Peseuse combinée : guide de conception

1. Introduction

L'importance du pesage

Les machines de remplissage sont utilisées pour remplir et conditionner une quantité très précise de matière destinée à la vente. Garantir que le poids soit aussi précis que possible est crucial pour l’entreprise, car cela permet de rendre la production rentable (éviter le surremplissage et "donner" du produit), d’assurer la performance du produit selon les attentes du consommateur (par exemple, les boissons instantanées doivent contenir la bonne quantité de poudre pour une reconstitution optimale) et de respecter la réglementation (ne pas vendre moins que la quantité indiquée).

Certaines machines de remplissage sont équipées de leur propre système de dosage, par exemple une vis sans fin (ou plusieurs) qui remplit volumétriquement une quantité définie de matière. D’autres machines ne sont pas directement équipées d’un tel système de dosage, et il est donc nécessaire d’effectuer cette fonction en amont de la remplisseuse pour s’assurer qu’elle reçoit la bonne quantité à conditionner.

Une solution consiste à utiliser un système de pesée qui pèse la matière à conditionner avant de la transférer vers la machine de remplissage. L’un des systèmes les plus répandus est ce que l’on appelle une **peseuse combinée**. Cet article technique vise à expliquer ce qu’est une peseuse combinée et comment elle fonctionne.

2. Composants des peseuses combinées

Les peseuses combinées, également appelées peseuses multitêtes, tirent leur nom du fait qu’elles dosent des quantités incrémentielles de matière dans de petits trémies, puis utilisent une combinaison de ces trémies pré-pesées pour atteindre un poids cible global plus important.

Un schéma de conception général a été largement adopté par les fabricants, bien que certains détails et options puissent varier d’un fournisseur à l’autre.

Les peseuses combinées sont composées des éléments suivants :

• Une trémie d’alimentation

• Un cône supérieur

• Vibrateurs linéaires

• Trémies d’alimentation

• Trémies de pesée

• Goulotte de décharge

• Trémie de regroupement

2.1 Trémie d’alimentation

La trémie d’alimentation sert de point d’entrée initial pour la matière dans la peseuse combinée. Positionnée au début du processus de dosage, elle reçoit les matériaux en provenance d’un processus en amont, généralement via un doseur tel qu’un convoyeur à vis ou une auge vibrante. La trémie d’alimentation dirige le flux de matière vers les composants suivants, initiant ainsi la séquence de dosage précis.

2.2 Cône supérieur

Le cône supérieur joue un rôle crucial dans la répartition uniforme de la matière au sein de la peseuse combinée. Positionné au-dessus des vibrateurs linéaires, il utilise des géométries sophistiquées pour répartir la matière de manière homogène. Cette répartition uniforme est essentielle pour un dosage précis, car elle influence la quantité de matière allouée à chaque trémie d’alimentation.

2.3 Vibrateurs linéaires

Les vibrateurs linéaires sont disposés stratégiquement autour du cône supérieur et sont responsables du dosage contrôlé de la matière dans les trémies d’alimentation individuelles. Ces vibrateurs utilisent une technologie avancée de vibration pour réguler le flux de matière, garantissant ainsi une consistance et une précision optimales. La coordination précise des vibrateurs linéaires contribue à l’efficacité de la peseuse combinée pour atteindre les poids cibles souhaités.

2.4 Trémies d’alimentation

Positionnées sous les vibrateurs linéaires, les trémies d’alimentation collectent la matière distribuée en quantités discrètes. Chaque trémie d’alimentation correspond à un vibrateur linéaire spécifique, et leur agencement permet une collecte mesurée de la matière avant qu’elle ne passe à l’étape de pesée suivante. La matière dans les trémies d’alimentation est ensuite transférée vers les trémies de pesée pour une mesure précise du poids.

Les peseuses multitêtes sont généralement équipées de 10 à 24 (voire 32) petites trémies. Plus il y a de trémies, plus la machine sera rapide pour peser (bien sûr, plus elle occupera d’espace et plus son coût sera élevé).

2.5 Trémies de pesée

Les trémies de pesée sont équipées de capteurs de charge qui permettent une mesure précise et en temps réel du poids de la matière qu’elles contiennent. Le système de contrôle de la peseuse combinée ajuste les vibrations et la fermeture des trémies d’alimentation pour atteindre le poids cible souhaité dans chaque trémie de pesée. Les poids cumulés de plusieurs trémies de pesée sont combinés intelligemment pour atteindre le poids cible global.

2.6 Goulotte de décharge

La goulotte de décharge sert de conduit pour la matière une fois qu’elle a été pesée avec précision dans la combinaison de trémies de pesée. Sélectionnées en fonction de la combinaison qui se rapproche le plus du poids cible, les trémies de pesée s’ouvrent, permettant à la matière de s’écouler dans la goulotte de décharge. Cette décharge contrôlée garantit un transfert précis de la matière vers les processus en aval.

