WO2023149149A1 - 籾摺機および籾摺方法 - Google Patents

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WO2023149149A1
WO2023149149A1 PCT/JP2022/048673 JP2022048673W WO2023149149A1 WO 2023149149 A1 WO2023149149 A1 WO 2023149149A1 JP 2022048673 W JP2022048673 W JP 2022048673W WO 2023149149 A1 WO2023149149 A1 WO 2023149149A1
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WO
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hulling
roll
hulling roll
timing
transmission mechanism
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/048673
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English (en)
French (fr)
Inventor
誠治 頼岡
Original Assignee
株式会社サタケ
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Application filed by 株式会社サタケ filed Critical 株式会社サタケ
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02B—PREPARING GRAIN FOR MILLING; REFINING GRANULAR FRUIT TO COMMERCIAL PRODUCTS BY WORKING THE SURFACE
    • B02B3/00—Hulling; Husking; Decorticating; Polishing; Removing the awns; Degerming
    • B02B3/04—Hulling; Husking; Decorticating; Polishing; Removing the awns; Degerming by means of rollers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/14—Measures for saving energy, e.g. in green houses

Definitions

  • the present invention relates to a rice huller and a rice hulling method.
  • the husking roll wears as the hulling process of the paddy is performed.
  • the wear of threshing rolls rotating at relatively high speed progresses faster than the wear of threshing rolls rotating at relatively low speed.
  • the hulling roll which rotates at a relatively high speed, gradually decreases in outer diameter and slows in peripheral speed while the number of revolutions (rotational speed) remains constant.
  • peripheral speed difference the difference in peripheral speed between the pair of hulling rolls
  • the friction force applied to the hulled rice decreases. Therefore, the hulling efficiency decreases as the huller is used for a long period of time.
  • the rotation speed of the husking roll that rotates at a relatively high speed is increased to adjust the peripheral speed difference before it is worn (for example, , JP-A-61-090749).
  • the grain huller includes a first hulling roll that rotates around a first axis and a second hulling roll that rotates around a second axis parallel to the first axis. and a transmission mechanism that changes the rotation speed of at least one of the first threshing roll and the second threshing roll, and the transmission mechanism changes the first threshing roll at the first timing.
  • the peripheral velocity difference at the second timing after the first timing is increased more than the peripheral velocity difference between the roll and the second hulling roll.
  • the hulling method according to the present invention includes a first hulling roll that rotates around a first axis and a second roll that rotates around a second axis parallel to the first axis.
  • the rotation speed of at least one of the two husking rolls is set to be higher than the peripheral speed difference rate between the first hulling roll and the second hulling roll at the first timing after the first timing It is changed by increasing the circumferential speed difference rate at the second timing.
  • the hulling efficiency can be maintained within an appropriate range even if the wear of the hulling roll progresses.
  • FIG. 4 is a block diagram for explaining an example of functions implemented by the control device of FIG. 3;
  • FIG. It is a graph which shows the change of the peripheral speed difference rate during the hulling performed by one Embodiment of the huller which concerns on this invention.
  • It is a flow chart which shows an example of the flow of processing performed with a grain huller concerning the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating another example of functions implemented by the control device of FIG. 3;
  • a rice huller is a machine that hulls rice.
  • the huller has a pair of hulling rolls.
  • the pair of hulling rolls rotates at peripheral speeds different from each other.
  • one hulling roll rotates at a higher speed than the other hulling roll.
  • the hulling rate is used as an indicator of the hulling efficiency of the rice huller.
  • the dehulling rate (%) is obtained by (the number of grains of unhusked brown rice/the number of grains of unhulled rice supplied to the gap) ⁇ 100.
  • the hulling rate is roughly proportional to the sliding length when the paddy is hulled. Therefore, the longer the sliding length, the higher the hulling rate, and the shorter the sliding length, the lower the hulling rate.
  • the sliding length is an index indicating the degree of slippage between the threshing roll and the chaff, and is determined by the contact length l [mm] of the chaff x the peripheral speed difference rate. This is disclosed, for example, in JP-A-2017-70879.
  • Fig. 1 is a diagram for explaining the contact length of rice.
  • the contact length l of the paddy is obtained by the following formula [Equation 1]. can be done.
  • the contact length l of the paddy can also be obtained by the following formula [Equation 2], where R in this formula is the radius of the threshing roll that rotates at high speed, and r is the radius of the threshing roll that rotates at low speed. Become.
  • the peripheral speed difference means the difference in peripheral speed between a pair of hulling rolls.
  • the peripheral speed difference rate is obtained by the following formula [Equation 3].
  • D and N are the outer diameter and rotation speed of one of the pair of husking rolls, respectively.
  • d and n are the outer diameter and rotation speed of the other of the pair of husking rolls, respectively.
  • the peripheral speed means the speed generated on the outer diameter surface of the rotating hulling roll.
  • Fig. 2 is a diagram showing an example of the structure of a rice huller.
  • the huller 1 is one embodiment of the present invention having, for example, a hulling mechanism 20, a transmission mechanism 30, a width adjustment mechanism 40, and a body 50 that supports or accommodates these mechanisms.
  • the hulling mechanism 20 is a mechanism that executes hulling of paddy.
  • the hulling mechanism 20 includes a main shaft 201 , a sub shaft 202 , a first hulling roll 203 and a second hulling roll 204 .
  • the main shaft 201 is the shaft to which the first hulling roll 203 is attached.
  • the main shaft 201 is supported by bearings (not shown) attached to the body 50, for example.
  • the main shaft 201 rotates around the first axis.
  • the first axis is the central axis of the main shaft 201 .
  • the secondary shaft 202 is a shaft to which the second hulling roll 204 is attached.
  • the secondary shaft 202 is supported parallel to the main shaft 201 and rotates around the second axis.
  • the second axis is the central axis of the secondary axis 202 .
  • the first hulling roll 203 is a cylindrical member whose outer peripheral portion is made of an elastic member.
  • the elastic member can be composed of rubber and polyurethane, for example.
  • the first hulling roll 203 is fixed to the main shaft 201 . Therefore, the first hulling roll 203 rotates around the first axis.
  • the second hulling roll 204 is a cylindrical member whose outer peripheral portion is made of an elastic member.
  • the elastic member can be composed of rubber and polyurethane, for example.
  • a second hulling roll 204 is fixed to the sub-shaft 202 . Therefore, the second hulling roll 204 rotates around the second axis.
  • the outer diameter of the second hulling roll 204 may be the same as the outer diameter of the first hulling roll 203 .
  • the hulling mechanism 20 may also include a first pulley 205, a second pulley 206, a third pulley 207, a fourth pulley 208, a belt 209, and a drive motor 210. .
  • a first pulley 205 is attached to the main shaft 201 .
  • the first pulley 205 is, for example, a V pulley.
  • the first pulley 205 is a split pulley.
  • a split pulley is a pulley composed of two conical plates as the main components.
  • a second pulley 206 is attached to the countershaft 202 .
  • the second pulley 206 is, for example, a V pulley.
  • the third pulley 207 is attached to a predetermined shaft that is movable with respect to the fuselage 50 .
  • the third pulley 207 is, for example, a V pulley.
  • a third pulley 207 is a tension pulley.
  • a tension pulley is a pulley that has the function of keeping constant the tension of the belt 209 that is wound around. The third pulley 207 is thus biased in a predetermined direction to keep the belt 209 in tension, for example by a spring (not shown).
  • a fourth pulley 208 is attached to the shaft of the drive motor 210 .
  • the fourth pulley 208 is, for example, a V pulley.
  • the belt 209 is wound around the first pulley 205 , the second pulley 206 , the third pulley 207 and the fourth pulley 208 .
  • Belt 209 is, for example, a V-belt.
  • the belt 209 is wound around the first pulley 205, the third pulley 207, and the fourth pulley 208 from the outside, as shown in FIG. That is, the first pulley 205 , the third pulley 207 and the fourth pulley 208 contact the inner surface of the belt 209 . Also, the second pulley 206 contacts the outer surface of the belt 209 .
  • the drive motor 210 is a motor that applies driving force to the first stripping roll 203 and the second stripping roll 204, and can be said to serve for driving these rolls. Driving the drive motor 210 transmits driving force to the first stripping roll 203 and the second stripping roll 204 via the belt 209 and pulleys. For example, when drive motor 210 rotates counterclockwise in FIG. 2, first pulley 205 rotates counterclockwise and second pulley 206 rotates clockwise.
  • the paddy is supplied to the gap formed between the rotating first husking roll 203 and the second husking roll 204 to perform hulling.
  • the transmission mechanism 30 is a mechanism that changes the rotation speed of the first hulling roll 203 .
