EP1790779B1 - Schlitzwandgerät und Verfahren zum Erstellen eines Schlitzes im Boden - Google Patents

Schlitzwandgerät und Verfahren zum Erstellen eines Schlitzes im Boden Download PDF

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EP1790779B1
EP1790779B1 EP05025692A EP05025692A EP1790779B1 EP 1790779 B1 EP1790779 B1 EP 1790779B1 EP 05025692 A EP05025692 A EP 05025692A EP 05025692 A EP05025692 A EP 05025692A EP 1790779 B1 EP1790779 B1 EP 1790779B1
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EP
European Patent Office
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frame
soil
trench wall
gyroscope
trench
Prior art date
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EP05025692A
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English (en)
French (fr)
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EP1790779A1 (de
Inventor
Erwin Stötzer
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Bauer Maschinen GmbH
Original Assignee
Bauer Maschinen GmbH
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Publication date
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Priority to DE502005006435T priority patent/DE502005006435D1/de
Priority to AT05025692T priority patent/ATE420249T1/de
Priority to ES05025692T priority patent/ES2319310T3/es
Priority to JP2006316497A priority patent/JP4495716B2/ja
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/18—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels
    • E02F3/20—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with tools that only loosen the material, i.e. mill-type wheels
    • E02F3/205—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with tools that only loosen the material, i.e. mill-type wheels with a pair of digging wheels, e.g. slotting machines
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/13—Foundation slots or slits; Implements for making these slots or slits

Definitions

  • the invention relates to a trench wall device, in particular a trench wall cutter or a trench wall grab according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a method for creating a slot in the ground according to the preamble of claim 9.
  • An inventive slotted wall device is formed, inter alia, with a harrow, which has a frame on which the underside means for processing pending soil are arranged, and means for at least approximately vertically directed lowering of the harrow into the ground.
  • means arranged below a frame of a soil cultivating device for processing pending soil are actuated and the cultivating device is lowered into the soil at least approximately vertically.
  • slot wall devices are for example from the EP 0 903 443 A2 known.
  • This document discloses, on the one hand, a diaphragm wall grab, in which a grab bucket is arranged on the bottom side of a frame.
  • this document discloses a trench wall cutter, in which four milling wheels are arranged on the bottom side on a frame, which are used for processing be suspended from pending soil material in rotation.
  • an approximately rectangular slit of rectangular cross section is created there, which can be filled with a supporting liquid and / or with a suspension hardening to the finished trench wall. It can also be used the upcoming soil material for creating the slot wall element.
  • the trench wall device is lowered several times, pulled and lowered again at an adjacent, especially overcut, position. Each time the trench wall device is lowered, a single trench wall panel is created, with the individual trench wall panels superposed on the overall slit wall.
  • a guide frame may be provided on the earth's surface.
  • the JP 08-100440 discloses another trench wall device.
  • This trench wall device has an optical gyroscope for determining its angle of rotation in the slot. Furthermore, means for adjusting the position of the slot wall device are provided.
  • a slot wall gripper having means for determining the position is known from FR 2 785 946 known.
  • the EP 1 162 317 A2 describes a chain cutter with a Fräsatt on which a plurality of inclinometers is provided.
  • the object of the invention is to provide a slot wall device and a method for creating a slot in the ground, which allow the production of particularly high-quality slot walls.
  • the slotted wall device according to the invention is characterized in that at least one measuring device, in particular a gyroscope, is provided for determining a rotational position of the soil cultivation device about the vertical.
  • a basic idea of the invention is that the possibly observable inadequate trench wall quality is due to a rotation of the cultivator about the vertical axis during the lowering into the ground.
  • Such a rotation about the vertical can be caused for example by the fact that the hardness of the pending soil material, for example when foundlings occur, varies over the processing cross-section and, as a consequence, the tillage implement proceeds during soil erosion.
  • the slot wall device does not produce a parallelepiped slot but rather, for example, a twisted helical slot.
  • the gyroscope according to the invention makes it possible to detect a rotation of the cultivator about the vertical axis. If such a twist occurs, for example, the tillage operation can be interrupted and the cause of the rotation can be eliminated. For example, a pending foundling can be retrieved from the ground. But it is also possible to provide means which automatically counteract the unwanted rotation about the vertical. Consequently it is possible to create slits with a particularly well defined geometry.
  • the invention moreover makes it possible to detect in good time in advance a possible tilting of the frame in the slot which may be caused by the rotation of the cultivator about the vertical, thereby increasing the reliability in slot migration.
  • the slot wall device according to the invention is used to create a slot having at least approximately rectangular cross-section, wherein the cross-section is understood in particular the section perpendicular to the vertical.
  • the means for processing pending soil suitably have an at least approximately rectangular processing cross-section. In principle, however, other processing cross sections could also be provided.
  • the trench wall device is preferably designed as a trench wall cutter or trench wall grab.
  • the means for processing pending earth comprise blade elements, in particular a double blade gripper.
  • the means for trimming pending soil have cutting wheels which can be driven rotatably in accordance with the invention.
