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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Positionieren
von Randabschal-Profilelementen auf einem Schalungstisch nach den Oberbegriffen
der Patentansprüche 1 bzw. 2.
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Gegenstand
des Europäischen Patentes
EP 1 179 401 B , von dem die Erfindung ausgeht,
sind ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung von Betonfertigteilen,
bei denen ein programmgesteuerter Roboter magnetisch fixierbare
Randabschal-Profilelemente mit integrierten Permanentmagnetkörpern
aus einem Magazin entnimmt, auf dem Schalungstisch lagegenau absetzt
und anschließend die Permanentmagnetkörper aktiviert.
Beim Transport der Profilelemente aus dem Magazin zum Schalungstisch
ist der Roboter mit einem Greiferkopf mit zwei Greifern ausgerüstet,
deren Greifbacken das Profilelement an den beiden Längsseiten
umfassen. Zum Aktivieren der Permanentmagnetkörper dient sodann
ein Setzwerkzeug, das mittels der Greifer von oben auf entsprechende
Druckknöpfe der Permanentmagnetkörper drückt,
so dass diese und damit auch die Profilelemente auf dem Schalungstisch
magnetisch fixiert werden.
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In
der Praxis hat sich herausgestellt, dass die Randabschal-Profilelemente
nicht lückenlos hintereinander verlegt werden können,
weil die im Einsatz befindlichen Schalungstische sowie die Schalungen selbst
Toleranzen aufweisen, die der Roboter nicht ausgleichen kann. Daraus
ergibt sich die Notwendigkeit, die Profilelemente auf Lücke
abzusetzen, d. h. mit einem Versetzspalt, was den Nachteil hat,
dass beim Gießen Betonschlemme in die Versetzspalte eintritt.
Das führt zu unschönen Kantenausbildungen des
fertigen Betonelementes und zu Schwierigkeiten beim Reinigen der
Schalungen.
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Zur
Vermeidung der oben aufgezeigten Nachteile wurden daher Überlegungen
angestellt, den Roboterkopf so auszubilden, dass die Toleranzen
der Schalungen, des Roboters und des Schalungstisches ausgeglichen
werden können und gleichzeitig die Möglichkeit
besteht, die Profilelemente vor der endgültigen Positionierung
spaltfrei zusammenzuziehen. Die entsprechenden Lösungsansätze führten
bisher zu modifizierten Roboterköpfen mit mehreren, voneinander
unabhängigen und zeitlich versetzt zu aktivierenden Betätigungseinheiten, durch
die einerseits die Taktzeiten beim Verlegen der Abschalelemente
erheblich vergrößert und andererseits das Gewicht
und der Bauraum des Roboterkopfes erhöht wurden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System – Verfahren
und Einrichtung – zur Verfügung zu stellen, das
eine spaltfreie Positionierung der Abschalelemente innerhalb kürzester
Taktzeiten mit geringstem Konstruktionsaufwand für den
Roboterkopf erlaubt und gleichzeitig eine einwandfreie Längsausrichtung
der Abschalelemente gewährleistet, was insbesondere bei
langen Abschalelementen wesentlich ist, bei denen sich schon eine
geringe Winkelabweichung negativ auf die Linienausrichtung der Schalung
auswirkt.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe besteht das Verfahren nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 aus den folgenden Schritten:
- a) Absetzen und Positionieren eines ersten Profilelementes mittels
des Greiferkopfes,
- b) Fixieren nur eines ersten Endes des Profilelementes mittels
Aktivierung des dort angeordneten Permanentmagnetkörpers
durch das Setzwerkzeug,
- c) Absetzen eines zweiten Profilelementes durch den Greiferkopf
unter Freilassung einer Lücke (Versetzspalt) zum zweiten
Ende des ersten Profilelementes,
- d) lagegenaues Ausrichten des ersten Profilelementes mittels
des Greiferkopfes, der dieses um das erste, fixierte Ende schwenkt
und gleichzeitig das erste Ende des zweiten Profilelementes in eine
zum ersten Profilelement fluchtende Stellung bringt und dabei das
zweite Profilelement spaltfrei gegen das erste Profilelement zieht,
- e) gleichzeitiges Fixieren des zweiten Endes des ersten Profilelementes
und des ersten Endes des zweiten Profilelementes mittels Aktivierung
der dort angeordneten Permanentmagnetkörper durch das Setzwerkzeug,
- f) Wiederholen der Schritte c, d, e für weitere Profilelemente.
