EP1064131B1 - Betonverdichtungsanordnung mit schwingungssensor und steuerung - Google Patents

Betonverdichtungsanordnung mit schwingungssensor und steuerung Download PDF

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EP1064131B1
EP1064131B1 EP99915614A EP99915614A EP1064131B1 EP 1064131 B1 EP1064131 B1 EP 1064131B1 EP 99915614 A EP99915614 A EP 99915614A EP 99915614 A EP99915614 A EP 99915614A EP 1064131 B1 EP1064131 B1 EP 1064131B1
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EP
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vibration
formwork
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concrete
producing device
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Wacker Construction Equipment AG
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    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
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    • 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
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    • B28B17/00—Details of, or accessories for, apparatus for shaping the material; Auxiliary measures taken in connection with such shaping
    • B28B17/0063—Control arrangements
    • B28B17/0081—Process control

Definitions

  • the invention relates to a concrete compacting arrangement according to the preamble of claim 1.
  • Such an arrangement is used to compress still plastically deformable Concrete that is poured into a formwork to produce concrete parts has been.
  • Vibration units attached, which often each have an external vibrator.
  • Such an external vibrator usually consists of a motor that drives one or more unbalances consisting of flyweights and thereby generating an oscillation which is transmitted to the Formwork is transferred. By shaking the formwork, the concrete can be compressed in the desired manner.
  • DE 195 42 868 A1 discloses a concrete compacting arrangement with two attached to a formwork and each have a vibration generator having vibrating units known.
  • the vibration of the formwork is attached to the vibrating units Acceleration sensors are detected and sent to a common signal processing unit forwarded.
  • a Data processing logic connected from the measured values and from stored Comparative values a forecast of the expected product quality of the molded concrete parts.
  • the invention has for its object a concrete compacting arrangement specify where only those areas of the formwork are more excitable, which have not yet vibrated with the desired strength, whereby one flexible and easy adaptation of the concrete compaction arrangement to different Formwork geometries and a different number of external vibrators is to be aimed for.
  • each one own vibration generator, own acceleration sensor, have their own frequency converter and control. This allows the vibration strength at the individual points of the Formwork very precisely and individually by controlling the individual vibrating units respectively.
  • the controls of the respective with an advantageous further development Vibrating units coupled together via a data line.
  • the data line can also be connected to a common host computer which is used for individual control of the vibrating units.
  • the solution according to the invention makes it possible to use the acceleration sensor to detect the vibration acting on the formwork.
  • One of the Vibration corresponding, permanently changing acceleration value is delivered to the controller, which corresponds to the operating parameters of the vibration generator can vary. around on the formwork to generate the desired vibration. For example, it is possible that the controller increases the frequency of the vibration generator, if the accelerometer vibration of the formwork is too low has detected.
  • the acceleration sensor on the vibration generating device or on the Formwork attached. This makes it possible for the acceleration sensor either the vibration directly on the formwork or - due to a rigid Attachment of the vibration generator to the formwork the vibration generator experiencing the same vibration as the formwork can tap.
  • target values for the individual controls provided on the vibrating units are the frequency of the vibration generating device, a target acceleration or a permissible control range within which the individual control depending on the measured vibration signal Can control vibration generating device.
  • a concrete compaction arrangement according to the invention has several vibrating units 1, each of which is also shown only schematically and arranged to hold liquid concrete formwork 2 are.
  • the vibrating units 1 each consist of a vibration generator serving external vibrators rigidly attached to the formwork 2 3 and a frequency converter 4, an acceleration sensor 5 and a controller 6. To simplify the illustration, in the figure only the structure of one of the vibrating units 1 is shown.
  • the known external vibrator 3 consists essentially of a Electric motor and one or two flyweights driven by the motor, the rotation required to create the unbalance required Cause vibrations. To make the vibrations as lossless as possible To transfer to the formwork 2, the external vibrator 3 with the formwork 2 be rigidly connected. As already described, the external vibrator 3 is a such known, so that on a further description and an illustration is omitted in the figure.
  • the electric motor is the External vibrator 3 upstream of a frequency converter 4, which in known Way is connected to the mains.
  • the frequency converter 4 converts the mains frequency into a voltage frequency suitable for the external vibrator 3 around. While it is known, all external vibrators connected to the formwork 2 3 to feed by a frequency converter 4 is according to the invention a separate frequency converter 4 is provided for each external vibrator 3.
  • the frequency converter 4 is arranged directly on the external vibrator 3. Depending on the embodiment, however, it may also be appropriate. the frequency converter 4 in a separate control cabinet, not shown, away from the external vibrator 3.
  • the acceleration sensor 5 is also part of the vibrating unit 1 preferably either on the external vibrator 3 or directly on the formwork 2 is attached to capture the generated vibration as precisely as possible to be able to.
  • the acceleration sensor 5 registers the vibration caused and acting on the formwork 2 accelerations and generates a signal therefrom, which is passed on to the controller 6.
  • the controller 6 can - depending on the embodiment of the invention - as Regulation can be implemented based on those measured by the acceleration sensor 5 Acceleration values and a corresponding setpoint specification controls the frequency converter 4. The following are also suitable as parameters measured vibration frequency also the measured acceleration values. A permissible control range or also a can be in the control 6 Map be saved. with the help of which the controller 6 taking into account the signal from the acceleration sensor 5 the operation of the external vibrator 3 influenced.
  • vibrating units 1 are attached to the formwork 2, it can be particularly advantageous according to an embodiment of the invention, if the vibrating units 1 or their respective controls 6 via a data line 7 are coupled together.
  • the controls 6 can provide information to one another exchange and each other about certain operating conditions inform.
  • the data line 7 is also coupled to a host computer 8, Via which each of the controls 6 can be controlled centrally. from Each computer 6 becomes the master computer 8 for the corresponding production step operating parameters required when producing the concrete parts supplied in the form of setpoints.
  • the host computer 8 gives e.g. each one Control 6 in front of what frequency at this time the external vibrator 3 should run, or which acceleration values should be achieved.
  • the master computer 8 can also have a corresponding permissible control range transmit to the controller 6, within which the controller 6 is autonomous, controls the external vibrator 3 in accordance with the stored control program.
  • the master computer 8 makes it possible to fill the liquid concrete into the through the formwork 2 determined form the vibrating units 1 initially drive at a low frequency to avoid excessive noise generation.
  • the host computer 8 increases the frequency of the external vibrators 3.
  • each local controller 6 determines whether the assigned external vibrator 3 reached the required acceleration on the formwork 2. If the measured acceleration is insufficient, the controller 6 increases it Frequency of the external vibrator 3 via the frequency converter 4. If it is too large However, acceleration reduces the frequency.

