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Dokumentenidentifikation DE10304622B3 02.12.2004
Titel Verfahren zum Errichten einer Schalung für Betonteile
Anmelder Beton Kemmler GmbH & Co. KG, 72070 Tübingen, DE;
Unitechnik Cieplik & Poppek GmbH, 51674 Wiehl, DE
Erfinder Binder, Edwin, 72070 Tübingen, DE;
Medgenberg, Reiner, 51588 Nümbrecht, DE
Vertreter Patentanwälte von Kreisler, Selting, Werner et col., 50667 Köln
DE-Anmeldedatum 05.02.2003
DE-Aktenzeichen 10304622
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 02.12.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.12.2004
IPC-Hauptklasse B28B 7/02
Zusammenfassung Schalungselemente (SE1, SE2), die integrierte Magnete (14) enthalten, werden auf einer Palette (11) von einem Roboter mit automatischer Steuerung nacheinander platziert. Ein Schalungselement (SE2) wird zunächst in eine Vorposition (VP) gebracht, in der es im angehobenen Zustand und im Abstand von dem vorherigen Schalungselement (SE1) ist. In einem Schlussschritt wird das Schalungselement (SE2) entweder stufenförmig oder diagonal in die Zielposition (ZP) bewegt, in der es spaltfrei an dem angrenzenden Schalungselement (SE1) anliegt. Auf diese Weise ist eine hochpräzise Positionierung der Schalungselemente ohne die Gefahr des Aufsetztens oder übermäßigen Reibens möglich.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Errichten einer Schalung für Betonteile, bei welchem Schalungselemente, die betätigbare Magnete enthalten, gesteuert nacheinander von einem Roboter in jeweiligen Zielpositionen auf einer Palette platziert werden.

Es ist bekannt, Betonfertigteile auf Paletten zu gießen. Diese Paletten können eine Breite und eine Länge von jeweils mehreren Metern haben. Ihre Oberfläche besteht aus Stahl. Die Schalungselemente enthalten betätigbare Magneten, mit denen sie auf der Palette fixiert werden. Ein Roboter platziert die Schalungselemente nach vorgegebenen Koordinatenwerten an den vorgesehenen Positionen.

Ein Verfahren, von dem der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgeht, ist beschrieben in DE 94 10 444 U1. Bei diesem Verfahren wird mit Hilfe eines Roboters auf einem Schalungstisch eine Verschalung aus magnetisch fixierbaren Schalungselementen erzeugt. Der programmgesteuerte Roboter dient der Anbringung von Schalungselementen und von Permanentmagnetkörpern auf dem Schalungstisch. Ein Vorpositionierungsschritt findet bei diesem Verfahren nicht statt.

Bei dem Setzen von Schalungselementen auf der Palette ist selbst bei Verwendung eines hochgenauen Roboters eine nur begrenzte Positioniergenauigkeit möglich. Dies liegt unter anderem an den großen Abmessungen und Unebenheiten von Palette und Schalungselmenten. Infolge der relativ großen Toleranzen können zwischen benachbarten Schalungselementen Spalte von einigen Millimeter Breite entstehen. Solche Spalte führen dazu, dass an dem Betonteil ungewollte Ansätze erzeugt werden, deren Beseitigung eine Nachbearbeitung erforderlich macht. Die Spalte zwischen den Schalungen werden durch manuelles Aneinanderrücken, zum Beispiel durch Schläge mit einem Hammer, weitgehend geschlossen. Andere Restlängen, für die keine passenden Schalungselemente vorhanden sind, werden verschiedentlich mit Styropor oder ähnlichen Schaumstoffmaterial abgedichtet. Dabei verbinden sich allerdings Betonmasse und Schaumstoffmaterial. Der mit Beton verunreinigte Schaumstoff bildet Sondermüll, der schwierig zu entsorgen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Errichten einer Schalung für Betonteile anzugeben, das eine lückenlose Umreifung des mit Betonmasse zu füllenden Raumes ermöglicht, ohne dass Lücken gefüllt werden müssten oder eine Nachbehandlung des Betonfertigteils erforderlich wäre.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Schalungselemente von dem Roboter zunächst in eine Vorposition gebracht, in der sie einen vertikalen Abstand von der Palette haben und einen horizontalen Abstand von der einzunehmenden Schließposition. Aus der Vorposition heraus erfolgen Vertikalbewegungen und Horizontalbewegungen, wobei das Schalungselement in die Zielposition gebracht oder spaltfrei gegen ein bereits platziertes Schalungselement gedrückt wird. Würde das Schalungselement unmittelbar in die Zielposition gebracht und in dieser abgesenkt, so könnte sein Rand auf einem bereits vorher ungenau platzierten Schalungselement aufsetzen. Dadurch wäre das Niederbringen des zweiten Schalungselements an der vorgegebenen Stelle überhaupt nicht möglich. Schwierigkeiten würden sich aber auch dann ergeben, wenn die beiden Schalungselemente beim Absenken des zweiten Schalungselements gegeneinander drücken. Wegen der dabei entstehenden erheblichen Reibungskräfte könnten Verschiebungen und Deformierungen auftreten. Die Erfindung sieht demgegenüber vor, dass zunächst eine Vorpositionierung des Schalungselements "auf halber Höhe" erfolgt und dass danach das Schalungselement schräg nach unten in Richtung auf das bereits platzierte Schalungselement bewegt wird. Diese Bewegung schräg nach unten kann entweder in Stufen geschehen, also mit abwechselnden Horizontal- und Vertikalbewegungen, oder in einer kombinierten Bewegung, bei der beide Komponenten gleichzeitig ausgeführt werden. Dadurch wird erreicht, dass das Andrücken des zweiten Schalungselements gegen das bereits vorplatzierte erste Schalungselement nur unmittelbar vor dem Aufsetzen des zweiten Schalungselements auf der Palette erfolgt. Beide Schalungselemente werden spaltfrei gegeneinander gedrückt, wobei die Horizontalbewegung vor dem Aufsetzen des zweiten Schalungselements auf der Palette erfolgt. Auf diese Weise werden auch Reibungen des zweiten Schalungselements an der Palettenfläche vermieden.