  • Transmission mechanism 30 includes a first pulley 205 . That is, it can be said that the first pulley 205 is a mechanical element that serves as both the drive mechanism and the transmission mechanism 30 .
  • the first pulley 205 includes an adjusting mechanism (not shown) that adjusts the spacing between the two conical plates.
  • the adjustment mechanism can use power such as a servomotor (not shown) to adjust the spacing between the two conical plates.
  • the pitch diameter of the first pulley 205 is changed by changing the distance between the two conical plates. Thereby, the rotation speed of the first pulley 205 can be changed. Therefore, it can be said that the first pulley 205 is a continuously variable transmission.
  • the width adjustment mechanism 40 is a mechanism that adjusts the width of the gap between the first stripping roll 203 and the second stripping roll 204 .
  • the width adjustment mechanism 40 maintains the width of the gap set in advance, for example, over the period during which the husking work is performed.
  • Width adjustment mechanism 40 includes base shaft 401 , arm 402 , rod 403 , nut 404 , chain 405 and adjustment motor 406 .
  • an air cylinder described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2021-126604 or one including a mechanical element similar thereto may be used as the width adjusting mechanism 40.
  • the base shaft 401 is a shaft member attached to the fuselage 50 .
  • Arm 402 is a member that supports secondary shaft 202 .
  • a base shaft 401 is attached to one end of the arm 402 . Therefore, the arm 402 can swing around the base shaft 401 .
  • the nut 404 is a member whose inner peripheral surface is threaded. A nut 404 is attached to the other end of arm 402 .
  • the rod 403 is a rod-shaped member supported by bearings (not shown) attached to the fuselage 50 .
  • the outer peripheral surface of the rod 403 is threaded.
  • a nut 404 is screwed onto the rod 403 .
  • a sprocket (not shown) is attached to one end of the rod 403 .
  • the adjustment motor 406 is a motor that generates a driving force for adjusting the position of the second stripping roll 204, and can be said to be used for adjusting the position of the roll 204.
  • Adjustment motor 406 includes a rotating shaft to which a sprocket (not shown) is attached.
  • the chain 405 is wound around a sprocket attached to one end of the rod 403 and a sprocket attached to the adjustment motor 406 .
  • the rotational force generated by rotating the shaft of the adjustment motor 406 is transmitted to the rod 403 by the chain 405 .
  • the nut 404 screwed on the rod 403 moves along the axial direction of the rod 403 .
  • the movement of the nut 404 causes the arm 402 to rotate around the base shaft 401 .
  • the secondary shaft 202 attached to the arm 402 moves toward or away from the main shaft 201 .
  • the width of the gap between the first hulling roll 203 fitted to the main shaft 201 and the second hulling roll 204 fitted to the subshaft 202 is adjusted.
  • the body 50 is a member that supports or houses various parts of the huller 1.
  • the fuselage 50 may be a rectangular parallelepiped box-shaped member as illustrated in FIG. 2, but is not limited to such a shape.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the control device.
  • the control device 10 shown in the figure has a hardware processor 13 , a bus 12 , a ROM 14 , a RAM 15 and a non-volatile memory 16 .
  • the hardware processor 13 is a processor that controls the entire control device 10 according to the system program.
  • the hardware processor 13 reads the system program stored in the ROM 14 via the bus 12 and performs various processes based on the system program.
  • Hardware processor 13 controls drive motor 210 and adjustment motor 406 based on a system program.
  • the hardware processor 13 can be configured by, for example, a CPU (Central Processing Unit) or an electronic circuit.
  • the bus 12 is a communication path that connects each piece of hardware within the control device 10 to each other. Each piece of hardware within the controller 10 exchanges data via the bus 12 .
  • the ROM 14 is a storage device that stores system programs and the like for controlling the control device 10 as a whole.
  • ROM 14 is a computer-readable storage medium.
  • the RAM 15 is a storage device that temporarily stores various data.
  • the RAM 15 functions as a work area for the hardware processor 13 to process various data.
  • the nonvolatile memory 16 is a storage device that retains data even when the power of the huller 1 is turned off and power is not supplied to the control device 10 .
  • Non-volatile memory 16 is a computer-readable storage medium.
  • the nonvolatile memory 16 can be composed of a storage device such as an SSD (Solid State Drive).
  • the control device 10 further has interfaces 17 , 18 , 19 .
  • these interfaces will be referred to as a first interface 17, a second interface 18 and a third interface 19, respectively, and the control device 10 will be described below.
  • a first interface 17 connects the drive motor 210 to the bus 12 .
  • the first interface 17 can send control commands from the hardware processor 13 to the drive motor 210 .
  • a second interface 18 connects the adjustment motor 406 to the bus 12 .
  • the second interface 18 can send control commands from the hardware processor 13 to the adjustment motor 406 . Additionally, the second interface 18 can send information to the hardware processor 13 indicative of the current value detected in the adjustment motor 406 .
  • a third interface 19 connects the transmission mechanism 30 to the bus 12 .
  • the third interface 19 can send shift control commands from the hardware processor 13 to the transmission mechanism 30 .
  • FIG. 4 is a block diagram for explaining an example of functions realized by the control device 10.
  • the control device 10 includes a drive motor control section 101, a gap width detection section 102, an adjustment motor control section 103, a circumferential velocity difference calculation section 104, a contact length calculation section 105, and a slip length calculation section 106. , and a transmission mechanism control unit 107 as functional units.
  • the drive motor control unit 101 controls rotation of the drive motor 210 .
  • the drive motor control unit 101 can rotate the drive motor 210 at a predetermined rotation speed, for example.
  • the gap width detection unit 102 detects the width of the gap between the first hulling roll 203 and the second hulling roll 204 .
  • the gap width detector 102 detects the gap width based on the current value of the current flowing through the drive motor 210, for example.
  • the load applied between the first hulling roll 203 and the second hulling roll 204 becomes smaller, thereby reducing the value of the current flowing through the drive motor 210 .
  • a gap width detector 102 detects the width of the gap based on the decreased current value. That is, it can be said that the gap width detection unit 102 detects the degree of wear of the first hulling roll 203 and the second hulling roll 204 .
  • the adjustment motor control section 103 controls the adjustment motor 406 based on the gap width detected by the gap width detection section 102 .
  • the adjustment motor control unit 103 rotates the adjustment motor 406 to return the gap width to the predetermined width. Therefore, even if the first hulling roll 203 or the second hulling roll 204 wears due to the hulling, the gap width is kept constant.
  • the gap width is preferably set to 1.0 mm, for example.
  • the peripheral speed difference calculation unit 104 calculates the peripheral speed difference.
  • the peripheral speed difference ratio calculation unit 104 calculates the peripheral speed difference ratio based on the above-described formula [Equation 3]. For example, the peripheral speed difference calculation unit 104 calculates the peripheral speed difference ratio by using the amount of movement of the second hulling roll 204 by the adjustment motor control unit 103 as the wear amount of the first hulling roll 203. good too.
  • the method for obtaining the outer diameters of one roll and the other roll is not limited to the method described above, and a known detection method can be used as appropriate.
  • Examples of usable detection methods include a method using a photoelectric sensor as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-313959 (paragraph 0019 of the specification, see FIG. 4), radio wave, ultrasonic or optical A sensor according to the formula or the like is installed near the first stripping roll 203 and the second stripping roll 204, and the outer diameter of each roll (that is, the outer diameter D and d used in [Equation 3]) is obtained. method.
  • the contact length calculation unit 105 calculates the contact length of the paddy.
  • the contact length calculator 105 calculates the contact length of the unhulled rice based on the above-described formula [Equation 1] or [Equation 2].
  • the contact length calculator 105 may use, for example, the value of D used when calculating the peripheral velocity difference rate as r in the formula [Equation 1] or [Equation 2].
  • the slip length calculation unit 106 calculates the slip length based on the peripheral speed difference ratio calculated by the peripheral speed difference ratio calculation unit 104 and the contact length of the rice calculated by the contact length calculation unit 105 .
  • the transmission mechanism control unit 107 controls the transmission mechanism 30 .
  • the transmission mechanism control unit 107 changes the rotation speed of at least one of the first hulling roll 203 and the second hulling roll 204 by controlling the transmission mechanism 30 .
  • Such a change in the number of rotations is, for example, when the transmission mechanism control unit 107 sets the peripheral speed difference rate between the first hulling roll 203 and the second hulling roll 204 to the second timing rather than the first timing. It can be realized by increasing at the timing of In other words, the transmission mechanism 30 changes the rotation speed of at least one of the first hulling roll 203 and the second hulling roll 204, and the first hulling roll 203 and the second hulling roll 203 at the first timing. increasing the peripheral speed difference rate at the second timing than the peripheral speed difference rate between the husking roll 204 and the husking roll 204.
