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Verfahren zur Herstellung von Formlingen aus Kunststein u. dgl. sowie Rüttel-und Stampf- werk zur Ausübung dieses Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung von besonders hochwertigen Platten,
Balken und ähnlich gestalteten Formlingen aus
Kunststein, Beton oder anderem körnigen oder pulverigen Formgut durch abwechelndes Rütteln und Stampfen und gibt eine zweckmässige Aus- führungsform einer Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens an. Weiters gibt die Erfindung die Lehre, dass sich das angegebene Verfahren besonders vorteilhaft zur Herstellung von Schicht- betonkörpern hoher Festigkeit und Güte eignet.
Bei der Herstellung von keramischen, Beton- und anderen Formlingen sind verschiedene Ver- fahren und Vorrichtungen zur Verdichtung der
Formmasse bekannt, wie Pressen, Stampfen oder
Rütteln. Insbesondere wurde bereits vorge- schlagen, zur Erzielung einer intensiven und gleichmässigen Verdichtung den Formling gleich- zeitig einem Rüttel-und Stampfprozess zu unter- ziehen, wobei jedoch für das Rütteln und Stampfen getrennte Mittel angewendet werden, auch wenn diese baumässig in einer gemeinsamen Maschine untergebracht sind und von einer gemeinsamen Antriebsvorrichtung gesteuert werden.
Dadurch entstehen jedoch Einrichtungen, bei denen ein verhältnismässig grosser Aufwand, besonders von beweglichen Teilen erforderlich ist, was wieder mit Rücksicht auf die unvermeidliche ständige Verschmutzung von Betonformmaschinen eine umständliche und zeitraubende Wartung zur Folge hat.
Demgegenüber gibt nun die Erfindung ein Verfahren an, bei dem sowohl das Rütteln als auch das Stampfen des Formlings durch grundsätzlich gleichartige mechanische Vorgänge bewirkt wird, indem in beiden Fällen die gefüllte Form in vertikaler Richtung bewegt und auf eine feste Unterlage auffallen gelassen wird, wobei die Rüttelamplitude gering und der Hub des Stampftaktes im Vergleich dazu ein mehrfach grösserer ist. Insbesondere hat sich als vorteilhaft erwiesen, auf eine Serie gleicher, kurzer Rütteltakte einen Stampftakt folgen zu lassen, so dass also die Rüttelfrequenz ein Vielfaches der Stampffrequenz beträgt.
Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, dass das Formgut während des Arbeitsganges von oben mit einem genau in die Schalungsform passenden Gegenstempel beschwert wird, dessen Gewicht vorzugsweise ein Vielfaches dessen des Formgutes beträgt. Dies dient nicht nur zur sauberen Abgleichung der Oberfläche des Formlings, sondern vor allem zur Erzielung einer besonders günstigen Druckverteilung während des Rüttelns bzw.
Stampfens, dadurch, dass der Verdichtungsdruck auf beide Haupt- flächen des Formlings wirkt, ohne dass für die beiderseitigen Druckmittel getrennte Antriebs- vorrichtungen erforderlich sind.
Weiters wird der Grundgedanke der Erfindung in einem kombinierten Rüttel-und Stampfwerk verwirklicht, das zur Ausführung des erfindung- gemässen Verfahrens dient und dessen Prinzip darauf beruht, dass ein System oder mehrere
Systeme von Hubdaumen, die vorzugsweise einer rotierenden Daumenscheibe angehören können, mit einem oder mehreren Ansatz/
Ansätzen in Eingriff stehen, der/die an der Unter- seite eines vertikal beweglichen Rütteltisches angebracht ist/sind, der in seiner tiefsten Stellung von einem Gegenbock abgefangen wird. Die
Daumen sind an der Daumenscheibe in einer oder mehreren Gruppen angeordnet, deren jede aus einer Anzahl gleicher kurzer und einem langen Daumen besteht.
Durch zweckmässige Hilfsvorrichtungen zur Füllung und Einbringung der Formen, zum Einsetzen und Abheben des bereits erwähnten Gegenstempels sowie zum Ausstossen des fertigen Formlings, die noch im einzelnen beschrieben werden, ist ein rationeller Betrieb der Anlage und deren Verwendung zur Grossserienfertigung gegeben.
