EP1291488A1 - Bohrgerät zum Erstellen geotechnischer Bohrungen - Google Patents

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Publication number
EP1291488A1
EP1291488A1 EP01129177A EP01129177A EP1291488A1 EP 1291488 A1 EP1291488 A1 EP 1291488A1 EP 01129177 A EP01129177 A EP 01129177A EP 01129177 A EP01129177 A EP 01129177A EP 1291488 A1 EP1291488 A1 EP 1291488A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotation
carriage
axis
drilling device
boom
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01129177A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dave Shupe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Klemm Bohrtechnik Zweigniederlassung der Bauer Maschinen GmbH
Original Assignee
Klemm Bohrtechnik Zweigniederlassung der Bauer Maschinen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Klemm Bohrtechnik Zweigniederlassung der Bauer Maschinen GmbH filed Critical Klemm Bohrtechnik Zweigniederlassung der Bauer Maschinen GmbH
Publication of EP1291488A1 publication Critical patent/EP1291488A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/02—Drilling rigs characterised by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting
    • E21B7/025—Rock drills, i.e. jumbo drills

Definitions

  • the invention relates to a drilling device for creating geotechnical bores with a drilling mast or a drilling mount, which is the boom of a hydraulic excavator is assigned, which has a superstructure that can be rotated relative to the chassis and its boom pivotally articulated on the superstructure and via boom cylinders can be actuated.
  • Drilling equipment For the production of deep construction pits, there are a large number of hydraulically operating ones Drilling equipment known with which Zemtentinjetation, anchoring and Pile manufacture can be made.
  • An essential feature of these drilling rigs is a kinematic arrangement of the drilling mast or the drilling mount, with which Drilling starting points are approached at a low height above the level of the construction site can be set up at certain angles of inclination can.
  • Drilling machines that work with a vertically positioned drill carriage usually rely on that the drilling starting point lies essentially in the level of the formation.
  • the problem here is that in many cases there are drilling starting points that are significant lie above or below the formation or the contact plane of the drill, whereby the drill carriage is usually set up in a certain inclination and direction must become.
  • the object of the invention is therefore to provide a drilling device to make, with the bores also at a great height above the contact area and in different directions can be easily performed.
  • the object is achieved according to the invention in that the drill carriage the connection to the boom effecting swivel head is assigned to a device the drill carriage in relation to the boom in several mutually perpendicular Is predetermined axes of rotation.
  • Drill mount not only transverse to the direction of travel of the hydraulic excavator, but also in to arrange its direction of travel. This possibility of longitudinal alignment gives the possibility to put the drilling mast or the drilling carriage over head, whereby the drill carriage is mechanically decoupled from the carriage carrier for transport purposes.
  • the Swivel head is designed to specify three axes of rotation, the first being a swivel the drill carriage, the second a vertical rotation and the third axis of rotation a rotation are designed to enable the transverse axis of the drill carriage.
  • the versatility of the drilling device according to the invention is further increased by that the degrees of freedom achievable with such combined devices are full be used, it being provided that the drilling device with hydraulic excavator to the having three axes of rotation or kinematic degrees of freedom, further degrees of freedom is trained in the direction of travel, between the chassis and superstructure an axis of rotation, via the articulation of the boom and the boom cylinder, via the Gun carriage in the longitudinal direction and the drill drive in the longitudinal direction of the Drill mount in the form of translational degrees of freedom.
  • the first degree of freedom is that the hydraulic excavator perceives by movement in the direction of travel.
  • the second degree of freedom is given by the fact that the superstructure is rotatable relative to the chassis is arranged and the third degree of freedom is exploited by the boom over the boom cylinder is raised or lowered.
  • predetermined degrees of freedom are then two additional degrees of freedom realized, namely by the possibility of the drill carriage in the longitudinal direction to move vertically in the carriage or in the longitudinal direction and the drill drive on the drill carriage.
  • the invention provides that the swivel head is formed in two parts, a head part with the boom over the first axis of rotation and with the second head part over the second axis of rotation is connected, while the second head part serves as an axis of rotation and rotatable about it arranged carriage supports.
  • the arrangement of the second head part or its Training as an axis of rotation enables the carriage to be rotated practically all around or so far that the carriage holder is brought into all positions can be. With the carriage mount, the drill carriage naturally also reaches this Position and can then be optimally used in any position.
  • the head part can be pivoted about the axis of rotation on the boom and over a pivoting lever protruding from the axis of rotation with a stick cylinder connected is.
  • the stick cylinder therefore does not act directly on the head part, but rather via the swivel lever so that the appropriate forces are safely applied can. This means that the entire pivoting is necessary for drilling Machine part ensured about the axis of rotation (16) and each independently from the further position of the drill carriage.
  • the second pivoting process is achieved and ensures that the two headboards over the second axis of rotation and one that enables pivoting Swivel cylinders are interconnected. So that the second headboard can face the first head section by operating the swivel cylinder around the vertical one
  • the axis of rotation can be pivoted around and practically around the boom of the Hydraulic cylinder to take the desired or necessary position can. With the help of the relatively small-sized swivel cylinder, this process can be specified from the hydraulic excavator or by remote control.
