Die Erfindung betrifft ein Mastelement, insbesondere ein Mäklerelement, für eine Bau maschine, mit einem länglichen hohlen Mastprofil, welches im Querschnitt etwa recht eckig ist und an seiner Außenseite entlang einer Mastlängsrichtung eine Linearführung für einen Mastschlitten aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Herstellen eines Mastelementes gemäß dem Anspruch 12.

Derartige Mastelemente sind insbesondere als Masten bei Erdbohrgeräten bekannt, welche beispielsweise zur Erstellung von Gründungspfählen eingesetzt werden. Der artige Mastelemente, welche im Betrieb im Wesentlichen vertikal ausgerichtet sind, weisen typischerweise eine Länge von einigen Metern bis zu ca. 30 Metern auf. Ent lang einer Vorderseite des Mastelementes, welches häufig auch als Mäkler bezeichnet wird, ist eine Linearführung für einen Mast- oder Arbeitsschlitten vorgesehen. An die sem Arbeitsschlitten kann beispielsweise ein Bohrantrieb für ein Erdbohrgerät ange ordnet sein.

Die Mastelemente müssen eine hohe Steifigkeit bei einem möglichst geringen Gewicht aufweisen, um einerseits eine zuverlässige Führung zu gewährleisten und anderer seits einen Schwerpunkt des Gesamtgerätes für eine gute Kippstabilität niedrig zu hal ten. Es ist bekannt, für derartige Mastelemente ein etwa rechteckiges Hohlprofil zu verwenden. Ein solches rohrförmiges Hohlprofil kann als ein nahtloses Hohlprofil oder ein U-Profil aus einem Stahlwerkstoff gefertigt sein. Zur Versteifung derartiger Mast profile ist es bekannt, das Mastprofil in Segmente von einigen Metern Länge zu unter teilen und zwischen den Segmenten eine quer gerichtete Versteifungsplatte, welche auch als ein Mastschott bezeichnet wird, einzuschweißen. Ein U-Profil kann durch Auf schweißen einer Deckplatte geschlossen werden.

Für ein Aufbringen nicht nur einer Außenschweißnaht, sondern auch einer Innennaht ist es bei derartigen Schottplatten erforderlich, in das Mastprofil Zugangslöcher, soge nannte Handlöcher, im Bereich des Schottes einzubringen, so dass ein Schweißer hierdurch an der Innenseite des Masthohlprofiles eine Verschweißung zwischen dem Masthohlprofil und der Schottplatte ausführen kann. Dies ist kompliziert und sehr zeit- und arbeitsaufwändig. Ein Verschweißen der Schottplatten kann auch entfallen, was sich jedoch nachteilig auf die Steifigkeit des Mastes auswirkt.

Eine weitere Versteifung eines solchen Mastelementes kann dadurch erreicht werden, dass zusätzlich an der Außenseite längliche Führungsleisten angeschweißt werden. Diese dienen zum Bilden der Mastlängsführung für einen Mastschlitten und gleichzeitig bilden diese ein zusätzliches Versteifungselement an der Außenseite.

Aus der EP 2 520 756 B1 ist ein Mastelement mit einem länglichen Rohrkörper be kannt, welcher aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet ist. Das Verarbeiten von Fa serverbundwerkstoffen ist zeit- und kostenaufwändig. Eine Verbindung zu Stahlwerk stoffen ist schwierig und bedarf spezieller Verbindungsarten.

Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein Mastelement und ein Verfahren zur Herstellung anzugeben, mit welchen bei einer effizienten und kostengünstigen Her- stellbarkeit eine besonders hohe Steifigkeit erreicht werden kann.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Mastelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevor zugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angege ben.

Das erfindungsgemäße Mastelement ist dadurch gekennzeichnet, dass sich innerhalb des Mastprofils entlang der Mastlängsrichtung mindestens ein diagonales Verstärkungselement erstreckt, welches in einem schrägen Winkel zu Seiten des etwa rechteckigen Mastprofils angeordnet ist.

