BETONVERDICHTUNGSANORDNUNG MIT SCHWINGUNGSSENSOR UND STEUERUNG

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Betonverdichtungsanordnung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

[0002] Eine derartige Anordnung dient zum Verdichten von noch plastisch verformbarem Beton, der zur Erzeugung von Betonteilen in eine Schalung eingefüllt worden ist. An der Schalung sind mindestens eine, üblicherweise aber mehrere Rütteleinheiten befestigt, die häufig jeweils einen Außenrüttler aufweisen. Ein derartiger Außenrüttler besteht üblicherweise aus einem Motor, der ein oder mehrere aus Fliehgewichten bestehende Unwuchten antreibt und dadurch eine Schwingung erzeugt, die über eine starre Verbindung auf die Schalung übertragen wird. Durch das Rütteln der Schalung kann der Beton in der gewünschten Weise verdichtet werden.

[0003] Üblicherweise werden an Schalungen für größere Betonteile eine bestimmte Anzahl von Außenrüttlern angeordnet, die alle mit einem gemeinsamen Frequenzumformer gekoppelt sind, der für die angeschlossenen Elektromotoren eine elektrische Wechselspannung mit der gewünschten Frequenz bereitstellt.

[0004] In der Praxis tritt häufig das Problem auf, daß bestimmte Bereiche der Schalung und damit Teile des Betons nicht ausreichend gerüttelt und dadurch verdichtet werden. Wenn der Bediener dieses Problem erkannt hat, erhöht er üblicherweise die vom Frequenzumformer bereitgestellte Spannungsfrequenz: Die Frequenzerhöhung betrifft allerdings alle angeschlossenen Außenrüttler gleichzeitig, unabhängig davon, ob sich die Rüttler in der Nähe des bisher schwach erregten Betons oder an einer Stelle mit bereits starker Erregung befinden. Dies führt zu einer erheblichen Lärm- und Materialbelastung, die sowohl für die Bediener als auch für die Schalung nachteilig ist.

[0005] Aus der DE 195 42 868 A1 ist eine Betonverdichtungsanordnung mit zwei an einer Schalung befestigten und jeweils eine Schwingungserzeugungseinrichtung aufweisenden Rütteleinheiten bekannt.

[0006] Die Schwingung der Schalung wird jeweils durch an den Rütteleinheiten befestigte Beschleunigungssensoren erfaßt und an eine gemeinsame Signalverarbeitungseinheit weitergeleitet. An die Signalverarbeitungseinheit ist eine Datenverarbeitungslogik angeschlossen, die aus den Meßwerten und aus abgespeicherten Vergleichswerten eine Prognose über die zu erwartende Produktqualität der Betonformteile erstellt.

[0007] Die für alle Rütteleinheiten maßgebliche zentrale Steuerung erfordert im Vorfeld eine sehr genaue Ermittlung der im Betrieb möglichen Parameter. Für diesen Zweck wird z. B. die Abspeicherung eines Expertenkatalogs vorgeschlagen. Die Anpassung der Verdichtungsanordnung für verschiedene Formteile bzw. der Betrieb von mehr als zwei Rütteleinheiten erfordert somit einen ganz erheblichen Aufwand für die Festlegung des Expertenkatalogs.

[0008] Eine ähnliche Anordnung ist aus der DE 297 12 242 U1 bekannt. Dort sind an einem Rütteltisch mehrere Schwingungserzeugungseinrichtungen vorgesehen, deren Frequenz und relative Phasenlage einzeln einstellbar sind. Dazu sind an dem Rütteltisch mehrere Sensoren angeordnet, die die Gesamtreaktion, d. h. Gesamtschwingung des Rütteltisches erfassen und als Meßsignal an eine gemeinsame Steuerung weitergeben. Auch bei dieser Anordnung ist es erforderlich, daß in den als Steuerung dienenden Vektorreglern aufwendige Regelalgorithmen, Kennfelder etc. abgespeichert sind, um die gewünschten komplexen Schwingungsreaktionen zu erhalten. Andernfalls können die Rückmeldungen von den Sensoren nur unbefriedigend ausgewertet werden.

[0009] Ein prinzipiell vergleichbarer Aufbau ist der DE 36 40 079 A1 entnehmbar.

[0010] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betonverdichtungsanordnung anzugeben, bei der nur solche Bereiche der Schalung stärker erregbar sind, die bis dahin noch nicht mit der gewünschten Stärke schwingen, wobei eine flexible und einfache Anpassung der Betonverdichtungsanordnung an verschiedene Schalungsgeometrien und eine verschiedene Anzahl von Außenrüttlern anzustreben ist.

