Hydraulische Hubtische: Pro & Contra

Hohe Leistungsdichte durch elektrohydraulische Antriebe.
Hydraulikzylinder

Der erste Artikel unserer Reihe Hubtischarten und ihre Vor- und Nachteile behandelt den hydraulischen Hubtisch.

Funktionsweise

Ein hydraulischer Scherenhubtisch wird von einem Elektromotor angetrieben. Direkt an dem Motor ist eine Hydraulikpumpe angeflanscht, welche das Druckmedium in die Hubzylinder befördert. Da die Zylinder mit den beiden Scherenteilen des Hubtisches verbunden sind, werden die Plattform und die darauf befindliche Last durch das Ausfahren der Zylinder angehoben.

Die Abwärtsbewegung der Plattform wird durch ein Einfahren der Zylinder erreicht. Da hydraulische Scherenhebebühnen zumeist über eine sehr massive Bauweise verfügen, reicht hierfür das Eigengewicht des Hubtisches in der Regel aus. Wird ein Hubtisch in Leichtbauweise umgesetzt, muss gegebenenfalls auf doppelwirkende Hydraulikzylinder zurückgegriffen werden.

Vorteile des hydraulischen Scherenhubtisches

Gegenüber den anderen Hubtisch-Bauarten verfügt der hydraulische Scherenhubtisch über eine Reihe von Vorteilen:

Nachträgliche Reduzierung der Hubzeiten

Gelegentlich ist es erforderlich, die Hub- bzw. Senkzeit eines Hubtisches nachträglich zu reduzieren. Als Beispiel kann die Optimierung von Taktzeiten innerhalb der Fertigung genannt werden.
Da viele Hubtischhersteller  Scherenhubtische bauen, welche mechanisch überdimensioniert sind, sind oft Reserven bei den zu erreichenden Hub- und Senkzeiten vorhanden. Eine Reduzierung kann bereits durch den Austausch der Hydraulikpumpe gegen ein Exemplar mit höherem Volumenstrom erreicht werden.

Geringerer Verschleiß

Der hydraulische Antrieb weist im Gegensatz zu anderen mechanischen Hubtischantrieben einen geringeren Verschleiß auf. Zurückzuführen ist dies auf das Prinzip der Kraftübertragung. Im Gegensatz zu den anderen Hubtischarten erfolgt die Kraftübertragung nicht durch mechanische Reibung, sondern durch den Aufbau eines Drucks in den Zylindern.
Das Fluid, welches zur Druckübertragung eingesetzt wird, trägt zudem zur Schmierung der mechanischen Komponenten bei, so dass die Reibung zwischen den Festkörpern massiv gesenkt wird. Gleichzeitig dient das Druckmittel als Kühlmedium innerhalb des Hydraulikkreislaufs.

Freie Platzierung des Antriebaggregats

Ein positiver Effekt der Druckübertragung mittels eines Fluides ist die räumliche Trennung des Aggregats vom Ort der Kraftentfaltung. Es ist problemlos möglich, dass Aggregat auch außerhalb des Arbeitsbereiches zu platzieren. Die hierfür notwendigen Schläuche und Rohre können nahezu frei verlegt werden.

Einfacher und zuverlässiger Überlastschutz

Bei einem Hydraulikaggregat kann die maximal zulässige Last leicht mit Hilfe eines Druckbegrenzungsventils eingestellt werden. Dieses sorgt durch eine einfache Mechanik für die Einhaltung des erlaubten Maximaldrucks innerhalb des Hydrauliksystems. Diese wichtige Sicherheitsfunktion ist somit nicht von einer fehleranfälligen Elektronik abhängig.

Ein Aggregat für lineare und kreisförmige Bewegungen

Eine der meistgefragten Zusatzausstattungen bei Hubtischen ist die Drehplattform. Im Gegensatz zu den Hubzylindern muss beim Drehantrieb keine lineare sondern eine kreisförmige Bewegung umgesetzt werden.
Bei Spindelhubtischen ist hierfür ein zusätzliches Antriebsaggregat notwendig, da die Hubspindel nicht ohne Weiteres für die Drehbewegung verwendet werden kann. Hydraulische Hubtische haben hingegen den Vorteil, dass das gleiche Aggregat durch entsprechende Abnehmer sowohl lineare als auch kreisförmige Bewegungen antreiben kann.

