JP3705662B2 - コンバインの扱深さ制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンバインの扱深さ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、穀稈を脱穀部に搬送する縦搬送部のフィードチェーンに対する位置を位置調整モータによって調節して、刈取穀稈の稈長に応じて扱深さの調節を自動的に行わせ、脱穀部の過負荷防止と扱残し防止を図るようにした扱深さ制御装置が用いられている。
上記の従来装置では、刈取穀稈の稈長はリミットスイッチ型の長稈センサと短稈センサにより検知して、長稈と短稈センサが共にＯＮの場合は深扱ぎ状態、長稈センサがＯＦＦで短稈センサがＯＮの場合は適正扱ぎ位置、長稈センサも短稈センサも共にＯＦＦの場合は浅扱ぎ状態と判断している。そして、この結果に基づいて、適正扱ぎ位置になるように位置調整モータを駆動している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、前記従来装置における長稈センサと短稈センサはリミットスイッチ型であるので、穀稈が触れるとそのつどＯＮ動作あるいはＯＦＦ動作を繰り返すので、その検知動作に基づき位置調整用モータを駆動すると、ハンチングを起し制御動作が安定しないという問題がある。かといって長稈センサと短稈センサの感度を鈍くすると、制御動作に遅れが生じ、扱胴に対する過負荷や扱ぎ残しを生じさせる等の不都合が生ずる。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑み、リミットスイッチ型の長稈センサと短稈センサの感度を良好に維持しながらも、制御動作を安定させうる扱深さ制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１のコンバインの扱深さ制御装置は、下部搬送部と縦搬送部を有する穀稈搬送部と、フィードチェーンと扱胴を有する脱穀部と前記縦搬送部で搬送される穀稈の稈長を検知するリミットスイッチ型の長稈センサおよび短稈センサと、前記長稈センサと短稈センサの検知状態に基づいて前記縦搬送部の前記フィードチェーンに対する扱深さ位置を位置調整用モータを駆動して最適位置に自動調整するコンバインの扱深さ制御装置において、前記長稈センサのＯＮ動作または短稈センサのＯＦＦ動作を一定時間内でカウントし、カウント回数が多いときは前記位置調整用モータを高速で駆動し、カウント回数が少ないときは前記位置調整用モータを低速で駆動することを特徴とする。
請求項２のコンバインの扱深さ制御装置は、第１発明において、前記長稈センサのＯＮ動作または短稈センサのＯＦＦ動作のカウント回数に対応させて、前記位置調整用モータの駆動速度を連続的に変化させることを特徴とする。
請求項３のコンバインの扱深さ制御装置は、第１発明において、前記長稈センサのＯＮ動作または短稈センサのＯＦＦ動作のカウント回数に対応させて、前記位置調整用モータの駆動速度を段階的に変化させることを特徴とする。
請求項４のコンバインの扱深さ制御装置は、第２または第３発明において、前記長稈センサと短稈センサが共にＯＦＦの場合と、共にＯＮの場合には、短稈センサのＯＦＦのカウント数と長稈センサのＯＮのカウント数を比較して、カウント数の多い方を検知状態として採用することを特徴とする。
請求項５のコンバインの扱深さ制御装置は、第１、第２または第３発明において、前記位置調整用モータがＤＣモータであり、該ＤＣモータの回転速度調整手段としてチョッパ回路が用いられ、該チョッパ回路のデューティ比を変えることで速度調整することを特徴とする。
【０００６】
請求項１の発明によれば、センサのＯＮ動作やＯＦＦ動作の一回ごとの検知によって調整モータが駆動しないので、ハンチングを起すことはなく、しかも、一定時間内の検知動作が多いときは位置調整用モータを高速で動かすので制御動作に遅れが生ずることもない。よって、制御の安定性と高い追従性が達成される。 請求項２の発明において、位置調整モータの駆動速度がセンサのカウント回数に連続的に比例するので、制御動作がなめらかであり、かつ安定性と追従性が全ての領域で達成される。
