[0001] Die Erfindung betrifft gattungsmäßig ein Verfahren zum Spannen von Spanngliedern
zur Bewehrung von Spannbetonbauteilen, wie sie im Oberbegriff des Anspruch 1 beschrieben
ist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Spannverfahren und Spannvorrichtung
sind vorzugsweise zum Einsatz bei der Massenfertigung von Spannbetonschwellen vorgesehen.
Die Vorrichtung wird dann zweckmäßig auf einem Grundgestell montiert benutzt, das
Fahrschienen für Wagen zur Längs- und Querverschiebung aufweist. Die Spannvorrichtung
greift an einer Zugspindel an, die sowohl auf ein Stabendgewinde aufgeschraubt wie
auch Teil einer Ziehplatte zur Verankerung von mehreren dünneren Spanngliedern sein
kann.
[0002] Bekannt ist es beispielsweise aus dem DYW/DAG Spannverfahren, die Spannpresse an
eine auf das Gewindeende eines Spannglieds manuell aufgeschraubten Zugspindel, an
der der Spannkolben der Spannpresse angreift, anzuschließen. Auf die Zugspindel wird
die Spannpresse aufgeschoben und mit einer Spannmutter, die auf die Rückseite des
Spannkolbens auf die Zugspindel aufgeschraubt wird, verankert. Die Spannpresse drückt
gegen einen Spannzylinder, der sich seinerseits auf den Beton des Fertigteils bzw.
eine darin eingegossene Platte abstützt. Nach jedem Kolbenhub der Spannpresse muß
die eingetragene Zugkraft durch Nachdrehen einer Ankermutter auf der Zugspindel in
der Presse gegen ein Widerlager verankert werden, um die Spannpresse für einen neuen
Kolbenhub zu entlasten. Der Spannvorgang dieser bekannten Spanntechnik ist zeitaufwendig
durch langwierige Spindelvorgänge: das Aufdrehen der Spannmutter auf die Spindel bei
Montage der Presse sowie das Nachdrehen der Ankermutter bei jedem Kolbenhub. Der Produktionstakt
wurde bisher von der Dauer des Spannvorgangs und dieser durch die zeitaufwendigen
Spindelvorgänge bestimmt, so daß die sonst bestehende Möglichkeit eines kürzeren Produktionstaktes
bei der Fertigteilproduktion nicht ausgenutzt werden kann.
[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, den Zeitaufwand für den Spannvorgang soweit zu vermindern,
daß er nicht mehr im kritischen Bereich des Produktionsablaufes des Spannbeton-Bauteils
liegt. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Spannverfahren sowie eine Spannvorrichtung,
wie sie im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 2 beschrieben sind.
[0004] Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung arbeitet vollmechanisch ohne manuelle Arbeit.
Sie ist an das Endgewinde einer Zugspindel anschließbar, die auf das Endgewinde eines
Spannstabes aufgeschraubt oder an der Ziehplatte für ein Spanndraht- oder Spannlitzenbündel
zugkraftschlüssig befestigt ist. In den Ausnehmungen einer zweckmäßig ausgebildeten
Ziehplatte sind mehrere Spanndrähte verankerbar. Mit Hilfe einer Zugspindel, die mit
dem vorderen Ende an der Platte gelenkig befestigt ist, kann eine größere Anzahl von
Spanndrähten gleichzeitig gespannt werden.
[0005] Am rückwärtigen mit Gewinde versehenen Ende der Zugspindel greift eine vollmechanisch
arbeitende Greifvorrichtung an, die im Kolben der Spannpresse geführt und hydraulisch
angetrieben ist. Mit ihr ist eine temporäre und leicht lösbare Verbindung zwischen
Zugspindel und Spannpresse herstellbar.
[0006] Die Greifvorrichtung weist gegen das Zugspindelende gerichtete konische Segmente
auf. Beim hydraulischen Vorpressen der Greifvorrichtung aus dem Kolben der Spannpresse
werden die konischen Segmente in einer entsprechend ausgebildeten Konusbüchse konzentrisch
gegen den Zugbolzen zusammengedrückt. Auf der Innenseite der Segmente ist das Gewindeprofil
des Zugbolzens eingeschnitten, das sich beim Andrücken der Segmente um den Zugbolzen
kraftschlüssig und unverschieblich mit dem Zugbolzen verzahnt.
