EP4311896A1 - Betonverdichtungssystem mit rückmeldung über verdichtungszustand - Google Patents

Betonverdichtungssystem mit rückmeldung über verdichtungszustand Download PDF

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Publication number
EP4311896A1
EP4311896A1 EP23187065.0A EP23187065A EP4311896A1 EP 4311896 A1 EP4311896 A1 EP 4311896A1 EP 23187065 A EP23187065 A EP 23187065A EP 4311896 A1 EP4311896 A1 EP 4311896A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
compaction
concrete
electric motor
vibration
progress
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.)
Pending
Application number
EP23187065.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Lange
Patrick Diller
Stefan Pfetsch
Rudolf Berger
Alto WEISKOPF
Christian Glanz
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.)
Wacker Neuson Produktion GmbH and Co KG
Original Assignee
Wacker Neuson Produktion GmbH and Co KG
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 Wacker Neuson Produktion GmbH and Co KG filed Critical Wacker Neuson Produktion GmbH and Co KG
Publication of EP4311896A1 publication Critical patent/EP4311896A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
    • E04G21/02—Conveying or working-up concrete or similar masses able to be heaped or cast
    • E04G21/06—Solidifying concrete, e.g. by application of vacuum before hardening
    • E04G21/08—Internal vibrators, e.g. needle vibrators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/70—Drives therefor, e.g. crank mechanisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/50—Movable or transportable mixing devices or plants
    • B01F33/501—Movable mixing devices, i.e. readily shifted or displaced from one place to another, e.g. portable during use
    • B01F33/5011—Movable mixing devices, i.e. readily shifted or displaced from one place to another, e.g. portable during use portable during use, e.g. hand-held
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/20—Measuring; Control or regulation
    • B01F35/22—Control or regulation
    • B01F35/2201—Control or regulation characterised by the type of control technique used
    • B01F35/2202—Controlling the mixing process by feed-back, i.e. a measured parameter of the mixture is measured, compared with the set-value and the feed values are corrected
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/30—Driving arrangements; Transmissions; Couplings; Brakes
    • B01F35/32—Driving arrangements
    • B01F35/32005—Type of drive
    • B01F35/3204—Motor driven, i.e. by means of an electric or IC motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28C—PREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28C5/00—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions
    • B28C5/48—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions wherein the mixing is effected by vibrations
    • B28C5/485—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions wherein the mixing is effected by vibrations with reciprocating or oscillating stirrers; Stirrers therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/28—Mixing cement, mortar, clay, plaster or concrete ingredients

Definitions

  • the invention relates to a concrete compaction system.
  • Concrete compaction systems especially so-called internal vibrators, are known. They have an unbalance exciter arranged in a so-called vibrating bottle, which is immersed in the still flowable concrete to be compacted in order to compact it by introducing vibrations.
  • the unbalance exciter is usually driven in rotation by an electric motor, which is also arranged in the vibrating bottle.
  • the electric motor must be supplied with a suitable current, in particular with a suitable voltage and a suitable frequency.
  • a frequency converter is connected upstream, which converts the supplied current in a suitable manner.
  • the electrical energy supply can take place via the public power grid or the power grid available at a construction site.
  • the carrying device can be designed in the manner of a backpack and have a battery and a converter, for example to supply an internal vibrator with suitable electrical power.
  • the internal vibrator itself has an operating hose to which the vibrating bottle is attached and which can be held by the operator in order to immerse the vibrating bottle in the concrete to be compacted.
  • the electrical supply lines to the electric motor in the shaker bottle also run inside the operating hose. Accordingly, the operating hose also serves as a protective hose. At the transition between the end of the operating hose and the connecting cable leading to the frequency converter there is a switch with which the operator can activate and deactivate the internal vibrator.
  • the duration and frequency of immersion are based on the user's experience. It can be difficult, especially for inexperienced users, to determine the correct compression time. If the concrete is compacted too short, Air bubbles or gravel pockets remain in the concrete that are not filled with cement paste. If, on the other hand, it is compacted for too long, the concrete mixture separates, causing large and heavy components to sink to the bottom and voids to form on the top.
  • the invention is based on the object of specifying a concrete compaction system, in particular an internal vibrator, in which the operator can receive clear feedback about completed compaction or the compaction progress.
  • a concrete compaction system is specified, with an unbalance exciter for concrete compaction, with a compaction detection device for detecting compaction progress in the concrete, and with a vibration device for generating haptic feedback when the achievement of a predetermined compaction progress has been recognized by the compaction detection device.
  • the unbalance exciter is used for immersion in the concrete to be compacted.
  • vibrations are generated which cause the still flowable concrete to be compacted in a manner known per se.
  • the compaction process the compaction progress is monitored. This particularly concerns the state of compaction or the degree of compaction in the concrete. The longer the unbalance agent compacts the concrete in the affected area, the more air bubbles can be released. On the other hand, over-compaction can also result in segregation of the components of the concrete, which must be prevented.
  • a haptic feedback is generated that can be perceived haptically by the operator of the concrete compaction system.
  • the haptic feedback therefore represents a haptic feedback signal or vibration signal that the operator can perceive even under harsh construction site conditions. This is particularly possible because the operator is in physical contact with components of the concrete compaction system, for example via his hands or his back. The generation of a corresponding vibration as haptic feedback can be perceived by him, even if he is wearing hearing protection and is working with concentration and is thereby exposed to the vibrations that cause compaction.
  • the vibration device can generate a corresponding vibration or change an existing vibration.
  • a combination of generating and changing a vibration is also possible.
  • the unbalance exciter is driven by an electric motor that draws its electrical energy from an electrical power supply.
  • a converter device can be provided for converting an electrical current drawn from the electrical energy supply for the electric motor.
  • the compaction detection device can be a measuring device have, for measuring the current drawn by the electric motor, wherein the compaction detection device can also have an evaluation device, for evaluating the current reference measured by the measuring device and from this determining a compaction progress in the concrete and detecting whether a predetermined compaction progress has been achieved.
  • the measuring device can be used in particular to measure the electrical power consumption.
  • the compression detection device thus monitors, with the aid of the measuring device and the evaluation device, the power consumption, in particular the power consumption of the electric motor, which changes during the compression process.
  • the change goes hand in hand with the progress of compaction because the concrete changes its consistency, in particular its toughness, during compaction, which requires corresponding reaction forces and moments to drive the unbalance exciter.
  • the torque of the electric motor required to operate the unbalance exciter can be determined via the power consumption.
  • Exceeding or falling below certain specified limits for electricity consumption can be used as a criterion for the compression progress.
  • limit values can be defined. However, courses or gradients can also be specified which are characteristic of the compaction progress and the achievement of a predetermined degree of compaction.
  • the result of the evaluation device in particular the knowledge that a predetermined compaction progress has been achieved, can then be transmitted in a suitable manner to the vibration device in order to then generate the haptic feedback.
  • the unbalance exciter can be arranged in a housing, wherein an operating hose can be attached to the housing for guiding the housing by an operator.
  • the housing can typically be a so-called vibrating bottle, in the interior of which the unbalance exciter and usually also the electric motor driving the unbalance exciter are arranged.