[0011] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Betonverdichtungsanordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

[0012] Erfindungsgemäß sind mehrere Rütteleinheiten vorgesehen, die jeweils eine eigene Schwingungserzeugungseinrichtung, einen eigenen Beschleunigungssensor, einen eigenen Frequenzumformer und eine eigene Steuerung aufweisen. Dadurch kann die Schwingungsstärke an den einzelnen Stellen der Schalung sehr genau und individuell durch Ansteuern der einzelnen Rütteleinheiten erfolgen. Um eine Koordination der Steuerungen zu ermöglichen, sind bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung die Steuerungen der jeweiligen Rütteleinheiten über eine Datenleitung miteinander gekoppelt. Die Datenleitung kann auch mit einem gemeinsamen Leitrechner verbunden sein, der zur individuellen Ansteuerung der Rütteleinheiten dient.

[0013] Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, über den Beschleunigungssensor die an der Schalung wirkende Schwingung zu erfassen. Ein der Schwingung entsprechender, sich permanent ändernder Beschleunigungswert wird an die Steuerung geliefert, die entsprechend die Betriebsparameter der Schwingungserzeugungseinrichtung variieren kann. um an der Schalung die gewünschte Schwingung zu erzeugen. So ist es zum Beispiel möglich, daß die Steuerung die Frequenz der Schwingungserzeugungseinrichtung erhöht, wenn der Beschleunigungssensor eine zu niedrige Schwingung der Schalung detektiert hat.

[0014] Durch Ansteuern des Frequenzumformers mittels der Steuerung ist es in einfacher Weise möglich, die Schwingungsfrequenz der Schwingungserzeugungseinrtchtung zu variieren.

[0015] Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Beschleunigungssensor an der Schwingungserzeugungseinrichtung oder an der Schalung befestigt. Damit ist es möglich, daß der Beschleunigungssensor entweder die Schwingung direkt an der Schalung oder - aufgrund einer starren Befestigung der Schwingungserzeugungseinrichtung an der Schalung-an der die gleiche Schwingung wie die Schalung erfahrenden Schwingungserzeugungseinrichtung abgreifen kann.

[0016] Als Sollwerte für die an den Rütteleinheiten vorgesehenen Einzelsteuerungen eignen sich die Frequenz der Schwingungserzeugungseinrichtung, eine Soll-Beschleunigung oder ein zulässiger Regelbereich innerhalb dem die Einzelsteuerung in Abhängigkeit von dem gemessenen Schwingungssignal die Schwingungserzeugungseinrichtung ansteuern kann.

[0017] Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Figur näher erläutert. Die Figur zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Betonverdichtungsanordnung.

[0018] Eine erfindungsgemäße Betonverdichtungsanordnung weist mehrere Rütteleinheiten 1 auf, die jeweils an einer ebenfalls nur schematisch dargestellten und zur Aufnahme von flüssigem Beton dienenden Schalung 2 angeordnet sind. Die Rütteleinheiten 1 bestehen jeweils aus einem als Schwingungserzeugungseinrichtung dienenden, an der Schalung 2 starr befestigten Außenrüttler 3 sowie einem Frequenzumformer 4, einem Beschleunigungssensor 5 und einer Steuerung 6. Zur Vereinfachung der Darstellung wird in der Figur nur der Aufbau von einer der Rütteleinheiten 1 gezeigt.

[0019] Der an sich bekannte Außenrüttler 3 besteht im wesentlichen aus einem Elektromotor und einem oder zwei von dem Motor angetriebenen Fliehgewichten, die bei Drehung die erforderliche Unwucht zur Erzeugung der gewollten Schwingungen bewirken. Um die Schwingungen möglichst verlustfrei auf die Schalung 2 zu übertragen, muß der Außenrüttler 3 mit der Schalung 2 starr verbunden sein. Wie bereits beschrieben, ist der Außenrüttler 3 als solcher bekannt, so daß auf eine weitere Beschreibung sowie eine Darstellung in der Figur verzichtet wird.

[0020] Um die Schwingungsfrequenz einstellen zu können, ist dem Elektromotor des Außenrüttlers 3 ein Frequenzumformer 4 vorgeschaltet, der in bekannter Weise mit dem Stromnetz verbunden ist. Der Frequenzumformer 4 wandelt die Netzfrequenz in eine für den Außenrüttler 3 geeignete Spannungsfrequenz um. Während es bekannt ist, alle mit der Schalung 2 verbundenen Außenrüttler 3 durch einen Frequenzumformer 4 zu speisen, ist erfindungsgemäß für jeden Außenrüttler 3 ein eigener Frequenzumformer 4 vorgesehen.

