JP2008079520A - 農作物の収穫装置又は調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ネットを利用した農作物の栽培において、農作物の収穫・調整作業を簡便且つ正確に行うことのできる農作物収穫機を提供する。
【解決手段】走行機体１０上にネット巻き取り機構１５、スプロケット１１〜１３、根部切除機構１６、及び茎葉部切除機構１９を設け、機体１０の前進に伴って土壌中に埋設されたネット３０を引き上げることで該ネットに固定された農作物を収穫し、該ネット３０を機体１０上で搬送する過程で農作物から茎葉部４２及び根部４１を切除する。このとき、機体１０の後方からネット３０を引き上げることで、ネット３０の引き上げ角度を９０°以上としてネットに掛かる応力を低減できると共に、ネット３０が上下反転された状態で搬送されることになるため、農作物がネット３０の下面から垂下した状態となり姿勢が安定する。その結果、切断位置が一定となり品質の安定化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、農作物、特にラッキョウ等の鱗茎菜や葉ネギ等の収穫・調整作業を大幅に省力化することのできる農作物の収穫装置又は調整装置に関する。

鱗茎菜、中でもラッキョウの栽培期間は概ね半年に亘るが、植え付け、栽培管理、収穫、調整作業等の一連の行程において、収穫と調整作業の占める割合が全作業時間の概ね２／３を占めている。更に、この収穫・調整作業は栽培期間の最後の時期に集中するため、農家一軒当たりの生産量を制限する最大の要因になっており、旧来より収穫・調整作業の省力化が強く望まれている。

調整作業とは、主に収穫された農作物から根及び／又は茎葉を切除する作業であり、旧来は刃物を固定した冶具を使用し、作業者が対象物を刃物に押し当てて切除するなど、人力による作業が行われていた。

しかし、近年農家の高齢化や作業者不足から農作業の省力化に対する要望が強くなっており、移植機、収穫機、調整機等の省力化機器が開発・販売されている。例えば、特許文献１には、「ラッキョウ移植機」に関する記載がある。また、特許文献２には「鱗茎菜類調製機」に関する記載がある。

しかし、上記のような省力化機器を用いた場合であっても、最も手間の掛かる調整作業においては、処理対象物を一塊ずつ手動で調整機に供給する必要があり、習熟した作業者が手作業で調整を行う場合に比べて、同等もしくはそれよりも劣る結果しか得られなかった。また、形状の一定しない対象物を正確に固定することは困難であったため、根や茎葉の切断位置が一定せず、安定した品質が得られないという問題があった。また、更に、刃物やチェーンなどの人体に危害を与えるおそれのある機械要素が人体に近接して配置されるなどの安全上の問題も指摘されていた。このため、従来の調整装置の多くが普及するに至っておらず、殆どの農家で旧来通り人手による調整作業が行われていた。

そこで本願発明者らは、このような最も労力を要する収穫及び調整作業を大幅に省力化するべく、土中にネットを埋設してその上に農作物を植え付けて栽培し、伸長した根によってネット面に固定された農作物を該ネットごと引き上げて収穫及び調整する方法を既に提案している（特願2005-194514）。

当該方法をラッキョウの栽培に適用する場合、まず、図１２に示すように、土壌中にネット３０を敷設し、その上に種ラッキョウを植え付けて生育させる。このとき、鱗茎４０から伸長した根４１はネット３０の目を通過して地中に広がるが、分球・生育した鱗茎部４０はネット３０の目を通過できないため、図１３に示すように、ネット３０の下面にはラッキョウの根部４１が、上面には鱗茎部４０が位置した状態となる。生育したラッキョウは自身の根４１によってネット３０に固定されるため、ネット３０を土壌から引き上げることで容易に収穫することができる。収穫されたラッキョウは、図１４に示すように、ネット３０に固定された状態のままで調整装置に導入され、ネット面から所定の距離離れた位置に設けられた回転刃５１、５２によって鱗茎部４０から茎葉部４２及び根部４１が切除される。

