Quand l’automatisation concilie mouvements complexes et précision

Pour estampiller à chaud et positionner avec précision un emblème doré sur un matériau continu composé de sachets et recouvert de papier, la société Ungerechts Maschinenbau GmbH a développé une machine spéciale qui met en œuvre des solutions d’automatismes Pilz Motion Control.

Pour mettre en évidence la qualité de ses produits à base de cacao et pour se positionner comme fournisseur prestigieux, un fabricant de chocolat réputé fait estampiller sur son conditionnement un emblème doré. Pour qu’il soit toujours placé au même endroit, des machines sont nécessaires afin de concilier avec précision les tâches de commande et de mouvement complexes. Pour ce faire, il a fait appel à la société de construction de machines Ungerechts Maschinenbau GmbH qui s’est spécialisée dans la fabrication de poinçonnages en forme de fenêtres et de machines à fabriquer des sachets de différents formats destinés à la production d’emballage. Dans cette entreprise, il s’agit presque toujours de gérer la coordination d’un nombre important et variable d’entraînements. Depuis des années, cette société basée à Mönchengladbach, en Allemagne, a opté pour les produits de la série Pilz Motion Control (PMC) de Pilz qui permet de réaliser des solutions globales pour l’automatisation de machines, de leur fonctionnement au mouvement d’entraînements hautement dynamiques, en passant par la commande et en incluant tous les aspects de sécurité. » Nous apprécions tout particulièrement la grande précision des systèmes PMC, en combinaison avec la technique de régulation et la technique d’asservissement de Pilz « , souligne Rainer Ungerechts, dirigeant de l’entreprise. Dès la phase de conception de la nouvelle machine d’estampillage à chaud sur film, le choix s’est donc naturellement porté sur Pilz, basé à Ostfildern, en Allemagne. Le cahier des charges était clair : apposer, lors de la procédure d’estampillage à chaud, à un emplacement prévu, un film doré sur un matériau continu composé de sachets et recouvert de papier. Autre exigence : contrairement aux systèmes existants, la précision devait être nettement améliorée et les chutes devaient être sensiblement minimisées. Au cœur de la machine se trouvent un système d’enroulage et de déroulage du matériau composé de sachets et du film doré ainsi qu’une unité d’estampillage à chaud du film. Ce qui, à première vue semble très simple, recèle en fait de nombreux défis : le matériau d’emballage qui sort du rouleau est déjà imprimé et comporte des marquages indiquant la position exacte de la fin de l’estampillage doré. Dans le cas présent, il fait 33 cm de largeur, la machine pouvant accepter des rouleaux dont la largeur peut atteindre 1 m.L’entraînement du rouleau impose le rythme : il est le maître dans le système et tire vers l’avant le film à 80 m/min, de manière constante. Tous les autres entraînements se comportent comme des esclaves et s’ajustent en fonction de celle du rouleau. Un » pantin » situé sur la bande de papier s’assure que ce dernier est correctement tendu. La valeur de consigne pour l’enroulement du rouleau est déterminée par une saisie du diamètre du rouleau.

Les données de consigne introduites par l’opérateur

Le process est exécuté dans l’unité d’estampillage à chaud du film. Avec une vitesse constante, le matériau composé de sachets effleure l’estampilleur qui est activé à intervalles réguliers et applique, avec la précision d’un orfèvre, à l’emplacement prévu, le film doré de forme arrondie et large de 7 cm, nécessaire pour l’emblème. Avec la même précision, l’estampillage en relief suit, empreignant un relief dans le film doré appliqué précédemment. Parallèlement, un capteur contrôle en continu la position et procède au réajustement automatique en cas d’écart éventuel. Techniquement, les entraînements du rouleau de film doré et l’estampilleur fonctionnent à la même vitesse que la bande de film composée de sachets, à savoir précisément avec le temps nécessaire pour appliquer une impression sur une longueur de 42 mm. Le cylindre d’estampillage dont la circonférence est de 350 mm effectue d’abord une rotation sans contact avec une vitesse constante, avant d’accélérer pour atteindre la vitesse de synchronisation nécessaire pour entrer en contact avec le matériau d’emballage. Ensuite, l’estampilleur se détache du papier et passe en mode veille. Au conditionnement suivant, la procédure reprend quoique, en réalité, cela se passe tellement vite que les différentes phases peuvent à peine être perçues par l’œil. Conjointement avec des variateurs de puissance PMCtendo DD, des moteurs synchrones PMCtendoAC de Pilz veillent à ce que le démarrage et le freinage soient rapides et précis et à ce que la position soit absolument exacte.L’élément central de la solution d’entraînement est le système de commande PMCprimo 16+ de Pilz qui peut également réaliser des tâches complexes de commande et de mouvement de plusieurs axes. D’une manière simple, l’opérateur saisit sur le terminal de commande les données de consigne (par exemple, la longueur des sachets, la position du morceau à estampiller, etc.) et le système calcule les profils de mouvement pour le temps de fonctionnement. » Une modification est de ce fait effectuée rapidement, l’usure et les chutes sont moindres et la précision ainsi que la productivité augmentent « , souligne Rainer Ungerechts. dirigeant de la société Ungerechts Maschinenbau GmbH.En sa qualité de fournisseur de solutions et de prestations de services, Pilz a pris en charge, en étroit partenariat avec Ungerechts Maschinenbau GmbH, la planification matérielle, la création logicielle et la mise en service. Le développement du prototype de la machine d’estampillage sur film chaud ayant convaincu la société Ungerechts Maschinenbau GmbH, la production en série devrait débuter prochainement.