Dynamique dans l’industrie des machines de remplissage et de scellage. Depuis 2002 déjà, Zellwag AG fait confiance aux moteurs linéaires pour la réalisation de ses machines de remplissage et de scellage entièrement automatiques pour les produits pharmaceutiques et cosmétiques. Ils rendent les machines particulièrement productives, flexibles et économiques. C’est notamment pour cette raison que l’entreprise a pu placer avec succès ses machines dans de nombreuses applications dans lesquelles les produits sont remplis ou fermés de manière semi- ou entièrement automatique. Aujourd’hui, le constructeur des machines a complété son portefeuille par le haut de gamme avec la plateforme de machines modulaire Z-110g pour les gros lots, en misant à nouveau sur les avantages des moteurs linéaires dynamiques et compacts de LinMot.
Machine linéaire Z-201 S(Photo : Zellwag)
« Lorsqu’en 2002, nous avons remplacé les entraînements pneumatiques par des moteurs linéaires à des endroits décisifs de notre plateforme de machines de remplissage et de scellage Z-201, c’était pour des raisons importantes », explique le directeur de Zellwag AG, pour expliquer le passage aux entraînements directs à un moment où seules les entreprises très innovantes osaient se lancer dans cette nouvelle technique d’entraînement. « Seuls les moteurs linéaires nous permettaient d’augmenter la flexibilité et la performance des machines comme nous et les utilisateurs l’envisageaient ». Les facteurs décisifs sont ici la vitesse de déplacement plus élevée par rapport aux vérins pneumatiques, la précision accrue et les meilleures possibilités de régulation et de synchronisation des moteurs linéaires. « Les vérins pneumatiques présentent en outre l’inconvénient de se comporter différemment selon la température ambiante, ce qui fait qu’ils ne permettent guère d’atteindre la précision de répétition requise ». Les vérins pneumatiques doivent en outre être entretenus, alors que les moteurs linéaires ne nécessitent en fait aucun entretien.
Changement de produit par simple pression sur un bouton
Le fait que les paramètres de commande des entraînements électriques directs puissent être modifiés par le biais du logiciel a une influence encore plus forte sur la productivité, notamment pour les petites tailles de lots. Zellwag AG en a profité et a conçu ses machines pour le traitement de différents types et tailles d’emballages. Un changement de produit est ainsi possible sur simple pression d’un bouton, sans transformations ni ajustements coûteux. Mais depuis quelques années, une autre caractéristique des moteurs linéaires s’est imposée comme un élément important pour les utilisateurs: l’excellente efficacité énergétique des moteurs linéaires. « La consommation d’air comprimé des actionneurs pneumatiques est élevée, voire extrêmement élevée pour les processus de vissage », constate le directeur de Zellwag. Comme l’air comprimé doit être produit avec une grande quantité d’énergie, mais que peu de cette énergie « arrive » à l’actionneur sous forme de puissance de travail en raison du mauvais rendement du système d’air comprimé, l’utilisation des entraînements électriques avec un rendement de plus de 90% pour cent offre à l’utilisateur une possibilité de réduire les coûts d’exploitation et d’améliorer le bilan écologique.
La nouvelle plateforme de machines modulaire Z-110 de Zellwag est conçue pour les gros lots. Elle permet de réaliser des solutions de remplissage et de fermeture pour le remplissage de produits pharmaceutiques et cosmétiques liquides et en poudre. Elle est particulièrement flexible et productive grâce à l’utilisation de moteurs linéaires à la place de vérins pneumatiques. (Photo : Zellwag)
Les avantages des actionneurs linéaires électriques par rapport aux vérins pneumatiques
Zellwag opte à nouveau pour LinMot
Une nouvelle évaluation interne des technologies disponibles avant le lancement de la nouvelle plateforme de machines Z-110 a confirmé une nouvelle fois, comme on pouvait s’y attendre, les caractéristiques techniques, économiques et écologiques avantageuses des moteurs linéaires de LinMot. Ceci, ainsi que plus de 100 installations Z-201 vendues avec environ 500 axes linéaires installés sans pannes notables, ont incité les responsables de Zellwag AG à réaliser également les étapes de traitement décisives de la nouvelle plateforme de machines avec des moteurs linéaires de LinMot. Il s’agit notamment du remplissage (déplacement des unités de dosage), de la préhension et du placement du bouchon et du couvercle à visser ainsi que du centrage du tube ascendant, dans le cas où des têtes de pulvérisation à pompe sont utilisées comme bouchon. La Z-110 ainsi créée se caractérise par une structure modulaire conséquente et une utilisation extrêmement flexible grâce aux entraînements directs et aux nombreuses options. Elle est conçue pour le remplissage de liquides de viscosités très différentes, jusqu’aux poudres, et peut traiter des ampoules et des bouteilles en verre d’un diamètre de 15 à 40 mm et d’une hauteur de 24 à 100 mm. Selon l’équipement, l’installation peut produire jusqu’à 7 200 unités par heure.
