem Körper 86 des Sperrkopfes ist eine Kompressionsfeder 90 angeordnet, welche die Sperrklinke gegen den Flansch 52 des Mastes drückt, der auf dessen Innenseite eine Mehrzahl vorstehender Verschlusselemente 91 aufweist, die mit gleich grossen Abständen untereinander über die gesamte Länge des Mastes angeordnet sind. Der Sperrkopf 85 ist in einem Seil 92 aufgehängt, das auf nicht gezeigte Weise über eine auf der Spitze des Mastes befindliche Seuscheibe zu einer auf dem Mast angeordneten Windentrommel geführt wird. Das Seil 92 ist in einer in Längsrichtung verschiebbaren Öse 93 mit einem Endanschlag 94 befestigt. Beim Endanschlag 94 ist zusätzlich ein Seil 95 befestigt, das über Rollen 96 zu den Sperrklinken 88 geführt wird.Fig. 8 shows the embodiment in which the machine is adapted to press a pile into the ground, and in which embodiment the mast 7 comprises a driving head 30, the body 31 of which, as described above, is guided in grooves provided in the mast. In this embodiment the driving head is suspended in a locking head 85 by means of a double-acting hydraulic winch 80 with a piston rod 81 and a cylinder 82. The locking head 85 has a box-shaped body 86 provided on two opposite sides with a pair of wings 87 (Fig. 9) which extend into the tracks formed between the edges of the shielding plates 54 and 55 and thus guide the locking head during its movement in the mast. Between the wings 87 in each pair of wings a locking pawl 88 is pivoted about a pin 89 carried by the wings. Between the pawl 88 and the body 86 of the locking head, a compression spring 90 is arranged, which presses the pawl against the flange 52 of the mast, which is on the inside has a plurality of protruding locking elements 91 which are arranged at equal distances from one another over the entire length of the mast. The locking head 85 is suspended in a cable 92 which is guided in a manner not shown via a locking disc located on the top of the mast to a winch drum arranged on the mast. The cable 92 is fastened in an eyelet 93 which can be moved in the longitudinal direction and has an end stop 94. A cable 95 is also fastened to the end stop 94 and is guided via rollers 96 to the locking pawls 88.

Die Anordnung wird auffolgende Weise betätigt. Ein einzutreibender Pfahl wird im Masten angebracht, und der Treibkopf 30 mit dem Sperrkopf wird mittels des Seils 92 zur Pfahlspitze gesenkt. Aufgrund des Gewichts des Treibkopfes und des Sperrkopfes ist der Ösenbolzen 93 so weit aus dem Sperrkopf herausgezogen, dass Endanschlag 94 eine weitere Bewegung verhindert. Demzufolge hat das Seil 95 die Sperrklinken derart gegen den Sperrkopf gedrückt, dass sich die Klinken aus den Verschlusselementen 91 im Masten lösen.The arrangement is operated in the following way. A pile to be driven is placed in the mast, and the driving head 30 with the locking head is lowered to the pile tip by means of the cable 92. Due to the weight of the driving head and the locking head, the eye bolt 93 is pulled out of the locking head so far that the end stop 94 prevents further movement. As a result, the cable 95 has pressed the locking pawls against the locking head in such a way that the pawls are released from the locking elements 91 in the mast.

Die hydraulische Winde wird nun unter Druck mit Öl beladen, sodass sie sich ausdehnt und den Sperrkopf hebt. Dabei werden die Seile 92 und 95 entlastet, so dass die Sperrklinken 88 durch die Federn gegen die Seiten des Mastes gedrückt werden und in die Verschlusselemente 91 eingreifen, wodurch der Sperrkopf an einem Weiter-nach-oben-Bewegen gehindert wird. Dadurch wird der Pfahl nach unten gepresst bis die hydraulische Winde ihre volle Länge erreicht hat. Der Ölstrom wird dann gekehrt, so dass sich die Winde zusammenzieht, wobei der Sperrkopf, von seinem Eigengewicht geholfen, dem Masten entlang nach unten gleitet, bis der Ölstrom wieder gewendet und der beschriebene Vorgang wiederholt wird.The hydraulic winch is now loaded with oil under pressure so that it expands and raises the locking head. This relieves the cables 92 and 95 so that the locking pawls 88 are pressed against the sides of the mast by the springs and engage the locking elements 91, preventing the locking head from moving further upwards. This presses the pile downwards until the hydraulic winch has reached its full length. The oil flow is then reversed so that the winch contracts, whereby the locking head, helped by its own weight, slides down along the mast. until the oil flow is turned again and the described process is repeated.

