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IP 15 30-04-2014

La nouvelle génération de machines d'emballage

La nouvelle génération de machines d'emballage

La nouvelle génération de machines d'emballage

À quoi ressembleront les machines d'emballage de demain ? Pour les utilisateurs comme les constructeurs, la nouvelle génération doit être sans armoire (1), adaptable (2), simple (3), efficace (4) et prête pour l'industrie connectée (5), afin de permettre une utilisation optimale de l'espace de production. Avec des machines d'emballage innovantes, capables de répondre avec flexibilité à différents formats ou événements de processus, il devient possible de produire des quantités réduites de manière é conomique. Les machines de dernière génération doivent être faciles à utiliser et à diagnostiquer. Elles doivent aussi être préparées aux nouvelles possibilités de l'industrie connectée, en prenant en charge l'intégration de la production au monde de l'informatique.

Conscient de ces besoins, Rexroth a redéfini au cours des trois dernières années les technologies d'automatisation des machines d'emballage à l'aide de nombreuses innovations matérielles et logicielles. Plusieurs constructeurs de machines présents au salon interpack 2014 ont déjà intégré les nouvelles technologies de Rexroth afin de se démarquer de la concurrence.

Par exemple, la société Gerhard Schubert GmbH présente la toute première machine d'emballage sans armoire au monde au salon interpack 2014. Pour réaliser cette prouesse, l'équipementier a utilisé le système d'entraînement sans armoire de commande IndraDrive Mi. Le point fort des servomoteurs IndraDrive Mi est leur capacité à pouvoir être intégrés directement et immédiatement à l'extérieur comme à l'intérieur de la machine avec tous les composants nécessaires, par exemple les modules d'alimentation et secteur. Résultat : Armoire de commande complètement supprimée pour une flexibilité totale.

Seul un contrôleur d'un courant maximum de 36 A est disponible à proximité du moteur. Il bénéficie d'une classe de protection IP65, tout comme les nouveaux modules d'alimentation et secteur sans armoire. Le module secteur rassemble un filtre, un régulateur et même une protection dans un seul équipement. L'alimentation avec récupération d'énergie, l'électronique de commande, la résistance de freinage et les transistors de freinage sont intégrés au module d'alimentation. De la même façon que la réaffectation des composants électroniques d'entraînement de l'armoire de commande directement dans le moteur de la machine, les composants habituels d'armoire de commande (alimentation et filtre par exemple) peuvent désormais être incorporés à la machine grâce aux nouveaux modules IndraDrive Mi. La machine peut ainsi être connectée directement au réseau d'alimentation.

Schubert a placé les entraînements sans armoire l'un à côté de l'autre dans la machine. En raison des niveaux de puissance élevés, les contrôleurs situés près du moteur sont montés sur une plaque de refroidissement. Cela évite de devoir câbler chaque contrôleur en série. Au lieu de cela, l'installateur les connecte via le nouveau connecteur hybride conçue par Rexroth. Ces composants de connexion protégés pour la communication et l'alimentation se branchent simplement sur les unités IndraDrive Mi adjacentes. Cela réduit encore les besoins de câblage et protège les connexions lors du nettoyage. Schubert a ainsi pu réduire considérablement les besoins de câblage et supprimer totalement l'armoire de commande pour la technologie d'entraînement.

Schubert fait partie des premiers à avoir démontré que la machine d'emballage de nouvelle génération pouvait être sans armoire à condition de systématiquement faire appel à une technologie d'entraînement décentralisé. Rexroth, en tant que partenaire de développement et système, a créé les conditions préalables essentielles à la technologie d'automatisation.

En supprimant l'armoire de commande, IndraDrive Mi apporte un gain de place, mais réduit aussi les besoins de refroidissement et de câblage associés jusqu'à 90 % respectivement. Il suffit de connecter le premier entraînement au module d'alimentation. Les autres entraînements sont ensuite connectés en série via un câble. En règle générale, un mécanisme d'entraînement peut comporter jusqu'à 20 unités IndraDrive Mi sur un harnais de câbles de 200 mètres maximum. Selon la consommation électrique, la longueur des câbles et les options choisies, un nombre bien plus important d'entraînements peuvent être commutés en série.

