Automazione del settore del confezionamento e dell’imballaggio presso Bilcare Research

Impiego all’avanguardia di robot KUKA da parte di KOCH Industrieanlagen nell’industria della trasformazione.

La Bilcare Research AG è uno dei produttori leader nel mondo di pellicole protettive e pellicole rigide in PVC. L’impresa concentra da oltre 50 anni la sua attività sulla produzione di pellicole e fornisce soluzioni orientate ai clienti per il settore farmaceutico, l’industria della stampa e dell’etichettatura nonché per clienti nell’ambito della sicurezza e delle carte di credito. Per rafforzare a lungo termine la sua competitività, Bilcare ha automatizzato il suo settore dedicato al confezionamento e all’imballaggio presso la sede di Bötzingen in collaborazione con il partner di sistema di KUKA, KOCH Industrieanlagen. Sette robot KUKA in totale garantiscono un imballaggio rapido e di alta qualità dei rotoli delle pellicole. 

La complessità dell’automazione balza subito agli occhi, non appena si mette piede nel padiglione di produzione della Bilcare Research, dove vengono tagliate le bobine madre delle pellicole per i blister dei prodotti farmaceutici. “Abbiamo automatizzato il nostro settore dedicato all’imballaggio fino ai pallet specifici per cliente pronti per la spedizione e ampliato il settore del taglio inserendo un nuovo impianto automatico di taglio delle bobine della KAMPF, spiega Jochen Molt, Site Manager presso Bilcare Research.
“KOCH ha inoltre ammodernato le due macchine già disponibili per il collegamento alla linea automatica e decentrata di imballaggio delle bobine. Gli investimenti sono stati dettati dall’aumento pianificato della produttività nel settore del confezionamento e dell’imballaggio. Fino ad oggi abbiamo assegnato a ogni impianto di taglio delle bobine una linea di imballaggio locale.”

L’impianto di imballaggio automatico e altamente flessibile di KOCH Industrieanlagen GmbH di Dernbach, che da oltre 20 anni è partner di sistema di KUKA Roboter GmbH, è in grado di elaborare ordini in entrata di clienti automaticamente e senza utensili, il che significa senza preparazione. Per questo sistema, KOCH utilizza sei robot KUKA della serie KR QUANTEC e un robot KR 6-2. I robot sono chiamati a svolgere un'ampia gamma di attività nella soluzione di automazione. Sono impiegati per lo scarico e l’etichettatura dei prodotti, per la palletizzazione e per il posizionamento.
Prelievo di bobine con un KR QUANTEC.

Il PLC decide sulla forma di pallettizzazione

Gli ordini in ingresso vengono inseriti nel sistema SAP-ERP, che li pianifica per la produzione e li invia al sistema di controllo PLC KOCH. La raccolta di dati della macchina avviene tramite un nuovo sistema MES, una specifica soluzione di settore per produttori di bobine e trasformatori. Il PLC confronta il diametro della bobina e il corrispondente schema di pallettizzazione con le dimensioni del previsto contenitore di carico e procede a una valutazione di plausibilità per decidere se è possibile la pallettizzazione automatica. In caso contrario, le bobine vengono smistate a una linea distinta di imballaggio.

Per il posizionamento dei nuclei è stato sviluppato un sistema completamente automatico. In questo caso un KUKA KR 6-2 assume la funzione centrale di posizionamento e misurazione per assicurare che il nucleo sia nella posizione corretta. A seconda dell’ordine, il robot posiziona tra le due e le 20 anime. Preleva i nuclei automaticamente da un magazzino o può, a scelta, anche essere collegato direttamente a una lama di taglio dei nuclei.

Il robot posiziona quindi l’anima su una cosiddetta unità di bloccaggio e trasferimento, che garantisce che i nuclei vengano inseriti correttamente sull’albero di avvolgimento. Il grande vantaggio qui è che la macchina di taglio e il robot lavorano indipendentemente l’uno dall’altra. Quando c’è un nuovo ordine, il robot riceve le nuove larghezze di taglio e posizioni dal sistema di gestione ordini e le previste regolazioni della lama.

I robot KR QUANTEC del tipo KR 300 R2500 ultra assegnati agli impianti di taglio bobine rimuovono le bobine finite di pellicole, che hanno diametri da 250 a 800 millimetri, pesi da dieci a 200 chilogrammi e larghezze da 75 a 450 millimetri, e le depositano su un nastro trasportatore. I robot negli impianti sono dotati di gripper che esercitano solo una pressione leggera dall’esterno, per non danneggiare le bobine delle pellicole.

