JPH10304713A - コンバイン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンバインにおいて、方向自動制御の安定性
や制御精度を向上させる。 【解決手段】 方向センサ値に基づいて機体を自動的に
操向制御するにあたり、方向センサ値の変化方向や変化
量を加味して操向動作方向および操向動作速度を決定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、方向センサ値に基
づいて機体操向機構を自動的に制御する方向自動制御機
能を備えるコンバインの技術分野に属するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種コンバインのなかには、
機体前端部に形成される未刈茎稈導入経路に、未刈茎稈
との接触で後方に退避揺動するセンサバーを突出させる
と共に、該センサバーの揺動角を検出する方向センサの
検出値に基づいて機体操向機構を自動的に制御する所謂
方向自動制御機能を備えるものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに従来では、方
向センサ値に基づいて機体操向機構を自動制御するにあ
たり、機体操向機構を一定の速度で操向動作させている
ため、例えば、方向センサ値が不感帯（目標範囲）に近
づく方向に変化している状況では、操向動作速度が速す
ぎて所謂ハンチング現象（オーバーシュートを繰り返す
頻繁な操向動作）を発生させる可能性がある一方、方向
センサ値が不感帯から遠ざかる方向に急激に変化してい
る状況では、操向動作が間に合わずに刈り残しを生じる
可能性があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作
されたものであって、機体前端部に形成される未刈茎稈
導入経路に、未刈茎稈との接触で後方に退避揺動するセ
ンサバーを突出させると共に、該センサバーの揺動角を
方向センサで検出し、さらに方向センサの検出値に基づ
いて機体操向機構を自動的に制御するコンバインであっ
て、該コンバインに、方向センサ値の変化方向を判断す
る変化方向判断手段と、方向センサ値の変化方向に基づ
いて機体操向機構の操向動作方向または操向動作速度を
補正する操向動作補正手段とを設けたものである。つま
り、方向センサ値が不感帯に近づく方向に変化している
状況では、操向動作速度を遅くして（または操向動作を
停止）ハンチング現象の発生を防止することができる一
方、方向センサ値が不感帯から遠ざかる方向に変化して
いる状況では、操向動作速度を速くして刈り残しを防止
することが可能になり、その結果、方向自動制御の安定
性および精度を向上させることができる。また、前記方
向センサ値の変化量を判断する変化量判断手段と、方向
センサ値の変化量に基づいて機体操向機構の操向動作方
向または操向動作速度を補正する操向動作補正手段とを
設けたものである。つまり、方向センサ値の変化方向の
みならず、変化量に応じて操向動作方向または操向動作
速度を補正するため、状況に応じたきめ細かい方向自動
制御を行うことが可能になり、その結果、方向自動制御
の安定性および精度をさらに向上させることができる。
また、機体前端部に形成される未刈茎稈導入経路に、未
刈茎稈との接触で後方に退避揺動するセンサバーを突出
させると共に、該センサバーの揺動角を方向センサで検
出し、さらに方向センサの検出値に基づいて機体操向機
構を自動的に制御するコンバインであって、該コンバイ
ンに、方向センサ値およびその微分値を入力変数とし、
ファジィ推論に基づいて機体操向機構の操向動作方向お
よび操向動作速度を決定する操向動作決定手段を設けた
ものである。つまり、方向センサ値の微分値（変化方向
および変化量）を予め考慮して操向動作方向および操向
動作速度を決定するため、状況に応じたきめ細かい方向
自動制御を行うことが可能になり、その結果、方向自動
制御の安定性および精度を向上させることができる。

【０００５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態の一つ
を図面に基づいて説明する。図面において、１はコンバ
インであって、該コンバイン１は、茎稈を刈取る前処理
部２、刈取った茎稈から穀粒を脱穀し、かつ脱穀した穀
粒を選別する脱穀部３、選別した穀粒を貯溜する穀粒タ
ンク４、脱穀済みの排稈を排出処理する後処理部５、機
体底部に設けられる左右一対のクローラ走行装置６、各
種の操作具が配設される操作部７等で構成されるが、こ
れらの基本構成は何れも従来通りである。

