EP4080012A1 - Construction machine for specialised civil engineering - Google Patents

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EP4080012A1
EP4080012A1 EP21169978.0A EP21169978A EP4080012A1 EP 4080012 A1 EP4080012 A1 EP 4080012A1 EP 21169978 A EP21169978 A EP 21169978A EP 4080012 A1 EP4080012 A1 EP 4080012A1
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EP
European Patent Office
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construction machine
machine according
carriage
auxiliary carriage
drive
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EP21169978.0A
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German (de)
French (fr)
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EP4080012B1 (en
Inventor
Christian Heichel
Tobias Schmidt
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ABI Anlagentechnik Baumaschinen Industriebedarf Maschinenfabrik und Vertriebsgesellschaft mbH
Original Assignee
ABI Anlagentechnik Baumaschinen Industriebedarf Maschinenfabrik und Vertriebsgesellschaft mbH
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Publication date
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Priority to US17/692,323 priority patent/US20220341264A1/en
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Publication of EP4080012B1 publication Critical patent/EP4080012B1/en
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/003—Drilling with mechanical conveying means
    • E21B7/005—Drilling with mechanical conveying means with helical conveying means
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B3/00—Rotary drilling
    • E21B3/02—Surface drives for rotary drilling
    • E21B3/022—Top drives
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D11/00—Methods or apparatus specially adapted for both placing and removing sheet pile bulkheads, piles, or mould-pipes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/08—Apparatus for feeding the rods or cables; Apparatus for increasing or decreasing the pressure on the drilling tool; Apparatus for counterbalancing the weight of the rods
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D7/00—Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/22—Placing by screwing down

