JP2020092649A

JP2020092649A - 収穫機

Info

Publication number: JP2020092649A
Application number: JP2018232780A
Authority: JP
Inventors: 和也高崎; Kazuya Takasaki; 義之戸田; Yoshiyuki Toda; 鋭張; Ei Cho
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2038-12-12
Also published as: JP7090535B2

Abstract

【課題】振動の誤検出を抑制し、効率的な作業を行うことを目的とする。【解決手段】収穫した作物を脱穀処理する脱穀装置と、脱穀装置による脱穀処理後の茎稈を細断処理する細断装置１２と、細断装置１２の振動を検出する振動センサ３９と、報知部４５と、振動センサ３９の検出値が連続して所定のしきい値を超えた時間を連続異常時間として計測する計測部５１と、連続異常時間が所定の時間を超えた場合に報知部４５に警告を報知させる報知指令部４８とを備える。【選択図】図８

Description

本発明は、刈取穀稈を脱穀処理する脱穀装置と、脱穀処理後の排藁を細断処理する排藁細断装置とを備える収穫機に関する。

上記収穫機において、従来より、排藁細断装置は、機体左右方向に延びる軸芯周りで高速で回転する回転体が備えられ、その回転体の外周部に備えられる複数の回転刃と、固定状態で備えられた固定刃とにより、排藁を細断する構成となっている（例えば、特許文献１参照）。

排藁細断装置は、多量の排藁が供給される場合や、あるいは、搬送される排藁に石やその他の硬い夾雑物が混入される場合がある。回転刃がこのような多量の排藁や夾雑物に切断作用すると、排藁や夾雑物が即座に切断されずに回転体の重量バランスが崩れ、排藁細断装置に振動が生じることがある。また、回転体は高速で回転するものであるから、多量の排藁や夾雑物により、回転刃が損傷する等のおそれがあった。回転刃が損傷するとより大きな振動が排藁細断装置に生じる。そして、排藁細断装置が振動すると、排藁細断装置や収穫機の他の装置が振動により故障する場合がある。

しかし、振動等が発生しても作業者は運転席に搭乗しているため、振動等に気付きにくい。キャビン付きの運転席の場合はなおさら、作業車が振動等に気付くことが困難である。そのため、従来の収穫機は、排藁細断装置に振動センサを設け、大きな振動が生じたことを作業者に知らせるものがあった（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１７−８６０２１号公報特開２０１８−８４２５号公報

しかしながら、このような振動が検出された場合、排藁細断装置や収穫機の他の装置が故障することを防ぐために、脱穀作業や作業走行を停止することが一般的である。脱穀作業や作業走行が停止されると、その分作業が遅れることになる。振動は様々な要因で発生するため、脱穀作業や作業走行が停止される必要のない振動を誤検出する場合（振動の誤検出と称す）もあった。このような振動の誤検出により作業が停止されることを抑制することが要望されている。

そこで、本発明は、振動の誤検出を抑制し、効率的な作業を行うことを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る収穫機は、収穫した作物を脱穀処理する脱穀装置と、前記脱穀装置による脱穀処理後の茎稈を細断処理する細断装置と、前記細断装置の振動を検出する振動センサと、報知部と、前記振動センサの検出値が連続して所定のしきい値を超えた時間を連続異常時間として計測する計測部と、前記連続異常時間が所定の時間を超えた場合に前記報知部に警告を報知させる報知指令部とを備える。

このような構成により、所定の値以上の振動が連続異常時間以上続いて初めて、細断装置等に故障を生じされるような振動が生じていると判定される。そのため、問題になる可能性の低い振動を誤検知することが抑制され、不必要に脱穀作業や作業走行が停止されることが抑制される。その結果、振動の誤検出を抑制し、効率的な作業を継続的に行うことが可能となる。

また、前記計測部は、前記連続異常時間を計測中に前記検出値が前記しきい値を下回ると、前記連続異常時間をリセットすることが好ましい。

このような構成により、所定の値以上の振動が連続異常時間以上続いていることが確実に判定され、的確に振動の誤検出を抑制し、効率的な作業を継続的に行うことが可能となる。

