-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Errichten einer Schalung für Betonteile,
bei welchem Schalungselemente, die betätigbare Magnete enthalten,
gesteuert nacheinander von einem Roboter in jeweiligen Zielpositionen
auf einer Palette platziert werden.
-
Es
ist bekannt, Betonfertigteile auf Paletten zu gießen. Diese
Paletten können
eine Breite und eine Länge
von jeweils mehreren Metern haben. Ihre Oberfläche besteht aus Stahl. Die
Schalungselemente enthalten betätigbare
Magneten, mit denen sie auf der Palette fixiert werden. Ein Roboter
platziert die Schalungselemente nach vorgegebenen Koordinatenwerten
an den vorgesehenen Positionen.
-
Ein
Verfahren, von dem der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgeht,
ist beschrieben in
DE
94 10 444 U1 . Bei diesem Verfahren wird mit Hilfe eines Roboters
auf einem Schalungstisch eine Verschalung aus magnetisch fixierbaren
Schalungselementen erzeugt. Der programmgesteuerte Roboter dient der
Anbringung von Schalungselementen und von Permanentmagnetkörpern auf
dem Schalungstisch. Ein Vorpositionierungsschritt findet bei diesem
Verfahren nicht statt.
-
Bei
dem Setzen von Schalungselementen auf der Palette ist selbst bei
Verwendung eines hochgenauen Roboters eine nur begrenzte Positioniergenauigkeit
möglich.
Dies liegt unter anderem an den großen Abmessungen und Unebenheiten
von Palette und Schalungselmenten. Infolge der relativ großen Toleranzen
können
zwischen benachbarten Schalungselementen Spalte von einigen Millimeter
Breite entstehen. Solche Spalte führen dazu, dass an dem Betonteil
ungewollte Ansätze
erzeugt werden, deren Beseitigung eine Nachbearbeitung erforderlich macht.
Die Spalte zwischen den Schalungen werden durch manuelles Aneinanderrücken, zum
Beispiel durch Schläge
mit einem Hammer, weitgehend geschlossen. Andere Restlängen, für die keine
passenden Schalungselemente vorhanden sind, werden verschiedentlich
mit Styropor oder ähnlichen Schaumstoffmaterial
abgedichtet. Dabei verbinden sich allerdings Betonmasse und Schaumstoffmaterial.
Der mit Beton verunreinigte Schaumstoff bildet Sondermüll, der
schwierig zu entsorgen ist.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Errichten
einer Schalung für
Betonteile anzugeben, das eine lückenlose
Umreifung des mit Betonmasse zu füllenden Raumes ermöglicht,
ohne dass Lücken
gefüllt
werden müssten
oder eine Nachbehandlung des Betonfertigteils erforderlich wäre.
-
Die
Lösung
dieser Aufgabe erfolgt mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
werden die Schalungselemente von dem Roboter zunächst in eine Vorposition gebracht,
in der sie einen vertikalen Abstand von der Palette haben und einen horizontalen
Abstand von der einzunehmenden Schließposition. Aus der Vorposition
heraus erfolgen Vertikalbewegungen und Horizontalbewegungen, wobei
das Schalungselement in die Zielposition gebracht oder spaltfrei
gegen ein bereits platziertes Schalungselement gedrückt wird.
Würde das
Schalungselement unmittelbar in die Zielposition gebracht und in
dieser abgesenkt, so könnte
sein Rand auf einem bereits vorher ungenau platzierten Schalungselement
aufsetzen. Dadurch wäre
das Niederbringen des zweiten Schalungselements an der vorgegebenen
Stelle überhaupt
nicht möglich.
