VERFAHREN ZUM ANBRINGEN VON ELEMENTEN AUF OBERFLÄCHEN VON BAUOBJEKTEN DES STRASSENVERKEHRS

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs. Das Verfahren dient zum Anbringen bzw. Befestigen von Markierungs- oder Signalisationselementen auf Strassen oder Plätzen, in Garagen oder Parkhäusern oder an Haus- oder Tunnelwänden, das heisst auf Unterlagen, die aus Asphalt oder Beton bestehen. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und das mit dem Verfahren anbringbare Elemente nach je den Oberbegriffen der entsprechenden Patentansprüche.

[0002] Bekannte Verfahren bspw. zum Anbringen von Signalisationsstreifen auf Strassen beruhen im Wesentlichen auf drei unterschiedlichen Methoden, nämlich auf thermisch herbeigeführtem Stoffschluss und auf chemisch herbeigeführtem Stoffschluss und Klebverbindungen.

[0003] Bei einem Verfahren aus der ersten Gruppe werden Thermoplaststreifen und die darunterliegende Asphaltoberfläche mit einer Gasflamme aufgeschmolzen, so dass sich die schmelzflüssigen Materialien nach dem Abkühlen miteinander verbinden. Nachteile dieses Verfahrens bestehen darin, dass einerseits ein sehr grosses Belagsvolumen erwärmt werden muss und dass andererseits das Verfahren aufgrund der langen Aufwärm- und Abkühlphasen sehr zeitaufwändig ist. Zudem ist der Energiebedarf hoch und der Aufschmelzprozess schlecht kontrollierbar und somit zur Automatisierung wenig geeignet. Das Hantieren mit offenen Flammen und Gasbehältern ist zudem mit Sicherheitsrisiken verbunden und erfordert auch deswegen noch zusätzlichen Manipulationsaufwand.

[0004] Bei einem Verfahren der zweiten Gruppe werden lösungsmittelhaltige Anstriche auf die gewünschte Fläche aufgespritzt. In diesem Verfahren muss der Untergrund vorgehend möglichst gründlich gereinigt werden, und dann müssen die Markierungsgeometrien abgedeckt bzw. entsprechende Schablonen aufgelegt werden. Aufgespritzte Markierungen sind jedoch nur sehr oberflächlich angebracht und besitzen aufgrund von Abnutzung und Abrieb meist nur eine kurze Lebensdauer. Zudem werden beim Auftragen bzw. beim Abrieb des Anstrichs Lösungsmittel, Farbpartikel und andere z.T. schädliche Stoffe an die Umgebung abgegeben. Vorgefertigte Signalisationsstreifen werden auch mit Klebemitteln auf die Unterlage geklebt, mit allen Nachteilen, wie sie oben schon beschrieben sind.

[0005] Ein Beispiel eines Verfahrens der dritten Gruppe offenbart US 5'772'359, nämlich ein Auftragsgerät, welches Markierungsbänder auf Strassenbeläge aufbringt. Die Markierungsbänder sind mit einem druckempfindlichen Klebstoff beschichtet. Es handelt sich also um selbstklebende Bänder.

[0006] Des weiteren sind in der Baubranche sind verschiedenen Verfahren zum Verbinden von Elementen unter Anwendung von Ultraschall bekannt. Beispielsweise offenbart DE 43 17 621 eine Vorrichtung zum Verbinden zweier Bauteile mittels Ultraschallschweissen mit einer Ultraschallanlage, einem Konverter und einer Sonotrode, wobei Metalle oder auch thermoplastische Kunststoffe miteinander verschweisst werden. Ultraschallschweissen ist im Stand der Technik allgemein bekannt und betrifft ein Verfahren, bei welchem mindesetens zwei Teile aus gleichen oder miteinander verschmelzbaren Materialien an der Oberfläche verflüssigt werden und so aneinander gefügt werden, dass sich das geschmolzene Material der beiden Teile miteinander vermischt und in einem Stoffschluss verfestigt. Ultraschall ist nicht geeignet, um Beton oder Asphalt an der Oberfläche zu schmelzen: In eine Asphalt oder Betonoberfläche eingekoppelte Ultraschallwellen würden auf Grund des hohen Elastizitätsmoduls in tiefe Schichten eingeleitet und nicht an der Oberfläche absorbiert und dadurch zu einer Materialverflüssigung führen. Entsprechend ist ein Ultraschallschweissverfahren nicht geeignet für das Anschweissen von Markierunsgbändern auf einer Strassenbelagsoberfläche.

