Les opérations de logistique et de fabrication ne seraient pas aussi efficaces qu’elles le sont aujourd’hui sans l’utilisation de convoyeurs. Ces fameux « tapis roulants » utilisés pour transporter automatiquement des paquets ou des pièces d’un point A à un point B permettent non seulement d’accélérer les processus, mais ils en améliorent aussi la précision et facilitent la manutention tout en garantissant que le bon article arrive en bon état à bon port.

C’est pour ces raisons que de nombreux secteurs industriels utilisent des convoyeurs, et ce, à des fins multiples. Les convoyeurs sont notamment utilisés pour automatiser les processus de manutention et d’emballage dans les entrepôts et les centres logistiques, mais ils constituent aussi un maillon essentiel des chaînes de montage dans le secteur automobile, dont ils améliorent grandement le rendement. De même, dans le secteur de la transformation alimentaire, les convoyeurs permettent d’automatiser la congélation de pizzas ou, par exemple, le processus de nappage au chocolat de biscuits, avant d’envoyer les produits finis pour expédition.

L’un des types les plus courants est le convoyeur à bande. Il s’agit ni plus ni moins d’une bande transporteuse sans fin qui tourne autour d’un rouleau entraîné par un moteur le long d’un support pour soutenir la charge transportée (voir figure 1). Un autre type de convoyeur, appelé convoyeur à rouleaux, combine des rouleaux motorisés pour mettre les charges en mouvement et des rouleaux libres lorsque le convoyeur est en pente. Les objets transportés par les convoyeurs sont souvent disposés dans des boîtes, des plateaux ou des bacs comportant des codes-barres de façon à coordonner l’acheminement des objets dans des systèmes de convoyeurs complexes.

Maintenir le convoyeur en marche

Outre le moteur d’entraînement, les convoyeurs se composent d’une multitude d’autres éléments indispensables. Il y a tout d’abord les capteurs, qui servent à détecter la position, la taille et même le type des objets transportés. Notons également la présence de voyeurs servant à alerter les opérateurs en cas de panne ou de problème et de boutons-poussoirs pour démarrer et arrêter le système. Pour des raisons évidentes de sécurité, s’agissant de systèmes automatisés, on trouvera également un bouton d’arrêt d’urgence.

Bien sûr, tous ces éléments doivent être interconnectés. Les systèmes industriels exigent l’utilisation de connecteurs fiables capables de résister aussi bien à de grands écarts de températures qu’au nettoyage haute pression et à l’exposition à certains produits chimiques. Enfin, un système de convoyeur doit disposer d’une certaine puissance de calcul afin de coordonner l’acheminement des objets transportés. La tâche peut être simple (quand il ne s’agit que de démarrer le convoyeur et de l’arrêter une fois que l’objet est arrivé en fin de bande) comme elle peut être complexe (avec l’intégration d’un système de bacs ou de tri ou même d’un robot ou d’un cobot).

Il est possible de mettre en œuvre un système de commande simple^{[i][endnoteRef:2]} grâce au module logique LOGO! de Siemens. Il s’agit d’une sorte d’automate programmable industriel (API) rudimentaire doté de 24 entrées numériques, 20 sorties numériques, 8 entrées analogiques et 8 sorties analogiques (voir figure 2). Les modules de cette gamme acceptent des alimentations de 12-24 V CC, 24 V CA/CC ou 115-230 V CA/CC avec sorties transistor de 0,3 A ou relais de 5 ou 10 A.

Ces modules peuvent être immédiatement déployés dans des environnements très variés puisqu’ils résistent à des températures pouvant aller de -20 °C à +55 °C, à un taux d’humidité relative de 100 % ainsi qu’au gel et à la condensation. Leur revêtement conforme les protège des dégâts causés par les substances chimiques, biologiques et mécaniquement actives ainsi que contre les embruns salins.

Certains modèles sont livrés avec un écran LCD de six lignes sur 16 caractères. La communication avec d’autres modules LOGO! ou des systèmes SIMATIC S7 est assurée par un port Ethernet. La prise en charge du protocole Modbus TCP/IP est également intégrée.

La programmation s’effectue à l’aide de LOGO! Soft Comfort^{[i][endnoteRef:3]}. Ce logiciel permet de créer des applications par glisser-déposer et d’utiliser un simulateur affichant l’état fonctionnel, les paramètres et les valeurs du système. Grâce à l’éditeur Web LOGO! (LWE), le serveur Web intégré peut être configuré pour répondre aux besoins de votre application sans que vous ayez besoin d’apprendre le HTML ou quelque autre langage Web. Par exemple, les valeurs d’entrée analogiques peuvent être affichées sous forme de graphique à barres et la présentation des pages Web peut être adaptée aux navigateurs Web des tablettes ou des smartphones.

Localisation des paquets et des plateaux

Une fois que le choix du « cerveau » du système de convoyeur est fait, l’étape suivante consiste à définir ses « sens », c’est-à-dire à établir quels capteurs sont nécessaires en fonction de la complexité du système et de la manière dont les objets ou les plateaux doivent être traités, par exemple lorsque la destination finale de l’objet transporté dépend de sa taille. Des dispositifs tels que le capteur multipoint K50Z de Banner Engineering conviennent parfaitement à ce type d’usage (voir figure 3).

