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Title:
CONCRETE COMPACTING DEVICE WITH VIBRATION SENSOR AND CONTROL UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/047322
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a concrete compacting device for compacting plastically deformable concrete in a formwork (2), comprising at least one vibrating unit (1) which is attached to the formwork (2) and has a vibration-generating unit (3). The compacting device is characterized in that the vibrating unit (1) comprises an acceleration sensor (5) for generating a signal corresponding to a vibration generated by the vibration-generating unit (3) at the level of the formwork (2), and a control unit (6) which is impinged upon by said signal and serves to control operating parameters of the vibration-generating unit (3).

Inventors:
STEFFEN MICHAEL (DE)
GLANZ CHRISTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP1999/001692
Publication Date:
September 23, 1999
Filing Date:
March 15, 1999
Export Citation:
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Assignee:
WACKER WERKE KG (DE)
STEFFEN MICHAEL (DE)
GLANZ CHRISTIAN (DE)
International Classes:
B06B1/16; B28B1/087; B28B1/08; B28B17/00; (IPC1-7): B28B1/087; B06B1/16
Foreign References:
DE3640079A11988-06-01
DE4030665C11991-10-24
DE4400839A11995-07-20
DE19542868A11997-05-22
DE29712242U11997-09-18
Other References:
ZANKER G: "MODERN RUTTELTECHNIK IM BETONFERTIGTEILWERK - DARGESTELT AM BEISPIEL WERK MAYREDER/ELSTER. MODERN VIBRATION TECHNIQUES IN THE PRECASTING PLANT - ILLUSTRATED ON THE EXAMPLE OF THE MAYREDER/ELSTER WORKS", BETONWERK + FERTIGTEIL TECHNIK, vol. 59, no. 12, 1 December 1993 (1993-12-01), pages 94 - 98, XP000418230
Attorney, Agent or Firm:
Hoffmann, Jörg Peter (Müller & Hoffmann Innere Wiener Strasse 17 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Betonverdichtungsanordnung zum Verdichten von plastisch verform barem Beton in einer Schalung (2), mit mindestens zwei an der Schalung (2) befestigten Rutteleinheiten (1), die jeweils eine Schwingungserzeugungseinrichtung (3), einen Beschleunigungssensor (5) zum Generieren eines einer von der Schwingungserzeugungseinrichtung (3) an der Schalung (2) erzeugten Schwingung entsprechenden Signals, eine von dem Signal beaufschlagbare Steuerung (6) zum Einstellen von Betriebsparametern der Schwingungserzeugungseinrichtung (3), sowie einen von der Steuerung (6) beaufschlagbaren Frequenzumformer (4) für die Schwingungserzeugungseinrichtung (3) aufweisen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungserzeugungseinrichtung ein AuBenruttler (3) ist.
3. Anordnung nach einem der vorstehenden Anspruche, dadurch ge kennzeichnet, daß der Beschleunigungssensor (5) an der Schwingungser zeugungseinrichtung (3) oder an der Schalung (2) befestigt ist.
4. Anordnung nach einem der vorstehenden Anspruche, dadurch ge kennzeichnet, dO die Steuerungen (6) der jeweiligen Rutteleinheiten (1) uber eine Datenleitung (7) miteinander gekoppelt sind.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, da, 6 die Steuerungen (6) der jeweiligen Rutteleinheiten (1) uber einen an die Daten leitung (7) angeschlossenen Leitrechner (8) ansteuerbar sind.
6. Anordnung nach einem der vorstehenden Anspruche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Steuerungen (6) durch Sollwerte beaufschlagbar sind.
7. Anordnung nach den Anspruchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daB die Sollwerte uber den Leitrechner (8) eingebbar sind.
Description:
Betonverdichtungsanordnung mit Schwingungssensor und Steuerung Die Erfindung betrifft eine Betonverdichtungsanordnung gemãß dem Oberbe- griff von Patentanspruch 1.

