EP1050393B1 - Rüttelantrieb für eine Form - Google Patents

Rüttelantrieb für eine Form Download PDF

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EP1050393B1
EP1050393B1 EP00107426A EP00107426A EP1050393B1 EP 1050393 B1 EP1050393 B1 EP 1050393B1 EP 00107426 A EP00107426 A EP 00107426A EP 00107426 A EP00107426 A EP 00107426A EP 1050393 B1 EP1050393 B1 EP 1050393B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vibration
vibratory drive
drive according
vibrating
vibrating table
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP00107426A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1050393A2 (de
EP1050393A3 (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 GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobra Formen GmbH filed Critical Kobra Formen GmbH
Publication of EP1050393A2 publication Critical patent/EP1050393A2/de
Publication of EP1050393A3 publication Critical patent/EP1050393A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1050393B1 publication Critical patent/EP1050393B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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 vibrating drive for a mold for the production of concrete moldings, which is deposited on a vibrating table and filled with flowable concrete.
  • a disadvantage of these known embodiments is that the mechanical unbalance motors generate largely uncontrolled shaking movements, which lead to damage and premature wear of the mold. For this reason, shape and vibrating table must be very stable and thus be built more complex. In addition, machine and form are often not perfectly matched in terms of vibration technology. The same applies to the concrete mass filled into the mold, which, depending on the type, volume, grain size, moisture, specific gravity, etc., requires different oscillation parameters, such as oscillation frequency, oscillation period, oscillation path, oscillation direction, etc. Such voting errors lead to an uneven filling of the mold cavities and a non-uniform compaction of the concrete mass within the mold. The consequence of this is a defective quality of the finished molded parts. The more massive shape and the relatively heavy vibrating table also require a much higher vibratory energy.
  • the DE-OS 38 37 686 is a spatial vibration system in which a filled with concrete mass form for the production of concrete moldings is kept in resonance vibration.
  • the mold is supported by suspension springs on the machine frame and vibrated by means of vibration exciters in the form of unbalanced motors.
  • the parameters stiffness and damping of the suspension springs are sampled and the resonant frequency of the vibration system is measured and monitored in a microprocessor. As soon as the resonance frequency is exceeded or fallen below, a corresponding correction is made by changing the suspension spring parameters to the oscillating system to keep in the desired resonant frequency. This is to create optimal vibration conditions at low input power.
  • the invention has for its object to provide a vibrator drive of the type mentioned above, which is adjustable according to the different requirements of the practice in a simple manner to ensure optimum vibration behavior of the mold and thus a high quality of the final product.
  • the object is achieved in that the Ganttelantrieb consists of at least one piezoelectric vibration generator whose fixed part with the machine frame and the vibrating part is connected to the vibrating table.
  • Piezoelectric elements are known per se for exciting vibrations.
  • a workbench for grinding small workpieces known, which is connected via a plurality of piezo actuators with a base plate and introduces an additional vertical movement component in the workpiece machining by vibration.
  • the work table is stabilized via a central support and a leaf spring arrangement in a rest position.
  • Piezo elements are also used for vibration excitation in other areas, such as ultrasound applications.
  • a use in Rüttelantrieben for molds for the production of concrete moldings is not yet known.
  • the oscillating part of the vibration exciter is connected to a piezoelectric element, which is clamped in a freely oscillating manner in the stationary part of the vibration exciter.
  • the vibration exciter can be connected to a path translator.
  • the path translator is characterized in that the piezoelectric element, a piston is fixed, which is connected via a hydraulic fluid with a second, smaller or larger piston in drive connection, wherein the second piston is attached to the vibrating part of the vibration exciter.
  • the downward movement of the second piston which is caused by the suction force of the first piston, are supported by a return spring.
  • the piezoelectric element of the vibration exciter consists of ceramic.
  • a vibration generator with a vertical oscillation direction is arranged in the four corner regions of the quadrangular vibrating table.
  • a vibration exciter is arranged in each of the four corner regions of the vibrating table, whose longitudinal axis, which is also the direction of vibration, with the horizontal and the vertical forms an angle.
  • the angle is 45 °.
  • the vibration exciters are connected via spherical bearings with the vibrating table and / or with the machine frame.
  • the bearings consist of ball joints.
  • the parameters of the Rüttelantriebes such as vibration frequency and / or vibration duration and / or vibration path and / or The direction of vibration and / or the number of activated vibration exciter changeable.
  • the vibration exciters are connected to a microprocessor, which contains one or more pre-selectable programs for setting the required parameter sizes of the Hinttelantriebes.
  • the vibration exciter can be controlled individually or in groups.