[0007] Eine archivierte Internetseite der Firma Wood Welding aus dem Jahre 2001, http://web.archive.org/web/20010803073306/www.woodweldin.com/content_lidea ...) offenbart die Woodwelding-Technologie zur Verbindung von Teilen aus porösen Materialien, wie Holz und unter anderem auch Asphalt oder Beton durch ein Verbindungsmittel aus einem verflüssigbaren thermoplastisches Polymer in der Form von Nägel, Dübel oder auch Lack und Abdichtungsmaterial. Dabei wird das thermoplastische Verbindungsmittel an der oder den zu verbindenden Stelle(n) der beiden Teile deponiert und unter Anwendung von Ultraschall verflüssigt, worauf es in die porösen Oberflächen der zu verbindenden Teile eindringt und diese Teile nach dem Erstarren miteinander verbindet.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen zum dauerhaften oder temporären Anbringen von Markierungs- oder Signalisationselementen auf Oberflächen von Bauobjekten des Strassenverkehrs, auf Unterlagen also, die insbesondere aus Asphalt oder Beton bestehen.

[0009] Diese Aufgabe wird gelöst durch die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen definiert ist.

[0010] Gemäss Erfindung bestehen die Markierungs- oder Signalisationselemente mindestens teilweise aus einem durch mechanische Anregung verflüssigbaren (z.B. thermoplastischen) Material, d.h. das ganze Element besteht aus einem Material mit mindestens einer verflüssigbaren (z.B. thermoplastischen) Komponente oder mindestens ein gegen die Unterlage zu richtender Bereich des Elements besteht aus einem derartigen Material. Das Element wird auf der Oberfläche, auf der es anzubringen ist, positioniert und dann mindestens lokal gegen die Unterlage gepresst und mechanisch angeregt, derart, dass das verflüssigbare Material mindestens lokal und vorübergehend verflüssigt wird und nach der Wiedererstarrung eine Verbindung zwischen Unterlage und Element bildet. Durch die mechanische Anregung kann auch die Oberfläche, auf die das Element gepresst wird, partiell aufgeschmolzen werden. Die mechanische Anregung basiert in der Regel auf Anregung mittels Sonotrode (piezoelektrische Anregung für höhere Frequenzen, magnetostriktive Anregung für tiefere Frequenzen). Die Anregung basiert bevorzugt auf mechanischen Schwingungen mit einer Frequenz, die im Bereich von Ultraschall, je nachdem auch bei tieferen Frequenzen liegt. Die Frequenzen werden je nach Anwendungsgebiet gewählt. Durch eine Variation der Frequenz kann bestimmt werden, wie stark das verflüssigbare Material und gegebenenfalls umliegende Bereiche (Unterlage) verflüssigt bzw. erwärmt werden. Das Mass der Verflüssigung und Erwärmung wird durch die Amplitude, die Frequenz und die Anregungsdauer beeinflusst. Ein weiterer wesentlicher Aspekt ist die Art der Einkopplung der mechanischen Schwingungen in das anzubringende Element oder in den zu verflüssigenden Bereich davon. Das Element kann beispielsweise für diese Einkoppelung zu einem Teil des Schwingkörpers gemacht werden. Durch die partielle Verflüssigung und das Wiedererstarren vorteilhafterweise bei gleichzeitiger Presswirkung wird eine Verbindung zwischen dem Element und der Unterlage erzeugt.

[0011] Gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren wird die zum Aufschmelzen des verflüssigbaren Materials verwendete Energie örtlich und zeitlich kontrolliert eingebracht. Durch dieses örtlich und zeitlich kontrollierte Einwirken von Energie, werden die angrenzenden Bereiche nicht unnötig erwärmt. Daraus ergeben sich verschiedene Vorteile. Zum einen kann die Verbindung mit wesentlich weniger Energie hergestellt werden. Dennoch ist die resultierende Verbindung, aufgrund der Art und Weise, in der sie hergestellt wird, sehr dauerhaft und belastbar. Zum anderen kann die Verbindung in wesentlich weniger Zeit hergestellt werden, da für das Einbringen der erforderlichen Energie wesentlich weniger Zeit beansprucht wird. Da keine weiteren Hilfsmittel wie Klebstoffe, Lösungsmittel oder andere Verbindungsmittel mit Laststoffen zum Einsatz kommen, ist das Verfahren zudem umweltfreundlich.

[0012] Die Festigkeit der Verbindung wird durch die Stärke der mechanischen Energie (Impuls, Frequenz) und/oder die Anregungsdauer beeinflusst. Je nach Anwendungsgebiet ist es so möglich, Verbindungen herzustellen, die sehr dauerhaft sind, oder solche, die einfach wieder gelöst werden können. Durch eine längere Anregungsdauer oder durch eine stärkere Anregung infolge einer höheren Frequenz oder Amplitude wird erreicht, dass eine stärkere Verbindung resultiert, beispielsweise indem mehr Material verflüssigt wird.

