Nous proposons des solutions clés en main pour les lignes de production d'emballages de poudres et de granulés.
La technologie de servocommande est largement utilisée dans les systèmes modernes.machines de remplissage de poudrenotamment pour les systèmes de dosage à vis sans fin. Au lieu d'utiliser un simple moteur à vitesse fixe, un système servo permet au contrôleur de la machine de gérer avec précision la rotation, la vitesse, l'accélération et la position d'arrêt de la vis sans fin.
Pour les applications de remplissage de poudre, cela est important car la quantité de produit déchargée dépend fortement de la façon dont la vis sans fin déplace la poudre.
Une vis sans fin à servocommande permet d'obtenir des cycles de dosage plus répétables et facilite le réglage des paramètres de remplissage via le système de commande de la machine. Cependant, la commande par servocommandene garantit pas automatiquement une précision de remplissage spécifiqueLes performances réelles dépendent toujours des caractéristiques de la poudre, de la conception de la vis sans fin, de la stabilité de l'alimentation, du poids de remplissage, du réglage de la machine et de l'utilisation ou non d'un retour d'information sur le poids.
Cet article explique le fonctionnement de la servocommande dans une machine de remplissage de poudre, les composants impliqués, ses avantages pratiques et les situations où un système à servocommande mérite d'être envisagé.
Dans une machine de remplissage de poudre à vis sans fin typique, la vis sans fin tourne à l'intérieur d'une trémie de produit ou d'un tube de remplissage et déplace la poudre vers le point de déchargement.
Le processus de base peut être représenté comme suit :
Alimentation en poudre → Trémie → Vis sans fin → Rotation contrôlée → Évacuation de la poudre → Conditionnement
Le servomoteur contrôle le mouvement de la tarière.
Au lieu de simplement faire fonctionner la vis sans fin à une vitesse fixe, le système de commande peut ordonner au servomoteur d'effectuer un nombre de tours défini en fonction des paramètres de remplissage programmés.
Certains systèmes de vis sans fin servo-motorisées permettent également de varier la vitesse au cours d'un même cycle de remplissage. Par exemple, la machine peut utiliser une phase de remplissage initiale plus rapide et une phase finale plus lente lorsque l'application requiert un dosage plus précis.
Les remplisseuses à vis servo commerciales combinent généralement un servomoteur, une commande par automate programmable et une interface tactile. Nalbach, par exemple, décrit ses remplisseuses à vis comme des systèmes servo contrôlés par automate programmable avec paramètres de remplissage programmables et mémoire produit.
Le système servo ne se limite pas au remplacement du moteur.
Il fonctionne normalement de concert avec l'automate programmable, le servomoteur, le système de retour d'information du codeur ou du moteur, l'interface homme-machine et l'ensemble de la vis sans fin mécanique.
Une structure de contrôle simplifiée est :
Interface homme-machine (IHM) → Automate programmable (PLC) → Servovariateur → Servomoteur → Vis sans fin
Le produit passe ensuite par :
Trémie → Vis sans fin → Buse de remplissage → Conteneur
L'automate programmable détermine le cycle de remplissage programmé et envoie des commandes de mouvement au servomoteur.
Le servomoteur contrôle le moteur en fonction de ces commandes.
Le moteur fait tourner la tarière.
La vis sans fin transfère une quantité contrôlée de poudre dans l'emballage.
Cette relation de contrôle fermée permet à la machine de répéter le même mouvement programmé d'un cycle de remplissage à l'autre.
L'opérateur interagit normalement avec le système de remplissage via un écran tactile IHM.
Selon la conception de la machine, les paramètres peuvent inclure :
| Paramètre | Fonction |
|---|---|
| rotation de la tarière | Détermine la quantité de produit déplacée |
| Vitesse de remplissage | Contrôle la vitesse de rotation de la tarière |
| Accélération | Contrôle la vitesse à laquelle la vis sans fin atteint sa vitesse de fonctionnement. |
| Ralentissement | Contrôle la vitesse de ralentissement de la vis sans fin |
| Remplir le temps | Définit la période de fonctionnement |
| Mode de remplissage | Définit la séquence d'administration sélectionnée |
| Recette du produit | Stocke les paramètres d'un produit spécifique |
Les paramètres disponibles varient selon les fabricants et les modèles de machines.
