DE102013212151A1 - Construction machine with a vibration unit - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Eine Baumaschine besitzt eine Vibrationseinheit zum Rütteln eines Bodens zur Verdichtung des Bodens. Erfindungsgemäß ist an der Baumaschine wenigstens ein Beschleunigungssensor angeordnet, der aufgrund seiner Anordnung Beschleunigungsmesswerte der Vibrationseinheit erfasst. Der Beschleunigungssensor ist mit einer Auswerteeinheit verbunden, welche dazu eingerichtet ist, anhand der Beschleunigungsmesswerte ein Maß der Verdichtung des Bodens zu ermitteln und auszugeben.A construction machine has a vibration unit for vibrating a soil to compact the soil. According to the invention, at least one acceleration sensor is arranged on the construction machine, which due to its arrangement detects acceleration measurement values of the vibration unit. The acceleration sensor is connected to an evaluation unit which is set up to determine and output a measure of the compaction of the soil on the basis of the acceleration measured values.

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft eine Baumaschine mit einer Vibrationseinheit, insbesondere einen Tiefenrüttler.The invention relates to a construction machine with a vibration unit, in particular a deep vibrator.

Diese Maschinen haben die Aufgabe in einer Tiefe von mehreren Metern den Untergrund durch eingebrachte Vibrationen zu verdichten. Das Verdichten des Untergrundes erhöht die Belastungsfähigkeit des Bodens. Um die Belastbarkeit des Untergrundes noch weiter zu erhöhen, ist es üblich Schottersteine in den Untergrund einzubringen, die durch den Tiefenrüttler ebenfalls verdichtet werden. Auf diese Weise erhöht sich die Belastungsfähigkeit eines Untergrundes weiter und es ist möglich große Bauvorhaben auch auf zuerst nicht tragfähigem Untergrund zu errichten.These machines have the task of compacting the subsoil at a depth of several meters by introducing vibrations. The compaction of the ground increases the load capacity of the soil. In order to increase the load capacity of the substrate even further, it is common practice to introduce ballast stones into the ground, which are also compacted by the deep vibrator. In this way, the load capacity of a subsoil continues to increase and it is possible to build large construction projects on unsustainable ground.

Solche Tiefenrüttler sind aus der Patentliteratur bekannt. Beispielhaft sei auf dieEP 1068402 B1 verwiesen.Such deep vibrators are known from the patent literature. Exemplary is on the EP 1068402 B1 directed.

Um den Fortschritt der Verdichtung zu erfassen und zu dokumentieren, wird im Moment der nötige Hydraulikdruck im Vortriebszylinder des Rüttlers gemessen. Dieses Verfahren ist von vielen verschiedenen Parametern abhängig und aus diesem Grund mit einer hohen Ungenauigkeit behaftet.In order to record and document the progress of compaction, the necessary hydraulic pressure is currently measured in the propulsion cylinder of the vibrator. This method depends on many different parameters and therefore has a high degree of inaccuracy.

Der Erfindung liegt die Zielsetzung zugrunde, eine Erfassung der erzielten Verdichtung bei einer Baumaschine mit Vibrationseinheit zu verbessern.The invention is based on the objective to improve a detection of the achieved compression in a construction machine with vibration unit.

Dieses Ziel wird mit einer Baumaschine gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 erreicht.This object is achieved with a construction machine according to the features of patent claim 1.

Durch einen an der Baumaschine angeordneten Beschleunigungssensor mit dem Beschleunigungsmesswerte der Vibrationseinheit erfasst werden und eine Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, anhand der Beschleunigungsmesswerte ein Maß der Verdichtung des Bodens zu ermitteln und auszugeben kann die erzielte Verdichtung zuverlässiger als bisher erfasst werden.By an acceleration sensor arranged on the construction machine with the acceleration measured values of the vibration unit being detected and an evaluation unit which is set up to determine and output a measure of the compaction of the soil on the basis of the acceleration measured values, the achieved compaction can be detected more reliably than hitherto.