[0007] Die Zugspindel kann damit von der Presse, die sich mit dem Stützzylinder gegen das
Querhaupt des Spannrahmens abstützt, vom Querhaupt abgezogen und die Spanndrähte über
die Ziehplatte gespannt werden. Ein durch einen weiteren Motor angetriebener Mutterschlüssel
dreht eine Ankermutter gegen den Spannrahmen vollmechanisch nach und überträgt die
Spannkraft kontinuierlich von der Presse auf einen Spannrahmen oder eine Stahlform.
[0008] Nachdem die Vorspannung in die Spanndrähte eingetragen und durch Nachdrehen der Ankermutter
auf dem Querhaupt verankert ist, fährt der Spannkolben nach vorn und schiebt dabei
die Konusbüchse von den Segmenten herunter. Eine Spreizfeder in den Segmenten drückt
die Segmente radial nach außen und löst sie von der Zugspindel. Greifvorrichtung und
Spannkolben können damit zurück- und zum nächsten Spanntakt in eine neue Position
gefahren werden.
[0009] Der Unteranspruch beschreibt eine Zugspindel, die weitgehend zwängungsfrei die Spannkraft
von der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung in eine Ziehplatte zur Verankerung eines
Bündels von Spanndrähten oder - litzen einleitet und eine gleichmäßige Verteilung
der Spannkraft auf alle Drähte bzw. Litzen bewirkt.
[0010] Die Erfindung wird anhand eines Beispiels in den Fig 1, 2 und 3 erläutert. Es zeigen
- Fig 1 und 2
- eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung,
Fig. 1 einen Längsschnitt
Fig. 2 einen Querschnitt
- Fig. 3
- das Detail der Ausbildung und Lagerung der Zugspindel in der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung
und in der Ziehplatte eines Spannbündels
Erläuterung der Bezugszahlen:
[0011] Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung 1 kommt im Beispiel in einem Fertigteilwerk
- beispielsweise einem Schwellenwerk - zum Einsatz. Sie steht auf einem Grundgestell
30, auf dem sie auf Profilen 31 als Schienen mit Hilfe eines Längswagens 32 entlang
dem Querhaupt 6 eines Spannrahmens mit einer durch Hydraulikmotor 33 angetriebenen
Rollenkette 34 längsbewegt und vor der zu ziehenden Zugspindel 2 in Position gebracht
wird. Aus dieser Position wird die Spannvorrichtung 1 auf Profilen 35 als Schienen
von einem durch Hydraulikzylinder 37 angetriebenen Querwagen 36 gegen die Zugspindel
2 querverfahren, bis der mechanisch angetriebene Mutterschlüssel 23, der auf der Vorderseite
des Pressenzylinders 10 eingebaut ist, mit der von ihm umfaßten Ankermutter 7 gegen
die Zugspindel 2 anschlägt. Der Spannkolben 11 mit der mit ihm verschraubten Büchse
22 und die Greifvorrichtung 13 mit auseinander gespreizten Zangen-Segmenten 17 sind
dabei zurückgefahren.
