DE19750359A1 - Verfahren und System zum Regeln der Schichtdicke beim Spritzen flüssiger Markierungsstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln der voreingestellten Schichtdicke von maschinell mit einem Markierungsfahrzeug auf einen Untergrund, z. B. Straßen bzw. sonstige Fahr- oder Gehwege, mit einer vorgegebenen Strichbreite aufzubringender, insbesondere aufzuspritzender Markierungsflüssigkeit.

Zur Erfüllung der Forderung nach Einhaltung bestimmter Schichtdicken beim Spritzen flüssiger Markierungsstoffe, z. B. Farbe oder Zweikomponentenmaterialien, sind Ver­ fahren für das konventionelle Spritzen mit Luftzerstäubung und für das sogenannte Airless-Spritzen bekannt. Bei der konventionellen Luftzerstäubung wird hierbei zwischen dem Spritzen mit konstanter Förderleistung und mit geschwindig­ keitsproportionaler Förderleistung unterschieden. Im Falle des Betriebs mit konstanter Förderleistung wird diese nach Erfahrung eingestellt, und zwar entweder durch Wahl des Druckes im Materialdruckbehälter oder durch Einstellung der Pumpenförderlei­ stung. Durch Probestriche mit anschließender Schichtdickenmessung über einen Meßkamm wird danach die hierzu passende Applikations-(Fahr)Geschwindigkeit des Markierungsfahrzeugs eingestellt. Nachteilig ist dabei einerseits die aufwendige Ermittlung der geeigneten Kombination aus Förderleistung und Applikationsgeschwin­ digkeit und andererseits, daß Störungen, die die Förderleistung beeinflussen, z. B. Änderungen der Materialviskosität oder Düsenverschleiß, nicht erkannt und demzufolge nicht beeinflußt bzw. berücksichtigt werden können.

Eine Abhilfe bzw. Verbesserung bringt der Einsatz eines mit einem Auswertegerät gekoppelten Meßgerätes für die Förderleistung, was es ermöglicht, dem Markierer die applizierte Schichtdicke anzuzeigen und ihm prinzipiell eine manuelle Korrektur von Förderleistung und/oder Applikationsgeschwindigkeit zu erlauben. Im praktischen Betrieb hat sich jedoch immer wieder gezeigt und bestätigt, daß der Markierer, der dauernd mit der Beobachtung der alten Markierung oder Vormarkierung beschäftigt ist, mit der zusätzlichen Beobachtung und Einstellung von zwei die Schichtdicke beeinflussenden Parametern mit sehr unterschiedlicher Dynamik überfordert ist.

Beim Spritzen mit geschwindigkeitsproportionaler Förderleistung ist es bekannt, die Förderleistung entsprechend der gewünschten Schichtdicke und Strichbreite durch Wahl einer Übersetzung zwischen einem mitlaufenden (Antriebs-) Rad und dem Förderpumpenantrieb mit Kontrolle durch Probestrich und manueller Schichtdicken­ messung und daraus gegebenenfalls resultierender Korrektur der Übersetzung einzustellen. In einem bestimmten Geschwindigkeitsbereich des Markierfahrzeugs ist die Pumpenförderleistung dann zwar proportional zur Applikationsgeschwindigkeit und damit die applizierte, d. h. die aufgetragene bzw. -gebrachte Schichtdicke konstant, und zwar unabhängig von der Applikationsgeschwindigkeit. Nachteilig ist jedoch, daß auch hier die zuvor schon genannten Störungen nicht erkannt und aufgrund der starren Kopplung von Applikationsgeschwindigkeit und Förderleistung nicht beeinflußt werden können; außerdem kommt noch der geschwindigkeitsabhängige Schlupf des Antriebsrades hinzu. Die starre Kopplung verhindert zudem eine bewußte, d. h. gewollte Veränderung der Schichtdicke an Stellen, wo der Untergrund und/oder die Streckenführung dies sinnvoll erscheinen lassen. Sie behindert darüber hinaus den Einsatz von applikationsbegleitenden Messungen mit einer Protokollierung von Förderleistung bzw. Schichtdicke, da auf gegebenenfalls auftretende Soll/Ist-Abwei­ chungen nicht reagiert werden kann, es sei denn durch Unterbrechen der Arbeiten und Neueinstellen der Maschine bzw. des Markierungsfahrzeugs.

