Gardena se tourne vers l'avenir de l'eau avec LinMot.
26 juin 2023
Depuis les cisailles à gazon à batterie lancées dès 1973 ou l'ordinateur d'irrigation des années 1980, GARDENA s'est toujours distinguée par son esprit d'innovation et son engagement en faveur du développement durable. Cependant, l'ère de l'Industrie 4.0 et les limites de plus en plus évidentes de la durabilité écologique et économique imposent à la filiale internationale du groupe suédois Husqvarna le défi de produire de manière plus connectée, plus rapide et, surtout, plus respectueuse de l'environnement. Grâce à un partenaire, les conditions essentielles à une production durable et tournée vers l'avenir sont déjà réunies : avec les technologies de pointe de levage, de rotation et de translation du spécialiste des entraînements LinMot, GARDENA a réussi à redéfinir la précision, la vitesse et la durabilité de ses installations de production.
Retour aux sources
130 litres par personne. C'est la quantité d'eau que chaque Allemand utilise quotidiennement pour boire, se laver, faire le ménage et cuisiner. Un volume considérable, mais qui ne représente qu'une fraction de la consommation totale réelle. Un indicateur souvent invisible, l'eau virtuelle, contribue bien plus significativement à la surexploitation des ressources en eau. Si l'on inclut cette eau indirecte, nécessaire à la production d'aliments, de boissons, de vêtements et autres biens de consommation, l'empreinte hydrique s'élève à environ 7 200 litres par jour et par personne, soit 219 milliards de mètres cubes par an pour l'ensemble de l'Allemagne, selon les conclusions d'une étude de l'Université technique de Berlin. Il est indéniable que les industriels de nombreux secteurs, avec leurs installations de production parfois immenses, portent une part importante de la responsabilité de l'explosion de la consommation d'eau. Consciente de cette responsabilité et de ses conséquences, GARDENA conçoit depuis des décennies ses processus de production dans une perspective écologique, soucieuse de l'avenir de l'eau. « Nos produits et leur production doivent être plus doux, plus efficaces et plus économiques », résume Heribert Wettels, responsable de la communication et des relations publiques chez GARDENA, citant la philosophie de l'entreprise.
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En savoir plusLe système d'irrigation goutte à goutte modulaire de la filiale Husqvarna, leader incontesté du marché grand public depuis des décennies, illustre parfaitement cette philosophie. Le Micro-Drip-System (MDS) est une solution d'irrigation économe en ressources qui apporte l'eau goutte à goutte là où les plantes en ont besoin : aux racines. « La toute première version du MDS a été lancée en 1985. C'était bien avant les grands débats sur le développement durable et les périodes de sécheresse en Europe », explique Heribert Wettels, responsable de la communication, évoquant l'histoire du système d'irrigation et soulignant ainsi l'engagement environnemental de l'entreprise, qui a également influencé l'automatisation de ses sites de production au fil des ans. « La nouvelle génération du Micro-Drip-System ayant été entièrement repensée, il était nécessaire de poursuivre le développement du système de fabrication et de sa technologie d'entraînement », explique Reinhold Steck, responsable de la conception des machines spéciales chez GARDENA, concernant les aspects techniques de cette transformation. Le système MDS étant déjà dans sa quatrième phase d'expansion, cette avancée dans les procédés de fabrication devait également être mise en œuvre à pratiquement tous les niveaux de la technologie d'entraînement. « Les trois premières phases d'expansion du MDS reposaient sur des solutions conventionnelles », explique Steck, responsable de la conception. La nouvelle génération de systèmes étant conçue pour offrir une fiabilité de base et de processus accrue, une précision améliorée du contrôle de la force et des paramètres de processus, ainsi qu'une durabilité et une efficacité énergétique optimisées, Steck indique que le département d'ingénierie des machines spéciales s'est naturellement tourné vers un fabricant « où nous avons enfin trouvé la solution à nos exigences en matière de prélèvement et de placement. Les systèmes d'entraînement LinMot sont imbattables en termes de dynamique et de précision, notamment pour ces processus. »
PR02 – La précision au bout d'un bouton
La réalisation de systèmes industriels pour la fermeture, le vissage ou l'assemblage précis et dynamique représente un défi extrêmement complexe avec les solutions servo conventionnelles. Les différents composants, tels que les deux types de servomoteurs, les pinces, les flexibles, les capteurs, etc., doivent être coordonnés et intégrés à la conception. De ce fait, la réalisation de machines industrielles efficaces exige une planification rigoureuse, un investissement important en matériaux, en coûts et en temps, sans pour autant garantir la précision et la polyvalence optimales du traitement des composants de petite taille, contrairement au système Micro-Drip de GARDENA. Par exemple, le goutteur en ligne pour les cultures en rangs et le goutteur d'extrémité, idéal pour une irrigation ciblée et économe en eau même en cas de dénivelé, sont de très petite taille et requièrent donc une précision d'assemblage accrue. « Si un fonctionnement à force contrôlée est possible avec deux servomoteurs, la précision requise pour les systèmes MDS est compromise par la masse importante à déplacer », explique Steck, responsable de la conception, soulignant le problème fondamental de l'assemblage de petites pièces avec les servomoteurs conventionnels. Ceci met en évidence le premier atout majeur des moteurs PR02 : grâce au servomoteur rotatif découplé des modules linéaires-rotatifs LinMot, seule la course de l’arbre moteur doit être accélérée ou ralentie. Cela réduit considérablement la masse en mouvement, tant en rotation qu’en translation, et permet un contrôle très précis de la force d’avance, même dans les processus verticaux.
