DE4434687A1

DE4434687A1 - Verfahren zur Steuerung oder Regelung eines Vibrations-Verdichtungssystems zum Verdichten und Formen von Formmassen in Formkästen und Verdichtungssystem zur Anwendung des Verfahrens

Info

Publication number: DE4434687A1
Application number: DE4434687A
Authority: DE
Inventors: Hubert Bald; Brigitte Bald
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-09-29
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 1995-03-30
Also published as: DE4434679A1; DE4434696A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verdichtungssystem zum Formen und Verdichten von Formstoffen zu Formkörpern mit einer Oberseite und mit einer Unter seite in Formausnehmungen von Formkästen mit Durchführung des Ver dichtungsvorganges in einer oder in mehreren Verfahrensstufen. Diese Art von Verdichtungssystemen findet vornehmlich Anwendung bei Maschinen zur Herstellung von Beton-Fertigprodukten (z. B. Pflastersteinen).

Beim Einsatz dieser Verdichtungssysteme in der industriellen Produktion ist es neben dem Erreichen einer optimalen Verdichtung des Betons mit größtmöglicher Rohdichte bei vollständiger Entwicklung und Verteilung des Zementleimes wichtig, daß das Verdichtungssystem sich den Bedürfnissen unterschiedlicher Produktarten flexibel anpassen kann, daß der Verdich tungsvorgang in einer kurzen Zeitspanne durchführbar, und daß eine gute Reproduzierbarkeit der Produkteigenschaften gewährleistet ist.

Unter anderem wegen der damit verbundenen höheren Verdichtungslei stung soll es sich bei der Gattung von Verdichtungssystemen, auf die sich die Erfindung bezieht, um eine solche handeln, bei welcher ein Bewe gungserzeugungs-System, von dessen Bewegungen letztendlich die Ver dichtungskräfte abgeleitet werden, seine Bewegungen in ununterbrochener Abfolge, d. h., als Schwingungsbewegungen erzeugen soll.

Bei dem bekannten Stand der Technik besteht das Bewegungserzeugungs- System aus einer Schwingmasse m_Schw und einer Antriebseinrichtung, durch welche die Schwingmasse zur Durchführung von gerichteten Schwingungen gezwungen wird. Die Speicherung der kinetischen Schwing energie der Schwingmasse in den Umkehrpunkten der Schwingbewegungen erfolgt bei Verwendung von Unwucht-Richtschwingern (am häufigsten an gewandt) überwiegend in Form von kinetischer Energie der rotierenden Unwuchtmassen oder bei Verwendung von Resonanz-Schwingern aus schließlich in Form von Federenergie der beteiligten Federn. Die dabei erzeugten Schwingungen könnten bei einem Betrieb ohne Stoßvorgänge theoretisch rein sinusförmig verlaufen.

In der Regel liegt der Formkasten und auch der Formkörper mit seiner Unterseite auf einer Grundplatte (z. B. Brett) auf, welche durch Bewe gungs-Impulse, die ihr durch Stoßvorgänge mit der darunter angeordneten Schwingmasse bei deren Aufwärts-Bewegungen mitgeteilt werden, ebenfalls zu entsprechenden aufwärtsstrebenden Bewegungen gezwungen wird.

Die zusammengefaßten Massen von Formkörper, Formkasten und Grund platte werden nachfolgend als "erstes Massensystem" mit der Masse m₁ bezeichnet.

Die abwärts verlaufenden Bewegungen des ersten Massensystems werden entweder durch das Anschlagen gegen eine sogenannte Pralleiste oder durch den erneuten Zusammenstoß mit der Schwingmasse schlagartig ge stoppt. In beiden Fällen wirkt der Stoß zwischen Grundplatte und Prallei ste bzw. zwischen Grundplatte und Schwingmasse mit einem Beschleuni gungs-Schock auf die Formmasse, woraus schließlich dynamische Verdich tungskräfte bzw. Preßdrücke ab geleitet werden.

Betrachtet man den zeitlichen Verlauf der Schwingungen, so erkennt man, daß es zwischen den Stößen in der Praxis in den meisten Fällen zu getrennt verlaufenden Eigenbewegungen von Formkasten und Formkörper einerseits relativ zu den Bewegungen der Schwingmasse andererseits kommt. Der Verlauf der Eigenbewegungen (der später mit Hilfe des Stoß- Phasenwinkels β_Stoß erklärt wird) des Formstoffs bzw. Formkörpers relativ zu den Bewegungen der Schwingmasse in Größe, Richtung und Phase ist oftmals von stochastischer Natur, nicht definiert, und ändert sich auch infolge der Änderung anderer Prozeßbedingungen, z. B. unter dem Einfluß der voranschreitenden Verdichtung. Weitere Nachteile bei dem derzeitigen Stand der Technik sind:

- Der durchschnittliche Stoß-Phasenwinkel β_Stoß ändert sich laufend infolge von Verschleiß, Deformationen, Material-Alterung und Selbstver stellung.
- Eine für eine bestimmte Kombination von A_Schw und f_Schw optimierte Maschineneinstellung ist nicht mehr passend für eine erheblich andere Kombination. Gerade diese Situation ist aber gegeben, wenn, wie bei modernen Maschinen mit verstellbarer Amplitude üblich, Schwingamplitude A_Schw und Schwingfrequenz f_Schw (im gegenläufigen Sinne) erheblich verstellt werden.

Diese unkontrollierten Bedingungen sind ein Grund für nicht genutzte Reserven bei möglichen, verbesserungsfähigen Produktions-Leistungsmerk malen, wie z. B. optimale Verdichtung, kürzere Verdichtungszeit und vor allem konstante Produktqualität.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, Mittel bereit zu stellen, mit denen diese Leistungsreserven erschlossen und die benannten Nachteile beseitigt werden können.

Die Lösung der Aufgabe ist in den unabhängigen Patentansprüchen 1, 2, 3, 5 und 6 definiert; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung macht es sich generell zur Aufgabe, eine neuartige Prozeß-Beurteilungsgröße in mehrfacher Weise zu nutzen.

Diese Prozeß-Beurteilungsgröße läßt für die Kontrolle, sowie für die Steue rung und Regelung des Verdichtungsprozesses verwertbare Rückschlüsse darauf zu, wieweit die für das Verdichtungsergebnis maßgeblichen Werte, z. B. für a_Stoß und/oder v_Stoß oder für β_Stoß oder für Luftspalt L, von den vorgegebenen Werten oder von maximal erzielbaren Werten entfernt sind. Bei unzulässigen Abweichungen kann dann in Kenntnis der Istwerte der Beurteilungsgröße sporadisch oder auch laufend über Änderungen der maßgeblichen Antriebs-Parameter korrigierend in den Verdichtungsprozeß eingegriffen werden. Dabei kann die Prozeß-Beurteilungsgröße generell aus signifikanten Merkmalen des zeitlichen Verlaufes der Bewegungskurven von stoßenden und/oder gestoßenen Massen abgelesen werden. Als aus dem Bewegungsabhuf ableitbare, geeignete Größen kommen sowohl Zeitgrößen, wie der Stoß-Phasenwinkel β_Stoß, als auch Weggrößen, wie der Luftspalt L, das Stoß-Niveau N_Stoß und andere Schwingweggrößen in Frage.

Dabei bietet die Erfindung bei ihrem Einsatz nicht nur Vorteile im Hinblick auf die permanente Lenkbarkeit des Verdichtungsprozesses durch die Regelbarkeit eines Stoß-Phasenwinkels β_Stoß und auf die gute Reproduzierbarkeit der Verdichtungsergebnisse, sondern auch hinsichtlich der Verdichtungs-Intensität, und hinsichtlich der Möglichkeit einer Überwachung von Maschinen-Einstellungen.

Die Erfindung wird anhand von 3 Zeichnungen näher beschrieben:
Fig. 1 zeigt in schematisierter Weise im Schnitt durch eine vertikale Mitten-Symmetrieebene die Hauptkomponenten eines Verdichtungssystems zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung zusammen mit dem Wirkungsschema einer zugehörigen Regeleinrichtung zur Regelung eines Stoß-Phasenwinkels β_Stoß, Fig. 2 dient zusammen mit Fig. 3a und Fig. 3b der Illustration einer Erläuterung der theoretischen Grundlagen des erfinderischen Verfahrens, welche Erläuterung vor der Beschreibung des Verdichtungssystems gemäß Fig. 1 nachfolgend wiedergegeben wird.

Beschreibung des Stoß-Phasenwinkels β_Stoß mit Fig. 2 und 3a/3b

Die für die Stoß-Verdichtung bzw. für die dabei wirksamen Stoßbeschleu nigungen a_Stoß sehr maßgebliche Stoßgeschwindigkeit v_Stoß kann sich in Abhängigkeit von mehreren Einflußfaktoren sehr stark ändern, was sich in der Regel auch in unkontrollierten und damit unerwünschten Änderungen der Verdichtungswirkung äußert. Die hier betroffenen Verhältnisse, sowie auch die möglichen Verbesserungsmaßnahmen lassen sich am besten erläu tern, wenn man die Stoßgeschwindigkeit v_Stoß in Verbindung mit dem Zeit punkt t_n bzw. dem Schwingungswinkel Φ_n des n-ten Verdichtungsstoßes bringt. Diese Zusammenhänge sind in Fig. 2 anhand eines oberen und eines (mit dem oberen korrespondierenden) unteren Diagrammes dargestellt.

Im oberen Diagramm sind über der Abszisse mit den beiden Größen Zeit [t] und Schwingungswinkel [Φ] (mit der Beziehung für die Kreisfrequenz w:
t=Φ/w) aufgetragen:
Ein Kurvenzug O-Q-R-U-D-E-G, welcher den Schwingungsweg s_Schw der Aufprallfläche eines mit der Amplitude A_Schw und mit der Frequenz f_Schw = w/2π und der Periodendauer T : 2π/w schwingenden und mit seiner Masse m_Schw den Stoß durchführenden Bewegungserzeugungs-Systems darstellt,
sowie mehrere Kurvenzüge a), b) und c), welche den Zeit-Wegverlauf s_Flug(t) eines beim Verdichtungsstoß durch die Masse m_Schw nach oben gestoßenen und dann den Flugweg s_Flug durch einen neuen Verdichtungs stoß beendenden "erste Massensystems" m₁ zeigen. Das "erste Massensy stem" m₁ umfaßt bei einem Verdichtungssystem nach der Erfindung minde stens den Formkasten, die Grundplatte und die zu formen den und zu verdichtenden Formkörper, sowie zeitweilig noch eine oben auf den Formkörpern lastende Auflastmasse m_Aufl.

Um die Darstellung in Fig. 2 zu vereinfachen, wurde unterstellt, daß die Masse m_Schw groß gegenüber der Masse m₁ ist. In Wirklichkeit weisen die aufsteigenden Schwingbewegungen der Schwingmasse m_Schw nach einem Stoß mit der Masse m₁ in einer vom Verhältnis k der Massen (k = m_Schw/m₁) abhängigen Weise im Vergleich zum gezeigten Kurvenzug O-Q-R flachere Kurvenverläufe auf, angedeutet durch die Kurve K_c. Im oberen Diagramm werden zwei mögliche Verdichtungsverfahren, zwischen denen in der Praxis auch ohne gerätemäßige Umstellung gewechselt werden kann, zugleich gezeigt.

