Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Fehlstellen in einer Oberfläche eines Transportbands oder Antriebsbands.

Schadhafte Stellen in der Oberfläche eines Transportbands oder Antriebsbands werden typischerweise repariert, indem die Reparaturstelle gereinigt und aufgeraut wird, bevor ein Lösungsmittelaufgestrichen wird. Dieses Lösungsmittel muss abtrocknen, was gegebenenfalls mit einem Heißluftgerät unterstützt wird. Danach wird ein Reparaturteil, beispielsweise ein Flicken, auf die Reparaturstelle aufgelegt und angepresst, während mit geeigneten Heizplatten die Reparaturstelle aufgeheizt wird.

Diese Art der Reparatur von Transport- oder Antriebsbändern weist verschiedene Nachteile auf. Zum einen ist das verwendete Lösungsmittel umweltschädlich, sodass in verschiedenen Ländern derartige Lösungsmittel nur eingeschränkt verwendet werden dürfen. Zum anderen ist das bekannte Reparaturverfahren zeitaufwendig, was insbesondere bedingt wird durch die erforderliche Zeit zum An- oder Abtrocknen des Lösungsmittels und zum Aufheizen, damit Lösungsmittel entweichen kann. Die Reparaturstelle bleibt zudem erkennbar und weist nicht dieselben Eigenschaften auf wie das angrenzende Bandmaterial ohne den aufgesetzten Flicken.

Ferner ist das Ablüften des Lösungsmittels kritisch, da die Haftung des Reparaturteils stark von dem Abluftgrad abhängt. Wenn das Lösungsmittel zu lange angetrocknet ist, wird keine ausreichende Haftung erreicht. Ist dagegen die Antrocknungs- bzw. Ablüftzeit zu kurz bemessen worden, ist noch zu viel Lösungsmittel auf der Reparaturstelle, sodass auch dann die Haftung des Reparaturteils nicht gewährleistet ist. In einem Werkstoff liegen die Polymerketten ineinander verknäult vor („mechanische Bindung“). Die mechanische Festigkeit eines thermoplastischen Werkstoffes wird über physikalische Bindungen/ Nebenvalenzbindungen (Wasserstoffbrückenbindungen, van der Waals-Bindungen) zwischen den Polymerketten hervorgerufen. Diese sorgen für den Zusammenhalt der chemisch ungebundenen Makromoleküle.

Das Schweißen von Thermoplastischen Kunststoffen setzt eine Schmelzbildung voraus bei der die Polymere sich durch Fließvorgänge verknäulen können. Um eine stoffschlüssige Schweißnaht zu bilden bzw. eine ausreichende Verknäulung der Polymerketten zu gewährleisten, muss an den Grenzflächen unter Druck eine genaue zeitabhängige Temperaturführung gewährleistet werden. Nach Feinabstimmung der drei Parameter (Druck, Temperatur, Zeit), kann die Schweißnahtfestigkeit die Grundmaterialfestigkeit erreichen.

Durch Energieeintrag (z. B. Wärme) nimmt die Beweglichkeit der Polymerketten zu, bis der Kunststoff in eine Schmelze (Bewegungsenergie > Anziehungskräfte) überführt wird. Das Aufschmelzen von Kunststoffen ist somit eine rein physikalische Zustandsänderung. Übermäßige Wärmezufuhr führt zu anschließender chemischer Zersetzung.

Polyurethane sind Kunststoffe, die aus einer Polyadditionsreaktion hervorgehen. Durch Variation der Ausgangskomponenten, können Polyurethane mit verschiedenen Eigenschaften hergestellt werden. Polyurethan kann als Thermoplast, Elastomer oder Duromer vorliegen. Thermoplastisches Polyurethan weist im Gegensatz zu Elastomeren und Duromeren Polyurethanen, lineare räumlich unvernetzte Polymerketten auf.

Die DE 3926946 A1 betrifft ein Verfahren zur Reparatur von Gegenständen aus Gummi wie Förderbänder oder Reifen, bei dem zwischen der Reparaturstelle und dem Reparaturteil eine Vulkanisationsfolie aus schwefelfreiem oder beschleunigerfreiem Naturkautschuk oder eine Klebefolie angeordnet wird. Die Haftung zwischen dem Gegenstand aus Gummi und dem Reparaturteil wird durch eine Vulkanisationsfolie bewirkt, wenn eine Kaltvulkanisation des Gegenstands aus Gummi möglich ist.

