Schuran, Max (Wiesenweg 26, Seevetal, 21220, DE)
| 1. | Anlage zur Herstellung von Betonfertigteilen mit in einer Fertigungszo¬ ne (10) angeordneten, nach oben offenen Schalungen (12), mit einer im Abstand von den Schalungen angeordneten stationären Beton¬ mischanlage und mit einer Fördereinrichtung (16) für den Transport von Flüssigbeton von der Betonmischanlage in die Schalungen (12), da¬ durch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (16) eine auf einer vorgegebenen Fahrbahn (18) zwischen der Betonmischanlage und der Fertigungszone (10) sowie entlang der Fertigungszone verfahrbare För¬ dereinheit (20) aufweist, die einen mitfahrenden Betonpuffermischer (22), einen über den Betonmischer mit Flüssigbeton beschickbaren Be¬ tonaufgabebehälter (24), eine an den Betonaufgabebehälter (24) ange¬ schlossene Betonpumpe (26) und eine über einen gegenüber der fahr baren Fördereinheit (20) um eine Vertikalachse (40) drehbaren Beton¬ verteilermast (30) geführte Förderleitung (28) trägt, wobei die Förderlei¬ tung an ihrem Ende ein an der Mastspitze (31) nach unten hängendes, in die Schalung von oben her eintauchendes Fallrohr (32) mündet und der Betonverteilermast (30) und die Betonpumpe (26) über Steuerorga ne (38) einer Fernbedienung (36) halbautomatisch betätigbar sind. |
| 2. | Anlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Beton¬ verteilermast (30) als Knickmast ausgebildet ist. |
| 3. | Anlage nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine computerge¬ stützte Steuereinrichtung (35) für den Förderbetrieb der fahrbaren För¬ dereinheit (20) mit einer auf Ausgangsdaten eines Fördermengenzäh¬ lers ansprechende Steuerroutine zur Ansteuerung von Gelenkantrieben des Betonverteilermasts (30) in Abhängigkeit von dem aus der gemes senen Fördermenge abgeleiteten Füllgrad der Schalung, die so pro¬ grammiert ist, dass das Fallrohr (32) zumindest über einen Teil der Schalungshöhe eine Hubbewegung in definiertem Abstand über oder unter dem Flüssigbetonspiegel in der Schalung ausführt. |
| 4. | Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeich net, dass die Betonpumpe (26) eine nach dem Prinzip der Peristaltik pumpe arbeitende Rotorpumpe ist. |
| 5. | Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Fördereinheit (20) transportierte Beton als selbstver dichtender Beton ausgebildet ist. |
| 6. | Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (35) ein Fernbedienungsgerät (36) mit min¬ destens einem Steuerhebel (38) sowie eine auf Betätigungssignale des Steuerhebels ansprechende Softwareroutine zur Bewegung des Fall¬ rohrs (32) über Gelenkantriebe des Betonverteilermasts (30) aufweist, wobei das Fallrohr (32) in einer ersten Hauptrichtung des Steuerhebels (38) eine bezüglich der Mastdrehachse (40) radiale Bewegung, in einer zweiten Hauptrichtung eine um die Mastdrehachse (40) drehende Be wegung und in einer dritten Hauptrichtung eine Hub oder Senkbewe¬ gung ausführt. |
| 7. | Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (35) einen Positionsgeber zur automati sehen Positionierung der fahrbaren Fördereinheit (20) bezüglich der zu beschickenden Schalung (12) aufweist. |
| 8. | Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (16) zusätzlich eine entlang der Fahrbahn (18) verlaufende Kübelbahn (42) aufweist, und dass auf der Kübelbahn Betonkübel (44) zum Nachfüllen von Flüssigbeton in den auf der För dereinheit (20) angeordneten Betonmischer (22) nach Maßgabe der ausgebrachten Fördermenge verfahrbar sind. |
| 9. | Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kübel bahn (42) als Hängebahn und die Betonkübel (44) als Hängekübel aus¬ gebildet sind. |
| 10. | Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahn (18) als Schienenstrecke und die Fördereinheit (20) als Schienenfahrzeug ausgebildet sind. |
| 11. | Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Fallrohr (30) als biegsamer Endschlauch ausgebildet ist. |
| 12. | Verfahren zur Herstellung von Betonfertigteilen, bei welchem Flüssigbe¬ ton von einem stationären Vorrats oder Mischbehälter zu einer Scha¬ lung (12) gefördert und in die Schalung eingebracht wird, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Flüssigbeton über ein von oben in die Beton¬ schalung (12) unter die Oberfläche des momentanen Flüssigbetonspie gels eintauchendes Fallrohr (32) eingebracht wird. |
