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Die Erfindung betrifft eine mobile, insbesondere tragbare Bolzenzieheinrichtung zum Ziehen und/oder Stecken von Bolzen für die Verbindung von Bauteilen einer Baumaschine, insbesondere eines Krans.
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Beim Aufbau von Baumaschinen werden regelmäßig Einzelbauteile miteinander verbolzt. Prominentes Beispiel sind die Gitterstücke eines Krans zum Aufbau des Auslegersystems, insbesondere von Gitter- oder Gegenauslegern, Auslegerverlängerungen sowie Spitzenauslegern und deren Abspannböcke. Die große Anzahl der Gitterstücke, die baugleiche oder unterschiedliche Geometrien und Bauformen aufweisen können, werden untereinander mittels Gabel-Finger-Verbindungen verbolzt. Zum Stecken der Bolzen müssen die Verbindungsstellen der Gitterstücke zunächst in Übereinstimmung gebracht werden.
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Da die Gitterstücke relativ schwer sind, muss ein Hilfskran diese aufnehmen und in die Montageposition, an der sich zwei Bohrungen auf einer Achse überdecken, verbringen. Da eine exakte Ausrichtung sehr schwierig ist, kommen Bolzen zum Einsatz, die mindestens auf einer Seite einen langen Konus aufweisen. Mit ausreichend hoher Druckkraft lässt sich dann ein solcher Bolzen in die Bohrung einführen und die Gabelfingerverbindungen zueinander ausrichten. Die erforderliche Druckkraft lässt sich mit einem großen Hammer aufbringen. Dazu muss sich der Monteur jedoch in unmittelbarer Nähe zur Gabelfingerverbindung aufhalten, was aufgrund vorherrschender Spannungen zwischen den Gitterstücken ein gewisses Risikopotenzial bedeutet. Insbesondere beim Entfernen des zweiten oder letzten Bolzens einer Vierpunkt-Verbolzung kann es zu Relativbewegungen zwischen den Gitterstücken kommen (relatives Verschwenken der Gitterstücke zueinander oder translatorische Bewegung zueinander). Zur Minimierung des Risikos ist vorab auf eine feine Abstimmung des Gewichtes der Gitterstücke, der aufgenommenen Kraft am Hilfskran sowie die korrekte Auswahl der Krafteinleitstellen zu achten.
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Alternativ zu dieser manuellen Vorgehensweise sind heute hydraulische Bolzenzieheinrichtungen Stand der Technik. Zur Bereitstellung der notwendigen hohen Verbolzungsenergie weisen diese üblicherweise größere Dimensionen und Massen auf, was deren Handhabung und Transport auf die Baustelle erschwert und zeitaufwändig macht. Ein Beispiel für eine konventionelle Bolzenzieheinrichtung ist in 1 gezeigt. Die Lösung besteht aus einem Wagen 1, auf dem ein Antriebsaggregat 2 sowie ein hydraulischer Bolzenziehzylinder 3 gelagert ist. Der gesamte Wagen 1 weist eine Länge von etwa 2,5 Metern und eine Höhe von 1,6 Metern auf. Bereits der Bolzenziehzylinder selbst ist üblicherweise mehr als 0,5 Meter lang und etwa 20 Kilogramm schwer.
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Zum Rüsten des Krans 30 muss der Wagen 1 in die Nähe der zu verbindenden Gabelfingerverbindung verbracht werden. Anschliessend nimmt der Monteur den Bolzenziehzylinder 3 auf und trägt ihn an das Gitterstück. Nach der erforderlichen Fixierung am Gitterstück begibt sich der Monteur zurück zum Wagen 1 und aktiviert das Antriebsaggregat 2 im Hochdruckbetrieb bis die Verbindung hergestellt ist. Der Bolzenziehzylinder 3 wird nun an der nächsten Verbindungsstelle installiert, gegebenenfalls muss der Wagen 1 zuvor verfahren werden.
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In der 2 ist eine Seitendarstellung eines bekannten Krans gezeigt, dessen Auslegersystem aus einer Vielzahl verbolzter Gitterstücke 20 besteht. Die Pfeile kennzeichnen die einzelnen Verbolzstellen. Da jede Verbolzstelle jeweils vier Bolzenverbindungen umfasst, sind für die Montage des gezeigten Krans insgesamt 76 Bolzen zu stecken. Es liegt auf der Hand, dass der Zeitaufwand für das Rüsten eines solches Krans mittels der bekannten Bolzenzieheinrichtungen sehr zeitaufwändig ist.
