| 【発明の名称】 |
刈取り収穫機における刈高さ制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】二宮 伸治
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| 【要約】 |
【課題】刈取部の分草杆が所定以上に穀稈列に近寄り過ぎたときは、株元の高さを考慮して刈高さセンサの検出値を補正することにより高刈りを防止する。
【解決手段】穀稈センサ１４Ｌ、Ｒと、刈高さセンサ１５と、該センサからの信号をデジタル信号に変換する入力インタフェース５と、刈取部を上げ下げする操作信号を出力するＣＰＵ６と、ＣＰＵ６からの信号をアナログ信号に変換する出力インタフェース７と、刈取部を上げる上げソレノイド８と、刈取部を下げる下げソレノイド９で構成し、ＣＰＵ６は、全体を制御するコントロール部６１と、刈取部の目標の高さを設定する目標値設定部６２と、刈取部を目標の対地高さに維持するポジション制御部６３で構成する。そして、穀稈センサ１４Ｌ、Ｒの検出データから穀稈接近度を判定し、この穀稈接近度にもとづいて刈高さセンサ１５の検出データを補正する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 分草杆に穀稈列の有無を検出する左右一対の穀稈センサと刈取部の対地高さを検出する刈高さセンサを設け、前記穀稈センサの出力信号にもとづいて、右または左のクローラに制動をかけて機体の進行方向を変更することにより、機体の進路を穀稈列に沿わせる自動方向制御手段と、前記刈高さセンサの出力信号にもとづいて刈取部を目標の高さに制御する自動刈高さ制御手段を備える刈取り収穫機において、前記穀稈センサの検出値にもとづいて穀稈への接近度を判定し、この接近度に応じて前記刈高さセンサの検出値を補正することを特徴とする刈高さ制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、分草杆の左右に取り付けた穀稈センサ（条刈方向センサ）の一方が穀稈に触れると信号を出力し、この信号にもとづいて片側のクローラにブレーキを掛け、機体の進行方向を穀稈列より離れる方向に変更することにより、機体を穀稈列に自動的に沿わせる自動方向制御と、分草杆に取り付けた刈高さセンサにより刈取部の対地高さを検出して刈取部を自動的に目標の高さに制御する自動刈高さ制御を行うコンバインやハーベスタのような刈取り収穫機に関し、特にその刈高さ制御装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】機体の進行中は、図１に示すように、分草杆１１に取り付けた穀稈センサ１４は穀稈列から離れた状態で、刈高さセンサ１５は地面に向けて発信した超音波の反射波を受信して刈取部の対地高さを検出する。ところが、コンバインは圃場の凹凸や硬軟で機体が急に左右に傾いて、分草杆１１が株元に近寄り過ぎることがある。このようなときは、図２に示すように、穀稈センサ１４の一方が穀稈に触れた状態で、刈高さセンサ１５が株元の高さを検出して刈高さを誤ってしまう。このため自動刈高さ制御が作動して刈取部を上げるので、穀稈を刈り取る位置が高くなり、高刈りになりやすい。高刈りになると、刈り取った穀稈は長さが正規のものより短く、いわゆる短稈となる。この短稈を脱穀部にそのまま供給すると、穂先が扱胴に届かないため、脱穀されないまま藁くずとして処理されてしまう。
【０００３】そこで本発明は、刈取部の分草杆が所定以上に穀稈列に近寄り過ぎたときは、株元の高さを考慮して刈高さセンサの検出値を補正し、これにより高刈りを防止することを目的になされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するために、本発明は以下のように構成した。
