Rohaco ontwikkelt unieke lichtgewicht knikarmrobot

Voor Rohaco uit Nieuwegein was het een uitgemaakte zaak. De machinebouwer kon goedkoper hun eigen knikarmrobots bouwen, dan ze bestellen bij de gangbare fabrikanten. Bovendien zijn de robots door het toepassen van aluminium en slechts twee assen veel lichter dan hun gietijzeren collega’s, wat voordelig is voor energieverbruik en de kosten.

“Het is eigenlijk van de zotte dat een robot die 20 kilo tilt er zelf misschien wel 1.000 weegt”, zegt Hans Eil, directeur van Rohaco. “Nu snap ik best dat je niet voor elke payload een nieuwe robot kunt maken en dat afhankelijk van de applicatie precisie en versnellingskrachten ook een rol spelen. Maar in verhouding staat het niet. Bovendien is het voor veel pick & place-applicaties die wij doen helemaal niet nodig om tot 0,1 mm nauwkeurig te werken of meer dan honderd picks per minuut aan te kunnen. Een millimeter en 30 picks per minuut zijn bij de grotere massa’s vaak meer dan genoeg.”

Veelzijdige projecten
Wat voor applicaties zijn het dan waar Rohaco zich mee bezighoudt? Het antwoord blijkt nogal divers. “Samen met zusterbedrijf Van Riet, dat in het Verenigd Koninkrijk conveyorsystemen maakt, leveren we eigenlijk complete productielijnen, inclusief het transport tussen de cellen. Dat doen we al veertig jaar met zo’n 35 medewerkers”, licht Eil toe. Ter illustratie noemt hij enkele spraakmakende projecten. Mayonaisepotjes bij Remia, babyvoeding bij Friesland Campina, banden bij Vredestein, kazen bij A-ware en vaten bij Dow in Terneuzen, het komt allemaal voorbij. Of wat te denken van Europa’s grootste betonprinter van 9 bij 4 meter waarmee momenteel proeven bij de TU Eindhoven worden gedaan met printbare cementsamenstellingen. Eil: “Eigenlijk zijn we van alle markten thuis, zolang het maar met producthandling te maken heeft. Het meeste doen we met portaalrobots en knikarmrobots. Het echte high speed handling met delta of scara doen we niet, maar verder ben je bij ons voor alle gerenommeerde robotmerken en types aan het goede adres. Sinds kort ook voor onze eigen knikarmrobots.”

Gewicht besparen loont
Een eigen robot? Toegegeven, er is in knikarmland sprake van overdimensionering. Maar is het bedenken van een eigen alternatief niet erg rigoureus en ingewikkeld? Volgens Eil valt dat allemaal wel mee. “Laat ik beginnen te zeggen dat het echt loont. Robots van derden gaan qua aanschafprijs behoorlijk over de kop, dus er is best wel wat financiële ruimte om zelf een robot te ontwerpen en te produceren die beter voldoet aan onze specifieke behoeften. Tevens zijn er de gebruikerskosten. Ik heb het vaak meegemaakt dat voor het plaatsen van een loodzware zes-asser extra voorzieningen getroffen moesten worden om hem te kunnen plaatsen. Ook die kosten geld. Vervolgens gaat hij aan het werk en is de energetische balans ver te zoeken. Om een paar kilo van A naar B te verplaatsen wordt een veelvoud hiervan in beweging gezet. Cyclus na cyclus, dag in dag uit en dat gedurende zijn hele levensduur. Ligt het dan niet meer voor de hand de zaken veel meer in verhouding te brengen? Met onze aluminium twee-asser bijvoorbeeld kan je 50 kilogram tillen. Zelf weegt hij er 150. En de carbonversie die we aan het maken zijn? Die zal inclusief motoren iets minder dan 40 kilogram wegen en tilt dadelijk meer dan zijn eigen gewicht. ”

