DE7538973U - Vorrichtung zur herstellung von betonformlingen - Google Patents

Description

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DIPL.-ING. öitTW.Iii HJK#I.3jEBÖANÖ RECHTSANWALT UND PATENTANWALT

OUTINORD GMBH. 11_50 Krefeld 1,
Ackerstrasse 5

und

ilolenaar' s Betonindustrie BV Goes (Niederlande) Postfach 47

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Betonformlingen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Betonformlingen vorbestimmter einstellbarer Höhe mit hoher Maßgenauigkeit der Umrißflächen aus Frischbeton, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der Herstellung von Formungen aus Beton, insbesondere solcher verhältnismäßig kleiner Abmessungen, ist es bisher immer ein Problem gewesen, solche Formlinge mit guter Festigkeit mit Hilfe eines einfachen, kostengünstigen Verfahrens in optimaler Maßgenauigkeit bestimmter Flächen der Form des Betonformlings herzustellen. So ist es beispielsweise bisher nicht möglich ge-

München 19, Südi^:."Au£fäferfcsa,lle& 29 - Tel. (Ο89) 17 55

wesen, bei sogen. Abstandselementen für Schalungen zur Erstellung von Betonwänden und -decken eine Maximaltoleranz von - 1 mm an den maßgebenden Flächen zu verwirklichen. Diese maßgebenden Flächen sind die Anlageflächen für die Schalungen, und da der Abstand dieser Anlageflächen voneinander für die Dicke der das gesamte Stockwerk durchziehenden Betonwand bzw. -decke maßgebend ist, bedeutet eine entsprechende Maßgenauigkeit die Einsparung von erheblichen Mengen an Beton. Große Maßgenauigkeit ist auch erforderlich bei der Herstellung von Betonkonen, welche dem Ausfüllen von konischen Aussparungen dienen sollen, die durch entsprechend geformte Abstandshalter für Stahlschalungen bei der Herstellung von Betonwänden bzw. -decken in diesen Betonwänden bzw. -decken hinterlassen worden sind. Schon Bruchteile von Millimetern an Maßungenauigkeit der Konizität eines solchen Betonkonus kann bedeuten., daß dieser nicht mehr genau in das konische Loch der Betonwand paßt, sondern an einer Seite heraussteht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Betonformlingen vorbestimmter einstellbarer Höhe mit hoher Maßgenauigkeit der Umrißflächen aus Frischbeton zu schaffen, welches insbesondere auch bei Formungen relativ kleiner Abmessungen die gewünschte Maßgenauigkeit und notwendige Festigkeit garantiert, und welches sich für die Massenfertigung, d.h. die Herstellung von Betonformlingen in großen Stückzahlen mit geringer Herstellungszeit eignet. Diese Ziele sollen auf kostengünstige Weise erreicht werden. Ferner soll eine einfach konstruierte und störunanfällig arbeitende Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Betonformlingen vorbestimmter einstellbarer Höhe mit hoher Maßgenauigkeit der Umrißflächen aus Frischbeton, welches er-

findungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Formling stehend (d.h. mit stehenden Umrißflächen) formt, indem man eine entsprechende Form mit dem Volumen V_p mit unverdichtetem Frischbeton füllt, die Füllung daraufhin durch kurzes Niederdrücken in der Form auf das Volumen Vy. vorverdichtet, das frei gewordene Formvolumen V_p-Vy erneut mit Frischbeton auffüllt, dann durch gleichzeitiges Niederdrücken und Vibrieren bzw. Rütteln bis auf das gewünschte Endvolumen V„ des Formlings verdichtet, worauf man den Formling ausformt.

Die Anmelderin hat festgestellt, daß die Herstellung von Betonformlingen vorbestimmter Höhe mit hoher Maßgenauigkeit der Umrißflächen durch Gießen gelingen kann, wenn man den Formling in der Form verdichtet. Es hat sich aber gezeigt, daß eine Verdichtung in der Form in einem einzigen Verdichtungsgang durch Rütteln bzw. Vibrieren nicht zu dem gewünschten Endergebnis führt. Einmal wird bei einer konstanten Höhe bzw. einem konstanten Volumen der Form, in welcher verdichtet wird, ein ganz bestimmter eng begrenzter Bereich für die Endhöhe bzw. das Endvolumen des fertigen Formlings vorgegeben, der im wesentlichen von der maximal möglichen Verdichtung abi'vängt. Dies bedeutet, daß man für andere Endhöhen bzw. Endvolumina des fertigen Formlings eine andere Form jj mit entsprechend anderem Volumen bzw. anderer Höhe nehmen

müßte; dies ist teuer. Zum anderen dauert die Verdichtung in dieser Weise sehr lang und widerspricht der Forderung nach einer kurzen Produktionszeit für die Massenfertigung. Auch bedeutet die Variation der Endvolumina bzw. Endhöhen des fertigen Formlings innerhalb der möglichen Grenzen eine entsprechende Variation der Verdichtung, was auch nicht immer erwünscht ist, insbesondere weil Formlinge größeren Volumens und damit höhere Formlinge (bei schlanken Formen längere Formlinge) notwendigerwexse weniger stark verdichtet sind; dies schlägt sich nachteilig in der verringerten Festig-

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keit nieder, welche gerade für lange und schlanke Formen höher sein müßte. Auch ist es unzweckmäßig, für Formlinge kleinen Volumens bzw. geringer Höhe immer auf das maximal mögliche Maß verdichten zu müssen.