| 13. | Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Fallrohr (32) bei Anstieg des Flüssigbetonspiegels in der Schalung an¬ gehoben wird. |
| 14. | Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Fallrohr (32) während des Anstiegs des Flüssigbe¬ tonspiegels über den überwiegenden Teil der Schalungshöhe gleich weit unter den Flüssigbetonspiegel eingreift. |
| 15. | Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Fördermenge des in die Schalung (12) eingebrach ten Flüssigbetons gemessen und das Fallrohr (32) nach Maßgabe der auf die Querschnittsfläche der Schalung bezogenen Flüssigkeitsmenge selbsttätig angehoben wird. |
| 16. | Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Fallrohr (32) beim Einfüllvorgang mittels eines als Knickmast ausgebildeten Betonverteilermasts (30) angehoben wird. |
| 17. | Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekenn zeichnet, dass das Fallrohr (32) über eine Betonpumpe (26) und eine entlang den Mastarmen eines Knickmasts geführte Förderleitung (28) mit Flüssigbeton beaufschlagt wird. |
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung von Betonfertigteilen mit in einer abgegrenzten Fertigungszone angeordneten, nach oben offenen Scha¬ lungen, mit einer im Abstand von den Schalungen angeordneten stationären Betonmischanlage und mit einer Fördereinrichtung für den Transport von Flüssigbeton von der Betonmischanlage in die Schalungen. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Betonfertigteilen, bei wel¬ chem Flüssigbeton von einem stationären Vorrats- oder Mischbehälter zu einer Schalung gefördert und in die Schalung eingebracht wird.
Zur Herstellung von Betonfertigteilen werden die in einer abgegrenzten Ferti- gungszone befindlichen Schalungen üblicherweise mit Betonkübeln befüllt, die an einer zentralen Betonmischanlage mit Frischbeton beschickt und über einen Kranverteiler oder eine Hängebahn zu den Schalungen transportiert werden. Diese Verfahrensweise führt aufgrund der diskontinuierlichen Befül¬ lung und der Entmischung des Betons während des Kübeltransports beson- ders bei Sichtbetonflächen zu schlechter Qualität der Fertigelemente. Au¬ ßerdem lässt die Produktionsgeschwindigkeit zu wünschen übrig.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anlage und ein Verfahren zur Herstellung von Betonfertigteilen zu entwickeln, das bei hoher Produktionsgeschwindigkeit eine optimale Qualität des Endpro¬ dukts gewährleistet.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Patentansprüchen 1 und 12 angegebenen Merkmalskombinationen vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausges- taltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran¬ sprüchen. Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass die Fördereinrichtung eine auf einer vorgegebenen Fahrbahn zwischen der Betonmischanlage und der Fertigungszone verfahrbare Fördereinheit aufweist, die einen mitfahren¬ den Betonpuffermischer, einen über den Betonpuffermischer mit Flüssigbe- ton beschickbaren Betonaufgabebehälter, eine an den Betonaufgabebehäl¬ ter angeschlossene Betonpumpe und eine über einen gegenüber der För¬ dereinheit um einer Vertikalachse drehbaren Betonverteilermast geführte Förderleitung trägt, wobei die Förderleitung an ihrem Ende in ein an der Mastspitze nach unten hängendes, in die Schalung von oben her eintau- chendes Fallrohr mündet und der Betonverteilermast und die Betonpumpe über Steuerorgane einer Fernbedienung halbautomatisch betätigbar sind. Der erfindungsgemäße Betonverteilermast ist zweckmäßig als Knickmast ausgebildet. Das Fallrohr kann entweder in sich steif oder als biegsamer Endschlauch ausgebildet sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine computerge¬ stützte Steuereinrichtung für den Förderbetrieb der Fördereinheit vorgese¬ hen, die eine auf Ausgangsdaten eines Fördermengenzählers ansprechende Steuerroutine zur Ansteuerung von Gelenkantrieben des Verteilermasts in Abhängigkeit von dem aus der gemessenen Fördermenge abgeleiteten Füll¬ grad der Schalung aufweist. Die Steuerroutine sorgt dafür, dass das Fallrohr zumindest über einen Teil der Schalungshöhe eine Hubbewegung in defi¬ niertem Abstand über oder unter dem Flüssigkeitsspiegel in der Schalung ausführt. Diese Verfahrensweise ist besonders bei selbstverdichtendem Be- ton von Bedeutung, bei welchem der Flüssigbeton stets in einem bestimmten Abstand unter