Une ligne qui livre 8 sacs de 25 kg par minute place 12 tonnes à l’heure entre les mains de celui qui effectue la palettisation. La législation traite cet effort avec attention : la CLT fixe à 60 kg le poids maximal qu’un employé peut déplacer individuellement, et la NR-17 interdit le soulèvement non occasionnel de charges susceptible de compromettre la santé lorsque la prise se situe à plus de 60 cm du corps. L’équation de soulèvement du NIOSH, référence internationale en ergonomie, part d’une constante de charge de 23 kg, qui n’est valable dans son intégralité que dans des conditions idéales et diminue selon la distance horizontale, la hauteur, le parcours vertical, la torsion, la fréquence et la qualité de la prise.
La même NR-17 liste, comme première mesure de prévention pour le transport manuel de charges, la mise en œuvre de moyens techniques facilitants. Le robot palettiseur est le plus complet d’entre eux. Ce guide montre comment il est dimensionné.
Qu’est-ce que la palettisation robotisée
La palettisation consiste à assembler une unité de charge : caisses, sacs, balles ou seaux empilés sur la palette en couches stables, prêtes pour le transport et le stockage. Dans la palettisation robotisée, un robot industriel saisit le produit à la sortie de la ligne et le dépose en suivant le motif programmé.
La cellule typique comprend un convoyeur d’entrée, un robot équipé d’un préhenseur, une ou deux positions de palette, des protections et, selon le projet, une alimentation automatique en palettes vides et en feuilles séparatrices.
Pourquoi le robot palettiseur possède 4 axes
L'empilage exige de positionner la charge dans trois dimensions et de la faire pivoter autour de l'axe vertical. Il n'exige pas d'inclinaison. Le robot de palettisation à 4 axes exploite cette caractéristique : sa structure maintient le flasque toujours parallèle au sol, et le quatrième axe fait tourner la pince.
Avec moins d'axes en mouvement, le bras est plus simple et plus direct pour la tâche. Le robot à 6 eixos intervient lorsque le produit doit être incliné ou réorienté, ce qui constitue une exception. La différence entre les deux familles se trouve dans le guide du robot industriel.
Les trois chiffres qui dimensionnent le robot
Charge : produit plus pince
La charge indiquée dans la fiche technique comprend tout ce qui se trouve après le flasque. La pince entre dans le calcul et, selon le produit, elle peut peser autant que lui.
| Cas (valeurs d'exemple) | Produit par prise | Pince | Charge au poignet | Modèle de la gamme adaptée |
|---|---|---|---|---|
| Caisse de 5 kg, une par prise | 5 kg | 4 kg | 9 kg | QJRB15-1 (15 kg) |
| Caisse de 12 kg, une par prise | 12 kg | 8 kg | 20 kg | QJRB30-1 (30 kg) |
| Sac de 25 kg, deux par prise | 50 kg | 30 kg | 80 kg | QJRB180-1 (180 kg) |
| Couche de 12 caisses de 20 kg | 240 kg | 150 kg | 390 kg | QJRB800-1 (800 kg) |
La décision de saisir un ou plusieurs produits par cycle change la classe du robot : deux caisses de 12 kg avec la même pince de 8 kg totalisent 32 kg et dépassent déjà le modèle de 30 kg. C'est pourquoi la charge et le cycle sont définis conjointement.
Portée : de la palette la plus éloignée au sommet de la pile
Le robot doit déposer les produits dans le coin le plus éloigné de la première couche et au point le plus haut de la dernière. La palette standard brésilienne, la PBR, mesure 1 000 mm sur 1 200 mm, avec une hauteur de 129 mm, selon la spécification de l'ABRAS. S'ajoutent à cela la hauteur finale de la charge, la position du point de prise et, lorsqu'il y a deux positions de palette, la distance entre elles.
Un robot desservant deux positions de palette travaille sans interruption pendant le changement : tandis qu'une palette pleine sort, il continue sur l'autre. Ce choix exige une portée plus grande.
