DE10039028A1

DE10039028A1 - Verfahren und Vorrichtung für ein Verdichtungssystem

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Publication number: DE10039028A1
Application number: DE10039028A
Authority: DE
Inventors: Hubert Bald; Brigitte Ludwig
Original assignee: GEDIB INGBUERO INNOVATION
Current assignee: GEDIB INGBUERO INNOVATION
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2002-02-21
Also published as: US20030113397A1

Abstract

Verfahren und Vorrichtung für ein Verdichtungssystem zum Formen und Verdichten von Formstoffen aus lose zusammenhaftenden körnigen Bestandteilen, z. B. aus feuchtem Betonmörtel, in Formausnehmungen von Formkästen zu Formkörpern durch Anwendung von Vibration und Preßdruck. Das Verdichtungssystem soll lärmarm und mit niedrigem Energie-Einsatz arbeiten. Zwecks Erzielung eines lärmarmen Verdichtungsvorganges ist das feste Zusammenspannen von Formkasten und Schwingtisch sowie ein harmonischer Schwingungsverlauf des die Vibration durchführenden schwingenden Masse-Feder-Systems vorgesehen. Ein niedriger Energieverbrauch und eine wirksame Verdichtung wird gefördert durch Anwendung einer Schwingfrequenz, welche wenigstens teilweise im Bereich der Resonanzfrequenz des Masse-Feder-Systems liegt. Die Erfindung beschreibt Verbesserungen bezüglich der Ausführung des Erreger-Aktuators und seiner Anordnung im Kräftefluß der beteiligten Kräfte. Anwendung bei Betonsteinmaschinen, Gießerei-Formmaschinen und Sinterteil-Formmaschinen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein mit Vibrationsschwingungen betriebenes Verdichtungssystem zum Formen und Verdichten von Formstoffen in Formaus nehmungen von Formkästen zu Formkörpern, wobei die Formkörper eine Oberseite und eine Unterseite aufweisen, über welche die Verdichtungskräfte eingeleitet werden. Bei die sem Verfahren befindet sich der Formstoff vor dem Verdichtungsvorgang in den Formaus nehmungen zunächst als eine Volumenmasse aus lose zusammenhaftenden körnigen Be standteilen, welche erst während des Verdichtungsvorganges durch die Einwirkung von Verdichtungskräften auf die Oberseite und Unterseite zu festen Formkörpern geformt wer den. Die Volumenmasse kann bei Anwendung des Verdichtungssystems in Maschinen zur Herstellung von Beton-Fertigprodukten (z. B. Pflastersteinen) z. B. aus feuchtem Betonmör tel, in Gießerei-Formmaschinen aus Formsand und in Sinterteil-Formmaschinen aus Metall partikeln oder anderen Sinterpartikeln bestehen. Bei der Anwendung in Sinterteil- Formmaschinen kann das Verdichtungssystem auch dazu eingesetzt werden, um vorge formte Sinterteil-Formkörper weiter zu verdichten.

Ganz speziell bezieht sich die Erfindung auf solche Vibrations-Verdichtungssysteme, welche vergleichsweise geräuscharm und mit niedrigem Energieverbrauch für die Verdichtung ar beiten. Dabei erfordert es die geräuscharme Arbeitsweise, daß der Formkasten keine merk lichen Eigenbewegungen relativ zu den anderen an der Schwingung beteiligten Bauteilen aufweist. Um diese Erfordernis zu erfüllen, muß der Formkasten gegen ein solches Maschi nenelement festspannbar sein, welches an den Vibrationsschwingungen teilnimmt. Als sol ches Maschinenelement bietet sich z. B. der unter dem Formkasten befindliche Schwing tisch an. Die Forderung nach einer Verdichtung mit niedrigem Energieverbrauch wird da durch erfüllt, daß das beteiligte Masse-Feder-System auch in oder wenigstens in der Nähe der Resonanzfrequenz f_O dieses Systems schwingen kann. Die Resonanzfrequenz- Arbeitsweise führt dabei zu einer sehr wirksamen Verdichtung, wenn gewährleistet ist, daß auch der Formkörper den aus dem Resonanzbetrieb abgeleiteten hohen Werten für die Schwingbeschleunigung unterworfen wird.

Der Stand der Technik ist durch die Druckschriften EP 0 870 585 A1 und DE 44 34 679 A1 beschrieben. Der strukturmäßige Aufbau eines Verdichtungssystems derjenigen Gattung, der die Erfindung zuzuordnen ist, ist durch eine bestimmte Kombination von zumindestens benötigten System-Merkmalen bestimmt, die nachfolgend mit Bezugnahme auf die Fig. 2 der DE 44 34 679 A1 aufgeführt werden:

- Eine Seite, z. B. die Oberseite des Formkörpers 226, ist mit einem Stempel 250 beauf schlagt, über welchen Stempel der Formkörper mit einer speziellen "durchschnittlichen Stempel-Preßkraft", nachfolgend vereinfachend auch Stempel-Preßkraft genannt, auch während des Verdichtungsvorganges beaufschlagt wird, welcher Stempel die von der ande ren Seite (z. B. Unterseite) her eingebrachten Vibrationskräfte aufzunehmen vermag, wel cher Stempel zusätzlich noch eine Verlagerungsbewegung relativ zu der anderen Seite des Formkörpers durchzuführen vermag, und zwar zum Zwecke seiner Nachführung bei der Verkleinerung der Verdichtungshöhe während des Verdichtungsvorganges und gegebe nenfalls auch zur Durchführung der üblichen notwendigen Bewegungen beim Handling des Formkörpers oder Formkastens, welchem Stempel zur Erzeugung der Stempel-Preßkraft und/oder zur Durchführung einer Verlagerungsbewegung ein (gegebenenfalls hydraulisch betriebener) Stempelantrieb 264 zugeordnet ist, und welcher Stempel die von ihm übertra genen Kräfte gegen einen Rahmen 204 des Verdichtungssystems abstützt. [Die sich hier einstellende spezielle "durchschnittliche Stempel-Preßkraft" ergibt sich neben einem ständig übertragenen Kraftanteil vor allem aus den von der Grundplatte 294 in den Formkörper ein geführten und durch den Formkörper übertragenen Impulsen und ist ihrer Natur nach nicht eine statische oder stetig wirkende Preßkraft].
- Die andere Seite, z. B. die Unterseite des Formkörpers 226, ist durch eine Grundplatte 294 zusätzlich zu der durch den Stempel aufbringbaren Stempel-Preßkraft auch noch mit Vibrationskräften beaufschlagt, die von einem Bewegungserzeugungs-System 240 erzeugt und eingeleitet werden. Die Grundplatte 294 stützt sich ihrerseits wiederum gegen den Schwingtisch 211 des Schwingmasse-Systems ab.
- Das Bewegungserzeugungs-System 240 wird gebildet durch ein die Vibrations- Schwingungen durchführendes Masse-Feder-System 207 + 217, dessen Masse durch ein Schwingmasse-System 207 definiert ist, und durch eine Antriebseinrichtung zur Erzeugung der Erregerkräfte für die Erregung von Schwingungen an dem Schwingmasse-System 207 bzw. an dem Masse-Feder-System 207 + 217.
- Das Schwingmasse-System 207 ist über Federn 217 gegen den Rahmen 204 (oder ge gen den Boden, auf den der Rahmen mit seiner Schwerkraft lastet) abgestützt. Die Federn 217 übernehmen dabei sowohl die Funktion der Energiespeicherung beim Schwingbetrieb des Schwingmasse-Systems bzw. des Masse-Feder Systems als auch die Funktion der Ab stützung der Stempel-Preßkraft. Das Schwingmasse-System umfaßt die Massen mehrerer mitschwingender Bauteile, u. a. den Schwingtisch 211, die Grundplatte 294, den Formka sten 213, den/die Formkörper 226 und die zum Mitschwingen bestimmten Bestandteile der Festspann-Einrichtung 298 für den Formkasten.
- Die Antriebseinrichtung 215 dient zur Erzeugung von Erregerkräften mit einer vorgebba ren Erregerfrequenz und übernimmt die Übertragung der Erregerenergie, welche gebraucht wird für die Ingangsetzung und Aufrechterhaltung der Schwingungen des Masse-Feder- Systems, wie auch für die Übertragung der Verdichtungsenergie und jener Energie, welche zur Abdeckung von diversen Reibungs-Verlustenergien nötig ist. Die zu übertragende Erre gerenergie wird in der Antriebseinrichtung durch den Einsatz eines Erreger-Aktuators 238 wenigstens einmal einer Energiewandlung unterzogen, wobei eine erste Energieform in eine zweite Energieform gewandelt wird, welche zweite Energieform an das Schwingmasse- System als Erregerenergie weitergegeben wird.
- Die Abstützung der Vibrationskräfte bzw. Vibrations-Impulse und der diesen überlagerten Stempel-Preßkraft wird derart vorgenommen, daß alle Kräfte bzw. Vibrations-Impulse in ei nem geschlossenen Kraftfluß-Kreis geführt werden, wobei in diesen Kraftfluß-Kreis auch (zwischen dem Stempel 250 und den Federn 217 des Schwingmasse-Systems liegend) der Rahmen 204 (und gegebenenfalls auch der Boden) eingebunden ist. Eine beachtenswerte Besonderheit des strukturellen Aufbaues des Verdichtungssystems gemäß der Fig. 2 der DE 44 34 679 A1 (auf deren Bedeutung später noch einmal eingegangen wird) besteht darin, daß die durch den Schwingtisch 211 geleiteten Kräfte auf zwei unterschiedlichen Wegen (zum Rahmen) abgestützt werden. Die Federn 217 übertragen die (durchschnittliche) Stem pel-Preßkraft und die überlagerten dynamischen Massenkräfte des schwingenden Masse- Feder-System 207 + 217 und dienen dabei gleichzeitig noch als Speicher zur zwischenzeitli chen Umwandlung von kinetischer Energie des schwingenden Schwingmasse-Systems 207 in Federenergie (und umgekehrt). Die Hydraulikkolben 228 übertragen die Erregerkräfte. Der Kraftfluß-Kreis wird in diesem Falle also auf der Strecke zwischen dem Schwingtisch 211 und dem Rahmen 204 auf zwei parallelen Wegen geführt. Man kann auch sagen, daß die über die Federn 217 geleiteten Kräfte einerseits und die Erregerkräfte andererseits in paralleler Weise an die Masse des Masse-Feder-Systems 207 + 217 angekoppelt sind.

Es versteht sich, daß wenigstens einige der in den Kraftfluß-Kreis eingeschlossenen Kraftübertragungs-Elemente ein schwingfähiges Masse-Feder-System bilden können, wel ches über mindestens eine erste Resonanzfrequenz f_O verfügt, welche Resonanzfrequenz durch die bestimmte Erregerfrequenz der Antriebseinrichtung erregt werden kann. In dem Verdichtungssystem der DE 44 34 679 A1 in Fig. 2 ist (gemäß Spalte 15, Zeilen 3 bis 16) vorgesehen, daß das Masse-Feder-System 207 + 217 mit seiner Resonanzfrequenz f_O be trieben werden soll. Es ist allerdings nicht vorgesehen, daß der Formkörper 226 selbst in das in Resonanz schwingende Masse-Feder-System mit eingeschlossen ist. Vielmehr soll die Verdichtung des Formkörpers 226 durch Einwirkung der Stoßbeschleunigung aus Stö ßen zwischen Grundplatte 294 und Unterseite des Formkörpers bzw. zwischen Stirnseite 272 des Stempels 250 und Oberseite des Formkörpers erfolgen (siehe z. B. Spalte 3, Zeilen 1 bis 21). Gleichzeitig führt der Formkörper 226 dabei Freiflugbewegungen (Spalt L) relativ zum Schwingmasse-System 207 durch (siehe z. B. Spalte 9, Zeilen 40 bis 52 oder Patentan spruch 1). Es handelt sich daher sozusagen um ein "Schüttel-Verdichtungssystem".

Das durch die DE 44 34 679 A1 beschriebene Verdichtungssystem weist die folgenden Nachteile auf:

- Es kann nicht eine solche Verdichtungsart durchgeführt werden, bei der die Masse des Formkörpers 226 selbst in den Kraftfluß-Kreis eines mit seiner Resonanzfrequenz f_O betrie benen Masse-Feder-Systems mit einbezogen ist.
- Sofern die Erregerkraft durch einen als Erreger-Aktuator dienenden Richtvibrator 118 mit zwei Unwuchtkörpern erzeugt wird, erhält man zwar einen guten Wirkungsgrad bei der Energiewandlung im Aktuator selbst, es ergibt sich jedoch das Problem, daß die Erregerkraft nicht schnell genug an- und abschaltbar ist. Da bei dem Vorgang des innerhalb des Form kastens vorzunehmenden Austausches des fertigen Formkörpers mit der zunächst unver dichteten losen Formasse (für den nächsten zu verdichtenden Formkörper) das Schwing masse-System 207 nicht in Bewegung sein darf, würde das dann laufend benötigte Be schleunigen und Abbremsen des Richtvibrators eine ungenutzte Totzeit bei dem Ferti gungsprozeß und auch eine Energievernichtung bedeuten.
- Sofern die Erregerkraft durch einen als Erreger-Aktuator dienenden Hydraulikkolben 228 erzeugt wird, kann die Erregerkraft zwar schnell genug an- und abgeschaltet werden, es 1 muß aber der Nachteil eines hohen Energieverlustes in Kauf genommen werden. Dieser ergibt sich u. a. aus den beachtlichen Drosselverlusten in dem Servoventil 216 und aus dem Umstand, daß die unter einem konstanten Druck in die Zylinderräume 232 und 234 geför derten Fluidvolumina beim Verlassen des entsprechenden Zylinderraumes nicht ihren ge samten Energieinhalt abgeben konnten, so daß daraus ein weiterer Verlust ungenutzter Energie folgert.

In der EP 0 870 585 A1 wird ein Verdichtungssystem beschrieben, bei welchem die Ver dichtung eines Formkörpers unter gleichzeitiger Anwendung eines Preßdruckes und einer Vibration mittels sinusförmig verlaufender Schwingbeschleunigung erfolgt. (Die folgenden Merkmalsbezeichnungen sind zum Teil angepaßt an die bei der Erläuterung der DE 44 34 679 A1 benutzte Terminologie). Der Preßdruck kann gesteuert werden durch ein hydrauli sches Preßkraft-Organ 6 und die Vibration (die Schwingung) wird ausgeführt durch ein hy draulisch-mechanisches Masse-Feder-System, welches gebildet wird durch den Schwing tisch 1, den Formkasten 14, den Formkörper 17, den beweglichen Teil 2 des hydraulischen Erregers 3, und durch das kompressible hydraulische Medium, welches sich zwischen dem beweglichen Teil 2 des Erregers und den Antriebsmitteln 7 (elektro-mechanisches Steueror gan) befindet.

