EP3244004A1 - Gewaehrleistung des arbeitsschutzes bei bohrgeraeten mit bohrmast - Google Patents
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- EP3244004A1 EP3244004A1 EP17170407.5A EP17170407A EP3244004A1 EP 3244004 A1 EP3244004 A1 EP 3244004A1 EP 17170407 A EP17170407 A EP 17170407A EP 3244004 A1 EP3244004 A1 EP 3244004A1
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- E21B41/0021—Safety devices, e.g. for preventing small objects from falling into the borehole
Definitions
- the invention relates to a solution for ensuring health and safety at drilling rigs equipped with a drilling mast. It refers to the protection of persons in particular from contact with or moving inside the drilling mast. Preferred field of application of the invention is the realization of a corresponding protection for Tophammerbohrello and Imlochbohrello, but without the invention would be limited thereto.
- the invention relates generally to drilling rigs having a drilling mast in or on which rods or tubes are guided with a drill bit disposed at their end, which drill bit can be designed very differently depending on the application.
- the drilling mast is here, for example, arranged on the boom of an excavator (or crane), which serves for positioning and alignment of the drilling mast and thus of the drilling tool.
- An arrangement of the drilling mast on a non-self-propelled, but by means of a suitable vehicle movable carriage with structures for positioning and alignment of the drill mast is common.
- Drilling rigs with a drilling mast serve, for example, the introduction of holes in rocks or rocks, for example, for blasting in quarries or for the production of supply shafts.
- a rotation about their Lijnsrois center axis and / or - as in the case of hammering - an up and down movement due to a periodic application of a preferably hydraulically generated Force.
- a storage magazine for automatically tracking rods or tubes for extending the drilling tool are often arranged on a corresponding drilling mast.
- Another disadvantage is the much poorer accessibility of individual machine parts when performing service and maintenance or when changing the drilling tool (change of the drill head or parts of the drill string). Furthermore, it is to be regarded as disadvantageous that the introduction of soil bores in the immediate vicinity of walls or rock or rock elevations due to the resulting due to the arrangement of the cage enlargement of the diameter of the drill mast is made difficult or even impossible. In addition, it can, for example, the breakage of the drill string to damage the Cages come, so that its replacement is required, which entails corresponding costs.
- the object of the invention is to avoid the aforementioned disadvantages and overcome the problems indicated.
- a solution should be given, which guarantees a high degree of reliability and thus safe working conditions even under the harsh operating conditions of the drilling rigs.
- a method and a device suitable for carrying out the method are to be provided.
- the protection of persons from contact with the or / and within the drilling mast of a generic drilling moving parts is ensured that the respect of avoiding contact to be secured moving parts in case of intrusion Subject or object in a scanning field spanned by several sensors around the drilling mast be put out of operation.
- the scanning field is clamped by means of a plurality of radar sensors. These radar sensors are arranged on the drilling rig, preferably on the drilling mast, and oriented in accordance with the opening angle of the radar radiation emitted by them so that their respective main radiation lobe does not pass over either the drilling surface or parts of the drilling mast.
- the terms scanning field, sensor field and sensory (scanning) field are used synonymously in this context, that is, they are based on the same understanding in terms of content and from a technical point of view.
- the club-like radiation field (but also the total radiation field, with regard to the possible inclusion of any radiation secondary lobes) is distinguished, which is based on the spatial propagation of the radar beams emitted by a single radar sensor, that is, the electromagnetic waves emitted by the respective radar sensor, refers.
- the sensor field or scanning field designates that spatial area which, by superposition of the radiation fields (without or with consideration of the already mentioned radiation lobes) of all respectively activated radar sensors, is able to detect the entry or entry of a subject or object in order, if appropriate, to move the automated shutdown more agitated To effect parts of the drill.
- an essential feature of the proposed solution is the use of radar sensors to generate the sensory field.
- optical sensors have proved unsuitable for this purpose, for the reason already mentioned, of excessive dusting during drilling. This also applies in the case of the use of corresponding sensors based on infrared.
- ultrasonic sensors has also proved to be impractical. Also their functioning is too much affected or disturbed by the formation of dust.
- Another essential idea of the invention is to clamp a scanning field around the drilling mast by means of the radar sensors such that at least none of the main radiation lobes of the radar beams emitted by the radar sensors sweeps over the drilling surface or parts of the drilling mast.
- the latter is of importance insofar as it has been shown that, otherwise, reflections of the radar beams occur on the drilling surface and / or on the drilling mast, which falsify the result in the evaluation at the radar sensors, if appropriate, of incident radar beams. Accordingly, radar beams arriving at the radar sensors should only be detected if they are reflected by an obstacle, which is located in the vicinity of the drilling mast, namely in particular a person or a body part of a person.
- the radar sensors are therefore preferably at the drilling mast, but not - as obvious - when aligning their radiating fields along the drilling mast in the direction of the drilling surface, mounted on the drilling surface facing away from the end of the drilling mast.
- the radar sensors are rather, in the case of their preferred immediate arrangement on the drilling mast, arranged at the end of the drilling mast facing the drilling surface.
- the radar sensors are arranged in accordance with this embodiment in an orienting to the average height of a human distance from the drilling surface facing the end of the drilling mast of the drill. It is conceivable in this respect, a distance between 0.50 m and 1.50 m, preferably between 0.80 m and 1.50 m.
- a special case of the above-described method design is given when the drilling mast of the drill, for example, for generating a bottom hole, at least substantially aligned vertically.
- the radiation axes of the radar beams which are emitted by the radar sensors and generate the scanning field are in this case preferably aligned substantially horizontally, as already explained, by means of a corresponding arrangement and / or alignment of the sensors themselves.
- Another possibility to comply with the boundary conditions mentioned above with regard to the avoidance of unwanted reflections is to align the radiation axes of the radar beams emitted by the radar sensors counter to the drilling direction such that they run parallel to the longitudinal axis of the drilling tool or an imaginary, about this longitudinal axis expand conically opening enveloping surface. Accordingly, the radiation axes of the emitted radar beams are aligned in such a way that they run counter to the drilling direction and parallel to the longitudinal axis of the drilling mast or in an angle which opens away from this longitudinal axis on its side facing away from the drilling surface.
- the radar sensors are also in this Case on which the drilling surface facing the end of the drilling mast, that is arranged on the side of the drill head, in as small a distance as possible, so that their radiation fields as possible along the entire axial extent of the drill mast, in which connection to an arrangement of the radar sensors at a distance of 0.50 m to 1.50 m from the drilling surface (from the surface into which the bore is to be introduced).
- the radiation axes of the radar beams emitted by the radar sensors are aligned in the manner described above, at least in the case of a horizontal alignment of the drilling mast for producing a horizontal bore.
- the drilling mast is thus aligned vertically, the sensor field spanning, in a corresponding amount (as previously stated, oriented on the height of a person) arranged radar beams are aligned so that their radiation axes relative to the drilling mast horizontally outward directed. Deviating from this occurs when using the drill for introducing a horizontal hole an orientation of the radiation axes opposite to the drilling surface and, as already shown as a basic design option, parallel to the longitudinal axis extending or slightly against the longitudinal axis, that is inclined away from her.
- the radiation axes of the emitted radar radiation in the manner described first, ie radially to the drilling mast, and when exceeding this predetermined angle up to a horizontal alignment of the longitudinal axis of the drilling tool or of the drilling mast, an alignment of the radiation axes according to the second explained possibility takes place.
- This can be realized in a further development of the method in that the respective orientation of the drilling mast, so its respective angle relative to the vertical or horizontal direction, is detected by means of a movement or inclination sensor and in response to this, a switch between the two variants of the orientation Radar beams are automated.
- the angle to be determined for switching between the two variants of the beam alignment is, with regard to the fact that, especially when introducing a vertical bore sweeping of the drilling surface (in this case the bottom of the drilling or the soil) is to be avoided, especially depending on the opening angle of the radar sensors emitted radar radiation and the range of the rays. If, in the case of an inclination of the drill mast, the radiation axis of the emitted beams touch the drilling surface only in an imaginary extension due to the low radiation range, this is unproblematic with regard to the avoidance of unwanted reflections.
- the radar beams have a relatively large opening angle and at the same time a high range, switching to the other operating mode, with radiation axes running in the axial direction of the drilling mast, should take place sooner, So already at a lower angle compared to the vertical.
- the angle to be set for switching should preferably be between 15 ° and 25 ° with respect to the vertical.
