JP2006304616A - 農作物切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 切断作業の労力軽減を図ることができると共に、簡易な被切断対象物の供給作業で高い作業性を得ることができ、しかも変形した球状の農作物を高い精度で切断処理する。
【解決手段】 外表面にらせん溝１Ａ_Ｓ，１Ｂ_Ｓを有する一対の円柱ローラ１Ａ，１Ｂが、モータ４及び歯車１Ａ_Ｇ，１Ｂ_Ｇ，４Ｇからなる回転駆動手段で、互いに逆方向に回転駆動されている。円柱ローラ１Ａ，１Ｂ上の一端側に供給された被切断対象物Ｍは、他端側に搬送される途中でその長手方向が回転軸Ｏ_１，Ｏ_２に沿い、その重心が回転軸Ｏ_１，Ｏ_２の中心に位置するような方向規制がなされ、円柱ローラ１Ａ，１Ｂの他端側に配置された回転刃６によって、重心を通り長手方向に沿った切断面で切断処理される。
【選択図】図２

Description

本発明は、形状の不特定な農作物を切断処理する農作物切断装置に関する。

農作物を切断処理する作業の一例として、芋を切断して種芋を形成する作業がある。種芋は、小粒の芋はそのまま種芋にするが、高価な大粒の芋は複数に切断してそれぞれの切断片を種芋にすることがなされている。この際、それぞれの切断片に発芽に適した芽が配置されていることが重要であり、通常は、掌に芋を載せて芽の位置を確認しながら刃物を使って手作業で切断することがなされている。

この手作業の切断においては、掌に芋を載せて安定な状態にすると、通常芋の形状は扁平な球状体をしているので、扁平な面が掌上に載って安定化することになるが、この状態で長手方向に沿って縦に真二つに切断すると、その両側に適正な芽が配分されることが経験上知られている。したがって、作業者は、掌で芋を安定化させて、芋の方向を確認しながら切断作業を行っており、一個の切断に手間が掛かり、また一回の作業で切断する芋の個数はかなりの数になるので、この手作業による切断作業は重労働になる問題があった。

これに対して、このような農作物の切断作業を機械で行うことも提案されている。下記特許文献１に記載された従来技術では、無端の送りコンベアに農作物を保持して搬送する保持台を所定間隔で複数設け、送りコンベアの所定位置の上方に刃物を昇降自在に設け、刃物の下方に保持台が到来したときに刃物を送りコンベアの搬送方向に移動しながら下降させて、保持台上の農作物を切断し切断後上昇して元の位置に復帰させる昇降手段を設け、農作物を送りコンベアで搬送しながら刃物で連続的に切断できるようにしたものが示されており、更には、刃物の下降の際に前述の昇降手段により移動する刃物を送りコンベアの搬送に正確に同期して搬送方向に移動させる同期手段を設けること、或いは送りコンベアの搬送方向と直交する方向への刃物のブレを防止する横ブレ防止手段を設けること等が示されている。

特開２００３−１１６３０５号公報

前述した従来技術によると、手作業に比べて作業の労力は軽減されることになるが、芋等の不特定形状のものを対象とする場合には、保持台に載せる農作物の形状方向を刃物の切断面方向に合わせるように、作業者がいちいち揃える必要があるので、切断の精度を高めようとすると保持台に農作物を載せる供給作業が繁雑になる問題がある。

特に、種芋の切断作業においては、芽の位置が重要になるので、作業者は保持台に載せる芋の芽の位置を確認しながら、一つ一つ芋を保持台に載せる必要があるので、全体の作業としては、必ずしも高い作業性を得ることができないという問題がある。

また、各切断片に適正な芽が配分されるか否かという作業精度は、作業者による保持台に芋を載せる供給作業の注意深さによるので、高い作業精度を維持するためには作業者は終始注意深く供給作業を進める必要があり、作業者には精神的な疲労が加わるという問題がある。

本発明は、このような問題に対処するために提案されたものであって、切断作業の労力を軽減することができ、簡易な供給作業で高い作業性を得ることができ、しかも高精度に変形した球状の農作物の切断処理を行うことができる農作物切断装置を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明の農作物切断装置は、以下の特徴を有するものである。

