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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ramm- und/oder Bohrvorrichtung mit einem Mäkler, einem an dem Mäkler verfahrbar gelagerten Schlitten, an dem ein Arbeitswerkzeug befestigbar ist, sowie einem Vorschubantrieb zum Verfahren des Schlittens, wobei der Vorschubantrieb eine mit dem Schlitten verbundene Verseilung aufweist, mit der der Schlitten in entgegengesetzte Richtungen verfahrbar ist, wobei der Vorschubantrieb eine Spillwinde zur Betätigung der Verseilung aufweist.
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Derartige Ramm- und/oder Bohrvorrichtungen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Im Betrieb wird das Arbeitsgerät entlang dem Mäkler verfahren, wozu verschiedene Vorschubvorrichtungen verwendet werden können. Neben Zylindervorschubsystemen werden aufgrund ihres großen und variablen Verfahrweges zunehmend Seilvorschubvorrichtungen eingesetzt, mit Hilfe derer der Schlitten hin- und hergefahren werden kann. Regelmäßig wird bei solchen Seilsystemen ein unteres Seil von dem unteren Ende des Mäklers zu dem Schlitten geführt, um den Schlitten nach unten ziehen und das Arbeitsgerät gegen den Boden pressen zu können, sowie ferner ein oberes Seil vom oberen Ende des Mäklers zu dem Schlitten geführt, um den Schlitten mitsamt dem Arbeitsgerät anheben zu können.
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Ein bekanntes Seilvorschubsystem besitzt hierzu zwei Winden, mit denen im sogenannten „Mooringbetrieb” gefahren wird. Das Seil einer Winde wird von oben her an den Schlitten geführt und dient dem Heben der Last, das Seil der zweiten Winde wird von unten an den Schlitten geführt und dient dem Anpressen des Arbeitsgeräts. Jeweils eine der beiden Winden befindet sich im Freifall bzw. im sogenannten „Mooring”, in dem die entsprechende Winde gegen eine Bremskraft abgespult werden kann. Während dem Hebevorgang befindet sich die mit dem unteren Seil verbundene Anpreßwinde im Mooring. Zum Anpressen hingegen wird die obere Winde in den Mooringbetrieb geschaltet, um dann mit der unteren Winde das Arbeitsgerät anpressen zu können. Diese bekannte Windenanordnung besitzt jedoch verschiedene Nachteile. So müssen beispielsweise beide Winden mit einer technisch aufwendigen Freifalleinrichtung ausgestattet sein. Zum anderen muß der Zeitpunkt des Umschaltens des Mooringbetriebs von der unteren Winde auf die obere Winde überwacht werden, da ansonsten die freihängende Last unkontrolliert zu Boden fallen könnte. Schließlich ist der steuerungstechnische Aufwand groß, da zwei Winden separat angesteuert werden müssen.
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Um hier Abhilfe zu schaffen, wurde bereits ein Vorschubantrieb mit einer Reversierwinde vorgeschlagen. Hier werden beide Seile an einer Trommel befestigt. Durch die Anordnung der Seile wird bei Drehbewegung der Seiltrommel eines der beiden Seile aufgewickelt und das andere der beiden Seile abgespult. Der oben genannte Mooringbetrieb entfällt. Allerdings können solche Winden nur einlagig betrieben werden, da es sonst zu Differenzen zwischen den Seilen kommt. Bei dem zum Teil beträchtlichen Verfahrweg sind entsprechend große bzw. sehr breite Trommeln von Nöten. Große Trommeldurchmesser wirken sich jedoch negativ aus, da für den erforderlichen Seilzug große Momente und damit große und teuere Getriebe benötigt werden. Breite Trommeln wirken sich negativ aus, da sich der Seilabgang während dem Verfahren des Arbeitsgeräts entlang der Trommel beträchtlich bewegt. Dies hat zur Folge, daß sich die nächste Seilrolle bei Beachtung des maximal zulässigen Schrägzugs sehr weit von der Seiltrommel entfernt befinden muß. Zudem wird eine beträchtliche Seillänge auf der Reversierwinde aufgespult, was diese schwer macht und die Instandhaltungskosten beim Austausch des Seiles nachteilig beeinflußt.