[0012] Unter weiterem Vorschub der Spannvorrichtung 1 gegen die Spindel 2 wird die Ankermutter
7 bis zum
Anschlag am Querhaupt 6 des Spannrahmens weitergedreht. Zugleich bewegt sich dabei
der Pressenzylinder 10 bis zum Anschlag am Querhaupt. Über die nun in den Pressenzylinder
10 hineinstehende Zugspindel 2 fährt mit ausreichender Überdeckung der Spannkolben
11 der Presse 8 mit der konischen Büchse 22. In die Büchse 22 wird im nächsten Schritt
die Greifvorrichtung 13 vom Kolben 15 mit Hilfe eines eigenen hydraulischen Antriebs
14 mit ihren Segmenten 17 hineingedrückt. Die Greifvorrichtung 13 ist mit ihrem Kolben
15 konzentrisch im Kolben 11 der Spannpresse 8 angeordnet. Am vorderen Kolbenende
ist ein Flansch 16 angeordnet. An dem Flansch 16 sind beweglich durch Stifte 18 mit
ihm verbunden die radial angeordneten Zangensegmente 17. Die Zangensegmente 17 umfassen
mit ihrer Innenkontur 19 die Zugspindel 2. Die Innenkontur 19 weist eine dem Gewinde
der Zugspindel 2 entsprechende Profilierung auf. Die Außenkontur 20 der Segmente 17
entspricht der konischen Innenkontur der Büchse 22. Indem der Kolben 15 der Greifvorrichtung
13 vorgepreßt wird, treibt er die Zangensegmente 17 wie Keile in die Büchse 22 und
drückt ihre profilierten Innenflächen 19 in das Spindelgewinde und verkeilt sie zugkraftschlüssig
mit ihnen. Der Außenkonus der Segmente ist damit zugkraftschlüssig in der Konusbüchse
22 des Spannkolbens 11 gehalten. Durch Rückziehen des Spannkolbens 11 wird die Zugkraft
in die Zugspindel 2 eingetragen. Durch gleichzeitiges Nachdrehen der Ankermutter 7
mit dem Mutterschlüssel 23 wird die Zugkraft aus der Presse kontinuierlich auf das
Querhaupt 6 übertragen.
[0013] Nach Beendigung des Spannvorganges wird der Kolben 11 der Spannpresse 8 gegen die
verankerte Zugspindel 2 vorgefahren, während die Greifvorrichtung 13 in ihrer Position
verbleibt. Die konische Büchse 22 wird dabei von der konischen Außenkontur 20 der
Zangensegmente 17 abgedrückt, wonach die Spreizfeder 21 in den Segmenten 17 die Segmente
auseinanderdrückt, so daß der unabhängig vom Kolben 11 der Spannpresse 8 bewegbare
Kolben 15 der Greifvorrichtung 13 die Segmente von der Zugspindel 2 abziehen kann.
Die von der Zuspindel 2 gelöste Vorrichtung 1 mit der Spannpresse 8 wird auf dem Querwagen
32 mittels einer von einem Hydraulikmotor 33 angetriebenen Rollenkette 34 außen vor
dem Querhaupt 6 in Achse der Zugspindel 2 des nächsten Spanngliedes 3 erneut in Position
gebracht. Der vorbeschriebene Ablauf beginnt von neuem.
[0014] Die Zugspindel 2 wird während des Spannvorgangs in der Spannvorrichtung an ihrem
vorderen Gewindeende durch die Zangensegmente 17 der Greifvorrichtung 13 in Verbindung
mit der konischen Büchse 22 am Spannkolben 11 sowie durch die vom Mutterschlüssel
23 umfaßte und im Querhaupt 6 in einen konischen Teil 39 der Ausnehmung 38 mit ihrem
halbkugelförmigen Kopf 41 drehbar gehaltene Spannmutter 7 um den Haltepunkt in der
Greifvorrichtung begrenzt schwenkbar gehalten. Um die Zugspindel 2 nicht durch Biegebeanspruchungen
zu belasten durchsetzt sie den Spannrahmen mit Querhaupt 6 sowie die Ziehplatte 4
an den Öffnungen 38 bzw. 42 mit ausreichenden Bewegungsspielräumen für eine Schwenkbewegung
in den Abschnitten 40 bzw. 44. Eine Schwenkbewegung benötigt außerdem Möglichkeiten
zur Verdrehung der Achse des rückwärtigen Endes der Zugspindel 2 in der Ziehplatte
4. Diese Verdrehbarkeit der Ziehplatte 4 gegenüber der Zugspindel 2 bewirkt zugleich
die gleichmäßige Verteilung der Zugkraft auf die Spanndrähte bzw. -litzen. Die Zugspindel
2 ist in der Ziehplatte 4 durch eine weitere halbkugelförmige auf ein Gewindeende
aufgeschraubte Mutter 45 in einer entsprechend kugelförmig ausgebohrten Lagerschale
43 der Ziehplatte 4 zugkraftschlüssig verankert. Ein Lösen der Spindel 2 aus der Ziehplatte
4 verhindert eine federnde Befestigung 46, die mit Schrauben 47 in der Platte 4 verschraubt
ist. Die federnde Befestigung 46 nimmt die Schwenkbewegungen der Spindel gegenüber
der Platte auf.