請求項３の発明によれば、位置調整モータの駆動速度が段階的でよいので、制御ソフトが簡単でよく、低コスト化が可能である。
請求項４の発明によれば、長稈センサと短稈センサが共にＯＦＦになる浅扱ぎ状態と、共にＯＮとなる深扱ぎ状態との峻別が確実に行え、制御動作が安定する。
請求項５の発明によれば、スイッチのＯＮ−ＯＦＦ動作時間の比率でＤＣモータの速度を連続的にも段階的にも容易に、かつ正確に変えられるので、制御性能が向上する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図４は本発明が適用されるコンバインの概略側面図、図５は同コンバインの概略平面図、図６は刈取部３の側面図、図７は刈取部３の平面図、図８は稈長センサＭ、Ｈの斜視図、図９は穀稈存否センサＬの斜視図である。
【０００８】
図４〜５において、１はクローラ等の走行装置で、該走行装置１の上面には機台２が取付けられている。機台２の前方は刈取部３と穀稈搬送部４が取付けられ、機台２の上面にはフィードチェーン５、扱胴６、処理胴７からなる脱穀部、脱穀された穀粒を貯える穀粒タンク８、穀粒タンク８内の穀粒を搬出する排出オーガ９、運転操作部１０と運転席１１を備える運転キャビン１２、コンバインの動力源であるエンジン１３などを搭載している。なお、図示しないが、選別部とわら処理部も有している。
前記刈取部３は引起装置３ａ、刈取装置３ｂ、掻込み装置３ｃとからなり、穀稈搬送部４は、下部搬送部４ａと縦搬送部４ｂを有している。
【０００９】
図６〜７に基づき刈取部３を説明すると、刈取部３は、その各部を支持し、かつ駆動力を伝達するための縦出力ケース２１と、該縦出力ケース２１の下端に水平に連結された横出力ケース２２と、横出力ケース２２の左右両端から上向きに連結された引起し駆動ケース２３を有しており、各ケース２１、２２、２３内には各部に動力を伝達するための駆動軸がギヤ等で連結されて組込まれている。さらに、前記縦出力ケース２１には昇降シリンダ２４が機台２との間に連結されており、この昇降シリンダ２４を伸縮させることにより、刈取部３の上下高さ、すなわち刈高さを自在に変更できるようになっている。
【００１０】
前記引起装置３ａは、分草板２５と、引起し縦駆動ケース２３の上端に揺動自在に取付けられた引起し駆動ケース２６と、その引起し駆動ケース２６に沿って昇降し未刈り穀稈を起立させる引起タイン２７とから構成されている。
前記刈取装置３ｂは、横出力ケース２２から前方斜め下方に突出した刈取フレーム２８と、該刈取フレーム２８の下面に取付けられた刈刃２９とから構成されており、引起タイン２７によって引き起された穀稈の株元側を、刈刃２９によって刈取るようになっている。
前記掻込み装置３ｃは、前記刈取装置３ｂの上方に設けられており、左右一対の掻込ベルト３１と該掻込ベルト３１の下方に設けられた左右一対のスター形ホイル３２とで、刈取られた穀稈を掻込み後方に送るようになっている。なお、本実施形態のコンバインは、６条用であるため、３対（６個）の掻込ベルト３１とスター形ホイル３２を備えている。
【００１１】
穀稈搬送部４の下部搬送部４ａと縦搬送部４ｂを、図６を参照しながら図７に基づき説明する。
前記下部搬送部４ａは、右側２条分の刈取穀稈を左斜め後方に搬送する右下部搬送チェーン４１および右前上部搬送タイン５１と、中央２条分の刈取穀稈を前記右下部搬送チェーン４１と右前上部搬送タイン５１の中間位置近傍に合流させる中央下部搬送チェーン４２および中央上部搬送タイン５２と、左側２条分の刈取穀稈を前記右下部搬送チェーン４１および右前上部搬送タイン５１の終端位置近傍に合流させる左下部搬送チェーン４３および左前上部搬送タイン５３とから構成されている。
【００１２】