Eine Grundidee der Erfindung kann darin gesehen werden, innerhalb des hohlen Mast profils ein Verstärkungselement vorzusehen, welches sich zur Versteifung diagonal zu den Seiten des Mastprofils, also in einem schrägen Winkel zu den Innenseiten des etwa rechteckigen Profils erstreckt. Der schräge Winkel weicht von einem rechten Win kel ab. Das Verstärkungselement verläuft in Mastlängsrichtung zumindest über einen oder mehrere Teilbereiche, vorzugsweise über die gesamte Länge des Mastelemen tes. Durch eine solche innere diagonale Versteifung kann eine erhebliche Steigerung der Steifigkeit des Mastprofils in Bezug auf Biegung quer zur Längsrichtung und die Torsionssteifigkeit bei einem relativ geringen zusätzlichen Gewicht erreicht werden. Die Eckbereiche des Mastprofils können gerundet oder mit Schrägungsflächen verse hen sein. Bei gleicher Seitenlänge kann das Rechteckprofil auch etwa quadratisch sein.

Grundsätzlich kann das Verstärkungselement in jeder geeigneten Weise mit dem äu ßeren Mastprofil verbunden, etwa verschraubt werden. Eine bevorzugte Ausführungs form der Erfindung besteht darin, dass das mindestens eine Verstärkungselement ent lang einer Innenseite des Mastprofils verschweißt ist. Ein Verschweißen stellt eine zu verlässige und kostengünstige Verbindung zwischen Metallwerkstoffen dar. Die Schweißnaht verläuft dabei entlang der Mastlängsrichtung.

Besonders vorteilhaft ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass das mindes tens eine Verstärkungselement entlang von mindestens zwei Seitenkanten an vor zugsweise gegenüberliegenden Wänden des Mastprofils verschweißt ist. Das diago nale Verstärkungselement, welches auch als Versteifungselement bezeichnet werden kann, kann sich vorzugsweise von einem Eckbereich zu einem gegenüberliegenden Eckbereich diagonal durch das Masthohlprofil erstrecken. Grundsätzlich können auch zwei oder mehr Verstärkungselemente innerhalb des Mastprofils vorgesehen sein. Es können auch mehrere Verstärkungselemente angeordnet sein, etwa in einer V-, X- oder Y-Anordnung.

Eine besonders effiziente Versteifung kann nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung dadurch erzielt werden, dass das mindestens eine Verstärkungselement ein plattenförmiges Blech oder ein abgekantetes Blech aufweist. Derartige Verstär kungselemente können kostengünstig hergestellt werden. Durch ein abgekantetes Blech, welches im Querschnitt eine L-Form, eine C-Form oder eine Z-Form aufweisen kann, wird eine zusätzliche Erhöhung der Verwindungssteifigkeit gegenüber eine ebe nen Blechplatte erzielt.

Eine besonders hohe Versteifung wird nach einer Weiterbildung der Erfindung insbe sondere dadurch erreicht, dass mehrere Verstärkungselemente entlang der Mastin nenseite fest angebracht, insbesondere verschweißt sind. Die mehreren Verstär kungselemente können sowohl in Achslängsrichtung versetzt als auch unmittelbar ne beneinander innerhalb des Mastprofils angeordnet und verschweißt sein. Dabei kön nen die Verstärkungselemente an ihren Stoßfugen ebenfalls miteinander verschweißt sein.

Grundsätzlich kann das Verstärkungselement ein durchgehendes Plattenelement sein. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass das mindestens eine Verstärkungselement zur Gewichtsreduzierung Ausnehmungen aufweist. Diese Ausnehmungen können etwa kreisscheibenförmige Ausklinkungen in Mittenbereichen des plattenförmigen Verstärkungselementes sein. Flierdurch kann eine merkliche Gewichtsreduzierung des Verstärkungselementes bei einer weiter gu ten Steifigkeit erreicht werden.

