Die Erfindung betrifft ein Tiefbauwerkzeug zum Anbau an eine Tiefbaumaschine mit einem Trägergerät, mit mindestens einem Sensor zum Erfassen von Betriebsdaten an dem Tiefbauwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Tiefbauverfahren, bei dem eine Tiefbaumaschine mit einem daran angebauten Tiefbauwerkzeug mit mindestens einem Sensor eingesetzt wird, durch welchen Betriebsdaten im Einsatz des Tiefbauwerkzeugs erfassbar sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11 .

Eine Tiefbaumaschine mit einem Trägergerät und einem Drehbohrwerkzeug als Tiefbauwerkzeug geht beispielsweise aus der EP 3 392 449 B1 hervor.

Bei einem solchen Bohrgerät wird beispielsweise in der gattungsbildenden EP 3 536 900 A1 gelehrt, dass an dem Tiefbauwerkzeug mindestens ein Sensor zur Messdatenerfassung angebracht sein kann. Im konkreten Fall ist eine Schallmesseinrichtung an dem Tiefbauwerkzeug vorgesehen.

Derartige Messeinrichtungen sind über das Bohrgestänge über eine Datenleitung oder drahtlos mit einer Steuereinrichtung verbunden, welche außerhalb des Bodens an dem Trägergerät angebracht ist. Üblicherweise befindet sich die Steuereinrichtung in oder an der sogenannten Fahrerkabine.

Weiterhin ist es bekannt, die von den Sensoren erfassten Daten zusammen mit weiteren Betriebsdaten der Tiefbaumaschine an eine zentrale Leitstelle zur Datenerfassung und Datenauswertung zu übertragen. Auf diese Weise wird es möglich, nahezu in Echtzeit den Zustand von Tiefbauarbeiten in einer Leitstelle zu erfassen und zu überwachen. Abhängig von den so erfassten Betriebsdaten können Aussagen nicht nur zum Verlauf der Bauarbeiten, sondern auch zu Einsatzart und Einsatzzeitdauer der Tiefbaumaschine und des eingesetzten Tiefbauwerkzeuges getroffen werden.

Insbesondere bei eingesetzten Tiefbauwerkzeugen ist die Einsatzart und die Einsatzdauer eine wichtige Information, um etwa eine bedarfsgerechte Wartung vorzusehen. Eine Wartung kann beispielsweise einen Wechsel von Teilen, etwa Abtragszähnen oder notwendige Schmiermaßnahmen umfassen.

Insbesondere auf größeren Baustellen ist es üblich, dass ein häufiger Wechsel eines Tiefbauwerkzeuges erfolgt, welches dann an unterschiedlichen Tiefbaumaschinen angebaut werden kann. Dabei können auch Tiefbauwerkzeuge oder Tiefbaumaschinen von unterschiedlichen Herstellern zum Einsatz kommen, wodurch eine effiziente Datenübertragung von dem Tiefbauwerkzeug zu der Tiefbaumaschine erschwert, beeinträchtigt oder teilweise sogar unmöglich wird. Dies kann dazu führen, dass Tiefbauwerkzeuge nicht oder nicht bedarfsgerecht gewartet werden, etwa weil von einer Leitstelle bestimmte Betriebszeiten nicht erfasst wurden.

Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein Tiefbauwerkzeug und ein Tiefbauverfahren anzugeben, mit welchen eine besonders effiziente Nutzung eines Tiefbauwerkzeuges erreicht werden kann.

Die Aufgabe wird zum einen mit einem Tiefbauwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen mit einem Tiefbauverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Tiefbauwerkzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Tiefbauwerkzeug eine von der Tiefbaumaschine autarke Betriebsdateneinheit angeordnet ist, welche mindestens einen Sensor und einen Datenspeicher aufweist, in welchem die erfassten Betriebsdaten an dem Tiefbauwerkzeug unabhängig von dem Trägergerät gespeichert und abrufbar sind.

