DE19811344A1 - Betonverdichtungsanordnung mit Schwingungssensor und Steuerung - Google Patents
Betonverdichtungsanordnung mit Schwingungssensor und SteuerungInfo
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Abstract
Eine erfindungsgemäße Betonverdichtungsanordnung zum Verdichten von plastisch verformbarem Beton in einer Schalung (2) weist mindestens eine an der Schalung (2) befestigte und eine Schwingungserzeugungseinrichtung (3) aufweisende Rütteleinheit (1) auf. Die Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Rütteleinheit (1) einen Beschleunigungssensor (5) zum Generieren eines einer von der Schwingungserzeugungseinrichtung (3) an der Schalung (2) erzeugten Schwingung entsprechenden Signals und eine von dem Signal beaufschlagbare Steuerung (6) zum Einstellen von Betriebsparametern der Schwingungserzeugungseinrichtung (3) aufweist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Betonverdichtungsanordnung gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1.
Eine derartige Anordnung dient zum Verdichten von noch plastisch verform
barem Beton, der zur Erzeugung von Betonteilen in eine Schalung eingefüllt
worden ist. An der Schalung sind mindestens eine, üblicherweise aber mehrere
Rütteleinheiten befestigt, die häufig jeweils einen Außenrüttler aufweisen. Ein
derartiger Außenrüttler besteht üblicherweise aus einem Motor, der ein oder
mehrere aus Fliehgewichten bestehende Unwuchten antreibt und dadurch eine
Schwingung erzeugt, die über eine starre Verbindung auf die Schalung über
tragen wird. Durch das Rütteln der Schalung kann der Beton in der gewünsch
ten Weise verdichtet werden.
Üblicherweise werden an Schalungen für größere Betonteile eine bestimmte
Anzahl von Außenrüttlern angeordnet, die alle mit einem gemeinsamen -
Frequenzumformer gekoppelt sind, der für die angeschlossenen Elektromotoren
eine elektrische Wechselspannung mit der gewünschten Frequenz bereitstellt.
In der Praxis tritt häufig das Problem auf, daß bestimmte Bereiche der Schalung
und damit Teile des Betons nicht ausreichend gerüttelt und dadurch verdichtet
werden. Wenn der Bediener dieses Problem erkannt hat, erhöht er üblicherweise
die vom Frequenzumformer bereitgestellte Spannungsfrequenz. Die Frequenzer
höhung betrifft allerdings alle angeschlossenen Außenrüttler gleichzeitig, unab
hängig davon, ob sich die Rüttler in der Nähe des bisher schwach erregten
Betons oder an einer Stelle mit bereits starker Erregung befinden. Dies führt zu
einer erheblichen Lärm- und Materialbelastung, die sowohl für die Bediener als
auch für die Schalung nachteilig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betonverdichtungsanordnung
anzugeben, bei der nur solche Bereiche der Schalung stärker erregbar sind, die
bis dahin noch nicht mit der gewünschten Stärke schwingen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Betonverdichtungsanordnung mit
den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen
der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Eine Betonverdichtungsanordnung zum Verdichten von plastisch verformbaren
Beton in einer Schalung mit mindestens einer an der Schalung befestigten und
eine Schwingungserzeugungseinrichtung aufweisenden Rütteleinheit ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Rütteleinheit einen Beschleunigungssensor zum Gene
rieren eines einer von der Schwingungserzeugungseinrichtung an der Schalung
erzeugten Schwingung entsprechenden Signals sowie eine von dem Signal
beaufschlagbare Steuerung zum Einstellen von Betriebsparametern der Schwin
gungserzeugungseinrichtung aufweist.
Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, über den Beschleunigungs
sensor die an der Schalung wirkende Schwingung zu erfassen. Ein der Schwin
gung entsprechender, sich permanent ändernder Beschleunigungswert wird an
die Steuerung geliefert, die entsprechend die Betriebsparameter der Schwin
gungserzeugungseinrichtung variieren kann, um an der Schalung die gewünsch
te Schwingung zu erzeugen. So ist es zum Beispiel möglich, daß die Steuerung
die Frequenz der Schwingungserzeugungseinrichtung erhöht, wenn der
Beschleunigungssensor eine zu niedrige Schwingung der Schalung detektiert
hat.
Vorteilhafterweise ist die Schwingungserzeugungseinrichtung ein Außenrüttler.
Außenrüttler weisen einen verhältnismäßig einfachen und robusten Aufbau auf,
so daß sie kostengünstig einsetzbar sind.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Rütteleinheit ein Frequenzumformer für
die Schwingungserzeugungseinrichtung zugeordnet ist. Durch Ansteuern des
Frequenzumformers mittels der Steuerung ist es in einfacher Weise möglich, die
Schwingungsfrequenz der Schwingungserzeugungseinrichtung zu variieren.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Beschleunigungs
sensor an der Schwingungserzeugungseinrichtung oder an der Schalung befe
stigt. Damit ist es möglich, daß der Beschleunigungssensor entweder die
Schwingung direkt an der Schalung oder - aufgrund einer starren Befestigung
der Schwingungserzeugungseinrichtung an der Schalung - an der die gleiche
Schwingung wie die Schalung erfahrenden Schwingungserzeugungseinrichtung
abgreifen kann.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind mehrere
Rütteleinheiten vorgesehen, die jeweils eine eigene Schwingungserzeugungsein
richtung, einen eigenen Beschleunigungssensor, einen eigenen Frequenzumfor
mer und eine eigene Steuerung aufweisen. Dadurch kann die Schwingungsstär
ke an den einzelnen Stellen der Schalung sehr genau und individuell durch
Ansteuern der einzelnen Rütteleinheiten erfolgen. Um eine Koordination der
Steuerungen zu ermöglichen, sind bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung die
Steuerungen der jeweiligen Rütteleinheiten über eine Datenleitung miteinander
gekoppelt. Die Datenleitung kann auch mit einem gemeinsamen Leitrechner
verbunden sein, der zur individuellen Ansteuerung der Rütteleinheiten dient.
Als Sollwerte für die an den Rütteleinheiten vorgesehenen Einzelsteuerungen
eignen sich die Frequenz der Schwingungserzeugungseinrichtung, eine Soll-
Beschleunigung oder ein zulässiger Regelbereich innerhalb dem die Einzelsteue
rung in Abhängigkeit von dem gemessenen Schwingungssignal die Schwin
gungserzeugungseinrichtung ansteuern kann.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend
anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Figur näher erläutert. Die
Figur zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Betonverdich
tungsanordnung.
Eine erfindungsgemäße Betonverdichtungsanordnung weist mehrere Rüttelein
heiten 1 auf, die jeweils an einer ebenfalls nur schematisch dargestellten und
zur Aufnahme von flüssigem Beton dienenden Schalung 2 angeordnet sind. Die
Rütteleinheiten 1 bestehen jeweils aus einem als Schwingungserzeugungsein
richtung dienenden, an der Schalung 2 starr befestigten Außenrüttler 3 sowie
einem Frequenzumformer 4, einem Beschleunigungssensor 5 und einer Steue
rung 6. Zur Vereinfachung der Darstellung wird in der Figur nur der Aufbau von
einer der Rütteleinheiten 1 gezeigt.
Der an sich bekannte Außenrüttler 3 besteht im wesentlichen aus einem Elek
tromotor und einem oder zwei von dem Motor angetriebenen Fliehgewichten, die
bei Drehung die erforderliche Unwucht zur Erzeugung der gewollten Schwingun
gen bewirken. Um die Schwingungen möglichst verlustfrei auf die Schalung 2 zu
übertragen, muß der Außenrüttler 3 mit der Schalung 2 starr verbunden sein.
