JP2020000006A

JP2020000006A - 収穫機

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Publication number: JP2020000006A
Application number: JP2018119740A
Authority: JP
Inventors: 池田　博; Hiroshi Ikeda; 博池田; 達也北野; Tatsuya Kitano
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2018-06-25
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2020-01-09
Anticipated expiration: 2038-06-25
Also published as: JP6983117B2

Abstract

【課題】アンローダを用いた収穫物の排出時に収穫物に過剰な力がかからない収穫機を提供する。【解決手段】収穫機は、エンジンからの動力を用いて収穫物を収穫物タンクから機体の外部に排出する搬送機構を有するアンローダと、搬送機構を駆動する入り位置と搬送機構を停止する切り位置とを有する排出クラッチと、クラッチ入り指令に基づいて、排出クラッチを入り位置に切り替える入り動作信号を出力する排出クラッチ制御部と、エンジンの回転数を、アイドリング回転数と定格回転数との間の排出回転数に調節するエンジン制御ユニットとを備えている。排出クラッチ制御部は、クラッチ入り指令に基づいてエンジン制御ユニットに排出回転数への調節を要求し、エンジンの回転数が排出回転数に達したときに入り動作信号を出力する。【選択図】図４

Description

本発明は、収穫された収穫物を貯留する収穫物タンクと、エンジン動力を用いて収穫物タンクから機体の外部に収穫物を排出するアンローダとを備えた収穫機に関する。

特許文献１に開示されたコンバインでは、主変速レバーが停車位置で排出クラッチが切り状態にある場合にはエンジンの回転速度がアイドリング速度に調節され、主変速レバーが変速領域に操作された場合にはエンジンの回転速度が定格回転速度（エンジンから最大の出力を得る高速の回転速度）まで上昇されるコンバインが開示されている。さらに、排出クラッチが入り状態に設定された場合には、エンジンの回転速度がアクセル設定ダイヤルで設定される目標回転速度に調節される。これにより、穀粒タンクの穀粒をアンローダを用いて排出する際には、作業者が設定した任意の回転速度にエンジンの回転速度に調整されるので、排出作業時に穀粒に対して過剰な力が作用するような不都合や、燃料が過剰に消費される不都合が抑制される。

特許文献２に開示されたコンバインでは、排出クラッチが遮断状態に切り換わると、アクセル操作具により設定されている第１設定回転数がエンジンの制御目標回転数に設定され、エンジンの出力回転数が第１設定回転数を超えないように制御される。また、排出クラッチが接続状態に切り換わると、第１設定回転数よりも低い第２設定回転数がエンジンの制御目標回転数に設定され、エンジンの出力回転数が前記第２設定回転数を超えないように制御される。

特開２０１２−９０６０７号公報特開２０１４−１４３３３号公報

特許文献１や特許文献２に開示されたコンバインでは、アンローダを用いて収穫物タンクから収穫物を機外に排出する際に、エンジン回転数が走行作業時より下げられるので、必要以上の速度でアンローダの搬送機構を駆動することが回避される。しかしながら、いずれのコンバインでも、アンローダの搬送機構にエンジン動力を供給するトリガーとなる排出クラッチの接続が行われてから、エンジン回転数が下げられている。このため、排出クラッチが接続された時点では、エンジンが高回転している可能性が高く、排出開始時には、穀粒などの被搬送収穫物に過剰な力が加えられるという問題が残る。
本発明の課題は、このような問題を解消して、アンローダを用いた収穫物の排出時に収穫物に過剰な力がかからない収穫機を提供することである。

本発明による収穫機は、収穫された収穫物を貯留する収穫物タンクと、エンジンからの動力を用いて前記収穫物を前記収穫物タンクから機体の外部に排出する搬送機構を有するアンローダと、前記搬送機構を駆動する入り位置と前記搬送機構を停止する切り位置とを有する排出クラッチと、クラッチ入り指令に基づいて、前記排出クラッチを前記入り位置に切り替える入り動作信号を出力し、クラッチ切り指令に基づいて前記排出クラッチを前記切り位置に切り替える切り動作信号を出力する排出クラッチ制御部と、前記エンジンの回転数を、アイドリング回転数と、定格回転数と、前記アイドリング回転数と前記定格回転数との間の排出回転数とに調節するエンジン制御ユニットとを備えている。さらに、本発明では、前記排出クラッチ制御部は、前記クラッチ入り指令に基づいて前記エンジン制御ユニットに前記排出回転数への調節を要求し、前記エンジンの回転数が前記排出回転数に達したときに前記入り動作信号を出力する。

