GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von
Ausschachtungen für die Herstellung von Schlitzwänden aus
Beton. Ferner betrifft die Erfindung insbesondere eine
Vorrichtung zur Neigungswinkelverstellung eines
Baggerkopfes für die Herstellung der besagten Bauten.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Aus einer Reihe von aneinandergrenzenden Platten
zusammengesetzte Schlitzwände sind bekannt. Jede Platte wird in
einer Ausschachtung mit im Wesentlichen rechteckigem
Querschnitt, der sich in Richtung des Vorhangs fortsetzt,
hergestellt. Die Schmalseiten des rechteckigen Querschnitts
sind benachbart zu den Schmalseiten der nahen Platten
angeordnet. Der Aushub erfolgt mittels eines Greifbaggers
oder eines Fräsbaggers mit zwei, vier oder mehr mit Zähnen
versehenen Rotarybohrwerkzeugen.
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Um Stabilität und Effizienz der Arbeit zu gewährleisten,
ist darauf zu achten, dass die Wand der Schlitzwand keinen
Kontinuitätsbruch aufweist, d. h. sämtliche angrenzenden
Platten müssen über die gesamte Tiefe hinweg einander
berühren. Daher ist es notwendig, dass die Breitseiten und
die Schmalseiten sämtlicher Platten vertikal ausgerichtet
sind. Darüber hinaus sind helikale Verwindungen einzelner
Platten zu vermeiden. Es ist in der Tat möglich, dass
einige Platten, obwohl diese an deren oberen Enden
zusammenstoßen und ihre Achsen vertikal ausgerichtet sind,
unterhalb einer gewissen Tiefe aufgrund von Verwindungen um
die vertikale Achse Spalten bilden. Die vertikale
Ausrichtung der Seitenflächen der Platten während der
Ausschachtung ist daher von größter Bedeutung.
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Fehler in der vertikalen Ausrichtung werden durch
Unregelmäßigkeiten in dem Erdreich und Gestein hervorgerufen,
das sich in der vertikalen Richtung des Aushubs befindet,
während hingegen fehlerhafte Verwindungen auf die Torsion
des Seils während des Anhebens und Fallenlassens des
Baggerkopfes zurückzuführen sind.
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Gegenwärtig sind die meisten Baggerschaufeln oder sonstigen
Aushubvorrichtungen für die Herstellung fortlaufender
Schlitzwände mit Führungselementen ausgestattet, um
Abweichungen von der Vertikallinie einzuschränken. Neuere
Bauformen derartiger Führungselemente sind in der Lage,
Justierbewegungen durchzuführen, um den Neigungswinkel des
Aushubs zu korrigieren, und sind mit Sensoren ausgerüstet,
die die Richtung und das Ausmaß einer Abweichung von der
Vertikallinie erfassen.
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Die WO 94/21864 offenbart eine Vorrichtung, die für die
Aufrechterhaltung der vertikalen Aushubrichtung eines
Untergrundvorhangs sorgt. Die Vorrichtung weist ein äußeres
Führungselement auf, das mittels eines Seils an einem
Bagger aufgehängt ist. Eine hydraulische Greiferschaufel
ist an einem ausrichtbaren Körper befestigt, der innerhalb
des äußeren Führungselementes gelenkig gelagert ist, um den
Neigungswinkel der Ausschachtung bezüglich der Ebene des
Vorhangs zu korrigieren. An dem äußeren und/oder inneren
ausrichtbaren Körper sind Neigungssensoren angebracht. Die
Signale der Sensoren werden an eine Steuervorrichtung
übertragen, die bei Auftreten einer Abweichung des
Grundkörpers der Greiferschaufel von der vorgegebenen vertikalen
Ausrichtung diese Abweichung ausgleicht, indem sie den
innenliegenden Körper in Bezug auf das Führungselement in
die zu der Abweichung entgegengesetzt verlaufende Richtung
schwenkt.
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Die JP-A-3-241 118 offenbart einen Bagger für die
Herstellung fortlaufender Schlitzwände, der ein automatisches
System zur Korrektur des Aushubwinkels verwendet. Zwölf
bewegliche Flächenelemente sind an dem Baggerkopf angebracht,
und zwar sechs auf einem höheren Niveau und sechs auf einem
niedrigeren Niveau. Diese Flächenelemente können einzeln
senkrecht gegen die Wände der Ausschachtung gedrückt oder
von diesen zurückgezogen werden, um die Wände in gleitende
Berührung zu bringen und so die Stellung des Baggerkopfes
zu korrigieren und ein Spiel bezüglich der Schachtwand zu
eliminieren.
