EP4357532B1

EP4357532B1 - Verfahren zur einbringung eines gewindestabes in einen untergrund, sowie eindrehsystem hierfür

Info

Publication number: EP4357532B1
Application number: EP22203095.9A
Authority: EP
Inventors: Peter Okonek; Luca Guerra
Original assignee: Spinnanker GmbH
Current assignee: Spinnanker GmbH
Priority date: 2022-10-21
Filing date: 2022-10-21
Publication date: 2025-10-15
Anticipated expiration: 2042-10-21
Also published as: EP4357532C0; US20240133296A1; US20240229646A9; CA3217319A1; US12546220B2; EP4357532A1

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Eindrehsystem gemäß Anspruch 6 für die Einbringung eines Gewindestabs in einen Untergrund sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 1 zum Einbringen eines solchen Gewindestabes.
Die EP 2 689 071 B2 zeigt ein Eindrehsystem für die Einbringung eines Gewindestabs in axialer Richtung in einen Untergrund mit einer Antriebsmaschine, die eine Antriebshülse drehend antreibt, wobei der Gewindestab in die Antriebshülse einführbar ist, die formschlüssig den Gewindestab drehend antreibt. Zusätzlich ist zwischen der Antriebsmaschine und dem Untergrund ein mit einem Innengewinde versehenes Bauteil angeordnet, welches die rotatorische Bewegung der Antriebshülse in eine translatorische Bewegung des Gewindestabs umwandelt.
Das Dokument CN109441443A stellt den nächsten Stand der Technik dar und offenbart ein sehr ähnliches Verfahren wie in Anspruch 1, das zum Eindrehen eines Gewindestabes verwendet wird. Im Gegensatz zu dem beanspruchten Verfahren ist das Einbringgerät in CN109441443A derart aufgebaut, dass klassisch am Ende der Gewindestange der Drehmotor angebracht wird und dann über die gesamte Länge der Gewindestange der Motor aus seinem Schlitten in Richtung Einbauort geschoben wird. Diese große Länge des Einbaugeräts in CN109441443A versucht die Erfindung gemäß Anspruch 1, wie auch der dazugehörige Vorrichtung gemäß Anspruch 6 zu beheben.Weitere Eindrehsysteme gemäß dem Stand der Technik sind ebenfalls in WO2020/047562A1 , EP1959091 A1 und WO2021/102485A1 offenbart.
Derartige Eindrehsysteme, bei denen durch eine Formschlussverbindung im Inneren eines Werkzeuges ein Gewindestab gedreht wird, haben das Problem, dass der sich durch das Werkzeug bewegende Gewindestab die Mechanik des Eindrehsystems belastet. Grund ist die hohe innere Reibung im Inneren des Werkzeugs sowie die damit verbundene Wärmebildung. Somit kann es zu Ausfällen des Eindrehsystems kommen oder zu einer Verlangsamung des Eindrehvorganges, wenn auf eine schonende Belastung der Antriebshülse geachtet wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde ein sicheres und kostengünstiges Eindrehen von Gewindestäben in einen Untergrund ohne Vorbohrung zu ermöglichen, wobei eine einfache, verschleißarme und Montagezeit verringernde Mechanik verwendet werden soll.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Vorteilhaftes Merkmal ist, dass die Eindrehmaschine auf einem Schlitten gelagert ist, der relativ zu einem Bauteil mit einem Gewinde bewegbar ist. Die Schubgeschwindigkeiten des Schlittens ergibt sich aus Umdrehungen pro Minute x Gewindesteigung in cm.
Das Eindrehsystem weist eine Lafette mit mindestens einer Schiene auf, auf welcher der Schlitten translatorisch hin- und her bewegbar ist, um die innere Reibung in der den Gewindestab drehend antreibenden Antriebshülse während des Eindrehvorgangs zu minimieren.
Grundsätzlich ist der Schlitten auf einem lineare Trag- und Führungselement gelagert ist und relativ zur lagefixierten Gewindemuffe bewegbar. Bei diesem lineare Trag- und Führungselement handelt es sich um eine Zahnstange oder bevorzugt um eine Schiene.
Die Antriebshülse greift mit einer Profilierung an ihrem Innenumfang formschlüssig an dem Gewindestab an, um diesen um seine Drehachse zu drehen. Durch diese innere Profilierung ist ein formschlüssiger Angriff an der Mantelfläche des Gewindestabs, insbesondere an den Schlüsselflächen gewährleistet, wobei die Profilierung der Antriebshülse auf die Schlüsselfläche des Gewindestabes abgestimmt ist. Entsprechend der Formgebung des einzudrehenden Gewindestabes wird eine dazu angepasste Antriebshülse verwendet, welche auswechselbar mit der Antriebsmaschine verbunden werden kann.