Beiden beschriebenen Spritzmethoden ist daher gemeinsam, daß sie ohne Messung und Protokoll der Förderleistung/Schichtdicke leicht manipulierbar sind.

Zum Airless-Spritzen mit konstanter Förderleistung wird durch Auswahl einer geeigneten Düse die Applikationsgeschwindigkeit bei vorgegebener Strichbreite und Schichtdicke vorgewählt. Einer Grobeinstellung entsprechend der gewählten Düse durch Festlegung der Applikationsgeschwindigkeit unter Zuhilfenahme der Geschwindigkeitsanzeige schließt sich eine Feineinstellung der Schichtdicke durch Anpassung der Applikationsgeschwindigkeit auf Basis einer Schichtdickenkontrollan­ zeige an, die laufend aus der - nahezu konstanten - Förderleistung der Airlesspumpe bzw. -pumpen, der eingegebenen Strichbreite und der Applikationsgeschwindigkeit die Schichtdicke angibt. Wie schon beim konventionellen Spritzen mit konstanter Förderleistung müssen auch hier wiederum notwendige Eingriffe, nämlich Geschwindigkeitsänderungen und - in spritztechnisch bedingt geringfügigem Maße - Förderleistungsänderungen durch den Markierer ausgeführt und überwacht werden.

Durch die DE 44 23 304 C1 ist eine Airless-Spritztechnik mit geschwindigkeitspropor­ tionaler Förderleistung bekanntgeworden, die aber ebenfalls den grundsätzlichen Nachteil besitzt, daß Störeinflüsse nicht ausgeregelt werden können, bewußte Veränderungen der einmal voreingestellten Schichtdicke je nach technischer Realisierung der Kopplung zwischen Fahrgeschwindigkeit und Förderleistung nicht möglich sind und auf gegebenenfalls angezeigte Soll/Ist-Abweichungen nicht reagiert werden kann. Da die Airless-Spritztechnik für die unterbrechungsfreie Veränderung der Spritzleistung über ein breites Band ohne großen Aufwand nicht geeignet ist, besteht die Gefahr, daß das erlaubte schmale Band der Applikationsgeschwindigkeit während des Markierens verlassen wird, was nachteilig für die Qualität der Markierung ist, und zwar nicht nur hinsichtlich der Schichtdicke.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren und ein Schichtdicken-Regelsystem ohne die genannten Nachteile zu schaffen, mit denen sich insbesondere sowohl ein Spritzauftrag mit Luftzerstäubung als auch ohne Luftbeimischung, d. h. ein sogenannter Airless-Spritzauftrag sowie die automatische Einhaltung der gewählten Schichtdicke erreichen lassen.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß kontinuierlich die Förderleistung einer Markierungsflüssigkeitszuführeinrichtung und die Fahrzeuggeschwindigkeit gemessen werden, aus dem Meßwert von Material­ durchfluß und Fahrzeuggeschwindigkeit sowie dem eingegebenen Wert der Strichbreite der aktuelle Istwert der Schichtdicke ermittelt sowie in einem geschlosse­ nen Regelkreis mit dem Schichtdicken-Sollwert verglichen wird und bei Sollwert-Ab­ weichungen die Zufuhr der Markierungsflüssigkeit und/oder die Fahrzeuggeschwindig­ keit geändert wird. Das Regelverfahren für die Schichtdicke mit Soll/Ist-Vergleich im geschlossenen Regelkreis erlaubt dauernd und gleichbleibend die Erfüllung der hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Schichtdicke von Markierungen, die sich mit sehr enger Toleranz ausführen lassen. Die automatischen Regeleingriffe machen den Markierungsauftrag unabhängig von einer subjektiven Beobachtung durch den Markierer, der zugleich entlastet wird, und gewährleisten eine kontinuierliche und verbesserte Qualität, da Störeinflüsse sowohl aus der Gerätetechnik als auch aus dem Markiermaterial erkannt und ausgeregelt werden. Das Toleranzband der Schichtdicke läßt sich in solch engen Grenzen halten, daß die Anforderungen an die Eigenschaften von Markierungen im Zusammenwirken mit Nachstreumitteln ohne weiteres erfüllt werden. Jegliche Störeinflüsse lassen sich somit ausregeln und die jeweilige Regelstrategie sowie Stellgrößen dem eingesetzten Spritzverfahren angepaßt auswählen.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Betriebspunkt der Spritztechnik schichtdickenneutral manuell verändert werden kann. Dies bietet sich an, wenn ergänzend zur konfigurierten Strategie, die ausschlaggebend dafür ist, daß der Regler die Antriebsmittel der Markierungsflüssigkeitzuführeinrichtung und/oder des Markierungsfahrzeugs ansteuert, Parameter der Strichqualität, z. B. Randschärfe oder Spritznebelbildung, dies erforderlich machen. Unter Betriebspunkt der Spritztechnik wird hierbei die Kombination aus Markierungsmaterial- Förderdruck bzw. -leistung und Markiergeschwindigkeit verstanden, woraus sich bei gegebenen (festen) Parametern (wie Düsenquerschnitt, Strichbreite) die Schichtdicke bestimmt. Eine Variation von Druck oder Geschwindigkeit bei konstanter Schichtdicke und damit eine Verschiebung des Betriebspunktes kann dabei gegebenenfalls zur Verbesserung der Strichqualität geboten sein. Eine schleichende, d. h. allmähliche Veränderung der Förderleistung (Förderstrom) kann bei konstantem Druck ein Indiz für Verstopfungen und/oder Pumpen- bzw. Düsenverschleiß sein, was sich erfindungsgemäß überwachen läßt.

