DE10016922A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Steinen, insbesondere Betonsteinen - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Steinen, insbesondere Betonsteinen, bei denen in eine Form Material gefüllt wird, anschließend ein Stempel in die Form abgesenkt wird und das Material in der Form unter Rüttlung verdichtet und gepreßt wird, sollen dahingehend verbessert werden, daß Steine mit besonders gleichmäßigen Höhen hergestellt werden können. Dies wird dadurch erreicht, daß mindestens zwei räumlich voneinander beabstandete Meßeinrichtungen vorgesehen sind, die signalisieren, daß eine vorgegebene Steinhöhe erreicht ist. Bevorzugt sind in allen vier Eckbereichen derartige Meßeinrichtungen vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Steinen, insbesondere Betonsteinen, bei dem in eine Form Material gefüllt wird, anschließend ein Stempel in die Form abgesenkt wird und das Material in der Form unter Rüttlung verdichtet und gepreßt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von Steinen, insbesondere Betonsteinen, mit einer Form und einem in die Form absenkbaren Stempel, mit dem in einer Form befindliches Material verdichtbar und preßbar ist.

Mit derartigen Verfahren und Vorrichtungen werden insbesondere Betonsteine hergestellt, wobei eine auf einem Unterlagsbrett angeordnete Kastenform, die oben und unten offen ist, mit Beton gefüllt wird und von oben mit einem Stempel beaufschlagt wird. Insbesondere weist der Stempel auch Stempelplatten auf und wird von einer Bärplatte, die über Schwingelemente an einem Bärrahmen befestigt ist, nach unten in die Form gefahren, so daß der Stempel und insbesondere die Stempelplatte den Beton in der Form bis zum Erreichen einer gewünschten Steinhöhe verdichtet und zusammenpreßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß Steine mit besonders genauen Abmessungen hergestellt werden können, die insbesondere auf der ganzen Fläche und bei jedem Takt gleich hoch sind.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Nach dem Grundgedanken der Erfindung wird das zu verdichtende bzw. zu verpressende Material, insbesondere ein Frisch-Beton, in der Form so lange zu Steinen mit einer bestimmten Steinhöhe verdichtet und gepreßt, bis mindestens zwei räumlich voneinander beabstandete Meßeinrichtungen signalisieren, daß der Stempel mit seinen Stempelplatten soweit nachgeführt ist, daß eine vorgegebene Steinhöhe erreicht ist. Dadurch wird erreicht, daß der oder die Steine wenigstens auf einer in einer Ebene liegenden Linie eine exakt gleichmäßige Höhe aufweisen. Zudem wird durch die Verwendung der Meßeinrichtungen sichergestellt, daß auch bei dem nächsten Herstellungstakt die Steine mit gleicher Höhe produziert werden. Dadurch werden auch die bei früheren Verfahren entstandenen Ungleichmäßigkeiten vermieden, die dadurch entstanden sind, daß die Bärplatte über Schwingungselemente mit dem Bärrahmen verbunden ist und diese Schwingungselemente unterschiedlich stark nachgeben können. Durch die Verwendung einer Meßeinrichtung wird auch sichergestellt, daß die Steinhöhe unabhängig von der Dicke der Unterlagsbretter einheitlich gleich groß ist.

Dabei wird das Verfahren bevorzugt so durchgeführt, daß eine Stempelplatte abgesenkt wird und die Stempelplatte oder gleichzeitig damit verfahrende Hydraulikzylinder bei Erreichen der vorgesehenen Steinhöhe gegen einen Anschlag fahren. Dabei sind vier Anschläge in den Eckbereichen der Form vorgesehen. Das zu verdichtende Material wird so lange von der Stempel­ platte unter Rüttlung verdichtet und gepreßt, bis an mindestens zwei Anschlägen von den Meßeinrichtungen signalisiert worden ist, daß die Anschläge tatsächlich erreicht worden sind.

