DE8912027U1

DE8912027U1 - Bohrgerät

Info

Publication number: DE8912027U1
Application number: DE8912027U
Authority: DE
Original assignee: Wirth Maschinen und Bohrgeraete Fabrik GmbH
Current assignee: Mhwirth GmbH
Priority date: 1989-10-10
Filing date: 1989-10-10
Publication date: 1989-11-23
Anticipated expiration: 1999-10-11

Description

Dr.-Snq. GOTTHOLD KO5CHOLftE * ·· PATENTANWALT -J_ ZUOBL. VFfITR. B. EUROPÄISCHEN PATENTAMT

40OO DÜSSELDORF TMOBERKASSEU _{Qg Ofetober}

RHEINALLEE 147 ■ TEL. <02t» SS 4910 ^' ^v"~^wwei DEUTSCHE BANK AS DÜSSELDORF GWT 149.29

BLZ 3OO7OO1O · KONTO-NR. 6440183
POSTQIROKONTO: KÖLN NR. 14O07-5OB

Wirth Maschinen- und Bohrgeräte-Fabrik GmbH D-5140 Erkelenz

&Ggr;\ Bohrgerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bohrgerät nach Sem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bohrgeräte dieser Art sind vielseitig einsetzbar, z.B. für Pfahlbohrungen, Trägerbohrungen, Brunnenbohrungen, Injektionsbohrungen usw., wobei unterschiedliche Arbeits-Verfahren angewendet werden können, so Drehbohren mit Kellystange, mit Endlos- oder Verdrängungsschnecke, Schlagbohren mit Greifer oder it.it Meißel, Spülbohren mit direkter oder indirekter Spülung, Verrohren mit Kraftdrehkopf usw.

Die bei einem solchen Bohrgerät bestehenden vielfältigen Möglichkeiten zum Bewegen einzelner Komponenten können dazu führen, daß es infolge nicht richtiger Bedienung bei entsprechenden Belastungsverhältnissen zu unerwünschten Zuständen hinsichtlich der Standsicherheit des Bohrgeräts kommt und ggfs. sogar die Gefahr eines Kippens des Geräts besteht.

Aufgabe der Erfindung ist es, dem Rechnung zu tragen und ein Bohrgerät so auszubilden, daß eine Beeinträchtigung seiner Standsicherheit durch ungünstige Belastungen oder

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durch eine Oberbelastung und damit auch eine Gefährdung des Geräts und des Bedienungsmannes möglichst weitgehend vermieden wird. Die Erfindung strebt dabei auch eine vorteilhafte Gestaltung des Bohrgeräts und seiner Ausrüstung im einzelnen an. Weitere mit alledem zusammenhängende Probleme, mit denen sich die Erfindung befaßt, ergeben sich aus der jeweiligen Erläuterung der aufgezeigten Lösung.

Das Bohrgerät gemäß der Erfindung kennzeichnet sich durch eine Sicherheitseinrichtung, die einzelnen Teilen &igr; &Lgr; des Bohrgeräts zugeordnete Meßelemente od.dgl. zur

Erfassung der Lage dieser Teile, wenigstens ein Meßelement od.dgl. zur Erfassung eines Lastwertes und einen insbesondere in einem Steuerstand des Bohrgeräts vorgesehenen, mit den Meßelementen od.dgl. durch Leitungen oder andere Signalübertragungsmittel verbundenen Rechner zum Auswerten der gelieferten Werte unter Berücksichtigung vorgebbarer Grenzwerte oder Grenzwertbereiche und mit dem Rechner verbundene, in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des Rechners ansprechende Schaltelemente od.dgl. zur Beeinflussung von zur Ausführung von Arbeits- und/oder Bewegungsfunktionen dienenden Vorrichtungen im Sicherheitssinn. Wenn hier und an anderen Stellen von einem Meßele-' ment gesprochen wird, so kann darunter auch die Meßeinrichtung oder -anordnung an der betreffenden Stelle insgesamt verstanden werden.

