DE10062530C1

DE10062530C1 - Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus einem verdichtungsfähigen Gemenge, Rütteltisch und Schwingungserreger

Info

Publication number: DE10062530C1
Application number: DE10062530A
Authority: DE
Inventors: Joerg-Henry Schwabe
Original assignee: Institut fuer Fertigteiltechnik und Fertigbau Weimar eV
Current assignee: Institut fuer Fertigteiltechnik und Fertigbau Weimar eV
Priority date: 2000-12-13
Filing date: 2000-12-13
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2020-12-14
Also published as: ATE361790T1; DE50112480D1; EP1214988B1; EP1214988A2; DK1214988T3; EP1214988A3

Abstract

Eine Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus einem verdichtungsfähigen Gemenge, bei der die Verdichtung unter Einwirkung von mechanischen Schwingungen erfolgt, umfaßt einen Schwingungserreger mit einem Schwingkörper (5), eine an diesem um ihre Längsachse (L) drehbar gelagerte Hauptwelle (6), einen Kreisel (8), der mit der Hauptwelle (6) verbunden und um eine Kreiselachse (K) drehbar ist, wobei die Kreiselachse (K) nicht-parallel zu der Längsachse (L) der Hauptwelle (6) angeordnet ist, sowie Antriebsmittel, um die Hauptwelle (6) und den Kreisel (8) in Drehung um die jeweilige Achse (L, K) zu versetzen. Zudem wird ein Schwingungserreger vorgeschlagen, der eine oder mehrere Unwuchtmassen (10) an seiner Hauptwelle (6) aufweist. Weiterhin wird ein Rütteltisch beschrieben, bei dem Kippschwingungen durch eine Kreiselerregung beeinflußt werden. In sämtlichen Fällen kann das Schwingungsverhalten einfach über die Drehzahl des Kreisels beeinflußt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus einem verdichtungsfähigen Gemenge, bei dem die Verdichtung unter Einwirkung von mechanischen Schwingungen erfolgt. Derartige Vorrichtungen umfassen eine Einrich tung zur Einkopplung von mechanischen Schwingungen in das verdichtungsfähige Gemenge, einen Schwingkörper, der mit der Einkopplungseinrichtung verbunden ist, sowie eine Hauptwelle, die an dem Schwingkörper um ihre Längsachse drehbar gela gert ist.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf einen Rütteltisch sowie auf einen Schwin gungserreger.

Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind zur Herstellung von Betonrohren be reits allgemein bekannt. Beispiele hierfür sind unter anderem in der DE 43 17 351 A1 sowie in der DE 196 43 978 C2 beschrieben. Bei diesen bekannten Vorrichtungen wird der noch unverdichtete Beton in ein Formwerkzeug eingegeben, das einen Kern in Form eines Hohlrohres aufweist. Zur Verdichtung des eingefüllten Betons wird der Kern zu Schwingungen bzw. Vibrationen angeregt. Die Erzeugung der mechanischen Schwingungen erfolgt mittels einer in dem Kern angeordneten Welle, an der Unwucht massen befestigt sind und die über einen Elektromotor in Rotation versetzt wird.

Die Lagerungen der Welle sind mit dem Kern starr verbunden, so daß die durch Un wuchterregung erzeugten Schwingungen über den Kern auf das verdichtungsfähige Gemenge einwirken können. Dementsprechend ist die Verteilung der Oberflächenbeschleunigung des Kerns entlang der Längsachse desselben für die erreichbare Verdich tung des Gemenges und damit für die Qualität des aus diesem hergestellten Formkör pers von großer Bedeutung.

Insbesondere bei der Herstellung von Rohren erfolgt oftmals eine Relativbewegung zwischen dem Kern und weiteren Abschnitten des Formwerkzeuges, so daß das herzu stellende Formteil, beispielsweise ein Rohr, sukzessive aufgebaut wird. Üblicherweise wird bei der Fertigung von Rohren oder ähnlichen Hohlkörpern mit Kernen gearbeitet, die in ihrer Betriebsstellung in Vertikalrichtung ausgerichtet sind. Der Kern ist dabei entweder feststehend oder aber er wird von unten in den Außenmantel des Formwerk zeuges eingeführt. Aus der Relativbewegung zwischen dem Kern und dem Formwerk zeug sowie dem bei der Ausformung des Formteils ansteigenden Füllgrad des Form werkzeuges ergibt sich der Wunsch, das Schwingungsverhalten des Kerns an den Ab lauf des Herstellungsprozesses anzupassen, um den Verdichtungsgrad in dem herzu stellenden Formteil möglichst präzise beeinflussen zu können.

