Omniketten

Motivation:

Aktuell sind am Markt sehr vielfältige Baumaschinen und Baumaschinenroboter für unterschiedliche Anwendungsbereiche erhältlich. Die Anforderungen an diese Systeme, speziell an deren Bewegungsfreiheit, besonders auf rauer Fläche (Offroad-Bereich), wachsen stetig.
Baumaschinen haben aktuell den Nachteil, dass unabhängig von der Art der Fahrantriebe (Räder, Ketten usw.) eine Querfahrt, das heißt seitliche Bewegungen nach links und rechts, bislang nur sehr umständlich und nicht omnidirektional möglich sind. Um die Flexibilität und Einsatzmöglichkeiten von Baumaschinen zu erhöhen wird im Rahmen des ZIM-Projekts „Omniketten“ die Entwicklung eines omnidirektionalen Kettenantriebssystems für Baumaschinen umgesetzt.
Dabei wird ein universeller Geräteträger (Fahrwerksystem) geschaffen, der für unterschiedliche Anwendungen vielfältige Einsatzmöglichkeiten bietet. Er ist besonders für Einsätze auf rauen Untergründen geeignet. Die omnidirektionalen Fahrketten zeigen ein sehr hohes Potential für Bau- und Landmaschinen, insbesondere im Bereich der Hydrodemolition (Betonabriss mittels Hochdruckwasserstrahl), Steinbrucharbeit, Tunnelbau und Roboterbaumaschinen.

Methode/ Vorgehen

Um ein Querfahren und damit eine Omnidirektionalität für Baumaschinen sicherzustellen, besteht der Ansatz des hier geplanten Entwicklungsvorhabens darin, die Technik der sogenannten Mecanum-Räder, die in der mobilen Robotik sehr verbreitet sind, mit den Kettenfahrantrieben, aus dem Bereich Baumaschinen, zu kombinieren. Der omnidirektionale Kettenfahrantrieb besteht aus vier Fahrschiffen, welche auf beiden Seiten eines Chassis in längsrichtung und hintereinander angebracht sind. Auf jedem Fahrwerk befindet sich eine Fahrwerkkette, auf der passiv gelagerte Rollen montiert sind. Je nach Orientierung der Rollen werden die omnidirektionalen Eigenschaften des Fahrzeuges beeinflusst (wobei eine 0° Orientierung nicht sinnvoll erscheint). Die Fahrwerke selbst bestehen aus einem Antrieb und mindestens einer Umlenkrolle für die Kette. Der Antrieb ist zweckmäßig im Fahrwerk integriert.

Ziel:

Im Rahmen des Projekts wird eine Fahrantriebstechnik entwickelt, die nicht nur Bewegungen in alle Richtungen ermöglicht, sondern auch die hohen Anforderungen an die Robustheit der Baumaschinen-Branche erfüllt. Durch die Erhöhung der Manövrierbarkeit sind deutliche Verbesserungen der
Prozesssicherheit, sowie Zeit- und Kostenersparnisse möglich, die dem Anwender einen deutlichen Wettbewerbsvorteil gegenüber konventionellen Kettenfahrzeugen bringt.

Small Demo / Big Demo

Im Laufe des Projekts werden zwei Demonstratoren entwickelt, die sich in Größe und Aufbau unterscheiden. Der Small Demo wird mit einem Microcontroller gesteuert und ist Batterie betrieben. Der Big Demo hingegegen läuft über einen Dieselmotor, beeindruckt durch ein integriertes hydraulisches System und wird über einen PLC gesteuert.

 
 
 
      Maße Small Demo: 1,0 x 1,3 x 0,3 [m]
      Gewicht Small Demo: 100kg

 
 
 
      Maße Big Demo: 2,5 x 3,5 x 1,8 [m]
      Gewicht Big Demo: 4 Tonnen