JP2015135260A - 重量測定機能付きラップマシーン - Google Patents

Abstract

【課題】ロードセルを用いることなく重量を測定できるようにするとともに、ロールベールの持ち上げに伴って油圧シリンダの角度が変わる場合であっても、正確にロールベールの重量を測定できるようにする。【解決手段】ロールベールを載置するベール支持台と、Ｘ字状に交叉するリンク部材５１を起立させながら油圧シリンダ５２で前記ベール支持台を持ち上げるリフトアップ機構５と、前記油圧シリンダ５２の軸方向の傾斜角度が４５度以下の範囲内で油圧を計測して重量を測定する重量測定手段を設ける。また、油圧を計測する場合、油圧シリンダ５２の傾斜角度が４５度以下の範囲内でリフトアップを停止させ、その後、ボトム側油圧室をシャットオフバルブでシャットオフするとともに、ロッド側油圧室を開放し、一定時間経過後に油圧を計測し、その計測値から重量を測定する。【選択図】図３

Description

本発明は、ラップマシーンに関するものであり、より詳しくは、ベール支持台に載置されたロールベールの重量を測定できるようにしたラップマシーンに関するものである。

従来より、ロールベールの重量を測定できるようにしたラップマシーンが提案されている。例えば、下記の特許文献１には、ロールベールを載置したベール支持台を傾斜させる際に、ロールベールの重心が思案点（最上点）を超える位置でロードセルで重量を測定できるようにしたものが提案されている。このような重量測定機能を備えるようにすれば、別途新たに設けられた重量計にロールベールを移し替えて重量を測定する必要がなく、移し替えの手間を省くことができるというメリットがある。

特開２０１３−２４５９６２号公報

しかしながら、このような方法で重量を測定しようとすると次のような問題を生じる。

すなわち、上述のような重量測定のためにロードセルを用いる方法では、ベール支持台などの重量にも耐えられるようなロードセルを用いる必要があり、コストが高くなってしまう。特に、特許文献１では回転支軸の下方にロードセルを設けるようにしているが、より正確に重量を測定するために、ベール支持台の四隅にロードセルを設けようとすると、よりコストが高くなってしまう。また、ロールベールの上昇と下降の中間位置である思案点で重量を測定しようとすると、高速でロールベールを持ち上げる際、ロールベールの慣性力によって重量測定に誤差を生じてしまう。

一方、フォークリフトなどの分野においては、フォークを持ち上げるための油圧シリンダの油圧を計測して重量を測定できるようにした方法が提案されている（特開２００４−９１０７９号公報など）。この方法は、フォークを持ち上げるための油圧シリンダを鉛直軸方向に固定し、その油圧シリンダの油圧によって荷物の重量を測定できるようにしたものである。しかしながら、このようなフォークリフトは常に鉛直方向に油圧シリンダが固定されているため、常に同じ油圧で重量を測定することができるものの、ラップマシーンのように、ロールベールを持ち上げることに伴って油圧シリンダの角度が変わるような場合、その角度によって油圧が変化してしまうために重量の測定が難しくなる。

そこで、本発明は、ロードセルを用いることなく重量を測定できるようにするとともに、ロールベールの持ち上げに伴って油圧シリンダの角度が変わる場合であっても、正確にロールベールの重量を測定できるようにしたラップマシーンを提供することを目的とする。

すなわち、本発明のラップマシーンは、上記課題を解決するために、ロールベールを載置するベール支持台と、油圧シリンダを起立させながら前記ベール支持台を持ち上げるリフトアップ機構と、前記油圧シリンダの軸方向の傾斜角度が４５度以下の範囲内で油圧を計測して重量を測定する重量測定手段を設けるようにしたものである。

このように構成すれば、ベール支持台の持ち上げの際に油圧が最も大きく変化する４５度以下の範囲内で油圧を計測するので、その油圧から正確に重量を測定することができるようになる。

また、このような発明において、油圧シリンダの軸方向の傾斜角度が４５度以下の範囲内で前記ベール支持台を停止させてから重量を測定する。

このようにすれば、一旦ロールベールの持ち上げを停止させてから重量を測定するので、持ち上げ時の慣性力によって重量測定に誤差を生じるようなことがなくなる。

さらには、重量を測定する際、油圧シリンダのボトム側油圧室およびロッド側油圧室のいずれか一方をシャットオフバルブでシャットオフするとともに他方側を開放し、シャットオフされた側の油圧を計測することによって重量を測定する。