- this is a question of the opening angle and range of the radar sensors and the configuration in individual cases, always taking into account the premise that at least the main radiation lobes of the emitted rays do not sweep over the surface of the drilling, taking into account this premise, where appropriate, an angle outside the aforementioned angular range for the Switching could be provided.
- a respective alignment of the radar beams or their main axes can be achieved by a corresponding arrangement of the radar sensors on the drill or / and by a corresponding orientation of the arranged on the drill radar sensors themselves.
- the proposed solution should be oriented in this context with respect to the arrangement of the radar sensors preferably on their arrangement directly on the drilling mast.
- a first sensor group could be used to generate a sensor field by means of radiation axes aligned radially to the drilling mast.
- a second, that is to say second, sensor group could be used to generate a sensor field by radar beams whose radiation axes are in the opposite direction to the drilling surface and in the axial direction with respect to the drilling mast, namely parallel to the longitudinal axis of the drilling tool or preferably at a low angle of inclination the longitudinal axis, are aligned.
- Another possibility is the use of only one sensor group, wherein the sensors are arranged on the drilling mast so that they themselves can be aligned differently or moved into different positions. By means of appropriately actuated actuators this can preferably be done automatically.
- the proposed solution could meet the occupational safety requirements in the case of a horizontal alignment of the drilling mast (for example, for the purpose of introducing a horizontal hole in a wall) as well as in the case of a vertical bore by a radial orientation of the radiation axes of the sensor field spanning the longitudinal axis of the drilling tool Radar beams are achieved.
- radar sensors should be arranged at several points of the drilling mast in which the main axes of the radar beams emitted by them are radially aligned accordingly.
- radially radiating radar sensors which are preferably mounted on the drilling mast at a height orienting to the average human body height (slightly below waist height to about chest height, ie, preferably about 80 cm to 150 cm), offers a number of advantages , This allows them to cover a larger danger area around the drilling mast or to better adjust the size of this danger area. Also, it is basically easier with their help to avoid possible reflections of the radar beams on the drilling mast itself.
- An object-solving apparatus suitable for carrying out the method is characterized in that a plurality of radar sensors spanning a sensory scanning field are arranged on the drilling apparatus, preferably on its drilling mast.
- the relevant radar sensors are arranged and aligned, and if appropriate with regard to the opening angle of the radar beams emitted by them, selected such that at least none of the radiation main lobes of the radar beams emitted by the radar sensors sweeps over the drilling surface or parts of the drilling mast.
- this device has a first group of radar sensors, in which the radiation axis of the radar beams emitted by them is aligned radially away from the longitudinal axis of the drilling tool.
- a second sensor group may be provided, which in contrast is arranged and / or aligned in this way, in that the main axis or radiation axis of the radar beams emitted by them extends in the opposite direction to the drilling direction and also parallel to the longitudinal axis of the drilling tool or slightly inclined away from this longitudinal axis.
- the drilling apparatus can advantageously be developed such that, depending on the angle of inclination of the drilling mast, if two sensor groups are provided, one or the other sensor group is automatically switched or the sensors themselves be automatically aligned differently depending on the inclination angle of the drilling mast.
- the drill has at least one inclination or motion sensor.
- the already provided processing unit in terms of their hardware and software equipment is designed so that it is suitable to evaluate the sensor signals of the at least one tilt or motion sensor.
- the processing unit must also the drill depending on the determined based on the sensor signals inclination angle of the drilling mast against the vertical by aligning all or part of the radar sensors using an actuator or by activating part of the radar sensors and deactivation of another part of the radar sensors a change between to effect the above-mentioned operating modes of the drilling device, which differ with regard to the alignment of the radiation axes of the emitted radar beams.
- this can also be equipped with a so-called override function.
- This function allows an operator of the drilling machine to prevent the automated shutdown or shutdown of the moving parts of the drill when a subject or object (especially object, but exceptionally also a subject) is in the sensor field or enters this, if the operator recognizes that no actual danger exists. This can be useful, for example, if an object is blown into the sensor field by wind, for which the occupational safety measures do not have to take effect.
- the solution according to the invention also offers the possibility of a, compared to the prior art with mechanical protection (cage), more flexible handling in the introduction of a vertical bore in the immediate vicinity of a wall or a horizontal hole near the bottom.
- individual radar sensors near the wall (vertical bore) or near the ground (horizontal drilling) temporarily disable or - when equipped with a quick assembly / disassembly device - can be removed from the drill.
- Fig. 1 shows the part of a drilling mast 1 a possible embodiment of the invention with a plurality of radar sensors 2 1 - 2 n radiating with respect to the drilling mast 1 in the radial direction r in a schematic, surface-projected representation.
- the illustration not all details of the drill or its drilling mast 1 are shown.
- the actual drill and other moving on or within the drilling mast 1 parts are not shown, since the drawing is intended in particular to illustrate the arrangement of the radar sensors 2 1 - 2 n and the orientation of their Abstrahlfelder.
- the drilling tool could in this representation, for example, covered by the belonging to the drilling mast 1 support foot with an impressing in the drilling surface 4 and here in a way anchoring claw 7, so be arranged with respect to the drawing plane behind the outrigger shown.
- the drill mast 1 only partially shown, for example, be mounted on a (not shown) boom of a (also not shown) excavator, by means of which the drilling mast 1 for positioning of the guided drilling tool is movable.
- the radar sensors 2 1 - 2 n are in the in the Fig. 1 shown embodiment arranged and aligned in such a way that their radiation axes 6 (shown here are only the radiation main lobes 8 bordering radiation edges 11, 11 '- to the radiation axes 6 and the radiation main lobes 8 see Fig. 5 ) extend radially r with respect to the axial extent of the drilling mast 1 or with respect to its longitudinal axis 5 indicated by the dash-dot line.
- the radar beams in an imaginary extension will touch the ground only at a great distance from the drill mast 1 and reflected here, this being theoretical insofar as that the rays of the corresponding point of contact with the ground due to the finite range of the radar sensors 2 1 - n preferably does not reach. This ensures that there is no falsification in the evaluation of the sensor signal on the presence of objects within the sensor field.
- the radar sensors spanning the sensor field 2 1 - 2 n are arranged on the drilling mast 1 in a height orienting to the average height of a person, that is to say below this average body height.
- the Fig. 2 shows the device with the sensor field generated by the radar sensors 2 1 - 2 n again under spatial representation of a portion of the in the Fig. 1 shown part of the drilling mast. 1
- the Fig. 3 illustrates the circumstances using a section of a plan view of the drilling mast 1. In both figures, the corresponding parts of the drilling mast 1 and the radar sensors 2 1 - 2 n are shown disregarding a uniform scale.
- the Fig. 4 shows an embodiment of the device according to the invention, in which either instead of or cumulatively to the radar sensors 2 1 - 2 n according to the FIGS. 1 to 3 provided radar sensors 3 1 - 3 n are arranged and aligned so that a sensor field is spanned by this, which is bordered by an imaginary, on the side opposite the bore side conically opening enveloping surface.
- By arranging, aligning and selecting the radar sensors 3 1 - 3 n with respect to the opening angle 10 (see Fig. 4 combined with Fig. 5 ) of the radiation emitted by them is achieved in that the main radiation lobes 8 of the radar emitting radar sensors 3 1 - 3 n sweep at any point parts of the drilling mast 1. Rather, the rays run in such a way that they are directed counter to the drilling direction b are and the longitudinal axis 5 of the drilling mast 1 or the imaginary extension of its outer peripheral surface intersect only above its axial end.
- radar sensors 3 1 - 3 n are preferably for use in the production of horizontal bores, for example in masonry, provided.
- the range of at the foot of the drilling mast 1 in the vicinity of the here shown, driven by boring bars or drill pipe boring head 12 radar sensors 3 1 - 3 n is in any case dimensioned so that the sensor field spanned by them over the entire axial length of the drilling mast 1 extends.
- the radiation profiles shown in the other figures here refer to the main beam lobe 8, make for each radar sensor 2 1 - 2 n ; 3 1 - 3 n in each case in area-projected representation of the two radiation main lobe 8 laterally enclosing radiation edges 11, 11 'of the radiation radar radiation is, where, as explained, a sweeping the drilling surface 4 and the drilling mast 1 by this radiation main lobe 8 by appropriate alignment of in the center running, dashed lines Radiation axis 6 is to be avoided.
- the angle enclosed by the radiation edges 11, 11 ' represents the opening angle 10.
