JP2009284808A - コンバインの穀稈供給調節装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送穀稈の穂部と稈部との境界を検出する境界検出センサにより刈取条数を検出し、脱穀装置の選別部の調節制御を合わせて行ない選別精度を向上させる。
【解決手段】反射光による周波数分析を行いその周波数の差により穀稈の穂部Ｕと稈部Ｖとの境界Ｗを検出する境界検出センサ６を設け、境界検出センサ６の検出値である搬送穀稈の表面からの反射光の距離により予め設定した刈取条数と穀稈層厚から刈取条数を検出し、脱穀装置の唐箕の選別風量を大・小に調節する。
【選択図】図３

Description

この発明は、コンバインの穀稈供給調節装置に関し、脱穀装置に供給される穀稈の穂部と稈部の境界を検出して、この境界を基準に供給位置の調節を行わせるもの等に利用できる。

コンバインにおいて、刈取装置の供給搬送部から脱穀装置の穀稈供給口へ供給される穀稈の供給位置を深・浅に調節する扱深さ制御装置を有し、反射光による周波数分析を行いその周波数の差により穀稈の穂部と稈部との境界Ｗを検出する境界検出センサを、この検出した境界Ｗを基準に扱深さを調節制御可能な位置に設け、脱穀負荷の抑制と選別精度の向上を図ったたものは、公知である。
特開平９−１０７７７２号公報

本発明は、反射光による周波数分析を行いその周波数の差により穀稈の穂部と稈部との境界Ｗを検出する扱ぎ深さ制御用の境界検出センサを利用して、この検出値から合わせてコンバインの刈取条数を検出し、刈取条数に応じて脱穀装置の選別部を調節し、選別精度の向上を図ろうとするものである。

請求項１の発明は、刈取装置（１）の供給搬送部（２）から脱穀装置（３）の穀稈供給口（４）へ供給される穀稈の供給位置を深・浅に調節する扱深さ制御装置（５）を備え、反射光による周波数分析を行いその周波数の差により穀稈の穂部（Ｕ）と稈部（Ｖ）との境界（Ｗ）を検出する境界検出センサ（６）を、この検出した境界（Ｗ）を基準に扱深さを調節制御可能な位置に設け、前記境界検出センサ（６）における搬送穀稈の表面からの反射光の距離により予め設定した刈取条数と穀稈層厚の関係から刈取条数を検出するようにしたことを特徴とするコンバインの穀稈供給調節装置の構成とする。

前記構成によると、コンバインの作業において、刈取装置（１）で刈り取られた穀稈を供給搬送部（２）による搬送によって、脱穀装置（３）の穀稈供給口（４）へ供給して脱穀処理を行わせるが、この脱穀処理のための穀稈搬送時に、穀稈供給口（４）近傍の適切な位置に、例えばＬＥＤによる穀稈への反射光をフォトダイオードに受光して穀稈の穂部（Ｕ）と稈部（Ｖ）との境界（Ｗ）を検出する境界検出センサ（６）を配置し、この境界検出センサ（６）によって検出した検出値を、扱深さ制御装置（５）に送って周波数分析を行い、この分析の結果、周波数の差によって識別される境界（Ｗ）を検出可能な位置まで、例えばモータ等による扱深さ制御機構によって扱深さ位置を調節制御させる。また、境界検出センサ（６）の検出値における搬送穀稈の表面からの反射光の距離により予め設定した刈取条数と穀稈層厚の関係から刈取条数が検出される。

請求項２の発明は、前記境界検出センサ（６）における搬送穀稈の表面からの反射光の距離により検出された刈取条数が大の場合には前記脱穀装置（３）の選別部の調節手段を穀稈量大側に調節し、刈取条数が小の場合には前記脱穀装置（３）の選別部の調節手段を穀稈量小に調節することを特徴とする請求項１記載のコンバインの穀稈供給調節装置の構成とする。

