Automatisation du secteur du conditionnement et de l’emballage chez Bilcare Research

Utilisation orientée vers l’avenir de robots KUKA par les installations industrielles KOCH pour l’industrie de transformation.

La société Bilcare Research AG est un des leaders mondiaux dans le domaine de la fabrication de films barrières et de films rigides spéciaux. L’entreprise se concentre depuis plus de 50 ans sur la fabrication de films et propose des solutions orientées vers le besoins des clients pour le secteur pharmaceutique, de l’imprimerie et de l’étiquetage ainsi que les clients des secteurs de la sécurité et des cartes de crédit. Afin de bénéficier d’une compétitivité croissante et durable, la société Bilcare a fait automatiser son secteur de conditionnement et d’emballage au site de Bötzingen par KOCH, le partenaire système de KUKA. Un total de sept robots KUKA garantit un emballage rapide et de grande qualité de bobines de films. 

On s’aperçoit de la complexité de la solution d’automatisation dès que l’on pénètre dans le hall de production de Bilcare Research, dans lequel les bobines-mères des films pour blisters pharmaceutiques sont coupées. « Nous avons automatisé notre secteur d’emballage jusqu’aux palettes spécifiques aux clients prêtes à l’envoi et nous avons ajouté une installation de coupe de bobines de KAMPF à la chambre de coupe », explique Jochen Molt, Site Manager chez Bilcare Research.
« De plus, les deux machines déjà existantes ont été modernisées pour être reliées à la ligne d’emballage de bobines automatique de KOCH. Ces investissements ont été faits pour augmenter la productivité dans le secteur du conditionnement et de l’emballage. Jusqu’à présent, chaque installation de coupe de bobines était affectée à une ligne d’emballage locale. »

L’installation d’emballage extrêmement flexible et automatique de la société KOCH Industrieanlagen GmbH de Dernbarch, partenaire système officiel de KUKA Roboter GmbH depuis plus de 20 ans, est en mesure de traiter les commandes entrantes automatiquement et sans outils, c’est-à-dire, sans adaptation préalable. Ce faisant, KOCH mise sur l’utilisation de six robots KUKA de la série KR QUANTEC et d’un robot KR 6-2. Des robots ont un large éventail de tâches au sein de la solution d’automatisation. Ils sont utilisés pour le déchargement et l’identification des produits ainsi que pour la palettisation et le positionnement.
Prélèvement de bobines avec un KR QUANTEC.

L’API choisit la forme de palettisation

Les commandes entrantes sont saisies dans le système SAP-ERP qui se charge de la planification des commandes et les envoie de façon optimisée pour la production au système de gestion API de KOCH. La saisie des paramètres machine est effectuée avec un système MES, une solution spécifique au secteur pour les profiler de bobines et les convertisseurs. L’API contrôle le diamètre des bobines et le schéma de palette correspondant et les compare avec la taille des porteurs de charge prévus. Il procède à un contrôle de plausibilité pour vérifier si une palettisation automatique est possible. Si ce n’est pas le cas, les bobines sont transférées à une ligne d’emballage séparée.

Un système entièrement automatisé a été développé pour le positionnement des mandrins. Ce faisant, un robot KUKA KR 6-2 se charge de la fonction centrale du positionnement et de la mesure. Ceci permet de garantir que le mandrin se trouve en position correcte. En fonction de la commande, le robot positionne entre deux et 20 mandrins. Pour ce faire, il prélève le mandrin automatiquement du magasin ou bien directement d’un dispositif de coupe auquel il peut être relié.

Il place ensuite le mandrin sur une unité de serrage et de transfert qui garantit que les mandrins soit enfilés proprement sur l’arbre d’enroulement. Le grand avantage est que la machine de coupe et le robot travaillent de façon autarcique l’un par rapport à l’autre. Lors d’un changement de commande, le système de gestion des commandes transmet les nouvelles largeurs de coupe et les positions au robot. L’ajustement des couteaux est défini.