Eine Grundidee der Erfindung kann darin gesehen werden, das Tiefbauwerkzeug mit einer eigenständigen Betriebsdatenerfassung und einer Betriebsdatenspeicherung zu versehen. Dabei ist nicht ausgeschlossen, dass die Daten weiterhin an ein Trägergerät und damit die Tiefbaumaschine im Betrieb übertragen werden. Jedoch blei- ben unabhängig von einer solchen möglichen Datenübertragung die Betriebsdaten weiter an dem Tiefbauwerkzeug gespeichert. Dabei ist im Sinne der Erfindung unter Tiefbauwerkzeug eine zum Anbau an eine Tiefbaumaschine mit einem Trägergerät vorgesehene Komponente zu verstehen, welche im Wesentlichen als ein einfacher Stahlbau ausgeführt ist und im Wesentlichen über keine eigenen Antriebe und Steuereinrichtungen verfügt.

Durch die Speicherung der Betriebsdaten unmittelbar an einem Tiefbauwerkzeug können diese werkzeuggebunden zuverlässig erfasst werden, auch wenn das Tiefbauwerkzeug an verschiedenen Tiefbaumaschinen unterschiedlicher Hersteller oder an Tiefbaumaschinen ohne Datenübertragungs- und Datenverarbeitungseinrichtung eingesetzt wird. Zudem besteht bei den erfindungsgemäß ausgestalteten Tiefbauwerkzeugen die grundsätzliche Möglichkeit, die Betriebsdaten unmittelbar an dem Werkzeug abzufragen, so dass ein eventueller Wartungsbedarf zuverlässig und unabhängig von einer Tiefbaumaschine oder einer Leitstelle festgestellt werden kann. Die werkzeuggebundenen Daten können auch bei einer Schadensermittlung und zur Klärung der Einsatzumstände bei Garantieansprüchen eingesetzt werden.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung besteht darin, dass die erfassten Betriebsdaten mit einer Zeitmarkierung versehen werden. Bei Vorliegen einer einheitlichen Zeitmarkierung können so auch die vom Werkzeug unmittelbar erfassten Daten zu einem späteren Zeitpunkt mit weiteren Betriebsdaten der Tiefbaumaschine zusammengefasst und gegebenenfalls abgeglichen werden. Die Zeitmarkierung kann die Uhrzeit und das Datum umfassen. Dies kann die Datensicherheit bei insgesamt erfassten Betriebsdaten erhöhen. So kann etwa festgestellt werden, ob die Betriebszeiten eines Tiefbauwerkzeuges mit den entsprechenden Betriebszeiten der Tiefbaumaschinen übereinstimmen, an welchen das Tiefbauwerkzeug angebaut worden ist. Dies führt zu einer grundsätzlichen Erhöhung der Datensicherheit und Datenqualität. Dabei können auch insgesamt die Betriebszeiten erfasst werden, wobei der Betrieb eines Tiefbauwerkzeuges etwa durch das Auftreten und Beenden einer Bewegung, insbesondere einer bestimmten Bewegung, insbesondere einer Drehbewegung, mittels eines entsprechenden Bewegungssensors erfasst werden kann.

Besonders vorteilhaft ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass als Betriebsdaten durch den mindestens einen Sensor eine Drehzahl, Drücke, Kräfte, Tem- peratur und/oder Lageänderungen erfassbar sind. Insbesondere können auch mehrere verschiedene Sensoren an einem Tiefbauwerkzeug vorgesehen sein. Eine Drehzahl kann beispielsweise über einen Beschleunigungssensor, insbesondere gy- roskopische Messmittel, erfasst werden. Drücke und Kräfte können beispielsweise über entsprechende Kraftmessstreifen zuverlässig erfasst werden. Zur Messung der Temperatur können ein oder mehrere Temperatursensoren am Tiefbauwerkzeug angeordnet sein. Eine Lageänderung kann über Bewegungs- oder Beschleunigungssensoren und/oder gegebenenfalls über eine GPS-Messeinheit erfasst werden. Die Aufzählung ist nicht abschließend, so dass auch andere für ein Verfahren relevante physikalische oder chemische Daten an dem Tiefbauwerkzeug erfasst und abgespeichert werden können. Der Datenspeicher kann dabei für eine Langzeit- Datenspeicherung, etwa für mehrere Tage, Wochen oder Monate, ausgebildet sein.

