Gerät und Verfahren zum Nivellieren von Trockenschüttung

Die Erfindung betrifft ein Gerät und ein Verfahren zum Nivellieren von Trockenschüttung auf einem Boden mittels eines lang gestreckten Abziehelements.

Seit Jahren werden als Alternative zu Mörtelestrich auch Trockenestriche von der Industrie angeboten. Der Vorteil von Trockenestrich besteht in der schnellen Verarbeitung ohne Wasser und somit auch der sofortigen Weiterbearbeitbarkeit mit dem Oberboden. Ebenso bedeutend ist die Gewichtsersparnis, statisch zwar oft ohne Belang, aber besonders attraktiv im Sanierungsbereich, wo Mörtelestrich oft gar nicht möglich ist. Nachteilig ist der Preis, der ein Mehrfaches von jenem für traditionellen Mörtelestrich ist. Dennoch wird die in Deutschland verarbeitete Fläche an Trockenestrich von Industrie und Verbänden aktuell mit ca. 5 Millionen Quadratmeter angegeben, mit stark steigender Tendenz. Von der genannten Fläche werden ca. 80% mit Trockenschüttung verlegt. Bei der Trockenschüttung handelt es sich um ein Granulat, zum Beispiel Blähton, mit einer Körnung von 2 bis 4 mm und einem spezifischen Gewicht von ca. 400 kg/m ³ . Diese ermöglicht einen Höhenausgleich von 10 bis 100 mm ohne Verdichten und bis zu 350 mm mit Verdichten der Trockenschüttung.

Ein konventionelles Gerät zum Nivellieren von Trockenschüttung auf einem Boden besteht in einem lang gestreckten Abziehelement in Form einer Latte oder ähnlichem, und das entsprechende Verfahren besteht darin, das Abziehelement zu handhaben, um die Trockenschüttung zu verteilen und zu nivellieren. Die von der Industrie empfohlene Verfahrensweise zum Nivellieren der Trockenschüttung ist wie folgt: Die Höhen des zu bearbeitenden Raumes werden mit der Schlauchwaa- ge ausgemessen. Parallel zu den Wänden werden im Abstand von 2 bis 3 m kleine Wälle von der Schüttung aufgebracht. Diese Wälle werden vom Meterriss aus unter Zuhilfenahme von Wasserwaagen auf die gewünschte Höhe gebracht. Dar-

auf werden Richtlatten gelegt, über welche dann mit einer weiteren Latte das übrige Material abgezogen werden kann. Nischen, Ecken und Vorsprünge werden von Hand mit einem Glätter beigezogen. Die Montagezeiten werden von der Industrie mit Zeiten um 6 Minuten bis zu 18 Minuten je Quadratmeter angegeben, wobei sechs Minuten lediglich das Abziehen der Schüttung beinhaltet. 18 Minuten hingegen sind der geschätzte maximale Zeitaufwand vom Ausmessen bis zur Fertigstellung der Schüttung. In der Praxis werden von Estrichlegern Montagezeiten von etwa 12 Minuten benötigt.

In der Praxis wird jedoch eher selten nach der obigen Verfahrensweise vorgegangen. Häufig kriechen die Monteure über den Boden und behelfen sich mit Wasserwaagen und Kanthölzern, um die Schüttung in der vorgegebenen Zeit einigermaßen aufzubringen. Toleranzen, die sich durch Bewegung der danach aufgelegten Platte ergeben, werden durch Hämmern ausgeglichen, da es dem Est- richleger genügt, die DIN-Norm zu erfüllen, nach der ein Zentimeter Höhenunterschied auf vier Meter zulässig ist. Diese Art und Weise entspricht aber nicht den Möglichkeiten des Produktes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein leicht handhabbares Gerät und ein Verfahren zum Nivellieren von Trockenschüttung anzugeben, welche ein sehr schnelles Nivellieren der Schüttung mit sehr hoher Genauigkeit erlauben.

Diese Aufgabe wird durch ein Gerät sowie ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteran- Sprüchen beschrieben.

