JP2019122297A - 植物栽培システム及び植物栽培方法 - Google Patents

Abstract

【課題】植物栽培システムの植物の搬送機能を向上する。【解決手段】植物２を栽培する植物栽培システム１であって、栽培対象の植物２を保持する保持具３と、複数の保持具３を長手方向に沿って移動可能に支持し、保持具３が長手方向における一方側から供給されるごとに複数の保持具３が長手方向における他方側に向けて供給された保持具３に応じて移動するように構成されたレール４と、複数のレール４を並設した栽培棚５ａと、栽培棚５ａにおける複数のレール４のうち少なくとも隣り合う１組それぞれの一方側に供給された複数の保持具３に対し、他方側へ同時に押し込んで移動させる同時押し込み部材９１と、を有する。【選択図】図１１

Description

開示の実施形態は、植物栽培システム及び植物栽培方法に関する。

特許文献１には、並設した複数のレールのそれぞれで植物を個体別で移動可能に支持する構成の水耕栽培装置が記載されている。

特許第５９１６１８９号公報

しかしながら上記従来技術では、植物を搬送移動させた際には植物どうしが接触し、その商品価値を下げてしまう可能性があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、植物の搬送機能を向上できる植物栽培システム及び植物栽培方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、植物を栽培する植物栽培システムであって、栽培対象の植物を保持する保持具と、複数の前記保持具を長手方向に沿って移動可能に支持し、前記保持具が前記長手方向における一方側から供給されるごとに前記複数の保持具が前記長手方向における他方側に向けて供給された前記保持具に応じて移動するように構成された植物搬送用レールと、複数の前記植物搬送用レールを並設した栽培棚と、前記栽培棚における前記複数の植物搬送用レールのうち少なくとも隣り合う１組それぞれの前記一方側に供給された複数の前記保持具に対し、前記他方側へ同時に押し込んで移動させる同時押し込み部材と、を有する植物栽培システムが適用される。

また、本発明の別の観点によれば、栽培対象の植物を保持する保持具が、複数並設された植物搬送用レールのうち少なくとも隣り合う１組それぞれの長手方向における一方側に供給された状態で、供給された複数の前記保持具に対して前記長手方向における他方側へ同時に押し込んで移動させることを実行する植物栽培方法が適用される。

本発明によれば、植物の搬送機能を向上できる。

実施形態に係る植物栽培システム全体の概略構成を表すシステムブロック図である。 積層栽培棚の一例を表す斜視図である。 積層栽培棚の各栽培棚におけるレールの配置の一例を表す説明図である。 積層栽培棚の各栽培棚における光源の配置の一例を表す説明図である。 ロボットの構成の一例を表す斜視図である。 保持具の構造の一例を表す斜視図である。 保持具を支持した状態のレールの構造の一例を表す横断面図である。 栽培棚におけるレールと植物の配置関係の一例を示す平面図である。 図８の配置関係で単独のレールで個別に植物を搬送移動させた場合の植物どうしの接触干渉を表す平面図である。 図８の配置関係とそれに対応した同時押し込み部材を表す平面図である。 同時押し込み部材で押し込み搬送した場合の配置関係を表す平面図である。 同時押し込み部材と支持機構からなる同時押し込み機構の全体外観を表す斜視図である。 植物の昇降搬送時における同時押し込み部材の支持位置を説明する側面図である。 レール間での保持具の間の配置ピッチに位相差を設けた配置関係とそれに対応した同時押し込み部材を表す平面図である。 同時押し込み部材で押し込み搬送した場合の配置関係を表す平面図である。 スペーサ循環用レールを設けた栽培棚の平面図である。

以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下において、植物栽培システムの構成の説明の便宜上、上下左右前後等の方向を各図中に示す方向に定義して適宜使用する場合がある。但し、植物栽培システムの各構成の位置関係を限定するものではない。

