DE202014000704U1

DE202014000704U1 - Vorrichtung zum Verdichten von Mineralgemischen

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Publication number: DE202014000704U1
Application number: DE202014000704.7U
Authority: DE
Original assignee: WINKLER MASCHINEN BAU GmbH; Winkler Maschinen-Bau GmbH
Current assignee: WINKLER MASCHINEN BAU GmbH; Winkler Maschinen-Bau GmbH
Priority date: 2014-01-20
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2024-01-21

Abstract

Vorrichtung zum Verdichten, insbesondere zum harmonischen Verdichten, von Mineralgemischen, insbesondere Betongemischen bei der Herstellung von Betonwaren aller Art, umfassend: – einen Maschinenrahmen (10) mit einem Maschinenkopf (12), einem Maschinentisch (14) und mindestens zwei den Maschinenkopf (12) und den Maschinentisch (14) verbindenden Seitenelementen (16a, 16b), – eine mit dem Maschinentisch (14) verbundene erste Kolben-Zylinder-Anordnung (39), wobei die erste Kolben-Zylinder-Anordnung (39) derart ausgebildet ist, um Hub- und Absenkkräfte auf ein mit Mineralgemisch, insbesondere mit Betongemisch, füllbares Formelement (42, 24) auszuüben, zum Anheben und/oder Absenken und/oder Vibrieren lassen des Formelements (42, 24), – eine mit dem Maschinenkopf (12) verbundene zweite Kolben-Zylinder-Anordnung (44), wobei die zweite Kolben-Zylinder-Anordnung (44) derart ausgebildet ist, um einen in das Formelement (42, 24) eintretbaren Stempel (58) mit einer Haltekraft zu halten, die gleich oder größer als die maximale Hubkraft der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdichten, insbesondere zum harmonischen Verdichten, von Mineralgemischen, wie z. B. Betongemischen, bei der Herstellung von Betonwaren aller Art, wie z. B. künstlichen Steinen, Betonbalken und dgl.
Es sind Vorrichtungen bekannt, mit denen Betonwaren bei der Herstellung verdichtet werden. Betonwaren sind z. B. künstliche Steine für Verbundpflaster, Bordsteine sowie Mauersteine u. dgl. Bei den bekannten Vorrichtungen zum Verdichten werden Formelemente eingesetzt, die einen Werkstückträger, der auch Fertigungspalette oder nur Palette genannt wird, sowie einen auf den Werkstückträger aufgesetzten Formrahmen umfassen. Der Formrahmen weist meist mehrere Formnester auf und ist nach oben und nach unten – im Falle, dass der Formrahmen nicht auf einen Werkstückträger aufgesetzt ist – geöffnet. In den auf den Werkstückträger aufgesetzten Formrahmen wird z. B. Beton bzw. ein Betongemisch, also ein Gemisch mit einem oder mehreren verschiedenen Bindemitteln, wie z. B. Zement, und Sand, Kies und/oder weiteren Zusätzen, das durch eine Flüssigkeit verflüssigt ist, eingefüllt. Damit die Fertigstellung der Betonware, insbesondere bei der industriellen Großserienherstellung möglichst schnell erfolgt, wird das Betongemisch dann im Formrahmen verdichtet.
Üblicherweise werden zur Verdichtung sogenannte Prellschlagverdichtungsvorrichtungen bekannt, bei denen durch eine motorisch angetriebene Unwuchtwelle ein Schlagelement in Schwingungen versetzt wird welches infolge dessen den Werkstückträger von unten mit Prellschlägen beaufschlagt, so dass das Formelement durch die Kraft und/oder Leistung des Motors auf und durch die Schwerkraft wieder ab bewegt wird, sodass eine rüttelartige Bewegung daraus resultiert. Ein Hin- und Herrütteln des Formelements führt zur Organisation der Sand- bzw. Kiesstruktur, also der verschieden großen Körner, im Betongemisch, so dass Luft- und Flüssigkeitseinschlüsse im Betongemisch nach außen gedrängt werden.
Nach der Verdichtung kann der Formrahmen des Formelements vom aus dem Gemisch erzeugten Produkt und dem Werkstückträger entfernt werden. Das verdichtete Betongemisch, also das Produkt, hält durch die Verdichtung bereits selbständig seine im Wesentlichen endgültige Form. Die vollständige Aushärtung des verdichteten Betongemischs, also des Produktes, erfolgt dann durch Lagerung auf dem Werkstückträger.
Derartige Verfahren führen häufig zu einer inhomogenen Verdichtung des Betons, da das Schlagelement nur in einem bestimmten Bereich auf den Werkstückträger wirkt und somit durch das Gewicht des Betongemischs außerhalb des Wirkbereichs Durchbiegungen des Werkstückträgers erfolgen. Es entstehen dadurch Schwingungen des Werkstückträgers, die zu unterschiedlichen Graden der Verdichtung des Betongemisches führen. Die fertige Betonware hat daher eine inhomogene Qualität, bei der verschieden große Lufteinschlüsse in den Betonwaren nach der chemischen Aushärtung Austrocknung des Betongemisches zurückbleiben.
Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Prellschlagverdichtungsvorrichtung ist, dass durch die Prellschläge unter den Werkstückträger sowie durch das Herunterfallen des Werkstückträgers nach dem Anheben hohe Erschütterungen im Maschinengestell entstehen, die auch in die Umwelt bzw. Umgebung übertragen werden. Außerdem erzeugen diese Erschütterungen sehr laute Geräusche, so dass derartige Vorrichtungen, um überhaupt betrieben zu werden, in speziell schallgedämmten Maschinenhallen eingesetzt werden müssen. Ferner geht die Energie, mit der die Erschütterungen sowie die Geräusche erzeugt werden, bei der Verdichtungsleistung verloren. Die Erschütterungen im Maschinengestell führen außerdem zu einem hohen Verschleiß der Vorrichtung sowie der gesamten Maschinenanlage.
Ferner ist z. B. eine Vorrichtung aus PCT/EP2006/005920 bekannt, bei der eine Verdichtung des Betongemischs mit Hydraulikzylindern anstatt mit einem Prellschlagverdichtungssystem ausgeführt wird. Die Vorrichtung führt daher die Auf- und Ab-Bewegungen des Formelements mit Hydraulikzylindern aus. Derartige Vorrichtungen erfordern jedoch aufwendige Bremseinrichtungen, um auf das Betongemisch im Formelement eine Gegenkraft bei der Verdichtung zu erzeugen. Ferner müssen spezielle Hydraulikschläuche für die Vorrichtung verwendet werden, um die hohen Hydraulikflüssigkeitsdrücke halten zu können und eine zuverlässige Funktion der Vorrichtung zu gewährleisten. Diese Hydraulikschläuche sind sehr teuer und müssen, um die zuverlässige Funktion der Vorrichtung zu gewährleisten häufig getauscht werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, die genannten Probleme zu adressieren, insbesondere die Verdichtungsenergie gezielt in das Produkt zu leiten und möglichst die Produktqualität zu erhöhen, die an die Umwelt abgegebenen Erschütterungen und Lautstärke zu reduzieren sowie insbesondere auch die Kosten der Vorrichtung bei gleichbleibender oder erhöhter Produktqualität, insbesondere durch Reduzierung der Wartungskosten, zu reduzieren. Jedenfalls soll eine Alternative zu den bisherigen Lösungen gefunden werden.
