Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Pflastersteins aus Beton. Unter Pflasterstein werden handliche Betonformsteine verstanden, die auf Gehwegen, Straßen usw. verlegt werden. Derartige Pflastersteine sind beispielsweise aus WO 2013/076115 AI bekannt.

Aus der DE 196 15 915 C2 ist ein Verfahren zur Überwachung und Steuerung der Festigkeit von Betonsteinen bei deren chargenweiser Herstellung bekannt. Dabei wird beschrieben, dass der Grad der Verdichtung des Betonbreis durch Ändern des Vibrationsgrades, also des Rütteins, beeinflusst wird . Beim Rütteln findet eine Volumenänderung statt, die zu einer Änderung der Höhe des Betonbreis in der Form führt. Es wird auch ein Messen der Eigenfeuchte der Betonmischung im Mischer beschrieben.

Die DE 103 31 758 AI gibt allgemeine Ausführungen zu Beton für Pflastersteine. Darin ist angegeben, dass ein Wasserzementwert von 0,4 als optimal anzusehen ist.

Nach der DE 39 37 698 AI werden Betonsteine im Rüttelverfahren hergestellt, dabei wird der Rüttelvorgang zeitlich auf ein Minimum beschränkt. Es werden Messfühler in die einzelnen Betonmassen eingesetzt, um die Konsistenz der Betonmasse zu erfassen und in einem geeigneten Moment den Stempeldruck sowie den Rüttelvorgang beenden zu können.

Aus der WO 2006/117173 A2 sind eine Anlage und ein Verfahren zum Herstellen von Betonwaren, insbesondere Pflastersteinen bekannt. Es werden die einzelnen Abläufe der Herstellung erläutert. Es wird eine Vibrationsmesseinrichtung verwendet, mit deren Hilfe die aufgebrachte Vibrationsenergie gemessen und überprüft werden kann.

Der Inhalt der genannten Vorveröffentlichungen, auch im Folgenden genannter Vorveröffentlichungen, gehört vollinhaltlich zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung. Bei der Herstellung von Pflastersteinen aus Beton, auch Betonformsteine genannt, wird im Allgemeinen eine Vielfachform benutzt, mit der gleichzeitig eine Anzahl von Pflastersteinen geformt werden kann. Sie hat eine Vielzahl von miteinander zusammenhängenden Schalen, die aneinander angrenzen. Jede Schale hat eine gemeinsame Seitenwand mit einer benachbarten Schale. Ein zugehöriger Vielfachstempel hat eine entsprechende Anzahl von Stempeln, die nebeneinander angeordnet sind und gemeinsam betätigt werden.

Die Vielfachform wird mit einer Betonmischung, auch Betonbrei genannt, gefüllt. Diese Betonmischung wird zunächst in einer Mischeinrichtung hergestellt. Sie wird aus der Mischeinrichtung entnommen und in einen Füllwagen portioniert. Im Füllwagen befindet sich jeweils die korrekte Menge an Betonbrei, die für das Füllen der Form benötigt wird .

Nach dem Einfüllen der Betonmischung in die Vielfachform, also in jede einzelne Schale, kann der Vielfachstempel von oben aufgedrückt. Es wird zunächst ein anfängliches Rütteln durchgeführt, damit sich die Betonmischung gleichmäßig in der einzelnen Schale verteilt. Danach wird mindestens ein weiterer Rüttelvorgang, genannt das Hauptrütteln, durchgeführt, der das Ziel hat, die Betonmischung zu verdichten. Zudem wird der Stempel auf die Betonmischung aufgedrückt, wodurch eine ebene Oberfläche für den Pflasterstein erreicht wird . Das Rütteln erfolgt auf einem Rütteltisch. Auf diesen wird die Vielfachform gebracht. Beim Rütteln bleibt der Stempel gegenüber der Schale stationär.

