Hydraulische Hubtische: Pro & Contra

In diesem Artikel aus unserer Serie über Hubtischarten und ihre Vor- und Nachteile betrachten wir die technischen Stärken und Schwächen hydraulischer Hubtische. 

• 1. Funktionsweise
• 2. Vorteile von hydraulischen Hubtischen 
  • 2.1 Geringerer Verschleiß
  • 2.2 Freie Platzierung des Antriebaggregats
  • 2.3 Nachträgliche Reduzierung der Hubzeiten
  • 2.4 Einfacher und zuverlässiger Überlastschutz
  • 2.5 Ein Aggregat für lineare und kreisförmige Bewegungen
  • 2.6 Preiswert
  • 2.7 Energiebedarf nur während der Hubbewegung
• 3. Nachteile von hydraulischen Hubtischen
  • 3.1 Geringere Positioniergenauigkeit
  • 3.2 Gefahr von Leckagen
  • 3.3 Erwärmung des Hydrauliköls
  • 3.4 Viskosität des Hydrauliköls bei niedrigen Temperaturen
  • 3.5 Geräuschemission
  • 3.6 Ein- und Ausfedern des Hubtisches
  • 3.7 Verschmutzung des Hydrauliköls

Ein hydraulischer Scherenhubtisch wird von einem Elektromotor angetrieben. Direkt an dem Motor ist eine Hydraulikpumpe angeflanscht, die das Hydrauliköl unter Druck in die Hubzylinder befördert. Durch das Ausfahren der Zylinder wird die Scherenmechanik bewegt, wodurch sich die Plattform mit der darauf befindlichen Last anhebt.

Die Abwärtsbewegung erfolgt durch das Einfahren der Zylinder. Bei vielen hydraulischen Hubtischen reicht das Eigengewicht der beweglichen Teile aus, um den Hubtisch kontrolliert abzusenken. Bei bestimmten Anwendungen können jedoch doppelwirkende Hydraulikzylinder erforderlich sein, um die Abwärtsbewegung aktiv zu unterstützen.

Hydraulische Antriebe können im Vergleich zu bestimmten mechanischen Antriebsarten einen geringeren Verschleiß aufweisen. Dies liegt unter anderem an der Art der Kraftübertragung: Die Kraft wird durch den Druckaufbau in den Hydraulikzylindern übertragen.

Das eingesetzte Hydrauliköl trägt zusätzlich zur Schmierung der Komponenten im Hydrauliksystem bei, wodurch Reibung und Verschleiß reduziert werden können. Gleichzeitig dient das Öl auch der Wärmeabfuhr im Hydraulikkreislauf.

Ein Vorteil der hydraulischen Druckübertragung ist die Möglichkeit, die Antriebseinheit räumlich von der Hubtischmechanik zu trennen. Das Antriebsaggregat kann problemlos außerhalb des eigentlichen Arbeitsbereichs positioniert werden. Die dafür erforderlichen Schläuche und Leitungen lassen sich flexibel verlegen, was die Anpassung an verschiedene Umgebungen erleichtert.

In einigen Fällen kann es notwendig sein, die Hub- und Senkzeiten eines Hubtisches nachträglich zu verkürzen, etwa zur Optimierung der Taktzeiten in Produktionsprozessen.
Je nach Auslegung des Hubtisches können Reserven für eine Erhöhung der Hubgeschwindigkeit vorhanden sein.
Eine Möglichkeit zur Verkürzung der Hubzeiten ist der Austausch der Hydraulikpumpe gegen ein Modell mit einem höheren Volumenstrom, sofern die übrigen Komponenten dafür ausgelegt sind.

Ein Hydraulikaggregat ermöglicht einen unkomplizierten Überlastschutz, da der maximal zulässige Druck im Hydrauliksystem durch ein Druckbegrenzungsventil begrenzt werden kann. Dieses sorgt durch eine einfache Mechanik dafür, dass der eingestellte Maximaldruck nicht überschritten wird. Diese Schutzfunktion kann somit unabhängig von einer elektronischen Steuerung realisiert werden.

