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DER KONSTRUKTEUR 11/2019

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ANTRIEBSTECHNIK

ANTRIEBSTECHNIK EXTRATERRESTRISCHE INSPIRATION Schneiden statt spritzen: Im französischen Bordeaux- Gebiet mähen solarbetriebene Vitirover autonom Gras und Unkraut zwischen den Rebstöcken und machen dadurch Pestizide überflüssig. Damit die Roboter das hügelige Gelände meistern können, haben sich die Entwickler von Mars-Rovern inspirieren lassen. Neben den Fahrantrieben werden auch die Motoren, die die Klingen bewegen vor besondere Herausforderungen gestellt. Autor: Stefan Roschi, maxon motor AG, Sachseln PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Das Weinbaugebiet um Saint-Émilion in Frankreich ist weltberühmt und von Tradition durchsetzt. Schon die Römer betätigten sich hier als Winzer, wobei sie von den heutigen Hilfsmitteln in der Landwirtschaft nur träumen konnten. Denn für die aufwändige Pflege der Weinberge werden inzwischen Roboter eingesetzt. Ein Beispiel ist der Vitirover, der vom gleichnamigen Unternehmen in Saint-Émilion entwickelt worden ist. Dabei handelt es sich um einen völlig autonomen Rasenmäher, der durch Solarenergie angetrieben wird. Etwa zwanzig dieser Roboter-Mäher sind bereits in den Weinbergen vor Ort im Einsatz. Und Vitirover liefert dieses Jahr weitere 200 Roboter unter anderem für den Einsatz entlang von Eisenbahnschienen oder in Photovoltaikanlagen. Der Hauptvorteil des Roboters ist, dass er umweltfreundlich ist und zu biologischem Wein beiträgt. Denn durch seinen Einsatz in den Weinbergen werden Pestizide wie Glyphosat überflüssig. Ausserdem schont der Roboter den Boden, indem er die Verdichtung vermeidet, die durch Traktoren oder Pferde verursacht werden kann. ENGE ZUSAMMENARBEIT MIT DER ESA Die Entwicklung des Roboters, der über zwei Hektar Land mähen kann, war nicht einfach. Denn es stellte sich heraus, dass der instabile Boden in den Weinbergen der Oberfläche des Mars sehr ähnlich ist. Deshalb hat Vitirover bei der Erstellung der ersten Designspezifikationen gemeinsam mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) die Designs aller Roboter überprüft, die für Marsmissionen entwickelt worden sind. „Das hat uns sehr geholfen, weil wir keine terrestrischen Roboter finden konnten, die unseren Spezifikationen so nah kamen“, sagt Xavier David Beaulieu, CTO von Vitirover. Er gründete das Unternehmen 2010 gemeinsam mit Arnaud de la Fouchardière, nachdem er das Weinbau- Familienunternehmen (Château Coutet in Saint-Émilion) übernommen hatte und mit der Herausforderung konfrontiert worden war, das Wachstum von Gras und Unkraut unter seinen Reben zu kontrollieren. Inzwischen ist Vitirover ein international führender Anbieter im Bereich des hochpräzisen Weinbaus und beschäftigt rund zehn Mitarbeiter. Der Roboter bewegt sich im steinigen, oft abfallenden Gelände und wird im Schnitt alle 12 s mechanischen Belastungen ausgesetzt. Entsprechend hoch waren die Anforderungen an die Motorisierung. Die mechatronischen Lösungen sind das Ergebnis einer mehr als achtjährigen Partnerschaft zwischen Vitirover und MDP – DIE VIER DC-TRAKTIONSMOTOREN ARBEITEN SEHR EFFIZIENT, WAS IM BATTERIEBETRIEB WICHTIG IST Maxon Frankreich. Der Roboter wird von vier DC-Motoren angetrieben, einem in jedem Rad. Es handelt sich um bürstenbehaftete Antriebe DCX 22 L, die maximale Leistungsdichte auf kleinstem Raum bieten. Sie sind sehr effizient, was im Batteriebetrieb wichtig ist. In Kombination mit einem Getriebe GP 32 C ermöglicht diese Lösung dem Mäher, die Belastungen der Räder aufzunehmen und das für die Traktion erforderliche Drehmoment zu liefern. DIE ANTRIEBE Die DCX-Motoren von Maxon bieten eine hohe Drehmomentdichte und Laufruhe. Die robuste Konstruktion und der eisenlose Rotor machen sie zu einem dynamischen Antrieb für fast jede Anwendung. Das X steht dabei für „konfigurierbar“. Die bürstenbehafteten DC-Motoren lassen sich in Baugrößen von Ø 6 – 35 mm einfach online konfigurieren. Dabei besteht die Auswahl zwischen Graphit- und Edelmetallbürsten, Sinter- und Kugellagern und vielen anderen Komponenten mehr. In dieser Anwendung kommt der DCX 22 L in jedem der vier Räder zum Einsatz. Er hat einen Durchmesser von 22 mm und 34 DER KONSTRUKTEUR 11/2019

