EP3255239B1

EP3255239B1 - Baumaschine mit rechnereinheit zum ermitteln eines verstellbereichs

Info

Publication number: EP3255239B1
Application number: EP17178017.4A
Authority: EP
Inventors: Martin Lanzl; Josef Haas; Martin Mayr; Manfred Angermeier; Thomas Elsner
Original assignee: Bauer Maschinen GmbH
Current assignee: Bauer Maschinen GmbH
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2010-04-16
Publication date: 2026-02-11
Anticipated expiration: 2030-04-16
Also published as: CN102220839A; BRPI1101542B1; US20120072081A1; US8538670B2; RU2011109915A; JP2011226259A; EP2378053B1; CN102220839B; JP5395109B2; HK1162631A1; EP2378053A1; EP3255239A1; RU2471981C2; BRPI1101542A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Erdbohrgerät gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Erdbohrgeräts gemäß Anspruch 10.
Beim Betrieb von Großbaumaschinen, wie beispielsweise Erdbohrgeräten, können an den Baumaschinen Kippmomente auftreten. Solche Kippmomente können statisch zum Beispiel durch ausladende Lasten, aber auch dynamisch zum Beispiel durch Fliehkräfte verursacht werden.
Um das Auftreten übermäßiger Kippmomente zu verhindern, ist es unter anderem bekannt, die Verstellwege ausladender Lasten konstruktiv zu begrenzen. Dies führt jedoch häufig auch zu einer Einschränkung des Betriebsbereichs der Baumaschine und somit zu einer Begrenzung der Einsatzmöglichkeiten der Baumaschine.
Ein gattungsgemäßes Erdbohrgerät ist aus der DE 89 12 027 U1 bekannt. Zum Bestimmen eines Verstellbereichs bei einer gewünschten Kippsicherheit sind zahlreiche Messelemente vorgesehen, welche die Lage von Teilen, etwa des Mastes, erfassen. Zur Erfassung von Lastwerten werden Druckmesselemente an Stützzylindern des Mastes und den Stützfüßen des Gerätes vorgesehen.
Ein weiteres Erdbohrgerät ist aus der DE 200 11 371 U1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Erdbohrgerät anzugeben, das bei besonders hoher Betriebszuverlässigkeit, insbesondere im Hinblick auf die Kippsicherheit, einen besonders hohen Arbeitsradius, eine besonders große Einsatzvielfalt und eine besonders hohe Leistungsfähigkeit aufweist.
Die Aufgabe wird durch ein Erdbohrgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
Nach der Erfindung ist ein Erdbohrgerät vorgesehen, mit einer Trägereinheit, einer Betätigungseinheit, welche gegenüber der Trägereinheit verstellbar ist, mindestens einem Aufnehmer zum Erfassen von Zustandsdaten des Erdbohrgeräts, und einer Rechnereinheit, durch welche auf Grundlage der erfassten Zustandsdaten zumindest ein Verstellbereich der Betätigungseinheit ermittelbar ist, in welchem die Betätigungseinheit bei einer vorgegebenen Kippsicherheit des Erdbohrgeräts verstellbar ist.
Die Erfindung setzt an der Erkenntnis an, dass beim Verstellen einer schweren Betätigungseinheit relativ zur Trägereinheit, welche die Betätigungseinheit trägt, Schwerpunktverschiebungen auftreten können, die mit entsprechenden variablen Kippmomenten einhergehen. Um trotz dieser variablen Kippmomente einen kippsicheren Betrieb zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß eine Rechnereinheit vorgesehen. Diese Rechnereinheit ermittelt einen Verstellbereich, in welchem die Betätigungseinheit gegenüber ihrer Trägereinheit sicher bewegt werden kann. Der sichere Stellbereich kann sich beispielsweise dadurch auszeichnen, dass in seinem Inneren ein vorgegebener Kippsicherheitsfaktor eingehalten wird. Zur Ermittlung des Verstellbereichs können in der Auswerteeinheit zum Beispiel entsprechende Kennlinienfelder oder Tabellen hinterlegt sein.
Die Bestimmung des Verstellbereichs erfolgt dabei abhängig von Zustandsdaten des Erdbohrgeräts, das heißt die Rechnereinheit kann im Sinne einer Gesamtbetrachtung berücksichtigen, dass die Kippneigung nicht nur durch die Ausladung der Betätigungseinheit bestimmt wird, sondern auch durch weitere Faktoren beeinflusst wird, wie beispielsweise die Last an der Betätigungseinheit oder den dynamischen Zustand des Erdbohrgeräts. Daher kann es sich bei den Zustandsdaten beispielsweise um Daten betreffend den Durchmesser eines von der Betätigungseinheit gehaltenen Bohrrohres handeln, der über die damit einhergehende Masse des Bohrrohres wiederum das Kippmoment beeinflusst.
