| 【発明の名称】 |
コンバインにおける刈高さ制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】山田 隆史
【氏名】中川 渉
【氏名】戸波 照喜
【氏名】水倉 泰治
【氏名】梶岡 律子
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| 【要約】 |
【課題】超音波センサ２０にて対地高さを検出して刈取前処理装置を昇降制御する場合、超音波センサ２０による検出結果の不安定性を無くする。
【解決手段】刈取前処理装置４における穀稈引起装置６の裏面側に略垂直状に立設したネジ軸１０４に支持ブラケット１０７を螺合させ、制御モータ１０５の作動にて超音波センサ２０を昇降可能に構成し、刈高さ設定器にて設定した目標刈高さ設定値が予め制御装置７０にて記憶させた基準値より大きいと判断されると、超音波センサ２０を下位置センサ１０９の位置まで下降させて、超音波センサ２０と地面１０３との距離を短くするように変更制御する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 刈取前処理装置を走行機体の前部に対して昇降駆動手段により昇降可能に構成し、前記刈取前処理装置の対地高さを検知する非接触式刈高さセンサの検出信号と、刈高さ設定器による目標刈高さ設定値との比較により前記昇降駆動手段を作動するように構成したコンバインにおける刈高さ制御装置において、前記非接触式刈高さセンサの配置高さを昇降調節するためのセンサ昇降手段を設け、前記刈高さ設定器による目標刈高さ設定値を基準値より高く設定した場合には、前記センサ昇降手段により非接触式刈高さセンサの配置高さを低い方向に移動制御する制御手段を備えたことを特徴とするコンバインにおける刈高さ制御装置。
【請求項２】 前記制御手段は、前記基準値を記憶する記憶手段と、前記記憶された基準値に応じて、前記センサ昇降手段を作動させる作動量を演算する演算手段と、前記非接地式刈高さセンサの配置位置高さを変更した高さ変更量に応じて、前記非接触式刈高さセンサによる検出信号の値を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のコンバインにおける刈高さ制御装置。
【請求項３】 前記非接触式刈高さセンサを反射式超音波センサにて構成し、前記センサ昇降手段には、超音波の発射及び受信の方向が地面に対して略垂直になるように補正する姿勢補正手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンバインにおける刈高さ制御装置。
【請求項４】 刈取前処理装置を走行機体の前部に対して昇降駆動手段により昇降可能に構成し、前記刈取前処理装置の対地高さを検知する非接触式刈高さセンサの検出信号と、刈高さ設定器による目標刈高さ設定値との比較により前記昇降駆動手段を作動するように構成したコンバインにおける刈高さ制御装置において、前記刈高さ設定器による目標刈高さ設定値を基準値より高く設定した場合には、前記検出信号による刈高さ検出値が目標刈高さ設定値より高いと判断されても、刈取前処理装置の下降制御を禁止する制御を実行するように構成した制御手段を備えたことを特徴とするコンバインにおける刈高さ制御装置。
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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、コンバインの走行機体の前部に刈取前処理装置を昇降可能に装着し、非接触式刈高さセンサの検出信号と刈高さ設定器による目標刈高さ設定値とを比較して、刈取前処理装置を、その刈高さ位置が前記目標刈高さ設定値に追従するように昇降制御し、圃場面からの刈取高さを自動調節する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のコンバインにおける刈高さセンサ装置として、特開平６−３００８３３号公報等には超音波式の非接触式刈高さセンサ装置の構成が開示されている。