Les robots KR QUANTEC de type KR 300 R2500 ultra affectés aux installations de coupe de bobines prélèvent les bobines de film terminées (d’un diamètre entre 250 et 800 millimètres, d’un poids entre dix et 200 kilogrammes et d’une largeur entre 75 et 450 millimètres) et les placent sur un convoyeur à bandes. Aux installations, les robots sont équipés de préhenseurs de serrage ne générant qu’une légère pression depuis l’extérieur afin de ne pas endommager les films.

La commande de la machine permet de régler les préhenseurs sur le diamètre des bobines. Les robots accostent doucement et freinent également doucement afin de ne pas endommager les bords des bobines lors du dépôt. Les robots KR QUANTEC utilisés ne convainquent pas uniquement grâce à leur capacité de charge élevée de 300 kg et leur portée de 2 500 mm mais avant tout par leur flexibilité. Des poids, des diamètres et des largeurs variables ne représentent aucun problème pour ces spécialistes de la manutention.

Prélèvement d’une bobine de film par le KR QUANTEC.

Concept de système chaotique

Avant et après le prélèvement, les bobines sont dotées d’une étiquette à l’intérieur du mandrin et à l’extérieur de la bobine. Ces étiquettes contiennent le numéro de commande et permettent donc l’identification à tout moment. Le concept de système est décentralisé, ce qui permet de bénéficier de certains avantages. Il est par exemple possible d’emballer les bobines dans un film étirable, indépendamment de leurs dimensions, automatiquement, et sans adaptation. Ensuite, une station colle une nouvelle étiquette d’identification et de commande à l’extérieur, sur la bobine emballée. Il s’ensuit le transport dans la zone de palettisation automatique. Les lecteurs de codes-barres saisissent les données du label afin de garantir la validation de l’affectation des lignes. 

Dans la zone de palettisation, les bobines arrivant de façon chaotique sont automatiquement affectées aux trois robots mobiles, également de type KR 300 R2500. Ceux-ci se chargent de la palettisation sur 18 palettes en fonction de la commande. Les quatre types de palettes nécessaires pour ce faire sont stockées dans des magasins et sont amenées directement aux postes de palettisation.

Les robots KUKA placent les bobines emballées, en fonction des directives, à la verticale ou à l’horizontale sur les porteurs de charge et y ajoutent, si besoin est, des feuilles protectrices ou des intercalaires en mousse utilisés en cinq différentes variantes par Bilcare Research, ainsi qu’une couche inférieure et supérieure.

Les robots travaillent ici avec des préhenseurs de serrage développés par KOCH de façon spécifique au client dotés d’une broche et de ventouses pour le prélèvement des intercalaires, des couches inférieures et supérieures. L’API calcule les modèles de palettes pour les différentes mesures de bobines.

La commande peut également, du fait du concept de système chaotique, disperser les palettes d’une commande sur toutes les installations d’emballage. Il est également possible d’introduire des palettes venant d’autres secteurs de l’usine afin de les amener à l’arrimage automatique du chargement. Les scanners de codes-barres saisissent ces palettes enregistrées et gérées par le système.

Les palettes sont arrimées pour le transport dans une station de cerclage et dotées d’un label par une étiqueteuse. Des chariots élévateurs transportent les porteurs de charge prêts dans la zone d’envoi. Les blocs de données de commande sont transmis à l’API KOCH qui signale toutes les étapes de transport et d’emballage effectuées au système ERP.

Augmentation de 30 pour cent de la productivité

La ligne d’emballage automatique a permis de réaliser les souhaits de clients de façon encore plus rapide et plus flexible chez Bilcare Research. La base pour ce faire est un traitement automatique des commandes individuelles, une augmentation de la disponibilité de l’installation et l’entrée dans l’ère de l’« Industrie 4.0 »

Dès les premières années, la productivité a pu être augmentée de 30 pour cent grâce à la solution d’automatisation, et la qualité et les standards d’hygiène ont été améliorés. De plus, la nouvelle installation facilite le travail des ouvriers car les robots se chargent de la manutention des lourdes bobines.

De plus, les interfaces de la commande de production vers l’ERP commercial a permis d’améliorer la planification et la logistique de la production. M. Molt regarde déjà vers l’avenir :


L’investissement est une bonne base pour les années à venir car nous allons devoir continuer à développer l’automatisation. Il est par exemple concevable de raccorder des machines supplémentaires aux séquences automatiques.

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