EP1050393A2 - Rüttelantrieb für eine Form - Google Patents

Rüttelantrieb für eine Form Download PDF

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EP1050393A2
EP1050393A2 EP00107426A EP00107426A EP1050393A2 EP 1050393 A2 EP1050393 A2 EP 1050393A2 EP 00107426 A EP00107426 A EP 00107426A EP 00107426 A EP00107426 A EP 00107426A EP 1050393 A2 EP1050393 A2 EP 1050393A2
Authority
EP
European Patent Office
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vibrating
vibration
drive according
vibration exciter
support
Prior art date
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Granted
Application number
EP00107426A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1050393A3 (de
EP1050393B1 (de
Inventor
Rudolf Braungardt
Erwin Schmucker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobra Formen GmbH
Original Assignee
Kobra Formen und Anlagenbau GmbH
Kobra Formen GmbH
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Publication date
Application filed by Kobra Formen und Anlagenbau GmbH, Kobra Formen GmbH filed Critical Kobra Formen und Anlagenbau GmbH
Publication of EP1050393A2 publication Critical patent/EP1050393A2/de
Publication of EP1050393A3 publication Critical patent/EP1050393A3/de
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Publication of EP1050393B1 publication Critical patent/EP1050393B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/08—Producing shaped prefabricated articles from the material by vibrating or jolting
    • B28B1/087—Producing shaped prefabricated articles from the material by vibrating or jolting by means acting on the mould ; Fixation thereof to the mould
    • B28B1/0873—Producing shaped prefabricated articles from the material by vibrating or jolting by means acting on the mould ; Fixation thereof to the mould the mould being placed on vibrating or jolting supports, e.g. moulding tables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/02—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein a ram exerts pressure on the material in a moulding space; Ram heads of special form
    • B28B3/022—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein a ram exerts pressure on the material in a moulding space; Ram heads of special form combined with vibrating or jolting

Definitions

  • the invention relates to a vibratory drive for a mold, especially for the production of concrete moldings based on set down a vibrating table and with flowable concrete is filled.
  • eccentric and Unbalance motors are used which the vibrating table of Set the molding machine in vibration. This will make the form lying on the vibrating table, open at the top and bottom also vibrated and shaken to the in the molds filled in concrete mass as evenly as possible to condense. During the shaking process, the open one Top of the mold using vertically movable Pressure plates that dip into the mold cavities from above and press on the concrete mass, closed.
  • a disadvantage of these known designs is that the mechanical unbalance motors largely uncontrolled Generate vibrations that cause damage and premature Signs of wear of the form lead. Out For this reason, the shape and vibrating table must be very stable and so that it is more complex to build. In addition, machine and Shape often not in terms of vibration optimally coordinated. The same applies to the concrete mass poured into the mold, which depending on the type, Volume, grain size, moisture, specific weight, etc. different vibration parameters, e.g. Vibration frequency, Vibration period, vibration path, vibration direction etc. required. Such voting errors result to an uneven filling of the mold nests and an uneven compression of the concrete mass within the form. The result of this is poor quality of the finished moldings. The more dimensioned shape and the Relatively heavy vibrating tables also require a substantial amount higher vibration energy.
  • DE-OS 38 37 686 is a spatial vibration system became known in which a form filled with concrete mass for the production of concrete moldings in resonance vibration is held.
  • the parameters stiffness and Damping of the suspension springs sampled and the resonance frequency of the vibration system and measured in a microprocessor supervised. As soon as the resonance frequency is exceeded or fallen below will be corrected accordingly Change the suspension spring parameters to the vibration system to keep at the desired resonance frequency. Thereby should be optimal vibration conditions with low input power be created.
  • the invention has for its object a vibratory drive of the kind mentioned at the beginning, to create the corresponding the different requirements of practice simple way is adjustable to an optimal Vibration behavior of the form and thus high quality to ensure the end product.
  • the object is achieved in that the vibratory drive consists of at least one piezoelectric, Vibration exciter exists, the fixed part with the machine frame and the vibrating part with the vibrating table connected is.
  • the vibration exciter can be connected to a path translator his.
  • the path translator is characterized in that on the piezo element Piston is attached via a hydraulic fluid with a second, smaller or larger piston in drive connection stands, with the second piston on the vibrating part the vibration exciter is attached.
  • the Downward movement of the second piston caused by the suction force of the first piston is caused by a Return spring are supported.
  • the piezo element of the vibration exciter advantageously consists made of ceramic.
  • the shape is square in the four corner areas Vibration table one vibration exciter with vertical Swing direction arranged.
  • the four corner areas allow for directions of vibration one vibration exciter each of the vibrating table arranged, the longitudinal axis, which simultaneously the Vibration direction is, with the horizontal and the vertical encloses an angle.
  • The is preferably 45 ° angle.
  • a prerequisite for the spatial swinging of the form is that the vibration exciter via spherical bearings with the Vibrating table and / or connected to the machine frame are.
  • the bearings preferably consist of ball joints.
