JP6807067B2 - 収穫物の重量測定機における制御方法、および重量測定機 - Google Patents

Description

本発明は、収穫された作物（以下、「収穫物」と称する）の重量を測定できるようにした重量測定機などに関するものである。

一般に、圃場で育成された作物は、収穫された後、収容部に収容された状態で運搬される。このような収穫機の一例を、ホールクロップ収穫機を例に挙げて説明すると、ホールクロップ収穫機で収穫された飼料用作物は、細断機で細断された後、収容部によって円柱状のロールベールに成形される。このように成形されたロールベールは、その後、ラップマシーンに移し替えられ、そこで、表面にラップが巻き付けられた状態で重量が測定されて特定の場所で保管される。

ところで、このように収穫された収穫物について、圃場の単位面積当たりの収穫量を管理したい場合がある。このような場合において、例えば、ホールクロップ収穫機で収穫された収穫物の重量を測定する場合は、ラップマシーンに搭載された重量測定装置を用いて各ロールベールの重量を測定する方法や（特許文献１）、ラップマシーンとは別に新たに設けられた重量計でロールベールの重量を測定し（特許文献２）、その測定された各ロールベールの総重量から単位面積当たりの収穫量を算出する方法などがある。

特開２０１３−２４５９６２号公報 特開２０１１−４５２９３号公報

しかしながら、このような方法で収穫物の総重量や単位面積当たりの収穫量などを算出する場合、次のような問題がある。

すなわち、収穫されたロールベールにラップを巻き付けた後にロールベールの重量を測定する場合、ラップを含めた重量が測定されることになるため、正確な収穫量を算出することができない。

また、収穫された収穫物を他の重量測定機に移し替えて重量を測定する場合、その収穫物を移し替える途中でこぼれ落ちてしまうと、正確に収穫量を算出することができなくなってしまう。具体的には、ホールクロップ収穫機で形成されたロールベールを圃場に放出する場合、網掛けされたロールベールの側面から収穫物がこぼれ落ちたり、あるいは、ラップマシーンでピックアップして回転させている際に、そのロールベールの側面から収穫物がこぼれ落ちてしまう場合がある。このため、このこぼれ落ちた収穫物によって、正確な収穫量を算出することができないといった問題があった。

さらには、ロールベールを成形していく際、そのロールベールが所定の大きさに達したか否かが分からないばかりでなく、ロールベールが所定の大きさになったことを検知する検知センサが故障している場合、その故障に気づかない場合もある。

加えて、ラップマシーンが重量測定機能を有していない場合は、別途新たに設けられた重量計にロールベールを移し替えて測定作業をしなければならず、その移し替え作業や測定作業などに手間が掛かってしまうといった問題があった。

そこで、本発明は上記課題を解決するために、収穫された収穫物の重量を測定する場合に、圃場における単位面積当たりの収穫量を正確に測定して管理できるようにすることを目的とする。

すなわち、本発明は上記課題を解決するために、収穫物を収容する収容部と、当該収容部を載置し、一端側を、水平方向に沿った軸を中心として回動可能に設けられた回動部に支持させ、他端側を、当該回動部から離れた位置に設けられたロードセル上に支持させたベース台と、回動部およびロードセルの位置を水平状態にする昇降機構とを備え、当該回動部およびロードセルの位置を前記を昇降機構を用いて水平な状態にして重量を測定するとともに、当該収容部から収穫物を排出した後に当該収容部の重量を測定し、これらの重量の差分を演算して収穫物の重量を測定するようにしたものである。

このように構成すれば、収容部から排出した後に別作業で収穫物の重量を測定することなく、実質的に収穫された収穫物の重量を正確に測定できるようになる。また、収容部を水平状態にして重量を測定するので、より正確な測定が可能となり、これによって、圃場における単位面積当たりの収穫量を正確に測定して管理することができるようになる。