Definitions

  • the invention relates to a construction machine for special civil engineering, with a leader on which a feed carriage is guided, which has a receptacle for a working device, in particular a drilling or piling device, according to the preamble of patent claim 1.
  • Construction machines of the above type are used to hold, in particular, a drilling or piling device.
  • a drilling device picked up by the feed carriage is usually used in such a way that the drill pipe and the auger are first connected to the drill drive and brought into position.
  • the drill pipe is sunk in advance.
  • the size of the lead depends on the respective soil conditions. In heavy soils, this is minimal, as the resistance is reduced by freeing the drill pipe from the cuttings.
  • the auger is attached at the end of a Kelly drill rod, also known as a Kelly rod.
  • the Kelly bar consists of several boring bars inserted into each other, which are provided with driver strips for torque transmission.
  • the auger is screwed into the ground inside the pipe, filling its helix with cuttings. If the auger is filled with cuttings, it is pulled out of the drill pipe and the cuttings are thrown off. For this purpose, the auger is repeatedly accelerated and then stopped. Once the first section of pipe has been sunk, another piece of pipe is coupled to the drill pipe. In order to reach the required drilling depth, the Kelly bar is telescoped. This process is repeated until the desired drilling depth is reached. In this way, boreholes can be created that are many times deeper than the length of the leader. Kelly drilling is characterized by various discontinuous work steps. For example, a section of pipe has to be picked up manually again and again, or two pipes have to be placed on top of each other.
  • a piling device picked up by the attachment of the feed carriage of the construction machine also requires such a high level of cognitive performance on the part of the operator. For example, when erecting a sheet piling, corresponding sheet piling several meters long must be picked up by the piling device in a defined position in order to insert them into the subsoil in a defined manner. Here, too, it is difficult to support the operator with assistance systems.
  • the invention aims to remedy the situation.
  • the invention is based on the object of providing a construction machine for special foundation engineering for receiving a drilling or piling device, which enables simplified operation. According to the invention, this object is achieved by a construction machine having the features of the characterizing part of claim 1.
  • a construction machine for special civil engineering for receiving a drilling or piling device, which enables simplified operation. Due to the fact that an auxiliary carriage is arranged on the leader, which can be moved along the leader via a second drive, with at least one actuator and/or a sensor being arranged on the auxiliary carriage, a provided sensory or actuator support of the operator.
  • the auxiliary carriage is preferably guided on the leader.
  • an auxiliary carriage is to be understood as a carriage that can be moved along the leader, which does not directly contribute to the drilling or ramming process and in particular does not apply any feed force to a working device.
  • the auxiliary carriage is thus distinguished from the feed carriage, which takes up a working device and applies a feed force to it during the work process.
  • an actuator is to be understood as a component which, when a signal is applied, executes a defined movement relative to the auxiliary carriage on which the component is arranged.
  • the signal can be an electrical, hydraulic, pneumatic or mechanical signal.
  • the defined movement can be, for example, extending or positioning an arm.
  • the auxiliary carriage can be moved relative to the feed carriage. This enables positioning of the auxiliary carriage with the at least one actuator and/or sensor arranged on it relative to the working device.
  • the auxiliary carriage can preferably be moved independently of the feed carriage.
  • the second drive is connected to a cable winch which can be driven via the second drive and whose cable is connected to the auxiliary carriage.
  • the auxiliary carriage is provided with at least one, preferably two, winches whose cables are connected to the feed carriage, as a result of which the auxiliary carriage is positioned independently of the feed carriage.
  • the second drive is formed by an electric motor. This is a very well controllable and also cheaper Arranged drive, which allows exact positioning of the auxiliary carriage. In addition, a simple connection of the auxiliary carriage to the construction machine is made possible, since no hydraulic lines and supply valves have to be provided.
  • the second drive and the cable winch are preferably arranged on the feed carriage.
  • At least one imaging sensor and/or at least one distance sensor is arranged on the auxiliary carriage. This achieves a continuous detection of the position of a tool or a piling, in particular a pipe or a sheet pile.
  • two distance sensors are arranged, which are set at a defined angle to the auxiliary carriage and form a first sensor unit.
  • a second sensor unit is preferably arranged on the auxiliary carriage at a distance from the first sensor unit, which second sensor unit is in turn formed by two distance sensors set at a defined angle to the auxiliary carriage.
  • At least one sensor is connected to the machine controller and/or the operator terminal of the construction machine. This makes it possible to use the recorded relative position of a received pipe or a received sheet piling for assisted or automatic corrections of the position by the operator or by the machine control.
  • the output signals of the at least one sensor can be used in a position control that controls both the kinematics, via which the leader is connected to the carrier device, and the feed carriage in order to cause a pipe to move parallel to the ground.
  • An imaging sensor arranged on the auxiliary carriage is advantageously connected to a monitor. This allows the operator to visually detect the relative position of a pipe or sheet pile that has been picked up.
  • the auxiliary carriage has at least one actuator, which includes a pivotable and/or extendable arm, which can be controlled via a control unit arranged on the construction machine.
  • a control unit arranged on the construction machine.
  • the arranged control unit can be connected, for example, to an operating lever that can be actuated by the operator.
  • Automatic activation of the arm by the controller is also possible, which for this purpose is preferably connected to the sensors arranged on the auxiliary carriage.
  • the pivotable and/or extendable arm can be connected to a drive, in particular to an electric motor, which is connected to the controller and via which the arm can be moved.
  • a manipulator in particular a gripper and/or a screwing tool and/or a drill flute cleaning tool, is arranged on the arm of at least one actuator. This enables a defined manipulation of the object picked up by the working device.
  • the arm is connected to a hydraulically or electrically operated pivoting motor or cylinder, via which it can be pivoted.
  • the swivel motor or the cylinder is self-locking. This ensures a stable position of the arm in a pivoted position.
  • a reading device and/or a writing device for contactless data acquisition and/or data storage is arranged on the auxiliary carriage.
  • data attached to the object to be picked up by the working device for example in the form of a barcode, an RFID chip or some other type of data, can be recorded in a contactless manner readable identifier achieved.
  • operating times can be stored on an arranged RFID chip via a writing device. This allows tools and pipes to be recorded and provided with a work history.
  • the construction machine comprises a control device which is connected to the drive of the feed carriage and the drive of the auxiliary carriage and which comprises a memory module in which at least one movement sequence of the auxiliary carriage and its actuators is stored.
  • control device is connected to at least one sensor of the auxiliary carriage and set up in such a way that the auxiliary carriage and/or at least one actuator is moved as a function of the detected sensor signals.
  • algorithms can be stored in the control device which, depending on the positions of the auger or a pipe detected by the sensors, initiate a target position, for example the start of the drill pipe or a connection position with a drill pipe to be picked up, a movement of the auxiliary carriage or an extension of a drill pipe cleaning device .
  • the construction machine selected as an exemplary embodiment is designed as a rotary drilling rig and consists essentially of a carrier device 1 that is connected in a known manner via kinematics to a leader 2, on which a feed carriage 3 is movably arranged, to which a drilling device 5 is attached .
  • the basic structure of such a rotary drilling rig is well known and, for example, in the DE 195 14 288 A1 described.
  • the drilling device 5 comprises a drilling drive 51 which is attached to the feed carriage 3 and which has a pressure pipe 52 .
  • the drilling drive 51 accommodates a Kelly rod 53 which protrudes through the pressure pipe 52 and which can be rotated via the drilling drive 51 .
  • An auger 54 is fastened to the Kelly bar 53 at the end.
  • An auxiliary carriage 4 is guided to the leader 2 at a distance from the feed carriage 3 .
  • Two cables 41 are attached to the auxiliary carriage 4, which are taken from a cable winch--not shown--which is connected to an electric motor--not shown--via which the cable winch can be driven.
  • the cable winch and electric motor are arranged in a drive housing 31, which is fastened to the feed carriage 3 (cf. Figures 7 and 8 ). By winding or unwinding the ropes 41, a movement of the auxiliary carriage 4 guided on the leader 2 is effected independently of the feed carriage 3 relative thereto.
  • the electric motor is fed by an accumulator, which is also arranged in the drive housing 31 in the exemplary embodiment.
  • Two sensor units 42 are arranged on the auxiliary carriage 4 at a distance from one another in the longitudinal direction of the leader 2, each of which comprises two distance sensors 43 arranged at a distance in the transverse direction of the auxiliary carriage 4, as a result of which four distance sensors 43 are arranged, which are positioned at the corners of an imaginary rectangle.
  • the distance sensors 43 are in the form of ultrasonic sensors.
  • other, preferably non-contact, distance sensors can also be arranged, such as optical, inductive or capacitive sensors. Touching distance sensors such as feeler levers or measuring pins can also be used.
  • Four identical distance sensors 43 are arranged in the exemplary embodiment. Different sensors can also be arranged, with the same sensors preferably being used in pairs.
  • a sensor unit 42 is advantageously equipped with the same sensors.
  • a sensor unit can also have three or more sensors. Not all sensor units have to have the same number of sensors. Both distance sensors and imaging sensors can be arranged.
  • the distance sensors 43 are connected via electrical lines to a computer unit (not shown) which is arranged in the drive housing 31 and is supplied with power via the accumulator.
  • the lines serve both to supply power to the distance sensors 43 and to transmit signals from the distance sensors 43 to the computer unit.
  • the lines are integrated in the cables 41 in the exemplary embodiment.
  • the computer unit has a wireless transmission and reception unit, via which it is connected to a control device arranged in the carrier device. In the arrangement of an imaging sensor, the computer unit is wireless Transmitting and receiving unit also connected to a monitor, which is used to graphically display the transmitted image signals.
  • the computer unit (not shown) arranged in the drive housing 31 can also be used to control the electric motor to which it is connected.
  • the electric motor can be controlled by the control unit arranged in the carrier device 1 via a wireless initiation of the computer unit.
  • the electric motor can also be connected directly - wirelessly or via lines - to the controller of the carrier device 1 or to a separate control unit.
  • the arrangement of a computer unit in the drive housing 31 is therefore not absolutely necessary.
  • the arrangement of the cable winch and/or the electric motor in a drive housing 31 is also not absolutely necessary. These can also be attached directly to the feed carriage. It is also possible to arrange the cable winch on the auxiliary carriage 4 , with the cable 41 picked up by the cable winch being fastened to the feed carriage 3 .
  • FIGs 1 to 3 the construction machine designed as a rotary drilling rig is shown in three states when receiving a drill pipe 6 for connection to the pressure pipe 52 of the drill drive 51 .
  • the pressure pipe 52 of the drill drive 51 is located outside the borehole axis.
  • the auxiliary carriage 4 with the sensor units 42 arranged on it is positioned at the level of the connection point at the end of the pressure pipe 52 .
  • the distance from the pressure pipe 52 detected by the distance sensors 43 of the upper sensor unit 42 is significantly smaller here than the distance from the drill pipe 6 detected by the distance sensors 43 of the lower sensor unit 42.
  • the horizontal offset from the pressure pipe 52 to the drill pipe 6 is also detected by the distance sensors 43 detected.
  • the signals from the distance sensors 43 are routed to the controller in the carrier device 1 via the computer unit. Based on the continuously supplied sensor signals the controller calculates the necessary movement sequences for positioning the pressure pipe 52 on the drill pipe 6.
  • the leader 2 is positioned with the drill drive 51 attached to the feed carriage 3 in such a way that the pressure pipe 52 is located in the borehole axis.
  • the pressure pipe 52 was brought closer to the drill pipe 6 .
  • the auxiliary carriage 4 with the sensor units 42 arranged on it is again positioned at the level of the connection point.
  • the distance from the pressure pipe 52 detected by the distance sensors 43 of the upper sensor unit 42 now corresponds to the distance from the drill pipe 6 detected by the distance sensors 43 of the lower sensor unit 42.
  • the pressure pipe 52 can be moved in this position by moving the feed carriage 3 along the leader 2 on the drill pipe 6 are positioned as in figure 3 is shown.
  • This process can be visually monitored by the operator via an optionally additionally arranged imaging sensor, such as a camera, which is connected to a monitor arranged in the cabin of the carrier device 1 .
  • an actuator in the form of an actuating arm or a gripper can be arranged on the auxiliary carriage 4, via which the bolts can be inserted—or can be removed in the course of disassembly.
  • This actuator can be operated either remotely by the operator from the cabin of the carrier device 1 or also automatically via a control device set up for this purpose.
  • an image sensor in particular in the form of a camera, can be arranged on the auxiliary carriage 4, which is connected to a monitor arranged in the cabin of the carrier device 1 .
  • FIG. 4 to 6 1 shows in an analogous manner the receiving of a second drill pipe 61 which is received by the first drill pipe 6.
  • the auxiliary carriage 4 with the sensor units 42 arranged on it was moved relative to the feed carriage 3 along the leader until it is positioned at the level of the connection point at the end of the first drill pipe 6 fastened to the pressure pipe 52 .
  • an actuator in the form of a drilling flute cleaning tool 7 is arranged on the auxiliary carriage.
  • the drill flute cleaning tool 7 comprises a cylindrical cleaning arm 71 to which a scraping angle 72 is attached and which is held by a sleeve 73 of a holding device 74 which is pivotably mounted on the auxiliary carriage 4 via an axis 75 .
  • the cleaning arm 71 does not necessarily have to be of cylindrical design—it can also be of cuboid or other suitable design.
  • the cleaning arm does not necessarily have to be held by a holder. It can also be attached directly to the holding device 74 .
  • the pivot axis of the cleaning arm 71 is directed transversely to the direction of travel of the auxiliary carriage 4 .
  • the holding device 74 is connected to a pivoting drive, via which it can be pivoted about the axis 75 .
  • the swivel drive is formed by a hydraulically operated high-helix swivel motor.
  • an electric motor can also be arranged.
  • the swivel drive should be self-locking.
  • a hydraulic swivel motor in this case, for example, a high-helix swivel motor—this can be implemented by a load-holding valve.
  • the cleaning arm 71 is pivoted approximately orthogonally to the guide carriage 4 and is shown in this position in engagement with the drill helix of the auger 54.
  • the cleaning arm 71 rests with the scraping angle 72 on the upper end of the drill helix.
  • the scraper 72 slides along the drill flute, thereby removing soil material adhering to the auger 54 .
  • the cleaning arm 71 has completely passed through the spiral drill and the auger has been pulled out of the drill pipe 6 past the cleaning arm 71 .
  • the cleaning arm 71 is pivoted out of the working position into the rest position, as in figure 11 is shown. In this position, the cleaning arm 71 is pivoted downwards and positioned parallel to the guide carriage 4 .

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Baumaschine für den Spezialtiefbau, mit einem Mäkler (2), an dem ein Vorschubschlitten (3) geführt ist, der eine Aufnahme für ein Arbeitsgerät, insbesondere ein Bohr- oder Rammgerät aufweist und der mit einem ersten Antrieb verbunden ist, über den er entlang des Mäklers (2) bewegbar ist. An dem Mäkler (2) ist ein zusätzlicher Hilfsschlitten (4) geführt, der über einen zweiten Antrieb entlang des Mäklers (2) bewegbar ist, wobei an dem Hilfsschlitten (4) wenigstens ein Aktor und/oder wenigstens ein Sensor angeordnet ist.The invention relates to a construction machine for special civil engineering, with a leader (2) on which a feed carriage (3) is guided, which has a receptacle for a working device, in particular a drilling or piling device, and which is connected to a first drive via which he is movable along the leader (2). An additional auxiliary carriage (4) is guided on the leader (2) and can be moved along the leader (2) via a second drive, at least one actuator and/or at least one sensor being arranged on the auxiliary carriage (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Baumaschine für den Spezialtiefbau, mit einem Mäkler, an dem ein Vorschubschlitten geführt ist, der eine Aufnahme für ein Arbeitsgerät, insbesondere ein Bohr- oder Rammgerät aufweist, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a construction machine for special civil engineering, with a leader on which a feed carriage is guided, which has a receptacle for a working device, in particular a drilling or piling device, according to the preamble of patent claim 1.

