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Technisches
Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft ein automatisiertes Bodenpflegegerät, und insbesondere
ein automatisiertes Bodenpflegegerät, das eine Entleerungseinrichtung
aufweist.
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Hintergrund
der Erfindung
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Üblicherweise
wird Bodenpflege, wie Grasmähen,
durch die Benutzung eines manuell bedienten Gerätes ausgeführt. Einige Mähmaschinen
sind in der Lage, zahlreiche andere Aufgaben, wie Grasmähen, auszuführen, nämlich Blättersammeln,
Anritzen, Schlitzen und Hohlkernen, wobei alle das Sammeln von Unrat
einschließen
können.
Um den Hintergrund des Standes der Technik zu beschreiben, wird das
Grasmähen
als Beispiel benutzt. Während
der Mäharbeitsgang
ausgeführt
wird, wird geschnittenes Gras in einem vom Gerät getragenen Sack oder Behälter gesammelt.
Oftmals erreicht der Sack oder der Behälter (anders auch als Fangbehälter bezeichnet) mehrmals
während
des Mähens
seine Kapazitätsgrenze
und muss deshalb geleert werden, bevor die Arbeit fortgesetzt werden
kann. Im Allgemeinen wird der Grasschnitt in einem bestimmten Bereich,
entweder auf dem Boden oder in einem Anhänger oder Müllcontainer, abgeladen, was
zu einem Haufen führt,
nachdem mehrere Behälter-
oder Sackladungen ausgeleert wurden. Das in Sportanlagen gesammelte
Gras wird hauptsächlich
vom Grundstück
entweder durch Überführen des
Haufens vom Boden in einen Müllcontainer
oder auf einen Anhänger
oder nur durch die Benutzung des Anhängers oder Müllcontainers
entfernt, was den Bereich aufgeräumt hält. Der
Arbeitsgang, um den Grasschnitt vom Mäher zum Abladeplatz zu bringen
erfordert, dass der Benutzer eines von zwei Dingen tut, abhängig vom benutzten
Gerät.
Einige Geräte
erfordern, dass der Benutzer den Sack oder Behälter vom Gerät anhebt und
ihn manuell durch Schütteln
ungefähr
in Stehhöhe
entleert, so dass das Gras auf den Gipfel eines Haufens oder in
einen Anhänger
oder Müllcontainer fällt. Andere
Geräte
sind mit einem automatischen Mechanismus ausgerüstet, der das Gras beim Ziehen
eines Hebels oder Drücken
eines Knopfes entleert.
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Automatisierte
Fahrzeuge erfordern eine Hinderniserkennungseinrichtung, um dem
Fahrzeug zu helfen, seine Aufgabe auszuführen, und wichtiger, die Bereitstellung
einer Methode, um das Fahrzeug zu einem sichern Stillstand zu bringen,
wenn eine Fehlfunktion auftreten sollte. Es gibt viele verschiedene
Vorrichtungen, die von automatisierten Fahrzeugen verwendet werden,
eingeschlossen verschiedene Ausführungen
von physikalisch abtastenden Stoßfängern, Ultraschallsensoren,
Laserreflexionserkennungssystemen oder jedwedes andere ausgesandte/reflektierte
Energiewellen erkennende System. Jedes System muss fehlersicher
sein, um das Fahrzeug und jede Person in der Arbeitsumgebung zu
schützen
und darf nicht übergangen
werden, wenn das Fahrzeug automatisch arbeitet. Wenn das Hinderniserkennungssystem
ein Hindernis oder eine Person erkennt, muss das Fahrzeug zum völligen Stillstand
kommen, bevor die Hauptstruktur des Fahrzeugs das Hindernis berührt und
irgendeine Beschädigung
verursacht oder die Person verletzt. Das bedeutet, dass, welches
System der Hinderniserkennung auch verwendet wird, der Hauptkörper des Fahrzeugs
nie näher
an einem Hindernis sein darf als sein Anhalteweg während normaler
Arbeitsbedingungen.
