DE19511324A1

DE19511324A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Qualitätsprüfung während der Herstellung von Betonsteinen

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Publication number: DE19511324A1
Application number: DE19511324A
Authority: DE
Original assignee: Masa GmbH
Current assignee: Masa GmbH
Priority date: 1995-03-28
Filing date: 1995-03-28
Publication date: 1996-10-10
Anticipated expiration: 2015-03-29
Also published as: DE19511324C2; US5766538A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Qualitätsprüfung von Betonsteinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von Betonsteinen und zur Durchführung des genannten Qualitätsprüfungsverfahrens, ge mäß Anspruch 18.

Betonsteine, besonders Beton-Pflastersteine, werden durch Einrütteln oder sonstiges Einbringen und Verdichten von Be tonmörtel in Hohlformen hergestellt, wobei Formlinge herge stellt werden, die im wesentlichen in ihren Abmessungen dem herzustellenden Betonstein entsprechen, aber nur soweit formbeständig sind, daß sie, wenn sie auf eine Unterlage aufgesetzt und auf dieser vorsichtig transportiert werden, ihre gegenwärtige Form beibehalten, aber nicht geeignet sind, auch nur entfernt Kräfte oder chemische Belastungen aufzunehmen, denen der fertige, völlig ausgehärtete Beton stein standhalten soll.

Einer Produktionsvorrichtung zur Herstellung solcher Form linge werden leere Platten, d. h. Bretter oder Bleche, auf einer ersten Fördereinrichtung zugeführt, auf diesen Platten werden in der Produktionsvorrichtung mehrere Formlinge in Matrixanordnung aufgesetzt und die mit Formlingen gefüllten Platten werden auf einer zweiten Fördereinrichtung von der Produktionsvorrichtung weggeführt und zur Trocknung und Aushärtung abgesetzt.

Betonsteine, insbesondere Pflastersteine aus Beton, müssen einer Reihe von Qualitätsanforderungen genügen, die bei spielsweise in einer deutschen und auch einer europäischen Norm umrissen sind, darunter einer vorgeschriebenen Maßhal tigkeit, einer vorgeschriebenen Bruch- oder Spaltzug-Min destfestigkeit, einer vorgeschriebenen Beständigkeit gegen über der Einwirkung von Frost und Tausalz sowie einer vorge schriebenen Oberflächenbeschaffenheit (keine Risse o. dgl.).

Von diesen Qualitätseigenschaften kann allenfalls die Ober flächenbeschaffenheit schon beim feuchten Formling überprüft werden; bei der Überprüfung der Maßhaltigkeit mit herkömmli chen Methoden verformen jedoch die Tastarme von Lehren o. dgl. den weichen Beton und beschädigen den Formling, anstatt ihn zu überprüfen. Eine Überprüfung der Festigkeit sowie der Frost- und Tausalzbeständigkeit setzt erst ein mehrwöchiges, vollständiges Aushärten des Betonsteines voraus. Eine übli che Festigkeitsprüfung am noch weichen Formling ist unsin nig.

Eine Rückkopplung zwischen einem aufgefundenen Fehler und Betriebsparametern, die bei der Produktion der Formlinge maßgeblich sind, ist somit erst mit einer mehrwöchigen Ver zögerung möglich. Sollte ein falsch eingestellter Betriebs parameter etwa zu einer unzulässig niedrigen Festigkeit füh ren, dann ist mithin die Produktion einiger Wochen Ausschuß oder muß als mindere Qualität vertrieben werden.

Die Überprüfung auf Oberflächenbeschaffenheit wird in der Regel durch einen Mitarbeiter durchgeführt, der die der Prü fung zugeführten Betonsteine oder Formlinge betrachtet, wo bei individuelle Schwankungen sowie die Auswirkung von Un aufmerksamkeit unvermeidlich sind.

Schließlich muß das mit der Überprüfung betraute Personal zuverlässig und ausreichend qualifiziert sein, so daß man schon aus Kostengründen auf die laufende zerstörungsfreie Überprüfung aller produzierten Betonsteine verzichtet und sich nur auf die in den genannten Normen vorgeschriebenen Stichproben beschränkt.

Die bisherige Überprüfung der Festigkeit sowie der Frost- und Tausalzbeständigkeit ist zerstörend und kann schon des halb nur stichprobenartig durchgeführt werden; außerdem ist sie zeitraubend und bedarf aufwendiger Prüfgeräte.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu finden, womit eine Überprüfung mindestens ei nes der genannten Qualitätskriterien unmittelbar an der Pro duktionsvorrichtung ermöglicht wird, wobei die Überprüfung bevorzugt individuelle Schwankungen des Überprüfungsperso nals ausschließen soll und weiter vorzugsweise in jedem Fall zerstörungsfrei erfolgen soll.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren des Anspruchs 1 und die Vorrichtung des Anspruchs 19 gelöst.

Hierbei wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß der von der Hohlform abgeformte Umfangsteil des oben und unten jeweils ebenen Pflastersteins sowie seine Basisfläche, die ebenfalls durch Abformen der Oberfläche einer Platte gebildet sind, jeweils in aller Regel maßhaltig sind und bisher bei Über prüfungen der Maßhaltigkeit regelmäßig nicht beanstandet wurden.

Einzig kritisch ist die Dicke des Steines, die nicht von der Geometrie der Hohlform abhängt, sondern von der Menge des in die Hohlform eingefüllten Mörtels, von dessen Zusammenset zung und von dessen Verdichtungsgrad.

Erfindungsgemäß wird nun die Dicke des Formlings dadurch er mittelt, daß die Höhenlage seiner oberen, horizontal ausge richteten Fläche berührungsfrei bestimmt wird.

