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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2018-148879(P2018-148879A)
(43)【公開日】2018年9月27日
(54)【発明の名称】結球野菜の収穫機
(51)【国際特許分類】
A01D 45/26 20060101AFI20180831BHJP
【ＦＩ】
A01D45/26
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】20
(21)【出願番号】特願2018-41592(P2018-41592)
(22)【出願日】2018年3月8日
(31)【優先権主張番号】特願2017-46608(P2017-46608)
(32)【優先日】2017年3月10日
(33)【優先権主張国】JP
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２８年度、平成２９年度 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構「革新的技術開発・緊急展開事業（うち地域戦略プロジェクト）」産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】504180239
【氏名又は名称】国立大学法人信州大学
(74)【代理人】
【識別番号】110001726
【氏名又は名称】特許業務法人綿貫国際特許・商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】千田 有一
(72)【発明者】
【氏名】田村 正好
(72)【発明者】
【氏名】吉村 達也
(72)【発明者】
【氏名】岡宮 裕
(72)【発明者】
【氏名】西澤 武司
(72)【発明者】
【氏名】高橋 良政
(72)【発明者】
【氏名】上原 和彦
(72)【発明者】
【氏名】臼井 拓海
(72)【発明者】
【氏名】伏木 理郎
【テーマコード（参考）】
2B075
【Ｆターム（参考）】
2B075AA03
2B075GA01
2B075GA06
(57)【要約】
【課題】食用部分や圃場を覆うマルチシートを切断してしまうことを防止して、商品として出荷する場合の最適な位置において一度で正確に切断することが可能な結球野菜の収穫機を提供する。【解決手段】本発明に係る結球野菜の収穫機１は、動力源２を備えて走行可能な車体４と、先端部にＶ字状に開口する開口部３１ａを有すると共に開口部３１ａ内に架け渡されたカッター刃３７を有する板状で、圃場に接地させて摺動させる摺動ヘラ３１と、接地させた圃場の地表形状に応じて摺動ヘラ３１が変位可能なように支持機構３２を介して摺動ヘラ３１が取り付けられる支持部５６と、支持部５６を上下方向に移動可能に車体４に固定する支持部移動機構９と、支持部５６に対する摺動ヘラ３１の変位量を検出する変位センサ４８と、変位センサ４８により検出された変位量に基づいて支持部移動機構９による支持部５６の移動量を制御する制御部３とを備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
動力源を備えて走行可能な車体と、
先端部にＶ字状に開口する開口部を有すると共に前記開口部内に架け渡されたカッター刃を有する板状で、圃場に接地させて摺動させる摺動ヘラと、
接地させた圃場の地表形状に応じて前記摺動ヘラが変位可能なように支持機構を介して前記摺動ヘラが取り付けられる支持部と、
前記支持部を上下方向に移動可能に前記車体に固定する支持部移動機構と、
前記支持部に対する前記摺動ヘラの変位量を検出する変位センサと、
前記変位センサにより検出された前記変位量に基づいて前記支持部移動機構による前記支持部の移動量を制御する制御部と、を備えること
を特徴とする結球野菜の収穫機。
先端部にＶ字状に開口する開口部を有すると共に前記開口部内に架け渡されたカッター刃を有する板状で、圃場に接地させて摺動させる摺動ヘラと、
接地させた圃場の地表形状に応じて前記摺動ヘラが変位可能なように支持機構を介して前記摺動ヘラが取り付けられる支持部と、
前記支持部を上下方向に移動可能に前記車体に固定する支持部移動機構と、
前記支持部に対する前記摺動ヘラの変位量を検出する変位センサと、
前記変位センサにより検出された前記変位量に基づいて前記支持部移動機構による前記支持部の移動量を制御する制御部と、を備えること
を特徴とする結球野菜の収穫機。
【請求項2】
前記支持機構は、前記支持部に支持された支持板と、前記摺動ヘラの先端部が上下に回動する方向に前記摺動ヘラを回動可能に支持するサポート軸と、前記サポート軸を支持する軸支部と、前記軸支部を上下方向に移動可能に支持するシャフト部と、前記支持板に対して前記摺動ヘラを上方に付勢する第１付勢部材と、を有していること
を特徴とする請求項１記載の結球野菜の収穫機。
を特徴とする請求項１記載の結球野菜の収穫機。
【請求項3】
前記変位センサは、前記支持板に対する前記摺動ヘラの離隔距離を測定するレーザー測長センサ、超音波センサ、もしくは近接センサであること
を特徴とする請求項２記載の結球野菜の収穫機。
を特徴とする請求項２記載の結球野菜の収穫機。
【請求項4】
前記支持機構は、前記支持部に支持されたシャフト支持部と、前記摺動ヘラの先端部が上下に回動する方向に前記摺動ヘラを回動可能に支持するサポート軸と、前記サポート軸を支持する揺動アームと、前記シャフト支持部に回動可能に支持されて前記揺動アームが固定されたシャフトと、前記シャフト支持部に対して前記摺動ヘラを上方に付勢する第２付勢部材と、を有していること
を特徴とする請求項１記載の結球野菜の収穫機。
を特徴とする請求項１記載の結球野菜の収穫機。
【請求項5】
前記変位センサは、前記シャフト支持部に対する前記シャフトの回動角度を測定するロータリーエンコーダ、もしくはリニアポテンショメータであること
を特徴とする請求項４記載の結球野菜の収穫機。
を特徴とする請求項４記載の結球野菜の収穫機。