Baumaschinen der vorstehenden Art dienen der Aufnahme insbesondere eines Bohr- oder eines Rammgerätes. Beim Kellybohren wird mit einem von dem Vorschubschlitten aufgenommenen Bohrgerät üblicherweise so gearbeitet, dass zunächst, das Bohrrohr und die Bohrschnecke an den Bohrantrieb angeschlossen und auf Position gebracht werden. Das Bohrrohr wird voreilend abgeteuft. Die Größe der Voreilung hängt dabei von der jeweiligen Bodenbeschaffenheit ab. Bei schweren Böden ist diese minimal, da sich durch das Freimachen des Bohrrohrs vom Bohrgut die Widerstände verringern.Construction machines of the above type are used to hold, in particular, a drilling or piling device. In Kelly drilling, a drilling device picked up by the feed carriage is usually used in such a way that the drill pipe and the auger are first connected to the drill drive and brought into position. The drill pipe is sunk in advance. The size of the lead depends on the respective soil conditions. In heavy soils, this is minimal, as the resistance is reduced by freeing the drill pipe from the cuttings.

Die Bohrschnecke ist endseitig eines Kelly-Bohrgestänges, auch Kellystange genannt, befestigt. Die Kellystange besteht aus mehreren ineinandergesteckten Bohrstangen, die zur Drehmomentübertragung mit Mitnehmerleisten versehen sind.The auger is attached at the end of a Kelly drill rod, also known as a Kelly rod. The Kelly bar consists of several boring bars inserted into each other, which are provided with driver strips for torque transmission.

Die Bohrschnecke wird in den Boden innerhalb des Rohres eingedreht, wobei sich deren Wendel mit Bohrgut füllt. Ist die Bohrschnecke mit Bohrgut gefüllt, wird sie aus dem Bohrrohr herausgezogen und das Bohrgut wird abgeschleudert. Hierzu wird die Bohrschnecke wiederholt beschleunigt und nachfolgend gestoppt. Ist der erste Rohrschuss abgeteuft, wird auf das Bohrrohr ein weiteres Rohrstück angekoppelt. Um die erforderliche Bohrtiefe zu erreichen, wird die Kellystange teleskopiert. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis die gewünschte Bohrtiefe erreicht ist. Auf diese Weise können Bohrlöcher erzeugt werden, die um ein Vielfaches tiefer sind als die Länge des Mäklers. Das Kellybohren ist durch verschiedene diskontinuierliche Arbeitsschritte geprägt. So muss beispielsweise immer wieder manuell ein Rohrschuss aufgenommen werden oder es müssen zwei Rohre aufeinandergesetzt werden. Diese Arbeitsschritte erfordern erfahrene Bediener, die routiniert mit einer Maschine zwischen 40 und 120 Tonnen Einsatzgewicht Rohre von mehreren Metern Länge im Millimeterbereich positionieren können. Diese Prozessschritte sind daher mit einer hohen kognitiven Leistung verbunden, was zu einem raschen Ermüden des Bedieners führt. Eine Unterstützung des Bedieners durch Assistenzsysteme gestaltet sich als schwierig, da eine zugehörige Sensorik mit verschiedenen Arbeitspositionen am Mäkler relativ gegenüber dem Vorschubschlitten notwendig ist. So muss beispielsweise ein Bohrrohr, das im Boden steckt, auf das ein weiteres Bohrrohr aufgesetzt wird, in einer Höhe zwischen ca. 0,5 und 2 m über dem Boden in der Position erfasst werden. Um ein abgestelltes Bohrrohr von beispielsweise 6 m Länge von der Abstellposition aufzunehmen, ist hierzu möglichst die Position unterhalb der oberen Kante des Rohrstücks zu erfassen, um einen Ausgleich von Winkelabweichungen zu ermöglichen.The auger is screwed into the ground inside the pipe, filling its helix with cuttings. If the auger is filled with cuttings, it is pulled out of the drill pipe and the cuttings are thrown off. For this purpose, the auger is repeatedly accelerated and then stopped. Once the first section of pipe has been sunk, another piece of pipe is coupled to the drill pipe. In order to reach the required drilling depth, the Kelly bar is telescoped. This process is repeated until the desired drilling depth is reached. In this way, boreholes can be created that are many times deeper than the length of the leader. Kelly drilling is characterized by various discontinuous work steps. For example, a section of pipe has to be picked up manually again and again, or two pipes have to be placed on top of each other. These steps require experienced operators who can routinely position pipes several meters long in the millimeter range with a machine with an operating weight of between 40 and 120 tons. These process steps are therefore associated with high cognitive performance, which leads to rapid fatigue of the operator. It is difficult to support the operator with assistance systems, since an associated sensor system with different working positions on the leader relative to the feed carriage is required. For example, a drill pipe that is stuck in the ground and on which a further drill pipe is placed must be detected in position at a height of between approx. 0.5 and 2 m above the ground. In order to pick up a parked drill pipe with a length of 6 m, for example, from the parked position, the position below the upper edge of the pipe section should be recorded if possible, in order to enable angle deviations to be compensated for.

Auch ein von der Aufnahme des Vorschubschlittens der Baumaschine aufgenommenes Rammgerät erfordert eine solche hohe kognitive Leistung des Bedieners. So müssen beispielsweise bei der Errichtung einer Spundwand entsprechende Spundwandbohlen von mehreren Metern Länge von dem Rammgerät in definierter Lage aufgenommen werden, um diese definiert in den Untergrund einzubringen. Auch hier gestaltet sich eine Unterstützung des Bedieners durch Assistenzsysteme schwierig.A piling device picked up by the attachment of the feed carriage of the construction machine also requires such a high level of cognitive performance on the part of the operator. For example, when erecting a sheet piling, corresponding sheet piling several meters long must be picked up by the piling device in a defined position in order to insert them into the subsoil in a defined manner. Here, too, it is difficult to support the operator with assistance systems.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Baumaschine für den Spezialtiefbau zur Aufnahme eines Bohr- oder Rammgeräts bereitzustellen, die eine vereinfachte Bedienung ermöglicht. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Baumaschine mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.This is where the invention aims to remedy the situation. The invention is based on the object of providing a construction machine for special foundation engineering for receiving a drilling or piling device, which enables simplified operation. According to the invention, this object is achieved by a construction machine having the features of the characterizing part of claim 1.

Mit der Erfindung ist eine Baumaschine für den Spezialtiefbau zur Aufnahme eines Bohr- oder Rammgeräts bereitgestellt, die eine vereinfachte Bedienung ermöglicht. Dadurch, dass an dem Mäkler ein Hilfsschlitten angeordnet ist, der über einen zweiten Antrieb entlang des Mäklers bewegbar ist, wobei an den Hilfsschlitten wenigstens ein Aktor und/oder ein Sensor angeordnet ist, ist eine sensorische beziehungsweise aktorische Unterstützung des Bedieners bereitgestellt. Dabei ist der Hilfsschlitten vorzugsweise an dem Mäkler geführt.With the invention, a construction machine for special civil engineering is provided for receiving a drilling or piling device, which enables simplified operation. Due to the fact that an auxiliary carriage is arranged on the leader, which can be moved along the leader via a second drive, with at least one actuator and/or a sensor being arranged on the auxiliary carriage, a provided sensory or actuator support of the operator. The auxiliary carriage is preferably guided on the leader.

Unter einem Hilfsschlitten ist vorliegend ein entlang des Mäklers verfahrbarer Schlitten zu verstehen, der nicht unmittelbar zum Bohr- oder Rammprozess beiträgt und insbesondere keine Vorschubkraft auf ein Arbeitsgerät aufbringt. Der Hilfsschlitten grenzt sich so von dem Vorschubschlitten ab, der ein Arbeitsgerät aufnimmt und auf dieses im Arbeitsprozess eine Vorschubkraft aufbringt.In the present case, an auxiliary carriage is to be understood as a carriage that can be moved along the leader, which does not directly contribute to the drilling or ramming process and in particular does not apply any feed force to a working device. The auxiliary carriage is thus distinguished from the feed carriage, which takes up a working device and applies a feed force to it during the work process.

Unter einem Aktor ist vorliegend ein Bauteil zu verstehen, das bei Anliegen eines Signals eine definierte Bewegung relativ zu dem Hilfsschlitten ausführt, an dem das Bauteil angeordnet ist. Bei dem Signal kann es sich sowohl um ein elektrisches, ein hydraulisches, ein pneumatisches oder ein mechanisches Signal handeln. Bei der definierten Bewegung kann es sich beispielsweise um ein Ausfahren oder eine Positionierung eines Armes handeln.In the present case, an actuator is to be understood as a component which, when a signal is applied, executes a defined movement relative to the auxiliary carriage on which the component is arranged. The signal can be an electrical, hydraulic, pneumatic or mechanical signal. The defined movement can be, for example, extending or positioning an arm.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Hilfsschlitten relativ zum Vorschubschlitten bewegbar. Hierdurch ist eine Positionierung des Hilfsschlitten mit dem an diesem angeordneten wenigstens einen Aktor und/oder Sensor relativ zum Arbeitsgerät ermöglicht. Dabei ist der Hilfsschlitten bevorzugt unabhängig vom Vorschubschlitten bewegbar.In a development of the invention, the auxiliary carriage can be moved relative to the feed carriage. This enables positioning of the auxiliary carriage with the at least one actuator and/or sensor arranged on it relative to the working device. In this case, the auxiliary carriage can preferably be moved independently of the feed carriage.

In Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Antrieb mit einer Seilwinde verbunden, die über den zweiten Antrieb antreibbar ist und deren Seil mit dem Hilfsschlitten verbunden ist.In an embodiment of the invention, the second drive is connected to a cable winch which can be driven via the second drive and whose cable is connected to the auxiliary carriage.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Hilfsschlitten mit wenigstens einer, vorzugsweise mit zwei Winden versehen, deren Seile mit dem Vorschubschlitten verbunden sind, wodurch eine Positionierung des Hilfsschlittens unabhängig vom Vorschubschlitten erfolgt.In a further embodiment of the invention, the auxiliary carriage is provided with at least one, preferably two, winches whose cables are connected to the feed carriage, as a result of which the auxiliary carriage is positioned independently of the feed carriage.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Antrieb durch einen Elektromotor gebildet. Hierdurch ist ein sehr gut regelbarer sowie auch günstiger Antrieb angeordnet, der eine exakte Positionierung des Hilfsschlitten ermöglicht. Darüber hinaus ist eine einfache Anbindung des Hilfsschlittens an die Baumaschine ermöglicht, da keine Hydraulikleitungen und Versorgungsventile vorzusehen sind. Bevorzugt sind der zweite Antrieb und die Seilwinde an dem Vorschubschlitten angeordnet.In a further embodiment of the invention, the second drive is formed by an electric motor. This is a very well controllable and also cheaper Arranged drive, which allows exact positioning of the auxiliary carriage. In addition, a simple connection of the auxiliary carriage to the construction machine is made possible, since no hydraulic lines and supply valves have to be provided. The second drive and the cable winch are preferably arranged on the feed carriage.

In Weiterbildung der Erfindung ist an dem Hilfsschlitten wenigstens ein bildgebender Sensor und/oder wenigstens ein Abstandssensor angeordnet. Hierdurch ist eine kontinuierliche Erfassung der Position eines Werkzeugs oder eines Rammguts, insbesondere eines Rohres oder auch einer Spundbohle erzielt.In a development of the invention, at least one imaging sensor and/or at least one distance sensor is arranged on the auxiliary carriage. This achieves a continuous detection of the position of a tool or a piling, in particular a pipe or a sheet pile.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zwei Abstandssensoren angeordnet, die in einem definierten Winkel zum Hilfsschlitten angestellt sind und eine erste Sensorikeinheit bilden. Bevorzugt ist beabstandet zur ersten Sensorikeinheit eine zweite Sensorikeinheit an dem Hilfsschlitten angeordnet, die wiederum durch zwei in einem definierten Winkel zum Hilfsschlitten angestellte Abstandssensoren gebildet ist. Hierdurch ist sowohl die Position eines aufgenommenen Rohres oder einer aufgenommenen Spundwandbohle als auch deren axiale Lage erfassbar. Vorteilhaft ist wenigstens einer der Abstandssensoren ein Ultraschallsensor und/oder einer der Abstandssensoren ist ein Lidarsensor.In a further embodiment of the invention, two distance sensors are arranged, which are set at a defined angle to the auxiliary carriage and form a first sensor unit. A second sensor unit is preferably arranged on the auxiliary carriage at a distance from the first sensor unit, which second sensor unit is in turn formed by two distance sensors set at a defined angle to the auxiliary carriage. As a result, both the position of a received pipe or a received sheet pile and their axial position can be detected. At least one of the distance sensors is advantageously an ultrasonic sensor and/or one of the distance sensors is a lidar sensor.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein Sensor mit der Maschinensteuerung und/oder dem Bedienterminal der Baumaschine verbunden. Hierdurch ist eine Verwendung der erfassten Relativposition eines aufgenommenen Rohres oder einer aufgenommenen Spundwandbohle für assistierte oder automatische Korrekturen der Position durch den Bediener oder auch durch die Maschinensteuerung ermöglicht. Beispielsweise können die Ausgangssignale des wenigstens einen Sensors in einer Lageregelung eingesetzt werden, die sowohl die Kinematik, über die der Mäkler mit dem Trägergerät verbunden ist, als auch den Vorschubschlitten ansteuert, um eine Bewegung eines Rohres parallel zum Untergrund zu bewirken.In a further embodiment of the invention, at least one sensor is connected to the machine controller and/or the operator terminal of the construction machine. This makes it possible to use the recorded relative position of a received pipe or a received sheet piling for assisted or automatic corrections of the position by the operator or by the machine control. For example, the output signals of the at least one sensor can be used in a position control that controls both the kinematics, via which the leader is connected to the carrier device, and the feed carriage in order to cause a pipe to move parallel to the ground.

Vorteilhaft ist ein an dem Hilfsschlitten angeordneter bildgebender Sensor mit einem Monitor verbunden. Hierdurch ist eine visuelle Erfassung der Relativposition eines aufgenommenen Rohres oder einer aufgenommenen Spundwandbohle durch den Bediener ermöglicht.An imaging sensor arranged on the auxiliary carriage is advantageously connected to a monitor. This allows the operator to visually detect the relative position of a pipe or sheet pile that has been picked up.

In Weiterbildung der Erfindung weist der Hilfsschlitten wenigstens einen Aktor auf, der einen schwenkbaren und/oder ausfahrbaren Arm umfasst, der über eine an der Baumaschine angeordnete Steuereinheit ansteuerbar ist. Hierdurch ist eine Manipulation des von dem Arbeitsgerät aufgenommenen Objekts ermöglicht. Die angeordnete Steuereinheit kann dabei beispielsweise mit einem durch den Bediener betätigbaren Bedienhebel verbunden sein. Es ist auch eine automatische Ansteuerung des Arms durch die Steuerung möglich, die hierzu bevorzugt mit den an dem Hilfsschlitten angeordneten Sensoren verbunden ist. Der schwenkbare und/oder ausfahrbare Arm kann mit einem Antrieb, insbesondere mit einem Elektromotor verbunden sein, der mit der Steuerung verbunden ist und über den der Arm bewegbar ist.In a development of the invention, the auxiliary carriage has at least one actuator, which includes a pivotable and/or extendable arm, which can be controlled via a control unit arranged on the construction machine. This enables the object picked up by the working device to be manipulated. The arranged control unit can be connected, for example, to an operating lever that can be actuated by the operator. Automatic activation of the arm by the controller is also possible, which for this purpose is preferably connected to the sensors arranged on the auxiliary carriage. The pivotable and/or extendable arm can be connected to a drive, in particular to an electric motor, which is connected to the controller and via which the arm can be moved.

In Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Arm wenigstens eines Aktors ein Manipulator, insbesondere ein Greifer und/oder ein Schraubwerkzeug und/oder ein Bohrwendel-Reinigungswerkzeug angeordnet. Hierdurch ist eine definierte Manipulation des von dem Arbeitsgerät aufgenommenen Objekts ermöglicht.In an embodiment of the invention, a manipulator, in particular a gripper and/or a screwing tool and/or a drill flute cleaning tool, is arranged on the arm of at least one actuator. This enables a defined manipulation of the object picked up by the working device.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Arm mit einem hydraulisch oder elektrisch betriebenen Schwenkmotor oder Zylinder verbunden, über den er verschwenkbar ist. Vorzugsweise weist der Schwenkmotor oder der Zylinder eine Selbsthemmung auf. Hierdurch ist eine stabile Lage des Arms in einer verschwenkten Position gewährleistet.In a further embodiment of the invention, the arm is connected to a hydraulically or electrically operated pivoting motor or cylinder, via which it can be pivoted. Preferably, the swivel motor or the cylinder is self-locking. This ensures a stable position of the arm in a pivoted position.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Hilfsschlitten eine Leseeinrichtung und/oder eine Schreibeinrichtung zur berührungslosen Datenerfassung und/oder Datenablage angeordnet. Hierdurch ist eine Erfassung von an dem von dem Arbeitsgerät aufzunehmenden Objekt angebrachten Daten, beispielsweise in Form eines Barcodes, eines RFID-Chips oder einer sonstigen berührungslos auslesbaren Kennung erzielt. Über eine Schreibeinrichtung können beispielsweise Betriebszeiten auf einem angeordneten RFID-Chip abzuspeichern. Hierdurch können Arbeitsgerät und Rohre erfasst und mit einer Arbeitshistorie versehen werden.In a further embodiment of the invention, a reading device and/or a writing device for contactless data acquisition and/or data storage is arranged on the auxiliary carriage. As a result, data attached to the object to be picked up by the working device, for example in the form of a barcode, an RFID chip or some other type of data, can be recorded in a contactless manner readable identifier achieved. For example, operating times can be stored on an arranged RFID chip via a writing device. This allows tools and pipes to be recorded and provided with a work history.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Baumaschine eine Steuereinrichtung, die mit dem Antrieb des Vorschubschlittens und dem Antrieb des Hilfsschlittens verbunden ist und die ein Speichermodul umfasst, in dem wenigstens eine Bewegungsabfolge des Hilfsschlittens und dessen Aktoren hinterlegt ist. Hierdurch ist eine automatisierte Prozessabfolge, beispielsweise zur Reinigung einer Bohrschnecke ermöglicht.In a further embodiment of the invention, the construction machine comprises a control device which is connected to the drive of the feed carriage and the drive of the auxiliary carriage and which comprises a memory module in which at least one movement sequence of the auxiliary carriage and its actuators is stored. This enables an automated process sequence, for example for cleaning an auger.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Steuereinrichtung mit wenigstens einem Sensor des Hilfsschlittens verbunden und derart eingerichtet, das in Abhängigkeit von den erfassten Sensorsignalen eine Bewegung des Hilfsschlittens und/oder wenigstens eines Aktors erfolgt. Hierzu können in der Steuereinrichtung Algorithmen hinterlegt sein, die in Abhängigkeit der von den Sensoren erfassten Positionen der Bohrschnecke oder eines Rohres eine Zielposition, beispielsweise der Anfang der Bohrwendel oder eine Verbindungsposition mit einem aufzunehmenden Bohrrohr eine Bewegung des Hilfsschlittens oder ein Ausfahren eines Bohrwendel-Reinigungsgerätes initiieren.In a further development of the invention, the control device is connected to at least one sensor of the auxiliary carriage and set up in such a way that the auxiliary carriage and/or at least one actuator is moved as a function of the detected sensor signals. For this purpose, algorithms can be stored in the control device which, depending on the positions of the auger or a pipe detected by the sensors, initiate a target position, for example the start of the drill pipe or a connection position with a drill pipe to be picked up, a movement of the auxiliary carriage or an extension of a drill pipe cleaning device .

Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1
eine Baumaschine mit an einem Mäkler angeordnetem Bohrgerät mit Druckrohr vor der Aufnahme eines Bohrrohres (das Druckrohr ist außerhalb der Bohrlochachse)
  1. a) in seitlicher Darstellung;
  2. b) in Detaildarstellung eines Ausschnitts mit Vorschub- und Hilfsschlitten;
Figur 2
die Darstellung der Baumaschine aus Figur 1 mit vorpositioniertem Druckrohr in der Bohrlochachse
  1. a) in räumlicher Darstellung;
  2. b) in Detaildarstellung eines Ausschnitts mit Vorschub- und Hilfsschlitten;
Figur 3
die Darstellung der Baumaschine aus Figur 1 mit aufgenommenem Bohrrohr
  1. a) in seitlicher Darstellung;
  2. b) in Detaildarstellung eines Ausschnitts mit Vorschub- und Hilfsschlitten;
Figur 4
eine Baumaschine mit an einem Mäkler angeordnetem Bohrgerät mit montiertem ersten Bohrrohr vor Aufnahme eines weiteren Bohrrohres (das Druckrohr mit montiertem ersten Bohrrohr ist außerhalb der Bohrachse)
  1. a) in seitlicher Darstellung;
  2. b) in Detaildarstellung eines Ausschnitts mit Vorschub- und Hilfsschlitten;
Figur 5
die Darstellung der Baumaschine aus Figur 4 mit vorpositioniertem ersten Bohrrohr (Druckrohr in der Bohrlochachse)
  1. a) in seitlicher Darstellung;
  2. b) in Detaildarstellung eines Ausschnitts mit Vorschub- und Hilfsschlitten;
Figur 6
die Darstellung der Baumaschine aus Figur 4 mit aufgenommenem zweiten Bohrrohr
  1. a) in seitlicher Darstellung;
  2. b) in Detaildarstellung eines Ausschnitts mit Vorschub- und Hilfsschlitten;
Figur 7
die schematische Darstellung des Mäklers einer Baumaschine mit am Vorschubschlitten angeordnetem Bohrgerät und Hilfsschlitten;
Figur 8
die schematische Darstellung des Hilfsschlittens mit Antriebseinheit aus Figur 7;
Figur 9
eine Baumaschine mit an einem Mäkler angeordnetem Bohrgerät mit Schneckenreinigungsgerät in Reinigungsstartposition
  1. a) in räumlicher Darstellung;
  2. b) in Detaildarstellung eines Ausschnitts mit Vorschub- und Hilfsschlitten;
Figur 10
Die Detaildarstellung der Bohrwendel aus Figur 9 mit Bohrwendelreinigungswerkzeug in Reinigungsendposition und
Figur 11
Die Detaildarstellung der Bohrwendel aus Figur 9 mit Bohrwendelreinigungswerkzeug in abgeklappter Position.
Other developments and refinements of the invention are specified in the remaining dependent claims. An embodiment of the invention is shown in the drawings and will be described in detail below. Show it:
figure 1
a construction machine with a drilling device arranged on a leader with a pressure pipe in front of a drilling pipe (the pressure pipe is outside the axis of the borehole)
  1. a) in side view;
  2. b) a detailed representation of a section with feed and auxiliary carriages;
figure 2
the representation of the construction machine figure 1 with pre-positioned pressure pipe in the borehole axis
  1. a) in spatial representation;
  2. b) a detailed representation of a section with feed and auxiliary carriages;
figure 3
the representation of the construction machine figure 1 with mounted drill pipe
  1. a) in side view;
  2. b) a detailed representation of a section with feed and auxiliary carriages;
figure 4
a construction machine with a drilling device arranged on a leader with a mounted first drill pipe before receiving a further drill pipe (the pressure pipe with the mounted first drill pipe is outside the drilling axis)
  1. a) in side view;
  2. b) a detailed representation of a section with feed and auxiliary carriages;
figure 5
the representation of the construction machine figure 4 with pre-positioned first drill pipe (pressure pipe in the borehole axis)
  1. a) in side view;
  2. b) a detailed representation of a section with feed and auxiliary carriages;
figure 6
the representation of the construction machine figure 4 with picked up second drill pipe
  1. a) in side view;
  2. b) a detailed representation of a section with feed and auxiliary carriages;
figure 7
the schematic representation of the leader of a construction machine with arranged on the feed carriage drill and auxiliary carriage;
figure 8
the schematic representation of the auxiliary carriage with drive unit figure 7 ;
figure 9
a construction machine with a drilling device arranged on a leader with an auger cleaning device in the cleaning start position
  1. a) in spatial representation;
  2. b) a detailed representation of a section with feed and auxiliary carriages;
figure 10
The detailed representation of the drill helix figure 9 with drill flute cleaning tool in final cleaning position and
figure 11
The detailed representation of the drill helix figure 9 with drill flute cleaning tool in folded position.

Die als Ausführungsbeispiel gewählte Baumaschine ist als Drehbohranlage ausgeführt und besteht im Wesentlichen aus einem Trägergerät 1, dass in bekannter Art und Weise über eine Kinematik mit einem Mäkler 2 verbunden ist, an dem ein Vorschubschlitten 3 verfahrbar angeordnet ist, an dem ein Bohrgerät 5 befestigt ist. Der grundsätzliche Aufbau einer solchen Drehbohranlage ist allgemein bekannt und beispielsweise auch in der DE 195 14 288 A1 beschrieben. Das Bohrgerät 5 umfasst einen Bohrantrieb 51, der an dem Vorschubschlitten 3 befestigt ist und der ein Druckrohr 52 aufweist. Der Bohrantrieb 51 nimmt eine Kellystange 53 auf, die durch des Druckrohr 52 hindurchragt und die über den Bohrantrieb 51 drehbar ist. Endseitig ist an der Kellystange 53 eine Bohrschnecke 54 befestigt.The construction machine selected as an exemplary embodiment is designed as a rotary drilling rig and consists essentially of a carrier device 1 that is connected in a known manner via kinematics to a leader 2, on which a feed carriage 3 is movably arranged, to which a drilling device 5 is attached . The basic structure of such a rotary drilling rig is well known and, for example, in the DE 195 14 288 A1 described. The drilling device 5 comprises a drilling drive 51 which is attached to the feed carriage 3 and which has a pressure pipe 52 . The drilling drive 51 accommodates a Kelly rod 53 which protrudes through the pressure pipe 52 and which can be rotated via the drilling drive 51 . An auger 54 is fastened to the Kelly bar 53 at the end.