Durch die beschriebenen Merkmale des neuen Verfahrens wird eine optimale Verdichtung des Formgutes mit Hilfe einer Vorrichtung erreicht, die aus einer möglichst geringen Anzahl bewegter Teile aufgebaut ist, ein aus den bereits erwähnten Gründen besonders erstrebenswertes Ziel. Ausserdem werden bei dem vorgeschlagenen Rüttelund Stampfwerk die Massenkräfte aller bewegten und einer plötzlichen Beschleunigungsänderung unterworfenen Teile für die Verdichtung nutzbar gemacht werden, so dass diese Vorrichtung mit einem erheblich günstigeren Wirkungsgrad arbeitet als andere bekannte Betonformmaschinen, d. h. der erforderliche Kraftaufwand ist im Verhältnis zu der erzielten Verdichtung ein wesentlich geringerer.
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Der Hauptteil der auftretenden Kraftwirkung wird sich auf die Unterseite der Form auswirken, dementsprechend wird auch dort die grösste
Verdichtung auftreten und es wird daher diese
Seite die der Abnutzung und dem Verschleiss ausgesetzte Oberseite des fertigen Produktes bilden.
Eine zweckmässige Ausführungsform eines
Rüttel-und Stampfwerkes nach der Erfindung sei im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben, die die gesamte Vorrichtung in
Ansicht mit teilweisen Längsschnitten zeigt.
Im einzelnen bedeutet 1 das tragende Gerüst, eine Rahmenkonstruktion aus Winkeleisen, die im Fundament 2 verankert ist. In diesem Haupt- rahmen ist der Rütteltisch 3, auf dem die gefüllte
Form angebracht ist, dadurch vertikal beweglich untergebracht, dass er mittels der in den vier Ecken angeordneten vertikalen Schienen 4 in Rollen 5 geführt ist, die im Rahmen 1 gelagert sind. Die Bewegung des Rütteltisches ist nach unten durch einen fixen Gegenbock 6 begrenzt, der mit starken Stützen 7, von der ganzen übrigen Anlage gesondert, in einem Betonklotz 8 fundamentiert ist. Eine gehobene Stellung des Rütteltisches ist strichpunktiert eingezeichnet.
Der Rütteltisch trägt an seiner Unterseite eine oder mehrere Ansätze 9, die gegebenenfalls mit Führungsrollen 10 versehen sind. Diese Ansätze sind entlang einer Mittellinie des Tisches und bezüglich der dazu senkrechten Mittellinie symmetrisch angeordnet und greifen durch Ausnehmungen der Deckplatte des darunter befindlichen Gegenbockes 6.
Unterhalb dieser Ansätze ist ein System bzw. eine der Anzahl der Ansätze entsprechende Anzahl Systeme von Hubdaumen derart angebracht, dass die Daumen bei ständigem Vorbeiführen an den Ansätzen, mit dem sie in Eingriff stehen, abgleiten bzw. an den Führungsrollen abrollen. Bei der gezeigten Ausführungsform ist je ein System von Hubdaumen auf einer Daumenscheibe 11 angebracht, die von einem Motor 12 über Schnecke 13 und Ritzel 14 angetrieben wird.
Die Anordnung der Hubdaumen auf der Daumenscheibe ist erfindungsgemäss eine solche, dass eine Anzahl gleicher Daumen 15 mit geringer Hubhöhe aufeinander folgen und der Kreis durch einen grossen Daumen 16 von gegenüber den vorerwähnten mehrfacher Höhe geschlossen wird.
Bei Verwendung einer ausreichend grossen Daumenscheibe ist es ohneweiters möglich, zwei oder mehrere Gruppen von einen vollen Arbeitstakt bildenden Hubdaumen in der obenbeschriebenen Reihenfolge anzubringen.
Werden aus Gründen der günstigeren Kräfteverteilung mehrere Daumenscheiben (entsprechend der Anzahl der Ansätze) verwendet, so müssen die Scheiben untereinander konform und genau in Flucht auf die Welle 17 aufgekeilt sein.