Die Erfindung bewirkt also eine Verbesserung der Erfassung der Bodenverdichtung insbesondere beim Tiefenrüttler und damit die Schaffung einer Dokumentationsmöglichkeit des Verdichtungsfortschritts. Somit kann beurteilt werden, in wieweit der einzelne Verdichtungsvorgang abgeschlossen ist. Ebenso kann zu Nachweiszwecken gegenüber dem Auftraggeber eine aussagekräftige Dokumentation der verrichteten Gesamtarbeit erstellt werden.Thus, the invention causes an improvement in the detection of soil compaction, especially in Tiefenrüttler and thus the creation of a documentation option for compaction progress. Thus, it can be judged to what extent the single compaction process is completed. Likewise, for the purpose of proof to the client, a meaningful documentation of the completed complete work can be produced.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Preferred developments of the invention are subject of the dependent claims.

Bevorzugte Stellen um einen oder mehrere Beschleunigungssensoren anzubringen sind z.B. beim Tiefenrüttler an der Rüttlerspitze, an dem Aufsatzrohr, an der Halterung bzw. dem Mast, an dem Ausleger und/oder an einem Rahmen des Tiefenrüttlers. Auf die genannten Bauteile übertragen sich die beim Rütteln erzeugten Vibrationen recht gut.Preferred locations for attaching one or more acceleration sensors are e.g. at the deep vibrator at the Rüttlerspitze, at the attachment tube, at the holder or the mast, at the boom and / or at a frame of the deep vibrator. On the components mentioned, the vibration generated during shaking transferred quite well.

Vorzugsweise kann die Auswerteeinheit in ein Steuergerät der Baumaschine integriert sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswerteeinheit mit dem Beschleunigungssensor eine Baueinheit bildet.Preferably, the evaluation unit can be integrated in a control device of the construction machine. Alternatively or additionally, the evaluation unit with the acceleration sensor forms a structural unit.

Besonders bevorzugt ist es, wenn ein Steuergerät vorhanden ist, das mit der Vibrationseinheit so verbunden ist, dass es die Vibrationseinheit ausschalten kann, wobei dem Steuergerät Signale der Auswerteeinheit zugeführt sind, und wobei das Steuergerät in Verbindung mit der Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, bei Auftreten oder Überschreiten von vorgegebenen Beschleunigungsmesswerten die Vibrationseinheit auszuschalten.It is particularly preferred if a control unit is present which is connected to the vibration unit in such a way that it can switch off the vibration unit, the control unit receiving signals from the evaluation unit, and the control unit being set up in connection with the evaluation unit when it occurs or exceeding predetermined acceleration readings to turn off the vibration unit.

Dabei kann automatisch der Verdichtungsvorgang beendet werden, wenn das gemessene Beschleunigungssignal einen voreingestellten Wert überschreitet, da die maximal mögliche Verdichtung erreicht ist. Das System kann auch dazu verwendet werden den Verdichtungsvorgang sofort zu beenden, falls die Rüttelspitze auf massive Gesteinsschichten trifft. Wird dies nicht erkannt und sofort abgeschaltet, kann dies ansonsten zur Beschädigung der Maschine führen.In this case, the compression process can be automatically terminated when the measured acceleration signal exceeds a preset value, since the maximum possible compression is reached. The system can also be used to immediately stop the compaction process if the shaker tip hits massive rock layers. If this is not detected and switched off immediately, this can otherwise damage the machine.

Vorteilhaft ist es auch die Auswerteeinheit mit einer Aufzeichnungseinheit zu verbinden, welche dazu eingerichtet ist, das Maß der Verdichtung des Bodens insbesondere in Zusammenhang mit weiteren Daten zu erfassen uns so einen Verdichtungsfortschritt zu dokumentieren. Die weiteren Daten können z .B. Zeitdaten oder Ortsdaten (GPS-Daten) oder eine Kennzeichnung der Verdichtungsstelle im Geländeplan sein.It is also advantageous to connect the evaluation unit to a recording unit which is set up to record the degree of compaction of the soil, in particular in conjunction with other data, so as to document a compaction progress. The further data can, for example. Time data or location data (GPS data) or an identification of the compression point in the site plan.