Diese Probleme werden durch die erfindungsgemäße Arbeitsweise gelöst, bei welcher zunächst der in die Form gefüllte Frischbeton in dieser durch einen kurzen Arbeitsgang des Niederdrückens vorverdichtet wird, worauf dann erneut Frischbeton bis zur Auffüllung des Formvolumens nachgefüllt wird, und dann bei gleichzeitigem Niederdrücken und Vibrieren der EndverdichtungsVorgang auf das gewünschte Endvolumen des Formlings in der Form stattfindet. Hierdurch wird es möglich, in sehr weiten Bereichen das Endvolumen des Formlings bzw. seine Endhöhe zu variieren, bei relativ geringen Dichteschwankungen des fertigen Formlings für diese verschiedenen Endvolumina bzw. Endhöhen. Die Form braucht für diese verschiedenen Endhöhen bzw. Endvolumina des Formlings nicht ausgewechselt zu werden. Andererseits wird der gesamte Gießvorgang durch die besonderen Schritte des vorliegenden Verfahrens erheblich abgekürzt auf eine Produktionszeit, welche für eine Massenherstellung interessant ist. Es ergibt sich durch die neue Arbeitsweise darüber hinaus erstmalig die Möglichkeit, ßetonformlinge mit Umrißflächen hoher Maßgenauigkeit und insbesondere schlanke Formen solcher Betonformlinge kostengünstig und mit einer sehr zufriedenstellenden Festigkeit herzustellen. Hierbei ist zu beachten, daß schon allein das Ausformen der gegossenen Rohlinge aus der Form bei Rohlingen, deren Umrißflächen hohe Maßgenauigkeit haben sollen, ein großes Problem darstellt, da die Gründruckfestigkeit der Rohlinge niedrig ist.

Besonders genau läßt sich die Verdichtung des Betonformlings bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Arbeitsweise

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einstellen, bei welcher man, wenn

ν der Prozentsatz ihres AnfangsVolumens ist, auf den die Frischbetonfüllung vorverdichtet wird,

e der Prozentsatz seines Anfangsvolumens ist, auf den der nachgefüllte Frischbeton beim Endverdichten verdichtet wird,

χ der Prozentsatz seines Anfangsvolumens ist, auf den der vorverdichtete Beton beim Endverdichten verdichtet wird,

einen Formling mit dem Endvolumen Vg herstellt, das sich aus der Vorverdichtung ν durch die Beziehung

^VF

= e - e»v + χ·ν

ergibt, worin χ eine Funktion von ν ist, die so gewählt ist, daß für v=0,6,x=l ist und für ν gegen 1, χ gegen e geht, und wobei ν im Bereich von 0,6 bis 1,0 und e im Bereich von 0,6 bis 0,75 gewählt werden muß.

Es ergibt sich eine Variationsmöglichkeit für das Endvolumen bzw. die Endhöhe des Formlinge, die weit über der Variationsmöglichkeit liegt, welche normalerweise der zulässige Verdichtungsbereich des Frischbetons ermöglichen würde. Wie die Anmelderin festgestellt hat, kann man den Frischbeton aus technischen und wirtschaftlichen Gründen auf nicht weniger als 60 % seines Anfangsvolumens verdichten. Andererseits wurde festgestellt, daß Festigkeitsüberlegungen eine Verdichtung des Betons in dem fertigen Formling verlangen, welche den Beton auf wenigstens 75 % seines Anfangsvolumens verdichtete, wobei dieser Grad der Verdichtung nicht notwendigerweise in dem gesamten^Betonformlingikonstant zu sein^büäucht.

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Nimmt man eine lineare Abhängigkeit der Höhe des fertigen Formlings von seinem Volumen an, dann ergäbe sieh für diese Höhe normalerweise eine durch den Dichtespielraum gegebene Variationsmöglichkeit von 25 % des kleinsten Wertes. Die kleinste Höhe könnte also maximal um 25 % vergrößert werden.

Wesentlich vorteilhafter sind die Ergebnisse der erfindungsgemäßen Arbeitsweise. Setzt man für die Abhängigkeit der Verdichtung χ von der Verdichtung ν eine lineare Beziehung ein, beispielsweise die Beziehung

χ = 2,5 (v«e - ν + 1) - 1,5-e

gemäß der Ausführungsform nach Anspruch 3, welche gute Näherungswerte der tatsächlichen Verhältnisse liefert, dann lassen sich die folgenden Ergebnisse bzw. Variationen für das
Endvolumen V_£ des fertigen Pormlings erzielen.

Zur Vereinfachung ist das Endvolumen V_E des Pormlings in Beziehung gesetzt zu dem Pormvolumen V_p.

Im folgenden werden für verschiedene Werte von v, also verschiedene Grade der Vorverdichtung des in die Form eingefüllten Frischbetons, jeweils die Grenzwerte für —£ angegeben, die sich aus den Grenzwerten für die Endverdichtung e des in die Form nachgefüllten Frischbetons
ergeben.

v =

e = 0,6 -^ = o,6

^VP

e = 0,75 -^ = 0,75;

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ν = 0,9

θ = 0,6 rj£ = 0,70

e = 0,75 ψ- = 0,81;

ν = 0,8

e = 0,6 ψ- = 0,76

e = 0,75 Y^ = 0,85;

ν = 0,7

e = 0,5 =£ = 0,81

^VP

e = 0,75 ψ^ = 0,88;

^VP

ν = 0,6

e = 0,6 ^= 0.8H

e = 0,75 v^ = 0,9.

^VP

Hieraus ersieht man, daß selbst bei einer durchgehend vorliegenden Maximalverdichtung des Betons in dem fertigen Formling auf % seines AnfangsVolumens eine Variationsmöglichkedt des Endvblumens bzw. der Ehdhöhe des Formlings von 60 % des Pormvolu-

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mens bzw. der Formhöhe als kleinstem Wert bis 8k % des Formvolumens bzw. der Formhöhe als größtem Wert möglich ist. Dies bedeutet einen Spielraum von 40 % des Minimalvolumens bzw. der Minimalhöhe.