- the representations and the explanations given there are based on a substantially symmetrical radiation image with a substantially symmetrical radiation main lobe 8 in whose center the radiation axis 6 extends.
- the figure shows a surface-projected representation of a radiation field. In fact, however, this naturally expands spatially, whereby in this respect too an essentially symmetrical field is assumed.
- the (imaginary) radiation edges 11, 11 'of the radiation field are in this case on the lateral surface of a (imaginary) truncated cone, the radiation axis 6 coincides with the central axis of this truncated cone.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Lösung zur Sicherstellung des Arbeitsschutzes bei mit einem Bohrmast ausgestatteten Bohrgeräten. Sie bezieht sich auf den Schutz von insbesondere Personen vor einem Kontakt mit sich an dem oder/und innerhalb des Bohrmastes bewegenden Teilen. Bevorzugtes Einsatzgebiet der Erfindung ist die Realisierung eines entsprechenden Schutzes für Tophammerbohrgeräte und Imlochbohrgeräte, ohne dass jedoch die Erfindung hierauf beschränkt wäre. Insoweit bezieht sich die Erfindung allgemein auf Bohrgeräte, welche einen Bohrmast aufweisen, in oder an dem Stangen oder Rohre mit einem an ihrem Ende angeordneten Bohrkopf geführt werden, wobei der Bohrkopf je nach Einsatzzweck sehr unterschiedlich gestaltetet sein kann. Der Bohrmast ist hierbei beispielsweise an dem Ausleger eines Baggers (oder Kranes) angeordnet, welcher zu Positionierung und Ausrichtung des Bohrmastes und damit des Bohrwerkzeugs dient. Auch eine Anordnung des Bohrmastes auf einer nicht selbstfahrenden, sondern mittels eines geeigneten Fahrzeugs bewegbaren Lafette mit Aufbauten zur Positionierung und Ausrichtung des Bohrmastes ist üblich.
- Bohrgeräte mit einem Bohrmast, wie insbesondere Bohrgeräte der vorgenannten Art, nämlich Tophammerbohrgeräte und Imlochbohrgeräte, dienen beispielsweise der Einbringung von Bohrungen in Felsen oder Gestein, zum Beispiel für Sprengungen in Steinbrüchen oder zur Erzeugung von Versorgungsschächten. Dabei vollführen innerhalb des Bohrmastes oder an dem Bohrmast geführte Stangen oder Rohre, je nach angewendetem Bohrprinzip, eine Rotation um ihre Längsbeziehungsweise Mittelachse oder/und - wie beispielsweise im Falle des Bohrhammerns - eine Auf- und Abwärtsbewegung aufgrund einer periodischen Beaufschlagung mit einer vorzugsweise hydraulisch erzeugten Kraft. Neben dem Bohrgestänge oder den zum Bohren verwendeten Rohren sind an einem entsprechenden Bohrmast häufig noch eine Reihe weiterer bewegter Teile, wie beispielsweise ein Vorratsmagazin zur automatischen Nachführung von Stangen oder Rohren zur Verlängerung des Bohrwerkzeugs, angeordnet.
- In einzelnen Fällen ist es in der Vergangenheit zu Arbeitsunfällen gekommen, wenn sich im Umfeld des Bohrgeräts aufhaltende Personen durch Unaufmerksamkeit versehentlich in Kontakt mit den sich bewegenden Teilen des Bohrgeräts gelangt oder mit Körperteilen zwischen diese bewegten Teile geraten sind. Derartige Unfälle führen im Allgemeinen zumindest zu erheblichen Personenschäden, können aber auch zum Tod betroffener Personen führen. Aus diesem Grund sind in der jüngeren Zeit rechtliche Vorschriften erlassen worden, welche zur Erhöhung des Arbeitsschutzes im Bereich entsprechender Bohrgeräte und damit zu einer deutlichen Reduzierung des Unfallrisikos führen sollen.
- Zur Umsetzung dieser Vorschriften kommen in der Praxis insbesondere passive Sicherheitsmaßnahmen zum Einsatz. Aus dem Stand der Technik ist es dabei beispielsweise bekannt, wie gemäß der Industrienorm DIN EN 16228-1 vorgesehen, um die bewegten Teile des Bohrmastes herum starre oder gegebenenfalls zu Servicezwecken auch bewegliche Käfigkonstruktionen anzuordnen, welche Personen vor dem ungewollten Kontakt mit diesen bewegten Teilen der Bohrgeräte schützen sollen. Allerdings bringt der Einsatz entsprechender Käfigkonstruktionen eine Reihe von Nachteilen mit sich. So ist es zunächst als nachteilig anzusehen, dass der gesamte Bohrmast entsprechender Bohrgeräte bei einer Ausstattung mit einer derartigen Käfigkonstruktion ein deutlich höheres Gewicht aufweist. Hierdurch erhöht sich der Energieverbrauch beim Positionieren des Bohrwerkzeugs, aber auch beim Bohrvorgang selber, wodurch gleichzeitig die Effizienz der Geräte sinkt. Ein weiterer Nachteil ist die wesentlich schlechtere Zugänglichkeit einzelner Maschinenteile bei der Durchführung von Service- und Wartungsmaßnahmen oder bei einem Wechsel des Bohrwerkzeugs (Wechsel des Bohrkopfes oder von Teilen des Bohrgestänges). Ferner ist es als nachteilig anzusehen, dass das Einbringen von Bodenbohrungen in unmittelbarer Nähe von Wänden beziehungsweise Gesteins- oder Felserhebungen aufgrund des sich infolge der Anordnung des Käfigs ergebenden Vergrößerung des Durchmessers des Bohrmastes erschwert oder gar unmöglich gemacht wird. Darüber hinaus kann es beispielsweise beim Bruch des Bohrgestänges zu Beschädigungen des Käfigs kommen, so dass dessen Austausch erforderlich ist, was entsprechende Kosten nach sich zieht.
- Die bereits angesprochenen Vorschriften zur Verbesserung des Arbeitsschutzes der in Rede stehenden Bohrgeräte sehen ausdrücklich auch die Möglichkeit eines aktiven, sensorischen Schutzes vor. Allerdings haben derartige Lösungen in die Praxis bislang keinen Eingang gefunden. Dies hat sicherlich nicht nur Kostengründe, vielmehr ist es sehr schwierig, sensorbasierte Lösungen bereitzustellen, welche auch in dem naturgemäß sehr robusten Arbeitsumfeld entsprechender Bohrgeräte zuverlässig funktionieren. Als ein wesentliches Hindernis hat sich dabei unter anderem der beim Bohrvorgang, so insbesondere beim Bohrhammern, entstehende Staub erwiesen.
- Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und die aufgezeigten Probleme zu überwinden. Zu diesem Zweck soll eine Lösung angegeben werden, welche auch unter den rauen Einsatzbedingungen der Bohrgeräte ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und somit einen sicheren Arbeitsschutz garantiert. Hierzu sind ein Verfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung bereitzustellen.
- Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine die Aufgabe lösende, zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung wird durch die Merkmale des ersten Sachanspruchs charakterisiert. Vorteilhafte Aus- beziehungsweise Weiterbildungen sind durch die jeweiligen Unteransprüche gegeben.
- Nach dem zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagenen Verfahren wird der Schutz von Personen vor einem Kontakt mit sich an dem oder/und innerhalb des Bohrmastes eines gattungsgemäßen Bohrgerätes bewegenden Teilen dadurch gewährleistet, dass die hinsichtlich der Vermeidung eines Kontaktes zu sichernden bewegten Teile im Falle eines Eindringens eines Subjektes oder Objektes in ein durch mehrere Sensoren um den Bohrmast herum aufgespanntes Abtastfeld außer Betrieb gesetzt werden. Erfindungsgemäß wird dabei das Abtastfeld mit Hilfe mehrerer Radarsensoren aufgespannt. Diese Radarsensoren werden an dem Bohrgerät, vorzugsweise am Bohrmast, derart angeordnet und unter Beachtung des Öffnungswinkels der von ihnen emittierten Radarstrahlung so ausgerichtet, dass ihre jeweilige Strahlungshauptkeule weder die Bohroberfläche noch Teile des Bohrmastes überstreicht.
