EP1080858A2 - Rüttelantrieb - Google Patents

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EP1080858A2
EP1080858A2 EP00114460A EP00114460A EP1080858A2 EP 1080858 A2 EP1080858 A2 EP 1080858A2 EP 00114460 A EP00114460 A EP 00114460A EP 00114460 A EP00114460 A EP 00114460A EP 1080858 A2 EP1080858 A2 EP 1080858A2
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EP
European Patent Office
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housing
piezo element
vibration exciter
vibrating
vibration
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EP00114460A
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EP1080858B1 (de
EP1080858A3 (de
Inventor
Rudolf Braungardt
Erwin Schmucker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobra Formen GmbH
Original Assignee
Kobra Formen und Anlagenbau GmbH
Kobra Formen GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/08—Producing shaped prefabricated articles from the material by vibrating or jolting
    • B28B1/087—Producing shaped prefabricated articles from the material by vibrating or jolting by means acting on the mould ; Fixation thereof to the mould
    • B28B1/0873—Producing shaped prefabricated articles from the material by vibrating or jolting by means acting on the mould ; Fixation thereof to the mould the mould being placed on vibrating or jolting supports, e.g. moulding tables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/10—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy
    • B06B1/16—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy operating with systems involving rotary unbalanced masses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/02—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein a ram exerts pressure on the material in a moulding space; Ram heads of special form
    • B28B3/022—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein a ram exerts pressure on the material in a moulding space; Ram heads of special form combined with vibrating or jolting

Definitions

  • the invention relates to a vibratory drive, in particular for a mold for the production of concrete moldings based on put down a frame or a vibrating table and with flowable concrete is filled using the vibratory drive from at least one piezoelectric vibration exciter with a piezo element, which is in a housing of Vibration exciter is arranged to be oscillatable.
  • the applicant's patent application 199 21 145.0 suggests already before, between the vibrating table and the machine frame to arrange piezoelectric vibrators, the Vibration frequency and other parameters of the vibratory drive electronically according to the requirements can be controlled.
  • the invention has for its object the mentioned vibrator drive, which with piezoelectric vibration exciters works to simplify and improve.
  • the object is achieved in that the piezo element with an unbalanced mass in drive connection is free in the housing of the vibration exciter is swingably mounted, and that the housing on the form or at the vibrating table or at another, vibrating part to be moved is fixed.
  • an alternating voltage to the piezo element, this is in an oscillating movement that affects the Imbalance mass transfers and thus also the shape in vibrations transferred.
  • the unbalanced mass is advantageously a piston which is in a cylinder of the housing back and forth mounted is.
  • a check valve is provided in the cylinder, which is in the pulling direction a spring system of the piezo element opens and in Pressure direction in the end position of the piston closes.
  • the check valve in one the cylinder and that Housing-closing lid arranged.
  • the different working conditions To be able to adapt is one or more Sides of the mold with at least one vibration exciter vertical and / or horizontal direction of vibration exchangeable attached.
  • the Vibrators can also be integrated into the mold.
  • the vibration exciter is relatively small and can be dimensioned compactly and to different Any number of places can be attached to the form, to account for the different vibration conditions wear.
  • the vibration exciters can either be mounted so that the vibrations of the form vertical or horizontal direction of vibration or combined respectively.
  • By attaching the piezoelectric Vibration exciters on the mold become considerably less Energy is consumed because only the shape vibrates must become. This is the vibration behavior of the shape optimally controllable and the noise pollution is reduced. Since a special vibrating table is no longer required, the space below the mold can be kept clear for example with molded cores or recess bodies from to be able to drive into the mold nests below.
  • Another, The main advantage is that with existing molding machines the mechanical unbalance motors with the vibrating table replaced by the piezoelectric vibration exciter can be.
  • brackets 1 of a molding machine 2 On side brackets 1 of a molding machine 2 is in known form a shape 3 in rubber bearings 4 vibrated attached.
  • the brackets 1 are driven to be vertically movable, so that the form 3 with its top and bottom open Mold nests 5 can be placed on a mold board 6.
  • the form board 6 lies on horizontal rails 7 one Frame 8 on.
  • the mold cavities 5 are in a known manner filled with flowable concrete by shaking the mold compressed and evenly distributed in the mold nests becomes.
  • a plurality of piezoelectric vibration exciters 9 firmly arranged, with which the form 3 by applying a AC voltage at the vibration exciter 9 in vibrations can be moved.
  • Each vibration exciter 9 consists of a housing 10, in which is a commercially available piezo element 11 in a known manner is swingably mounted (Fig. 3).
  • the piezo element 11 is formed by several individual elements strung together and has the shape of a flat bar, which on both Ends movably in the longitudinal direction in the housing 10 is.
  • the oscillating Movement of the spring system 12 is based on an unbalanced mass acting piston 14 transmitted in a cylinder 15 of the housing 10 in the arrow direction 13, 13 'movable is stored.
  • Piezo elements designed in this way are known and can be obtained as built-in parts.
  • Piston 14 On the opposite side of the piezo element 11 Piston 14 is filled with an air-filled cylinder space 16 closed a lid 17 on the front of the Housing 10 is screwed.
  • a check valve 18 In the lid 17 is a check valve 18 in the direction of tension 13 of the spring system 12 opens and closes in the printing direction 13 '.
  • Another check valve can also be on the opposite Piston side are provided. This will make the Piston movements damped in the end positions.
  • a Flange 19 On the Cover 17 opposite side of the housing 10 is a Flange 19 is provided with which the housing 10 or Vibrator 9 is screwed to the form 3.
  • Electric lines 20 is the piezo element 11 with a not shown power source connected.
  • the vibration exciter 9 can also on the vibrating table be attached. In this way it is possible convert existing molding machines without major changes, by the mechanical unbalance motors, which are usually on Vibrating table are attached by the invention Vibration exciter 9 to be replaced.
  • the application of the vibration exciter according to the invention is not limited to the production of molded concrete bodies, but is possible wherever for the work process Vibrations are required, such as. B. in funding institutions.