Fig. 10 zeigt einen Halter 71 für den Pfahl 70. In geschlossenem Zustand bildet der Halter 71 einen Rahmen 72 mit drei geschlossenen Seiten 74, 75, 76, und eine Seite 77, die mit einem Scharnier 78 auf die Seite 76 geschwenkt werden kann, und die mittels eines (nicht gezeigten) Bolzens, der durch eine Öse 79 und eine entsprechende, auf der Seite 74 befindliche Öse 80 eingesetzt ist, in der geschlossenen Stellung festgehalten werden kann. Jede Rahmenseite trägt einen Stützklotzen 73, der bei geschlossener Stellung des Rahmens an den Pfahl 70 anliegt. Die Rahmenseiten 74 und 76 tragen Führungen 91 mit Flächen 92, die an den Kanten 56 der Abschirmungsplatten 54 und 55 anliegen und von diesen unter der Bewegung des Halters entlang des Mastens gesteuert werden.Fig. 10 shows a holder 71 for the post 70. When closed, the holder 71 forms a frame 72 with three closed sides 74, 75, 76, and a side 77 which can be pivoted onto the side 76 by a hinge 78 and which can be held in the closed position by means of a bolt (not shown) inserted through an eyelet 79 and a corresponding eyelet 80 located on the side 74. Each frame side carries a support block 73 which bears against the post 70 when the frame is in the closed position. The frame sides 74 and 76 carry guides 91 with surfaces 92 which bear against the edges 56 of the shield plates 54 and 55 and are controlled by these as the holder moves along the mast.

Wie am besten in Fig. 11 gezeigt, trägt der Treibkopf 30 ein Gehäuse 33 für eine Wiegezelle 60 zum Messen der auf den Pfahl 70 ausgeübten Eintreibekraft. Die Wiegezelle ist mittels einer durch eine Bohrung 62 im Gehäuse 33 geführten Leitung an ein Messinstrument angeschlossen. Die Wiegezelle liegt an deren Unterseite auf einer Druckplatte 63 auf, welche über einen Druckpolster 64 mit einem sphärischen Vorsprung 65 die Kraft auf den Pfahl überträgt. Die Druckplatte 63 und der Druckpolster 64 passen lose in eine Aussparung 66 im Treibkopf, sodass die ganze Eintreibekraft vom Gehäuse 33 durch die Wiegezelle 60 zur Pfahlspitze übertragen wird.As best shown in Fig. 11, the drive head 30 carries a housing 33 for a load cell 60 for measuring the driving force exerted on the pile 70. The load cell is connected to a measuring instrument by means of a line through a bore 62 in the housing 33. The load cell rests on a pressure plate 63 on its underside which transmits the force to the pile via a pressure pad 64 with a spherical projection 65. The pressure plate 63 and the pressure pad 64 fit loosely into a recess 66 in the drive head so that the entire driving force is transmitted from the housing 33 through the load cell 60 to the pile tip.