Die1 zeigt in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen mit Beschleunigungssensoren ausgestatteten Tiefenrüttler.The 1 shows a schematic representation of an inventive equipped with accelerometers deep vibrator.

Die2 zeigt eine Verschaltung von mehreren Beschleunigungssensoren mit einer Auswerteeinheit.The 2 shows an interconnection of a plurality of acceleration sensors with an evaluation unit.

Die Erfindung wird anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in FIGS.

Gemäß der1 besitzt eine Baumaschine – hier ein Tiefenrüttler – ein Fahrgestell und einen Aufbau ähnlich einem Raupenbagger. An einem Ausleger ist ein Mast3 befestigt der als Halterung eines Aufsatzrohres5 dient. Das Aufsatzrohr5 ist an dem Mast3 vertikal verschiebbar befestigt. Eine Rüttlerspitze7 – als Vibrationseinheit – sitzt am unteren Ende des Aufsatzrohrs5. Diese wird mittels eines Antriebs (nicht dargestellt) in Schwingungen versetzt um den Boden auch in tiefen Schichten zu verdichten.According to the 1 has a construction machine - here a deep vibrator - a chassis and a structure similar to a crawler excavator. On a boom is a mast 3 attached as a holder of atower tube 5 serves. Thetop tube 5 is at the mast 3 attached vertically displaceable. A jogger tip 7 - as vibration unit - sits at the lower end of theattachment tube 5 , This is vibrated by means of a drive (not shown) to compress the soil in deep layers.

Beschleunigungssensoren11,12 und13 können am Mast3, am Aufsatzrohr5 oder an der Rüttlerspitze7 angebracht werden, um die beim Verdichtungsvorgang durch die Vibration der Rüttlerspitze7 auftretenden Beschleunigungen zu erfassen. Es kann ein Sensor, aber auch mehrere Sensoren an den unterschiedlichen möglichen Anbaustellen angebracht werden. Auch der Rahmen oder der Ausleger eignen sich möglicher Weise für den Anbau von Beschleunigungssensoren, wenn dort die beim Verdichtungsvorgang erzeugten Vibrationen mit ausreichender Amplitude erfassbar sind.accelerometers 11 . 12 and 13 can on the mast 3 , on thetop tube 5 or at theRüttlerspitze 7 be attached to the during the compression process by the vibration ofRüttlerspitze 7 to detect occurring accelerations. It can be a sensor, but also several sensors attached to the different possible cultivation sites. Also, the frame or the boom are possibly suitable for the cultivation of acceleration sensors, if there the vibrations generated during the compression process can be detected with sufficient amplitude.

Die2 zeigt die Verschaltung von mehreren Sensoren mit einer Auswerteeinheit15. Die Auswerteeinheit15 erhält Beschleunigungsmesswerte der Sensoren11,12 und13 etc. und gibt aufgrund solcher Beschleunigungsmesswerte ein Signal16 aus, das ein Maß der Verdichtung des Bodens darstellt.The 2 shows the interconnection of several sensors with anevaluation unit 15 , Theevaluation unit 15 Receives acceleration measurements of thesensors 11 . 12 and 13 etc. and gives a signal due tosuch acceleration measurements 16 which represents a measure of the compaction of the soil.

Die Auswerteeinheit15 kann in ein Steuergerät der Baumaschine integriert sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswerteeinheit15 mit einem oder jeweils einem Beschleunigungssensor11,12,13 eine Baueinheit bildet.Theevaluation unit 15 can be integrated in a control unit of the construction machine. Alternatively or additionally, theevaluation unit 15 with one or in each case anacceleration sensor 11 . 12 . 13 forms a structural unit.