[0013] Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich für die unterschiedlichsten Einsätze im Bereiche des Strassenverkehrs wie bspw. im Strassenbau, im Signalisationsbau, und so weiter. Es eignet sich unter anderem zum Anbringen von Signalisationsstreifen oder Signalisationsabbildungen, die beispielsweise in Form von entsprechend gestanzten Folien angewendet werden und beispielsweise auf Strassenoberflächen oder an Tunnelwänden angebracht, beispielsweise Mittel- oder Randstreifen, Pfeile oder Schriften darstellen.

[0014] Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich aber auch zum Anbringen von Signalisationselementen, die funktionell über eine Oberfläche, an der sie angebracht sind, vorstehen sollen. Unter solchen vorstehenden Signalisationselementen werden bspw. Elemente verstanden, die im Bereich einer Mittellinie oder einer Randlinie einer Strasse angebracht werden und die einem Fahrer beim Überfahren durch Vibrationen anzeigen, dass eine Überquerung derselben stattfindet. Diese Elemente können bei Bedarf reflektierend ausgebildet sein, so dass sie besonders bei wenig Licht verbessert erkennbar sind. Insbesondere bei Autobahnen können diese Elemente derart ausgestaltet werden, dass sie richtungsunterscheidende Eigenschaften aufweisen. Darunter wird zum Beispiel eine Ausgestaltung verstanden, die in Fahrtrichtung weiss reflektiert und in Gegenrichtung rot. Dadurch wird einem Falschfahrer sein Irrtum angezeigt. Auch andere Ausgestaltungen sind möglich.

[0015] Das erfindungsgemässe Verfahren ist besonders geeignet, um Elemente zu befestigen, die gewebeartig sind oder auf einem Folienmaterial basieren. Dies sind beispielsweise Mittel- oder Seitenlinien auf Strassen, Fussgängerstreifen, Haltelinien, Richtungsanzeigen (Pfeile), usw. Die Elemente können quasi endlos (durchgehende Linien) oder begrenzt sein. Das Folienmaterial derartiger Elemente weist vorteilhafterweise eine flächige oder netzartige Trägerfolie auf, die bspw. mit einer durch mechanische Anregung verflüssigbaren Beschichtung versehen ist. Diese mechanisch verflüssigbare Beschichtung ist auf gegen die Unterlage zu richtenden Seite eben ausgestaltet oder weist vorstehende Elemente auf, die als Energierichtungsgeber dienen und zu einer Konzentration der mechanisch anregenden Energie führen, derart, dass lokal eine verstärkte Aufschmelzung erfolgt.

[0016] Die gegen die Unterlage zu richtende Seite der anzubringenden Elemente kann auch nur bereichsweise mit einem verflüssigbaren Material beschichtet sein oder es können darauf anstelle der Beschichtung auch dreidimensionale Bereiche aus dem verflüssigbaren Material vorgesehen sein, beispielsweise Stifte, Ringe oder andere, beispielsweise regelmässig über die mit der Unterlage zu verbindende Oberfläche des Elementes verteilte Formen. Die Position derartiger dreidimensionaler Verbindungsformen sind vorteilhafterweise auf der Gegenseite, von der die mechanischen Schwingungen eingekoppelt werden, entsprechend markiert, damit die mechanische Energie selektiv an den richtigen Stellen eingebracht werden kann.

[0017] Die Verbindungen, die mit dem erfindungsgemässen Verfahren herstellbar sind, können dauerhaft oder nur vorübergehend sein. Unter vorübergehend werden zum Beispiel Verbindungen verstanden, die nur für eine absehbare Zeitdauer vorhanden sein sollen. Insbesondere im Bereich von Baustellen, wo es erforderlich ist, den Verkehr für eine gewisse Zeit umzuleiten, sind entsprechende Verbindungen sinnvoll, die einfach hergestellt und wieder gelöst werden können. Im Bereich von Baustellen ist es besonders sinnvoll, temporäre Markierungen anzubringen, die eine Folie, zum Beispiel in Form eines endlosen Bands, als Grundstruktur aufweisen und die eine Beschichtung aufweisen, welche mittels mechanischer Anregung mit der Strassenoberfläche verbindbar sind. Mittels einer geeigneten Vorrichtung können somit endlose oder begrenzte Signalisationselemente sehr einfach in einem kontinuierlichen Prozess angebracht werden. Um eine Verbindung wieder zu lösen, kann dieselbe Vorrichtung in umgekehrter Art und Weise, nämlich für erneutes Verflüssigen, Abspachteln und Wegnehmen angewendet werden. Die Verbindungen können auch so ausgebildet sein, dass die Bänder ohne spezielle Hilfsmittel wieder abgelöst werden können. Eine Vorbehandlung zur Trocknung des Untergrundes kann durch Vorwärmen geschehen, wobei sich bspw. eine heisse Walze besser eignet als offene Gasflammen. In gewissen Fällen ist die Vorbehandlung (Trocknung, Grundierung) nicht erforderlich. Das Verfahren kann für verschiedene Elementdicken und Elementgeometrien eingesetzt werden. Im Unterschied zu heutigen Aufschmelzmethoden kann die Materialdicke minimiert werden. Durch ein Vorwärmen kann die für die mechanische Anregung notwendige Zeit reduziert und die Haftung verbessert werden. Verbindungen die mittels der hier offenbarten Erfindung hergestellt werden, zeichnen sich durch eine gute Adhäsion auf verschiedensten porösen Untergründen aus. Sie zeigen eine gute Beständigkeit gegen spezifische Einflüsse wie Witterung, Abrieb, etc.

