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Die Erfindung betrifft eine Eindrehvorrichtung für ein Schraubfundament, welche an einem Auslegerarm eines ein Widerlager bildenden Baggers angebracht ist. Das Schraubfundament wird mittels der Eindrehvorrichtung in den Boden eingeschraubt oder aus diesem herausgeschraubt. Energie für das Antreiben der Eindrehvorrichtung wird vom Bagger bereitgestellt.
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Derartige Eindrehvorrichtungen, welche an einem Baggerauslegerarm angebracht sind und mittels welcher Schraubfundamente in den Boden eingedreht oder aus diesem wieder herausgedreht werden können, sind bekannt. In
US 4,199,033 ist eine Dreheinrichtung beschrieben, welche an einem Baggerauslegerarm angebracht ist und ein Schraubfundament in den Erdboden einbringen kann. Die Dreheinrichtung ist am Baggerarm in Form einer hydraulischen Antriebseinheit befestigt, an dessen unterer, dem Boden zugewandter Seite eine Einspannvorrichtung für das Schraubfundament angeordnet ist. Mittels Dreheinrichtung wird das Schraubfundament um dessen Längsachse angetrieben. Entsprechende Schwenkachsen ermöglichen es, dass das Schraubfundament in eine beliebige von einer senkrechten Einbringrichtung abweichenden Richtung geschwenkt und in einer gewünschten Richtung in das Erdreich eingedreht bzw. aus diesem wieder herausgedreht werden kann.
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Bei der bekannten Vorrichtung ist der Baggerarm am oberen Teil der Eindreheinrichtung befestigt. Bei einer großen Auslenkung des Baggerarmes kann beim Einschrauben des Schraubfundamentes ein relativ großes Kippmoment auftreten, so dass beim Einschrauben das Schraubfundament kippeln oder kippen kann. Dies erschwert ein Einschrauben des Schraubfundaments unter einem gewünschten definierten Winkel, was nachteilig ist. Wenn ein Achsversatz des Lastangriffspunktes zur Eindrehachse vorhanden ist, entsteht beim Nach-Unten-Drücken des Baggerauslegerarmes durch eine Vorschubkraft ein Schiefziehmoment. Dieses Schiefziehmoment bewirkt, dass das einzuschraubende Schraubfundament aus der gewünschten Einschraubrichtung herausläuft. Beim Einschraubvorgang kann der Baggerfahrer dem entgegenwirken, indem er versucht, den Grad des Schiefziehens zu kompensieren. Nachteilig dabei ist, dass der Eindrehvorgang stark von der Fertigkeit des Baggerführers abhängig ist. Beim Eindrehen des Schraubfundamentes mittels der am Baggerarm befestigten Eindrehvorrichtung wird auf das Schraubfundament ein Drehmoment ausgeübt, durch welches auf das Schraubfundament wirkende Querkräfte entstehen. Zusätzlich entstehen Kräfte in Längsrichtung des ein Widerlager bildendes Baggers. Die auf das Schraubfundament dadurch ausgeübten Kräfte einschließlich des Drehmomentes durch die Eindrehvorrichtung lassen beim Eindrehvorgang ein Abweichen von dem gewünschten Eindrehwinkel des Schraubfundamentes in das Erdreich in nachteiliger Weise entstehen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht gegenüber der bekannten, an einem Auslegerarm eines ein Widerlager bildenden Baggers angebrachten Eindrehvorrichtung für ein Schraubfundament darin, dass zumindest ein Teil der wirkenden Querkräfte sowie das Schiefziehmoment bei vorhandenem Achsversatz kompensiert werden und der Baggerfahrer dadurch mit dem ihm zur Verfügung stehenden Anlenkkräften die vertikale Ausrichtung des Schraubfundamentes besser kontrollieren kann.