  • the degree of freedom is achieved by the fact that the drill carriage and carriage carrier can be moved are arranged to each other.
  • This longitudinal displacement is achieved according to an expedient Training in that the drill carriage is longitudinally displaceable in the carriage holder stored and displaceable over the carriage shift cylinder.
  • the Gun carriage is with its piston on the drill gun and with its Cylinder housing articulated on the carriage carrier, so that when the carriage slide cylinder is actuated the drill carriage either retracts or extends. This movement too is initiated and carried out like the others by responding to the hydraulic cylinders.
  • the drill drive can also and as known in the longitudinal direction of the Drill mount can be moved, different drive systems can be used for this are.
  • the axis of rotation between the first head part and boom a swivel angle of 52 ° to the vertical zero position is designed to allow and the axis of rotation between the two head parts Swivel angle of 100 ° is formed, which is a sector swivel angle 90 ° to one side and at least 10 ° to the opposite side composed.
  • the axis of rotation about which the carriage mount is rotatably arranged and formed a total pivot angle of 180 ° and is more accomplished.
  • This makes it possible to attach the gun carriage Requirement from the vertical position to a different position up to 180 ° pivot. Of course, this also means that it is 90 ° on both sides is pivotable by a total of 180 °. It is also pivotable beyond conceivable with appropriate training of the articulated gearing causing this.
  • the carriage mount the total pivot angle, which is in divides two equal partial swivel angles, which can be swiveled using the articulated gear is trained.
  • This articulated gearbox consists of two hydraulic cylinders, an articulated lever and a link arm, as explained earlier.
  • the invention is characterized in that a drilling device is created with which are also drilled at great heights above the footprint can, a simple adjustment in all directions is conceivable because of this three axes of rotation arranged at right angles to one another are specified. So that with a hydraulic excavator that is in principle on the market is a very versatile one Drill can be created because the drill carriage with the help of the appropriate Drives or hydraulic cylinders can be raised and pivoted as this is just necessary in the respective circumstances. The linkage is despite This versatility that it provides is relatively simple, so practical with hydraulic excavators corresponding drilling rigs realized in different designs can be.
  • FIGS. 2 and 3 give a complete drill 1 with hydraulic excavator 2 again, with the hydraulic excavator omitted in FIGS. 2 and 3 for the sake of simplicity is.
  • x in the direction of travel of the hydraulic excavator 2, y across from the image plane and z perpendicular from the footprint of the hydraulic excavator 2 point upwards.
  • the x-y plane is synonymous with the Upright level 14 of the hydraulic excavator 2.
  • the hydraulic excavator 2 has a chassis 3 in the form of a crawler chassis, the superstructure 4 with the boom 5 rotatable about the chassis 3 is arranged. This degree of freedom is indicated with FG2, while the first degree of freedom FG1 runs in the x direction.
  • the boom 5 has boom cylinders 6 with which the articulated drill carriage 7 can be raised or lowered.
  • the resulting degree of freedom 10 is provided with FG3. These degrees of freedom normally present in such devices are thus designated 8, 9 and 10.
  • the drill carriage 7 is provided with a carriage carrier 11 with a carriage carriage 12 connected to the boom 5, the carriage 12 over two brackets 13, 13 'is equipped to safely move or move the drill carriage 7 in To allow carriage 11.
  • the swivel head 15 is articulated, this axis of rotation having the reference number 16.
  • the swivel head 15 is about the so-called arm cylinder 29 around the boom eye pivoted around or about this axis of rotation 16, for which purpose a pivot lever 28 the connection with the stem cylinder 29 results. This is a corresponding pivoting the drill carriage 7 around this axis of rotation 16 possible.
  • the swivel head 15 consists of the head parts 26 and 27, the head part 26 is connected to the boom 5 via the axis of rotation 16 as already mentioned.
  • the Both head parts 26, 27 are over a further axis of rotation 17 with the degree of freedom FG5 connected to each other so that the head part 27 is pivoted around the head part 26 can be.
  • This pivoting process takes place, as shown in FIG. 2, with the help of Swivel cylinder 31, which is articulated on the head part 26 via a cylinder suspension 32 is and with its cylinder via an adjusting lever 33 on the head part 27.
  • the articulation of the pivot cylinder 31 on the head part 26 on the one hand and on the head part 27 on the other hand can also be carried out in that the entire actuating device 31, 32, 33 is simply attached to the opposite, free side, whereby the possible setting angle range for FG5 and thus the axis of rotation 17 is considerable is enlarged.
  • the carriage 11 is orthogonal to the axis of rotation 17 and thus the degree of freedom FG5 rotatably arranged around the swivel head or the head part 27.
  • the rotary Degree of freedom in this view around the x-axis, is labeled FG6 or with the term axis of rotation 18.
  • This movement is by an articulated gear 35 possible, consisting of hydraulic cylinders 36, 37, articulated levers 38 and link arms 39, generated, the lower hinge points 40, 41 not on the carriage support 11 but are articulated on the head part 27, whereby the relative rotation is possible.
  • the same is illustrated in FIG. 3.
  • the drill carriage 7 is mounted in a longitudinally displaceable manner in the carriage holder 11.
