(57)【要約】【課題】高精度の速度制御とともに、迅速な制御によって無段変速機構の過大な負荷を防止することができるコンバインの穀稈引起機制御装置を提供する。【解決手段】コンバインの穀稈引起機制御装置１は、回転速度を回転センサ２のサンプリングにより算出する回転速度処理部１１と、穀稈引起機Ｈの無段変速機構Ｌに指令する引起しシンクロ制御部１４とを備えて構成され、上記回転速度処理部１１は、互いに異なる２つのサンプリング時間により短期速度と長期速度とを算出出力し、また、上記引起しシンクロ制御部１４は、回転速度処理部１１による長期速度に基づき所定の目標速度に沿って無段変速機構Ｌの回転比の変更動作を指令するとともに、回転比の変更動作に適合する所定の速度範囲から短期速度が外れたことを条件として上記変更動作の指令を抑制するものである。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
穀稈を引き起す穀稈引起機の回転速度を回転センサによるパルスのサンプリングにより算出する回転速度処理部と、
穀稈引起機の回転動力を一定速度範囲内で回転比変更可能に伝動する無段変速機構の回転比の変更動作を指令する引起しシンクロ制御部とを備えるコンバインの穀稈引起機制御装置において、
上記回転速度処理部は、互いに異なる２つのサンプリング時間により短期速度と長期速度とを算出出力し、また、
上記引起しシンクロ制御部は、回転速度処理部による長期速度に基づき所定の目標速度に沿って無段変速機構の回転比の変更動作を指令するとともに、回転比の変更動作に適合する所定の速度範囲から短期速度が外れたことを条件として上記変更動作の指令を抑制することを特徴とするコンバインの穀稈引起機制御装置。
【請求項２】
前記引起しシンクロ制御部は、長期速度が回転比の変更動作に適合する速度範囲を外れたことを条件として回転比の変更動作指令を抑制することを特徴とする請求項１記載のコンバインの穀稈引起機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一定速度範囲内で回転動力を伝動する無段変速機構により穀稈引起機の回転をシンクロ制御するコンバインの穀稈引起機制御装置に関し、特に、高精度の回転速度制御とともに、迅速な制御によって無段変速機構の過大な負荷を防止することができるコンバインの穀稈引起機制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一定速度範囲内で回転動力を伝動する無段変速機構により穀稈引起機の回転をシンクロ制御するコンバインの穀稈引起機制御装置が、特許文献１の記載のように、知られている。この穀稈引起機制御装置は、穀稈を引き起す穀稈引起機の回転速度を速度センサによる遮光パルス等のサンプリングにより算出する回転速度処理部と、穀稈引起機の回転動力を一定速度範囲内で回転比変更可能に伝動する無段変速機構に回転比の変更動作を指令する引起しシンクロ制御部とを備え、回転速度処理部による穀稈引起機の回転速度と目標速度との差に基とづいて回転比の変更動作を指令することにより、目標速度に沿って穀稈引起機の回転を制御をすることができる。
【特許文献１】特開平１０−２８６０２０号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記穀稈引起機制御装置は、回転速度処理部により速度を算出するために一定時間の遮光パルス等のサンプリング時間を要することから、目標速度に沿って穀稈引起機の回転比の変更動作の最中に過大な負荷等を受けて回転が実質的に停止した時でも、無段変速機構の回転比の変更動作が継続されることとなる。その結果、無段変速機構に無理な力が作用するので、一般に多用されるベルト式無段変速機構の耐久性の低下を招くこととなる。
【０００４】