Die Vibration während der Verdichtung kann derart ausgeführt werden, daß das hydraulisch- mechanische Masse-Feder-System in der Nähe oder genau in seiner Resonanzfrequenz f_o schwingt und dabei (durch die Beschleunigungen "a") Massenkräfte erzeugt, welche der durch das hydraulische Preßkraft-Organ 6 erzeugten Preßkraft überlagert sind. Daraus folgt auch, daß hier im Gegensatz zur DE 44 34 679 A1 der (durch das hydraulische Preßkraft- Organ 6 erzeugte und über den Hydraulikzylinder 5, 6 übertragene) Preßdruck nicht ein zwi schen zwei Schwingbewegungen des hydraulisch-mechanischen Masse-Feder-Systems unterbrochener Druck ist, sondern ein Druck mit einem Konstant-Anteil und mit einem die sem überlagerten Wechsel-Anteil.

Um bezüglich des auch bei diesem Verdichtungssystem vorhandenen Kraftfluß-Kreislaufes für die über den Formkörper 17 (Masse 17) geleiteten "resultierenden Kräfte" (= Preßkraft + Erregerkräfte + dynamische Massenkräfte) einen Vergleich herstellen zu können mit dem Kraftfluß-Kreislauf des Verdichtungssystems gemäß der DE 44 34 679 A1, wird Bezug ge nommen auf den in der EP 0 870 585 A1 (Spalte 2, Zeile 41) gegebenen Hinweis auf ein Verdichtungssystem gemäß der EP 0 620 090, bei welchem die über den dort gezeigten Formkörper 15 (Produkt 15) geleiteten "resultierenden Kräfte" sich abstützen gegen den dort gezeigten Rahmen 1, 2. Daraus kann gefolgert werden (was für den Fachmann eigentlich auch selbstverständlich ist), daß die in dem Verdichtungssystem gemäß der EP 0 870 585-A1 über den Formkörper 17 geleiteten "resultierenden Kräfte" derart in einen Kraftfluß- Kreislauf eingebunden sind, daß sich die "resultierenden Kräfte" über das hydraulische Preßkraft-Organ 6 einerseits und über den hydraulischen Erreger 3 andererseits gegen ei nen "anzunehmenden Rahmen" abstützen. Ein über den "anzunehmenden Rahmen" füh render Kraftfluß-Kreislauf ist im übrigen schon deshalb zwingend anzunehmen, weil das die Feder des Masse-Feder-Systems verkörpernde kompressible hydraulische Medium nur Kräfte in einer Richtung (nur Druckkräfte) entwickeln kann. Das Rückschwingen der Masse des Masse-Feder-Systems muß daher wegen der angestrebten hohen Schwingfrequenz neben der auch mitwirkenden Schwerkraft zusätzlich noch mittels einer solchen Kraft be wirkt werden, die sich über den Formkörper (und über das hydraulische Preßkraft-Organ 6) gegen einen Rahmen abstützt.

Es ist bei der Betrachtung der Funktionsweise des Verdichtungssystems gemäß der EP 0 870 585 A1 von besonderer Bedeutung, daß (im Gegensatz zum Verdichtungssystem ge mäß der DE 44 34 679 A1) der Kraftfluß-Kreis auf der Strecke zwischen dem Schwingtisch 1 und dem "anzunehmenden Rahmen" nur auf einem einzigen Kraftfluß-Weg geführt wird, welcher Kraftfluß-Weg über das bewegliche Teil 2, das kompressible hydraulische Medium [welches angeordnet ist zwischen dem beweglichen Teil 2 und dem Antriebsmittel 7 bzw. dem elektro-hydraulischen Steuerorgan 7 (Spalte 4, Zeilen 18 bis 21)] und den Erreger 3 führt. Das kompressible hydraulische Medium ist an zwei Funktionen beteiligt. Einmal ist es Bestandteil des hydraulischen Erregers 3, und zwar dadurch, daß das Volumen des Medi ums mit Hilfe des Antriebes 7 und der Steuerungsmittel 11 mit "dynamischen hydraulischen Volumenströmen" (Spalte 2, Zeilen 38 bis 40) beaufschlagt wird, wodurch der bewegliche Teil (2) des Erregers (3) zur Durchführung von Oszillationsbewegungen gezwungen wird und wodurch die Erreger-Schwingbewegung und die dynamischen Erregerkräfte erzeugt werden (die dynamischen Volumenströme sind die im Zeittakt der Erregerfrequenz dem Vo lumen des Mediums hinzugefügten und wieder entnommenen Fluid-Volumina). Zum ande ren ist das Volumen des Mediums Bestandteil des mit einer Resonanzfrequenz f_O in Schwingungen zu versetzenden hydraulisch-mechanischen Masse-Feder-Systems, wobei das kompressible hydraulische Medium als Feder (später auch Haupt-Systemfeder genannt) genutzt wird.

Demzufolge kann auch davon gesprochen werden, daß der Kraftfluß-Weg der "resultierenden Kräfte" zwischen dem Formkörper 17 und dem "anzunehmenden Rahmen" über den Funktionsträger "bewegliches Teil 2" als kraftübertragendes Teil des hydrauli schen Erregers 3 (siehe auch Spalte 1, Zeilen 47 und 48) und über den Funktionsträger Medium als Feder des hydraulisch-mechanischen Masse-Feder-Systems geführt ist, welche Funktionsträger durch Hintereinanderschaltung (Serienschaltung) verbunden sind. Dieser Sachverhalt kommt auch in Patentanspruch 1 expressis verbis zum Ausdruck (Spalte 6, Zeile 1 bis 8), indem ausgesagt ist, daß einerseits das hydraulisch-mechanische Masse- Feder-System die Bestandteile "beweglicher Teil 2" und "kompressibles hydraulisches Medi um" umfaßt und daß andererseits das "kompressible hydraulische Medium" zwischen dem "beweglichen Teil 2" und dem "Antrieb 7" vorhanden ist und demnach also an das "bewegliche Teil 2" anschließend ist. Daraus kann gefolgert werden, daß die in der EP 0 870 585 A1 offenbarte technische Lehre ausdrücklich von einer Serienschaltung der Funktions träger "Erregerkräfte übertragendes Bauteil" (des Erregers für die Erzeugung der Erreger kräfte) und "Feder des in seiner Resonanzfrequenz zu betreibenden Masse-Feder- Systems", bzw. auch von einer Abstützung der Erregerkräfte gegen das hydraulische Medi um der System-Feder ausgeht.

Zu den Erfindungsoffenbarungen der EP 0 870 585 A1 kann weiterhin noch folgendes be merkt werden: Zwecks Herbeiführung und Aufrechterhaltung der Schwingungen des hy draulisch-mechanischen Masse-Feder-Systems bedarf es der Zuführung von Erregerenergie portionsweise im Takte der Erregerfrequenz. Die während der Aufrechterhaltung der Schwingungen zuzuführende Energie deckt dabei die Energieverluste, welche dem System durch Dämpfung und Reibung, wie auch durch den Energiebedarf der Verdichtung des Formkörpers entzogen wird. Gemäß den offenbarten allgemeinsten Erfindungsgedanken soll die Zuführung der Erregerenergie ausschließlich in hydraulischer Weise erfolgen, und zwar derart, daß die Erregerenergie in hydraulischer Form unmittelbar an das maßgebliche (hydraulisch ausgebildete) Federorgan des Systems abgegeben wird. Die portionsweise Zuführung der Erregerenergie erfolgt dabei dadurch, daß die Energieportionen durch die diskret und im Takte der Erregerfrequenz zu erzeugenden "dynamischen hydraulischen Vo lumenströme" (Spalte 2, Zeilen 38 bis 40) in das schwingende hydraulisch-mechanische Masse-Feder-System eingeführt werden. Dabei kann die portionsweise vorzunehmende Energie-Einkoppelung logischerweise nur durch die mit ansteigendem Druck verbundenen "dynamischen hydraulischen Volumenströme" geschehen. Wie u. a. aus den Bemerkungen in Spalte 1, Zeilen 33 bis 50 und in Spalte 3, Zeilen 19 bis 22 hervorgeht, sollen die "dynamischen hydraulischen Volumenströme" unter Mitwirkung eines "elektro-hydraulischen Steuerungsorgans" bzw. eines "Servomechanismus's 7, 8" erzeugt werden. Diese besonde re Maßnahme der Energie-Einkoppelung muß daher eine bestimmte Bedeutung der Erfin dung beinhalten, die jedoch nicht beschrieben wird.

Es kann bei der kritischen Untersuchung der Arbeitsweise eines Verdichtungssystems nach der EP 0 870 585 A1 festgestellt werden, daß gerade die Anwendung des Merkmals der Serienschaltung der vorerwähnten Funktionsträger bzw. die Anwendung des Merkmales der Abstützung der Erregerkräfte gegen das hydraulische Medium der Hauptsystemfeder zu sammen mit der gewählten und zuvor zitierten Art der Einkoppelung der Erregerenergie Nachteile in sich birgt und daher verbesserungswürdig ist, um somit die von diesem Typ von Verdichtungssystemen auch bekannt gewordenen Betriebsstörungen zu beheben: Wie in der EP 0 870 585 A1 (Spalte 3, Zeile 54 bis Spalte 4, Zeile 8) bereits ausgesagt wird, und wie auch der Fachmann weiß, können und sollen bei einem derartigen Verdichtungssystem sehr hohe Frequenzen erzeugt werden. Gleichzeitig wachsen aber die dynamischen Be schleunigungen "a" der schwingenden Massen des Masse-Feder-Systems bzw. die Vibrati onskräfte mit dem Quadrat der Frequenz. Diese hohen dynamischen Massenkräfte werden noch überlagert von den notwendigen Preßkräften und den Erregerkräften und die daraus entstehenden hohen "resultierenden Kräfte" müssen zwangsläufig über die hydraulische Feder und damit auch über den Erreger geleitet werden. Praktisch bedeutet dies für ein Verdichtungssystem gemäß der EP 0 870 585 A1, daß die "dynamischen hydraulischen Volumenströme" von dem elektro-hydraulischen Steuerorgan 7 bzw. von dem Servomecha nismus zu erzeugen sind unter dem Einfluß und der Belastung der durch die "resultierenden Kräfte" im Medium verursachten Drücke und natürlich auch unter der Belastung der vorge sehenen hohen Frequenzen (bis zu 100 Hz). Angesichts der Arbeitsweise derartiger elektro- hydraulischer Steuerorgane bzw. Servomechanismen bedeutet dies einen speziellen ersten Nachteil, der darin besteht, daß diese Steuerorgane nur mit begrenzter Lebensdauer zu betreiben sind.

Ein spezieller zweiter Nachteil, der die Funktionsfähigkeit bzw. die Beherrschung des Ver dichtungssystems betrifft, ergibt sich aus der gewählten Art der Energieeinkoppelung wie nachfolgend aufgezeigt. Die Erzeugung der "dynamischen hydraulischen Volumenströme" muß im Gleichtakt, d. h., synchronisiert mit den Eigenschwingungen des hydraulisch- mechanischen Masse-Feder-Systems geschehen, welche Eigenschwingungen dazu auch noch veränderlich sein sollen bzw. welche Eigenschwingungen sich auch selbständig durch Einflüsse wie Veränderungen des Elastizitätsmoduls des Formkörpers oder der Ölsäule (z. B. infolge Erwärmung) verändern. Bedingt durch die Serienschaltung kommt es bei Synchroni sierungs-Abweichungen zu einer unerwünschten Veränderung bei der Ausbildung der "dynamischen hydraulischen Volumenströme". Auch die vorgesehene veränderliche Preß kraft verursacht eine störende Veränderung bei der Ausbildung der "dynamischen hydrauli schen Volumenströme". Die beabsichtigte Veränderung des Volumens V der hydraulischen Feder zum Zwecke der Veränderung der Resonanzfrequenz f_O bedeutet wegen der Elastizität des komprimierbaren Mediums und wegen der vorhandenen Serienschaltung, daß damit auch die "dynamischen hydraulischen Volumenströme" in ihrer Größe verändert werden müssen.

Man hat dabei folgendes zu beachten: Die "dynamischen hydraulischen Volumenströme" mit ansteigenden Drücken werden aus einer Druckfluidquelle (konstanten Druckes) entnommen und durch das elektro-hydraulische Steuerorgan in diskrete Volumenstrom-Portionen unter teilt. Die Größe der Volumenstrom-Portionen und damit auch die durch sie mitgeführten Energie-Portionen ist abhängig einmal von dem Zeitenverlauf der (elektrischen) Ansteue rung des elektro-hydraulischen Steuerorgans 7 bzw. des Servomechanismus und zum an deren von der Druckdifferenz vor und hinter dem elektro-hydraulischen Steuerorgan. Der sinusförmige Verlauf des augenblicklichen Druckes in der fluidischen Haupt-Systemfeder (dynamischer Druck) wird in der Umgebung der Resonanzfrequenz f_O aber ganz entschei dend durch die zu speichernde Energie geprägt und der Verlauf des dynamischen Druckes ist bekanntlich inbezug auf den zeitlichen Verlauf der Erregerkräfte um einen bestimmten Phasenwinkel ϕ nacheilend. Wie der Fachmann weiß, ändert sich aber die Größe des Pha senwinkels ϕ ganz erheblich in der näheren Umgebung der Resonanzfrequenz f_O. Wegen der zuvor geschilderten Einflüsse kann die Druckdifferenz und damit auch die Größe der einkoppelbaren Energie-Portionen erheblich schwanken. Dies ist die eigentliche Ursache für eine unvollkommene und unsichere Beherrschung des Verdichtungsvorganges und stellt den speziellen zweiten Nachteil dar.

Ein dritter Nachteil besteht darin, daß ein hoher Energieverlust in Kauf genommen werden muß. Dieser ergibt sich u. a. aus den beachtlichen Drosselverlusten in dem anzuwendenden Servoventil und aus dem Umstand, daß die unter hohem Druck aus der fluidischen System- Feder herausgelassenen Volumenströme ihren Energieinhalt nicht wiederverwendbar abge ben.

Ein vierter Nachteil entsteht ebenfalls aus dem Umstand, daß die Erregerkräfte zugleich mit den Federkräften über das Fluidvolumen der System-Feder geführt werden. Dies erzeugt wegen der Elastizität des Fluidvolumens einen Effekt, welcher derart wirkt, als sei zwischen der Erregerkraft und der durch sie zu beschleunigenden Masse noch eine Feder geschaltet.