このようにすれば、一方の油圧室をシャットオフするとともに他方を開放させるため、油圧室内の油の抜けによる測定誤差を小さくすることができるようになる。

また、このように重量を測定する際、シャットオフバルブをシャットオフした後、所定時間経過後に重量を測定する。

このようにすれば、油圧室の油が安定した状態で油圧を計測することができるため、より正確に重量を測定することができるようになる。

本発明によれば、ロールベールを載置するベール支持台と、油圧シリンダを起立させながら前記ベール支持台を持ち上げるリフトアップ機構と、前記油圧シリンダの軸方向の傾斜角度が４５度以下の範囲内で油圧を計測して重量を測定する重量測定手段とを設けるようにしたので、油圧が最も大きく変化する４５度以下の範囲内で油圧を計測することができ、その油圧から正確に重量を測定することができるようになる。

本発明の一実施の形態を示すラップマシーンの概略図 同形態におけるダンプフレームを傾斜させる動作図 同形態におけるリフトアップ機構の動作例を示す図 同形態における油圧シリンダの角度と油圧を示す図 同形態における油圧シリンダの制御弁を示す回路図 同形態におけるリフトアップ停止後の油圧の変化を示す図

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。

この実施の形態におけるラップマシーン１は、図１に示すように、圃場に放出されたロールベール７を積み込む積込機構２と、この積込機構２によって積み込まれたロールベール７を載置するベール支持台３と、このベール支持台３に載置されたロールベール７にラップフィルム４１を巻き付けるラッピング機構４とを備えて構成されている。そして、特徴的に、ラッピング機構４によってラップされたロールベール７をトラックなどに移し替える際に、Ｘ字状に設けられたリンク部材５１（図３参照）を起立させながらロールベール７を持ち上げ、その際、重量測定手段６によって、油圧シリンダ５２の油圧の変化量が最も大きい傾斜角４５度の範囲内で油圧を計測してラップマシーン１の重量を測定するようにしたものである。以下に、本実施の形態におけるラップマシーン１の構造について詳細に説明する。

まず、このラップマシーン１の積込機構２は、圃場からロールベール７を拾い上げてベール支持台３に載置するとともに、ラッピングの終了したロールベール７を圃場などに放出する機能を有する。具体的には、この積込機構２は、ダンプフレーム２６から立設するリフトアーム２１と、そのリフトアーム２１の先端側に設けられた回転フレーム２２に取り付けられたＬ字状のベール支持アーム２３と、リフトアーム２１の基端側でＬ字状に屈曲する基端アーム２４と、これらのダンプフレーム２６などを一体的に傾動させる傾動手段２５などを備えて構成されている。このダンプフレーム２６を傾斜させてロールベール７を拾い上げる場合、図２に示すように、ダンプフレーム２６の下方に設けられた油圧シリンダ２７を伸ばすことによってダンプフレーム２６を前方側に傾斜させ（図２（ａ））、そして、水平状態になったリフトアーム２１の先端側のベール支持アーム２３を回転させて近づけ（図２（ｂ））、そのベール支持アーム２３と基端アーム２４とによって下側からロールベール７を持ち上げてベール支持台３側に移し替えられるようにしている。

一方、このベール支持台３は、前後一定間隔をもって設けられた回転体３１の間にベルト３２を張架させてなるものであって、回転体３１を回転させることによって、ベルト３２上に載置された円筒状のロールベール７を自転させるようになっている。このベール支持台３の下方には、鉛直軸方向を中心にベール支持台３を回転させるモーター３３が取り付けられており、このモーター３３を回転させるとともに、前後の回転体３１を回転させることによって、ラッピング機構４を用いてロールベール７の全体にラップフィルム４１を巻き付けられるようにしている。

