2/ Les machines d embouteillage Ligne d embouteillage type : 1 : Souffleuse de bouteilles PET 2 : Silos & redresseur de bouteilles 3 : Dépalettiseur de bouteilles verre 4 : Rinceuse bouteilles verre 5 : Laveurse de bouteilles 6 : Soutireuse boucheuse boisson plate 7 : Contrôle remplissage 8 : Boucheuse de bouteilles verre 9 : Capsuleuse de bouteilles verre 10 : Soutireuse boisson gazeuse 11 : Etiqueteuse de bouteilles 12 : Mise en cartons wrap PET 13 : Mise en pack filmé 14 : Formeuse de caisses américaines 15 : Mise en caisse des bouteilles verre 16 : Fermeuse de caisses carton 17 : Palettiseur 18 : Palettiseur
Sur une ligne d embouteillage, la remplisseuse donne la cadence. Les machines en amont alimentent la remplisseuse en bouteilles: - Pour le verre : dépalettiseur de bouteilles - Pour le PET : souffleuse de bouteilles ou silo avec redresseur. Les machines après la remplisseuse suivent la cadence pour terminer l habillage et le packaging des bouteilles. Les chapitres suivants définissent les machines avec les points techniques essentiels. Lors du projet, le choix des machines est bien sur très important. Il sera nécessaire de visiter les fabricants des machines envisagée afin de vérifier qu elles sont en mesure de produire à des cadences similaires au projet, de vérifier la robustesse de la conception et de la fabrication, le soin du montage et les accessibilités de composants pour la maintenance (joints, roulements, courroies, pignons, points de graissage). Toutes les machines de la ligne d embouteillage ne sont pas fabriquées chez le même fabricant, car ils ont chacun leur spécialité. Il y aura donc plusieurs commandes à passer avec un cahier des charges associé. Voir les exemples de cahier des charges. Voir le livre «GUIDE PRATIQUE TECHNIQUE POUR UN PROJET AGRO ALIMENTAIRE, COSMETIQUE, ou PHARMACEUTIQUE» AUTEUR GILLES MORVAN Pour une ligne complète, il sera intéressant en utilisant les cahiers des charges d homogénéité les composants électriques (type d armoire, relais, borniers, connecteurs etc ), d automatismes (automates, cellules, sondes etc ) et pneumatiques (marque de vérin et distributeurs etc ) de toutes les machines. Ceci facilitera, dépannera et économisera les opérations de maintenance et la gestion des stocks de pièces de rechange. Il est important pour chaque machine de bien considérer les modes de fonctionnements et d arrêts en automatiques : quelles sont les cellules installées en amont et en aval sur les convoyeurs et dans la machine, leur rôle, leurs actions? Combien de bouteilles sont dans la machine et doivent elles sortir lors d une demande d arrêt (fonction purge)? Le calcul des régimes de convoyeurs pourra aussi être validé, en particulier pour la dimension des «convoyeurs poumon» de la ligne d embouteillage. Voir le chapitre ingénierie de la ligne Une fois les machines sélectionnées et les convoyeurs calculés, le bilan électrique et pneumatique de la ligne pourra être calculé, afin de dimensionner l armoire de puissance principale et le compresseur d air comprimé.
