JP2021131317A - 作物収容体の重量測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】穀物を収容するタンク等の重量を計測する重量計測装置において、安価な構成の重量センサとすることを課題とする。【解決手段】作物収容体Ｔの土台部Ｄに点接触又は線接触状態にセンサプレート４１を設け、センサプレート４１に掛かる荷重を複数の重量センサ４３ａ，４３ｂで分担する。さらに複数の重量センサ４３ａ，４３ｂのうち少なくとも一を残し、他をダミーブロック片４４で代替する構成とした。【選択図】 図１７

Description

本発明は、穀物乾燥機や穀物貯留用タンク等作物収容体の重量を測定する装置に関する。

重量センサ支持体に重量センサを収容し、重量センサの上面が乾燥機の本体を受けて乾燥機の重量を測定する構成がある（特許文献１）。

特開２０１８−１７３２３５号公報

特許文献１の構成によると、支持体を作物収容体の下に据えやすい等の効果がある。ところが、例えば、穀物を収容した乾燥機の重量は最大で１０tにもなるため、その分、高価な重量センサを用いる必要がある。

本発明は、安価な構成の重量センサとすることを課題とする。

上記に鑑みて、請求項１記載の発明は、作物収容体Ｔの土台部Ｄに点接触又は線接触状態にセンサプレート４１を設け、センサプレート４１に掛かる荷重を複数の重量センサ４３ａ，４３ｂで分担することを特徴とする作物収容体の重量測定装置とした。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、複数の重量センサ４３ａ，４３ｂのうち少なくとも一を残し、他をダミーブロック片４４で代替する構成とした。

請求項１に記載の発明は、センサプレート４１に掛かる荷重を複数の重量センサ４３ａ，４３ｂで受けるものであるから、検出可能な設定重量が小さな重量センサを用いることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の効果に加え、容量の小さい重量センサを用いて作物収容体Ｔの重量を測定できるようになる。

本発明の実施の形態にかかる穀物乾燥機の外観正面図 同穀物乾燥機の外観斜視図 正面から見た同穀物乾燥機の内部を示す図 同穀物乾燥機の上部パネルを説明する図 同穀物乾燥機の中部パネルを示す図 同穀物乾燥機の外観側面図 同穀物乾燥機の土台部Ｄの一部を示す斜視図 同穀物乾燥機の土台部Ｄの一部を示す斜視図 同穀物乾燥機の土台部Ｄの正面図 同穀物乾燥機の穀物重量計測用センサユニットの分解斜視図 同穀物乾燥機の穀物重量計測用センサユニットの正断面図 同穀物乾燥機における、（Ａ）穀物重量計測用センサユニット配置概要説明図、（Ｂ）第１補正係数一例を示す図、（Ｃ）第２補正係数一例を示す図、（Ｄ）平均補正係数一例を示す図 同穀物乾燥機における、第３補正係数一例を示す図 同穀物乾燥機における、第４補正係数一例を示す図 同穀物乾燥機における、第５補正係数一例を示す図 同穀物乾燥機における零調整設定の一例を示す図 （Ａ）同穀物乾燥機の穀物重量計測用センサユニットの別例の分解正面図、（Ｂ）同例の平面図 同穀物乾燥機の穀物重量計測用センサユニットのさらに他の例の分解正面図 同穀物乾燥機の穀物重量計測用センサユニットのさらに他の例の分解正面図 （Ａ）同穀物乾燥機の穀物重量計測用センサユニットのさらに他の例の分解正面図、（Ｂ）その作用説明図 同穀物乾燥機の穀物重量計測用センサユニットのさらに他の例の分解正面図

本発明の実施の形態の穀物乾燥機について説明する。

図１、図２、図３に示すように、作物の一例としての穀物を収容する箱体状の作物収容体（以下、穀物収容体）Ｔの内部には、貯留部１と、穀物を乾燥する乾燥部２と、乾燥部２を通過した穀物が集まる集穀部３を設ける。そして、穀物収容体Ｔは貯留部１を形成する上部パネルＪと、乾燥部２を形成する中部パネルＣと、集穀部３を形成する土台部Ｄから構成している。