  • the combination of housing and operating hose corresponds to a typical internal vibrator, which can be guided by the operator by holding the operating hose.
  • the electrical energy supply required for the operation of the electric motor can be provided with the help of power cables or lines that run at least partially inside the operating hose and, for example, with the converter device are connected.
  • An electrical energy storage device (battery) or a network connection for connection to the public network or a construction site network can then serve as the electrical energy supply.
  • the operating hose can accordingly also be a protective hose to protect the electrical supply lines to the housing when the electric motor is arranged in the housing.
  • the electrical energy supply can have an electrical energy storage device. This can in particular be a replaceable battery.
  • the converter device can be designed to provide the current for the electric motor with a predetermined voltage and/or frequency.
  • a switching device can be provided for switching the electric motor on and off.
  • the switching device can be arranged between the energy storage and the converter or between the converter and the electric motor.
  • the switching device can be arranged at the end of the operating hose, opposite the housing which accommodates the unbalance exciter and is held at the other end of the operating hose. This means that the switching device can be connected to the operating hose on one side, while the electrical supply cable to the unbalance exciter is routed on the other side.
  • the electrical energy storage and the converter device can be arranged on a carrying device, the carrying device having at least one strap for carrying the carrying device by a user.
  • a carrying device is, for example, from DE 10 2018 118 552 A1 known.
  • the carrying device can be designed in the manner of a backpack, so that the user carries the carrying device together with the energy storage and the converter device on his back.
  • a power cable then extends from the converter device to the operating hose or to the switching device provided on the operating hose.
  • the energy storage device can be attached to the carrying device in a changeable manner. This makes it possible for the energy storage device to be replaced when it is exhausted and filled with a fresh energy storage device.
  • the vibration device can be designed to be haptic To generate a signal that the operator can perceive through physical contact (hand, back).
  • the vibration device can comprise at least one of the following features: varying the speed of the electric motor, briefly changing the speed of the electric motor and then setting it back to the previous speed, reducing the speed of the electric motor to zero, abruptly changing the speed of the electric motor, Changing the direction of rotation of the electric motor, changing the direction of rotation of the electric motor several times, generating a vibration that can be perceived by the operator during operation of the concrete compaction system, generating a vibration on the support device, generating a vibration on the energy storage, generating a vibration on the converter device, generating a Vibration on the operating hose, generating a vibration on the switching device.
  • the vibration device can thus bring about a change in vibration that can be perceived by the operator as a haptic signal.
  • Changing the motor speed leads to a changed vibration frequency on the internal vibrator, which can be perceived haptically by the operator, e.g. when holding the operating hose.
  • the change in vibration can follow a pattern, e.g. in the manner of Morse code.
  • the vibration and thus the haptic signal for the operator can be achieved by briefly increasing or decreasing the engine speed several times.
  • the change in the motor speed can be brought about in particular by changing the frequency of the current coming from the converter or by changing the motor voltage.
  • the internal vibrator can also be actively braked, e.g. by setting the converter frequency to zero and/or swapping the phase sequence.
  • the vibration device can, for example, also have its own unbalance exciter, which is placed in a suitable location so that the vibration generated by its own unbalance exciter (which is smaller in relation to the unbalance exciter used for concrete compaction) can be perceived by the operator.
  • the measuring device can be coupled to the energy storage or to the converter device in order to measure the current or the power consumption. Accordingly, it may be expedient for the measuring device to also be arranged on the carrying device if the energy storage device and the converter device are arranged on a carrying device in the variant described above. It is also possible that the measuring device is integrated in the energy storage and is used, for example, as part of the battery management system of the energy storage. Modern battery systems often have appropriate measuring devices to obtain information about power consumption and thus the capacity of the battery. This information can be made available to the compaction detection device as part of the measuring device.
  • the evaluation device can also be integrated together with the measuring device and arranged in a suitable manner, for example near the energy storage or - if available - also on the carrying device.
  • the evaluation device can be arranged in a mobile device, spatially separated from the energy storage and the converter device.
  • the mobile device can be, for example, a smartphone, a tablet or a laptop.
  • the evaluation of the measurement results recorded by the measuring device can require a considerable amount of computing capacity, which is not available on the measuring device, on the energy storage device or on the frequency converter. In contrast, smartphones, laptops or tablets are easily suitable for providing sufficient computing capacity.
  • the required computing capacities depend in particular on the computing model used for detection the progress of compaction is taken as a basis. If one assumes that electricity purchases are to be evaluated over a certain period of time, a lot of data can be generated, which requires higher computer capacity. It is also conceivable that the evaluation device also uses, at least in part, an AI-based system to draw conclusions about the degree of compaction based on the patterns in electricity consumption that arise during concrete compaction.
  • the mobile device can in particular be moved independently of the energy storage or the converter.
  • a data transmission between the measuring device and the evaluation device can be provided for the back and forth transfer of data between the measuring device and the (possibly spatially distant) evaluation device. If the measuring device is integrated into the energy storage (battery), data transmission can accordingly also be provided between the energy storage and the evaluation device.
  • the data relates in particular to the detection of the compaction progress or is used to determine the compaction progress.
  • a radio link can be used for data transmission, e.g. via Bluetooth.
  • the evaluation device can be provided in the mobile device explained above or directly on the energy storage or on the converter.
  • the measuring device can send the data to the mobile device.
  • the data can also be recorded in the converter, whereby the energy storage can also be used as a gateway for data transmission to the mobile device, especially if it has devices for data transmission.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a concrete compaction system with an internal vibrator 1 and a portable energy device 2.
  • the internal vibrator 1 has an operating hose 3, at one end of which a vibrating bottle 4 serving as a housing is attached. Inside the vibrating bottle 4, an electric motor 5 is provided, which rotates an unbalance exciter 6.
  • the unbalance exciter 6 can, for example, be an unbalance shaft on which an unbalance mass is attached eccentrically, so that when the unbalance shaft rotates, vibrations are generated which are introduced into the concrete to be compacted via the outer housing wall of the vibrating bottle 4.
  • the structure of such a vibrating bottle 4 with an electric motor 5 and unbalance exciter 6 is known per se.
  • the operating hose 3 can be several meters long, so that the operator can hang the vibrating bottle 4 over a greater distance in the concrete to be compacted during the compaction work.
  • the Fig. 1 is otherwise not to scale and does not reflect the real length of the operating hose 3.
  • a switching device 7 is attached, via which the electric motor 5 can be switched on and off.
  • the switching device 7 can also serve as a coupling point for a power line 8 (power cable).
  • the electrical supply lines of the power line 8 are guided inside the operating hose 3 to the vibrating bottle 4, so that the operating hose 3 also takes on the function of a protective hose.
  • the plug can be inserted into the energy device 2.
  • essential parts of the energy device 2 are arranged on a carrying device 9, which is supported with the help of carrying straps 10 can be carried by a user, for example, on his back, similar to a backpack.
  • the carrying device 9 can have a supporting frame that reliably supports the components attached to it. This is also the case, for example DE 10 2018 118 552 A1 described.
  • a battery 11 is attached to the carrying device 9 as an electrical energy storage device.