Die Erfindung betrifft ein Erdbohrgerät. In diesem Falle ist die Betätigungseinheit der Bohrantrieb für ein Erdbohrwerkzeug. Die Trägereinheit kann ein Unterwagen des Bohrgeräts sein.
Besonders vorteilhaft ist es, dass durch die Rechnereinheit die Lage der Betätigungseinheit innerhalb des Verstellbereichs ermittelbar ist, und bei Erreichen einer Grenze des Verstellbereichs ein Signal abgebbar ist. Gemäß dieser Ausführungsform wird von der Rechnereinheit die tatsächliche Lage der Betätigungseinheit mit dem errechneten Verstellbereich in Bezug gesetzt, so dass unmittelbar beurteilt wer-den kann, ob ein kippsicherer Betrieb gegeben ist oder ob Kippgefahr besteht. Bei dem Signal, welches bei Erreichen der Grenze des Verstellbereichs abgegeben wird, kann es sich beispielsweise um ein Bedienersignal handeln, also beispielsweise um ein akustisches oder optisches Signal, das durch einen Bediener des Erdbohrgeräts wahrgenommen werden kann. Insbesondere kann als optisches Signal eine entsprechende Anzeige auf einem Bedienerdisplay vorgesehen sein. Der Bediener wird hierdurch in die Lage versetzt, die Annäherung an einen kippgefährlichen Bereich zu erfassen, so dass vom Bediener entsprechende Gegenmaßnahmen ergriffen werden können. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass als Signal ein Steuersignal für die Betätigungseinheit abgebbar ist. Durch Verwendung derartiger Steuersignale kann die Rechnereinheit die Betätigungseinheit automatisch im sicheren Verstellbereich halten, so dass ein besonders zuverlässiger Betrieb gegeben ist.
Die Erfindung kann insbesondere bei mobilen Erdbohrgeräten zum Einsatz kommen, da hier oftmals der Kippsicherheit besondere Beachtung geschenkt werden muss. Demgemäß ist zweckmäßig, dass die Trägereinheit ein Fahrwerk aufweist. Insbesondere kann es sich bei der Trägereinheit um einen Unterwagen des Erdbohrgeräts handeln.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Betätigungseinheit zumindest ein Tiefbauwerkzeug, nämlich ein Bohrwerkzeug, aufweist. Die Betätigungseinheit kann beispielsweise als Drehbohrantrieb und/oder Rüttelbohrantrieb ausgebildet sein.
Für einen besonders großen Arbeitsbereich ist es vorteilhaft, dass die Betätigungseinheit gegenüber der Trägereinheit um eine Hochachse verschwenkbar und/oder radial zur Hochachse verstellbar ist. Unter der Hochachse kann insbesondere eine zumindest annähernd vertikal verlaufende Achse verstanden werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die als Bohrantrieb ausgebildete Betätigungseinheit an einem Mast angeordnet ist, welcher radial bezüglich einem Oberwagen verstellbar ist, der wiederum gegenüber der als Unterwagen ausgebildeten Trägereinheit verschwenkbar ist.
Der erfindungsgemäße Aufnehmer kann die Zustandsdaten durch physikalische Messung erfassen. Es kann auch vorteilhaft sein, dass mindestens ein Aufnehmer vorgesehen ist, der Zustandsdaten erfasst, die vom Bediener manuell eingegeben werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Bediener ein Auswahlmenü von möglichen Bohrrohrdurchmessern erhält, beispielsweise 880 mm oder 1300 mm, oder der Bohrrohrdurchmesser automatisch erfasst wird. Entsprechend der Eingabe ermittelt die Rechnereinheit dann unterschiedlich große Verstellbereiche, wobei der Verstellbereich bei größerem Bohrrohrdurchmesser und somit schwererem Bohrrohr regelmäßig kleiner sein wird als bei kleinerem Durchmesser. Sofern ein Aufnehmer zum Erfassen von manuell eingegebenen Zustandsdaten vorgesehen ist, ist es vorteilhaft, dass die Rechnereinheit eine Speichereinrichtung zum Speichern der manuell eingegebenen Daten aufweist. Hierdurch wird eine Dokumentation zur Verfügung gestellt, um im Falle möglicher Störungen feststellen zu können, ob die eingegebenen Daten zutreffend waren.