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Aus der
DE 4210872 ist es bekannt, zum Vorschub eines an einem Mäkler gelagerten Bohrtisches eine über eine Spillwinde laufende Verseilung zu verwenden. Die Verseilung besteht dabei aus zwei Seilen, die separat über jeweils eine Spillwinde geführt sind, die jeweils an dem Bohrtisch gelagert ist. Die Spillseile sind dabei jeweils in mehreren Windungen um „ihre” Spillwinde geschlungen, die hierfür einen jeweils doppelkegelförmigen Trommelmantel besitzen. Hierdurch kommt es jedoch periodisch zu einem Verrutschen des Seils auf der Spilltrommel, was zu einem Ruckeln beim Vorschub führt, was durch die vom Spillwindenmoment am Bohrtisch induzierten Reaktionskräfte, die den Bohrtisch zu verkanten versuchen, noch gefördert wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorschubvorrichtung zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Insbesondere soll ein leichte, effektive und dennoch kraftvolle Vorschubvorrichtung geschaffen werden, die am Schlitten keine Kippkräfte verursacht und eine ruckelfreie, feinfühlige Vorschubsteuerung ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Ramm- und/oder Bohrvorrichtung nach dem Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Es ist also erfindungsgemäß eine Spillwinde zur Betätigung der Verseilung vorgesehen. Die Trommel der Winde besitzt keinen Seilfestpunkt, das Seil kann beliebig weit vor und zurück durch die Spillwinde gefördert werden. Der gewünschte Seilzug wird kraftschlüssig von der Spillwinde übertragen. Neben dem Vorteil, daß beliebig lange Seile gefördert werden können, besitzt die Spillwinde den großen Vorteil, daß es keine Relativbewegung des Seileinlaufs bzw. -ablaufs während der Drehbewegung der Winde gibt, d. h. das Seil läuft immer von demselben Punkt der Winde ab, so daß sich keine Schrägstellung zur nächsten Umlenkrolle einstellen kann. Da die Spillwinde nicht als Seilspeicher benötigt wird, kann die Trommel der Spillwinde mit einem sehr kleinen Durchmesser ausgeführt sein, was bei gegebenen Seilzug ein geringes erforderliches Antriebsmoment und damit nur ein kleines, leichtes und damit auch kostengünstiges Getriebe zwischen Antriebsmotor und Spillwinde ermöglicht. Dabei ist die Spillwinde als doppelte Spillwinde mit einem Paar voneinander beabstandeten Seiltrommeln mit zueinander parallelen Drehachsen ausgebildet. Obwohl auch bei einer einfachen Spillwinde mit einem sogenannten Spillkopf, um den das zu fördernde Seil geschlungen ist, das Seil immer an der selben Position aufläuft und von der selben Position abläuft, tritt dort auf der Winde ein axiales Wandern des Seiles zwischen dem Auflaufpunkt und dem Ablaufpunkt der Winde und dementsprechend Seilverschleiß auf. Um hier Abhilfe zu schaffen, ist die genannte doppelte Spillwinde vorgesehen. Bei Spillwinden in doppelter Ausführung mit zwei Trommeln ist eine Relativbewegung des Seils entlang dem Spillkopf ausgeschlossen, was sich positiv auf die Lebensdauer des Seiles auswirkt. Ferner ist die Spillwinde unmittelbar am Mäkler angeordnet. Hierdurch treten keine Probleme bei einer Verstellung des Mäklers auf. In an sich bekannter Weise kann der Mäkler gegenüber dem Grundgerät mittels einer Mäklerverstelleinrichtung in der Regel längs und quer zur Grundgerätemittelebene verstellt werden, um zum einen Bodenunebenheiten auszugleichen und zum anderen einen nicht vertikalen Arbeitsbetrieb zu ermöglichen. Darüber hinaus kann im allgemeinen die Ausladung des Mäklers, d. h. der Radius zwischen