Beabstandet zu dem Vorschubschlitten 3 ist ein Hilfsschlitten 4 an den Mäkler 2 geführt. An dem Hilfsschlitten 4 sind zwei Seile 41 befestigt, die von einer - nicht dargestellten - Seilwinde aufgenommen sind, die mit einem - nicht dargestellten - Elektromotor verbunden ist, über den die Seilwinde antreibbar ist. Seilwinde und Elektromotor sind im Ausführungsbeispiel in einem Antriebsgehäuse 31 angeordnet, das an dem Vorschubschlitten 3 befestigt ist (vgl. Figuren 7 und 8). Durch Auf- oder Abwickeln der Seile 41 ist so eine Bewegung des an dem Mäkler 2 geführten Hilfsschlittens 4 unabhängig vom Vorschubschlitten 3 relativ zu diesem bewirkt. Der Elektromotor ist durch einen Akkumulator gespeist, der im Ausführungsbeispiel ebenfalls in dem Antriebgehäuse 31 angeordnet ist,An auxiliary carriage 4 is guided to the leader 2 at a distance from the feed carriage 3 . Two cables 41 are attached to the auxiliary carriage 4, which are taken from a cable winch--not shown--which is connected to an electric motor--not shown--via which the cable winch can be driven. In the exemplary embodiment, the cable winch and electric motor are arranged in a drive housing 31, which is fastened to the feed carriage 3 (cf. Figures 7 and 8 ). By winding or unwinding the ropes 41, a movement of the auxiliary carriage 4 guided on the leader 2 is effected independently of the feed carriage 3 relative thereto. The electric motor is fed by an accumulator, which is also arranged in the drive housing 31 in the exemplary embodiment.

Durch den Einsatz des sehr gut regelbaren und vergleichsweise günstigen Elektromotors ist eine exakte Positionierung des Hilfsschlittens 4 ermöglicht. Darüber hinaus ist eine einfache Anbindung des Hilfsschlittens 4 an die Baumaschine ermöglicht, da keine Hydraulikleitungen und Versorgungsventile vorzusehen sind.Exact positioning of the auxiliary carriage 4 is made possible by the use of the very easily controllable and comparatively inexpensive electric motor. In addition, a simple connection of the auxiliary carriage 4 to the construction machine is made possible, since no hydraulic lines and supply valves have to be provided.

An dem Hilfsschlitten 4 sind in Längsrichtung des Mäklers 2 beabstandet zueinander zwei Sensoreinheiten 42 angeordnet, die jeweils zwei in Querrichtung Hilfsschlitten 4 beabstandet angeordnete Abstandssensoren 43 umfassen, wodurch vier Abstandssensoren 43 angeordnet sind, die an den Ecken eines gedachten Rechtsecks positioniert sind. Die Abstandssensoren 43 sind im Ausführungsbeispiel als Ultraschallsensoren ausgebildet. Alternativ können auch andere, vorzugsweise berührungslose Abstandssensoren angeordnet sein, wie beispielsweise optische, induktive oder kapazitive Sensoren. Auch können berührende Abstandssendoren wie Tasthebel oder Messstifte zum Einsatz kommen. Im Ausführungsbeispiel sind vier gleiche Abstandssensoren 43 angeordnet. Es können auch unterschiedliche Sensoren angeordnet sein, wobei bevorzugt paarweise gleiche Sensoren zum Einsatz kommen. Vorteilhaft ist eine Sensoreinheit 42 jeweils mit gleichen Sensoren bestückt. Eine Sensoreinheit kann auch drei oder mehr Sensoren aufweisen. Dabei müssen nicht alle Sensoreinheiten dieselbe Anzahl von Sensoren aufweisen. Es können sowohl Abstandssensoren als auch bildgebende Sensoren angeordnet sein.Two sensor units 42 are arranged on the auxiliary carriage 4 at a distance from one another in the longitudinal direction of the leader 2, each of which comprises two distance sensors 43 arranged at a distance in the transverse direction of the auxiliary carriage 4, as a result of which four distance sensors 43 are arranged, which are positioned at the corners of an imaginary rectangle. In the exemplary embodiment, the distance sensors 43 are in the form of ultrasonic sensors. Alternatively, other, preferably non-contact, distance sensors can also be arranged, such as optical, inductive or capacitive sensors. Touching distance sensors such as feeler levers or measuring pins can also be used. Four identical distance sensors 43 are arranged in the exemplary embodiment. Different sensors can also be arranged, with the same sensors preferably being used in pairs. A sensor unit 42 is advantageously equipped with the same sensors. A sensor unit can also have three or more sensors. Not all sensor units have to have the same number of sensors. Both distance sensors and imaging sensors can be arranged.

Die Abstandssensoren 43 sind über elektrische Leitungen mit einer in dem Antriebsgehäuse 31 angeordneten - nicht dargestellten - Rechnereinheit verbunden, deren Stromversorgung über den Akkumulator erfolgt. Die Leitungen dienen sowohl der Stromversorgung der Abstandssensoren 43, als auch der Signalübertragung der Abstandssensoren 43 zu der Rechnereinheit. Die Leitungen sind im Ausführungsbeispiel in den Seilen 41 integriert. Die Rechnereinheit weist eine drahtlosen Sende- und Empfangseinheit auf, über die sie mit einem in dem Trägergerät angeordneten Steuergerät verbunden ist. Bei der Anordnung eines bildgebenden Sensors ist die Rechnereinheit über die drahtlose Sende- und Empfangseinheit auch mit einem Monitor verbunden, über den die grafische Darstellung der gesendeten Bildsignale erfolgt.The distance sensors 43 are connected via electrical lines to a computer unit (not shown) which is arranged in the drive housing 31 and is supplied with power via the accumulator. The lines serve both to supply power to the distance sensors 43 and to transmit signals from the distance sensors 43 to the computer unit. The lines are integrated in the cables 41 in the exemplary embodiment. The computer unit has a wireless transmission and reception unit, via which it is connected to a control device arranged in the carrier device. In the arrangement of an imaging sensor, the computer unit is wireless Transmitting and receiving unit also connected to a monitor, which is used to graphically display the transmitted image signals.

Über die in dem Antriebsgehäuse 31 angeordnete - nicht dargestellte - Rechnereinheit ist darüber hinaus auch eine Steuerung des Elektromotors möglich, mit dem diese verbunden ist. Die Ansteuerung des Elektromotors kann durch die in dem Trägergerät 1 angeordnete Steuereinheit über eine drahtlose Initiierung der Rechnereinheit erfolgen. Alternativ kann der Elektromotor auch direkt - drahtlos oder aber über Leitungen - mit der Steuerung des Trägergerätes 1 oder einem separaten Steuergerät verbunden sein. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Signale der Abstandssensoren 43 drahtlos oder über Leitungen direkt zu einer in dem Trägergerät 1 angeordneten Rechnereinheit zu senden. Die Anordnung einer Rechnereinheit in dem Antriebsgehäuse 31 ist folglich nicht zwingend erforderlich. Auch die Anordnung der Seilwinde und/oder des Elektromotors in einem Antriebsgehäuse 31 ist nicht zwingend erforderlich. Diese können auch direkt an dem Vorschubschlitten befestigt sein. Es ist auch möglich, die Seilwinde an dem Hilfsschlitten4 anzuordnen, wobei das von der Seilwinde aufgenommene Seil 41 an dem Vorschubschlitten 3 befestigt ist.The computer unit (not shown) arranged in the drive housing 31 can also be used to control the electric motor to which it is connected. The electric motor can be controlled by the control unit arranged in the carrier device 1 via a wireless initiation of the computer unit. Alternatively, the electric motor can also be connected directly - wirelessly or via lines - to the controller of the carrier device 1 or to a separate control unit. In addition, it is also possible to send the signals from the distance sensors 43 wirelessly or via lines directly to a computer unit arranged in the carrier device 1 . The arrangement of a computer unit in the drive housing 31 is therefore not absolutely necessary. The arrangement of the cable winch and/or the electric motor in a drive housing 31 is also not absolutely necessary. These can also be attached directly to the feed carriage. It is also possible to arrange the cable winch on the auxiliary carriage 4 , with the cable 41 picked up by the cable winch being fastened to the feed carriage 3 .