Grundsätzlich ist diese einzige Lagebestimmung ausreichend, da die untere Fläche des Formlings auf einer maschinenbezo genen Auflage aufsitzt und in ihrer Höhenlage somit bestimmt sein kann.

Da aber die Auflagefläche von den genannten Platten gebildet ist, die einen unterschiedlichen Abnutzungsgrad und damit eine unterschiedliche Dicke aufweisen können, wird gemäß ei ner bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung auch die Höhen lage der Auflagefläche bestimmt, wobei die Differenz der beiden Höhenlagen die Dicke des jeweiligen Formlings ergibt.

Die Bestimmung der Höhenlage der Auflagefläche erfolgt be vorzugt berührungsfrei, um Fehler, die auf die Verschmutzung oder Abnutzung eines Berührungsfühlers zurückzuführen sind, auszuschalten.

Es wäre grundsätzlich möglich, an ein und demselben Meßort der Platte die Oberfläche des Formlings und eine nicht von Formlingen eingenommene Stelle der Auflagefläche zu erfas sen. Bevorzugt wird aber die Auflagefläche der leeren Platte abgetastet, wobei sich der Vorteil ergibt, daß ein sehr großer Anteil der Auflagefläche erfaßt werden kann. Weichen aufeinanderfolgend aufgenommene Meßwerte zu stark voneinan der ab, dann bedeutet dies, daß die entsprechende Platte un eben, also verschmutzt oder verbogen ist. Somit bildet das Abtasten der Auflagefläche durch eine Folge von Messungen eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung.

Diese Platte kann bevorzugt, wenn der Meßfühler für die Er fassung ihrer Auflagefläche weit genug vor der Produktions vorrichtung angeordnet ist, noch vor Erreichen der Produkti onsvorrichtung von der ersten Fördereinrichtung abgenommen und dann gereinigt, gerichtet oder ausgesondert werden. So ist gewährleistet, daß die untere Fläche des Formlings stets eben ausgebildet wird. Fehler der Formlinge, die auf die un ebene Auflagefläche zurückzuführen sind, sind somit ausge schlossen.

Die Erfassung der Auflagefläche erfolgt mittels einer ersten Lage-Meßfühlereinrichtung, die bevorzugt relativ zur Platte und quer zur Förderrichtung der ersten Fördereinrichtung be weglich ist. So kann die Platte bzw. deren Auflagefläche im wesentlichen diagonal abgetastet werden. Diese Abtastungs weise ist grundsätzlich ausreichend und deshalb bevorzugt; es ist aber auch möglich, diese Lage-Meßfühlereinrichtung mit so vielen nebeneinanderliegenden Sensoren auszubilden oder diese in so dicht aneinanderliegenden Bahnen über die Auflagefläche hinwegzuführen, daß die gesamte Auflagefläche lückenlos abgetastet wird.

Die eingesetzten Sensoren sind vorzugsweise Ultraschallsen soren, die ein Ultraschallsignal aussenden und dessen Echo empfangen. Aus der zeitlichen Verzögerung des Echos wird der Abstand zum Meßobjekt berechnet. Die Stelle der Auflageflä che, deren Abstand dabei erfaßt wird, ist verhältnismäßig groß, so daß jeder Sensor bei seiner Relativbewegung zur Auflagefläche ein verhältnismäßig breites Flächenband abta stet und somit einen größeren Anteil der Oberfläche erfaßt, als das mit einem Sensor möglich wäre, der zum Erfassen ei ner kleineren Fläche eingerichtet ist.

Die Meßgenauigkeit eines Ultraschallsensors ist für die grundsätzlich glatte und ebene Ablagefläche ausreichend.

Eine zweite Lage-Meßeinrichtung ist entweder noch in der Produktionsvorrichtung oder auf der zweiten Fördereinrich tung vorgesehen und ist zur Messung der Lage der oberen Flä chen der Formlinge eingerichtet. Bevorzugt ist auch zwischen diesen eine Relativbewegung während der Messung vorgesehen, so daß die genannten Oberflächen linienförmig durch aufein anderfolgende Messungen abgetastet werden können.

Da die Formlinge in der Regel in mehreren zur Förderrichtung parallelen Reihen auf der Platte aufliegen, ist bevorzugt jeder dieser Reihen ein eigener Sensor zugeordnet, so daß bevorzugt alle Formlinge berührungsfrei in ihrer Dicke be stimmt werden können. Sollte etwa in der Produktionsvorrich tung infolge einer Störung der einem speziellen Formling entsprechende Hohlraum der Hohlform nur unzulänglich gefüllt worden sein, so wird diese Störung noch an der Maschine er mittelt, weil der zugehörige Formling eine zu geringe Dicke aufweist, und sie kann frühestmöglich behoben werden, ohne daß erst eine Anzahl von Ausschußsteinen produziert wird, oder gar einzelne Ausschußsteine unbemerkt zusammen mit feh lerfreien Steinen ausgeliefert werden.

Die bei der letztgenannten Messung verwendeten Sensoren sind bevorzugt Lasersensoren, da diese eine sehr genaue Messung ermöglichen und außerdem ein sehr enges Meßfeld aufweisen, so daß sie etwa auch ausgebrochene Kanten oder ähnliche Feh ler erkennen und als unzulässige Lageabweichung erkennbar machen können.

