支撑方法、混凝土预制件制作方法以及自动铺设机与流程

本发明涉及一种用于支撑配筋加强结构的支撑方法、用于制作混凝土预制件的制作方法以及执行所述支撑方法的自动铺设机。

背景技术：

为了在制作混凝土预制件时保证嵌入其中的加强元件具有足够的混凝土覆盖层，可将以例如不同大小的环或者塑料条形式的距离保持件人工放置在基底上，并且然后将加强元件设置在这些距离保持件上。在此，根据经验值来人工安置距离保持件会导致局部使用太多的距离保持件。由此会增大形成空腔的危险，这是因为要利用混凝土将距离保持件与加强元件一起包覆，这对于要制作的混凝土预制件的质量有负面影响。此外由此导致更高的成本，这是因为一方面耗用不必要的距离保持件，并且另一方面在回收混凝土预制件时需要增大的耗费来从混凝土预制件中重新拔出距离保持件。

技术实现要素：

本发明的任务因此在于，给出一种与现有技术相比改善的用于支撑配筋加强结构的支撑方法、一种可利用该支撑方法的用于制作混凝土预制件的制作方法以及一种执行改善的支撑方法的自动铺设机，其中，根据本发明的支撑方法的突出之处尤其在于改善了混凝土预制件的质量、节省了成本以及以更加环保的方式回收混凝土预制件。

所述任务可通过独立权利要求1、9和11的特征解决。

因此规定，在制作混凝土预制件时在用于支撑配筋加强结构的支撑方法时，

-在第一方法步骤中提供配筋加强结构数据，所述配筋加强结构设计用于要制作的混凝土预制件，

-在第二方法步骤中在程序控制的电子计算设备中根据所提供的配筋加强结构数据计算用于支撑配筋加强结构的位置，

-在第三方法步骤中将距离保持件摆放在计算出的用于支撑配筋加强结构的位置上，并且

-在第四方法步骤中将根据数据完成的配筋加强结构放置在距离保持件上。

通过在第二方法步骤的过程中计算用于支撑配筋加强结构的位置，然后在第三方法步骤的过程中将距离保持件摆放在计算出的用于支撑配筋加强结构的位置上，可保证使用最佳数量的距离保持件并且将它们设置在最佳位置上。这样就能制成比较一致的具有一定混凝土覆盖层和很少空腔的混凝土预制件，能够降低成本，并且能够在混凝土预制件寿命结束而回收时保护环境。

第一方法步骤的过程中所提供的配筋加强结构(其设计用于要制作的混凝土预制件)数据例如可以是配筋加强结构的构造、几何结构和重量。通常，所使用的配筋加强结构包括纵筋、横筋和/或格构大梁，其中，视混凝土预制件而定可以设置例如窗洞或者门洞。配筋加强结构的外轮廓已经能够反映要制作的混凝土预制件的外轮廓、亦即例如斜面或者类似形状。所使用的格构大梁通常具有上弦杆布置结构和下弦杆布置结构和在它们之间延伸的对角弦杆。格构大梁的准确构造同样可以形成所提供数据的一部分。所使用的横筋和纵筋或格构大梁的直径和材料成分以及这些元件相互间的相对布置结构也很重要。

可以在第一方法步骤的过程中提供所有这些数据，例如以CAD文件的形式。但是术语“提供”也包括如下解决方案，在这些解决方案中，程序控制的电子计算设备在第一方法步骤的过程中生成数据或者从数据库中调用数据。在此，在第二方法步骤中也可以使用程序控制的同一计算设备。

在第二方法步骤的过程中执行的用于支撑配筋加强结构的位置计算除了可以考虑在第一方法步骤的过程中提供的配筋加强结构数据之外，还可以考虑其它参数，例如用于支撑配筋加强结构的距离保持件的承载能力。

可以按不同的方式进行位置计算：

例如适宜的是，多样化处理不同的预制元件类型。例如可以基于专为相应元件类型定制的简化静态模型设计一种适合于位置计算的算法。

具体而言适宜的是，在计算的过程中将距离保持件首先摆放在视元件类型而定适合出现的位置上，接着根据所提供的该配筋加强结构数据确定配筋加强结构的挠曲特性并且检查该挠曲特性是否符合规定的极限值。然后视该检查结果而定，迭代(iterativ)移动距离保持件的位置并且重新计算挠曲特性并将其与极限值进行比较。执行这些步骤，直至不再可能达到实质性改善，亦即在配筋加强结构的挠曲特性尚可容忍的同时减少距离保持件数量。

事实证明有利的是，在计算时根据配筋加强结构挠曲特性计算所施加的扭矩，并且将其与规定的极限值比较。

作为补充或者替代方案，在第二步骤的过程中计算用于支撑配筋加强结构的位置时，可以将配筋加强结构划分为多个承载区，优选给每个承载区分别配设正好一个距离保持件。事实证明有利的是，在第二方法步骤的过程中计算用于支撑配筋加强结构的位置时迭代移动这些承载区的边界。