Bei herkömmlichen Vorrichtungen können die mechanischen Schwingungen beispiels weise über die Drehzahl der Hauptwelle beeinflußt werden. Zudem besteht die Mög lichkeit, die Oberflächenbeschleunigungen und Amplituden des Kerns über die Anord nung der Unwuchtmassen zu beeinflussen. Dazu können beispielsweise Unwuchtmas sen in mehreren parallelen Ebenen entlang der Längsachse der Hauptwelle vorgesehen werden. Durch eine Variation der einzelnen Unwuchtmassen in den jeweiligen Ebenen können überdies Kippschwingungen korrigiert oder auch gezielt eingestellt werden. Um das Schwingungsverhalten eines solchen Kerns zu verstellen, ist in der Regel eine Umrüstung der gesamten Vorrichtung erforderlich, wozu insbesondere der Kern und die in diesem aufgenommenen Einrichtungen aus- und umgebaut werden müssen.

In der bereits erwähnten DE 43 17 351 A1 wird zur Beeinflussung der Schwin gungsamplitude vorgeschlagen, in dem Kern zwei parallele Wellen anzuordnen, die jeweils mit Unwuchtmassen versehen sind. Durch eine gezielte Ansteuerung der Rota tion der beiden Wellen ergänzen sich die von den Unwuchtmassen erzeugten Schwin gungen oder heben sich gegeneinander auf. Eine Demontage des Kerns ist hierzu nicht erforderlich, jedoch bleiben die Möglichkeiten zur Beeinflussung des Schwingungsver haltens auf eine Überlagerung der Schwingungen der beiden Hauptwellen beschränkt, d. h. es ist lediglich eine Variation der Schwingungsamplitude durch Einstellung eines definierten Phasenunterschiedes zwischen den Drehbewegungen der beiden Wellen möglich.

Eine weitere Möglichkeit zur Veränderung des Schwingungsverhaltens besteht in der Verwendung eines kontinuierlich einstellbaren hydraulischen Fliehkraftstellers, wie er beispielsweise aus der DE 196 43 978 C2 bekannt ist. Die dort vorgeschlagene Lösung ist jedoch konstruktiv sehr aufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Alternativen für die Schwingungser zeugung und Schwingungsbeeinflussung aufzuzeigen.

Hierzu wird eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei der min destens ein Kreisel mit der Hauptwelle verbunden und um eine Kreiselachse drehbar ist, wobei die Kreiselachse nicht-parallel zu der Längsachse der Hauptwelle angeordnet ist und weiterhin Antriebsmittel vorgesehen sind, um die Hauptwelle und den Kreisel in Drehung um ihre jeweilige Achse zu versetzen.

Im Betrieb rotiert der Kreisel um seine Kreiselachse. Weiterhin ist der Kreisel einer Zwangsdrehung um die Längsachse der Hauptwelle unterworfen. Die hierbei entste henden Reaktionsmomente versuchen den Kreisel so zu drehen, daß die Achse der Kreiseldrehung und die Achse der Zwangsdrehung gleichsinnig parallel zueinander ausgerichtet sind. Durch die Verbindung des Kreisels mit der Hauptwelle wird jedoch eine solche Relativbewegung verhindert. Vielmehr führt das Reaktionsmoment, dessen Vektor im wesentlichen senkrecht zu der Kreiselachse und der Längsachse steht, zu einem Kippmoment an dem Schwingkörper, das mit der Drehzahl der Hauptwelle um läuft. Dementsprechend variieren die Schwingungsamplituden entlang der Längsachse der Hauptwelle. Dies ist mit den in der DE 43 17 351 A1 und DE 196 43 978 C2 offen barten Vorrichtungen nicht ohne weiteres möglich.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Einkopplungseinrichtung beispielsweise ein Abschnitt eines Formwerkzeuges. An dieses wird der Schwingungserreger mit seinem Schwingkörper unmittelbar oder über zusätzliche Federelemente angeschlossen. Bei spielsweise kann am Formwerkzeug ein Ring ausgebildet werden, der den Schwingkör per in der Art einer Manschette umgibt.

Vorzugsweise ist die Einkopplungseinrichtung ein Kern einer Hohl- oder Rohrform, der gegenüber weiteren Abschnitten der Hohl- bzw. Rohrform federelastisch gelagert ist. Insbesondere bei Rohrherstellungsverfahren, bei denen der Aufbau des Rohres sukzes sive durch Zufuhr von verdichtungsfähigem Gemenge erfolgt. Ermöglicht die umlau fende Kippbewegung, welche durch die Kreiselreaktionsmomente an dem Kern erzeugt wird, die größten Schwingungsamplituden im Bereich des gerade frisch eingefüllten Gemenges, das auf diese Art und Weise besonders wirkungsvoll verdichtet wird.

