Étude de cas sur l'emballage à grande vitesse avec un robot servo à trois axes dans l'industrie de l'emballage alimentaire

Étude de cas sur l'emballage à grande vitesse de robots servo à trois axes dans l'industrie de l'emballage alimentaire

Dans les ateliers de production d'emballages alimentaires, trouver le juste équilibre entre rapidité et précision est un défi constant : répondre aux exigences des commandes en gros pendant les périodes de pointe des fêtes tout en garantissant l'hygiène, la sécurité et l'intégrité des emballages. Lorsque l'emballage manuel est confronté à des goulets d'étranglement en matière d'efficacité et à des pénuries de main-d'œuvre, et que les machines traditionnelles peinent à s'adapter à une production flexible pour de multiples catégories de produits, robots servo à trois axesGrâce à leur réactivité et à leur précision de contrôle, ces systèmes deviennent des équipements clés pour résoudre les problèmes rencontrés par l'industrie. Les trois cas pratiques suivants, issus de différents secteurs agroalimentaires, illustreront parfaitement comment leur valeur technologique se traduit en avantages concrets pour la production.

Étude de cas 1 : Emballage de cuillères pliantes jetables – Une solution pour 24 unités permet de réaliser 90 % d’économies sur les coûts de main-d’œuvre.

Dans la production de vaisselle jetable pour la restauration, la petite taille et le volume important des cuillères pliantes imposent des exigences strictes en matière d'automatisation de l'emballage. Une entreprise internationale de la chaîne d'approvisionnement pour la restauration s'appuyait depuis longtemps sur le travail manuel pour l'emballage des cuillères pliantes, subissant des interruptions de production dues à un taux de rotation du personnel de 30 % et à la difficulté de contrôler de manière constante le niveau de conformité hygiénique des emballages individuels. L'introduction du robot servo à trois axes SW6308s de Siweike a complètement transformé le processus de production, permettant une automatisation complète 24 h/24 et 7 j/7.

Ce système permet une automatisation complète à partir de Machine de moulage par injection Le processus de préparation, de pliage et d'emballage est assuré par la coordination précise de servomoteurs à trois axes. Équipé de ventouses sur mesure, le robot saisit la totalité du lot de cuillères pliables en 0,3 seconde seulement après la fin du processus de moulage (1/24) par la presse à injecter de 250 tonnes. Un déplacement à grande vitesse le long des axes X et Y (jusqu'à 1,5 m/s) transfère les cuillères vers le système de pliage, tandis que l'axe Z contrôle avec précision la pression exercée pour finaliser la mise en forme. Lors de l'emballage, la répétabilité du mouvement sur les trois axes atteint ±0,1 mm, garantissant un positionnement précis de chaque cuillère dans le film d'emballage transparent et évitant ainsi les plis et les défauts d'alignement fréquents lors d'un emballage manuel.

Les données opérationnelles réelles démontrent que cette solution augmente l'efficacité d'emballage d'une ligne de production unique à 1 440 pièces/minute, soit l'équivalent du travail de 6 opérateurs qualifiés, réduisant ainsi les coûts de main-d'œuvre de 90 %. Plus important encore, le système d'entraînement servo entièrement fermé élimine tout risque de contamination par contact humain, faisant passer le taux de conformité aux normes d'hygiène des emballages de 92 % à 99,8 %. L'erreur de positionnement du logo de la marque sur les emballages transparents est maîtrisée à moins de 0,5 mm, permettant aux entreprises de restauration de valoriser leur marque.

Étude de cas 2 : Emballage de sandwichs prêts à consommer – Une solution « douce » à haute vitesse de 60 sandwichs par minute

La pénurie de main-d'œuvre dans l'industrie agroalimentaire suite au Brexit a failli entraîner la fermeture de la ligne de conditionnement de sandwichs d'une importante entreprise de plats préparés. Le conditionnement manuel traditionnel n'atteignait qu'une cadence de 15 sandwichs par minute et souffrait d'un taux de déformation des produits de 3 % dû à des variations de température et de pression des mains, ainsi que d'un taux de défauts d'aspect de 8 % pour les emballages à fenêtre. Ces problèmes ont été facilement résolus grâce à l'introduction du robot KR AGILUS HM équipé d'un système servo à trois axes.

Conçue pour les sandwichs fragiles et délicats, cette solution utilise des pinces flexibles en acier inoxydable alimentaire, associées à un système de contrôle de force par servomoteur triaxial. Ce système permet de contrôler précisément la pression de préhension entre 5 et 10 N, assurant ainsi une prise stable sans écraser ni déformer le pain. Sur la ligne de convoyage, un servomoteur sur l'axe X entraîne les pinces à une vitesse de translation de 1,2 m/s, tandis que l'axe Z les déplace verticalement à 0,8 m/s, transférant les sandwichs du tapis roulant vers les sachets en papier kraft. L'axe Y ajuste l'angle du produit pour garantir un positionnement précis des sandwichs triangulaires dans le sachet.