der Oberfläche der Betonfüllung in die Schalung eingefüllt werden sollte. Damit wird eine gleichmäßige Verdichtung des Betons ohne Entmischungserscheinungen und Lufteintrag erzielt. Die Höhe der Austritts¬ stelle des Fallrohrs innerhalb der Schalung wird dabei automatisch durch Messung des Füllvolumens und durch Umrechnung über die Füllhöhenfor¬ mel der jeweiligen Schalung bestimmt. Bei den relativ niedrigen Viskositäten von selbstverdichtendem Flüssigbeton ist es nicht notwendig, das Fallrohr während des Betoniervorgangs innerhalb der Form quer zu verfahren. Der Beton füllt vielmehr annähernd gleichmäßig die Form aus, so dass über den gesamten Schalungsquerschnitt eine konstante Höhenzunahme erfolgt. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, das Fallrohr während des Beto- niervorgangs entlang der Formkontur beispielsweise mit Hilfe einer Fernbe¬ dienung zu bewegen. Dies kann bei zähflüssigen Betonsorten notwendig sein, setzt jedoch voraus, dass etwaige Bewehrungsstrukturen innerhalb der Schalung eine entsprechende Verschiebung des Fallrohrs zulassen. In vie¬ len Fällen befindet sich nämlich innerhalb der Schalung ein Bewehrungsnetz, das vom Pumpenbediener beim Einfüllvorgang berücksichtigt werden muss.
Die mitfahrende Betonpumpe ist zweckmäßig eine nach dem Peristaltikprin- zip arbeitende Rotorpumpe. Diese ermöglicht eine sehr genaue Volumenbe¬ stimmung durch einfaches Zählen der Rotorumdrehungen oder von Teilen einer Umdrehung. Dieses Volumen wird dann zusammen mit den Maßen der Form zur Höhenbestimmung bei der automatischen Hochsteuerung des Fall¬ rohrs benutzt.
Die Volumenbestimmung beim Pumpvorgang ermöglicht auch eine Füll- Standsbestimmung im Betonpuffermischer, so dass der Flüssigbeton immer rechtzeitig nachgefüllt werden kann. Dadurch kann erreicht werden, dass die Betonpumpe während des gesamten Betoniervorgangs nicht stillsteht. Die Fördereinrichtung weist zu diesem Zweck eine entlang der Fahrstrecke ver¬ laufende Kübelbahn oder einen Kübelkran auf, so dass Betonkübel zum Nachfüllen von Flüssigbeton in den auf der Fördereinheit angeordneten Be¬ tonpuffermischer nach Maßgabe der ausgebrachten Fördermenge verfahr¬ bar sind. Der Beton aus den Kübeln wird im Betonpuffermischer homogeni¬ siert.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinrichtung einen Positionsgeber zur automatischen Positionierung der fahrbaren Fördereinheit bezüglich der zu beschickenden Schalung auf- weist. Beim Betonieren von Fertigteilen wird üblicherweise in einer Halle ge¬ arbeitet, in der sich Hindernisse, wie Säulen, Kräne, Stützen, Dachkonstruk¬ tionen und dergleichen befinden. Die Grenzkonturen dieser Hindernisse können in die computergestützte Steuereinrichtung eingelesen und beim Ar- beiten mit dem Betonverteilermast von jeder Position der Fördereinheit ent¬ lang der Schienenstrecke aus automatisch berücksichtigt werden.
Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Betonfertigteilen, bei welchem Flüssigbeton von einem stationären Vorrats- oder Mischbehälter zu einer Schalung gefördert und in die Schalung einge¬ bracht wird, besteht darin, dass der Flüssigbeton über ein von oben in die Betonschalung unter die Oberfläche des momentanen Flüssigbetonspiegels eintauchendes Fallrohr eingebracht wird, und dass das Fallrohr beim Anstieg des Flüssigbetonspiegels in der Schalung angehoben wird. Vorteilhafterwei- se greift das Fallrohr während des Anstiegs des Flüssigbetonspiegels über den überwiegenden Teil der Schalungshöhe gleich weit unter den Flüssigbe¬ tonspiegel ein. Um dies zu ermöglichen, wird gemäß einer bevorzugten Aus¬ gestaltung der Erfindung die Fördermenge des in die Schalung eingebrach¬ ten Flüssigbetons gemessen und das Fallrohr nach Maßgabe der auf die Querschnittsfläche der Schalung bezogenen Flüssigkeitsmenge selbsttätig angehoben. Zum Anheben des Fallrohrs wird zweckmäßig ein als Knickmast ausgebildeter Betonverteilermast verwendet, wobei das Fallrohr über eine Betonpumpe und eine entlang den Mastarmen des Knickmasts geführte Förderleitung mit Flüssigbeton beaufschlagt wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schema- tischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Anlage zur Herstellung von Betonfer- tigteilen aus der Sicht der Vogelperspektive; Fig. 2 eine Seitenansicht der Fahreinheit der Anlage nach Fig. 1 wäh¬ rend des Betoniervorgangs.