  • the battery 11 represents a central part of the energy device 2 and can be exchangeable and can be replaced with a fresh battery 11 when exhausted.
  • the carrying device 9 carries a converter 12, which in particular converts the current drawn from the battery 11 in terms of voltage and frequency in a manner suitable for the electric motor 5. This converted current is then delivered from the converter 12 to the electric motor 5 via the power line 8.
  • a measuring device 13 and a vibration device 14 are also symbolically arranged on the carrying device 9.
  • the measuring device 13 and the vibration device 14 do not have to be arranged as physically separate components on the carrying device 9. Rather, they can also be arranged in the battery 11 or in the battery management of the battery 11 or in the converter 12 or elsewhere.
  • a mobile device 15 is spatially separated, for example a smartphone or a tablet, in which an evaluation device 16 can be provided.
  • the measuring device 13 and the evaluation device 16 together form a compaction detection device.
  • the evaluation device 16 can be installed as a program or app on the mobile device 15.
  • a transmitting and receiving device 17 is provided on the battery 11. With the help of the transmitting and receiving device 17, data transmission 18 to the mobile device 15 and in particular to the evaluation device 16 can be achieved.
  • the measuring device 13 and the evaluation device 16 together form a compaction detection device for detecting compaction progress in concrete.
  • the measuring device 13 is thus able to monitor the current consumption of the electric motor 5 during compression operation. Since modern battery systems often have a battery management system that documents the power consumption very precisely, the measuring device 13 can accordingly also be integrated into the battery 11 or use the battery management system there.
  • the resulting data is transmitted via data transmission 18, for example a radio link (Bluetooth), to the mobile device 15 and there to the evaluation device 16.
  • the mobile device 15 provides sufficient computing capacity so that the evaluation device 16 can carry out the necessary calculations.
  • the evaluation device 16 can be installed as an app on the mobile device 15 and carry out the calculations.
  • the evaluation device 16 If the evaluation device 16 detects that the compaction progress is satisfactory and a predetermined degree of compaction has been achieved, the evaluation device 16 sends a signal to the vibration device 14.
  • the vibration device 14 is able to generate a suitable haptic feedback signal that is haptic by the operator of the internal vibrator can be perceived.
  • the vibration device 14 does not have to be a physically separate component, but can be integrated into the other components, in particular, for example, into the converter 12 or into a control of the converter 12, not shown. It only serves the functional task of generating the haptic feedback signal.
  • the signal from the evaluation device 16 about the achievement of the predetermined compression progress can be received by the transmitting and receiving device 17 on the battery 11 and forwarded to the converter 12, which then increases or reduces the speed of the electric motor 5.
  • the speed can be increased or reduced suddenly or continuously or combined with variable periods of time in order to inform the user of the progress of the compression. For example, it is possible to generate Morse code-like signals by changing the speed to inform the operator about the progress of compaction.
  • the change in the motor speed leads to a changed oscillation frequency on the internal vibrator 1. Since the operator guides the internal vibrator 1 manually on the operating hose 3 or on the switching device 7, the changed oscillation frequency is directly perceived as a vibration and can then be interpreted accordingly by the operator.
  • a repeating pattern of fluctuating frequencies can be set in order to signal to the operator that the internal vibrator 1 is at a should continue to be used in another position. The operator can then move the vibrating bottle 4 into an area of still uncompacted concrete using the operating hose 3.
  • the vibration device 14 can also generate an independent vibration independent of a change in the engine speed, similar to the vibration alarm on a smartphone.
  • the vibration device 14 can activate a small unbalance exciter (not shown), which is provided, for example, on the carrying device 9 or on the switching device 7, so that the operator can feel the vibration with his back or his hands.
  • the mobile device 15 is not absolutely necessary. It is also possible to integrate the evaluation device 16 into the energy device 2, for example into the battery management system of the battery 11, if sufficient computer capacity is available there.
  • the battery 11 can be designed in such a way that it can communicate with the connected converter 12 and with the mobile device 15.
  • the necessary measuring devices can be integrated into the battery 11 in order to sample the electrical power consumption with sufficient precision.
  • the communication between the battery 11 or the transceiver 17 of the battery 11 on the one hand and the mobile device 15 on the other hand is bidirectional, so that the results of the calculations or signals based thereon are transmitted from the external mobile device 15 to the battery 11 or also to the battery 11 connected converter 12 can be reported back.
  • the concrete compaction system is able to noticeably signal to the user that sufficient compaction has been carried out at the current position of the internal vibrator 1 or the vibrator bottle 4. This allows the compaction process to be carried out efficiently.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

Es wird Betonverdichtungssystem angegeben, mit einem Unwuchterreger (6) zur Betonverdichtung, mit einer Verdichtungserkennungseinrichtung (13, 16) zum Erkennen eines Verdichtungsfortschritts im Beton, und mit einer Vibrationseinrichtung (14) zum Erzeugen einer haptischen Rückmeldung, wenn durch die Verdichtungserkennungseinrichtung das Erreichen eines vorgegebenen Verdichtungsfortschritts erkannt worden ist. Dabei können ein den Unwuchterreger (6) antreibender Elektromotor (5) vorgesehen sein sowie eine elektrische Energieversorgung (11) und eine Umformereinrichtung (12) zum Umformen eines von der elektrischen Energieversorgung (11) bezogenen elektrischen Stroms für den Elektromotor (5). Die Verdichtungserkennungseinrichtung kann eine Messeinrichtung (13) aufweisen, zum Messen des von dem Elektromotor (5) bezogenen Stroms, wobei die Verdichtungserkennungseinrichtung auch eine Auswerteeinrichtung (16) aufweisen kann, zum Auswerten des von der Messeinrichtung (13) gemessenen Strombezugs und daraus Bestimmen eines Verdichtungsfortschritts im Beton und Erkennen, ob ein vorgegebener Verdichtungsfortschritt erreicht wurde.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Betonverdichtungssystem.
  • Betonverdichtungssysteme, insbesondere sogenannte Innenrüttler sind bekannt. Sie weisen einen in einer sogenannten Rüttelflasche angeordneten Unwuchterreger auf, der in den zu verdichtenden, noch fließfähigen Beton eingetaucht wird, um diesen durch Einbringen von Vibrationen zu verdichten.
  • Der Unwuchterreger wird in der Regel durch einen ebenfalls in der Rüttelflasche angeordneten Elektromotor drehend angetrieben. Dazu muss der Elektromotor mit einem geeigneten Strom, insbesondere mit einer geeigneten Spannung und einer geeigneten Frequenz versorgt werden. Zu diesem Zweck ist ein Frequenzumformer vorgeschaltet, der den zugeführten Strom in geeigneter Weise wandelt. Dabei kann die elektrische Energieversorgung über das öffentliche bzw. an einer Baustelle vorhandene Stromnetz erfolgen.
  • In jüngerer Vergangenheit hat sich jedoch die Akkutechnik derart weiterentwickelt, dass die elektrische Energieversorgung auch mit Hilfe eines elektrischen Energiespeichers (Akkus) erfolgen kann.
