JP3712666B2 - コンバインの選別制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はコンバインの脱穀機における選別能力を自動制御するコンバインの選別制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来コンバインの脱穀機の選別部には揺動選別体が設けられており、該揺動選別体のチャフシーブの濾過量（選別能力）を処理物量に応じて自動又は手動で調節せしめ、揺動選別を効率よく行うことができるように構成されている。
【０００３】
また、特開平１１ー７５５１４号公報に示されるように、脱穀機側に搬送される穀稈の穂先側（穀粒）の色を計測して、この穀粒の色に基づき脱穀穀粒の登熟度を判断し、脱穀穀粒の登熟度に基づき上記チャフシーブの濾過量（フィンの開閉）を自動制御するものが知られている。
【０００４】
一方通常の穀稈に比較して稈や葉が青材の場合、稈切れや葉切れの発生量が多く、チャフシーブの選別能力を調整する必要がある。しかし一般的に穀粒の色が通常より青くない場合であっても、稈の色が青い（青材である）場合があり、このため上記のように穀粒の色の測定では、青材の判断を正確に行うことはできないという課題がある。
【０００５】
また上記従来のものでは穀稈の色を測定する色センサが脱穀機の前面外側に設けられているため、外部光により測定値が安定しない他、正確な測定が困難であるという欠点もあった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明のコンバインの選別制御装置は、脱穀機６内に扱胴１１により脱穀された処理物を選別せしめる選別部を設けたコンバインに、脱穀機へ搬送される穀稈の色を測定する色センサ５１と、選別部の選別能力を自動調節せしめる選別制御手段とを設け、該選別制御手段が、上記色センサ５１からの情報に基づき上記選別能力調節の補正を行う補正手段を備えたものにおいて、上記色センサ５１を搬送中の穀稈の茎葉部の色を検出するように穀稈の搬送経路中に配置したことを特徴としている。
【０００７】
第２に色センサ５１を、脱穀機６側の外部光を避けた位置に設けたことを特徴としている。
【０００８】
第３に色センサ５１を、脱穀機６における搬送穀稈の入口側の位置で脱穀機６のカバー５７内に取り付けて、穀稈を脱穀機６側に送り込むフィードチェーン９側に設けたことを特徴としている。
【０００９】
第４に色センサ５１を、脱穀後の排わらを後方に搬送する排わら搬送部１８のカバー６１内に設けたことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の選別制御装置を採用したコンバインの平面図であり、図示しないクローラ式の走行装置に走行機体１が支持されており、該走行機体１の前方に圃場の穀稈を刈取り、扱深さを調節して後方に搬送する前処理部３が、該前処理部３の側方に運転席４が設けられている。
【００１１】
そして前処理部３の後方に、前記前処理部３から搬送される穀稈を脱穀する図２に示される脱穀機６が、該脱穀機６の側方であって運転席４の後方には脱穀後の穀粒を一時的に貯蔵する穀粒タンク（グレンタンク）７がそれぞれ設けられており、上記コンバインは以上に示される構造により、走行機体１を圃場内において走行させることによって、圃場の穀稈を前処理部３により刈取り、該穀稈を脱穀機６により脱穀し、脱穀した穀粒をグレンタンク７に貯蔵する。
【００１２】
図２は上記脱穀機６の側面図であり、該脱穀機６は刈取穀稈を脱穀する脱穀室１０と、該脱穀された穀粒を選別する選別室８とが備えられており、上記脱穀室１０には刈取穀稈を扱室に沿って搬送するフィードチェーン９と、該搬送された穀稈を脱穀処理する扱胴１１及び扱降し物を漏下する扱網１２とが設けられている。
【００１３】