  • the parameters of the vibratory drive such as the oscillation frequency and / or oscillation period and / or oscillation path and / or Direction of vibration and / or the number of activated Vibration exciter changeable.
  • the vibrators are for this purpose connected to a microprocessor, the one or several preselectable programs for setting the contains the required parameter sizes of the vibratory drive.
  • the vibration exciters controllable individually or in groups.
  • the advantages achieved with the invention are in particular in that the inventive installation of piezoelectric Vibration exciters offers the possibility of Vibration drive so the different operating conditions adapt that depending on the product always an optimal filling and compaction of the concrete mass and thus a good quality of the product is guaranteed.
  • the replacement of the conventional, complex unbalance motors by the inventive Piezoelectric vibratory drive does it possible, the desired excitation frequency immediately and on relatively easy way to generate. The required Vibration energy and noise pollution are reduced.
  • the conventional vibration method between vibrating table and vibrating table frame arranged vibrating metal bearings that a large part of the Absorb excitation frequency in the embodiment according to the invention omitted. Because the vibration exciter at the same time also serve to support the vibrating table underneath the form there is a free space, for example for the Retracting mold cores or recess bodies into the Form can be used.
  • a molding machine 1 for the production of concrete moldings consists of a machine frame 2 with four vertical Guide columns 3, which at their upper end by a Plate 4 are interconnected (Fig. 1).
  • a mold support plate 5 On the Guide columns 3 is a mold support plate 5 with a shape 6, which carries open top and bottom mold nests 7, vertically movably mounted.
  • Via hydraulic cylinders, not shown the form 6 can be moved up and down in a known manner and on a vibrating table 8 or one on the vibrating table lying board 8 'removable.
  • the form 6 can be moved up and down in a known manner and on a vibrating table 8 or one on the vibrating table lying board 8 'removable.
  • At the bottom of the rectangular Vibrating table 8 is in the four corner areas a vibrating part 9 of a piezoelectric ceramic Vibration exciter 10 attached, the fixed part 11 is connected to the machine frame 2.
  • At the bottom of the rectangular stamp plate 13 is in each of the four A vibration exciter 10 with its fixed corner areas Part 11 attached while the vibrating part 9 with a holding plate 14 is connected.
  • a plurality of pressure plates 15 are arranged each assigned to the individual shape nests 7 of shape 6 are.
  • Each vibration exciter 10 has a known one Piezo element 16 in the form of a ceramic plate on the in the stationary part 11 of the housing Vibration exciter 10 freely clamped and with an electrical alternating voltage can be applied (Fig. 3).
  • a piston 17 is fixed, however interchangeably connected in one with hydraulic fluid filled cylinder space 18 of the fixed part 11 is guided vertically movable.
  • a second cylinder space 18 ' also closes at the top a smaller diameter.
  • a second piston 19 is vertical flexibly guided. The second, opposite the first piston 17 smaller diameter piston 19 is with the vibrating part 9 of the vibration exciter 10 firmly connected.
  • the pistons 17 and 19 form a hydraulic path intensifier, with which the oscillation path of the form opposite the oscillation deflection of the piezo element 16 enlarged or reduced can be. Since the second in the embodiment Piston 19 has a smaller diameter than piston 17 the swing path of the mold is increased.
  • the vibration exciter 10 is operated without a translator, this eliminates the hydraulic fluid in the cylinder rooms 18, 18 'and between the two pistons 17 and 19 there is a fixed connection. In this case, the Swinging movements of the piezo element 16 in both directions transferred directly to the vibrating part 9.
  • the return spring 20 can be omitted.
  • Fig. 4 of the drawing shows an embodiment of the Invention in which the vibration exciter 10 is not vertical, but at a spatial angle to the horizontal and are arranged to the vertical.
  • the Machine frame 2 in the corner areas four brackets 21 on, at the upper ends 22 each of the fixed Part 11 of the vibration exciter 10 is attached.
  • the Vibration part 9 of the vibration exciter 10 is on the corresponding Mounting plates 23 of the vibrating table 8 articulated.
  • the upper ends 22 of the brackets 21 are downward in this way angled that when attaching the vibration exciter 10 its longitudinal axis 12, which is also the direction of vibration of the vibrating part 9 is under a spatial Angle ⁇ of 45 ° to the vertical and the horizontal runs.
  • FIG. 5 is a schematic block diagram of a Electronic control of the vibration exciter 10 shown.
  • frequency controllers 25 which have a Microprocessor 26 can be controlled in a known manner the vibration frequency of the individual vibration exciters 10, for example depending on the type of mold nests 7 filled concrete mass, are changed.
  • Others too Parameters of the vibratory drive e.g. Period of oscillation, Vibration path, vibration direction and number of activated Vibration exciters can be selected accordingly
  • Computer programs in a known manner from the microprocessor 26 can be controlled automatically. For example an asymmetrical shaped concrete body, e.g. B. with a angular cross-section, are made so located a larger amount on one side of the mold nest 7 Concrete mass than on the opposite side.
  • a greater vibration energy be used. This can be achieved be that in the embodiment of FIG. 4, for example only one or both vibrators 10 that are on side of the larger concrete mass are activated and the other vibration exciters not or with one smaller oscillation frequency can be operated. This leaves the vibration direction and the vibration path in the change the way you want.