一般に、反射式超音波センサでは、発信器（送波器）から発射された超音波が被検出部（地面）にて反射されたのち受信器（受波器）にて受信するまでの時間の長さが長い程、反射式超音波センサから被検出部（地面）までの距離が長い、即ち、刈高さが大きいと判断するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、反射式超音波センサから地面迄の高さ（距離）が大きいと、音波の伝搬媒質（空気）により、発射された超音波のエネルギーが（吸収される）減衰する比率が高くなり、受信器で検出される検出信号のエネルギーが低くなり易い。特に、コンバインによる刈取脱穀作業に使用するとき、圃場面にある藁屑等や圃場の土面の凹凸等により、前記発射された超音波が乱反射され易いから、受信器で検出される検出信号のエネルギーが低くなり易く、従って、超音波センサから地面までの高さ（刈高さに比例する距離）が大きすぎるときには、検出信号値（通常電圧値）が小さくなって、検出結果に不安定性が増大する。
【０００４】従って、刈取前処理装置に装着された超音波センサの設置高さが大きいと、前記検出信号が不安定になり易い、即ち、前記検出信号値により刈高さが高いと判断しても、実際には刈取り部から地面までの高さが低すぎているという等の誤まりの感知が発生し易くなって、刈取前処理装置の下端が地面に突っ込み易くなり、機器の破損や土を刈取穀稈と一緒に脱穀部に搬入してしまうという問題があった。
【０００５】そこで、本発明は、前記問題を解決すべく、非接触式センサ装置による検出結果の安定性を向上させたコンバインにおける刈高さ制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明のコンバインにおける刈高さ制御装置は、刈取前処理装置を走行機体の前部に対して昇降駆動手段により昇降可能に構成し、前記刈取前処理装置の対地高さを検知する非接触式刈高さセンサの検出信号と、刈高さ設定器による目標刈高さ設定値との比較により前記昇降駆動手段を作動するように構成したコンバインにおける刈高さ制御装置において、前記非接触式刈高さセンサの配置高さを昇降調節するためのセンサ昇降手段を設け、前記刈高さ設定器による目標刈高さ設定値を基準値より高く設定した場合には、前記センサ昇降手段により非接触式刈高さセンサの配置高さを低い方向に移動制御する制御手段を備えたものである。
【０００７】また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のコンバインにおける刈高さ制御装置において、前記制御手段は、前記基準値を記憶する記憶手段と、前記記憶された基準値に応じて、前記センサ昇降手段を作動させる作動量を演算する演算手段と、前記非接地式刈高さセンサの配置位置高さを変更した高さ変更量に応じて、前記非接触式刈高さセンサによる検出信号の値を補正する補正手段とを備えたものである。
【０００８】さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のコンバインにおける刈高さ制御装置において、前記非接触式刈高さセンサを反射式超音波センサにて構成し、前記センサ昇降手段には、超音波の発射及び受信の方向が地面に対して略垂直になるように補正する姿勢補正手段を備えたものである。そして、請求項４に記載の発明のコンバインにおける刈高さ制御装置は、刈取前処理装置を走行機体の前部に対して昇降駆動手段により昇降可能に構成し、前記刈取前処理装置の対地高さを検知する非接触式刈高さセンサの検出信号と、刈高さ設定器による目標刈高さ設定値との比較により前記昇降駆動手段を作動するように構成したコンバインにおける刈高さ制御装置において、前記刈高さ設定器による目標刈高さ設定値を基準値より高く設定した場合には、前記検出信号による刈高さ検出値が目標刈高さ設定値より高いと判断されても、刈取前処理装置の下降制御を禁止する制御を実行するように構成した制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に本発明を具体化した実施形態について説明すると、図１は走行クローラ２ａが備えられた左右一対の走行装置２を有するコンバインの走行機体１の側面図であり、図２は走行機体の正面図、図３は走行機体１の平面図、図４は刈取前処理装置と走行機体との対機体昇降位置を検出するための昇降ポジションセンサの側面図、図５は昇降ポジションセンサの正面図、図６は動力伝達のスケルトン図、図６は油圧回路と制御装置の機能ブロック図、図８は超音波センサの昇降手段の側面図である。
