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Die Neuerung betrifft ein Anbaugerät für einen Bagger zur Bodenverfestigung sowie einen Bagger mit einem solchen Anbaugerät.
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Vorrichtungen zur Bodenverfestigung sind bereits bekannt.
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Aus der Druckschrift
DE 195 42 031 A1 ist eine Vorrichtung bekannt geworden, die mittels einer an einem Fräsarm geführten Kette den Boden im Bereich eines vertikal verlaufenden Graben auffräst und während dem Fräsvorgang ein Bodenverfestigungsmittel zuführt. Dabei wird ein Gemisch aus dem aufgelockerten Bodenmaterial und dem Bodenverfestigungsmittel erzeugt. Nach dem Aushärten des Gemisches wird eine Bodenstabilisierung erreicht.
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Problematisch bei der bekannten Vorrichtung ist, dass die bekannte Vorrichtung großbauend ist und damit für baulich beengte Einsatzbereiche nicht angewendet werden kann. Darüber hinaus ist die Vorrichtung sehr teuer.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Neuerung, eine Vorrichtung zur Bodenverfestigung mittels eines Fräs-Misch-Injektionsverfahrens anzugeben, die flexibel einsetzbar ist und darüber hinaus geringere Kosten verursacht.
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Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Schutzansprüche.
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Die Neuerung bezieht sich auf ein Anbaugerät für ein Fräs-Misch-Injektionsverfahren, das zum Anbau an einen Ausleger oder Löffelstiel eines Baggers ausgebildet ist. Das Anbaugerät umfasst einen Koppelabschnitt, mittels dem das Anbaugerät am Ausleger oder Löffelstiel des Baggers fixierbar ist. Zudem umfasst das Anbaugerät einen Fräsabschnitt, der eine Fräskette mit einer Vielzahl von Fräswerkzeugen, eine Führungseinrichtung für die Fräskette und einen Motor aufweist. Mittels des Motors ist die Fräskette umlaufend antreibbar. Am Fräsabschnitt ist eine Zuführeinrichtung mit einer Auslassöffnung vorgesehen, mittels der ein Bodenverfestigungsmittel im Bereich des Fräsabschnitts ausbringbar ist. Zwischen dem Koppelabschnitt und dem Fräsabschnitt des Anbaugeräts ist eine Schwenkeinheit vorgesehen, mittels der der Winkel zwischen der Längsachse des Fräsabschnitts und einer Ebene im Bereich des Koppelabschnitts, die quer, insbesondere senkrecht zu der Längsachse des Fräsabschnitts verläuft, veränderbar ist. Die Ebene verläuft insbesondere quer zur Längsachse des Auslegers oder des Löffelstiels des Baggers.
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Der wesentliche Vorteil des neuerungsgemäßen Anbaugeräts besteht darin, dass durch die Schwenkeinheit ein Ausgleich einer Seitenneigung des Baggers, der das Anbaugerät trägt, erreicht werden kann, und zwar derart, dass bei einer seitlichen Schräglage des Baggers die Schwenkeinheit so verstellbar ist, dass die Längsachse des Fräsabschnitts parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer vertikal verlaufenden Ebene ausgerichtet bleibt. Dadurch wird erreicht, dass mittels des Anbaugeräts unabhängig von einer geländeabhängigen Seitenneigung des Baggers ein vertikaler Graben aufgefräst und das Bodenmaterial in diesem Graben durch Untermischen eines Bodenverfestigungsmittels verfestigt werden kann.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Schwenkeinheit einen ersten Schwenkeinheitabschnitt, einen zweiten Schwenkeinheitabschnitt und ein Schwenkgelenk, das zwischen dem ersten und zweiten Schwenkeinheitabschnitt angeordnet ist. Zudem ist zumindest ein Hydraulikzylinder vorgesehen, mittels dem der erste und zweite Schwenkeinheitabschnitt relativ zueinander verschwenkbar sind. Dadurch kann die Winkelstellung des Fräsabschnitts relativ zum Ausleger derart angepasst werden, dass die Längsachse parallel oder im Wesentlichen zu einer vertikalen Ebene verläuft.