EP3417951A1 - Vorrichtung und verfahren zum erzeugen von schlagimpulsen oder schwingungen für eine baumaschine - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum erzeugen von schlagimpulsen oder schwingungen für eine baumaschine Download PDF

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EP3417951A1
EP3417951A1 EP17176586.0A EP17176586A EP3417951A1 EP 3417951 A1 EP3417951 A1 EP 3417951A1 EP 17176586 A EP17176586 A EP 17176586A EP 3417951 A1 EP3417951 A1 EP 3417951A1
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piston
working space
control unit
construction machine
housing
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Tobias Moscaritolo
Henrik Uelhoff
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Eurodrill GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a device for generating impact pulses or vibrations for a construction machine, comprising a housing, a piston which is reversibly movable in a working space in the housing between a first turning point and a second turning point, and a pressurized fluid supply through which In the region of the first reversal point and the second reversal point, respectively, pressure fluid can be introduced and diverted into the working space, wherein the piston can be displaced into the reversing motion in order to generate the impact pulses or the oscillations, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a method for generating impact pulses or vibrations for a construction machine in which a piston in a working space in a housing is reciprocally moved between a first turning point and a second turning point, wherein for generating the impact pulses or the vibrations of the Piston is offset by means of a pressurized fluid in a reversing motion and the pressure fluid in the region of the first turning point and the second turning point in the working space and is discharged, according to the preamble of claim 12th
  • a generic vibrator is from the EP 1 728 564 B1 known.
  • the working space in the housing is divided by a working piston into two pressure chambers.
  • the two pressure chambers are targeted via an inlet and an outlet with a pressurized fluid alternately supplied or disposed of, so that the working piston moves reversing and generates a vibration.
  • the timed supply and disposal of pressurized fluid in the individual pressure chambers via a complex channel arrangement in the working piston.
  • a control piston slidably mounted which can change its position relative to the working piston by projecting at the end faces of the housing attacks to release certain channels or block.
  • the supply and disposal of pressurized fluid is thus achieved by mechanical means, wherein upon reaching certain switching points through the predetermined channels, a changeover of the pressurized fluid supply and disposal takes place.
  • Comparable mechanical control devices in vibration generators go from the GB-A-920.158 . US-A-4,026,193 or the US-A-4,031,812 out. All of these known devices have a working piston and a control piston, which open or close certain channels depending on the respective position in the housing, whereby a targeted alternately supplying the two opposite pressure chambers for moving the working piston is effected.
  • the invention has for its object to provide a device and a method for generating impact pulses or vibrations, with which increased flexibility in setting and changing the impact or vibration behavior can be achieved.
  • the device according to the invention is characterized in that a measuring device is provided for determining a position of the piston in the working space, that at least one controllable valve is arranged, through which the pressure fluid in the working space and / or is diverted, and that a control unit provided is, which is in communication with the measuring device and the at least one controllable valve, wherein the movement of the piston in the working space is controllable and changeable by the control unit.
  • a basic idea of the invention is to depart from a hitherto complex mechanical control of the piston in the working space and to provide an electrical or electronic control unit for this purpose.
  • at least one measuring device is provided for determining the position of the piston in the working space.
  • the measuring device can deliver signals to position data of the piston continuously or within predetermined short time intervals. These signals or data are received by the control unit and processed in accordance with a predetermined control logic, wherein control signals or control data for one or more controllable valves are generated.
  • pressurized fluid can be introduced and discharged in the working space in a targeted manner.
  • valve is a solenoid valve.
  • the valve body can be adjusted by an electromagnetic arrangement between an open and a closed position. In this case, intermediate positions can be adjusted so that adjust the supply amount of pressurized fluid in the working space leaves.
  • any pressurized fluid can be provided, wherein preferably hydraulic oil is used.
  • the measuring device can also be provided with all usable sensors for measuring length or position, which in particular operate optically, capacitively, inductively, magnetically or in any other way.
  • the measuring device it is particularly advantageous for the measuring device to have a linear sensor. This is particularly useful when the piston is moved in the housing linearly between the two reversal points.