＜１．植物栽培システムの構成＞
図１乃至図４を参照しつつ、本実施形態に係る植物栽培システム１の全体構成の一例について説明する。なお図１においては、図示の煩雑を避けるためにシステム全体の構成を概略的に示すだけとし、各部の詳細な構造については簡略化して模式的に示している。

図１及び図２に示すように、植物栽培システム１は、栽培対象である植物２を保持具３で保持し、当該保持具３を所定の期間をかけてレール４に沿って移動させることにより、植物を生育させるシステムである。植物栽培システム１は、積層栽培棚５と、搬送ロボット６と、搬入コンベア７と、搬出コンベア８と、同時押し込み機構９と、搬送制御部１０を有する。

（１−１．積層栽培棚）
積層栽培棚５には、複数段（この例では８段）の栽培棚５ａが上下方向に多段で積層するよう配置されている。なお、「上下方向」は厳密な鉛直方向である必要はなく、実質的な鉛直方向であればよい。したがって、「上下方向」には鉛直方向に対して若干傾斜した方向も含まれる。また、積層栽培棚５における栽培棚５ａの積み重ね方向は、上下方向に限定されるものではなく、上下方向に対して所定の角度傾斜した方向としてもよい。

各栽培棚５ａのそれぞれには、複数のレール４（植物搬送用レール）が前後方向に沿って水平に延設されている。なお、本実施形態でいう「前後方向」は各栽培棚５ａにおける植物２の流れ方向であり、レール４の長手方向あるいは延設方向でもある。また、「水平方向」は厳密な水平方向である必要はなく、実質的に水平方向であればよい。したがって、水平方向に対して若干傾斜した方向も含まれる。複数のレール４は、各栽培棚５ａにおいて左右方向に並設されており、各レール４は実質的に平行に配置されている。なお、本実施形態でいう「左右方向」は上記上下方向及び前後方向と直交する方向である。

詳細な構造については後述するが、レール４は、複数の保持具３を長手方向に沿って移動可能に支持する。そして、レール４においては、保持具３が前後方向における一方側から供給されることで、他の支持された複数の保持具３が前後方向における他方側に向けて押し出されてスライド移動するよう構成される。

積層栽培棚５における栽培棚５ａの段数は特に限定されるものではないが、本実施形態では８段である場合を一例として説明する。以下では、説明の便宜上、積層栽培棚５の栽培棚５ａの段について適宜、最下段の１段をＡ段、最上段の１段をＢ段、上から２段目〜５段目をまとめてＣ段、上から６、７段目をまとめてＤ段という。すなわち、図１乃至図４に示すように、Ａ段は１つの栽培棚５ａを有し、Ｂ段は１つの栽培棚５ａを有し、Ｃ段は４つの栽培棚５ａを有し、Ｄ段は２つの栽培棚５ａを有する。図３に示す例では、Ａ段の栽培棚５ａには比較的多数（図示する例では２７レーン）のレール４が設置されている。Ｂ段の栽培棚５ａには、Ａ段よりも少ない数（図示する例では１４レーン）のレール４が設置されている。Ｃ段の栽培棚５ａのそれぞれには、Ｂ段よりもさらに少ない数（この例では９レーン）のレール４が設置されている。Ｄ段の栽培棚５ａのそれぞれには、Ｃ段と同じ数（この例では９レーン）のレール４が設置されている。

（１−２．搬送順序）
次に、植物栽培システム１における保持具３及び植物２の搬送順序の一例について説明する。搬入コンベア７は、種子が播種されて発芽した状態の植物２を保持する保持具３（詳細は後述する）を、図示しないパレタイザからＡ段の後側から搬入供給する。また搬出コンベア８は、Ｄ段における各段の栽培棚５ａの後側から、十分に生育した状態の植物２を保持した保持具３を搬出する。