  • the first timing is, for example, when the unused first hulling roll 203 and the unused second hulling roll 204 are attached to the huller 1 . That is, the first timing indicates the timing at which the new first hulling roll 203 and the second hulling roll 204 that are not yet worn are used.
  • the second timing is timing later than the first timing. That is, the second timing indicates the timing when the rice huller 1 has hulled rice to some extent.
  • the transmission mechanism control unit 107 controls the transmission mechanism 30 so that the slip length calculated by the slip length calculation unit 106 falls within an appropriate range.
  • Figures 5 and 6 are graphs showing changes in the peripheral velocity difference rate and the slip length during hulling, respectively.
  • the vertical axis indicates the peripheral speed difference rate
  • the horizontal axis indicates the degree of wear.
  • the degree of wear shown in this graph is 0% when unused, and 100% when unusable due to wear.
  • the vertical axis indicates the slip length
  • the horizontal axis indicates the degree of wear.
  • the degree of wear shown in the graph of FIG. 6 is obtained when both the first stripping roll 203 attached to the main shaft 201 and the second stripping roll 204 attached to the subshaft 202 are unused.
  • a degree of wear is defined as 0%, and a state in which both rolls are unusable due to wear is defined as a degree of wear of 100%. Therefore, the degree of wear of 50% in FIGS. 5 and 6 does not indicate the rate of wear of the first hulling roll 203 from when it was new, but an intermediate state of wear until both rolls become unusable. is shown.
  • the "wear level" shown in FIGS. 8 and 9, which will be described later, has the same meaning. Then, in the hulling work in the huller 1, the hulling work is performed so that the pair of hulling rolls (that is, the first hulling roll 203 and the second hulling roll 204) cannot be used at the same time due to wear. (at the time when the degree of wear is 50%), the hulling roll attached to the main shaft 201 and the hulling roll attached to the subshaft 202 are exchanged with each other, that is, the roll mounting positions are changed.
  • the transmission mechanism control unit 107 increases the circumferential velocity difference rate so that the slip length is maintained at a predetermined value.
  • the transmission mechanism control unit 107 increases the peripheral velocity difference rate so that the slip length is maintained at, for example, about 5.2 mm.
  • the transmission mechanism control unit 107 may increase the peripheral speed difference rate so that the slip length is within the appropriate range.
  • the transmission mechanism control unit 107 may increase the circumferential velocity difference rate so that the slip length is within the range of 4.5 mm or more and 6.0 mm or less, for example.
  • first hulling roll 203 and the second hulling roll 204 When the degree of wear reaches 50%, it is desirable to replace the first hulling roll 203 and the second hulling roll 204 with each other. That is, a first hulling roll 203 that wears heavily is attached to the auxiliary shaft 202 , and a second hulling roll 204 that wears less than the first hulling roll 203 is attached to the main shaft 201 . By performing such exchange, the first hulling roll 203 and the second hulling roll 204 can be utilized so as to reach their service limit at the same timing.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of processing executed in the control device 10.
  • the drive motor control section 101 starts controlling the drive motor 210 (step S1).
  • the first hulling roll 203 and the second hulling roll 204 are rotated, and hulling can be started.
  • step S2 chaff is supplied into the gap formed between the first hulling roll 203 and the second hulling roll 204 (step S2).
  • a predetermined amount of paddy is supplied per unit time by a paddy supply device (not shown).
  • the gap width detection unit 102 detects the gap width between the first stripping roll 203 and the second stripping roll 204 (step S3). This detection can be performed based on the amount of current flowing through drive motor 210, ie, the current value.
  • the adjustment motor control section 103 controls the adjustment motor 406 based on the gap width detected by the gap width detection section 102 (step S4).
  • the adjustment motor controller 103 controls the adjustment motor 406 so that the gap width is maintained at a predetermined width.
  • the gap width detection unit 102 detects the gap width based on the current value flowing through the drive motor 210
  • the adjustment motor control unit 103 controls the adjustment motor 406 so that the current value is maintained at a preset value. do.
  • the set value of the current value the current value measured in advance when the grain huller 1 is operated with the gap width set to a predetermined width (eg, 1 mm) can be used.
  • the circumferential speed difference calculation unit 104 calculates the circumferential speed difference (step S5).
  • the circumferential velocity difference calculating unit 104 can calculate the circumferential velocity difference using the above-described formula [Equation 3].
  • the contact length calculator 105 calculates the contact length of the paddy (step S6).
  • the contact length calculator 105 can calculate the contact length of the paddy using the above-described formula [Equation 1] or [Equation 2].
  • the slip length calculator 106 calculates the slip length (step S7).
  • the transmission mechanism control section 107 controls the transmission mechanism 30 (step S8).
  • the transmission mechanism control unit 107 controls the transmission mechanism 30 so that the slip length becomes a constant value during hulling.
  • the slip length is highly correlated with the hulling rate of paddy during hulling.
  • step S9 If there is still rice to be hulled (No in step S9), the huller 1 continues hulling.
  • the hulling is finished (Yes in step S9), all the processes executed by the control device 10 are finished.
  • the first hulling roll 203 and the second hulling roll 204 may be exchanged when the degree of wear of the hulling rolls reaches 50%.
  • the huller 1 includes the first hulling roll 203 that rotates around the first axis and the second hulling roll that rotates around the second axis parallel to the first axis. 204 and a speed change mechanism 30 that changes the number of rotations of at least one of the stripping roll 203 and the stripping roll 204 .
  • the speed change mechanism 30 increases the peripheral velocity difference rate between the rolls 203 and 204 at the second timing after the first timing more than the peripheral velocity difference rate between the rolls 203 and 204 at the first timing. , 204 by changing the number of revolutions of at least one of them.
  • the transmission mechanism 30 is formed as a continuously variable transmission, for example.
  • the huller 1 can keep the sliding length constant during hulling. That is, the hulling rate of the hulling machine 1 can be maintained substantially constant from when the hulling roll of the hulling machine 1 is not in use until it reaches the service limit.
  • the huller 1 further has a width adjustment mechanism 40 that adjusts the width of the gap between the first hulling roll 203 and the second hulling roll 204 to the width at the first timing. That is, the width adjustment mechanism 40 keeps the width of the gap between the first hulling roll 203 and the second hulling roll 204 constant from when the hulling roll is not in use until it reaches the limit of use. can be maintained. As a result, the huller 1 can keep the quality of the hulled brown rice at a high level from when the husking roll is not used until it reaches its service limit.
  • the gap width detector 102 detects the gap width based on the current value of the drive motor 210 .
  • the method by which the gap width detector 102 detects the gap width is not limited to this.
  • the gap width detection unit 102 may detect the gap width using a signal obtained from a sensor that uses laser light or ultrasonic waves.
  • the huller 1 does not necessarily need to calculate the slip length during hulling. do not have. That is, the control device 10 of the grain huller 1 may control the transmission mechanism 30 so as to achieve a predetermined rate of change of the peripheral speed difference rate.
  • a continuously variable transmission is used as the transmission mechanism 30 in the above-described embodiment.
  • the transmission mechanism 30 is not limited to this, and a stepped transmission may be used.
  • a stepped transmission is formed, for example, as a variable speed pulley with gears.
  • the variable speed pulley with gears may be, for example, a variable speed pulley having three speeds of low speed, medium speed and high speed.
  • FIGS. 8 and 9 are graphs respectively showing changes in peripheral speed difference rate and slip length during hulling in an embodiment in which a stepped transmission is used as the transmission mechanism 30.
  • the vertical axis indicates the slip length, and the horizontal axis indicates the degree of wear. 8 and 9 have the same meaning as the "wear level" in FIGS. 5 and 6 described above.
  • the transmission mechanism control unit 107 controls the transmission mechanism 30 so that the slip length is maintained within an appropriate range.
  • An appropriate range of the sliding length is, for example, 4.5 mm or more and 6.0 mm or less.
  • the transmission mechanism control unit 107 sets the transmission mechanism 30 to medium speed (MS) when the first stripping roll 203 and the second stripping roll 204 are not in use.
  • the transmission mechanism control unit 107 determines the peripheral velocity difference rate so that the slip length is, for example, 5.5 mm at the start of hulling.
  • the first hulling roll 203 wears more than the second hulling roll 204, so the outer diameter of the first hulling roll 203 becomes the second hulling roll 204. becomes smaller than the outer diameter of At this time, since the rotational speeds of the first hulling roll 203 and the second hulling roll 204 do not change, the peripheral velocity difference also decreases, and the slip length accordingly decreases. In other words, the hulling rate decreases. Therefore, when the degree of wear reaches 25%, the transmission mechanism control unit 107 changes the transmission mechanism 30 from medium speed to high speed (HS) to increase the rotation speed of the first hulling roll 203 .