Die DE 102015 101 328 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Reparieren eines aus einem Kunststoff hergestellten Bauteils, die eine mit einem Rahmen gekoppelte, mehrachsige Führungseinrichtung mit einem daran angeordneten Werkzeughalter, eine optische Erfassungseinrichtung, eine Bearbeitungsvorrichtung und eine Kunststoffabgabeeinrichtung aufweist. Die Bearbeitungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, Material aus einem beschädigten Bereich von dem Bauteil zum Erzeugen einer Basisfläche mit einer gewünschten Struktur und Begrenzungskanten abzutragen, und die Kunststoffabgabeeinrichtung ist dazu eingerichtet, Kunststoff lagenweise auf die Basisfläche aufzutragen.

Die DE 40 19744 A1 beschreibt ein Verfahren zum Reparieren von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen. Dabei wird an der Schadstelle im Bauteil unter Bildung einer Vertiefung in einer Standardgröße Material abgetragen und die Vertiefung mit aus Harz und Fasermatten bestehendem Reparaturmaterial ausgefüllt. Die eingelegten Zuschnitte passen in die Vertiefung und füllen diese formgleich und gänzlich aus. In die Vertiefung wird Harz eingeführt.

Die EP 2 881 246 A1 bezieht sich auf das Reparieren eines faserverstärkten Polymerverbundwerkstoffs. Das Verfahren umfasst das Erhitzen einer Komponente des Polymerverbundwerkstoffs in dem betroffenen Bereich innerhalb einer kontrollierten Atmosphäre, um die Polymer-Matrix aus dem betroffenen Bereich zu entfernen, wobei der Bereich durch ein Polymerharz aufgefüllt wird. Eine Vorrichtung umfasst ein Gehäuse mit einer Behandlungskammer, einen Einlass zum Einführen einer kontrollierten Atmosphäre und einen Heizmechanismus, um eine Pyrolyse oder Depolymerisation der Polymermatrix zu bewirken.

Bei einem Verfahren zum Entfernen von Matrixharzen aus faserverstärkten Kunststoffbauteilen gemäß der EP 1 531 035 A1 werden die Matrixharze in einem definierten Bereich durch Einwirkung von Mikrowellenstrahlung entfernt, ohne die Fasern in dem Bereich zu zerstören.

Die WO 2006/094775 A1 betrifft einen Flicken zur Reparaturvulkanisation von Reifen mit mindestens einer gegebenenfalls durch Einlagen verstärkten Deckschicht aus vulkanisiertem Kautschukmaterial.

Ferner betrifft die US 3916 147 A ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Reparatur von Kunststoff-Brillenglasrahmen. Hierzu wird ein Draht auf eine Temperatur erwärmt, die über der Erweichungstemperatur des Rahmens liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Beseitigung von Fehlstellen ohne eine Beeinträchtigung der visuellen oder funktionalen Beschaffenheit des Bands und seiner Oberfläche zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren zur Behandlung von Fehlstellen in einer Oberfläche eines Transportbands oder Antriebsbands vorgesehen, bei dem in einem ersten Schritt ein Grundelement gegen die Oberfläche angelegt wird, welches ein Heizelement in Richtung der Oberfläche translatorisch beweglich aufnimmt, und dass in einem zweiten Schritt das Heizelement aktiviert und über die Erweichungstemperatur erhitzt wird und mit einem Vorspannelement mit einer insbesondere einstellbaren Vorspannkraft gegen die Oberfläche zugestellt wird, wobei die Zustellbewegung und damit die Eindringtiefe mittels eines Stellmittels begrenzt wird, sodass eine dem Heizelement entsprechende Ausnehmung in der Oberfläche erzeugt wird und wobei das durch das eindringende Heizelement verdrängte Material aufgefangen wird, und dass in einem dritten Schritt die Ausnehmung mit einem Füllelement flächenbündig mit der Oberfläche geschlossen wird. Dadurch wird eine insbesondere kreisförmige Aufschmelzung als Ausnehmung nur in der thermoplastischen Lauffläche des Bands erzeugt, welche die Fehlstelle einschließt. Der wesentliche erfindungsgemäße Gedanke beruht dabei auf der Erkenntnis, dass durch eine Vorschubbewegung eines Heizelements, welches einerseits in seiner Zustellbewegung und somit der Eindringtiefe in die Bandoberfläche begrenzt ist, andererseits mit einem Vorspannelement in Richtung der Oberfläche mit einer insbesondere während der Zustellbewegung konstanten Kraft belastet ist, erstmals eine in ihren Abmessungen sowie in ihrer Orientierung definierte Ausnehmung geschaffen wird, die sich anschließend durch ein geometrisch angepasstes Füllelement flächenbündig verschließen lässt. Dadurch werden nicht nur Reparaturstellen ermöglicht, die sich von den angrenzenden Bereichen des Bands weder optisch noch funktional unterscheiden, sondern es wird auch der Eingriff in die Oberfläche des Bands auf eine Fläche beschränkt, die nur geringfügig größer ist als die Fehlstelle. Die Überwachung der Temperatur der Oberfläche des Transportbands oder des Antriebsbands erfolgt dabei kontinuierlich mittels einer Temperaturmessstelle mit einem insbesondere berührungslosen Temperatursensor. Die so erfassten Signale werden zur Steuerung und Regelung des Verfahrens genutzt.