【０００５】すなわち、分草杆に穀稈列の有無を検出する左右一対の穀稈センサと刈取部の対地高さを検出する刈高さセンサを設け、前記穀稈センサの出力信号にもとづいて、右または左のクローラに制動をかけて機体の進行方向を変更することにより、機体の進路を穀稈列に沿わせる自動方向制御手段と、前記刈高さセンサの出力信号にもとづいて刈取部を目標の高さに制御する自動刈高さ制御手段を備える刈取り収穫機において、前記穀稈センサの検出値にもとづいて穀稈への接近度を判定し、この接近度に応じて前記刈高さセンサの検出値を補正することを特徴とする刈高さ制御装置である。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【０００７】図３に、本発明を実施したコンバインの側面図を示す。コンバインは、穀稈を刈り取る刈取部１と、刈取った穀稈を搬送する搬送部２と、搬送した穀稈を脱穀機に供給する供給部３と、左右一対のクローラを有する走行部４で構成する。
【０００８】刈取部１は、先端で穀稈を分草する分草杆１１と、分草した穀稈を引起す引起部１２と、引起した穀稈を刈取る刈刃部１３から成る。分草杆１１には、穀稈の有無を検出する左右一対の穀稈センサ１４Ｌ、１４Ｒと、刈取部１の対地高さを検出する刈高さセンサ１５を取り付ける。
【０００９】図４に、穀稈センサ１４Ｌ、１４Ｒの概略図を示す。穀稈センサ１４Ｌ、１４Ｒは、基部に設けたポテンショメータ１４Ｌａ、１４Ｒａと髭状の触角１４Ｌｂ、１４Ｒｂから成り、刈取部１先端の分草杆１１の左右両脇に取り付ける。穀稈センサ１４Ｌ、１４Ｒは以上のような構成で、左側の触角１４Ｌｂが穀稈の株元に触れると、左側のポテンショメータ１４Ｌａの抵抗値が変化し、反対に右側の触角１４Ｒｂが穀稈の株元に触れると、右側のポテンショメータ１４Ｒａの抵抗値が変化する。左側のポテンショメータ１４Ｌａの抵抗値が変化したときは左側に穀稈があると判定し、反対に右側のポテンショメータ１４Ｒａの抵抗値が変化したときは右側に穀稈があると判定する。また、ポテンショメータ１４Ｌａ、１４Ｒａの抵抗値の変化の大きさにより分草杆１１の穀稈に対する接近度が判る。
【００１０】図５に、本発明を実施した刈高さ制御装置のブロック図を示す。刈高さ制御装置は、穀稈センサ１４Ｌ、１４Ｒと、刈高さセンサ１５と、穀稈センサ１４Ｌ、１４Ｒと刈高さセンサ１５からの信号をデジタル信号に変換する入力インタフェース５と、入力信号をもとに刈取部１を上げ下げする操作信号を出力するＣＰＵ６と、ＣＰＵ６からの信号をアナログ信号に変換する出力インタフェース７と、油圧シリンダを駆動して刈取部１を上げる上げソレノイド８と、刈取部１を下げる下げソレノイド９で構成する。
【００１１】ＣＰＵ６の処理ブロックは、全体を制御するコントロール部６１と、ダイヤルなどの操作により刈取部１の目標の高さを設定する目標値設定部６２と、刈高さセンサ１５の検出値と目標値設定部６２が設定した目標の高さから、上げソレノイド８と下げソレノイド９の操作量を出力して刈取部１を目標の対地高さに維持するポジション制御部６３で構成する。
【００１２】本発明の刈高さ制御装置は以上のような構成で、穀稈センサ１４Ｌ、１４Ｒの検出データから穀稈接近度を判定し、この穀稈接近度にもとづいて刈高さセンサ１５の検出データを補正する。図６に示すフローチャートを参照して、本発明の刈高さ制御装置の処理について説明する。処理を開始すると、ＣＰＵ６は、まず、穀稈センサ１４Ｌ、１４Ｒの検出データを読み込み（ステップ１０１）、次に、刈高さセンサ１５の検出データを読み込む（ステップ１０２）。ここで穀稈センサ１４Ｌ、１４Ｒの検出データから分草杆１１が穀稈に近づき過ぎているかどうかを判定し（ステップ１０３）、近づき過ぎているときは、刈高さセンサ１５の検出データを無効とするか、あるいは、穀稈センサ１４Ｌ、１４Ｒの検出データに応じて刈高さセンサ１５の検出データを補正し上げソレノイド８と下げソレノイド９の操作量を調整する（ステップ１０４）。分草杆１１が穀稈列に近づき過ぎていないときは、刈高さセンサ１５の検出データに応じて上げソレノイド８と下げソレノイド９の操作量を制御する（ステップ１０５）。
【００１３】刈高さセンサ１５の検出データの補正は、図７に示すように、あらかじめ株元への接近度と株元の高さの関係を測定しておいて、株元への接近度に応じて株元の高さを差し引くことにより、刈高さセンサ１５の検出データを補正する。あるいは穀稈センサ１４Ｌ、１４Ｒが穀稈に近づくことにより、あきらかに刈高さセンサ１５の値が連続的に変化する場合も刈高さセンサ１５の検出データを補正する。また、この補正を抑止するスイッチを設け、選択可能にしてこの補正をしないようにしてもよい。