Schwierigkeiten würden
sich aber auch dann ergeben, wenn die beiden Schalungselemente beim
Absenken des zweiten Schalungselements gegeneinander drücken. Wegen der
dabei entstehenden erheblichen Reibungskräfte könnten Verschiebungen und Deformierungen
auftreten. Die Erfindung sieht demgegenüber vor, dass zunächst eine
Vorpositionierung des Schalungselements "auf halber Höhe" erfolgt und dass danach das Schalungselement
schräg
nach unten in Richtung auf das bereits platzierte Schalungselement
bewegt wird. Diese Bewegung schräg
nach unten kann entweder in Stufen geschehen, also mit abwechselnden Horizontal-
und Vertikalbewegungen, oder in einer kombinierten Bewegung, bei
der beide Komponenten gleichzeitig ausgeführt werden. Dadurch wird erreicht,
dass das Andrücken
des zweiten Schalungselements gegen das bereits vorplatzierte erste
Schalungselement nur unmittelbar vor dem Aufsetzen des zweiten Schalungselements
auf der Palette erfolgt. Beide Schalungselemente werden spaltfrei
gegeneinander gedrückt,
wobei die Horizontalbewegung vor dem Aufsetzen des zweiten Schalungselements auf
der Palette erfolgt. Auf diese Weise werden auch Reibungen des zweiten
Schalungselements an der Palettenfläche vermieden.
-
Vorzugsweise
erfolgt der gesamte Bewegungsvorgang beim Setzen eines Schalungselements
in Richtung der Längsachse
des zu platzierenden Schalungselements. Auf diese Weise können beliebig
viele Schalungselemente gegeneinander gesetzt werden. Es ist auch
möglich,
zwei Schalungselemente im Winkel zueinander an zuordnen. Schwierigkeiten
entstehen erst, wenn das letzte Schalungselement einer Umrandung
gesetzt werden soll, weil dieses letzte Schalungselement gegen zwei
rechtwinklig zueinander verlaufende andere Schalungselemente gesetzt
werden muss. Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mindestens
ein Schalungselement in dem Schlussschritt schräg zu seiner Längsachse
bewegt und gegen zwei bereits platzierte Schalungselemente gedrückt.
-
Die
Schalungselemente sind vorwiegend langgestreckte gerade Balken.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
können
aber auch Schalungselemente gesetzt werden, die Aussparungen im
Beton verursachen sollen, beispielsweise Aussparungskästen.
-
Nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren können außerdem Standard-Einlegeteile vorbestimmter
Größe zwischen
Schalungselemente gesetzt werden. Hierbei werden die Schalungselemente
jeweils in der dafür
vorgesehenen Zielposition mit hoher Genauigkeit platziert, jedoch
sind die Zielpositionen so ausgewählt, dass in der Schalung eine
Lücke besteht,
die exakt der Größe des Standard-Einlegeteils
entspricht. Das Standard-Einlegeteil wird abschließend in
die Lücke
eingesetzt und darin verriegelt.
-
Im
Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher
erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 eine Draufsicht auf eine
Palette mit einer darauf errichteten Schalung,
-
2 eine schematische Schnittdarstellung durch
ein Schalungselement entlang der Linie II-II der 1 im inaktivierten Zustand des Magneten,
-
3 eine gleiche Darstellung
wie 2 bei aktiviertem
Magneten,
-
4 eine Seitenansicht des
Positioniervorganges eines Schalungselementes,
-
5 das Setzen aufeinander
folgender Schalungselemente zur Bildung einer Umreifung,
-
6 eine Draufsicht einer
Schalung mit einer anderen Ausführungsform
von Schalungselementen mit längslaufendem
seitlichem Steg,
-
7 eine Seitenansicht von 6 aus Richtung des Pfeils
VII,
-
8 einen in einer Betonschalung
enthaltenen Aussparungskasten im Vertikalschnitt, und
-
9 das Platzieren des Aussparungskastens
von 8 zwischen zwei
anderen Schalungselementen.
-
Die
Draufsicht von 1 zeigt
eine Schalung 10, die auf einer flachen Palette 11 errichtet
ist. Die Palette 11 besteht aus einer Stahlplatte. Sie
hat eine Länge
und eine Breit von jeweils mehreren Metern. Auf ihr können Betonfertigteile,
wie Wände
oder Decken, gegossen werden.
-
Die
dargestellte Schalung 10 besteht aus einzelnen balkenförmigen Schalungselementen
SE, die gegeneinander gesetzt werden können. Jedes Schalungselement
SE hat eine Längsachse 12,
die durch die Mitte seiner Breite hindurchgeht.
