Sensor hilft beim Ausmisten

Sensorik

Winkelsensoren – Ausmisten von Hand ist passé. Beim Kuhstallroboter »Cow-Rob« trotzen die Sensoren, die die Lenkrollen berührungslos überwachen, den Mistbestandteilen Feuchtigkeit, Ammoniak und Schwefel.

12. November 2009

Winkelsensoren werden dazu benutzt, um bewegte Achsen zu überwachen und Positionssignale weiterzugeben. Im Kuhstallroboter »Cow-Rob« tragen zwei Sensoren vom Typ 424A des Leutkircher Spezialisten für berührungslose Sensortechnik Elobau dazu bei, dass der Roboter den Mist, den Stallkühe auf den Boden fallen lassen, ohne Unterbrechung in die Spalten des Stallbodens schieben kann.

zuverlässige Überwachung

Dieser Kuhstallroboter, den das in Vreden ansässige und auf Entmistungsanlagen spezialisierte Unternehmen Betebe entwickelt hat, ist ein selbstfahrender Automat mit einem Schieber von bis zu zwei Metern Breite. An den beiden Schieberenden sind über ein Gelenk kurze Seitenarme angebracht. Sie haben jeweils eine Rolle, die den Kontakt zur Wand beziehungsweise zu einer mindestens acht Zentimeter hohen Schiene sucht. Ins Gelenk ist ein Winkelsensor integriert, der die Auslenkung des Arms misst und an die Fahrzeugsteuerung weitergibt. Antonius Bengfort, Firmengründer und Geschäftsführer von Betebe, war selbst oft genug im Stall und hat sich über die Jahre mit vielen Landwirten unterhalten, um genau zu wissen, was an technischer Unterstützung benötigt wird: »In der modernen Rinderhaltung laufen die Kühe frei in einem Stall, meist mit Spaltenboden. Damit sie nicht im eigenen Mist stehen, was der Gesundheit der Tiere schaden würde, haben wir zunächst Schiebereinrichtungen entwickelt, die mittels Ketten über den Boden gezogen werden. Aus Hygienesicht eine perfekte Lösung.« Allerdings stünden in kleinen, engen Ställen die Kühe teilweise auf den Ketten, was gelegentlich Druckstellen unter den Füßen zur Folge habe. »Deshalb haben wir nach einer kettenfreien Lösung gesucht und mit dem Cow-Rob eine solche entwickelt«, so Bengfort. Dabei legten die Vredener großen Wert darauf, dass der Roboter und seine Bedienung so einfach wie möglich gehalten wurden. »Dazu haben wir eine Software entwickelt, die mit wenigen Sensoren auskommt«, sagt Bengfort. Diese müssen allerdings besonders hochwertig und robust sein. Denn der Einsatzbereich ist nicht nur feucht, sondern auch unter anderem mit Ammoniak und Schwefelwasserstoff belastet. »Die zuverlässige Funktion der Sensoren ist Grundvoraussetzung für den erfolgreichen Robotereinsatz«, weiß der Betebe-Geschäftsführer. »Bei allen Komponenten haben wir uns für deutsche Hersteller entschieden, die besten Ruf genießen. Die Winkelsensoren zur Überwachung der Lenkrollen stammen von Elobau in Leutkirch.«

Kurzschlusssicherer Sensor

Anfangs hatte Betebe auch Versuche mit konventionellen Endschaltern unternommen, die das Signal »Wandkontakt – ja oder nein« übermittelten und Steuersignale setzten. Die Erfahrungen mit dem analogen Signal von 1 bis 5 Volt, das der Elobau-Winkelgeber vom Typ 424A übermittelt, waren jedoch viel besser. Bengfort erklärt: »Wir programmieren die Software so, dass der Roboter bei einem 2,5-Volt-Signal an der Wand entlang fahren soll. Dadurch werden die Bewegungen sehr gleichmäßig ausgeregelt.« Das kontaktlose Messprinzip des Sensors basiert auf einem sich um einen Hallsensor drehenden Magnetfeld. Das System ist kurzschlusssicher und extrem unempfindlich gegen Umwelteinflüsse wie Schmutz und Feuchtigkeit. Die Sensoren überwachen Winkel bis zu 360 Grad.

Tadellos im Dauereinsatz

Ausgangsseitig steht ein analoges beziehungsweise ratiometrisches Ausgangssignal mit 1 bis 5 Volt, 0,5 bis 4,5 Volt oder 4 bis 20 Milliampere zur Verfügung und optional ist ein PWM Ausgang erhältlich. Elobau unterscheidet die zwei Bauformen 424A/B/D und 424R. Die neueren 424R-Sensoren bieten den Vorteil einer redundanten Winkelüberwachung, die gerade im Zuge der Änderung der Maschinen-Richtlinie 2006/42/EG für sicherheitsrelevante Fahrzeugaufbauten erforderlich ist. Außerdem kann das Gerät optional auf ein CAN-Protokoll angepasst und somit in ein CAN-Netzwerk eingebunden werden.

Angetrieben wird der Roboter über zwei Räder mit jeweils eigenem Motor. Dadurch kommt ein sehr kleiner Wendekreis zustande, der beim Zwei-Meter-Schieber nur 240 Zentimeter beträgt. Der Cow-Rob ist flach gebaut, aber 450 Kilogramm schwer und daher von den Tieren nicht zu verdrängen. Dagegen kann er bis zu 100 Kilogramm Schiebekraft aufbieten, allerdings mit tierfreundlicher Sicherheitsschaltung, die bei einer Überschreitung der Schiebelast die Vorwärtsbewegung stoppt und ein Ausweichmanöver startet. Mit seiner wendigen Technik reinigt er sowohl Haupt- als auch Verbindungsgänge sowie Stallecken und -kanten. Leistungsstarke Akkus, die in nur 4,5 Stunden vollständig geladen sind, ermöglichen eine Laufzeit von bis zu 19,5 Stunden pro Tag. Bei einer Arbeitsgeschwindigkeit von 4 Metern pro Minute kann er so im Automatikbetrieb zwischen 6.000 und 8.600 Quadratmetern Stallfläche säubern. Auch die Steuerung per Fernbedienung ist möglich.

Das Vertrauen in die Elobau-Produkte ist bei Bengfort groß: »Die Sensoren sind bereits über zwei Jahre im Dauereinsatz, selbst in der schwierigen Umgebung absolut dicht und funktionieren tadellos. Daher sehen wir auch bei neuen Projekten erst einmal nach, was Elobau zu bieten hat.«

Daniel Gabur, Elobau/aru

Erschienen in Ausgabe: 08/2009