  • the advantages achieved by the invention are, in particular, that the inventive incorporation of piezoelectric vibration exciters offers the opportunity to adjust the vibratory drive the different operating conditions so that, depending on the product always optimal filling and compression 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 vibrator makes it possible to produce the desired excitation frequency immediately and in a relatively simple manner. The required vibration energy and noise pollution are reduced.
  • arranged in the conventional vibrating between vibrating and vibrating table frame vibrating metal bearings that absorb a large part of the excitation frequency in the inventive design omitted. Since the vibration exciters also serve to support the vibrating table, a free space is created below the mold, which can be used, for example, for retracting mandrels or recess bodies into the mold.
  • a molding machine 1 for the production of concrete moldings consists of a machine frame 2 with four vertical guide columns 3, which are interconnected at their upper end by a plate 4 (Fig. 1).
  • a mold carrier plate 5 On the guide columns 3 is a mold carrier plate 5 with a mold 6, which carries up and down open mold nests 7, mounted vertically movable. Hydraulic cylinder, not shown, the mold 6 in a known manner up and down and on a vibrating table 8 and a lying on the vibrating board 8 'deductible.
  • a vibrating part 9 of a piezoelectric ceramic vibrator 10 is fixed in each of the four corner regions, whose fixed part 11 is connected to the machine frame 2.
  • the vibration exciters 10 After filling the mold cavities 7, the vibration exciters 10 are energized by applying an AC voltage and placed in a reciprocating oscillatory motion, which is transmitted to the vibrating table 7 and the mold 6 lying thereon.
  • the longitudinal axis 12 of the vibration exciter 10, which means the same direction of vibration of the vibrating parts 9, is vertically aligned, so that the vibrating table 8 is compared with the machine frame 2 in an oscillating up and down movement. The consequence of this is a uniform compaction of the concrete mass in the mold cavities 7.
  • a stamp plate 13 is mounted vertically movable on the guide columns 3 and driven by not shown lifting elements in the form of hydraulic cylinders in a known manner.
  • a vibration exciter 10 is fixed with its fixed part 11 in each of the four corner regions, while the vibrating part 9 is connected to a holding plate 14.
  • a plurality of pressure plates 15 are arranged, which are each associated with the individual mold cavities 7 of the mold 6.
  • the pressure plates 15 dip into the mold cavities 7 and press on the filled concrete mass.
  • the pressure plates 15 are placed in vertical vibrations, which are transmitted to the concrete mass. In this way, in addition to the shaking movement of the vibrating table 8, a further vibration effect is exerted by the pressure plates 15 on the concrete mass, so that an even better distribution and compression in the mold cavities is achieved.
  • Each vibration exciter 10 has a known piezoelectric element 16 in the form of a ceramic plate, which is freely swingably clamped in the fixed part 11 of the vibration exciter 10 designed as a housing and can be acted upon by an electrical alternating voltage (FIG. 3).
  • the piezoelectric element 16 With the piezoelectric element 16 is a piston 17 fixed but interchangeably connected, which is guided vertically movable in a filled with hydraulic fluid cylinder chamber 18 of the fixed part 11.
  • To the cylinder chamber 18 is followed up to a second cylinder chamber 18 'with a smaller diameter.
  • a second piston 19 is guided vertically movable.
  • the second piston 19, which is smaller in diameter than the first piston 17, is fixedly connected to the oscillating part 9 of the vibration exciter 10.
  • the movement of the piezoelectric element 16 produces vertical motion pulses, which are transmitted via the piston 17 to the hydraulic fluid and the second piston 19 and thus to the oscillating part 9.
  • the vibrating part 9 and thus also the vibrating table 8, on which the vibrating part 9 is fixed are set in vertical oscillations.
  • a suction force which is supported by a force acting on the piston 19 return spring 20.
  • the pistons 17 and 19 form a hydraulic path translator with which the oscillation travel of the mold can be increased or reduced in relation to the oscillation deflection of the piezoelement 16.
  • the second Piston 19 has a smaller diameter than the piston 17, thereby the vibration path of the mold is increased.
  • the vibration generator 10 If the vibration generator 10 is operated without path translator, then eliminates the hydraulic fluid in the cylinder chambers 18, 18 'and between the two pistons 17 and 19 is a firm connection. In this case, the oscillatory movements of the piezoelectric element 16 are transmitted directly to the oscillating part 9 in both directions.
  • the return spring 20 can be omitted.
  • the vibration exciters 10 are not arranged vertically, but at a spatial angle to the horizontal and to the vertical.
  • the machine frame 2 in the corner regions on four brackets 21, at the upper ends 22 each of the fixed part 11 of the vibration exciter 10 is fixed.
  • the vibrating part 9 of the vibrator 10 is articulated to corresponding receiving plates 23 of the vibrating table 8.