[0018] Da das Verfahren in der Regel keinen Einfluss auf die Geometrie des zu befestigenden Elementes hat, können kundenspezifische Geometrien, Oberflächenstrukturen und Farbgebungen realisiert werden. Die Oberflächenstruktur kann direkt durch das Auftragswerkzeug oder durch ein nachfolgendes Werkzeug geprägt werden. Diese Oberflächenstruktur kann Zusatzfunktionen übernehmen. Diese kann beispielsweise darin bestehen, dass der Fahrer beim Überfahren ein Geräusch wahrnimmt, das durch den Kontakt zwischen dem rotierenden Reifen und der Oberflächenstruktur des Signalisationselementes entsteht, so dass dem Fahrer angezeigt wird, dass er die Markierung überquert.

[0019] Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens können wie folgt zusammengefasst werden:

• Äusserst einfach durchführbar, mit hoher Leistungsfähigkeit und geringem Bedienungs- und Wartungsaufwand;
• Erhöhte Haftung zwischen dem angebrachten Element und der Unterlage durch die Verdünnflüssigung eines Teils des Materials während dem Befestigungsprozess;
• Verbesserte Haftung gegenüber herkömmlichen Verfahren mit offener Gasflamme dadurch, dass keine Verbrennungen entstehen und keine Russpartikel die Verbindungsflächen verschmutzen;
• Sehr kurze Prozesszeiten (Zeit für mechanische Anregung und Erstarrungs- oder Abkühlzeit)
• Die Vorrichtung zum Anbringen der Elemente führt keine flüssigen, flüchtigen und feuergefährlichen Stoffe mit, was die Arbeitssicherheit wesentlich erhöht.
• Das Verfahren ist zudem umweltschonend, da vor allem keine flüchtigen Werkstoffe und Hilfsstoffe zum Einsatz kommen.

[0020] Im Zusammenhang mit den folgenden Figuren werden das erfindungsgemässe Verfahren und einige beispielhafte Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens und von nach dem Verfahren an Bauobjekten anbringbaren Elementen näher beschrieben. Es zeigen schematisch und stark vereinfacht:

Fig. 1

eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Anbringen von Markierungsstreifen;

Fig. 2

eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zum Anbringen von Markierungsstreifen mit einer Gliederkette;

Fig. 3

eine dritte Ausführungsform einer Vorrichtung zum Anbringen von Markierungsstreifen mittels einer Sonotrodenwalze;

Fig. 4

einen Schnitt durch eine Sonotrodenwalze;

Figs. 5 bis 8

weitere, beispielhafte Elemente, die mit dem erfindungsgemässen Verfahren auf Oberflächen von Bauobjekten des Strassenverkehrs anbringbar sind.

[0021] Figur 1 zeigt stark vereinfacht die wesentlichen Elemente einer ersten Ausführungsform einer Befestigungsvorrichtung 1 zum Anbringen eines Elementes 2, beispielsweise eines Markierungselementes (unterbrochener Markierungsstreifen) auf einer Strassenoberfläche zum Beispiel aus Asphalt oder Beton. Das aufzubringende Element 2 ist streifenförmig und wird von einem Band abgetrennt, wobei das Band auf einer Vorratsspule 3 aufgerollt ist. Das Element 2 besteht beispielsweise aus einem mindestens einseitig beschichteten Trägermaterial, beispielsweise aus einer Folie aus Kunststoff oder Metall, die mit einem Material beschichtet ist, das durch mechanisches Anregen aufgeschmolzen werden kann. Bei diesem schmelzbaren Material handelt es sich beispielsweise um thermoplastischen Kunststoff (bspw. Polypropylen). Das Element 2 kann jedoch auch ganz aus dem schmelzbarem Material bestehen.

