Fördertechnik - Flachriemen, Transportbänder und Materialrutschen

In der Fördertechnik spielt die Auslegung und Konfiguration von Förderanlagen eine wichtige Rolle. Physikalische Parameter wie der Reibungskoeffizient zwischen Gurt und Transportgut sowie die Oberflächenstruktur des Förderguts bestimmen dabei den maximalen Neigungswinkel. Dieser Artikel erläutert die relevanten physikalischen Zusammenhänge und stellt praxiserprobte Optimierungsmaßnahmen für langlebige Anlagen vor.

Grundlagen der Schrägförderung

Gurtförderer sind mechanische Transportsysteme, die Material kontinuierlich über eine bewegliche Gurtfläche befördern (Weitere Informationen über den grundsätzlichen Aufbau finden Sie hier). Ihre Funktionsweise basiert auf der Reibung zwischen dem Fördergut und dem Gurt, der das Material durch die Förderstrecke transportiert. Bei Gurtförderern mit Steigung (d.h. vertikal oder schräg verlaufende Systeme) müssen im Vergleich zu horizontalen Förderern zusätzliche Kräfte wie die Schwerkraft berücksichtigt werden. Die Haft- und Gleitreibung zwischen dem Fördergut und dem Gurt bestimmt dabei den maximal möglichen Neigungswinkel, bei dem ein sicherer Transport noch gewährleistet ist. Zudem muss eine ausreichende Antriebskraft durch Motor und gegebenenfalls Getriebe gewährleistet werden. Wo eine geringe Reibung gewünscht ist (z.B. zwischen Gurt und Bandauflage) sollte der Gurt so leicht wie möglich über das Fördergerät gleiten können. Gleichzeitig muss zwischen Antriebsrolle und Gurt ausreichend Reibung gewährleistet sein, damit die Antriebsrolle nicht durchrutscht.

Einflussfaktoren auf den maximalen Neigungswinkel

Bei der Bestimmung des maximalen Neigungswinkels innerhalb eines Fördersystems sind verschiedene Faktoren zu beachten.

Gefördertes Material

Die physikalischen Eigenschaften des Förderguts haben maßgeblichen Einfluss auf den maximal zulässigen Neigungswinkel. Dazu gehören insbesondere Form, Bauteilgröße, Dichte und Aggregatzustand.

Grundsätzlich gilt: Bei rundem oder gut rollenden Bauteilen oder Elementen wie Bolzen oder Batterien kommt es verglichen mit kantigem oder rauem Material eher zu einem Rückrutschen. Zähflüssige oder halbflüssige Stoffe lassen sich schwerer kontrolliert fördern als festes Fördergut. Auch der Ablagerungswinkel des Materials beeinflusst das Fließverhalten und damit die Neigungsgrenze.

Eigenschaften des Fördergurts

Das Material und die Oberflächenbeschaffenheit des Fördergurts beeinflussen die Reibung maßgeblich. Glatte Oberflächen wie PVC führen bei geringem Reibungskoeffizienten schneller zum Rutschen des Förderguts. Profiliert ausgeführte Gurte mit Querrippen oder Stollenstrukturen ermöglichen in Abhängigkeit vom Fördergut meist deutlich höhere Neigungswinkel. Eine Auswahlhilfe für die unterschiedlichen Förderriemen finden Sie in unserem Beitrag Fördertechnik - Spezifikationen und Auswahl von Förder-Synchronriemen. Auch die Gurtbreite, Steifigkeit und der Einsatz von Anbauteilen wie zB. Mitnehmern beeinflussen das Transportverhalten und letztendlich den möglichen Neigungswinkel.

Geneigte Förderer und senkrechte Förderer

Geneigte und senkrechte Förderer übernehmen in der Serienfertigung eine zentrale Rolle beim automatisierten Transport von Bauteilen zwischen Bearbeitungsstationen. Ihre konstruktive Auslegung unterscheidet sich grundlegend, insbesondere hinsichtlich Mitnahmeeinheiten, Führungselementen und Antriebstechnik. Bei geneigten Förderern hängt die Ausführung vor allem vom Bauteilgewicht, der Oberflächenbeschaffenheit und dem Neigungswinkel ab. Für formstabile, nicht rutschende Teile genügen häufig Standard-Gurtförderer mit leichter Steigung. Sobald jedoch die Steigung zunimmt oder das Fördergut leicht rollt oder gleitet (z. B. zylindrische Drehteile, Batteriemodule, Gehäuseteile), sind Stollengurte oder andere geeignete Förderriemen erforderlich.