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Abstract

Eine erfindungsgemäße Betonverdichtungsanordnung zum Verdichten von plastisch verformbarem Beton in einer Schalung (2) weist mindestens eine an der Schalung (2) befestigte und eine Schwingungserzeugungseinrichtung (3) aufweisende Rütteleinheit (1) auf. Die Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Rütteleinheit (1) einen Beschleunigungssensor (5) zum Generieren eines einer von der Schwingungserzeugungseinrichtung (3) an der Schalung (2) erzeugten Schwingung entsprechenden Signals und eine von dem Signal beaufschlagbare Steuerung (6) zum Einstellen von Betriebsparametern der Schwingungserzeugungseinrichtung (3) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betonverdichtungsanordnung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Eine derartige Anordnung dient zum Verdichten von noch plastisch verformbarem Beton, der zur Erzeugung von Betonteilen in eine Schalung eingefüllt worden ist. An der Schalung sind mindestens eine, üblicherweise aber mehrere Rütteleinheiten befestigt, die häufig jeweils einen Außenrüttler aufweisen. Ein derartiger Außenrüttler besteht üblicherweise aus einem Motor, der ein oder mehrere aus Fliehgewichten bestehende Unwuchten antreibt und dadurch eine Schwingung erzeugt, die über eine starre Verbindung auf die Schalung übertragen wird. Durch das Rütteln der Schalung kann der Beton in der gewünschten Weise verdichtet werden.
Üblicherweise werden an Schalungen für größere Betonteile eine bestimmte Anzahl von Außenrüttlern angeordnet, die alle mit einem gemeinsamen Frequenzumformer gekoppelt sind, der für die angeschlossenen Elektromotoren eine elektrische Wechselspannung mit der gewünschten Frequenz bereitstellt.
In der Praxis tritt häufig das Problem auf, daß bestimmte Bereiche der Schalung und damit Teile des Betons nicht ausreichend gerüttelt und dadurch verdichtet werden. Wenn der Bediener dieses Problem erkannt hat, erhöht er üblicherweise die vom Frequenzumformer bereitgestellte Spannungsfrequenz: Die Frequenzerhöhung betrifft allerdings alle angeschlossenen Außenrüttler gleichzeitig, unabhängig davon, ob sich die Rüttler in der Nähe des bisher schwach erregten Betons oder an einer Stelle mit bereits starker Erregung befinden. Dies führt zu einer erheblichen Lärm- und Materialbelastung, die sowohl für die Bediener als auch für die Schalung nachteilig ist.
Aus der DE 195 42 868 A1 ist eine Betonverdichtungsanordnung mit zwei an einer Schalung befestigten und jeweils eine Schwingungserzeugungseinrichtung aufweisenden Rütteleinheiten bekannt.
Die Schwingung der Schalung wird jeweils durch an den Rütteleinheiten befestigte Beschleunigungssensoren erfaßt und an eine gemeinsame Signalverarbeitungseinheit weitergeleitet. An die Signalverarbeitungseinheit ist eine Datenverarbeitungslogik angeschlossen, die aus den Meßwerten und aus abgespeicherten Vergleichswerten eine Prognose über die zu erwartende Produktqualität der Betonformteile erstellt.
Die für alle Rütteleinheiten maßgebliche zentrale Steuerung erfordert im Vorfeld eine sehr genaue Ermittlung der im Betrieb möglichen Parameter. Für diesen Zweck wird z. B. die Abspeicherung eines Expertenkatalogs vorgeschlagen. Die Anpassung der Verdichtungsanordnung für verschiedene Formteile bzw. der Betrieb von mehr als zwei Rütteleinheiten erfordert somit einen ganz erheblichen Aufwand für die Festlegung des Expertenkatalogs.
Eine ähnliche Anordnung ist aus der DE 297 12 242 U1 bekannt. Dort sind an einem Rütteltisch mehrere Schwingungserzeugungseinrichtungen vorgesehen, deren Frequenz und relative Phasenlage einzeln einstellbar sind. Dazu sind an dem Rütteltisch mehrere Sensoren angeordnet, die die Gesamtreaktion, d. h. Gesamtschwingung des Rütteltisches erfassen und als Meßsignal an eine gemeinsame Steuerung weitergeben. Auch bei dieser Anordnung ist es erforderlich, daß in den als Steuerung dienenden Vektorreglern aufwendige Regelalgorithmen, Kennfelder etc. abgespeichert sind, um die gewünschten komplexen Schwingungsreaktionen zu erhalten. Andernfalls können die Rückmeldungen von den Sensoren nur unbefriedigend ausgewertet werden.