Besonders bevorzugt ist es nach einer Ausführungsvariante der Erfindung, dass die Betriebsdateneinheit einen Prozessor umfasst, mit welchem die erfassten Betriebsdaten unmittelbar an dem Tiefbauwerkzeug auswertbar sind. Somit können bereits aufbereitete Daten von den Sensoren unmittelbar von dem Tiefbauwerkzeug effizient abgefragt werden. Hierzu kann ein manuelles tragbares Abfragegerät vorgesehen sein.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass durch den Prozessor ein Wartungszustand ermittelbar und ein Signal hierzu abgebbar ist. So kann durch den Prozessor das Erreichen einer bestimmten Betriebszeit für eine Wartung oder auch das Überschreiten einer Grenzbelastung festgestellt werden, wodurch eine Wartung oder Reparatur des Tiefbauwerkzeuges veranlasst wird. Dies kann über eine Signaleinrichtung, vorzugsweise an dem Tiefbauwerkzeug selbst, angezeigt werden.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Tiefbauwerkzeuges ist es zweckmäßig, dass die Betriebsdateneinheit eine autarke Energieversorgung, insbesondere einen elektrischen Akkumulator, umfasst. Der Akkumulator kann grundsätzlich auswechselbar sein. Vorzugsweise ist dieser über ein Ladekabel oder drahtlos aufladbar.

Besonders vorteilhaft ist es nach einer Ausführungsvariante, dass die Betriebsdateneinheit lösbar und/oder nachrüstbar an dem Tiefbauwerkzeug ausgebildet ist. Die Betriebsdateneinheit ist dabei bevorzugt in einem Gehäuse an dem Tiefbauwerkzeug geschützt aufgenommen. Das Gehäuse kann dabei eine Aufnahme an dem Tiefbauwerkzeug umfassen, welche mit einem lösbaren Gehäusedeckel verschlossen ist. Die Betriebsdateneinheit kann leitungsgebunden oder drahtlos mit dem mindestens einen Sensor an dem Tiefbauwerkzeug in Verbindung stehen. Dies Betriebsdateneinheit kann dabei an einer Position vorgesehen sein, welche vom eigentlichen Arbeitsbereich des Tiefbauwerkzeuges beabstandet, insbesondere rückversetzt ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist es zweckmäßig, dass die Betriebsdateneinheit eine Übertragungseinrichtung zur Datenübertragung aufweist. Die Datenübertragung kann dabei leitungsgebunden oder drahtlos erfolgen. Eine Datenübertragung kann von dem Tiefbauwerkzeug unmittelbar an das Trägergerät und insbesondere auch getrennt von dem Trägergerät direkt zu einer Empfangseinrichtung oder einem manuellen Abfragegerät erfolgen.

Das Tiefbauwerkzeug kann grundsätzlich in beliebiger Weise gestaltet sein. Eine besonders zweckmäßige Gestaltung besteht darin, dass dieses als ein Bohrwerkzeug, insbesondere ein Bohreimer, eine Bohrschnecke, ein Felsbohrer, ein Verdrängungsbohrer, eine Kellystange oder als eine Kellyverlängerung ausgebildet ist. Derartige Bohrwerkzeuge sind in der Regel typische Stahlbauelemente, welche unmittelbar oder über ein Bohrgestänge mit einem Drehantrieb verbunden sind. Das Bohrgestänge kann dabei insbesondere ein Kellygestänge, insbesondere ein teleskopierba- res Kellygestänge, oder eine Kellyverlängerung sein. Dabei stellt ein derartiges Bohrgestänge ebenfalls ein Tiefbauwerkzeug im Sinne der Erfindung dar.

Weiterhin umfasst die Erfindung auch eine Tiefbaumaschine mit einem Trägergerät, welches insbesondere einen Unterwagen mit Fahrwerk und einen darauf drehbar gelagerten Oberwagen aufweist, wobei das zuvor beschriebenen erfindungsgemäße Tiefbauwerkzeug angebaut ist. Mit einer derartigen Tiefbaumaschine, welche insbesondere ein Bohrgerät sein kann, können die zuvor beschriebenen Vorteile erzielt werden.

Das erfindungsgemäße Tiefbauverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Tiefbauwerkzeug eine von dem Trägergerät autarke Betriebsdateneinheit angeordnet ist, welche mindestens einen Sensor und einen Datenspeicher aufweist, in welchen die erfassten Betriebsdaten an dem Tiefbauwerkzeug unabhängig von dem Trägergerät gespeichert werden. Das Tiefbauverfahren ist dabei mit dem zuvor beschriebenen Tiefbauwerkzeug oder der zuvor beschriebenen Tiefbaumaschine ausführbar. Dabei können ebenfalls die zuvor beschriebenen Vorteile erzielt werden.

