コンバイン
【課題】排出オーガの収納時に発生する無駄な時間を省き、速やかに作業に復帰することを可能とし、穀粒搬送作業を潤滑に進めることのできるコンバインを提供する。
【解決手段】縦排出オーガ１５ａと横排出オーガ１５ｂから構成される穀粒排出オーガ１５と、該穀粒排出オーガ１５を旋回させる旋回装置３４と、前記穀粒排出オーガ１５を昇降させる昇降装置３０とを備えたコンバインにおいて、前記横排出オーガ１５ｂの旋回角度と仰角を測定するための測定手段３５及び３７を備え、排出位置を検知するとともに、排出位置から予め設定した機体干渉を避ける位置までの水平方向と垂直方向の距離を演算し、旋回装置３４と昇降装置３０を同時に駆動して機体干渉を避ける位置まで到達するように前記旋回３４装置及び昇降装置３０を制御した。
【解決手段】縦排出オーガ１５ａと横排出オーガ１５ｂから構成される穀粒排出オーガ１５と、該穀粒排出オーガ１５を旋回させる旋回装置３４と、前記穀粒排出オーガ１５を昇降させる昇降装置３０とを備えたコンバインにおいて、前記横排出オーガ１５ｂの旋回角度と仰角を測定するための測定手段３５及び３７を備え、排出位置を検知するとともに、排出位置から予め設定した機体干渉を避ける位置までの水平方向と垂直方向の距離を演算し、旋回装置３４と昇降装置３０を同時に駆動して機体干渉を避ける位置まで到達するように前記旋回３４装置及び昇降装置３０を制御した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンバインの技術、特に穀粒をトラックやフレコンバック等に搬送するための排出オーガの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、穀物を貯留するグレンタンク、および該穀物をトラックの荷台等に移送するための排出オーガを備えたコンバインが知られている。また、排出オーガを上下方向に移動可能且つ左右方向に旋回可能に構成し、排出オーガの使用（排出）位置を予め設定しておき、使用時には該使用位置へ自動的に旋回するオートセット機能や、使用後にオーガレスト位置まで自動的に旋回・載置固定するオートリターン機能を備えたコンバインも知られている（特許文献１・２参照）。
【特許文献１】特開平１０−１２７１５３号公報
【特許文献２】特開２００２−３００８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来のコンバインにおいては、排出オーガを自動的に排出位置にセットしたり、排出位置から格納位置にリターンさせたりする場合、上昇動作と旋回動作が重複しないように、時間的に分割して順次動作させていた。例えば、上昇制御時間に３秒割り当て、３秒経過しないと旋回動作が開始しないように設定していた。そのため、自動動作の上昇位置を低めに設定していた場合には、上部オーガ筒が設定上昇位置に上昇しきったにもかかわらず、上昇信号出力時間（３秒）が経過していないので、排出オーガは動きが停止したままになってしまい、しばらく停止した後、旋回動作を開始するといった現象が生じていた（図１１参照）。
このことは、排出オーガの停止時に、オペレータが故障と錯覚したりする不都合があり、又セットまたはリターン時間が必要以上に多くかかるという原因となっていた。
そこで本発明は、斯かる課題に鑑み、排出オーガの収納時に発生する無駄な時間を省き、速やかに作業に復帰することを可能とし、穀粒搬送作業を潤滑に進めることのできるコンバインを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
即ち、請求項１においては、縦排出オーガと横排出オーガから構成される穀粒排出オーガと、該穀粒排出オーガを旋回させる旋回装置と、前記穀粒排出オーガを昇降させる昇降装置とを備えたコンバインにおいて、前記横排出オーガの旋回角度と仰角を測定するための測定手段を備え、排出位置を検知するとともに、排出位置から予め設定した機体干渉を避ける位置までの水平方向と垂直方向の距離を演算し、旋回装置と昇降装置を同時に駆動して機体干渉を避ける位置まで到達するように前記旋回装置及び昇降装置を制御したものである。
【０００６】
請求項２においては、前記旋回装置と昇降装置のいずれか一方の移動速度に対して、他方の移動速度を変更するように制御したものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【０００８】
請求項１においては、旋回および昇降を交互に行う場合に比べ、移動時間を短縮することが可能となり、無駄な動きがなく、作業効率を向上できる。
【０００９】
請求項２においては、目標地点まで移動する際の旋回モータまたは昇降シリンダの一方のアクチュエータの作動時間に他方のアクチュエータの作動時間を同期させることにより、最短距離での移動が可能となる。そして、制御も簡単に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係るコンバインの全体的な構成を示した側面図、図２はコンバインの平面図、図３はエンジンから排出オーガまでの動力伝達経路を示す模式図である。図４は排出オーガの移動経路を示した模式図、図５はオーガコントローラの模式図、図６は排出オーガの旋回機構の側面図、図７は排出オーガ先端部の斜視図、図８はレベリングディスク及びガイド板の関係を示す側面図、図９はレベリングディスク、ガイド板及び崩れ防止板の関係を示す側面図、図１０はレベリングディスクの平面図、図１１は従来技術における排出オーガの移動経路を示した模式図である。
【実施例１】
【００１１】
まず、本発明に係わるコンバインの全体構成について、図１及び図２を用いて説明する。
クローラ式走行装置１上には機体フレーム２が載置され、該機体フレーム２前端には引起し・刈取部３が昇降可能に配設されている。該引起し・刈取部３は前端に分草板４を突出して穀稈を分草し、その後部の引起しケース５を立設して該引起しケースより突出したタイン６の回転により穀稈を引き起こし、前記分草板４後部に配設した刈刃７にて株元を刈り取るようにしている。