この構成では、操作具に対する操作等に基づいて、アンローダの搬送機構を駆動する排出クラッチを入り位置に切り替えるクラッチ入り指令が出されても、実際に排出クラッチが入り位置に切り替えられる前に、エンジンの回転数が搬送機構の駆動に適している排出回転数に調節される。つまり、クラッチ入り指令をトリガーとして、まずエンジン回転数を排出回転数に調節するエンジン制御が行われる。次に、エンジン回転数が排出回転数達した段階で、排出クラッチを入り位置にする入り動作信号が出力される。つまり、エンジン回転数がアンローダの搬送機構の駆動に適している排出回転数に達した後に、排出クラッチが入り位置になり、エンジン動力が搬送機構に伝達される。これにより、排出開始時に、穀粒などの被搬送収穫物に過剰な力が加えられるという問題は解消される。

アンローダを用いて収穫物を機外に排出しようとする際、エンジン回転数が排出回転数より低くなっている場合がある。アンローダの搬送機構は、エンジン回転数が予め設定されている排出回転数より低くても駆動可能である。収穫物の状態等により、作業者が、意図的に排出回転数より低いエンジン回転数を用いて搬送機構を駆動することもある。このことから、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記排出クラッチ制御部は、現状のエンジン回転数が前記排出回転数より高い場合には、前記クラッチ入り指令に基づいて前記エンジン制御ユニットに前記排出回転数への調節を要求し、現状のエンジン回転数が前記排出回転数より低い場合には、前記クラッチ入り指令に基づく前記排出回転数への調節の要求を中止する。これにより、アンローダを用いて収穫物を機外に排出しようとする際、作業者が排出回転数より低いエンジン回転数で搬送機構を駆動しようとしているにもかかわらず、強制的にエンジン回転数が排出回転数に変更される不都合が回避される。

コンバインの全体側面図である。コンバインの全体平面図である。コンバインによる穀粒排出制御のための機能ブロック図である。排出クラッチ制御とエンジン回転制御との関係を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る収穫機の実施形態を自脱型コンバインに適用した場合について図面に基づいて説明する。
この実施形態では、機体の前後方向を定義するときは、作業状態における機体進行方向に沿って定義し、機体の左右方向を定義するときは、機体進行方向視で見た状態で左右を定義する。すなわち、図１及び図２に符号（Ｆ）で示す方向が機体前側、図１及び図２に符号（Ｂ）で示す方向が機体後側である。図２に符号（Ｌ）で示す方向が機体左側、図２に符号（Ｒ）で示す方向が機体右側である。

図１及び図２に示すように、このコンバインは、走行装置１として、左右一対のクローラ走行装置が採用されており、この走行装置１に支持された機体の前部に植立穀稈を刈り取る刈取部１２が配置されている。機体の前部右側にキャビン１３にて周囲が覆われた運転部１４が配置され、機体の後部には、脱穀装置１５と、収穫物タンクとしての穀粒タンク１６とが、横方向に並ぶように配置されている。脱穀装置１５は、刈取部１２にて刈り取られた穀稈を脱穀処理する。脱穀処理にて得られた穀粒を貯留する。運転部１４における運転座席１７の下方にはエンジン１８が配置されている。さらに、穀粒タンク１６に貯留された穀粒を機外（機体の外部）に排出するアンローダ３が備えられている。