Cycle : la ligne impose le rythme
Le nombre de cycles par minute provient de la ligne, non du catalogue :
- produits par minute en sortie de ligne ;
- divisé par le nombre de produits par prise ;
- égal aux cycles par minute que le robot doit respecter.
Une ligne de 12 caisses par minute avec une double prise demande 6 cycles par minute. Si le robot respecte ce rythme dépend de la distance entre la prise et le dépôt, de la charge totale et du modèle de palette. Cette vérification est effectuée en simulation, avec le layout réel, avant l'achat.
La gamme QJAR de palettisation
| Modèle | Charge (kg) | Portée (mm) | Axes | Répétabilité (mm) | Masse (kg) |
|---|---|---|---|---|---|
| QJRB15-1 | 15 | 1 510 | 4 | ±0,05 | 160 |
| QJRB30-1 | 30 | 1 820 | 4 | ±0,05 | 205 |
| QJRB180-1 | 180 | 3 153,7 | 4 | ±0,5 | 1 400 |
| QJRB800-1 | 800 | 3 159 | 4 | ±0,5 | 2 550 |
Les deux premiers sont compacts, destinés aux cartons et emballages légers dans des cellules à surface réduite. Le QJRB180-1 combine une charge de 180 kg avec plus de 3 m de portée, ce qui permet de manipuler des sacs avec prise multiple et, selon la configuration, deux positions de palette. Le QJRB800-1 transporte 800 kg à 3 159 mm, pour des couches entières ou des charges unitaires lourdes.
La masse du robot entre également dans le projet. Un bras de 1 400 kg ou de 2 550 kg en mouvement transmet des efforts à la base, et la fondation est calculée en conséquence.
Pince : le composant qui modifie le plus le projet
Le robot est choisi après la pince, et non avant.
| Type de pince | Produit typique | Observation |
|---|---|---|
| Vide | Cartons avec face supérieure plane et fermée | Léger et rapide ; dépend de la qualité du carton |
| Doigts ou fourche | Sacs | Maintient par le dessous ; nécessite un convoyeur à rouleaux pour la prise |
| Pinces latérales | Cartons, bottes et caisses à claire-voie | Serre par les côtés ; attention à la résistance de l'emballage |
| Combinée | Produit, palette vide et feuille séparatrice | Un outil pour trois fonctions, avec une masse plus élevée |
La masse de la pince consomme la charge utile et sa taille définit ce qui peut s'insérer entre les piles. Dans de nombreux projets, c'est la conception de la pince qui permet, ou empêche, la prise multiple qui boucle le cycle.
Mosaïque et stabilité de la charge
Le motif de chaque couche, la mosaïque, définit la stabilité de la charge et l'optimisation du palet. Des couches alternées, avec des joints décalés, verrouillent la pile. Des feuilles séparatrices aident pour les produits glissants.
La mosaïque définit également le travail du robot : combien d'orientations différentes par couche, quelle rotation par cycle et quel jeu entre les produits au moment du dépôt. Un bon motif pour le transport mais mauvais pour le cycle est un problème qui apparaît tôt lorsque le projet est simulé.
Implantation et sécurité de la cellule
La cellule de palettisation présente deux frontières que les personnes et les équipements traversent : l'entrée produit et la sortie palet. La NR-12 exige que les zones de danger soient équipées de systèmes de sécurité, caractérisés par des protections fixes, des protections mobiles et des dispositifs de sécurité interconnectés.
À la sortie palet, il est courant d'utiliser un rideau lumineux avec muting, la désactivation automatique et temporaire de la fonction de sécurité pendant le passage du palet, conformément à la définition de la norme elle-même. La position du rideau n'est pas libre : l'Annexe I de la NR-12 adopte le calcul de distance minimale de l'ISO 13855, qui dépend du temps d'arrêt du système.
Les exigences complètes sont détaillées dans NR-12 en cellule robotisée. Pour les tâches légères avec présence humaine à proximité, il existe une alternative collaborative, comparée dans robot collaboratif ou robot industriel.
