CH668566A5

CH668566A5 - Anordnung an fahrbahnmarkierungsmaschinen zur automatischen konstanthaltung der schichtdicke von markierungslinien.

Info

Publication number: CH668566A5
Application number: CH414985A
Authority: CH
Inventors: Frank Hofmann
Original assignee: Hofmann Walter Maschf
Priority date: 1984-09-26
Filing date: 1985-09-25
Publication date: 1989-01-13
Also published as: FR2570724A1; FR2570724B1; DE3435213A1

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Anordnung an Fahrbahnmarkierungsmaschinen zur automatischen Konstanthaltung der Schichtdicke von Markierungslinien, insbesondere der Leitlinien auf Fahrbahnen.

Bei dem überwiegenden Anteil der Fahrbahnmarkiermaschinen fliesst der Markierungsstoff aus einem luft- oder gasdruckbeaufschlagten Vorratsbehälter einer Applikationseinrichtimg z.B. einer Spritzpistole zu, über die der Markierungsstoff in möglichst gleichmässiger Verteilung auf die Fahrbahnoberfläche gelangt. Bei anderen Systemen wird der Markierungsstoff drucklosen Vorratsbehältern entnommen und mit Hilfe von Pumpen gegen ein Druckregelventil gefördert, mit dessen Hilfe der gewünschte Spritzdruck eingestellt wird. Bei den Pumpen handelt es sich in der Regel um druckluftbetriebene Kolbenpumpen mit Windkesseln zur Pulsa-tionsdämpfung. Die Spritzpistole wird über eine Stichleitung von dem druckbeaufschlagten Förderstrom zwischen Pumpe und Druckregelventil gespeist. Die Fördermenge der Pumpe muss stets grösser sein als der Verbrauch der Spritzpistole,

da sonst der durch das Druckregelventil eingestellte Spritzdruck nicht aufrechterhalten wird. Die Überschussmenge gelangt nach Passieren des Druckregelventils in den Vorratsbehälter zurück. Allen Systemen gemeinsam ist dabei die Abhängigkeit der aus der Spritzpistole pro Zeiteinheit austretenden Markierungsstoffmenge, kurz als Durchfluss bezeichnet, von folgenden Parametern:

1. Druck des Markierungsstoffes,

2. Widerstand (Querschnittsverhältnisse) von Spritzpistole und Leitungen,

3. Viskosität des Markierungsstoffes und

4. Druck der Zerstäuberluft (nur, wenn der Markierungsstoff mit Hilfe von Druckluft verspritzt wird, also nicht bei Airless-Systemen).

Ändert sich nur einer dieser Parameter, so ändert sich auch der Durchfluss des Markierungsstoffes durch die Pistole.

Aber gerade der Durchfluss zusammen mit der Geschwindigkeit der Markierungsmaschine sind bestimmend für den Verlauf der Spritzschichtdicke in Fahrtrichtung. Um eine in Fahrtrichtung konstante Schichtdicke zu erzielen, muss der Durchfluss durch die Pistole proportional zur Geschwindigkeit der Maschine sein. Bei den herkömmlichen Systemen bemüht man sich in der Praxis, die Maschinengeschwindigkeit und den für eine bestimmte Schichtdicke bei dieser Geschwindigkeit erforderlichen Durchfluss konstant zu halten. Die Einhaltung einer konstanten Geschwindigkeit ist bei einer mit einem Tachometer ausgerüsteten Maschine kein grosses Problem. Die Einhaltung eines konstanten Durchflusses dagegen ist schwierig. Während sich nämlich von den vier genannten, den Durchfluss bestimmenden Ein-flussgrössen der Druck des Markierungsstoffes und der Druck der Zerstäuberluft durch einfache Druckregler konstant halten lassen, ist die Viskosität des Markierungsstoffes nur sehr schwierig zu überwachen. Der Widerstand von Leitungen und Spritzpistole kann mit den in der Praxis zur Verfügung stehenden Mitteln überhaupt nicht überwacht werden. So ist es demnach möglich, dass trotz exakter Einhaltung aller kontrollierbaren Maschineneinstellungen und trotz Einhaltung der Viskosität des Markierungsstoffes sich der Durchfluss und damit die Schichtdicke der Markierung fortwährend ändern, wenn sich die Leitungswiderstände beispielsweise durch Ablagerungen verändern.

