JPS62263418A - 穀粒等の粒状被処理物流量の測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自走自脱式コンバインや据え扉き式の脱穀機
における脱穀装置、穀粒選別装置、籾乾燥装置、精米器
等において、穀粒等の粒状被処理物の単位時間あたりの
流量をｉｌｌ定するための装置に関するものである。

〔従来の技術〕

例えば、コンバイン等の脱穀装置における扱室にて脱穀
された籾や穀粒等の被処理物は、扱室の下方に備えられ
た揺動選別機構と、その前方下部に配置された唐箕ファ
ンによる選別風とにより穀粒と藁屑とに比重選別され、
精粒としての穀粒を一番樋に集める一方、枝梗付着粒や
穂切れ粒等の゛二番還元物は二番受樋に集め、その二番
還元スロワ−から二番還元筒を介して前記扱室に還元し
て再処理する。

この場合、単位時間あたりの脱穀量が多過ぎるとこれに
つれて二番還元物の量が多くなり、扱室内での処理量が
多過ぎて過負荷の状態が生じる。

この状態を感知して扱室への殻稈の供給量を減少させた
り、揺動選別機構におけるチャフシーブの水平に対する
傾斜角度を変更したり、コンバインの前進速度を減速さ
せて脱穀量を減少させたりするため、実開昭６０−１２
１７４１号公報では、二番還元筒に超音波センサーを設
けて、二番還元筒内の単位時間当たりの穀粒の流量を検
出することが開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この種の超音波センサーは、前記先行技術のように前記
超音波センサーにおける発信器と受信器の対を、二番還
元筒等、被処理物が通過する通路を囲む四側板に相対向
して設けて通路内の被処理物の流量が多いと超音波の透
過量が少なくなる現象を利用して流量検出するいわゆる
超音波透過型検出装置や、反対に被処理物の流量が多、
くなるにつれて、発信器から発射された超音波が被処理
物にて反射された反射量が増大することを受信器にて受
信して検出するいわゆる反射型検出装置に大別できる。

そして、前記いずれの場合においても、発信器から発射
した超音波が二番還元筒内において乱反・射して受信器
にて受ける超音波ノイズや、二番還元筒内においては二
番還元スロワ−の回転羽根によって起こる風の超音波ノ
イズも受信器にて拾うことになり、流量の検出作業時に
おいては、実際の粒状の被処理物の単位時間当たりの流
量に伴う前記超音波の透過量や反射量に前記超音波ノイ
ズが加重されて受信器にて検出するので、流量検出値に
誤差が生じると云う問題があった。

また、流量検出作業に先立ち、予め発信器から発射され
る超音波の強さを検出していない場合には、発信器から
の超音波が所定の出力であるのか、また発信器若しくは
受信器の前方に塵やほこりが堆積していることにより、
所定の強さの超音波が発射さているのかが判断できない
から、いきなり粒状被処理物に超音波を発射して、その
透過率や反射率をもって実際に穀粒等の粒状被処理物が
通路内を通過するときの流量検出を行うと、検出の誤差
が生じ、後の制御も狂うと云う問題もある。

このような問題は、籾乾燥機、籾摺後における混合米か
ら玄米を選別するための回転式穀粒選別装置、精米機等
における穀粒等の粒状被処理物が通過する通路にその粒
状被処理物の流量検出用の超音波センサーを設けた場合
においても同様である。

本発明は、上記問題点を解決するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため、本発明では、通路内の穀粒等の粒状被処理物
に向けて発信器から超音波を発射し・・、粒状被処理物
による透過率又は反射率に応じて受信器にて受信した検
出信号の値により、被処理物の流量を測定する装置にお
いて、前記通路内に粒状被処理物がない状態にて予め発
信器から超音波を発射してそのときの受信器による検出
値を基準値とし、該基準値と粒状被処理物検出時におい
て前記受信された検出値との比または差等の適宜関数に
より、被処理物の単位時間当たり流量としての検出値出
力を得るように構成したものである。

〔発明の作用及び効果〕

もし、いきなり粒状被処理物に超音波を発射して、その
透過率や反射率をもって実際に穀粒等の粒状被処理物が
通路内を通過するときの流量検出を行うと、発信器から
の超音波が所定の出力であるのか、また発信器若しくは
受信器の前方に塵やほこりが堆積していることにより、
所定の強さの超音波が発射さているのかが判断できない
が、本発明のごとく、予め発信器から超音波を発射して
そのときの検出値を基準とすれば、通路内に粒状被処理
物がない状態での超音波の発射強さが考慮されることに
なる。