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind der erste und zweite Schwenkeinheitabschnitt relativ zueinander um eine Schwenkachse verschwenkbar, die quer zur Längsachse des Fräsabschnitts verläuft. Insbesondere ist die Schwenkachse in Richtung des Baggers, der das Anbaugerät trägt, und vorzugsweise parallel oder im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Fahrketten gerichtet. Dadurch kann mittels der Schwenkeinheit eine Verschwenkung des Fräsabschnitts derart erreicht werden, dass dieser trotz seitlicher Schrägstellung des Baggers eine Ausrichtung parallel zu einer vertikalen Ebene aufweist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Schwenkeinheit Bestandteil einer Dreh-Schwenk-Einheit, wobei die Dreh-Schwenk-Einheit eine Dreheinheit aufweist, mittels der der Fräsabschnitt um eine Drehachse parallel oder im Wesentlichen parallel zu der Längsachse des Fräsabschnitts rotierbar ist. Damit kann eine Verdrehung des Fräsabschnitts um dessen Längsachse kompensiert werden, die insbesondere dann entsteht, wenn der Oberwagen des Baggers relativ zum Unterwagen verdreht wird, um einen Graben aufzufräsen und zu verfestigen, der einen seitlichen Versatz zur Mittellängsachse des Unterwagens aufweist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Dreheinheit einen Drehkranz. Damit kann die Stabilität des Anbaugeräts verbessert werden, da ein Drehkranz hohe axiale Kräfte und Kippmomente aufnehmen kann. Zudem bietet ein Drehkranz eine geringe Bauhöhe.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Dreheinheit mittels zumindest eines, insbesondere einem Paar von Hydraulikzylindern gekoppelt, mittels denen eine Rotationsbewegung eines ersten Teils der Dreheinheit relativ zu einem zweiten Teil der Dreheinheit bewirkbar ist. Damit kann ein technisch einfacher hydraulischer Antrieb der Dreheinheit erreicht werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die Neuerung auf einen Bagger. Der Bagger umfasst einen Ausleger und ein am Ausleger oder am Löffelstiel angeordnetes Anbaugerät. Das Anbaugerät ist gemäß einem der vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ausgebildet. Ein mit einem derartigen Anbaugerät ausgestatteter Bagger bietet den Vorteil, dass mittels eines handelsüblichen Baggers eine Bodenverfestigung mittels eines Fräs-Misch-Injektionsverfahrens durchführbar ist, was eine signifikante Kostenersparnis und zudem eine Anwendbarkeit in baulich beengten Einsatzbereichen ermöglicht.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Baggers sind eine Sensorik zur Erfassung der Ausrichtung des Anbaugeräts oder eines Oberwagens des Baggers und eine Steuereinheit vorgesehen, wobei die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, in Abhängigkeit von Sensorinformationen der Sensorik einen Antrieb der Schwenkeinheit anzusteuern, um einen automatischen Ausgleich der Ausrichtung des Fräsabschnitts zu bewirken. Damit kann der Fräsabschnitt automatisch in einer vertikalen Ausrichtung gehalten werden und es können damit Unebenheiten des Geländes, die zu einer schrägen Ausrichtung des Grabens führen, automatisch ausgeglichen werden.
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Alternativ kann basierend auf der Sensorinformationen der Sensorik das Anbaugerät auch durch manuelle Ansteuerung eines Maschinenbedieners in einer gewünschten Ausrichtung, insbesondere einer vertikalen Richtung gehalten werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Baggers weist dieser einen Drehkranz zur Rotation eines Oberwagen relativ zu einem Unterwagen auf. Das Anbaugerät kann mittels der Dreheinheit eine Verdrehung des Oberwagens relativ zum Unterwagen ausgleichen, und zwar dadurch, dass die Verdrehung des Fräsabschnitts, die aufgrund der Rotation des Oberwagens entsteht, durch eine entgegengesetzte Verdrehung der Dreheinheit ausgeglichen wird. Damit kann der Fräsabschnitt derart gestellt werden, dass die Ebene, in der die Fräskette läuft, auch nach einem seitlichen Verdrehen des Oberwagens parallel zur Mittellängsachse des Unterwagens bzw. der Fahrtrichtung des Baggers ausgerichtet bleibt.
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Die Ausdrücke „näherungsweise“, „im Wesentlichen“ oder „etwa“ bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
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Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Neuerung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Neuerung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
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Die Neuerung wird im Folgenden anhand von Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 beispielhaft und schematisch einen Bagger mit einem neuerungsgemäßen Anbaugerät; und
- 2 beispielhaft eine Dreh-Schwenkeinheit des Anbaugeräts in einer perspektivischen Darstellung.