Verschiedentlich wurden daher mit Durchfluss- bzw. Mengenmessgeräten arbeitende Kontrollsysteme vorgeschlagen und entwickelt, bei denen der momentane Farbdurch-fluss, der ein Mass für die Schichtdicke ist, angezeigt wird. Bei Über- oder Unterschreiten des Soll-Farbdurchflusses muss der Bedienungsmann durch Veränderungen einer oder mehrerer der vier eingangs genannten Einflussgrössen den Farbdurchfluss oder die Fahrgeschwindigkeit reduzieren bzw. vergrössern. Es sind auch Systeme bekannt geworden, bei denen der momentane Durchflussmesswert auf elektronische Art mit dem Messwert einer Geschwindigkeitsmesseinrichtung und der vorher in den Rechner eingegebenen Linienbreite verrechnet und umgewandelt wird in einen Schichtdickenwert oder in einen Wert «Farbgewicht pro Fläche». Das Anzeigegerät zeigt dann nicht den Farbdurchfluss an, sondern die gewünschte Grösse, Schichtdicke bzw. Farbgewicht pro Flächeneinheit, so dass Neben-Rechenoperation oder die Zuhilfenahme von Tabellen oder Diagrammen nicht notwendig sind.

Alle derartigen Einrichtungen haben den Nachteil, dass sie lediglich anzeigende bzw. kontrollierende Funktionen haben.

Zur ständigen Einhaltung des gewünschten Farbauftrags bedarf es der ständigen Steuerung einer oder mehrerer Einflussgrössen durch den Bedienungsmann, was natürlich nur

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mehr oder weniger vollkommen erfolgen kann und zudem eine ausserordentliche Beanspruchung des Bedienungsmannes bedeutet. Es war daher naheliegend, zu versuchen, ein derartiges Kontrollsystem zu erweitern zu einem Regelsystem, bei dem der Durchflussmesswert ständig verglichen wird mit einem ständig aus Linienbreite, gewünschter Schichtdicke und dem Geschwindigkeitsmesswert berechneten Soll-Farbdurchfluss und bei dem aus der Abweichung ein Stellsignal abgeleitet wird, das zur entsprechenden Verstellung einer oder mehrerer den Durchfluss verändernden Einflussgrössen verwendet wird. Als wichtigste und am leichtesten einzustellende Einflussgrösse wurde bisher der Druck angesehen, unter dem die Farbe zur Pistole fliesst. Es wurde versucht, den Ist-Farbdurchfluss ständig an den Soll-Farbdurchfluss anzugleichen, indem ausgehend von der Ist-Soll-Abweichung automatisch der Farbdruck im Vorratstank verändert wird. Dieser Farbdruck im Vorratsbehälter wird durch ein Luftpolster entsprechenden Druckes erzeugt und aufrechterhalten. Eine Druckerhöhung bzw. -Senkung kann nur durch Luftzufuhr bzw. -abfuhr erreicht werden, was je nach Grösse und Füllungszustand des Vorratsbehälters eine mehr oder weniger grosse Zeit in Anspruch nimmt. Eine derartige Regelung arbeitet deshalb verhältnismässig träge; zu träge beispielsweise für grosse und schnelle Geschwindigkeitsänderungen, die entsprechend proportionale Durchflussänderungen erfordern, wenn die Schichtdicke der Markierung auf der Fahrbahn konstant bleiben soll.

Eine derartige Behälterdrucksteuerung in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit ist z.B. in der DE-OS 2 240 193 beschrieben. Der Behälterdruck wird dort mit Hilfe desselben Hebels gesteuert, mit dem auch die Geschwindigkeit gesteuert wird.