[0021] In der Figur ist der Frequenzumformer 4 direkt an dem Außenrüttler 3 angeordnet. Je nach Ausführungsform kann es jedoch auch zweckmäßig sein. den Frequenzumformer 4 in einem nicht dargestellten, separaten Schaltschrank, abseits des Außenrüttlers 3, vorzusehen.

[0022] Bestandteil der Rütteleinheit 1 ist auch der Beschleunigungssensor 5, der vorzugsweise entweder an dem Außenrüttler 3 oder direkt auf der Schalung 2 angebracht wird, um möglichst präzise die erzeugte Schwingung erfassen zu können. Der Beschleunigungssensor 5 registriert die durch die Schwingung hervorgerufenen und auf die Schalung 2 wirkenden Beschleunigungen und erzeugt daraus ein Signal, das an die Steuerung 6 weitergeführt wird.

[0023] Die Steuerung 6 kann - je nach Ausgestaltung der Erfindung - auch als Regelung realisiert sein, die aufgrund der vom Beschleunigungssensor 5 gemessenen Beschleunigungswerte und einer entsprechenden Sollwert-Vorgabe den Frequenzumformer 4 ansteuert. Als Parameter eignen sich außer der gemessenen Schwingungsfrequenz auch die gemessenen Beschleunigungswerte. In der Steuerung 6 kann ein zulässiger Regelbereich oder auch ein Kennfeld abgespeichert sein. mit Hilfe dessen die Steuerung 6 unter Berücksichtigung des Signals vom Beschleunigungssensor 5 den Betrieb des Außenrüttlers 3 beeinflußt.

[0024] Wenn mehrere Rütteleinheiten 1 an der Schalung 2 befestigt sind, kann es gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besonders vorteilhaft sein, wenn die Rütteleinheiten 1 bzw. ihre jeweiligen Steuerungen 6 über eine Datenleitung 7 miteinander gekoppelt sind. Über die beispielsweise als Datenbus ausgeführte Datenleitung 7 können die Steuerungen 6 miteinander Informationen austauschen und sich gegenseitig über bestimmte Betriebszustände informieren.

[0025] Bei der in der Figur dargestellten, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Datenleitung 7 noch mit einem Leitrechner 8 gekoppelt, über den zentral jede einzelne der Steuerungen 6 ansteuerbar ist. Vom Leitrechner 8 werden jeder Steuerung 6 die zu dem entsprechenden Fertigungsschritt beim Erzeugen der Betonteile erforderlichen Betriebsparameter in Form von Sollwerten zugeführt. Der Leitrechner 8 gibt z.B. jeder einzelnen Steuerung 6 vor, mit welcher Frequenz zu diesem Zeitpunkt der Außenrüttler 3 laufen soll, bzw. welche Beschleunigungswerte erreicht werden sollen. Dazu kann der Leitrechner 8 auch einen entsprechenden zulässigen Regelbereich an die Steuerung 6 übermitteln, innerhalb dem die Steuerung 6 autark, entsprechend dem abgelegten Steuerprogramm den Außenrüttler 3 ansteuert.

[0026] Der Leitrechner 8 ermöglicht es, beim Füllen des flüssigen Betons in die durch die Schalung 2 bestimmte Form die Rütteleinheiten 1 zunächst mit niedriger Frequenz zu fahren, um eine übermäßige Lärmerzeugung zu vermeiden. Beim anschließenden Verdichtungsprozeß wird durch den Leitrechner 8 die Frequenz der Außenrüttler 3 erhöht. Über die jeweiligen Beschleunigungssensoren 5 ermittelt jede lokale Steuerung 6, ob der zugeordnete Außenrüttler 3 die erforderliche Beschleunigung an der Schalung 2 erreicht. Reicht die gemessene Beschleunigung nicht aus, erhöht die Steuerung 6 die Frequenz des Außenrüttlers 3 über den Frequenzumformer 4. Bei zu großer Beschleunigung hingegen wird die Frequenz vermindert.

[0027] Je nach Motortyp des Außenrüttlers 3 ist es auch möglich, bei konstanter Frequenz die Stellung der Rotoren bzw. Fliehgewichte zueinander und damit die auf die Schalung wirkenden Kräfte bzw. Beschleunigungen zu beeinflussen. Die Relativstellung der Rotoren beeinflußt in bekannter Weise den Schwerpunkt der Unwucht und damit die Stärke des resultierenden Kraftvektors zum jeweiligen Zeitpunkt.