Die in der Zeichnung ausschnittsweise dargestellte Anlage ist zur Herstellung von Betonfertigteilen bestimmt. Der eigentliche Betoniervorgang erfolgt in einer abgegrenzten Fertigungszone 10, in welcher nach oben offene Scha¬ lungen 12 angeordnet sind, deren Innenkontur der Kontur des herzustellen¬ den Betonfertigteils entspricht. Vor jedem Betoniervorgang wird in die Scha¬ lung ein nicht dargestelltes Bewehrungsnetz eingesetzt. Beim Betoniervor- gang wird Flüssigbeton von oben her über die Öffnungen 14 in die Schalun¬ gen 12 so eingebracht, dass das Bewehrungsnetz in den Beton des Fertig¬ teils eingebettet wird.
Der Flüssigbeton wird in einer in der Zeichnung nicht dargestellten stationä- ren Betonmischanlage hergestellt und mit einer Fördereinrichtung 16 in die Schalungen verbracht. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Fördereinrichtung 16 eine auf Schienen 18 verfahrbare Fördereinheit 20, die einen mitfahrenden Betonpuffermischer 22, einen über den Betonpuffermi¬ scher 22 mit Flüssigbeton beaufschlagbaren Betonaufgabebehälter 24, eine an den Betonaufgabebehälter angeschlossene Betonpumpe 26 und eine von der Betonpumpe in die Schalung 12 führende Förderleitung 28 umfasst. Die Förderleitung ist über einen gegenüber der Fördereinheit 20 um eine Verti¬ kalachse 46 drehbaren Betonverteilermast 30 geführt, der bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Knickmast mit drei Mastarmen 31 ',31 ",31"' ausge- bildet ist. An ihrem Ende mündet die Förderleitung 28 in ein an der Mastspit¬ ze 31 nach unten hängendes Fallrohr 32, das beim Betoniervorgang von o- ben her in die Schalung 12 eintaucht. Das Fallrohr 32 kann entweder als starres Rohr oder als biegsamer Endschlauch ausgebildet sein. Zur Ansteue¬ rung der Fördereinheit 20 während des Förderbetriebs ist eine computerge- stützte Steuereinrichtung 35 vorgesehen, die ein Fernbedienungsgerät 36 mit mindestens einem Steuerhebel sowie eine auf Betätigungssignale des Steuerhebels 38 ansprechende Softwareroutine zur Bewegung des Fallrohrs 32 über die Gelenkantriebe des Betonverteilermasts 30 aufweist. Die Bewe¬ gung des Betonverteilermasts 30 mit Fallrohr 32 erfolgt halbautomatisch, wobei das Fallrohr 32 in einer ersten Hauptrichtung des Steuerhebels 38 eine bezüglich der Mastdrehachse 40 radiale Bewegung, in einer zweiten Hauptrichtung eine um die Mastdrehachse 40 drehende Bewegung und in einer dritten Hauptrichtung eine Hub- oder Senkbewegung beispielsweise innerhalb der Schalung ausführt. Außerdem umfasst die Steuereinrichtung 35 einen Positionsgeber zur automatischen Positionierung der fahrbaren Fördereinheit 20 entlang der Schienenstrecke 18 bezüglich der zu beschi- ckenden Schalungen 12.
Als Betonpumpe 26 wird zweckmäßig eine nach dem Prinzip der Peristaltik- pumpe arbeitende Rotorpumpe verwendet. Eine solche Pumpe enthält einen in einem Rotorgehäuse angeordneten Spezialschlauch, der durch die Dre- hung eines Rotors zusammengepresst wird. Dabei wird der Beton im Schlauch in Richtung Förderleitung 28 geschoben. Die Rotorpumpe ist leise und laufruhig. Die Fördermenge kann in einem weiten Bereich stufenlos über die Umdrehungszahl geregelt und zugleich gemessen werden. Das Fallrohr 32 wird zum Betonieren tief in die Schalung 12 eingefahren, so dass die un- erwünschte Zugabe von Luft in den Flüssigbeton minimiert wird. Das Fallrohr steckt dabei ständig im Flüssigbeton und wird vollautomatisch mit dem Füll¬ vorgang angehoben. Dies ist besonders bei Verwendung von selbstverdichtendem Beton wichtig. Selbstverdichtender Beton vereinfacht das Betonieren erheblich, da er sich selbsttätig in der Schalung 12 verteilt und entlüftet. Dies stellt eine hohe Betonqualität bei gleichzeitig hoher Betonierleistung sicher. Personalintensive Nacharbeiten, wie z.B. Säubern, Schneiden, Spachteln der Fertigelemente, werden bei Verwendung von selbstverdichtendem Beton weitgehend vermieden.