  • Aus der DE 10 2018 118 552 A1 ist eine Tragvorrichtung mit Energiespeicher und elektrischem Umformer bekannt. Die Tragvorrichtung kann in der Art eines Rucksacks ausgebildet sein und einen Akku sowie einen Umformer aufweisen, um z.B. einen Innenrüttler mit geeignetem elektrischem Strom zu versorgen.
  • Der Innenrüttler selbst weist einen Bedienungsschlauch auf, an dem die Rüttelflasche befestigt ist und der vom Bediener gehalten werden kann, um die Rüttelflasche in den zu verdichtenden Beton einzutauchen. Im Inneren des Bedienungsschlauchs verlaufen auch die elektrischen Zuleitungen zu dem Elektromotor in der Rüttelflasche. Dementsprechend dient der Bedienungsschlauch auch als Schutzschlauch. Am Übergang zwischen dem Ende des Bedienungsschlauchs und dem zum Frequenzumformer führenden Verbindungskabel befindet sich ein Schalter, mit dem der Bediener den Innenrüttler aktivieren und deaktivieren kann.
  • Beim Einsatz des Innenrüttlers währende der Durchführung eines Verdichtungsvorgangs basieren die Dauer und die Häufigkeit des Eintauchens auf Erfahrungswerten des Anwenders. Gerade für unerfahrene Anwender kann es dabei schwierig sein, die richtige Verdichtungsdauer festzustellen. Wird der Beton zu kurz verdichtet, verbleiben Luftblasen bzw. Kiesnester im Beton, die nicht mit Zementleim gefüllt sind. Wird dagegen zulange verdichtet, entmischt sich die Betonmischung, wobei große und schwere Komponenten nach unten sinken und Lunker an der Oberseite entstehen können.
  • Aufgrund der Umgebungsbedingungen auf Baustellen (Lärm, Schmutz, Beton) ist es schwierig, dem Anwender Informationen über einen ausreichenden Verdichtungsgrad zukommen zu lassen. Optische und akustische Signale werden oft nicht wahrgenommen.
  • In der GB 1 097 651 A wird ein System zur Abschaltung der Stromzufuhr für einen Innenrüttler sowie zur optischen Signalisierung mittels einer Lichtquelle beschrieben, wenn die Stromaufnahme (gemessen an einer Phase des Motors) nach dem Eintauchvorgang unter einen bestimmten Schwellenwert fällt. In diesem Fall muss jedoch der Innenrüttler im ausgeschalteten Zustand aus dem Beton gezogen werden. Dabei ist der Beton jedoch weniger fließfähig, wodurch das Herausziehen erschwert wird. Zudem können sich erneut Lufteinschlüsse bilden, die die Qualität des Betons herabsetzen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Betonverdichtungssystem, insbesondere einen Innenrüttler, anzugeben, bei dem der Bediener eine klare Rückmeldung über eine abgeschlossene Verdichtung bzw. den Verdichtungsfortschritt erhalten kann.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Betonverdichtungssystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß dem nebengeordneten Anspruch. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Es wird ein Betonverdichtungssystem angegeben, mit einem Unwuchterreger zur Betonverdichtung, mit einer Verdichtungserkennungseinrichtung zum Erkennen eines Verdichtungsfortschritts im Beton, und mit einer Vibrationseinrichtung zum Erzeugen einer haptischen Rückmeldung, wenn durch die Verdichtungserkennungseinrichtung das Erreichen eines vorgegebenen Verdichtungsfortschritts erkannt worden ist.
  • Der Unwuchterreger dient zum Eintauchen in den zu verdichtenden Beton. Beim Betreiben des Unwuchterregers werden Schwingungen erzeugt, die eine Verdichtung des noch fließfähigen Betons in an sich bekannter Weise bewirken. Während des Verdichtungsvorgangs wird der Verdichtungsfortschritt überwacht. Dabei handelt es sich insbesondere um den Zustand der Verdichtung bzw. den Verdichtungsgrad im Beton. Je länger der Unwuchterreger an der betreffenden Stelle den Beton verdichtet, desto mehr Luftblasen können gelöst werden. Andererseits kann aber bei einer Überverdichtung auch eine Entmischung der Komponenten des Betons erreicht werden, was zu verhindern ist.
  • Zum Bestimmen des Verdichtungsfortschritts sind aus dem Stand der Technik verschiedene Maßnahmen bekannt, z.B. aus der GB 1 097 651 A . Dabei kann die Stromaufnahme eines den Unwuchterreger antreibenden Elektromotors überwacht werden, woraus Rückschlüsse über den Verdichtungsfortschritt gezogen werden können. Aus der EP 1 165 907 B1 bzw. WO 00/57000 A1 ist es bekannt, an der Rüttelflasche Beschleunigungsaufnehmer anzuordnen, mit denen Beschleunigungswerte der Rüttelflasche im zu verdichtenden Beton aufgenommen werden können, was Rückschlüsse auf den Verdichtungsfortschritt ermöglicht.
  • Beim Erreichen eines vorgegebenen bzw. vordefinierten Verdichtungsfortschritts, also bei Erreichen des gewünschten Verdichtungsgrads, wird eine haptische Rückmeldung erzeugt, die von dem Bediener des Betonverdichtungssystems haptisch wahrgenommen werden kann. Die haptische Rückmeldung stellt somit ein haptisches Rückmeldungssignal bzw. Vibrationssignal dar, das der Bediener auch unter rauen Baustellenbedingungen wahrnehmen kann. Dies ist insbesondere deswegen möglich, weil der Bediener in körperlichem Kontakt mit Komponenten des Betonverdichtungssystems steht, z.B. über seine Hände oder über seinen Rücken. Die Erzeugung einer entsprechenden Vibration als haptische Rückmeldung kann von ihm wahrgenommen werden, auch wenn er einen Gehörschutz trägt und konzentriert arbeitet und dabei den die Verdichtung bewirkenden Vibrationen ausgesetzt ist.
  • Die Vibrationseinrichtung kann zu diesem Zweck eine entsprechende Vibration erzeugen oder eine bestehende Vibration ändern. Auch eine Kombination von Erzeugung und Änderung einer Vibration ist möglich.
  • Bei einer Variante wird der Unwuchterreger durch einen Elektromotor angetrieben, der seine elektrische Energie von einer elektrischen Energieversorgung bezieht. Es kann eine Umformereinrichtung vorgesehen sein, zum Umformen eines von der elektrischen Energieversorgung bezogenen elektrischen Stroms für den Elektromotor. Die Verdichtungserkennungseinrichtung kann eine Messeinrichtung aufweisen, zum Messen des von dem Elektromotor bezogenen Stroms, wobei die Verdichtungserkennungseinrichtung auch eine Auswerteeinrichtung aufweisen kann, zum Auswerten des von der Messeinrichtung gemessenen Strombezugs und daraus Bestimmen eines Verdichtungsfortschritts im Beton und Erkennen, ob ein vorgegebener Verdichtungsfortschritt erreicht wurde. Die Messeinrichtung kann insbesondere zum Messen der elektrischen Leistungsaufnahme dienen.