Durch die jeweilige Erfassung der Lage zumindest einiger bewegbarer Teile des Bohrgeräts, deren Position oder Funktion in Verbindung mit der Standsicherheit des Bohrgeräts von Bedeutung sind, ist einerseits die jeweilige geometrische Situation bekannt und damit eine Größe, die als Lasthebelarm bezeichnet werden kann. Andererseits wird die jeweils wirkende Last erfaßt. Der Rechner ist so ausgebildet, daß er daraus unter Brücksich-

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tigung vorgegebener Kriterien ermitteln kann, ob ein Arbeiten unter den gegebenen Bedingungen ohne Beeinträchtigung der Standsicherheit möglich ist bzw. fortgesetzt werden kann oder nicht. Im letztgenannten Fall wird vom Rechner ein Kommando im Sinne der Einhaltung der Sicherheit gegeben, insbesondere zum Abschalten von die äußeren Kräfte hervorrufenden Vorrichtungen des Bohrgeräts, zumindest in einem die Belastung erhöhenden Sinn, oder zur Verhinderung eines weiteren Betriebes derselben bzw. f eines Ingangsetzens. Ein solches Kommando kann die '| zugehörigen Schaltelemente od.dgl. betätigen. Il

&ngr;. i

Welche beweglichen Komponenten des Bohrgeräts zum Erreichen des gewünschten Zwecks mit Meßelementen zur Lageerfassung versehen oder auszustatten sind, kann sich nach der Ausbildung des Bohrgeräts im einzelnen richten.

Insbesondere sieht die Erfindung wenigstens ein Meßelement '.&igr; für die Drehwinkel-Position des Oberwagens relativ zum Unterwagen vor. ;

Bei einem Bohrgerät, bei dem die Ausladung des Mastes, |

d.h. sein Abstand von einer Hauptachse, insbesondere der ;|

&rgr; ^ Drehachse des Oberwagens, veränderbar ist, ist vorteilhaft |

wenigstens ein Meßelement für die Erfassung der Ausladung f des Mastes vorgesehen.

Wenn der Mast des Bohrgeräts um einen gewissen Winkelbetrag neigbar ist, wird zweckmäßig wenigstens ein Meßelement für die Erfassung der Neigung des Mastes vorgesehen.

Der Mast des Bohrgeräts kann mit einem ausfahrbaren Stützfuß versehen sein. Ist dieser ausgefahren und dadurch der Mast auf dem Boden abgestützt, kann das Bohrgerät eine höhere Last ziehen als ohne Stützfuß. Vorteilhaft ist wenigstens ein Meßelement für die Erfas-

sung des Ausfahrzustandes des Stützfußes vorgesehen. Durch dessen Signal kann im Rechner ein anderer Last-Grenzwert bzw. Grenzwertbereich wirksam werden.

Hie bei der Erfassung von Positionen beweglicher Komponenten des Bohrgeräts bestehen auch bei der Erfassung des Lastwertes bzw. der durch die jeweiligen äußeren Kräfte hervorgerufenen Belastung verschiedene Möglichkeiten. Insbesondere ist für die Erfassung des Lastwertes wenigstens ein Druckmeßelement vorgesehen. Dies kann an einer mechanisch beanspruchten Stelle eingebaut sein oder, r , wenn eine Neigungseinstellung des Mastes hydraulisch

erfolgt, ein auf hydraulischen Druck ansprechender Drucksensor od.dgl. sein.

Bei einer günstigen Ausführung des Bohrgeräts sind für die Neigungseinstellung des Mastes zwei hydraulische Schubkolbentriebe vorgesehen. Dann ist vorteilhaft jedem derselben ein Druckmeßelement zugeordnet, insbesondere mit einer Einrichtung zur Bildung eines Mittelwertes aus den von den beiden Druckmeßelementen gelieferten Werten.

