JP6952652B2 - コンバイン - Google Patents

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Description

本発明は、刈取穀稈を脱穀処理する脱穀装置で得られた穀粒を搬送して穀粒タンクに投入する穀粒搬送装置と、穀粒タンクに投入される穀粒の流量を測定する流量測定手段とを備えたコンバインに関する。
例えば、特許文献1に開示されているコンバインでは、穀粒タンクに送り込まれてきた穀粒を一時的に貯留する一時貯留部が形成され、貯留している穀粒の内部品質を光学式の品質計測装置によって計測するように構成されている。計測が終了すると、一時貯留部の底部として開閉自在に構成されているシャッタが開放され、穀粒タンクの内部空間に穀粒が排出される。シャッタの下方側には、穀粒タンクの内部空間における貯留量が多くなってもシャッタの開操作が可能なように、穀粒タンクの内部空間に対して周囲が仕切られた排出確保用空間が形成されている。
さらに、特許文献2に開示されているコンバインでは、穀粒タンク内に特許文献1に示すような一時貯留部が2つ設けられ、一方の一時貯留部における穀粒の貯留状況から単位走行収量が算定され、他方の一時貯留部に貯留された穀粒の食味に関する測定値から単位走行距離当たりの食味値が算定されるように構成されている。
特開2016−67226号公報 国際公開第2016/147521号
上記従来構成は、収穫作業に伴って穀粒タンク内に穀粒が貯留され、貯留された穀粒が一時貯留部の排出口に近いレベルまで増加しても、一時貯留部から穀粒を排出するための排出確保用空間が形成されることで、増加してくる穀粒によってシャッタの動作が阻害されないように工夫されている。しかしながら、穀粒タンク内において、穀粒は常に全域にわたって均等に貯留されるとは限らず、一時貯留部が設けられている領域に穀粒が集中して貯留されるような状況下で、その貯留量が満杯に近づくと、一時貯留部を形成している筒状の測定容器の上端に位置する穀粒受け入れ口から一時貯留部内に流れ込んでしまう恐れがある。このような不正な流れ込みがあれば、一時貯留部に貯留される穀粒に対する測定が不正確になり、最悪の場合、測定不能となる。
そのような実情から、穀粒タンク内に形成された測定容器内に貯留させた穀粒を測定するコンバインにおいて、測定容器内への不正な流れ込みを検知できることが要望されている。
本発明によるコンバインは、刈取穀稈を脱穀処理する脱穀装置と、前記脱穀装置で得られた穀粒を貯留する穀粒タンクと、前記脱穀装置と前記穀粒タンクの上部とに亘る状態で設けられ、前記脱穀装置で得られた穀粒を搬送して前記穀粒タンクのタンク内部に投入する穀粒搬送装置と、前記穀粒タンクの内部に設けられ、前記穀粒タンクに投入される穀粒の流量を測定する流量測定手段とを備えている。さらに、前記流量測定手段は、前記穀粒タンクに投入される穀粒の一部を受け入れ口から受け入れて貯留する測定容器を有し、かつ、前記測定容器に一定量の穀粒が貯留される時間に基づいて前記流量を測定するとともに前記流量の測定後に穀粒を前記穀粒タンクに戻すように構成され、前記流量の経時的変化量に基づいて、前記穀粒タンクにおける前記測定容器の外部に貯留されている穀粒が前記受け入れ口から前記測定容器に流れ込む不正流入を検知する不正流入検知部を備える。
ここで取り扱っている穀粒の不正流入とは、穀粒タンクに貯留されている穀粒が溢れて測定容器の外から受け入れ口を通じて測定容器内に流入することである。穀粒タンクにおける測定容器の外部に貯留されている穀粒が増大し、その一部が測定容器を乗り越えて受け入れ口から測定容器に不正に流れ込んだ場合、このような不正な流れ込みが流量測定手段によって測定される穀粒流量を異常増加させる。この構成によれば、このような穀粒流量の異常増加は、流量の経時的変化量の異常変化として現れてくるので、この異常変化から不正流入が検知可能となる。
不正流入が検知された場合、流量測定手段による流量測定が不正確になるので、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記不正流入検知部が前記不正流入を検知した場合、前記流量測定手段による測定が停止される。このように、不正流入が検知された時点で流量測定が停止されるので、不正確な流量測定に基づく不都合が回避すされる。