Aus dem Umstand, daß die Erregerkräfte zugleich mit den Federkräften über das Fluidvolu men der Haupt-Systemfeder geführt werden, ergibt sich noch ein fünfter Nachteil: Die im Resonanzbetrieb auftretende maximale dynamische Federkraft F_S hat einen mehrfach hö heren Wert als die benötigte maximale Erregerkraft F_E. Bei der Benutzung eines gemein samen Zylinders für die Erzeugung der Federkraft F_S und der Erregerkraft F_E richtet sich die Dimensionierung des Zylinderquerschnittes (bei vorgegebenem maximalen hydraulischen Druck) nach der Größe der Federkraft F_S. Bei einer vorgegebenen Schwingungsamplitude sind daher durch das elektro-hydraulische Steuerorgan 7 "dynamische hydraulische Volu menströme" zu dosieren, welche um den Faktor x = F_S/F_E größer sind, als eigentlich not wendig. Dies führt zu unverhältnismäßig großen hydraulischen Steuerorganen 7.

Die vorliegende Erfindung macht es sich zur Aufgabe, eine Verbesserung am Verfahren und an der Vorrichtung eines Verdichtungssystems gemäß der EP 0 870 585 A1 zu schaffen, welche Verbesserung sich auf das Problem der Serienschaltung der oben erwähnten Funk tionsträger zusammen mit der gewählten und oben zitierten Art der Einkoppelung der Erre gerenergie bezieht und mit welcher Verbesserung die oben beschriebenen speziellen ersten bis fünften Nachteile dieses Verdichtungssystems behoben oder gemildert werden können. Die Lösung der Aufgabe ist in den unabhängigen Patentansprüchen definiert; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die durch die Erfindung angebotene Lösung baut auf der oben beschriebenen Erkenntnis auf, daß die bei einem Verdichtungssystem gemäß der EP 0 870 585 A1 zu behebenden Probleme bedingt sind durch die Kombination der Serienschaltung bzw. Überlagerung von 3 verschiedenen Arten von Kräften mit der gewählten Art der Einkoppelung von Energie- Portionen im Takte der Erregerfrequenz in das bevorzugt mit seiner Resonanzfrequenz f_O schwingende Masse-Feder-System. Zur Behebung dieser Probleme sind gemäß den unab hängigen Ansprüchen 1 und 2 zwei unterschiedliche Teil-Lösungen vorgesehen. Die ge meinsame Idee beider Teil-Lösungen besteht darin, eben diese vorerwähnte Kombination zu vermeiden. Positiv formuliert, haben beide Teil-Lösungen folgendes gemeinsam: Die Ent koppelung zwischen der Erzeugung der Energie-Portionen des Erreger-Aktuators einerseits und dem Energie-Wechselfluß im Masse-Feder-System (bedingt durch den ständigen Ener giewechsel von kinetischer Energie in Federenergie und umgekehrt) andererseits wird ver bessert. Die Größe der einzukoppelnden Energieportionen kann nicht mehr durch die dyna mischen Massenkräfte aus dem Energie-Wechselfluß des Masse-Feder-Systems, die durch die System-Feder geleitet werden, beeinflußt werden, und die Synchronführung der Pha senlage der Erregerkräfte einerseits und der dynamischen Massenkräfte des Masse-Feder- Systems andererseits kann verbessert werden.

Anspruch 1: Bei dieser Teil-Lösung verfügt das Masse-Feder-System weiterhin über eine hydraulische Feder, über die 3 Arten von Kräften geleitet werden (dynamische Massenkraft, Preßkraft, Erregerkraft). Neu ist jedoch die Ausbildung des hydraulischen Erreger-Aktuators. Die zur Erzeugung der Erregerkräfte benötigten "dynamischen hydraulischen Volumenströ me" bzw. die mit der hydraulischen Feder auszutauschenden hydraulischen Wechsel- Volumina werden nicht dadurch erzeugt, daß man den von einer Druck-Quelle abgeleiteten Volumenstrom durch ein elektrohydraulisches Steuerorgan oder einen Servomechanismus moduliert bzw. portioniert, sondern daß man einen hydraulischen Wechselvolumen-Pump- Generator als Teil des Erreger-Aktuators benutzt. [zum Begriff "Servomechanismus" siehe auch das Fachbuch "Fluidtechnik von A bis Z" von H. Ebertshäuser u. S. Helduser, Verei nigte Fachverlage, 2. Überarbeitete Auflage 1995, ISBN 3-7830-0286-99]. Bei den mit me chanischem Pumpkolbenantrieb versehenen Wechselvolumen-Pump-Generatoren sind die Beträge der auszutauschenden hydraulischen Wechsel-Volumina im wesentlichen unab hängig von dem in der hydraulischen Feder jeweils herrschenden Druck. Die von ihnen an ihrem Ausgang ausgestoßenen und wieder eingeführten Wechsel-Volumina werden durch Pumpenkolben (oder ganz allgemein gesprochen, durch die Verdrängerorgane von im Prin zip bekannten Verdrängerpumpen) erzeugt, wobei die Pumpenkolben (oder die Verdrän gerorgane) mit vorgegebenen und vorzugsweise mit mechanischen Mitteln konstant haltba ren Hüben bewegt werden, wobei die Hübe mechanisch abgeleitet sind von rotierenden (elektrischen oder hydraulischen) Antriebsmotoren. Die mögliche Konstanthaltung der Hübe während der Erregung des Masse-Feder-Systems schließt nicht aus, daß die Hübe der Hubkolben auch nach vorgegebener Weise veränderbar sind, oder daß die Wechsel- Volumina veränderlich sind durch Veränderung des Nutzhubes der Hubkolben, wie etwa bei einer bezüglich des Verdränger-Volumens regelbaren Axialkolbenpumpe. Die zur Erzeu gung der Erregerkraft in das Fluid-Volumen eingeführten Wechsel-Volumina können auch dadurch variiert werden, daß zwar der Hub des Wechselvolumen-Pump-Generators kon stant gehalten wird, daß jedoch nur ein Teil des einem Pump-Hubes entsprechenden Wechselvolumens in das Fluid-Volumen eingeführt wird. Als Beispiel für einen derartig zu bewerkstelligenden Regelvorgang wird auf die Veränderung des Nutzhubes der Hubkolben bei einer konventionellen Dieselmotor-Einspritzeinrichtung hingewiesen.

Die Pumpbewegungen der Pumpenkolben können je nach Art der Wechselvolumen-Pump- Generatoren unterschiedlich erzeugt werden, wofür die folgenden Beispiele stehen:

- Die Hübe der Pumpenkolben können erzeugt werden durch die Schwingbewegungen von Unwuchtvibratoren, bevorzugt von Richtvibratoren, wobei die Frequenz der Hübe durch die Drehzahl der Antriebsmotoren und die Weglänge der Hübe durch die bekannten Mittel zur Veränderung der Schwingamplituden der Vibratoren verändert werden kann.
- Die Hübe der Pumpenkolben können auch erzeugt und verändert werden, wie dies in hydraulischen Pumpen, z. B. in Radialpumpen oder Axialpumpen geschieht. Bei den jeweils etwas abzuwandelnden Pumpen müßte lediglich dafür gesorgt werden, daß das ausgesto ßene Wechsel-Volumen bei dem Rückweg eines Pumpenkolbens auch wieder in den ge wonnenen Hohlraum des Pumpenzylinders zurückfließen kann.

Die Größe der ausgetauschten Wechsel-Volumina bleibt konstant, weil die Hubwege des Wechselvolumen-Pump-Generators nicht rückwirkend durch den Einfluß des dynamischen Druckes der System-Feder (bedingt durch die dynamischen Massenkräfte) beeinflußt wer den können. Gleichwohl kann aber der dynamische Druck der System-Feder eine Rückwir kung auf den Wechselvolumen-Pump-Generator in der Art haben, daß der Pumpenkolben auf seinem Rückweg durch den dynamischen Druck angetrieben wird, wodurch die durch schnittliche Leistungsabgabe des Antriebsmotors des Wechselvolumen-Pump-Generators verringert wird. Wegen gerade dieses Rückwirk-Effektes bewirkt diese Ankoppelungsart für die Erregerenergie unter bestimmten Bedingungen auch eine automatische Synchronisierung von Erregerfrequenz und Schwingfrequenz des Masse-Feder-Systems bzw. eine automati sche Synchronisierung der Phasenlage beider Arten von Schwingungen. Der Antriebsmotor des Wechselvolumen-Pump-Generators braucht dabei lediglich bezüglich seiner Drehfre quenz gesteuert oder geregelt zu werden. Eine etwaige Abweichung der Synchronführung der Phasenlage zwischen Drehfrequenz und Schwingfrequenz des Masse-Feder-Systems wird durch die Elastizität des elektrischen Feldes, insbesondere des Drehfeldes bzw. des Wanderfeldes eines Wechselstrommotors (Schlupf) kompensiert oder in seiner Auswirkung gemildert.

Bei der ebenfalls vorgesehenen speziellen Variante des Wechselvolumen-Pump- Generators, bei der der Pumpenkolben durch einen elektrischen Linearmotor, bevorzugt durch einen Wechselstrom-Linearmotor, angetrieben wird, sehen die Verhältnisse wie folgt aus: Hier kommt es ebenfalls zu einer Rückwirkung des dynamischen Druckes auf den Pumpenkolben, wobei der Pumpenkolben auf seinem Rückweg durch den dynamischen Druck angetrieben wird, wodurch bei einer Zwischenspeicherung der wiedergewonnenen Energie (in einem Zwischenstromkreis oder bei einer Netz-Rückspeisung) die durchschnitt liche verlorene Erregerleistung des linearen Antriebsmotors verringert wird und wodurch es zu einer automatischen Synchronisierung der Phasenlage beider Arten von Schwingungen kommt. Auch hier gilt, daß das Wechselfeld des elektrischen Linearmotors lediglich bezüg lich seiner Wanderfeld-Frequenz gesteuert oder geregelt zu werden braucht. Eine etwaige Abweichung der Synchronführung der Phasenlage zwischen Wanderfeld-Frequenz und Schwingfrequenz des Masse-Feder Systems wird durch die Elastizität des elektrischen Fel des und den auftretenden veränderlichen Schlupf kompensiert oder in seiner Auswirkung gemildert. Die einkoppelbaren Erregerenergie-Portionen passen sich auch in diesem Falle automatisch dem Bedarf an, da die übertragbare Leistung sich proportional zum Schlupf verhält.

Um die Forderung nach einer schnellen An- und Abschaltung des Erreger-Aktuators zu er füllen, für den Fall, daß der Wechselvolumen-Pump-Generator nicht über eine geeignete Einrichtung zur Veränderung der Weglänge der Hübe (vorzugsweise bis auf den Wert Null) verfügt, ist gemäß der Erfindung zwischen dem Ausgang des Zylinderraumes des Wechsel volumen-Pump-Generators und dem Eingang des das Fluidvolumen der hydraulischen Sy stem-Feder abschließenden Raumes ein schaltbares Organ vorgesehen, mit welchem zu mindestens der Fluidvolumenaustausch eingeschränkt oder unterbrochen werden kann. Vorteilhafterweise soll mit dem gleichen Schaltvorgang auch ein Bypass-Weg schaltbar sein, über den die Wechsel-Volumina in ein anderes Behältnis umgeleitet werden können.

Die mit einer Teil-Lösung gemäß Anspruch 1 zu erzielenden Vorteile bestehen vor allem in der Beseitigung oder wenigstens Minderung der zuvor beschriebenen ersten bis dritten Nachteile. Die Lebensdauer betreffend, kann davon profitiert werden, daß Wechselvolumen- Pump-Generatoren, Unwuchtvibratoren und elektrische Linearmotoren als sehr zuverlässig und langlebig angesehen werden. Bei demjenigen Vorteil, der sich auf den beschriebenen dritten Nachteil bezieht, ist bei der nicht elektrischen Ausbildung des Wechselvolumen- Pump-Generators zu beachten, daß die Energie der aus der fluidischen Feder herausgelas senen Volumenströme in hohem Maße wiedergewonnen werden kann, da sie als kinetische Energie der rotierenden Teile zwischengespeichert werden kann. Bei den mit einem Un wuchtvibrator arbeitenden Wechselvolumen-Pump-Generatoren (Fig. 2) können die Erre gerkräfte dem Quadrat der Erregerfrequenz proportional gemacht werden, was zu beson ders hohen Beschleunigungen oberhalb der Resonanzfrequenz f_O führt.

Anspruch 2: Bei dieser Teil-Lösung ist das Problem, welches in der Kombination der Seri enschaltung bzw. Überlagerung von 3 verschiedenen Arten von Kräften und der gewählten Art der Einkoppelung von Energie-Portionen erkannt wurde, dadurch gelöst, daß eine Überlagerung von Massenkräften des Masse-Feder-Systems und Erregerkräften auf einem über die System-Feder führenden Kraftfluß-Weg nicht zugelassen wird. Vielmehr werden die Erregerkräfte auf einem besonderen Kraftfluß-Weg geführt, der zwischen dem Schwingtisch und dem Rahmen parallel zu dem über die System-Feder führenden Kraftfluß-Weg verläuft, oder es werden die Erregerkräfte von einem mit seinem Gestell unmittelbar an dem Schwingtisch befestigten Unwuchtvibrator mit verstellbarer Schwingamplitude oder von ei nem mit dem Schwingtisch bezüglich seiner Schwingbewegung durch eine an- und ab schaltbare Kuppel-Einrichtung ankoppelbaren Unwuchtvibrator in den Schwingtisch einge leitet.

Bei der Teil-Lösung gemäß Anspruch 2 kann zwecks Realisierung der Haupt-Systemfeder des Masse-Feder-Systems sowohl eine hydraulische Feder als auch eine mechanische Fe der in Frage kommen.

Die mit einer Teil-Lösung gemäß Anspruch 2 zu erzielenden Vorteile bestehen zum einen darin, daß die zuvor beschriebenen ersten bis fünften Nachteile beseitigt oder gemindert werden können. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß das Prinzip der getrennten Kraftfluß-Wege eine Voraussetzung dafür bietet, daß sehr unterschiedliche Arten von Erre ger-Aktuatoren zur Anwendung gelangen können, die man wie nachfolgend aufgeführt in zwei Kategorien unterteilen kann.

