Vers les étoiles et au-delà – Les machines de remplissage et de scellage de Zellwag AG
3 février 2022
Dynamique dans l'industrie des machines de remplissage et de scellage. Depuis 2002, Zellwag AG utilise des moteurs linéaires pour la réalisation de ses machines de remplissage et de scellage entièrement automatiques destinées aux produits pharmaceutiques et cosmétiques.
Elles rendent les machines particulièrement productives, flexibles et économiques. C'est l'une des raisons pour lesquelles l'entreprise a pu positionner avec succès ses machines dans de nombreuses applications où les produits sont remplis ou scellés de manière semi-automatique ou entièrement automatique. Aujourd'hui, le constructeur d'installations complète son offre avec la plateforme modulaire Z-110g pour les grands lots, s'appuyant une fois de plus sur les avantages des moteurs linéaires dynamiques et compacts de LinMot.
Machine linéaire Z-201 S (Photo : Zellwag)
« Lorsque nous avons remplacé des pièces essentielles de notre plateforme de remplissage et de scellage Z-201 par des entraînements pneumatiques en 2002 Moteurs linéaires « Il y avait des raisons impérieuses de les remplacer », explique le directeur général de Zellwag AG, la transition vers les entraînements directs à une époque où seules les entreprises très innovantes osaient adopter cette nouvelle technologie d'entraînement.
« Seuls les moteurs linéaires nous ont permis d’accroître la flexibilité et les performances des machines comme nous et les utilisateurs l’avions envisagé. » Les atouts majeurs des moteurs linéaires, par rapport aux vérins pneumatiques, résident dans leur vitesse de déplacement plus élevée, leur précision accrue et leurs meilleures possibilités de contrôle et de synchronisation.
Les vérins pneumatiques présentent également l'inconvénient de se comporter différemment selon la température ambiante, ce qui rend difficile l'obtention de la répétabilité requise. De plus, ils nécessitent un entretien, contrairement aux moteurs linéaires qui n'en requièrent pratiquement aucun.
Changement de produit par simple pression d'un bouton
La possibilité de modifier les paramètres de contrôle des entraînements directs électriques via un logiciel a un impact encore plus important sur la productivité, notamment pour les petites séries.
Zellwag AG a tiré parti de cette situation et a conçu ses machines pour traiter différents types et tailles de contenants. Cela permet de changer de produit d'une simple pression sur un bouton, sans modifications ni réglages fastidieux. Depuis plusieurs années, une autre caractéristique des moteurs linéaires attire de plus en plus l'attention des utilisateurs : leur excellente efficacité énergétique. « La consommation d'air comprimé des actionneurs pneumatiques est élevée, et extrêmement élevée lors des opérations de vissage », souligne le directeur général de Zellwag.
Étant donné que l'air comprimé nécessite un apport énergétique important pour être généré, mais qu'une petite partie seulement de cette énergie est transférée à l'actionneur sous forme de travail en raison du faible rendement du système d'air comprimé, l'utilisation de moteurs électriques avec un rendement supérieur à 90 % offre à l'utilisateur un moyen de réduire les coûts d'exploitation et d'améliorer l'empreinte environnementale.
La nouvelle plateforme modulaire Z-110 de Zellwag est conçue pour les grandes séries. Elle permet la mise en œuvre de solutions de remplissage et de fermeture pour les produits pharmaceutiques et cosmétiques liquides et en poudre. L'utilisation de moteurs linéaires au lieu de vérins pneumatiques lui confère une flexibilité et une productivité particulièrement élevées. (Photo : Zellwag)
Zellwag choisit à nouveau LinMot
Une évaluation interne récente des technologies disponibles, menée en amont du lancement de la nouvelle plateforme machine Z-110, a, comme prévu, confirmé les atouts techniques, économiques et environnementaux des moteurs linéaires LinMot. Ce constat, conjugué à la vente de plus de 100 systèmes Z-201, totalisant environ 500 axes linéaires installés et ne présentant aucune défaillance significative, a convaincu la direction de Zellwag AG d'intégrer les moteurs linéaires LinMot aux étapes de traitement critiques de cette nouvelle plateforme.