  • a preferred embodiment of the invention consists in that the measuring device has an elongated first measuring component which extends into the working space and into a free space in the piston.
  • the measuring component is not arranged behind a wall of the housing, but directly in the working space in which the piston moves.
  • the elongate first measuring component protrudes into a corresponding free space in the piston, the piston preferably sliding along the first measuring component in a non-contact manner.
  • a second measuring component in particular a magnet is arranged in the free space of the piston.
  • the two measuring components act together in such a way that a very exact position determination of the second measuring component and thus of the piston relative to the first measuring component and thus relative to the working space and the housing can be determined.
  • the first sensing component may include a coil in which the magnet induces a current of, for example, 4 to 20 mA as a measure of the position of the piston.
  • the piston can be reversibly moved in the housing such that the piston does not touch the housing wall with its two end faces.
  • the device can be used as a so-called vibration generator.
  • An advantageous embodiment of the invention is that at least one reversal point a striking surface is arranged, on which the piston hits targeted for generating a shock pulse.
  • a striking surface can be arranged on both opposite end faces of the piston on the housing. However, only a single impact surface is preferred, so that targeted impact pulses are generated, as they are desired for a percussion drilling.
  • a frequency and / or a stroke of the piston are adjustable and adjustable by the control unit.
  • the control unit preferably has an input interface, for example an input field.
  • the control unit can be actuated directly by a conventional machine control of an operating unit by an operator.
  • control unit has a program memory in which various control programs for controlling the piston can be stored.
  • various control programs for controlling the piston can be stored.
  • special control programs can be deposited for certain purposes.
  • a high frequency may be provided with a small piston stroke, while in the course of the program the piston stroke then increases over time and reduces a frequency.
  • program sequences for controlling the piston in terms of frequency and stroke are provided.
  • a program for a quick advance or a particularly gentle driving can be provided.
  • programs for special types of soil can be deposited.
  • the invention comprises a construction machine, which is characterized in that the device described above for generating impact pulses or vibrations is arranged.
  • the construction machine may be provided for civil engineering.
  • the construction machine is an earth boring device. If the device is provided for generating impact pulses, a percussion drilling can be performed. This is particularly advantageous when penetrating harder rock layers.
  • the device can also be designed free of impact contacts for generating vibrations. In a Erdbohr réelle with a rotary driven drilling tool so a so-called overlay drilling can be performed in particular. The rotational movement of the drilling tool is superimposed by a vibration or vibration movement. By superimposed vibrations, a quasi liquefaction of the soil can be achieved, at least in the area of contact with the drilling tool, which leads to an improved drilling progress.
  • the construction machine is a ram or a jogger.
  • rams or vibrators can be used for the introduction of steel beams, piles or sheet piles, which are driven into the ground by impact pulses or by vibrations.
  • the inventive method is characterized in that the position of the piston is detected by a measuring device and that a control unit controls depending on the detected position of the piston at least one controllable valve, by which pressurized fluid into the working space and / or discharged, wherein the control unit controls the movement of the piston.
  • the inventive method can be carried out in particular with the device described above. This results in the advantages described above.
  • a device 10 which is designed to generate impact pulses.
  • the device 10 has a housing 12 with a cylindrical working space 14, in which an approximately cylindrical piston 20 is reversibly mounted linearly movable between two reversal points.
  • the piston 20 is fluid-tightly mounted in the housing 12 and, as shown in the embodiment, protrude with one side of the housing 12.
  • the piston 20 With a free end face 24, the piston 20 impinges on a corresponding striking surface 18, which may be, for example, an insertion end of a drill drive shaft.
  • a first opening 15 for a first supply line 31 of a pressurized fluid supply 30 is provided on the housing 12.
  • the working space 14 is connected through a second opening 16 to a second supply line 32 of the pressurized fluid supply 30.
  • a controllable valve 36 which is formed in the illustrated embodiment as a 2/4-way valve, the two openings 15, 16 are alternately connected to a hydraulic pressure source P and a non-pressurized disposal tank T.
  • two opposite pressure chambers in the working space 14 are each alternately filled with pressurized fluid and emptied of the pressurized fluid.
  • the piston 20 is set in a desired reversing movement in the housing 12.
