JP2010221092A - 葉状農作物選別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】葉状農作物に検査装置で検出されるような傷を付けることなく確実に移動させ、検査する。
【解決手段】葉状農作物選別装置１は、大葉Ｌが積み重ねられた状態でストックされるストッカーＳと、ストッカーＳに積み重ねられた最も上に位置する大葉Ｌに噴出部から気体を噴射して大葉Ｌを浮遊状態にて懸垂保持し、無端チェーン２３に所定間隔ごとに設けられた把持機構２４まで搬送する取出装置３と、取出装置３により搬送された大葉Ｌを下方から照光し、上方からＣＣＤカメラ４２で撮影して検査する検査装置４とを備えている。噴射部は、葉身に対向する噴出孔の周囲面が、葉身の幅広部分に位置する大径噴射ンノズルと、葉身の先端側に位置する小径噴射ノズルとの２つ設けられているので、確実に、大葉Ｌを浮上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、積み重ねられた葉状農作物を一枚ずつ搬送し、大きさや良否を判定して選別する葉状農作物選別装置に関するものである。

大葉のような葉状農作物を、大きさや形状の判定、傷などの良否の判定を行って選別する従来の選別装置として、例えば、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載の葉状農作物の選別・包装システムは、葉状農作物を搬送供給する供給コンベアと、その葉状農作物を１枚ずつ取り出す取出装置と、各葉状農作物のサイズを判定する検査装置と、その判定結果に基づいて各葉状農作物を選別し、積み重ねて束とする選別ロボットと、束となった農作物を包装する自動包装機とを備えたものである。

特開２００７−３３１７８２号公報

しかし、特許文献１に記載の葉状農作物の選別・包装システムは、取出装置にて、吸着機構の吸着器を下降させ、最上面の大葉の上面に当接させて、負圧により大葉を吸着しているので、吸着器の先端が大葉に当接する際の応力により大葉を傷つけるおそれがある。また、大葉を搬送する際の吸着力により大葉が強く吸着器の先端に吸い付けられるので、これによっても大葉を傷つけるおそれがある。
傷つけられた大葉は、その後の検査で不良品と判定されるので、生産者がせっかく育てた農作物が出荷できないこととなってしまう。

そこで本発明は、葉状農作物に検査装置で検出されるような傷を付けることなく確実に移動させ、検査することができる葉状農作物選別装置を提供することを目的とする。

本発明の葉状農作物選別装置は、葉状農作物が積み重ねられた状態でストックされるストッカーと、前記ストッカーに積み重ねられた最も上に位置する葉状農作物に噴射ノズルの噴出孔から気体を噴射して該葉状農作物を浮遊状態にて懸垂保持し、所定位置まで搬送する取出装置と、前記取出装置により搬送された葉状農作物を検査する検査装置とを備えたことを特徴とする。

本発明の構成によれば、ストッカーに積み重ねた状態でストックされた葉状農作物に、取出装置が噴射ノズルの噴出孔から気体を噴射して浮遊状態にて懸垂保持し、葉状農作物を上から順次、所定位置まで搬送するので、葉状農作物を一枚ずつ非接触状態で搬送することができる。

前記噴射ノズルは、葉身の葉面に対向する噴出孔の周囲面が、葉身中心に位置する大径のものと、葉面の先端側に位置する小径のものとの２つ設けられているのが望ましい。葉身は略楕円形状や略扇形状をしているため、葉身の幅広部分に位置する大径のものと、細くなった葉面の先端側に位置する小径のものとの噴射ノズルが２つ設けられていることで、しっかりと葉身全体を保持することができる。

前記検査装置が、前記取出装置により搬送された葉状農作物が配置される光透過板と、前記光透過板の下方に配置された光源と、前記光源からの透過光を観察して葉状農作物を検査する画像処理装置とを備えていると、サイズの判定や孔が開いた不良などを画像の陰影から確実に検出できる。