[0022] Während sich die Befestigungsvorrichtung 1 in Arbeitsrichtung bewegt, wird das Band für das Element 2 von der Vorratsrolle 3 abgespult und durch eine erste Walze 4 auf die Oberfläche (z.B. Strassenoberfläche) gepresst, auf der das Element 2 haften soll. Die Arbeitsrichtung ist hier schematisch durch ein Pfeil X dargestellt. Hinter der ersten Walze 4 sind drei Sonotroden 6 zu erkennen, die mit einem Konverter (Schallwandler) 7 und einem mechanischen Verstärker 8 wirkverbunden sind. Der Konverter 7, der zur Umsetzung von elektrischen in mechanische Schwingungen dient, wird über einen Generator 9 angetrieben. Der Konverter beinhaltet in der Regel Piezoelemente, die elektrische Schwingungen, die typischer Weise über 20 kHz liegen, in entsprechende mechanische Schwingungen umsetzt. Der Arbeitsbereich des Konverters wird auf die Anwendung abgestimmt gewählt. Normalerweise liegen die Frequenzen im Bereich zwischen 2 kHz und 400 kHz.

[0023] Der Verstärker 8 funktioniert als mechanischer Verstärker, indem er Schwingungen aufgrund seiner Ausgestaltung transformiert, konzentriert und an die Sonotrode 6 übergibt. Die Sonotrode 6 bildet zusammen mit dem Verstärker 8 und dem Konverter 7 eine Schwingeinheit 10. Die Elemente der Schwingeinheit 10 werden in der Regel auf ein Einsatzgebiet, respektive eine Frequenz optimiert und schwingen bevorzugt in Resonanz. Durch die Schwingeinheit 10 wird das Element 2 und gegebenenfalls der Untergrund, auf dem das Element 2 anzubringen ist, zum Schwingen angeregt. Durch die entstehende interne und externe Reibung wird erzielt, dass das Element 2 mindestens bereichsweise und gegebenenfalls auch der Untergrund aufgeschmolzen werden. Durch die hohe Scherwirkung wird ein hoher Plastifizierungsgrad erreicht. Vorteilhafterweise während der Verflüssigung und danach wird das Element 2 gegen die Unterlage gepresst (Rolle 5), so dass nach dem Verfestigen Element und Untergrund miteinander verbunden sind. Die gezeigte Befestigungsvorrichtung 1 weist drei Schwingeinheiten 10 auf. Diese können individuell angesteuert werden. Es versteht sich von selbst, dass eine Vorrichtung eine abweichende Anzahl von Schwingeinheiten aufweisen kann.

[0024] Hinter den drei Schwingeinheiten 10 ist eine zweite Rolle 5 angeordnet, die das Element 2 während dem Auskühlen auf den Untergrund presst. Die erste und die zweite Rolle 4, 5 dienen bevorzugt zum Einstellen der Distanz zwischen den Sonotroden 6 und dem Element 2. Die Befestigungsvorrichtung 1 dient zum Befestigen des Elementes 2 in einem kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Prozess.

[0025] Hinter der zweiten Rolle 5 ist eine Schneidvorrichtung 11 angeordnet. Diese dient zum Abtrennen des Elementes 2, wenn der anzubringende Markierungsstreifen wie dargestellt nicht kontinuierlich ist. In der gezeigten Darstellung ist dieser Fall schematisch dargestellt, indem hinter der Befestigungsvorrichtung ein erstes Element 2 eines Markierungsstreifens abgebildet ist. Vor der ersten Rolle 4 ist eine Ablösevorrichtung 12 zu erkennen, die zum allfälligen Ablösen eines Elementes 2 von einem Untergrund dient, nachdem dieses durch die Schwingeinheiten bereichsweise verflüssigt wurde.

[0026] Durch die Form der Sonotrode 6 und die anderen Elemente der Schwingeinheit wird die Art und Weise der Schwingungen und deren Einkoppelung in das zu befestigende Element 2 bestimmt. Bevorzugt sind längliche oder zylindrische Formen, die sich über die gesamte Elementbreite erstrecken und sich gegen unten, d.h. zum zu verarbeitenden Element 2 hin verjüngen.

[0027] Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Befestigungsvorrichtung 1 zum Anbringen eines Elementes 2 auf einem Untergrund. Die Befestigungsvorrichtung 1 weist hier zwei untenliegende Rollen 13 und zwei obenliegende Rollen 14 auf, die zum Umlenken einer Gliederkette 15 dienen. Die Gliederkette 15 weist auf ihrer äusseren Oberfläche eine Prägstruktur 16 auf, die zum Einprägen einer Oberflächenstruktur 17 in das Element 2 dient. Eine Sonotrode 6 ist hier zwischen den beiden untenliegenden Rollen 13 angeordnet und dient zum indirekten Anregen des Elementes 2 über die Gliederkette 15. Das Element 2 ist während dem Verarbeiten zwischen der Gliederkette 15 und dem Untergrund angeordnet. Auch bei dieser Ausführungsform ist das Material für das Element 2 auf einer Vorratsrolle 3 gespeichert und wird von dieser während dem Verarbeiten abgezogen. Zum Abtrennen eines Elements 2 vom Material der Vorratsrolle dient eine Schneidevorrichtung 11. Diese kann vor oder hinter der Gliederkette 15 angeordnet sein. Durch die Verwendung von Gliederketten 15 mit unterschiedlichen Prägestrukturen 16 können den Elementen 2 unterschiedliche Oberflächenstrukturen eingeprägt werden.