In einer besonders raumsparenden Ausgestaltungsform nimmt der Kern die Hauptwelle wenigstens teilweise auf. Vorzugsweise wird der gesamte Schwingungserreger weitest gehend innerhalb des Kerns untergebracht. Hierdurch ist es in besonders einfacher Weise möglich, dessen drehende Elemente gegen Verunreinigungen zu schützen.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist der Kern in Betriebs stellung mit seiner Längsachse in Vertikalrichtung ausgerichtet und an seinem unteren Ende federelastisch gelagert, an seinem oberen axialen Ende hingegen ungefesselt, so daß er dort frei schwingen kann. Dies ist insbesondere bei der Rohrfertigung mit auf steigendem oder stehendem Kern für die Verdichtung des Gemenges vorteilhaft. Der Kreisel kann beispielsweise innerhalb des Kerns in der Betriebsstellung in einem obe ren Endabschnitt des Kerns oder aber auch auf halber Höhe desselben angeordnet werden.

Das vorstehend erläuterte Prinzip der Schwingungserregung kann auf weitere Vorrich tungen, beispielsweise auf einen Rütteltisch angewendet werden. Dementsprechend wird hier ein Rütteltisch vorgeschlagen, der im Folgenden umfaßt: einen Schwingkör per in Form eines Tisches, der an einem Fundament federelastisch abgestützt ist, eine Hauptwelle, die an dem Schwingkörper um ihre Längsachse drehbar gelagert ist, min destens einen Kreisel, der mit der Hauptwelle verbunden und um eine Kreiselachse drehbar ist, wobei die Kreiselachse nicht-parallel zu der Längsachse der Hauptwelle angeordnet ist, und Antriebsmittel, um die Hauptwelle und den Kreisel in Drehung um ihre jeweilige Achse zu versetzen.

Hierbei kann die Schwingungserregung über den Kreisel als Korrekturerregung dienen. Die Primärerregung kann eine Unwuchterregung sein, wozu in einer vorteilhaften Aus gestaltung der vorstehend erläuterten Vorrichtung bzw. des Rütteltisches an der Hauptwelle eine oder mehrere Unwuchtmassen vorgesehen sind. Diese laufen dann mit der Drehzahl der Hauptwelle um und erzeugen beispielsweise an einem Kern einer Hohl- oder Rohrform im wesentlichen kreisende Erregerkräfte.

Durch eine entsprechende Abstimmung der Unwuchtmassen sowie der Drehzahl der Hauptwelle und der Drehzahl des Kreisels kann die Primärerregung durch die Un wuchterregung erfolgen, während die Kreiselerregung dazu verwendet wird, gezielte Kippschwingung zu überlagern oder gegebenenfalls störende Kippbewegungen zu kompensieren oder korrigieren.

Dementsprechend wird weiterhin ein Schwingungserreger vorgeschlagen, der im Fol genden umfaßt: einen Schwingkörper, eine Hauptwelle, die an dem Schwingkörper um ihre Längsachse drehbar gelagert ist, eine oder mehrere Unwuchtmassen, die an der Hauptwelle vorgesehen sind, mindestens einen Kreisel, der mit der Hauptwelle verbun den und um eine Kreiselachse drehbar ist, wobei die Kreiselachse nicht-parallel zu der Längsachse der Hauptwelle angeordnet ist und Antriebsmittel, um die Hauptwelle und den Kreisel in Drehung um ihre jeweilige Achse zu versetzen.

Ein derartiger Schwingungserreger, der eine Unwuchterregung mit einer Kreiselerre gung kombiniert, ist für vielfältige Anwendungszwecke, insbesondere in der Verfah renstechnik geeignet und nicht auf die vorstehend genannten Vorrichtungen zur Her stellung von Formteilen oder auf Rütteltische beschränkt.

Der Kreisel kann beispielsweise zwischen zwei Unwuchtmassen angeordnet werden. Es ist jedoch auch möglich, den Kreisel an einem freien Endabschnitt der Hauptwelle an zubringen. Im letztgenannten Fall kann der Kreisel auch an einem fliegend gelagerten Endabschnitt der Hauptwelle sitzen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind ein oder mehrere weitere Krei sel an der Hauptwelle vorgesehen, die jeweils um ihre Kreiselachse drehbar sind, wobei die Kreiselachse nicht-parallel zu der Längsachse der Hauptwelle angeordnet ist. Hier durch kann die Wirkung des ersten Kreisels verstärkt werden. Überdies ist es möglich, verschiedene Kreiselerregungen einander zu überlagern, indem beispielsweise die Drehzahlen der Kreisel individuell angesteuert werden.

Der bzw. die Kreisel werden bevorzugt derart angeordnet, daß die Kreiselachse bzw. die Kreiselachsen die Längsachse der Hauptwelle schneiden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung schließen die Kreiselachse bzw. die Krei selachsen mit der Längsachse der Hauptwelle einen Winkel von 90° ein, wodurch sich große Kippmomente mit verhältnismäßig kleinen Kreiselmassen erreichen lassen.

