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En phase avec l’industrie 4.0

Catégorie: Rapports d'application

Grâce aux moteurs linéaire rotatif, les processus de fermeture et de remplissage peuvent être réalisés de manière particulièrement dynamique et flexible. Le célèbre fabricant de machines d’emballage OPTIMA les utilise donc dans les unités de fermeture de ses machines monoblocs et autonomes. Autre raison importante : les moteurs fournissent des données directes sur les courses et les couples réellement appliqués pour une assurance qualité continue ou une analyse ultérieure du processus. Ce type d’entraînement prend donc en charge les concepts modernes de l’industrie 4.0 jusqu’au bout.



Ce sont surtout les entreprises de taille moyenne des secteurs mentionnés ci-dessus qui sont à l’origine de cette évolution. Parmi elles, on trouve un fabricant allemand qui produit une vaste gamme de produits pour les discounters et les pharmacies, allant des détachants aux produits d’entretien pour le bois et le cuir, en passant par les produits d’entretien pour l’intérieur des voitures.

Les entreprises concernées ont donc des exigences élevées en matière de flexibilité, de temps de réglage et de fiabilité des processus des lignes de remplissage et d’emballage. OPTIMA s’est attaqué très tôt à cette tendance et a adapté ses systèmes d’emballage aux conditions changeantes du marché. La modularisation complète et l’utilisation intensive de la technologie servo en constituent la base.


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Avec ses machines à capsuler rotatives modernes, OPTIMA s’appuie sur des entraînements directs de type linéaire rotatif dans les unités de capsulage et atteint ainsi un rendement allant jusqu’à 600 récipients par minute.


Changements fréquents de produits – temps de préparation courts
« Cette solution garantit non seulement des processus de vissage très dynamiques et actuellement jusqu’à 600 opérations de fermeture par minute pour nos utilisateurs, mais leur permet également de régler les paramètres critiques, tels que la longueur de course, la force d’impact, l’angle de rotation et le couple à partir de l’interface utilisateur sur la machine d’emballage », explique Andreas Seitz à propos des avantages significatifs de cette nouvelle technologie de fermeture. Le changement fastidieux des disques à cames ou le réglage manuel des embrayages à glissement sont éliminés, de sorte que les temps de réglage sont beaucoup plus courts que pour les systèmes conventionnels. »


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Les moteurs linéaires rotatifs de la série PR01 de LinMot sont délibérément compacts et combinent un moteur rotatif et un moteur linéaire direct dans un seul boîtier, qui peuvent être contrôlés indépendamment l’un de l’autre.


Les moteurs linéaires rotatif offrent une grande souplesse dans le processus de production
Les moteurs électriques hautement dynamiques spécialement développés pour les processus de bouchage et de vissage combinent à la fois un entraînement direct linéaire et rotatif dans un boîtier compact avec une classe de protection IP 64, chacun étant contrôlé séparément.
« Cette solution garantit non seulement à nos utilisateurs une dynamique élevée dans le processus de vissage et actuellement jusqu’à 600 processus de fermeture par minute, mais leur permet également de régler les paramètres décisifs, tels que la course, la force de rebondissement, l’angle de rotation et le couple, via l’interface opérateur de la machine d’emballage », Andreas Seitz énumère les avantages de poids de la nouvelle technologie de fermeture. « Il n’est pas nécessaire de convertir les courbes de course, ce qui prend beaucoup de temps, ni de régler manuellement les embrayages à glissement, et les temps de mise en route sont donc beaucoup plus courts qu’avec les systèmes conventionnels. »

Des entraînements directs efficaces et durables
L’entretien est également plus facile, car le mouvement de translation et rotation est réalisé au moyen d’entraînements directs linéaires et rotatifs qui n’émettent pas de saletés ni de poussières et n’y sont pas sensibles. En cas de défaut, la broche concernée peut également être arrêtée jusqu’à ce qu’elle soit réparée et poursuivre la production – bien qu’à une cadence réduite. En cas d’arrêt planifié de la machine, il est également possible de terminer la production des récipients dans la boucheuse. Ceci, ainsi que le fait que les paramètres sélectionnés sont à nouveau atteints lors de la reprise de la production, même après un arrêt prolongé, contribue à la grande efficacité de la solution.


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Des ressorts magnétiques (à droite du dissipateur thermique noir sur la photo) compensent le poids mort des broches de capsulage et les maintiennent dans une position sûre même en cas de coupure de courant.