  • a measuring device 40 with a first elongated measuring component 42 is provided on the housing 12.
  • the first measuring component 42 has a rod-like construction and extends into the working space 14 and into a free space 22 in the piston 20 arranged corresponding thereto.
  • An annular magnet is arranged as a second measuring component 44 in a lower area on the free space 22.
  • the second measuring component 44 is fixedly connected to the movable piston 20, while the elongated first measuring component 42 is fixedly attached to the housing 12.
  • the measuring device 40 is designed approximately as an inductive linear sensor, which determines exactly the position of the second measuring component 44 and thus of the piston 20 with respect to the elongated first measuring component 42 and thus the position of the piston 20 in the working space 14.
  • the measuring device 40 is connected via a line connection 52 to a control unit 50, wherein analog signals or digital data are transmitted to the current position of the piston 20 in the working space 14.
  • the controllable valve 36 is controlled by electromagnetic elements 37, so that approximately the first supply line 31 to the non-pressurized tank T and the second supply line 32 is connected to the pressure source P, as in the drawing is shown.
  • the pressure source P can then be connected to the first supply line 31, while the tank T is connected to the second supply line 32.
  • the lower region of the working chamber 14 is then emptied of pressurized fluid, while at the same time an upper portion of the working space 14 is filled with pressurized fluid, the piston 20 then moves from the upper first turning point down to the lower second turning point. If the measuring device 14 determines that a triggering point of the piston 20 has been reached in the housing 12, then the valve 36 can be switched again by the control unit 50 so that a change in direction is effected by actuating the electromagnetic elements 37 of the controllable valve 36 via the control lines 54 becomes.
  • the frequency of the piston 20 and the stroke of the piston 20 between the two reversal points can be easily changed and adjusted.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen von Schlagimpulsen oder Schwingungen für eine Baumaschine, bei dem ein Kolben in einem Arbeitsraum in einem Gehäuse reversierend zwischen einem ersten Umkehrpunkt und einem zweiten Umkehrpunkt hin und her bewegt wird, wobei zum Erzeugen der Schlagimpulse beziehungsweise der Schwingungen der Kolben mittels eines Druckfluids in eine reversierende Bewegung versetzt wird und das Druckfluid im Bereich des ersten Umkehrpunktes und des zweiten Umkehrpunktes in den Arbeitsraum ein- und ausgeleitet wird. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die Position des Kolbens mit einer Messeinrichtung erfasst wird, dass eine Steuereinheit abhängig von der erfassten Position des Kolbens mindestens ein steuerbares Ventil steuert, durch welches Druckfluid in den Arbeitsraum ein- und/oder ausgeleitet wird, wobei durch die Steuereinheit die Bewegung des Kolbens gesteuert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Schlagimpulsen oder Schwingungen für eine Baumaschine, mit einem Gehäuse, einem Kolben, welcher in einem Arbeitsraum in dem Gehäuse reversierend zwischen einem ersten Umkehrpunkt und einem zweiten Umkehrpunkt hin und her bewegbar ist, und einer Druckfluidversorgung, durch welche im Bereich des ersten Umkehrpunktes und des zweiten Umkehrpunktes jeweils Druckfluid in den Arbeitsraum ein- und ausleitbar ist, wobei der Kolben zum Erzeugen der Schlagimpulse beziehungsweise der Schwingungen in die reversierende Bewegung versetzbar ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Erzeugen von Schlagimpulsen oder Schwingungen für eine Baumaschine, bei dem ein Kolben in einem Arbeitsraum in einem Gehäuse reversierend zwischen einem ersten Umkehrpunkt und einem zweiten Umkehrpunkt hin und her bewegt wird, wobei zum Erzeugen der Schlagimpulse beziehungsweise der Schwingungen der Kolben mittels eines Druckfluides in eine reversierende Bewegung versetzt wird und das Druckfluid im Bereich des ersten Umkehrpunktes und des zweiten Umkehrpunktes in den Arbeitsraum ein- und ausgeleitet wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
  • Ein gattungsgemäßer Schwingungserzeuger ist aus der EP 1 728 564 B1 bekannt. Bei diesem bekannten Schwingungserzeuger wird der Arbeitsraum in dem Gehäuse durch einen Arbeitskolben in zwei Druckkammern unterteilt. Die beiden Druckkammern werden gezielt über einen Einlass und einen Auslass mit einem Druckfluid wechselweise versorgt oder entsorgt, so dass sich der Arbeitskolben reversierend bewegt und eine Schwingung erzeugt. Die zeitlich abgestimmte Versorgung und Entsorgung von Druckfluid in die einzelnen Druckkammern erfolgt über eine komplexe Kanalanordnung in dem Arbeitskolben. Zudem ist innerhalb des Arbeitskobens noch ein Steuerkolben verschiebbar gelagert, welcher seine Position relativ zum Arbeitskolben durch an den Stirnseiten des Gehäuses vorstehende Anschläge gezielt verändern kann, um bestimmte Kanäle freizugeben oder zu sperren. Die Ver- und Entsorgung von Druckfluid wird somit durch mechanische Maßnahmen erreicht, wobei bei Erreichen bestimmter Umschaltpunkte durch die vorgegebenen Kanäle eine Umschaltung der Druckfluidversorgung und der Entsorgung erfolgt.
