Toekomstgerichte samenwerking tussen mens en robot. De installatiebouwer BEC heeft voor Siemens Healthineers zo'n samenwerkingsoplossing ontwikkeld. Enkele tonnen zware spoelen van worden nauwkeurig in de magneten van MRI-scanners (MRI = Magnetic Resonance Imaging) geplaatst. Hierbij spelen de elektrocilinders van Festo een cruciale rol. Zij zorgen er namelijk voor dat de spoelen stevig worden vastgegrepen.
Het heeft iets van lucht- en ruimtevaarttechniek, bijna hightech: wanneer je de montagehal van BEC binnenkomt, is het eerste wat opvalt een van 's werelds grootste knikarmrobots, met een draagvermogen van 2300 kg. De aandacht wordt nog meer getrokken door het uitladende grijpsysteem dat BEC op de knikarm van de robot heeft gemonteerd. Dit is echte hightech, uitgerust met 3D-scanners en aanraakgevoelige sensoren. “Het gaat namelijk om de hoogste precisie”, benadrukt Hans-Günther Nusseck, projectleider bij BEC, “wanneer de grijper de spoelen, die tot 1,5 ton wegen, oppakt en in de magneten van een toekomstige MRI-scanner plaatst.”
Maximale precisie bij een belasting van 1,5 ton klinkt als de beroemde ‘kwadratuur van de cirkel’, maar behoort tot de kerncompetentie van BEC. “Als de grijper de spoelen oppakt en in de magneet plaatst, mogen ze in geen geval verdraaien of wegglijden en is een tolerantie van niet meer dan 0,5 millimeter toegestaan, wanneer ze in de magneet worden geplaatst”, legt Nusseck uit.
Dat is precies waar vier steunen, aangedreven door elektrocilinders van het type Festo EPCC, voor zorgen. Na het binnengaan van de spoel leiden de elektrocilinders de steunen naar de binnenwand van de spoel. “De elektrocilinders van Festo bleek de juiste keuze te zijn. Ze zijn compact uitgevoerd, maar bieden tegelijk een grote werkzone en dus de nodige flexibiliteit voor 13 verschillende spoelafmetingen”, zegt automatiseringsdeskundige Nusseck.
De steunen moeten sterk genoeg zijn om de spoelen, die tot 1,5 ton kunnen wegen, te houden, maar tegelijk mogen ze niet te sterk zijn om de spoelen niet te beschadigen. “Dat lukt uitstekend met de elektrocilinders van Festo”, benadrukt Nusseck. Praktisch daarbij is dat de aandrijfversterkers, dus de servomotor-drives CMMT-ST, niet aan het grijpsysteem, maar aan de robot zelf bevestigd zijn. “Dit bespaart ruimte op de grijper en maakt hem minder complex”, stelt Nusseck tevreden vast.
Dankzij de compacte kogelomloopspindel zorgt de elektrocilinder EPCC voor een rustige spindelloop en een nauwkeurige positionering. De lage inwendige wrijving zorgt voor korte positioneringstijden en dynamiek. Hij is verkrijgbaar in vier maten met een zuigerstang tot 500 mm slag, verdraaibeveiliging en glijgeleiding – inclusief permanente smering voor een lange levensduur. De geïntegreerde koppeling en het dubbele lager maken de compacte constructie mogelijk. De motor kan axiaal of parallel gemonteerd worden en op elk moment omgebouwd worden.
De servomotor-drive CMMT-ST kan via de Profinet-interface gemakkelijk in het bestaande besturingssysteem worden geïntegreerd. “We hebben al vanaf de beginfase van het project samengewerkt met Festo, zodat wij de aandrijvingen efficiënt konden ontwerpen, dimensioneren en in bedrijf stellen, afgestemd op het totale systeem”, legt Nusseck uit.
Siemens Healthineers gebruikt het systeem bij de montage van MRI-scanners. Met het systeem kunnen de processtappen om de spoelen in een magneet te brengen veel veiliger en efficiënter worden gemaakt. De clou is echter dat de processtappen van de installatie geautomatiseerd worden met de knikarmrobot. Dankzij de sensortechnologie met 3D-scanners en aanraakgevoelige sensoren beweegt het systeem zich vrij en veilig door de werkzone als een collaboratieve mens-robot-oplossing. Een veiligheidshek is niet nodig. De mens is alleen betrokken bij het toezicht op deze eerste productiestap in de MRI-productie. De sensoren in de installatie zorgen voor veiligheid.
“Juist in dergelijke mens-robotsamenwerkingen zien wij ons unieke verkoopargument”, legt Nusseck uit en vertelt over andere toepassingen in de medische techniek, waar installaties van BEC in de radiotherapie zorgen voor de zeer nauwkeurige positionering van patiënten bij de bestralingsbron of een robot met zitjes op de knikarm die een rit in een achtbaan simuleert.