Preiswert

Bei Hydraulik-Hubtischen kommen Komponenten zum Einsatz, welche auch in anderen Branchen eingesetzt werden. Unter anderem können hier Zylinder, Pumpen, Ventilblöcke oder Ventile genannt werden. Diese Bauteile werden in großen Stückzahlen auch für andere Industriezweige hergestellt. Die Vorteile der Kostendegression können somit auch für Einzelanfertigungen bzw. Kleinserien genutzt werden.
Eine Faustregel besagt, dass ein elektrohydraulischer Hubtisch ungefähr die Hälfte von einem vergleichbaren Riemen- oder Spindelhubtisch kostet.

Energiebedarf nur während der Hubbewegung

Bereits bei der Funktionsbeschreibung wurde erwähnt, dass für den Senkvorgang zumeist das Eigengewicht des Hubtisches ausreichend ist. Dies führt trotz des vergleichsweise geringen Wirkungsgrades der Motor-Pumpen-Kombination zu einer guten Energiebilanz des hydraulischen Hubtisches.

Nachteile von hydraulischen Scherenhubtischen

Auch wenn der hydraulisch betriebene Hubtisch über eine Reihe von Vorteilen verfügt, sollen die bestehenden Nachteile nicht verschwiegen werden:

Einsatz in Lebensmittelbereichen

Früher stellte die Verwendung einer Hydraulik-Hebebühne im Lebensmittelbereich ein Problem dar. Durch den Einsatz von lebensmittelverträglichen Druckmedien wurde dieser Nachteil mittlerweile beseitigt.

Geringe Positioniergenauigkeit

Wird an vielen Haltestellen eine hohe Positioniergenauigkeit des Hubtisches gefordert, so ist dies bei einem hydraulischen Hubtisch nicht ohne Weiteres zu erreichen.
Als Lösung werden auf dem Markt üblicherweise Riegelbolzen oder Stützen eingesetzt. Riegelbolzen erfordern allerdings eine entsprechende Aufnahme im Gegenstück. Wird der Hubtisch in einem Schacht verbaut und liegen die Haltestellen weit genug auseinander, ist dies kein Problem. Wird der Hubtisch jedoch freistehend verwendet oder sind sehr geringe Haltestellenabstände notwendig, kann nicht auf Riegelbolzen zurückgegriffen werden.
Stützen sind wiederum nur für wenige Haltestellen geeignet. Zumeist werden hydraulisch klappbare Stützen verwendet, auf denen sich die Plattform des Hubtisches ablegen kann. Für eine begrenzte Anzahl an Haltestellen ist dies noch praktikabel. Für eine größere Anzahl an Haltestellen müssen aber andere Lösungen gefunden werden.

Darüber hinaus ist bei hydraulischen Hubtischen der Einsatz von elektrischen Sensoren notwendig. Denkbar wären beispielsweise induktive Sensoren oder Seillängengeber.
Induktive Sensoren werden in diesem Fall mit einer Nachholsteuerung kombiniert. Fällt das Signal des Sensors ab, schaltet die Steuerung das Antriebsaggregat an, bis sich die Plattform wieder im Bereich des Sensors befindet.
Seillängengeber können die Lage eines Hubtisches sehr genau bestimmen. Durch eine entsprechende elektrische Steuerung können beliebig viele Positionen präzise angefahren werden. Die momentane Position des Hubtisches wird nach Erreichen kontinuierlich überwacht und eine etwaige Abweichung wird über das Aggregat bzw. über das Senkventil ausgeglichen.

Erwärmung des Hydrauliköls

Bei sehr hohen Taktzahlen besteht die Gefahr der unzulässig hohen Erwärmung des Hydrauliköls. Problematisch hieran ist, dass die Hydraulikpumpe durch die höheren Temperaturen einem verstärkten Verschleiß ausgesetzt ist und dies zu einem vorzeitigen Bauteilversagen führen kann. Weiterhin besteht die Gefahr, dass das Hydrauliköl anfängt zu schäumen. Hierdurch könnte Luft in den Kreislauf geraten. Im Gegensatz zu Hydrauliköl kann Luft wesentlich stärker komprimiert werden, wodurch eine unerwartete Bewegung der Plattform auftreten könnte.

Es gibt zwei Möglichkeiten dieser Problematik zu begegnen:

  1. Erhöhung der zur Verfügung stehenden Ölmenge.
  2. Einbau spezieller Kühlsysteme.

Bei der ersten Lösung wird das Volumen des Hydrauliktanks erhöht. Hierdurch steht mehr Öl für die Wärmeaufnahme zur Verfügung. Auf diese Weise soll verhindert werden, dass eine unzulässige Temperaturerhöhung auftritt.
Ist aus Platzgründen keine weitere Erhöhung des Volumens möglich, können auch Ölkühler eingesetzt werden. Diese führen die Wärme an die Umgebung ab und begrenzen den Temperaturanstieg auf ein zulässiges Maß.