また、前記振動センサの検出結果が連続的に入力されて、所定の周期毎に前記振動の平均値を前記検出値として前記計測部に出力する検出値算出部を備えても良い。

振動センサによる振動の検出は、様々な要因により誤差が生じる。また、排藁細断装置には外部から振動が伝わることもある。周期毎に振動の平均値を検出値として算出することにより、このような誤差や外部からの影響による検出された振動のばらつきを抑制し、より正確な検出値を求めることができる。その結果、的確に振動の誤検出を抑制し、効率的な作業を継続的に行うことが可能となる。

コンバインの全体側面図である。脱穀装置の縦断側面図である。排藁細断装置の側面図である。排藁細断装置の横断平面図である。振動センサ配設部の側面図である。振動センサ配設部の横断平面図である。振動センサ配設部の縦断背面図である。制御ブロック図である。

本発明を実施するための形態について、図面に基づき説明する。なお、以下の説明では、図１に示す矢印Ｆの方向を「機体前側」、矢印Ｂの方向を「機体後側」、矢印Ｆの方向に向かって左側の方向を「機体左側」、矢印Ｆの方向に向かって右側の方向を「機体右側」とする。

〔コンバインの全体構成〕
図１には、収穫機の一例として普通型コンバインを示している。本コンバインには、機体フレーム１と、クローラ走行装置２と、が備えられている。機体の前方には、植立穀稈（作物に相当）を刈り取る刈取部３が設けられている。刈取部３には、植立穀稈を掻き込む掻込リール４と、植立穀稈を切断する刈刃５と、収穫された刈取穀稈を掻き込む掻込オーガ６と、が備えられている。

機体の前部における右側には、運転キャビン７が設けられている。運転キャビン７の後方には、脱穀処理後の穀粒を貯留する穀粒貯留タンク８が設けられている。穀粒貯留タンク８の左隣りには、刈取穀稈を脱穀処理する脱穀装置９が設けられている。刈取部３と脱穀装置９とに亘って、刈取穀稈を脱穀装置９に向けて搬送するフィーダ１０が設けられている。穀粒貯留タンク８内の穀粒を外部に排出する穀粒排出装置１１が設けられている。穀粒排出装置１１には、縦搬送部１１Ａと、横搬送部１１Ｂと、が備えられている。縦搬送部１１Ａの下端部は、穀粒貯留タンク８に連通接続されている。横搬送部１１Ｂは、縦搬送部１１Ａの上端部に上下揺動可能に連結されている。脱穀装置９の後部には、脱穀装置９による脱穀処理後の排藁（茎稈に相当）を細断処理する排藁細断装置１２（細断装置に相当）が設けられている。

〔脱穀装置〕
図２に示すように、脱穀装置９の上部には、扱室１３が形成されている。扱室１３には、扱胴１４が設けられている。扱胴１４は、機体前後方向に延びる軸芯Ｙ１周りで回転可能である。扱胴１４の下方には、受網１５が設けられている。脱穀装置９の下部には、選別対象物を機体後方に移送しながら篩い選別する揺動選別装置１６や、揺動選別装置１６に選別風を送風する唐箕１７、一番物の穀粒（単粒化穀粒等）を回収する一番回収部１８、二番物の穀粒（枝梗付き穀粒等）を回収する二番回収部１９が設けられている。

〔排藁細断装置〕
図２に示すように、排藁細断装置１２は、複数の回転刃２０が取り付けられると共に機体左右方向に延びる軸芯Ｘ１周りで回転可能な回転体２１と、回転体２１を覆うと共に回転体２１を軸芯Ｘ１周りで回転可能に支持するケースとしての排藁ケース２２と、排藁ケース２２に取り付けられた複数の固定刃２３とを有している。

図２，３に示すように、排藁ケース２２は、回転体２１を覆うと共に回転体２１を軸芯Ｘ１周りで回転可能に支持している。排藁ケース２２には、回転体２１の上方を覆う天板２４と、左右一対の側板２５と、回転体２１の下方側に位置する底板２６とが備えられている。排藁ケース２２の上方側には、唐箕１７によって吹き飛ばされる細かな塵埃を外方に案内する排塵案内筒２７が設けられている。排藁細断装置１２は、排塵案内筒２７から排出されなかった排藁を、複数の固定刃２３と複数の回転刃２０とによって細断処理する。