Certains systèmes offrent également des fonctions de mémorisation des produits permettant aux opérateurs de rappeler les paramètres de remplissage précédemment configurés plutôt que de les saisir à nouveau manuellement.
L'automate programmable coordonne le système servo avec le reste de la machine d'emballage.
Par exemple, une machine de remplissage automatique de contenants peut nécessiter une coordination :
Détection du conteneur → Positionnement du conteneur → Remplissage → Fin du remplissage → Libération du conteneur
L'automate programmable peut également recevoir des signaux provenant de capteurs qui déterminent si un conteneur est correctement positionné.
Une logique machine commune estpas de contenant, pas de remplissage.
Cela empêche la vis sans fin de distribuer le produit lorsque l'emballage n'est pas correctement positionné.
Les systèmes de vis sans fin servo-motorisées peuvent également être intégrés aux remplisseuses rotatives, aux remplisseuses linéaires, aux machines VFFS et à d'autres équipements d'emballage. CVC, par exemple, décrit une remplisseuse de poudre rotative utilisant une vis sans fin servo-motorisée commandée par un automate programmable et une interface tactile.
Le servomoteur est le principal composant de mouvement.
La différence majeure avec un simple moteur d'entraînement réside dans le fait que le système servo est conçu pour un mouvement contrôlé et non pour une simple rotation continue.
Le contrôleur peut commander le servomoteur pour :
Accélérer → Tourner → Décélérer → Arrêter
Cela rend le mouvement de la tarière plus répétable.
Pour le remplissage de poudre, la répétabilité est importante car la vis sans fin est responsable du transfert du produit de la trémie vers l'emballage.
Un système de vis sans fin servo-commandé peut donc offrir un contrôle plus précis du mouvement de dosage qu'un système de moteur classique non contrôlé.
Il est toutefois important de distinguerprécision du contrôle de mouvementdepuisprécision de remplissage réelle.
Un servomoteur peut reproduire avec précision une commande de rotation de vis sans fin, mais si la densité de la poudre ou les conditions d'alimentation changent considérablement, la masse réelle de poudre déchargée peut tout de même varier.
Le servomoteur commande la vis sans fin, mais celle-ci reste un élément essentiel du système de dosage.
Différentes poudres peuvent nécessiter différentes conceptions de vis sans fin.
Les facteurs incluent :
| Caractéristiques de la poudre | Effet possible sur la posologie |
|---|---|
| densité apparente | Modifie la quantité de masse déplacée par volume de la vis sans fin |
| Fluidité | Influe sur la façon dont la poudre pénètre dans la vis sans fin |
| Cohésion | Peut provoquer une alimentation en poudre instable |
| Taille des particules | Influence le mouvement de la poudre à travers la vis |
| Humidité | Peut modifier le comportement du flux |
| Aération | Peut modifier la densité apparente |
| Composition du produit | Peut affecter la cohérence entre les cycles de remplissage |
C’est pourquoi l’installation d’un servomoteur ne garantit pas une précision égale pour toutes les applications de remplissage de poudre.
La vis sans fin, la trémie, l'agitateur, le système d'alimentation en poudre et les paramètres de contrôle fonctionnent tous ensemble.
Un avantage important de la commande servo est la possibilité de contrôler la vitesse de la vis sans fin pendant le cycle de remplissage.
Un cycle de remplissage de base peut utiliser une vitesse constante.
Un cycle plus avancé peut utiliser plusieurs étapes :
Remplissage rapide → Remplissage lent → Arrêt
La phase initiale rapide permet de déplacer la majeure partie de la quantité cible.
La phase plus lente permet un dosage plus contrôlé vers la fin du cycle.