Eine vorteilhafte Ausführung weist einen Rechner auf, mit dem die den Teilen des Bohrgeräts zugeordneten ^-' Meßelemente für die Erfassung der Lage dieser Teile

verbunden sind, mit dem außerdem ein oder mehrere Meßelemente zur Erfassung des Lastwertes verbunden sind und an den Signalleitungen angeschlossen sind, die mit Schaltorganen zum Betätigen oder Beeinflussen von Vorrichtungen für die Ausführung von Arbeits- oder Bewegungsfunktionen verbunden sind.

Mit der Erfindung lassen sich auch kritische Bedingungen sicher beherrschen. Eine Extremsituation ist z.B. dann gegeben, wenn der Oberwagen quer zum Unterwagen steht, wenn der Mast auf maximale Ausladung gefahren ist und wenn

der Mast schräg gestellt ist oder ein Schrägzug über die Turmkrone erfolgt (etwa mit einer Kilfswinde). Diese Faktoren werden über die Meßelemente aufgenommen und im Rechner mit dem jeweils zulässigen Wert verglichen. Wird der dabei als zulässig vorgegebene Wert erreicht, so können insbesondere die Funktionen "Hauptwinde Heben", "Hilfswinde Heben" und "Vorschubzylinder Heben" abgeschal tet und beim Schwenken der Drehantrieb.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung von

(&Lgr; Ausführungsbeispielen, aus der zugehörigen Zeichnung und

aus den Ansprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführung eines Bohrgeräts, auf das sich die Erfindung u.a. richtet, in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 das Bohrgerät nach Fig. 1 in vereinfachter Seiten ansicht,

Fig. 3 das Bohrgerät nach Fig. 1 in vereinfachter Vorder ansicht,

Fig. 4 eine Darstellung unterschiedlicher Sicherheitsbereiche in Draufsicht,

Fig. 5 eine andere perspektivische Ansicht des erfindungsgemäß ausgestatteten Bohrgeräts und

Fig. 6 eine weitgehend schematische Darstellung von Teilen einer Sicherheitseinrichtung.

Das in den Figuren 1 bis 5 gezeigte Bohrgerät ist ein besonderes Beispiel für die Erfindung. Jedoch ist die Erfindung nicht auf ein solches Bohrgerät beschränkt, sondern kann auch anders ausgebildete Bohrgeräte umfassen.

In der wiedergegebenen Ausführung enthält das Bohrgerät einen Unterwagen 1 mit Raupenfahrwerk 2, einen relativ zum Unterwagen 1 um eine Hauptachse D (Fig. 2 und 4) drehbaren, z.B. auf einem Drehkranz gelagerten Oberwagen

>i 3, einen Mast 4 mit Mastkopf 5 und einem Quer arm 6 daran,

I\ einen Vorschubzylinder 7 im Mast 4, einen am Mast 4 ver

fahrbaren Schlitten 8 mit einem Kraftdrehkopf 9, eine erste Freifallwinde 10 mit Hauptseil 11, eine zweite Freifallwinde 12 mit Hilfsseil 13, das über eine Rolle im Querarm 6 läuft, einen mittels hydraulischen oder mechanischen Antriebs aus- und einfahrbaren Stützfuß am unteren Ende des Mastes 4 und eine insgesamt mit der Zahl 15 bezeichnete kinematische Baukomponente zum Errichten und zur Neigungseinstellung des Mastes 4 mit zwei hydraulischen Schubkolbentrieben 16 (Kolben-Zylinder-Einheiten) .

j| . In Fig. 5 ist eine Kellystange 17, ein Mitnehmer 18, ein

■ ' -) Verrohrungsübergang 19 und ein Bohrwerkzeug 20 erkennbar.

- Mit dem Buchstaben R ist ein Rohr bezeichnet.

Der Mast 4 kann in X-Richtung (vertikale Längsebene des

Bohrgeräts) nach vorne und hinten geneigt werden, wie es die Figuren 2, 5 und 6 veranschaulichen. Außerdem ist es bei dieser Ausführung möglich, den Mast 4 auch in Y-Richtung (quer zur vertikalen Längsebene) zu neigen. Dies &PSgr;·

% veranschaulichen die Figuren 3, 5 und 6.