また脱穀室１０における扱胴１１及び扱網１２の終端穂先側には処理胴１３及び処理網１４を内装する処理室１６が連接されており、脱穀済みの穀稈（排稈）を後方に設置した排わらカッタ１７に搬送する排わら搬送体１８がフィードチェーン９の終端に連接して設けられている。
【００１４】
一方上記選別室８は脱穀室１０及び処理室１６の下方に上記扱網１２及び処理網１４によって区切られて位置し、選別風を起風する唐箕ファン１９と、藁屑等の塵芥を強制排出する排塵ファン２１とが前後に設置されており、唐箕ファン１９と排塵ファン２１により形成される選別風路中に、扱網１２及び処理網１４によって漏下された選別処理物（脱穀後の穀粒に屑，切れ藁等が含まれたもの）を揺動選別する揺動選別体２２が前後方向に揺動可能に装架されている。
【００１５】
また選別室８には、揺動選別体２２によって選別された一番物を収容する一番収容部２３及び二番物を収容する二番収容部２４も設けられており、さらに一番物を一番収容部２３の端部まで横搬送する一番横らせん２６，端部まで横搬送された一番物をグレンタンク７まで揚上搬送する揚穀筒２８，二番物を二番収容部２４の端部まで横搬送する二番横らせん２９，端部まで横搬送された二番物を揺動選別体２２に還元する還元筒３１等も備えられており、その他一番収容部２３と二番収容部２４との間に揺動選別体２２側に向けて下方から副選別風を送風する送風ファン３２も設けられ、上記各機構により選別室８内に選別部を構成し、上記処理物から穀粒の選別を行う。
【００１６】
上記揺動選別体２２は、左右の側板間に扱網１２及び処理網１４より漏下された選別処理物を濾過するチャフシーブ３３と移送板３４が張設されているとともに、該チャフシーブ３３の下方に選別網３６が張設され、その下方に前記一番収容部２３に一番物を流下させる一番流板３７を斜設すると共に、該一番流板３７の後端部にストローラック３８を突設し、その下方に前記二番収容部２４に二番物を流下させる二番流板３９を斜設して、これらを一体的に枠組み形成して構成されている。
【００１７】
そして以上に示す構成は従来のコンバインの脱穀機と同様であり、本実施形態の脱穀機６も従来と同様、チャフシーブ３３の濾過量と、唐箕ファン１９及び排塵ファン２１で形成される選別風の風量等により上記選別部の選別能力が決定される。なお脱穀機６内で発生する藁屑等の塵芥は上記選別風によって排塵風路に沿って誘導され、排塵ファン２１で吸引されて排塵口４１から脱穀機６の外に排出される。
【００１８】
一方上記チャフシーブ３３は従来同様開閉状態に応じて処理物の濾過量を調整せしめて濾過する構造となっており、同時に開閉される多数のフィン３３ａから構成されている。そして該フィン３３ａは、チャフシーブ３３上に溜まる処理物の量を検出する風圧センサ（後述する）に基づいて、コンバインの走行機体１側に設けられる図３に示される制御装置４２により、後述するフィン開度制御に従い、開度が段階的に自動調節され、チャフシーブ３３の単体の選別能力が調節される。
【００１９】
上記制御装置４２には、図３に示されるように、入力インターフェース４３，マイコンユニット４４，出力インターフェース４６とが備えられており、フィン３３ａの開度を検出するフィンポテンショメータ４７，風圧センサ４８，処理される穀物に応じて基準となるフィンの開度及び排塵ファン２１の回転速度を設定するための選別設定ダイヤル４９，脱穀機１側に設けられ、搬送中の穀稈の茎葉部の色を検出する色センサ５１，フィン開度等の自動制御を入り切りする選別自動スイッチ５２，排塵ファン２１の回転数を検知するファン回転センサ５３が入力インターフェース４３を介して入力側に接続されている。
【００２０】
また上記制御装置４２の出力側には出力インターフェース４６を介して、フィン３３ａの開度を調節するフィン開閉モータ５４と、排塵ファン２１の回転数を調節するファン変速モータ５６とが接続されており、フィン３３ａの開度が、マイコンユニット４４側に記憶せしめられているフィン開度制御フローに従ってフィン開閉モータ５４により、排塵ファン２１の回転数が、マイコンユニット４４側に記憶せしめられているファン回転制御フローに従ってファン変速モータ５６により調節され、すなわち選別部の選別能力が自動制御される。
