i o Ratec Maschinenentwicklungs- und Verwaltungs-GmbH

15 Vorrichtung zur Halterung eines Schalteils; Schalungssystem für Betonfertigteile

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Halterung eines Schalteils zur Ver- 20 wendung in einem Schalungssystem für Betonfertigteile, insbesondere einem Schalungssystem mit einer Grundplatte bzw. einem Schalungstisch aus mag- netisierbarem Metall und mit Magnetkörpern, die auf die Grundplatte bzw. den Schalungstisch aufsetzbar sind. Die Magnetkörper können dabei entweder selbst Teil der Schalung sein oder zur Befestigung bzw. Positionierung der 25 eigentlichen Schalwände dienen.

WO 98/36885 beschreibt ein solches Schalungssystem für Betonteile mit einer Grundplatte, auf der Magnetkörper haftend aufsetzbar sind, über welche eine Schalung mit den Magnetkörper flankierenden Wänden auf der Grundplatte zu 30 befestigen ist.

EP 0 639 686 A beschreibt ein Schalungssystem für Produktionsanlagen, mit denen eine große Anzahl von Betonfertigbauteilen schnell und rationell gefertigt werden kann. Aus einzelnen Schalungselementen wird die benötigte Schalung zusammengestellt und über entsprechende Verspann- oder Ankoppelelemente mit Magneten auf der stählernen Grundplatte befestigt.

Die Magnetkörper haben üblicherweise ein Gehäuse mit U-förmigem Quer- 5 schnitt, in dessen Innenraum ein starker Haftmagnet vertikal verschieblich angeordnet ist. Durch einen Druck oder Schlag auf ein oben aus dem Gehäuse herausragendes Betätigungselement wird der Haftmagnet auf die Grundplatte bzw. den Schalungstisch abgesenkt. Mittels desselben Betätigungselements kann der Magnet auch wieder vom Untergrund gelöst werden, wobei i o allerdings die starke Magnethaftung überwunden werden muss.

Hat das zu fertigende Betonteil eine einfache Geometrie wie zum Beispiel ein rechteckiger Quader, so besteht die Schalung im einfachsten Fall aus zwei längeren und zwei kürzeren Schalwänden, die ein Rechteck aufspannen. 15 Kompliziertere Oberflächenausbildungen benötigen aber zusätzliche Schalungsteile. Je komplizierter die Form des Betonteils ist, desto schwieriger wird es, eine exakte Schalung zu erstellen.

Moderne fortentwickelte Schalungssysteme arbeiten mit Schalungsrobotern.

20 Dabei werden die einzelnen Schalungsteile einschließlich der Magnetkörper von einem Roboter automatisch auf der Grundplatte bzw. dem Schalungstisch positioniert und nach dem Gießen auch wieder entfernt bzw. eingesammelt. Der Vorteil eines solchen Robotersystems besteht unter anderem darin, dass die Positionierung der Schalteile äußerst genau erfolgt und unabhängig ist von

25 manueller Arbeit auf der Baustelle.

Haben Betonfertigteile stufenartig ausgebildete Ränder, muss auch die Schalwandung entsprechend stufenförmig ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass Schalungsteile in mehreren Ebenen übereinander und seitlich gegenei- 30 nander versetzt angeordnet werden müssen. Dies stellt für einen Roboter ein besonderes Problem dar. Enthalten die Betonteile Armierungen oder Bewehrungen aus Eisen oder Stahl, wird die Herstellung und die Schalung noch komplizierter. Für bestimmte Anwendungen, zum Beispiel zur Erfüllung besonderer Bauvorschriften, müssen beim fertigen Betonteil die Armiereisen außen überstehen, um später 5 als Anschluss- oder Verbindungselemente für andere Betonteile zu dienen.