  • the Vibrating table 8 consists of three parallel, longitudinally spaced side rails 27, which form a vibrating frame 28.
  • the vibrating frame 28 is fixed to the vibrating parts 9 of the vibration exciter 10 connected and has three attached to the longitudinal beams 27 Vibrating bars 29 on.
  • the vibrating bars 29 run across the longitudinal beams 27 and are spaced from each other.
  • the tops of the vibrating bars 29 form a common one Vibrating level 30, which is slightly below a support level 31 for the form board 8 '.
  • the support ledges 32 are parallel to the support body 33 with four the side members 27 of the vibrating frame 28 extending Carriers 34 of a support frame 35 connected, the is located below the vibrating frame 28 and on the machine frame 2 is attached. The order is made that each between a pair of support strips 32, the Support body 33 passed down through the vibrating frame 28 a vibrating bar 29 is arranged, the longitudinal members 27 of the vibrating frame 28 between the carriers 34 and the transverse support strips 32 are located. The tops of the support strips 32 form the support plane 31 for the form board 8 '.
  • the vibrating bars become 29 by the vibration exciter 10 corresponding to the Vibrating frequency moves up and down.
  • the vertical distance between the vibration level 30 and the support level 31 chosen that the vibrating bars 29 in their uppermost position hit the bottom of the form board 8 'and so that the desired tapping effect on the form 6 produce.
  • the distance between the vibrating level 30 and the support level can be 31 in a known manner, for example by a Height adjustment of the vibrating bars 29 can be changed. That means, for example, with a larger one Vibration amplitude also the distance between the levels 30 and 31 must be larger.
  • the vibrating device according to the invention according to FIGS. 6 and 7 has the advantage that the knocking effect of the vibrating bars 29 under certain conditions, for example at a little moisture in the concrete, a better one Compaction and a reduction in vibrator time achieved becomes. Due to the grid-like construction of the vibrating frame 28 and the support frame 31 can concrete residues unhindered fall down. This increases the risk of contamination the molding machine significantly reduced.

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Abstract

Der Rüttelantrieb für eine Form (6) zur Herstellung von Betonformkörpern besteht aus vier piezoelektrischen Schwingungserregern (10), die einerseits in den vier Eckbereichen eines Rütteltisches (8) einer Formmaschine (1) angeordnet und andererseits mit dem Maschinengestell (2) verbunden sind. Auf dem Rütteltisch (8) ist in bekannter Weise eine vertikal bewegliche Form (6) mit mehreren, oben und unten offenen Formnestern (7) abgesetzt. Nach dem Befüllen der Formnester (7) mit Betonmasse werden die Schwingungserreger (10) durch Anlegen einer Spannung aktiviert und in Rüttelschwingungen versetzt, die sich auf den Rütteltisch (8) und die Form (6) übertragen. Die Schwingungserreger (10) sind mit einem Mikroprozessor (26) elektrisch verbunden, der beispielsweise die Schwingfrequenz und andere Parameter des Rüttelantriebes durch entsprechende, vorwählbare Computerprogramme steuert. Die Verwendung der piezoelektrischen Schwingungserreger (10) ermöglicht einen Rüttelantrieb, der auf einfache Art und Weise den unterschiedlichen Betriebsbedingungen optimal angepaßt werden kann, um dadurch die Qualität des Endproduktes zu verbessern. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Rüttelantrieb für eine Form, insbesondere zur Herstellung von Betonformkörpern, die auf einen Rütteltisch abgesetzt und mit fliessfähigem Beton gefüllt wird.
Für derartige Rüttelantriebe werden in der Regel Exzenter- und Unwucht-Motoren eingesetzt, die den Rütteltisch der Formmaschine in Schwingungen versetzen. Dadurch wird die auf dem Rütteltisch aufliegende, oben und unten offene Form ebenfalls in Schwingungen versetzt und gerüttelt, um die in die Formnester eingefüllte Betonmasse möglichst gleichmässig zu verdichten. Während des Rüttelvorganges wird die offene Oberseite der Form mit Hilfe von vertikal beweglichen Druckplatten, die von oben in die Formnester eintauchen und auf die Betonmasse drücken, verschlossen.
Nachteilig bei diesen bekannten Ausführungen ist, dass die mechanischen Unwucht-Motoren weitgehend unkontrollierte Rüttelbewegungen erzeugen, die zu Beschädigungen und frühzeitigen Verschleisserscheinungen der Form führen. Aus diesem Grund müssen Form und Rütteltisch sehr stabil und damit aufwendiger gebaut werden. Ausserdem sind Maschine und Form in schwingungstechnischer Hinsicht oftmals nicht optimal aufeinander abgestimmt. Das gleiche gilt auch für die in die Form eingefüllte Betonmasse, die je nach Art, Volumen, Körnung, Feuchtigkeit, spezifisches Gewicht usw. unterschiedliche Schwingungs-Parameter, wie z.B. Schwingfrequenz, Schwingungsdauer, Schwingungsweg, Schwingungsrichtung usw. erfordert. Derartige Abstimmungsfehler führen zu einer ungleichmässigen Befüllung der Formnester und einer ungleichmässigen Verdichtung der Betonmasse innerhalb der Form. Die Folge davon ist eine mangelhafte Qualität der fertigen Formteile. Die stärker dimensionierte Form und der relativ schwere Rütteltisch erfordern auch eine wesentlich höhere Rüttelenergie.