Ein prinzipiell vergleichbarer Aufbau ist der DE 36 40 079 A1 entnehmbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betonverdichtungsanordnung anzugeben, bei der nur solche Bereiche der Schalung stärker erregbar sind, die bis dahin noch nicht mit der gewünschten Stärke schwingen, wobei eine flexible und einfache Anpassung der Betonverdichtungsanordnung an verschiedene Schalungsgeometrien und eine verschiedene Anzahl von Außenrüttlern anzustreben ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Betonverdichtungsanordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Erfindungsgemäß sind mehrere Rütteleinheiten vorgesehen, die jeweils eine eigene Schwingungserzeugungseinrichtung, einen eigenen Beschleunigungssensor, einen eigenen Frequenzumformer und eine eigene Steuerung aufweisen. Dadurch kann die Schwingungsstärke an den einzelnen Stellen der Schalung sehr genau und individuell durch Ansteuern der einzelnen Rütteleinheiten erfolgen. Um eine Koordination der Steuerungen zu ermöglichen, sind bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung die Steuerungen der jeweiligen Rütteleinheiten über eine Datenleitung miteinander gekoppelt. Die Datenleitung kann auch mit einem gemeinsamen Leitrechner verbunden sein, der zur individuellen Ansteuerung der Rütteleinheiten dient.
Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, über den Beschleunigungssensor die an der Schalung wirkende Schwingung zu erfassen. Ein der Schwingung entsprechender, sich permanent ändernder Beschleunigungswert wird an die Steuerung geliefert, die entsprechend die Betriebsparameter der Schwingungserzeugungseinrichtung variieren kann. um an der Schalung die gewünschte Schwingung zu erzeugen. So ist es zum Beispiel möglich, daß die Steuerung die Frequenz der Schwingungserzeugungseinrichtung erhöht, wenn der Beschleunigungssensor eine zu niedrige Schwingung der Schalung detektiert hat.
Durch Ansteuern des Frequenzumformers mittels der Steuerung ist es in einfacher Weise möglich, die Schwingungsfrequenz der Schwingungserzeugungseinrtchtung zu variieren.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Beschleunigungssensor an der Schwingungserzeugungseinrichtung oder an der Schalung befestigt. Damit ist es möglich, daß der Beschleunigungssensor entweder die Schwingung direkt an der Schalung oder - aufgrund einer starren Befestigung der Schwingungserzeugungseinrichtung an der Schalung-an der die gleiche Schwingung wie die Schalung erfahrenden Schwingungserzeugungseinrichtung abgreifen kann.
Als Sollwerte für die an den Rütteleinheiten vorgesehenen Einzelsteuerungen eignen sich die Frequenz der Schwingungserzeugungseinrichtung, eine Soll-Beschleunigung oder ein zulässiger Regelbereich innerhalb dem die Einzelsteuerung in Abhängigkeit von dem gemessenen Schwingungssignal die Schwingungserzeugungseinrichtung ansteuern kann.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Figur näher erläutert. Die Figur zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Betonverdichtungsanordnung.
Eine erfindungsgemäße Betonverdichtungsanordnung weist mehrere Rütteleinheiten 1 auf, die jeweils an einer ebenfalls nur schematisch dargestellten und zur Aufnahme von flüssigem Beton dienenden Schalung 2 angeordnet sind. Die Rütteleinheiten 1 bestehen jeweils aus einem als Schwingungserzeugungseinrichtung dienenden, an der Schalung 2 starr befestigten Außenrüttler 3 sowie einem Frequenzumformer 4, einem Beschleunigungssensor 5 und einer Steuerung 6. Zur Vereinfachung der Darstellung wird in der Figur nur der Aufbau von einer der Rütteleinheiten 1 gezeigt.
Der an sich bekannte Außenrüttler 3 besteht im wesentlichen aus einem Elektromotor und einem oder zwei von dem Motor angetriebenen Fliehgewichten, die bei Drehung die erforderliche Unwucht zur Erzeugung der gewollten Schwingungen bewirken. Um die Schwingungen möglichst verlustfrei auf die Schalung 2 zu übertragen, muß der Außenrüttler 3 mit der Schalung 2 starr verbunden sein. Wie bereits beschrieben, ist der Außenrüttler 3 als solcher bekannt, so daß auf eine weitere Beschreibung sowie eine Darstellung in der Figur verzichtet wird.
Um die Schwingungsfrequenz einstellen zu können, ist dem Elektromotor des Außenrüttlers 3 ein Frequenzumformer 4 vorgeschaltet, der in bekannter Weise mit dem Stromnetz verbunden ist. Der Frequenzumformer 4 wandelt die Netzfrequenz in eine für den Außenrüttler 3 geeignete Spannungsfrequenz um. Während es bekannt ist, alle mit der Schalung 2 verbundenen Außenrüttler 3 durch einen Frequenzumformer 4 zu speisen, ist erfindungsgemäß für jeden Außenrüttler 3 ein eigener Frequenzumformer 4 vorgesehen.