Besonders zweckmäßig ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass die Betriebsdaten manipulationssicher in der Betriebsdateneinheit gespeichert werden. Der Datenspeicher in der Betriebsdateneinheit kann dabei so ausgelegt sein, dass er nicht oder zumindest nicht ohne Weiteres von der Tiefbaumaschine gelöscht oder verändert werden kann. Eine Entnahme und Löschung der Daten kann über eine Leitstelle oder einen autorisierten Bediener erfolgen.

Weiterhin besteht eine bevorzugte Verfahrensvariante darin, dass die Betriebsdaten von der Tiefbaumaschine und/oder einer zentralen Leitstelle abgefragt werden. Somit können die von dem mindestens einen Sensor erfassten Daten im Betrieb auch unmittelbar einem Bediener einer Tiefbaumaschine und/oder in einer zentralen Leistelle angezeigt werden. Hiervon unabhängig bleiben die erfassten Betriebsdaten in der Betriebsdateneinheit unmittelbar am Tiefbauwerkzeug gespeichert.

Eine weitere bevorzugte Verfahrensvariante der Erfindung besteht darin, dass von einer zentralen Leitstelle Betriebsdaten, welche von der Trägermaschine selbst erfasst werden, und die Betriebsdaten der autarken Betriebsdateneinheit an dem Tiefbauwerkzeug getrennt abgefragt werden, und dass die Betriebsdaten der Trägermaschine und die Betriebsdaten der autarken Betriebseinheit des Tiefbauwerkzeuges in der zentralen Leistelle zusammengefasst und/oder abgeglichen werden. Es kann so eine getrennte Datenerfassung einerseits von der Tiefbaumaschine und andererseits von dem Tiefbauwerkzeug erfolgen.

In einer zentralen Leitstelle können die so getrennt erfassten Daten miteinander verglichen und verifiziert werden. Dies kann zu einer erhöhten Datensicherheit und Datenqualität führen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles weiter beschrieben, welches schematisch in der Zeichnung dargestellt ist. Die Zeichnung zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Tiefbauwerkzeugs. Ein erfindungsgemäßes Tiefbauwerkzeug 10, welches als ein Bohreimer ausgebildet ist, wird im Zusammenhang mit der Figur erläutert. Bei dem Tiefbauwerkzeug 10 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit ein rohrförmiges Gehäuse weggelassen, welches einen Grundkörper 12 umgibt. An der Unterseite des Grundkörpers 12 ist ein Boden 14 angeordnet, welcher an seiner Unterseite eine Bodenabtragseinrichtung 30 aufweist. Über eine nicht dargestellte Öffnung im Boden kann abgetragenes Bodenmaterial in einen inneren Aufnahmeraum am Grundkörper 12 aufgenommen werden. Der Boden 14 ist um eine horizontal gerichtete Schwenkachse 15 schwenkbar gelagert. So kann der Boden 14 zum Entleeren des Bohreimers nach unten aufgeschwenkt werden.

Das Gehäuse um den Grundkörper 12 wird nach oben durch eine Deckplatte 18 abgeschlossen, auf welcher eine Verbindungseinrichtung 20 zum Verbinden mit einem Bohrgestänge angebracht ist. Die Verbindungseinrichtung 20 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als eine sogenannte Kellybox ausgebildet, welche ein vierkantförmiges Ende eines Bohrgestänges aufnehmen kann. Durch quer gerichtete Riegelbolzen kann so ein Bohrgestänge drehfest in der hülsenförmigen Verbindungseinrichtung 20 aufgenommen und befestigt werden.

Gemäß der Erfindung ist das Tiefbauwerkzeug 10 mit einer Druckmessanordnung 40 versehen, welche eine erste Druckmesseinrichtung 41 an einem unteren Bereich des Grundkörpers 12 und eine zweite Druckmesseinrichtung 42 an einem oberen Bereich des Grundkörpers 12 aufweist. Die untere erste Druckmesseinrichtung 41 weist einen ersten hohlen Messkörper 45a auf, welcher ringförmig aus drei röhrenförmigen Elementen aufgebaut ist. Das nach außen weisende äußere Messelement ist bogenförmig entsprechend einem Außenumfangsradius des Grundkörpers 12 ausgebildet. Insbesondere an einer Innenseite des ersten hohlen Messkörpers 45a kann eine flexible Messfläche 48 angeordnet sein, welche sich entsprechend einem Außendruck durch anstehende Stützflüssigkeit eventuell mit abgetragenem Bodenmaterial verformt und so einen Außendruck auf ein inneres Messfluid überträgt.