Die Profilierung am Innenumfang der Antriebshülse ist in einer bevorzugten Ausführungsform mit zwei parallelen oder sich in einem Winkel gegenüberliegenden Flächen versehen, die den Gewindestab mit einer korrespondierenden "Schlüsselweite" in sich aufnehmen. Diese Flächen, haben im übertragenen Sinn ein Schlüsselmaß zwischen sich, welches mit der Profilform des Gewindestabes mindestens teilweise übereinstimmt und erfüllen somit eine Schlüsselfunktion.
Der profilierten Innendurchmesser der Antriebshülse ist sozusagen die Negativform des Stabes.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Verwendung eines Flächenpaares beschränkt, da auch z.B. drei oder mehr Flächen angetrieben werden können.
Mit dieser Eindrehmaschine, welche primär einen hydraulischen aber auch Elektro- oder Luftbetriebenen Drehantrieb aufweist, wird somit ein Gewindestab drehend angetrieben und erfährt durch ein vorgelagertes Gewinde einer Gewindemuffe oder alternativ einer Mutter eine Vorschubbewegung, wenn das Gewinde des Stabes in das Gewinde der Muffe, etc. eingreift.
Unter einer Gewindemuffe wird im Folgenden ein hohler beliebig ausgeformter Körper verstanden, der mit einem Innengewinde ausgebildet ist, welches im Gewindeeingriff mit dem Außengewinde des Gewindestabs steht.
Die Gewindemuffe wird bevorzugt innerhalb des Eindrehsystems von einer Klemmvorrichtung gehalten, die am untergrundseitigen Ende des Schlittens auf der Lafette montiert ist. Bevorzugt wird die Gewindemuffe innerhalb der Klemmvorrichtung von zwei oder mehreren beweglichen Klemmbacken in Position gehalten oder alternativ mittels ein oder mehrerer Klemmbacken an einer Bestandskonstruktion fixiert oder händisch mit einem Gabelschlüssel in Position gehalten.
Durch den drehenden Eingriff in das Gewinde einer fixierten Gewindemuffe wird die Gewindestange zu einer axialen Bewegung gezwungen und bewegt sich durch die Gewindemuffe hindurch.
So ist bei einem Verfahren zum Eindrehen eines Gewindestabes in Erdboden oder Gestein mittels einer Lafette und einem translatorisch auf Schienen der Lafette bewegbaren Schlitten mit einer auf dem Schlitten angeordneten Antriebsmaschine, die mittels einer Antriebshülse mit dem Gewindestab im formschlüssig Eingriff steht, ein Ausgleich einer Vorschubbewegung des Gewindestabs ermöglicht wird.
Der Gewindestab ist hierbei über eine am Montagekopf angeordnete Einführöffnung in die im Montagekopf drehend angetriebene Antriebshülse einführbar, die den Gewindestab drehend in Längsrichtung antreibt.
Hierzu ist es bekannt, die Gewindestäbe an einander gegenüberliegenden Seiten mit Abflachungen zu versehen, so dass die Gewindesteigungen nur jeweils außerhalb dieser Abflachungen am Außenumfang des Gewindestabes angeordnet sind. Im Folgenden werden diese Abflachungen als Schlüsselfläche bezeichnet.
Auf diese Weise ist es möglich, den Gewindestab in die drehend angetriebene, dem oben beschriebenen Profil des Gewindestabes angepasst profilierte Antriebshülse einzuführen und dort den Kraftschluss mit den flachen Seiten des Gewindestabes herzustellen, wonach dann die Antriebshülse drehend angetrieben wird, wobei ein Drehmoment übertragen wird und der Gewindestab von oben nach unten durch die Gewindebohrung in ein Bauteil mit Innengewinde hindurchgeschraubt wird.