図４に示すように、左側の側板２５と右側の側板２５とに亘って、回転体２１が横架されている。回転体２１は、機体左右方向に延びる軸芯Ｘ１周りで回転可能な筒状体である。回転体２１の機体左右方向両側部には軸部２８が設けられ、左右の側板２５に設けられた軸受け部材２９によって夫々の軸部２８が回転自在に支持されている。

回転体２１の左側端部（機体左右方向一端側の一例）に動力が伝達される動力入力部３０が備えられている。すなわち、図４に示すように、左側の軸部２８が側板２５から横側外方に突出しており、この軸部２８の突出部に伝動プーリ３１が設けられ、図示しないエンジンからの動力が伝動ベルト３２を介して伝達される。回転体２１は、例えば、毎分数千回転程度の高速で回転する。

回転体２１には、複数の回転刃２０が軸芯Ｘ１周りで放射状に取り付けられている。すなわち、図２に示すように、複数の回転刃２０は、回転体２１の外周部に側面視で約９０度毎に位置を異ならせ且つ軸芯方向に間隔をあけて放射状に取り付けられている。固定刃２３は、図４に示すように、軸芯Ｘ１方向に沿って複数の回転刃２０同士の間に位置する状態で且つ底板２６を挿通する状態で設けられている。詳述はしないが、固定刃２３は、切り換えレバー３３の操作によって、側面視で回転刃２０の回転軌跡内に位置する作用状態と、回転刃２０の回転軌跡から外れる非作用状態とに切り換え可能に構成されている。

図２に示すように、排藁ケース２２には、脱穀装置９からの排藁が投入される投入口３４、及び細断処理後の排藁を外部に放出する放出口３５が形成されている。放出口３５には、細断処理後の排藁を後方下方側に案内する案内カバー３６が取り付けられている。

図３〜５に示すように、左右の側板２５夫々の内側上部側箇所に前後方向に沿って延びる補強部材３７が備えられ、この補強部材３７は側板２５に対して複数のボルトＢｏにより連結されている。左右両側の補強部材３７同士が、左右方向に延びてそれらに亘って架設される架設部材３８によって一体的に連結されている。左右一対の補強部材３７と架設部材３８とによってフレーム体を構成している。このフレーム体により排藁ケース２２の強度が保持されている。

〔振動センサ〕
図３，４に示すように、排藁細断装置１２の振動を検出する振動センサ３９が設けられている。振動センサ３９は、排藁ケース２２のうち回転体２１の右側箇所（機体左右方向他端側箇所の一例）の近傍に支持されている。具体的には、排藁ケース２２のうち右側の側板２５における上部側箇所の横外側面に取り付けられている。

説明を加えると、図５，７に示すように、排藁ケース２２の右側の側板２５には、周縁部に沿って機体左右方向に延びるように折り曲げられた折り曲げ部４０が形成されている。そして、この折り曲げ部４０の上部側箇所において、上方から上側部材としての天板２４が載置された状態で複数のボルトＢｏによって上下方向に連結されている。このように折り曲げ部４０の上部側箇所が天板２４に対する連結部４１を構成している。すなわち、天板２４と右側の側板２５とにより形成される角部の上端に機体左右方向に延びるように折り曲げられた連結部４１が形成されている。又、上述したように、右側の側板２５の内側上部側箇所に前後方向に沿って延びる補強部材３７が備えられている。

図５，６，７に示すように、振動センサ３９は、右側の側板２５の外方側において、補強部材３７と機体左右方向に重複する位置に、補強部材３７と共締め連結される状態で支持されている。すなわち、補強部材３７と右側の側板２５とを挿通するとともに、右側外方に向かって突出する溶接ボルト４２が備えられている。振動センサ３９に形成された挿通孔４３を溶接ボルト４２が挿通するように、振動センサ３９を右側の側板２５の外方側から当て付けて溶接ボルト４２にナット４４を装着して締結することにより、振動センサ３９が補強部材３７及び側板２５と共締め連結されている。