[0028] Zum Antreiben der Befestigungsvorrichtung 1 werden bevorzugt elektrische oder hydraulische Motoren verwendet (nicht näher dargestellt). Die Befestigungsvorrichtung 1 ist bevorzugt selbstfahrend ausgebildet oder ist als Teil einer anderen Maschine verwendbar. Zum Verarbeiten von anders geformten Elementen 2 weist sie eine entsprechende Ausgestaltung auf.

[0029] Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Befestigungsvorrichtung 1 zum Anbringen von Elementen 2 auf einer Oberfläche. Die Befestigungsvorrichtung 1 weist eine Schwingvorrichtung 10 mit einer rotierenden Sonotrode 6 auf. Die Sonotrode 6 ist hier als Sonotrodenwalze ausgebildet, die durch einen Konverter 7 zu vorzugsweise radialen Schwingen angeregt wird. Die Schwingungen werden auf das Element 2 übertragen und bewirken, dass dieses bereichsweise plastifiziert wird. In Arbeitsrichtung (x-Richtung) vor und hinter der Sonotrodenwalze 6 sind je eine Rolle 4, 5 angeordnet. Diese dienen zum Anpressen und Einpressen des Elementes 2 auf und in die Oberfläche des Untergrundes. Die Rollen 4, 5 dienen bei Bedarf zur Führung und als Tragwalzen. Vor und hinter den Rollen 4, 5 sind eine Schneide- und eine Ablösevorrichtung 11, 12 zu erkennen, die als Klingen ausgebildet sind und die zum Abtrennen und, wenn aktiviert, zum Ablösen des Elementes 2 dienen.

[0030] Figur 4 zeigt einen schematischen Schnitt entlang der Achse der Sonotrodenwalze 6 gemäss Figur 3. Wie zu erkennen ist, besteht die Sonotrodenwalze 6 aus einer Hintereinanderreihung von Scheiben 18, die zentrisch über Dünnstellen 19 miteinander verbunden sind. Die Schwingungen des Konverters 7 werden vorzugsweise senkrecht zur Achse A der Sonotrodenwalze eingebracht.

[0031] Zusammengefasst kann man die Erfindung folgendermassen sehen: Ein umweltschonendes und sicheres Arbeitsverfahren zum Anbringen bzw. Befestigen von Elementen auf Oberflächen von Bauobjekten im Bereich des Strassenverkehrs, das darin besteht, das anzubringende Element auf der Oberfläche, an der es angebracht werden soll, anzupressen und durch lokales mechanisches Anregen während einer Anregungszeit zu verflüssigen, so dass das Element auf der der Oberfläche zugewandten Seite und gegebenenfalls auch die Oberfläche, auf die das Element gepresst wird, lokal aufgeschmolzen wird, derart, dass nach dem Abkühlen das Element auf der Unterlage befestigt ist. Eine fahrbare Vorrichtung zum Anbringen eines Markierungsstreifens auf beispielsweise einer Strassenoberfläche, besteht aus einer über Walzen oder Rollen 4, 5 fahrbaren Einrichtung mit mindestens einer Schwingeinheit 10 bestehend aus Sonotrode 6, Konverter 7 und Verstärker 8 und einem Generator 9. Die auf der Strassenoberfläche angebrachten Markierungsstreifen können neben ihrer Färbung eine Profilierung aufweisen, welche akustische oder verschiedene optische Signale erzeugt, wie bspw. weisse Reflexion in der einen, rote Reflexion in der anderen Richtung.

[0032] Figuren 5 bis 8 zeigen weitere Elemente 2, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren an Oberflächen von Bauobjekten des Strassenverkehrs anbringbar sind. Dies sind diskrete Elemente, die nicht von einer Vorratsspule abgewickelt werden können. Sie können aber beispielsweise in an sich bekannter Weise in vorgegebenen Zeitabständen unter das Schwingwerkzeug einer sich mit konstanter Geschwindigkeit beispielsweise entlang einer Strasse bewegenden Befestigungsvorrichtung zugegeben werden, so dass sie in konstanten Abständen voneinander auf der Strassenoberfläche angebracht werden. Die Elemente können auch mit einem vom Ultraschallschweissen bekannten Handgerät oder einem ähnlichen Gerät einzeln angebracht werden.