【００１２】
刈り取られた穀稈は、上部搬送装置、下部搬送装置、縦搬送装置８、にて後部に搬送され、該縦搬送装置８の上端から株元がフィードチェーン９に受け継がれ、脱穀部１２内に穀稈が搬送される。そして、該フィードチェーン９後端には排藁チェーン１８が配設され、該排藁チェーン１８後部下方には排藁カッター装置、拡散コンベアなどからなる排藁処理部１９が形成され、排藁を切断して藁片にした後、拡散しながら圃場に均一放出するようにしている。
【００１３】
また、前記脱穀部１２側部には選別後の精粒を貯留するグレンタンク１３が配設され、該グレンタンク１３前部には運転室１４が配設される一方、グレンタンク１３後部には排出オーガ１５の縦排出オーガ１５ａが立設され、該縦排出オーガ１５ａを中心にしてグレンタンク１３が側方へ回動可能とし、本機内部側に配置した駆動系や油圧系のメンテナンスを容易にしている。
また、機体フレームの上方であって、運転室１４の後方で進行方向左側にオーガレスト５２を立設している。本実施例のオーガレスト５２は、主にレスト部５２ａと支柱部５２ｂで構成される。レスト部５２ａは正面視略Ｕ字型に形成され、排出オーガ１５の横排出オーガ１５ｂが載置される。
【００１４】
そして、前記グレンタンク１３の底部には排出コンベア１６が前後方向に配設され、該排出コンベア１６から前記排出オーガ１５に動力が伝達されて、排出オーガ１５先端よりトラック等へグレンタンク１３内の穀粒を排出できるようにしている。更に脱穀部１２下方には、選別部１７が配設され、脱穀部１２から流下する穀粒や藁屑など（以下「処理物」）とする）から穀粒を選別し、前記グレンタンク１３に搬送するようにしている。
【００１５】
次に図３を用いてエンジンからグレンタンク及び排出オーガへの駆動力伝達経路について説明する。
エンジン１０１の前方出力軸１０１ｂは、クローラ式走行装置１を駆動するための走行用ミッションケースの入力軸と連結され、クローラ式走行装置１へ駆動力を伝達する。一方、後方出力軸１０１ａには、脱穀部１２（図１に図示）や選別部（図示せず）へ駆動力を伝達するためのプーリ１０２・１０２・１０２と、グレンタンク１３及び排出オーガ１５へ駆動力を伝達するためのプーリ１０３とが嵌設される。
【００１６】
グレンタンク１３の底部前面はエンジン１０１の略後方に位置し、該グレンタンク１３の低部前面には駆動ケース１０４が配設されている。そして、駆動ケース入力軸１０５が機体前方へ突出し、駆動ケース入力軸１０５の前端にはプーリ１０６が嵌設される。
前記後方出力軸１０１ａ後端に嵌設されたプーリ１０３と、駆動ケース入力軸１０５前端に嵌設されたプーリ１０６とにＶベルト１０７のテンションプーリを兼ねるオーガクラッチ１１８が設けられ、駆動力を駆動ケース１０４より下流側へ伝達・遮断可能に構成される。
駆動ケース１０４内には互いに噛合する平歯車１０８ａ・１０８ｂが収納されており、平歯車１０８ｂは排出コンベア１６の前端に嵌設された回転軸であるコンベア駆動軸５６に外嵌固定される。また、平歯車１０８ｂの歯数は平歯車１０８ａの歯数より多くなるよう構成されているので、スクリュー式の排出コンベア１の回転数はエンジン１０１の回転数より小さくなり、穀物を排出する際に大きな回転トルクを発生可能である。
なお、本実施例では駆動ケース１０４内の減速機構として二枚の平歯車１０８ａ・１０８ｂを使用したが、三枚以上使用しても良く、平歯車の個数は限定されない。
【００１７】
排出コンベア１６の後端にはベベルギア１０９が嵌設され、縦排出オーガ１５ａ内のスクリュー式の縦送りコンベア１１０下端に嵌設されたベベルギア１１１と噛合している。一方、縦送りコンベア１１０上端にはベベルギア１１２が嵌設され、該ベベルギア１１２と噛合するベベルギア１１３、チェーンやスプロケットを内設する中間ケース１１４、続いてベベルギア１１５・１１６を経て横排出オーガ１５ｂ内のスクリュー式の横送りコンベア１１７を回転駆動する。
【００１８】
このように構成することにより、グレンタンク１３に貯留された穀粒は排出コンベア１６により後方に搬送され、グレンタンク１３後方に位置する縦排出オーガ１５ａを経て、排出オーガ１５先端から強制的に排出可能となる。
【００１９】
次に、図６及び図７を用いて排出オーガ１５各部の構造、および排出オーガ１５の操作手段について説明する。
【００２０】
図６に示すように、横排出オーガ１５ｂの根元（基部）側は縦排出オーガ１５ａの上端に上下回動可能に枢着される。オーガ回動シリンダ（昇降装置）３０は、一端が縦排出オーガ１５ａ側面より突設されたブラケット３１に回動可能に枢着され、他端が横排出オーガ１５ｂ側面より突設されたブラケット３２に回動可能に枢着される。該オーガ回動シリンダ３０の伸縮により、横排出オーガ１５ｂは上下方向に回動する。前記縦排出オーガ１５ａの上端には横排出オーガ１５ｂの仰角を検出するためにポテンショメータ等で構成された測定手段である回転角度センサ３７が取り付けられている。
縦排出オーガ１５ａの中途部には平歯車３３ａが外嵌固定されており、モータ等より構成されるアクチュエータ（旋回装置）３４の回転軸３４ａに嵌設された平歯車３３ｂと互いに噛合している。該アクチュエータ３４を作動させることにより、縦排出オーガ１５ａおよび横排出オーガ１５ｂは一体的に旋回する。また、平歯車３３ｂと同軸に測定手段である回転角度センサ３５が設けられる。回転角度センサ３５はレゾルバ、回転式ポテンショメータ、ロータリーエンコーダなどであり、該回転角度センサ３５により、排出オーガ１５の旋回角度を検知することが可能となる。
【００２１】
このように、前記横排出オーガの旋回角度と仰角を測定するための回転角度センサ３５及び３７を備えたことにより、旋回角度及び仰角を常に把握できることで、横オーガを自動収納する際の旋回装置及び昇降装置の動作を制御することが可能となる。