前記構成によると、請求項１の発明の前記作用に加えて、境界検出センサ（６）における搬送穀稈の表面からの反射光の距離により検出された刈取条数が大の場合には、脱穀装置（３）の選別部の調節手段である例えば唐箕風量調節手段が穀稈量大に調節され、刈取条数が小の場合には、脱穀装置（３）の選別部の例えば唐箕風量調節手段が穀稈量小に調節される。

請求項１の発明は、境界検出センサ（６）による検出値の周波数分析を行い、この分析結果によって検出される境界（Ｗ）が、最良の脱穀性能を得られる位置となるよう境界検出センサ（６）を配置することによって、穂部（Ｕ）の寸法に長短があっても、穂部（Ｕ）と稈部（Ｖ）との境界（Ｗ）を基準として扱深さを調節するため、従来の如く、穂部（Ｕ）の先端側を基準とするものと違って、穂部（Ｕ）の寸法が短いときでも不必要な稈部（Ｖ）まで脱穀することがなくなり、藁屑の発生が少なくなり脱穀負荷の増大を抑制し、一番穀粒への稈切れの混入を少なくして選別精度を向上させることができる。また、境界検出センサ（６）の検出値を利用して刈取条数の検出をすることができるので、条数検出用のセンサを特別に設ける必要もなく、コストの低減を図ることができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明の前記効果に加えて、境界検出センサ（６）による検出刈取条数の大小に応じて脱穀装置（３）の選別部の選別手段を穀稈の大側あるいは小側に関連してタイミング良く調節し、脱穀物の選別精度を高めることができる。

以下に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
コンバインの車台７の下部側に土壌面を走行する左右一対の走行クローラ８を有する走行装置９を配設し、該車台７上にはフィードチェン１０に挟持して供給される穀稈を脱穀し、この脱穀された穀粒を選別回収して一時貯溜する穀粒タンク１１を備えた脱穀装置３を載設する。この脱穀装置３の前方側には、前端位置から立毛穀稈を分草する分草体１２と、分草された穀稈を引き起こす引起部１３と、引き起こされた穀稈を刈り取る刈刃部１４と、この刈り取られた穀稈を後方へ搬送して前記フィードチェン１０へ受け渡しする掻込搬送部１５、及びこの掻込搬送部１５から搬送穀稈を引き継ぐ供給搬送部２等を有する刈取装置１を、油圧駆動による伸縮シリンダ１６により土壌面に対して昇降自在に作用させるよう構成する。

刈取装置１の一側にコンバインの操作制御を行う操作装置１７と、この操作のための操作席１８とを設け、この操作席１８の下方側にエンジン１９を搭載すると共に、後方側に前記穀粒タンク１１を配置する。このような刈取装置１、脱穀装置３、走行装置９、操作装置１７、エンジン１９等によってコンバインの機体２０を構成する。

前記刈取装置１の供給搬送部２は、穀稈の穂先側を穂先送りラグ２１ａに保持して搬送する穂先側搬送部２１と、株元側を株元送りチェン２２ａに挟持して搬送する株元側搬送部２２とを各々上・下位置に分離して設け、この供給搬送部２で搬送される穀稈を脱穀装置３のフィードチェン１０に引継ぎ可能な位置に配置する。

該供給搬送部２の後端部近傍位置に設けた回動支点によって、供給搬送部２の前端側を上下に揺動させるモータ２３を、株元側搬送部２２下面側の適切な位置に設けた揺動アーム２４を介し連動連結すると共に、該モータ２３を供給穀稈の扱深さを深くする側と浅くする側とに各々駆動させる、深方向駆動リレー２５と浅方向駆動リレー２６とを機体２０の適宜位置に配置して扱深さ制御機構Ｍを構成させる。前記掻込搬送部１５と供給搬送部２とによって形成される穀稈搬送通路に、搬送穀稈の有無を検出する穀稈センサ前２７と穀稈センサ後２８とを各々配設する。