図１、図３に、各栽培棚５ａそれぞれにおける保持具３及び植物２の搬送方向を示す。なお、図１中における破線矢印が各栽培棚５ａでの保持具３及び植物２の搬送方向を示している。また、図３中の記号１０１は、上記前後方向における前側から後側への保持具３及び植物２の搬送方向を示し、記号１０２は、反対に後側から前側への保持具３及び植物２の搬送方向を示している。図１、図３に示すように、Ａ段では、各レール４において保持具３及び植物２が後側から前側へ向けて搬送される。Ｂ段では、各レール４において保持具３及び植物２が前側から後側へ向けて搬送される。Ｃ段では、各段とも、各レール４において保持具３及び植物２が後側から前側へ向けて搬送される。Ｄ段では、各段とも、各レール４において保持具３及び植物２が前側から後ろ側へ向けて搬送される。

積層栽培棚５の前側に位置する搬送ロボット６は、Ａ段からＢ段への保持具３及び植物２の上昇搬送と、Ｃ段からＤ段への保持具３及び植物２の下降搬送を行う。このとき、前側の搬送ロボット６は、左右方向の振り分けを行うとともに、異なる段数にあるＣ段とＤ段の間の上下方向の振り分けも行う。また、積層栽培棚５の後側に位置する搬送ロボット６は、搬入コンベア７からＡ段への保持具３及び植物２の水平搬送と、Ｂ段からＣ段への保持具３及び植物２の下降搬送と、Ｄ段から搬出コンベア８への保持具３及び植物２のまとめ搬送を行う。このとき、前側の搬送ロボット６は、左右方向の振り分けを行うとともに、異なる段数にあるＢ段とＣ段の間の上下方向の振り分けも行う。

また、図４に示すように、積層栽培棚５の栽培棚５ａの上方には、植物２の葉２ｂ（後述の図７参照）に光を当てるための複数の光源１５が設置されている。各光源１５は、各栽培棚５ａの上方にそれぞれ設けられた支持板１１の下面に、左右方向に沿って延在する姿勢で設置されている。各光源１５は、前後方向に沿って所定の間隔で配置されている。なお、光源１５は特に限定されるものではないが、例えばＬＥＤや蛍光灯等が使用される。

以上の搬送経路において、Ａ段→Ｂ段→Ｃ段→Ｄ段の順で搬送されるに従い左右方向におけるレール間隔が次第に広くなる。これにより、植物２全体の大きさが保持具３よりも小さい育苗段階ではレール間隔が最も狭いＡ段で密集して栽培し、その後にレール間隔が広くなる順のＢ段→Ｃ段→Ｄ段で搬送することができる。すなわち、各植物２の全体が次第に大きく生育する段階に応じて配置間隔を広くでき、当該積層栽培棚５全体の設置面積に対して植物２の栽培面積を効率的に利用できる。本実施形態においては、このように栽培棚５ａの間に渡って植物２を移し替える搬送作業を定植と呼称する。

＜２．搬送ロボット＞
次に、図５を用いて、搬送ロボット６の構成の一例について説明する。なお、図５においては積層栽培棚５の前側に配置される搬送ロボット６を斜視で示しており、Ｘ軸正の方向が右、Ｘ軸負の方向が左、Ｙ軸正の方向が後、Ｙ軸負の方向が前、Ｚ軸正の方向が上、Ｚ軸負の方向が下に対応する。また、積層栽培棚５の後側に配置される搬送ロボット６については、同じ構成のものをＸ軸、Ｙ軸のそれぞれの正負方向を逆にしただけであるため、その図示を省略する。

搬送ロボット６は、保持具３及び植物２を一のレール４の端部から取り出して搬送し、他のレール４の端部へ押し込んで供給する。また本実施形態の例では、搬送ロボット６は、後述する同時押し込み部材９１を用いた保持部３の押し込み搬送も行う（この押し込み搬送については後に詳述する）。図９に示すように、搬送ロボット６は、基台１６と、基台１６上に設置された門型の支持枠１７と、支持枠１７に設けられたアクチュエータ３０と、ハンド２１とを有する。