2.7 Trémie de regroupement

La trémie de regroupement est positionnée à la sortie de la peseuse combinée et sert de système de stockage temporaire et de tampon. Équipée de mâchoires actionnées, elle gère le flux de matière en attendant que la machine de remplissage en aval demande le produit. Ce tampon intelligent assure un flux de production fluide et ininterrompu, améliorant ainsi l’efficacité globale du processus de remplissage.

3. Principe de fonctionnement d’une peseuse combinée

La peseuse doit être alimentée en matière par un processus en amont, généralement une trémie équipée d’un doseur tel qu’un convoyeur à vis ou une auge vibrante. Le doseur distribuera la matière vers la trémie d’alimentation de la peseuse combinée ; le produit à doser atteindra ensuite un cône supérieur dont la fonction est de répartir uniformément la matière sur la peseuse combinée.

Une répartition uniforme de la matière est cruciale, car un ensemble de doseurs vibrants, disposés en cercle autour du cône supérieur, doit ensuite doser la matière vers des trémies situées sous chacun des vibrateurs linéaires.

La matière à doser tombe de chaque doseur vers une trémie d’alimentation, puis vers une trémie de pesée équipée de capteurs de charge. Le système de contrôle de la peseuse combinée ajuste les vibrations et la fermeture de la trémie d’alimentation pour tenter d’atteindre le poids cible souhaité dans la trémie de pesée.

Cependant, il est important de comprendre que le poids cible dans une seule trémie de pesée n’est pas le poids cible à remplir. En effet, la machine répartit le poids total sur plusieurs trémies. Par exemple, si la machine doit peser un total de 100 g, elle peut cibler 25 g par trémie. Ensuite, la machine combinera plusieurs trémies de pesée pour atteindre le poids de remplissage cible.

Exemple : si la machine dispose de 14 trémies de pesée, à un moment donné, 6 d’entre elles sont prêtes à se décharger, avec les poids suivants en grammes : 22,5 ; 27 ; 25 ; 22 ; 21 ; 24,5

La machine vérifie quelles trémies sélectionner pour se rapprocher le plus possible de 100 g, par exemple ici : 24,5 + 25 + 27 + 22,5 = 99 g.

Une fois que la machine a sélectionné les trémies à utiliser, elle les ouvre ; la matière tombe dans la goulotte de décharge, puis dans la trémie de regroupement. Cette dernière peut être équipée de mâchoires actionnées pour tamponner la quantité de matière et attendre que la machine de remplissage en aval demande le produit.

4. Dimensionnement d’une nouvelle peseuse combinée

Le dimensionnement d’une nouvelle peseuse combinée dépendra des facteurs suivants :

• Le produit à doser : fluidité, collant, densité apparente
• La quantité de matière à doser
• La vitesse de la machine de remplissage
• La précision à atteindre

4.1 Produit à doser

Il est très important de bien comprendre les caractéristiques du produit à doser : est-il relativement fin (s’il est trop fin et poussiéreux, les peseuses combinées, qui sont des systèmes ouverts, ne seront probablement pas le bon choix), ou plus granulaire, ce qui est plus favorable pour les peseuses combinées. Est-il collant, huileux ? Dans ce cas, des finitions spécifiques telles que des surfaces gaufrées peuvent être nécessaires. De telles propriétés peuvent également affecter la forme des trémies d’alimentation et de pesée pour améliorer la nettoyabilité (les seaux de forme polygonale ou les angles arrondis sont plus faciles à nettoyer). Quelle est la densité apparente, qui influence la taille des trémies et le nombre de trémies à activer pour atteindre le poids cible.

4.2 Quantité de matière à doser

La quantité à doser dépend de la machine de remplissage située en aval de la peseuse combinée. Il est important de définir la plage de poids de remplissage, ainsi que la plage correspondante de densité apparente des produits à conditionner.

4.3 Vitesse de la machine de remplissage

La peseuse combinée doit être capable de fournir du produit chaque fois qu’un sachet, un bâtonnet, etc., est prêt au niveau de la machine de remplissage. Les machines traitant de petits poids d’emballage peuvent être très rapides, jusqu’à 100 emballages par minute ; la peseuse doit donc être conçue en conséquence, par exemple avec différents étages (trémie d’alimentation, trémie de pesée, trémie de regroupement) pouvant tamponner plusieurs charges et améliorer le temps de cycle.

4.4 Précision à atteindre

La précision ne peut pas vraiment être définie indépendamment des paramètres de conception ci-dessus. En effet, l’augmentation de la vitesse entraînera probablement une précision moindre ; des poids plus petits entraîneront également une erreur relative plus grande. Les caractéristiques du produit auront également un impact fort sur la précision : par exemple, si un produit granulaire est conditionné, la précision peut dépendre du fait qu’un morceau tombe ou non à la fin du dosage.

En plus de la précision, il est également important de comprendre la capacité du processus de la machine. Par exemple, le fournisseur peut indiquer une précision de 1,5 g, mais est-ce à 1 sigma, 2 sigma, 3 sigma ? Cela doit être clarifié avec le fournisseur.

5. Conceptions spéciales des peseuses combinées

Les fournisseurs peuvent proposer des conceptions spécifiques pour répondre à des besoins très particuliers dans les usines.