このように、ネットを利用した農作物の栽培、収穫、調整方法によれば、ネット上に固定された多数の農作物に対して一度に収穫及び調整作業を行うことができるため、従来のように一株ずつ収穫・調整を行う場合に比べて作業者の負担を大幅に低減させることができる。また、上記調整装置によれば、根部及び／又は茎葉部を切除する際に、ネット面を基準として所定の距離離れた位置で切断を行うため、画像処理装置などの複雑で高価な設備を使用することなく、正確且つ高速な処理を行うことが可能となる。

特開平08-000012号公報 特開2002-247974号公報

本発明が解決しようとする課題は、上記のようなネットを利用した農作物の栽培において、農作物の収穫作業又は調整作業を一層簡便且つ正確に行うことのできる農作物の収穫装置又は調整装置を提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明の第１の態様に係る農作物の調整装置は、
a)ネット上で栽培され、該ネットに固定された状態で収穫された農作物の根部及び／又は茎葉部を、該ネット面から所定の距離だけ離れた位置で切除する切除手段と、
b)前記農作物を該ネットごと前記切除手段に連続的に導入する導入手段と、
を有し、
前記導入手段が、前記農作物の根部がネットの上方に位置するようネットの上下を反転させた状態で該ネット及び農作物を切除手段へ導入することを特徴としている。

ここで、上記切除手段はネット面のどちらか一方の側のみに設けてもよく、あるいはネット面の両側に設けてもよい。農作物の根部を切除する場合には、上記切除手段をネットの上面側（即ち、農作物の根部が存在する側）に設け、茎葉部を切除する場合には、ネット面の下面側（即ち、農作物の茎葉部が存在する側）に設ける。なお、根部を切除するための切除手段はネットの下面側に設けることもできる。

上記課題を解決するために成された本発明の第２の態様に係る農作物の収穫装置は、土壌中に敷設されたネット上で栽培され、該ネット上に固定された農作物を収穫するための農作物収穫装置であって、
a)走行手段を備えた機体と、
b)前記機体の走行に伴って前記ネットを土中から引き上げるネット引き上げ手段と、
を有することを特徴としている。

ここで、上記走行手段はタイヤや無限軌道等を意味し、機体は自力走行可能なものであってもよく、トラクター等の既存の農業機械に牽引されるものであってもよい。

また、上記収穫装置において、ネット引き上げ手段は、上記機体の進行方向後方側から上記ネットを引き上げるものとすることが望ましい。

更に、本発明に係る農作物の収穫装置は、上記機体上に上述の農作物調整装置を備えたものとし、土中から引き上げられたネットに固定された農作物を、該農作物調整装置によって調整するものとするとより望ましい。なお、この場合には、ネット引き上げ手段とネット導入手段は必ずしも個別に設ける必要はなく、ネット引き上げ手段がネット導入手段を兼ねるものとしてもよい。

上記構成を有する本発明の第１の態様に係る農作物調整装置によれば、ネットの上下が反転された状態で該ネット及び農作物が上記切除手段に導入される。これにより、農作物の本体（根部以外の部分）がネットから垂下した状態となり、重心位置がネットより低くなって農作物の姿勢が安定する。その結果、根部や茎葉部の切除位置を一定に保つことができ、品質の安定性を一層向上させることができる。

また、本発明の第２の態様に係る農産物収穫装置によれば、走行手段による機体の進行に伴って、土壌中に埋設されたネット及び該ネットに固定された農作物を自動的に土中から引き上げることができ、農作物の収穫作業を大幅に省力化することができる。

このような農作物収穫装置において、機体の進行方向後方からネットを引き上げる構成とした場合、ネットをその末端部から順に引き上げながら機体をネットの敷設方向に向かって走行させることにより、ネットと地表が成す角度を９０°以上とすることができるため、ネットに掛かる応力を低減することが可能となる。このため、鋤などの掘り上げ機構を併用することなくネットを引き上げるだけで収穫作業を行うことが可能となる。

更に、上述のように、前記農作物収穫装置に本発明の第１の態様に係る農作物の調整装置を付設した構成とすることにより、農作物の収穫と調整を並行して行うことができ、収穫及び調整作業に要する時間を短縮して作業者の負担を一層低減することができる。