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1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Baggers 20, der eine Ausstattung zur Bodenverfestigung mittels eines Fräs-Misch-Injektionsverfahrens aufweist. Der Bagger 20 umfasst einen Oberwagen 20.1 und einen Unterwagen 20.2, an dem ein Paar von Fahrketten vorgesehen sind. Die Fahrketten sind jeweils mit einem Antrieb gekoppelt, so dass der Bagger mittels der Fahrketten bewegt werden kann. Zwischen dem Oberwagen 20.1 und dem Unterwagen 20.2 ist ein Drehkranz vorgesehen, mittels dem der Oberwagen 20.1 relativ zum Unterwagen 20.2 rotativ bewegt werden kann. An dem Oberwagen 20.1 ist schwenkbeweglich ein Ausleger 21 vorgesehen, der hydraulisch bewegbar ist.
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An dem Ausleger 21 oder einem Löffelstiel des Baggers 20 ist freiendseitig ein Anbaugerät 1 vorgesehen, mittels dem ein Fräs-Misch-Injektionsverfahren durchführbar ist. Das Anbaugerät 1 umfasst einen Koppelabschnitt 2, mittels dem das Anbaugerät 1 an dem Ausleger 21 fixierbar ist. Zudem umfasst das Anbaugerät 1 einen Fräsabschnitt 3, mittels dem ein Graben auffräsbar ist. Der Fräsabschnitt 3 umfasst eine Fräskette 4 mit einer Vielzahl von Fräswerkzeugen 5, die mittels eines Motors 7 umlaufend antreibbar ist und an einer Führungseinrichtung 6 geführt ist.
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Das Anbaugerät 1 ist über den Ausleger 21 gelenkig mit dem Oberwagen 20.1 verbunden. Damit kann der Fräsabschnitt 3, wie durch den gebogenen Pfeil in 1 angedeutet, relativ zum Oberwagen 20.1 verschwenkt werden, so dass der Fräsabschnitt 3 durch die Fräswirkung der bewegten Fräskette 4 einen Graben in den Boden einbringen und damit in den Boden eintauchen kann.
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Das Anbaugerät 1 weist eine Zuführeinrichtung auf, mittels der ein Bodenverfestigungsmittel in den Graben, der von dem Fräsabschnitt 3 aufgefräst wird, einbringbar ist. Das Bodenverfestigungsmittel kann beispielsweise eine Zement-Wasser-Mischung sein. Die Zuführeinrichtung weist eine Auslassöffnung auf, die an dem Fräsarm vorgesehen ist und an der das Bodenverfestigungsmittel beim Fräsvorgang austritt. Die Auslassöffnung ist vorzugsweise im Bereich der vorderen Hälfte des Fräsabschnitts 3 vorgesehen, d.h. der Hälfte des Fräsabschnitts 3, an der das freie Ende des Fräsabschnitts 3 liegt, das in den Boden eintaucht.
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Zur Bodenverfestigung wird die Fräskette 4 umlaufend angetrieben und der Fräsabschnitt 3 wird in den Boden eingebracht, so dass die Längsachse des Fräsarms 5 eine schräge oder vertikale oder im Wesentlichen vertikale Stellung einnimmt. Dabei wird die Fräskette 4 derart umlaufend angetrieben, dass die Fräskette 4 auf der dem Bagger 20 zugewandten Seite des Fräsabschnitts 3 nach unten in den Graben hinein und auf der dem Bagger 20 abgewandten Seite des Fräsabschnitts 3 nach oben bewegt wird, wie dies in Fig, 1 durch die Pfeile angedeutet ist. Durch die Fräswerkzeuge 5, die an der Fräskette 4 vorgesehen sind, wird das Bodenmaterial aufgelockert, verbleibt aber zumindest zum überwiegenden Teil im Graben, der durch den Fräsabschnitt 3 geschaffen wird. Durch die Zuführung des Bodenverfestigungsmittels im Bereich des Fräsabschnitts 3 wird das im Graben befindliche Bodenmaterial mit dem Bodenverfestigungsmittel durchmischt. Nach der Aushärtung wird dadurch eine wandartige Stabilisierung des Bodens erreicht.
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Der Bagger 20 weist ein starres Fahrwerk auf, mittels dem kein Ausgleich von Bodenunebenheiten bewirkt werden kann, insbesondere derart, dass der Oberwagen 20.1 unabhängig vom Höhenniveauunterschied des Geländes zwischen erster und zweiter Fahrkette in einer horizontalen Stellung gehalten wird. Wenn jedoch der Oberwagen 20.1 aufgrund einer Höhendifferenz zwischen der ersten und zweiten Fahrkette eine Schrägstellung aufweist, führt dies ebenfalls zu einer Schrägstellung des Fräsabschnitts 3, d.h. die Längsachse des Fräsabschnitts 3 liegt nicht in einer vertikal ausgerichteten Ebene, sondern verläuft schräg zu einer solchen vertikalen Ebene, so dass auch der mittels des Fräsabschnitts 3 hergestellte Graben nicht vertikal, sondern schräg ausgerichtet ist.