また、このような発明において、前記各測定された重量、もしくは、演算された差分に係数を乗じて収穫物の重量を演算する。

このように構成すれば、収容部を支持する機械的要因の影響を考慮した係数を乗ずることで、収穫物自体の重量を正確に測定することができるようになる。

本発明によれば、収穫物を収容する収容部と、当該収容部を載置し、一端側を、水平方向に沿った軸を中心として回動可能に設けられた回動部に支持させ、他端側を、当該回動部から離れた位置に設けられたロードセル上に支持させたベース台と、当該回動部およびロードセルの位置を水平状態にする昇降機構とを備え、前記回動部およびロードセルの位置を前記昇降機構を用いて水平な状態にして重量を測定するとともに、当該収容部から収穫物を排出した後に当該収容部の重量を測定し、これらの重量の差分を演算して収穫物の重量を測定するようにしたので、収容部から排出した後に別作業で収穫物の重量を測定することなく、実質的に収穫された収穫物の重量を正確に測定できるようになる。また、収容部を水平状態にして重量を測定するので、より正確な測定が可能となり、これによって、圃場における単位面積当たりの収穫量を正確に測定して管理することができるようになる。

本発明の一実施の形態を示す細断型ホールクロップ収穫機を示す側面概略図 同形態における平面概略図 同形態における細断部を示す図 同形態における拡散部を示す図 同形態における収容部の一部を示す図 同形態における駆動機構を示す図 同形態におけるロードセルを示す側面概略図 同形態におけるロードセルのベース台を示す平面概略図 図８におけるＡ−Ａ断面図（規制部を示す図） 図８におけるＢ−Ｂ断面図（ロードセルの取り付け状態を示す図） 同形態におけるシリンダーで持ち上げた状態図 同形態における重量測定部の機能ブロック図 同形態における重量測定のフローチャート

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。

この実施の形態におけるホールクロップ収穫機１は、図１や図６などに示すように、エンジンなどの動力源１１（図６に図示）からの駆動力を用いて圃場の作物を刈り取って搬送する刈取・搬送部２と、その刈り取られた作物を茎と交叉する方向に細断する細断部３と、その細断部３で細断された作物を拡散させる拡散部４と、この拡散部４で拡散された作物を搬送する搬送部５と、搬送部５で搬送された作物から円柱状のロールベールを成形する収容部６とを備えて構成されている。そして、特徴的に、この収容部６をベース台７（図７参照）に載せて支持するとともに、このベース台７の下方にロードセル９を配置し、収容部６を水平状態にした後、収容部６の重量を測定できるようにしたものである。以下、本実施の形態におけるホールクロップ収穫機１について詳細に説明する。

まず、刈取・搬送部２は、作物の株元を切断して機体１０の斜め上方に搬送し、その搬送された作物を中央寄せ部２５まで搬送させるように構成されている。この刈取・搬送部２は、図２に示すように、機体１０の前方に複数の分草板２１を設けており、圃場の作物を分草した後、引き起こし処理を行えるようになっている。この引き起こし処理を行う場合、互いに対向するように設けられた樹脂製の突起２２を斜め上後方に向けて周回させ、これによってその突起２２で作物の株元から持ち上げて引き起こさせようにしている。この突起２２を斜め上方に周回させる場合、その突起２２を互いに対向させるように突出させてチェーンを周回させ、一方、その突起２２を上から下に周回させる際には、その突起２２をチェーンに沿わせるようにする。そして、このような突起２２によって引き起こされた作物を、往復動する図示しない刃によって株元を切断する。そして、このように切断された作物を、コンベア２３によって斜め上後方に搬送させる。このとき、三角形状をなす爪を有するチェーンで作物の株元部分や中央部分を挟み込み、また、穂先部分については、樹脂製突起２７とガイドバー２４で挟み込んで搬送する。

中央寄せ部２５は、図１や図２に示すように、搬送されてきた作物を機体１０の幅方向を向くように水平に搬送させ、また、その作物を機体１０の中央付近に向けて搬送させる。このように作物を中央付近に搬送させる際、作物の中央付近を金属爪を有するチェーン２６で上下方向から挟み込み、また、穂先部分については樹脂製突起２８で上方向から搬送させるようサポートしている。そして、このような金属爪を有するチェーン２６や樹脂製突起２８の搬送方向を機体１０の中央方向に向けることで、作物を機体１０の中央付近に搬送させる。