  • Mounted slide cylinder 23 can be used to draw the drill mount 7 - here, for example, in the z direction - Translationally displaced in the degree of freedom FG7 with respect to the carriage mount 11 become.
  • the last translational degree of freedom FG8 or 22 in the sequence is on the drill carriage 7 by the method with the hydraulic drilling drive 24 given.
  • the translational degree of freedom FG7 is designated 21.
  • the kinematics module in the form of the first adjoining the boom 5 Head part 26 has the rotational degree of freedom FG4, represented by the axis of rotation 16 around the y axis.
  • FG4 rotational degree of freedom
  • a total swivel angle 44 of 2 x 52 ° achieved, the division of the pivot angle 44 around the vertical Zero is made.
  • the second subsequent kinematic assembly which represents the head part 27 has a rotational degree of freedom FG5, represented by the axis of rotation 17 um the z-axis, with a total swivel angle 45 of at least 100 ° being achieved expediently asymmetrical in a sector pivot angle 46 of at least 90 ° to one side and in a sector swivel angle 46 'of at least 10 ° to opposite side is divided.
  • the cylinder actuator with the swivel cylinder 31 for the head part 27 is on the opposite side with simple means buildable at any time. Then with respect to the degree of freedom FG5 or the axis of rotation 17 a total swivel angle of at least 180 ° with symmetrical division realized.
  • the kinematics group adjoining the head part 27, the so-called Carrier 11 is the kinematics group described above by a swivel or an axis of rotation 18 with a rotational degree of freedom around the x-axis FG6 assigned.
  • a total swivel angle 47 of at least 180 ° can be achieved divides into two equal partial swivel angles.
  • the total pivot angle is advantageous reached by the linkage 35. Because of this special training it is possible to remove the carriage 11 from the position shown in FIG swivel to the left or to the right, in each case by 90 °, so that the Total swivel angle of 180 ° results.
  • the drilling mount 7 has a hydraulic, as already mentioned Shifting device in the form of the carriage slide cylinder 23, d. H. a translational Degree of freedom FG7, which is designated 21, with a travel range of at least 2000 mm.
  • the degree of freedom FG8 has already been discussed earlier.
  • the longitudinal axis of the drilling mount 7 is designated 20, the transverse axis 19.
  • the drill carriage 7 is pivotable about the axis of rotation 17, which is parallel to the longitudinal axis 20 extends and in addition, the drilling mount 7 is about the transverse axis 19 pivotable with the aid of the articulated gear 35.

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Abstract

Zur Erstellung geotechnischer Bohrungen dient ein Bohrgerät 1, das aus einem Hydraulikbagger 2 und einer Bohrlafette 7 besteht. Dabei ist die Bohrlafette 7 über einen Schwenkkopf 15 mit drei Freiheitsgraden bzw. drei Drehachsen 16, 17, 18 mit dem Ausleger 5 des Hydraulikbaggers 2 verbunden, sodass er in die verschiedensten Arbeitspositionen leicht verbracht werden kann, insbesondere so, dass Bohrungen auch deutlich oberhalb der Aufstandsfläche des Hydraulikbaggers 2 durchgeführt werden können.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrgerät zum Erstellen geotechnischer Bohrungen mit einem Bohrmast oder einer Bohrlafette, die dem Ausleger eines Hydraulikbaggers zugeordnet ist, der über einen gegenüber dem Fahrwerk drehbaren Oberwagen verfügt und dessen Ausleger schwenkbar am Oberwagen angelenkt und über Auslegerzylinder betätigbar ist.
Für die Herstellung tiefer Baugruben sind eine Vielzahl von hydraulisch operierenden Bohrgeräten bekannt, mit denen Zemtentinjektionen, Rückverankerungen und Pfahlherstellungen vorgenommen werden. Ein wesentliches Merkmal dieser Bohrgeräte ist eine kinematische Anordnung des Bohrmastes bzw. der Bohrlafette, mit welcher Bohransatzpunkte in geringer Höhe über dem Planum der Baustelle angefahren werden können, wobei die Bohrlafette in bestimmten Neigungswinkeln eingerichtet werden kann. Bohrgeräte, die mit vertikalgestellter Bohrlafette arbeiten, sind meist darauf angewiesen, dass der Bohransatzpunkt im Wesentlichen in der Ebene des Planums liegt. Problematisch dabei ist, dass es in vielen Fällen Bohransatzpunkte gibt, die erheblich über oder unter dem Planum bzw. der Aufstandsebene des Bohrgerätes liegen, wobei die Bohrlafette meistens zusätzlich in einer bestimmten Neigung und Richtung eingerichtet werden muss. Dies tritt insbesondere bei der Erstellung von Schirm- oder Vernagelungsbohrungen zur Sicherung der Firste im Tunnelbau, Sprengkopfbohrungen im Bergbau, Ankerbohrungen mit unter Flur absenk- und einrichtbaren Lafetten und Ähnlichem auf. Ähnliche Probelem treten aber auch bei handelsüblichen Hydraulikbaggern mit Anbaulafetten auf, weil die Anbaulafetten lediglich über den Ausleger des Hydraulikbaggers positioniert werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bohrgerät zur Verfügung zu stellen, mit dem Bohrungen auch in großer Höhe über der Aufstandsfläche und in unterschiedlichen Richtungen einfach durchgeführt werden können.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass der Bohrlafette ein die Verbindung zum Ausleger bewirkender Schwenkkopf zugeordnet ist, der eine Einrichtung der Bohrlafette gegenüber dem Ausleger in mehreren, zueinander senkrechten Drehachsen vorgebend ausgebildet ist.
