EP2393992B1 - Ramme mit wirbelstromkupplung - Google Patents

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EP2393992B1
EP2393992B1 EP10702628.8A EP10702628A EP2393992B1 EP 2393992 B1 EP2393992 B1 EP 2393992B1 EP 10702628 A EP10702628 A EP 10702628A EP 2393992 B1 EP2393992 B1 EP 2393992B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
ramming
ram
cable
weight
rope
Prior art date
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EP10702628.8A
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English (en)
French (fr)
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EP2393992A1 (de
Inventor
Mario Prütz
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Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to PL10702628T priority Critical patent/PL2393992T3/pl
Publication of EP2393992A1 publication Critical patent/EP2393992A1/de
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Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D7/00Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/02Placing by driving
    • E02D7/06Power-driven drivers
    • E02D7/08Drop drivers with free-falling hammer

Definitions

  • the invention relates to a ram according to the preamble of claim 1 and a controller for such a ram.
  • Such rams or piling devices are used for example for compacting floors or for example other building materials, but in particular for driving in piles or pile tubes or the like.
  • Such rams have a ram weight with an abutment surface which acts on the ground or the pile, the pile pipe or the like and a counter-impact surface provided thereby, thus compacting the ground or driving the pile, the pile pipe or the like into the ground.
  • the ram weight is usually designed as a free fall weight, wherein the free fall is slowed down by inertia of the moving masses as well as by friction.
  • a particular problem of such rams is, on the one hand, the formation of a slack rope, which may result in the cable skipping grooves of a cable drum of a winch or lashing after the impact of the fall weight, thereby causing damage.
  • the coupling comprises an eddy current coupling.
  • the clutch consists of an eddy current coupling.
  • the eddy current coupling is preferably of the electromagnetic type.
  • the proposed ram has, in contrast to the known from the prior art rams and in particular to that of EP 0 413 189 A1 known ram on the advantage that they can work more energy efficient and with higher ram frequency and has a lower wear of the highly stressed clutch.
  • the ram is finer and more precisely controllable than rams of the prior art. Also, drifting of the rope is controlled by the winch, unlike a pure free fall by prior art ramming.
  • At least one brake preferably an eddy current brake and / or a parking brake, is connected to the drum.
  • the eddy current brake can preferably the rotation of the drum during drumming of the rope as needed without delay, accurate and low-wear braked as needed.
  • Preferably can be relieved with the parking brake of the motor after reaching a desired lifting height of the ramming weight.
  • the brakes are opened and the clutch is at least partially opened or deactivated.
  • the Abtrommelung the predetermined pitch can be made specifically.
  • the provision of a brake allows in an advantageous development, a specific adjustment of a braking force, as will be explained below.
  • the eddy current coupling and / or the eddy current brake can be supplied with electrical energy in any desired manner as required.
  • a power generator be provided, which is driven by the motor and the eddy current coupling and / or the eddy current brake feeds.
  • the ram can be controlled as desired in any manner.
  • a controller may be provided, which is designed such that it calculates a predetermined pitch for performing a pile stroke, which is equal to the sum of a pile advance of a previous pile driver and from the lifting height of the ramming weight, and when triggering a free fall of the ramming weight the winch controls so that the rope is drummed with the predetermined length.
  • a controller may be provided, which is designed such that it calculates a predetermined pitch for performing a pile stroke, which is equal to the sum of a pile advance of a previous pile driver and from the lifting height of the ramming weight, and when triggering a free fall of the ramming weight the winch controls so that the rope is drummed with the predetermined length.
  • the rope length which can be hauled off can be corrected on the basis of calculated trend values.
  • the proposed ram has a hydraulic cylinder which carries at its retractable and extendable end a deflection roller over which the cable runs. By retracting and extending the hydraulic cylinder, the lifting height can be adjusted quickly and exactly as needed.
  • the invention also proposes a controller for one of the proposed rams, wherein the rope is drummed with a predeterminable length, which is equal to the sum of a pile advance of a previous pile driver and the lift height of the ramming weight to carry out a pile kick when triggering a freefall the ramming weight ,
  • This control enables a minimization of slack rope formation as well as an increase of the energy efficiency and ramming frequency of the ram. Because of the feeding of the value of a previous pile driving at a given stroke height of the ramming weight of the achievable pile progress in a current pile impact over the entire, calculated from the previous pile progress predefinable length unabated and thus carried out with high efficiency.
  • the at least one brake preferably the eddy current brake is set to a predeterminable, in particular reduced braking force, the clutch deactivated or opened and rope corresponding to the positive additional in an additional Rammfortuze compared to the previous Ramm progress after Abtrommelung over the predeterminable rope length Rammfortinho drummed.
  • the at least one brake preferably the eddy current brake, thereby falls advantageously with a braking force that keeps the rope taut after the impact of the freefall weight and the additional positive cable removal beyond the pile advance of a tendency measurement.
  • the brake preferably the eddy current brake
  • a braking force of, for example, a maximum of up to 40 kN is set.
  • the incidence of the brake with a reduced braking force and the deactivation or opening of the clutch is advantageously carried out at about the same time, however, the brake can initially also occur and subsequently open the clutch. This then takes place advantageously within a very short period of time.
  • the rope is pulled taut after a ramming impact. Due to the tightening of the rope, the path length of the rope is ultimately determinable for a pile impact, so that a predeterminable rope length to be removed can be determined for a subsequent pile stroke taking into account the stroke height of the pile weight.