このような不正流入の発生は、穀粒タンクが満杯に近づいているか、あるいは穀粒タンク内での穀粒の貯留状態が測定容器の周辺に偏っている場合に生じる。これに対処するためには、収穫作業走行を停止して、穀粒タンクからの穀粒の排出や穀粒タンクにおける穀粒偏在の解消などの緊急処理を行う必要がある。このことから、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記不正流入検知部が前記不正流入を検知した場合、不正流入警報が報知される。
圃場を走行しながら稲や麦などの穀粒を収穫するコンバインでは、収穫走行に伴って、測定容器に順次所定量ずつ貯留される穀粒の成分値(水分やタンパク質)が測定されると、圃場における穀粒成分の分布の作成が可能になるという利点が得られる。このことから、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記測定容器に貯留された穀粒の成分値を測定する成分値センサが備えられている。
穀粒の不正流入に起因する穀粒流量の異常増加は、流量測定手段によって測定される流量を経時的変化量に基づいて検知されるが、その具体的な方法の1つは、測定された流量のしきい値評価である。このことから、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記不正流入検知部は、前記流量が予め定められた所定値よりも大きいことを不正流入検知条件として設定している。その際、具体的には、センサ等によって規定される一定量の穀粒が貯留するまでの貯留時間が利用されることが好ましい。この貯留時間で一定量を除算すると、単位時間当たりの流量が算出される。その際、この貯留時間が、通常の収穫作業において穀粒搬送装置から直接測定容器に投入される穀粒だけでは一定量の貯留量になることが不可能である短い時間(判定基準である所定値)であった場合、不正流入が発生していると判定することができる。なお、貯留時間を判定基準とすることも、単位時間当たりの流量を判定基準とすることもその際、実質的には同じであるので、どちらを採用してもよい。
コンバインは、一般的には穀粒タンク(貯留されている穀粒も含む)の重量を測定する重量測定器を備えている。測定された重量から穀粒タンクのみの重量を減算すれば、貯留穀粒の重量、つまり収量が得られる。したがって、この測定重量に基づいて、穀粒タンクにおける穀粒の貯留状態が推定可能である。穀粒の不正流入は、穀粒の貯留状態が測定容器の受け入れ口より低い状態では発生しない。このことを利用して、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記穀粒タンクの重量を測定する重量測定器が備えられている場合、前記不正流入検知部は、前記穀粒タンクの重量が予め定められた所定値よりも大きいことを、不正流入検知条件の1つとして設定している。これにより、不正流入の誤検知が低減される。
コンバインの全体側面図である。 穀粒タンクの縦断背面図である。 穀粒タンクの縦断右側面図である。 穀粒タンクの斜視図である。 コンバインの制御系における不正流入検知と可能な穀粒流量測定と穀粒成分測定のための機能を示す機能ブロック図である。 穀粒測定制御の流れの一例を示すフローチャートである。
以下、本発明に係るコンバインの一例として、普通型コンバインについて図面に基づいて説明する。
この実施形態では、機体の前後方向は、作業状態における機体進行方向に沿って定義されており、図1に符号(F)で示す方向が機体前側、符号(B)で示す方向が機体後側である。機体の左右方向の定義は、機体前進方向視で見た状態で左右が定義されている。