Bei dieser Anbindung der Bohrlafette an den Hydraulikbagger können die hydraulische und elektrische Steuerung des Baggers im Wesentlichen benutzt werden, wobei sie an die besondere Weise der Anlenkung der Bohrlafette an den Ausleger angepasst werden müssen. Bei Verwirklichung der mehreren zueinander senkrechten Drehachsen ergiebt sich ein Maximum an sinnvollen kinematischen Konfigurationen der Bohrlafette in Bezug auf den Hydraulikbagger, die sowohl für die Bohraufgaben wie auch für die Anforderungen des Transportes optimal ausgenutzt werden können. Durch diese Abfolge der sich insgesamt ergebenden kinematischen Freiheitsgrade kann mit dem Bohrgerät in bevorzugter Stellung so gearbeitet werden, dass die Bohrlafette hängend angeordnet ist, d. h. der Bohrschlitten hängt unter der Lafette. Besonders beim Arbeiten in großen Höhen über dem Planum sind hierdurch der Gestängewechsel, der Abtransport des Bohrgutes sowie das Einbringen eines Zugglieds wesentlich vereinfacht und vom Bediener aus optimal einzusehen. Dabei besteht auch die Möglichkeit, die Bohrlafette nicht nur quer zur Fahrtrichtung des Hydraulikbaggers, sondern auch in dessen Fahrtrichtung anzuordnen. Diese Möglichkeit der Ausrichtung in Längsrichtung gibt die Möglichkeit, den Bohrmast bzw. die Bohrlafette über Kopf abzulegen, wobei zu Transportzwecken die Bohrlafette vom Lafettenträger mechanisch entkoppelt wird.
Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schwenkkopf drei Drehachsen vorgebend ausgebildet ist, wobei die erste ein Schwenken der Bohrlafette, die zweite ein vertikales Drehen und die dritte Drehachse ein Drehen um die Querachse der Bohrlafette ermöglichend ausgeführt sind. Damit sind drei entscheidenden Freiheitsgrade vorgegeben, die die Möglichkeit geben, mit dem Bohrgerät in der jeweils bevorzugten Stellung zu arbeiten, ohne dass es erforderlich ist, den Hydraulikbagger oder das sonstige Transportsystem in eine entsprechend andere Lage zu bringen. Die weiter vorne erläuterten Einsatzbereiche können somit voll mit dem erfindungsgemäßen Bohrgerät abgedeckt werden, darüber hinaus aber auch noch weitere problematische, bei denen man bisher derartige Bohrgeräte gar nicht zum Einsatz hat bringen können.
Die Vielseitigkeit des erfindungsgemäßen Bohrgerätes wird weiter dadurch erhöht, dass die bei derartigen kombinierten Geräten erreichbaren Freiheitsgrade voll genutzt werden, wobei vorgesehen ist, dass das Bohrgerät mit Hydraulikbagger zu den drei Drehachsen bzw. kinematischen Freiheitsgraden weitere Freiheitsgrade aufweisend ausgebildet ist und zwar in Fahrtrichtung, zwischen Fahrwerk und Oberwagen über eine Drehachse, über die Anlenkung des Auslegers und der Auslegerzylinder, über die Lafettenschiebezylinder in Längsrichtung und des Bohrantriebes in Längsrichtung der Bohrlafette in Form translatorischen Freiheitsgrade. Der erste Freiheitsgrad ist der, den der Hydraulikbagger durch Bewegung in Fahrtrichtung wahrnimmt. Der zweite Freiheitsgrad ist dadurch gegeben, dass der Oberwagen gegenüber dem Fahrwerk drehbar angeordnet ist und der dritte Freiheitsgrad wird ausgenutzt, indem der Ausleger über den Auslegerzylinder angehoben oder abgesenkt wird. Neben diesen letztlich durch den Hydraulikbagger vorgegebenen Freiheitsgrade sind dann noch zwei zusätzliche Freiheitsgrade verwirklicht, nämlich durch die Möglichkeit, die Bohrlafette in Längsrichtung im Lafettenträger senkrecht zu bewegen bzw. in Längsrichtung und den Bohrantrieb auf der Bohrlafette.
Zur Verwirklichung der beschriebenen drei Drehachsen sieht die Erfindung vor, dass der Schwenkkopf zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein Kopfteil mit dem Ausleger über die erste Drehachse und mit dem zweiten Kopfteil über die zweite Drehachse verbunden ist, während das zweite Kopfteil als Drehachse dient und den darum drehbar angeordneten Lafettenträger trägt. Durch diese Zweiteilung des Schwenkkopfes ist es möglich, zunächst einmal eine der Drehachsen zwischen diesen beiden Kopfteilen anzuordnen und auszubilden, während die zweite bzw. die erste Drehachse zwischen dem ersten Kopfteil und dem Ausleger und die zweite zwischen dem zweiten Kopfteil und dem Lafettenträger angeordnet ist. Die Anordnung des zweiten Kopfteils bzw. seine Ausbildung als Drehachse ermöglicht es, den Lafettenträger praktisch rundum drehbar auszubilden bzw. so weit, dass der Lafettenträger in alle Positionen hineingebracht werden kann. Mit dem Lafettenträger erreicht naturgemäß auch die Bohrlafette diese Position und kann dann in jeder Position optimal eingesetzt werden.