  • four cutting wheels are provided, of which two are arranged in pairs around the same axis of rotation. The cutting wheel pairs are suitably arranged directly next to each other with parallel Fräsradwindachsen and aligned cutting wheels.
  • the means for lowering the tillage implement are suitably gravity-based, that is, the tillage implement penetrates into the ground due to its own weight.
  • additional feed means can also be provided be, which press the soil cultivator into the ground.
  • At least one actuator for rotating the harrow is provided around the vertical, and that a control is provided for automatically controlling the rotational position of the harrow with the actuator and the at least one Gyroscope is in signal connection.
  • a rotation about the vertical axis is not merely observed and, if appropriate, the rotation is counteracted manually.
  • a control is provided which actively influences the rotation of the soil cultivation device in response to the signal supplied by the gyroscope.
  • the control can be designed to keep the rotational position of the soil cultivating device constant about the vertical. In principle, however, the control could also be provided for targeted rotation of the cultivator with the working depth.
  • a structurally particularly simple trench wall device can be obtained by virtue of the fact that the at least one actuator has a control surface arranged on the frame, which can be adjusted from a retracted first position into a protruding second position to rest against an inner wall of the created slot.
  • this control surface of the frame can be pressed from the inner wall of the slot and thus a targeted rotation of the harrow about the vertical axis can be effected.
  • the control surface may be moved back to the retracted first position.
  • the control surface in the retracted position is flush with the outer contour of the frame or, on the other hand, is set back into the frame interior. In the above second position, the control surface protrudes suitably beyond the outer contour of the frame.
  • the control surface may in particular be provided on a control flap, which is hinged to the frame.
  • the actuator may for example comprise a hydraulic cylinder.
  • the control surface is preferably arranged horizontally offset from the center of the frame on the outside of the frame. Preferably, a plurality of control surfaces are provided.
  • the frame is formed in two parts with a first frame part and a second frame part, that the means for processing pending soil on the first frame part are arranged and that the actuator for moving the first frame part relative to the second frame part is trained.
  • the actuator can be designed to rotate the first frame part relative to the second frame part about the vertical axis.
  • the first frame part is formed as an inner frame and the second frame part as an outer frame, wherein the inner frame is at least partially disposed in the outer frame.
  • the outer frame can also be referred to as a positioning frame.
  • the at least one control surface for fixing this frame part in the slot can be provided on the second frame part.
  • a suspension is preferably provided, on which the soil cultivation device is suspended from the means for lowering the soil cultivation device. By moving the suspension point with respect to the remaining frame parts, a rotation about the vertical can also be caused.
  • the means for processing pending soil have cutting wheels, and that the Control is in signal connection with a drive device of the cutting wheels.
  • the actuators may be the drive motors for the cutting wheels.
  • it can also be provided, for example, at least one drive gear on which the at least one actuator is arranged for changing the gear reduction.
  • the means for lowering the harrow on at least one supporting cable, to which the frame is attached may be arranged freely on the carrying cable, but it may also be provided in addition a linear guide device. Since in a free cable suspension of the frame is particularly easy to rotate, here the rotational position determination according to the invention is particularly advantageous.
  • the cross section of the frame is smaller than the processing cross section of the means for processing pending soil, to allow a frame outside transport of abraded soil material.
  • the frame is not on the inner wall of the slot, but is spaced therefrom. This makes it possible to convey finished soil material along the inner wall of the slot past the frame into an area above the means for processing pending soil. Elaborate suction on the bottom of the frame can thus be omitted. Since a cross-sectionally smaller frame can only partially guide the harrow in the slot, here is the Rotational position determination according to the invention particularly advantageous.
  • the gyroscope may be a single-gyroscope or a dual-gyroscope.
  • a particularly accurate and reliable determination of the rotational position is made possible by the fact that the gyroscope is a three-gyroscope.
  • a mechanical gyroscope, a micromechanical gyroscope, for example a vibratory gyroscope, and / or in particular an optical gyroscope, preferably a fiber gyro may be used. Because of its low maintenance, a micromechanical gyroscope based on semiconductors may be particularly suitable.
  • At least one acceleration sensor in particular for compensation of an output signal of the gyroscope is provided.
  • an accelerometer provided per gyroscope gyro, i. per axis of rotation of the gyroscope.
  • further measuring devices for example inclinometers, can be provided.
  • the accelerometer can itself be designed as a gyroscope.
  • a satellite navigation receiver preferably for the calibration of the gyroscope.
  • a GPS receiver and / or a Gallileo receiver may be provided.
  • the controller is designed for automatic calibration of the gyroscope and signal-connected to the satellite navigation receiver.
  • the gyroscope is calibrated with the tillage implement pulled, prior to placement in the ground, and the current rotational position based on gyroscopic measurements in a dead-reckoning process certainly. In the case of suitable reception conditions, however, provision may also be made for the gyroscope to be calibrated in the case of an under-ground cultivator, possibly several times.
  • the method according to the invention is characterized in that the rotational position of the soil cultivating device around the vertical is determined by means of at least one measuring device, in particular a gyroscope.
  • inventive method can be carried out in particular with the device according to the invention, whereby the advantages described in this context can be achieved.