【請求項6】
前記支持機構は、前記摺動ヘラを前記サポート軸の軸線方向にスライド移動可能に支持するスライド機構と、スライド移動した際に元の位置へ復帰させる付勢力を生じさせる第３付勢部材と、をさらに有していること
を特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の結球野菜の収穫機。
を特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の結球野菜の収穫機。
【請求項7】
前記摺動ヘラは、前記開口部の両側のそれぞれの位置に、後端部が保持部に固定され、前端部が前記摺動ヘラの先端部から前記車体の進行方向前方であって且つ前記摺動ヘラの下面よりも下方へ延びる棒状であって前記前端部を圃場に接地させる掻き上げ部を有していること
を特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の結球野菜の収穫機。
を特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の結球野菜の収穫機。
【請求項8】
前記保持部は、前記掻き上げ部の前記前端部が上下に回動する方向に前記掻き上げ部を回動可能に支持する上下動軸と、前記掻き上げ部の前記前端部が左右に回動する方向に前記掻き上げ部を回動可能に支持する左右動軸と、を有していること
を特徴とする請求項７記載の結球野菜の収穫機。
を特徴とする請求項７記載の結球野菜の収穫機。
【請求項9】
前記カッター刃は、上下に密着する主カッター刃と副カッター刃とをそれぞれの刃先の挟角が所定角度をなすように配置させた構成を有していること
を特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の結球野菜の収穫機。
を特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の結球野菜の収穫機。
【請求項10】
前記摺動ヘラに固定されて、前記カッター刃の両端を支持する台座と、
前記カッター刃と前記台座との間の位置に、選択的に取付けおよび取外し可能に設けられる複数種類の厚みを有するスペーサと、をさらに備えること
を特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の結球野菜の収穫機。
前記カッター刃と前記台座との間の位置に、選択的に取付けおよび取外し可能に設けられる複数種類の厚みを有するスペーサと、をさらに備えること
を特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の結球野菜の収穫機。
【請求項11】
前記台座は、それぞれ前記カッター刃の長手方向に往復動可能に設けられるスライダーを有し、
前記カッター刃は、両端がそれぞれの前記スライダーに直接もしくは前記スペーサを介して固定されており、
前記スライダーの一方が、該スライダーを往復動させるカム機構に連結されていること
を特徴とする請求項１０記載の結球野菜の収穫機。
前記カッター刃は、両端がそれぞれの前記スライダーに直接もしくは前記スペーサを介して固定されており、
前記スライダーの一方が、該スライダーを往復動させるカム機構に連結されていること
を特徴とする請求項１０記載の結球野菜の収穫機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、レタス、白菜等の結球野菜の収穫機に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、キャベツ、レタス、白菜等の結球野菜の出荷割合は増加傾向にある。特に、キャベツ、レタスは手作業による収穫作業が一般的であるが、これらの野菜は重量物であること等によって大変な重労働となっている。また、農業人口、雇用人口とも減少傾向にあり、機械による省力化が早急に確立されることが期待されている。
【0003】
ここで、結球野菜としてキャベツを収穫対象とする収穫機については、従来より種々の技術が提案されている。一例として、圃場に植栽されているキャベツに対して、根部を掘り取り刃によって切断して掘り取り、左右一対のスクリューコンベアを回転駆動させて、キャベツを両側から挟持するようにして回転させて引き抜き、搬送部で搬送しながら押えベルトで上方から押えた状態とし、切断刃によってあらためて根部の所定位置で切断を行う収穫機等がある（特許文献１：特開平６−０４６６４５号公報）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平６−０４６６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に例示される結球野菜の収穫機は、キャベツを収穫対象として開発された装置である。同文献１中には結球野菜としてキャベツ以外にも、レタス、白菜が例示されている。しかしながら、本願発明者が鋭意研究した結果、キャベツを前提とする収穫機を、特にレタスの収穫に用いようとすると様々な課題が生じることが明らかになった。
【0006】
より詳しくは、キャベツと比較して、レタスの茎は地表に出る部分が短いという特性を有している。すなわち、茎切りを行う位置に関して、極めて正確性を要求されることが、機械化つまり上記に例示される従来の収穫機による収穫が困難となる要因の一つであった。加えて、レタス栽培では、畝の保温・保湿が必要であると共にレタスへの土の付着を極力抑える必要があることから、畝をマルチシートで覆って栽培することが一般的である。ここで、畝におけるマルチシートの上面は、土の粒度、湿り気等に起因する硬さの違いや、植付後の風雨の影響等によって、当初のほぼ平らな状態から、収穫時には凹凸のある状態となってしまう。このことが、収穫機による収穫が一層困難となる要因となっていた。本願発明者は、従来の収穫機によってレタスの収穫を行おうとすると、理想的な茎の切断位置よりも上の食用部分まで切断してしまうケースや、逆に、不要となる茎の部分を長く残して切断してしまうケース、あるいはマルチシートを切断してしまうケース等の不具合が多発することを究明した。なお、白菜に関しても、レタスと同様に茎切りを行う位置に関して極めて正確性を要求されるという課題を有している。