細断部３は、このような中央寄せ部２５から落下してきた作物を一定幅寸法に細断する。この細断部３は、図３に示すように、前後一対の回転軸３２ａ、ｂに複数枚の回転刃を備えたディスクカッター３１で構成され、その回転刃をそれぞれ互いに内向きに回転させることで、作物を細断させるようになっている。このディスクカッター３１のうち、一方の回転軸３２ａには、軸方向に左右一対となる補助ディスクカッター３３を設けており、他方の回転軸３２ｂには、これらの補助ディスクカッター３３の隙間に入り込むような主ディスクカッター３４を設けている。これにより、これらのオーバーラップしたカッターの部分に入り込んだ作物を、補助ディスクカッター３３や主ディスクカッター３４のピッチ寸法で細断できるようにしている。

この細断部３を駆動する場合、図６に示すように、機体１０の動力源１１からの回転をドライブシャフト１２に伝達させ、そこからチェーンを用いて、細断部３の回転軸３２ａ、３２ｂに取り付けられたスプロケットを回転させるようにする。なお、動力源１１とドライブシャフト１２との間には、クラッチ１３が設けられており、そのクラッチ１３を操作することによって、動力源１１からの駆動力をドライブシャフトに伝達させたり、遮断させるようになっている。

拡散部４は、この細断部３で細断された作物を後述する搬送部５に向けて拡散させるように構成される。この拡散部４は、図４に示すように、左右一対の回転ディスク４１と、これらの回転ディスク４１上で半径方向に沿って起立する複数の拡散羽根４２とを設けて構成されており、この回転ディスク４１を互いに逆方向に回転させることで、上から落下してきた作物を拡散羽根４２に当てて放射状に拡散させるようにしている。これら左右一対の回転ディスク４１を設ける場合、穂先側の回転ディスク４１を上側に配置させるとともに、株元側の回転ディスク４１については、その下方側に配置させるようにしている。これによって、それぞれの回転ディスク４１を回転させた際に、放射状に飛散した作物を互いに衝突させないようにして均一に拡散させるようにしている。

この拡散部４を駆動する場合、図６に示すように、エンジンである動力源１１からの回転をドライブシャフト１２に伝達させ、そこからチェーンを介して駆動軸４５を回転させる。このように駆動軸４５が回転すると、図４に示す傘歯車４６によって回転ディスク４１が回転するようになる。

搬送部５は、このように拡散された作物をロール成形室６１に向けて搬送する。この搬送部５は、図１に示すように、ロール成形室６１側の下方に設けられたボトムローラ５１と、進行方向前方側に設けられた第一フリーローラ５２と、この第一フリーローラ５２の下流側で僅かに高い位置に設けられた第二フリーローラ５３とを設けて構成されており、これらのローラの間に無端状のコンベア５４を周回させることで、細断片をロール成形室６１の投入部６０まで搬送させる。

収容部６は、この搬送部５などを有する矩体とは独立して設けられるものであって、車体フレーム１０ｆの前方側に設けられた回動部７３（図７参照）を中心として回動するベース台７の上に支持される。また、この収容部６は、走行時における振れを防止するために、車体フレーム１０ｆとベース台７との間に跨る規制部８を設けて、上下左右方向の振れを防止できるようにしている。この規制部８は、図８や図９に示すように、ベース台７を構成する第二横フレーム７２ｂと車体フレーム１０ｆに規制プレート８１を挟み込ませるように設けられ、これらの規制プレート８１をスリーブ８２で一定の距離に保ってボルト締めできるように構成されている。