Zwischen der Profilierung der Antriebshülse und den Schlüsselflächen des Gewindestabs besteht ein geringes Spiel, so dass der Gewindestab aus der Antriebshülse herausgezogen werden kann, wenn sich die Flächen der Profilierung und die Schlüsselflächen gegenüberstehen. Somit kann auch die Antriebshülse entlang des Gewindestabes bewegt werden, ohne dass ein Eingriff in die Schlüsselflächen besteht. Insbesondere wenn die Antriebshülse durch die Relativbewegung der Antriebsmaschine an der Gewindemuffe angelangt ist, wird der Drehantrieb deaktiviert und die Antriebshülse entlang des Gewindestabes auf den Schlitten nach hinten gezogen, wo es wieder zu einem Eingriff zwischen Antriebshülse und Schlüsselflächen kommt. Für einen solchen Eingriff wird die Parallelität zwischen Profilierung der Antriebshülse und Schlüsselfläche aufgehoben, so dass die Flächen leicht schräg zueinanderstehen und ein Kontakt besteht, um die Drehbewegung der Antriebsmaschine auf den Gewindestab zu übertragen.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Drehantrieb der Antriebshülse während des Rückziehvorganges ausgekuppelt wird. Somit besteht kein oder nur ein geringer Widerstand seitens der Antriebshülse gegenüber des Gewindestabs.
Durch das Ansetzen des Gewindestabs auf ein Element mit einer Gewindebohrung, beispielsweise einer Gewindemuffe, kommt die gewindeartige Profilierung des Gewindestabes in Eingriff mit dem Gewinde der Gewindebohrung des Elements, wobei das Innengewinde der Gewindebohrung die gleiche Steigung wie der Gewindestab aufweist.
Im Folgenden wird die Erfindung der Einfachheit halber anhand einer Gewindemuffe beschrieben, wobei jedoch jedes andere Element verwendet werden kann, welches ein Innengewinde aufweist, in das der Gewindestab eingedreht werden kann.
Durch die in Vorschubrichtung mitlaufende Antriebsmaschine ist eine axiale Bewegung der Gewindestange möglich, ohne dass es zu nennenswerten Reibungen kommt.
Dadurch ist es möglich, mit einer geringeren Antriebsleistung eine größere Bewegungsgeschwindigkeit zu erreichen. Zudem werden durch eine zu dem Antriebsprofil der Gewindestange korrespondierenden Profilierung der Antriebshülse ein geringerer Verschleiß möglich. So entsteht hierbei erfindungsgemäß weniger Reibungswiderstand wie beispielsweise bei den bekannten Vorrichtungen, welche eine hohe Flächenreibung aufweisen.
So können durch die erfindungsgemäße Vorrichtung der Verschleiß und die Rüstzeit verringert werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Eindrehsystem ist nicht nur ein Vorschub, d.h. eine Eindrehbewegung des Gewindestabes möglich, sondern auch eine Herausdrehbewegung des Gewindestabes
Die Antriebsmaschine ist auf einer Lafette gelagert und läuft mit der Vorschubbewegung des Gewindestabes mit. Diese Vorschubbewegung ist in Analogie zur Stablänge zu sehen, d.h. es erfolgt eine Anpassung i.d.R. zwischen 1/3 und 1/4 der Stablänge, beispielweise 1 bis 3 Meter.
Mit dem Eindrehsystem können hunderte Laufmeter Gewindestäbe in kürzester Zeit eingebracht werden. Mit der Vielzahl an eingebrachten Gewindestäben kann man entweder viele Verankerungspunkte in kurzer Zeit herstellen oder Fundamente für höhere Lastbereiche herstellen, z.B. temporäre Brückenlager mit über 1200KN Fundamentlast.
Sobald die vom Drehantrieb angetriebene Antriebshülse, welche mit dem Gewindestab einer Formschlussverbindung steht, durch die Vorschubbewegung an der Gewindemuffe angelangt ist, wird sie wieder in entgegengesetzter Richtung ohne Drehantrieb entlang der Lafette gezogen. Dadurch wird verhindert, dass sich der Gewindestab wieder in entgegengesetzter Richtung dreht. Ist der Schlitten mit der Antriebshülse wieder auf den Startpunkt zu Beginn der Schienen gefahren, beginnt der Eindrehvorgang von Neuem.
Die Antriebshülse ist auswechselbar mittels einer Flanschverbindung mit der Antriebsmaschine verbunden.
Je nach Außenprofilform der Gewindestäbe kann eine Antriebshülse mit einem dazu korrespondierenden Innenprofil verwendet werden. So können beispielsweise Stäbe mit einem Durchmesser von 15 mm mit einer Antriebshülse gedreht werden, und zum Antrieb von Stäben mit einem Durchmesser von 26 mm wird eine andere Antriebshülse über die Flanschverbindung montiert.
Die Hülse ist aus einem gehärteten Stahl und somit härter als die Gewindestange, bevorzugt findet Wolframcarbid-Kobalt Anwendung.