关于在第三方法步骤的过程中将距离保持件摆放在计算出的位置上，事实证明以下解决方案是有利的：

一方面可以手动进行摆放，其中，可以使用标记装置来标记位置。所述标记装置例如可以是标绘器、调制激光标线器或类似物。

另一方面例如也可以利用自动铺设机进行摆放。

然后在第四方法步骤的过程中将根据数据完成的配筋加强结构放置在所安置的距离保持件上。

用于支撑配筋加强结构的支撑方法基本上就此结束。为了接下来制造混凝土预制件，在下一方法步骤中将放置在距离保持件上的配筋加强结构(与距离保持件一起)埋嵌到混凝土浆料之中。

优选在第三方法步骤的过程中将距离保持件摆放在设有模板元件的托盘上，并且在托盘周转设备中执行该制造方法。

如开头所述，同样要求对用于执行按照本发明的支撑方法的自动铺设机加以保护，所述自动铺设机包括至少一个可沿纵向和/或横向移动的摆放装置和至少一个控制单元，所述控制单元构造成用于控制所述至少一个摆放装置来将距离保持件放置在预先算出的位置上。

所述控制单元例如可以是在第二方法步骤的过程中所使用的程序控制的电子计算设备。

有利的是，所述至少一个摆放装置包括至少一个优选利用激光装置检测距离保持件高度的装置。因此保证以适合于规定混凝土覆盖层的高度铺放距离保持件。以这种方式可以识别在手动放入错误类型的距离保持件时的操作错误并且由此可以避免后续产生的不良后果。

在从属权利要求2至8、10以及12至16中定义了本发明的有利实施方式。

附图说明

以下根据参照附图进行的附图描述对本发明的其它细节和优点进行详细解释。其中：

图1示出用于说明支撑或制造方法的各个步骤的流程图，

图2a示出示例性的配筋加强结构，根据该配筋加强结构说明用于计算距离保持件位置的可能的计算策略，

图2b示出利用一排距离保持件支撑的图2a所示的配筋加强结构，

图3a示出利用一排距离保持件支撑的配筋加强结构的另一个实例，

图3b示出按照图3a所示的配筋加强结构的局部，

图4示出拆零装置，用于临时储存要摆放的距离保持件，

图5a-5d示出拆零装置的位置顺序，用于说明其作用原理，

图6a示出用于执行按照本发明的支撑方法的固定式自动铺设机的一种优选实施方式，

图6b示出用于执行按照本发明的支撑方法的移动式自动铺设机的一种优选实施例，

图7示出自动铺设机的装载站的一种优选实施方式，以及

图8示出用于储存叠置的距离保持件的定心销，示出该定心销能够如何设置在图7所示的装载站中。

具体实施方式

图1根据流程图示意性示出在制造混凝土预制件时用于支撑配筋加强结构的支撑方法21的流程，

-在第一方法步骤23中提供配筋加强结构数据，所述配筋加强结构设计用于要制作的混凝土预制件，

-在第二方法步骤24中在程序控制的电子计算设备中根据所提供的配筋加强结构数据计算用于支撑配筋加强结构的位置，

-在第三方法步骤25中将距离保持件摆放在计算出的用于支撑配筋加强结构的位置上，并且

-在第四方法步骤26中将根据数据完成的配筋加强结构放置在距离保持件上。

可以将用于支撑配筋加强结构的支撑方法21集成到用于制作混凝土预制件的制作方法22中，在紧接着支撑方法21方法步骤23至26之后的方法步骤27中将放置在距离保持件上的配筋加强结构埋嵌在混凝土浆料中。

图2a以俯视图示意性示出设计用于制作以聚苯乙烯天花板形式的混凝土预制件的配筋加强结构1的一个实例。配筋加强结构1包括多个纵筋28、基本上与其垂直指向的横筋29以及格构大梁30，所述格构大梁例如可以由上弦杆布置结构和下弦杆布置结构以及在它们之间延伸的对角弦杆构成。在第一方法步骤23的过程中提供该配筋加强结构1的数据。在第二方法步骤24中在程序控制的电子计算设备中根据所提供的配筋加强结构1数据计算用于支撑配筋加强结构1的位置33和34(参照图2b)。