  • HS medium speed to high speed
  • the huller 1 can increase the peripheral speed difference that has decreased due to the reduction in the outer diameter of the first hulling roll 203 .
  • the peripheral speed difference rate when the transmission mechanism 30 is changed from medium speed to high speed is set to a value larger than the peripheral speed difference rate when hulling is started using the unused hulling rolls. This is because the outer diameter of the first hulling roll 203 is reduced and the contact length l of the chaff is reduced. to make up for it.
  • the transmission mechanism control unit 107 controls the rotation speed of the hulling roll so that the slip length is kept within the appropriate range.
  • the transmission mechanism control unit 107 changes the transmission mechanism 30 from high speed to low speed (LS) to reduce the rotation speed of the main shaft 201 .
  • the outer diameter of the second hulling roll 204 attached to the main shaft 201 is larger than the outer diameter of the first hulling roll 203 attached to the subshaft 202 . Therefore, unless the rotational speed of the main shaft 201 is lowered, the peripheral speed difference rate becomes too large and exceeds the upper limit of the allowable range.
  • the peripheral speed difference rate immediately after replacement must be larger than the peripheral speed difference rate when the speed change mechanism 30 is changed from medium speed to high speed (wear degree is 25%). This is because the outer diameters of the first hulling roll 203 and the second hulling roll 204 have become smaller due to wear, and the contact length l of the chaff has become shorter. This is because it is necessary to compensate for the decrease in the hulling rate of paddy, which has decreased due to the influence of the contact length l, by increasing the peripheral velocity difference rate.
  • the transmission mechanism control unit 107 changes the transmission mechanism 30 from low speed to medium speed.
  • the peripheral speed difference rate becomes a value larger than the peripheral speed difference rate when the speed change mechanism 30 changes from high speed to low speed (wear degree is 50%).
  • the second hulling roll 204 attached to the main shaft 201 and the first hulling roll 203 attached to the subshaft 202 are gradually worn, and the outer diameters of both rolls become smaller. Therefore, the contact length l of the paddy is shortened.
  • the second hulling roll 204 has a larger outer diameter than the first hulling roll 203, but the second hulling roll 204 attached to the main shaft 201 is more worn. We will proceed quickly. Therefore, the difference in outer diameter between the second hulling roll 204 and the first hulling roll 203 gradually decreases, and the peripheral speed difference also gradually decreases.
  • the transmission mechanism control unit 107 changes the peripheral speed difference rate to the transmission mechanism 30 is changed from high speed to low speed (wear degree is 50%).
  • the speed change mechanism 30 can operate the first stripping roll 203 and the first The peripheral speed difference rate at the second timing after that is increased more than the peripheral speed difference rate between the hulling rolls 204 of No. 2, thereby changing the rotation speed of at least one of the husking rolls 203 and 204. be able to.
  • the outer diameter of the first hulling roll 203 and the second hulling roll 204 when not in use are the same.
  • these outer diameters may be of different sizes. That is, by using the first hulling roll 203 having an outer diameter larger than the outer diameter of the second hulling roll 204, the peripheral speed of the first hulling roll 203 and the circumference of the second hulling roll 204 You can make a difference between speed.
  • the number of gear stages of the transmission mechanism 30 is not limited to three, but may be two, four, or more.
  • the huller 1 further includes a detection unit that detects the degree of wear of the first hulling roll 203 or the second hulling roll 204, and a notification that notifies the second timing based on the degree of wear detected by the detection unit. You may have a part.
  • FIG. 10 is a block diagram showing an example of functions realized by the control device 10. As shown in FIG. The control device 10 shown in FIG. 10 has, in addition to the functional units of the control device 10 shown in FIG. 4, a detection unit 108 and a notification unit 109 as functional units.