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Die Patentanmeldung EP-A-0 518 298 offenbart eine
Vorrichtung zur Verstellung des Neigungswinkels eines
Baggerkopfes für die Herstellung von Schlitzwänden aus Beton; die
Vorrichtung enthält mehrere (sechs) bewegliche
Flächenelemente. Um sämtliche Bewegungen der sechs Flächenelemente zu
ermöglichen, benötigt die Vorrichtung zwölf
Aktuatorvorrichtungen mit den zugehörigen Drehgelenken. Eine derartige
Vorrichtung benötigt für die Durchführung der vielfältigen
Bewegungen der Flächenelemente selbstverständlich
entsprechende, den Aktuatorvorrichtungen zugeordnete Sensormittel
und stellt daher eine sehr komplizierte und kostspielige
Lösung dar.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur
Korrektur des Neigungswinkels einer Ausschachtung zu
schaffen, die in der Lage ist, den Neigungswinkel bezüglich der
Ebene der Wand sowie bezüglich einer vertikalen, zu der
Wandebene senkrecht verlaufenden Ebene zu justieren und
auch eine Korrektur von Verwindungen um die Vertikale
vorzunehmen.
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Eine weiter Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach
aufgebaute Vorrichtung zu schaffen, die für die Ausführung
sämtlicher erforderlicher Verstellungen mit einer verringerten
Zahl von Steuereinrichtungen auskommt, und damit die
Bedienung erleichtert.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden diese Ziele gemäß
den Ansprüchen durch Schaffung einer Vorrichtung zur
Neigungswinkelverstellung eines Baggerkopfes für die
Herstellung von Betonschlitzwänden nach Anspruch 1 erreicht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Um die Erfindung verständlicher zu machen, wird nun eine
bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand eines
Beispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben:
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Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine
perspektivische Explosionszeichnung eines Ausführungsbeispiels der
erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie in Verbindung mit
einer Greiferschaufel für Ausschachtungen verwendet wird;
und
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Fig. 2, 3 uni 4 veranschaulichen schematisch eine Reihe von
Operationen, die sich mit der Vorrichtung in Fig. 1
ausführen lassen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEI-
SPIELS
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Gemäß Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 3 den Grundkörper
eines herkömmlichen, an einem Seil 6 aufgehängten
Seilgreifers. Der Seilgreifer 3 ist an der Unterseite mit
Greiferschaufeln 1 und 2 ausgestattet, die sich über geeignete
Kraftübertragungsmittel, die mit Bezugszeichen 7
schematisch angedeutet sind, öffnen bzw. schließen lassen. Als
Kraftübertragungsmittel lassen sich nach Belieben
mechanische (beispielsweise Seilmittel), elektrische (Kabel) oder
hydraulische (Rohrleitungen) Mittel einsetzen.
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Gleichwohl sich das vorliegende Beispiel auf eine
Greiferbaggervorrichtung bezieht, ist es selbstverständlich
möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung gleichermaßen in
Verbindung mit anders gearteten Aushubgeräten zu verwenden,
beispielsweise mit solchen, die Bohrvorrichtungen
verwenden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung sind ein Paar beweglicher
Führungselemente 4 und 5 mit dem Ausschachtungsgreifer
gekoppelt, die an den senkrecht abfallenden Seiten des
Grundkörpers 3 des Ausschachtungsgreifers angebracht sind.
Die Führungselemente 4, 5 sind sowohl in der vertikalen, in
Längsrichtung verlaufenden Ausschachtungsebene als auch in
der vertikalen, senkrecht zu der Ausschachtungsebene
verlaufenden Ebene beweglich.