  • a first rotational position measurement is carried out with the soil tillage implement raised.
  • the measurement result can be easily brought into a relationship with the axis of rotation, for which purpose, for example, data from the satellite navigation receiver can be used.
  • a traverse model may be used to determine the current position of the harrow.
  • a traverse control can be provided for actuating the actuator. A vibration-free and thus accurate measurement is achieved by measuring at a short-term pulling the tillage device takes place. After pulling and measuring the tillage implement can be lowered again.
  • the gyroscope measurement can be carried out in particular as a function of the working depth of the soil cultivation device, which can be determined, for example, by determining the length of the unwound suspension rope. For example, in each case a gyroscope measurement can be carried out in working steps of three to four meters.
  • the tillage implement is not moved vertically during the measurement.
  • the underground measurements can be correlated with the measurement of the excess by the controller; in particular, a difference can be formed.
  • FIG. 1 An inventive, designed as a trench wall cutter slot wall device is shown schematically in Fig. 1 shown.
  • the trench wall device has a frame 20, on the bottom side a first pair of cutting wheels 1 and a second pair of cutting wheels 1 'are provided.
  • At the cutting wheels are tillage tools 5 on the circumference, in particular cutting teeth, provided for releasing pending soil material.
  • To drive the cutting wheel pairs 1 and 1 ' provided on the frame 20 as hydraulic rotary motors 10 and 10' designed drives.
  • the frame 20 together with the pair of cutting wheels 1, 1' attached to a construction equipment, not shown. Further extending from the frame 20 hydraulic lines 39 for supplying the hydraulic rotary motors 10, 10 'with hydraulic fluid and a feed tube 40 for supplying support liquid and / or settable suspension in the milled slot to the surface.
  • the frame 20 is in cross-section significantly narrower than the milling cross section of the pair of Fräsradpress 1, 1 'formed.
  • the cutting wheels can thus promote on rotation processed soil material on the frame 20 over in higher lying slot areas.
  • the frame 20 is not applied to the slot inner wall, no guidance of the same occurs through the frame 20 when lowering the trench wall device.
  • the slot wall device may rotate about the vertical 50, particularly if the cutting wheels are required to remove different hard ground material.
  • a three-axis gyroscope trained Gyroscope 2 is provided.
  • This gyroscope 2 is connected to a control device, not shown, which can act for example on the hydraulic rotary motors 10, 10 'to change the rotational speeds of the individual cutting wheels relative to each other and thus counteract rotation of the frame 20 about the vertical 50.
  • a control device not shown
  • an acceleration sensor 23 is further provided which is in line connection with the gyroscope 2.
  • FIG. 2 A plan view of a slot 60 with therein Schlitzwand réelle is in Fig. 2 shown.
  • the slitwall device is around the in Fig. 2 Vertically perpendicular to the plane extending vertical, so that the current processing cross-section 63 does not coincide with the desired upper edges of the slot 60.
  • the longitudinal axis of the current Abarbeitungsqueriteses is rotated relative to the desired position by an angle ⁇ . This rotation can be detected by means of the gyroscope according to the invention and, if necessary, measures can be taken to counteract the rotation.
  • the invention it is provided to detect the rotational position of the slot wall device already during the creation of the slot. This makes it possible to take corrective measures while the slot is being made.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schlitzwandgerät, insbesondere eine Schlitzwandfräse oder einen Schlitzwandgreifer, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Erstellen eines Schlitzes im Boden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
  • Ein erfindungsgemäßes Schlitzwandgerät ist unter anderem ausgebildet mit einem Bodenbearbeitungsgerät, welches einen Rahmen aufweist, an dem unterseitig Mittel zum Abarbeiten von anstehendem Erdreich angeordnet sind, und Mitteln zum zumindest annähernd vertikal gerichteten Absenken des Bodenbearbeitungsgerätes in den Boden.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden unter anderem unten an einem Rahmen eines Bodenbearbeitungsgerätes angeordnete Mittel zum Abarbeiten von anstehendem Erdreich betätigt und das Bodenbearbeitungsgerät zumindest annähernd vertikal gerichtet in den Boden abgesenkt.
  • Derartige Schlitzwandgeräte sind beispielsweise aus der EP 0 903 443 A2 bekannt. Diese Druckschrift offenbart zum einen einen Schlitzwandgreifer, bei dem an einem Rahmen bodenseitig eine Grabschaufel angeordnet ist. Zum anderen offenbart diese Druckschrift eine Schlitzwandfräse, bei der an einem Rahmen bodenseitig vier Fräsräder angeordnet sind, die zum Abarbeiten von anstehendem Bodenmaterial in Rotation versetzbar sind.
  • Durch Absenken der Schlitzwandgeräte in den Boden wird dort ein etwa quaderförmiger Schlitz mit rechteckigem Querschnitt erstellt, der mit einer Stützflüssigkeit und/oder mit einer zur fertigen Schlitzwand aushärtenden Suspension verfüllt werden kann. Es kann auch das anstehende Bodenmaterial zur Erstellung des Schlitzwandelementes herangezogen werden.