以下、本発明に係る農作物の収穫・調整装置について実施例を用いて説明する。

図１に本発明に係る農作物収穫機の概略構成を示す。本実施例の農作物収穫機は、タイヤ２０、２１及びタイヤ２０、２１を駆動するための駆動機構（図示略）を備えた走行機体１０上に、ネット３０の引き上げ及び農作物の調整を行うための機構を設けたものであり、圃場を自走しながら農作物の収穫及び調整を一度に行うことのできるものである。なお、以下、収穫機の進行方向（図１の左方向）を前方として前後左右を定義する。

本実施例の農作物収穫機は、機体１０の後部からネット３０の引き上げを行うことを特徴としている。このような構成とする目的は、第１に、引き上げたネット３０を反転させて農作物の姿勢を安定させることであり、第２に、ネット３０を土中から引き上げる際の応力を低減することである。

まず、上記第１の目的について説明する。例えば、本実施例とは逆に機体１０の前方からネット３０を引き上げる構成とした場合、該ネット３０は、上面に農作物の本体（鱗茎部や茎葉部などの根部以外の部分）が位置した状態で機体１０上を搬送されることになる。この場合、農作物の重心位置がネット３０よりも高くなるため、振動などによって農作物が倒れるなどして姿勢が安定せず、正確な切断を行うことが困難になる。これに対し、本実施例のように機体１０の後方からネット３０を引き上げる構成とした場合、図１に示すようにネット３０はその上下が反転された状態で機体１０上を搬送される。このため、農作物の本体がネット３０から垂下した状態となるためネット３０に対して物理的に安定した位置となり、その姿勢が安定する。これは、特に葉ネギのように茎葉部が長い農作物の場合に顕著であり、このような農作物は茎葉部がネット３０の上面に位置する状態で安定に搬送及び切断することは困難であるため、本実施例のようなネット反転方式とすることが望ましい。

次に、上記第２の目的について説明する。本実施例とは逆に機体１０の前方からネット３０を引き上げる構成とした場合であっても、農作物の収穫を行うことは可能であるが、その場合には、引き上げ時にネット３０と地表の成す角度が９０°以下となりやすい。９０°より小さな角度でネット３０を引き上げる場合、一番手前にある農作物を大地から引きはがす力をＦとし、ネット３０と地表との成す角をθとすると、ネット３０に掛かる応力は、粗く近似するとＦ／ｓｉｎ（θ／２）となる。例えば、θを６０°とすると計算上の応力は２Ｆとなるが、収穫対象物の生育状態や土質等の影響により、実際はこの数倍になる。このため、一般的な強度のネット３０の場合には、単にネット３０を引き上げるだけでは収穫が困難となり、別途鋤などの掘り上げ機構を併用して収穫対象物を掘り起こしながらネット３０を引き上げる必要が生じる。一方、本実施例の農作物収穫機のように機体１０の後方からネット３０を引き上げる方式とすれば、ネット３０と地表の成す角を９０°以上とすることができるため、ネット３０に掛かる応力は概ねＦで済み、鋤などの掘り上げ機構を併用することなく、ネット３０を引き上げるだけで収穫作業を行うことが可能となる。なお、機体１０の後方からネット３０を引き上げる構成とした場合であっても農作物の土壌への固着力が弱い場合にはネットと地表の成す角度が９０°以下になることがあり得る。この場合でも、ネットに掛かる応力が十分に小さければ特に問題はないが、より確実な収穫が行えるよう、農作物の土壌への固着力に応じて機体１０の走行速度を適切に調節できる構成とすることが望ましい。このような走行速度の調節はユーザが適宜手動で行うようにしてもよいが、ネット３０と地表の成す角度を検知する機構を設け、その検知結果に応じて機体１０の走行速度が自動的に調節されるようにするとより望ましい。

機体１０の上部には引き上げたネット３０を巻き取るためのネット巻き取り機構１５が設けられており、該ネット巻き取り機構１５は、スリップリングなどの巻き取りトルク調整機能又はネット３０の張力を検出して巻き取り動作を調節する機能を備えている。収穫調整作業を開始するにあたり、作業者はネット３０の先端をスプロケット１１、１２、１３を経てネット巻き取り機構１５に接続する。図６（ａ）にスプロケット１１、１２、１３の構成を、図６（ｂ）にスプロケット１２とネット３０の係合状態を示す斜視図を示す。なお、スプロケット１２から巻き取り機構１５までの長さに相当する該ネット３０先端の部分には、農作物があっても調整作業を行うことができず、更に、ネット巻き取り機構１５に該農作物が巻き込まれる等の不都合が生じるため、人力により農作物を除去しておくか、あるいは、植え付け時に予めネット３０の端部を前記長さの分だけ丸めて埋めておく必要がある。