  • Vergleichbare mechanische Steuereinrichtungen bei Schwingungserzeugern gehen beispielsweise auch aus der GB-A-920,158 , US-A-4,026,193 oder der US-A-4,031,812 hervor. All diese bekannten Vorrichtungen weisen einen Arbeitskolben und einen Steuerkolben auf, welche abhängig von der jeweiligen Position im Gehäuse bestimmte Kanäle öffnen oder schließen, wodurch eine gezielte wechselweise Versorgung der beiden gegenüberliegenden Druckkammern zum Bewegen des Arbeitskolbens bewirkt wird.
  • Derartige Vorrichtungen sind in der Herstellung zeit- und kostenaufwändig. Zudem wird durch das Kanalbild bei einem vorgegebenen Druckniveau ein bestimmtes Schwingungs- oder Schlagverhalten des Kolbens fest vorgegeben. Eine Veränderung der Schwingungsfrequenz und der Schlagenergie sind nur in eng begrenztem Umfang möglich und bedürfen teilweise aufwändiger mechanischer Überarbeitungen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen von Schlagimpulsen oder Schwingungen anzugeben, mit welchen eine erhöhte Flexibilität bei der Einstellung und Veränderung des Schlag- oder Schwingungsverhaltens erreichbar sind.
  • Die Aufgabe wird zum einen durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum andern durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinrichtung zum Bestimmen einer Position des Kolbens in dem Arbeitsraum vorgesehen ist, dass mindestens ein steuerbares Ventil angeordnet ist, durch welches das Druckfluid in den Arbeitsraum ein- und/oder ausleitbar ist, und dass eine Steuereinheit vorgesehen ist, welche mit der Messeinrichtung und dem mindestens einen steuerbaren Ventil in Verbindung steht, wobei durch die Steuereinheit die Bewegung des Kolbens in dem Arbeitsraum steuerbar und veränderbar ist.
  • Eine Grundidee der Erfindung besteht darin, von einer bisherigen aufwändigen mechanischen Steuerung des Kolbens in dem Arbeitsraum abzugehen und hierfür eine elektrische oder elektronische Steuereinheit vorzusehen. Dabei wird gemäß der Erfindung mindestens eine Messeinrichtung zum Bestimmen der Position des Kolbens in dem Arbeitsraum vorgesehen. Die Messeinrichtung kann dabei kontinuierlich oder in vorgegebenen kurzen Zeitabständen Signale zu Positionsdaten des Kolbens abgeben. Diese Signale oder Daten werden von der Steuereinheit aufgenommen und abhängig von einer vorgegebenen Steuerlogik verarbeitet, wobei Steuersignale oder Steuerdaten für ein oder mehrere steuerbare Ventile erzeugt werden. Durch das mindestens eine steuerbare Ventil kann so gezielt Druckfluid in den Arbeitsraum ein-und ausgeleitet werden.