前記ストッカーに、葉柄部分を一定方向に一致させてストックされ、前記取出装置により該ストッカーから所定位置まで搬送される葉状農作物であって、該葉状農作物の葉柄を挟持しつつ、水平方向に移動して前記検査装置まで搬送する保持搬送装置と、前記搬送装置が移動する方向に沿って配置され、表面に葉身を滑らせる摺動面が形成された搬送路とを備えるのが望ましい。
取出装置が搬送した葉状農作物を、保持搬送装置が葉柄を挟持して搬送路上に葉身を滑らせながら移動する。葉柄は棒状で葉身と比較して硬質なので挟持しても傷が付きにくく折れにくい。また、搬送路は葉身を滑らせるための摺動面が形成されているので、葉身を開いたままの状態で傷つけずに検査装置まで搬送することができる。

本発明の農作物選別装置の構成によれば、葉状農作物を非接触状態で一枚ずつ搬送することができるので、葉状農作物に検査装置で検出されるような傷を付けることなく確実に移動させ、検査することができる。

本発明の実施の形態に係る葉状農作物選別装置の正面図である。 図１に示す葉状農作物選別装置の平面図である。 図１に示す葉状農作物選別装置の把持機構を示す平面図である。 図１に示す葉状農作物選別装置の取出装置を示す正面図である。 図４に示す取出装置の側面図である。 図４に示す取出装置の平面図である。 図１に示す葉状農作物選別装置の検査装置を示す側面図である。

本発明の実施の形態に係る葉状農作物選別装置を図面に基づいて説明する。なお、本実施の形態では、葉状農作物として大葉（紫蘇）を例に説明する。
図１及び図２に示すように、葉状農作物選別装置１は、ストッカーＳに収納された大葉Ｌを、サイズごとに選別すると共に、規定外のものと不良のものとに選別するもので、搬送装置２と、取出装置３と、検査装置４と、アンローダー装置５と、制御装置６とを備えている。

搬送装置２は、取出装置３から取り出された大葉Ｌを、検査装置４へ移動させて検査し、アンローダー装置５へ搬送するものである。搬送装置２は、所定間隔をおいて配置された駆動スプロケット２１と従動スプロケット２２との間を無端チェーン２３が巻き掛けられている。この無端チェーン２３には、図３から図５に示すように、大葉Ｌの葉柄を挟持した状態で無端チェーン２３と共に移動する把持機構２４が、所定間隔ごとに設けられている。把持機構２４には、先端が左右方向に開閉するチャック部２４ａが設けられ、このチャック部２４ａが閉鎖状態となることで、大葉Ｌの葉柄を挟持する。

無端チェーン２３の周回方向には、大葉Ｌが摺動しながら移動する搬送路２５が設けられている。搬送路２５は、表面が葉身を滑らせる滑らかな摺動面としたテフロン（登録商標）板により形成されている。

図４から図６に示すように、取出装置３は、ストッカーＳに収納された大葉Ｌを一枚ずつ取り出して、搬送装置２の把持機構２４の位置まで搬送するものである。取出装置３は、水平移動アーム３１と、昇降シリンダ３２と、噴射部３３と、持ち上げフォーク３４とを備えている。

水平移動アーム３１は、装置に固定された基端側アーム３１ａから先端側アーム３１ｂが延びることで、噴射部３３を水平方向（ストッカーＳ方向）へ移動する。昇降シリンダ３２は、先端側アーム３１ｂに取り付けられたシリンダ部３２ａからピストン部３２ｂが上下移動することで、噴射部３３を昇降する。

噴射部３３は、圧縮空気を噴射する噴射ノズルである大径噴射ノズル３３ａと小径噴射ノズル３３ｂとを有している。大径噴射ノズル３３ａと小径噴射ノズル３３ｂとは、圧縮空気が噴射される噴射孔の孔径は同じであるが、噴射ノズルの先端面である噴出孔の周囲面は大径ノズルが直径約３０ｍｍ、小径ノズルが直径約２０ｍｍと異なっている。大径噴射ノズル３３ａ及び小径噴射ノズル３３ｂの噴出孔の周囲面は大葉の大きさや噴射量に応じて適宜決定される。
持ち上げフォーク３４は、ストッカーＳの下方に配置され、ストッカーＳの上部に設けられた透過型のセンサーＳａより積み上げられた大葉Ｌが少なくなり、センサーＳａを遮蔽しなくなったときに、制御装置６の指示により大葉Ｌを下から持ち上げて、最も上に位置する大葉ＬがセンサーＳａより高くなるようにするものである。