Hubtische mit Drehplattform sind recht häufig. Im Gegensatz zu den Hubzylindern, die eine lineare Bewegung ausführen, erfordert der Drehantrieb eine kreisförmige Bewegung.

Bei Spindelhubtischen ist hierfür ein zusätzliches Antriebsaggregat erforderlich, da die Hubspindel nicht ohne Weiteres für Drehbewegungen genutzt werden kann. Hydraulische Hubtische bieten hingegen den Vorteil, dass das gleiche Aggregat sowohl lineare als auch kreisförmige Bewegungen ausführen kann.

Hydraulische Hubtische verwenden Komponenten wie Zylinder, Pumpen, Ventilblöcke und Ventile, die auch in vielen anderen Industriezweigen eingesetzt werden. Diese Bauteile werden in großen Stückzahlen produziert, wordurch sich Kostenvorteile ergeben können.

Wie bereits in der Funktionsbeschreibung erwähnt, reicht bei vielen hydraulischen Hubtischen das Eigengewicht aus, um die Plattform abzusenken. Dadurch bleibt die Hydraulikpumpe während der Abwärtsbewegung ausgeschaltet.

Eine hohe Positioniergenauigkeit an mehreren Haltepunkten ist bei hydraulischen Hubtischen nicht ohne Weiteres realisierbar. Als Lösung kommen häufig Riegelbolzen oder Stützen zum Einsatz.

Riegelbolzen erfordern eine passende Aufnahme. Ist der Hubtisch in einem Schacht installiert und liegen die Haltepunkte weit genug auseinander, stellt dies kein Problem dar. Bei freistehenden Hubtischen oder sehr geringen Abständen zwischen den Haltepunkten sind Riegelbolzen jedoch nicht geeignet.

Für eine begrenzte Anzahl von Haltepunkten sind Stützen praktikabel. Häufig werden hydraulisch klappbare Stützen verwendet, auf denen die Plattform des Hubtisches aufliegen kann. Soll der Hubtisch jedoch eine größere Anzahl von Haltestellen bedienen, ist eine alternative Lösung notwendig.

Eine weitere Option ist der Einsatz von elektrischen Sensoren wie induktiven Sensoren oder Seillängengebern.

Induktive Sensoren können mit einer Nachholsteuerung kombiniert werden: Verliert der Sensor das Signal, aktiviert die Steuerung das Antriebsaggregat, bis die Plattform wieder im Bereich des Sensors ist. 

Seillängengeber bieten eine präzise Bestimmung der Hubtischposition und ermöglichen durch eine entsprechende elektrische Steuerung das Anfahren einer beliebigen Anzahl von Positionen. Die aktuelle Position des Hubtisches wird kontinuierlich überwacht und Abweichungen werden über das Antriebsaggregat oder das Senkventil ausgeglichen.

Beim Einsatz eines hydraulischen Hubtisches besteht die potenzielle Gefahr von Leckagen, die durch verschiedene Ursachen ausgelöst werden können. Zu den häufigsten Ursachen zählen:

• Verlegung der Hydraulikschläuche über scharfe Kanten
• Einsatz der Hydraulikschläuche außerhalb des zulässigen Temperaturbereichs
• Mechanische Beschädigung der Hydraulikleitungen

Zwar kann die Gefahr einer Leckage durch eine fachgerechte Verlegung der Hydraulikleitungen erheblich reduziert werden, jedoch lässt sie sich nicht vollständig ausschließen. Materialfehler oder andere Defekte im Hydraulikkreislauf können ebenfalls zu Undichtigkeiten führen.

Im Gegensatz zu Leitungen einer Fußbodenheizung sollten Hydraulikleitungen nicht fest im Estrich oder Beton vergossen werden. Die Zuleitung eines hydraulischen Hubtisches sollte so verlegt werden, dass ein nachträglicher Zugriff möglich bleibt. Hierfür bieten sich beispielsweise Leerrohre im Beton an.

