(57)【要約】【課題】  収集箇所で積重ね体に芝土を蓄積するための可動ロボットを提供する。【解決手段】  芝土収穫機に設けられている数値制御式ロボットマニピュレータアームは互いに枢動可能に連結された２つのセグメントを備えている。一方のセグメントは刈取り機の固定基部に回転可能に連結されており、第２セグメントはこれに対して回動することができるピックアップヘッドを支持している。このピックアップヘッドは芝土ロールを取上げ、保持し、そして解放することが可能である。このアームは、積重ねられた芝土ロールの様々な形状を達成することができるようにプログラミング可能である。
2005523731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芝生地を横切るための車輪付き車体と、
複数の芝土片を切取るための水平切取り機構と、
前記複数の芝土片を保持するように構成された蓄積装置と、
芝土を前記蓄積装置に移送するに先立って芝土片をロール状にするように構成された芝土ローラと、
芝土を切取り機構から蓄積装置に移送するように構成されたコンベヤと、
前記複数の芝土片を蓄積装置から芝土貯留位置まで持上げるように構成されたロボットアームとを具備する芝土ロールを切取りし、積重ねるための装置。
【請求項２】
前記蓄積装置は、区分コンベヤである請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記蓄積装置は、作業者が退けられた芝土ロールを芝生地に戻す引込み可能な部分を備えている請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記引込み可能な部分の下に配置されている斜面を更に具備する請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記ロボットアームは、複数のグリッパモジュールを有する水平ピックアップヘッドを備えており、各グリッパモジュールは、別体の個々の芝土ロールに係合するように構成されている請求項３に記載の装置。
【請求項６】
各グリッパモジュールは、１対の係合可能なフィンガを備えており、これらの係合可能なフィンガは、蓄積装置に位置決めされた芝土ロールに係合するように回転可能に位置決めされるように構成されている請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記フィンガは、グリッパアクチュエータに連結されており、このグリッパアクチュエータは、伸長位置を有しており、それによりフィンガは、凹形ストリッパの下の位置へ回転される請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記フィンガは、これらを別体の芝土ロールに同時に係合させるように連結されている請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記水平ピックアップヘッドは、少なくとも１つのグリッパモジュールの、他のグリッパモジュールに対する移動を引起すように構成された分離機構を有している請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記ロボットアームの移動を調整するように構成された制御装置を更に具備する請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
前記ロボットアームは、油圧で駆動され、前記制御装置は、少なくとも１つの油圧弁を制御するように構成されている請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記制御装置は、前記グリッパモジュールを制御するようにグリッパモジュールに電子的に接続され、構成されている請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記制御装置は、前記水平ピックアップヘッドを水平に保つように構成されている複数のアクチュエータに接続されている請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
パレットを芝土貯留位置に支持するように構成された１対のフォークを更に備えており、前記制御装置は、第１パレット位置から第２パレット位置へのフォークの移動を制御するように構成されている請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】
芝土を芝生地から取出し、ロール状芝土をピラミッド状に積重ねるための芝土収穫機であって、
スキットを支持するように構成された芝土貯留位置を有する車体に付けられた車輪と、
車体に連結されたロボットアームとを備えており、このロボットアームは、各々が芝土ロールに同時に係合するように構成された複数のグリッパモジュールを有する水平ピックアップヘッドを備えている芝土収穫機。
【請求項１６】