Durch die vorliegende Erfindung sollen diese Nachteile vermieden und insbesondere die Aufgabe gelöst werden, eine Anordnung zu schaffen, mit der die Regelung des Durchflusses wesentlich direkter und schneller erreicht werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass in der Zuleitung des Markierungsstoffes von einem druckbeaufschlagten Vorratsbehälter zu der Auftragsvorrichtung ein veränderbarer Widerstand angeordnet ist, dessen Stellglied über einen Stellmotor betätigbar ist, der mit einem aus einem Soll-Ist-Vergleich des Durchflusses ein Signal für die Verstellung des Stellgliedes für den Widerstand bildenden Regelgerät oder mit einem Steuergerät verbunden ist, das eine den Verhältnissen bei geöffneter Auftragsvorrichtung entsprechende Steuerfunktion aufweist.

Das Drosselorgan kann als Nadelventil ausgebildet sein, bei dem das Stellglied von einer in einer runden Durchfluss-bohrung axial verschiebbaren konischen Nadel gebildet wird. Vorzugsweise einzusetzen sind Drosselgeräte, deren Widerstandsänderung nicht durch Veränderung des Strömungsquerschnitts, sondern durch Veränderung der Länge eines durchströmten Kanals konstanten Querschnitts vorgenommen wird. Derartige Drosselgeräte sind unempfindlicher bezüglich Verstopfungen durch feststoffhaltige Medien. Ein derartiges Drosselgerät kann gebildet werden aus einer Anordnung teleskopartig ineinander verschiebbarer Tuben, die mit einem Stellmotor in Längsrichtung verschoben werden.

Die Durchflussermittlung lässt sich mit den verschiedensten Durchflussmessgeräten bekannter Bauart vornehmen, die in der Leitung zwischen Behälter und Auftragsvorrich-tung (Pistole) angeordnet werden. Die Bezeichnung «Durch-flussmessgerät» oder «Durchflussmesser» soll hier aber auch für derartige Einrichtungen stehen, bei denen der Durchfluss aus der Gewichtsabnahme des Vorratsbehälters pro Zeiteinheit ermittelt wird.

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Aus den Eingaben von Linienbreite, gewünschter Schichtdicke und dem Ausgangssignal des Tachogenerators bildet das Regelgerät ein dem erforderlichen Farbdurchfluss (Soll-Durchfluss) entsprechendes Signal, das entsprechend ist zu Leitlinienbreite, gewünschter Schichtdicke und zur momentanen Fahrgeschwindigkeit. Dieses Soll-Signal wird verglichen mit dem vom Durchflussmessgerät zum Regelgerät zurückgeführten Ist-Signal. Aus der Soll-Ist-Abweichung wird ein Stellsignal für den Stellmotor des Drosselorgans gebildet. Je nachdem ob das Ist-Signal vom Durchflussmessgerät grösser ist als das Soll-Signal im Regelgerät oder das Soll-Signal grösser als das Ist-Signal, erhält der Stellmotor ein Steuersignal derart, dass der Ist-Durchfluss durch das Drosselorgan und das Durchflussmessgerät sich annähert an den Soll-Durchfluss. Die Steuersignale bleiben solange am Stellmotor stehen bis das vom Durchflussmessgerät zurückgemeldete Ist-Signal in seiner Grösse dem Soll-Signal entspricht. Dann ist die Differenz zwischen Soll- und Ist-Signal Null d.h. der Ist-Durchfluss entspricht dem Soll-Durchfluss und das Stellsignal für den Stellmotor erlischt.

