Solutions de détection pour le remplissage de bouteilles
Les machines de remplissage de boissons remplissent les bouteilles en verre, canettes et contenants en PET selon un processus hautement automatisé, avec une rapidité impressionnante. Outre un débit élevé, la fiabilité et une disponibilité maximale du système sont des facteurs clés pour un processus de production efficace. En tant que leader du marché de la technologie des capteurs pour le remplissage de boissons, nous proposons des solutions sur mesure pour toutes les applications tout au long de la chaîne de production – du remplissage à l’étiquetage et au conditionnement, en passant par la palettisation et l’expédition.
Le remplissage des boissons impose des exigences très élevées à la technologie des capteurs utilisée. Une grande variété de types de récipients doit être détectée et traitée de manière fiable. Cela nécessite des solutions de capteurs spécialement optimisées, dotées de temps de réponse très courts, capables de détecter de manière fiable des objets transparents et de distinguer avec certitude les conteneurs remplis des conteneurs vides.
Capteurs tout au long du processus de remplissage
Une gamme variée de solutions de capteurs parfaitement adaptées est disponible pour répondre aux diverses exigences du remplissage de boissons. La détection fiable de fluides transparents repose notamment sur un haut niveau de précision de détection. Une fonction de suivi intégrée compense l’éventuelle contamination des optiques, contribuant ainsi à une disponibilité accrue du système.
Nos solutions de capteurs sont utilisées tout au long du processus de remplissage – depuis le processus de remplissage jusqu’au transport des bouteilles et à l’assurance qualité, en passant par les applications de sécurité. Le schéma suivant offre un aperçu des différentes étapes du processus.
Cliquez sur les applications numérotées pour en savoir plus sur les solutions de capteurs correspondantes.
Domaines d’application dans le remplissage de boissons
L’ensemble du processus de remplissage implique une grande variété d’applications de capteurs, qui peuvent être classées dans les domaines du remplissage, du transport des bouteilles, de l’assurance qualité et de la sécurité.
Études de cas issues de l'industrie des boissons
Applications dans le domaine de l'embouteillage des boissons
Détection de préforme en PET
Exigence :
Des bouteilles en PET sont soufflées à partir de préformes dans les installations de remplissage pour bouteilles en plastique. La préforme transparente doit à cet effet être détectée sur l'amenée de la machine d'étirage-soufflage.
Solution :
Les capteurs reflex sur réflecteur des séries 25C, 55C et 18B avec autocollimation détectent les objets transparents de façon fiable. Ils conviennent parfaitement pour les tâches de détection sur les machines d'étirage-soufflage car ils peuvent compenser les variations de température et l'encrassement.
Détection de bouteilles en PET
Exigence :
Une fois la préforme chauffée et moulée par soufflage, la bouteille en PET, à présent très fine et fortement transparente, doit être détectée par le capteur avec une extrême fiabilité. C'est la seule façon de garantir un fonctionnement sûr de la machine d'étirage-soufflage.
Solution :
Les capteurs reflex sur réflecteur 55C et 18B avec filtre polarisant sont spécialement conçues pour la détection de bouteilles fortement transparentes. Une compensation de la température et de l'encrassement permet de contrebalancer les influences extérieures. Elles permettent ainsi un fonctionnement durable de la machine sans interventions de maintenance non-programmées.
Détection de bouteilles dans l'étoile de transfert
Exigence :
Le remplissage des bouteilles se caractérise par des vitesses très élevées. Pour que le processus se déroule sans problème, il convient de s'assurer avant le remplissage que des bouteilles se trouvent à toutes les positions de l'étoile de transfert.
Solution :
Le détecteur avec élimination de l’arrière-plan HT 55C.V détecte les bouteilles de manière fiable et sans réflecteur lors du remplissage. Une certification ECOLAB ainsi que le test longue durée étendu des produits nettoyants CleanProof+ de Leuze garantissent la fonctionnalité du capteur dans les zones humides et lors des processus de nettoyage intensifs.