  • Somit ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kein aufwändig herzustellender Arbeitskoben mit einer Vielzahl von darin angeordneten Leitungen erforderlich. Dies reduziert den Fertigungsaufwand erheblich. Zudem kann das Bewegungsverhalten des Kolbens in dem Gehäuse nunmehr besonders einfach gesteuert und auch verändert werden, indem die entsprechende Steuerlogik in der Steuereinheit geändert oder angepasst wird. Auf diese Weise kann relativ einfach der Hub und/oder die Frequenz der reversierenden Bewegung des Kolbens gesteuert und verändert werden.
  • Für die erfindungsgemäße Vorrichtung können grundsätzlich alle geeigneten steuerbaren Ventile eingesetzt werden. Besonders zweckmäßig ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass das Ventil ein Elektromagnetventil ist. Der Ventilkörper kann dabei durch eine elektromagnetische Anordnung zwischen einer Öffnungs- und einer Schließposition verstellt werden. Dabei können auch Zwischenstellungen eingestellt werden, so dass sich die Zuführmenge an Druckfluid in den Arbeitsraum einstellen lässt. Grundsätzlich kann jedes Druckfluid vorgesehen sein, wobei vorzugsweise Hydrauliköl eingesetzt wird.
  • Auch hinsichtlich der Messeinrichtung können diese mit allen nutzbaren Sensoren zur Längen- oder Positionsmessung versehen sein, welche insbesondere optisch, kapazitiv, induktiv, magnetisch oder in sonstiger Weise arbeiten. Besonders vorteilhaft ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung, dass die Messeinrichtung einen Linearsensor aufweist. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der Kolben im Gehäuse linear zwischen den beiden Umkehrpunkten bewegt wird.
  • Eine bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung besteht darin, dass die Messeinrichtung eine längliche erste Messkomponente aufweist, welche sich in den Arbeitsraum und in einen Freiraum im Kolben erstreckt. Somit wird die Messkomponente nicht hinter einer Wand des Gehäuses angeordnet, sondern unmittelbar in dem Arbeitsraum, in welchem sich der Kolben bewegt. Für eine besonders genaue Positionsmessung ragt dabei die längliche erste Messkomponente in einen entsprechenden Freiraum in den Kolben hinein, wobei der Kolben vorzugsweise berührungsfrei entlang der ersten Messkomponente gleitet.
  • Dabei ist es besonders zweckmäßig, dass in dem Freiraum des Kolbens eine zweite Messkomponente, insbesondere ein Magnet angeordnet ist. Die beiden Messkomponenten wirken dabei derart zusammen, so dass eine sehr exakte Positionsbestimmung der zweiten Messkomponente und damit des Kolbens relativ zur ersten Messkomponente und damit relativ zum Arbeitsraum und dem Gehäuse ermittelbar ist. Die erste Messkomponente kann eine Spule aufweisen, in welcher der Magnet einen Strom von beispielsweise 4 bis 20 mA als ein Maß für die Position des Kolbens induziert.
  • Grundsätzlich kann der Kolben in dem Gehäuse reversierend derart bewegt werden, dass der Kolben mit seinen beiden Stirnseiten die Gehäusewand nicht berührt. Auf diese Weise kann die Vorrichtung als ein sogenannter Schwingungserzeuger eingesetzt werden. Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, dass an zumindest einem Umkehrpunkt eine Schlagfläche angeordnet ist, auf welcher der Kolben zum Erzeugen eines Schlagimpulses gezielt aufschlägt. Grundsätzlich kann eine Schlagfläche zu beiden gegenüberliegenden Stirnseiten des Kolbens am Gehäuse angeordnet sein. Bevorzugt ist jedoch lediglich eine einzige Schlagfläche, so dass gezielte Schlagimpulse erzeugbar sind, wie sie etwa für ein Schlagbohren gewünscht sind.