Die im Rahmen der Erfindung vorgesehene Tragvorrichtung kann zum Beispiel ein mehrgliedriger freitragender Arm sein, dessen Glieder, z.B. zwei im Wesentlichen gleich lange, drehbar miteinander verbundene Glieder, in der horizontalen Ebene relativ zueinander schwenkbar sind. Ein zweigliedriger Arm hat z.B. eine Gesamtlänge von ca. 3 Meter und trägt am Ende ein drehbares und von Hand zu bewegendes Abziehelement, das zusammen mit einem Trägerelement Abziehschwert genannt wird. Somit kann eine Gesamtfläche von max. 30 m ² bearbeitet werden,

ohne das Gerät umstellen zu müssen. Der geteilte Arm ermöglicht das Abgreifen aller Konturen. Heizungsnischen und Vorsprünge können ebenso präzise ausgebildet werden wie schiefwinklige oder runde Grundrisse. Die Arme können aus leichten und extrem steifen Sandwich-Platten oder aus Rohren z.B. aus Aluminium oder Carbonfaser-Verbundstoff gefertigt werden, so dass trotz einer maximalen Toleranzabweichung von 2 mm ein Gewicht von ca. 30 kg nicht überschritten wird. Eine alternative oder zusätzliche Möglichkeit zur Herstellung der für genaues Arbeiten erforderlichen Verwindungssteifigkeit ist es, Stützen und/oder Spannseile ähnlich wie bei einer Hängebrücke vorzusehen, welche die Tragvorrichtung steif und gerade halten.

An ihrem anderen Ende weist die Tragvorrichtung vorzugsweise eine drehbare Halterung auf, die dafür eingerichtet ist, das Gerät in einem gewünschten Abstand vom Boden zu befestigen oder aufzustellen. Die Halterung ist vorzugsweise ein separates Bauteil und kann den örtlichen Gegebenheiten entsprechend montiert werden. Im Idealfall wird eine Teleskopstange zwischen Decke und Rohboden gespannt, an der die Halterung montiert wird. Zweckmäßig sind Mess- und Justiervorrichtungen zur Messung und/oder Feineinstellung der horizontalen Ebene, in der das Abziehelement frei beweglich ist. Beispielsweise besitzt die Halterung sensible Libellen und kann entweder manuell oder selbstständig mittels eines Lasers exakt ausgerichtet werden. Bei fehlender oder zu hoher Deckenlage kann die Halterung auch auf ein Stativ, an einer Wand oder einer Stütze montiert werden. Die Halterung ermöglicht eine Drehung von 360° frei im Raum stehend oder im ungünstigsten Fall, an der Wand montiert, von 180°.

Die Anforderungen an die Verwindungssteifigkeit können reduziert werden durch eine Messvorrichtung zur laufenden Messung der Horizontalposition des Abziehelements und eine Höheneinstellvorrichtung zur automatischen Einstellung der Horizontalposition des Abziehelements in übereinstimmung mit den von der Messvorrichtung gelieferten Messwerten, während das Abziehelement von Hand über den Boden bewegt wird. Eine derartige Höheneinstellvorrichtung könnte dort vorgesehen werden, wo das Abziehschwert an der Tragvorrichtung festgehalten wird, und könnte z.B. in einer elektrisch betriebenen Spindel od. dgl. bestehen, die

- A - das Abziehschwert anhand elektronischer Messsignale, etwa von einer integrierten elektronischen Wasserwaage oder einem Ultraschall-Abstandsmessgerät zur Messung des Abstands von der Decke, automatisch auf konstantem Niveau hält.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist es auch denkbar, die Tragvorrichtung teleskopierbar auszubilden.

In einer alternativen Ausführungsform erfolgt die Nivellierung elektronisch mittels einer Sendeeinheit, deren Signale von der Tragvorrichtung mit dem Abziehschwert empfangen werden. Sendeeinheit und Tragvorrichtung sind in dieser Ausführungsform mechanisch nicht miteinander verbunden.