【００２２】
図７に示すように、横排出オーガ１５ｂの先端には排出ケース３６が設けられている。該排出ケース３６内には、横送りコンベア１１７を軸支するためにボールベアリングなどからなる軸受け部が形成されている。排出ケース３６はその下面が開口しており、該開口部から下方に延長投口６０が突設されている。該延長投口６０は側面視略台形状に構成しており、横排出オーガ１５ｂ先端側をカバーするように設けてあり、側面視下端部にはステ−６１を設けている。該ステー６１は、平面視略コの字型に構成されており、延長投口６０の下部から基部側方向へ突出するように配置され、ボルト等によって延長投口６０下端部に固設されている。
【００２３】
該延長投口６０のカバーしていない部分、すなわち延長投口６０から下方を覆うように投口シート６２を設けている。投口シート６２は透明な材質（合成樹脂等）で構成されており、前記ステー６１にボルト等によって固定され、投口部内部を目視できるような構成になっている。該投口シート６２は運転室１４側から内部が見えるように配置しており、投口シート６２の内面には詰まりセンサ６３を配置する。
該詰まりセンサ６３は上端部を前記ステー６１に固設しており、延長投口６０側の面に傾斜を付け上向きとなった箇所に詰まりを感知するスイッチ６３ａを設けている。
このように構成することにより、フレコンバック等に排出する際でも、コンバインの操縦者が運転室から穀粒の流れを目視確認することが可能となる。
【００２４】
また、投口シート６２の合わせ面は運転室１４側に配置している。穀粒が排出される際、横排出オーガを移動してきた穀粒は慣性力により延長投口６０側に落下しやすいため、反対側に設けられた合わせ面から漏れることが無くなる。
このように構成することにより、排出ケース３６の下面から落下した穀物を周囲に飛散させず、穀物排出口３８の直下近傍に集中して排出することが可能である。
【００２５】
図８及び図９に示すように、揚穀コンベア２０（図１）上端に連通した穀粒投入口の延長上のグレンタンク１３内にはレベリングディスク７２が設けてあり、該レベリングディスク７２を回転させることで、穀粒投入口から投入される穀粒をグレンタンク１３内部に略均等に飛散できるようにしている。該レベリングディスク７２は平板部７２ａ、斜板部７２ｂ、及び打ち出し羽根７２ｃから構成される形状を呈しており、前記平板部７２ａの略中央には回動軸７３が固設され、該回動軸７３を中心にレベリングディスク７２を回動可能にしている。
このように構成することにより、レベリングディスク７２上に投入される穀粒をグレンタンク１３内部全体に拡散することができ、均一化する作業が不要で、グレンタンク１３の内部容積を十分に生かして、グレンタンク１３を効率よく使用できるのである。
【００２６】
また、図８に示すように、穀粒投入口と反対側の前記レベリングディスク７２の外周を囲むように略円錐台形状のガイド板７４を設けている。
該ガイド板７４はレベリングディスク７２の平板部７２ａの底面より下側からガイド板７４の始端部を配置されており、ガイド板７４の傾斜部の角度βはグレンタンク１３内に収容した穀粒の安息角αより大きくなるように設定している。
このように構成することにより、ガイド板７４に当たった穀粒は、図８に示す矢印方向に導かれることとなり、レベリングディスク７２より上方に溜めることができ、グレンタンク１３の充填率が向上する。
【００２７】
また、図９に示すように、グレンタンク１３内に崩れ防止板７５を設けることも可能である。崩れ防止板７５は穀粒投入口からの投入方向と直角方向に配置され、崩れ防止板７５の上端位置とガイド板７４を結ぶ配置角γは穀粒の安息角αより大きくなり、ガイド板７４の傾斜部の角度βより小さくなるよう構成している。該崩れ防止板７５は、安息角より大きな角度で穀粒が堆積した場合に、上層の穀粒が滑り落ちるのを防ぎ、レベリングディスク７２上方に穀粒を溜めることが可能となる。
このように構成することにより、グレンタンク１３の充填率が向上する。さらに崩れ防止板７５を設けることで充填率が向上する。
【００２８】
次に、排出オーガ１５の旋回・昇降制御について説明する。
図５に示すように、オートリターン作業などの排出オーガの旋回・上昇制御を行う制御部であるオーガコントローラ５３は、主にＣＰＵ５４とデータ記憶部５５とで構成される。
ＣＰＵ５４は各種入力信号および後述するデータ記憶部５５に記憶された各種データを基にオートリターンに関する演算処理を行い、各種出力信号を出力する。
データ記憶部５５は、排出オーガ１５のオートリターンに関する種々のデータが記憶される。また、該データには、排出オーガ１５と、コンバインの他の構成部材との干渉を考慮した情報も含まれる。
具体的には、運転室１４のキャビン１４ａ等は、オーガレスト５２に載置固定されたときの横排出オーガ１５ｂの高さよりも上方に突出しており、横排出オーガ１５ｂをオーガレスト５２からわずかに上昇させただけで旋回させると、横排出オーガ１５ｂがキャビン１４ａに接触し、変形・破損の原因となる。
そこで、横排出オーガ１５ｂとキャビン１４ａやその他の構成部材とが干渉する可能性のある位置に対応するオーガ角度をデータ記憶部５５に記憶させておき、該位置の直前位置を記憶させる。
なお、本実施例では該データ記憶部５５としてＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｏｎｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ：不揮発性半導体メモリの一種で、電気的に内容を書き込み可能な読み出し専用記憶装置）を用いたが、その他の形式のＲＯＭや他の記憶媒体などでも良い。
【００２９】
本発明におけるオートリターン制御の場合、オートリターンスイッチ５１がオンになったことを示す信号がＣＰＵ５４に入力される。