また、通路内に粒状被処理物がない状態における発信器
から超音波を発射した時の乱反射などの影響による超音
波ノイズや当該通路内の風などにより発生する種々の超
音波ノイズを受信した受信器による検出値を基準値とし
、実際に穀粒等の粒状被処理物が通路内を通過するとき
の受信器における検出値と前記基準値との比等の適宜関
数を作るのであるから、この関数により、実際に通路内
を通過する穀粒等の粒状被処理物に向けて発信器から発
射した超音波が粒状被処理物による透過率又は反射率に
応じて受信器にて受信すべき正確な検出値として把握で
きることになる。

従って、粒状の被処理物の流量を正確に測定できると云
う効果を奏する。

さらに、発信器から超音波を発射して、前記通路内に粒
状被処理物がない状態における受信器による検出値を基
準値として採用するに際して、粒状被処理物の流量検出
作業直前の適宜時間におけるものを採用すると、個々の
流量測定装置の特性や粒状被処理物が通過する通路の状
態の変化や、発信器、受信器の経年変化等による超音波
の強さを個別に且つ作業前毎に自動的にチェックするこ
とになり、所謂自動的な補償を行うことができ、粒状被
処理物の流量を正確に測定できると共に、作業者が一々
チェックしなくとも良く修業の繁雑さも回避できる。

また、前記基準値と粒状被処理物の流量検出作業時の検
出値との比による関数をもって粒状被処理物の流量の検
出値となるように制御すれば、粒状被処理物による超音
波の透過率又は反射率から被処理物の流量を換算する制
御が簡単となる。

〔実施例〕

次に本発明をコンバインに適用した実施例について説明
すると、符号１はコンバインにおける脱穀装置または据
え置き式の脱穀装置における扱胴２を内蔵した扱室を示
し、扱室１の下部の処理室２１には、排塵口３を除いて
クリンプ網４が張設されている。

符号５は前記処理室２１内にてリンク６に支持された揺
動選別機構を示し、該揺動選別機構５は、処理室２１の
一側板２１ａと他側板２１ｂに沿４て配設する左右両側
板７，７、その前部間に設けたフィードパン８、後部間
に設けた流穀板９、フィードパン８の後部側に排塵口３
の下方にわたって設けたチャフシーブ１０とから成り、
揺動選別機構５は図示しない駆動手段により前記扱胴２
の軸線と同方向に前後揺動する構成である。

前記チャフシーブ１０は前記揺動方向と略直角に長手の
細幅ｆ！製のフィン１１を適宜間隔にて多数枚並設して
なり、揺動選別機構５の下部に設けた唐箕ファン１５か
らの選別風を上向き斜め後方に通過させる風量を調節可
能となるように、前記フィン１１の傾斜角度を駆動モー
タ（図示せず）により調節自在に構成している。

前記チャフシーブ１０の後部には、先端が排塵ファン１
２の方向に延びる篩線１３を、チャフシーブ１０の下部
には選別網１４を各々備える。

前記唐′箕ファン１５の後方には一番受樋１６付き一番
スクリユーコンベア１７が、その後方には二番受樋１８
付きスクリューコンベア１９が各々配設され、前記一番
受ｔｉｉ１６のｆ＆端には先端が二番受樋１８の上方に
臨む傾斜角度調節自在な流穀板２０が設けられ、当該流
穀板２０上に落下した穀粒等を前記一番受樋１６側又は
二番受樋１８側に選択的に導（ことができるように構成
する。

前記二番受樋１８から扱室１内に二番還元被処理物を還
元するするための二番還元筒２２は脱穀装置における処
理室２１の一例板２１ａに沿って設け、該二番還元筒２
２の下端には、前記二番受樋１８の一側端において前記
処理室２１の一側板２１ａに略直角な方向のスクリュー
コンベア１９の軸端に二番還元スロワ−２３を設けるの
である。

二番還元筒２２は、断面矩形状等の任意形状であり、そ
の下端部から上端放出部に行くに従って断面積が小さく
なるように形成する。二番還元筒２２の断面が矩形状で
ある場合、その下端部から上端部に行くに従って断面積
が小さくなるように相対向する二つの四側板２２ａ、２
２ａ’及び／又は他の二つの四側板２２ｂ、２２ｂ’の
間隔が上に行くにしたがって狭くなるように非平行状に
形成する。

前記二番還元筒２２の上部寄り位置には、超音波センサ
ーにおける発信器２４ａと受信器２４ｂとを対向状にし
て設けて、当該二番還元筒２２内の二番還元被処理物の
単位時間当たりの流量を倹出する。