Es ist bei einer anderen möglichen Ausführungform auch der Fall vorgesehen, dass zwei oder mehrere Sätze von mindestens je zwei gleich orientierten Daumenscheiben verwendet werden, die so gegeneinander versetzt angeordnet sind, dass durch die grossen Hubdaumen eine gleichmässige Teilung des Umfanges erreicht wird.
Selbstverständlich müssen die je zu einem Satz gehörigen Daumenscheiben je für sich symmetrisch zur Mittelebene des Rütteltisches liegen.
Den Hubdaumen wird nach der Erfindung im besonderen eine solche Profilform erteilt, dass die mit dem Ansatz des Rütteltisches in Eingriff stehende Flanke, der Daumenrücken, einen Kurventeil einer logarithmischen Spirale darstellt, die ihren Koordinatenursprung (assymtotischen Punkt) im Mittelpunkt der Daumenscheibe hat, während die andere Flanke steil, d. h. annähernd radial gerichtet, vorzugsweise etwas hinterschnitten ist. Infolge der bekannten Tangenteneigenschaft der logarithmischen Spirale, nämlich der Konstanz des Winkels zwischen Radiusvektor und Kurventangente, wird so erreicht, dass das Verhältnis zwischen Antriebskraft und deren wirksamer Vertikalkomponente während des ganzen Anhubes ein konstantes ist.
Der Vorgang bei Betrieb der Maschine ist nun folgender :
Durch Umdrehung der Daumenscheibe im Pfeilsinn kommen die Hubdaumen der Reihe nach mit dem darüber befindlichen Ansatz des Rütteltisches zum Eingriff, so dass dieser mit der darauf liegenden, vorzugsweise auf ihm befestigten, gefüllten Form so lange gehoben wird, als der Rücken eines Hubdaumens auf dem Ansatz bzw. der Führungsrolle gleitet, während nach Durchgang der steilen Nase des Hubdaumens der ganze Rütteltisch frei oder zumindest nahezu unbehindert herabfällt und von dem Gegenbock aufgefangen wird. Die durch diese plötzliche Vernichtung der Beschleunigung auftretenden Massenkräfte werden im wesentlichen auf die Formmasse übertragen und führen die Verdichtung herbei.
Solange die Gruppe der gleichen kleinen Hubdaumen 15 zur Wirkung kommt, entstehen in rascher Aufeinanderfolge Rüttelstösse von geringer Amplitude.
Damach wird der Rütteltisch durch den grossen Hubdaumen in eine solche Höhe gehoben, dass die durch die folgende grosse Fallhöhe ausgelöste dynamische Wirkung beim Auftreffen auf den Gegenbock einem Stampfen gleichkommt, bei dem jedoch die Kraftwirkung des Stampfdruckes gleichfalls von unten ausgeübt wird, so dass der in der Form zu unterst liegende Teil des Formlings die stärkste Verdichtung und grösste Festigkeit aufweisen wird. Die Unterseite wird daher als die der Abnützung ausgesetzte Oberfläche der fertigen Platten verwendet, was bei Herstellung von Schichtbeton entsprechend berücksichtigt werden muss.
Die gegenseitige Lage von Daumenscheibe, Ansatz und Gegenbock ist selbstverständlich so bemessen, dass im Moment des Auftreffens des Rütteltisches auf den Gegenbock der Ansatz noch nicht auf den nächstfolgenden Hubdaumen auftreffen darf.
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Seitlich des Hauptgerüstet ist ein Formtisch 18 angebracht, auf dem die Füllung der Form vor- genommen wird. Dieser Tisch liegt mit dem
Rütteltisch in seiner untersten Lage in Flucht, so dass die Form bequem eingefahren werden kann. Zweckmässigerweise sind zwei Formtische symmetrisch zu beiden Seiten angeordnet, so dass die Bedienung der Anlage im Wechselbetrieb möglich ist.
Die Form selbst besteht aus einem Formkasten mit eisernem Rahmen 19 und einem durchbroche- nen Hartholzboden 20, auf dem eine genau passende Blechplatte 21 lose aufliegt. Durch die geteilte Form-Formkasten und Einsatzplatte- wird sowohl ein bequemes und unbeschädigtes
Ausheben des fertigen Formlings als auch die
Ausbildung scharfer Ränder an dessen Unter- seite, also der späteren Oberfläche erreicht.