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Diese Aufgabe wird mit einer an einem Auslegerarm eines ein Widerlager bildenden Baggers angebrachten Eindrehvorrichtung für ein Schraubfundament mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Gemäß der Erfindung wird mittels einer an einem Auslegerarm eines ein Widerlager bildenden Baggers angebrachten Eindrehvorrichtung ein Schraubfundament in einen Boden bzw. in das Erdreich eingeschraubt oder aus diesem herausgeschraubt. Die Eindrehvorrichtung weist einen Drehantrieb sowie eine Einspanneinrichtung für das Schraubfundament auf, wobei der Drehantrieb mit Energie vom Bagger versorgt wird, an dem vorderen Ende des Auslegerarmes angeordnet ist und über die Einspanneinrichtung ein Antriebsmoment an das Schraubfundament zum Einschrauben oder Ausschrauben aus dem Boden überträgt. Der Bagger selbst bildet für den Einschraubvorgang ein Widerlager aus, welches die aus dem Eindrehmoment resultierende Querkraft, abhängig von der Größe des Baggers, häufig nicht mehr vollständig kompensieren kann.
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Gemäß der Erfindung ist daher ein zusätzliches Widerlager vorgesehen, welches am Drehantrieb, am vorderen Ende des Auslegerarmes des Baggers oder an der Einspanneinrichtung für das Schraubfundament angreift und im Boden verankert ist. Das zusätzliche Widerlager ist derart ausgebildet, dass die durch das Antriebsmoment seitlich zur Erstreckungsebene des Auslegerarmes des Baggers auf das Schraubfundament wirkenden Kräfte kompensiert werden. Ein derartiges zusätzliches Widerlager ist leicht im Boden zu verankern, beispielsweise in der Art eines Herings wie beim Verankern eines Zeltes und andererseits leicht am vorderen Ende des Auslegerarmes oder an der Einspanneinrichtung oder aber am äußeren, vorzugsweise zylindrischen Gehäuse des Drehantriebes der Eindrehvorrichtung befestigbar. Dieses zusätzliche Widerlager nimmt zumindest einen Teil der Kräfte auf, welche durch die Querkräfte und durch das Schiefziehmoment bei vorhandenem Achsversatz entstehen. Dadurch kann der Baggerfahrer die vertikale Ausrichtung des Schraubfundamentes beim Eindrehen besser kontrollieren. Das zusätzliche Widerlager kann auch ein weiteres Fahrzeug, insbesondere ein weiterer Bagger, sein, bei welchem die Verankerung im Boden durch die Antriebsketten realisiert ist.
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Vorzugsweise ist das zusätzliche Widerlager als ein Spannseil oder eine Spannkette ausgebildet. Das Spannseil wird dabei auf der Seite des Schraubfundaments angebracht, aus welcher infolge des Schiefziehens das Schraubfundament bezüglich der idealen Eindrehachse herausläuft. Vorteilhafterweise ist das Spannseil oder die Spannkette über eine Aufwickeleinrichtung mit dem Drehantrieb, dem vorderen Ende des Auslegerarmes oder der Einspanneinrichtung so verbunden, dass die Verkürzung der wirksamen Länge des Spannseils bzw. der Spannkette infolge des Einschraubens des Schraubfundaments in den Boden kompensiert wird, so dass die Kraft, die das Widerlager auf das Schraubfundament während des Einschraubens ausübt, im Wesentlichen konstant bleibt.
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Weiter vorzugsweise ist das zusätzliche Widerlager als eine Zugstange oder Druckstange ausgebildet, d.h. als ein im Wesentlichen steifes Bauelement, das die infolge des Schiefziehmomentes auftretenden Zugkräfte oder Druckkräfte kompensieren kann. Wird das zusätzliche Widerlager so an der Seite des Drehantriebes, dem vorderen Ende des Auslegerarmes oder der Einspanneinrichtung angebracht, dass nur Zugkräfte durch das zusätzliche Widerlager kompensiert werden müssen, kann die Dimensionierung der Zugstange geringer ausgeführt werden als beispielsweise bei einer Druckstange, weil bei einer Zugbelastung das Problem der Knickkräfte nicht vorhanden ist. Vorzugsweise sind die zusätzlichen Widerlager in Form der Zugstange oder der Druckstange teleskopartig ausgebildet, so dass sowohl Kräfte aufnehmbar sind als auch entsprechende Längenänderungen zum Aufrechterhalten einer konstanten Widerlagerkraft kompensiert werden können.
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Vorzugsweise ist das zusätzliche Widerlager hydraulisch an das Antriebsmoment eines als Hydraulikmotor ausgebildeten Drehantriebes gekoppelt. Die verschiedenen Aggregate, welche an einen Baggerarm angeschlossen werden können, werden in der Regel mit Hydraulik versorgt, so dass es als vorzugsweise Ausbildung für das Widerlager sich anbietet, den Drehantrieb als Hydraulikmotor auszubilden, welcher die Hydraulikenergie vom Bagger bekommt.
