[0001] Die Erfindung betrifft ein Betonverdichtungssystem.
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] In jüngerer Vergangenheit hat sich jedoch die Akkutechnik derart weiterentwickelt,
dass die elektrische Energieversorgung auch mit Hilfe eines elektrischen Energiespeichers
(Akkus) erfolgen kann.
[0005] 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.
[0006] 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.
[0007] 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.
[0008] 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.
[0009] 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.
[0010] 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.
[0011] 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.
[0012] 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.
[0013] 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.
[0014] 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.
[0015] 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.
[0016] 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.
[0017] 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.
[0018] 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.
[0019] 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.
[0020] 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.
[0021] 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.
[0022] Der Bedienungsschlauch kann dementsprechend auch ein Schutzschlauch sein, zum Schutz
der elektrischen Zuleitungen zum Gehäuse, wenn der Elektromotor im Gehäuse angeordnet
ist.
[0023] Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die elektrische Energieversorgung einen
elektrischen Energiespeicher aufweisen. Dabei kann es sich insbesondere um einen wechselbaren
Akku handeln.
[0024] Die Umformereinrichtung kann ausgebildet sein zum Bereitstellen des Stroms für den
Elektromotor mit einer vorgegebenen Spannung und/oder Frequenz.
[0025] 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.
[0026] 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.
[0027] 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.
[0028] 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.
[0029] 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.
[0030] 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.
[0031] 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.
[0032] 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.
[0033] Die Veränderung der Motordrehzahl kann insbesondere durch Ändern der Frequenz des
vom Umformer kommenden Stroms oder durch Ändern der Motorspannung herbeigeführt werden.
[0034] 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.
[0035] Alternativ kann der Innenrüttler auch aktiv abgebremst werden, z.B. indem man die
Umrichterfrequenz auf Null stellt und/oder die Phasenfolge vertauscht.
[0036] 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.
[0037] 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.
[0038] 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.
[0039] 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.
[0040] 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.
[0041] Die Mobileinrichtung kann insbesondere unabhängig vom Energiespeicher oder vom Umformer
bewegt werden.
[0042] 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.
[0043] Für die Datenübertragung kann eine Funkstrecke genutzt werden, z.B. per Bluetooth.
[0044] Die Auswerteeinrichtung kann in der oben erläuterten Mobileinrichtung oder auch direkt
am Energiespeicher oder am Umformer vorgesehen sein.
[0045] 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.
[0046] 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.
[0047] 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.
[0048] Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Betonverdichtungssystem mit einem Innenrüttler
1 und einer tragbaren Energievorrichtung 2.
[0049] 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.
[0050] 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.
[0051] 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.
[0052] 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.
[0053] Der Stecker kann in die Energievorrichtung 2 eingesteckt sein.
[0054] 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.
[0055] 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.
[0056] Anstelle des Akkus 11 ist es auch möglich, eine elektrische Versorgung über das öffentliche
Netz oder ein an der Baustelle bestehendes Netz bereitzustellen.
[0057] 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.
[0058] 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.
[0059] 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.
[0060] 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.
[0061] 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.
[0062] 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.
[0063] 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.
[0064] 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.
[0065] 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.
[0066] 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.
[0067] 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.
[0068] 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.
[0069] 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.
[0070] 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.
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.