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Abstract

Der Rüttelantrieb eignet sich besonders für eine Form (3) zur Herstellung von Betonformkörpern und besteht aus mindestens einem piezoelektrischen Schwingungserreger (9), der an der Form (3) fest angeordnet ist. Der Schwingungserreger (9) wird durch ein Gehäuse (10) gebildet, in dem eine Unwuchtmasse (14) beweglich gelagert ist, die mit einem ebenfalls im Gehäuse (10) schwingbar angeordneten Piezoelement (11) in Antriebsverbindung steht. Durch Anlegen einer Wechselspannung an das Piezoelement (11) entsteht eine Verformungsbewegung, die in eine oszillierende Bewegung der Unwuchtmasse (14) umgewandelt wird und somit Rüttelschwingungen der Form (3) erzeugt. Durch die Verwendung einer unterschiedlichen Anzahl von Schwingungserregern (9), die relativ klein und kompakt dimensioniert werden können, sowie deren Anbringung an verschiedenen Stellen der Form (3) mit horizontaler und/oder vertikaler Schwingrichtung, kann der Rüttelantrieb und damit das Schwingverhalten der Form (3) den unterschiedlichen Betriebsbedingungen angepaßt werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Rüttelantrieb, insbesondere für eine Form zur Herstellung von Betonformkörpern, die auf ein Gestell oder einen Rütteltisch abgesetzt und mit fließfähigem Beton gefüllt wird, wobei der Rüttelantrieb aus mindestens einem piezoelektrischen Schwingungserreger mit einem Piezoelement besteht, das in einem Gehäuse des Schwingungserregers schwingbar angeordnet ist.
Bekannt sind mechanisch-elektrische Exzenter- und Unwucht-Motoren, die den Rütteltisch einer Formmaschine in Schwingungen versetzen. Dadurch wird die auf dem Rütteltisch aufliegende, oben und unten offene Form ebenfalls in Schwingungen versetzt und gerüttelt, um die in die Formnester eingefüllte Betonmasse möglichst gleichmäßig zu verdichten und zu verteilen.
Nachteilig bei diesen bekannten Ausführungen ist, daß die mechanischen Unwucht-Motoren weitgehend unkontrollierte Rüttelbewegungen erzeugen, die zu Beschädigungen und frühzeitigen Verschleißerscheinungen der Form führen. Aus diesem Grund müssen Form und Rütteltisch sehr stabil und damit aufwendiger gebaut werden. Außerdem ist die Lärmbelästigung derartiger mechanischer Rüttelantriebe sehr hoch.
Die Patentanmeldung 199 21 145.0 des Anmelders schlägt bereits vor, zwischen Rütteltisch und Maschinengestell piezoelektrische Schwingungserreger anzuordnen, deren Schwingfrequenz und andere Parameter des Rüttelantriebes entsprechend den gestellten Anforderungen elektronisch gesteuert werden können. Dabei ist der feststehende Teil des Schwingungserregers mit dem Maschinengestell und der schwingende Teil mit dem Rütteltisch verbunden. Dies erfordert eine völlige Neukonstruktion der Formmaschine. Bestehende Formmaschinen können deshalb nicht ohne weiteres mit piezoelektrischen Schwingungserregern nachgerüstet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs erwähnten Rüttelantrieb, der mit piezoelektrischen Schwingungserregern arbeitet, zu vereinfachen und zu verbessern.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Piezoelement mit einer Unwuchtmasse in Antriebsverbindung steht, die im Gehäuse des Schwingungserregers frei schwingbar gelagert ist, und daß das Gehäuse an der Form oder am Rütteltisch oder an einem sonstigen, in Schwingungen zu versetzenden Teil fest angeordnet ist. Durch Anlegen einer Wechselspannung an das Piezoelement wird dieses in eine oszillierende Bewegung versetzt, die sich auf die Unwuchtmasse überträgt und damit auch die Form in Rüttelschwingungen versetzt.
Vorteilhafterweise ist die Unwuchtmasse ein Kolben, der in einem Zylinder des Gehäuses hin- und herbewegbar gelagert ist.
Zur Endlagen-Dämpfung der Kolbenbewegung ist zumindest auf der dem Piezoelement entgegengesetzten Seite des Kolbens ein Rückschlagventil im Zylinder vorgesehen, das in Zugrichtung eines Federsystems des Piezoelements öffnet und in Druckrichtung in der Endlage des Kolbens schließt. Hierzu ist das Rückschlagventil in einem den Zylinder und das Gehäuse verschließenden Deckel angeordnet.
Um die Rüttelbewegung den unterschiedlichen Arbeitsbedingungen anpassen zu können, ist an einer oder mehreren Seiten der Form mindestens ein Schwingungserreger mit vertikaler und/oder horizontaler Schwingrichtung auswechselbar befestigt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können die Schwingungserreger auch in die Form integriert sein.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Schwingungserreger relativ klein und kompakt dimensioniert werden können und an verschiedene Stellen in beliebiger Anzahl an der Form anbringbar sind, um den unterschiedlichen Rüttelbedingungen Rechnung zu tragen. Dabei können die Schwingungserreger wahlweise so montiert werden, daß die Rüttelbewegungen der Form in vertikaler oder horizontaler Schwingrichtung oder kombiniert erfolgen. Durch die Anbringung der piezoelektrischen Schwingungserreger an der Form wird erheblich weniger Energie verbraucht, da nur die Form in Schwingungen versetzt werden muß. Dadurch ist das Schwingverhalten der Form optimal steuerbar und die Lärmbelästigung wird reduziert. Da ein spezieller Rütteltisch nicht mehr erforderlich ist, kann der Raum unterhalb der Form freigehalten werden, um beispielsweise mit Formkernen oder Aussparungskörpern von unten in die Formnester einfahren zu können. Ein weiterer, wesentlicher Vorteil ist, daß bei bestehenden Formmaschinen mit Rütteltisch die mechanischen Unwuchtmotoren ohne weiteres durch die piezoelektrischen Schwingungserreger ersetzt werden können.
Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1
eine Vorderansicht einer Formmaschine mit an der Form befestigten Schwingungserregern,
Fig. 2
einen Schnitt gemäß der Linie II - II in Fig. 1 und
Fig. 3
einen Schnitt durch einen Schwingungserreger.
An seitlichen Halterungen 1 einer Formmaschine 2 ist in bekannter Weise eine Form 3 in Gummilagern 4 schwingbar befestigt. Die Halterungen 1 sind vertikal beweglich angetrieben, so daß die Form 3 mit ihren oben und unten offenen Formnestern 5 auf ein Formbrett 6 abgesetzt werden kann. Das Formbrett 6 liegt auf horizontalen Schienen 7 eines Gestells 8 auf. Die Formnester 5 werden in bekannter Weise mit fließfähigem Beton gefüllt, der durch Rütteln der Form verdichtet und in den Formnestern gleichmäßig verteilt wird.
Zur Erzeugung der Rüttelbewegungen sind an den Außenseiten der Form 3 mehrere, piezoelektrische Schwingungserreger 9 fest angeordnet, mit denen die Form 3 durch Anlegen einer Wechselspannung am Schwingungserreger 9 in Schwingungen versetzt werden kann.
Jeder Schwingungserreger 9 besteht aus einem Gehäuse 10, in dem ein handelsübliches Piezoelement 11 in bekannter Weise schwingbar gelagert ist (Fig. 3). Das Piezoelement 11 wird durch mehrere aneinandergereihte Einzelelemente gebildet und weist die Form eines Flachstabes auf, der an beiden Enden in Längsrichtung beweglich im Gehäuse 10 gelagert ist. Durch Anlegen einer Wechselspannung am Piezoelement 11 entsteht eine Verformungsbewegung, die über ein Federsystem 12 verstärkt und in eine quer zur Längsrichtung des Piezoelements 11 wirkende Hin- und Herbewegung (Pfeilrichtung 13, 13') umgewandelt wird. Die oszillierende Bewegung des Federsystems 12 wird auf einen als Unwuchtmasse wirkenden Kolben 14 übertragen, der in einem Zylinder 15 des Gehäuses 10 in Pfeilrichtung 13, 13' beweglich gelagert ist. Derartig ausgebildete Piezoelemente sind bekannt und können als Einbauteile bezogen werden.
Auf der dem Piezoelement 11 gegenüberliegenden Seite des Kolbens 14 ist ein mit Luft gefüllter Zylinderraum 16 durch einen Deckel 17 verschlossen, der an der Stirnseite des Gehäuses 10 angeschraubt ist. Im Deckel 17 befindet sich ein Rückschlagventil 18, das in Zugrichtung 13 des Federsystems 12 öffnet und in Druckrichtung 13' schließt. Ein weiteres Rückschlagventil kann auch auf der gegenüberliegenden Kolbenseite vorgesehen werden. Dadurch werden die Kolbenbewegungen in den Endlagen gedämpft. Auf der dem Deckel 17 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 10 ist ein Flansch 19 vorgesehen, mit dem das Gehäuse 10 bzw. der Schwingungserreger 9 an der Form 3 angeschraubt wird. Über elektrische Leitungen 20 ist das Piezoelement 11 mit einer nicht dargestellten Stromquelle verbunden.
Wie das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 zeigt, sind an den beiden Längsseiten der Form 3 je zwei Schwingungserreger 9 so angeschraubt, daß sich eine vertikale Schwingrichtung (Pfeilrichtung 13, 13') der Form 3 ergibt. An den beiden Stirnseiten der Form 3 ist dagegen je ein Schwingungserreger 9 um 90° verdreht angeordnet, so daß sich die Form 3 in horizontaler Schwingrichtung bewegt. Auf diese Weise entsteht eine kombinierte, spezifische Rüttelbewegung der Form 3, die je nach Anzahl und Montage der Schwingungserreger 9 bei einer Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten entsprechend den Anforderungen der Praxis verändert werden kann. Eine weitere Anpassungsmöglichkeit ist dadurch gegeben, daß entsprechend der Patentanmeldung 199 21 145.0 des Anmelders verschiedene Parameter des Rüttelantriebes, wie z.B. die Schwingfrequenz, durch eine elektronische Steuerung verändert werden können.
Bei Formmaschinen mit einem Rütteltisch, auf dem die Form 3 aufliegt, können die Schwingungserreger 9 auch am Rütteltisch befestigt werden. Auf diese Weise ist es möglich, vorhandene Formmaschinen ohne große Änderungen umzurüsten, indem die mechanischen Unwuchtmotoren, die in der Regel am Rütteltisch befestigt sind, durch die erfindungsgemäßen Schwingungserreger 9 ersetzt werden.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Schwingungserreger ist nicht beschränkt auf die Herstellung von Betonformkörpern, sondern ist überall dort möglich, wo für den Arbeitsprozess Schwingungen erforderlich sind, wie z. B. bei Fördereinrichtungen.