Demgegenüber beruhen die bisherigen Verfahren zur Behandlung von Fehlstellen entweder auf dem bloßen Überkleben solcher Fehlstellen oder einem flächigen, vergleichsweise großflächigen Abtrag der Oberfläche einschließlich der betreffenden Fehlstellen und dem anschließenden Schichtaufbau zum Ausgleich des Substanzverlustes. Demgegenüber wird erfindungsgemäß ein beispielsweise keramisches Heizelement über der Fehlstelle zentriert und in seiner Position und Orientierung derart festgelegt, dass lediglich ein Freiheitsgrad als translatorische Zustellung vorhanden ist. Das Heizelement dient dabei der kontinuierlichen Aufschmelzung und der Verdrängung der Schmelze, die seitlich aus der Ausnehmung auf die Oberfläche austritt, wo sie problemlos ausgefangen und entfernt werden kann.

In das so erzeugte Sackloch der Ausnehmung wird zumindest ein entsprechendes Füllelement in Form eines Einlegeelements, Stopfens oder dergleichen eingesetzt, das auch aus einer Vielzahl von dünnen Zuschnitten eines mit der Oberfläche des Bands übereinstimmenden Materials bestehen kann, bis die Ausnehmung vollständig gefüllt ist. Bei Versuchen hat sich bereits gezeigt, dass mit dieser Behandlung keine erkennbare Beeinträchtigung der Bandeigenschaften verbunden ist. Vielmehr treten optisch und funktionell keine Veränderungen der Reparaturstelle gegenüber dem Bandmaterial auf.

Dabei ist unter dem Begriff der Fehlstelle im Sinne der Erfindung jede Form einer Abweichung von dem Soll-Zustand zu verstehen, einschließlich rein ästhetischer Beeinträchtigungen, wie Fremdkörpereinschlüsse, Blasen, Löcher, Materialansammlungen, Anhaftungen und dergleichen.

Weiterhin hat es sich bereits als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn eine Trennfolie und/oder ein Trennpapier zwischen dem Grundelement und der Oberfläche zum Auffangen des verdrängten Materials verwendet wird. Hierzu dient beispielsweise eine temperaturbeständige Folie oder ein Papier mit einer Öffnung, die nur geringfügig größer als die herzustellende Ausnehmung ist. Die verdrängte Schmelze sammelt sich so auf der Trennfolie oder dem Trennpapier und kann zusammen mit diesem entfernt werden. Dabei kann die Trennfolie oder das Trennpapier auch mit einer Markierung ausgestattet sein, die eine Zentrierung des Grundelements auf der Trennfolie oder dem Trennpapier relativ zu der Fehlstelle erleichtert. Beispielsweise eignen sich hierzu Kreisscheiben oder ein Fadenkreuz, welches hierzu mit entsprechenden Markierungen oder Ausformungen des Grundelements in Übereinstimmung gebracht wird.