La stratégie de remplissage proprement dite dépend de la poudre et de la configuration de la machine.
Certains systèmes servo proposent explicitement des cycles de remplissage multi-vitesses ou de profil programmables.
Le principal avantage de la commande par servomoteur n'est pas simplement « plus de puissance ».
C'estmouvement contrôlé et répétable.
Si le système de commande ordonne à la tarière d'effectuer un profil de mouvement défini, le servomoteur peut reproduire ce mouvement avec une grande précision.
Ceci est utile lorsqu'une machine de remplissage de poudre doit maintenir des conditions de production stables.
Par exemple, un système d'asservissement peut faciliter le contrôle :
Rotation de la vis sans fin → Vitesse de remplissage → Accélération → Décélération → Position d'arrêt
Nalbach affirme que son système de vis sans fin à servocommande utilise une technologie servo à entraînement direct et assure une rotation contrôlée de la vis sans fin pour un remplissage répétable.
Le résultat du remplissage doit encore être vérifié avec la poudre et l'emballage prévus.
La différence est plus facile à comprendre lorsque les deux systèmes sont comparés selon leur méthode de contrôle.
| Fonctionnalité | Système de moteur conventionnel | Système servo-commandé |
|---|---|---|
| Commande de moteur | Commande de rotation de base | Mouvement contrôlé |
| Réglage de la vitesse | Généralement disponible | Programmable avec précision |
| Contrôle d'accélération | Limité ou dépendant de l'application | Programmable |
| contrôle de la rotation de la tarière | Moins flexible | Hautement contrôlable |
| Remplissage des profils | Plus limité | Peut prendre en charge les profils multi-étapes |
| Gestion des recettes | Cela dépend de la machine | Courant dans les systèmes modernes |
| Intégration avec automate programmable | Possible | Conçu pour le mouvement coordonné |
| Répétabilité | Cela dépend du système mécanique | Amélioration générale grâce au mouvement contrôlé |
Il s'agit d'une comparaison technique générale. Les performances réelles dépendent du moteur, du variateur, de l'automate programmable et de l'architecture de la machine.
Elle peut améliorer la répétabilité du dosage, mais la commande par servomoteur à elle seule ne détermine pas la précision du remplissage.
Cette distinction est importante.
Un servomoteur peut contrôler avec précision la rotation de la tarière.
Cependant, la poudre n'est pas un matériau parfaitement uniforme.
Supposons que la même tarière effectue le même nombre de tours en deux cycles.
Si la poudre entrant dans la vis sans fin a une densité apparente différente, la masse déchargée peut tout de même différer.
Donc:
Commande de servomoteur ≠ Compensation automatique des variations de poudre
Pour les applications où la densité du produit varie considérablement, un système de retour d'information sur le poids peut fournir une couche de contrôle supplémentaire.
Certaines remplisseuses à vis sans fin intègrent des balances ou des capteurs de pesage pour mesurer le poids réel du remplissage et utiliser cette information pour le contrôle de ce dernier. Le système de Nalbach, par exemple, utilise un retour d'information sur le poids pour les applications de remplissage par lots.
Un système de remplissage de poudre plus avancé peut combiner :
Vis sans fin servo-motorisée + Capteur de pesage + Automate programmable + Contrôle par rétroaction
Le processus peut être :
Cette approche peut s'avérer particulièrement utile lorsque la densité de la poudre varie au cours de la production.
Cependant, l'algorithme de contrôle exact diffère d'une machine à l'autre.
Un simple remplisseur à vis sans fin servo ne doit pas être décrit comme un système gravimétrique en boucle fermée à moins qu'un retour d'information réel sur le poids ne soit installé.
Le remplissage par vis sans fin à commande servo peut être utilisé pour une large gamme de produits en poudre.
Les poudres protéiques peuvent présenter des caractéristiques d'écoulement relativement différentes selon leur formulation et leur procédé de fabrication.