乾燥部２にはバーナケース４内の燃焼バーナ（図示せず）で生成される熱風が通過する熱風室５と、穀物が流下する穀物流下室６と、熱風室５から穀物流下室６を通過した熱風を排風ファン７の吸引により排風として通過する排風室８を設ける。

穀物流下室６の下端部には穀物を集穀部３へ繰り出すロータリバルブ１５を設け、集穀部３には穀物を搬送する下部ラセン９と、下部ラセン９へ穀物を案内する傾斜板１０を設ける。

図２に示すように、穀物収容体Ｔの前方には、下部ラセン９で搬送された穀物を揚穀する昇降機１１とバーナケース４と制御部（図示せず）を内蔵する操作盤１６を設ける。昇降機１１の上部から穀物収容体Ｔの天井部には、穀物を貯留室１へ搬送する上部ラセン１２を設ける。図２の符号１３は燃料タンクで、土台部Ｄの斜め前方に設けている。

図６から図９に示すように、土台部Ｄは下部枠体２０と傾斜板１０と上部枠体２１を備える。上部枠体２１及び下部枠体２０は平面視で前後左右を枠形状に形成している。下部枠体２０の前部及び上部枠体２１の前部を前支柱２２で連結し、下部枠体２０及び上部枠体２１の側部を中支柱２３で連結し、下部枠体２０と上部枠体２１の後部を後支柱２４で連結する。傾斜板１０の上部は上部枠体２１の側部に連結し、傾斜板１０の下部は下部枠体２０の前部及び後部に連結する。傾斜板１０の下部の外面と中支柱２３の内側下部を左右方向に延びる補強体２５で連結する。傾斜板１０の外側から中支柱２３にかけて空間部
２６を形成している。

下部枠体２０の外周に沿ってフランジ部２７を形成する。フランジ部２７の前部には後述する調節具用孔２８を形成している。また、下部枠体２０の四隅の下面にはそれぞれキャスタ２９を取り付けている。キャスタ２９は穀物乾燥機の組み立て時に土台部Ｄを設置位置まで移動させるためのものである。

次に、穀物乾燥機の組み立て作業について図４及び図５に基づいて説明する。
穀物乾燥機の組み立て時には、まず土台部Ｄを設置位置までキャスタ２９により移動し、次いで、土台部Ｄの上に中部パネルＣを載置する（図５参照）。さらに、中部パネルＣ上に上部パネルＪを穀物収容量に応じた枚数組み付ける。

穀物乾燥機の組み立てが完成すると、穀物乾燥機の設置位置を固定するためのセンサ支持体３０を土台部Ｄの下部枠体２０の四隅に取り付ける。図１、図６にはそれぞれセンサ支持体３０を穀物乾燥機に取り付けた状態を示す。すなわち、本実施の形態では前記センサ支持体３０にそれぞれ重量センサ３１を組み込んだものを穀物重量計測用センサユニットＹＡとし、土台部Ｄの下部枠体２０の四隅にそれぞれ設けてなる。

なお、本実施の形態の重量センサ３１は筒形状で、その重量受面３１ａに計測対象の物品に接触して荷重を感知し電気信号に変換することにより重量を計測できる所謂ロードセル形態としている。