Um das Schwenken um die erste Drehachse zu ermöglichen und zu erleichtern, ist vorgesehen, dass das Kopfteil um die Drehachse schwenkbar am Ausleger und über einen gegenüber der Drehachse vorstehenden Schwenkhebel mit einem Stielzylinder verbunden ist. Der Stielzylinder greift somit nicht unmittelbar am Kopfteil an, sondern über den Schwenkhebel, sodass die entsprechenden Kräfte sicher aufgebracht werden können. Damit ist eine sicheres Verschwenken des gesamten für das Bohren notwendigen Maschinenteils um die Drehachse (16) sichergestellt und zwar jeweils unabhängig von der weitergehenden Position der Bohrlafette.
Der zweite Schwenkvorgang wird dadurch erreicht und sichergestellt, dass die beiden Kopfteile über die zweite Drehachse und einen das Schwenken ermöglichenden Schwenkzylinder miteinander verbunden sind. Damit kann das zweite Kopfteil gegenüber dem ersten Kopfteil durch Betätigen des Schwenkzylinders um die senkrecht stehende Drehachse herumgeschwenkt werden und damit praktisch um den Ausleger des Hydraulikzylinders, um so die gewünschte oder notwendige Position einnehmen zu können. Mit Hilfe des relativ klein bauenden Schwenkzylinders kann dieser Vorgang vom Hydraulikbagger aus oder per Fernbedienung vorgegeben werden.
Um die notwendigen Kräfte für das Schwenken des zweiten Kopfteils um das erste herum und damit um das Schwenken der Bohrlafette um den Ausleger herum zu ermöglichen und zu vereinfachen, ist vorgesehen, dass der Schwenkzylinder am Kopfteil und am zweiten Kopfteil über eine Zylinderaufhängung bzw. einen Stellhebel angelenkt ist. Durch einfaches Ausfahren des Kolbens wird somit die Schwenkbewegung ermöglicht, wobei diese Schwenkbewegung vorteilhaft einfach und mit entsprechendem Radius aufzubringen ist, weil der Zylinder entsprechend mitschwenken kann.
Dieses gleichmäßige Verschwenken oder Drehen des Lafettenträgers und damit der Bohrlafette wird erreicht, weil der Lafettenträger orthogonal zum Freiheitsgrad (FG5) drehbar um das Kopfteil angeordnet ist.
Auch die entsprechende Drehbewegung des Lafettenträgers und damit der Bohrlafette um die entsprechende wiederum horizontal liegende Drehachse erreicht man dadurch, dass dem Lafettenträger ein die Drehbewegung erzeugendes Gelenkgetriebe bestehend aus zwei Hydraulikzylindern, Gelenkhebel und Anlenkschwinge zugeordnet ist, wobei die unteren Gelenkpunkte mit dem Kopfteil verbunden sind. Durch die Anbindung der unteren Gelenkpunkte an das Kopfteil kann der Schwenkvorgang durch Beaufschlagung der entsprechenden Hydraulikzylinder sicher und schnell bewerkstelligt werden.
Weiter vorn ist bereits darauf hingewiesen worden, dass einer der beschriebenen Freiheitsgrade dadurch erreicht wird, dass Bohrlafette und Lafettenträger verschieblich zueinander angeordnet sind. Diese Längsverschiebung erreicht man gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung dadurch, dass die Bohrlafette längsverschieblich in dem Lafettenträger gelagert und über den Lafettenverschiebezylinder verschieblich ist. Der Lafettenverschiebezylinder ist mit seinem Kolben an der Bohrlafette und mit seinem Zylindergehäuse an dem Lafettenträger angelenkt, sodass bei Betätigen des Lafettenverschiebezylinders die Bohrlafette entweder einfährt oder ausfährt. Auch diese Bewegung wird wie die anderen durch Ansprechen der Hydraulikzylinder eingeleitet und durchgeführt. Der Bohrantrieb kann ebenfalls und wie an sich bekannt in Längsrichtung der Bohrlafette verschoben werden, wobei unterschiedliche Antriebssystem dafür einsetzbar sind.
Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass die Drehachse zwischen erstem Kopfteil und Ausleger einen Schwenkwinkel von jeweils 52° zur vertikalen Nullstellung zulassend ausgebildet ist und die Drehachse zwischen den beiden Kopfteilen eine Schwenkwinkel von 100° zulassend ausgebildet ist, wobei dieser sich aus einem Sektorschwenkwinkel von 90° zu einer und von wenigstens 10° zur gegenüberliegenden Seite zusammensetzt.