Beim Pralleistenverfahren endet der Flugweg s_Flug der Masse m₁ mit einem Stoß der Grundplatte gegen sogenannte Pralleisten in einem Stoßpunkt P_A auf einer Stoß-Höhe, welche für jeden Stoß-Phasenwinkel individuell durch die veränderbare Größe N_Stoß des Stoß-Niveaus in Bezug auf eine Niveau- Basis NB festgelegt ist. Die Summe aller möglichen Stoßpunkte P_A,n bildet die "Stoßlinie" SL, welche in der Praxis auch eine von einer Geraden abweichenden Form aufweisen kann. Die Kurven a) und b) stellen Flugwege dar, bei welchen die Massen m₁ bei der Abwärtsbewegung nach Ablauf eines Stoß-Phasenwinkels β_Ab mit einer u. a. vom Stoß-Phasenwinkel β_Ab abhängigen Stoßgeschwindigkeit v_Stoß mit der Unterseite der Grundplatte gegen die Pralleisten (und damit gegen eine große Fundamentmasse) stoßen, womit sie den ersten Verdichtungs-Stoßvorgang einer Schwingperiode einleiten.

Im Verlaufe des sinusförmig verlaufenden Schwingungsweges s_Schw der mit der Masse m₁ eine Stoßstelle bildenden Prallfläche der Masse m_Schw unterfährt die Prallfläche bei der Abwärtsbewegung im Punkt U das Stoß- Niveau N_Stoß, und zwar, noch bevor die Masse m₁ nach Ablauf des Stoß- Phasenwinkels β_Ab,a auf die Pralleisten stößt. Nach Überwindung der tiefsten Lage im Punkt D stößt die Prallfläche der Masse m_Schw im Punkt E nach Ablauf des Stoß-Phasenwinkels β_Auf von unten gegen die Unter seite der Grundplatte und löst damit den zweiten Verdichtungs-Stoßvor gang einer Schwingperiode aus.

Während der nachfolgenden Aufwärtsbewegung der Masse m_Schw können die Unterseite der Grundplatte und die Prallfläche der Masse m_Schw in Kontakt bleiben. Sobald die Schwingungsbewegung einer genügend großen verzögernden Beschleunigung unterworfen ist, hebt im Punkt P_H,a bei Erreichen eines Winkels σ_H,a die Grundplatte ab und leitet ihren eigenen Flugweg gemäß Kurve a) ein.

Der Stoß-Phasenwinkel β_Ab,a hängt vor allem von der Größe der Parameter A_Schw, f_Schw², N_Stoß und ε_Stoß ab (ε_Stoß = Stoßzahl der Stoßtheorie). Ändert man z. B. die Schwingfrequenz f_Schw, indem man sie größer macht, wird aus dem Flugweg a) ein Flugweg b). Eine ebensolche Änderung tritt bei Konstanthaltung aller anderen Parameter z. B. auch dann ein, wenn bei fortschreitender Formstoffverdichtung sich die Stoßzahl ε_Stoß vergrößert (Verringerung der Dämpfung).

Beim Gegenschlagverfahren, zu welchem man auch aus dem Pralleistenver fahren herkommend dadurch übergehen kann, daß man den Stoß-Phasen winkel β_Ab größer als den Phasenwinkel β_Auf werden läßt, erfolgt die Herbeiführung eines Stoßes zwischen der Unterseite der Grundplatte (Masse m₁) und der Prallfläche der schwingenden Masse m_Schw, ohne, daß dabei die Pralleisten von der Unterseite der Grundplatte berührt werden. Ein Stoßvorgang des Gegenschlagverfahrens ist z. B. durch den Verdich tungsstoß mit der Flugbahn c) beschrieben. Hier haben die Stoß-Phasen winkel β_Ab und β_Auf den gleichen Wert und werden mit β_Gegen bezeichnet. Beim Gegenschlagverfahren ist etwa ab dem Winkel Φ=2π der Auftreffpunkt P_A,c gleichzeitig auch der Abhebepunkt P_H,c.

Der in der Fig. 2 darstellbare, sinnvollerweise ausnutzbare Winkelbereich für den Winkel β_Gegen ist begrenzt durch die durch die Punkte R und G markierten Winkel Φ. Das heißt, daß beim Gegenschlagverfahren das Ende der Flugbahn c) z. B. nacheinander bei den Punkten R, D, P_A,c und G (aber auch z. B. bei Φ=4π) liegen könnte.

Man kann herleiten, daß den beiden unterschiedlichen Verdichtungsverfah ren auch unterschiedliche Verläufe der Stoßgeschwindigkeiten v_Stoß zuge ordnet sind. Dies wird im unteren Diagramm der Fig. 2 verdeutlicht:
Beim Durchfahren eines Stoß-Phasenwinkels β_Ab mit auf der gezeigten Stoß-Höhe enden den Flugwegen s_Flug zwischen den Punkten U und E, also bei Einhaltung der Bedingungen des Pralleistenverfahrens, wird bei Konstanthaltung aller sonstigen Einflußfaktoren eine (im unteren Diagramm) vom Punkt 4 bis zum Punkt 6 ansteigende Stoßgeschwindigkeit erreicht.

Bei reiner Anwendung eines Gegenschlagverfahrens folgt beim Durchfahren eines durch die Aufschlagpunkte P_A gekennzeichneten Kurvenabschnittes R-U-D-E-P_A,c-G (im oberen Diagramm) die den jeweiligen Winkeln zugeord nete Stoßgeschwindigkeit v_Stoß einem Kurvenzug 1-2-5-7-8-9 (im unteren Diagramm).

Falls der Betrieb der Formmaschine ein gemischtes Verfahren zuläßt oder zulassen soll, ergibt sich über den Winkelbereich von Φ=π bis Φ(G) ein Verlauf der Stoßgeschwindigkeit v_Stoß gemäß einem Kurvenverlauf 1-2-4-6- 7-8-9. Es sei auch darauf hingewiesen, daß beide Verdichtungsverfahren auch mit einem größeren Stoß-Phasenwinkel, bevorzugt in einem Bereich Φ=3π bis Φ=4π, betrieben werden können. Dabei kann bei entsprechender Auslegung der Steuerung auch ein fließender Übergang vom Stoßwinkel- Bereich π bis 5π/2 zum Stoßwinkel-Bereich 5π/2 bis 4π (und zurück) vor genommen werden. Als Vorteil eines größeren Stoß-Phasenwinkels, z. B. β_Stoß = 4π, ergibt sich neben der höheren Stoßgeschwindigkeit v_Stoß die Möglichkeit einer automatischen Frequenzhalbierung für die Stoßfrequenz.

Bedenkt man, daß die wirksame Stoßbeschleunigung a_Stoß sich proportional zu v_Stoß² entwickelt, erkennt man vor allem im Hinblick auf die stets gegebene Aufgabenstellung der Sicherstellung einer optimalen und gleich bleibenden Verdichtungsarbeit, daß die Einhaltung zumindestens eines vorgegebenen Winkelbereiches, besser noch die Einhaltung eines vorgebba ren Sollwinkels für die Stoß-Phasenwinkel β_Stoß eine erhebliche Verbesse rung der permanenten Beherrschung des Verdichtungsprozesses ergeben kann.

Es bietet sich an, den Stoß-Phasenwinkel β_Stoß und/oder die Stoßge schwindigkeit v_Stoß (bzw. die von v_Stoß abgeleiteten Wirkgrößen, wie die Verdichtungsbeschleunigung a_Stoß, oder die Verdichtungsbeschleunigung b_S oder den Verdichtungsweg s_V ) regeln zu wollen. Hierzu können alle maßgeblichen Parameter meßtechnisch erfaßt werden. Als bei einer Rege lung zu verstellende Einflußgrößen kommen in Frage: A_Schw, f_Schw und N_Stoß. Als hauptsächlich auszuregelnde Störgröße ist die Stoßzahl ε_Stoß aufzufassen, welche sich mit fortschreitendem Verdichtungsgrad in erhebli chem Maße ändert.

Zur Beurteilung des möglichen Erfolges einer Regelmaßnahme sind noch folgende Zusammenhänge ins Auge zu fassen:

- Man kann (den bisher nicht bekannten Zusammenhang) aufzeigen, daß bei Konstanthaltung aller übrigen Einflußgrößen der Stoß-Phasenwinkel β_Stoß des Freiflugweges proportional zur Schwingbeschleunigung a_Schw, das heißt, proportional zum Produkt A_Schw _*f_Schw² ist.
- Andererseits ist bekannterweise die maximale Schwinggeschwindigkeit v_{Schw, max}, von der auch die Stoßgeschwindigkeit v_Stoß abhängt, propor tional zum Produkt A_Schw * f_Sch.

Bei einem ersten Regelverfahren kann der Stoß-Phasenwinkel β_Stoß dadurch geregelt werden, daß man die maßgebliche Schwingbeschleunigung a_Schw durch Beeinflussung der Schwingfrequenz f_Schw ändert. Damit kann man die aus dem unteren Diagramm der Fig. 2 ersichtlichen Probleme 011der starken Abhängigkeit der Stoßgeschwindigkeit v_Stoß von β_Stoß lindern, wobei jedoch in Kauf genommen werden muß, daß sich wegen der Abhän gigkeit der Stoßgeschwindigkeit v_Stoß vom Produkt A_Schw _*f_Schw indi rekt mit einer Veränderung von f_Schw um den Wert δf auch wieder die Stoßgeschwindigkeit v_Stoß ändert, und zwar um den Wert √.

Sofern man sich in einem dafür geeigneten Bereich des Winkels Φ befindet, kann man die erwähnte Mit-Veränderung der Stoßgeschwindigkeit v_Stoß dadurch vermeiden, daß man nicht den Stoß-Phasenwinkel β_Stoß, sondern unmittelbar die Stoßgeschwindigkeit v_Stoß zur Regelgröße macht. Dies setzt voraus, daß man den jeweiligen Istwert der Stoßgeschwindigkeit auch ermitteln kann. Die Mitbeachtung des Stoßwinkels v_Stoß dabei ist dennoch zweckmäßig, um aus ihm Informationen über die gleichzeitig notwendige Beachtung von durch den Winkel Φ gesetzten Grenzen zu beziehen (z. B. Beachtung eines Maximums für die Stoßgeschwindigkeit im Bereich Φ=2π).

Besser ist ein zweites Regelverfahren, welches zusätzlich zur verstellbaren Schwingfrequenz die Verstellbarkeit der Schwingamplitude A_Schw oder des Stoß-Niveaus N_Stoß voraussetzt. Bei diesem Verfahren wird zunächst auch der Stoß-Phasenwinkel β_Stoß durch Beeinflussung der Größe a_Schw gere gelt. Im Gegensatz zum ersten Regelverfahren wird hier jedoch das Produkt A_Schw _*f_Schw² (= proportional zu a_Schw) bei seiner notwendigen Veränderung durch gleichzeitige Verstellung von A_Schw und f_Schw derart aufgeteilt, daß die Stoßgeschwindigkeit v_Stoß oder die von v_Stoß ableitba ren Größen, wie z. B. a_Stoß, b_S und s_V , nach vorgegebenen Werten (oder Zeitverläufen) ebenfalls geregelt werden, z. B. konstant geregelt werden können. (Der zweite Regelkreis mit der Regelgröße z. B. a_Stoß ist dem ersten Regelkreis mit der Regelgröße β_Stoß unterlagert.)