図１０、図１１に示すように、穀物重量計測用センサユニットＹＡは、重量センサ３１を載置状態に支持するホルダフレーム３２、土台部Ｄの四隅の下部枠体２０に接して分担荷重を支持する上部フレーム３３、地面に接するベースフレーム３４を備える。そして、ホルダフレーム３２と上部フレーム３３との間はスペーサパイプ３５とこれに貫通する締結ボルト３６により重量センサ３１を囲うセンサ支持体３０を形成できる構成とし、複数のスペーサパイプ３５と締結ボルト３６をもって、上部フレーム３３とホルダフレーム３２の上下間隔を所定に維持される構成としている。さらに、ホルダフレーム３２とベースフ
レーム３４との間は、複数の調整ボルト３７及びこれら調整ボルト３７に螺合するナット３８を備え、調整ボルト３７端部はホルダフレーム３２に貫通させると共に、ホルダフレーム３２下面にナット３８を当接するもので、ナット３８の正逆転によってセンサ支持体３０を上下に高さ調整できる構成としている。なお、ベースフレーム３４には調整ボルト３７の頭部を位置させる凹部３４ａを備えており、この凹部３４ａを平面視６角に形成して調整ボルト３７の周り止めと位置決めを行う。なお、調整ボルト３７とナット３８によって調整具を構成するが、この調整具は、ナット３８をホルダフレーム３２に固定しておき調整ボルト３７を正逆回転させることによって高さ調整できる構成としてもよい。さらにナット３８固定に代替してホルダフレーム３２に直に螺合溝を形成してもよい。穀物重量計測用センサユニットＹＡの３方を覆う重量計カバー３９を着脱自在に設ける。

前記重量センサ３１について、上部フレーム３３の中央部に形成する孔部３３ｂに重量受面３１ａを貫通状にのぞませるが、この重量受面３１ａは、上部フレーム３３の重量受面３３ａと同一平面となるように設けられ、穀物収容体Ｔの重量を分担して受け得る構成である。重量センサ３１（又は後述の代替支持ブロック）は四隅に設けられて分担するものであるが、穀物収容体Ｔ全体の重量Ｗの一部荷重Ｗｎは、センサの重量受面３１ａの面積Ａｓと上部フレームの重量受面３３ａの面積Ａｕとの比率に応じて分担する。したがって、重量センサ３１による検出重量Ｗｓは、Ｗｓ＝Ｗｎ×（Ａｓ／（Ａｓ＋Ａｕ））で算
出できる。したがって、重量センサ３１の計測可能重量の低減化が図れ、重量センサ３１を小型化し、低廉に構成できる。なお、四隅に穀物重量計測用センサユニットＹＡを設けるものであるから、ｎ＝１，２，３及び４で、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３及びＷ４である。そしてセンサユニットＹＡはＹＡｎで、ＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３及びＹＡ４である。符号はそれぞれ対応している。

前記構成の穀物重量計測用センサユニットＹＡを構成する前記センサ支持体３０は、これを支持するベースフレーム３４を交換可能に着脱できる構成であるから、錆が発生しても交換によって対応でき、耐久性を回復する。

上記実施例における穀物重量計測用センサユニットＹＡｎの設定手順等について説明する。例えば、図１２（Ａ）の穀物収容体Ｔの概略平面図において、正面側左隅下方に符号「１」を、同右隅下方に符号「２」、背面側左隅下方に符号「３」、同右隅下方に符号「４」を割り当てるものとし、穀物重量計測用センサユニットＹＡもこれに倣い、それぞれ１〜４の夫々の位置に配置されるユニットをＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３及びＹＡ４とする。

ところで、穀物収容体Ｔの構造物重量及び収容穀物が均等であって四隅に作用する場合、穀物重量計測用センサユニットＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３及びＹＡ４の各センサ３１は略同重量を計測するものであるが、穀物収容体Ｔの構成部材により、また穀物の張込状況により均等でない。そこで、均等分担比率、つまり四隅に設ける場合には１／４の０．２５からの差異を鑑みて補正係数として把握することにより、より精度高く計測しようとする。