前記縦搬送部４ｂは前記右下部搬送チェーン４１の終端に合流する６条分の刈取穀稈の株元側を受継ぎ搬送する縦搬送チェーン４４と、６条分の刈取穀稈の穂先側を搬送する後上部搬送タイン５４と、前記縦搬送チェーン４４の終端部に設けてフィードチェーン５に適正姿勢で刈取穀稈を受継ぎ搬送する補助搬送チェーン４５から構成されている。
【００１３】
つぎに、穀稈存否センサＬと稈長センサＭ、Ｈを説明する。
穀稈存否センサＬ（以下、Ｌセンサという）は、図９に示すように、側方に向けられた長い接触子５５を有し、接触子５５に穀稈が触れるとＯＮ動作するリミットスイッチ型のセンサであって、図６〜７に示すように、前記左中右の掻込ベルト３１の上カバー３１ａの上面に固定されている。そして、刈刃２９によって株元を切断する直前まで掻込ベルト３１で掻込まれた未刈り穀稈の中間部を感知し、左中右側の穀稈の有無によって刈取作業の開始と終了を検出するようになっている。なお、本実施形態では、６条刈りコンバインに対応させてＬセンサを左中右の３個を用いているが、コンバインの条数に応じて、２個以下あるいは４個以上のＬセンサを用いればよい。
【００１４】
稈長センサは、短稈センサＭ（以下、Ｍセンサという）および長稈センサＨ（以下、Ｈセンサという）とから構成されている。ＭセンサとＨセンサも図８に示すように下方に向けられた長い接触子５５を有し、接触子５５に穀稈が触れるとＯＮ動作するリミットスイッチ型のセンサであって、取付ボックス５６内で左右方向の取付位置が調節自在となっている。そして、図６〜７に示すように脱穀部の扱胴６の前方の扱口付近に取付け、縦搬送チェーン４４の挾持搬送によって扱胴６に送給される穀稈の稈長を検出するように構成されている。
すなわち、図１で示す穀稈ａは、ＭセンサがＯＮしてＨセンサがＯＦＦする長さであり、扱胴６において過負荷にもならず扱ぎ残しも生じない適正扱ぎ深さ位置にあり、穀稈ｂはＭセンサもＨセンサもＯＮとなり、扱胴６への供給量が過大となって過負荷を生ずる状態であり、穀稈ｃはＭセンサもＨセンサもＯＦＦとなり、扱胴６での扱ぎ残しが出る状態であることが検知できる。
【００１５】
前記縦搬送チェーン４４を浅扱側と深扱側の間で移動させる移動機構は、つぎのように構成されている。
図６において、扱深さ調節支点軸を兼用する搬送入力ケース６１を介して前記縦搬送チェーン４４の送り始端部が縦出力ケース２１に回動自在に取付けられており、搬送入力ケース６１を中心に縦搬送チェーン４４の送り終端部を深扱位置と浅扱位置との間で揺動させる位置調整モータ６２が縦出力ケース２１に取付けられ、位置調整モータ６２と前記縦搬送チェーン４４とは適当なリンクその他の回転−揺動変換機構によって連結されている。そして、位置調整モータ６２の正逆転制御により、フィードチェーン５の送り始端部に対する、縦搬送チェーン４４の送り終端部を接近離間させ、扱胴６による穀稈扱ぎ深さを変更させるようにしている。
【００１６】
なお、図示していないが、縦搬送チェーン４４の扱深さ調節位置を検出するポテンショメータ型の扱深さ位置センサと車速センサと刈取速度センサが設けられている。刈取速度センサは、例えばエンジンの駆動力を刈取部３各部に伝える入力軸にピックアップ型回転センサを取付け、前記入力軸の回転によってセンサからパルス出力させて刈取部８の回転を検出させるように構成したもの等が用いられる。
【００１７】
つぎに、上記のごとき機械的構成を有するコンバインの扱深さ自動制御装置を説明する。図３は本発明の扱深さ自動制御装置のブロック図である。同図において、Ａはマイクロコンピュータ等を用いたコントローラである。このコントローラＡのＲＯＭは作業中の扱深さ自動制御や、深扱ぎ位置への移動、前回扱ぎ位置への復帰などの制御プログラムを格納するメモリー、ＲＡＭは各センサからの入力情報等を一時格納するメモリー、ＣＰＵはＲＯＭのプログラムに基づきＲＡＭに一時格納した諸情報を用いて演算し扱ぎ位置調整モータ６２への制御信号を出力するための情報処理装置である。そして、コントローラＡの入力ポートには、コンバインの前進速度を検知する車速センサＳ１、刈取速度センサＳ２、扱深さ位置センサＳ３、位置調整モータを自動制御する扱深自動スイッチＳＷ１と、前記の左中右のＬセンサとＭセンサとＨセンサが接続され、出力ポートには扱ぎ位置調整モータ６２を正逆転させる駆動回路６３が接続されている。