Für eine gute Herstellbarkeit des Mastelementes ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft, dass das Mastprofil durch Verbinden aus mindestens zwei läng lichen Mastteilen gebildet ist, wobei Verbindungsfugen der Mastteile in Mastlängsrich tung verlaufen. So kann beispielsweise ein Versteifungselement zunächst an ein im Querschnitt L-förmiges oder C-förmiges erstes Mastteil entlang der Mastlängsrichtung verschweißt werden. Anschließend kann ein zweites Mastlängsteil zum Schließen des Masthohlprofils an das erste Mastteil entlang der Mastlängsrichtung angeschweißt werden, so dass insgesamt das versteifte Masthohlprofil effizient gebildet werden kann. Es können durchgehende Schweißnähte oder Punktschweißverbindungen vor gesehen werden. Alternativ oder ergänzend können Schraubverbindungen und/oder Nut-Feder-Verbindungen vorgesehen sein. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass das mindestens eine Verstärkungselement an mindestens einem länglichen Mastteil angeschweißt ist, bevor das hohle Mastprofil durch Anschweißen des letzten länglichen Mastteiles umfangsseitig geschlossen ist. Dies erlaubt eine besonders einfache Herstellbarkeit, wobei die Schweißnähte auch durch Schweißroboter erzeugbar sind.

Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Mastelement allein oder in Kombination mit weiteren Mastelementen an verschiedensten Geräten und Anlagen eingesetzt oder angebaut werden. Insbesondere umfasst die Erfindung eine Baumaschine, insbeson dere eine Tiefbaumaschine, mit einem Trägergerät und einem daran angebrachten Mast, wobei der Mast mindestens ein erfindungsgemäßes Mastelement aufweist.

Insbesondere bei Baumaschinen mit mobilen Trägergeräten wird ein besonders steifer Mast benötigt, wobei gleichzeitig durch den Mast der Gesamtschwerpunkt der Bauma schine nicht zu weit nach oben verlegt sein darf, um eine ausreichende Stabilität und Kippsicherheit der Baumaschine zu gewährleisten. Dies kann mit dem erfindungsge mäßen Mastelement besonders gut erzielt werden.

Besonders vorteilhaft ist es nach einer Weiterbildung, dass der Mast als ein Mäkler, insbesondere ein Teleskopmäkler, ausgebildet ist. Ein Mäkler stellt dabei grundsätz lich einen vertikalen Mast mit mindestens einer Linearführung, insbesondere für einen Arbeitsschlitten, dar. Bei einem Teleskopmäkler ist entlang der Linearführung eines ersten Mastelementes ein zweites Mastelement linear verschiebbar geführt. An dem zweiten Mastelement kann ebenfalls eine Linearführung für den Arbeitsschlitten ange ordnet sein. Durch einen so gebildeten Teleskopmäkler können die beiden Mastele mente teleskopartig zueinander verfahren werden, so dass im Betrieb ein relativ hoher Gesamtmast erreicht werden kann.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemä ßen Mastelementes, wobei beim oder nach dem Bilden des hohlen Mastprofils in einer Mastlängsrichtung innerhalb des Mastprofils das mindestens eine diagonal Verstär kungselement angebracht ist.

Besonders bevorzugt wird das Mastprofil aus zwei oder mehr länglichen Mastteilen, welche sich jeweils über die Länge des Mastelementes erstrecken, zusammengesetzt, insbesondere zusammengeschweißt. Die Mastelemente können dabei längliche Blechplatten oder Blechprofile sein. Zumindest vor dem Verschweißen des letzten Mastteiles zum Umschließen des Masthohlprofils wird das mindestens eine Verstär kungselement eingesetzt und vorzugsweise an den Innenseiten des noch offenen Mastprofils in Längsrichtung verschweißt. Dies kann einfach und effizient ausgeführt werden. Anschließend kann das Mastprofil umseitig zum Bilden des geschlossenen hohlen Mastprofils angebracht, insbesondere angeschweißt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen wei ter beschrieben, welche in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zei gen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht durch ein erfindungsgemäßes

Mastelement; und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Baumaschine.

Die Figur 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch ein erfindungsgemä ßes Mastelement 10, welches im Wesentlichen durch ein äußeres hohles Mastprofil 12 gebildet ist. Das Mastprofil 12 kann aus verschiedenen Mastteilen oder Wänden zusammengesetzt und geschweißt sein, welche in einer Mastlängsrichtung verlaufen. Die Mastlängsrichtung erstreckt sich senkrecht zur Zeichnungsebene.

