30 Décembre 2016  |  Sensorique
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 10/2016

Un capteur avec interface IO-Link pour la fabrication de tubes

Bernhard Hahn*

Un capteur de déplacement doté d’une interface IO-Link a permis d’améliorer considérablement la disponibilité des machines et la productivité d’une fabrique de tubes laminés et de tubes en matière plastique. Des informations supplémentaires, telles que l’identification de l’appareil et les données de diagnostic, mais aussi les paramètres peuvent être transférés facilement.

À Bäretswil, une commune du canton de Zurich, la société Combitool AG du groupe PackSys Global développe et produit des solutions innovantes pour la fabrication de tubes laminés et de tubes en matière plastique. Pour la nouvelle génération de formeuses BLM Laminat Body Maker, les ingénieurs de Combitool s’étaient fixé des objectifs ambitieux. Non seulement le système devait être conçu dans un esprit de durabilité pour préserver les ressources, mais la disponibilité des machines et la productivité devaient être augmentés de manière significative via une réduction du temps de réglage et de mise en service. L’utilisation de capteurs intelligents dotés d’une interface IO-Link a grandement facilité la réalisation.
 
La formeuse «BLM Laminat Body Maker» est dotée des capteurs IO-Link modernes.
 
Le point zéro de référence
L’analyse du potentiel d’optimisation a particulièrement fait ressortir le processus de réglage et d’étalonnage complexe et long du capteur de contraste optoélectronique pour la détection des repères imprimés. Pendant le processus de production, le repère imprimé - un trait discret à l’arrière du tube, par exemple - sert au positionnement du tube en azimut et élévation, indépendamment de sa forme. Pendant le remplissage, l’operculage, le bouchonnage et l’emballage, le repère imprimé est le point zéro de référence, assurant la mise en place correcte de chaque tube. Tous les tubes, comme ceux de crème de soin pour le visage, par exemple, pourront alors être rangés, alignés et orientés avec précision dans le linéaire du magasin, offrant une présentation soignée et harmonieuse.
 
Le capteur de déplacement magnétostrictif Micropulse BTL6 Profil permet de fournir la quantité optimale de film pour l’alimentation.
 
Amélioration du capteur du repère imprimé
Le réglage du capteur d’impression utilisé jusqu’à présent, via des boutons placés directement sur le capteur, en mode «tech-in», pendant le fonctionnement des installations, s’est avéré trop lourd et les résultats étaient rarement reproductibles. Il fallait, par exemple, réajuster les paramètres, même si la configuration n’avait pas été modifiée.
L’utilisation d’un capteur doté d’une interface IO-Link devait remédier au problème. Les appareils de procédé IO-Link peuvent être incorporés dans les concepts d’installations intégrées, quasiment en mode prêt à brancher, via un module IO-Link maître. Des informations supplémentaires, telles que l’identification de l’appareil et les données de diagnostic, mais aussi les paramètres, peuvent être transférés facilement. Ces derniers sont, par exemple, nécessaires quand il s’agit d’effectuer un changement de format ou de recette sans arrêter la production, et pour des lots de taille variable.
L’avantage est de taille: pour toutes les tâches de communication, il suffit d’un câble non blindé ordinaire à trois fils, avec des connecteurs M12 pour une liaison numérique point à point.
Combitool n’avait aucune difficulté à trouver le capteur IO-Link adéquat. Mais l’absence de maître IO-Link s’est avérée être un obstacle important dans le concept de commande existant. Le constructeur de la commande avait certes annoncé le développement d’un module IO-Link maître correspondant, mais tardé à le commercialiser.
La solution a alors consisté à mettre en œuvre l’IO-Link maître BNI0073 avec une interface USB, que Rolf Werner, de l’antenne suisse de Balluff, avait mis en jeu. Ce module a permis de réaliser un montage d’essai qui a su convaincre.
 
 
Le capteur de déplacement absolu Balluff Micropulse BTL6 Profil dans sa variante plate PF, dotée de l’interface IO-Link, fonctionne selon le principe magnétostrictif et donc sans contact physique.
 
Un changement de format rapide et simple
On a vite compris qu’IO-Link permettait non seulement les améliorations espérées, mais qu’il allait même au-delà des exigences. Les paramètres de réglage qui étaient précédemment perdus après un changement de variante de la machine et qu’il fallait retrouver moyennant un long processus d’apprentissage, d’approximation et de correction, sont à présent immédiatement disponibles, puisqu’ils sont stockés dans l’unité de commande. La durée du changement de produit a alors été réduite de 20 à 30 minutes. Le risque d’erreur a aussi considérablement diminué, puisqu’il n’y avait plus aucune intervention manuelle sur le capteur. En cas de remplacement du capteur, le système l’identifie et charge automatiquement les paramètres en mémoire.
 
Les appareils de procédé IO-Link peuvent être incorporés dans les concepts d’installations intégrées via un module IO-Link maître.
 
Un capteur de déplacement pour une danseuse
IO-Link marque aussi des points dans d’autres contextes de l’installation de la formeuse «Laminat Body Maker», lors du remplacement d’un capteur analogique, par exemple. Dans ce cas, il s’agit d’avoir une longueur de film constante, telle qu’elle est préréglée pour l’alimentation correcte. Le contrôle du mou de la bande de film est assuré et réglé en continu par une danseuse guidée verticalement. Afin de pouvoir suivre la position de la danseuse en temps réel, on a donc cherché un capteur IO-Link absolu très robuste, exempt de maintenance. Il devait remplacer l’ancien capteur de distance optoélectronique possédant une sortie de signal analogique.
Le choix s’est porté sur le capteur de déplacement absolu Balluff Micropulse BTL6 Profil dans sa variante plate PF avec l’interface IO-Link. Ce capteur fonctionne selon le principe de mesure magnétostrictif, donc sans contact ni usure. Par rapport au capteur analogique utilisé précédemment, il offre une forte valeur ajoutée, car il rend superflus le réajustement et le nettoyage périodique. Cette solution permet non seulement la détection précoce de la fin de la bande de film, mais aussi la préparation du changement de bobine et l’exécution rapide du changement pendant que la production continue. Avec un taux de transfert de données de 230 ko, elle atteint un cycle des données de processus de 1 ms et offre une résolution de 5 µm. Ceci permet également de détecter avec fiabilité les mouvements rapides.
 
Balluff Sensortechnik AG
8953 Dietikon
Tél.: 043 322 32 40
 

* Directeur de produit «Moteurs et entraînements électriques» chez Balluff


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