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Um eine Schrägstellung des Grabens zu verhindern, weist das Anbaugerät 3 eine Schwenkeinheit 8 auf, die in 2 in Kombination mit einer Dreheinheit 11 gezeigt ist. Die Schwenkeinheit 8 umfasst einen ersten und zweiten Schwenkeinheitsabschnitt 8.1, 8.2, die über ein Schwenkgelenk 8.3 um eine Schwenkachse SA verschwenkbar zueinander gekoppelt sind. Der erste Schwenkeinheitsabschnitt 8.1 ist beispielsweise dazu ausgebildet, mit dem Koppelabschnitt 2 verbunden und darüber mit dem Ausleger 21 des Baggers 20 gekoppelt zu werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist der erste Schwenkeinheitsabschnitt 8.1 eine plattenartige Kopplungsschnittstelle auf, an der eine typenabhängige Verbindungseinheit als Koppelabschnitt 2 fixierbar ist, mittels der das Anbaugerät 1 an einer Verbindungsschnittstelle des Ausleger 21 fixierbar ist. Der zweite Schwenkeinheitsabschnitt 8.2 ist dazu ausgebildet, eine mechanische Verbindung mit dem Fräsabschnitt 3 herzustellen.
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Zur Verschwenkung des ersten und zweiten Schwenkeinheitsabschnitts 8.1, 8.2 relativ zueinander ist zumindest ein Hydraulikzylinder 9, im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Paar von Hydraulikzylindern 9, 9' vorgesehen. Die Hydraulikzylinder 9, 9' sind vorzugsweise einander gegenüberliegend an unterschiedlichen Seiten des Schwenkgelenks 8.3 vorgesehen. Sie sind jeweils mit einem ersten freien Ende an dem ersten Schwenkeinheitsabschnitts 8.1 und mit einem zweiten freien Ende an dem zweiten Schwenkeinheitsabschnitt 8.2 gelenkig verbunden. Durch ein lineares Verfahren des Kolbens des zumindest einen Hydraulikzylinders 9, 9' wird eine Verschwenkung des zweiten Schwenkeinheitsabschnitts 8.2 relativ zum ersten Schwenkeinheitsabschnitt 8.1 erreicht. Aufgrund der festen Verbindung des ersten Schwenkeinheitsabschnitts 8.1 mit dem Ausleger 21 erfolgt durch die Verschwenkung des zweiten Schwenkeinheitsabschnitts 8.2 gleichzeitig ein Verschwenken des Fräsabschnitts 3 relativ zum Ausleger 20. Dadurch kann mittels der Schwenkeinheit 8 erreicht werden, dass unabhängig von einer Seitenneigung des Oberwagens 20.1 und des Unterwagens 20.2 der Fräsabschnitt 3 parallel zu einer vertikal verlaufenden Ebene ausgerichtet werden kann und damit der Fräsabschnitt 3 einen vertikal ausgerichteten Graben herstellt. Vorzugsweise weist der Bagger 20 eine Sensorik auf, der eine Seitenneigung des Baggers 20 bzw. des Auslegers 20.1 erkennt. Basierend auf den Informationen der Sensorik kann ein automatischer Neigungsausgleich des Fräsabschnitts 3 erfolgen, und zwar derart, dass die Schwenkeinheit 8 derart angesteuert wird, dass der Fräsabschnitt 3 unabhängig von der Seitenneigung des Baggers 20 vertikal ausgerichtet bleibt.
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Alternativ kann ein Maschinenbediener basierend auf der Sensorinformationen der Sensorik das Anbaugerät manuell in einer gewünschten Ausrichtung, insbesondere einer vertikalen Ausrichtung positionieren.
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Wie in 2 gezeigt, ist die Schwenkeinheit 8 Teil einer Dreh-Schwenk-Einheit 10. Die Dreh-Schwenk-Einheit 10 weist neben der Schwenkeinheit 8 eine Dreheinheit 11 auf. Die Dreheinheit 11 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel mit dem zweiten Schwenkeinheitsabschnitt 8.2 gekoppelt, d.h. mit dem Teil der Schwenkeinheit 8, der dem Ausleger 21 abgewandt ist. Damit ist die Dreheinheit 11 im gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen der Schwenkeinheit 8 und dem Fräsabschnitt 3 angeordnet. Es versteht sich, dass die Schwenkeinheit 8 der Dreh-Schwenk-Einheit 10 in einer alternativen Ausführungsform auch zwischen der Dreheinheit 11 und dem Fräsabschnitt 3 vorgesehen sein kann.
