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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zur Herstellung von Betonformsteinen
mittels einer in einer Formmaschine gehaltenen Form, eine Form für eine solche
Anordnung und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Form.
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Zur
rationellen Herstellung von Betonformsteinen, insbesondere Pflastersteinen,
sind Anordnungen gebräuchlich,
bei welchen eine Form mit mehreren Formnestern in einer Formmaschine
gehalten ist. Die Formnester weisen obere Öffnungen zu einer Oberseite
der Form und untere Öffnungen zu
einer Unterseite der Form auf. Die Form ist mit der Unterseite auf
eine rüttelbare
Unterlage aufsetzbar, welche dabei die unteren Öffnungen verschließt. Durch
die oberen Öffnungen
wird feuchtes Betongemenge in die Formnester eingefüllt, in
die oberen Öffnungen
der Formnester werden Druckplatten eingesenkt, welche auf das Betongemenge
drücken
und die Rüttelunterlage
wird zu Rüttelschwingungen
angeregt, welche sich in das Betongemenge übertragen und dieses in kurzer
Zeit zu formstabilen Betonformsteinen verdichten. Die Betonformsteine
werden durch die unteren Öffnungen
der Formnester entformt, wobei Unterlage und Form vertikal zueinander verfahrbar
sind.
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Die
Form mit den mehreren Formnestern ist typischerweise durch einen
materialhomogenen Stahlblock gebildet, in welchen die Formnester
ausgeschnitten sind. Die Formnester sind untereinander durch Zwischenwände getrennt
und durch einen gemeinsamen Randbereich der Form allseitig umgeben.
Zur Verringerung des Abriebs an den Wänden der Formnester werden
diese Wände
in der Regel nachträglich
oberflächengehärtet, insbesondere
bei hoher Temperatur. Um eine gleichmäßige Härtung auch der dem Randbereich
zuweisenden Wände
der Formnester zu gewährleisten
und zur Vermeidung von Verziehungen der Form beim Härtevorgang
ist es gebräuchlich,
auch im Randbereich der Form noch zusätzliche Aussparungen zwischen
Oberseite und Unterseite zu erzeugen, welche durch Trennwände von
den randständigen
Formnestern getrennt sind. Diese Aussparungen sind aber nicht zur
Befüllung mit
Betongemenge vorgesehen.
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Um
ein Eindringen von Betongemenge in die Aussparungen zu verhindern,
wird typischerweise auf der Oberseite der Form ein Deckblech befestigt, welches
zugleich als Verschleißschutz
dienen kann. In anderer Ausführung
können
auf die Aussparungen einzeln Deckel aufgeschweißt werden. Bei einer aus der
WO 02/078920 A2 bekannten Anordnung ist vorgesehen, die Aussparungen
im Randbereich mit Polymerbeton zu füllen, wodurch zum einen ein
mit der Oberseite der Form bündiger
Abschluss der Aussparungen und zum anderen eine Schwingungsdämpfung der
Form selbst erreicht wird.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhafte
Anordnung zur Herstellung von Betonformsteinen mit einer in einer
Formmaschine gehaltenen Form mit derartigen zusätzlichen Aussparungen, eine
für eine
solche Anordnung geeignete Form sowie ein Herstellungsverfahren
für eine
solche Form anzugeben.
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Erfindungsgemäße Lösungen sind
in den unabhängigen
Ansprüchen
beschrieben. Die abhängigen
Ansprüche
enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
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Bei
der vorliegenden Erfindung kann mit geringem Volumen an Kunststoff
und in kurzer und damit wirtschaftlicher Herstellungszeit ein mit
der Oberseite der Form bündiger
Abschluss der zusätzlichen Aussparungen
erreicht werden. Ins besondere ist die Form der Aussparungen dabei
weitgehend beliebig. Vorteilhafterweise kann unter den in großer Variationsbreite
der der verfügbaren
Kunststoffe ein Kunststoffmaterial mit für den Anwendungsfall besonders vorteilhaften
Eigenschaften, insbesondere hoher Abriebfestigkeit und/oder hoher
Stabilität
gegen die Rüttelbewegungen
der Form ausgewählt
werden. die Aussparungen werden häufig auch als Freifelder bezeichnet.
Die Aussparungen können
auch zwischen benachbarten Formnestern auftreten.
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Von
besonderem Vorteil ist der Verguss eines Teils des Volumens der
Aussparungen mit einem Kunststoffmaterial in flüssiger Phase, wobei die Form gegenüber einer
Betriebsstellung um 180° gedreht ist.