【0007】
さらに、レタスに関しては、キャベツと比較して葉が柔らかいため傷み易く、また、傷んだ箇所が褐色に変色する（以下、「褐変」と称する）という特性を有している。そのため、葉が傷んで、褐変することによって商品価値が著しく低下してしまうという課題が生じ易い。したがって、従来の収穫機の方式のように、土中において根部を掘り取り刃によって切断して、左右一対のスクリューコンベアを回転駆動させて両側から挟持するようにして回転させて引き抜き、搬送部で搬送しながら押えベルトで上方から押えて根部を所定位置で切断するといった装置では、スクリューコンベア、押えベルト等との接触によって葉が傷んで褐変してしまうため、商品価値を低下させずにレタスを収穫することは困難である。
【0008】
本発明は、上記事情に鑑みてなされ、圃場に植栽されている状態のレタス、白菜等の結球野菜に対して茎切りを行う際に、食用部分や圃場を覆うマルチシートを切断してしまうことを防止して、商品として出荷する場合の最適な位置において一度で正確に切断することが可能な結球野菜の収穫機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
【0010】
本発明に係る結球野菜の収穫機は、動力源を備えて走行可能な車体と、先端部にＶ字状に開口する開口部を有すると共に前記開口部内に架け渡されたカッター刃を有する板状で、圃場に接地させて摺動させる摺動ヘラと、接地させた圃場の地表形状に応じて前記摺動ヘラが変位可能なように支持機構を介して前記摺動ヘラが取り付けられる支持部と、前記支持部を上下方向に移動可能に前記車体に固定する支持部移動機構と、前記支持部に対する前記摺動ヘラの変位量を検出する変位センサと、前記変位センサにより検出された前記変位量に基づいて前記支持部移動機構による前記支持部の移動量を制御する制御部と、を備えることを要件とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、圃場に植栽されている状態のレタス、白菜等の結球野菜に対して茎切りを行う際に、食用部分や圃場を覆うマルチシートを切断してしまうことを防止でき、商品として出荷する場合の最適な位置において一度で正確に切断することが可能な結球野菜の収穫機が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の第一の実施形態に係る結球野菜の収穫機の例を示す概略図（側面図）である。
【図11】結球野菜が栽培される畝の断面形状の例を示す概略図である。
【図12】本発明の第二の実施形態に係る結球野菜の収穫機の支持機構の例を示す概略図（側面図）である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
（第一の実施形態）以下、図面を参照して、本発明の第一の実施形態について詳しく説明する。図１は、本発明の実施形態に係る結球野菜の収穫機１の例を示す側面図（概略図）である。なお、説明の便宜上、図中において矢印により結球野菜の収穫機１の前後、左右、および上下方向を示している。また、各実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【0014】
この結球野菜の収穫機１は、圃場で栽培される結球野菜を茎切りして収穫する装置である。特に、キャベツの収穫を前提として開発された従来の装置の課題を解決し、特にレタス、白菜の収穫を好適に行うことができる装置である。
【0015】
前述の通り、キャベツと比較してレタス（白菜も同様）の茎は地表に出る部分が短いため、茎切りを行う位置に関して極めて正確性を要求されるという点が最も大きな課題の一つであった。これに対して、本願発明者は、地表面の位置を正確にセンシングすることができれば、レタスの茎切りを正確に行うことができると考えた。しかし、研究を進めるにつれて、レタスは地表に出る茎の部分が短いことに加え、外葉に覆われて茎の部分が見えないために、地表面の位置をセンシングして、茎切りを行う方法の困難性に直面した。
【0016】
そこで、さらなる研究を進めることによって、地表面に接地しながら摺動させる部材（後述の摺動ヘラ）に刃（後述のカッター刃）を設けて、地表面との接触力を一定にする構成とすることで、正確に茎切りを行う装置を案出するに至った。以下、具体的な機構について詳しく説明する。
【0017】
装置構成の概要として、図１に示すように、結球野菜の収穫機１は、車体４と、車体４の下部に設けられた走行用の左右一対のクローラ５、５と、ミッション（不図示）等を介してクローラ５、５を駆動する動力源（エンジン）２と、走行方向、走行速度の操作を行う運転操作部８と、エンジン２・クローラ５の走行制御や、後述するその他機構の駆動制御等を行う制御部３を備えている。
【0018】
また、車体４の前方下部に、圃場において植栽されている状態の結球野菜の茎切りを行う切断ユニット６が設けられている。さらに、車体４の中央下部の切断ユニット６に隣接する位置に、茎切りを行った結球野菜を取り込んで挟持しながら後方へ搬送する搬送コンベア７が設けられている。
【0019】
先ず、切断ユニット６について説明する。ここで、図２（ａ）に切断ユニット６の斜視図（概略図）を示し、図２（ｂ）に切断ユニット６のサポート軸３９（後述）周辺の構成を示す正面断面図（概略図）を示す。当該切断ユニット６は、車体４に設けられる支持部５６によって支持されている（なお本実施形態においては、搬送コンベア７のフレーム（不図示）に支持された固定板４２、支持板４３を介して支持されている）。また、切断ユニット６は、先端部にＶ字状に開口する開口部３１ａを有すると共に開口部３１ａ内に架け渡されたカッター刃３７を有する板状で、圃場に接地させて車体の移動に伴って摺動させる摺動ヘラ３１を備えて構成されている。なお、本実施形態における摺動ヘラ３１は左右対称に配置された一対の部材を用いて固定板３８で連結する構成としているが、これに限定されるものではなく、一体の部材を用いて構成してもよい（不図示）。