Vorzugsweise erfolgt der gesamte Bewegungsvorgang beim Setzen eines Schalungselements in Richtung der Längsachse des zu platzierenden Schalungselements. Auf diese Weise können beliebig viele Schalungselemente gegeneinander gesetzt werden. Es ist auch möglich, zwei Schalungselemente im Winkel zueinander anzuordnen. Schwierigkeiten entstehen erst, wenn das letzte Schalungselement einer Umrandung gesetzt werden soll, weil dieses letzte Schalungselement gegen zwei rechtwinklig zueinander verlaufende andere Schalungselemente gesetzt werden muss. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mindestens ein Schalungselement in dem Schlussschritt schräg zu seiner Längsachse bewegt und gegen zwei bereits platzierte Schalungselemente gedrückt.

Die Schalungselemente sind vorwiegend langgestreckte gerade Balken. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können aber auch Schalungselemente gesetzt werden, die Aussparungen im Beton verursachen sollen, beispielsweise Aussparungskästen.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können außerdem Standard-Einlegeteile vorbestimmter Größe zwischen Schalungselemente gesetzt werden. Hierbei werden die Schalungselemente jeweils in der dafür vorgesehenen Zielposition mit hoher Genauigkeit platziert, jedoch sind die Zielpositionen so ausgewählt, dass in der Schalung eine Lücke besteht, die exakt der Größe des Standard-Einlegeteils entspricht. Das Standard-Einlegeteil wird abschließend in die Lücke eingesetzt und darin verriegelt.

Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

1 eine Draufsicht auf eine Palette mit einer darauf errichteten Schalung,

2 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Schalungselement entlang der Linie II-II der 1 im inaktivierten Zustand des Magneten,

3 eine gleiche Darstellung wie 2 bei aktiviertem Magneten,

4 eine Seitenansicht des Positioniervorganges eines Schalungselementes,

5 das Setzen aufeinander folgender Schalungselemente zur Bildung einer Umreifung,

6 eine Draufsicht einer Schalung mit einer anderen Ausführungsform von Schalungselementen mit längslaufendem seitlichem Steg,

7 eine Seitenansicht von 6 aus Richtung des Pfeils VII,

8 einen in einer Betonschalung enthaltenen Aussparungskasten im Vertikalschnitt, und

9 das Platzieren des Aussparungskastens von 8 zwischen zwei anderen Schalungselementen.

Die Draufsicht von 1 zeigt eine Schalung 10, die auf einer flachen Palette 11 errichtet ist. Die Palette 11 besteht aus einer Stahlplatte. Sie hat eine Länge und eine Breit von jeweils mehreren Metern. Auf ihr können Betonfertigteile, wie Wände oder Decken, gegossen werden.

Die dargestellte Schalung 10 besteht aus einzelnen balkenförmigen Schalungselementen SE, die gegeneinander gesetzt werden können. Jedes Schalungselement SE hat eine Längsachse 12, die durch die Mitte seiner Breite hindurchgeht.