Claims

1. Machine for driving a pile into the ground, comprising a mobile frame (1), compartments (4, 5) for ballast, a second frame (20) which is transversely displaceable relative to the mobile frame and which carries a mast (7), which mast is provided with a driving head (30) with a hat-like, non-rotatable part (32) for contact with the top (70) of the pile, and the second frame (20) is a carriage (20) which is displaceable transversely to the direction of movement of the mobile frame (1), the direction of movement corresponding to the longitudinal direction of the machine, and the carriage carries the mast which is suspended so as to be rotatable about a transverse axis (9, 9), a first means for moving the driving head (30) to the top of the mast and a second means (40) for moving the driving head to the base of the mast and thereby driving the pile downwards drive, characterized in that the mobile frame (1) is self-propelled and is designed to move over the ground with the aid of caterpillar tracks, that the mast is suspended so as to be tiltable about a longitudinal axis (19) in a holder (8) carried by the cross slide (20) and can be rotated from a horizontal to an inclined or vertical working position, that the cross slide (20) is carried by a longitudinal slide (21) which can be displaced lengthwise to the frame (1), wherein the longitudinal slide itself is carried by the mobile frame (1), and that the longitudinal slide (21) can be moved from a position in which the mast (7) is in the center of the machine to a position in which the mast is at the front of the machine.

2. Machine according to claim 1, characterized in that it comprises means (23, 24, 25) for moving and closing the support (8) in relation to the cross slide (20), the cross slide in relation to the longitudinal slide (21) or the longitudinal slide in relation to the frame (1).

3. Machine according to claim 2, characterized in that the means for moving and closing the holder (8), the cross slide (20) and the longitudinal slide (21) are hydraulic cylinders (23, 24, 25).

4. Machine according to claims 1-3, characterized in that the mast has a U-shaped cross-section which surrounds the pile (70) on three of its sides, and that the driving head (30) is guided displaceably in the mast (7).

5. Machine according to claims 1-4, characterized in that it is provided with a holder (71) that can be moved along the mast, which holder is an openable, rectangular frame (72) with a support block (73) on each side of the frame (74, 75, 76, 77) for attachment to the post (79).

6. Machine according to claims 1-5, characterized in that the second means is a chain (40) which is guided from an anchoring point (41) at the foot of the mast (7) directly via a sprocket (37) arranged on the drive head (30) to a second sprocket (43) at the foot of the mast, and from there to a third sprocket (44) mounted in the mast, which third sprocket is driven by a motor (48).

7. Machine according to claim 6, characterized in that the straight runs of the chain (40) are essentially parallel to the longitudinal axis of the mast (7) and run in the mast or along its outside.

8. Machine according to claim 6 or 7, characterized in that the first means for moving the drive head (30) to the top of the mast (7) is the chain (40) which is guided from the motor-driven third sprocket (44) via a sprocket (46) arranged at the top of the mast via an upper sprocket (38) on the drive head (30) to an anchoring point (47) on the top of the mast.

9. Machine according to claims 6-8, characterized in that the motor is a hydraulic motor (48).

10. Machine according to claims 1-5, characterized in that the second means (40) for moving the drive head (30) to the foot of the mast (7) is a hydraulic winch (80) whose one end is connected to the drive head (30) and whose other end, facing the tip of the mast, is attached to a locking head (85) which is displaceably guided in the mast and which has spring-loaded locking pawls (88) which engage in a plurality of protruding locking elements (91) arranged in the mast.

11. Machine according to claim 10, characterized in that the second means for moving the driving head (30) to the foot of the mast (7) is a cable (92) which is guided from a winch drum on the mast (7) via a pulley mounted on the top of the mast to an eyelet (93) on the locking head, and in that the eyelet on the locking head is movable and connected to the locking pawls in such a way that they are released from engagement with the protruding locking elements when the locking head and the driving head are raised by means of the said cable.

12. Machine according to claims 1-11, characterized in that the compartment for the ballast is located in the mobile frame (1).

13. Machine according to claims 1-12, that the driving head (30) comprises a measuring cell (60) for measuring the driving force exerted on the pile (70).

14. Machine according to claims 1-13, characterized in that the measuring cell is a weighing cell (60) inserted between the body of the driving head (31) and a movable plate (64) of the hat-shaped part (32), which plate forms a console for the tip (70) of the pile under the driving of the pile.