In einer weiteren Ausführung ist nur die Innenhülse aus Wolframcarbid-Kobalt und die Außenhülse aus einem einem günstigerem, mit höhere Dehnungsgrenze versehenen Werkstoff.
Bevorzugt handelt es sich bei der Antriebsmaschine um einen hydraulischen Drehantrieb, der aufgrund seiner kompakten zylindrischen Bauform für Drehbewegungen raumsparend an der Lafette montiert werden kann, und welcher besonders gut für Anwendungen mit großen auftretenden radialen Belastungen geeignet ist. So ist eine problemlose Einbringung des Gewindestabes in den Untergrund möglich, da die wirkenden Kräfte durch die Lagerung des Antriebs aufgenommen werden können.
Die auf den Schienen mitlaufende Antriebsmaschine erzeugt somit eine Rotation des Gewindestabes, welche durch die Gewindemuffe in eine Translation umgewandelt wird. Dadurch, dass die Antriebsmaschine mit der Antriebshülse bei der Vorschubbewegung des Gewindestabes mitläuft, gibt es kein Verlust durch Reibung zwischen der Antriebshülse und dem Gewindestab
Dies bedingt einerseits deutlich weniger Verschleiß in der Hülse (längere Standzeit), und andererseits können die Gewindestäbe bei gleichem Drehmoment tiefer eingedreht werden.
Erfindungsgemäß handelt es sich um ein Verfahren zum Eindrehen eines Gewindestabes in Erdboden oder Gestein, mit einer Antriebsmaschine die eine Antriebshülse aufweist, welche über eine innere Profilierung einen formschlüssigen Angriff auf den Gewindestab erzeugt, um den Gewindestab drehend anzutreiben und durch das Innengewinde eines Bauteils hindurchzuschrauben, wobei die rotatorische Bewegung des Gewindestabes durch das Innengewinde des Bauteils in eine translatorische Bewegung umgewandelt wird, wobei die Antriebsmaschine auf einem translatorisch bewegbaren Schlitten gelagert ist, der entsprechend der Vorschubbewegung des Gewindestabes entlang der Gewindestabachse mitbewegt wird und dass die Antriebshülse die Formschlussverbindung mit dem Gewindestab bei einer Bewegung des Schlittens entgegen der Eindrehrichtung unterbricht, um an einen anderen Bereich des Gewindestabes erneut eine Formschlussverbindung zu erzeugen und um den Gewindestab erneut drehend anzutreiben.
Der Schlitten ist auf einer Führung (beispielsweise Schiene, Zahnstange, etc...) gelagert und relativ zur lagefixierten Gewindemuffe bewegbar.
Die Antriebshülse unterbricht erfindungsgemäß die Formschlussverbindung mit dem Gewindestab bei einer Bewegung des Schlittens entgegen der Einbringrichtung, um an einen anderen Bereich des Gewindestabes erneut eine Formschlussverbindung zu erzeugen und um den Gewindestab erneut drehen anzutreiben.
Der Schlitten wird dabei relativ zur Gewindemuffe unter Verwendung eines Linearantriebs entlang einer oder mehrere Schienen bewegt, wobei mit Schienen eine formschlüssige Längsführung gemeint ist.
Die Lafette kann an den Auslegerarm eines mobilen Fahrzeuges montiert werden. Bei einem solchen Fahrzeug handelt es sich um ein Kettenfahrzeug, ein Quad oder ähnliches.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, könnten als erfindungswesentlich beansprucht werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Die Verwendung der Begriffe "wesentlich" oder "erfindungsgemäß" oder "erfindungswesentlich" ist subjektiv und impliziert nicht, dass die so benannten Merkmale zwangsläufig Bestandteil eines oder mehrerer Patentansprüche sein müssen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:

Figur 1:: eine Vorderansicht auf einen Gewindestab
Figur 2:: eine Perspektivansicht des Eindrehsystems
Figur 3:: eine rückseitige Perspektivansicht des Eindrehsystems
Figur 4:: eine Schnittdarstellung des Eindrehsystem in einer Seitenansicht von links
Figur 5:: eine Perspektivansicht der Klemmvorrichtung
Figur 6:: schematische Ansicht eines Kettenfahrzeuges mit Eindrehsystem
Figur 7:: eine Schnittdarstellung des Eindrehsystem in einer Seitenansicht von links
Figur 8:: eine Perspektivansicht der Lafette ohne Klemmvorrichtung
Figur 9:: eine Perspektivansicht des Eindrehsystems ohne Klemmvorrichtung in Verwendung mit einer Ankerplatte

Figur 1 zeigt einen Gewindestab 2, der um eine mittig in axialer Richtung durch den Gewindestab verlaufenden Gewindestabachse 23 in Drehrichtung 24 gedreht werden kann. Der Gewindestab weist an bestimmten Sektionen an seinem Außenumfang ein Gewinde 4 auf, welches trotz Unterbrechungen in axialer Richtung eine durchgehende Schraubenlinie besitzt. Außerhalb dieser Sektionen besitzt der Gewindestab Abflachungen, welche das Antriebsprofil des Gewindestabes bilden und im Folgenden als Schlüsselflächen 3 bezeichnet werden.