II Heiterhin kann die Ausladung des Mastes, d.h. sein Abstand

von der Hauptachse D, verändert werden, was bei der ge-

zeigten Ausführung mittels der kinematischen Einrichtung 15 durch hydraulischen Antrieb in einer geringen Schwenkung geschieht, was aber bei einer anderen Ausführung auch durch geradlinige Verschiebung eines den Mast tragenden Teiles erfolgen kann. Eine solche Änderung der Ausladung ist in den Figuren 2 und 6 bei dem Buchstaben a angedeutet.

Die jeweilige Drehstellung des Oberwagens 3 relativ zum Unterwagen 1 wird durch ein Meßelement Ml erfaßt. Dies kann z.B. eine Schleifringmeßeinrichtung oder insbesondere eine berührungslos arbeitende Einrichtung, etwa ein Impulsiv geber, sein. In Fig. 6 ist dies symbolisch angedeutet. Die Drehbewegung ist in Fig. 5 mit tan» Buchstaben W bezeichnet.

In Fig. 4 ist schematisch eine vom Meßelement Ml oder einem zusätzlichen Element abzutastende Scheibe, Schablone 21 od.dgl. angedeutet, die so geformt ist, daß sich jeweils zwei Bereiche I und II ergeben. Der Bereich I entspricht dabei einem relativ kleinen Drehbetrag des Oberwagens 3 und der Bereich II einem größeren Drehweg. Dies kann in noch zu erläuternder Heise dazu dienen, zwei Sicherheitsbereiche zu unterscheiden, nämlich einen Bereich I mit relativ großer zulässiger Last oder Zugkraft und einen &ngr; Bereich II mit verringerter zulässiger Last oder Zugkraft.

Zur Erfassung der Ausladung des Mastes 4 ist bei der gezeigten Ausführung ein Meßelement M2 vorgesehen, das an einem eine Schwenkung ausführenden Teil der kinematischen Einheit 15 angeordnet ist und einen der Ausladung propoprtionalen Hinkelbetrag messen kann. Bei einem linear verschiebbaren Träger für den Mast könnte ein Hegmeßelement || vorgesehen sein. Das Meßelement gibt mit der Mastausladung den Lasthebelarm vor.

Zur Erfassung der Mastneigung dient ein am Hast angebrachtes bzw. ihm so zugeordnetes Meßelement M3. Bei der gezeigten Ausführung des Bohrgeräte handelt es sich um ein kombiniertes Meßgerät, das in der Lage ist, die Neigungen des Mastes sowohl in der X-Richtung als auch in der Y-Richtung zu erfassen.

Ein im unteren Bereich des Mastes 4 vorgesehenes Meßelement M4 gibt an, ob der Stützfuß 14 ausgefahren ist oder nicht. Es kann sich insbesondere um einen Druckschalter handeln, r \ der einer Kolben-Zylinder-Einheit zum Verschieben des

Stützfußes zugeordnet ist.

Zur Erfassung der jeweils herrschenden Belastung sind bei der dargestellten Ausführung zwei Meßelemente M5 und M6 vorgesehen, die den beiden Schubkolbentrieben 16 zugeordnet sind. Es handelt sich insbesondere um zwei Drucksensoren, die an die Ringräume der Zylinder angeschlossen sind und den dort herrschenden Hydraulikdruck messen, der proportional der Belastung bzw. dem Lastmoment ist.

Hie in Fig. S schematisch dargestellt ist, sind die einzelnen Meßelemente jeweils über Leitungen L mit einem

&ngr; ' Rechner 30 verbunden, der insbesondere in der Fahrerkabine

22 am Oberwagen 3 untergebracht ist. Im Rechner 30 sind Grenzwerte bzw. Grenzwertbereiche gespeichert, die für die Belastung bei den jeweiligen Positionen der beweglichen Teile des Bohrgeräts maßgebend sind. Der Rechner ist so ausgebildet, daß er beim Erreichen von Grenzwerten ein Steuer- oder Schaltsignal abgeben kann.