Unter der Kategorie 1 kann man jene Arten von Erreger-Aktuatoren zusammenfassen, bei deren Anwendung unter bestimmten Bedingungen auch eine automatische Synchronisie rung der Phasenlage der Schwingbewegung des Masse-Feder-Systems und der Schwing bewegung bzw. der Erregerkräfte des Erreger-Aktuators auftritt. Konsequenterweise finden sich in dieser Kategorie auch solche Erreger-Aktuatoren wieder, die mit einem Wechselvo lumen-Pump-Generator arbeiten. Es sind hier drei Unterkategorien von Erreger-Aktuatoren einsetzbar:
Kategorie 1.1: (Anspruch 7) In diesem Falle besteht der Erreger-Aktuator aus einem die Er regerkräfte erzeugenden hydraulischen Zylinder, wobei die dynamischen Zylinderkräfte ei nerseits in den Schwingtisch und andererseits in den Rahmen geleitet sind, und aus einem mit dem Zylinder-Fluidvolumen verbundenen Wechselvolumen-Pump-Generator. Für diesen Erreger-Aktuator können alle Möglichkeiten genutzt werden, wie sie mit Bezug auf den Wechselvolumen-Pump-Generator unter der Teil-Lösung 1 beschrieben wurden.
Kategorie 1.2: (Anspruch 8) Hier werden die Erregerkräfte von Unwuchtvibratoren entweder direkt ohne Abstützung gegen den Rahmen oder indirekt über an- und abschaltbare Kuppel- Einrichtungen an den Schwingtisch übertragen. Die automatische Synchronisierung der Phasenlage beider Arten von Schwingungen erfolgt durch die Rückwirkung der Massenkraft des Masse-Feder-Systems auf die Drehung der Vibratorunwuchten, wobei der nachweisbare Effekt genutzt wird, daß ein Richtvibrator ohne eigene Motorantrieb im Schwingbetrieb lau fen kann, wenn das Vibratorgestell in der Richtung der gerichteten Schwingung des Richtvi brators zur Schwingung gezwungen wird.

- Bei der direkten Übertragung von Erregerkräften ist der in seiner Amplitude verstellbare Unwuchtvibrator mit seinem Gestell mechanisch mit dem Schwingtisch verbunden, wobei keine besondere Abstützung des Unwuchtvibrator-Gestells gegen den Rahmen erforderlich ist.
- Bei der indirekten Übertragung von Erregerkräften ist der Unwuchtvibrator über Federn weich (tiefe Abstimmung) gegen den Rahmen abgestützt und es werden die Erregerkräfte dadurch an den Schwingtisch übertragen, daß das Gestell des Unwuchtvibrators mittels ei ner an- und abschaltbaren Kuppel-Einrichtungen an den Schwingtisch angekuppelt wird, derart, daß nach vollzogener Ankuppelung die Erregerkräfte des Gestells auf den Schwing tisch übertragen werden. Wegen der unterschiedlich angekuppelten Massen kann der Un wuchtvibrator vor und nach der Ankuppelung natürlich Schwingungen mit unterschiedlicher Amplitude durchführen. Die Kuppel-Einrichtung kann dabei die Ankupplung unter Nutzung verschiedener Prinzipien vornehmen, und zwar, rein mechanisches Ankuppeln, Ankuppeln unter Einsatz von magnetischen Kräften, Ankuppeln unter Einsatz viskoser Massen mit elektrisch steuerbaren Scherkräften und hydraulisches Ankuppeln über einen Hydraulikzy linder mit einer Ölsäule, welche Ölsäule durch Einwirkung eines hydraulischen Schaltorgans entweder fest im Zylinder eingespannt ist oder zwischen dem Zylinderraum und einem ande ren Behältnis hin und her bewegt werden kann. Zwecks Schaffung einer Schwingungsisolie rung für den im abgekuppelten Zustand laufenden und schwingenden Unwuchtvibrator ist derselbe über weiche Federn gegen den Rahmen abgestützt.

Kategorie 1.3: (Anspruch 9) Hier kommen elektrische Erreger-Aktuatoren mit einem Linear motor mit einem stationären und einem beweglichen Teil zum Einsatz, wobei die dynami schen Linearmotor-Kräfte einerseits in den Schwingtisch und andererseits in den Rahmen geleitet sind, und wobei die Linearmotor-Kräfte durch elektrische und/oder magnetische Wechselfelder erzeugt werden. Bei durch magnetische Wechselfelder betriebenen Linear motoren verfügt derselbe über ein gesondert ausgebildetes bewegliches Teil, welches durch einen Luftspalt von dem nicht beweglichen Teil getrennt ist. Bei über elektrische Felder be triebene Linearmotoren (z. B. nach dem piezoelektrischen Effekt) ist das bewegliche Ende Teil eines ganzen, nicht durch Luftspalte unterteilten Linearmotors. In beiden Fällen kann das motorische Prinzip auch in ein generatorisches umgekehrt werden, bzw. kann ein unter schiedliche Kräfte erzeugender Schlupf zwischen der Phasenlage des Wechselfeldes und der Phasenlage des beweglichen Teiles auftreten, ähnlich wie beim rotierenden Wechsel strommotor. Diese schlupf-proportionalen Erregerkräfte wirken im Sinne einer automati schen Synchronisierung der Phasenlage der Schwingbewegung des Masse-Feder-Systems und der Schwingbewegung bzw. der Erregerkräfte des Erreger-Aktuators.

Die Kategorie 2 (Anspruch 10) enthält einen hydraulischen Linearmotor als Erreger- Aktuator mit einem hydraulischen Zylinder, dessen dynamische Zylinderkräfte einerseits in den Schwingtisch und andererseits in den Rahmen eingeleitet werden, und ein elektro- hydraulisches Steuerungsorgan. Das elektro-hydraulische Steuerungsorgan ist ein bezüglich des Durchlaß-Querschnittes von wenigstens zwei Strömungswegen schaltbares oder stetig steuerbares oder stetig regelbares Ventil, welches mit dem Zylinder-Fluidvolumen einerseits und mit einer Druckquelle und einer Drucksenke andererseits verbundenen ist. Durch die periodischen Veränderungen der Durchlaß-Querschnitte kommt es zu Erzeugung von Aus tausch-Volumina im Zeittakt der Erregerfrequenz, welche Austausch-Volumina mit dem Fluidvolumen des Zylinders ausgetauscht werden und wobei bei jedem geöffneten Strö mungsweg von der Druckquelle zum Zylinder-Fluidvolumen Energie-Portionen als Erreger energie übertragen werden.

Die mit einer Teil-Lösung gemäß Anspruch 2 zu erzielenden Vorteile beziehen sich auf eine Beseitigung oder Minderung der zuvor benannten ersten und zweiten sowie vierten und fünften Nachteile und resultieren im Prinzip alle aus dem Umstand, daß es nicht zur Überla gerung von allen drei möglichen Arten von Kräften in einer fluidischen Feder des schwin genden Masse-Feder-Systems kommen kann. Als weitere Vorteile sind noch zu erwähnen, daß eine größere Freiheit beim Aufbau der konstruktiven Struktur eines Verdichtungssy stems besteht, dadurch, daß hier ein Weg erschlossen wird, mit dem unterschiedliche Erre ger-Aktuatoren zum Einsatz zugelassen werden können und daß hier für die Veränderung der Resonanzfrequenz des Masse-Feder-Systems auch die Veränderung der Federkon stante einer mechanischen Feder gewählt werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 10 näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Verdichtungssystem gemäß Anspruch 1, bei dem die drei Arten von Kräften, nämlich dynamische Massenkraft, Preßkraft und Erregerkraft über die hydraulische Feder des schwingenden Masse-Feder-Systems geführt werden. Fig. 2 illustriert eine erste Variante und Fig. 3 eine zweite Variante eines Wechselvolumen-Pump-Generators, der in Fig. 1 als Rahmen 160 gekennzeichnet ist. Die Fig. 4 bis 8 zeigen Varianten eines Verdichtungs systems gemäß Fig. 1, in welchen Merkmale entsprechend dem Anspruch 2 dargestellt werden, welche Varianten dadurch gebildet werden, daß der in Fig. 1 unterhalb der Trennli nie A-B gezeigte Teil des Verdichtungssystems durch die Teil-Darstellungen der Fig. 4 bis 8 ausgetauscht werden. Fig. 9 zeigt eine weitere Variante eines Verdichtungssystems gemäß Anspruch 2, bei welcher der hydraulische Linearmotor des Erreger-Aktuators bezüg lich des hydraulischen Zylinders der Haupt-Systemfeder koaxial angeordnet ist. Wie für die Fig. 2 bis 8 gilt auch für Fig. 9, daß die mit der Ziffer "1" beginnenden Bezugsziffern die gleichen Organe bzw. Merkmale darstellen wie in Fig. 1. In Fig. 10 ist in vergrößertem Maß stab ein in Fig. 9 mit Q gekennzeichnetes Detail zusammen mit einer angeschlossenen hy draulischen Schaltung wiedergegeben.

In Fig. 1 ist mit 100 der Rahmen des Verdichtungssystems gekennzeichnet, welcher Kräfte unterschiedlicher Art zu übertragen hat und welcher über als Schwingungsisolatoren die nende Federn 102 gegen den Boden 104 abgestützt ist. In einem oben und unten offenen Formkasten 106 befindet sich der zu verdichtende Formkörper 108, auf dessen Oberseite die Stempelplatte 110 der Preßeinrichtung 112 aufliegt. Die Unterseiten des Formkastens und des Formkörpers liegen auf einer Grundplatte bzw. Transportplatte 122 auf, welche ihrerseits auf dem Schwingtisch 124 aufliegt. Zwei Festspanneinrichtungen 126 mit in Rich tung des Doppelpfeiles 132 zum Zwecke des Festspannens und des Lösens bewegbaren Spannelementen 130 sind vorgesehen, um einen Austausch der Grundplatte und/oder des Formkastens zu ermöglichen. Wenigstens während des Verdichtungsvorganges sind der Formkasten 106 und die Grundplatte 122 gegen den Schwingtisch 124 festgespannt, so daß sie mit diesem eine körperliche Einheit bilden.

Die hydraulische Preßeinrichtung 112 besteht aus einem Zylinder 114, einem Kolben 116 und einer Preß-Antriebseinrichtung 118, die über eine hydraulische Leitung 120 mit dem Druckfluid des Zylinders und über eine Leitung 192 mit der zentralen Steuerung 190 ver bunden ist. Die Preßeinrichtung stützt die über die Stempelplatte 110 übertragenen Kräfte gegen den Rahmen ab. Die Preß-Antriebseinrichtung 118 kann auch derart ausgebildet sein, daß sie an eine Druckquelle angeschlossen ist, welche bei unterschiedlich abgegebe nen oder aufgenommenen Volumenströmen einen vorgebbaren Druck konstant hält.

Der Schwingtisch 124 gehört zusammen mit anderen, mit ihm synchron bewegten Bauteilen, zu welchen hauptsächlich Formkasten 106, Festspanneinrichtung 126, Grundplatte 122 und Schwingkolben gehören, zu einem Schwingmassen-System 136, welches die Masse eines schwingfähigen Masse-Feder-Systems darstellt. Die bei der Durchführung der Schwingun gen des Masse-Feder-Systems erzeugten dynamischen Massenkräfte werden über die Sy stem-Feder gegen den Rahmen abgestützt. Die System-Feder des Masse-Feder-Systems stellt gleichzeitig einen Energiewandler und Energiespeicher dar, da sie laufend die kineti sche Energie des Schwingmassen-System, 136 in Federenergie umsetzt (und umgekehrt). Im Falle der Fig. 1 ist die System-Feder durch ein Druckfluid-Volumen 140 von einer be stimmten Größe V_O verkörpert, wobei wenigstens ein Teil des Druckfluid-Volumens zwi schen dem Schwingkolben 134 und den Wandungen des Zylinders 138 eingespannt ist. Die dynamischen Massenkräfte werden über den Zylinder 138 gegen den Rahmen 100 abge stützt.

Das Schwingmassen-System 136 kann zwecks Durchführung des mit Anwendung einer Vibration durchzuführenden Verdichtungsvorganges zur Erzeugung von Schwingbewegun gen gezwungen werden. Die Kräfte zur Durchführung der Schwingbewegungen werden er zeugt von einem Bewegungserzeugungssystem 142 (welches sehr unterschiedlich ausge staltet sein kann). Letzteres besteht zumindestens aus den beiden Bestandteilen System- Feder, welche die Erzeugung der Hauptkräfte übernimmt und der Antriebseinrichtung 144 für die Zuführung der Antriebs-Energie für Erregung und Aufrechterhaltung der Schwingun gen und für die Verdichtungsarbeit. Die Antriebseinrichtung selbst umfaßt den Erreger- Aktuator 150 zur Erzeugung der Erregerkräfte und die Erreger-Steuerung 160 zur Energie versorgung und Energiesteuerung des Erreger-Aktuators. Die Erreger-Steuerung 160 ist schematisch durch einen Rahmen angedeutet, welcher stellvertretend für unterschiedliche Ausführungsformen steht. Die Anschlußstelle 196 in der Leitung 194 von der zentralen Steuerung 190 zur Erreger-Steuerung 160 und die Anschlußstelle 162 in der Wirkverbin dung zwischen der Erreger-Steuerung 160 und dem Erreger-Aktuator 150 sollen die Aus tauschbarkeit des Funktionsträgers Erreger-Steuerung 160 noch zusätzlich verdeutlichen.

Der Erreger-Aktuator ist im Falle des Verdichtungssystems gemäß der Fig. 1 verkörpert durch die selben Mittel, die auch der Ausbildung der System-Feder dienen, nämlich: Zylinder 138, Schwingkolben 134 und Druckfluid-Volumen 140. [Daß die Funktionsträger System- Feder und Erreger-Aktuator mit absolut unterschiedlichen Mitteln realisiert sein können, zei gen die Teil-Darstellungen der Fig. 4 bis 8]. Der Erreger-Aktuator funktioniert derart, daß ihm im Takte der durch die Erreger-Steuerung 160 vorgegebenen Frequenz Energie- Portionen zugeführt werden, was physikalisch dadurch realisiert wird, daß über die als Druckfluidleitung dienende Wirkverbindung 164 ein dynamischer Austausch von Wechsel- Volumina mit der vorgegebenen Frequenz stattfindet zwischen dem Druckfluid-Volumen 140 des Zylinders 138 und einem in der Erreger-Steuerung 160 vorhandenen Wechselvolumen- Pump-Generator. Durch den dynamischen Austausch von Wechsel-Volumina im Druckfluid- Volumen 140 wird der Schwingkolben 134 mit Erregerkräften beaufschlagt und zum Schwingen veranlaßt. Als Wechselvolumen-Pump-Generatoren kommen drei unterschiedli che Arten in Frage, von denen zwei anhand der Fig. 2 und 3 erläutert werden. (Bei der dritten Variante wird der Erreger-Aktuator mit einem elektrischen Linearmotor betrieben, der ähnlich arbeitet wie der unter Fig. 7 beschriebene). Obwohl in diesem Falle alle Kräfte über die System-Feder geführt werden, kommt es durch das Zusammenspiel des Erreger- Aktuators und des besonderen Wechselvolumen-Pump-Generators wegen der Rückwirkung des dynamischen Druckes der System-Feder auf die Bewegungen des Pumpenkolbens stets und vor allem im Bereich der Resonanzfrequenz f_O zur automatischen Ausbildung des passenden Phasenwinkels ϕ zwischen Erregerkräften und dynamischen Drücken.