Die Lösung der vorliegenden Erfindung wird durch eine Vorrichtung zum Verdichten, insbesondere zum harmonischen Verdichten, von Mineralgemischen, insbesondere Betongemischen bei der Herstellung von Betonwaren, gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
Dazu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Maschinenrahmen, einen Maschinenkopf und einen Maschinentisch auf, wobei der Maschinenkopf und der Maschinentisch durch mindestens zwei Seitenelemente miteinander verbunden sind. Ferner weist die Vorrichtung eine erste Kolben-Zylinder-Anordnung auf, die mit dem Maschinentisch verbunden ist. Die erste Kolben-Zylinder-Anordnung ist derart ausgebildet, um Hub- und Absenkkräfte auf ein mit Mineralgemisch, insbesondere Betongemisch, füllbares Formelement auszuüben. Die erste Kolben-Zylinder-Anordnung ist also derart ausgestaltet, um ein Formelement aufzunehmen und dieses Formelement relativ zum Maschinentisch zu bewegen.
Die Hub- und Absenkkräfte sind derart auf das Formelement ausübbar, dass das Formelement angehoben und/oder abgesenkt und/oder vibrieren gelassen werden kann. Mit der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung ist also ein Anheben oder Absenken mit gleichzeitigem Vibrieren lassen des Formelements oder ein Anheben und/oder Absenken ohne ein Vibrieren lassen des Formelements möglich. Auch ein Vibrieren lassen des Formelements ohne ein Anheben und Absenken ist mit der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung ausführbar.
Ferner weist die Vorrichtung eine zweite Kolben-Zylinder-Anordnung auf, die mit dem Maschinenkopf verbunden ist. Die zweite Kolben-Zylinder-Anordnung ist derart ausgebildet, um einen Stempel, der von der zweiten Kolben-Zylinder-Anordnung aufnehmbar ist, relativ zum Maschinenkopf hin und her zu bewegen, und zwar derart, dass der Stempel in das Formelement eintreten und mit einer Haltekraft gehalten werden kann, die gleich oder größer als die maximale Hubkraft der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung ist.
Mit der vorliegenden Erfindung wird somit das Formelement, welches auf der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung anordenbar ist, mit Mineralgemisch, insbesondere Betongemisch, gefüllt und sodann mittels der zweiten Kolben-Zylinder-Anordnung ein Stempel in das Formelement eingeführt. Der Stempel, der von der zweiten Kolben-Zylinder-Anordnung aufgenommen ist, wird dann mit einer Haltekraft derartig starr gehalten, dass schnelle Auf- und Abbewegungen, überlagert von einer linearen Aufwärtsbewegung in Richtung des Stempels, der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung zu einer Vibration und Anhebung des Formelements führen, durch die das Mineralgemisch bzw. Betongemisch verdichtet wird. Eine kontrollierte Auf- und Abbewegung bzw. eine kontrollierte Festlegung der vertikalen Position des Formelements ist somit mit der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Maschinentisch der Vorrichtung aus einem gegossenen Material, wie z. B. Gusseisen. Ferner weist der Maschinentisch mindestens einen in seinem Inneren verlaufenden Druckkanal auf. Der Druckkanal weist Druckkanalanschlüsse auf, die zum Äußeren des Maschinentischs führen, also das Äußere des Maschinentischs mit dem Inneren des Maschinentischs, nämlich dem im Inneren des Maschinentischs verlaufenden Druckkanal, verbinden. Der gusseiserne Maschinentisch ist einfach herzustellen und weist eine große Masse auf, so dass die Vorrichtung sicher – auch beim Verdichtungsvorgang – steht. Der oder die im Maschinentisch verlaufenden Druckkanäle können einfach in das gegossene Material – bereits bei der Fertigung – eingebracht werden. Hierzu sind entweder Schablonen beim Gießen möglich oder es werden derartige Kanäle nach dem Gießen gebohrt.
Ferner weist die erste Kolben-Zylinder-Anordnung einen oder mehrere Hydraulikzylinder auf, die im Folgenden Vibroeinheit genannt werden. Die Hydraulikzylinder der Vibroeinheit entsprechen z. B. Plungerzylindern. Der bzw. die Hydraulikzylinder der Vibroeinheit weisen jeweils mindestens einen Druckanschluss auf, der direkt mit einem der Druckkanalanschlüsse des Maschinentischs verbunden ist. Durch die direkte Verbindung der Hydraulikzylinder der Vibroeinheit mit den Druckkanälen sind keine zusätzlichen Druckleitungen zu den Hydraulikzylindern der Vibroeinheit nötig, die beim Ausüben der Anhebe- und/oder Absenkkräfte auf das Formelement platzen bzw. beschädigt werden können.
Ferner ist eine sehr kontrollierte Auf- und Abbewegung des Formelements mit der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung möglich, da ein Aufblähen von Druckleitungen zu den Hydraulikzylindern der Vibroeinheit, das aufgrund der hier eingesetzten massiven Druckkanäle im Maschinentisch, nicht erfolgen kann. Die Vibroeinheit weist z. B. mehrere nebeneinander und in Reihen hintereinander angeordnete Hydraulikzylinder. Prinzipiell ist die Anzahl der neben- und hintereinander angeordneten Zylinder beliebig groß wählbar. Dadurch ist eine im Wesentlichen homogene Verdichtung des Mineralgemischs auch bei sehr großflächigen Formelementen möglich.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Hydraulikzylinder der Vibroeinheit mit ihrem einen Ende in formschlüssigen Öffnungen, z. B. in Bohrungen im Maschinentisch jeweils mit dem Durchmesser eines der Zylinder, eingelassen. Die Zylinder weisen an dem einen in den Maschinentisch eingelassenen Ende einen Druckanschluss in Form einer Öffnung des Zylinders auf. Gegenüber der Position des Druckanschlusses des in den Maschinentisch eingeführten Hydraulikzylinders der Vibroeinheit befindet sich seitens des Maschinentischs ein Druckkanalanschluss in Form einer einfachen Öffnung zum Druckkanal. Die Öffnungen zum Druckkanal sowie zum Zylinder, also der Druckkanalanschluss sowie der Druckanschluss des Zylinders des Hydraulikzylinders der Vibroeinheit, werden ohne oder mit einer Dichtung, z. B. eine Kupferdichtung bzw. einen Kupferring, miteinander verbunden. Damit der Zylinder in der Bohrung hält, ist der Zylinder des Druckzylinders z. B. mit einem am Zylinder des Hydraulikzylinders der Vibroeinheit angebrachten Flansch mit dem Maschinentisch außerhalb der Bohrung durch Verschraubung verbunden. Ein Einlassen und Befestigen des Zylinders des Hydraulikzylinders der Vibroeinheit in eine Bohrung im Maschinentisch gewährleistet, dass der Hydraulikzylinder durch auf den Hydraulikzylinder wirkende Querkräfte sicher in seiner Ausrichtung gehalten werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung mehrere Hydraulikzylinder der Vibroeinheit auf, die parallel zueinander angeordnet sind, um eine Bewegung in dieselbe Richtung zu erzeugen. Insbesondere wird von den Hydraulikzylindern der Vibroeinheit eine vertikale Bewegung, zumindest bei bestimmungsgemäßem Gebrauch, erzeugt. Durch eine derartige Bewegung gleichzeitig in dieselbe Richtung, sowie den Einsatz mehrerer Hydraulikzylinder der Vibroeinheit ist eine homogene Verdichtung, also eine gleichmäßige Verdichtung über die gesamte Fläche eines Formelements, möglich.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung einen oder mehrere Druckimpulsgeneratoren auf. Der bzw. die Druckimpulsgeneratoren dienen, um einen variierbaren, insbesondere sinusförmigen, Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom zu erzeugen.