Figur 2 zeigt das Eindrehsystem 1, mit dem der Gewindestab 2 in einen Untergrund 22 eingebracht werden kann. Dazu wird der Gewindestab 2 durch eine Antriebshülse 13 drehend angetrieben, wobei eine Gewindemuffe 19 diese Rotation in eine Translation in Pfeilrichtung 25 umwandelt. Die innere Profilierung 34 der Antriebshülse 13 bildet hierbei ein Klemmfutter für den Gewindestab 2.
Die Antriebshülse 13 ist über eine Flanschverbindung 12 mit der Drehkupplung 14 lösbar und auswechselbar verbunden, welche eine von der Antriebsmaschine 5 erzeugte Drehbewegung auf die Antriebshülse 13 überträgt.
Die Antriebsmaschine 5 ist auf einem Schlitten 8 gelagert, der in Pfeilrichtung 25 vor und entgegen der Pfeilrichtung 25 zurückfahren kann. Dazu ist der Schlitten auf zwei Schienen 11 gelagert, welche Bestandteil der Lafette 6 sind.
Ein Vorschubantrieb 27 bewegt den Schlitten auf der Lafette 6 nach vorne, während der Gewindestab 2 in Drehrichtung 24 um seine Gewindestabachse 23 gedreht wird.
Der Gewindestab 2 wird in die Profilierung 34, die die Funktion eines Klemmfutters hat, der Antriebshülse 13 eingespannt und dann wird der Gewindestab mit seinem vorderen Ende 33 auf das Gewinde der Gewindemuffe 19 aufgesetzt und danach die Antriebsmaschine 5 eingeschaltet.
Das Eindrehen der Gewindestäbe 2 in den Untergrund 22 erfolgt sozusagen selbsttätig, denn der Vorschub der Gewindestäbe 2 wird durch das Eingreifen des Gewindes 4 der Gewindestäbe 2 in das gewindemuffenseitige Gewinde bewirkt.
Durch den drehenden Antrieb der Antriebshülse 13 wird der drehende und sich mit einem Vorschub bewegende Gewindestab 2 somit fortschreitend in das Erdreich oder das Gestein unterhalb der Gewindemuffe 19 eingetrieben. Dies wird unterstützt von dem Gewinde 4, da die an seinem Umfang angeordneten Gewindesteigungen des Gewindes 4 den Gewindestab in den Untergrund 22 hineinziehen.
Der Gewindestab 2 ist hierbei über eine an der Hinterseite an der Antriebsmaschine 5 angeordnete Einführöffnung 38 in die an der Vorderseite des Antriebsmaschine 5 drehend angetriebene Antriebshülse 13 einführbar, die ihrerseits den Gewindestab 2 drehend in Längsrichtung antreibt.
Die Gewindemuffe 19 ist in der Klemmöffnung 18 aufgenommen, welche zwischen zwei Klemmbacken 16 gebildet ist. Diese Klemmbacken 16 sind Bestandteil der Klemmvorrichtung 15.
Die Lafette 6 weist an ihrem untergrundseitigen Ende, nach der Klemmvorrichtung 15 eine Führungsplatte 20 auf, mit einer halbmondförmigen Aussparung 21 am oben Ende, durch die die Gewindestange 2 verläuft.
Eine ähnliche Führungsplatte 9 weist die Lafette 6 auch an ihrem einführseitigen Ende auf, welche über ein Loch 10 verfügt, durch welches der Gewindestab 2 eingeführt ist.
Figur 3 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht des Eindrehsystems 1 ohne Gewindestab. Ein solcher wird zur Bestückung der Lafette 6 in Pfeilrichtung 25 durch das Loch 10 der Führungsplatte 9 geführt und Rückseitig in die Einführöffnung 38 der Antriebsmaschine 5 eingeführt, bis ein Kontakt mit der Antriebshülse 13 besteht.
