JP2015023852A - 農作物拾い上げ機 - Google Patents

Abstract

【課題】 畑表土上の農作物を拾い上げる際に表皮の傷つきや皮剥けを防止できる低コストの農作物拾い上げ機を提供する。【解決手段】 走行機体１に前側が下向きに傾斜する拾い上げコンベヤ２を設け、その前部上方に軟質の長い弾性体３１を中間で丸く折り返して回転体３２に取り付けた拾い上げ補助装置３を設ける。拾い上げコンベヤ２の前端部の一部を土中に埋入して走行すると、弾性体３１が農作物Ｐの形状に沿って変形して面接触しながら回動し、その摩擦による推進力で農作物Ｐが乗り移りの抵抗に対抗して畑Ａの表土上から拾い上げコンベヤ２へ円滑に移行する。したがって、従来技術の板状の弾性体で強制的に掻き込む方法と比較して農作物Ｐの表皮が傷つきにくい。また、回転体３２が１軸で簡易な構造であるから、従来技術の２軸と比較して低コストで製作できる。【選択図】 図１

Description

本発明は、畑の表土上に掘り上げて一定時間風乾した農作物を機械的に拾い上げて収穫できるようにする農作物拾い上げ機に関し、詳しくは、農作物を拾い上げる際に表皮の傷つきや皮剥けを防止するための技術に関する。

従来の農作物拾い上げ機には、畑表土上の農作物を搬送コンベヤに確実に載せることができるように掻き込み装置を設けたものが知られており、その技術が特許文献１〜３に開示されている。特許文献１，２記載の技術は、ある程度の厚みと剛性を有する弾性体の下端で畑表土上の農作物を搬送コンベヤに押しやる構造を特徴としている。特許文献３記載の技術は、弛ませた弾性体の両端をエンドレスチェーンに固定し、この弾性体の面で農作物を搬送コンベヤに押し付ける構造を特徴としている。

ところで、特許文献１，２記載の技術では、弾性体は変形可能な材質ではあるが、掘り上げて間もない農作物の柔らかい表皮に物理的な力を加えて搬送コンベヤに促すので、農作物の表皮が剥けて傷をつけるという欠点があった。また、特許文献３記載の技術では、弾性体の面との接触によって農作物へのダメージは少ないが、２軸でエンドレスチェーンを構成するから部品数が多く、しかも弛ませた弾性体の両端をそれぞれ別個にチェーンに固定するから製作コストが高くなっていた。

特開２０１１−１６０７０１号公報 特開２００９−２０１４１４号公報 特開２００７−６１０６７号公報

本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、畑表土上の農作物を拾い上げる際に表皮の傷つきや皮剥けを防止できる低コストの農作物拾い上げ機を提供することにある。