  • Zum Erstellen einer ausgedehnten Schlitzwand wird das Schlitzwandgerät mehrfach abgesenkt, gezogen und an einer benachbarten, insbesondere überschnittenen, Position wieder abgesenkt. Bei jedem Absenken des Schlitzwandgerätes wird ein einzelnes Schlitzwandpaneel erstellt, wobei sich die einzelnen Schlitzwandpaneele zur Gesamtschlitzwand überlagern. Zur Führung des Schlitzwandgerätes bei der Erstellung der einzelnen Schlitzwandpaneele kann an der Erdoberfläche ein Führungsrahmen vorgesehen sein.
  • Beim Betrieb bekannter Schlitzwandgeräte hat sich jedoch gezeigt, dass die resultierenden Schlitzwände gerade bei wechselnden Bodengeologien unter Umständen eine nicht für alle Zwecke ausreichende Dichtigkeit aufweisen.
  • Die JP 08-100440 offenbart ein weiteres Schlitzwandgerät. Dieses Schlitzwandgerät weist ein optisches Gyroskop zur Bestimmung seines Rotationswinkels im Schlitz auf. Ferner sind Mittel zum Einstellen der Lage des Schlitzwandgerätes vorgesehen.
  • Ein Schlitzwandgreifer, der Mittel zur Lagebestimmung aufweist, ist aus der FR 2 785 946 bekannt. Die EP 1 162 317 A2 beschreibt eine Kettenfräse mit einem Frässchwert, an dem eine Vielzahl von Inklinometern vorgesehen ist.
  • Eine weitere Schlitzwandfräse geht aus der US 2005/0000123 A1 hervor.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schlitzwandgerät und ein Verfahren zum Erstellen eines Schlitzes im Boden anzugeben, welche die Herstellung besonders hochwertiger Schlitzwände erlauben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schlitzwandgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Erstellen eines Schlitzes im Boden mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Schlitzwandgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Messeinrichtung, insbesondere ein Gyroskop, zum Bestimmen einer Drehposition des Bodenbearbeitungsgerätes um die Vertikale vorgesehen ist.
  • Ein Grundgedanke der Erfindung liegt darin, dass die unter Umständen beobachtbare unzulängliche Schlitzwandqualität in einer Drehung des Bodenbearbeitungsgerätes um die Vertikalachse während des Absenkens in den Boden begründet liegt. Eine solche Drehung um die Vertikale kann beispielsweise dadurch verursacht werden, dass die Härte des anstehenden Bodenmaterials, beispielsweise beim Auftreten von Findlingen, über dem Abarbeitungsquerschnitt variiert und als Folge das Bodenbearbeitungsgerät beim Bodenabtragen verläuft. In diesem Fall erzeugt das Schlitzwandgerät keinen quaderartigen Schlitz sondern vielmehr beispielsweise einen verwundenen, schraubenartigen Schlitz. Dies kann zur Folge haben, dass benachbarte Schlitzwandpaneele trotz guter Justierung zueinander an der Erdoberfläche in größerer Tiefe nicht mehr optimal aneinander stoßen oder sich nicht mehr optimal überschneiden, was unter Umständen zu Undichtigkeiten der fertigen Schlitzwand führen kann.
  • Das erfindungsgemäße Gyroskop ermöglicht es, eine Verdrehung des Bodenbearbeitungsgerätes um die Vertikalachse nachzuweisen. Tritt eine solche Verdrehung auf, kann beispielsweise der Bodenbearbeitungsvorgang unterbrochen werden und die Ursache für die Verdrehung beseitigt werden. Beispielsweise kann ein anstehender Findling aus dem Boden geborgen werden. Es ist aber auch möglich, Mittel vorzusehen, welche der unerwünschten Verdrehung um die Vertikale automatisch entgegensteuern. Somit ist es möglich, Schlitze mit einer besonders gut definierten Geometrie zu erzeugen.
  • Die Erfindung erlaubt es darüber hinaus, ein durch die Verdrehung des Bodenbearbeitungsgerätes um die Vertikale möglicherweise drohendes Verkanten des Rahmens im Schlitz rechtzeitig im Voraus zu erkennen, wodurch die Zuverlässigkeit bei der Schlitzwanderstellung erhöht wird.
  • Vorzugsweise dient das erfindungsgemäße Schlitzwandgerät zum Erstellen eines Schlitzes mit zumindest annähernd rechteckigem Querschnitt, wobei unter dem Querschnitt insbesondere der Schnitt senkrecht zur Vertikalen verstanden wird. Hierzu weisen die Mittel zum Abarbeiten von anstehendem Erdreich geeigneterweise einen zumindest annähernd rechteckigen Abarbeitungsquerschnitt auf. Grundsätzlich könnten aber auch andere Abarbeitungsquerschnitte vorgesehen sein.