Durch die DE-OS 38 37 686 ist ein räumliches Schwingsystem bekannt geworden, in dem eine mit Betonmasse gefüllte Form zur Herstellung von Betonformkörpern in Resonanzschwingung gehalten wird. Hierzu wird die Form über Tragfedern am Maschinengestell abgestützt und mittels Schwingungserregern in Form von Unwucht-Motoren in Schwingungen versetzt. Mit Hilfe von Sensoren werden die Parameter Steifigkeit und Dämpfung der Tragfedern abgetastet und die Resonanzfrequenz des Schwingsystems gemessen und in einem Mikroprozessor überwacht. Sobald die Resonanzfrequenz über- oder unterschritten wird, erfolgt eine entsprechende Korrektur durch Veränderung der Tragfeder-Parameter, um das Schwingsystem in der gewünschten Resonanzfrequenz zu halten. Dadurch sollen optimale Schwingungsbedingungen bei niedriger Eingangsleistung geschaffen werden.
Dieser bekannte, nicht realisierte Vorschlag hat den Nachteil, dass als Schwingungserreger immer noch die herkömmlichen, mechanischen Unwucht-Motoren verwendet werden, die sich zur Regelung der Erregerfrequenz nicht besonders gut eignen. Der bautechnische Aufwand, der zur Regelung der Erregerfrequenz durch Veränderung der Tragfeder-Parameter benötigt wird, ist sehr gross. Zu Beginn und am Ende des Rüttelvorganges durchfährt der mechanische Unwuchtmotor einen Drehzahlbereich von Null bis Maximum und wieder zurück. Dabei werden kurzzeitig einzelne Teile bzw. Teilegruppen in Eigenfrequenz erregt. Dies führt zu Beschädigungen und zusätzlichem Lärm. Ausserdem wird die Taktzeit der Maschine verlängert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rüttelantrieb der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der entsprechend den unterschiedlichen Anforderungen der Praxis auf einfache Art und Weise verstellbar ist, um ein optimales Schwingungsverhalten der Form und damit eine hohe Qualität des Endproduktes zu gewährleisten.
Gemäss der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Rüttelantrieb aus mindestens einem piezoelektrischen, Schwingungserreger besteht, dessen feststehendes Teil mit dem Maschinengestell und das Schwingteil mit dem Rütteltisch verbunden ist.
Zur direkten Übertragung der Schwingungen steht das Schwingteil des Schwingungserregers mit einem Piezoelement in Verbindung, das im feststehenden Teil des Schwingungserregers frei schwingbar eingespannt ist.
Um einen optimalen Schwingungsweg der Form zu erreichen kann der Schwingungserreger mit einem Wegübersetzer verbunden sein.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Wegübersetzer dadurch gekennzeichnet, dass am Piezoelement ein Kolben befestigt ist, der über eine Hydraulikflüssigkeit mit einem zweiten, kleineren oder grösseren Kolben in Antriebsverbindung steht, wobei der zweite Kolben am Schwingteil des Schwingungserregers befestigt ist. Dabei kann die Abwärtsbewegung des zweiten Kolbens, die durch die Saugkraft des ersten Kolbens hervorgerufen wird, durch eine Rückholfeder unterstützt werden.
Vorteilhafterweise besteht das Piezoelement des Schwingungserregers aus Keramik.
Zur Erzielung einer einfachen, vertikalen Rüttelbewegung der Form ist in den vier Eckbereichen des viereckigen Rütteltisches je ein Schwingungserreger mit vertikaler Schwingrichtung angeordnet.
Um ein räumliches Schwingen der Form und unterschiedliche Schwingrichtungen zu ermöglichen, ist in den vier Eckbereichen des Rütteltisches je ein Schwingungserreger angeordnet, dessen Längsachse, die gleichzeitig die Schwingrichtung ist, mit der Horizontalen und der Vertikalen einen Winkel einschliesst. Vorzugsweise beträgt der Winkel 45°.
Voraussetzung für das räumliche Schwingen der Form ist, dass die Schwingungserreger über sphärische Lager mit dem Rütteltisch und/oder mit dem Maschinengestell verbunden sind. Vorzugsweise bestehen die Lager aus Kugelgelenken.
Bei einer Form mit den Formnestern zugeordneten Druckplatten, die durch Hubelemente vertikal bewegbar sind und von oben auf die in die Formnester eingefüllte Betonmasse drücken, sind zur Verstärkung der Rüttelbewegung ein oder mehrere Schwingungserreger zwischen den Hubelementen und den Druckplatten angeordnet. Auf diese Weise wird eine zusätzliche Rüttelwirkung über die Druckplatten auf die Betonmasse ausgeübt und die Verteilung und Verdichtung der Betonmasse in den Formnestern weiter verbessert.