【０００６】前記クローラ走行装置６には、主変速機構
として機能する静油圧式無段変速ユニット（斜板角に応
じて吐出容量が変化する可変容量油圧ポンプと、該油圧
ポンプの吐出油で駆動する油圧モータとをユニット化し
たもの）を介してエンジン動力が伝動されるが、静油圧
式無段変速ユニットからクローラ走行装置６に至る走行
動力伝動経路には、左右のクローラ走行装置６に対する
動力伝動を選択的に断続可能なサイドクラッチ機構（機
体操向機構）が介設されている。

【０００７】８は前記サイドクラッチ機構を断続作動さ
せるサイドクラッチシリンダ（複動シリンダ）であっ
て、該サイドクラッチシリンダ８は、左右一対の電磁制
御弁９Ｌ、９Ｒの開閉作動に基づいて油圧作動される
が、電磁制御弁９Ｌ、９Ｒは所謂電磁比例制御弁で構成
されているため、電磁制御弁９Ｌ、９Ｒに対する駆動信
号の電流値（もしくは電圧値）に応じてサイドクラッチ
シリンダ８の作動速度を制御することができるようにな
っている。尚、図面において、１０は前処理部２を昇降
させる前処理シリンダ、１１Ｕ、１１Ｄは前処理シリン
ダ１０の油圧作動を切換える電磁切換弁である。

【０００８】一方、１２は前処理部２から脱穀部３に至
る茎稈搬送経路に介設される扱深さ搬送体であって、該
扱深さ搬送体１２には、茎稈の株元側を搬送する株元搬
送チェン１３と、茎稈の穂先側を搬送する穂先搬送体１
４とが並設されているが、扱深さ搬送装置１２全体は、
搬送終端側を支点として上下回動自在に支持されると共
に、扱深さモータ（図示せず）の駆動に基づいて強制的
に回動せしめられるようになっている。即ち、扱深さ搬
送体１２は、前記前処理部２の茎稈搬送終端位置で茎稈
を挟持するにあたり、その挟持位置を、搬送終端側を支
点とする回動に基づいて上下させることが可能であるた
め、扱深さ搬送体１２の終端部で茎稈を受け継ぐ脱穀フ
ィードチェン１５の茎稈挟持位置を変化させて脱穀部３
における扱深さを調節することができるようになってい
る。

【０００９】１６は扱深さ搬送体１２における搬送茎稈
の有無を検出する扱深さメインセンサ（接触型検出スイ
ッチ）であって、該扱深さメインセンサ１６の検出信号
は、穂先センサの検出信号に基づいて扱深さ搬送体１２
の回動位置を自動制御する「扱深さ自動制御」や、後述
する「方向自動制御」のＯＮ−ＯＦＦ切換信号として用
いられるようになっている。

【００１０】前記前処理部２は、前端部に所定間隔を存
して並設されるデバイダ（分草体）１７、該デバイダ１
７間から導入される茎稈を引き起す引起装置１８、引き
起された茎稈の株元部を切断する刈刃（図示せず）、刈
り取った茎稈を扱深さ搬送体１２まで搬送する前処理搬
送装置（図示せず）等で構成されるが、未刈り地側茎稈
導入経路および既刈り地側茎稈導入経路には、左右一対
の方向センサ１９Ｌ、１９Ｒが設けられている。

【００１１】前記方向センサ１９Ｌ、１９Ｒには、デバ
イダ１７間から導入される未刈茎稈との接触で後方に退
避揺動するセンサバー１９ａと、該センサバー１９ａの
揺動角を検出する揺動角センサ１９ｂとで構成されてお
り、該揺動角センサ１９ｂの検出信号に基づいて未刈茎
稈に対するデバイダ１７の通過位置を判断することがで
きるようになっている。尚、前記左右の方向センサ１９
Ｌ、１９Ｒのうち、左側（未刈り地側）の方向センサ１
９Ｌは、主に条刈り時（植付方向に沿う刈取り）に使用
される条刈り用方向センサとして機能する一方、右側
（既刈り地側）の方向センサ１９Ｒは、主に横刈り時
（植付方向に直交する刈取り）に使用される横刈り用方
向センサとして機能するようになっている。