図１及び図２に示すように、アンローダ３は、穀粒タンク１６の機体後部側に設けられた縦送りスクリューコンベア３２と、脱穀装置１５の上方を延びている横送りスクリューコンベア３３とを備えている。アンローダ３の搬送機構３０は、縦送りスクリューコンベア３２と横送りスクリューコンベア３３とからなる。穀粒タンク１６の底部には、穀粒タンク１６内に貯留される穀粒を縦送りスクリューコンベア３２に受け渡す底部スクリュー１９が設けられている。底部スクリュー１９から受け渡された穀粒は縦送りスクリューコンベア３２を経て横送りスクリューコンベア３３に送られ、横送りスクリューコンベア３３の先端に設けられた排出口３４から外部に排出される。底部スクリュー１９と縦送りスクリューコンベア３２と横送りスクリューコンベア３３とは、機械的に同期回転するように構成されている。エンジン１８の動力は、底部スクリュー１９から搬送機構３０（縦送りスクリューコンベア３２及び横送りスクリューコンベア３３）に伝達される。エンジン１８から底部スクリュー１９までの動力伝達経路に排出クラッチ７が介装されている（図３参照）。排出クラッチ７が入り位置になれば、エンジン動力が、底部スクリュー１９及び搬送機構３０に伝達され、排出クラッチ７が切り位置になれば、底部スクリュー１９及び搬送機構３０へのエンジン動力の伝達が遮断される。

横送りスクリューコンベア３３は油圧シリンダ３６により基端部の水平軸芯Ｐ１周りで上下揺動操作可能に構成されている。さらに、縦送りスクリューコンベア３２は、横送りスクリューコンベア３３とともに、電動モータまたは油圧シリンダからなる駆動ユニット３７により縦軸芯Ｐ２周りで回動操作可能に構成されている。これにより、、横送りスクリューコンベア３３の排出口３４を、機外の運搬用トラック等に穀粒を排出することができる位置に位置決めすることができる。つまり、アンローダ３の横送りスクリューコンベア３３は、穀粒タンク１６から機体の外部に穀粒を排出する排出姿勢と、機体の内側に収納される収納姿勢との間で姿勢変更可能である。

横送りスクリューコンベア３３がほぼ水平で、横送りスクリューコンベア３３の全体が平面視で収穫機の外形内に収まる姿勢が、横送りスクリューコンベア３３のホームポジション（アンローダ３の収納姿勢）であり、このホームポジションで、横送りスクリューコンベア３３は保持装置３８によって下からしっかりと位置保持される。保持装置３８は、上方に開口したアーチ状の受け面を形成しており、横送りスクリューコンベア３３が略水平姿勢となるホームポジションで、横送りスクリューコンベア３３の下面を受け止めて、固定する。

図３には、エンジン１８からの動力をクローラ走行装置１及びアンローダ３に伝達する動力伝達経路が模式的に示されている。エンジン１８からの第１の分岐動力は、クローラ走行装置１を駆動するトランスミッション１０に伝達される。このトランスミッション１０には、無段変速装置として油圧無段変速装置（以後ＨＳＴと略称する）１１が含まれている。ＨＳＴ１１の斜板角度が、例えば、電動モータ１１ａを用いて調節されることで、クローラ走行装置１の駆動速度、つまり車速が変更される。

さらに、図３には、このコンバインでの穀粒排出制御のための機能ブロックが示されている。制御ユニット５には、入力信号処理ユニット６１を介して、種々の信号が入力される。制御ユニット５は、機器制御ユニット６２を介して、種々の制御信号を送ることで、動作機器を制御する。この動作機器には、横送りスクリューコンベア３３を上下揺動させる油圧シリンダ３６、縦送りスクリューコンベア３２を水平回動させる駆動ユニット３７、排出クラッチ７、電動モータ１１ａなどが含まれている。入力信号処理ユニット６１には、走行操作具４１、作業操作具４２、回転数設定具４３からの信号が入力される。さらに、入力信号処理ユニット６１には、車速センサ４５及びエンジン回転数センサ４４からの検出信号も入力される。車速センサ４５は、クローラ走行装置１の車軸回転数を検出する車軸回転数センサである、この車軸回転数から車速が算出される。