【0020】
この構成によれば、車体４を前方に走行させて、摺動ヘラ３１を圃場（一例として圃場に設けられる畝）の地表面上を摺動させながら、圃場に植栽されている結球野菜を順次、開口部３１ａ内に入れ、カッター刃３７を茎に当てて茎切りを行うことができ、連続的に収穫することができる。なお、カッター刃３７は、鋼、ステンレス合金等を用いて形成されている。
【0021】
ここで、カッター刃３７およびその周辺構造に関する第一例について説明する。図２に示すように、カッター刃３７は、それぞれが車体４の進行方向に対して刃先を斜めに向けて配置され、且つ、平面視においてそれぞれの刃先が交差する主カッター刃３７Ａと副カッター刃３７Ｂとを備えて構成されている。この主カッター刃３７Ａと副カッター刃３７Ｂとは、上下方向に隙間無く密着すると共に、主カッター刃３７Ａの刃先と副カッター刃３７Ｂの刃先との成す挟角が所定の角度（一例として、６０［°］〜１２０［°］程度）をなすように配置されている。
【0022】
仮に、主カッター刃３７Ａのみを設ける構成とした場合には、主カッター刃３７Ａの刃先と、摺動ヘラ３１の開口部３１ａの内縁部との間に、茎切りの際に発生する切れカスが挟まって切断性能が低下してしまう課題が生じ得る。しかし、上記のように主カッター刃３７Ａと副カッター刃３７Ｂとを配置する構成によって、切れカスを切断・除去することができる。
【0023】
次に、カッター刃３７およびその周辺構造に関する第二例について説明する。図１３に示すように、摺動ヘラ３１に固定されてカッター刃３７の両端を支持する台座６４、および、カッター刃３７と台座６４との間の位置に選択的に取付けおよび取外し可能に設けられる複数種類の厚みを有するスペーサ６６（６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、・・・）を備えて構成されている。なお、車体４の進行方向に対して刃先を斜めに向けて配置された一枚のカッター刃３７を備える例としているが、前述の第一例のように複数のカッター刃を備える例に適用することも可能である（不図示）。
【0024】
ここで、結球野菜は、植付状態や生育状態等により、地表に出る茎の長さが様々となる。したがって、不要な茎の部分はできる限り短くなるように切断し、一方、食用部分まで切り落とさないようにするためには、茎の長さに応じてカッター刃３７の高さを可変に設定できることが好ましい。
【0025】
この点、異なる厚みに形成された複数種類のスペーサ６６を準備しておき、茎の長さに応じて、適切な厚みのスペーサ６６を選択的にカッター刃３７と台座６４の間に取付けることによって、摺動ヘラ３１に対するカッター刃３７の高さ（すなわち、地表面からの高さとなる）を適切に設定することができる。これにより、適切な位置で茎の切断を行うことが可能となる。
【0026】
なお、スペーサ６６は、一例として、金属材料もしくは樹脂材料を用いて板状（ブロック状）に形成されており、例えば、１［ｍｍ］〜２１［ｍｍ］の範囲で、厚みが２［ｍｍ］ずつ相違する１０種類程度用意しておくことで、カッター刃３７の設定高さを微調整することが可能となる。ただし、厚みや種類はこれに限定されるものではない。
【0027】
ここで、変形例として、図１４に示すように、台座６４の前方の位置（開口部３１ａ側の位置）に、補助プレート６８を設ける構成としてもよい。当該補助プレート６８は、後端側（台座６４側）の高さが、カッター刃３７を所定位置に固定した際の刃先３７ａの高さよりも高くなるように形成され、且つ、先端側（開口部３１ａ側）において、後端から先端に向かう方向に徐々に高さが低くなる傾斜面が形成された構成となっている。これによれば、結球野菜を順次、開口部３１ａ内に入れて、茎を切断する際に、外葉が補助プレート６８の上を通過して、カッター刃３７の刃先３７ａよりも高い位置まですくい上げられるため、外葉と共にその内側の食用部分まで切断してしまうことの防止が可能となる。
【0028】
なお、補助プレート６８に関しても、異なる厚みに形成された複数種類を準備しておき、カッター刃３７の刃先３７ａの高さに応じて、適切な厚みの補助プレート６８を選択的に摺動ヘラ３１上に取付ける構成としてもよい。
【0029】
次に、カッター刃３７およびその周辺構造に関する第三例について説明する。図１５に示すように、カッター刃３７の両端を支持する台座６４は、それぞれカッター刃３７の長手方向（図１５中矢印Ａ方向）と同方向に往復動可能に設けられるスライダー６４ａ、６４ｂを有している。ここで、カッター刃３７は、一端がスライダー６４ａに、他端がスライダー６４ｂにそれぞれ固定されていると共に、スライダーの一方（ここでは、６４ａ）が、当該スライダー６４ａを往復動させるカム機構７０に連結されている。なお、第二例に係るスペーサ６６を、カッター刃３７とスライダー６４ａ、６４ｂとの間に着脱可能に設ける構成としてもよく、さらに、補助プレート６８を設ける構成としてもよい（いずれも不図示）。
【0030】
ここで、結球野菜は、茎の切断位置が地表から離れる程、切断の際にカッター刃３７に押される力（切断負荷）が大きくなり、結球野菜が斜めに倒れ易くなるため、茎を斜めに切断してしまう問題が発生し易い。
【0031】
この点、上記の構成によれば、カッター刃３７を長手方向に往復動（揺動）させながら茎の切断を行うことができ、上記の切断負荷を軽減させることが可能となる。これにより、茎を斜めに切断してしまう問題の解決を図ることが可能となる。
【0032】
なお、カム機構７０は、一例として、軸心Ｃから偏心した位置に偏心ピン７４ａを有し、モータ７２により回転される回転軸７４、および、当該偏心ピン７４ａが内部を摺動可能に係合される係合溝７６ａを有し、回転軸７４の回転に伴う偏心ピン７４ａの移動（変位）に応じて従動（往復動）する従動部７６を備えて構成されている。したがって、図１６（ａ）〜（ｄ）の順に示すように、回転軸７４を回転駆動させることより、従動部７６が往復動する作用が得られるため、当該カム機構７０（ここでは、従動部７６）に連結されたスライダー６４ａを介してカッター刃３７を往復動（揺動）させることが可能となる。このとき、スライダー６４ｂもカッター刃３７と共に往復動（揺動）する。なお、カム機構は上記の構成に限定されるものではない。