Die Hydraulikflüssigkeit, z. B. im Druckkanal, kann mit dem Druckimpulsgenerator z. B. in Form einer Sinuskurve hin- und herbewegt werden. Die hin- und herströmende Hydraulikflüssigkeit wird dann direkt in die Kammern der Zylinder der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung, z. B. der Hydraulikzylinder der Vibroeinheit weitergeleitet, so dass ein Formelement zum Vibrieren gebracht werden kann. Weitergeleitet bedeutet hier, dass der Hydraulikflüssigkeit durch einen Volumenstrom in Richtung der Zylinder der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung in die Hydraulikzylinder der Vibroeinheit entweichen kann und somit die Kolben ausgefahren werden und durch die Gewichtskraft des, insbesondere gefüllten, Formelements bei einem Volumenstrom in Richtung des Druckimpulsgenerators die Kolben wieder eingefahren werden. Ferner ist die Variation der Amplituden des Hydraulikflüssigkeitsvolumenstroms durch den Einsatz zweier oder mehrerer Druckimpulsgeneratoren, die z. B. separat, insbesondere nach Art einer Parallelschaltung, mit dem Druckkanal verbunden sind, möglich.
Vorsorglich sei darauf hingewiesen, dass hier wie auch im Folgenden, wenn von einem sinusförmigen Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom die Rede ist, diese Formulierung zwar die Möglichkeit eines strengen sinusförmigen (zeitlichen) Verlaufs des Hydraulikflüssigkeitsvolumenstroms einschließt, grundsätzlich jedoch ein Verlauf des Hydraulikflüssigkeitsvolumenstroms gemeint ist, der abwechselndes Hin- und Herfließen oder Strömen der Hydraulikflüssigkeit im Druckkanal umfasst.
Die Vorrichtung weist also gemäß einem Ausführungsbeispiel – mit den an die Druckkanalanschlüsse angeschlossenen Komponenten und dem Druckkanal selbst – ein geschlossenes Drucksystem auf. Die Hydraulikzylinder bzw. Plungerzylinder der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung sind im Wesentlichen in vertikaler Position ausgerichtet und über die Druckkanalanschlüsse mit dem Druckkanal verbunden. Auf die Hydraulikzylinder bzw. Plungerzylinder der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung wirkt durch z. B. das, insbesondere gefüllte, Formelement und/oder das eigene Gewicht im Ruhezustand eine Gewichtskraft, die einen im Wesentlichen konstanten Hydraulikflüssigkeitsdruck im Druckkanal erzeugt. Während des Betriebs des Druckimpulsgenerators wird mit dem Druckimpulsgenerator durch eine Volumenänderung im Zylinder des Druckimpulsgenerators, die im Wesentlichen sinusförmig ist, Hydraulikflüssigkeit in den Druckkanal abwechselnd hineingedrückt und wieder herausgezogen. Ein sinusförmiger Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit wird also im Druckkanal erzeugt. Hierdurch fließt abwechselnd Hydraulikflüssigkeit in die Hydraulikzylinder bzw. Plungerzylinder der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung, sodass sich diese ausfahren, und durch die Gegenkraft, die auf die Hydraulikzylinder bzw. Plungerzylinder der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung wirkt, wieder aus den Hydraulikzylindern bzw. Plungerzylindern, sodass sich diese wieder einfahren. Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform weist der Druckimpulsgenerator bzw. jeder der Druckimpulsgeneratoren jeweils einen Zylinder und einen in dem Zylinder verlaufenden Kolben auf, sodass eine Kammer im Zylinder durch den Kolben bei der Bewegung des Kolbens vergrößert oder verkleinert wird. Der Kolben wird sinusförmig hin und her bewegt. Somit erzeugt der Kolben in der Kammer eine sinusförmige Volumenänderung, aus der ein sinusförmiger Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom, im z. B. angeschlossenen Druckkanal resultiert. Hierzu wird der Kolben z. B. mit einer steuerbaren und/oder regelbaren Frequenz, z. B. von über 10 Hz, hin und her bewegt. Die Frequenz ist während des Verdichtungsprozesses z. B. variierbar. Eine sinusförmige Volumenveränderung und der damit verbundene Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom sind somit auf einfache Weise mit dem Druckimpulsgenerator zu erzeugen. Der Zylinder und der Kolben des Druckimpulsgenerators entsprechen z. B. einem Plungerzylinder.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung weist der Druckimpulsgenerator einen Antrieb auf. Im Falle mehrere Druckimpulsgeneratoren weist entweder jeder Druckimpulsgenerator einen eigenen oder alle oder mehrere Druckimpulsgeneratoren einen gemeinsamen Antrieb auf. Ferner weist die Vorrichtung eine Kurbelwelle oder für den bzw. jeden der Druckimpulsgeneratoren jeweils einen Exzenter auf. Der bzw. die Antriebe ist bzw. sind z. B. ein oder mehrere Elektromotoren angetrieben. Der bzw. die Exzenter oder die Kurbelwelle wird vom Antrieb bzw. den Antrieben derart angetrieben, dass der bzw. die Exzenter oder die Kurbelwelle den oder die Kolben des oder der Druckimpulsgeneratoren hin und her bewegt bzw. bewegen. Durch Drehen des bzw. der Exzenter oder der Kurbelwelle wird die Bewegung des bzw. der Exzenter oder der Kurbelwelle direkt oder indirekt auf den bzw. die Kolben übertragen. Ein Antrieb des bzw. der Kolben des bzw. der Druckimpulsgeneratoren ist somit auf einfache Weise möglich, wobei die Frequenz der Bewegung durch Einstellen der Geschwindigkeit bzw. Drehgeschwindigkeit des Antriebs bzw. der Antriebe genau regelbar bzw. einstellbar ist.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform weist die Vorrichtung mindestens zwei Druckimpulsgeneratoren mit einem gemeinsamen Antrieb auf. Ferner weisen die Druckimpulsgeneratoren entweder eine gemeinsame Kurbelwelle oder jeweils einen mittels einer Antriebswelle durch den gemeinsamen Antrieb angetrieben Exzenter auf. Der Kolben eines Druckimpulsgenerators weist ferner eine Stelleinrichtung, insbesondere einen Stellantrieb, auf, sodass der Kolben in seiner Hin- und/oder Herbewegung einschränkbar ist. Die maximale Auslenkung des Kolbens wird also durch die Stelleinrichtung zumindest in einer Richtung der möglichen Bewegungsrichtungen des Kolbens beschränkt. Mit diesem Ausführungsbeispiel ist eine einfache Variation der Amplitude des Verlaufs des Hydraulikflüssigkeitsvolumenstroms möglich. Während z. B. die beiden mit dem Druckkanal verbundenen Druckimpulsgeneratoren mit der Kurbelwelle oder den Exzentern derart ausgelenkt werden, dass die jeweiligen Volumen der Zylinderkammern auf ihr Minimum verkleinert werden, werden die Kolben durch den Gegendruck, ausgeübt von der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung, im Druckkanal wieder zurückbewegt, sobald eine sich weiter drehende Kurbelwelle oder Exzenter dies den Kolben ermöglicht. Diese Zurückbewegung kann jedoch durch die Stelleinrichtung zumindest für einen der Kolben eines der Druckimpulsgeneratoren einstellbar begrenzt werden. Durch die Stelleinrichtung kann damit das maximale Gesamtvolumen der beiden Zylinderkammern eingestellt werden, wodurch eine Einstellbarkeit der Amplitude des Hydraulikflüssigkeitsvolumenstroms ermöglicht wird.