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Es besteht daher der Wunsch nach einer verbesserten Lösung, die insbesondere die Handhabung einer solchen Bolzenzieheinrichtung deutlich vereinfacht.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine mobile Bolzenzieheinrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen der Bolzenzieheinrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen eine mobile Bolzenzieheinrichtung in Kompaktbauweise auszuführen. Ermöglicht wird dies durch einen elektrischen Antrieb mit integriertem Akkumulator. Ein solches Antriebsaggregat ist im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Vorschlägen deutlich kleiner bauend und leichter. Zudem ist das Gerät autark und kommt zumindest temporär ohne externe Energieversorgung aus. Mittels des elektrischen Antriebs wird ein Linearaktor zur Bewegung wenigstens eines Bolzens angetrieben. Das resultierende Handgerät vereinigt das Antriebsaggregat sowie den Aktor in einem kompakten Gerät, das durch den Bediener problemlos zu tragen und zu bedienen ist.
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Ein Einsatz der erfindungsgemäßen mobilen Bolzenzieheinrichtung ist überall dort sinnvoll, wo Bolzen unter hohem Kraftaufwand gesteckt bzw. gezogen werden müssen. Dies ist insbesondere bei Baumaschinen der Fall, wo Einzelkomponenten während der Montage der Baumaschine mittels Bolzenverbindungen verbolzt werden. Bevorzugt ist die Verwendung der mobilen Bolzenzieheinrichtung beim Auf- und Abbau von Auslegersystemen, die aus einzelnen Gitterstücken bestehen. Ebenso ist ein Einsatz zum Anbolzen von Raupenträgern an einem Unterwagen einer Baumaschine als sinnvolle Anwendung zu nennen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Linearaktor in Form eines Zylinders, insbesondere eines Hydraulikzylinders ausgeführt. Ebenso ist die Realisierung mittels pneumatischem Zylinder vorstellbar. Durch die Stangenbewegung kann der Bolzen wahlweise gesteckt oder gezogen werden.
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Die Energiewandlung erfolgt mittels einer zwischengeschalteten Pumpe, insbesondere Hydraulik- oder Pneumatikpumpe, die durch den Elektroantrieb angetrieben wird und das benötigte Druckniveau für die Speisung des Zylinders erzeugt.
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Der verbaute Elektromotor ist vorzugsweise nur für eine einzige Drehrichtung ausgelegt und wird weiterhin nur mit konstanter Drehzahl betrieben. Auf Getriebekomponenten oder einen Frequenzumsetzer kann entsprechend verzichtet werden. Die Steuerung der Bewegungsrichtung und/oder Bewegungsgeschwindigkeit kann stattdessen hydraulisch oder pneumatisch realisiert sein, vorzugsweise durch ein oder mehrere Wegeventile, die zwischen Pumpe und Zylinder geschaltet sind.
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Der verbaute Aktor in Form eines Zylinders ist idealerweise als Doppelhubzylinder ausgeführt. Da bei einem Doppelhubzylinder ein annähernd gleicher Hydraulikdruck für beide Bewegungsrichtungen erforderlich ist, kann dieser in beide Stellrichtungen annähernd gleichwertig arbeiten.
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Damit der Linearaktor die notwendige Bewegungsenergie auf den Bolzen aufbringen kann, muss die Bolzenzieheinrichtung an der Maschinenstruktur fixiert werden. Dazu umfasst die Bolzenzieheinrichtung wenigstens eine geeignete Verbindungsstelle. Als geeignete Verbindungsstelle für die Bolzenzieheinrichtung ist eine Gabel mit eingesetztem Bolzen vorstellbar. Mittels des Bolzens kann die Bolzenzieheinrichtung schnell und unkompliziert an einem offenen Auge der Maschinenstruktur eingehängt werden. Vorstellbar ist ebenso eine passende Anschlagsfläche, vorzugsweise eine Schulter des Gehäuses der Bolzenzieheinrichtung, die in eine passende Nut der Maschinenstruktur einsetzbar ist und dadurch ebenfalls für eine Festlegung der Bolzenzieheinrichtung in Druck- bzw. Ziehrichtung des Aktors sorgt.