Als Betriebsstellung der Form sei die Ausrichtung der Form bei der
Herstellung der Betonformsteine angesehen, in welcher Oberseite
und Unterseite der Form in horizontalen Ebenen liegen und die Oberseite über der
Unterseite liegt. Der Verguss kann vorteilhafterweise automatisch
mit einer computergesteuerten Vorrichtung mit einer Dosiereinrichtung
vorgenommen werden.
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In
der um 180° gedrehten
Lage der Form liegen wieder Oberseite und Unterseite in horizontalen Ebenen,
wobei aber die Oberseite der Form mit den oberen Öffnungen
der Aussparungen nach unten und die Unterseite mit den unteren Öffnungen
der Aussparungen nach oben gekehrt ist. In dieser Lage werden die
oberen Öffnungen
der Aussparungen mit der nach unten weisenden Oberseite der Form
in einer Ebene liegend verschlossen und Kunststoffmaterial wird
in flüssiger
Form in die Aussparungen eingebracht. Das Verschließen der
oberen Öffnungen
der Aussparungen kann in bevorzugter Ausführung in einfacher Weise dadurch
erfolgen, dass die Form mit der Oberseite nach unten weisend auf
eine ebene Auflagefläche,
welche zumindest unterhalb der Aussparungen verläuft, aufgelegt wird. Das Kunststoffmaterial
wird in einer solchen Menge in die Aussparungen eingebracht, dass
die Aussparungen nur zum Teil, insbe sondere weniger als zur Hälfte mit
dem Kunststoff gefüllt
sind. Die Einfüllhöhe ist vorteilhafterweise
geringer als der mittlere Wandabstand der Wände der Aussparungen.
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Das
Kunststoffmaterial ist als aus der flüssigen Phase verfestigend,
insbesondere polymerisierend ausgewählt, beispielsweise aus der
Familie der Polyurethane. Die Form bleibt bis zur Verfestigung des
Kunststoffmaterials in der umgedrehten Lage, so dass das Kunststoffmaterial
Deckelanordnungen in den Aussparungen bildet, welche die Aussparungen bündig mit
der Oberseite der Form abschließen.
Die Polymerisationszeit kann beispielsweise wenige Minuten betragen.
Nach Verfestigung des Kunststoffmaterials kann die Form von der
Auflagefläche
abgehoben werden. Die Deckelanordnungen in Gestalt der Kunststoff-Gusskörper sind
vorteilhafterweise in Vertiefungen und/oder Erhebungen gegen die
Seitenwände
der Aussparungen formschlüssig
verankert. Die Vertiefungen und/oder Erhebungen werden beim Einfüllen der
flüssigen
Phase des Kunststoffs von diesem ausgefüllt bzw. umschlossen.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch eingehend veranschaulicht. Dabei
zeigt:
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1 eine
Form in Schrägansicht
von oben,
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2 eine
Form in Schrägansicht
von unten,
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3 Haltestrukturen
im Detail,
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4 Die
Befüllung
einer Aussparung bei umgedrehter Form,
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5 eine
alternative Haltestruktur in Schrägansicht,
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6 die
Haltestruktur nach 5 in Blickrichtung auf die Wand,
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7 einen
Schnitt durch eine Deckelanordnung an einer Haltestruktur nach 5,
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8 eine
weitere Ausführung
einer Haltestruktur,
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9 eine
weitere Ausführung
einer Haltestruktur.
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1 zeigt
in Ansicht von schräg
oben eine Form mit einer Mehrzahl von Formnestern FN, welche untereinander
durch Zwischenwände
ZW getrennt sind. Die Formnester sind von der Oberseite OS zur Unterseite
US der Form durchgehend. In den die Formnester seitlich begrenzenden
Wänden
können
noch zusätzliche
Strukturen, beispielsweise für Abstandshalteelemente
an den fertigen Betonformsteinen, vorgesehen sein. Die von den Formnestern insgesamt
beanspruchte Fläche
innerhalb der Form wird auch als Steinfeld bezeichnet. In einem
die Gesamtheit der Formnester umgebenden Randbereich RB der Form
sind weitere Aussparungen erzeugt, welche durch randständige Formnestwände RW von den
Formnestern getrennt und diesen benachbart sind. Die Aussparungen
FF werden auch als Freifelder bezeichnet.