Besonders wesentlich ist aber die erfindungsgemäße Bestim mung der Festigkeitseigenschaften und der Eigenschaften der chemischen Beständigkeit der aus den Formlingen entstehenden Betonsteine.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die genannten Eigenschaften dann innerhalb zulässiger Bereiche liegen, wenn die Dichte des Formlings innerhalb eines bestimmten Be reiches liegt. Die Erfindung geht, mit anderen Worten, von der Erkenntnis aus, daß ein noch weicher Formling mit einer der Erkenntnis aus, daß ein noch weicher Formling mit einer bestimmten Dichte in aller Regel einen ausreichend festen und chemisch beständigen Betonstein ergibt. Denn umfangrei che Studien haben gezeigt, daß Steine, die hinsichtlich der Festigkeit oder Beständigkeit fehlerhaft waren, auch eine fehlerhafte Betonzusammensetzung aufwiesen, die sich im noch feuchten Zustand des Formlings von der richtigen Zusammen setzung durch eine unterschiedliche Dichte unterschieden hätte.

Da nun die Umfangskanten des Steines und damit seine Quer schnittsfläche aufgrund der Geometrie der Hohlform festlie gen, und da die Dicke des Steines durch das obengenannte Verfahren ermittelt werden kann, ist es möglich, das Volumen aller Steine mit recht guter Genauigkeit zu erfassen, die auf einer Platte aufsitzen. Das kritische Maß der Dicke kann dabei ganz einfach der ohnehin erforderlichen, oben be schriebenen Maßhaltigkeitsprüfung entnommen werden.

Erfindungsgemäß wird nun die Platte vor und nach dem Beladen mit Formlingen im laufenden Fertigungsprozeß gewogen, wobei die Wiegestationen in die erste und zweite Fördereinrichtung mit einbezogen sind, und das Gewicht liefert zusammen mit dem bereits ermittelten Volumen die Dichte des noch weichen, die Formlinge bildenden Materials.

Natürlich ist es grundsätzlich möglich, auch die Formlinge ohne Platte abzuwiegen, so daß dann nur ein einziger Wiege vorgang erforderlich ist.

Weicht diese Dichte von ihrem Sollwert ab, etwa wegen einer Störung in der Produktionsvorrichtung, dann kann diese so fort angehalten, nachgestellt und gegebenenfalls instandge setzt werden. Die bisher in einem solchen Fall auftretende, tagelange Ausschußproduktion ist vermieden. Statt dessen fällt nur ein Ausschuß an, der aus den Formlingen einer Platte oder allenfalls weniger Platten besteht.

Es ist somit der Erfindung gelungen, eine bisher nur an ein zelnen, fertigen Betonsteinen zerstörend durchführbare Prü fung zu ersetzen durch eine zerstörungsfreie Prüfung prak tisch aller Formlinge, und zwar in einem Stadium der Ferti gung, in dem sie noch weich gerade aus der Produktionsvor richtung kommen. Indem nicht die Festigkeit oder chemische Beständigkeit selbst, sondern ein mit dieser in Relation stehender Parameter erfaßt wird.

Diese Prüfung kann auch dann durchgeführt werden, wenn ein Formling oder mehrere Formlinge eine fehlerhafte Dicke auf weisen, da diese erfaßt und zur Berechnung des richtigen Vo lumens herangezogen wird.

Die unvermeidlichen Toleranzen bei allen Messungen sind ins gesamt so gering, daß die Dichte mit ausreichender Genauig keit bestimmt werden kann.

Zur weiteren Verbesserung der Meßgenauigkeit wird in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, durch eine Messung zu überprüfen, ob die mit Formlingen besetzte Platte ungebührlich durchhängt oder nicht. Hierbei ist es möglich und gegebenenfalls vorteilhaft, die Höhenlage der unteren Fläche der Platte vor und nach dem Besetzen mit Formlingen messen, beispielsweise durch Abstandsfühler mit tels Ultraschalls oder eines Laserstrahles. Es ist aber auch möglich, an einer Stelle, die vorzugsweise der Gewichtser fassung der mit Formlingen besetzten Platte zugeordnet ist, die Höhenlagen von Rand und Mitte der Unterseite der Platte zu erfassen. Es ist schließlich auch möglich, die Höhenlage nahe der Mitte der Auflagefläche an einer von Formlingen nicht besetzten Stelle, also von oben her, zu erfassen und mit der Höhenlage dieser selben Stelle der noch unbesetzten Platte zu vergleichen. Diese Vorgehensweise liefert das ge naueste Meßergebnis.

Wird ein Durchhang festgestellt, der ein zulässiges Maß überschreitet, dann kann die entsprechende Platte ausgeson dert werden. Es ist aber auch möglich, aufgrund des Durch hanges der Platte in oder nahe ihrer Mitte den Verlauf ihrer Auflagefläche zu errechnen und bei der Dickenbestimmung der Formlinge zu berücksichtigen.

Was die Prüfung der Oberflächenbeschaffenheit der Formlinge angeht, so geht man von der Erkenntnis aus, daß auch hier, wie bei der Maßhaltigkeitsprüfung, die obere Fläche des Formlings die kritische Oberfläche bildet. Ist diese Fläche fehlerfrei, und zwar besonders bei ordnungsgemäßer Zusammen setzung und damit Dichte des Materials des Formlings, dann kann regelmäßig davon ausgegangen werden, daß auch die ande ren Oberflächen der Formlinge bzw. des späteren Betonsteins nicht zu beanstanden sind.

Erfindungsgemäß werden die auf der Platte aufliegenden Form linge von oben her mit mindestens einer Videokamera erfaßt, und das oder jedes erzeugte Bild wird mit gespeicherten Bil dern fehlerhafter Formlinge oder dem gespeicherten Bild feh lerfreier Formlinge verglichen. Bei Übereinstimmung mit ei nem Bild fehlerhafter Formlinge oder bei Nicht-Übereinstim mung mit einem Bild fehlerfreier Formlinge wird eingegrif fen, etwa mittels einer Alarmeinrichtung.