【００１２】２０はマイクロコンピュータを用いて構成
される制御部であって、該制御部２０の入力側には、前
述した扱深さメインセンサ１６および方向センサ１９
Ｌ、１９Ｒ、マルチステアリングレバー２１のサイドク
ラッチ操作を検出するロータリスイッチ２２、「方向自
動制御」のＯＮ−ＯＦＦ操作（制御タイプＡ〜Ｄの切換
操作を含む）を行うための方向自動スイッチ２３等が所
定の入力インタフェース回路を介して接続される一方、
出力側には、前述した電磁制御弁９Ｌ、９Ｒ等が所定の
出力インタフェース回路を介して接続されている。即
ち、制御部２０は、方向センサ１９Ｌ、１９Ｒの検出信
号に基づいてサイドクラッチ機構を自動的に断続制御
（操向制御）する「方向自動制御」、非刈取作業時に
「方向自動制御」の実行を規制する「方向自動実行規
制」、マルチステアリングレバー２１の操作に基づいて
サイドクラッチ機構を優先的に断続作動させる「サイド
クラッチ手動優先制御」等の制御ルーチンを具備してい
るが、本実施例では、方向センサ値に基づいて操向制御
を行う従来の「方向自動制御Ａ」、方向センサ値および
センサ値変化方向に基づいて操向制御を行う「方向自動
制御Ｂ」、方向センサ値、センサ値変化方向およびセン
サ値変化量に基づいて操向制御を行う「方向自動制御
Ｃ」、方向センサ値およびその微分値を入力変数とする
ファジィ推論で操向制御を行う「方向自動制御Ｄ」の何
れかを作業条件に応じて選択的に実行することができる
ようになっており、以下、各制御の制御手順をフローチ
ャートに基づいて説明する。尚、以下の説明では、条刈
り時を想定し、左側方向センサ１９Ｌの検出値に基づく
「方向自動制御」の制御手順を説明する。また、「サイ
ドクラッチ手動優先制御」は従来と同等のものを用いる
ため、詳細な説明および図示を省略する。

【００１３】「方向自動制御Ａ」では、センサバー１９
ａの揺動範囲（方向センサ検出範囲）を、左出力領域Ｘ
（揺動角＞Ｄ１）と、目標領域Ｙ（Ｄ１≧揺動角≧Ｄ
２）と、右出力領域Ｚ（揺動角＜Ｄ２）との３領域に予
め振り分けると共に、各領域に対応する流量信号（操向
指令信号）を電磁制御弁９Ｌ、９Ｒに出力するようにな
っている。つまり、「方向自動制御Ａ」においては、ま
ず、方向センサ値が何れの領域に含まれるかを判断し、
判断した領域が目標領域Ｙである場合には、「流量信号
出力」（サブルーチン）を実行することなく上位ルーチ
ンに復帰する。また、方向センサ値が左出力領域Ｘに含
まれる場合には、左出力フラグをセットすると共に、流
量変数に定速作動用設定流量Ｃ１（例えば最大流量の７
０％）をセットした後、「流量信号出力」を実行して左
側サイドクラッチを中速で切り操作するようになってお
り、一方、方向センサ値が右出力領域Ｚに含まれる場合
には、右出力フラグをセットすると共に、流量変数に定
速作動用設定流量Ｃ１をセットした後、「流量信号出
力」を実行して右側サイドクラッチを中速で切り操作す
るようになっている。