搬送供給される穀稈の穂部Ｕと稈部Ｖとの境界Ｗを検出する境界検出センサ６を、図３に示す如く、隔壁２９ａで遮蔽された箱２９の一方側にＬＥＤ３０を他方側にフォトダイオード３１を各々設け、このＬＥＤ３０からの発光を穀稈に照射してその反射光を集光レンズ３２により集光して、ガラス板３３とピンホール板３４を介して該フォトダイオード３１に受けて該境界Ｗを検出可能に構成すると共に、この境界検出センサ６を、脱穀装置３の穀稈供給口４の近傍において、該境界Ｗの検出により最良の脱穀性能を得られる扱深さを調節可能な位置に配設する。

ＣＰＵを主体的に配して自動回路の演算制御を行うと共に、該境界検出センサ６の検出値を入力して周波数の分析を行う分析回路３５を内蔵した扱深さ制御装置５を前記操作装置１７の一側に内装して設ける。この扱深さ制御装置５は、図４に示す如く、その入力側に、境界検出センサ６，穀稈センサ前２７，穀稈センサ後２８等を各々接続すると共に、その出力側に、深方向駆動リレー２５，浅方向駆動リレー２６等を各々接続して設け、該分析回路３５は、図５に示す如く、境界検出センサ６から入力した信号の低周波成分を除去する高域フィルタ３５ａと、この高域フィルタ３５ａによって抽出された高周波成分の波形を整形する波形整形回路３５ｂと、この波形整形回路３５ｂによって整形された波形を電圧に変換するｆ−ｖ変換回路３５ｃとを各々接続して構成させる。なお、この境界検出センサ６の作用時に、フォトダイオード３１が受ける反射光の光度が常に正常値の範囲にあるかどうかをチェックする機能を設ける。

刈り取られた穀稈は掻込搬送部１５から供給搬送部２へ引き継がれ、この供給搬送部２の穂先側搬送部２１による保持と株元側搬送部２２による挟持とによって、株元側をフィードチェン１０へ受け渡し挟持させると共に、穂先側を穀稈供給口４へ送り込む。この穀稈の搬送により穀稈センサ前２７と穀稈センサ後２８が共にＯＮしたときに、該穀稈供給口４の近傍に配置した境界検出センサ６によって、供給穀稈に対してＬＥＤ３０から発光した反射光をフォトダイオード３１に受けて、この受光によってフォトダイオード３１に流れる信号電流を、扱深さ制御装置５に内蔵した分析回路３５に入力する。

該分析回路３５では、この入力信号を高域フィルタ３５ａ処理により高周波成分を抽出し、この高周波成分を波形整形回路３５ｂによって波形整形し、この整形された波形をｆ−ｖ変換回路３５ｃによって電圧に変換する。この変換された電圧は周波数が高くなる程高くなることから、穀稈の穂部Ｕが籾の付着により凹凸信号が細かくなって周波数が高くなる特性を利用し、穂部Ｕと稈部Ｖとをその周波数の差によって識別し、穂部Ｕと稈部Ｖとの境界Ｗを検出する位置まで、扱深さ制御機構Ｍによる深方向駆動リレー２５又は浅方向駆動リレー２６によりモータ２３を駆動し、穀稈の扱深さ位置を深・浅に調節制御させ、該境界Ｗを基準として脱穀を行い、穂部Ｕを主体とし稈部Ｖの脱穀を最小限に止めることによって、脱穀時の藁屑の発生を少なくして、脱穀負荷の抑制と、選別精度の向上を図ることができる。

また、前記境界検出センサ６の別の実施形態として図示省略したが、境界検出センサを、フォトダイオードにカラーフィルタを用いたカラーセンサとしてもよい。
また、前記境界検出センサ６の検出情報に基づく搬送穀稈からの反射光の距離により搬送穀稈の層厚を検出し、予め設定した刈取条数、走行速度と穀稈層厚の関係から刈取条数を検出する。