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass eine von einem Bediener betätigbare Handlingsassistenzschalteinrichtung vorgesehen ist, die mit der Rechnereinheit in Signalverbindung steht, wobei die Rechnereinheit dafür eingerichtet ist, den Verstellbereich in Abhängigkeit eines Schaltzustandes der Handlingsassistenzschalteinrichtung zu modifizieren. Diese Ausführungsform berücksichtigt, dass an dem Erdbaugerät häufig unterschiedliche Betriebsmodi auftreten, die unterschiedliche Kippsicherheitsbetrachtungen erfordern. So treten beispielsweise bei einem Bohrbetrieb eines Bohrgeräts häufig zusätzliche Kräfte am Bohrwerkzeug auf, welche die Kippneigung vergrößern können, oder es wird mit schrägem Mast gearbeitet, was ebenfalls die Kippneigung vergrößern kann. Daher kann im Bohrbetrieb von der Rechnereinheit ein eingeschränkter Verstellbereich ermittelt werden. Bei einem Handlingsbetrieb hingegen, bei dem das Werkzeug lediglich versetzt wird, beispielsweise um einen Bohreimer entfernt vom Bohrloch zu entleeren, ist zumindest ein Teil dieser zusätzlichen Belastungen häufig nicht mehr vorhanden, so dass ein erweiterter Verstellbereich vorgesehen werden kann. Die Handlingsassistenzschalteinrichtung kann beispielsweise über einen Schalter oder über einen Touchscreen realisiert werden, an denen der Bediener vorgibt, ob ein Arbeitsbetrieb, insbesondere Bohrbetrieb, oder ob ein Handlingsbetrieb vorgesehen ist. Zur Dokumentation weist die Handlingsassistenzschalteinrichtung zweckmäßigerweise eine Speichereinrichtung auf, die dafür eingerichtet ist, die Wahl des Bedieners an der Handlingsassistenzschalteinrichtung zu speichern.
Die Erweiterung des Verstellbereichs im Handlingsmodus setzt voraus, dass andere Betriebsparameter des Erdbaugeräts und die damit einhergehenden Kippmomente begrenzt werden. Beispielsweise kann der erweiterte Verstellbereich im Handlingsmodus nur dann gerechtfertigt sein, wenn die Windenzugkräfte einer Hauptwinde, einer Hilfswinde oder einer Vorschubwinde unterhalb einer zulässigen Grenze liegen. Um dem Bediener die Einhaltung dieser Grenzen zu erleichtern, kann es vorteilhaft sein, wenn die Handlingsassistenzschalteinrichtung eine Anzeige aufweist, welche dem Bediener die Grenzen dieser Betriebsparameter anzeigt, wenn an der Handlingsassistenzschalteinrichtung der Handlingsmodus gewählt ist. Beispielsweise können an einem Display die zulässigen Windenzugkräfte angezeigt werden.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, dass eine Begrenzereinheit vorgesehen ist, die dafür eingerichtet ist, zumindest einen Betriebsparameter des Erdbohrgeräts in Abhängigkeit des Schaltzustandes der Handlingsassistenzschalteinrichtung zu begrenzen. Gemäß dieser Ausführungsform können die kritischen Betriebsparameter automatisch begrenzt werden, wenn an der Handlingsassistenzschalteinrichtung der Handlingsmodus gewählt wird. Bei dem zumindest einen Betriebsparameter, der begrenzt und/oder dem Bediener angezeigt wird, kann es sich insbesondere um Windenzugkräfte handeln. Demgemäß kann vorgesehen sein, dass die Begrenzereinheit das Drehmoment einer Vorschubwinde reduziert und eine Hilfswinde abschaltet, wenn Handlingsbetrieb gewählt wird.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Handlingsassistenzschalteinrichtung eine Schutzeinrichtung umfasst, welche die Auswirkung einer Betätigung der Handlingsassistenzschalteinrichtung unterbindet, wenn zumindest ein Betriebparameter des Erdbohrgeräts außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt. Gemäß dieser Ausführungsform kann die Wirkung der Betätigung der Handlingsassistenzschalteinrichtung unterbunden werden, wenn zumindest ein Betriebsparameter untypisch für den Handlingsbetrieb ist, und somit eine Erweiterung des Verstellbereichs nicht gerechtfertigt ist.