走行操作具４１は、走行装置１を構成する動作機器など、走行に関する動作機器を操作するために運転者が用いるデバイスの総称であり、変速レバー、操向レバーなどが含まれる。走行操作具４１の操作により走行装置１を構成する左右のクローラの駆動速度が調整される。走行操作具４１は複合的な機能を有する多機能レバーでもよいし、少なくとも１つの単機能レバーでもよいし、それらの組み合わせでもよい。作業操作具４２は、刈取部１２、脱穀装置１５、アンローダ３、などを構成する動作機器を操作するために運転者が用いるデバイスの総称であり、刈取りクラッチレバーや脱穀クラッチレバーや排出クラッチレバーやアンローダ姿勢変更スイッチなどが含まれる。作業操作具４２も複合的な機能を有する多機能レバーであってもよいし、少なくとも１つの単機能レバーでもよいし、それらの組み合わせでもよい。回転数設定具４３は、アクセルレバーやアクセルペダルやアクセルダイヤルの総称であり、エンジン回転数を調整及び設定するために用いられる。基本的には、回転数設定具４３の操作量がゼロにおいて、エンジン１８はアイドリング回転数で回転する。

エンジン制御ユニット６３は、制御ユニット５から指令に基づいて、エンジン１８への燃料供給量等を調節して、所定のエンジン回転数あるいは所定のトルクでエンジン１８を駆動させる。

制御ユニット５は、走行制御部５１、作業制御部５２、アンローダ制御部５３、排出クラッチ制御部５４、エンジン回転数指令部５５を備えている。走行制御部５１は、走行装置１の駆動を制御するために、機器制御ユニット６２を介して、ＨＳＴ１１の斜板角度を調整する制御信号を出力する。この制御信号により、車速の調整及び左右方向の操舵（左右方向の旋回）が行われる。

作業制御部５２は、作業操作具４２からの指令に基づいて、刈取部１２や脱穀装置１５などの作業装置への制御指令を生成し、機器制御ユニット６２を介して作業装置に出力する。アンローダ制御部５３は、作業操作具４２からの指令に基づいて、アンローダ３の姿勢、つまり、縦送りスクリューコンベア３２及び横送りスクリューコンベア３３の姿勢を制御する。

排出クラッチ制御部５４は、運転者が作業操作具４２を操作することによって出力されるクラッチ入り指令に基づいて、排出クラッチ７を入り位置に切り替える入り動作信号を出力する。また、排出クラッチ制御部５４は、運転者が作業操作具４２を操作することによって出力されるクラッチ切り指令に基づいて、排出クラッチ７を切り位置に切り替える切り動作信号を出力する。ただし、排出クラッチ制御部５４は、エンジン回転数が、予め設定されている排出回転数より高い場合には、エンジン回転数を低下させる要求を行い、エンジン回転数が、排出回転数に達したときに、入り動作信号を出力する。つまり、排出クラッチ制御部５４は、クラッチ入り指令を受けた際のエンジン回転数が排出回転数より高い場合には、エンジン回転数指令部５５にエンジン回転数低下を要求する。これにより、エンジン回転数指令部５５は、エンジン回転数が排出回転数まで下げる指令をエンジン制御ユニット６３に与える。クラッチ入り指令を受けた際のエンジン回転数が排出回転数以下であれば、例えば、エンジン回転数がアイドリング回転数またはそれに近い低回転数であっても、エンジン回転数を排出回転数まで上昇させる調節は行わずに、入り動作信号を出力する。

エンジン回転数指令部５５は、回転数設定具４３の操作量や、上述したような排出クラッチ制御部５４からの要求に基づいて、エンジン制御ユニット６３に与えるエンジン回転数指令を生成する。エンジン制御ユニット６３は、エンジン１８の回転数を制御する機能を有する。予め設定されているエンジン回転数には、アイドリング回転数と、定格回転数（最大出力回転数）と、排出回転数とが含まれている。排出回転数は、アイドリング回転数と定格回転数との間のエンジン回転数であり、実質的には、搬送機構３０が適切かつ燃費よく機能できる回転数である。この排出回転数は任意の回転数に設定することが可能であるが、アイドリング回転数を超え、定格回転数未満であることが好ましい。

次に、図４を用いて、排出クラッチ制御とエンジン回転制御との関係の基本概念を説明する。図４で示されたフローチャートは、基本概念を説明するためのものであり、実際の制御では、この基本概念を満たす限り、種々の制御フローを採用することができる。エンジン１８の回転数制御（エンジン回転数制御ルーチン）では、排出クラッチ７を入り位置にするべく作業操作具４２が操作された時に、エンジン回転数が排出回転数以下となる。これにより、排出回転数を超えるようなエンジン回転数（例えば、定格回転数）で、アンローダ３の搬送機構３０が駆動されることが回避される。

