Energikedjor för 3D-vattenskärningssystem i XXL-format

• Vad som behövdes: Polymer-energikedja i serien E4.1, chainflex strömkablar, CAN-bus-kablar, guidelok system för energikedjor
• Krav: Skärhuvudena skulle förses med ström, signaler, tryckluft och vatten på ett säkert sätt över en 32 m lång åkväg och med en max. åkhastighet på 20 m/min. På grund av friktionen och spånen fick kedjans övre del inte glida på den nedre delen.
• Bransch: Verktygsmaskiner
• Framgång för kunden: Tack vare guidelok-systemet kunde man med ett fåtal komponenter och enkla metoder säkerställa en stabil styrning av kedjans övre del. Kedjan får en längre livslängd och kan inte skadas av spånen.

Ridder är känt som specialist på vattenskärning: Med ett tryck på 3 800 bar – något som man knappt kan föreställa sig – skär en vattenstråle igenom metaller och plaster. Den ”kalla” metoden har fördelen att inga skadliga utsläpp uppstår vid skärningen och att snittytan får en perfekt ytfinish även utan efterbearbetning. Dessutom uppstår ingen skevhet vid skärningen.
Ursprungligen utvecklade Ridder anläggningar med skärbord för 2D-bearbetning. Senare tillkom Waricut-seriens 3D-portalsystem som förflyttas på vertikala axlar. I det här projektet handlar det om den hittills största maskinen som Ridder har tagit i drift:
För tillverkning av hästsläp har den nederländska Anssems-koncernen beställt en femaxlig vattenskärningsanläggning med en skärvolym på 32 050 x 5 050 x 1 900 mm (x/y/z-axeln). Två traverser med var sitt 3D-skärhuvud förflyttas på de 32 meter långa portalaxlarna. Anläggningen är uppdelad i fyra kabiner, så att de båda skärhuvudena kan bearbeta var sin komponent samtidigt som omställning sker i de två övriga kabinerna. Detta säkerställer ett kontinuerligt utnyttjande av anläggningen. Att varje skärhuvud kan användas i alla fyra kabinerna bidrar till hög flexibilitet och tillgänglighet.
Vattenskärningsanläggningens uppgift i produktionen är att bearbeta GRP-karosserna, som har laminerats och formats i de föregående arbetsstegen, och exempelvis skära ut dörröppningarna i hästsläpen. Därmed uppnås en mycket hög noggrannhet. Medan anläggningarna vanligtvis arbetar med en noggrannhet på ≤ ± 20 µm per meter är noggrannheten för denna anläggning 50 µm på grund av de långa åkvägarna. Konstruktörerna på Ridder stod inför uppgiften att försörja skärhuvudena med energi, signaler, tryckluft och vatten. De måste också ta hänsyn till de höga maximala åkhastigheterna på 20 m/min för linjäraxlarna. Det största problemet var dock den långa åkvägen. Just på dessa längder lägger sig – enligt principen med en glidande energikedja – kedjans övre del helt enkelt ovanpå den nedre delen. Av två skäl var detta inte möjligt i den här anläggningen: Den tunga fyllningen och den långa åkvägen skulle det ha medfört för mycket friktion. Dessutom kräver högtrycksslangen för vattentillförseln en större böjningsradie, vilket innebar att principen ”kedja på kedja” inte kom i fråga.

Konstruktörerna valde en lösning som redan hade bevisat sitt värde i andra av Ridders anläggningar: en polymer-energikedja i serien E4.1. Energikedjan har en bredd på 100 mm och en höjd på 56 mm. I den dras, förutom högtrycksslangen med en diameter på ¼ tum, även de speciella chainflex kablarna – som är avsedda för kontinuerlig rörelse – för 3D-skärhuvudet samt CAN-bus-kablarna för kommunikationen. En avdelare i mitten säkerställer att högtrycksslangen hålls åtskild från de elektriska kablarna. För att begränsa de båda kedjornas längd vid en åkväg på 32 meter sker inmatningen i mitten av åkvägen.
Men man måste också hitta en lösning på problemet med en glidande kedja. Om spån kan ansamlas på ovansidan av kedjans underpart, så kan man inte använda en glidande kedja, eftersom spånen kan skada kedjedelarna som glider mot varandra. För dessa fall har det så kallade guidelok systemet för energikedjor utvecklats, vilket möjliggör en självständig styrning av kedjans övre part. Den består av bärelement som är anordnade parvis, i vilka svängbara rullstöd är monterade. När kedjan passerar bärelementen, fälls rullstöden in och sedan ut igen för att styra kedjan. Kedjans övre del läggs därmed på rullstödet och håller avståndet till kedjans nedre del. Denna princip har också fördelen att man fritt kan bestämma kedjans böjningsradie: den bestäms helt enkelt vilken höjd rullstöden monteras på.
På detta sätt kan man med mycket enkla medel och få komponenter säkerställa en mycket stabil styrning av kedjans övre del – och avsevärt öka energikedjor ostöttade längd. Eftersom kedjan i guidelok systemet styrs via rullar, krävs det endast mycket lite drag-/tryckkraft för att driva den – det ger kedjan en energieffektiv och jämn gång.
Testresultaten bekräftas nu också av anläggningens effektivitet. När anläggningen sätter igång, positioneras flera enheter med släpvagnskarosser exakt i varje kabin, och ett 3D-CAD/CAM-program möjliggör sedan en helautomatisk bearbetning av karosserna i glasfiberarmerad plast. Det rörliga skärhuvudet, som kan svängas ± 95° och roteras ± 540°, gör det möjligt att skära även på svåråtkomliga ställen. Och samtidigt som anläggningen kör sina program i två kabiner kan de andra två fyllas med nya komponenter.