5.1 Co-dosage, mélange

Nous avons supposé jusqu’à présent qu’une peseuse multitête ne pouvait traiter qu’un seul type de matière à la fois. Ce n’est pas nécessairement vrai : il est en effet possible d’alimenter la peseuse avec 2, voire 4 produits, et de programmer un poids spécifique pour chacun des ingrédients. Les trémies de la machine sont divisées en 2 à 4 zones et pèsent en parallèle chacun des composants, puis les déversent ensemble, permettant d’avoir 2 à 4 composants dans un même emballage.

Cette solution nécessite une alimentation amont plus complexe, car la peseuse doit être alimentée en continu à partir de différentes trémies (une pour chaque ingrédient). Plus il y aura d’ingrédients, plus la peseuse multitête devra être grande, surtout si la vitesse à atteindre est élevée.

Cela peut être une solution pour éviter une ligne de mélange complète si les recettes sont relativement simples.

5.2 Décharge multipoints

Il est également possible d’avoir non pas une, mais plusieurs sorties pour la peseuse combinée. Chaque sortie est connectée à un nombre défini de trémies de pesée qui pèsent la quantité requise et la déchargent. Cela entraîne une augmentation du nombre de trémies de pesée pour s’assurer qu’il y en ait suffisamment par sortie afin que chaque point puisse fonctionner comme une peseuse combinée.

5.3 Nettoyage humide

Certaines applications peuvent nécessiter le lavage de la balance. Cela est possible à condition que cela ait été pris en compte dans la conception : système étanche avec un indice de protection IP élevé, conception hygiénique permettant des surfaces auto-vidangeables qui accéléreront le séchage.

6. Dépannage des doseuses pondérales combinées

Défis et limitations	Description
Caractéristiques du matériau	La variabilité de la taille des particules ou de la densité peut influencer la précision de pesée.
Étalonnage du système	Un entretien régulier et un réétalonnage sont nécessaires pour éviter la dérive de l'étalonnage.
Vitesse et débit	Une production à haute vitesse peut compromettre la précision, nécessitant une adaptation à un flux rapide de matière.
Collage du matériau	Les matériaux à forte adhésivité peuvent coller aux surfaces de la trémie d'alimentation, affectant la précision du dosage.
Problèmes de vibration	Un étalonnage précis des vibrations est crucial pour éviter les variations dans le flux de matière et les imprécisions de dosage.
Exigences de maintenance	Les composants mécaniques peuvent subir une usure, nécessitant un entretien régulier.
Défis d'intégration	Assurer la compatibilité avec les procédés en amont et en aval est essentiel pour l'efficacité du système.
Systèmes de contrôle complexes	La complexité de la programmation peut poser des défis lors de la mise en service, nécessitant du personnel qualifié.
Facteurs environnementaux	Les variations de température et d'humidité peuvent influencer les performances des composants sensibles.
Contamination croisée des matériaux	Une vidange complète des trémies de pesée est cruciale pour éviter la contamination croisée entre les matériaux.
Changements de produit	Le changement de produit peut nécessiter des ajustements et un réétalonnage, entraînant des temps d'arrêt.
Limité aux matériaux fluides	Les doseuses pondérales combinées peuvent être mieux adaptées aux matériaux fluides, posant des défis avec les matériaux cohésifs ou non fluides.

7. Achat d'une doseuse pondérale combinée

7.1 Doseuses pondérales combinées d'occasion

Lors de l'achat d'une doseuse pondérale combinée d'occasion, plusieurs facteurs doivent être pris en compte pour garantir un achat judicieux. Voici certains éléments importants à considérer :

• Utilisation de la balance : Déterminez l'application spécifique et les fonctionnalités requises. Par exemple, vérifiez si la balance servira à peser de gros colis dans un centre de distribution ou à d'autres fins particulières.

• Emplacement dans l'environnement industriel : Considérez l'endroit où la balance sera utilisée pour garantir son adéquation avec cet environnement.

• Capacité : Évaluez le poids maximal que la balance doit supporter pour déterminer la capacité appropriée.

• Précision : Évaluez le niveau de précision requis pour vos opérations et assurez-vous que la balance d'occasion répond à ces exigences.

• Marque et prix : Ce sont des facteurs importants influençant l'achat de produits d'occasion. Considérez la réputation de la marque et le prix de la doseuse pondérale combinée d'occasion.

• Risques : Évaluez les risques potentiels associés à l'achat d'occasion, tels que l'état de l'équipement et la fiabilité du vendeur.

• Maintenance et support : Considérez la disponibilité des services de maintenance et du support technique pour la doseuse pondérale combinée d'occasion que vous envisagez.

Ces facteurs aideront à prendre une décision éclairée lors de l'achat d'une doseuse pondérale combinée d'occasion, garantissant qu'elle réponde à vos besoins opérationnels et offre un bon retour sur investissement.

7.2 Fournisseurs de doseuses pondérales combinées

• Bilwinco
• Combi
• Ishida
• Multipond
• Parsons Eagle
• Yamato

Notez que powderprocess.net n'a aucun lien avec ces entreprises.

Expérience personnelle de l'auteur

Diverses sources internet