Des contrôleurs de mouvement pour plus de flexibilité des machines d'emballage

ESATEC, une société française spécialisée dans la fabrication de machines de packaging, a développé dernièrement une machine d'emballage très flexible nommée Turbomailing. Cette machine est capable de positionner et de coller presque tous types de produits rigides et souples, qu'ils soient prédécoupés ou à partir de bobine, sur n'importe quel support ou étui en carton, puis de plier les contenants. Il peut s'agir, par exemple, d'échantillons de parfum ou de cosmétiques, de cartes cadeaux, de Blu-rays et de DVD, ainsi que de sachets pour poudres, liquides ou aliments. A2C, la société sœur d'ESATEC, utilise déjà ce type de machine d'emballage Turbomailing dans son usine de Puymoyen près d'Angoulême, en France. La société est spécialisée dans les opérations d'emballage pour les industries cosmétiques et alimentaires et, grâce à ses machines, elle est en mesure de répondre extrêmement rapidement aux exigences les plus diverses et variées des clients.

Emballage individuel pour échantillons de parfums et de cosmétiques

À Puymoyen, la nouvelle machine ESATEC est utilisée pour emballer à l’unité des échantillons de cosmétiques et de parfums destinés à la promotion des ventes. Différents modes opératoires permettent d'accueillir jusqu'à trois échantillons différents sur un même support et, si nécessaire, de les combiner également avec des notices d'utilisation. Les échantillons et les supports sont d'abord introduits dans la machine sur un tapis roulant et sont mis en place dans la station de chargement par un dispositif d’alimentation à friction. Un robot delta à quatre axes et un autre système breveté de Pick & Place à cinq axes placent les échantillons sur le support, qui est ensuite plié en deux ou trois. Selon la spécification du produit, entre 6 000 et 10 000 unités emballées de haute qualité sont ainsi créées par heure. Les temps de cycle sont donc extrêmement courts, ce qui signifie que des entraînements très réactifs sont indispensables. Les composants Yaskawa ont donc été choisis à la fois pour l’aspect robotique et pour les axes asservis, et cela pour de nombreuses raisons.

Chargement rapide grâce au Pick & Place

Le robot delta D4 de type Codian, par exemple, utilisé dans la machine d'emballage, possède quatre axes contrôlés avec une grande précision, ce qui le rend idéal pour de telles applications de Pick & Place. Il est capable de positionner de tout-petits produits dans un espace des plus restreint avec rapidité et au millimètre près avec une répétabilité de 0,1 mm. La seconde unité de Pick & Place quant à elle est plus adaptée aux objets plats, car la forme du produit n'a aucune importance pour ce robot. Equipé d'un système de vision par caméra, le robot delta attrape les éléments sur un convoyeur dédié. Puis il place ces éléments sur des systèmes de transport via un dispositif d’alimentation à friction.

Les servomoteurs de la série Sigma-7 assurent toutes les autres tâches d'entraînement associées au chargement de la machine et à l'emballage des échantillons de cosmétiques et de parfums. Deux de ces axes entraînent le tapis roulant principal tandis que deux autres assurent avec précision l'espacement des produits sur le convoyeur à friction. Les cinq axes du système breveté de Pick & Place sont également mis en mouvement par ces entraînements et par un servomoteur Sigma-7 supplémentaire installé au niveau de l'unité de pliage.

Densité de puissance élevée et mise en service simple

Ces systèmes d'entraînement ont été utilisés pour de nombreuses raisons. Par exemple, lors du développement des servomoteurs de la série Sigma-7, l'accent a été mis sur des caractéristiques telles que la rapidité de démarrage, le rendement élevé et la fiabilité opérationnelle maximale, qui ont profité aux concepteurs de la machine d'emballage. Il y avait également un grand choix de références produits. Les servomoteurs couvrent une gamme de puissances allant de 50 W à 15 kW pour des tensions d'alimentation de 200 V et 400 V, et ils sont extrêmement compacts et très silencieux en fonctionnement. La série comprend des servovariateurs compacts à un ou deux axes pour du 200 V ou 400 V également. Ils peuvent être alignés sans problème dans l'armoire de commande et peuvent être facilement reliés en série (Daisy Chain) en cas de besoin. Cela réduit le travail d'installation nécessaire. Il y a également un autre avantage en matière d'espace car à des températures ambiantes allant de -5° C à +55° C, aucun refroidissement supplémentaire n'est nécessaire. Les servos se distinguent par une résolution impressionnante (codeur absolu 24 bits intégré), une dynamique élevée ainsi que des fonctions telles que la suppression des vibrations, la suppression des fréquences de résonance de la machine et une fonction tuning-less pour une mise en service simple.

Contrôleur compact pour servomoteurs et robots

Les axes asservis et le robot delta peuvent être commandés à l'aide d'un seul contrôleur. Cela est possible grâce au contrôleur de machine compact MP3300iec RBT utilisé dans la machine Turbomailing. Yaskawa a recommandé cette solution au spécialiste français des machines d'emballage, principalement car ce contrôleur permet de standardiser la programmation de toute l’application à l'aide d'un seul outil logiciel et de blocs fonctionnels standard PLCopen spécifiques à Yaskawa, qui sont disponibles gratuitement et qui simplifient considérablement la programmation du système. Les fonctions intégrées comprennent également des outils de visualisation, des systèmes de caméra et de nombreuses autres fonctionnalités. Avec cette solution, il est même possible de piloter des robots sans avoir besoin d'un dispositif de programmation complémentaire (teachbox) ou même de connaître le langage propriétaire de programmation du robot. La séquence de mouvement des différents axes du robot est calculée dans le firmware du contrôleur de machine et transférée au contrôleur du robot. Le programmeur peut ainsi se concentrer sur l'application sans avoir à se soucier de la technologie complexe sous-jacente.

Les axes d'asservissement peuvent également être programmés dans le même environnement logiciel. Grâce au bus Ethernet Mechatrolink-III en temps réel, le contrôleur compact permet de synchroniser facilement les robots et les servomoteurs. Le contrôleur de mouvement prend tout son sens lorsqu'il est combiné avec les systèmes d'entraînement Sigma-7 car jusqu'à 62 axes réels ou virtuels peuvent être contrôlés de cette manière. En plus des données process, les servo-systèmes fournissent également au contrôleur des informations d'état telles qu'une analyse des vibrations. Ces données permettent de tirer des conclusions sur l'état de l'ensemble du système et de planifier efficacement la maintenance. Dans l'ensemble, cela permet d'obtenir les meilleures conditions pour de puissantes applications de Motion comme décrit pour la machine d'emballage ESATEC.