Bei dem zumindest einen Betriebsparameter des Erdbohrgeräts, dessen Grenzen dem Bediener angezeigt werden, der mittels der Begrenzereinheit begrenzt wird und/oder der von der Schutzeinrichtung berücksichtigt wird, kann es sich insbesondere um eine Oberwagendrehzahl und/oder um eine Mastneigung handeln. Erdbohrgeräte weisen häufig einen Oberwagen auf, der um eine Hochachse drehbar an der Trägereinheit angeordnet ist, und an dem ein Mast angeordnet ist, der die Betätigungseinheit trägt. Wird der Oberwagen mitsamt der Betätigungseinheit relativ zur Trägereinheit um die Hochachse gedreht, so können Fliehkräfte auftreten, welche die Kipptendenz dynamisch vergrößern. Daher kann eine manuelle oder automatische Begrenzung der Oberwagendrehzahl vorteilhaft sein. Weiterhin kann auch die Mastneigung des Masts relativ zum Oberwagen die Kipptendenz beeinflussen, so dass auch eine Begrenzung der Mastneigung im Hinblick auf die Kippsicherheit vorteilhaft sein kann.
Bei dem zumindest einen Betriebsparameter, dessen Grenzen angezeigt werden, der mittels der Begrenzereinheit begrenzt wird und/oder der von der Schutzeinrichtung berücksichtigt wird, kann es sich auch um einen Drehwinkel des Oberwagens relativ zum Unterwagen handeln, da ein fahrbarer Unterwagen häufig nicht in allen Raumrichtungen gleich kippsicher ist.
Bei den Zustandsdaten, auf dessen Grundlage der Verstellbereich von der Rechnereinheit ermittelt wird, kann es sich insbesondere um eine Gewichtskraft an der Betätigungseinheit handeln. So kann beispielsweise die Rohrlänge an der Betätigungseinheit berücksichtigt werden, denn je länger das an der Betätigungseinheit hängende Bohrrohr ist, desto größer ist häufig die Kippneigung.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass mindestens ein Aufnehmer zum Erfassen einer Stellung eines Maststützauslegers vorgesehen ist. Denn die Stellung des Maststützauslegers, der den Mast mit dem Oberwagen verbindet, ist häufig ein Maß für die Radialposition des Masts und somit die Position der Betätigungseinheit relativ zum Oberwagen, und bestimmt somit das Kippmoment mit.
Ferner ist es bevorzugt, dass mindestens ein Aufnehmer zum Erfassen eines Drehwinkels des Oberwagens vorgesehen ist. Denn die Trägereinheit ist häufig nicht in alle Raumrichtungen gleich kippstabil. Somit gibt der Oberwagendrehwinkel des Oberwagens relativ zur Trägereinheit, insbesondere um eine Hochachse, ebenfalls Anhaltspunkte zur Kippsicherheit.
Weiterhin ist es zweckmäßig, dass mindestens ein Aufnehmer zum Erfassen einer Zug- und/oder Druckkraft in einem Vorschubsystem für einen Schlitten vorgesehen ist. Unter einem Schlittenvorschubsystem kann insbesondere ein System verstanden werden, welches die Betätigungseinheit relativ zum Mast in vertikaler Richtung verschiebt. Die dort wirkende Zug- und/oder Druckkraft kann ebenfalls das Kippmoment beeinflussen.
Es ist erfindungsgemäß, dass mindestens ein Aufnehmer zum Erfassen einer Zugkraft in einem Hauptseil vorgesehen ist. Ein entsprechendes Hauptseil trägt ein Bohrgestänge, das an der Betätigungseinheit verläuft. Somit kann die Hauptseilzugkraft ebenfalls das Kippmoment mitbestimmen.
Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß, dass mindestens ein Aufnehmer zum Erfassen einer Zugkraft in einem Hilfsseil vorgesehen ist. Denn ein solches Hilfsseil, das beispielsweise bei der Montage eines Bohrgestänges zum Einsatz kommen kann, kann ebenfalls Kippmomente verursachen.
Eine weitere Ausgestaltung liegt darin, dass mindestens ein Aufnehmer zum Erfassen zumindest eines Einlaufwinkels des Hilfsseils vorgesehen ist, denn der Einlaufwinkel kann ebenfalls das vom Hilfsseil verursachte Kippmoment beeinflussen. Zweckmäßigerweise wird der Einlaufwinkel in zwei Raumebenen bestimmt.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass mindestens ein Aufnehmer zum Erfassen zumindest eines Neigungswinkels der Trägereinheit vorgesehen ist. Zweckmäßigerweise wird der Neigungswinkel in zwei Raumebenen bestimmt. Auch der Neigungswinkel des Unterwagens kann die Kippmomente beeinflussen.
Überdies ist es bevorzugt, dass mindestens ein Aufnehmer zum Erfassen zumindest eines Neigwinkels des Masts vorgesehen ist. Unter dem Neigwinkels des Masts kann insbesondere der Neigungswinkel des Masts relativ zum Oberwagen verstanden werden. Auch dieser Winkel kann die Kippmomente beeinflussen. Zweckmäßigerweise wird der Neigungswinkel in zwei Raumebenen bestimmt.
