EP3111016A1 - Verfahren und vorrichtung zum einbringen von schraubfundamenten ins erdreich - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum einbringen von schraubfundamenten ins erdreich

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Publication number
EP3111016A1
EP3111016A1 EP14828485.4A EP14828485A EP3111016A1 EP 3111016 A1 EP3111016 A1 EP 3111016A1 EP 14828485 A EP14828485 A EP 14828485A EP 3111016 A1 EP3111016 A1 EP 3111016A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
speed
torque
impact force
switched
impact
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14828485.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günther THURNER
Martin Thurner
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.)
Krinner Innovation GmbH
Original Assignee
Krinner Innovation 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 Krinner Innovation GmbH filed Critical Krinner Innovation GmbH
Publication of EP3111016A1 publication Critical patent/EP3111016A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
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    • E02D7/26—Placing by using several means simultaneously
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
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    • E02D7/00—Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/02—Placing by driving
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D7/00—Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/22—Placing by screwing down

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for introducing sterfunda- elements in the soil, especially in soil of different soil conditions.
  • Screw foundations are used in a variety of ways and also introduced into the soil with screw-in tools of a mechanical type. Nevertheless, in order to be able to reliably bring the ground screws into the ground for a wide variety of ground conditions, i. especially when stones are in the screw of the screw foundation, the corresponding ringfundNonetheless have been equipped with hardened tips or chisel-like additional tools, which are guided inside the ringfundniess and serve the destruction of the stone, so to speak at the leading edge when introducing the gradfundNonethelesss.
  • impact sleeves are known, which are merely hammered or driven into the ground by a striking tool. While only one impact device is present in impact sleeves, i. a screwing prohibits, because the impact sleeves in the longitudinal direction or Einschlagraum trained webs to prevent rotation, the fferfundêt threaded ridges have attached to their outer contour, so that they can be screwed into the ground.
  • For wrapping are
  • the basic procedure when using such rotary hammers would mean that it would be necessary to pre-drill, then a drill would have to be removed from the generated borehole in order subsequently to be able to subsequently screw in a foundation.
  • the pre-drilling and producing a borehole for the introduction of a screw foundation is also disadvantageous because, if necessary, then it can not be ensured that the screw foundation is reliably anchored, and because, moreover, although a predrilled hole for the screw foundation has been produced, However, it can not be ruled out that a stony ground condition would oppose considerable resistance to the penetration of the helices of the screw foundation, so that when screwing in even with a pre-drilled hole, the screw foundation to be introduced may possibly be damaged or even destroyed.
  • the feed rate and rotational movement are synchronized in accordance with the pitch of the helical fin assembly.
  • the rotational speed is controlled in dependence on the traveled actual distance until some courses of the rib have taken in the ground and can be provided by merely further rotation of the concrete pile due to the support of the rib necessary for displacing the soil axial force.
  • the rotational speed is set according to the desired feed speed.
  • a torque and an impact force directed in the direction of insertion of the screw foundation are applied to the screw foundation alternately one after the other or at least temporarily at the same time, depending on the soil.
  • the screw foundation has on its outer contour an outer spiral in the manner of a thread with a defined pitch. If now the screw foundation is screwed into the soil, i. not drilled, so at a given speed corresponding to the slope of the Eindringweg over time or the feed rate is theoretically determined.
  • the ratio of torque and impact performance in favor of the torque is changed.
  • the maximum torque is increased compared to the aforementioned conventional Schlagbohrköpfen and held the impact performance constant or even reduced.
  • An exemplary embodiment is a torque of 5 to 10 kNm and a punch power of about 5 kW, so that a ratio of about 1 to 2: 1 exists.
  • a (current) slip value is preferably determined on the basis of a rotational speed measurement and a longitudinal movement measurement (feed measurement) of the screw foundation and of the gradient.
  • the slip value is kept within predefined limits by varying the speed and switching the impact force on or off.
  • the limits of the slip value are preferably defined in such a way that a certain deviation from the theoretically traveled penetration path is permitted, ie limits are defined as a function of the theoretically traversed penetration path.
  • the rotational speed and the impact force are regulated in such a way that when the amount of this slip value, ie a limit of the slip value, is exceeded, the impact force is switched on or off, the control taking place such that the amount of the slip value after switching on or off is respected again.
  • the speed and the impact force are controlled to each other so that always the predetermined limits of the Schiupfwerts are not exceeded. Namely, only then can it be ensured that, on the one hand, a good penetration into the ground is ensured, ie that resistances possibly present through stones are overcome with a correspondingly slower penetration rate, but that the solid anchoring of the screw foundation with its outer spirals in the soil is not thereby eliminated. If, according to a preferred embodiment, the actual penetration path is reduced relative to a theoretical penetration path related to the current rotational speed, the impact force is switched on and the rotational speed is adapted accordingly on the basis of the longitudinal movement and the gradient. This is the case, for example, when the screw foundation encounters a hard ground area such as a stone when screwing.
  • the impact force is switched off.
  • the total theoretical length traveled is determined as compared, for example, by integral formation and with the actual longitudinal path traveled by means of the screw foundation during insertion. If this actual longitudinal path is now reduced in relation to the theoretically covered longitudinal path, whereby the theoretically covered longitudinal path is determined from inclination and revolutions, the impact force is switched on and the speed reduced to such an extent that the reduced longitudinal path is adapted accordingly in the direction of the expected longitudinal path. Upon reaching a predetermined approach value to the expected, ie theoretical longitudinal path, the impact force is switched off again.
  • the torque exerted on the screw foundation is limited or reduced.
  • a maximum torque is predetermined by the drive or is set on the machine depending on the soil condition, the type of screw foundation and / or further introduction or boundary conditions.
  • the measured actual torque is compared with a predetermined maximum torque during penetration.
  • the speed is reduced as far as reaching the predetermined maximum torque and at the same time switched on the percussion that the predetermined maximum torque is not exceeded.
  • the impact force is applied to the screw foundation until a new light torque, i. a renewed startup of the device, a propulsion in the direction of insertion is available again.
  • the impact force is preferably switched on when the speed drops by a predefined amount.
  • a substantially constant torque is demanded from the screwing tool with consistently constant soil conditions.
  • the torque increases at best due to increasing friction on the Eincardiefe. If the screw foundation, and in particular the tip of the screw foundation strikes a layer of hard ground or a stone or rock, the torque required increases abruptly. If this torque increase is limited by the maximum torque of the drive, the speed drops. In such a speed drop then preferably the impact force is switched on.
  • the speed drop can be defined as a threshold value via a (negative) gradient or a speed difference. If the threshold value is exceeded, the impact force is preferably switched on automatically.
  • the exceeding of the threshold value can also be displayed via a display device, for example in the form of a lamp or a display.
  • a display device for example in the form of a lamp or a display.
  • the impact of the fferfundaments on a stone, a rock or the like is also recognizable by the abrupt increase in torque.
  • a behavior of the torque is detectable and usable as Einschaltbedingung for the impact force.
  • a torque difference or a slope of the torque curve can also be defined as a threshold value.
  • the maximum torque and / or the threshold for the switch-on condition are preferably set as a function of the nature of the soil and / or the screw foundation to be screwed in.
  • This embodiment is also completely self-contained possible, i. without corresponding slip values are required as the basis for a control of the connection or shutdown of the torque or the impact force.
  • the control is carried out on the basis of the maximum torque.