Eine derartige Anordnung dient zum Verdichten von noch plastisch verform- barem Beton, der zur Erzeugung von Betonteilen in eine Schalung eingefullt worden ist. An der Schalung sind mindestens eine, ublicherweise aber meh- rere Rutteleinheiten befestigt, die häufig jeweils einen Außenruttler aufwei- sen. Ein derartiger Au. ßenrüttler besteht ublicherweise aus einem Motor, der ein oder mehrere aus Fliehgewichten bestehende Unwuchten antreibt und dadurch eine Schwingung erzeugt, die uber eine starre Verbindung auf die Schalung ubertragen wird. Durch das Rutteln der Schalung kann der Beton in der gewünschten Weise verdichtet werden. lDblicherweise werden an Schalungen fur größere Betonteile eine bestimmte Anzahl von Außenruttlern angeordnet, die alle mit einem gemeinsamen Frequenzumformer gekoppelt sind, der fur die angeschlossenen Elektromoto- ren eine elektrische Wechselspannung mit der gewunschten Frequenz bereit- stellt.

In der Praxis tritt häufig das Problem auf, daß bestimmte Bereiche der Scha- lung und damit Teile des Betons nicht ausreichend geruttelt und dadurch verdichtet werden. Wenn der Bediener dieses Problem erkannt hat, erhöht er ublicherweise die vom Frequenzumformer bereitgestellte Spannungsfrequenz.

Die Frequenzerhöhung betrifft allerdings alle angeschlossenen Außenruttler gleichzeitig, unabhängig davon, ob sich die Ruttler in der Nähe des bisher schwach erregten Betons oder an einer Stelle mit bereits starker Erregung befinden. Dies fuhrt zu einer erheblichen Larm-und Materialbelastung, die sowohl fur die Bediener als auch fur die Schalung nachteilig ist.

Aus der DE 195 42 868 A1 ist eine Betonverdichtungsanordnung mit zwei an einer Schalung befestigten und jeweils eine Schwingungserzeugungseinrich- tung aufweisenden Rutteleinheiten bekannt.

Die Schwingung der Schalung wird jeweils durch an den Rutteleinheiten be- festigte Beschleunigungssensoren erfaßt und an eine gemeinsame Signalver-

arbeitungseinheit weitergeleitet. An die Signalverarbeitungseinheit ist eine Datenverarbeitungslogik angeschlossen, die aus den Meßwerten und aus ab- gespeicherten Vergleichswerten eine Prognose uber die zu erwartende Pro- duktqualität der Betonformteile erstellt.

Die fur alle Rutteleinheiten maßgebliche zentrale Steuerung erfordert im Vor- feld eine sehr genaue Ermittlung der im Betrieb möglichen Parameter. Fur diesen Zweck wird z. B. die Abspeicherung eines Expertenkatalogs vorge- schlagen. Die Anpassung der Verdichtungsanordnung fur verschiedene Formteile bzw. der Betrieb von mehr als zwei Rutteleinheiten erfordert somit einen ganz erheblichen Aufwand fur die Festlegung des Expertenkatalogs.

Eine ähnliche Anordnung ist aus der DE 297 12 242 U 1 bekannt. Dort ist je- doch eine individuelle Frequenzänderung einzelner Ruttler nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betonverdichtungsanordnung anzugeben, bei der nur solche Bereiche der Schalung stärker erregbar sind, die bis dahin noch nicht mit der gewunschten Stärke schwingen, wobei eine flexible und einfache Anpassung der Betonverdichtungsanordnung an ver- schiedene Schalungsgeometrien und eine verschiedene Anzahl von Außen- ruttlern anzustreben ist.

Erfindungsgemãß wird die Aufgabe durch eine Betonverdichtungsanordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwick- lungen der Erfindung sind den abhangigen Anspruchen zu entnehmen.

Erfindungsgemãß sind mehrere Rutteleinheiten vorgesehen, die jeweils eine eigene Schwingungserzeugungseinrichtung, einen eigenen Beschleunigungs- sensor, einen eigenen Frequenzumformer und eine eigene Steuerung aufwei- sen. Dadurch kann die Schwingungsstarke an den einzelnen Stellen der Schalung sehr genau und individuell durch Ansteuern der einzelnen Rutte- leinheiten erfolgen. Um eine Koordination der Steuerungen zu ermöglichen. sind bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung die Steuerungen der jeweiligen Rutteleinheiten uber eine Datenleitung miteinander gekoppelt. Die Datenlei- tung kann auch mit einem gemeinsamen Leitrechner verbunden sein, der zur individuellen Ansteuerung der Rutteleinheiten dient.