Bevorzugt sind mehrere Videokameras vorhanden, und bevorzugt liegt bei der Prüfung eine Relativgeschwindigkeit zwischen Videokamera(s) und Platte vor, so daß bei jeder Messung ein Bildausschnitt von einer Videokamera erfaßt wird, der allen falls wenige Formlinge zeigt. Im Fall einer Fehleranzeige kann somit auch die Gruppe von Formlingen angegeben werden, unter denen dann mindestens einer eine fehlerhafte Oberflä che aufweist.

Um eine möglichst reproduzierbare und optimale Betrachtung der Formlinge sicherzustellen, ist der oder jeder Videokame ra eine Beleuchtungseinrichtung zugeordnet, und weiter be vorzugt ist eine Abschirmung wie bevorzugt ein Tunnel vorge sehen, in dem die Videokamera(s) und die Beleuchtungsein richtung(en) angeordnet sind, der Fremdlicht abschirmt und der über die jeweilige Platte hinweglaufen kann.

Die Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich weitgehend aus dem obigen. Es ist jedoch zur Gewichtserfas sung noch klärend darauf hinzuweisen, daß bevorzugt zwei Wiegestationen vorgesehen sind, und zwar eine in der ersten Fördereinrichtung für die leere Platte und eine in der zwei ten Fördereinrichtung für die volle Platte. In der zugehöri gen Signalverarbeitungseinrichtung ist dafür Sorge getragen, daß, wie bei der Messung der Dicke der Formlinge, die beiden Messungen, die an ein und derselben Platte vor und hinter der Produktionsvorrichtung durchgeführt werden, einander zu verlässig zugeordnet werden.

An jeder Wiegestation ist mindestens ein Lastsensor, bevor zugt eine Druckmeßdose, vorgesehen, dessen Meßbereich dem Gewicht der leeren bzw. vollen Platte entspricht, so daß je weils eine möglichst genaue Wiegung erreicht wird.

Um zu vermeiden, daß Förderkräfte aus einer der Förderein richtungen die Wiegung beeinflussen, wird die gerade zu wie gende Platte auf die jeweilige Wiegeeinrichtung abgesenkt und sitzt dort bevorzugt auf einer Plattform auf, deren Zweck es ist, etwa unmittig auftretende Kräfte zu zentrieren und mittig in den Lastsensor einzuleiten.

Zum Absenken der Platte ist bevorzugt eine Hubeinrichtung unter dem Lastsensor angeordnet, die diesen, die Plattform und die Platte absenkt und anhebt.

Bevorzugt ist eine Einrichtung vorgesehen, die die bereits oben erwähnte Messung der mit Formlingen besetzten Platte auf Durchbiegung vornimmt. Bevorzugt ist diese Einrichtung der zweiten Wiegestation zugeordnet.

Diese Messung kann an der Oberseite oder Unterseite der Platte vorgenommen werden, und zwar bevorzugt berührungsfrei mittels eines Abstandssensors, der mit Ultraschall oder mit einem Laserstrahl wirksam ist.

Der Signalausgang dieses Abstandssensors oder dieser Ab standssensoren ist mit einer Auswertungseinrichtung verbun den, die bei Auftreten eines solchen Durchhanges der Platte, daß die Messungen der Dicke der Formlinge in unzuträglicher Weise verfälscht werden, entweder veranlaßt, daß die ent sprechende Platte ausgesondert wird, oder aus dem Durchhang den Verlauf der nach unten durchgebogenen Oberfläche der Platte berechnet und aufgrund des Berechnungsergebnisses die Dickemessungen an den einzelnen Formlingen korrigiert.

Alle Meßergebnisse werden einer Verarbeitungs- und Auswer tungseinrichtung zugeführt, in welcher auch die beschriebe nen Vergleiche erfaßter oder errechneter Werte mit Sollwer ten erfolgt. Beim Auftreten unzulässiger Abweichungen kann eine Alarmeinrichtung ausgelöst werden, wobei etwa gleich zeitig auf einem Monitor eine genaue Bestimmung des erfaßten Fehlers angegeben wird.

Die Verarbeitungs- und Auswertungseinrichtung kann aber auch dazu verwendet werden, die Produktionseinrichtung zu steu ern, etwa bei Auftreten eines bestimmten Fehlers anzuhalten, oder zu regeln, d. h. so anzusteuern, daß der erfaßte Fehler aufgehoben oder kompensiert wird.

Die oben genannten Verfahrensschritte und Vorrichtungsmerk male zur Prüfung einzelner Parameter sind alle gemeinsam eingesetzt, um eine umfassende Überprüfung der Formlinge zu ermöglichen, können aber auch einzeln verwendet werden, wenn nur einzelne Parameter erfaßt werden sollen.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der beigefügten, schematische Zeichnung beispielsweise noch näher erörtert. In dieser zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Anlage zur Herstellung von Betonsteinen, die Merkmale der vorliegenden Erfin dung enthält, und

Fig. 2 die Draufsicht auf die Anlage der Fig. 1.

Die gezeigte Anlage besteht aus einer an sich bekannten Produktionsvorrichtung 1, die eine Hohlform 2 zum Abformen von Formlingen 3 aufweist, die in matrixartiger Anordnung auf einer Platte, einem Blech oder einem Brett 4 aufsitzen.

Hierbei werden in bekannter Weise leere Platten 4 aufeinan derfolgend auf einer ersten Fördereinrichtung 5 in die Pro duktionsvorrichtung 1 eingebracht. Dort werden die Formlinge 3 auf der Platte 4 geformt und die mit Formlingen 3 besetzte Platte 4 verläßt die Produktionsvorrichtung 1 auf einer zweiten Fördereinrichtung 6.