Axe linéaire d’e-p-s avec moteur linéaire LinMot et axe de rotation supplémentaire monté pour la préhension, le placement et le vissage de têtes de pulvérisation de pompes ou de capuchons rotatifs. (Photo: Zellwag)
Puissant et compact : des axes linéaires avec des entraînements LinMot
La machine n’occupe cependant qu’une surface au sol de 3350 x 2280 mm, et ce bien que Zellwag n’ait fait aucun compromis en matière d’ergonomie et d’accessibilité. La construction très compacte des solutions LinMot, qui a permis à e-p-s (le fournisseur des axes vissés pour la Z-110 et l’intégrateur de systèmes de LinMot en Allemagne) d’allier haute performance et taille minimale, est pour beaucoup dans cette bonne accessibilité. Ainsi, les axes linéaires de type EDM30-300 EL, montés à plusieurs reprises, ne mesurent que 58 mm de large, mais supportent des couples de 40 Nm dans les directions X et Y et de 30 Nm dans la direction Z sur la bride de la pince. Sur toute la course de 300 mm, ils fournissent une force constante de plus de 250 N (avec alimentation par un régulateur de 15 A). Comme la machine peut comporter jusqu’à 16 entraînements directs grâce aux quatre stations de pompage pouvant se déplacer indépendamment et à un maximum de quatre axes Pick&Place avec des servomoteurs électriques montés comme axes de rotation (ainsi que les options supplémentaires), la forme compacte des axes linéaires était particulièrement importante lors de la construction de la Z-110.
« Les utilisateurs demandent des machines mobiles, nous avons donc intégré l’armoire électrique directement dans le bâti de la machine », ajoute le directeur de Zellwag. « C’est pourquoi nous devions ici aussi utiliser l’espace avec parcimonie ». Là encore, LinMot avait la solution adéquate dans son programme : les variateurs de la série E1130 de l’entreprise ne font que 40 mm de large, 250 mm de haut et 180 mm de profondeur, bien qu’ils puissent fournir un courant de pointe de 15 A dans la variante HC. Depuis, ces régulateurs performants assurent dans la Z-110 aussi bien la commande des moteurs linéaires que des servomoteurs rotatifs et communiquent avec la commande de la machine via l’interface Profibus (DP) en option.
La commande des moteurs linéaires et des servomoteurs de la Z-110 est assurée par des servocontrôleurs LinMot particulièrement compacts avec interface Profibus (DP) et courant maximal de 15 A (Photo: Zellwag)
Un ressort magnétique soulage le moteur linéaire
Les axes du moteur linéaire montés verticalement dans la Z-110 sont soutenus mécaniquement par MagSprings. Ce « ressort magnétique » de LinMot fournit une force constante sur toute la plage de course, indépendamment de la position, de la vitesse ou de la position de montage, et compense ainsi le poids de l’axe linéaire. Le moteur ne doit plus fournir que les forces dynamiques et peut donc agir plus rapidement et être dimensionné plus petit. Si la force du MagSpring est choisie plus grande que le poids de la masse de la charge, la charge peut être mise dans une position sûre en cas de coupure de courant. Les MagSprings ne nécessitent en outre aucun entretien, sont insensibles à l’usure et ne prennent que peu de place. « Le package global de LinMot ou d’e-p-s est exceptionnel », juge le directeur en conclusion. « Il y avait certes déjà de nombreux concurrents qui voulaient entrer en lice avec nous. Mais il s’est avéré par la suite qu’ils ne pouvaient ou ne voulaient finalement pas faire face à la tâche. Cela nous conforte dans notre choix de miser sur la solution e-p-s et LinMot qui était et reste toujours la meilleure ».
Un « ressort magnétique » compense le poids des axes verticaux et soulage le moteur linéaire, ce qui lui permet de réagir de manière plus précise et dynamique. En même temps, la consommation d’énergie est réduite. (Photo : Zellwag)