Gemäß einer weiteren zur zuletzt genannten Ausführungsform alternativen besonderen Ausführungsform weist die Vorrichtung mindestens zwei Druckimpulsgeneratoren jeweils mit einem eigenen Antrieb auf. Ferner weist die Vorrichtung eine Steuerung auf. Die Steuerung dient, um die Antriebe anzusteuern. Mit der Steuerung sind z. B. die Drehzahlen, also die Drehfrequenz, der Antriebe separat oder gleichlaufend einstellbar. Ferner ist der Unterschied des Drehwinkels, also die Phasenverschiebung oder die Drehwinkeldifferenz der beiden Antriebe gemäß Vorgabe einstellbar. Vorteil der Steuerung und damit z. B. der einstellbaren und somit auch variierbaren Drehwinkeldifferenz ist, dass der zeitliche Verlauf der Änderung des Gesamtvolumens der Zylinderkammern der Druckimpulsgeneratoren derart einstellbar und variierbar ist, sodass die Amplitude des Hydraulikflüssigkeitsvolumenstroms dadurch einstellbar ist. Die ”Stärke” bzw. die Amplitude der Vibration ist somit variierbar.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform weist der Druckimpulsgenerator bzw. die Druckimpulsgeneratoren jeweils mindestens einen Druckimpulsgeneratoranschluss auf. Der Druckimpulsgeneratoranschluss ist direkt mit einem der Druckkanalanschlüsse des Kanals des Maschinentisches, z. B. über eine Dichtung, insbesondere eine Kupferdichtung bzw. einen Kupferring, verbunden. Ferner ist der mit dem Maschinentisch verbundene Druckimpulsgenerator derart ausgebildet um einen sich zeitlich verändernden Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom im Druckkanal des Maschinentischs zu erzeugen.
Es wird also eine Hydraulikflüssigkeit im Druckkanal mit dem Druckimpulsgenerator, z. B. in Form einer Sinuskurve, hin- und herbewegt. Dieser Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom wird über den Druckkanal direkt in die Kammern der Zylinder der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung, z. B. der Hydraulikzylinder der Vibroeinheit weitergeleitet, so dass ein Formelement zum Vibrieren gebracht werden kann. Durch das direkte Verbinden des Druckimpulsgeneratoranschlusses mit einem der Druckkanalanschlüsse des Maschinentischs sowie den direkt mit dem Druckkanal verbundenen Hydraulikzylindern der Vibroeinheit wird der sich Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom, der mit dem Druckimpulsgenerator erzeugt wird, nahezu ohne Verluste in die Hydraulikzylinder der Vibroeinheit geleitet. Es erfolgt kein Verschleiß von Druckleitungen aufgrund besonders hoher Hydraulikflüssigkeitsdruckwerte durch die direkte Druckverbindung. Der Austausch von Druckleitungen bei der Wartung bzw. im Schadensfall entfällt somit.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Parallelschaltung aus einem Rückschlagventil und einem Absperrventil auf. Die Parallelschaltung aus dem Rückschlagventil und dem Absperrventil ist direkt mit einem Druckkanalanschluss des Druckkanals verbunden. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung ein Rückschlagventil und ein Absperrventil auf, die jeweils direkt mit einem Druckkanalanschluss des Druckkanals verbunden sind. Dank der direkten Verbindung der Parallelschaltung oder des Rückschlagventils und des Absperrventils mit dem Druckkanal sind Zugänge zum Druckkanal gewährleistet, um ein Erhöhen und/oder Absenken, insbesondere ein lineares Erhöhen und/oder Absenken, der Hydraulikflüssigkeitsmenge im Druckkanal zu ermöglichen, während der Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom zusätzlich einer Sinusform, die durch den Druckimpulsgenerator erzeugt wird, folgen kann. Das Vibrieren lassen des Formelements mit der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung bzw. den Hydraulikzylinder der Vibroeinheit ist daher mit dem sinusförmigen Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom möglich, wobei ein gleichzeitiges Anheben oder Absenken des Formelements während der Vibration mit dem Rückschlagventil und dem Absperrventil möglich ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Druckvolumenquelle und einen Rücklauftank auf. Die Druckvolumenquelle ist über eine Druckleitung mit dem Rückschlagventil verbunden und der Rücklauftank ist über eine Leitung, z. B. eine Druckleitung, mit dem Absperrventil verbunden. Ein Erhöhen bzw. Anheben des Formelements mit der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung ist daher möglich, indem das Absperrventil geschlossen wird und mit der Druckquelle durch die Druckleitung und in Durchlassrichtung durch des Rückschlagventil Hydraulikflüssigkeit in den Druckkanal des Maschinentischs eingebracht und somit der Hydraulikflüssigkeitsdruck im Druckkanal erhöht wird. Ein Ablassen der bzw. Herunterlassen des Formelements erfolgt, indem das Absperrventil geöffnet wird und die Hydraulikflüssigkeit durch das Absperrventil in den Rücklauftank zurückfließt.
Das Rückschlagventil dient hierbei, um hohe Werte des Hydraulikflüssigkeitsdrucks im Druckkanal, die durch das Vibrieren des mit Mineralgemisch, insbesondere Betongemisch, gefüllten Formelements in den Druckkanälen des Maschinentisches auftreten, nicht auf die Druckleitungen zur Druckquelle zu übertragen. Die Druckleitungen zur Druckquelle werden somit weniger stark belastet als der Druckkanal im Maschinentisch, so dass der Verschleiß der Druckleitung vermindert wird.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform weist die zweite Kolben-Zylinder-Anordnung mindestens einen als Hydraulikzylinder ausgebildeten Haltezylinder auf. Die Kolben-Zylinder-Anordnung weist z. B. zwei Haltezylinder auf. Die Haltezylinder weisen jeweils mindestens einen Druckanschluss mit einem im Wesentlichen ideal schließenden Ventil auf. Bei diesem Ventil bzw. diesen Ventilen handelt es sich z. B. um Blockventile, bei denen ein in Fließrichtung verlaufender Kegelstumpf in die Öffnung, durch die ein Fluid fließt hineingepresst wird, um die Öffnung hochdicht zu verschließen.
Im Wesentlichen ideal schließend bedeutet vorliegend insbesondere, dass das Ventil derart ausgebildet ist, um eine Verbindung zwischen einer im Inneren des Zylinders des Haltezylinders liegende Kammer mit einer Druckleitung derart zu unterbrechen, so dass ein Hydraulikflüssigkeitsdruck in der Kammer des Zylinders des Haltezylinders unabhängig vom Hydraulikflüssigkeitsdruck in der Druckleitung zum Haltezylinder variierbar ist.
Mit dem direkt am Haltezylinder vorhandenen Ventil bzw. dadurch, dass der Druckanschluss des Haltezylinders direkt das im Wesentlichen ideal schließende Ventil aufweist, kann mit der zweiten Kolben-Zylinder-Anordnung ein in das Formelement eingetretener Stempel mit einer sehr hohen Haltekraft gehalten werden. Diese Halten erfolgt auch, wenn der Stempel eine Gegenkraft durch das Formelement bzw. das sich im Formelement befindende Mineralgemisch, insbesondere Betongemisch, erfährt, die durch die Hub- und Absenkkräfte der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung erzeugt werden.