Voici un exemple de tableau énergétique : désignation tension alimentation Pn air comprimé kw Nm3/H Dépalettiseur 380 V + T+ N 11 20 Monobloc + NEP 380 V + T+ N 15 40 étiqueteuse bouteilles 380 V + T+ N 13 5 manchonneuse + rétraction 380 V + T+ N 9 5 croisillonneuse 380 V + T+ N 5 100 formeuse - encaisseuse - fermeuse de caisses 380 V + T+ N 30 130 peseuse de caisses 380 V + T+ N 1 2 convoyage bouteilles et caisses + centrale lavage 380 V + T+ N 23 5 palettiseur + convoyage palettes 380 V + T+ N 16 11 banderoleuse + convoyage palettes 380 V + T+ N 15 9 étiquetage palettes 380 V + T+ N 1 5 petites machines 220 V (marquage jet d'encre, 220 V 1 TOTAL consommation 15 340
2.1 En amont de la remplisseuse La remplisseuse (ou soutireuse) doit être alimentée en bouteilles, selon la matière de celles-ci, plusieurs types de machines ou de configurations son possibles, surtout en PET. Pour les bouteilles en verre : Les bouteilles venant de la verrerie sont livrées vides sur palettes. Il est donc nécessaire de dépiler les bouteilles pour les positionner sur un convoyeur de liaison à la remplisseuse. Un dépalettiseur est donc utilisé, il prendra les bouteilles couche après couche sur la palette de bouteilles vides et les positionnera sur une table de réception avec une sortie de convoyage. Pour les bouteilles en verre, les palettes de convoyeurs sont en inox plutôt qu en plastique afin de mieux aux éclats en cas de casse. Pour des cadences jusqu à 5000 bph, un dépalettiseur manuel, manipulé par un opérateur, peut être utilisé ; C est un bras en L articulé assisté et rotatif qui peut saisir une double ou triple rangée de bouteilles pour les poser sur la table de déchargement ou le convoyeur de départ. Des dépalettiseurs automatiques sont aussi possibles. En fait c est un palettiseur inversé. Généralement les fabricants de palettiseurs construisent aussi des dépalettiseurs. Pour l homogénéité de la ligne d embouteillage et pour simplifier les opérations de maintenance et le stock de pièces de rechange, il est intéressant d avoir ces 2 machines du même fabricant. Voir les remarques techniques sur le palettiseur. Les laveuses de bouteilles (étiquetées ou sérigraphiées) sont aussi des machines positionnées en amont de la remplisseuse. La laveuse est destinée à laver et recycler les bouteilles en verre qui sont distribuées et collectées dans des casiers plastiques. Les casiers sont souvent chargés manuellement sur un convoyeur de caisse. Les caisses sont vidées dans un décaisseur qui met les bouteilles en ligne sur un convoyeur vers la laveuse de bouteille et mettre les caisses en ligne vers une laveuse de caisse. La laveuse (voir annexe) multi bains va nettoyer à chaud les bouteilles puis les renvoyer sur un convoyeur en ligne avec une accumulation vers la remplisseuse. Pour le calcul de la longueur des convoyeurs de sortie, il est important de considérer que la fonction purge d une laveuse nécessite l évacuation d un rand de bouteilles. Pour les cannettes métalliques : Le mode opératoire est généralement identique à la solution 1 pour les bouteilles PET (ci-dessous). Pour les bouteilles en PET : souffleuse ou silos avec redresseur Solution 1 : Les bouteilles sont livrées chez le conditionneur dans des housses plastiques étanches et propres. Les bouteilles sont versées dans un stockeur de bouteilles qui va alimenter un redresseur de bouteilles avec un convoyeur en sortie vers la remplisseuse. Avantage : Pas d investissement sur la souffleuse car c est la machine la plus chère de la ligne Inconvénient : Une logistique importante et un stockage intérieur obligatoire. Des bouteilles sont souvent endommagées au transport et il peut y avoir des problèmes d hygiène dans les bouteilles.
