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Bohrgerät
Description
translated from
Bohrgerät
Die Erfindung betrifft ein Bohrgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Derartige Bohrgeräte werden zum Erzeugen von Bohrlöchern in sehr stark unterschiedlichem Erdreich verwendet. Da
der Antriebsmotor eine vorgegebene maximale Leistung hat, muß die Bedienungsperson des Bohrgerätes den axialen
Vorschub des Bohrers visuell so steuern, daß einerseits der Antriebsmotor nicht überlastet wird, andererseits
aber das Bohrloch raschestmöglich erzeugt wird. Dies
erfordert einige Erfahrung.
Durch die vorliegende Erfindung soll daher ein Bohrgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weitergebildet
werden, daß eine automatische Anpassung der Bohrer-Vorschubgeschwindigkeit an die jeweils im Erdreich angetroffenen
Verhältnisse erfolgt.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst, durch ein Bohrgerät mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Ein erfindungsgemäßes Bohrgerät kann sich rasch an starke
Änderungen des vom Bohrer angetroffenen Widerstandes
anpassen, so daß Beschädigungen von Bohrer und Bohrgerät vermieden sind, die sich bei sehr raschen Änderungen
der Bohrbedingungen auch durch einen erfahrenen Bediener nicht immer sicher vermeiden lassen. Außerdem paßt sich
das Bohrgerät auch schleichenden Änderungen der Bohrbedingungen an, die vom Bedienungspersonal möglicherweise
nicht wahrgenommen werden.
5 Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unter-
«JN106-O43
4005. 1
·— #2 ·—
10.02.1994
ansprüchen angegeben.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ermöglicht es, die Energieversorgung des Vorschubmotors in
nicht linearer Weise in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Lastfühlers einzustellen.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 ist im Hinblick auf eine von Änderungen der Umweltbedingungen
(Temperatur etc.) unabhängige Umsetzung des Lastfühler-Ausgangssignales
von Vorteil.
Bei einem Bohrgerät gemäß Anspruch 4 erfolgt das Wiederanheben des Bohrers nach Beendigung des Bohrvorganges
ohne lastabhängige Einstellung der Energieversorgung.
Gemäß Anspruch 5 kann man die vom Antriebsmotor zu überwindende Last bzw. das von ihm aufzubringende Drehmoment
auf sehr einfache Weise messen.
Vorteilhafterweise kann ein fluidischer Begrenzer für die Druckmittelmenge oder den im Druckmittel aufgebauten
Druck gemäß Anspruch 6 als gemischtes hydraulisches/elektrisches
Bauteil ausgebildet sein.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 7 ermöglicht es, auf einfache Weise manuell den jeweils gewünschten
Sollwert für das vom Antriebsmotor erzeugte SoIl-0 Drehmoment einzustellen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
In dieser zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung der wichtigsten mechanischen und hydraulischen
O
4005.1 5 ·* * 5- &Idigr;3 .- &psgr; "I*':* 10.02.1994
Bauelemente eines Bohrgerätes.
In der Zeichnung ist mit 10 ein von einem nicht wiedergegebenen Fahrgestell getragener Mäkler bezeichnet, auf
5 welchem ein Schlitten 12 in Längsrichtung verfahrbar ist. Der Schlitten 12 trägt einen insgesamt mit 14 bezeichneten
Bohrkopf 14, durch welchen ein insgesamt mit 16 bezeichneter Wendelbohrer axial gehalten und in Drehung
versetzt wird. Zum Drehen des Wendelbohrers 16 dient ein Hydromotor 18, der auf dem Bohrkopf 14 vorgesehen ist.
Zum Hineindrücken des Wendelbohrers 16 ins Erdreich und zum Zurückziehen des Wendelbohrers dient ein doppelt
wirkender hydraulischer Vorschubzylinder 20, dessen Gehäuse am Mäkler 10 abgestützt ist und dessen Kolbenstange
am Bohrkopf 14 angreift.
Der Hydromotor 18 ist über Arbeitsleitungen 22, 24 mit Arbeitsanschlüssen eines Bohrer-Steuerventiles 26 verbunden,
welches ein 4/3-Magnetventil ist. Dessen beiden einlaßseitigen Eingänge sind mit einer Druckleitung 28
bzw. einer Rücklaufleitung 30 des das Bohrgerät tragenden Fahrzeuges verbunden. Die Rücklaufleitung 30 führt zu
einem Sumpf 32 für Hyd.raulik.ol, aus welchem eine Hydraulikpumpe
34 ansaugt. Deren Ausgang ist über einen Druckregler 36 mit der Druckleitung 28 verbunden.
Die beiden Arbeitsräume des Vorschubzylinders 20 sind über Versorgungsleitungen 38, 40 mit den Arbeitsöffnungen
0 eines Vorschub-Steuerventiles 42 verbunden, welches wiederum ein 4/3-Magnetventil ist und eingangsseitig mit
der Druckleitung 28 und der Rücklaufleitung 30 verbunden ist.