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In dem in den Zeichnungen gezeigten, bevorzugten
Ausführungsbeispiel weisen die Führungselemente 4 und 5 einen
Cförmigen Querschnitt auf, wobei die offenen Abschnitte des
Querschnitts dem Grundkörper 3 der Baggerschaufel zugewandt
sind. Zu jedem der Führungselemente gehören drei äußere
Wände eine Seitenwand (41 und 51) und zwei frontal
gegenüberliegende Wände (42, 43 und 52, 53). Vorzugsweise weisen
die Führungselemente einen C-förmigen Querschnitt auf, der
ausreichend breit ist, um während deren Relativbewegung
gegenüber dem Grundkörper 3 des Baggerkopfes eine Störung
desselben auszuschließen. Alternativ können die
Führungselemente in der Weise beabstandet von dem Grundkörper 3
angebracht sein, dass jeder Kontakt mit diesem vermieden
wird. Das in den Zeichnungen veranschaulichte Beispiel läßt
erkennen, dass der Abstand zwischen den gegenüberliegenden
Frontwänden eines jeden Führungselements größer ist als die
Dicke des Grundkörpers 3.
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Die Führungselemente 4 und 5 sind an dem Grundkörper der
Baggerschaufel mittels unteren Drehgelenkverbindungen 8 und
9 angebracht, die dem jeweils entsprechenden
Führungselement erlauben, in beide Drehrichtungen (siehe Pfeil A in
Fig. 1) eine Drehbewegung um eine horizontale, geometrische
Achse, die durch beide Drehgelenkverbindungen verläuft,
auszuführen. Ferner ist jedes Führungselement mit je einer
weiteren, unteren Drehgelenkverbindung 15, 16 versehen, die
eine Drehbewegung um horizontale Achsen (Pfeil B in Fig. 1)
erlauben, die im Wesentlichen senkrecht zu der Ebene der zu
ziehenden fortlaufenden Schlitzwand (Untergrundvorhang)
verlaufen. Die in den Zeichnungen gezeigten unteren
Drehgelenkverbindungen 8, 9 können selbstverständlich durch
gleichwertige Befestigungsmittel ersetzt werden,
beispielsweise durch (nicht gezeigte) Kugelgelenke, die jede
Kombination der durch Pfeile A und B angedeuteten Drehungen
erlauben.
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Der obere Abschnitt eines jeden Führungselements ist an
Aktuatoren 10 bzw. 11 befestigt, die in der Lage sind, das
Führungselement in der Ebene der Schlitzwand (wie durch
Pfeil C in Fig. 1 angedeutet) horizontal sowie senkrecht zu
der Ebene (Pfeil D in Fig. 1) zu drücken und zu ziehen.
Vorzugsweise sind die Aktuatoren 10 und 11 voneinander
unabhängig und sollten sich gleichzeitig in derselben bzw.
in entgegengesetzten Richtungen betätigen lassen, und zwar
bis zu jenem Grad, der erforderlich ist, um den
Neigungswinkel des Baggerkopfes zu korrigieren, wie im folgenden
näher erläutert. Die Aktuatoren 10 und 11, die mechanisch,
elektrisch oder hydraulisch betätigt werden können, können
entweder an das Kraftübertragungsmittel, das die
Aushubvorrichtung steuert, angeschlossen sein oder an davon
unabhängige Kraftübertragungsmittel angeschlossen sein. Diese
können sich in ihrer Bauart (mechanisch, elektrisch oder
hydraulisch) von jenen unterscheiden, die für den Betrieb
des Aushubelements (Schaufelbagger, Bohrgerät usw.)
vorgesehen sind.
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Dank des unteren Gelenks, das den seitlichen
Führungselementen erlaubt, auf die Betätigung entsprechender
Aktuatoren hin einzelne (Pfeile A und B) oder kombinierte
Drehbewegungen in vertikalen Ebenen auszuführen, ist es mittels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, sämtliche
erdenklichen Korrekturen des Neigungswinkels durchzuführen.
Wie in Fig. 2 gezeigt, genügt es, den Aktuator 10 und den
Aktuator 11 in die gleiche horizontale Richtung (Pfeile C)
auszufahren bzw. einzuziehen, um die Ausschachtung in der
Ebene der Schlitzwand zur Seite hin (Pfeil E) auszulenken.
Wie in Fig. 3 zu sehen, ist in ähnlicher Weise eine
Auslenkung der Ausschachtung in frontaler Richtung (Pfeil F) in
einer Ebene senkrecht zu jener der Schlitzwand möglich,
indem beide Aktuatoren 10, 11 parallel in die gleiche
Richtung ausgefahren werden, wie durch Pfeil D angezeigt.