  • Bevorzugt ist das Schlitzwandgerät als Schlitzwandfräse oder Schlitzwandgreifer ausgebildet. Bei einem Schlitzwandgreifer weisen die Mittel zum Abarbeiten von anstehendem Erdreich Schaufelelemente, insbesondere einen Doppelschaufelgreifer auf. Bei einer Schlitzwandfräse weisen die Mittel zum Abarbeiten von anstehendem Erdreich erfindungsgemäß drehbar antreibbare Fräsräder auf. Vorzugsweise sind vier Fräsräder vorgesehen, von denen jeweils zwei paarweise um dieselbe Drehachse angeordnet sind. Die Fräsradpaare sind geeigneterweise unmittelbar nebeneinander mit parallelen Fräsraddrehachsen und fluchtenden Fräsrädern angeordnet.
  • Die Mittel zum Absenken des Bodenbearbeitungsgerätes sind geeigneterweise schwerkraftbasiert, das heißt das Bodenbearbeitungsgerät dringt aufgrund seines Eigengewichtes in den Boden ein. Es können aber auch zusätzliche Vorschubmittel vorgesehen sein, welche das Bodenbearbeitungsgerät in den Erdboden einpressen.
  • Um eine besonders schnelle und zuverlässige Schlitzwanderstellung zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, dass zumindest ein Aktor zum Drehen des Bodenbearbeitungsgerätes um die Vertikale vorgesehen ist, und dass eine Steuerung vorgesehen ist, die zum automatischen Steuern der Drehposition des Bodenbearbeitungsgerätes mit dem Aktor und dem zumindest einen Gyroskop in Signalverbindung steht. Gemäß dieser Ausführungsform wird eine Drehung um die Vertikalachse also nicht lediglich beobachtet und der Drehung gegebenenfalls manuell entgegengewirkt. Vielmehr ist eine Steuerung vorgesehen, welche in Abhängigkeit von dem vom Gyroskop gelieferten Signal die Drehung des Bodenbearbeitungsgerätes aktiv beeinflusst. Insbesondere kann die Steuerung zum Konstanthalten der Drehposition des Bodenbearbeitungsgerätes um die Vertikale ausgebildet sein. Grundsätzlich könnte die Steuerung aber auch zum gezielten Drehen des Bodenbearbeitungsgerätes mit der Arbeitstiefe vorgesehen sein.
  • Ein konstruktiv besonders einfaches Schlitzwandgerät kann dadurch erhalten werden, dass der zumindest eine Aktor eine am Rahmen angeordnete Steuerfläche aufweist, die zur Anlage an einer Innenwand des erstellten Schlitzes aus einer zurückgezogenen ersten Position in eine vorstehende zweite Position verstellbar ist. Mittels dieser Steuerfläche kann der Rahmen von der Innenwand des Schlitzes abgedrückt werden und somit eine gezielte Drehung des Bodenbearbeitungsgerätes um die Vertikalachse bewirkt werden. Nach Abschluss der Drehung kann die Steuerfläche wieder in die zurückgezogene erste Position verfahren werden. Vorzugweise schließt die Steuerfläche in der zurückgezogenen Position bündig mit der Außenkontur des Rahmens ab oder ist demgegenüber ins Rahmeninnere zurückversetzt. In der vorstehenden zweiten Position ragt die Steuerfläche geeigneterweise über die Außenkontur des Rahmens hinaus. Die Steuerfläche kann insbesondere an einer Steuerklappe vorgesehen sein, die am Rahmen angelenkt ist. Zum Verstellen der Steuerfläche kann der Aktor beispielsweise einen Hydraulikzylinder aufweisen. Um eine zuverlässige Drehung um die Vertikalachse zu erreichen, ist die Steuerfläche bevorzugt horizontal versetzt gegenüber der Rahmenmitte an der Rahmenaußenseite angeordnet. Vorzugsweise sind mehrere Steuerflächen vorgesehen.
  • Zusätzlich oder alternativ zur Steuerfläche kann vorgesehen sein, dass der Rahmen zweiteilig mit einem ersten Rahmenteil und einem zweiten Rahmenteil ausgebildet ist, dass die Mittel zum Abarbeiten von anstehendem Erdreich am ersten Rahmenteil angeordnet sind und dass der Aktor zum Verfahren des ersten Rahmenteils gegenüber dem zweiten Rahmenteil ausgebildet ist. Insbesondere kann der Aktor zum Verdrehen des ersten Rahmenteils gegenüber dem zweiten Rahmenteil um die Vertikalachse ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der erste Rahmenteil als Innenrahmen und der zweite Rahmenteil als Außenrahmen ausgebildet, wobei der Innenrahmen zumindest teilweise im Außenrahmen angeordnet ist. Der Außenrahmen kann auch als Stellrahmen bezeichnet werden. Insbesondere kann am zweiten Rahmenteil die zumindest eine Steuerfläche zum Fixieren dieses Rahmenteils im Schlitz vorgesehen sein. Am zweiten Rahmenteil ist vorzugsweise eine Aufhängung vorgesehen, an welcher das Bodenbearbeitungsgerät an den Mitteln zum Absenken des Bodenbearbeitungsgerätes aufgehängt ist. Durch Verschieben des Aufhängungspunktes bezüglich der verbleibenden Rahmenteile kann ebenfalls eine Drehbewegung um die Vertikale verursacht werden.