【００１４】「方向自動制御Ｂ」では、まず、方向セン
サ値が何れの領域（方向自動制御Ａと同じ設定領域）に
含まれるかを判断し、判断した領域が目標領域Ｙである
場合には、「流量信号出力」（サブルーチン）を実行す
ることなく上位ルーチンに復帰する。また、方向センサ
値が左出力領域Ｘに含まれる場合には、左出力フラグを
セットした後、方向センサ値を微分して得られるセンサ
値変化方向（揺動角減少方向をＦ、揺動角減少方向をＲ
とする。）を判断し、センサ値変化方向がＲである場合
には、流量変数に高速作動用設定流量Ｃ２（例えば最大
流量の９０％）をセットする一方、センサ値変化方向が
Ｆである場合には、流量変数に低速作動用設定流量Ｃ３
（Ｃ３＜Ｃ２、例えば最大流量の５０％）をセットする
ようになっている。また、方向センサ値が右出力領域Ｚ
に含まれる場合には、右出力フラグをセットした後、方
向センサ値を微分して得られるセンサ値変化方向を判断
し、センサ値変化方向がＦである場合には、流量変数に
高速作動用設定流量Ｃ２をセットする一方、センサ値変
化方向がＲである場合には、流量変数に低速作動用設定
流量Ｃ３をセットするようになっている。即ち、方向セ
ンサ値が目標領域Ｙに近づく方向に変化している状況で
は、操向動作速度を遅くしてハンチング現象の発生を防
止する一方、方向センサ値が目標領域Ｙから遠ざかる方
向に変化している状況では、操向動作速度を速くして刈
り残しを防止するようになっている。

【００１５】「方向自動制御Ｃ」では、まず、方向セン
サ値が何れの領域（方向自動制御Ａと同じ設定領域）に
含まれるかを判断し、判断した領域が目標領域Ｙである
場合には、「流量信号出力」（サブルーチン）を実行す
ることなく上位ルーチンに復帰する。また、方向センサ
値が左出力領域Ｘもしくは右出力領域Ｚに含まれる場合
には、対応する方向の出力フラグをセットした後、方向
センサ値の微分値（センサ値変化方向およびセンサ値変
化量）を変数とする関数（例えば、センサ微分値×定数
ｋ）を用いて出力流量を演算し、該演算値を流量変数に
セットするようになっている。即ち、方向センサ値の変
化方向に応じて操向動作速度（出力流量）を変化させる
にあたり、該操向動作速度を、さらに方向センサ値の変
化量に応じて無段階に変化させるため、例えば方向セン
サ値が目標領域Ｙに近づく方向にゆっくりと変化してい
る状況では、操向動作速度を中速（高速作動用設定流量
Ｃ２より遅く、かつ低速作動用設定流量Ｃ３より速い速
度）にして応答性を確保し、また、方向センサ値が目標
領域Ｙに近づく方向に急激に変化している状況では、操
向動作速度を極めて遅く（低速作動用設定流量Ｃ３より
遅い速度）してハンチング現象の発生を防止し、一方、
方向センサ値が目標領域Ｙから遠ざかる方向にゆっくり
と変化している状況では、操向動作速度を中速（高速作
動用設定流量Ｃ２より遅く、かつ低速作動用設定流量Ｃ
３より速い速度）にして操向動作ショックを低減し、ま
た、方向センサ値が目標領域Ｙから遠ざかる方向に急激
に変化している状況では、操向動作速度を極めて速く
（高速作動用設定流量Ｃ２より速い速度）して刈り残し
を防止するようになっている。尚、本実施形態では、方
向センサ値の微分値に基づいて出力流量（操向動作速
度）を決定するにあたり、該出力流量を演算に基づいて
無段階に変化させるが、微分値に対応する複数の設定流
量を予め設定して出力流量を段階的に変化させることも
可能である。

【００１６】「方向自動制御Ｄ」では、方向センサ値の
絶対値（偏差）および微分値を入力変数とし、ファジィ
推論に基づいて操向動作方向（左出力もしくは右出力）
および操向動作速度（出力流量）を決定するようになっ
ており、以下、ファジィ推論の内容を図面に基づいて説
明する。但し、説明中、ＰＢは正で大きい、ＰＳは正で
小さい、ＺＯはゼロ、ＮＢは負で大きい、ＮＳは負で小
さいを意味する。