La modularisation des concepts de machine nécessite notamment des entraînements décentralisés et intelligents, ainsi que des interfaces standardisées pour la communication. Dans sa nouvelle machine d'emballage sans armoire, comme dans tous ses autres produits, Schubert a donné la priorité au bus d'automatisation Sercos. Avec l'interface multi-Ethernet via Sercos, IndraDrive Mi est aussi compatible avec tous les protocoles Ethernet courants (ProfiNet, EtherNet/IP, EtherCAT, etc.), le tout dans un seul équipement. Le matériel reste identique, le choix intervient uniquement au niveau logiciel. En outre, une connexion avec Profibus peut être créée via une passerelle. Avec cette fonctionnalité, IndraDrive Mi s'impose comme l'entraînement sans armoire de commande le plus universel en termes de connectivité, ce qui permet aux constructeurs de machines de réduire considérablement les problèmes liés aux variantes de matériel.

La modularisation systématique signifie un transfert de plus en plus important des fonctions de commande à des modules de machine individuels. Avec la commande intégrée à l'entraînement de Rexroth, les fonctions d'entraînement, le contrôle du mouvement et la logique d'exécution fusionnent pour former une plateforme d'automatisation ouverte. Baptisé Motion Logic, ce système conforme à la norme CEI 61131-3 régule aussi les tâches de mouvement complexes. La commande d'entraînement Rexroth peut coordonner en temps réel neuf unités IndraDrive Mi configurés en tant qu'esclaves. Le constructeur de machines peut ainsi résoudre des fonctions partielles complexes de la machine grâce à la technologie d'entraînement intelligent, en fournissant ces fonctions partielles sous forme de modules (machines) logiciels - même si différents contrôleurs d'automate sont utilisés.))

Adaptabilité pour plus de flexibilité et de dynamique

Outre la suppression de l'armoire de commande, les utilisateurs finaux réclament surtout des machines plus flexibles pour les petites séries, à la productivité accrue grâce à une dynamique maximale dans tous les mouvements. Pour ce faire, Rexroth a intégré des fonctionnalités logicielles adaptables au niveau de la commande comme de l'entraînement.

Au niveau de la commande, la fonctionnalité adaptable FlexProfile ajuste la machine aux changements de format et de produit sans aucune programmation supplémentaire. Cette fonction de commande d'IndraMotion MLC crée de manière indépendante des relations de mouvement entre les entraînements connectés. Il suffit à l'équipementier de spécifier les paramètres ; l'utilisateur final peut ensuite régler rapidement la machine pour les nouvelles conditions de processus d'une simple pression sur un bouton. Cela augmente la disponibilité, surtout pour les petites séries.

Au niveau de l'entraînement, la fonction logicielle d'atténuation active des vibrations augmente la dynamique et réduit donc les temps de cycle. Elle compense automatiquement les changements de paramètres de processus. De cette façon, les composants de l'axe mécanique peuvent fournir une dynamique accrue sans vibrations de résonance. Un exemple d'application pratique : le transport de liquides dans des conteneurs non scellés comporte toujours un risque de déversement, susceptible de contaminer la machine et de nécessiter un nettoyage. Pour cette raison, les constructeurs de machines se trouvent souvent dans l'impossibilité d'exploiter toute la dynamique des servomoteurs. L'atténuation active des vibrations empêche le déversement des liquides transportés pendant le freinage et l'accélération. Les équipementiers l'utilisent pour augmenter la dynamique de mouvement, réduire les temps de cycle total et renforcer la sécurité des processus des machines d'emballage de dernière génération. Un simple paramétrage suffit également pour cette fonction prédéfinie.