Daraus ergibt sich die Forderung, dass die Schalwandung Durchbrüche oder Ausnehmungen hat, durch welche die Enden der Armiereisen nach außen hindurchgeführt werden. Spezielle Schalungsteile, die in der Art eines Rechens ausgeführt sind oder aus hohlen Modulkammern bestehen, werden i o dafür eingesetzt. Ein besonderes Problem stellt sich dann, wenn solche Zusatz-Schalungsteile nicht auf dem Schalungstisch aufliegen dürfen, sondern frei schwebend über dem Schalungstisch gehalten werden sollen, wobei sie gleichzeitig nach innen versetzt gegenüber den Schalungsteilen, welche die Außenwände bilden, angeordnet sein müssen.

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In der Praxis und insbesondere auf Baustellen unter freiem Himmel ist es nicht immer möglich, mit einem automatisierten Roboterschalungssystem alle Anforderungen zu erfüllen, insbesondere, wenn kompliziertere Betonfertigteile und/oder solche mit Stahlbewehrung präzise und gleichzeitig rationell gefertigt 20 werden sollen.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines hochflexiblen Schalungssystems zur Herstellung von Betonfertigteilen, die auch kompliziertere Geometrie, insbesondere stufenförmige Randbereiche haben und/oder Armierei-

25 sen enthalten, welche beim fertigen Betonteil aus der Oberfläche ein Stück herausragen. Das Schalungssystem soll insbesondere dazu geeignet sein, zumindest teilweise mittels eines Roboters zusammengebaut zu werden. Wünschenswert ist vor allem ein Schalungssystem, das aus möglichst wenig Einzelteilen besteht und das die Präzision und Schnelligkeit eines Roboter-

30 schalungssystems mit der Flexibilität und Individualität eines herkömmlichen Schalungssystems verbindet. Weitere Aufgabe ist die Schaffung einer universellen Haltevorrichtung, die dazu geeignet ist, spezielle und/oder zusätzlich benötigte Schalungsteile wie zum Beispiel Modulkammern oder rechenartige Schalungsteile mit Durchbrüchen und/oder Ausnehmungen frei schwebend bzw. "fliegend" über den Schaltungstisch zu halten.

Die beschriebenen technischen Probleme werden gelöst durch die im ersten Patentanspruch angegebene Vorrichtung sowie das im Patentanspruch 10 angegebene modulare Schalungssystem, das mindestens eine Haltevorrich- tung gemäß Patentanspruch 1 umfasst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat einen Fuß, der in Form und Funktion einem Magnetkörper entspricht, der also dazu ausgebildet ist, die Haltevorrichtung auf dem Schalungstisch mittels Magnetkraft lösbar zu fixieren. Von dem Fuß bzw. Magnetkörper erstreckt sich ein Ständerrohr im Wesentlichen in vertikaler Richtung nach oben. An diesem Ständerrohr ist ein Tragrohr befestigt, welches sich quer zu dem Ständerrohr in im Wesentlichen horizontaler Richtung erstreckt. Wichtig ist, dass das Tragrohr den Magnetkörper ein Stück weit überragt. Das Ständerrohr und das Tragrohr sind mittels eines Knoten- verbinders derart miteinander verbunden, dass die Höhe des Tragrohrs über dem Schalungstisch sowie der seitliche Überstand des Tragrohrs über den Magnetkörper einstellbar ist. Eine am auskragenden Ende des Tragrohrs angeordnete Aufnahme dient zum Anbau eines Schalteils derart, dass dieses Schalteil über dem Schalungstisch schwebt. Aufgrund der seitlichen Auskra- gung des Tragrohrs kann das angebaute Schalteil optional nach innen, das heißt in Richtung des zu gießenden Betonfertigteils, versetzt angeordnet werden, um auf diese Weise ein Betonfertigteil mit abgestufter Seitenwand herzustellen. Der Magnetkörper hat vorzugsweise ein Gehäuse mit einem Querschnitt in Form eines umgekehrten U, welches in seinem Inneren einen oder mehrere Haftmagnete beherbergt. Die Haftmagnete sind wie bei einer üblichen Magnetbox in vertikaler Richtung beweglich, sodass sie durch einen Druck oder einen Schlag auf ein oben aus dem Gehäuse herausragendes Betätigungselement auf die magnetisierbare Grundplatte bzw. den Schalungstisch abgesenkt werden kann. Um den Magnetkörper und damit die Haltevorrichtung wieder vom Untergrund zu lösen, muss die Magnethaftung überwunden wer- 5 den; zu diesem Zwecke muss eine ausreichend starke Zugkraft auf die mit den Haftmagneten verbundenen Betätigungselemente aufgebracht werden.