【００１４】次に、後進時の障害物検出制御を行うコンバインにおいて、障害物までの距離の基準値をバックソナーの検出データにもとづいて補正するコンバインについて説明する。このコンバインは、例えば、後進時の障害物までの距離を３００ｍｍ確保する場合、図８に示すように、カッターやノッターなどの作業機Ａを付けると最後尾が後方にＬｍｍ延長するので、このＬｍｍを調整値として不揮発性メモリに記憶し、障害物検出制御時は、この調整値とバックソナーａの検出データの計算結果を障害物までの距離として障害物検出制御を行う。すなわち、障害物までの距離を３００ｍｍ＋Ｌｍｍに設定し、バックソナーａがこの距離を検出した時点でコンバインの後進を停止する。調整値Ｌｍｍは、作業機Ａの種類別に不揮発性メモリに記憶し、作業機Ａの種類は機体に接続するフックに取り付けたマイクロスイッチなどで識別する。
【００１５】図９に示すフローチャートを参照して、このコンバインの後進時の障害物検出距離補正処理について説明する。処理を開始すると、まず、機体後部の障害物までの距離を、例えば３００ｍｍにセットする（ステップ２０１）。次に、バックソナーａの検出データを読み込み（ステップ２０２）、機体後部の障害物までの距離３００ｍｍとバックソナーａの検出データの差を不揮発性メモリに記憶する（ステップ２０３）。
【００１６】従来、バックソナーによる後進時の障害物検出制御を行うとき、機体後尾に各種の作業機が付いた場合、型式別に障害物検出距離を変更する必要があった。このコンバインは、接続した作業機を自動的に識別して不揮発性メモリに記憶した調整値を読み出し、バックソナーの検出値に調整値を加えて障害物検出距離を補正するので、型式別に障害物検出距離を変更する手間が省ける。
【００１７】次に、刈高さ制御を行うコンバインにおいて、刈高さの基準値を刈高さセンサの検出データにもとづいて補正するコンバインについて説明する。このコンバインは、例えば、刈高さを１００ｍｍ確保する場合、図１０に示すように、分草杆に取り付けた刈高さセンサの検出値Ｈｍｍとの差を調整値として不揮発性メモリに記憶し、刈高さ制御時は、この調整値と刈高さセンサの検出データの計算結果を対地高さとして刈高さ制御を行う。
【００１８】図１１に示すフローチャートを参照して、このコンバインの刈高さ補正処理について説明する。処理を開始すると、まず、分草杆１１の対地高さ基準値を、例えば１００ｍｍにセットする（ステップ３０１）。次に、刈高さセンサ１５の検出データを読み込み（ステップ３０２）、分草杆１１の対地高さ基準値１００ｍｍと刈高さセンサ１５の検出データの差を不揮発性メモリに記憶する（ステップ３０３）。
【００１９】刈高さセンサに用いる超音波センサの取り付けやばらつき、さらに、センサ自体の検出のばらつき（固体差）などにより、刈高さ制御の接地高さが正確でない場合があり、超音波センサの取り付け調整も面倒であった。このコンバインは不揮発性メモリに記憶した調整値を読み出し、刈高さセンサの検出値から調整値を差し引いて自動的に刈高さを補正するので、刈高さ制御の精度が向上し、超音波センサの取り付け調整の手間も省ける。また、超音波が石などに反射して突出した検出データを拾うことがあるが、この場合は超音波センサの検出データを分草杆１１の対地高さ基準値に置換する。
【００２０】次に、自動方向制御を行うコンバインにおいて、方向制御のセンサ出力がオフした後も一定時間内は方向修正出力を出し続けるコンバインについて説明する。このコンバインは、穀稈センサが穀稈を検出して機体の進行方向を穀稈列より離れる方向に変更するとき、穀稈センサが穀稈から離れて一定時間経過した後に方向修正出力を停止する。
【００２１】図１２に示すフローチャートを参照して、このコンバインの方向制御処理について説明する。処理を開始すると、まず、穀稈センサの検出データを読み込み（ステップ４０１）、次に、方向修正出力中かどうかを判定し（ステップ４０２）、方向修正出力中であれば、経過時間により方向修正反対側が一定量オフ側に変位したかどうかを判定し（ステップ４０３）、一定量オフ側に変位していれば、方向修正出力を停止する。