即ち、境界検出センサ６から前記分析回路３５に検出信号が入力されると、高域フィルタ３５ａにより低周波成分を除去し、高域フィルタ３５ａによって抽出された高周波成分の波形を波形整形回路３５ｂにより整形し、この波形整形回路３５ｂによって整形された波形を、ｆ−ｖ変換回路３５ｃにより電圧に変換される。しかして、図６（Ａ）に示す検出電圧値と穀稈層厚の関係、及び、図６（Ｂ）に示す穀稈層厚と刈取条数との関係から予め検出電圧値と刈取条数とを設定しておくことにより、境界検出センサ６の検出値により刈取条数を検出することができる。

しかして、刈取条数大の場合には、脱穀装置３の唐箕（図示省略）の風力調節手段を強い側に調節し、刈取条数小の場合には、脱穀装置３の唐箕の風力調節手段を弱い側に調節し、選別風制御を時間遅れを来すことなくタイミング良く調節することができる。また、刈取条数大の場合には、脱穀装置３の揺動選別棚（図示省略）のグレンシーブ（図示省略）、チャフシーブ（図示省略）のシーブ開度調節手段を広く調節し、刈取条数小の場合には、揺動選別棚のグレンシーブ、チャフシーブのシーブ開度調節手段を狭く調節し、揺動選別棚の選別精度を高めることができる。なお、図８及び図９はその制御フローを示す。

前記構成によると、境界検出センサ６の検出情報から穀稈の穂部Ｕと稈部Ｖの境界を検出すると共に、刈取条数を検出できるため、穀稈の穂部Ｕと稈部Ｖとの境界を基準とした扱ぎ深さ制御と、脱穀装置３の唐箕（図示省略）の風力調節、あるいは、揺動選別棚のグレンシーブ、チャフシーブのシーブ開度調節を時間遅れなく行なうことができ、脱穀物の選別精度を高めることができる。また、扱ぎ深さセンサである境界検出センサ６を利用して刈取条数を検出するので、刈取条数検出用のセンサを特別に設ける必要もなく、コストの低減を図ることができる。

次に、図７に基づき境界検出センサ６の箱２９の構成について説明する。
隔壁２９ａで遮蔽された箱２９の一方側にＬＥＤ３０を他方側にフォトダイオード３１を各々設け、このＬＥＤ３０からの発光を穀稈に照射してガラス板３３を通過した反射光を集光レンズ３２により集光して、ピンホール板３４を介してフォトダイオード３１に受けるように構成している。そして、箱２９の下部をガラス板３３で閉鎖するにあたり、傾斜させたガラス板３３を左右保持具４１，１４により支持している。

前記構成によると、フォトダイオード３１の光軸と直交してガラス板３３を配置した場合に比較して、ガラス板３３からの反射光の影響を軽減できて、測定誤差を小さくすることができる。また、ガラス板３３の外側面に付着した水滴が傾斜下部側に流下して水滴を小さくすることができ、測定誤差を軽減することができる。

また、箱２９に取り付けた左右保持具４１，４１にガラス板３３を嵌め込み取り付けることにより、箱２９の構成を簡素化し大きな型材を必要とせず、製造コストの低減を図ることができる。

また、前記境界検出センサ６の穀稈穂先側寄りに雑草センサ（図示省略）を設け、搬送穀稈の穂先部に雑草の付着していることを検出すると、モニタ画面（図示省略）に報知し、オペレータに搬送穀稈に雑草が付着していることを知らせるように構成してもよい。コンバインの刈取作業中にはオペレータは前方の刈取作業に集中していことが多く、脱穀装置３への穀稈の供給状態の確認がおろそかになる。しかし、前記構成によると、穂先側搬送部２１、株元側搬送部２２の搬送中の穀稈に雑草のあることを知ることができるので、オペレータは脱穀装置３への供給前に搬送穀稈から雑草を除去することができ、脱穀装置３の詰まりを防止し、選別精度を高めることができる。

