Conformément à l'Industrie 4.0
4 juillet 2021
Les moteurs à entraînement direct permettent une exécution particulièrement dynamique et flexible des opérations de scellage et de remplissage. C'est pourquoi OPTIMA, fabricant renommé de machines d'emballage, les utilise dans les unités de scellage de ses machines monoblocs et autonomes. Autre avantage important : ces moteurs fournissent des données en temps réel sur les courses et les couples appliqués, permettant ainsi un contrôle qualité continu et une analyse ultérieure des processus. Ce type d'entraînement est donc pleinement compatible avec les concepts modernes de l'Industrie 4.0.
L'exploitant de l'installation bénéficie de temps de changement de format plus courts, d'un temps d'arrêt réduit et d'une gamme d'applications plus étendue pour la machine. Un rapport d'application sur le thème des fermetures.
« Nos clients des secteurs agroalimentaire, cosmétique et chimique doivent se préparer à la réduction de la taille des lots et aux changements de produits plus fréquents qui en découlent. Par exemple, nous travaillons actuellement sur un projet où une ligne de remplissage et de conditionnement doit être commutée vers un nouveau produit toutes les 30 minutes », explique Andreas Seitz, directeur de l'ingénierie des projets pour les solutions agroalimentaires et chimiques chez [Nom de l'entreprise]. OPTIMA consommateur GmbH« Il n'y a pas si longtemps, une fournée prenait une ou deux semaines à produire ; maintenant, une demi-heure n'est pas rare. »
Ce sont principalement les entreprises de taille moyenne des secteurs susmentionnés qui sont à l'origine de cette évolution. Parmi elles figure un fabricant allemand qui propose une gamme complète de produits pour les magasins discount et les pharmacies, allant des détachants et des produits d'entretien pour le bois et le cuir aux produits d'entretien pour l'intérieur des voitures.
Changements fréquents de produits – temps de mise en place courts
« Il ne s’agit pas de volumes de production se chiffrant en millions, comme c’est souvent le cas dans le secteur des détergents textiles », explique Andreas Seitz. « Au contraire. Les lots comprennent quelques milliers d’unités, et la gamme de produits est immense, avec une variété quasi ingérable de types et de formes de contenants. Pour des raisons logistiques, la production à la commande est ici pratiquement incontournable. »
Les exigences imposées par les entreprises du secteur en matière de flexibilité, de temps de réglage et de fiabilité des processus des lignes de remplissage et de conditionnement sont donc élevées. OPTIMA a anticipé cette tendance et a adapté ses systèmes de conditionnement à l'évolution du marché. Une modularisation rigoureuse et l'utilisation intensive de la technologie servo en constituent les fondements.
En 2016, l'entreprise a donc également converti les unités de scellage de ses systèmes d'emballage moyenne et haute performance à la technologie d'entraînement direct. Jusqu'à 16 broches de scellage, montées verticalement sur une table rotative, sont entraînées individuellement par un moteur rotatif. Famille de produits PR01 Propulsé par LinMot.
Les moteurs rotatifs assurent la flexibilité du processus de fabrication
Les moteurs électriques haute performance, spécialement conçus pour les opérations de scellage et de vissage, combinent un entraînement direct linéaire et rotatif dans un boîtier compact conforme à la norme IP 64, chaque moteur étant contrôlé indépendamment. « Cette solution garantit à nos utilisateurs une grande dynamique lors du vissage, avec jusqu'à 600 opérations de scellage par minute, et leur permet d'ajuster des paramètres essentiels tels que la course, la force d'impact, l'angle de rotation et le couple, via l'interface utilisateur de la machine d'emballage », explique Andreas Seitz, soulignant les principaux avantages de cette nouvelle technologie de scellage. « Fini les fastidieuses reconfigurations des courbes de course ou les réglages manuels des embrayages à friction : les temps de réglage sont considérablement réduits par rapport aux systèmes conventionnels. »
Les moteurs rotatifs de la série PR01 de LinMot sont volontairement 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.
Entraînements directs efficaces et durables
La maintenance est également simplifiée, car le mouvement linéaire-rotatif est assuré par des entraînements directs linéaires et rotatifs qui n'émettent ni poussière ni saletés et y sont insensibles. En cas de défaut, la broche concernée peut être mise hors service jusqu'à réparation et la production peut reprendre, bien qu'à un rendement réduit. De plus, lors d'un arrêt machine programmé, il est possible de finaliser la production des contenants déjà engagés dans la capsuleuse. Ceci, combiné à la restauration immédiate des paramètres sélectionnés lors de la reprise de la production, même après un arrêt prolongé, contribue à la haute efficacité de la solution.
Conception compacte et connectivité élevée
« L’utilisation d’actionneurs rotatifs dans la technologie de capsulage représente donc une suite logique dans le processus de développement, notamment avec la réduction des tailles de lots », explique Markus Dierolf, ingénieur diplômé (BA) qui a joué un rôle clé dans la conception de la nouvelle tour de capsulage chez OPTIMA. « Nous avons opté pour la solution LinMot car nous l’utilisons depuis 2011, par exemple pour des applications de manutention, et nous en sommes très satisfaits. Pour la capsuleuse, il était cependant primordial que les moteurs soient très compacts et que les servovariateurs offrent intrinsèquement de nombreuses interfaces avec une grande variété de systèmes de contrôle. »
Mais même en cas de changement de format nécessaire, la technologie servo utilisée, l'élimination des courbes de levage et le découplage mécanique qui en résulte présentent un avantage : lors du réglage de la géométrie pour la reconfiguration des supports de transport et des têtes de fermeture, toutes les broches peuvent être déplacées simultanément vers le haut pour une meilleure accessibilité. Dans cette position, elles sont maintenues fermement par un ressort magnétique, même lorsque la machine est hors tension. Cette technologie, développée par LinMot et commercialisée sous le nom de MagSpring, délivre une force constante sur toute la plage de fonctionnement, contrairement à un ressort mécanique – idéale pour compenser les forces liées au poids. Le principe de fonctionnement étant basé sur la force d'attraction d'aimants permanents, aucune alimentation électrique n'est requise, ce qui permet d'utiliser MagSpring sans problème dans les fonctions de sécurité.
Les moteurs rotatifs comme source de données
En préparation : moteurs rotatifs dans les stations d'embouteillage
Mais OPTIMA ne compte pas s'arrêter là. L'entreprise prévoit d'équiper prochainement les stations de remplissage de ces actionneurs rotatifs. Andreas Seitz explique : « Des concepts similaires existent déjà. Le principe est le même que pour la capsuleuse, à ceci près qu'il s'agit ici d'un contrôle individuel et paramétrique du mouvement de l'aiguille de remplissage à chaque point de remplissage. Cela permet un remplissage optimal même pour les produits extrêmement sensibles, sujets à la ségrégation ou à la formation de mousse. » L'entreprise a déjà démontré l'efficacité de cette nouvelle technologie lors de tests de remplissage approfondis.
À plus long terme, le spécialiste des machines d'emballage prévoit d'étendre cette nouvelle technologie de scellage et de remplissage à d'autres secteurs et applications. Cependant, LinMot a encore du chemin à parcourir, comme le souligne Seitz aux responsables : « Outre les moteurs linéaires ATEX existants de LinMot, nous souhaitons des solutions permettant également l'utilisation des moteurs rotatifs et des servovariateurs en environnement ATEX. Il serait également très utile que les moteurs et l'électronique de commande soient intégrés dans un seul boîtier. » LinMot a répondu à cette demande et a déjà présenté des solutions préliminaires lors du salon SPS/IPC/DRIVES 2017.