Weiter ist zweckmäßig vorgesehen, dass die Drehachse, um die der Lafettenträger drehbar angeordnet und ausgebildet ist, einen Gesamtschwenkwinkel von 180° und mehr erreichend ausgeführt ist. Dadurch ist es möglich, den Lafettenträger bei Bedarf aus der senkrechten Position in eine davon abweichende Position bis zu 180° zu verschwenken. Dies bedeutet natürlich auch, dass er nach beiden Seiten um 90° also um insgesamt 180° verschwenkbar ist. Auch eine Verschwenkbarkeit darüber hinaus ist denkbar bei entsprechender Ausbildung der dieses bewirkenden Gelenkgetriebes. Dabei sieht die Erfindung vor, dass der Lafettenträger den Gesamtschwenkwinkel, der sich in zwei gleich Teilschwenkwinkel aufteilt, ausnutzend über das Gelenkgetriebe schwenkbar ausgebildet ist. Dieses Gelenkgetriebe besteht aus den zwei Hydraulikzylindern, einem Gelenkhebel und einer Anlenkschwinge, wie weiter vorne erläutert.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Bohrgerät geschaffen ist, mit dem Bohrungen auch in großer Höhe über der Aufstandsfläche durchgeführt werden können, wobei eine einfache Verstellung in sämtliche Richtungen denkbar ist, weil dazu drei rechtwinklig zueinander angeordnete Drehachsen vorgegeben sind. Damit kann mit einem im Prinzip auf dem Markt befindlichen Hydraulikbagger ein sehr vielseitig einsetzbares Bohrgerät geschaffen werden, weil die Bohrlafette mit Hilfe der entsprechenden Antriebe bzw. Hydraulikzylinder so angehoben und verschwenkt werden kann, wie dies bei den jeweiligen Gegebenheiten gerade notwendig ist. Die Anlenkung ist trotz dieser Vielseitigkeit, die sie ergiebt, verhältnismäßig einfach, sodass praktisch mit Hydraulikbaggern unterschiedlichster Ausführung entsprechende Bohrgeräte verwirklicht werden können.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:
Fig. 1
eine Seitenansicht des Bohrgerätes,
Fig. 2
eine Teilansicht der Bohrlafette von oben und
Fig. 3
eine Teilansicht der Bohrlafette aus Richtung Hydraulikbagger gesehen.
Die Fig.en 1 bis 3 geben ein komplettes Bohrgerät 1 mit Hydraulikbagger 2 wieder, wobei der Hydraulikbagger bei den Fig.en 2 und 3 der Einfachheit halber weggelassen ist. Nachfolgend wird bei der Beschreibung von einem rechtsdrehenden kartesischen Koordinatensystem ausgegangen, wobei x in Fahrtrichtung des Hydraulikbaggers 2, y quer dazu aus der Bildebene heraus und z senkrecht von der Aufstandsfläche des Hydraulikbaggers 2 in die Höhe weisen. Die x-y Ebene ist gleichbedeutend mit der Aufstandsebene 14 des Hydraulikbaggers 2.
Der Hydraulikbagger 2 verfügt hier über ein Fahrwerk 3 in Form eines Raupenfahrwerks, wobei der Oberwagen 4 mit dem Ausleger 5 um das Fahrwerk 3 drehbar angeordnet ist. Dieser Freiheitsgrad ist mit FG2 angegeben, während der erste Freiheitsgrad FG1 in x-Richtung verläuft.
Der Ausleger 5 verfügt über Auslegerzylinder 6, mit denen die angelenkte Bohrlafette 7 angehoben oder abgesenkt werden kann. Der sich daraus ergebende Freiheitsgrad 10 ist mit FG3 versehen. Diese normal bei derartigen Geräten vorhandenen Freiheitsgrade sind somit mit 8, 9 und 10 bezeichnet.
Die Bohrlafette 7 ist mit einem Lafettenträger 11 mit einem Lafettenschlitten 12 mit dem Ausleger 5 verbunden, wobei der Lafettenschlitten 12 über zwei Haltewinkel 13, 13' ausgerüstet ist, um ein sicheres Verfahren oder Bewegen der Bohrlafette 7 im Lafettenträger 11 zu ermöglichen.
Am Ende des Auslegers 5 ist drehbar um die y-Achse mit dem Freiheitsgrad FG 4 der Schwenkkopf 15 angelenkt, wobei diese Drehachse das Bezugszeichen 16 trägt. Der Schwenkkopf 15 wird über den sogenannten Stielzylinder 29 um das Auslegerauge herumgeschwenkt bzw. um diese Drehachse 16, wozu ein Schwenkhebel 28 die Verbindung mit dem Stielzylinder 29 ergibt. Hierdurch ist ein entsprechendes Verschwenken der Bohrlafette 7 um diese Drehachse 16 herum möglich.