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Konkret kann die Schulter als ringförmig Erhöhung auf dem Umfang des Zylindergehäuses des Aktors ausgeführt sein.
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Das Aufnahmemittel des Aktors zur mittelbaren oder unmittelbaren Aufnahme des Bolzens kann in Form einer Klaue ausgeführt sein, die am freien Ende der Kolbenstange sitzt. Der Bolzen kann bspw. mit einer eingebrachten Stange mit Aufnahmekopf, bspw. einer Schraube ausgeführt sein. Mittels der Klaue lässt sich der Kopf umgreifen und damit eine Druck- und Zugkraft auf den Bolzen aufbringen.
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Zur Steuerung/Bedienung der Bolzenzieheinrichtung kann eine lokal an der Bolzenzieheinrichtung angeordnete Bedieneinheit vorgesehen sein. Über die Bedieneinheit lässt sich die Bolzenzieheinrichtung einschalten, die Arbeitsweise, d.h. Aufbringen einer Zug- oder Druckkraft, sowie gegebenenfalls die Betätigungsgeschwindigkeit des Aktors einstellen.
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Da, wie einleitend beschrieben, der Bereich um die Verbolzungsstelle beim Ziehen oder Stecken ein Risiko für den Bediener darstellen kann, ist es bevorzugt, die Bolzenzieheinrichtung um eine Möglichkeit zur Fernsteuerung zu erweitern. Dazu kann die Bolzenzieheinrichtung eine passende Kommunikationsschnittstelle zur Anbindung einer mobilen Fernsteuerung aufweisen. Denkbar ist eine drahtgebundene Kommunikationsverbindung mit einer externen Fernsteuerung, bevorzugt ist jedoch eine funkbasierte Schnittstelle. Durch diese Erweiterung kann der Bediener die Bolzenzieheinrichtung zunächst gefahrlos im Bereich der Verbolzungsstelle an der Maschinenstruktur fixieren und anschliessend die Kraftaufbringung und den Prozess des Bolzenziehens oder -steckens mit ausreichendem Abstand mittels der Fernbedienung starten. Bei der Fernbedienung kann es sich um eine dedizierte Fernbedienung der Bolzenzieheinrichtung handeln, denkbar ist jedoch auch der Einsatz handelsüblicher Kommunikationsgeräte wie Smartphones, Tablets, Laptops, usw..
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Zur Überwachung der auftretenden Kräfte während der Bolzenbetätigung durch den Aktor wird vorgeschlagen, die Bolzenzieheinrichtung mit einer integrierten Sicherheitseinrichtung auszustatten. Da zwischen der Stromaufnahme des Elektromotors und der vom Aktor aufzubringenden Kraft zur Bolzenbetätigung ein bestimmter Zusammenhang besteht, bspw. ist die vom Zylinder aufgebrachte Kraft proportional zum Stromfluss durch den Elektromotor, kann anhand eines leistungsabhängigen Parameters des Motors, insbesondere des Motorstroms die aktuell vom Aktor aufgebrachte Druck- oder Zugkraft ermittelt werden. Sinnvoll ist ein Abgleich der ermittelten elektrischen Größe gegen zugeordnete Grenzwerte. Bei Grenzwertüberschreitung kann die Bolzenzieheinrichtung einen Benutzerhinweis generieren. Dieser Hinweis kann akustisch, visuell oder haptisch dem Nutzer zur Anzeige gebracht werden.
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Die Sicherheitseinrichtung kann sinnvollerweise mit einem Mechanismus ausgestattet sein, der die lokale Bedienung der Bolzenzieheinrichtung über die integrale Bedieneinheit blockiert, wenn die mittels des Aktors aufzubringende Kraft, insbesondere der erfasste Leistungswert/Stromwert des Elektromotors einen definierten Grenzwert überschreitet. Bei Überschreitung des Grenzwertes wird angenommen, dass die erforderliche Kraftaufbringung ein erhöhtes Gefährdungspotenzial bedeutet. Idealerweise ist die Bolzenzieheinrichtung dann nur noch über die Kommunikationsschnittstelle per Fernbedienung betätigbar.