図７に示すように検査装置４は、照明装置４１と、ＣＣＤカメラ４２と、ブロー装置４３とを備えている。照明装置４１は、大葉Ｌが搬送され載置される光透過板である搬送路２５の下に位置し、表面に拡散シートが貼着された光透過性を有する導光板４１ａと、この導光板４１ａの周囲側面全体に配置され、導光板４１ａを照らす光源であるＬＥＤ４１ｂとから構成されている。検査装置４に位置する搬送路２５は、照明装置４１からの光を透過させるために透明に形成されている。照明装置４１は、導光板４１ａの側面からＬＥＤ４１ｂが照光することで面光源として機能する。

ＣＣＤカメラ４２は、照明装置４１からの透過光を撮影して映像信号として制御装置６へ出力する。制御装置６では、映像信号に基づいてサイズの判定と良否の判定を判定手段により行う。本実施の形態では、このＣＣＤカメラ４２と制御装置６の判定手段とにより画像処理装置が構成される。ブロー装置４３は、照明装置４１上の大葉Ｌに向けた圧縮空気を噴射する機能を備えている。

図２に示すアンローダー装置５は、サイズ別に設けられている。アンローダー装置５は、検査装置４の検査結果に基づいて搬送装置２により搬送された大葉Ｌをそれぞれピックアップして選別する。そのピックアップは、アンローダー装置５のテーブル５１に設けられた平行で、かつ等間隔のスリット５２から板状体を上昇させて、テーブル５１の基端に位置する大葉Ｌを持ち上げてピックアップし、その状態で板状体を搬送路２５から離れる方向へスライドさせ、スリット５２内へ収納することで、大葉Ｌをテーブル５１の先端方向へ移動させる。これを順次繰り返すことにより、サイズごとの大葉Ｌをテーブル５１の先端部分に積み上げることができる。

制御装置６は、葉状農作物選別装置１全体を統括制御するもので、搬送装置２を制御する搬送制御手段と、取出装置３を制御する取出制御手段と、検査装置４による検査の判定を行う判定手段と、アンローダー装置５の送り操作を制御するアンローダー制御手段とを含むものである。

以上のように構成された本発明の実施の形態に係る葉状農作物選別装置の動作及び使用状態を、図面に基づいて説明する。

まず、図４及び図５に示すように、ストッカーＳに全ての大葉Ｌの葉柄部分を、取出装置３へ向けてストックする。大葉Ｌを収納したストッカーＳを載置台３５へ配置して、ロックシリンダー３６によりストッカーＳを固定する。

図示しない操作盤を操作して葉状農作物選別装置１を始動する。始動は、まず制御装置６の搬送制御手段が、図２に示す駆動スプロケット２１を回転させることで、無端チェーン２３を周回させる。次に、制御装置６の取出制御手段が、図５に示す水平移動アーム３１の先端側アーム３１ｂを延ばし、噴射部３３をストッカーＳ上に位置させる。噴射部３３がストッカーＳ上に位置したら昇降シリンダ３２のピストン部３２ｂを降下させる。噴射部３３がストッカーＳに収納された大葉Ｌの直上に位置すると、噴射部３３の大径噴射ノズル３３ａは大葉Ｌの葉身面中心に位置する。また、小径噴射ノズル３３ｂは、葉柄側とは反対側となる葉身の先端側に位置する。

大葉Ｌは、大径噴射ノズル３３ａ及び小径噴射ノズル３３ｂのそれぞれの噴出孔から圧縮空気が噴射されることによるベルヌーイ効果により、一枚だけ浮上する。制御装置６の取出制御手段は、大葉Ｌを浮遊状態にて懸垂保持した状態で、先端側アーム３１ｂを退出させると共に、昇降シリンダ３２のピストン部３２ｂを更に降下させて、把持機構２４が位置する搬送路２５まで、大葉Ｌを移動する。取出装置３は、圧縮空気が噴射されることによるベルヌーイ効果により大葉Ｌを移動させているので、葉身を開いたままの状態で移動させることができる。