図1に示すように、このコンバインは、左右一対のクローラ走行装置1によって自走する走行機体2の前方に、植立穀稈を刈り取る刈取部3が配置されている。走行機体2の前部右側に、キャビンにて周囲が覆われた運転部4が配置されている。運転部4の後方には、刈取部3にて刈り取られた穀稈を脱穀処理する脱穀装置5が配置されている。脱穀装置5の横側方には穀粒タンク7が配置され、脱穀装置5と穀粒タンク7との間に脱穀装置5から穀粒タンク7に穀粒を搬送する穀粒搬送装置8が配置されている。刈取部3で刈り取られた刈取穀稈の全稈を脱穀装置5に投入する刈取搬送部3Aが、運転部4の左側方に配置されている。穀粒タンク7は機体右側に位置し、脱穀装置5は機体左側に位置している。運転部4の下方にエンジンEが備えられている。走行機体2の後部から穀粒タンク7に貯留された穀粒を機外に排出する穀粒排出装置9が立設されている。
図2、3、4に示すように、穀粒タンク7の内部における上部(前壁の上部)に、穀粒タンク7に投入される穀粒の流量を測定する流量測定手段GVが設けられている。流量測定手段GVは、筒状の測定容器40を有する。測定容器40は、穀粒タンク7の内部に入り込んでいる穀粒搬送装置8の排出部80の下方に位置する。排出部80に配置された回転式の送り出し羽根82によって掻き出される穀粒は、排出部80に形成された投入口43を通じて穀粒タンク7に放出される。さらに、排出部80を構成する筒状体の下面領域には、パンチングメタルなどの多孔材で覆われた開口81が形成されている。送り出し羽根82によって掻き出される穀粒の一部は、この開口81を通じて落下する。測定容器40の上側縁部は、開口81から落ちてくる穀粒を受け取る受け入れ口41として機能する。つまり、穀粒搬送装置8のスクリューコンベアによって排出部80まで搬送されてきた穀粒は、スクリューコンベアと連動回転する送り出し羽根82の掻き出しにより、投入口83を通じて穀粒タンク7に投入されるとともに、その一部は、開口81を通じて測定容器40の受け入れ口41に投入される。
測定容器40は、穀粒搬送装置8から穀粒タンク7に投入される穀粒の一部を受け入れて一時的に貯留する一時貯留部として機能する。測定容器40に一定量の穀粒が貯留される時間を測定し、この測定時間に基づいて、穀粒が測定容器40に流入する流量を算出することができる。この算出された流量から、コンバインの走行距離当たりの収穫穀粒量、つまり単位区画当たりの収量を求めることも可能である。測定のために測定容器40に一時的に貯留された穀粒は、測定後に測定容器40の下縁である排出口42から排出され、穀粒タンク7に貯留される。
測定容器40の下縁から下方領域は、測定容器40より大きな断面積をもって下方に延びているスカート部43によって覆われている。このスカート部43の下側開口44は、穀粒タンク7の底部に向き合っている。このスカート部43の側壁は、穀粒タンク7に貯留されている穀粒が、その増加とともに測定容器40の排出口42から測定容器40の内部に侵入することを防いでいる。これにより、測定容器40から排出された穀粒の貯留スペースが確保されるので、流量測定手段GVによる測定回数が十分に確保される。
図5に模式的に示されているように、一時貯留部としての測定容器40は、その内部の上下方向に貫通する上下向き通路に、この通路を閉鎖する閉位置と、この通路を開放する開位置とに位置変更可能なシャッタSTを備えている。シャッタSTの位置変更は、電動モータM1の駆動力により行われる。シャッタSTを閉位置に切り換えている状態では、受け入れ口41から受け入れられた穀粒がシャッタSTによって受止められ、シャッタSTの上方に穀粒が一時的に貯留される。この一時的な穀粒の貯留が、一定量に達したことは、第1貯留センサ91によって検出される。穀粒の貯留が、一定量に達すると、シャッタSTが閉位置に切り替えられて、一時的に貯留している穀粒が、排出口42を通じて、スカート部43の内部に排出される。測定容器40において一定量に穀粒が貯留される時間を計測することにより、収穫穀粒の流量(時間当たり収量)が算出される。
この実施形態では、測定容器40には、測定容器40に一時的に貯留された穀粒の成分値を測定する成分値センサ93が備えられている。成分値センサ93は、例えば、測定容器40に一時的に貯留されている穀粒に向けて光を照射し、穀粒から得られた光に基づいて、分光分析手法によって穀粒の水分やタンパク質量などの成分量を測定するために用いられる。
図5には、このコンバインの制御系における不正流入検知と可能な穀粒流量測定と穀粒成分測定のための機能を示す機能ブロックが示されている。