Bei einem dritten Regelverfahren, bei welchem ebenfalls vorausgesetzt wird, daß zusätzlich zur verstellbaren Schwingfrequenz eine Verstellbar keit der Schwingamplitude A_Schw oder des Stoß-Niveaus N_Stoß gegeben ist, wird Rücksicht genommen auf ein besonderes Verdichtungsverfahren. Hierbei geht es darum, die Stoßbeschleunigung während des Verdichtungs prozesses nach vorgegebener Weise zu verändern, indem man z. B. die Ver dichtung mit hohen Stoßbeschleunigungen b_S bei reduzierter Schwingfre quenz f_Schw (also mit großen Schwingamplituden A_Schw) beginnt, um dann die Stoßbeschleunigung b_S bis zum Ende des Verdichtungsvorganges wieder (z. B. linear) zu verkleinern, bei gleichzeitiger Erhöhung der Schwingfrequenz.

Bei diesem Regelverfahren geht es vor allem darum, den Stoß-Phasenwinkel β_Stoß auf einem vorgegebenen Zeitverlauf zu führen, z. B. in der Nähe von β_Stoß = 2π konstant zu halten, um stets das jeweils mögliche Maximum an Stoßgeschwindigkeit v_Stoß und damit auch das mögliche Maximum an Stoßbeschleunigung b_S herauszuholen. Während dieses Verfahrens wird die beabsichtigte Variation der Stoßbeschleunigung b_S über eine entspre chende Variation der Schwingbeschleunigung a_Schw herbeigeführt, welche ja proportional zum Produkt A_Schw _*f_Schw² ist. Bei der Variation von a_Schw kann dabei eine der Größen A_Schw oder f_Schw wieder nach vorge gebenem Zeitverlauf geführt (geregelt) werden, während die andere Größe zugleich laufend angepaßt werden muß.

Das zweite und dritte Regelverfahren ist mit vergleichbarem Ergebnis auch durchführbar, wenn zur Regelung des Stoß-Phasenwinkels β_Stoß die Kom bination von dabei eingesetztem beeinflußbaren Stoß-Niveau N_Stoß und beeinflußbarem f_Schw in geeigneter Weise durch gleichzeitige Veränderung beider Parameter variiert wird.

Die Stoß-Phasenwinkel β_Ab, β_Auf und β_Gegen können als Zeitwerte (mit der Zeiteinheit T=2π/w) oder Winkelwerte (z. B. in rad) ermittelt werden. Der Phasenwinkel, der auch negativ sein kann, wird als Zeit- oder Winkeldiffe renz zweier Ereignisse definiert. Die Ereignisse können zwei Stoßereignisse sein, wie in Fig. 2 (oben) mit Winkel β_Ab,Auf gezeigt. Wenigstens eines der Ereignisse muß ein Stoßvorgang sein, wobei das andere Ereignis dann ein beliebiges gemessenes oder errechnetes Ereignis sein kann, z. B. jenes Ereignis, bei welchem die in bestimmter Weise auf eine Niveau-Basis NB (oberes Diagramm) bezogene Höhenlage (N_o) der Zeit- oder Winkelachse von der Kurve des Schwingweges s_Schw geschnitten wird, was im oberen Diagramm bei Φ=0±n_*π geschieht (mit n = 0 bis ).

Die Lage des Stoß-Niveaus N_Stoß relativ zur Lage des sinusförmigen Schwingweges s_Schw bezieht sich ebenfalls auf ein Bezugs-Niveau NB, wobei NB z. B. ein bezüglich seiner Höhe definierter Punkt auf dem Maschi nenfundament sein kann. Die Lage des Stoß-Niveaus N_Stoß kann auch relativ zur Zeitachse (s_Schw=0) definiert sein, wenn die Lage der Zeitachse selbst eindeutig definiert ist, z. B. durch einen Bezug N_o relativ zu NB.

Bei den definierten Regelverfahren muß der Stoß-Phasenwinkel β_Stoß nicht zwangsläufig eine Regelgröße sein. Eine nützliche Auswertung des ermit telten Istwertes von β_Stoß kann auch darin bestehen, daß man bei der Steuerung oder Regelung des Verdichtungsvorganges sicherstellt, daß der Istwert von β_Stoß innerhalb vorgegebener Grenzwerte β_oben - β_unten bleibt. Damit kann man z. B. verhindern, daß der Istwert von β_Stoß gewisse Grenzen, z. B. die Grenzpunkte U und E (im oberen Diagramm) erreicht.

Anstatt den Stoß-Phasenwinkel β_Stoß zu ermitteln, kann man auch den sich zwischen der Unterseite der Grundplatte und den Pralleisten (Wert L1 in Fig. 2) oder den sich zwischen der Unterseite der Grundplatte und der Prallfläche der Schwingmasse m_Schw (Wert L2 in Fig. 2) sich bildenden Luftspalt "L" als L(Φ) für einen vorgegebenen Wert Φ ermitteln. In Kenntnis von anderen, meßbaren oder berechenbaren Parametern kann man daraus dann auf den Stoß-Phasenwinkel β_Stoß rückschließen. Als Ersatz für β_Stoß kann man den Luftspalt L(Φ) auch als Beurteilungsgröße für den laufenden Verdichtungsvorgang, d. h., auch als Steuerungsgröße oder Regelgröße heranziehen.

Man erkennt leicht, daß sich die beschriebenen Möglichkeiten der Auswer tung der ermittelten Größe des Istwertes von β_Stoß und/oder N_Stoß und/oder L auch vorzüglich zu einer automatischen Überwachung bestimmter Einstellwerte und/oder Eigenschaften der ganzen Verdichtungs einrichtung verwenden lassen. Beispielsweise läßt sich die Lage des Stoß- Niveaus N_Stoß ermitteln oder errechnen und wenigstens die Phasenlage der Punkte U und E, sowie die Relativlage des Stoß-Phasenwinkels β_Stoß zu diesen Punkten, wenigstens gegen Ende des Verdichtungsvorganges, bei welchem der Wert für die Stoßzahl ε_Stoß sich einem relativ stabilen Endwert genähert hat.

Generell gilt auch, daß die Verwertung der aus den ermittelten Istwerten für β_Stoß und/oder N_Stoß ableitbaren Informationen zur Beeinflussung oder Überwachung des Verdichtungsvorganges und/oder der Verdichtungsanlage derart erfolgen kann, daß die ermittelten Istwerte oder davon abgeleitete Daten lediglich in geeigneter Weise protokolliert oder optisch dargestellt werden (z. B. auf einem Bildschirm), und daß die Umsetzung der verwertba ren Informationen in entsprechende Eingriffe an den am Verdichtungsvor gang beteiligten Aktuatoren (z. B. Motordrehzahl) und/oder in Verstellvor gänge an den entsprechenden Verstellorganen (z. B. Beeinflussung der Größe N_Stoß) den Bedienungspersonen überlassen wird.

Es wird darauf hingewiesen, daß die geschilderten Schwingungs- und Stoßverläufe durch die zusätzliche Belastung von Formkasten und/oder Formkörper durch auf sie einwirkende Zusatzkräfte, wie z. B. Federkräfte, im Prinzip nicht wesentlich verändert werden.

In Fig. 3a und 3b wird anhand von über der Größe Zeit [t] als Abszisse aufgetragenen Kurven anschaulich gezeigt, wie bei einem kompletten Ver dichtungsvorgang sich die Werte einiger, für das Verdichtungsergebnis wichtiger, physikalischer Größen zeitabhängig und zugleich verändern können. Alle dargestellten 5 Größen könnten auch bei gleichzeitiger Verwertung des Stoß-Phasenwinkels Stoß geregelte Größen sein. Die Zeitgröße [t] kann auch durch die Größe "Zeitfolge der Stoßvorgänge" [t_n] ersetzt werden.

In Fig. 3a sind folgende, bei dem am Ende der Abwärtsbewegung des Formkörpers entstehenden Stoß wirksame Größen gezeigt Stoßgeschwindig keit v_Stoß als Relativgeschwindigkeit der zusammenstoßenden Massen mit den Einzelwerten G_n. Stoßbeschleunigung b_S , hier als unter dem Form stempel gemessen deutbar, mit den Einzelwerten B_n. Beschleunigungssumme US_B, die durch Summierung ΣB_n entsteht. Fig. 3b zeigt: Die Größe δ_sv der bei jedem Stoß entstehenden Verdichtungswege, mit den Inkrementwerten S_n und die Größe s_V als Verdichtungsweg, entstehend durch die Summie ung ΣS_n der Inkremente. Die strichlierten Kurven 11/12, 15/16 und 18/19 symbolisieren vorgebbare Grenzwerte, innerhalb welcher die entsprechen den Größen verbleiben sollten, falls sie zum Gegenstand einer Regelgröße gemacht werden.

Bei einer komfortableren Weiterbildung der Regelverfahren kann auch vorgesehen werden, daß durch ein besonderes Steuerungsprogramm ein aktueller Sollwert für die Regelgröße, z. B. für β_Stoß, in Anpassung an sich ändernde Gegebenheiten laufend erarbeitet wird. Diese sich ändernden Gegebenheiten können sich auf einen Wechsel von Produktart zu Produktart oder auch auf zeitlich nacheinander gefertigte Produkte gleicher Art beziehen. Dabei sind vornehmlich solche Gegebenheiten einbezogen, deren Einfluß sich am Ergebnis des Verdichtungsfortschrittes und der Aufnahme von Verdichtungsenergie messen lassen.

In diesem Zusammenhang sollen bevorzugt Informationen meßtechnisch erfaßt und weiterverarbeitet werden, welche sich auf folgende Gegeben heiten beziehen:

- Die Aufnahme von Verdichtungsenergie durch den Formkörper im Ver laufe des Verdichtungsprozesses. Dies kann z. B. durch die Erfassung jener Energie erfolgen, welche von dem der Antriebseinrichtung zuzuordnenden Stell-Aktuator (z. B. elektrischer Antriebsmotor) umgesetzt wird.
- Der Verdichtungsweg bzw. die Reduzierung der Höhe des Formkörpers bei fortschreitender Verdichtung. Eine Erfassung dieser Zustandsgröße geschieht am einfachsten durch eine entsprechende Wegmessung.

In Fig. 1 ist innerhalb eines auf dem Fundament 102 aufstehenden Maschi nenrahmens 104 ein Bewegungserzeugungs-System 100 untergebracht, wel ches aus der Schwingmasse 108 und der Antriebseinrichtung 114 besteht. Die Antriebseinrichtung 114 umfaßt eine Energiewandlungs-Einrichtung in Form von Federn 116, mit denen die Masse m_Schw der Schwingmasse 108 einen Resonanzschwinger mit vorgegebener Resonanzfrequenz f_o bildet, wobei die Federn derart mit der Schwingmasse und mit der Bodenplatte 182 verbunden sind, daß sie auch Zugkräfte übernehmen können.