具体来说，五条纵线的元件类型占主导，纵加强件集中在这些纵线上并且格构大梁30设置在这些纵线上。作为用于计算的出发点，有意义的假设因此在于，仅沿着这五条主线在纵线33上定位距离保持件4。然后将多个距离保持件4沿着这些纵线分布并且近似计算这些纵线(不考虑横筋29)的挠曲特性并且将所述挠曲特性与规定的极限值比较。接着迭代移动距离保持件4的位置33、34，重新计算挠曲特性并且将其与极限值比较，直到测得在挠曲特性尚可容忍的情况下第一个距离保持件4与配筋加强结构1的始点的最大距离31以及距离保持件4相互间沿着纵线的最大距离32。在此，利用与横筋29的距离有关的一定允差来计算值31和32，因为从静力学角度来看有意义的是，不将距离保持件4正好放置在通过31和32规定的位置上，而是移动到最靠近的交叉点。

根据该计算方法可以根据所提供的配筋加强结构1数据计算一组基本上最佳的用于支撑配筋加强结构1的位置33、34，这一组位置33、34能够在配筋加强结构1的挠曲特性可容忍的同时保证距离保持件4的数量最少，该挠曲特性以后会影响要制作的混凝土预制件的质量。

在第三方法步骤25中将距离保持件4摆放在所计算的用于支撑配筋加强结构1的位置33和34上。在第四方法步骤26中将根据数据完成的配筋加强结构1放置在距离保持件4上。图2b所示为第三和第四方法步骤25和26的结果示意图，此外也勾画出模板元件10的内部轮廓，所述内部轮廓与混凝土预制件的外轮廓相对应，该混凝土预制件通过将放置在距离保持件4上的配筋加强结构1埋嵌到混凝土浆料中并将混凝土浆料固化而制成。

图3a所示为以由纵筋28和横筋29构成的网片形式的配筋加强结构2的另一个实例。网片具有窗洞35和门洞36以及斜面43。

在第一方法步骤23的过程中，以CAD数据形式提供该配筋加强结构2的数据。

在第二方法步骤24中，在程序控制的电子计算设备中根据所提供的配筋加强结构2的这些数据计算用于支撑配筋加强结构2的位置33和34。

为此可将网片如图3b中所示那样划分为多个承载区5，给每个承载区5分别配设一个距离保持件4，该距离保持件至少承载一根横筋29或者纵筋28。这些承载的筋中的每一根筋均从支点起挠曲。这种挠曲基本上取决于承载筋的自重和焊接的承载筋的重量。在计算的过程中要求不得超过可参数化的最大扭矩，所述扭矩取决于承载筋的直径。被承载筋的载荷被分摊到所有承载筋上。逐一计算每个平放在距离保持件上的承载筋。在其它步骤中将每个被承载筋重新视作承载筋并且逐一计算，直至所有筋均被承载。被承载筋的垂度取决于其直径和与其焊接的筋的重量以及由此产生的扭矩。

针对在其中各布置了一个距离保持件4的承载区5进行所述计算。例如从配筋加强结构2的一侧开始划分为多个承载区5。每个承载区5的初始尺寸可以参数化。根据用于一个承载区5的筋的计算结果，在计算的过程中迭代改变承载区5的大小，以便尽可能接近于规定的扭矩极限。一方面由配筋加强结构2的边界外侧和内侧(窗洞、门洞或者类似洞口)规定每个承载区5的边界16，另一方面由计算出的载荷和因此产生的与其它承载区5的边界对其进行规定。

还要指出的是，在计算距离保持件4的位置33、34时也要考虑距离保持件4的最大承载能力。

合适的是，使用距离保持件4来支撑配筋加强结构1、2，所述距离保持件具有网格状的、其中设置了通孔的支承面40并且具有多个从支承面40伸出的支柱42，所述支柱不仅可以设置在外边缘上，而且也可以在中间区域中设置在支承面40上，通过支承面40和外侧支柱42定义距离保持件4的虚拟体积(也可参考图4)。在此，将支承面40中的一些通孔如此设置，使得它们至少能给另一个结构相同的距离保持件4的支柱42提供空间并且因此至少两个距离保持件4可以相互叠置，并且叠置的距离保持件4的共同虚拟体积与一个距离保持件4的虚拟体积相比不显著增大，叠置的距离保持件4原则上处在相同的位置中并且仅相对于彼此扭转或者侧向偏置，从而它们的支承面40彼此平行接触。

以这种方式可以将多个距离保持件4节省空间地相互设置。网格状支承面40在当前情况下呈圆形。支柱42构成定义混凝土覆盖层的尺寸。视配筋加强结构1、2的所需混凝土覆盖层而定，支柱42可以较长或者较短。

图4中描绘了如此设计并且相互叠置或相互嵌套设置的距离保持件4的堆垛。可以将叠置的距离保持件4临时存放在拆零装置8中，以便在第三方法步骤25的过程中将距离保持件4摆放在所计算的位置33、34上。该拆零装置8包括定心管37，利用该定心管将距离保持件4保持居中。通过限位器39向上保持距离保持件4。