支持枠１７は、基台１６上にＸ軸方向に対向するようにＺ軸方向に沿って設置された一対の支柱１７ａと、一対の支柱１７ａの上端にＸ軸方向に沿って架け渡された略水平な梁１７ｂとを有する。

アクチュエータ３０は、Ｘ軸ユニット１８、Ｚ軸ユニット１９、及びＹ軸ユニット２０を有する。Ｘ軸ユニット１８は、ビーム１８ａと、スライダ１８ｂと、Ｘ軸モータ１８ｃとを有する。ビーム１８ａは、一対の支柱１７ａ間にＸ軸方向に略水平に架設される。スライダ１８ｂは、ビーム１８ａにＸ軸方向に沿って移動自在に支持される。Ｘ軸モータ１８ｃは、ビーム１８ａの左端に取り付けられ、スライダ１８ｂに装着された図示しないチェーン等を介してスライダ１８ｂをＸ軸方向に駆動する。

Ｚ軸ユニット１９は、ビーム１９ａと、スライダ１９ｂと、Ｚ軸モータ１９ｃとを有する。ビーム１９ａは、上端が梁１７ｂにＸ軸方向に移動自在に支持されるとともに、スライダ１８ｂに固定される。スライダ１９ｂは、ビーム１９ａにＺ軸方向に沿って移動自在に支持される。Ｚ軸モータ１９ｃは、ビーム１９ａの下端に取り付けられ、スライダ１９ｂに装着された図示しないチェーン等を介してスライダ１９ｂをＺ軸方向に駆動する。

Ｙ軸ユニット２０は、ビーム２０ａと、スライダ２０ｂと、Ｙ軸モータ２０ｃとを有する。スライダ２０ｂは、スライダ１９ｂに固定される。ビーム２０ａは、スライダ２０ｂがＹ軸方向に沿って移動自在に支持される。Ｙ軸モータ２０ｃは、ビーム２０ａの前端に取り付けられ、スライダ２０ｂに装着された図示しないチェーン等を介してスライダ２０ｂをＹ軸方向に駆動するＹ軸モータ２０ｃとを有する。

アクチュエータ３０では、Ｘ軸モータ１８ｃによりスライダ１８ｂがＸ軸方向に駆動すると、ビーム１９ａがＸ軸方向に移動し、スライダ１９ｂ及びスライダ２０ｂを介してビーム２０ａがＸ軸方向に移動する。また、Ｚ軸モータ１９ｃによりスライダ１９ｂがＺ軸方向に駆動すると、スライダ１９ｂ及びスライダ２０ｂを介してビーム２０ａがＺ軸方向に移動する。また、Ｙ軸モータ２０ｃによりスライダ２０ｂをＹ軸方向に駆動すると、スライダ２０ｂを介してビーム２０ａがＹ軸方向に移動する。このようにして、アクチュエータ３０は、ビーム２０ａをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三軸方向に移動することができる。

ハンド２１は、アクチュエータ３０のビーム２０ａの後側の先端に取り付けられ、保持具３を把持する。アクチュエータ３０は、ビーム２０ａを三軸方向に移動することにより、ハンド２１を三軸方向に移動することができる。すなわち、アクチュエータ３０は、ハンド２１を前後方向（レール４の長手方向）に沿って移動させる。またアクチュエータ３０は、前後方向と垂直且つ互いに直交する２方向、すなわち左右方向（レール４の並設方向。略水平方向でもある）と上下方向（棚部９の積み重ね方向。高さ方向でもある）の２方向に沿って移動させることができる。