【００１８】
前記コントローラＡによる扱深さ制御の基本はつぎのとおりである。ＨセンサとＭセンサの検出結果に基づき位置調整モータ６２を自動制御し、扱胴６に給送する刈取穀稈の扱深さを略一定に保つ自動扱深さ制御と、左中右のＬセンサの少なくともいずれか１つが掻込み穀稈によってＯＮになることにより刈取作業の開始が検出され、刈取作業の終了後に位置調整モータ６２を駆動し縦搬送チェーン４４を深扱側に移動させる作業終了時深扱ぎ制御と、また左中右のＬセンサの全てがＯＦＦになることにより刈取作業の終了が検出され、刈取終了直前の扱深さ位置を扱深さデータとして記憶させておいて、刈取作業の再開後に位置調整モータ６２を記憶扱深データに基づき駆動し、縦搬送チェーン４４を前作業時の扱深さ位置に自動的に戻す前回扱位置復帰制御とが実行される。
【００１９】
本発明における特徴は、作業中の扱深さ自動制御におけるＨセンサとＭセンサの検知動作の処理にあり、これを図１と図２の稈長センサの検知状態と制御信号の関係図に基づき説明する。
図１において、穀稈がｃの状態であると浅扱ぎ位置であって、ＭセンサもＨセンサも共にＯＦＦの状態である。図２では符号Ｉの状態であって、この場合、縦搬送チェーン４４を深扱ぎ側へ移動させ、適正位置に修正しなければならない。そして、このとき、ＭセンサのＯＦＦ動作のカウント回数が少ないときは、位置調整モータ６２の駆動速度を遅くし、カウント回数が多いときは位置調整モータ６２の駆動速度を早くする。カウント回数が多い場合は浅扱ぎの度合いが大きいということであるので、より高速で位置調整モータ６２を駆動することにより、より早く適正扱ぎ位置に移動させ、扱ぎ残し量を少なくすることができる。
【００２０】
図１において、穀稈がｂの状態であると、深扱ぎ位置であって、ＭセンサもＨセンサも共にＯＮの状態である。図２では符号III の状態であって、この場合、縦搬送チェーン４４を浅扱ぎ側へ移動させ、適正位置に修正しなければならない。そして、このとき、ＨセンサのＯＮ動作の一定時間内におけるカウント回数が少ないときは位置調整モータ６２の駆動速度を遅くし、カウント回数が多いときは位置調整モータ６２の駆動速度を早くする。カウント回数が多い場合は、深扱ぎの度合いが大きいということであるので、より高速で位置調整モータ６２を駆動することにより、より早く適正扱ぎ位置に移動させ、過負荷状態を早く解消することができる。
【００２１】
図１において穀稈がａの状態であると、適正扱ぎ位置であって、ＭセンサはＯＮで、ＨセンサはＯＦＦの状態である。図２では符号IIの状態であり、この場合、位置調整モータ６２を駆動する必要はない。
なお、図２において符号IVの状態は、ＭセンサがＯＦＦで、ＨセンサがＯＮの状態であるが、これは通常ではあり得ない状態である。この状態が発生した場合は、ＭセンサとＨセンサの検知情報を無視し、位置調整モータ６２の駆動を停止しておく。
【００２２】
本実施形態の制御装置において、図２におけるＩの状態とIII の状態が同時に発生することも例外的にあり得るが、この場合は、ＭセンサのＯＦＦ動作のカウント数とＨセンサのＯＮ動作のカウント数を比較し、カウント数の多い方を検知状態と判断して、ＩまたはIII
の制御動作を行わせる。
【００２３】
本発明の制御において、カウント数と位置調整モータ６２の遅延時間の関係は、カウント数に対し位置調整モータ６２を連続的に比例させて、無段階に変化させてもよく、カウント数に閾値を設け、閾値の前後で位置調整モータ６２の速度を高低に切り換えたり、閾値を２以上に設け、位置調整モータ６２の速度を３段階以上に切り換えてもよい。
【００２４】