【００２１】
なお本実施形態においては、排塵ファン２１の回転速度を変速することにより選別風の風速等を調節して、選別風単体の選別能力を調節するように構成されているが、唐箕ファン１９の回転速度を変速するように構成してもよい。またチャフシーブ３３のフィン３３ａの開度（選別能力）は段階的に制御され、すなわちフィン３３ａは、開度がα_１°に維持される開度ランク１，開度がα_２°に維持される開度ランク２，・・・・，開度がα_ｎ°に維持される開度ランクｎまでのｎ段階の開度ランクにより開度が制御される。
【００２２】
さらに上記風圧センサ４８は、選別風の風圧を検知するセンサであり、チャフシーブ３３上に溜まる処理物の量に応じて風圧が変化することから、風圧によってチャフシーブ３３上に溜まる処理物の量、すなわち層厚を検出するものである。
【００２３】
以上により脱穀機１は、フィン開度制御フローとファン回転制御フローによりチャフシーブ３３の濾過量と選別風の風速が調節されて選別部の選別能力が調節され、処理物の種類や性質に応じて適切な脱穀選別作業を行うことが可能となっている。なお前述のフィン開度制御フローとファン回転制御フローは、図４のフローチャートに示される選別制御フロー内で行われる。
【００２４】
次に上記選別制御フローについて詳細に説明する。該選別制御フローは、図４のフローチャートに示されるように、ステップＳ１において、後述するように穀稈搬送経路中に配置された色センサ５１により穀稈の茎葉色を測定し、標準色の場合はステップＳ２に進み、後述するフィン開度制御フロー時に使用する刈取穀稈の茎葉色に応じてフィン３３ａの開度ランクを補正するためのデータ（フィン開度設定データ）を、フィン３３ａの開度ランクの範囲（制御範囲）を、上記補正がない場合の標準範囲に維持させる「標準」に設定してステップＳ３に進む。
【００２５】
そしてステップＳ３において、後述するファン回転制御フロー時に使用する刈取穀稈の茎葉色に応じて排塵ファン２１の回転速度を補正するためのデータ（ファン回転速度データ）を、該補正がない場合の標準回転速度に維持させる「標準」に設定し、その後前述のフィン開度制御フローを実行し、次にファン回転制御フローを実行し、フローをリターンする。
【００２６】
またステップＳ１において、通常穀粒の水分量が比較的多く、茎葉色が通常の穀稈より青い青材であった場合（茎葉色が通常色より青い場合）は、ステップＳ４に進み、フィン開度設定データを、フィン３３ａの開度ランクの範囲（制御範囲）を、上記補正がない場合の標準範囲に比較してフィン３３ａの開度が大きくなる開度ランク側に移行させる「大」に設定して、ステップＳ５に進む。
【００２７】
そしてステップＳ５において、ファン回転速度データを、上記補正がない場合の標準回転速度に比較して高速で回転させる「高速」に設定し、その後前述のフィン開度制御フローを実行し、次にファン回転制御フローを実行し、フローをリターンする。
【００２８】
次に上記フィン開度制御フローについて説明する。図５のフローチャートに示されるように、まずステップＳ１において、選別自動スイッチ５２のオン・オフのチェック等により自動制御条件が成立したか否かをチェックし、少なくとも選別自動スイッチ５２がオンであり、自動制御条件が成立している場合にステップＳ２に進みフィン３３ａの自動制御に入る。
【００２９】
そしてステップＳ２において選別設定ダイヤル４９及びフィン開度設定データに基づき、制御を行う開度ランクの範囲（制御範囲）を設定し、その後ステップＳ３に進み、風圧センサ４８の値をチェックする。これにより処理される穀稈が青材である場合は、制御範囲が開度ランクの大きい側に移動して設定された制御範囲内で、以下に示されるようにファン３３ａの開度が、チャフシーブ３３上に溜まる処理物の量に応じて制御される。