一つには、同径の外径を有し外表面に摩擦面が形成された一対の円柱ローラを近接配置し、該円柱ローラを互いに逆方向且つ同じ速度で回転駆動させる回転駆動手段を備え、前記円柱ローラ上に供給された被切断対象物の方向を前記円柱ローラの回転軸に沿うように規制する方向規制手段と、該方向規制手段によって方向規制された前記被切断対象物を前記回転軸が基準になる切断面で切断する切断手段とを備えることを特徴とする。

また一つには、前述の特徴に併せて、前記一対の円柱ローラは、互いに平行で且つ共通の垂線が水平な回転軸を備えることを特徴とする。

また一つには、前述の特徴に併せて、前記一対の円柱ローラは、該円柱ローラの上側外表面が互いに近づく方向に回転駆動され、前記切断手段は、前記回転軸間の中心に該回転軸に沿って垂直に配置される回転刃を備えることを特徴とする。

また一つには、前述の特徴に併せて、前記一対の円柱ローラは、前記外表面に形成された対称方向のらせん溝によって、前記回転軸に沿った搬送経路を形成し、該搬送経路の上流側に当たる前記円柱ローラの一端側に前記被切断対象物の供給部が形成され、前記搬送経路の下流側に当たる前記円柱ローラの他端側に前記切断手段が配置されることを特徴とする。

そして、このような特徴によると、以下に示す作用を得ることができる。
すなわち、方向規制手段では、一対の円柱ローラ上に被切断対象物を載せると、被切断対象物の重心を挟んだ少なくとも２点で、被切断対象物の表面が円柱ローラ表面の摩擦面に触れることになるが、この２点には、円柱ローラの互いに逆方向に回転する回動によって回転軸に垂直で逆方向の摩擦力が作用することになり、この２点に作用する一対の摩擦力によって重心の回りに被切断対象物を回転させる力のモーメントが生じることになる。そして、この力のモーメントは、前述の２点が回転軸に垂直な線上に並んだ状態になるとゼロになるので、この状態になるまで被切断対象物を重心の回りに回転させて、一定の方向に整列させることができる。

つまり、芋のように不特定形状で変形した球状の被切断対象物を前述した一対の円柱ローラ上に載せると、載せた当初の方向がどのような方向であっても、前述した力のモーメントが作用して被切断対象物を重心回りに回転させ、回転軸に沿って被切断対象物の重心が回転軸間の中心に位置する安定した状態に方向規制されることになる。

これに対して、切断手段は、方向規制手段によって方向規制された被切断対象物を円柱ローラの回転軸が基準になる切断面で切断するので、方向規制手段に供給された被切断対象物を、被切断対象物の方向性に沿って一様に切断することができる。すなわち、作業者は被切断対象物の方向性を気にすることなく、これを方向規制手段に供給すれば、方向規制手段が自動的に被切断対象物の方向を揃えてくれて、切断手段が揃えられた方向に対して設定した方向で切断してくれるので、作業者は供給作業に気を遣う必要がない。

そして、方向規制手段の円柱ローラを、その上側外表面が互いに近づく方向に回転駆動させると、縦長の被切断対象物の長手方向が円柱ローラの回転軸に沿い、しかもその重心が回転軸間の中心に位置するようになるので、回転軸間の中心にこの回転軸に沿って垂直に配置される回転刃を備える切断手段を配備することで、被切断対象物をその長手方向に沿って重心を通る切断面で真二つに切断することができる。

更には、前述した一対の円柱ローラの外表面に対称方向のらせん溝を形成すると、一対の円柱ローラ上に載せられた被切断対象物は、方向規制の回転をしながら、らせん溝の方向に応じて円柱ローラ上を移動することになるので、円柱ローラの回転軸に沿った搬送経路が形成されることになる。そして、この搬送経路の上流側に当たる円柱ローラの一端側に被切断対象物の供給部を形成し、この搬送経路の下流側に当たる円柱ローラの他端側に前述した切断手段を配置させることで、順次供給した被切断対象物を切断手段まで搬送して、規制された方向に沿って切断する連続作業が可能になる。これによると、高い作業性で高精度の切断作業を連続的に行うことができる。

特に、種芋の切断処理に適用する場合には、芽の位置を気にすることなく芋を供給することで、芋を長手方向に沿って真二つに切断することできるので、常に切断片の両側に適正な芽が配置されるように切断処理することができる。したがって、高精度の種芋形成を高い作業性で連続的に行うことができる。