Plus simple d'utilisation au quotidien

D'un côté, l'utilisateur final veut une machine capable de remplir des tâches plus complexes ; de l'autre, le fonctionnement et la maintenance de ces machines doivent être aussi simples que possible. Rexroth a résolu cette contradiction apparente à l'aide de nouveaux dispositifs de commande et de fonctionnalités logicielles innovantes.

L'avènement mondial des smartphones et tablettes a transformé les comportements d'utilisation de manière irréversible. Le clavier et la souris ont fait place à des écrans tactiles permettant un contrôle intuitif grâce à la commande gestuelle. L'utilisateur final apprécie ce type de fonctionnement sur les machines, qui lui est familier de par son utilisation d'appareils mobiles personnels, car cette solution lui permet d'utiliser son appareil mobile personnel et réduit les coûts de formation et les erreurs d'utilisation.

Rexroth propose deux méthodes pour cela. La première prend la forme d'une nouvelle génération d'unités de commande conçues spécialement pour les commandes gestuelles modernes. La gamme de produits compatibles est vaste, des terminaux opérateur compacts (avec Windows Embedded Compact 7) reposant sur un contrôleur aux grands écrans utilisés avec les PC industriels. L'utilitaire unique pour l'ensemble des terminaux opérateur simplifie la configuration des interfaces utilisateur.

La deuxième méthode, totalement inédite, est rendue possible par Open Core Engineering et la technologie d'interface innovante Open Core Interface : les smartphones et tablettes peuvent désormais être intégrés facilement aux systèmes d'automatisation. Pour ce faire, les constructeurs de machines créent des applications mobiles dans tous les systèmes d'exploitation courants. IndraMotion MLC, une fonctionnalité spéciale de Rexroth Control permet un accès étendu au noyau de commande par les constructeurs de machines, même pour les fonctions dans les langages de programmation et systèmes d'exploitation, Apple iOS et Google Android inclus. De cette façon, les applications mobiles peuvent utiliser les fonctions des smartphones et tablettes respectifs pour exécuter des commandes et effectuer un diagnostic de la machine à distance. Outre l'accès en lecture, il est aussi possible d'adapter les paramètres de fonctionnement. Cette intégration transparente des smartphones et tablettes ouvre des possibilités totalement inédites en termes de convivialité d'utilisation et de diagnostic.

Simplicité et flexibilité du transport des produits

L'interconnexion des machines pour créer des chaînes de production complètes représente un vrai challenge. L'utilisateur doit souvent résoudre des problématiques de transport complexes dans des conditions difficiles. Le logiciel MTpro facilite la planification des projets avec une grande flexibilité. L'assemblage simple du nouveau système de convoyeur à chaîne VarioFlow plus de Rexroth simplifie d'avantage les choses. Le nouveau concept d'entraînement avec des arbres creux de chaque côté de l'entraînement et du retour du convoyeur réduit les besoins de planification et de mise en service. L'installateur peut décider de l'emplacement de montage du moteur, même sur site.

Outre la version standard en aluminium, une version en acier inoxydable utilisant des matériaux conformes aux réglementations d'hygiène couvre aussi les besoins particuliers de l'industrie agro-alimentaire. Ce système de transport fonctionne silencieusement et ne subit quasiment aucune usure.

Efficacité accrue sur tous les plans

En génie mécanique, l'efficacité porte sur plusieurs aspects. Un délai de commercialisation raccourci grâce à une ingénierie efficace est important pour les constructeurs de machines. Les utilisateurs finaux évaluent l'efficacité de la machine en termes de débit, de qualité des produits, de consommation d'énergie et de disponibilité réelle.

Avec Open Core Engineering, Rexroth couvre tous les aspects de l'efficacité. Rexroth simplifie le processus d'ingénierie à toutes les étapes, de la planification du projet à la programmation et au paramétrage, en passant par la mise en service et l'entretien. L'environnement de conception IndraWorks fournit tous les outils logiciels nécessaires. Pour les projets et tâches complexes, des packs de fonctions accélèrent les processus de travail. Par exemple, le modèle de programmation GAT (Generic Application Template, modèle d'application générique) crée les conditions préalables optimales pour le développement de logiciels pour machines modulaires. Grâce à liaison entre les systèmes de contrôle des versions, plusieurs ingénieurs peuvent travailler simultanément, de manière efficace, sur la planification du projet et la programmation des machines et installations, tandis que les changements sont consignés.