  • the maximum torque When the maximum torque is reached, it is always reduced or switched off and the impact force is switched on, which can be followed by the switching on of the torque again after a corresponding penetration.
  • a multiple change between switching on and switching off torque and / or impact force is conceivable, so that ensures optimal insertion of the erfundaments while securing a reliable anchorage by the balanced combination of switching on or Abschalte ns of torque and power becomes.
  • the impact force is switched off when reaching the rated speed and when the torque falls by a predefined value.
  • the impact force is exerted by high-frequency vibrations.
  • the high-frequency vibrations may preferably be high-frequency or ultra-high-frequency sound vibrations.
  • Screw foundations provided in the soil, by means of which a sleeve body is introduced with on its outer sides existing outer spiral with a thread-like pitch.
  • This device realizes the method according to the invention described above.
  • This device comprises a rotating device for screwing the sortedfundaments, a striking device for generating a striking force in the direction of insertion of the screw foundation, a speed measuring device for determining the current speed of the fferfundniess during its introduction, further comprises a displacement measuring device for determining the Einbringweges the fferêt noirs and a control device for controlling the rotating device and impact device and their connection or disconnection.
  • the control device are the rotating device and the impact device during the introduction of the
  • control device acts on the rotating device as speed reducing and the impact device is switched on when the fferfundament strikes a rock or hard ground and the actual Einbringweg is less than the current speed corresponding Einbringweg until the amount of the defined slip value is reached.
  • the impact device is designed as a device which emits ultra-high-frequency vibrations in the form of a sound source.
  • the high-frequency vibrations can also be generated by a device which outputs mechanical vibrations.
  • a torque sensor is furthermore provided by means of which the current torque can be measured, on the basis of which the rotary device can be switched off or down regulated on reaching a defined maximum permissible torque.
  • the device has at least one contact surface pair, via which the torque from the motor of the rotary device can be transmitted to a drive shaft and the screw foundation.
  • the contact surface pair is arranged on a diameter which corresponds to at least twice, in particular five times the diameter of the drive shaft.
  • the contact surfaces of the contact surface pair are movable relative to each other, in particular in the direction of a rotation axis of the rotating device.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a screw foundation loading device according to the invention
  • FIG. 2 shows the screw foundation in a first position during screwing in
  • FIG. 3 shows the screw foundation in a second position during screwing in
  • FIG. 4 shows a flow diagram of a method according to the invention for inserting a screw foundation
  • FIG. 5 shows a second embodiment of a screw foundation loading device according to the invention
  • Figure 7 a, b, c various embodiments of a fferfundaments in side view and bottom view, which can be introduced with the method according to the invention or the device according to the invention in the soil.
  • FIG. 1 shows an inventive feeding device 1 for introducing a screw foundation 10 into the ground 20.
  • the screw foundation 10 has a helical spiral 11 at least in partial regions.
  • the introduction device 1 has a carriage 2, in which a drive head 3 is arranged displaceably. By the Reiativiolo the drive head 3 relative to the carriage 2, which is generally carried out in a substantially vertical direction, the feed V for the introduction of the screw 10 is provided.
  • the feed V can be provided by the own weight, in particular of the drive head 3, or by an active drive with a given propulsion force and / or propulsion speed.
  • the drive head 3 has a coupling 7, which is rotationally rigidly connected to the screw foundation 10.
  • the coupling 7 is rotatable by the drive head 3 both in the direction of rotation R and movable in the translation direction T to perform a percussion drilling.
  • Both a speed sensor 4 and a torque sensor 5 for measuring the introduction speed or the Einbringmoments and a displacement sensor 6 for determining the feed path and the feed rate are provided on the drive head 3 or on the feed unit 1.
  • FIG. 2 shows a section of the screw foundation 10 in a first position during introduction into the soil 20.
  • the screw foundation has a thin-walled cylindrical sleeve 14 and the helical coil 11 arranged on the outside thereof.
  • the helical coil 11 cuts into the soil 20 such that both the upper and the lower flanks 12 and 13 abut in the soil 20.
  • the feed rate often does not match the feed rate.
  • the feed rate v is too small or the rotational speed n is too high.
  • the cavity 21 is created by the fact that the real feed lags behind the ideal feed to the tail N.
  • FIG. 4 schematically shows a flowchart for a loading process according to the invention.
  • the turning operation is started at step 100.
  • the driving-in process is monitored by means of the sensors for speed, torque and feed (4, 5 and 6).
  • a stone recognition 110, a thread protection 120 and a Schaubfundamentschonung 130 are realized via these sensors.
  • the insertion depth is monitored via the feed sensor 6.
  • the insertion process is terminated in step 150.
  • the monitoring operations 110, 120 and 130 usually run parallel to each other.
  • the individual types of control can also be implemented individually or in various combinations.
  • For each of the monitors there is a condition in column 101, with which the respective state is detected.
  • the impact device or the impact force is then switched on and the further introduction according to column 103 is regulated.
  • the hammer mechanism is turned off in accordance with column 105.
  • the stone recognition 110 has as recognition condition that a collapse of the feed rate takes place.
  • the current slip exceeds a predetermined limit slip value, since, for example, the screw foundation strikes a rock and the feed rate is reduced abruptly. Turning on the percussion ensures that even in hard subsurface, for example in rock or rock, a feed takes place.
  • the exit condition here is the exceeding of a preset limit speed, for example 20 min -1 . With entry of the exit condition, the impact mechanism is switched off and the speed control is terminated.
  • the detection 121 is determined on the basis of the traveled feed path and, ideally, on the basis of the number of revolutions u and the thread pitch p.
  • the follower N is considered to be the recognition criterion. If the caster exceeds a predefined value, for example half a thread pitch p, then the percussion mechanism switches on, and speed control likewise takes place. In the given case, however, the slip s is set to a value ⁇ 1, for example 0.9, d. H. regulated on negative slip. This counteracts the further destruction of the structure in the soil, in particular that an on-the-surface conveying of soil through the screw foundation 10 or the helical coil 11 takes place. As an exit condition applies here according to step 124, when the caster is reduced to zero or falls below a predefined value. Upon reaching the exit condition, the hammer mechanism is turned off and the speed control is terminated.
  • a third type of control is the screw foundation protection according to FIG. 130.
  • the detection criterion according to step 131 is when a predefined maximum torque or a limit torque is reached.
  • the torsional rigidity of the screw foundation 10 or the rated power of the drive head 3 can serve as limit torque.
  • the torque is regulated to the limit torque, which may be reduced by a safety factor, according to step 133.
  • exit sbedi ng u ng according to step 134 here is in particular the falling below the predetermined speed limit by a predefined value at maximum speed. If, for example, the maximum torque is 3500 Nm, the limit torque for switching on can be 3000 Nm.
  • the hammer mechanism is turned off and the torque control of step 133 is also terminated.
  • FIG. 5 shows a second embodiment of the introduction device 1 according to the invention, in particular the drive of the insertion device 1 according to the invention, in which an oscillation can be introduced into the coupling 7 by means of an oscillatory movement.
  • a sleeve 30 is rotatably mounted on the shaft.
  • the sleeve 30 is arranged concentrically with the shaft.
  • a mass 31 is arranged as imbalance.
  • the sleeve via a drive 32 for example an electric motor, can be driven.
  • the direction of rotation of the sleeve is preferably opposite to the direction of rotation of the clutch.