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Zum Schutz der Bolzenzieheinrichtung und/oder der zu montierenden Bauelemente vor zu hohen Kräften kann ebenso eine hydraulische/pneumatische Schutzvorrichtung, wie bspw. ein Druckbegrenzungsventil verbaut sein.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen nachfolgend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1: eine Bolzenzieheinrichtung gemäß dem Stand der Technik,
- 2: eine Seitenansicht eines exemplarischen Krans zur Verdeutlichung der erforderlichen Bolzenverbindungstellen,
- 3: die erfindungsgemäße Lösung für eine mobile Bolzenzieheinrichtung in Kompaktbauweise,
- 4: eine Draufsicht auf die Verbolzungsstellen eines Gitterstücks mit eingesetztem Bolzenziehzylinder,
- 5: zwei Darstellungen der erfindungsgemäßen Bolzenzieheinrichtung mit aufgenommenen Bolzen,
- 6: eine weitere Darstellung der an der Kranstruktur eingesetzten erfindungsgemäßen Bolzenzieheinrichtung.
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3 zeigt die neuartige erfindungsgemäße Lösung der mobilen Bolzenzieheinrichtung. Das dargestellte Handgerät 40 besteht aus einem elektrischen Antrieb mit Akku 41. Der elektrische Antrieb treibt eine Hydraulikpumpe 45 an, die in Abhängigkeit der Motordrehrichtung und -drehgeschwindigkeit Hydrauliköl fördert. Der Elektromotor ist nur für eine Bewegungsrichtung mit konstanter Drehgeschwindigkeit ausgelegt.
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Mit dem aufgebauten Druck fördert die Hydraulikpumpe 45 das Hydrauliköl in einen Hydraulikzylinder 46 mit Kolbenstange 49, durch deren Linearbewegung ein Bolzen gesteckt oder gezogen werden kann. Der Hydraulikzylinder 46 ist als Doppelhubzylinder ausgeführt, der in beide Stellrichtungen annähernd gleichwertig arbeitet.
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Um die Bewegungsrichtung oder Stellgeschwindigkeit der Kolbenstange 49 des Zylinders 46 zu ändern, ist die Pumpe 45 über ein 4/3 Wegeventil mit dem Zylinder 46 verbunden. Durch die Ventilposition kann die Stellrichtung und gegebenenfalls Stellgeschwindigkeit variiert werden. Eine Ventilbetätigung kann der Bediener über eine integrale Bedieneinheit 44 des Handgerätes 40 auslösen. Auch die Aktivierung des Elektromotors erfolgt über die Bedieneinheit 44. Über den Handgriff 42 kann der Benutzer das Handgerät 40 aufnehmen und halten.
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Die Bolzenzieheinrichtung 40 arbeitet sowohl auf Druck als auch auf Zug, d.h. Bolzen können gesteckt als auch gezogen werden. Für eine optimale Kraftübertragung auf den Bolzen sollte das Gerät 40 zuvor an der Maschinenstruktur im Bereich der Verbolzungsstelle fixiert werden. Hierzu ist wenigstens eine Verbindungsstelle 47, 47', 47" am Handgerät 40 vorgesehen. Eine erste Verbindungsstelle 47' ist eine am Zylinderende angeformte Gabel zur Querlagerung eines in 3 nicht dargestellten Bolzens. Mittels des Bolzens lässt sich das Handgerät 40 bspw. an einem offenen Auge 23 der Maschinenstruktur einhängen, um das Handgerät 40 gegen die erzeugte Linearbewegung des Zylinders 46 festzulegen. 4 zeigt ein Gitterstück 20 mit den Verbolzungstellen 21. Das Handgerät 40 ist hier zur Betätigung der Verbolzung 21 links unten eingesetzt.
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Die Kolbenstange 49 weist an ihrem ausfahrbaren Ende eine Klaue 47 zur Aufnahme einer in den zu bewegenden Bolzen 22 eingebrachten Schraube 211 auf. Ersichtlich ist dies beispielsweise in den 5, wobei die linke Darstellung die Bolzenzieheinrichtung 40 mit ausgefahrener Kolbenstange 49 und somit gestecktem Bolzen 22 und die rechte Darstellung die eingefahrene Kolbenstange 49 und gezogenen Bolzen 22 zeigt.