Um eine optimale Rüttelwirkung zu erhalten und diese den unterschiedlichen Betriebsbedingungen anpassen zu können, sind die Parameter des Rüttelantriebes, wie Schwingfrequenz und/oder Schwingungsdauer und/oder Schwingungsweg und/oder Schwingrichtung und/oder die Anzahl der aktivierten Schwingungserreger veränderbar. Hierzu sind die Schwingungserreger mit einem Mikroprozessor verbunden, der ein oder mehrere vorwählbare Programme zur Einstellung der erforderlichen Parametergrössen des Rüttelantriebes enthält.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Schwingungserreger einzeln oder in Gruppen steuerbar.
Weitere Merkmale und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass der erfindungsgemässe Einbau von piezoelektrischen Schwingungserregern die Möglichkeit bietet, den Rüttelantrieb den unterschiedlichen Betriebsbedingungen so anzupassen, dass je nach Produkt immer eine optimale Füllung und Verdichtung der Betonmasse und damit eine gute Qualität des Produktes gewährleistet ist. Die Ablösung der herkömmlichen, aufwendigen Unwucht-Motoren durch den erfindungsgemässen piezoelektrischen Rüttelantrieb macht es möglich, die gewünschte Erregerfrequenz sofort und auf relativ einfache Art und Weise zu erzeugen. Die erforderliche Rüttelenergie und die Lärmbelästigung werden verringert. Ausserdem können die bei den herkömmlichen Rüttelverfahren zwischen Rütteltisch und Rütteltischgestell angeordneten Schwingmetall-Lager, die einen grossen Teil der Erregerfrequenz absorbieren, bei der erfindungsgemässen Ausführung entfallen. Da die Schwingungserreger gleichzeitig auch der Abstützung des Rütteltisches dienen, entsteht unterhalb der Form ein Freiraum, der beispielsweise für das Einfahren von Formkernen oder Aussparungskörpern in die Form genutzt werden kann.
Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, die zwei Ausführungsbeispiele darstellt, näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1
eine perspektivische Ansicht einer Formmaschine mit einem Rüttelantrieb für eine vertikal schwingende Form,
Fig. 2
eine Vorderansicht der Formmaschine nach Fig. 1,
Fig. 3
einen Längsschnitt durch einen Schwingungserreger in vergrösserter Darstellung,
Fig. 4
eine perspektivische Ansicht einer Formmaschine mit einem Rüttelantrieb für eine räumlich schwingende Form,
Fig. 5
ein schematisches Blockschaltbild der elektronischen Schwingungserreger-Steuerung,
Fig. 6
eine Vorderansicht der Formmaschine mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 7
einen Schnitt gemäss der Linie VII - VII in Fig. 6.
Eine Formmaschine 1 zur Herstellung von Betonformkörpern besteht aus einem Maschinengestell 2 mit vier vertikalen Führungssäulen 3, die an ihrem oberen Ende durch eine Platte 4 miteinander verbunden sind (Fig. 1). Auf den Führungssäulen 3 ist eine Formträgerplatte 5 mit einer Form 6, die oben und unten offene Formnester 7 trägt, vertikal beweglich gelagert. Über nicht dargestellte Hydraulikzylinder ist die Form 6 in bekannter Weise auf- und abbewegbar und auf einen Rütteltisch 8 bzw. ein auf dem Rütteltisch liegendes Brett 8' absetzbar. An der Unterseite des rechteckigen Rütteltisches 8 ist jeweils in den vier Eckbereichen ein Schwingteil 9 eines piezoelektrischen keramischen Schwingungserregers 10 befestigt, dessen feststehendes Teil 11 mit dem Maschinengestell 2 verbunden ist. Nach dem Befüllen der Formnester 7 werden die Schwingungserreger 10 durch Anlegen einer Wechselspannung erregt und in eine hinund hergehende Schwingbewegung versetzt, die sich auf den Rütteltisch 7 und die darauf liegende Form 6 überträgt. Die Längsachse 12 der Schwingungserreger 10, die gleichzeitig die Schwingrichtung der Schwingteile 9 bedeutet, ist vertikal ausgerichtet, so dass der Rütteltisch 8 gegenüber dem Maschinengestell 2 in eine oszillierende Auf- und Abbewegung versetzt wird. Die Folge davon ist eine gleichmässige Verdichtung der Betonmasse in den Formnestern 7.