- Im Zusammenhang mit den vorstehenden Ausführungen, den nachfolgenden Erläuterungen und den Patentansprüchen sei hier darauf hingewiesen, dass die Begriffe Abtastfeld, Sensorfeld und sensorisches (Abtast-) Feld in diesem Kontext synonym gebraucht werden, ihnen also inhaltlich und aus technischer Sicht dasselbe Verständnis zugrunde liegt. Hiervon wird nach diesem Verständnis das keulenartige Abstrahlfeld (aber auch das Gesamtabstrahlfeld, im Hinblick auf die eventuelle Einbeziehung etwaiger Strahlungsnebenkeulen) unterschieden, welches sich auf die räumliche Ausbreitung der von einem einzelnen Radarsensor emittieren Radarstrahlen, das heißt der von dem jeweiligen Radarsensor ausgesendeten elektromagnetischen Wellen, bezieht. Demgegenüber bezeichnet das Sensorfeld oder Abtastfeld, denjenigen räumlichen Bereich, welcher durch Überlagerung der Abstrahlfelder (ohne oder mit Beachtung der schon erwähnten Strahlungsnebenkeulen) aller jeweils aktivierten Radarsensoren auf das Eindringen beziehungsweise den Eintritt eines Subjektes oder Objektes zu detektieren ist, um gegebenenfalls das automatisierte Außerbetriebsetzen bewegter Teile des Bohrgerätes zu bewirken.
- Wie vorstehend erkennbar wird, ist ein wesentliches Merkmal der vorgeschlagenen Lösung die Verwendung von Radarsensoren zur Erzeugung des sensorischen Feldes. Bei Versuchen haben sich optische Sensoren, aus dem bereits angesprochenen Grund einer starken Staubbildung beim Bohren, für diesen Zweck als ungeeignet erwiesen. Dies gilt auch für den Fall des Einsatzes entsprechender Sensoren auf Infrarotbasis. Aber auch eine Verwendung von Ultraschallsensoren hat sich insoweit als nicht praktikabel erwiesen. Auch deren Funktionsweise wird durch die Staubbildung zu stark beeinträchtigt beziehungsweise gestört.
- Ein weiterer wesentlicher Gedanke der Erfindung ist es, mittels der Radarsensoren um den Bohrmast herum ein Abtastfeld derart aufzuspannen, dass zumindest keine der Strahlungshauptkeulen der von den Radarsensoren emittierten Radarstrahlen die Bohroberfläche oder Teile des Bohrmastes überstreicht. Letzteres ist insoweit von Bedeutung, als sich gezeigt hat, dass andernfalls an der Bohroberfläche und/oder am Bohrmast Reflektionen der Radarstrahlen auftreten, welche das Ergebnis bei der Auswertung an den Radarsensoren gegebenenfalls eintreffender Radarstrahlen verfälschen. Demgemäß sollen an den Radarsensoren eintreffende Radarstrahlen nur dann detektiert werden, wenn diese von einem sich im Umfeld des Bohrmastes aufhaltenden Hindernis, nämlich insbesondere einer Person oder von einem Körperteil einer Person, reflektiert werden. Andernfalls könnten durch die Bohroberfläche oder direkt oder indirekt durch den Bohrmast selbst reflektierte und infolgedessen von den am Bohrgerät angeordneten Radarsensoren empfangene Radarstrahlen dazu führen, dass die bewegten Teile des Bohrmastes beziehungsweise des Bohrgerätes ohne das Bestehen einer tatsächlichen Gefahr wiederholt außer Betrieb gesetzt werden und somit das Bohrgerät nicht zweckentsprechend eingesetzt werden kann. Im Hinblick auf die Vermeidung eines Überstreichens der Bohroberfläche, nämlich insbesondere des Bodens beim Einbringen von Vertikalbohrungen in den Untergrund, werden daher die Radarsensoren zwar vorzugsweise am Bohrmast, aber nicht - wie naheliegend -, bei Ausrichtung ihrer Abstrahlfelder entlang des Bohrmastes in Richtung der Bohroberfläche, an dem der Bohroberfläche abgewandten Ende des Bohrmastes montiert. Die Radarsensoren werden vielmehr, im Falle ihrer bevorzugten unmittelbaren Anordnung am Bohrmast, an dem der Bohroberfläche zugewandten Ende des Bohrmastes angeordnet.
- Gemäß einer vorgesehenen Ausgestaltung des Verfahrens wird die vorgenannte Bedingung, wonach zumindest die Strahlungshauptkeulen der emittierten Radarstrahlen weder die Bohroberfläche noch Teile des Bohrmastes überstreichen, dadurch erreicht, dass die Strahlungsachsen der von den Radarsensoren emittierten, das Abtastfeld erzeugenden Radarstrahlen gegenüber der Längsachse des Bohrwerkzeugs radial aufragend ausgerichtet werden. Dabei wird die Einhaltung der genannten Bedingungen durch eine entsprechende Anordnung der Radarsensoren an dem Bohrmast beziehungsweise dem Bohrgerät oder/und durch deren entsprechende Ausrichtung sowie gegebenenfalls darüber hinaus durch eine entsprechende Auswahl der Radarsensoren im Hinblick auf den Öffnungswinkel der von ihnen emittierten Radarstrahlen erreicht. Die Radarsensoren werden gemäß dieser Ausgestaltung in einem sich an der durchschnittlichen Körpergröße eines Menschen orientierenden Abstand von dem der Bohroberfläche zugewandten Ende am Bohrmast des Bohrgerätes angeordnet. Denkbar ist insoweit ein Abstand zwischen 0,50 m und 1,50 m, bevorzugt zwischen 0,80 m und 1,50 m.
- Ein Spezialfall der zuvor erläuterten Verfahrensgestaltung ist dann gegeben, wenn der Bohrmast des Bohrgeräts, beispielsweise zur Erzeugung einer Bodenbohrung, zumindest im Wesentlichen vertikal ausgerichtet ist. Die Strahlungsachsen der von den Radarsensoren emittierten, das Abtastfeld erzeugenden Radarstrahlen werden in diesem Falle - wie bereits ausgeführt, durch entsprechende Anordnung oder/und Ausrichtung der Sensoren selbst - vorzugsweise im Wesentlichen horizontal ausgerichtet.
- Eine weitere Möglichkeit, die eingangs im Hinblick auf die Vermeidung ungewünschter Reflektionen genannten Randbedingungen einzuhalten, besteht darin, die Strahlungsachsen der von den Radarsensoren emittierten Radarstrahlen entgegen der Bohrrichtung derart auszurichten, dass sie parallel zur Längsachse des Bohrwerkzeugs verlaufen oder um diese Längsachse herum eine gedachte, sich konisch öffnende Hüllfläche aufspannen. Die Strahlungsachsen der emittierten Radarstrahlen werden demnach hierbei so ausgerichtet, dass sie entgegen der Bohrrichtung sowie parallel zur Längsachse des Bohrmastes oder in einem sich gegenüber dieser Längsachse auf ihrer der Bohroberfläche abgewandten Seite öffnenden Winkel verlaufen. Die Radarsensoren werden auch in diesem Fall an dem der Bohroberfläche zugewandten Endes des Bohrmastes, also auf der Seite des Bohrkopfes angeordnet, und zwar in einem möglichst geringen Abstand davon, damit ihre Abstrahlfelder möglichst entlang der gesamten axialen Erstreckung des Bohrmastes verlaufen, wobei auch in diesem Zusammenhang auf eine Anordnung der Radarsensoren in einem Abstand von 0,50 m bis 1,50 m von der Bohroberfläche (von der Fläche, in welche die Bohrung eingebracht werden soll) orientiert wird. Gemäß dieser Verfahrensgestaltung ist es vorgesehen, dass die Strahlungsachsen der von den Radarsensoren emittierten Radarstrahlen zumindest im Falle einer horizontalen Ausrichtung des Bohrmastes zur Erzeugung einer Horizontalbohrung in der zuvor beschriebenen Weise ausgerichtet werden.
- Es sei darauf hingewiesen, dass in diesem Kontext unter dem Bohrwerkzeug der Bohrkopf und die mit ihm verbundene oder verbundenen Bohrstangen beziehungsweise das mit ihm verbundene oder die mit ihm verbundenen Bohrrohre, an deren Ende der Bohrkopf angeordnet ist, verstanden wird.
- Betrachtet man nun die in der Praxis am häufigsten vorkommenden Einsatzfälle von Bohrgeräten mit Bohrmast, nämlich einerseits deren Einsatz zur Einbringung einer Vertikalbohrung (beispielsweise in den Boden) oder andererseits ihren Einsatz zur Einbringung einer Horizontalbohrung (beispielsweise in eine Wand), so kann die zur Einhaltung des Arbeitsschutzes vorgesehene Vorgehensweise einer Außerbetriebnahme der bewegten Teile, im Falle dessen, dass eine Person oder ein Körperteil einer Person in ein um den Bohrmast erzeugtes Sensorfeld beziehungsweise Abtastfeld hineingelangt, wie folgt ausgestaltet sein.
