(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0012】
≪第1の実施形態≫
以下、第1の実施形態に係る葉菜収穫装置100について、
図1〜
図4に基づいて詳細に説明する。
【0013】
図1には、本実施形態の葉菜収穫装置100が概略的に示されている。葉菜収穫装置100は、畝200に栽培されている非結球性葉菜(ホウレン草など、以下単に「葉菜」と呼ぶ)250を収穫する装置である。なお、
図1では、葉菜収穫装置100が進行する所定方向(進行方向)をY軸方向、鉛直方向をZ軸方向、Y軸及びZ軸に垂直な方向をX軸方向としている。なお、
図2には、葉菜収穫装置100を+Z方向から見た状態が示されている。
【0014】
葉菜収穫装置100は、走行装置10と、葉菜250を茎部で切断する刈取部としての刈取装置30と、刈取装置30が切断した葉菜250を後方(−Y方向)に搬送する搬送部としての搬送装置40と、刈取装置30の近傍に設けられた引起し装置60と、を備える。
【0015】
走行装置10は、畝溝300を走行するクローラを含む。クローラは、紙面手前(−X側)と奥(+X側)に一対設けられている。一対のクローラの間隔は、圃場の畝200を跨いで両側の畝溝300を走行し得るように設定されている。なお、走行装置10としては、クローラのほかに車輪(4輪)を採用することもできる。
【0016】
クローラの後ろ側の駆動輪には、支柱20が一対設けられている。支柱20には、駆動源(モータ)22や、収集容器24を載置するための置き台26、操舵用のハンドル28が取付けられている。駆動源22の動力は、不図示の動力伝達機構を介して走行装置10に伝達されるようになっている。なお、駆動源22は、エンジン等であってもよい。
【0017】
刈取装置30は、モータで駆動される刈刃を有する。刈刃は、
図2に示すように、それぞれ突起状刃先をX軸方向に沿って多数配置した上刃と下刃とを有する。刈取装置30においては、上刃と下刃が相互にX軸方向逆向きに高速振動することで葉菜250の茎部を剪断するようになっている。なお、刈取装置30の刈刃は、
図2に示すように、搬送装置40の+Y側(葉菜収穫装置100の進行方向前方)に僅かに突出した状態となっている。
【0018】
搬送装置40は、コンベアベルトを含み、刈取装置30で刈り取られた葉菜250を後方に搬送し、収集容器24内に搬入する。コンベアベルトの下側(−Z側)には、刈取装置30の刈刃を畝200の上面から所定距離(例えば5cm)離間させた状態で維持するための高さ調整装置70が設けられている。なお、搬送装置40、刈取装置30、高さ調整装置70、及び後述する引起し装置60は、不図示のフレーム部材に取り付けられている。
【0019】
ここで、収穫すべき葉菜250を畝200上に栽培する場合は、
図2に示すように、X軸方向及びY軸方向に所定間隔で列状に植え付けられる。そして、葉菜250が収穫可能状態まで生育すると、茎部から葉部の先端までの長さが長くなり、畝200の端部寄りに植えられている葉菜250の一部が畝200の側面に垂れ下がることがある。この垂れ下がった葉部(垂れ葉)は、そのままでは刈取装置30では刈り取ることができず、収穫量減の一因となっている。
【0020】
引起し装置60は、畝200の+X側及び−X側に垂れ下がっている垂れ葉を刈取装置30の刈刃が切断できるように、畝200の上面側に引起すためのものである。引起し装置60は、
図2に示すように、刈取装置30のX軸方向に沿って配置された刈刃の+X側端部近傍及び−X側端部近傍に1つずつ設けられている。
【0021】
図3は、引起し装置60を取り出して示す斜視図である。
図3に示すように、引起し装置60は、吹き付け部としての管状部62と、離間部としての2枚の羽根状部64A,64Bと、を有する。
【0022】