前記ロボットアームは、複数の芝土ロールを蓄積装置からパレット付きスキッドへ同時に移動させるように構成されている請求項１５に記載の芝土収穫機。
【請求項１７】
芝生を片状に切取るように構成された水平切取り機構を更に具備する請求項１６に記載の芝土収穫機。
【請求項１８】
前記水平切取り機構と前記蓄積装置との間に配置されたコンベヤを更に具備する請求項１７に記載の芝土収穫機。
【請求項１９】
芝土片をロール状に巻くための手段を更に具備する請求項１８に記載の芝土収穫機。
【請求項２０】
芝土を前記コンベヤから前記蓄積装置まで移送するように構成された機構を更に具備する請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記蓄積装置は、区分された割り出しコンベヤである請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記蓄積装置は、蓄積装置の一部を第１位置から第２位置へ引込める引込め機構を備えており、また、蓄積装置の前記一部が第１位置にあるとき、芝土ロールが芝生地に落下する請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
芝土収穫機に取付けられる数値制御式ロボットマニピュレータアームであって、
互いに枢動可能に取付けられた２つのセグメントを備えており、
一方のセグメントは、自動車の固定基部に回転可能に取付けられており、
他方のセグメントは、ピックアップヘッドに回転可能に取付けられており、前記ピックアップヘッドは、芝土ロールを取上げ、保持し、そして解放することが可能であり、前記数値制御は様々な積重ね形状のためにプログラミング可能である、数値制御式ロボットマニピュレータ。
【請求項２４】
複数の芝土ロールを搬送するためのロボットアームであって、
基部と、
第１近位端部で基部に回転可能に連結された第１部材と、
第２近位端部で基部に回転可能に連結された第２部材と、
第１部材の第１遠位端部に回転可能に連結され、第２部材の第２遠位端部に回転可能に連結された第１リンケージ部材と、
第３近位端部で第１リンケージに回転可能に連結された第３部材と、
第４近位端部で第１リンケージに回転可能に連結された第４部材と、
第３遠位端部で第３部材に回転可能に連結され、第４遠位端部で第４部材に回転可能に連結された第２リンケージと、
各々が少なくとも１対の引込み可能なフィンガを持つ複数のグリッパを有している水平ヘッド部材とを備えているロボットアーム。
【請求項２５】
基部と第１部材との間に配置された第１アクチュエータと、第１部材と第３部材との間に配置された第２アクチュエータとを更に具備する請求項２４に記載のロボットアーム。
【請求項２６】
各グリッパは、１対のフィンガに連結されたグリッパアクチュエータを備えている請求項２４に記載のロボットアーム。
【請求項２７】
各グリッパは、更にフィンガ間に配置された凹形ストリッパを有している請求項２４に記載のロボットアーム。
【請求項２８】
フィンガすべては、同時に作動するように構成されている請求項２４に記載のロボットアーム。
【請求項２９】
前記水平ヘッド部材は、第２リンケージに回転可能に連結された支持フレームと、このフレームと第２リンケージとの間に連結され、前記フレームと車両との間に所定の角度を維持するように構成されている第２リンケージとを備えている請求項２４に記載のロボットアーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は芝土収穫機に関し、詳細には、地面から芝土片を切取り、ロール状芝土片の積重ね体を自動的に形成するための機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
芝土収穫機は、通常、芝土を所望幅に切取る２つの垂直側刃との組合せで芝土を地面から所望の厚さで切取る水平刃を有している。かくして、刈取り機が切取り経路に沿って走行すると、連続芝土片が形成される。横方向の垂直切断刃が下側切断刃に隣接して芝生の中へ周期的に打ち込まれてストリップを所定長さに切取る。
【０００３】
芝土片が切取られると、この芝土片は、通常、ロールへの形成のために傾斜コンベヤを上がって切断刃から離れる方向に搬送される。米国特許第3,509,944号（ブロウワー等）はこのような傾斜コンベヤを有する従来の芝土収穫機を開示しており、この刈取り機では、このコンベヤの上端部に隣接して芝土ロールが形成される。この特許第3,509,944号に開示された芝土収穫機はこれを推進する動力ユニットの側部に設けられるように設計されている。
【０００４】
特許第4,832,130号（ブロウワー等）は自己推進式芝土収穫機を開示している。この刈取り機は芝土片を別体のロール形成囲い部に送出し傾斜コンベヤを有しており、このロール形成囲い部はロールを形成するために互いにほぼ直角で配置された１対のコンベヤを有している。形成されたロールは刈取り機の端部のところのカートの上に排出され、これにより形成されたロールを次の通路において刈取り機から離れてカートのいずれかの側へ搬送することができる。