【0033】
一方、摺動ヘラ３１は、支持部５６に支持された支持板４３の先端部に取り付けられている。本実施形態における摺動ヘラ３１の固定構造としては、摺動させる圃場の地表形状に応じて、すなわち地表面の凹凸に沿って変位することを可能とする支持機構３２を支持部５６（支持板４３）との間に介在させて固定している。
【0034】
ここで、摺動ヘラ３１を支持する支持機構３２の構成について詳しく説明する。図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、本実施形態に係る支持機構３２は、摺動ヘラ３１の先端部が上下に回動する方向に摺動ヘラ３１を回動可能に支持するサポート軸３９と、当該サポート軸３９を支持する軸支部４７とを有している。また、軸支部４７を上下方向に移動可能に支持するシャフト部４５を有している。さらに、支持板４３に対して摺動ヘラ３１を上方に付勢する第１付勢部材４１を有している。
【0035】
本実施形態におけるシャフト部４５は、支持板４３に設けられたフランジ付きリニアブッシュ４４を介して、支持板４３を挿通して摺動可能に配設されると共に、シャフト部４５の下端に軸支部４７が固定され、上端にシャフト固定板４６が固定された構成となっている。これによって、シャフト部４５は上下方向に移動可能となっている。
【0036】
また、本実施形態における第１付勢部材４１は、一端が支持板４３に連結され、他端が支持板４３の下方に配置される軸支部４７に連結されたコイルバネであって、これを引張りバネとして用いることで上記の付勢力を生じさせている。なお、他端は、シャフト部４５もしくはサポート軸３９に連結する構造（上下動、回動等を許容する連結構造）としても同様の作用を得ることが可能である（不図示）。また、第１付勢部材４１は、コイルバネに限定されるものではなく、板バネ、空気バネ、回転バネ（直線方向成分を利用）等の他のバネ構造であってもよい。
【0037】
上記の支持機構３２の構成によれば、圃場に接地させて摺動させる摺動ヘラ３１を、圃場の地表形状に応じて（地表面の凹凸に沿って）変位させる機構を実現できる。より具体的には、地表面の比較的大きな凹凸（上下の勾配等）の例として、図３（ａ）に示すように、圃場の地表面が上り傾斜である場合には、サポート軸３９の軸心を中心として、摺動ヘラ３１の先端部が支持部５６（支持板４３）に対して上方に回動する方向に変位する。併せて、前進によりサポート軸３９を支持する軸支部４７が上昇していくため、摺動ヘラ３１が支持部５６（支持板４３）に対して上方に変位（直線移動）する。これとは逆に、図３（ｂ）に示すように、圃場の地表面が下り傾斜である場合には、サポート軸３９の軸心を中心として、摺動ヘラ３１の先端部が支持部５６（支持板４３）に対して下方に回動する方向に変位する。併せて、前進によりサポート軸３９を支持する軸支部４７が下降していくため、摺動ヘラ３１が支持部５６（支持板４３）に対して下方に変位（直線移動）する。ここで、図３（ａ）、図３（ｂ）においては、図を解り易くするために後述の掻き上げ部３３、保持部３６等の図示を省略している（図６、図１２において同様）。
【0038】
このように、本実施形態における支持機構３２によれば、圃場（畝）の地表形状がうねっている場合等であっても、地表形状に倣いながら摺動ヘラ３１を摺動させることができる。
【0039】
なお、茎切りを高精度に行うためには、摺動ヘラ３１が、圃場（畝）の地表面に常に一定の荷重で押えつけられていることが重要となる。つまり、摺動ヘラ３１が地表面から離れない限り、食用部分まで切り落としてしまうことは無いからである。しかし、摺動ヘラ３１およびカッター刃３７等を備える切断ユニット６の自重そのままの荷重で、圃場の畝を覆うマルチシートの表面（上面）を押えつけたのでは重すぎて、マルチシートへの引っ掛かりが生じ易くなる。その結果、走行不能やマルチシートの切断といった不具合を招いてしまう。これに対して、本実施形態においては、第１付勢部材４１によって摺動ヘラ３１を上方に付勢することによって、摺動ヘラ３１、つまり切断ユニット６がマルチシートに印加する荷重を軽減し、最適な所定荷重となるように調整を行うことができる。ちなみに、キャベツの栽培においては、通常、マルチシートは用いられないため、特に、レタスの栽培における課題の一つであると言える。
【0040】
ところで、図４に示すように、車体４が前進していく過程で、摺動ヘラ３１に対して、圃場（畝）に植栽されているレタスの茎Ｒの位置関係は必ずしも畝の中心にあるとは限らない。この点、摺動ヘラ３１は先端部にＶ字状の開口部３１ａを備えているため、車体４が前進する際に、茎Ｒが開口部３１ａの内縁に当接して中心位置方向へ押されるように移動する。したがって、左右方向における中心位置からの多少の位置ずれであれば、茎Ｒの位置を移動させながらカッター刃３７へと誘導することができる。しかし、位置ずれの量が大きい場合には、開口部３１ａの内縁における傾斜のみでは茎Ｒの位置を移動させてカッター刃３７へと誘導することが困難となる課題が生じ得る。
【0041】
この課題に対して、本実施形態における支持機構３２は、図２（ｂ）に示すように、摺動ヘラ３１をサポート軸３９の軸線方向にスライド移動可能に支持するスライド機構３５と、スライド移動した際に元の位置へ復帰させる付勢力を生じさせる第３付勢部材４０とを備えて構成されている。一例として、第３付勢部材４０はコイルバネを圧縮バネとして用いているが、これに限定されるものではない。
【0042】
この構成によれば、摺動ヘラ３１がサポート軸３９の軸線方向に、つまり左右方向にスライド移動が可能となる。したがって結球野菜が畝の左右方向における中心位置からずれて植栽されていても、摺動ヘラ３１の開口部３１ａの内縁が茎に当接することで、その反力によって摺動ヘラ３１の中心が結球野菜の茎の中心に近づく方向に当該摺動ヘラ３１を移動させる作用が得られるため、カッター刃３７によって茎切りを行うことが可能となる。