Lediglich eine der Haltekraft entgegenwirkende Kraft, die die Zylinder der zweiten Kolben-Zylinder-Anordnung sprengen würde, würde das Halten bei geschlossenen Ventilen unterbrechen. Ein derartiges Sprengen der Zylinder ist jedoch erst bei sehr hohen Kräften möglich, die bei bestimmungsgemäßer Benutzung der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung nicht entstehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Haltezylinder derart ausgebildet, um sich bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Vorrichtung in vertikaler Position zu bewegen, wobei diese Bewegung durch Führungsmittel, die eine Führung an den Seitenelementen erlauben, geführt wird. Einer Querbelastung der Haltezylinder durch eine Querkraft, die z. B. auf den Stempel wirkt, wird somit durch die Führungsmittel entgegengewirkt. Ferner dienen Führungsmittel auch dazu, einen mit der zweiten Kolben-Zylinder-Anordnung bzw. mit den Haltezylindern aufgenommenen Stempel passgenau in den Formkasten eines auf der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung angeordneten Formelements eintreten zu lassen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Entkopplung des Maschinentischs durch Entkopplungsmittel auf, wobei diese Entkopplungsmittel entweder zur die Vorrichtung tragenden Umgebung und/oder zu einem Maschinenfuß der Vorrichtung angeordnet sind. Die Entkopplung erfolgt insbesondere durch ein als Gaspolster oder elastisch verformbarer Kunststoff, also Elastomere, ausgebildetes Entkopplungsmittel, z. B. ein Luftpolster, zwischen dem Maschinentisch und der die Vorrichtung tragenden Umgebung und/oder einem Maschinenfuß der Vorrichtung. Das Gaspolster wird z. B. mit gegen Wegrollen, insbesondere in Führungsrillen geführten, Schläuchen gebildet, die mit einem Gas gefüllt sind und somit eine Art Kissen darstellen. Einer starken Geräuschentwicklung sowie einer Übertragung der Vibration der Vorrichtung auf die Umwelt bzw. Umgebung der Vorrichtung wird somit weiter entgegengewirkt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung mindestens einen Drucksensor zum Messen des Kammerdrucks in mindestens einem der Zylinder der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung und/oder der Zylinder der zweiten Kolben-Zylinder-Anordnung auf. Ferner weist die Vorrichtung mindestens einen Abstandsmesser, z. B. einen lasergestützten Abstandsmesser auf, der derart ausgebildet bzw. angeordnet ist, um die vertikale Position eines auf der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung angeordneten Formelements zu messen. Insbesondere erfolgt diese Messung durch das Messen des Abstands zwischen einem Teil des Formelements und einem feststehenden Teil der Vorrichtung, zu dem das Formelement relativ durch die erste Kolben-Zylinder-Anordnung bewegbar ist, gemessen. Mit dem Drucksensor und dem Abstandsmesser sind die Produkthöhe und der Verdichtungszustand des, Mineralgemischs, insbesondere Betongemischs, messbar und daraus die Produktqualität ermittelbar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung zwei Abstandsmesser auf. Mit einem ersten Abstandsmesser wird der Abstand zwischen dem Stempel und dem Maschinenkopf und mit dem zweiten Abstandsmesser wird der Abstand zwischen dem Maschinenkopf und dem Formelement gemessen. Somit ist ein noch genauerer Verdichtungszustand des Mineralgemischs ermittelbar.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung ein Verspannmittel auf. Das Verspannmittel ist derart ausgebildet, um das Formelement mit der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung zu verspannen. Insbesondere weist das Formelement einen vibrationsübertragenden Werkstückträger und einen Formrahmen auf, wobei der Werkstückträger die von der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung erzeugten Hub- und Absenkkräfte auf das Mineralgemisch, insbesondere das Betongemisch, überträgt. Durch das Verspannen des Formelements mit der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung wird eine harmonische Auf- und Abbewegung, also eine Auf- und Abbewegung, die mit gleicher oder nahezu gleicher Beschleunigung, des Formelements erzeugt, die beim Vibrieren lassen des Formelements zur Reduzierung der Erschütterungen der Vorrichtung beiträgt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen die Seitenelemente jeweils einen Gleichlaufzylinder mit einer Kolbenstange, wobei die Kolbenstange vom Maschinenkopf zum Maschinentisch verläuft, also über Verbindungsmittel mit dem Maschinenkopf und dem Maschinentisch verbunden ist. Das Verspannmittel ist mit den Gleichlaufzylindern bzw. mit den Zylindern der Gleichlaufzylinder gebildet, indem die Zylinder der Gleichlaufzylinder Aufnahmemittel zur Aufnahme des Formelements, insbesondere des Formrahmens des Formelements, aufweisen. Ein einfaches Verspannen des Formelements durch entlang der Seitenelemente verfahrende Zylinder ist somit möglich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verspannmittel mindestens eine Druckleitung zum Versorgen mindestens einer Kammer jedes Gleichlaufzylinders mit einem Hydraulikflüssigkeitsdruck auf. Das Verspannmittel weist ferner einen Druckvolumenspeicher auf, der in die mindestens eine Druckleitung zwischengeschaltet bzw. integriert ist. Somit bilden die Verspannmittel mit den Gleichlaufzylindern eine elastische Verspannung des Formelements. Die elastische Verspannung erfolgt, da Hydraulikflüssigkeit im Inneren der Kammern der Gleichlaufzylinder bei entsprechendem Gegendruck, z. B. beim Anheben des Formelements mit der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung, in den Druckvolumenspeicher entweichen kann. Wird der Gegendruck reduziert, so fließt die Hydraulikflüssigkeit zurück in die Kammern. Die Verspannung ermöglicht somit ein festes Halten des Formelements, also des Formrahmens und des Werkstückträgers, auf der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung, wobei gleichzeitig ein Abheben und Absenken der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung bzw. ein Anheben und/oder Absenken und/oder Vibrieren lassen des Formelements mit der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung möglich ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 einen Impulsgenerator gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und die
3 bis 7 den Ablauf eines Fertigungszyklus von Betonwaren mit einem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere zum harmonischen Verdichten, von Mineralgemischen, insbesondere Betongemischen bei der Herstellung von Betonwaren aller Art.
Die Vorrichtung weist einen Maschinenrahmen 10 mit einem Maschinenkopf 12, einem Maschinentisch 14 und zwei Seitenelementen 16a, 16b, die den Maschinenkopf 12 und den Maschinentisch 14 miteinander verbinden auf. Die Seitenelemente 16a, 16b umfassen zwei Gleichlaufzylinder 17a, 17b mit vom Maschinenkopf 12 zum Maschinenfuß 14 verlaufenden Kolben 18a, 18b. Ferner weisen die Gleichlaufzylinder 17a, 17b jeweils einen Zylindern 20a, 20b auf. Die Zylinder 20a, 20b sind auf dem Kolben 18a, 18b in vertikaler Richtung verfahrbar. An den Zylindern 20a, 20b der Gleichlaufzylinder sind Aufnahmemittel 22a, 22b befestigt, die zusammen mit den Zylindern 20a, 20b auf- und abgefahren werden können. Die Aufnahmemittel 22a, 22b dienen zur Aufnahme eines Formrahmens 24. Die Gleichlaufzylinder 17a, 17b und die Aufnahmemittel 22a, 22b sind Bestandteile eines Verspannmittels, dessen Funktion später genauer erläutert wird.