【０００５】
作業者が反復的な手作業を行うことに代わって、工業界では長い間、ロボットが使用されてきた。これらのロボットは一貫性、精度、速度および非疲労性の利点がある。自動化方法または自動化機械がこれらの利点を共有しているが、ロボットは融通性の追加の利点を有している。換言すると、自動機械は単一の反復作業を行うことが可能であり、他方、ロボットは様々な作業を行うようにプログラミングされることができる。第１に、制御方法は、通常、コンピュータでプログラミング可能である。第２に、機械的マニピュレータは様々な動作が可能である。
【０００６】
最も一般に、ロボットは常に同じ位置でそれらの仕事を行う。例としては、被加工物の溶接、塗装、移動、または材料の工作およびパレット化が挙げられる。また、あちこちに移動することが可能な可動ロボットが既存している。可動ロボットの例としては、工場内で材料を移動するための、或いは倉庫内で品物を取上げて移動するための車両が挙げられる。一般に、これらのロボットの融通性のプログラミング可能な機能としては、物体を１つの場所から他の場所へ運んだり移動させたりすることが挙げられる。
【０００７】
また、農業製品を収集して積重ねる自動機械が既存している。例を挙げると、矩形の干草梱を収集して積重ねるための自動梱荷車、および農業地においてカートンを積んで積重ねるための自動機械がある。しかしながら、これらの従来の機械はロボットのプログラミング性および融通性のある扱い性を欠いている。
【０００８】
少なくともこの２０年間、採取または刈取り箇所における芝土の自動積重ねが必要であると言う認識があった。この期間全体にわたって、工業用ロボットが存在することが周知であった。また、この期間全体にわたって、異なる領域における芝生栽培者が異なる大きさの芝土ロールおよび異なる形状の芝土ロールの積重ね体を使用していると言う認識があった。それでも、この期間の間、この目的で開発された唯一の機械は、比較的大きく、プログラミング不可能であって、単一の大きさまたは積重ね方法にゆだねられた自動積重ね機であった。更に、積重ね体の安定性を高めるために、積重ね体の頂層が下層より小さくなるようにして芝土を手で積重ねることが一般的に実施されてきた。どの機械的積重ね機も、この積重ね方法を達成する方法をもたらさなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は収集箇所で積重ね体に芝土を蓄積するための可動ロボットを提供するものである。本発明の１つの目的は、地方の市場の好みに基づいた種々の形状で種々の大きさ、例えば、幅４０．６４ｃｍ（１６インチ）および６０．９ｃｍ（２４インチ）芝土ロールを積重ねることが可能な単一機械を提供することである。更なる目的は、より安定な積重ね体となるように、下層より小さい層を積重ね体の頂部に載置することが可能な機械的芝土積重ね機を提供することである。更に他の目的は、以前に開発された自動積重ね機よりかなり小さく且つ機械的に簡単である機械的芝土積重ね機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの実施例によれば、従来の小型ロール芝土収穫機または土片付き芝土を切取ってロール状にする他の機械の後部に１対の機構が取付けられている。第１に機構はロールの小群を集める蓄積分である。第２の機構は、プログラミング可能なコンピュータにより制御され、芝土の小群を取上げ、これらを所定の融通性のあるパターンで積重ね体に設置するピックアップヘッドを備えた関節アームである。従来技術の問題を解消した蓄積装置およびピックアップヘッド付きの関節アームのための設計を開示する。
【００１１】
本発明の適用性の更なる範囲が以下に示す詳細な説明から明らかになろう。詳細な説明および特定の例が、本発明の好適な実施例を示すが、例示のためのものであって、本発明の範囲を限定しようとするものではないことは理解すべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
好適な下記説明は事実上単に例示的なものであり、本発明をその用途または使用に何ら限定しようとするものではない。
【００１３】
図１は蓄積装置２２と、ピックアップヘッド付きの関節アーム２４の形態のロボットとが取付けられた小ロール芝土収穫機２０を図である。本発明の内容において、ロボットはデジタル制御式アームであると定義される。通称は、作業人が機械を遠隔で操作する場合でも、機械はロボットと呼ばれる。
【００１４】