-
Schalungselemente
SE im Vertikalschnitt sind in den 2 und 3 dargestellt. Das Schalungselement
SE enthält
ein U-förmiges
Profil 13, dessen Öffnung
nach unten gerichtet ist, so dass die Enden der beiden vertikalen
Schenkel auf der Palette 11 ruhen. Im Innern des Profils 13 befindet
sich ein Magnet 14, der an einer vertikalen Stange 15 befestigt
ist. Die Stange 15 erstreckt sich durch eine Öffnung in der
Oberwand des Profils 13 und sie trägt am oberen Ende einen Betätigungsgriff 16.
Ferner ist ein (nicht dargestellter) Klinkenmechanismus vorgesehen,
der die Stange 15 in dem angehobenen Zustand festhält, in dem
der Magnet 14 von der Palette 11 abgehoben ist.
Durch Angreifen an dem Betätigungsgriff 16 wird der
Klinkenmechanismus gelöst
und der Magnet 14 wird von einer Feder 17 gegen
die Palette 11 gedrückt,
wie dies in 3 dargestellt
ist. Der in 2 dargestellte
Zustand ist der inaktive Zustand des Magneten 14. In diesem
Zustand ist der Magnet von der Palette 11 abgehoben und
er ist nicht imstande, das Schalungselement SE auf der Palette festzuhalten. Im
aktivierten Zustand von 3 liegt
der Magnet 14 unmittelbar auf der Palette 11 auf,
so dass die magnetische Kraft ihn an der Palette 11 festhält. Dadurch wird
auch das Profil 13 des Schalungselements SE mit Kraft gegen
die Oberseite der Palette 11 gedrückt und auf dieser festgehalten.
-
Das
Bewegen der Schalungselemente SE und die Betätigung der Stange 15 erfolgen
durch einen (nicht dargestellten) Roboter, mit dem die Schalung
nach einem vorgegebenen Programm erstellt wird. Dabei ist für jedes
Schalungselement eine Zielposition vorgegeben, die durch entsprechende
Koordinatendaten auf der Palette 11 definiert ist. Dies
bedeutet, dass jedes Schalungselement SE entsprechend seiner vorbestimmten
Koordinatendaten positioniert wird.
-
4 zeigt das Positionieren
eines Schalungselements SE2 relativ zu einem
bereits auf der Palette 11 fixierten Schalungselement SE1.
-
Das
Schalungselement SE2 wird durch den Roboter
in einem Vorpositionierungsschritt in eine Vorposition VP gebracht,
die in 4 in durchgezogenen
Linien dargestellt ist. In dieser Vorposition VP befindet sich das
Schalungselement SE2 im angehobenen Zustand.
Seine Unterseite 20 nimmt eine Höhe ein, die geringer ist als
die Oberseite 21 des bereits platzierten Schalungselements
SE1. Daher kann beim Absenken die Unterseite 20 nicht
auf der Oberseite 21 des benachbarten Schalungselements
aufsetzen.
-
Von
der Vorposition VP aus erfolgt in einem Schlussschritt das Bewegen
in die Zielposition ZP. Der Schlussschritt setzt sich zusammen aus
einer Horizontalbewegung HB und einer Absenkbewegung AB. Zuerst
erfolgt die Horizontalbewegung HB bis das Schalungselement SE2 über
der Zielposition ZP angekommen ist und dann erfolgt die Abwärtsbewegung
AB. Bei dieser Abwärtsbewegung
drückt
das Schalungselement SE2 gegen das bereits
platzierte Schalungselement SE1. Die Abwärtsbewegung
ist jedoch in der Höhe
begrenzt, so dass der Reibungsweg reduziert ist.
-
Anstelle
des stufenförmigen
Schlussschritts, der in dem Pfeildiagramm 22 in 4 dargestellt ist, kann
auch ein kontinuierlicher schräger
Schlussschritt in Form einer Diagonalbewe gung DB durchgeführt werden,
wie dies in dem Pfeildiagramm 23 dargestellt ist.
-
5 zeigt eine Schalung aus
insgesamt sechs Schalungselementen SE1–SE6, die in dieser Reihenfolge gesetzt werden.