【００３０】
すなわちステップＳ３においてチャフシーブ３３上に溜まる処理物の量が、ランクダウンしきい値（開度ランクを１ランク下げる必要がある量の値）より小さな場合、すなわち、当該ランクに対応する範囲より小さな場合は、ステップＳ４に進み、当該処理物の量が予め設定されている所定時間以上連続したか否かをチェックし、所定時間以上の連続により、現状の処理物の量が少なくとも１ランク下の開度に相当する量であると判断され、ステップＳ５に進みフィン３３ａの目標開度ランクを制御範囲内において１ランク下の開度ランクに下げて設定する。
【００３１】
一方上記処理物の量が、ランクアップしきい値（開度ランクを１ランク上げる必要がある処理物の量の値）より大きな場合、すなわち当該ランクに対応する範囲より大きい場合は、ステップＳ６に進み、当該処理物の量が予め設定されている所定時間以上連続したか否かをチェックし、所定時間以上の連続により、現状の処理物の量が少なくとも１ランク上の開度に相当する量であると判断され、ステップＳ７に進みフィン３３ａの目標開度ランクを制御範囲内において１ランク上の開度ランクに上げて設定する。
【００３２】
なお上記処理物の量が、当該ランクに対応する範囲内であった場合、すなわちランクダウンしきい値より大きく、且つランクアップしきい値未満であった場合は、ステップＳ８に進み、目標開度ランクを現状の開度ランクに維持する。
【００３３】
そしてステップＳ５又はステップＳ７又はステップＳ８の処理後、ステップＳ９に進み、ステップＳ５又はステップＳ７又はステップＳ８において設定された目標開度ランクを、当該開度ランクに対応するフィンポテンショメータ４７の値に換算して目標ポテンショメータ値として設定し、ステップＳ１０に進み、目標ポテンショメータ値と現在のフィンポテンショメータ４７の値とを比較する。
【００３４】
そして目標ポテンショメータ値（目標値）が現在のフィンポテンショメータ４７の値（現在値）より小さい場合は、ステップＳ１１に進み、フィン開閉モータ５４をフィン３３ａが閉じる方向に駆動してフィン３３ａの開度ランクを１ランク（１段階）下げ、処理物の落下量を抑制し、現在値が目標値より小さい場合は、ステップＳ１２に進み、フィン開閉モータ５４をフィン３３ａが開く方向に駆動してフィン３３ａの開度ランクを１ランク（１段階）上げ、処理物の落下量を増加させる。
【００３５】
そして現在値と目標値とが等しい場合は、ステップＳ１３に進み、フィン開閉モータ５４への出力を停止し、ステップＳ１１又はステップ１２又はステップＳ１３における処理後、リターンする。これによりチャフシーブ３３の濾過量（フィン３３ａの開度）が、穀物の種類と処理穀稈の茎葉色に応じて、自動的に補正されて調節制御される。
【００３６】
一方ファン回転制御フローは、図６のフローチャートに示されるように、まずステップＳ１において、前述のファン開度制御フローの場合と同様に、制御条件が成立したか否かをチェックし、成立している場合にステップＳ２に進み排塵ファン２１の自動制御に入る。
【００３７】
そしてステップＳ２において選別設定ダイヤル４９及びファン回転速度データに基づき、排塵ファンの目標回転速度を設定し、その後ステップＳ３に進み、該目標回転速度と、現在の排塵ファンの回転速度とを比較する。これにより後述するように処理される穀稈が青材である場合は、目標回転速度が標準の場合より速く（高速に）設定され、以下に示されるように排塵ファン２１の回転速度が目標回転速度に追従するように自動制御される。
【００３８】
すなわちステップＳ３において目標回転速度（目標値）が現在の排塵ファン２１の回転速度（現在値）より大きい場合は、ステップＳ４に進み、ファン変速モータ５６を排塵ファン２１の回転速度が増加するように回転させ、排塵ファン２１の回転速度を増加させ、目標値が現在値より小さい場合は、ステップＳ５に進み、ファン変速モータ５６を排塵ファン２１の回転速度が減少するように回転させ、排塵ファン２１の回転速度を低下させ、目標値と現在値とが等しい場合は、ステップＳ６に進み、ファン変速モータ５６の駆動を停止して排塵ファン２１の回転速度を維持させ、ステップＳ４又はステップＳ５又はステップＳ６における処理終了後にリターンする。