  • This device can be arranged in addition to the impact boring machine shown in Example 1 on the loading machine 1 or only in combination with a boring machine.
  • Vibrations in particular vibrations, are particularly advantageous in the screw foundation protection control or in the overload protection according to step 130 in FIG. 4. However, it is also usable, for example, for penetrating rock in stone detection according to step 110 in FIG.
  • the axis of rotation of the mass 31 is alternatively also perpendicular to the longitudinal axis of the fferfundaments attachable.
  • the speed of rotation of the mass 31 is preferably between 1000 and 10,000 min. 1
  • FIGS. 6a, b show a second embodiment of the introduction device 1 according to the invention, in particular the drive of the insertion device 1 according to the invention.
  • the motor 8 of the drive head 3 is formed with a central passage 33 through which a hollow shaft 34 is passed and driven by the motor 8. Concentric with the hollow shaft 34, a drive shaft 35 is formed and passed through the hollow shaft 34. On a first side of the motor 8, a firing pin 36 is arranged, via which impact energy in the drive shaft 35 can be introduced. On the opposite second side of the engine 8, the hollow shaft 34 has two drivers 37 which form contact surfaces 39a, b with wings 38 arranged on the drive shaft. Through the hollow shaft 34 and the contact surface pairs 39a, b, the torque of the motor 8 is transmitted to the drive shaft 35.
  • FIG. 7 a shows a screw foundation 10, which consists of a cylindrical, thin-walled sleeve 14.
  • the screw foundation 0 according to FIG. 7b has a conical section in the lower region and is open towards the bottom.
  • the screw foundation according to FIG. 7c has a thin-walled cylindrical section in the upper region and a conical section in the lower region, which terminates in a closed screw foundation tip.
  • For solid types of soil such as sandstone are preferably open at the bottom
  • the screw thread can! 11 may be arranged over the entire length of the screw foundation or only in partial areas.

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Abstract

Verfahren zum Einbringen eines Schraubfundamentes mit einer eine Steigung an dessen Außenkontur aufweisenden Außenwendel in der Art eines Gewindes ins Erdreich, bei welchem das Schraubfundament während seines Einbringens ins Erdreich alternierend oder zumindest zeitweise zeitgleich mit einem Drehmoment und in Einbringrichtung mit einer Schlagkraft beaufschlagt wird.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM EINBRINGEN VON SCHRAUBFUNDAMENTEN
INS ERDREICH
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbringen von Schraubfunda- menten ins Erdreich, insbesondere in Erdreich unterschiedlichster Bodenbeschaffenheit.
Schraubfundamente werden vielfältig eingesetzt und auch mit Einschraubwerkzeugen maschineller Art in den Boden eingebracht. Um für unterschiedlichste Bodenbeschaffenheiten dennoch die Schraubfundamente zuverlässig ins Erdreich einbringen zu können, d.h. insbesondere wenn Steine sich im Einschraubweg des Schraubfundamentes befinden, sind die entsprechenden Schraubfundamente mit gehärteten Spitzen oder mit meißelartigen Zusatzwerkzeugen ausgerüstet worden, welche im Innern des Schraubfundamentes geführt sind und der Zerstörung des Steines sozusagen an der Vorlaufkante beim Einbringen des Schraubfundamentes dienen. Demgegenüber sind Einschlaghülsen bekannt, welche lediglich durch ein Schlagwerkzeug in den Boden eingeschlagen bzw. eingetrieben werden. Während bei Einschlaghülsen lediglich eine Einschlagvorrichtung vorhanden ist, d.h. ein Einschrauben sich verbietet, weil die Einschlaghülsen in Längs- bzw. Einschlagrichtung ausgebildete Stege zur Verdrehsicherung aufweisen, haben die Schraubfundamente gewindeartige Stege an ihrer Außenkontur angebracht, damit sie eben in den Boden eingeschraubt werden können. Zum Einschlagen sind
Schraubfundamente daher nicht geeignet.
Beim Einschrauben soll sich zum Zwecke einer zuverlässigen Verankerung die Einschraubhülse, d.h. das Schraubfundament mit den Stegen, in den Boden eindrehen, diesen aber nicht we- sentlich lockern. Je nach Boden beschaffen heit wurden daher unterschiedliche Steg höhen entwickelt. Um Schraubfundamente auch in Böden zuverlässig einbringen zu können, welche sehr hart sind oder Steine als Hindernisse für das Einbringen der Schraubfundamente aufweisen, sind Schraubfundamente mit offenen Spitzen entwickelt worden, bei welchen in die Schraubfundamente ein zusätzlicher, die gesamte Einbringanlage verkomplizierender Schlagmeißel einge- bracht wird, so dass während des Eindrehens mittels einer Schlagbewegung auf den Meißel dem Schraubfundament vorauseilende Steine im Boden gegebenenfalls zertrümmert oder zerkleinert werden können. Die Schlagbewegung des Meißels erfolgt dabei unabhängig von der Drehbewegung des Schraubfundaments. Aufgrund der Tatsache, dass Schraubfundamente in den Boden geschraubt werden und, um eine zuverlässige Verankerung zu gewährleisten, während des Einschraubvorganges nicht gelockert werden sollten, verbietet es sich, Drehwerkzeuge und Schiagwerkzeuge für das Einbrin- gen von Schraubfundamenten gemeinsam zu verwenden.
Derartige Kombinationen sind lediglich für Rammbohrgeräte bekannt, welche auch als Bohrhämmer bezeichnet werden. Diese Geräte dienen der Erzeugung von rohrförmigen Erdbohrungen und sind im Grundaufbau ähnlich denen, wie sie für Schlagbohrgeräte beispielsweise zum Bohren von hartem Beton verwendet werden und allgemein bekannt sind (siehe DE 3911467 C2).
Der prinzipielle Ablauf beim Einsatz derartiger Bohrhämmer würde bedeuten, dass zunächst vorzubohren wäre, anschließend ein Bohrer aus dem erzeugten Bohrloch entfernt werden müsste, um daran anschließend gegebenenfalls ein Fundament einschrauben zu können. Das Vorbohren und Erzeugen eines Bohrloches für das Einbringen eines Schraubfundamentes ist jedoch vor allen Dingen auch deshalb nachteilig, weil gegebenenfalls dann nicht sichergestellt werden kann, dass das Schraubfundament zuverlässig verankert ist, und weil darüber hinaus zwar ein vorgebohrtes Loch für das Schraubfundament erzeugt worden ist, es jedoch nicht aus- zuschließen ist, dass eine steinige Bodenbeschaffenheit erheblichen Widerstand dem Eindringen der Schraubwendeln des Schraubfundamentes entgegensetzt, so dass beim Einschrauben sogar mit vorgebohrtem Loch gegebenenfalls das einzubringende Schraubfundament beschädigt oder gar zerstört werden könnte. Ferner ist aus DE 36 17 025 A1 für vorgefertigte Betonpfähle bekannt, diese unter Ausübung einer axialen Vorschubgeschwindigkeit und gleichzeitiger Drehung um ihre Längsachse ins Erdreich einzubringen. In einer Ausführungsform sind die Vorschubgeschwindigkeit und die Drehbewegung gemäß der Steigung der wendeiförmigen Rippenanordnung synchronisiert. Zunächst wird dabei die Drehgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom zurückgelegten Ist-Weg geregelt, bis einige Gänge der Rippe im Untergrund gefasst haben und durch bloßes Weiterdrehen des Betonpfahls aufgrund der Abstützung der Rippe die zum Verdrängen des Erdreichs notwendige axiale Kraft bereitgestellt werden kann. Dann wird in erster Linie die Drehgeschwindigkeit gemäß der gewünschten Vorschubgeschwindigkeit eingestellt. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mittels welcher Schraubfundamente in Böden unterschiedlicher Beschaffenheiten zuverlässig eingebracht und dennoch zuverlässig verankert werden können. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 16 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden je nach Boden beschaffen he it ein Drehmoment und eine in Einbringrichtung des Schraubfundamentes ausgerichtete Schlagkraft auf das Schraubfundament alternierend nacheinander oder zumindest zeitweise zeitgleich eingesetzt. Das Schraubfundament weist an seiner Au enkontur eine Außenwendel in der Art eines Ge- windes mit einer definierten Steigung auf. Wird nun das Schraubfundament in das Erdreich eingeschraubt, d.h. nicht eingebohrt, so wird bei einer gegebenen Drehzahl entsprechend der Steigung der Eindringweg über der Zeit bzw. die Vorschubgeschwindigkeit theoretisch festgelegt.