Détection du niveau lors du remplissage
Exigence :
Dans une machine de remplissage, les contenants sont remplis d’eau. Le niveau de remplissage doit être exactement identique dans tous les contenants ; il convient aussi d'éviter un remplissage insuffisant de ces derniers.
Solution :
Les barrages photoélectriques LS / LE55CI.H2O ont été conçus pour la détection de liquides aqueux et pour le contrôle du niveau de remplissage. Le système à émetteur et récepteur de la série 55C en inox et en design Wash-Down offre une grande puissance optique ; il est de ce fait également utilisé avec des contenants non transparents ou portant des étiquettes en plastique.
Applications dans le transport des bouteilles
Détection des débordements au niveau de la laveuse de bouteilles
Exigence :
Les bouteilles réutilisables sont acheminées via un convoyeur de masse vers la machine de lavage des bouteilles, où elles sont ensuite réparties en allées. Un robot préhensile les insère ensuite automatiquement dans les cellules de nettoyage. Les capteurs sont utilisés pour détecter d'éventuelles collisions ou des bouteilles qui « sautent ».
Solution :
Les capteurs photoélectriques à réflexion de la série 46C, dotés d’un boîtier en plastique et d’un indice de protection IP 69K, sont conçus avec une grande marge de manœuvre pour cette application. La géométrie particulière du spot lumineux réagit uniquement aux bouteilles mais pas aux éclaboussures, garantissant ainsi une grande disponibilité.
Distinction entre les bouteilles remplies
Exigence :
Une fois le processus de remplissage terminé, il faut détecter les bouteilles vides afin de repérer d’éventuelles fuites des bouteilles en PET ou en verre. Cette tâche est particulièrement ardue lorsqu'un liquide clair se trouve dans un conteneur non transparent.
Solution :
Le barrage photoélectrique LS / 55CI.H2O a été conçu avec une longueur d'onde optimale pour la détection de liquides aqueux dans des conteneurs transparents ou opaques. Les exigences relatives au nettoyage et à l'environnement étant élevées dans le domaine du remplissage, les capteurs sont logés dans des boîtiers en acier inoxydable avec un indice de protection IP 69K.
Détection des bouteilles en cours de transport
Exigence :
Lors du processus de remplissage ultérieur, les bouteilles doivent être positionnées à distance les unes des autres afin d'éviter qu'elles ne s'entrechoquent et ne produisent ainsi des nuisances sonores. Sur la ligne de transfert se trouvent de courtes sections de convoyage, dans lesquelles les capteurs détectent la position des bouteilles transparentes.
Solution :
Dotées d'un spot lumineux focalisé et d'une fonction d'autocollimation (pour détecter les petites différences de signal), les cellules reflex sur réflecteur 18B et 55C garantissent un fonctionnement durable sans perturbations.
Détection du niveau de remplissage dans un flux continu
Exigence :
Les conteneurs sont transportés en accumulation sur des convoyeurs jusqu'au poste suivant. Le degré de remplissage doit être surveillé pour garantir un flux continu. Pour détecter avec fiabilité les différentes tailles et formes de conteneurs, un capteur offrant une grande zone de détection est indispensable.
Solution :
Les détecteurs à ultrasons HTU 318 et HTU 418, robustes et résistants, logés dans des boîtiers en métal ou en plastique et dotés d'un grand lobe de détection ainsi que d'un ou deux points de commutation réglables indépendamment par IO-Link, sont parfaitement adaptés aux changements de format ou de couleur des conteneurs.
Détection de la position dans l'accumulation
Exigence :
Pour détecter les perturbations dans le flux continu, il est possible de créer un profil uniforme des surfaces depuis le haut. Les espaces, causés par exemple par des canettes renversées, doivent être détectés de manière fiable.
Solution :
La barrière immatérielle CML 700 disposée en V est conçue pour la mesure d'objets mobiles au passage et détecte les incidents sur toute la largeur de mesure. Étant donné qu’un objet absent ne réfléchit pas la lumière de l'émetteur vers le récepteur, le capteur détecte cette absence immédiatement. Différentes interfaces sont disponibles.