  • Die Verdichtungserkennungseinrichtung überwacht somit mit Hilfe der Messeinrichtung und der Auswerteeinrichtung den Strombezug, insbesondere den Stromverbrauch des Elektromotors, der sich während des Verdichtungsvorgangs ändert. Die Änderung geht einher mit dem Verdichtungsfortschritt, weil der Beton während des Verdichtens seine Konsistenz, insbesondere Zähigkeit ändert, was für den Antrieb des Unwuchterregers entsprechende Reaktionskräfte und -momente erfordert. Die dafür zum Betrieb des Unwuchterregers notwendigen Drehmomente des Elektromotors lassen sich über den Stromverbrauch bestimmen. Das Über- bzw. Unterschreiten bestimmter vorgegebener Grenzen für den Stromverbrauch kann als Kriterium für den Verdichtungsfortschritt herangezogen werden. Je nach Ausgestaltung der Auswerteeinrichtung können dabei Grenzwerte definiert werden. Es können aber auch Verläufe bzw. Gradienten vorgegeben werden, die charakteristisch für den Verdichtungsfortschritt und für den Erreichen eines vorgegebenen Verdichtungsgrads sind.
  • Das Ergebnis der Auswerteeinrichtung, insbesondere die Erkenntnis, dass ein vorgegebener Verdichtungsfortschritt erreicht wurde, kann dann in geeigneter Weise an die Vibrationseinrichtung übermittelt werden, um daraufhin die haptische Rückmeldung zu erzeugen.
  • Der Unwuchterreger kann in einem Gehäuse angeordnet sein, wobei an dem Gehäuse ein Bedienungsschlauch befestigt sein kann, zum Führen des Gehäuses durch einen Bediener. Bei dem Gehäuse kann es sich typischerweise um eine sogenannte Rüttelflasche handeln, in deren Innerem der Unwuchterreger und meist auch der den Unwuchterreger antreibende Elektromotor angeordnet sind. Die Kombination aus Gehäuse und Bedienungsschlauch entspricht einem typischen Innenrüttler, der vom Bediener durch Halten des Bedienungsschlauchs geführt werden kann.
  • Die für den Betrieb des Elektromotors notwendige elektrische Energieversorgung kann mit Hilfe von Stromkabeln bzw. -leitungen erfolgen, die wenigstens teilweise im Inneren des Bedienungsschlauchs verlaufen und z.B. mit der Umformereinrichtung verbunden sind. Als elektrische Energieversorgung kann dann ein elektrischer Energiespeicher (Akku) oder ein Netzanschluss zur Verbindung an das öffentliche Netz oder ein Baustellennetz dienen.
  • Der Bedienungsschlauch kann dementsprechend auch ein Schutzschlauch sein, zum Schutz der elektrischen Zuleitungen zum Gehäuse, wenn der Elektromotor im Gehäuse angeordnet ist.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die elektrische Energieversorgung einen elektrischen Energiespeicher aufweisen. Dabei kann es sich insbesondere um einen wechselbaren Akku handeln.
  • Die Umformereinrichtung kann ausgebildet sein zum Bereitstellen des Stroms für den Elektromotor mit einer vorgegebenen Spannung und/oder Frequenz.
  • Es kann eine Schalteinrichtung vorgesehen sein, zum Ein- und Ausschalten des Elektromotors. Die Schalteinrichtung kann zwischen dem Energiespeicher und dem Umformer oder zwischen dem Umformer und dem Elektromotor angeordnet sein. Insbesondere kann die Schalteinrichtung am Ende des Bedienungsschlauchs angeordnet sein, gegenüberliegend von dem den Unwuchterreger aufnehmenden, an dem anderen Ende des Bedienungsschlauchs gehaltenen Gehäuse. Damit kann die Schaltvorrichtung an einer Seite mit dem Bedienungsschlauch verbunden sein, während an ihrer anderen Seite das elektrische Zuleitungskabel zum Unwuchterreger geführt wird.
  • Der elektrische Energiespeicher und die Umformereinrichtung können auf einer Tragvorrichtung angeordnet sein, wobei die Tragvorrichtung wenigstens einen Gurt aufweist, zum Tragen der Tragvorrichtung durch einen Benutzer. Eine derartige Tragvorrichtung ist z.B. aus der DE 10 2018 118 552 A1 bekannt.
  • Insbesondere kann die Tragvorrichtung in der Art eines Rucksacks ausgeführt sein, so dass der Benutzer die Tragvorrichtung zusammen mit dem Energiespeicher und der Umformereinrichtung auf seinem Rücken trägt. Von der Umformereinrichtung erstreckt sich dann ein Stromkabel zum Bedienungsschlauch bzw. zu der am Bedienungsschlauch vorgesehenen Schalteinrichtung.
  • Der Energiespeicher kann an der Tragvorrichtung wechselbar befestigt sein. Dadurch ist es möglich, dass der Energiespeicher bei Erschöpfung ausgewechselt und gegen einen frischen Energiespeicher gefüllt werden kann.
  • Da der Bediener mit dem Betonverdichtungssystem in diesem Fall an zwei Stellen in körperlichem Kontakt steht, nämlich zum einen mit seinen Händen beim Halten des Bedienungsschlauchs bzw. der Schalteinrichtung sowie zum anderen mit seinem Rücken durch Tragen der Tragvorrichtung, kann die Vibrationseinrichtung ausgebildet sein, ein haptisches Signal zu erzeugen, das der Bediener durch seinen Körperkontakt (Hand, Rücken) wahrnehmen kann.
  • Die Vibrationseinrichtung kann zum Erzeugen der haptischen Rückmeldung wenigstens eines der folgenden Merkmale umfassen: Variieren der Drehzahl des Elektromotors, kurzzeitiges Verändern der Drehzahl des Elektromotors und danach wieder Einstellen der vorherigen Drehzahl, Reduzieren der Drehzahl des Elektromotors auf Null, sprunghaftes Verändern der Drehzahl des Elektromotors, Ändern der Drehrichtung des Elektromotors, mehrfaches Ändern der Drehrichtung des Elektromotors, Erzeugen einer Vibration, die vom Bediener im Betrieb des Betonverdichtungssystems wahrnehmbar ist, Erzeugen einer Vibration an der Tragvorrichtung, Erzeugen einer Vibration an dem Energiespeicher, Erzeugen einer Vibration an der Umformereinrichtung, Erzeugen einer Vibration an dem Bedienungsschlauch, Erzeugen einer Vibration an der Schalteinrichtung.
  • Insbesondere kann die Vibrationseinrichtung somit eine Schwingungs-Änderung bewirken, die vom Bediener als haptisches Signal wahrnehmbar ist. Das Verändern der Motordrehzahl führt zu einer veränderten Schwingungsfrequenz am Innenrüttler, die vom Bediener haptisch wahrgenommen werden kann, z.B. beim Halten des Bedienungsschlauchs.
  • Die Änderung der Vibration kann dabei einem Schema folgen, z.B. in der Art von Morsecodes. Z.B. kann die Vibration und damit das haptische Signal für den Bediener durch mehrmaliges kurzzeitiges Erhöhen oder Absenken der Motordrehzahl erreicht werden.
  • Die Veränderung der Motordrehzahl kann insbesondere durch Ändern der Frequenz des vom Umformer kommenden Stroms oder durch Ändern der Motorspannung herbeigeführt werden.