Nach einem Vorschlag der Erfindung kann der Sollwert der geregelten Schichtdicke während des Spritzbetriebs verändert werden. Diese bleibende Änderung des Schichtdickensollwertes läßt sich an einer dem Regler zugeordneten Bedieneinheit ohne Unterbrechung des Spritzbetriebes erreichen. Alternativ läßt sich die Schichtdicke temporär manuell verändern. In einem solchen Fall eines Eingriffs für eine vorübergehende Änderung wird anschließend zur ursprünglichen Schichtdicke zurückgekehrt.

Es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß - vorzugsweise bei konventioneller Spritztechnik mit Luftzerstäubung - der Antriebsdruck der Markierungsflüssigkeitzu­ führeinrichtung verändert wird. Dies kann ein zusätzlicher automatischer Regeleingriff auf eine das Spritzmaterial bzw. die Spritzflüssigkeit zuführende Förderpumpe oder auf die Druckluft bei einem der Förderung dienenden Kompressor sein, womit sich die Markierqualität optimieren läßt. Hingegen wird vorzugsweise beim Airless-Spritzen die Fahrgeschwindigkeit des Markierfahrzeugs verändert.

Nach einem Vorschlag der Erfindung werden die ermittelten Meßwerte verarbeitet und als Daten gespeichert. Es wird damit eine Überwachung der Spritzparameter auf Zulässigkeit und folglich eine Qualitätskontrolle erreicht, wobei entsprechende Nachweise durch Ausdruck der relevanten Daten über einen Protokolldrucker zur Verfügung gestellt werden können. Auf diese Weise läßt sich die tatsächlich gespritzte Schichtdicke in einer Auswerteeinheit verarbeiten und können z. B. Meßwerte der durchschnittlichen Schichtdicke, des Materialverbrauchs und des Materialtankinhaltes berechnet und gespeichert werden.

Bei einem Schichtdicken-Regelsystem nach der Erfindung ist ein zentrales Regelgerät an eine Bedieneinheit zur Konfiguration des Regelgerätes sowie zur Eingabe der Strichbreite und des Schichtdicken-Sollwertes angeschlossen und mit einem Durchflußmeßgerät sowie einem Fahrzeuggeschwindigkeitsmesser verbunden und steuert den Antrieb des Markierungsfahrzeugs und/oder den Antrieb der Markierungs­ flüssigkeitszuführung. Beim konventionellen Spritzen von Markierstoffen, d. h. mit Luftzerstäubung läßt sich das Regelsystem beispielsweise an einen elektrisch verstellbaren hydraulischen Antrieb einer Förderpumpe, z. B. eine Spezial-Zahn­ radpumpe, koppeln. Anstelle der Förderpumpe kann alternativ ein Material-Druck­ behälter mit regelbarem Druck eingesetzt werden, wobei das Regelsystem in diesem Fall an den verstellbaren Kompressorantrieb gekoppelt wird. Zur Regulierung der Fahrgeschwindigkeit des Markierfahrzeugs läßt sich das Regelsystem zusätzlich mit einer an eine elektrisch verstellbare, auf hydraulische Radmotoren wirkende Axialkolbenverstellpumpe (Hydrostat) koppeln. Die Regelstrategie beim konventio­ nellen Spritzen besteht in einer Anpassung der Markiermaterial-Förderleistung entsprechend einer Geschwindigkeitsvorgabe von 0 km/h bis zu einer zulässigen Maximalgeschwindigkeit, die sich aus Strichbreite/Schichtdicke und maximaler Förderleistung ergibt.