かかる課題を解決した本発明の構成は、
１） 走行機体に前側が下向きに傾斜する拾い上げコンベヤを設け、その拾い上げコンベヤの前部上方に回転体の外周に複数の弾性体を放射状に取り付けた拾い上げ補助装置を設け、走行しながら畑表土上の農作物を拾い上げ補助装置で補助しながら拾い上げコンベヤで拾い上げる農作物拾い上げ機であって、前記拾い上げ補助装置が、軟質の長い弾性体を中間で丸く折り返してその両端部を回転体の外周に取り付けた構造であることを特徴とする、農作物拾い上げ機
２） 弾性体を回転体の中心軸から偏心した位置に取り付け、その弾性体が回転体に巻き付け可能な可撓性を有するようにした、前記１）記載の農作物拾い上げ機
３） 弾性体の折り返し端部から回転体の中心までの長さＬが次式を満たすものである、前記２）記載の農作物拾い上げ機
２／√３＊（Ｄ−Φ）≦Ｌ≦２＊（Ｄ−Φ）
Ｌは弾性体の折り返し端部から回転体の中心までの長さ、Ｄは拾い上げコンベヤの前方のリターン軸の中心から回転体の中心までの鉛直方向の高さ、Φは農作物の設定高さである。
４） 弾性体の折り返し端部から回転体の中心までの長さＬが次式を満たすものである、前記２）記載の農作物拾い上げ機
２／√２＊（Ｄ−Φ）≦Ｌ≦２＊（Ｄ−Φ）
Ｌは弾性体の折り返し端部から回転体の外周までの長さ、Ｄは拾い上げコンベヤの前方のリターン軸の中心から回転体の中心までの鉛直方向の高さ、Φは農作物の設定高さである。
５） 弾性体の折り返し端部から回転体の中心までの長さＬが次式を満たすものである、前記３）又は４）記載の農作物拾い上げ機
ｒ＋（Ｄ−Φ）＋Φ／４＜Ｌ
Ｌは弾性体の折り返し端部から回転体の中心までの長さ、Ｄは拾い上げコンベヤの前方のリターン軸の中心から回転体の中心までの鉛直方向の高さ、Φは農作物の設定高さ、ｒは回転体の半径である。
６） 弾性体の折り返し端部から回転体の中心までの長さＬが次式を満たすものである、前記３）〜５）いずれか記載の農作物拾い上げ機
Ｌ＜ｒ＋２πｒ／４＋Ｄ−Φ＋Φ／４
Ｌは弾性体の折り返し端部から回転体の中心までの長さ、Ｄは拾い上げコンベヤの前方のリターン軸の中心から回転体の中心までの鉛直方向の高さ、Φは農作物の設定高さ、ｒは回転体の半径である。
７） 回転体の角速度ωが次式を満たすものである、前記２）〜６）いずれか記載の農作物拾い上げ機
ω（Ｄ−Φ）＞２Ｖ
ωは回転体の角速度、Ｄは拾い上げコンベヤの前方のリターン軸の中心から回転体の中心までの鉛直方向の高さ、Φは農作物の設定高さ、Ｖは走行機体の走行速度である。
８） 回転体の角速度ωが次式を満たすものである、前記２）〜６）いずれか記載の農作物拾い上げ機
ω（Ｄ−Φ）＞３Ｖ
ωは回転体の角速度、Ｄは拾い上げコンベヤの前方のリターン軸の中心から回転体の中心までの鉛直方向の高さ、Φは農作物の設定高さ、Ｖは走行機体の走行速度である。
９） 農作物の設定高さが、畑表土上に置かれた農作物の姿勢での表土から最も大きい高さの推定値を採用したものである、前記３）〜８）いずれか記載の農作物拾い上げ機
１０） 拾い上げ補助装置の高さを上下調整可能にし、大きさが異なる農作物も拾い上げ可能にした、前記１）〜９）いずれか記載の農作物拾い上げ機
１１） 弾性体がゴム製であって、その厚さが０．５〜１．５ｍｍの範囲、ゴム硬度が４０〜５０度の範囲である、前記１）〜１０）いずれか記載の農作物拾い上げ機
にある。

本発明の前記１），２）記載の構成によれば、拾い上げ補助装置の弾性体が農作物の形状に沿って変形して面接触しながら回動し、その摩擦による推進力で農作物が乗り移りの抵抗（拾い上げコンベヤの傾斜や盛り上がった畑表土等）に対抗して畑表土上から拾い上げコンベヤへ円滑に移行する。したがって、従来技術の板状の弾性体で強制的に掻き込む方法と比較して農作物の表皮が傷つきにくくなる。特に、弾性体は折り返しによって質量が増加するが、農作物に接触するのは片面のみであるから、変形しやすい柔軟性を保持しながら、推進力に必要な遠心力や慣性力、押圧力を発揮できる。また、弾性体は折り返しによって先端部が湾曲して膨らみを有する形状となっているから、どの部分に農作物が接触しても傷つきにくい。さらに、拾い上げ補助装置は１軸の回転体に弾性体が取り付けられた簡易な構造であるから、従来技術の２軸と比較して部品数が減少して低コストで製作できる。