Une vis sans fin servo-commandée permet un dosage contrôlé, tandis que la trémie et l'agitateur contribuent à maintenir un approvisionnement constant en poudre.
Les applications de lait en poudre peuvent nécessiter une attention particulière à la densité apparente, à l'aération et à la génération de poussière.
La vis sans fin et le système d'alimentation doivent être sélectionnés par le biais d'essais produits.
Les épices peuvent avoir des tailles de particules et des caractéristiques d'écoulement différentes.
Le système de remplissage doit être conçu pour éviter une accumulation excessive de produit et maintenir un dosage stable.
Les applications pharmaceutiques peuvent comporter des exigences supplémentaires en matière d'hygiène, de nettoyage, de confinement et de validation des procédés.
Un système de dosage servo-commandé peut être intégré à un processus d'emballage contrôlé plus vaste.
Les poudres chimiques peuvent avoir des densités apparentes, des propriétés d'écoulement et des exigences de manipulation différentes.
La construction de la machine et les matériaux en contact avec le produit doivent être sélectionnés en fonction du matériau réel.
Les remplisseuses à vis sans fin servo-commandées sont couramment utilisées pour le remplissage de poudres dans des conteneurs rigides.
Un système typique est :
Alimentation en bouteilles → Positionnement des bouteilles → Remplissage par vis sans fin servo-motorisée → Évacuation des bouteilles
La machine peut utiliser un convoyeur et un mécanisme de bouchage des bouteilles pour positionner chaque récipient avant le remplissage.
Pour les systèmes à plusieurs têtes de remplissage, chaque tête peut avoir sa propre vis sans fin contrôlée.
Cela permet à la machine d'effectuer plusieurs opérations de remplissage au cours d'un seul cycle.
La remplisseuse de poudre rotative de CVC, par exemple, utilise un dosage par vis sans fin servo-motorisée avec des entonnoirs rotatifs et un système de manutention de conteneurs à mouvement continu.
La commande servo peut également être intégrée dans une machine d'emballage de poudre VFFS.
Le processus global peut être :
Alimentation en poudre → Vis sans fin servo-motorisée → Formation de film → Remplissage de poudre → Thermoscellage → Découpe de sachet
Dans cette configuration, la vis sans fin servo contrôle le dosage de la poudre tandis que le système VFFS gère le sac flexible.
Les deux systèmes doivent être synchronisés.
Par exemple, le cycle de remplissage doit se produire au point correct par rapport à :
Position du sac → Déchargement du produit → Mouvement du film → Scellage
Une bonne machine d'emballage de poudre nécessite donc une coordination entre le dosage et l'emballage plutôt que de traiter la remplisseuse et la machine VFFS comme des unités totalement indépendantes.
Lors de l'évaluation d'une machine de remplissage de poudre à servocommande, ne vous contentez pas de regarder la marque du moteur.
L'architecture complète de contrôle de mouvement est plus importante.
Le moteur assure un mouvement de rotation contrôlé à la tarière.
Le variateur reçoit des commandes du système de contrôle et commande le moteur.
L'automate programmable coordonne la séquence de remplissage et la logique de la machine.
Le système de rétroaction permet au système de commande de surveiller la position et le mouvement du moteur.
L'opérateur utilise l'interface homme-machine (IHM) pour configurer et surveiller les paramètres de la machine.
La vis sans fin transforme un mouvement de rotation contrôlé en déplacement de poudre.
Ces composants contribuent à assurer un approvisionnement stable en poudre de la vis sans fin.
Lors de l'achat d'une machine de remplissage de poudre, évitez de vous contenter de poser les questions suivantes :
« La machine utilise-t-elle un servomoteur ? »
Une meilleure évaluation technique comprend les questions suivantes.
Demandez si le servomoteur offre une vitesse, une rotation, une accélération et une décélération programmables.
Une conception à entraînement direct permet de réduire le nombre de composants de transmission mécanique. Nalbach, par exemple, décrit une configuration servo à entraînement direct sans balais dans ses remplisseuses à vis sans fin.