【００１０】図１〜図３に示すように、走行機体１の進行方向に向かって左側には従来から公知の構成の脱穀装置３を搭載し、走行機体１の前部には単動式の油圧シリンダ９により昇降動可能な刈取前処理装置４を配置する。刈取前処理装置４の下部フレームの下部側にはバリカン式の刈刃装置５を、前方には６条分の穀稈引起装置６が配置され、穀稈引起装置６と脱穀装置３における扱胴に穀稈を供給するためのフイードチェン７の前端との間には穀稈搬送装置８が配置され、穀稈引起装置６の下部前方には６条分の分草体１０が突出している。走行機体１の右側前部に運転室１１が配置され、その後側に穀粒タンク１２が配置されている。前記穀稈搬送装置８では、穀稈引起装置６にて引き起こされた穀稈の株元部を挟持しながら搬送してフィードチェン７の前端部に株元部を受け継がせる。
【００１１】図４及び図５に示すように、刈取前処理装置４に先端を装着した前方下向き傾斜状の昇降筒フレーム１４の基端を水平筒１５に固着し、該水平筒１５を走行機体１の前部に設けた複数の軸受ブラケット１６（一方を図示省略）に回動自在に軸支し、走行機体１上のエンジン３５からの動力を前記水平筒１５及び昇降筒フレーム１４の各々の内径部に配置した伝動軸１７と１９、傘歯車対１８等を介して刈取前処理装置４の各部に動力伝達される。そして、昇降筒フレーム１４の中途部と走行機体１との間に装架した昇降油圧シリンダ９（図１参照）にて刈取前処理装置８を昇降駆動させるものである。
【００１２】コンバインの動力伝達系を示すスケルトン図（図６）に示すように、エンジン３５からの出力の一方は、クラッチ３６を介して穀粒タンク１２内の底コンベヤ３７及び縦コンベヤ３８に動力伝達し、次いで排出オーガ２８内のスクリューコンベヤ（図示せず）に伝達される。エンジン３５からの他の出力は、動力分岐用ミッション３９を介して扱胴駆動軸４０、選別駆動軸４１、走行用の油圧ポンプ油圧モータ式（ＨＳＴ式）走行駆動部４２への駆動軸４３及び刈取前処理装置４への定速回転駆動軸４４に動力伝達される。そして、エンジン３５からの他の出力は、動力分岐用ミッション３９内の脱穀クラッチ４８ａを介して動力伝達のＯＮ・ＯＦＦを実行し、扱胴駆動軸４０または選別駆動軸４１を介して扱胴１３及び処理胴２９、一番受樋のスクリューコンベヤ２６ａ、唐箕フアン、二番受け樋のスクリューコンベヤ２６ｂ及び二番還元コンベヤ２５、排藁チェン３１、吸引フアン３０及び排藁カッタ３３に伝達される。
【００１３】他方、前記（ＨＳＴ式）走行駆動部４２より出力する刈取同調駆動軸４５から、（走行駆動部の正回転時のみ伝達可能な）ワンウエイクラッチ４５ａ及び同調クラッチ４６を介して刈取軸４７に動力伝達させ、フイードチェン７に直接伝達する。また、刈取軸４７に設けた刈取クラッチ４９を介して刈取前処理装置４への動力伝達をＯＮ・ＯＦＦするように構成されている。脱穀クラッチ４８ａ，同調クラッチ４６，流込みクラッチ４８，刈取クラッチ４９をそれぞれＯＮ・ＯＦＦ操作するには、それぞれのクラッチに対応する電磁ソレノイド等のクラッチアクチュエータをＯＮ・ＯＦＦ動作するように構成されている。なお、同調クラッチ４６はベルトのテンションを緊張・緩和することにより動力継断するテンションクラッチであっても良い。従って、後述するように、車速同調制御を禁止（中止）する場合等で、動力分岐用ミッション３９の定速回転駆動軸４４を介して刈取軸４７に動力伝達し、ＨＳＴ式走行駆動部４２より出力する刈取同調駆動軸４５の回転数が前記定速回転駆動軸４４からの回転数より低い場合や、刈取同調駆動軸４５がコンバインの後退方向に回転する場合には、ワンウエイクラッチ４５ａが空回りする。
【００１４】なお、前記ＨＳＴ式（２油圧モータ２油圧ポンプによる無段階変速機構内に機械的変速機構を組み込んだもの）走行駆動部４２の各油圧ポンプ等の斜板を調節して車速を無段階変速するための主変速レバー８５は、図８に示すように、前記運転室１１内の座席１１ａの側方操作部にて前後回動し、ほぼ垂直姿勢の中立位置（停止位置）に対して前に倒すと前進位置であり、垂直に対する傾斜角度が大きいほど車速が速くなる。後方に傾斜させると後退となり、その傾斜角度が大きいほど車速が速くなる。