  • Zum Verdrehen des Bodenbearbeitungsgerätes kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass die Mittel zum Abarbeiten von anstehendem Erdreich Fräsräder aufweisen, und dass die Steuerung mit einer Antriebseinrichtung der Fräsräder in Signalverbindung steht. Durch Steuerung der Drehzahl der Fräsräder, insbesondere durch Variation der Drehzahlen der einzelnen Fräsräder relativ zueinander, kann ebenfalls eine Drehbewegung des Bodenbearbeitungsgerätes um die Vertikale hervorgerufen werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel können die Aktoren die Antriebsmotoren für die Fräsräder sein. Es kann aber beispielsweise auch zumindest ein Antriebsgetriebe vorgesehen sein, an dem der zumindest eine Aktor zum Verändern der Getriebeuntersetzung angeordnet ist.
  • Vorzugsweise weisen die Mittel zum Absenken des Bodenbearbeitungsgerätes zumindest ein Tragseil auf, an dem der Rahmen angehängt ist. Insbesondere kann der Rahmen frei am Tragseil angeordnet sein, es kann aber auch zusätzlich eine Linearführungseinrichtung vorgesehen sein. Da bei einer freien Seilaufhängung der Rahmen besonders leicht verdrehbar ist, ist hier die erfindungsgemäße Drehpositionsbestimmung besonders vorteilhaft.
  • Insbesondere bei einer Schlitzwandfräse ist es vorteilhaft, dass der Querschnitt des Rahmens kleiner als der Abarbeitungsquerschnitt der Mittel zum Abarbeiten von anstehendem Erdreich ist, um einen rahmenaußenseitigen Transport von abgearbeitetem Bodenmaterial zu erlauben. Gemäß dieser Ausführungsform liegt der Rahmen nicht an der Innenwand des Schlitzes an, sondern ist von diesem beabstandet. Hierdurch ist es möglich, abgearbeitetes Bodenmaterial entlang der Innenwand des Schlitzes am Rahmen vorbei in einen Bereich oberhalb der Mittel zum Abarbeiten von anstehendem Erdreich zu fördern. Aufwändige Absaugeinrichtungen an der Unterseite des Rahmens können somit entfallen. Da ein querschnittskleinerer Rahmen das Bodenbearbeitungsgerät im Schlitz nur bedingt führen kann, ist hier die erfindungsgemäße Drehpositionsbestimmung besonders vorteilhaft.
  • Grundsätzlich kann es sich bei dem Gyroskop um ein Einkreiselgyroskop oder um ein Zweikreiselgyroskop handeln. Eine besonders genaue und zuverlässige Bestimmung der Drehposition wird jedoch dadurch ermöglicht, dass das Gyroskop ein Dreikreiselgyroskop ist. Im Hinblick auf die Bauart des Gyroskops sind grundsätzlich alle bekannten Gyroskoptypen denkbar. Es kann ein mechanisches Gyroskop, ein Mikromechanik-Gyroskop, beispielsweise ein Schwingungsgyroskop, und/oder insbesondere ein optisches Gyroskop, bevorzugt ein Faserkreisel, verwendet werden. Wegen seines geringen Wartungsaufwandes kann ein Mikromechanik-Gyroskop auf Halbleiterbasis besonders geeignet sein.
  • Zur Erhöhung der Messgenauigkeit ist es erfindungsgemäß, dass zumindest ein Beschleunigungsaufnehmer, insbesondere zur Kompensation eines Ausgangssignales des Gyroskopes vorgesehen ist. Geeigneterweise ist pro Gyroskopkreisel, d.h. pro Drehachse des Gyroskops, ein Beschleunigungsaufnehmer vorgesehen. Zusätzlich zum Gyroskop können weitere Messeinrichtungen, beispielsweise Inklinometer, vorgesehen sein. Der Beschleunigungsaufnehmer kann selbst als Gyroskop ausgebildet sein.
  • Für eine besonders hohe Messpräzision ist es vorteilhaft, dass, ein Satellitennavigationsempfänger, bevorzugt zur Kalibrierung des Gyroskopes, vorgesehen ist. Insbesondere kann ein GPS-Empfänger und/oder ein Gallileo-Empfänger vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die Steuerung zur automatischen Kalibrierung des Gyroskopes ausgebildet und mit dem Satellitennavigationsempfänger signalverbunden. Vorteilhafterweise wird das Gyroskop bei gezogenem Bodenbearbeitungsgerät, vor dem Einbringen in den Erdboden kalibriert und die aktuelle Drehposition auf Basis der Gyroskopmesswerte in einem Dead-Reckoning-Verfahren bestimmt. Bei geeigneten Empfangsbedingungen kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Gyroskop bei unter Tage angeordnetem Bodenbearbeitungsgerät, gegebenenfalls mehrfach, kalibriert wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Drehposition des Bodenbearbeitungsgerätes um die Vertikale mittels mindestens einer Messeinrichtung, insbesondere eines Gyroskops, bestimmt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden, wodurch die in diesem Zusammenhang beschriebenen Vorteile erzielt werden können.