ANTRIEBSTECHNIK 01 01 Der DCX 22 L hat einen Durchmesser von 22 mm und einen langen Motor – er ist ein wahres Konfigurationswunder 02 Das Präzisions-Planetengetriebe GP 32 C aus Keramik ist geräusch- und spielarm und eignet sich für die Übertragung hoher Drehmomente und Drehzahlen 02 einen langen Motor. Diese Ausführung ist ein wahres Konfigurationswunder. Vorgespannte Kugellager oder Sinterlager, Graphitoder Edelmetallbürsten optional mit CLL, EMI Filter, usw. bilden die Basis für einen großen Einsatzbereich. In Verbindung mit dem Motor kommt in den Radantrieben das Getriebe GP 32 C zum Einsatz. Dieses Präzisions-Planetengetriebe ist geräusch- und spielarm und eignet sich für die Übertragung hoher Drehmomente und Drehzahlen auf kleinstem Raum. Die Getriebe sind perfekt auf die Maxon-Motoren abgestimmt und werden im Lieferwerk direkt auf die gewünschten Motoren adaptiert. Das Motorritzel ist das Eingangszahnrad der ersten Getriebestufe und wird fest mit der Motorwelle verbunden. Das C in der Bezeichnung steht für Ceramic – Maxon Ceramic entwickelt und fertigt präzise Bauteile im CIM- und MIM-Verfahren für spezielle Anwendungen. Dank CIM (Ceramic Injection Moulding) ist Maxon Ceramic in der Lage, auch die komplexesten Keramikformen herzustellen – mit enormer Präzision und Qualität. GEKAPSELT IN ALUMINIUM-GLOCKENGEHÄUSE Das Problem der Radialbelastung der Radachse war nicht einfach zu lösen, aber mit den Maxon-Komponenten ist es gelungen. Die größte Herausforderung lag jedoch woanders: bei den drei Klingen, die von DC-Motoren der Baureihe DCX 32 L angetrieben werden. Denn durch die starke Belastung wurden die Kugellager der Motoren jeweils beschädigt, was zu Ausfällen führte. Die Ingenieure von Maxon entwickelten schließlich ein Aluminium-Glockengehäuse als nachhaltigen Schutz. Kevin Schwartz, der bei MDP für das Vitirover-Projekt verantwortlich ist, sagt: „Unsere Rolle besteht nicht nur darin, Elektromotoren zu liefern, sondern Komplettlösungen, die den Bedürfnissen des Kunden entsprechen.“ Bilder: Vadimsadovski/AdobeStock, maxon www.maxongroup.de OB BESTÜCKT, MONTIERT ODER ZUGEFÜHRT WIRD - Wir haben die perfekte Kupplung für Ihre dynamischen Handlingaufgaben! SCHMIDT-KUPPLUNG GmbH DER KONSTRUKTEUR 11/2019 35 www.schmidt-kupplung.com

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