続いて、巻き取り機構１５によりネット３０を巻き取らせながら機体１０を前進させると、ネット３０が地中から引き上げられ、これに伴って該ネット３０に固定された状態の農作物が収穫される。収穫された農作物はネット３０ごと機体１０上を搬送され、該機体１０上に設けられた茎葉部切除機構１９及び根部切除機構１６に導入される。該茎葉部切除機構１９及び根部切除機構１６は、いずれも、図７に示すように、１枚の回転刃１６ａ、１９ａと、電気モータや油圧モータ等のモータ、又はエンジン及びチェーン、ベルト、ギヤ等の伝動機構から成る回転駆動源１６ｂ、１９ｂで構成される。回転刃１６ａ、１９ａは、少なくとも切断対象物より大きな直径を有するものとし、望ましくは切断対象物の２倍程度の直径を有するものとする。これらの茎葉部切除機構１９及び根部切除機構１６は、ネット面から所定の距離離れた位置に、回転刃１６ａ、１９ａがネット面と略平行になるよう配置される。なお、根部及び茎葉部の切断位置をユーザが調節することができるよう、茎葉部切除機構１９及び根部切除機構１６は、ネット面に対して上下に位置調節できるようにすることが望ましい。

上述のように、土中から引き上げられ、ネット３０ごと上下に反転された状態で搬送された農作物は、まず、ネット面の下方に設けられた茎葉部切除機構１９によって茎葉部４２を切除され、切除された茎葉部４２が茎葉部切除機構１９の下方に設けられた茎葉部収容箱１８に収容される。なお、茎葉部収容箱１８を設けず、切除された茎葉部４２はそのまま排出する構成とすることもできる。

茎葉部切除機構１９により茎葉部４２を切除された農作物は、続いて、ネット面の上方に設けられた根部切除機構１６によって根部４１を切除される。農作物はネット３０の目を通過した根部４１によってネット３０に保持されているため、根部４１を切除されるとその保持力が失われ、ネット３０から落下して調整品収容箱１７に収容される。なお、調整の完了した農作物をより確実にネット３０から分離させるため、ネット３０の進行方向に棒状の分離機構１４を設け、該農作物のネットへの随伴移動を妨げるようにすることがより望ましい。

なお、茎葉部４２の除去はスプロケット１１とスプロケット１２の間の引き上げ部で行う構成とすることも可能であるが、より姿勢の安定するスプロケット１２とスプロケット１３の間の水平搬送部で実施する方が望ましい。

本実施例の収穫機は、農作物を全草状態（茎葉部４２＋鱗茎部４０＋根部４１）で収穫した後に、走行機体１０上で茎葉部４２及び根部４１の切除を行う方式としたが、この他に、予め収穫前の農作物から茎葉部４２を切除する方式とすることもできる。以下、このような収穫機の実施例について説明する。

本実施例の収穫機は、上記茎葉部切除機構１９及び根部切除機構１６に加えて、収穫前の農作物から茎葉部４２を切除するための収穫前茎葉部切除機構２２を別途設けたものである（図２）。なお、実施例１のものと同一又は対応する構成については同一符号を付し適宜説明を省略する。収穫前茎葉部切除機構２２は、上述の茎葉部切除機構１９及び根部切除機構１６と同様に回転刃及び回転駆動部から成り、機体１０下部のネット３０の引き上げ位置よりも前方に配設され、機体１０の前進に伴って地表面から所定の距離離れた位置で農作物の茎葉部４２を切除する。これにより、茎葉部４２を収穫に先立って粗く切除しておくことができ、収穫時に長い茎葉部４２が絡み合ったり、収穫時に落下する土砂が堆積してネット３０を引き上げる荷重が増大したりするなどの不具合を防止することができる。更に、このような荷重の増大や茎葉部４２が絡み合うことにより農作物とネット３０との固定が緩んだり、農作物がネット３０から脱落するなどの不具合の発生を防止することもできる。