振動センサ３９は、側板２５における回転体２１の略上方に位置する箇所に支持されている。具体的には、図３に示すように、振動センサ３９は、回転刃２０の外端回転軌跡の前後方向での最大幅Ｌ１内に収まる状態で、側面視において回転体２１の略上方に配備されている。振動センサ３９は、周知構造の加速度センサにて構成されている。振動センサ３９は、上下方向並びに機体前後方向の加速度変位を夫々検出可能である。排藁ケース２２の振動は、特定方向に限らず全方向に亘って振動することが想定されるが、それらのうち上下方向の振動及び機体前後方向の振動を検出するように構成されている。

〔振動異常検出〕
図８に示すように、振動センサ３９の検出結果に基づいて振動異常が生じていることを判定し、報知部４５を作動させる制御部４６が備えられている。制御部４６には、入力部４９と、検出値算出部５０と、計測部５１と、報知指令部４８とが備えられている。

入力部４９は、振動センサ３９の検出結果を連続的に取得し、検出値算出部５０に出力する。

検出値算出部５０は、入力された振動センサ３９の検出結果から、所定の周期毎に、振動センサの検出値を算出する。例えば、周期は１０ｍｍｓｅｃとすることができ、周期（１０ｍｍｓｅｃ）毎に、連続して入力される振動センサ３９の検出結果の平均値を振動センサ３９の検出値として算出する。算出された振動センサ３９の検出値は、計測部５１に出力される。なお、振動センサ３９の検出値は、検出結果の平均値に限らず、他の方法で算出されても良い。例えば、連続して検出される検出結果を関数化し、関数を積分して、その値がその周期の振動センサ３９の検出値とされても良い。また、振動センサ３９の検出結果は、上下方向の振動の検出値または機体前後方向の振動の検出値のいずれかでも良いし、上下方向の振動の検出値及び機体前後方向の振動の検出値の合計値で判断してもよく、それらの平均値で判断しても良い。

計測部５１は、検出値算出部５０で算出された振動センサ３９の検出値が、所定のしきい値を超えたか否かを判定する。しきい値による判定は周期毎に行われる。振動センサ３９の検出値が所定のしきい値を超えた周期は、異常周期と判定される。異常周期であるか否かの判定結果は、周期毎に順に報知指令部４８に送信される。

報知指令部４８は、受信した異常周期をカウントし、所定の回数異常周期が連続したか否かを判定する。例えば、報知指令部４８は、連続して１０００周期（１０ｓｅｃ）連続して異常周期であると判定した場合、排藁細断装置１２に異常振動が発生していると判定する。なお、報知指令部４８は、途中一度でも異常周期でない周期であるとの判定結果を受信した場合、カウントを０に戻し（リセットし）、次に異常周期であるとの判定結果を受信してから、再度１から所定の回数までカウントを行う。そして、報知指令部４８は、異常振動が発生していると判定すると、報知部４５に対してその旨を報知させる指令（報知指令）を行う。報知部４５は、例えば、スピーカや表示装置によって構成されており、報知指令部４８からの報知指令に基づいて、排藁細断装置１２の異常を表示や音によって報知する。

代表的な異常振動の原因の一つは、回転刃２０（図２参照）の破損である。そのため、報知指令部４８は、異常振動が発生していると判定すると、報知部４５である表示装置に、回転刃２０（図２参照）が破損した旨を表示しても良い。また、異常振動の発生が続くほど、重大な異常が発生している可能性が高くなり、排藁細断装置１２等が故障する可能性が高くなる。そのため、報知指令部４８は、異常振動が継続する時間に応じて、報知内容を異ならせても良い。例えば、スピーカにより報知する場合、短い報知音（ブザー等）が間隔を空けて継続的に報知され、異常振動が継続する時間に応じて間隔を異ならせることができる。具体的には、異常振動が継続する時間が短い場合には間隔が長くされ、異常振動が継続する時間が長くなるほど間隔を短くする。短い報知音が報知される間隔が短くなるほど、切迫度が高くなる印象が与えられるので、異常振動の重要度がより明確に伝えられる。異常振動が継続する時間がある時間より長くなると、連続的な報知音が報知されるようにしても良い。