Die in jedem Schalungselement angegebenen Pfeile bedeuten die Absenkbewegung
AB und die Horizontalbewegung HB. Die Absenkbewegung AB bis auf
die Palette 11 ist mit einem Doppelkreis kenntlich gemacht,
während
die vorhergehende Absenkbewegung in die Vorposition mit einem einfachen
Kreis bezeichnet ist.
-
Das
letzte Schalungselement SE6 muss sowohl
gegen das Ende 24 des Schalungselements SE5 als
auch gegen das Ende 25 des Schalungselements SE1 gesetzt werden. Daher erfolgt die Bewegung
des Schalungselements SE6 durch den Roboter nicht
entlang der Längsachse,
sondern diagonal in Richtung des Pfeils 26, bis die beiden
Zielpositionen entlang der beiden Koordinaten erreicht sind. Anstelle
des Pfeils 26, der eine gleichzeitige Durchführung beider
Bewegungskomponenten vorsieht, könnte auch
ein treppenförmiger
Verlauf der Bewegungen jeweils nacheinander vorgesehen sein.
-
Wie
in den Zeichnungen dargestellt ist, haben die Schalungselemente
SE jeweils eine konstante Länge.
Sie werden so gegeneinander gesetzt, dass Überstände entstehen, so dass die
Schalungselemente in ihrer Länge
nicht maßgeschneidert
werden müssen.
-
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel,
bei dem die Schalungselemente SE1–SE4 an jeweils einer vertikalen Seite einen
längslaufenden
Steg 30 haben. Dieses Profil dient zur Erzeugung eines
Betonteils 31, das beispielsweise eine Wand- oder Deckenplatte
bildet. Entlang einer oder mehrerer Kanten der Wand- oder Deckenplatte
können
auf diese Weise durch die Stege 30 längslaufende Nuten erzeugt werden.
Bei denjenigen Schalungselementen, bei denen der Steg 30 zur
Formgebung nicht benutzt wird, ist dieser Steg nach außen gerichtet.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist nur der Steg 30 des Schalungselements SE3 in
den Formhohlraum gerichtet. Die Schalungselemente SE1–SE4 enthalten die oben schon beschriebenen
Magnete 14, die aktiviert und deaktiviert werden können.
-
Die
Schalungselemente SE1, SE2 und
SE3 können
in derselben Weise platziert werden, wie dies anhand von 5 beschrieben wurde. Bei
dem Schalungselement SE4 ist dies jedoch
nicht möglich, weil
dieses Schalungselement gegen den Steg 30 des Schalungselements
SE3 stoßen
würde. Über und unter
diesem Steg 30 würde
Betonmasse aus der Form auslaufen. Um dies zu verhindern, ist ein
Standard-Einlegeteil SET vorgesehen, das vorbestimmte Abmessungen
hat und eine Nut zur Aufnahme des Steges 30 aufweist. Das
Standard-Einlegeteil SET definiert die Zielposition, gegen die das
Schalungselement SE4 gesetzt werden muss.
Das Schalungselement SE4 und das Standard-Einlegeteil
SET haben zusammenpassende Nuten, in die ein Keil 32 eingeschoben
wird, der das Standard-Einlegeteil SET gegen Herausdrücken sichert.
-
Im Übrigen wird
das Schalungselement SE4 in gleicher Weise,
also schräg,
eingesetzt wie das Schalungselement SE6 in 5.
-
Bei
dem Ausführungsbeispiel
von 8 ist ein Schalungselement
in Form eines Aussparungskastens AK vorgesehen, der ebenfalls auf
der Palette 11 positioniert wird und zwar in einer Ecke
zwischen zwei Schalungselementen SE1 und
SE2. Das Bewegen des Aussparungskastens
AK in die Ecke erfolgt in Richtung des Pfeils 35 in 9, also diagonal aus einer
Vorposition her aus. In der Vorposition ist der Aussparungskasten
AK im Abstand über
der Palette 11, jedoch liegt seine Unterseite tiefer als
die Oberseite der Schalungselemente SE1 und
SE2. Auch der Aussparungskasten AK enthält (nicht
dargestellte) Magnete, die aktiviert und deaktiviert werden können.
-
Der
Aussparungskasten AK hat eine geringere Höhe als die anderen Schalungselemente.
Er erzeugt eine Aussparung in dem Betonelement 33.