  • the detection unit 108 detects the degree of wear of the first hulling roll 203 or the second hulling roll 204 .
  • the detector 108 detects the degree of wear of the first hulling roll 203 or the second hulling roll 204 using a sensor or the like.
  • the sensor may be, for example, a sensor using laser light or ultrasonic waves.
  • the notification unit 109 notifies the second timing based on the degree of wear detected by the detection unit 108 .
  • the second timing is the timing at which the first hulling roll 203 and the second hulling roll 204 are exchanged with each other.
  • the timing for exchanging the first hulling roll 203 and the second hulling roll 204 is, for example, the timing when the degree of wear reaches 50%.
  • the second timing is, for example, the timing of shifting the gear stage of the transmission mechanism 30 . Timings for shifting gears of the transmission mechanism 30 are, for example, timings when the degree of wear reaches 25%, 50% and 75%.
  • the notification unit 109 notifies the second timing using a speaker, a display device, or the like.
  • the rice huller 1 can notify the worker using the rice huller 1 of the second timing.

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Abstract

第１の軸周りに回転する第１の脱ぷロールと、第１の軸に平行な第２の軸周りに回転する第２の脱ぷロールと、第１の脱ぷロールおよび第２の脱ぷロールの少なくともいずれかの回転数を変化させる変速機構とを有し、変速機構は、第１のタイミングにおける第１の脱ぷロールと第２の脱ぷロールとの間の周速度差率よりも第１のタイミングの後の第２のタイミングにおける周速度差率を増加させる籾摺機を提供する。

Description

籾摺機および籾摺方法
　本発明は、籾摺機および籾摺方法に関する。
　従来から、互いに異なる周速度で回転する一対の脱ぷロールの間に籾を供給して籾摺りを行うロール式の籾摺機が知られている。このような籾摺機は、脱ぷロールと籾との間に摩擦を生じさせ、籾から籾殻を除去する処理工程、所謂脱ぷを実行する。
　前記籾摺機では、籾の脱ぷ処理が行われるにつれて脱ぷロールが摩耗してゆく。特に、相対的に高速で回転する脱ぷロールの摩耗は、相対的に低速で回転する脱ぷロールの摩耗よりも早く進む。この場合、相対的に高速で回転する脱ぷロールは、回転数（回転速度）が一定のまま、外径が徐々に小さくなり、周速度が遅くなってゆく。
　このため、一対の脱ぷロールの間の周速度の差（以下、「周速度差率」という）が徐々に小さくなり、脱ぷされる籾が受ける摩擦の力が低下してゆく。したがって、籾摺機の使用時間の経過とともに、脱ぷの効率が低下する。
　その低下した脱ぷの効率を回復させるために、相対的に高速で回転する脱ぷロールの回転数を上げて、摩耗する前の周速度差率となるように調整することが行われる（例えば、特開昭６１－０９０７４９号公報）。
　しかし、このような籾摺機では、脱ぷロールの周速度差率を摩耗する前の周速度差率に戻したとしても、脱ぷロールの外周部分が摩耗して外径が小さくなると、脱ぷの際に籾と脱ぷロールとが接触する接触長さが短くなる。この場合、籾が摩擦を受ける時間も短くなるため、脱ぷの効率が低下してしまう。
　本発明は上記問題点に鑑み、脱ぷロールの摩耗が進行しても脱ぷの効率を適正な範囲に維持することが可能な、籾摺機および籾摺方法を提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するため、本発明に係る籾摺機は、第１の軸周りに回転する第１の脱ぷロールと、第１の軸に平行な第２の軸周りに回転する第２の脱ぷロールと、第１の脱ぷロールおよび第２の脱ぷロールの少なくともいずれかの回転数を変化させる変速機構とを有し、変速機構は、第１のタイミングにおける第１の脱ぷロールと第２の脱ぷロールとの間の周速度差率よりも第１のタイミング後の第２のタイミングにおける周速度差率を増加させる。
　また、上記の目的を達成するため、本発明に係る籾摺方法は、第１の軸周りに回転する第１の脱ぷロールと第１の軸に平行な第２の軸周りに回転する第２の脱ぷロールのうち少なくともいずれかの回転数を、第１のタイミングにおける第１の脱ぷロールと第２の脱ぷロールとの間の周速度差率よりも第１のタイミングの後の第２のタイミングにおける周速度差率を増加させることによって変化させる。
　本発明の籾摺機および籾摺方法によれば、脱ぷロールの摩耗が進行しても脱ぷの効率を適正な範囲に維持することができる。
籾の接触長さを説明するための図である。 本発明に係る籾摺機の一実施形態の構造を示す図である。 本発明に係る籾摺機に含まれる制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 図３の制御装置によって実現される機能の一例を説明するためのブロック図である。 本発明に係る籾摺機の一実施形態により実行される籾摺り中における周速度差率の変化を示すグラフである。 図５の周速度差率に基づいて算出される、籾摺り中におけるすべり長さの変化を示すグラフである。 本発明に係る籾摺機で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本発明に係る籾摺機の別の実施形態により実行される籾摺り中における周速度差率の変化を示すグラフである。 図８の周速度差率に基づいて算出される、籾摺り中におけるすべり長さの変化を示すグラフである。 図３の制御装置によって実現される機能の別の例を示すためのブロック図である。
　以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。また、以下の実施形態で説明する特徴のすべての組合せが課題解決に必ずしも必要であるとは限らない。また、以下における実施形態の説明では、必要以上の詳細な説明を省略する場合がある。以下における実施形態の説明および図面は、当業者が本発明を十分に理解するために提供されるものであり、請求の範囲を限定することを意図していない。
　籾摺機は、籾摺りを行う機械である。籾摺機は、一対の脱ぷロールを有している。一対の脱ぷロールは、互いに異なる周速度となるように回転する。一対の脱ぷロールの外径が同じ径である場合、一方の脱ぷロールは、他方の脱ぷロールよりも高速で回転する。籾を籾摺機に投入すると、籾は一対の脱ぷロールの間隙に供給される。ロール間隙に供給された籾と一対の脱ぷロールとの間にはすべりが生じ、籾の表皮が除去される。
　籾摺機における脱ぷの効率を示す指標として脱ぷ率が用いられる。脱ぷ率（％）は、（脱ぷされた玄米の粒数／間隙に供給された籾の粒数）×１００で求められる。
　脱ぷ率は、籾が脱ぷされるときのすべり長さと概ね比例する。したがって、すべり長さが長ければ脱ぷ率が高く、すべり長さが短ければ脱ぷ率は低い。すべり長さは、脱ぷロールと籾との間に生じるすべりの程度を示す指標であり、籾の接触長さｌ［ｍｍ］×周速度差率で求められる。このことは、例えば特開２０１７－７０８７９号公報に開示されている。
　図１は、籾の接触長さを説明するための図である。一対の脱ぷロールの半径がｒ、一対の脱ぷロール間の間隙の幅がｃ、籾の厚みがｄである場合、籾の接触長さｌは、下記の数式［数１］で求めることができる。なお、籾の接触長さｌは、下記の数式［数２］でも求めることができ、この数式におけるＲは高速で回転する脱ぷロールの半径、ｒは低速で回転する脱ぷロールの半径となる。
　上述したとおり、周速度差率とは、一対の脱ぷロールの周速度の差率を意味する。周速度差率は、下記の数式［数３］で求められる。この数式［数３］において、ＤおよびＮは、それぞれ、一対の脱ぷロールのうちの一方の外径および回転数である。また、［数３］においてｄおよびｎは、それぞれ、一対の脱ぷロールのうちの他方の外径および回転数である。なお、周速度とは、回転している脱ぷロールの外径表面に生じている速度を意味する。
　次に、本発明に係る籾摺機が採り得る構造を説明する。
　図２は、籾摺機の構造の一例を示す図である。籾摺機１は、例えば、脱ぷ機構２０と、変速機構３０と、幅調整機構４０と、これらの機構を支持、または収容する機体５０とを有する本発明の一実施態様である。
　脱ぷ機構２０は、籾の脱ぷを実行する機構である。脱ぷ機構２０は、主軸２０１と、副軸２０２と、第１の脱ぷロール２０３と、第２の脱ぷロール２０４とを含む。