Besonders praxisgerecht ist es auch, wenn das Füllelement nach dem Einsetzen in die Ausnehmung gegebenenfalls einschließlich der unmittelbar angrenzenden Bereiche der Oberfläche des Bands kurzeitig erwärmt und erweicht wird, und dass durch ein Andruckelement die flächenbündige Verbindung des Füllelements mit dem Transportband oder Antriebsband erzeugt wird. Durch das Erweichen dieser Stelle einschließlich der umgebenden Randbereiche verschmilzt das Material in der Ausnehmung mit den angrenzenden Materialbereichen der Oberfläche und es entsteht eine stoffliche Einheit. Diese Verbindung gewährleistet nicht nur einheitliche Materialeigenschaften des Bands, sondern verhindert auch ein späteres Ablösen des Füllelements von dem Band.

Das Andruckelement ist dabei hinsichtlich des Stellwegs derart limitiert, dass es zu keiner Einformung oder Einprägung in die Oberfläche des Bands kommen kann. Vielmehr begrenzt die Oberfläche eine Zustellung des Andruckelements, sodass insbesondere eine konkave Vertiefung in der Oberfläche aufgrund des anliegenden Andruckelements ausgeschlossen ist.

Besonders vorteilhaft ist es dabei auch, wenn die Vorrichtung ein Andruckelement aufweist, das mit einer Kontaktfläche ausgestattet ist, die eine mit der Bandoberfläche übereinstimmende Textur aufweist, um so auch die Oberflächenbeschaffenheit des Füllelements an die angrenzende Oberfläche identisch anpassen zu können. Hierzu ist die Kontaktfläche zweckmäßigerweise austauschbar an dem Andruckelement fixiert. Obwohl die zur Vorspannung des Andruckelements erforderliche Kraft manuell aufgebracht werden kann, hat sich dennoch bereits eine Kinematik der Vorrichtung als sinnvoll erwiesen, durch die einerseits eine definierte Kraftwirkung sichergestellt ist und andererseits ein einstellbarer Anschlag zur Begrenzung des Wegs erreicht wird. Die Betätigung der Kinematik kann motorisch oder manuell erfolgen.

Um nach der Erweichung des Füllelements eine schnelle Erstarrung zu erreichen, ist es gemäß einerweiteren Ausgestaltungsform von Vorteil, wenn das Andruckelement mittels einer Kühleinrichtung eine schnelle Wärmeableitung begünstigt, wobei das Andruckelement hierzu beispielsweise mit aktiven oder passiven Kühlelementen oder mit einer Zuführung für ein Kühlmittel ausgestattet sein kann.

Weiterhin wird die erfindungsgemäße Aufgabe noch gelöst mit einer Vorrichtung zur Behandlung von Fehlstellen, die sowohl Ausnehmungen, Materialanhäufungen sowie auch jegliche technische und/oder optische Abweichungen sein können, in einer Oberfläche eines Transportbands mit einem gegen die Oberfläche anlegbaren Grundelement, welches ein Heizelement in Richtung der Oberfläche translatorisch beweglich aufnimmt, und mit einem Stellmittel zur Begrenzung der Zustellung des Heizelements gegenüber der Oberfläche und damit der Eindringtiefe in die Oberfläche, und mit einem Vorspannelement zur Übertragung einer Vorspannkraft in Richtung der Zustellung auf das Heizelement. Auf diese Weise wird eine definierte Ausnehmung mit einer reproduzierbaren Genauigkeit in die Oberfläche eingebracht, die durch ein vorgefertigtes oder aus einem übereinstimmenden Bandmaterial ausgeschnittenes oder ausgestanztes Füllelement verschlossen werden kann. Durch die Kombination eines thermischen Verfahrens zum Aufschmelzen oder Erweichen des Oberflächenmaterials mit einer durch das Stellmittel begrenzten Tiefe und einer Kraft, die über das Vorspannelement definiert, gegebenenfalls auch durch eine Steuereinheit geregelt auf das Heizelement und somit auf das Oberflächenmaterials ausgeübt wird, lässt sich erstmals die Fehlstelle rückstandslos entfernen und der Soll-Zustand wieder hersteilen. Eine solche Behandlung geht daher über die an sich bekannten Reparatur-Methoden weit hinaus und ermöglicht eine rückstandsfreie Behebung sämtlicher Beeinträchtigungen in Übereinstimmung mit angrenzenden Oberflächenbereichen. Obwohl sich die Erfindung vornehmlich auf endlos umlaufende Bänder einschließlich Förder- und Laufbänder bezieht, lässt diese sich dennoch ebenso auch bei sonstigen im Gebrauch beweglichen oder unbeweglichen Flächenelementen anwenden.

