Xích dẫn cáp cho máy cắt tia nước 3D cỡ XXL

• Giải pháp sử dụng: Xích dẫn cáp polymer dòng E4.1, Cáp chainflex® chuyển động liên tục, Cáp CAN bus, Hệ thống guideblok cho xích dẫn cáp
• Yêu cầu kỹ thuật Các đầu cắt cần được cấp nguồn, tín hiệu, khí nén và nước một cách an toàn; đồng thời phải đáp ứng hành trình lên đến 32m và vận hành với tốc độ tối đa. Tốc độ di chuyển 20m/phút Do ma sát và sự tích tụ phoi cắt, nhánh trên không được phép trượt trực tiếp lên nhánh dưới.
• Ngành: Máy công cụ
• Lợi ích cho khách hàng Nhờ hệ thống guidelok, nhánh trên được dẫn hướng chắc chắn chỉ với số lượng linh kiện tối thiểu và kết cấu đơn giản. Tuổi thọ vận hành của xích dẫn cáp được kéo dài, đồng thời loại bỏ nguy cơ hư hỏng do phoi cắt gây ra.

Ridder được biết đến là chuyên gia trong lĩnh vực cắt tia nước: các tia nước với áp suất cực cao lên đến 3.800 bar được sử dụng để cắt tách kim loại và nhựa. Ưu điểm của công nghệ gia công "nguội" này là không phát sinh khí thải độc hại trong quá trình cắt, đồng thời bề mặt cắt đạt chất lượng hoàn thiện cao mà không cần gia công lại. Đồng thời, vật liệu không bị biến dạng trong suốt quá trình cắt.
Ban đầu, Ridder phát triển các hệ thống được trang bị bàn cắt dành cho các ứng dụng gia công 2D. Sau đó, Ridder mở rộng danh mục sản phẩm với các hệ thống robot gantry 3D dòng Waricut, hoạt động trên các trục thẳng đứng. Tuy nhiên, đây là máy lớn nhất mà Ridder từng đưa vào vận hành cho đến nay.
Anssems Group (Hà Lan) đã đặt hàng một máy cắt tia nước 5 trục với vùng làm việc 32.050 × 5.050 × 1.900 mm (trục X/Y/Z) để phục vụ sản xuất rơ moóc chở ngựa. Hai cầu trục gantry, mỗi cầu được trang bị một đầu cắt 3D, di chuyển trên các trục robot gantry dài 32 m. Máy được chia thành bốn cabin, cho phép hai đầu cắt đồng thời gia công hai chi tiết, trong khi hai cabin còn lại được thay đổi và nạp phôi mới. Điều này giúp hệ thống luôn được khai thác liên tục. Mỗi đầu cắt đều có thể di chuyển đến cả bốn cabin, mang lại tính linh hoạt cao và bảo đảm khả năng vận hành tối đa.
Trong quá trình sản xuất, máy cắt tia nước sẽ đảm nhiệm việc gia công các kết cấu nhựa gia cường sợi thủy tinh đã được cán và tạo hình ở các công đoạn trước, đồng thời thực hiện các đường cắt tạo lỗ cho cửa trên rơ moóc chở ngựa. Hệ thống đạt độ chính xác gia công rất cao. Mặc dù các hệ thống này thường đạt độ chính xác ≤ ±20 µm trên mỗi mét, nhưng do hành trình rất dài nên độ chính xác của hệ thống này ở mức ±50 µm. Các kỹ sư thiết kế của Ridder phải giải quyết bài toán cấp nguồn, tín hiệu, khí nén và cả nước cho các đầu cắt. Bên cạnh đó, các kỹ sư cũng phải tính đến tốc độ di chuyển tối đa lên tới 20 m/phút của các trục tuyến tính. Nhưng vấn đề lớn nhất là vận hành với hành trình dài. Với chiều dài hành trình như vậy, nhánh trên của xích dẫn cáp rất dễ tựa trực tiếp lên nhánh dưới (theo nguyên lý xích dẫn cáp dạng trượt) Tuy nhiên, hệ thống này không thể áp dụng nguyên lý xích dẫn cáp dạng trượt vì hai lý do: tải trọng cáp và ống mềm lớn cùng với hành trình dài sẽ tạo ra lực ma sát quá lớn. Ngoài ra, ống thủy lực áp suất cao dùng để cấp nước yêu cầu bán kính cong lớn hơn, nên nguyên lý “xích trượt trên xích” không thể được áp dụng.

