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Success stories 03.12.2020

Cellule robotique destinée à la vérification et l’emballage de seringues

Une étroite coopération dans un environnement exigeant

En résumé

Ward Automation a conçu une cellule robotisée compacte et flexible destinée à un acteur mondial des dispositifs médicaux et de produits pharmaceutiques. Cette cellule robotique permet le test, l’étiquetage et la palettisation en fin de ligne de 36 000 seringues par heure. Ces opérations de manipulation des bacs sont réalisées par 3 robots Stäubli répondant parfaitement aux conditions d’hygiène strictes de l’environnement de travail.

Quelle est la manière la plus sûre et la plus économique de tester et de palettiser 36 000 seringues par heure 24h/24 tout en respectant différents critères ? Un fabricant mondial de produits pharmaceutiques a posé cette question à Ward Automation. Ward est bien placée pour apporter une réponse car l’entreprise, créée en 1995 en Irlande, est reconnue pour développer et construire des solutions d’automatisation sur mesure pour les industries de dispositifs médicaux et pharmaceutiques. Elle fabrique des machines d’assemblage, de remplissage, d’essai et de contrôle ainsi que d’autres équipements pour les dispositifs médicaux et les produits pharmaceutiques. Les ingénieurs Ward collaborent avec leurs clients à toutes les étapes de l’intégration des machines, de l’étude du concept initial à la validation finale et au support après-vente en passant par la conception et la construction.

Challenge : Inspection automatisée de fin de ligne des seringues

Spécificités de la ligne de production : la seringue est livrée dans des bacs de 100 échantillons, six bacs sont délivrés par minute. Ces bacs doivent être contrôlés, étiquetés et palettisés tout en respectant les conditions de propreté liées à la production médicale (norme 21 CFR part 11) et avec un degré d’automatisation élevé.

Par le passé, le processus était réalisé manuellement. Son automatisation a permis de réduire les tâches fastidieuses pour les collaborateurs de l’entreprise et d’augmenter la qualité des produits finis grâce à la vérification des seringues, des étiquettes et des scellées faites par le robot. John Walshe, Business Developer chez Ward Automation : « Une question importante dans ce projet était d’éliminer le risque de produits endommagés ou de seringues et de scellés manquants. Pour des raisons de sécurité de production et de traçabilité, la cellule robotisée a dû être intégrée au système de contrôle et d’acquisition des données en temps réel (SCADA) de l’entreprise. De plus, toutes les étapes du processus devaient être exécutées dans un petit rayon d’action. »

Une cellule composée de 3 robots

Sur la base de ces données, Ward Automation  a conçu une cellule robotique composée de 3 robots Stäubli. Le processus entièrement robotisé se déroule comme suit : dans un premier temps, un robot Stäubli TX2-60 enlève le nid de seringues pour vérification. Grâce à un scan de deux systèmes de vision, le contenu du nid est contrôlé permettant ainsi la vérification du nombre de seringues et d’éviter les produits endommagés et les bouchons PRTC manquants.

Les cuves contenant des seringues défectueuses sont détournées vers un tiroir spécifique. L’Interface Homme Machine montre quelle seringue doit être retirée du nid et le système de vision vérifie l’opération. La cuve est ensuite libérée vers l’opérateur pour permettre à celui-ci de la remplir de nouveau et de la réintroduire dans la machine.
Etiquetage – vérification inclue.

Le reste des cuves est acheminé vers la station de travail suivante où les étiquettes intérieures et extérieures sont imprimées et contrôlées. Les étiquettes comportant un défaut sont rejetées et réimprimées tandis que les étiquettes vérifiées sont placées à l’intérieur et à l’extérieur des bacs par le robot TX2-60. A la fin du processus, une dernière vérification est faite permettant de contrôler leur présence et leur position.

Les bacs doivent être scellés avant la palettisation et l’expédition. Pour cela, Ward Automation a inventé une station de séparation de couvercle innovante, elle présente un seul couvercle au robot TX2-60.

Une fois que les systèmes de vision ont vérifié la présence d’un seul couvercle, le robot place ce couvercle sur le bac. Un cachet unique applique un sceau inviolable sur le couvercle. Le bac est tourné de 180° et une deuxième étiquette est appliquée. Le robot soulève ensuite le bac et le place sur le convoyeur.