Das Rütteln wird nur für eine kurze Zeit, beispielsweise 4±2 sec. durchgeführt. Gemeint ist hierbei ein abschließendes Rütteln bzw. Hauptrütteln, dem ein Vorrütteln vorausgehen kann. Die Dauer des Hauptrütteins ist kritisch für die Qualität des späteren Pflastersteins. Wenn länger gerüttelt wird, wird zwar eine gute Verdichtung erreicht, es kommt aber zu Formabweichungen, insbesondere können Seitenflächen des Pflastersteins weich werden. Wenn zu kurz gerüttelt wird, hat der Stein keine ausreichende Festigkeit und keine gute Form. Die Rüttelzeit ist auch vom eingefüllten Betonbrei abhängig, insbesondere von dessen Wassergehalt. Einfluss auf die sind Rüttelzeit haben auch die Kornverteilung, der Anteil an feinkörnigem Material, der Anteil an Zement im Betonbrei. Es besteht daher der Wunsch nach einer besseren Steuerung des Verfahrens der Herstellung von Beton Pflastersteinen. Das hergestellte Produkt soll möglichst unabhängig von Schwankungen der als Ausgangsmaterial verwendeten Betonmischung aus der vorgeschalteten Mischeinrichtung sein. Dies bedeutet, dass das Herstellungsverfahren angepasst werden muss auf das jeweils vorliegende Ausgangsmaterial . Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Berücksichtigung der vorbekannten Verfahren und Vorrichtungen ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die eine verbesserte Steuerung des Herstellungsvorgangs ermöglichen, so dass die Qualität des geformten Steins gleichbleibender ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Pflastersteins mit folgenden Verfahrensschritten

a. Herstellen einer Betonmischung in einer Mischeinrichtung,

b. Portionieren und Einfüllen einer Charge der Betonmischung in einen Füllwagen, wobei mindestens ein der Charge zugeordneter Sensor vorgesehen ist, der den Gesamtgehalt an Wasser in der Charge erfasst,

c. Einfüllen der Charge in eine Vielfachform,

d . Übermitteln des vom Sensor erfassten Wertes für den Gesamtgehalt an eine Steuervorrichtung und Zuordnen des erfassten Wertes zu einer Zeitdauer für einen Rüttelvorgang der Vielfachform in mindestens einem Rüttelschritt,

e. Abschalten des Rütteins, wenn die Zeitdauer erreicht ist,

f. Entformen der gerüttelten Betonmischung aus der Schale und

g . Erhärtenlassen der gerüttelten Betonmischung.

Dabei können die Schritte b., c. und d. in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden. Das Portionieren gemäß Schritt b. steht jedoch immer am Anfang . Schon nach dem Portionieren und vor dem Einfüllen kann der Gesamtgehalt an Wasser erfasst werden.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass jeweils für diejenige Charge bzw. Menge an Betonbrei der Wasseranteil bestimmt wird, die unmittelbar zur Befüllung der Vielfachform eingesetzt wird. Es wird also der Wassergehalt nur für diese Menge bestimmt, es wird z. B. nicht vom Wassergehalt des Betonbreis in der Mischeinrichtung ausgegangen. Das Volumen und/oder Gewicht der jeweils aus der Mischeinrichtung entnommenen und in den Füllwagen eingefüllten Charge ist be- kannt und in der Regel konstant für jeden einzelnen Befüllvorgang . Es genügt daher die Bestimmung der Gesamtmenge an Wasser in dieser Charge bzw. Menge an Betonbrei. Als Ergebnis liegt ein elektrischer Messwert für diese Gesamtmenge vor.

Der Rüttelvorgang wird nun jeweils nur so lange durchgeführt, wie dies aus einer Tabelle ersichtlich ist. Diese Tabelle verknüpft unterschiedliche Werte für die Gesamtmenge an Wasser in der Charge mit der jeweils optimalen Rüttelzeit. Die Werte für diese Tabelle werden in vorausgegangenen Versuchen ermittelt. In dieser Tabelle steckt ein erheblicher Anteil des Know-hows des Herstellers. In der Regel wird daher die Charge an Betonbrei jeder einzelnen gefüllten Vielfachform individuell behandelt, nämlich in Abhängigkeit von dem kurz zuvor ermittelten Wert der Gesamtmenge an in der Charge enthaltenem Wasser. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der fertig gerüttelte Pflasterstein individuell eine Konsistenz hat, die vom Hersteller als ideal für die weitere Verarbeitung angesehen wird .

Im Einzelnen wird zunächst eine Betonmischung in der Mischvorrichtung hergestellt. Der Wassergehalt dieser Betonmischung kann erfasst werden, dies ist jedoch nicht unbedingt notwendig . Vorzugweise wird der Wasserzementwert ermittelt. Ggf. werden auch weitere Eigenschaften der Betonmischung vor dem Einfüllen in die erfasst, z. B. die Fließfähigkeit, das Gewicht und dergleichen.