茎葉部４２を粗く切除された状態で収穫された農作物は、機体１０上に設けられた茎葉部切除機構１９によってネット面を基準にして茎葉部４２が精密に切除され、続いて、後段の根部切除機構１６により根部４１を切除される。なお、本実施例の収穫機では、ネット３０の下面側に根部切除機構１６が設けられており、農作物本体により近い側で根部４１を切除することができる。また、ネット３０の下面側で根部４１を切除することにより、調整の済んだ農作物を確実にネット３０から離脱させることができるため、実施例１のような分離機構１４を設ける必要がない。但し、この場合、切除した根部がネット３０に絡んで離脱しにくいため、回転するブラシ等から成る根部除去機構２３を設ける必要がある。

なお、図３に示すように、本実施例の収穫機において、機体１０上に茎葉部切除機構１９を設けず、収穫前茎葉部切除機構２２によって収穫前に茎葉部４２の精密な切除を行う構成としてもよい。

図４は、根部切除機構１６のみを備えた収穫機の例を示す概略構成図である。葉ネギ等の全茎葉部４２を収穫対象とする農作物（図５（ｂ）参照）の場合、茎葉部４２の切除を行う必要はないため、このような収穫機を好適に用いることができる。また、本実施例の収穫機をラッキョウ等の根部４１及び茎葉部４２の除去が必要な農作物（図５（ａ）参照）に適用する場合には、収穫作業を開始する前に、予め鎌やエンジン式の刈り払い機等を用いて作業者が農作物の茎葉部４２を切除しておく。

以上、実施例を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で適宜変更が許容されるものである。例えば、上記根部切除機構１６、茎葉部切除機構１９、又は収穫前茎葉部切除機構２２の形状は図７に示したもののほか、例えば、図８に示すように、それぞれ回転刃１６ａ、１９ａと回転駆動部１６ｂ、１９ｂを有する左右一対の切除機構から構成されるものとしてもよい。この場合、２枚の回転刃の軸間距離は概ね切断対象物と同程度とする必要がある。このような構成とすることにより、切断対象物が回転刃から逃げず、１つの回転刃と１つの回転駆動部から成るものに比べて高効率且つ正確な切断を行うことができる。

また、根部切除機構１６、茎葉部切除機構１９、又は収穫前茎葉部切除機構２２の前段に、茎葉部４２や根部４１の切断位置を正確にするためのセンタリング機構を設けた構成とすることもできる。図９はこのようなセンタリング機構の一例であり、回動可能に保持された左右一対の円板２４ａ、２４ｂから成り、農作物の茎葉部４２や根部４１をこれらの円板２４ａ、２４ｂの間に通過させることで該茎葉部４２や根部４１を中心に集めることができる。また、図１０はセンタリング機構の別の例であり、２つのプーリー２６、２７又はスプロケット及び両者の間に巻回された環状のベルト２５又はチェーンから成る左右一対のガイド部材から成り、農産物の茎葉部４２や根部４１を対向する２つのベルト２５ａ、２５ｂ又はチェーンの間に通過させることで該茎葉部４２や根部４１を中心に集めるものである。このようなセンタリング機構を回転刃の前段に設けることにより、小型の回転刃を１枚のみ有する場合でも調整を行うことが可能となり、更に、切断対象物が回転刃から逃げることがないため、切断位置が均一になるという効果を奏する。なお、図７〜１０では、回転刃を最も簡単な円板型のものとしたが、多角形刃や周囲が鋸歯状や波形となっているものを使用すれば、より効率よく切断を行うことができる。

なお、ネット３０として十分な引っ張り強度を有するものを使用した場合には、ネット３０を引き上げるだけで農作物を収穫することができるが、不織布や引っ張り強度の不十分なネットを使用した場合には、収穫中にネット３０が破損するおそれがある。そのため、このような場合には、一般に鱗茎菜や根菜類の収穫時に行われる浮かし掘りのように、収穫対象物の下に鋤状の金具を差し入れ、振動を与えたり掘り起こしたりする動作を併用しつつネット３０の引き上げを行う構成とすることが望ましい。