Ferner weist die Vorrichtung einen Maschinenfuß 26 auf, der unter dem Maschinentisch 14 angeordnet ist und Entkopplungsmittel 28, die zur Entkopplung des Maschinentischs 14 zu dem Maschinenfuß 26 dienen. Die Entkopplungsmittel 28 sind z. B. mit einem Gaspolster gefüllte Schläuche. Ferner weist der Maschinentisch 14 einen Kanal bzw. Druckkanal 30 auf, der im Maschinentisch 14 verläuft. Der Druckkanal 30 weist Druckkanalanschlüsse 32a–d auf, die den Druckkanal 30 mit der Umgebung des Maschinentisches 14 verbinden.
Der Druckanschluss 32a ist mit einem Rückschlagventil 34 und der Druckkanalanschluss 32b ist mit einem Absperrventil 36 verbunden. Der Druckkanalanschluss 32c ist mit einem in den Maschinenfuß 26 eingelassenen Zylinder einer als Hydraulikzylinder 38 ausgebildeten Vibroeinheit verbunden. Der Hydraulikzylinder 38 der Vibroeinheit ist Teil einer ersten Kolben-Zylinder-Anordnung 39, die mehrere parallel verlaufende Hydraulikzylinder 38 aufweist, die in vertikaler Richtung ausfahrbar sind und dadurch einen Werkstückträger 42 in vertikaler Richtung kontinuierlich an- oder abheben können, oder den Werkstückträger 42 vibrieren lassen können. Die Hydraulikzylinder 38 der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung 39 sind allesamt direkt mit dem Druckkanal 30 verbunden.
Eine derartige direkte Verbindung des Druckkanals 30 mit den Hydraulikzylindern 38 ist nur für die Druckkanalverbindung 32c im Schnitt dargestellt. Zur besseren Übersicht sind die weiteren Hydraulikzylinder 38 nur mit ihrem Bereich dargestellt, der über die Oberfläche des Maschinentischs 14 hinausragt. Ferner ist an den Druckkanal 30 ein Druckimpulsgenerator 40 über den Druckkanalanschluss 32d direkt verbunden. Der Druckimpulsgenerator 40 erzeugt einen sinusförmigen Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom im Druckkanal 30 zum Vibrieren lassen des Werkstückträgers 42 mit der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung 39.
Ferner weist die Vorrichtung eine zweite Kolben-Zylinder-Anordnung 44 auf. Diese zweite Kolben-Zylinder-Anordnung 44 umfasst zwei Haltezylinder 46a, 46b, wobei die Haltezylinder 46a, 46b jeweils einen Zylinder 48a, 48b mit einem Kolben 50a, 50b und einen Druckanschluss 52a, 52b aufweisen. Die Druckanschlüsse 52a, 52b sind direkt am Zylinder der Haltezylinder 46a, 46b angeordnet und umfassen ein nicht dargestelltes ideal schließendes Ventil. Das Ventil dient dazu, um eine im Zylinder 48a, 48b liegende Kammer mit einer nicht dargestellten Druckleitung zu verbinden und um die Verbindung derart zu unterbrechen, dass ein Hydraulikflüssigkeitsdruck in der Kammer unabhängig vom Hydraulikflüssigkeitsdruck in der Druckleitung variierbar ist. Ferner weist die zweite Kolben-Zylinder-Anordnung 44 Führungsmittel 54a–c auf, durch die die Bewegung der Haltezylinder an den Seitenelementen geführt wird. Ferner weist die zweite Kolben-Zylinder-Anordnung 44 eine weitere Aufnahme 56 zur Aufnahme eines Stempels 58 auf.
In den Zylindern 48a, 48b sind Drucksensoren angeordnet, die in 1 nicht dargestellt sind. Ferner weist 1 einen Abstandsmesser 59 auf, mit dem der Abstand zwischen dem Maschinenkopf 12 und dem Formrahmen 24 mithilfe eines Laserstrahls, der durch eine Bohrung im Führungsmittel 54c verläuft, ermittelbar ist. Mit den Abstandsmessern 59 sowie den nicht dargestellten Drucksensoren in den Zylindern 48a, 48b wird der Verdichtungszustand eines Mineralgemischs, insbesondere eines Betongemischs, im Formelement, das den Formrahmen 24 und den Werkstückträger 42 umfasst, bei einem Verdichtungsvorgang durch gemessene Werte unter Zugrundelegung von Erfahrungswerten ermittelt. Ein Verdichtungsvorgang sowie die Funktionsweise der Merkmale, die in 1 dargestellt sind, werden später in den 3 bis 7 detaillierter erklärt.
2 zeigt den Druckimpulsgenerator 40 aus 1 in detaillierterer Darstellung. Der Druckimpulsgenerator 40 weist einen Kolben 60 auf, der in einem Zylinder 62 oszillierend hin und her bewegt wird. Hierbei kann durch eine Öffnung 64, die hier gleichzeitig einem Druckanschluss 64 entspricht, Hydraulikflüssigkeit in eine Kammer 66 hineingezogen und herausgedrückt werden. Der Kolben 60 wird mit einem Exzenter 68, der von einer Achse 70 eines elektrischen Antriebs bewegt wird, oszillierend hin und her bewegt.
Zur besseren Übersichtlichkeit ist in den folgenden 3 bis 7 der Druckkanal 30 mit den Druckkanalanschlüssen 32a–d sowie den daran angeschlossenen Bauteilen nicht mehr dargestellt. Die übrigen in den 3 bis 7 dargestellten Bezugsziffern, die den Bezugsziffern aus 1 gleichen, gleichen auch den entsprechenden Merkmalen.
3 zeigt den Werkstückträger 42 in einer unteren Position. Die Hydraulikzylinder 38 sind dazu komplett in den Maschinentisch 14 eingefahren. Der Werkstückträger 42 liegt auf Kolbenbrücken 72 mit Verschleißleisten 74 auf. Der Formrahmen 24 und der Stempel 58 sind durch die zweite Kolben-Zylinder-Anordnung 44 sowie die nach oben bewegten Zylinder 20a, 20b der Gleichlaufzylinder 17a, 17b nach oben gehoben.
Im nächsten Schritt, der in 4 dargestellt wird, wird nun der Formrahmen 24, der über die Aufnahmemittel 22a, 22b mit den Zylindern 20a, 20b verbunden ist, auf dem Werkstückträger 42 durch Bewegen der Zylinder 20a, 20b auf den Kolben 18a, 18b abgesetzt. Somit wird der Formrahmen 24 auf dem Werkstückträger 42 verspannt. Diese Verspannung ist elastisch, da die Druckleitung, die zum Versorgen der Zylinder 20a, 20b mit einem Hydraulikflüssigkeitsdruck dient, ein nicht dargestellter Druck-Volumenspeicher, insbesondere Druckgas-Volumenspeicher, zwischengeschaltet ist. Aufgrund der elastischen Verspannung ist ein Ausfahren der Hydraulikzylinder 38, die den Formrahmen 24 zusammen mit den Zylindern 20a, 20b aufwärts bewegen möglich, sobald die von der Vibroeinheit bzw. den Hydraulikzylindern 38 der Vibroeinheit aufgebrachte Hebekraft größer als die von den Verspannmitteln aufgebrachte Absenkkraft bzw. Verspannkraft ist. Der Druckgas-Volumenspeicher ist an die entsprechend benötigten Kräfte angepasst.