Besonders bevorzugt ist es, daß der Stempel unter Rüttlung so lange in die Form abgesenkt wird, bis vier Meßeinrichtungen signalisieren, daß die vorgegebene Steinhöhe erreicht ist. Dabei sind die Meßeinrichtungen bevorzugt in den Eckbereichen der Form angeordnet, so daß die gesamte Fläche bzw. Ebene höhenmäßig definiert ist, da die Rüttlung so lange erfolgt, bis auch die letzte der Meßeinrichtungen das Erreichen der vorgegebenen Steinhöhe signalisiert hat. Auch die Verwendung von drei Meßeinrichtungen ist erfindungsgemäß möglich, da bereits mit drei Meßpunkten eine Ebene definiert aufgespannt wird. Bevorzugt werden die Meßeinrichtungen zusammen mit dem Stempel verfahren, so daß die Bewegung der Meßeinrichtungen absolut synchron mit dem Stempel erfolgt und hier Meßungenauigkeiten ausgeschlossen sind. Günstigerweise signalisieren die Meßeinrichtungen das Erreichen eines Anschlages, da auf diese Weise grundsätzlich auch eine mechanische Dedektion und Signalisierung möglich ist, die erfahrungsgemäß besonders störungsunanfällig ist. Bevorzugt wird das Erreichen des Anschlages induktiv bestimmt, d. h., daß in der Meßeinrichtung ein induktiver Meßfühler vorgesehen ist, der das Erreichen des Anschlages dedektiert. Alternativ kann das Erreichen des Anschlages auch kapazitiv oder magnetisch mit entsprechenden Nährungssensoren durchgeführt werden.