Mit dem erfindungsgemäßen Gerät und Verfahren wird die Montagezeit deutlich reduziert. Um das Gerät aufzubauen und auszurichten, benötigt man in etwa die gleiche Zeit die man bei der bisherigen Vorgehensweise für das Anbringen des Meterrisses benötigt. Während bisher mit dem Nivellieren der Hilfsdämme und Lehren begonnen wurde, kann jetzt bereits die Trockenschüttung montiert werden, und zwar ohne Mehraufwand auch in den bisher problematischen Randbereichen und Nischen. Versuche haben bereits bestätigt, dass eine Montagezeit von 1 bis 2 Minuten gegenüber den bisherigen 12 Minuten realistisch ist. Die Qualität der Arbeit wird deutlich erhöht, da nunmehr ein Raum von ca. 20 m ² von nur einem Punkt aus bearbeitet werden kann und somit eine absolut ebene Fläche mit Differenzen von ca. 2 mm gegenüber den bisherigen 10 mm erreicht wird. Die Verlegezeit der Estrichplatten wird auf Grund des genauen Unterbodens ebenfalls deutlich verkürzt, da Nacharbeiten entfallen. Reklamationen aufgrund falsch eingebrachter Schüttung sind nahezu ausgeschlossen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Figuren 1a und 1 b eine schematische Seitenansicht bzw. Draufsicht eines Nivelliergeräts für Trockenschüttung in einem ersten Ausführungsbeispiel; und

Figuren 2a und 2b eine Seitenansicht bzw. Draufsicht eines Nivelliergeräts für Trockenschüttung in einem zweiten Ausführungsbeispiel, und

Figur 3 eine schematische Ansicht eines Nivelliergeräts in einem dritten Ausführungsbeispiel.

Das in Figuren 1a und 1 b gezeigte Nivelliergerät besitzt eine Halterung 2, die auf eine Teleskopstange 4 gesteckt werden kann, die senkrecht zwischen Decke und Rohboden eines Raums gespannt wird, der mit Trockenschüttung für Trockenestrich zu versehen ist. Die Halterung 2 besitzt nicht gezeigte Feststellschrauben zum Feststellen an der Teleskopstange 4 und nicht gezeigte Mess- und Justiervorrichtungen wie z.B. Libellen und Mikrometerschrauben.

Von der Halterung 2 her erstreckt sich ein erstes lang gestrecktes horizontales Tragglied 6, das aus einem oberen und einem unteren Tragglied 6a bzw. 6b besteht, die in einem Abstand parallel verlaufen. An seinem von der Halterung 2 entfernten Ende ist das erste horizontale Tragglied 6 horizontal drehbar mit einem Ende eines zweiten lang gestreckten horizontalen Tragglieds 8 verbunden, das ungefähr gleich lang wie das erste Tragglied 6 ist. Am anderen Ende des zweiten horizontalen Tragglieds 8 ist ein Abziehschwert 10 horizontal drehbar gelagert, das aus einer vertikalen Trag- und Verstellstange 12 und einem horizontal verlaufenden Abziehelement 14 besteht.

Wenn das erste Tragglied 6 drehfest gehalten wird, kann das zweite Tragglied 8 so um den Drehpunkt an der Verbindungsstelle des erstes Tragglieds 6 und des zweiten Traglieds 8 geschwenkt werden, dass sein Ende einen Kreis beschreibt, der in Fig. 1 b mit einer gestrichelten Linie angezeigt ist und der einen Radius R1 habe. Außerdem überstreicht das Abziehelement 14 einen kleineren Kreis mit Ra- dius R2 um das Ende des zweiten Tragglieds 8, wenn das Abziehelement 14 gedreht wird (eine um 90° gedrehte Position des Abziehelements 14 ist in Fig. 1 b gestrichelt eingezeichnet). Ferner kann das erste Tragglied 6 rings um die Teleskopstange 4 geschwenkt werden, wenn diese frei im Raum steht. Somit ist durch

Abfahren aller möglichen Schwenkpositionen des erstes Tragglieds 6 und des zweiten Traglieds 8 sowie durch Drehen des Abziehelements 14 insgesamt ein Kreis mit einem Radius von ungefähr (2xR1 )+R2 um die Teleskopstange 4 herum erreichbar, innerhalb von welchem Radius eine Trockenschüttung mittels des Ab- ziehschwerts 10 verteilt und nivelliert werden kann.

