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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Betonformsteinen
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie ein verfahren zu dessen Herstellung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 14.
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Zur
Herstellung von Formsteinen insbesondere Betonblöcken ist aus der
DE 102 17 523 A1 eine Anlage
bekannt, welche einen Schubkasten zum Befüllen von Formnestern einer
Form aufweist. Der Schubkasten bzw. Füllwagen weist eine bewegliche wand
auf, welche bei einer Rückfahrbewegung
des Schubkastens rüttelnd
auf die in die Formnester gefüllte
Masse einwirkt. Hierzu wirkt ein Motor auf die bewegliche Wand ein,
so dass diese in Fahrtrichtung des Füllwagens hin- und herschwingt
und das Betongemisch hierbei rüttelt.
Nachteilig an einer derartigen Anlage ist, dass diese beim Abziehen
der gefüllten Form
mit der sich in Fahrtrichtung bewegenden Wand regelmäßig eine
Sogwirkung auf das sich in den Formnestern befindlichen Betongemisch
ausübt und
somit dazu neigt aus den Formnestern zuviel Betongemisch herauszustreichen.
Das beschriebene Rütteln
stellt keine Planebenheit her, sondern es stellt lediglich den Füllgrad sicher.
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Aufgabe
der Erfindung ist es eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung
eines Betonformsteins vorzuschlagen, welche bzw. welches es erlaubt
nach dem Befüllen
der Form eine plane Oberfläche
bereitzustellen, wobei die Formnester keine durch eine Sogwirkung
hervorgerufene Unterfüllung aufweisen.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung bzw. einem Verfahren
der einleitend genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 13 gelöst. In den Unteransprüchen sind
vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen
angegeben.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
sieht vor, das in den Formnestern der Form befindlichen Betongemisch
mit einem Abstreifer zu glätten,
welcher entlang Kurve auf der Höhe
der Oberkante der Form über
die Form bewegbar ist, wobei der Abstreifer in Abstreifrichtung über die
Form gleitet und sich hierbei quer zur Abstreifrichtung hin und
her bewegt. Diese der Bewegung in die Abstreifrichtung überlagerte Hin-
und Herbewegung führt
bei der Betrachtung eines auf dem Abstreifer liegenden Punktes zu
einer in die Abstreifrichtung verlaufenden sinus- oder dreiecksähnliche
Schwingungskurve. Die Richtungsumkehr des Abstreifers an den Hoch-
und Tiefpunkten der Kurve erzeugt regelmäßig Scherkräfte zwischen dem mitgezogenen
Betongemisch und dem Abstreifer, welche ausreichen, die Mitnahme
von anhaftendem Betongemisch und somit die Ursache für den Sogeffekt
zu unterbrechen. Durch dieses wiederholte Unterbrechen des Sogeffekts
wirkt der Abstreifer über
die gesamte Formlänge
gleichmäßig auf
das eingefüllten
Betongemisch ein und es ist vermieden, dass sich in Bereichen, in
welchen vor dem Abstreifer größere Mengen
Betongemisch zu transportieren sind, der Sogeffekt stärker auswirkt.
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Weiterhin
sieht die Erfindung vor, den Abstreifer an einer Seitenwand einer
als Füllwagen
ausgebildeten Füllvorrichtung
anzuordnen. Hierdurch ist es möglich
auf eine gesonderte Vorrichtung zu verzichten, welche den Abstreifer über die
Form bewegt.
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Weiterhin
ist es vorgesehen, den Abstreifer relativ zum Füllwagen insbesondere quer zur
Fahrtrichtung des Füllwagens
in der Ebene (E) beweglich aufzuhängen. Dies erlaubt die Verwendung
einer einfachen Mechanik zur Erzeugung der Bewegung des Abstreifers.
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Erfindungsgemäß ist es
vorgesehen, den Abstreifer während
der Bewegung in die Abstreifrichtung abwechselnd um 1 mm bis 200
mm nach rechts und um 1 mm bis 200 mm nach links auszulenken. Eine
derartige Auslenkung bewirkt den gewünschten Effekt und lässt sich
konstruktiv einfach ausführen.