本発明の目的は、高精度の速度制御とともに、迅速な制御によって無段変速機構の過大な負荷を防止することができるコンバインの穀稈引起機制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、穀稈を引き起す穀稈引起機の回転速度を回転センサによるパルスのサンプリングにより算出する回転速度処理部と、穀稈引起機の回転動力を一定速度範囲内で回転比変更可能に伝動する無段変速機構に回転比の変更動作を指令する引起しシンクロ制御部とを備えるコンバインの穀稈引起機制御装置において、上記回転速度処理部は、互いに異なる２つのサンプリング時間により短期速度と長期速度とを算出出力し、また、上記引起しシンクロ制御部は、回転速度処理部による長期速度に基づき所定の目標速度に沿って無段変速機構の回転比の変更動作を指令するとともに、回転比の変更動作に適合する所定の速度範囲から短期速度が外れたことを条件として上記変更動作の指令を抑制することを特徴とする。
【０００６】
上記穀稈引起機制御装置の回転速度処理部は、無段変速機構を介して穀稈引起機が回転稼動している際に、穀稈引起機の短期速度と長期速度とを算出出力し、その長期速度に基づき引起しシンクロ制御部が所定の目標速度に沿って無段変速機構の回転比の変更動作を指令する。この時、短期速度が所定の速度範囲を外れたことが判定されると短期速度のサンプリング時間の経過により回転比の変更動作指令が抑制される。すなわち、回転比変更動作に適合する範囲を所定の速度範囲としてあらかじめ設定しておくことにより、回転速度の適合性を短期速度によって判断し、不適合であれば変更動作指令が即時に抑制される。
【０００７】
請求項２に係る発明は、前記引起しシンクロ制御部は、長期速度が回転比の変更動作に適合する速度範囲を外れたことを条件として回転比の変更動作指令を抑制することを特徴とする。
【０００８】
長期速度に基づき引起しシンクロ制御部が所定の目標速度に沿って無段変速機構の回転比の変更動作を指令している時に、再起動当初の低速回転状態であることが長期速度により判定されると回転比の変更動作が抑制される。
【０００９】
【発明の効果】
本発明のコンバインの穀稈引起機制御装置は以下の効果を奏する。
上記構成のコンバインの穀稈引起機制御装置は、短いサンプリング時間の短期速度が所定の適合範囲を外れたときに回転比の変更動作指令を抑制するように構成したことから、目標回転速度に沿った高精度の回転制御を可能とするとともに、無段変速機構の回転比の変更動作の最中における回転停止等と対応して無段変速機構の回転比の変更動作が抑制されるので、不適合条件が即時に引起機制御に反映されてベルト式無段変速機構等の無理な変速動作による損傷が回避され、耐久性の低下を抑えることができる。
【００１０】
また、上記長期速度が所定の適合範囲を外れたときに回転比の変更動作を抑制するようにした場合は、目標速度に沿った高精度の速度制御を可能とするとともに、無段変速機構の回転比の変更動作の最中において、再起動当初の低速回転状態等の場合に無段変速機構の回転比の変更動作が抑制されるので、ベルト式無段変速機構等の無理な変速動作を回避することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上記技術思想に基づき具体的に構成された実施の形態について以下に図面を参照しつつ本発明のコンバインの穀稈引起機制御装置について説明する。
【００１２】
まず、本発明の穀稈引起機制御装置の適用対象となるコンバインについて説明する。本発明の穀稈引起機制御装置を適用したコンバインの全体構成例の側面図を図１に示す。図１において、コンバインは、走行用の左右のクローラ走行装置Ａ，Ａによって支えられる機体に操縦席Ｂを備え、収穫作業部として刈取部Ｃ、フィードチェーンＤ、脱穀部Ｅ、穀物タンクＦ、排出オーガＧ等を順に配置したものである。
【００１３】