より具体的には、本実施形態の引起し装置60は金属からなる管状部62に、金属からなる羽根状部64A,64Bが溶接されている。管状部62は先端部(+Y方向端部)が閉鎖された、例えば直径10mmのパイプである。また、管状部62の羽根状部64A,64Bが取り付けられた間には円形状の空気吹き出し孔62aが設けられている。空気吹き出し孔62aからは、不図示の空気供給装置から管状部62内に供給された空気(圧縮空気)が吹き出されるようになっている。なお、空気吹き出し孔62aは、走行装置10の進行方向内側に配された羽根状部64Aまたは64Bの近傍に設けられるのが良い。こうすることにより、コアンダ効果により、より垂れ葉の引き起こしが確実となる。
【0023】
羽根状部64A,64Bは、例えば厚さ3mmの三角形状の板状部材であり、正面視で(+Y方向から見て)それぞれ斜め45°上方に向かって延びている。また、羽根状部64A,64Bの最も高い位置は、刈取装置30の刈刃の高さに合わせるのが好ましい。すなわち、前述のように、刈取装置30の刈刃が畝200の上面から5cm離間している場合には、羽根状部64A,64Bの最も高い位置を畝200の上面から5cmの高さとするのが好ましい。例えば、管状部62が畝200側面の傾斜に沿って低い位置に配置された場合であっても、羽根状部64A,64Bの最も高い位置を刈取装置30の刈刃の高さに合わせることで、葉菜250を確実に刈刃の高さまで引き起こすことができる。
【0024】
なお、空気吹き出し孔62aは、管状部62に複数設けられてもよい。また、空気吹き出し孔62aは、
図3に示すような円形孔に限らず、スリット状の孔であってもよい。
【0025】
上述したように構成される引起し装置60は、
図4(a)に示すように垂れ葉の下側に入り込むと、ハッチングを付して示す面164a,164bに沿って、垂れ葉が徐々に引起されるようになっている。そして、
図4(b)に示すように、面164a,164bに沿って引起された垂れ葉の裏面側に空気吹き出し孔62aから空気が吹き付けられることにより、垂れ葉は更に引起される。このように、物理的に垂れ葉を引き起こした状態で、空気を裏面側から吹き付けることで、空気を使う量を減らして、効率よく垂れ葉を引き起こすことができる。また、羽根状部64A,64Bが三角板状の形状を有するため、引起し装置60の+Y端部が垂れ葉の下側に入り込みやすく、引起し装置60(葉菜収穫装置100)の+Y方向への移動により、垂れ葉が自動的に引起されるようになっている。また、本実施形態の引起し装置60においては、空気吹き出し孔62aの近傍に羽根状部64A,64Bが設けられているため、引起し装置60を畝200近傍において移動させても、土などの不要なものが空気吹き出し孔62aに近づかないように羽根状部64A,64Bがガードするようになっている。したがって、空気吹き出し孔62aから不要なものが吹き飛ばされるのを抑制することができる。
【0026】
引起し装置60により引き起こされた垂れ葉は、再度倒れる前に刈取装置30により刈り取られ、搬送装置40により収集容器24内に搬入される。この場合、収集容器24内に搬入された垂れ葉は、ブラシローラ等を用いて引起される場合よりも損傷が少なくなっている。
【0027】
なお、本第1の実施形態においては、羽根状部64A,64Bの形状や管状部62への固定の仕方を適宜調整することで、コアンダ効果を利用して、空気の流れを制御することができる。これにより、空気を効率よく利用して、垂れ葉を効率的に引き起こすことが可能となっている。
【0028】
以上、詳細に説明したように、本第1の実施形態によると、+Y方向に移動しながら葉菜250を刈り取る刈取装置30を備える葉菜収穫装置100に設けられた葉菜(垂れ葉)を引き起こすための引起し装置60が、刈取装置30の+Y側に設けられ、垂れ葉と圃場上面との間に入り込み、垂れ葉と接触して垂れ葉を圃場上面から離間させる(引起す)羽根状部64A,64Bと、羽根状部64A,64Bが圃場上面から離間させた垂れ葉に向けて、下側から空気を吹き付ける空気吹き出し孔62aと、を備えている。このように、本実施形態では、羽根状部64A,64Bにより物理的に垂れ葉を引き起こした状態で、空気吹き出し孔62aから垂れ葉の裏面に対して空気を吹き付けるため、空気を使う量を減らして、効率よく垂れ葉を引き起こすことができる。