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Die
erfindungsgemäß vorgesehene Einrichtung zum lagegenauen
Positionieren der Abschalelemente, mit der das Verfahren der Erfindung
durchgeführt werden kann, hat die Merkmale des Patentanspruchs
2; die davon abhängigen Unteransprüche betreffen
vorteilhafte Weiterbildungen dieser Einrichtung.
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Ein
wesentliches Merkmal der Einrichtung gemäß der
Erfindung besteht darin, dass die Zylinderköpfe der Profilelemente
durch prismenförmige Greiferbacken erfasst werden, die
von der Oberseite des Profilelementes abstehen. Damit steht ein
Zentriersystem zur Verfügung, weil die Prismengreifer sowohl
eine Längspositionierung als auch eine Querpositionierung
der Abschalelemente durchführen. Da in Weiterbildung der
Erfindung jedes Profilelement zwei Zylinderköpfe hat und
der Abstand der Greifzangen dem Abstand der Zylinderköpfe
entspricht, kann mit ein und demselben Werkzeug am Zylinderkopf eine
lagegenaue, drehwinkelfreie Positionierung der Abschalelemente beim
spaltfreien Zusammenziehen der Schalungen erreicht werden.
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Es
ist von besonderem Vorteil, wenn zu beiden Seiten der mittig auf
dem Profilelement angebrachten Zylinderköpfe je ein ebenfalls
als Zylinderkopf ausgebildeter, zylindrischer Druckknopf für
die Magnetaktivierung angeordnet ist, an dem die prismenförmigen
Greiferbacken angreifen und dessen Zentrum vom stirnseitigen Ende
des Profilelementes einen Abstand hat, der dem halben Abstand zwischen
den beiden mittigen Zylinderköpfen entspricht. Mit einem
derart genormten System werden die Abschalelemente mittels der beiden
Greifzangen des Greiferkopfes an den Zylinderköpfen erfasst,
um sie von einem Magazin zu entnehmen und auf dem Schalungstisch
abzusetzen, worauf dieselben Greifzangen mit ihren prismenförmigen
Greiferbacken dann an den Druckknöpfen der jeweils aufeinander folgenden
Profilelemente angreifen, um diese spaltfrei und verdrehwinkelfrei
exakt zueinander auszurichten und zugleich auch magnetisch zu fixieren.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung
dargestellt ist. Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines Randabschal-Profilelementes mit zwei mittigen
Zylinderköpfen und zwei äußeren, ebenfalls
zylindrischen Druckknöpfen für die Magnetbetätigung,
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2 eine
Draufsicht auf das Profilelement der 1 mit der
schematischen Darstellung von zwei Greifzangen mit prismenförmigen
Greiferbacken,
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3 einen
schematischen Querschnitt des Profilelementes der 1 in
der Ebene III-III auf einem Stapel identischer Profilelemente in
einem Magazin,
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4 eine
der 2 entsprechende Draufsicht eines Profilelementes
größerer Länge,
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5 und 6 Draufsichten
auf Profilelemente nochmals vergrößerter Längen,
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7 eine
schematische Draufsicht auf zwei hintereinander positionierte Profilelemente
mit dazwischen liegendem Versetzspalt während des Zusammenziehens
durch zwei prismenförmige Greifzangen,
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8 die
teilweise geschnittene Seitenansicht eines Greiferkopfes eines Roboters
mit zwei erfindungsgemäß ausgebildeten Greifzangen,
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9 eine
Draufsicht auf die Enden von zwei aneinander stoßenden
Profilelementen während des Zusammenziehens durch die beiden
Greifzangen des Greiferkopfes der 8,
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10 eine
Schnittdarstellung eines Profilelementes in der Ebene der 3 mit
der teilweise geschnittenen Darstellung einer Greifzange des Greiferkopfes
während des Ausrichtens entsprechend der Situation in 9,
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11 eine
der 10 entsprechende Darstellung nach dem Ausrichten
und während des Verriegelns des Profilelementes auf dem
Schalungstisch,
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12 eine
vergrößerte Schnittdarstellung von zwei prismenförmigen
Greiferbacken während des Verriegelungsvorganges mittels
des Druckknopfes und
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13 eine
schematische Draufsicht auf eine abgeänderte Ausführungsform
einer prismenförmigen Greiferbacke an einem kurzen Profilelement mit
nur einem Zylinderkopf.