Nimmt man die mindestens erforderliche-, also minimale Endverdichtung des nach der Vorverdichtung nachgefüllten Betonvolumens auf 75 % seines Anfangsvolumens (e = 0,75), dann ergibt sich für das Endvolumen bzw. die Endhöhe des fertigen Formlings immer noch eine Variationsbreite von 11 % des Minimalvolumens bzw. der Minimalhöhe.

Es ergibt sich also mit ein und derselben Form durch die erfindungsgemäße Arbeitsweise eine ganz erhebliche Variationcmöglichkeit für die Endvolumina bzw. Endhöhe der Formlinge, bei dennoch garantierter Mindestverdichtung in allen Bereichen des Formlings und damit garantierter Festigkeit des Formlings.

In manchen Fällen ist es bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise auch möglich, schon verdichteten Frischbeton zu verwenden. Wann dies möglich ist, hängt insbesondere von der Gestalt des Formlings bzw. der Gießform ab. Verwendet man schon verdichteten Frischbeton, der schon auf einen Prozentsatz ν seines unverdichteten Volumens verdichtet ist, so muß ν im Bereich von 0,6/ν bis 1 und e <, 0,75/v gewählt werden; dabei sollte ν nicht kleiner als 0,85 sein.

Bei Formungen kleiner Abmessungen verwendet man vorteilhafterweise bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise im Falle schon verdichteten Frischbetons solchen, dessen ν nicht kleiner als 0,95 ist, wobei sich bei sehr schlangen Formungen ein Vorveräietvben manchmal überhaupt verbietet=

Die erfindungsgemäße Arbeitsweise läßt sich mit Frischbeton üb-

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licher Zusammensetzungen durchführen. Bevorzugt verwendet man für die Füllung der Form Frischbeton der folgenden Zusammensetzung:

75 Gew.-Teile Zement,
150 Gew.-Teile Feinsand und
150 Gew.-Teile Splitt mit einer Körnung von 3 bis 5.

Beim Endverdichten des Formlinge in der Form wird gemäß einer bevorzugten Arbeitsweise maximal 20 see vibriert; hieraus ergibt sich der besondere Vorteil der Arbeitsweise für eine Massenproduktion, welche die Schnelligkeit des Verfahrens zur Voraussetzung hat. Eine besonders bevorzugte Arbeitsweise hat beim Endverdichten nur eine Vibr&tionsdauer von 9 bis 15 see. Die geringeren Rüttelzeiten bzw. Vibrationszeiten ergeben sich dabei bereits ab einer Vorverdichtung auf etwa 3M bis die Hälfte der Gesamtverdichtung. Zu berücksichtigen ist dabei, daß aus Gründen der Schnelligkeit des Verfahrens für die Vorverdichtung bevorzugt nur ein kurzes Niederdrücken zur Verfügung steht und dem Maß der Vorverdichtung damit Grenzen gesetzt sind. Doch erreicht man bereits sehr kurze Rüttelzeiten von etwa 9 bis 11 see bei einer Vorverdiehtung auf 'etwa 3M bis 1/2 der Gesamtverdichtung.

Die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Arbeitsweise hergestellten Betonrohlinge haben eine Gründruckfestigkeit, welche ausreichend groß ist, um ein problemloses und automatisches Ausformen der Formlinge aus ihrer Form zu gestatten. Zu diesem Zweck wird gemäß einer bevorzugten Arbeitsweise der Formling nach Erreichen des Endvolumens Vg durch Abheben der unten offenen Form von ihrer Bodenplatte ausgeformt, indem er aus einer Höhe von nicht mehr als 10 mm auf die Bodenplatte fallengelassen wird. Die Standfläche, auf welche der Formling fällt, ist dabei keine derjenigen Flächen, für welche die hohe Maßgenauigkeit gefordert wird. Die ümrißflachen mit der ge-

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wünschten hohen Maßgenauigkeit werden durch diesen Ausformvorgang in Genauigkeit und Struktur nicht beeinträchtigt oder verändert.

Besonders gut für eine Massenproduktion eignet sich eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Arbeitsweise, bei welcher man eine oben und unten offene Form verwendet, die von einer Bodenplatte abhebbar und in die von oben ein Ausstoßer einfahrbar ist, und bei welcher man die Vorverdichtung der ersten in die Form eingefüllten Frischbetonfüllung durch Einfahren des Ausstoßers in die Form vornimmt. Dies ermöglicht nicht nur die Einhaltung geringer Produktionszeiten, sondern auch die Durchführung des Verfahrens auf einer Vorrichtung, welche geringe Herstellungskosten hat.

Bevorzugt nimmt man das Niederdrücken beim Endverdichten ebenfalls durch Einfahren des Ausstoßers in die Form vor, iaieht daraufhin den Ausstoßer um eine bestimmte Strecke zurück, und stößt sodann durch Heben der Form den Formling mit Hilfe des Ausstoßers nach unten aus.

Bevorzugt zieht man nach dem Endverdichten den Ausstoßer um eine Strecke von 10 mm zurück. Die Fallhöhe der Betonformlinge beträgt dann ebenfalls 10 mm, da die beim Hochziehen der Form von der Bodenplatte zunächst in der Form mitgenommenen Formlinge mit ihrer oberen Stirnfläche nach 10 mm Hubweg gegen die um diese Strecke zurückgezogenen Ausstoßer stoßen und von diesem aus der Form gelöst werden, worauf sie wieder auf die an Ort und Stelle gebliebene Bodenplatte herabfallen. Bei dieser Fallhöhe ergeben sich keine Änderungen der Maße der Umrißflächen oder der Höhe; 10 mm sind allerdings für schlanke Körper, wie beispielsweise Betonkonen mit einer Gesamthöhe von 200 mm die obere Grenze für die zulässige Fallhöhe.