そして、このように取り付けられた収容部６は、搬送部５から搬送されてきた細断片を自転させて円柱状のロールベールを成形し、その表面にネット６８を巻き付けて圃場に放出させる機能を有している。具体的には、この収容部６は、前部チャンバー６２ｆと、この前部チャンバー６２ｆの後上端部に取り付けられた回動部によって開閉可能に設けられた後部チャンバー６２ｂとを設け、これら前部チャンバー６２ｆや後部チャンバー６２ｂで囲まれた内側のロール成形室６１でロールベールを成形できるようにしている。これらの各チャンバー６２ｆ、６２ｂを構成する左右両側壁には、図５に示すように、鎖６４を周回させる複数の鎖歯車６３が取り付けられており、また、その周回する鎖６４の中心方向内側には、円弧状をなすガイド板６５が取り付けられている。このガイド板６５は、前部チャンバー６２ｆ側に設けられる前部ガイド板６５ｆと、後部チャンバー６２ｂ側に設けられる後部ガイド板６５ｂとに分離されており、前部チャンバー６２ｆと後部チャンバー６２ｂとを閉じた場合に、連続したＣ字状をなすガイド縁６５ａが成形されるようになっている。このように側壁に設けられたガイド板６５のガイド縁６５ａには、複数のタイトバー６６の端部が接触するようになっており、そのタイトバー６６の両端部に鎖６４を連結させて周回させるようになっている。このタイトバー６６は、ガイド縁６５ａに沿ったＣ字状に周回し、後部チャンバー６２ｂを開けた際には、前部ガイド板６５ｆと後部ガイド板６５ｂのガイド縁６５ａに沿って周回する。

また、この収容部６には、図１に示すように、ロールベールにネット６８を巻き付けるネット繰出部６９が設けられる。このネット繰出部でネット６８を巻き付ける際には、ロールベールが一定の大きさになったことをセンサ（図示せず）で検知した場合、ネットロール６７からネット６８をモーターで繰り出し、ロール成形室６１にそのネット６８の先端部分を導いて、ロールベールの成形時と同じ要領でネット６８を巻き付けていく。そして、所定回数ネット６８を巻き付けた後、そのネット６８を切断し、後部チャンバー６２ｂを開放させてロールベールを圃場に放出する。

この収容部６を駆動させる場合、図６に示すように、エンジンである動力源１１からの回転をドライブシャフト１２に伝達させ、そこからチェーンを用いて駆動用の鎖歯車６３を回転させる。そして、この鎖歯車６３の回転によって、図５に示すように、タイトバー６６をガイド縁６５ａに沿って周回させ、ロールベールを成形できるようにする。

このような構成において、本実施の形態では、収容部６を介してロールベールの重量を測定する重量測定制御部１００を設けている。この重量測定制御部１００の機能ブロック図について、図１２を用いて説明する。

この重量測定制御部１００は、収容部６の下方に設けられた左右２つのロードセル９と、この収容部６の水平状態を検知する傾斜センサ１０１と、その傾斜センサ１０１の出力に基づいて収容部６を水平状態にするための昇降機構１０２とを備え、ロードセル９からの出力に基づいて収穫物の重量を演算する演算部１０４を備えるようにしている。

まず、このロードセル９は、内部に歪みゲージを有するもので、鉛直方向の荷重を検出できるように構成されている。このロードセル９は、図８や図１０に示すように、回動部７３と略水平な位置であって、車体フレーム１０ｆの内側の左右方向に取り付けられており、その上端部分をベース台７の第一横フレーム７２ａに設けられた接触プレーと７４に接触させるようになっている。このとき、ロードセル９の位置については、回動部７３に近くなれば大きなモーメントが働いて大きな検出荷重を検出しなければならず、許容荷重の大きなロードセル９を使用しなければならなくなる。そのため、ここでは、回動部７３から離れた位置であって、好ましくは、収穫物であるロールベールの重心位置の下方にロードセル９を設けるようにしている。このようなロールベールの重心位置の下方としては、収穫物であるロールベールの中心位置から最大半径の２０％〜３０％の範囲内としておく。このような位置にロードセル９を設けるようにすれば、許容荷重の小さなロードセルを使用することができるようになる。さらには、ロールベールの重心位置の直下にロードセル９を設けることで、ロードセル９からの出力値をそのままロールベールの荷重として出力することができ、回動部７３からの距離に応じたモーメントなどを計算する必要がなくなるというメリットがある。

傾斜センサ１０１は、収容部６の傾斜状態を検知するものであって、図１に示す車体中央部分に設けられる。そして、この傾斜センサ１０１からの信号を出力して、昇降機構１０２を制御できるようにしている。