Vorzugsweise liegen die Kreisachsen von zwei gleichartigen Kreiseln koaxial zueinan der. In diesem Fall werden die Kreisel selbst nicht als Unwuchtmasse wirksam. Zur Vermeidung von Störmomenten ist es vorteilhaft, wenn die Kreiselachse mit der Sym metrieachse des zugehörigen Kreisels zusammenfällt.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung ist für die Hauptwelle und für die Kreisel jeweils eine separate, drehzahlsteuerbare Antriebseinrichtung vorgesehen. Hierdurch läßt sich das Schwingungsverhalten des Schwingungserregers durch eine Variation der Drehzahl und des Drehsinns einstellen. Durch die Variation der Kreiseldrehzahl kann das überlagerte Kippmoment, das mit der Drehzahl der Hauptwelle umläuft, vergrößert oder verringert werden.

Bevorzugt ist der Kreisel mit einem drehzahlsteuerbaren Kreiselmotor gekoppelt, wo bei der Kreiselmotor an der Hauptwelle befestigt ist. Dies erlaubt eine besonders kom pakte Bauweise des Schwingungserregers. Der Kreiselmotor kann dabei ein Elektromo tor sein. Es ist jedoch auch möglich, einen hydraulischen oder pneumatischen Motor vorzusehen.

Zur Energieversorgung des Kreiselmotors ist in einer weiteren, vorteilhaften Ausgestal tung ein zu dem Kreiselmotor führender Abschnitt der Hauptwelle als Hohlwelle aus gebildet. Durch diese Hohlwelle kann beispielsweise eine elektrische Versorgungslei tung, aber auch eine Hydraulik- oder Pneumatikleitung zu dem Kreiselmotor geführt werden.

In einer alternativen Ausgestaltungsform werden die Hauptwelle und die Kreisel über eine gemeinsame Antriebseinrichtung angetrieben, wobei die Antriebseinrichtung mit der Hauptwelle gekoppelt ist und der mit der Hauptwelle um die Längsachse drehende Kreisel unmittelbar oder über ein Getriebe an dem Schwingkörper geführt ist. Ein separater Antrieb für den bzw. die Kreisel ist in diesem Fall nicht erforderlich, so daß sich ein besonders einfacher Aufbau ergibt. Allerdings sind die Möglichkeiten der Dreh zahlvariation für die Kreisel hier etwas eingeschränkt.

Weiterhin kann an dem Schwingkörper eine weitere Hauptwelle parallel zu der ersten Hauptwelle gelagert werden, an der wiederum, in Entsprechung zu der ersten Haupt welle, wenigstens ein Kreisel vorgesehen ist. Zudem sind hierbei weitere Antriebsmittel in Entsprechung zu dem ersten Antriebsmittel vorgesehen, um die weitere Hauptwelle sowie den bzw. die weiteren Kreisel in Drehung zu versetzen. Durch eine gezielte Ab stimmung der Drehgeschwindigkeiten sowie des Phasenwinkels der Hauptwellen zu einander ergibt sich hiermit eine sehr hohe Variabilität der erregbaren Schwingungen.

Vorzugsweise sind an jeder der Wellen wiederum eine oder mehrere Unwuchtmassen vorgesehen. Bei einer gegenläufigen Bewegung der Drehrichtungen der Hauptwellen kann hierdurch beispielsweise eine Richtungskomponente der Unwuchterregung voll ständig kompensiert werden, so daß eine unwuchtinduzierte Schwingungsbewegung in Form einer Hin- und Herbewegung entlang einer Achse erzeugt werden kann, der je nach Ansteuerung der Kreiseldrehzahlen zusätzliche Kippbewegungen überlagerbar sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von drei Ausführungsbeispielen näher erläu tert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Herstellung von Formtei len aus einem verdichtungsfähigen Gemenge mit einem Schwingungserreger zur Verdichtung des Gemenges,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Herstellen von Form teilen mit einem zweiten Schwingungserreger, und in

Fig. 3 einen Rütteltisch mit einem weiteren Schwingungserreger.

Das erste Ausführungsbeispiel in Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus einem verdichtungsfähigen Gemenge G in Form eines Rohrfertigers mit steigendem Kern. Die Vorrichtung umfaßt zunächst ein in seiner Betriebsstellung in Vertikalrichtung ausgerichtetes Formwerkzeug mit einer Außenschale 1, häufig auch als Mantel bezeichnet, sowie einem in diese von unten einfahrbaren Kern 2, der eine im wesentlichen zylindrische Außenform aufweist. Fig. 1 zeigt den Zustand während des Füllens und Verdichtens des Formteils, beispielsweise eines Betonrohres. Zu Be ginn des Fertigungsprozesses ist der Kern 2, der an einem Maschinenrahmen 3 über elastische Federelemente 4 abgestützt ist, im wesentlichen vollständig aus dem Au ßenschale 1 nach unten herausgezogen, so daß das Formwerkzeug nach unten gerade geschlossen ist.