  • the clutch is at least partially activated or closed to tighten the rope.
  • the rope length is about the drumming of the rope with the winch of the previous piling progress.
  • a determination of the previous positive or negative Rammfortuzes by measuring the rope length of the floppy rope up to its tightening. After tightening the rope advantageously drops the brake.
  • the first ramming impact of a ram with one of the proposed controls is advantageously carried out starting from a ramming material placed on a pile, for example ground or pile, etc., with a ramming weight set up on a counter-impact surface formed thereby so that its impact surface comes to lie on the counter-impact surface.
  • the rope is pulled taut over the winch with the brake open and the clutch activated or closed.
  • the Rammexcellent is raised by a rope shortening, the lifting height of the ramming weight is measured.
  • the measurement can be done by photo-optical, mechanical and / or electronic sensors.
  • the free fall is triggered by disabling the clutch to release the rope.
  • the clutch After completion of the first pile the clutch is closed or activated, the partial braking canceled and the rope tightened. It compares the rope length for tightening the rope with the rope requirement of the previous pile stroke and determines the rope release for the following pile stroke. The rope length measurement is carried out to supplement the calculations for the piling progress and the necessary rope length preselection for the following pile stroke and the brake is applied again.
  • the ramming weight is raised, the lifting height of the ramming weight is measured for the second and following ramming strokes, subsequently the free fall of the ramming weight is released, the brake is opened and the clutch is activated or closed, so that the rope can be pulled off the winch according to the lifting height of the rope Rammiss plus the achieved in the first pile driver or the other previous ramming, possibly corrected Rammfort vinegars.
  • the brake of the winch is partially closed, preferably at the same time the clutch is disabled or opened, so that in a positive additional Rammfort suits now the ramming weight can deduct additional rope from the winch.
  • the winch does not accelerate and also prevents wear of the winch motor.
  • the clutch is then reactivated or closed, the rope tightened, the ramming progress thereby measured, and the brake is applied.
  • This second and further step can be repeated as often as desired until the desired pile depth is achieved.
  • the clutch is advantageously arranged between a winch gear and the engine.
  • the lifting height of the ramming weight is kept substantially constant at each pile stroke.
  • a control of the lifting height can be done via a measuring device.
  • the measuring device preferably has at least one, more preferably at least two, corresponding sensors on the ram.
  • the lifting height of the ramming weight corresponds to at least a partial length of a piston rod of a hydraulic cylinder arranged between winch and ramming weight and connectable to the rope.
  • the stroke of Rammiss can be done with accurate determination of the lifting height, and also a high number of ramming be realized.
  • the piston rod of the hydraulic cylinder is movable at least as fast as the ram weight falls, preferably the falling time of the ram weight is longer than the extension time of the piston rod from the hydraulic cylinder.
  • a slackening of the rope occurring during the shortest possible time is of little consequence, and by the way can also be set specifically by a setting of the extension time of the piston rod of the hydraulic cylinder with respect to the respective ram or taken into account by the control and thereby minimized.
  • at least one sensor is arranged at the top of the deflection roller of the hydraulic cylinder for measuring the lifting height.
  • the pile progresses of the previous at least two pile impacts are included.
  • the tendency values are included in the specification of the rope length which can be taken off, and these are thus corrected if necessary. This allows an intelligent control that allows not only based on one or two previous ramming and the ram advances achieved with this ram the length of the rope, but it can be taken at the same time individually with regard to the specific ground conditions, as long as and insofar as a tendency can be determined from the determined trend values. This ultimately results in a correction of the specifiable rope length.
  • the proposed controller can be designed, for example, as a PLC (Programmable Logic Controller) or PLC (Programmable Logic Controller).
  • the opening and closing of the eddy current clutch and / or the opening and collapse of the brakes are controlled electrically and / or the retraction and extension of the hydraulic cylinder hydraulically, preferably by means of logic valves.
  • the controller can also take into account that pile progresses which occur due to burglary in caverns, for example, are not taken into account as singular events for determining the drivable cable length for the next pile impact, but then, for example, the pile advance of the previous pile pile is included.
  • the ramming control essentially takes place as described above, except that the lifting height of the ramming weight is ultimately determined over a partial length of the piston rod, in particular based on their length when fully extended of the hydraulic cylinder.
  • About the proposed control is then additionally controlled the retraction and extension of the piston rod of the hydraulic cylinder.
  • the lifting of the ramming weight is carried out by retracting the piston of the hydraulic cylinder in the cylinder housing.
  • a piling device or ram 10 is shown in a preferred embodiment with a winch 12, from which a cable 16 is guided over a arranged in an upper region of a leader 11 first guide roller 22 to a arranged in a head portion of a hydraulic cylinder 18 guide roller 20 and from this over a head portion 24 and at least one arranged there further deflection roller 26 is guided to the other side of the leader 11 and connected there with the ram trained as Rammbär, in the broker 11 Rammclude 14. Furthermore, a concrete bucket 15 is provided.
  • the Fig. 1 shows here the hydraulic cylinder 18 with retracted piston and Ramma elevated 14.
  • the arranged on the cable 16 arrows are only the better orientation to illustrate the course of the same serve.
  • the Fig. 2 shows the ram 10 according to the Fig. 1 in a rear view, from which in particular the slightly offset with respect to a central axis of the Gurklers 11 arrangement of the hydraulic cylinder 18 and according to the arrangement of the first guide roller 22 can be seen.
  • the ram 10 is shown schematically with some of its components described in more detail below.
