Ansprüche
1. Anlage (1 ) zum Verdichten von Gemengen, insbesondere zum Verdichten von Betongemengen zur Steinfertigung mit mindestens einem Vibrationsübertrager (102, 104) zum Tragen eines Pro- duktträgers (130) für die herzustellenden Betonwaren, einem Vibrationsmittel (8, 10) zum Erzeugen einer Vibrationsbewegung an den Vibrationsübertrager (102, 104) und einem Basiskörper (2) zum Tragen des Vibrationsmittels (8, 10), gekennzeichnet durch mindestens ein Verspannmittel (18, 20, 22; 106, 116, 114, 124, 128, 130) zum Verspannen des Vibrationsübertragers (102, 104) mit dem Basiskörper (2).
2. Anlage (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulisches Vibrationsmittel (8, 10) vorge- sehen ist.
3. Anlage (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vibrationsmittel (8, 10) wenigsten einen Hydraulikkolben, insbesondere einen Hydraulikplunger (8) aufweist.
4. Anlage (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vibrationsmittel (8, 10) eine Vielzahl von Hydraulikkolben, insbesondere Hydraulikplungem aufweist.
5. Anlage (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikkolben bzw. Hydraulikplunger (8) parallel zueinander angeordnet sind zum Erzeugen einer Bewegung in derselben Richtung.
6. Anlage (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vibrationsmittel (8, 10) im bestimmungsgemäßen Gebrauch zum Erzeugen einer vertikalen Bewegung, insbesondere einer ausschließlich vertikalen Bewegung ausgebildet ist.
7. Anlage (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (1 ), insbesondere der Basiskörper (2) zur Umgebung, insbesondere zum die Anlage tragenden Boden (6) eine Vibrati- onsentkopplung (4) aufweist.
8. Anlage (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationsentkopplung (4) pneumatisch gesteuert ist und/oder wenigstens ein Gaspolster, insbesondere ein Luftpolster (4) aufweist.
9. Anlage (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Impulsgenerator (40, 40'; 200) zum Erzeugen von Impulsen einer Hydraulikflüssigkeit zum übertragen zum Vibrationsmittel (8, 10) vorgesehen ist.
10. Anlage (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsgenerator (40, 40') einen mit einem Vibrationskolben (54; 84) gekoppelten Antrieb (64), insbesondere Elektroantrieb (64) aufweist.
11. Anlage (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsgenerator (200) eine Hydraulikschaltung zum Schalten eines auf einen Vibrationskolben (212) wirkenden Differenz- drucks aufweist.
12. Anlage (1 ) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationskolben (212) eine erste und eine zweite Angriffsfläche für Hydraulikflüssigkeit aufweist, wobei die beiden Flächen in entgegengesetzte Richtungen weisen und/oder unterschiedlich groß sind.
13. Anlage (1 ) nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikschaltung zum Schalten des Differenzdrucks abhängig von der Stellung des Vibrationskolben (212), insbesondere durch die Stellung des Vibrationskolbens (212) ausgebildet ist.
14. Anlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vibrationsmittel (8, 10) und/oder der Impulsgenerator (40; 40'; 200) zum Erzeugen sprunghafter Vibrationsbewegung bzw. Vibrationsimpulse ausgebildet ist.
15. Anlage (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (1 ), insbesondere das Vibrationsmittel (8, 10) und/oder ein Impulsgenerator (40; 40'; 200) dazu ausgebildet ist, einer Vibrationsbewegung an dem wenigstens einen Vibrationsübertrager (102, 104) eine lineare Bewegung zum Unterstützen einer Verdichtung der Betonware, insbesondere zum Heben des Vibrationsübertragers (102, 104) zu überlagern.
16. Anlage (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, oder nach dem Ober- begriff von Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das bzw. ein Verspannmittel (18, 20, 22) eine elastische Spannvorrichtung (18, 20, 22) zum Festspannen einer Produktform (14) auf dem Vibrationsübertrager (102, 104) umfasst.
17. Anlage (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Spannvorrichtung (18, 20, 22) eine Elastizität aufweist, insbesondere einen Druck-Volumenspeicher (32) aufweist zum Bereitstellen einer elastischen Gegenkraft zum elastischen Spannen der Produktform (14) gegen eine Vibrationsbewegung an dem Vibrationsübertrager (102, 104).
18. Anlage (1 ) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Spannvorrichtung (18, 20, 22) einen Formhalter (18, 18 1 ) zum Halten und/oder Heben und/oder Senken einer Produktform (14) aufweist.
19. Anlage (1 ) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (1) dazu ausgebildet ist, den Formhalter (18, 18'), eine Produktform (14) zum Aufnehmen von Beton, eine Produktpalette (130) zum Tragen der Produktform (14) und/oder den Vibrationsübertrager (102, 104) so fest miteinander zu verspannen, dass diese beim Durchführen einer Vibration durch das Vibrationsmittel (8, 10) zum Verdichten des Betons keine Relativbewegung zueinander ausführen.
20. Anlage (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verspannmittel (106, 116, 114, 124, 128, 130) eine starre Spannvorrichtung (106, 116, 114, 124, 128, 130) zum im We- sentlichen starren Verspannen des Vibrationsübertragers (102, 104) mit dem Basiskörper (2) umfasst.
21. Anlage (1 ) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stempel (128) zum Schließen einer den Beton aufnehmenden Produktform (14) vorgesehen ist und die starre Spannvorrichtung (106, 116, 114, 124, 128, 130) zum Verspannen des Vibrationsübertragers (102, 104) mit dem Basiskörper (2) über den Stempel (128) und den in der Produktform (14) enthaltenen Beton ausgebildet ist.
22. Anlage (1 ) nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die starre Spannvorrichtung (106, 116, 114, 124, 128, 130) umfasst: den Basiskörper (2), einen Stempelrahmen (114) zum Tragen und Führen des Stempels (128), Kolbenstangen (106) zum Führen des Stempelrahmens (1 14), wenigstens eine Führungsbremse (116) zum Führen und Festsetzen des Stempelrahmens (114) an den Kolbenstangen, - wenigstens einen Verbindungskörper (124) zum Verbinden des Stempels mit dem Stempelrahmen (114), den Stempel (128), eine mit Beton gefüllte Produktform (14), eine Produktpalette (130) zum Tragen der Produktform (14) und/oder - den Vibrationsübertrager (102, 104).
23. Anlage (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messmittel zum Messen eines hydraulischen Drucks in dem Vibrationsmittel (8, 10) und/oder dem Verspannmittel (18, 20, 22; 106, 116, 114, 124, 128, 130) vorgesehen ist.
24. Anlage (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messmittel zum Erfassen einer vertikalen Position der Produktform (14), insbesondere relativ zu der Stempelposition vor- gesehen ist.
25. Anlage (1 ) nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass sie zum bestimmen des Verdichtungszustandes des in der Produktform (14) enthaltenen Betons aus dem gemessenen hydrauli- sehen Druck und/oder der gemessenen Position der Produktform (14) ausgebildet ist.
26. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche oder nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Hebevorrichtung zum Heben und/oder Senken einer Produktform wobei die Hebevorrichtung zum Verspannen der Produktform mit dem Vibrationsübertrager ausgebildet ist.
27. Anlage nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebevorrichtung eine Antriebseinheit zum Bewegen der Hebevorrichtung aufweist, wobei die Antriebseinheit gleichzeitig als Führungsmittel zum Führen der Hebevorrichtung wirkt.
28. Anlage nach einem der Ansprüche 26 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit wenigstens einen Hydraulikzylinder mit einer Hydraulikkolbenstange aufweist.
29. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche oder nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Stempelführung zum Führen und/oder eine Stempelbremse zum Festsetzen eines Formstempels, wobei die Stempelführung und/oder die Stempelbremse an einem bzw. dem Führungsmittel einer bzw. der Hebevorrichtung, insbesondere an wenigstens einem Hydraulikzylinder und/oder einer Hydraulikkolbenstange geführt wird bzw. angreift.
30. Anlage nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Stempelführung und die Stempelbremse baulich vereint sind.
31. Anlage nach Anspruch 29 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bewegen des Formstempels ein Stempelantrieb vorgesehen ist, der mit der Stempelführung und/oder der Stempelbremse zumindest teilweise baulich vereint ist.
32. Verfahren zum Betreiben einer Anlage (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Erzeugen von Vibrationsbewegungen der Basiskörper (2) mit dem Vibrationsübertrager (102, 104) elastisch und/oder starr verspannt wird.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verdichten des Betons an dem zumindest einen Vibrationsübertrager (102, 104) eine Vibrationsbewegung erzeugt wird und dieser Vibrationsbewegung eine lineare Bewegung zum Heben des Vibrationsübertragers (102, 104) überlagert wird.
34. Verfahren nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem gemessenen hydraulischen Druck des Verspannmittels (18, 20, 22; 106, 116, 114, 124, 128, 130) und/oder des Vibrationsmittels (8, 10) und/oder aus einer vertikalen Position der Produktform (14) der Verdichtungszustand des in der Produktform (14) enthaltenen Betons bestimmt wird.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Produkthöhe und der Verdichtungszustand bestimmt und daraus die Produktqualität ermittelt wird. |
Harald Winkler
Osterende 27, 27389 Helvesiek
Anlage und Verfahren zum Herstellen von Betonwaren
Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Verdichten von Gemengen, insbesondere zum Verdichten von Betongemengen zur Steinfertigung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zum Herstellen von Betonwaren.
Solche Anlagen sind allgemein bekannt. Sie finden bei produktzyklisch wechselnden Produktionspaletten in großem Umfang Anwendung bei der industriellen Großserienherstellung von Steinen, die auch unter den Begriff Betonwaren fallen, wie zum Beispiel für Verbundsteinpflaster, Bordsteine, Mauersteine und dergleichen mehr. Zur Herstellung der Betonware wird grundsätzlich ein das Produkt formender Formrahmen, der meist mehrere Formnester bildet und sowohl nach unten als auch nach oben offen ist, auf einer Fertigungspalette bereitgestellt. Die untere öffnung des Formrahmens wird dabei durch die Fertigungspalette verschlossen, so dass von oben Beton in den Formrahmen eingefüllt werden kann. Die zu fertigende Betonware soll dabei die durch den Formrahmen vorgegebene Form annehmen und kann nach Entfernen des Formrahmens grundsätzlich auf der Fertigungspalette zum Aushärten verbleiben, wobei der Formrahmen sofort zum Formen der nächsten Betonware eingesetzt werden kann. Hierdurch ist eine Großserienfertigung erreichbar.
Zum Erreichen einer hohen Produktqualität ist es zum Einen erforderlich, Beton mit einer möglichst idealen Mischung (sogenannter Idealbeton) zu verwenden, und zum Anderen den Beton im Formrahmen zu verdichten, so dass Lufteinschlüsse möglichst entweichen können. Da Idealbeton schlechte Fließeigen- schatten aufweist, kommt der Verdichtung eine besonders hohe Bedeutung zu.