次に、図１０及び図１１に基づき、雑草センサ４６の雑草検出に基づく扱ぎ深さ制御について説明する。
搬送穀稈の穂先先端部の通過部位に扱ぎ深さセンサ（株元側）４５ａ及び扱ぎ深さセンサ（穂先側）４５ｂを所定間隔空けて配設し、この扱ぎ深さセンサ（穂先側）４５ｂの穂先側寄りに雑草センサ４６を設け、これらセンサ４５ａ，４５ｂ，４６を扱ぎ深さ制御装置５の入力側に接続している。扱ぎ深さスイッチ（図示省略）をＯＮしパイロットランプ（図示省略）を点灯すると、扱ぎ深さ制御が開始される。

しかして、扱ぎ深さセンサ（株元側）４５ａ及び扱ぎ深さセンサ（穂先側）４５ｂの検出情報に基づき、前記モータ２３により穂先側搬送部２１及び株元側搬送部２２を供給穀稈の扱深さを深くする側あるいは浅くする側に駆動させて、扱ぎ深さセンサ（株元側）４５ａにより搬送穀稈の穂先部を接触検出し、扱ぎ深さセンサ（穂先側）４５ｂには穂先部を接触検出しないように前記制御機構Ｍを作動させ、扱ぎ深さ制御が実行される。

また、雑草センサ４６が穂部の上方部位に雑草が有るのを検出すると、浅扱ぎ側への扱ぎ深さ調整出力を所定時間牽制すると共に、この牽制時間に制限を設け、浅扱ぎ側への扱ぎ深さ調整出力の牽制が固定されるのを防止している。

即ち、図１１に示すように、本制御が開始すると、雑草センサ４６が雑草層厚を検出し（ステップＳ１）、雑草層厚が設定値以上か否かを判定し（ステップＳ２）、Ｎｏであると、前記ステップＳ１に戻る。また、Ｙｅｓであると、雑草有と判定し（ステップＳ３）、浅扱ぎ側への扱ぎ深さ調整出力を停止し（ステップＳ４）、タイマーをセットし計時を開始する（ステップＳ５）。次いで、タイムアップすると（ステップＳ６）、雑草センサ４６の層厚検出を開始し（ステップＳ７）、検出雑草層厚が設定値以上か否かを判定し（ステップＳ８）、Ｙｅｓであると、前記ステップＳ５に戻り、Ｎｏであると、浅扱ぎ側の扱ぎ深さ調整制御の牽制を解除する。

前記構成によると、雑草センサ４６の所定層厚以上の雑草検出時における浅扱ぎ調整出力の牽制を周期的に解除するため、浅扱ぎ牽制状態で固定されるのを防止し、また、雑草終了あるいは雑草除去後の通常の扱ぎ深さ制御への移行を円滑に行なうことができる。

次に、図１２に基づきコンバインの圃場の硬軟検出装置について説明する。
機体のローリング調節機能及びピッチング調節機能を備えたコンバインにおいて、機体には所定位置から圃場面まで距離を測定する距離センサ５１を設けている。また、例えば、ローリング調節手段及びピッチング調節手段のリンクの傾斜角度をポテンショメータで測定し、距離センサ５１と走行クローラ８の接地面までの車高を検出する車高センサ５２を設けている。そして、図１２（Ｂ）に示すように、距離センサ５１の検出距離Ｌｓと車高センサ５２の検出距離Ｌｂから走行クローラ８の沈下量Ｌｄを算出し、機体のローリング調節、ピッチング調節を補正しながら機体の圃場面からの沈下量を算出し、沈下量の大・小により圃場の硬軟を判定し、モニタ表示画面（図示省略）に表示するように構成している。

前記構成によると、ローリング調節あるいはピッチング調節されるコンバインにおいて、圃場の硬軟を低コストで正確に検出することができ、コンバインの圃場での旋回モードや車速を適正に選択することができる。

