Robot maakt volledig automatisch gezonde voeding

Zin in een verfrissende smoothie? Ga dan naar Decathlon in Antwerpen. Daar werd onlangs een smoothiemaker geïnstalleerd, ontworpen door Alberts, een firma uit Wijnegem gespecialiseerd in de ontwikkeling en productie van foodrobots. De robot maakt volledig geautomatiseerd verse blends. Hij werkt uiterst hygiënisch, stil en snel dankzij de lineaire geleiders van igus. Slechts 90 seconden duurt het, vooraleer klanten hun fruitige verfrissing uit deze automaat kunnen nemen.

We keren nog even terug naar de eerste warme dagen in juni. Mensen hadden last van de hoge temperatuur en dat was duidelijk af te lezen op hun gezicht toen ze bij Decathlon binnenkwamen. Een frisdrank zou toen deugd gedaan hebben. De sportketen wou daarop inspelen, maar ging op zoek naar een oplossing waarmee ze hun sportieve klanten producten konden aanbieden die veel gezonder waren dan frisdrank. Daarom investeerden ze in een foodrobot van de Belgische fabrikant Alberts die geautomatiseerd verse, gepersonaliseerde blends kan maken. Achter glas staan tien langwerpige, transparante containers met bevroren natuurlijke lekkernijen. Daaronder passievrucht, mango en banaan, maar ook haver van Alpro, een Belgisch voedingsmerk, dat behoort tot de Danone groep. Met behulp van een touchscreen of een app op de smartphone kunnen klanten de ingrediënten naar wens combineren. Het systeem geeft informatie over de voedingswaarde en de calorieën. Een paar clicks later start de machine met de productie van de smoothie. 

Een robotarm pakt een papieren beker en beweegt die van container naar container op een horizontale drylin W lineaire geleider. Bij elke stop vallen de bevroren ingrediënten in de beker, waar ze geplet worden. Na het doseren, beweegt de robotarm naar de rechterrand van de machine, draait 90° naar links en brengt de beker over naar een tweede grijper. Die schuift omhoog op een verticaal gemonteerde drylin SLW-1660 lineaire module tot bij een blender die het bevroren fruit in een smoothie verandert. Daarvoor draait hij met een snelheid tot 25.000 omwentelingen per minuut, terwijl er warm water toegevoegd wordt. Vervolgens wordt de smoothie gekoeld – 5° C. Na anderhalve minuut kan de klant zijn drankje uit de machine halen. Het resultaat is een snelle, ongecompliceerde verfrissing zonder toevoegingen – een product dat steeds populairder wordt. De robots van Alberts staan in kantoren, universiteiten, hogescholen, ziekenhuizen en andere drukbezochte plaatsen, zoals het Centraal Station van Antwerpen. Met eenzelfde installatie kunnen, afhankelijk van de gebruikte ingrediënten, ook soepen gemaakt worden. “Deze combinatie vind je nergens anders ter wereld”, zegt Cilia Van Vaerenbergh, innovation project manager bij Alberts.

In een sportzaak, kantoor of ziekenhuis moet de smoothiemaker feilloos werken en zo weinig mogelijk last voor de eigenaars met zich meebrengen. Er worden hoge eisen gesteld aan alle machinecomponenten. Dit geldt ook voor de lineaire geleiders waarop de robotarm en blender bewegen. “We zochten naar geleiders die compact, stil, onderhoudsarm, temperatuurbestendig, hygiënisch en eenvoudig te reinigen waren. We hadden een echte allrounder nodig”, zegt Van Vaerenbergh. Uiteindelijk vonden ze de oplossing bij igus in Duitsland. De robotarm beweegt horizontaal op een lineaire rail uit de WS-10-80 drylin-W serie, vervaardigd uit geanodiseerd, corrosiebestendig aluminium. Die wordt gekenmerkt door een vlak ontwerp en een torsiebestendige geometrie met dubbele as. De robotarm is gemonteerd op een drylin W lineaire slede aangedreven door een tandriem. Een chainflex^® stuurstroomkabel CF99 met uiterst krappe buigradii volgt de beweging in een slang uit hoogwaardig kunststof. De Duitse specialist toonde in het eigen testlaboratorium aan dat deze oplossing duurzaam was en dus ideaal geschikt voor een dergelijke veeleisende installatie. Tijdens de test bewoog een slede gedurende 24 uur heen en weer op een lineaire rail van 1.000 mm – met een belasting van 250 N. Dat resulteerde in een afstand van 2.500 km, met andere woorden een trip van München naar Caïro.