Eine derartige Anordnung arbeitet nur dann im gewünschten Sinne, wenn nicht unterbrochene, also durchgehende Leitlinien erzeugt werden sollen. Bei einer Schliessung der Spritzpistole, wie sie bei unterbrochenen Leitlinien nach jeder Teillinie erfolgt, reagiert die Regeleinrichtung falsch. Beim Schliessen der Pistole geht der Farbdurchfluss sofort auf Null zurück, was das Durchflussmessgerät sofort an das Steuergerät zurückmeldet. Das Regelgerät reagiert hierauf mit einem Stellsignal zum sofortigen Weiteröffnen des Drosselorgans bis zur maximalen Öffnung in der Absicht, den unendlich grossen Widerstand, den die geschlossene Pistole darstellt, durch Verkleinerung des Strömungswiderstandes des Drosselorgans auszugleichen. Wird die Pistole bei Beginn der nächsten Teillinie schlagartig geöffnet, so beginnt die Linie demzufolge zunächst mit dem höchstmöglichen Farbdurchfluss d.h. mit einer zu grossen Schichtdicke mit all ihren Nachteilen/Natürlich wird die Schichtdicke sehr bald auf ihr Sollmass zurückgeregelt. Der nachteilige Einfluss einer geschlossenen Pistole auf die Regelung kann dadurch unterdrückt werden, dass nach einem weiteren Merkmal der Erfindung beim Schliessen der Spritzpistole die Verbindung des Stellmotors für das Stellglied des Drosselorgans mit dem Regelgerät unterbrochen und beim Öffnen der Spritzpistole wiederhergestellt wird. Die jeweilige Stellung des Drosselorgans bleibt somit bei geschlossener Pistole bis zum nächsten Offnen erhalten.

Die bei geschlossener Pistole zwischen den Teillinien fixierte Stellung des Drosselorgans hat den Nachteil, dass Veränderungen der den Ist-Durchfluss beeinflussenden Parameter sich nicht in einer Änderung der Stellung des Drosselorgans äussern können. Es kann jedoch davon ausgegangen werden, dass sich in der kurzen Zeitspanne beim Durchfahren des Abstandes zwischen zwei Teillinien die vorerwähnten Parameter nicht verändern. Sehr wohl kann sich aber die Fahrgeschwindigkeit ändern, z.B. beim Beschleunigen oder Verzögern und eine Änderung der Geschwindigkeit verlangt auch eine Änderung des erforderlichen Farbdurchflusses, d.h. des Soll-Durchflusses, also eine entsprechende Veränderung der Stellung des Drosselorgans. Und zwar erfordert ein Geschwindigkeitszuwachs eine Verringerung des Strömungswiderstandes also eine Querschnittsvergrösserung in dem Drosselorgan und eine Geschwindigkeitsabnahme eine entsprechende Vergrösserung des Widerstandes, so dass zwecks Konstanthaltung der Farbschichtdicke bei Öffnen der Pistole die Proportionalität zwischen Fahrgeschwindigkeit und Farbdurchfluss erhalten bleibt.

Da bei geschlossener Spritzpistole keine Farbströmung vorhanden ist, erfolgt vom Durchflussmesser keine Rück-

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meidung an das Regelorgan. Es kann somit auch keine Regelung stattfinden. Erfindungsgemäss soll daher weiterhin beim Schliessen der Spritzpistole eine Umschaltung des Stellmotors auf ein Steuergerät erfolgen, das eine den Verhältnissen bei geöffneter Spritzpistole entsprechende Steuerfunktion aufweist.

Eine Abhängigkeit zwischen Geschwindigkeitsänderung und notwendiger Änderung der Drosselorganstellung lässt sich durch einen Testlauf einfach ermitteln und dann im Form einer mechanischen Kurve oder mit Hilfe von elektronischer Speicherung im Steuergerät vorgeben.

Zu Abschalten des Stellmotors vom Regelgerät bzw. zum Umschalten auf das Steuergerät soll in den Zuleitungen zum Stellmotor ein Schalter vorgesehen sein, der beispielsweise mit einem pneumatischen Zylinder verbunden ist, welcher an die Druckluftleitung für den Betätigungszylinder der Spritzpistole angeschlossen ist.

Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung nach der Erfindung schematisch dargestellt. Dabei zeigen

Fig. 1 die Gesamtanordnung zur automatischen Konstanthaltung der Schichtdicke von Markierungslinien und

Fig. 2 eine beispielsweise Ausführung eines Drosselorga-nes.

