Diagnose und Behebung von Störungen bei Kettenförderern: Kettenlängung, Kettenradverschleiß, Schmierungsausfall und Materialanhäufung

1. Problembeschreibung & Anwendungsbereich

Dieser Leitfaden dient der systematischen Diagnose und Behebung von Betriebsbehinderungen und Überlastungen bei Kettenförderern. Die hier behandelten Symptome umfassen das Blockieren des Förderers, erhöhte Stromaufnahme des Antriebs, abnormale Geräuschentwicklung, reduzierte Fördergeschwindigkeit und ungleichmäßigen Kettenlauf.

Betroffene Anlagentypen sind sämtliche Kettenfördersysteme, die in der produzierenden Industrie (Automobil, Lebensmittel, Chemie, Logistik) eingesetzt werden, einschließlich Platten-, Schlepp-, Rollenketten- und Förderketten mit speziellen Aufsätzen. Die Schweregrade der Störungen können variieren:

• Kritisch: Völliger Stillstand der Anlage, unmittelbare Gefahr von schweren Anlagenschäden oder Sicherheitsrisiken.
• Major: Deutliche Leistungseinbußen, erhöhter Verschleiß, wiederkehrende Störungen, die zu ungeplanten Produktionsunterbrechungen führen.
• Minor: Intermittierende Probleme, leichte Abweichungen vom Sollzustand, jedoch mit dem Potenzial zur Eskalation bei unzureichender Beachtung.

2. Sicherheitsvorkehrungen

Bevor jegliche Diagnose- oder Wartungsarbeiten am Kettenförderer durchgeführt werden, sind die folgenden Sicherheitsmaßnahmen strikt einzuhalten, um Personenschäden und Anlagenschäden zu vermeiden:

• Ausschalten und Sichern (LOTO): Die Anlage ist gemäß DIN EN 1037 vollständig von der Energiezufuhr zu trennen und gegen Wiedereinschalten zu sichern (Lockout/Tagout). Dies gilt für elektrische, hydraulische und pneumatische Energien.

• Restenergieentladung: Sicherstellen, dass keine Restenergie (z.B. durch gespannte Ketten, Druckspeicher) vorhanden ist, die unerwartete Bewegungen oder Freisetzungen verursachen könnte.

• Persönliche Schutzausrüstung (PSA): Das Tragen von geeigneter PSA ist zwingend erforderlich. Dazu gehören Sicherheitsschuhe, Schutzhandschuhe (gemäß EN 388), Schutzbrille (gemäß EN 166), Gehörschutz (gemäß EN 352) und gegebenenfalls Schnittschutzkleidung.

• Heiße Oberflächen: Förderanlagen können aufgrund von Reibung oder Prozesswärme heiße Oberflächen aufweisen. Verbrennungsgefahr beachten und gegebenenfalls Abkühlzeiten einplanen oder hitzebeständige Handschuhe tragen.

• Scharfe Kanten und rotierende Teile: Vorsicht bei scharfen Kanten von Kettenlaschen und Fördergut sowie bei beweglichen, rotierenden Teilen. Einklemm- und Quetschgefahren sind jederzeit zu berücksichtigen.

• Sicherung gegen Herabfallen: Bei Arbeiten in erhöhter Position ist für eine Absturzsicherung zu sorgen (PSA gegen Absturz gemäß EN 361).

3. Erforderliche Diagnosewerkzeuge

Die korrekte Auswahl und Anwendung der Diagnosewerkzeuge ist entscheidend für eine präzise Fehleranalyse.

4. Checkliste zur Initialen Bewertung

Vor Beginn der detaillierten Diagnose ist eine erste Sichtprüfung und Datenerfassung unerlässlich, um das Problem einzugrenzen und den Kontext zu verstehen.

5. Systematischer Diagnose-Ablaufplan

Der folgende Ablaufplan leitet den Techniker durch eine strukturierte Fehleranalyse.