本発明の前記３），４）記載の構成によれば、弾性体が前方水平の位置から下回りして３０〜６０°（好ましくは３０〜４５°）の角度に達した際、その先端部が畑表土上の農作物に当たるための必要な長さに設定できる。

本発明の前記５）記載の構成によれば、弾性体が前方水平の位置から下回りして１８０°の角度に達した際、畑表土上の農作物に被さって摩擦による推進力で農作物を畑表土上から拾い上げコンベヤへ移行させるための必要な長さに設定できる。

本発明の前記６）記載の構成によれば、弾性体が前方水平の位置から下回りして２７０°の角度に達した際、弾性体が回転体に巻き取られ、拾い上げコンベヤによる搬送を妨げないように農作物から離れるための必要な長さに設定できる。

本発明の前記７），８）記載の構成によれば、弾性体が農作物の表皮を傷つけないように適切な推進力を与える速度に設定できる。

本発明の前記１０）記載の構成によれば、様々な大きさの農作物に使用できる汎用性に優れた農作物拾い上げ機を提供できる。

本発明の前記１１）記載の構成によれば、表皮が弱い農作物に適した弾性体にすることができる。

実施例の農作物拾い上げ機の側面図である。 実施例の農作物拾い上げ機の平面図である。 実施例の拾い上げ補助装置の説明図である。 実施例の拾い上げコンベヤと拾い上げ補助装置の側面図である。 実施例の弾性体の長さ、回転体の半径、農作物の高さ等を示す説明図である。 実施例の弾性体の長さ、回転体の半径、農作物の高さ等を示す説明図である。 実施例の拾い上げ補助装置の動きを示す説明図である。 実施例の他の例の拾い上げ補助装置の側面図である。 実施例の他の例の弾性体の説明図である。

本発明の弾性体としては、ゴムやスポンジ等の弾性を有するシート状のものが用いられる。厚さとしては、材質や質量、硬さにもよるが０．５〜１．５ｍｍの範囲が望ましく、薄いと軽くて摩擦による推進力が不足し、厚いと剛性が増して農作物の表皮を傷めることがある。前記厚さのゴムの場合は、ゴム硬度は４０〜５０度の範囲が望ましい。農作物の設定高さは、畑表土上に置かれた農作物の姿勢での表土から最も大きい高さの推定値が採用されるが、その種類の農作物の平均的な高さを採用しても良い。

以下、本発明を実施するための形態を代表的な実施例と図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、様々な組み合わせや変形が可能である。

本実施例の農作物拾い上げ機を図１，２に示す。図中、Ａは畑、Ｐは農作物、１は走行機体、１１は前輪、１２は駆動輪、１３はエンジン、１４は駆動チェーン、１５は操作部、２は拾い上げコンベヤ，３は拾い上げ補助装置、４は拾い上げコンベヤ２で拾い上げられた農作物Ｐを持ち上げる持ち上げコンベヤ、５は持ち上げコンベヤ４で持ち上げられた農作物Ｐの選別や不要物の排除を作業できるように循環させる無端コンベヤ、６は農作物Ｐの回収容器、６１は回収容器６の置き台である。

拾い上げコンベヤ２は、前方のリターン軸２１の一部が土中に埋入できる高さに設置され、後側は上向きに傾斜している。搬送速度は８ｃｍ／秒である。

拾い上げ補助装置３の弾性体３１は厚さ１ｍｍ、ゴム硬度４５のネオプレンゴム製で、図３に示すように、中間で丸く折り返して先端部に膨らみを有する形状にしている。回転体３２は、複数の取付片３３を放射状に備えて所定の外径を有している。その各取付片３３に弾性体３１の両端部を重ねた状態で４枚取り付け、これを拾い上げコンベヤ２の前端よりやや前寄りの上方位置に横向きに軸支している。

拾い上げ補助装置３の高さ位置は、図４に示すように、農作物Ｐの大きさに応じて上下に調整できるようになっている。拾い上げコンベヤ２と拾い上げ補助装置３と持ち上げコンベヤ４は、駆動チェーン１４でエンジン１３の駆動力が伝達されるようになっている。