Senkrechte Förderer (z.B. Steilförderbänder mit Taschen oder Mitnehmern) kommen dann zum Einsatz, wenn Bauteile platzsparend über mehrere Ebenen hinweg transportiert werden müssen. Es wirken deutlich höhere Zugkräfte auf Band und Tragstruktur, weshalb robuste Rahmenkonstruktionen und präzise Antriebstechnik notwendig sind. Alternativ werden kettengetriebene Hubsysteme oder Vertikalförderer mit Greifern, Paletten oder Mitnahmevorrichtungen verwendet, um empfindliche Komponenten positionsgenau und taktsynchron zu fördern.

Wie auch bei kettenbetriebenen Systemen die Kettenspannung wichtig ist, muss bei Gurtförderern die Gurtspannung entsprechend genau berechnet und die Fördergeschwindigkeit angepasst werden, um ein sicheres Anfahren und Stoppen sowie kontinuierliche Förderung zu ermöglichen.

Materialrutschen

Insbesondere bei kurzen Förderstrecken oder in gravitationsbasierten Systemen werden neben Gurtförderern auch Materialrutschen und Schüttbleche eingesetzt (ähnliche Lösungen mit Rollenbahnen finden Sie hier). Förderrutschen und Schüttbleche nutzen die Schwerkraft zur Materialbewegung, wobei ein kleiner Reibungskoeffizient zwischen Rutschfläche und Fördergut eine wichtige Rolle spielt. Insbesondere bei feuchtem oder klebrigem Material muss eine präzise Abstimmung auf das Fördergut beachtet werden. Materialrutschen werden häufig aus Edelstahl, Kunststoff oder beschichteten Stahlblechen gefertigt.

Zusätzliche Einflussfaktoren

Neben den physikalischen Parametern sind in der Praxis noch einige andere Faktoren zu beachten.

Einfluss von Feuchtigkeit und Verschmutzung

Verschmutzungen durch Staub, Schlämme, Öle oder Feuchtigkeit verändern die Reibungsbedingungen teils erheblich. Ein Wasserfilm kann dafür sorgen, dass ein eigentlich gut haftendes Fördergut plötzlich rutscht oder sich Transportgüter mit glatten Flächen förmlich am Förderriemen ansaugen. Dies gilt auch für die Bandoberfläche selbst, denn verschlissene oder verunreinigte Gurte zeigen veränderte Reibwerte. Es ist daher wichtig, Fördersysteme und insbesondere Gurte regelmäßig zu warten und zu reinigen.

Seitliche Neigung und Bandzentrierung

Bei Schrägförderern können ungleichmäßige Beladung, Materialanhäufungen oder Quergefälle zu einer seitlichen Neigung des Gurts und so zum Schieflaufen des Transportbandes führen. Durch eine fehlerhafte Bandzentrierung kann es nicht nur zu Verschleiß, sondern im Extremfall zu Beschädigungen an Tragrollen, Seitenführungen oder sogar zum Stillstand der Anlage kommen. Moderne Systeme setzen auf automatische Bandzentrierrollen, Sensorik mit Rückmeldeschleifen zur Steuerung sowie ein aktives Lenken der Bandführung über pneumatische oder hydraulische Stellglieder. Aber generell ist zu versuchen, eine seitliche Neigung bei der Installation bzw. dem Aufbau zu verhindern. Hierfür sind die Förderbänderaufnahmen oder Stellbeine meist mit Stellfüßen oder Gelenkfüßen ausgestattet. Diese Stellfüße und Justageelemente können richtig eingestellt, die Unebenheiten des Untergrundes ausgleichen, um so eine seitliche Neigung zu verhindern.

Praxisbeispiele

Schrägförderer finden vor allem in modernen Produktionsanlagen Anwendung, in denen Bauteile und Komponenten automatisiert zwischen Fertigungsschritten bewegt werden müssen. Typische Einsatzfelder sind etwa die Batterieproduktion für Elektrofahrzeuge, wo empfindliche Zellmodule oder Gehäuseteile sicher und prozesssynchron gefördert werden. Auch in der Serienfertigung mit Werkstückträgern oder in Montagelinien für mechanische und elektronische Baugruppen sorgen präzise ausgelegte Schrägförderer für einen störungsfreien Materialfluss. In der Feinmechanik kommen perfekt kalibrierte Schrägförderer zum Einsatz. Weitere Branchenbeispiele finden Sie hier.