Es wird davon ausgegangen, daß die periodischen Erregerkräfte wenigstens annähernd als harmonische Erregerkräfte ausgebildet sind. Dies gelingt am einfachsten unter Benutzung von Wechselvolumen-Pump-Generatoren unter Miteinbeziehung eines Unwuchtvibrators oder mit der Arbeitsweise einer Hydraulik-Verdrängerpumpe. Im Prinzip kann das Masse- Feder-System innerhalb bestimmter Grenzen zu harmonischen Schwingungen mit beliebi gen Frequenzen und beliebigen Schwingwegamplituden erregt werden. Dies gilt auch für den Fall der durchzuführenden Verdichtungs-Vibration, wobei die Schwingungen des Mas se-Feder-Systems dabei noch beeinflußt werden durch die Komponenten der Preßeinrich tung 112 und durch den Formkörper 108 selbst, z. B. durch dessen Federkraft. Jedenfalls ist das Masse-Feder-System mit seiner Antriebseinrichtung derart ausgelegt, daß es auch unter der Belastung durch die Preßeinrichtung mit einer über den Formkörper geleiteten vorgege benen Preßkraft in der Resonanzfrequenz f_O und in der Nähe von f_O (oberhalb und unter halb) betrieben werden kann. Wie bekannt ist, zeichnet sich der Resonanzbetrieb unter an derem auch dadurch aus, daß hierbei sehr hohe Beschleunigungen des Schwingtisches erreicht werden, die der Verdichtung sehr dienlich sein können, und wobei gleichzeitig relativ niedrige Erregerkräfte erzeugt werden müssen.

Für den Fall, daß das Verdichtungssystem Bestandteil einer Betonsteinmaschine ist (wobei die verdichteten Formkörper später zu Betonsteinen aushärten), besteht der Formkörper vor seiner Verdichtung aus einem Formstoff aus lose zusammen haftenden körnigen Be standteilen, wie z. B. feuchtem Betonmörtel. Nach beendeter Verdichtung wird der Formkör per in an sich bekannter Weise aus dem Formkasten gestoßen und wegtransportiert und der leere Formkasten wird in ebenfalls bekannter Weise erneut mit unverdichtetem Formstoff gefüllt. An dem Vorgang des Wechselns des Formkasteninhalts ist auch die Preßeinrichtung 112 in an sich bekannter Weise beteiligt, indem dabei der Kolben 116 zusammen mit der Stempelplatte 110 eine auf- und abwärts führende Hubbewegung durchzuführen imstande ist. Das Verdichtungsverfahren beginnt nach der Füllung des Formkastens 106 mit Form stoff damit, daß die durch die Preßeinrichtung nach unten bewegte Stempelplatte 110 auf der Oberseite des Formstoffes aufsetzt. Von diesem Augenblick der Hubbewegung der Stempelplatte 110 an fährt dieselbe unter Ausübung eines vorgebbaren Preßdruckes auf den entstehenden Formkörper bei zunehmender Verdichtung desselben weiter nach unten. Mit Beginn der durch die Stempelplatte 110 bewirkten Verdichtung oder zu einem beliebigen anderen Zeitpunkt beginnend oder endend, wird die Verdichtung ausgeführt durch ein ge meinsames Einwirken von Preßdruck und Vibration auf den Formkörper.

Eine besonders wirksame Verdichtung kann herbeigeführt werden, wenn die Vibration mit der Resonanzfrequenz oder in der Nähe der Resonanzfrequenz f_O durchgeführt wird. Aus diesem Grund ist während des Verdichtungsvorganges ein Verfahrensablauf vorgesehen, währenddessen wenigstens einmal die Resonanzfrequenz f_O angenähert oder erreicht oder überfahren wird. Da oftmals unterschiedliche Bestandteile der Formmasse mit ihren unter schiedlichen Verhaltensweisen während der Verdichtung unterschiedliche zu ihnen passen de Vibrationsfrequenzen erfordern, ist es auch vorgesehen, während des Verdichtungsvor ganges die Vibrationsfrequenz, und mit ihr gegebenenfalls auch die Schwingweg-Amplitude zu verändern. Mit dem Verdichtungs-Fortschritt sollte optimalerweise auch die Preßkraft an gepaßt werden. Um einen wiederholbaren zeitlichen Verlauf der Parameter einhalten zu können, ist daher vorgesehen, die Größe wenigstens eines der Parameter Frequenz, Schwingweg-Amplitude oder Preßkraft nach einer vorgegebenen Zeitfunktion variieren zu lassen. In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, anstelle der einen, hauptsächlich durch die Federkonstante des Druckfluid-Volumens definierten Resonanz stelle, eine weitere oder mehrere Resonanzstellen durch Veränderung der Federkonstanten zu schaffen. Diese Forderung kann dadurch erfüllt werden, daß die bestimmte Größe V_o des Druckfluid-Volumen 140 gebildet wird durch mehrere voneinander durch schaltbare Sperrventile abtrennbare Unter-Volumina. Bei einer gewünschten Veränderung der Feder konstante müssen dann lediglich die entsprechenden Sperrventile geöffnet oder geschlos sen werden. Es kann auch eine kontinuierliche Veränderung der Federkonstante dadurch vorgesehen werden, daß ein Teil des Druckfluid-Volumens 140 gebildet wird durch einen Zylinder, dessen Zylinderraum durch einen in dem Zylinder nach vorgegebener Weise ver schieblichen Kolben verändert wird. Zwecks Veränderung der Resonanzfrequenz ist es auch möglich, die Schwingmasse (bei stillstehendem Vibrator) zu verändern. Dies kann dadurch geschehen, daß Zusatzmassen automatisch an- und abgekoppelt werden (nicht zeichne risch dargestellt).

Die Vibration muß an- und abschaltbar sein, z. B. beim Wechsel des Formkasteninhalts. Das An- und Abschalten der Vibration muß im Sinne einer hohen Produktivität der gesamten Produktionsanlage sehr schnell durchgeführt werden können. Um diese Forderung zu erfül len, sind Maßnahmen vorgesehen, die anhand weiterer Figuren später beschrieben werden.

Für die Übertragung der Kraftflüsse könnte natürlich auch der Boden 104 mit einbezogen werden, wie dies in Fig. 9 gezeigt wird. Zwecks Vermeidung von Vibrationen im Boden ist für Fig. 1 jedoch vorgesehen, die Kraftflüsse vor allem der dynamischen Massenkräfte komplett durch den Rahmen 100 fließen zu lassen und die Vibrationen des Rahmens durch Federn 102 gegen den Boden zu isolieren. Es ist noch anzumerken, daß die Kolben 116 und 134 in Fig. 1, wie auch andere Kolben in den anderen Figuren als doppeltwirkende Kolben ausge bildet sein können.

In Fig. 2 ist in schematisierter Form eine Erreger-Steuerung 200 mit einem Wechselvolu men-Pump-Generator unter Miteinbeziehung eines Unwuchtvibrators 240 gezeigt. Über zwei Anschlußstellen 162 und 196 ist die ganze Erreger-Steuerung an ein Verdichtungssystem gemäß der Fig. 1 an den dort ebenfalls vorhandenen Anschlußstellen 162 und 196 an schließbar, wobei die Erreger-Steuerung 200 die in Fig. 1 durch den Rahmen 160 symboli sierte Erreger-Steuerung ersetzt. Zwei Unwuchten 204 sind von ihren Antriebsmotoren 202 zum gegenläufig synchronen Umlauf gezwungen und versetzen damit die Grundplatte 208 des gemeinsamen Gestells in eine gerichtete Schwingung, die durch den Doppelpfeil 206 angedeutet ist. Die Grundplatte 208 ist außerdem noch in einer nicht zeichnerisch darge stellten Weise über Federn gegen das Zylindergehäuse 214 weich abgestützt. An der Grundplatte 208 sind zwei Pumpenkolben 210 befestigt, welche mit zwei Zylinderräumen 216 des Zylindergehäuses 214 zusammenarbeiten. Die Zylinderräume sind untereinander durch eine Verbindungsleitung 220 verbunden und nach außen über eine Leitung 222 unter Miteinbeziehung des Gerätes 226 an die Anschlußstelle 162 angeschlossen. Durch die Schwingbewegung der Pumpenkolben 210 wird das unter einem Vorspanndruck stehende Druckfluid-Volumen 218 gezwungen, bei jedem Abwärtshub unter erhöhtem Druck ein Aus tausch-Volumen von vorgegebener Größe über die Anschlußstelle 162 an das Druckfluid- Volumen 140 in Fig. 1 abzugeben und bei jedem Aufwärtshub auch wieder ein von dem Druckfluid-Volumen 140 abgegebenes Austausch-Volumen aufzunehmen. Mit jedem bei einem Abwärtshub ausgetauschten Austausch-Volumen kann damit eine ganz bestimmte Erregerenergie-Portion an das Masse-Feder-System der Fig. 1 abgegeben werden.

Die Antriebsmotoren 202 werden von einem Steuergerät 230 beaufschlagt, mit welchem z. B. die Drehfrequenz derart beeinflußt werden kann, daß sie der Resonanzfrequenz f_o des Verdichtungssystems der Fig. 1 entspricht. Das Steuergerät 230 ist andererseits auch über die Anschlußstelle 196 mit der zentralen Steuerung 190 verbunden. Die Größe des mit dem Druckfluid-Volumen 140 in Fig. 1 auszutauschenden Austausch-Volumens muß aus unter schiedlichen Gründen variiert werden können, wobei auch die Möglichkeit eingeschlossen sein muß, den Volumenaustausch, und damit die Schwingbewegung des Verdichtungssy stems gänzlich zu unterbinden. Für diese Aufgabe sind gemäß der Erfindung unterschiedli che Lösungen vorgesehen. Zum einen kann die Schwingamplitude des Vibrators mit an sich bekannten und hier nicht weiter zu beschreibenden Mitteln zwischen dem Wert Null und dem maximalen Wert variiert werden. Zum anderen besteht die Möglichkeit, den Fluidvolu men-Austausch zwischen dem Druckfluid-Volumen 218 und dem Druckfluid-Volumen 140 einzuschränken oder zu unterbrechen. Die gerätemäßige Ausrüstung für die letztgenannten Maßnahmen soll durch ein Gerät 226 und dessen steuerungsmäßige Anbindung über die Anschlußstelle 196 an die zentrale Steuerung 190 angedeutet sein.

In Fig. 3 ist in schematisierter Form eine Erreger-Steuerung 300 mit einer hydraulischen Pumpe als Wechselvolumen-Pump-Generator dargestellt. Über zwei Anschlußstellen 162 und 196 ist die ganze Erreger-Steuerung an ein Verdichtungssystem gemäß der Fig. 1 an den dort ebenfalls vorhandenen Anschlußstellen 162 und 196 anschließbar, wobei die Erre ger-Steuerung 300 die in Fig. 1 durch den Rahmen 160 symbolisierte Erreger-Steuerung ersetzt. In einem Pumpengehäuse 302 ist eine kreisförmige Kurvenscheibe 310 um eine in dem Pumpengehäuse drehbar gelagerte Welle 304 rotierend durch einen Antriebsmotor M antreibbar, was durch den Pfeil 308 symbolisiert ist. Die Drehachse der Kurvenscheibe ist um eine Exzenterstrecke 306 außerhalb der Mitte des Kurvenkreises angeordnet. Bei einer Rotation der Kurvenscheibe wird ein Pumpkolben 320 zur Durchführung von Oszillationsbe wegungen in dem Zylinderraum 322 gezwungen, was durch den Doppelpfeil 324 symboli siert ist. Als Folge der Oszillationsbewegungen des Pumpenkolbens 320 wird das unter ei nem Vorspanndruck stehende Druckfluid-Volumen 326 gezwungen, bei jedem Verdrän gungshub unter erhöhtem Druck ein Austausch-Volumen von vorgegebener Größe über die Anschlußstelle 162 an das Druckfluid-Volumen 140 in Fig. 1 abzugeben und bei jedem Rückhub auch wieder ein von dem Druckfluid-Volumen 140 abgegebenes Austausch- Volumen aufzunehmen. Mit jedem bei einem Verdrängungshub ausgetauschten Austausch- Volumen kann damit eine ganz bestimmte Erregerenergie-Portion an das Masse-Feder- System der Fig. 1 abgegeben werden.

Der Antriebsmotor M wird von einem Steuergerät 330 beaufschlagt, mit welchem z. B. die Drehfrequenz der Kurvenscheibe 310 derart beeinflußt werden kann, daß sie der Reso nanzfrequenz f_O des Verdichtungssystems der Fig. 1 entspricht. Das Steuergerät 330 ist andererseits auch über die Anschlußstelle 196 mit der zentralen Steuerung 190 verbunden. Um auch in diesem Falle die Größe des mit dem Druckfluid-Volumen 140 in Fig. 1 auszu tauschenden Austausch-Volumens verändern zu können, sind in der Erreger-Steuerung 300 zwei entsprechende Möglichkeiten vorgesehen. Bei der einen Lösung kann der Hub des Pumpenkolbens 324 dadurch verändert werden, daß die Exzenterstrecke 306 verändert wird (bis auf den Wert Null möglich). Die andere Lösung arbeitet ähnlich wie die bezüglich der Fig. 2 beschriebene Lösung, bei welcher der Fluidvolumen-Austausch zwischen dem Druckfluid-Volumen 326 und dem Druckfluid-Volumen 140 eingeschränkt oder unterbrochen werden kann. Dabei kommt dem Gerät 340 die gleiche Aufgabe zu wie dem Gerät 226 in Fig. 2.

Fig. 4 zeigt eine Variante eines Verdichtungssystems gemäß Fig. 1 (unter Nutzung der Lehre des Anspruchs 2) mit dem Schwingtisch 124, in welcher Variante der Erreger-Aktuator 480 zur Erzeugung der Erregerkräfte und die Haupt-Systemfeder 470 im Vergleich zu Fig. 1 dadurch andersartig ausgebildet sind, daß ihre Funktionen nicht unter Benutzung derselben Bauelemente: Kolben, Zylinder und Druckfluid-Volumen realisiert werden. In Fig. 4 wird die Haupt-Systemfeder 470 durch die einzelnen Federn zweier gleichgroßer Druckfluid- Volumina 478 verkörpert, welche jeweils zwischen einem eigenen Schwingkolben 474 und Zylinder 476 eingeschlossen sind. Der Erreger-Aktuator 480 wird gebildet durch den Aktua tor-Kolben 482, welcher mittels des Kolbenhalters 484 am Schwingtisch 124 befestigt ist, durch den Aktuator-Zylinder 486 und durch das Aktuator-Druckfluid-Volumen 488, welches mittels der Wirkverbindung 164 mit der Erreger-Steuerung 160 verbunden ist. Wie bereits für Fig. 1 beschrieben, sollen auch bei Fig. 4 als Erreger-Steuerungen (anstelle des symbo lischen Rahmens 160 zwischen den Anschlußstellen 162 und 196 austauschbar) Wechsel volumen-Pump-Generatoren wie z. B. die durch die Fig. 2 und 3 beschriebenen zum Ein satz gelangen können. Im Gegensatz zur Wirkungsweise des Verdichtungssystems in Fig. 1 geschieht in Fig. 4 die Übertragung der Erregerkräfte derart, daß sie zwischen Schwingtisch 124 und Rahmen 100 auf einem besonderen Kraftfluß-Weg geführt werden, welcher parallel zu den über die einzelnen Federn (478) führenden Kraftfluß-Wegen verläuft. Durch diese Maßnahme bedingt, kann es nicht zu der in Fig. 1 möglichen Verkoppelung von Erreger kräften und dynamischen Massenkräften in ein und demselben Druckfluid-Volumen kom men.

