AT399000B

AT399000B - Erfassung der neigung von grabungen

Info

Publication number: AT399000B
Application number: AT219592A
Authority: AT
Original assignee: Porr Technobau Aktiengesellsch
Priority date: 1992-11-06
Filing date: 1992-11-06
Publication date: 1995-02-27
Also published as: ATA219592A; CH688109A5; DE4335479C2; DE4335479A1

Description

AT 399 000 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung der Neigung von Grabungen gegenüber dem Lot in Abhängigkeit von der Grabungstiefe, insbesondere für Schlitzwände, unter Verwendung einer am Grabwerkzeug angeordneten Neigungsmeßzelle, sowie ein Meßsystem zur Durchführung des Verfahrens.

Zur Herstellung von Schlitzwänden werden in Abhängigkeit von der Tiefe der herzustellenden Aushübe 5 entweder Schiitzwandfräsen oder Schlitzwandgreifer verwendet. Nur bei Aushüben großer Tiefe, i.a. über 50m, und bei großen Bauprojekten ist der Einsatz einer Schlitzwandfräse wirtschaftlich und auch sinnvoll. Diese Fräse fräst den Schlitz in einem einzigen Arbeitsgang und ist mit einem Trägergerät über ein Hauptseil sowie Versorgungs- und Spülleitungen verbunden. An einer solchen Fräse ist vorteilhafterweise ein Neigungsmeßsystem angeordnet, welches über ein mehrpoliges Kabel die Inklinometeraufzeichnung in 70 den Baggerführerstand überträgt. Der Gerätefahrer kann dadurch die eventuelle Abweichung der Fräse aus der vorgegebenen Achse leicht kontrollieren und sofort eine Korrektur herbeiführen. Nach Fertigstellung des Schlitzes kann auch, falls gewünscht, ein die Tiefe, Abweichung und Zeit angebendes Protokoll erstellt werden.

Aus der GB 2 043 707 ist ein Verfahren zum Bohren eines Erdloches unter Verwendung eines 75 Bohrgestänges bekannt, wobei am Bohrgrund während des Bohrvorganges die auf den Bohrer wirkenden Kräfte normal zur Bohrachse gemessen und diese Werte an die Oberfläche übertragen werden. Die über Dehnungsmeßstreifen gemessenen, seitlich wirkenden Kräfte werden als Abweichung von der vorgegebenen Richtung interpretiert und zum Steuern der Bohroperationen herangezogen. Bei sehr hohen Seitenkräften kann z.B. geschlossen werden, daß eine hohe Krümmung der Bohrbahn zu erwarten ist. Dies bedeutet so jedoch nur eine indirekte Aussage über die Neigung des Bohrers, da die Höhe der seitlichen Kräfte von der Art des zu durchbohrenden Erdreichs abhängt und dabei keine quantitative Aussage über die absolute Neigung bezüglich des Lotes getroffen wird.

Weiters ist in der DE-AS 24 16 063 eine Vorrichtung zum Messen und drahtlosen Übertragen von am unteren Ende eines Bohrgestänges gewonnenen Meßwerten zur Erdoberfläche beschrieben, welche das 25 Problem der unzureichenden Sendeenergie für große Bohrtiefen durch das impulsartige Aussenden einer Kondensatorladung löst.

Schließlich offenbart die DE-OS 31 35 743 ein Verfahren zum Überwachen eines Bohrloches, bei dem die Darstellung des Bohrlochverlaufes abhängig von den Koordinaten in einem Dreiachsensystem über eine mit dem Datenprozessor verbundene Anzeige angezeigt werden kann. Dabei mißt eine Fühlersonde mit 30 zwei beabstandeten Sätzen von Beschleunigungsmessern Komponenten des Schwerkraftvektors in aufeinander folgenden Positionen entlang des Bohrloches.

Beim Arbeiten mit einem Schlitzwandgreifer war eine derartige permanente Überwachung und Auswertung nicht bekannt, da die Grabung einerseits stets unterbrochen oder auch im nachhinein vermessen werden konnte. 35 Herkömmliche Neigungsmeßsysteme wurden dabei entweder am Schlitzwandgreifer oder am Tragseil hängend vorsichtig in den bereits fertigen Schacht abgesenkt und die Meßdaten über ein mitgeführtes

Datenkabel übertragen.

Die Korrektur eines nicht innerhalb der Toleranz verlaufenden Schlitzes ist bei derartigen Verfahren nur unter erheblichem Zeitaufwand und damit unter wirtschaftlichem Verlust möglich. 40 Aus einem diese herkömmlichen Verfahren verbesserndes Verfahren ist weiters bekannt, daß die Neigung während der Grabungsarbeiten von einem auf der Baggerschaufel angeordneten Neigungsmesser laufend ermittelt wird und das Signal in das Trag- oder Betätigungsseil des Grabwerkzeuges eingespeist und diesem an einer geeigneten Stelle wieder entnommen und ausgewertet wird.