刈取部Ｃは、図２の拡大側面図に示すように、引起機Ｈ、搬送機構Ｉ、刈取刃Ｊ等を備え、走行系と連携して回転する駆動力を受けるとともに機体に対して昇降可能に構成される。引起機Ｈは、傾斜穀稈を抱え上げるようにラグを備えた並列配置のチェーンＫ…を傾斜配置し、その回転速度を調節するためのベルト式無段変速機構Ｌと複数段の速度レンジを操作レバーによって切換が可能な引起モード切替変速部Ｍ、回転速度に応じたパルス信号を発生する図示せぬ回転センサ２等を備える。ベルト式無段変速機構Ｌは、回転比変更可能に回転動力を伝動し、図示せぬ制御部からの指令により回転比を増減する。また、ベルト式無段変速機構Ｌには不図示の回転比ポジションセンサ６を備える。引起モード切替変速部Ｍには、不図示のレバーポジションセンサ５を備える。
【００１４】
コンバインの穀稈引起機制御装置１は、図３の機能ブロック図に示すように、回転センサ２、脱穀クラッチスイッチ３、刈取クラッチスイッチ４、引起モードレバーポジションセンサ５、ベルト式無段変速機構回転比ポジションセンサ６の各信号を入力とし、ベルト式無段変速機構の回転比の増減信号７ａ，７ｂを出力とし、構成機能は、回転速度処理部（速度算出手段）１１、実行可能判定部１２、目標設定部１３、引起しシンクロ制御部（変速指令手段）１４等の機能ブロックに分けられる。
【００１５】
回転速度処理部１１は、図４の機能ブロック図に示すように、回転センサ２による出力パルスのサンプリングにより引起機の回転速度を算出する速度算出手段であり、タイマカウント処理１６による互いに異なる２つのサンプリング時間（たとえば、５０ｍ秒と０．５秒）１７ａ，１７ｂにより短期速度と長期速度とを算出出力する。
実行可能判定部１２は、回転速度処理部１１の速度信号と、脱穀クラッチスイッチ３、刈取クラッチスイッチ４の信号とに基づいて作業走行状態の当否を判別し、作業走行状態に該当する場合は引起機の回転比制御の実行が可能であることを判定出力する。
目標設定部１３は、実行可能判定部１２による制御可能出力を条件としてレバーポジションセンサ５の位置に応じた引起回転速目標を出力する。
引起しシンクロ制御部１４は、引起機の回転速度を目標設定部１３による引起回転速目標に合わせるために、回転比ポジションセンサ６の信号との偏差に応じて回転比の増減信号７ａ，７ｂを出力する変速指令手段である。
【００１６】
つぎに、各部における詳細な内部処理について説明する。
回転速度処理部１１における回転検出は、図５の処理手順図に示すように、５０ｍ秒等の短いサンプリング時間の経過（Ｓ１）の都度、カウントした回転センサ２による出力パルスを回転速１として記憶（Ｓ２）するとともに新たにカウントを開始（Ｓ３）する。つづいて、０．５秒等の長いサンプリング時間の経過（Ｓ４）の都度、カウントした回転センサ２による出力パルスを回転速２として記憶（Ｓ５）するとともに新たにカウントを開始（Ｓ６）する。上記処理により、回転速１による短いサンプリング周期の短期速度と、回転速２による長いサンプリング周期の長期速度とを得ることができる。
【００１７】
引起しシンクロ制御部１４における変速指令処理は、図６の処理手順図に示すように、回転速１または回転速２のチェック（Ｓ１１、Ｓ１２）により引起機Ｈの回転停止等の不適合条件を検出した場合を除き、回転速２と目標域との対比（Ｓ１３ａ，Ｓ１３ｂ）する。この目標域は目標の上下に不感帯を付加して定められる。上記対比により、回転速２が目標域に沿うように増速または減速の指令を出力（Ｓ１４ａ，Ｓ１４ｂ）する。
【００１８】
この場合、回転速２を用いて無段変速機構の増減速動作を制御することにより引起機Ｈの回転速度が目標域に沿うように高精度で制御することができる。また、無段変速機構に対して増減速を指令している最中であっても、回転速１によって引起機Ｈの回転停止、超低速等の不適合条件を検出することにより、増減速の指令を即時的に抑制することができ、また、引起機Ｈの実質的な停止状態である再起動時の低速域（たとえば、０．１ｍ／ｓ未満）等における増減速の指令を抑制することができる。