Le K50Z utilise la technologie 3D Time of Flight (ToF), ce qui lui permet d’établir la distance par rapport aux objets dans une grille de 8×8. Son faisceau de 45°×45° permet de détecter des objets jusqu’à 2 mètres de distance. La zone de couverture peut être scindée en deux zones attribuées à deux sorties fonctionnant indépendamment sans nécessiter d’éclairage externe ou de contrôleur. Le capteur multipoint K50Z peut ainsi surveiller le niveau de remplissage de tout récipient susceptible de ne pas se remplir de façon uniforme, comme un collecteur de copeaux ou de poudre, mais aussi de deux collecteurs disposés l’un à côté de l’autre et accueillant des objets de différents types ou même d’une surface plane servant de point de collecte pour des opérateurs humains ou des cobots.

Lorsqu’un objet se déplace sur le convoyeur, d’autres capteurs sont nécessaires pour en déterminer la position exacte, par exemple afin de permettre à un actionneur de le pousser dans le bac collecteur approprié. Les capteurs photoélectriques sont tout indiqués pour ce type de tâche, puisqu’ils sont capables de détecter lorsqu’un objet se trouve à un endroit donné (voir figure 4).

Omron Industrial Automation propose la gamme E3Z-F de capteurs photoélectriques à réflexion diffuse avec une plage de détection de 100 mm à 1 m (voir figure 5). Afin d’en simplifier l’installation, ces capteurs sont dotés d’un faisceau lumineux rouge qui projette un point visible sur la cible. D’autres options sont disponibles pour atteindre de plus longues portées : un dispositif rétro-réfléchissant avec une portée maximale de 4 m et un système émetteur-récepteur à faisceau traversant dont la portée peut atteindre les 20 m.

Les capteurs sont équipés soit d’un connecteur M12, soit d’un câble préconfectionné. Ils sont disponibles au choix avec une sortie en NPN ou en PNP et acceptent une alimentation de 10 à 30 V CC. Ils sont également certifiés IP69K (DIN 40050-9).

Démarrage, arrêt et surveillance du fonctionnement

À présent que nous avons choisi les éléments de commande et de détection pour notre convoyeur, il nous faut décider des éléments permettant d’assurer le démarrage, l’arrêt et la surveillance du fonctionnement du système. À cette fin, les interrupteurs à bouton-poussoir et indicateurs Harmony® XB4 de Schneider Electric constituent une option intéressante (voir figure 6). Les dispositifs de cette gamme se distinguent en effet par leur grande flexibilité sur le plan de configuration, ce qui ouvre la possibilité de multiples combinaisons entre boutons-poussoirs et voyants lumineux afin d’obtenir différents types de commutateurs comme une commande d’arrêt d’urgence éclairée, des commutateurs sélecteurs, des indicateurs de courant triphasé ou un déverrouillage par clé.

Capables de fonctionner à une température ambiante comprise entre -40 et +70 °C et certifiés IP66 et IP69K (CEI 60529), ils sont fournis avec des vis de connexion antivibrations et bénéficient de l’indice de protection contre les chocs IK06.

Interconnexion

La dernière étape de notre conception consiste donc à tout connecter ensemble pour enfin disposer d’un convoyeur opérationnel. Pour ce faire, nous pouvons utiliser les connecteurs circulaires M5 à M12 de Phoenix Contact. Leur gamme comprend tous les codages pour les connexions d’alimentation et de transport de données et de signaux couramment utilisés pour les capteurs et les actionneurs, ainsi que des options haute densité à 12 et 17 positions (voir figure 7). Les connecteurs M12 disposent d’un système de connexion push-pull à verrouillage rapide pour un branchement sans outil, ce qui facilite grandement l’installation dans des espaces réduits ou en présence d’une grande concentration de câbles.

La sécurité du réseau est essentielle pour garantir un fonctionnement fiable et sûr. À cette fin, le routeur de sécurité FL mGuard 1102 de Phoenix Contact convient parfaitement. Ce pare-feu NAT industriel protège contre les attaques par usurpation d’adresse IP (spoofing) et déni de service (DoS), mais aussi contre les attaques par SYN flooding, dont le principe est « d’inonder » un serveur de demandes de connexion (paquets SYN) sans répondre aux accusés de réception correspondants dans le but de noyer le trafic légitime. L’assistant pare-feu intégré permet de créer ses propres règles. Un mode de test permet en outre de vérifier le fonctionnement du serveur sans incidence sur la disponibilité du système.

Prêt à transporter vos objets et vos plateaux

Les convoyeurs présentent de nombreux avantages, dont les principaux sont de permettre d’automatiser le déplacement de pièces et de paquets et d’optimiser la surface utile sur site. L’ajout de sections à déplacement vertical permet de déplacer les objets, plateaux et autres boîtes à de grandes hauteurs. Bien qu’ils offrent une grande flexibilité, les convoyeurs doivent être conçus de façon réfléchie afin de s’assurer qu’ils puissent répondre aux besoins à court terme tout en laissant la possibilité d’une extension ultérieure. Bien entendu, tous les convoyeurs ne doivent pas nécessairement être de grands systèmes complexes. Parfois, une courte bande transporteuse toute simple suffit à épargner aux opérateurs un travail pénible ou à optimiser un processus. Les produits présentés se profilent idéalement pour un convoyeur de base qui pourra servir de point de départ à une automatisation supplémentaire de la fabrication ou de la logistique dans votre entreprise.

Lectures complémentaires