Dieses bekannte Verfahren ermöglicht zwar eine Überwachung der Neigung des Grabwerkzeuges 45 während des Aushubes, setzt jedoch durch die Verwendung eines ungeschützten und mechanisch ständig beanspruchten Kabels oder Seils die Meßdaten sämtlichen äußeren elektromagnetischen als auch mechanischen Einflüssen aus, was leicht zu einer Verzerrung der Meßdaten führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren vorzusehen, das eine permanente Messung, Aufzeichnung und Überwachung während der Grabarbeiten ohne zusätzliches Verbindungselement ermög- 50 licht.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, die Datenübertragung ohne großen gerätetechnischen Aufwand sowie möglichst störungsfrei vorzusehen.

Schließlich ist es auch Aufgabe der Erfindung, ein Meßsystem zur Durchführung des Verfahrens vorzusehen, zur Verwendung in Verbindung mit einem Grabwerkzeug, das mit einem Grundgerät verbunden 55 ist und eine am Grabwerkzeug angeordnete Meßzelle umfaßt.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß die Neigung während der Grabungsarbeiten von der Neigungsmeßzelle in X- und Y-Richtung laufend festgestellt, gespeichert und an eine Basisstation drahtlos übertragen wird, welche die Daten mit der festgestellten Tiefe des Grabwerkzeuges in Verhältnis bringt, und 2

AT 399 000 B daß diese Datenkombination in an sich bekannter Weise in einer zentralen Datensteuerung dargestellt und einem Auswerterechner zugeführt wird.

Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, daß die in der Neigungsmeßzelle gespeicherten Daten beim Durchgang der Neigungsmeßzelle durch einen festgelegten absoluten Nullpunkt an die Basisstation übertragen werden.

Es ist weiters vorgesehen, daß die Neigungsmeßzelle beim Anheben des Grabwerkzeuges aktiviert wird und ihre Werte abgespeichert werden.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die in der Neigungsmeßzelle gespeicherten Daten von der Basisstation abgerufen werden.

Eine weitere Variante des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß beim wiederholten Absenken des Grabwerkzeuges beim Durchgang durch den absoluten Nullpunkt der mit vorhergegangenem Anheben des Grabwerkzeuges gültige Verlauf des Schlitzes in X- und Y-Richtung, bezogen auf die Tiefe permanent angezeigt und abgespeichert wird.

Nach einer weiteren Ausbildung des Verfahrens kann die Datenkombination in an sich bekannter Weise auf einem Display dargestellt werden.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung kann darin bestehen, daß die Datenkombination an eine Speicherkarte weitergegeben wird.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß mittels der Speicherkarte ein Meßprotokoll erstellt wird.

Nach einer anderen Weiterbildung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Daten über die Tiefe des Grabwerkzeuges, wie an sich bekannt, schrittweise über die Bewegung der Seiltrommel abgenommen werden.

Das Meßsystem zur Durchführung des Verfahrens zur Verwendung in Verbindung mit einem Grabwerkzeug, das mit einem Grundgerät verbunden ist, umfassend eine am Grabwerkzeug angeordnete Neigungsmeßzelle ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die massive, druckwassergeschützte Neigungsmeßzelle zwei Inklinometersensoren zur Bestimmung der Neigung des Grabwerkzeuges in X- und Y-Richtung, ein Mikroprozessorsystem für die Datenaufnahme und Speicherung sowie eine Einrichtung zur drahtlosen Übertragung der Daten zu einer am Grundgerät angeordneten Basisstation umfaßt, daß die Daten über die Tiefe sowie die Neigung in X- und Y-Richtung des Grabwerkzeuges vergleichende Basisstation mit einer vorzugsweise im Führerhaus des Grundgerätes angeordneten zentralen Datensteuerung verbunden ist, welche zentrale Datensteuerung die Daten auf einem Display permanent und bezogen auf die aktuelle Tiefe anzeigt und die Daten über eine Speicherkarte an eine Schaltstelle, vorzugsweise einen Büro-Container, zur Erstellung eines Meßprotokolles weitergibt, und daß das Meßsystem einen vor Beginn der Grabung festgelegten absoluten Nullpunkt umfaßt, wobei nach Anheben des Grabwerkzeuges beim Durchgang durch den absoluten Nullpunkt der Empfänger der Basisstation den Sender am Grabwerkzeug zur Übertragung der Daten aktiviert.