本発明において位置調整モータ６２の駆動速度の変更は任意の手段を用いることができるが、位置調整モータ６２がＤＣモータであってスイッチの入切状態で直流電圧の制御を行うチョッパ回路で速度調整するときは、デューティ比を変えることで簡単に速度制御できるという利点がある。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、センサのＯＮ動作やＯＦＦ動作の一回ごとの検知によって調整モータが駆動しないので、ハンチングを起すことはなく、しかも、一定時間内の検知動作が多いときは位置調整用モータを高速で動かすので制御動作に遅れが生ずることもない。よって、制御の安定性と高い追従性が達成される。
請求項２の発明によれば、位置調整モータの駆動速度がセンサのカウント回数に連続的に比例するので、制御動作がなめらかであり、かつ安定性と追従性が全ての領域で達成される。
請求項３の発明によれば、位置調整モータの駆動速度が段階的でよいので、制御ソフトが簡単でよく、低コスト化が可能である。
請求項４の発明によれば、長稈センサと短稈センサが共にＯＦＦになる浅扱ぎ状態と、共にＯＮとなる深扱ぎ状態との峻別が確実に行え、制御動作が安定する。
請求項５の発明によれば、スイッチのＯＮ−ＯＦＦ動作時間の比率でＤＣモータの速度を連続的にも段階的にも容易に、かつ正確に変えられるので、制御性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明における扱ぎ位置制御動作の説明図である。
【図２】 稈長センサの検知状態と制御信号の関係図である。
【図３】 本発明における扱深さ制御装置のブロック図である。
【図４】 コンバインの概略側面図である。
【図５】 コンバインの概略平面図である。
【図６】 コンバインの刈取部３の側面図である。
【図７】 コンバインの刈取部３の平面図である。
【図８】 稈長センサＭ、Ｈの斜視図である。
【図９】 穀稈存否センサＬの斜視図である。
【符号の説明】
１ 走行装置
３ 刈取部
４ 搬送部
４ａ 下部搬送部
４ｂ 縦搬送部
５ フィードチェーン
６ 扱胴
４４ 縦搬送チェーン
Ａ コントローラ
Ｌ 穀稈存否センサ
Ｍ 短稈センサ
Ｈ 長稈センサ

Claims (5)

1. 下部搬送部と縦搬送部を有する穀稈搬送部と、
   フィードチェーンと扱胴を有する脱穀部と
   前記縦搬送部で搬送される穀稈の稈長を検知するリミットスイッチ型の長稈センサおよび短稈センサと、
   前記長稈センサと短稈センサの検知状態に基づいて前記縦搬送部の前記フィードチェーンに対する扱深さ位置を位置調整用モータを駆動して最適位置に自動調整するコンバインの扱深さ制御装置において、
   前記長稈センサのＯＮ動作または短稈センサのＯＦＦ動作を一定時間内でカウントし、カウント回数が多いときは前記位置調整用モータを高速で駆動し、カウント回数が少ないときは前記位置調整用モータを低速で駆動する
   ことを特徴とするコンバインの扱深さ制御装置。
2. 前記長稈センサのＯＮ動作または短稈センサのＯＦＦ動作のカウント回数に対応させて、前記位置調整用モータの駆動速度を連続的に変化させる
   ことを特徴とする請求項１記載のコンバインの扱深さ制御装置。
3. 前記長稈センサのＯＮ動作または短稈センサのＯＦＦ動作のカウント回数に対応させて、前記位置調整用モータの駆動速度を段階的に変化させる
   ことを特徴とする請求項１記載のコンバインの扱深さ制御装置。
4. 前記長稈センサと短稈センサが共にＯＦＦの場合と、共にＯＮの場合には、短稈センサのＯＦＦのカウント数と長稈センサのＯＮのカウント数を比較して、カウント数の多い方を検知状態として採用することを特徴とする請求項２または３記載のコンバインの扱深さ制御装置。
5. 前記位置調整用モータがＤＣモータであり、該ＤＣモータの回転速度調整手段としてチョッパ回路が用いられ、該チョッパ回路のデューティ比を変えることで速度調整する
   ことを特徴とする請求項１、２または３記載のコンバインの扱深さ制御装置。

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