Es wird nun jeweils portionsweise Betonbrei in den Füllwagen eingefüllt. Sobald der Betonbrei portioniert ist, vorzugsweise wenn sich der Betonbrei im Füllwagen befindet, wird die Gesamtmenge an Wasser bestimmt. Dies erfolgt über mindestens einen Sensor, der insbesondere mit Mikrowellen arbeitet. Es kann auch die elektrische Leitfähigkeit bestimmt werden. Es wird ein Sensor eingesetzt, der den Gesamtgehalt an Wasser zu bestimmen gestattet. Der ermittelte Wert für den Gesamtgehalt an Wasser wird einer Steuereinrichtung für das Rütteln übermittelt. Dort ist die Tabelle abgespeichert. Diese Steuereinrichtung ordnet dem ermittelten Wert eine zugehörige Rüttelzeit zu. Dies erfolgt spätestens vor Beginn des Hauptrütteins.

Mit der im Füllwagen befindlichen Charge wird die Vielfachform gefüllt. Die einzelnen Fächer der Vielfachform bilden jeweils Schalen aus, die mit der Betonmi- schung gefüllt werden. In einem anfänglichen Vorrüttelvorgang, der relativ kurz ist und häufig unter 1 sec. dauert, wird die Betonmischung in der Form zunächst gleichmäßig ausgebreitet. Die Dauer dieses Vorgangs ist in der Regel unabhängig vom Gehalt an Wasser.

Danach wird ein Stempel der Form in die Schale hineingefahren und angedrückt. Es folgen dann in der Regel ein erstes Rütteln und ein zweites Rütteln. Dabei bleibt der Stempel auf der Betonmischung und schließt die Schale nach oben ab. Zumindest der zweite Rüttelvorgang wird in seiner Zeitdauer durch den Messwert für das Wasser bestimmt. Vorzugsweise können beide Rüttelvorgänge in ihrer Zeitdauer so bestimmt werden. Es kann für den Hauptrüttelvorgang jedoch auch ein anderer Ablauf gewählt werden. Es sind nicht zwangsläufig ein erster und ein zweiter Rüttelvorgang notwendig. Es kann auch nur ein einziges Rütteln durchgeführt werden.

Eine Rüttelvorrichtung (auch Vibrationsvorrichtung genannt) arbeitet mit bewegten Massen. Diese brauchen eine gewisse Zeit, um nach einem Abschalten des Antriebs zum Stillstand zu kommen. Diese Zeit wird als Abschaltverzögerung bezeichnet. Sie ist üblicherweise für eine bestimmte Rüttelvorrichtung konstant. Sie wird in die Gesamtdauer des Hauptrütteins einbezogen. Wenn der Füllwagen verschiedene Rüsselvorrichtungen bedient, können unterschiedliche Absatzverzögerungen berücksichtigt werden.

Nach Abschluss des Rütteins wird die gerüttelte Betonmischung entformt, sie kann nun weiter erhärten.

Der Vorteil des Verfahrens liegt darin, dass der mindestens eine Sensor für die Erfassung des Gesamtgehalts an Wasser in der Chargiereinrichtung oder (bevorzugt) im Füllwagen angeordnet wird . Er lässt sich dort auch in bestehende Anlagen gut integrieren. Der Sensor ist dort angeordnet, wo es bereits eine Charge gibt und bevor diese in die Vielfachform eingegeben ist.

Die Aufgabe wird weiterhin durch die Vorrichtung nach dem Anspruch 5 gelöst. Sie ist für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 ausgelegt und geeignet. Verwendet wird eine Vorrichtung, wie sie Stand der Technik ist. Diese ist zusätzlich ausgestattet mit mindestens einem Sensor, mit der zugehörigen Mess- Vorrichtung und deren Verbindung mit der Steuereinheit der Rüttelvorrichtung . In der Messvorrichtung, in der Steuereinheit oder in einem separaten Bauteil ist eine Tabelle für die optimale Rütteldauer unter Berücksichtigung der Parameter der Charge der Ausgangsmischung im Füllwagen abgespeichert. Dort ist auch gegebenenfalls die Abschaltverzögerung abgespeichert, weitere Einflussgrößen können abgespeichert sein.