Ein mit dem Rechner 30 verbundenes Anzeigegerät 31, das in der Fahrerkabine 22 vorgesehen ist, hat vorteilhaft eine analoge Anzeige 32 dafür, inwieweit für die jeweiligen Positionen oder Einstellungen der Komponenten des Bohr-

geräts der tatsächliche Lastwert dem zugehörigen Grenzwert prozentual entspricht.

Wie Fig. 6 weiterhin erkennen läßt, ist mit dem Rechner 30 über eine Signal- oder Schaltleitung S wenigstens ein Schaltelement 33 funktionsmäßig verbunden, wodurch eine oder mehrere für das Stabilitätsverhalten des Bohrgeräts maßgebliche Arbeite- oder Bewegungsvorrichtungen abgeschaltet werden bzw. ein Einschalten verhindert wird. Dies gilt vornehmlich im Hinblick auf Funktionen solcher Vorrichtungen, bei denen es um Hebe- und/oder Ziehvorgänge /\ handelt.

Bei der gezeigten Ausführung des Bohrgeräts handelt es sich bei solchen Vorrichtungen insbesondere um den Vorschubzylinder 7 (Fig. 1) bzw. dessen Hubfunktion und um den Antrieb der Hauptwinde 10, zweckmäßig außerdem auch um den Antrieb der Hilfswinde 12.

Durch Ausfahren des Stützfußes 14 mit Abstützung auf dem Boden wird über das Meßelement M4 (z.B. Druckschalter) ein höherer zulässiger Lastbereich vorgegeben, was der Rechner 30 dann berücksichtigt.

■ ' Ahnlich ist es mit den schon in Verbindung mit Fig. 4

erwähnten beiden Lastbereichen I und II je nach dem Drehwinkel des Oberwagens. Dies ist in Fig. 6 nicht besonders hervorgehoben, ist aber ohne weiteres verständlich.

Die Lastmomentbegrenzung ist ferner so ausgebildet, daß beim Schwenken des Oberwagens bei einer angehängten oder schwebenden Last die Bewegung dann gestoppt wird, wenn ein Eintreten ein einen Lastbereich, etwa den Lastbereich II nach Fig. 4, erfolgen würde, in dem die Standsicherheit des Bohrgeräts nicht mehr gewährleistet ist.

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Ein vom MeSelement M3 geliefertes Signal kann auch zur Bestimmung des Grenzwertes genutzt werden, weil hierdurch ff ebenso wie bei Vergrößerung der Ausladung des Mastes

eine Lasthebelarmerhöhung erfolgt. Weiterhin kann durch ein vom Meßelement M3 abgegebenes Signal die Bohranlage abgeschaltet werden, wenn der Mastneigungswinkel um einen bestimmten Wert vom vorher quittierten Wert abweicht. Dies kann z.B. vorkommen bei einer Setzung des Untergrundes oder beim Abrutschen einer Aufstandsfläche.

f\ Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw. in

der Zeichnung dargestellten Merkmale sollen, sofern der bekannte Stand der Technik es zuläßt, für sich allein oder auch in Kombinationen als unter die Erfindung fallend angesehen werden.