Durch die erfindungsgemãße Lösung ist es möglich, uber den Beschleuni- gungssensor die an der Schalung wirkende Schwingung zu erfassen. Ein der Schwingung entsprechender, sich permanent ändernder Beschleunigungs- wert wird an die Steuerung geliefert, die entsprechend die Betriebsparameter der Schwingungserzeugungseinrichtung variieren kann, um an der Schalung die gewunschte Schwingung zu erzeugen. So ist es zum Beispiel möglich, daß die Steuerung die Frequenz der Schwingungserzeugungseinrichtung erhöht. wenn der Beschleunigungssensor eine zu niedrige Schwingung der Schalung detektiert hat.

Durch Ansteuern des Frequenzumformers mittels der Steuerung ist es in ein- facher Weise möglich, die Schwingungsfrequenz der Schwingungserzeu- gungseinrichtung zu variieren.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Be- schleunigungssensor an der Schwingungserzeugungseinrichtung oder an der Schalung befestigt. Damit ist es möglich, dal3 der Beschleunigungssensor entweder die Schwingung direkt an der Schalung oder-aufgrund einer star- ren Befestigung der Schwingungserzeugungseinrichtung an der Schalung- an der die gleiche Schwingung wie die Schalung erfahrenden Schwingungser- zeugungseinrichtung abgreifen kann.

Als Sollwerte fur die an den Rutteleinheiten vorgesehenen Einzelsteuerungen eignen sich die Frequenz der Schwingungserzeugungseinrichtung, eine Soll- Beschleunigung oder ein zulässiger Regelbereich innerhalb dem die Einzel- steuerung in Abhängigkeit von dem gemessenen Schwingungssignal die Schwingungserzeugungseinrichtung ansteuern kann.

Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Figur näher erlãutert. Die Figur zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Betonverdich- tungsanordnung.

Eine erfindungsgemãße Betonverdichtungsanordnung weist mehrere Rutte- leinheiten 1 auf, die jeweils an einer ebenfalls nur schematisch dargestellten und zur Aufnahme von flussigem Beton dienenden Schalung 2 angeordnet sind. Die Rutteleinheiten 1 bestehen jeweils aus einem als Schwingungser-

zeugungseinrichtung dienenden, an der Schalung 2 starr befestigten Außen- ruttler 3 sowie einem Frequenzumformer 4, einem Beschleunigungssensor 5 und einer Steuerung 6. Zur Vereinfachung der Darstellung wird in der Figur nur der Aufbau von einer der Rutteleinheiten 1 gezeigt.

Der an sich bekannte Außenruttler 3 besteht im wesentlichen aus einem Elektromotor und einem oder zwei von dem Motor angetriebenen Fliehge- wichten, die bei Drehung die erforderliche Unwucht zur Erzeugung der ge- wollten Schwingungen bewirken. Um die Schwingungen möglichst verlustfrei auf die Schalung 2 zu ubertragen, muß der Außenruttler 3 mit der Schalung 2 starr verbunden sein. Wie bereits beschrieben, ist der Außenruttler 3 als solcher bekannt, so daß auf eine weitere Beschreibung sowie eine Darstel- lung in der Figur verzichtet wird.

Um die Schwingungsfrequenz einstellen zu können, ist dem Elektromotor des AuBenruttlers 3 ein Frequenzumformer 4 vorgeschaltet, der in bekannter Weise mit dem Stromnetz verbunden ist. Der Frequenzumformer 4 wandelt die Netzfrequenz in eine fur den AuBenruttler 3 geeignete Spannungsfre- quenz um. Wahrend es bekannt ist, alle mit der Schalung 2 verbundenen Au- Benruttler 3 durch einen Frequenzumformer 4 zu speisen, ist erfindungsge- mali für jeden Außenrüttler 3 ein eigener Frequenzumformer 4 vorgesehen.

In der Figur ist der Frequenzumformer 4 direkt an dem AuBenruttler 3 ange- ordnet. Je nach Ausfuhrungsform kann es jedoch auch zweckmãßig sein, den Frequenzumformer 4 in einem nicht dargestellten, separaten Schalt- schrank, abseits des Außenruttlers 3, vorzusehen.

Bestandteil der Rutteleinheit 1 ist auch der Beschleunigungssensor 5, der vorzugsweise entweder an dem Außenruttler 3 oder direkt auf der Schalung 2 angebracht wird, um möglichst präzise die erzeugte Schwingung erfassen zu können. Der Beschleunigungssensor 5 registriert die durch die Schwin- gung hervorgerufenen und auf die Schalung 2 wirkenden Beschleunigungen und erzeugt daraus ein Signal, das an die Steuerung 6 weitergefuhrt wird.