【００１５】同じく座席１１ａの側方操作部に配置した副変速レバー８６は、ＨＳＴ式走行駆動部４２内に設けた機械的変速機構（図示せず）を操作する伝動モータ等のアクチュエータを制御するためのものであり、副変速レバー８６を路上走行モード、標準作業モード、低速作業モードの各位置に切換えると、コンバインに搭載したマイクロコンピュータ式の制御装置（コントローラユニット）７０の指令により、前記各作業モード時に適応する走行駆動部４２の出力（馬力）及び回転数を所定のレンジに設定保持することができる。
【００１６】なお、走行機体１を前進走行させながら通常の刈取脱穀作業を実行するとき（低速作業モード時及び標準作業モード時）には、動力分岐用ミッション３９における流込みクラッチ４８をＯＦＦ（動力遮断）し、脱穀クラッチ４８ａ，同調クラッチ４６及び刈取クラッチ４９はＯＮ（動力接続）の状態にし、燃料噴射量センサ及び車速センサの検出値を監視しながら、走行駆動部４２の出力に同調させた回転数の刈取同調駆動軸４５を介して刈取軸４７を駆動させて刈取前処理装置４及びフイードチェン７を同調駆動する一方、扱胴駆動軸４０及び選別駆動軸４１を駆動させて、扱胴１１、処理胴２９、送風フアン２０、唐箕フアン１９、揺動選別機構１５等を駆動させるのである。
【００１７】また、圃場内での刈取脱穀作業途中において走行機体を方向転換等を実行するに際して、走行機体１を停止または後退させるとき、刈取前処理装置４とフイードチェン７との駆動を停止する時には、同調クラッチ４６及び流込みクラッチ４８をＯＦＦにする。フイードチェン７のみ駆動するには、刈取クラッチ４９をＯＦＦにする。この場合、刈取前処理装置４への動力伝達はなく、動力分岐用ミッション３９から刈取軸４７を介してフイードチェン７にのみ動力伝達される。
【００１８】昇降ポジションセンサ２２は、走行機体１と刈取前処理装置４との相対高さを検出するためのものであり、本実施例では、図３及び図４に示すように、前記軸受ブラケット１６に固定した回動ポテンショメータ式の昇降ポジションセンサ２２の感知回動アーム２３を、水平筒１５の外面に固着したセンサ軸２４に当接させ、水平筒１５の回動角度θを検出することにより、昇降筒フレーム１４の回動角度、ひいては走行機体１に対する刈取前処理装置４の昇降位置（対機体昇降位置）を検出できる構成である。
【００１９】刈取前処理装置４と圃場面との対地高さを検出して刈高さを検出するための非接触式の刈高さセンサとしての超音波センサ２０は、本実施形態では、前記刈取前処理装置４における下部の前端に突出させて配置した複数の分草体１０のうち前進方向に向かって最右端に配置された分草体１０の裏面に位置する前記穀稈引き起こし装置６の裏面側に設けた上下のブラケット１００，１０１間に設けたセンサ昇降手段１０２を介して昇降調節可能に装着されている。即ち、前記下部ブラケット１０１が地面１０３と略平行状となる刈取前処理装置４の最下降姿勢において、ネジ軸１０４がほぼ垂直となるように上下ブラケット１００，１０１間にて回動のみ可能に立設し、該ネジ軸１０４の上端には、正逆回転可能なステップモータ等の制御モータ１０５が取りつけられている。また、ネジ軸１０４に螺合したナットから突出する支持ブラケット１０７は前記ネジ軸１０４と平行な案内軸１０６に被嵌し、昇降のみ可能とされている。そして前記支持ブラケット１０７には、図８に示すように、超音波センサ２０における発信器２０ａの発信部（ホーン部）と受信器２０ｂの受信部（ホーン部）との各軸線が地面１０３に対してほぼ垂直となるように配置する。なお、刈取前処理装置４の昇降に応じて前記ネジ軸１０４は地面１０３に対して垂直線から傾斜するので、この傾斜に拘らず、前記ホーン部の軸線が常時地面１０３に対して垂直となるように、傾斜センサ及び姿勢制御モータ（共に図示せず）を超音波センサ２０と支持ブラケット１０７との間に介挿しても良い。
【００２０】そして、前記ネジ軸１０４の上下中途部及び下部には、前記支持ブラケット１０７の高さ位置ひいては超音波センサ２０の設置高さを検出するリミットスイッチ等の位置センサ１０８，１０９を設ける。そして、後述するように、刈高さ設定器７３にて目標刈高さ設定値を変更調節するに際して、予め設定した基準値より目標刈高さ設定値が低いときには、高い方の位置センサ１０８の箇所に超音波センサ２０が位置するように、制御装置７０は制御モータ１０５を駆動させる。基準値以上に目標刈高さ設定値を変更したときには、低い位置の位置センサ１０９の箇所に超音波センサ２０が位置するよう制御モータ１０５駆動させるように制御するのである。なお、前記基準値は制御装置７０におけるＲＯＭやＲＡＭ（メモリ）に記憶させておく。