Ce processus comprend le remplissage (unité de dosage), la préhension et le positionnement du bouchon et du capuchon à vis, ainsi que le centrage du tube plongeur si des têtes de pulvérisation sont utilisées comme fermetures. La Z-110 ainsi obtenue se caractérise par sa conception modulaire et, grâce à ses entraînements directs et à ses nombreuses options, offre une flexibilité exceptionnelle. Elle est conçue pour le remplissage de liquides de viscosités variées, y compris les poudres, et peut traiter des ampoules et des flacons en verre de 15 à 40 mm de diamètre et de 24 à 100 mm de hauteur. Selon la configuration, le système peut produire jusqu'à 7 200 unités par heure.
Axe linéaire en EPS avec moteur linéaire LinMot et axe rotatif supplémentaire pour la préhension, le positionnement et le vissage des têtes de pulvérisation de la pompe ou des capuchons rotatifs. (Photo : Zellwag)
Puissants et compacts : axes linéaires avec entraînements LinMot
Malgré un encombrement réduit à seulement 3 350 x 2 280 mm, la machine n'a fait aucun compromis sur l'ergonomie et l'accessibilité. Cette excellente accessibilité est notamment due à la conception très compacte des solutions LinMot, qui a permis à eps (fournisseur des axes à vis pour la Z-110 et intégrateur système de LinMot en Allemagne) d'allier hautes performances et dimensions minimales. Par exemple, les multiples axes linéaires EDM30-300 EL, d'une largeur de seulement 58 mm, supportent des couples de 40 Nm sur les axes X et Y et de 30 Nm sur l'axe Z au niveau de la bride de préhension. Sur toute la course de 300 mm, ils délivrent une force constante supérieure à 250 N (avec un contrôleur de 15 A). Étant donné que la machine peut inclure jusqu'à 16 entraînements directs via jusqu'à quatre stations de pompage mobiles indépendantes et un maximum de quatre axes de prélèvement et de placement avec servomoteurs électriques montés comme axes rotatifs (ainsi que les options supplémentaires), la conception compacte des axes linéaires était particulièrement importante dans la conception de la Z-110.
« Les utilisateurs exigent des machines mobiles, nous avons donc intégré l'armoire de commande directement dans le bâti », ajoute le directeur général de Zellwag. « Par conséquent, l'encombrement était également crucial. » LinMot disposait de la solution idéale dans sa gamme de produits : les servovariateurs de la série E1130 ne mesurent que 40 mm de large, 250 mm de haut et 180 mm de profondeur, même si la version HC peut fournir un courant de crête de 15 A. Ces variateurs haute performance pilotent depuis lors les moteurs linéaires et les servomoteurs rotatifs de la Z-110 et communiquent avec le système de commande de la machine via l'interface Profibus (DP) en option.
Puissants et compacts : axes linéaires avec entraînements LinMot
Les axes des moteurs linéaires installés verticalement dans le Z-110 sont supportés mécaniquement par MagSpringsCe « ressort magnétique » de LinMot délivre une force constante sur toute la course, indépendamment de la position, de la vitesse ou de l'orientation d'installation, compensant ainsi le poids de l'axe linéaire. Le moteur n'a plus qu'à générer les forces dynamiques et peut donc fonctionner plus rapidement et être plus compact. Si la force du ressort magnétique est supérieure au poids de la charge, celle-ci peut être déplacée vers une position sûre en cas de coupure de courant. Les ressorts magnétiques sont également sans entretien, insensibles à l'usure et très peu encombrants. « L'offre globale de LinMot et eps est exceptionnelle », conclut le directeur général. « Bien que de nombreux concurrents aient tenté de collaborer avec nous, il est apparu clairement par la suite qu'ils ne pouvaient ou ne voulaient finalement pas relever le défi. Cela confirme notre conviction que le choix d'eps et de LinMot était, et reste, la bonne décision. »