エンジン回転数制御ルーチンは、エンジン１８が始動することによりスタートし、エンジン１８が停止すれば（＃０６Ｙｅｓ分岐）、終了する。エンジン回転数制御ルーチンがスタートすると、エンジン回転数センサ４４からの検出信号に基づいて算出されるエンジン回転数が、取得される（＃０１）。取得されたエンジン回転数は現状のエンジン回転数としてメモリに格納される（＃０２）。回転数設定具４３によるエンジン回転数の設定指令、制御ユニット５の各種処理中に生じた回転数変更要求、エンジン制御ユニット６３の処理中に生じた回転数変更要求など、新たなエンジン回転数の設定変更の要求がなされているかどうかチェックされる（＃０３）。エンジン回転数の設定変更の要求がなければ（＃０３Ｎｏ分岐）、ステップ＃０１に戻る。

エンジン回転数の設定変更の要求があった場合（＃０３Ｙｅｓ分岐）、当該要求に基づいて目標エンジン回転数を算出する（＃０４）。算出された目標エンジン回転数を含むエンジン回転数調整指令をエンジン制御ユニット６３に与える（＃０５）。エンジン１８が停止していない限り（＃０６Ｎｏ分岐）、ステップ＃０１に戻る。

排出クラッチ７の入り切り制御を行う排出クラッチ制御ルーチンでは、まず作業操作具４２による排出クラッチ操作指令（クラッチ入り指令やクラッチ切り指令）、あるいは制御ユニット５の各種処理中に生じたクラッチ入り指令やクラッチ切り指令が、排出クラッチ制御部５４に与えられたかどうかチェックされる（＃１０）。排出クラッチ操作指令が与えられていない場合（＃１０「無し」分岐）、ステップ＃１０に戻り、排出クラッチ操作指令が与えられるまでループを繰り返す。

排出クラッチ操作指令が与えられており（＃１０「有り」分岐）、その指令内容が「入り指令」の場合、エンジン回転数制御のステップ＃０２でメモリに格納されたエンジン回転数（現回転数）が読み出される（＃２１）。読み出された現回転数は、アンローダ３の駆動に適切なエンジン回転数として予め設定されている排出回転数と比較される（＃２２）。現回転数が排出回転数より大きい場合（＃２２Ｙｅｓ分岐）、エンジン回転数を排出回転数まで低下させる回転数低下要求がエンジン回転数指令部５５に与えられ（＃２３）、ステップ＃２１に戻る。

エンジン回転数指令部５５に回転数低下要求が与えられると、エンジン回転数制御ルーチンのステップ＃０３、＃０４、＃０５によってエンジン回転数が排出回転数まで下げられ、ステップ＃０２でメモリに格納されるエンジン回転数は排出回転数となる。その結果、排出クラッチ制御ルーチンのステップ＃２２において、メモリから読み出された現回転数が排出回転数となり（＃２２Ｎｏ分岐）、排出クラッチ制御部５４から排出クラッチ７を入り位置に切り替える入り動作信号が機器制御ユニット６２に出力される。その結果、排出クラッチ７は、エンジン動力を、底部スクリュー１９を経て搬送機構３０に伝達する状態となる（＃２４）。

なお、エンジン回転数が排出回転数以下の時に、「入り指令」の排出クラッチ操作指令が出された場合には、ステップ２２ですぐにＮｏ分岐し、排出クラッチ制御部５４から排出クラッチ７を入り位置に切り替える入り動作信号が機器制御ユニット６２に出力される（＃２４）。つまり、現回転数が排出回転数以下の場合には、エンジン回転数を排出回転数まで上昇させるような要求は行われない。

また、ステップ＃１０において、排出クラッチ制御部５４に与えられた排出クラッチ操作指令がクラッチ切り指令の場合（＃１０「有り」分岐で「切り指令」選択）、すぐに、排出クラッチ制御部５４から排出クラッチ７を切り位置に切り替える切り動作信号が機器制御ユニット６２に出力され、排出クラッチ７は、エンジン動力の搬送機構３０への伝達を遮断する状態となる（＃３１）。