Các kỹ sư thiết kế đã lựa chọn một giải pháp đã được chứng minh hiệu quả trên nhiều hệ thống khác của Ridder: xích dẫn cáp bằng nhựa polymer thuộc dòng E4.1. Xích dẫn cáp có chiều rộng 100 mm và chiều cao 56 mm. Ngoài ống thủy lực áp suất cao có đường kính ¼", hệ thống còn tích hợp các cáp chainflex chuyên dụng dụng cho đầu cắt 3D, được thiết kế cho các ứng dụng chuyển động liên tục, cùng với cáp CAN bus phục vụ truyền thông dữ liệu. Thanh crossbar trung tâm giúp tách biệt hiệu quả ống thủy lực áp suất cao với các cáp điện, đảm bảo vận hành ổn định và tin cậy. Với hành trình lên tới 32m, nguồn cấp được đưa vào từ giữa hành trình nhằm giảm chiều dài của hai tuyến xích xuống mức tối ưu.
Tuy nhiên, bài toán ngăn hiện tượng xích dẫn cáp bị trật khỏi vị trí vận hành cũng cần được giải quyết. Nếu phoi cắt tích tụ trên bề mặt phía trên của nhánh dưới, nguyên lý vận hành của xích dẫn cáp dạng trượt sẽ không còn phù hợp, vì các phoi này có thể làm hư hại những mắt xích đang trượt lên nhau. Đối với những trường hợp này, igus đã phát triển hệ thống guidelok dành cho xích dẫn cáp, cho phép dẫn hướng nhánh trên một cách độc lập. Hệ thống này bao gồm các bộ phận đỡ được bố trí theo từng cặp, bên trong lắp các giá đỡ con lăn có khả năng xoay. Khi xích dẫn cáp di chuyển qua các giá đỡ, các giá đỡ con lăn sẽ xoay vào rồi xoay ra trở lại để dẫn hướng xích. Nhờ đó, nhánh trên được đỡ bởi các giá đỡ con lăn và luôn duy trì khoảng cách với nhánh dưới. Nguyên lý này còn mang lại một ưu điểm khác là bán kính cong của xích dẫn cáp có thể được xác định linh hoạt. Bán kính cong này được quyết định bởi độ cao lắp đặt của các giá đỡ con lăn.
Nhờ đó, nhánh trên được dẫn hướng chắc chắn chỉ với kết cấu đơn giản và số lượng linh kiện tối thiểu . Đồng thời, chiều dài vận hành song song của xích dẫn cáp cũng được tăng lên đáng kể. Nhờ được dẫn hướng bằng các con lăn trong hệ thống guidelok, xích dẫn cáp chỉ cần lực đẩy/kéo rất nhỏ để di chuyển. Điều này giúp hệ thống vận hành êm ái và tiết kiệm năng lượng hơn.
Kết quả thử nghiệm cũng đã xác nhận hiệu suất vượt trội của hệ thống này. Sau khi đưa vào vận hành, nhiều bộ gá lắp với kết cấu thân xe rơ-moóc được định vị chính xác bên trong cabin, trong khi chương trình CAD/CAM 3D cho phép gia công hoàn toàn tự động các kết cấu nhựa gia cường sợi thủy tinh. Đầu cắt di động với khả năng xoay ±95° và quay ±540° cho phép thực hiện các đường cắt ngay cả tại những vị trí khó tiếp cận. Trong khi hệ thống đang thực hiện chương trình gia công tại hai cabin, hai cabin còn lại có thể được nạp sẵn các chi tiết mới.