更に、上記実施例の収穫機において、一台の走行機体１０上に、根部切除機構１６や茎葉部切除機構１９を複数セット設けた構成とし、一度に複数条分の収穫・調整作業を行うことが可能な構成としてもよい。これにより農作物の収穫・調整作業を更に効率化することが可能となる。

また、上記実施例では、調整装置を収穫機の一部として構築し、一台の装置で農作物の収穫と調整の両方を行うことのできる構成としたが、収穫装置と調整装置とを別体として構築し、収穫装置によって圃場から引け上げられたネット３０及び農作物を、他所に設置した調整装置に導入して調整作業を行うようにしてもよい。図１１にこのような調整装置の一例を示す。なお、この場合も切断位置を安定させるため、ネット３０を上下反転させた状態で搬送する構成とする。

本発明の第１の実施例に係る農作物収穫装置を示す概略構成図。 本発明の第２の実施例に係る農作物収穫装置を示す概略構成図。 同実施例に係る農作物収穫装置の別の構成例を示す概略構成図。 本発明の第３の実施例に係る農作物収穫装置を示す概略構成図。 調整後の農作物の形態を示す図であり、(a)は根部及び茎葉部を切除したラッキョウを示し、(b)は根部を切除した葉ネギを示す。 上記実施例の収穫機に係るスプロケットを示す図であり、(a)は側面図、(b)はスプロケットとネットの係合状態を示す斜視図である。 上記実施例に係る根部切除機構及び茎葉部切除機構の構成を示す図であり、(a)は側面図、(b)は上面図である。 上記根部切除機構及び茎葉部切除機構の別の構成を示す図であり、(a)は側面図、(b)は上面図である。 センタリング機構の一例を示す斜視図。 センタリング機構の別の例を示す斜視図。 本発明に係る調整装置の一例を示す概略構成図。 ネットを利用した農作物の栽培、収穫、調整方法を説明する図であり、ネット上に種ラッキョウを植え付けた直後の畝を示す短手方向断面図。 上記種ラッキョウが生育した状態を示す図であり、(a)は畝の短手方向断面図、(b)は長手方向断面図である。 上記ネットを利用した農作物の栽培、収穫、調整方法に用いられる調整装置の構成及び該調整装置を用いたラッキョウの調整方法を説明する図。

符号の説明

１０…走行機体
１１、１２、１３…スプロケット
１４…分離機構
１５…ネット巻き取り機構
１６…根部切除機構
１９…茎葉部切除機構
２０、２１…タイヤ
２２…収穫前茎葉部切除機構
２３…根部除去機構
３０…ネット
４０…鱗茎部
４１…根部
４２…茎葉部

Claims (6)

1. a)ネット上で栽培され、該ネットに固定された状態で収穫された農作物の根部及び／又は茎葉部を、該ネット面から所定の距離だけ離れた位置で切除する切除手段と、
   b)前記農作物を該ネットごと前記切除手段に連続的に導入する導入手段と、
   を有し、
   前記導入手段が、前記農作物の根部がネットの上方に位置するようネットの上下を反転させた状態で該ネット及び農作物を切除手段へ導入することを特徴とする農作物調整装置。
2. 土壌中に敷設されたネット上で栽培され、該ネット上に固定された農作物を収穫するための農作物収穫装置であって、
   a)走行手段を備えた機体と、
   b)前記機体の走行に伴って前記ネットを土中から引き上げるネット引き上げ手段と、
   を有することを特徴とする農作物収穫装置。
3. 上記ネット引き上げ手段が、上記機体の進行方向後方側からネットを引き上げるものであることを特徴とする請求項２に記載の農作物収穫装置。
4. 上記ネット引き上げ手段が、上記ネットを地表に対して９０°以上の角度を成す方向に牽引することにより該ネットを土中から引き上げるものであることを特徴とする請求項２又は３に記載の農作物収穫装置。
5. 更に、
   c)機体の走行に伴って収穫前の農作物から茎葉部を切除する収穫前茎葉部切除手段、
   を有することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の農作物の収穫装置。
6. 上記機体上に請求項１に記載の農作物調整装置を備え、土中から引き上げられたネットに固定された農作物を該農作物調整装置によって調整することを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の農作物収穫装置。

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