【００２１】図７は、刈高さ制御やオートクラッチ制御を実行するための制御装置７０の機能ブロック図を示し、該制御装置７０は、マイクロコンピュータ等の電子式制御装置であり、図示しないが各種演算処理や制御を実行するための中央処理装置（ＣＰＵ）や、制御プログラムを記憶させた読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、各種の検出値、データ等を一時的に記憶させる随時読み書き可能メモリ（ＲＡＭ）、制御装置の電源をＯＦＦとしても記憶データを保持するための不揮発性メモリ（フラッシュメモリ）、タイマ機能としてのクロック、インターフェイス、バスなどを備える。前記基準値は前記不揮発性メモリに記憶させるのが好ましい。
【００２２】超音波センサ２０における発信器２０ａには制御装置７０からの指令により発信駆動回路７１を介して適宜時間間隔Ｔ１にて超音波を発信し、被検出物等にて反射された反射波は受信器２０ｂで受信し、その検出信号は受信増幅回路７２を介して制御装置７０に入力する。前記昇降ポジションセンサ２２の検出信号もＡ／Ｄ変換器を介して前記時間間隔Ｔ１ごとに制御装置７０に入力する。
【００２３】また、可変抵抗式（ボリューム式）の刈高さ設定器７３、刈取脱穀作業を手動モードで行うときの３位置検出型の手動スイッチ７６、同じ作業を自動制御モードにするときの自動スイッチ７５、さらに前記手動で実行するとき刈取前処理装置４の昇降量及び又は昇降速度を小さい側に変更するため、オペレータが足で踏み込んでＯＮ・ＯＦＦ操作するフットスイッチ７４の各信号もそれぞれ制御装置７０に入力される。前記超音波センサ２０の刈高さ検出値は数値として表示できるように制御装置７０からの出力にて作動する液晶パネル等の表示部を運転室１１内の座席に座るオペレータから見える操作パネル部に設置されている。
【００２４】また、前記制御装置７０では、所定の演算結果に応じて所定の昇降指令信号を第１駆動回路７７と第２駆動回路７８とに出力し、第１駆動回路７７からの出力に応じて油圧回路７９における油圧切換弁８０の電磁ソレノイド８０ａ，８０ｂを作動させる一方、第２駆動回路７８からの出力に応じて高速応答電磁弁の一例である電磁比例減圧弁５０の電磁ソレノイド５０ａを作動させて、刈取前処理装置４の昇降のための単動油圧シリンダ９を作動させるのである。
【００２５】図７に示す油圧回路７９では、前記単動式の昇降油圧シリンダ９及び左右の走行装置３と走行機体１との左右相対車高を制御するための左右一対のローリング制御用油圧シリンダ（図示せず）に対する油圧制御弁５１等にも圧油を供給する。この場合、図７に示すように、油圧回路７９の油圧ポンプ５２から油圧切換弁４９への給油路５３中に、リリーフ弁５４を介挿する。４ポート３位置切換電磁式の油圧切換弁８０の出力ポートから単動油圧シリンダ９への油圧管途中には、逆止弁５５、及びスローリターンチェック弁５６を接続する。なお、油圧切換弁８０の他の出力ポートからは他の油圧制御弁５１に同時に給油するように構成されている。
【００２６】前記油圧管の逆止弁５５とスローリターンチェック弁５６との間に接続した戻油管５７には、前記単動油圧シリンダ９のピストンロッド下降用の可変絞り弁５８と緊急下降弁５９とを並列接続する。この可変絞り弁５８は、２ポート２位置切換型のバルブであって、そのパイロットポートには、前記の高速応答電磁弁の１例としての、電磁比例減圧弁５０の出力ポートを接続する。
【００２７】そして、刈取前処理装置４の昇降用の油圧シリンダ９の作動制御は次のように実行する。即ち、電磁式の油圧切換弁８０を切り換えて油圧シリンダ９を伸長させる場合（刈取前処理装置４を上昇駆動する場合）には、電磁ソレノイド８０ａをパルス幅変調制御（ＰＷＭ）にて作動させると、電磁比例減圧弁５０によって適宜油圧に調整されたパイロット圧が可変絞り弁５８に作用し、可変絞り弁５８の絞り度合いが任意に変化し、戻油管５７から油タンク６０にドレンされる。その場合、可変絞り弁５８の絞り度合いに応じて油圧シリンダ９の作動速度が調節される。