Oberhalb der Form 6 ist eine Stempelplatte 13 auf den Führungssäulen 3 vertikal beweglich gelagert und durch nicht dargestellte Hubelemente in Form von Hydraulikzylindern in bekannter Weise angetrieben. An der Unterseite der rechteckigen Stempelplatte 13 ist jeweils in den vier Eckbereichen ein Schwingungserreger 10 mit seinem feststehenden Teil 11 befestigt, während das Schwingteil 9 mit einer Halteplatte 14 verbunden ist. An der Unterseite der Halteplatte 14 sind mehrere Druckplatten 15 angeordnet, die jeweils den einzelnen Formnestern 7 der Form 6 zugeordnet sind. Durch Absenken der Stempelplatte 13 tauchen die Druckplatten 15 in die Formnester 7 ein und drücken auf die eingefüllte Betonmasse. Durch Anlegen einer Spannung an die Schwingungserreger 10 werden die Druckplatten 15 in vertikale Schwingungen versetzt, die sich auf die Betonmasse übertragen. Auf diese Weise wird zusätzlich zur Rüttelbewegung des Rütteltisches 8 eine weitere Rüttelwirkung durch die Druckplatten 15 auf die Betonmasse ausgeübt, so dass eine noch bessere Verteilung und Verdichtung in den Formnestern erzielt wird.
Jeder Schwingungserreger 10 weist ein an sich bekanntes Piezoelement 16 in Form einer keramischen Platte auf, die in dem als Gehäuse ausgebildeten feststehenden Teil 11 des Schwingungserregers 10 frei schwingbar eingespannt und mit einer elektrischen Wechselspannung beaufschlagbar ist (Fig. 3). Mit dem Piezoelement 16 ist ein Kolben 17 fest aber auswechselbar verbunden, der in einem mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Zylinderraum 18 des feststehenen Teils 11 vertikal beweglich geführt ist. An den Zylinderraum 18 schliesst sich nach oben ein zweiter Zylinderraum 18' mit einem kleineren Durchmesser an. Im Zylinderraum 18', der sich ebenfalls im feststehenden Teil 11 des Schwingungserregers 10 befindet, ist ein zweiter Kolben 19 vertikal beweglich geführt. Der zweite, gegenüber dem ersten Kolben 17 im Durchmesser kleinere Kolben 19 ist mit dem Schwingteil 9 des Schwingungserregers 10 fest verbunden.
Wird an das Piezoelement 16 eine Wechselspannung angelegt, so entstehen durch die Ausdehnung des Piezoelements 16 vertikale Bewegungsimpulse, die über den Kolben 17 auf die Hydraulikflüssigkeit und den zweiten Kolben 20 und damit auf das Schwingteil 9 übertragen werden. Auf diese Weise wird das Schwingteil 9 und damit auch der Rütteltisch 8, an dem das Schwingteil 9 befestigt ist, in vertikale Schwingungen versetzt. Bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 17 entsteht zwischen Kolben 17 und Kolben 19 eine Saugkraft, die durch eine auf den Kolben 19 wirkende Rückholfeder 20 unterstützt wird.
Die Kolben 17 und 19 bilden einen hydraulischen Wegübersetzer, mit dem der Schwingweg der Form gegenüber dem Schwingungsausschlag des Piezoelements 16 vergrössert oder verkleinert werden kann. Da im Ausführungsbeispiel der zweite Kolben 19 einen kleineren Durchmesser als der Kolben 17 hat, wird dadurch der Schwingweg der Form vergrössert.
Wird der Schwingungserreger 10 ohne Wegübersetzer betrieben, so entfällt die Hydraulikflüssigkeit in den Zylinderräumen 18, 18' und zwischen den beiden Kolben 17 und 19 besteht eine feste Verbindung. In diesem Fall werden die Schwingbewegungen des Piezoelements 16 in beiden Richtungen direkt auf das Schwingteil 9 übertragen. Die Rückholfeder 20 kann entfallen.
Die Fig. 4 der Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Schwingungserreger 10 nicht vertikal, sondern unter einem räumlichen Winkel zur Horizontalen und zur Senkrechten angeordnet sind. Hierzu weist das Maschinengestell 2 in den Eckbereichen vier Konsolen 21 auf, an deren oberen Enden 22 jeweils das feststehende Teil 11 des Schwingungserreger 10 befestigt ist. Das Schwingteil 9 des Schwingungserregers 10 ist an entsprechenden Aufnahmeplatten 23 des Rütteltisches 8 angelenkt. Die oberen Enden 22 der Konsolen 21 sind derart nach unten abgewinkelt, dass bei Befestigung des Schwingungserregers 10 dessen Längsachse 12, die gleichzeitig auch die Schwingrichtung des Schwingteiles 9 ist, unter einem räumlichen Winkel ∝ von 45° zur Senkrechten und zur Horizontalen verläuft. Dadurch wird bei Anlegen einer Spannung an die Schwingungserreger 10 ein räumliches Schwingen des Rütteltisches 8 mit einer entsprechend verstärkten Rüttelwirkung auf die Form 6 ermöglicht. Voraussetzung hierfür ist jedoch, dass die feststehenden Teile 11 der Schwingungserreger 10 an den Konsolen 21 und die Schwingteile 9 an den Aufnahmeplatten 23 des Rütteltisches 8 in Kugelgelenken 24 sphärisch gelagert sind.
Bei der Ausführung gemäss Fig. 4 wurde der Einfachheit halber auf die Anordnung von Schwingungserregern 10 zwischen der Stempelplatte 13 und den Druckplatten 15 verzichtet. Die Druckplatten 15 sind deshalb fest mit der Stempelplatte 13 verbunden.