Module de levage et de rotation PR02
- Efforts de maintenance réduits au minimum
- Surveillance des processus en temps réel
- Disponible en tant que produit de catalogue standardisé
- Fonction plug-and-play intégrée
- servomoteurs programmables
- Capteurs calibrables avec une précision <1%
Des processus entièrement automatisés grâce aux composants LinMot : quelles que soient la taille, le matériau, le contour ou la complexité des pièces à traiter, les processus complets de prélèvement et de placement sont mis en œuvre rapidement, à moindre coût et de manière durable grâce aux modules linéaires et aux moteurs de levage rotatifs LinMot.
Mais les systèmes GARDENA ne sont pas les seuls à bénéficier des performances des moteurs PR02. LinMot, leader du marché des servomoteurs tubulaires, comprend parfaitement les besoins de ses clients : vissage, assemblage ou fermeture, les moteurs linéaires-rotatifs de la série PR02 se distinguent par leur grande flexibilité, leur dynamique, leur sécurité et leur connectivité. Des capteurs de force et de couple calibrables garantissent la reproductibilité et l’enregistrement précis des séquences de mouvement. Outre les consignes fournies par le servocontrôleur, ces capteurs permettent de surveiller et d’évaluer en temps réel les paramètres de processus tels que la force de pression, le couple, l’angle ou la position linéaire, avec une précision supérieure ou égale à 1 % de la valeur nominale. « Cela permet également d’ajuster les paramètres de contrôle avec une bien plus grande précision au contour de chaque composant », confirme M. Steck, illustrant ainsi les avantages obtenus par GARDENA : « Grâce à la précision des moteurs LinMot PR02, nos systèmes sont plus stables et les temps de réaction et de cycle sont nettement plus courts », déclare le responsable de la conception. Alors qu'un temps de cycle de 6 à 7 secondes était parfaitement adapté aux conditions et aux volumes de production d'il y a 15 ans, les systèmes MDS et les actionneurs rotatifs LinMot qui les composent sont désormais conçus pour des vitesses élevées et fonctionnent avec un temps de cycle de 1 à 2 secondes, même en configuration double voie. « Ces temps de cycle ne sont plus réalisables pneumatiquement », explique Steck, responsable de la conception, en désignant le goutteur en ligne mentionné précédemment. Grâce au LinMot PR02, celui-ci peut être vissé sur le raccord en T en seulement 0,3 seconde.
De plus, les composants LinMot répondent aux exigences spécifiques liées à la position unique du bureau d'études de GARDENA : « Une grande flexibilité d'entraînement est primordiale pour nous, car nous développons constamment de nouveaux systèmes spéciaux sur mesure pour chaque nouveau produit », explique le responsable du design. Les paramètres et les contours peuvent évoluer rapidement et de manière significative, tant au niveau du produit que de la machine ; il est donc essentiel que la reconfiguration des positions soit rapide, simple et précise. « Grâce à leur flexibilité, les composants LinMot s'adaptent instantanément à tous les réglages des machines de production, et toutes les modifications peuvent être mises en œuvre en un temps record », précise Reinhold Steck.
Modules linéaires LinMot – une solution complète plutôt que de la complexité
Les modules LinMot DM01, SM01 et SM02, d'une grande dynamique, sont des unités pré-assemblées et prêtes à l'emploi. Ils représentent une évolution des guidages B et H de LinMot, utilisés depuis plus de 20 ans, et offrent tous les avantages d'un système d'entraînement moderne. Heribert Wettels explique : « Un système GARDENA n'est pas une solution standard. Cela signifie également que ses composants doivent présenter une grande flexibilité. De plus, nos collègues, constructeurs de machines spéciales, travaillent avec de nombreuses technologies différentes. Les modules LinMot doivent s'intégrer parfaitement. » Un défi que les modules linéaires LinMot relèvent avec brio : les modules DM01, par exemple, permettent de réaliser un nombre illimité de séquences de mouvement pour toute application cliente. Avec de nombreuses classes de résistance, tailles et longueurs de course, ainsi que des accessoires optionnels spécifiques à l'industrie tels qu'un intérieur de moteur entièrement lavable pour les processus de nettoyage en place et de stérilisation en place, des versions en acier inoxydable, un stator entièrement encapsulé et des longueurs de course allant jusqu'à 2 mètres, les guides et modules linéaires LinMot sont imbattables dans n'importe quel environnement de production et sur n'importe quelle machine.