  • Nach einer weiteren Variante der Erfindung ist es bevorzugt, dass durch die Steuereinheit eine Frequenz und/oder ein Hub des Kolbens einstellbar und verstellbar sind. Zur Veränderung der Frequenz sind insbesondere die Öffnungs- und Schließzeitpunkte und gegebenenfalls die Zuführung von Hydraulikenergie durch die Steuereinheit einstellbar. Auch kann der Hub des Kolbens durch eine Lageveränderung der beiden Umkehrpunkte durch eine entsprechende Öffnung und Schließung der steuerbaren Ventile erzielt werden. Hierfür weist die Steuereinheit vorzugsweise eine Eingabeschnittstelle, beispielsweise ein Eingabefeld, auf. Auch kann die Steuereinheit unmittelbar durch eine übliche Maschinensteuerung von einer Bedieneinheit durch einen Bediener entsprechend betätigt werden.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung kann darin gesehen werden, dass die Steuereinheit einen Programmspeicher aufweist, in welchem verschiedene Steuerprogramme zum Steuern des Kolbens abspeicherbar sind. So können für bestimmte Einsatzzwecke spezielle Steuerprogramme hinterlegt werden. So kann beispielsweise zu Beginn eines Programms eine hohe Frequenz mit einem kleinen Kolbenhub vorgesehen sein, während sich im Programmablauf über die Zeit dann der Kolbenhub vergrößert und eine Frequenz verkleinert. Es können nahezu beliebig viele unterschiedliche Programmabläufe zur Steuerung des Kolbens hinsichtlich von Frequenz und Hub vorgesehen werden. So kann ein Programm für einen schnellen Vortrieb oder ein besonders schonendes Eintreiben vorgesehen sein. Auch können Programme für spezielle Bodenarten hinterlegt sein.
  • Die Erfindung umfasst eine Baumaschine, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die vorbeschriebene Vorrichtung zum Erzeugen von Schlagimpulsen oder Schwingungen angeordnet ist. Insbesondere kann die Baumaschine für den Tiefbau vorgesehen sein.
  • Besonders vorteilhaft ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung, dass die Baumaschine ein Erdbohrgerät ist. Ist dabei die Vorrichtung zum Erzeugen von Schlagimpulsen vorgesehen, kann ein Schlagbohren durchgeführt werden. Dies ist insbesondere beim Durchdringen von härteren Gesteinsschichten vorteilhaft. Alternativ oder ergänzend kann die Vorrichtung auch frei von Schlagkontakten zum Erzeugen von Schwingungen ausgebildet sein. Bei einem Erdbohrgerät mit einem drehend angetriebenen Bohrwerkzeug kann so insbesondere ein sogenanntes Überlagerungsbohren durchgeführt werden. Dabei wird die Drehbewegung des Bohrwerkzeuges durch eine Vibrations- oder Schwingungsbewegung überlagert. Durch überlagerte Schwingungen kann eine quasi Verflüssigung des Bodens, zumindest im Kontaktbereich mit dem Bohrwerkzeug erzielt werden, was zu einem verbesserten Bohrfortschritt führt.
  • Eine andere Ausführungsform der Erfindung kann darin gesehen werden, dass die Baumaschine eine Ramme oder ein Rüttler ist. Derartige Rammen oder Rüttler können etwa zum Einbringen von Stahlträgern, Pfählen oder Spundwandbohlen eingesetzt werden, welche in den Boden durch Schlagimpulse oder durch Vibrationen eingetrieben werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Kolbens mit einer Messeinrichtung erfasst wird und dass eine Steuereinheit abhängig von der erfassten Position des Kolbens mindestens ein steuerbares Ventil steuert, durch welches Druckfluid in den Arbeitsraum ein- und/oder ausgeleitet wird, wobei durch die Steuereinheit die Bewegung des Kolbens gesteuert wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung durchgeführt werden. Es ergeben sich dabei die zuvor beschriebenen Vorteile.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter beschrieben, welches schematisch in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist.
  • In der einzigen Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 dargestellt, welche zur Erzeugung von Schlagimpulsen ausgebildet ist. Die Vorrichtung 10 weist ein Gehäuse 12 mit einem zylindrischen Arbeitsraum 14 auf, in welchem ein etwa zylindrischer Kolben 20 reversierend zwischen zwei Umkehrpunkten linear bewegbar gelagert ist. Der Kolben 20 ist fluiddicht in dem Gehäuse 12 gelagert und kann, wie in dem Ausführungsbeispiel dargestellt, mit einer Seite aus dem Gehäuse 12 herausragen.
