04/11/2022
Door Ad Spijkers
Samenwerking tussen mens en robot voor medische technologie zorgt voor hoge precisie.
De toekomst is aan mens-robot-samenwerking. Installatiebouwer BEC in Moers (bij Duisburg) ontwikkelde zo'n collaboratieve oplossing voor Siemens Healthineers. Hier worden spoelen met een gewicht van enkele tonnen nauwkeurig in de magneten van magnetische resonantie tomografen (MRT's) gestoken. Elektrische cilinders van Festo (met Nederlandse vestiging in Delft) zorgen dat de spoelen stevig worden vastgegrepen.
Hoge nauwkeurigheid
In de assemblagehal van BEC valt een van 's werelds grootste knikarmrobots met een laadvermogen van 2300 kg het eerste op. Het uitgebreide grijpsysteem dat BEC op de robot heeft gemonteerd, trekt nog meer aandacht. Dat bevat hoogwaardige technologie, uitgerust met 3D-scanners en aanraakgevoelige airskin-sensoren. De grijper pakt de tot 1,5 ton zware spoelen op en plaatst ze in de magneten van een toekomstige magnetische resonantie tomograaf. Hier hangt alles af van de hoogste nauwkeurigheid.
Wanneer de grijper de spoelen oppakt en in de magneet steekt, mogen ze onder geen enkele omstandigheid draaien of wegglijden. Ze hebben ze een maximale tolerantie van 0,5 mm wanneer ze in de magneet worden gestoken. Een nauwkeurigheid van 0,5 mm met een lading van 1,5 ton lijkt onhaalbaar, maar het is een van de kerncompetenties van BEC. En dat is precies waar vier door Festo EPCC elektrische cilinders aangedreven steunen voor zorgen.
Na het invoeren van de spoel geleiden de elektrische cilinders de steunen naar de binnenwand van de spoel. De elektrische cilinders van Festo zijn compact van ontwerp, maar bieden tegelijkertijd een groot werkgebied en daarmee de nodige flexibiliteit voor dertien verschillende spoelafmetingen.
Techniek
De steunen moeten sterk genoeg zijn om de spoelen te dragen, die tot 1,5 ton kunnen wegen, maar mogen tegelijkertijd niet te krachtig zijn, dit om de spoelen niet te beschadigen. De CMMT-ST-servobesturingen worden niet aan het grijpsysteem bevestigd, maar aan de robot zelf. Dat scheelt ruimte op de grijper en maakt het minder complex.
Dankzij de compacte kogelomloopspindelaandrijving zorgt de elektrische cilinder (type EPCC) voor een soepele spindelwerking en nauwkeurige positionering. Lage interne wrijving zorgt voor korte positioneringstijden en dynamiek. Deze cilinder is verkrijgbaar in vier maten met een anti-twist, schuifgeleide zuigerstang met een slag tot 500 mm. De cilinder heeft permanente smering voor een lange levensduur. De geïntegreerde koppeling en dubbele lagering maken een compact ontwerp mogelijk. De motor kan axiaal of parallel worden gemonteerd en kan op elk moment worden omgebouwd.
De CMMT-ST servobesturing kan eenvoudig worden geïntegreerd in het bestaande besturingssysteem met behulp van de Profinet-interface. BEC heeft vanaf de beginfase van het project met Festo samengewerkt, zodat het bedrijf de aandrijvingen efficiënt kon ontwerpen, dimensioneren en in gebruik nemen, in afstemming met het totale systeem.
Vrij en veilig
Siemens Healthineers gebruikt het systeem bij de assemblage van MRI-scanners. Met het systeem kunnen de processtappen voor het inbrengen van de spoelen in een magneet veiliger en efficiënter worden gemaakt. Het belangrijkste is echter dat de processtappen van het systeem automatisch verlopen met de knikarmrobot.
Dankzij sensortechnologie met 3D-scanners en aanraakgevoelige Airskin-sensoren beweegt het systeem zich vrij en veilig in het werkgebied als een collaboratieve mens-robotoplossing. Een beschermende omheining is niet vereist. De mens wordt alleen gebruikt om deze eerste productiestap in de MRI-productie te bewaken. De sensoren in het systeem zorgen voor veiligheid.
Foto: Festo