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Ein
Problem, das auftritt ist, dass jedwedes Abfallmaterial, das innerhalb
dieser Reichweite abgeladen wird, die Hinderniserkennungsvorrichtung auslösen und
das Fahrzeug stoppen wird. Deswegen erfordern übliche Bodenpflegegeräte entweder,
dass das Gerät
ausgeschaltet wird und der Grasfangbehälter manuell geleert wird,
oder dass es den Grasschnitt kontinuierlich ablagert, zum Beispiel
als Mulch, wenn es arbeitet.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein automatisiertes Bodenpflegegerät zu Verfügung gestellt,
welches ein Fahrzeug umfasst, wobei das Fahrzeug eine Betriebseinrichtung
zur Durchführung eines
Pflegevorgangs; eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme von durch
die Betriebseinrichtung angelieferten Abfallmaterials; eine Führungseinrichtung
zur Steuerung der Bewegung des Fahrzeugs; und eine Hinderniserkennungseinrichtung,
die eine vorbestimmte Erkennungsreichweite aufweist, umfasst; und
ferner umfasst das Gerät
eine Entleerungseinrichtung zur Entleerung der Aufnahmeeinrichtung, durch
die bei Aktivierung der Entleerungseinrichtung das Abfallmaterial
außerhalb
der Hinderniserkennungsreichweite abgeladen wird.
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Abfallmaterial
kann Grasschnitt, Blätter, Hohlkerne,
Stroh oder allgemeinen Abfall umfassen.
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Die
Erfindung kann auf alle Varianten von Bodenpflegegeräten für gewerbliche
oder häusliche Benutzung
angewendet werden. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden
Erfindung weisen eine Führungseinrichtung
auf, die jedwedes der folgenden Positionierungssysteme umfasst,
um es ihnen zu ermöglichen,
automatisiert in der Arbeitsumgebung zu navigieren: GPS, DGPS, Echtzeit
kinematisches GPS, Laserscanner, vergrabende Transponder oder Kabelführung. Die
Aufnahmeeinrichtung kann sowohl ein Sack oder ein Behälter sein,
der an der Front oder dem Heck des Fahrzeugs angebracht sein kann.
Das Fahrzeug kann in der Lage sein, seinen Weg zu einem Gras/Unrat-Sammelplatz zu finden, was
sowohl erfolgen kann, wenn die Aufnahmeeinrichtung voll ist oder
auch kurz bevor sie voll ist.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung umfasst die Entleerungseinrichtung einen Trägerarm,
der die Aufnahmeeinrichtung trägt
und der an einen Rahmen des Fahrzeugs zur drehenden Bewegung um
eine Drehachse montiert ist, welche selbst relativ zum Rahmen des
Fahrzeugs verstellbar ist, und eine Regeleinrichtung, die dazu gedacht
ist, die Bewegung des Trägerarms
um die Drehachse zu regeln.
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Vorzugsweise
ist der Trägerarm
an einen Hebel zur drehenden Bewegung relativ zum Hebel um die Drehachse
montiert, wobei der Hebel drehbar an den Rahmen des Fahrzeugs montiert
ist und der Betätiger
zwischen dem Rahmen des Fahrzeugs und dem Hebel wirkt.
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Vorzugsweise
umfasst die Regeleinrichtung ein Kabel, welches sich zwischen dem
Rahmen des Fahrzeugs und einem Punkt auf dem Trägerarm, der von der Drehachse
beabstandet ist, erstreckt.
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Vorzugsweise
verstellt die Entleerungseinrichtung, wenn sie aktiviert ist, die
Aufnahmeeinrichtung von einer unteren Ebene, in der die Aufnahmeeinrichtung
positioniert ist, um von der Betriebseinrichtung angeliefertes Abfallmaterial
aufzunehmen, in eine höhere
Ebene, aus welcher das Abfallmaterial aus der Aufnahmeeinrichtung
entfernt wird.
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Die
Aufnahmeeinrichtung kann durch einen gesteuert betätigten Mechanismus,
der die Entleerungseinrichtung an Bord des Fahrzeugs bildet, in
die benötigte
Position angehoben werden, um sie zu leeren; oder alternativ kann
ein größerer Transportanhänger oder
Müllcontainer
am Sammelpunkt einen gesteuert betätigten Mechanismus aufweisen,
der die Entleerungseinrichtung bildet, die die Aufnahmeeinrichtung
vom automatisierten Fahrzeug anhebt und sie leert. Die Aufnahmeeinrichtung
kann dann oder kann dann nicht ausgetauscht werden. Die Aufnahmeeinrichtung
kann selbstaustauschend sein, so dass die Aufnahmeeinrichtung in
ihrer Gesamtheit abgestellt werden und durch eine weitere, bereits am Fahrzeug
befindliche Aufnahmeeinrichtung ersetzt werden kann.
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Die
Hinderniserkennungseinrichtung kann physikalisch taktile Stoßfänger, Ultraschallsensoren oder
jedwedes ausgesandte Wellen erkennendes System enthalten. Jedes
dieser Hinderniserkennungssysteme kann ein Teil der Hauptstruktur
des Fahrzeugs sein und an seinem Platz verbleiben, während der
gesteuert betätigte
Mechanismus die Aufnahmeeinrichtung aus ihrer normalen Arbeitsposition
anhebt.