1. Symptom: Förderer blockiert oder läuft ungleichmäßig.
   1. Überprüfung auf Fremdkörper:
      • Wenn Fremdkörper gefunden: → Ursache: Fremdkörper.
      • Wenn keine Fremdkörper gefunden: → Weiter mit 1.b.
   2. Überprüfung der Kettenspannung:
      • Wenn Kette zu locker (Durchhang über Herstellervorgabe, z.B. >2% der Stützweite): → Ursache: Kette zu locker (potenziell Kettenlängung).
      • Wenn Kette korrekt gespannt: → Weiter mit 1.c.
   3. Sichtprüfung auf Materialanhäufung:
      • Wenn Materialanhäufung an Führungsschienen, Kettenrädern, Umlenkungen: → Ursache: Materialanhäufung.
      • Wenn keine Materialanhäufung: → Weiter mit 1.d.
   4. Sichtprüfung auf Kettenradverschleiß:
      • Wenn Zähne hakenförmig, spitz oder stark ausgefräst: → Ursache: Kettenradverschleiß.
      • Wenn Kettenräder in Ordnung: → Weiter mit 1.e.
   5. Überprüfung der Schmierung:
      • Wenn Kette trocken, Korrosion, Anlauffarben an Gelenken: → Ursache: Schmierungsausfall.
      • Wenn Schmierung ausreichend: → Weiter mit 1.f.
   6. Überprüfung der Ausrichtung von Kettenrädern und Wellen:
      • Wenn sichtbare Fehlausrichtung oder seitlicher Kettenlauf: → Ursache: Fehlausrichtung.
      • Wenn Ausrichtung in Ordnung: → Weiter mit 1.g.
   7. Vibrationsanalyse an Lagern und Antrieb:
      • Wenn Vibrationen über Toleranz (z.B. > 4.5 mm/s RMS für ungehinderte Laufgüte): → Ursache: Lagerdefekt, Unwucht oder Antriebsproblem.
      • Wenn Vibrationen im Normbereich: → Potenzielle Ursache: Antriebs- oder Getriebeproblem, Überlastung nicht mechanischer Natur.
2. Symptom: Erhöhte Stromaufnahme des Antriebsmotors (Überlastung).
   1. Messung der Motorstromaufnahme (Stromzange):
      • Wenn Strom > Nennstrom (gemäß Typenschild) + 10%: → Überlastung bestätigt. Weiter mit 2.b.
      • Wenn Strom im Normbereich: → Keine Überlastung; Fokus auf andere Symptome.
   2. Initialprüfung gemäß Blockade-Ablaufplan (Schritte 1.a bis 1.f):
      • Wenn eine der Ursachen (Fremdkörper, Materialanhäufung, Kettenlängung, Verschleiß, Schmierung) identifiziert: → Ursache für Überlastung gefunden.
      • Wenn keine dieser Ursachen identifiziert: → Weiter mit 2.c.
   3. Überprüfung des Förderguts und der Beladung:
      • Wenn Fördergut zu schwer, zu groß, klebrig oder Überbeladung: → Ursache: Falsche Beladung/Materialeigenschaften.
      • Wenn Beladung und Material in Ordnung: → Weiter mit 2.d.
   4. Überprüfung des Antriebsstrangs (Getriebe, Motor, Kupplung):
      • Wenn abnormale Geräusche, Hitze, Vibrationen am Getriebe/Motor: → Ursache: Antriebsstrangdefekt.
      • Wenn Antriebsstrang in Ordnung: → Potenzielle Ursache: Mechanische Reibung an anderer Stelle, unbekannte Hemmnisse im System.

6. Fehler-Ursachen-Matrix

Diese Matrix stellt die häufigsten Symptome, ihre wahrscheinlichen Ursachen und die erforderlichen Diagnosetests dar.

7. Ursachenanalyse für jeden Fehler

Eine detaillierte Betrachtung der Hauptfehlerursachen ist entscheidend für eine nachhaltige Behebung.

7.1. Kettenlängung

Warum es passiert: Kettenlängung ist primär auf den Verschleiß der Gelenkbolzen und Buchsen zurückzuführen. Abrasive Partikel (Staub, Schmutz) dringen in die Gelenke ein und verursachen dort schleifenden Verschleiß. Auch unzureichende Schmierung und hohe Zuglasten beschleunigen diesen Prozess. Gemäß DIN ISO 606 ist eine Kette ab einer Längung von 2% bis 3% als verschlissen zu betrachten.

Wie es zu bestätigen ist: Die Längung wird mittels einer Kettenlehre über eine bestimmte Anzahl von Kettengliedern (z.B. 19 Teilungen) gemessen. Die Abweichung vom Sollmaß gibt Aufschluss über den Verschleißgrad. Eine weitere Methode ist die visuelle Prüfung auf ungleichmäßigen Kettenlauf und das Anliegen der Kette am Zahnflankengrund des Kettenrades.

