Une construction bien pensée, jusque dans le moindre détail
C'est l'usine de Kion Warehouse Systems GmbH à Reutlingen (Allemagne) qui a assuré la mise au point et la production de ces appareils. En sortent tous les ans quelque 2.000 appareils dédiés à l'entreposage qui ont été conçus avec une très grande attention portée au moindre détail. C'est tout du moins l'impression qu'en a la société igus®, qui travaille avec Still / Kion Warehouse Systems sur un projet en tant que fournisseur.
L'objet de cette coopération était l'optimisation de la nacelle élévatrice de la série EK-X. Cette optimisation rendait nécessaire un dimensionnement moins encombrant du guidage des câbles électriques et hydrauliques dans le mât de la nacelle élévatrice. Achim Schwarz, Responsable de la gamme d'appareils pour allées étroites chez Still GmbH, le décrit en ces termes : « A l'origine, nous utilisions aux points de renvoi un élément polygonal qui constituait un demi-cercle fait de petites poulies. Mais l'espace moins important disponible dans la nouvelle nacelle élévatrice exigeait une solution avec une poulie seulement. » “
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Câbles adaptés aux chaînes porte-câbles et « adaptés aux poulies » pour un chariot préparateur de commandes
Still fait appel à un câble chainflex® dans la nacelle élévatrice du préparateur de commandes EK-X
Comment guider des câbles d'alimentation et de signaux jusqu'à la cabine d'un préparateur de commandes en passant par la nacelle élévatrice avec plusieurs poulies ? Les ingénieurs du préparateur de commandes Still à nacelle élévatrice EK-X ont trouvé la réponse : ils font appel à un câble chainflex® mis au point à l'origine pour une utilisation dans les chaînes porte-câbles. Au cours des séries de tests effectuées, tant igus® que Still a constaté que ce câble convient non seulement à la perfection aux applications avec des chaînes porte-câbles, mais qu'il peut aussi bien fonctionner dans des guidages à poulies.
Orange est la couleur de prédilection de nombreux exploitants de centres de logistique et de distribution de marchandises, d'entrepôts et d'installations de préparation de commandes. En effet, ils utilisent des chariots élévateurs, des tracteurs et des préparateurs de commandes de la marque Still. L'entreprise, qui a son siège à Hambourg, fait partie du groupe Kion qui est à son tour le deuxième fabricant de chariots élévateurs au monde avec un chiffre d'affaires de 4,5 milliards d'euros (en 2013).
Les préparateurs de commandes à nacelle élévatrice de la série EK-X sont des appareils particulièrement impressionnants dans la vaste gamme de produits Still. Leur tâche consiste à se déplacer dans les allées étroites d'un entrepôt à rayonnage élevé pour aller jusqu'aux palettes où le cariste prendra des cartons. Les préparateurs de commandes ont des hauteurs de prise culminant à douze mètres et leur structure modulaire leur permet de s'adapter à la perfection à chaque application. L'acheteur a en effet le choix entre plusieurs cabines, mâts, pupitres de commande et batteries, avec en plus des options pouvant être réalisées sur mesure.
Les préparateurs de commandes à nacelle élévatricede la série EK-X ont des hauteurs de prise culminant à 12 mètres qui en font de véritables engins hautes performances dans les entrepôts à allées étroites. Le cariste accompagne l'engin dans sa course verticale.
Les câbles d'alimentation et de signaux de la nacelle élévatrice, d'une longueur allant jusqu'à 14 mètres, sont guidés par des poulies et se déplacent à chaque fois que la mât monte ou descend.
Still utilisait déjà ce principe de renvoi sur de plus petits préparateurs de commandes et il y a fait ses preuves. Pour la série EK-X, le guidage latéral de la poulie a encore été quelque peu amélioré en raison des plus grandes longueurs de câble, avant que les premiers tests montrent rapidement que cette solution ne fonctionne hélas pas correctement. Volker Haspel, Responsable de la mise au point des systèmes électriques chez Kion Systems, à ce propos : « Les câbles que nous utilisons normalement étaient tortillonnés et ressemblaient à un tire-bouchon. Peu de temps après, ils défaillaient en test. »
C'est à ce stade de la mise au point que Still a pris contact avec les spécialistes des câbles igus® qui avaient été en mesure d'aider des clients ayant des problèmes semblables quelque 25 ans plus tôt. Andreas Muckes, Responsable de la gamme chainflex® : « Lorsque nous avons mis au point nos premières chaînes porte-câbles, nous avons constaté que la chaîne fonctionnait à la perfection mais que les câbles disponibles sur le marché ne tenaient souvent pas bien longtemps. C'est à l'époque ce qui a vraiment donné le coup d'envoi à notre propre gamme de câbles. » “
Les câbles chainflex® toronnés en faisceaux ont été mis au point pour être utilisés dans des chaînes porte-câbles. Ils ne se mettent pas en « tire-bouchon » lors des flexions et peuvent donc être utilisés sans restrictions dans les chaînes porte-câbles.