Open Core Engineering : avec des normes ouvertes, des modèles de logiciel prédéfinis, des fonctions de surveillance des machines et un accès étendu au noyau de commande, Rexroth connecte l'automatisation industrielle aux nouvelles technologies du monde de l'informatique.

Rexroth s'est appuyé sur ses décennies d'expérience en matière d'automatisation des machines d'emballage pour mettre au point des fonctions technologiques dédiées au secteur. Principal atout : le constructeur de machines n'a plus besoin de programmer lui-même des mouvements complexes, une opération très coûteuse. Il lui suffit de paramétrer les commandes prédéfinies.

De cette manière, Rexroth fournit des fonctions technologiques prédéfinies pour pratiquement toutes les tâches d'emballage, par exemple Magic Belt pour le regroupement rapide de produits : dans les machines à chargement par le haut et latéral, plusieurs convoyeurs regroupent les produits avant qu'ils soient placés dans un carton. Magic Belt peut coordonner trois convoyeurs dotés chacun de deux trains, pour un regroupement efficace. Les changements de format et de produit s'effectuent d'une simple pression sur un bouton.

Rexroth a aussi simplifié la programmation des robots sur les chaînes d'emballage. Le système Motion Logic IndraMotion inclut notamment une bibliothèque de plus de 100 mouvements robotiques prédéfinis nécessitant un simple paramétrage. Rexroth facilite considérablement la programmation des séquences de mouvements : à l'aide de l'interface cinématique, l'ingénieur en charge de la mise en service n'a besoin d'écrire que très peu de code. Le logiciel s'en charge automatiquement en fonction des spécifications fournies. Cette méthode fait gagner du temps et supprime les erreurs. L'utilisation et la programmation d'un robot deviennent simples et pratiques. Rexroth fournit également une fonctionnalité exclusive : l'ingénieur peut aussi programmer les séquences de mouvement dans des langages courants et les exécuter sur l'unité de commande directement à côté de l'automate, sans aucune programmation pour ce dernier.))

Des logiciels intelligents pour une productivité accrue

Des fonctions logicielles intelligentes garantissent aussi une disponibilité supérieure, même en cours de maintenance, et améliorent l'efficacité globale de l'équipement. L'agent de productivité pour IndraDrive utilise des données de l'entraînement pour détecter l'usure mécanique sans capteur supplémentaire. L'évaluation intelligente des données permet de déterminer à tout moment l'état actuel de tolérance, des lots, de friction et de rigidité des éléments de guidage mécanique et de transmission. Si le résultat d'une mesure dépasse la limite définie, le logiciel fournit des avertissements clairs. L'utilisateur final peut ainsi planifier le remplacement des composants avant leur panne et éviter l'indisponibilité de la machine. Cela augmente la disponibilité des machines d'emballage de dernière génération et réduit leur coût de maintenance.

La sécurité fonctionnelle à tous les niveaux

Les plus grands acteurs du secteur agro-alimentaire ont mis en place des programmes pour supprimer totalement les accidents sur le lieu de travail. Là encore, Rexroth aide les constructeurs de machines et les utilisateurs finaux à atteindre cet objectif grâce à des solutions novatrices et complètes. Rexroth propose une combinaison unique rassemblant les fonctions de sécurité basées sur l'entraînement SafeMotion, les commandes de sécurité évolutives SafeLogic et le protocole de sécurité complet CIP Safety pour tous les constructeurs sur Sercos. Ces solutions parfaitement équilibrées pour la sécurité conforme aux normes à tous les niveaux de l'automatisation réduisent les périodes d'indisponibilité des machines et protègent les opérateurs.

