Empilage de bobines : hauteur, précision et besoins de l’empileur

Préface

Les bobines refendues pèsent de 30 kg à plus de 4 000 kg, ce qui représente un risque important pour la manutention manuelle et les rend extrêmement vulnérables à la déformation des bords en cas de léger choc. Placée à l'extrémité d'une ligne automatisée de conditionnement de bobines refendues, une empileuse industrielle transfère les bobines, de haut en bas, des stations de descente vers des palettes en bois, couche par couche, jusqu'à atteindre la hauteur cible programmée. Ce système élimine les opérations de manutention manuelle, prévient les rayures sur les métaux non ferreux délicats et assure une base de transport rigide pour le cerclage radial et le filmage en aval.

Une bobine de feuillard de laiton ou de cuivre, découpée avec précision, repose à plat, verticalement, sur une palette transversale en bois. Des convoyeurs à rouleaux motorisés robustes, équipés de guides pneumatiques latéraux de centrage, alignent la palette directement sous le point de référence de la station d'empilage. Une fois la hauteur d'empilage programmée vérifiée par des capteurs de hauteur ultrasoniques et optiques, la palette stabilisée est évacuée en aval pour un cerclage radial consolidé.

Table des Matières

Pourquoi empiler les yeux vers le ciel

Les bobines à fente étroite reposant sur leur bord circonférentiel (orientation horizontale) présentent un risque de basculement inhérent ; les forces de contact au sol concentrées déforment souvent la bande extérieure sous le poids de la bobine. Lorsqu'elles sont posées à plat, l'œil pointant vers le ciel (orientation verticale) :

  • Répartition uniforme de la charge : Le poids de la bobine est réparti uniformément sur toute sa face radiale, permettant à plusieurs bobines de former une seule pile structurellement solide sur une palette de transport.
  • Protection de surface: Les alliages tendres à finition soignée, tels que le cuivre, le laiton et l'aluminium revêtu, sont sensibles aux chocs et aux dommages sur les bords. Le positionnement mécanique face vers le bas prévient le cisaillement par recouvrement, l'ébavurage des bords et les éraflures dues au frottement ou au glissement.
  • Emballage secondaire sécurisé : L'empilage à plat permet aux opérateurs ou aux équipements automatisés d'insérer des feuillards radiaux à travers l'œillet central unifié et d'effectuer un enrubannage circonférentiel avec film étirable autour de la base de la palette.

Types d'empileurs et têtes de pioche

Le choix de l'effecteur terminal approprié dépend entièrement du substrat de la bobine, de l'intégrité de l'enroulement et de la masse unitaire :

  • Empileur à portique sous vide : Un portique multiaxes ou un bras de levage pivotant équipé d'un mandrin à vide conçu sur mesure. Adapté aux bobines à surface lisse et non poreuse jusqu'à 500 kg (et jusqu'à 800 kg pour les bandes haute densité à enroulement serré). Le cuivre, le laiton et les aciers inoxydables austénitiques étant amagnétiques, le levage par le vide assure un contact continu sans nécessiter d'entretoises en bois.
  • Gerbeur à fourches mécaniques : Fourches robustes à quatre dents, de type ciseaux ou à support radial, conçues pour les charges lourdes en acier et en alliage jusqu'à 4 600 kg. Ce système nécessite des cales en bois (écartement minimum de 50 mm) placées entre les bobines adjacentes pour permettre la rétraction des fourches.
  • Pince mécanique ID/OD : Un dispositif de serrage mécanique s'appuyant sur l'alésage intérieur et le diamètre extérieur. Il est particulièrement adapté aux matériaux poreux, aux bobines de papier intercalées ou aux bandes enroulées en vrac, pour lesquels l'aspiration sous vide ne permet pas d'obtenir une étanchéité parfaite.

Remarque : Pour les bobines d’acier de construction standard, des mandrins électromagnétiques peuvent également être utilisés. Sur une ligne haute capacité typique, les empileurs à portique acceptent des hauteurs d’empilage totales de 1 120 mm (base de palette comprise) et des charges utiles brutes de 8 000 kg.