  • Bei einer Variante ist es möglich, die Drehzahl des Elektromotors auf Null, also bis zum Stillstand zu reduzieren. Danach kann er entweder in die normale Betriebsrichtung oder in die Gegenrichtung beschleunigt werden. Der Bediener bemerkt dies an einer Verwindung im Führungsschlauch.
  • Alternativ kann der Innenrüttler auch aktiv abgebremst werden, z.B. indem man die Umrichterfrequenz auf Null stellt und/oder die Phasenfolge vertauscht.
  • Ebenso ist es möglich, eine gezielte Vibration unabhängig von der jeweiligen Motordrehung zu erzeugen, ähnlich wie ein Vibrationsalarm bei einem Smartphone. Dafür kann die Vibrationseinrichtung z.B. auch einen eigenen Unwuchterreger aufweisen, der an geeigneter Stelle platziert ist, damit die von dem eigenen (im Verhältnis zu dem für die Betonverdichtung genutzten Unwuchterreger kleineren) Unwuchterreger erzeugte Vibration vom Bediener wahrgenommen werden kann.
  • Die Messeinrichtung kann mit dem Energiespeicher oder mit der Umformereinrichtung gekoppelt sein, um den Strom bzw. die Leistungsaufnahme zu messen. Dementsprechend kann es zweckmäßig sein, dass die Messeinrichtung ebenfalls an der Tragvorrichtung angeordnet ist, wenn der Energiespeicher und die Umformereinrichtung bei der oben beschriebenen Variante auf einer Tragvorrichtung angeordnet sind. Dabei ist es auch möglich, dass die Messeinrichtung in dem Energiespeicher integriert ist und z.B. als Teil des Batteriemanagementsystems des Energiespeichers genutzt wird. Moderne Akkusysteme weisen häufig entsprechende Messeinrichtungen auf, um Informationen über den Stromverbrauch und damit über die Kapazität des Akkus zu erhalten. Diese Informationen können als Teil der Messeinrichtung der Verdichtungserkennungseinrichtung zur Verfügung gestellt werden.
  • Auch die Auswerteeinrichtung kann zusammen mit der Messeinrichtung integriert sein und in geeigneter Weise angeordnet sein, z.B. in der Nähe des Energiespeichers bzw. - sofern vorhanden - ebenfalls auf der Tragvorrichtung.
  • Bei einer Variante kann die Auswerteeinrichtung in einer Mobileinrichtung angeordnet sein, räumlich getrennt von dem Energiespeicher und der Umformereinrichtung. Bei der Mobileinrichtung kann es sich z.B. um ein Smartphone, ein Tablet oder einen Laptop handeln.
  • Die Auswertung der von der Messeinrichtung erfassten Messergebnisse kann eine nicht unerhebliche Rechnerkapazität erfordern, die an der Messeinrichtung, an dem Energiespeicher oder an dem Frequenzumformer nicht vorhanden ist. Demgegenüber sind Smartphone, Laptop oder Tablet ohne Weiteres geeignet, ausreichende Rechnerkapazitäten zur Verfügung zu stellen. Die erforderlichen Rechnerkapazitäten hängen insbesondere von dem Rechenmodell ab, das der Erkennung des Verdichtungsfortschritts zugrundegelegt wird. Geht man davon aus, dass Verläufe von Strombezügen über einen gewissen Zeitraum ausgewertet werden sollen, können sehr viele Daten anfallen, die eine höhere Rechnerkapazität erfordert. Ebenso ist es denkbar, dass die Auswerteeinrichtung auch zumindest in Teilen ein KI-basiertes System nutzt, um aufgrund der während der Betonverdichtung entstehenden Muster im Stromverbrauch Rückschlüsse über den Verdichtungsgrad zu ziehen.
  • Die Mobileinrichtung kann insbesondere unabhängig vom Energiespeicher oder vom Umformer bewegt werden.
  • Es kann eine Datenübertragung zwischen der Messeinrichtung und der Auswerteeinrichtung vorgesehen sein, zum Hin- und Rückübertragen von Daten zwischen der Messeinrichtung und der (gegebenenfalls räumlich entfernten) Auswerteeinrichtung. Wenn die Messeinrichtung in den Energiespeicher (Akku) integriert ist, kann die Datenübertragung dementsprechend auch zwischen dem Energiespeicher und der Auswerteeinrichtung vorgesehen sein. Die Daten betreffen insbesondere die Erkennung des Verdichtungsfortschritts bzw. werden zur Bestimmung des Verdichtungsfortschritts genutzt.
  • Für die Datenübertragung kann eine Funkstrecke genutzt werden, z.B. per Bluetooth.
  • Die Auswerteeinrichtung kann in der oben erläuterten Mobileinrichtung oder auch direkt am Energiespeicher oder am Umformer vorgesehen sein.
  • Wenn die Messeinrichtung in dem Energiespeicher vorgesehen ist, kann die Messeinrichtung die Daten an die Mobileinrichtung schicken. Ebenso können die Daten auch im Umformer erfasst werden, wobei der Energiespeicher auch als Gateway für die Datenübertragung zur Mobileinrichtung genutzt werden kann, insbesondere dann, wenn er Einrichtungen für eine Datenübertragung aufweist.
  • Es wird ein Verfahren zur Betonverdichtung angegeben, mit den Schritten
    • Eintauchen eines Unwuchterregers in den zu verdichtenden Beton;
    • Verdichten des Betons durch Betreiben des Unwuchterregers;
    • Überwachen des Verdichtungsfortschritts;
    • Erzeugen einer haptischen Rückmeldung für einen Bediener, wenn das Erreichen eines vorgegebenen Verdichtungsfortschritts festgestellt wurde.
  • Diese und weitere Vorteile und Merkmale werden nachfolgend anhand eines Beispiels unter Zuhilfenahme der Figur näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1
    ein erfindungsgemäßes Betonverdichtungssystem in schematischer Darstellung.
  • Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Betonverdichtungssystem mit einem Innenrüttler 1 und einer tragbaren Energievorrichtung 2.
  • Der Innenrüttler 1 weist einen Bedienungsschlauch 3 auf, an dessen einem Ende eine als Gehäuse dienende Rüttelflasche 4 angebracht ist. Im Inneren der Rüttelflasche 4 ist ein Elektromotor 5 vorgesehen, der einen Unwuchterreger 6 drehend antreibt. Der Unwuchterreger 6 kann z.B. eine Unwuchtwelle sein, auf der eine Unwuchtmasse exzentrisch angebracht ist, so dass bei Rotation der Unwuchtwelle Schwingungen erzeugt werden, die über die Gehäuseaußenwand der Rüttelflasche 4 in den zu verdichtenden Beton eingeleitet werden. Der Aufbau einer derartigen Rüttelflasche 4 mit Elektromotor 5 und Unwuchterreger 6 ist an sich bekannt.
  • Der Bedienungsschlauch 3 kann eine Länge von mehreren Metern aufweisen, so dass der Bediener die Rüttelflasche 4 bei der Verdichtungsarbeit auch über eine größere Entfernung in den zu verdichtenden Beton hängen kann. Die Fig. 1 ist im Übrigen nicht maßstäblich und gibt die reale Länge des Bedienungsschlauchs 3 nicht wieder.