Vorteilhaft hat der Magnetkörper an seiner Oberseite eine Aufnahme, in welche das Ständerrohr eingeführt oder eingesteckt werden kann. Dies hat den i o Vorteil, dass das Ständerrohr relativ leicht von dem Magnetkörper getrennt werden kann, sodass beide Teile platzsparend aufbewahrt und transportiert werden können. Grundsätzlich ist es natürlich auch möglich, das Ständerrohr unlösbar mit dem Magnetkörper zu verbinden, beispielsweise durch Schweißen oder Nieten.

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Der das Ständerrohr und das Tragrohr verbindende Knotenverbinder umfasst vorteilhaft zwei Rohrschellen, von denen die eine das Ständerrohr und die andere das Tragrohr klemmend umschließt. Durch Öffnen und Schließen der Rohrschellen können schnell und einfach sowohl die Höhe des Tragarms über 20 dem Schalungstisch als auch das Maß der seitlichen Auskragung eingestellt werden, sodass das am Ende des Tragarms angebaute Schalungsteil in zwei Dimensionen, nämlich in Y-Richtung und in Z-Richtung frei positioniert werden kann. Die Justierung in X-Richtung erfolgt durch Verschieben des Magnetfußes auf dem Schalungstisch.

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Die Aufnahme am freien Ende des Tragrohrs ist vorzugsweise als im Querschnitt Z-förmige Schiene ausgebildet, die mit Ausnehmungen für Befestigungsschrauben versehen ist. Alternativ kann die Aufnahme auch als Nutenschiene ausgebildet sein, was die exakte Positionierung des angebauten 30 Schalteils in X-Richtung erleichtert.

Besonders bevorzugt wird eine Ausführung, bei welcher der Tragarm im Bereich seines freien Endes ein Kippgelenk hat, welches zweckmäßig mittels Klemmhebel feststellbar bzw. lösbar ist. Dadurch kann das angebaute Schalungsteils schräg gestellt werden, sodass es einen stumpfen oder spitzen Winkel mit der Ebene des Schalungstisches bildet. Betonfertigteile mit schrägen Stirnwänden lassen sich dadurch leicht herstellen.

Eine weiterentwickelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung umfasst zwei horizontale Tragrohre, welche an demselben Ständerrohr mittels eines zweiten Knotenverbinders befestigt sind. Auf diese Weise lassen sich sogar zwei Schalteile vorzugsweise parallel übereinander mit Abstand über dem Schalungstisch positionieren.

Die üblichen Magnetboxen gibt es in unterschiedlichen Längen; sie sind jedoch meistens recht schmal ausgebildet. Um die Kippfestigkeit der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung zu erhöhen, kann deren Fuß bzw. Magnet- körper an seinen Stirnseiten angesetzte Stützen aufweisen, welche die Standsicherheit und Kippfestigkeit zur Seite hin erhöhen. Insbesondere das Tragrohr lässt sich dann länger ausbilden oder in horizontaler Richtung weiter ausfahren, sodass auch größere Abstände zwischen Magnetkörper und angebautem Schalungsteil überbrückt werden können, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Konstruktion umkippt.