Le capteur d'image intégré et le système servo à trois axes forment un système de contrôle en boucle fermée : lorsque le capteur détecte un écart d'angle de coupe du sandwich supérieur à 2°, le servomoteur ajuste immédiatement l'angle de rotation de la pince afin d'empêcher les produits défectueux d'être conditionnés. On obtient ainsi une cadence de conditionnement stable de 50 à 60 sandwichs par minute, soit trois fois plus rapide qu'un conditionnement manuel ; le taux de déformation des produits est réduit à 0,1 % et le taux de défauts d'aspect est inférieur à 0,5 %. Plus important encore, la lubrification permanente du système servo réduit les coûts de maintenance de 40 %, permettant un retour sur investissement en seulement 16 mois. Cette solution répond parfaitement aux besoins de l'industrie des plats préparés, où « vitesse et délicatesse sont difficiles à concilier ».

Étude de cas 3 : Emballage de pâte à pâtisserie – Collaboration haute efficacité dans un espace compact (1,5 seconde)

Une boulangerie viennoise conditionnait des crêpes à pâte fine directement sorties d'une chambre froide à 6 °C. Cette basse température entraînait une chute brutale de la productivité et la pâte, très molle, se détériorait facilement lors du transfert. De plus, l'espace restreint de l'atelier de production ne permettait pas d'installer des équipements d'emballage traditionnels de grande taille. Une solution d'automatisation compacte, basée sur la technologie servo à trois axes, s'est avérée essentielle pour résoudre ces problèmes d'espace et de productivité.

Cette solution a utilisé deux robots servo à trois axes, inversés et suspendus. Grâce à une planification compacte des trajectoires de mouvement le long des axes X et Y, une unité d'emballage complète a été construite dans un espace de seulement 3 mètres carrés. Le robot chargé de saisir la pâte était équipé d'une pince en forme de pelle, et le servomoteur de l'axe Z contrôlait avec précision la profondeur de descente, évitant tout contact avec l'emballage rigide en aluminium refroidi. Après avoir saisi quatre paquets de pâte de 125 grammes, le mouvement coordonné des axes XY a effectué le transfert en seulement 0,8 seconde. Robot SLe formage de la boîte en carton est réalisé simultanément : après avoir été soulevée par une ventouse, la boîte est acheminée par un système servo-mécanique à trois axes à travers la buse d’encollage, puis, en combinaison avec la matrice, le formage est finalisé. L’ensemble du processus, incluant le transfert de la pâte, forme un cycle coordonné de 1,5 seconde.

Les performances dynamiques élevées de le servo à trois axes Le système est au cœur de son amélioration d'efficacité : l'accélération du robot atteint 10 m/s², surpassant largement les capacités d'une opération manuelle, et sa répétabilité de ±0,02 mm garantit un placement précis de chaque paquet de pâte dans la boîte. Parallèlement, la conception du système servo, certifiée SIL3-Ple, permet un fonctionnement en toute sécurité sans barrières de protection, optimisant ainsi l'espace. En pleine saison des burgers aux pommes, ce système fonctionne 24 h/24, quintuplant le volume d'emballage journalier par rapport aux méthodes manuelles traditionnelles et réduisant le taux de bris de pâte de 12 % à 0,3 %, répondant ainsi parfaitement aux exigences strictes d'hygiène et de qualité des produits de boulangerie.

Technologie servo à trois axes : reconstruire la compétitivité fondamentale de l’emballage alimentaire

L'exemple présenté illustre l'intérêt majeur des robots servo à trois axes dans le secteur de l'emballage alimentaire : leurs servomoteurs offrent une réponse en quelques millisecondes grâce à la commande par impulsions, associée à des vis à billes et des guides linéaires de haute précision. Il en résulte un équilibre parfait entre vitesse et précision de positionnement, essentiel pour concilier efficacité et qualité dans l'emballage alimentaire. Par ailleurs, leur conception entièrement étanche et l'utilisation de lubrifiants de qualité alimentaire répondent aisément aux normes d'hygiène internationales telles que FDA et le règlement européen 10/2011, et les rendent adaptés aux environnements de production spécifiques, notamment aux basses températures et à l'humidité élevée.

Des articles de table jetables aux plats cuisinés, des ingrédients de pâtisserie aux coffrets cadeaux haut de gamme, les robots servo à trois axes redéfinissent l'efficacité et les normes de qualité de l'emballage alimentaire grâce à une commande de mouvement flexible, une conception spatiale compacte et des capacités de collaboration intelligentes. Pour les entreprises agroalimentaires, opter pour une solution d'emballage servo à trois axes adaptée à leurs catégories de produits représente non seulement une mesure temporaire pour pallier la pénurie de main-d'œuvre, mais aussi un investissement à long terme pour réaliser des économies d'échelle et renforcer la compétitivité de leur marque.

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