【００３９】
以上に示されるように穀粒（籾）の種類や穀稈の茎葉色に応じて排塵ファン２１の回転速度が補正されて制御調節され、つまり上記選別制御フローにより、選別部の選別能力（排塵ファン２１の回転速度及びチャフシーブ３３の濾過量）が、チャフシーブ３３上に溜まる処理物の量により自動制御されるだけではなく、穀稈の茎葉色に応じても自動的に補正制御される。
【００４０】
これにより、処理する穀物の種類や状態（茎葉色）に対応して、より適切に選別部の選別能力が自動調節され、例えば処理される穀稈が、通常の穀稈より稈や葉が青く、稈切れや葉切れの発生が多い青材である場合は、濾過量が増加するように選別部の選別能力が調整せしめられ、脱穀作業中は処理される穀稈の茎葉色に対応して、より適切にフィン３３ａの開度が調節されるとともに、選別に対してより適切な選別風が送られ、常にチャフシーブ３３上に溜まる処理物の量が所定の範囲で概ね一定となり、安定した選別作業が行われ、脱穀選別効率が向上する。
【００４１】
すなわち制御装置４２，フィンポテンショメータ４７，風圧センサ４８，選別設定ダイヤル４９，色センサ５１，選別自動スイッチ５２，ファン回転センサ５３，フィン開閉モータ５４，ファン変速モータ５６等のハードウエアと、選別制御フロー，フィン開度制御フロー，ファン回転制御フロー等のソフトウエアにより、選別部の選別能力を脱穀穀粒の種類や穀稈の茎葉色に応じて補正して自動的に制御する選別制御手段が構成されている。
【００４２】
一方前記色センサ５１はフォトダイオード等のセンサを使用して対象物の色を検出する従来公知のセンサであり、本実施形態においてはマイコンユニット４４に三原色データが入力され、三原色のそれぞれの強さ、又は赤／緑の比等の三原色の組み合わせにより、測定した茎葉色を標準色の標準材又は標準色より青い青材の判断を行うことが可能となっている。
【００４３】
そして上記色センサ５１は図１，図２，図７に示されるように、外部光の影響を避けるために、脱穀機６のカバー５５における上下に開閉する開閉カバー５７の内側に取り付けられて、前面カバー６Ｆ及び側面カバー６Ｓの内側に配置されている。このときフィードチェーン９とともに搬送穀稈を挟持するフィードチェーンレール５８が、穀稈の詰まりを開閉カバー５７の開動作により取り除くために、開閉カバー５７側に取り付けられており、上記色センサ５１は、開閉カバー５７のフィードチェーン９（フィードチェーンレール５８）側に取り付けられている。
【００４４】
これにより色センサ５１は開閉カバー５７及び側面カバー６Ｓ及び前面カバー６Ｆにより外部光の侵入が防止された状態で、フィードチェーン９による搬送状態の穀稈の茎葉色を測定する。なお脱穀機６に搬送される穀稈は、コンバインの前処理部３により扱深さが調節されているため、図７に示されるように穂先からフィードチェーン９とフィードチェーンレール５８とによる挟持部分までの距離が一定となる。
【００４５】
このため穂先から色センサ５１までの距離（Ｌ１−Ｌ２）が一定となり、上記色センサ５１によって、穂先から一定距離で穀稈のほぼ中間部分の茎葉色を計測することとなり、搬送される穀稈の茎葉色をほぼ同条件で連続して測定することができ、測定結果が安定し、チャフシーブ３３の濾過量及び選別風の制御（選別能力の制御）が処理穀稈の茎葉色により適切に対応し、脱穀効率が向上する。
【００４６】
なお図１，図２，図８には、色センサ５１を排わら搬送チェーン１８の上方及び側方を覆う排わら搬送カバー６１内の排わら搬送チェーン１８より穂先側に設けた場合も、同一の図面上に記入してあるが、このように色センサ５１を排わら搬送カバー６１内に設けても良く、この場合も排わら搬送カバー６１と排わら搬送チェーン１８により、外部光の侵入が防止された状態で、色センサ５１を穂先から所定距離離れた穀稈の中間部分を測定するように配置することが望ましい。