ＣＰＵ５４では、現在の排出オーガ１５の旋回角度及び仰角を回転角度センサ３５及び回転角度センサ３７からの入力信号から求めるとともに、予めＥＥＰＲＡＭに記憶されたキャビン等との接触の可能性のある位置の直前の位置Ｐとの差を求め、角速度を後述する最適経路の決定方法に基づいて決定する。また、ＣＰＵ５４は前記選択方法により決定された旋回角速度及び昇降角速度を、アクチュエータ３４及びオーガ回動シリンダ３０の作動速度に変換して同時に出力し、求められた目標地点まで排出オーガ１５を旋回させる。
このように構成することにより、旋回および昇降を交互に行う場合に比べ、移動時間を短縮することが可能となる。
【００３０】
次に、排出オーガ１５の最適経路の決定方法について、図４を用いて説明する。
前述した通り、縦排出オーガ１５ａの中途部には排出オーガ１５の旋回角度を検出するための回転角度センサ３５が、縦排出オーガの上端には横排出オーガ１５ｂの仰角を検出するための回転角度センサ３７がそれぞれ設けられている。ここで、排出オーガ１５のある地点での旋回角度をθ、仰角をφで表し、排出オーガ１５の位置を（θ、φ）で表すこととする。
図４中の点線はグレンタンク１３や運転室１４のキャビン１４ａなど、排出オーガの移動の障害となる障害物を表したものである。横排出オーガ１５ｂを移動させる場合、グレンタンク１３や運転室１４などに接触しないように移動させる必要がある。そこで、図に示すように、グレンタンク１３や運転室１４のキャビン１４ａなどの障害物に当たる直前の位置Ｐ（θ１、φ１）までの最短経路を選択し、位置Ｐからオーガレストのある位置までは予め入力しておいた、障害物を避ける最短経路で移動させる構成としている。
【００３１】
次に、位置Ｐまでの最短経路の選択について説明する。
障害物に当たる直前の位置Ｐにおける（θ１、φ１）を予め記憶させておくことにより、現在の位置（θ、φ）から位置Ｐまでの角度差（θ−θ１、φ−φ１）を計算し、位置Ａに同時刻に移動し終わるように角速度ω１、ω２を設定する。
例えばω１の数値を設定した場合、ω２は数式１で表される。
【００３２】
【数１】
【００３３】
また、例えば、図４に示す位置Ａ（θＡ、φＡ）から位置Ｐ（θ１、φ１）まで移動する場合には、位置Ｐまでの角度差（ＲＡ１、ＲＡ２）は、数式２で表される。
【００３４】
【数２】
【００３５】
また、角速度ω１が設定されている場合は、ω２は数式３で表される。
【００３６】
【数３】
【００３７】
同様に、図４に示す位置Ｂ（θＢ、φＢ）から位置Ｐ（θ１、φ１）まで移動する場合には、位置Ｐまでの角度差（ＲＢ１、ＲＢ２）は数式４で表される。
【００３８】
【数４】
【００３９】
また、角速度ω１が設定されている場合は、ω２は数式５で表される。
【００４０】
【数５】
【００４１】
旋回角速度ω１及び昇降角速度ω２を以上の方法で設定し、前記アクチュエータ３４及びオーガ回動シリンダ３０が前記旋回角速度及び昇降角速度を達成できるように制御して出力することにより、排出オーガ１５は図４に示す最短経路を通って位置Ｐまで移動することが可能となるのである。
【００４２】
このように構成することにより、目標地点まで移動する際の旋回モータの作動時間に昇降シリンダの作動時間を同期させることにより、最短距離での移動が可能となる。
なお、前記と逆に、昇降シリンダの作動時間に旋回モータの作動時間を同期させる構成とすることも可能であり、また、水平移動または垂直移動の一方の移動距離が他方の移動距離よりも短い場合には、長い距離を移動させるアクチュエータの最高速度を基準として、短い移動距離の速度を変更する構成であってもよい。つまり、ある位置から位置Ｐまで移動させるのに必要な水平方向の移動時間と垂直方向の移動時間を演算して、長いほうの移動時間に合わせて短いほうの移動速度を演算して駆動する構成とすることもできる。
【００４３】
なお、旋回モータ及び昇降シリンダの駆動速度制御は、旋回モータの駆動電圧をＰＷＭ制御したり、昇降バルブの作動電圧をＰＷＭ制御したりするものであり、その駆動制御は限定するものではない。また、本実施例では、一定の旋回角速度及び昇降角速度で位置Ｐまで移動することとしたが、位置Ｐに近づくにつれて、旋回角速度及び昇降角速度を同じ割合で減少させるような構成とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例に係るコンバインの全体的な構成を示した側面図。
【図２】コンバインの平面図。
【図３】エンジンから排出オーガまでの動力伝達経路を示す模式図。
【図４】排出オーガの移動経路を示した模式図。
【図５】オーガコントローラの模式図。
【図６】排出オーガの旋回機構の側面図。
【図７】排出オーガ先端部の斜視図。
【図８】レベリングディスク及びガイド板の関係を示す側面図。
【図９】レベリングディスク、ガイド板及び崩れ防止板の関係を示す側面図。
【図１０】レベリングディスクの平面図。
【図１１】従来技術における排出オーガの移動経路を示した模式図。
【符号の説明】
【００４５】
１ クローラ式走行装置
２ 機体フレーム
１３ グレンタンク
１４ 運転室
１５ 排出オーガ
３０ オーガ回動シリンダ
３４ アクチュエータ
３５ 回転角度センサ
３７ 回転角度センサ
６０ 延長投口
６２ 投口シート
６３ 詰まりセンサ
７２ レベリングディスク
７４ ガイド板
７５ 崩れ防止板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンバインの技術、特に穀粒をトラックやフレコンバック等に搬送するための排出オーガの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、穀物を貯留するグレンタンク、および該穀物をトラックの荷台等に移送するための排出オーガを備えたコンバインが知られている。また、排出オーガを上下方向に移動可能且つ左右方向に旋回可能に構成し、排出オーガの使用（排出）位置を予め設定しておき、使用時には該使用位置へ自動的に旋回するオートセット機能や、使用後にオーガレスト位置まで自動的に旋回・載置固定するオートリターン機能を備えたコンバインも知られている（特許文献１・２参照）。