Die in 4 dargestellte Vorrichtung zeigt nun einen Zustand bei der Verdichtung, bei dem ein Mineralgemisch, insbesondere ein Betongemisch, von oben in den Formrahmen 24 eingebracht wird. 5 stellt dann ein Absenken des Formstempels 58 in den Formrahmen 24 dar. Der Formstempel 58 wird dabei von der zweiten Kolben-Zylinder-Anordnung 44 nach unten bis zur dargestellten Position bewegt und bei der dargestellten Position in 5 die Ventile 52a, 52b geschlossen. Der Formstempel 58 wird somit mit einer hohen Haltekraft präzise in seiner Position gehalten.
In 6 ist dargestellt, dass die Vibroeinheit bzw. die Hydraulikzylinder der Vibroeinheit 38 gegenüber den vorherigen Figuren weiter ausgefahren sind. Die Hydraulikzylinder 38 werden dazu mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt, der den Hydraulikzylindern 38 über den Druckkanal 30 zugeführt wird. Der Druck der Hydraulikflüssigkeit wird über den Druckkanalanschluss 32a mit dem Rückschlagventil 34 durch Hineindrücken von Hydraulikflüssigkeit in den Druckkanal 30 von einer Druckquelle linear erhöht. Gleichzeitig erzeugt der Druckimpulsgenerator 40 einen sinusförmigen Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom, der dem linear zunehmenden Druck durch den Druckanschluss 32a überlagert wird. Somit werden die Hydraulikzylinder 38 sinusförmig aus- und eingefahren, wobei diesem Aus- und Einfahren ein lineares ausfahren überlagert ist und somit der Werkstückträger 42, der auf den Hydraulikzylindern 38 angeordnet ist, mit einer Vibrationsbewegung angehoben wird. Durch die Verspannung mit den Aufnahmemitteln 22a, 22b werden bei dieser Aufwärtsbewegung des Werkstückträgers 42 auch der Formrahmen 24 sowie die Zylinder 20a, 20b mit angehoben.
Gemäß einem hier nicht dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung zwei Druckimpulsgeneratoren 40 auf, die jeweils einen mit einer Steuerung verbundenen Antrieb aufweisen. Die Druckimpulsgeneratoren 40 sind beide jeweils mit ihrem Druckimpulsgeneratoranschluss mit einem Druckkanalanschluss des Druckkanals 30 verbunden. Durch die Steuerung werden die Antriebe der Druckimpulsgeneratoren 40 derart gesteuert, dass insbesondere eine einstellbare konstante Drehzahldifferenz der Druckimpulsgeneratoren 40 realisierbar ist. Durch Einstellen z. B. einer Drehzahldifferenz bei gleicher Drehgeschwindigkeit ist dann eine Einstellung der Amplitude des Hydraulikflüssigkeitsvolumenstroms möglich. Die ”Vibrationsstärke” bzw. die Amplitude ist somit zusätzlich variierbar, um eine noch bessere Verdichtung zu erhalten.
Beim hier dargestellten Verdichtungsprozess wird mit den Drucksensoren in den Zylinder 48a, 48b der Haltezylinder 46a, 46b der Hydraulikflüssigkeitsdruck und mit dem Abstandsmesser 59 der Abstand zwischen dem Maschinenkopf 12 und dem Formrahmen 24 gemessen, um die Verdichtung des Mineralgemischs bzw. des Betongemischs zu ermitteln. Die Produktqualität kann so in Hinsicht auf die Produktverdichtung und die Produkthöhe, insbesondere mit einem Rechenprogramms, und den ermittelten Längen- und Druckmesswerten in Verbindung mit den Daten der Produktformwerkzeuge aktuell für jeden Produktzyklus automatisch ermittelt werden. Infolge dieses Vorganges kann das Produktfertigungsprogramm schon für den Folgezyklus automatisch optimiert werden, um so den Produktausschuss zu minimieren.
Nach dem Verdichtungsprozess behält das nun geformte und verdichtete Mineralgemisch oder verdichtete Betongemisch bzw. Produkt 76 auch ohne den Formrahmen 24 auf dem Werkstückträger 42 seine Form- und Maßhaltigkeit. In 7 wurden die z. B. als Blockventile ausgebildeten Ventile 52a, 52b der Haltezylinder 46a, 46b gelöst und mit der zweiten Kolben-Zylinder-Anordnung 44 der Stempel 58 angehoben. Die Hydraulikzylinder 38 wurden durch Ablassen des Drucks im Druckkanal über das Ventil 36 eingefahren und die Produktform bzw. der Formrahmen 24 durch Lösen der Verspannung (durch Hinauffahren der Zylinder 20a, 20b an den Kolben 18a, 18b) gelöst. Das verdichtete Mineralgemisch oder verdichtete Betongemisch bzw. Produkt 76 kann nun mitsamt dem Werkstückträger 42 aus der Vorrichtung für die weitere Aushärtung bzw. chemische Abbindung entfernt werden. Der Verdichtungsprozess kann danach für eine neue Menge von Mineralgemisch oder Betongemisch erneut erfolgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2006/005920 [0007]

Claims

Vorrichtung zum Verdichten, insbesondere zum harmonischen Verdichten, von Mineralgemischen, insbesondere Betongemischen bei der Herstellung von Betonwaren aller Art, umfassend: – einen Maschinenrahmen (10) mit einem Maschinenkopf (12), einem Maschinentisch (14) und mindestens zwei den Maschinenkopf (12) und den Maschinentisch (14) verbindenden Seitenelementen (16a, 16b), – eine mit dem Maschinentisch (14) verbundene erste Kolben-Zylinder-Anordnung (39), wobei die erste Kolben-Zylinder-Anordnung (39) derart ausgebildet ist, um Hub- und Absenkkräfte auf ein mit Mineralgemisch, insbesondere mit Betongemisch, füllbares Formelement (42, 24) auszuüben, zum Anheben und/oder Absenken und/oder Vibrieren lassen des Formelements (42, 24), – eine mit dem Maschinenkopf (12) verbundene zweite Kolben-Zylinder-Anordnung (44), wobei die zweite Kolben-Zylinder-Anordnung (44) derart ausgebildet ist, um einen in das Formelement (42, 24) eintretbaren Stempel (58) mit einer Haltekraft zu halten, die gleich oder größer als die maximale Hubkraft der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinentisch (14) mit einem gegossenen Material, insbesondere Gusseisen, gefertigt ist und mindestens einen, insbesondere bei seiner Fertigung eingebrachten, im Inneren des Maschinentischs (14) verlaufenden Druckkanal (30) aufweist, wobei der Druckkanal (30) Druckkanalanschlüsse (32a–32d) zum Äußeren des Maschinentischs (14) aufweist, und die erste Kolben-Zylinder-Anordnung (39) ein oder mehrere als Hydraulikzylinder (38), insbesondere Plungerzylinder, ausgebildete Vibroeinheit aufweist, wobei der Hydraulikzylinder (38) bzw. jeder der Hydraulikzylinder (38) jeweils mit seinem mindestens einen Druckanschluss direkt mit einem der Druckkanalanschlüsse (32a–32d) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibroeinheit der Vorrichtung mehrere Hydraulikzylinder (38) umfasst, die parallel zueinander angeordnet sind, um eine Bewegung in derselben Richtung, insbesondere eine im Wesentlichen vertikale Bewegung bei bestimmungsgemäßem Gebrauch, zu erzeugen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen oder mehrere, Druckimpulsgeneratoren (40) aufweist, wobei der Druckimpulsgenerator (40) bzw. jeder der Druckimpulsgeneratoren (40) jeweils mindestens einen Druckimpulsgeneratoranschluss (64) aufweist, und wobei der Druckimpulsgenerator (40) bzw. jeder der Druckimpulsgeneratoren (40) jeweils derart ausgebildet