Um eine Korrektur der Verwindung (Fig. 4, Pfeil G) zu
erreichen, sind die Aktuatoren 10 und 11 in parallel
gegenläufige, horizontale Richtungen (Pfeile D1 und D2) zu
betätigen.
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Es ist klar, dass die Vorrichtung dieser Erfindung durch
geeignete Steuerung der Drehung der Führungselemente auch
kombinierte Korrekturen der vertikalen Ausrichtung und der
Verwindung ermöglicht und so die Durchführung jede
erdenklichen Korrektur zuläßt, die auf die Kombination von zwei
oder mehr der in Fig. 2 bis 4 dargestellten Pfeile E, F und
G zurückzuführen ist. Erfindungsgemäß werden hierfür
vorteilhafterweise lediglich zwei Seitenführungselemente
benötigt.
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Ferner ist Fig. 1 zu entnehmen, dass die oberen
Endabschnitte der Führungselemente 4 und 5 mittels horizontaler
Stäbe 12 und 13 miteinander verbunden werden können, die
geeignet befestigt sind, um die in Fig. 2 bis 4 gezeigte
Drehung und Verwindung zuzulassen.
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Alternativ können die Führungselemente 4 und 5 eine von dem
beschriebenen und veranschaulichten C-förmigen Querschnitt
abweichende Form aufweisen, sofern deren Wände geeignet
sind, die Wände der Ausschachtung zur Seite hin und/oder
frontal zu berühren, um die erforderliche Auslenkung zu
bewirken.
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Die Baggerschaufel (oder das verwendete Bohrgerät oder die
sonstige Aushubvorrichtung) ist mit (aus Gründen der
Übersichtlichkeit nicht gezeigten) Sensoren versehen, die dazu
dienen, sämtliche Daten zu erfassen, die die Stellung und
den Neigungswinkel der Ausschachtung an der Spitze des
Baggerkopfes betreffen. Diese Sensoren sind an eine auf der
Oberfläche angebrachte elektronische Prozessoreinheit
angeschlossen, die dazu dient, die Korrektur des
Neigungswinkels und/oder der Verwindung in Abhängigkeit von
möglicherweise erfassten fehlerhaften Abweichungen zu regeln. Die
Korrektur kann automatisch oder manuell durch einen
Baggerführer ausgeführt werden.
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Die Sensoren können an dem Grundkörper 3 des Baggerkopfes
und/oder an den beweglichen Führungselementen befestigt
sein. Zu den besagten Sensoren zählen: zwei
Neigungssensoren, nämlich einer, um den Neigungswinkel in der vertikalen
Ebene der Schlitzwand zu erfassen, und ein zweiter für die
Erfassung des Neigungswinkels in der vertikalen, senkrecht
zu der Ebene der Schlitzwand verlaufenden Ebene; ein
Gyroskop für die Erfassung der Lage bezüglich der Aushubachse in
Drehrichtung; und ein Tiefensensor für die Messung der
Tiefe. Ein auf der Summe von Inkrementierungen basierendes
Berechnungsverfahren ermöglicht es, während des
Fallvorgangs die Position des Ausschachtungswerkzeugs in
beliebiger Tiefe und insbesondere die endgültige Stellung im
Verhältnis zur Sollposition zu bestimmen.
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Der Betrag des Abstandes zwischen der Baggerschaufel und
den Wänden der Ausschachtung kann mittels einer (nicht gezeigten)
Ultraschallvorrichtung bekannter Bauart erfasst
werden. Die verfügbaren Daten (den Abstand zu den Wänden
der Ausschachtung, die Tiefe, den Neigungswinkel
betreffend) stellen insgesamt einen fortlaufenden Datenstrom zur
Verfügung, der es ermöglicht, die momentane Form der
Ausschachtung zu erfassen und diese erforderlichenfalls zu
modifizieren.
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Der Vergleich mit der Sollform der Ausschachtung gibt
Aufschluss über Korrekturen, die vorzunehmen sind, um jede
fehlerhafte Abweichung zu reduzieren und zu eliminieren.
Die Korrektur kann automatisch erfolgen oder von einem
Baggerführer ausgeführt werden.