参照符号２８はロール状芝土を芝土収穫機の後部に送出すコンベヤを示している。ロール状芝土はコンベヤ２８からトレー３０に載置される。センサがロールの存在を検出し、それにより、制御装置がプッシャ３２を右から左へ左右方向に移動させて芝土ロールを割出し可能な蓄積コンベヤ３４の上へ移動させる。割出し突起を有するゴムで作られている蓄積コンベヤ３４は、芝土ロールの小群が蓄積されるまで、１つの芝土ロールがコンベヤ上へ移動されるたびに前進する。このとき、コンピュータ（図示せず）がピックアップヘッド付きの関節アームを制御して小群の芝土ロールを取上げ、これらを積重ね空洞３６に入れる。これに関して、積重ね空洞３６は、芝土支持スキッドまたは無スキッド芝土積重ね体を支持する１対の作動フォークを有している。
【００１５】
トレー３０およびプッシャ３２はロール状芝土を蓄積コンベヤ３４に運ぶように機能する。しかしながら、トレー３０およびプッシャ３２は本発明いには不可欠ではない。これらを使用して芝土ロールを積重ね空洞３６に近い位置まで移送するので、関節アームがこれらの芝土ロールを取上げるまで移動させなくともよいようになっており、それにより生産性を高める。蓄積コンベヤ３４に対するコンベヤ２８の同一直線上での位置決めにより、トレー３０およびプッシャ３２を不要にしている。
【００１６】
図１５を簡単に参照すると、関節アーム２４は、垂直軸線Ｘ−Ｘのまわりに回動可能に基部３８に設けられている。第１アームセグメント４０の一端は、垂直軸線Ｘ−Ｘのまわりに回動可能に基部３８に枢着されており、第２アームセグメント４２の一端は、水平軸線のまわりに枢動可能にセグメント４０の他端部に枢着されている。前記セグメント４２の他端部には、ピックアップヘッド４４が垂直軸線のまわりに回動するように取付けられている。油圧シリンダが、これらの枢軸回動作用の４つすべてを駆動する。電子的フィードバックが、各シリンダの正確な位置をコンピュータに伝える。そして、コンピュータは、各シリンダの位置および速度を制御する。このコンピュータは、最大生産性のためにピックアップヘッドの移動時間を最適にするようにプログラミング可能である。
【００１７】
更に、アームの位置は、把持フォークからの圧力変換器の情報を使用してコンピュータにより制御される。圧力変換器は、ロールがフォークまたは先の列に着地し始めるときを感知するために使用される。この特徴により、ロボットは異なる直径のロールの位置を補償し、その結果、異なる厚さの層が生じる。芝土が積重ね体に着地し始めるときの圧力の低下を感知することによりサイクル時間を短縮する。
【００１８】
参照符号４６は、関節アーム組立体２４全体をアーム基部３８上で枢軸線Ｘ−Ｘのまわりに揺動させる油圧シリンダを示している。符号４８は、アームセグメント４０を上昇させたり降下させたりするシリンダを示している。符号５２は、ピックアップヘッド４４を枢動させるシリンダを示している。また、ヘッド４４は、水平軸線のまわりに枢動可能にアームセグメント４２に連結されているが、自己水平調節リンケージにより水平に保持される。
【００１９】
ピックアップヘッド４４の正しい機能にとって不可欠なのは、ピックアップヘッド４４がいつも水平でなければならないと言う点である。これは、図１５における参照符号１１６、１１８の２つの自己水平調節リンケージによって達成される。自己水平調節リンケージ１１６は、底部のところで関節アームの枢動基部１１２に枢動可能に連結されている。また、この自己水平調節リンケージ１１６は、頂部のところでリンケージ１１４に枢動可能に連結されている。自己水平調節リンケージ１１６の長さはアーム４０の長さと同じであり、アーム４０の枢軸に対する端枢点の配向は同じである。この４つのバーのリンケージはリンク１１４を水平線に対して一貫した角度に保つのに役立つ。同様に、前記自己水平調節リンケージ１１８は、アームセグメント４２を含む４つのバーのリンケージの１つの部材として構成されており、ピックアップヘッド４４をいつも水平に保つのに役立つ。自己水平調節リンク無しでは、アームセグメント４２がその上側枢点のまわりに移動するときにヘッドを水平に保つのに追加のシリンダ／制御装置が必要とされる。
【００２０】
前記自己水平調節リンケージ１１６は、２つのほぼ平行な部材で構成されている第１アーム構造に連結されている。各部材は、夫々の近位端部のところで基部１１２に連結されている。また、各部材はその夫々の遠位端部のところで第１リンケージ１１４に回転可能に連結されている。この構成は第１リンケージ１１４の角配向を維持するように機能する４バーリンケージ構成を形成している。
【００２１】
第１リンケージ１１４には、１対のほぼ平行な部材４２、１１８で追加的に構成されている第２アーム構造が連結されている。これらの部材の各々は一端部で第１リンケージに、または他端部で第２リンケージに回転可能に連結されている。基部１１２と第１部材４０との間には、第１アクチュエータ４８が配置されており、第１部材４０と第３部材４２との間には、第２アクチュエータ５０が配置されている。制御装置はアーム構造の作動を制御するためにこれらのアクチュエータ４８、５０に連結されている。
【００２２】