Cette solution n est adaptée qu aux petites cadences de production inférieure à 3000 bph et impose une rinceuse de bouteilles en amont de la remplisseuse. Solution 2 : Soufflage des bouteilles à petite cadence pour limiter l investissement sur cette machine. La souffleuse travaille en 3x8H par jour avec 3 équipes mais la ligne d embouteillage ne fonctionne que 8 heure en 1 équipe avec les bouteilles produites la veille et stockées dans un silo de bouteilles. Le silo déverse les bouteilles en vrac dans un redresseur de bouteilles qui va les positionner en file sur un convoyeur d alimentation en entrée de la remplisseuse. Les silos sont en tôles inox avec à l intérieur des bandes qui permettent de réduire la pression du poids des bouteilles sur celles qui sont au fond en bas, proches sur convoyeur à bande de sortie. Ce convoyeur est asservit au redresseur qui va lui demander des bouteilles au fur et à mesure qu il les redresse et les évacue avec son propre convoyeur. Le redresseur répond lui-même par asservissement (cellule ou signal analogique de vitesse) à la demande en bouteille la remplisseuse. 2 types de redresseurs existent : linéaire pour les cadences jusqu à 6000 bph ou en diamètre rotatif à couloirs pour les cadences élevées. Dans les 2 cas, le basculement gravitaire entre le col et le fond de la bouteille est le principe de fonctionnement pour redresser la bouteille sur un convoyeur de sortie. Les redresseurs ne nécessitent pas de purge et peuvent être arrêtés à tout moment. Il est donc possible de travailler avec des convoyeurs assez courts (6 à 8 mètres) entre le redresseur et la remplisseuse. Pour ce choix technique, les bouteilles devront être solides avec un peu d épaisseur afin de résister aux manipulations. Il est aussi conseillé de prévoir un rinçage à l eau stérile pour évacuer les poussières éventuelles avant remplissage. Le nettoyage régulier du silo de bouteilles est aussi une contrainte à considérer au moment de la validation de sa conception. Solution 3 : La plus industrielle car elle permet les hautes cadences de production La souffleuse en ligne avec la soutireuse alimente directement les bouteilles soufflées stériles. Les bouteilles sont transférées entre la souffleuse et la remplisseuse par le goulot avec un convoyeur à air stérile (équipé de filtres absolus) sur une longueur d au moins 8 mètres et ajustée selon l implantation des machines dans l usine et la cadence de production.
La longueur minimum du convoyeur à air doit être calculée selon le mode de purge envisagé pour la souffleuse de bouteille. Le problème d une souffleuse en production est qu elle a dans son four de préchauffe une série de préformes en préparation. En cas de demande d arrêt, il faut choisir entre : - Terminer la chauffe des préformes et les souffler pour finir de les envoyer dans le convoyeur à air d une longueur suffisante pour accepter ces bouteilles supplémentaires alors que la remplisseuse peut être arrêtée et ne plus absorber de bouteilles. - Terminer la chauffe des préformes et les souffler pour éjecté les bouteilles finies dans un bac. Ces bouteilles ne seront pas toujours récupérées car salies ou cabossées. - Ejecter les préformes avant soufflage. C est une perte sèche car elles ne seront pas récupérées et il faudra éviter les arrêts trop fréquents. Avantage : Pas de silo qui endommage et pollue les bouteilles, donc pas de rinceuse ou insuffleuse. La ligne peut produire 24H par jour. Inconvénient : La souffleuse est dimensionnée 10% au dessus de la cadence de la soutireuse et son prix est plus élevé que la solution 2. Ce problème peut être résolu en trouvant une machine rénovée sur le marché de l occasion, 30% moins chère qu une souffleuse neuve. Lors de la réception technique, il sera important de vérifier les points suivants, de préférence chez le fabricant en usine avant livraison : - Conformité de tous les points du cahier des charges lié à la commande : voir annexe Cahier des charges machine - Vérifier la répartition uniforme matière de la bouteille produite par la souffleuse sur au moins 3 zones : fond, milieu et épaule. - Vérifier les dimensions de la bouteille produite par chacun des moules, conforme au plan contractuel de la bouteille et dans les tolérances admises par les autres machines de la ligne d embouteillage. - Tester tous les capteurs de contrôle de la machine, en particulier la détection bouteille percée. Simuler une bouteille percée - Vérifier l automatisme en cas d arrêt de la machine en aval de la souffleuse : le convoyeur à air est saturé de bouteille ou le silo est plein, la souffleuse doit s arrêter ; Combien de préformes sont rejetées par le four de chauffe en perte sèche? - Tester un arrêt d urgence et une ouverture de porte de sécurité ou de trappe pour vérifier la procédure de redémarrage - Tester des préformes de plusieurs fournisseurs avec des couleurs différentes - Faire tourner la machine au moins 20 minutes et repérer la présence de copeaux de plastique sur les étoiles de transfert des préformes - Vérifier les câblages électriques et pneumatiques et les composants conforment aux schémas fournis avec la machine - Vérifier dans la notice le calendrier horaire de maintenance et la description des pièces de maintenance.