  • Mit einer freien Stirnseite 24 trifft der Kolben 20 auf eine korrespondierende Schlagfläche 18 auf, welche beispielsweise ein Einsteckende einer Bohrantriebswelle sein kann.
  • Im Bereich des oberen ersten Umkehrpunktes ist an dem Gehäuse 12 eine erste Öffnung 15 für eine erste Versorgungsleitung 31 einer Druckfluidversorgung 30 vorgesehen. Im Bereich eines unteren zweiten Umkehrpunktes ist der Arbeitsraum 14 durch eine zweite Öffnung 16 mit einer zweiten Versorgungsleitung 32 der Druckfluidversorgung 30 verbunden. Über ein steuerbares Ventil 36, welches in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als ein 2/4-Wegeventil ausgebildet ist, werden die beiden Öffnungen 15, 16 wechselweise mit einer Hydraulikdruckquelle P und einem drucklosen Entsorgungstank T verbunden. Hierdurch werden zwei gegenüberliegende Druckkammern in dem Arbeitsraum 14 jeweils wechselweise mit Druckfluid gefüllt und von dem Druckfluid entleert. Hierdurch wird der Kolben 20 in eine gewünschte reversierende Bewegung in dem Gehäuse 12 versetzt.
  • Gemäß der Erfindung ist an dem Gehäuse 12 eine Messeinrichtung 40 mit einer ersten länglichen Messkomponente 42 vorgesehen. Die erste Messkomponente 42 ist stangenartig ausgebildet und erstreckt sich in den Arbeitsraum 14 und in einen korrespondierend hierzu angeordneten Freiraum 22 in dem Kolben 20. An dem Freiraum 22 ist in einem unteren Bereich ein ringförmiger Magnet als zweite Messkomponente 44 angeordnet. Die zweite Messkomponente 44 ist fest mit dem bewegbaren Kolben 20 verbunden, während die längliche erste Messkomponente 42 fest an dem Gehäuse 12 angebracht ist. Die Messeinrichtung 40 ist etwa als ein induktiver Linearsensor ausgebildet, welcher exakt die Position der zweiten Messkomponente 44 und damit des Kolbens 20 gegenüber der länglichen ersten Messkomponente 42 und damit die Position des Kolbens 20 in dem Arbeitsraum 14 ermittelt.
  • Die Messeinrichtung 40 ist über eine Leitungsverbindung 52 mit einer Steuereinheit 50 verbunden, wobei analoge Signale oder digitale Daten zur momentanen Position des Kolbens 20 in dem Arbeitsraum 14 übermittelt werden. Abhängig von einer vorgegebenen Programm- oder Steuerlogik der Steuereinheit 50 wird das steuerbare Ventil 36 über elektromagnetische Elemente 37 angesteuert, so dass etwa die erste Versorgungsleitung 31 mit dem drucklosen Tank T und die zweite Versorgungsleitung 32 mit der Druckquelle P verbunden ist, wie in der Zeichnung dargestellt ist. Bei einer Umschaltung des Ventils 36 durch die Steuereinheit 50 kann dann die Druckquelle P mit der ersten Versorgungsleitung 31 verbunden werden, während der Tank T mit der zweiten Versorgungsleitung 32 verbunden wird. Bei dieser Ventilstellung wird dann der untere Bereich des Arbeitsraums 14 von Druckfluid entleert, während gleichzeitig ein oberer Bereich des Arbeitsraums 14 mit Druckfluid befüllt wird, wobei sich der Kolben 20 dann von dem oberen ersten Umkehrpunkt nach unten zu dem unteren zweiten Umkehrpunkt bewegt. Stellt die Messeinrichtung 14 das Erreichen eines Auslösepunkte des Kolbens 20 in dem Gehäuse 12 fest, kann dann wieder eine Umschaltung des Ventils 36 durch die Steuereinheit 50 erfolgen, so dass eine Richtungsänderung durch Betätigen der elektromagnetischen Elemente 37 des steuerbaren Ventils 36 über die Steuerleitungen 54 bewirkt wird.