Schäden bei Nichtbehebung: Eine überlängte Kette läuft nicht mehr synchron mit den Kettenrädern. Dies führt zu schlechtem Zahneingriff, erhöhten Stoßbelastungen, vorzeitigem Kettenradverschleiß (Hakenbildung) und erhöhtem Geräuschpegel. Im Extremfall kann die Kette von den Kettenrädern springen oder reißen, was zu Produktionsausfällen und schweren Anlagenschäden führt.

7.2. Kettenradverschleiß

Warum es passiert: Kettenräder verschleißen durch den konstanten Kontakt mit der Kette. Abrasive Stoffe im Schmierstoff oder der Umgebung beschleunigen den Verschleiß des Zahnprofils. Eine überlängte Kette oder Fehlausrichtungen führen zu ungleichmäßigem Kontakt und erhöhter Druckbelastung auf einzelne Zähne. Falsche Kettenspannung (zu straff oder zu locker) ist ebenfalls ein wesentlicher Faktor.

Wie es zu bestätigen ist: Eine visuelle Inspektion der Zahnflanken. Typische Verschleißbilder sind: hakenförmige Zähne (oft durch Kettenlängung verursacht), unterschnittene Zähne (Materialabtrag an der Zahnwurzel), oder ausgebrochene Zähne. Die Messung des Zahnprofils mittels Schieblehre und Vergleich mit Herstellervorgaben kann den Verschleißgrad objektivieren.

Schäden bei Nichtbehebung: Stark verschlissene Kettenräder können zu Kettenbruch, unzuverlässigem Kettenlauf, erhöhten Vibrationen und ineffizienter Kraftübertragung führen. Die Lebensdauer der Kette wird drastisch reduziert, und der gesamte Antriebsstrang wird unnötig belastet.

7.3. Schmierungsausfall

Warum es passiert: Unzureichende oder falsche Schmierung ist eine der häufigsten Ursachen für vorzeitigen Kettenverschleiß und Betriebsbehinderungen. Gründe hierfür können sein: falsche Schmierstoffwahl für die Betriebsbedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit, Last), unzureichende Schmiermittelzufuhr (intervallbasiert, Menge), verunreinigter Schmierstoff, oder Blockade von Schmierstellen. DIN 51502 klassifiziert Schmierstoffe und bietet Orientierung.

Wie es zu bestätigen ist: Visuelle Prüfung auf trockene Kettengelenke, sichtbare Korrosion, Anlauffarben (Blau/Schwarz) an den Gelenkbolzen durch Überhitzung. Eine Wärmebildkamera kann erhöhte Temperaturen an den Kettengelenken und Lagern aufzeigen, die auf Reibung und mangelnde Schmierung hinweisen (Temperaturanstieg über Referenzwert, z.B. > 15°C über Umgebungstemperatur oder über 60°C Absolutwert).

Schäden bei Nichtbehebung: Erhöhte Reibung führt zu einem rapiden Anstieg des Energieverbrauchs, schneller Kettenlängung durch Verschleiß, Überhitzung von Komponenten, erhöhter Geräuschentwicklung und letztlich zum Festfressen der Kette oder zum Kettenbruch. Dies kann auch zu Lagerschäden am Antrieb oder den Umlenkungen führen.

7.4. Materialanhäufung

Warum es passiert: Materialanhäufungen entstehen, wenn Fördergut von der Kette oder den Tragflächen abfällt, klebrig ist oder sich in schlecht zugänglichen Bereichen festsetzt. Ursachen sind oft unzureichende Reinigungsmechanismen (Abstreifer), falsche Fördergutführung, Überbeladung oder fehlerhaftes Anlagendesign mit Spalten und Nischen, in denen sich Material sammeln kann.

Wie es zu bestätigen ist: Eine gründliche visuelle Inspektion der gesamten Förderstrecke, insbesondere unterhalb der Kette, an den Rückläufen, Umlenkungen, Antriebs- und Spannstationen. Ein Endoskop kann bei verdeckten Bereichen hilfreich sein. Eine erhöhte Stromaufnahme des Motors bei geringer Last ist ebenfalls ein Indikator.

Schäden bei Nichtbehebung: Materialanhäufungen erhöhen den Rollwiderstand und damit die Belastung des Antriebs, was zu Überlastung und erhöhtem Energieverbrauch führt. Sie können die Kette blockieren, den Verschleiß von Kette und Kettenrädern durch abrasiven Kontakt beschleunigen und die Kette von den Rädern heben, was ein Überspringen oder Reißen zur Folge hat.