Bevorzugt bezieht sich die Erfindung auf Pflastersteine, die aus einer einheitlichen Mischung bestehen, sie findet aber auch Anwendung für Pflastersteine, die im Wesentlichen aus einem einfacheren Beton und einer oberflächlichen Lage eines Vorsatzes hergestellt sind . Dieser Vorsatz hat meist eine höhere Qualität als der einfache Beton . Hierbei finden zwei Einfüllvorgänge nacheinander statt. Während des Rütteins verhalten sich der Vorsatz und die Grundsubstanz unter dem Vorsatz in der Regel unterschiedlich. Es ist daher vorteilhaft, eine elektrische Größe für den Wassergehalt des Vorsatzes und/oder der Grundsubstanz zu erfassen und diese erhaltenen Werte für die jeweilige Gesamtmenge an Wasser über eine Tabelle in die jeweils optimale Rüttelzeit umzusetzen.

Das Erfassen der mindestens einen elektrischen Größe für die Menge an Wasser kann nach der Portionnieren der Charge und bis zum Beginn des Befüllen der Vielfachform durchgeführt werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung von mehreren, nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen der Erfindung, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden. In dieser Zeichnung zeigen :

Fig. 1 : eine vereinfachte Darstellung wesentlicher Teile der Vorrichtung zur

Herstellung eines Pflastersteins, nämlich einer Mischeinrichtung, einer Portioniereinrichtung, einer Füllvorrichtung, einem Füllwagen, einer Vielfachform, eines Rütteltisches und einer Steuervorrichtung .

Figur 1 zeigt schematisch dargestellt eine Mischeinrichtung 20, auch Betonmischer genannt, der z. B. auch als Transportbehälter ausgebildet sein kann. In ihm befindet sich ein Betonbrei 21, auch Betonmischung genannt. Unter der Mischeinrichtung 20 befindet sich eine Portioniereinrichtung 22. In sie wird jeweils ein bestimmtes Volumen an Betonbrei 21 aus der Mischeinrichtung 20 eingegeben. Diese Menge wird als Charge 23 bezeichnet. Die Figur 1 zeigt die in der Portioniereinrichtung 22 befindliche Charge 23. Diese Charge 23 wird später über eine Füllvorrichtung 22 in einen unter ihr befindlichen Füllwagen 26 eingegeben.

Der Füllwagen 26 ist fahrbar, er transportiert die Charge 23 zu einer Vielfachform 28, die sich auf einem Rütteltisch 30 einer an sich bekannten Rüttelvorrichtung befindet. Letzterer ist eine Steuervorrichtung 32 zugeordnet, die die Abläufe steuert. Insbesondere steuert sie die Zeitdauer des Rütteins.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist sowohl der Portioniereinrichtung 22 als auch dem Füllwagen 26 je ein Sensor 34 für das Erfassen des Gesamtgehalts an Wasser in der Charge 23 zugeordnet. Bei diesen Sensoren 34 handelt es sich bevorzugt um mit Mikrowellen arbeitende Sensoren. Es wird z. B. ein Mikrowellensignal, ähnlich wie in einem handelsüblichen, zu der Ausstattung einer Küche gehörenden Mikrowellengerät, ausgegeben und ermittelt, wie hoch dessen Absorption ist und/oder welche Temperaturerhöhung in der Charge 23 festzustellen ist. Andere Messverfahren und Auswertungen sind möglich.

Aus dem vom Sensor 34 erhaltenen Messwert ist ein eindeutiger Schluss auf den Gesamtgehalt an Wasser in der Charge 23 möglich. Andere Messverfahren sind möglich, beispielsweise mit Ultraschall, mit Ermittlung des elektrischen Widerstandes usw. arbeitende Verfahren . Es ist lediglich ein Sensor 34 notwendig, der an der Portioniereinrichtung 22 oder am Füllwagen 26 angeordnet ist. 2 Sensoren 34, wie dargestellt, haben den Vorteil, dass die erhaltenen Messwerte gemit- telt oder anderweitig verknüpft werden können. Auf diese Weise wird ein genauerer Wert für die Menge an Wasser erhalten.

Der mindestens eine Sensor 34 ist mit der Steuervorrichtung 32 elektrisch verbunden. An dieser liegt also das Signal für die Menge an Wasser in der Charge 23 an. In der Steuervorrichtung 32 befindet sich ein Speicher 36. In ihm ist eine Wertetabelle abgespeichert, auch Tabelle genannt. Sie ordnet dem genannten Signal eine Zeitdauer für das Rütteln zu. Es gilt die Regel, dass umso länger gerüttelt werden muss, je trockener die Charge 23 ist und umgekehrt.