der Mäklerachse und der Drehachse des Grundgerätes, verstellt werden. Es kann auch eine Höhenverstelleinrichtung zur Verstellung der Höhe des Mäklers und/oder eine Mäklerdreheinrichtung zur Verdrehung des Mäklers vorgesehen sein. Die direkte Anordnung der Spillwinde an dem Mäkler erlaubt eine große Freiheit bei der Verstellung des Mäklers, ohne auf die Seilführung Rücksicht zu nehmen. Insbesondere treten keine Verstellungen der Schlittenposition am Mäkler auf, wenn der Mäkler verstellt wird, da der Spillwindenantrieb entsprechend mitbewegt wird.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der Vorschubantrieb für den Schlitten am oberen Ende des Mäklers angeordnet. Durch die kompakte und leichte Bauweise der Spillwinde stellt sich keine große Kopflastigkeit und keine dynamische Trägheit des Mäklers ein. Die Anordnung des Vorschubantriebs in einem oberen Abschnitt des Mäklers ermöglicht eine freie Sicht auf den Arbeitsbereich. Zudem wird ein Schutz für die Winde erreicht, da sie außerhalb des am unteren Ende des Mäklers liegenden Arbeitsbereichs des Arbeitswerkzeugs liegt. Ein Verdrecken der Winde ist vermieden und eine Beschädigung praktisch ausgeschlossen.
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In Weiterbildung der Erfindung sind für die beiden Trommeln der doppelt ausgeführten Spillwinde zwei separate Antriebe vorgesehen. Die Trommeln sind lediglich über die umlaufende Verseilung miteinander gekoppelt. Insbesondere sind die Antriebe frei von einer mechanischen Synchronisierung, insbesondere frei von einer teueren Stirnradstufe zur Verteilung des Antriebsdrehmoments auf zwei Winden. Hierdurch können beträchtliche Kosten gespart werden. Die Kopplung der beiden Trommeln ausschließlich über das um beide Trommeln umlaufende Seil ist ausreichend.
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Vorzugsweise besteht die Verseilung aus nur einem einzelnen Seil. Die Seilenden könnten grundsätzlich lediglich um Umlenkrollen am oberen und unteren Ende des Mäklers geführt und an dem Schlitten angeschlagen sein, so daß bei Betätigung der Spillwinde die Seilenden mit dem Schlitten hin- und herfahren würden. Hierdurch wäre eine besonders einfache Seilführung erreicht. In Weiterbildung der Erfindung jedoch wird das Seil mehrsträngig zum Schlitten geführt, vorzugsweise sowohl von oben her als auch von unten her. Hierdurch ist sowohl für das Heben als auch für das Anpressen des Arbeitsgeräts nach unten eine Untersetzung, d. h. mit geringerer Seilkraft eine hohe Vorschubkraft erreicht. Insbesondere kann eine zweifache Einscherung des Seils am Schlitten vorgesehen sein. Hierdurch wird ein sehr vorteilhafter Kompromiß zwischen Zugkraftübersetzung und Seilweguntersetzung erreicht.
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Um ein Leergehen der Spillwinde zu vermeiden, ist zweckmäßigerweise eine Vorspannvorrichtung zur Vorspannung der Verseilung vorgesehen. Diese kann grundsätzlich verschieden ausgebildet sein. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist eine Vorspannvorrichtung vorgesehen, die nur eine begrenzte Vorspannung, vorzugsweise im wesentlichen nur die minimale, ein Durchrutschen der Seilwinde verhindernde Vorspannung, auf die Verseilung ausübt. Dem liegt die Überlegung zugrunde, daß die Spillwinde entsprechend der Eytelwein'schen Gleichung die Vorspannung in eine erhöhte Seilkraft umsetzt. Wäre die Vorspannung beträchtlich, könnte die resultierende Zugkraft äußerst groß werden und damit das Zugseil übermäßig beanspruchen.
