DE9402360U1

DE9402360U1 - Bohrgerät

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Publication number: DE9402360U1
Application number: DE9402360U
Authority: DE
Original assignee: Delmag Maschinenfabrik Reinhold Dornfeld GmbH and Co
Current assignee: Delmag Maschinenfabrik Reinhold Dornfeld GmbH and Co
Priority date: 1994-02-12
Filing date: 1994-02-12
Publication date: 1994-12-22
Anticipated expiration: 2004-02-13

Description

Bohrgerät

Die Erfindung betrifft ein Bohrgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Bohrgeräte werden zum Erzeugen von Bohrlöchern in sehr stark unterschiedlichem Erdreich verwendet. Da der Antriebsmotor eine vorgegebene maximale Leistung hat, muß die Bedienungsperson des Bohrgerätes den axialen Vorschub des Bohrers visuell so steuern, daß einerseits der Antriebsmotor nicht überlastet wird, andererseits aber das Bohrloch raschestmöglich erzeugt wird. Dies erfordert einige Erfahrung.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher ein Bohrgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weitergebildet werden, daß eine automatische Anpassung der Bohrer-Vorschubgeschwindigkeit an die jeweils im Erdreich angetroffenen Verhältnisse erfolgt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst, durch ein Bohrgerät mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Ein erfindungsgemäßes Bohrgerät kann sich rasch an starke Änderungen des vom Bohrer angetroffenen Widerstandes anpassen, so daß Beschädigungen von Bohrer und Bohrgerät vermieden sind, die sich bei sehr raschen Änderungen der Bohrbedingungen auch durch einen erfahrenen Bediener nicht immer sicher vermeiden lassen. Außerdem paßt sich das Bohrgerät auch schleichenden Änderungen der Bohrbedingungen an, die vom Bedienungspersonal möglicherweise nicht wahrgenommen werden.

5 Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unter-

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ansprüchen angegeben.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ermöglicht es, die Energieversorgung des Vorschubmotors in nicht linearer Weise in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Lastfühlers einzustellen.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 ist im Hinblick auf eine von Änderungen der Umweltbedingungen (Temperatur etc.) unabhängige Umsetzung des Lastfühler-Ausgangssignales von Vorteil.

Bei einem Bohrgerät gemäß Anspruch 4 erfolgt das Wiederanheben des Bohrers nach Beendigung des Bohrvorganges

ohne lastabhängige Einstellung der Energieversorgung.

Gemäß Anspruch 5 kann man die vom Antriebsmotor zu überwindende Last bzw. das von ihm aufzubringende Drehmoment auf sehr einfache Weise messen.

Vorteilhafterweise kann ein fluidischer Begrenzer für die Druckmittelmenge oder den im Druckmittel aufgebauten Druck gemäß Anspruch 6 als gemischtes hydraulisches/elektrisches Bauteil ausgebildet sein.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 7 ermöglicht es, auf einfache Weise manuell den jeweils gewünschten Sollwert für das vom Antriebsmotor erzeugte SoIl-0 Drehmoment einzustellen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung der wichtigsten mechanischen und hydraulischen

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Bauelemente eines Bohrgerätes.

In der Zeichnung ist mit 10 ein von einem nicht wiedergegebenen Fahrgestell getragener Mäkler bezeichnet, auf 5 welchem ein Schlitten 12 in Längsrichtung verfahrbar ist. Der Schlitten 12 trägt einen insgesamt mit 14 bezeichneten Bohrkopf 14, durch welchen ein insgesamt mit 16 bezeichneter Wendelbohrer axial gehalten und in Drehung versetzt wird. Zum Drehen des Wendelbohrers 16 dient ein Hydromotor 18, der auf dem Bohrkopf 14 vorgesehen ist.

Zum Hineindrücken des Wendelbohrers 16 ins Erdreich und zum Zurückziehen des Wendelbohrers dient ein doppelt wirkender hydraulischer Vorschubzylinder 20, dessen Gehäuse am Mäkler 10 abgestützt ist und dessen Kolbenstange am Bohrkopf 14 angreift.

Der Hydromotor 18 ist über Arbeitsleitungen 22, 24 mit Arbeitsanschlüssen eines Bohrer-Steuerventiles 26 verbunden, welches ein 4/3-Magnetventil ist. Dessen beiden einlaßseitigen Eingänge sind mit einer Druckleitung 28 bzw. einer Rücklaufleitung 30 des das Bohrgerät tragenden Fahrzeuges verbunden. Die Rücklaufleitung 30 führt zu einem Sumpf 32 für Hyd.raulik.ol, aus welchem eine Hydraulikpumpe 34 ansaugt. Deren Ausgang ist über einen Druckregler 36 mit der Druckleitung 28 verbunden.

Die beiden Arbeitsräume des Vorschubzylinders 20 sind über Versorgungsleitungen 38, 40 mit den Arbeitsöffnungen 0 eines Vorschub-Steuerventiles 42 verbunden, welches wiederum ein 4/3-Magnetventil ist und eingangsseitig mit der Druckleitung 28 und der Rücklaufleitung 30 verbunden ist.