- Sofern eine Vertikalbohrung erzeugt wird, der Bohrmast also vertikal ausgerichtet ist, werden die das Sensorfeld aufspannenden, in entsprechender Höhe (wie bereits zuvor angegeben, orientiert an der Körpergröße einer Person) angeordneten Radarstrahlen so ausgerichtet, dass ihre Strahlungsachsen bezogen auf den Bohrmast horizontal nach außen gerichtet verlaufen. Abweichend davon erfolgt bei einem Einsatz des Bohrgeräts zum Einbringen einer horizontalen Bohrung eine Ausrichtung der Strahlungsachsen entgegengerichtet zur Bohroberfläche und, wie bereits als grundsätzliche Gestaltungsmöglichkeit dargestellt, parallel zu dessen Längsachse verlaufend oder leicht gegen die Längsachse, das heißt von ihr weggeneigt.
- Hierbei kann es vorgesehen sein, dass innerhalb eines Winkelbereichs zwischen einer vertikalen Ausrichtung der Längsachse des Bohrwerkzeugs und eines festgelegten Neigungswinkels gegen diese Vertikale die Strahlungsachsen der emittierten Radarstrahlung in der zuerst beschriebenen Weise, also radial zum Bohrmast, und beim Überschreiten dieses festgelegten Winkels bis hin zu einer horizontalen Ausrichtung der Längsachse des Bohrwerkzeugs beziehungsweise des Bohrmastes, eine Ausrichtung der Strahlungsachsen gemäß der zweiten erläuterten Möglichkeit erfolgt. Dies kann in Weiterbildung des Verfahrens dadurch realisiert werden, dass die jeweilige Ausrichtung des Bohrmastes, also sein jeweiliger Winkel gegenüber der vertikalen beziehungsweise der horizontalen Richtung, mittels eines Bewegungs- beziehungsweise Neigungssensors detektiert wird und in Abhängigkeit hiervon eine Umschaltung zwischen den beiden Varianten der Ausrichtung der Radarstrahlen automatisiert erfolgt.
- Der zur Umschaltung zwischen den beiden erläuterten Varianten der Strahlausrichtung festzulegende Winkel ist, im Hinblick darauf, dass insbesondere beim Einbringen einer Vertikalbohrung ein Überstreichen der Bohroberfläche (hierbei also des Bohrgrundes beziehungsweise des Bodens) zu vermeiden ist, vor allem abhängig vom Öffnungswinkel der von den Radarsensoren emittierten Radarstrahlung und von der Reichweite der Strahlen. Sofern nämlich bei Radarsensoren geringerer Reichweite im Falle einer Neigung des Bohrmastes die Strahlungsachse der emittierten Strahlen die Bohroberfläche aufgrund geringer Strahlungsreichweite nur in gedachter Verlängerung berühren, ist dies im Hinblick auf die Vermeidung unerwünschter Reflektionen unproblematisch. Weisen aber die Radarstrahlen einen verhältnismäßig großen Öffnungswinkel und gleichzeitig eine hohe Reichweite auf, sollte eine Umschaltung in die andere Betriebsart, mit in axialer Richtung des Bohrmastes verlaufenden Strahlungsachsen, eher erfolgen, also bereits bei einem gegenüber der Vertikalen kleineren Winkel. Der für die Umschaltung festzulegende Winkel dürfte realistisch betrachtet vorzugsweise zwischen 15° und 25° gegenüber der Vertikalen betragen. Dies ist jedoch eine Frage der Öffnungswinkel und Reichweiten der Radarsensoren sowie der Konfigurierung im Einzelfalle, immer unter Beachtung der Prämisse, dass zumindest die Strahlungshauptkeulen der emittierten Strahlen die Bohroberfläche nicht überstreichen, wobei unter Beachtung dieser Prämisse gegebenenfalls auch ein Winkel außerhalb des vorgenannten Winkelbereichs für die Umschaltung vorgesehen werden könnte.
- An dieser Stelle ist auch noch ergänzend anzumerken, dass vorzugsweise auch ein Überstreichen der Bohroberfläche durch die in der Regel im Strahlungsbild eines Radarsensors festzustellenden Strahlungsnebenkeulen zu vermeiden sein könnte. Dies gilt jedenfalls dann, wenn die Intensität dieser Strahlungsnebenkeulen gegenüber der der Strahlungshauptkeule nicht so gering ist, dass eine Verfälschung des Detektionsergebnisses durch reflektierte Anteile der Strahlungsnebenkeulen nicht zu erwarten ist.
- Zur Realisierung der beiden zuvor erläuterten grundsätzlichen Varianten für die Ausrichtung der das Sensorfeld aufspannenden Radarstrahlen sind unterschiedliche Möglichkeiten gegeben. Eine jeweilige Ausrichtung der Radarstrahlen beziehungsweise ihrer Hauptachsen kann dabei durch eine entsprechende Anordnung der Radarsensoren an dem Bohrgerät oder/und durch eine entsprechende Ausrichtung der an dem Bohrgerät angeordneten Radarsensoren selbst erreicht werden. Im Rahmen der vorgeschlagenen Lösung soll in diesem Zusammenhang bezüglich der Anordnung der Radarsensoren vorzugsweise auf deren Anordnung unmittelbar an dem Bohrmast orientiert werden.
- Was nun die Möglichkeit einer Veränderung der Ausrichtung der Strahlungsachsen in Abhängigkeit der Ausrichtung des Bohrmastes anbelangt, so sind auch hierfür unterschiedliche Möglichkeiten gegeben. Eine besteht darin, für die beiden grundsätzlich vorgesehenen unterschiedlichen Ausrichtungsvarianten zwei verschiedene Sensorgruppen an dem Bohrmast anzuordnen. Demgemäß könnte eine erste Sensorgruppe im Falle der Ausrichtung des Bohrmastes beziehungsweise der Längsachse des Bohrwerkzeugs in vertikaler Richtung dafür verwendet werden, ein Sensorfeld mittels radial zum Bohrmast ausgerichteter Strahlungsachsen zu erzeugen. Eine weitere, das heißt zweite Sensorgruppe könnte dagegen zum Einsatz gelangen, um ein Sensorfeld durch Radarstrahlen zu erzeugen, deren Strahlungsachsen in entgegengesetzter Richtung zur Bohroberfläche und in bezüglich des Bohrmastes axialer Richtung, nämlich parallel zur Längsachse des Bohrwerkzeugs oder vorzugsweise sich in einem geringen Neigungswinkel von der Längsachse entfernend, ausgerichtet sind.
- Eine andere Möglichkeit besteht in der Verwendung nur einer Sensorgruppe, wobei die Sensoren so an dem Bohrmast angeordnet werden, dass sie selbst unterschiedlich ausgerichtet oder in unterschiedliche Positionen bewegt werden können. Mittels entsprechend anzusteuernder Aktoren kann dies vorzugsweise automatisiert erfolgen.
- Im Hinblick auf die unterschiedliche Ausrichtung der Strahlungsachsen der das Sensorfeld jeweils erzeugenden Radarstrahlen in Abhängigkeit von der Ausrichtung des Bohrmastes sei an dieser Stelle noch Folgendes angemerkt. Grundsätzlich könnte die vorgestellte Lösung den Arbeitsschutzerfordernissen im Falle einer horizontalen Ausrichtung des Bohrmastes (zum Beispiel zum Zweck des Einbringens einer Horizontalbohrung in eine Wand) ebenso wie im Falle einer Vertikalbohrung auch durch eine bezogen auf die Längsachse des Bohrwerkzeugs radiale Ausrichtung der Strahlungsachsen der das Sensorfeld aufspannenden Radarstrahlen erreicht werden. Jedoch müssten in diesem Falle zur Absicherung des Bohrmastes und der an beziehungsweise in ihm bewegten Teile über die gesamte axiale Erstreckung des Bohrmastes hinweg vorzugsweise an mehreren Stellen des Bohrmastes Radarsensoren angeordnet werden, bei denen die Hauptachsen der von ihnen emittierten Radarstrahlen entsprechend radial ausgerichtet werden.