Claims

Schutzansprüche

Bohrgerät mit einem ein Fahrwerk, vornehmlich ein
Raupenfahrwerk, aufweisenden Unterwagen, einem Oberwagen, der auf dem Unterwagen um eine vertikale Hauptachse drehbar gelagert ist und einen Mast trägt, der wenigstens in einer Ebene relativ zum Oberwagen neigbar ist und an dem ein Kraftdrehkopf, Werkzeugträger, Arbeitsaggregat od.dgl. verfahrbar ist, und mit Betatigungs- und Antriebsvorrichtungen wenigstens für
folgende Funktionen: Drehen des Oberwagens relativ
zum Unterwagen, Bewegen des Mastes relativ zum Oberwagen und Bewegen eines Aggregats längs des Mastes, gekennzeichnet durch eine Sicherheitseinrichtung, die einzelnen Teilen (3, 4) des Bohrgeräts zugeordnete Meßelemente (Ml, M3) od.dgl. zur Erfassung der Lage dieser Teile (3, 4), wenigstens ein Meßelement (M5, M6) zur Erfassung eines Lastwertes und einen insbesondere in einem Steuerstand des Bohrgeräts vorgesehenen, mit
den Meßelementen od.dgl. durch Leitungen (L) oder
andere Signalübertragungsmittel verbundenen Rechner (30) zum Auswerten der gelieferten Werte unter Berücksichtigung vorgebbarer Grenzwerte oder Grenzwertbereiche und mit dem Rechner (30) verbundene, auf ein Ausgangssignal des Rechners (30) ansprechende Schaltelemente (33) od.dgl.zur Beeinflussung von Arbeits- und/oder
Bewegungsfunktionen dienenden Vorrichtungen im Sicherheitssinn enthält.
2. Bohrgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch optische und/oder akustische Anzeigemittel (31, 32) für den jeweiligen Lastzustand.
3. Bohrgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigemittel (31, 32) an einem auf dem Oberwagen (3) befindlichen Steuerstand (22) des Bohrgeräts vorgesehen sind.
4. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Meßelement (Ml) für die Erfassung der Orehwinkel-Position des Oberwagens (3) relativ zum Unterwagen (1) vorgesehen ist.
5. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Meßelement (Ml) zur Erfassung unterschiedlicher Sicherheitsbereiche für die Drehung des Oberwagens (3) .
6. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit veränderbarer Ausladung des Mastes, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Meßelement (M2) für die Erfassung der Ausladung des Mastes (4) vorgesehen ist.
7. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Meßelement (M3) für die Erfassung der Neigung des Mastes in wenigstens einer Richtung (X bzw. Y) vorgesehen ist.
8. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem ausfahrebaren Stützfuß für den Mast, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Meßelement (M4) für die Erfassung des Ausfahrzustandes des Stützfußes (14) vorgesehen ist.
9. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erfassung des Lastwertes ein Druckmeßelement (M5, M6) vorgesehen ist.
10. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit wenigstens einer hydraulischen Vorrichtung zur Neigungseinstellung des Mastes, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erfassung des Lastwertes ein auf einen Druck in der hydraulischen Vorrichtung (16) reagierendes Meßelement (M5, M6) vorgesehen ist.
11. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß für die Neigungseinstellung des Mastes (4) zwei hydraulische Schubkolbentrxebe (16) vorgesehen sind und jedem derselben ein Druckmeßelement (M5, M6) zugeordnet ist.
12. Bohrgerät nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (30) zur Bildung eines Mittelwertes aus den von den Druckmeßelementen (M5, M6) gelieferten Werten.
13. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen Rechner (30), mit dem Meßelemente (Ml, M2, M3, M4) für die Drehstellung des Oberwagens (3), für eine Ausladung des Mastes (4), für die Neigung des Mastes (4) und für den Ausfahrzustand eines Stützfußes (14) für den Mast (4) sowie Meßelemente (M5, M6) für die Erfassung des Lastwertes verbunden sind und an den Signal- oder Schaltleitungen (S) angeschlossen sind, die mit Schaltorganen (33) zum Beeinflussen von zur Ausführung von Arbeits- und/oder Bewegungsfunktionen dienenden Vorrichtungen (7, 10, 12) verbunden sind.
14. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitseinrichtung zum Beeinflussen eines Vorschubzylinders (7) od.dgl. des Bohrgeräts ausgebildet ist.
15. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitseinrichtung zum Beeinflussen wenigstens einer Winde (10, 12) des Bohrgeräts ausgebildet ist.