【００２２】従来のコンバインは、方向制御のセンサ出力がオフした後、直ちに方向修正出力を止めていた。このため、方向修正出力が頻繁になり、機体がハンチングして作業者が振られ乗り心地が悪かった。このコンバインは、センサ出力がオフした後も一定時間経過して機体が十分に穀稈列から離れた後で方向修正出力を停止するので、方向修正出力が頻繁にならず、乗り心地をよくすると共に、方向制御の精度が向上する。
【００２３】次に、車体ローリングと自動方向制御を行うコンバインにおいて、車体ローリング出力中は右方向旋回のみ方向修正出力を行うコンバインについて説明する。
【００２４】図１３に示すフローチャートを参照して、このコンバインの方向制御処理について説明する。処理を開始すると、まず、方向制御が自動モードかどうかを判定し（ステップ５０１）、自動モードであれば、方向制御のセンサ出力を読み込み（ステップ５０２）、次に、車体ローリング出力中かどうかを判定する（ステップ５０３）。そして、車体ローリング出力中であれば、右方向旋回のみ方向修正出力を行う（ステップ５０４）。車体ローリング出力中でなければ、方向制御のセンサ出力により通常の方向修正出力を行う（ステップ５０５）。
【００２５】コンバインの車体ローリング出力中は方向制御のセンサ出力が安定しない。また、コンバインの左側は未刈地なので、コンバインが左へ寄り過ぎると刈残しができてしまう。このコンバインは、車体ローリング出力中は左へのセンサ出力があっても左へは方向旋回しないので、未刈地の刈残しを防ぐと共に、車体ローリング出力中の方向制御の誤動作を防止して精度を向上させることができる。
【００２６】次に、刈高さ制御を行うコンバインにおいて、倒伏刈りモードを設定して刈取部を自動的に上下するコンバインについて説明する。このコンバインは、倒伏刈りモードを設定すると、刈高さ制御中にレバー下げ操作があれば、次のレバー上げ・下げ操作があるまで、一定刈高さの範囲で刈取部を上下して倒伏稈を刈取る。
【００２７】図１４に示すフローチャートを参照して、このコンバインの倒伏刈り制御処理について説明する。処理を開始すると、まず、倒伏刈りモード設定を読み込み（ステップ６０１）、次に、刈高さ位置を読み込む（ステップ６０２）。ここで、倒伏刈りモード設定かどうかを判定し（ステップ６０３）、倒伏刈りモード設定であれば、倒伏刈り操作有りかどうかを判定し（ステップ６０４）、倒伏刈り操作がなければ、次に、刈取下げレバーがオンかどうかを判定し（ステップ６０５）、刈取下げレバーがオンであれば、倒伏刈り操作有りをセットする（ステップ６０６）。倒伏刈り操作があれば、刈取上げ／下げレバーがオンかどうかを判定し（ステップ６０７）、刈取上げ／下げレバーがオンであれば、倒伏刈り操作有りをリセットする（ステップ６０８）。刈取上げ／下げレバーがオンでなければ、一定刈高さの範囲で刈取部を上下させる。
【００２８】従来、倒伏刈りをするとき、オペレータがレバーを操作して刈取部の上げ下げを小刻みに行い、分草杆の先端で穀稈をはね上げて上手に刈取っていた。このコンバインは、倒伏刈りモードを設定して刈取部を自動的に上下して倒伏稈を刈取るので、従来オペレータが手動で行っていた倒伏刈りが自動化されて容易になる。
【００２９】次に、車体ローリングとこぎ深さ制御を行うコンバインにおいて、車体ローリング出力中は深い側のみこぎ深さ修正出力を行うコンバインについて説明する。
【００３０】図１５に示すフローチャートを参照して、このコンバインのこぎ深さ制御処理について説明する。処理を開始すると、まず、こぎ深さ制御が自動モードかどうかを判定し（ステップ７０１）、自動モードであれば、こぎ深さ制御のセンサ出力を読み込み（ステップ７０２）、次に、車体ローリング出力中かどうかを判定する（ステップ７０３）。そして、車体ローリング出力中であれば、深い側のみ修正出力を行う（ステップ７０４）。車体ローリング出力中でなければ、こぎ深さ制御のセンサ出力により通常のこぎ深さ修正出力を行う（ステップ７０５）。
【００３１】コンバインの車体ローリング出力中は、刈取穀稈の高さ（長さ）が一定しなくなるため、センサで穀稈の長さを判定してこぎ深さを浅い側に修正しても、すぐに短稈が入ってくることがあり、こぎ残しができる。このコンバインは、車体ローリング出力中は浅い側へのセンサ出力があっても深い側のみ修正出力を行うので、こぎ残しを防ぐと共に、車体ローリング出力中のこぎ深さ制御の誤動作を防止して精度を向上させることができる。
