JP2005257370A - 穀粒貯留レベル検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】穀粒量の貯留レベルを静電容量により検出する穀粒貯留レベル検出装置において、穀粒量検出手段の一対の電極の対向距離を一定間隔に保持して形成させているために発生する不具合、及び一対の電極の幅が同一であることによる不具合、並びに一対の電極に共に発振信号を加える電気回路としたことによる不具合等の改善を行う。
【解決手段】穀粒貯留タンク１内に貯留する穀粒量の貯留レベルを静電容量の変化により検出する穀粒量検出手段２を、一対の対向する電極２ａ，２ｂ間に絶縁体２ｃを挟んで一体的に密着形成すると共に、該電極２ａ，２ｂはその幅方向を各々異なる広さの幅とし、その一方側の電極２ａ（又は２ｂ）をマイナス（接地）側とし、他方側の電極２ｂ（又は２ａ）に発振信号を加える電気回路としたことを特徴とする穀粒貯留レベル検出装置の構成とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、穀粒貯留レベル検出装置に関し、穀粒貯留タンク内に貯留する穀粒量の貯留レベルを検出するもの等の分野に属する。

穀粒を貯蔵するグレンタンク内の穀粒量を検出するものにおいて、このグレンタンクの内側壁面に上下方向に沿って一対の電極を配設し、この一対の電極によるグレンタンク内の穀粒量に比例して変化する静電容量により穀粒貯留レベルを検出すると共に、該一対の電極に対する電線接続用端子をグレンタンクの内側壁面を貫通して外部に突設させることを特徴とした穀粒量検出装置が開示されている。（例えば、特許文献１参照）
また、穀粒貯留タンク内に貯留する穀粒量の貯留レベルを一対の電極による静電容量の変化により検出する貯留レベル検出手段を、該穀粒貯留タンクの内側壁面から所定距離以上離れた空間位置に上下方向に配設すると共に、該一対の電極はその電極間の対向距離を一定間隔に保持すべく上下方向全域に亘り複数個所を各々固定し、該静電容量の変化を電子回路により検出する静電容量検出部と貯留レベルの一定位置を検出する定位置センサとを設け、この静電容量検出部と定位置センサを該電極の適宜位置に一体的又は近接して配設させることを特徴とした穀粒貯留装置が出願されている。（例えば、特許文献２参照）
特開平１０ー１３６７６９号 特願２００３ー３９２４８１号

しかし、従来の如く、、該穀粒量検出装置の一対の電極をグレンタンクの内側壁面に沿って上下方向に配設しているときは、この配設状態の影響を受けて一対の電極間の静電容量が異常変化を起こし的確な穀粒貯留レベルの検出が行われ難いものであった。このため、これらの一対の電極をグレンタンクの内側壁面に対し所定距離以上離れた空間位置に配設すると共に、この配設した一対の電極間の対向距離を一定間隔に保持すべく上下方向全域に亘り複数個所を各々固定させるようにしているが、このような構成では、該電極は多くの保持部材を必要とし部品点数が多くなりコストアップになるという難点に加え、該電極の対向距離間に穀粒が詰まるという不具合が発生し易くなる。

また、従来では、該静電容量検出部及び定位置センサ等の電気回路や該タンクの構造部材等により、穀粒貯留レベルに応じて静電容量が変化するため安定した検出精度が得られ難くなる。

また、従来では、一対の対向する電極を該静電容量検出部の発振回路と平滑回路の間に直列に接続しているため、該貯留タンク内の構造部材との位置関係において検出される静電容量の直線性が悪くなる場合がある。

そこで本発明は、このような不具合を改善して的確な穀粒貯留レベルの検出を行い得るようにするものである。

請求項１の発明は、穀粒貯留タンク１内に貯留する穀粒量の貯留レベルを静電容量の変化により検出する穀粒量検出手段２を、一対の対向する電極２ａ，２ｂ間に絶縁体２ｃを挟んで一体的に密着形成したことを特徴とする穀粒貯留レベル検出装置の構成とする。