また、発信器２４ａ及び受信器２４ｂの前部側には、各
々狭い指向性を保持するためホーン２５を取付け、その
各ホーン２５前端の開口部が相対向する凹側１２２ａ、
２２ａ’の穿設孔に臨むように取付けし、各ホーン２５
の前端の開口部を覆うように膜体２６を張設することに
より透過減衰を低下させることなくホコリ、塵、穀粒等
の侵入を防止する。

この場合、例えば、ポリプロピレンやポリイミド樹脂な
どの膜体２６は、固有音響インピーダンスが空気に近い
性質を有し、従ってこの種の膜体２６では超音波は膜体
に対して略直角方向がらの侵入に対して良く透過できる
ものである。

さらに、前記二番還元筒２２内壁面となる前記凹側板２
２ａ、２２ａ’及び凹側板２２ｂ、２２ｂ′の内面側を
、発信器２４ａ及び受信器２４ｂによる検出箇所を通過
する粒状被処理物の通過前後の適宜区間長さくｈ）にわ
たって、超音波ノイズを吸収し易いような発泡性樹脂等
の吸音材２７を張設する。これにより前記検出箇所近傍
において、受信器２４ｂでの受信時には超音波ノイズを
減衰させ、通常の粒状被処理物の流量を測定する超音波
に影響を与えないように構成しても良い。

そして、前記超音波センサーの発信及び受信の制御はコ
ントローラ２８により行い、その発振器３２により発生
させた一定振動数の発振波により発信器２４ａから適宜
時間（ＴＯ）間隔毎に一定の微小時間（Ｔ１）の間一定
の強さの超音波発振信号（Ｗ）を発信する。

受信器２４ｂでは、被処理物の流量の増大に応じて、超
音波の透過率が減少するのを受け、これを電気信号に変
換する。即ち、被処理物の流量少ないときには透過率が
多くなって強い受信信号（Ｅｌ）を、流量中程度のとき
には透過率がやや低（なって受信信号（Ｅ２）を、流量
大きいときには透過率が低くなって弱い受信信号（Ｅ３
）を各々検出する。

この場合、前記二番還元筒２２内に穀粒等の粒状被処理
物が流れていない状態におけるその二番還元筒２２内を
通過する風等による超音波ノイズの影響を除去するため
、当該粒状被処理物が流れていない状態において、受信
器２４ｂにて前記超音波ノイズを検出し、該超音波ノイ
ズによる検出信号の値を基準値Ｖａとし、実際に穀粒等
の被処理物が流れている場合に発信器２４ａから発射し
て被処理物の存在により超音波が透過又は反射した結果
を受信器２４ｂにて受信した検出信号の検出値ｖｂと前
記基準値Ｖａとの比率に適宜比例常数を掛けた関数によ
り、いわゆる補償された結果の検出値Ｖｃでもって、二
番還元筒２２内に粒状被処理物が実際に流れる状態にお
ける流量であるとの判断にて以後の制御を行うのである
。

この場合の測定制御は、コントローラ２８により行う。

その作動を第７図のフローチャートに従って以下に説明
する。

まず、作業開始にあたって、脱穀装置のスイッチＳＷＩ
をＯＮすると、扱胴２や選別機構５が作動し、二番還元
スロワ−２３も回転する。

この状態にて、発信器２４ａから超音波を発射させて、
受信器２４ｂを作動させサンプリング開始すると、穀粒
がない状態における二番還元筒２２内の超音波のノイズ
や二番還元スロワ−２３の回転等による二番還元筒２２
内の超音波ノイズを受信できる。

適宜時間（Ｔ）における前記超音波ノイズの検出値デー
タを集計平均して検出値■を求める。

他方、フラグ０ＬＤＦは脱穀作業中か非脱穀作業中であ
るかを判断して示すものである。

即ち、前記フラグ０ＬＤＦがリセット状態（ＯＬＤＦ＝
Ｏ）であるとは、コンバインの刈取前処理部又はフィー
トチエン等の脱穀装置への殻稈供給側に設けられた殻稈
長さ検出センサー（Ｌ）がＯＦＦであり、従って殻稈が
脱穀装置に供給されていない非脱穀作業中（脱穀作業前
を含む）ことを判断した結果であり、反対に殻稈長さ検
出センサー（Ｌ）がＯＮであると脱穀作業中と判断し、
フラグ０ＬＤＦがセット状Ｂ　（ＯＬＤＦ＝１）となる
。