弾性体３１の折り返し端部から回転体３２の中心までの長さＬを、次式のいずれも満たす長さにする（図３〜６参照）。＊は乗算を示す。
式Ａ・・・２／√３＊（Ｄ−Φ）≦Ｌ≦２＊（Ｄ−Φ）
式Ｂ・・・ｒ＋（Ｄ−Φ）＋Φ／４＜Ｌ
式Ｃ・・・Ｌ＜ｒ＋２πｒ／４＋Ｄ−Φ＋Φ／４
Ｄは回転体３２の中心から拾い上げコンベヤ２の前方のリターン軸２１の中心までの鉛直方向の高さ、Φは農作物Ｐの設定高さ、ｒは回転体３２の半径である。

式Ａは、図５に示すように、弾性体３１が前方水平の位置から下回りして３０〜６０°の角度に達した際、その先端部が畑Ａの表土上の農作物Ｐに当たるための必要な長さを定義している。２（Ｄ−Φ）は３０°の角度の際の長さ、２／√３（Ｄ−Φ）は６０°の角度の際の長さである。４５°の角度の場合は、２／√２（Ｄ−Φ）となる。式Ｂは、図６（イ）に示すように、弾性体３１が前方水平の位置から下回りして１８０°の角度に達した際、畑Ａの表土上の農作物Ｐに被さって摩擦で農作物Ｐを表土から拾い上げコンベヤ２へ移行させるための長さの下限を定義している。式Ｃは、図６（ロ）に示すように、弾性体３１が前方水平の位置から下回りして２７０°の角度に達した際、弾性体３１が回転体３２に巻き取られ、拾い上げコンベヤ２による搬送を妨げないように農作物Ｐから離れるための長さの上限を定義している。２πｒ／４は、回転体３２の外周の１／４分の長さである。式Ｂ，Ｃにおいて、Φ／４は設定高さ以下の農作物Ｐにも当たるようにするためのマージンである。

ここで、Ｄを１７ｃｍ、Φを６ｃｍ（馬鈴薯の最大高さを想定）、ｒを３ｃｍとすると、式ＡではＬが１２．７〜２２ｃｍ、式ＢではＬが１５．５ｃｍ以上、式ＣではＬが２０．２ｃｍ以下となり、式Ａ〜Ｃのいずれも満たすＬの範囲は１５．５〜２０．２ｃｍとなる。本実施例ではＬを１７．６ｃｍとした。この場合、前方水平の位置から下回りして畑Ａの表土上の農作物Ｐに当たり始める角度は約３８°４０’となる。

また、回転体３２の角速度ωを、次式を満たす速度にする。
ω（Ｄ−Φ）＞３Ｖ
同じようにＤを１７ｃｍ、Φを６ｃｍとし、走行機体１の走行速度Ｖを５ｃｍ／秒とすると、ωは１．３６ｒａｄ／秒以上となる。本実施例ではωを１．５７ｒａｄ／秒とした。この場合、回転体３２の中心から図４に示すΔ点までの距離を１１ｃｍとした場合、その位置の周速度は１７．２７ｃｍ／秒となる。この周速度の場合、角速度ωを求める式はω（Ｄ−Φ）＝３．４５Ｖである。

農作物Ｐが玉ねぎの場合は、その設定高さを１０〜１２ｃｍとするのが一般的である。この場合、馬鈴薯より４〜６ｃｍ高いから、拾い上げ補助装置３の高さ位置を４〜６ｃｍ上方に調整するだけで良く、弾性体３１は同じものが使用できて汎用性に優れる。

本実施例では、置き台６１に回収容器６を置いてエンジン１３を始動し、拾い上げコンベヤ２と拾い上げ補助装置３と持ち上げコンベヤ４と無端コンベヤ５を作動させ、後方の作業者（図示は省略）が操作部１５を操作して畑Ａを跨ぐように農作物拾い上げ機を走行させる。

