28.10.2022
ID: 4294

Schon bei der Montage von MRTs auf Nummer sicher gehen

Mensch-Roboter-Kooperation für die Medizintechnik sorgt für Präzision

Den Mensch-Roboter-Kooperationen gehört die Zukunft. Eine solche kollaborative Lösung hat der Anlagenbauer BEC für Siemens Healthineers entwickelt. Dabei werden tonnenschwere Spulen präzise in die Magnete von Magnetresonanztomographen (MRTs) eingesetzt. An entscheidender Stelle mit an Bord: Elektrozylinder von Festo, die fürs sichere Greifen der Spulen sorgen.

Es hat schon etwas von Luft- und Raumfahrttechnik, geradezu von High-Tech: Betritt man die Montagehalle von BEC, fällt zunächst einer der weltweit größten Knickarmroboter mit einer Traglast von 2300 kg ins Auge. Noch mehr Aufmerksamkeit zieht das ausladende Greifsystem auf sich, das BEC an den Knickarm des Roboters montiert hat. Darin steckt wahre Hochtechnologie, ausgestattet mit 3D-Scannern und berührungssensitiven Airskin-Sensoren. „Denn auf höchste Präzision kommt es an“, betont Hans-Günther Nusseck, Projektleiter bei BEC, „wenn der Greifer die bis zu 1,5 Tonnen schweren Spulen aufnimmt und in die Magnete eines zukünftigen Magnetresonanztomographen einsetzt.“

 

Auf 0,5 Millimeter genau

Höchste Präzision bei 1,5 Tonnen Last klingt wie die berühmte Quadratur des Kreises, gehört aber für BEC zur Kernkompetenz. „Wenn der Greifer die Spulen aufnimmt und in den Magneten einsetzt, dürfen sich diese auf keinen Fall verdrehen oder verrutschen und haben beim Einsetzen in den Magneten eine Toleranz von maximal 0,5 Millimetern“, erklärt Nusseck.

 

Genau dafür sorgen vier Stützen, die von Elektrozylindern vom Typ EPCC von Festo angetrieben werden. Nach dem Einfahren in die Spule führen die Elektrozylinder die Stützen an die Innenwand der Spule. „Die Elektrozylinder von Festo erwiesen sich dabei als die richtige Wahl. Sie sind kompakt in ihrer Bauform, bieten aber gleichzeitig einen großen Arbeitsbereich und damit die nötige Flexibilität für 13 unterschiedliche Spulendimensionen“, so Automatisierungsexperte Nusseck.

 

Kraftvoll und gleichzeitig sanft

Dabei müssen die Stützen so kräftig sein, dass sie die bis zu 1,5 Tonnen schweren Spulen halten können, dürfen aber gleichzeitig auch nicht zu kräftig sein, um die Spulen nicht zu beschädigen. „Das gelingt mit den Festo Elektrozylindern ganz hervorragend“, betont Nusseck. Praktisch dabei: die Antriebsverstärker, also die Servo-Antriebsregler CMMT-ST, sind nicht am Greifsystem, sondern am Roboter selbst angebracht. „Das spart Platz am Greifer und macht ihn weniger komplex“, freut sich Nusseck.

 

Dank des kompakten Kugelgewindetriebs ist beim Elektrozylinder EPCC ein ruhiger Spindellauf und präzises Positionieren gewährleistet. Geringe innere Reibung sorgt für kurze Positionierzeiten und Dynamik. Er ist in vier Baugrößen mit verdrehgesicherter, gleitgeführter Kolbenstange bis zu 500 mm Hub erhältlich – inklusive Dauerschmierung für lange Lebensdauer. Die integrierte Kupplung und Doppellagerung erlaubt die kompakte Bauweise. Der Motor kann axial oder parallel angebracht werden und ist jederzeit umbaubar.

 

Der Servo-Antriebsregler CMMT-ST lässt sich durch die Profinet-Schnittstelle ganz einfach ins vorhandene Steuerungssystem integrieren. „Gemeinsam haben wir mit Festo schon in der Anfangsphase des Projekts zusammengearbeitet, so dass wir die Auslegung, Dimensionierung und Inbetriebnahme der Antriebe in Abstimmung zur Gesamtanlage effizient gestalten konnten“, erklärt Nusseck.