Das Mastprofil 12 weist als Mastteile eine Vorderwand 14, zwei Seitenwände 16 und eine Rückwand 18 auf, welche zum Bilden des im Querschnitt rechteckigen Mastprofils 12 miteinander verschweißt sind. In den Eckbereichen zwischen den Seitenwänden 16 und der Vorderwand 14 sind zwei seitlich vorstehende hohe Führungsprofile 22 eingesetzt und angeschweißt, welche entlang der Vorderwand 14 eine Linearführung 20 für einen nicht-dargestellten Mast- oder Arbeitsschlitten bilden.

Zur Versteifung des Mastelementes 10 sind im Inneren des hohlen Mastprofils 12 ein erstes Verstärkungselement 30 und ein zweites Verstärkungselement 40 angeordnet und an den Innenseiten des äußeren Mastprofils 12 verschweißt. Das diagonale erste Verstärkungselement 30 ist dabei ein etwa rechtwinklig abgekantetes gleichschenkli ges Blech, welches an seinen freien Enden an den jeweils gegenüberliegenden Füh rungsprofilen 22 angeschweißt ist. Die Schenkel des abgekanteten ersten Verstärkungselementes 30 sind dabei etwa im Winkel von 45° zu den Seitenwänden 16 angeordnet, wobei ein Kantenbereich etwa in der Mitte des Mastprofils 12 liegt.

Das diagonale zweite Verstärkungselement 40 ist einerseits in einem Eckbereich der linken Seitenwand 16 an dieser befestigt und andererseits etwa in der Mitte des Mast profils 12 an dem ersten Verstärkungselement 30 im Kantenbereich angeschweißt. Durch diese in Mastlängsrichtung verlaufende mehrfache diagonale Versteifung wird eine besonders hohe Steifigkeit des hohlen Mastprofils 12 und damit des Mastelemen tes 10 erreicht. Die einzelne Kammern bildenden Verstärkungselemente 30, 40 in dem Mastprofil 12 können auch als Mastlängsschotte bezeichnet werden. Zur höheren Ver stärkung kann auch eine X-Anordnung vorgesehen sein.

Zusätzlich können an Innenseiten der einzelnen Mastteile zur Versteifung zusätzliche Längsprofile parallel oder rechtwinkelig zu den Innenseiten angeschweißt sein, so etwa ein erstes Längsprofil 24 an der Innenseite der Vorderwand 14 und ein zweites Längsprofil 26 an einer Innenseite der Rückwand 18, welche u. a. die Beulsteifigkeit der Vorderwand 14 und der Rückwand 18 erhöhen.

Gemäß Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Baumaschine 70 mit einem Trägergerät 71 dargestellt. Das Trägergerät 71 umfasst einen Oberwagen 72, welcher drehbar auf einem Unterwagen 73 gelagert ist, welcher ein Raupenfahrwerk aufweist.

An dem Oberwagen 72 ist ein im Wesentlichen vertikal gerichteter Mast 74 gelagert, welcher ein erfindungsgemäßes Mastelement 10 umfasst. Entlang dem Mast 74 mit dem Mastelement 10 ist eine Linearführung 20 für einen Mastschlitten 75 ausgebildet. An dem Mastschlitten 75 kann ein Drehantrieb 76 gelagert sein. Über ein Tragseil 80, welches über einen Mastkopf des Mastes 74 geführt ist, kann eine Kellystangenan- ordnung 100 aufgehängt sein, welche nach unten durch den ringförmigen Drehantrieb 76 hindurchragt. An einem unteren Ende der Kellystangenanordnung 100 kann an ei nem Werkzeuganschluss 98 ein nicht dargestelltes Bohrwerkzeug, beispielsweise ein Kastenbohrer, angebracht werden. Über mindestens eine Zuführleitung 82 kann bei spielsweise Hydraulikfluid von dem Trägergerät 71 über eine Aufhängeeinrichtung 96 der Kellystangenanordnung 100 und damit einem angehängten Bohrwerkzeug zuge führt werden. Zur Verdeutlichung der Erfindung sind entlang des Mastes 74 Zugangslöcher 77 an gedeutet, welche im Stand der Technik zwingend zum Anschweißen von quer gerich teten Schottplatten benötigt wurden, aber bei einem erfindungsgemäßen Mastelement 10 entfallen können.