[0028] Da die erfindungsgemäße Betonverdichtungsanordnung für die verschiedensten Arten von Schwingungserzeugungseinrichtungen realisierbar ist, ist es offensichtlich, daß in einigen Fällen kein Frequenzumformer 4 erforderlich ist, wenn die auf die Schalung 2 wirkende Schwingung mit Hilfe der Steuerung 6 auch auf andere Weise beeinflußt werden kann. Das oben beschriebene Beispiel dient daher nur zur Erläuterung der Erfindung, nicht jedoch zur Einschränkung des Schutzumfangs.

Ansprüche

1. Betonverdichtungsanordnung zum Verdichten von plastisch verformbarern Beton in einer Schalung (2), mit mindestens zwei an der Schalung (2) befestigten Rütteleinheiten (1), die jeweils eine Schwingungserzeugungseinrichtung (3), aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausserdem jeweils

- einen Beschleunigungssensor (5) zum Generieren eines einer von der Schwingungserzeugungseinrichtung (3) an der Schalung (2) erzeugten Schwingung entsprechenden Signals,

- eine von dem Signal beaufschlagbare Steuerung (6) zum Einstellen von Betriebsparametern der Schwingungserzeugungseinrichtung (3), sowie

- einen von der Steuerung (6) beaufschlagbaren Frequenzumformer (4) für die Schwingungserzeugungseinrichtung (3) aufweisen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungserzeugungseinrichtung ein Außenrüttler (3) ist.

3. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungssensor (5) an der Schwingungserzeugungseinrichtung (3) oder an der Schalung (2) befestigt ist.

4. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungen (6) der jeweiligen Rütteleinheiten (1) über eine Datenleitung (7) miteinander gekoppelt sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungen (6) der jeweiligen Rütteleinheiten (1) über einen an die Datenleitung (7) angeschlossenen Leitrechner (8) ansteuerbar sind.

6. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungen (6) durch Sollwerte beaufschlagbar sind.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerte über den Leitrechner (8) eingebbar sind.

Claims

1. Concrete-compacting arrangement for compacting plastically deformable concrete in an encasing (2), having at least two vibrating units (1) attached to the encasing (2), which vibrating units each comprise a vibration-producing device (3), characterised in that they also each comprise

- an acceleration sensor (5) for generating a signal corresponding to a vibration produced by the vibration-producing device (3) on the encasing (2),

- a control (6), which can be influenced by the signal, for adjusting operation parameters of the vibration-producing device (3), and

- a frequency converter (4), which can be influenced by the control (6), for the vibration-producing device (3).

2. Arrangement as claimed in Claim 1, characterised in that the vibration-producing device is an external vibrator (3).

3. Arrangement as claimed in any one of the preceding Claims, characterised in that the acceleration sensor (5) is attached to the vibration-producing device (3) or to the encasing (2).

4. Arrangement as claimed in any one of the preceding Claims, characterised in that the controls (6) of each of the vibration units (1) are coupled to each other via a data line (7).

5. Arrangement as claimed in Claim 4, characterised in that the controls (6) of each of the vibration units (1) can be controlled via a master computer (8) connected to the data line (7).

6. Arrangement as claimed in any one of the preceding Claims, characterised in that the controls (6) can be influenced by means of set values.

7. Arrangement as claimed in Claims 5 and 6, characterised in that the set values can be inputted via the master computer (8).

Revendications

1. Dispositif de compactage de béton pour compacter du béton déformable plastiquement dans un coffrage (2), comportant au moins deux unités vibrantes (1) fixées au coffrage (2), qui comportent chacune un dispositif de génération d'oscillations (3), caractérisé en ce que les unité vibrantes comportent en outre chacune

- un capteur d'accélération (5) pour générer un signal correspondant à une oscillation générée par le dispositif de génération d'oscillations (3) sur le coffrage (2),

- une commande (6), pouvant être actionnée par le signal, pour régler des paramètres de fonctionnement du dispositif de génération d'oscillations (3), ainsi que

- un convertisseur de fréquence (4), pouvant être actionné par la commande (6), pour le dispositif de génération d'oscillations (3).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de génération d'oscillations est un vibreur externe (3).

3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur d'accélération (5) est fixé au dispositif de génération d'oscillations (3) ou au coffrage (2).

4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les commandes (6) des unités vibrantes (1) respectives sont reliées entre elles par une ligne de données (7).

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les commandes (6) des unités vibrantes (1) respectives peuvent être commandées par un ordinateur pilote (8) connecté à la ligne de données (7).

6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les commandes (6) peuvent recevoir des valeurs de consigne.

7. Dispositif selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les valeurs de consigne peuvent être introduites par l'ordinateur pilote (8).

Zeichnung