このロールベール７にラップフィルム４１を巻き付けるためのラッピング機構４は、ロールベール７に対して、ラップフィルム４１をストレッチさせながら巻き付けられるようにしたものであって、立設した支柱の上端に一または二本のラップフィルム４１を取り付けられるように構成されている。このラップフィルム４１を二本取り付ける場合は、互いに段違いとなるようにラップフィルム４１を取り付け、一度に幅広い面積のロールベール７にラップフィルム４１をストレッチさせながら巻き付けられるようにしている。

このように巻き付けられたラップフィルム４１は切断機構４２によって切断される。この切断機構４２は、ベール支持台３の後方側に設けられており、ベール支持台３を前方に傾斜させることによって、カッターを有する切断機構４２を上方に持ち上げ、ラップフィルム４１を挟み込んで切断できるようにしている。この切断機構４２には、ラップフィルム４１を保持するための図示しないクランプ機構が設けられており、切断されたラップフィルム４１を保持できるようになっている。なお、ここでは、カッターを有する切断機構４２を上方に持ち上げてラップフィルム４１を切断する構造を用いているが、図示しないアームを上から降ろすことによってラップフィルム４１を束ねて切断する構造などを採用することもできる。

また、この実施の形態では、ダンプフレーム２６をリフトアップさせるリフトアップ機構５が設けられている。このリフトアップ機構５は、ロールベール７をリフトアップさせてトラックの荷台などに移し替えられるようにしたものであって、左右のクローラーの内側に設けられたＸ字状のリンク部材５１を油圧シリンダ５２によってリフトアップさせる構造になっている。このリフトアップ機構５について図３を用いて説明すると、リフトアップ機構５を構成するＸ字状の二本のリンク部材５１の前端側は、それぞれベースフレーム１０およびダンプフレーム２６に回転可能に軸支されており、後端側については、それぞれフレームおよびダンプフレーム２６の内側に沿ってスライド可能に支持されている。一方、油圧シリンダ５２は、下端側をベースフレーム１０の前方下方位置に取り付けており、上端側であるピストンロッドの先端側をリンク部材５１の後端と交叉軸との間に回転可能に取り付けている。そして、ダンプフレーム２６を最も低位置に設けた状態（以下、「初期状態」という）で油圧シリンダ５２を若干傾斜させておき、その状態から油圧を加えることによってピストンロッドを伸ばしてダンプフレーム２６をリフトアップさせるようになっている。

このような構成のもと、本実施の形態では、この油圧シリンダ５２の油圧を油圧センサー５３で計測し、その計測値からロールベール７の重量を測定する重量測定手段６を設けている。

油圧シリンダ５２に油圧をかけると、図４の「傾斜角度―油圧」グラフに示されるように、ダンプフレーム２６が初期状態にあるとき、油圧が最大の状態となる。これは、ロールベール７からの鉛直方向の荷重に対して、ほぼ直交状態に近い油圧シリンダ５２によってその荷重を支えようとするからである。そして、その初期状態から油圧シリンダ５２に油圧をかけていくと、油圧シリンダ５２やリンク部材５１がそれぞれ起立していく（図３（ｂ））。このとき、油圧シリンダ５２にかかる油圧は、図４に示すように、初期状態から大きな曲率を描いて低下していき、油圧シリンダ５２の角度が４５度の範囲内で油圧が大きく変化して、そこから変化が徐々に変化量が小さくなっていく。このように油圧が小さくなるのは、油圧シリンダ５２の起立に伴ってロールベール７の荷重をリンク部材５１で支持するようになり、油圧シリンダ５２にかかる力が少なくなるからである。

このような動作状態で油圧を計測して重量を測定する場合、油圧の変化量の大きい４５度の範囲内で油圧を計測して重量を測定すると測定誤差を小さくすることができる。油圧シリンダ５２の角度が初期状態に近い場合は、荷重方向と油圧シリンダ５２の角度がほぼ直交状態に近いため、その油圧からロールベール７の荷重をうまく測定できず、一方、油圧シリンダ５２が起立状態に近くなると、ロールベール７の荷重をリンク部材５１で支えてしまうために油圧から荷重をうまく測定することができない。このため、好ましくは、油圧シリンダ５２の角度が水平状態から１０度〜３５度の範囲内で油圧を油圧センサー５３で計測し、その計測値から重量を測定するのが好ましい。この油圧センサー５３による計測値から重量を測定する場合、リンク部材５１や油圧シリンダ２７の角度から計算された測定値や、もしくは、実際の錘を載せて計測したサンプリング値などを用いて重量を測定する。