  • the ram 10 has the ramming weight 14, the cable 16 to which the ramming weight 14 is attached, and the cable winch 12.
  • the winch 12 has a drum 13 for the cable 16, a motor 17 for the drum 13 and an eddy current coupling 19 between the drum 13 and the motor 17.
  • the ram 10 also has an eddy current brake 21 and a parking brake 23, which are connected in parallel with the drum 13.
  • the ram 10 further includes a power generator 25 which is driven by the motor 17 and the eddy current clutch 19, the eddy current brake 21 and the parking brake 23 feeds.
  • the ram 10 further includes a controller 27 which is also powered by the power generator 25 and controls technically with the drum 13, the motor 17, the hydraulic cylinder 18, not shown here, the eddy current clutch 19, the eddy current brake 21, the parking brake 23 and Power generator 25 is connected. With activated or closed eddy current clutch 19, the torque of the motor 17 can be transmitted as required by appropriate control by the controller 27 wholly or in any proportion on the drum 13.
  • the controller 27 is designed such that it calculates a predetermined pitch for performing a pile driver, which is equal to the sum of a pile advance of a previous pile driver and the lifting height of Rammiss 14, and upon release of a free fall of the ramming weight 14, the winch 12 so controls in that the cable 16 is torn off with the predeterminable length.
  • the controller 27 may determine the ramming progresses of the respective driving strokes and the lifting height, for example by sensory scanning of the rotations of the drum 13 and / or the rotations of at least one of the deflection rollers 20, 22, 26.
  • the free fall of the ramming weight 14 is triggered by the controller 27 deactivating or opening the eddy current clutch 19 and deactivating or opening the eddy current brake 21 so that the drum 13 is now driven by the Weight of the ramming weight 14, can rotate freely.
  • the controller 27 Once the controller 27 has detected by sensing the rotation of the drum 13 that the predetermined cable length has been reached, it activates or closes the eddy current brake 21, so that the rotation of the drum 13 is decelerated.
  • the controller 27 deactivates or opens the eddy current brake 21 and activates or closes the eddy current clutch 19 and drives the motor 17 to drive the drum 13 in the drum direction.
  • the controller 27 deactivates or reopens the eddy current clutch 19 and deactivates or opens the eddy current brake 21 and stops the motor 17. As a result, the next pile stroke can be started directly by triggering the next free fall.

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Description

  • Die Erfindung betriff eine Ramme gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Steuerung für eine derartige Ramme.
  • Derartige Rammen oder Rammvorrichtungen werden beispielsweise zum Verdichten von Böden oder beispielsweise sonstiger Baumaterialien, insbesondere aber zum Eintreiben von Pfählen oder Pfahlrohren oder Ähnlichem verwendet. Derartige Rammen weisen ein Rammgewicht mit einer Stoßfläche auf, welches auf den Boden beziehungsweise den Pfahl, das Pfahlrohr oder Ähnliches und eine hierdurch zur Verfügung gestellte Gegenstoßfläche einwirkt, und so den Boden verdichtet beziehungsweise den Pfahl, das Pfahlrohr oder Ähnliches in den Boden eintreibt. Das Rammgewicht wird dabei üblicherweise als Freifallgewicht ausgebildet, wobei der freie Fall durch Trägheiten der mitbewegten Massen als auch durch Reibung abgebremst wird.
  • Ein besonderes Problem derartiger Rammen ist einerseits die Bildung eines Schlappseils, was zur Folge haben kann, dass das Seil Rillen einer Seiltrommel einer Seilwinde überspringt beziehungsweise nach dem Aufprall des Fallgewichtes nacheilt und es dadurch zu Beschädigungen kommt. Darüber hinaus werden aufgrund der hohen Beschleunigung und der hohen Masse der eingesetzten Rammgewichte die bewegbaren Massen der eingesetzten Seilwinden und deren Motoren einschließlich möglichen Kupplungen stark belastet, wodurch diese kostenintensiven Bauteile einem starken Verschleiß ausgesetzt sind.
  • Aus der EP 0 413 189 A1 ist eine Ramme gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1 bekannt, die eine Steuerung einer Seiltrommel einer Winde für ein an das Seil angehängtes, frei herab fallendes Rammgewicht betrifft. Diese Druckschrift beschreibt eine Ramme mit einem Rammgewicht, einem Seil, an dem das Rammgewicht angebracht ist, und einer Seilwinde, die eine Trommel für das Seil, einen Motor für die Trommel und eine Kupplung zwischen Trommel und Motor aufweist. Bei dieser bekannten Seilwinde ist die Kupplung als Lamellenkupplung ausgebildet, die durch eine Druckfeder geschlossen und durch eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit, welche die Druckfeder entlastet, geöffnet wird.
  • Diese bekannte Ramme weist den Nachteil auf, dass der Verschleiß der Lamellenkupplung verhältnismäßig groß und die Ansteuerbarkeit der Lamellenkupplung verhältnismäßig langsam ist, so dass nur eine niedrige Schlagfrequenz erzielt werden kann. weiter zeigf DE 10 2007 062301 A eine Ramme gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ramme der eingangs genannten Art, die eine verbesserte Energieeffizienz aufweist und eine höhere Schlagrate ermöglicht, sowie eine Steuerung für eine derartige Ramme zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Ramme gemäß Anspruch 1 und durch eine Steuerung gemäß Anspruch 5. Weitere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Die Erfindung schlägt bei einer Ramme gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vor, dass die Kupplung eine Wirbelstromkupplung umfasst. Vorzugsweise besteht die Kupplung aus einer Wirbelstromkupplung. Die Wirbelstromkupplung ist bevorzugt vom elektromagnetischen Typ.
