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Lieu :
Brême (Allemagne)
Secteur d'activité :
Transformation des matières plastiques pour l'industrie agroalimentaire
Application :
Système de portique XYZ
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Grâce à des mouvements hautement dynamiques, les entraînements du portique accélèrent des masses importantes. Ce faisant, ses servomoteurs convertissent d’importantes quantités d’énergie qui sont réinjectées dans le système d’entraînement via l’effet en générateur lors du freinage.
La technologie d’entraînement et d’automatisation de SEW-EURODRIVE assure ici une gestion très efficace de la charge et garantit l’alimentation en énergie des entraînements servo, même en cas de fluctuations du réseau. De plus, les clients d’Ilsemann issus de l’industrie agroalimentaire bénéficient de coûts réduits en matière d’énergie, d’utilisation du réseau et d’installations d’alimentation.
Nous devons nous assurer que notre système n’entre pas en collision avec le coûteux moule d’injection, même en cas de coupure de l'alimentation.Citation de Gerhard Kropp, responsable de la conception électrotechnique chez Ilsemann-Automation
Grâce à notre solution « Power and Energy Solution » (PES), nos clients peuvent garantir la sécurité et la disponibilité opérationnelles de leurs installations, tout en réalisant des économies considérables sur les coûts énergétiques et le matériel d’installation.Citation de Torben Uebel, ingénieur commercial en automatisation des machines chez SEW-EURODRIVE
Nous les connaissons sous forme de pots de yaourt sur la table du petit-déjeuner ou de gobelets rouges dans les films sur les universités américaines : les gobelets en plastique à paroi fine. Ils sont utilisés par millions dans l’industrie agroalimentaire. Ces gobelets sont fabriqués par moulage par injection. Dans ce contexte, les volumes de production élevés et les cadences de production rapides, typiques de l’industrie agroalimentaire, imposent des exigences considérables en matière de productivité, d’efficacité et de disponibilité. La technologie de prélèvement, chargée de retirer les gobelets en plastique finis de la ligne de moulage par injection, doit également répondre à ces critères.
Ilsemann Automation, spécialiste mondial de la cinématique robotique basé à Brême, a développé pour cette tâche un nouveau portique XYZ équipé d'entraînements servo à plusieurs axes. Grâce à des mouvements avant et arrière hautement dynamiques, le système d’entraînement du robot de prélèvement garantit une cadence de production très élevée.
La gestion de la charge a constitué un défi particulier pour les développeurs. Leur objectif était de s’assurer que les systèmes d’entraînement effectuent les mouvements gourmands en énergie de la manière la plus efficace possible. Et ce, non seulement dans des conditions idéales, mais aussi lorsque l’alimentation électrique n’est pas constante. Par exemple en cas de fluctuations de tension, voire de coupure de courant due à une panne totale du réseau.
Pour relever ce défi complexe, Ilsemann s’est associé à un partenaire d’ingénierie : nos spécialistes en entraînements de SEW-EURODRIVE et Power and Energy Solutions (PES). Notamment parce qu’en tant qu’entreprise d’envergure mondiale, nous sommes en mesure d’assurer l’assistance aux clients d’Ilsemann sur tous les continents. Le prix de l’environnement décerné par le Land de Bade-Wurtemberg pour notre gestion intelligente de la puissance et de l’énergie a sans doute également joué un rôle.
Les « muscles » du système de portiques de Brême destiné à l’industrie agroalimentaire sont constitués des servomoteurs pour les entraînements de portiques ainsi que d’autres entraînements servo pour les axes de rotation, de basculement et de dépose, qui sont organisés en un réseau de circuits intermédiaires à courant continu. Une alimentation centrale de la série MDP92A assure l’alimentation en énergie des servomoteurs, tandis que sept régulateurs d’entraînement MOVIDRIVE®®– agissanten quelque sorte comme un « système nerveux » – se chargent de la régulation.
Pour atteindre la vitesse de production élevée requise dans la transformation des matières plastiques, les servomoteurs du portique accélèrent très rapidement des masses importantes – et les freinent pratiquement aussitôt. Avec une telle dynamique, les besoins en énergie sont considérables, mais grâce à l’effet en générateur pendant le cycle de freinage, le système d’entraînement récupère une grande partie de l’énergie consommée. C’est là qu’intervient notre solution de gestion de charge. En collaboration avec Ilsemann, nous avons intégré uncondensateur à plaques EMK de la gamme MOVI-DPS®dans le réseau CC. Sur le plan électronique, il est situé entre l’unité d’alimentation et les régulateurs d’entraînement.