このような構成により、該穀粒量検出手段２としての平板等適宜の断面形状を有する一対で対向延設させた電極２ａ，２ｂを、これら電極２ａと電極２ｂとの間に絶縁体２ｃをサンドイッチ状に挟んだ最少の部品点数で螺子等（螺子以外でも可）により一体的に重合形成することにより、保持部材の少ないシンプルな構成を可能にすると共に、該電極２ａ，２ｂ間の対向距離を絶縁体２ｃの重合形成により密着させて静電容量の検出を行わせることができる。

請求項２の発明は、前記穀粒量検出手段２の一対の対向する電極２ａ，２ｂは、その幅方向を各々異なる広さの幅としたことを特徴とする請求項１記載の穀粒貯留レベル検出装置の構成とする。

このような構成により、該穀粒量検出手段２としての平板等適宜の断面形状を有する一対で対向延設させた電極２ａ，２ｂの幅方向を、一方側の電極２ａ（又は２ｂ）は広幅にすると共に、他方側の電極２ｂ（又は２ａ）は一方側の電極２ａ（又は２ｂ）に対し格段に狹幅とすることにより、該広幅の電極２ａに対向する狹幅の電極２ｂとの間における制限された狭い領域において静電容量の検出を行わせることができる。

請求項３の発明は、前記穀粒量検出手段２の一対の対向する電極２ａ，２ｂは、その一方側の電極２ａ（又は２ｂ）をマイナス（接地）側とし、他方側の電極２ｂ（又は２ａ）に発振信号を加える電気回路としたことを特徴とする請求項１及び請求項２記載の穀粒貯留レベル検出装置の構成とする。

このような構成により、該穀粒量検出手段２としての平板等適宜の断面形状を有する一対で対向延設させた電極２ａ，２ｂを、一方側の電極２ａ（又は２ｂ）はマイナス（接地）側とすると共に、他方側の電極２ｂ（又は２ａ）を、例えば、静電容量の検出演算を行う電気回路の発振回路と平滑回路との間に接続することにより、一方側の電極２ａ（又は２ｂ）がマイナス側であるから近傍に位置する他の部材の影響を受けずに静電容量の検出を行わせることができる。

請求項１の発明では、上記作用の如く、該穀粒量検出手段２としての一対の対向する電極２ａ，２ｂを、これらの電極２ａと電極２ｂとの間に絶縁体２ｃをサンドイッチ状に挟んで一体的に重合形成することにより、従来の如く、多くの保持部材を必要とせず最少の部品点数によるシンプルな構成を可能にすると共に、該電極２ａ，２ｂ間の対向距離を絶縁体２ｃの重合形成により密着させて静電容量を検出することができるから、コストアップを抑制することが可能となり、該電極２ａ，２ｂの対向距離間に穀粒が詰まるということもなく、該穀粒貯留タンク１内の穀粒貯留レベルについて誤差の少ない検出を行わせることができる。

請求項２の発明では、上記作用の如く、該穀粒量検出手段２としての一対の対向する電極２ａ，２ｂの幅方向を、一方側の電極２ａ（又は２ｂ）は広幅にすると共に、他方側の電極２ｂ（又は２ａ）は一方側の電極２ａ（又は２ｂ）に対し格段に狹幅とすることにより、該広幅の電極２ａに対向する狹幅の電極２ｂとの間における制限された狭い領域において静電容量の検出を行うことができるから、従来の如く、静電容量検出用の電気回路や該穀粒貯留タンク１の構造部材等によって穀粒貯留レベルに応じ静電容量が変化するようなことがなく、安定した貯留レベルの検出精度を得ることができる。

請求項３の発明では、上記作用の如く、該穀粒量検出手段２としての一対の対向する電極２ａ，２ｂを、静電容量検出用の電気回路に対し、一方側の電極２ａ（又は２ｂ）はマイナス側とすると共に、他方側の電極２ｂ（又は２ａ）は発振回路と平滑回路との間に接続することにより、一方側の電極２ａ（又は２ｂ）をマイナス側として近傍に位置する他の部材の影響を受けずに静電容量の検出を行うことができるから、従来の如く、該両電極２ａ，２ｂを共に発振回路と平滑回路との間に接続しているため、該穀粒貯留タンク１の構造部材等との位置関係において静電容量検出時の直線性が悪くなるというようなことがなく、穀粒貯留レベルに対する検出直線性を向上させることができる。