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Alternativ
kann die Hinderniserkennungseinrichtung an die Aufnahmeeinrichtung
oder den gesteuert betätigten
Mechanismus angefügt
sein und kann angehoben werden. In diesem Fall gilt die Reichweite
der Hinderniserkennungseinrichtung, wenn sich die Hinderniserkennungseinrichtung
in ihrer normalen Arbeitsposition befindet.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Zum
besseren Verständnis
der vorliegenden Erfindung und um zu zeigen, wie sie umgesetzt wird, wird
sich nun über
Beispiele auf die begleitenden Zeichnungen bezogen, in denen:
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1 eine
Seitenansicht eines automatisierten Gras-/Rasenmähers ist, die das Fahrzeug
mit dem Grasfangbehälter
in seiner normalen Arbeitsposition zeigt.
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2 entspricht 1,
zeigt jedoch das Fahrzeug mit entfernter Schutzhaube.
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3 zeigt
das Fahrzeug von 1, mit dem Grasfangbehälter in
der angehobenen Position zum Grasabladen.
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Die 4, 5 und 6 entsprechen 1,
aber zeigen alternative Ausführungsformen.
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7 entspricht 3,
zeigt aber eine alternative Ausführungsform.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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1 zeigt
ein automatisiertes Bodenpflegegerät in Form eines Gras-/Rasenmähers 26,
der eine durch ein in 2 sichtbares Fahrgestell 10 getragene
Schutzhaube 4 aufweist. Mit dem Boden in Eingriff stehende
Räder 3, 5 werden
benutzt, um den Mäher 26 zu
bewegen. Der Mäher
weist eine Führungseinrichtung
auf, die einen Laserscanner 7 umfasst, der die Fahrzeugposition
in der Aufgabenumgebung bestimmt. Die Haube 4 trägt einen
Frontstoßfänger 1 und
einen Heckstoßfänger 6,
die als Hinderniserkennungseinrichtung dienen. Der Abstand zwischen
der Front der Haube 4 und der Front des Frontstoßfängers ist
gleich mit dem Anhalteweg des Fahrzeugs 26, wenn es sich
in Richtung A bewegt. Der Gras-/Rasenmäher 22 verwendet
Betriebseinrichtungen in Form einer Schneideeinheit 2,
um das Gras zu schneiden; das Gras wird dann zur Aufnahmeeinrichtung
in Form eines Grasfangbehälters,
der einen oberen 12 und unteren 25 Abschnitt aufweist, über die
Rutsche 11 geliefert. Der Grasfangbehälter 12, 25 ist
an das Hauptfahrgestell 10 durch einen Hebearm angebracht,
der aus einem oberen Arm 9 und einem unteren Arm 8 besteht.
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Die
bevorzugten Arbeiten der Erfindung des Gras-/Rasenmähers 26 werden
genauer in 2 gezeigt. Der Mäher 26 weist
eine Entleerungseinrichtung zum Entleeren des Grasfangbehälters 12, 25 auf.
Diese Entleerungseinrichtung umfasst untere und obere Arme 8, 9,
die durch einen Hebebetätiger 15 betätigt werden.
Die Methode des Anhebens des Grasfangbehälters 12, 25 über den
Frontstoßfänger 1 vertikal
und horizontal hinaus wird durch Ausfahren des Hebebetätigers 15 erzielt.
Der Hebebetätiger 15 ist
drehbar um einen Fixierzapfen 17 und wirkt auf einen unteren
Armzapfen 14 ein. Der untere Armzapfen 14 ist
drehbar innerhalb der Anordnung des unteren Arms 8. Der
untere Arm 8 ist um einen horizontalen Zapfen 13 drehbar,
so dass, wenn der Hebebetätiger 15 ausgefahren
wird, um auf den unteren Armzapfen 14 einzuwirken, sich
der untere Arm 8 entgegen dem Uhrzeigersinn um den Zapfen 13 dreht.