Aufgrund der inneren Profilierung 34 der Antriebshülse 13, welche ein gewisses Spiel zu den Schlüsselflächen 3 des Gewindestabes 2 aufweist, kann der Stab durch die Antriebshülse hindurch geschoben werden, bis er aus der Antriebshülse 13 heraussteht. Bevorzugt befindet sich dabei der Schlitten 8 an der Führungsplatte 9, d.h. am einführseitigen Ende der Schienen 11. Der Gewindestab 2 wird soweit durchgeführt, bis er auf dem Gewinde der Gewindemuffe 19 am untergrundseitigen Ende des Schlittens 11 aufsteht. Anschließend wird die Antriebshülse 13 durch die Antriebsmaschine 5 drehen angetrieben, so dass diese Rotation auf den Gewindestab 2 übertragen wird.
Hierbei erfährt der Gewindestab 2 durch den Gewindeeingriff in das Gewinde der Gewindemuffe 19 einen Vorschub in Pfeilrichtung 25, wobei auch die Antriebsmaschine 5 auf dem Schlitten in gleicher Geschwindigkeit in Pfeilrichtung 25 mitläuft. Die Bewegung des Schlittens wird hierbei über die Steuerung 26 gesteuert, die die entsprechenden Steuerbefehle an den in Figur 4 gezeigten Vorschubantrieb 27 übermittelt.
Somit greift die Antriebshülse 13 während der gesamten Vorschubstrecke des Schlittens 8 zwischen einführseitigen Ende und untergrundseitigen Ende der Schienen 11 nur in einem gleichbleibenden Abschnitt des Gewindestabes 2 an und treibt diesen drehend an.
Ist die maximale Vorschubbewegung in der der Schlitten 11 mitlaufen kann erreicht, dies ist der Fall wenn die Antriebshülse 13 an der Gewindemuffe 19 angelangt ist, wird der Formschluss zwischen Antriebshülse 13 und Gewindestab 2 aufgehoben, und der Schlitten 8 mit der Antriebsmaschine 5 entgegen der Pfeilrichtung 25 entlang der Gewindestabachse 23 des Gewindestabes 2 bewegt, bis das einführseitige Ende der Schienen 11 erreicht ist. An dieser Position greift die Antriebshülse 13 wieder an den Schlüsselflächen 3 des Gewindestabes 2 an, wobei es sich dieses Mal um einen anderen Bereich des Gewindestabes handelt.
Figur 4 zeigt eine teilweise geschnittene Darstellung des Eindrehsystems 1. Die Steuerung 26 steuert unter anderem den Vorschubantrieb 27 des Schlittens 8. Der Vorschubantrieb 27 treibt eine Walze 28 drehend an, die an der Unterseite 29 der Schiene 11 abrollt. Alternativ ist ein Zahnrad vorgesehen welches mit einer unterseitigen Zahnstange in Eingriff steht. Durch die somit erzeugte Reibschlussverbindung wird somit der mit dem Vorschubantrieb 27 verbundene Schlitten 8 entlang der Längserstreckung der Schiene 11 bewegt. Somit kann die Antriebshülse 13 an beliebige Positionen entlang der Schiene 11 bewegt werden und an definierten Bereichen an dem Gewindestab 2 angreifen.
Zusätzlich befinden sich seitlich der Schienen 11 die Mitläuferrollen 30, welche die lineare Bewegung des Schlittens 11 seitlich unterstützen.
Figur 5 zeigt die Klemmvorrichtung 15, welche über einen Klemmantrieb 17 die beiden Klemmbacken 16 in und entgegen der Öffnungsrichtung 39 betätigt. Die beiden Klemmbacken 16 bilden zwischen sich eine Klemmöffnung 18, in die eine hier nicht gezeigte Gewindemuffe 19 aufgenommen und lagefixiert werden kann. Am untergrundseitigen Ende der Klemmvorrichtung 15 befindet sich die Führungsplatte 20, welche auch den untergrundseitigen Abschluss der Lafette 6 bildet.
Figur 6 zeigt ein Kettenfahrzeugt 31, welches in dem hier gezeigten Beispiel ein Bagger ist, mit einem hydraulisch heb- und senkbaren Auslegerarm 32, an dem die Lafette 6 montiert ist und mittels dem Auslegerarm frei beweglich und in gewünschter Einbringrichtung des Gewindestabes 2 ausrichtbar ist. So kann der Gewindestab 2 in Pfeilrichtung 25 durch das erfindungsgemäße Eindrehsystem 1 in den Untergrund 22 eingebracht werden.