【００１７】前記ファジィ推論においては、方向センサ
値の絶対値を入力変数とする第一の前件メンバーシップ
関数と、方向センサ値の微分値を入力変数とする第二の
前件メンバーシップ関数と、出力流量を出力変数とする
後件メンバーシップ関数（図示は省略）と、各変数の関
係を設定したファジィルールとが予め設定されている。
つまり、方向センサ値が中間基準値（ＺＯ）である場合
には、直進状態を維持し、方向センサ値が中間基準値に
対してＦ方向に大きい（ＰＢ）場合には、右操向指令を
出力し、方向センサ値が中間基準値に対してＲ方向に大
きい（ＮＢ）場合には、左操向指令を出力する等の基本
的な制御ルールと、方向センサ値が仮令中間基準値であ
っても、方向センサ値の微分値がＦ方向に大きい（Ｐ
Ｂ）場合には、低速右操向指令を出力し、方向センサ値
が中間基準値に対してＦ方向に大きい（ＰＢ）場合であ
っても、方向センサ値の微分値がＲ方向に大きい（Ｎ
Ｂ）場合には、直進状態を維持する等の微分値に応じた
補正ルールとが複合的に設定されている。そして、ファ
ジィ推論では、ファジィルールで設定されたルール毎
（本実施形態では１５）に、方向センサ値および微分値
の適合度を各前件メンバーシップ関数に基づいて演算
し、何れか低い方の値に基づいて後件メンバーシップ関
数上に領域を求め、しかる後、各ルール毎に求めた領域
を合成し、その横軸方向の重心値を出力流量として採用
するようになっている。その結果、前記「方向自動制御
Ｃ」と同様に、方向センサ値の変化量に応じて操向動作
速度を無段階に制御することが可能になるが、「方向自
動制御Ｄ」では、方向センサ値の微分値に応じて操向動
作方向の補正も行うため、方向自動制御の安定性および
精度をさらに向上させることができるようになってい
る。

【００１８】「方向自動実行規制」の基本制御概念は、
扱深さメインセンサ１６のＯＮ−ＯＦＦに基づいて刈取
作業状態であるか否かを判断し、該判断がＹＥＳ（Ｏ
Ｎ）の場合には、方向自動制御の実行を許容する一方、
ＮＯ（ＯＦＦ）と判断した場合には、方向自動制御の実
行を規制するものであるが、例えば、機体回行後、次行
程の条列に対して機体が斜めに進入した状態で方向自動
制御を開始した場合には、オペレータによる手動操向動
作と、方向自動制御による自動操向動作とが重なり合う
（互いに割り込む）状態が発生し、その結果、走行安定
性や操作性が低下する不都合があった。そこで、本実施
形態の「方向自動実行規制」においては、扱深さメイン
センサ１６のＯＦＦからＯＮへの切換りを判断した場合
に、所定時間の遅延タイマＴｄをセットすると共に、該
遅延タイマＴｄが終了するまで方向自動制御の開始を遅
延させるようになっている。

【００１９】即ち、前処理部２に設けられる方向センサ
１９Ｌ、１９Ｒの検出値に基づいて機体操向機構（サイ
ドクラッチ機構）を自動的に制御する方向自動制御手段
と、前処理部２から脱穀部３に至る茎稈搬送経路に介在
する扱深さ搬送体１２の回動位置を穂先センサの検出値
に基づいて自動的に制御する扱深さ自動制御手段と、扱
深さ搬送体１２に設けられる扱深さメインセンサ１６が
搬送茎稈を検出しない場合に前記方向自動制御および扱
深さ自動制御の実行を規制する自動制御実行規制手段と
を備えるコンバインにおいて、前記自動制御実行規制手
段に、扱深さメインセンサ１６が搬送茎稈を検出してか
ら所定時間が経過するまで方向自動制御の開始を遅延す
る方向自動開始遅延手段を設けたものである。そのた
め、機体回行後、次行程の条列に対して機体が斜めに進
入しても、次行程の条列に対する手動修正操作を遅延時
間内に行えば、手動操向動作と自動操向動作とが重なり
合う不都合を回避することができ、その結果、手動操向
動作と自動操向動作との重なり合いによる不自然な操向
動作を防止して走行安定性および操作性を向上させるこ
とができ、しかも、方向自動制御を開始した直後に発生
し易いハンチングや刈残し（条外れ）を回避して作業精
度も向上させることができる。