- Andererseits ist es aber auch denkbar, den Arbeitsschutz entsprechend dem Grundprinzip der Lösung (Außerbetriebsetzen bewegter Teile im Falle des Eindringens eines Subjektes oder Objektes in das sensorische Abtastfeld) im Falle einer vertikalen Ausrichtung des Bohrmastes mittels am Mastfuß (am bohrkopfseitigen Ende) angeordneter Radarsensoren sicherzustellen, bei denen die Hauptachsen beziehungsweise Strahlungsachsen der von ihnen emittierten Radarstrahlen in entgegengesetzter Richtung zur Bohroberfläche sowie parallel zur Längsachse des Bohrwerkzeugs beziehungsweise leicht von dieser weggeneigt ausgerichtet sind. Die Verwendung radial abstrahlender Radarsensoren, welche vorzugsweise an dem Bohrmast in einer sich an der durchschnittlichen menschlichen Körpergröße orientierenden Höhe (geringfügig unterhalb der Hüfthöhe bis etwa Brusthöhe, das heißt vorzugsweise ca. 80 cm bis 150 cm) angebracht werden, bietet aber eine Reihe von Vorteilen. So lässt sich mit ihnen ein größerer Gefahrenbereich um den Bohrmast herum abdecken beziehungsweise die Größe dieses Gefahrenbereichs besser einstellen. Auch ist es mit ihrer Hilfe grundsätzlich einfacher, mögliche Reflektionen der Radarstrahlen am Bohrmast selbst zu vermeiden.
- Eine die Aufgabe lösende, zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist dadurch charakterisiert, dass an dem Bohrgerät, vorzugsweise an dessen Bohrmast, mehrere, ein sensorisches Abtastfeld aufspannende Radarsensoren angeordnet sind. Hierbei sind die betreffenden Radarsensoren derart angeordnet und ausgerichtet sowie gegebenenfalls hinsichtlich des Öffnungswinkels der von ihnen emittierten Radarstrahlen ausgewählt, dass zumindest keine der Strahlungshauptkeulen der von den Radarsensoren emittierten Radarstrahlen die Bohroberfläche oder Teile des Bohrmastes überstreicht.
- Entsprechend einer möglichen Ausbildungsform der Vorrichtung weist diese eine erste Gruppe von Radarsensoren auf, bei denen die Strahlungsachse der von ihnen emittierten Radarstrahlen radial von der Längsachse des Bohrwerkzeugs weg ausgerichtet ist. Ergänzend oder alternativ kann eine zweite Sensorgruppe vorgesehen sein, die demgegenüber so angeordnet oder/und ausgerichtet ist, dass die Hauptachse beziehungsweise Strahlungsachse der von ihnen emittierten Radarstrahlen in entgegengesetzter Richtung zu Bohrrichtung sowie parallel zur Längsachse des Bohrwerkzeugs oder leicht von dieser Längsachse weggeneigt verläuft. Im Falle einer beide Varianten der Ausrichtung der Strahlungsachse der Radarsensoren ermöglichenden Anordnung, kann das Bohrgerät vorteilhaft derart weitergebildet sein, dass je nach Neigungswinkel des Bohrmastes - sofern zwei Sensorgruppen vorgesehen sind - automatisch die eine oder die andere Sensorgruppe aktiv geschaltet wird oder dass die Sensoren selbst je nach Neigungswinkel des Bohrmastes automatisch unterschiedlich ausgerichtet werden.
- Zur Verwirklichung der zuletzt erläuterten Weiterbildung (mit mindestens zwei Sensorgruppen oder mit variabel ausrichtbaren Sensoren) verfügt das Bohrgerät über mindestens einen Neigungs- oder Bewegungssensor. Ferner ist in diesem Falle die ohnehin vorgesehene Verarbeitungseinheit (hinsichtlich ihrer hard- und softwaremäßigen Ausstattung) so ausgebildet, dass sie geeignet ist, die Sensorsignale des mindestens einen Neigungs- oder Bewegungssensors auszuwerten. Die Verarbeitungseinheit muss dabei ferner das Bohrgerät in Abhängigkeit des aufgrund der Sensorsignale festgestellten Neigungswinkels des Bohrmastes gegen die Vertikale durch die Ausrichtung aller oder eines Teils der Radarsensoren mit Hilfe eines Aktors oder durch Aktivierung eines Teils der Radarsensoren und Deaktivierung eines anderen Teils der Radarsensoren einen Wechsel zwischen den sich hinsichtlich der Ausrichtung der Strahlungsachsen der emittierten Radarstrahlen unterscheidenden, zuvor erläuterten Betriebsarten des Bohrgerätes zu bewirken.
- Entsprechend einer praxisrelevanten Weiterbildung der Erfindung kann diese außerdem mit einer so genannten Override-Funktion ausgestattet sein. Diese Funktion ermöglicht es einer Bedienperson des Bohrgerätes, das automatisierte Stillsetzen beziehungsweise Außerbetriebsetzen der bewegten Teile des Bohrgerätes zu verhindern, wenn sich ein Subjekt oder Objekt (insbesondere Objekt, aber ausnahmsweise auch ein Subjekt) in dem Sensorfeld befindet beziehungsweise in dieses gelangt, sofern der Bediener erkennt, dass keine tatsächliche Gefahr vorliegt. Dies kann beispielsweise sinnvoll sein, wenn durch Wind ein Objekt in das Sensorfeld geweht wird, für welches die Arbeitsschutzmaßnahmen nicht greifen müssen. Im Falle der Realisierung einer derartigen Funktion würde das Außerbetriebsetzen der bewegten Teile des Bohrgerätes nach der Detektion eines Objekts in dem Sensorfeld mit geringfügiger Verzögerung (ca. 0,5 Sekunden - 1 Sekunde) erfolgen und zunächst ein Alarmsignal ausgelöst werden, nach dessen Wahrnehmung die Bedienperson die Override-Funktion aktivieren, also das automatisierte Außerbetriebsetzen der bewegten Teile abbrechen könnte.
- Die erfindungsgemäße Lösung bietet zudem die Möglichkeit einer, gegenüber dem Stand der Technik mit mechanischem Schutz (Käfig), flexibleren Handhabung bei der Einbringung einer Vertikalbohrung in unmittelbarer Nähe einer Wand oder einer Horizontalbohrung in Bodennähe. So kann es vorgesehen sein, dass sich einzelne Radarsensoren in Wandnähe (Vertikalbohrung) beziehungsweise Bodennähe (Horizontalbohrung) vorübergehend deaktivieren oder - bei Ausstattung mit einer Schnellmontage/-demontage-Einrichtung - vom Bohrgerät entfernen lassen.
- Nachfolgend sollen Ausführungsbeispiele für die Erfindung anhand von Zeichnungen gegeben werden. Im Einzelnen zeigen:
- Fig. 1:
- einen Teil eines Bohrmastes mit daran angeordneten, radial abstrahlenden Radarsensoren,
- Fig. 2:
- eine räumliche Darstellung des in der
Fig. 1 gezeigten Teils eines Bohrmastes, - Fig. 3:
- eine Aufsicht auf den Bohrmast gemäß
Fig. 1 , - Fig. 4:
- den Teil eines Bohrmastes mit im Wesentlichen entgegen der Bohrrichtung abstrahlenden Radarsensoren,
- Fig. 5:
- ein Schema zur Erläuterung der in den
Figuren 1 bis 4 schematisch dargestellten Abstrahlfelder der Radarsensoren. -
Fig. 1 zeigt den Teil eines Bohrmastes 1 einer möglichen Ausbildungsform der Erfindung mit mehreren, in Bezug auf den Bohrmast 1 in radialer Richtung r abstrahlenden Radarsensoren 21 - 2n in einer schematisierten, flächenprojizierten Darstellung. In der Darstellung sind nicht alle Details des Bohrgerätes beziehungsweise seines Bohrmastes 1 gezeigt. So sind beispielsweise in dieser Darstellung das eigentliche Bohrgerät und sonstige sich am oder innerhalb des Bohrmastes 1 bewegenden Teile nicht gezeigt, da die Zeichnung insbesondere der Veranschaulichung der Anordnung der Radarsensoren 21 - 2n und der Ausrichtung ihrer Abstrahlfelder dienen soll. - Das Bohrwerkzeug könnte in dieser Darstellung beispielweise durch den zum Bohrmast 1 gehörenden Abstützfuß mit einer sich in die Bohroberfläche 4 eindrückenden und hier gewissermaßen verankernden Kralle 7 verdeckt, also in Bezug auf die Zeichnungsebene hinter dem gezeigten Abstützfuß angeordnet sein. Der nur ausschnittweise gezeigte Bohrmast 1 kann beispielsweise an einem (nicht gezeigten) Ausleger eines (ebenfalls nicht dargestellten) Baggers montiert sein, mittels welchem der Bohrmast 1 zur Positionierung des an ihm geführten Bohrwerkzeugs bewegbar ist.