  • An dem der Rüttelflasche 4 gegenüberliegenden Ende des Bedienungsschlauchs 3 ist eine Schalteinrichtung 7 angebracht, über die der Elektromotor 5 ein- und ausgeschaltet werden kann. Die Schalteinrichtung 7 kann auch als Ankopplungsstelle für eine Stromleitung 8 (Stromkabel) dienen. Die elektrischen Zuleitungen der Stromleitung 8 werden im Inneren des Bedienungsschlauchs 3 zu der Rüttelflasche 4 geführt, so dass der Bedienungsschlauch 3 auch die Funktion eines Schutzschlauchs übernimmt.
  • Am der Schalteinrichtung 7 gegenüberliegenden Ende der Stromleitung 8 kann ein in der Figur 1 nicht gezeigter Stecker in an sich bekannter Weise vorgesehen sein.
  • Der Stecker kann in die Energievorrichtung 2 eingesteckt sein.
  • Bei dem in der Figur 1 gezeigten Beispiel sind wesentliche Teile der Energievorrichtung 2 an einer Tragvorrichtung 9 angeordnet, die mit Hilfe von Tragriemen 10 von einem Benutzer z.B. auf seinem Rücken getragen werden kann, ähnlich einem Rucksack. Dabei kann die Tragvorrichtung 9 einen Tragrahmen aufweisen, der die an ihm befestigten Komponenten zuverlässig trägt. Dies ist z.B. auch in der DE 10 2018 118 552 A1 beschrieben.
  • Auf der Tragvorrichtung 9 ist ein Akku 11 als elektrischen Energiespeicher befestigt. Der Akku 11 stellt einen zentralen Teil der Energievorrichtung 2 dar und kann wechselbar sein und bei Erschöpfung gegen einen frischen Akku 11 ausgewechselt werden.
  • Anstelle des Akkus 11 ist es auch möglich, eine elektrische Versorgung über das öffentliche Netz oder ein an der Baustelle bestehendes Netz bereitzustellen.
  • Weiterhin trägt die Tragvorrichtung 9 einen Umformer 12, der insbesondere den aus dem Akku 11 bezogenen Strom hinsichtlich Spannung und Frequenz in einer für den Elektromotor 5 geeigneten Weise umformt. Dieser umgeformte Strom wird dann von dem Umformer 12 über die Stromleitung 8 an den Elektromotor 5 geliefert.
  • Symbolhaft sind weiterhin an der Tragvorrichtung 9 eine Messeinrichtung 13 und eine Vibrationseinrichtung 14 angeordnet. Die Messeinrichtung 13 und die Vibrationseinrichtung 14 müssen nicht als körperlich separate Komponenten an der Tragvorrichtung 9 angeordnet sein. Sie können vielmehr auch in dem Akku 11 bzw. in dem Batteriemanagement des Akkus 11 oder auch in dem Umformer 12 oder auch an anderer Stelle angeordnet sein.
  • Räumlich getrennt ist eine Mobileinrichtung 15 vorgesehen, z.B. ein Smartphone oder ein Tablet, in dem eine Auswerteeinrichtung 16 vorgesehen sein kann. Die Messeinrichtung 13 und die Auswerteeinrichtung 16 bilden zusammen eine Verdichtungserkennungseinrichtung. Insbesondere kann die Auswerteeinrichtung 16 als Programm bzw. App auf der Mobileinrichtung 15 installiert sein.
  • Zur Kopplung der Mobileinrichtung 15 mit der Energievorrichtung 2 ist an dem Akku 11 eine Sende- und Empfangseinrichtung 17 vorgesehen. Mit Hilfe der Sende- und Empfangseinrichtung 17 kann eine Datenübertragung 18 zu der Mobileinrichtung 15 und insbesondere zu der Auswerteeinrichtung 16 erreicht werden.
  • Die Messeinrichtung 13 und die Auswerteeinrichtung 16 bilden zusammen eine Verdichtungserkennungseinrichtung zum Erkennen eines Verdichtungsfortschritts im Beton. So ist die Messeinrichtung 13 in der Lage, die Stromaufnahme des Elektromotors 5 während des Verdichtungsbetriebs zu überwachen. Da moderne Akkusysteme häufig ein Batteriemanagementsystem aufweisen, das die Stromaufnahme sehr präzise dokumentiert, kann die Messeinrichtung 13 dementsprechend auch in dem Akku 11 integriert sein bzw. das dortige Batteriemanagementsystem nutzen. Die dabei anfallenden Daten werden über die Datenübertragung 18, z.B. eine Funkstrecke (Bluetooth), zu der Mobileinrichtung 15 und dort zu der Auswerteeinrichtung 16 übermittelt. Die Mobileinrichtung 15 stellt eine ausreichende Rechnerkapazität bereit, damit die Auswerteeinrichtung 16 die notwendigen Berechnungen durchführen kann. Z.B. kann die Auswerteeinrichtung 16 als App auf der Mobileinrichtung 15 installiert sein und die Berechnungen durchführen.
  • Wenn die Auswerteeinrichtung 16 erkennt, dass der Verdichtungsfortschritt zufriedenstellend ist und ein vorgegebener Verdichtungsgrad erreicht wurde, gibt die Auswerteeinrichtung 16 ein Signal an die Vibrationseinrichtung 14. Die Vibrationseinrichtung 14 ist in der Lage, ein geeignetes haptisches Rückmeldesignal zu erzeugen, das vom Bediener des Innenrüttlers haptisch wahrgenommen werden kann. Auch die Vibrationseinrichtung 14 muss nicht eine körperlich separate Komponente sein, sondern kann in die anderen Komponenten, insbesondere z.B. in den Umformer 12 bzw. in eine nicht dargestellte Steuerung des Umformers 12 integriert sein. Sie dient lediglich der funktionalen Aufgabe, das haptische Rückmeldesignal zu erzeugen.
  • Zu diesem Zweck kann das Signal von der Auswerteeinrichtung 16 über das Erreichen des vorgegebenen Verdichtungsfortschritts von der Sende- und Empfangseinrichtung 17 am Akku 11 empfangen und an den Umformer 12 weitergeleitet werden, der daraufhin die Drehzahl des Elektromotors 5 erhöht oder verringert. Die Erhöhung oder die Reduzierung der Drehzahl können dabei sprunghaft oder kontinuierlich erfolgen oder auch kombiniert mit variablen Zeiträumen, um dem Anwender den Fortschritt der Verdichtung mitzuteilen. Z.B. ist es möglich, durch die Änderung der Drehzahl Morsecode-artige Signale zu erzeugen, um den Bediener über den Fortschritt der Verdichtung zu informieren.
  • Die Veränderung der Motordrehzahl führt zu einer veränderten Schwingungsfrequenz am Innenrüttler 1. Da der Bediener den Innenrüttler 1 händisch am Bedienungsschlauch 3 oder an der Schalteinrichtung 7 führt, wird die veränderte Schwingungsfrequenz als Vibration direkt wahrgenommen und kann dann entsprechend vom Bediener interpretiert werden.