Über der ersten Fördereinrichtung 5 ist eine Ultraschall-Meßeinrichtung 7 angebracht, die aus einer Traverse besteht, die sich quer zur Förderrichtung der ersten Fördereinrich tung 5 erstreckt.

An der Traverse sind auf einem längs deren beweglichen Trä ger 10 zwei oder drei Ultraschallsensoren 9 mit analogem Ausgang angebracht, die einen Meßbereich von 50 bis 200 mm aufweisen, wobei sie in diesem Bereich eine zum gemessenen Abstand proportionale Spannung von 1,5 bis 7,5 V ausgeben.

Die Genauigkeit dieser Sensoren beträgt 0,2 mm. Die Sensoren 9 senden ein Ultraschallbündel aus, welches an der Oberflä che der unter der Ultraschall-Meßeinrichtung 7 befindlichen Platte 4 reflektiert wird und dann wieder vom entsprechenden Sensor 9 empfangen wird. Der Sensor 9 berechnet aus der Laufzeit die Entfernung.

Während sich die Platte 4 in Förderrichtung unter der Ultra schall-Meßeinrichtung 7 hindurchbewegt, werden die Sensoren 9 mit dem Träger 10 mittels kolbenstangenloser Pneumatikzy linder bewegt. Dabei wird die Oberfläche der Platte 4 diago nal in nebeneinanderliegenden Bahnen abgetastet.

Dabei wird beim Starten der Messung alle 20 ms ein Meßwert von den Sensoren 9 abgenommen und abgespeichert. Aus den er mittelten Meßwerten wird ein Mittelwert errechnet, der eben falls abgespeichert wird. Mit diesem Mittelwert und einer beim Einrichten der Anlage vorgenommenen Referenzmessung, die die Höhe der Sensoren 9 über der Fördereinrichtung 5 re präsentiert, wird die Plattendicke bestimmt, die den Korrek turwert bei der nun beschriebenen Messung bildet:
Nach der Produktionsvorrichtung 1 ist über der zweiten För dereinrichtung 6 eine Laser-Meßeinrichtung 8 angeordnet, die aus einer Traverse besteht, die sich quer zur Förderrichtung erstreckt und die eine Anzahl, vorzugsweise 5, nebeneinan derliegender Lasersensoren 11 trägt, die nach dem Triangula tionsverfahren arbeiten.

Jeder Lasersensor 11 sendet einen Laserstrahl aus, der an der oberen Fläche jeweils eines Formlings 3 zu einer Stelle des Sensors 11 hin reflektiert wird, deren Lage repräsenta tiv ist für den Abstand der reflektierenden Fläche vom Sen sor 11. Der Meßbereich der verwendeten Sensoren beträgt 50 bis 100 mm, die Meßgenauigkeit beträgt 0,1 mm und eine zum Meßwert proportionale Spannung von 0 bis 10V wird ausgege ben.

Bevorzugt sind die Formlinge 3 auf jeder Platte in einer An zahl von Reihen aufgelegt, die der Anzahl der Sensoren 11 entspricht und die unter diesen beim Zurücklegen der Förder strecke hindurchlaufen. Somit wird jeder Formling 3 abgeta stet. Es können aber auch weniger Sensoren 11 als Reihen von Formlingen 3 vorliegen. In jedem Fall ist die Darstellung in der Zeichnung verallgemeinernd und nicht einschränkend.

Die Sensoren 11 sind durch Verschiebung einstellbar an ihrer Traverse angebracht.

Sobald sich ein Formling unter einem Sensor 11 befindet, was durch eine Meßwertflanke erkennbar ist, wird alle 5 ms ein Wert aufgenommen und gespeichert. Fällt am Ende des Form lings der Meßwert wieder ab, dann wird die Messung beendet. Von jeder Messung werden Minimalwert, Maximalwert und Mit telwert erfaßt und abgespeichert.

Aus diesen Werten, der schon vorher ermittelten Plattendicke und der bekannten Höhe der Laser-Meßeinrichtung 8 über der zweiten Fördereinrichtung 6 werden die mittlere Dicke des Formlings 3 sowie seine Oberflächenrauhigkeit berechnet und mit vorher abgespeicherten Sollwerten verglichen.

Im übrigen werden zu Dokumentationszwecken alle gespeicher ten Werte aufbewahrt. So ist es möglich, eine eingehende Produktionsanalyse durchzuführen.

Zur Bestimmung der Dichte der Formlinge 3 muß außerdem deren Gewicht bestimmt werden.

Hierzu wird das Gewicht jeder leeren Platte 4 in einer er sten Wiegeeinrichtung 12 bestimmt, die in der ersten Förder einrichtung 5 angeordnet ist, und nach dem Beladen der Plat te 4 wird deren Gewicht in einer zweiten Wiegeeinrichtung 13 bestimmt, die in der zweiten Fördereinrichtung 6 angeordnet ist.

Die Wiegeeinrichtungen 12, 13 sind im wesentlichen gleichar tig aufgebaut, jedoch unterschiedlich ausgelegt. Jede Wiege einrichtung 12, 13 weist eine Wiegezelle bzw. Druckmeßdose 14 auf, die auch für die nichtmittige Krafteinleitung ein gerichtet ist.

Über jeder Druckmeßdose 14 sitzt eine Plattform 18, auf die die jeweilige Platte 4 aufgesetzt werden kann. Da die gesam te Anordnung symmetrisch ausgebildet ist, erfolgt die Ein leitung der Resultierenden aus den Massekräften der Platte 4 bzw. der Formlinge 3 mittig bezüglich der Druckmeßdose 14.