【特許文献１】特開平１０−１２７１５３号公報
【特許文献２】特開２００２−３００８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来のコンバインにおいては、排出オーガを自動的に排出位置にセットしたり、排出位置から格納位置にリターンさせたりする場合、上昇動作と旋回動作が重複しないように、時間的に分割して順次動作させていた。例えば、上昇制御時間に３秒割り当て、３秒経過しないと旋回動作が開始しないように設定していた。そのため、自動動作の上昇位置を低めに設定していた場合には、上部オーガ筒が設定上昇位置に上昇しきったにもかかわらず、上昇信号出力時間（３秒）が経過していないので、排出オーガは動きが停止したままになってしまい、しばらく停止した後、旋回動作を開始するといった現象が生じていた（図１１参照）。
このことは、排出オーガの停止時に、オペレータが故障と錯覚したりする不都合があり、又セットまたはリターン時間が必要以上に多くかかるという原因となっていた。
そこで本発明は、斯かる課題に鑑み、排出オーガの収納時に発生する無駄な時間を省き、速やかに作業に復帰することを可能とし、穀粒搬送作業を潤滑に進めることのできるコンバインを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
即ち、請求項１においては、縦排出オーガと横排出オーガから構成される穀粒排出オーガと、該穀粒排出オーガを旋回させる旋回装置と、前記穀粒排出オーガを昇降させる昇降装置とを備えたコンバインにおいて、前記横排出オーガの旋回角度と仰角を測定するための測定手段を備え、排出位置を検知するとともに、排出位置から予め設定した機体干渉を避ける位置までの水平方向と垂直方向の距離を演算し、旋回装置と昇降装置を同時に駆動して機体干渉を避ける位置まで到達するように前記旋回装置及び昇降装置を制御したものである。
【０００６】
請求項２においては、前記旋回装置と昇降装置のいずれか一方の移動速度に対して、他方の移動速度を変更するように制御したものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【０００８】
請求項１においては、旋回および昇降を交互に行う場合に比べ、移動時間を短縮することが可能となり、無駄な動きがなく、作業効率を向上できる。
【０００９】
請求項２においては、目標地点まで移動する際の旋回モータまたは昇降シリンダの一方のアクチュエータの作動時間に他方のアクチュエータの作動時間を同期させることにより、最短距離での移動が可能となる。そして、制御も簡単に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係るコンバインの全体的な構成を示した側面図、図２はコンバインの平面図、図３はエンジンから排出オーガまでの動力伝達経路を示す模式図である。図４は排出オーガの移動経路を示した模式図、図５はオーガコントローラの模式図、図６は排出オーガの旋回機構の側面図、図７は排出オーガ先端部の斜視図、図８はレベリングディスク及びガイド板の関係を示す側面図、図９はレベリングディスク、ガイド板及び崩れ防止板の関係を示す側面図、図１０はレベリングディスクの平面図、図１１は従来技術における排出オーガの移動経路を示した模式図である。
【実施例１】
【００１１】
まず、本発明に係わるコンバインの全体構成について、図１及び図２を用いて説明する。
クローラ式走行装置１上には機体フレーム２が載置され、該機体フレーム２前端には引起し・刈取部３が昇降可能に配設されている。該引起し・刈取部３は前端に分草板４を突出して穀稈を分草し、その後部の引起しケース５を立設して該引起しケースより突出したタイン６の回転により穀稈を引き起こし、前記分草板４後部に配設した刈刃７にて株元を刈り取るようにしている。
【００１２】
刈り取られた穀稈は、上部搬送装置、下部搬送装置、縦搬送装置８、にて後部に搬送され、該縦搬送装置８の上端から株元がフィードチェーン９に受け継がれ、脱穀部１２内に穀稈が搬送される。そして、該フィードチェーン９後端には排藁チェーン１８が配設され、該排藁チェーン１８後部下方には排藁カッター装置、拡散コンベアなどからなる排藁処理部１９が形成され、排藁を切断して藁片にした後、拡散しながら圃場に均一放出するようにしている。
【００１３】
また、前記脱穀部１２側部には選別後の精粒を貯留するグレンタンク１３が配設され、該グレンタンク１３前部には運転室１４が配設される一方、グレンタンク１３後部には排出オーガ１５の縦排出オーガ１５ａが立設され、該縦排出オーガ１５ａを中心にしてグレンタンク１３が側方へ回動可能とし、本機内部側に配置した駆動系や油圧系のメンテナンスを容易にしている。
また、機体フレームの上方であって、運転室１４の後方で進行方向左側にオーガレスト５２を立設している。本実施例のオーガレスト５２は、主にレスト部５２ａと支柱部５２ｂで構成される。レスト部５２ａは正面視略Ｕ字型に形成され、排出オーガ１５の横排出オーガ１５ｂが載置される。
【００１４】
そして、前記グレンタンク１３の底部には排出コンベア１６が前後方向に配設され、該排出コンベア１６から前記排出オーガ１５に動力が伝達されて、排出オーガ１５先端よりトラック等へグレンタンク１３内の穀粒を排出できるようにしている。更に脱穀部１２下方には、選別部１７が配設され、脱穀部１２から流下する穀粒や藁屑など（以下「処理物」）とする）から穀粒を選別し、前記グレンタンク１３に搬送するようにしている。
【００１５】