Die Federn entnehmen dem Bewegungserzeugungs-System z. B. beim Abwärtsschwingen bis zum Erreichen des unteren Umkehrpunktes Bewegungsenergie und speichern diese als Federenergie. Danach geben sie die gespeicherte Energie wieder ab, damit diese mit Beginn der Aufwärts bewegung wieder voll in kinetische Energie umgewandelt wird.

Die Antriebseinrichtung umfaßt weiterhin noch in der Form eines Unwucht- Schwingungserregers 118 eine Energiezufuhr-Einrichtung für die Zufuhr von Bewegungsenergie (auch als Ersatz von Reibungs-Verlustenergie) und von Verdichtungsenergie (welche die Formmasse des Formkörpers 126 auf dem Umweg über die kinetische Energie der Schwingmasse 108 erhält).

Der Unwucht-Schwingungserreger 118 wird gebildet aus zwei gegensinnig synchron umlaufenden Unwuchtkörpern 120, angetrieben von zwei An triebsmotoren 106 derart, daß die Erregerfrequenz f_E knapp oberhalb oder unterhalb (z. B. 10%) der Resonanzfrequenz f_o liegt. Für den Fall, daß die Energiezufuhr zu dem Bewegungserzeugungs-System 100 erhöht werden soll, beeinflußt die Regeleinrichtung die z. B. als Asynchronmotoren ausge bildeten Antriebsmotoren 106 über einen Wechselrichter 130 derart, daß deren Drehfrequenz näher an die Resonanzfrequenz heranrückt.

Die Funktion der Bestandteile des Bewegungserzeugungs-Systems 100 könnte jedoch alternativ auch eine andere sein: Danach wird die Amplitude A_Schw und die Frequenz f_Schw der Schwingungen der Schwingmasse m_Schw 108 ausschließlich von einem Unwucht-Schwingungserreger 118 (wie bereits beschrieben) vorgegeben. Die Federn 116 sind dann ganz weich eingestellt und dienen nur der Schwingungsisolation.

In diesem Falle sind beide Einzelfunktionen der Antriebseinrichtung 114 im Unwucht-Schwingungserreger 118 inkorporiert: Die Energiezufuhr-Ein richtung für die Zufuhr von Bewegungsenergie und/oder Verdichtungs energie besteht aus den Antriebsmotoren und den die Energie übertragen den Unwuchtkörpern 120. Die Energiewandlungs-Einrichtung ist auf die Antriebsmotoren nicht angewiesen und ist ausschließlich in den rotierenden Unwuchtmassen verkörpert. Es findet ein dauernder Energiewandel von kinetischer Energie der Schwingmasse 108 in kinetische Energie der Unwuchtmassen (und umgekehrt) statt, wobei der translatorischen Schwingbewegung der Schwingmasse 108 eine der Unwucht-Rotation über lagerte Drehschwingung entspricht.

Der Unwucht-Schwingungserreger 118 kann anstelle der 2 Antriebsmotoren 106 und der 2 Unwuchtkörper 120 auch deren je 4 enthalten (4 Teil-Un wuchtkörper). Damit ist dann neben einer Veränderung der Schwingfre quenz f_Schw (durch Verändern der Drehfrequenz) auch gleichzeitig eine Veränderung der Schwingamplitude A_Schw möglich. Mit einer Meßeinrich tung für den Schwingweg mit einem unteren Teil 122 und einem oberen Teil 124 kann die Ist-Größe des Schwingweges s_Schw, inklusive seiner zeitlichen Ableitungen s′_Schw und s′′_Schw ermittelt und das entsprechende Signal über den Leitungsweg 128 zu der Regeleinrichtung 180 weitergelei tet werden.

Die Antriebsmotoren 106 werden von einem die Motoren in ihrer Betriebs weise steuern den Wechselrichter 130 in seiner Funktion als Stellglied 129 beaufschlagt, wobei letzteres durch das Stellsignal Y′ der Regeleinrichtung 180 beeinflußt wird. Die Regeleinrichtung verarbeitet das Signal s_Schw des Schwingweges wie folgt:
Das über den Leitungsweg 128 zugeführte Signal über die Ist-Größe des Schwingweges s_Schw wird zunächst einer Auswerteeinheit 125 zugeleitet, in welcher (z. B. auch unter Zugrundelegung von Signalen über die Größen s′_Schw und s′′_Schw) die Zeitpunkte für Beginn und Ende des Phasenwin kels, z. B. Abhebepunkte P_H und/oder Auftreffpunkte P_A (siehe auch Fig. 2) ermittelt, und danach die Werte für den Stoß-Phasenwinkel β_Stoß (oder für ein entsprechendes Zeitintervall) errechnet werden.

Die Istwerte β_ist der Stoß-Phasenwinkel sind neben den von dem Organ 103 ausgegebenen Sollwerten β_Soll der Stoß-Phasenwinkel die Eingangs werte für die Regeleinrichtung 180. In der Vergleicherschaltung 105 wird aus den Eingangswerten die Regelabweichung e ermittelt und dem Funkti onsgenerator 107 zugeführt. Dort wird nach vorgegebenen Algorithmen das passende Stellsignal Y generiert.

Wegen der besonderen Gegebenheiten ist es sehr vorteilhaft, das ausgege bene Stellsignal Y im Funktionsgenerator unter Mitwirkung eines Integrati onsgliedes (I-Glied) zu erzeugen. Das Stellsignal Y wird im Wandlungsorgan 109 noch einmal gewandelt, um als Stellgröße Y′ an die speziellen Bedürf nisse des als Stellglied 129 aufzufassenden Wechselrichters 130 angepaßt zu werden.

Das Organ 103 ist Teil einer (nicht dargestellten) übergeordneten Steue rung, in welcher die Sollwerte für β_Soll vorgegeben bzw. generiert wer den. In der übergeordneten Steuerung wird auch das Signal der durch den Doppelpfeil 176 angedeuteten (nicht dargestellten) Meßeinrichtung für die Höhe des Formkörpers 126 verarbeitet.

Das Signal dieser Meßeinrichtung liefert Informationen nicht nur über die augenblickliche Höhe des Formkörpers, sondern auch über den Verlauf des Verdichtungsprozesses, woraus sich auch der Erfolg einer bestimmten Einstellung des Parameters "Stoß-Phasenwinkel β_Stoß" ablesen läßt, was wiederum die Basis für eine Selbstoptimierung des Stoß-Phasenwinkels β_Soll sein kann.

Die übergeordnete Steuerung ist außerdem dafür vorgesehen, Informatio nen über die Höhe und den zeitlichen Verlauf der über die Energiezufuhr- Einrichtung geleiteten Energiemengen zu empfangen und zu verarbeiten, womit ebenfalls diverse Informationen über den Verlauf des Verdichtungs prozesses gewonnen werden können. Es kann zweckmäßig sein, noch zusätzliche Prozeßparameter zu erfassen und der übergeordneten Steuerung zuzuführen.

Zur Aufgabe der übergeordneten Steuerung gehört daher auch die Verar beitung der durch die Messung diverser Parameter des Verdichtungpro zesses gewonnenen Informationen bzw. Daten, um durch diese Verarbeitung eine optimale Vorgabe für den Sollwert β_Soll abzuleiten. Der Sollwert β_Soll ist dabei auch das Ergebnis entsprechender, angewendeter Optimierungs- oder Anpassungs-Algorithmen (zur Anpassung an sich verändernde andere Prozeßparameter oder an die Eigenheiten unterschiedlicher Produktarten). Dabei kann der ausgegebene Sollwert β_Soll seinerseits wieder die Stell größe Y₂ eines übergeordneten eigenständigen zweiten Regelkreises sein, dessen eigene Regelgröße z. B. die an die Formkörper nach einer vorgege benen Zeit-Funktion abzugebende Verdichtungsleistung sein kann.

Im Inneren des mit 2 Formausnehmungen ausgestatteten Formkastens 112 befindet sich die Formmasse, aus welcher durch Zufuhr von Verdichtungs energie die Formkörper 126 entstehen.

Der Formkasten 112 sitzt zusammen mit den Formkörpern 126 auf der Grundplatte 110 auf, die z. B. als hölzernes Brett ausgebildet sein kann. Der Formkasten 112 und die Grundplatte 110 sind durch eine besondere Kupplungs-Einrichtung 140, 140′ unter Einsatz von Spann-Aktuatoren 142, 142′ zusammengespannt. Die Kupplungs-Einrichtung ist mittels nicht darge stellter Anlenkungs-Elemente mit dem Maschinenrahmen 104 derart verbun den, daß die horizontale Position der gesamten durch Zusammenspannung entstandenen "Gruppe" gesichert ist und daß eine vertikale Bewegung der Gruppe ohne nennenswerte Behinderung, insbesondere durch in vertikaler Richtung wirkende Kräfte, durchführbar ist.

Hierdurch kann sichergestellt werden, daß bei der Abwärtsbewegung der Gruppe nicht etwa ein in vertikaler Richtung mit Federkräften belasteter Formkasten den Formkörpern vorauseilt (wie bei konventionellen Verdich tungssystemen oftmals möglich), was u. a. dazu führt, daß die Herbeifüh rung und auch die meßtechnische Erfassung des gewünschten Stoß-Pha senwinkels β_Stoß nicht möglich ist.

Es ist eine Stempelplatte 144 vorgesehen, mit daran befestigten Formstem peln 145, welche mit ihrer Stempelstirn 146 auf der Oberseite 147 der Formkörper aufliegen. Mit einer oberen Nachführ-Einrichtung 164, an wel cher mit Hilfe von auf Zug und Druck belastbaren Federn 154 die Stempel platte 144 befestigt ist, kann letztere in ihrer Position auf und ab verstellt werden. Die obere Nachführ-Einrichtung besteht aus dem in horizontaler Richtung durch den Maschinenrahmen 104 geführten Nachführschlitten 156, welcher seine Antriebsbewegung über eine Antriebsspindel 162 durch Drehung derselben - symbolisiert durch den Pfeil 168 - mitgeteilt bekommt.

Die Antriebsspindel greift über einen Gewindeteil 158 in ein entsprechen des Innengewinde im Nachführschlitten 156 ein, wodurch bei Drehung der Antriebsspindel durch einen symbolisch durch das Rechteck DA darge stellten motorischen Drehantrieb eine Verstellbewegung erzeugt wird. Die axialen Lagerkräfte werden über zwei Bunde 160 gegen den Maschinenrah men 104, in dem die Antriebsspindel auch radial gelagert ist, ab gestützt.

Die ganze Gruppe der Elemente 110, 112, 140 liegt, unterstützt durch das Gewicht der kompletten Stempelplatte 144 und durch die Kraft der Federn 154, auf der flächigen Oberseite 165 von fest mit dem Maschinenrahmen 104 verbundenen Pralleisten 167 auf. In der linken Pralleiste ist ein Sensor 150, z. B. ein Beschleunigungssensor, installiert, mit Hilfe dessen die Auf prall-Ereignisse des Aufschlages der Grundplatte 110 auf der Pralleiste registriert werden können.