Das erfindungsgemäße Schalungssystem umfasst zumindest einen Schalungstisch oder eine Grundplatte aus magnetisierbarem Metall sowie wenigstens einen, in der Praxis zumeist eine Mehrzahl von Magnetkörpern mit daran angesetzten Schalungswänden, die hochkant auf dem Schalungstisch aufstehen. Erfindungsgemäß umfasst das Schalungssystem ferner wenigstens eine Haltevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , also einem Magnetkörper als Fuß, einem Ständerrohr, wenigstens einem Tragrohr, einem die beiden Rohre verbindenden Knotenverbinder sowie eine am auskragenden Ende des Tragrohrs angeordnete Aufnahme zum Anbau eines weiteren Schalteils bzw. Zusatz-Schalteils, das schwebend bzw. "fliegend" über dem Schalungstisch positioniert werden soll. Die herkömmlichen Bestandteile dieses Schalsystems, also die Magnetboxen mit daran montierten Schalteilen, lassen sich mittels Roboter als sogenannte "Roboterschalung" automatisch auf dem Schaltisch absetzen und exakt ausrichten. Die speziellen erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Halterung eines 5 schwebenden Zusatzschalteils lassen sich dann einfach von Hand vor eine der exakt positionierten Magnetboxen und parallel bzw. rechtwinklig zu diesen aufstellen. Auf diese Weise wird auch das Zusatzschalteil exakt positioniert, obwohl dessen Haltevorrichtung gar nicht vom Roboter abgesetzt wurde. Insgesamt entsteht so ein hochflexibles Schalungssystem, das die Exaktheit ei- i o ner Roboterschalung mit der Flexibilität und Individualität eines herkömmlichen, von Hand gesetzten Schalungssystems verbindet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

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Figur 1 eine Vorrichtung zur Halterung eines Schalteils, in perspektivischer Darstellung;

Figur 2 die Vorrichtung gemäß Figur 1 mit zusätzlichem Kippgelenk und

20 angebautem Schalungsteil;

Figur 3 ein erstes Schalungssystem mit zwei Haltevorrichtungen gemäß Figur 1 ;

25 Figur 4 eine alternative Ausführungsform der Haltevorrichtung mit zwei

Tragarmen zum Anbau von zwei Schalungsteilen;

Figur 5 ein zweites Schalungssystem mit insgesamt sieben Haltevorrichtungen gemäß Figur 1.

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Figur 1 zeigt ein wesentliches Element des erfindungsgemäßen Schalungssystems, nämlich eine universell verwendbare Vorrichtung zur Halterung eines Schalteils, insbesondere eines frei schwebenden Schalteils, in perspektivischer Darstellung.

Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung umfasst einen Magnetkörper 1 mit 5 einem Gehäuse mit einem Querschnitt in Form eines umgekehrten U. Dieser Magnetkörper 1 , der im Prinzip einer normalen Magnet-Box entspricht, steht auf einer (nicht dargestellten) Grundplatte bzw. einem Schalungstisch aus magnetisierbarem Metall auf und bildet gleichsam den Fuß der Haltevorrichtung. Im Innern des Magnetkörpers 1 befindet sich ein (hier nicht zu sehender) i o starker Haftmagnet, der in vertikaler Richtung beweglich ist. Bei Druck auf ein verschieblich gelagertes Betätigungselement 2, das mit dem Haftmagneten im Innern verbunden ist, senkt sich der Haftmagnet auf die Oberfläche des (nicht dargestellten) Schaltischs ab. Auf diese Weise wird der Magnetkörper 1 mittels Magnetkraft auf dem Schalungstisch positioniert bzw. befestigt. Der Mag-

15 netkörper 1 kann auch wieder gelöst werden, indem das Betätigungselement 2 nach oben gezogen wird, gegebenenfalls durch Untergreifen eines gabelförmig ausgebildeten Hebelwerkzeugs. Dabei muss natürlich die relativ starke Haftkraft des Magneten überwunden werden.

20 Der Magnetkörper 1 hat eine Ausnehmung, die hier beispielhaft runden Querschnitt hat und ungefähr in der Mitte der Längsausdehnung des Magnetkörpers 1 angeordnet ist. Diese Ausnehmung dient als Aufnahme für ein eingestecktes vertikales Ständerrohr 3. Dieses hat hier runden Querschnitt, könnte aber beispielsweise auch viereckiges Profil aufweisen. Das Ständerrohr 3

25 steht senkrecht auf der Oberseite des Magnetkörpers 1 und damit auch senkrecht auf dem (nicht dargestellten) Schalungstisch. Auch eine zur Seite hin und/oder nach vorne bzw. hinten geneigte Anordnung des Ständerrohres 3 ist denkbar.