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Die
Erfindung sieht bezogen auf die Kurven, welche die Bewegung des
Abstreifers beschreiben etwa 20 bis 400 Perioden pro Minute vor.
Hierdurch ist das ständige
Unterbrechen der Sogwirkung erreicht.
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Weiterhin
ist es erfindungsgemäß vorgesehen
der Abstreifer in Abziehrichtung (x-Richtung) insbesondere mit einer
Geschwindigkeit von vx = 5 m/min bis vx = 100 m/min zu verfahren. In einem derartigen
Geschwindigkeitsintervall lässt
sich das gewünschte
Ergebnis erzielen und lassen sich gleichzeitig wirtschaftliche Stückzahlen
erreichen.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsvariante
ist es vorgesehen, eine Auslenkung des Abstreifers von etwa +/–25mm mit
einer Bewegung des Abstreifers von etwa 180 Perioden pro Minute
einer Abstreifgeschwindigkeit in x-Richtung von vx =
30 m/min zu kombinieren. Mit einer derartigen Kombination lässt sich
eine besondere glatte und gleichmäßige Betonoberfläche erzielen.
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Erfindungsgemäß ist es
vorgesehen, die zweite in y- und y'-Richtung
gerichtete Bewegungskomponente durch eine senkrecht zur ersten Bewegungskomponente
liegende Hin- und Herbewegung zu verwirklichen. Eine derartige Bewegung
lässt sich mechanisch
einfach beispielsweise durch einen doppelt wirkenden hydraulischen
oder pneumatischen Zylinder realisieren.
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Weiterhin
sieht die Erfindung vor, die zweite Bewegungskomponente durch eine
auf einer Kreisbahn liegende Pendelbewegung des Abstreifers zu bewirken.
Auch eine derartige Bewegung lässt
sich mit einfachen Standardbauteilen erzeugen.
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Insbesondere
sieht die Erfindung vor, den Abstreifer an wenigstens einer Schiebeführung zu
lagern. Hierdurch lässt
sich dieser robust lagern.
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Durch
die Verbindung des Abstreifers mit einer Exzenterscheibe mittels
einer Kurbelstange lässt sich
einfach eine hin- und hergehende Bewegung des Abstreifers realisieren.
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Ein
Hydromotor oder ein Elektromotor stellen einen einfach zu realisierenden
Antrieb für
die Exzenterscheibe dar.
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Eine
Bewegung des Abstreifers entlang einer Dreieckskurve oder einer
Sinuskurve lässt
sich mechanisch einfach ohne aufwendige Steuerung realisieren und
ist deshalb für
den Einsatz bei der Betonsteinherstellung besonders geeignet.
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Die
Erfindung sieht auch ein Verfahren zur Herstellung von Formsteinen
mit einer glatten, ebenen Oberfläche
in einer Form vor. Dies wird dadurch beschrieben, dass die Form über ihre
Oberkante hinaus mit Betongemisch befüllt wird und anschließend der
Abstreifer auf der Höhe
der Oberkante der Form in Abstreifrichtung und gleichzeitig in ständig wechselnde
etwa entgegengesetzte Richtungen über die Form bewegt wird. Mit
dem Erfindungsgemäßen Verfahren
lassen sich die für
die erfindungsgemäße Vorrichtung
aufgezeigten Vorteile realisieren.
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Die
Erfindung sieht insbesondere vor, das in der Form befindliche Betongemisch
nach dem Abstreifen der Oberfläche
in bekannter Weise mit einem Formstempel zu verdichten und hierbei
zu rütteln. Ebenso
sieht die Erfindung auch vor das Betongemisch nach dem Abstreifen
der Form ohne weitere Behandlung aushärten zu lassen und dann zu
entformen. Weiterhin ist das befüllen
der Form mit zwei und mehr unterschiedlichen Massen vorgesehen.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch
dargestellten Ausführungsbeispielen
beschrieben.