Eine untere Nachführ-Einrichtung 184 besteht aus der Bodenplatte 182, auf der über Federn 116 die Schwingmasse 108 abgestützt ist, und aus zwei Stellkolben 185, welche unterhalb der Bodenplatte befestigt sind. Jeder Stellkolben trennt den ihm zugeordneten, im Maschinenrahmen integrierten Zylinderraum, in einen oberen Zylinderraum 186 und in einen unteren Zy linderraum 187. Je nach Be- und Entlastung der Zylinderräume mit einem Fluiddruck kann die Bodenplatte 182, und mit ihr die Schwingmasse 108, auf und ab bewegt werden. Durch eine derartige Bewegung bedingt, ändert sich natürlich auch die Größe des Spaltes "L" zwischen der Prall fläche 190 der Schwingmasse 108 und der Unterseite 192 der Grundplatte 110.

Das in Fig. 1 dargestellte Verdichtungssystem kann in 4 unterschiedli chen Betriebsarten betrieben werden:

Betriebsart 1

Die Schwingmasse 108, in Fig 1 dargestellt in ihrer unter sten Schwinglage, vermag mit einer vorgegebenen Resonanzfrequenz f_o = w_o/2π (mit w_o als Winkelgeschwindigkeit) und mit einer Amplitude A₁ von der Größe "L" zu schwingen. Während der mit einem Abbau der Am plitude A₁ verbundenen Aufwärtsbewegung stößt die Schwingmasse 108 mit der Schwinggeschwindigkeit v_Schw = A₁_*w_o _* cos(w_*) mit der Prallfläche 190 gegen die Unterseite 192 der Grundplatte 110.

Nach dem Stoß hebt die Grundplatte 110 von den Pralleisten 167 ab, wobei gleichzeitig noch die Prallfläche 190 an der Unterseite 192 anliegend bleibt. Wenigstens im Zeitpunkt des Abhebens ist die kurz vor dem Zusam menstoß in der Masse m_Schw der Schwingmasse 108 inkorporierte Bewe gungsgröße I₁ = m_Schw _*v_Schw nun in der Bewegungsgröße I₂ = [m_Schw + m₁]_*v₂ in gleicher Größe I₁ = I₂ enthalten. Dabei ist [m_Schw + m₁] die mit dem ersten Massensystem (Masse m₁) gemeinsam gebildete Masse und v₂ ist die gemeinsame Geschwindigkeit kurz nach dem Stoß.

Die Größe der Amplitude A₁ und die Größe der durch die Federn 154 vor gegebenen Vorspannkraft sei derart gewählt, daß während des gesamten Hubes der Grundplatte 110 kein Abheben der Unterseite 192 von der Prallfläche 190 erfolgt. Die Hubbewegung der Grundplatte 110 endet mit dem Aufprall auf den Pralleisten 167 unter Austausch eines Stoß-Impulses mit der Masse des Maschinenrahmens. (Die Masse von Pralleisten und damit verbundene Massen des Maschinenrahmens und/oder des Fundaments sind in den Patentansprüchen als "zweites Massensystem" bezeichnet.)

Der Bewegungsablauf der Betriebsart 1 kann mit Hilfe der Fig. 2 wie folgt illustriert werden: Vom unteren Scheitelwert im Punkt D herkommend, stößt die Schwingmasse m_Schw bei ihrer Aufwärtsbewegung mit ihrer Prallfläche 190 im Punkt E gegen die Unterseite der Grundplatte, wodurch diese von der Pralleiste 167 abhebt. Die gemeinsame Hubbewegung der Grundplatte 110 und der Schwingmasse m_Schw endet nach dem Durchlaufen des Kur venzuges O-Q-R im Punkt U mit dem Aufprall auf den Pralleisten 167. Danach schwingt die Schwingmasse m_Schw frei nach unten aus, bis der Schwingweg den unteren Scheitelpunkt D erreicht. Das Stoß-Niveau N_Stoß wird durch die Linie SL repräsentiert und kann z. B. mit Hilfe des Wertes N_O relativ zur Abszissen-Achse definiert werden.

Durch Variation eines der Parameter oder mehrerer der Parameter "Schwingamplitude A_Schw", "Federvorspannkraft F_O" (durch die oberen Federn 154) und "Federvorspannkraft F_U" (durch die unteren Federn 116) kann die Lage des Stoßniveaus N_Stoß verändert werden. Eine Erhöhung der Federkraft F_O auf einen höheren Wert bewirkt eine Verlagerung des Stoß- Niveaus im Sinne einer Verkleinerung des Wertes N_Stoß.

Um den Stoß-Phasenwinkel β_Stoß zu beeinflussen, können (durch die über geordnete Steuerung) Verstellvorgänge an der oberen Nachführ-Einrich tung 164 , an der unteren Nachführ-Einrichtung 184 und am Unwucht- Schwingungserreger 118 vorgenommen werden. Die Größen des Stoß-Pha senwinkels β_Stoß, der Amplitude A₁ bzw. A_Schw und der Lage des Stoßni veaus N_Stoß können allesamt aus den Informationen der von der Meßein richtung 122/124 erfaßbaren Weg-Größen abgeleitet werden. Selbstver ständlich können die Abhebe- und/oder Aufschlagpunkte auch noch von andersartigen, hier nicht gezeigten Sensoren (z. B. Beschleunigungssenso ren) erfaßt werden.

Sofern es um die Erzeugung von maximalen Stoßimpulsen bzw. maximalen Preßdrücken geht, ist wegen der Abhängigkeit der übertragbaren Ver dichtungs-Energie W_n vom Quadrat der Stoßgeschwindigkeit v_Stoß insbe sondere die Vergrößerung von v_Stoß gefragt, wozu als wirksamstes Mittel die Vergrößerung der Amplitude A_Schw einzusetzen ist. Bei dem angenom menen Resonanzschwinger ist eine Amplitudenvergrößerung mit dem einfa chen Mittel der Steuerung der in den Antriebsmotoren umzusetzenden Antriebsleistung zu realisieren.

Bemerkenswert ist auch der Umstand, daß die Anzahl der in Verdichtungs energie W_n umsetzbaren Stöße doppelt so hoch ist wie die Anzahl der Schwingperioden der schwingenden Schwingmasse 108. Sofern die Stoßfre quenz für die Beeinflussung der Verdichtungs-Technologie interessant ist, kann auch der in Fig. 2 durch den Abstand zwischen den Punkten U und E definierbare Phasenwinkel zum Gegenstand der Beeinflussung bzw. auch Regelung gemacht werden. Mit einer Verkleinerung dieses Phasenwinkels kann der Zeitunterschied zweier aufeinander folgender Stöße gesteuert bzw. geregelt werden. Dieser Technologie-Parameter kann für die Vertei lung der Zuschlagstoffe des Betons (Anregungsfrequenz) oder auch für die Entwicklung des Zementleimes eine Rolle spielen.

Betriebsart 2

Zum Beispiel durch Verringerung der Federvorspannkraft F_O kann erreicht werden, daß nach dem Abheben der Grundplatte 110 von den Pralleisten 167 die beiden Massensysteme "erstes Massensystem" und Schwingmasse m_Schw 108 getrennte Bewegungsverläufe aufweisen, wobei das "erste Massensystem" von der Schwingmasse m_Schw 108 im Abhebe zeitpunkt P_H abhebt, wie dies dies z. B. in Fig. 2 veranschaulicht ist:

In Fig. 2 stellt der Kurvenzug U-D-E den Bewegungsverlauf der Schwing masse m_Schw 108 beim freien Ausschwingen nach unten dar. Die Verhält nisse sind so eingerichtet, daß das Stoß-Niveau N_Stoß auf der Zeit-Achse liegt (N_Stoß=N_O). In diesem Falle schneidet die Kurve der Schwingbewe gung die Zeit-Achse bei Φ=2π bzw. stößt die Schwingmasse m_Schw gegen die Grundplatte 110 in dem Augenblick, wo sich die höchste Schwingge schwindigkeit v_max = A_Schw _*w_o entwickelt hat.

Es wird angenommen, daß es sich bei dem anschließenden Freiflug des ersten Massensystems um einen solchen handelt, wie er in Fig. 2 mit Kurve a) gekennzeichnet ist. Unmittelbar nach dem Stoß wird dann die Schwing masse m_Schw überwiegend durch die Kraft der Federn 116 (es wird noch von einem Resonanzschwinger ausgegangen) wieder verzögert, so daß es im Punkt P_H,a zum Abheben des ersten Massesystems und zur Durchführung einer Freiflug-Bewegung gemäß Kurve a) kommt. Diese Freiflug-Bewegung endet nach Zurücklegung eines vom Punkt O an zählenden Stoß-Phasen winkels β_Ab,a durch den Stoß der Grundplatte 110 gegen die Pralleisten 167 beim Punkt P_A,a auf der Stoßlinie mit dem (eigentlich nur für den Punkt P_A,a) definierbaren Stoß-Niveau N_Stoß. Dieser Stoß am Ende des Stoßwinkels β_Ab,a kann in Fig. 1 z. B. auch durch den Beschleunigungssen sor 150 registriert werden.

Den Stoß-Phasenwinkel β_Ab,a des Aufschlagpunktes P_A,a könnte man auch von einem anderen Bezugspunkt aus messen, z. B. vom Stoßpunkt E aus mit dem Wert β_Ab,Auf. Auf das meßbare Verdichtungsergebnis ist das gewählte Bezugsmerkmal des Stoß-Phasenwinkels praktisch ohne Einfluß.

Betriebsart 3, Praktizierung eines reinen Gegenschlagverfahrens. Die einem Schwingungsverlauf, wie für Betriebsart 2 geschildert, zugrunde liegen den Verhältnisse können derart abgeändert werden, z. B. durch Absenken des Stoßniveaus N_Stoß und/oder durch Erhöhung der Schwingbeschleuni gung a_Schw, daß es praktisch nicht mehr zum Aufschlagen der Grund platte 110 auf die Pralleisten 167 kommt. Das kann bei einem Verdichtungs system gemäß Fig. 1 z. B. dadurch erreicht werden, daß die obere Nach führ-Einrichtung 164 und die untere Nachführ-Einrichtung 184 parallel und gleichzeitig nach oben verfahren werden und daß den Antriebsmotoren 106 mehr Leistung zugeführt wird.

Beim Gegenschlagverfahren könnte man somit den Aufschlagpunkt P_A auf dem Kurvenzug R-D-E-G kontinuierlich, z. B. bei dem Punkt U beginnend, in Richtung größerer Winkel Φ verschieben. Es ist aber zu beachten, daß man dabei die Stoßgeschwindigkeit v_Stoß ganz erheblich verändert. Gelangt man bei einer derartigen Verschiebung in jenen Bereich, bei welchem in Fig. 2 der Kurvenzug die Zeit-Achse schneidet, dann erfolgt der Aufschlag der Grundplatte 110 auf die Oberseite der Prallfläche 190 der Schwing masse 108 gerade dann, wenn diese ihre maximale Schwinggeschwindigkeit v_max = A_Schw _*w_o erreicht hat. Wie man nachweisen kann, liegen in diesem Falle die Punkte P_H und P_A sehr nahe beieinander, so daß man vereinfa chend sagen kann, daß das Aufschlagen und Abheben der Grundplatte 110 praktisch zum gleichen Zeitpunkt erfolgt, und daß der Stoß-Phasenwinkel β_Gegen im Bereich von 2_*π liegt.