1. Verfahren zum vollmechanischen Spannen von Spanngliedern (3) für Spannbetonbauteile
- vornehmlich Spannbetonschwellen - mit Hilfe einer Spannvorrichtung (1), bei der
eine hydraulische Spannpresse (8), die sich gegen ein geeignetes Widerlager abstützt,
an einer Zugspindel (2) angreift, die zugkraftschlüssig mit dem Spannglied (3) verbunden
ist, und über diese Zugspindel die Zugkraft in das Spannglied einleitet, wobei die
Arbeitsgänge
• Herstellen der zugkraftschlüssigen Verbindung zwischen Spannglied (3) und Spannpressenkolben
(11),
• Vorspannen des Spanngliedes (3) und Verankern der Spannkraft am Spannrahmen sowie
• Lösen des Spanngliedes (3) vom Spannpressenkolben (11) und verfahren der Presse
in die nächste Spannposition
vollmechanisch ohne manuelle Mitwirkung elektronisch gesteuert ablaufen in folgenden
Schritten:
• die Spannpresse (8) wird in Achse der Zugspindel (2) mit Anschlag gegen das Pressenwiderlager
in Position gebracht,
• mit einem bekannten mechanischen Mutterschlüssel (23) wird die Ankermutter (7) bis
zum Anschlag am Querhaupt (6) des Spannrahmens bzw. der Schalung auf das ca. 8 cm
über die Widerlagerebene herausstehende Gewindeende der Zugspindel (2) aufgedreht,
• eine an seiner der Zugspindel (2) zugekehrten Seite des Spannpressenkolbens (11)
angeordnete maulartig öffenbare und schließbare Greifvorrichtung (13) wird geöffnet
über das freie Gewindeende der Zugspindel (2) gefahren,
• die in geöffneter Position radial um die Zugspindel (2) angeordneten außen konisch,
innen zylindrisch ausgebildeten Zangensegmente (17) der Greifvorrichtung (13) werden
von einem im Spannpressenkolben (11) geführten von einer eigenen Presse (14) hydraulisch
bewegten Kolben (15) gegen den entsprechend der Außenkontur (20) der Segmente (17)
innen ausgebildeten Konus einer fest mit dem Endflansch (12) des Spannpressenkolbens
(11) verbundenen Büchse (22) gedrückt und verkeilen die Zugspindel (2) mit der Büchse
(22) und zugleich mittelbar mit dem Kolben (11) der Spannpresse (8),
• die Spannpresse (8) zieht die Zugspindel (2) in bekannter Weise zum Eintragen der
Zugkraft um den planmäßigen Dehnweg aus
• der Mutterschlüssel (23) dreht die Ankermutter (7) nach und fixiert die Vorspannung
am Widerlager,
• der Kolben (11) mit der Büchse 22 wird nach Beendigung des Spannvorgangs entgegen
der Spannrichtung nach vorn bewegt, löst damit die Zangensegmente (17), die von einer
Spreizfeder (21) nach außen gedrückt werden und das Gewindeende der Zugspindel (2)
aus der Verkeilung lösen,
• die gelöste Spannpresse (8) wird zurück- und über die Zugspindel (2) des nächsten
Spanngliedes verfahren.
2. Spannvorrichtung (1) zum Spannen von Spanngliedern (3) in Spannbetonbauteilen - vornehmlich
Spannbetonschwellen -, deren hydraulische Spannpresse (8) sich gegen ein Widerlager
abstützt, das das Querhaupt (6) eines Spannrahmens bei einem Fertigungsverfahren mit
sofortigem Verbund oder der Beton bzw. ein im Beton eingegossenes Widerlager bei Fertigung
mit nachträglichem Verbund sein kann, und deren Kolben zum Spannen des Spanngliedes
mittelbar über eine Zugspindel (2) mit dem Spannglied (3) verbindbar ist, wobei das
Spannglied ein einzelner Spannstab, auf dem die Zugspindel aufgeschraubt ist, oder
ein Stab- oder Litzenbündel, das in einer Ziehplatte verankert ist, an der die Zugspindel
zugkraftschlüssig angreift, sein kann,
dadurch gekennzeichnet,
• daß sie eine vollmechanisierte Greifvorrichtung (13) aufweist, mit der die Spannpresse
(8) kraftschlüssig mit der Zugspindel (2) verbindbar und lösbar ist.