Au lieu de dissiper l’énergie de freinage libérée via des résistances, le module condensateur absorbe l’énergie provenant des entraînements servo afin de la réinjecter dans les entraînements lors de l’accélération. Cette configuration présente deux avantages considérables qui confèrent à Ilsemann un avantage concurrentiel : une sécurité de fonctionnement accrue et des économies significativesgrâce à une efficacité énergétique amélioréeet à la limitation des pics de charge.
Pendant le processus de retrait, l’unité de manutention intervient directement dans l’espace de travail de la presse à injection de plastique. Elle ne dispose que d’un laps de temps extrêmement court avant que la machine ne se referme : En seulement 0,7 seconde, le portique prélève le gobelet finipour l'empiler ensuite sur un tapis de déchargement. Si des variations de tension surviennent pendant l'opération de prélèvement, le risque que les entraînements servo ne puissent pas arrêter le mouvement à temps augmente. En bref : l’unité de manutention entre en collision avec le moule d’injection. Il en résulte des dommages extrêmement coûteux, qui s’aggravent à chaque minute en raison des pertes de production.
Ce n’est pas le cas avec le condensateur à plaques EMK. À partir de son tampon de stockage, il alimente le réseau CC des moteurs. Ainsi, ilcompense en toute sécuritétoute variation du réseau – jusqu’à la coupure totale de l’alimentation électrique. C’est la capacité de l’unité de stockage qui rend cela possible. Elle est conçue de manière à ce que l’unité de manutention puisse dans tous les cas terminer le cycle de travail en cours. Une collision avec le moule d’injection coûteux est ainsi exclue. Un avantage indéniable pour la sécurité d’alimentation et d’exploitation des clients d’Ilsemann.
De plus, la gestion de charge développée par SEW-EURODRIVE offre des avantages significatifs en termes de consommation électrique : des mesures attestent que le portique diminue de moitié sa consommation d’énergie. Cela s’explique par l’efficacité de la conception : le condensateur agit comme une batterie qui donne un boost aux moteurs lors de l’accélération. Et ce, avec un rendement si élevé qu’aucune énergie cinétique ne doit être dissipée par des résistances de freinage.
La réduction de la consommation d’énergie et la sécurité de l’exploitation ne sont toutefois pas les seuls avantages pour les clients d’Ilsemann. Ils bénéficient également d’énormes potentiels d’économies grâce à la limitation des pics de charge, que le portail compense via le stockage intermédiaire au sein du système. Un avantage considérable en matière de frais d’utilisation du réseau. En effet, des pics de charge exceptionnels font grimper ces frais à des sommets vertigineux en l’espace de quelques minutes.
Voici un exemple de calcul pour une entreprise qui achète chaque année plus de 2 500 heures à 120 euros par kilowatt : si la consommation de puissance augmente de 100 kilowatts en l’espace de 15 minutes – par exemple en raison d’un pic de charge –, cela engendre des coûts de 12 000 euros. Un problème que la solution SEW-EURODRIVE mise en place dans le portail Ilsemann élimine efficacement.
Un autre effet positif se manifeste au niveau de l'installation d'alimentation. Étant donné que le portail couvre les pics de charge grâce à son accumulateur, l' infrastructure d'alimentation n'a plus qu'à fournir un apport constant. Ainsi, ellepeutdonc être nettement plus légère et plus simple à exécuter.
C’est ce qui s’est produit dans le cadre d’un premier projet client : la charge de pointe a chuté grâce au nouveau portique Ilsemann de 52 kilowatts auparavant à à peine six kilowatts. Cela a également permis de sections de raccordement de l’alimentationont également pu êtreréduites de 16 à 2,5 millimètres carrés. Cet effet positif est encore renforcé par la suppression d’une alimentation en courant sans coupure. Au final, l’installation devient donc nettement plus simple, plus compacte et plus économique.
Associé à une sécurité de fonctionnement et une efficacité énergétique accrues, le concept énergétique de SEW-EURODRIVE Ilsemann Automation confère à l’entreprise de Brême un avantage concurrentiel qu’elle peut désormais exploiter à l’échelle mondiale dans le secteur de l’industrie agroalimentaire.