また、羽根状部64A,64Bが三角板状の形状を有しており、+Y側の高さよりも−Y側の高さの方が高い傾斜形状となっているので、引起し装置60の+Y端部が垂れ葉の下側に入り込みやすく、引起し装置60(葉菜収穫装置100)の+Y方向への移動により、垂れ葉が自動的に引起されるようになっている。また、空気吹き出し孔62aから吹き出された空気は、羽根状部64A,64Bの面に沿って流れ、垂れ葉の裏面に吹き付けられるので、羽根状部64A,64Bの角度や形状を調整することで、空気が流れる方向を適切な方向に設定することができる。また、羽根状部64A,64Bに挟まれた位置に空気吹き出し孔62aが設けられているため、引起し装置60を畝200近傍において移動させても、土などの不要なものが空気吹き出し孔62aに近づくのを抑制することができる。したがって、空気吹き出し孔62aから不要なものが吹き飛ばされるのを抑制することができる。また、本第1の実施形態の引起し装置60を用いても、垂れ葉には、わずかな羽根状部64A,64Bとの接触力と、空気の力が加わるのみであるので、ブラシローラ等を用いて引起す場合よりも傷つきを抑制することができる。
【0029】
なお、上記第1の実施形態では、羽根状部64A、64BがV字状となるように管状部62に設けられる場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、
図5(a)に示すように羽根状部64A,64Bが略平行に管状部62に設けられてもよい。また、例えば、
図5(b)に示すように、羽根状部64A,64Bの大きさや形状が異なっていてもよい。また、羽根状部は、管状部62に1枚のみ設けられてもよい。こうすることにより、例えばベビーリーフのように葉丈の低い葉菜類に対して、より根元に近い位置に引起し装置60を配置することが可能となり、引き起こしの確実性を増すことができる。
【0030】
また、引起し装置60は金属製に限らず、プラスチックなど葉菜250と接触して変形しない材料で形成されていれば良い。また、引起し装置60の管状部62と羽根状部64A,64Bとを異なる材料としてもよい。更に、引起し装置60の先端部(羽根状部64A,64B、空気吹き出し孔62aが形成されている部分)を別部品として、取り外し自由としても良い。こうすることにより、圃場の状態や野菜の種類、生長度合いにより最適な引起し装置60への付け替えが容易となるとともに、取り付け角度をかえて取り付けることで、更に広範囲に対応可能となる。
【0031】
なお、上記第1の実施形態では、葉菜250が畝200において栽培されている場合について説明したが、これに限らず、葉菜250が平地において栽培されていてもよい。
【0032】
また、上記第1の実施形態では、畝200において栽培されている葉菜250の幅と刈取装置30の幅がほぼ一致している場合について説明したが、例えば、畝や平地に栽培されている葉菜250の幅が刈取装置30の幅よりも狭い場合、引起し装置60を葉菜250の栽培幅に合わせて内側に移動できるようにしても良い。
【0033】
≪第2の実施形態≫
以下、第2の実施形態に係る葉菜収穫装置について
図6、
図7に基づいて説明する。なお、第2の実施形態に係る葉菜収穫装置は、引起し装置60’の構成が第1の実施形態の引起し装置60と異なっている。なお、本第2の実施形態では、葉菜収穫装置100が、畝がない圃場(平畝の圃場)で利用される場合について説明する。
【0034】
第2の実施形態に係る引起し装置60’は、
図6に示すように、第1の実施形態の引起し装置60と同様、刈取装置30の前方(+Y側)に設けられている。また、引起し装置60’は、刈取装置30のX軸方向に沿って配置された刈刃の+X側端部近傍及び−X側端部近傍に一対設けられている。
【0035】
引起し装置60’は、
図7に取り出して示すように、離間部としての回転部72と、吹き付け部としての空気吹き出し部74と、を有する。なお、
図7の引起し装置60’は、
図7の−X側の引起し装置60’について図示したものである。回転部72は、葉菜収穫装置100の不図示のフレーム部材に対して取付け部材を介して設けられており、回転軸78と、回転軸78の下端部に設けられたZ軸(鉛直方向の軸)を中心軸とする円錐体76とを有する。