例えば、前記昇降機１１は、穀物収容体Ｔの前側又は背面側に選択的に取り付けられる。また、排風ファン７は背面側において左側又は右側に偏位して設けられる。そして、穀物収容体Ｔ内部構造も相まって、四隅で作用する穀物空の重量計測値ｗ０１,ｗ０２，ｗ０３，ｗ０４から予め記憶する補正係数、すなわち分担重量比率、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４により全体重量を演算できる。上記補正係数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４は、昇降機１１配置に基づく第１補正係数ｅ０１，ｅ０２，ｅ０３，ｅ０４、吸引ファン７配置に基づく第２補正係数ｆ０１，ｆ０２，ｆ０３，ｆ０４との平均によって算出されるもので、平均補
正係数としている。例えば、Ｆ１＝（ｅ０１＋ｆ０１）／２である。なおＦ１＋Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４＝１としている。平均補正係数を均等分担比率としている所以である。

そして穀物重量計測用センサユニットＹＡ１の重量センサ３１の前記測定値ｗ０１であるから、穀物収容体Ｔの穀物空状態の全体重量Ｗ０は、Ｗ０≒ｗ０１／Ｆ１で算出演算できる。同様に、平均補正係数Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４、重量計測値ｗ０２，ｗ０３，ｗ０４によっても算出でき、Ｗ０≒ｗ０２／Ｆ２≒ｗ０３／Ｆ３≒ｗ０４／Ｆ４である。

したがって、平均補正係数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３又はＦ４を予め知っておくことにより、対応する穀物重量計測用センサユニットＹＡ１，ＹＡ２，ＹＡ３又はＹＡ４の重量センサ３１の測定値に基づいて全体の重量を演算できる。このため、穀物重量計測用センサユニットＹＡを少なくとも１基設けてその重量センサ３１の測定出力によって全体重量を計測できる。なお２基以上設ける場合は、適宜平均演算して全体重量を知ることができる。また、穀物重量計測用センサユニットＹＡを設けない隅部には高さを揃えた支持ブロックを設けるものとする。

第１補正係数、第２補正係数、及び平均処理した平均補正係数の一例を図１２（Ｂ），（Ｃ）及び（Ｄ）に示す。この場合は、穀物が空の状態での値であるが、穀物が張り込まれると四隅に掛かる重量比率が変動すると考えられ、したがって所定張込量毎に、前記第１補正係数ｅ０１ｍ，ｅ０２ｍ，ｅ０３ｍ，ｅ０４ｍ、第２補正係数ｆ０１ｍ，ｆ０２ｍ，ｆ０３ｍ，ｆ０４ｍ、平均補正係数Ｆ１ｍ，Ｆ２ｍ，Ｆ３ｍ，Ｆ４ｍの値を予め実測して記憶するものとする。なお、ｍ＝１，２…で、所定張込量毎に対応するものである。

次いで、穀物の張込状態に応じて補正係数を設定する場合について説明する。穀物種類や産地、収穫時期等に起因して貯留部１に張り込まれる穀物の堆積状況が偏る場合がある。具体的には、前高になったり後高になるものである。図１３に第３補正係数の一例を示す。堆積量が大きい部分ほど補正係数値を大としている。なお、貯留部１内の前後に穀物堆積量検知センサ（図示せず）を配置し、それぞれのセンサが検知する時刻のズレ時間をもって前後の堆積量の大小を演算できる。なお、穀物種類の相違と機器ばらつきによって、例えば、張込に際して籾は均等に堆積できるが、大豆では偏って堆積する特性を知り、補正係数に反映させると測定精度が向上する。

次いで、運転使用時間に基づいて補正係数を変更する場合について説明する。新規使用時に比較して数回使用後の補正係数を変更するものである。図１４に示すように、第４補正係数は、使用時間が大となるほど、均等分担比率に近づくように設定される。新規使用時では、機器ばらつきが大であるため、第４補正係数は均等分担比率との差異が大とし、運転時間が大なるほどばらつき小となるため、第４補正係数は均等分担比率に近づく。