Il controllo della macchina imposta i gripper in base al diametro delle bobine. I robot partono e frenano dolcemente in modo da non rovinare i bordi delle bobine quando le depositano. I robot KR QUANTEC non solo hanno una capacità di carico elevato di 300 kg e un raggio d’azione di 2.500 mm, ma offrono anche un’eccezionale flessibilità - per professionisti della manipolazione la diversità di pesi, diametri e larghezze non costituisce alcun problema.

Il KR QUANTEC preleva una bobina di pellicola.

Concetto di sistema casuale

Prima e dopo l’imballaggio le bobine vengono dotate di un’etichetta interna sul nucleo e una esterna sul rullo, che riportano il numero d’ordine e sono identificabili in qualsiasi momento. Il concetto del sistema è decentralizzato, il che comporta una serie di vantaggi: per esempio, le bobine si possono imballare senza un ordine preciso, ossia indipendentemente dalle loro dimensioni, automaticamente senza alcuna regolazione, in pellicole estensibili. Nella stazione successiva, alla bobina imballata vengono aggiunte un’altra etichetta di identificazione e una relativa all’ordine. Segue quindi il trasferimento nel settore di pallettizzazione automatica. I lettori dei codici a barre rilevano i dati delle etichette per garantire la corretta assegnazione alla linea. 

Nel settore di pallettizzazione le bobine arrivano in ordine sparso e vengono assegnate automaticamente a tre robot mobili, anche del tipo KR 300 R2500 ultra. Questi robot pallettizzano l’ordine in questione su un totale di 18 pallet. I quattro tipi di pallet necessari sono detenuti nei magazzini e vengono trasportati automaticamente nelle stazioni di pallettizzazione.

I robot KUKA posizionano le bobine imballate sui contenitori di carico mettendole, a seconda del tipo, in verticale o in orizzontale. Se occorre, i robot aggiungono fogli protettivi o strati intermedi di schiuma, che Bilcare Research utilizza in cinque varianti, nonché eventualmente un rivestimento inferiore e uno superiore.

Per questa operazione, i robot utilizzano gripper personalizzati sviluppati da KOCH, dotati di un mandrino a espansione e di ventose per il prelievo dei rivestimenti intermedio, inferiore e superiore. Il PLC calcola gli schemi di pallettizzazione per le varie dimensioni delle bobine.

Sulla base del concetto di sistema casuale, il controllo può distribuire i pallet di un ordine a tutti gli impianti di avvolgimento. è anche possibile introdurre pallet da altre parti dello stabilimento, per aggiungerli al sistema automatico di sicurezza del carico. Gli scanner dei codici a barre registrano questi pallet, che il sistema memorizza e gestisce.

I pallet vengono fissati bene per il trasporto nella stazione di reggiatura ed etichettati. Carrelli elevatori a forche spostano i contenitori di carico finiti nell’area di spedizione. I dati degli ordini sono trasmessi al PLC KOCH, che notifica al sistema ERP tutte le fasi di trasporto e imballaggio completate.

Produttività aumentata del 30 per cento

L’obiettivo della linea di imballaggio automatizzata presso Bilcare Research è riuscire a soddisfare le richieste dei clienti con sempre maggiore rapidità e flessibilità. Questo si basa sull’abilità a elaborare automaticamente singoli ordini di clienti, per aumentare la disponibilità del sistema ed entrare in “Industrie 4.0”

Già nei primi due anni, grazie alla soluzione di automazione la produttività è aumentata del 30 per cento, e sono migliorati gli standard in materia di qualità e igiene. Il nuovo sistema inoltre alleggerisce gli operatori dalla fatica fisica, poiché i robot si occupano della manipolazione delle pesanti bobine.

Ultimo, ma non meno importante, la pianificazione e la logistica della produzione sono state migliorate grazie all’introduzione di interfacce tra il controllo della produzione e il sistema commerciale ERP. Jochen Molt guarda già al futuro.


L’investimento fornisce una solida base per gli anni a venire, in quanto a noi occorre continuare ad ampliare il ricorso all’automazione. Per esempio, sarebbe ipotizzabile integrare altre macchine in questi processi automatici.

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