＜３．保持具＞
次に、図６及び図７を用いて、保持具３の構成の一例について説明する。なお、図６に示す方向は、保持具３がレール４に支持された状態での方向を示す。

保持具３は、植物栽培システム１の栽培対象である植物２を１株ごとに保持する部材である。なお、ここでいう「１株」とは、単一の種子から生育される１つの個体をいう。例えば図７に示す植物２のように、複数（単一でもよい）の葉２ｂが１本の茎２ａによって支持されることで１つの個体としてまとまっているものは１株である。また、例えば茎が分岐等により複数ある場合でもその根がつながることで１つの個体としてまとまっているものは１株である。

図６に示すように、保持具３は、上下方向、左右方向、前後方向の各方向においてそれぞれ対称な形状を有する。保持具３は、摺動性の高い材料（例えば樹脂。金属等でもよい）で一体成形されており、保持具３を支持するレール４に対してスライド可能に構成されている。保持具３は、上下方向の両側にそれぞれ突起部３３ａ，３３ｂを有し、左右方向の両側にそれぞれ対向部３２，３２を有する。突起部３３ａ，３３ｂは、レール４のガイド溝４３ａ，４３ｂ（後述の図７参照）に収容されることで、保持具３のレール４に沿った移動を可能とする。対向部３２は、上側及び下側にレール４と対向する対向面３２ａ，３２ｂを有し、これら対向面３２ａ，３２ｂがレール４と接触して摺動する。

対向部３２は、左右両側に突出した略直方体状の部分であり、その上側の面及び下側の面が平行な上記対向面３２ａ，３２ｂとなっている。保持具３は、左右の対向部３２の先端部にそれぞれ、搬送ロボット６のハンド２１により把持された際に支持される支持部３５を有する。また、突起部３３ａ、３３ｂは、上下両側に突出した略直方体状の部分であり、その前後方向略中央部には、上下方向に貫通する穴部３４が形成されている。この例では、穴部３４は例えば丸穴であるが、四角形等の他の形状としてもよい。図７に示すように、穴部３４には培地３６が充填され、培地３６に播種された種から発芽した植物２が保持される。培地３６としては、例えば寒天等のゲル状培地を使用してもよいし、ウレタン、ロックウール等の固形培地を使用してもよい。

対向面３２ａ，３２ｂには、前後方向の２箇所に穴部３７が形成されている。この穴部３７により保持具３とレール４との接触面積（接触抵抗）が減少され、レール４との摺動性を向上できる。また、突起部３３ａ，３３ｂには、穴部３４の前後方向両側に穴部３９が形成されている。この穴部３９により保持具３の重量が軽減され、レール４との摺動性をさらに向上できる。

なお、以上説明した保持具３の構成は一例であり、上記以外の構成としてもよい。例えば、上記では保持具３を一体成形としたが、複数の部品で構成されてもよい。また、保持具３が車輪を備え、レール４に対して車輪により移動する構成としてもよい。

なお、植物栽培システム１では、複数の保持具３の間に挿入されることで保持具３の前後方向の間隔を規定するスペーサが使用される。スペーサは、上記保持具３と共通の部品で構成される。すなわち、スペーサ３ｓとして、穴部３４に培地３６を充填しない空の状態の保持具３が使用される。したがって、レール４では、複数の保持具３と共に複数のスペーサも前後方向に沿って移動可能に支持される。そして、スペーサがレール４に前後方向における一方側から供給されるごとに、支持された保持具３及びスペーサが他方側に向けて供給されたスペーサに応じて移動する（後述の図８等参照）。

＜４．レール＞
次に、図７を用いて、レール４の構成の一例について説明する。なお、図７に示す方向は、レール４が栽培棚５ａに設置された状態での方向を示す。

図７に示すように、レール４は、レール部４０と、水槽部４７とを有する。レール部４０は、それぞれ左右方向に所定の幅を有し前後方向に延設された左右一対の上ガイド板４１ａと、これら上ガイド板４１ａの下方位置で同じくそれぞれ左右方向に所定の幅を有し前後方向に延設された左右一対の下ガイド板４２ａが設けられている。上ガイド板４１ａと下ガイド板４２ａとの間には、保持具３を収容する空間４４が形成される。一対の上ガイド板の間には、保持具３の突起部３３ａが収容されるガイド溝４３ａが形成されている。一対の下ガイド板の間には、保持具３の突起部３３ｂが収容されるガイド溝４３ｂが形成されている。