Ferner ist es vorteilhaft, dass mindestens ein Aufnehmer zum Erfassen einer Seilendposition des Hilfsseils vorgesehen ist. Hierdurch kann berücksichtigt werden, dass die am Hilfsseil angeschlagene Last unter Umständen Pendelbewegungen unterliegen kann, die ebenfalls zum Kippmoment beitragen. Der Aufnehmer zum Erfassen einer Seilendposition des Hilfsseils kann insbesondere als Aufnehmer zum Erfassen des Abspulwinkels einer Trommel für das Hilfsseil ausgebildet sein.
Überdies ist es zweckmäßig, dass mindestens ein Aufnehmer zum Erfassen einer Windgeschwindigkeit vorgesehen ist. Hierdurch wird berücksichtigt, dass Windlasten ebenfalls kippmomentsteigernd wirken können.
Ferner kann es erfindungsgemäß sein, dass mindestens ein Aufnehmer zum Erfassen einer Drehgeschwindigkeit des Oberwagens vorgesehen ist. Mit einer Drehung des Oberwagens relativ zum Trägergerät um die Hochachse gehen entsprechende Zentrifugalkräfte einher, die ebenfalls kippmomenterhöhend wirken können. Vor diesem Hintergrund ist die Drehgeschwindigkeitserfassung des Oberwagens relativ zum Trägergerät zweckmäßig.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, dass mindestens ein Aufnehmer zum Erfassen einer Seilendposition eines Vorschubseils vorgesehen ist. Denn die Position des Vorschubseils weist auf die Position der Betätigungseinrichtung und somit wiederum auf die für die Kippsicherheit relevante Schwerpunktlage hin.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass mindestens ein Aufnehmer zum Erfassen einer Seilendposition des Hauptseils vorgesehen ist. Durch Erfassung der Endposition des Hauptseils können Schwerpunktkoordinaten bestimmt werden, welche das Kippmoment bestimmen.
Demgemäß ist es also vorteilhaft, dass die Zustandsdaten die Stellung des Maststützauslegers, der Drehwinkel des Oberwagens, die Zug- und/oder Druckkraft im Vorschubsystem für den Schlitten, die Zugkraft im Hauptseil, die Zugkraft im Hilfsseil, der zumindest eine Einlaufwinkel des Hilfsseils, der zumindest eine Neigungswinkel der Trägereinheit, der zumindest eine Neigungswinkel des Masts, die Seilendposition des Hilfsseils, die Windgeschwindigkeit, die Drehgeschwindigkeit des Oberwagens, die Seilendposition des Vorschubseils und/oder die Seilendposition des Hauptseils betreffen.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist, mit welcher der Verstellbereich gemeinsam mit der momentanen Lage der Betätigungseinheit anzeigbar ist, und dass die Anzeigeeinrichtung dafür eingerichtet ist, den Verstellbereich sowie die momentane Lage in einer gemeinsamen Lageskizze darzustellen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Anzeigeeinrichtung dafür eingerichtet ist, den Verstellbereich durch eine farbliche Hervorhebung darzustellen. Gemäß dieser Ausführungsform werden dem Bediener der sichere Verstellbereich sowie die tatsächliche momentane Lage der Betätigungseinheit in Bezug auf diesen Verstellbereich visuell angezeigt. Hierdurch wird dem Bediener die Kippsicherheitssituation intuitiv erfassbar dargestellt.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Erdbohrgeräts, mit einer Trägereinheit, einer Betätigungseinheit, welche gegenüber der Trägereinheit verstellbar ist, mindestens einem Aufnehmer zum Erfassen von Zustandsdaten des Erdbohrgeräts, und einer Rechnereinheit, wobei vorgesehen ist, dass durch die Rechnereinheit auf Grundlage der erfassten Zustandsdaten zumindest ein Verstellbereich der Betätigungseinheit ermittelt wird, in welchem die Betätigungseinheit bei einer vorgegebenen Kippsicherheit des Erdbohrgeräts verstellt werden kann. Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Erdbohrgerät erläuterten Ausführungsbeispiele können auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsatz kommen, wodurch die im Zusammenhang mit dem Erdbohrgerät erläuterten Vorteile erzielt werden können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, welche schematisch in der beigefügten Figur dargestellt sind. In der beigefügten Figur zeigt:

Fig. 1: eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Erdbohrgeräts.

Ein erfindungsgemäßes Erdbohrgerät ist in Fig. 1 dargestellt. Das Erdbohrgerät 1 ist als mobiles Erdbohrgerät ausgebildet. Sie weist eine als Unterwagen ausgebildete Trägereinheit 10 mit einem als Raupenkettenfahrwerk ausgebildetem Fahrwerk 9 auf. Auf dieser Trägereinheit 10 ist ein Oberwagen 11 des Erdbohrgeräts 1 angeordnet. Der Oberwagen 11 ist um die Hochachse 3 schwenkbar an der Trägereinheit 10 vorgesehen.
Am Oberwagen 11 sind Maststützausleger 12 angeordnet, welche einen Mast 14 tragen und mit dem Oberwagen 11 verbinden. Die Maststützausleger 12 sind dabei um horizontal verlaufende Achsen schwenkbar vorgesehen. Durch Verschwenken der Maststützausleger 12 kann der Mast 14 radial bezüglich des Oberwagens 11 und somit der Trägereinheit 10 verstellt werden. Am Mast 14 wiederum ist ein Schlitten 15 vertikal verschiebbar angeordnet. An diesem Schlitten 15 ist eine Betätigungseinheit 18 vorgesehen, welche einen Drehbohrantrieb bildet. Die Betätigungseinheit 18 weist ein angetriebenes Tiefbauwerkzeug 19, 20 auf, welches durch ein Bohrgestänge 19 mit unterseitig angeordnetem Schneckenbohrer 20 gebildet wird. Das Bohrgestänge 19 kann insbesondere als Kellystange ausgebildet sein.
Durch Verschwenken des Oberwagens 11 relativ zur Trägereinheit 10 kann auch die Betätigungseinheit 18 gegenüber der Trägereinheit 10 um die Hochachse 3 verschwenkt werden. Durch Verschwenken der Maststützausleger 12 kann die Betätigungseinheit 18 bezogen auf die Hochachse 3 radial zur Trägereinheit 10 verschwenkt werden.
Das Bohrgestänge 19 des Tiefbauwerkzeugs ist an einem Hauptseil 41 aufgehängt, welches um den Kopf des Masts 14 herum verläuft. Zum Betätigen des Hauptseils 41 ist im Heckbereich des Oberwagens 11 oder am Mast 14 eine Hauptseilwinde 42 vorgesehen. Ferner ist um den Mast 14 ein Hilfsseil 44 herumgeführt, welches mittels einer Hilfsseilwinde 45 betätigbar ist. Dieses Hilfsseil 44 kann beispielsweise dann zum Einsatz kommen, wenn das Bohrgestänge 19 an dem Erdbohrgerät 1 montiert wird. Zum vertikalen Verfahren des Schlittens 15 am Mast 14 ist ein Vorschubsystem mit einer Vorschubwinde 48 und einem um den Mast 14 herumlaufenden Vorschubseil 49 vorgesehen, welches am Schlitten 15 befestigt ist.
An dem Erdbohrgerät 1 ist eine Rechnereinheit 23 vorgesehen, welche mit einer Reihe von weiter unten näher beschriebenen Aufnehmern 51 bis 64 in Signalverbindung steht. Mit dieser Rechnereinheit 23 kann auf Grundlage der von den Aufnehmern 51 bis 64 erfassten Zustandsdaten ein Verstellbereich der Betätigungseinheit 18 ermittelt werden, in welchem die Betätigungseinheit 18 kippsicher verstellbar, insbesondere radial zur Hochachse 3 verfahrbar und/oder um die Hochachse 3 verschwenkbar ist. Dabei ist in der Bedienerkabine des Oberwagens 11 eine Anzeigeeinrichtung 24 vorgesehen, welche mit der Rechnereinheit 23 in Signalverbindung steht, und mit der Verstellbereich gemeinsam mit der tatsächlichen momentanen Lage der Betätigungseinheit 18 anzeigbar ist. Hierzu kann die Anzeigeeinrichtung 24 beispielsweise ein Display aufweisen.
An der Anzeigeeinrichtung 24 ist auch eine Handlingsassistenzschalteinrichtung 30 angeordnet, die beispielsweise durch einen Touchscreen realisiert werden kann. Mittels dieser Handlingsassistenzschalteinrichtung 30 kann der Bediener eingeben, ob ein Bohrbetrieb oder ein Handlingsbetrieb vorgesehen ist. Die Handlingsassistenzschalteinrichtung 30 steht mit der Rechnereinheit 23 in Signalverbindung, so dass die Rechnereinheit 23 den kippsicheren Verstellbereich je nach Betriebsmodus variieren kann.
An dem Erdbohrgerät 1 ist ferner eine Begrenzereinheit 32 vorgesehen, welche mit der Rechnereinheit 23 in Signalverbindung steht, und welche zumindest einen Betriebsparameter des Erdbohrgeräts 1 in Abhängigkeit des Schaltzustandes der Handlingsassistenzschalteinrichtung 30 begrenzt. Beispielsweise kann die Begrenzereinheit 32 die Schwenkgeschwindigkeit des Oberwagens 11 um die Hochachse 3 relativ zur Trägereinheit 10, das heißt zum Unterwagen, begrenzen, wenn der Handlingsmodus gewählt wird, und im Bohrmodus diese Begrenzung aufheben. Alternativ oder zusätzlich kann die Begrenzereinheit 32 auch die Radialposition der Betätigungseinheit 18 durch Begrenzen der Auslenkung der Maststützausleger 12 begrenzen.