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Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung der erfindungsgemäßen Arbeitsweise, welche gekennzeichnet ist durch einen Formrahmen mit vorzugsweise mehreren darin in einer horizontalen Ebene angeordneten Formhohlräumen, welche oben offen und unten durch eine Bodenplatte geschlossen sind, von der der Formrahmen abhebbar ist und an deren Unterseite ein Vibrator angeordnet ist, durch einen Oberstempel mit dc-r Anzahl der Formhohlräume entsprechend vielen nach unten ragenden, durch eine Relativbewegung zwischen Formrahmen und Oberstempel in die Formhohlräume bis zu einer bestimmbaren Tiefe einfahrbaren Ausstoßern, und eine mit der Oberkante des Formrahmens abschließende, neben diesem angeordnete Plattform, über der im Abstand ein Frischbeton-Aufgabebunker derart angeordnet ist, daß ein auf der Plattform aufliegender Füllkasten unter dem Aufgabebunker hindurch über den Formrahmen schiebbar ist. Mit Hilfe dieser Vorrichtung gelingt die Durchführung des Verfahrens und die Herstellung einer Vielzahl von Betonformlingen in kurzer Zeit zu einem außerordentlich niedrigen Preis in weitgehend automatisierter und sehr störungsarmer Weise. Das Bruchrisiko der Formlinge ist bei optimaler Genauigkeit der Umrißabmessungen gering. Mit Hilfe dieser Vorrichtung ist es möglich, entsprechend der erfindungsgemäßen Arbeitsweise die Endvolumina bzw. Höhen der fertigen Formlinge für ein und denselben Formrahmen bzw. ein und dieselbe Form in weitem Bereich auf einfache Weise zu variieren. Es ergibt sich eine ausgezeichnete Reproduzierbarkeit der einmal eingestellten Höhe bzw. des einmal eingestellten Endvolumens des Forralings. Die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Arbeitsweise erzielbare Maßgenauigkeit, die beispielsweise bei kreuzförmigen Abstandshaltern aus Beton - 0,5 bis 1 mm maximale Abweichung beträgt, läßt sich mit Hilfe dieser Vorrichtung ausgezeichnet realisieren.

Die Relativbewegung des Oberstempels zu dem Formrahmen wird ge-

maß einer bevorzugten Ausführungsform der erfxndungsgemäßen Vorrichtung durch eine Konstruktion verwirklicht, die gekennzeichnet ist durch ein Gestell, zu dem der Oberstempel r&l-ativ bewegbar ist und an welchem ein einstellbarer Anoehlag für das Ende einer Hubbewegung des Oberstempels nach oben vorgesehen ist, sowie du£*ch ein an dem Oberstempel vorgesehenes Gegenstück für den Anschlag, welches quer zur Hubbewegung des Oberstempels aus dem Weg des Anschlags verschieblich ist. Dies ergibt eine besonders einfache Steuerung der

•| zwei erforderlichen Hubhöhen füs? die Bewegung des Oberstem-

pels nach oben.

Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine derartige Steuerung der Relativbewegungen von Formrahmen, Bodenplatte und Oberstempel auf, daß der lichte Abstand zwischen dem Anschlag für den Oberstempel und seinem Gegenstück quer zur Hubrichtung des Oberstempels für alle Formlingshöhen konstant ist. Dies wird in besonders einfacher Weise durch den in Abhängigkeit von der Endhöhe des Formlings einstellbaren Anschlag für das in dessen Weg schiebbare Gegenstück erreicht. Bei verschiedenen Endhöhen des Formlings läßt sich daher die Höhe, in welcher der Formling aus der Form gelöst wird und aus welcher er dann auf die an Ort und Ste3\e verbliebene Bodenplatte herunterfällt, so einstellen, daß die Fallhöhe unabhängig von der Endhöhe des Formlings immer konstant bleibt.

Bevorzugt ist die Konstruktion dabei so durchgeführt, daß eii! lichter Abstand von 10 mm zwischen Anschlag und Gegenstück in Hubrichtung des Oberstempels vorgesehen ist.

Als Alternative zu der bisher geschilderten Verwirklichung einer Relativbewegung zwischen dem Formrahmen und dem Oberstempel, bei welcher der Oberstempel in den Formrahmen ein-

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fahrbar und aus diesem wieder bis zu einem auf niedrigerer f

Höhe liegenden Anschlag heraushebbar war_s ist auch eine Kon- S struktion möglich, bei welcher der Oberstempel ortsfest ist.

Diese ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die |

Bodenplatte gemeinsam mit dem Formrahmen gegen den ortsfesten f

Oberstempel bis zu der gewünschten Eindringtiefe der Ausstos- %

ser in die Formhohlräume jeweils beim Vorverdichten und End- j

verdichten anhebbar ist, und daß der Formrahmen von der Hub- J

höhe nach dem Endverdichten allein weiter anhebbar ist. Bei |

diesem zuletzt genannten weiteren Anheben des Formrahmens | nach dem Endverdichten bleiben die Foriniinge automatisch auf ?.

ϊ der Bodenplatte zurück, weil sie an die Ausstoßer anstoßen. y

Bei dieser Konstruktion gibt es überhaupt keine Fallhöhe für g

die fertigen grünen Formlinge. Sie kann daher für Formlinge §

besonders geringer Dichte bzw. Gründruckfestigkeit mit Vor- I

teil verwendet werden. f

Sofern sich herausstellt, daß man für ein besseres Lösen der I Formlinge aus der Form den Aufprallimpuls der Ausstoßer auf
den Formling benötigt, kann natürlich auch diese Variante
der Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine entsprechende Lösung vorsehen. Gemäß dieser Lösung ist der
Oberstempel vor Beginn der Hubbewegun^ des Formrahmens nach
dem Endverdichten des Formlings um eine Höhendifferenz von
vorzugsweise 10 mm anhebbar, so daß der Formling in dem nachfolgenden Formrahmen gegen den angehobenen und dann in dieser
Stellung arretierten Ausstoßer stößt und aus dieser Höhendifferenz von nicht mehr als 10 mm wieder auf die Bodenplatte
fällt.