  • Vorzugsweise wird eine erste Drehpositionsmessung bei gezogenem Bodenbearbeitungsgerät Übertage durchgeführt. Das Messergebnis kann in einfacher Weise in eine Beziehung zur Erddrehachse gebracht werden, wozu beispielsweise Daten des Satellitennavigationsempfängers herangezogen werden können.
  • Weitere Messungen und/oder Kalibrierungen können während des Absenkens und/oder Ziehens des Bodenbearbeitungsgerätes durchgeführt werden.
  • Grundsätzlich ist es möglich, die Drehposition während des Absenkens des Bodenbearbeitungsgerätes kontinuierlich zu erfassen. Ein besonders einfaches Verfahren ist jedoch dadurch gegeben, dass die Messung diskontinuierlich durchgeführt wird. In diesem Fall kann ein Polygonzugmodell zum Bestimmen der aktuellen Position des Bodenbearbeitungsgerätes verwendet werden. Insbesondere kann eine Polygonzugsteuerung zur Betätigung des Aktors vorgesehen sein. Ein erschütterungsarmes und damit genaues Messen wird dadurch erreicht, dass das Messen bei einem kurzzeitigen Ziehen des Bodenbearbeitungsgerätes erfolgt. Nach dem Ziehen und Messen kann das Bodenbearbeitungsgerät wieder abgesenkt werden.
  • Die Gyroskopmessung kann insbesondere in Abhängigkeit von der Arbeitstiefe des Bodenbearbeitungsgerätes erfolgen, die beispielsweise durch Bestimmung der Länge des abgespulten Tragseils ermittelt werden kann. Beispielsweise kann in Arbeitsschritten von drei bis vier Metern jeweils eine Gyroskopmessung durchgeführt werden.
  • Da Schwingungen der Mittel zum Abarbeiten von anstehendem Erdreich die Gyroskopmessung stören können, ist es vorteilhaft, diese Mittel während der Messung stillzulegen. Geeigneterweise wird das Bodenbearbeitungsgerät während der Messung auch nicht vertikal bewegt.
  • Zur Bestimmung der Drehposition können insbesondere die Untertagemessungen mit der Übertagemessung durch die Steuerung in Beziehung gebracht werden, es kann insbesondere eine Differenz gebildet werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, die schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Frontansicht eines Schlitzwandgerätes nach der vorliegenden Erfindung; und
    Fig. 2
    eine Draufsicht in einen Schlitz mit einem innenliegenden Schlitzwandgerät nach der vorliegenden Erfindung.
  • Ein erfindungsgemäßes, als Schlitzwandfräse ausgebildetes Schlitzwandgerät ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Das Schlitzwandgerät weist einen Rahmen 20 auf, an dem bodenseitig ein erstes Fräsradpaar 1 und ein zweites Fräsradpaar 1' vorgesehen sind. In der dargestellten Frontansicht liegen die zweiten Fräsräder jedes Fräsradpaares 1, 1' jeweils hinter dem dargstellten, ersten Fräsrad. An den Fräsrädern sind umfangseitig Bodenbearbeitungswerkzeuge 5, insbesondere Fräszähne, zum Lösen von anstehendem Bodenmaterial vorgesehen. Zum Antrieb der Fräsradpaare 1 und 1' sind am Rahmen 20 als Hydraulikdrehmotoren 10 bzw. 10' ausgebildete Antriebe vorgesehen.
  • Über zwei als Drahtseile ausgebildete Tragseile 30, 30' ist der Rahmen 20 mitsamt den Fräsradpaaren 1, 1' an einem nicht dargestellten Bauarbeitsgerät angehängt. Ferner verlaufen vom Rahmen 20 Hydraulikleitungen 39 zur Versorgung der Hydraulikdrehmotoren 10, 10' mit Hydraulikfluid sowie ein Zuführschlauch 40 zum Zuführen von Stützflüssigkeit und/oder abbindbarer Suspension in den gefrästen Schlitz nach Übertage.
  • Wie in Fig. 1 erkennbar ist, ist der Rahmen 20 im Querschnitt deutlich schmäler als der Fräsquerschnitt der Fräsradpaare 1, 1' ausgebildet. Die Fräsräder können somit bei Drehung abgearbeitetes Bodenmaterial am Rahmen 20 vorbei in höherliegende Schlitzbereiche fördern. Da der Rahmen 20 jedoch nicht an der Schlitzinnenwand anliegt, findet beim Absenken des Schlitzwandgerätes keine Führung desselben durch den Rahmen 20 statt. Infolgedessen kann es beim Abarbeiten des Schlitzes zu einer Drehung des Schlitzwandgerätes um die Vertikale 50 kommen, insbesondere dann, wenn die Fräsräder unterschiedlich hartes Bodenmaterial abtragen müssen.
  • Zur Bestimmung der Drehposition des Schlitzwandgerätes um die Vertikale 50 ist am Rahmen 20 ein als Dreiachs-Gyroskop ausgebildetes Gyroskop 2 vorgesehen. Dieses Gyroskop 2 steht mit einer nicht dargestellten Steuereinrichtung in Verbindung, die beispielsweise auf die Hydraulikdrehmotoren 10, 10' wirken kann, um die Drehzahlen der einzelnen Fräsräder relativ zueinander zu ändern und somit einer Drehung des Rahmens 20 um die Vertikale 50 entgegenzuwirken. Am Rahmen 20 ist ferner ein Beschleunigungssensor 23 vorgesehen, der mit dem Gyroskop 2 in Leitungsverbindung steht.