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Hierbei
zeigt:
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1a–1d:
zeigt eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in
verschiedenen Stellungen,
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1e:
zeigt eine Draufsicht auf die Darstellung gemäß der 1d,
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2a:
zeigt eine Seitenansicht eines an einem Füllwagen angeordneten Abstreifers
aus einer in der 1d angedeuteten Richtung IIa
in einer ersten Stellung,
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2b:
zeigt eine Draufsicht auf den in der 2a gezeigten
Bereich des Füllwagens,
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2c:
zeigt eine weitere Seitenansicht des in der 2a gezeigten
Füllwagens,
wobei der Abstreifer in einer zweiten Stellung steht,
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3a:
zeigt schematisch und idealisiert unterschiedliche Stellungen, welche
der Abstreifer während
des Abstreifvorgangs einnimmt und
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3b:
zeigt schematisch eine Bewegungsvariante für den Abstreifer.
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In
den 1a bis 1e ist
die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 schematische
in unterschiedlichen Stellungen und Ansichten dargestellt. In der 1a ist
die Vorrichtung 1 in Seitenansicht in einer ersten Stellung
A dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst im wesentlichen
eine geschnitten dargestellte Form 2 mit vier Formnestern 3a bis 3d (siehe
auch 1e) und eine Füllvorrichtung 4 mit
einem Abstreifer 5, welche als Füllwagen 6 ausgebildet
ist. In einem Innenraum 7 des Füllwagens 6 befindet
sich ein Betongemisch (im folgenden Text auch vereinfacht als Beton
bezeichnet), mit welchem die Formnester 3a bis 3d befüllt werden.
Hierzu fährt
der Füllwagen 6 auf
Schienen 8 in eine Füllrichtung
x' über die
Form 2, welche auf einer Formunterlage 9 gelagert
ist. In der Stellung A steht der Füllwagen 6 in einer
Wartestellung, in welcher beispielsweise das Pressen des in den
Formnestern befindlichen Betons durch nicht dargestellte Stempel
oder das Entformen der erzeugten Formsteine oder das Reinigen der
Form oder ein Formwechsel erfolgen kann.
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In
der 1b ist die Vorrichtung in einer zweiten Stellung
B gezeigt, in welcher der Füllwagen 6 die
Formnester 3b und 3c der Form 2 bereits überfahren
hat. Der Füllwagen
ist zu einer Unterseite 10 offen ausgebildet und hat somit
in der Füllstellung
B die überfahrenen
Formnester 3b und 3c bereits mit dem Beton M befüllt. Aus
der Stellung B bewegt sich der Füllwagen 6 weiter
in die Füllrichtung
x' bis dieser eine
Umkehrstellung C erreicht.
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Diese
dritte Stellung C der Vorrichtung 1 ist in der 1c dargestellt.
Auf dem Weg von der Stellung B in die Stellung C hat der Füllwagen 6 auch
die Formnester 3a und 3d überfahren und befüllt. Die Formnester 3a bis 3d sind
nun leicht überfüllt, das heißt der Beton
M steht in den Formnestern 3a bis 3d zumindest
bereichsweise leicht über
eine Ebene E über,
welche durch eine Oberseite 11 der Form 2 definiert
ist. Aus der Umkehrstellung C bewegt sich der Füllwagen 6 zusammen
mit dem Abstreifer 5 nun in eine Abstreifrichtung x zurück in die
Wartestellung A.
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Die 1d zeigt
die Vorrichtung 1 in einer vierten Stellung bzw. Abstreifstellung
D. Diese Momentaufnahme zeigt den Abstreifer 5, welcher
mit einer Unterkante 12 auf der Höhe der Ebene E steht und den
in Richtung x' hinter
ihm liegenden Beton M bereits eingeebnet hat. Im Bereich des Abstreifers 5 ist
der Füllwagen 6 geschnitten
dargestellt. In diesem aufgeschnittenen Bereich, welcher den Einblick
in den Innenraum 7 des Füllwagens 6 freigibt,
ist der Beton M zu sehen, welchen der Abstreifer beim Überfahren
der Formnester 3a bis 3d bzw. der Form im Bereich
von Stegen 13 abgetragen hat. In der 1d ist
weiterhin der Verlauf von Querwänden 14 und 15 des
Füllwagens 6 mit
gestrichelten Linien angedeutet. Diese enden oberhalb der Ebene 8 bzw.
der Form 2, lassen zu der Ebene E Spalte 14' und 15' frei und haben
auf dem Niveau der Ebene E somit keine Abstreifwirkung.