Contrôle des files d’attente lors de la formation des packs
Exigence :
Afin d’assurer un contrôle adéquat des files d’attente dans le système d’alimentation de la zone de formation des emballages, il convient d’éviter tout espace vide. À cette fin, les conteneurs sont alignés en files et retenus à des points appropriés. Tout espace qui se forme doit être détecté et corrigé via le système de commande du convoyeur.
Solution :
Une solution simple consiste à utiliser des étriers mécaniques en association avec des capteurs pour la détection de la position finale. Au moyen d’équerres métalliques fixées sur les étriers en plastique, un détecteur inductif, par exemple IS D18 ou IS 218, installé dans un boîtier métallique ou un boîtier inox permet de détecter la position finale.
Contrôle de positionnement dans les environnements à risque explosif
Exigence :
Lors du remplissage de matériaux explosifs comme des substances très volatiles ou des poussières, il convient d'utiliser des capteurs dotés d'une protection spéciale. Les capteurs optiques requièrent une certification ATEX dans les zones à risque.
Solution :
Le capteur reflex sur réflecteur PRK 55 Ex associée à un réflecteur offre une solution fiable pour la détection de position dans les zones à risque explosif. Les capteurs de la série 55 Ex sont adaptés aux environnements de la zone Ex 2 (gaz) ou 22 (poussière).
Applications de contrôle qualité
Contrôle de la présence de bouchons
Exigence :
Après le remplissage, les bouteilles sont fermées automatiquement à l'aide de bouchons à visser ou de capsules. La présence des bouchons dans la trémie d'alimentation doit être vérifiée afin d'assurer un processus de production continu. Il n'est pas toujours possible de monter un réflecteur à cet effet.
Solution :
La détection de présence peut être réalisée à l’aide des capteurs photoélectriques rétroréfléchissants 3C. Si le montage d'un réflecteur n'est pas possible, une cellule à détection directe avec spot lumineux long, comme la HT 3C.HL, peut être utilisée pour les objets discontinus et irréguliers. Une autre solution consiste à employer un détecteur inductif IS 200 pour la détection de capsules.
Amenée de bouchons
Exigence :
Dans les machines de remplissage et de fermeture, les bouchons individuels doivent être détectés de manière fiable dans l'amenée de bouchons lorsqu'ils sont acheminés vers la boucheuse.
Solution :
Les fourches optiques GS 04B et GS 08B sont parfaitement adaptées à la détection de petites pièces. L'émetteur et le récepteur se trouvant dans un seul appareil, cette solution compacte s'intègre facilement et ne nécessite aucun réglage. Les capteurs sont positionnés transversalement à l'amenée. De cette manière, chaque bouchon interrompt le rayon lumineux.
Contrôle de fermeture
Exigence :
Une fois les bouteilles fermées, une station de contrôle vérifie que le bouchon est bien positionné. Seul un bouchon correctement positionné garantit une fermeture parfaite de la bouteille.
Solution :
Grâce à son kit d'outils complet, le capteur Simple Vision IVS 1000i peut déterminer si la bouteille est correctement fermée. Une interface graphique conviviale permet une installation rapide et un fonctionnement sans problème du capteur.
Détection de positions
Exigence :
Dans les processus rapides de remplissage de bouteilles de boissons, il est essentiel de pouvoir détecter les conteneurs avec la plus grande précision possible. La caméra installée sur les machines d'inspection doit être déclenchée à la position exacte. Des capteurs possédant des temps de réaction courts et un spot lumineux focalisé et aligné sont nécessaires à cet effet.
Solution :
Les capteurs photoélectriques rétroréfléchissants à lumière laser de la série 3CL, dotés d’un boîtier en plastique, ou ceux des séries 55CL et 18B, dotés d’un boîtier métallique, permettent un déclenchement précis avec une grille très fine.
Applications dans le domaine de la sécurité au travail
Sécurisation des postes dangereux lors du lavage de bouteilles
Exigence :
Les ouvertures de machines garantissent un bon accès à l'installation. Les postes dangereux doivent être sécurisés avec des dispositifs de protection optique durant le fonctionnement, y compris dans les environnements difficiles, par exemple dans le cas des machines de lavage de bouteilles.