  • Die vorgeschlagene Ramme weist im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Rammen und insbesondere zu der aus der EP 0 413 189 A1 bekannten Ramme den Vorteil auf, dass sie energieeffizienter und mit höherer Rammfrequenz arbeiten kann und einen geringeren Verschleiß der sehr stark beanspruchten Kupplung aufweist. Die Ramme ist feiner und genauer steuerbar als Rammen nach dem Stand der Technik. Auch wird das Abtrommeln des Seils von der Winde geregelt, anders als bei einem reinen Freifall durch Rammen nach dem Stand der Technik.
  • Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Bremse, vorzugsweise eine Wirbelstrombremse und/oder eine Feststellbremse, mit der Trommel verbunden ist. Mit der Wirbelstrombremse kann bevorzugt die Drehung der Trommel beim Abtrommeln des Seils nach Bedarf verzögerungsfrei, genau und verschleißarm nach Bedarf abgebremst werden. Vorzugsweise kann mit der Feststellbremse der Motor nach Erreichen einer gewünschten Hubhöhe des Rammgewichts entlastet werden.
  • Vorteilhafterweise werden bei Auslösen des Freifalls die Bremsen geöffnet und die Kupplung zumindest teilweise geöffnet oder deaktiviert. Über ein teilweises Deaktivieren oder Öffnen der Kupplung kann die Abtrommelung der vorgebbaren Seillänge gezielt vorgenommen werden. Die Vorsehung einer Bremse hingegen ermöglicht in einer vorteilhaften Weiterbildung eine spezifische Einstellung einer Bremskraft, wie nachfolgend noch ausgeführt werden wird.
  • Die Wirbelstromkupplung und/oder die Wirbelstrombremse können nach Bedarf auf beliebige Art und Weise mit elektrischer Energie versorgt werden. Bevorzugt kann ein Stromgenerator vorgesehen sein, der von dem Motor angetrieben wird und die Wirbelstromkupplung und/oder die Wirbelstrombremse speist.
  • Die Ramme kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise gesteuert werden. Vorzugsweise kann eine Steuerung vorgesehen sein, die derart ausgebildet ist, dass sie zur Durchführung eines Rammschlags eine vorgebbare Seillänge berechnet, die gleich der Summe aus einem Rammfortschritt eines vorherigen Rammschlags und aus der Hubhöhe des Rammgewichts ist, und bei Auslösen eines Freifalls des Rammgewichts die Seilwinde derart ansteuert, dass das Seil mit der vorgebbaren Länge abgetrommelt wird. Dadurch kann eine Schlappseilbildung minimiert und die Energieeffizienz und Rammfrequenz erhöht werden.
  • Die abtrommelbare Seillänge kann gegebenenfalls korrigiert werden aufgrund berechneter Tendenzwerte.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die vorgeschlagene Ramme einen Hydraulikzylinder aufweist, der an seinem einfahrbaren und ausfahrbaren Ende eine Umlenkrolle trägt, über die das Seil läuft. Durch Einfahren und Ausfahren des Hydraulikzylinders kann die Hubhöhe schnell und genau nach Bedarf eingestellt werden.
  • Die Erfindung schlägt außerdem eine Steuerung für eine der vorgeschlagenen Rammen vor, wobei zur Durchführung eines Rammschlags bei Auslösen eines Freifalls des Rammgewichts das Seil mit einer vorgebbaren Länge abgetrommelt wird, die gleich der Summe aus einem Rammfortschritt eines vorherigen Rammschlags und aus der Hubhöhe des Rammgewichts ist. Diese Steuerung ermöglicht eine Minimierung der Schlappseilbildung sowie eine Erhöhung der Energieeffizienz und Rammfrequenz der Ramme. Wegen der Einspeisung des Wertes eines vorherigen Rammfortschritts bei vorgegebener Hubhöhe des Rammgewichts kann der erzielbare Rammfortschritt bei einem aktuellen Rammschlag über die gesamte, aus dem vorherigen Rammfortschritt berechneten vorgebbaren Länge ungebremst und folglich mit hoher Effizienz erfolgen.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff "bei Auslösen eines Freifalls des Rammgewichts" stets, dass das Deaktivieren oder Öffnen der Wirbelstromkupplung und das Öffnen oder Lösen der Feststellbremse, falls vorhanden, nach Bedarf kurz vor oder in etwa gleichzeitig zu dem Auslösen des Freifalls erfolgen können.