7.5. Fehlausrichtung

Warum es passiert: Eine Fehlausrichtung der Kettenräder oder Wellen kann durch ungenaue Installation, Setzungen der Maschinenfundamente, thermische Verformungen, Stoßbelastungen oder unsachgemäße Wartung entstehen. Selbst geringe Winkel- oder Parallelversätze führen zu ungleichmäßiger Lastverteilung und erhöhtem Verschleiß.

Wie es zu bestätigen ist: Eine visuelle Prüfung kann grobe Fehlausrichtungen offenbaren (Kettenlauf an einer Seite, schiefer Kettenlauf). Eine präzise Messung erfolgt mittels Laser-Ausrichtsystem oder, weniger präzise, mit einer Richtlatte und Fühlerlehren. Toleranzen gemäß VDI 2860 oder Herstellervorgaben sind einzuhalten (oft < 0,5 mm Parallelversatz und < 0,2° Winkelversatz).

Schäden bei Nichtbehebung: Fehlausrichtung führt zu erhöhtem Verschleiß an Kettenrädern und Ketten (einseitig), erhöhten Vibrationen, Lagerbelastungen und vorzeitigen Lagerausfällen. Die Lebensdauer der Komponenten wird drastisch verkürzt, und es kann zu vorzeitigem Kettenbruch kommen.

8. Schritt-für-Schritt-Behebungsverfahren

Nach Identifizierung der Ursache sind die folgenden Schritte zur Wiederherstellung der Betriebsbereitschaft durchzuführen.

8.1. Behebung Kettenlängung

1. Sicherheit gewährleisten:

   LOTO gemäß Abschnitt 2 anwenden.

2. Kettenspannung lösen: Die Spannvorrichtung des Förderers langsam entlasten.
3. Kettenzustand prüfen: Mit einer Kettenlehre die Längung über 19 Teilungen an mehreren Stellen der Kette prüfen. Toleranz: maximal 3% Längung (DIN ISO 606).
4. Verschleiß beurteilen: Bei Längung über 3% oder sichtbaren Beschädigungen (Risse, Verformungen) ist ein Kettenaustausch notwendig.
5. Kettenaustausch (bei Bedarf):
   1. Kettenradposition markieren.
   2. Kette an geeigneter Stelle öffnen (Kettenschloss, Kettennietdrücker).
   3. Alte Kette demontieren, neue Kette (Spezifikation UNITEC-D E-Katalog) montieren. Dabei auf korrekte Laufrichtung achten.
   4. Kettenschloss/Niete fachgerecht schließen/vernieten.
6. Kettenspannung einstellen: Kettenspannung gemäß Herstellervorgabe einstellen (in der Regel sollte der Durchhang ca. 1-2% der Stützweite betragen).
7. Initialschmierung: Eine Initialschmierung mit dem empfohlenen Kettenöl durchführen (DIN 51502).
8. Funktionstest: Anlage im Leerlauf und unter reduzierter Last prüfen. Stromaufnahme kontrollieren.

8.2. Behebung Kettenradverschleiß

1. Sicherheit gewährleisten:

   LOTO gemäß Abschnitt 2 anwenden.

2. Kette entlasten/demontieren: Die Kette von den verschlissenen Kettenrädern nehmen.
3. Kettenradzustand prüfen: Verschleißbild beurteilen (Hakenbildung, Unterschnitt, ausgebrochene Zähne). Bei deutlichem Verschleiß oder >10% Reduktion der Zahnstärke ist ein Austausch erforderlich.
4. Kettenrad(er) austauschen:
   1. Befestigungselemente lösen (Schrauben, Passfedern, Spannelemente).
   2. Altes Kettenrad demontieren (gegebenenfalls Abzieher verwenden).
   3. Sitzflächen reinigen, neues Kettenrad (Spezifikation UNITEC-D E-Katalog) montieren.
   4. Befestigungselemente mit dem korrekten Drehmoment anziehen (z.B. M12 Schrauben 8.8: 80 Nm).
5. Ausrichtung prüfen: Nach Kettenradmontage die Parallelität und den Axialversatz der Wellen und Kettenräder mit einem Laser-Ausrichtsystem prüfen und korrigieren (Toleranz: < 0,2 mm Parallelversatz, < 0,1° Winkelversatz).
6. Kette montieren und spannen: Kette auflegen und die korrekte Spannung einstellen (siehe 8.1.6).
7. Initialschmierung: Ketten und gegebenenfalls Kettenräder schmieren.
8. Funktionstest: Anlage im Leerlauf und unter Last prüfen, Laufruhe und Stromaufnahme kontrollieren.