【0043】
ここで、摺動ヘラ３１を圃場（畝）の地表面に常に一定の荷重で押えつける作用を得るためには、第１付勢部材４１の付勢力が作用した状態で摺動ヘラ３１が支持されている支持部５６（支持板４３）と、当該摺動ヘラ３１との離隔距離Ｌが一定となるように制御すればよい。これを実現するための構成および制御方法について以下に説明する。
【0044】
先ず、支持部５６（支持板４３）が、上下方向の移動を可能とする支持部移動機構９によって、車体４に支持される構成を備えている。ここで、上下方向の移動とは、完全な上下方向（鉛直方向）のみの移動に限定されるものではなく、上下方向の移動成分が発生する所定角度の傾斜方向移動も含む趣旨である。
【0045】
この構成によれば、支持部移動機構９によって、支持部５６（支持板４３）を上下方向に移動させることができる。したがって、摺動ヘラ３１（具体的には摺動ヘラ３１におけるサポート軸３９との係合部位）が上下方向に移動した場合に、支持部移動機構９によって、支持部５６（支持板４３）を上下方向に移動させることによって、支持部５６（支持板４３）に対する摺動ヘラ３１の離隔距離Ｌを一定に保つことができる。
【0046】
一例として、本実施形態に係る支持部移動機構９は、図５に示すように、電動モータ１２によって回転駆動されるボールネジ１３と、ＬＭガイドを介してボールネジ１３に螺合された上下動ベース１０とを備えている。これによれば、電動モータ１２を駆動することによって、上下動ベース１０を上下方向に移動させることができる。その結果、上下動ベース１０によって支持されている支持部５６つまり摺動ヘラ３１を上下方向に移動させることができる。
【0047】
このとき、支持部５６（支持板４３）を上下方向に移動させる制御方法の例を以下に示す。
【0048】
本実施形態においては、支持部５６（支持板４３）に対する摺動ヘラ３１の変位量を検出する変位センサ４８を備えてフィードバック制御が行われる。より詳しくは、図１０のブロック図に示すように、制御部３は、変位センサ４８により検出された摺動ヘラ３１の変位量に対して、目標値と比較演算を行い、支持部移動機構９の電動モータ１２に駆動信号（モータトルク指令値）を出力する。これによって、支持部移動機構９が駆動されて、支持部５６（支持板４３）の移動量が適切に制御（調整）される。なお、支持部移動機構９の上下方向の位置はリニアポテンショメータ３４によって検出される。
【0049】
本実施形態における変位センサ４８の一例として、支持部５６（支持板４３）に対する摺動ヘラ３１の離隔距離Ｌを測定するレーザー測長センサが用いられている。例えば、レーザー測長センサ４８は、シャフト固定板４６に取り付けられているが、レーザー測長センサ４８が軸支部４７に取り付けられる構成としてもよい（不図示）。なお、変位センサ４８の他の例として、上記の離隔距離Ｌを測定する公知の超音波センサ、近接センサを用いる構成としてもよい（不図示）。
【0050】
これによれば、レーザー測長センサ４８から射出されるレーザー光を支持板４３の上面に当て、当該レーザー測長センサ４８と支持板４３との距離を計測すれば、支持板４３に対する摺動ヘラ３１の離隔距離を計測できる。すなわち、摺動する圃場の地表形状の変化に応じて摺動ヘラ３１（具体的には摺動ヘラ３１におけるサポート軸３９との係合部位）が上下方向に移動した量を検知することができる。
【0051】
具体的な制御の例として、図６に示すように、通常、支持板４３はシャフト固定板４６と軸支部４７との中間位置に設定されている。その状態で、例えば、圃場の地表面（畝面）が走行途中でｈ１上昇すると、摺動ヘラ３１が上昇することとなる。このとき、レーザー測長センサ４８と支持板４３との距離が、ＬからＬ＋ｈ１へと増大する。したがって、制御部３は、上記のＬからＬ＋ｈ１へ増大した変位量を即座に捉えて、支持部移動機構９（ここでは電動モータ１２）に対して前述の制御を行い、支持部５６（支持板４３）を上方に移動させることによって、支持部５６（支持板４３）に対する摺動ヘラ３１の離隔距離Ｌを一定に保つことが可能となる。また、逆に、圃場の地表面（畝の畝面）が走行途中でｈ２下降すると、摺動ヘラ３１が下降することとなる。このとき、レーザー測長センサ４８と支持板４３との距離が、ＬからＬ−ｈ２へと減少する。したがって、制御部３は、上記のＬからＬ−ｈ２へ減少した変位量を即座に捉えて、支持部移動機構９（ここでは電動モータ１２）に対して前述の制御を行い、支持部５６（支持板４３）を下方に移動させることによって、支持部５６（支持板４３）に対する摺動ヘラ３１の離隔距離Ｌを一定に保つことが可能となる。
【0052】
このように、摺動ヘラ３１が圃場の地表面（畝面）上を摺動する際に、地表形状の凹凸等によって上下方向において移動した場合であっても、上記の制御によって、支持部５６（支持板４３）に対する摺動ヘラ３１の離隔距離Ｌを一定に保つことが可能となる。したがって、摺動ヘラ３１を、圃場（畝）の地表面に常に一定の荷重で押えつける構成が実現できるため、結球野菜の食用部分まで切り落としてしまうことの防止や、摺動ヘラ３１のマルチシートへの引っ掛かりの防止が可能となる。
【0053】
なお、本実施形態においては、地表面の比較的小さな凹凸（土粒、土塊による突起等）に起因する微小変動に対して、次のような制御を行っている。具体的には、レーザー測長センサ４８において計測した支持板４３との距離Ｌの値にフィルタリングをかけることによって緩やかなフィードバック信号に変換して、支持部移動機構９（ここでは電動モータ１２）を駆動し、支持部５６（支持板４３）つまり摺動ヘラ３１の移動量制御を行っている。これによれば、支持部移動機構９において高速の応答機構を設ける必要がないため、装置の簡素化とコスト低減を図ることができる。またこのとき、地表から摺動ヘラ３１に印加される微小変動は、第１付勢部材４１が即応して変形することによって吸収されるという作用効果が得られる。
【0054】