また、油圧から重量を測定する場合、リフトアップさせている動作途中では、ロールベール７の慣性力がかかってしまうため、測定誤差を生じてしまう。そこで、リフトアップの途中に設置されたリミットスイッチＳＷ（図３（ｂ）参照）がＯＮになった時に停止させ、その状態で油圧を計測する。このリミットスイッチＳＷは、油圧シリンダ５２の傾斜角度が４５度（１０〜３５度）の状態にあるときにＯＮになるように設けられる。

このように油圧を計測する際、リフトアップの停止に伴って油圧シリンダ５２の油圧室の油が逃げてしまい、油圧を正確に計測することができない可能性がある。このため、図５の回路図に示すように、油圧シリンダ５２のボトム側油圧室５５をシャットオフバルブ５４ａでシャットオフするとともにロッド側油圧室５６のバルブ５４ｂを開放し、図６の油圧シリンダ５２の「時間−油圧」グラフに示すように、リフトアップ動作を停止させてから所定時間後（例えば、２〜３秒後）にボトム側油圧室５５の油圧を油圧センサー５３で計測する。このようなシャットオフやロッド側油圧室５６を開放する場合、ソレノイドを用いてシャットオフバルブ５４ａ、５４ｂを切り換えられるようにする。このとき、シャットオフバルブ５４ａでシャットオフする場合は、ソレノイドを用いてバルブを（ａ）の方向に移動させてシャットオフし、これと同時にロッド側油圧室５６のバルブについても（ｂ）の方向に移動させてバルブを開放する。逆に、油圧シリンダ５２を複動させる場合は、それぞれのバルブを逆の方向に移動させてピストンロッドを伸ばせるようにする。

次に、このように構成されたラップマシーン１による一連の動作について説明する。

まず、圃場に放置されたロールベール７をピックアップしてラップフィルム４１を巻き付ける場合、ダンプフレーム２６を前方に傾斜させて、ロールベール７をベール支持アーム２３と基端アーム２４との間に挟み込み、下からロールベール７を持ち上げる（図２）。そして、ダンプフレーム２６を元の状態に戻し、ベール支持台３の上にロールベール７を移し替える。

次に、このようにベール支持台３に載置されたロールベール７に対してラップフィルム４１を巻き付ける。このラップフィルム４１を巻き付ける際には、ベール支持台３の回転部材を回転させるとともに鉛直軸方向にモーター３３を回転させ、ラッピング機構４に保持されていたラップフィルム４１を全体に巻き付けていく。

そして、ラップフィルム４１の巻き付けが終わった状態で、ダンプフレーム２６を再び前方へ傾斜させ、そのラップフィルム４１を切断機構４２で切断した後、ロールベール７を圃場に放出する。以下、同様に圃場に放置されたロールベール７を順次積み込んでラップフィルム４１を巻き付けて圃場に放出していく。

次に、このようにラップフィルム４１の巻き付けられたロールベール７をトラックに移し替える動作について説明する。

ラップフィルム４１の巻き付けられたロールベール７をトラックに移し替える場合、再び圃場に放置されたロールベール７を積込機構２を用いて拾い上げる。このときの積み込み作業は、前述と同様の動作で行われる。そして、リフトアップ機構５の油圧シリンダ５２に油圧をかけてＸ字状のリンク部材５１を起立方向に傾動させ（図３）、ダンプフレーム２６を水平状態に保ったままリフトアップさせる。そして、油圧シリンダ５２の傾斜角度が４５度の範囲内（好ましくは１０度〜３５度の範囲内）で一旦リフトアップを停止させ、油圧シリンダ５２のボトム側油圧室５５の油圧をシャットオフするとともに、ロッド側油圧室５６を開放する。そして、油圧が安定する所定時間経過後に、ボトム側油圧室５５の油圧を油圧センサー５３で計測し、その計測値からロールベール７の重量を測定する。