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In
den 1 bis 3 ist ein Randabschal-Profilelement 10 zu
erkennen, das aus einem im Querschnitt U-förmigen Profilkörper 12 besteht, von
dem eine Seitenwand 14, wie die 10 und 11 deutlich
zeigen, nach oben einen Überstand 16 hat. Damit
ergibt sich eine in den 1 und 3 eingezeichnete
Gesamthöhe h.
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In
den 2, 4, 5 und 6 ist
zu erkennen, dass die Profilkörper 12 unterschiedliche Längen
l (vgl. 7) haben können, beispielsweise 800,
1000, 1500, 2000 oder 3000 Millimeter.
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In
beiden Endbereichen des Profilkörpers 12 ist,
wie die 10 und 11 zeigen,
jeweils ein Permanentmagnetkörper 18 untergebracht,
von dem mittig eine Betätigungsstange 20 absteht,
die über der Oberseite 22 des Profilkörpers 12 in
einen Druckknopf 24 übergeht. Durch Nie derdrücken
des Druckknopfes 24 mittels eines nachstehend noch erläuterten
Setzwerkzeuges 26 wird der Permanentmagnetkörper 18 aus
der in 10 gezeigten, angehobenen Position
in die Verriegelungsstellung der 11 gedrückt,
in der er auf einem Schalungstisch 56 aufliegt. Auf diese
Weise wird das Randabschal-Profilelement 10 auf dem Schalungstisch 56 durch
magnetische Fixierung verriegelt.
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In 1 ist
angedeutet, dass die Druckknöpfe 24 pilzförmig
ausgebildet sind, so dass ein nicht weiter dargestelltes, beispielsweise
gabelförmiges Entriegelungswerkzeug angesetzt werden kann.
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Für
die Erfindung wesentlich ist die Tatsache, dass bei allen Randabschal-Profilelementen 10 unterschiedlicher
Länge l der Abstand a des Zentrums der zylinderförmigen
Druckknöpfe 24 vom benachbarten stirnseitigen
Ende 28 des Profilkörpers 12 gleich ist.
Im Beispiel beträgt dieser Abstand a vorzugsweise 150 Millimeter.
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Auf
der Oberseite 22 jedes Profilkörpers 12 sind
ferner, wie die 1 bis 7 zeigen,
zwischen den beiden zylinderförmigen Druckknöpfen 24 zwei Zylinderköpfe 30 befestigt.
Die Zylinderköpfe 30 sind zu den beiden Druckknöpfen 24,
wie aus 7 hervorgeht, in der Längsachse
des Profilkörpers 12 ausgerichtet. Sie haben denselben
Durchmesser wie die beiden pilzförmigen Druckknöpfe 24 und
haben zur Quermittelachse des Profilkörpers 12 jeweils
einen Abstand a. Damit ist im zusammengezogenen Zustand von zwei
aneinander angrenzenden Profilelementen 10, d. h. nach
Ausschalten der Lücke (Versetzspalt s) zwischen beiden,
der Abstand 2a der beiden Zylinderköpfe 30 gleich
dem Abstand zwischen den beiden Druckknöpfen 24 an
den aneinander stoßenden Enden der Randabschal-Profilelemente 10.
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Um
eine zentrische Befestigung der Zylinderköpfe 30 auf
der Oberseite 22 des Profilkörpers 12 zu
gewährleisten, sind diese mit einem zylindrischen Fuß 32 versehen
(vgl. 3), der durch eine präzise angebrachte
Bohrung in der Oberseite 22 des Profilkörpers 12 hindurchgreift;
danach werden die Zylinderköpfe 30 auf der Oberseite 22 des
Profilkörpers 12 befestigt, beispielsweise durch
Schweißen.
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In
den 3 und 7 ist angedeutet, dass unterhalb
jedes Zylinderkopfes 30 im Profilkörper 12 ein
Quersteg 34 befestigt ist, der bündig mit der
Unterseite des unten offenen Profilkörpers 12 abschließt.
Da die Höhe der Zylinderköpfe 30 der
Höhe des Überstandes 16 entspricht, können
damit die Profilelemente 10 gemäß 3 kippfrei
gestapelt werden. Alternativ können sich die zylindrischen Füße 32 der
Zylinderköpfe 30 bis zur Unterseite des Profilkörpers 12 erstrecken,
so daß sie anstelle der Querstege 34 als Stapelelemente
dienen.