Figur 7 zeigt eine Schnittdarstellung des Eindrehsystems 1. Der Gewindestab 2 wird entlang der Gewindestabachse 23 innerhalb der Antriebsmaschine 5 geführt. Die Antriebsmaschine 5 treibt über die Drehkupplung 14 und einer Flanschverbindung 12 die Antriebshülse 13 an. Diese Antriebshülse 13 verfügt über eine innere Profilierung 34, welche einen formschlüssigen Angriff auf den Gewindestab 2, insbesondere dessen Schlüsselflächen 3 ermöglicht. Auf diese Weise ist es möglich den Gewindestab 2 in die drehend angetriebene, dem oben beschriebenen Profil des Gewindestabes 2 angepasste profilierte Antriebshülse 13 einzuführen und dort den Kraftschluss mit den flachen Seiten des Gewindestabes 2 herzustellen, wonach dann die Antriebshülse 13 drehend angetrieben wird und der Gewindestab 2 von oben nach unten durch das Gewinde der Gewindemuffe 19 hindurchgeschraubt wird und mit seinem vorderen Ende 33 in das Erdreich oder Gestein eingetrieben wird. Der Vorschub des Gewindestabes 2 erfolgt hierbei durch Eingreifen des Gewindestabes in die Gewindemuffe.
Figur 8 zeigt eine zurückgezogenen Antriebsmaschine 5, welche sich am einführseitigen Ende im Bereich der hinteren Führungsplatte 9 befindet. In Figur 8 wurde auf die Darstellung der Klemmvorrichtung und Gewindehülse verzichtet.
Um einen möglichst reibungsfreien Verlauf auf den Schienen 1 zu ermöglichen verfügt der Schlitten 8 über Gleitkörper 35, die seitlich die Schiene 11 umgreifen. Wird die Eindrehmaschine in Betrieb genommen bewegt sich die drehend angeriebene Antriebshülse 13 in Richtung der Führungsplatte 20, welche sich am einführseitigen Ende befindet und treibt dabei den Gewindestab 2 drehen an.
Seitlich neben der Lafette 5 ist die Steuerung 26 angeordnet und ein Teil des Auslegearms 32 zu erkennen.
Zum Herausdrehen des Gewindestabes 2 aus dem Untergrund 22 die Antriebsmaschine 5 auf dem translatorisch bewegbaren Schlitten 8 entsprechend der rückläufigen Bewegung des Gewindestabes 2 entlang der Gewindestabachse 23 mitbewegt wird und die Antriebshülse 13 in die der Eindrehrichtung entgegengesetzten Richtung gedreht wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Verwendung einer Gewindemuffe beschränkt, wie in Figur 9 dargestellt ist. Das Gewinde, welches die translatorische Bewegung des Gewindestabs 2 in den Untergrund 22 ermöglicht, befindet in dem hier gezeigten Beispiel als Gewindebohrung 37 in einer Ankerplatte 36, welche auf dem Untergrund 22 aufliegt. So kann der durch die Antriebsmaschine 5 bzw. Antriebshülse 13 drehende angetriebene Gewindestab 2 in den Untergrund 22 eingebracht werden.

Zeichnungslegende

1. Eindrehsystem
2. Gewindestab
3. Schlüsselflächen
4. Gewinde
5. Antriebsmaschine
6. Lafette
7..