In der Figur ist der Frequenzumformer 4 direkt an dem Außenrüttler 3 angeordnet. Je nach Ausführungsform kann es jedoch auch zweckmäßig sein. den Frequenzumformer 4 in einem nicht dargestellten, separaten Schaltschrank, abseits des Außenrüttlers 3, vorzusehen.
Bestandteil der Rütteleinheit 1 ist auch der Beschleunigungssensor 5, der vorzugsweise entweder an dem Außenrüttler 3 oder direkt auf der Schalung 2 angebracht wird, um möglichst präzise die erzeugte Schwingung erfassen zu können. Der Beschleunigungssensor 5 registriert die durch die Schwingung hervorgerufenen und auf die Schalung 2 wirkenden Beschleunigungen und erzeugt daraus ein Signal, das an die Steuerung 6 weitergeführt wird.
Die Steuerung 6 kann - je nach Ausgestaltung der Erfindung - auch als Regelung realisiert sein, die aufgrund der vom Beschleunigungssensor 5 gemessenen Beschleunigungswerte und einer entsprechenden Sollwert-Vorgabe den Frequenzumformer 4 ansteuert. Als Parameter eignen sich außer der gemessenen Schwingungsfrequenz auch die gemessenen Beschleunigungswerte. In der Steuerung 6 kann ein zulässiger Regelbereich oder auch ein Kennfeld abgespeichert sein. mit Hilfe dessen die Steuerung 6 unter Berücksichtigung des Signals vom Beschleunigungssensor 5 den Betrieb des Außenrüttlers 3 beeinflußt.
Wenn mehrere Rütteleinheiten 1 an der Schalung 2 befestigt sind, kann es gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besonders vorteilhaft sein, wenn die Rütteleinheiten 1 bzw. ihre jeweiligen Steuerungen 6 über eine Datenleitung 7 miteinander gekoppelt sind. Über die beispielsweise als Datenbus ausgeführte Datenleitung 7 können die Steuerungen 6 miteinander Informationen austauschen und sich gegenseitig über bestimmte Betriebszustände informieren.
Bei der in der Figur dargestellten, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Datenleitung 7 noch mit einem Leitrechner 8 gekoppelt, über den zentral jede einzelne der Steuerungen 6 ansteuerbar ist. Vom Leitrechner 8 werden jeder Steuerung 6 die zu dem entsprechenden Fertigungsschritt beim Erzeugen der Betonteile erforderlichen Betriebsparameter in Form von Sollwerten zugeführt. Der Leitrechner 8 gibt z.B. jeder einzelnen Steuerung 6 vor, mit welcher Frequenz zu diesem Zeitpunkt der Außenrüttler 3 laufen soll, bzw. welche Beschleunigungswerte erreicht werden sollen. Dazu kann der Leitrechner 8 auch einen entsprechenden zulässigen Regelbereich an die Steuerung 6 übermitteln, innerhalb dem die Steuerung 6 autark, entsprechend dem abgelegten Steuerprogramm den Außenrüttler 3 ansteuert.
Der Leitrechner 8 ermöglicht es, beim Füllen des flüssigen Betons in die durch die Schalung 2 bestimmte Form die Rütteleinheiten 1 zunächst mit niedriger Frequenz zu fahren, um eine übermäßige Lärmerzeugung zu vermeiden. Beim anschließenden Verdichtungsprozeß wird durch den Leitrechner 8 die Frequenz der Außenrüttler 3 erhöht. Über die jeweiligen Beschleunigungssensoren 5 ermittelt jede lokale Steuerung 6, ob der zugeordnete Außenrüttler 3 die erforderliche Beschleunigung an der Schalung 2 erreicht. Reicht die gemessene Beschleunigung nicht aus, erhöht die Steuerung 6 die Frequenz des Außenrüttlers 3 über den Frequenzumformer 4. Bei zu großer Beschleunigung hingegen wird die Frequenz vermindert.
Je nach Motortyp des Außenrüttlers 3 ist es auch möglich, bei konstanter Frequenz die Stellung der Rotoren bzw. Fliehgewichte zueinander und damit die auf die Schalung wirkenden Kräfte bzw. Beschleunigungen zu beeinflussen. Die Relativstellung der Rotoren beeinflußt in bekannter Weise den Schwerpunkt der Unwucht und damit die Stärke des resultierenden Kraftvektors zum jeweiligen Zeitpunkt.
Da die erfindungsgemäße Betonverdichtungsanordnung für die verschiedensten Arten von Schwingungserzeugungseinrichtungen realisierbar ist, ist es offensichtlich, daß in einigen Fällen kein Frequenzumformer 4 erforderlich ist, wenn die auf die Schalung 2 wirkende Schwingung mit Hilfe der Steuerung 6 auch auf andere Weise beeinflußt werden kann. Das oben beschriebene Beispiel dient daher nur zur Erläuterung der Erfindung, nicht jedoch zur Einschränkung des Schutzumfangs.