Die Steuerung 6 kann-je nach Ausgestaltung der Erfindung-auch als Regelung realisiert sein, die aufgrund der vom Beschleunigungssensor 5 ge- messenen Beschleunigungswerte und einer entsprechenden Sollwert-Vorga-

be den Frequenzumformer 4 ansteuert. Als Parameter eignen sich außer der gemessenen Schwingungsfrequenz auch die gemessenen Beschleunigungs- werte. In der Steuerung 6 kann ein zulässiger Regelbereich oder auch ein Kennfeld abgespeichert sein, mit Hilfe dessen die Steuerung 6 unter Beruck- sichtigung des Signals vom Beschleunigungssensor 5 den Betrieb des Au- Benruttlers 3 beeinflußt.

Wenn mehrere Rutteleinheiten 1 an der Schalung 2 befestigt sind, kann es gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung besonders vorteilhaft sein, wenn die Rutteleinheiten 1 bzw. ihre jeweiligen Steuerungen 6 uber eine Da- tenleitung 7 miteinander gekoppelt sind. Lober die beispielsweise als Daten- bus ausgefuhrte Datenleitung 7 können die Steuerungen 6 miteinander In- formationen austauschen und sich gegenseitig uber bestimmte Betriebszu- stände informieren.

Bei der in der Figur dargestellten, besonders vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung ist die Datenleitung 7 noch mit einem Leitrechner 8 gekop- pelt, uber den zentral jede einzelne der Steuerungen 6 ansteuerbar ist. Vom Leitrechner 8 werden jeder Steuerung 6 die zu dem entsprechenden Ferti- gungsschritt beim Erzeugen der Betonteile erforderlichen Betriebsparameter in Form von Sollwerten zugefuhrt. Der Leitrechner 8 gibt z. B. jeder einzelnen Steuerung 6 vor, mit welcher Frequenz zu diesem Zeitpunkt der AuBenrutt- ler 3 laufen soll, bzw. welche Beschleunigungswerte erreicht werden sollen.

Dazu kann der Leitrechner 8 auch einen entsprechenden zulässigen Regel- bereich an die Steuerung 6 ubermitteln, innerhalb dem die Steuerung 6 au- tark, entsprechend dem abgelegten Steuerprogramm den Außenrüttler 3 an- steuert.

Der Leitrechner 8 ermöglicht es, beim Fullen des flussigen Betons in die durch die Schalung 2 bestimmte Form die Rutteleinheiten 1 zunächst mit niedriger Frequenz zu fahren, um eine übermäßige Lärmerzeugung zu ver- meiden. Beim anschließenden Verdichtungsprozeß wird durch den Leitrech- ner 8 die Frequenz der AuBenruttler 3 erhöht. tuber die jeweiligen Beschleu- nigungssensoren 5 ermittelt jede lokale Steuerung 6, ob der zugeordnete Au- Benruttler 3 die erforderliche Beschleunigung an der Schalung 2 erreicht.

Reicht die gemessene Beschleunigung nicht aus, erhöht die Steuerung 6 die Frequenz des Außenrüttlers 3 uber den Frequenzumformer 4. Bei zu gober

Beschleunigung hingegen wird die Frequenz vermindert.

Je nach Motortyp des Außenrüttlers 3 ist es auch möglich, bei konstanter Frequenz die Stellung der Rotoren bzw. Fliehgewichte zueinander und damit die auf die Schalung wirkenden Kraft bzw. Beschleunigungen zu beeinflus- sen. Die Relativstellung der Rotoren beeinflußt in bekannter Weise den Schwerpunkt der Unwucht und damit die Stärke des resultierenden Kraft- vektors zum jeweiligen Zeitpunkt.

Da die erfindungsgemäße Betonverdichtungsanordnung fur die verschieden- sten Arten von Schwingungserzeugungseinrichtungen realisierbar ist, ist es offensichtlich, daß in einigen Fällen kein Frequenzumformer 4 erforderlich ist, wenn die auf die Schalung 2 wirkende Schwingung mit Hilfe der Steue- rung 6 auch auf andere Weise beeinfluBt werden kann. Das oben beschrie- bene Beispiel dient daher nur zur Erläuterung der Erfindung, nicht jedoch zur Einschränkung des Schutzumfangs.