Das in den Figuren 2a und 2b gezeigte Nivelliergerät ist dem in Figuren 1a und 1b gezeigten Nivelliergerät ähnlich, und Bauteile, die den in den Figuren 1a und 1 b gezeigten Bauteilen funktionell entsprechen, sind in Figuren 2a und 2b eine Halte- rung 2', eine vertikale Stange 4', erste Tragglieder 6'a bzw. 6'b, ein zweites Tragglied 8' und ein Abziehschwert 10' aus einer vertikalen Trag- und Verstellstange 12' und einem horizontal verlaufenden Abziehelement 14'. Im Unterschied zum Nivelliergerät von den Figuren 1a und 1 b ist das Nivelliergerät von den Figuren 2a und 2b aus Rohren und Verbindungsmuffen zusammengesetzt statt aus mehr o- der weniger massiven Gliedern. Außerdem ist die vertikale Stange 4', an der das erste Tragglied 6' drehbar gelagert ist, relativ kurz und Teil eines Stativs mit vier Beinen 16, die mittels Justierfüßen 18 auf einem Boden abgestützt sind. In der dem ersten Tragglied 6' entgegen gesetzten Richtung erstreckt sich ein horizontaler Ausleger 20 von der vertikalen Stange 4'. Auf dem Ausleger 20 sitzen Gegen- gewichte 22. In Fig. 2b zeigen Doppelpfeile die Schwenkrichtungen der Tragglieder 6'a bzw. 6'b, des Tragglieds 8' und des Abziehschwerts 10' an.

Ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Nivelliergeräts ist in Figur 3 schematisch dargestellt, wobei das - in diesem Falle noch nicht nivellierte - Schüttgut 28 in dieser Figur durch Wellenlinien angedeutet ist. Dieses dritte Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass das Abziehschwert 10" nicht durch einen Tragarm geführt und in der Abziehebene gelagert ist. Vielmehr besteht das Gerät aus in der Regel zwei voneinander mechanisch unabhängigen Komponenten, nämlich wenigstens einer Sendeeinrichtung 24 und wenigstens einer insgesamt mit 38 bezeichneten Tragvorrichtung, die die Signale der Sendeeinrichtung 24 empfängt. Hierzu erzeugt die Sendeeinrichtung 24 mittels einer Sendeeinheit 26 eine virtuelle Leitebene 36 innerhalb des zu nivellierenden Raums. Dies geschieht bevorzugt mittels elektromagnetischer Strahlung, insbe-

sondere mittels eines Diodenlasers mit Emission im sichtbaren Bereich mit der Laserschutzklasse 1 (augensicher), der z.B. mittels einer rotierenden Spiegeloptik (nicht dargestellt) periodisch einen wandernden Lichtpunkt in eine 360°-Umge- bung projiziert, z.B. mit einer Umlauffrequenz von 5 Hz. Die Sendeeinrichtung 24, die mittels einer Grundplatte 30 (alternativ wäre auch ein dreifüßiges Stativ einsetzbar) auf dem festen Boden aufliegt, kann dabei mittels eines (ebenfalls nicht dargestellten) Kugelgelenks und eingebauter Libellen möglichst genau horizontal ausgerichtet werden (wenn in Ausnahmefällen ein leichtes Gefälle gewünscht ist, kann dies selbstverständlich auch eingestellt werden). In einer weiteren, nicht dar- gestellten Ausführungsform kann die Sendeeinrichtung derart in einem Gestell aufgehängt sein, dass diese sich durch ihre Gewichtskraft (evtl. verstärkt durch zusätzliche Gewichte) automatisch stets horizontal ausrichtet. Ferner ist die Sendeeinheit 26 bezüglich der Sendeeinrichtung 24 höhenverstellbar, womit die Schüttguthöhe vorgegeben wird. Die von der Sendeeinheit 26 erzeugte horizonta- Ie Leitebene 36 liegt bevorzugt oberhalb der parallel hierzu verlaufenden Abziehebene, damit das optische Signal des Lasers nicht durch das noch nicht nivellierte Schüttgut absorbiert wird, jedoch parallel zu der Abziehebene. Der entsprechende Abstand zwischen Leit- und Abziehebene ist vorgegeben und kann z.B. 20 cm betragen. An der Sendeeinrichtung 24 kann eine Längenskala vorgesehen sein, mittels derer die gewünschte Schüttguthöhe durch Verschiebung der Sendeeinheit 26 direkt einstellbar und ablesbar ist, d.h. der Versatz zwischen Leitebene und Abziehebene ist auf der Skala von Vornherein berücksichtigt.