【００２０】叙述の如く構成されたものにおいて、方向
センサ値に基づいて機体を自動的に操向制御するもので
あるが、「方向自動制御Ｂ」では、方向センサ値の変化
方向に応じて操向動作速度を切換えるため、方向センサ
値が目標領域Ｙに近づく方向に変化している状況では、
操向動作速度を遅くしてハンチング現象の発生を防止す
る一方、方向センサ値が目標領域Ｙから遠ざかる方向に
変化している状況では、操向動作速度を速くして刈り残
しを防止することができ、その結果、方向自動制御の安
定性および精度を向上させることができる。

【００２１】また、「方向自動制御Ｃ」では、方向セン
サ値の変化方向および変化量に応じて操向動作速度を無
段階（もしくは段階的）に変化させるため、操向動作速
度をさらに状況に適合したものとでき、その結果、方向
自動制御の安定性および精度を一層向上させることがで
きる。

【００２２】また、「方向自動制御Ｄ」では、方向セン
サ値および微分値を入力変数とし、ファジィ推論に基づ
いて操向動作方向および操向動作速度を決定するため、
「方向自動制御Ｃ」と同様に、方向センサ値の変化量に
応じて操向動作速度を無段階に制御することができ、し
かも、「方向自動制御Ｄ」では、方向センサ値の微分値
に応じて操向動作方向の補正も行うため、方向自動制御
の安定性および精度をさらに向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コンバインを右前方から見た斜視図である。

【図２】コンバインを左前方から見た斜視図である。

【図３】前処理部の概略平面図である。

【図４】サイドクラッチシリンダの作動回路を示す油圧
回路図である。

【図５】方向センサの平面図である。

【図６】制御部の入出力を示すブロック図である。

【図７】「方向自動制御Ａ」のフローチャートである。

【図８】（Ａ）は方向センサの設定領域を示す概略平面
図、（Ｂ）は「方向自動制御Ａ」の作用を示す表図であ
る。

【図９】「方向自動制御Ｂ」のフローチャートである。

【図１０】（Ａ）は方向センサ値の微分値を示すグラフ
図、（Ｂ）は「方向自動制御Ｂ」の作用を示す表図であ
る。

【図１１】「方向自動制御Ｃ」のフローチャートであ
る。

【図１２】「方向自動制御Ｄ」のフローチャートであ
る。

【図１３】（Ａ）、（Ｂ）はファジィ推論に用いるメン
バーシップ関数、（Ｃ）はファジィルールである。

【図１４】「方向自動実行規制」のフローチャートであ
る。

【図１５】（Ａ）は刈取作業手順を説明する圃場の概略
平面図、（Ｂ）は「方向自動実行規制」の作用を示すタ
イミングチャートである。

【符号の説明】

１ コンバイン ２ 前処理部 ３ 脱穀部 ６ クローラ走行装置 ８ サイドクラッチシリンダ ９Ｌ 電磁制御弁 ９Ｒ 電磁制御弁 １９Ｌ 方向センサ １９Ｒ 方向センサ ２０ 制御部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機体前端部に形成される未刈茎稈導入経
   路に、未刈茎稈との接触で後方に退避揺動するセンサバ
   ーを突出させると共に、該センサバーの揺動角を方向セ
   ンサで検出し、さらに方向センサの検出値に基づいて機
   体操向機構を自動的に制御するコンバインであって、該
   コンバインに、方向センサ値の変化方向を判断する変化
   方向判断手段と、方向センサ値の変化方向に基づいて機
   体操向機構の操向動作方向または操向動作速度を補正す
   る操向動作補正手段とを設けたコンバイン。
2. 【請求項２】 請求項１において、方向センサ値の変化
   量を判断する変化量判断手段と、方向センサ値の変化量
   に基づいて機体操向機構の操向動作方向または操向動作
   速度を補正する操向動作補正手段とを設けたコンバイ
   ン。
3. 【請求項３】 機体前端部に形成される未刈茎稈導入経
   路に、未刈茎稈との接触で後方に退避揺動するセンサバ
   ーを突出させると共に、該センサバーの揺動角を方向セ
   ンサで検出し、さらに方向センサの検出値に基づいて機
   体操向機構を自動的に制御するコンバインであって、該
   コンバインに、方向センサ値およびその微分値を入力変
   数とし、ファジィ推論に基づいて機体操向機構の操向動
   作方向および操向動作速度を決定する操向動作決定手段
   を設けたコンバイン。