Bei Mikrowellen-Messverfahren werden z. B. die Unterschiede zwischen ausge- sandten und empfangenen Wellen gemessen, die durch Dämpfung der Amplitude und Phasenverschiebung verursacht werden. Die Veränderungen von Amplitude und Phase ergeben sich durch Reflexion, Brechung und Streuung der hochfrequenten Wellen an den Grenzschichten des Behälters, z. B. des Füllwagens 26, und durch Absorption im Inneren des Betonbreis der Charge 23. Die Basis für Mikrowellen-Messverfahren bildet folgendes Vorgehen :

Auf einer Seite der zu untersuchenden Charge 23 werden Mikrowellen ausgesendet. Die Wellen werden, beim Durchqueren des Materials der Charge 23 teilweise absorbiert. Auf der anderen Seite der Charge 23 werden die veränderten Wellen wieder empfangen, oder es wird vom Sensor 34 auch die reflektierte Welle empfangen. Die Veränderungen von Wellenamplitude und -phase durch die Abwandlung der anfänglichen Feldverteilung werden gemessen. Aus dem Maß der Absorption kann auf den Wassergehalt geschlossen werden.

Es kann auch die Mikrowellenresonanz-Technologie verwendet werden. Zu diesem Zweck wird über ein Mikrowellenfeld aufgebaut, in dem die elektromagnetischen Wellen in einem Frequenzbereich von 2 bis 3GHz schwingen. Durch das Einbringen der Charge 23 in das Mikrowellenfeld verringert sich die Resonanzfrequenz, und die Schwingung wird dabei gedämpft. Wassermoleküle werden aufgrund ihrer geringen Größe und ihres relativ hohen Dipolmoments durch die elektromagnetische Strahlung zur Rotation angeregt. Anders als beim Mikrowellenherd wird die Probe bei der Messung nicht erwärmt, da die Leistung des Mikrowellenfeldes mit < lmW sehr gering sein kann. Neben der Frequenzänderung wird gleichzeitig auch das Maß der Dämpfung bestimmt. Beide Messgrößen werden schließlich zueinander in Relation gesetzt, und man erhält den sogenannten Mikrowellenwert. Im Gegensatz zu anderen Geräten, die mit Mikrowellenresonanz-Technik arbeiten und dabei nur die Frequenzverschiebung detektieren, ist dieser Messwert weitestgehend masse- und dichteunabhängig; dies ist besonders für die dynamische Messung im Prozess von größter Bedeutung . Verwendet werden kann beispielsweise ein Messgerät PMD300.

Das Verfahren zur Herstellung eines Pflastersteins weist mindestens 5, vorzugsweise mindestens 6, vorzugsweise alle der folgenden Verfahrensschritte auf: a. Herstellen einer Betonmischung 21 in einer Mischeinrichtung 20,

b. Portionieren und Einfüllen einer abgemessenen Charge 23 der Betonmischung 21 in einen Behälter, zum Beispiel einen Füllwagen 26, wobei mindestens ein der Charge 23 zugeordneter Sensor 34 vorgesehen ist, der den Gesamtgehalt an Wasser in der Charge 23 erfasst,

c. Einfüllen der Charge 23 in eine Vielfachform 28,

d . Übermitteln des vom Sensor 34 erfassten Wertes für den Gesamtgehalt an eine Steuervorrichtung 32 und Zuordnen des erfassten Wertes zu einer Zeitdauer für einen Rüttelvorgang der Vielfachform 28 in mindestens einem Rüttelschritt, e. Abschalten des Rütteins, wenn die Zeitdauer erreicht ist,

f. Entformen der gerüttelten Betonmischung 21 aus der Vielfachform

28 und

g . Erhärtenlassen der gerüttelten Betonmischung 21.

Begriffe wie im Wesentlichen, vorzugsweise und dergleichen sowie möglicherweise als ungenau zu verstehende Angaben sind so zu verstehen, dass eine Abweichung um plusminus 5 %, vorzugsweise plusminus 2 % und insbesondere plus minus ein Prozent vom Normalwert möglich ist. Die Anmelderin behält sich vor, beliebige Merkmale und auch Untermerkmale aus den Ansprüchen und/oder beliebige Merkmale und auch Teilmerkmale aus einem Satz der Beschreibung in beliebiger Art mit anderen Merkmalen, Untermerkmalen oder Teilmerkmalen zu kombinieren, dies auch außerhalb der Merkmale unabhängiger Ansprüche.

Bezugszeichenliste

20 Mischeinrichtung

21 Betonbrei

22 Portioniereinrichtung

24 Füllvorrichtung

26 Füllwagen

28 Vielfachform

30 Rütteltisch

32 Steuereinheit

34 Sensor

36 Speicher