Mit dem Einstellen des Stoß-Phasenwinkels β_Gegen = 2_*π ist jene Verfah rens-Bedingung erreicht, bei welcher die höchsten dynamischen Preß drücke erzeugt werden. Der Abhebepunkt P_H und der Aufschlagpunkt P_A können bei der Betriebsart 3 wieder aus dem Verlauf des Signals der Meßeinrichtung 122/124 ermittelt werden. Natürlich kann die Betriebsart 3 auch mit einem Verdichtungssystem gefahren werden, welches von vorneherein ohne Pralleiste arbeitet.

Im Vergleich zum Betrieb nach den Betriebsarten 1 und 2 kann für die Betriebsart 3 festgestellt werden, daß hier nur mit halber Stoßfrequenz, dafür aber mit höheren Relativgeschwindigkeiten v_Stoß gefahren wird, was zu höheren Preßdrücken und zu höheren, pro Stoß umsetzbaren, Verdich tungsenergie-Mengen W_n führt.

Eine Vergrößerung des Stoß-Phasenwinkels β_Gegen über den Wert 2_*π hinaus um ein Inkrement von δβ = π kann sinnvoll sein und dabei zu noch höheren dynamischen Verdichtungsdrücken führen. Eine Vergrößerung über den Wert 2_*π hinaus nur um ein Inkrement von 0°<δβ<π führt zum Leistungsverlust dadurch, daß die Relativgeschwindigkeit v_Stoß wieder kleiner wird und daß die wirksame Stoßfrequenz weiter herunterge setzt wird. Es kann daher sehr sinnvoll sein, als Regelaufgabe die Begren zung des Stoß-Phasenwinkels ß_Stoß auf Werte <2_*π vorzusehen bzw. den Betrieb innerhalb eines bestimmten Phasenwinkel-Bereiches auszuschließen.

Betriebsart 4 Bei der Betriebsart 4 handelt es sich um ein Verfahren, bei welchem zur Durchführung eines Verdichtungsprozesses für einen Formkörper eine zeitliche Abfolge der Betriebsarten [1 und/oder 2] und 3 (und umgekehrt) nacheinander vorgesehen ist. Bei dem Wechsel von einer mit Pralleisten arbeitenden zu einer ohne Pralleisten arbeitenden Betriebs weise (und umgekehrt) sind natürlich auch noch andere Verfahren zum Ein-und Ausschalten der Pralleisten-Mitarbeit über jenes bereits erwähnte Verfahren hinaus realisierbar.

Der besondere Effekt eines solchen Verfahrens-Wechsels besteht darin, daß bei der einen Betriebsart eine hohe Frequenz mit niedrigeren Verdich tungskräften gepaart ist, während bei der anderen Betriebsart halbierte Frequenzen mit sehr hohen Verdichtungskräften vorherrschen. Der mögli che Frequenzwechsel ist vor allem bei der Verwendung von Resonanz schwingern interessant.

Zu erwähnen ist noch, daß für alle 4 Betriebsarten anstelle des Resonanz schwingers auch ein solches Bewegungserzeugungs-System eingesetzt wer den kann, bei welchem die Schwing-Masse 108 ausschließlich durch zwei synchron gegenläufige Unwuchtkörper zum Schwingen gebracht wird und wobei die Federn 116 reine (weich eingestellte) Schwingungsisolations- Federn sind.

Ein besonders komfortables Schwingungserzeugungs-System erhält man, wenn man anstatt eines normalen Unwucht-Richtschwingers einen bezüglich seiner Schwingamplitude regelbaren Unwucht-Richtschwinger mit wenig stens 4 Teil-Unwuchtkörper einsetzt. Der besondere Vorteil beim Einsatz eines regelbaren Unwucht-Richtschwingers besteht darin, daß innerhalb bestimmter Grenzen beliebige Schwingamplituden bei beliebigen Schwing frequenzen eingestellt werden können.

Ganz allgemein gilt noch folgendes: Die Erfindung kann auch auf Vibrati ons-Verdichtungssysteme zur Verdichtung des Formsandes bei Gießerei- Formmaschinen angewendet werden. Die in Verbindung mit Fragen der Steuerung und Regelung verwendeten Begriffe sind an die Definitionen der DIN 19226, Ausgabe Mai 1968 angelehnt.

Claims

1. Verfahren zur Beeinflussung, bevorzugt zur Steuerung oder Regelung eines Vibrations-Verdichtungssystems zum Verdichten und Formen von Formmassen in Formausnehmungen von Formkästen zu Formkörpern mit einer Oberseite und mit einer Unterseite unter Miteinbeziehung der Meßwerte von Beurteilungsgrößen, die als wenigstens vom Verdichtungs prozeß und/oder vom Zustand von sich auf das Verdichtungsergebnis auswirken den Funktionsorganen abhängig anzusehen sind,

- wobei die Verdichtung in einer oder in mehreren Durchführungsstufen unter der Einwirkung von einen dynamischen Preßdruck erzeugenden Verdichtungsstößen erfolgt,
- wobei die Stoßenergie Ws der Verdichtungsstöße abgeleitet ist von der Bewegung wenigstens eines, periodisch mit der Schwingfrequenz f_Schw unter Beteiligung einer Antriebseinrichtung mit einer Schwingungsbe schleunigung a_Schw erregten Bewegungserzeugungs-Systems mit einer mit der Stoßgeschwindigkeit v_Stoß stoßenden Schwingmasse m_Schw und einer nominellen Schwingamplitude A_Schw,
- wobei die Stoßstellen der Verdichtungsstöße an der Oberseite und/oder Unterseite der Formkörper und/oder an der Unterseite einer unter dem Formkörper angeordneten Grundplatte (z. B. Brett) erzeugt sind,
- wobei an den Stoßstellen Stoßbeschleunigungen a_Stoß und an anderen Stellen davon abgeleitete Stoßbeschleunigungen b_S erzeugt sind, die in ihrer Größe wenigstens durch die Parameter f_Schw und/oder A_Schw beeinflußbar sind,

gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Verfahrensmerkmale:

a) Es werden Grenz-Phasenwinkel β_{Stoß, Grenz}, z. B. β=Φ(U), β=Φ(D), β=Φ(G), ermittelt, mit welchen gekennzeichnet sind
- - meßbare oder errechenbare Extremwerte des Stoß-Phasenwinkels β_Stoß wie z. B. β_Stoß = 0 oder β_Stoß<2π,
- - oder die Bereichsgrenzwerte der Stoßlinie (Verbindungsgerade U-E in Fig. 2),
- - oder Extremwerte (z. B. Minima, Maxima) von den den Verdichtungsvorgang kennzeichnenden physikalischen Größen, wie z. B. Stoßgeschwindigkeit v_Stoß oder Stoßbeschleunigung a_Stoß oder b_S ,
b) die Ermittlung der Grenz-Phasenwinkel geschieht entweder durch die Abfrage und/oder Analyse der ermittelten zugehörigen Stoß-Phasenwinkel β_Stoß oder durch Ableitung aus dem Verlauf gemessener Werte der physi kalischen Größen Stoßbeschleunigung a_Stoß oder b_S oder Stoßgeschwindig keit v_Stoß oder Verdichtungsweg s_V , oder einer von diesen Größen abgeleiteten Größe,
c) die Grenz-Phasenwinkel werden verwertet entweder zur Begrenzung von Regelbereichen bei der Regelung oder Steuerung der Antriebseinrich tung oder bei der Regelung oder Steuerung eines Verstellorgans für das Stoß-Niveau N_Stoß, oder zur Signalisierung einer bestimmten Zustands größe, welches Signal vorzunehmende Einstellarbeiten oder Wartungsarbei ten an der Verdichtungsanlage signalisiert.

2. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Verfahrensmerkmale:

a) Es wird die Lage der Werte der Stoßlinie (Linie U-E in Fig. 2), wenigstens aber die Lage der Punkte U und E der Stoßlinie als Schnitt punkte der Stoßlinie mit der Wertekurve des Schwingweges s_Schw der Schwingmasse m_Schw, relativ zu der als "Gleichwertachse" aufgefaßten Zeitachse ermittelt (z. B. Lagewert = Maß N_O minus Maß N_Stoß in Fig. 2) oder es wird die Lage von vorgegebenen Punkten der Stoßlinie relativ zum unteren Scheitelwert des Schwingungsweges s_Schw (Punkt D in Fig. 2) ermittelt,
b) die Ermittlung der Relativlage der Werte der Stoßlinie b) geschieht entweder durch die Ermittlung der zugehörigen Stoß-Phasenwinkel β_Stoß oder durch Ableitung aus dem Verlauf gemessener Werte der Größen Stoßbeschleunigung a_Stoß oder b_S oder Stoßgeschwindigkeit v_Stoß oder Verdichtungsweg s_V , oder einer von diesen Größen abgeleiteten Größe,
c) die ermittelten Werte der Lage der Stoßlinie werden verwertet entweder zur Begrenzung von Regelbereichen bei der Regelung oder Steuerung der Antriebseinrichtung oder bei der Regelung oder Steuerung eines Verstell organs für das Stoß-Niveaus N_Stoß, oder zur Signalisierung einer bestimmten Zustandsgröße, welches Signal vorzunehmende Einstellarbeiten oder Wartungsarbeiten an der Verdichtungseinrichtung signalisiert.

3. Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Verfahrensmerkmale:

a) Es werden zwischen der Unterseite der Grundplatte und der Oberfläche der Pralleisten (L1 in Fig. 2) bzw. der Prallfläche (L2 in Fig. 2) der Schwingmasse m_Schw meßbare Luftspalte L ermittelt,
b) die ermittelten Werte der Luftspalte L werden verwertet entweder zur Begrenzung von Regelbereichen bei der Regelung oder Steuerung der Antriebseinrichtung oder bei der Regelung oder Steuerung eines Verstell organs für das Stoß-Niveaus N_Stoß, oder zur Signalisierung einer bestimmten Zustandsgröße, welches Signal vorzunehmende Einstellarbeiten oder Wartungsarbeiten an der Verdichtungseinrichtung signalisiert.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß zwecks Ermittlung der Werte der Grenzphasenwinkel β_Stoß,Grenz und/oder der Lagewerte der Stoßlinie und/oder der Luftspalte L die Variation einer der Parameter A_Schw, f_Schw oder N_Stoß genutzt wird, gegebenenfalls mittels eines dafür speziell vorgesehenen Durchfahrens eines Wertebereiches eines entsprechenden Parameters.

5. Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Verfahrensmerkmale:

- Es wird ein zwischen der Unterseite der Grundplatte und der Oberfläche der Pralleisten (L1 in Fig. 2) bzw. der Prallfläche (L2 in Fig. 2) der Schwingmasse m_Schw meßbarer Luftspalt L ermittelt,
- der ermittelte Wert des Luftspaltes L bzw. der ermittelte Informationsge halt des Luftspaltes L wird verwertet mit dem Ergebnis der Durchführung eines Verstellvorganges zur Stell-Beeinflussung wenigstens eines Aktuators der Antriebseinrichtung und/oder zur Verstellung eines Verstellorganes zur Beeinflussung des Stoß-Niveaus N_Stoß.

6. Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Verfahrensmerkmale:

- Es wird ein Stoß-Phasenwinkel β_Stoß als Zeitdifferenz oder Schwingwin keldifferenz ermittelt aus den Ereignis-Zeiten zweier periodisch mit der Vibrationsperiode oder einem Vielfachen dieser Periode auftretender Ereig nisse, wobei wenigstens eine Ereignis-Zeit aus einer bei einem Verdich tungsstoß auftretenden, meßbaren physikalischen Größe abgeleitet ist, und
- der ermittelte Wert des Stoß-Phasenwinkels β_Stoß bzw. der ermittelte Informationsgehalt des Stoß-Phasenwinkels β_Stoß wird verwertet mit dem Ergebnis der Durchführung eines Verstellvorganges zur Stell-Beeinflus sung wenigstens eines Aktuators der Antriebseinrichtung und/oder zur Verstellung eines Verstellorganes zur Beeinflussung des Stoß-Niveaus N_Stoß.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß unter Mitver wertung der wenigstens einen, aus einer bei einem Verdichtungsstoß auftretenden physikalischen Größe abgeleiteten Ereignis-Zeit zusätzlich oder alternierend ein das Stoß-Niveau N_Stoß oder die Relativlage der Stoßlinie (Linie U-E in Fig. 2) definierenden Wert abgeleitet wird, welcher Wert verwertet wird mit dem Ergebnis der Durchführung eines Verstell vorganges zur Stell-Beeinflussung wenigstens eines Aktuators der Antrieb seinrichtung und/oder zur Verstellung eines Verstellorganes zur Beeinflus sung des Stoß-Niveaus N_Stoß.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ereignis-Zeiten abgeleitet sind aus einer bei einem Verdichtungsstoß auftretenden, meßbaren physikalischen Größe.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwertung der ermittelten Werte des Stoß-Phasenwinkels β_Stoß und/oder der ermittelten Werte für die Relativlage der Stoßlinie und/oder der ermittelten Werte für die Luftspalte L während desselben Verdich tungsvorganges erfolgt, während dessen Verlauf auch die zur Ermittlung der verwerteten Werte benötigten Meßwerte aufgenommen werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine an dem Verdichtungsvorgang beteiligte physikalische Größe gesteuert oder geregelt wird unter Verarbeitung oder wenigstens Mitverwertung der ermittelten Werte.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeich net, daß der Stoß-Phasenwinkel β_Stoß wenigstens während eines Teilab schnittes eines Verdichtungsvorganges nach einem vorgegebenen Sollwert f_Soll(t) gesteuert oder geregelt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeich net, daß wenigstens eine der am Verdichtungsprozeß beteiligten physikali schen Größen, Stoßbeschleunigung a_Stoß oder b_S , Stoßgeschwindigkeit v_Stoß oder Verdichtungsweg s_V nach vorgegebenen Zeitverläufen f_Soll(t) durch Verstellung wenigstens einer der Parameter A_Schw, f_Schw oder N_Stoß gesteuert oder geregelt wird, unter Miteinbeziehung des Stoß- Phasenwinkels β_Stoß, wenigstens zur Eingrenzung zulässiger Steuer- oder Regelbereiche durch dafür vorgegebene Grenzwerte für β_Stoß.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeich net, daß wenigstens eine der am Verdichtungsprozeß beteiligten physikali schen Größen, Stoßbeschleunigung a_Stoß oder b_S , Stoßgeschwindigkeit v_Stoß oder Verdichtungsweg s_V nach vorgegebenen Zeitverläufen f_Soll(t) gesteuert oder geregelt werden unter Verwendung zweier Regelkreise, wobei bei dem zweiten Regelkreis der Stoß-Phasenwinkel β_Stoß die Regelgröße ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeich net, daß bei der zur Durchführung der Regelung notwendigen Verände rung der Parameter die zu dem Produkt A_Schw _*f_Schw² proportionale Schwingbeschleunigung a_Schw durch eine Kombination entsprechender Werte für A_Schw und f_Schw bzw. N_Stoß und f_Schw angestrebt wird, derart, daß das Ergebnis des sich zur Stoßgeschwindigkeit v_Stoß proportional verhaltenden Produktes A_Schw _*f_Schw konstant bleibt.

15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß während der Regelung mit dem Stoß-Phasenwinkel β_Stoß als Regelgröße eine Verän derung der Parameter A_Schw und/oder f_Schw durchgeführt wird, derart, daß ein Parameter verkleinert und der andere vergrößert wird, und umgekehrt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Parameter nach einer vorgegebenen Zeitfunktion gesteuert oder geregelt wird, während der andere Parameter zwecks Durchführung der Regelung des Stoß-Phasenwinkels β_Stoß laufend angepaßt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeich net, daß der Stoß-Phasenwinkel β_Stoß in einem Bereich von etwa β_Stoß = 3/2_*π bis β_Stoß = 4π regelbar ist.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 17, dadurch gekennzeich net, daß während eines Verdichtungsvorganges ein Übergang vom Prallei stenverfahren zum Gegenschlagverfahren möglich ist.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, oder 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein Pralleistenverfahren handelt, daß die beiden Stoß-Ereignisse "Stoß der Grundplatte gegen die Pralleisten" und "Stoß der Schwingmasse gegen die Grundplatte" meßtechnisch erfaßt und als Stoß-Signal ausgewertet sind, und daß eine Auswerteeinrichtung vorge sehen ist, durch welche ein Wechsel in der Reihenfolge der meßbaren Stoß- Ereignisse erkannt und zur weiteren steuerungstechnischen Verwertung weitergeleitet wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 19, dadurch gekennzeich net, daß zusätzlich über die Formstempel eine Auflastkraft F_Auf in einer über eine Zeitfunktion vorgebbaren Größe auf die Oberseite der Formkör per aufgebracht wird.

21. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwertung der ermittelten Werte bzw. des ermittelten Informationsgehaltes derart geschieht, daß die Daten bzw. Informationen dem Bedienpersonal des Vibrations-Verdichtungssystems optisch oder akustisch zur Kenntnis ge bracht wird, woraufhin die Vornahme eines Verstellvorganges an der An triebseinrichtung, und/oder die Verstellung eines Verstellorganes zur Be einflussung des Stoß-Niveaus N_Stoß vom Bedienpersonal veranlaßt oder durchgeführt wird.

22. Verdichtungssystem zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch die Kombi nation folgender Merkmale,

a) ein erstes Massensystem, zu welchem mindestens die Masse des Form körpers zu zählen ist, ist zur Durchführung von auf- und abgehenden Bewegungen gezwungen unter dem Einfluß von Bewegungsimpulsen, die auf das erste Massensystem von dem Bewegungserzeugungs-System bei zwi schen beiden Systemen durchgeführten Stoßvorgängen übertragen wurden,
b) die Bewegungen des ersten Massensystems werden im wesentlichen in ihren Abwärtsbewegungen beendet durch die mit einem zweiten Massensy stem durchgeführten Stöße und in ihren Aufwärtsbewegungen begonnen durch die mit der Schwingmasse m_Schw durchgeführten Stöße, wobei durch die Stoßkräfte dieser Stöße dynamische Preßdrücke erzeugt sind und wobei von den Stoß-Verlustenergie-Mengen dem Formkörper we nigstens ein Teil als Verdichtungsenergie-Mengen zugeführt sind,
c) das Bewegungserzeugungs-System ist durch die Wirkung der Antriebs einrichtung zur Ausübung von periodischen Schwingbewegungen veranlaßt, wobei die nominelle Schwingamplitude A_Schw wenigstens als Amplitude A_D bei jenem unteren Scheitelwert meßbar ist, bei welchem kein Bewegungsim puls mit dem ersten Massensystem ausgetauscht ist,
d) die Größe des zwischen der Schwingmasse m_Schw und dem ersten Mas sensystem während des Stoßvorganges austauschbaren Bewegungsimpulses ist abhängig von der "Bewegungsgröße" m_Schw _*v_Stoß, die dem Bewe gungserzeugungs-System im Augenblick des Stoßes mit seiner Masse m_Schw und mit seiner Stoßgeschwindigkeit v_Stoß innewohnt,
e) die Antriebseinrichtung umfaßt einen Aktuator als Energiezufuhr-Ein richtung für die Zufuhr von Bewegungsenergie und/oder Verdichtungs energie und wenigstens eine Energiewandlungs-Einrichtung für die Ent nahme von Bewegungsenergie in der einen Schwingrichtung und für die erneute Zufuhr von bevorzugt zwischenzeitlich gespeicherter Bewegungs energie bei der Schwingbewegung in der anderen Schwingrichtung,
f) eine Regeleinrichtung ist vorgesehen, mit Hilfe welcher wenigstens eine der physikalischen Größen, wozu auch der Stoß-Phasenwinkel β_Stoß selbst zu zählen ist, als Regelgröße geregelt wird, wobei von der Regeleinrich tung über wenigstens ein Stellglied (z. B. Wechselrichter für einen elektro motorischen Aktuator) der wenigstens eine Aktuator und/oder ein Verstell organ beeinflußt wird, und wobei der Regeleinrichtung Istwerte des Stoß- Phasenwinkels β_Stoß zur Verwertung zugeführt sind.
g) für das direkte oder indirekte Erfassen des Istwertes des Stoß- Phasenwinkels β_Stoß oder des Istwertes eines mit dem Stoß-Phasenwinkel β_Stoß in funktionalem Zusammenhang stehenden Parameters ist eine Meßeinrichtung vorgesehen,

23. Verdichtungssystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoß-Phasenwinkel β_Stoß, durch den der Zeitpunkt für den mit einem zweiten Massensystem ausgeführten und die Abwärtsbewegung beendigen den Stoß bestimmbar ist, durch einen Stell-, Regelungs-oder Steuerungs vorgang derart veränderbar ist, daß der mit dem zweiten Massensystem ausgeführte Stoß ersetzt ist durch den Stoß zwischen dem ersten Massensystem und der Schwingmasse m_Schw, womit eine Umstellung von einem Pralleistenverfahren auf ein Gegenschlagverfahren bewirkt ist.

24. Verdichtungssystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß für den Umstellungs-Vorgang eine Verstelleinrichtung vorgesehen ist, mit Hilfe derer der Umstellungs-Vorgang in beiden Richtungen, und zwar vom Zustand der Beendigung der Abwärtsbewegung durch den Stoß mit einem zweiten Massensystem in den Zustand der Beendigung der Abwärtsbewe gung durch den Stoß mit dem Bewegungserzeugungs-System, und umge kehrt, ausführbar ist.