8. Schlitten
9. Führungsplatte
10. Loch
11 . Schienen
12. Flanschverbindung
13. Antriebshülse
14. Drehkupplung
15. Klemmvorrichtung
16. Klemmbacken
17. Klemmantrieb
18. Klemmöffnung
19. Gewindemuffe
20. Führungsplatte
21 . Aussparung
22. Untergrund
23. Gewindestabachse
24. Drehrichtung
25. Pfeilrichtung
26. Steuerung
27. Vorschubantrieb
28. Walze
29. Unterseite
30. Mitläuferrolle
31. Kettenfahrzeug
32. Auslegerarm
33. Ende (von 2)
34. Profilierung
35. Gleitkörper
36. Ankerplatte
37. Gewindebohrung
38. Einführöffnung
39. Öffnungsrichtung

Claims

Verfahren zum Eindrehen eines Gewindestabes (2) in Erdboden oder Gestein, mit einer Antriebsmaschine (5) die eine Antriebshülse (13) aufweist, welche über eine innere Profilierung (34) einen formschlüssigen Angriff auf den Gewindestab (2) erzeugt, um den Gewindestab (2) drehend anzutreiben und durch das Innengewinde eines Bauteils (19) hindurchzuschrauben, wobei die rotatorische Bewegung des Gewindestabes (2) durch das Innengewinde des Bauteils (19) in eine translatorische Bewegung umgewandelt wird, wobei
die Antriebsmaschine (5) auf einem translatorisch bewegbaren Schlitten gelagert ist, der entsprechend der Vorschubbewegung des Gewindestabes (2) entlang der Gewindestabachse (23) mitbewegt wird und dass die Antriebshülse (13) die Formschlussverbindung mit dem Gewindestab (2) bei einer Bewegung des Schlittens (8) entgegen der Eindrehrichtung unterbricht, um an einen anderen Bereich des Gewindestabes (2) erneut eine Formschlussverbindung zu erzeugen und um den Gewindestab (2) erneut drehend anzutreiben.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindestab (2) durch das Innengewinde einer Gewindemuffe (19) hindurchgeschraubt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindestab (2) rückseitig in eine Einführöffnung (38) der Antriebsmaschine (5) eingeführt wird, und durch die Antriebshülse (13) hindurch geschoben wird, bis er aus der Antriebshülse (13) heraussteht und auf dem Gewinde der Gewindemuffe (19) am untergrundseitigen Ende des Schlittens (11) aufsteht und anschließend durch die drehend angetriebene Antriebshülse (13) und durch den Gewindeeingriff in der Gewindemuffe (19) einen Vorschub erfährt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (8) auf einem lineare Trag- und Führungselement (11) gelagert ist und relativ zur lagefixierten Gewindemuffe (19) bewegbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herausdrehen des Gewindestabes (2) aus einem Untergrund (22) die Antriebsmaschine (5) auf dem translatorisch bewegbaren Schlitten (8) entsprechend der rückläufigen Bewegung des Gewindestabes (2) entlang der Gewindestabachse (23) mitbewegt wird und die Antriebshülse (13) in die der Eindrehrichtung entgegengesetzten Richtung gedreht wird.
Eindrehsystem (1), das zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist, wobei das Eindrehsystem (1) eine Antriebsmaschine (5) mit einer Antriebshülse (13) aufweist, wobei die Antriebshülse (13) über eine innere Profilierung (34) einen formschlüssigen Angriff auf den Gewindestab (2) erzeugen kann, um den Gewindestab (2) drehend anzutreiben und durch das Innengewinde eines Bauteils (19) hindurchzuschrauben, wobei das Innengewinde eines Bauteils (19) von einer Klemmvorrichtung (15) lagefixiert ist, die am untergrundseitigen Ende des Schlittens (8) auf der Lafette (6) montiert ist.
Eindrehsystem (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Eindrehsystem (1) eine Lafette (6) mit mindestens einer Schiene (11) aufweist, auf der der Schlitten (8) translatorisch bewegbar ist.
Eindrehsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebshülse (13) eine innere Profilierung (34) aufweist, die einen formschlüssigen Angriff an der Mantelfläche des Gewindestabs (1) gewährleistet.
Eindrehsystem (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der formschlüssige Angriff zwischen der Profilierung (34) und seitlichen Schlüsselflächen (3) des Gewindestabes (2) besteht, die durch seitliche und gewindefreie Abflachungen des Gewindestabes (2) gebildet sind.
Eindrehsystems (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (34) am Innenumfang der Antriebshülse zwei parallele oder sich in einem Winkel gegenüberliegende Flächen aufweist.
Eindrehsystem (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung des Schlittens (8) entlang der Gewindestabachse (23) dem Vorschub des Gewindestabs (2) entspricht.
Eindrehsystem (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebshülse (13) ist über eine Flanschverbindung (12) mit der Antriebsmaschine (5) drehmomentübertragend verbunden ist.
Eindrehsystem (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebshülse (13) auswechselbar ist und entsprechend dem zu erwartende Durchmesser des Gewindestabes (2) gewählt ist.
Eindrehsystem (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorschubantrieb (27) eine Walze (28) oder ein Zahnrad drehend antreibt, die an der Unterseite (29) der Schiene (11) abrollt, um den Schlitten (8) zu bewegen.
Eindrehsystem (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lafette (6) an dem Auslegerarm (32) eines mobilen Fahrzeuges montiert ist.