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Die 8, 10 und 11 zeigen
das untere Ende eines programmgesteuerten Roboters 62,
das als Greiferkopf 36 ausgebildet ist. Gemäß 8 trägt
der Greiferkopf 36 zwei Greifzangen 38, die an
einer gemeinsamen Tragplatte 40 befestigt sind. Die Tragplatte 40 ist
an zwei senkrechten Stangen 42 befestigt, die in zwei Vertikalführungen 44 gelagert
sind. Ein in den Figuren nicht gezeigter Hubzylinder dient zum Anheben
und Absenken des Greiferkopfes 36.
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Jede
Greifzange 38 besteht aus zwei prismenförmigen
Greiferbacken 46, die mittels eines nicht weiter gezeigten
Antriebes gegeneinander verfahrbar sind. Die Prismenform der Greiferbacken 46 ist
besonders in den 7 und 9 sowie 12 zu
erkennen.
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8 zeigt,
dass zwischen den beiden Greifzangen 38 an der Tragplatte 40 eine
Plotterdüse oder Ölsprühdüse 48 befestigt
ist.
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Gemäß einer
nicht gezeigten Variante der 8 können
die beiden Greifzangen 38 entsprechend dem Doppelpfeil
verfahrbar gelagert sein, um den gegenseitigen Abstand 2a bei
Bedarf einstellen zu können.
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In 12 ist
zu erkennen, dass jede der beiden Greiferbacken 46 einer
Greifzange 38 eine prismatische Sitzausnehmung 50 hat,
die nach oben durch eine horizontale Druckfläche 52 begrenzt
ist. Diese Druckfläche 52 besteht aus einer elastischen Druckauflage 54 und
ist Teil des Setzwerkzeuges 26 zum Niederdrücken
eines Druckknopfes 24, wodurch der zugeordnete Permanentmagnetkörper 18 gegen den
Schalungstisch 56 gedrückt wird.
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Das
Verfahren zur lagegenauen Positionierung der Randabschal-Profilelemente 10 einer
Schalung auf dem Schalungstisch 56 wird in der folgenden Weise
durchgeführt.
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Zunächst
entnimmt der Roboter 62 mit Hilfe seines Greiferkopfes 36 ein
Profilelement 10 der erforderlichen Länge l aus
einem Magazin (3), wobei die beiden Greifzangen 38 mit
ihren prismatischen Greiferbacken 46 die beiden Zylinderköpfe 30 an
der Oberseite 22, des Profilkörpers 12 kraftschlüssig
erfassen. Nach dem Transport zu der errechneten Stelle auf dem Schalungstisch 56 setzt
der Roboter 62 das Profilelement 10 auf dem Schalungstisch 56 ab.
Nach dem Öffnen der beiden Greifzangen 38 wird der
Greiferkopf 36 – im Beispiel der 7 nach
links – verfahren, so dass die in den 8 und 9 rechte
Greifzange 38 über dem in 7 linken
Druckknopf 24 liegt. Der Greiferkopf 36 wird sodann
in Richtung auf den Profilkörper 12 abgesenkt,
worauf die beiden prismatischen Greiferbacken 46 den Druckknopf 24 umschließen
und dabei das dort befindliche Ende des Profilelementes 10 präzise
ausrichten. Danach werden die beiden Greiferbacken 46 wieder
drucklos geschaltet und nochmals abgesenkt, so dass ihre Druckauflagen 54 (vgl. 12)
den Druckknopf 24 nach unten drücken und damit
dieses erste Ende des Profilelementes 10 mittels des darunter
liegenden Permanentmagnetkörpers 18 auf dem Schalungstisch 56 fixieren.
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In
der beschriebenen Weise entnimmt sodann der Roboter ein weiteres
Profilelement 10 aus dem Magazin und setzt dieses gemäß den 7 und 9 unter
Freilassung einer Lücke (Versetzspalt s) im Anschluss an
das erste Profilelement 10 ab. Die beiden Greifzangen 38 werden
nun geöffnet, wodurch die für den Transport benutzten
Zylinderköpfe 30 frei sind; der Greiferkopf 36 kann
nun über die Lücke zwischen den beiden Profilelementen 10 verfahren
und so abgesenkt werden, dass die beiden prismatischen Greiferbacken 46 der
in den Figuren linken Greifzange 38 positionsgenau auf
dem rechten Druckknopf 24 des linken Profilelementes 10 sitzen. Sodann
werden die beiden Greifzangen 38 geschlossen, wobei die
in 7 rechten Greiferbacken 46 aufgrund ihrer
prismatischen Sitzausnehmung 50 den von ihnen erfassten
Druckknopf 24 in Richtung des eingezeichneten Pfeiles nach
links ziehen, so dass der Versetzspalt s von etwa zwei bis vier
Millimeter auf 0 Millimeter zurückgeführt wird.