図２および図３は、ロボット式積重ね装置を使用して可能である様々な積重ね形状の例を示している。積重ね体の底部が１２２ｃｍｘ１２２ｃｍ（４８インチｘ４８インチ）であると仮定して、参照符号５４、５６、５８、６０は底部寸法を満たす層形状を示している。参照符号５４、５６は、幅が６０．９ｃｍ（２４インチ）である芝土のロールを示しており、従って、層は５つのロールの２つの列よりなる。参照符号５８、６０は幅が４０．６ｃｍ（１６インチ）である芝土のロールを示しており、従って、層は５つのロールの３つの列よりなる。これらの層を互いに対して９０度ずつ交互にまわして配向させることにより、積重ね体の安定性に寄与する。積重ね体が高くなるにつれて、頂層を下側層より順次小さくすることにより安定性が高められる。プログラミング可能なロボットでは、これを幾つかの方法で達成することができる。
【００２３】
例えば、参照符号６０で示される形状を考察すると、５個よりなる小群における２個の４０．６ｃｍ（１６インチ）のロールが、これらの小群間に設置すべき２つの追加のロール用の余地を残して、互いに接近して設置されている。これらの２個の追加のロールは５個よりなる次の２つの小群から落下されて頂層用の４個よりなる２つの列を残す（図３における参照符号６４）。
【００２４】
参照符号６６は、各々４個のロールよりなる２つの小群よりなる幅６０．９ｃｍ（２４インチ）のロールの小さい層を示している。これは、４番目のロールが蓄積コンベヤに載置された後に小群を早く取上げることによって達成される。参照符号６８は２個のロールの１つの小群よりなる頂層を示している。異なる数のロールを取上げ、小群のうちの１つを独立して落下させ、これらの層を種々の位置に位置決めすることができることにより、広く様々な積重ね方法が得られることはわかる。
【００２５】
関節アームおよびピックアップヘッドの枢動作用を駆動する油圧シリンダは市販されている比例油圧弁を備えた市販されているプログラミング可能な制御装置（コンピュータ）を使用して制御される。
【００２６】
難点は、制御装置が、比例弁より非常に高価であるサーボモータまたはサーボ弁で作動するようになっている点である。互換性の欠如は異なる応答時間に起因している。サーボモータおよびサーボ弁は比例弁に対して非常に速い応答時間を有している。換言すると、制御装置が信号をサーボモータに送信すると、サーボモータはほとんど瞬間的に応答する。同じ制御装置が信号を比例弁に送信するとき、応答にいくらかの遅れがある。本発明の特徴は、制御装置と比例弁との間の増幅器のための仕様であり、この仕様は比例弁からの瞬間的な応答を得る方法を含む。
【００２７】
図４および図５を参照すると、コンピュータは＋１０ボルトないし−１０ボルトの信号を出力する。ゼロボルトの出力は弁が移動してはいけないことを意味しており、正の電圧は一方向における動作を意味しており、負の電圧は他方向の動作を意味している。弁の入力信号は＋３ボルトと＋９ボルトとの間でなければならなく、＋６ボルトでは、動作がなく、６ボルトより大きいときには、一方向の動作がおこり、６ボルト未満のときには、他方向の動作が起こる。遅い応答は、弁が応答しないほぼ＋／−０．３ボルト（５．７よ６．３との間）のデットバンドに起因している。弁のスプールはこれが開放し始めるわずか前に移動する必要がある。本発明によれば、デッドバンドを解消する方法として増幅器が設けられている。換言すると、コンピュータから出るいずれの正の電圧でも、弁への増幅器の出力はすぐにほぼ６．３ボルトへ急増し、或いは弁は特定の弁の特性に調整される。
【００２８】
これは図５に示されている。このブロック図は、＋１０Ｖのコンピュータ出力信号（Ａ）が増幅器に送られることを示している。増幅器は、これを＋３Ｖないし＋９Ｖの制御信号（Ｂ）に変換する。この信号は比例弁を制御し、この比例弁は油圧オイル（Ｃ）をロボットシリンダに供給する。エンコーダーがシリンダに物理的に接続されており、このエンコーダーはフィードバック位置信号（Ｄ）をコンピュータに供給する。
【００２９】
理想的な状態（図４における第１欄）では、瞬間の応答がある。コンピュータからのいずれの制御信号によっても、オイルがすぐに流れる。実際の状態（第２欄）では、増幅器の出力が６．３ボルトから５．７ボルトになる時間の間にデッドバンドが生じる。このデッドバンドは、コンピュータがエンコーダーからの即フィードバック位置信号を検索し続けるため、望ましくない。補正状態（第３欄）では、制御信号の転換における工程を追加するように増幅器が特定されている。信号Ａが＋１０Ｖからゼロに値が近づくと、増幅器の出力信号Ｂが６ではなく６．３に近づく。信号Ａが−１０Ｖからゼロに値が近づくと、増幅器の出力信号Ｂは６ではなく５．７に近づく。この結果、コンピュータ制御信号に対するオイルの流れの線形応答が生じる。また、実際の値は６．３および５．７から僅かに変化してもよいが、増幅器はこれらの値に合うように調整されることができる。
【００３０】
理想状態（第１欄）は制御信号の送信とフィードバック信号の受信との間で遅れが無いことを意味している。制御信号は完全なバランス状態にある。ロボットはこれをプログラミングする通りに正確に移動する（理想のスムーズな作動）。