  • Eine Draufsicht auf einen Schlitz 60 mit darin befindlichem Schlitzwandgerät ist in Fig. 2 dargestellt. Das Schlitzwandgerät ist dabei um die in Fig. 2 senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Vertikale verdreht, so dass sich der aktuelle Abarbeitungsquerschnitt 63 nicht mit den gewünschten Oberkanten des Schlitzes 60 deckt. Insbesondere ist die Längsachse des aktuellen Abarbeitungsquerschnittes gegenüber der gewünschten Position um einen Winkel α verdreht. Diese Verdrehung kann mittels des erfindungsgemäßen Gyroskopes nachgewiesen werden und es können, soweit erforderlich, Maßnahmen ergriffen werden, um der Verdrehung entgegenzuwirken.
  • Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, die Drehposition des Schlitzwandgerätes bereits während der Erstellung des Schlitzes zu erfassen. Dies ermöglicht es, noch während der Schlitzerstellung korrigierende Maßnahmen zu ergreifen.

Claims (9)

  1. Schlitzwandgerät, insbesondere Schlitzwandfräse oder Schlitzwandgreifer, mit
    - einem Bodenbearbeitungsgerät, welches einen Rahmen (20) aufweist, an dem unterseitig Mittel zum Abarbeiten von anstehendem Erdreich angeordnet sind, und
    - Mitteln zum zumindest annähernd vertikal gerichteten Absenken des Bodenbearbeitungsgerätes in den Boden,
    - wobei am Rahmen (20) mindestens eine Messeinrichtung, insbesondere ein Gyroskop (2) zum Bestimmen einer Drehposition des Bodenbearbeitungsgerätes um die Vertikale (50) vorgesehen ist,
    dadurch gekennzeichnet ,
    dass zumindest ein Beschleunigungsaufnehmer (23) zur Kompensation eines Ausgangssignales der Messeinrichtung (2) vorgesehen ist.
  2. Schlitzwandgerät nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass zumindest ein Aktor zum Drehen des Bodenbearbeitungsgerätes um die Vertikale (50) vorgesehen ist, und
    - dass eine Steuerung vorgesehen ist, die zum automatischen Steuern der Drehposition des Bodenbearbeitungsgerätes mit dem Aktor und dem zumindest einen Gyroskop (2) in Signalverbindung steht.
  3. Schlitzwandgerät nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der zumindest eine Aktor eine am Rahmen (20) angeordnete Steuerfläche aufweist, die zur Anlage an einer Innenwand des erstellten Schlitzes aus einer zurückgezogenen ersten Position in eine vorstehende zweite Position verstellbar ist.
  4. Schlitzwandgerät nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Rahmen (20) zweiteilig mit einem ersten Rahmenteil und einem zweiten Rahmenteil ausgebildet ist,
    - dass die Mittel zum Abarbeiten von anstehendem Erdreich am ersten Rahmenteil angeordnet sind, und
    - dass der zumindest eine Aktor zum Verstellen, insbesondere Verdrehen um die Vertikale (50), des ersten Rahmenteils gegenüber dem zweiten Rahmenteil ausgebildet ist.
  5. Schlitzwandgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet ,
    dass die Mittel zum Abarbeiten von anstehendem Erdreich Fräsräder aufweisen und
    dass die Steuerung mit einer Antriebseinrichtung der Fräsräder in Signalverbindung steht.
  6. Schlitzwandgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Mittel zum Absenken des Bodenbearbeitungsgerätes zumindest ein Tragseil (30, 30') aufweisen, an dem der Rahmen (20) angehängt ist.
  7. Schlitzwandgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Querschnitt des Rahmens (20) kleiner als der Abarbeitungsquerschnitt der Mittel zum Abarbeiten von anstehendem Erdreich ist, um einen rahmenaußenseitigen Transport von abgearbeitetem Bodenmaterial zu erlauben.
  8. Schlitzwandgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Satellitennavigationsempfänger vorgesehen ist, der mit dem Gyroskop (2) in Signalverbindung steht.
  9. Verfahren zum Erstellen eines Schlitzes im Boden, insbesondere mit einem Schlitzwandgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    bei dem
    - unten an einem Rahmen (20) eines Bodenbearbeitungsgerätes angeordnete Mittel zum Abarbeiten von anstehendem Erdreich betätigt werden,
    - das Bodenbearbeitungsgerät zumindest annähernd vertikal gerichtet in den Boden abgesenkt wird, und
    - eine Drehposition des Bodenbearbeitungsgerätes um die Vertikale (50) mittels mindestens einer am Rahmen (20) angeordneter Messeinrichtung, insbesondere eines Gyroskops (2), bestimmt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass ein Ausgangssignal der Messeinrichtung mittels zumindest eines Beschleunigungsnehmers kompensiert wird.
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