Man erkennt in Fig. 1, dass in der Durchflussleitung 10 für das Markiermaterial von einem Druckbehälter 11 zu einer Spritzpistole 12 ein Drosselorgan 13 angebracht ist, dessen Stellglied 14 von einem Stellmotor 15 betätigt wird, der mittels eines Schalters 20 wahlweise mit einem Regelgerät 16 oder mit einem Steuergerät 19 verbindbar ist.

Das Regelgerät 16 steht mit einem Durchflussmessgerät 17 in der Durchflussleitung 10 sowie mit einer Geschwindigkeitsmessvorrichtung 18 des Markierungsfahrzeuges in Verbindung, die ausserdem auch noch mit dem Steuergerät 19 verbunden ist. Die Funktionsweise wurde schon weiter oben ausführlich erläutert.

Der Schalter 20 wird durch die gleiche Druckluft aus der Leitung 23 über einen pneumatischen Zylinder 21 betätigt, durch die auch der Zylinder 22 der Spritzpistole betätigt wird, d.h. wird die Spritzpistole 12 durch die Druckluft geöffnet, wird der Stellmotor 15 durch Umlegen des Schalters 20 auf das Regelgerät 16 umgeschaltet. Beim Schliessen der Spritzpistole 12 durch Abschalten der Druckluft (Entlüften), wird der Stellmotor 15 auf das Steuergerät 19 umgeschaltet.

Fig. 2 zeigt die prinzipielle Ausführung eines Drosselorgans 13', bei dem der Strömungswiderstand durch Veränderung der Leitungslänge verändert wird. Hierbei wird das Stellglied durch das vom Stellmotor 15' in den mit der Maschine verbundenen Führungsrohren 25 und 26 verschiebbare Rohr 14' realisiert. Beim Verschieben von 14' ändert sich die Länge des Strömungskanals 27.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Anordnung an Fahrbahnmarkierungsmaschinen zur automatischen Konstanthaltung der Schichtdicke von Markierungslinien, insbesondere der Leitlinien auf Fahrbahnen, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuleitung (10) des Markierungsstoffes von einem druckbeaufschlagten Vorratsbehälter (11) zu der Auftragsvorrichtung (12) ein veränderbarer Widerstand (13) angeordnet ist, dessen Stellglied (14) über einen Stellmotor (15) betätigbar ist, der mit einem aus einem Soll-Ist-Vergleich des Durchflusses ein Signal für die Verstellung des Stellgliedes für den Widerstand bildenden Regelgerät (16) oder mit einem Steuergerät (19) verbunden ist, das eine den Verhältnissen bei geöffneter Auftragsvorrichtung (12) entsprechende Steuerfunktion aufweist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (13) als Nadelventil ausgebildet ist, bei dem das Stellglied (14) von einer in einer runden Durchflussbohrung axial verschiebbaren konischen Nadel gebildet wird.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schliessen der Spritzpistole (12) die Verbindung des Stellmotors (15) für das Stellglied (14) des Widerstandes (13) mit dem Regelgerät (16) unterbrochen und beim Öffnen der Spritzpistole wiederhergestellt wird.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schliessen der Spritzpistole (12) eine Um-schaltung des Stellmotors (15) auf ein Steuergerät (19) erfolgt, das eine den Verhältnissen bei geöffneter Spritzpistole entsprechende Steuerfunktion aufweist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (19) mit einer elektronischen Speicherung der Steuerfunktion versehen ist.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (19) eine mechanische Steuerkurve aufweist.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abschalten des Stellmotors (15) vom Regelgerät (16) bzw. zum Umschalten auf das Steuergerät (19) in den Zuleitungen zum Stellmotor ein Schalter (20) vorgesehen ist, der gleichzeitig mit dem Öffnen oder Schliessen der Auftragsvorrichtung (12) betätigt wird, beispielsweise mit Hilfe eines pneumatischen Zylinders, welcher an die Druckluftleitung (23) für den Betätigungszylinder (22) der Auftragsvorrichtung angeschlossen ist.