在图4或5a所示的初始位置中，距离保持件堆垛平放在限位器39上。拆零器38另外将最下面的距离保持件4与下面倒数第二个距离保持件分开。为了让限位器39和拆零器38能够起作用，距离保持件4在圆周侧具有环形的伸出部45。

现在为了在所计算的位置33、34上释放最下面的距离保持件4，可将限位器39沿径向向外移动，使得距离保持件4的伸出部45不再平放在限位器39上(参见图5b)。在释放该距离保持件4之后，让限位器39重新回到其原来位置中(参见图5c)。接着将拆零器38沿径向向外移动，距离保持件堆垛因此向下落在限位器39上(参见图5d)。最后让拆零器38重新回到根据图5a的原来位置中。

为了便于在第三方法步骤25的过程中将距离保持件4摆放在所计算的位置33、34上，可以设有标记装置，所述标记装置例如可以是在托盘上标记距离保持件4计算位置33、34的标绘器。备选地，标记装置也可以包括可调制激光器，利用所述可调制激光器依次或者同时指示距离保持件4的计算位置33、34。随后操作人员可以手动地将距离保持件4摆放在利用标记装置标记的计算位置33、34上。

备选或者补充于此，在第三方法步骤25的过程中也可以利用自动铺设机将距离保持件4摆放在所计算的位置33、34上。

图6a示出这种自动铺设机6的一个实例，该自动铺设机为固定设计。这意味着托盘11可以相对于固定式自动铺设机6移动，应在所述托盘上将距离保持件4摆放在所计算的位置33、34上。

适宜的是，在托盘周转设备的一个节拍工位上设置这种固定式自动铺设机6。在此，使托盘11沿纵向或者横向从托盘周转设备的一个节拍工位朝向下一个节拍工位移动。在所示的实例中，托盘11沿纵向33移动。

为了将距离保持件4放置在预先算出的位置33、34上，设置了两个摆放装置19，这些摆放装置分别具有上述拆零装置8之一。为了控制一个确定的位置33、34，使托盘11沿纵向33运动，并且使所述摆放装置19之一在横向34上沿着横梁17运动。在此，设有控制单元20用于控制摆放装置19的运动。按照一种优选实施方式，该控制单元20也可以控制托盘11的运动。所述控制单元20也可以是程序控制的电子计算设备3，该电子计算设备在第二方法步骤24的过程中根据所提供的配筋加强结构1、2数据计算用于支撑配筋加强结构1、2的位置33、34。

视所需的功率而定，这种固定式自动铺设机6也可以设有多个相互平行设置的横梁，所述横梁垂直于托盘11的移动方向，并且一个或者多个摆放装置19可移动地支承在所述横梁上。

图6b示意性示出可移动地构成的自动铺设机7的一个实例。在这种情况下，托盘11在将距离保持件4定位在所计算的位置33、34中的过程中保持在一定的位置中，并且摆放装置19不仅沿纵向33移动，而且也沿横向34相对于托盘11移动。在这种情况下，视所需的摆放功率而定，也可以设有多个平行的横梁，将一个或者多个摆放装置19设置在所述横梁上。

图6a和6b中所示的每个自动铺设机6、7也可以包括一个装载站，用于补充在第三方法步骤25的过程中要摆放的距离保持件4。装载站也可以用于提供不同类型的距离保持件4，从而能够以简单的方式在两种不同类型的距离保持件4之间变换。

图7中所示就是一种此类的装载站9。装载站9包括一个料库，所述料库具有多个(具体来说三个)转盘12，这些转盘分别具有一个填充区13和一个取出区14。在此，操作人员可以同时在一侧通过转盘12的填充区13给料库填充新的距离保持件4，料库的另一半、也就是转盘12的取出区14则可供摆放装置19取出距离保持件4。料库有利地如此设计，使得存放足够当日生产所需数量的距离保持件4。若要拾取新的距离保持件4，那么摆放装置19移动到料库中的距离保持件堆垛上方并且将所述距离保持件拾到拆零装置8中。装载站9可以如此设计，使得在相互并排定位的料库上有不同高度的距离保持件4可供使用。

替代转盘，例如也可以使用一个或者多个抽屉。

为了存放距离保持件堆垛，可以在装载站9中设置定心销15，该定心销可以伸入到距离保持件4的支承面40中的中心的对应的开口41中(参见图4)。以这种方式可以将距离保持件堆垛存放在规定的存放位置上。

原则上可想到，摆放装置19拾取一个确定的距离保持件堆垛，耗用该堆垛的一部分距离保持件4、也就是在第三方法步骤25的过程中摆放在预先算出的位置33、34上，并且将没有使用的距离保持件4重新放置在存放位置上，以便拾取例如具有另一高度的另一类型的距离保持件。