[0033] Figur 5 zeigt ein flaches Element 2, das rechteckig dargestellt ist, das aber jede beliebige Form aufweisen kann. Auf jenigen Seite, die gegen die Oberfläche zu richten ist, auf der das Element anzubringen ist, weist das Element dem Rand entlang Noppen 20 auf. Mindestens diese Noppen bestehen aus dem verflüssigbaren Material, gegebenenfalls der ganze Randbereich oder die Noppenseite des Randbereiches. Zum Anbringen des Elementes gemäss Figur 5 wird dieses positioniert und beispielsweise mit einer angeregten Sonotrode mindestens im Randbereich (durch Pfeile angedeutet) gegen die Oberfläche gepresst und gleichzeitig angeregt.

[0034] Das Element 2 gemäss Figur 6 ist scheibenförmig und weist beispielsweise in der Mitte seiner gegen aussen gewandten Seite einen Reflektor auf. Auf seiner gegen die Oberfläche, auf der das Element anzubringen ist, zu richtenden Seite, weist das Element 2 einen Befestigungsring 21 auf. Im Bereiche dieses Ringes 21 wird das Element von der Aussenseite her, wie dies durch die Pfeile veranschaulicht ist, angeregt und gegen die Oberfläche gepresst, beispielsweise mit einer entsprechenden rohrförmigen Sonotrode. Der Befestigungsring 21 kann auch durch eine entlang der Kante des Elementes 1 angeordnete Reihe von Stiften oder Noppen ausgebildet sein. Mindestens der Befestigungsring 21, bzw. dem gleichen Zweck dienende Stifte oder Noppen, gegebenenfalls das ganze Element 2 bestehen aus einem durch mechanische Anregung verflüssigbaren Material.

[0035] Figur 7 zeigt ein ähnliches, scheibenförmiges Element wie Figur 6. An der der Oberfläche, auf der das Element 2 angebracht werden soll, zugewandten Seite ist ein elektronisches Modul 25 mit Antenne 26 angeordnet, wie sie für Verkehrsleitsysteme verwendet werden. Durch Befestigung des Elementes mittels Befestigungsring 21 entsteht für das elektronische Modul ein hermetisch abgeschlossener Raum. Selbstverständlich kann das Element 2 gemäss Figur 7 auch eine andere als scheibenförmige Form aufweisen.

[0036] Figur 8 zeigt ein weiteres Element mit integriertem elektronischem Modul 25 mit Antenne 26. Diese sind zwischen zwei Elementteilen 2.1 und 2.2 positioniert, wobei diese zwei Elementteile beispielsweise zusammen mit der Befestigung des ganzen Elementes miteinander verbunden werden. Der gegen die Befestigungsseite des Elementes gerichtete Elementteil 2.2 besteht mindestens teilweise aus dem verflüssigbaren Material. Die beiden Elementteile 2.1 und 2.2 können auch vorgängig beispielsweise mit Klebstoff miteinander verbunden werden und erst dann an der dafür vorgesehenen Oberfläche befestigt werden. Es ist auch möglich, das Elektronikmodul bereits bei der Herstellung des Elementes 2 durch Giessen in dem Element zu integrieren.

Ansprüche

1. Verfahren zum Anbringen von Markierungs- oder Signalisationselementen (2) auf Beton oder Asphalt, wobei das Element mindestens teilweise aus einem Material besteht, das durch Anpressen an die Beton- oder Asphaltoberfläche und Anregung mit mechanischen Schwingungen verflüssigbar ist, und wobei das Element auf der Beton- oder Asphaltoberfläche positioniert und gegen die Oberfläche gepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Element mindestens lokal mit Hilfe einer Schwingeinheit mit einer Sonotrode (6), einem Konverter (7) und einem Generator (9) mit mechanischen Schwingungen angeregt wird, derart, dass das verflüssigbare Material mindestens in einem gegen die Beton- oder Asphaltoberfläche gewandten Bereich mindestens teilweise verflüssigt wird und nach dem Wiedererstarren das Element an der Beton- oder Asphaltoberfläche befestigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Schwingungen piezoelektrisch oder durch Magnetostriktion erzeugt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Schwingungen eine Frequenz haben, die im Bereich von Ultraschall liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (2) Teil einer kontinuierlichen oder unterbrochenen Linienmarkierung ist, dass es als Band von einer Vorratsrolle abgespult und fortlaufend oder mit Unterbrüchen auf der Oberfläche positioniert und dann angepresst und angeregt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (2) scheibenförmig ist und mit Hilfe einer rohrförmigen Sonotrode angeregt und angepresst wird.

6. Vorrichtung (1) zum Aufbringen von Markierungs- oder Signalisationselementen (2) auf Beton oder Asphalt, aufweisend eine über Walzen oder Rollen (4, 5) fahrbare Einrichtung gekennzeichnet durch mindestens eine Schwingeinheit (10) bestehend aus einer Sonotrode (6), einem Konverter (7) und wahlweise einem Verstärker (8) und mit einem Generator (9).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der fahrbaren Einrichtung mit der mindestens einen Schwingeinheit (10) eine Vorratsrolle (3) mit einem bandförmigen Material für das Elemente (2) zugeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der fahrbaren Einrichtung mit der mindestens einen Schwingeinheit (10) eine Schneidvorrichtung (11) zum Abtrennen von Elementen (2) von dem bandförmigen Material zugeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der fahrbaren Einrichtung zum Zweck des Wiederablösens des Elementes (2) von der Oberfläche eine Ablösevorrichtung (12) zugeordnet ist.