Fig. 5 zeigt eine Variante eines Verdichtungssystems gemäß Fig. 1 (bei Nutzung der Lehre von Anspruch 2) mit dem Schwingtisch 124, in welcher Variante der Erreger-Aktuator 580 zur Erzeugung der Erregerkräfte und die Haupt-Systemfeder 570 im Vergleich zu Fig. 1 dadurch andersartig ausgebildet sind, daß ihre Funktionen nicht unter Benutzung derselben Bauelemente: Kolben, Zylinder und Druckfluid-Volumen realisiert werden. In Fig. 5 wird die Haupt-Systemfeder 570 durch zwei gleichgroße Druckfluid-Volumina 578 verkörpert, welche jeweils zwischen einem eigenen Schwingkolben 574 und Zylinder 576 eingeschlossen sind. Der Erreger-Aktuator 580 wird gebildet durch einen in seiner Amplitude verstellbaren Richt vibrator 584, welcher ohne eine kraftübertragende Verbindung zum Rahmen 100 direkt an dem Schwingtisch 124 befestigt ist. Die Ansteuerung der beiden Antriebsmotoren 582, über welche auch die Drehzahl gesteuert werden kann, erfolgt über die Wirkverbindung 164 durch die Erreger-Steuerung 160. Für die Übertragung der Erregerkräfte auf einem eigenen Kraftfluß-Weg gilt etwas Ähnliches, wie in der Beschreibung zu Fig. 4 beschrieben.

Fig. 6 zeigt eine Variante eines Verdichtungssystems gemäß Fig. 1 (bei Nutzung der Lehre von Anspruch 2) mit dem Schwingtisch 124, in welcher Variante der Erreger-Aktuator 680 zur Erzeugung der Erregerkräfte und die Haupt-Systemfeder 670 im Vergleich zu Fig. 1 dadurch andersartig ausgebildet sind, daß ihre Funktionen nicht unter Benutzung derselben Bauelemente: Kolben, Zylinder und Druckfluid-Volumen realisiert werden. In Fig. 6 wird die Haupt-Systemfeder 670 durch zwei gleichgroße Druckfluid-Volumina 678 verkörpert, welche jeweils zwischen einem eigenen Schwingkolben 674 und Zylinder 676 eingeschlossen sind. Der Erreger-Aktuator 680 umfaßt zum einen einen Richtvibrator 681, welcher über Federn 682 weich gegen den Rahmen 100 abgestützt ist. Die Ansteuerung der beiden Antriebsmo toren 683, über welche auch die Drehzahl gesteuert werden kann, erfolgt über die Wirkver bindung 164 durch die Erreger-Steuerung 160. Der Richtvibrator 681 muß in diesem Falle nicht bezüglich seiner Schwingamplitude verstellbar sein und kann ständig in Schwingung bleiben. Das An- und Abschalten der vom Richtvibrator erzeugten Erregerkräfte an den Schwingtisch 124 und die Steuerung der Größe der bei jeder Schwingbewegung des Richt vibrators zu übertragenden Erreger Energie-Portionen erfolgt mittels einer ebenfalls noch zum Erreger-Aktuator zugehörigen hydraulisch betriebenen Kuppel-Einrichtung 684 in Ver bindung mit einem hydraulischen Schaltorgan 685, welch letzteres über die Leitung 686 von der zentralen Steuerung 190 angesteuert wird.

Die hydraulische Kuppel-Einrichtung 684 umfaßt einen doppeltwirkenden Kolben 687, der durch die Schwingbewegungen des Richtvibrators, an dem er befestigt ist, im Zylinderraum des Zylinders 688 auf und ab verschieblich ist. Während der Schwingung des Richtvibrators 681 werden Wechsel-Volumina, welche Teile der Druckfluid-Volumina der beiden durch den Kolben abgetrennten Zylinderräumen 672 und 673 sind, mit dem hydraulischen Schaltorgan 685 ausgetauscht. Das hydraulische Schaltorgan 685 kann in verschiedenen Versionen betrieben werden: In einer ersten Betriebsweise stellt es für die auszutauschenden Wech sel-Volumina einen Kurzschlußweg her, so daß bei der Auf- und Abwärtsbewegung des Kolbens 687 praktisch keine Erregerkräfte von dem Richtvibrator auf den Schwingtisch übertragen werden. In einer zweiten Betriebsweise stellt das hydraulische Schaltorgan 685 einen (vorzugsweise kontinuierlich verstellbaren) verengten Kurzschlußweg mit einer vor gebbaren Drosselwirkung zur Verfügung. Durch die Drosselung der Volumenströme der auszutauschenden Wechsel-Volumina werden die übertragbaren Amplituden der Schwing bewegung des Richtvibrators und die übertragbaren Erregerkräfte bzw. die übertragbaren Erreger-Energie-Portionen in vorgebbarer Weise reduziert. In einer dritten Betriebsweise ist der Kurzschlußweg komplett gesperrt, was zur Folge hat, daß die Schwingbewegungen bzw. die Erregerkräfte des Richtvibrators mit voller Amplitude bzw. in maximaler Größe auf den Schwingtisch 124 übertragen werden. Für die Übertragung der Erregerkräfte auf einem eigenen Kraftfluß-Weg gilt etwas Ähnliches, wie in der Beschreibung zu Fig. 4 beschrie ben.

In Fig. 7 wird eine Variante eines Verdichtungssystems gemäß Fig. 1 (bei Nutzung der Lehre von Anspruch 2) mit dem Schwingtisch 124 gezeigt, in welcher der Erreger-Aktuator 780 zur Erzeugung der Erregerkräfte und die Haupt-Systemfeder 770 im Vergleich zu Fig. 1 dadurch andersartig ausgebildet sind, daß ihre Funktionen nicht unter Benutzung derselben Bauelemente: Kolben, Zylinder und Druckfluid-Volumen realisiert werden. In Fig. 7 wird die Haupt-Systemfeder 770 durch zwei gleichgroße Druckfluid-Volumina 778 verkörpert, welche jeweils zwischen einem eigenen Schwingkolben 774 und Zylinder 776 eingeschlossen sind. Der Erreger Aktuator 780 ist ein elektrischer Linearmotor, bestehend aus einem bewegli chen Teil 782 und einem stationären Teil 783. Die Erregerkräfte werden in einem Luftspalt 784 durch magnetische Wechselfelder erzeugt und stützen sich einerseits gegen den Schwingtisch 124 und andererseits gegen den Rahmen 100 ab. Die Größe der Erregerkräf te, die Hubamplitude des beweglichen Teiles und die Erregerfrequenz werden durch die Erregersteuerung 160 bestimmt, die mit dem Linearmotor über die Wirkverbindung 164 ver bunden ist. Für die Übertragung der Erregerkräfte auf einem eigenen Kraftfluß-Weg gilt et was Ähnliches, wie in der Beschreibung zu Fig. 4 beschrieben. Bei einem elektrischen Li nearmotor kann auch als Vorteil in Anspruch genommen werden, daß damit eine direkte Umwandlung von elektrischer Energie in Erregerenergie vorgenommen werden kann.

Fig. 8 zeigt eine Variante eines Verdichtungssystems gemäß Fig. 1 (bei Nutzung der Lehre von Anspruch 2) mit dem Schwingtisch 124, in welcher Variante der Erreger-Aktuator 880 zur Erzeugung der Erregerkräfte und die Haupt-Systemfeder 870 im Vergleich zu Fig. 1 dadurch andersartig ausgebildet sind, daß ihre Funktionen nicht unter Benutzung derselben Bauelemente: Kolben, Zylinder und Druckfluid-Volumen realisiert werden. In Fig. 8 wird die Haupt-Systemfeder 870 durch zwei gleichgroße Druckfluid-Volumina 878 verkörpert, welche jeweils zwischen einem eigenen Schwingkolben 874 und Zylinder 876 eingeschlossen sind. Der Erreger-Aktuator 880 ist ein hydraulischer Linearmotor, bestehend aus einem als Kol ben ausgebildeten beweglichen Teil 882 und einem als Zylinder ausgebildeten stationären Teil 883. Die Erregerkräfte werden in dem Druckfluid-Volumen 884 erzeugt durch den Aus tausch von dynamischen hydraulischen Wechsel-Volumina über die Wirkverbindung 164 mit der Erregersteuerung 160. Die Erregersteuerung 160 enthält in diesem Falle einen elek trohydraulischen Servomechanismus, welcher nach Maßgabe der von der zentralen Steue rung 190 erhaltenen Steuerungsinformationen dynamisch hydraulische Wechsel-Volumina mit vorgebbarer Frequenz und Größe und mit vorgebbaren Erreger-Energie-Portionen er zeugt. Die Erregerkräfte stützen sich einerseits gegen den Schwingtisch 124 und anderer seits gegen den Rahmen 100 ab. Für die Übertragung der Erregerkräfte auf einem eigenen Kraftfluß-Weg gilt etwas Ähnliches, wie in der Beschreibung zu Fig. 4 beschrieben.

In Fig. 9 wird eine Variante eines Verdichtungssystems gezeigt, welches ähnlich wie die Varianten gemäß den Fig. 4 und 8 arbeitet und dabei unter anderem die Lehre von An spruch 11 + 15 + 17 benutzt. Der Aufbau des ganzen Verdichtungssystems ist ähnlich dem der Fig. 1. Die mit der Ziffer 1 beginnenden Bezugszeichen kennzeichnen daher die glei chen Merkmale mit den ihnen zugeordneten Funktionen wie in Fig. 1. Die im Vergleich zu Fig. 1 andersartigen Merkmale, die mit der Ziffer 9 beginnen, sind alle unterhalb des Schwingtisches 124 angeordnet. Der Kraftfluß aller beteiligten Kräfte geht über das Zylin derteil 902. Das Zylinderteil ist ebenso wie der nach unten offene Rahmen 100 fest mit dem Fundament 904 verbunden ist. Das Fundament kann in diesem Falle wie ein Teil des Rah mens 100 betrachtet werden und ist ebenfalls Träger der Kraftflußwege aller beteiligten Verdichtungskräfte.

Das Zylinderteil 902 enthält Zylinderräume bzw. Fluidvolumina für zwei unterschiedliche hy draulische Linearmotoren: Das kompressible Fluidvolumen 906 stellt den energiespeichern den Teil der Haupt-Systemfeder 970 dar und ist mit seinem Kompressionsmodul maßge bend für die Resonanzfrequenz des Masse-Feder-Systems mit dem Schwingmassen- System 136, zu dem auch der Schwingkolben 908 gehört. Das Fluidvolumen 906 bildet zusammen mit dem Schwingkolben 908 die Haupt-Systemfeder 970. Das Aktuator- Fluidvolumen 914 bildet zusammen mit dem Aktuator-Kolben 916 und dem Zylinderteil 902 den hydraulischen Linearmotor des Erreger-Aktuators 980, mit welchem Linearmotor die Err 12682 00070 552 001000280000000200012000285911257100040 0002010039028 00004 12563egerkräfte erzeugt werden, mit denen Frequenz und Amplitude der Verdichtungs- Vibration bestimmt werden. Der Schwingkolben ist fest mit dem Schwingtisch 124 und der Aktuator-Kolben ist fest mit dem Schwingkolben verbunden. Das Fluidvolumen 906 und das Aktuator-Fluidvolumen 914 könnten auch vertauscht sein.

Der Erreger-Aktuator 980 ist mittels der Wirkverbindung 164 mit der Erreger-Steuerung 160 verbunden. Die Erregersteuerung (anstelle des symbolischen Rahmens 160 zwischen den Anschlußstellen 162 und 196 austauschbar) kann als ein Wechsel-Volumen- Pumpgenerator ausgeführt sein; sie kann aber auch einen elektro-hydraulischen Servome chanismus enthalten, welcher einerseits an eine Druckquelle (vorzugsweise mit im wesentli chen konstantem Druck) angeschlossen ist und andererseits dynamisch-hydraulische Wechsel-Volumina mit vorgebbarer Frequenz und Größe und mit vorgebbaren Erregerener gie-Portionen mit dem Linearmotor austauscht.

Der Schwingtisch 124 bzw. der Schwingkolben soll in einer mit einem variablen oder kon stanten Wert vorgebbaren durchschnittlichen Höhenlage gehalten werden, wie sie durch das Maß "Z" symbolisiert ist. Bei der Durchführung von Schwingbewegungen kann die durchschnittliche Höhenlage beispielsweise definiert sein durch jene Schwingweg- Bezugslage, bei der die Schwinggeschwindigkeit ihren maximalen Wert und die Schwingbe schleunigung den Wert Null hat. Auf diese Schwingweg-Bezugslage bezogen, können Schwingwegsamplituden +A und -A (verbunden mit positiven und negativen Schwingbe schleunigungen) definiert werden, wobei in Abhängigkeit von diversen Parametern die Schwingwegsamplituden +A und -A bemerkenswert unterschiedliche Werte haben können. Zumindestens bei der Durchführung von Schwingbewegungen im Resonanzbetrieb soll bei einer negativen Schwingwegamplitude -A das Fluidvolumen 906 um etwa den Betrag -A komprimiert werden.