Durch die Kombination von Einschrauben und Einschlagen von Schraubfundamenten hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass ein sicheres Befestigen von Schraubfundamenten insbesondere in harten und/oder steinigen Böden sichergestellt werden kann, obwohl grundsätzlich erwartet werden durfte, dass durch die Verwendung von Schlagkräften beim Eindrehen von Schraubfundamenten der Halt im Erdboden verringert wird, da das Bohrloch insbesondere im Bereich der Schraubwendel aufgeweitet wird. Dies trifft insbesondere bei der Verwendung von herkömmlichen Bohrhämmern zu, welche zum Bohren zylinderförmiger Bohrlöcher verwendet werden. Bekannte Schlagbohrantriebe weisen ein maximales Drehmoment von 750 bis 3000 Nm und eine Schlagleistung von bis zu 20 KW auf. Hieraus wird ersichtlich, dass der Hauptvortrieb aus der Schlagkraft resultiert und das Drehmoment vorwiegend zum Versetzen des Meißels und zum Abtransport des Abraums verwendet wird.
Um ein sicheres Einbringen und Befestigen von Schraubfundamenten zu gewährleisten, wird das Verhältnis von Drehmoment und Schlagleistung zugunsten des Drehmoments verändert. Insbesondere wird das maximale Drehmoment im Vergleich zu den zuvor genannten herkömmlichen Schlagbohrköpfen erhöht und die Schlagleistung konstant gehalten oder gar reduziert. Eine beispielhafte Ausbildung liegt bei einem Drehmoment von 5 bis 10 kNm und einer Schlagleistung von etwa 5 kW, sodass ein Verhältnis von etwa 1 bis 2 : 1 besteht. Durch das Zuschalten des Schlags, beispielsweise beim Auftreffen auf einen Stein, wird sichergestellt, dass das Hindernis überwunden wird, ohne den umliegenden Erdboden soweit aufzulockern, dass ein sicheres Verankern des Schraubfundaments nicht mehr gewährleistet ist. Auch wird vermieden, dass das Schraubfundament gedreht wird, ohne dabei nennenswerteren Vortrieb zu generieren, und die Schraubwendel den umliegenden Boden aufwühlt und lockert, wie dies bei einem Eindrehen ohne Schlag beim Auftreffen auf ein Hindernis erfolgt. Das Beaufschlagen des Schraubfundaments mit einem Drehmoment und mit einer Schlagkraft erfolgt dabei vorzugsweise auf Basis einer Drehzahlmessung und einer Längsbewegungsmessung des Schraubfundamentes. Wenn aufgrund von Widerständen oder ungleichmäßigen Bo- denbeschaffenheiten der tatsächliche Eindringweg nicht dem theoretischen Wert für den Eindringweg entspricht, so liegt ein Schlupfwert ungleich 1 vor. Der Schlupf bzw. der Schlupfwert ist dabei wie folgt definiert: s = (n-p)-v'1, d.h. Drehzahl mal Steigung durch Vorschubgeschwindig- keit. Somit wird vorzugsweise auf Basis einer Drehzahlmessung und einer Längsbewegungsmessung (Vorschubmessung) des Schraubfundamentes sowie der Steigung ein (aktueller) Schlupfwert bestimmt. Der Schlupfwert wird durch Verändern der Drehzahl und Zu- bzw. Abschalten der Schlagkraft innerhalb vordefinierter Grenzen gehalten. Vorzugsweise werden die Grenzen des Schlupfwerts derart definiert, dass eine gewisse Abweichung von dem theoretisch zurückgelegten Eindringweg erlaubt ist, d.h. es werden Grenzen in Abhängigkeit vom theoretisch zurückgelegten Eindringweg definiert. Die Drehzahl und die Schlagkraft werden so zuei- nander geregelt, dass bei Überschreiten des Betrages dieses Schlupfwertes, d.h. einer Grenze des Schlupfwerts, die Schlagkraft zugeschaltet oder abgeschaltet wird, wobei die Regelung so erfolgt, dass der Betrag des Schlupfwertes nach dem Zuschalten bzw. Abschalten wieder eingehalten wird. D.h. die Drehzahl und die Schlagkraft werden so zueinander geregelt, dass stets die vorgegebenen Grenzen des Schiupfwerts nicht überschritten werden. Nämlich nur dann kann sichergestellt werden, dass einerseits ein gutes Eindringen in den Boden gewährleistet wird, d.h. dass gegebenenfalls durch Steine vorhandene Widerstände mit entsprechender langsamerer Eindringgeschwindigkeit überwunden werden, dass aber dabei nicht die feste Verankerung des Schraubfundamentes mit seinen Außenwendeln im Erdreich aufgehoben wird. Wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der tatsächliche Eindringweg gegenüber einem auf die aktuelle Drehzahl bezogenen theoretischen Eindringweg verringert ist, so wird die Schlagkraft zugeschaltet und die Drehzahl auf Basis der Längsbewegung und der Steigung entsprechend angepasst. Das ist beispielsweise der Fall, wenn das Schraubfundament beim Eindrehen auf einen harten Bodenbereich wie z.B. einen Stein stößt.