　主軸２０１は、第１の脱ぷロール２０３が取り付けられる軸である。主軸２０１は、例えば、機体５０に取り付けられた軸受け（不図示）によって支持される。主軸２０１は、第１の軸周りに回転する。第１の軸とは、主軸２０１の中心軸のことである。
　副軸２０２は、第２の脱ぷロール２０４が取り付けられる軸である。副軸２０２は、主軸２０１と平行に支持されて第２の軸周りに回転する。第２の軸とは、副軸２０２の中心軸のことである。
　第１の脱ぷロール２０３は、外周部分が弾性部材で形成された円筒状の部材である。弾性部材は、例えば、ゴムおよびポリウレタンで構成することができる。第１の脱ぷロール２０３は、主軸２０１に固定される。したがって、第１の脱ぷロール２０３は、第１の軸周りに回転することとなる。
　第２の脱ぷロール２０４は、外周部分が弾性部材で形成された円筒状の部材である。弾性部材は、例えば、ゴムおよびポリウレタンで構成することができる。第２の脱ぷロール２０４は、副軸２０２に固定される。したがって、第２の脱ぷロール２０４は、第２の軸周りに回転することとなる。第２の脱ぷロール２０４の外径は、第１の脱ぷロール２０３の外径と同一であってもよい。
　また、脱ぷ機構２０は、第１のプーリ２０５と、第２のプーリ２０６と、第３のプーリ２０７と、第４のプーリ２０８と、ベルト２０９と、駆動モータ２１０とを含んでいてもよい。
　第１のプーリ２０５は、主軸２０１に取り付けられる。第１のプーリ２０５は、例えば、Ｖプーリである。また、第１のプーリ２０５は、割りプーリである。割りプーリとは、２つの円錐プレートを主要な構成要素として構成されるプーリである。
　第２のプーリ２０６は、副軸２０２に取り付けられる。第２のプーリ２０６は、例えば、Ｖプーリである。
　第３のプーリ２０７は、機体５０に対して移動可能な所定の軸に取り付けられる。第３のプーリ２０７は、例えば、Ｖプーリである。第３のプーリ２０７は、テンションプーリである。テンションプーリとは、掛け回されたベルト２０９の張力を一定に保つ機能を有するプーリである。したがって、第３のプーリ２０７は、例えば、ばね（不図示）によってベルト２０９の張力を保つように所定の方向に付勢される。
　第４のプーリ２０８は、駆動モータ２１０の軸に取り付けられる。第４のプーリ２０８は、例えば、Ｖプーリである。
　ベルト２０９は、第１のプーリ２０５、第２のプーリ２０６、第３のプーリ２０７、および第４のプーリ２０８に掛け回される。ベルト２０９は、例えば、Ｖベルトである。ベルト２０９は、図２に示す通り、第１のプーリ２０５、第３のプーリ２０７、および第４のプーリ２０８を外側から囲うように掛け回される。つまり、第１のプーリ２０５、第３のプーリ２０７、および第４のプーリ２０８は、ベルト２０９の内側面に接触する。また、第２のプーリ２０６は、ベルト２０９の外側面に接触する。
　駆動モータ２１０は、第１の脱ぷロール２０３、および第２の脱ぷロール２０４に駆動力を付与するモータであり、これらのロールを駆動させる用に供するものであるとも言える。駆動モータ２１０が駆動することにより、ベルト２０９、および各プーリを介して第１の脱ぷロール２０３、および第２の脱ぷロール２０４に駆動力が伝達される。例えば、図２において駆動モータ２１０が反時計回りに回転すると、第１のプーリ２０５が反時計回りに回転し、第２のプーリ２０６が時計回りに回転する。
　回転する第１の脱ぷロール２０３と第２の脱ぷロール２０４との間に形成される間隙に籾が供給されることにより脱ぷが行われる。
　変速機構３０は、第１の脱ぷロール２０３の回転数を変化させる機構である。変速機構３０は、第１のプーリ２０５を含む。すなわち、第１のプーリ２０５は、駆動機構と変速機構３０とを兼ねる機械要素であるといえる。
　第１のプーリ２０５は、２つの円錐プレートの間隔を調整する調整機構（不図示）を含む。調整機構は、サーボモータ（不図示）などの動力を用いて２つの円錐プレートの間隔を調整することができる。２つの円錐プレートの間隔が変化することにより第１のプーリ２０５のピッチ径が変化する。これにより、第１のプーリ２０５の回転速度を変化させることができる。したがって、第１のプーリ２０５は、無段変速機であるともいえる。
　幅調整機構４０は、第１の脱ぷロール２０３と第２の脱ぷロール２０４との間の間隙の幅を調整する機構である。幅調整機構４０は、あらかじめ設定した間隙の幅を、例えば、脱ぷ作業が行われる期間にわたって維持する。幅調整機構４０は、基軸４０１と、アーム４０２と、ロッド４０３と、ナット４０４と、チェーン４０５と、調整モータ４０６とを含む。また、幅調整機構４０として、特開２０２１－１２６６０４号公報に記載されているエアシリンダまたはこれと同様の機械要素を含んでいるものを使用してもよい。
　基軸４０１は、機体５０に取り付けられる軸部材である。アーム４０２は、副軸２０２を支持する部材である。アーム４０２は、その一端に基軸４０１が取り付けられる。したがって、アーム４０２は、基軸４０１を中心に揺動可能である。
　ナット４０４は、その内周面にねじ加工が施された部材である。ナット４０４は、アーム４０２の他端に取り付けられる。
　ロッド４０３は、機体５０に取り付けられた軸受け（不図示）に支持される棒状の部材である。ロッド４０３の外周面には、ねじ加工が施されている。ロッド４０３には、ナット４０４が螺合される。ロッド４０３はその一端にスプロケット（不図示）が取り付けられる。
　調整モータ４０６は、第２の脱ぷロール２０４の位置調整のための駆動力を発生させるモータであり、ロール２０４の位置調整の用に供するものであるとも言える。調整モータ４０６は回転軸を含んでいるが、この軸にはスプロケット（不図示）が取り付けられる。
　チェーン４０５は、ロッド４０３の一端に取り付けられたスプロケットと調整モータ４０６に取り付けられたスプロケットに掛け回される。
　調整モータ４０６の軸が回転することにより発生する回転力は、チェーン４０５によってロッド４０３に伝達される。ロッド４０３が回転すると、ロッド４０３に螺合されたナット４０４がロッド４０３の軸方向に沿って移動する。ナット４０４が移動することによってアーム４０２が基軸４０１周りに回動する。その結果、アーム４０２に取り付けられた副軸２０２が主軸２０１に接近する方向、または、離間する方向に移動する。これにより、主軸２０１にはめ合わされた第１の脱ぷロール２０３と副軸２０２にはめ合わされた第２の脱ぷロール２０４との間の間隙の幅が調整される。
　機体５０は、籾摺機１の各種部品を支持、または収容する部材である。機体５０は、図２で例示しているように直方体の箱状の部材であってもよいが、このような形状に限定されるものではない。
　次に、籾摺機１の各部を制御する制御装置について説明する。
　図３は、制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。同図で示す制御装置１０は、ハードウェアプロセッサ１３と、バス１２と、ＲＯＭ１４と、ＲＡＭ１５と、不揮発性メモリ１６とを有している。
　ハードウェアプロセッサ１３は、システムプログラムに従って制御装置１０全体を制御するプロセッサである。ハードウェアプロセッサ１３は、バス１２を介してＲＯＭ１４に格納されたシステムプログラムを読み出し、システムプログラムに基づいて各種処理を行う。ハードウェアプロセッサ１３は、システムプログラムに基づいて、駆動モータ２１０、および調整モータ４０６を制御する。ハードウェアプロセッサ１３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）または電子回路により構成することができる。
　バス１２は、制御装置１０内の各ハードウェアを互いに接続する通信路である。制御装置１０内の各ハードウェアはバス１２を介してデータをやり取りする。
　ＲＯＭ１４は、制御装置１０全体を制御するためのシステムプログラムなどを記憶する記憶装置である。ＲＯＭ１４は、コンピュータ読取り可能な記憶媒体である。
　ＲＡＭ１５は、各種データを一時的に格納する記憶装置である。ＲＡＭ１５は、ハードウェアプロセッサ１３が各種データを処理するための作業領域として機能する。
　不揮発性メモリ１６は、籾摺機１の電源が切られ、制御装置１０に電力が供給されない状態でもデータを保持する記憶装置である。不揮発性メモリ１６は、コンピュータ読取り可能な記憶媒体である。不揮発性メモリ１６は、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの記憶装置で構成することができる。
　制御装置１０はさらに、インタフェース１７、１８、１９を有する。以下においては便宜上、これらのインタフェースをそれぞれ、第１のインタフェース１７、第２のインタフェース１８および第３のインタフェース１９と名付けて制御装置１０に関する説明を行う。
　第１のインタフェース１７は、駆動モータ２１０をバス１２に接続する。第１のインタフェース１７は、ハードウェアプロセッサ１３からの制御指令を駆動モータ２１０に送ることができる。
　第２のインタフェース１８は、調整モータ４０６をバス１２に接続する。第２のインタフェース１８は、ハードウェアプロセッサ１３からの制御指令を調整モータ４０６に送ることができる。さらに、第２のインタフェース１８は、調整モータ４０６において検出された電流値を示す情報をハードウェアプロセッサ１３に送ることができる。
　第３のインタフェース１９は、変速機構３０をバス１２に接続する。第３のインタフェース１９は、ハードウェアプロセッサ１３からの変速制御指令を変速機構３０に送ることができる。
　図４は、制御装置１０により実現される機能の一例を説明するためのブロック図である。制御装置１０は、駆動モータ制御部１０１と、間隙幅検出部１０２と、調整モータ制御部１０３と、周速度差率算出部１０４と、接触長さ算出部１０５と、すべり長さ算出部１０６と、変速機構制御部１０７と、を機能部として有する。
　駆動モータ制御部１０１は、駆動モータ２１０の回転を制御する。駆動モータ制御部１０１は、例えば、あらかじめ定められた回転数で駆動モータ２１０を回転させることができる。