この昇降機構１０２は、クローラー１０３の内側に設けられた前後左右のシリンダーで構成されるものであって、これら４つのシリンダーを独立して昇降させることによって（図１１参照）、収容部６を水平状態にできるように構成される。なお、ここでは、クローラー１０３の内側に設けられたシリンダーで構成するようにしているが、別途新たに収容部６のみを昇降させるシリンダーなどで構成するようにしてもよい。

演算部１０４は、このロードセル９によって検出された荷重値によって収穫物の重量を測定できるようにしたものであって、収容部６に収穫物を収容した状態の重量と、収容部６から収穫物を排出した状態の重量をそれぞれ計測し、また、これらの重量に所定の係数を乗算した後、それらの差分を演算して収穫物自体の重量を測定する。ここで、「所定の係数」とは、実際に収容部に収容されている重量物とロードセル９との検出値を一致させるための係数が用いられ、あらかじめ、基準の重量物を収容部に収容した状態でロードセル９を用いて荷重を測定し、これらの値を一致させるようなものが用いられる。

次に、このように構成されたホールクロップ収穫機１で収穫された収穫物からロールベールを成形する方法について説明するとともに、その重量の測定方法について図１３のフローチャートを用いて説明する。

まず、圃場の作物を収穫してロールベールを成形する際、機体１０を走行させて圃場の作物を刈り取り、その作物を機体１０の左右方向に向けて細断部３まで搬送させる。

そして、細断部３で作物を細断した後、拡散部４で搬送部５上に拡散させて、ロール成形室６１の投入部６０まで導く。

この投入部６０まで搬送された細断片は、ガイド板６５に沿って周回するタイトバー６６の作用によって自転し、そこで、順次搬送されてくる細断片によって徐々に大きな径に成長していく。

ロールベールが一定の大きさになったことが検知された場合、ネット６８を繰り出してその先端部分をロール成形室６１まで導き、タイトバー６６を周回させることでロールベールの外周にネット６８を巻き付けていく。そして、所定回数ネット６８が巻き付けられた場合、そのネット６８を切断する。

このようにネット６８が巻き付けられた後、オペレーターが重量測定用のスイッチＳＷを押下されると、図１３のフローチャートに示すように、エンジンである動力源１１からの駆動がクラッチ１３によって遮断され、タイトバー６６の周回が停止されるとともに（ステップＳ１）、傾斜センサ１０１によって収容部６の傾斜状態が検知される（ステップＳ２）。そして、その検知信号に基づいてクローラー１０３に設けられたシリンダーである昇降機構１０２を駆動させ、図１１に示すように、車体フレーム１０ｆを部分的に持ち上げて水平な状態に制御する（ステップＳ３）。そして、機体１０の揺れが収まるまでの所定時間待った後（ステップＳ４）、ロードセル９によって収容部６の重量を測定し（ステップＳ５）、これに係数を乗算して（ステップＳ６）ロールベールと収容部６の重量を測定する。

次に、このように重量を測定した後、後部チャンバー６２ｂを開放させて梱包されたロールベールを圃場に放出する（ステップＳ７）。そして、後部チャンバー６２ｂを閉じて、収容部６の重量を測定し（ステップＳ８）、これに係数を乗算して（ステップＳ９）収容部６のみの重量を測定する。このとき、収容部６内にこぼれた収穫物が残っている場合は、この重量も測定されることになる。そして、先ほど測定して係数を乗算した重量との差分を演算し（ステップＳ１０）、実質的なロールベールの重量を測定して、これを、運転室のディスプレイに表示させる。

このように上記実施の形態によれば、
収穫物を収容する収容部６と、当該収容部を載置し、一端側を、水平方向に沿った軸を中心として回動可能に設けられた回動部７３に支持させ、他端側を、当該回動部７３から離れた位置に設けられたロードセル９に支持させたベース台７と、当該回動部７３およびロードセル９の位置を水平状態にする昇降機構１０２とを備えてなるホールクロップ収穫機１において、前記回動部７３およびロードセル９の位置を前記昇降機構１０２を用いて水平な状態にして重量を測定するとともに、当該収容部６から収穫物を排出した後に当該収容部６の重量を測定し、これらの重量の差分を演算して収穫物の重量を測定するようにしたので、収容部６から排出した後に別作業で収穫物の重量を測定することなく、実質的に収穫された収穫物の重量を正確に測定できるようになる。また、収容部６を水平状態にして重量を測定するので、より正確な測定が可能となり、これにより、圃場における単位面積当たりの収穫量を正確に測定して管理することができるようになる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。