Sofern es sich als zweckmäßig erweisen sollte, daß nur das

Aufprallen des .fertigen Formlings mit einer bestimmten ein m

Höchstmaß nicht überschreitenden Geschwindigkeit auf die Bo- ''"

denplatte erforderlich ist, beispielsweise um bei der Her- |

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stellung von Betonkonen die geringe Menge des eingebrachten Frischbetons j welche zwischen dem Oberstempel und den Innenseiten des Formhohlraums zurückbleibt, nach der Formgebung zu entfernen, kann die Konstruktion auch so durchgeführt sein, daß die Bodenplatte allein aus der Hubhöhe nach dem Endverdichten um eine Höhendifferenz von vorzugsweise 10 mm in eine Endstellung absenkbar ist.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Arbeitsweise und einer Vorrichtung zu ihrer Durchführung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen in:

Fig. 1 ein Schemabild für die Durchführung des Verfahrens;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der einzelnen Einrichtungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung der Fig. 2;

Fig. ¹J die Stellungen von Formrahmen, Bodenplatte und Oberstempel zueinander in verschiedenen Verfahrensphasen;

Fig. 5 eine konstruktive Lösung für die Steuerung des Ober-Stempels mit Hilfe von Anschlag und Gegenstück;

Fig. 6 die Konstruktion der Fig. 5 in einer a.nderen Verfahrensphase; und

Fig. 7 eine Seitenansicht der Konstruktion der Fig. 6.

Die schematische Darstellung in Fig. 1 zeigt einen Formrahmen mit darin vorgesehenen Formhohlräumen 11. Der Formrahmen 1 ist an seiner Oberseite und seiner Unterseite offen, wobei die Un- | terseite auf einer Bodenplatte 5 aufsitzt. An der Unterseite der t

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Bodenplatte 5 ist ein Vibrator 6 befestigt, über dem Formrahmen 1 in äußerster Hubstellung ist ein Oberstempel 3 mit nach unten ragenden Ausstoßern 4 dargestellt. 7wischen den Unterkanten der Ausstoßer 4 und der Oberkante des Formrahmens 11 ist so viel Platz freigelassen, daß ein nicht dargestellter Füllkasten 8 unter den Ausstoßern 4 hinweg über den Formkasten 1 geschoben werden kann. Der Füllkasten ist andererseits unter einen Aufgabebunker 2 auf eine Plattform 9 verschiebbar, in welcher Stellung er aus dem Aufgabebunker gefüllt werden kann.

Bei der dargestellten Schemaskizze sollen konische Betonformlinge hergestellt werden; wobei jedoch die Darstellung nicht maßstabsgetreu ist. Wie man sieht, sind die Formhohlräume 11 in dem Formrahmen 1 so ausgebildet, daß die Betonkonen auf ihrer breiten Basis stehen.

Die erfindungsgemäße Arbeitsweise geht nun wie folgt vor sich. Es sei angenommen, man wolle einen Betonkonus mit einer Höhe herstellen, die einem Endvolumen V_ß des Formlinge: von 85 % des Formvolumens V_p entspricht. Die gewünschte Endveräichtung des nach dem Vorverdichten nachgefüllten Betonvolumens solle auf 75 % von dessen Anfangsvolumen erfolgen (e = 0,75). Es ergäbe sich hieraus ein Volumen Vy., auf welches vorverdichtet werden muß, von 80 % des Formvolumens V„ (v = 0,8). Dies bedeutet beispielsweise nach der Ausführungsform des Verfahrens gemäß Anspruch 2, daß sich für χ der Wert 0,875 ergibt, was bedeutet, daß die höchste Verdichtung des Betons in dem fertigen Formling 0,70 beträgt, d.h. daß das zu Anfang in der Form vorhandene Volumen V_p nach der Endverdichtung auf 70 % des Anfangsvolumens V_p verdichtet worden ist (ν.χ = 0,70).

Aus diesem hier durchgerechneten Zahlenbeispiel sieht man auch

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deutlich, daß die Schwankung des Verdichtungsgrades oder Verdichtungsmaßes in dem vor- und endverdichteten Teil des Formlings gegenüber dem nur endverdichteten Teil des Formlinge gering ist: Während das Verdichtungsmaß in dem nur endverdichteten Teil 75 % des AnfangsVolumens beträgt (e = 0,75), beträgt es in dem vor- und endverdicht ?ten Teil 70 % des
Anfangsvolumens (ν·χ = 0,70); dies entspricht einer Schwankung von nur 6,7 %_s wenn man auf das Verdichtungsmaß des
stärker verdichteten Teils, nämlich des vor- und endverdichteten Teils, bezug nimmt.

Fig. 1 zeigt an ein und derselben Form bzw. in deren Formrahmen 1 vorgesehenen Formhohlräumen 11 die einzelnen Verfahrensschritte. Der Formhohlraum 11 auf der linken Seite
zeigt den Stand des Verfahrens nach der ersten Füllung des Formhohlraumes 11 und vor dem Vorverdichten, welches durch Niederdrücken des Oberstempels 3 bzw. Ausstoßers 4 in den
Formhohlraum 11 erfolgt. Der Formhohlraum 11 in der Mitte
zeigt den Verfahrenszustand nach dem Vorverdichten, wonach der Beton in dem Formhohlraum 11 ein Volumen Vy. von 90 %
seines Ausgangsvolumens V_p eingenommen hat.

Die nächste Stufe, in welcher das neugeschaffene freie Volumen in dem Formhohlraum Ii wieder mit frischem Beton aufgefüllt wird, ist in Fig. 1 nicht dargestellt. Man möge sich zu diesem Zweck denken, daß der (nicht dargestellte) Füllkasten einmal zwischen seiner Stellung unter dem Aufgabebunker 2 und seiner Stellung über dem Formrahmen 1 hin und wieder zurück gefahren ist,

Der rechte Formhohlraum 11 in Fig. 1 zeigt den Zustand des Betonformlings nach dem Endverdichten, wonach er sein Endvolumen Vg angenommen hat. Bei dem. gewählten Ausführungsbeispiel sind dies 85 % des Formvolumens V„.

