Rotationsbremsen und Strukturdämpfer von ACE Clever mulchen mit Scarabaeus

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Das Mulchen ist eine wichtige, aber monotone und zeitaufwändige Aufgabe. Ideal für einen Roboter. Brüggli Industrie erschließt mit Scarabaeus diese Nische. Das Hightech-Gerät navigiert zuverlässig, arbeitet leise und effizient und ist dank solarbetriebener Ladestation flexibel einsetzbar. Für seinen sicheren, schonenden Betrieb sind zudem Rotationsbremsen und Strukturdämpfer von ACE verbaut. 

Die Bedeutung des Mulchens kennt jeder Hobbygärtner: Das absichtliche Liegenlassen von gemähtem Grün sorgt für verbesserte Feuchtigkeitsspeicherung im Boden und liefert Nährstoffe für Nutzpflanzen. Gleichzeitig reduziert es pflanzliche Schädlinge, und ohne Herbizide. Das wissen Profis im Obst- und Rebanbau natürlich auch, allerdings bei höheren Anforderungen, ist doch gerade auf hektargroßen Flächen der maschinelle Schnitt sehr aufwändig. Er erfordert Traktoreinsatz mit Mähauslegern, die präzise bedient werden müssen, wenn es in die Pflanzenzwischenräume geht. Diese nicht zu beschädigen, erfordert Sorgfalt und Zeit. Warum lässt sich eine solche Tätigkeit nicht automatisieren?

Diese Frage beantwortet die marktfähige Konstruktion von Brüggli Industrie aus dem schweizerischen Romanshorn am Bodensee mit dem Scarabaeus. Von der Silhouette her an den ägyptischen Käfer und Glückssymbol erinnernd, handelt es sich um einen rund 130 Kilo wiegenden Roboter mit Raupenantrieb, vorderem Mähmodul sowie seitlichem Ausleger mit Zusatzmähscheiben. Autonom arbeitend, ist Scarabaeus 1,35 Meter breit und bereit für den Einsatz auf Streuobstwiesen, in Weinbergen oder Baumschulen und auch auf Freiflächen. Dabei zeigt er Ausdauer: Wird er ausschließlich mit Solarstrom geladen und betrieben, kann er acht Hektar in 14 Tagen bearbeiten, beim Einsatz mit Feldstrom deutlich mehr.

Schlauer, schonender und verschleißärmer als Mähroboter

Mit einem Mähroboter für den Privatgarten und auch mit professionellen für Großflächen hat Scarabaeus wenig gemein. Michael Haller, Leiter Kommunikation und Kultur, Mitglied der Geschäftsleitung von Brüggli, erläutert: „Unser Mulchroboter kombiniert verschiedenste Technologien, um sich auf Parzellen und in Plantagen zu orientieren. Dabei haben wir uns nicht nur auf Satellitennavigation verlassen, da deren Signale von Bäumen beeinflusst werden können.“ Ergänzend besitzt Scarabaeus ein Gyroskop und Berührungssensoren. Mit Hilfe von Robotik-Algorithmen lernt er bei jeder Fahrt die Positionen der Baumstämme, Hindernisse und Zäune in der Parzelle besser kennen. Auf verschmutzungsanfällige Kamerasysteme und kostspielige Laserscanner verzichtete das Entwicklerteam.

Das Handling ist für den Nutzer denkbar einfach. Mit einer App werden die zu bearbeitenden Flächen definiert; die Fahrstrategie generiert die Innovation dann eigenständig. Dabei ist sie flexibel: Blockiert ein Hindernis die Route, rechnet sie autonom eine Umfahrung aus und begibt sich auf den neuen Weg. Auch ihren Ladestatus hat sie im Blick. Bei 20 Prozent Akkukapazität fährt der Käfer die Ladestation an. Dennoch hat sein Besitzer ihn ständig unter Kontrolle, zeigt er doch seine Position jederzeit auf der App an. Darüber hinaus lässt er sich manuell per Joystick steuern, etwa zum Rangieren oder Verfahren an einen neuen Einsatzort.

„Bei der Entwicklung war uns auch die Umweltbilanz besonders wichtig“, sagt Markus Stolz, Co-Leiter von Brüggli Industrie. „Das betrifft nicht nur den Fokus auf Solarbetrieb, sondern auch die Ressourcen und Materialien.“ Zum Beispiel bestehen die Akkus von Scarabaeus aus Lithium-Eisenphosphat, wodurch auf Kobalt als Konfliktmineral verzichtet werden kann. Außerdem können sie sich nicht selbst entzünden, sind robuster gegen Temperaturschwankungen und zu großen Teilen recycelbar. Auch der Antrieb ist dank bürstenloser Gleichstrommotoren verschleißarm, langlebig, effizient und präzise. „Dass der Elektroantrieb außerdem keine Emissionen verursacht und die Maschine besonders leise und darum auch in bewohnter Umgebung gut einzusetzen ist, versteht sich dann von selbst“, so Markus Stolz.

Präziser als Traktoren plus Seitenmähwerk

Besonders für die Mulcharbeit ist Scarabaeus gut gerüstet und bietet viele Vorteile. Das Mähwerk besteht aus fünf Mähmotoren, der Ausleger ist mit zwei zusätzlichen bestückt. Jede Mähscheibe besitzt drei Messer, die leicht dreh- und austauschbar sind. Ein zusätzlicher Schutz verhindert, dass sich lange Gräser um die Mähmotoren wickeln. Michael Haller weist auf die Anpassung des Mähwerks an die Mikro-Topografie hin: „Wir haben die vorderen fünf Mähscheiben einzeln auf einer Kufe gelagert. Durch eine Vier-Gelenks-Kinematik passen sie sich optimal dem Untergrund an.“ So ist es Scarabaeus möglich, auch auf unebenen Böden, sogar solchen mit Traktorspuren, nahezu überall konturparallel auf 5 cm Höhe zu schneiden.