制御ユニット6には、入力信号処理ユニット61を介して、種々の信号が入力される。制御ユニット6は、機器制御ユニット62を介して、種々の制御信号を送ることで、コンバインに搭載されている各種機器を制御する。この機器には、測定容器40のシャッタSTを動作させる電動モータM1や運転者や監視員に情報を報知する報知デバイス620が含まれている。報知デバイス620は、運転者や監視者にこのコンバインに生じている各種事象を報知するものであり、ランプ、ブザー、スピーカ、ディスプレイなどの総称である。入力信号処理ユニット61には、走行操作具11や作業操作具12などからの信号が入力される。さらに、入力信号処理ユニット61には、重量測定器70、第1貯留センサ91、第2貯留センサ92、成分値センサ93などからの信号やデータが入力される。第1貯留センサ91及び第2貯留センサ92は、測定容器40に一時貯留される穀粒の容積を測定する。一時貯留される穀粒が第2貯留センサ92によって検出される容積になった段階で、成分値センサ処理ユニット90は、成分値センサ93からのセンサ信号に基づいて穀粒成分を示す成分データを算出し、出力する。
重量測定器70は、穀粒タンク7の重量を測定するロードセルである。、第1貯留センサ91及び第2貯留センサ92は、穀粒が近接した際に、または穀粒が接触した際に信号を出力する近接センサである。
エンジン制御ユニット63は、制御ユニット6から指令に基づいて、エンジンEへの燃料供給量等を調節して、所定のエンジン回転数あるいは所定のトルクでエンジンEを駆動させる。
制御ユニット6は、走行制御部64、作業制御部65、シャッタ制御部66、穀粒測定部67、不正流入検知部68、報知制御部69を備えている。走行制御部64は、走行操作具11からの指令に基づいて、クローラ走行装置1への制御指令を生成し、機器制御ユニット62を介して出力する。
作業制御部65は、作業操作具12からの指令に基づいて、刈取部3、脱穀装置5、穀粒搬送装置8、穀粒排出装置9などの作業装置への制御指令を生成し、機器制御ユニット62を介して作業装置に出力する。
シャッタ制御部66は、機器制御ユニット62を介して、電動モータM1に制御指令を与えて、シャッタSTの位置変更を行う。シャッタ制御部66は、シャッタSTを閉位置に変更して、測定容器40内に穀粒を一時貯留し、穀粒の貯留が一定量に達したことを検出する第1貯留センサ91からの検出信号に基づいてシャッタSTを開位置に変更して、一時貯留していた穀粒を測定容器40から排出する。
穀粒測定部67には、穀粒流量算出部67aと穀粒成分値算出部67bとが含まれている。穀粒流量算出部67aは、穀粒搬送装置8を通じて穀粒タンク7に投入される穀粒の流量を、測定容器40に一定量の穀粒が貯留される時間に基づいて測定する。穀粒成分値算出部67bは、成分値センサ処理ユニット90からのデータに基づいて測定容器40に貯留された穀粒の成分値を算出する。この実施形態では、穀粒成分値も測定する機能を有する流量測定手段GVは、測定容器40、シャッタST、成分値センサ93などから構成されている。
不正流入検知部68は、穀粒流量算出部67aによって算出される穀粒流量の経時的変化量に基づいて、穀粒タンク7における測定容器40の外部に貯留されている穀粒が測定容器40の受け入れ口41から測定容器40に流れ込む不正流入を検知する。つまり、不正流入検知部68は、測定容器40において一定量の穀粒が貯留される時間が予め定められた所定値(例えば、通常の半分以下の時間)よりも短いことを第1の不正流入検知条件とする。なお、測定容器40に一定量の穀粒が貯留される時間から直接その流量を算出することができ、その流量から、穀粒タンク7に投入される穀粒の流量も推定することができる。この実施形態では流量も算出されるので、この流量を第1の不正流入検知条件に利用することも可能である。そのような第1の不正流入検知条件は、測定容器40に入り込んでくる穀粒の時間当たりの流量が予め定められた所定値(例えば、通常の2倍以上の流量)よりも大きいことである。さらに、不正流入検知部68は、重量測定器70によって測定された重量が、穀粒タンク7に貯留されている穀粒が測定容器40の受け入れ口41に達する程度に増加していることを示す所定値より大きいことを、第2の不正流入検知条件とする。第1の不正流入検知条件と第2の不正流入検知条件とが成立すると、不正流入検知部68は不正流入を検知する。