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Vorzugsweise ist das zusätzliche Widerlager derartig ausgebildet bzw. ist in der Lage, derartige Kräfte aufzunehmen, dass eine schiefziehmomentkompensierende, gegen die antriebsmomentbedingte Auslenkkraft am Schraubfundament wirkende Kraftkomponente erzeugt wird, welche derartig groß ist, dass das Schraubfundament während des Einschraubens in den Boden aus seiner gewünschten Einschraubrichtung nicht abdriftet.
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Vorzugsweise ist das Widerlager so ausgebildet bzw. greift so am Drehantrieb, am vorderen Ende des Auslegerarmes oder an der Einspanneinrichtung an, dass neben der seitlich wirkenden, gegen das Schiefziehmoment wirkenden Kraftkomponente eine Kraftkomponente in Einschraubrichtung wirkt, so dass der Einschraubvorgang dadurch zusätzlich unterstützt werden kann.
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Weitere Vorteile, Anwendungsmöglichkeiten und Details der erfindungsgemäßen Eindrehvorrichtung, welche am Auslegerarm eines ein Widerlager bildenden Baggers angebracht ist und zum Einschrauben eines Schraubfundamentes dient, sind in der beigefügten Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
- 1 der prinzipielle Aufbau einer an einem Auslegerarm eines Baggers angebrachten Eindrehvorrichtung gemäß dem Stand der Technik mit eingezeichnetem Antriebsmoment und seitlich wirkenden Kräften;
- 2 einen Bagger mit am Auslegerarm angebrachter Eindrehvorrichtung gemäß 1 mit eingezeichnetem Drehmoment und in Längsrichtung des Baggers wirkenden Kräften;
- 3a) eine Seitenansicht gemäß der Darstellung nach 1;
- 3b) eine Draufsicht der Darstellung gemäß 1;
- 4a) eine dreidimensionale Ansicht eines Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung;
- 4b) ein Schaltbild des Zusammenwirkens eines Hydraulikmotors als Antrieb für den Drehantrieb, welcher mit einem Steuerkolben gesteuert wird; und
- 5 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, bei welcher die Kraftkomponenten des zusätzlichen Widerlagers eingezeichnet sind.
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In 1 ist der prinzipielle Aufbau einer an einem Baggerauslegerarm angebrachten Eindrehvorrichtung für Schraubfundamente dargestellt, wobei die prinzipielle Anordnung der Eindrehvorrichtung als Aufhängung an der Vorderseite des Baggerarmes gemäß dem Stand der Technik ausgebildet ist. Der Bagger 5 weist an seiner Vorderseite einen Auslegerarm 3 auf, an dessen vorderem Ende eine Eindrehvorrichtung 1 mit einer Aufhängung und an dem dem Schraubfundament 2 zugewandten unteren Ende eine Einspannvorrichtung 7 für das Schraubfundament 2 vorgesehen sind. Der Bagger 5 übt beim Eindrehen des Schraubfundamentes 2 mittels des Drehantriebes 6 ein Antriebsmoment 11 auf das Schraubfundament 2 zu dessen Eindrehen in den Boden aus. Das Antriebsmoment 11 ist durch den um die Einspanneinrichtung 7 ausgebildeten kreisförmig gezeichneten Pfeil dargestellt. Der Bagger 5 bildet beim Ausüben dieses Antriebsmomentes 11 auf das Schraubfundament 2 ein Widerlager, dessen seitlich wirkende Kräfte durch einen im Bereich der Antriebsketten eingezeichneten Pfeil dargestellt sind. Die in die entgegengesetzt zu der seitlich wirkenden Kraft 9 im Bereich der Ketten weitere seitlich wirkende Kraft 9 ist am vorderen Ende des Baggerarmes 3 eingezeichnet und stellt ein Kräftepaar dar, welches durch den Bagger 5 als Widerlager aufgenommen wird.