Zelf robotbouwer worden
Eil vervolgt dat robots bouwen tegenwoordig ook geen rocket science meer is. Ja, je moet weten wat je doet. Maar ook de grote robotbouwers kopen de meeste onderdelen gewoon in en bouwen ze samen. “Eerst zijn we aan de slag gegaan met het eenvoudiger maken van de kinematica. Voor veel handlingtoepassingen die langs een lijn staan, kan je namelijk ook met twee assen uit. Dat scheelt onderdelen, gewicht en maakt de zaak eenvoudiger. Vervolgens hebben we de body ontworpen en doorgerekend. Het bleek dat we prima met aluminium uit de voeten konden. Ja, het is minder stijf, maar zoals gezegd hoeft het niet op de tiende millimeter nauwkeurig. Bovendien kan je heel veel in je besturing opvangen. Door versnellingen te beperken bijvoorbeeld. En door op ‘overshoot’ te anticiperen. Een volgende stap was de selectie van de juiste aandrijving. Hiervoor hebben we SAM - een kinematisch rekenmodel - gebruikt om te bepalen welke motoren en overbrengingen we nodig hadden. Vervolgens ga je in gesprek met leveranciers die hier ook wel in mee willen denken. En de interface voor een numerieke besturing tot slot? Daar zijn tegenwoordig gewoon standaard kaartjes met kinematische modellen voor in de handel.”

Tijdverspilling
Naast energieverspilling is er nog een andere verspillingsvorm waar Eil weinig mee op heeft: tijdverspilling. “Ik vind het absurd hoe lang we bezig zijn met het programmeren van robots. Het liefst wil je op een veel hoger abstractieniveau eenduidig kunnen zeggen wat een robot moet doen. Configureren dus, ongeacht het merk of type van de robot. We werken daarom al enige tijd aan een Rohaco Operatorschil als bovenliggende HMI voor de robots. Hier vanuit stuurt de operator de productie altijd op dezelfde eenduidige manier aan, waarbij hij ruim voldoende vrijheid heeft om van de gangbare robotfuncties gebruik te maken. Voordeel is dat de robot sneller in gebruik is, er minder kans is op fouten en dat de klant vrij kan kiezen welke robot hem op dat moment het beste past. Uiteraard passen ook onze eigen robots in het rijtje van mogelijke keuzes.” Eil trekt de tijdverspillingslijn nog wat verder door. Want ook in het hele proces van de ontwikkeling, productie en inbedrijfname van een lijn wordt veel tijd verknoeid. “We hebben een eigen layoutsysteem ontwikkeld waarin volledig parametrisch en modulair een lijn kan worden opgebouwd. Hierbij nemen de door de klant gekozen modules alle relevante informatie van elkaar over, zodat automatisch het hele tekeningenpakket en de stuklijst voor de lijn gegenereerd wordt. Een vergelijkbaar traject hebben we ingezet voor de besturing. Samen met VSE Automation uit Schoonhoven werken we aan een systeem dat modulair software voor de PLC genereert. Voeg je deze twee zaken samen, dan heb je feitelijk een volledige digitale representatie van de lijn, waarmee je eerst virtueel kan proefdraaien, voordat hij wordt gebouwd. Dit bespaart niet alleen tijd, maar voorkomt ook fouten bij het maken van de juiste keuze.”

Robotkansen
Terug naar de robots. Want hoe ziet Eil de toekomst van zijn lichtgewicht varianten? En zijn deze alleen voor Rohaco-klanten bestemd, of kan iedereen er een kopen? “De eerste robots staan bij een bakkerij in Kenia voor de handling van bakblikken en het eruit halen van het brood dat uit de oven komt. Maar in principe zijn er duizenden toepassingen te bedenken waar een lichtgewicht twee-asser een echte aanwinst zou zijn. Ook in Nederland, waar nog heel wat te automatiseren valt. Enerzijds maakt zijn lage gewicht hem heel flexibel: je rijdt hem zo tegen een productielijn aan. Anderzijds heeft hij een aanzienlijk lagere kostprijs, zowel voor wat betreft aanschaf als total cost of ownership. En als klap op de vuurpijl is hij dan ook nog eens in Nederland gemaakt.”