 

Frei und sicher im Arbeitsbereich

Siemens Healthineers setzt die Anlage in ihrer Montage von MRT-Geräten ein. Mit der Anlage können die Prozessschritte zum Einsetzen der Spulen in einen Magneten wesentlich sicherer und effizienter gestaltet werden. Der Clou ist aber, dass die Prozessschritte der Anlage mit dem Knickarmroboter automatisiert ablaufen. Dank Sensortechnik mit 3D-Scannern und berührungssensitiven Airskin-Sensoren bewegt sich die Anlage als kollaborative Mensch-Robotik-Lösung frei und sicher im Arbeitsbereich. Ein Schutzzaun ist nicht erforderlich. Der Mensch ist lediglich für die Überwachung dieses ersten Fertigungsschritts bei der MRT-Herstellung im Einsatz. Die Sensorik in der Anlage sorgt für Sicherheit.

 

„Genau in solchen Mensch-Robotik-Kooperationen sehen wir unser Alleinstellungsmerkmal“, erklärt Nusseck und berichtet von weiteren Anwendungen in der Medizintechnik, wo Anlagen von BEC in der Strahlentherapie für die hochpräzise Positionierung von Patienten an der Strahlenquelle sorgen oder ein Roboter mit Sitzplätzen am Knickarm die Fahrt in einer Achterbahn simuliert.

 

Über BEC:

BEC ist einer der führenden Spezialisten für die Mensch-Roboter-Kooperation in den Bereichen Industrie, Medizintechnik und Entertainment. Mit Erfindungsgeist und dem Anspruch, clevere Lösungen zu finden, entwickelt das Team von BEC technisch herausfordernde und sicherheitsrelevante robotische Anwendungen für renommierte Kunden weltweit.

Festo ist gleichzeitig Global Player und unabhängiges Familienunternehmen mit Sitz in Esslingen am Neckar. In der industriellen Automatisierungstechnik und technischen Bildung setzt Festo seit seinen Anfängen Maßstäbe und leistet damit einen Beitrag zu einer nachhaltigen Entwicklung von Umwelt, Wirtschaft und Gesellschaft. Das Unternehmen liefert pneumatische und elektrische Automatisierungstechnik für 300.000 Kunden der Fabrik- und Prozessautomatisierung in über 35 Branchen. Wachsende Bedeutung erhält der Bereich LifeTech mit Medizintechnik- und Laborautomation. Produkte und Services sind in 176 Ländern der Erde erhältlich. Weltweit rund 20.700 Mitarbeitende in 61 Ländern mit über 250 Niederlassungen erwirtschafteten 2021 einen Umsatz von ca. 3,36 Mrd. €. Davon werden jährlich rund 7 % in Forschung und Entwicklung investiert. Im Lernunternehmen beträgt der Anteil der Aus- und Weiterbildungsmaßnahmen 1,5 % vom Umsatz. Festo Didactic SE ist führender Anbieter in technischer Aus- und Weiterbildung und bietet seinen Kunden weltweit umfassende digitale und physische Lernlösungen im industriellen Umfeld an.

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BEC – Einsetzen von Spulen in Magnete
Kollaborative Lösung: Tonnenschwere Spulen werden präzise in die Magnete von Magnetresonanztomographen eingesetzt
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BEC – High-Tech-Greifsystem
High-Tech-Greifsystem am Knickarmroboter: Wenn der Greifer die Spulen aufnimmt und in den Magneten einsetzt, dürfen sich diese auf keinen Fall verdrehen oder verrutschen und haben beim Einsetzen in den Magneten eine Toleranz von maximal 0,5...
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BEC – Stützen mit Elektrozylindern
Flexibel, robust und präzise: Die Stützen mit den Elektrozylindern von Festo müssen so kräftig sein, dass sie die bis zu 1,5 Tonnen schweren Spulen halten können, dürfen aber gleichzeitig auch nicht zu kräftig sein, um die Spulen nicht zu...
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BEC – Servo-Antriebsregler CMMT-ST
Praktisch: die Antriebsverstärker, also die Servo-Antriebsregler CMMT-ST, sind nicht am Greifsystem, sondern am Roboter selbst angebracht. Das spart Platz am Greifer und macht ihn weniger komplex.
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BEC – Hans-Günther Nusseck
Hans-Günther Nusseck, Projektleiter bei BEC
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BEC – Kooperation mit Festo
Hans-Günther Nusseck, Projektleiter bei BEC (links), und Timo Kloker, Vertriebsingenieur bei Festo, fachsimpeln über den Einsatz der Festo Elektrozylinder in der Anlage.