  • Erkennt das System, dass an der aktuellen Position des Innenrüttlers 1 bzw. der Rüttelflasche 4 keine weitere Verdichtung mehr möglich bzw. sinnvoll ist, kann ein sich wiederholendes Muster aus schwankenden Frequenzen eingestellt werden, um dem Bediener zu signalisieren, dass der Innenrüttler 1 an einer anderen Position weiter eingesetzt werden sollte. Der Bediener kann daraufhin die Rüttelflasche 4 mit Hilfe des Bedienungsschlauchs 3 in einen Bereich von noch unverdichtetem Beton bewegen.
  • Bei einer Variante kann die Vibrationseinrichtung 14 auch losgelöst von einer Änderung der Motordrehzahl eine eigenständige Schwingung erzeugen, ähnlich dem Vibrationsalarm bei einem Smartphone. Zu diesem Zweck kann die Vibrationseinrichtung 14 einen kleinen Unwuchterreger (nicht gezeigt) aktivieren, der z.B. an der Tragvorrichtung 9 oder auch an der Schalteinrichtung 7 vorgesehen ist, so dass der Bediener die Vibration mit seinem Rücken oder seinen Händen spüren kann.
  • Die Mobileinrichtung 15 ist nicht zwingend notwendig. Ebenso ist es möglich, die Auswerteeinrichtung 16 auch in die Energievorrichtung 2, z.B. in das Batteriemanagementsystem des Akkus 11 zu integrieren, wenn dort ausreichende Rechnerkapazitäten vorhanden sind.
  • Der Akku 11 kann in einer Weise ausgebildet sein, dass er mit dem angeschlossenen Umformer 12 sowie mit der Mobileinrichtung 15 kommunizieren kann. In dem Akku 11 können die nötigen Messvorrichtungen integriert sein, um die elektrische Leistungsaufnahme hinreichend genau abzutasten.
  • Die Kommunikation zwischen dem Akku 11 bzw. der Sende-Empfangseinrichtung 17 des Akkus 11 einerseits und der Mobileinrichtung 15 andererseits verläuft bidirektional, so dass die Ergebnisse der Berechnungen oder darauf basierende Signale von der externen Mobileinrichtung 15 an den Akku 11 bzw. auch an den damit verbundenen Umformer 12 zurückgemeldet werden können.
  • Im Ergebnis ist das Betonverdichtungssystem in der Lage, dem Benutzer spürbar zu signalisieren, dass an der aktuellen Position des Innenrüttlers 1 bzw. der Rüttelflasche 4 ausreichend verdichtet wurde. Dadurch kann der Verdichtungsprozess effizient durchgeführt werden.

Claims (10)

  1. Betonverdichtungssystem, mit
    - einem Unwuchterreger (6) zur Betonverdichtung ;
    - einer Verdichtungserkennungseinrichtung (13, 16) zum Erkennen eines Verdichtungsfortschritts im Beton; und mit
    - einer Vibrationseinrichtung (14) zum Erzeugen einer haptischen Rückmeldung, wenn durch die Verdichtungserkennungseinrichtung das Erreichen eines vorgegebenen Verdichtungsfortschritts erkannt worden ist.
  2. Betonverdichtungssystem nach Anspruch 1, mit
    - einem den Unwuchterreger (6) antreibenden Elektromotor (5);
    - einer elektrischen Energieversorgung (11); und mit
    - einer Umformereinrichtung (12) zum Umformen eines von der elektrischen Energieversorgung (11) bezogenen elektrischen Stroms für den Elektromotor (5); wobei
    - die Verdichtungserkennungseinrichtung eine Messeinrichtung (13) aufweist, zum Messen des von dem Elektromotor (5) bezogenen Stroms; und wobei
    - die Verdichtungserkennungseinrichtung eine Auswerteeinrichtung (16) aufweist, zum Auswerten des von der Messeinrichtung (13) gemessenen Strombezugs und daraus Bestimmen eines Verdichtungsfortschritts im Beton und Erkennen, ob ein vorgegebener Verdichtungsfortschritt erreicht wurde.
  3. Betonverdichtungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
    - der Unwuchterreger (6) in einem Gehäuse (4) angeordnet ist; und wobei
    - an dem Gehäuse (4) ein Bedienungsschlauch (3) befestigt ist, zum Führen des Gehäuses (4) durch einen Bediener.
  4. Betonverdichtungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die elektrische Energieversorgung einen elektrischen Energiespeicher (11) aufweist.
  5. Betonverdichtungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
    - der elektrische Energiespeicher (11) und die Umformereinrichtung (12) auf einer Tragvorrichtung (9) angeordnet sind; und wobei
    - die Tragvorrichtung (9) wenigstens einen Gurt (10) aufweist, zum Tragen der Tragvorrichtung (9) durch einen Benutzer.
  6. Betonverdichtungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vibrationseinrichtung zum Erzeugen der haptischen Rückmeldung wenigstens eines der folgenden Merkmale umfasst:
    - Variieren der Drehzahl des Elektromotors (5);
    - Kurzzeitiges Verändern der Drehzahl des Elektromotors (5) und danach wieder Einstellen der vorherigen Drehzahl;
    - Reduzieren der Drehzahl des Elektromotors (5) auf Null;
    - Sprunghaftes Verändern der Drehzahl des Elektromotors (5);
    - Ändern der Drehrichtung des Elektromotors (5);
    - Mehrfaches Ändern der Drehrichtung des Elektromotors (5);
    - Erzeugen einer Vibration, die von dem Bediener im Betrieb des Betonverdichtungssystems wahrnehmbar ist;
    - Erzeugen einer Vibration an der Tragvorrichtung (9);
    - Erzeugen einer Vibration an dem Energiespeicher (11);
    - Erzeugen einer Vibration an der Umformereinrichtung (12);
    - Erzeugen einer Vibration an dem Bedienungsschlauch (3);
    - Erzeugen einer Vibration an einer Schalteinrichtung (7).
  7. Betonverdichtungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Messeinrichtung (13) mit dem Energiespeicher (11) oder mit der Umformereinrichtung (12) gekoppelt ist, um den Strom zu messen.
  8. Betonverdichtungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung (16) in einer Mobileinrichtung (15) angeordnet ist, räumlich getrennt von dem Energiespeicher (11) und der Umformereinrichtung (12).
  9. Betonverdichtungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Datenübertragung (18) zwischen der Messeinrichtung (13) und der Auswerteeinrichtung (16) vorgesehen ist, zum Hin- und/oder Rückübertragen von Daten zwischen der Messeinrichtung (13) und der Auswerteeinrichtung (16).
  10. Verfahren zur Betonverdichtung, mit den Schritten
    - Eintauchen eines Unwuchterregers (6) in den zu verdichtenden Beton;
    - Verdichten des Betons durch Betreiben des Unwuchterregers (6);
    - Überwachen des Verdichtungsfortschritts;
    - Erzeugen einer haptischen Rückmeldung für einen Bediener, wenn das Erreichen eines vorgegebenen Verdichtungsfortschritts festgestellt wurde.
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