Claims (6)

  1. Rüttelantrieb, insbesondere für eine Form zur Herstellung von Betonformkörpern, die auf ein Gestell oder einen Rütteltisch abgesetzt und mit fließfähigem Beton gefüllt wird, wobei der Rüttelantrieb aus mindestens einem piezoelektrischen Schwingungserreger mit einem Piezoelement besteht, das in einem Gehäuse des Schwingungserregers schwingbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (11) mit einer Unwuchtmasse in Antriebsverbindung steht, die im Gehäuse (10) des Schwingungserregers (9) frei schwingbar gelagert ist, und daß das Gehäuse (10) an der Form (3) oder am Rütteltisch oder an einem sonstigen, in Schwingungen zu versetzenden Teil fest angeordnet ist.
  2. Rüttelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchtmasse ein Kolben (14) ist, der in einem Zylinder (15) des Gehäuses (10) hin- und her bewegbar gelagert ist.
  3. Rüttelantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auf der dem Piezoelement (11) gegenüberliegenden Seite des Kolbens (14) ein Rückschlagventil (18) im Zylinder (15) vorgesehen ist, das in Zugrichtung (13) eines Federsystems (12) des Piezoelements (11) öffnet und in Druckrichtung (13') in der Endlage des Kolbens (14) schließt.
  4. Rüttelantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (18) in einem den Zylinder (15) und das Gehäuse (10) verschliesenden Deckel (17) angeordnet ist.
  5. Rüttelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an einer oder mehreren Seiten der Form (3) mindestens ein Schwingungserreger (9) mit vertikaler und/oder horizontaler Schwingrichtung (Pfeilrichtung 13, 13') auswechselbar befestigt ist.
  6. Rüttelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungserreger (9) in die Form (3) integriert sind.
EP00114460A 1999-08-24 2000-07-06 Rüttelantrieb Expired - Lifetime EP1080858B1 (de)

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