穀粒貯留タンク１内における穀粒貯留レベルの検出に際し、一対の電極２ａ，２ｂによる静電容量の変化により検出する穀粒量検出手段２を用いることによって、誤差の小さい穀粒貯留レベルの検出を実現することができる。

以下に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１はコンバインの全体構成を示すもので、車台５の下部側に土壌面を走行する左右一対の走行クローラ６を張設した走行装置７を配設すると共に、該車台５上に、フィードチェン８に挟持して搬送供給される穀稈を脱穀処理した穀粒を選別回収して一時貯留する穀粒貯留タンク１と、この貯留タンク１に貯留された穀粒を機外へ排出する排穀オーガ９を備えた脱穀装置１０を載置配設し、この脱穀装置１０の後端部に排藁処理装置１１を装架して構成させる。

該脱穀装置１０の前方に、前端側から未刈穀稈を分草する分草体１２と、分草した穀稈を引き起こす引起部１３と、引き起こした穀稈を刈り取る刈刃部１４と、刈り取った穀稈を掻き込むと共に搬送途上において扱深さを調節して該フィードチェン８へ引き継ぎを行う供給調節搬送部１５等を有する刈取装置１６を、刈取昇降シリンダ１７により土壌面に対して昇降自在なるよう該車台５の前端部へ懸架配設して構成させる。

該刈取装置１６の一側にコンバインの操作制御を行う操作装置１８と、操作のための操作席１９を設け、この操作席１９の下方側にエンジン２０を搭載し、後方側に前記穀粒貯留タンク１を配置すると共に、該操作装置１８と操作席１９を覆うキャビン２１を設け、これら走行装置７，脱穀装置１０，刈取装置１６，操作装置１８，エンジン２０，キャビン２１等によってコンバインの車体２２を構成させる。

該穀粒貯留タンク１は、図２に示す如く、底部に沿って貯留穀粒を後方へ搬送する底部搬送螺旋２３を延設し、この底部搬送螺旋２３の後端部を、この底部搬送螺旋２３によって搬送される穀粒を、縦送り搬送に方向変換する排穀ギヤケース２４に接続すると共に、この排穀ギヤケース２４を該タンク１の後部外壁１ａに固定して構成させる。

該排穀ギヤケース２４に、穀粒を縦送り搬送する縦排穀螺旋２５ａを内装した縦排穀基筒２５を該後部外壁１ａに沿って鉛直方向で回動可能に支承すると共に、この縦排穀基筒２５の上端部を基部として、穀粒を横送り搬送させる横排穀螺旋２６ａを内装した横排穀筒２６を車体２２の前後長に亘って配設させ、これらの縦排穀基筒２５及び横排穀筒２６による左右旋回作用と上下回動作用とにより穀粒を機外へ排出可能に連動連結して前記排穀オーガ９を構成させる。

図３（ａ）及び（ｂ）に示す如く、該穀粒貯留タンク１内に貯留した穀粒貯留レベルを静電容量の変化により検出する穀粒量検出手段２における一対の電極２ａ，２ｂを、静電容量が穀粒貯留タンク１の内側壁面１ｂの影響を受けて異常変化を起こし難い位置、つまり該内側壁面１ｂから所定距離以上離れた空間位置に上下方向に延設すると共に、この延設により該電極２ａ，２ｂの検出範囲が該貯留タンク１の形状に影響されない広領域検出を可能に構成させる。

該穀粒量検出手段２における一対の電極２ａ，２ｂは、図４（ａ）及び（ｂ）に示す如く、薄板状で幅方向両端部を若干高さ立ち上げると共に適宜の長さを有する各広幅の電極２ａと狭幅の電極２ｂとの間に樹脂等による絶縁体２ｃをサンドイッチ状に挟み、長さ方向の適宜間隔位置に複数個所、片側にフランジを設けた絶縁スペーサ２７と他側の絶縁平座板２８とを介し絶縁可能に螺子２９により一体的に締結を行い、最少の部品点数でシンプルに重合組付け構成させる。