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Zusätzlich oder alternativ zur Gabel 47' für die Verbindung des Handgerätes 40 an der Maschinenstruktur kann auch eine Schulter 47" vorgesehen sein, die im gezeigten Ausführungsbeispiel der 6 zu sehen ist. Die Schulter wird durch einen auf dem Zylindergehäuse des Zylinders 46 aufgesetzten Ring gebildet, der sich bei der Fixierung des Handgerätes 40 an der Maschinenstruktur in eine dafür vorgehaltenen Ringnut 24 legt und so eine Kraftübertragung ermöglicht.
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Die beiden Arbeitsräume des Zylinders 46 sind über nicht dargestellte oder innenliegende Hydraulikleitungen mit der Pumpe 45 verbunden. Die Hydraulikleitungen sind möglichst günstig am Zylinder 46 verlegt, um Beschädigungen bei der Handhabung beziehungsweise dem Abstellen zu vermeiden. Die Kolbenstange 49 des Zylinders 46 ist nicht speziell geführt und lässt sich von Hand um ihre Längsachse drehen, da die Verbindungsstelle 47 richtungsorientiert sein kann und somit eine manuelle Ausrichtung zur Aufnahme des Bolzens 22 notwendig ist. Eine gerändelte Oberfläche des Kolbenstangenkopfes erleichtert die Handhabung der Kolbenstange 49 und verhindert ein Abrutschen beim Verdrehen.
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Die Bedieneinheit 44 des Handgerätes 40 kann aufgrund des Risikopotenzials für Benutzer nicht immer benutzt werden. Aus diesem Grund umfasst das Handgerät 40 eine integrale Sicherheitseinrichtung mit einer Kommunikationsschnittstelle, wodurch eine funkbasierte Fernbedienung des Handgerätes 40 über eine externe Fernbedienung möglich wird. Das interne Kommunikationsmodul des Handgerätes 40 kann Befehle von der Fernbedienung erhalten und diese ausführen.
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Eine sichere Paarung von Fernbedienung und Handgerät 40 ist vorgesehen, um eine Fehlbedienung auszuschließen. Die Funkreichweite der Fernbedienung ist so groß, dass der Monteur den risikobehafteten Bereich der Verbolzstelle 21 verlassen kann.
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Im Handgerät 40 ist ein Sensor zur Messung der durch den elektrischen Antrieb aufgenommenen Stromstärke verbaut. Da der Elektromotor direkt mit der Pumpe 45 in Verbindung steht, ist die vom Zylinder 46 aufgebrachte hydraulische Kraft proportional zum Stromfluss im Elektromotor. Überschreitet der Stromfluss einen definierten Schwellwert, dann veranlasst die Sicherheitseinrichtung einen akustischen Alarm. Über den Alarm erhält der Bediener die Rückmeldung, dass der Bolzen 22 sehr schwergängig ist. Somit besteht das Risiko, dass sich die mit dem Bolzen 22 verbundenen Gitterstücke 20 nach dessen Entfernung bewegen. In diesem Fall muss der Monteur die Fernbedienung nutzen und sich außerhalb des Gefahrenbereichs aufhalten. Insbesondere kann aus Sicherheitsgründen die Möglichkeit bestehen, dass die Sicherheitseinrichtung die lokale Bedieneinheit 44 in diesem Fall blockiert und eine Bedienung des Handgerätes 40 ausschließlich über die Fernbedienung zulässt.
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Der Alarm erfolgt allein in Abhängigkeit des Stromflusses und ertönt auch bei der Bedienung des Handgerätes 40 über die Fernbedienung. Eine zweite Druckstufe, die sogenannte Niederdruckstufe wie bei bisherigen Lösung ist damit überflüssig.
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Die Bewegung der Kolbenstange 49 des Zylinders 46 erfolgt solange, bis die Bedienereingabe beendet wird. Darüber hinaus ist, wie bei hydraulischen Steuerungen üblich, mindestens ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen. Die Bewegung wird damit auch bei einer Überschreitung des durch das Ventil definierten Grenzdruckes beendet, um die an der Gabelfingerverbindung 22 beteiligten Bauteile vor einer zu großen Krafteinwirkung mit resultierender Beschädigung zu schützen. Da die meisten Fälle speziell konstruiert sind, ist in der Regel der maximale Hub der Kolbenstange 49 auf den vorgesehenen zurückzulegenden Weg des Bolzens 22 abgestimmt.