不正流入検知部68が不正流入を検知した場合、この流量測定手段GVによる穀粒測定を停止する。同時に、不正流入検知部68は、不正流入を検知した場合、不正流入警報を運転者や監視者に報知すべく、報知制御部69に報知指令を与える。
次に、図6のフローチャートを用いて、不正流入検知を含む穀粒測定処理を説明する。この穀粒測定ルーチンは、穀粒搬送装置8によって脱穀装置5から穀粒が搬送され始めると、スタートする(#01Yes分岐)。まず、測定容器40のシャッタSTが閉位置に位置変更され(#02)、タイマーがスタートする(#03)。閉位置のシャッタST上に貯留した穀粒量が、成分値測定に適した量に達したことが、第2貯留センサ92によって検出されると(#04Yes分岐)、成分値センサ93と成分値センサ処理ユニット90とによる、穀粒の成分値測定が行われる(#05)。成分値測定で得られた結果である、穀粒の水分値及びタンパク成分値が、GPS等で取得された地図座標とともに記録される(#06)。
さらに、閉位置のシャッタST上に貯留されていく穀粒量が、第1貯留センサ91によって検出される一定量に達したかどうかチェックされる(#07)。穀粒量が一定量に達すると(#07Yes分岐)、タイマーストップし(#08)、測定容器40で一定量の穀粒が貯留される貯留時間が算出される(#09)。この実施形態では、成分値測定が開始可能となる貯留量を測定するために第2貯留センサ92が用いられ、流量測定が行われる貯留量を測定するために第1貯留センサ91が用いられる。第1貯留センサ91は第2貯留センサ92より大きな貯留量を測定するように構成されている。これにより、成分値測定中も流量測定のための測定容器40での穀粒の貯留は続けられる。つまり、流量測定の間に、成分値測定が実施されるので、測定効率がよい。また、その結果、大きな貯留量で流量測定を行うこと可能となり、短期の流量のばらつきが平均化されるので、流量測定の精度も向上する。
この貯留時間は、上述した穀粒の不正流入の検知に用いられる。そのため、上述した第1の不正流入検知条件が成立しているかどうか、つまり、算出された貯留時間と、予め設定されている所定時間とが比較される(#10)。貯留時間が所定時間より長ければ(#10Yes分岐)、第1の不正流入検知条件が不成立となり、不正流入が生じていないと判定される。この貯留時間で一定量を除算することで、単位時間当たりの穀粒流量が算出される。さらに、穀粒流量から走行距離当たりの穀粒量(収量)を算出することができる。算出された穀粒流量も、GPS等で取得された地図座標とともに記録される(#11)。次いで、測定容器40のシャッタSTが開位置に位置変更され、測定容器40に一時貯留されていた穀粒が排出される(#12)。この一連の穀粒測定処理は、穀粒搬送装置8による穀粒搬送が行われている限り(#13No分岐)、繰り返し行われ、穀粒搬送装置8による穀粒搬送が停止されると(#13Yes分岐)、このルーチンも終了する。
ステップ#10の比較において、貯留時間が所定時間未満であれば(#10No分岐)、第1の不正流入検知条件が成立していることになる。
第1の不正流入検知条件が成立していれば、第2の不正流入検知条件が成立しているかどうかを判定するために、重量測定器70によって測定されている穀粒タンク重量を取得し(#21)、この穀粒タンク重量と所定重量とが比較される(#22)。穀粒タンク重量が所定重量を超えていれば(#22Yes分岐)、第2の不正流入検知条件が成立するので、不正流入検知部68は、不正流入が生じていると判定する(#23)。不正流入が発停されると、報知デバイス620を通じて、不正流入警報が報知される(#24)。さらに、測定容器40のシャッタSTが開位置に位置変更され(#25)、以後の穀粒測定が中止される(#26)。
ステップ#22のチェックで、穀粒タンク重量が所定重量以下であれば(#22No分岐)、第2の不正流入検知条件が成立しないので、不正流入は発生していないが、突発的な何らかの原因で流量測定が異常となっているとみなされ、測定異常が記録され(#31)、測定異常警報が報知されたのち(#32)、ステップ#12にジャンプする。なお、このフローチャートでは示されていないが、測定異常が所定時間内で所定回数以上生じた場合、穀粒測定が中止されるように構成してもよい。