前記したように、張込量に応じて補正係数を変更設定するが、その一例を図１５に示す。張込量が少ないほど第５補正係数は、均等分担比率に対する差異が大きく設定され、張込量が大なるほど四隅分担重量の影響が小さくなって、第５補正係数は均等分担比率つまり四隅に設ける場合には１／４の０．２５に近づく。ここで張込量に代替して予め重量が既知の重錘を準備してこの重錘の有無で変動状況を把握し、補正係数に反映させるように構成してもよい。

次いで、図１６に基づき、重量センサ３１の零調整を含む補正の手順について説明する。穀物収容体Ｔを組立てた後の穀物空の状態で重量センサ３１の測定出力値につき零調整を行う。そして、予め重量が既知の、例えば排風ファン７を後付けする。この際の重量センサ３１が受ける重量は四隅のいずれの位置であるかによって、予め記憶されているその位置での補正係数を選択して重量を演算する。この排風ファン７設置による分担重量の測定値を、補正係数で演算した重量と比較し、その差異を勘案して調整する。また、穀物満量状態での分担重量の測定値を、補正係数で演算した重量と比較し、その差異を勘案して
調整する。さらに、複数所定回数の乾燥を行った後で、各部が馴染んだ状態での穀物重量の測定値をもって補正係数の当否を判定し、場合によっては変更調整できる。

なお、前記零調整のタイミングについて、各別の零調整スイッチ（図示せず）の操作に基づく場合、及び穀物排出モードで重量センサ３１が穀物空を検出する時としている。このように構成すると、自動、手動を問わず毎回零調整を実行することができる。

次いで、更に検出可能な設定重量を小さく設定し得る構成とした重量センサを備えた穀物重量計測用センサユニットの別例について説明する。

図１７に示すように、穀物重量計測用センサユニットＹＢは、土台部Ｄの四隅の下部枠体２０側に固定した上部プレート４０に点接触するセンサプレート４１を備え、該センサプレート４１と地面Ｇに接する接地プレート４２との間に、ロードセル形態とした複数の重量センサ４３ａ，４３ｂ（図例では２個）を配置する構成としている。なお、上部プレート４０は下部枠体２０の下面側に適宜に固着されていて、椀型の凹部４０ａが一体的に形成し、一方、センサプレート４１側には上向きの先鋭凸条４１ｓを形成し、これら凹部４０ａと凸条４１ｓを対向させることによって所謂点接触の構成としている。

そして、穀物収容体Ｔの四隅の一の荷重を点接触で受けることで集中する荷重をセンサプレート４１にて受け、さらに複数の重量センサ４３ａ，４３ｂに分担する構成である。

上記点接触の構成であるから地面の傾きによらず複数の重量センサ４２ａ，４２ｂはそれぞれ安定良く分担できかつ計量できる。また、複数の重量センサ４３ａ，４３ｂで支持するものであるから、単一の重量センサを配置する構成に比較して、設定重量が小さな重量センサ４３ａ，４３ｂを用いることができ、図例では２個の重量センサの配置によって２等分できるものであるから、設定重量が約１／２の重量センサ４３ａ，４３ｂを用いれば足りる。

なお重量センサ４３の配置は図１７（Ｂ）に示すように、平面視において先鋭凸条４１ｓを中心とする円の等分配置とする。このように配置すると各重量センサ４３の分担荷重を均一にすることができる。

さらに、前記複数の重量センサ４３ａ，４３ｂのうちいずれか一を正規の重量センサとし、他をダミー部材のブロック片４４とすることにより重量センサ４３数を節約できる。この際、ダミー部材の支持構成としては、その重量受面面積が、正規の重量センサ４３の重量受面面積と同等のものに構成することによって重量センサ複数支持の条件を揃えることができる。すなわち重量センサ４３ａとし、重量センサ４３ｂに代替してブロック片４４とすることで、重量センサ４３ｂを廃止できコスト低廉化できる。