Schalungselemente SE im Vertikalschnitt sind in den 2 und 3 dargestellt. Das Schalungselement SE enthält ein U-förmiges Profil 13, dessen Öffnung nach unten gerichtet ist, so dass die Enden der beiden vertikalen Schenkel auf der Palette 11 ruhen. Im Innern des Profils 13 befindet sich ein Magnet 14, der an einer vertikalen Stange 15 befestigt ist. Die Stange 15 erstreckt sich durch eine Öffnung in der Oberwand des Profils 13 und sie trägt am oberen Ende einen Betätigungsgriff 16. Ferner ist ein (nicht dargestellter) Klinkenmechanismus vorgesehen, der die Stange 15 in dem angehobenen Zustand festhält, in dem der Magnet 14 von der Palette 11 abgehoben ist. Durch Angreifen an dem Betätigungsgriff 16 wird der Klinkenmechanismus gelöst und der Magnet 14 wird von einer Feder 17 gegen die Palette 11 gedrückt, wie dies in 3 dargestellt ist. Der in 2 dargestellte Zustand ist der inaktive Zustand des Magneten 14. In diesem Zustand ist der Magnet von der Palette 11 abgehoben und er ist nicht imstande, das Schalungselement SE auf der Palette festzuhalten. Im aktivierten Zustand von 3 liegt der Magnet 14 unmittelbar auf der Palette 11 auf, so dass die magnetische Kraft ihn an der Palette 11 festhält. Dadurch wird auch das Profil 13 des Schalungselements SE mit Kraft gegen die Oberseite der Palette 11 gedrückt und auf dieser festgehalten.

Das Bewegen der Schalungselemente SE und die Betätigung der Stange 15 erfolgen durch einen (nicht dargestellten) Roboter, mit dem die Schalung nach einem vorgegebenen Programm erstellt wird. Dabei ist für jedes Schalungselement eine Zielposition vorgegeben, die durch entsprechende Koordinatendaten auf der Palette 11 definiert ist. Dies bedeutet, dass jedes Schalungselement SE entsprechend seiner vorbestimmten Koordinatendaten positioniert wird.

4 zeigt das Positionieren eines Schalungselements SE2 relativ zu einem bereits auf der Palette 11 fixierten Schalungselement SE1.

Das Schalungselement SE2 wird durch den Roboter in einem Vorpositionierungsschritt in eine Vorposition VP gebracht, die in 4 in durchgezogenen Linien dargestellt ist. In dieser Vorposition VP befindet sich das Schalungselement SE2 im angehobenen Zustand. Seine Unterseite 20 nimmt eine Höhe ein, die geringer ist als die Oberseite 21 des bereits platzierten Schalungselements SE1. Daher kann beim Absenken die Unterseite 20 nicht auf der Oberseite 21 des benachbarten Schalungselements aufsetzen.

Von der Vorposition VP aus erfolgt in einem Schlussschritt das Bewegen in die Zielposition ZP. Der Schlussschritt setzt sich zusammen aus einer Horizontalbewegung HB und einer Absenkbewegung AB. Zuerst erfolgt die Horizontalbewegung HB bis das Schalungselement SE2 über der Zielposition ZP angekommen ist und dann erfolgt die Abwärtsbewegung AB. Bei dieser Abwärtsbewegung drückt das Schalungselement SE2 gegen das bereits platzierte Schalungselement SE1. Die Abwärtsbewegung ist jedoch in der Höhe begrenzt, so dass der Reibungsweg reduziert ist.

Anstelle des stufenförmigen Schlussschritts, der in dem Pfeildiagramm 22 in 4 dargestellt ist, kann auch ein kontinuierlicher schräger Schlussschritt in Form einer Diagonalbewegung DB durchgeführt werden, wie dies in dem Pfeildiagramm 23 dargestellt ist.

5 zeigt eine Schalung aus insgesamt sechs Schalungselementen SE1–SE6, die in dieser Reihenfolge gesetzt werden. Die in jedem Schalungselement angegebenen Pfeile bedeuten die Absenkbewegung AB und die Horizontalbewegung HB. Die Absenkbewegung AB bis auf die Palette 11 ist mit einem Doppelkreis kenntlich gemacht, während die vorhergehende Absenkbewegung in die Vorposition mit einem einfachen Kreis bezeichnet ist.

Das letzte Schalungselement SE6 muss sowohl gegen das Ende 24 des Schalungselements SE5 als auch gegen das Ende 25 des Schalungselements SE1 gesetzt werden. Daher erfolgt die Bewegung des Schalungselements SE6 durch den Roboter nicht entlang der Längsachse, sondern diagonal in Richtung des Pfeils 26, bis die beiden Zielpositionen entlang der beiden Koordinaten erreicht sind. Anstelle des Pfeils 26, der eine gleichzeitige Durchführung beider Bewegungskomponenten vorsieht, könnte auch ein treppenförmiger Verlauf der Bewegungen jeweils nacheinander vorgesehen sein.