次に、図１３に基づきコンバインの穀稈倒伏検出装置について説明する。
コンバインにはグレンタンク５６に収納した穀粒を排出オーガー５７により排出するように構成している。この排出オーガー５７は、縦排出オーガー５７ａと、基部横排出オーガー５７ｂと、基部横排出オーガー５７ｂに伸縮自在に取り付けている先端横排出オーガー５７ｃと、先端横排出オーガー５７ｃの先端部に取り付けられていて左右方向に回動自在の排出口５７ｄにより構成されていて、アクチュエータにより縦排出オーガー５７ａに対して基部横排出オーガー５７ｂ及び先端横排出オーガー５７ｃは旋回及び上下回動可能で、且つ、基部横排出オーガー５７ｂに対して先端横排出オーガー５７ｃを伸縮調節可能で、更に、先端横排出オーガー５７ｃの軸心回りに排出口５７ｄを左右に回動調節できるように構成している。

また、収納状態の排出オーガ５７を受ける収納受け具５８を設け、この収納受け具５８にはオーガ収納センサ５９を設け、排出オーガ５７の収納状態を検出可能に構成している。また、先端横排出オーガー５７ｃの先端部には距離測定型の穀稈倒伏検出センサ６０を設け、これらのセンサ５９，６０を制御部の入力側に接続している。排出オーガ５７が収納受け具５８に収納された状態で、先端横排出オーガー５７ｃを最伸長状態にすると、穀稈倒伏検出センサ６０が刈取装置１の分草杆１０よりも前方へ突出し、圃場の穀稈の倒伏状態を検出できるように構成している。そして、排出オーガ５７が収納受け具５８に収納されているのをオーガ収納センサ５９が検出し、且つ、先端横排出オーガー５７ｃの最伸長状態を伸長検出センサ（図示省略）が検出している状態でのみ、穀稈倒伏検出センサ６０は穀稈の倒伏状態を検出できるようにしている。

前記構成によると、先端横排出オーガー５７ｃの最伸長状態にある排出オーガ５７が収納受け具５８に収納されている状態で、穀稈倒伏検出センサ６０の高さが基準高さにある状態でのみ、穀稈倒伏検出センサ６０により穀稈の倒伏状態を検出するので、穀稈の倒伏状態を高い精度で測定することができる。

コンバインの全体を示す側面図。 コンバインの全体を示す平面図。 境界検出センサ関係を示す正面図。 扱深さ制御の自動回路を示すブロック図。 検出信号の分析回路を示すブロック図。 （Ａ）境界検出センサの検出値と反射面までの距離関係を示す図。

（Ｂ）検出層厚と刈取条数の関係を示す図。
境界検出センサの切断側面図。 フローチャート。 フローチャート。 扱ぎ深さセンサ（株元側）、扱ぎ深さセンサ（穂先側）を示す斜視図。 フローチャート。 コンバインの側面図、背面図。 コンバインの側面図。

符号の説明

１ 刈取装置
２ 供給搬送部
３ 脱穀装置
４ 穀稈供給口
５ 扱深さ制御装置
６ 境界検出センサ
Ｕ 穀稈の穂部
Ｖ 穀稈の稈部
Ｗ 穀稈の稈部と穂部との境界

Claims (2)

1. 刈取装置（１）の供給搬送部（２）から脱穀装置（３）の穀稈供給口（４）へ供給される穀稈の供給位置を深・浅に調節する扱深さ制御装置（５）を備え、反射光による周波数分析を行いその周波数の差により穀稈の穂部（Ｕ）と稈部（Ｖ）との境界（Ｗ）を検出する境界検出センサ（６）を、この検出した境界（Ｗ）を基準に扱深さを調節制御可能な位置に設け、前記境界検出センサ（６）における搬送穀稈の表面からの反射光の距離により予め設定した刈取条数と穀稈層厚の関係から刈取条数を検出するようにしたことを特徴とするコンバインの穀稈供給調節装置。
2. 前記境界検出センサ（６）における搬送穀稈の表面からの反射光の距離により検出された刈取条数が大の場合には前記脱穀装置（３）の選別部の調節手段を穀稈量大側に調節し、刈取条数が小の場合には前記脱穀装置（３）の選別部の調節手段を穀稈量小に調節することを特徴とする請求項１記載のコンバインの穀稈供給調節装置。

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