• daß die Greifvorrichtung (13) von einer achsial im Kolben (11) der Spannpresse (8) angeordneten
selbständigen hydraulischen, in zwei Richtungen wirkenden Presse (14) angetrieben
ist,
• daß der Kolben (15) der Greifvorrichtung (13) aus dem Kolben (11) der Spannpresse (8)
von einer Presse (14) in Achse der Zugspindel (2) bewegbar ist und ein an seinem Kopf
befestigtes Druckstück (16) aufweist, an dem von einer Spreizfeder (21) radial verschiebbare
konische Zangensegmente (17) befestigt sind,
• daß die Segmente (17) mit ihrer äußeren Kontur (20) den Mantel eines Kegelstumpfs bilden,
dem ein entsprechender Innenkonus einer Büchse (22) entspricht, in die die Segmente
(17) bei Ausübung von Druck mit der Presse (14) auf das Druckstück (16) über den Kolben
(15) aus einer durch die Spreizfeder (21) radial gespreizten Position der Zangensegmente
(17) unter Verengung des inneren Hohlzylinders (19) einpreßbar und kraftschlüssig
auf die Zugspindel (2) aufpreßbar sind,
• daß die konischen Segmente (17) mit der von ihnen gebildeten zylindrischen inneren Mantelfläche
(19) um den Kopf der Zugspindel (2) zangenartig kraftschlüssig anpreßbar sind, indem
die Segmente (17) durch den Kolben (15) der Presse (14) in den Kegel der Büchse (22)
gedrückt werden, der zylindrische Innenmantel sich verengt und die Zähne des Gewindekopfes
der Zugspindel (2) mit den entsprechenden Zähnen auf den Innenflächen der Segmente
(17) zum Eingriff kommen,
• daß die Büchse (22) mit Bewegungsabstand für Kolben (15) und Segmente (17) der Greifvorrichtung
(13) fest auf dem Flansch (12) des Spannpressenkolbens (11) montiert und durch Bewegung
des Spannpressenkolbens(11) entgegengesetzt zur Spannrichtung von dem durch die Segmente
(17) gebildeten Konus der Außenkontur (20) abschiebbar ist,
• daß die Segmente (17) durch Abschieben der Büchse (22) vom Konus der Segmente von der
Spreizfeder (21) radial nach außen drückbar und durch Rückziehen des Kolbens (15)
der Greifvorrichtung (13) von der Zugspindel (2) lösbar ist.
3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2
dadurch gekennzeichnet,
• daß die Zugspindel (2), die den Kolben (11) der Spannpresse (8) mit der Ziehplatte (4),
in der mindestens zwei Spanndrähte bzw. -litzen auf bekannte Weise -z.B. in schlüssellochförmigen
Ausnehmungen - verankert sind, verbindet, um den Haltepunkt der Greifvorrichtung (13)
schwenkbar ist,
• daß in den Durchstoßpunkten der Spindel (2) - der Ausnehmung (38) im Querhaupt (6) und
der Ausnehmung (42) in der Ziehplatte (4) - ausreichender Spielraum für seitliche
Bewegungen der Spindel in den Abschnitten 40 bzw. 44 vorgesehen ist,
• daß die Muttern (7 und 45 ), mit denen die Spindel (2) im Querhaupt (6) bzw. der Ziehplatte
(4) geführt sind, im Auflagebereich kugelgelenkartig ausgebildet und in entsprechenden
Gelenkschalen gelagert sind, und
• daß eine federnde Befestigung (46, 47) die Platte (4) an der Spindel (2) unbeschadet
von Drehbewegungen zwischen Spindel (2) und Platte (4) zusammenhält