Ferner ist an dem Erdbohrgerät 1 eine Schutzeinrichtung 33 vorgesehen, die mit der Handlingsassistenzschalteinrichtung 30 und/oder mit der Anzeigeeinrichtung 24 in Signalverbindung steht, und die eine Auswahl des Handlingsmodus unterbindet, wenn beispielsweise die Mastneigung hierfür zu groß ist.
Wie bereits zuvor angedeutet weist die Baumaschine 1 eine Reihe von Aufnehmern 51 bis 64 auf, welche mit der Rechnereinheit 23 in Signalverbindung stehen, und deren Daten von der Rechnereinheit 23 zum Bestimmen des Verstellbereichs herangezogen werden. So ist insbesondere ein erster Aufnehmer 51 zum Erfassen einer Stellung eines der Maststützausleger 12 vorgesehen. Der Aufnehmer 51 kann beispielsweise als Drehgeber zwischen Maststützausleger 12 und Oberwagen 11 ausgebildet sein, der an der vertikalen Schwenkachse des hinteren Maststützauslegers 12 angeordnet ist.
Ein weiterer Aufnehmer 52 ist zum Erfassen eines Drehwinkels des Oberwagens 11 relativ zur Trägereinheit 10 vorgesehen. Mittels dieses Aufnehmers 52 wird der Drehwinkel um die Hochachse 3 bestimmt, um welche der Oberwagen 11 relativ zur Trägereinheit 10 gedreht ist.
Zwei weitere Aufnehmer 53 sind zum Erfassen einer Zug- und/oder Druckkraft im Vorschubsystem für den Schlitten 15 vorgesehen. Diese Aufnehmer 53 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel durch zwei Kraftmessbolzen in den Umlenkrollen des Vorschubseils 49 gebildet. Bei Zylindervorschubgeräten können diese Aufnehmer durch Druckaufnehmer gebildet sein, welche die Zug- und/oder Druckkraft des Vorschubzylinders messen.
Ein weiterer Aufnehmer 54 ist zum Erfassen einer Zugkraft im Hauptseil 41 vorgesehen. Dieser Aufnehmer 54 ist durch einen Kraftmessbolzen in einer oberen Seilumlenkrolle des Hauptseils 41 gebildet.
Ein weiterer Aufnehmer 55 ist zum Erfassen einer Zugkraft im Hilfsseil 44 vorgesehen. Dieser Aufnehmer 55 ist durch einen Kraftmessbolzen in einer oberen Seilumlenkrolle des Hilfsseils 44 gebildet.
Ferner sind zwei Aufnehmer 56 und 57 zum Erfassen von Einlaufwinkeln des Hilfsseils 44 am Mast 14 vorgesehen. Der erste Aufnehmer 56 bestimmt dabei den Seilschrägzugwinkel des Hilfsseils 44 längs zum Oberwagen 11 und der zweite Aufnehmer 57 den Schrägzugwinkel des Hilfsseils 44 quer zum Oberwagen 11. Beide Aufnehmer 56, 57 sind jeweils durch einen Winkelaufnehmer am Seileinlauf in die obere Seilführung des Hilfsseils 44 ausgebildet.
An der als Unterwagen ausgebildeten Trägereinheit 10 des Erdbohrgeräts 1 ist überdies ein weiterer Aufnehmer 58 zum Erfassen zumindest eines Neigungswinkels der Trägereinheit 10 vorgesehen. Dieser Aufnehmer 58 kann zwei Neigungssensoren zur Neigungsmessung längs beziehungsweise quer zur Trägereinheit 10 aufweisen.
Ein weiterer Aufnehmer 59 ist zum Erfassen der Mastneigung des Masts 14 vorgesehen. Dieser Aufnehmer 59 weist zwei Sensoren für einen Neigungswinkel längs beziehungsweise quer zum Oberwagen 11 auf.
Ein weiterer Aufnehmer 60 ist zum Erfassen einer Seilendposition des Hilfsseils 44 vorgesehen. Dieser Aufnehmer 60 ist als Drehgeber ausgebildet, der an der Trommel der Hilfsseilwinde 45 angeordnet ist. Der Aufnehmer 60 stellt die abgespulte Seillänge fest. Hierdurch kann die Lage der am Hilfsseil 44 angeschlagenen Last bestimmt werden, was insbesondere dann berücksichtigt werden kann, wenn die Last nach einer Drehung des Oberwagens 11 auspendelt, was Kippmomente verursachen kann.
Ein weiterer Aufnehmer 61 ist zum Erfassen einer Windgeschwindigkeit vorgesehen. Dieser Aufnehmer 61 ist durch einen Windmesser an der Spitze des Masts 14 gebildet.
Ein weiter Aufnehmer 62 ist zum Erfassen der Drehgeschwindigkeit des Oberwagens 11 relativ zur Trägereinheit 10 um die Hochachse 3 vorgesehen. Dieser Aufnehmer 62 kann insbesondere am Oberwagen 11 angeordnet sein.
Weiterhin ist ein Aufnehmer 63 zum Erfassen einer Seilendposition des Vorschubseils 49 des Vorschubsystems vorgesehen. Insbesondere kann dieser Aufnehmer 63 zum Messen der Stellung der als Drehantrieb ausgebildeten Betätigungseinheit 18 ausgebildet sein. Aus den Daten des Aufnehmers 63 können Schwerpunktkoordinaten der Ausrüstungsteile bestimmt werden.
Überdies ist ein weiterer Aufnehmer 64 zum Erfassen einer Seilendposition des Hauptseils 41 vorgesehen. Insbesondere kann dieser Aufnehmer 64 zum Messen der Stellung eines Wirbels des Hauptseils 41 ausgebildet sein. Aus der Seilendposition des Hauptseils 41 können unter Berücksichtigung der Seilendposition des Vorschubseils 49 die Schwerpunktkoordinaten des Tiefbauwerkzeugs 19, 20 festgestellt werden.