移動した大葉Ｌの葉柄が把持機構２４の開放状態のチャック部２４ａに位置することで、制御装置６の搬送制御手段がチャック部２４ａを閉じる。チャック部２４ａが閉じることでしっかりと葉柄が保持された大葉Ｌは、無端チェーン２３の周回と共に、葉身を開いたままの状態で検査装置４へ向かう。

大葉Ｌが把持機構２４によって移動する搬送路２５は、表面が葉身を滑らせる滑らかな摺動面なので、葉身を開いたままの状態で傷つけずに検査装置４まで搬送することができる。また、葉柄は棒状で葉身と比較して硬質なので把持機構２４のチャック部２４ａでしっかりと保持しても、傷が付きにくく折れにくい。従って、葉身を開いたままの状態を維持したまま検査装置４まで搬送することができる。

検査装置４では、図７に示すように、透明な搬送路２５を介して照明装置４１上に位置した大葉Ｌを、上方からＣＣＤカメラ４２で撮影する。撮影した映像信号は制御装置６へ送られ、制御装置６の判定手段により透過光を観察してサイズや良否が判定される。

大葉Ｌのサイズを判定するには、なるべくＣＣＤカメラ４２が真上に位置するのが全体の大きさを正確に把握する上では望ましい。大葉Ｌを照光する照明が大葉Ｌの真上に位置すると、ＣＣＤカメラ４２が斜めに配置されることになる。ＣＣＤカメラ４２を大葉Ｌの真上に配置すると照明が斜め方向から照光することになる。

斜め方向から照光すると葉脈により葉身に影ができ、傷や虫食いなどによる孔と誤認するおそれがある。検査装置４では、照明装置４１が大葉Ｌの下面から照光して透過光により検査することで、ＣＣＤカメラ４２を大葉Ｌの真上に配置することができるので、サイズと、傷や孔とを画像の陰影から正確に判定することができる。

取出装置３が、大葉Ｌをベルヌーイ効果により葉身を開いたままの状態で、移動させ、搬送装置２がそのままの状態で検査装置４へ搬送するが、搬送路２５上を摺動しながら移動するうちに、葉身の端部が曲がることがある。しかし、検査装置４には、圧縮空気を噴射して葉身を広げるブロー装置４３が設けられているので、照明装置４１の上に位置する搬送路２５上に、大葉Ｌの曲がった端部を広げて葉身全体を平らな状態とすることができる。従って、多少、搬送中に葉身の端部が丸まったとしても大葉Ｌの正確なサイズや良否を判定することができる。

図２に示すように、検査装置４により検査が終了した大葉Ｌは、無端チェーン２３と共に周回する把持機構２４に伴って、従動スプロケット２２の周囲に沿って回り、アンローダー装置５へ向かう。

制御装置６は、判定した３種類のサイズ、「大」・「中」・「小」と、規定外のものと、不良のものとに応じて、把持機構２４のチャック部２４ａを開放して大葉Ｌを放置する。例えば、まず、傷がある大葉Ｌは最初に搬送路２５に設けられた開閉部を開放して落下させる。次に、制御装置６は、選別に該当するアンローダー装置５の位置で、アンローダー装置５は、搬送路２５上に放置された大葉Ｌをピックアップしてテーブル５１上へ移動させる。また、不良と判定された大葉Ｌについては、搬送路２５に設けられた開閉部を開放して落下させる。

このような選別動作を繰り返すことで、ストッカーＳにストックされた大葉Ｌの量が少なくなり、ストッカーＳの上部に設けられたセンサーＳａより積み上げ高さが低くなった場合には、制御装置６は持ち上げフォーク３４を上昇させて、最も上に位置する大葉Ｌの高さをセンサーＳａ以上となるようにする。そうすることで、大葉Ｌを、取出装置３の噴射部３３から噴射される圧縮空気が充分到達して浮上させることができる程度の高さまで持ち上げることができる。

このように本実施の形態に係る葉状農作物選別装置１によれば、ストッカーＳに積み重ねた状態でストックされた大葉Ｌに、取出装置３が大径噴射ノズル３３ａ及び小径噴射ノズル３３ｂの噴出孔から気体を噴射して浮遊状態にて懸垂保持し、大葉Ｌを上から順次、把持機構２４の位置まで搬送するので、大葉Ｌを非接触状態で一枚ずつ搬送することができる。従って、葉状農作物選別装置１は、大葉Ｌに検査装置４で検出されるような傷を付けることなく確実に移動させることができる。