30 Quer zu dem Ständerrohr 3 verläuft ein Tragrohr 4. Dieses Rohr 4 kann, wie hier dargestellt, muss aber nicht unbedingt gleiche Querschnittsform haben wie das Ständerrohr 3. Das Tragrohr 4 erstreckt sich vorzugsweise horizontal zum (nicht dargestellten) Schalungstisch und parallel oder ungefähr parallel zur Oberseite des Magnetkörpers 1. Auch hier wäre denkbar, dass das Tragrohr 4 statt orthogonal mit einer (nicht zu großen) Neigung gegenüber dem Magnetkörper und/oder dem vertikalen Ständerrohr 3 verläuft.

5 Die beiden Rohre 3 und 4 sind mittels eines Knotenverbinders 5 miteinander verbunden; in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel derart, dass die Achsen der beiden Rohre zueinander orthogonal verlaufen. Das (horizontale) Tragrohr 4 verläuft hier nicht parallel zum Magnetkörper 1 , sondern ungefähr rechtwinklig zu dessen Längsseiten. Damit verläuft der Magnetkörper 1 in X- i o Richtung, das Ständerrohr 3 in Y-Richtung und das Tragrohr 4 in Z-Richtung, in Figur 4 also nach hinten. Denkbar ist auch eine Erstreckung in Z-Richtung unter einem (kleinen) Winkel.

Der Knotenverbinder 5 ist so ausgebildet, dass er von beiden Rohren 3 und 4 15 durchsetzt wird, ohne dass sich die Rohre durchdringen. Dadurch wird es möglich, das Tragrohr 4 sowohl in seiner vertikalen Lage gegenüber dem Ständerrohr 3 zu verschieben als auch die horizontale Position gegenüber Magnetkörper 1 und Ständerrohr 3 variabel einzustellen. Das - in Figur 1 hintere - Ende des Tragrohres 4 lässt sich also sowohl in Y-Richtung als auch in 20 Z-Richtung frei positionieren.

Der Knotenverbinder 5 stellt eine Schraubkupplung dar. Der Knotenverbinder 5 umfasst vorzugsweise zwei Rohrschellen, welche das Rohr 3 bzw. das Rohr 4 klemmend umschließen und sich mittels Schrauben mehr oder weniger 25 schließen lassen. Auf diese Weise kann durch Lösen und Festziehen jeweils einer einzigen Schraube die horizontale und vertikale Lage des Tragrohrs 4 eingestellt werden.