Bei sehr hohen Taktzahlen besteht die Gefahr einer unzulässigen Erwärmung des Hydrauliköls. Dies kann problematisch werden, da die höheren Temperaturen den Verschleiß der Hydraulikpumpe beschleunigen und zu einem vorzeitigen Bauteilversagen führen können.

Es gibt zwei Möglichkeiten, dieser Problematik zu begegnen:

1. Erhöhung der verfügbaren Ölmenge: Durch die Vergrößerung des Hydrauliktanks steht mehr Öl zur Verfügung, um die Wärme aufzunehmen. Dies kann dazu beitragen, den Temperaturanstieg des Hydrauliköls zu begrenzen.
2. Einbau spezieller Kühlsysteme: Falls eine Vergrößerung des Tanks nicht ausreicht oder aus Platzgründen nicht möglich ist, können Ölkühler eingesetzt werden. Diese leiten die Wärme an die Umgebung ab und helfen dabei, die Temperatur des Hydrauliköls im zulässigen Bereich zu halten.

Bei extrem niedrigen Umgebungstemperaturen verändert sich die Viskosität des Hydrauliköls. Das Öl wird zähflüssiger, was dazu führen kann, dass die Pumpe es nur schwer oder gar nicht mehr fördern kann. Dadurch kann die Funktion des Hubtisches beeinträchtigt werden. Eine mögliche Lösung ist die Installation einer Heizung im Hydrauliktank, um das Öl auf eine geeignete Betriebstemperatur zu bringen und so die Funktionalität des Hubtisches auch bei niedrigen Temperaturen zu gewährleisten.

Der Betrieb eines Hydraulikaggregats ist stets mit einer gewissen Geräuschemission verbunden. In den meisten Fällen stellt dies kein Problem dar, da der Hubtisch oft in einer industriellen Umgebung mit entsprechender Geräuschkulisse eingesetzt wird oder das Aggregat in einem separaten Raum untergebracht ist.

In anderen Fällen, in denen die Geräuschentwicklung minimiert werden muss, kann auf eine Schallisolierung des Aggregats zurückgegriffen werden. Diese Methode hat sich in vielen technischen Bereichen, wie zum Beispiel im Automobilbau, bereits als Standard etabliert.

Ohne zusätzliche technische Maßnahmen kommt es bei einem hydraulischen Hubtisch beim Lastwechsel in angehobener Position zu einem Ein- bzw. Ausfedern. Dies liegt an der Komprimierung des Hydrauliköls innerhalb der Zylinder. 

Wenn im angehobenen Zustand eine zusätzliche Last aufgebracht wird, erhöht sich der Druck in den Zylindern, wodurch die Kolbenstange des Hydraulikzylinders leicht einfährt und der Hubtisch einfedert.
Wird die Last entfernt, sinkt der Druck in den Zylindern, und die Kolbenstange fährt minimal aus. 

Das Ausmaß des Ein- und Ausfederns hängt von der Druckdifferenz ab und somit von der Menge der aufgebrachten oder entfernten Last. Je geringer die Last im Verhältnis zum Eigengewicht des Hubtisches ist, desto kleiner ist der Federweg.

Um den Hydraulikkreislauf vor Verschmutzungen zu schützen, werden in Hydraulikzylindern Abstreifer eingesetzt. Diese arbeiten jedoch nicht perfekt, insbesondere unter rauen Einsatzbedingungen, was ohne zusätzliche Maßnahmen den mechanischen Verschleiß der verbauten Komponenten erhöhen würde.

Neben äußeren Einflüssen trägt auch der mechanische Abrieb innerhalb des Hydraulikkreislaufs zur Entstehung unerwünschter Fremdpartikel im Hydrauliköl bei. Eine unzulässig hohe Verschmutzung des Öls beschleunigt den Verschleiß von Hydraulikpumpe und Zylindern. Aus diesem Grund setzen viele Hubtischhersteller standardmäßig Filter ein, um Fremdpartikel zu entfernen und so die Lebensdauer der Komponenten zu verlängern.