そして、その測定された重量をロールベール７に記載し（もしくはラベルを貼り）、ダンプフレーム２６を前方へ傾斜させてトラックの荷台に移し替えられるようにする。

このように上記実施の形態によれば、ロールベール７を載置するベール支持台３と、油圧シリンダ５２を起立させながら前記ベール支持台３を持ち上げるリフトアップ機構５と、前記油圧シリンダ５２の軸方向の傾斜角度が４５度以下の範囲内で油圧を計測して重量を測定する重量測定手段６を設けるようにしたので、油圧が大きく変化する４５度以下の範囲内で油圧を計測することができ、その油圧から正確に重量を測定することができるようになる。

また、ベール支持台３を停止させてから重量を測定するようにしたので、ロールベール７の持ち上げ時の慣性力による重量測定の誤差をなくすことができる。

さらには、重量を測定する際、油圧シリンダ５２のボトム側油圧室５５およびロッド側油圧室５６のいずれか一方をシャットオフバルブでシャットオフするとともに他方側を開放し、シャットオフされた側の油圧を油圧センサー５３で計測することによって重量を測定するようにしたので、油圧室内の油の抜けによる測定誤差を小さくすることができるようになる。

また、このように重量を測定する際、シャットオフバルブ５４ａをシャットオフした後、所定時間経過後に重量を測定するようにしたので、油圧室の油が停止して安定した状態で油圧を計測することができるため、より正確に重量を測定することができるようになる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。

例えば、上記実施の形態では、Ｘ字状に交叉させたリンク部材５１に油圧シリンダ５２を取り付けて油圧を計測するようにしたが、油圧シリンダ５２の角度を変化させながらロールベール７を持ち上げるものであればどのような構造であってもよく、例えば、図２に示すように、ダンプフレーム２６の油圧シリンダ２７でロールベール７の重量を測定するようにしてもよい。この場合も、図２（ａ）に示すような、油圧シリンダ５２の傾斜角度が４５度（好ましくは１０度〜３５度）の範囲内で油圧を計測して、重量を測定するようにしておくのが好ましい。

また、上記実施の形態では、一旦ロールベール７にラップフィルム４１を巻き付けて圃場に放置し、その後、再びロールベール７を拾い上げて重量を測定するようにしたが、ラップフィルム４１の巻き付けた時点で重量を測定するようにしてもよい。

さらに、上記実施の形態で説明した積込機構２やベール支持台３、ラッピング機構４は、本発明の一例を示すものであって、ロールベール７を積み込んでラップフィルム４１を巻き付けるようにするものであれば、どのような構成のものであってもよい。

１・・・ラップマシーン
２・・・積込機構
２１・・・リフトアーム
２２・・・回転フレーム
２３・・・ベール支持アーム
２４・・・基端アーム
２５・・・傾動手段
２６・・・ダンプフレーム
２７・・・油圧シリンダ
３・・・ベール支持台
３１・・・回転体
３２・・・ベルト
３３・・・モーター
４・・・ラッピング機構
４１・・・ラップフィルム
４２・・・切断機構
５・・・リフトアップ機構
５１・・・リンク部材
５２・・・油圧シリンダ
５３・・・油圧センサー
５４ａ、５４ｂ・・・シャットオフバルブ
５５・・・ボトム側油圧室
５６・・・ロッド側油圧室
６・・・重量測定手段

Claims (4)

1. ロールベールを載置するベール支持台と、
   油圧シリンダを起立させながら前記ベール支持台を持ち上げるリフトアップ機構と、
   前記油圧シリンダの軸方向の傾斜角度が４５度以下の範囲内で油圧を計測して重量を測定する重量測定手段と、
   を設けるようにしたことを特徴とする重量測定機能付きラップマシーン。
2. 前記重量測定手段が、傾斜角度４５度以下の範囲内で前記ベール支持台を停止させて重量を測定するようにしたものである請求項１に記載の重量測定機能付きラップマシーン。
3. 前記重量測定手段が、油圧シリンダのボトム側油圧室およびロッド側油圧室のいずれか一方をシャットオフバルブでシャットオフするとともに他方側を開放し、シャットオフされた側の油圧を油圧センサーで計測することによって重量を測定するようにしたものである請求項１に記載の重量測定機能付きラップマシーン。
4. 前記重量測定手段が、シャットオフバルブをシャットオフした後、所定時間経過後に重量を測定するようにしたものである請求項３に記載の重量測定機能付きラップマシーン。

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