【００２８】また、油圧シリンダ９を縮小させる場合（刈取前処理装置４を下降駆動する場合）には、油圧切換弁８０を中立にし、電磁比例減圧弁５０を前記と同様にパルス幅変調制御（ＰＷＭ）方式にて作動させ、そのパイロット圧の調節にて可変絞り弁５８の絞り開度を調節し、これにより油圧シリンダ９の作動速度を調節する。
【００２９】次に、刈高さ制御について説明する。自動モードに設定するための自動スイッチ７５をＯＮさせている場合には、非接触式センサとしての超音波センサ２０の検出値が制御装置７０に入力され、刈高さ設定器７３にて予め設定された目標刈高さ設定値と比較演算され、超音波センサ２０の検出値のほうが高い場合には、前記油圧切換弁８０及び電磁比例減圧弁５０を介して刈取前処理装置４を下降動し、超音波センサ２０の検出値のほうが低い場合には、刈取前処理装置４を上昇駆動し、いずれも目標設定刈高さとなるように、自動調節される。これらの場合、目標刈高さ設定値と超音波センサ２０の検出値との偏差が大きいときには、連続駆動信号により油圧シリンダ９を速く駆動させ、刈取前処理装置４の昇降速度を大きくし、前記偏差が小さくなれば、パルス幅変調制御（ＰＷＭ）方式にて油圧シリンダ９の駆動速度を小さくし、刈取前処理装置４の昇降速度を遅くして刈高さの微調整を可能としている。
【００３０】次に、コンバインによる刈高さ制御において、通常の株元側を刈取りする場合と高刈りする場合の前記刈高さ設定器７３による目標設定刈高さ値Ｈsmを大小に変更設定した場合に、前記超音波センサ２０の設置高さを変更調節する制御について説明する。なお、前記可変抵抗式（ボリューム式）の刈高さ設定器７３における摘みの回りに、目標設定刈高さ値Ｈsmの目盛りが付されており、この目盛りはＶＲ値（抵抗値）と比例するように設定されている。
【００３１】図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、超音波センサ２０の設置高さと刈刃５の設置高さとは一般に異なるので、超音波センサ２０の検出値から所定の換算により、刈高さ検出値を求めるようにしている。例えば、図９（ａ）の左側の図は、刈刃５の対地高さを低い位置となるように刈取前処理装置４を下降させた状態であって、目標設定刈高さ値Ｈsmが基準値Ｈxoより小さい場合である。この場合には図９（ｂ）の左側、つまり図８の実線状態の位置（高い位置）に超音波センサ２０を設置する。ここで、刈高さ（刈刃５の対地高さ）をＨsn1 、超音波センサ２０の対地高さをＨx1、刈刃５と超音波センサ２０の高さの偏差値Ｈα1 とすると、Ｈsn1 ＝Ｈx1−Ｈα1 となる。
【００３２】他方、目標設定刈高さ値Ｈsmが基準値Ｈxoより大きい場合には、図９（ｂ）の右側、つまり図８の下部の位置センサ１０９の箇所に支持ブラケット１０７が位置するように超音波センサ２０を下降させて設置する。ここで、刈高さ（刈刃５の対地高さ）をＨsn2 、超音波センサ２０の対地高さをＨx2、刈刃５と超音波センサ２０の高さの偏差Ｈα2 、超音波センサ２０の元の高い位置からの下降量をＨd とすると、Ｈα2 ＋Ｈd ＝Ｈα1 である。従って、Ｈsn2 ＝Ｈx2−Ｈα2 ＝Ｈx2−（Ｈα1 −Ｈd ）となる。
【００３３】しかして、制御装置７０では、目標設定刈高さ値Ｈsmが基準値Ｈxoより小さいように刈高さ設定器７３を設定した場合には、当該目標設定刈高さ値Ｈsmと前記Ｈsn1 の値とを比較し、Ｈsmに近づくように、刈取前処理装置４を昇降調節させるのである。他方、目標設定刈高さ値Ｈsmが基準値Ｈxoより大きい状態に刈高さ設定器７３を設定した場合には、当該目標設定刈高さ値Ｈsmと前記Ｈsn2 の値とを比較し、Ｈsmに近づくように、刈取前処理装置４を昇降調節すれば良い。このとき、Ｈsn1 とＨsn2 とを比較して理解できるよう、超音波センサ２０を下降した変更量Ｈd だけ、刈高さ検出値を補正しておけばよいことになる。
【００３４】前記実施例では、目標設定刈高さ値Ｈsmが基準値より高いか否に応じて、リミットスイッチなどの位置センサ１０８，１０９を予め位置固定しておくことにより、超音波センサ２０の昇降高さ変更量は決まっていたが、別の実施例として、前記制御モータ１０５もしくはネジ軸１０４の回動量を検出するロータリエンコーダ（図示せず）により、目標設定刈高さ値Ｈsmが基準Ｈxo値より高いか否に応じて、予め前記超音波センサ２０の昇降量（作動量）を制御装置７０の演算部にて演算し、この作動量分だけ制御モータ１０５を作動させて停止するように、ロータリエンコーダにて昇降量を検出する。そして、超音波センサ２０を下降（上昇）した変更量だけ、刈高さ検出値を制御装置７０にて補正するように構成しても良い。