Wenn dementsprechend danach das Hindernis im Boden überwunden ist, d.h. der Stein beispielsweise durchdrungen ist, so ist quasi die verringerte Längsbewegung nicht mehr gegeben, so dass sich eine normale Längsbewegung einstellen kann, was sich zunächst in erhöhter
Drehzahl auswirkt. Unter Feststellung dieser Gegebenheiten wird dann die Schlagkraft abge- schaltet. Somit ist es durch das vorhandene Verfahren bevorzugt sogar möglich, eine Steinerkennung im Boden zu gewährleisten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der zurückgelegte theoretische Längsweg insgesamt ermittelt wie z.B. durch Integralbildung und mit dem tatsächlichen Längsweg, welcher mittels des Schraubfundamentes beim Eindrehen zurückgelegt worden ist, verglichen. Ist dieser tatsächliche Längsweg nun gegenüber dem theoretisch zurückgelegten Längsweg reduziert, wobei der theoretisch zurückgelegte Längsweg aus Steigung und Umdrehungen ermittelt wird, so wird die Schlagkraft zuschaltet und die Drehzahl soweit reduziert, dass der reduzierte Längsweg in Richtung auf den zu erwartenden Längsweg entsprechend angepasst wird. Bei Erreichen eines vorgegebenen Annäherungswertes an den erwarteten, d.h. theoretischen Längsweg, wird die Schlagkraft wieder abgeschaltet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das auf das Schraubfundament ausgeübte Drehmoment begrenzt oder wird reduziert. Beispielsweise ist ein maximales Drehmoment durch den Antrieb vorgegeben oder wird an der Maschine in Abhängigkeit von der Bodenbeschaffenheit, der Art des Schraubfundaments und/oder weiteren Einbring- bzw. Randbedingun- gen eingestellt. Vorzugsweise wird demnach das gemessene aktuelle Drehmoment mit einem vorgegebenen maximalen Drehmoment beim Eindringen verglichen. Vorzugsweise wird die Drehzahl bei Erreichen des vorgegebenen maximalen Drehmoments soweit reduziert und gleichzeitig das Schlagwerk zugeschaltet, dass das vorgegebene maximale Drehmoment nicht überschritten wird. Weiter vorzugsweise wird nach Begrenzen oder Reduzieren des Drehmo- ments die Schlagkraft so lange auf das Schraubfundament ausgeübt, bis bei einem erneuten leichten Drehmoment, d.h. einem erneuten Hochfahren der Einrichtung, ein Vortrieb in Einbringrichtung wieder vorhanden ist.
Die Schlagkraft wird vorzugsweise bei einem Abfall der Drehzahl um einen vordefinierten Betrag eingeschaltet. Während des Einbringens des Schraubfundaments wird bei durchgängig konstanten Bodenverhältnissen ein im Wesentlichen konstantes Drehmoment dem Eindrehwerkzeug abverlangt. Das Drehmoment steigt allenfalls aufgrund zunehmender Reibung kontinuierlich über die Eindrehtiefe an. Trifft das Schraubfundament und insbesondere die Spitze des Schraubfundaments auf eine Schicht von hartem Untergrund oder einen Stein bzw. Fels, so steigt das benötigte Drehmoment abrupt an. Wird dieser Drehmomentanstieg durch das maximale Drehmoment des Antriebs begrenzt, fällt die Drehzahl ab. Bei einem solchen Drehzahlabfall wird dann vorzugsweise die Schlagkraft zugeschaltet. Der Drehzahlabfall ist dabei über eine (negative) Steigung oder eine Drehzahldifferenz als ein Schwellenwert definierbar. Bei Überschreitung des Schwellenwerts wird die Schlagkraft vorzugsweise automatisch zugeschaltet. Alternativ oder zusätzlich ist die Überschreitung des Schwellenwerts auch über eine Anzeigevorrichtung beispielsweise in Form einer Lampe oder eines Displays anzeigbar. Alternativ ist das Auftreffen des Schraubfundaments auf einen Stein, einen Fels oder dergleichen auch durch den abrupten Anstieg des Drehmoments erkennbar. Somit ist ein solches Verhalten des Drehmoments detektierbar und als Einschaltbedingung für die Schlagkraft nutzbar. Zur Detektion sind ebenfalls eine Drehmomentdifferenz oder eine Steigung der Drehmoment- kurve als Schwellenwert definierbar.
Das maximale Drehmoment und/oder der Schwellenwert für die Einschaltbedingung werden dabei vorzugsweise in Abhängigkeit von der Bodenbeschaffenheit und/oder des einzudrehenden Schraubfundaments eingestellt.
Diese Ausführungsform ist auch vollkommen selbstständig möglich, d.h. ohne dass entsprechende Schlupfwerte als Grundlage für eine Regelung der Zuschaltung bzw. Abschaltung des Drehmomentes bzw. der Schlagkraft erforderlich sind. Die Regelung wird auf Basis des maximalen Drehmomentes durchgeführt. Stets wird daher bei Erreichen des maximalen Drehmo- mentes dieses reduziert oder abgeschaltet und die Schlagkraft zugeschaltet, woran sich nach entsprechendem Eindringweg wieder das Zuschalten des Drehmoments anschließen kann. In einem solchen Fall ist ein mehrfacher Wechsel zwischen Zuschalten und Abschalten von Drehmoment und/oder Schlagkraft denkbar, so dass durch die ausgewogene Kombination des Zu- schaltens bzw. Abschalte ns von Drehmoment und Schlagkraft ein optimales Eindrehen des Schraubfundaments bei gleichzeitiger Sicherung einer zuverlässigen Verankerung gewährleistet wird.
Vorzugsweise wird dabei die Schlagkraft bei Erreichen der Nenndrehzahl und bei Abfall des Drehmoments um einen vordefinierten Wert abgeschaltet.
Neben einem Schlaghammer ist es des Weiteren möglich, dass die Schlagkraft durch hochfrequente Schwingungen ausgeübt wird. Die hochfrequenten Schwingungen können vorzugsweise hochfrequente oder ultra hochfrequente Schallschwingungen sein. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Einbringen von
Schraubfundamenten ins Erdreich bereitgestellt, mittels welcher ein Hülsenkörper mit an dessen Außenseiten vorhandener Außenwendel mit einer gewindeartigen Steigung eingebracht wird. Diese Vorrichtung realisiert das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren. Diese Vorrichtung weist eine Drehvorrichtung zum Einschrauben des Schraubfundaments, eine Schlag- Vorrichtung zum Erzeugen einer Einschlagkraft in Einbringrichtung des Schraubfundamentes, eine Drehzahlmesseinrichtung zur Bestimmung der aktuellen Drehzahl des Schraubfundamentes während seines Einbringens, des Weiteren eine Wegmesseinrichtung zur Bestimmung des Einbringweges des Schraubfundamentes und eine Regelvorrichtung zum Regeln von Drehvorrichtung und Schlagvorrichtung sowie deren Zu- oder Abschalten auf. Mittels der Regelvorrichtung sind die Drehvorrichtung und die Schlagvorrichtung während des Einbringens des
Schraubfundamentes alternierend oder zumindest zeitweise gleichzeitig so betreibbar, dass mittels der Regelvorrichtung der aus der aktuellen Drehzahl, der Steigung der Außenwendel und dem Einbringweg des Schraubfundamentes bestimmte Betrag eines definierten Schlupfwertes nicht überschritten wird.
Vorzugsweise wirkt die Regelvorrichtung auf die Drehvorrichtung so lange drehzahlverringernd ein und wird die Schlagvorrichtung zugeschaltet, wenn das Schraubfundament auf einen Stein oder harten Boden trifft und der tatsächliche Einbringweg geringer ist als ein der aktuellen Drehzahl entsprechender Einbringweg, bis der Betrag des definierten Schlupfwertes erreicht ist.
Vorzugsweise ist die Schlag Vorrichtung als eine Einrichtung ausgebildet, welche ultrahochfre- quente Schwingungen in Form einer Schallquelle aussendet. Vorzugsweise können die hochfrequenten Schwingungen auch von einer Einrichtung erzeugt werden, welche mechanische Schwingungen ausgibt.
Gemäß einer Weiterbildung der Vorrichtung ist des Weiteren ein Drehmomentsensor vorgese- hen, mittels welchem das aktuelle Drehmoment gemessen werden kann, auf dessen Basis bei Erreichen eines festgelegten maximal zulässigen Drehmoments die Drehvorrichtung abschaltbar oder herunterregelbar ist.