Module linéaire DM01
- Disponible avec certification salle blanche jusqu'à ISO 4
- Module prêt à installer, aucune ingénierie requise
- Mise en œuvre d'applications à commande de force
- Surveillance des processus en temps réel
- Boîtier en aluminium anodisé, facile à nettoyer
- Tiges de guidage résistantes à la corrosion
La modularité des modules linéaires LinMot a également impressionné les ingénieurs de GARDENA. Premièrement, ces modules utilisent le même système de commande que les actionneurs rotatifs existants, ce qui rend la mise en service électrique des systèmes GARDENA nettement plus rapide et efficace. Deuxièmement, les nombreux trous de centrage dans les plaques avant et le bloc de guidage permettent une fixation mécanique rapide, polyvalente et précise de la charge ou de modules LinMot supplémentaires. « LinMot nous a apporté un soutien considérable durant la phase de développement », explique Felix Kaifel, responsable de l'ingénierie logicielle des systèmes MDS. Cela a permis à GARDENA d'étudier les différents processus et de déterminer les séquences de programme optimales grâce à un banc d'essai. Grâce à la fonction cinématique, les axes X et Y de la séquence de mouvement ont pu être implémentés avec des points d'ancrage au sol sur les deux modules linéaires LinMot assemblés. « Ces avantages des modules linéaires LinMot nous permettent d'obtenir un fonctionnement nettement plus fluide et adapté à la machine, tout en étant plus rapide et sans à-coups », conclut Felix Kaifel.
Sûr et efficace grâce à Safety Drives
Comme chacun sait, l'Allemagne applique des normes de sécurité élevées en matière de production industrielle. Pour les ingénieurs de GARDENA, la sécurité fonctionnelle proposée par LinMot revêt donc une importance particulière. Les variateurs LinMot avec option -2S intègrent un module de sécurité certifié dans le même boîtier. Associé aux moteurs -2S, ce module permet la mise en œuvre de fonctions de sécurité telles que la réduction de vitesse sécurisée (SLS) et l'arrêt d'urgence (SOS). « Grâce à l'option de sécurité -2S de LinMot, nous avons gagné en sécurité et en praticité, tant pour le dépannage que pour la mise en service des lignes de production », explique Kaifel, chef de projet. La haute sécurité intrinsèque des composants LinMot -2S permet d'ouvrir les portes de sécurité des systèmes, moteur sous tension, afin d'effectuer des apprentissages de position ou de corriger des dysfonctionnements. « Ce type de dépannage est non seulement plus sûr, plus rapide et plus efficace, mais il accroît également la disponibilité du système. Cela s'est avéré un atout majeur pour le lancement rapide de la production et de la commercialisation de tous nos produits de jardin saisonniers GARDENA », conclut le responsable de l'ingénierie logicielle.
Durabilité ou efficacité ?
La solution polyvalente par excellence pour les applications de prélèvement et de placement : sa modularité exceptionnelle et sa combinabilité aux systèmes à deux axes, ainsi que ses accélérations jusqu’à 50 m/s et ses vitesses jusqu’à 5 m/s, rendent les solutions conventionnelles obsolètes et font des modules LinMot DM01 des solutions inégalées dans toutes les applications clients.
Il y a une quinzaine d'années, le choix se résumait à choisir entre durabilité et efficacité. Or, la collaboration entre GARDENA et LinMot démontre aujourd'hui que production industrielle respectueuse de l'environnement et efficacité accrue ne sont pas incompatibles, mais peuvent même générer des avantages supplémentaires grâce à une technologie d'entraînement adaptée. Ce partenariat apporte une double contribution : d'une part, il permet de concevoir des produits qui utilisent les ressources naturelles de manière responsable ; d'autre part, il développe de nouveaux procédés de fabrication contribuant à réduire efficacement la consommation d'eau liée à la production industrielle. « Pour GARDENA, investir dans des technologies d'automatisation durables est une évidence. Le partenariat avec LinMot va donc continuer à se développer significativement », résume Heribert Wettels. « Les systèmes sont déjà livrés à des usines en République tchèque, en Chine, aux États-Unis et en Australie. Cela signifie que les machines spéciales équipées de composants LinMot sont aussi présentes et appréciées à l'échelle mondiale que GARDENA elle-même. »