Die Form ist vorteilhafterweise mit seitlichen
Rädern 22 versehen, die nur ganz wenig über den unteren Rand des Formkastens hervorstehen.
In der Platte des Rütteltisches 3 sind mulden- förmige Ausnehmungen 23 vorgesehen, die etwas grösser sind als die vorstehenden Radsegmente, so dass die Form in Arbeitslage mit ihrem Holzboden satt auf dem Rütteltisch aufliegt und die
Räder während des Arbeitsganges unbelastet bleiben.
Unterhalb des Formtisches ist eine Ausstossvorrichtung angebracht, die aus mehreren, vorzugsweise drei vertikal geführten Stempeln 24 besteht, die mittels eines Fusshebels 25 betätigt werden können und durch den Tisch und den durchbrochenen Holzboden der Form hindurchgreifen und ein leichtes Herausheben der Blechplatte mit dem daraufliegenden fertiggestampften Formling 26 ermöglichen, wie dies in der rechten
Seite der Figur dargestellt ist.
Schliesslich ist in der Zeichnung der Gegenstempel 27 zu sehen, der genau in die Form eingepasst ist und während des Arbeitsganges auf die Formmasse aufgesetzt wird. Es ist eine Einrichtung vorgesehen, um diesen Gegenstempel während des Auswechselns der Formen hochzuhissen, hiezu ist er mit einem Dorn 28 versehen, der von einer Klaue 29 gehalten wird. Während des Betriebes der Maschine wird die Klaue durch einen Knebel 30 offengehalten, so dass der Dom auch in der während der Stampfakte erreichten Höchstlage frei spielen kann. Der Gegenstempel kann zur sicheren Einführung in die Form mit Führungsrollen 32 in dem Hauptgerüst geführt sein.
Damit der Gegenstempel während der Manipulation des Auswechselns der Formen nicht durch unbeabsichtigte Auslösung des Bedienungshebels 31 auf den Rütteltisch herabfällt und dabei gegebenenfalls Verletzungen des Personals verschuldet, sind Sicherungs stützen 33 vorgesehen, die am Hauptgerüst angebracht sind und den Gegenstempel etwas unterhalb seiner tiefsten Betriebsstellung auffangen.
Die Bedienung des Gegenstempels kann auch auf andere Weise erfolgen, z. B. dadurch, dass ein Arm eines im Hauptgerüst gelagerten Winkel- hebels mit einem Ansatz des Schaftes des Gegenstempels in Eingriff steht, so dass dieser aus jeder beliebigen Lage hochgehisst werden kann, wenn die Anlage etwa infolge einer Verklemmung oder sonstigen Betriebsstörung zum Stillstand kommt, bevor die Höchststellung erreicht wird. Um die Einhaltung vorbestimmter Arbeitsbedingungen (Anzahl der Arbeitstakte) und damit die Überwachung des Arbeitsvorganges zu ermöglichen, hat es sich als zweckmässig erwiesen, mit dem Antriebsmechanismus eine Zähluhr und eine Signalvorrichtung zu verbinden. Es ist dadurch Gewähr für die gleichmässige Behandlung aller Formlinge gegeben.
Es ist selbstverständlich, dass in einer Anlage nach der Erfindung Formlinge verschiedener Gestalt hergestellt werden können, da die Form frei eingeführt wird. Es muss nur für zentrierte Anbringung auf dem Rütteltisch gesorgt und der passende Gegenstempel eingesetzt werden.
Die nach dem neuen Verfahren, das sich in hervorragender Weise zur Herstellung von Hartbeton-Schichtplatten eignet, hergestellten Formlinge zeichnen sich durch hohe Festigkeit, insbesondere gegen Abrieb aus.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Platten, Balken und ähnlich gestalteten Formlingen aus Kunststein, Beton oder anderem körnigen oder pulverigen Stampfgut durch abwechselndes Rütteln und Stampfen, dadurch gekennzeichnet, dass das Rütteln durch Fallenlassen der Form aus geringer Höhe, hingegen das Stampfen durch Fallenlassen der Form aus einer demgegenüber mehrfachen Höhe auf eine feste Unterlage bewirkt wird.