Am - in Figur 1 - hinteren Ende des Tragrohres 4 ist eine Schnittstelle bzw. 30 Aufnahme 6 zum Anbau spezieller Schalteile oder Zusatzschalteile vorgesehen. In diesem Beispiel wird die Aufnahme durch eine im Querschnitt Z-förmig ausgebildete Schiene 6 gebildet. Diese Schiene 6 hat eine Ausnehmung, in welcher eine oder mehrere Befestigungsschrauben 7 eingesetzt sind. Mittels eines Handgriffs lässt sich die Schraube 7 betätigen, so dass die (hier noch nicht zu sehenden) Schalteile schnell und einfach mit der Haltevorrichtung verbunden werden können. Figur 2 zeigt die Haltevorrichtung gemäß Figur 1 zusammen mit einem Schalungsteil, das hier beispielhaft ein flaches Schalbrett 8 aus Holz ist. Im Bereich des hinteren Endes hat das Tragrohr 4 ein Kippgelenk 9, das mittels Klemmhebel feststellbar bzw. lösbar ist. An die Schiene 6 ist das Schalbrett 8 mittels einer aufgeschraubten Nutschiene 10 lösbar befestigt. Das Schalbrett 8 schwebt oder "fliegt" frei über dem (nicht dargestellten) Schalungstisch. Gleichzeitig ist es schräg gestellt, bildet also einen stumpfen Winkel mit der Ebene des Schalungstisches. Dadurch lässt sich ein Betonfertigteil 1 1 herstellen, das eine schräge Stirnwand hat. Figur 3 zeigt den Einsatz von zwei Haltevorrichtungen gemäß Figur 1 in einem etwas komplizierteren Schalungssystem, das neben einer langen Magnetbox 12 mit mehreren Haftmagneten ein schmales Zusatzschalteil 13 umfasst. Dieses Zusatzschalteil 13 erstreckt sich parallel zum Schalungstisch 14, schwebt aber in einigem Abstand über diesem. Gleichzeitig ist das Zusatzschalteil 13 in Z-Richtung ein ganzes Stück gegenüber der Magnetbox 12 nach hinten, das heißt in Richtung des Betonfertigteils, versetzt angeordnet. Auf diese Weise ist es möglich, ein Betonfertigteil mit abgestufter Seitenwand herzustellen, aus welcher abgewinkelte Armierungseisen bzw. Bewehrungsstäbe 15 herausragen.

Figur 4 zeigt eine alternative weiterentwickelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung. Gegenüber der in Figur 1 dargestellten und vorstehend beschriebenen Ausführungsform umfasst die hier dargestellte Ausführungsform zwei horizontale Tragrohre 4a und 4b. Beide sind mittels Knotenverbinder 5a bzw. 5b auf dem einzigen Ständerrohr 3 verschieblich angeordnet. Mit diesem speziellen Magnetfußhalter lassen sich zwei Zusatzschalteile 16 und 17 in verschiedenen Höhen und in der Tiefe gestaffelt frei schwebend über dem (nicht dargestellten) Schalungstisch positionieren. Das hintere und obere Zusatzschalteil 17 kann überdies schräggestellt werden, weil das obere Tragrohr 4b mit einem Kippgelenk 9a ausgerüstet ist.

In Figur 5 ist ein zweites Schalungssystem zu sehen, in dem insgesamt sieben 5 erfindungsgemäße Haltevorrichtungen mit Magnetkörpern 1 eingesetzt werden. Diese halten Zusatzschalteile in Form eines geschlitzten Festkamms 18a bzw. 18b mit Abstand über dem Schalungstisch 14. Zwei weitere Haltevorrichtungen mit Magnetkörpern 1 tragen eine quer über zwei parallele Magnetboxen 12 hinwegführende Konsolenschalung 19 mit quadratischem Querschnitt. i o Die linke Magnetbox 12 fixiert einen Modulkamm 20, der aus einer Anzahl von hohlen, nebeneinander angeordneten Boxen mit Schlitzen dazwischen besteht. Die Schlitze der Festkämme 18a, 18b und des Modulkamms 20 dienen dazu, dass Armiereisen durch die Schalwand nach außen hindurchgeführt werden können. Bei dem Modulkamm 20 geben die Tiefe der einzelnen Boxen

15 Raum für die aus dem Betonfertigteil herausragenden Enden der Bewehrungsstäbe 15 (vergleiche Fig. 3).

Die Figuren 3 und 5 zeigen beispielhaft komplexe Schalungen, die aus mittels Roboter gesetzten Schalelementen (sogenannte Roboterschalungen) und

20 solchen, die anschließend manuell hinzugefügt werden, zusammengesetzt sind. Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung mit Magnetfuß ist dabei ein wesentliches Element und schafft die Voraussetzungen dafür, Roboterschalungen und manuell positionierte Zusatzschalelemente miteinander zu verknüpfen. Auf diese Weise gelingt es, ein Roboterschalungssystem auch dort sinn-

25 voll einzusetzen, wo ein solches System alleine nicht die erforderliche Flexibilität bietet, insbesondere spezielle "fliegende" Zusatzschalelemente umfasst.