以上の特徴及び作用を有する本発明の農作物切断装置は、切断作業の労力軽減を図ることができると共に、簡易な被切断対象物の供給作業で高い作業性を得ることができ、しかも変形した球状の農作物を高い精度で切断処理することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１（同図（ａ），（ｃ）は平面図、同図（ｂ）は正面図）は、本発明の実施形態に係る農作物切断装置の基本原理を説明する説明図である。

本発明の実施形態に係る農作物切断装置は、方向規制手段と切断手段を基本要素として備えており、方向規制手段で被切断対象物である農作物の方向を一定の方向に規制して、その規制された方向に沿って被切断対象物を切断装置で切断するものである。ここで扱う被切断対象物は、個体毎に不特定の形状を有する変形した球状体からなるもので、方向性を有する（ある方向に縦長）ものであって、例えば芋（馬鈴薯など）のようなものを対象としている。

方向規制手段は、図１に示すような一対の円柱ローラ１Ａ，１Ｂとこの円柱ローラ１Ａ，１Ｂを互いに逆方向且つ同じ速度で回転駆動させる回転駆動手段（図示省略）を基本要素としている。一対の円柱ローラ１Ａ，１Ｂは、互いに平行で且つ共通の垂線Ｈが水平な回転軸Ｏ_１，Ｏ_２を備えると共に、同径の外径を有し外表面に摩擦面が形成された円柱状部材からなり、これらが互いに近接配置されている。回転軸Ｏ_１，Ｏ_２は、共通の垂線Ｈが水平であればよく、回転軸Ｏ_１，Ｏ_２自体は必要に応じて水平に対して所望の傾斜角度を付けたものであってもよい。また、外表面に形成される摩擦面は、被切断対象物の表面に接して摩擦力が付与されるものであれば良く、特に粗面処理等を施していない平坦面であってもよい。

このような円柱ローラ１Ａ，１Ｂ上に、図１（ａ）に示すように任意の方向で被切断対象物Ｍを載せると、被切断対象物Ｍは、その重心Ｇを挟んだ少なくとも２点で円柱ローラ１Ａ，１Ｂの外表面と接することになる。すなわち、被切断対象物Ｍが縦長の方向性を有するものの場合には、少なくとも、その方向性に沿った２点Ａ，Ｂでそれぞれ円柱ローラ１Ａ，１Ｂの外表面と接することになる。

そして、互いに逆方向（図示の例では、上側外表面が互いに近づく方向）且つ同じ速度で回転駆動される一対の円柱ローラ１Ａ，１Ｂ上で、図１（ａ）のように被切断対象物Ｍが任意の方向に向いていると、接触点である２点Ａ，Ｂには、それぞれ円柱ローラ１Ａ，１Ｂの回転駆動による摩擦力Ｆが作用することになるが、この摩擦力Ｆは、平面成分では回転軸Ｏ_１，Ｏ_２の垂線Ｈに沿った方向に作用するので、被切断対象物Ｍをその重心Ｇの回りに回転させる力のモーメントＦ・ｅが生じることになる。この力のモーメントＦ・ｅはｅがゼロになるまで作用し続けて、被切断対象物Ｍを重心回りに回転させるので、この力のモーメントによって、図１（ｃ）に示すように、被切断対象物Ｍの長手方向が回転軸Ｏ_１，Ｏ_２に沿った方向で重心Ｇが回転軸Ｏ_１，Ｏ_２の中心に位置する安定した状態（ｅがゼロになる状態）に方向規制されることになる。

図１の例では、円柱ローラ１Ａ，１Ｂの回転方向を上側外表面が互いに近づく方向にしているが、その反対に各回転方向を上側外表面が互いに離れる方向にすると、図１（ａ）に示した摩擦力Ｆとは反対方向に摩擦力Ｆが作用することになるので、同様の原理で被切断対象物Ｍはその長手方向が回転軸Ｏ_１，Ｏ_２の方向と垂直になるように方向規制されることになる。

このような方向規制手段の作用によって、一対の円柱ローラ１Ａ，１Ｂ上に供給された被切断対象物Ｍに対しては回転軸Ｏ_１，Ｏ_２に沿った方向規制がなされることになるので、切断手段の切断面を回転軸Ｏ_１，Ｏ_２を基準に配置することで、被切断対象物Ｍをその方向性に沿って常に一定方向で切断することができる。