Quand le robot est le choix
- Plus d’un produit ou format. Changer de motif de palettisation revient à changer de programme.
- Zone courte en fin de ligne. La cellule occupe à peine plus que l’envergure du bras.
- Deux lignes proches. Un robot peut desservir les deux, chacune avec sa palette.
- Charges variables. Une pince combinée et des programmes différents absorbent de nouveaux conditionnements sans changer la machine.
Données pour le devis
- Produit : dimensions, masse et type de conditionnement.
- Cadence de la ligne, en produits par minute, et nombre d’équipes.
- Palette utilisée et hauteur finale de la charge.
- Motif de palettisation actuel ou souhaité, et utilisation de feuille séparatrice.
- Implantation de fin de ligne, avec la hauteur du convoyeur.
- Sortie de la palette pleine : palettiseur, chariot élévateur ou convoyeur.
- Nombre de produits différents passant par la même ligne.
Avec ces données, le calcul du retour sur investissement peut être réalisé avec les chiffres de l’usine, en suivant la structure de combien coûte un robot industriel. C’est l'intégrateur de robots qui pilote le projet du début à la fin.
Questions fréquentes
Qu'est-ce qu'un robot palettiseur ?
C'est un robot industriel, généralement à 4 axes, qui saisit les produits en fin de ligne et les empile sur la palette selon un motif de couches. Il travaille avec une pince adaptée au produit dans une cellule comprenant l'entrée des produits, la position de la palette et les protections.
Combien de kilos déplace un robot palettiseur ?
Cela dépend de la classe. Dans la gamme QJAR, il existe des palettiseurs de 15, 30, 180 et 800 kg de charge au poignet. Cette charge inclut la pince : un produit de 25 kg avec une pince de 30 kg occupe 55 kg de la capacité du robot.
Pourquoi le robot palettiseur a-t-il 4 axes ?
Parce que l'empilage exige de positionner la charge dans l'espace et de la faire pivoter autour de la verticale, tout en la maintenant toujours à niveau. Le bras à 4 axes maintient le flasque parallèle au sol par construction, avec moins d'axes en mouvement qu'un robot à 6 axes pour la même tâche.
Combien de cartons par minute un robot peut-il palettiser ?
Le calcul part du principe suivant : le nombre de produits par minute divisé par le nombre de produits par prise donne le nombre de cycles par minute que le robot doit effectuer. S'il y parvient dépend de la distance entre le point de prise et le dépôt, de la charge et du motif de palettisation, ce qui se confirme par simulation.
La cellule de palettisation nécessite-t-elle une protection ?
Oui. Selon la NR-12, les zones dangereuses nécessitent des systèmes de sécurité, caractérisés par des protections fixes, des protections mobiles et des dispositifs de sécurité interconnectés. À la sortie des palettes, l'utilisation d'un rideau lumineux est courante, dont la distance minimale suit le calcul de l'Annexe I de la norme, basé sur la ISO 13855.
Contactez BR Robotics
BR Robotics dimensionne et intègre des cellules de palettisation avec des robots QJAR de 15 kg à 800 kg. Envoyez le produit, la cadence et l’implantation : la réponse comprendra le modèle recommandé, l’implantation de la cellule et le devis. Contactez BR Robotics, consultez la gamme de robots ou les fiches techniques de la gamme de palettisation.
Sources
- CLT, Decreto-Lei nº 5.452/1943, art. 198 (Planalto)
- NR-17, Ergonomie, chapitre 17.5 (Ministério do Trabalho e Emprego)
- NIOSH, Revised NIOSH Lifting Equation (CDC)
- CCOHS (gouvernement du Canada), NIOSH Lifting Equation : calcul de la limite de poids recommandée
- ABRAS, Spécification technique de la palette PBR-I
- NR-12, Sécurité au travail sur les machines et équipements, point 12.5 et Annexe I
- ISO 13855:2024, Safety of machinery: Positioning of safeguards with respect to the approach of the human body
- EVST Brasil, fiches techniques de la gamme QJAR