Es kann ein Steuergerät vorhanden sein, das mit der Vibrationseinheit7 so verbunden ist, dass es die Vibrationseinheit7 ausschalten kann. Dem Steuergerät sind Signale der Auswerteeinheit15 zugeführt. Das Steuergerät ist in Verbindung mit der Auswerteeinheit15 dazu eingerichtet, bei Auftreten oder Überschreiten von vorgegebenen Beschleunigungsmesswerten die Vibrationseinheit7 auszuschalten.There may be a controller connected to thevibration unit 7 connected so that it is thevibration unit 7 can turn off. The control unit has signals of theevaluation unit 15 fed. The control unit is in connection with theevaluation unit 15 adapted to, upon occurrence or exceeding of predetermined acceleration measured values, thevibration unit 7 off.

Funktionsbeschreibungfunction Description

Zur genauen Bestimmung des Verdichtungsfortschritts und der Dokumentation werden am Tiefenrüttler1 ein bis mehrere Beschleunigungssensoren11,12 und13 mit einer oder mehreren Achsen eingesetzt.For the exact determination of the compaction progress and the documentation are at the Tiefenrüttler 1 one toseveral acceleration sensors 11 . 12 and 13 used with one or more axes.

Wie gesagt sind diese Sensoren z.B. an der Rüttlerspitze7, am Aufsatzrohr5 und/oder am Mast3 der Maschine1 befestigt.As I said, these sensors are eg at the Rüttlerspitze 7 , on thetop tube 5 and / or on the mast 3 the machine 1 attached.

Während des Verdichtungsvorgangs werden die Beschleunigungswerte kontinuierlich gemessen. Die gemessenen Beschleunigungswerte werden zu der Auswerteeinheit15 bzw. zu dem Steuergerät übertragen und dort ausgewertet. Es ist auch denkbar die Auswertung im Beschleunigungssensor11,12,13 selbst vorzunehmen und den Grad der Verdichtung auszugeben.During the compression process, the acceleration values are continuously measured. The measured acceleration values become theevaluation unit 15 or transmitted to the controller and evaluated there. It is also conceivable evaluation in theacceleration sensor 11 . 12 . 13 yourself and spend the degree of compaction.

Beurteilt werden die Veränderung der gemessenen Beschleunigungswerte im Zuge des Verdichtungsvorganges, sowie die Verhältnisse der gemessenen Beschleunigungswerte an den verschiedenen Messstellen zueinander. Übersteigt das gemessene Beschleunigungssignal einen voreingestellten Wert, so wird der Verdichtungsvorgang beendet, da die maximal mögliche Verdichtung erreicht ist.The change in the measured acceleration values in the course of the compression process as well as the ratios of the measured acceleration values at the different measuring points to each other are assessed. If the measured acceleration signal exceeds a preset value, the compression process is terminated, since the maximum possible compression is achieved.

Das System kann auch dazu verwendet werden den Verdichtungsvorgang sofort zu beenden, falls die Rüttlerspitze7 auf massive Gesteinsschichten trifft. Wird dies nicht erkannt und sofort abgeschaltet, kann dies ansonsten zur Beschädigung der Maschine führen.The system can also be used to immediately stop the compaction process if thevibrator tip 7 meets massive rock strata. If this is not detected and switched off immediately, this can otherwise damage the machine.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• EP 1068402 B1[0003]EP 1068402 B1[0003]

Claims (7)