Die bei dieser Ausführungsform verwendbare Tragvorrichtung 38 weist ein relativ lang gezogenes Abziehschwert 10" auf, an dem mit größerem Abstand zwei in Gebrauchslage im Wesentlichen vertikal orientierte Empfangselemente 32a, 32b angebracht sind, die im Ausführungsbeispiel gleichzeitig als Handhaben für die Tragvorrichtung dienen. An diesen Empfangselementen sind Fotodioden oder Fotodiodenarrays od. dgl. (nicht dargestellt) jeweils auf verschiedenen Höhen vorge- sehen, die jeweils auf das optische Signal der Sendeeinrichtung ansprechen. Je nachdem, welche der Fotodioden durch den umlaufenden Laserstrahl angesprochen wird, kann dem Benutzer in einem (nicht dargestellten) Display oder mittels Leuchtdioden, ggf. auch mittels akustischer Signale, die Information gegeben wer-

den, ob dieser das Abziehschwert insgesamt höher oder tiefer halten soll oder ob er dessen Neigung korrigieren sollte, um möglichst genau innerhalb der Abziehebene zu bleiben. Die entsprechenden Messgeräte (ebenso die Sendeeinrichtung) weist einen relativ geringen Energiebedarf auf, so dass sie sich mit Batterien oder Akkus versorgen lassen. In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel würde der Benutzer beispielsweise angewiesen, die Neigung des Abziehschwerts 38 gegen den Uhrzeigersinn zu korrigieren, damit die Messpunkte 34a, 34b, die die Sollposition markieren, mit der Leitebene 36 zusammenfallen.

In einer (nicht dargestellten) Ausführungsform können an der Tragvorrichtung zusätzlich Aktuatoren vorgesehen sein, die eine entsprechende Lagekorrektur - sofern die erforderliche Korrektur das mittels der Aktuatoren korrigierbare Maß nicht überschreitet - automatisch vornehmen können. Auch können manuelle und automatische Korrektur gleichzeitig vorgesehen sein, so dass der Benutzer die Trag- Vorrichtung anhand der Lageanweisungen nur grob in einer Ebene halten muss, wobei feinere Abweichungen automatisch korrigiert werden.

Das periodisch umlaufende, die Leitebene definierende Lasersignal wird durch die Empfangselemente zum einen mittels eines Farbfilters hinsichtlich seiner Fre- quenz selektiv erkannt; zum anderen können, wenn die Rotation des Lasers mit einer vorgegebenen Frequenz erfolgt, Signaländerungen der Fotodioden mit genau dieser Frequenz mittels einer (ggf. mittels eines Mikroprozessors implementierten) PLL-ähnlichen Schaltung erkannt werden.

Ein Vorteil der vorstehend beschriebenen Ausführungsform besteht darin, dass keine Tragarmkonstruktion erforderlich ist, und dass diese Ausführungsform für nahezu beliebige Raumgeometrien geeignet ist, sofern ein einziger Sender dort überall "sichtbar" bzw. empfangbar ist (andernfalls müssen mehrere Sender verwendet werden). Wenn die Sendeeinrichtung optisch mittels eines Laserstrahls arbeitet, kann der sichtbare Lichtpunkt des Laserstrahls an einer Wand ebenfalls nützlich sein, um z.B. die Position von Fußleisten zu markieren. Auch kann die Position des Lichtpunkts, wie sie z.B. durch eine Türe in den nächsten Raum fällt, dazu benutzt werden, die Schütthöhen zwischen den einzelnen Räumen genauer

aufeinander anzupassen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass für den Fall, dass mehrere Personen in einem Raum das Schüttgut gleichzeitig nivellieren möchten, von einer einzigen Sendeeinrichtung mehrere Tragarmvorrichtungen angesprochen werden können.