Avec Safety on Board, les fonctions de sécurité certifiées les plus complètes du moment pour les entraînements classiques et sans armoire deviennent à la portée des constructeurs de machines. Les équipementiers les utilisent pour créer différentes zones de sécurité, activées séparément par l'utilisateur final. En cas d'intervention manuelle, celui-ci n'a pas besoin d'arrêter toute la machine. Il lui suffit de désactiver la zone de sécurité concernée. Ce système simplifie la mise en service et raccourcit le temps de redémarrage de la machine lors de l'élimination d'interférences. Avec les solutions de sécurité évolutives PLC SafeLogic, Rexroth répond aux besoins de sécurité conformes aux normes du monde entier. Le protocole de sécurité CIP Safety sur Sercos réduit le besoin de câblage, car la connexion Ethernet fournit généralement suffisamment de bande passante pour échanger la totalité des informations en temps réel ou non.

Rexroth 4EE améliore le rendement

De plus en plus, les grandes marques constatent que l'empreinte carbone de leurs méthodes de production prend une importance accrue dans leurs initiatives marketing. L'approche universelle et systématique Rexroth for Energy Efficiency, ou Rexroth 4EE, exploite tout le potentiel d'efficacité sur l'ensemble de la machine.

Ce système universel utilise quatre leviers :

• Conception du système énergétique : le système est considéré dans son ensemble, et Rexroth fournit une assistance aux constructeurs de machines dans le domaine de la mécatronique et des solutions logicielles.

• Efficacité des composants : utilisation de produits et modules à haut rendement.

• Récupération de l'énergie : utilisation intelligente de l'énergie de freinage via un amortissement électrique ou cinétique.

• Énergie à la demande : la consommation est adaptée en permanence au besoin réel en énergie du processus.

Les outils de conception comme IndraSize empêchent déjà le surdimensionnement lors du processus de conception. Des moteurs à haut rendement réduisent la consommation d'énergie. Smart Energy Mode, le mode de gestion intelligente de l'énergie de Rexroth, allie les avantages de l'alimentation et de la récupération d'énergie. Cette fonction préprogrammée empêche les pics de charge sur le réseau et réduit les pertes du système d'alimentation. Il en résulte une consommation d'énergie réduite, une compatibilité secteur améliorée et l'utilisation de composants plus petits qui n'altèrent pas les performances de la machine.

Dans une technologie d'entraînement sans armoire, les entraînements d'une chaîne sont couplés énergétiquement via un câble hybride sur l'alimentation commune, tout comme les chaînes d'entraînements individuelles. L'énergie d'un entraînement produite lors du freinage peut être utilisée directement par un entraînement d'accélération, ou stockée temporairement dans des réserves centrales d'énergie. IndraDrive permet ainsi de réaliser jusqu'à 50 % d'économies d'énergie. En outre, les fabricants de machines peuvent utiliser des modules de récupération d'énergie pour redistribuer le surplus d'énergie sur le réseau électrique.

Les utilisateurs finaux peuvent même augmenter facilement le rendement des machines et chaînes de production déjà installées. Rexroth se charge de l'analyse de sites et de chaînes de production complets. Nos spécialistes du rendement identifient le potentiel d'économies, effectuent des calculs de rentabilité pour chaque mesure et effectuent les optimisations sur site.

Prêt pour l'industrie connectée

L'industrie connectée, qui relie le monde des machines et celui de l'informatique professionnelle, laisse entrevoir des avantages considérables en termes d'efficacité dans la production de petites séries à l'avenir. Rexroth, l'un des pionniers de l'intelligence décentralisée et des normes ouvertes, a fourni les bases de cette avancée. La nouvelle technologie d'interface Open Core Interface et l'accès étendu au noyau de commande créent des ponts supplémentaires entre l'automatisation industrielle et l'informatique professionnelle.