- Die Radarsensoren 21 - 2n sind bei der in der
Fig. 1 gezeigten Ausbildungsform in der Weise angeordnet und ausgerichtet, dass ihre Strahlungsachsen 6 (gezeigt sind hier nur die die Strahlungshauptkeulen 8 einfassenden Strahlungskanten 11, 11' - zu den Strahlungsachsen 6 und den Strahlungshauptkeulen 8 sieheFig. 5 ) radial r in Bezug auf die axiale Erstreckung des Bohrmastes 1 beziehungsweise in Bezug auf dessen durch die Strich-Punkt-Linie angedeutete Längsachse 5 verlaufen. Durch diese Art der Ausrichtung, welche vorzugsweise für den Einsatzfall des Einbringens einer Vertikalbohrung (Bohrrichtung b entspricht der Vertikalen v) mittels des selbst nicht gezeigten, an dem Bohrmast 1 gehaltenen Bohrwerkzeugs vorgesehen ist, wird erreicht, dass zumindest die Strahlungshauptkeulen 8 (siehe wieder auchFig. 5 ) - in Abhängigkeit des Öffnungswinkels 10 der emittierten Strahlung, gegebenenfalls auch die Strahlungsnebenkeulen 9, 9'- die Bohroberfläche 4, nämlich beispielsweise den Erdboden, in welchen die Vertikalbohrung eingebracht werden soll, nicht überstreichen. Vielmehr werden die Radarstrahlen in gedachter Verlängerung den Boden erst in einem großen Abstand von dem Bohrmast 1 berühren und hier reflektiert werden, wobei dies insoweit theoretisch ist, als dass die Strahlen den entsprechenden Berührungspunkt mit dem Boden aufgrund der endlichen Reichweite der Radarsensoren 21 - 2n vorzugsweise gar nicht erreichen. Hierdurch ist sichergestellt, dass es nicht zu einer Verfälschung bei der Auswertung des Sensorsignals auf das Vorhandensein von Objekten innerhalb des Sensorfeldes kommt. Hinsichtlich der axialen Erstreckung des Bohrmastes 1 sind die das Sensorfeld aufspannenden Radarsensoren 21 - 2n in einer sich an der durchschnittlichen Körpergröße eines Menschen orientierenden, das heißt auf jeden Fall unterhalb dieser durchschnittlichen Körpergröße liegenden Höhe, an dem Bohrmast 1 angeordnet. - Die
Fig. 2 zeigt die Vorrichtung mit dem von den Radarsensoren 21 - 2n erzeugte Sensorfeld nochmals unter räumlicher Darstellung eines Abschnitts des in derFig. 1 gezeigten Teils des Bohrmastes 1 . DieFig. 3 verdeutlicht die Verhältnisse unter Heranziehung eines Ausschnitts einer Aufsicht auf den Bohrmast 1. In beiden Figuren sind die entsprechenden teile des Bohrmastes 1 und die Radarsensoren 21 - 2n unter Außerachtlassung eines einheitlichen Maßstabs dargestellt. - Die
Fig. 4 zeigt eine Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher entweder anstelle der oder kumulativ zu den Radarsensoren 21 - 2n gemäß denFiguren 1 bis 3 vorgesehene Radarsensoren 31 - 3n so angeordnet und ausgerichtet sind, dass durch diese ein Sensorfeld aufgespannt wird, welches durch eine gedachte, sich auf der der Bohrseite gegenüberliegenden Seite konisch öffnende Hüllfläche eingefasst wird. Durch Anordnung, Ausrichtung und Auswahl der Radarsensoren 31 - 3n hinsichtlich des Öffnungswinkels 10 (sieheFig. 4 in Verbindung mitFig. 5 ) der von ihnen emittierten Strahlung wird dabei erreicht, dass die Strahlungshauptkeulen 8 der die Radarstrahlen emittierenden Radarsensoren 31 - 3n an keiner Stelle Teile des Bohrmastes 1 überstreichen. Vielmehr verlaufen die Strahlen derart, dass sie entgegen der Bohrrichtung b gerichtet sind und die Längsachse 5 des Bohrmastes 1 beziehungsweise die gedachte Verlängerung seiner äußeren Umfangsfläche erst oberhalb seines axialen Endes schneiden. - Die in der
Fig. 4 dargestellte Ausbildungsform mit in bezogen auf den Bohrmast 1 in axialer Richtung abstrahlenden Radarsensoren 31 - 3n ist vorzugsweise für einen Einsatz bei der Erzeugung von Horizontalbohrungen, beispielsweise in Mauerwerk, vorgesehen. Die Reichweite der am Fußende des Bohrmastes 1 in der Nähe des hier gezeigten, über Bohrstangen oder Bohrrohre getriebenen Bohrkopfes 12 angeordneten Radarsensoren 31 - 3n ist dabei aber jedenfalls so bemessen, dass das von ihnen aufgespannte Sensorfeld sich über die gesamte axiale Länge des Bohrmastes 1 erstreckt. Gelangt nun versehentlich eine Person in dieses Sensorfeld, so wird dies aufgrund infolgedessen auftretender Reflektionen durch die Radarsensoren 31 - 3n detektiert und durch eine Auswerteschaltung beziehungsweise Auswerteeinheit (nicht gezeigt) veranlasst, dass die bewegten Teile des Bohrgeräts mit Hilfe entsprechend angesteuerter (ebenfalls nicht gezeigter) Aktoren außer Betrieb genommen beziehungsweise stillgesetzt werden. - Die
Fig. 5 soll der Erläuterung des der Beschreibung der Erfindung und den Ansprüchen sowie auch des den übrigen Figuren hinsichtlich der Ausbreitung der von den Radarsensoren 21 - 2n; 31 - 3n emittierten Radarstrahlung zugrunde liegenden Verständnisses dienen. Dieses Verständnis geht davon aus, dass sich für die von Radarsensoren 21 - 2n; 31 - 3n emittierte Radarstrahlung in der Regel ein Strahlungsbild mit einer Strahlungshauptkeule 8 und Strahlungsnebenkeulen 9, 9'zeigt. Die in den anderen Figuren gezeigten Strahlungsverläufe beziehen sich hierbei auf die Strahlungshauptkeule 8, stellen für einen jeweiligen Radarsensor 21 - 2n; 31 - 3n also jeweils in flächenprojizierter Darstellung zwei die Strahlungshauptkeule 8 seitlich einfassende Strahlungskanten 11, 11'des Abstrahlfeldes der Radarstrahlung dar, wobei, wie erläutert, ein Überstreichen der Bohroberfläche 4 und des Bohrmastes 1 durch diese Strahlungshauptkeule 8 durch entsprechende Ausrichtung der in der Mitte verlaufenden, gestrichelt gezeichneten Strahlungsachse 6 zu vermeiden ist. Der von den Strahlungskanten 11, 11' eingeschlossene Winkel stellt den Öffnungswinkel 10 dar. Die Darstellungen und die dazu gegebenen Erläuterungen gehen in diesem Zusammenhang von einem im Wesentlichen symmetrischen Strahlungsbild mit einer im Wesentlichen symmetrischen Strahlungshauptkeule 8 aus, in deren Mitte die Strahlungsachse 6 verläuft. Wie bereits ausgeführt, zeigt die Figur eine flächenprojizierte Darstellung eines Abstrahlfeldes. Tatsächlich dehnt sich dieses aber natürlich räumlich aus, wobei auch insoweit von einem im Wesentlichen symmetrischen Feld ausgegangen wird. Die (gedachten) Strahlungskanten 11, 11' des Abstrahlfeldes liegen hierbei auf der Mantelfläche eines (gedachten) Kegelstumpfes, die Strahlungsachse 6 fällt mit der Mittelachse dieses Kegelstumpfes zusammen. - In den Figuren wird zudem davon ausgegangen, dass die Intensität der Strahlungsnebenkeulen 9, 9' deutlich geringer ist als die Intensität der Strahlungshauptkeule 8, so dass der Einfluss der Strahlungsnebenkeulen 9, 9' zu vernachlässigen ist. Sollte dies je nach der Art der verwendeten Radarsensoren 21 - 2n; 31 - 3n nicht der Fall sein, wären die dargelegten Erläuterungen auf das Gesamtabstrahlfeld eines jeweiligen Radarsensors 21 - 2n; 31 - 3n mit Strahlungshauptkeule 8 und Strahlungsnebenkeulen 9, 9' zu beziehen. Die in den Zeichnungen für einen Radarsensor 21 - 2n; 31 - 3n angedeuteten beziehungsweise gedachten Strahlungskanten 11, 11' würden hierbei das Abstrahlfeld mit Strahlungshauptkeule 8 und Strahlungsnebenkeulen 9, 9' einfassen.