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Der in 1 dargestellte Zustand ist der, bei welcher das Schraubfundament 2 in senkrechter Ausrichtung auf einen Bodenbereich, was die übliche Eindrehrichtung darstellt, dargestellt ist. Während des Eindrehens übt der Arm des Baggers 5 eine nach unten gerichtete Kraft auf das Schraubfundament 2 aus, so dass in Verbindung mit der Wirkung des Antriebsmomentes 11 durch den Drehantrieb 6 das Schraubfundament 2 bei sich verändernder Höhe des vorderen Endes des Baggerauslegerarmes 3 in den Boden eingeschraubt wird. Beim Nach-Unten-Drücken des Baggerauslegerarmes 3 durch eine Vorschubkraft entsteht ein Schiefziehmoment sobald ein Achsversatz des Lastangriffspunktes zur Eindrehachse vorhanden ist. Durch das beim Eindrehen auf das Schraubfundament ausgeübte Drehmoment entstehen zudem Querkräfte. Schiefziehmoment und Querkräfte bewirken, dass das einzuschraubende Schraubfundament 2 aus der gewünschten, in 1 dargestellten senkrechten Einschraubrichtung herausläuft. Dies ist prinzipiell nachteilig und kann ohne die erfindungsgemäße Vorrichtung eines in 1 nicht eingezeichneten, weil diese den Stand der Technik darstellt, zusätzlichen Widerlagers 4 nicht kompensiert werden. Mit dem Einsatz eines erfindungsgemäßen zusätzlichen Widerlagers ist es möglich, ein deutlich kleineres Gerät einzusetzen, weil der Bagger damit nur ein deutlich geringer wirkendes Widerlager bilden muss. In 2 ist eine bekannte Anordnung eines Drehantriebes 6 zum Eindrehen von Schraubfundamenten 2 an einem Baggerauslegerarm 3 eines Baggers 5 gemäß 1 gezeigt, wobei das durch den Drehantrieb 6 über die Einspanneinrichtung 7 eingeleitete Antriebsmoment 11 durch den kreisförmig eingezeichneten Pfeil dargestellt ist. 2 stellt die Situation eines ausreichend schweren Baggers 5 als Widerlager dar. Es bildet sich ein, dass Eindrehmoment kompensierendes Kräftepaar 10 in Längsrichtung des Baggers 5 aus. Querkräfte werden nicht in das Fundament eingeleitet. Diese Abbildung soll zeigen, dass eine Kompensation des Drehmomentes nur durch ein erhebliches Eigengewicht des Baggers 5 bewerkstelligt werden kann.
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In 3 ist die bekannte Anordnung gemäß den 1 und 2 in Seitenansicht ( 3a)) und Draufsicht (3b)) dargestellt. Die Anordnung und die einzelnen Elemente sind identisch zu denen gemäß den dreidimensionalen Darstellungen gemäß 1 und 2, und werden daher nicht nochmals gesondert erläutert.
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In 4a) ist in dreidimensionaler Ansicht ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Grundaufbau ist wieder identisch zu dem gemäß den 1 bis 3, gemäß welchem an dem Bagger 5 ein Auslegerarm 3 angebracht ist, an dessen vorderem Ende ein Drehantrieb 6 aufgehängt ist. Der Drehantrieb 6 weist an seinem der Aufhängung am Baggerarm gegenüberliegenden Ende eine Einspanneinrichtung 7 für ein Schraubfundament 2 auf. Um das beim Einschrauben entstehende Schiefziehmoment zu kompensieren, ist ein zusätzliches Widerlager 4 bei diesem Ausführungsbeispiel am äußeren Umfang des Drehantriebes 6 befestigt und ist als Zugstande 4.3 ausgebildet, deren der Befestigung am Drehantrieb 6 gegenüberliegenden Ende im Bodenbereich eine Verankerung aufweist. Diese Zugstange gewährleistet, dass ein Schiefziehen des Schraubfundamentes 2 beim Einschraubvorgang kompensiert wird. Die durch das Schiefziehmoment bei vorhandenem Achsversatz und die Querkräfte seitlich wirkenden Kräfte 9 werden also von dem zusätzlichen Widerlager 4 in Form der Zugstange 4.3 aufgenommen. Der Baggerfahrer kann dadurch die vertikale Ausrichtung des Schraubfundamentes beim Eindrehen besser kontrollieren. Da beim Eindrehen sich die Länge der Zugstange 4.3 verkürzt, wenn das Schraubfundament 2 entlang seiner Längsachse eingedreht wird, ist die Zugstange 4.3 so ausgebildet, dass sie eine Teleskopwirkung aufweist, welche in Druckrichtung eine Längenverkürzung realisiert, was bedeutet, dass beim Einschraubvorgang die auf der Hypotenuse des Dreieckes angeordnete Zugstange 4.3 sich der jeweiligen Schraubtiefe anpasst, wobei in Zugrichtung der Zugstange 4.3, d. h. zum Kompensieren des Auslenkens des Schraubfundamentes 2 infolge des Schiefziehmomentes, diese ein Schiefziehen nicht zulässt.