次に図３を用いてエンジンからグレンタンク及び排出オーガへの駆動力伝達経路について説明する。
エンジン１０１の前方出力軸１０１ｂは、クローラ式走行装置１を駆動するための走行用ミッションケースの入力軸と連結され、クローラ式走行装置１へ駆動力を伝達する。一方、後方出力軸１０１ａには、脱穀部１２（図１に図示）や選別部（図示せず）へ駆動力を伝達するためのプーリ１０２・１０２・１０２と、グレンタンク１３及び排出オーガ１５へ駆動力を伝達するためのプーリ１０３とが嵌設される。
【００１６】
グレンタンク１３の底部前面はエンジン１０１の略後方に位置し、該グレンタンク１３の低部前面には駆動ケース１０４が配設されている。そして、駆動ケース入力軸１０５が機体前方へ突出し、駆動ケース入力軸１０５の前端にはプーリ１０６が嵌設される。
前記後方出力軸１０１ａ後端に嵌設されたプーリ１０３と、駆動ケース入力軸１０５前端に嵌設されたプーリ１０６とにＶベルト１０７のテンションプーリを兼ねるオーガクラッチ１１８が設けられ、駆動力を駆動ケース１０４より下流側へ伝達・遮断可能に構成される。
駆動ケース１０４内には互いに噛合する平歯車１０８ａ・１０８ｂが収納されており、平歯車１０８ｂは排出コンベア１６の前端に嵌設された回転軸であるコンベア駆動軸５６に外嵌固定される。また、平歯車１０８ｂの歯数は平歯車１０８ａの歯数より多くなるよう構成されているので、スクリュー式の排出コンベア１の回転数はエンジン１０１の回転数より小さくなり、穀物を排出する際に大きな回転トルクを発生可能である。
なお、本実施例では駆動ケース１０４内の減速機構として二枚の平歯車１０８ａ・１０８ｂを使用したが、三枚以上使用しても良く、平歯車の個数は限定されない。
【００１７】
排出コンベア１６の後端にはベベルギア１０９が嵌設され、縦排出オーガ１５ａ内のスクリュー式の縦送りコンベア１１０下端に嵌設されたベベルギア１１１と噛合している。一方、縦送りコンベア１１０上端にはベベルギア１１２が嵌設され、該ベベルギア１１２と噛合するベベルギア１１３、チェーンやスプロケットを内設する中間ケース１１４、続いてベベルギア１１５・１１６を経て横排出オーガ１５ｂ内のスクリュー式の横送りコンベア１１７を回転駆動する。
【００１８】
このように構成することにより、グレンタンク１３に貯留された穀粒は排出コンベア１６により後方に搬送され、グレンタンク１３後方に位置する縦排出オーガ１５ａを経て、排出オーガ１５先端から強制的に排出可能となる。
【００１９】
次に、図６及び図７を用いて排出オーガ１５各部の構造、および排出オーガ１５の操作手段について説明する。
【００２０】
図６に示すように、横排出オーガ１５ｂの根元（基部）側は縦排出オーガ１５ａの上端に上下回動可能に枢着される。オーガ回動シリンダ（昇降装置）３０は、一端が縦排出オーガ１５ａ側面より突設されたブラケット３１に回動可能に枢着され、他端が横排出オーガ１５ｂ側面より突設されたブラケット３２に回動可能に枢着される。該オーガ回動シリンダ３０の伸縮により、横排出オーガ１５ｂは上下方向に回動する。前記縦排出オーガ１５ａの上端には横排出オーガ１５ｂの仰角を検出するためにポテンショメータ等で構成された測定手段である回転角度センサ３７が取り付けられている。
縦排出オーガ１５ａの中途部には平歯車３３ａが外嵌固定されており、モータ等より構成されるアクチュエータ（旋回装置）３４の回転軸３４ａに嵌設された平歯車３３ｂと互いに噛合している。該アクチュエータ３４を作動させることにより、縦排出オーガ１５ａおよび横排出オーガ１５ｂは一体的に旋回する。また、平歯車３３ｂと同軸に測定手段である回転角度センサ３５が設けられる。回転角度センサ３５はレゾルバ、回転式ポテンショメータ、ロータリーエンコーダなどであり、該回転角度センサ３５により、排出オーガ１５の旋回角度を検知することが可能となる。
【００２１】
このように、前記横排出オーガの旋回角度と仰角を測定するための回転角度センサ３５及び３７を備えたことにより、旋回角度及び仰角を常に把握できることで、横オーガを自動収納する際の旋回装置及び昇降装置の動作を制御することが可能となる。
【００２２】
図７に示すように、横排出オーガ１５ｂの先端には排出ケース３６が設けられている。該排出ケース３６内には、横送りコンベア１１７を軸支するためにボールベアリングなどからなる軸受け部が形成されている。排出ケース３６はその下面が開口しており、該開口部から下方に延長投口６０が突設されている。該延長投口６０は側面視略台形状に構成しており、横排出オーガ１５ｂ先端側をカバーするように設けてあり、側面視下端部にはステ−６１を設けている。該ステー６１は、平面視略コの字型に構成されており、延長投口６０の下部から基部側方向へ突出するように配置され、ボルト等によって延長投口６０下端部に固設されている。
【００２３】
該延長投口６０のカバーしていない部分、すなわち延長投口６０から下方を覆うように投口シート６２を設けている。投口シート６２は透明な材質（合成樹脂等）で構成されており、前記ステー６１にボルト等によって固定され、投口部内部を目視できるような構成になっている。該投口シート６２は運転室１４側から内部が見えるように配置しており、投口シート６２の内面には詰まりセンサ６３を配置する。
該詰まりセンサ６３は上端部を前記ステー６１に固設しており、延長投口６０側の面に傾斜を付け上向きとなった箇所に詰まりを感知するスイッチ６３ａを設けている。
このように構成することにより、フレコンバック等に排出する際でも、コンバインの操縦者が運転室から穀粒の流れを目視確認することが可能となる。
【００２４】
また、投口シート６２の合わせ面は運転室１４側に配置している。穀粒が排出される際、横排出オーガを移動してきた穀粒は慣性力により延長投口６０側に落下しやすいため、反対側に設けられた合わせ面から漏れることが無くなる。
このように構成することにより、排出ケース３６の下面から落下した穀物を周囲に飛散させず、穀物排出口３８の直下近傍に集中して排出することが可能である。