Nach einer Weiterbildung des Meßsystems ist eine elektrische Versorgung am Grundgerät vorgesehen, welche in einem massiven druckwassergeschützten Gehäuse angeordnet und über ein Kabel mit der Neigungsmeßzelle verbunden ist.

Als ein weiteres Merkmal eines erfindungsgemäßen Meßsystems kann vorgesehen sein, wobei am Grundgerät eine Seilwinde vorgesehen ist, daß die abgespulte Seillänge an der Winde mittels Inkrementalgeber ermittelt und an die Basisstation weitergeleitet wird.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieies unter Zuhilfenahme der angeschlossenen Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigen Fig. 1 einen Schlitzwandgreifer in Vorderansicht; Fig.2a-c das erfindungsgemäße Meßsystem in einem Blockschaltbild; und Fig.3 ein mit dem Meßsystem erstelltes Schlitzwandprotokoll.

Fig.1 zeigt einen üblichen Schlitzwandgreifer 1, welcher mit einem Halte- und einem Schließseil mit dem nicht dargestellten Trägergerät verbunden Ist. Mit dem Halte- und Schließseil kann das Schaufelpaar eines Greifers 2 geöffnet und geschlossen und die Grabarbeiten durchgeführt werden.

Vor dem Beginn der Aushubarbeit wird ein absoluter Nullpunkt ermittelt, welcher vorzugsweise mit der Leitwandoberkante ident ist. Der Nullpunkt wird mittels einer Resettaste im Datenverarbeitungssystem fixiert.

Anschließend wird der Greifer 2 stoßweise solange auf den auszuhebenden Boden bzw. in den Schlitz aufgesetzt, bis die Schaufeln voll sind, worauf mittels dem Schließseil das Schaufelpaar geschlossen wird.

Beim Anheben des Schlitzwandgreifers 1 wird die im Bereich seines Rahmens 3 angeordnete Neigungsmeßzelle 4 aktiviert und beginnt mit ihrer Messung. Dabei geben zwei, die Neigung des Greifers 2 sowohl in X- als auch in Y-Richtung angebende Inklinometersensoren ihre Werte laufend an ein Mikroprozessorsystem ab, welches die Daten in einem ebenfalls in der Neigungsmeßzelle 4 angeordneten Speicher 3