Wie bereits beschrieben. Ist der Außenrüttler 3 als solcher bekannt, so daß auf
eine weitere Beschreibung sowie eine Darstellung in der Figur verzichtet wird.
Um die Schwingungsfrequenz einstellen zu können, ist dem Elektromotor des
Außenrüttlers 3 ein Frequenzumformer 4 vorgeschaltet, der in bekannter Weise
mit dem Stromnetz verbunden ist. Der Frequenzumformer 4 wandelt die Netz
frequenz in eine für den Außenrüttler 3 geeignete Spannungsfrequenz um. Wäh
rend es bekannt ist, alle mit der Schalung 2 verbundenen Außenrüttler 3 durch
einen Frequenzumformer 4 zu speisen, ist erfindungsgemäß für jeden Außen
rüttler 3 ein eigener Frequenzumformer 4 vorgesehen.
In der Figur ist der Frequenzumformer 4 direkt an dem Außenrüttler 3 angeord
net. Je nach Ausführungsform kann es jedoch auch zweckmäßig sein, den
Frequenzumformer 4 in einem nicht dargestellten, separaten Schaltschrank,
abseits des Außenrüttlers 3, vorzusehen.
Bestandteil der Rütteleinheit 1 ist auch der Beschleunigungssensor 5, der
vorzugsweise entweder an dem Außenrüttler 3 oder direkt auf der Schalung 2
angebracht wird, um möglichst präzise die erzeugte Schwingung erfassen zu
können. Der Beschleunigungssensor 5 registriert die durch die Schwingung her
vorgerufenen und auf die Schalung 2 wirkenden Beschleunigungen und erzeugt
daraus ein Signal, das an die Steuerung 6 weitergeführt wird.
Die Steuerung 6 kann - je nach Ausgestaltung der Erfindung - auch als
Regelung realisiert sein, die aufgrund der vom Beschleunigungssensor 5 gemes
senen Beschleunigungswerte und einer entsprechenden Sollwert-Vorgabe den
Frequenzumformer 4 ansteuert. Als Parameter eignen sich außer der gemesse
nen Schwingungsfrequenz auch die gemessenen Beschleunigungswerte. In der
Steuerung 6 kann ein zulässiger Regelbereich oder auch ein Kennfeld abgespei
chert sein, mit Hilfe dessen die Steuerung 6 unter Berücksichtigung des Signals
vom Beschleunigungssensor 5 den Betrieb des Außenrüttlers 3 beeinflußt.
Wenn mehrere Rütteleinheiten 1 an der Schalung 2 befestigt sind, kann es
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besonders vorteilhaft sein, wenn
die Rütteleinheiten 1 bzw. ihre jeweiligen Steuerungen 6 über eine Datenleitung
7 miteinander gekoppelt sind. Über die beispielsweise als Datenbus ausgeführte
Datenleitung 7 können die Steuerungen 6 miteinander Informationen austau
schen und sich gegenseitig über bestimmte Betriebszustände informieren.
Bei der in der Figur dargestellten, besonders vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist die Datenleitung 7 noch mit einem Leitrechner 8 gekoppelt, über
den zentral jede einzelne der Steuerungen 6 ansteuerbar ist. Vom Leitrechner 8
werden jeder Steuerung 6 die zu dem entsprechenden Fertigungsschritt beim
Erzeugen der Betonteile erforderlichen Betriebsparameter in Form von Soll
werten zugeführt. Der Leitrechner 8 gibt z. B. jeder einzelnen Steuerung 6 vor,
mit welcher Frequenz zu diesem Zeitpunkt der Außenrüttler 3 laufen soll, bzw.
welche Beschleunigungswerte erreicht werden sollen. Dazu kann der Leitrechner
8 auch einen entsprechenden zulässigen Regelbereich an die Steuerung 6 über
mitteln, innerhalb dem die Steuerung 6 autark, entsprechend dem abgelegten
Steuerprogramm den Außenrüttler 3 ansteuert.