〔別実施形態〕
(1)上述した実施形態では、測定容器40は、穀粒搬送装置8から穀粒タンク7へ投入される穀粒の流量を測定するため、及び穀粒の成分値を測定するために用いられていたが、穀粒成分値の測定は省略されてもよい。
(2)上述した実施形態では、穀粒流量測定と穀粒成分値の測定は、同一の測定容器40を用いて行われたが、それぞれ別々の測定容器40を用いて行われてもよい。その際、不正流量検知処理は、それぞれの測定容器40に対して行うことができる。
(3)上記実施形態では、流量測定のための第1貯留センサ91と成分値測定ための第2貯留センサ92とが備えられていた。これに代えて、1つの貯留センサを用いるようにしてもよい。この場合、1つの貯留センサが所定の貯留量を検出すれば、その貯留時間から流量測定を行うと同時に、成分値測定を開始し、成分値測定が完了すれば、シャッタSTを開位置に変更し、測定容器40に一時貯留されていた穀粒を排出するとよい。また、流量測定のための第1貯留センサ91だけを備えて、成分値測定の開始はシャッタSTの閉位置への変更から所定時間で行われるような構成を採用してもよい。
(4)上述した実施形態では、不正流入検知のために、第1の不正流入検知条件と第2の不正流入検知条件とが用いられていたが、第1の不正流入検知条件だけでもよい。
本発明は、刈取穀稈の茎部の全体を含む全稈を脱穀装置5に投入する普通型コンバイン以外にも、例えば、脱穀装置5に穂先だけを投入する自脱型コンバインにも適用することができる。
7 :穀粒タンク
8 :穀粒搬送装置
9 :穀粒排出装置
40 :測定容器
41 :受け入れ口
42 :排出口
43 :スカート部
44 :下側開口
6 :制御ユニット
66 :シャッタ制御部
67 :穀粒測定部
67a :穀粒流量算出部
67b :穀粒成分値算出部
68 :不正流入検知部
69 :報知制御部
620 :報知デバイス
70 :重量測定器
90 :成分値センサ処理ユニット
91 :第1貯留センサ
92 :第2貯留センサ
93 :成分値センサ
GV :流量測定手段
ST :シャッタ

Claims (6)

  1. 刈取穀稈を脱穀処理する脱穀装置と、
    前記脱穀装置で得られた穀粒を貯留する穀粒タンクと、
    前記脱穀装置と前記穀粒タンクの上部とに亘る状態で設けられ、前記脱穀装置で得られた穀粒を搬送して前記穀粒タンクのタンク内部に投入する穀粒搬送装置と、
    前記穀粒タンクの内部に設けられ、前記穀粒タンクに投入される穀粒の流量を測定する流量測定手段と、を備え、
    前記流量測定手段は、前記穀粒タンクに投入される穀粒の一部を受け入れ口から受け入れて貯留する測定容器を有し、かつ、前記測定容器に一定量の穀粒が貯留される時間に基づいて前記流量を測定するとともに前記流量の測定後に穀粒を前記穀粒タンクに戻すように構成され、
    前記流量の経時的変化量に基づいて、前記穀粒タンクにおける前記測定容器の外部に貯留されている穀粒が前記受け入れ口から前記測定容器に流れ込む不正流入を検知する不正流入検知部を備えたコンバイン。
  2. 前記不正流入検知部が前記不正流入を検知した場合、前記流量測定手段による測定を停止する請求項1に記載のコンバイン。
  3. 前記不正流入検知部が前記不正流入を検知した場合、不正流入警報が報知される請求項1または2に記載のコンバイン。
  4. 前記測定容器に貯留された穀粒の成分値を測定する成分値センサが備えられている請求項1から3のいずれか一項に記載のコンバイン。
  5. 前記不正流入検知部は、前記流量が予め定められた所定値よりも大きいことを不正流入検知条件として設定している請求項1から4のいずれか一項に記載のコンバイン。
  6. 前記穀粒タンクの重量を測定する重量測定器が備えられており、
    前記不正流入検知部は、前記穀粒タンクの重量が予め定められた所定値よりも大きいことを、不正流入検知条件として設定している請求項1から5のいずれか一項に記載のコンバイン。
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