前記センサプレート４１と接地プレート４２の改良構成について、図１８に示すように、センサプレート４１の下面には、重量センサ４３ａの荷重受面とブロック片４４の荷重受面に対応する箇所に受座４１ａ，４１ｂを形成する。一方接地プレート４２側には、重量センサ４３ａを固着できる締結部材装着孔部及びブロック片４４相当を一体成型するように構成している。

前記接地プレート４２を設けることによって、地面にかかる接地圧を分散し、地面性状に起因する沈み込みを防止でき、重量測定を正確に行うことができる。

図１７による例では、センサプレート４１を重量センサ４３ａ，４３ｂやブロック片４４の荷重受面を対向させたが、図１９に示すように、重量センサ４３ａやブロック片４４を上下逆にしセンサプレート４１に固着し、荷重受面を接地プレート４２の受座４２ａ，４２ｂに対向する構成としてもよい。

また、図１７による例では、凹部４０ａと凸条４１ｓを対向させることによって所謂点接触の構成としたが、凸条４１ｓ側を蒲鉾状にし、凹部４０ａ側をこの蒲鉾状に対向できるように構成して所謂線接触に構成することもできる。

次いで、図２０について、穀物重量計測用センサユニットＹＣは、土台部Ｄの四隅の下部枠体２０側に固定した一対の固定ブロック片４５ａ，４５ｂの間に形成される逆Ｖ空間４６内に、一対の摺動ブロック片４７ａ，４７ｂを該逆Ｖ空間４６内に嵌入し得る形状に設け（図２０（Ｂ））、摺動ブロック片の一方４７ａ側に重量センサ４８を横向きに固定し、重量センサ４８の荷重受面４８ａを側面側に設定して他方の摺動ブロック片４７ｂに形成した受座に対応させている。このように構成すると、逆Ｖ空間４６内にある摺動ブロック片４７ａ,７ｂに穀物収容体Ｔの荷重が加わるが、垂直方向に加わる四隅の荷重の水平分力を重量センサ４８が検出することができる。この水平分力から垂直分力や合力を演算することにより穀物収容体Ｔの四隅に加わる荷重を算出する構成である。したがって、検出荷重容量の小さい重量センサ４８を用いて穀物収容体Ｔの重量を測定できる。また設置する地面の性状の影響を受けずに重量測定できる。

図２１について、穀物重量計測用センサユニットＹＤは、上記穀物重量計測用センサユニットＹＣの変形例を示すものである。土台部Ｄの四隅の下部枠体２０側に、一方が固定で他方が非固定とした一対でＶ型をなすブロック片４９ａ，４９ｂと、これら一対のブロック片４９ａ，４９の間に挟持状に配置する横向き重量センサ５０と、Ｖ型空間５１を形成した接地ブロック５２を備えている。一対のブロック片のうち一方４９ａに固定された重量センサ５０は、荷重受面が他方のブロック片４９ｂに形成された受部に対向し、ブロック片４９ａ、４９ｂが接地ブロック５２のＶ型空間５１に受けられた時の水平分力を測定できる。したがって上記穀物重量計測用センサユニットＹＣと同様に穀物収容体Ｔの重量を測定できる。

４３ａ 重量センサ
４３ｂ 重量センサ
４４ ダミーブロック片
Ｄ 土台部
Ｔ 穀物収容体（作物収容体）

Claims (2)

1. 作物収容体（Ｔ）の土台部（Ｄ）に点接触又は線接触状態にセンサプレート（４１）を設け、前記センサプレート（４１）に掛かる荷重を複数の重量センサ（４３ａ，４３ｂ）で分担することを特徴とする作物収容体の重量測定装置。
2. 前記複数の重量センサ（４３ａ，４３ｂ）のうち少なくとも一を残し、他をダミーブロック片（４４）で代替する構成とした請求項１に記載の作物収容体の重量測定装置。
   

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