【００３１】
実際の状態（第２欄）は制御信号の送信とフィードバック信号の受信との間で大きな遅れがあることを意味している。制御ループはバランスにはほど遠い。コンピュータは１ミリ秒以内にフィードバック信号を期待する。このフィードバック信号はほぼ５００ミリ秒かかる。これは、コンピュータがフィードバック信号を受信しない時間の間で１ミリ秒ごとに制御信号を所定の定数（Ｐゲイン）で増大させることを意味している。フィードバック信号を受信する時間があれば、制御信号は非常に大きく、次の５００ミリ秒の間、制御信号を再びゆっくり減少させる。その結果、コンピュータは停止する。ロボットは移動を非常に激しく開始し、そして滑らかで線形であるべきであるプログラミングされた移動に沿って激しく停止する。普通、制御ループのための低い比例設定値（Ｐゲイン）を設定するにすぎない。この設定値は、フィードバック信号に対する反作用を弱め、コンピュータソフトウエア内に設定されることができる。しかしながら、制御ループの応答時間は、この設定方法がロボットの物理的挙動にほとんど影響を及ぼさないほどに大きい（悪い！）。
【００３２】
この揺動は、弁が非常に遅いので制御ループで維持することができない場合に、全く予想できる。補正欄では、制御ループ内の応答時間はデッドバンドに因りほぼ５０ミリ秒まで短縮されている。ソフトウエアにおける比例設定値（Ｐゲイン）では、装置のいずれの激しい反作用をスムーズにすることができ、ロボットを制御することができる。
【００３３】
図５は先に述べた「デッドバンド」問題を解決すべく油圧回路に増幅器を有する原理を示している。図６は、ロボットアームを移動させるためのコンピュータ制御式比例弁用の増幅器を有している、図１のロボット式芝土積重ね装置のための全体制御回路を示す概略図である。なお、実際には２つの図示された回路があり、一方は油圧オイル回路であり、他方は電気制御回路である。グリッパフィンガ、プッシャおよび蓄積コンベヤの作動のような他の「オンーオフ」機能が市販ＰＬＣ（プログラミング可能なロジック制御装置）で制御される。
【００３４】
以下、初めに図７を参照してピックアップヘッド４４を詳細に説明する。ヘッド４４は共通のフレームまたは支持体７２に設けられた５つの個々のグリッパモジュール７０を含む。各グリッパモジュール７０はフレーム７４および２組のグリッパフィンガ７６を有している。凹形ストリッパ７８はフレームの一部である。２組のフィンガは各々、フレーム７４上の枢軸シャフト８２に設けられたフィンガフレーム８０に設けられている。各モジュールにおける２つのフィンガフレーム８０は箇所（a）、（ｂ）のところでグリッパシリンダ８４によって連結されている。グリッパシリンダ８４が伸長すると、フィンガ７６はストリッパ７８の下方の位置７６’まで回転する。この動作で、芝土ロールが開放される。芝土ロールが制御法で落下されるようにするために、すなわち、一方の組のフィンガが他方の組の前に引込むのを防いでロールが適所から移動しないようにするために対策がとられている。この対策は２つのフィンガフレーム８０をリンク８６と共に結ぶことによって達成される（図１１）。各リンク８６は一端でフィンガフレームに、他端部で、フレーム７４に取付けられた垂直シャフト９０上で枢動するディスク８８に連結されている。グリッパシリンダ８４が伸長したり、引込んだりすると、ディスク８８は回転し、２つのフィンガフレーム８０は同じ距離移動させられる。
【００３５】
５対のグリッパフィンガが同時に作動することが望ましい。これは、５方向流れ分割器または直列接続により達成されることができる。グリッパシリンダのうちの１つまたはそれ以上は、１つまたはそれ以上の芝土ロールを他のロールから独立して落下させるために選択弁で選択的に分離されることができる。
【００３６】
５つのグリッパモジュール７０のうちの４つは、これらを互いに対して近づけたり遠ざけたりする方向に摺動させるようにしてフレームに取付けられている。これにより、本装置は複数の芝土ロールを積重ね体に低い方の高さにおいて或る（広い）間隔で、高い方の高さにおいて異なる間隔で載置する。この積重ね方法は一般に手で積重ねられる芝土について使用されてより大きい安定性を積重ね体に与える。４つの摺動グリッパモジュールフレーム７４の各々は複数の対の線状ブッシュ９２を有している。２対の代わりに、２つの個々の（より長い）ブッシュを使用することもできる。これらのブッシュ９２は、一方がピックアップヘッドフレーム７２の各側部にしっかり締付けられた２つのロッド９４上で摺動する。第５グリッパモジュール９６がピックアップヘッドフレーム７２にしっかり連結されている。
【００３７】