Dabei ist es besonders bevorzugt, daß die Abstände der Meßeinrichtungen zu den jeweils korrespondierenden Anschlägen vor der Herstellung der Steine eingestellt werden, so daß der Abstand zwischen der Meßeinrichtung und dem an der Form befindlichen Anschlag so eingestellt wird, daß dieser dem Abstand zwischen der Stempelplatte und der Oberkante der gewünschten Steinhöhe entspricht. Diese Einstellung ist dann auch unabhängig von der Dicke des Unterlagsbretts. Bei Verwendung eines dickeren Unterlagsbretts ist bei gleicher gewünschter Steinhöhe der Abstand von der Stempelplatte bis zur Oberkante der gewünschten Steinhöhe kleiner als vorher. Im gleichen Maß wird jedoch auch der Abstand zwischen der Meßeinrichtung und dem Anschlag kleiner, da der Anschlag an der Form befestigt ist und diese ebenfalls auf das Unterlagsbrett aufgelegt wird.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird von den Meßeinrichtungen eine Abstandsmessung durchgeführt. Dabei kann beispielsweise der Abstand von der Meßeinrichtung bis zu der zu erreichenden Steinhöhe durch eine Laserdistanzmessung oder durch eine Ultraschall-Distanzmessung erfaßt werden. Wenn alle Meßeinrichtungen den Abstand "Null" zu der vorgegebenen Steinhöhe signalisieren, wird der Rüttelvorgang beendet. In einer anderen alternativen Ausführungsform wird von den Meßeinrichtungen eine Wegstreckenerfassung durchgeführt. Dabei wird die zurückgelegte Wegstrecke erfaßt. Dies kann entweder durch inkrementale Wegmeßsysteme, beispielsweise durch die Erfassung eines sich mitdrehenden Rades oder Zahnrades oder durch absolute Wegmeßsysteme, erfolgen. Bei den inkrementalen Wegmeßsystemen ist von Vorteil, daß hier mechanische, besonders störunanfällige Komponenten zum Einsatz kommen können. Bei den absoluten Wegmeßsysteme wird beispielsweise mit einer Laserabstandsmessung oder einer Ultraschallabstands­ messung der zurückgelegte Weg des Stempels erfaßt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich insbe­ sondere dadurch aus, daß an mindestens zwei räumlich beabstandeten Punkten Meßeinrichtungen vorgesehen sind, die dazu bestimmt sind, ein Signal abzugeben, wenn der Stempel bis zu einer vorgegebenen Steinhöhe abgesenkt ist. Mit einer solchen Vorrichtung kann insbesondere das eingangs beschriebene Verfahren durchgeführt werden, und durch die Messung bzw. Anschlag-Ertastung an zwei räumlich beabstandeten Punkten wird gewährleistet, daß bei Wiederholung des Vorgangs auch mit einem anderen Unterlagsbrett ein Stein mit gleicher Höhe hergestellt werden kann. Auch für die Ausbildung einer einheitlichen Höhe des oder der in der Form angeordneten Steine ist die Messung bzw. Anschlag-Ertastung an zwei räumlich beabstandeten Punkten günstig.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, daß die räumlich beabstandeten Punkten an zwei sich diagonal gegenüberliegenden Eckbereichen der Form angeordnet sind, so daß die Ertastung bzw. Messung in diesen Bereichen erfolgt und insbesondere sichergestellt ist, daß entlang der Diagonalen der Form eine einheitlich Höhe gegeben ist. Besonders bevorzugt ist eine Ertastung bzw. Messung an drei verschiedenen Punkten, da dadurch eine Ebene aufgespannt wird und so die Höhe auf der ganzen Fläche kontrollierbar ist. In praktischer Hinsicht hat sich besonders bewährt, an jedem Eckbereich der Form eine Tast- bzw. Meßeinrichtung mit Signalgeber vorzusehen, so daß die Rüttelbewegung durch den Bär erst dann eingestellt wird, wenn an jedem Eckbereich die vorgegebene Steinhöhe erreicht ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Tast- bzw. Meßeinrichtung einen Schaltkopf und einen Anschlag auf. Dabei ist der Anschlag bevorzugt an der Form und der Schaltkopf an einem jeweils zugeordneten Hydraulikzylinder befestigt, der am Bärrahmen angeordnet ist und zusammen mit dem Stempel der Vorrichtung nach unten fährt. Der Schaltkopf weist dabei bevorzugt einen Näherungssensor auf, mit dem das Erreichen des Anschlags signalisierbar ist, so daß dann ein Signal zur Abschaltung des Verdichtungs- und Preßvorganges gegeben wird. Bei dem Näherungssensor handelt es sich bevorzugt um einen induktiven oder auch einen kapazitiven oder magnetischen Näherungssensor. Auch ein Drucksensor oder ein mechanischer Grenztaster können verwendet werden. Weitere Tast- und Schaltsysteme sind möglich.

Der Anschlag weist bevorzugt eine Feststellschraube mit mindestens einer Kontermutter auf, so daß die Höhe des Anschlags justierbar ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Im einzelnen zeigen die schematischen Darstellungen in:

Fig. 1: eine schematische geschnittene Frontansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2: eine schematische geschnittene Seitenan­ sicht entlang der Linie B-B in Fig. 1;

Fig. 3: eine geschnittene Draufsicht einer er­ findungsgemäßen Vorrichtung entlang der Linie C-C in Fig. 2;