Der Schwenkkopf 15 besteht aus den Kopfteilen 26 und 27, wobei das Kopfteil 26 über die Drehachse 16 wie schon erwähnt mit dem Ausleger 5 verbunden ist. Die beiden Kopfteile 26, 27 sind über eine weitere Drehachse 17 mit dem Freiheitsgrad FG5 miteinander verbunden, sodass das Kopfteil 27 um das Kopfteil 26 herumgeschwenkt werden kann. Dieser Schwenkvorgang erfolgt, wie Fig. 2 zeigt, mit Hilfe des Schwenkzylinders 31, der am Kopfteil 26 über eine Zylinderaufhängung 32 angelenkt ist und mit seinem Zylinder über einen Stellhebel 33 am Kopfteil 27. Die Anlenkung des Schwenkzylinders 31 am Kopfteil 26 einerseits und am Kopfteil 27 andererseits kann auch dadurch vorgenommen werden, dass die gesamte Stelleinrichtung 31, 32, 33 durch einfaches Umbauen an der gegenüberliegenden, freien Seite angebracht wird, wodurch der mögliche Stellwinkelbereich für FG5 und damit die Drehachse 17 erheblich vergrößert wird.
Der Lafettenträger 11 ist orthogonal zur Drehachse 17 und damit dem Freiheitsgrad FG5 drehbar um den Schwenkkopf bzw. das Kopfteil 27 angeordnet. Der rotatorische Freiheitsgrad, in dieser Ansicht um die x-Achse herum, ist mit FG6 bezeichnet bzw. mit dem Begriff der Drehachse 18. Diese Bewegung wird durch ein Gelenkgetriebe 35 möglich, bestehend aus Hydraulikzylindern 36, 37, Gelenkhebeln 38 und Anlenkschwingen 39, erzeugt, wobei die unteren Gelenkpunkte 40, 41 nicht am Lafettenträger 11 sondern am Kopfteil 27 angelenkt sind, wodurch die Relativdrehung möglich ist. Entsprechendes verdeutlicht Fig. 3.
Im Lafettenträger 11 ist längsverschieblich die Bohrlafette 7 gelagert. Durch den Lafettenschiebezylinder 23 kann die Bohrlafette 7 - hier beispielhaft in z-Richtung gezeichnet - in Bezug auf den Lafettenträger 11 translatorisch im Freiheitsgrad FG7 verschoben werden. Der in der Abfolge letzte, translatorische Freiheitsgrad FG8 bzw. 22 ist durch das Verfahren mit dem hydraulischen Bohrantrieb 24 auf der Bohrlafette 7 gegeben. Der translatorische Freiheitsgrad FG7 ist mit 21 bezeichnet.
Die erst sich an den Ausleger 5 anschließende Kinematikbaugruppe in Form des Kopfteils 26 besitzt den rotatorischen Freiheitsgrad FG4, dargestellt durch die Drehachse 16 und zwar um die y-Achse herum. Hierbei wird ein Gesamtschwenkwinkel 44 von 2 x 52° erzielt, wobei die Aufteilung des Schwenkwinkels 44 um die vertikale Nullstellung vorgenommen ist.
Die zweite sich anschließende Kinematikbaugruppe der das Kopfteil 27 darstellt besitzt einen rotatorischen Freiheitsgrad FG5, dargestellt durch die Drehachse 17 um die z-Achse, wobei ein Gesamtschwenkwinkel 45 von mindestens 100° erzielt wird, der zweckmäßigerweise unsymmetrisch in einen Sektorschwenkwinkel 46 von wenigstens 90° zur einen Seite und in einen Sektorschwenkwinkel 46' von wenigstens 10° zur gegenüberliegenden Seite aufgeteilt ist. Die Zylinderstellvorrichtung mit dem Schwenkzylinder 31 für das Kopfteil 27 ist auf die gegenüberliegende Seite mit einfachen Mitteln jederzeit ubaubar. Dann wird bezüglich des Freiheitsgrades FG5 bzw. der Drehachse 17 ein Gesamtschwenkwinkel von mindestens 180° mit symmetrischer Aufteilung realisiert.
Die sich an das Kopfteil 27 anschließende Kinematikgruppe, der sogenannte Lafettenträger 11 ist der vorhergehend beschriebenen Kinematikgruppe durch ein Drehgelenk bzw. eine Drehachse 18 mit rotatorischen Freiheitsgrad um die x-Achse FG6 zugeordnet. Es ist ein Gesamtschwenkwinkel 47 von wenigstens 180° erreichbar, der sich in zwei gleiche Teilschwenkwinkel aufteilt. Vorteilhafterweise wird der Gesamtschwenkwinkel durch das Gelenkgetriebe 35 erreicht. Aufgrund dieser besonderen Ausbildung ist es möglich, den Lafettenträger 11, aus der in Figur 3 gezeigten Position nach links oder nach rechts zu verschwenken und zwar um jeweils 90°, sodass sich der Gesamtschwenkwinkel von 180° ergibt. Dieses Verschwenken erfolgt über das Gelenkgetriebe 35, wobei die Ausbildung auch die Möglichkeit bietet, den Lafettenträger 11 geringfügig jeweils über 90° zu verschwenken. Bei entsprechender Ausbildung dieses Gelenkgetriebes 35 ist es auch denkbar, deutlich über 90° den Lafettenträger zu verschwenken, wenn sich dies als notwendig erweisen sollte.
Darüber hinaus besitzt die Bohrlafette 7 wie schon erwähnt eine hydraulische Verschiebeeinrichtung in Form des Lafettenschiebezylinders 23, d. h. einen translatorischen Freiheitsgrad FG7 der mit 21 bezeichnet ist, mit einem Stellweg von mindestens 2000 mm. Auf den Freiheitsgrad FG8 ist weiter vorne schon eingegangen worden.