図１，２に示すように、拾い上げコンベヤ２の前端部の一部が土中に埋入し、畑Ａの表土上の農作物Ｐが走行機体１の前進によって拾い上げコンベヤ２に載せられる。このとき、弾性体３１が前方水平の位置から下回りして約３８°４０’の角度で畑Ａの表土上の農作物Ｐに当たり始め、図７（ａ）に示すように、９０°の角度に達した際、弾性体３１が農作物Ｐに被さる。さらに、図７（ｂ）に示すように、１８０°の角度に達した際、農作物Ｐに被さっている弾性体３１が摩擦で推進力を与え、それによって農作物Ｐは乗り移りの抵抗（拾い上げコンベヤ２の傾斜や盛り上がった畑Ａの表土等）に対抗して畑Ａの表土上から拾い上げコンベヤ２へ円滑に移行する。そして、図７（ｃ）に示すように、２７０°の角度に達した際、弾性体３１が回転体３２に巻き取られ、拾い上げコンベヤ２による搬送を妨げないように農作物Ｐから離れる。

したがって、従来技術の板状の弾性体で強制的に掻き込む方法と比較して農作物Ｐの表皮が傷つきにくい。特に、弾性体３１は折り返しによって質量が増加するが、農作物Ｐに接触するのは片面のみであるから、変形しやすい柔軟性を保持しながら、推進力に必要な遠心力や慣性力、押圧力を発揮する。また、弾性体３１は折り返しによって先端部が湾曲して膨らみを有する形状となっているから、どの部分に農作物Ｐが接触しても傷つきにくい。さらに、拾い上げ補助装置３は弾性体３１が１軸の回転体３２に取り付けられた簡易な構造であるから、従来技術の２軸と比較して部品数が減少して低コストで製作できる。

拾い上げコンベヤ２に載せられた農作物Ｐは持ち上げコンベヤ４に移載され、持ち上げコンベヤ４で持ち上げられて無端コンベヤ５に投入される。無端コンベヤ５では、側方の別の作業者（図示は省略）によって農作物Ｐに付着又は同時に拾い上げられた土塊・石等の不要物が排除されるとともに、形状・大きさ・状態等が不適格な農作物Ｐが選別され、通過した農作物Ｐが回収容器６に収容される。

図８に示すのは、実施例の拾い上げ補助装置３の他の例である。この例では、回転体３２の外周にアーム３４を放射状に取り付け、そのアーム３４の端部に弾性体３１を取り付けている。アーム３４の長さは８ｃｍ、弾性体３１の長さは６ｃｍ、回転体３２の角速度ωは１．５７ｒａｄ／秒としている。このような構造の拾い上げ補助装置３も、実施例と同じように、農作物Ｐを表皮の傷つきや皮剥けを防止しながら、乗り移りに必要な推進力を与えることができるようになっている。その他、符号、構成は実施例と同じである。

図９に示すのは、実施例の拾い上げ補助装置３の他の例であって、弾性体３１の中間から取付片３３までの間の折返し片同士を固着している。この例では、膨らみを有しない部分の剛性が若干高められており、農作物Ｐを表皮の傷つきや皮剥けを防止しながら、実施例と比較してより強い推進力を与えることができるようになっている。その他、符号、構成、作用効果は実施例と同じである。

本発明の技術は、畑の表土上に掘り上げて一定時間風乾した農作物を機械的に拾い上げて収穫する用途に利用される。農作物としては、馬鈴薯等の芋類、にんにく、人参、玉ねぎ等に有用である。

Ａ 畑
Ｐ 農作物
１ 走行機体
１１ 前輪
１２ 駆動輪
１３ エンジン
１４ 駆動チェーン
１５ 操作部
２ 拾い上げコンベヤ
２１ リターン軸
３ 拾い上げ補助装置
３１ 弾性体
３２ 回転体
３３ 取付片
３４ アーム
４ 持ち上げコンベヤ
５ 無端コンベヤ
６ 回収容器
６１ 置き台

Claims (11)