ところで、図１１に示すように、通常、畝（図１１中において符号Ｇで示す）の断面形状は、両肩において多少の勾配θ１、θ２がついている。特に、平畝は勾配が顕著である。このような畝形状に倣いながら摺動ヘラ３１を摺動させるために、本実施形態においては、車体４に揺動ユニット５４を備える構成としている。
【0055】
一例として、図５に示すように、揺動ユニット５４は、収穫機１の進行方向と平行の中心軸を有して回転可能に設けられた揺動軸５４ａを備えており、この揺動軸５４ａに支持部移動機構９が連結されている。これによって、揺動軸５４ａを中心に支持部移動機構９（すなわちこれに支持される摺動ヘラ３１）を揺動させることが可能となる。したがって、両肩に勾配がついている畝形状であっても、その地表面に倣いながら摺動ヘラ３１を摺動させることが可能となる。
【0056】
以上の構成によって、摺動ヘラ３１に固定されたカッター刃３７による結球野菜の茎の切断を、高精度に行うことが可能となった。しかし、さらに研究を進めたところ、摺動ヘラ３１が地表面を摺動して結球部の下部に入り込むときに、外葉が地表面に横たわっていると当該外葉が摺動ヘラ３１に絡み易く、切断精度を低下させたり、葉を傷めたりしてしまう課題が明らかとなった。
【0057】
本実施形態においては、以下の特徴的な構成を備えることによって、当該課題の解決を可能としている。
【0058】
具体的には、摺動ヘラ３１は、開口部３１ａの両側のそれぞれの位置に、棒状であって後端部が保持部３６に固定され、前端部が圃場に接地される一対の掻き上げ部３３、３３を有する構成となっている（図２（ａ）等参照）。当該掻き上げ部３３は、前端部が摺動ヘラ３１の先端部から車体４の進行方向前方であって且つ摺動ヘラ３１の下面よりも下方へ延びる形状に形成されている。
【0059】
これによれば、摺動ヘラ３１よりも掻き上げ部３３を先導させながら接地させることができる。このとき前端部で、圃場（畝）の上に横たわった外葉をすくい、前端部から後端部に掛けて、外葉を順次掻き上げる（持ち上げる）ことができるため、摺動ヘラ３１への絡みつきを防止することができる。
【0060】
ここで、図７（ａ）、図７（ｂ）は、掻き上げ部３３と圃場（畝）との位置関係の例を示している（図７（ａ）、図７（ｂ）中において圃場（畝）を符号Ｇで示し、畝の表面を覆うマルチシートを符号Ｍで示す）。掻き上げ部３３は畝の側面に軽く触れながら前進していくが、畝の左右方向幅が多少大きくなったときに、掻き上げ部３３は外側に押し広げられる負荷がかかる。一方、畝の上下方向高さが多少高くなったときに、掻き上げ部３３は上方に押し上げられる負荷がかかる。したがって、いずれの場合も、走行の抵抗となり、また、マルチシートを破断させる原因となる。
【0061】
これに対して、掻き上げ部３３の後端部を保持する保持部３６に揺動機構を持たせる構成としている。より具体的には、図８に示すように、保持部３６は、前端部が上下に回動する方向に掻き上げ部３３を回動可能に支持する上下動軸３６ａと、前端部が左右に回動する方向に掻き上げ部３３を回動可能に支持する左右動軸３６ｂと、を有して構成されている。これによれば、車体４の走行中に、畝の左右方向幅および上下方向高さに変化が生じた場合であっても、掻き上げ部３３（特に前端部）をその変化に応じて左右動、上下動させながら接地させて先導させることができる。したがって、上記の課題の解決を図ることが可能となる。なお、符号５２、５３は、それぞれ、掻き上げ部３３が左右動、上下動した際に、所定位置に戻るように付勢する付勢部材であって、一例として、コイルバネが用いられている。
【0062】
次に、搬送コンベア７について説明する。図９に示すように、搬送コンベア７は左右二つの無端ベルト２５、２５を備え、それぞれを反対方向に周回動させることによって二つの無端ベルト２５、２５の間に切断ユニット６で茎切りを行った結球野菜（結球部）を挟持させながら後方に搬送させる構成となっている（図９中において当該結球野菜を符号Ｂで示す）。当該無端ベルト２５を周回動させる機構として、駆動モータ２６、駆動ローラ２７、および従動ローラ２８を有している。
【0063】
ここで、無端ベルト２５には、スポンジゴム等を用いて角柱（台形柱）状に形成された弾性体２９が設けられている。この弾性体２９により挟持する構成によって、キャベツよりも葉が軟らかいレタス等の結球野菜を搬送する際の損傷を防止することができる。なお、本実施形態においては、無端ベルト２５にリベット固定された金属製（例えばアルミニウム合金等）もしくは樹脂製の固定プレート３０を設けて、この固定プレート３０に弾性体２９を接着して固定する構造としている。これによって、周回動時における無端ベルト２５からの弾性体２９の剥がれを防止している。
【0064】
また、搬送コンベア７は、収穫する結球野菜の大きさに応じて、無端ベルト２５、２５同士の間隔調整を行う機構を備えている。本実施形態においては、調整ハンドル２０を左右いずれかの回転方向に回すことで左右同軸ネジ２１を回転させ、ネジブロック２２および揺動ベース２３を介してコンベア支持アーム２４を左右に伸縮させて、無端ベルト２５、２５同士の間隔を変える機構となっている（図５参照）。
【0065】
さらに、搬送コンベア７は、搬送の角度（スロープ角度）の調整を行うスロープ調整機構１１を備えている。本実施形態においては、電動モータ１４の回転をボールネジ１５およびＬＭガイド１６を介して揺動ベース１７を上下動させ、先端に取り付けられたカムフォロアーアーム１８を上下動させることによって、ユニット支持シャフトの支点１９を中心として搬送コンベア７の搬送の角度（スロープ角度）を調整する機構となっている。
【0066】
（第二の実施形態）続いて、本発明の第二の実施形態に係る結球野菜の収穫機１について説明する。本実施形態に係る結球野菜の収穫機１は、前述の第一の実施形態と基本的な構成は同様であるが、特に、摺動ヘラ３１を支持部５６に取り付ける支持機構の構成、および支持部５６に対する摺動ヘラ３１の変位量を検出する変位センサの構成において相違点を有する。以下、当該相違点を中心に本実施形態について説明する。
【0067】