25. Verdichtungssystem zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale,

a) ein erstes Massensystem, zu welchem mindestens die Masse des Form körpers zu zählen ist, ist zur Durchführung von auf- und abgehenden Bewegungen gezwungen unter dem Einfluß von Bewegungsimpulsen, die auf das erste Massensystem von dem Bewegungserzeugungs-System bei zwi schen beiden Systemen durchgeführten Stoßvorgängen übertragen wurden,
b) das Bewegungserzeugungs-System ist durch die Wirkung der Antriebs einrichtung zur Ausübung von periodischen Schwingbewegungen veranlaßt, wobei die nominelle Schwingamplitude A_Schw, wenigstens als Amplitude A_D bei jenem unteren Scheitelwert meßbar ist, bei welchem kein Bewegungsimpuls mit dem ersten Massensystem ausgetauscht ist,
c) die Größe des zwischen der Schwingmasse m_Schw und dem ersten Mas sensystem während des Stoßvorganges austauschbaren Bewegungsimpulses ist abhängig von der "Bewegungsgröße" m_Schw _*v_Stoß die dem Bewe gungserzeugungs-System im Augenblick des Stoßes mit seiner Masse m_Schw und mit seiner Stoßgeschwindigkeit v_Stoß innewohnt,
d) die Antriebseinrichtung umfaßt einen Aktuator als Energiezufuhr- Einrichtung für die Zufuhr von Bewegungsenergie und/oder Verdichtungs energie und wenigstens eine Energiewandlungs-Einrichtung für die Ent nahme von Bewegungsenergie in der einen Schwingrichtung und für die erneute Zufuhr von bevorzugt zwischenzeitlich gespeicherter Bewegungs energie bei der Schwingbewegung in der anderen Schwingrichtung,
e) die Bewegungen des ersten Massensystems werden im wesentlichen in ihren Abwärtsbewegungen beendet und in ihren Aufwärtsbewegungen be gonnen durch die mit der Schwingmasse m_Schw durchgeführten Stöße, wobei durch die Stoßkräfte dieser Stöße dynamische Preßdrücke erzeugt sind und wobei von den Stoß-Verlustenergie-Mengen dem Formkörper wenigstens ein Teil als Verdichtungsenergie-Mengen zugeführt sind,
f) eine Regeleinrichtung ist vorgesehen, mit Hilfe welcher wenigstens eine der physikalischen Größen, wozu auch der Stoß-Phasenwinkel β_Stoß selbst zu zählen ist, als Regelgröße geregelt wird, wobei von der Regeleinrich tung über wenigstens ein Stellglied (z. B. Wechselrichter für einen elektro motorischen Aktuator) der wenigstens eine Aktuator und/oder ein Verstell organ beeinflußt wird, und wobei der Regeleinrichtung Istwerte des Stoß- Phasenwinkels β_Stoß zur Verwertung zugeführt sind.
g) für das direkte oder indirekte Erfassen des Istwertes des Stoß- Phasenwinkels β_Stoß oder des Istwertes eines mit dem Stoß-Phasenwinkel β_Stoß in funktionalem Zusammenhang stehenden Parameters ist eine Meßein richtung vorgesehen,

26. Verdichtungssystem nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch ge kennzeichnet, daß ein Stoß-Phasenwinkel β_Stoß veränderbar ist durch die Veränderung der im Zeitpunkt des Stoßes mit dem ersten Massensystem dem Bewegungserzeugungs-System innewohnenden Bewegungsgröße m_{Schw *} v_Stoß.

27. Verdichtungssystem nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsgröße m_Schw _*v_Stoß verändert ist durch die Veränderung der Schwinggeschwindigkeit v_Schw und/oder durch die Veränderung des Stoß-Niveaus N_Stoß.

28. Verdichtungssystem nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiewandlungs-Einrichtung ein bezüglich der Amplitude regelbarer Richt-Vibrator ist, und daß die Schwinggeschwindigkeit v_Schw verändert ist durch die Veränderung der Schwingamplitude A_Schw infolge einer Veränderung des resultierenden Fliehmomentes der wenigstens vier beteiligten Teil-Unwuchtkörper.

29. Verdichtungssystem nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiewandlungs-Einrichtung ein Richt-Vibrator ist, und daß die Schwinggeschwindigkeit v_Schw verändert ist durch die Veränderung der Kreisfrequenz w der Unwuchtkörper.

30. Verdichtungssystem nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiewandlungs-Einrichtung ein Resonanzschwinger mit einem Schwingungserreger ist, und daß die Schwinggeschwindigkeit v_Schw verändert ist durch eine Veränderung der Schwingamplitude des Resonanzschwingers.

31. Verdichtungssystem nach einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch ge kennzeichnet, daß das erste Massensystem auch die Masse m_F des Formka stens und die Masse m_G einer Grundplatte umfaßt, und daß eine Kupp lungs-Einrichtung vorgesehen ist zum Zusammenspannen von Formkasten und Grundplatte, derart, daß für Formkasten und Grundplatte eine Syn chronbewegung mit dem ersten Massensystem bewirkt ist.

32. Verdichtungssystem nach einem der Ansprüche 22 bis 31, dadurch ge kennzeichnet, daß nach dem Stoß zwischen dem Bewegungserzeugungs- System und dem ersten Massensystem ein Abheben des ersten Massensy stems von dem Bewegungserzeugungs-System erfolgt ist, und daß ein Stoß-Phasenwinkel β_Stoß, bestimmbar durch einen Zeitabschnitt T, dessen Beginn definiert ist durch den Zeitpunkt des Abhebens und dessen Ende definiert ist durch den Beginn des Stoßes, durch die Regeleinrichtung ge regelt ist auf einen Wert β_Stoß=T_*w2_*π.

33. Verdichtungssystem nach einem der Ansprüche 22 bis 32, dadurch ge kennzeichnet, daß das erste Massensystem wenigstens mit Beginn des Stoßes mit dem Bewegungserzeugungs-System auch die Masse m_A eines Formstem pel-Systems mit umfaßt, deren Formstempel mit ihrer Stirnseite auf der Oberseite der Formkörper aufliegend sind.

34. Verdichtungssystem nach einem der Ansprüche 22 bis 33, dadurch ge kennzeichnet, daß der Bewegungsablauf der Bewegungen des ersten Mas sensystems und/oder der Bewegungsablauf der Schwingbewegungen des Bewegungserzeugungs-Systems beeinflußt ist durch Kräfte, die über Fe derelemente auf Teile der Systeme übertragen sind.

35. Verdichtungssystem nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftbeaufschlagung veränderbar ist durch die Verstellung wenigstens einer Nachführ-Einrichtung, gegen welche die über Federelemente über tragbaren Kräfte wenigstens zum Teil abstützbar sind.

36. Verdichtungssystem nach einem der Ansprüche 22 bis 35, dadurch ge kennzeichnet, daß die Veränderung eines Stoß-Phasenwinkels β_Stoß bewirkt ist durch die Veränderung der im Zeitpunkt des Stoßes dem Bewegungser zeugungs-System innewohnenden Bewegungsgröße m_Schw _*v_Stoß und/oder durch die Veränderung einer Beaufschlagung von über Federelemente auf Massen des ersten Massensytems und/oder auf Massen des Bewegungser zeugungs-Systems übertragbaren Kräften.

37. Verdichtungssystem nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß eine Veränderung einer Beaufschlagung von über Federelemente übertrag baren Kräften durch die Verstellung wenigstens einer entsprechenden Nachführ-Einrichtung bewirkt ist.

38. Verdichtungssystem nach einem der Ansprüche 22 bis 37, dadurch ge kennzeichnet, daß der Stoß-Phasenwinkel β_Stoß ersetzt ist durch die Größe einer Phasenlage eines anderen, zyklisch wiederkehrenden und in funktio nalem Zusammenhang mit den Verdichtungsstößen stehenden Ereignisses, welches Ereignis bezüglich seiner Ereignis-Zeit durch eine Meßeinrichtung erfaßt ist.

39. Verdichtungssystem nach einem der Ansprüche 22 bis 38, dadurch ge kennzeichnet, daß der Beginn und/oder das Ende eines meßbaren Stoß- Phasenwinkels β_Stoß definiert ist durch eine definierbare Ereignis-Zeit eines markanten Ereignisses, meßbar am ersten Massensystem und/oder am zweiten Massensystem.

40. Verdichtungssystem nach einem der Ansprüche 22 bis 39, dadurch ge kennzeichnet, daß der Stoß-Phasenwinkel β_Stoß selbst die Regelgröße ist.

41. Verdichtungssystem nach einem der Ansprüche 22 bis 39, dadurch ge kennzeichnet, daß als Regelgröße ein Merkmal des Verdichtungs-Fort schrittes, z. B. Abnahme des Höhenabstandes zwischen Oberseite und Un terseite des Formkörpers, oder die Größe der um gesetzten Verdichtungs energie ist.

42. Verdichtungssystem nach einem der Ansprüche 22 bis 41, dadurch ge kennzeichnet, daß die Regelfunktion der Regeleinrichtung ein Integrations glied (I-Glied) mit beinhaltet.

43. Verdichtungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß durch die Meßeinrichtung die Weggröße s der Bewegung des ersten Massensystems und/oder die Weggröße s der Schwin gungsbewegung des Bewegungserzeugungs-Systems, oder eine von der Weggröße s abgeleitete Größe s′=ds/dt bzw. s′′=ds²/dt² erfaßt sind.

44. Verdichtungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß ein Stoß-Phasenwinkel β_Stoß gesteuert oder geregelt ist zur Einstellung einer übergeordneten Regelgröße, mit welcher der Verdichtungsfortschritt und/oder die Verdichtungsleistung und/oder eine Stoßbeschleunigung geregelt ist.

45. Verdichtungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß ein den Phasenwinkel β bestimmender Zeitab schnitt T bezüglich seines Beginns definiert ist durch den Zeitpunkt des Abhebens der Masse des Formkörpers von der Masse des zweiten Massen systems oder von der Masse der Schwingmasse m_Schw (108).

46. Verdichtungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung für die Ermittlung der aktuellen Höhe (146) des Formkörpers vorgesehen ist und daß mit dieser Meßeinrichtung gewonnene Informationen durch eine Steuerung mitverar beitet sind zur Festlegung der aktuellen Wertgröße eines Stoß- Phasenwinkels β_Stoß.

47. Verdichtungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung für die Ermittlung der aktuellen Höhe des Formkörpers und/oder für die Ermittlung einer in der Antriebseinrichtung umgesetzten Leistung vorgesehen ist, und daß die von einer oder von beiden Meßeinrichtungen gewonnenen Informationen von ei ner Steuerung oder einem Rechner mit einem Optimierungsprogramm wei terverarbeitet sind, derart, daß das Optimierungs-Ergebnis zur Änderung der Sollwertvorgabe für einen Stoß-Phasenwinkel β_Stoß oder für eine der anderen physikalischen Größen genutzt ist.

48. Verdichtungssystem nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Sollwertvorgabe bereits während eines Fertigungs- Zyklus eines Formkörpers erfolgt ist.

49. Verdichtungssystem nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß eine Optimierung einer Sollwertvorgabe eines ersten Fertigungs-Zyklus gespeichert ist und daß dieser gespeicherte Sollwert während oder nach der Durchführung eines zweiten Fertigungs-Zyklus erneut durch ein Op timierungs-Ergebnis verändert ist, welcher erneut veränderte Sollwert ge speichert ist.

50. Verdichtungssystem nach einem der Ansprüche 22 bis 49, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schwingmasse m_Schw durch über eine Steuerung oder Regelung in ihrer Oszillationsbewegung beeinflußte Hydraulikzylinder zur Schwingung angetrieben ist, wobei durch den Zylinderantrieb die Energiezufuhr-Einrichtung gebildet ist, und wobei die Energiewandlungs- Einrichtung mit oder ohne zwischenzeitlich gespeicherter Bewegungsenergie betrieben wird.