Druckmeßdosen 14 der verwendeten Art weisen einen resultie renden Fehler von weniger als 0,02% auf. Die Druckmeßdose 14 der ersten Wiegeeinrichtung 12 weist eine Nennlast von 250 kg, die der zweiten Wiegeeinrichtung 13 eine Nennlast von 1000 kg auf. Die Grenzlast einer jeden Druckmeßdose 14 be trägt 200% der Nennlast.

Die Druckmeßdosen sind in der 6-Leitertechnik angeschlossen, um lange Versorgungsleitungen oder Temperaturdifferenzen auszugleichen.

Die Druckmeßdosen 14 sitzen jeweils auf einer Hubeinrichtung 15, mittels deren die gesamte zugehörige Wiegeeinrichtung 12, 13 mit ihrer Plattform 18 bis über das Niveau der zuge hörigen Fördereinrichtung 5, 6 anhebbar ist.

Wenn sich die jeweilige Platte 4 in der richtigen Position über der Wiegeeinrichtung 12, 13 befindet, dann wird diese angehoben, untergreift die Platte 4 und hebt sie ein wenig an. Wenn ihre Eigenschwingungen abgeklungen sind, wird der Wiegevorgang durchgeführt. Anschließend wird die Wiegeein richtung 12, 13 wieder mittels der Hubeinrichtung 15 abge senkt, bis die Platte 4 wieder auf der Fördereinrichtung 5, 6 aufsitzt.

Die Meßgenauigkeit beträgt bei einer Auflösung von jeweils 4095 Inkrementen 61,1 g bei der ersten Wiegeeinrichtung 12 und 244,2 g bei der zweiten Wiegeeinrichtung 13.

Zur Prüfung der Oberflächengüte wird erfindungsgemäß ein Bildverarbeitungssystem eingesetzt, bei dem eine oder mehre re und vorzugsweise zwei Schwarz-Weiß-Videokameras 16 einge setzt werden, die ein Bild der darunterliegenden oder darun ter mit einer bestimmten Geschwindigkeit vorbei geführten Formlinge 3 aufnimmt bzw. aufnehmen.

Die aufgenommenen Bilder werden mit abgespeicherten Bildern von Fehlern unter Berücksichtigung zulässiger Toleranzen verglichen.

Die Bildaufnahme erfolgt in einem Beleuchtungstunnel 17, der Fremdlichteinflüsse ausschaltet und in dem die Videokame ra(s) 16 und eine geeignete Beleuchtung angebracht sind. Als Beleuchtung ist eine quer zur Förderrichtung der Platten 4 verlaufende und sich quer über deren gesamte Breite er streckende Leuchtstoffröhre vorteilhaft. Diese beleuchtet die Formlinge 3 unter einem flachen Winkel, der Unebenheiten kontrastreich sichtbar macht.

Der Tunnel 17 ist verfahrbar über der zweiten Fördereinrich tung 6 angebracht und ist somit geeignet, sich bei einer be wegten Platte 4 zusammen mit dieser mitzubewegen. Außerdem gestattet es der verfahrbare Tunnel 17, über unterschiedli che Bereiche jeweils einer Platte 4 gefahren zu werden und somit die Videoaufnahme nur einiger der auf dieser auflie genden Formlinge 3 zu ermöglichen, so daß die Fehlerauflö sung verbessert wird.

Bevorzugt wird ein erstes Bild von der vorderen Hälfte einer Platte 4 aufgenommen und der Verarbeitung zugeführt. Werden die Bilddaten nicht mehr benötigt, dann fährt der Tunnel 17 über die hintere Hälfte derselben Platte 4 und nimmt ein Bild auf, das ebenfalls verarbeitet wird.

Unabhängig von der Bildverarbeitung wird bevorzugt das je weilige Bild turnusmäßig oder ständig auf einem Monitor an gezeigt, damit es vom Personal überwacht werden kann.

Bei der gezeigten und beschriebenen Anlage kann das Auftre ten einer Toleranzüberschreitung dem Personal zur Kenntnis gebracht werden, etwa durch Anzeige auf einem Monitor, und kann zusätzlich oder statt dessen eine Prozeßregelung auslö sen, die der Toleranzüberschreitung entgegenwirkt.

Außerdem ist es möglich, eine Kennzeichnungseinrichtung vor zusehen, mit der jede beanstandete Platte 4 gekennzeichnet wird, etwa durch Aufsetzen eines Markierungskörpers auf die entsprechende Platte 4, so daß die Platten 4 mit fehlerhaf ten Formlingen 3 auch dann ohne weiteres identifiziert wer den können, wenn sie mittels der zweiten Fördereinrichtung 6 in ein Trocknungslager weitergefördert und dort durch eine gesonderte Lagerregelung abgesetzt wurden. Ein solcher Si gnalkörper kann aber auch durch eine Weichensteuerung er kannt werden, die die Platten 4 mit fehlerhaften Formlingen an beliebiger Stelle der Fördereinrichtung 6 aussondert.

Es ist auch möglich, die gezeigte und beschriebene Anlage in eine Gesamt-Prozeßsteuerung einzubeziehen.

Alle in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder der Zeich nung dargestellten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Der Schutzumfang der Erfindung erstreckt sich nicht nur auf die Merkmale der einzelnen Ansprüche, sondern auch auf deren Kombination.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestell te Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr stellt dieses nur eine vorteilhafte Ausgestaltungsform des Erfindungsge dankens dar.