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Wie
aus der 1d hervorgeht, welche eine Draufsicht
auf die 1e zeigt, bewegt sich der Abstreifer 5 bei
der Fahrt des Füllwagens 6 aus
der Umkehrstellung C zurück
in die Wartestellung A nicht nur in die Abstreifrichtung x, sondern
wird hierbei auch noch quer zur Abstreifrichtung x in abwechselnd Pfeilrichtungen
y bzw. y' bewegt,
das heißt
der Abstreifer 5 gleitet mit seiner Unterkante 12 auf
einer durch die Bewegungen in x, y und y' definierten Kurve K (siehe z.B. 3a)
auf dem Niveau der Ebene E über
die Form 2 bzw. über
die Formnester 3a bis 3d. In den 1d und 1e steht
der Abstreifer 5 in einer maximal in die Pfeilrichtung
y ausgelenkten Stellung KL.
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Die 2a zeigt
eine Seitenansicht eines an einem Füllwagen 6 angeordneten
Abstreifers 5 aus einer in der 1d angedeuteten
Richtung IIa. Der Abstreifer 5 steht in einer Mittelstellung
KM. Der Abstreifer 5 weist vier
Langlöcher 20 auf
und ist über diese
mit einer I-förmigen
Tragvorrichtung 21 verschraubt, wobei die Langlöcher 20 eine
Höhenverstellung
des Abstreifers 5 in Richtung z bzw. z' erlauben. Die Tragvorrichtung 21 weist
vier Hülsen 22 (siehe 2b)
auf, mit den diese auf vier Führungsstangen 23 in
y- bzw. y'-Richtung beweglich
geführt
ist. Die Führungsstangen 23 sind
paarweise über
je zwei Halter 24 an einer Querwand 15 des Füllwagens 6 befestigt.
Als Antrieb dient ein Hydromotor 25 mit einer Exzenterscheibe 26,
welcher an der Querwand 15 angeflanscht ist. Die Exzenterscheibe 26 bewegt eine
Kolbenstange 27, welche and der Tragvorrichtung 21 angelenkt
ist und diese bei durch die Drehung der Exzenterscheibe 26 auf
den Führungsstangen 23 in
die Pfeilrichtungen y und y' hin-
und herschiebt. Der Füllwagen 6 trägt weiterhin
an einer Oberseite eine Bürste 28,
welche dazu dient, während
des Füllens
und Abstreifens der Form die über der
Form ruhenden Stempel zu reinigen.
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In
der 2b ist eine Ansicht des in der 2a gezeigten
Füllwagens 6 aus
der Blickrichtung IIb dargestellt. In dieser Draufsicht sind sämtliche
in der 2a beschriebenen Bauteile erkennbar.
Die Tragvorrichtung 21 ist als Schweißkonstruktion ausgeführt, welche
insbesondere aus U-Profilen 29 gebildet ist. Die Bauteile 21, 22, 23 und 24 bilden
eine Schiebeführung 30 für den Abstreifer 5.
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Die 2c zeigt
den aus den 2a und 2b bekannten
Füllwagen 6,
wobei der Abstreifer 5 in einer anderen Stellung K1 steht. Die Exzenterscheibe 26 des
Hydromotors 25 hat sich gegenüber der in der 2a gezeigten
Stellung um 180° in
eine Pfeilrichtung u gedreht. Dies bedeutet, dass sich der Abstreifer 5 aus
der in der 2a gezeigten Stellung KM zunächst
in die Pfeilrichtung y und anschließend in die Pfeilrichtung y' bewegt hat bis die
in der 2c gezeigte Stellung K1 erreicht ist. Bei einer weiteren Drehung
der Exzenterscheibe 26 in die Pfeilrichtung u um 180° erfolgt
nun eine weitere Bewegung des Abstreifers 5 in die Pfeilrichtung
y' und eine anschließende Rückbewegung
in die Pfeilrichtung y bis die in der 2a gezeigte
Stellung KM des Abstreifers 5 wieder
erreicht ist.