Während des Füllens des Formwerkzeuges mit verdichtungsfähigem Gemenge G wird der Kern 2 mit ansteigendem Gemengepegel nach oben bewegt. Gleichzeitig vollführt der Kern 2 hierbei eine Schwingungs- oder Rüttelbewegung, um mechanische Schwin gungen in das Gemenge G einzukoppeln und somit das zwischen seiner Außenwand und dem Außenschale 1 des Formwerkzeuges befindliche Gemenge G zu verdichten. Dabei besteht ein großes Interesse daran, insbesondere das gerade frisch eingefüllte, noch lockere Gemenge möglichst ohne den Einschluß von Hohlräumen zu verfestigen, so daß gerade in diesem Bereich möglichst hohe Oberflächenbeschleunigungen und Oberflächenamplituden an dem oberen axialen Endabschnitt des Kerns 2 erwünscht sind.

Zur Erzeugung der Schwingungen ist ein Schwingungserreger vorgesehen, der weitest gehend innerhalb des Kerns 2 angeordnet ist. Dieser Schwingungserreger umfaßt zu nächst einen Schwingkörper 5 in Form eines Rahmens oder Vibratorbaums, der fest mit dem Kern 2 verspannt ist. An dem Schwingkörper 5 ist eine Hauptwelle 6 drehbar ge lagert, deren Längsachse L koaxial zu der Längsachse des Kerns 2 ausgerichtet ist. An einem beispielhaft unten aus dem Kern 2 hinausragenden Endabschnitt der Haupt welle 6 ist ein Elektromotor 7 als drehzahlsteuerbare Antriebseinrichtung für die Hauptwelle 6 angekoppelt. Anstelle eines Elektromotors 7, beispielsweise eines Asyn chronmotors mit Frequenzumrichter, kann auch ein hydraulisch oder pneumatisch an getriebener Motor vorgesehen werden. Auch ist es möglich, eine getrennt von der Hauptwelle 6 angeordnete Antriebseinrichtung zu verwenden und die Antriebsleistung beispielsweise über einen Ketten- oder Riementrieb auf die Hauptwelle 6 zu übertra gen.

Am gegenüberliegenden Endabschnitt der Hauptwelle 6 sind zwei Kreisel 8 vorgese hen, deren Kreiselachse K nicht-parallel zu der Längsachse L der Hauptwelle 6 ange ordnet sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel schließen die Kreiselachse K mit der Längsachse L jeweils einen Winkel von 90° ein, wobei die Kreiselachse K die Längs achse L schneiden.

Die beiden Kreisel 8 werden über einen drehzahlsteuerbaren Motor 9 angetrieben, dessen Gehäuse fest mit einem fliegend gelagerten Endabschnitt der Hauptwelle 6 ver bunden ist. Der Kreiselmotor 9 ist hier ein Elektromotor, beispielsweise wiederum ein Asynchronmotor mit Frequenzumrichter. Es kann jedoch auch ein hydraulisch oder pneumatisch angetriebener Motor eingesetzt werden.

Unmittelbar unterhalb des Kreiselmotors 9 ist innerhalb des oberen axialen Endab schnittes des Kerns 2 zwischen zwei Lagerstellen der Hauptwelle 6 eine Unwuchtmas se 10 an der Hauptwelle 6 starr befestigt. Bei einer Rotation der Hauptwelle 6 erzeugt die Unwuchtmasse 10 radial gerichtete Unwuchtkräfte, die den Kern 2 zu einer umlau fenden Kippbewegung anregen, so daß die Außenwand des Kerns 2 Schwingungen in das zu verdichtende bzw. bereits verdichtete Gemenge G einträgt. Dieser Unwuchter regung wird eine weitere Schwingung überlagert, die aus der Rotation der drehenden Kreisel 8 um die Längsachse L resultiert. Hierbei wird ein Moment erzeugt, das zu der jeweiligen Kreiselachse K wie auch der Längsachse L orthogonal ist, wodurch im we sentlichen eine Kippschwingung am Kern 2 verursacht wird. Diese Kippschwingung besitzt die gleiche Erregungsfrequenz, wie die Unwuchterregung.

Durch eine gezielte Einstellung der Drehzahl der Kreisel 8 wie auch der Drehrichtung der Kreisel 8, lassen sich eine Vielzahl von unterschiedlichen Schwingungserregungen generieren. Beispielsweise kann eine durch die Kreisel 8 erregte Kippschwingung dazu verwendet werden, die von der Unwuchtmasse 10 erzeugte Kippschwingung zu ver mindern. Es ist jedoch genauso möglich, deren Schwingungswirkung über die Kreisel 8 zu verstärken. Die durch die Kreiselbewegung erzeugten Momente lassen sich in ihrer Größe mit der Drehzahl der Kreisel 8 einstellen, so daß auf diese Art und Weise eine einfache Korrektur der durch die Umwuchtmassen 10 erzeugten Schwingung möglich ist, ohne daß es hierzu erforderlich wäre, den Kern 2 sowie den im wesentlichen in diesem angeordneten Schwingungserreger zu demontieren. Eine Demontage kann hier trotzdem auf sehr einfache Art und Weise erfolgen, indem die Verspannung des Schwingkörpers 5 mit dem Kern 2 gelöst und der Schwingkörper 5 axial aus dem Kern 2 herausgezogen wird.

Ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen ist in Fig. 2 dargestellt. Auch diese Vorrichtung ist als Rohrfertiger ausgebildet, die im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel jedoch einen stehenden Kern 2 als Abschnitt eines Formwerkzeuges aufweist. In diesem Fall befindet sich der Außen schale 1 des Formwerkzeuges und der Kern 2 während des Einfüllens und Verdichtens des Gemenges G in einer festen Position zueinander.

Innerhalb des Kerns 2, der über elastische Elemente 4 gegen ein Fundament 11 oder einen stationären Maschinenrahmen abgestützt ist, ist wiederum ein Schwingkörper 5 angeordnet. Dieser Schwingkörper 5 ist über Spanneinrichtungen 12 fest mit dem Kern 2 verbunden. Die Spanneinrichtungen 12 erlauben die Verwendung gleichartiger Schwingkörper 5 in unterschiedlichen Kernen 2. An dem Schwingkörper 5 ist wieder eine Hauptwelle 6 um ihre Längsachse L drehbar gelagert. Der Antrieb der Hauptwel le 6 kann wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erfolgen. In dem in Fig. 2 dargestell ten Beispiel ist jedoch die Antriebseinrichtung 7 relativ zu der Hauptwelle 6 außeraxial angeordnet, so daß das entsprechende Ende der Hauptwelle 6 frei bleibt und gegebe nenfalls anderweitig nutzbar ist. Die Antriebsleistung wird hier von der Antriebsein richtung 7 über einen Riementrieb 13 an die Hauptwelle 6 übertragen.

Etwa auf halber Höhe des Kerns 2 sind zwei Kreisel 8 mit der Hauptwelle 6 verbunden, wobei hier wie in dem ersten Ausführungsbeispiel die Ankopplung über einen Kreisel motor 9 erfolgt, der zwischen zwei Lagern der Hauptwelle 6 an derselben befestigt ist. Die Kreisel 8 wie auch der Kreiselmotor 9 sind wie in dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet und bedürfen daher hier keiner erneuten Erläuterung. Die Versorgung des Kreiselmotors 9 erfolgt durch einen Hohlwellenabschnitt 14 der Hauptwelle 6 hindurch. Durch diesen Hohlwellenabschnitt 14 kann beispielsweise eine elektrische Leitung oder auch eine hydraulische oder pneumatische Zuleitung zu dem Kreiselmotor 9 geführt werden.

Weiterhin sind an der Hauptwelle 6 zwei Umwuchtmassen 10 vorgesehen, die hier je weils an einem Endabschnitt der Hauptwelle 6 starr befestigt sind. Um die Unwucht massen 10 sind jeweils zwei zusätzliche Lagerstellen für die Lagerung der Hauptwel le 6 an dem Schwingkörper 5 vorgesehen. Überdies sind die Spanneinrichtungen 12 jeweils auf der Höhe der Umwuchtmassen 10 angeordnet, so daß die erzeugten Un wuchtkräfte über den Schwingkörper 5 auf kurzem Weg in den Kern 2 eingeleitet wer den.

Die Betriebsweise des Schwingungserregers des zweiten Ausführungsbeispiels ent spricht im wesentlichen derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels. Auch hier kann durch eine Variation der Drehrichtung wie auch der Drehzahl der Kreisel 8 die Schwin gungserregung während des Füllens und Verdichtens des Formwerkzeuges variiert werden, indem der unwuchterregten Schwingung eine kreiselerregte Schwingung über lagert wird.

Ein werteres Beispiel für einen Schwingungserreger, der das Prinzip der Kreiselerregung ausnutzt, ist in Fig. 3 anhand eines Rütteltisches dargestellt, bei dem z. B. Kippschwin gungen aufgrund von Beladungsunterschieden durch eine Kreiselerregung kompensiert werden können.