【００２５】
図８及び図９に示すように、揚穀コンベア２０（図１）上端に連通した穀粒投入口の延長上のグレンタンク１３内にはレベリングディスク７２が設けてあり、該レベリングディスク７２を回転させることで、穀粒投入口から投入される穀粒をグレンタンク１３内部に略均等に飛散できるようにしている。該レベリングディスク７２は平板部７２ａ、斜板部７２ｂ、及び打ち出し羽根７２ｃから構成される形状を呈しており、前記平板部７２ａの略中央には回動軸７３が固設され、該回動軸７３を中心にレベリングディスク７２を回動可能にしている。
このように構成することにより、レベリングディスク７２上に投入される穀粒をグレンタンク１３内部全体に拡散することができ、均一化する作業が不要で、グレンタンク１３の内部容積を十分に生かして、グレンタンク１３を効率よく使用できるのである。
【００２６】
また、図８に示すように、穀粒投入口と反対側の前記レベリングディスク７２の外周を囲むように略円錐台形状のガイド板７４を設けている。
該ガイド板７４はレベリングディスク７２の平板部７２ａの底面より下側からガイド板７４の始端部を配置されており、ガイド板７４の傾斜部の角度βはグレンタンク１３内に収容した穀粒の安息角αより大きくなるように設定している。
このように構成することにより、ガイド板７４に当たった穀粒は、図８に示す矢印方向に導かれることとなり、レベリングディスク７２より上方に溜めることができ、グレンタンク１３の充填率が向上する。
【００２７】
また、図９に示すように、グレンタンク１３内に崩れ防止板７５を設けることも可能である。崩れ防止板７５は穀粒投入口からの投入方向と直角方向に配置され、崩れ防止板７５の上端位置とガイド板７４を結ぶ配置角γは穀粒の安息角αより大きくなり、ガイド板７４の傾斜部の角度βより小さくなるよう構成している。該崩れ防止板７５は、安息角より大きな角度で穀粒が堆積した場合に、上層の穀粒が滑り落ちるのを防ぎ、レベリングディスク７２上方に穀粒を溜めることが可能となる。
このように構成することにより、グレンタンク１３の充填率が向上する。さらに崩れ防止板７５を設けることで充填率が向上する。
【００２８】
次に、排出オーガ１５の旋回・昇降制御について説明する。
図５に示すように、オートリターン作業などの排出オーガの旋回・上昇制御を行う制御部であるオーガコントローラ５３は、主にＣＰＵ５４とデータ記憶部５５とで構成される。
ＣＰＵ５４は各種入力信号および後述するデータ記憶部５５に記憶された各種データを基にオートリターンに関する演算処理を行い、各種出力信号を出力する。
データ記憶部５５は、排出オーガ１５のオートリターンに関する種々のデータが記憶される。また、該データには、排出オーガ１５と、コンバインの他の構成部材との干渉を考慮した情報も含まれる。
具体的には、運転室１４のキャビン１４ａ等は、オーガレスト５２に載置固定されたときの横排出オーガ１５ｂの高さよりも上方に突出しており、横排出オーガ１５ｂをオーガレスト５２からわずかに上昇させただけで旋回させると、横排出オーガ１５ｂがキャビン１４ａに接触し、変形・破損の原因となる。
そこで、横排出オーガ１５ｂとキャビン１４ａやその他の構成部材とが干渉する可能性のある位置に対応するオーガ角度をデータ記憶部５５に記憶させておき、該位置の直前位置を記憶させる。
なお、本実施例では該データ記憶部５５としてＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｏｎｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ：不揮発性半導体メモリの一種で、電気的に内容を書き込み可能な読み出し専用記憶装置）を用いたが、その他の形式のＲＯＭや他の記憶媒体などでも良い。
【００２９】
本発明におけるオートリターン制御の場合、オートリターンスイッチ５１がオンになったことを示す信号がＣＰＵ５４に入力される。
ＣＰＵ５４では、現在の排出オーガ１５の旋回角度及び仰角を回転角度センサ３５及び回転角度センサ３７からの入力信号から求めるとともに、予めＥＥＰＲＡＭに記憶されたキャビン等との接触の可能性のある位置の直前の位置Ｐとの差を求め、角速度を後述する最適経路の決定方法に基づいて決定する。また、ＣＰＵ５４は前記選択方法により決定された旋回角速度及び昇降角速度を、アクチュエータ３４及びオーガ回動シリンダ３０の作動速度に変換して同時に出力し、求められた目標地点まで排出オーガ１５を旋回させる。
このように構成することにより、旋回および昇降を交互に行う場合に比べ、移動時間を短縮することが可能となる。
【００３０】
次に、排出オーガ１５の最適経路の決定方法について、図４を用いて説明する。
前述した通り、縦排出オーガ１５ａの中途部には排出オーガ１５の旋回角度を検出するための回転角度センサ３５が、縦排出オーガの上端には横排出オーガ１５ｂの仰角を検出するための回転角度センサ３７がそれぞれ設けられている。ここで、排出オーガ１５のある地点での旋回角度をθ、仰角をφで表し、排出オーガ１５の位置を（θ、φ）で表すこととする。
図４中の点線はグレンタンク１３や運転室１４のキャビン１４ａなど、排出オーガの移動の障害となる障害物を表したものである。横排出オーガ１５ｂを移動させる場合、グレンタンク１３や運転室１４などに接触しないように移動させる必要がある。そこで、図に示すように、グレンタンク１３や運転室１４のキャビン１４ａなどの障害物に当たる直前の位置Ｐ（θ１、φ１）までの最短経路を選択し、位置Ｐからオーガレストのある位置までは予め入力しておいた、障害物を避ける最短経路で移動させる構成としている。
【００３１】
次に、位置Ｐまでの最短経路の選択について説明する。