Claims

1. A method for attaching marking elements or signalling elements (2) onto concrete or asphalt, wherein the element consists at least partly of a material which is liquefiable by way of pressing onto the concrete surface or asphalt surface and excitation with mechanical oscillation, and wherein the element is positioned on the concrete surface or asphalt surface and is pressed against the surface, characterised in that the element at least locally is excited with mechanical oscillations with the help of an oscillation unit with a sonotrode (6), with a converter (7) and with a generator (9), in a manner such that the liquefiable material at least in a region facing the concrete surface or asphalt surface is at least partly liquefied and after re-solidification fastens the element on the concrete surface or asphalt surface.

2. A method according to claim 1, characterised in that the mechanical oscillations are produced piezoelectrically or by way of magnetostriction.

3. A method according to one of claims 1 or 2, characterised in that the mechanical oscillations have a frequency which lies in the region of ultrasound.

4. A method according to one of claims 1 to 3, characterised in that the element (2) is part of a continuous or interrupted line marking, that it is unreeled as a tape from a supply roll and that it is positioned continuously or with interruptions on the surface and then pressed on and excited.

5. A method according to one of claims 1 to 3, characterised in that the element (2) is disk-shaped and is excited and pressed, with the help of a tubular sonotrode.

6. A device (1) for attaching marking elements or signaling elements (2) on concrete or asphalt, comprising a device which is displaceable via rollers or rolls (4, 5), characterised by at least one oscillation unit (10) consisting of a sonotrode (6), a converter (7) and selectively an amplifier (8), and with a generator (9).

7. A device according to claim 6, characterised in that a supply roll (3) with a tape-like material for the element (2) is assigned to the displaceable device with the at least one oscillation unit (10).

8. A device according to claim 7, characterised in that a cutting device (11) for separating elements (2) off from the tape-like material is assigned to the displaceable device with the at least one oscillation unit (10).

9. A device according to claim 6 or 8, characterised in that a detachment device (12) is assigned to the displaceable device, for the purpose of the detachment again of the element (2) from the surface.

Revendications

1. Procédé pour appliquer des éléments de signalisation ou de marquage (2) sur du béton ou sur de l'asphalte, dans lequel l'élément est constitué au moins en partie d'un matériau qui peut être rendu liquide par pressage sur la surface de béton ou sur la surface d'asphalte et dans lequel l'élément est positionné sur la surface de béton ou sur la surface d'asphalte et est pressé contre la surface, caractérisé en ce que l'élément est excité au moins localement à l'aide d'une unité d'oscillations avec une sonotrode (6), un convertisseur (7) et un générateur (9) avec des oscillations mécaniques de telle sorte que le matériau rendu liquide est liquéfié au moins en partie dans une zone tournée vers la surface de béton ou vers la surface d'asphalte et en ce que l'élément est fixé sur la surface de béton ou sur la surface d'asphalte après la nouvelle solidification.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les oscillations mécaniques sont générées par action piézoélectrique ou par magnéto striction.

3. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les oscillations mécaniques ont une fréquence qui se trouve dans la plage des ultrasons.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément (2) est une partie d'un marquage linéaire continu ou non interrompu et en ce qu'il est déroulé comme bande depuis une rouleau de réserve et en ce qu'il est positionné en continu ou avec des interruptions sur la surface et qu'il est ensuite pressé et excité.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément (2) est en forme de disque et est excité et pressé à l'aide d'une sonotrode en forme de tube.

6. Dispositif (1) pour appliquer des éléments de signalisation ou de marquage (2) sur du béton ou sur de l'asphalte, lequel présente un dispositif déplaçable sur des cylindres ou sur des rouleaux (4, 5) et lequel est caractérisé par au moins une unité d'oscillations (10) constituée d'une sonotrode (6), d'un convertisseur (7) et au choix d'un amplificateur (8) et d'un générateur (9).

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un rouleau de réserve (3) avec un matériau en forme de bande pour l'élément (2) est attribué au dispositif déplaçable avec la au moins une unité d'oscillations (10).

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un dispositif de coupe (11) afin de sectionner des éléments (2) depuis le matériau en forme de bande est attribué au dispositif déplaçable avec la au moins une unité d'oscillation (10).

9. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'un dispositif de raclage (12) est attribué au dispositif déplaçable dans le but de détacher à nouveau l'élément (2) depuis la surface.

Zeichnung