Die zur Zeit bekannten Anlagen arbeiten bei der Betonverdichtung weitgehend mit Prellschlagverdichtungssystemen. Hierbei werden ein oder mehrere Rütteltische verwendet, die über Prellschlagantriebe, insbesondere Umwuchtsysteme, angetrieben und auf Elastomerlagern gelagert werden. Die Prellschlagantriebe erzeugen eine im Wesentlichen vertikale Rüttelbewegung, die zum großen Teil über die Elastomerlager und über die Maschinengestelle in die Fundamente und letztendlich in die Umwelt übertragen werden, wodurch ein Großteil der Verdichtungsleistung verloren geht.
Zur übertragung der vertikalen Bewegung des Rütteltisches auf den gefüllten Formrahmen ist dieser zusammen mit der Fertigungspalette auf dem Rütteltisch lose abgestellt und gegen seitliches Herunterrutschen gesichert. Dabei wird die
Fertigungspalette zusammen mit dem gefüllten Rahmen durch einen vertikal nach oben gerichteten Schlag des Rütteltisches angehoben und fällt aufgrund der Schwerkraft wieder nach unten, um den nächsten vertikalen Aufwärtsstoß vom Rütteltisch zu erhalten.
Nachteilig hierbei ist, dass ein Großteil der Rüttelleistung (Verdichtungsleistung) ungenutzt verloren geht. Das Schlagen des Prellschlagverdichtungssystems führt zu einer immensen Geräuschentwicklung, so dass zum Betrieb einer solchen Anlage regelmäßig eine Sondergenehmigung erforderlich ist. Darüber hinaus bedingen die Prellschläge einen hohen Verschleiß der Anlage, dem zum Teil durch die Verwendung massiver Formrahmen aus Stahl entgegengetreten wird, was den Leistungsbedarf für die Prellschlagverdichtung zusätzlich in die Höhe treibt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, die genannten Probleme zu vermeiden, insbesondere die Ausnutzung der Verdichtungsenergie zu erhöhen, die Produktqualität möglichst noch zu verbessern, die Füllgenauigkeit der Formrahmen zu erhöhen und/oder den Lärmpegel der Anlage und/oder Vibrationsim- missionen zu reduzieren.
Zur Lösung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, für eine Anlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 mindestens ein Verspannmittel zum Verspannen des Vibrationsübertragers mit dem Basiskörper vorzusehen. Das Vibrationsmittel ist gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 zwischen dem Vibrationsübertra- ger und dem Basiskörper angeordnet. Beim Erzeugen einer Vibrationsbewegung wird diese somit einerseits an dem Vibrationsübertrager erzeugt aber andererseits durch die Verbindung zum Basiskörper auch an diesem. Durch das Verspannmittel entsteht eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Vibrationsübertrager und dem Basiskörper. Beim Erzeugen einer Vibrationsbewegung von dem Vibrationsmittel auf den Vibrationsübertrager wird diese Vibration über die Verspannung zurück auf den Basiskörper geführt, der das Vibrationsmittel trägt. Gleichzeitig erzeugt das Vibrationsmittel Vibrationen im Basiskörper, die über das Verspannmittel wiederum zu dem Vibrationsübertrager zurückgeführt werden. Somit geht - idealer Weise - die aufgebrachte Vibrationsleistung nicht verloren, sondern kann zur Verdichtung verwendet werden. Insbesondere die in den Basiskörper eingebrachte Vibrationsleistung kann auch für die Verdichtung verwendet werden.
Ein hydraulisches Vibrationsmittel wird verwendet, um gezielt eine Vibrationsbewegung zu erzeugen und auf den Vibrationsträger zu übertragen. Bevorzugt werden hierfür ein oder mehrere Hydraulikplunger zum Erzeugen der Vibrationsbewegung eingesetzt. Der bzw. die Hydraulikplunger greifen an den Vibrationsträger an und werden über eine Hydraulikflüssigkeit angesteuert. Die Hydraulikflüssigkeit überträgt somit einen Druck auf den bzw. die Hydraulikplunger zum Umsetzen in eine Kraft. Durch diese Kraft wird die Bewegung des Vibrationsträ- ger initiiert. Zum Vibrieren des Vibrationsträgers wird somit ein wechselnder, wie beispielsweise oszillierender Druck über die Hydraulikflüssigkeit auf die Plunger
übertragen. Durch das Ausüben des Drucks über die Hydraulikflüssigkeit auf die Plunger werden diese gehoben, um damit auch den oder die Vibrationsübertrager zu heben. Diese Hydraulikplunger werden deshalb nachfolgend auch als Hubplunger bezeichnet.
Bei Verwendung von Hydraulikplunger kann der bzw. die Vibrationsübertrager allein durch die Oberfläche des bzw. der Plunger ausgebildet sein. üblicherweise sind auf dem Vibrationsmittel, wie z. B. dem Plunger, jedoch noch zusätzliche Verbindungsträger und Verschleißleisten oder dergleichen angeordnet und bilden dann den Vibrationsübertrager.
Die Richtung der ausgeübten Vibrationsbewegung ergibt sich daher durch die Anordnung des bzw. der Plunger. Vorzugsweise sind mehrere Plunger parallel zueinander angeordnet, um eine Vibrationsbewegung in der selben Richtung zu erzeugen. Die Plunger, die grundsätzlich in je einem Zylinder geführt sind, führen eine reine axiale Bewegung aus. Es ist somit durch die Verwendung der Plunger eine Vibrationsbewegung in nur einer Richtung erzielbar.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung ist das Vibrationsmittel, insbesondere die Plunger im bestimmungsgemäßen Gebrauch vertikal ausgerichtet. Entsprechend ist eine ausschließlich vertikale Bewegung und somit eine streng vertikale Vibrationsbewegung auf dem Vibrationsträger ausübbar. Weitere Bewegungskompo- nenten, die für eine Verdichtung des Betons nicht benötigt werden, können somit vermieden werden. Hierdurch wird sowohl ein diesbezüglich unnötiger Energieverbrauch als auch ein erhöhter Verschleiß der Anlage verhindert.
Bevorzugt ist hierbei die Anlagen, insbesondere der Basiskörper zur Umgebung, insbesondere zum die Anlage tragenden Boden über eine Vibrationsentkopplung verbunden. Eine solche Vibrationsentkopplung wird vorzugsweise pneumatisch gesteuert und/oder weist wenigstens ein Gaspolster, insbesondere ein Luftpolster auf. Solche Luftpolster sind in einer günstigen Variante als Luftschläuche ausgebildet. In einer Ausführungsform ist somit die Anlage mit ihrem Basiskörper über Luftpolster oder eine andere Vibrationsentkopplung auf dem Boden, wie bei-
spielsweise dem Boden der Fertigungshalle, angeordnet. Hierbei können die Luftpolster pneumatisch angesteuert werden, indem sie für den übergang vom Ruhezustand in einen Betriebszustand mit Druck befüllt und mit einem für die Vibrationsentkopplung geeigneten Druck beaufschlagt werden. Die Verwendung von Luftpolstern ist nur eine Variante zur Realisierung der Vibrationsentkopplung. Ebenso kann auch ein Elastomer für die Vibrationsentkopplung verwendet werden.
Günstig ist die Verwendung eines Impulsgenerators zum Erzeugen einer Vibrationsbewegung einer Hydraulikflüssigkeit in dem Vibrationsmittel. Es wird somit über eine Vielzahl von Impulsen eine Vibrationsbewegung erzeugt. Die Impulse können sprunghaft oder auch kontinuierlich wie beispielsweise sinusförmig sein. Hierdurch wird eine Vibrationsbewegung bzw. ein vibrierender Druck der Hydraulikflüssigkeit bei dem Impulsgenerator initiiert und über Hydraulikleitungen am Vibrationsmittel bereitgestellt. Der vibrierende Druck der Hydraulikflüssigkeit kann dann im Vibrationsmittel durch die Hubplunger in eine entsprechende vibrierende Kraft umgesetzt werden. Hieraus resultiert dann eine vibrierende Bewegung der Hubplunger und somit des Vibrationsübertragers, der mit den Hubplun- gern verbunden ist. Das Erzeugen der vibrierenden Bewegung bzw. des vibrierenden Drucks der Hydraulikflüssigkeit kann somit örtlich getrennt von der Ver- wendung der Vibrationsbewegung, also örtlich getrennt von dem Vibrationsmittel und dem Vibrationsübertrager erzeugt werden. Der Impulsgenerator ist im Falle dieser örtlichen Trennung nicht oder wenig der Vibration ausgesetzt, die er erzeugt. Hierdurch kann ein Verschleiß vermindert werden und bei Bedarf ein separater Austausch des Impulsgenerators vorgenommen werden.
Ein solcher Impulsgenerator kann auf einfache Weise bereitgestellt werden, wie beispielsweise in einer Ausführungsform durch Verwendung eines Vibrationskolbens, der mit einem Antrieb, insbesondere mit einem Elektroantrieb gekoppelt ist. Hierbei initiiert der Antrieb eine Bewegung des Vibrationskolbens mit wechselnder Richtung. Der Vibrationskolben ist mit wenigstens einer Kammer für eine Hydraulikflüssigkeit versehen, in der er durch seine wechselnde Bewegung einen Druck wechselnd auf- und abbaut. Von dieser Kammer aus wird der so erzeugte
wechselnde, insbesondere oszillierende Druck in der Hydraulikflüssigkeit über Leitungen zum Vibrationsmittel, insbesondere zu den Hubplungern geleitet. Es kann zur Erzeugung des wechselnden Drucks und somit der wechselnden Bewegung der Hydraulikflüssigkeit ein einzelner oder mehrere Vibrationskolben vorgesehen sein. Gleichwohl ist eine Mehrzahl von Plungern zum Umsetzen des Hydraulikdrucks in eine Kraft am Vibrationsmittel einsetzbar, die nicht mit der Anzahl der Vibrationskolben korrespondieren muss. Hierdurch kann trotz Verwendung nur eines Antriebs bzw. Impulsgenerators eine gleichmäßige Verteilung der Vibrationsbewegung auf das Vibrationsmittel und dadurch den Vibrationsü- bertrager erreicht werden.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Anlage dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsgenerator eine Hydraulikschaltung zum Schalten eines auf einen Vibrationskolbens wirkenden Differenzdrucks aufweist. Demnach wird ein Differenzdruck, der auf den Vibrationskolben wirkt, mittels einer Schaltung geschaltet, so dass unterschiedliche Bewegungsrichtungen des Kolbens resultieren. Somit kann durch die Umschaltung eine wechselnde Bewegung des Vibrationskolbens und somit ein wechselnder Druck in der Hydraulikflüssigkeit erzeugt werden. In diesem Fall kommt der Impulsgenerator ohne einen Motor aus, der den Vibrationskolben direkt antreibt. Darüber hinaus kann eine sprunghafte, impulsartige Druckumkehr und damit eine sprunghafte impulsartige Vibration erzeugt werden. In diesem Fall kann der Impulsgenerator als digitaler Impulsgenerator bezeichnet werden.