Claims (13)
- Verfahren zur Sicherung des Arbeitsschutzes bei Bohrgeräten mit einem Bohrmast (1), nämlich zum Schutz von Personen vor einem Kontakt mit sich an dem oder/und innerhalb des Bohrmastes (1) bewegenden Teilen, indem die hinsichtlich der Vermeidung eines Kontaktes zu sichernden bewegten Teile im Falle eines Eindringens eines Subjektes oder Objekts in ein sensorisches Abtastfeld außer Betrieb gesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des sensorischen Abtastfeldes Radarsensoren (21 - 2n; 31 - 3n) verwendet werden, welche an dem zu sichernden Bohrgerät angeordnet werden, und dass mittels dieser Radarstrahlung emittierenden sowie von einem sich in dem Abtastfeld befindenden Subjekt oder Objekt reflektierte Radarstrahlung empfangenden Radarsensoren (21 - 2n; 31 - 3n) um den Bohrmast (1) herum ein Abtastfeld derart aufgespannt wird, dass zumindest keine der Strahlungshauptkeulen (8) der von den Radarsensoren (21 - 2n; 31 - 3n) emittierten Radarstrahlen die Bohroberfläche (4) oder Teile des Bohrmastes (1) überstreicht.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsachsen (6) der von den Radarsensoren (21 - 2n) emittierten, das Abtastfeld erzeugenden Radarstrahlen gegenüber der Längsachse (5) des Bohrmastes (1) radial (r) aufragend ausgerichtet werden.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ausrichtung des Bohrmastes (1) zur Erzeugung einer Vertikalbohrung die Strahlungsachsen (6) der von den Radarsensoren (21 - 2n) emittierten, das Abtastfeld erzeugenden Radarstrahlen horizontal ausgerichtet werden.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsachsen (6) der von den Radarsensoren (31 - 3n) emittierten Radarstrahlen derart entgegen der Bohrrichtung (b) ausgerichtet werden, dass sie parallel zur Längsachse (5) des Bohrmastes (1) oder in einem sich gegenüber dieser Längsachse (5) auf der der Bohroberfläche (4) abgewandten Seite öffnenden Winkel verlaufen.
- Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Strahlungsachsen (6) der von den Radarsensoren (31 - 3n) emittierten Radarstrahlen zumindest im Falle einer horizontalen Ausrichtung des Bohrmastes (1) zur Erzeugung einer Horizontalbohrung entsprechend Anspruch 4 ausgerichtet werden.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Betriebsart des Bohrgerätes, bei welcher dessen Bohrmast (1) eine vertikale oder eine bis hin zu einem festgelegten Winkel gegen die Vertikale (v) geneigte Ausrichtung aufweist, die Strahlungsachsen (6) der von den Radarsensoren (21 - 2n; 31 - 3n) emittierten Radarstrahlen gegenüber der Längsachse (5) des Bohrmastes (1) radial (r) aufragend ausgerichtet werden und dass in einer zweiten Betriebsart des Bohrgerätes, bei welcher dessen Bohrmast (1) eine Ausrichtung mit einer über den vorgenannten festgelegten Winkel hinausgehenden Neigung gegen die Vertikale (v) bis hin zur Horizontalen aufweist, die Strahlungsachsen (6) der von den Radarsensoren (21 - 2n; 31 - 3n) emittierten Radarstrahlen derart entgegen der Bohrrichtung (b) ausgerichtet werden, dass sie parallel zur Längsachse (5) des Bohrmastes (1) oder in einem sich zur der Bohroberfläche (4) abgewandten Seite des Bohrmastes (1) öffnenden Winkel gegenüber dessen Längsachse (5) geneigt verlaufen.
- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung des Bohrmastes (1) hinsichtlich seiner Neigung gegen die Vertikale (v) mittels mindestens eines Neigungs- oder Bewegungssensors detektiert wird, dessen Sensorsignal zur Aktivierung der in Abhängigkeit davon jeweils zu wählenden Betriebsart durch eine Verarbeitungseinheit ausgewertet wird.
- Vorrichtung zur Sicherung des Arbeitsschutzes bei Bohrgeräten mit einem Bohrmast (1), nämlich zum Schutz von Personen vor einem Kontakt mit sich an dem oder/und innerhalb des Bohrmastes (1) bewegenden Teilen, indem die hinsichtlich der Vermeidung eines Kontaktes zu sichernden bewegten Teile im Falle eines Eindringens eines Subjektes oder Objekts in ein sensorisches Abtastfeld mittels dafür an dem Bohrgerät vorgesehener, durch eine zur Auswertung von Sensorsignalen ausgebildete Verarbeitungseinheit angesteuerter Aktoren außer Betrieb gesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des sensorischen Abtastfeldes an dem Bohrgerät mehrere Radarstrahlung emittierende sowie von einem sich in dem Abtastfeld befindenden Subjekt oder Objekt reflektierte Radarstrahlung empfangende Radarsensoren (21 - 2n; 31 - 3n) derart angeordnet oder/und unter Berücksichtigung des Öffnungswinkels (10) der von ihnen emittierten Radarstrahlen ausgerichtet sind, dass zumindest keine der Strahlungshauptkeulen (8) der von den Radarsensoren (21 - 2n; 31 - 3n) emittierten Radarstrahlen die Bohroberfläche (4) oder Teile des Bohrmastes (1) überstreicht.
- Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Radarsensoren (21 - 2n; 31 - 3n) zur Erzeugung des sensorischen Abtastfeldes am Bohrmast (1) des Bohrgerätes angeordnet sind.
- Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrgerät Radarsensoren (21 - 2n) zur Erzeugung des Abtastfeldes aufweist, welche so angeordnet und ausgerichtet sind, dass die Strahlungsachsen (6) der von diesen Radarsensoren (21 - 2n) emittierten, das Abtastfeld erzeugenden Radarstrahlen gegenüber der Längsachse (5) des Bohrmastes (1) radial (r) aufragend verlaufen.
- Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Radarsensoren (21 - 2n) an dem der Bohroberfläche (4) zugewandten Ende des Bohrmastes (1) angeordnet und die Strahlungsachsen (6) der von ihnen emittierten Radarstrahlen bei einer vertikalen Ausrichtung des Bohrmastes (1) horizontal verlaufen.
- Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrgerät an dem der Bohroberfläche (4) zugewandten Ende des Bohrmastes (1) Radarsensoren (31 - 3n) zur Erzeugung des Abtastfeldes aufweist, welche so angeordnet und ausgerichtet sind, dass die Strahlungsachsen (6) der von diesen Radarsensoren (31 - 3n) emittierten Radarstrahlen entgegen der Bohrrichtung (b) und parallel zur Längsachse (5) des Bohrmastes (1) oder in einem sich gegenüber dieser Längsachse (5) auf der der Bohroberfläche (4) abgewandten Seite öffnenden Winkel verlaufen.
- Vorrichtung mit in einer ersten Betriebsart des Bohrgerätes verwendeten Radarsensoren (21 - 2n) gemäß Anspruch 10 und mit in einer zweiten Betriebsart des Bohrgerätes verwendeten Radarsensoren (31 - 3n) gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest einen zur Detektion der Ausrichtung des Bohrmastes (1) ausgebildeten Neigungs- oder Bewegungssensor aufweist und dass die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, Sensorsignale des mindestens einen Neigungs- oder Bewegungssensors auszuwerten sowie das Bohrgerät in Abhängigkeit des dabei festgestellten Neigungswinkels seines Bohrmastes (1) gegen die Vertikale (v), durch die Ausrichtung aller oder eines Teils der Radarsensoren (21 - 2n; 31 - 3n) mit Hilfe eines Aktors oder durch Aktivierung eines Teils der Radarsensoren (21 - 2n; 31 - 3n) und Deaktivierung eines anderen Teils der Radarsensoren (21 - 2n; 31 - 3n), einen Wechsel zwischen den vorgenannten Betriebsarten des Bohrgerätes zu bewirken.
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