【0036】
回転軸78は、不図示の回転駆動装置により中心軸まわりの矢印方向に回転駆動される。なお、回転駆動装置は、モータであるものとする。円錐体76は、回転軸78とともに
図7の矢印方向(Z軸まわりの回転方向)に回転される。なお、回転駆動装置は、空気の力を利用して円錐体76及び回転軸78を回転させる装置であってもよい。あるいは、エンジンの動力をベルト等を介して回転軸78に伝達することで、円錐体76を回転させてもよい。
【0037】
なお、本実施形態における円錐体76の大きさは、例えば、高さ5cm、底面の直径は10cmである。また、底面はフラットであり、該円錐体76の底面は圃場上面の数cm上側に位置する状態で回転するものとする。
【0038】
空気吹き出し部74は、円錐体76の近傍から空気(圧縮空気)を吹き出すものであり、空気吹き出し孔74aが形成された管状部材である。ここで、空気吹き出し孔74aは、円錐体76の底面よりも上側に位置している。
【0039】
本第2の実施形態では、円錐体76が回転することにより、垂れ葉を円錐体76の側面に沿って巻き上げて引起すことができる。また、円錐体76により引き起こされた垂れ葉の裏面に対して、空気吹き出し部74の空気吹き出し孔74aから空気を吹き付けることにより、更に垂れ葉を引き起こすことができる。これにより、空気を使う量を減らして、効率よく垂れ葉を引き起こすことができる。引起し装置60’により引き起こされた垂れ葉は、再度倒れる前に刈取装置30により刈り取られ、搬送装置40により収集容器24内に搬入されるようになっている。
【0040】
なお、+X側の引起し装置60’は、円錐体76の回転方向が−X側の引起し装置60’(
図7)とは反対であるが、構成等については−X側の引起し装置60’(
図7)と同様となっている。
【0041】
以上、説明したように、本第2の実施形態によると、回転部72は、刈取装置30の+Y側(移動方向前方)に設けられ、垂れ葉と圃場表面との間に入り込み、垂れ葉と接触して回転することで垂れ葉を圃場表面から離間させ、空気吹き出し部74は、回転部72が圃場表面から離間させた垂れ葉の裏面に空気を吹き付けるので、空気吹き出し部74のみを用いる場合に比べ、空気を使う量を減らしても、効率よく垂れ葉を確実に引き起こすことができる。また、回転部72を用いることで、空気吹き出し孔74aの位置を、圃場表面から離れた高さとすることができるので、空気吹き出し孔74aから吹き出す空気が土等を吹き上げないようにすることができる。また、本第2の実施形態の引起し装置60’を用いても、垂れ葉と回転部72とは面接触するので、ブラシローラ等を用いて引起す場合よりも傷つきを抑制することができる。
【0042】
また、本第2の実施形態では、円錐体76がZ軸方向に延びる回転軸78回りに回転するので、回転軸78がX軸方向に延びる場合と比べ、コンパクトな設計とすることが可能となる。また、コンパクトな設計により、円錐体76と垂れ葉との接触時間を短くすることができるので、収穫される垂れ葉の品質を向上させることが可能である。
【0043】
なお、上記実施形態では、円錐体76の底面がフラットな形状である場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、
図8(a)において符号76aで示すように、円錐体76の底面を凸曲面状にしてもよい。このようにすることで、葉菜収穫装置100が前後左右にわずかに傾いたときでも、底面76aと圃場表面との接触面積が大きいため、円錐体76が圃場に潜り込まないようにすることができる。また、例えば、
図8(b)に示すように、円錐体76の底面のエッジ部分(外縁部)76bを面取り加工してもよい。このようにすることで、円錐体76が葉菜250に接触した場合にも、葉菜250の傷みの発生を軽減することができる。なお、
図8(a)、
図8(b)を組み合わせて、底面を凸曲面状にし、底面の外縁部を面取り加工することとしてもよい。
【0044】