したがって、例えば、図１（ｃ）のように、回転軸Ｏ_１，Ｏ_２に沿って長手方向が向くように方向規制された被切断対象物Ｍに対して、回転軸Ｏ_１，Ｏ_２の中心でこの回転軸Ｏ_１，Ｏ_２に沿って垂直の切断面Ｃを形成するように切断手段の刃面を配置すれば、被切断対象物Ｍをその重心Ｇを通り長手方向に沿って垂直に真二つに切断することができることになる。この切断方向の例は一例であって、回転軸Ｏ_１，Ｏ_２に沿うように方向規制された被切断対象物Ｍに対して、回転軸Ｏ_１，Ｏ_２を基準に切断面を形成すれば、被切断対象物Ｍの方向性に対して常に一定の方向で切断処理を施すことができることになる。ここで適用される切断手段は垂直な切断面を有するものであればよく、例えば、垂直な上下動作によって切断処理を行うものや、垂直な円盤状の回転刃によるものを採用することができる。

このような方向規制手段と切断手段を備えた農作物切断装置は、特に種芋の切断処理に効果的に適用することができる。前述したように、通常芋の形状は扁平な球状体をしているので、扁平な面が上下になって安定化することになるが、この状態で長手方向に沿って縦に真二つに切断すると、その両側に適正な芽が配分されることが経験上知られている。したがって、図１（ｃ）に示すような状態に芋の方向規制を行って、切断面Ｃで切断処理を行うことで、各切断片に適正な芽が配分された種芋を高精度に形成することができる。

図２は、本発明の更に具体的な実施形態の要部を示す説明図である（同図（ａ）が平面図、同図（ｂ）が側面図）。この実施形態では、一対の円柱ローラ１Ａ，１Ｂは、互いに平行で且つ共通の垂線が水平な回転軸Ｏ_１，Ｏ_２を備えるように、軸受け２，３によって支持されている。そして、この一対の円柱ローラ１Ａ，１Ｂを回転駆動させる回転駆動手段は、ローラ軸１Ａ_Ｏ，１Ｂ_Ｏに取り付けられた歯車１Ａ_Ｇ，１Ｂ_Ｇが互いに噛み合い、その一方の歯車１Ａ_Ｇ（１Ｂ_Ｇ）にモータ４の回転駆動軸４ａに取り付けられた歯車４Ｇが噛み合うように構成され、これによって、矢印で示すように、円柱ローラ１Ａ，１Ｂの上側外表面が互いに近づく方向に回転駆動している。

また、一対の円柱ローラ１Ａ，１Ｂには、その外表面に対称方向のらせん溝１Ａ_Ｓ，１Ｂ_Ｓが形成されており、円柱ローラ１Ａ，１Ｂの回転駆動によって回転軸Ｏ_１，Ｏ_２に沿った搬送経路を形成しており、この搬送経路の上流側に当たる円柱ローラ１Ａ，１Ｂの一端側に被切断対象物Ｍの供給部が形成され、搬送経路の下流側に当たる円柱ローラ１Ａ，１Ｂの他端側に切断手段が配置されている。この実施形態における切断手段は、モータ５によって回転駆動される回転刃６からなり、この回転刃６は、刃面が回転軸Ｏ_１，Ｏ_２間の中心に位置して回転軸Ｏ_１，Ｏ_２に沿って垂直に配置され、搬送されてくる被切断対象物Ｍを上方から下方に向けて切断するように回転駆動されている。

なお、前述した軸受け２，３、モータ４，５が図示省略のフレームに支持されていることは言うまでもない。

このような実施形態では、この一対の円柱ローラ１Ａ，１Ｂの一端側上に被切断対象物Ｍを任意の方向で載せると、前述したように、被切断対象物Ｍの長手方向が回転軸Ｏ_１，Ｏ_２に沿い、その重心が回転軸Ｏ_１，Ｏ_２の中間に位置するように方向規制がなされながら、被切断対象物Ｍは円柱ローラ１Ａ，１Ｂの一端側から他端側に向けて搬送されることになる。そして、搬送された被切断対象物Ｍを前述した回転刃６が切断処理するので、被切断対象物Ｍは、重心Ｇを通り長手方向に沿って真二つに切断されることになる。