Conception compacte et haute connectivité
« L’utilisation de moteurs linéaires rotatifs dans la technologie de vissage s’impose donc comme une étape de développement logique avec la diminution de la taille des lots », explique Markus Dierolf, ingénieur diplômé (BA), qui, en tant qu’ingénieur de conception chez OPTIMA, a joué un rôle clé dans la conception de la nouvelle tourelle de vissage. « Nous avons opté pour la solution LinMot parce que nous l’utilisons depuis 2011, par exemple dans des applications de manutention, et que nous avons eu une très bonne expérience avec elle. Pour la capsuleuse, cependant, il était particulièrement important pour nous que les moteurs soient très compacts et que les variateurs offrent de nombreuses interfaces avec un large éventail de systèmes de commande.

Toutefois, même s’il s’avère nécessaire de changer de format, la technologie servo utilisée, l’absence de disques à cames et le découplage mécanique qui en résulte ont un effet positif. Toutes les broches peuvent être déplacées jusqu’à la position supérieure en même temps, ce qui facilite l’accès lors du changement des supports de transmission et des têtes de bouchage pour s’adapter à une géométrie différente. Elles sont maintenues en toute sécurité dans cette position par un « ressort magnétique », même lorsque la machine est hors tension. Cette technologie, développée par LinMot et vendue sous le nom de MagSpring, fournit une force constante sur toute la plage de travail, contrairement à un ressort mécanique, et est donc optimale pour équilibrer la force de gravité. Le principe de fonctionnement étant basé sur l’attraction d’aimants permanents, il ne nécessite pas non plus de source d’énergie, de sorte que le MagSpring peut être utilisé sans problème pour des fonctions de sécurité.


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Dipl. -Ing. (BA) Markus Dierolf, ingénieur d’études chez OPTIMA consumer GmbH.


Les moteurs linéaires rotatif comme source de données
Un autre avantage des moteurs linéaires rotatifs, qui soutient de manière optimale la transformation numérique et la traçabilité ainsi que les mesures d’assurance qualité notamment : Les moteurs fournissent les paramètres tels que le couple appliqué et les courses parcourues « automatiquement » pour chaque opération de vissage. « Nos machines enregistrent et utilisent ces données depuis longtemps, mais nous pouvons désormais nous passer complètement de la technologie des capteurs externes qui étaient auparavant nécessaires, comme les cellules de couple et la technologie des caméras pour le contrôle de la hauteur », explique Markus Dierolf. Cela réduit les coûts de câblage et de matériel et simplifie la transmission des données aux systèmes de niveau supérieur.

En conséquence, les nouvelles unités de fermeture OPTIMA ont été bien accueillies par le client. « Le client de la première ligne d’emballage équipée de la technologie LinMot en a déjà commandé une deuxième pour remplacer les systèmes existants. Je pense que cela parle de lui-même.


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Andreas Seitz, directeur de l’ingénierie de projet pour les solutions alimentaires et chimiques chez OPTIMA consumer GmbH.


En cours de réalisation: Moteurs linéaire rotatifs dans les stations-service
Mais OPTIMA n’est pas encore satisfait de cela. Ensuite, L’entreprise prévoit d’équiper les stations de remplissage avec les moteurs linéaire rotatifs, comme l’annonce Andreas Seitz : « Les concepts correspondants existent déjà. Les arguments sont les mêmes que pour la boucheuse – sauf qu’il s’agit ici de contrôler individuellement, en fonction des paramètres, le mouvement de l’aiguille de remplissage à chaque point de remplissage. Cela signifie que même les produits extrêmement sensibles qui se séparent facilement ou qui ont une forte tendance à mousser peuvent être remplis de manière optimale. » L’entreprise a déjà pu le prouver lors de tests de remplissage approfondis avec la nouvelle technologie.

À plus long terme, le spécialiste des machines d’emballage souhaite étendre la nouvelle technologie de remplissage et de fermeture à d’autres secteurs et applications. Mais LinMot a encore du pain sur la planche, comme l’indique M. Seitz aux responsables : « En plus des moteurs linéaires ATEX existants de LinMot, nous voulons des solutions qui permettent également d’utiliser les moteurs linéaires rotatif et les variateurs dans un environnement ATEX. Il serait également très utile que les moteurs et l’électronique de commande soient logés dans un seul boîtier. » LinMot a suivi cette demande et a déjà présenté les premières approches d’une solution à SPS/IPC/DRIVES 2017.

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