Die Regelstrategie läßt sich erweitern, wenn neben der beschriebenen automatischen Begrenzung der maximalen Fahrgeschwindigkeit zur Vermeidung von kurzfristigen Schichtdickenschwankungen ein automatischer Regeleingriff bei der Wahl der Fahrgeschwindigkeit (z. B. eine Begrenzung der Änderung der Fahrgeschwindigkeit) erfolgen soll, was sich gegebenenfalls mit einer Strategie zur Optimierung des Betriebspunktes der Spritztechnik kombinieren läßt.

Beim Airless-Spritzen von Markierstoffen besteht die Regelstrategie in einer Anpassung der Fahrgeschwindigkeit des Markierfahrzeuges entsprechend der Vorgabe der Förderleistung der Airless-Pumpe bzw. Pumpen durch Auswahl des Spritzdüsenquerschnitts und - in dem der Airless-Technik entsprechend einge­ schränktem Maße - des Antriebsdruckes der Airless-Pumpe bzw. Pumpen. Auch bei dieser Spritztechnik kann das Regelsystem an eine elektrisch verstellbare, auf hydraulische Radmotoren wirkende Axialkolbenverstellpumpe (Hydrostat) zur Regulierung der Fahrgeschwindigkeit des Markierfahrzeugs gekoppelt werden. Zur Optimierung der Markierqualität kann das System zusätzlich an die Regelung des Antriebs der Airless-Pumpe bzw. Pumpen gekoppelt werden.

Wenn das Regelgerät vorteilhaft mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, an die nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung vorzugsweise ein Drucker anschließbar ist, liegt ein mit üblichen verfügbaren Mitteln nicht manipulierbares Nachweissystem für die Überwachung der Spritzparameter und die Qualitätskontrolle vor. Entsprechende Nachweise lassen sich durch Ausdruck der relevanten Daten über den Drucker verfügbar machen, der nicht dauernd auf dem Markierfahrzeug zu verbleiben braucht, sondern sich bei Bedarf zum Ausdruck der gesammelten Daten anschließen läßt.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, daß das Regelsystem als Mikroprozessorsystem ausgebildet ist. Dieses ist mit den Verstelleinrichtungen für die Fahrzeuggeschwindigkeit, z. B. elektrisch für einen hydraulischen Fahrantrieb, für die Materialförderung, beispielsweise elektrisch für einen hydraulischen Antrieb der Förderpumpe oder den Kompressor für die Materialforderung, sowie mit Meßein­ richtungen für die Fahrzeuggeschwindigkeit und Materialförderleistung (Materialstrom) und außerdem mit einer Bedien- und Konfigurationseinheit sowie einer Auswerteein­ heit verbunden. Die Leistung der Materialförderung kann hierbei dauernd durch ein nach einem der in der Verfahrenstechnik bekannten Meßprinzipien (vorzugsweise nach dem Coriolisprinzip) arbeitenden Durchflußmeßgerät erfaßt und über eine Standardschnittstelle an das Mikroprozessorsystem übertragen werden. Gleiches gilt für die Fahrgeschwindigkeit (Applikationsgeschwindigkeit) des Markierfahrzeuges, die sich von einer bereits bekannten Strichlängenautomatik mit Tachometer durch Auswertung von Digital-Impulsen eines Induktivsensors ermitteln und über eine Schnittstelle an das Mikroprozessorsystem übertragen läßt. Die zur Umsetzung des Regelsystems mögliche Verwendung des Mikroprozessorsystems setzt bei diesem eine entsprechende Eingabe-/Ausgabeperipherie zur Realisierung der Bedieneinheit und der Auswerteeinheit voraus.