そして、この実施形態に係る装置を種芋の切断装置として用いる場合には、円柱ローラ１Ａ，１Ｂの一端側から芋を随時供給してやれば、芋が他端側に搬送されて、芋の長手方向に沿って真二つに切断処理されるので、切断片の両側に芽が適正に配置された種芋を高精度に且つ高い作業性で形成することができる。

図３は、本発明の実施形態に係る農作物切断処理装置を種芋切断処理装置として用いる実施例の全体構成を示した説明図である。この実施例では、前述した軸受け２，３、モータ４，５が、キャスタ１０Ａ，１０Ｂを備えた支持台１０上に載置されている。そして、らせん溝１Ａ_Ｓ，１Ｂ_Ｓを有する一対の円柱ローラ１Ａ，１Ｂの一端側に芋を円柱ローラ１Ａ，１Ｂ上に供給する供給部１１が形成され、その他端側に切断処理排出部１２が形成されている。

供給部１１は、円柱ローラ１Ａ，１Ｂ上に供給口が開口したホッパを構成するものである。切断処理排出部１２は、内部に前述したモータ５及び回転刃６が配備され、その周囲を安全カバー１２Ａで覆い、切断処理された切断片を下方の回収容器２０に向けて落下させる排出口１２Ｂを有するものである。

この実施例に係る種芋切断処理装置によると、作業者は、芽の位置を特に気にすることなく供給部１１に芋を供給するだけでよいので、供給作業は極めて簡易で、精神的な疲労が加わることもない。また、供給された芋は、方向規制がなされて、高精度に重心を通る長手方向に沿って切断処理されるので、切断片の両側に適正な芽が配置される種芋を簡単に形成することができる。そして、円柱ローラ１Ａ，１Ｂの搬送機能によって、連続的に切断処理作業を進行させることができるので、高い作業処理性能を得ることができる。

以上説明したように、本発明の実施形態では、農作物を対象とした切断作業の労力軽減を図ることができると共に、簡易な被切断対象物の供給作業で高い作業性を得ることができ、しかも芋等の変形した球状の農作物を高い精度で切断処理することができる。

本発明の実施形態に係る農作物切断装置の基本原理を説明する説明図である（同図（ａ），（ｃ）は平面図、同図（ｂ）は正面図）。 本発明の更に具体的な実施形態の要部を示す説明図である（同図（ａ）が平面図、同図（ｂ）が側面図）。 本発明の実施形態に係る農作物切断処理装置を種芋切断処理装置として用いる実施例の全体構成を示した説明図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ 円柱ローラ
１Ａ_Ｏ，１Ｂ_Ｏ ローラ軸
１Ａ_Ｓ，１Ｂ_Ｓ らせん溝
１Ａ_Ｇ，１Ｂ_Ｇ，４Ｇ 歯車
Ｏ_１，Ｏ_２ 回転軸
Ｍ 被切断対象物
２，３ 軸受け
４，５ モータ
６ 回転刃
１０ 支持台
１０Ａ，１０Ｂ キャスタ
１１ 供給部
１２ 切断処理排出部
１２Ａ 安全カバー
１２Ｂ 排出口

Claims (4)

1. 同径の外径を有し外表面に摩擦面が形成された一対の円柱ローラを近接配置し、該円柱ローラを互いに逆方向且つ同じ速度で回転駆動させる回転駆動手段を備え、前記円柱ローラ上に供給された被切断対象物の方向を前記円柱ローラの回転軸に沿うように規制する方向規制手段と、
   該方向規制手段によって方向規制された前記被切断対象物を前記回転軸が基準になる切断面で切断する切断手段とを備えることを特徴とする農作物切断装置。
2. 前記一対の円柱ローラは、互いに平行で且つ共通の垂線が水平な回転軸を備えることを特徴とする請求項１に記載された農作物切断装置。
3. 前記一対の円柱ローラは、該円柱ローラの上側外表面が互いに近づく方向に回転駆動され、
   前記切断手段は、前記回転軸間の中心に該回転軸に沿って垂直に配置される回転刃を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載された農作物切断装置。
4. 前記一対の円柱ローラは、前記外表面に形成された対称方向のらせん溝によって、前記回転軸に沿った搬送経路を形成し、該搬送経路の上流側に当たる前記円柱ローラの一端側に前記被切断対象物の供給部が形成され、前記搬送経路の下流側に当たる前記円柱ローラの他端側に前記切断手段が配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された農作物切断装置。

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