Une performance maximale pour les machines de remplissage de sachets

La technologie d’entraînement de FAULHABER apporte dynamisme, précision et haute disponibilité dans un espace réduit aux machines d’emballage de Scaldopack.

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Dans les machines d’emballage, la vitesse est primordiale. Les produits doivent être remplis et fermés de manière fiable et préparés pour l’expédition en des cycles aussi courts que possible. Lorsqu’en plus, il s’agit de conditionner des denrées alimentaires, des exigences strictes en matière d’hygiène s’appliquent également. Pour que les coûts totaux de possession restent faibles, les interventions de maintenance doivent être aussi rares que possible et les arrêts non planifiés évités. La liste des exigences est donc longue et ne concerne pas que la machine d’emballage en elle-même, mais aussi les composants utilisés, comme notamment la technologie d’entraînement. Cet article décrit des machines de remplissage de sachets qui conditionnent des produits très visqueux (alimentaires ou non) ou contenant des particules.

Figure 1 : Système d’insertion de bouchons et de remplissage de sachets.

L’entreprise belge Scaldopack développe, fabrique et entretient des machines innovantes d’insertion de becs verseurs, de remplissage et de fermeture de sachets. Les Belges attachent une grande importance à la qualité élevée des emballages produits, à un faible taux de défauts, à une vitesse de production stable ainsi qu’à une disponibilité maximale des machines. La flexibilité joue également un rôle essentiel : les systèmes peuvent être transformés pour un nouveau lot en très peu de temps. Selon le type de machine et l’application, les temps de changement de format se limitent à quelques heures, voire même à moins de 30 minutes. Tous les systèmes sont en outre conçus de manière à nécessiter peu de maintenance, et celle-ci peut être effectuée rapidement. Cela contribue également à maintenir les coûts totaux de possession des machines à un niveau bas.

Le remplissage de produits alimentaires et non alimentaires
Outre les systèmes de remplissage de sachets, Scaldopack propose également des machines d’insertion de becs verseurs qui insèrent les bouchons dans des sachets de différentes tailles (figure 1). Les machines de remplissage se distinguent par leur débit, soit le nombre d’emballages pouvant être remplis par minute, ainsi que par le type de sachet rempli. Le Smartfiller Ecoline, par exemple, séduit par sa flexibilité : il est non seulement capable de remplir des sachets, mais aussi des bouteilles et d’autres récipients. Le Monofiller Multihead 4, quant à lui, avec sa tête multiple, permet de remplir jusqu’à 120 unités par minute et peut être utilisé aussi bien pour des denrées alimentaires que pour des produits très visqueux ou contenant des particules. Parmi les produits non alimentaires typiques figurent notamment les gels, les shampoings, les lotions, les savons liquides, les après-shampoings, les détergents, les assouplissants, les huiles automobiles ou encore les colles. Du côté alimentaire, le système peut remplir des produits tels que des aliments pour bébés, des dips, du houmous, des sauces, du beurre de cacahuète, du miel, du yaourt, des jus ou encore des boissons alcoolisées. Ainsi , un fabricant de gels énergétiques pour sportifs mise sur les systèmes de Scaldopack. Ces gels sont particulièrement utilisés par les sportifs d’endurance qui doivent fournir des performances de haut niveau et nécessitent donc un apport énergétique rapide et ciblé ainsi qu’un rééquilibrage fiable en électrolytes (figures 2 a–c).

Figures 2a-c : Un exemple d’application typique est l’emballage de gels énergétiques, mais aussi de dips, houmous, sauces et de nombreux autres produits alimentaires. Des produits non alimentaires comme les gels, shampoings, lotions, savons liquides, etc. peuvent également être conditionnés de cette manière.

Des performances élevées pour l'emballage
Les machines d'emballage elles-mêmes doivent également offrir des performances de haut niveau. Elles fonctionnent souvent en continu, 24 heures sur 24, sept jours sur sept. Les arrêts pour maintenance, qu’ils soient planifiés ou non, coûtent rapidement chers et doivent donc être évités autant que possible. Quiconque investit dans une telle installation prend toujours en compte le coût total de possession (TCO). Outre les coûts d’acquisition, les coûts de maintenance, la qualité de la production et la prévention des défauts de production sont des facteurs déterminants. Ce qui vaut pour l’installation vaut également pour les composants qui la composent. La technologie d'entraînement utilisée est donc, elle aussi, soumise à des exigences maximales en matière de performance (figures 3 a–c).

Figures 3a-c : Vue détaillée d’une installation d’emballage. (Droits d'auteur

Entraînements linéaires directs avec capteurs à effet Hall intégrés
Pour garantir un fonctionnement fluide et efficace des machines, Scaldopack mise sur les moteurs C.C. sans balais de FAULHABER (figure 4). Les entraînements linéaires directs avec capteurs à effet Hall intégrés offrent une précision de positionnement allant jusqu’à 0,1 mm avec des accélérations pouvant atteindre 4 G. Les sachets peuvent ainsi être déplacés rapidement et avec une grande exactitude vers la position de remplissage, où ils sont ensuite remplis de la quantité exacte de produit, bouchés, puis empilés dans des présentoirs en vue de leur expédition ou de leur mise en vente. L’espace au sol étant souvent coûteux et donc limité en production, les machines doivent être aussi compactes que possible. Il est donc avantageux que l’unité d’entraînement, elle aussi, soit peu encombrante. Malgré leur faible volume (22 x 22 x 74 mm), les moteurs utilisés développent une force de pointe de 27 N et offrent une fiabilité exceptionnelle sur le long terme : à la différence des composants pneumatiques traditionnels, ils peuvent fonctionner près de trois ans en continu sans maintenance. Cela correspond parfaitement à l’objectif des fabricants de proposer des équipements nécessitant le moins d’entretien possible.

Figure 4 : Des moteurs C.C. sans balais de FAULHABER avec capteurs à effet Hall intégrés positionnent les sachets avec rapidité et précision.

Outre la fiabilité des entraînements, la facilité d’intégration et d’utilisation des machines constitue également un facteur décisif. Les contrôleurs de mouvement haute dynamique utilisés MC 3603 (figure 5) assurent le contrôle de la position. Grâce à des interfaces de communication standardisées telles que RS232, EtherCAT ou CAN, les valeurs de consigne peuvent être spécifiées facilement pour la régulation et l’entraînement s’intègre sans difficulté dans l’environnement d’automatisation. Dans notre application concrète, la compatibilité CiA402 du contrôleur de mouvement utilisé permet une intégration directe dans le système de contrôle EtherCAT de l’installation de remplissage. Ce contrôleur ne simplifie pas seulement l’intégration, mais également les tests nécessaires. Les systèmes d’entraînement et la machine peuvent ainsi être parfaitement synchronisés entre eux pour garantir des performances optimales. Cette application illustre clairement le rôle crucial que joue une technologie d’entraînement dynamique, précise, compacte, nécessitant peu de maintenance et facile à intégrer dans l’industrie de l’emballage automatisé.

Figure 5 : Le contrôleur de mouvement MC 3603 accomplit le contrôle de l’entraînement et communique avec l’environnement d’automatisation.

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