Bei der Durchführung einer Schwingbewegung in positiver Richtung (+A) kann es passieren, daß bei Erreichen eines Kompressionsbetrages = Null des Fluidvolumens die Amplitude "+A" noch nicht erreicht ist. Um in diesem Falle die Bildung eines Vakuums zu vermeiden, ist der Einsatz eines Ausgleichsvolumen-Spenders 920 vorgesehen. Er besteht aus einem Zy lindergehäuse 922, einem Ausgleichs-Kolben 926, einer Ausgleichs-Feder 928 und einem Ausgleichs-Volumen 924 und ist über eine Leitung 930 mit dem Fluidvolumen 906 verbun den. Während ein Kompressionsbetrag < Null des Fluidvolumens vorherrscht, ist der Aus gleichs-Kolben 926 gegen die Kraft der Ausgleichs-Feder 928 in eine mechanisch gebildete Endlage gedrückt. Bei einer Aufwärts-Schwingbewegung wird spätestens bei Eintritt eines Kompressionsbetrages = Null des Fluidvolumens 906 der Ausgleichs-Kolben durch die Kraft der Ausgleichs-Feder aus seiner Endlage verschoben, wodurch ein Volumenstrom vom Ausgleichs-Volumen 924 in das Fluidvolumen 906 fließt. Nach wieder ansteigendem Kom pressionsbetrag nach Umkehr der Schwingungsbewegung an ihrem obersten Punkt wird umgekehrt ein Volumenstrom vom Fluidvolumen 906 in das Ausgleichs-Volumen 924 ver schoben, und zwar solange, bis der Ausgleichs-Kolben wieder in der gezeichneten Endlage ist, womit dann (sieht man von Leckageverlusten ab) gleichzeitig wieder eine Kompression des Fluidvolumens 906 beginnt. In einer anderen Ausführungsvariante könnte ein Aus gleichsvolumen-Spender aber auch durch ein entsprechend gesteuertes Ventil ersetzt wer den, welches den Volumenstrom beim Aufwärtshub von einer Druckquelle bezieht und und den Volumenstrom beim Abwärtshub in die Druckquelle selbst oder in einen anderen Be hälter zurückgibt.

Es ist ein Wegmeßsystem vorgesehen für die Erfassung des Schwingweges des Schwing tisches 124 bzw. des Schwingkolbens 908, bestehend aus einem ersten Sensorteil 910 und einem zweiten Sensorteil 912. Das Ergebnis dieser Wegmessung wird (auf eine nicht zeich nerisch dargestellte Weise) der zentralen Steuerung 190 zugeführt und dort verarbeitet. Um den Schwingtisch 124 bzw. den Schwingkolben 908 trotz auftretender Leckageverluste und anderer Störfaktoren in der vorgebbaren durchschnittlichen Höhenlage bzw. Schwingweg- Bezugslage halten zu können, ist ein hydraulischer Regelvolumen-Spender 940 vorgese hen. Dieser vermag über die Leitung 942 einen Regelvolumenstrom in das Fluidvolumen 906 hineinzuführen und gegebenenfalls auch von ihm abzuführen, derart, daß die vorgege bene durchschnittliche Höhenlage konstant gehalten wird. Der Regelvolumen-Spender 940 weist im gewählten Beispiel eine Druckquelle S, ein Rückschlagventil C und ein Ventil V auf, durch welches Ventil die notwendige Dosierung des Regelvolumenstroms vorgenommen wird. Das Ventil V, welches über die Wirkleitung 944 von der zentralen Steuerung 190 an gesteuert wird, ist ein Aktuator eines geschlossenen Regelkreises einer Niveauregelungs- Einrichtung, mit welcher die durchschnittliche Höhenlage bzw. Schwingweg-Bezugslage kontinuierlich auf einen vorgegebenen Wert geregelt wird.

Ein Verdichtungssystem gemäß der Fig. 9 bietet mehrere Vorteile, und zwar:

- Die Haupt-Systemfeder 970 wird nicht mit den Erregerkräften belastet, bzw. das Aktuator-Fluidvolumen wird nicht mit den Kräften der Haupt-Systemfeder belastet.
Der Kraftfluß aller drei beteiligten Kräfte vereinigt sich zwar im Schwingkolben, wegen der getrennt erfolgenden Erzeugung der Erregerkräfte in einem eigenen Erreger-Aktuator kommt es aber im Erreger-Aktuator nicht zu einer Überlagerung von Erregerkräften und aus den dynamischen Massenkräften abgeleiteten Federkräften.
- Bei der Dimensionierung des Aktuatorzylinders muß keine Rücksicht genommen werden auf die Dimensionierung des Schwingkolbens, welcher vor allem im Resonanzbetrieb Kräfte von anderer Größenordnung erzeugen muß.
- Im Gegensatz zu dem Verdichtungssystem gemäß Fig. 8 sind in Fig. 9 der hydraulische Linearmotor des Erreger-Aktuators und der Federzylinder der Haupt-Systemfeder kon zentrisch und dabei auch zentralsymmetrisch zum Schwingtisch 124 angeordnet. Wegen des möglichen symmetrischen Kraftangriffs von aus der Federfunktion herrührenden dy namischen Massenkräften und von Erregerkräften kann daher kein Verklemmungseffekt an den beteiligten Kolben auftreten und die Verdichtungsbeschleunigung wirkt symme trisch auf den ganzen Formkasten 106, was vor allem bei einer Aufteilung des Formka stens in viele Einzelformen von Bedeutung ist.

Fig. 10 zeigt das in Fig. 9 durch den Kreis "Q" gekennzeichnete Detail mit einer Abände rung, derart, daß in dem Innenzylinder des Zylinderteils 902 eine Ringnut 950 vorgesehen ist, welche mit einem Fluidvolumen 952 gefüllt ist. Das Fluidvolumen 952 kann sich bei ei nem in eine höhere Position verschobenen Schwingkolben 908 mit dem Fluidvolumen 906 vereinen. Außerdem wird noch eine zusätzliche hydraulische Schaltung 954 gezeigt, deren Leitungsteil 956 mit dem Fluidvolumen 952 über eine Fluidleitung 962 in Verbindung steht. Insgesamt zeigt Fig. 10 eine im Vergleich zu Fig. 9 andere, rein mechanisch-hydraulisch arbeitende Variante einer Niveauregelungs-Einrichtung, mit welcher die durchschnittliche Höhenlage bzw. Schwingweg-Bezugslage des Schwingtisches 124 auf einen durch die Po sition der Zylinder Steuerkante 958 der Ringnut vorgegebenen Wert geregelt wird und in welcher gleichzeitig auch die Funktion des in Fig. 9 beschriebenen Ausgleichsvolumen- Spenders realisiert ist. Der Schwingkolben 908 weist an seiner Unterseite eine Kolben- Steuerkante 960 auf, welche bei gleicher Höhenlage (wie gezeichnet) wie die Zylinder- Steuerkante 958 das Fluidvolumen 952 von dem Fluidvolumen 906 abtrennt. Mit der ge zeichneten Höhenlage des Schwingkolbens ist auch die Schwingweg-Bezugslage des Schwingtisches 124 definiert. Dabei stellt die Zylinder-Steuerkante 958 eine Maßverkörpe rung für die Soll-Position der Schwingweg-Bezugslage dar. Die hydraulische Schaltung ar beitet wie folgt: PLV ist ein Druckbegrenzungsventil, welches bei einem Druck < p_L in dem Leitungsteil 956 einem Volumenstrom den Weg in den Behälter T öffnet. S2 stellt eine Fluidquelle mit einem konstanten Druck < p_L dar. Ein Rückschlagventil CV verhindert einen Fluid-Rückstrom von dem Leitungsteil 956 in die Fluidquelle.

Die Funktion der Niveauregelungs-Einrichtung ist folgende: Nachdem die Kolben- Steuerkante 960 bei einer Abwärts-Schwingbewegung des Schwingkolbens 908 die Schwingweg-Bezugslage passiert hat, beginnt bei abgetrenntem Fluidvolumen 906 die Kompression dieses Fluidvolumens und die Schwingbewegung erreicht ihren unteren Um kehrpunkt nach dem Zurücklegen der Strecke -A. Sobald bei der anschließend einsetzen den Aufwärts-Schwingbewegung die Kolben-Steuerkante 960 erneut die Schwingweg- Bezugslage passiert hat, beginnt ein Ausgleichs-Volumenstrom von der Quelle S2 in das Fluidvolumen 906 hineinzufließen, und zwar solange, bis der Schwingkolben 908 nach dem Zurücklegen der Strecke +A den oberen Umkehrpunkt erreicht hat. Bei dem nachfolgenden Abwärtshub fließt, nachdem sich in dem Fluidvolumen 906 ein Druck < p_L aufgebaut hat, ein Volumenstrom vom Fluidvolumen 906 über das Druckbegrenzungsventil PLV in den Be hälter T, und zwar solange, bis die Kolben-Steuerkante 960 wieder die Schwingweg- Bezugslage passiert hat. Bei diesem Verfahren können die Aufwärtshübe entsprechend der Strecke +A durch die über den Aktuator-Kolben zugeführten Energie-Portionen innerhalb eines bestimmten Rahmens beliebig groß sein.

Die gleiche Funktion dieser Niveauregelungs-Einrichtung könnte bei ähnlicher Bauweise auch mit einer etwas anders gearteten Version durchgeführt werden: Hierbei ist die Kolben steuer-Kante (960) nicht an dem Schwingkolben 908 und die Zylinder-Steuerkante 958 nicht an dem zum Schwingkolben 908 zugehörigen Innenzylinder angebracht. Vielmehr ist nun die Kolbensteuer-Kante (960) an einem anderen Kolben und die Zylinder-Steuerkante 958 an einem anderen, dem anderen Kolben zugehörigen anderen Innenzylinder realisiert, wo bei die Zylinder-Steuerkante am anderen Zylinder ebenfalls durch die untere Planfläche ei ner anderen Ringnut (oder durch radiale Bohrungen) verwirklicht ist. Auch in dem anderen Innenzylinder ist ein anderes Fluidvolumen (ähnlich 906 in Fig. 10) als Federmedium ent halten, welches an die Unterseite des anderen Kolbens angrenzt. Eine andere hydraulische Schaltung, aufgebaut wie Schaltung 954 in Fig. 10, ist ebenfalls vorhanden, doch ist die andere hydraulische Schaltung mit ihrer Fluidleitung (wie Fluidleitung 962) nun an das ande re Fluidvolumen angeschlossen, während das in der anderen Ringnut enthaltene Fluidvolu men nun mit dem Fluidvolumen 906 (= Federmedium) durch eine Leitung verbunden ist. Es ist bei der anders gearteten Version dafür zu sorgen, daß der andere Kolben ebenfalls mit dem Schwingtisch 124 verbunden ist und synchron mit dem Schwingkolben 908 mit schwingt.

Es versteht sich, daß Niveauregelungs-Einrichtungen gemäß der Fig. 9 und 10 auch bei anderen Verdichtungssystemen eingesetzt werden können, sofern sie nach der Lehre von Anspruch 2 arbeiten.

Ganz allgemein gilt für alle Figuren, daß die dort gezeigten Strich-Punkt-Linien, wie z. B. die Linie 879 in Fig. 8, eine feste Verbindung zwischen zwei Bauteilen symbolisiert.

Claims

1. Verfahren für den Betrieb eines Verdichtungssystems zum Formen und Verdichten von aus lose zusammenhaftenden körnigen Bestandteilen, wie z. B. feuchtem Betonmörtel, be stehenden Formstoffen in Formausnehmungen von Formkästen zu Formkörpern (108), wie z. B. Pflastersteinen, welches Verdichtungssystem umfaßt:
einen Formkasten (106) mit dem zu verdichtenden Formstoff,
eine Stempelplatte (110) zur Erzeugung von Preßdruck auf den Formstoff von der einen Seite,
eine Preßeinrichtung (112) zur Erzeugung des Preßdruckes,
einen Schwingtisch (124) zur Übertragung von Vibrations-Verdichtungskräften auf den Formstoff von der anderen Seite,
einen Erreger-Aktuator (150) zur Anregung von Vibrationsschwingungen von im wesentlichen harmonischer Natur des Masse-Feder-Systems, wobei ein beweglicher Teil des Erreger-Aktuators verbunden ist mit dem Schwingtisch oder der Stempelplatte,
Steuerungsmittel (190, 118, 160) zur Steuerung der Preßeinrichtung und des Erreger- Aktuators und
einen Rahmen (100), durch welchen an der Verdichtung beteiligte Kräfte auf einem geschlossenen Kraftfluß-Weg geführt werden können,
bei welchem Verfahren die Erregerfrequenz derart geregelt oder gesteuert werden kann, daß die Erregerfrequenz während des Verdichtungsvorganges einen bestimmten Frequenz bereich durchläuft oder in einem bestimmten Frequenzbereich gehalten wird, wobei der Fre quenzbereich wenigstens eine Resonanzfrequenz des Masse-Feder-Systems (136, 134, 140) beinhaltet, und wobei das Masse-Feder-System eine hydraulische Haupt-Systemfeder umfaßt, in deren Druckfluid-Volumen (140) die Erregerenergie durch den Austausch von dynamischen Wechsel-Volumina eingebracht wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wechsel-Volumina von einem Wechselvolumen-Pump- Generator (160) erzeugt werden.