Translated fromGerman

Baumaschine (1) mit einer Vibrationseinheit (7) zum Rütteln eines Bodens zur Verdichtung des Bodensdadurch gekennzeichnet, dass, an der Baumaschine (1) wenigstens ein Beschleunigungssensor (11,12,13) angeordnet ist, der aufgrund seiner Anordnung Beschleunigungsmesswerte der Vibrationseinheit (7) erfasst, dass der Beschleunigungssensor (11,12,13) mit einer Auswerteeinheit (15) verbunden ist, und dass die Auswerteeinheit (15) dazu eingerichtet ist, anhand der Beschleunigungsmesswerte ein Maß der Verdichtung des Bodens zu ermitteln und auszugeben.Construction machine ( 1 ) with a vibration unit ( 7 ) for shaking a soil to compact the soil,characterized in that, on the construction machine ( 1 ) at least one acceleration sensor ( 11 . 12 . 13 ) is arranged, which due to its arrangement acceleration measured values of the vibration unit ( 7 ) detects that the acceleration sensor ( 11 . 12 . 13 ) with an evaluation unit ( 15 ), and that the evaluation unit ( 15 ) is adapted to determine and output a measure of the compaction of the soil on the basis of the acceleration measurement values.Baumaschine (1) nach Anspruch 1, welche als Tiefenrüttler (1) ausgeführt ist, wobei an einem Ausleger der Baumaschine eine Halterung, insbesondere ein Mast (3) vorgesehen ist, und wobei an der Halterung ein Aufsatzrohr (5) mit einer Rüttlerspitze (7) vertikal verschiebbar gehalten ist.Construction machine ( 1 ) according to claim 1, which as deep vibrator ( 1 ) is executed, wherein on a boom of the construction machine, a holder, in particular a mast ( 3 ) is provided, and wherein on the holder an attachment tube ( 5 ) with a vibrator tip ( 7 ) is held vertically displaceable.Baumaschine (1) nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, dass an der Rüttlerspitze (7) und/oder an dem Aufsatzrohr (5) und/oder an der Halterung und/oder an dem Mast (3) und/oder an dem Ausleger und/oder an einem Rahmen der Baumaschine (1) ein Beschleunigungssensor (11,12,13) angeordnet ist.Construction machine ( 1 ) according to claim 2,characterized in that at the Rüttlerspitze ( 7 ) and / or on the top tube ( 5 ) and / or on the holder and / or on the mast ( 3 ) and / or on the boom and / or on a frame of the construction machine ( 1 ) an acceleration sensor ( 11 . 12 . 13 ) is arranged.Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (15) in ein Steuergerät der Baumaschine (1) integriert ist.Construction machine according to one of claims 1 to 3,characterized in that the evaluation unit ( 15 ) in a control device of the construction machine ( 1 ) is integrated.Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (15) mit dem Beschleunigungssensor (11,12,13) eine Baueinheit bildet.Construction machine according to one of claims 1 to 4,characterized in that the evaluation unit ( 15 ) with the acceleration sensor ( 11 . 12 . 13 ) forms a structural unit.Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5,dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuergerät vorhanden ist, das mit der Vibrationseinheit (7) so verbunden ist, dass es die Vibrationseinheit (7) ausschalten kann, und dass dem Steuergerät Signale (16) der Auswerteeinheit (15) zugeführt sind, und dass das Steuergerät in Verbindung mit der Auswerteeinheit (15) dazu eingerichtet ist, bei Auftreten oder Überschreiten von vorgegebenen Beschleunigungsmesswerten die Vibrationseinheit (7) auszuschalten.Construction machine according to one of claims 1 to 5,characterized in that a control device is provided, which with the vibration unit ( 7 ) is connected so that it is the vibration unit ( 7 ) and that the control unit receives signals ( 16 ) of the evaluation unit ( 15 ) are supplied, and that the control unit in conjunction with the evaluation unit ( 15 ) is adapted, upon occurrence or exceeding of predetermined acceleration measured values, the vibration unit ( 7 ) off. Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6,dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (15) mit einer Aufzeichnungseinheit verbunden ist, welche dazu eingerichtet ist, das Maß der Verdichtung des Bodens insbesondere in Zusammenhang mit weiteren Daten zu erfassen und/oder einen Verdichtungsfortschritt zu dokumentieren.Construction machine according to one of claims 1 to 6,characterized in that the evaluation unit ( 15 ) is connected to a recording unit which is adapted to detect the degree of compaction of the soil, in particular in connection with other data and / or to document a compaction progress.

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