8.3. Behebung Schmierungsausfall

1. Sicherheit gewährleisten:

   LOTO gemäß Abschnitt 2 anwenden.

2. Inspektion der Schmierstellen: Alle relevanten Schmierstellen (Kettengelenke, Lager, Gleitbahnen) auf Verstopfungen oder Beschädigungen prüfen.
3. Reinigung: Verschmutzte Kette und Schmierstellen gründlich reinigen, um alte, verhärtete Schmierstoffe und Schmutz zu entfernen.
4. Schmierstoffwahl prüfen: Sicherstellen, dass der verwendete Schmierstoff den Herstellervorgaben und den Umgebungsbedingungen entspricht (z.B. hochtemperaturfestes Kettenöl für heiße Bereiche, lebensmitteltaugliches Öl in der Lebensmittelindustrie).
5. Schmiersystem prüfen: Bei automatischen Schmiersystemen: Funktion der Pumpen, Düsen, Leitungen, Füllstand des Vorratsbehälters und Einstellung der Schmierintervalle und -mengen kontrollieren.
6. Manuelle Schmierung: Kette und Lager gemäß Wartungsplan manuell mit dem korrekten Schmierstoff versorgen. Für Kettengelenke ist das Öl in den Spalt zwischen Lasche und Bolzen/Buchse einzubringen, damit es durch Kapillarwirkung eindringen kann.
7. Funktionstest: Anlage unter Betriebsbedingungen anfahren. Temperatur mit Wärmebildkamera überwachen (Zieltemperatur < 60°C).
8. Wartungsplan anpassen: Gegebenenfalls die Schmierintervalle oder -mengen im Wartungsplan anpassen.

8.4. Behebung Materialanhäufung

1. Sicherheit gewährleisten:

   LOTO gemäß Abschnitt 2 anwenden.

2. Reinigung: Alle Materialanhäufungen sorgfältig entfernen, insbesondere an Kettenrädern, Umlenkstationen, Gleitschienen und dem Kettenrücklauf. Druckluft, Schaber oder Bürsten verwenden.
3. Ursachenanalyse der Anhäufung: Überprüfen, warum sich Material angesammelt hat: sind Abstreifer defekt oder falsch eingestellt? Ist das Fördergut zu feucht/klebrig? Überbeladung?
4. Abstreifer prüfen/einstellen/montieren: Funktion und Einstellung von Abstreifern prüfen. Falls keine vorhanden, die Installation geeigneter Abstreifer oder Bürsten in Betracht ziehen, um das Abfallen und Ansammeln von Material zu minimieren.
5. Fördergutführung optimieren: Ggf. Seitenführungen anpassen oder zusätzliche Leitbleche installieren, um ein Austreten des Materials zu verhindern.
6. Überbeladung vermeiden: Prozessparameter überprüfen, um eine Überlastung des Förderers zu verhindern.
7. Funktionstest: Anlage im Betrieb beobachten, um sicherzustellen, dass keine neuen Materialanhäufungen entstehen.

9. Vorbeugende Maßnahmen

Regelmäßige Wartung und Überwachung sind entscheidend, um das Wiederauftreten von Störungen zu verhindern.

10. Ersatzteile & Komponenten

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11. Referenzen

• DIN EN 1037: Sicherheit von Maschinen – Verhütung von unerwartetem Anlauf.
• DIN ISO 606: Kurzgliedrigen Präzisionsrollenketten und Buchsenketten, Anbauteile und Kettenräder.
• DIN ISO 10816: Mechanische Schwingungen – Messung und Bewertung von Maschinenschwingungen.
• DIN 51502: Klassifikation von Schmierstoffen.
• VDI 2860: Montage von Maschinenelementen – Ausrichten von Wellenkupplungen und Wellen.
• Herstellerspezifische Betriebs- und Wartungsanleitungen des jeweiligen Kettenförderers.
• UNITEC-D Wartungsleitfaden „Optimale Lagerschmierung in Förderanlagen“.
• UNITEC-D Wartungsleitfaden „Antriebsstrangdiagnose: Getriebe und Kupplungen“.