1. 走行機体に前側が下向きに傾斜する拾い上げコンベヤを設け、その拾い上げコンベヤの前部上方に回転体の外周に複数の弾性体を放射状に取り付けた拾い上げ補助装置を設け、走行しながら畑表土上の農作物を拾い上げ補助装置で補助しながら拾い上げコンベヤで拾い上げる農作物拾い上げ機であって、前記拾い上げ補助装置が、軟質の長い弾性体を中間で丸く折り返してその両端部を回転体の外周に取り付けた構造であることを特徴とする、農作物拾い上げ機。
2. 弾性体を回転体の中心軸から偏心した位置に取り付け、その弾性体が回転体に巻き付け可能な可撓性を有するようにした、請求項１記載の農作物拾い上げ機。
3. 弾性体の折り返し端部から回転体の中心までの長さＬが次式を満たすものである、請求項２記載の農作物拾い上げ機。
   ２／√３＊（Ｄ−Φ）≦Ｌ≦２＊（Ｄ−Φ）
   Ｌは弾性体の折り返し端部から回転体の中心までの長さ、Ｄは拾い上げコンベヤの前方のリターン軸の中心から回転体の中心までの鉛直方向の高さ、Φは農作物の設定高さである。
4. 弾性体の折り返し端部から回転体の中心までの長さＬが次式を満たすものである、請求項２記載の農作物拾い上げ機。
   ２／√２＊（Ｄ−Φ）≦Ｌ≦２＊（Ｄ−Φ）
   Ｌは弾性体の折り返し端部から回転体の外周までの長さ、Ｄは拾い上げコンベヤの前方のリターン軸の中心から回転体の中心までの鉛直方向の高さ、Φは農作物の設定高さである。
5. 弾性体の折り返し端部から回転体の中心までの長さＬが次式を満たすものである、請求項３又は４記載の農作物拾い上げ機。
   ｒ＋（Ｄ−Φ）＋Φ／４＜Ｌ
   Ｌは弾性体の折り返し端部から回転体の中心までの長さ、Ｄは拾い上げコンベヤの前方のリターン軸の中心から回転体の中心までの鉛直方向の高さ、Φは農作物の設定高さ、ｒは回転体の半径である。
6. 弾性体の折り返し端部から回転体の中心までの長さＬが次式を満たすものである、請求項３〜５いずれか記載の農作物拾い上げ機。
   Ｌ＜ｒ＋２πｒ／４＋Ｄ−Φ＋Φ／４
   Ｌは弾性体の折り返し端部から回転体の中心までの長さ、Ｄは拾い上げコンベヤの前方のリターン軸の中心から回転体の中心までの鉛直方向の高さ、Φは農作物の設定高さ、ｒは回転体の半径である。
7. 回転体の角速度ωが次式を満たすものである、請求項２〜６いずれか記載の農作物拾い上げ機。
   ω（Ｄ−Φ）＞２Ｖ
   ωは回転体の角速度、Ｄは拾い上げコンベヤの前方のリターン軸の中心から回転体の中心までの鉛直方向の高さ、Φは農作物の設定高さ、Ｖは走行機体の走行速度である。
8. 回転体の角速度ωが次式を満たすものである、請求項２〜６いずれか記載の農作物拾い上げ機。
   ω（Ｄ−Φ）＞３Ｖ
   ωは回転体の角速度、Ｄは拾い上げコンベヤの前方のリターン軸の中心から回転体の中心までの鉛直方向の高さ、Φは農作物の設定高さ、Ｖは走行機体の走行速度である。
9. 農作物の設定高さが、畑表土上に置かれた農作物の姿勢での表土から最も大きい高さの推定値を採用したものである、請求項３〜８いずれか記載の農作物拾い上げ機。
10. 拾い上げ補助装置の高さを上下調整可能にし、大きさが異なる農作物も拾い上げ可能にした、請求項１〜９いずれか記載の農作物拾い上げ機。
11. 弾性体がゴム製であって、その厚さが０．５〜１．５ｍｍの範囲、ゴム硬度が４０〜５０度の範囲である、請求項１〜１０いずれか記載の農作物拾い上げ機。

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