さて、前記殻稈長さ検出センサー（Ｌ）がＯＦＦである
と、フラグ０ＬＤＦのリセット状態（ＯＬＤＦ＝Ｏ）を
保持し、その状態においては、ＲＥＴ（復帰）指令によ
り、流量検出の始めに戻り、再度前記のサンプリング作
動を繰り返す。

脱穀作業が開始されると、前記殻稈長さ検出センサー（
Ｌ）がＯＮに変わるが、前記フラグ０ＬＤＦが前記の直
前のリセット状態（ＯＬＤＦ＝’０）のままであるから
、前記サンプリングによる検出値Ｖを基準値Ｖａと置き
換え、フラグ０ＬＤＦをセント状態（ＯＬＤＦ＝１）と
なってＲＥＴ（ｆｆｆｉ帰）指令により、流量検出の始
めに戻る。

従って、前記サンプリングによる検出値■は脱穀作業直
前の穀粒がない状態における二番還元筒２２内の超音波
のノイズや二番還元スロワ−２３の回転等による二番還
元筒２２内の超音波ノイズを受信したいわゆる基準値Ｖ
ａとして保持する。

その次の脱穀作業中において、発信器２４ａから超音波
を発射させて、受信器２４ｂにて受信した検出信号を、
適宜時間（Ｔ）だけサンプリングして、検出値データを
集計平均して求めた検出値■はいわゆる実際の作業時の
検出値ｖｂとなり、これと前記基準値Ｖａとの比率によ
る関数でもって、粒状被処理物の流量の大小に換算する
のである。

なお、殻稈長さ検出センサー（Ｌ）がＯＦＦに切り替る
と、前記フラグ０ＬＤＦがリセット状態（ＯＬＤＦ＝０
）に戻り、前記の検出作業を繰り返すから、前記基準値
Ｖａは、その後のサンプリングによる値と置き換えられ
ることになる。

また、前記関数は、基準値Ｖａにて零点補償するように
、ｆ　　（Ｖｂ−Ｖａ／Ｖａ）　、ｒ　　（Ｖｂ−Ｖａ
）とすることも考えられる。

前記受信器２４ｂによる受信信号は、単位時間あたり被
処理物の流量の大小の検出結果として、アナログ信号で
検出されるが、アナログ信号−デジタル信号変換する際
に、前記コントローラ２８におけるアンプ３３にて増幅
し、ディスクリミネータ３４においては、予め前記流量
を単位時間あたりに検出箇所を通過する穀粒等の粒の適
宜範囲ごとに区分した流量として把握して、前記各（Ｅ
ｌ）、　　（Ｅ２）　、　　（Ｅ３）をそれに対応する
各区分毎の範囲に入るか否かを判別し、所定の区分内に
応じた周波数信号（Ｆ）を出力し、さらにこれをＡ−Ｄ
変換器３５にてデジタル信号（Ｄ′）のように単位時間
当たりのパルス数の大小として出力する。

その後、反転回路３６により前記デジタル信号（Ｄ′）
のパルスの正負を逆転させて第５図におけるようなデジ
タル信号（ＤＩ）、（口２）　、　　（Ｄ３）　　。

として外部に出力するのである。

そしてこのパルス数の大小に応じて出力するデジタル信
号（ＤＩ）　、　　（Ｄ２）　、　　（Ｄ３）　ニより
、二番還元筒２２内の被処理物の流量が大きいときには
、当該二番還元筒への大量を減少させたり、刈取り脱穀
量を減少させたりするように制御機構２９への出力信号
を出すものである。

この構成により、例えばコンバインにおいては、適宜速
度で前進することにより、刈取られた殻稈はフィートチ
エン３０に挟持されて扱室１内にて扱胴２にてＪＢｉ！
？Ｕされ、その被処理物はクリンプ網４から漏下し、揺
動選別機構５におけるチャフシーブ１０に載り、揺動選
別される一方、唐箕ファン１５からの風にて風選別され
、精粒は一番受樋１６に落下する。

藁屑混じりの穀粒等は篩線１３上に送られてさらに揺動
選別を受け、軽いＸ屑や塵は排塵ファン１２から機外に
排出される一方、枝梗付き穀粒等の比重の大きいものは
二番受樋１８に落下し、スクリューコンベア１９を介し
て二番還元スロワ−２３に送られ、二番還元の被処理物
として二番遷元筒２２を介して再度扱室１内に放出され
て脱穀作用を受ける。