In die zum Ausfahren des Vorschubzylinders 20 mit Druck

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beaufschlagte Versorgungsleitung 38 sind in Reihe geschaltet ein Mengenbegrenzer 44 sowie ein Druckbegrenzer 46 eingefügt. Diese Reihenschaltung ist durch ein Rückschlagventil 48 überbrückt, welches bei Druckbeaufschlagung der Versorgungsleitung 3 8 sperrt.

Der Mengenbegrenzer 44 enthält ein in der Zeichnung nicht wiedergegebenes Mengen-Steuerelement, auf welches in einer ersten Richtung ein hydraulisches Stellelement 50 einwirkt. Letzteres enthält ein nicht dargestelltes Stellglied, welches an gegenüberliegenden Druckbeaufschlagungsflächen mit dem Druck am Ausgang bzw. Eingang einer Meßdrossel 52 beaufschlagt ist, die in die Versorgungsleitung 38 eingefügt ist.

Auf das Steuerelement des Mengenbegrenzers 44 arbeitet in entgegengesetztem Sinne wie das hydraulische Steuerelement 5 0 ein Proportionalmagnet 54.

Entsprechend enthält der Druckbegrenzer 46 ein nicht wiedergegebenes Druck-Steuerelement, welches in einer ersten Richtung durch ein hydraulisches Stellelement 56 betätigt wird, welches mit dem am Einlaß des Vorschubzylinders 20 anstehenden Druck beaufschlagt ist. Auf das Steuerelement des Druckbegrenzers 46 wirkt ferner in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung das Abtriebsteil eines Proportionalmagneten 58 ein.

In die Versorgungsleitung 40 ist eine einstellbare Drossel 60 eingefügt, die von einem Rückschlagventil 62 überbrückt ist, welches bei Druckbeaufschlagung des unteren Arbeitsraumes des Vorschubzylinders 20 sperrt, beim Absenken der Kolbenstange des Vorschubzylinders 5 20 dagegen öffnet.

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An die Arbeitsleitung 22 ist ein Druckfühler 64 angeschlossen. Dessen elektrisches Ausgangssignal gibt das vom Hydromotor 18 beim Bohren momentan erbachte Drehmoment 5 wieder und wird auf den einen Eingang eines Differenzverstärkers 66 gegeben. Dessen zweiter Eingang erhält ein vom Bedienungspersonal vorgebbares Soll-Drehmomentsignal, welches z. B. von einem manuell einstellbaren Widerstand 68 bereitgestellt wird.

Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 66 wird über zwei Kennlinienkreise 70, 72 auf Leistungsverstärker 74, 7 6 gegeben, die jeweils einen der Proportionalmagneten 54, 58 speisen.

Die beiden Kennlienenkreise 70, 72 umfassen jeweils einen Analog-/Digitalwandler 78, einen digitalen Kennlinienspeicher 80, der durch das digitalisierte Ausgangssignal des Druckfühlers 64 adressiert wird, sowie einen an den Kennlinienspeicher 80 angeschlossenen Digital-/ Analogwandel. Durch unterschiedliche Programmierung der beiden Kennlinienspeicher 80 kann man die Druckbegrenzung und die Mengenbegrenzung in unterschiedlicher Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Druckfühlers 64 vornehmen.

Das oben beschriebene Bohrgerät arbeitet folgendermaßen:

Zum Bohren wird das Bohr-Steuerventil 26 in seine untere Arbeitsstellung bewegt, in welcher die Arbeitsleitung 22 mit Druck beaufschlagt wird. Der Hydromotor 18 läuft nun in der Zeichnung von oben gesehen im Uhrzeigersinn um.

Das Vorschub-Steuerventil 42 wird ebenfalls in seine

untere Arbeitsstellung bewegt, so daß die Versorgungsleitung 3 8 mit Druck beaufschlagt ist und dem oberen Arbeitsraum des Vorschubzylinders 20 über den Mengenbegrenzer 44 und den Druckbegrenzer 46 Hydrauliköl zugeführt wird. Eine entsprechende Menge Hydrauliköl fließt über das Rückschlagventil 62 zum Vorschub-Steuerventil 42 zurück.

Steigt das vom Wendelbohrer 16 benötigte Drehmoment stark an, so wächst auch der Druck in der Arbeitsleitung

22. Entsprechend wächst das Ausgangssignal am Differenzverstärker 66 an, und man erhält am Ausgang der beiden Kennlinienkreise 70, 72 ebenalls ansteigende Ausgangssignale, die jedoch gemäß den in den Kennlinienspeichern abgelegten Daten nicht notwendigerweise linear vom Druck-Zuwachs in der Arbeitsleitung 22 abhängen. Durch die Ausgangssignale der Kennlinienkreise 70, 72 wird die Schaltschwelle des Druckbegrenzers 46 und des Mengenbegrenzers 44 und des Druckbegrenzers 46 herabgesetzt. Damit wird nun über die Versorgungsleitung 3 8 dem oberen Arbeitsraum des Vorschubzylinders 20 Hydrauliköl unter geringerem Druck in geringerer Menge zugeführt. Bei nunmehr reduziertem Vorschub des Wendelbohrers 16 sinkt dann das vom Hydromotor abgegebene Drehmoment ab.