Claims (7)

  1. Betonverdichtungsanordnung zum Verdichten von plastisch verformbarern Beton in einer Schalung (2), mit mindestens zwei an der Schalung (2) befestigten Rütteleinheiten (1), die jeweils eine Schwingungserzeugungseinrichtung (3), aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausserdem jeweils
    einen Beschleunigungssensor (5) zum Generieren eines einer von der Schwingungserzeugungseinrichtung (3) an der Schalung (2) erzeugten Schwingung entsprechenden Signals,
    eine von dem Signal beaufschlagbare Steuerung (6) zum Einstellen von Betriebsparametern der Schwingungserzeugungseinrichtung (3), sowie
    einen von der Steuerung (6) beaufschlagbaren Frequenzumformer (4) für die Schwingungserzeugungseinrichtung (3) aufweisen.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungserzeugungseinrichtung ein Außenrüttler (3) ist.
  3. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungssensor (5) an der Schwingungserzeugungseinrichtung (3) oder an der Schalung (2) befestigt ist.
  4. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungen (6) der jeweiligen Rütteleinheiten (1) über eine Datenleitung (7) miteinander gekoppelt sind.
  5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungen (6) der jeweiligen Rütteleinheiten (1) über einen an die Datenleitung (7) angeschlossenen Leitrechner (8) ansteuerbar sind.
  6. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungen (6) durch Sollwerte beaufschlagbar sind.
  7. Anordnung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerte über den Leitrechner (8) eingebbar sind.
EP99915614A 1998-03-16 1999-03-15 Betonverdichtungsanordnung mit schwingungssensor und steuerung Expired - Lifetime EP1064131B1 (de)

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