Une cellule compact : 3 robots coopèrent pour contrôler et palettiser des bacs contenant 100 seringues chacun. 36 000 seringues par heure sont traitées avec précision et sécurité.
Une cellule compact : 3 robots coopèrent pour contrôler et palettiser des bacs contenant 100 seringues chacun. 36000 seringues par heure sont traitées avec précision et sécurité.

Contrôle et palettisation avec flexibilité

Les bacs traités sont empilés sur une palette à l’aide d’un robot Stäubli RX160L. John Walshe : « Ce robot offre la portée requise tout en maintenant un faible encombrement. » 200 bacs sont placés sur chaque palette. Un système de sécurité zoné avec trois cellules virtuelles individuelles et un tampon entre elles permet au robot d’être arrêté en toute sécurité pour le changement de palettes tandis que le reste de la machine continue de traiter les bacs. Cela contribue à la productivité et à la disponibilité élevée de la cellule robotisée.

La flexibilité requise est assurée par la conception modulaire et les systèmes de contrôle avancés permettant au système d’être configuré selon les besoins du client. Une option à deux palettes est possible et le processus de contrôle de la seringue peut être supprimé s’il n’est pas nécessaire.

D’autres options d’impression sont également possibles comme l’impression laser ou jet d’encre. Dans tous les cas, la machine est capable de manipuler des bacs avec 100 ou 160 seringues. La conception compacte est, selon les besoins, également assurée : la cellule s’adapte à un encombrement de 3 m sur 3 m et peut traiter 600 seringues par minute.

John Walshe, Business Developer chez Ward Automation : “Grâce à cette machine entièrement automatisée, notre client est en mesure de contrôler 100% des seringues, des étiquettes et des scellés. »

Des robots conçus pour des applications nécessitant des conditions de propreté strictes

Le respect strict des conditions d’hygiène sur l’ensemble du processus est un critère crucial pour le client. Ici, les robots Stäubli ont un net avantage. En effet, disponibles en version HE (environnement humide), ils peuvent être installés dans des environnements sensibles tels que, les salles blanches ou les zones de production dans lesquelles des processus de lavage intensifs doivent être réalisés quotidiennement.

Ward Automation possède une vaste expérience avec ce type d’exigences. John Walshe : « Depuis plus de 10 ans, nous utilisons des robots Stäubli dans des environnements similaires exposés à un système de nettoyage intensif sans aucun problème. » Concernant les certifications de technologie médicale, la cellule robotique est conforme à la norme 21 CFR Part 11. La création d’une piste d’audit et d’un rapport de lot avec des signatures électroniques sur toutes les données GMP critiques faisait partie du processus de conception et de fabrication.

Le 3ème robot de la cellule ferme les bacs avec un couvercle et applique deux étiquettes.

Haute précision, simulation de la conception et accompagnement du projet

Outre leurs capacités à respecter les normes d’hygiène, Ward Automation a opté pour les robots Stäubli car ils offrent la vitesse, la charge utile et la haute précision nécessaires à des cadences élevées : chaque tâche du robot doit être accomplie en dix secondes au maximum.

Les robots fonctionnent avec des contrôleurs CS8C et CS9, chacun programmé avec le langage VAL 3. Lors de l’étape de conception, le système a été programmé hors ligne à l’aide d’un logiciel d’émulation permettant de simuler les mouvements, vérifier les encombrements et les points de consigne. C’est uniquement dans un second temps que les robots ont réellement été utilisés, après avoir affiné les programmes, permettant ainsi de gagner un temps considérable.

Au cours du projet, Stäubli UK a fourni un robot de démonstration pour les tests de validation de principe ainsi que pour la formation des ingénieurs de Ward Automation et du client. John Walshe : « Notre client est en mesure d’effectuer le contrôle de 100% des seringues, des étiquettes et des scellés, avec l’avantage que des seringues peuvent être rejetées et échangées individuellement parmi des bacs contenant 100 pièces. De plus, diverses options peuvent être sélectionnées ou programmées en fonction des tailles de seringues, de la taille des bacs et le nombre de seringues permettant ainsi une grande flexibilité dans la production. »

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