Si la précision du remplissage est essentielle, déterminez si la machine utilise un système de retour d'information par cellule de charge ou uniquement une commande volumétrique par vis sans fin.
Demandez si la machine prend en charge plusieurs vitesses de remplissage ou le remplissage par étapes.
La gestion des recettes peut faciliter les changements de produits lorsqu'il s'agit de gérer plusieurs poudres ou formats d'emballage.
La remplisseuse doit être compatible avec les équipements d'alimentation en amont et les équipements d'emballage en aval.
La commande par servomoteur peut également simplifier certains réglages de machines.
Si les paramètres de remplissage sont stockés numériquement, l'opérateur peut rappeler une recette de produit au lieu de réinitialiser manuellement chaque paramètre.
Par exemple:
Produit A → Recette A
Produit B → Recette B
Produit C → Recette C
La machine peut alors appliquer automatiquement les paramètres de mouvement servo programmés.
Toutefois, le rappel de la recette ne dispense pas de vérifier le résultat final du remplissage.
Après un changement de format, l'opérateur doit vérifier le poids du remplissage et la qualité de l'emballage avant de remettre la machine en production normale.
Les systèmes servo peuvent réduire le nombre de composants de transmission mécanique, selon la conception de la machine.
Par exemple, certains systèmes de vis sans fin à entraînement direct éliminent des composants tels que les embrayages mécaniques, les freins, les courroies et les poulies. Nalbach décrit précisément ce type de réduction de composants dans son système de vis sans fin à servocommande.
Cependant, la commande servopasCela signifie que la machine ne nécessite aucun entretien.
Les opérateurs doivent tout de même inspecter :
Vis sans fin → Trémie → Roulements → Joints d'étanchéité du produit → Capteurs → Servomoteur → Connexions électriques
Le programme d'entretien proprement dit doit suivre les instructions du fabricant de la machine.
Le processus de sélection devrait commencer par le produit plutôt que par le moteur.
Déterminer:
Type de produit → Masse volumique apparente → Fluidité → Granulométrie → Teneur en poussière → Cohésion
Si le produit est disponible, veuillez fournir des échantillons pour des tests sur machine.
Précisez le poids de remplissage minimum, normal et maximum requis.
La plage de remplissage influe sur la taille de la vis sans fin et la configuration de la machine.
Déterminez si la poudre sera versée dans :
Sacs → Pochettes → Bocaux → Bouteilles → Sachets → Stick Packs
Le format du paquet affecte l'architecture globale de la machine.
Déterminer le nombre de colis finis requis par minute ou par heure.
N’évaluez pas la remplisseuse servo indépendamment si elle est destinée à fonctionner dans le cadre d’une ligne d’emballage complète.
Précisez si le projet nécessite :
Dosage volumétrique par tarière
ou
Remplissage en fonction du poids avec retour d'information
Ce sont des concepts de contrôle différents.
C'est l'une des étapes les plus importantes.
Le fournisseur de la machine devrait évaluer la poudre réelle chaque fois que cela est possible.
Les spécifications nominales d'un servomoteur ne permettent pas de prédire les performances de remplissage finales de chaque poudre.
Non.
La commande par servomoteur améliore le contrôle du mouvement mécanique, mais les caractéristiques de la poudre influent toujours sur la quantité distribuée.
Pas nécessairement.
Le cycle de remplissage complet comprend l'alimentation en poudre, le dosage par vis sans fin, la manutention des conteneurs, le scellage et d'autres opérations.
L'augmentation de la vitesse de la vis sans fin à elle seule ne permet pas nécessairement d'accroître la production globale.
Non.
La machine nécessite encore une configuration et une vérification appropriées.
Non.
Différentes poudres peuvent nécessiter différentes vitesses de vis sans fin, différents profils de remplissage et différentes conditions d'alimentation.
Pas nécessairement.
Pour une application simple et à faible volume, une machine de remplissage de base peut suffire.