In die zum Ausfahren des Vorschubzylinders 20 mit Druck
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beaufschlagte Versorgungsleitung 38 sind in Reihe geschaltet
ein Mengenbegrenzer 44 sowie ein Druckbegrenzer 46 eingefügt. Diese Reihenschaltung ist durch ein Rückschlagventil
48 überbrückt, welches bei Druckbeaufschlagung
der Versorgungsleitung 3 8 sperrt.
Der Mengenbegrenzer 44 enthält ein in der Zeichnung nicht wiedergegebenes Mengen-Steuerelement, auf welches
in einer ersten Richtung ein hydraulisches Stellelement 50 einwirkt. Letzteres enthält ein nicht dargestelltes
Stellglied, welches an gegenüberliegenden Druckbeaufschlagungsflächen mit dem Druck am Ausgang bzw. Eingang
einer Meßdrossel 52 beaufschlagt ist, die in die Versorgungsleitung 38 eingefügt ist.
Auf das Steuerelement des Mengenbegrenzers 44 arbeitet in entgegengesetztem Sinne wie das hydraulische Steuerelement
5 0 ein Proportionalmagnet 54.
Entsprechend enthält der Druckbegrenzer 46 ein nicht wiedergegebenes Druck-Steuerelement, welches in einer
ersten Richtung durch ein hydraulisches Stellelement 56 betätigt wird, welches mit dem am Einlaß des Vorschubzylinders
20 anstehenden Druck beaufschlagt ist. Auf das Steuerelement des Druckbegrenzers 46 wirkt ferner
in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung das Abtriebsteil eines Proportionalmagneten
58 ein.
In die Versorgungsleitung 40 ist eine einstellbare Drossel 60 eingefügt, die von einem Rückschlagventil 62
überbrückt ist, welches bei Druckbeaufschlagung des unteren Arbeitsraumes des Vorschubzylinders 20 sperrt,
beim Absenken der Kolbenstange des Vorschubzylinders 5 20 dagegen öffnet.
f:
4005.1 * ·* * &psgr;- 55 .- * **:**:* 10.02.1994
An die Arbeitsleitung 22 ist ein Druckfühler 64 angeschlossen. Dessen elektrisches Ausgangssignal gibt das vom
Hydromotor 18 beim Bohren momentan erbachte Drehmoment 5 wieder und wird auf den einen Eingang eines Differenzverstärkers
66 gegeben. Dessen zweiter Eingang erhält ein vom Bedienungspersonal vorgebbares Soll-Drehmomentsignal,
welches z. B. von einem manuell einstellbaren Widerstand 68 bereitgestellt wird.
Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 66 wird über zwei Kennlinienkreise 70, 72 auf Leistungsverstärker
74, 7 6 gegeben, die jeweils einen der Proportionalmagneten 54, 58 speisen.
Die beiden Kennlienenkreise 70, 72 umfassen jeweils einen Analog-/Digitalwandler 78, einen digitalen Kennlinienspeicher
80, der durch das digitalisierte Ausgangssignal des Druckfühlers 64 adressiert wird, sowie einen
an den Kennlinienspeicher 80 angeschlossenen Digital-/ Analogwandel. Durch unterschiedliche Programmierung
der beiden Kennlinienspeicher 80 kann man die Druckbegrenzung und die Mengenbegrenzung in unterschiedlicher
Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Druckfühlers 64 vornehmen.
Das oben beschriebene Bohrgerät arbeitet folgendermaßen:
Zum Bohren wird das Bohr-Steuerventil 26 in seine untere
Arbeitsstellung bewegt, in welcher die Arbeitsleitung 22 mit Druck beaufschlagt wird. Der Hydromotor 18 läuft
nun in der Zeichnung von oben gesehen im Uhrzeigersinn um.
Das Vorschub-Steuerventil 42 wird ebenfalls in seine
untere Arbeitsstellung bewegt, so daß die Versorgungsleitung 3 8 mit Druck beaufschlagt ist und dem oberen Arbeitsraum
des Vorschubzylinders 20 über den Mengenbegrenzer 44 und den Druckbegrenzer 46 Hydrauliköl zugeführt wird.
Eine entsprechende Menge Hydrauliköl fließt über das Rückschlagventil 62 zum Vorschub-Steuerventil 42 zurück.
Steigt das vom Wendelbohrer 16 benötigte Drehmoment stark an, so wächst auch der Druck in der Arbeitsleitung
22. Entsprechend wächst das Ausgangssignal am Differenzverstärker 66 an, und man erhält am Ausgang der beiden
Kennlinienkreise 70, 72 ebenalls ansteigende Ausgangssignale, die jedoch gemäß den in den Kennlinienspeichern
abgelegten Daten nicht notwendigerweise linear vom Druck-Zuwachs in der Arbeitsleitung 22 abhängen. Durch die
Ausgangssignale der Kennlinienkreise 70, 72 wird die Schaltschwelle des Druckbegrenzers 46 und des Mengenbegrenzers
44 und des Druckbegrenzers 46 herabgesetzt. Damit wird nun über die Versorgungsleitung 3 8 dem oberen
Arbeitsraum des Vorschubzylinders 20 Hydrauliköl unter geringerem Druck in geringerer Menge zugeführt. Bei
nunmehr reduziertem Vorschub des Wendelbohrers 16 sinkt dann das vom Hydromotor abgegebene Drehmoment ab.