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Die
Form in 1 ist fiktiv unterteilt in einen Teil
FOA, welcher die Situation vor dem Verschließen der oberen Öffnungen
der Aussparungen FF zeigt, und einen zweiten Teil FOB, welcher die
Situation nach dem Verschließen
der oberen Öffnungen
der Aussparungen FF mittels eingegossener Deckelanordnungen DA darstellt.
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In
dem ersten Formteil FOA sind in den von oben einsehbaren Aussparungen
FF noch Haltestrukturen HS sichtbar, welche als Erhebungen gegen
die Seitenwände
der Aussparungen FF oder als Vertiefungen in diese ausgeführt sein
können.
Die Haltestrukturen können
auch andere Formen aufweisen, und insbesondere auch als auf die
Wände der Aussparungen
aufgeschweißte
oder sonst wie mit den Wänden
der Aussparungen FF verbundene Elemente ausgeführt sein.
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Die
Form ist ohne Details von im Regelfall zusätzlich vorhandenen Elementen,
wie z. B. Flanschleisten zum Einspannen der Form in eine Formmaschine
oder in einen Formrahmen dargestellt. Nicht dargestellt sind auch
eine rüttelbare
Unterlage, wie beispielsweise ein Rütteltisch mit einem Steinbrett,
auf welchen die Form mit ihrer Unterseite bei der Herstellung der
Betonformteile aufgesetzt ist, sowie eine Auflastvorrichtung, welche
mit Druckplatten in die oberen Öffnungen
der Formnester eintaucht und auf in die Formnester FN eingefülltes Betongemenge
drückt.
In 1 ist zusätzlich
bezüglich
der Form festes ein xyz-Koordinatensystem zur Orientierung mit eingezeichnet.
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Die 2 zeigt
die Form nach 1 in einer um 180° gedrehten
Position, wobei die Unterseite US der Form nach oben und die Oberseite
OS der Form nach unten weist. Die Form kann in dieser umgedrehten
Lage vorteilhafterweise auf einer horizontalen Auflagefläche aufliegen,
welche zumindest die Aussparungen FF im Randbereich RB der Form
mit der Oberseite OS der Form bündig
verschließt.
Die Auflagefläche
kann der Einfachheit halber unter der gesamten Form in deren Lage
nach 2 durchgehend verlaufen. Die Form ist in 2 wieder
fiktiv in zwei Formteile, nämlich
einen Teil FOA mit unbefüllten Aussparungen
FF und einen Teil FOB mit in die Aussparungen eingegossenen Deckelanordnungen
DA aufgeteilt dargestellt.
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Aus 2 ist
auch eine weitere gebräuchliche
Eigenart solcher Formen ersichtlich, wonach die Unterseite US der
Form im Bereich der Formnester gegen die Unterseite der Form im
Randbereich RB versetzt ist. In der Betriebsstellung der Form mit
auf einer rüttelbaren
Unterlage, beispielsweise einem Steinbrett auf einem Rütteltisch
mit der Unterseite aufliegender Form liegt diese mit den unteren
Kanten der Zwischenwände
und randständigen
Wände der Formnester
auf dem Steinbrett auf und der Randbereich RB ist vertikal gegen
das Steinbrett versetzt.
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In 3 ist
ein Ausschnitt aus einer Wand WA einer Aussparung mit einem Vorsprung
VS als Halteelement skizziert. Das Halteelement ist ähnlich einer
Schwalbenschwanzform von der Wandfläche WA der Aussparung in den
Aussparungsraum hinein ragend sich erweiternd ausgeführt, wodurch
eine besonders gute Verankerung mit einem als Deckelanordnung herzustellenden
Kunststoffkörper
erreicht werden kann, wie nachfolgend anhand 4 noch im
Detail beschrieben. Die Halteelemente, im Beispielsfall also der
Vorsprung VS, sind vorteilhafterweise im oberen Bereich, insbesondere
in der oberen Hälfte,
vorzugsweise dem oberen Drittel der Höhe HA der Erstreckung der Aussparung
in z-Richtung angeordnet.
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4 zeigt
einen Ausschnitt aus einem Randbereich der Form in deren Lage nach 2,
d. h. mit auf einer Auflagefläche
AF aufliegender, nach unten weisender Oberseite OS der Form. Dargestellt ist
eine Aussparung FF und ansatzweise ein Formnest FN, welche durch
eine randständige
Formnestwand RW getrennt sind. In die Aussparung FF im Randbereich
der Form ist ein Kunststoff als flüssige Phase PF aus einer Dosiereinrichtung
DE bis zu einer Höhe
HK eingefüllt.