Solution :
Les barrières immatérielles de sécurité MLC 500 constituent une solution flexible de sécurisation des ouvertures de machines. Elles sont disponibles avec une résolution à partir de 14 mm et dans des longueurs de champ de protection allant jusqu'à 3 000 mm. Les variantes avec indice de protection IP 69K dans un tube de protection étanche sont adaptées aux environnements exigeants.
> En savoir plus sur les barrières immatérielles de sécurité
Surveillance des portes et clapets
Exigence :
Les machines doivent souvent être équipées de portes ou de clapets, par exemple pour effectuer le changement de consommables ou le nettoyage de la machine. Celles-ci doivent être fermées pendant le fonctionnement. Pour éviter tout danger, l'état de fermeture doit faire l'objet d'une surveillance sur le plan de la sécurité.
Solution :
Les détecteurs de proximité de sécurité à codage magnétique MC 300 surveillent les portes et les clapets. Leur conception étanche et leur fonctionnement sans contact les rendent idéaux pour une utilisation dans des environnements difficiles et humides. Leur conception sous forme cubique et cylindrique facilite en outre leur intégration.
> En savoir plus sur les détecteurs de proximité de sécurité
Sécurisation des postes dangereux
Exigence :
Une installation de nettoyage de fûts et de tonnelets comporte des accès pour une intervention manuelle. Des capteurs de sécurité avec un indice de protection IP élevé sont nécessaires pour la mise en sécurité du poste dangereux.
Solution :
Les barrières immatérielles de sécurité MLC 500-IP sécurisent les postes dangereux dans les zones d'hygiène sensibles. Elles possèdent l'indice de protection le plus élevé IP 69K. Les barrières immatérielles sont de plus montées dans un tube transparent étanche. Différentes résolutions et longueurs du champ de protection permettent une adaptation optimale à l'application.
> En savoir plus sur les barrières immatérielles de sécurité
Défis particuliers liés au remplissage de boissons
Le remplissage des boissons impose des exigences très élevées à la technologie des capteurs utilisée. Une grande variété de types de récipients doit être détectée et traitée de manière fiable : les emballages souples en composites papier-film, les bouteilles en PET semi-transparentes et colorées, dont certaines sont fabriquées directement en amont de la ligne de remplissage, ainsi que les bouteilles réutilisables en verre transparent ou coloré, les fûts et les bidons. Les bouteilles en verre réutilisables et les fûts, en particulier, sont soumis à des processus de nettoyage supplémentaires visant à éliminer les étiquettes et les résidus avant leur réutilisation.
Après le nettoyage, d’autres étapes de traitement s’ensuivent, telles que le tri par taille et par format, ainsi qu’une inspection visuelle des conteneurs.
Les vitesses élevées des convoyeurs, les vibrations et les variations de température pendant la production et le nettoyage ne doivent pas nuire à la fiabilité de la détection. Parallèlement, les concepts de production modernes exigent des changements rapides de recette et de format. C’est pourquoi les variantes de capteurs avec IO-Link sont de plus en plus utilisées, car elles permettent un paramétrage flexible, des diagnostics simples et des changements rapides.
Les applications impliquant des processus de nettoyage fréquents et des variations de température exigent une grande résistance aux produits de nettoyage ainsi qu’une conception robuste et hygiénique. Ces solutions de capteurs répondent aux exigences susmentionnées et conviennent parfaitement aux applications où une détection fiable et une grande durabilité sont indispensables.
La détection de liquides aqueux dans une grande variété de récipients exige une détection fiable, même dans des conditions de production et de nettoyage exigeantes. Des barrages photoélectriques permettent à cet effet une détection fiable des liquides aqueux. Ces capteurs compacts en acier inoxydable répondent à l’indice de protection IP69K et sont certifiés ECOLAB, ce qui leur permet de résister à long terme même aux conditions de nettoyage et de production les plus exigeantes.