In den Figuren 1 bis 3 ist die als Drehbohranlage ausgeführte Baumaschine in drei Zuständen bei der Aufnahme eines Bohrrohres 6 zur Verbindung mit dem Druckrohr 52 des Bohrantriebs 51 gezeigt. In Figur 1 a) steckt das Bohrrohr 6 im Bohrloch, das Druckrohr 52 des Bohrantriebs 51 befindet sich außerhalb der Bohrlochachse. Wie in dem Detailausschnitt in Figur 1 b) gezeigt, ist der Hilfsschlitten 4 mit den an diesem angeordneten Sensoreinheiten 42 in Höhe der Verbindungsstelle endseitig des Druckrohres 52 positioniert. Der von den Abstandssensoren 43 der oberen Sensoreinheit 42 detektierte Abstand zum Druckrohr 52 ist hier wesentlich geringer, als der von den Abstandssensoren 43 der unteren Sensoreinheit 42 detektierten Abstand zum Bohrrohr 6. Auch der horizontale Versatz von Druckrohr 52 zum Bohrrohr 6 wird von dem Abstandssensoren 43 detektiert. Im Ausführungsbeispiel werden die Signale der Abstandssensoren 43 über die Rechnereinheit an die Steuerung in dem Trägergerät 1 geleitet. Anhand der kontinuierlich gelieferten Sensorsignale erfolgt durch die Steuerung eine Berechnung der erforderlichen Bewegungsabläufe zur Positionierung des Druckrohres 52 auf dem Bohrrohr 6.In the Figures 1 to 3 the construction machine designed as a rotary drilling rig is shown in three states when receiving a drill pipe 6 for connection to the pressure pipe 52 of the drill drive 51 . In figure 1 a) puts the drill pipe 6 in the borehole, the pressure pipe 52 of the drill drive 51 is located outside the borehole axis. As in the detail snippet in Figure 1 b) shown, the auxiliary carriage 4 with the sensor units 42 arranged on it is positioned at the level of the connection point at the end of the pressure pipe 52 . The distance from the pressure pipe 52 detected by the distance sensors 43 of the upper sensor unit 42 is significantly smaller here than the distance from the drill pipe 6 detected by the distance sensors 43 of the lower sensor unit 42. The horizontal offset from the pressure pipe 52 to the drill pipe 6 is also detected by the distance sensors 43 detected. In the exemplary embodiment, the signals from the distance sensors 43 are routed to the controller in the carrier device 1 via the computer unit. Based on the continuously supplied sensor signals the controller calculates the necessary movement sequences for positioning the pressure pipe 52 on the drill pipe 6.

In Figur 2 a) ist der Mäkler 2 mit dem an dem Vorschubschlitten 3 befestigen Bohrantrieb 51 derart positioniert, dass sich das Druckrohr 52 in der Bohrlochachse befindet. Dabei wurde das Druckrohr 52 dem Bohrrohr 6 angenähert. Wie in der Detailansicht in Figur 2 b) gezeigt, ist der Hilfsschlitten 4 mit den an diesem angeordneten Sensoreinheiten 42 wiederum in Höhe der Verbindungsstelle positioniert. Der von den Abstandssensoren 43 der oberen Sensoreinheit 42 detektierte Abstand zum Druckrohr 52 entspricht nun dem von den Abstandssensoren 43 der unteren Sensoreinheit 42 detektierten Abstand zum Bohrrohr 6. In dieser Position kann das Druckrohr 52 durch Verfahren des Vorschubschlittens 3 entlang des Mäklers 2 auf dem Bohrrohr 6 positioniert werden, wie in Figur 3 gezeigt ist. Über einen optional zusätzlich angeordneten bildgebenden Sensor, wie beispielsweise eine Kamera, die mit einem in der Kabine des Trägergerätes 1 angeordnetem Monitor verbunden ist, kann dieser Vorgang durch den Bediener visuell überwacht werden.In figure 2 a) the leader 2 is positioned with the drill drive 51 attached to the feed carriage 3 in such a way that the pressure pipe 52 is located in the borehole axis. In the process, the pressure pipe 52 was brought closer to the drill pipe 6 . As in the detail view in Figure 2 b) shown, the auxiliary carriage 4 with the sensor units 42 arranged on it is again positioned at the level of the connection point. The distance from the pressure pipe 52 detected by the distance sensors 43 of the upper sensor unit 42 now corresponds to the distance from the drill pipe 6 detected by the distance sensors 43 of the lower sensor unit 42. The pressure pipe 52 can be moved in this position by moving the feed carriage 3 along the leader 2 on the drill pipe 6 are positioned as in figure 3 is shown. This process can be visually monitored by the operator via an optionally additionally arranged imaging sensor, such as a camera, which is connected to a monitor arranged in the cabin of the carrier device 1 .

Nach Positionierung des Druckrohres 52 auf dem Bohrrohr 6 können nun die zur Verbindung erforderlichen Bolzen eingebracht werden. Hierzu kann an dem Hilfsschlitten 4 ein Aktor in Form eines Stellarms oder eines Greifers angeordnet sein, über den die Bolzen einbringbar sind - oder im Zuge einer Demontage entfernbar sind. Die Betätigung dieses Aktors kann entweder fernbedient durch den Bediener aus der Kabine des Trägergerätes 1 erfolgen oder auch automatisiert über eine hierzu eingerichtete Steuereinrichtung.Zur visuellen Kontrolle der Aktorbewegungen kann ein Bildsensor, insbesondere in Form einer Kamera, an dem Hilfsschlitten 4 angeordnet sein, der mit einem in der Kabine des Trägergerätes 1 angeordneten Monitor verbunden ist.After the pressure pipe 52 has been positioned on the drill pipe 6, the bolts required for the connection can now be introduced. For this purpose, an actuator in the form of an actuating arm or a gripper can be arranged on the auxiliary carriage 4, via which the bolts can be inserted—or can be removed in the course of disassembly. This actuator can be operated either remotely by the operator from the cabin of the carrier device 1 or also automatically via a control device set up for this purpose. For visual monitoring of the actuator movements, an image sensor, in particular in the form of a camera, can be arranged on the auxiliary carriage 4, which is connected to a monitor arranged in the cabin of the carrier device 1 .

In den Figuren 4 bis 6 ist in analoger Art und Weise die Aufnahme eines zweiten Bohrrohres 61 gezeigt, das von dem ersten Bohrrohr 6 aufgenommen wird. Hierbei wurde der Hilfsschlitten 4 mit den an diesem angeordneten Sensoreinheiten 42 relativ zum Vorschubschlitten 3 soweit entlang des Mäklers verfahren, bis er in Höhe der Verbindungsstelle endseitig des an dem Druckrohr 52 befestigten ersten Bohrrohr 6 positioniert ist.In the Figures 4 to 6 1 shows in an analogous manner the receiving of a second drill pipe 61 which is received by the first drill pipe 6. Here, the auxiliary carriage 4 with the sensor units 42 arranged on it was moved relative to the feed carriage 3 along the leader until it is positioned at the level of the connection point at the end of the first drill pipe 6 fastened to the pressure pipe 52 .

Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9 ist an dem Hilfsschlitten ein Aktor in Form eines Bohrwendelreinigungswerkzeugs 7 angeordnet. Das Bohrwendel-reinigungswerkzeug 7 umfasst einen zylindrisch ausgebildeten Reinigungsarm 71, an dem ein Schabwinkel 72 befestigt ist und der von einem Köcher 73 einer Haltevorrichtung 74 aufgenommen ist, die über eine Achse 75 schwenkbar an dem Hilfsschlitten 4 gelagert ist. Der Reinigungsarm 71 muss nicht zwingend zylindrisch ausgebildet sein - er kann auch quaderförmig oder in sonstiger Weise geeignet ausgebildet sein. Weiterhin muss der Reinigungsarm nicht zwingend von einem Köcher aufgenommen sein. Er kann auch direkt an der Haltevorrichtung 74 befestigt sein.In the embodiment according to figure 9 an actuator in the form of a drilling flute cleaning tool 7 is arranged on the auxiliary carriage. The drill flute cleaning tool 7 comprises a cylindrical cleaning arm 71 to which a scraping angle 72 is attached and which is held by a sleeve 73 of a holding device 74 which is pivotably mounted on the auxiliary carriage 4 via an axis 75 . The cleaning arm 71 does not necessarily have to be of cylindrical design—it can also be of cuboid or other suitable design. Furthermore, the cleaning arm does not necessarily have to be held by a holder. It can also be attached directly to the holding device 74 .

Die Schwenkachse des Reinigungsarms 71 ist quer zur Verfahrrichtung des Hilfsschlittens 4 gerichtet. Die Haltevorrichtung 74 ist mit einem Schwenkantrieb verbunden, über den sie um die Achse 75 schwenkbar ist. Im Ausführungsbeispiel ist der Schwenkantrieb durch einen hydraulisch betriebenen Steilgewindeschwenkmotor gebildet. Alternativ kann auch ein elektrischer Motor angeordnet sein. Um eine gute Reinigungswirkung zu erzielen, sollte der Schwenkantrieb eine Selbsthemmung aufweisen. Diese kann bei einem hydraulischen Schwenkmotor - vorliegend beispielsweise einem Steilgewindeschwenkmotor - durch ein Lasthalteventil realisiert sein.The pivot axis of the cleaning arm 71 is directed transversely to the direction of travel of the auxiliary carriage 4 . The holding device 74 is connected to a pivoting drive, via which it can be pivoted about the axis 75 . In the exemplary embodiment, the swivel drive is formed by a hydraulically operated high-helix swivel motor. Alternatively, an electric motor can also be arranged. In order to achieve a good cleaning effect, the swivel drive should be self-locking. In the case of a hydraulic swivel motor—in this case, for example, a high-helix swivel motor—this can be implemented by a load-holding valve.