Um eine kontinuierliche Beschickung der Schalungen 12 mit Beton gewähr¬ leisten zu können, ist zusätzlich eine Kübelbahn 42 vorgesehen, auf der Be¬ tonkübel 44 parallel zur Schienenstrecke 18 von der stationären Beton- mischanlage zur augenblicklichen Position der Fördereinheit 20 verfahren werden können. Damit kann der mitfahrende Betonpuffermischer 22 wäh¬ rend des Pumpbetriebs mit Frischbeton nachgefüllt werden, so dass ein kon¬ tinuierlicher Betoniervorgang möglich ist, die eingebrachten Chargen homo- genisiert werden und eine hohe Produktionsgeschwindigkeit erzielt werden kann. Das Nachfüllen des Betonpuffermischers erfolgt automatisch. Außer¬ dem wird der Betonverteilermast 30 rechnergestützt gesteuert, so dass sich der Pumpenfahrer voll auf das Umfeld und die Befüllung der Schalung kon¬ zentrieren kann. Insbesondere wird das Fallrohr 32 während des Füllvor- gangs selbsttätig mit dem Flüssigbetonspiegel in der Schalung angehoben. Ist eine Schalung vollständig gefüllt, wird die Förderleitung 28 über ein Quetschventil im Bereich des Fallrohrs 32 geschlossen, so dass der Mast 30 zur nächsten Schalung 12 gefahren werden kann. In allen Stellungen und unabhängig von der Fördermenge werden etwaige Schwingungen des Ver- teilermasts durch eine geeignete Sensorik und Regelungs-Software ge¬ dämpft.
Die Fördereinheit 20 ist elektrisch angetrieben und schienengeführt, so dass der jeweilige Standort der Maschine relativ zur Schalung 12 positionierbar ist. Ein Wechsel der Betonsorte zwischen zwei Schalungen ist dabei kein Prob¬ lem. Bei der verwendeten Rotorpumpe bleibt kaum Restbeton übrig. Um restlichen Beton aus der Pumpe und der Förderleitung in die Schalung 12 zu fördern, führt der Pumpenfahrer eine mit Wasser vollgesaugte Schwammku¬ gel in den Betonaufgabebehälter 24 ein. Die Pumpe saugt die Schwammku- gel ein und fördert sie bis zum Fallrohr 32. Mit der Schwammkugel wird der restliche Beton aus der Rohrleitung herausgeschoben. Gleichzeitig wird das System gesäubert.
Zur Sicherheit in der Werkshalle ist die verfahrbare Fördereinheit 20 mit opti- sehen und/oder akustischen Überwachungsvorrichtungen ausgestattet. Re¬ dundante Laserscanner, die vorne und hinten an der Fördereinheit ange¬ bracht sind, dienen zur berührungslosen Überwachung einer frei zu pro- grammierenden Sicherheitsfläche. Steht ein Hindernis im Weg, wird die fahrbare Fördereinheit gestoppt. Erst wenn das Hindernis beseitigt ist, gibt der Laserscanner den Fahrbetrieb der Fördereinheit wieder frei.
Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage und ein Verfahren zur Herstellung von Betonfertigteilen, wobei Flüssigbeton von einem stationären Vorrats- oder Mischbehälter zu einer Schalung 12 gefördert und in die Schalung eingebracht wird. Die Anlage um- fasst eine auf einer vorgegebenen Fahrbahn 18 verfahrbare Fördereinheit 20, die einen mitfahrenden Betonmischer 22 eine Betonpumpe 26 und eine in die Schalung 12 mündende Förderleitung 28 trägt. Die Förderleitung ist dabei über einen Betonverteilermast 30 geführt und mündet in ein Fallrohr 32, das an der Mastspitze angeordnet und in die Schalung 12 einführbar ist. Mit dem Fallrohr kann der Flüssigbeton unter die Oberfläche des momenta- nen Flüssigbetonspiegels in der Schalung eingebracht werden. Außerdem kann das Fallrohr 32 beim Anstieg des Flüssigbetonspiegels in der Schalung 12selbsttätig angehoben werden.