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Würde man ohne Vorverdichten und ohne Nachfüllen arbeiten, so könnte msn mit dem gleichen Verdichtungsgrad von durchschnittlich etwa 72,5 % des Formvolumens V„ nur ein End- | volumen des fertigen Pormlings von 72,5 % des Anfangsvolu- | mens V„ erreichen. Für Endvolumina, welche 75 % des Anfangsvolumens V„ übersteigen würden, müßte man eine neue Form nehmen. Dies bedeutet, daß von der vorhandenen Form nur 75 % ausgenützt werden könnten. Demgegenüber ist die Form mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens bis zu 90 % ausnutzbar, was eine Verbesserung von 20 % bedeutet. Dies ist nur ein Aspekt der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens, ohne daß dabei die größere Schnelligkeit des Verfahrens, seine Einfachheit und Störunanfälli^keit, hohe Maßgenauigkeit der Formlinge und Einstellbarkeit eines gewünschten Verdien^ tungsgrades bzw. einer gewünschten Festigkeit auch bei variablen FormlingsVolumina, in Betracht gezogen sind.

Nachdem sich der Ausstoßer 4 mit dem Oberstempel 3 aus dem Formhohlraum 11 des Formkastens 1 nach dem Endverdichten wieder angehoben hat (vgl. rechter Formhohlraum 11 in Fig. 1), wird er in der gestrichelt dargestellten Stellung gestoppt. Nunmehr wird der Formkasten 1 ebenfalls nach oben gehoben, und im Zuge dieser Hubbewegung stößt die obere Stirnfläche des fertigen Formlings gegen die Unterfläche des in der gestrichelt dargestellten Stellung verharrenden Ausstoßers 4. Hierdurch wird der Formling aus dem Formhohlraum 11 gelöst und sackt auf die Bodenplatte 5, ohne daß er dabei irgendwelche Maßveränderungen seiner ümrißfläche oder gar Zerstörungen erleidet. Dies wird dadurch sichergestellt, daß der Abstand, um welchen der Ausstoßer ²J nach dem Endverdichtungsvorgang wieder über die Oberkante des Formlings gehoben wird, vorzugsweise nicht mehr als 10 mm beträgt, so daß auch die Fallhöhe des fertigen Formlings nicht größer ist als 10 mm.

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Bei dem geschilderten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Arbeitsweise wird das Vorverdichten durch ein kurzes Niederdrücken des Ausstoßers 4 in den Formhohlraum 11 und ein dadurch erfolgendes Komprimieren der in dem Pormhohlraum befindlichen, frisch eingefüllten Prischbetonmasse bewirkt.

Das Endverdichten erfolgt durch gleichzeitiges Niederdrücken des Ausstoßers 4 in den Pormhohlraum und Komprimieren der insgesamt in dem Pormhohlraum 11 befindlichen Betonmasse einschließlich der frisch nachgefüllten Masse, einhergehend mit einem Rütteln oder Vibrieren durch den dargestellten Vibrator 6.

Durch diese Maßnahmen und besondere Art des Vor- und Endverdichtens wird ein optimaler Verdichtungseffekt in außerordentlich kurzer Zeit erzielt. Hierdurch wird eine der Voraussetzungen bzw. einer der Vorteile der erfindungsgemäßen Arbeitsweise, welche sie für eine Massenfertigung geeignet macht, verwirklicht.

Ein besonderer Vorteil der Fallhöhe von nicht mehr als 10 am bzw. des Abstandes des Auswerfers 4 von dem fertigen Formling nach dem letzten Anheben des Oberstempels 3 nach Beendigung des Endverdichtens liegt bei der Herstellung von Betonkonen in folgendem Umstand. Durch das Endverdichten in Form des Vibrierens unter gleichzeitigem Niederdrücken des Betons mittels des Ausstoßers 4 entsteht wegen der konischen Gestalt des Pormhohlraumes 11 und dem notwendigerweise so nahe wie möglich angepaßten Außendurchitesser des Ausstoßers 4 ein kleiner Betonwall an der Peripheri i der oberen Stirnfläche des fertigen Betonformlings. Dies ä kleine Menge des eingebrachten Frischbetons könnte u.U. ein Hängenbleiben des Betonformlings an dem Ausstoßer 4 beim seitlichen Wegziehen der Bodenplatte 5 nach dem Ausformvorgang bewirken, wenn nicht

eiri genügend großer Abstand zwischen Ausstoßer ling vorhanden wäre.

und dem Form-

Wird das Verfahren mit schon auf einen Prozentsatz ν seines unverdichteten Anfangsvolumens verdichtetem Frischbeton durchgeführt, um gegebenenfalls den Formvorgang noch mehr zu beschleunigen, dann gelten für die Werte der zulässigen Verdichtung des Frischbetons vor seinem erstmaligen Einfül-' len in den Formhohlraum 11 die bereits eingangs genannten Grenzen.

Bei dem vorliegenden Verfahren wird beispielsweise Frischbeton, der sich aus 75 Gew.-Teilen Zement, 150 Gew.-Teilen Feinsand und 150 Gew.-Teilen Splitt mit einer Körnung von 3 bis 5 zusammensetzt, verwendet. Die Reproduzierbarkeit des Verdichtungsgrades der aus ein und demselben Beton hergestellten Formlinge untereinander ist sehr gut; die Abweichungen überschreiten nicht den Wert von 1,7 %. Auch bei verschiedenen Frischbetonmassen betragen die Abweichungen nicht mehr als - 5 %, wobei diese höhere Abweichung durch Schwankungen in dem Auslieferungswert und der Konsistenz der Frischbetonmasse hervorgerufen wird.

