Palettisation de cartons : intégrer un robot collaboratif sur votre ligne
La palettisation représente une tâche répétitive et physiquement exigeante dans de nombreuses lignes de production. L’utilisation d’un robot collaboratif pour automatiser l’empilage de cartons offre une solution accessible aux PME comme aux grands industriels. Cette approche collaborative permet d’améliorer progressivement la productivité tout en réduisant la pénibilité du travail manuel, sans nécessiter un investissement comparable aux robots traditionnels en cage.
Une solution d'automatisation accessible et flexible
Les cobots de palettisation se distinguent par leurs capacités de charge adaptées à la manipulation de cartons, allant de 5 kg pour les modèles compacts jusqu’à 50 kg pour les versions les plus robustes, avec des rayons d’action variant de 1 à 1,8 mètre selon les applications. Contrairement aux robots industriels classiques, ces machines fonctionnent sans enceinte de sécurité grâce à leurs capteurs de force intégrés qui détectent automatiquement tout contact anormal et arrêtent le mouvement. Cette particularité simplifie considérablement l’intégration sur des lignes existantes où l’espace est limité.
Palettisation avec un robot collaboratif (© universal-robots.com)
La programmation s’effectue via des interfaces tactiles, avec différentes méthodes selon la complexité de l’application. L’enregistrement des positions d’empilage peut se faire en guidant manuellement le bras robotique, mais la mise au point complète d’une cellule de palettisation demande une compréhension des trajectoires, des zones de sécurité et des séquences d’empilage. Les opérateurs devront suivre une formation adaptée pour maîtriser les paramètres selon les formats de cartons traités et gérer les ajustements nécessaires.
Configuration matérielle pour l'empilage de cartons
L’installation type comprend le cobot monté sur un socle fixe ou un support mobile selon la configuration de votre ligne. Le préhenseur constitue l’élément critique : les pinces à vide conviennent pour les cartons fermés avec surfaces planes, tandis que les pinces mécaniques s’imposent pour les emballages ouverts ou irréguliers. Le choix dépend directement de vos conditionnements et vous devrez peut-être prévoir plusieurs types de préhenseurs pour une ligne multi-formats.
La zone de palettisation nécessite un marquage au sol conforme aux normes de sécurité, même si le cobot est collaboratif. En pratique, vous maintiendrez une distance de sécurité d’environ 1 mètre autour de la zone d’évolution du bras. Un tapis de détection de présence complète utilement le dispositif dans les environnements à fort passage. La palette doit être positionnée sur un support stable, idéalement un convoyeur à rouleaux permettant l’évacuation automatique une fois l’empilage terminé.
Programmation des séquences de palettisation
Les logiciels de programmation des cobots intègrent généralement des modèles de palettisation préprogrammés qui simplifient la création des motifs d’empilage. Vous définissez les dimensions des cartons, la configuration de la palette et le nombre de couches souhaitées. Le système calcule automatiquement les trajectoires optimales en tenant compte des collisions potentielles.
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Pour une palettisation efficace, vous paramétrerez plusieurs points : la position de prise du carton sur le convoyeur d’alimentation, la hauteur d’approche au-dessus de la palette, et la vitesse de dépose. Les vitesses typiques varient entre 0,5 et 1 m/s selon le poids et la fragilité des cartons. Un carton de 5 kg peut être manipulé à pleine vitesse, tandis qu’un emballage de 8 kg nécessitera une approche plus progressive pour préserver la stabilité.
L’intégration d’un capteur de hauteur sur la pile permet d’ajuster automatiquement la position de dépose, compensant les variations d’épaisseur entre cartons. Cette fonction évite les décalages progressifs qui déstabiliseraient l’ensemble de la palette. Comptez environ 6 à 8 cartons par minute en rythme de croisière, un débit modeste mais constant qui supprime les variations de cadence liées à la fatigue humaine.
Interfaçage avec la ligne de production
Le cobot communique avec les équipements périphériques via des entrées/sorties numériques standard. Un signal du convoyeur d’alimentation indique la présence d’un carton en position de prise. Une fois l’empilage d’une palette complété, le robot envoie un signal au convoyeur d’évacuation pour libérer l’espace. Cette logique simple mais robuste s’intègre facilement avec les automates programmables existants.
Pour les installations plus élaborées, vous pouvez connecter le cobot via les protocoles de communication industriels courants à votre système de supervision. Cette connexion permet le suivi en temps réel des cadences, la traçabilité des palettes et la remontée d’alertes en cas d’anomalie. Les données de production s’exploitent ensuite pour optimiser progressivement les paramètres d’empilage ou anticiper les besoins de maintenance.
Gains opérationnels et retour d'expérience
Les installations que nous observons sur le terrain montrent des gains de productivité significatifs par rapport à une palettisation manuelle, principalement dus à la régularité de la cadence. L’opérateur peut se concentrer sur le contrôle qualité ou l’approvisionnement de la ligne plutôt que sur l’effort physique répétitif. Les arrêts pour fatigue ou troubles musculo-squelettiques diminuent sensiblement.
L’investissement pour une cellule complète varie selon les équipements périphériques nécessaires et la complexité de l’installation. Le retour sur investissement dépend fortement de votre cadence de production et du nombre d’équipes.
Les principales contraintes concernent les conditionnements instables ou déformables qui nécessitent des ajustements fins du préhenseur et des trajectoires, allongeant la phase de mise au point. La cadence reste également modeste comparée à un robot cartésien dédié, mais l’écart de coût et de flexibilité justifie ce compromis pour la plupart des applications. Le choix du modèle de cobot dépendra directement du poids de vos cartons : privilégiez les versions à forte charge utile pour les conditionnements lourds, tout en gardant à l’esprit que cela impactera l’investissement initial.
Mise en œuvre progressive et évolutivité
L’approche la plus prudente consiste à démarrer sur une seule référence de carton pour valider le processus avant d’étendre à d’autres formats. Cette progression permet d’acquérir l’expérience nécessaire sans perturber l’ensemble de la production. Le cobot peut ensuite évoluer vers d’autres postes si vos besoins changent, sa reprogrammation constituant un avantage face aux solutions rigides.
La formation des opérateurs nécessite un investissement en temps pour maîtriser les fonctions de base et les ajustements requis. La durée et le contenu varient selon l’expérience préalable de vos équipes en robotique et la complexité de votre application. Prévoyez un accompagnement suffisant pour que vos opérateurs gagnent en autonomie sur les modifications courantes, réduisant ainsi progressivement votre dépendance vis-à-vis des intégrateurs externes.
Conclusion
La palettisation collaborative avec un robot collaboratif représente une solution d’automatisation progressive, particulièrement adaptée aux environnements de production où la flexibilité prime sur la cadence maximale. Les gains se mesurent autant en amélioration des conditions de travail qu’en productivité pure. Si vos volumes justifient l’investissement sans exiger les cadences élevées d’un robot cartésien, cette technologie mérite votre attention. Commencez par identifier précisément vos contraintes de formats et de cadence, puis consultez un intégrateur pour dimensionner correctement votre installation. L’automatisation n’est pas une fin en soi, mais un moyen d’optimiser votre chaîne de production là où cela apporte une valeur mesurable.