Claims

Erdbohrgerät (1) mit
- einer Trägereinheit (10),

- einer Betätigungseinheit (18), welche gegenüber der Trägereinheit (10) verstellbar ist, wobei die Betätigungseinheit (18) einen Bohrantrieb für ein Erdbohrwerkzeug (20) aufweist,

- einem Hauptseil (41), welches ein Bohrgestänge (19) trägt, das an der Betätigungseinheit (18) verläuft,

- einem Hilfsseil (44) zum Einsatz bei der Montage des Bohrgestänges (19),

- mindestens einem Aufnehmer (51 bis 64) zum Erfassen von Zustandsdaten des Erdbohrgeräts (1), und

- einer Rechnereinheit (23),
dadurch gekennzeichnet,

- dass mindestens ein Aufnehmer (54) zum Erfassen einer Zugkraft in dem Hauptseil (41) vorgesehen ist,

- dass mindestens ein Aufnehmer (55) zum Erfassen einer Zugkraft in dem Hilfsseil (44) vorgesehen ist, und

- dass die Rechnereinheit (23) ausgebildet ist, auf Grundlage der erfassten Zustandsdaten von den Aufnehmern (54, 55) zumindest einen Verstellbereich der Betätigungseinheit (18) bei einer vorgegebenen Kippsicherheit des Erdbohrgeräts (1) einzustellen.
Erdbohrgerät (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass durch die Rechnereinheit (23) die Lage der Betätigungseinheit (18) innerhalb des Verstellbereichs ermittelbar ist und bei Erreichen einer Grenze des Verstellbereichs ein Signal, insbesondere ein Steuersignal für die Betätigungseinheit (18), abgebbar ist.
Erdbohrgerät (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Trägereinheit (10) ein Fahrwerk (9) aufweist, und

dass die Betätigungseinheit (18) gegenüber der Trägereinheit (10) um eine Hochachse (3) verschwenkbar und radial zur Hochachse (3) verstellbar ist.
Erdbohrgerät (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein Aufnehmer vorgesehen ist, der Zustandsdaten erfasst, die von einem Bediener manuell eingegeben werden.
Erdbohrgerät (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
- dass eine von einem Bediener betätigbare Handlingsassistenzschalteinrichtung (30) vorgesehen ist, die mit der Rechnereinheit (23) in Signalverbindung steht, wobei

- die Rechnereinheit (23) dafür eingerichtet ist, den Verstellbereich in Abhängigkeit eines Schaltzustands der Handlingsassistenzschalteinrichtung (30) zu modifizieren.
Erdbohrgerät (1) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Begrenzereinheit (32) vorgesehen ist, die dafür eingerichtet ist, zumindest einen Betriebsparameter des Erdbohrgeräts (1) in Abhängigkeit des Schaltzustandes der Handlingsassistenzschalteinrichtung (30) zu begrenzen.
Erdbohrgerät (1) nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Handlingsassistenzschalteinrichtung (30) eine Schutzeinrichtung (33) umfasst, welche die Auswirkungen einer Betätigung der Handlingsassistenzschalteinrichtung (30) unterbindet, wenn zumindest ein Betriebsparameter des Erdbohrgeräts (1) außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.
Erdbohrgerät (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
- dass mindestens ein Aufnehmer (51) zum Erfassen einer Stellung eines Maststützauslegers (12) vorgesehen ist,

- dass mindestens ein Aufnehmer (52) zum Erfassen eines Drehwinkels eines Oberwagens (11) vorgesehen ist,

- dass mindestens ein Aufnehmer (53) zum Erfassen einer Zug- und/oder Drucckraft in einem Vorschubsystem für einen Schlitten (15) vorgesehen ist,

- dass mindestens ein Aufnehmer (56, 57) zum Erfassen zumindest eines Einlaufwinkels des Hilfsseils (44) vorgesehen ist,

- dass mindestens ein Aufnehmer (58) zum Erfassen zumindest eines Neigungswinkels der Trägereinheit (10) vorgesehen ist,

- dass mindestens ein Aufnehmer (59) zum Erfassen zumindest eines Neigwinkels eines Masts (14) vorgesehen ist,

- dass mindestens ein Aufnehmer (60) zum Erfassen einer Seilendposition des Hilfsseils (44) vorgesehen ist,

- dass mindestens ein Aufnehmer (61) zum Erfassen einer Windgeschwindigkeit vorgesehen ist,

- dass mindestens ein Aufnehmer (62) zum Erfassen einer Drehgeschwindigkeit des Oberwagens (11) vorgesehen ist,

- dass mindestens ein Aufnehmer (63) zum Erfassen einer Seilendposition eines Vorschubseils (49) vorgesehen ist, und/oder

- dass mindestens ein Aufnehmer (64) zum Erfassen einer Seilendposition des Hauptseils (41) vorgesehen ist.
Erdbohrgerät (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
- dass eine Anzeigeeinrichtung (24) vorgesehen ist, mit welcher der Verstellbereich gemeinsam mit der momentanen Lage der Betätigungseinheit (18) anzeigbar ist, und

- dass die Anzeigeeinrichtung (24) dafür eingerichtet ist, den Verstellbereich sowie die momentane Lage in einer gemeinsamen Lageskizze darzustellen.
Verfahren zum Betrieb des Erdbohrgeräts (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.