図１３で最もよくわかるように、第５グリッパモジュール９６の摺動は２つのスライダシリンダ９６によって達成される。各スライダシリンダ９６は一端部で点（ｃ）のところでピックアップヘッドフレーム７２に連結されている。他端部では、このスライダシリンダ９６は点（ｄ）のところでクランクフレーム９８に連結されている。複数のクランクフレーム９８は枢軸シャフト１００によりピックアップヘッドフレームに取付けられている。また、クランクフレーム９８はリンク１０２、１０４用の連結点である点（e）、（ｆ）を有している。リンク１０２はクランクフレームの点（e）をグリッパモジュール７０の点（ｇ）に連結している。リンク１０４はクランクフレーム９８の点（ｆ）をグリッパモジュール１０６の点（ｈ）に連結している。
【００３８】
シリンダ９６が引込むと、クランクフレーム９８は枢軸シャフト１００のまわりに反時計方向に回転する。これによりリンク１０２、１０４を引張り、且つグリッパモジュール７０をそれらの外側位置へ移動させて芝土ロールを隔てさせる。シリンダ９６が伸長すると、クランクフレーム９８は枢軸シャフト１００のまわりに時計方向に回転する。これによりリンク１０２、１０４を押し、且つグリッパモジュール７０をそれらの内側位置へ移動させて芝土ロールを互いに近づける。点（ｆ）が枢軸シャフト１００から点（e）の２倍ほどはなれているので、グリッパモジュール１０６はグリッパモジュール７０の２倍まで移動する。かくして、グリッパモジュール１０６は、グリッパモジュール７０が静止グリッパモジュール９６まで移動するのと同じ距離、グリッパモジュール７０に近づく方向に移動する。かくして、内側および外側位置両方において、芝土ロールは一様に間隔を隔てられる。
【００３９】
ピックアップヘッドの他端部の他の２つのグリッパモジュール７０にも同じ摺動作用が起こる。２組のグリッパモジュールの動作を同期させるために、他のリンク１０８が設けられている。このリンク１０８はクランクフレーム９８の点（i）をモジュール１１０の点（ｊ）に連結している。これにより２対のグリッパモジュールを同じ速度内側および外側に摺動させる。これにより摺動作用を最小量の加速で起こして芝土ロールを引き離す。
【００４０】
図１６および図１７は本発明の他の実施例による別の蓄積コンベヤ９４を示している。この蓄積コンベヤ９４は蓄積コンベヤフレーム９８を支持するように構成された支持フレーム９６で構成されている。このフレーム９８には、バイパス機構１００が連結されている。このバイパス機構１００は作業者に特定の芝土ロールを退けされるように機能する。これに関して、作業者はこのバイパス機構１００を作動して蓄積コンベヤ９４の一部を引込ませる。蓄積コンベヤ９４を引込ませることによって、作業者はロールを斜面１０４に落下させて芝土ロールを地面に落とす。
【００４１】
引込めバイパス１００は第１コンベヤスプロケット１１０を支持する３つの引込み可能な支持アーム１０５を備えている。更に、引込め機構は、作動されると、スプロケット１１０を車両の後部に向けて押す引込み可能なアイドラ型アーム１１２を有している。作動時、アイドラアーム１１２は第１枢軸点のまわりに回転されてスプロケットを降下させ、且つ蓄積コンベヤ９４に作用する張力を増す。付加された張力は付勢された引込み可能なアーム１０５を支持フレーム９８に引き入れるように機能する。バイパス機構１００を開放した後、引込み可能なアーム１０５に連結された付勢ばねまたはエアシリンダ（図示せず）が支持アーム１０５、かくして第１コンベヤスプロケット１１０を押してその元の配向にするように機能する。
【００４２】
図１８は本発明の別な装置を利用している車両を示している。先に述べたように、切取り組立体はコンベヤおよび蓄積機構９４と共直線状であることができる。ロボットアームはロール状芝土を蓄積装置９４から取出し、これを先に述べたようにスキッドに位置決めする。
【００４３】
本発明のこの態様の重要な特徴はロールを摺動作用とともに絞る概念、および１つのロールを他の４つのロールから別々に落下させることが可能である点である。これにより、８つのロールを頂層に載置し、１２個を下の次に載置することができる。これはより安定な積重ね体に寄与する。
【００４４】
積重ね器の基本作動の要約は下記の如くである。  
１）芝土は現在の確立方法を使用して切取られてロール巻きされる。  
２）このロールは主コンベヤの後部から突き出される。この確立方法では、ロールがクロスコンベヤまたは捕獲バスケットに落下したり、手で取上げられてパレットに積重ねられたりする場合がある。ここでは、ロールはプッシャの前方に落下し、このプッシャはロールを左側に押してバッフルコンベヤに載せる。  
３）バッフルまたは蓄積コンベヤは５つのまでの芝土ロールを収容するまで割り出す。
【００４５】
４）ロボットアームが５つのまでの芝土ロールをバッフルコンベヤから取上げ、それらを積重ね体に載置する。  
５）ロボットアームは、制御装置により指令されると、積重ね体が完全になるまで、芝土を毎回、異なる位置および配向で積重ね体に載置し続ける。  
６）作業者は刈取り機の前進動作を止め、後退させて積重ね体に落下させ、そしてロボットを再起動する。
【００４６】