【００１９】
したがって、コンバインの穀稈引起機制御装置は、目標速度に沿った高精度の速度制御を可能とするとともに、無段変速機構の回転比の変更動作の最中において、穀稈引起機が何らかの原因により回転が低下して適合速度範囲を外れた場合は、即時に引起機制御に反映されて無段変速機構の回転比の変更動作が抑制されるので、ベルト式無段変速機構等の無理な変速動作による損傷を回避して耐久性の低下を抑えることができる。また、再起動等により適合速度範囲を外れて穀稈引起機の回転が低下している場合等の変速不適合な範囲内では、無段変速機構の回転比の変更動作が抑制されるので、ベルト式無段変速機構等の無理な変速動作を回避することができる。また、設定された適合範囲に応じて過負荷動作回避域を確保できるので、ベルト式無段変速機構等の特性に合わせた最適な変速制御が可能となる。
【００２０】
つぎに、目標速度に沿って高精度かつ安定した速度制御処理について説明する。図７の処理手順に示すように、回転速２を用いて（Ｓ２２ａ，Ｓ２２ｂ）目標域外であれば無段変速機構の増減速動作（Ｓ１４ａ，Ｓ１４ｂ）を行うことにより、制御精度を確保することができる。その一方で、Ｓ２３の回転速２が目標域内に入った時点から所定時間が経過するまでの間（たとえば、１秒間）は、増減速を抑制することにより、ハンチングの無い安定稼動を確保することができる。その後は、回転速２が目標域にある場合に、回転速１に基いた（Ｓ１３ａ，Ｓ１３ｂ）増減速（Ｓ１４ａ，Ｓ１４ｂ）を行うことにより、即時修正による高精度な制御が可能となる。。
【００２１】
以上のほかに、無段変速機構の過負荷防止のための他の手段について説明する。無段変速機構の回転比ポジションは、図８の特性図に示すように、操作レバーポジション（たとえば、低速、標準、高速の３ポジション）のそれぞれに対応して固定された回転比ポジション（低速、標準、高速）を設定する。このような回転比ポジション特性とすることにより、操作レバーポジションの選択と対応して無段変速機構の回転比ポジション（ベルト式無段変速機構の場合はプーリの割り量）が定められるので、たとえば、穀稈処理物の搬送量の増加により詰まりが発生してベルト伝達効率が下がった場合に、過負荷条件下の無理な変速動作をすることなく、過負荷に対応することができる。
【００２２】
すなわち、通常の引起機の回転制御においては、車速センサによる検出作業速度と変速対象装置との速度を同調させるように構成されているので、過負荷によってベルト伝達効率が下がった場合に、規定の速度比を確保するように速度比をより高めるべく増速制御し、これにより一層過負荷状態となり、その結果、ベルトの早期摩耗を速めて耐久性の大幅な低下が避けられなかったが、上記制御特性とすることにより、そのような問題を解消することができる。
【００２３】
また、上記構成において、操作レバーポジションを変更した場合の制御特性は、無段変速機構の回転比ポジション間の移行特性を示す図９の特性図ように、変速作用を多段階に行うように構成する。
【００２４】
このような多段階制御を欠いた場合には、特にその入力回転が低速である場合において急激に変速するとベルトに無理な力が加わるのでベルトの早期摩耗を速めて耐久性の大幅な低下が避けられず、その対策として変速モータに減速機を設けることによりゆっくりと変速操作するように構成することが可能であるが、装置が大型化して刈取部に搭載できないという問題があった。
【００２５】
しかし、無段変速機構による変速作用時に、上記のように、モータを多段階に増減操作することにより、ベルトに加わる無理な力を経時的に分散し、ゆっくりと変速することができるので、変速装置がコンパクトになり、刈取部への搭載性の向上によって実用性を大いに高めることができる。