Fig. 4 einen Meßkopf einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 5: einen Anschlag einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäß Vorrichtung 1 in einer geschnittenen Seitenansicht dargestellt, die insbesondere einen Rahmen mit vertikalen Führungen 20 und einem oberen horizontalen Träger 21 aufweist, an dem über Hydraulikzylinder ein absenkbarer Bärrahmen 2 und eine Bärplatte 3 angeordnet sind. Der Bärrahmen 2 ist mit Führungselemente 24 an den vertikalen Führungen 20 angeordnet und über Schwingelemente 23 mit der Bärplatte 3 verbunden. An der Bärplatte 3 ist ein Stempel 4 mit einer Stempelplatte 14 montiert, wobei die Stempelplatte 14 dazu bestimmt ist, in die Form 5 einzufahren und das dort befindliche Material bis auf eine vorgegebene Steinhöhe zu verdichten, zusammenzupressen und die Oberfläche zu formen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen äußerst stabilen Unterbau 25 auf, auf den ein Unterlagsbrett 6 aufgelegt wird. Auf dieses Unterlagsbrett 6 ist der oben und unten offene Formkasten 5 aufsetzbar, in den ein abbindendes, insbesondere hydraulisch abbindendes und somit härtbares Material, vorzugsweise frischer Beton, eingefüllt wird und in dem Formkasten zu der gewünschten Steinform verdichtet bzw. gepreßt wird. An den beiden Stirnblechen 26 des Formkastens ist in jedem Eckbereich ein verstellbarer Anschlag 8 angeordnet. Die Eckanschläge sind genau unterhalb von ausfahrbaren Hydraulikzylindern 7 angeordnet, an deren unterem Endbereich als Taster wirkende Meßeinrichtungen 9, insbesondere in Form eines Signale gebenden Schaltkopfes, vorgesehen sind.

In Fig. 2 ist die Vorrichtung gemäß Fig. 1 im Schnitt entlang der Linie B-B dargestellt. Die in der Fig. 2 angegebene Schnittansicht entlang der Linie A-A entspricht Fig. 1. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Insbesondere ist der Formkasten 5 zu erkennen, an dessen Stirnblechen 26 verstellbare Anschläge 8 angeordnet sind. Der Formkasten 5 weist zudem Formauflagen 27 auf, mittels denen er mit der Maschine verspannt wird.

Eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Schnitt entlang der Linie C-C in Fig. 2 ist in Fig. 3 dargestellt. Im zentralen Bereich ist der Formkasten 5 dargestellt, auf den der Stempel mit der Stempelplatte herunterfährt und das in dem Formkasten 5 befindliche Material verdichtet. In den vier Eckbereichen des Formkastens 5 sind die verstellbaren Anschläge 8 angeordnet, auf die die Hydraulikzylinder 7 herunterfahren und das in dem Formkasten 5 befindliche Material so lange verdichten, bis sämtliche Hydraulikzylinder 7 auf sämtliche Anschläge 8 herabgefahren sind und dies von den Meßeinrichtungen gemeldet wird.

In Fig. 4 ist die Meßeinrichtung 9, die hier als Schaltkopf ausgebildet ist, im Detail dargestellt. An dem Hydraulikzylinder 7 ist mit Hilfe eines Befestigungselementes 30 ein Grundkörper 31 befestigt, der so massiv ausgebildet ist, daß ein Auftreffen auf den Anschlag 8 nicht zur Zerstörung führt. Seitlich an dem Grundkörper 31 ist ein induktiver Näherungssensor 32 angeordnet, der das Auftreffen auf den metallischen Anschlag 8 feststellt und ein entsprechendes Signal weitergibt.

In Fig. 5 ist eine vergrößerte Ansicht des Anschlags 8 dargestellt, der an dem Stirnblech 26 des Formkastens 5 in einem an dem Stirnblech 26 befestigtem Mutterelement 37 angeordnet ist. Im wesentlichen wird in dem Mutterelement 37 eine Verstellschraube 36 auf und ab geschraubt, die an ihrem oberen Ende einen Anschlagkopf 35 aufweist, auf den der Grundkörper 31 der Meßeinrichtung trifft. Die Verstellschraube 36 wird mit Hilfe von zwei Kontermuttern 38 und 39 in der gewünschten Schraub-Stellung bzw. Position fixiert.