Vorzugsweise wird ein Vibrationskolben verwendet, der zwei Angriffsflächen für eine Hydraulikflüssigkeit aufweist, wobei die beiden Flächen in entgegengesetzte Richtung weisen und/oder unterschiedlich groß sind. Es wird somit im Betrieb des Impulsgenerators jede der beiden Flächen mit einem Hydraulikdruck beaufschlagt, wobei einer der Drücke zeitweise auch den Wert Null aufweisen kann. Eine Kraft ergibt sich hierbei je Fläche aus dem Produkt der Größe der jeweiligen Fläche und dem auf sie wirkenden Druck. Bei entgegengesetzten Flächen ent- stehen somit zwei entgegengesetzte Kräfte, wobei die größere der beiden Kräfte die resultierende Kraft und damit die Bewegungsrichtung des Vibrationskolbens
bestimmt. Beispielsweise können in einem Schaltzustand beide Flächen mit demselben Druck beaufschlagt werden, wobei jedoch die zweite Fläche größer ist als die erste Fläche. In diesem Fall überwiegt die an der zweiten Fläche resultierende Kraft und bestimmt die Bewegung des Vibrationskolbens, nämlich in die Richtung, in die der auf die zweite Fläche wirkende Druck gerichtet ist. Wird nun in einer zweiten Schaltstellung die Hydraulikflüssigkeit von der zweiten Fläche abgelassen, wodurch sich der Druck an dieser zweiten Fläche etwa auf Null reduziert, so überwiegt die an der ersten Fläche resultierende Kraft und kehrt somit die Bewegung des Vibrationskolbens um. Gemäß dieser Ausführungsform ist im Bereich der ersten Fläche immer ein Druck der Hydraulikflüssigkeit vorhanden, soweit sich der Antrieb jedenfalls in Betrieb befindet. Somit kann die mit der ersten Fläche des Vibrationskolbens in Verbindung stehende Hydraulikflüssigkeit zum übertragen der durch den Vibrationskolben erzeugten Vibrationsbewegung zum Vibrationsmittel, insbesondere zu den Plungern verwendet werden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Hydraulikschaltung zum Schalten des Differenzdrucks abhängig von der Stellung des Vibrationskolbens, insbesondere durch die Stellung des Vibrationskolbens ausgebildet ist. Der Vibrationskolben erzeugt somit eine Bewegung in wechselnder Richtung, die zwei Endstellungen aufweist. Wenn der Vibrationskolben jeweils eine Endstellung erreicht hat, erfolgt eine Umschal- tung und somit eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Vibrationskolbens. Hierzu können die jeweiligen Endstellungen des Vibrationskolbens zur Umschal- tung abgefragt werden oder die Stellung des Vibrationskolbens selbst initiiert die Umschaltung.
Eine günstige Verdichtungswirkung auf den Beton ergibt sich insbesondere bei sprunghaften Vibrationsimpulsen, so dass gemäß einer günstigen Ausgestaltung das Vibrationsmittel zum Erzeugen von sprunghaften Vibrationspulsen ausgebildet ist.
Vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der einer Vibrationsbewegung an dem
Vibrationsübertrager eine lineare Bewegung überlagert wird. Hierbei kann in einem ersten Schritt eine lineare Bewegung an dem Vibrationsübertrager ausge-
übt werden, um den getragenen Produktträger für die herzustellenden Betonwaren zu heben, bis ein verspannter Zustand erreicht wird. Dieser verspannte Zustand kann jedoch auch auf andere Weise erreicht werden, indem beispielsweise die den Beton enthaltende Produktform und/oder der Beton selbst von oben auf den Produktträger und/oder auf den Vibrationsübertrager gedrückt werden. Zum Verdichten erfolgt dann ein Einschalten der Vibration. Hierbei wird Vibration von dem Vibrationsmittel aus über den Vibrationsübertrager schließlich am Beton bereitgestellt. Die Betonmasse kann sich hierbei verdichten, wobei jedoch eine bleibende Kraft von oben auf den Beton nötig ist, um eine nennenswerte Verdich- tung erreichen zu können. Anstelle einer von oben auf den Beton geregelten Kraft kann stattdessen der Produktträger von unten den Beton anheben und gegen eine obere Begrenzung, insbesondere einen Formstempel pressen. Eine solche anhebende Bewegung lässt sich erfindungsgemäß ausführen, wenn an dem Vibrationsübertrager der Vibrationsbewegung eine lineare Bewegung über- lagert wird. Die Vibrationsübertrager führen somit eine Vibrationsbewegung und heben sich gleichzeitig um den Beton gegen eine obere Begrenzung, insbesondere einen Formstempel zu pressen.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass eine elastische Spannvorrichtung zum Festspannen einer Produktform auf dem Vibration- sübertrager vorgesehen ist. Eine solche Spannvorrichtung kann eine Produktform, die regelmäßig nach oben und unten offen ist, auf einen Produktträger wie eine Palette nach unten drücken. Dadurch ist die Produktform nach unten geschlossen, so dass enthaltener Beton nicht entweichen kann. Gleichzeitig kann die Spannvorrichtung im bestimmungsgemäßen Gebrauch regelmäßig von oben eine Kraft über die Produktform und den Produktträger auf den Vibrationsübertrager ausüben. Diese Kraft wirkt den Hubplungern, die eine Vibration von unten auf den Vibrationsübertrager ausüben, entgegen.
Ein solches Entgegenwirken ist vorteilhaft, da das Vibrationsmittel unter Verwendung von Plungern druckgesteuert ist und somit eine Kraft in eine Richtung aktiv ausüben kann, insbesondere zum Heben des Vibrationsübertragers. Zum Senken des Vibrationsübertragers kann die Kraft durch die Plunger jedoch lediglich
zurückgenommen werden. Die Plunger sind regelmäßig nicht dazu ausgelegt, den Vibrationsträger auch wieder zurückzuziehen. Ohne eine durch die Spannvorrichtung bestimmungsgemäß von oben wirkende Kraft ergebe sich dann eine Abwärtsbewegung des Vibrationsträgers allein durch die Schwerkraft. Ein forcier- tes Umdrehen der Kraft in den Hydraulikelementen könnte dabei ohne eine Gegenkraft zu einer nachteiligen Vakuumbildung in den Hydraulikleitungen führen. Die Spannvorrichtung ist deshalb dazu geeignet, eine Kraft in Abwärtsrichtung aktiv auszuüben und dadurch eine Abwärtsbewegung des Vibrationsträgers zu Unterstützen.
Vorteilhaft ist es hierbei, wenn die elastische Spannvorrichtung eine Elastizität aufweist, insbesondere einen Druck-Volumenspeicher zum Bereitstellen einer elastischen Gegenkraft zum elastischen Spannen der Produktform gegen eine Vibrationsbewegung an dem Vibrationsübertrager. Durch diese Elastizität wird nicht allein eine statische Gegenkraft zu jedem Vibrationsstoß bereitgestellt, sondern es wird trotz aufgebrachter Kraft eine Bewegung ermöglicht. Dies kann auf einfache Weise durch die Verwendung eines Druck-Volumenspeichers erreicht werden, der im Falle einer hydraulischen, elastischen Spannvorrichtung mit den Hydraulikleitungen der Spannvorrichtung verbunden wird. Bei einer Aufwärtsbewegung durch den Vibrationsübertrager entgegen der Kraft der elasti- sehen Spannvorrichtung wird somit Druck auf die Hydraulikleitungen der Spannvorrichtung ausgeübt und ein Teil der Hydraulikflüssigkeit in den Druck- Volumenspeicher gedrückt. Nach Ende eines Vibrationsimpulses kann der Druck- Volumenspeicher die Hydraulikflüssigkeit zurück in die Leitungen drücken und zu einer kraftvollen Abwärtsbewegung der elastischen Spannvorrichtung führen. Somit wird von der elastischen Spannvorrichtung aus über die Produktionsform eine Abwärtsbewegung des Vibrationsträgers bewirkt und die Gefahr einer Vakuumbildung entschärft.
Günstig ist es, wenn die Spannvorrichtung einen Formhalter zum Halten und/oder zum hydraulischen Heben und/oder Senken einer Produktform auf- weist. Die Spannvorrichtung kann hierbei nicht nur die beschriebene Gegenkraft zur Vibrationsbewegung ausführen, sondern auch zum Heben der Produktions-
form eingesetzt werden, um die Produktionsform bereitzustellen und um nach Beendigung eines Herstellungsprozesses eine fertig verdichtete Betonmasse durch Heben der Produktionsform freizugeben.
Bevorzugt ist die Anlage dazu ausgebildet, den Formhalter, eine Produktform zum Aufnehmen von Beton, eine Produktpalette zum Tragen der Produktform und/oder den Vibrationsübertrager so fest miteinander zu verspannen, dass diese beim Durchführen einer Vibration durch das Vibrationsmittel zum Verdichten des Betons keine Relativbewegung zueinander ausführen. Hierdurch wird vermieden, dass insbesondere die Produktform beim Vibrieren des Produktü- bertragers auf diesem sich im Wesentlichen chaotisch in eine Vielzahl von Richtungen bewegt. Eine solche chaotische Bewegung lässt zum Einen eine Vielzahl von Bewegungen zu, die keinen Beitrag zur Verdichtung leisten und darüber hinaus führen die chaotischen Bewegungen zu einem hohen Geräuschpegel und einem hohen Verschleiß der betroffenen Anlagenteile. Durch eine erfindungsge- mäße Verspannung, bei der die genannten Anlagenelemente beim Vibrieren keine Relativbewegung zueinander vollführen, führen sämtliche so verspannten Anlageteile nur die ausgeübte Vibrationsbewegung aus. Eine solche Vibrationsbewegung kann erfindungsgemäß zielgerichtet senkrecht ausgeübt werden. Es führen die miteinander verspannten Anlageteile demnach keine Relativbewegung zueinander und damit lediglich die ausgeübte Vibrationsbewegung aus. Zudem führt das Verhindern von Relativbewegungen der untereinander verbundenen Anlagenteile unmittelbar zu einer Verminderung eines etwaigen Verschleißes an den Berührungszonen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verspannmittel eine starre Spannvorrichtung zum im Wesentlichen starren Verspannen des Vibrationsübertragers mit dem Basiskörper. Eine solche starre Spannvorrichtung stellt im Wesentlichen eine nicht elastische Verspannung zwischen dem Vibrationsübertrager und dem Basiskörper her. Da eine unendliche Steifigkeit unphysikalisch ist, wird auch diese starre Spannvorrichtung Elastizitäten aufweisen. Jedoch weist diese starre Spannvorrichtung keine Elemente auf, die gezielt zum Erreichen einer Elastizität eingesetzt werden, wie beispielsweise Federn, elastomere
Materialien oder Druckvolumenspeicher. Günstig ist es, wenn die Anlage dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Stempel zum Schließen einer den Beton aufnehmenden Produktform vorgesehen ist und die starre Spannvorrichtung zum Verspannen des Vibrationsübertragers mit dem Basiskörper über den Stempel und den in der Produktform enthaltenen Beton ausgebildet ist. Hierbei wird somit die starre Spannvorrichtung zwischen dem Vibrationsübertrager und dem Basiskörper unter anderem über den zu verdichtenden Beton erreicht. Eine Bewegung des Vibrationsmittels, bei der der Vibrationsübertrager gegenüber dem Basiskörper gehoben wird, arbeitet das Vibrationsmittel somit gegen die starre Spannvor- richtung und damit gegen den zu verdichtenden Beton an. Der Beton kann hierbei teilweise dieser Vibrationsteilbewegung nachgeben, wobei eine Teilverdichtung erfolgt. Bewegt sich nun der Vibrationsübertrager in einer nächsten Teilbewegung der Vibration zurück, bleibt die erfolgte Teilverdichtung bestehen. Die Nachgiebigkeit des Betons durch seine Verdichtung ist somit ebenfalls nicht elastisch.
