JP2021131319A - 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、安価な構成及び傾斜設置における影響を少なくする重量センサを得ること。【解決手段】作物収容体Ｔの土台部Ｄに作物収容体Ｔ内作物の重量を検出する重量センサ３１を設け、この重量センサ３１の傾斜度を検出する傾斜センサ４０を設け、傾斜センサ４０の検出結果によって重量センサ３１の検出値を補正するよう構成した。【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。また、作物収容体の設置に際しては水平状態を基本とするが、接地面の状況においては若干の傾斜設置を余儀なくされるが、作物収容体の重心は、傾斜設置によって水平状態の重心位置から僅かながら変位して重量センサの検出に影響する。

本発明は、安価な構成の重量センサとすること及び傾斜設置における影響を少なく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に作物収容体Ｔ内作物の重量を検出する重量センサ３１を設け、この重量センサ３１の傾斜度を検出する傾斜センサ４０を設け、傾斜センサ４０の検出結果によって重量センサ３１の検出値を補正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。

本発明によれば、作物収容体Ｔが水平状態に対して所定に傾斜状態にあっても傾斜センサによって補正することで精度良く重量検出できる。

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）同穀物乾燥機の土台部の斜視図、（Ｂ）穀物重量計測用センサユニット側面図 同穀物乾燥機における作用を説明するフローチャート

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。

上記のように、調整ボルト３７を構成することにより、重量センサ３１が無負荷の状態から重量センサ３１が負荷を検知する高さに上昇させることができ、上昇の目安としては、穀物収容体Ｔの機種型式に設定された規定荷重（例えば、機種型式と石数による乾燥機の１／３）する適正高さに初期設定できる。なお、図示省略するが、重量センサ３１側は接地固定状態とし、穀物収容体Ｔ側を徐々に下げ得る構成として上記規定荷重まで下げて初期設定することもできる。 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４２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量物あるいは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。またこの重量物又は重錘はルーフ上の中心部に配置することで荷重の偏りを無くし補正係数の精度を向上する。

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。

以上、補正係数の例について説明したが、他に以下のように行うこともできる。すなわち、機種型式毎に仕様書等に示された重量を入力し、実際の重量センサ３１の検出値と対比し、誤差を解消すべく補正する。

次いで、図17に基づいて、傾斜センサを備えて重量センサ３１を補正する構成について説明する。穀物収容体Ｔの設置に際しては水平状態を基本とするが、接地面の状況においては若干の傾斜設置を余儀なくされる。穀物収容体Ｔの重心は、傾斜設置によって水平状態の重心位置から僅かながら変位して重量センサ３１の検出に影響する。特に重量センサ３１を単一仕様とする場合、その影響を無視できない。重量センサ３１位置が傾斜上位にある場合には重量センサ３１検出値は低く、傾斜下位にある場合は重量センサ３１検出値は高く検出される。そこで穀物収容体Ｔの傾斜状態を検出できる傾斜センサ４０を備え、その検出結果を重量センサ３１の検出値を補正しようとするものである。

傾斜センサ４０は、公知の方法によるもので、例えばポテンショ式、静電容量式等どのような構成であってもよいが、例えば前記下部枠体２０の四隅の少なくとも一隅の下部に、ベース部材４１を介して前記穀物重量計測用センサユニットＹＡを構成するものとし、このベース部材４１内に傾斜センサ４０を設ける。ベース部材４１は下部枠体２０即ち穀物収容体Ｔと一体固定されるので、傾斜センサ４０は穀物収容体Ｔの傾斜度を検出できる。なお、ベース部材４１に対する穀物重量計測用ユニットＹＡ乃至重量センサ３１はベース部材４１に掛かる荷重を負担できる構成であれば足り両者は剛体的でなくともよく若干の角度のずれに対応できるよう融通を持たせてもよい。なお、傾斜センサ４０は、当該センサ４０検出位置を通る水平基準線に対する傾斜度を検出するもので、水平基準線として、例えば穀物収容体Ｔが水平状態のときの重心を通る垂線と交差する水平線が好ましく、近似的には、下部枠体２０の平面視における対角線としている。

図１８に基づき、傾斜センサ４０に基づく重量センサ３１検出値の補正について説明する。穀物収容体Ｔの装置各部を駆動し運転開始すると（Ｓ１０１）、制御部は穀物重量計測センサユニットＹＡ１〜ＹＡ４のいずれかを検出する（Ｓ１０２〜Ｓ１０６）。つまり、穀物収容体Ｔの四隅のいずれの位置に重量センサ３１が備わっているかを判定するもので、四隅にはセンサユニット検出用のリミットスイッチかリードスイッチを設けてある。そして、前記説明の各種補正係数を読み込み、重量センサ３１検出値の補正に適用させる（Ｓ１０７）。

穀物張込作業を開始し、張込作業完了すると（Ｓ１０８，Ｓ１０９）、重量センサ３１検出値読込み、傾斜センサ４０検出値を読み込む（Ｓ１１０，Ｓ１１１）。なおここでは一旦運転各部を停止しておいた後に両センサの読込みを行うのが好ましい。重量センサ３１読込みによって全体重量Ｗ０を算出し、傾斜センサ４０の検出角度α０により、補正重量Ｗ０´＝Ｗ０＋ｆ（α０）で算出される。ここで、ｆ（α０）は検出角度α０に対する重量補正演算値で、重量センサ３１が傾斜上位にあるときはマイナス（Ｗ０´＜Ｗ０）に、傾斜下位にあるときはプラス（Ｗ０´＞Ｗ０）となる（Ｓ１１２）。

次いで、乾燥運転に入ると、予め設定した時間Ｔ置きに重量センサ３１による検出が行われ、併せて傾斜角度検出値で補正する（Ｓ１１３〜Ｓ１１５）。補正重量Ｗ´の演算方法は上記に準じて、補正重量Ｗｎ´＝Ｗｎ＋ｆ（αｎ）で算出される。ここで、ｆ（αｎ）は検出角度αｎに対する重量補正演算値である。各測定タイミングでは予め設定した測定時間ｔ（例えば１分間）に亘り重量検出を繰り返し、これらの平均値を検出重量値とすれば、精度の高い検出を行える。

さて、Ｓ１１５で順次検出された全体重量が予め設定した重量値を下回ると、穀物から所定に水分が除去されるもので乾燥終了と判定され、装置各部は運転停止される（Ｓ１１６，Ｓ１１７）。

以上のように、単一の重量センサ３１をもって全体重量を検出する場合にも傾斜センサ４０の検出結果を補正することによって精度良く検出できる。

前記の例においては、傾斜センサ４０を重量センサ３１近傍のベース部材４１に設けることとしたが、別に設けてもよい。例えば、前記下部枠体２０の四隅上面に配置する、前記前支柱２２又は後支柱２４のうち重量センサ３１に最も近い支柱途中部に配置する、上部ラセン１２の中央に配置する、等である。また、傾斜センサ４０形態としては、電気的に変換できる形態であればよく、例えば昇降機１１他適宜の壁部に重錘を吊り下げて設け、重錘の変位をポテンショメータで検出できる形態としてもよい。

３１ 重量センサ
４０ 傾斜センサ
Ｄ 土台部
Ｔ 穀物収容体（作物収容体）

Claims (1)

1. 作物収容体（Ｔ）の土台部（Ｄ）に作物収容体（Ｔ）内作物の重量を検出する重量センサ（３１）を設け、この重量センサ（３１）の傾斜度を検出する傾斜センサ（４０）を設け、傾斜センサ（４０）の検出結果によって重量センサ（３１）の検出値を補正することを特徴とする作物収容体の重量測定装置。
   

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