Der Rütteltisch umfaßt einen Schwingkörper 5 in Form eines Tisches, der an vier Stel len über federelastische Elemente 8 an einem stationären Fundament 11 gelagert ist. Der Schwingkörper 5 trägt zwei parallel zueinander verlaufende Hauptwellen 6 und 6', deren Rotation über ein Getriebe 15 gekoppelt ist, so daß lediglich eine Antriebsein richtung 9 für beide Hauptwellen 6 und 6' benötigt wird. Durch das Getriebe 15, bei spielsweise ein Zahnradpaar, kann ein gewünschtes Drehzahlverhältnis zwischen den Hauptwellen 6 bzw. 6' fest vorgegeben werden. Vorzugsweise rotieren beide Hauptwel len 6 und 6' mit der gleichen Drehzahl, jedoch in umgekehrter Drehrichtung. Weiterhin sind an jeder Hauptwelle 6 bzw. 6' Unwuchtmassen 10 bzw. 10' befestigt, die an bei den Wellen in gleicher Art und Weise angeordnet sind. Bei Rotation der Hauptwellen 6 und 6' ergibt sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aufgrund der Anordnung der Unwuchtmassen 10 und 10' eine Schwingungserregung lediglich in Vertikalrich tung. Hingegen heben sich die horizontalen Fliehkraftanteile der Unwuchterreger auf grund der Symmetrieeigenschaften des Systems gegeneinander auf.

Weiterhin sind an den beiden Hauptwellen 6 und 6' jeweils Kreisel 8 bzw. 8' mit einem zugehörigen Kreiselmotor 9 bzw. 9' vorgesehen, wobei auch hier die Kreiselachsen K zu der jeweiligen Längsachse L der zugehörigen Hauptwelle 6 bzw. 6' nicht-parallel angeordnet sind. In dem dritten Ausführungsbeispiel ist, wie in den beiden vorher be schriebenen Ausführungsbeispielen, wiederum ein Winkel von 90° zwischen der Krei selachse K und der zugehörigen Längsachse L vorgesehen. Die Kreisel 8 erzeugen mit der Drehzahl der Hauptwellen 6 und 6' umlaufende Momente in einer Richtung ortho gonal zu der jeweiligen Kreiselachse K und der zugehörigen Längsachse L, deren Größe u. a. von der jeweiligen Kreiseldrehzahl abhängt. Werden beispielsweise die beiden Kreisel 8 bzw. 8' mit gleicher Drehzahl angetrieben, so heben sich die horizontal wir kenden Momentenanteile auf, während die vertikal wirkenden Momentenanteile die Kippbewegung beeinflussen.

In allen, vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen werden kreiselerregte Kipp schwingungen dazu verwendet, das Schwingungsverhalten eines Schwingungserregers zu beeinflussen, wobei dies einfach durch eine Veränderung der Drehzahl des bzw. der Kreisel möglich ist. Insbesondere kann hierdurch eine durch Unwuchtmassen erzeugte Schwingung beeinflußt werden, wobei das Korrekturmoment des bzw. der Kreisel in der Frequenz der Unwuchterregung abgegeben wird.

Es ist in sämtlichen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich, die Unwuchtmassen vollständig wegzulassen, um dadurch einen auf dem Prinzip der Krei selerregung beruhenden Schwingungserreger zu schaffen. Es ist überdies auch mög lich, eine Unwuchtmasse durch die Masse eines Kreisels zu ersetzen. In der einfachsten Form kann daher ein einziger Kreisel als Schwingungserreger dienen, der sowohl Un wuchtschwingungen aufgrund seiner außeraxialen Anordnung an der Hauptwelle als auch durch die Kreiselbewegung erregte Schwingungen erzeugt.

Bezugszeichenliste

1

Außenschale

2

Kern

3

Maschinenrahmen

4

Federelement

5

Schwingkörper

6

,

6

' Hauptwelle

7

Elektromotor

8

,

8

' Kreisel

9

,

9

' Kreiselmotor

10

,

10

' Unwuchtmasse

11

Fundament

12

Spanneinrichtung

13

Riementrieb

14

Hohlwellenabschnitt

15

Getriebe
L, L' Längsachse der Hauptwelle

6

bzw.

6

'
K, K' Kreiselachse

Claims

1. Vorrichtung zum Herstellen von Formteilen aus einem verdichtungsfähigen Ge menge, bei der die Verdichtung unter Einwirkung von mechanischen Schwingun gen erfolgt, umfassend:
eine Einrichtung zur Einkopplung von mechanischen Schwingungen in das ver dichtungsfähige Gemenge (G),
einen Schwingkörper (5), der mit der Einkopplungseinrichtung verbunden ist,
eine Hauptwelle (6), die an dem Schwingkörper (5) um ihre Längsachse (L) dreh bar gelagert ist,
mindestens einen Kreisel (8), der mit der Hauptwelle (6) verbunden und um eine Kreiselachse (K) drehbar ist, wobei die Kreiselachse (K) nicht-parallel zu der Längsachse (L) der Hauptwelle (6) angeordnet ist, und
Antriebsmittel, mit denen die Hauptwelle (6) und der Kreisel (8) in Drehung um die jeweilige Achse (L, K) versetzt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkopplungs einrichtung ein Abschnitt eines Formwerkzeuges ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkopplungs einrichtung als Kern (2) einer Hohl- oder Rohrform ausgebildet und gegenüber weiteren Abschnitten der Hohl- bzw. Rohrform federelastisch gelagert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) die Hauptwelle (6) wenigstens auf einem Teilabschnitt ihrer Gesamtlänge umschließt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) in Betriebsstellung mit seiner Längsachse (L) in Vertikalrichtung ausgerichtet, da bei an seinem unteren axialen Ende federelastisch gelagert und dadurch an sei nem oberen axialen Ende frei schwingend gehalten ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kreisel (8) innerhalb eines in der Betriebsstellung oberen Endabschnittes des Kerns (2) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kreisel (8) innerhalb des Kerns (2) in der Betriebsstellung auf halber Höhe desselben angeordnet ist.