Zu niedrige Temperatur des Hydrauliköls

Wird der Hubtisch bei extrem niedrigen Umgebungstemperaturen eingesetzt, verändert sich die Viskosität des eingesetzten Hydrauliköls. Das Öl wird zähflüssiger und kann durch die Pumpe nur schwer oder gar nicht mehr gefördert werden, d. h. der Hubtisch ist nicht mehr funktionsfähig.

Für solche Einsatzfälle besteht die Möglichkeit eine Heizung im Tank zu installieren. Bei einer zu niedrigeren Temperatur kann diese eingeschaltet werden, um die Funktionsfähigkeit des Hubtisches wieder herzustellen.

Geräuschemission

Mit dem Einsatz eines Hydraulikaggregats ist immer eine gewisse Geräuschemission verbunden. In den meisten Fällen ist dies nicht weiter problematisch, da der Hubtisch entweder in einer Industrieumgebung mit entsprechender Geräuschkulisse eingesetzt oder das Aggregat in einem speziellen Raum platziert wird.
Für alle anderen Fälle muss auf eine Dämmung des Aggregats zurückgreifen werden. In vielen technischen Bereichen, z. B. dem Automobilbau, hat sich die Dämmung des Antriebsaggregats bereits als Standard etabliert.

Ein- und Ausfedern des Hubtisches

Ohne zusätzliche technische Maßnahmen federt ein hydraulischer Hubtisch bei Lastübergabe in angehobener Position ein und aus.
Dies ist auf die Komprimierung des Hydrauliköls innerhalb der Zylinder zurückzuführen. Durch das zusätzliche Aufbringen einer Last im angehobenen Zustand wird der Druck in den Zylindern erhöht. Die Druckerhöhung führt dazu, dass die Kolbenstange des Hydraulikzylinders minimal einfährt und der Hubtisch einfedert. Wird der Hubtisch im angehobenen Zustand entlastet, reduziert sich der Druck in den Zylindern und die Kolbenstange fährt minimal aus. Das Ausmaß der Ein- bzw. Ausfederung ist dabei abhängig von der Druckdifferenz und somit auch von der zusätzlich aufgebrachten bzw. entfernten Last. Je geringer die Last im Verhältnis zum Eigengewicht des Hubtisches ist, desto geringer fällt auch der Federweg aus.

Filterung des Hydrauliköls

In Hydraulikzylindern werden Abstreifer eingesetzt, um den Hydraulikkreislauf von etwaigen Verschmutzungen zu schützen. Allerdings arbeiten diese nicht perfekt und besonders raue Einsatzbedingungen würden ohne weitere Maßnahmen zu einer Erhöhung des mechanischen Verschleißes der verbauten Komponenten führen.

Neben diesen äußeren Einflüssen führt auch der mechanische Abrieb innerhalb des Kreislaufes zu ungewünschten Fremdpartikeln innerhalb des Hydrauliköls. Eine unzulässige Verschmutzung des Öls erhöht den Verschleiß der Hydraulikpumpe und der Zylinder. Aus diesem Grund werden bei vielen Hubtischherstellern standardmäßig Filter eingesetzt, um diese Partikel zu entfernen und die Lebensdauer der Komponenten zu erhöhen.

Gefahr von Leckagen

Beim Einsatz eines hydraulischen Hubtisches besteht leider auch die Gefahr einer Leckage. Diese kann vielfältige Ursachen haben. Beispielhaft können hier folgende Punkte genannt werden:

  • Verlegung der Hydraulikschläuche über scharfe Kanten
  • Einsatz der Hydraulikschläuche im falschen Temperaturbereich
  • mechanische Beschädigung der Hydraulikleitungen
  • ...

Die Gefahr einer Leckage kann durch eine ordentliche, fachmännische Verlegung der Hydraulikleitungen stark gemindert, aber leider nicht vollkommen verhindert werden. Durch Materialfehler oder ähnliche Defekte innerhalb des Hydraulikkreises kann eine Leckage nicht vollkommen ausgeschlossen werden.
Im Gegensatz zu den Leitungen einer Fußbodenheizung sollten Hydraulikleitungen daher keinesfalls fest im Estrich oder Beton vergossen werden. Die Zuleitung eines hydraulischen Hubtisches sollte immer so verlegt werden, dass ein nachträglicher Zugriff möglich ist. Hierfür bieten sich beispielsweise Leerrohre im Beton an.