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In 4b) ist dargestellt, dass der Drehantrieb 6 als Hydraulikmotor ausgebildet ist und über einen Steuerkolben entsprechend hinsichtlich des Antriebsmomentes 11 gesteuert wird. Der Vorteil der Verwendung eines Hydraulikmotors als Drehantrieb 6 besteht darin, dass für die Arbeitsgeräte des Baggers 5, welche am Baggerarm 3 für unterschiedliche Zwecke angebracht und ausgewechselt werden können, eine Hydraulikversorgung vom Bagger 5 ohnehin vorhanden ist.
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In 5 ist eine Vorderansicht der am Auslegerarm 3 des Baggers 5 angebrachten Eindrehvorrichtung 1 dargestellt, welche einen Drehantrieb 6 mit einer Aufhängung am vorderseitigen Ende des Auslegerarmes 3 aufweist und an dem gegenüberliegenden Ende mit einer Einspanneinrichtung 7 für das Schraubfundament 2 ausgebildet ist. Eingezeichnet ist in Form von Kraftwirkungen das erfindungsgemäße zusätzliche Widerlager 4 sowie die am Bagger 5 seitlich wirkenden Kräfte 9. Die seitlich wirkenden Kräfte 9 werden durch den Bagger 5, welcher seinerseits ein Widerlager bildet, aufgenommen. Das zusätzliche Widerlager 4 nimmt zur Vermeidung des Schiefziehens durch das Schiefziehmoment eine Kraft in Richtung der vorhandenen Zugstange 4.3 auf, welche aus zwei Kraftkomponenten besteht. Die eine Kraftkomponente ist eine seitlich wirkende Kraftkomponente, welche die seitlich wirkende Kraft 9 zusätzlich kompensiert. Ein Vorteil der Zugstange 4.3 als zusätzliches Widerlager 4 besteht auch darin, dass durch die seitlich schräge Anbringung des zusätzlichen Widerlagers 4 auch eine Kraftkomponente in Richtung der Einbringung des Schraubfundamentes 2 vorhanden ist, welche zusätzlich das Einbringen des Schraubfundamentes 2 in den Boden unterstützt.
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Es versteht sich, dass das zusätzliche Widerlager 4 neben einer Ausbildung als Zugstange 4.3 (siehe 4a)) auch als Spannseil oder Spannkette ausgebildet sein kann. Die Ausbildung des zusätzlichen Widerlagers 4 als Spannseil oder Spannkette ist derart vorgesehen, dass die Zugkraft von dem Spannseil oder der Spannkette selbstverständlich aufgenommen werden kann bei angebrachtem zusätzlichen Widerlager 4, so dass ein Auswandern des in den Boden einzubringenden Schraubfundamentes 2 aus der gewünschten Richtung verhindert wird, dass aber im Verlaufe des Eindrehens die Verkürzung der wirksamen Länge durch Aufwickeln der entsprechenden, die Verkürzung der effektiven Länge des zusätzlichen Widerlagers 4 repräsentierenden Länge beispielsweise um den Drehantrieb 6 realisiert wird. Die Anbringung eines zusätzlichen Widerlagers 4 stellt eine einfache Möglichkeit dar, das Schiefziehmoment zu kompensieren, ohne dass es besonderer Fertigkeiten des Baggerführers bedarf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Eindrehvorrichtung
- 2
- Schraubfundament
- 3
- Auslegerarm Bagger
- 4
- zusätzliches Widerlager
- 4.1
- Spannseil
- 4.2
- Spannkette
- 4.3
- Zugstange
- 5
- Bagger
- 6
- Hydraulikmotor
- 7
- Einspanneinrichtung
- 8
- Gehäuse Hydraulikmotor
- 9
- seitlich wirkende Kräfte
- 10
- längs wirkende Kräfte/ Kräftepaar
- 11
- Antriebsmoment Hydraulikmotor
- 12
- Steuerkolben