Bei dieser Operation befindet sich der Greiferkopf 36 des
Roboters 62 in der exakt vorberechneten Position für
die Randabschalung, so dass im Fall eines Winkelfehlers des bereits
gesetzten linken Profilelementes 10 dieses in Richtung
der in 7 eingezeichneten Pfeile r exakt ausgerichtet
wird, während das anschließende Profilelement 10 spaltfrei
anliegt.
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Im
anschließenden Schritt werden die beiden Greifzangen 38 wieder
drucklos geschaltet und abgesenkt, so dass ihre Druckauflagen 54 die
beiden Druckknöpfe 24 zugleich nach unten verschieben und
damit die aneinander anstoßenden Enden der beiden Profilelemente 10 auf
dem Schalungstisch 56 magnetisch verriegeln.
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Nach Öffnen
der beiden Greifzangen 38 holt der Roboter 62 ein
weiteres Profilelement 10 aus dem Magazin und wiederholt
den erläuterten Zyklus zum lagegenauen Positionieren und
Verriegeln.
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Mit
der Erfindung steht somit ein System zur Verfügung, bei
dem sowohl die Positionierung als auch die Verriegelung der Profilelemente 10 von
den Greiferbacken 46 durchgeführt werden. Diese
sind hierzu als Prismengreifer mit Druckauflage 54 ausgeführt,
so dass sie in sich ein Werkzeug bilden, das sowohl als Transport-
und Positionierelement als auch als Setzwerkzeug dient. Wie erläutert,
richten die Prismengreifer die Profilelemente 10 nicht
nur in Längsrichtung, sondern auch in Querrichtung aus. Dabei
ist es wesentlich, dass bei jedem Profilelement 10 unabhängig
von seiner Länge l der Abstand 2a zwischen zwei
Zylinderköpfen 30 dem doppelten Abstand a jedes
ebenfalls zylindrischen Druckknopfes 24 vom stirnseitigen
Ende 28 des Profilelementes 10 ist.
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13 zeigt
ein kurzes Profilelement 10 mit nur einem in der Mitte
angeordneten Zylinderkopf 30, der mittig zwischen zwei
Anschlagquadern 58 liegt, die ebenfalls von der Oberseite 22 des
Profilkörpers 12 abstehen. Um auch ein derartiges
Profilelement 10 in Richtung seiner Längsachse
ausrichten zu können, hat jede prismenförmige
Greiferbacke 46 (13 zeigt
aus Vereinfachungsgründen nur eine Greiferbacke 46)
zwei miteinander fluchtende Vorsprünge 60, die
von der Greiferbacke 46 zu beiden Seiten hin abstehen.
Beim Schließen einer derartigen Greifzange 38 erfasst
die prismatische Sitzausnehmung 50 der Greiferbacke 46 den
Zylinderkopf 30, während die beiden Vorsprünge 60 zur
Anlage an den beiden Anschlagquadern 58 kommen und damit für
eine Längsausrichtung des Profilelementes 10 sorgen.
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Neben
den ausführlich erörterten Vorzügen der
Erfindung ist ein weiterer Vorteil darin zu sehen, dass lediglich
auf der Oberseite 22 jedes Schalungselementes 10 Druckknöpfe 24 bzw.
Zylinderköpfe 30 vorstehen, was die Reinigung
des Schalungselementes vereinfacht. Hierzu eingesetzte Schaber oder Bürsten
können klappbar geschaltet werden, um die Druckknöpfe 24 und
Zylinderköpfe 30 zu überbrücken.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich aus der Tatsache, dass gemäß 3 die
Höhe der Zylinderköpfe 30 der Höhe
der Überstände 16 (vgl. 11)
entspricht. Dadurch wird eine kippfreie Stapelung der Profilelemente 10 in
einem Magazin ermöglicht, bei der sich die Querstege 34 bzw.
die innerhalb des Profilelementes 10 nach unten verlängerten
Füße 32 der Zylinderköpfe 30 auf
dem jeweils darunter liegenden Zylinderkopf 30 abstützen.
Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass bei einer Druckeinwirkung
auf das Magazin von oben die gestapelten Profilelemente 10 in ihrer
Lage nicht beeinträchtigt oder verkantet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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