Ein weiterer Vorteil ist der Ausleger. Dieses Seitenmähwerk ist im standardmäßigen Betrieb ausgeschwenkt und reagiert bei Widerstand durch die Sensorik sofort. Wird ein Feststecken des Seitenmähwerks festgestellt, schwenkt der Ausleger nach hinten. Ist das Hindernis umfahren, gelangt er unter vorsichtiger Verzögerung der Bewegung beim Zurückschwenken wieder in die Ausgangsstellung. Erst dann übernehmen die zwei Mähmotoren den Grünschnitt in diesem Bereich, der bei herkömmlicher Pflege per Traktor ein zeitaufwändigeres Handling des Auslegers, oft durch Rangieren ergänzt, nötig gemacht hat. Scarabaeus spart hier Zeit, Aufwand sowie Konzentration und schont durch seine geringe Höhe niedrige Äste. Für die sichere und optimale Funktion der beschriebenen Bewegungen dieses Seitenmähwerks kontaktierten die Ingenieure von Brüggli Industrie die ACE Stoßdämpfer GmbH in Langenfeld.

Mit Beratung zur passenden Dämpfung

Das Unternehmen aus dem Rheinland gehört zur Stabilus Gruppe und ist bei Konstrukteuren für den individuellen Kundendienst rund um hochwertige, zuverlässige Lösungen aus den Bereichen der Dämpfungs- und Schwingungstechnik wie auch für Produkte zur Geschwindigkeitsregulierung und solchen für die Sicherheit bekannt. Tief in die Projekte der Kunden einsteigend, finden die Applikationsingenieure aus dem Vertrieb von ACE im Tausende Komponenten umfassenden Portfolio passende Lösungen oder modifizieren die Maschinenelemente kundenspezifisch. Diesen Service bietet das Unternehmen von Losgröße 1 bis zu jeder gewünschten Liefermenge in stets derselben Qualität.

„In diesem Fall wünschte sich Brüggli eine Absicherung des Auslegerarms von Scarabaeus“, berichtet Nikola Blanusa von ACE, der im Marketingteam in das Projekt involviert war. „Arm und Korpus des Roboters sollten gegen einen potenziellen Rückschlag geschützt werden, auch war eine sanfte Dämpfung der Auslegerrotation gefragt. So begleiteten wir die Entwicklung der Prototypen bei Brüggli Industrie und die Testphase durch Bemusterung und Beratung“, so Nikola Blanusa.

Flach und stark: Rotationsbremsen

Letztendlich entschieden sich die Ingenieure in Romanshorn für eine kombinierte Lösung und für die Paarung von Strukturdämpfern mit Rotationsbremsen von ACE. Die flache Tellerbremse vom Typ FDN-70-L ist nur 13 mm hoch und besitzt einen robusten Edelstahlkorpus. Erhältlich in Baugrößen von 47 bis 70 mm im Durchmesser, bremst sie direkt im Drehpunkt und ist in beiden Bremsrichtungen erhältlich. Mit einem Bremsmoment von 11,0 +/- 1,0 Nm wirkt sie aufkommenden Kräften zuverlässig entgegen und sorgt für sanftes Verzögern der Auslegerbewegung von Scarabaeus. Wie alle Rotationsbremsen von ACE ist sie dabei einbaufertig und wartungsfrei.

Kompakt und effektiv: Strukturdämpfer TA 21-9

„Die FDN-70-L war aufgrund der Geometrie und auch wegen der Drehrichtung optimal geeignet, zusätzlich entschied sich der Kunde für den Einsatz eines Strukturdämpfers“, ergänzt Nikola Blanusa. Am Einfahrpunkt des Auslegers montiert, nimmt der Strukturdämpfer eine Energie von bis zu 10,0 Nm zuverlässig auf. Der entsprechende Grundtyp TA 21-9 stammt aus der wegen der rohrähnlichen Form Tubus genannten Dämpferfamilie von ACE und besteht aus einem Co-Polyester-Elastomer. Das Material erwärmt sich auch im Dauerbetrieb nur gering und dämpft gleichbleibend, wobei es viel Energie am Hubanfang aufnimmt. Wichtig für den Einsatz am Mulchroboter ist die kompakte Größe des Dämpfers, wobei die TA-Familie mit platzsparenden Durchmessern zwischen 12 mm und 116 mm erhältlich ist und Energie in Bereichen von 2 Nm bis 2‘951 Nm aufnehmen kann. Dank der bereitgestellten Spezialschraube sind die Dämpfer zudem einfach und schnell zu befestigen. Somit ist der clevere Mulcher bei seinen Einsätzen in Obstplantagen und Weingärten doppelt gesichert.

Brüggli Industrie bietet damit, tatkräftig unterstützt durch die hohe Beratungs- und Verarbeitungsqualität von ACE, einerseits in der Agrartechnik eine so hochwertige wie nachhaltige Arbeitserleichterung. Andererseits haben Investoren, Käufer oder strategische Partner eine sofort handelbare Möglichkeit, die Zukunft der Landwirtschaft mitzugestalten und auf diversen Ebenen zu profitieren.

Die Autoren: Jens Frantzen M. A., Robert Timmerberg M. A., Fachjournalist (DFJV), plus2 GmbH, Düsseldorf, Deutschland

Weitere Informationen:
https://www.brueggli-industrie.ch/
https://www.ace-ace.de/de/