Claims

AT 399 000 B ablegt. Die Stromversorgung der Neigungsmeßzelle 4 erfolgt über eine ebenfalls im Bereich des Rahmens 3 angeordnete Stromversorgung 5, welche mit der Neigungsmeßzelle 4 über ein Kabel verbunden ist. Die Neigungsmeßzelle 4 ist in einem massiven, stoß- und druckwassergeschützten Gehäuse angeordnet. Beim Durchgang des Schlitzwandgreifers 1 durch den festgelegten absoluten Nullpunkt aktiviert der Empfänger einer im Bagger angeordneten Basisstation B den Sender der Neigungsmeßzelle 4 und es kommt zu einer drahtlosen Datenübertragung per Funk von der Neigungsmeßzelle 4 am Greifer 2 zur Basisstation B am Bagger (Fig.2a,b). Die Basisstation B erhält weiters Daten über die jeweilige Tiefe des ausgehobenen Schlitzes. Diese Tiefenmessung erfolgt über Inkrementalgeber an der Winde und wird über die abgespulte Seillänge ermittelt. In der Basisstation B werden nun die Meßdaten über die Neigung des Schlitzwandgreifers 1 in X- und Y- Richtung mit den Daten über die gegenständliche Tiefe verbunden, die jeweilige Abweichung von der Sollvorgabe, also vom Lot, errechnet und an die im Baggerfürerhaus angeordnete zentrale Datensteuerung weitergegebenen. Die Abweichung wird in "mm" errechnet. Beim wiederholten Absenken des Greifers 2 in den Schlitz wird bei Durchlaufen des absoluten Nullpunktes eine optische Anzeige im Baggerführerhaus aktiviert, wobei der Verlauf des Schlitzes in X- und Y-Richtung, bezogen auf die aktuelle Tiefe, wie er sich beim Anheben des Greifers 2 darstellte, permanent angezeigt wird. Der Baggerführer erfährt also beim Absenken des Greifers 2 den Zustand, der beim Anheben des Greifers 2 vorherrschte und kann damit rechtzeitig erkennen, ob und inwieweit der Schlitzwandgreifer 1 von der gewünschten Soll-Linie abweicht, und eine entsprechende Korrektur vornehmen. Die Daten über die Neigung des Greifers 2 in X-Y-Richtung sowie über die Tiefe werden von der zentralen Datensteuerung auch an eine Speicherkarte weitergegeben. Das in Fig.2 a-c dargestellte System umfaßt auch einen in einem Büro-Container aufgestellten Auswerterechner sowie einen an diesen angeschlossenen Drucker. Nach Fertigstellung des Schlitzes oder auch nach einem bestimmten Arbeitszeitraum kann durch einfaches Einführen der Speicherkarte in den Auswerterechner ein Schiitzprotokoll angefertigt werden. Ein in Fig.3 dargestelltes Schlitzprotokoll zeigt den Verlauf des Schlitzes in X- und Y-Richtung in Abhängigkeit von der Tiefe, darüberhinaus werden zur sicheren Identifizierung eine Schlitznummer, der Schlitzbeginn, das Schlitzende, das Gerät und der Gerätefahrer ausgedruckt. Patentansprüche 1. Verfahren zur Erfassung der Neigung von Grabungen gegenüber dem Lot in Abhängigkeit von der Grabungstiefe, insbesondere für Schlitzwände, unter Verwendung einer am Grabwerkzeug angeordneten Neigungsmeßzelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung während der Grabungsarbeiten von der Neigungsmeßzelle (4) in X- und Y-Richtung laufend festgestellt, gespeichert und an eine Basisstation (B) drahtlos übertragen wird, weiche die Daten mit der festgestellten Tiefe des Grabwerkzeuges in Verhältnis bringt, und daß diese Datenkombination in an sich bekannter Weise in einer zentralen Datensteuerung dargestellt und einem Auswerterechner zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Meßzelle gespeicherten Daten beim Durchgang der Neigungsmeßzelle (4) durch einen festgelegten absoluten Nullpunkt an die Basisstation (B) übertragen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungsmeßzelle (4) beim Anheben des Grabwerkzeuges aktiviert wird und ihre Werte abgespeichert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Neigungsmeßzelle (4) gespeicherten Daten von der Basisstation (B) abgerufen werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim wiederholten Absenken des Grabwerkzeuges beim Durchgang durch den absoluten Nullpunkt der mit vorhergegangenem Anheben des Grabwerkzeuges gültige Verlauf des Schlitzes in X- und Y-Richtung, bezogen auf die Tiefe, permanent angezeigt und abgespeichert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenkombination in an sich bekannter Weise auf einem Display dargestellt wird. 4 AT 399 000 B
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenkombination an eine Speicherkarte weitergegebenen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Speicherkarte ein Meßprotokoll erstellt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten über die Tiefe des Grabwerkzeuges, wie an sich bekannt, schrittweise über die Bewegung der Seiltrommel abgenommen werden.
10. Meßsystem zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, zur Verwendung in Verbindung mit einem Grabwerkzeug, das mit einem Grundgerät verbunden ist, umfassend eine am Grabwerkzeug angeordnete Neigungsmeßzelle, dadurch gekennzeichnet, daß die massive, druckwassergeschützte Neigungsmeßzelle (4) zwei Inklinometersensoren zur Bestimmung der Neigung des Grabwerkzeuges in X- und Y-Richtung, ein Mikroprozessorsystem für die Datenaufnahme und Speicherung sowie eine Einrichtung zur drahtlosen Übertragung der Daten zu einer am Grundgerät angeordneten Basisstation (B) umfaßt, daß die Daten über die Tiefe sowie die Neigung in X- und Y-Richtung des Grabwerkzeuges vergleichende Basisstation (B) mit einer vorzugsweise im Führerhaus des Grundgerätes angeordneten zentralen Datensteuerung verbunden ist, welche zentrale Datensteuerung die Daten auf einem Display permanent und bezogen auf die aktuelle Tiefe anzeigt und die Daten über eine Speicherkarte an eine Schaltstelle, vorzugsweise einen Büro-Container, zur Erstellung eines Meßprotokolles weitergibt, und daß das Meßsystem einen vor Beginn der Grabung festgelegten absoluten Nullpunkt umfaßt, wobei nach Anheben des Grabwerkzeuges beim Durchgang durch den absoluten Nullpunkt der Empfänger der Basisstation (B) den Sender am Grabwerkzeug zur Übertragung der Daten aktiviert.
11. Meßsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Versorgung am Grundgerät vorgesehen ist, welche in einem massiven druckwassergeschützen Gehäuse angeordnet und über ein Kabel mit der Neigungsmeßzelle (4) verbunden ist.
12. Meßsystem nach Anspruch 10, wobei am Grundgerät eine Seilwinde vorgesehen ist, dadurch gekenn* zeichnet, daß die abgespulte Seillänge an der Winde mittels Inkrementalgeber ermittelt und an die Basisstation (B) weitergeleitet wird. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 5