何らかの原因により、排藁細断装置１２の回転刃２０（図２参照）の破損等が生じていなくても一時的に振動センサ３９が振動を検出する場合がある。このような振動は排藁細断装置１２等の故障の原因になることは少なく、このような振動を検出したことによって作業等を停止することは作業効率を著しく悪化させる。上記のように、排藁細断装置１２に生じた振動を検出し、一定期間（一定時間）以上、所定のしきい値以上の振動が連続して検出された場合に、制御部４６は排藁細断装置１２に異常振動が発生していると判断する。これにより、作業等を停止する必要のない振動を異常振動として検出する誤検出を抑制し、作業等を停止する必要のある異常振動が生じたことを精度良く検出して対処することが可能となり、異常振動の誤検出を抑制し、効率的な作業を行うことができる。

〔別実施形態〕
（１）入力部４９と、検出値算出部５０と、計測部５１と、報知指令部４８とが制御部４６に設けられる構成が例示されたが、これらは、適宜組み合わせて構成されても、それぞれが複数の機能部から構成されても良い。また、制御部４６の機能はハードウェアで構成されることに限定されず、ソフトウェアで構成されても良い。

（２）振動センサ３９の構成や設置レイアウトは、上記実施形態の構成に限られるものではなく、任意である。例えば、振動センサ３９は、回転体２１の右側箇所の近傍に支持される構成に限らず、左側箇所の近傍に支持される構成であってもよい。また、振動センサ３９が回転体２１の左右両側に夫々備えられる構成としてもよい。また、振動センサ３９が、排藁ケース２２のうち、回転体２１の略上方に位置する箇所に支持される構成に限らず、回転体２１の直上方に位置する箇所に支持される構成でもよく、回転体２１から前後方向に離れた位置に支持される構成としてもよい。また、振動センサ３９が、排藁ケース２２のうち角部の近傍に支持される構成としたが、この構成に代えて、振動センサ３９が、排藁ケース２２のうち角部から離間した平坦な面部分に支持される構成としてもよい。また、振動センサ３９が排藁ケース２２の側板２５に支持される構成としたが、この構成に代えて、排藁ケース２２の天板２４に支持される構成でもよく、底板２６に支持される構成でもよい。また、振動センサ３９が補強部材３７と共締め連結される状態で支持される構成としたが、この構成に代えて、補強部材を設けることなく振動センサ３９が単に排藁ケース２２に支持される構成としてもよい。

（３）上記実施形態では、異常判断部４７によって排藁細断装置１２が異常であると判断された場合に、報知部４５にて報知作動する構成としたが、このような報知処理に代えて、あるいは、それに加えて、排藁細断装置１２の回転数を低下させる処理を実行したり、エンジンを停止させる等の処理を実行してもよい。

（４）排藁細断装置１２の構成も、排藁を細断できる構成であれば任意であり、回転刃２０と固定刃２３とに替えて、円盤状の回転刃を備える構成等にすることもできる。また、排藁細断装置１２は、藁に限らず、脱穀処理をした後に発生する様々な茎稈（排出物）を細断することもできる。

本発明は、普通型コンバインに限らず、自脱型コンバインに適用することができる。また、米、麦、トウモロコシ、大豆等を収穫できる収穫機にも適用できる。さらに、クローラに限らず、ホイールにより走行する収穫機にも適用できる。

９：脱穀装置
１２：排藁細断装置
３９：振動センサ
４６：制御部
４８：報知指令部
５０：検出値算出部
５１：計測部

Claims

収穫した作物を脱穀処理する脱穀装置と、
前記脱穀装置による脱穀処理後の茎稈を細断処理する細断装置と、
前記細断装置の振動を検出する振動センサと、
報知部と、
前記振動センサの検出値が連続して所定のしきい値を超えた時間を連続異常時間として計測する計測部と、
前記連続異常時間が所定の時間を超えた場合に前記報知部に警告を報知させる報知指令部とを備える収穫機。
前記計測部は、前記連続異常時間を計測中に前記検出値が前記しきい値を下回ると、前記連続異常時間をリセットする請求項１に記載の収穫機。
前記振動センサの検出結果が連続的に入力されて、所定の周期毎に前記振動の平均値を前記検出値として前記計測部に出力する検出値算出部を備える請求項１または請求項２に記載の収穫機。