Bevorzugt weist die Vorrichtung zumindest ein Kontaktflächenpaar auf, über welches das Drehmoment vom Motor der Drehvorrichtung auf eine Antriebswelle und das Schraubfundament übertragbar ist. Das Kontaktflächenpaar ist auf einem Durchmesser angeordnet, der mindestens dem doppelten, insbesondere dem fünffachen Durchmesser der Antriebswelle entspricht. Die Kontaktflächen des Kontaktflächenpaars sind relativ zueinander beweglich, insbesondere in Richtung einer Drehachse der Drehvorrichtung.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren. Dabei zeigen:
Figur 1. eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schraubfundament- Einbringgeräts,
Figur 2: das Schraubfundament in einer ersten Position während des Eindrehens, Figur 3: das Schraubfundament in einer zweiten Position während des Eindrehens, Figur 4: ein Abiaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einbringen eines Schraubfundaments,
Figur 5: eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schraubfundament-Einbringgeräts,
Figur 6a, b: eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schraubfundament-Einbringgeräts, und
Figur 7 a, b, c: verschiedene Ausbildungen eines Schraubfundaments in Seitenansicht und Unteransicht, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung in das Erdreich einbringbar ist.
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Einbringgerät 1 zum Einbringen eines Schraubfundamentes 10 ins Erdreich 20. Das Schraubfundament 10 weist zumindest in Teilbereichen eine Schraubwendel 11 auf. Das Einbringgerät 1 weist eine Lafette 2 auf, in welcher ein Antriebskopf 3 verschiebbar angeordnet ist. Durch die Reiativbewegung des Antriebskopfs 3 relativ zur Lafette 2, welche in der Regel im Wesentlichen in vertikaler Richtung erfolgt, wird der Vorschub V für das Einbringen des Schraubfundaments 10 bereitgestellt. Der Vorschub V ist durch das Eigengewicht insbesondere des Antriebskopfs 3 oder durch einen aktiven Antrieb mit vorgegebener Vortriebskraft und/oder Vortriebsgeschwindigkeit bereitstellbar. Der Antriebskopf 3 weist eine Kupplung 7 auf, welche drehstarr mit dem Schraubfundament 10 verbindbar ist. Die Kupplung 7 ist vom Antriebskopf 3 sowohl in Rotationsrichtung R drehbar als auch in Translationsrichtung T bewegbar, um einen Schlagbohrvorgang auszuüben. Am Antriebskopf 3 bzw. am Einbringgerät 1 sind sowohl ein Drehzahlsensor 4 und ein Drehmomentsensor 5 zur Messung der Einbring- drehzahl bzw. des Einbringmoments als auch ein Wegsensor 6 zur Bestimmung des Vorschubwegs und der Vorschubgeschwindigkeit vorgesehen.
Figur 2 zeigt einen Abschnitt des Schraubfundaments 10 in einer ersten Position während des Einbringens ins Erdreich 20. Das Schraubfundament weist in diesem Abschnitt eine dünnwandi- ge zylinderförmige Hülse 14 und die an deren Außenseite angeordnete Schraubwendel 11 auf. Bei einem idealisierten Eindrehvorgang, bei welchem die Vorschubgeschwindigkeit der Eindreh- Vorschubgeschwindigkeit, d. h. Eindrehdrehzahl n mal der Gewindesteigung p, entspricht, schneidet sich die Schraubwendel 11 derart ins Erdreich 20, dass sowohl die obere als auch die untere Flanke 12 bzw. 13 im Erdreich 20 anliegen. Bei realen Eindrehvorgängen stimmt häufig jedoch die Vorschubgeschwindigkeit nicht mit der Eindreh-Vorschubgeschwindigkeit überein. In dem in Figur 2 gezeigten Fall ist die Vorschubgeschwindigkeit v zu klein bzw. die Drehzahl n zu groß. Dies wird auch als positiver Schlupf bezeichnet, sodass der Faktor s für den Schlupf größer als 1 ist. Bei positivem Schlupf entsteht unterhalb der unteren Flanke 13 des Schraubfundaments 10 ein Hohlraum 21 während des Einbringens. Dies geschieht beispielsweise dann, wenn der Einbringwiderstand, beispielsweise durch einen Stein, vergrößert wird. Die Bildung derartiger Hohlräume 21 wirkt sich jedoch negativ auf die Festigkeit (Haltekraft) des
Schraubfundaments 10 im Erdreich 20 aus. Der Schlupf ist in der vorliegenden Anmeldung wie folgt definiert: s = (n p) / v.
Der Hohlraum 21 entsteht dadurch, dass der reale Vorschub dem idealen Vorschub um den Nachlauf N hinterherhinkt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren soll durch Einsatz einer insbesondere kombinierten Dreh- und Schlag- bzw. Rammbewegung der Nachlauf N reduziert werden, wie dies in Figur 3 gezeigt ist. In Figur 4 ist ein Ablaufdiagramm für einen erfindungsgemäßen Einbringvorgang schematisch dargestellt. Der Ein dreh Vorgang wird bei Schritt 100 gestartet. Nach Start des Eindrehvorgangs wird der Eindrehprozess anhand der Sensoren für Drehzahl, Drehmoment und Vorschub (4, 5 und 6) überwacht. Über diese Sensoren werden insbesondere eine Steinerkennung 110, ein Gewindeschutz 120 und eine Schaubfundamentschonung 130 realisiert. Als Abschaltbedingung für den Einbringvorgang wird die Eindrehtiefe über den Vorschubsensor 6 überwacht. Bei erreichter Eindrehtiefe wird der Einbringvorgang in Schritt 150 beendet. Die Überwachungsvorgänge 110, 120 und 130 laufen in der Regel parallel zueinander ab. Jedoch sind die einzelnen Regelungsarten auch einzeln oder in verschiedenen Kombinationen implementierbar. Für jede der Überwachungen gibt es eine Bedingung in Spalte 101 , mit welcher der jeweilige Zustand erkannt wird. In Spalte 102 wird daraufhin die Schlagvorrichtung bzw. die Schlagkraft eingeschaltet und das weitere Einbringen gemäß Spalte 103 geregelt. Bei Erreichen einer Ausstiegsbedingung gemäß Spalte 104 wird das Schlagwerk gemäß Spalte 105 ausgeschaltet.
Die Steinerkennung 110 hat als Erkennungsbedingung, dass ein Einbruch der Vorschubge- schwindigkeit stattfindet. Insbesondere überschreitet der aktuelle Schlupf einen vorgegebenen Grenzschlupfwert, da beispielsweise das Schraubfundament auf einen Felsen trifft und der Vorschub abrupt reduziert wird. Durch Einschalten des Schlagwerks ist gewährleistet, dass auch in hartem Untergrund, beispielsweise in Fels oder Gestein, ein Vorschub stattfindet. Nach Einschalten des Schlagwerks wird die Drehzahl anhand der Vorsch u bgeschwi ndigkeit und eines positiven Schlupfs, beispielsweise mit 3=1 ,1 , geregelt. Durch den positiven Schlupf wird nach Durchdringen des Felsens der Vorschub wieder zügig beschleunigt. Als Ausstiegsbedingung gilt hier das Überschreiten einer vorgegebenen Grenzdrehzahl, beispielsweise 20 min"1. Mit Eintritt der Ausstiegsbedingung wird das Schlagwerk ausgeschaltet, und die Drehzahlregelung wird beendet.