Die Rüttelzeit während des Endverdichtens liegt bei dem genannten Beispiel bei etwa 12 Sekunden. Die Zeitdauer des Vorverdichtens besteht ohnehin nur in der für ein zügiges Niedersenken und Wiederanheben des Ausstoßei-s 4 benötigten Zeitspanne und liegt bei 1 bis ¹J Sekunden.

Die in den Figuren 2 bis 7 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wie folgt aufgebaut:

Der Formrahmen 1 wird von einer pneumatischen Hebevorrichtung 10 gehalten und ist durch diese anhebbar und absenkbar.

Unter dem Formrahmen 1 sitzt eine Bodenplatte 3, auf der ein Palettenboden liegt, gegebenenfalls befestigt ist. Neben dem Formrahmen 1 auf der Höhe seiner Oberkante ist die bereits genannte Plattform 9 angeordnet, auf welcher ein Füllkasten ebenfalls mit Hilfe einer pneumatischen Schubeinrichtung hin und her verschieblich ist. über dem Füllkasten 8 in der in Fig. 2 dargestellten Stellung ist ein Aufgabebunker 2 angeordnet, der mittels eines Schiebers 7 geöffnet und verschlossen werden kann. Aus diesem Aufgabebunker 2 fließt der Frischbeton in den Füllkasten 8.

Figuren 2 und 3 zeigen ferner in einem Abstand, so daß der Füllkasten 8 ungehindert darunter vorbeigeschoben werden kann, den Oberstempel 3 in seiner obersten Hubstellung mit den nach unten ragenden Ausstoßern 4. Auch der Oberstempel 3 mit den Ausstoßern 4 ist durch eine pneumatische Hebevorrichtung 13 anhebbar und absenkbar. Diese pneumatische Hebevorrichtung für den Oberstempel enthält eine Regeleinrichtung, durch die die Tiefe eingestellt werden kann, bis zu welcher der Oberstempel 3 bzw. die Ausstoßer ¹J b<£im Vorverdichten einerseits und beim Endverdichten andererseits absenkbar sind. Natürlich können die entsprechenden Absenktiefen auch von Hand gesteuert und beispielsweise mit Hilfe eines Maßstabes eingestellt werden, wobei man den jeweils für eine Produktionsserie erforderlichen Zahlenwert der jeweiligen Vorverdichtung bzw. Absenktiefe und Endvertiefung bzw. Absenktiefe von einer angefertigten Tabelle ablesen kann.

Die Hubbewegung des Oberstempels 3 nach Beendigung des Endformvorganges ist bei der dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung anschlaggesteuert. Zu diesem Zweck ist, wie Fig.5 seigt, ein einstellbarer Anschlag I¹J an einer langen Gewindespindel 15 vorgesehen, die mit Hilfe eines Handrades 16 verstellbar ist. Der Oberstempel 3 niit den Ausstoßern 4 ist in

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einem Gestell 17 mittels einer oder mehreren Führungsstangen 19 in zugeordneten Führungsstücken 18 geführt. Gehalten wird der Oberstempel von der Schubstange 20 der pneumatischen Hebevorrichtung 13 ·

Wie man aus Fig. 5 ersehen kann, befindet sich normalerweise d.h. wenn der Oberstempel 3 auf seine größte Hubhöhe zurückgezogen werden soll, kein Hindernis im Weg des Anschlages 14. Ein solches Hindernis kann aber in Form eines Gegenstückes 21 in den Weg des Anschlages Ik mittels einer entsprechend ausgebildeten Schubeinrichtung 22 geschoben werden. Dabei gleitet das Gegenstück 21 auf einer entsprechend ausgebildeten Führungsschiene 23. Schubeinrichtung 22 mit Gegenstück 21 und Führungsschiene 23 sind an der Oberseite des Oberstempels 3 angeordnet.

Wird der Oberstempel 3 nach Beendigung des Endverdichtungsvorganges wieder zurückgezogen bzvr. angehoben, dann wird durch eine beispielsweise pneumatische Steuerung die Schub~ einrichtung 22 für das Gegenstück 21 derart betätigt, daß das Gegenstück 21 in die in Fig. 6 gezeigte Position geschoben wird. Dabei erfolgt die Verschiebung schon vorher, d.h. spätestens während des Vorganges der Endverdichtung, da sonst wegen des kurzen Hubweges 1 von maximal 10 mm nicht genügend Zeit bliebe, um das Gegenstück 21 noch rechtzeitig unter den Anschlag I¹J zu schieben.

Bei der Stellung in Fig. 6 kann der Oberstempel 3 also nur eine Hubbewegung über den Abstand 1 von 10 mm ausführen, bis das Gegenstück 21 von dem Anschlag I¹J gestoppt wird.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Die Ausgangsstellung ist in Fig. 2 dargestellt; der Oberstempel mit den Ausstoßefn H ist in seine höchste Hubstellung zu-

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rückgezogen. Der Füllkasten 8 ist nach links unter den Auf'gabebunker 2 verschoben. Der Schieber 7 des Aufgabebunkers 2 ist geöffnet und es fließt Beton aus dem Aufgabebunker in den Füllkasten 8. Nach Füllung des Füllkastens 8 wird dieser nach rechts über den Formkasten 1 verschoben, welcher auf der Bodenplatte 5 bzw. der darauf befindlichen Palette aufliegt. Aus dem Füllkasten 8 fließt der Beton in die Formhohlräume 1:1 des Formrahmens 1. Daraufhin wird der Füllkasten 8 bereits wieder nach links unter den Aufgabebunker 2 verschoben, während von oben der Oberstempel 3 bzw. seine Ausstoßer k für den Vorverdichtungsvorgang nach unten und in die Formhohlräume 11 bis zu einer vorbestimmten Tiefe abgesenkt werden.