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In Weiterbildung der Erfindung ist als Vorspannvorrichtung zumindest ein Hydraulikzylinder vorgesehen, der als Vorspannung nur eine begrenzte Kraft auf das Seil ausübt. Der Hydraulikzylinder besitzt einen begrenzten Ausfahrweg, so daß er dann, wenn er bei entsprechender Betätigungsrichtung der Spillwinde auf der Arbeitsseite des Zugseils liegt, auf Anschlag ausfährt und dann nicht mehr nur die Vorspannkraft auf das Zugseil gibt, sondern dieses gegen die Zugkraft der Winde festhält.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Seitenansicht eines Ramm- bzw. Bohrgeräts mit einem Raupenfahrzeug als Grundgerät,
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2 die Vorrichtung aus 1 in einer Explosionsdarstellung,
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3 die Führung der Verseilung der Vorschubvorrichtung aus den vorhergehenden Figuren, und
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4 eine Seitenansicht eines Hydraulikzylinders zur Vorspannung der Verseilung der Vorschubvorrichtung.
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Das in 1 gezeigte Gerät besitzt als Grundgerät 1 einen an sich bekannten Raupenbagger 1 mit einem Kettenfahrwerk 2 und einem darauf um eine vertikale Achse drehbar gelagerten Oberwagen 3. An dem Oberwagen 3 ist über eine Verstelleinrichtung 4 ein Mäkler 5 gelagert, der als Rohr-, Kasten- oder Gittermastkonstruktion ausgeführt sein kann. Der längliche, mastförmige Mäkler 5 kann über die Verstelleinrichtung 4 in verschiedene Positionen und Ausrichtungen relativ zum Grundgerät 1 gebracht werden. Die Verstelleinrichtung 4 besitzt hierzu diverse Stellantriebe. Insbesondere kann der Mäkler 5 längs und quer zur Grundgerätemittelebene verstellt werden. Des weiteren kann die Ausladung des Mäklers, d. h. sein bei vertikaler Ausrichtung vorgesehener Abstand zur Drehachse des Oberwagens 3 verstellt werden. Zudem kann vorgesehen sein, daß die Höhe und die Drehausrichtung des Mäklers 5 verstellt werden kann.
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An dem Mäkler 5 ist ein Schlitten 6 längsverschieblich gelagert. Er kann bei der in 1 gezeigten vertikalen Ausrichtung des Mäklers 5 entlang diesem auf- und niedergefahren werden. Hierzu ist eine Vorschubvorrichtung 7 vorgesehen, die als Seiltrieb ausgebildet ist, wie noch näher erläutert werden wird. An dem Schlitten 6 können diverse Ramm- bzw. Bohrwerkzeuge 8 befestigt werden, um die entsprechende Bodenbearbeitung vornehmen zu können.