Bezugszeichenliste

1 Produktionsvorrichtung
2 Hohlform
3 Formling
4 Platte
5 erste Fördereinrichtung
6 zweite Fördereinrichtung
7 Ultraschall-Meßeinrichtung
8 Laser-Meßeinrichtung
9 Ultraschallsensor
10 Querantrieb
11 Lasersensor
12 erste Wiegeeinrichtung
13 zweite Wiegeeinrichtung
14 Druckmeßdose
15 Hubeinrichtung
16 Videokamera
17 Tunnel
18 Plattform

Claims

1. Verfahren zur Qualitätsprüfung während der Herstellung von Betonsteinen durch Einbringen von Betonmörtel in nach oben offene Hohlformen mit fester Umfangswand zur Bildung mindestens eines Formlings, der auf einer ebenen Auflageflä che aufsitzt, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Prüfung der Maßhaltig keit die Lage der oberen Begrenzungsfläche mindestens eines der Formlinge über der Auflagefläche berührungsfrei bestimmt und aus dieser Lage die Dicke des Formlings ermittelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lage der dem zu prüfenden Formling zugehörigen Auf lagefläche bestimmt, dann die Lage der zu dieser Auflageflä che im wesentlichen parallelen oberen Begrenzungsfläche des Formlings bestimmt und aus der Differenz dieser beiden Lage bestimmungen die Dicke des Formlings erfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lage der Auflagefläche berührungsfrei erfaßt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß man die Lage der Auflagefläche erfaßt, be vor der oder die Formling(e) auf diese aufgesetzt wird bzw. werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Auflagefläche zur Bestimmung ihrer La ge eine erste Relativbewegung zu einer ersten Lage-Meßfüh lereinrichtung durchführt, und daß währenddessen mehrere La ge-Einzelmessungen vorgenommen werden, deren Mittelwert zur Bestimmung der Dicke des Betonsteines herangezogen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Differenz der Lage-Einzelmessungen dann, wenn sie einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, dazu führt, daß die zugehörige Auflagefläche als unbrauchbar verworfen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Auflagefläche während der Vornahme der Lage-Einzelmessungen eine zweite Relativbewegung zur ersten Lage-Meßfühlereinrichtung durchführt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß mehrere, zueinander örtlich versetzte Ein zel-Lagemessungen durchgeführt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Einzel-Lagemessungen von Ultraschall messungen gebildet sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß nach der Bestimmung der Lage der Auflage fläche und der Aufbringung des mindestens einen Formlings auf diese zur Bestimmung der Lage seiner oberen Begrenzungs fläche diese eine zweite Relativbewegung zu einer zweiten Lage-Meßfühlereinrichtung durchführt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Formlinge, die quer zur zweiten Relativbewegung auf der Auflagefläche nebeneinanderliegend angeordnet sind, gleichzeitig durch mehrere Meßfühlereinrichtungen abgetastet werden, die vorzugsweise Lasermessungen durchführen.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Formlinge, die in der zweiten Relativbewegung auf der Auflagefläche hintereinanderliegend angeordnet sind, aufeinanderfolgend durch die jeweils selbe Meßfühlereinrichtung abgetastet werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, daß man das Gewicht mindestens eines der Form linge erfaßt und aus diesem Gewicht sowie aus dem Volumen des oder der Formling(e), das aus der errechneten Dicke und den Abmessungen der Umfangswand errechnet wird, die Dichte bzw. mittlere Dichte des bzw. der Formling(e) errechnet und diese in Relation zur zu erwartenden Festigkeit des bzw. der Steine(s) setzt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht des die Auflagefläche aufweisenden Trägerkörpers erfaßt wird, daß der bzw. die Formlinge nachfolgend auf die sen aufgesetzt werden, daß das Gewicht des nun die Formlinge tragenden Tragerkörpers erfaßt wird, und daß die Differenz der erfaßten Werte zur Berechnung der Dichte weiterverwendet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchhang des die Formlinge tragenden Trägerkörpers er faßt wird.

16. Verfahren zur Qualitätsprüfung während der Herstellung von Betonsteinen durch Einbringen von Betonmörtel in nach oben offene Hohlformen mit fester Umfangswand und durch Auf setzen der so gebildeten Formlinge auf eine ebene Auflage fläche, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da durch gekennzeichnet, daß man zur Prüfung der Oberflächenbe schaffenheit - insbesondere der oberen Begrenzungsfläche mindestens eines der Formlinge - dessen Bild von oben her erfaßt und in Signale umwandelt, daß man diese Signale mit den Signalen der Bilder fehlerhafter Betonsteine vergleicht, und daß man bei einer Übereinstimmung das Vorliegen einer fehlerhaften Oberfläche meldet.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Videokamera zum Erfassen des Bildes relativ zu dem bzw. den Formling(en) über diese hinweg bewegt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Formling(e) bei der Bilder fassung in definierter Weise beleuchtet wird bzw. werden, und daß dabei Fremdlicht abgeschirmt wird.

19. Vorrichtung zur Herstellung und Prüfung von Betonsteinen und zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, mit

- einer Produktionsvorrichtung (1) mit einer Hohlform (2) zur Herstellung von Formlingen (3) aus Betonmörtel, die auf einer ebenen Platte (4) aufsitzen,
- einer ersten Fördereinrichtung (5) zum Einführen leerer Platten (4) in die Produktionsvorrichtung (1), und
- einer zweiten Fördereinrichtung (6) zum Herausführen der mit Formlingen (3) besetzten Platten (4) aus der Produk tionsvorrichtung (1),

wobei die Formlinge (3) bevorzugt auf einer Platte (4) je weils matrixartig längs der Förderrichtung der zweiten För dereinrichtung (6) sowie längs der zugehörigen Querrichtung aufgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß

- über der ersten Fördereinrichtung (5) eine erste Ab stands-Meßeinrichtung (7) angebracht ist, die zur Messung des Abstandes zwischen der oberen Fläche einer herange führten, leeren Platte (4) und einem ortsfesten Bezugsni veau eingerichtet ist,
- in der Produktionsvorrichtung (1) an einer Stelle über den soeben hergestellten Formlingen (3) oder über der zweiten Fördereinrichtung (6) eine zweite Abstands-Meß einrichtung (8) angebracht ist, die zur Messung des Ab standes zwischen der oberen Fläche mindestens eines Form lings (3) und einem ortsfesten Bezugsniveau eingerichtet ist, und
- eine Verarbeitungs- und Auswertungseinrichtung vorgesehen ist, die unter Berücksichtigung der Meßwerte der ersten und zweiten Abstands-Meßeinrichtung (7, 8), der Lage der zugehörigen Bezugsniveaus und der jeweiligen Unterlagen der Platte (4) an den Meßeinrichtungen (7, 8) die Dicke des jeweils gemessenen Formlings (3) errechnet und bevor zugt mit einem vorgegebenen Bereich zulässiger Dickenwer te vergleicht.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abstands-Meßeinrichtung als Ultraschall-Meß einrichtung (7) ausgebildet ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abstands-Meßeinrichtung (7) mindestens einen Abstandsensor (9) aufweist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Abstandssensoren (9) nebeneinanderliegend ange ordnet sind.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abstands-Meßeinrichtung (7) einen Querantrieb (10) aufweist, der sie quer zur Bewegungs richtung der ersten Fördereinrichtung (5) über die gerade geförderte Platte (4) hinweg bewegt.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Querantrieb dazu eingerichtet ist, der ersten Ab stands-Meßeinrichtung (7) eine Querbewegung über eine gerade geförderte Platte (4) hinweg mitzuteilen, während sich die se gerade unter der ersten Abstands-Meßeinrichtung (7) hin durchgefördert wird, so daß die Platte (4) im wesentlichen diagonal abgetastet wird.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abstands-Meßeinrichtung als Laser-Meßeinrichtung ausgebildet ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Formlinge (3) in mehreren, sich in Bewegungsrichtung der zweiten Fördereinrichtung (6) erstreckenden Reihen auf die jeweilige Platte (4) aufgesetzt sind, und daß über jeder Reihe ein ortsfester Laser-Sensor (11) angeordnet ist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Wiegeeinrichtung (12) zum Abwiegen jeweils einer leeren Platte (4) in der ersten För dereinrichtung (5) angeordnet ist, und daß eine zweite Wie geeinrichtung (13) zum Abwiegen derselben, aber mit Formlin gen (3) besetzten Platte (4) in der zweiten Fördereinrich tung (6) angeordnet ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Wiegeeinrichtungen (12, 13) mindestens einen Lastsensor (14) aufweist, auf den bzw. die eine Plattform (18) zur Aufnahme einer Platte (4) aufgesetzt ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Wiegeeinrichtungen (12, 13) eine Einrichtung (18) zum Absenken der jeweiligen Platte (4) zugeordnet ist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem oder den Lastsensor(en) (14) eine Hubeinrich tung (15) zu dessen bzw. deren Anheben und Absenken zusammen mit der Plattform (18) angeordnet ist.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Lastsensor mindestens ei ner der Wiegeeinrichtungen als eine Druckmeßdose (14) ausge bildet ist.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalausgänge der beiden Wiegeein richtungen (12, 13) mit der oder einer zusätzlichen Verar beitungs- und Auswertungseinrichtung verbunden sind, die da zu eingerichtet ist,

- die Wiegeergebnisse voneinander zu subtrahieren und da durch das Nettogewicht des bzw. eines Formlings oder der Formlinge (3) zu ermitteln,
- das Volumen des bzw. eines Formlings oder der Formlinge (3) aus der gemessenen Dicke sowie dem vorgegebenen Form querschnitt der Hohlform (2) zu errechnen, und
- aus Nettogewicht und Volumen die Dichte des Formlings oder der Formlinge (3) zu errechnen und diese Dichte mit einem Bereich vorgegebener Dichten zu vergleichen.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung zum Messen des Durchhangs der jeweiligen, mit Formlingen (3) besetzten Platte (4) vorgesehen ist, und daß dieses Meßeinrichtung be vorzugt der zweiten Wiegeeinrichtung (13) zugeordnet ist.

34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der zweiten Fördereinrichtung (6) mindestens eine Videokamera (16) angeordnet ist, die die Oberfläche(n) des bzw. der relativ zu ihr bewegten Formlings bzw. Formlinge (3) erfaßt, und deren Ausgang an die oder ei ne zusätzliche Verarbeitungs- und Auswertungseinrichtung an geschlossen ist, die dazu eingerichtet ist, die aufgenommene Bildinformation mit gespeicherten Bildinformationen zu ver gleichen.

35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. den Videokamera(s) (16) eine Beleuchtungsein richtung zugeordnet ist.

36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Videokamera(s) (16) und ggf. die Be leuchtungseinrichtung auf einem Gestell (17) angebracht ist bzw. sind, das längs der zweiten Fördereinrichtung (6) ver schieblich angeordnet ist.

37. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell eine tunnelartige, einen Streckenabschnitt der zweiten Fördereinrichtung (6) überspannende Abschirmung (17) aufweist, unter der die Videokamera(s) (16) und ggf. die Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist bzw. sind.

38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß die oder mindestens eine Verarbeitungs- und Auswertungseinrichtung an eine Anzeigeeinrichtung, etwa einen Bildschirm, eine Warneinrichtung, etwa eine Sirene, und/oder an Steuereinrichtung zum Steuern von Betriebspara metern der Produktionsvorrichtung angeschlossen ist, so daß im Fall einer Abweichung eines Abstands-, Last-, Oberflä chen- und/oder Durchhangmeßwertes von einem Sollwertbereich eine Anzeige, ein Alarm oder eine steuernde Gegenmaßnahme ausgelöst wird.