Der erste hohle Messkörper 45a ist dabei parallel zum horizontalen Boden 14 ausgebildet und kann über eine Aussparung im Boden 14 mit einer Außenseite oder einer Außenumgebung in Kontakt stehen. Eine entsprechende Aussparung ist auch in der Deckplatte 18 ausgebildet, wobei durch eine Innenwand 16 entlang des Grund- körpers 12 ein Kanal 17 gebildet ist, durch welchen Stützsuspension entlang des Grundkörpers 12 strömen kann.

Die obere zweite Druckmesseinrichtung 42 weist einen zweiten ringförmigen hohlen Messkörper 45b auf, welcher aus vier röhrenförmigen Elementen gebildet ist. Dabei erstreckt sich der zweite hohle Messkörper 45b ringartig um die Verbindungseinrichtung 20 an der Oberseite der Deckplatte 18. Der zweite hohle Messkörper 45b ist ebenfalls mit einer flexiblen Messfläche zum Erfassen eines äußeren Umgebungsdrucks ausgebildet, wobei der Umgebungsdruck auf ein inneres Messfluid übertragen werden kann.

Die erste Druckmesseinrichtung 41 und die zweite Druckmesseinrichtung 42 sind über eine Verbindungsleitung 44 fluidisch verbunden, welche sich axial entlang des Grundkörpers 12 erstreckt. Zum Schutz der Verbindungsleitung 44 ist die Innenwand 16 vorgesehen, welche die Verbindungsleitung 44 und auch die erste Druckmesseinrichtung 41 am Boden 14 von abgetragenem Bodenmaterial im Innenraum des Grundkörpers 12 weitgehend abgrenzt und schützt. An der Deckplatte 18 ist an der Verbindungsleitung 44 ein Sensor 50 angeschlossen, mit welcher ein Druckunterschied zwischen der ersten Druckmesseinrichtung 41 und der zweiten Druckmesseinrichtung 42 feststellbar ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Druckmesseinrichtungen 41 , 42 an einer Außenseite angeordnet. Wenn eine Erfassung des Füllgrades gewünscht ist, kann die erste Druckmesseinrichtung 41 im inneren Aufnahmeraum des Grundkörpers 12 angeordnet sein.

Der Sensor 50 kann einen herkömmlichen Drucksensor oder auch einen Strömungsmesser aufweisen, welcher eine Bewegung des Messfluides in der Druckmessanordnung 40 aufgrund unterschiedlicher Drücke an der ersten Druckmesseinrichtung 41 und der zweiten Druckmesseinrichtung 42 feststellt. Darüber hinaus können an den beiden Druckmesseinrichtungen 41 , 42 auch jeweils Drucksensoren angeordnet sein, mit welchen jeweils ein Absolutdruck ermittelt werden kann. Der Sensor 50 und alle weiteren Sensoren sind mit einer erfindungsgemäßen Betriebsdateneinheit 60 und optional mit einer Steuereinheit einer nicht dargestellten Tiefbaumaschine verbunden, wobei die Steuereinheit entsprechend den ermittelten Druckwerten eine Vertikalbewegung des Tiefbauwerkzeugs 10 und/oder einen Drehantrieb zum Drehen des Tiefbauwerkzeugs 10 steuern kann. Die Betriebsdateneinheit 60 weist ein Gehäuse 64 auf und ist über eine Leitung 62 mit dem Sensor 50 verbunden, welcher Teil der Betriebsdateneinheit 60 sein kann. Die an einer Oberseite des Tiefbauwerkzeugs 10 angebrachte Betriebsdateneinheit 60 kann weitere Sensoren umfassen, wie einen Bewegungs- und/oder Beschleunigungssensor. In der Betriebsdateneinheit können die von den Sensoren 50 erfassten Daten aufgenommen und unabhängig von der Tiefbaumaschine abgespeichert werden. Bei Bedarf können die abgespeicherten Daten unmittelbar aus der Betriebsdateneinheit 60 abgefragt werden, etwa um einen notwendigen Wartungszeitpunkt und/oder -bedarf festzustellen.