また、噴射部３３として、大径噴射ノズル３３ａ及び小径噴射ノズル３３ｂを備えているので、略楕円形状や略扇形状をした葉身の先端が垂れ下がることなく、しっかりと保持することができる。また、大径噴射ノズル３３ａ及び小径噴射ノズル３３ｂが、葉柄から葉身の先端方向に並べて配置されていることにより、噴出孔の周囲面を充分確保することができるので、ベルヌーイ効果を得るのに十分な面積を確保することができる。

また、検査装置４が、取出装置３により搬送された大葉Ｌが配置される光透過性を有する搬送路２５と、搬送路２５の下方に配置された照明装置４１と、照明装置４１からの透過光を上方から撮影するＣＣＤカメラ４２と、ＣＣＤカメラ４２からの映像信号を観察して大葉Ｌを検査する制御装置６の判定手段とを備えているので、サイズの判定や孔が開いた不良などを画像の陰影から確実に検出できる。

なお、本実施の形態の葉状農作物選別装置１では、取出装置３として噴射部３３が、大径噴射ノズル３３ａと小径噴射ノズル３３ｂとの２つを備えているが、大径噴射ノズル３３ａのみで、噴射力が充分であったり、大葉Ｌが小さかったりして、大葉Ｌを浮上させ、搬送するのに十分であれば、小径噴射ノズル３３ｂを省略した噴射部としてもよい。そうすることで噴射部を廉価なものとすることができる。

本発明は、大葉などのしわや傷が付きやすい葉状農作物を、サイズの判定や良否の判定を行う葉状農作物選別装置に好適である。

１ 葉状農作物選別装置
２ 搬送装置
２１ 駆動スプロケット
２２ 従動スプロケット
２３ 無端チェーン
２４ 把持機構
２４ａ チャック部
２５ 搬送路
３ 取出装置
３１ 水平移動アーム
３１ａ 基端側アーム
３１ｂ 先端側アーム
３２ 昇降シリンダ
３２ａ シリンダ部
３２ｂ ピストン部
３３ 噴射部
３３ａ 大径噴射ノズル
３３ｂ 小径噴射ノズル
３４ 持ち上げフォーク
３５ 載置台
３６ ロックシリンダー
４ 検査装置
４１ 照明装置
４１ａ 導光板
４１ｂ ＬＥＤ
４２ ＣＣＤカメラ
４３ ブロー装置
５ アンローダー装置
５１ テーブル
５２ スリット
６ 制御装置
Ｌ 大葉
Ｓ ストッカー
Ｓａ センサー

Claims (4)

1. 葉状農作物が積み重ねられた状態でストックされるストッカーと、
   前記ストッカーに積み重ねられた最も上に位置する葉状農作物に噴射ノズルの噴出孔から気体を噴射して該葉状農作物を浮遊状態にて懸垂保持し、所定位置まで搬送する取出装置と、
   前記取出装置により搬送された葉状農作物を検査する検査装置とを備えたことを特徴とする葉状農作物選別装置。
2. 前記噴射ノズルは、葉身に対向する噴出孔の周囲面が、葉身の幅広部分に位置する大径のものと、葉身の先端側に位置する小径のものとの２つ設けられている請求項１記載の葉状農作物選別装置。
3. 前記検査装置は、
   前記取出装置により搬送された葉状農作物が配置される光透過板と、
   前記光透過板の下方に配置された光源と、
   前記光源からの透過光を観察して葉状農作物を検査する画像処理装置とを備えた請求項１または２記載の葉状農作物選別装置。
4. 前記ストッカーに、葉柄部分を一定方向に一致させてストックされ、前記取出装置により該ストッカーから所定位置まで搬送される葉状農作物であって、該葉状農作物の葉柄を挟持しつつ、水平方向に移動して前記検査装置まで搬送する搬送装置と、
   前記搬送装置が移動する方向に沿って配置され、表面に葉身を滑らせる摺動面が形成された搬送路とを備えた請求項１から３のいずれかの項に記載の葉状農作物選別装置。

Images