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird bei einem zusätzlichen Rammfortschritt im Vergleich zu dem vorherigen Rammfortschritt nach Abtrommelung über die vorgebbare Seillänge die mindestens eine Bremse, vorzugsweise die Wirbelstrombremse, auf eine vorgebbare, insbesondere reduzierte Bremskraft eingestellt, die Kupplung deaktiviert oder geöffnet und Seil entsprechend dem positiven zusätzlichen Rammfortschritt abgetrommelt. Die mindestens eine Bremse, vorzugsweise die Wirbelstrombremse, fällt dabei vorteilhafterweise mit einer Bremskraft ein, die das Seil nach dem Aufprall des Freifallgewichts und der zusätzlichen positiven Seilentnahme über den Rammfortschritt einer Tendenzmessung hinaus straff hält. Weist beispielsweise die Bremse, vorzugsweise die Wirbelstrombremse, eine Bremskraft von 200 kN auf, so wird eine Bremskraft von beispielsweise maximal bis zu 40 kN eingestellt. Der Einfall der Bremse mit einer reduzierten Bremskraft und das Deaktivieren oder Öffnen der Kupplung erfolgt dabei vorteilhafterweise in etwa gleichzeitig, jedoch kann auch zunächst die Bremse einfallen und nachfolgend die Kupplung öffnen. Dieses erfolgt dann vorteilhafterweise innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne. Durch diese Ausbildung der Steuerung wird vorteilhafterweise erzielt, dass der Motor aufgrund des Deaktivierens oder Öffnens der Kupplung einen verringerten Verschleiß aufweist und zudem der auftretende zusätzliche Rammfortschritt nicht durch Einfallen der Bremse mit voller Bremskraft verschenkt und somit die Effizienz der vorgeschlagenen Steuerung nicht vermindert wird. Tritt umgekehrt kein positiver zusätzlicher Rammfortschritt auf, sondern ist der Rammfortschritt des gegenwärtigen Rammschlages geringer als der Rammfortschritt des vorherigen Rammschlages, so erschlafft das Seil über eine durch diese Differenz vorgegebene Seillänge. Ein Einfallen der Bremse mit reduzierter Bremskraft und ein Deaktivieren oder Öffnen der Kupplung ist in diesem Fall nicht notwendig, kann jedoch gleichwohl erfolgen, wobei jedoch durch ein solchermaßen erzieltes und im Folgenden als negativer zusätzlicher Rammfortschritt angesprochenes Ereignis eine weitere Abtrommelung des Seils unter mit reduzierter Bremskraft eingefallener Bremse nicht erfolgt.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der vorgeschlagenen Ramme oder Steuerung wird nach einem Rammschlag das Seil straff gezogen. Durch die Straffung des Seils ist letztendlich die Weglänge des Seils für einen Rammschlag bestimmbar, so dass sich für einen nachfolgenden Rammschlag unter Berücksichtigung der Hubhöhe des Rammgewichts eine vorgebbare abzutrommelnde Seillänge ermitteln lässt. Vorteilhafterweise wird zur Straffung des Seils die Kupplung zumindest teilweise aktiviert oder geschlossen. Vorteilhafterweise wird über das Auftrommeln des Seils mit der Seilwinde die Seillänge des vorherigen Rammfortschritts bestimmt. Bevorzugt erfolgt eine Bestimmung des vorherigen positiven oder negativen Rammfortschritts durch Messung der Seillänge des schlaffen Seils bis zu dessen Straffung. Nach Straffung des Seils fällt vorteilhafterweise die Bremse ein.
  • Der erste Rammschlag einer Ramme mit einer der vorgeschlagenen Steuerungen wird vorteilhafterweise ausgeführt ausgehend von einem auf einem Rammgut, beispielsweise Boden oder Pfahl etc. mit einem auf eine hierdurch gebildete Gegenstoßfläche aufgestellten Rammgewicht, so dass dessen Stoßfläche auf der Gegenstoßfläche zu liegen kommt. Das Seil wird über die Seilwinde straff gezogen, wobei die Bremse geöffnet und die Kupplung aktiviert oder geschlossen ist. Anschließend wird das Rammgewicht durch eine Seilverkürzung angehoben, wobei die Hubhöhe des Rammgewichts gemessen wird. Die Messung kann durch fotooptische, mechanische und/oder elektronische Sensorik erfolgen. Nachfolgend wird der Freifall durch Deaktivieren der Kupplung zur Freigabe des Seils ausgelöst. Gleichzeitig wird die Bremse geöffnet gehalten und Seil nachgesteuert. Vor dem Auftreffen des Freifallgewichts ist die Kupplung inaktiv und die Winde wird teilweise eingebremst. Das Freifallgewicht verfügt nunmehr über eine ausreichende Seillänge, die nach dem Rammfortschritt weitestgehend zur Straffung des Seils führen wird. Da beim ersten Rammschlag noch keine Seillänge für den Rammfortschritt von einem vorherigen Rammschlag vorgegeben werden kann, ist eine Länge frei vorregelbar. Beim folgenden Rammschlag erkennt die Steuerung eine Tendenz und beeinflusst die vorgegebene Seillänge entsprechend dem zu erwartenden Rammfortschritt.
  • Nach Vollendung des ersten Rammschlags wird die Kupplung geschlossen oder aktiviert, die teilweise Einbremsung aufgehoben und das Seil gestrafft. Es wird die Seillänge zur Straffung des Seils mit dem Seilbedarf des vorherigen Rammschlags verglichen und die Seilfreigabe für den folgenden Rammschlag bestimmt. Dabei wird die Seillängenmessung zur Ergänzung der Berechnungen für den Rammfortschritt und die notwendige Seillängenvorwahl für den folgenden Rammschlag ausgeführt und die Bremse fällt wieder ein.