水槽部４７は、上側が開放された断面略Ｕ字状の長尺の水槽であり、内部に培養液４８が貯留される。培養液４８は、例えばポンプ等の適宜の流動手段により前後方向に流動される。

レール４に挿入された保持具３は、レール部４０の空間４４に収容される。保持具３は、上下の突起部３３ａ，３３ｂがそれぞれ上下のガイド溝４３ａ，４３ｂに収容されることで、レール４の長手方向に沿って移動可能に支持される。また、保持具３の左右の対向部３２の対向面３２ａ，３２ｂはそれぞれ、左右の上レール部４１のガイド板４１ａの下面、左右の下レール部４２のガイド板４２ａの上面にスライド可能に接触する。これにより、保持具３はレール４の長手方向に滑らかに移動可能に支持される。このように、レール４の上レール部４１と下レール部４２により保持具３を上下から挟み込む構成とすることで、保持具３の傾きや倒れを防止することができる。

保持具３の穴部３４内には、培地３６が充填され、保持具３は培地３６に播種された種から生育した植物２の茎２ａを保持する。植物２は、根２ｃを下方に垂らして培養液４８に浸しつつ、葉２ｂをレール４の上方で成長させることができる。

＜５：本実施形態の特徴＞
上記構成の植物栽培システム１は、播種、育苗、定植の工程を通じ、葉物野菜等の植物２を多数株まとめて大量に栽培することが可能である。このような植物栽培システム１においては、上述したように、その設置面積に対して栽培できる植物２の株数の効率化を図るために、各植物２の成長に伴う個体当たりの栽培占有面積の増大に対応した栽培配置の変更を行う定植の工程が重要となる。

このような定植を可能とする構成の一つとして、本実施形態の例のように植物２の配置間隔が異なる複数の栽培棚５ａを利用し、各栽培棚５ａの一方側の端部から他方側の端部へ向けて植物２を搬送して各栽培棚５ａの各端部の間で植物２を移し替える構成がある。しかしながら、このような栽培棚５ａにおけるレール４と植物２の配置関係次第では、植物２を搬送させた際に植物２どうしが接触して損傷し、商品価値を落としてしまう場合がある（詳細は後述）。

これに対して本実施形態では、栽培棚５ａにおける複数のレール４のうち少なくとも隣り合う１組それぞれの一方側に供給された複数の保持具３に対し、他方側へ同時に押し込んで移動させる同時押し込み部材９１が上記同時押し込み機構９に備えられている。この同時押し込み部材９１を用いた押し込み搬送を行うことにより、栽培棚５ａにおいてレール４と植物２がどのような配置関係にあっても、植物２を搬送させた際に植物２どうしの接触を回避できる。以下、そのための構成について順次説明する。

＜６：定植及び搬送の手法と同時押し込み機構＞
図８乃至１３を用いて、本実施形態の各栽培棚５ａにおける定植及び搬送の手法と、同時押し込み機構９について説明する。図８は栽培棚５ａにおけるレール４と植物２の配置関係の一例を示すものであり、図示する例では積層栽培棚５のＣ段におけるいずれかの栽培棚５ａをその上方からの平面視で見た図である。なお、図示の煩雑を避けるために、図８乃至図１３に示す搬送ロボット６は上記図５に示した構成から適宜変更し細部を簡略化して示している。