【００３２】次に、車体ローリングと刈高さ制御を行うコンバインにおいて、車体ローリング出力を刈高さ制御より優先させるコンバインについて説明する。このコンバインは、車体ローリング出力と刈高さ下げ修正出力が同じタイミングで出された場合は、車体ローリング出力を行った後に、刈高さ下げ修正出力を行う。
【００３３】図１６に示すフローチャートを参照して、このコンバインの刈高さ制御処理について説明する。処理を開始すると、まず、刈高さ制御が自動モードかどうかを判定し（ステップ８０１）、自動モードであれば、刈高さ制御のセンサ出力を読み込み（ステップ８０２）、一定刈高さ以下かどうかを判定し（ステップ８０３）、一定刈高さ以下であれば、次に、車体ローリング出力タイミングかどうかを判定する（ステップ８０４）。そして、車体ローリング出力タイミングであれば、刈高さ下げ修正出力タイミングかどうかを判定し（ステップ８０５）、刈高さ下げ修正出力タイミングであれば、車体ローリング出力を優先して行う（ステップ８０６）。一定刈高さ以下でなければ、刈高さ制御のセンサ出力により通常の刈高さ修正出力を行う（ステップ８０７）。
【００３４】従来のコンバインは、車体ローリング出力より刈高さ制御を優先させるようにプログラムされているので、一定刈高さ（低刈）時に車体ローリング出力に優先して刈高さ下げ修正出力を行うと、刈取部が突っ込む可能性が高くなる。このコンバインは、車体ローリング出力を刈高さ制御より優先させるので、刈取部が突っ込んで損傷する事故を未然に防止すると共に、コンバインの作業性を向上させる。
【００３５】次に、自動方向制御とパワステを回動してスピンターンを行うコンバインにおいて、方向制御のセンサ出力がオフしてから一定距離走行するまではスピンターンを抑制するコンバインについて説明する。
【００３６】図１７に示すフローチャートを参照して、このコンバインのスピンターン抑制処理について説明する。処理を開始すると、まず、パワステ回動角が大きく傾いたかどうかを判定した後（ステップ９０１）、穀稈センサがオフかどうかを判定し（ステップ９０２）、次に、一定距離走行したかどうかを判定する（ステップ９０３）。そして、以上の条件を満たしたとき、パワステ回動角が右、あるいは、左に大きく傾いたかどうかを判定し（ステップ９０４）、（ステップ９０６）、パワステ回動角が右に傾いたときは、右側へのスピンターンを行い（ステップ９０５）、パワステ回動角が左に傾いたときは、左側へのスピンターンを行う（ステップ９０７）。
【００３７】コンバインが穀稈列を離れてすぐにパワステを強く操作するとスピンターンしてしまい、穀稈を倒したり、引き抜いたりして未刈地を損傷する。また、オペレータが振られて危険である。このコンバインは、方向制御のセンサ出力がオフしてから一定距離走行するまでは旋回半径の小さいスピンターンをしないので、パワステを強く操作して未刈地を損傷したり、オペレータが振られたりする危険を未然に防止する。
【００３８】
【発明の効果】本発明の刈高さ制御装置は以上のような構成で、刈取部の分草杆が所定以上に穀稈列に近寄り過ぎたときは、株元の高さを考慮して刈高さセンサの検出値を補正する。従って、本発明によれば、株元の高さを検出して高刈りになる刈高さ制御の誤動作を未然に防止することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００１２５
【氏名又は名称】井関農機株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１０月１５日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】牧 哲郎 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１１３３４３ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）４月２７日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２９６４１１ |
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