Die Menge einzufüllenden flüssigen Kunststoffs
ist bei bekannter Querschnittsfläche
der Aussparung nach gewünschter
Höhe HK leicht
dosierbar. Die Auflagefläche
AF schließt
die Aussparung FF an der Oberseite der Form hinreichend dicht ab,
um Austreten nennenswerter Mengen des flüssigen Kunststoffs zu vermeiden.
Die Einfüllhöhe HK beträgt vorzugsweise
weniger als die Gesamthöhe
der Aussparung FF in z-Richtung. Die Füllhöhe HK ist vorteilhafterweise
geringer als der Wandabstand der gegenüber stehenden Wandflächen der
Aussparung FF. Die Füllhöhe HK kann
vorteilhafterweise weniger als die Hälfte, vorzugsweise weniger
als ein Drittel der Höhe
HA der Aussparung FF betragen. Die Füllhöhe HK kann vorteilhafterweise
zwischen wenigstens 5 mm, insbesondere wenigstens 10 mm und höchstens
40 mm, insbesondere höchstens
30 mm liegen.
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Nach
Einfüllen
von flüssigem
Kunststoff in eine Aussparung FF in der gewünschten Höhe HK wird die Dosiereinrichtung
zur nächsten
Aussparung weiter verfahren und füllt flüssigen Kunststoff in diese ein
und fährt
so entlang des Randbereichs alle Aussparungen durch. Die Befüllung kann
auch für
merhere Aussparungen gleichzeitig erfolgen. Die einzelnen Aussparungen
können
unterschiedliche Größe besitzen.
Wenn deren Querschnittsfläche
jeweils bekannt ist, können
alle Aussparungen in derselben Höhe
HK oder in individuell verschiedener bestimmter Höhe mit flüssigem Kunststoff
befüllt
werden.
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Der
flüssige
Kunststoff, welcher beispielsweise aus der Gruppe der Polyurethane
gewählt
sein kann, härtet
in kurzer Zeit, insbesondere durch Polymerisation, aus. Bei der
Polymerisation kann sich eine geringfügige Schrumpfung des Kunststoffes
ergeben. Durch die schwalbenschwanzförmig gestalteten Vorsprünge VS kann
dennoch eine spielfreie Verankerung des verfestigten Kunststoffkörpers in
der Aussparung gewährleistet
werden.
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Die
Oberfläche
der Auflagefläche
AF ist vorteilhafterweise so ausgeführt, dass der aushärtende Kunststoff
nicht auf dieser Fläche
haftet. Hierfür
kann die Auflagefläche
AF auch mit einem Trennmittel vorbehandelt sein.
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In 5 ist
eine andere Form eines Halteelements als Vertiefung in der Wandfläche WA einer Aussparung
HS5 skizziert, wobei auch hierbei wieder eine sich von der Wandfläche WA der
Aussparung in die Wand hinein erweiternde Struktur der Vertiefung vorteilhaft
für eine
Verankerung eines Kunststoffkörpers
als Deckelanordnung vorgesehen ist. Die runden Aussparungen in der
Wandflächen
bilden die Stellen, an welchen im Fräser senkrecht zur Wandfläche bewegt
wird.
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6 zeigt
eine Draufsicht auf die Wandfläche
der 5, 7 einen Ausschnitt aus einer
entlang VII-VII von 6 geschnittenen Seitenansicht mit
einer in der in 5 skizzierten Haltestruktur
verankerten gegossenen Deckelanordnung DA7.
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In 8 sind
als Haltestrukturen HS8 Bolzen mit Bolzenköpfen skizziert, welche in Bohrungen
der Wandfläche
befestigt, z. B. eingeschraubt, eingepresst, verschweißt sind.
In 9 sind Haltestrukturen als von der Wandfläche in die
Aussparungen ragende, mit zwei Enden an der Wandfläche befestigte Bügel skizziert.
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Für die Haltestrukturen
sind eine Vielzahl von Formen vorstellbar. Wenn die Schrumpfung
des die Deckelanordnung DA bildenden Kunststoffkörpers und ein dabei evtl. entstehendes
Spiel des in der Aussparung gehaltenen Kunststoffkörpers vernachlässigbar
ist oder in Kauf genommen wird, können die Haltestrukturen auch
wesentlich einfacher ausfallen. Die Haltestrukturen an den Wänden der
Aussparungen können
auch über
den Querschnitt der Aussparungen durchgehend ausgeführt sein.
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Die
vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen
sowie die den Abbildungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln
als auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern im Rahmen fachmännischen
Könnens
in mancherlei Weise abwandelbar.