Gemäß einer Ausgestaltung umfasst die starre Spannvorrichtung den Basiskörper, einen Stempelrahmen zum Tragen und Führen des Stempels, Kolbenstangen zum Führen des Stempelrahmens, wenigstens eine Führungsbremse zum Führen und Festsetzen des Stempelrahmens an den Kolbenstangen, wenigstens einen Verbindungskörper zum Verbinden des Stempels mit dem Stempelrahmen, eine mit Beton gefüllte Produktform, eine Produktpalette zum Tragen der Produktform und/oder den Vibrationsübertrager. Die starre Spannvorrichtung reicht somit vom Basiskörper über einen Anlagenrahmen, den Formstempel und den Beton zum Vibrationsübertrager. Je nach Aufbau der Anlage sind nicht alle der genannten Elemente enthalten. Beispielsweise kann die Produktform nach unten geschlossen sein und somit keine Produktpalette benötigen. Wesentlich ist allein, dass eine geschlossene Verspannung von dem Basiskörper zum Vibrationsübertrager erfolgt.
Erfindungsgemäß kann somit das Verspannmittel eine elastische Verspannvor- richtung oder eine starre Verspannvorrichtung umfassen. In einer Ausführungsform ist sowohl die elastische als auch die starre Spannvorrichtung gleichzeitig
vorgesehen. Die elastische Spannvorrichtung drückt im Wesentlichen die Produktform gegebenenfalls zusammen mit einem Produktträger wie einer Palette auf dem Vibrationsübertrager um diese bei Vibrationen zusammenzuhalten. Die elastische Spannvorrichtung gibt der Bewegung des Vibrationsmittels und somit des Vibrationsübertragers nach und stellt gleichzeitig eine Rückstellkraft für das Vibrationsmittel wie beispielsweise einen oder mehrere hydraulische Plunger dar. Die starre Spannvorrichtung bewirkt eine starre Verspannung zwischen dem Basiskörper und dem Vibrationsübertrager über den Beton, so dass eine Vibrationsbewegung auf den Beton einwirkt. Die starre Spannvorrichtung gewährleistet somit im Wesentlichen eine Gegenkraft an dem Beton, so dass dieser einer Vibrationsbewegung nicht ausweichen kann. Die elastische Spannvorrichtung und die starre Spannvorrichtung sind somit für unterschiedliche Aufgaben vorgesehen. Sie können gleichzeitig in der Anlage vorgesehen sein, und dabei zwei zueinander getrennte Kraftschlüsse herstellen.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine erfindungsgemäße Anlage betrieben, indem zum Erzeugen einer Vibration an dem Vibrationsträger ein hydraulischer Druck mit Vibrationsmittel erzeugt oder bereitgestellt wird. Günstig ist es, wenn der hydraulische Druck des hydraulischen Vibrationsmittels und/oder der Spannvorrichtung zum Bestimmen der Verdichtung einer Betonmasse für die herzustel- lende Betonware in der Anlage gemessen wird. Dieser Messung liegt der Gedanke zugrunde, dass eine zu verdichtende Betonmasse Vibrationen stärker absorbiert und dadurch der Vibration weniger entgegenwirkt. Erhöht sich die Verdichtung, so absorbiert die Betonmasse weniger Vibration und stellt somit ein stärkeres Hindernis für die Vibration dar. Dies kann sich in einer Druckerhöhung der entsprechenden Hydraulikleitungen bemerkbar machen und somit als Indikator für den Verdichtungszustand der Betonmasse dienen.
Es kommt hinzu, dass die Vibrationsbewegung im Falle einer starren Verspannung über den Beton gegen diese Verspannung wiederum ebenfalls über den Beton anarbeiten muss. Je stärker der Beton verdichtet ist, umso stärker wird somit auch die starre Verspannung, die den Beton beinhaltet. Das Ausführen der Vibrationsbewegungen wird für das Vibrationsmittel somit umso schwerer, je
stärker der Beton verdichtet ist, was sich wiederum in einer Zunahme der zum Verdichten eingesetzten Hydraulikflüssigkeit bemerkbar macht. Für die Erfassung konkreter Werte der Verdichtung können beispielsweise Referenzwerte des Hydraulikdrucks zusammen mit bekannten Verdichtungsergebnissen herangezo- gen werden.
Außerdem wirkt die Vibrationsbewegung auch auf das Verspannmittel, insbesondere das elastische Verspannmittel, so dass Vibrationsänderungen auch hierüber erfassbar sein können.
Vorteilhaft ist, ein Messmittel zum Erfassen einer vertikalen Position der Produkt- form, insbesondere relativ zu der Stempelposition vorzusehen. über die Messung der vertikalen Position der Produktform, insbesondere relativ zum Stempel kann die aktuelle Produkthöhe des in der Produktform enthaltenen Betons bestimmt werden. Beim Durchführen einer Verdichtung wird der Stempel regelmäßig konstant auf den Beton in der Produktform gehalten und die Produktform wird wäh- rend des Verdichtens gemäß einer Ausführungsform nach oben bewegt, so dass der Beton mit dem Formstempel in Kontakt kommt. Da hierbei der Stempel relativ zu den meisten anderen Anlagenteilen feststeht, kann zur Bestimmung der Betonhöhe ebenso die vertikale Position der Produktform relativ zu diesen anderen Anlagenteilen gemessen werden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Anlage zum Bestimmen des Verdichtungszustandes des in der Produktform enthaltenen Betons aus dem gemessenen hydraulischen Druck und/oder der gemessenen Position der Produktform ausgebildet ist. Durch das Messen der Position der Produktform zum Stempel kann die Produkthöhe des Betons bestimmt werden. Ihre änderung lässt Rückschlüsse auf die Verdich- tung zu. Auch bei der Erfassung des Verdichtungszustandes mittels der gemessenen Position der Produktform können konkrete Werte mit Hilfe von Referenzwerten bestimmt werden. Ebenso kann zur Bestimmung des Verdichtungszustandes eine Messung der Produkthöhe und wenigstens eines Hydraulikdruckes zusammen betrachtet werden.
Vorteilhaft weist die erfindungsgemäße Anlage eine Hebevorrichtung zum Heben und/oder Senken einer Produktform auf. Diese Hebevorrichtung kann auch zum Verspannen der Produktform mit dem Vibrationsübertrager ausgebildet sein und somit die Funktion des Hebens und Senkens der Produktform und des Verspan- nens der Produktform mit zumindest dem Vibrationsübertrager mit baulich vereinten Elementen ausführen. Gleichzeitig kann die Hebevorrichtung noch die Funktion des Führens, insbesondere der hebenden und senkenden Bewegung der Produktform übernehmen. Eine solche gleichzeitige Führung wird beispielsweise erreicht, wenn als Antriebseinheit Hydraulikzylinder mit Hydraulikkolben und daran befestigte Kolbenstangen verwendet wird. Eine solche Antriebseinheit weist grundsätzlich gute Führungseigenschaften zum Führen einer linearen Bewegung auf.
Günstig ist außerdem, eine Stempelführung vorzusehen, die den Formstempel in einer hebenden und senkenden Bewegung führt und eine Stempelbremse, die den Formstempel in einer gewünschten Position festsetzen bzw. festbremsen kann. Das Festbremsen erfolgt dabei mit einer solchen Bremskraft, dass der Formstempel einerseits in einer Ruheposition gegen die Gewichtskraft gehalten werden kann. Andererseits kann er in einer Position in einer Produktform auf dem Produkt auf dieses von oben wirken und als mechanischer Widerstand dienen. Der Widerstand wird ausgenutzt, wenn beispielsweise von unten eine Vibrationsbewegung auf das Produkt ausgeübt wird, der oftmals noch eine lineare Hubbewegung auf das Produkt von unten zum Verdichten desselben ausübt. Damit sich das Produkt hierbei nicht insgesamt anhebt, muss der von oben auf dem Produkt lastende Formstempel einen erheblichen mechanischen Widerstand leisten. Der Formstempel muss hierbei die ausgeübte Kraft als Gegenkraft aufbringen können. Entsprechend stark muss der Formstempel festgebremst sein.
Vorteilhaft ist es, wenn das Führungsmittel für die Hebevorrichtung für die Produktform gleichzeitig als Führung für die Stempelführung dient und/oder die Stempelbremse hieran angreift. Dies kann beispielsweise auf einfache Weise erreicht werden, wenn das Führungsmittel für die Hebevorrichtung als Hydraulikzylinder mit Hydraulikkolbenstangen ausgebildet ist und die Stempelführung an
wenigstens einem dieser Elemente, nämlich der Hydraulikzylinder von außen oder der Hydraulikstange geführt wird. Als Führungsmittel sind dabei oftmals mehrere, zum Beispiel je zwei oder vier Hydraulikzylinder und Hydraulikkolbenstangen vorgesehen. Bevorzugt wird der Formstempel mittels der Stempelbrem- se an dem Führungsmittel der Hebevorrichtung wie beispielsweise an einer oder mehreren Kolbenstangen festgebremst.
Günstig ist es, wenn die Stempelführung mit der Stempelbremse baulich vereint ist. Beispielsweise kann die Stempelführung eine oder mehrere Kolbenstangen umfassen und zum Bremsen bzw. Festsetzen die Kolbenstangen hier fest um- fassen. In einer weiteren Ausführungsform ist ein Stempelantrieb zum Heben und Senken des Formstempels vorgesehen. Dieser Stempelantrieb kann als eigenes Bauelement vorgesehen sein oder aber mit der Stempelführung und/oder der Stempelbremse baulich vereint sein. Eine solche bauliche Vereinigung kann sich auf ein oder mehrere Bauteile der Stempelbremse und/oder der Stempelführung und/oder des Stempelantriebs beziehen.