ist, um einen sich variierbaren, insbesondere sinusförmigen, Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckimpulsgenerator (40) bzw. jeder der Druckimpulsgeneratoren (40) jeweils zum Erzeugen des Hydraulikflüssigkeitsvolumenstroms einen Zylinder (62) mit einer Kammer (66) und einem Kolben (60) aufweist, wobei der Kolben (60) sinusförmig in der Kammer (66), insbesondere mit einer steuerbaren und/oder regelbaren Frequenz, z. B. von über 10 Hz, hin und her bewegbar ist, um eine Volumenänderung in der Kammer und den daraus resultierenden Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckimpulsgenerator (40) bzw. jeder der Druckimpulsgeneratoren (40) jeweils einen Antrieb, insbesondere einen Elektromotor, und einen Exzenter (68) oder eine Kurbelwelle aufweist, wobei der Exzenter (68) oder die Kurbelwelle derart am Antrieb und dem Kolben (60) des Druckimpulsgenerators (40) bzw. des jeweiligen Druckimpulsgenerators (40) angeordnet ist, dass der Exzenter (68) oder die Kurbelwelle vom Antrieb drehbar ist und dass die Bewegung des Kolbens (60) durch den direkt oder indirekt auf den Kolben (60) wirkenden Exzenter (68) oder die Kurbelwelle erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens zwei Druckimpulsgeneratoren (40) aufweist, wobei die Druckimpulsgeneratoren (40) einen gemeinsamen Antrieb, insbesondere einen Elektromotor, mit einer gemeinsamen Kurbelwelle oder jeweils einen mittels einer Antriebswelle durch den gemeinsamen Antrieb angetrieben Exzenter (68) aufweisen, wobei die Kurbelwelle oder die Exzenter (68) derart am Antrieb und den Kolben (60) der Druckimpulsgeneratoren (40) angeordnet sind, dass die Kurbelwelle oder die Exzenter (68) vom Antrieb drehbar ist bzw. sind und dass die Bewegungen der Kolben (60) mit den direkt oder indirekt auf die Kolben (60) wirkenden Exzentern (68) oder der direkt oder indirekt auf die Kolben (60) wirkenden Kurbelwelle erfolgt und der Kolben zumindest eines der Druckimpulsgeneratoren (40) durch eine Stelleinrichtung, insbesondere einen Stellantrieb, in seiner Hin- und/oder Herbewegung einschränkbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Steuerung und mindestens zwei Druckimpulsgeneratoren aufweist, wobei die Steuerung derart ausgebildet ist, um die Antriebe der Druckimpulsgeneratoren separat, insbesondere mit einer einstellbaren Drehwinkeldifferenz der Antriebe zueinander, anzusteuern, sodass die sinusförmige Volumenänderung der beiden Kammern zu einem Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom führt, der aus der Überlagerung der sinusförmigen Volumenänderungen resultiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckimpulsgeneratoranschluss (64) bzw. die Druckimpulsgeneratoranschlüsse (64) direkt mit dem bzw. jeweils einem der Druckkanalanschlüsse (32a–32d) verbunden sind, um einen bzw. jeweils einen Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom im Druckkanal des Maschinentischs zu erzeugen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Parallelschaltung aus einem Rückschlagventil (34) und einem Absperrventil (36) aufweist, die mit einem Druckkanalanschluss (32a–32d) des Druckkanals (30) direkt verbunden ist, oder die Vorrichtung ein Rückschlagventil (34) und ein Absperrventil (36) aufweist, die jeweils mit einem Druckkanalanschluss (32a–32d) des Druckkanals (30) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Druckquelle aufweist, die über eine Druckleitung mit dem Rückschlagventil (34) verbunden ist und die Vorrichtung einen Rücklauftank aufweist, der über eine Druckleitung mit dem Absperrventil (36) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kolben-Zylinder-Anordnung (44) mindestens einen als Hydraulikzylinder ausgebildeten Haltezylinder (46a, 46b), insbesondere zwei Haltezylinder (46a, 46b), aufweist bzw. aufweisen, wobei der Haltezylinder (46a, 46b) mindestens einen Druckanschluss (52a, 52b) mit einem ideal verschließbaren Ventil aufweist, wobei das Ventil des Druckanschlusses (52a, 52b) derart ausgebildet ist, um eine im Zylinder (48a, 48b) des Haltezylinders (46a, 46b) liegende Kammer mit einer Druckleitung zu verbinden und um die Verbindung derart zu unterbrechen, so dass ein Hydraulikflüssigkeitsdruck in der Kammer des Zylinders (48a, 48b) des Haltezylinders (46a, 46b) unabhängig vom Hydraulikflüssigkeitsdruck in der Druckleitung variierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltezylinder (46a, 46b) derart ausgebildet sind, um sich bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Vorrichtung in einer vertikalen Position zu bewegen, wobei diese Bewegung durch Führungsmittel (54a–c) an den Seitenelementen geführt wird.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung, insbesondere pneumatisch gesteuerte und/oder mit einem Gaspolster gebildete, Entkopplungsmittel (28) zur Entkopplung des Maschinentischs (14), insbesondere zur die Vorrichtung tragenden Umgebung und/oder zu einem Maschinenfuß (26) der Vorrichtung, aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens einen Drucksensor zum Messen des Kammerdrucks in mindestens einem der Zylinder der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung (39) und/oder der Zylinder der zweiten Kolben-Zylinder-Anordnung (44) und einen Abstandsmesser (59), insbesondere einen lasergestützten Abstandsmesser (59) zum Messen der vertikalen Position des Formelements (24, 42), insbesondere durch Messen eines Abstands zwischen einem Teil des Formelements (24, 42) und einem feststehenden Teil der Vorrichtung, aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Verspannmittel aufweist, wobei das Verspannmittel derart ausgebildet ist, um das einen Werkstückträger (42) und einen Formrahmen (24) umfassende Formelement mit der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung (39) zu verspannen.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenelemente (16a, 16b) jeweils einen Gleichlaufzylinder (17a, 17b) mit vom Maschinenkopf (12) zum Maschinentisch (14) verlaufenden Kolben (18a, 18b) umfassen, und dass Verspannmittel mit den Zylindern (20a, 20b) der Gleichlaufzylinder (17a, 17b) gebildet sind, indem die Zylinder (20a, 20b) der Gleichlaufzylinder (17a, 17b) Aufnahmemittel (22a, 22b) aufweisen oder mit diesen Aufnahmemittel (22a, 22b) verbunden sind, wobei die Aufnahmemittel (22a, 22b) zur Aufnahme des Formelements (24, 42), insbesondere des Formrahmens (24) des Formelements (42, 24), dienen.
Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Verspannmittel mindestens eine Druckleitung zum Versorgen mindestens einer Kammer jedes Gleichlaufzylinders (17a, 17b) mit einem Hydraulikflüssigkeitsdruck aufweist und das Verspannmittel einen Druck-Volumenspeicher, insbesondere einen Gasdruckspeicher, aufweist, der in die mindestens eine Druckleitung zwischengeschaltet ist.