例えば、上記実施の形態では、収穫物を刈り取りながら走行するホールクロップ収穫機１を例に挙げて説明したが、すでに細断された収穫物からロールベールを成形する装置に適用することもできる。また、圃場で刈り取られた収穫物をバケットなどの収容部に収容して重量を測定する場合にも同様の構成を採用することができる。

また、上記実施の形態では、収容部６を水平な状態にしてから重量を測定するようにしたが、水平な状態にすることなく、３軸もしくは６軸のロードセルを用いて各軸まわりの荷重やモーメントを演算し、これらの値から重量を測定できるようにしてもよい。

さらに、上記実施の形態では、オペレーターによる重量測定用のスイッチＳＷの押下によって水平状態への制御と重量測定などを行うようにしたが、ロールベールへのネット６８の巻き付け完了の信号によって、水平状態への制御や重量測定などを行えるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、収容部６を搬送部５などと独立して設けておき、この収容部６をベース台７に取り付けて重量を測定できるようにしたが、搬送部５やネット繰出部６９などの他の構成要素も一体として重量を測定できるようにしてもよい。この場合、この測定される対象物は、他の構成要素と分離独立した状態で重量を測定できるようにしておくとよい。

また、上記実施の形態では、ベース台７の前方側を回動部７３で連結し、後端側にロードセル９を設けるようにして重量を測定できるようにしたが、ベース台７の四隅近傍にロードセル９を設けて重量を測定できるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、ロールベールの重量を運転室のディスプレイに表示させるようにしたが、この重量を記憶部に蓄積させておき、リセットボタンが押下されるまで、その重量を蓄積していくようにしてもよい。このようにすれば、一筆の圃場における収穫部の総重量を管理することができるようになる。

１・・・ホールクロップ収穫機
６・・・収容部
７・・・ベース台
８・・・規制部
９・・・ロードセル
１１・・・動力源
１００・・・重量測定制御部
１０１・・・傾斜センサ
１０２・・・昇降機構
１０４・・・演算部
ＳＷ・・・重量測定用スイッチ

Claims (4)

1. 収穫物を収容する収容部と、
   当該収容部を載置し、一端側を、水平方向に沿った軸を中心として回動可能に設けられた回動部に支持させ、他端側を、当該回動部から離れた位置に設けられたロードセル上に支持させたベース台と、
   当該回動部およびロードセルの位置を水平状態にする昇降機構と、
   を備えてなる収穫物の重量測定機における制御方法であって、
   前記回動部およびロードセルの位置を前記昇降機構を用いて水平な状態にして重量を測定するステップと、
   当該収容部から収穫物を排出した後に当該収容部の重量を測定するステップと、
   前記それぞれの重量の差分を演算するステップと、
   を備えたことを特徴とする収穫物の重量測定機における制御方法。
2. 前記各測定された重量、もしくは、演算された差分に係数を乗じて収穫物の重量を演算するようにした請求項１における収穫物の重量測定機における制御方法。
3. 収穫物を収容する収容部と、
   当該収容部を載置し、一端側を、水平方向に沿った軸を中心として回動可能に設けられた回動部に支持させ、他端側を、当該回動部から離れた位置に設けられたロードセル上に支持させたベース台と、
   当該回動部およびロードセルの位置を水平状態にする昇降機構と、
   収容部の重量を測定するロードセルと、
   前記回動部およびロードセルの位置を前記昇降機構を用いて水平な状態にして前記ロードセルで重量を測定するとともに、当該収容部から収穫物を排出した後、当該収容部の重量を測定して、それぞれの重量から差分を演算する制御部と、
   を備えたことを特徴とする収穫物の重量測定機。
4. 前記測定された重量、もしくは、演算された差分に係数を乗じて収穫物の重量を演算するようにした請求項３における収穫物の重量測定機。

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