該絶縁体２ｃを挟んだ電極２ａ，２ｂ間に対し、水分の侵入を防止するためのコーキング剤による防水処理を施すと共に、図５に示す如く、該広幅の電極２ａの上部位置と下部位置とに設けた螺子孔ａ及びｂに、各々電極の上部取付け金具３０ａと下部取付け金具３０ｂの各一端部を組付け、この両取付け金具３０ａ，３０ｂの各他端部を該穀粒貯留タンク１の内側壁面１ｂの適宜位置に取付け構成させる。

該広幅の電極２ａの上部位置に設けた螺子孔ｃに、該穀粒貯留タンク１の穀粒量の貯留レベルを該一対の電極２ａ，２ｂによる静電容量により連続的に検出を行う静電容量検出部３１を組付けると共に、該広幅の電極２ａの中間部位置よりやや下部側に設けた螺子孔ｄに、穀粒貯留レベルの予め設定した一定位置を検出するＯＮ，ＯＦＦセンサ等による定位値センサ３２を組付け（図５参照）構成させる。

該静電容量検出部３１の電子回路として、図６に示す如く、発振回路３１ａから該狭幅の電極２ｂへ、この電極２ｂから平滑回路３１ｂ及び出力調整回路３１ｃを経て検出値の出力を行うべく接続すると共に、該広幅の電極２ａをマイナス（接地）側に接続して構成させる。

このような構成とすることにより、該穀粒貯留タンク１内に貯留された穀粒量の貯留レベルを検出するとき、この穀粒貯留レベルを検出する該穀粒量検出手段２における一対の電極２ａ，２ｂを、該貯留タンク１の内側壁面１ｂから所定距離以上離れた空間位置に上下方向に延設しているから、該貯留タンク１の構造部材等の影響を受けて検出する静電容量が異常変化を起こすことがなく、穀粒充填量の増大に伴う静電容量の増加により誤差の少ない貯留レベルの検出を行わせることができる。

該一対の電極２ａ，２ｂは、大型コンバインや乾燥機等においては１〜３メートルと長くなるものが多いが、該電極２ａ，２ｂ間の対向距離を絶縁体２ｃの重合形成により一体的に密着させ、且つこの密着部にコーキング剤等により防水処理を施しているから、該電極２ａ，２ｂの対向距離間に対する穀粒の詰まりや、高水分穀粒の際に該電極２ａ，２ｂ間に水分が侵入し検出直線性が阻害されるという不具合もなく、最少部品点数によるシンプルな構成によりコストダウンを図ることができる。

該一対の電極２ａ，２ｂを広幅の電極２ａと狹幅の電極２ｂの組合せとすることにより、図７に示す如く、該広幅電極２ａに対向する狹幅電極２ｂとの間における制限された狭い領域において静電容量の検出を行うことができるから、該静電容量検出部３１の電気回路や該穀粒貯留タンク１の構造部材等によって穀粒貯留レベルに応じて静電容量が変化するようなことがなく、安定した貯留レベルの検出精度を得ることができる。

該一対の電極２ａ，２ｂを静電容量検出部３１の電気回路に対し、広幅の電極２ａはマイナス側に接続すると共に、狭幅の電極２ｂは該検出部３１の発振回路３１ａと平滑回路３１ｂとの間に接続することにより、該電極２ｂに対し発振信号を加えるときは、該電極２ａがマイナス側であるため近傍に位置する他の部材の影響を受けずに静電容量の検出を行うことができるから、該穀粒貯留タンク１の構造部材等との位置関係に影響されることなく、穀粒貯留レベルに対する検出直線性を向上させることができる。

圃場における穀稈は刈取時期（含水率の違い）や品種等によって静電容量が異なるため、穀粒の状態に応じた穀粒貯留レベルと静電容量検出部３１による検出値との関係を求める必要があるが、この関係を求める際に、該穀粒貯留タンク１への穀粒投入状態において予め設定した時間における静電容量検出部３１の検出値を測定し、この検出値が変化しない場合を該電極２ａ，２ｂ部に穀粒が存在しないと判断する基準点の一つとして設定させる。