En er is nog een voordeel, want dit systeem vereist, in tegenstelling tot metalen kogellagers, geen externe smeermiddelen. Microscopische vaste smeermiddelen zijn geïntegreerd in de lineaire kunststof glijlagers, waarover de slede op de rail beweegt. Ze komen pas na verloop van tijd vrij en dat zorgt voor een hygiënische, wrijvingsarme en droge werking. “In rollende systemen bestaat vaak het risico dat vuil zich met smeerolie vermengt met als gevolg dat de installatie niet meer soepel werkt en de kans op verontreiniging toeneemt”, vertelt Michael Hornung, productmanager drylin lineaire geleiders en aandrijftechniek bij igus. “Met drylin lineaire geleiders en lineaire assen bestaat dat gevaar niet. Bovendien kan het systeem in slechts een paar eenvoudige stappen gereinigd worden, omdat het vuil van de rail gedrukt wordt. Ook de kunststoflagers kunnen gemakkelijk vervangen worden.” Van Vaerenbergh vult aan: “We hadden van bij het begin aangegeven, dat we het onderhoud voor de eigenaars van onze systemen tot een minimum wilden beperken. We integreerden automatische reinigingscycli, waardoor het onderhoud voor de eigenaar tot 10 minuten per dag beperkt blijft en dat houdt schoonmaken en bijvullen in.” 

Voor de positionering van de beker in het tweede gedeelte van de smoothiemaker kozen de ingenieurs voor een ZLW-1040 tandriemas. Voor de verticale aanpassing van de blender werd geen tandriem gebruikt, maar wel een SLW-1660 lineaire geleiding met schroef uit de dryspin serie. De R&D-afdeling van igus heeft bij de ontwikkeling van deze aandrijving de conventionele trapeziumvormige schroefdraad – een klassieker in mechanische engineering – gewoon weggelaten, zonder andere elementen in de plaats te integreren. De randen van spil en moer vormen bij de traditionele systemen een gelijkbenig trapezium. Ze zijn symmetrisch, bijna identiek qua vorm en grootte. Net die symmetrie werd nu doorbroken, want igus vergrootte de schroefdraadranden van de kunststof moer – net als de draadbreedte van de spil – met een factor 1,3. Deze kleine aanpassing heeft grote gevolgen. Aangezien de componenten groter zijn, wordt hiervoor meer kunststof gebruikt en dat materiaal is geoptimaliseerd voor wrijving en slijtage. De levensduur ligt dan ook ongeveer 30% hoger dan bij installaties met trapeziumvormige schroefdraad. Het afvlakken van de flankhoeken van spil en moer zorgt voor een ongekende efficiëntie van 82%. “Tot slot zorgen de afgeronde tandflanken ervoor dat het systeem trillingvrij is. Dat vermindert het risico dat schroeven en andere componenten loskomen”, geeft Hornung aan. “Het systeem functioneert ook bijna geruisloos. Wie rond zo’n smoothiemaker aan het werk is, hoeft dan ook geen schrik te hebben voor lawaaihinder.”

Bij Alberts zijn ze niet alleen opgetogen over de onderdelen van igus, maar ook over de samenwerking tussen hun ontwerpers en de specialisten van het familiebedrijf uit Keulen. “De omgevingstemperatuur was één van de grote uitdagingen bij dit project. De temperatuur in de machine bedraagt -20 °C. Als de deuren geopend worden, kan er condens op de lineaire geleiders ontstaan, die na het sluiten van de deuren vervriest en zo de beweging van de slede hindert”, licht Van Vaerenbergh toe. “De mensen van igus adviseerden om een drylin W lineaire geleider met voorspanning te gebruiken. Veren zorgen ervoor dat de lineaire glijlagers van de slede zich altijd aan de diameter van de rail aanpassen.” “Voor dergelijke probleemstellingen steken experts steeds weer de koppen bij elkaar om een hygiënische en onderhoudsarme oplossing uit te werken, die ook nog eens feilloos functioneert – een productieve samenwerking tussen specialisten in hun vakgebied”, sluiten de verantwoordelijken van beide firma’s af.     ■