Fällt dagegen das Ausgangssignal des Druckfühlers 64 bei sehr weichem Untergrund unter den Normalwert, so erhält man am Ausgang des Differenzverstärkers 66 ein verkleinertes Ausgangssignal und über die Kennlinienkreise 70, 72 wird nun die Schaltschwelle von Mengenbegrenzer 44 und Druckbegrenzer 46 angehoben, so daß ein schnellerer Vorschub des Wendelbohrers 16 erfolgt.

Dabei sorgt aber der Mengenbegrenzer 44 dafür, daß der Wendelbohrer 16 sich nicht einfach in das Erdreich hineinschraubt, vielmehr aus dem Untergrund Erdreich herausar-

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beitet.

Die oben beschriebene Regelung des Vorschubes des Wendelbohrers 16 ist beim Herausziehen des Wendelbohrers aus dem Bohrloch außer Funktion, da die beiden Begrenzer 44, 46 durch das dann öffnende Rückschlagventil 48 überbrückt sind. Die Geschwindigkeit, mit welcher der Wendelbohrer 16 aus dem Bohrloch herausgezogen wird, läßt sich an der einstellbaren Drossel 60 vorgeben, die dann bei nun sperrendem Rückschlagventil 62 die Druckölzufuhr zum unteren Arbeitsraum des Vorschubzylinders 20 begrenzt.

Bei abgewandelten, in der Zeichnung nicht wiedergegebenen Ausführungsbeispielen kann man anstelle einer Serienschaltung aus Mengenbegrenzer und Druckbegrenzer auch nur einen einzigen dieser beiden Begrenzer verwenden, z. B. nur den Druckbegrenzer 46.

Ein derartiges Bohrgerät ist insbesondere für mittlere und harte Böden geeignet, da es den Speisedruck des Vorschubzylinders 20 variabel begrenzt.

Ein Bohrgerät, welches nur mit einem Mengenbegrenzer 44 versehen ist, hat seinen Einsatz vorwiegend bei weichem bis mittelschwerem Erdreich.

Claims

4005.1 .:..:.- ·&tgr;&Lgr;:7. ..· : 10.02.1994 nsprüche

1. Bohrgerät mit einem einen Bohrer (16) in Drehung versetzenden hydraulischen oder elektrischen Antriebsmotor (18) und mit einem den Bohrer (16) vorschiebenden hydraulischen oder elektrischen Vorschubmotor (20), dadurch gekennzeichnet, daß dem Antriebsmotor (18) ein Lastfühler (64) zu geordnet ist und der Ausgang des Lastfühlers (64) mit einem Steuereingang eines Mengenbegrenzers (44) bzw. eines Strombegrenzers und/oder eines Druckbegrenzers (46) bzw. eines Spannungsbegrenzers verbunden ist, der in eine Versorgungsleitung (38) für den Vorschubmotor (20) eingefügt ist.

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2. Bohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Lastfühlers (64) über einen Kennlinienkreis (70, 72) mit dem Steuereingang des Mengenbegrenzers (44) bzw. Strombegrenzers und/oder Druckbegrenzers (46) bzw. Spannungsbegrenzers verbunden ist.

3. Bohrgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kennlinienkreis (70, 72) jeweils aufweist:

einen mit dem Ausgangssignal des Lastfühlers (64) beaufschlagten Analog-/Digitalwandler (78), einen durch dessen Ausgangssignal adressierten digitalen Kennlinienspeicher (80) sowie einen dessen Ausgangssignal erhaltenden Digital-/Analogwandler (82).

0

4. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, daß die Begrenzer (44, 46) durch ein beim Rückhub des Vorschubmotors (20) öffnendes Rückschlagventil (48) bzw. eine beim Rückhub des Vorschubmotors leitende Diode überbrückt sind.

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AUN106-OM - 2 -

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5. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Vorschubmotor ein hydraulischer Arbeitszylinder

ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastfühler (64) ein an eine oder beide der zum Antriebsmotor (18) führenden Arbeitsleitungen (22, 24) angeschlossener Druckfühler ist.

6. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Vorschubmotor ein hydraulischer Arbeitszylinder

ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzer (44, 46) jeweils ein auf ein Druckmittel-Steuerelement arbeitendes fluidisches Stellelement (50; 56), welches mit einem von der zum Arbeitszylinder führenden Versorgungsleitung (38) abgenommene Drucksignal beaufschlagt ist, und einen Proportional-Elektromagneten (54; 58) aufweisen, dessen Abtriebsteil in entgegengesetztem Sinne auf das Steuerelement einwirkt wie das fluidische Stellglied (50; 56) .

7. Bohrgerät nach einem der Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Lastfühlers (64) über einen Differenzverstärker (66) geführt wird, dessen zweiter Eingang mit einem einstellbaren

(68) Sollwertsignal beaufschlagt ist.

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