本実施形態に係る支持機構３２（３２Ｂ）の概略図を図１２に示す（図１２（ａ）は斜視図であり、図１２（ｂ）側面図である）。摺動ヘラ３１は、支持機構３２（３２Ｂ）を介して支持部５６に取り付けられている。支持機構３２（３２Ｂ）は、搬送コンベア７のフレーム（不図示）を介して支持部５６に支持されているシャフト支持部６０と、摺動ヘラ３１の先端部が上下に回動する方向に摺動ヘラ３１を回動可能に支持するサポート軸３９と、サポート軸３９を支持する揺動アーム６２と、シャフト支持部６０に回動可能に支持されて揺動アーム６２が固定されたシャフト５８と、を有している。
【0068】
さらに、揺動アーム６２を、シャフト支持部６０に対して上方へ回動する方向に付勢する第２付勢部材５０を有している。すなわち、第２付勢部材５０は、摺動ヘラ３１を支持部５６（シャフト支持部６０）に対して上方へ付勢する作用をなす。なお、本実施形態における第２付勢部材５０は、一端がシャフト支持部６０に連結され、他端が揺動アーム６２に連結されたコイルバネであって、これを引張りバネとして用いることで上記の付勢力を生じさせている。ただし、第２付勢部材５０は、コイルバネに限定されるものではなく、回転バネ等の他のバネ構造であってもよい。
【0069】
この支持機構３２（３２Ｂ）の構成によれば、前述の第一の実施形態における支持機構３２（３２Ａ）と同様に、圃場に接地させて摺動させる摺動ヘラ３１を、圃場の地表形状に応じて（地表面の凹凸に沿って）上下方向に移動させる機構を実現できる。
【0070】
ここで、摺動ヘラ３１を圃場（畝）の地表面に常に一定の荷重で押えつける作用を得るためには、第２付勢部材５０の付勢力が作用した状態で摺動ヘラ３１を支持する揺動アーム６２を、支持部５６（シャフト支持部６０）に対して、所定の回動角度に保つように制御すればよい。
【0071】
本実施形態における変位センサ４９の一例として、支持部５６（シャフト支持部６０）に対するシャフト５８の回動角度を測定するロータリーエンコーダが用いられている。当該回動角度を測定することによって、揺動アーム６２の回動量すなわち摺動ヘラ３１の変位量（上下方向の移動量）を算出することができる。このとき、摺動ヘラ３１の変位量に基づいて制御部３が制御を行う際のブロック図は図１０と同様である。なお、変位センサ４９の他の例として、上記の回動角度を測定する公知のリニアポテンショメータを用いる構成としてもよい（不図示）。
【0072】
具体的な制御の例として、摺動ヘラ３１（具体的には摺動ヘラ３１におけるサポート軸３９との係合部位）が上昇すると、揺動アーム６２が上方に揺動してシャフト５８が回動する。このとき、制御部３は、その変位量（回動角度）を変位センサ４９によって即座に捉えて、支持部移動機構９（ここでは電動モータ１２）に対して前述の制御を行い、支持部５６（シャフト支持部６０）を上方に移動させることによって、揺動アーム６２の支持部５６（シャフト支持部６０）に対する回動角度を所定の角度に保つことが可能となる。また、逆に、摺動ヘラ３１（具体的には摺動ヘラ３１におけるサポート軸３９との係合部位）が下降すると、揺動アーム６２が下方に揺動してシャフト５８が回動する。このとき、制御部３は、その変位量（回動角度）を変位センサ４９によって即座に捉えて、支持部移動機構９（ここでは電動モータ１２）に対して前述の制御を行い、支持部５６（シャフト支持部６０）を下方に移動させることによって、揺動アーム６２の支持部５６（シャフト支持部６０）に対する回動角度を所定の角度に保つことが可能となる。
【0073】
このように、本実施形態に係る支持機構３２（３２Ｂ）および変位センサ４９の構成によっても、第一の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0074】
以上、説明した通り、本発明に係る結球野菜の収穫機によれば、摺動ヘラを圃場（畝）の地表面との接触力が一定となるように摺動させながら、圃場に植栽されている結球野菜を順次、開口部内に入れて、カッター刃を茎に当てて茎切りを行い、連続的に収穫することができる。
【0075】
また、摺動ヘラが圃場の地表面（畝の畝面）上を摺動させる際に、地表形状の凹凸によって前後方向において傾斜した状態となっても、摺動ヘラを水平姿勢に保つ制御を行う構成を備えているため、カッター刃で茎を斜めに切断してしまうことがない。
【0076】
また、圃場（畝）に植栽されているレタスの茎が畝の中心に無い場合でも摺動ヘラを左右方向にスライド移動させることができ、さらに、外葉が横たわっている場合でも外葉を掻き上げることができるため、確実に茎切りを行うことができる。
【0077】
このように、本発明によれば、キャベツの収穫を前提として開発された従来の収穫機では十分に対応することができなかった結球野菜、特にレタスの収穫に対して、葉を傷めることなく、好適に収穫を行うことができる簡素な機構の収穫機を実現することが可能となる。特に、レタスの収穫の際に、食用部分や圃場を覆うマルチシートを切断してしまうことを防止でき、商品として出荷する場合の最適な位置において一度で正確に切断することができる点で極めて顕著な効果を奏するものである。
【0078】
なお、本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更可能である。特に、結球野菜としてレタスを想定しているが、レタスと同様の課題が生じ得る白菜等にも適用が可能である。
【符号の説明】
【0079】
１ 結球野菜の収穫機２ 動力源（エンジン）
３ 制御部
４ 車体
５ クローラ
６ 切断ユニット
７ 搬送コンベア
８ 運転操作部
９ 支持部移動機構
１１ スロープ調整機構
２５ 無端ベルト
２９ 弾性体
３１ 摺動ヘラ
３１ａ 開口部
３２、３２Ａ、３２Ｂ 支持機構
３３ 掻き上げ部
３５ スライド機構
３６ 保持部
３７ カッター刃
３９ サポート軸
４０ 第３付勢部材
４１ 第１付勢部材
４３ 支持板
４５ シャフト部
４６ シャフト固定板
４７ 軸支部
４８、４９ 変位センサ
５０ 第２付勢部材
５４ 揺動ユニット
５６ 支持部
５８ シャフト
６０ シャフト支持部
６２ 揺動アーム
６４ 台座
６６、６６ａ、６６ｂ、６６ｃ スペーサ
７０ カム機構