障害物に当たる直前の位置Ｐにおける（θ１、φ１）を予め記憶させておくことにより、現在の位置（θ、φ）から位置Ｐまでの角度差（θ−θ１、φ−φ１）を計算し、位置Ａに同時刻に移動し終わるように角速度ω１、ω２を設定する。
例えばω１の数値を設定した場合、ω２は数式１で表される。
【００３２】
【数１】
【００３３】
また、例えば、図４に示す位置Ａ（θＡ、φＡ）から位置Ｐ（θ１、φ１）まで移動する場合には、位置Ｐまでの角度差（ＲＡ１、ＲＡ２）は、数式２で表される。
【００３４】
【数２】
【００３５】
また、角速度ω１が設定されている場合は、ω２は数式３で表される。
【００３６】
【数３】
【００３７】
同様に、図４に示す位置Ｂ（θＢ、φＢ）から位置Ｐ（θ１、φ１）まで移動する場合には、位置Ｐまでの角度差（ＲＢ１、ＲＢ２）は数式４で表される。
【００３８】
【数４】
【００３９】
また、角速度ω１が設定されている場合は、ω２は数式５で表される。
【００４０】
【数５】
【００４１】
旋回角速度ω１及び昇降角速度ω２を以上の方法で設定し、前記アクチュエータ３４及びオーガ回動シリンダ３０が前記旋回角速度及び昇降角速度を達成できるように制御して出力することにより、排出オーガ１５は図４に示す最短経路を通って位置Ｐまで移動することが可能となるのである。
【００４２】
このように構成することにより、目標地点まで移動する際の旋回モータの作動時間に昇降シリンダの作動時間を同期させることにより、最短距離での移動が可能となる。
なお、前記と逆に、昇降シリンダの作動時間に旋回モータの作動時間を同期させる構成とすることも可能であり、また、水平移動または垂直移動の一方の移動距離が他方の移動距離よりも短い場合には、長い距離を移動させるアクチュエータの最高速度を基準として、短い移動距離の速度を変更する構成であってもよい。つまり、ある位置から位置Ｐまで移動させるのに必要な水平方向の移動時間と垂直方向の移動時間を演算して、長いほうの移動時間に合わせて短いほうの移動速度を演算して駆動する構成とすることもできる。
【００４３】
なお、旋回モータ及び昇降シリンダの駆動速度制御は、旋回モータの駆動電圧をＰＷＭ制御したり、昇降バルブの作動電圧をＰＷＭ制御したりするものであり、その駆動制御は限定するものではない。また、本実施例では、一定の旋回角速度及び昇降角速度で位置Ｐまで移動することとしたが、位置Ｐに近づくにつれて、旋回角速度及び昇降角速度を同じ割合で減少させるような構成とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例に係るコンバインの全体的な構成を示した側面図。
【図２】コンバインの平面図。
【図３】エンジンから排出オーガまでの動力伝達経路を示す模式図。
【図４】排出オーガの移動経路を示した模式図。
【図５】オーガコントローラの模式図。
【図６】排出オーガの旋回機構の側面図。
【図７】排出オーガ先端部の斜視図。
【図８】レベリングディスク及びガイド板の関係を示す側面図。
【図９】レベリングディスク、ガイド板及び崩れ防止板の関係を示す側面図。
【図１０】レベリングディスクの平面図。
【図１１】従来技術における排出オーガの移動経路を示した模式図。
【符号の説明】
【００４５】
１ クローラ式走行装置
２ 機体フレーム
１３ グレンタンク
１４ 運転室
１５ 排出オーガ
３０ オーガ回動シリンダ
３４ アクチュエータ
３５ 回転角度センサ
３７ 回転角度センサ
６０ 延長投口
６２ 投口シート
６３ 詰まりセンサ
７２ レベリングディスク
７４ ガイド板
７５ 崩れ防止板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦排出オーガと横排出オーガから構成される穀粒排出オーガと、該穀粒排出オーガを旋回させる旋回装置と、前記穀粒排出オーガを昇降させる昇降装置とを備えたコンバインにおいて、
前記横排出オーガの旋回角度と仰角を測定するための測定手段を備え、排出位置を検知するとともに、排出位置から予め設定した機体干渉を避ける位置までの水平方向と垂直方向の距離を演算し、旋回装置と昇降装置を同時に駆動して機体干渉を避ける位置まで到達するように前記旋回装置及び昇降装置を制御したことを特徴とするコンバイン。
【請求項２】
前記旋回装置と昇降装置のいずれか一方の移動速度に対して、他方の移動速度を変更するように制御したことを特徴とする請求項１に記載のコンバイン。
【請求項１】
縦排出オーガと横排出オーガから構成される穀粒排出オーガと、該穀粒排出オーガを旋回させる旋回装置と、前記穀粒排出オーガを昇降させる昇降装置とを備えたコンバインにおいて、
前記横排出オーガの旋回角度と仰角を測定するための測定手段を備え、排出位置を検知するとともに、排出位置から予め設定した機体干渉を避ける位置までの水平方向と垂直方向の距離を演算し、旋回装置と昇降装置を同時に駆動して機体干渉を避ける位置まで到達するように前記旋回装置及び昇降装置を制御したことを特徴とするコンバイン。
【請求項２】
前記旋回装置と昇降装置のいずれか一方の移動速度に対して、他方の移動速度を変更するように制御したことを特徴とする請求項１に記載のコンバイン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−２４４２３０（Ｐ２００７−２４４２３０Ａ）
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６９０５０（Ｐ２００６−６９０５０）
【出願日】平成１８年３月１４日（２００６．３．１４）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１４日（２００６．３．１４）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【Ｆターム（参考）】
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