Sur ce, igus® a mis au point sa gamme chainflex®, qui se distingue des câbles industriels en un point essentiel : les câbles courants sont toronnés en couches. Cela signifie que les conducteurs du câble sont toronnés en plusieurs couches autour d'un centre, plus ou moins serré, la plupart du temps sur une longueur relativement importante puis pourvus d'une gaine extrudée. Lors du déplacement des câbles dans la chaîne porte-câbles, les conducteurs se trouvant dans le rayon interne sont compressés tandis que ceux se trouvant dans le rayon externe sont étirés. Cela provoque des forces de traction et de poussée sur les conducteurs. La propagation de ces forces dans le câble détruit le toronnage des conducteurs. Il s'ensuit une déformation du câble qui permet à l'effet dit « tire-bouchon » d'apparaître. La conséquence en est une rupture des conducteurs.
Une fois cette chaîne de causalité établie, igus® construit ses câbles selon un principe totalement différent. Les conducteurs sont tout d'abord toronnés en faisceaux qui sont à leur tour toronnés à une longueur de pas courte autour d'un noyau. Ce noyau ne sert pas seulement de remplissage, il garantit avant tout un soulagement des efforts de traction. Le résultat ressemble ressemble énormément à un filin d'acier. Afin de soutenir encore cette structure toronnée stable, une gaine est extrudée sous pression pour guider aussi les conducteurs dans le sens longitudinal. Ces mesures conjuguées permettent de minimiser les forces intervenant dans le câble et de conserver intacte sa structure.
Cette structure est plus complexe et la fabrication de ces câbles est certes plus exigeante mais ces efforts sont justifiés pour les câbles en mouvement. Les conducteurs et le câble dans son ensemble sont en effet sollicités de manière uniforme lors des flexions.
Andreas Muckes à ce propos : « Nous n'avons encore jamais vu un câble toronné en faisceaux subir l'effet tire-bouchon, et cette structure est donc devenue l'un de nos grands principes de construction. »
La question qui se posait alors était la suivante : Les câbles chainflex® toronnés en faisceaux sont-ils adaptés aux poulies en plus de convenir aux chaînes porte-câbles ? Des tests préliminaires ont été effectués dans le laboratoire igus® tandis que Kion testait aussi les câbles de manière intensive. Des ingénieurs d'études spécialisés en mécanique ont aussi participé à ces opérations. Matthias Fohrer, Ingénieur développements mécaniques, s'en explique : « Tester de tels câbles est une opération très complexe. Ils effectuent des mouvements relatifs dans la nacelle élévatrice et le dynamisme est très élevé lors du déplacement du préparateur de commandes. Il faut également tenir compte de la traction qui agit ici, on a une situation différente de celle des chaînes porte-câbles. »
Chez igus®, on a été agréablement surpris de voir les ingénieurs de Kion si impliqués dans ce dossier. Andreas Muckes : « Il n'y a pas beaucoup d'entreprises qui le sont autant. » “
Pendant la phase de mise au point, les ingénieurs d'études de Kion ont coopéré de façon très étroite avec igus®. Au final, il s'est avéré que les câbles chainflex® sont une bonne solution pour les guidages à poulies, en plus de convenir aux applications dans les chaînes porte-câbles. De gauche à droite : Andreas Muckes, Responsable de la gamme chainflex®, Achim Schwarz, Responsable de la gamme d'appareils pour allées très étroites chez Still GmbH, Matthias Vohrer, Ingénieur pour la partie mécanique chez Kion Warehouse Systems, Michael Fuchs, Technico-commercial igus® et Volker Haspel, Ingénieur pour la partie électrique chez Kion Warehouse Systems à Reutlingen (Allemagne).
Les tests effectués dans les laboratoires des deux entreprises ont montré que la structure à toronnage en faisceaux des câbles tient très bien sur les poulies. Les matériaux spéciaux entrant dans la composition de la gaine et leur usinage contribuent aussi à la longue durée de vie du câble. Il s'est aussi avéré que la forme des poulies n'avait aucune incidence directe sur la durée de vie. La décision était donc simple à prendre pour les ingénieurs de Still, le câble est devenu la norme pour la nacelle élévatrice du EK-X. C'est un câble chainflex® toronné en faisceaux à gaine extérieure en TPE qui est utilisé. Ce câble n'est pas fourni à Still dans sa couleur bleue d'origine mais en noir, une couleur spéciale qui se fond parfaitement dans son milieu, la nacelle élévatrice et le tuyau hydraulique étant noirs.
Une construction bien pensée et largement testée
Les câbles utilisés dans les préparateurs de commandes ont une longueur comprise entre 4,5 et 16 mètres. Il ne fait aucun doute qu'ils sont fortement sollicités. Dans de nombreux cas, les chariots préparateurs sont en usage continu, la nacelle élévatrice étant donc toujours en mouvement. Dans ces conditions, les câbles chainflex® sont en mouvement comme dans les milliers d'applications à chaînes porte-câbles. Still a trouvé avec ce câble une solution à une tâche qui est apparue suite à la transformation de la géométrie de la nacelle élévatrice et de la poulie. Les spécialistes des câbles chez igus® ont aussi appris quelque chose. Ils savent maintenant que leurs câbles ne sont pas seulement adaptés aux chaînes porte-câbles, mais qu'ils conviennent aussi aux guidages à poulies.