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Die Dreheinheit 11 weist einen Drehkranz 12 auf. Damit kann eine hohe Stabilität der Dreheinheit 11 erreicht werden. Mittels der Dreheinheit 11 wird ermöglicht, den Fräsabschnitt 3 um eine Drehachse DA zu drehen. Diese Drehachse DA verläuft quer zur Schwenkachse SA und parallel oder im Wesentlichen parallel zur Längsachse LA des Fräsabschnitts 3.
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Die Dreheinheit 11 weist einen ersten Teil 11.1 und einen zweiten Teil 11.2 auf, zwischen denen der Drehkranz 12 vorgesehen ist und die relativ zueinander um die Drehachse DA verdrehbar sind. Der erste Teil 11.1 ist beispielsweise mit dem zweiten Schwenkeinheitsabschnitt 8.2 der Schwenkeinheit 8, der zweite Teil 11.2 mit dem Fräsabschnitt 3 gekoppelt.
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Der erste und zweite Teil 11.1, 11.2 sind mit einem hydraulischen Antrieb verbunden, mittels dem die beiden Teile 11.1, 11.2 relativ zueinander verdrehbar sind. Der hydraulische Antrieb wird im gezeigten Ausführungsbeispiel durch zumindest einen, vorzugsweise ein Paar von Hydraulikzylinder 13, 13' gebildet. Die Hydraulikzylinder 13, 13' sind vorzugsweise einander gegenüberliegend an unterschiedlichen Seiten des Drehkranzes 12 vorgesehen. Sie sind jeweils mit einem ersten freien Ende an dem ersten Teil 11.1 und mit einem zweiten freien Ende mit dem zweiten Teil 11.2 der Dreheinheit 11 gelenkig verbunden. Durch ein lineares Verfahren des Kolbens des zumindest einen Hydraulikzylinders 13, 13' wird eine Verdrehung des zweiten Teils 11.2 relativ zum ersten Teil 11.1 der Dreheinheit 11 erreicht. Damit kann der Fräsabschnitt um eine Drehachse DA , die parallel zur Längsachse LA verläuft oder mit dieser Längsachse zusammenfällt, gedreht werden. Dies bietet Vorteile bei der Herstellung eines Grabens ausmittig zur Mittellängsachse MLA des Unterwagens 20.2. Der Graben kann dabei seitlich versetzt zu dieser Mittelachse hergestellt werden, indem der Oberwagen 20.1 relativ zum Unterwagen 20.2 mittels des Drehkranzes des Baggers 20 verdreht wird und dadurch der Ausleger 21 mit dem Fräsabschnitt 3 ausmittig zu dem Unterwagen 20.2 platziert wird. Bei dieser Verdrehung wird jedoch das Anbaugerät 1 insgesamt verdreht, d.h. die Fräskette 4 verläuft nicht mehr in einer Ebene parallel zur Mittellängsachse MLA des Unterwagens 20.2, sondern schräg dazu. Um diese Schrägstellung zu kompensieren, kann der Fräsabschnitt 3 über die Dreheinheit 11 derart ausgerichtet werden, dass die Fräskette 4 wieder in einer Ebene parallel zur Mittellängsachse MLA des Unterwagens 20.2 verläuft.
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Die Neuerung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Neuerung zugrunde liegende Gedanke verlassen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anbaugerät
- 2
- Koppelabschnitt
- 3
- Fräsabschnitt
- 4
- Fräskette
- 5
- Fräswerkzeug
- 5.1
- Werkzeugträger
- 6
- Führungseinrichtung
- 7
- Motor
- 8
- Schwenkeinheit
- 8.1
- erster Schwenkeinheitsabschnitt
- 8.2
- zweiter Schwenkeinheitsabschnitt
- 8.3
- Schwenkgelenk
- 9, 9`
- Hydraulikzylinder
- 10
- Dreh-Schwenk-Einheit
- 11
- Dreheinheit
- 11.1
- erster Teil
- 11.2
- zweiter Teil
- 12
- Drehkranz
- 13, 13'
- Hydraulikzylinder
- 20
- Bagger
- 20.1
- Oberwagen
- 20.2
- Unterwagen
- 21
- Ausleger
- β
- Winkel
- DA
- Drehachse
- E
- Ebene
- MLA
- Mittellängsachse
- LA
- Längsachse
- SA
- Schwenkachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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