Zur Durchführung einer Qualitätskontrolle wird vorteilhafterweise sowohl der Verdichtungszustand als auch die Produkthöhe bestimmt, wobei beide Größen zusammen für die Bewertung der Produktqualität berücksichtigt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Be- zugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Teilansicht einer Anlage in einer Teilschnittansicht mit Hydraulikschaltung,
Figur 2 einen Impulsgenerator in einer Schnittansicht,
Figur 3 den Impulsgenerator gemäß Figur 2 in einer dazu um 90° gedrehten Teilschnittdarstellung,
Figur 4 eine schematische Darstellung des Impulsgenerators gemäß der Figuren 2 und 3 zusammen mit seinen Hydraulikverbindungen,
Figur 5 eine erfindungsgemäße Anlage gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer zum Teil aufgeschnittenen Frontansicht,
Figur 6 einen Hubplunger der Anlage gemäß Figur 5 in Seitenansicht in einer Teilschnittansicht,
Figur 7 einen hydraulisch geschalteten Impulsgenerator in einer Teilschnittdarstellung mit hydraulischer Schaltung,
Figur 8 eine Anlage in einer Frontansicht in einer Startsituation,
Figur 9 eine Anlage in einer Frontansicht im Betriebszustand des Füllens einer Produktform,
Figur 10 eine Anlage in einer Frontansicht in dem Betriebszustand des Ver- dichtens,
Figur 11 eine Anlage in einer Frontansicht in dem Betriebszustand des Ent- nehmens des verdichteten Betonproduktes aus der Produktionsform und
Figur 12 eine Anlage in einer Frontansicht in den Betriebszustand zum Wechseln des Produktionsträgers.
ähnliche Anlagenteile unterschiedlicher Ausführungsformen werden nachfolgend mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Von der Anlage 1 zum Herstellen von Betonwaren ist ein Basiskörper 2, der auch als Vibrationstischgehäuse bezeichnet wird, dargestellt, der über die Vibrationsentkopplungen 4 auf dem befestigten Boden 6 wie beispielsweise einer Maschi-
nenhalle gelagert ist. Die Vibrationsentkopplung 4 ist hier durch Luftpolster aufgebaut. In dem Basiskörper 2 sind eine Vielzahl von Hydraulikhubplungern 8 angeordnet. Die Hubplunger 8 sind in Zylindern 10 abgedichtet geführt. Jeder Plunger 8 ist an seiner Kopfseite über zumindest einen Verbindungsträger 102 mit weiteren Hubplungern 8 verbunden. Die Verbindungsträger 102 wirken als Vibrationsübertrager. Darauf lagert der Produktträger 12. Auf dem Produktträger 12 ist die Produktform 14 angeordnet. Die Produktform 14 ist mit Formansätzen 16 versehen, an denen jeweils ein Formhalter 18 einer Spannvorrichtung 20 von oben angreift.
Bei Druckbeaufschlagung der Plunger 8 üben diese eine Kraft von unten gegen den Produktträger 12 aus, um diesen zu heben. Jeder Plunger 8 übt hierbei eine Kraft F 1 aus. Der Summe dieser Kräfte entgegenwirkend übt eine Spannvorrichtung zum elastischen Verspannen an jedem ihrer Spannzylinder 22 bei Druck- beauschlagung eine Kraft F 2 in Abwärtsrichtung aus. Diese Kraft wirkt jeweils von dem Spannzylinder 22, der auch als Gleichgangzylinder bezeichnet wird, über den Formhalter 18, den Formansatz 16 und die Produktionsform 14 auf den Produktträger 12 und den Vibrationsübertrager. Die Kräfte F 1 und F 2 sind entgegengesetzt. Eine Bewegung des Produktträgers 12 hängt somit von der jeweils überwiegenden Kraft ab, wobei die nach unten gerichteten Kräfte F 2 noch durch die Gewichtskraft unterstützt werden.
Die Spannzylinder bzw. Gleichgangzylinder 22 werden grundsätzlich über das Steuerventil 24 angesteuert. Das Steuerventil 24 ist in seiner Ruhestellung dargestellt. Wird das Steuerventil 24 gemäß der Darstellung von links angesteuert, so wird ein hydraulischer Strom von der Druckvolumenquelle 26 für den Spann- zylinder 22 über das Steuerventil 24, die Leitung 28 zum Spannen des Spannzylinders 22 und das Druckregelventil 30 so in die Gleichgangszylinder bzw. Spannzylinder 22 eingeleitet, dass diese entsprechend des von dem Druckregelventil 30 eingesteuerten Drucks jeweils die Kraft F 2 in Abwärtsrichtung entwickeln.
Der hydraulische Strom durch die Leitung 28 führt gleichzeitig zum Druckauffüllen eines Druckvolumenspeichers, der hier als Stickstoffspeicher 32 ausgebildet ist. Die Seite der Gleichgangzylinder 22, bei der grundsätzlich eine Kraft F 3 in Aufwärtsrichtung erzeugbar ist, wird über die Leitung 34 und über das Steuerven- til 24 in den Rücklaufvolumentank 36 entlastet. Mit der Ansteuerung des Steuerventils 24 von links fahren die Gleichgangzylinder zunächst herunter und bauen dann, wenn sie unten angekommen sind, eine elastische Verspannung der Maschinenbauteile zur harmonischen Vibrationsverdichtung auf. Mit harmonischer Verdichtung wird ein Vorgang bezeichnet, bei dem wenigstens ein Vibrations- übertrager fest mit einer Produktform und meistens auch einem Produktträger, auf dem sich die Produktform befindet, beim Vibrieren fest miteinander verbunden sind. Die Produktform vibriert dabei zusammen mit zumindest dem Vibrationsübertrager, anstatt zur Vibrationsbewegung zusätzliche unkontrollierte Bewegungen auszuführen. Die Produktform 14 wird also nach unten gegen die Vibra- tionstischplatte 12 gedrückt, wodurch eine Verspannung erzielt wird. Die nötige Kraft resultiert aus dem Druck, der durch das Druckregelventil 30 bestimmt wird. Aufgrund des Stickstoffspeichers 32 ist diese Verspannung elastisch ausgebildet.
Wird das Steuerventil 24 gemäß Figur 1 von rechts angesteuert, so wird ein hydraulischer Strom von der Druckstromquelle 26 aus über das Steuerventil 24 und die Leitung 34 so in die Gleichgangszylinder 22 eingeleitet, dass diese je eine Kraft F 3 entwickeln, die nach oben gerichtet ist und somit die Gleichgangzylinder zusammen mit der Spannvorrichtung 20 nach oben fahren.
Wird das Steuerventil 24 nicht angesteuert, so befindet es sich in seiner alle Bewegungen der Gleichgangzylinder blockierenden Null-Stellung.
Zur Erzeugung der aufwärts gerichteten Kräfte F 1 an den Hubplungem 8 wird zunächst davon ausgegangen, dass in der Spannvorrichtung 20 jeweils die Kräfte F 2 nach unten wirken. Zum Erzeugen der Kräfte F 1 wird dann das Steuerventil 38 zum Druckbeaufschlagen eines Impulsgenerators 40 gemäß Figur 1 von links angesteuert. Somit wird ermöglicht, dass ein Volumenstrom von der Druckvolu- menquelle 26 aus über das Rückschlagventil 42 und das Vibrationssteuerventil
38 zum Impulsgenerator 40 gelangt. Der Volumenstrom teilt sich hierbei von dem Steuerventil 38 aus in zwei Volumenströme auf. Ein Volumenstrom gelangt von dem Vibrationssteuerventil 38 aus über das Volumenstromregelventil 46 in das Vibrationspumpenverteilergehäuse 48 auf der gemäß Figur 1 links dargestellten Seite und von dort aus weiter über diverse Verteilerleitungen 50 in die diversen Zylinder 10 der Hubplunger 8. Entsprechend des angesteuerten öffnungsgrades des Volumenstromregelventils 46 fahren die Hubplunger 8 schnell oder langsam aus, oder bleiben auch an beliebiger Stellung stehen.
Aufgrund der anstehenden Kräfte F 2 befinden sich die Hubplunger 8 zunächst in ihrer eingefahrenen Stellung. Durch das öffnen des Volumenstromregelventils 46 baut sich ein Druck in dem System auf, das die Kräfte Fi erzeugen soll. Entsprechend baut sich dieser Druck auch in der Vorderkammer 52 des Impulsgenerators 40 auf.
Der Impulsgenerator 40 ist mit einem Vibrationskolben 54 und einem Ent- lastungsplunger 56 ausgestattet. Zum Erzeugen der Vibrationen sind der Vibrationskolben 54 und der Entlastungsplunger 56 mit einem Excenter 58 verbunden. Der Excenter 58 weist zudem ein Lager und eine Kurbelwelle auf, die mit einer Antriebswelle 60 verbunden ist. Die Antriebswelle 60 ist in den Antriebswellenlagen 62 gelagert. Ein Antrieb der Antriebswelle 60 und somit dann des Excenters 58 erfolgt mittels eines Antriebsmotors 64.
Hat sich ein Druck unter anderem in der Vorderkammer 52 ausgebildet, drückt dieser den Vibrationsplunger 54 gegen den Excenter 58 einschließlich Lager und Kurbelwelle. Außerdem drückt der genannte Druck die Hubplunger 8 gegen die abwärtswirkenden Kräfte F 2 nach oben und lässt diese ausfahren.
Ausgehend von dem Vibrationssteuerventil 38 gelangt ein weiterer Hydraulikstrom über das Druckregelventil 44 zur Hinterkammer 66 des Impulsgenerators 40 und zum Druckvolumenspeicher 68 für den Impulsgenerator 40. Hierdurch wird ein Hydrauliköldruck in der Hinterkammer 66 auf den Entlastungsplunger 56 ausgeübt. Es entsteht eine Kraft auf den Entlastungsplunger 56, die der Kraft auf
den Vibrationsplunger 54 entgegenwirkt. Somit wird die Kraft minimiert, gegen die der Antriebsmotor 64 anarbeiten muss. Es lässt sich das notwendige Drehmoment, entsprechend auch die notwendige Leistung des Antriebsmotors 64 minimieren.
Durch Einschalten des Antriebsmotors 64 entsteht durch das Drehmoment auf der Antriebswelle 60 über den Excenter einschließlich Lager und Kurbelwelle eine translatorische Hin- und Herbewegung des Vibrationsplungers 54. Hierdurch wird das Hydraulikölvolumen in der Vorderkammer 52 im Vibrationspumpenver- teilergehäuse 48 vergrößert und verkleinert. Beim Verkleinern des Volumens weicht das enthaltene Hydrauliköl über die Verteilerleitungen 50 zu den Hubplun- gern 8 und den Zylindern 10 aus. Die vibrierende bzw. pulsierende Bewegung des Vibrationsplungers 54 wird somit auf die Hubplunger 8 übertragen. Sofern die Hubplunger 8 aufgrund eines Volumenstroms durch das Volumenstromregelventil 46 ausfahren, wird die impulsartige Bewegung der Ausfahrbewegung der Hubplunger überlagert. Die Hubplunger 8 können dadurch während des Vibrie- rens nachgeführt werden. Wenn sich das Volumen in der Vorderkammer 52 des Vibrationspumpenverteilergehäuses 48 vergrößert, kann Hydrauliköl in den Zylindern 10 zurück in die Vorderkammer 52 entweichen. Dieses Entweichen wird im Wesentlichen auch dadurch bedingt, dass die Kräfte F 2 auf der Spannvorrich- tung 20 über die Produktform 14 und den Produktträger 12 die Plunger 8 zurückdrängen.