Pour ce faire, cette technologie d'interface permet de programmer les fonctions des machines dans un grand nombre de langages informatiques courants : C/C++, C# (.NET), Visual Basic, VBA (Office), LabVIEW G, Objective-C, Java. Open Core Interface prend en charge les systèmes d'exploitation VxWorks, Apple iOS, Google Android et Windows. En parallèle, Rexroth a étendu l'accès au noyau de commande. Cela permet aux constructeurs de machines de mettre au point de leur côté des fonctions de machines tout en mettant en oeuvre des applications en temps réel, le tout sans aucune programmation au niveau de l'automate.

Ils peuvent ainsi exploiter l'ensemble des fonctions propres aux smartphones et tablettes dans le domaine de l'automatisation. Ils peuvent concevoir des applications mobiles directement dans le système d'exploitation de la plateforme cible et donc utiliser les communications sans fil, les commandes gestuelles, la fonction d'appareil photo et les capteurs de mouvement, ainsi que d'autres fonctions spécifiques à chaque appareil. Ils peuvent simplifier et accélérer la mise en service, le diagnostic et le fonctionnement de leurs machines. Les applications mobiles ne nécessitent aucune programmation sur l'unité de commande.

Rapprochement entre l'automatisation et l'informatique : les commandes Rexroth sont adaptées à l'intégration complète des nouvelles plateformes matérielles.

Une autre simplification révolutionnaire est la simplification des connexions avec l'informatique professionnelle. Jusqu'à présent, l'évaluation des données de production nécessitait des tâches de programmation informatique et au niveau du contrôleur pour définir une interface commune. Avec Open Core Engineering, il suffit désormais de créer une simple macro dans Excel. Cette macro lit les données directement sur le contrôleur, sans affecter les performances. Ce système apporte un niveau de liberté totalement inédit aux constructeurs de machines, qui pourront plus facilement se démarquer de la concurrence en mettant au point des fonctions exclusives. Avec ses solutions système actuelles, Rexroth a d'ores et déjà ouvert la voie à l'avènement de l'industrie connectée.

Bosch Rexroth a redéfini les technologies d'automatisation à l'aide de nouveaux produits matériels et logiciels, et l'heure des machines d'emballage de nouvelle génération a sonné : sans armoire, adaptables, simples, efficaces et prêtes pour l'industrie de demain. Le changement est en marche.

Précises, fiables et économes en énergie : les technologies d’entraînement et de commande Bosch Rexroth mettent en mouvement des machines etsystèmes de toutes dimensions, à un coût compétitif. Expert mondial dans le domaine des applications mobiles, de l’ingénierie et des équipements industriels, de l'automation et des énergies renouvelables, l’entreprise développe aussi bien des composants innovants que des solutions et services taillés sur mesure. Bosch Rexroth présente l’avantage d’un fournisseur unique intégrant les besoins de ses clients en hydraulique, commandes et entraînements électriques, techniques de translation et de montage. Présente dans plus de 80 pays avec ses 37 500 collaborateurs, Bosch Rexroth a réalisé un chiffre d’affaires d’environ 6,5 milliards d’euros en 2012.

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Le groupe Bosch est leader mondial dans les domaines des techniques automobiles, industrielles, des énergies et du bâtiment ainsi que des biens de consommation. Avec un effectif de plus de 281 000 collaborateurs, l’entreprise a réalisé en 2013 un chiffre d’affaires de 46,4 milliards d’euros (note : les règles juridiques du calcul des résultats consolidés des sociétés ont été modifiées en cours d’année) Le groupe Bosch comprend la société Robert Bosch GmbH et plus de 360 filiales et sociétés régionales réparties dans près de 50 pays. En incluant ses partenaires commerciaux, Bosch est représenté dans 150 pays. Ce réseau mondial de développement, de fabrication et de vente est l’élément clé de la poursuite de sa croissance. En 2013, Bosch a déposé plus de 5000 demandes de brevets dans le monde. Avec ses produits et services, Bosch entend améliorer la qualité de vie grâce à des solutions à la fois innovantes et utiles, en proposant dans le monde entier des « technologies pour la vie ».

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