【００３５】いすれにしても、上記のように、目標刈高さ設定値Ｈsmが所定の基準値Ｈxo以上になれば、超音波センサ２０の対地設置高さが大きくなりすぎて、検出信号（反射波の受信信号）が不安定になるので、超音波センサ２０の設置高さを低い位置に変更調節した、超音波センサ２０による検出結果を安定して、確実な刈高さ制御を実行することができるのである。
【００３６】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、刈取前処理装置４を昇降させた場合に、超音波センサ２０の向きが地面１０３とほぼ垂直になるように姿勢制御する姿勢補正手段と、前記センサ昇降手段とを一体化した１実施例を示し、刈取前処理装置４に基端を昇降用モータ１１４を介して上下回動可能に枢着された支持アーム１１０には、姿勢制御用の駆動モータ１１１を介して超音波センサ２０を装着すると共に、傾斜角度センサ１１２及びコントローラ１１３を搭載する。
【００３７】目標設定刈高さ値Ｈsmが基準値Ｈxoより低く設定するときには、図１０（ａ）に示すように、支持アーム１１０を水平または超音波センサ２０の設置位置を高くするように昇降駆動モータ１１４を作動させると共に、傾斜角度センサ１１２の検出結果から姿勢制御用の駆動モータ１１１を作動させて超音波センサ２０の向きを地面１０３とほぼ垂直となるように保持する。
【００３８】目標設定刈高さ値Ｈsmが基準値より高く設定するときには、図１０（ｂ）に示すように、支持アーム１１０の自由端側を下げるように昇降駆動モータ１１４を作動させると共に、傾斜角度センサ１１２の検出結果から姿勢制御用の駆動モータ１１１を作動させて超音波センサ２０の向きを地面１０３とほぼ垂直となるように保持すれば良い。
【００３９】なお、昇降用モータ１１４にロータリエンコーダを装着することにより、支持アーム１１０に装着された超音波センサ２０の昇降変動量を検出して、前記実施例のごとくに超音波センサ２０の検出値を補正するように制御しても良いのである。なお、上述のように超音波センサ２０を昇降調節しない場合には、目標設定刈高さ値Ｈsmを基準値Ｈxoより高く設定すると、超音波センサ２０の検出信号が不安定になるので、前記刈高さ設定器７３による目標刈高さ設定値Ｈsmを基準値Ｈxoより高く設定した場合には、前記検出信号による刈高さ検出値が目標刈高さ設定値Ｈsmより高いと判断されても、刈取前処理装置４の下降制御を禁止する制御を実行するように構成した制御手段を備える。これにより、超音波センサ２０の検出信号によれば刈高さが目標高さより高いと判断されても、実際には刈高さが低く、さらに刈取前処理装置４を下降すると、分草体１０等が地面１０３に突っ込み部品を破損させたり、土を刈取り穀稈と共に脱穀装置に持ち込むような不都合を防止することができるのである。
【００４０】前記各実施例では、非接触式刈高さセンサの例として超音波センサについて説明したが、赤外線を地面に向けて照射し、その反射量を検出することにより、刈高さを計測する赤外線センサであっても本発明と同じ問題を解決し、所定の同じ効果を奏することができる。
【００４１】
【発明の効果】以上に詳述したように、請求項１に記載の発明のコンバインにおける刈高さ制御装置は、刈取前処理装置を走行機体の前部に対して昇降駆動手段により昇降可能に構成し、前記刈取前処理装置の対地高さを検知する非接触式刈高さセンサの検出信号と、刈高さ設定器による目標刈高さ設定値との比較により前記昇降駆動手段を作動するように構成したコンバインにおける刈高さ制御装置において、前記非接触式刈高さセンサの配置高さを昇降調節するためのセンサ昇降手段を設け、前記刈高さ設定器による目標刈高さ設定値を基準値より高く設定した場合には、前記センサ昇降手段により非接触式刈高さセンサの配置高さを低い方向に移動制御する制御手段を備えたものである。