Der Leitrechner 8 ermöglicht es, beim Füllen des flüssigen Betons in die durch
die Schalung 2 bestimmte Form die Rütteleinheiten 1 zunächst mit niedriger
Frequenz zu fahren, um eine übermäßige Lärmerzeugung zu vermeiden. Beim
anschließenden Verdichtungsprozeß wird durch den Leitrechner 8 die Frequenz
der Außenrüttler 3 erhöht. Über die jeweiligen Beschleunigungssensoren 5
ermittelt jede lokale Steuerung 6, ob der zugeordnete Außenrüttler 3 die erfor
derliche Beschleunigung an der Schalung 2 erreicht. Reicht die gemessene
Beschleunigung nicht aus, erhöht die Steuerung 6 die Frequenz des Außenrütt
lers 3 über den Frequenzumformer 4. Bei zu großer Beschleunigung hingegen
wird die Frequenz vermindert.
Je nach Motortyp des Außenrüttlers 3 ist es auch möglich, bei konstanter
Frequenz die Stellung der Rotoren bzw. Fliehgewichte zueinander und damit die
auf die Schalung wirkenden Kräfte bzw. Beschleunigungen zu beeinflussen. Die
Relativstellung der Rotoren beeinflußt in bekannter Weise den Schwerpunkt der
Unwucht und damit die Stärke des resultierenden Kraftvektors zum jeweiligen
Zeitpunkt.
Da die erfindungsgemäße Betonverdichtungsanordnung für die verschiedensten
Arten von Schwingungserzeugungseinrichtungen realisierbar ist, ist es offen
sichtlich, daß in einigen Fällen kein Frequenzumformer 4 erforderlich ist, wenn
die auf die Schalung 2 wirkende Schwingung mit Hilfe der Steuerung 6 auch auf
andere Weise beeinflußt werden kann. Das oben beschriebene Beispiel dient
daher nur zur Erläuterung der Erfindung, nicht jedoch zur Einschränkung des
Schutzumfangs.
Claims (9)
1. Betonverdichtungsanordnung zum Verdichten von plastisch verformbarem
Beton in einer Schalung (2), mit mindestens einer an der Schalung befestigten
und eine Schwingungserzeugungseinrichtung (3) aufweisenden Rütteleinheit (1),
dadurch gekennzeichnet, daß die Rütteleinheit (1) einen Beschleunigungs
sensor (5) zum Generieren eines einer von der Schwingungserzeugungseinrich
tung (3) an der Schalung (2) erzeugten Schwingung entsprechenden Signals
sowie eine von dem Signal beaufschlagbare Steuerung (6) zum Einstellen von
Betriebsparametern der Schwingungserzeugungseinrichtung (3) aufweist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwin
gungserzeugungseinrichtung ein Außenrüttler (3) ist.
3. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Rütteleinheit (1) ein Frequenzumformer (4) für die
Schwingungserzeugungseinrichtung (3) zugeordnet ist.
4. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Beschleunigungssensor (5) an der Schwingungserzeugungs
einrichtung (3) oder an der Schalung (2) befestigt ist.
5. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß mehrere Rütteleinheiten (1) vorgesehen sind, die jeweils eine
eigene Schwingungserzeugungseinrichtung (3), einen eigenen Beschleunigungs
sensor (5), eine eigene Steuerung (6) und einen eigenen Frequenzumformer (4)
aufweisen.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steue
rungen (6) der jeweiligen Rütteleinheiten (1) über eine Datenleitung (7) mitein
ander gekoppelt sind.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steue
rungen (6) der jeweiligen Rütteleinheiten (1) über einen an die Datenleitung (7)
angeschlossenen Leitrechner (8) ansteuerbar sind.
8. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Steuerung (6) durch Sollwerte beaufschlagbar ist.
9. Anordnung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sollwerte über den Leitrechner (8) eingebbar sind.
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