〔別実施形態〕
（１）図４のフローチャートでは、排出クラッチ７が入り位置に切り替えられ、アンローダ３による穀粒搬出が終了し、再び排出クラッチ７が切り位置に切り替えられた際のエンジン回転数は、排出回転数のままとなる。もちろん、再び排出クラッチ７が切り位置に切り替えられた際には、排出クラッチ７が入り位置に切り替えられる前のエンジン回転数に戻す構成を採用してもよい。その際、切り替えられる前のエンジン回転数が排出回転数より高い場合には、急速にエンジン回転数を上昇させるのではなく、運転者が違和感を持たない程度に緩やかに上昇させることが好ましい。なお、クラッチ切り指令に基づいて、排出クラッチ７を切り位置に切り替える切り動作信号を出力するタイミングは、エンジン回転数の調整前でも調整後でもよいが、アンローダ３に穀粒が残存していることを考慮するなら、切り動作信号を出力して、排出クラッチ７が完全に切り位置となった状態で、エンジン回転数を上昇させるのが好ましい。

（２）上記実施形態で用いられる排出回転数は、１つに限定されない。例えば、高速排出回転数、中速排出回転数、低速排出回転数を設定しておき、穀粒タンク１６内の貯留量によって選択される構成でもよい。また、１つの排出回転数を任意に選択できるようにしてもよい。

（３）上記実施形態では、アンローダ３は、縦送りスクリューコンベア３２と横送りスクリューコンベア３３とから構成されていた。これに代えて、横送りスクリューコンベア３３を省略して、傾動する縦送りスクリューコンベア３２の先端に排出口３４を設けたアンローダ３を採用してもよい。

（４）上記実施形態では、搬送機構３０への動力は、底部スクリュー１９を介して供給されていたが、底部スクリュー１９を介さずにエンジン動力を搬送機構３０に供給してもよい。

（５）上記実施形態では、現回転数は、エンジン回転数センサ４４の検出信号から算出されていたが、現回転数をエンジン制御ユニット６３から取得する構成を採用してもよい。

本発明は、自脱型コンバインの他、普通型コンバイン、さらには、トウモロコシ収穫機（粒取り）などの収穫機にも適用できる。

１：走行装置（クローラ走行装置）
３：アンローダ
５：制御ユニット
７：排出クラッチ
１６：穀粒タンク
１７：運転座席
１８：エンジン
１９：底部スクリュー
３０：搬送機構
３２：縦送りスクリューコンベア
３３：横送りスクリューコンベア
４２：作業操作具
４３：回転数設定具
４４：エンジン回転数センサ
５１：走行制御部
５２：作業制御部
５３：アンローダ制御部
５４：排出クラッチ制御部
５５：エンジン回転数指令部
６３：エンジン制御ユニット

Claims

収穫された収穫物を貯留する収穫物タンクと、
エンジンからの動力を用いて前記収穫物を前記収穫物タンクから機体の外部に排出する搬送機構を有するアンローダと、
前記搬送機構を駆動する入り位置と前記搬送機構を停止する切り位置とを有する排出クラッチと、
クラッチ入り指令に基づいて、前記排出クラッチを前記入り位置に切り替える入り動作信号を出力し、クラッチ切り指令に基づいて前記排出クラッチを前記切り位置に切り替える切り動作信号を出力する排出クラッチ制御部と、
前記エンジンの回転数を、アイドリング回転数と、定格回転数と、前記アイドリング回転数と前記定格回転数との間の排出回転数と、に調節するエンジン制御ユニットとを備え、
前記排出クラッチ制御部は、前記クラッチ入り指令に基づいて前記エンジン制御ユニットに前記排出回転数への調節を要求し、前記エンジンの回転数が前記排出回転数に達したときに前記入り動作信号を出力する収穫機。
前記排出クラッチ制御部は、現状のエンジン回転数が前記排出回転数より高い場合には、前記クラッチ入り指令に基づいて前記エンジン制御ユニットに前記排出回転数への調節を要求し、現状のエンジン回転数が前記排出回転数より低い場合には、前記クラッチ入り指令に基づく前記排出回転数への調節の要求を中止する請求項１に記載の収穫機。