ロボット式自動積重ね機は択一の設計について幾つかの商業的利点を有している。この積重ね機は軽量で小さく、慣例のトラクタ搭載芝土収穫機の囲い内にほぼ嵌り込む。この積重ね機は融通性であり、ロボットは幅３９．２ｃｍ（１６インチ）ないし５８．８ｃｍ（２４インチ）の芝土ロールを積重ねて異なる高さの積重ね体にするようにプログラミング可能である。ピックアップヘッドは頂部の２つの層を「ピラミッド」状に積重ねるように使用されることができる２つの特徴を有している。ピックアップヘッド上の５つのグリッパ７０は相互に絞られることができ、これにより、列を、これが積重ね体に載置されたときに圧縮する。また、５つのロールのうちの１つは独立して落下されることができ、それにより次のロールを最後の層に積重ねて５つロールよりなる２つの列とし、２つの個々のロールがそれらの間に側方に向けられ、最後の層は４つのロールを有することになる。実際に、ロボットはこれらの列のうちの１つを初めに設置された後に取上げて再位置決めする。換言すると、芝土の積重ね方に高い度合いの融通性があり、余分な包装なしで安定な積重ね体を達成することができる。
【００４７】
小さいサイズおよび融通性に加えて、この装置は、現在市場に出ている他の自動積重ね機より低いコストに期待されている。これは、一部、コストの高いサーボ弁の代わりにコストの低い比例弁を使用することに起因している。これは制御装置と弁との独特なインターフェースによって可能になる。
【００４８】
本発明の説明は事実上単に例示的であり、かくして、本発明の要点から逸脱しない変形例が本発明の範囲内に入るものである。かかる変形例は本発明の精神および範囲から逸脱するものと解されるものではない。特に、ロボットアームを使用して芝土ロールを移送する装置を開示したが、積重ねられた厚板状芝土を移送するのにこのアームを使用することができることが想像される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の１つの実施例による芝土収穫機の後方および上方から見た簡単な斜視図である。
【図２】本発明による芝土積重ね機を使用して芝土ロールが設置される種々の形状を示す概略平面図である。
【図３】本発明による芝土積重ね機を使用して芝土ロールが設置される種々の形状を示す概略平面図である。
【図４】本発明の特徴による比例弁を介する油圧シリンダの作動を示す一連のグラフである。
【図５】本発明の特徴による比例弁を介する油圧シリンダの作動を示す概略回路図である。
【図６】図１に示される油圧シリンダが本発明により如何に作動されるかを示す概略回路である。
【図７】本発明によるグリッパヘッドを示す立面図である。
【図８】図７に示されない作動シリンダを示す図である。
【図９】上方から見た実際のグリッパヘッドの写真の再現図である。
【図１０】上方から見た実際のグリッパヘッドの写真の再現図である。
【図１１】グリッパヘッドを示す平面図である。
【図１２】グリッパヘッドを示す端立面図である。
【図１３】グリッパヘッドの設計の特徴を示す、図７および図８で見られるようなグリッパヘッドの概略立面図である。
【図１４】本発明による芝土積重ね機を使用して達成されることができる芝土積重ね体の異なる層における芝土ロールの種々の配置を示す多数の概略図である。
【図１５】ピックアップヘッド用の自己水平化リンケージ示す図である。
【図１６】本発明の教示による別の蓄積装置の斜視図である。
【図１７】本発明の教示による別の蓄積装置の斜視図である。
【図１８】本発明の教示による芝土収穫機の斜視図である。
【図１】
2005523731.tif 000003
【図２】
2005523731.tif 000004
【図３】
2005523731.tif 000005
【図４】
2005523731.tif 000006
【図５】
2005523731.tif 000007
【図６】
2005523731.tif 000008
【図７】
2005523731.tif 000009
【図８】
2005523731.tif 000010
【図９】
2005523731.tif 000011
【図１０】
2005523731.tif 000012
【図１１】
2005523731.tif 000013
【図１２】
2005523731.tif 000014
【図１３】
2005523731.tif 000015
【図１４】
2005523731.tif 000016
【図１５】
2005523731.tif 000017
【図１６】
2005523731.tif 000018
【図１７】
2005523731.tif 000019
【図１８】
2005523731.tif 000020
【国際調査報告】
2005523731.tif 000021
2005523731.tif 000022
2005523731.tif 000023
2005523731.tif 000024
2005523731.tif 000025