Fällt dagegen das Ausgangssignal des Druckfühlers 64 bei sehr weichem Untergrund unter den Normalwert, so
erhält man am Ausgang des Differenzverstärkers 66 ein
verkleinertes Ausgangssignal und über die Kennlinienkreise 70, 72 wird nun die Schaltschwelle von Mengenbegrenzer
44 und Druckbegrenzer 46 angehoben, so daß ein schnellerer Vorschub des Wendelbohrers 16 erfolgt.
Dabei sorgt aber der Mengenbegrenzer 44 dafür, daß der Wendelbohrer 16 sich nicht einfach in das Erdreich hineinschraubt,
vielmehr aus dem Untergrund Erdreich herausar-
4005.1 .:..:!* :&ggr;&Lgr;&idigr;^ * *#:*"* 10.02.1994
beitet.
Die oben beschriebene Regelung des Vorschubes des Wendelbohrers 16 ist beim Herausziehen des Wendelbohrers aus
dem Bohrloch außer Funktion, da die beiden Begrenzer 44, 46 durch das dann öffnende Rückschlagventil 48 überbrückt
sind. Die Geschwindigkeit, mit welcher der Wendelbohrer 16 aus dem Bohrloch herausgezogen wird, läßt
sich an der einstellbaren Drossel 60 vorgeben, die dann bei nun sperrendem Rückschlagventil 62 die Druckölzufuhr
zum unteren Arbeitsraum des Vorschubzylinders 20 begrenzt.
Bei abgewandelten, in der Zeichnung nicht wiedergegebenen Ausführungsbeispielen kann man anstelle einer Serienschaltung
aus Mengenbegrenzer und Druckbegrenzer auch nur einen einzigen dieser beiden Begrenzer verwenden, z. B.
nur den Druckbegrenzer 46.
Ein derartiges Bohrgerät ist insbesondere für mittlere und harte Böden geeignet, da es den Speisedruck des
Vorschubzylinders 20 variabel begrenzt.
Ein Bohrgerät, welches nur mit einem Mengenbegrenzer 44 versehen ist, hat seinen Einsatz vorwiegend bei weichem
bis mittelschwerem Erdreich.
Claims (7)
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translated from
Claims (7)
Hide Dependent
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1. Bohrgerät mit einem einen Bohrer (16) in Drehung versetzenden hydraulischen oder elektrischen Antriebsmotor
(18) und mit einem den Bohrer (16) vorschiebenden hydraulischen oder elektrischen Vorschubmotor (20),
dadurch gekennzeichnet, daß dem Antriebsmotor (18) ein Lastfühler (64) zu geordnet ist und der Ausgang des
Lastfühlers (64) mit einem Steuereingang eines Mengenbegrenzers
(44) bzw. eines Strombegrenzers und/oder eines Druckbegrenzers (46) bzw. eines Spannungsbegrenzers
verbunden ist, der in eine Versorgungsleitung (38) für den Vorschubmotor (20) eingefügt ist.
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2. Bohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgang des Lastfühlers (64) über einen Kennlinienkreis (70, 72) mit dem Steuereingang des Mengenbegrenzers
(44) bzw. Strombegrenzers und/oder Druckbegrenzers (46) bzw. Spannungsbegrenzers verbunden ist.
3. Bohrgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kennlinienkreis (70, 72) jeweils aufweist:
einen mit dem Ausgangssignal des Lastfühlers (64) beaufschlagten
Analog-/Digitalwandler (78), einen durch dessen Ausgangssignal adressierten digitalen Kennlinienspeicher
(80) sowie einen dessen Ausgangssignal erhaltenden Digital-/Analogwandler
(82).
0
4. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Begrenzer (44, 46) durch ein beim Rückhub des Vorschubmotors (20) öffnendes Rückschlagventil
(48) bzw. eine beim Rückhub des Vorschubmotors leitende Diode überbrückt sind.
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AUN106-OM - 2 -
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5. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Vorschubmotor ein hydraulischer Arbeitszylinder
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastfühler (64) ein an eine oder beide der zum Antriebsmotor (18) führenden
Arbeitsleitungen (22, 24) angeschlossener Druckfühler ist.
6. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Vorschubmotor ein hydraulischer Arbeitszylinder
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzer (44, 46) jeweils ein auf ein Druckmittel-Steuerelement arbeitendes
fluidisches Stellelement (50; 56), welches mit einem von der zum Arbeitszylinder führenden Versorgungsleitung
(38) abgenommene Drucksignal beaufschlagt ist, und einen Proportional-Elektromagneten (54; 58) aufweisen,
dessen Abtriebsteil in entgegengesetztem Sinne auf das Steuerelement einwirkt wie das fluidische Stellglied
(50; 56) .
7. Bohrgerät nach einem der Anspruch 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Lastfühlers (64) über einen Differenzverstärker (66) geführt
wird, dessen zweiter Eingang mit einem einstellbaren
(68) Sollwertsignal beaufschlagt ist.
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