In Fig. 5 ist ein schematisches Blockschaltbild einer elektronischen Steuerung der Schwingungserreger 10 dargestellt. Mit Hilfe von Frequenzreglern 25, die über einen Mikroprozessor 26 in bekannter Weise ansteuerbar sind, kann die Schwingfrequenz der einzelnen Schwingungserreger 10, beispielsweise je nach Art der in die Formnester 7 eingefüllten Betonmasse, verändert werden. Auch weitere Parameter des Rüttelantriebes, wie z.B. Schwingungsdauer, Schwingungsweg, Schwingungsrichtung und Anzahl der aktivierten Schwingungserreger können durch entsprechende, vorwählbare Computerprogramme in bekannter Weise vom Mikroprozessor 26 aus automatisch gesteuert werden. Soll beispielsweise ein unsymmetrischer Betonformkörper, z. B. mit einem winkelförmigen Querschnitt, hergestellt werden, so befindet sich auf einer Seite des Formnestes 7 eine grössere Menge Betonmasse als auf der gegenüberliegenden Seite. Um eine gleichmässige Verdichtung der Betonmasse zu erhalten, muss auf der Seite der grösseren Betonmasse eine grössere Rüttelenergie aufgewendet werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 beispielsweise nur einer oder beide Schwingungserreger 10, die auf der Seite der grösseren Betonmasse sind, aktiviert werden und die übrigen Schwingungserreger nicht oder mit einer kleineren Schwingfrequenz betrieben werden. Dadurch lässt sich die Schwingungsrichtung und der Schwingweg in der gewünschten Weise verändern.
Es besteht auch die Möglichkeit, zur Überwachung des Schwingverhaltens an der Form Sensoren anzubringen, mit denen die Schwingungsdaten aufgenommen und zur Steuerung der Schwingungserreger an den Mikroprozessor weitergegeben werden. Dadurch entsteht ein echtzeitfähiges, adaptives Regelsystem, das sich computergesteuert oder selbstregelnd an die jeweiligen Betriebsbedingungen anpassen kann. Die Piezoelektronik kann dabei sowohl als Sensor und auch als Aktor dienen.
Ein anderes Ausführungsbeispiel, bei der die Schwingungserreger 10 eine Klopfwirkung auf die Form 2 bzw. das Formbrett 8' ausüben, ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Der Rütteltisch 8 besteht bei dieser Ausführung aus drei parallelen, mit Abstand nebeneinander angeordneten Längsträgern 27, die einen Rüttelrahmen 28 bilden. Der Rüttelrahmen 28 ist mit den Schwingteilen 9 der Schwingungserreger 10 fest verbunden und weist drei auf den Längsträgern 27 befestigte Rütteleisten 29 auf. Die Rüttelleisten 29 verlaufen quer zu den Längsträgern 27 und sind mit Abstand von einander angeordnet. Die Oberseiten der Rüttelleisten 29 bilden eine gemeinsame Rüttelebene 30, die etwas unterhalb einer Auflageebene 31 für das Formbrett 8' liegt.
Zur Auflage des Formbrettes 8' sind sechs Auflageleisten 32 vorgesehen, die mit Abstand von einander angeordnet sind und parallel zu den Rüttelleisten 29 verlaufen. Die Auflageleisten 32 sind über Stützkörper 33 mit vier parallel zu den Längsträgern 27 des Rüttelrahmens 28 verlaufenden Trägern 34 eines Auflagerahmens 35 verbunden, der sich unterhalb des Rüttelrahmens 28 befindet und am Maschinengestell 2 befestigt ist. Die Anordnung ist so getroffen, dass jeweils zwischen einem Paar Auflageleisten 32, deren Stützkörper 33 nach unten durch den Rüttelrahmen 28 hindurchgeführt sind, je eine Rüttelleiste 29 angeordnet ist, wobei sich die Längsträger 27 des Rüttelrahmens 28 zwischen den Trägern 34 und den quer dazu verlaufenden Auflageleisten 32 befinden. Die Oberseiten der Auflageleisten 32 bilden dabei die Auflageebene 31 für das Formbrett 8'.
Beim Einschalten des Rüttelantriebes werden die Rüttelleisten 29 durch die Schwingungserreger 10 entsprechend der Rüttelfrequenz auf und abbewegt. Der vertikale Abstand zwischen der Rüttelebene 30 und der Auflageebene 31 ist so gewählt, dass die Rüttelleisten 29 in ihrer obersten Position auf die Unterseite des Formbrettes 8' schlagen und damit die gewünschte Klopfwirkung auf die Form 6 erzeugen. Dabei kann der Abstand zwischen Rüttelebene 30 und Auflageebene 31 in bekannter Weise, beispielsweise durch eine Höhenverstellung der Rüttelleisten 29, verändert werden. Das bedeutet, dass beispielsweise bei einer grösseren Schwingungsamplitude auch der Abstand zwischen den Ebenen 30 und 31 grösser sein muss.