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Die Verseilung 9 der Vorschubvorrichtung 7 besteht aus einem Seil 10, das zum einen vom oberen Ende des Mäklers 5 her und zum anderen vom unteren Ende des Mäklers 5 her zu dem Schlitten 6 geführt ist. Wie 3 zeigt, ist das Seil 10 mit seinem einen Ende an einem mäklerfesten Punkt 11 angeschlagen, und zwar über einen Hydraulikzylinder, wie noch beschrieben wird. Das Seil 10 ist von diesem Festpunkt 11 um eine Umlenkrolle 12 am unteren Ende des Mäklers 5 nach oben zu dem Schlitten 6 geführt. Dort ist es an einer schlittenfesten Umlenkrolle 13 umgelenkt und wird um eine weitere Umlenkrolle 14, die am unteren Ende des Mäklers 5 maklerfest angeordnet ist, erneut nach oben umgelenkt. Um eine weitere Umlenkrolle 15 am oberen Ende des Mäklers 5 wird das Seil 10 dann zu der Spillwinde 16 geführt, die den Antrieb für das Seil 10 bildet. Wie 3 zeigt, ist die Spillwinde 16 doppelt ausgebildet, d. h. sie besitzt zwei Seiltrommeln 17 und 18, die voneinander beabstandet um zueinander parallele Achsen antreibbar sind. Die Seiltrommeln 17 und 18 der Spillwinde 16 sind von separaten Antriebsmotoren antreibbar, die nicht näher dargestellt sind. Eine Synchronisierung der beiden Antriebswinden 17 und 18 findet lediglich über die Verseilung 9 selbst statt. Eine mechanische Kopplung der Trommeln 17 und 18 vom Antrieb her ist nicht vorgesehen. Wie 3 zeigt, ist das Seil 10 mehrfach um die Spillwinde 16 geführt. Von dieser läuft das Seil 10 um eine Umlenkrolle 19, die am oberen Ende des Mäklers 5 an diesem gelagert ist. Von oben her wird das Seil 10 ebenfalls mehrsträngig zum Schlitten 6 geführt. Um die schlittenfeste Umlenkrolle 20 wird das von der Spillwinde 16 und vom oberen Ende des Mäklers her kommende Seil 10 umgelenkt, über eine weitere, mäklerfeste Umlenkrolle 21 geführt und sodann am Mäkler angeschlagen, und zwar wiederum über einen Vorspannzylinder, ebenso wie am Anlenkpunkt des anderen Ende des Seiles.
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Wie 1 zeigt, ist die Spillwinde 16 am oberen Ende des Mäklers 5 auf dessen dem Grundgerät 1 zugewandten Seite angeordnet. Die Spillwinde 16 ist starr am Mäkler befestigt. Die Antriebsmotoren sind ebenfalls an dem genannten oberen Ende des Mäklers 5 angeordnet und mit den Trommeln 17 und 18 der Spillwinde 16 gekoppelt.
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Die Führung des Zugseils 10 bildet an dem Schlitten 6 eine doppelte Einscherung. Es ist sowohl von oben her als auch von unten her jeweils zweisträngig zu dem Schlitten 6 geführt und dort um die Umlenkrolle 13 bzw. 20 umgelenkt.
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An den Anschlagpunkten 11 bzw. 22 der Seilenden am Mäkler 5 ist jeweils ein Vorspannzylinder 23 vorgesehen, der in 4 abgebildet ist.
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Das eine Ende 24 des Hydraulikzylinders 23 weist ein Auge auf, an dem der Zylinder 23 an dem Mäkler 5 gelenkig befestigt ist. Das andere Ende 25 des Hydraulikzylinders 23 ist mit dem Seil 10 der Verseilung 9 verbunden. Hier kann eine an sich bekannte Seilzugklemme 26 vorgesehen sein, die das Seil 10 am Zylinderende 25 festlegt und leicht austauschbar bzw. wechselbar macht.
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Der Hydraulikzylinder 23 beaufschlagt das Zugseil 10 mit einer definierten Vorspannkraft. Er kann gegen die Vorspannkraft, die er auf das Seil 10 ausübt, ausgezogen werden, so daß er die Vorspannkraft konstant hält. Sie steigt insbesondere nicht an, wenn das entsprechende Seilende auf der unbelasteten, Nichtarbeitsseite des Schlittens liegt. Die Vorspannung ist auf das minimal notwendige Maß, und nicht auf die maximal mögliche Vorspannung ausgelegt. Der Vorspannzylinder 23 ist jedoch nicht beliebig weit ausziehbar. Der Ausziehweg ist begrenzt, der Hydraulikzylinder 23 fährt auf Anschlag, insbesondere dann, wenn das entsprechende Seilende das belastete, arbeitsseitige Seilende bildet und die entsprechende Seilkraft aufgebracht werden muß. Hierdurch kann die Spillwinde 16 die entsprechende Zugkraft auf das Seil 10 geben und damit den Schlitten 6 in die gewünschte Richtung ziehen.