　間隙幅検出部１０２は、第１の脱ぷロール２０３と第２の脱ぷロール２０４との間の間隙の幅を検知する。間隙幅検出部１０２は、例えば、駆動モータ２１０に流れる電流の電流値に基づいて間隙幅を検出する。第１の脱ぷロール２０３または第２の脱ぷロール２０４の摩耗が進んで間隙の幅が大きくなった場合、第１の脱ぷロール２０３と第２の脱ぷロール２０４との間に掛かる負荷が小さくなり、これによって駆動モータ２１０に流れる電流値が低下する。間隙幅検出部１０２は、低下した電流値に基づいて間隙の幅を検出する。すなわち、間隙幅検出部１０２は、第１の脱ぷロール２０３および第２の脱ぷロール２０４の摩耗の度合いを検出するともいえる。
　調整モータ制御部１０３は、間隙幅検出部１０２によって検出された間隙幅に基づいて、調整モータ４０６を制御する。間隙幅検出部１０２によって間隙幅が大きくなったことが検出された場合、調整モータ制御部１０３は、調整モータ４０６を回転させて、間隙幅をあらかじめ定められた幅に戻す。したがって、籾摺りが行われることによって第１の脱ぷロール２０３または第２の脱ぷロール２０４が摩耗しても、間隙幅は一定の幅に保たれる。間隙幅は、例えば１．０ｍｍに設定するとよい。
　周速度差率算出部１０４は、周速度差率を算出する。周速度差率算出部１０４は、前述した数式［数３］に基づいて周速度差率を算出する。周速度差率算出部１０４は、例えば、調整モータ制御部１０３によって第２の脱ぷロール２０４を移動させた量を第１の脱ぷロール２０３の摩耗量として、周速度差率を算出してもよい。
　なお、一方のロールと他方のロールの外径を求める方法は、上記したような方法に限定されるものではなく、適宜、公知の検出方法を用いることができる。使用可能な検出方法の例としては、特開平９－３１３９５９号公報（明細書段落００１９、図４を参照）に開示されているような光電センサによる方法のほか、電波式、超音波式または光学式などによるセンサを第１の脱ぷロール２０３及び第２の脱ぷロール２０４の近傍に設置し、各ロールの外径（すなわち、［数３］で用いる外径Ｄ及びｄ）を求めるような方法が挙げられる。
　接触長さ算出部１０５は、籾の接触長さを算出する。接触長さ算出部１０５は、前述した数式［数１］または［数２］に基づいて籾の接触長さを算出する。接触長さ算出部１０５は、例えば、周速度差率が算出される際に用いられたＤの値を、数式［数１］または［数２］のｒとして利用してもよい。
　すべり長さ算出部１０６は、周速度差率算出部１０４によって算出された周速度差率、および接触長さ算出部１０５によって算出された籾の接触長さに基づいてすべり長さを算出する。
　変速機構制御部１０７は、変速機構３０を制御する。変速機構制御部１０７は変速機構３０を制御することにより、第１の脱ぷロール２０３および第２の脱ぷロール２０４の少なくともいずれかの回転数を変化させる。このような回転数の変化は、例えば、変速機構制御部１０７が、第１の脱ぷロール２０３と第２の脱ぷロール２０４との間の周速度差率を第１のタイミングよりも第２のタイミングで増加させることによって実現できる。言い換えれば、変速機構３０は、第１の脱ぷロール２０３および第２の脱ぷロール２０４の少なくともいずれかの回転数を変化させて、第１のタイミングにおける第１の脱ぷロール２０３と第２の脱ぷロール２０４との間の周速度差率よりも第２のタイミングにおける周速度差率を増加させる、。
　第１のタイミングとは、例えば、未使用の第１の脱ぷロール２０３、および未使用の第２の脱ぷロール２０４が籾摺機１に取り付けられたときである。すなわち、第１のタイミングとは、未だ摩耗がない新品の第１の脱ぷロール２０３、および第２の脱ぷロール２０４が使用されるタイミングのことを指し示す。第２のタイミングとは、第１のタイミングよりも後のタイミングのことである。すなわち、第２のタイミングとは、籾摺機１において籾摺りがある程度行われたタイミングのことを指し示す。
　変速機構制御部１０７は、すべり長さ算出部１０６によって算出されるすべり長さが適正範囲に収まるように変速機構３０を制御する。
　図５および図６はそれぞれ、籾摺り中における周速度差率の変化およびすべり長さの変化を示すグラフである。図５のグラフでは、縦軸は周速度差率、横軸は摩耗度を示す。このグラフで示される摩耗度は、未使用時が０％、摩耗によって使用不可となる状態が１００％である。図６のグラフでは、縦軸はすべり長さ、横軸は摩耗度を示す。なお、図６のグラフで示される摩耗度は、主軸２０１に取り付ける第１の脱ぷロール２０３及び副軸２０２に取り付ける第２の脱ぷロール２０４の両方のロールが、ともに未使用であるときを摩耗度０％とし、摩耗によって上記両方のロールが使用不可となる状態を摩耗度１００％としている。したがって、図５及び図６における摩耗度５０％とは、第１の脱ぷロール２０３における新品時からの摩耗割合を示すものではなく、両方のロールが使用不可となる状態までの中間における摩耗状態を示すものである。なお、後述する図８及び図９に示される「摩耗度」も同様の意味を有する。そして、籾摺機１での籾摺り作業では、一対の脱ぷロール（すなわち、第１の脱ぷロール２０３及び第２の脱ぷロール２０４）が、摩耗によって同時に使用不可となるように、籾摺り作業の途中（上記摩耗度５０％の時点）で、主軸２０１に取り付けた脱ぷロールと副軸２０２に取り付けた脱ぷロールとを互いに交換すること、すなわちロール取付位置の交替が行われる。
　変速機構制御部１０７は、変速機構３０を制御することにより、すべり長さが所定の値に維持されるように周速度差率を上昇させる。変速機構制御部１０７は、例えば、すべり長さが５．２ｍｍ程度に維持されるように周速度差率を増加させる。変速機構制御部１０７は、すべり長さが適正範囲に含まれるように周速度差率を増加させてもよい。変速機構制御部１０７は、例えば、すべり長さが４．５ｍｍ以上、６．０ｍｍ以下の範囲に含まれるように周速度差率を増加させてもよい。
　摩耗度が５０％に到達した場合は、第１の脱ぷロール２０３と第２の脱ぷロール２０４とを相互に交換することが望ましい。すなわち、摩耗の激しい第１の脱ぷロール２０３を副軸２０２に取り付け、当該第１の脱ぷロール２０３よりも摩耗の少ない第２の脱ぷロール２０４を主軸２０１に取り付ける。このような交換を行うことにより、第１の脱ぷロール２０３と第２の脱ぷロール２０４とを、同じタイミングで使用限界となるように利用することができる。
　次に、籾摺機１の制御装置１０が実行する処理について説明する。
　図７は、制御装置１０において実行される処理の一例を示すフローチャートである。制御装置１０では、まず、駆動モータ制御部１０１が、駆動モータ２１０の制御を開始する（ステップＳ１）。これにより、第１の脱ぷロール２０３と第２の脱ぷロール２０４とが回転し、籾摺りの開始が可能となる。
　次に、第１の脱ぷロール２０３と第２の脱ぷロール２０４とで形成される間隙に籾が供給される（ステップＳ２）。籾は、籾供給装置（不図示）によって、単位時間当たりにあらかじめ定められた量が供給される。
　次に、間隙幅検出部１０２によって、第１の脱ぷロール２０３と第２の脱ぷロール２０４との間の間隙幅が検出される（ステップＳ３）。この検出は、駆動モータ２１０に流れる電流の量、すなわち電流値に基づいて行うことができる。
　次に、調整モータ制御部１０３が、間隙幅検出部１０２によって検出された間隙幅に基づいて調整モータ４０６を制御する（ステップＳ４）。調整モータ制御部１０３は、間隙幅があらかじめ定められた幅を維持するように調整モータ４０６を制御する。間隙幅検出部１０２が間隙幅を駆動モータ２１０に流れる電流値に基づいて検出する場合は、その電流値があらかじめ設定した値に維持されるように、調整モータ制御部１０３は調整モータ４０６を制御する。電流値の設定値には、事前に、間隙幅をあらかじめ定められた幅（例:１ｍｍ）にした状態で籾摺機１を稼働したときの電流値を測定したものを用いることができる。
　次に、周速度差率算出部１０４が周速度差率を算出する（ステップＳ５）。周速度差率算出部１０４は、前述した数式［数３］を利用して周速度差率を算出することができる。
　次に、接触長さ算出部１０５が籾の接触長さを算出する（ステップＳ６）。接触長さ算出部１０５は、前述した数式［数１］または［数２］を利用して籾の接触長さを算出することができる。
　次に、すべり長さ算出部１０６は、すべり長さを算出する（ステップＳ７）。
　次に、変速機構制御部１０７は、変速機構３０を制御する（ステップＳ８）。変速機構制御部１０７は、籾摺り中においてすべり長さが一定の値となるように変速機構３０を制御する。すべり長さは、籾摺り時の籾の脱ぷ率との相関が高い。
　未だ籾摺りされる籾が残っている場合は（ステップＳ９においてＮｏの場合）、籾摺機１は籾摺りを継続する。籾摺りが終了すると（ステップＳ９においてＹｅｓの場合）、制御装置１０で実行される処理はすべて終了する。なお、脱ぷロールの摩耗度が５０％となったときに、第１の脱ぷロール２０３と第２の脱ぷロール２０４とが交換されてもよい。
　以上説明したように、籾摺機１は、第１の軸周りに回転する第１の脱ぷロール２０３と、第１の軸に平行な第２の軸周りに回転する第２の脱ぷロール２０４と、脱ぷロール２０３および脱ぷロール２０４のうち少なくともいずれかの回転数を変化させる変速機構３０とを有する。変速機構３０は、第１のタイミングにおけるロール２０３とロール２０４との間の周速度差率よりも、第１のタイミングの後にくる第２のタイミングにおける周速度差率を増加させることによって、ロール２０３、２０４のうち少なくともいずれかの回転数を変化させるして。変速機構３０は、例えば、無段変速機として形成される。
　したがって、籾摺機１は、籾摺り中にすべり長さを一定に保つことができる。すなわち、籾摺機１の脱ぷロールの未使用時から使用限界に達するまで、籾摺機１は脱ぷ率をほぼ一定に維持することができる。
　籾摺機１はさらに、第１の脱ぷロール２０３と第２の脱ぷロール２０４との間の間隙の幅を第１のタイミングにおける幅に調整する幅調整機構４０を有する。すなわち、幅調整機構４０は、第１の脱ぷロール２０３と第２の脱ぷロール２０４との間の間隙の幅を、脱ぷロールの未使用時から使用限界に達するまで、一定の幅に維持することができる。これにより、籾摺機１は、脱ぷロールの未使用時から使用限界に達するまで、籾摺りが行われた玄米の品質を高品質に保つことができる。