【００２６】
つぎに、刈取部の昇降制御装置について説明する。刈取部の昇降制御装置は、図１０の機能ブロック図に示すように、傾斜状態を判定する前傾角判定部２１、昇降速度を決定して対応する駆動電流値を算出する刈取昇降制御部２２、所定電流値の出力電流を設定する出力設定部２３等により、前後傾斜センサ３１、パワステポジションセンサ３２、刈高ポジションセンサ３３の各信号を受け、条件に応じて比例ソレノイドバルブ等による刈取上昇出力部３４ａと刈取下降出力部３４ｂの動作を制御出力することにより刈取部を昇降するように構成する。
【００２７】
詳細には、前傾角判定部２１は、機体の前後方向傾斜角度を検出する前後傾斜センサ３１の傾斜角度信号を受けて所定角度以上の前方傾斜の場合に信号を出力する。刈取昇降制御部２２は、パワステポジションセンサ３２による刈取部の昇降操作のためのレバー角度信号、および刈高ポジションセンサ３３による刈取部の高さ位置信号を受け、レバー角度と刈取部の高さ位置とに応じて昇降速度を決定して対応する駆動電流を算出する。通常の場合は、図１１の上昇速度特性Ａのように、上限近傍範囲で上昇速度を所定内に抑制するべくその駆動電流を逐次算出出力する他、前傾角判定部２１から信号を受けた場合には、図１１の上昇速度特性Ｂのように、刈取部の全高さ位置について上昇速度の抑制なしに、上昇側のレバー全倒を限度としてレバー操作角度に応じた上昇速度とし、対応する駆動電流を逐次算出出力する。出力設定部２３は、刈取上昇出力部３４ａと刈取下降出力部３４ｂに対し、刈取昇降制御部２２の出力に応じて昇降駆動手段である刈取上昇出力部３４ａまたは刈取下降出力部３４ｂの動作電流を制御し、電流に応じで刈取部が昇降動作する。
【００２８】
このように、構成することにより、機体が所定以上に前傾した場合において、操作レバ―の傾動に応じた速度で刈取部を制約なしに上昇することができる。通常は、刈取部の上昇の際の上限位置での停止ショックを緩和するために、上端近傍範囲における速度を抑えるように制御されているが、機体が極端に前傾している場合には、刈取先端が地面に接触しないように刈取部を高さ調整する必要があるので、その時に刈取部の上昇速度がオペレータの意に反して減速してしまうと、迅速な回避操作に支障を来すことがあり、上記構成によりそのような不都合を解消して急前傾の場合に刈取部の機敏な上昇動作を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の穀稈引起機制御装置を適用したコンバインの全体構成例の側面図
【図２】刈取部の拡大側面図
【図３】穀稈引起機制御装置の機能ブロック図
【図４】回転速度処理部の機能ブロック図
【図５】回転検出の処理手順図
【図６】変速指令処理の処理手順図
【図７】安定した高精度な速度制御処理の処理手順図
【図８】無段変速機構の回転比ポジションの特性図
【図９】無段変速機構の回転比ポジション間の移行特性図
【図１０】刈取部の昇降制御装置の機能ブロック図
【図１１】刈取部の上昇速度特性
【符号の説明】
１  穀稈引起機制御装置
２  回転センサ
３  脱穀クラッチスイッチ
４  刈取クラッチスイッチ
５  レバーポジションセンサ
５  引起モードレバーポジションセンサ
６  回転比ポジションセンサ
７ａ，７ｂ  増減信号
１１  回転速度処理部（速度算出手段）
１２  実行可能判定部
１３  目標設定部
１４  引起しシンクロ制御部（変速指令手段）
１７ａ，１７ｂ  速度算出手段
Ａ  クローラ走行装置
Ｃ  刈取部
Ｈ  穀稈引起機
Ｋ  チェーン
Ｌ  ベルト式無段変速機構
Ｍ  引起モード切替変速部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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