In Figur 9 b) ist der Reinigungsarm 71 etwa orthogonal zum Führungsschlitten 4 verschwenkt und in dieser Position im Eingriff mit der Bohrwendel der Bohrschnecke 54 gezeigt. Dabei liegt der Reinigungsarm 71 mit dem Schabwinkel 72 am oberen Ende der Bohrwendel auf. Durch Rotation der Bohrschnecke 54 unter gleichzeitigem Ziehen der Kellystange gleitet der Schabwinkel 72 entlang der Bohrwendel, wodurch anhaftendes Erdmaterial von der Bohrschnecke 54 entfernt wird. In der Darstellung gemäß Figur 10 hat der Reinigungsarm 71 die Bohrwendel vollständig durchlaufen und die Bohrschnecke ist bis über den Reinigungsarm 71 aus dem Bohrrohr 6 herausgezogen. Anschließend wird der Reinigungsarm 71 aus der Arbeitsstellung heraus in die Ruhestellung verschwenkt, wie in Figur 11 gezeigt ist. In dieser Stellung ist der Reinigungsarm 71 nach unten verschwenkt und parallel zum Führungsschlitten 4 positioniert.In Figure 9 b) the cleaning arm 71 is pivoted approximately orthogonally to the guide carriage 4 and is shown in this position in engagement with the drill helix of the auger 54. The cleaning arm 71 rests with the scraping angle 72 on the upper end of the drill helix. By rotating the auger 54 while simultaneously pulling the Kelly bar, the scraper 72 slides along the drill flute, thereby removing soil material adhering to the auger 54 . In the representation according to figure 10 the cleaning arm 71 has completely passed through the spiral drill and the auger has been pulled out of the drill pipe 6 past the cleaning arm 71 . Then will the cleaning arm 71 is pivoted out of the working position into the rest position, as in figure 11 is shown. In this position, the cleaning arm 71 is pivoted downwards and positioned parallel to the guide carriage 4 .

Claims (17)

Baumaschine für den Spezialtiefbau, mit einem Mäkler (2), an dem ein Vorschubschlitten (3) geführt ist, der eine Aufnahme für ein Arbeitsgerät, insbesondere ein Bohr- oder Rammgerät aufweist und der mit einem ersten Antrieb verbunden ist, über den er entlang des Mäklers (2) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Mäkler (2) ein zusätzlicher Hilfsschlitten (4) angeordnet ist, der über einen zweiten Antrieb entlang des Mäklers (2) bewegbar ist, wobei an dem Hilfsschlitten (4) wenigstens ein Aktor und/oder wenigstens ein Sensor angeordnet ist.Construction machine for special foundation engineering, with a leader (2) on which a feed carriage (3) is guided, which has a receptacle for a working device, in particular a drilling or piling device, and which is connected to a first drive, via which it moves along the leader (2), characterized in that an additional auxiliary carriage (4) is arranged on the leader (2) and can be moved along the leader (2) via a second drive, with at least one actuator on the auxiliary carriage (4). and/or at least one sensor is arranged. Baumaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsschlitten (4) über den zweiten Antrieb relativ zum Vorschubschlitten (3) bewegbar ist.Construction machine according to Claim 1, characterized in that the auxiliary carriage (4) can be moved relative to the feed carriage (3) via the second drive. Baumaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsschlitten (4) über den zweiten Antrieb unabhängig vom Vorschubschlitten (3) bewegbar ist.Construction machine according to Claim 1 or 2, characterized in that the auxiliary carriage (4) can be moved independently of the feed carriage (3) via the second drive. Baumaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Antrieb durch einen Elektromotor gebildet ist.Construction machine according to one of the preceding claims, characterized in that the second drive is formed by an electric motor. Baumaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Antrieb mit einer Seilwinde verbunden ist, die über den zweiten Antrieb antreibbar ist und deren Seil (41) mit dem Hilfsschlitten (4) verbunden ist.Construction machine according to Claim 4, characterized in that the second drive is connected to a cable winch which can be driven via the second drive and whose cable (41) is connected to the auxiliary carriage (4). Baumaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Antrieb und die Seilwinde an dem Vorschubschlitten (3) angeordnet sind.Construction machine according to Claim 4 or 5, characterized in that the second drive and the cable winch are arranged on the feed carriage (3). Baumaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Hilfsschlitten (4) wenigstens ein bildgebender Sensor und/oder wenigstens ein Abstandssensor (43) angeordnet ist.Construction machine according to one of the preceding claims, characterized in that at least one imaging sensor and/or at least one distance sensor (43) is arranged on the auxiliary carriage (4). Baumaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Abstandssensoren (43) angeordnet sind, die in einem definierten Winkel zum Hilfsschlitten (4) angestellt sind und Bestandteil einer ersten Sensoreinheit (42) sind.Construction machine according to Claim 7, characterized in that two distance sensors (43) are arranged, which are set at a defined angle to the auxiliary carriage (4) and are part of a first sensor unit (42). Baumaschine nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass parallel beabstandet zur ersten Sensoreinheit (42) eine zweite Sensoreinheit (42) an dem Hilfsschlitten (4) angeordnet ist, die wiederum zwei in einem definierten Winkel zum Hilfsschlitten angestellte Abstandssensoren (43) umfasst.Construction machine according to Claim 7 , characterized in that a second sensor unit (42) is arranged on the auxiliary carriage (4) at a parallel distance from the first sensor unit (42), which in turn comprises two distance sensors (43) set at a defined angle to the auxiliary carriage. Baumaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Abstandssensoren ein Ultraschallsensor ist und/oder dass wenigstens einer Abstandssensoren ein Lidarsensor ist.Construction machine according to one of Claims 7 to 9, characterized in that at least one of the distance sensors is an ultrasonic sensor and/or that at least one distance sensor is a lidar sensor. Baumaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Sensoren mit der Maschinensteuerung und/oder einem Bedienterminal der Baumaschine verbunden ist.Construction machine according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the sensors is connected to the machine controller and/or an operator terminal of the construction machine. Baumaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsschlitten wenigstens einen Aktor aufweist, der einen schwenkbaren und/oder ausfahrbaren Arm umfasst und der über eine angeordnete Steuereinheit ansteuerbar ist.Construction machine according to one of the preceding claims, characterized in that the auxiliary carriage has at least one actuator which comprises a pivotable and/or extendable arm and which can be controlled via an arranged control unit. Baumaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Arm wenigstens eines Aktors ein Manipulator, insbesondere ein Greifer und/oder ein Schraubwerkzeug und/oder ein Bohrwendelreinigungswerkzeug (7) angeordnet ist.Construction machine according to Claim 12, characterized in that a manipulator, in particular a gripper and/or a screwing tool and/or a drill flute cleaning tool (7) is arranged on the arm of at least one actuator. Baumaschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm mit einem hydraulisch oder elektrisch betriebenen Schwenkmotor oder Zylinder verbunden ist, über den er verschwenkbar ist und der vorzugsweise eine Selbsthemmung aufweist.Construction machine according to Claim 12 or 13, characterized in that the arm is connected to a hydraulically or electrically operated swivel motor or cylinder, via which it can be swiveled and which preferably has a self-locking mechanism. Baumaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Hilfsschlitten (4) eine Leseeinrichtung und/oder eine Schreibeinrichtung zur berührungslosen Datenerfassung und/oder Datenspeicherung angeordnet ist.Construction machine according to one of the preceding claims, characterized in that a reading device and/or a writing device for contactless data acquisition and/or data storage is arranged on the auxiliary carriage (4). Baumaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Steuereinrichtung umfasst, die mit dem Antrieb des Vorschubschlittens (3) und dem Antrieb des Hilfsschlittens (4) verbunden ist und die ein Speichermodul umfasst, in dem wenigstens eine Bewegungsabfolge des Hilfsschlittens (4) und wenigstens eines an diesem angeordneten Aktors hinterlegt ist.Construction machine according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a control device which is connected to the drive of the feed carriage (3) and the drive of the auxiliary carriage (4) and which comprises a memory module in which at least one movement sequence of the auxiliary carriage (4 ) and at least one actuator arranged on this is stored. Baumaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mit wenigstens einem Sensor des Hilfsschlittens (4) verbunden ist und derart eingerichtet ist, dass in Abhängigkeit von den erfassten Sensorsignalen eine Bewegung des Hilfsschlittens (4) und/oder wenigstens eines Aktors erfolgt.Construction machine according to Claim 16, characterized in that the control device is connected to at least one sensor of the auxiliary carriage (4) and is set up in such a way that the auxiliary carriage (4) and/or at least one actuator is/are moved as a function of the detected sensor signals.
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