Vor der eigentlichen Herstellung der Steine muß die Vorrichtung 1 zunächst genau justiert werden. Das in dem Formkasten 5 befindliche, zu verfestigende Material soll bis auf eine bestimmte Steinhöhe verdichtet bzw. verpreßt werden. Diese Höhe ist in der Fig. 1 mit dem Pfeil 10 dargestellt. Der Abstand, der mit dem Pfeil 11 bezeichnet ist, zwischen dem Stempel 4, insbesondere der Stempelplatte 14, und der zu erreichenden Steinhöhe, also der Oberkante des Pfeils 10, muß identisch sein zu dem einzustellenden Abstand zwischen der Meßeinrichtung 9 und dem Anschlag 8, der mit dem Pfeil 12 gekennzeichnet ist. Dies ist insbesondere durch Justierung der Anschläge 8 und insbesondere des Anschlagkopfes 35 mit Hilfe der Verstellschrauben 36 möglich. Nach dieser Grundeinstellung wird der Formkasten 5 mit Beton gefüllt und der Bärrahmen 2 fährt zusammen mit der an ihm über die Schwingelemente 23 befestigten Bärplatte 3 mit dem Stempel 4 und der Stempelplatte 14 nach unten. Gleichzeitig fahren in synchroner Weise die vier Hydraulikzylinder 7 mit den daran montierten Meßeinrichtungen 9 nach unten vollständig aus, und zwar auf die vier korrespondierenden Anschläge 8 zu. Unter Rüttlung wird die ganze Einheit soweit in den Formkasten 5 gesenkt bzw. gepreßt, bis alle vier Meßeinrichtungen 9 den jeweiligen Anschlag 8 erreicht haben und alle induktive Näherungssensoren 32 das Signal abgeben, daß der jeweilige Anschlag 8 erreicht ist. Erst dann schaltet der Rüttler ab und der Formkasten fährt nach oben bzw. die vier Hydraulikzylinder 7 fahren ein. Der Stempel 4 und die Stempelplatte 14 bleiben also in der abgesenkten Position und gewährleisten, daß die in dem Formkasten hergestellten Steine aus diesem herausgedrückt werden und auf dem Unterlagsbrett 6 verbleiben, während der Formkasten 5 gehoben wird. Bei einem Arbeitsgang werden in Abhängigkeit von den Abmessungen der herzustellenden Steine zwischen einigen wenigen bis nahezu einhundert Steine hergestellt. Zeitverzögert fährt dann der Bärrahmen 2 mit den daran montierten Einheiten, also insbesondere der Bärplatte 3 und dem Stempel 4 nach oben. Anschließend beginnt das Verfahren von neuem.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung von Steinen, insbesondere Betonsteinen, bei dem in eine Form Material gefüllt wird, anschließend ein Stempel in die Form abgesenkt wird und das Material in der Form unter Rüttlung verdichtet und gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß solange gepreßt wird, bis mindestens zwei räumlich voneinander beabstandete Meßeinrichtungen signalisieren, daß eine vorgegebene Steinhöhe erreicht ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel unter Rüttlung solange in die Form gepreßt wird, bis sämtliche, vorzugsweise vier Meßeinrichtungen signalisieren, daß die vorgegebene Steinhöhe erreicht ist.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtungen mit dem Stempel verfahren werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Meßeinrichtung das Erreichen eines Anschlages signalisiert.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Erreichen des Anschlages induktiv bestimmt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Meßeinrichtungen zu korrespondierenden Anschlägen vor Herstellung der Steine eingestellt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtungen eine Abstandsmessung durchführen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtungen eine Weg­ streckenerfassung durchführen.

9. Vorrichtung zur Herstellung von Steinen, insbesondere Betonsteinen, mit einer Form und einem Stempel, mit dem in einer Form befindliches Material preßbar ist, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens zwei räumlich beabstandeten Punkten Meßeinrichtungen vorgesehen sind, die dazu bestimmt sind, ein Signal abzugeben, wenn der Stempel bis zu einer vorgegebenen Steinhöhe abgesenkt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die räumlich beabstandeten Punkte an zwei sich diagonal gegenüberliegenden Eckbereichen der Form angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Eckbereich der Form eine Meßeinrichtung vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung einen Schaltkopf und einen Anschlag aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkopf einen Näherungssensor aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag eine Feststellschraube mit mindestens einer Kontermutter aufweist.