  • Durch entsprechende Änderung der Steuerlogik in der Steuereinheit 50 können die Frequenz des Kolbens 20 sowie der Hub des Kolbens 20 zwischen den zwei Umkehrpunkten ohne weiteres verändert und eingestellt werden.

Claims (12)

  1. Vorrichtung zum Erzeugen von Schlagimpulsen oder Schwingungen für eine Baumaschine, mit
    - einem Gehäuse (12),
    - einem Kolben (20), welcher in einem Arbeitsraum (14) in dem Gehäuse (12) reversierend zwischen einem ersten Umkehrpunkt und einem zweiten Umkehrpunkt hin und her bewegbar ist, und
    - einer Druckfluidversorgung (30), durch welche im Bereich des ersten Umkehrpunktes und des zweiten Umkehrpunktes jeweils Druckfluid in den Arbeitsraum (14) ein- und ausleitbar ist, wobei der Kolben (20) zum Erzeugen der Schlagimpulse beziehungsweise der Schwingungen in die reversierende Bewegung versetzbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass eine Messeinrichtung (40) zum Bestimmen einer Position des Kolbens (20) in dem Arbeitsraum (14) vorgesehen ist,
    - dass mindestens ein steuerbares Ventil (36) angeordnet ist, durch welches das Druckfluid in den Arbeitsraum (14) ein- und/oder ausleitbar ist, und
    - dass eine Steuereinheit (50) vorgesehen ist, welche mit der Messeinrichtung (40) und dem mindestens einen steuerbaren Ventil (36) in Verbindung steht, wobei durch die Steuereinheit (50) die Bewegung des Kolbens (20) in dem Arbeitsraum (14) steuerbar und veränderbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Ventil (36) ein Elektromagnetventil ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Messeinrichtung (40) einen Linearsensor aufweist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Messeinrichtung (40) eine längliche erste Messkomponente (42) aufweist, welche sich in den Arbeitsraum (14) und in einen Freiraum (22) im Kolben (20) erstreckt.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in dem Freiraum (22) des Kolbens (20) eine zweite Messkomponente (44), insbesondere ein Magnet, angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an zumindest einem Umkehrpunkt eine Schlagfläche (18) angeordnet ist, auf welche der Kolben (20) zum Erzeugen eines Schlagimpulses gezielt aufschlägt.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass durch die Steuereinheit (50) eine Frequenz und/oder ein Hub des Kolbens (20) einstellbar und verstellbar sind.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinheit (50) einen Programmspeicher aufweist, in welchem verschiedene Steuerprogramme zum Steuern des Kolbens (20) abspeicherbar sind.
  9. Baumaschine
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Vorrichtung (10) zum Erzeugen von Schlagimpulsen oder Schwingungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6 angeordnet ist.
  10. Baumaschine nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass diese ein Erdbohrgerät ist.
  11. Baumaschine nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass diese eine Ramme oder ein Rüttler ist.
  12. Verfahren zum Erzeugen von Schlagimpulsen oder Schwingungen für eine Baumaschine insbesondere mit einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem
    - ein Kolben (20) in einem Arbeitsraum (14) in einem Gehäuse (12) reversierend zwischen einem ersten Umkehrpunkt und einem zweiten Umkehrpunkt hin und her bewegt wird,
    - wobei zum Erzeugen der Schlagimpulse beziehungsweise der Schwingungen der Kolben (20) mittels eines Druckfluids in eine reversierende Bewegung versetzt wird und das Druckfluid im Bereich des ersten Umkehrpunktes und des zweiten Umkehrpunktes in den Arbeitsraum (14) ein- und ausgeleitet wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Position des Kolbens (20) mit einer Messeinrichtung (40) erfasst wird und
    - dass eine Steuereinheit (50) abhängig von der erfassten Position des Kolbens (20) mindestens ein steuerbares Ventil (36) steuert, durch welches Druckfluid in den Arbeitsraum (14) ein- und/oder ausgeleitet wird,
    - wobei durch die Steuereinheit (50) die Bewegung des Kolbens (20) gesteuert wird.
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