なお、上記第2の実施形態では、回転部72とは別に空気吹き出し部74を設けたが、これに限られるものではなく、回転部72と空気吹き出し部74を一体としてもよい。例えば、回転部72の円錐体76の側面部に空気吹き出し孔を設け、該空気吹き出し孔から垂れ葉に対して空気を吹き付けるようにしてもよい。このようにすることで、部品点数を減らし、葉菜収穫装置の小型化を図ることが可能となる。
【0045】
なお、上記第2の実施形態では、回転部72が円錐体76を有する場合について説明したが、これに限らず、円錐体に代えて、
図9(a)に示すようなZ軸を中心軸とする逆お椀型形状の物体76’を用いることとしてもよい。このように、逆お椀型形状の物体76’を採用した場合にも、
図9(b)に示すように、符号76a’で示すように底面を凸曲面状にしてもよい。このようにすることで、葉菜収穫装置100が前後左右にわずかに傾いたときでも、底面76aと圃場表面との接触面積が大きいため、円錐体76が圃場に潜り込まないようにすることができる。また、
図9(c)に示すように、物体76’の底面のエッジ部分(外縁部)76b’を面取り加工してもよい。このようにすることで、円錐体76が葉菜250に接触した場合にも、葉菜250の傷みの発生を軽減することができる。なお、
図9(b)、
図9(c)を組み合わせて、逆お椀型形状の物体76’の底面を凸曲面状にし、底面の外縁部を面取り加工することとしてもよい。
【0046】
なお、上記第2の実施形態の引起し装置60’は、第1の実施形態と同様、畝200が立ててある圃場においても利用することができる。この場合、回転部72としては、
図7〜
図9(c)に示したものをそのまま用いてもよいが、
図10(a)に示すように、円錐体76の底面に同一形状の逆円錐体77を設けた回転部172を用いることとしてもよい。このようにすることで、葉菜収穫装置100が前方に進行するときに、下側の円錐体77が畝200の肩(斜面)に接することで、回転部172を畝200に追従させることができるようになる。また、
図10(b)に示すように、円錐体76の底面に円錐体76よりも小さい逆円錐体77’を設けた回転部272を用いることとしてもよい。この場合、葉菜収穫装置100が前方に進行するときに、下側の逆円錐体77’が畝200の肩(斜面)に接し、上側の円錐体76の底面が畝200の上面(天面)に接することで、回転部272を畝200に追従させることができるようになる。このように、
図10(b)の回転部272を採用した場合には、回転部272が畝200の上面に追従することで、刈取装置30の刈刃も畝200の上面に追従するようになるので、高さ調整装置70(
図1参照)を省略することとしてもよい。なお、
図10(a)、
図10(b)においては、円錐体76を逆お椀型形状の物体に変更してもよいし、逆円錐体77,77’をお椀型形状の物体に変更してもよい。なお、円錐体76や逆円錐体77,77’の大きさは、葉菜250の大きさや性状に応じて種々変更可能である。
【0047】
また、上記第1、第2の実施形態では、搬送装置40がコンベアベルトを用いて切断した葉菜を搬送する場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、搬送装置40は、空気の力で切断した葉菜を収集容器24まで搬送することとしてもよい。このように、搬送装置40が空気の力で切断した葉菜を搬送する場合、搬送装置40に空気を供給する供給装置から引起し装置60,60’に対して空気を供給するようにしてもよい。
【0048】
なお、上記第1、第2の実施形態では、垂れ葉に吹き付ける気体が空気である場合について説明したが、これに限られるものではなく、空気以外の気体を用いることとしてもよい。
【0049】
なお、上記第1、第2の実施形態では、作業者がハンドル28を握って、葉菜収穫装置100を操作する場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、葉菜収穫装置は、乗用タイプの収穫装置であってもよい。
【0050】
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。