  • the upper ends 22 of the brackets 21 are angled down so that when fastening the vibration exciter 10 whose longitudinal axis 12, which is also the direction of vibration of the vibrating part 9, at a spatial angle ⁇ of 45 ° to the vertical and horizontal.
  • Fig. 5 is a schematic block diagram of an electronic control of the vibration exciter 10 is shown.
  • frequency regulators 25 which are controlled via a microprocessor 26 in a known manner
  • the oscillation frequency of the individual vibration exciter 10 for example, depending on the type of filled in the mold cavity 7 concrete mass, can be changed.
  • Other parameters of the Rüttelantriebes such as vibration duration, vibration path, direction of vibration and number of activated vibration exciters can be automatically controlled by appropriate, pre-selectable computer programs in a known manner from the microprocessor 26 from. For example, if an asymmetrical concrete moldings, z. B.
  • the piezoelectric unit can serve as both a sensor and as an actuator.
  • the vibrating table 8 in this embodiment consists of three parallel, spaced apart side rails 27, which form a vibrating frame 28.
  • the vibrating frame 28 is fixedly connected to the vibrating parts 9 of the vibration exciter 10 and has three attached to the side rails 27 vibrating rails 29.
  • the vibrating bars 29 extend transversely to the longitudinal members 27 and are arranged at a distance from each other.
  • the tops of the Hinttelleisten 29 form a common Hinttelebene 30, which is slightly below a support plane 31 for the molding board 8 '.
  • support strips 32 are provided, which are arranged at a distance from each other and extend parallel to the vibrating bars 29.
  • the support strips 32 are connected via support body 33 with four parallel to the longitudinal members 27 of the Studttelrahmens 28 extending supports 34 of a support frame 35 which is located below the Hinttelrahmens 28 and is fixed to the machine frame 2.
  • the arrangement is such that in each case between a pair of support strips 32, the support body 33 are passed down through the Hinttelrahmen 28, depending a Hinttelological 29 is arranged, with the side members 27 of the Hinttelrahmens 28 between the carriers 34 and the transverse thereto Support strips 32 are located.
  • the tops of the support strips 32 form the support plane 31 for the molding board 8 '.
  • the distance between the vibrating plane 30 and support plane 31 in a known manner, for example by a height adjustment of the vibrating bars 29, to be changed. This means that, for example, with a larger oscillation amplitude, the distance between the planes 30 and 31 must be greater.
  • the vibrating device according to the invention according to FIGS. 6 and 7 has the advantage that a better compaction and a reduction of the vibrator time is achieved by the knocking action of the vibrating bars 29 under certain conditions, for example with a low moisture content in the concrete.
  • concrete residues can fall freely unhindered down. As a result, the risk of contamination of the molding machine is significantly reduced.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Rüttelantrieb für eine Form 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. Ein deartiger Rüttelantrieb ist beispielsweise aus der EP 896 866 A2 bekannt.
  • 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.
  • Piezoelemente sind zur Anregung von Schwingungen an sich bekannt. Beispielsweise ist in der JP01127239A ein Werktisch zur Schleifbearbeitung kleiner werkstücke bekannt, welcher über mehrere Piezoaktuatoren mit einer Basisplatte verbunden ist und durch Vibration eine zusätzliche vertikale Bewegungskomponente bei der Werkstückbearbeitung einbringt. Der werktisch ist über eine zentrale Stütze und eine Blattfederanordnung in einer Ruhelage stabilisiert.
  • Piezoelemente sind auch zur Vibrationsanregung in anderen Bereichen, beispielsweise Ultraschall Applikationen gebräuchlich. Eine Verwendung in Rüttelantrieben für Formen zur Herstellung von Betonformkörpern ist bislang nicht bekannt.
  • 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 hin-und 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 19 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 α 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 zur Herstellung von Betonformkörpern, die auf einen Rütteltisch abgesetzt und mit fliessfähigem Beton gefüllt wird, mit einem Schwingungserreger mit einem feststehenden Teil und einem Schwingteil, wobei das feststehende Teil (11) mit dem Maschinengestell (2) und das Schwingteil (9) mit dem Rütteltisch (8) verbunden ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rüttelantrieb aus mindestens einem piezoelektrischen Schwingungserreger (10) besteht.
  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 (α) einschliesst.
  9. Rüttelantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) 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 nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass den Formnestern Druckplatten (15) zugeordnet sind, welche durch Hubelemente vertikal beweglich sind und von oben auf die in die Formnester eingefüllte Betonmasse drücken, und dass zwischen den Hubelementen und den Druckplatten (15) ein oder mehrere Schwingungserreger 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 Auflageebene (31) durch mehrere Auflageleisten (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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