【００４７】
さらに色センサ５１を開閉カバー５７及び排わら搬送カバー６１の両方に設け、両色センサ５１からの情報に基づいて処理される穀稈の茎葉色を測定するように構成しても良い。なお色センサ５１による測定位置の背景には、穀稈とは異なる色の背景板６２が取り付けられており、背景板６２の色とのコントラスト等により、茎葉色及び穀稈の有無の判別をより正確に行うことができるように構成されている。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように構成される本発明の構造によると、茎葉部の色の測定により、脱穀処理を行う穀稈が、通常の穀稈より稈や葉が青く、稈切れや葉切れの発生量が多い青材であるか、通常の穀稈であるかを正確に検出することができ、穀稈が青材か否かに応じて選別能力が補正されて自動制御されるため、脱穀選別作業が効果的に行われ、脱穀効率が向上するという効果がある。
【００４９】
しかもこのとき色センサが、搬送中の穀稈の茎葉部の色を検出するため、穀稈の穂側（穀粒）の色を検出するものに比較して、青材であるか否かをより正確に測定することができ、選別能力の調節制御をより適切に行うことができるという効果がある。
【００５０】
なお色センサを、搬送穀稈の入口側の脱穀機のカバー内や、脱穀後の排わらを後方に搬送する排わら搬送部のカバー内の脱穀機側の外部光を避けた位置に設けることにより、茎葉部の色の測定時に外部光の影響が少なく、茎葉部の色をより正確に測定することができるという利点がある。特に色センサをフィードチェーン側、又は排わらチェーン側に設けることにより、穀稈の扱深さが調節されて搬送されることから、色の測定個所が穂先からほぼ一定の位置となり、測定位置のばらつきを抑えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コンバインの側面図である。
【図２】コンバインにおける脱穀機の側断面図である。
【図３】開閉制御手段のハードウエア構成を示すブロック図である。
【図４】選別制御のフローチャートである。
【図５】フィン開度制御のフローチャートである。
【図６】ファン回転制御のフローチャートである。
【図７】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図８】図１におけるＹ方向からの矢視図である。
【符号の説明】
６ 脱穀機
１１ 扱胴
５１ 色センサ
５７ 開閉カバー（カバー）
９ フィードチェーン
１８ 排わら搬送体（排わら搬送部）

Claims (4)

1. 脱穀機（６）内に扱胴（１１）により脱穀された処理物を選別せしめる選別部を設けたコンバインに、脱穀機へ搬送される穀稈の色を測定する色センサ（５１）と、選別部の選別能力を自動調節せしめる選別制御手段とを設け、該選別制御手段が、上記色センサ（５１）からの情報に基づき上記選別能力調節の補正を行う補正手段を備えたものにおいて、上記色センサ（５１）を搬送中の穀稈の茎葉部の色を検出するように穀稈の搬送経路中に配置したコンバインの選別制御装置。
2. 色センサ（５１）を、脱穀機（６）側の外部光を避けた位置に設けた請求項１のコンバインの選別制御装置。
3. 色センサ（５１）を、脱穀機（６）における搬送穀稈の入口側の位置で脱穀機（６）のカバー（５７）内に取り付けて、穀稈を脱穀機（６）側に送り込むフィードチェーン（９）側に設けた請求項２のコンバインの選別制御装置。
4. 色センサ（５１）を、脱穀後の排わらを後方に搬送する排わら搬送部（１８）のカバー（６１）内に設けた請求項２のコンバインの選別制御装置。

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