　前述した実施形態では、間隙幅検出部１０２は、駆動モータ２１０の電流値に基づいて間隙幅を検出する。しかし、間隙幅検出部１０２が間隙幅を検出する方法はこれに限られない。例えば、間隙幅検出部１０２は、レーザ光や超音波を用いるセンサから取得される信号を利用して間隙幅を検出してもよい。
　また、すべり長さを一定にするために周速度差率をどのように変化させればよいかが予め定められている場合は、籾摺機１は籾摺り中に必ずしもすべり長さを算出する必要はない。すなわち、籾摺機１の制御装置１０は、予め定められた周速度差率の変化速度となるように変速機構３０を制御してもよい。
　前述した実施形態では、変速機構３０として無段変速機が利用される。しかし、変速機構３０は、これに限られず、有段変速機が利用されてもよい。有段変速機は、例えば、変速段付きの変速プーリとして形成される。変速段付きの変速プーリは、例えば、低速、中速及び高速の３段の変速段を有する変速プーリであってもよい。
　図８および図９はそれぞれ、変速機構３０として有段変速機を使用している実施形態での、籾摺り中における周速度差率の変化およびすべり長さの変化を示すグラフである。図８のグラフにおいて、縦軸は周速度差率、横軸は摩耗度を示す。図９のグラフにおいて、縦軸はすべり長さ、横軸は摩耗度を示す。なお、図８及び図９に示される「摩耗度」は、前述した図５及び図６での「摩耗度」と同一の意味である。
　変速機構制御部１０７は、すべり長さが適正範囲内に維持されるように変速機構３０を制御する。すべり長さの適正範囲は、例えば、４．５ｍｍ以上かつ６．０ｍｍ以下である。
　変速機構制御部１０７は、第１の脱ぷロール２０３、および第２の脱ぷロール２０４の未使用時において変速機構３０を中速（ＭＳ）に設定する。変速機構制御部１０７は、籾摺りの開始時において、例えば、すべり長さが５．５ｍｍとなるように周速度差率を決定する。
　籾摺機１が籾摺りを開始すると、第１の脱ぷロール２０３が第２の脱ぷロール２０４よりも摩耗が進むので、第１の脱ぷロール２０３の外径が第２の脱ぷロール２０４の外径よりも小さくなっていく。この際、第１の脱ぷロール２０３及び第２の脱ぷロール２０４の回転数は変化しないので、周速度差率も小さくなっていき、これに合わせてすべり長さも小さくなる。つまり、脱ぷ率が低下する。このため、摩耗度が２５％に達した時点で、変速機構制御部１０７は、変速機構３０を中速から高速（ＨＳ）に変化させ、第１の脱ぷロール２０３の回転数を上げる。これにより、籾摺機１は、第１の脱ぷロール２０３の外径が小さくなったことが原因で低下した周速度差率を大きくすることができる。変速機構３０を中速から高速に変化させたときの周速度差率は、未使用時の脱ぷロールを用いて籾摺りを開始したときの周速度差率よりも大きい値となるようにする。これは、第１の脱ぷロール２０３の外径が小さくなって籾の接触長さｌが低下していることから、この低下による脱ぷ率への影響を、周速度差率を大きくすることで補うためである。以上のようにして、変速機構制御部１０７は、すべり長さが適正範囲内に保たれる様に脱ぷロールの回転数を制御する。
　次に、摩耗度が５０％に達すると、第１の脱ぷロール２０３と第２の脱ぷロール２０４との交換が行われる。この交換は、摩耗の激しい第１の脱ぷロール２０３を副軸２０２に取り付け、摩耗の少ない第２の脱ぷロール２０４を主軸２０１に取り付けるものである。この交換の目的は、第１の脱ぷロール２０３及び第２の脱ぷロール２０４の摩耗による使用限界が同じタイミングでくるようにするためである。加えて、上記交換時に、変速機構制御部１０７は、変速機構３０を高速から低速（ＬＳ）に変化させ、主軸２０１の回転数を下げる。前記交換の直後は、主軸２０１に取り付けた第２の脱ぷロール２０４の外径が、副軸２０２に取り付けた第１の脱ぷロール２０３の外径よりも大きい。このため、主軸２０１の回転数を下げないと周速度差率が大きくなりすぎて許容範囲の上限を超えてしまう。なお、上記交換直後の周速度差率は、変速機構３０を中速から高速に変化させたとき（摩耗度が２５％）の周速度差率よりも大きくする必要がある。これは、第１の脱ぷロール２０３及び第２の脱ぷロール２０４の外径が摩耗により小さくなったことで、籾の接触長さｌが短くなっていることから、この短くなった籾の接触長さｌによる影響で低下した籾の脱ぷ率の減少を、周速度差率を大きくすることで補う必要があるからである。
　摩耗度が７５％に達すると、変速機構制御部１０７は、変速機構３０を低速から中速に変化させる。これにより、周速度差率は、変速機構３０が高速から低速に変化したとき（摩耗度が５０％）の周速度差率よりも大きい値となる。上記交換後の籾摺り作業で、主軸２０１に取り付けた第２の脱ぷロール２０４と副軸２０２に取り付けた第１の脱ぷロール２０３は徐々に摩耗し、両方のロールの外径が小さくなる。このため、籾の接触長さｌが短くなる。また、上記交換直後は、第２の脱ぷロール２０４の方が第１の脱ぷロール２０３よりも外径が大きいが、主軸２０１に取り付けた第２の脱ぷロール２０４の方が、摩耗が早く進むこととなる。そのため、第２の脱ぷロール２０４と第１の脱ぷロール２０３の外径の大きさの差が徐々に小さくなり、周速度差率も徐々に減少する。これら籾の接触長さｌ及び周速度差率の二つの要因で低下した籾の脱ぷ率（すべり長さ）を回復させるために、変速機構制御部１０７は周速度差率を、変速機構３０が高速から低速に変化したとき（摩耗度が５０％）の周速度差率よりも大きくなるよう制御する必要がある。
　このように、変速機構３０として３段（低速、中速および高速）の変速段を有する変速プーリを利用することにより、変速機構３０は、第１のタイミングにおける第１の脱ぷロール２０３と第２の脱ぷロール２０４との間の周速度差率よりもその後の第２のタイミングにおける周速度差率を増加さ、これによって脱ぷロール２０３、２０４のうち少なくともいずれかの回転数を変化させることができる。
　上述した実施形態では、未使用時の第１の脱ぷロール２０３の外径と第２の脱ぷロール２０４の外径は同一である。しかし、これらの外径は互いに異なる大きさであってもよい。すなわち、第２の脱ぷロール２０４の外径よりも大きい外径の第１の脱ぷロール２０３を用いることにより、第１の脱ぷロール２０３の周速度と第２の脱ぷロール２０４の周速度との間に差をつけることができる。
　また、変速機構３０の変速段の数は３段に限られず、２段、または４段かそれ以上であってもよい。
　籾摺機１はさらに、第１の脱ぷロール２０３または第２の脱ぷロール２０４の摩耗度を検出する検出部と、検出部が検出する摩耗度に基づいて第２のタイミングを報知する報知部とを有していてもよい。
　図１０は、制御装置１０によって実現される機能の一例を示すブロック図である。図１０に示す制御装置１０は、図４で示した制御装置１０の機能部に加えて、検出部１０８と、報知部１０９とを機能部として有する。
　検出部１０８は、第１の脱ぷロール２０３または第２の脱ぷロール２０４の摩耗度を検出する。検出部１０８は、センサ等を用いて第１の脱ぷロール２０３または第２の脱ぷロール２０４の摩耗度を検出する。センサは、例えば、レーザ光や超音波を用いたセンサでよい。
　報知部１０９は、検出部１０８が検出する摩耗度に基づいて、第２のタイミングを報知する。ここで、第２のタイミングとは、第１の脱ぷロール２０３と第２の脱ぷロール２０４とを相互に交換するタイミングである。第１の脱ぷロール２０３と第２の脱ぷロール２０４とを交換するタイミングは、例えば、摩耗度が５０％となったタイミングである。また、第２のタイミングは、例えば、変速機構３０の変速段を変速するタイミングである。変速機構３０の変速段を変速するタイミングとは、例えば、摩耗度が２５％、５０％および７５％に到達したタイミングである。
　報知部１０９は、スピーカ、表示装置などを用いて第２のタイミングを報知する。これにより籾摺機１は、籾摺機１を利用する作業者に第２のタイミングを報知することができる。

Claims (7)

  1. 　第１の軸周りに回転する第１の脱ぷロールと、
    　前記第１の軸に平行な第２の軸周りに回転する第２の脱ぷロールと、
    　前記第１の脱ぷロールおよび前記第２の脱ぷロールの少なくともいずれかの回転数を変化させる変速機構と、を有し、
    　該変速機構は、第１のタイミングにおける前記第１の脱ぷロールと前記第２の脱ぷロールとの間の周速度差率よりも前記第１のタイミングの後の第２のタイミングにおける前記周速度差率を増加させる
    　ことを特徴とする籾摺機。
  2. 　請求項１に記載の籾摺機であって、前記変速機構は無段変速機を含む籾摺機。
  3. 　請求項１に記載の籾摺機であって、前記変速機構は変速段付きの変速プーリを含む籾摺機。
  4. 　請求項３に記載の籾摺機であって、前記変速段の段数は３段である籾摺機。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の籾摺機であって、該籾摺機はさらに、
    　前記第１の脱ぷロールと前記第２の脱ぷロールとの間の間隙の幅を、前記第１のタイミングにおける前記間隙の幅に調整する幅調整機構を有する籾摺機。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載の籾摺機であって、該籾摺機はさらに、
    　前記第１の脱ぷロールまたは前記第２の脱ぷロールの摩耗度を検出する検出部と、
    　前記検出部が検出する前記摩耗度に基づいて、前記第２のタイミングを報知する報知部とを有する籾摺機。
  7. 　第１の軸周りに回転する第１の脱ぷロールと前記第１の軸に平行な第２の軸周りに回転する第２の脱ぷロールのうち少なくともいずれかの回転数を、第１のタイミングにおける前記第１の脱ぷロールと前記第２の脱ぷロールとの間の周速度差率よりも前記第１のタイミングの後の第２のタイミングにおける前記周速度差率を増加させることによって変化させる
    　ことを特徴とする籾摺方法。
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