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Die 3a zeigt
eine schematische und idealisierte Darstellung eines sich über eine
Form bewegenden Abstreifers 5 und der dieser Bewegung zu Grunde
liegenden Kurve K. Der Abstreifer 5 weist eine erste Bewegungskomponente
I auf, welche durch eine Bewegung in die Pfeilrichtung x realisiert ist.
Weiterhin weist der Abstreifer 5 eine zweite Bewegungskomponente
II auf, welche durch abwechselnde Bewegungen in die Pfeilrichtungen
y bzw. y' gegeben
ist. während
der Bewegung in die Pfeilrichtung x wandert der Abstreifer 5 wiederholt
von einer mittleren Stellung KM, in eine
linke Stellung KL, über eine weitere mittlere Stellung
KM in eine rechts Stellung KR und
wieder in eine mittlere Stellung KM. Das heißt, der
Abstreifer 5 bewegt sich in x- Richtung entlang der Kurve K, welche
in der 3a beispielhaft als Dreieckskurve
dargestellt ist. Ebenso ist eine sinusförmiger Verlauf der Kurve denkbar,
wobei der Verlauf der Kurve im wesentlichen durch den Antrieb für die y/y'-Bewegung des Abstreifers
bestimmt wird.
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In
der 3b ist schematisch ein Abstreifer 5 dargestellt,
welcher bei einer Bewegung in x-Richtung über eine nicht dargestellte
Form auf einer gedachten Kreisbahn KB ähnlich wie ein Anker in Richtungen
v und v' hin und
herschwingt.
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Die
Erfindung ist nicht auf dargestellte oder beschriebene Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Sie umfasst vielmehr Weiterbildungen der Erfindung im Rahmen der
Schutzrechtsansprüche.
Insbesondere ist es vorgesehen, den Abstreifer auch als Bauteil auszubilden,
welches unabhängig
von dem Füllwagen
nach dem Befüllen
der Form bzw. der Formnester über
die Form bewegbar ist. Ebenso sieht die Erfindung auch eine ungleichförmige Bewegung
mit zunehmender und/oder abnehmender Geschwindigkeit vx des
Abstreifers in die Abstreifrichtung vor.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Form
- 3a–3d
- Formnest
in 2
- 4
- Füllvorrichtung
- 5
- Abstreifer
- 6
- Füllwagen
- 7
- Innenraum
von 6
- 8
- Schiene
- 9
- Formunterlage
- 10
- Unterseite
von 6
- 11
- Oberseite
von 2
- 12
- Unterkante
von 5
- 13
- Steg
von 2
- 14,
15
- Querwand
von 6
- 14', 15'
- Spalt
zwischen 14 bzw. 15 und E
- 20
- Langloch
in 5
- 21
- Tragvorrichtung
- 22
- Hülse an 21
- 23
- Führungsstange
für 22
- 24
- Halter
für 23
- 25
- Hydromotor
- 26
- Exzenterscheibe
an 25
- 27
- Kolbenstange,
Kurbelstange
- 28
- Bürste
- 29
- U-Profil
- 30
- Scheibeführung
- A
- erste
Stellung von 1, Wartestellung
- AK
- Amplitude
von K
- B
- zweite
Stellung von 1, Füllstellung
- C
- dritte
Stellung von 1, Umkehrstellung
- D
- vierte
Stellung von 1, Abstreifstellung
- E
- Ebene
- K
- Kurve
- KM
- Mittelstellung
von 5
- KA
- rechte
Extremstellung von 5
- KL
- linke
Extremstellung von 5
- KB
- Kreisbahn
- M
- Betongemisch
- u
- Drehrichtung
von 25
- vx
- Abstreifgeschwindigkeit
- v,
v'
- Bewegungsrichtung
auf der Kreisbahn KB
- x
- Abstreifrichtung
- x'
- Füllrichtung
- y,
y'
- Querrichtung
- z,
z'
- Höhenrichtung
- I
- erste
Bewegungskomponente
- II
- zweite
Bewegungskomponente