  • Für den zweiten und die folgenden Rammschläge wird das Rammgewicht gehoben, die Hubhöhe des Rammgewichts gemessen, nachfolgend der Freifall des Rammgewichts ausgelöst, wobei die Bremse geöffnet und die Kupplung aktiviert oder geschlossen ist, so dass Seil von der Seilwinde abgetrommelt werden kann entsprechend der Hubhöhe des Rammgewichts zuzüglich des im ersten Rammschlag beziehungsweise den weiteren vorhergehenden Rammschlägen erzielten, gegebenenfalls korrigierten Rammfortschritts. Nach Abtrommelung einer entsprechenden Seillänge wird die Bremse der Seilwinde teilweise geschlossen, bevorzugt gleichzeitig wird die Kupplung deaktiviert oder geöffnet, so dass bei einem positiven zusätzlichen Rammfortschritt nunmehr das Rammgewicht zusätzliches Seil von der Seilwinde abziehen kann. Auch hierdurch wird, wie bereits vorstehend beschrieben, die Winde nicht beschleunigt als auch einem Verschleiß des Motors der Seilwinde vorgebeugt.
  • Nachfolgend diesem zweiten oder weiteren Rammschlag wird dann die Kupplung wieder aktiviert oder geschlossen, das Seil gestrafft, der Rammfortschritt hierdurch gemessen, und die Bremse fällt ein. Dieser zweite und weitere Schritt kann beliebig oft wiederholt werden, bis die gewünschte Rammtiefe erzielt ist. Mittels der erfindungsgemäßen Steuerung ist es vorteilhafterweise möglich, mindestens 5 Schläge pro Minute, weiter bevorzugt mindestens 10 Schläge pro Minute, weiter bevorzugt mehr als 13 Schläge pro Minute durchzuführen. Die Kupplung ist vorteilhafterweise zwischen einem Windengetriebe und dem Motor angeordnet.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Hubhöhe des Rammgewichts bei einem jeden Rammschlag im wesentlichen konstant gehalten. Eine Kontrolle der Hubhöhe kann dabei über eine Messvorrichtung erfolgen. Die Messvorrichtung weist dabei bevorzugt mindestens einen, weiter bevorzugt mindestens zwei entsprechende Sensoren an der Ramme auf.
  • Vorteilhafterweise entspricht die Hubhöhe des Rammgewichts zumindest einer Teillänge einer Kolbenstange eines zwischen Seilwinde und Rammgewicht angeordneten und mit dem Seil verbindbaren Hydraulikzylinders. Durch Zwischenschaltung eines Hydraulikzylinders kann der Hub des Rammgewichts mit exakter Bestimmung der Hubhöhe erfolgen, und zudem eine hohe Anzahl an Rammschlägen verwirklicht werden. Vorteilhafterweise ist dabei die Kolbenstange des Hydraulikzylinders mindestens so schnell bewegbar, wie das Rammgewicht fällt, bevorzugt ist die Fallzeit des Rammgewichts länger als die Ausfahrzeit der Kolbenstange aus dem Hydraulikzylinder. Eine dabei kurzfristigst entstehende Erschlaffung des Seils fällt kaum ins Gewicht, und kann im Übrigen auch durch eine Einstellung der Ausfahrzeit der Kolbenstange des Hydraulikzylinders in Hinblick auf die jeweilige Ramme spezifisch eingestellt beziehungsweise durch die Steuerung berücksichtigt und hierdurch minimiert werden. Vorteilhafterweise ist zur Messung der Hubhöhe mindestens ein Sensor an der Oberseite der Umlenkrolle des Hydraulikzylinders angeordnet. Durch die vorgeschlagene Ramme oder Steuerung ist es weiter vorteilhafterweise ermöglicht, aufgrund der Bestimmung des Rammfortschritts mehrerer Rammschläge (mindestens zweier) eine Mittelung vorzunehmen oder aber eine Tendenz in Hinblick auf die vorgegebenen Eigenschaften des Bodens zu erkennen, und hierauf zu reagieren. Hierzu ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass zur Ermittlung einer Tendenz die Rammfortschritte der vorherigen mindestens zwei Rammschläge eingerechnet werden. Bevorzugt erfolgt eine Tendenzermittlung auf Grundlage der vorherigen mindestens drei, weiter bevorzugt mindestens vier, noch weiter bevorzugt fünf, und einer weiter bevorzugten Ausführungsform auf Grundlage sämtlicher vorheriger Rammschläge. Vorteilhafterweise werden die Tendenzwerte bei der Vorgabe der abtrommelbaren Seillänge eingerechnet, und diese somit korrigiert, soweit notwendig. Hierdurch ist eine intelligente Steuerung ermöglicht, die nicht nur ausschließlich auf Grundlage von einem oder zwei vorherigen Rammschlägen und den mit diesen erzielten Rammfortschritten die Länge des abtrommelbaren Seils ermöglicht vorzugeben, sondern es kann zugleich in Hinblick auf die spezifischen Bodenbeschaffenheiten individuell Rücksicht genommen werden, solange und soweit eine Tendenz aus den ermittelten Tendenzwerten feststellbar ist. Hierdurch erfolgt letztendlich eine Korrektur der vorgebbaren Seillänge. Die vorgeschlagene Steuerung kann dabei beispielsweise als SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) bzw. PLC (Programmable Logic Controller) ausgebildet sein.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das Öffnen und Schließen der Wirbelstromkupplung und/oder das Öffnen und Einfallen der Bremsen elektrisch und/oder das Einfahren und Ausfahren des Hydraulikzylinders hydraulisch, vorzugsweise mittels Logikventilen, gesteuert wird.
  • Die Steuerung kann gegebenenfalls auch berücksichtigen, dass Rammfortschritte, welche aufgrund Einbruch in zum Bespiel Kavernen erfolgen, als singuläre Ereignisse nicht berücksichtigt werden für die Bestimmung der abtrommelbaren Seillänge für den nächsten Rammschlag, sondern dass dann zum Beispiel der Rammfortschritt des vorvorherigen Rammschlags eingerechnet wird.