Dabei hat es sich bereits als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Zustellweg einstellbar ausgeführt ist, wobei die Einstellung manuell oder durch einen gegen die Oberfläche anlegbaren Taster des Stellmittels selbsttätig erfolgen kann.

Das Heizelement erzeugt zweckmäßigerweise eine auf seine Stirnseite in Zustellrichtung beschränkte Wärme, um so eine gezielte Wirkung in Richtung der Zustellbewegung zu erreichen. Als besonders vorteilhaft hat es sich hierbei bereits erwiesen, wenn das Heizelement eine Heizkeramik aufweist.

Eine weitere besonders praxisnahe Abwandlung der Erfindung wird dann erreicht, wenn die Vorrichtung zur vorübergehenden Positionierung auf der Oberfläche mittels eines lösbaren Fixiermittels an dem Transportband festlegbar ist, um so eine unbeabsichtigte Verlagerung der Vorrichtung während der Bearbeitung zu vermeiden. Hierzu eignen sich sowohl Klemmvorrichtungen, die einen Randbereich des Bands umgreifen, wie auch Sauggreifer, die gegen die Oberfläche anlegbar sind.

Weiterhin ist es besonders praxisnah, wenn die mit dem Vorspannelement auf das Heizelement ausgeübte Vorspannkraft einstellbar ist, wobei die Vorspannkraft beispielsweise so eingestellt bzw. geregelt werden kann, dass eine im Wesentlichen konstante Zustellbewegung des Heizelements erreicht wird, um so vor allem einen gleichmäßigen Wärmeeintrag in unterschiedliche Ebenen des Bands sicherzustellen. Besonders sinnvoll ist es auch, wenn die Vorrichtung mit einer Zentrierhilfe zur Positionierung ausgestattet ist, sodass das Grundelement gegenüber der Fehlstelle einfach zentriert werden kann. Hierzu dient eine Schablone mit entsprechenden Markierungen oder Anlageflächen oder auch ein Lichtzeiger, beispielsweise ein Laserpointer, um so ein Raster auf die Oberfläche zu projizieren.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in einer Prinzipskizze eine Vorrichtung 1 zur Behandlung einer Fehlstelle 2, die hier beispielhaft durch eine eingeschlossene Gasblase verdeutlich wird, in einer Oberfläche 3 eines Transportbands 4. Hierzu hat die Vorrichtung 1 ein gegen die Oberfläche 3 anlegbares Grundelement 5, welches eine translatorische Führung 6 für ein keramisches Heizelement 7 sowie eine Temperaturmessstelle 13 zur Überprüfung der Temperatur der Oberfläche 3 hat. Mittels eines Vorspannelements 8 wird das aktivierte Heizelement 7 in Richtung der Oberfläche 3 translatorisch mit einer Vorspannkraft F zugestellt und verdrängt dabei das erweichte Material der Oberfläche 3. Das Grundelement 5 ist mit einem Stellmittel 9 ausgestattet, welches einen an dem Heizelement 7 in unterschiedlichen axialen Positionen festlegbaren kragenartigen Vorsprung 10 aufweist, welcher gegen eine Anschlagfläche 11 des Grundelements 5 anliegt, sobald die eingestellte Tiefe T einer durch die Verdrängung des Materials erzeugten Ausnehmung 12 erreicht ist. Hierdurch lassen sich definierte Abmessungen der Ausnehmung 12 mit einer reproduzierbaren Genauigkeit in die Oberfläche 3 einbringen, in welche in einem nachfolgenden Arbeitsschritt ein nicht gezeigtes vorgefertigtes Füllelement aus einem übereinstimmenden Material eingesetzt und durch Verschmelzen in der Ausnehmung 12 fixiert wird. Dadurch lässt sich die Fehlstelle 2 rückstandslos entfernen und der Soll-Zustand hersteilen.

BEZUGSZEICH EN LISTE

1 Vorrichtung

2 Fehlstelle

3 Oberfläche

4 Transportband

5 Grundelement

6 Führung

7 Heizelement

8 Vorspannelement

9 Stellmittel 0 Vorsprung 1 Anschlagfläche 2 Ausnehmung 3 Temperaturmessstelle

T Tiefe

F Vorspannkraft