Système de maintien du vide et de sécurité en cas de coupure de courant

Les appareils de levage industriels à vide manipulant des bobines métalliques lourdes doivent se conformer à une réglementation stricte relative aux appareils de levage non fixes :

  • Réservoir accumulateur pneumatique : En cas de coupure soudaine de courant ou de déclenchement de la pompe, un réservoir à vide en acier intégré maintient une pression négative de fonctionnement.
  • Durée de maintien en cas de défaillance : En accord avec EN 13155, l'accumulateur à vide contient la charge utile maximale de la bobine suspendue pour plus de 5 minutes, donnant ainsi aux opérateurs suffisamment de temps pour dégager la zone d'exclusion ou abaisser la charge en toute sécurité.
  • Marge de sécurité: Les mandrins conçus pour une charge utile nominale de 500 kg sont conçus avec une force de maintien ultime de 1 800 kg, offrant un facteur de sécurité structurelle supérieur à 3.5:1. Le vide de fonctionnement atteint −85 kPa (−0.85 bar).
  • Contrôle de la chambre par zone : La tête de prélèvement est dotée de chambres d'aspiration concentriques à vannes indépendantes. Lors du traitement de bobines de faible diamètre extérieur, les chambres extérieures restent isolées afin d'éliminer les fuites, la pression d'aspiration n'étant appliquée que sur la surface effectivement traitée.

Séquence machine

  1. Alimentation des palettes : Une palette en bois vide avance via le convoyeur à rouleaux d'alimentation et s'arrête contre un localisateur mécanique escamotable pour verrouiller sa référence d'empilage.
  2. Alimentation et descente de la bobine : La bobine étroite enroulée arrive de la refendeuse ou de la machine d'emballage en amont, transférée à plat (œil vers ciel) par un basculeur hydraulique à 90°.
  3. Choisir et aligner : La tête d'empilage s'abaisse, s'engage sur la face de la bobine (par joint sous vide ou par préhension mécanique) et centre la charge sur l'axe de la palette à l'aide d'une vérification laser croisée ou optique.
  4. Placement contrôlé : Le portique abaisse et dépose la bobine en douceur sur la palette ou la couche de bobines précédente. Pour les lignes nécessitant des espacements, un applicateur automatique d'entretoises en bois ou en carton ondulé insère les séparateurs.
  5. Cycle d'empilement : Les étapes 2 à 4 se répètent jusqu'à atteindre la limite de recette de pile programmée.
  6. Décharge: La palette complétée est déchargée en aval sur le convoyeur de sortie vers le cerclage radial automatisé, l'étiquetage par balance et l'emballage sous film étirable.

Données techniques de la ligne

Paramètre d'ingénierie Spécifications de la ligne d'empilage de bobines refendues
Plage de poids de la bobine 30 à 4 000 kg (par bobine simple)
Diamètre extérieur de la bobine (OD) 500 – 1,500 mm (personnalisable jusqu'à 2,100 mm)
Diamètre intérieur de la bobine (ID) 300 / 405 / 508 / 610 mm
Largeur de la bande de bobine 8 - 500 mm
Débit de ligne 20 à 40 bobines par heure
Mécanismes d'empilement Mandrin à vide (non ferreux), électroaimant (acier au carbone) ou fourches mécaniques
Architecture de contrôle S7-1200 / S7-1500F Fail-safe PLC with 10-inch HMI
Exigence d'alimentation en air 0.5 – 0.7 MPa (air comprimé propre et sec)

Calculs de hauteur, de poids et de cycle de la pile

Les programmes d'empilement fonctionnent dans le cadre de deux limites mécaniques : la portée volumétrique et la capacité dynamique totale du plancher.

Formules de taille et de poids

Total Stack Height = (N × Width_coil) + ((N − 1) × Height_spacer) + Height_pallet Total Stack Mass = N × Mass_coil Where N représente le nombre de bobines refendues par palette.

Exemple d'application

Une cellule d'emballage traite six bobines de laiton, chacune de 100 mm de large, pesant 300 kg chacune, en utilisant des entretoises de protection en carton-fibre de 10 mm sur une palette à rails en bois de 150 mm :

  • Calcul de la hauteur : (6 × 100 mm) + (5 × 10 mm) + 150 mm = 800 mm (largement dans les limites de dégagement standard de 1 120 mm).
  • Calcul du poids : 6 × 300 kg = 1,800 kg (en dessous des limites typiques de 2 000 kg pour le transport par chariot élévateur et le stockage en rayonnages).