Die vorgenannten sowie weitere Einzelheiten und Merkmale des erfindungsgemäßen Regelverfahrens in Verwendung mit einem Mikroprozessorsystem sind in dem Blockschaltbild gemäß der Zeichnung schematisch dargestellt. Daraus ist der geschlossene Regelkreis mit dem zentralen Regelgerät 1 entnehmbar, das an eine Bedieneinheit 2 angeschlossen und mit einem Durchflußmeßgerät 6 zur kontinuier­ lichen Erfassung der Förderleistung einer Markierungsflüssigkeitszuführeinrichtung 5 und einem Geschwindigkeitsmesser (Tacho) 10 eines Markierfahrzeuges 9 verbunden ist. Abhängig von den eingehenden Werten und nach einem entsprechenden Soll/-Istwert-Vergleich steuert das Regelgerät 1 einen Antrieb 4 der Markierungsflüs­ sigkeitzuführeinrichtung 5 und/oder einen Antrieb 8 des Markierfahrzeugs 9.

Die Antriebe 4 bzw. 8 lassen sich mittels einer manuellen Verstelleinrichtung 3 für den Antrieb 4 der Materialförderung bzw. einer manuellen Verstelleinrichtung 7, z. B. ein Fahrgeschwindigkeitshebel, schichtdickenneutral von außen beeinflussen, d. h. bei Bedarf vom Markierer betätigen. Bei dem Antrieben 4 kann es sich um die beschriebenen, elektrisch verstellbaren hydraulischen Antriebe für die genannten verschiedenen Fördereinrichtungen und beim Antrieb 8 um eine auf hydraulische Radmotoren wirkende elektrisch verstellbare Axialkolbenverstellpumpe handeln.

Das für beide Spritztechniken einzusetzende Regelverfahren bzw. -system erfordert beim Übergang von der einen auf die andere Technik lediglich Änderungen in der Konfigurationsebene. Das unterstützt die auf einigen Markierfahrzeugen durch Modulbauweise gegebene Möglichkeit, beide Spritztechniken alternativ einzusetzen. Das Regelsystem läßt sich durch Implementierung von Überwachungs- und Warnfunktionen, z. B. im Hinblick auf Veränderung des Betriebspunktes der Spritztechnik, hervorgerufen durch Verschleiß von Maschinenteilen oder ungünstige Eigenschaften des Markiermaterials, ergänzen und zu einem universellen Qualitätssicherungssystem ausbauen.

Claims (11)

1. Verfahren zum Regeln der voreingestellten Schichtdicke von maschinell mit einem Markierfahrzeug auf einen Untergrund, z. B. Straßen bzw. sonstige Fahr- oder Gehwege, mit einer vorgegebenen Strichbreite aufzubringender, insbesondere aufzuspritzender Markierungsflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß kontinuierlich die Förderleistung einer Markierungsflüssigkeitszuführ­ einrichtung und die Fahrzeuggeschwindigkeit gemessen werden, aus dem Meßwert von Materialdurchfluß und Fahrzeuggeschwindigkeit sowie dem eingegebenen Wert der Strichbreite der aktuelle Istwert der Schichtdicke ermittelt sowie in einem geschlossenen Regelkreis mit dem Schicht­ dicken-Sollwert verglichen wird und bei Sollwert-Abweichungen die Zufuhr der Markierungsflüssigkeit und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit geändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebspunkt der Spritztechnik schichtdickenneutral manuell verändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert der geregelten Schichtdicke während des Spritzbetriebs verändert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke temporär manuell verändert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung der Markierungsflüssigkeitzuführeinrichtung oder die Fahrgeschwindigkeit des Markierungsfahrzeugs verändert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelten Meßwerte verarbeitet und als Daten gespeichert werden.

7. Schichtdicken-Regelsystem zum Durchführen des Verfahrens nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentrales Regelgerät (1) an eine Bedieneinheit (2) zur Konfigura­ tion des Regelgerätes sowie zur Eingabe der Strichbreite und des Schichtdicken-Sollwertes angeschlossen und mit einem Durchflußmeßgerät (6) sowie einem Fahrzeuggeschwindigkeitsmesser (10) verbunden ist und den Antrieb (8) des Markierfahrzeugs (9) und/oder den Antrieb (4) der Markierungsflüssigkeitzuführung (5) steuert.

8. Regelsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß den Antrieben (4; 8) manuelle Verstelleinrichtungen (3; 7) zugeordnet sind.

9. Regelsystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelgerät (1) mit einer Auswerteeinheit (11) verbunden ist.

10. Regelsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an die Auswerteeinheit (11) ein Drucker (12) anschließbar ist.

11. Regelsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es als Mikroprozessorsystem ausgebildet ist.