このとき、二番還元筒２２内に相対向して設けた発振器
２４ａから発振する超音波が二番還元筒２２内を通過す
る被処理物に乱反射され、受信器２４ｂに届く超音波の
エネルギーレベルが少なくなる度合を検出することによ
り、その間に流れる被処理物の流量を検出した結果を、
選別性向上制御のため等に用いる。

この結果、二番還元筒２２内の被処理物の流量が大きく
なれば、コンバインの走行速度を減速して刈取り脱穀量
を減少せしめたり、揺動選別機構５におけるフィン１１
を立てて一番受樋側への穀粒落下量を増大させまたは流
穀板２０を二番受樋１８上に臨ませて二番受樋１８への
落下量を減少させたりし、反対に被処理物の流量が少な
い時には、刈取り脱穀量を増大するためコンバインの走
行速度を早めたり、さらには、揺動選別機構５の振動数
や振動振幅を大きくして揺動選別作用を増大せしめたり
、唐箕ファンエ５の回転速度を上げるなどにより単位時
間当たりの穀粒選別能力を増大させるなどの制御を前記
制御機構２９の信号により達成することができるのであ
る。

そして、本発明に従えば、脱穀作業に入っていきなり流
量検出を行うのではなく、その直前の被処理物のない状
態の通路内の超音波の影響をも考慮するから、流量の検
出誤差を無くすることができるのである。

第８図は、二番還元筒２２に発信器２４ａ、受信器２４
ｂを装着する場合の別実施例を示し、二番還元筒２２の
対向する側板の穿設孔に連通するように適宜長さの筒体
３７．３７を接続し、該各筒体３７．３７の他端に各々
発信器２４ａ、受信３５２４ｂを連設する。持寄２６及
び２７は前記実施例と同じく各々膜体、吸音材である。

このように構成すれば、発射及び受信における超音波が
筒体３７．３７を通過することによる制約を受けていわ
ゆる指向性を狭くでき、二番還元筒２２内で超音波が乱
反射したものを受信器２４ｂにて拾わないようにするこ
とができる。

なお、本発明では　別実施例として発信器２４ａと受信
器２４ｂとを同じ側に設けて粒状の被処理物に超音波が
反射するときの、被処理物の流量が多くなるにつれてそ
の反射量が太き（なることを検出して流量測定するいわ
ゆる超音波の反射式とする場合にも通用できることは云
うまでもなく、また、コンバインばかりでなく、籾と玄
米の選別装置や精米装置等にも適用できるのである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は脱穀装置の断面
図、第２図は第１図のｎ−ｍ線視断面図、第３図は第２
図のｍ−ｍ線視断面図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線
線断断面図第５図は発信器、受信器制御機構における各
信号の状態を示す図、第６図はコントローラ２８内のブ
ロック回路図、第７図はフローチャート、第８図は別実
施例を示す断面図である。 １・・・・扱室、２・・・・扱胴、５・・・・揺動選別
機構、１０・・・・チャフシーブ、１１・・・・フィン
、１２・・・・排塵ファン、１５・・・・唐箕ファン、
１６・・・・一番受樋、１８・・・・二番受樋、１９・
・・・スクリューコンベア、２０・・・・流穀板、２１
・・・・処理室、２２・・・・二番還元筒、２３・・・
・二番還元スロワ−１２４ａ・・・・発信器、２４ｂ・
・・・受信器、２５・・・・ホーン、２６・・・・膜体
、２７・・・・吸音材、２８・・・・コントローラ、２
９・・・・制御機構、３２・・・・発振器、３３・・・
・アンプ、３４・・・・ディスクリミネータ、３５・・
・−Ａ−Ｄ変換器、３６・・・・反転器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、通路内の穀粒等の粒状被処理物に向けて発信器
   から超音波を発射し、粒状被処理物による透過率又は反
   射率に応じて受信器にて受信した検出信号の値により、
   被処理物の流量を測定する装置において、前記通路内に
   粒状被処理物がない状態にて予め発信器から超音波を発
   射してそのときの受信器による検出値を基準値とし、該
   基準値と粒状被処理物検出時において前記受信された検
   出値との比または差等の適宜関数により、被処理物の単
   位時間当たり流量としての検出値出力を得るように構成
   したことを特徴とする穀粒等の粒状被処理物流量の測定
   装置。
2. （２）、粒状被処理物の流量検出作業直前の適宜時間に
   おいて、発信器から超音波を発射して、前記通路内に粒
   状被処理物がない状態における受信器による検出値を基
   準値とし、該基準値と粒状被処理物の流量検出作業時の
   検出値との比による関数をもって粒状被処理物の流量の
   検出値となるように制御したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の穀粒等の粒状被処理物流量の測定装
   置。