8. Rütteltisch, umfassend:
einen Schwingkörper (5) in Form eines Tisches, der an einem Fundament (11) federelastisch abgestützt ist,
mindestens eine Hauptwelle (6), die an dem Schwingkörper (5) um ihre Längsach se (L) drehbar gelagert ist,
mindestens einen Kreisel (8), der mit der Hauptwelle (6) verbunden und um eine Kreiselachse (K) drehbar ist, wobei die Kreiselachse (K) nicht-parallel zu der Längsachse (L) der Hauptwelle (6) angeordnet ist, und
Antriebsmittel, mit denen die Hauptwelle (6) und der Kreisel (8) in Drehung um die jeweilige Achse (L, K) versetzt werden.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und Rütteltisch nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Hauptwelle (6) ein oder mehrere Unwucht massen (10) vorgesehen sind.

10. Schwingungserreger, umfassend:
einen Schwingkörper (5),
mindestens eine Hauptwelle (6), die an dem Schwingkörper (5) um ihre Längs achse (L) drehbar gelagert ist,
eine oder mehrere Unwuchtmassen (10), die an der Hauptwelle (6) vorgesehen sind,
mindestens einen Kreisel (8), der mit der Hauptwelle (6) verbunden und um eine Kreiselachse (K) drehbar ist, wobei die Kreiselachse (K) nicht-parallel zu der Längsachse (L) der Hauptwelle (6) angeordnet ist, und
Antriebsmittel, mit denen die Hauptwelle (6) und der Kreisel (8) in Drehung um die jeweilige Achse (L, K) versetzt werden.

11. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kreisel (8) zwischen zwei Unwuchtmassen (10) angeordnet ist.

12. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kreisel (8) an einem freien Endabschnitt der Hauptwelle (6) angeordnet ist.

13. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere weitere Kreisel (8) an der Hauptwelle (6) vorgesehen und um ihre jeweilige Kreiselachse (K) drehbar sind, wobei die Kreiselachsen (K) nicht- parallel zu der Längsachse (L) der Hauptwelle (6) angeordnet sind.

14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreiselachse (K) bzw. Kreiselachsen (K) die Längsachse (L) der Hauptwelle (6) schneiden.

15. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreiselachse (K) bzw. die Kreiselachsen (K) mit der Längsachse (L) der Hauptwelle (6) einen Winkel von 90° einschließen.

16. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreiselachsen (K) von zwei gleichartigen Kreiseln (8) koaxial zueinander angeordnet und die beiden Kreisel (8) gleichsinnig rotierend angetrieben sind.

17. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Kreiselachse (K) mit der Symmetrieachse des zugehörigen Krei sels (8) zusammenfällt.

18. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Hauptwelle (6) und für die Kreisel (8) jeweils eine separate drehzahl steuerbare Antriebseinrichtung vorgesehen ist.

19. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kreisel (8) mit einem drehzahlsteuerbaren Kreiselmotor (9) gekoppelt ist und der Kreiselmotor (9) an der Hauptwelle (6) befestigt ist.

20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß an einen Kreiselmo tor (9) jeweils zwei Kreisel (8) angekoppelt sind.

21. Anordnung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Kreiselmotor (9) verbundener Abschnitt (14) der Hauptwelle (6) als Hohlwel le ausgebildet ist.

22. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß für die Hauptwelle (6) und die Kreisel (8) eine gemeinsame Antriebseinrichtung vorgesehen ist, wobei die Antriebseinrichtung mit der Hauptwelle (6) gekoppelt ist und die mit der Hauptwelle (6) um die Längsachse (L) drehenden Kreisel (8) unmittelbar oder über ein Getriebe an dem Schwingkörper (5) geführt sind.

23. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schwingkörper (5) eine oder mehrere weitere Hauptwellen (6') paral lel oder anders gerichtet zu der ersten Hauptwelle (6) gelagert sind, an denen wiederum wenigstens ein Kreisel (8') vorgesehen ist, und daß weitere Antriebs mittel vorgesehen sind, um die weiteren Hauptwellen (6') und den bzw. die wei teren Kreisel (8') in Drehung zu versetzen.

24. Anordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß an den weiteren Hauptwellen (6') eine oder mehrere Unwuchtmassen (10') vorgesehen sind.