Für den Gewindeschutz 120 wird die Erkennung 121 anhand des zurückgelegten Vorschub- wegs sowie des idealerweise auf Basis der Anzahl der Umdrehungen u und der Gewindesteigung p zurückgelegten Wegs bestimmt. Demzufolge gilt als Erkennungskriterium der Nachlauf N. Überschreitet der Nachlauf einen vordefinierten Wert, beispielsweise eine halbe Gewindesteigung p, so schaltet das Schlagwerk ein, und es erfolgt ebenfalls eine Drehzahlregelung. In dem vorgegebenen Fall wird der Schlupf s jedoch auf einen Wert <1 , beispielsweise 0,9, d. h. auf negativen Schlupf geregelt. Dadurch wird der weiteren Zerstörung der Struktur im Boden entgegengewirkt, insbesondere dass ein An-die-Oberfläche-Fördern von Erde durch das Schraubfundament 10 bzw. die Schraubwendel 11 erfolgt. Als Ausstiegsbedingung gilt hier gemäß Schritt 124, wenn der Nachlauf auf Null reduziert ist oder einen vordefinierten Wert unterschreitet. Mit Erreichen der Ausstiegsbedingung wird das Schlagwerk ausgeschaltet, und die Drehzahlregelung wird beendet.
Eine dritte Art der Regelung stellt die Schraubfundamentschonung gemäß 130 dar. Als Erkennungskriterium gilt gemäß Schritt 131 , wenn ein vordefiniertes maximales Drehmoment bzw. ein Grenzdrehmoment erreicht ist. Als Grenzdrehmoment kann beispielsweise die Torsionssteifig- keit des Schraubfundaments 10 oder die Nennleistung des Antriebskopfs 3 dienen. Durch Aktivierung des Schlagwerks wird der Eindrehwiderstand des Schraubfundaments 10 reduziert, indem das Erdreich aufgelockert wird. Bei Aktivwerden der Schraubfundamentschonung wird das Drehmoment auf das Grenzdrehmoment, welches gegebenenfalls um einen Sicherheitsfaktor reduziert wird, gemäß Schritt 133 geregelt. Als Ausstieg sbedi ng u ng gemäß Schritt 134 dient hier insbesondere das Unterschreiten der vorgegebenen Drehzahlgrenze um einen vordefinierten Wert bei maximaler Drehzahl. Liegt beispielsweise das maximale Drehmoment bei 3500 Nm, so kann als Grenzdrehmoment für die Einschaltung ein Wert von 3000 Nm fungieren. Bei Eintritt der Ausstiegsbedingung gemäß Schritt 134 werden das Schlagwerk ausgeschaltet und die Drehmomentregelung gemäß Schritt 133 ebenfalls beendet.
Tritt bei den drei Regeiungsarten 110, 120 und 130 die Austrittsbedingung gemäß Spalte 104 ein, so wird die Programmschleife zwischen den Schritten 100 und den Überwachungen 1 10, 120 und 130 zurückgeführt, d. h. es findet weiterhin eine Überwachung gemäß den Schritten
110, 120 und 130 statt. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass auch während einer Regelung gemäß Spalte 103 die Überwachungen 110, 120 und 130 aktiv sind. Figur 5 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einbringvorrichtung 1 , insbesondere des Antriebs der erfindungsgemäßen Einbringvorrichtung 1 , bei welcher mittels einer Oszillationsbewegung eine Schwingung in die Kupplung 7 einbringbar ist. Zwischen Antriebskopf 3 und Kupplung 7 ist auf der Welle eine Hülse 30 drehbar gelagert. Die Hülse 30 ist konzentrisch zur Welle angeordnet. Auf der Hülse ist eine Masse 31 als Unwucht angeordnet. Darüber hinaus ist die Hülse über einen Antrieb 32, beispielsweise einen Elektromotor, antreibbar. Durch ein Versetzen der Masse 31 in Drehung, wird auf die Kupplung 7 und somit auch auf das Schraubfundament 10 eine Schwingung ausgeübt. Die Drehrichtung der Hülse erfolgt dabei vorzugsweise entgegengesetzt zur Drehrichtung der Kupplung. Diese Vorrichtung kann zusätzlich zu dem in Ausführungsbeispiel 1 gezeigten Schlag-Bohrwerk an der Einbringmaschine 1 angeordnet sein oder lediglich in Kombination mit einem Bohrwerk. Das Einbringen von
Schwingungen, insbesondere Vibrationen, ist insbesondere vorteilhaft bei der Schraubfunda- mentschutzregelung bzw. bei dem Überlastschutz gemäß Schritt 130 in Figur 4. Es ist jedoch auch beispielsweise zum Durchdringen von Gestein bei der Steinerkennung gemäß Schritt 110 in Figur 4 verwendbar. Die Rotationsachse der Masse 31 ist alternativ auch senkrecht zur Längsachse des Schraubfundaments anbringbar. Die Rotationsgeschwindigkeit der Masse 31 ist vorzugsweise zwischen 1000 und 10000 min 1.
In den Figuren 6a, b ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einbringvorrichtung 1 , insbesondere des Antriebs der erfindungsgemäßen Einbringvorrichtung 1 gezeigt. Der Motor 8 des Antriebskopfes 3 ist mit einer zentralen Durchführung 33 ausgebildet, durch welche eine Hohlwelle 34 hindurchgeführt und vom Motor 8 angetrieben wird. Konzentrisch zur Hohlwelle 34 ist eine Antriebswelle 35 ausgebildet und durch die Hohlwelle 34 hindurchgeführt. Auf einer ersten Seite des Motors 8 ist ein Schlagbolzen 36 angeordnet, über welchen Schlagener- gie in die Antriebswelle 35 einbringbar ist. Auf der gegenüberliegenden zweiten Seite des Mo- tors 8 weist die Hohlwelle 34 zwei Mitnehmer 37 auf, welche mit an der Antriebswelle angeordneten Flügeln 38 Kontaktflächen paare 39a, b ausbilden. Über die Hohlwelle 34 und die Kontaktflächenpaare 39a, b wird das Drehmoment des Motors 8 auf die Antriebswelle 35 übertragen. Die Kontaktflächenpaare 39a, b sind dabei derart ausgebildet, dass sie im Schlag betrieb eine Relativbewegung zwischen Hohlwelle 34 und Antriebswelle 35 in Richtung deren Längserstre- ckung zulassen. Femer sind die Kontaktflächenpaare 39a, b an einem Durchmesser angeordnet, welcher deutlich größer ist als der Durchmesser der beiden Wellen. Der Durchmesser, auf welchem die Kontaktflächenpaare 39a, b angeordnet sind, entspricht etwa dem 6-fachen Durchmesser der Antriebswelle 35. Dadurch wird die Flächenpressung in den Kontaktflächenpaaren 39a, b reduziert, sodass die Reibung und auch der Verschleiß aufgrund der Relativbewegung reduziert werden. Figur 7a zeigt ein Schraubfundament 10, welches aus einer zylinderförmigen, dünnwandigen Hülse 14 besteht. Das Schraubfundament 0 gemäß Figur 7b weist im unteren Bereich einen konusförmigen Abschnitt auf und ist nach unten hin offen. Das Schraubfundament gemäß Figur 7c weist im oberen Bereich einen dünnwandigen zylinderförmigen Abschnitt und im unteren Bereich einen kegelförmigen Abschnitt auf, welcher in einer geschlossenen Schraubfundament- spitze endet. Bei festen Bodenarten wie Sandstein werden vorzugsweise unten offene
Schraubfundamente verwendet, da im Gegensatz zu geschlossenen Schraubfundamenten praktisch nur das Volumen der Rohrwandung, nicht aber das Volumen des gesamten
Schraubfundaments verdrängen muss. Aufgrund des ohnehin festen Bodens ist eine ausreichende Stabilität gewährleistet. Bei den gezeigten Schraubfundamenten kann die Schraubwen- de! 11 über die gesamte Länge des Schraubfundaments oder lediglich in Teilbereichen angeordnet sein.