更に、穀粒貯留レベルにおいて、該電極２ａ，２ｂの予め設定した一定位置に投入穀粒が達したことをＯＮする前記定位値センサ３２の作用を受けて静電容量検出部３１により検出したときは、この検出値ｆと、該電極２ａ，２ｂ部に穀粒が存在しないときの検出値ｇとにより、図８のフローチャート及び図９の線図に示す如く、両者の検出値ｆ，ｇによる関係式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を求めることができる。

このように、穀粒の貯留レベルと静電容量検出部３による検出値との関係式を求める際に必要となる基準点として、電極２ａ，２ｂ部に穀粒が存在しないときの検出値ｇと、別の基準点としての貯留レベルの予め設定した一定位置の検出値ｆとを的確に求めることができるから、精度の高い貯留レベルと検出値の関係式を得ることにより、該穀粒貯留タンク１内に貯留する穀粒量の貯留レベルについて誤差の小さい検出を行わせることができる。

該静電容量検出部３による静電容量の検出値は水分の誘電率が大きく穀粒水分の影響を受けやすいため、穀粒貯留レベルの一定位置を該定位値センサ３２と静電容量検出部３１によって検出し、図１０の線図に示す如く、このときの静電容量の値から静電容量検出部３１の出力電圧により穀粒水分を算出し、この水分値を加味して穀粒貯留レベルの算出を行うことができる。

このように、一定位置の穀粒貯留レベルを検出したときの静電容量により算出した穀粒水分値を加味して、穀粒貯留レベルを算出することが可能となるから、図１１の線図に示す如く、水分の影響により変動する検出値の補正を行うことによって、該穀粒貯留タンク１内に貯留する穀粒量の貯留レベルについて、更に精度の高い検出を行わせることができる。

なお、該穀粒貯留タンク１内に貯留する穀粒の排出毎に、次に投入された穀粒による貯留レベルと静電容量検出部３１による検出値との関係式を新たに算出し、この算出式によって貯留レベルの検出を行うため、異なった圃場による穀粒水分の違い等の影響を受け難くすることができる。

また、図１２（ａ）及び（ｂ）に示す如く、前記脱穀装置１０の脱穀室において、扱胴軸３３に軸受３４よって回動可能に支承される多数個の扱歯３５を取付けた扱胴３６の内周面に近接させて、適宜幅を有する円筒スリーブ３７ａの外周上に磁石片３７ｂを適宜間隔開けて多数個並べて配置した円筒磁石３７を該扱胴軸３３に支承して配設構成させる。（該円筒磁石３７は磁石片３７ｂを円周上に多数個並べずとも一体的に連続形成しても差し支えない）
このような構成により、該円筒磁石３７と扱胴３６とが相互に回動することにより交番磁界が発生するため、この交番磁界の変化を打ち消すように電磁誘導により渦状の電流が流れ扱胴３６自体を加熱させることができる。この発熱出力は、該円筒磁石３７と扱胴３６との相互間における回転差の増加により増大させることが可能である。（電磁誘導による発熱部は、機械的な交番磁界のみではなくコイル等による電気的な交番磁界によるものであっても差し支えない）
このような作用によって該扱胴３６自体を加熱させることにより、濡れ扱ぎ等を行うときに扱胴３６の表面に付着する水分を乾燥させることができるため、脱穀室における穀稈及び穂先の流れがスムーズになり脱穀負荷の軽減を図ることができる。

なお、図１３に示す如く、該扱胴３６に取付けている多数個の扱歯３５の取付部３５ａを扱胴３６の内周面から内側へ突出させない構造とすることにより、前記円筒磁石３７の外周面と扱胴３６の内周面との距離ｈを近接させた状態で保持させることができるから、効率よく扱胴３６を加熱させることができる。

また、コンバインの刈取作業時に刈取クラッチ３８（図１参照）を入れるのを忘れて作業を開始し前記刈取装置１６を詰まらせる場合が生じるため、前記走行装置７が走行中であることを検出手段（図示なし）により検出した状態で搬送穀稈の有無を検出することにより、刈取装置１６の詰まりを防止して安定した刈取作業の継続が可能となるよう自動操作を行わせるものである。

