Om robots een grotere reikwijdte te geven worden ze vaak op tracks geplaatst. Voor een toepassing waarin robots gebruikt worden voor het 3D-printen van compacte huizen, ontwikkelde Vansichen Lineairtechniek uit Hasselt nu ook ‘verticale tracks’. Het gaat om hefmasten met een slaglengte van 2,3 meter. Lees in dit artikel hoe Vansichen samen met CEAD hefmasten voor een 3D-printtoepassing ontwikkelde.

Het Limburgse familiebedrijf Vansichen Lineairtechniek is een gekende naam als het gaat over tracks en portalen waarmee robots horizontaal verplaatst worden, maar een verticale as is toch net iets anders.

De hefmasten op de foto hebben elk een platform aan de zijkant waarop een Comau NU290-3,0 robot bevestigd zal worden. De toepassing werd ontwikkeld en gebouwd in opdracht van het Nederlandse CEAD, dat gespecialiseerd is in grootformaat 3D-printtechnologie. De eindklant is een bedrijf in de Verenigde Staten dat met de robots zogenaamde ‘tiny houses’ wil 3D-printen. In het 3D-printen van grote objecten wordt vaak gewerkt met robots waarbij de extruder die bij het printen gebruikt wordt, als tool op de robot zit. Bij CEAD is die geïntegreerd in hun Flexbot machine. Door de robot op een hefmast te plaatsen kan zijn bereik in de hoogte in dit geval met 2,3 meter vergroot worden.

Eindige-elementenmethode

‘Elke mast krijgt een eigen robot’, legt Pieter Vansichen van Vansichen Lineairtechniek uit. ‘Die robots wegen 2,2 ton en moeten in de hoogte verplaatst worden om ze de nodige reikwijdte te geven. Daarbij wordt voor de positionering een nauwkeurigheid gevraagd van 0,2 mm, wat nodig is om heel precies te kunnen printen.’

De lineaire beweging in de hefmasten wordt gerealiseerd met een kogelomloopsindel die aangedreven wordt met een servomotor. Op die motor zit ook een rem waarmee de positie van de as vastgezet kan worden zodra de robot op de gewenste hoogte gebracht is. Het grote verschil met horizontale assen is dat de robot door zijn gewicht een moment uitoefent op de as. Bovendien varieert dat moment voortdurend tijdens de bewegingen van de robot.

‘Het is de structuur van de hefmast die dat moment opvangt’, zegt Pieter Vansichen. ‘Bij het ontwerp hebben we gebruikgemaakt van de eindige-elementenmethode om te verifiëren dat de structuur in alle posities van de robot voldoende stijfheid biedt. Die stijfheid is nodig om de gewenste positioneringsnauwkeurigheid te halen. Ook de servomotor en de kogelomloopspindel werden gekozen omwille van de hoge nauwkeurigheid die in deze toepassing gevraagd wordt.’

Bescherming tegen stof en vuil

De masten hebben een hoogte van 4 meter met een slaglengte van 2,3 meter. Elke mast weegt op zich al 4,3 ton en daar komt straks nog 2,2 ton bij van het gewicht van de robot. Over de bewegende delen van de masten werden vouwbalgen geplaatst die het mechanisme binnenin moeten beschermen tegen stof, vuil en andere omgevingsfactoren zodat er minder onderhoud zal nodig zijn en een lange levensduur gegarandeerd kan worden.

Vansichen en CEAD werken al langer samen aan het ontwikkelen van innovatieve oplossingen voor 3D-printtechnologie. Zo werden eerder al twee horizontale tracks van elk 43 meter geïnstalleerd in Dubai. De aansturing van lineaire assen is zoals bij de nieuwe hefmasten voor de VS geïntegreerd in de robotsturing.

Bron: automation magazine