Danach wird der Oberstempel 3 mit den Ausstoßern k wieder nach oben angehoben, der Füllkasten nach rechts über den Formrahmen 1 gefahren, und die Formhohlräume 11 mit Frischbeton wieder aufgefüllt. Der Füllkasten 8 wird dann sofort wieder nach links unter den Aufnahmebunker 2 verschoben.

Nun werden von oben der Oberstempel mit seinen Ausstoßern 4 in die Formhohlräume 11 abgesenkt; gleichzeitig wird der Vibrator oder Rüttler 6 eingeschaltet und unter gleichzeitigem Niederdrücken mittels der Ausstoßer h und Vibrieren durch den Vibrator 6 findet der Endverdichtungsvorgang des Betons in den Formhohlräumen 11 bis zu einer vorbestimmten Absenktiefe der Ausstoßer H in den Formhohlräumen 11 statt.

Während des Endver-diehtungsVorganges wurde das Gegenstück von der Schubeinrichtung 22 auf dem Gleitstück 23 unter den Anschlag 14 geschoben.

Nunmehr wird der Oberstempel 3 wieder angehoben und durch den Anschlag 1.4. in der vorbestimmten Stellung, d.h. nach 10 mm Hubweg abgestoppt und gehalten. DaraufHin folgt deriFörmfahmen 1,

gehoben von der pneumatischen Hebevorrichtung 10, dem Oberstempel 3 in einer Hubbewegung nach oben. Der Beginn dieser Bewegung ist in Fig. 4 oben dargestellt.

Nach einem Hubweg 1, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 10 mm, stoßen die Formlinge in den Formhohlräumen 11 gegen die Ausstoßer k und fallen auf die Bodenplatte 5 bzw. den daraufliegenden Palettenboden. Der Formrahmen 1 wird weiter angehoben, bis er die fertigen Betonformlinge, hier Eetonkegel, freigibt (vgl. Fig. 4 unten). Daraufhin kann der Palettenboden mit den fertiggeformten, "grünen" Betonkonen, seitlich unter dem Formrahmen herausgezogen und zum Trocknen bzw. Abbinden anderwärts gelagert werden.

Zur Herstellung sehr schlanker Betonformlinge, die einen Querschnitt des Formhohlraumes 11 an der Oberseite des Formrahmens 1 erfordern, welcher sehr klein ist, kann es zweckmäßig sein, diesen Querschnitt an der Oberseite des Formrahmens 1 etwas zu erweitern, um besser einfüllen zu können. Zweckmäßig ist hierfür eine AnfasungHa welche konisch im weitesten Sinne ist. D.h. diese Anfasung Fa erweitert den Formquerschnitt im oberen Randbereich in Richtung auf die Formranmenoberseite hin nach außen (Figur 2). "Konisch" beschränkt sich dabei nicht auf einen Kreisquerschnitt.

Claims (1)

1. Neue Schutzansprüche

   Vorrichtung zur Herstellung von Betonformlingen vorbestimmten einstellbarer Höhe mit hoher Maßgenauigkeit der Umrißflächen aus Frischbeton, gekennzeichnet durch einen Formrahmen (1) mit vorzugsweise mehreren darin in einer horizontalen Ebene angeordneten Formhohlräumen (11), welche oben ! offen und unten durch eine Bodenplatte (5) geschlossen sind, I von der der Formrahmen abhebbar ist, und an deren Untersei- i te ein Vibrator (6) angeordnet ist, durch einen Oberstempel ! (3) mit der Anzahl der Formhohlräume (11) entsprechend vieler nach unten ragenden, durch eine Relativbewegung zwischen Formrahmen unJ Oberstempel in die Formhohlräume bis zu einer bestimmbaren Tiefe einfahrbaren Ausstoßern (4), und eine mit der Oberkante des Formrahmens abschließende, neben diesem angeordnete Plattform (9), über der im Abstand ein Frischbeton-Aufgabebunker (2) derart angeordnet ist, daß ein auf der Plattform (9) aufliegender Füllkasten (8) unter dem Aufgabebunker hindurch über den Formrahmen (1) schiebbar ist.

   Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gestell (17), zu dem der Oberstempel (3) relativ bewegbar ist und an welchem ein einstellbarer Anschlag (14) für das Ende einer Hubbewegung des Oberstempels nach oben vorgesehen i"st, sowie durch ein an dem Oberstempel vorgesehenes Gegenstück (21) für den Anschlag (14), welches quer zur Hubbewegung des Oberstempels aus dem Weg des Anschlages (14) verschieb!ich Mst.

   M/1B 023

   -Z-

   Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine derartige Steuerung der Relativbewegungen von Formrahmen (1), Bodenplatte (5) und Oberstempel (3), daß der lichte Abstand (1) zwischen dem Anschlag (14) für den Oberstempel und seinem Gegenstück (21) quer zur Hubrichtung Jes Oberstempels für alle Formlingshöhen konstant ist.

   Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen lichten Abstand '1) von 10 mm zwischen Anschlag (14) und

   Gegenstück (21) in Hubrichtung des Oberstempels (3). j

   Vorrichtung nach Anspruch 1₅ dadurch gekennzeichnet, daß die j Bodenplatte gemeinsam mit dem Formrahmen gegen den ortsfesten Oberstempel bis zu der gewünschten Eindringtiefe ; der Ausstoßer in die Formhohlräume jeweils beim Vorverdich- j ten und Endverdichten anhebbar ist und der Formrahmen von der Hubhöhe nach dem Endverdichten allein weiter anhebbar ist.

   Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte allein aus der Hubhöhe nach dem Endverdichten um eine Höhendifferenz von 10 mm in eine Hndstellung absenkbar ist.

   Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung schlanker Betonformlinge mit kleinem Querschnitt am oberen Ende die oberen öffnungen der Formhohlräume (11) in dem Formrahmen (T) an ihrem Rand konisch angefast (11a) sind.