該刈取装置１６の詰まり防止手段として、図１４及び図１５のフローチャートに示す如く、搬送穀稈の有無を検出する穀稈センサ３９又は扱深さセンサ４０の検出信号の電圧値から高周波成分をフィルタ（ハードでもソフトでも可）により抽出し、この高周波成分が抽出されない一定電圧のときは搬送穀稈が移動していないと判断し（図１６参照）、該刈取クラッチ３８の自動入り作用又は報知を行うよう構成させる。（従来は、検出信号は電圧値のみで高周波成分を抽出可能に回路構成されていないため穀稈の存在，量は分かっても移動の判断は不可能）
このような構成により、該穀稈センサ３９又は扱深さセンサ４０の検出信号に含まれる高周波成分の有無によって、穀稈が搬送状態か否かの検出を行い該刈取クラッチ３８の入り作用又は報知を行うことが可能となるため、該刈取装置１６の詰まりを防止することができる。特に、老人や婦女子等の機械操作に不慣れな作業者においては、操作性の容易化及び向上を図ることができる。

穀粒以外のあらゆる粉体等の貯留タンクにも利用することができる。

コンバインにおける全体構成を示す側面図。 コンバインの穀粒貯留タンクと排穀オーガの構成状態を示す側面図。 （ａ）穀粒貯留タンク内に穀粒量検出手段の電極の配置状態を示す背面図。

（ｂ）穀粒貯留タンク内に穀粒量検出手段の電極の配置状態を示す側面図。
（ａ）穀粒量検出手段の一対の電極の一体的な重合形成状態を示す正面図。

（ｂ）穀粒量検出手段の一対の電極の一体的な重合形成状態を示す平面図。
穀粒貯留タンクへの電極取付け金具と定位値センサの組付けを示す斜視図。 穀粒の貯留レベルを検出する静電容量検出部の電子回路を示すブロック図。 広幅と狭幅の各電極間の制限領域における静電容量検出状態を示す作用図。 電極部の穀粒無しと一定位置の検出により関係式を求めるフローチャート。 電極部の穀粒無しと一定位置の検出により関係式を求める状態を示す線図。 貯留レベルの一定位置検出時の静電容量値と穀粒水分の関係を示す線図。 穀粒水分による穀粒貯留レベルと静電容量検出電圧との関係を示す線図。 （ａ）扱胴を内部の円筒磁石により電磁誘導加熱する構造を示す側面図。

（ｂ）扱胴を内部の円筒磁石により電磁誘導加熱する構造を示す正面図。
扱胴の扱歯取付部を扱胴内面から内側へ突出させない構造を示す正面図。 刈取装置における穀稈センサ及び扱深さセンサの配置状態を示す側面図。 各センサの抽出高周波の有無により刈取駆動制御を行うフローチャート。 各センサの検出電圧値から高周波成分のフィルタ抽出の状態を示す線図。

符号の説明

１． 穀粒貯留タンク
２． 穀粒量検出手段
２ａ．電極
２ｂ．電極
２ｃ．絶縁体

Claims (3)

1. 穀粒貯留タンク１内に貯留する穀粒量の貯留レベルを静電容量の変化により検出する穀粒量検出手段２を、一対の対向する電極２ａ，２ｂ間に絶縁体２ｃを挟んで一体的に密着形成したことを特徴とする穀粒貯留レベル検出装置。
2. 前記穀粒量検出手段２の一対の対向する電極２ａ，２ｂは、その幅方向を各々異なる広さの幅としたことを特徴とする請求項１記載の穀粒貯留レベル検出装置。
3. 前記穀粒量検出手段２の一対の対向する電極２ａ，２ｂは、その一方側の電極２ａ（又は２ｂ）をマイナス（接地）側とし、他方側の電極２ｂ（又は２ａ）に発振信号を加える電気回路としたことを特徴とする請求項１及び請求項２記載の穀粒貯留レベル検出装置。

Images