  • Wird die vorgeschlagene Steuerung nun in einer Ramme vorgesehen, bei welcher zwischen Seilwinde und Rammgewicht zusätzlich ein Hydraulikzylinder angeordnet ist, so erfolgt die Rammsteuerung im wesentlichen wie vorstehend beschrieben, nur dass die Hubhöhe des Rammgewichts bestimmt wird letztendlich über eine Teillänge der Kolbenstange, insbesondere bezogen auf deren Länge im vollständig ausgefahrenen Zustand des Hydraulikzylinders. Über die vorgeschlagene Steuerung wird dann zusätzlich das Ein- und Ausfahren der Kolbenstange des Hydraulikzylinders gesteuert. Somit erfolgt die Hebung des Rammgewichts durch Einfahren des Kolbens des Hydraulikzylinders in das Zylindergehäuse. Aufgrund eines positiven oder negativen Rammfortschritts vorliegendes schlaffes Seil wird über die Seilwinde durch die vorgeschlagene Steuerung gestrafft, und dabei der Wert dieses Rammfortschritts bestimmt, welcher auch negativ im Verhältnis zum vorherigen Rammfortschritt im Falle eines negativen Rammfortschritts sein kann.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden. Zeichnungen näher erläutert werden. Die darauf hervorgehenden einzelnen Merkmale sind jedoch nicht auf die einzelnen Ausführungsformen beschränkt, sondern können mit weiter oben beschriebenen einzelnen Merkmalen und/oder mit einzelnen Merkmalen anderer Ausführungsformen zu weiteren Ausführungsformen verbunden werden. Die Einzelheiten in den Figuren sind nur erläuternd, nicht aber beschränkend auszulegen. Die in den Ansprüchen enthaltenen Bezugszeichen sollen den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung in keiner Weise beschränken, sondern verweisen lediglich auf die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele. Es zeigen:
  • Fig. 1:
    eine Seitenansicht einer Ramme in einer bevorzugten Ausführungsform;
    Fig. 2:
    eine Rückansicht der Ramme der Fig. 1; und
    Fig. 3:
    eine schematische Darstellung der Ramme der Fig. 1 und 2.
  • In der Fig. 1 ist eine Rammvorrichtung oder Ramme 10 in einer bevorzugten Ausführungsform mit einer Seilwinde 12 dargestellt, von welcher ein Seil 16 über eine in einem oberen Bereich eines Mäklers 11 angeordnete erste Umlenkrolle 22 zu einer in einem Kopfbereich eines Hydraulikzylinders 18 angeordneten Umlenkrolle 20 geführt und von dieser über einen Kopfbereich 24 und mindestens eine dort angeordnete weitere Umlenkrolle 26 auf die andere Seite des Mäklers 11 geführt und dort mit dem als Rammbär ausgebildeten, im Mäkler 11 aufgenommenen Rammgewicht 14 verbunden ist. Des Weiteren ist ein Betonierkübel 15 vorgesehen.
  • Die Fig. 1 zeigt hier den Hydraulikzylinder 18 mit eingefahrenem Kolben und gehobenem Rammgewicht 14. Die an dem Seil 16 angeordneten Pfeile sollen lediglich der besseren Orientierung zur Verdeutlichung des Verlaufs desselben dienen.
  • Die Fig. 2 zeigt die Ramme 10 gemäß der Fig. 1 in einer Rückansicht, aus welcher insbesondere die leicht in Hinblick auf eine Mittelachse des Mäklers 11 versetzte Anordnung des Hydraulikzylinders 18 und entsprechend der Anordnung der ersten Umlenkrolle 22 erkennbar ist.
  • Fährt die im Hydraulikzylinder 18 aufgenommene Kolbenstange in Richtung auf den Kopfbereich 24 des Mäklers 11 aus, so wird das Seil 16 über die entsprechende Wegstrecke des Rammgewichts 14 nach unten bewegt. Erfolgt dabei das Ausfahren der Kolbenstange des Hydraulikzylinders 18 schneller als der Fall des Rammgewichts 14, so werden zusätzliche Brems- und Reibungseffekte vermieden und der freie Fall des Rammgewichts 14 durch den Hydraulikzylinder 18 nicht beeinträchtigt. ###Während des freien Falls wird das Seil 16 von der Seilwinde 12 nach Öffnen der hier nicht gezeigten Bremsen der Seilwinde 12 durch vorteilhafterweise vorgesehene Logikventile innerhalb der hier nicht gezeigten Steuerung der Ramme 10.
  • In der Fig. 3 ist die Ramme 10 mit einigen ihrer nachfolgend näher beschriebenen Bestandteile schematisch dargestellt. Die Ramme 10 weist wie oben bereits beschrieben das Rammgewicht 14, das Seil 16, an dem das Rammgewicht 14 angebracht ist, und die Seilwinde 12 auf. Die Seilwinde 12 weist eine Trommel 13 für das Seil 16, einen Motor 17 für die Trommel 13 und eine Wirbelstromkupplung 19 zwischen der Trommel 13 und dem Motor 17 auf.
  • Die Ramme 10 weist außerdem einen Wirbelstrombremse 21 und eine Feststellbremse 23 auf, die parallel wirkend mit der Trommel 13 verbunden sind. Die Ramme 10 weist darüber hinaus einen Stromgenerator 25 auf, der von dem Motor 17 angetrieben wird und die Wirbelstromkupplung 19, die Wirbelstrombremse 21 und die Feststellbremse 23 speist.