Der untere Arm 8 ist wiederum über einen oberen Armzapfen 16 mit
dem oberen Arm 9 verbunden. Der obere Arm 9 dreht
um den oberen Armzapfen 16, wenn der Hebebetätiger 15 ausgefahren
wird, da er mit dem Fahrgestell 10 durch ein Kabel 20 verbunden ist,
welches den hinteren Abschnitt des oberen Arms 9 herunterzieht,
was den vorwärts
gerichteten Abschnitt anhebt. Das Kabel 20 dreht um einen
fixierten Punkt 19 am Fahrgestell 10. Das Ergebnis
des Ausfahrens des Betätigers
kann in 3 gesehen werden, in der der
Grasfangbehälter 12, 25 weg
von den normalen Arbeitsendpunkten des Gras-/Rasenmähers 26 über den
Frontstoßfänger 1 und
deshalb über die
Reichweite der Hinderniserkennungseinrichtung angehoben ist. Der
Grasschnitt wird dann aus dem Grasfangbehälter 12, 25 durch
Ausfahren eines Grasfangbehälterbetätigers 23,
der an einem Zapfen 24 befestigt ist und auf einen Zapfen 22 einwirkt,
ausgelassen. Das Ausfahren dreht den unteren Grasfangbehälter-Abschnitt 25 um
ein Scharnier 21, was dem Gras erlaubt, in Richtung des
Pfeils B zu fallen. Wenn der gesamte Grasschnitt ausgekippt wurde, schließt das Zurückfahren
des Grasfangbehälterbetätigers 23 den
unteren Grasfangbehälter 25.
Wenn der Grasfangbehälter 12, 25 geschlossen
ist, ist die Ausfahrung des Betätigers 15 zurückgefahren,
was dem Steuermechanismus erlaubt, in seine normale Arbeitsposition
zurückzukehren,
wie in 1 gezeigt.
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4 zeigt
einen automatisierten Gras-/Rasenmäher 26 mit einer Antenne 28,
die benutzt wird, um Radiosignale zu empfangen, die bei Positionierungssystemen
wie GPS, DGPS und Echtzeit kinematisches GPS verwendet werden. Der
Frontstoßdämpfer 1 ist
mit dem oberen Grasfangbehälter 12 verbunden
und wird angehoben, wenn der zuvor beschriebene Entleerungsmechanismus
aktiviert wird.
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5 zeigt
einen automatisierten Gras-/Rasenmäher 26 mit einer einen
Energiewellen-Sender und -Detektor umfassenden Hinderniserkennungsvorrichtung 29,
die an den oberen Grasfangbehälter 12 angepasst
ist. Die einen Energiewellen-Sender und
-Detektor umfassenden Hinderniserkennungsvorrichtung 29 erzeugt
ein Anhaltesignal für
den automatisierten Gras-/Rasenmäher,
wenn ein Hindernis in einer Entfernung, die gleich zum Anhalteweg
des Fahrzeugs ist, erkannt wurde.
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In
beiden dieser Ausführungsformen
ist die Hinderniserkennungseinrichtung mit dem Fangbehälter 12 verbunden
und wird aus ihrer normalen Arbeitsposition entfernt, wenn der Entleerungsmechanismus
aktiviert wird. Der Entleerungsmechanismus hebt den Fangbehälter 12 weg
vom Fahrzeug, so dass das Abfallmaterial außerhalb der Reichweite der
Hinderniserkennungseinrichtung abgeladen wird, wenn sich die Erkennungseinrichtung
in ihrer normalen Arbeitsposition befindet.
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6 zeigt
einen automatisierten Gras-/Rasenmäher 26 mit einer einen
Energiewellen-Sender und -Detektor umfassenden Hinderniserkennungsvorrichtung 29,
die an die Haube 4 angepasst ist. Die einen Energiewellen-Sender
und -Detektor umfassende Hinderniserkennungsvorrichtung 29 erzeugt ein
Anhaltesignal für
den automatisierten Gras-/Rasenmäher,
wenn ein Hindernis in einer Entfernung, die gleich dem Anhalteweg
des Fahrzeugs ist, erkannt wurde.
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7 zeigt
einen automatisierten Gras-/Rasenmäher mit einem Grasfangbehälter 30a, 30b in
einer angehobenen Position. Der Grasfangbehälter 30a ist in der
Arbeitsposition relativ zum oberen Arm 9 und wird in dieser
Position verbleiben, bis der zuvor beschriebene Mechanismus die
gezeigte Position erreicht. Der Grasfangbehälter 30a wird unter
Verwendung eines Betätigers 31 um
eine horizontale Drehachse 32 gedreht, bis die Grasfangbehälterposition 30b erreicht
ist. An diesem Punkt wird der Grasschnitt aus dem Grasfangbehälter 30b in
die durch Pfeil B angezeigte Richtung fallen.
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Obwohl
die Erfindung mit Bezug auf spezifische, erläuternde Ausführungsformen
von ihr beschrieben und erläutert
wurde, ist nicht vorgesehen, dass die Erfindung auf diese erläuternden
Beispiele beschränkt
ist. Der Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass Variationen und
Modifikationen gemacht werden können,
ohne den Umfang der Erfindung, wie er durch die folgenden Ansprüche definiert wird,
zu verlassen.