Die erfindungsgemässe Rütteleinrichtung gemäss Fig. 6 und 7 hat den Vorteil, dass durch die Klopfwirkung der Rüttelleisten 29 bei bestimmten Bedingungen, beispielsweise bei einem geringen Feuchtigkeitsanteil im Beton, eine bessere Verdichtung und eine Reduzierung der Rüttlerzeit erzielt wird. Durch die gitterartige Konstruktion des Rüttelrahmens 28 und des Auflagerahmens 31 können Betonreste ungehindert nach unten fallen. Dadurch wird die Verschmutzungsgefahr der Formmaschine erheblich verringert.

Claims (20)

  1. Rüttelantrieb für eine Form, insbesondere zur Herstellung von Betonformkörpern, die auf einen Rütteltisch abgesetzt und mit fliessfähigem Beton gefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Rüttelantrieb aus mindestens einem piezoelektrischen Schwingungserreger (10) besteht, dessen feststehendes Teil (11) mit dem Maschinengestell (2) und das Schwingteil (9) mit dem Rütteltisch (8) verbunden ist.
  2. Rüttelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingteil (9) des Schwingungserregers (10) mit einem Piezoelement (16) in Verbindung steht, das im feststehenden Teil (11) des Schwingungserregers (10) frei schwingbar eingespannt ist.
  3. Rüttelantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserreger (10) mit einem Wegübersetzer verbunden ist.
  4. Rüttelantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Piezoelement (16) ein Kolben (17) befestigt ist, der über eine Hydraulikflüssigkeit mit einem zweiten, grösseren oder kleineren Kolben (19) verbunden ist, wobei der zweite Kolben (19) am Schwingteil (9) des Schwingungserregers (10) befestigt ist.
  5. Rüttelantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwärtsbewegung des Kolbens (19) durch eine Rückholfeder (20) unterstützt wird.
  6. Rüttelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Piezoelement (16) des Schwingungserregers (10) aus Keramik besteht.
  7. Rüttelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den vier Eckbereichen des Rütteltisches (8) je ein Schwingungserreger (10) mit vertikaler Schwingrichtung angeordnet ist.
  8. Rüttelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den vier Eckbereichen des Rütteltisches (8) je ein Schwingungserreger (10) angeordnet ist, dessen Längsachse (12), die gleichzeitig die Schwingachse ist, mit der Senkrechten und der Horizontalen einen Winkel (∝) einschliesst.
  9. Rüttelantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (∝) 45° beträgt.
  10. Rüttelantrieb nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungserreger (10) über sphärische Lager mit dem Rütteltisch (8) und/oder dem Maschinengestell (2) verbunden sind.
  11. Rüttelantrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager aus Kugelgelenken (24) bestehen.
  12. Rüttelantrieb, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit den Formnestern der Form zugeordneten Druckplatten, die durch Hubelemente vertikal beweglich sind und von oben auf die in die Formnester eingefüllte Betonmasse drücken, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Hubelementen und den Druckplatten (15) ein oder mehrere Schwingungserreger (10) angeordnet sind.
  13. Rüttelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter des Rüttelantriebes, wie Schwingfreqenz und/oder Schwingungsdauer und/oder Schwingungsweg und/oder Schwingungsrichtung und/oder die Anzahl der aktivierten Schwingungserreger (10) veränderbar sind.
  14. Rüttelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungserreger (10) mit einem Mikroprozessor (26) verbunden sind, der ein oder mehrere vorwählbare Programme zur Einstellung der erforderlichen Parametergrössen des Rüttelantriebes enthält.
  15. Rüttelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungserreger (10) einzeln oder in Gruppen steuerbar sind.
  16. Rüttelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Rütteltisch (8, 28) einen oder mehrere Durchbrüche aufweist, durch die ein oder mehrere Stützkörper (33) berührungsfrei hindurchgeführt sind, wobei die oberen Enden der Stützkörper (33) eine Auflageebene (31) für ein Formbrett (8') bilden.
  17. Rüttelantrieb nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkörper (33) auf einem Auflagerahmen (35) befestigt sind, der mit dem Maschinengestell (2) fest verbunden ist.
  18. Rüttelantrieb nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageebene (31) etwas über der Rüttelebene (30) des Rütteltisches (8, 28) liegt.
  19. Rüttelantrieb nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Auflageebene (31) entsprechend der Rüttelfrequenz des Rütteltisches (8, 28) einstellbar ist.
  20. Rüttelantrieb nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Rütteltisch (8) aus einem Rüttelrahmen (28) mit mehreren Rüttelleisten (29) besteht, deren Oberseiten die etwas unterhalb der Auflageebene (31) liegende Rüttelebene (30) bilden und die Auf lageebene (31) durch mehrere Auf lageleisten (32) gebildet wird, die parallel zwischen den Rüttelleisten (29) des Rüttelrahmens (28) verlaufen und am oberen Ende der Stützkörper (33) des Auflagerahmens (35) befestigt sind, wobei die Stützkörper (33) zwischen Längsträgern (27) des Rüttelrahmens (28) durch diesen hindurch nach oben geführt sind.
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