  • Die Ramme 10 weist des Weiteren eine Steuerung 27 auf, die ebenfalls von dem Stromgenerator 25 gespeist wird und steuertechnisch mit der Trommel 13, dem Motor 17, dem hier nicht dargestellten Hydraulikzylinder 18, der Wirbelstromkupplung 19, der Wirbelstrombremse 21, der Feststellbremse 23 und dem Stromgenerator 25 verbunden ist. Bei aktivierter oder geschlossener Wirbelstromkupplung 19 kann das Drehmoment des Motors 17 nach Bedarf durch entsprechende Ansteuerung durch die Steuerung 27 ganz oder zu einem beliebigen Anteil auf die Trommel 13 übertragen werden.
  • Die Steuerung 27 ist derart ausgebildet, dass sie zur Durchführung eines Rammschlags eine vorgebbare Seillänge berechnet, die gleich der Summe aus einem Rammfortschritt eines vorherigen Rammschlags und aus der Hubhöhe des Rammgewichts 14 ist, und bei Auslösen eines Freifalls des Rammgewichts 14 die Seilwinde 12 derart ansteuert, dass das Seil 16 mit der vorgebbaren Länge abgetrommelt wird. Die Steuerung 27 kann die Rammfortschritte der jeweiligen Rammschläge und die Hubhöhe beispielsweise durch sensorische Abtastung der Drehungen der Trommel 13 und/oder der Drehungen wenigstens einer der Umlenkrollen 20, 22, 26 ermitteln.
  • Während des Hubvorgangs wird, sobald die gewünschte Hubhöhe erreicht ist, der Freifall des Rammgewichts 14 dadurch ausgelöst, dass die Steuerung 27 die Wirbelstromkupplung 19 deaktiviert oder öffnet und die Wirbelstrombremse 21 deaktiviert oder geöffnet lässt, so dass sich nun die Trommel 13, angetrieben durch die Gewichtskraft des Rammgewichts 14, frei drehen kann. Sobald die Steuerung 27 durch Abtasten der Drehung der Trommel 13 erkannt hat, dass die vorgebbare Seillänge erreicht worden ist, aktiviert oder schließt sie die Wirbelstrombremse 21, so dass die Drehung der Trommel 13 abgebremst wird. Zum anschließenden Auftrommeln des Seils 16 und Hochziehen des Rammgewichts 14 deaktiviert oder öffnet die Steuerung 27 die Wirbelstrombremse 21 und aktiviert oder schließt die Wirbelstromkupplung 19 und steuert den Motor 17 an, um die Trommel 13 in Auftrommelrichtung anzutreiben. Sobald die Steuerung 27 durch Abtasten der Drehung der Trommel 13 erkannt hat, dass eine gewünschte Hubhöhe des Rammgewichts 14 erreicht worden ist, deaktiviert oder öffnet die Steuerung 27 wieder die Wirbelstromkupplung 19 und lässt die Wirbelstrombremse 21 deaktiviert oder geöffnet und hält den Motor 17 an. Dadurch kann im direkten Anschluss der nächste Rammschlag durch Auslösen des nächsten Freifalls gestartet werden.

Claims (6)

  1. Ramme (10), mit
    - einem Rammgewicht (14);
    - einem Seil (16), an dem das Rammgewicht (14) angebracht ist;
    - einer Seilwinde (12), die eine Trommel (13) für das Seil (16), einen Motor (17) für die Trommel (13) und eine Kupplung (19) zwischen Trommel (13) und Motor (17) aufweist;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Kupplung eine Wirbelstromkupplung (19) umfasst.
  2. Ramme (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wirbelstrombremse (21) und/oder eine Feststellbremse (23) mit der Trommel (13) verbunden ist.
  3. Ramme (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stromgenerator (25) vorgesehen ist, der von dem Motor (17) angetrieben ist und die Wirbelstromkupplung (19) und/oder die Wirbelstrombremse (21) speist.
  4. Ramme (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung (27) vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass sie zur Durchführung eines Rammschlags:
    - eine vorgebbare Seillänge berechnet, die gleich der Summe aus einem Rammfortschritt eines vorherigen Rammschlags und aus der Hubhöhe des Rammgewichts (14) ist; und
    - bei Auslösen eines Freifalls des Rammgewichts (14) die Seilwinde (12) derart ansteuert, dass das Seil (16) mit der vorgebbaren Seillänge abgetrommelt wird.
  5. Ramme (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hydraulikzylinder (18) vorgesehen ist, der an seinem einfahrbaren und ausfahrbaren Ende eine Umlenkrolle (20) trägt, über die das Seil (16) läuft.
  6. Steuerung (27) für eine Ramme (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei:
    - zur Durchführung eines Rammschlags bei Auslösen eines Freifalls des Rammgewichts (14) das Seil (16) mit einer vorgebbaren Seillänge abgetrommelt wird, die gleich der Summe aus einem Rammfortschritt eines vorherigen Rammschlags und aus der Hubhöhe des Rammgewichts (14) ist;
    - das Öffnen und Schließen der Wirbelstromkupplung (19) und/oder das Öffnen und Einfallen der Bremsen (21, 23) elektrisch und/oder das Einfahren und Ausfahren des Hydraulikzylinders hydraulisch gesteuert wird.
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