Wie in den Zeichnungen dargestellt ist, haben die Schalungselemente SE jeweils eine konstante Länge. Sie werden so gegeneinander gesetzt, dass Überstände entstehen, so dass die Schalungselemente in ihrer Länge nicht maßgeschneidert werden müssen.

6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Schalungselemente SE1–SE4 an jeweils einer vertikalen Seite einen längslaufenden Steg 30 haben. Dieses Profil dient zur Erzeugung eines Betonteils 31, das beispielsweise eine Wand- oder Deckenplatte bildet. Entlang einer oder mehrerer Kanten der Wand- oder Deckenplatte können auf diese Weise durch die Stege 30 längslaufende Nuten erzeugt werden. Bei denjenigen Schalungselementen, bei denen der Steg 30 zur Formgebung nicht benutzt wird, ist dieser Steg nach außen gerichtet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist nur der Steg 30 des Schalungselements SE3 in den Formhohlraum gerichtet. Die Schalungselemente SE1–SE4 enthalten die oben schon beschriebenen Magnete 14, die aktiviert und deaktiviert werden können.

Die Schalungselemente SE1, SE2 und SE3 können in derselben Weise platziert werden, wie dies anhand von 5 beschrieben wurde. Bei dem Schalungselement SE4 ist dies jedoch nicht möglich, weil dieses Schalungselement gegen den Steg 30 des Schalungselements SE3 stoßen würde. Über und unter diesem Steg 30 würde Betonmasse aus der Form auslaufen. Um dies zu verhindern, ist ein Standard-Einlegeteil SET vorgesehen, das vorbestimmte Abmessungen hat und eine Nut zur Aufnahme des Steges 30 aufweist. Das Standard-Einlegeteil SET definiert die Zielposition, gegen die das Schalungselement SE4 gesetzt werden muss. Das Schalungselement SE4 und das Standard-Einlegeteil SET haben zusammenpassende Nuten, in die ein Keil 32 eingeschoben wird, der das Standard-Einlegeteil SET gegen Herausdrücken sichert.

Im Übrigen wird das Schalungselement SE4 in gleicher Weise, also schräg, eingesetzt wie das Schalungselement SE6 in 5.

Bei dem Ausführungsbeispiel von 8 ist ein Schalungselement in Form eines Aussparungskastens AK vorgesehen, der ebenfalls auf der Palette 11 positioniert wird und zwar in einer Ecke zwischen zwei Schalungselementen SE1 und SE2. Das Bewegen des Aussparungskastens AK in die Ecke erfolgt in Richtung des Pfeils 35 in 9, also diagonal aus einer Vorposition heraus. In der Vorposition ist der Aussparungskasten AK im Abstand über der Palette 11, jedoch liegt seine Unterseite tiefer als die Oberseite der Schalungselemente SE1 und SE2. Auch der Aussparungskasten AK enthält (nicht dargestellte) Magnete, die aktiviert und deaktiviert werden können.

Der Aussparungskasten AK hat eine geringere Höhe als die anderen Schalungselemente. Er erzeugt eine Aussparung in dem Betonelement 33.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Errichten einer Schalung für Betonteile, bei welchem Schalungselemente (SE), die betätigbare Magnete (14) enthalten, gesteuert nacheinander von einem Roboter in jeweiligen Zielpositionen (ZP) auf einer Palette (11) platziert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalungselemente (SE) in einem Vorpositionierungsschritt in vorbestimmter Höhe über der Palette (11) in eine Vorposition (VP) gebracht werden, die einen horizontalen Abstand von der Zielposition (ZP) hat, und in einem Schlussschritt unter aufeinanderfolgender oder gleichzeitiger Durchführung einer Horizontalbewegung (HB) und einer Absenkbewegung (AB) in die Zielposition (ZP) gebracht oder spaltfrei gegen ein bereits platziertes Schalungselement gedrückt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorposition (VP) sich in derselben Vertikalebene befindet wie die Längsachse (12) des in der Zielposition (ZP) platzierten Schalungselements, so dass bei dem Schlussschritt das Schalungselement nur in seiner vertikalen Längsebene bewegt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Höhe des Schalungselements (SE) in der Vorposition (VP) kleiner ist als die vertikale Bauhöhe des Schalungselements.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der horizontale Abstand zwischen der Vorposition (VP) und der Zielposition (ZP) größer ist als die Toleranz der Positionierung der Schalungselemente.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schalungselement (SE6; SE4) in dem Schlussschritt schräg zu seiner Längsachse (12) bewegt und gegen zwei bereits platzierte Schalungselemente gedrückt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Schalungselemente ein Aussparungskasten (AK) ist, der eine geringere Höhe hat als die anderen Schalungselemente (SE).
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Schalungselementen eine Lücke gebildet wird, in die ein Standard-Einlegeteil (SET) vorbestimmter Größe eingesetzt wird.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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