Das in der Hinterkammer 66 enthaltene Hydrauliköl wird je nach Bewegung des Entlastungsplungers 56 in den Druckvolumenspeicher 68 des Impulsgenerators 40 geleitet bzw. von dort in die Hinterkammer 66 zurückgeführt. Der Druck in diesem Druckvolumenspeicher 68 und entsprechend der Hinterkammer 66 wird über das Druckregelventil 44 gesteuert, das wiederum über das Druckmessgerät 70 angesteuert wird, das den Druck zur Vorderkammer 52 hin erfasst.
Zum Beenden der Vibrationen wird der Antriebsmotor 64 ausgeschaltet und/oder das Ventil 38 geschaltet. Um die Hubplunger 8 wieder abzusenken, erfolgt eine Betätigung des Vibrationssteuerventils 38 gemäß Figur 1 von der rechten Seite,
wodurch Hydraulikdruck und Hydraulikvolumen aus den Zylindern 10 der Hubplunger 8, den Verteilerleitungen 50 und der Vorderkammer 52 über das Rückschlagventil 72 in den Rücklaufvolumentank 36 abgeführt wird. Bei dieser Schaltstellung des Vibrationssteuerventils 38 kann gleichzeitig Hydraulikdruck und Hydraulikvolumen zurück über das Druckregelventil 44 in den Rücklaufvolumentank 36 abgebaut werden.
Ein Impulsgenerator 40' ist in den Figuren 2 und 3 zumindest ausschnittsweise und gegenüber Fig. 1 vergrößert dargestellt. Der Impulsgenerator 40' weist gegenüber dem Impulsgenerator 40 der Figur 1 nur eine Kammer 86 und einen Kolben 84 auf. Der Impulsgenerator 40' gemäß der Figur 2 und 3 soll lediglich das Funktionsprinzip des Impulsgenerators erläutern, wobei eine hintere Kammer zur Entlastung für die generelle Funktionsweise entbehrlich ist.
Die Figur 2 zeigt den Impulsgenerator 40' in einem Schnitt quer zur Antriebswelle 60. Die Figur 3 zeigt hierzu eine Schnittdarstellung, bei der die Schnittebene gegenüber der der Figur 2 um 90° gekippt ist. Die Antriebswelle 60 ist mittels einer Passfeder 74 mit einer Excenterwelle 76 drehsteif verbunden. Die Antriebswelle 60 ist in Wellenlagern 78 drehbar gelagert. Lagerdeckel 80 sorgen für einen Halt in axialer Richtung. Eine Drehung der Antriebswelle 60 führt somit aufgrund der Excenterwelle 76 über das Vibrationslager 82 zu einer translatori- sehen Bewegung des Kolbens 84. Der Kolben 84 erzeugt bei drehender Antriebswelle 60 eine oszillierende Bewegung in der Kammer 86 und daher eine oszillierende änderung des Volumens in der Kammer 86. Die Kammer 86 ist mit diversen Anschlussleitungen 88 zu den Hubplungern 8 sowie einer Anschlussleitung 90 zum Versorgen der Kammer 86 mit Hydrauliköl ausgestattet. Die Kam- mer 86 ist dabei in dem Pumpengehäuse 92 und einem Zylinderkopf 94 angeordnet.
Die Figur 2 zeigt dabei einen Zustand des Impulsgenerators 40' mit größtem Volumen der Kammer 86, bei dem sich die Passfeder 74 entsprechend Figur 2 auf der rechten Seite der Antriebswelle 60' befindet. In der Figur 3 ist die Passfe-
der 74 auf der linken Seite der Antriebswelle 60' dargestellt und die Kammer 86 weist ihr kleinstes Volumen auf.
Figur 4 zeigt die Anordnung des Impulsgenerators 40' im Zusammenhang mit den Hydraulikverbindungen schematisch. Der Impulsgenerator 40' kann bei gemäß Figur 4 von links geschaltetem Steuerventil 100 über das Drosselventil 96 von der Druckvolumenquelle 98 aus mit Hydraulikflüssigkeit und einem entsprechenden Druck versorgt werden. Die Kammer 86 des Impulsgenerators 40' ist über Anschlussleitungen 88 mit Hubplungern 8' in Zylindern 10' verbunden. Die Plunger 8' können somit von dem Impulsgenerator 40' aus mit Vibrationsimpul- sen versehen werden, die gegen eine gemäß Figur 4 von oben wirkende Kraft F eine Vibration ausüben. Diese Vibration wird dabei auf den Produktträger 12' ausgeübt. Bei der gezeigten Nullstellung des Steuerventils 100 wird das Hydraulikvolumen in dem Impulsgenerator 40' und verbundenen Elementen gehalten. Erfolgt eine Schaltung gemäß Figur 4 von der rechten Seiten, so kann sich aus dem Impulsgenerator 40' das Hydrauliköl und der Hydraulikdruck in den Entlastungstank 102 abbauen.
Figur 5 zeigt eine Anlage 1 zur Herstellung von Betonwaren in einer Frontansicht ohne Darstellung der hydraulischen Anschlüsse. Die Maschinengrundplatte 3 liegt ausgerichtet auf dem festen Boden. Oberhalb der Maschinengrundplatte 3 ist der Basiskörper 2, der auch als Vibrationstischgehäuse bezeichnet wird, angeordnet und über die Vibrationsentkopplung 4 mit der Maschinengrundplatte 3 verbunden. Die Vibrationsentkopplung 4 ist hier als eine Mehrzahl von pneumatisch gesteuerten Luftpolstern ausgebildet, die hier als Schläuche vorgesehen sind, um in der Maschine zu erwartende mechanische Schwingungen zur Um- weit, insbesondere dem Boden zu entkoppeln, so dass Schwingungen nicht oder zumindest kaum in den Boden eingeleitet werden.
In dem Basiskörper 2 befindet sich eine Vielzahl von Vibrohubkolben bzw. Hubplungern 8, dessen Aufbau vergrößert in der Figur 6 später dargestellt wird. Die Anzahl und Dimension der verwendeten Hubplunger hängt auch davon ab, welche Vibrationsleistung im Betrieb aufgebracht werden soll.
Die Vibrohubkolben bzw. Hubplunger 8 werden reihenweise von Vibrohubkol- benbrücken 102 zusammengehalten, die als Vibrationsübertrager wirken. Dabei sind die Vibrohubkolbenbrücken 102 konstruktiv so ausgebildet, dass sie ein unzulässig weites Ausfahren der Vibrohubkolben 8 durch Anschläge oder der- gleichen begrenzen.
Auf den Vibrohubkolbenbrücken 102 sind die Verschleißleisten 104 befestigt. Sie dienen nur dazu, den durch die ständig wechselnde Produktpalette auftretenden Verschleiß der Oberfläche aufzunehmen und somit einen Verschleiß insbesondere der Vibrohubbrücken 102 zu vermeiden. Weiterhin sind vier Kolbenstangen 106 vorgesehen, die mit Füßen 108 in Eckbereichen des Basiskörpers 2 senkrecht nach oben weisend stehen. An ihren oberen Enden werden die Kolbenstangen 106 durch einen Kopfrahmen 111 zu einem geschlossenen Rahmen zusammengefasst und zusammengehalten. An den Kolbenstangen 106 sind Gleichgangzylinder 22 vorgesehen. Die Gleichgangzylinder 22 werden an den Kolbenstangen 106 gleitend angetrieben und geführt. Sie tragen an ihren unteren Enden den Formhalter 18 1 . In dem Formhalter 18' ist die Produktform 14 zum Heben und Senken durch den Formhalter 18 1 eingespannt und kann somit durch diesen geführt und angetrieben werden. Die oberen Zylinderenden der Gleichgangzylinder 22 sind durch einen Zylinderrahmen 112 zueinander fixiert.
Die Anlage 1 weist weiterhin einen Stempelrahmen 114 auf, der gemäß der Figur 5 an den oberen Enden der Kolbenstangen 106 angeordnet dargestellt ist. Der Stempelrahmen 114 ist an den Kolbentangen 106 gleitend geführt und kann durch Führungsbremsen 116 an den Kolbenstangen 106 gebremst und festgesetzt werden. Weiterhin ist ein Stempelantrieb 118 vorgesehen, der den Stempel- rahmen 114 antreiben kann. Hierzu weist der Stempelantrieb 118 einen Stempel- zylinder 120 auf, in dem ein Stempelkolben 122 angeordnet ist, der an dem Kopfrahmen 111 befestigt ist. Somit kann durch den Stempelantrieb 118 eine Bewegung des Stempelrahmens 114 relativ zu dem Kopfrahmen 111 ausgeführt werden. An dem Stempelrahmen 114 ist über die Verbindungskörper 124 eine Stempelführungseinheit 126 angeordnet und für Aufwärts- und Abwärtsbewegungen fest mit dem Stempelrahmen 114 verbunden. Die Stempelführungsein-
heit 126 ist dazu ausgebildet, einen Formstempel 128 zu tragen und zu führen. Dabei wird die Stempelführungseinheit 126 an den Gleichgangszylindern 22 geführt. Die Stempelführungseinheit 126 hat die Aufgabe, eine präzise Führung eines daran angeordneten Formstempels 128 zur Gesamtmaschine, insbesonde- re zur Produktform 14 präzise zu führen.
In einer Betriebssituation der Maschine wird ein Produktträger, insbesondere eine Produktpalette 130 von der Produktform 14 über die zuvor beschriebene Verbindung durch die Gleichgangzylinder 22 und somit der Spannvorrichtung 20 nach unten über die Verschleißleisten 104, die Vibrationshubkolbenbrücken 102 und die Hubplunger 8 auf den Basiskörper 2 elastisch gedrückt und bildet damit eine fünfseitig geschlossene Form, die nur noch eine nach oben weisende öffnung aufweist. über die öffnung kann Beton in die Produktform eingeführt werden. Gleichzeitig ragt ein Stempel während des Vibrationsvorgangs zum Verdichten durch diese öffnung in die Form um diese zu schließen und Druck auf den Beton auszuüben bzw. einen Widerstand auszuüben, gegen den der Beton von unten beim Verdichtungsvorgang gedrückt wird.