La commande par servomoteur prend toute sa valeur lorsque l'application bénéficie d'un contrôle précis du mouvement, de cycles de remplissage répétables, de profils programmables ou d'une intégration avec des équipements de production automatisés.
Une machine de remplissage de poudre servo utilise un servomoteur et un système de contrôle pour réguler le mouvement du mécanisme de dosage, généralement une vis sans fin.
Le système servo peut contrôler la vitesse, la rotation, l'accélération, la décélération et l'arrêt de la vis sans fin en fonction de la conception de la machine.
Un servomoteur assure un mouvement contrôlé et répétable.
Cela peut simplifier la programmation et la reproduction du cycle de remplissage de la vis sans fin, notamment dans les systèmes de production automatisés.
Cela peut améliorer la répétabilité du dosage, mais la précision réelle du remplissage dépend également de la poudre, de la conception de la vis sans fin, de la stabilité de l'alimentation, du poids de remplissage et du réglage de la machine.
Un système de retour d'information sur le poids peut être nécessaire lorsque la compensation des variations de densité du produit est importante.
La servocommande régule le mouvement du mécanisme de dosage.
Le contrôle du poids mesure le poids réel du produit et peut utiliser cette information comme retour d'information.
Les deux technologies peuvent être combinées.
Oui.
Les remplisseuses à vis sans fin sont couramment utilisées pour les poudres présentant différentes caractéristiques d'écoulement, y compris les poudres non fluides. Cependant, la trémie, l'agitateur, la vis sans fin et la configuration d'alimentation doivent être choisis en fonction du produit.
Oui.
Un remplisseur à vis sans fin servo-commandé peut être intégré à un équipement VFFS pour assurer un dosage contrôlé de la poudre pendant que la machine VFFS forme et scelle l'emballage.
Le remplissage par vis sans fin servo-motorisée peut être utilisé dans les applications pharmaceutiques et nutraceutiques, mais la machine complète doit satisfaire aux exigences applicables en matière d'hygiène, de confinement, de nettoyage, de validation et de réglementation. CVC, par exemple, documente le remplissage par vis sans fin servo-motorisée dans les équipements de remplissage de poudres pharmaceutiques et nutraceutiques.
Une machine de remplissage de poudre à servocommande utilise un servomoteur, un variateur, un automate programmable et un mécanisme de dosage pour assurer un mouvement contrôlé de la vis sans fin pendant le remplissage de poudre.
Sa principale valeur estcontrôle de mouvement répétable.
Le système servo contrôle l'accélération, la vitesse de rotation et la décélération de la vis sans fin, ainsi que le point d'arrêt du cycle de remplissage. Il offre ainsi une méthode de contrôle plus flexible qu'un simple moteur.
Toutefois, la technologie servo ne doit pas être considérée comme un substitut à une manipulation et un dosage appropriés des poudres.
Les performances de remplissage finales dépendent du système complet :
Caractéristiques de la poudre + Stabilité de l'alimentation + Conception de la vis sans fin + Commande servo + Configuration de la machine + Retour d'information sur le poids + Manutention des emballages
Pour un secteur industrielmachine de remplissage de poudre, la configuration appropriée doit donc être sélectionnée en fonction de la poudre réelle, du poids de remplissage, du format d'emballage, de la capacité de production et des performances de remplissage requises.
DJ-PACK peut configurer les équipements de remplissage de poudre en fonction de ces exigences, notamment le dosage par vis sans fin, l'alimentation en poudre, la commande servo, le conditionnement VFFS et les équipements de convoyage en aval.
Si vous évaluez une machine de remplissage de poudre à servocommande, veuillez indiquer le type de poudre, le poids de remplissage, le format d'emballage, la capacité de production cible et les performances de remplissage requises.
DJ-PACK peut utiliser ces exigences pour déterminer si un système de remplissage à vis sans fin servo, un système de retour de poids ou une autre configuration de dosage de poudre est approprié.
QUICK LINKS
PRODUCTS
CONTACT US