La recette du PLC prend par défaut la limite qui est atteinte en premier (hauteur de transport maximale autorisée ou charge utile du patin structurel).

Équilibre du cycle

Avec une cadence de production de 20 bobines par heure, une pile de 6 bobines est terminée toutes les 18 minutes :

Batch Time = (60 minutes / 20 coils) × 6 coils = 18 minutes Downstream equipment (radial strapper, transfer car, stretch wrapper) must complete its full cycle, discharge the load, and return an empty skid within this 18-minute window to avoid line starvation or buffer blockage.

Liste de vérification pour la sélection en ingénierie

Préparez les paramètres physiques suivants avant de soumettre vos demandes d'implantation :

  1. Qualité matérielle: Acier au carbone, cuivre, laiton, aluminium ou acier électrique au silicium.
  2. Enveloppe dimensionnelle de la bobine : Diamètre extérieur minimal et maximal, diamètre intérieur, largeur de bande et poids unitaire de la bobine.
  3. Temps de réponse de la ligne : Nombre de bobines requises par heure provenant de la cisaille à refendre.
  4. Spécifications des palettes et des piles : Dimensions de la palette (à patins croisés ou à blocs), hauteur totale de la pile visée et besoin d'intercalaires de protection de surface.
  5. Intégration en aval : Protocole de poignée de main avec cerclage automatique, emballage orbital, trieuses pondérales en ligne ou AGV d'entrepôt.

Conformité à la sécurité et aux normes

Chaque cellule d'empilage automatisée est certifiée conforme aux directives internationales de sécurité des machines :

  • EN ISO 12100:2010: Évaluation et réduction des risques pour les machines industrielles.
  • ET 415-10: Exigences de sécurité pour les machines d'emballage et l'intégration modulaire.
  • ET 13155: 2020: Accessoires de levage de charges non fixes (marges de sécurité du vide, réservoirs de stockage, alarmes acoustiques/visuelles de perte de pression).
  • ET 60204-1: Sécurité électrique, continuité de la mise à la terre et circuits de sécurité de catégorie de commande.

FAQ technique

Q : Un seul empileur peut-il gérer des largeurs de bobines refendues variables sans changement d’outillage manuel ? R : Oui. La course d’abaissement verticale utilise un positionnement servo piloté par recette, combiné à une détection de surface ultrasonique, pour compenser dynamiquement les variations d’épaisseur de la bobine à chaque descente.

Q : Un espacement intermédiaire en bois est-il nécessaire pour toutes les applications ? R : Non. Les bobines de métaux non ferreux manipulées par des têtes de prélèvement à vide peuvent être empilées face à face sans entretoises en bois, préservant ainsi les bords des bandes et éliminant les coûts d’approvisionnement en entretoises. Les entretoises sont principalement nécessaires lors de l’utilisation de fourches de levage mécaniques ou lorsque le déroulement en aval nécessite l’accès par élingue.

Q : La cellule d'empilage peut-elle traiter des bobines de diamètres différents sur une même palette ? R : Bien qu'elle soit programmable pour les piles étagées (le plus grand diamètre extérieur en bas, le plus petit en haut), les broyeurs à grande vitesse privilégient des dimensions extérieures uniformes par palette afin d'assurer une stabilité de transport équilibrée et une rétention radiale uniforme des feuillards.

Prochaine étape et demandes de renseignements

  1. Soumission des données : Veuillez transmettre les dimensions de votre bobine (diamètre extérieur/diamètre intérieur/largeur), les nuances d'alliage, les poids maximums des empilements et les schémas d'implantation des lignes à info@fhopepack.com.
  2. Ingénierie système: Notre équipe d'ingénierie d'emballage configure l'enveloppe cinématique du dispositif de levage, le mandrin de l'effecteur terminal et l'agencement pneumatique/électrique.
  3. Proposition clé en main : Recevez une proposition d'aménagement 3D complète, une simulation du temps de cycle et un devis commercial dans les plus brefs délais. de 24 heures.

Références

  • Données d'ingénierie des systèmes d'emballage FHOPE : Spécifications du produit clé en main pour bobines fendues
  • Comité européen de normalisation : EN ISO 12100:2010, EN 415-10, EN 13155:2020, EN 60204-1
  • Registre des normes de la directive 2006/42/CE relative aux machines

Dernière mise à jour : 05/11/2026

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