【００４２】非接触式刈高さセンサの配置高さが高くなると、反射波の乱れが大きくなって、検出結果が不安定になるので、刈高さ設定器による目標刈高さ設定値を基準値より高く設定した場合には、センサ昇降手段を作動させて非接触式刈高さセンサの配置高さを低くして、前記不安定性を解消させるのである。また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のコンバインにおける刈高さ制御装置において、前記制御手段は、前記基準値を記憶する記憶手段と、前記記憶された基準値に応じて、前記センサ昇降手段を作動させる作動量を演算する演算手段と、前記非接地式刈高さセンサの配置位置高さを変更した高さ変更量に応じて、前記非接触式刈高さセンサによる検出信号の値を補正する補正手段とを備えたものである。
【００４３】この構成によれば、非接地式刈高さセンサの配置位置高さを変更したときには、同じ対地高さを、前記センサにて検出した検出値と通常固定した位置の非接地式刈高さセンサによる検出値とに偏差が発生するから、前記補正手段により検出信号の値を補正することにより、非接地式刈高さセンサを昇降移動させても、常時正確な刈高さを検出することができるという効果を奏するのである。
【００４４】さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のコンバインにおける刈高さ制御装置において、前記非接触式刈高さセンサを反射式超音波センサにて構成し、前記センサ昇降手段には、超音波の発射及び受信の方向が地面に対して略垂直になるように補正する姿勢補正手段を備えたものである。この発明によれば、刈取前処理装置が所定の回動支点を中心にして昇降すると、当該刈取前処理装置に装着された超音波センサの向きが変化して、刈高さの検出結果に誤差が発生し易いので、上述の姿勢制御により、対地高さ（刈高さ）を正確に検出できると言う効果を奏するのである。
【００４５】そして、請求項４に記載の発明のコンバインにおける刈高さ制御装置は、刈取前処理装置を走行機体の前部に対して昇降駆動手段により昇降可能に構成し、前記刈取前処理装置の対地高さを検知する非接触式刈高さセンサの検出信号と、刈高さ設定器による目標刈高さ設定値との比較により前記昇降駆動手段を作動するように構成したコンバインにおける刈高さ制御装置において、前記刈高さ設定器による目標刈高さ設定値を基準値より高く設定した場合には、前記検出信号による刈高さ検出値が目標刈高さ設定値より高いと判断されても、刈取前処理装置の下降制御を禁止する制御を実行するように構成した制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【００４６】非接触式刈高さセンサを昇降調節しない場合には、目標設定刈高さ値を基準値より高く設定すると、前記センサの検出信号が不安定になるので、前記刈高さ設定器による目標刈高さ設定値を基準値より高く設定した場合には、前記検出信号による刈高さ検出値が目標刈高さ設定値より高いと判断されても、刈取前処理装置の下降制御を禁止する制御を実行するように構成した制御手段を備える。これにより、前記センサの検出信号によれば刈高さが目標高さより高いと判断されても、実際には刈高さが低く、さらに刈取前処理装置を下降すると、その下端が地面に突っ込み部品を破損させたり、土を刈取り穀稈と共に脱穀装置に持ち込むような不都合を防止することができるのである。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６８５１
【氏名又は名称】ヤンマー農機株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１１月１７日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】石井 暁夫 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１４６７１７ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）６月２日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３１５４２９ |
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