Bezuaszeichenliste
1 Einbringgerät
2 Lafette
3 Antriebskopf
4 Drehzahlsensor
5 Drehmomentsensor
6 Wegsensor
7 Kupplung
8 Motor
10 Schraubfundament
11 Schraubwendel
12 obere Flanke
13 untere Flanke
14 zylinderförmige Hülse
20 Erdreich
21 Hohlraum 30 Hülse
31 Masse
32 Antrieb
33 zentrale Durchführung
34 Hohlwelle
35 Antriebswelle
36 Schlagbolzen
37 Mitnehmer
38 Flügel
39a, b Kontaktflächenpaare v Vorschubgeschwindigkeit (m/min) n Drehzahl Schraubkopf (min 1) M Drehmoment (Nm)
U Summe der Umdrehungen (1 ) L zurückgelegter Weg (m) p Gewindesteigung (m)
s Faktor für Schlupf (1 )
N Nachlauf

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Einbringen eines Schraubfundamentes mit einer eine Steigung an dessen Außenkontur aufweisenden Außenwendel in der Art eines Gewindes ins Erdreich, bei welchem das Schraubfundament während seines Einbringens ins Erdreich alternierend oder zumindest zeitweise zeitgleich mit einem Drehmoment und in Einbringrichtung mit einer Schlagkraft beaufschlagt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei welchem auf Basis einer Drehzahlmessung und Längsbewegungsmessung des Schraubfundamentes sowie der Steigung ein Schlupfwert bestimmt wird und die Drehzahl derart verändert und die Schlagkraft derart zu- bzw. ab- schaltet wird, dass der Schlupfwert innerhalb vordefinierter Grenzen gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die vordefinierten Grenzen in Abhängigkeit von der theoretischen Eindringgeschwindigkeit auf Basis der Drehzahl und der Gewindesteigung bestimmt werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem die Drehzahl des
Schraubfundamentes beim Eindrehen zwischen Nenndrehzahl und null Umdrehungen pro Minute geregelt wird. 5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem das auf das Schraubfundament ausgeübte Drehmoment begrenzt oder reduziert wird, insbesondere wenn das gemessene aktuelle Drehmoment gleich einem vorgegebenen maximalen Drehmoment beim Einbringen ist. 6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die Schlagkraft bei einem abrupten Abfall der Drehzahl zugeschaltet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei welchem die Drehzahl bei Erreichen des vorgegebenen maximalen Drehmoments soweit reduziert und gleichzeitig das Schlagwerk zugeschaltet wird, dass das vorgegebene maximale Drehmoment nicht überschritten wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei welchem nach Begrenzen oder Reduzieren des Drehmomentes die Schlagkraft so lange auf das Schraubfundament ausgeübt wird, bis bei leichtem Drehmoment ein Vortrieb in Einbringrichtung vorhanden ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, bei welchem die Schlagkraft bei Erreichen der Nenndrehzahl und bei Abfall des Drehmoments um einen vordefinierten Wert abgeschaltet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem bei gegenüber der aktuellen Drehzahl verringerter Längsbewegung die Schlagkraft zugeschaltet und die Drehzahl auf Basis der Längsbewegung und Steigung angepasst wird. 11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem bei gegenüber der verringerten Längsbewegung wieder erhöhter Drehzahl die Schlagkraft abgeschaltet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , bei welchem bei gegenüber einem zurückgelegten Längsweg reduzierten Längsweg insgesamt aus Steigung und Umdrehungen zu erwartendem Längsweg die Schlagkraft zugeschaltet und die Drehzahl soweit reduziert wird, dass der reduzierte Längsweg in Richtung auf den zu erwartenden Längsweg angepasst wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem bei Erreichen eines vorgegebenen Annähe- rungswertes an den erwarteten Längsweg die Schlagkraft abgeschaltet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei welchem die Schlagkraft durch hochfrequente Schwingungen ausgeübt wird. 15. Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem die hochfrequenten Schwingungen hochfrequente oder ultrahochfrequente Schallschwingungen sind.
16. Vorrichtung zum Einbringen von Schraubfundamenten ins Erdreich, welche einen Hülsenkörper und an dessen Außenseite eine Außenwendel mit einer gewindeartigen Steigung aufweisen, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, welche a. eine Drehvorrichtung zum Einschrauben des Schraubfundamentes, eine Schlagvorrichtung zum Erzeugen einer Einschlagkraft in Einbringrichtung des Schraubfundamentes,
b. zumindest eine der folgenden Einrichtungen aus der Gruppe aufweist, welche eine Drehzahlmesseinrichtung zur Bestimmung der aktuellen Drehzahl des Schraubfundamentes während seines Einbringens, eine Wegmesseinrichtung zur Bestimmung des Einbringweges des Schraubfundamentes und eine Einrichtung zur Begrenzung des Drehmoments umfasst, und
c. eine Regelvorrichtung angepasst zum Regeln der Drehvorrichtung und/oder der
Schlag Vorrichtung sowie deren Zu- oder Abschaltens anhand der unter b. ermittelten Werte aufweist, mittels welcher die Drehvorrichtung und die Schlagvorrichtung während des Einbringens alternierend oder zumindest zeitweise gleichzeitig betreibbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 16, bei welcher die Regelvorrichtung aus der aktuellen Drehzahl, der Steigung der Außenwendel und dem Einbringweg des Schraubfundamentes den Schlupfwert definiert, welcher mit einem vordefinierten Betrag eines Schlupfwertes verglichen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, bei welcher die Regelvorrichtung auf die Drehvorrichtung so lange drehzahlverringemd einwirkt und die Schlagvorrichtung zuschaltet, wenn das Schraubfundament auf einen Stein oder harten Boden trifft und der tatsächliche Einbringweg geringer ist als ein der aktuellen Drehzahl entsprechender Einbringweg, bis der Betrag des definierten Schlupfwertes erreicht ist. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei welcher die Schlag Vorrichtung als ultrahochfrequente Schwingungen aussendende Schallquelle ausgebildet ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei welcher die Schlagvorrichtung als hochfrequente mechanische Schwingungen ausgebende Einrichtung ausgebildet ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, bei weicher bei Erreichen des maximalen Drehmoments auf Basis eines von einem Drehmomentsensor bereitgestellten Signals die Drehvorrichtung abschaltbar ist oder das Drehmoment begrenzt. 22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Drehmoment vom Motor der Drehvorrichtung über zumindest ein auf einem Durchmesser angeordnetes Kontaktflächenpaar, deren Kontaktflächen relati zueinander beweglich sind, auf eine Antriebswelle und das Schraubfundament übertragbar ist, wobei der Durchmesser mindestens dem doppelten, insbesondere dem fünffachen Durchmesser der Antriebswelle entspricht.
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