Die Längsachse der Bohrlafette 7 ist mit 20 bezeichnet, die Querachse mit 19. Dabei ist die Bohrlafette 7 um die Drehachse 17 schwenkbar, die parallel zur Längsachse 20 verläuft und darüber hinaus ist die Bohrlafette 7 um die Querachse 19 schwenkbar und zwar mit Hilfe des Gelenkgetriebes 35.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.

Claims (14)

  1. Bohrgerät zum Erstellen geotechnischer Bohrungen mit einem Bohrmast oder einer Bohrlafette (7), die dem Ausleger (5) eines Hydraulikbaggers (2) zugeordnet ist, der über einen gegenüber dem Fahrwerk (3) drehbaren Oberwagen (4) verfügt und dessen Ausleger (5) schwenkbar am Oberwagen (4) angelenkt und über Auslegerzylinder (6) betätigbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrlafette (7) ein die Verbindung zum Ausleger (5) bewirkender Schwenkkopf (15) zugeordnet ist, der eine Einrichtung der Bohrlafette (7) gegenüber dem Ausleger (5) in mehreren, zueinander senkrechten Drehachsen (16, 17, 18) vorgebend ausgebildet ist.
  2. Bohrgerät nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkkopf (15) drei Drehachsen (16, 17, 18) vorgebend ausgebildet ist, wobei die erste (16) ein Schwenken der Bohrlafette (7), die zweite (17) ein vertikales Drehen und die dritte Drehachse (18) ein Drehen um die Querachse (19) der Bohrlafette (7) ermöglichend ausgeführt sind.
  3. Bohrgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrgerät (1) mit Hydraulikbagger (2) zu den drei Drehachsen (16, 17, 18) bzw. kinematischen Freiheitsgraden (FG4, FG5, FG6) weitere Freiheitsgrade aufweisend ausgebildet ist und zwar in Fahrtrichtung (FG1), zwischen Fahrwerk (3) und Oberwagen (4) über eine Drehachse mit Freiheitsgrad (FG2), über die Anlenkung mit Freiheitsgrad (FG3) des Auslegers (5) und der Auslegerzylinder (6), über die Lafettenschiebezylinder (23) in Längsrichtung und des Bohrantriebes (24) in Längsrichtung der Bohrlafette (7) in Form von translatorischen Freiheitsgraden (FG7 und FG8).
  4. Bohrgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkkopf (15) zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein Kopfteil (26) mit dem Ausleger (5) über die erste Drehachse (16) und mit dem zweiten Kopfteil (27) über die zweite Drehachse (17) verbunden ist, während das zweite Kopfteil (27) als Drehachse (18) dient und den darum drehbar angeordneten Lafettenträger (11) trägt.
  5. Bohrgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfteil (26) um die Drehachse (16) schwenkbar am Ausleger (5) und über einen gegenüber der Drehachse (16) vorstehenden Schwenkhebel (28) mit einem Stielzylinder (29) verbunden ist.
  6. Bohrgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kopfteile (26, 27) über die zweite Drehachse (17) und einen das Schwenken ermöglichenden Schwenkzylinder (31) miteinander verbunden sind.
  7. Bohrgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkzylinder (31) am Kopfteil (26) und am zweiten Kopfteil (27) über eine Zylinderaufhängung (32) bzw. einen Stellhebel (33) angelenkt ist.
  8. Bohrgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Lafettenträger (11) orthogonal zum Freiheitsgrad (FG5) drehbar um das Kopfteil (27) angeordnet ist.
  9. Bohrgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass dem Lafettenträger (11) ein die Drehbewegung erzeugendes Gelenkgetriebe (35) bestehend aus zwei Hydraulikzylindern (36, 37), Gelenkhebel (38) und Anlenkschwinge (39) zugeordnet ist, wobei die unteren Gelenkpunkte (40, 41) mit dem Kopfteil (27) verbunden sind.
  10. Bohrgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrlafette (7) längsverschieblich in dem Lafettenträger (11) gelagert und über den Lafettenverschiebezylinder (23) verschieblich ist.
  11. Bohrgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (16) zwischen erstem Kopfteil (26) und Ausleger (5) einen Schwenkwinkel (44) von jeweils 52° zur vertikalen Nullstellung zulassend ausgebildet ist.
  12. Bohrgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (17) zwischen den beiden Kopfteilen (26, 27) eine Schwenkwinkel (45) von 100° zulassend ausgebildet ist, wobei dieser sich aus einem Sektorschwenkwinkel (46) von 90° zu einer und (46') von wenigstens 10° zur gegenüberliegenden Seite zusammensetzt.
  13. Bohrgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (18), um die der Lafettenträger (11) drehbar angeordnet und ausgebildet ist, einen Gesamtschwenkwinkel (47) von 180° und mehr erreichend ausgeführt ist.
  14. Bohrgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Lafettenträger (11) den Gesamtschwenkwinkel (47), der sich in zwei gleiche Teilschwenkwinkel aufteilt, ausnutzend über das Gelenkgetriebe (35) schwenkbar ausgebildet ist.
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