2. Verfahren für den Betrieb eines Verdichtungssystems zum Formen und Verdichten von aus lose zusammenhaftenden körnigen Bestandteilen, wie z. B. feuchtem Betonmörtel, be stehenden Formstoffen in Formausnehmungen von Formkästen zu Formkörpern (108), wie z. B. Pflastersteinen, welches Verdichtungssystem umfaßt:
einen Formkasten (106) mit dem zu verdichtenden Formstoff,
eine Stempelplatte (110) zur Erzeugung von Preßdruck auf den Formstoff von der einen Seite,
eine Preßeinrichtung (112) zur Erzeugung des Preßdruckes,
einen Schwingtisch (124) zur Übertragung von Vibrations-Verdichtungskräften auf den Formstoff von der anderen Seite,
ein zu Schwingbewegungen anregbares Masse-Feder-System (136, 134, 140) mit einer Haupt-Systemfeder (140) und mit einem Schwingmassen-System (136), bestehend aus mehreren synchron schwingenden Einzelmassen, zu welchen Einzelmassen zumindestens die Masse des Schwingtisches (124) zugehörig ist,
einen Erreger-Aktuator (150) zur Anregung von Vibrationsschwingungen von im wesentlichen harmonischer Natur des Masse-Feder-Systems, welcher Erreger-Aktuator verbunden ist mit dem Schwingtisch oder der Stempelplatte,
Steuerungsmittel (190, 118, 160) zur Steuerung der Preßeinrichtung und des Erreger- Aktuators und
einen Rahmen (100), durch welchen an der Verdichtung beteiligte Kräfte auf einem geschlossenen Kraftfluß-Weg geführt werden können,
bei welchem Verfahren die Erregerfrequenz derart geregelt oder gesteuert werden kann, daß die Erregerfrequenz während des Verdichtungsvorganges einen bestimmten Frequenz bereich durchläuft oder in einem bestimmten Frequenzbereich gehalten wird, wobei der Fre quenzbereich wenigstens eine Resonanzfrequenz des Masse-Feder Systems (136, 134, 140) beinhaltet,
dadurch gekennzeichnet, daß die dynamischen Massenkräfte des Masse-Feder-Systems, welche über eine eigene Haupt-Systemfeder (140) bei der Komprimierung derselben über tragen werden, in den Rahmen geleitet werden und daß
entweder die Erregerkräfte von den Massenkräften eines Vibrators (584) abgeleitete Kräfte sind, welche vom Vibrator in das Schwingmassen-System (124, 136) eingeleitet werden,
oder die Erregerkräfte zwischen dem Schwingmassen-System (124, 136) einerseits und dem Rahmen (100) andererseits abgestützt sind, wobei der Kraftfluß-Weg der Erregerkräfte parallel zu wenigstens jenem Teilweg (478, 678) des Kraftfluß-Weges der dynamischen Massenkräfte geführt wird, welcher Teilweg der Kraftfluß-Weg der dynamischen Massenkräfte durch die Haupt-Systemfeder (478, 678) bei der Komprimie rung derselben ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechsel-Volumina des Wechselvolumen-Pump-Generators (200) von einem Pumpkolben (210) erzeugt werden, dessen Pumpbewegung mechanisch von der Schwingbewegung eines Unwuchtvibrators (240) abgeleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechsel-Volumina des Wechselvolumen-Pump-Generators (300) von einem Pumpkolben (320) erzeugt werden, dessen Pumpbewegung mechanisch von einem rotierenden Antriebsorgan (310) abgeleitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechsel-Volumina des Wechselvolumen-Pump-Generators von einem Pumpkolben erzeugt werden, dessen Pumpbewegung von der Bewegung des beweglichen Teiles eines elektrischen Linearmotors abgeleitet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiter leitung der Wechsel-Volumina (218, 326) auf dem Weg zwischen dem Wechselvolumen- Pump-Generator und dem Druckfluid-Volumen der hydraulischen Haupt-Systemfeder (140) beeinflußbar ist durch ein schaltbares oder regelbares Organ (226, 340), durch welches Or gan der Austausch der Wechsel-Volumina eingeschränkt oder unterbrochen werden kann. 7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupt-Systemfeder als mechanische oder hydraulische (970) Feder ausgebildet wird, und zwar entweder als eine einzig vorhandene Feder (140, 970) mit zentralsymmetrischer Ausrichtung zum Schwing tisch (124) oder als eine Anordnung von mehreren Einzelfedern (678) ausgebildet wird, daß die Erregerkräfte zwischen dem Schwingmassen-System (124, 136) einerseits und dem Rahmen (100) andererseits abgestützt werden und daß als Erreger-Aktuator (480) ein hy draulischer Linearmotor vorgesehen wird, welcher mit hydraulischen Wechsel-Volumina be aufschlagt wird, die von einem Wechselvolumen-Pump-Generator (200, 300) erzeugt wer den, und wobei die Pumpbewegung des Wechselvolumen-Pump-Generators
entweder von der Schwingbewegung (206) eines Unwuchtvibrators (240) abgeleitet wird,
oder mechanisch von einem rotierenden Antriebsorgan (310) abgeleitet wird,
oder von der Bewegung eines elektrischen Linearmotors abgeleitet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerkräfte von den Massenkräften eines Unwuchtvibrators abgeleitete Kräfte sind, welche vom Unwuchtvibrator in das Schwingmassen-System (124, 136) eingeleitet werden, und zwar entweder dadurch, daß das Gestell des Unwuchtvibrators (584) unmittelbar und steif mit dem Schwingmassen- System (124, 136) verbunden ist, oder dadurch, daß der Unwuchtvibrator (681) weich (tiefe Abstimmung) über Federn (682) gegen den Rahmen (100) (oder den Boden) abgestützt ist und daß die Übertragung der Schwingbewegungen und Erregerkräfte vom Unwuchtvibrator zum Schwingmassen-System unter Einschaltung einer Kuppel-Einrichtung (684) erfolgt, welche Kuppel-Einrichtung mit verschiedenen Prinzipien zwecks Herstellung einer Kuppel- Verbindung arbeiten kann, und zwar Herstellung
durch mechanisches Ankuppeln,
unter Nutzung von magnetischen Kräften,
unter Einsatz von viskosen Medien mit elektrisch schaltbaren Scherkräften,
hydraulisch durch den Einsatz einer oder zweier eingespannter Ölsäulen, wobei die in Zylinderräumen (672, 673) eingespannten Ölsäulen durch die Mitwirkung eines hydraulischen Schaltorgans (685) verschieblich oder nicht verschieblich sind.

9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerkräfte zwischen dem Schwingmassen-System (124, 136) einerseits und dem Rahmen (100) andererseits abgestützt sind und daß der Erreger-Aktuator (780) ein elektrischer Linearmotor (782, 783) ist.

10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupt-Systemfeder als mechanische oder hydraulische (970) Feder ausgebildet wird, und zwar entweder als eine einzig vorhandene Feder (970) mit zentralsymmetrischer Ausrichtung zum Schwingtisch (124) oder als eine Anordnung von mehreren Einzelfedern (678) ausgebildet wird, daß die Erregerkräfte zwischen dem Schwingmassen-System (124, 136) einerseits und dem Rah men (100) andererseits abgestützt werden und daß als Erreger-Aktuator (880) ein hydrauli scher Linearmotor (882, 883, 884, 980) vorgesehen wird, welcher mit einer Erregersteue rung (160) verbunden ist, wobei die Erregersteuerung einen elektro-hydraulischen Servo mechanismus enthält, welcher einerseits an eine Druckquelle angeschlossen ist und ande rerseits dynamisch hydraulische Wechsel-Volumina mit vorgebbarer Frequenz und mit vor gebbaren Erregerenergie-Portionen mit dem Linearmotor austauscht.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 7 oder 10, bei welchem eine hydraulische Haupt-Systemfeder (140, 970) benutzt wird, welche realisiert ist durch ein kompressibles Feder-Fluidvolumen (104, 906), welches Feder-Fluidvolumen an den die Feder- Schwingkräfte übertragenden Schwingkolben (134, 908) grenzt, gekennzeichnet dadurch, daß eine Niveauregelungs-Einrichtung vorgesehen ist, mit welcher eine vorgebbare durch schnittliche Höhenlage (Z in Fig. 9) des Schwingkolbens eingestellt oder eingeregelt werden kann.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die vorgebbare durchschnittliche Höhenlage (Z in Fig. 9) geregelt wird durch Zufuhr eines Regel-Volumenstroms zu dem und/oder Abfuhr eines Regelvolumenstroms von dem Feder-Fluidvolumen (906) und durch Miteinbeziehung des Meßergebnisses einer Meßein richtung zur Ermittlung des Istwertes der Höhenlage (Z in Fig. 9), wobei in Abhängigkeit von dem Meßergebnis eine hydraulische Einrichtung gesteuert oder geregelt wird, mit welcher die Größe und/oder Richtung des Regelvolumenstromes verändert wird, oder
daß die vorgebbare durchschnittliche Höhenlage (Z in Fig. 9) eingestellt wird durch die Mitwirkung einer Steuerkante (958) als mechanische Maßverkörperung der Höhenlage, wo bei die Steuerkante zusammen mit einem anderen, als Kante oder Fläche ausgebildeten mechanischen Steuermerkmal, als Teil einer hydraulischen Einrichtung zur Veränderung eines Volumenstrom-Querschnittes eingesetzt wird, wobei die Veränderung eines Volumen strom-Querschnittes durch eine von der Schwingbewegung abgeleitete Relativbewegung von Steuerkante und Steuermerkmal vorgenommen wird, und wobei mit Erreichen eines Volumenstrom-Querschnittes = Null die Kompression des Feder-Fluidvolumens eingeleitet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei neben einer hydraulischen Haupt- Systemfeder (970) ein eigener Erreger-Aktuator (980) eingesetzt wird, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Ausgleichsvolumen-Spender zur Lieferung eines Ausgleichsvolumens ein gesetzt wird für die Vergrößerung des Fluid-Volumens (906) der hydraulischen Haupt- Systemfeder (970) während der Durchführung einer Aufwärts-Schwingbewegung (in Rich tung der Amplitude +A in Fig. 9).

14. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (100) für die Führung des Kraftfluß-Weges durch mehrere Rahmenteile gebil det wird, wobei als Rahmenteile Teile des Bodens (904) oder ein Fundament (904) aus Be ton, auf dem das Verdichtungssystem steht, miteinbezogen werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluidvolumen (906) der Haupt-Systemfeder (970) zumindestens bei einem Betrieb des Ver dichtungssystems mit einer Resonanzfrequenz des Masse-Feder-Systems (136, 134, 140) die dynamischen Massenkräfte der schwingenden Massen des schwingenden Masse-Feder- Systems und gegebenenfalls auch die aus dem Preßdruck resultierenden Kräfte abstützt, während das Fluidvolumen (914) des hydraulischen Erreger-Aktuators (980) die Erreger kräfte abstützt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen des Schwingtisches (124) während eines Verdichtungsvorganges mit verän derlicher Schwingungsfrequenz und/oder mit veränderlicher Schwingungsamplitude durch geführt werden.

17. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der voranstehenden An sprüche 7 oder 10 oder 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Linear motor des Erreger-Aktuators (980) zentralsymmetrisch zum Schwingtisch (124) und bei Ausbildung der Haupt-Systemfeder als eine einzig vorhandene Feder (970) konzentrisch zu dieser angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Haup-Systemfeder (970) als eine hydraulische Feder ausgebildet ist.

19. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der voranstehenden An sprüche 1 bis 16, wobei die Vorrichtung umfaßt:
einen Formkasten (106) mit dem zu verdichtenden Formstoff,
eine Stempelplatte (110) zur Erzeugung von Preßdruck auf den Formstoff von der einen Seite,
eine Preßeinrichtung (112) zur Erzeugung des Preßdruckes,
einen Schwingtisch (124) zur Übertragung von Vibrations-Verdichtungskräften auf den Formstoff von der anderen Seite,
einen Erreger-Aktuator (150) zur Anregung von Vibrationsschwingungen von im wesentlichen harmonischer Natur des Masse-Feder-Systems, welcher Erreger-Aktuator verbunden ist mit dem Schwingtisch oder der Stempelplatte,
Steuerungsmittel (190, 118, 160) zur Steuerung der Preßeinrichtung und des Erreger- Aktuators und
einen Rahmen (100), durch welchen an der Verdichtung beteiligte Kräfte auf einem geschlossenen Kraftfluß-Weg geführt werden können,
dadurch gekennzeichnet, daß die dynamischen Wechsel-Volumina unter Mitwirkung einer Steuerung (190) bezüglich der Frequenz veränderbar sind
durch die Veränderung der Drehzahlen der Antriebsmotoren (202, M in Fig. 3) bei jenen Wechselvolumen-Pump-Generatoren (200, 300), bei denen die Bewegungen ihrer Pumpkolben (210, 320) von einem Unwuchtvibrator (240) oder von einem rotierenden Antriebsorgan (310) abgeleitet sind, oder
durch Veränderung der Frequenz des Wechselfeldes bei einem elektrischen Linearmotor.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamischen Wech sel-Volumina unter Mitwirkung einer Steuerung (190) auch bezüglich der Größe der in ihnen enthaltenen Erregerenergie-Portionen veränderbar sind
durch Veränderung der Größe der Pumpkolben-Hübe, oder
durch den Einsatz eines schaltbaren oder regelbaren Organs (226, 340), durch welches Organ der Austausch der dynamischen Wechsel-Volumina eingeschränkt oder unterbrochen werden kann.

21. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der voranstehenden An sprüche 2 oder 7 bis 10, wobei die Vorrichtung umfaßt:
einen Formkasten (106) mit dem zu verdichtenden Formstoff,
eine Stempelplatte (110) zur Erzeugung von Preßdruck auf den Formstoff von der einen Seite,
eine Preßeinrichtung (112) zur Erzeugung des Preßdruckes,
einen Schwingtisch (124) zur Übertragung von Vibrations-Verdichtungskräften auf den Formstoff von der anderen Seite,
ein zu Schwingbewegungen anregbares Masse-Feder-System (136, 134, 140) mit einer Haupt-Systemfeder (140) und mit einem Schwingmassen-System (136), bestehend aus mehreren synchron schwingenden Einzelmassen, zu welchen Einzelmassen zumindestens die Masse des Schwingtisches (124) zugehörig ist,
einen Erreger-Aktuator (150) zur Anregung von Vibrationsschwingungen von im wesentlichen harmonischer Natur des Masse-Feder Systems, welcher Erreger-Aktuator verbunden ist mit dem Schwingtisch oder der Stempelplatte,
Steuerungsmittel (190, 118, 160) zur Steuerung der Preßeinrichtung und des Erreger- Aktuators und
einen Rahmen (100), durch welchen an der Verdichtung beteiligte Kräfte auf einem geschlossenen Kraftfluß-Weg geführt werden können,
dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerkräfte bezüglich der Frequenz veränderbar sind unter Mitwirkung einer zentralen Steuerung (190) und einer mit ihr verbundenen Erreger steuerung (160) für den Erreger-Aktuator.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerkräfte auch bezüglich des Produktes "Größe der Erregerkraft" mal "Größe der Einwirkzeit" veränderbar sind unter Mitwirkung einer zentralen Steuerung (190) und einer mit ihr verbundenen Erre gersteuerung (160) für den Erreger-Aktuator.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupt-Systemfeder (140) des zu Schwingbewegungen anregbaren Masse-Feder-System (136, 134, 140) bezüglich ihrer die Resonanzfrequenz des Masse-Feder-Systems beeinflus senden Federkonstante (Federsteifigkeit) veränderbar ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupt-Systemfeder (140) verkörpert ist durch ein wenigstens teilweise in einem Zylinderkörper eingespanntes Druckfluid-Volumen (140) und daß die Federkonstante veränderbar ist durch eine Verände rung der Größe des Druckfluid-Volumens,
entweder dadurch, daß die Größe des Druckfluid-Volumens (140) gebildet ist durch mehrere voneinander durch schaltbare Sperrventile abtrennbare Unter-Volumina,
oder dadurch, daß ein Teil des Druckfluid-Volumens (140) eingespannt ist in einem Zylinder, dessen Zylinderraum veränderbar ist durch einen in dem Zylinder nach vorgegebener Weise verschieblichen Kolben, wobei die Verschiebung des Kolbens bevorzugt durch einen Gewindespindel-Trieb durchgeführt ist.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 oder Vorrichtung nach einem der An sprüche 17 bis 24, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
das Verdichtungssystem ist Teil einer Gießerei-Formmaschine,
der Formstoff ist für die Funktion des Abformens eines Gießform-Modelles vorgesehen,
wenigstens ein Gießform-Modell ist in der Formausnehmung untergebracht und mit dem Schwingmassen-System fest und mit diesem mitschwingend verbunden,
der zu verdichtende und wenigstens an seiner Unterseite durch die Konturen des Gießform-Modells zu formende Formstoff ist bereits vor dem Verdichtungsvorgang neben dem und oberhalb des Gießform-Modells angeordnet.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 oder Vorrichtung nach einem der An sprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichtungssystem Teil einer Sinter teil-Formmaschine ist.

27. Verfahren oder Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Sinterteilen um Metall-Sinterteile handelt.