Das elastische Drücken der Gleichgangzylinder 22 bewirkt während des vibrierenden Verdichtungshubes eine harmonische Gesamtbewegung mit den antreibenden Hubplungern 8, den Vibrationshubkolbenbrücken 102, den Verschleiß- leisten 104, der Produktpalette 130, der Produktform 14, dem Formhalter 18 1 , der Gleichgangszylinder 22 und dem Zylinderrahmen 112. Diese genannten Bauteile weisen somit keine Relativbewegung zueinander auf, sondern schwingen harmonisch miteinander mit gleicher Frequenz und Amplitude.
Figur 6 zeigt einen Hubplunger 8 in einem Zylinder 10, der in einem Basiskörper 2 ausgebildet ist. Der Zylinder 10 weist nach unten eine Hydrauliköffnung 132 auf, um über Verteilungsleitungen (Verteilungsleitungen 50 gemäß Figur 1 ) mit
Hydrauliköl und entsprechendem Druck beaufschlagt zu werden. Zum Heben des
Plungers 8 wird Hydrauliköl durch die Hydrauliköffnung 132 in den Zylinder 10 eingeführt und beim Senken des Plungers führt der Zylinder Hydrauliköl über die Hydrauliköffnung 132 wieder ab. Der Plunger 8 ist mittels der Führungen 134 in
dem Zylinder 10 geführt. Zum Abdichten ist eine hydraulische Dichtung 136 vorgesehen. Um das Eintreten von Schmutz zu verhindern, weist der Zylinder 10 einen Schmutzabstreifer 138 auf.
Auf dem Kopf des Plungers 8 ist ein Verbindungsträger 102, der auch als Vibro- hubkolbenbrücke bezeichnet wird, angeordnet, der mittels einer versenkten Schraube 142 fest mit dem Plunger 8 verbunden ist. Auf dem Verbindungsträger 102 ist eine Verschleißleiste 104 angeordnet. Der Verbindungsträger 102 und die Verschleißleiste 144 sind hier von der Seite dargestellt und reichen zu weiteren Hubplungern 8, die jedoch außerhalb des dargestellten Bereichs der Figur 6 liegen. Durch die Verbindungsträger 102 und die Verschleißleisten 104 werden jeweils mehrere Hubplunger 8 zu Reihen zusammengefasst. Diese Reihen sind in der Figur 5 jeweils in einer Stirnansicht dargestellt. Gemäß Figur 5 umfasst die Anlage somit 6 Reihen von Hubplungern 8, die jeweils über einen Verbindungsträger 102 und eine Verschleißleiste 104 miteinander verbunden sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zum Erzeugen der Vibration ein hydraulisch schaltbarer Impulsgenerator 200 vorgesehen, der in Figur 7 gezeigt ist. Dieser Impulsgenerator 200 weist ein Digitalimpulsgeneratorgehäuse 202, das nachfolgend nur als Gehäuse bezeichnet wird, mit einem vorderen Deckel 204 und einem hinterem Deckel 206 auf. In dem Gehäuse 202 ist eine vordere Kammer 208 und eine hintere Kammer 210 vorhanden. Zwischen der vorderen und hinteren Kammer 208, 210 ist ein Kolben 212 axial beweglich gelagert. Der Kolben 212 hat eine erste Fläche 214, die zur ersten Kammer weist, und eine zweite Fläche, die zur hinteren Kammer 210 weist. Die vordere Kammer 208 ist mit einem Befüllungsanschluss 218 versehen, um mit Hydraulikflüssigkeit befüllt zu werden und um Hydraulikflüssigkeit über diesen Befüllungsanschluss 218 abzulassen. Ebenfalls kann die vordere Kammer 208 über diesen Befüllungsanschluss 218 mit einem Hydraulikdruck beaufschlagt werden. Zum Befüllen und Beaufschlagen mit Hydraulikflüssigkeit bzw. Druck ist eine Befüllungsleitung 220 vorgesehen, über die von der Druckvolumenquelle 222 aus über das Volumenre- gelventil 224 eine Befüllung erfolgen kann. Außerdem ist die vordere Kammer 208 über Verteilungsleitungen 226 mit Hubplungern 8 verbunden.
Die hintere Kammer 210 ist über ein weiteres Volumenregelventil 228 sowie ein Steuerventil 230 von der Druckvolumenquelle 222 mit Hydrauliköl und entsprechendem Druck über den Kammeranschluss 232 beaufschlagbar. In einer anderen Stellung des Steuerventils 230 wird die hintere Kammer über den Kammer- anschluss 232 in einen Ablasstank 234 entleert. Das Steuerventil 230 ist mit seinen Steueranschlüssen jeweils mit einem ersten Ringkanal 236 und einem zweiten Ringkanal 238 verbunden. Ein hydraulischer Druck auf dem zweiten Ringkanal 238 führt somit zum Schalten des Steuerventil 230 in die dargestellte Stellung. Entsprechend schaltet ein Druck auf dem ersten Ringkanal 236 das Steuerventil 230 in die Stellung zum Ablassen von Hydrauliköl aus der hinteren Kammer 210 in den Ablasstank 234.
Der Kolben 212 weist einen Kanal 240 auf, der zum Einen durch die erste Fläche 214 hindurch mit der vorderen Kammer 208 verbunden ist und andererseits mit einer öffnung 242 zum Außenmantel des Kolbens 212 führt. Je nach Stellung des Kolbens 212 ist somit die vordere Kammer 204 über den Kanal 240 und die öffnung 242 mit dem ersten und zweiten Ringkanal 236, 238 verbindbar.
Der Kolben 212 ist in dem Gehäuse 202 gelagert, wobei -Labyrinthdichtungen 244 eingesetzt werden. Die erste und zweite Fläche 214 bzw. 216 sind unterschiedlich groß, wobei die zweite Fläche in dieser Ausführungsform etwa doppelt so groß ist wie die Erste. Für den Fall, dass in der vorderen Kammer 208 derselbe Druck herrscht wie in der hinteren Kammer 210, resultiert aufgrund der größeren zweiten Fläche 216 eine Kraft auf den Kolben 212 in Richtung auf die vordere Kammer 208.
In der in Figur 7 dargestellten Situation wird die hintere Kammer aufgrund der Stellung des Steuerventils 230 mit Druck beaufschlagt. Dadurch, dass etwa der gleiche Druck an beiden Flächen 214, 216 anliegt, resultiert somit eine Kraft auf den Kolben 212 in Richtung auf die vordere Kammer 208.
Wenn nun die öffnung 242 in Kontakt mit dem ersten Ringkanal 236 kommt, wird das Steuerventil 230 auf der in der Figur links dargestellten Seite mit Druck be-
aufschlagt. Diese Druckbeaufschlagung erfolgt ausgehend von der vorderen Kammer 208 über den Kanal 240, die öffnung 242 und den Ringkanal 236 auf das Steuerventil 230. Das Steuerventil 230 schaltet dann um, so dass der öldruck aus der hinteren Kammer in den Ablasstank 234 abgebaut wird. Der Druck und damit die Kraft an der zweiten Fläche 216 fällt somit ab und der Druck in der vorderen Kammer 208 an der ersten Fläche 214 führt zu einer resultierenden Kraft, die den Kolben 212 in Richtung auf die hintere Kammer 210 bewegt.
Diese Bewegung erfolgt, bis die öffnung 242 den zweiten Ringkanal 238 erreicht und somit eine Druckbeaufschlagung des Steuerventils 230 von der gemäß Figur 8 rechten Seite erfolgt. Das Steuerventil 230 schaltet dann zurück in die in Figur 8 gezeigte Stellung. Die hintere Kammer 210 wird somit wieder mit Druck beaufschlagt und der Kolben 212 kehrt seine Bewegungsrichtung aufgrund der größeren zweiten Fläche 216 wieder um.
Dieser Vorgang wiederholt sich solange, wie eine entsprechende Druckversor- gung über die Volumenregelventile 225 und 228 gewährleistet ist. Zum Abschalten der beschriebenen oszillierenden Bewegung und damit der initiierten Vibration sind die Regelventile 224 und 228 zu schließen und das Steuerventil 246 umzuschalten, so dass die Hydraulikflüssigkeit aus der vorderen Kammern 208 und somit aus den Hubplungern 8 in den weiteren Ablasstank 248 abgelassen wird.
Die durch den hydraulisch geschalteten Impulsgenerator 200 erzeugte Vibration lässt sich wie folgt zusammenfassen, wobei davon auszugehen ist, dass auf die Hubplunger 8 eine Gegenkraft aus den Kräften F 2 von einer Spannvorrichtung wirkt.
Wird das Volumenstromregelventil 224 durch die Maschinensteuerung angesteuert und geöffnet, so baut sich ausgehend von der Volumendruckquelle 222 über die Befüllungsleitung 220 ein Druckvolumen im Verteiler- Digitalimpulsgeneratorgehäuse 202, 204 und 206 auf, der zunächst den Impulsgeneratorkolben also den Kolben 212 in seine gemäß der Figur 8 rechte Endlage drückt und dabei
über den zweiten Ringkanal 238 und die Verbindungsleitung 239 das Steuerventil von rechts in seine gezeigte Steuerstellung schaltet.
Entsprechend des angesteuerten öffnungsgrades des Volumenstromregelventils 224 fahren die Hubplunger 8 schnell oder langsam aus, bzw. können auch an jeder beliebigen Stellung stehen bleiben und verziehen dabei im bestimmungsgemäßen Betrieb einen Betonverdichtungshub. Der dabei entstehende Druck ist abhängig von der anstehenden Gegenkraft F 2 bzw. vom Verdichtungsgrad des in der Form befindlichen Betons.
Steuert nun die Maschinensteuerung während des Verdichtungshubs auch noch das Volumenstromregelventil 228 an und öffnet dieses, so entsteht ein geregelter, nämlich über das Volumenstromregelventil 228 geregelter, und gesteuerter, nämlich über das Steuerventil 230 gesteuerter Volumenstrom, der zunächst in Folge der größeren Kolbenwirkfläche der zweiten Fläche 216 den Kolben 212 nach links fahren lässt, bis der Kanal 237, die Ringkammer 236 und der Kanal 240 und die öffnung 242 das Steuerventil 230 von links ansteuern und somit das ölvolumen in der hinteren Kammer 210 in den Tank 234 entlastet, wodurch die immer noch anstehende Kraft F 2 den Impulsgeneratorkolben 212 wieder in seine Ausgangslage zurückdrückt. Dieser Vorgang wiederholt sich ständig automatisch, wodurch sich eine Frequenz einstellt, die durch den öffnungsgrad des Volumenstromregelventils 228 gut regelbar ist.
Nachdem Abschluss einer Betonverdichtung steuert die Maschinensteuerung die Volumenstromregelventile 224 und 228 so an, dass diese geschlossen sind, wodurch die Vibration und der Verdichtungshub beendet werden und öffnet das Steuerventil 246 wodurch in Folge der noch immer anstehenden Kraft F 2 die Hubplunger 8 in ihre untere Endlage bzw. Ausgangslage zurückgedrückt werden.
über die Einstellung des Volumenregelventils 228 wird bestimmt, wie groß der Volumenstrom in die hintere Kammer 210 beim Bewegen des Kolbens 212 in Richtung auf die vordere Kammer 208 ist. über das Volumenregelventil 228 wird somit die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens in die genannte Richtung und
damit auch die Frequenz der erzeugten Vibration beeinflusst. über das Volumenregelventil 224 gelangt ölvolumen durch die Befüllungsleitung 220 in die vordere Kammer 208 und von da aus unmittelbar zu den Hubplunger 8. Während der Vibration ist kein Ablassen von Hydrauliköl aus der vorderen Kammer 108 vorge- sehen, da das Steuerventil 246 in seiner wie dargestellt geschlossenen Stellung sich befindet. Ein Volumenstrom durch das Volumenregelventil 224 führt somit zu einer Hubbewegung der Hubplunger 8, die somit durch das Volumenregelventil 224 eingestellt werden kann. Diese Hubbewegung ist der Vibrationsbewegung, die durch die wechselnde Bewegung des Kolbens 212 verursacht wird, überla- gert. Durch den hydraulisch geschalteten Impulsgenerator 200 ist somit eine gemeinsame Hub- und Vibrationsbewegung der Hubplunger 8 erzielbar.
Nachfolgend wird anhand der Figuren 8 bis 12 ein Zyklus der erfindungemäßen Anlage gemäß einer Ausführungsform zum Herstellen eines Betonproduktes dargestellt. Gemäß Figur 8 ist eine Startsituation dargestellt, in der sich die AnIa- ge 1 vor der Inbetriebnahme einer neuer Produktreihe befindet. Die Anlage ist hier in ihrerGrundstellung, die Hubplunger 8 befinden sich in ihrer untersten Stellung, die Formhalter 18' sind ebenfalls in ihrer untersten Stellung, wobei sich die Gleichgangszylinder 22 drucklos sind, und der Stempelrahmen 114 befindet sich in seiner höchsten Stellung, wobei sich die Führungsbremsen 116 bis zum Kopfrahmen 111 erstrecken. Auf den Verschleißleisten 104 liegt bereits ein Produktträger 12 mit darauf angeordneter Produktform 14.
Ausgehend von der Grundstellung wird die Anlage an das herzustellende Produkt angepasst. Hierzu werden entsprechende Parametrierungen bzw. das Laden entsprechender Parametersätze für die Steuerung vorgenommen und es erfolgt eine Anpassung an die Höhe der verwendeten Produktform. Wenn die Produktform nicht die Maximalhöhe aufweist, kann somit der Stempelrahmen 114 zusammen mit dem Formstempel 128 und den Verbindungskörpern 124 entsprechend abgelassen werden.
Diese geänderte Stellung ist in der Figur 9 dargestellt, in der nun ein Abstand zwischen den Führungsbremsen 116 und dem Kopfrahmen 111 zu erkennen ist.
Es verbleibt hierbei genügend Platz, dass eine Füllvorrichtung wie ein Füllwagen 146 zwischen den Formstempel 128 und die Produktform 14 passt. Dies ist in Figur 9 dargestellt. Vor dem Befüllen haben die Spannzylinder bzw. Gleichgangzylinder 22 die Produktform 14 mit der Produktpalette 12 und dem Basiskörper 2 elastisch verspannt. Anschließend wird die Produktform 14 mittels des Füllwagens 146 mit Beton befüllt. Der Füllwagen 146 schließt hierbei mit der Produktform 14 ab, so dass kein Beton beim Befüllen entweichen kann. Zwischen Formstempel 128 und Füllwagen 146 verbleibt ein kleiner Abstand, damit der Füllwagen den Formstempel 128 beim Fahren in und aus seiner Füllstellung nicht be- rührt und nicht beschädigen kann. Der Füllvorgang kann mit oder ohne Vorvibrieren bzw. -rütteln erfolgen.
Nach dem Befüllen wird der Füllwagen 146 wieder entfernt und der Formstempel 128 herabgelassen, so dass er in die Produktform 14 eintritt und auf dem enthaltenen Beton lastet.
Der Formstempel 128 kann hierfür im freien Fall oder geregelt über den Stempelantrieb 118 herabgelassen werden um sich auf die in der Form stehende Betonsäule aufzulegen. Diese Situation ist in der Figur 10 dargestellt.
Wenn der Formstempel 128 auf der Betonsäule in der Produktform 14 lastet, werden die Führungsbremsen 116 so stark angezogen, dass sie über den Stem- pelrahmen 114, die Verbindungskörper 124 und schließlich den Formstempel 128 eine höhere Kraft aufnehmen können, als durch die Hubplunger 8 zusammen erzeugt werden kann. Hierdurch entsteht eine geschlossene Verspannung, bei der ein Kraftschluss von dem Basiskörper 2 über Kolbenstange 106, die Führungsbremse 116, den Stempelrahmen 114, die Verbindungskörper 124, den Stempel 128 und über den in der Produktform 14 enthaltenden Beton, die Produktpalette 130 und schließlich die Vibrationsübertrager 102, 104 zum Vibrationsmittel 8, 10, insbesondere den Hubplungern 8 hergestellt wird.
Zunächst ergibt sich die Verspannung auch daher, dass die Hubplunger 8 gegen die Kraft der genannten Verspannung hochgefahren werden. Dann wird eine
Vibration zugeschaltet, wobei eine Ausfahrbewegung der Hubplunger 8 beibehalten wird. Die Ausfahrbewegung wird somit mit der Vibrationsbewegung überlagert. Dabei ist zu beachten, dass erst zusammen mit der Vibration ein möglichst optimales Verdichten des Betons erreicht und dadurch ein weiteres Ausfahren der Hubplunger 8 ermöglicht wird, was wiederum zum Beibehalten der genannten Verspannung nötig ist und entsprechend für die Durchführung der Verdichtung benötigt wird.
Das Ende der Vibration einschließlich des Ausfahrens der Hubplunger 8 richtet sich nach der erreichten Verdichtung. Die Verdichtung kann entweder im ein- fachsten Fall anhand von Erfahrungswerten nach einem Zeitablauf bemessen werden oder es wird die Verdichtungsleistung abhängig von der vertikalen Position der Produktform 14 bestimmt oder die Verdichtung wird ausgehend von dem Hydraulikdruck in den Zylindern 10 der Hubplunger 8 bestimmt. Oftmals kommt eine Kombination der genannten Möglichkeiten in Betracht. Die Figur 10 zeigt die Anlage gegen Ende eines Verfahrensschritts zur Verdichtung, was insbesondere an den weit ausgefahrenen Hubplungem 8 zu erkennen ist.
Um das Produkt, das nun fertig verdichtet ist, aus der Produktform 14 zu entnehmen, wird zunächst die Hydraulikflüssigkeit aus den Zylindern 10 der Hubplunger 8 entleert, wodurch diese sich senken. Aufgrund der elastischen Verspannung zwischen Produktform 14 und Produktpalette 130 sowie den Plun- gern 8 senkt sich beim Senken der Plunger 8 die Produktform zusammen mit dem Produkt und der Produktpalette 130. Nun können die Gleichgangzylinder 22 so angesteuert werden, dass sich die Formhalter 110 heben und dabei die Produktform 14 mit anheben. Der Stempel 128, der zunächst weiter auf das Produkt abgesenkt wurde nachdem die Hubplunger 8 wieder eingefahren wurden, lastet auf dem Produkt und wirkt dabei beim Heben der Produktform 14 für das Betonprodukt als Auswerfer.
Figur 11 zeigt die Situation, bei der das Produkt nach dem Verdichten aus der
Produktform 14 entnommen wurde. Um das Produkt nun zusammen mit der Produktpalette 30 aus der Anlage entnehmen zu können, muss jedoch die Pro-
duktform 14 noch weiter nach oben fahren, damit sich zwischen Produktform 14 und dem Produkt ein Sicherheitszwischenraum einstellt, wie in Figur 12 dargestellt ist. Gleichzeitig kann der Formstempel 128 in die Position hochfahren, die ausreichend ist, damit nach Entnahme des Produktes und Wiederabsenkung der Produktform diese wieder befüllt werden kann. Ein Produktionszyklus ist dann abgeschlossen und kann zum Herstellen des nächstens Produkts von vorne beginnen.
Es ist zu beachten, dass sich die Anlage gemäß der Figuren 8 bis 12 in einzelnen konstruktiven Merkmalen von der Anlage gemäß Figur 5 unterscheidet. Hierzu gehört, dass gemäß Figur 5 der Stempelantrieb 118 in dem Verbindungskörper 124 angeordnet ist, wobei sich somit auch der Stempelzylinder 120 in dem Verbindungskörper 124 befindet. Auch der Formhalter 18 1 ist konstruktiv etwas anders ausgebildet.
Sowohl der Figur 5 als auch den Figuren 8 bis 12 ist die kompakte Bauweise einer erfindungsgemäßen Anlage zu erkennen. Der Formhalter 18' bildet zusammen mit den Spannzylindern (Gleichgangzylindern) 22 und den Zylinderkolbenstangen 106 sowie dem nicht sichtbaren Zylinderkolben eine Hebevorrichtung zum Heben und Senken der Produktform 14. Je nach Beaufschlagung mit Hyd- rauliköl bewegt sich der Spannzylinder 22 entlang der Kolbenstange 106 und führt damit eine geführte Bewegung aus. Dadurch wird ebenfalls eine Produktform 14 bewegt, sofern sie in dem Formhalter 18' eingespannt ist. Zudem kann hierdurch auch die Produktform mit Kraft nach unten gefahren und auf den Produktträger 12 und die Vibrationsübertrager, die die Verbindungsträger 102 umfassen, gedrückt werden. Hierdurch ist eine Verspannung zwischen Produktform und Vibrationsübertrager erreichbar.
Der Stempelrahmen 114 einschließlich Führungsbremsen 116 und Stempelführungseinheit 126 bilden zusammen eine Stempelführung zum Führen und Festbremsen des Formstempels 128. Dabei wird die Stempelführungseinheit 126 außen an den Spannzylinder 22 geführt. Die Führungsbremsen 116 werden an
den Kolbenstangen 106 geführt und können hieran auch festgebremst werden, um dadurch den Formstempel 128 fest zu bremsen .
Es wird somit ein kompakter Aufbau für eine Vielzahl von Funktionen erreicht. Insbesondere dienen die Kolbenstangen 106 als Führung sowohl für eine Hebe- Vorrichtung zum Heben und Senken des Formkastens als auch zum Führen der Stempelbewegung. Außerdem dienen die Kolbenstangen 106 zusammen mit den Spannzylindern 22 als Antriebseinheit zum Heben und Senken der Produktform 128 und ermöglichen zudem das Verspannen der Produktform gegen den bzw. die Vibrationsübertrager. Weiterhin kann die Stempelführung an der Kolbenstan- ge 106 festgebremst werden.
Next Patent: THREAD DETECTOR