上述したように、栽培棚５ａには、前後方向に沿って配置されたレール４が複数（図示する例のＣ段では９レーン）並設されており、各レール４の長手方向一方側（図示する例のＣ段では後側）から植物２を保持した保持具３を供給してその押し出しにより長手方向他方側（図示する例のＣ段では後側）へ移動させて搬出する。このような栽培棚５ａにおいて、各レール４どうしの間の配置間隔や各レール４中における植物２の搬送間隔を、植物２の成長段階に対応する個体当たりの栽培占有面積に応じて適宜設定する。そして栽培棚５ａから取り出された植物２をその成長段階に応じてより適切な配置間隔に設定された他の栽培棚５ａへ移し替えることで、育苗から出荷までに渡りムダな空きスペースを省略化した栽培が可能となる。

ここで、図８中の拡大図Ａに示すように、平面視で見た植物２の栽培占有領域を保持具３の穴部３４の中心Ｐ、つまり当該植物２の茎２ａを中心とした直径Ｄの円形形状と見なせる。なお、この円形占有領域の直径Ｄは当該植物２のある一定の成長段階までは経時的に増大していくが、同一の栽培棚５ａに配置される全ての植物２に対してはそれらの円形占有領域の直径Ｄが最大径に合わせて一律に同じに設定される。このとき、近隣の植物２どうしが接触することがなく、かつ、できるだけ密集するよう植物２を配置するためには、栽培棚５ａにおいてその円形占有領域の直径Ｄ以下となる狭い配置間隔Ｗで各レール４を並設し、かつ、各レール４のそれぞれにおける植物２の搬送間隔Ｔを上記円形占有領域の直径Ｄ以上に広く設定して隣り合う２つのレール４間における植物２の配置ピッチの位相差Ｐを大きく取ればよい。

具体的に図８に示す本実施形態の例では、植物２を保持する保持具３と保持しないスペーサ３ｓ（この例では保持具３と共通の部品）は搬送方向長さ（レール４の長手方向長さ）が同じであり、１つのレール４において保持具３とスペーサ３ｓを搬送方向に交互に配置している。つまり１つのレール４における植物２（保持具３）の搬送間隔Ｔは保持具３（スペーサ３ｓ）２つ分の長さに相当し、言い換えるとこの搬送間隔Ｔを周期とした交互配置の位相で保持具３とスペーサ３ｓが配置されているそして、隣り合う２つのレール４どうしの間では、左右方向に並ぶ保持具３とスペーサ３ｓの間で配置ピッチに位相差はないが、植物２を保持する保持具３だけで見ると配置ピッチの位相差Ｐを保持具３の１つ分の長さに設定している。つまり、植物２をいわゆる市松模様の態様で配置している。以上の配置態様により、直径Ｄよりも狭い配置間隔Ｗでレール４を並設した場合でも、保持具３の１つ分の長さより少し大きい直径Ｄの円形占有領域にある各植物２どうしが、接触せずに密集して配置できる。

なお、図８において栽培棚５ａの搬送方向両端部にそれぞれ示す網掛け領域は、搬送ロボット６が保持具３（スペーサ３ｓ）を引き抜いて取り出す、又は押し込んで供給する領域である。つまり、栽培棚５ａの前側に備えられた搬送ロボット６は、直近の網掛け領域に位置する保持具３（スペーサ３ｓ）を各レール４から引き抜いて取り出すことができる。また、栽培棚５ａの後側に備えられた搬送ロボット６は、各レール４に対して直近の網掛け領域まで保持具３（スペーサ３ｓ）を押し込んで供給できる。

しかしながら以上のような栽培配置では、図９に示すように単独のレール４で個別に保持具３を供給して押し出し搬送を行うと、当該レール４中に並ぶ全ての植物２が隣のレール４中に並ぶ植物２と接触してしまう。栽培棚５ａに植物２を供給する度にこのような植物２どうしの接触を繰り返した場合には、損傷が生じて商品価値を落としてしまう。

このような植物２どうしの干渉接触を避けるために、本実施形態では図１０の右側に示すような同時押し込み部材９１を利用して植物の押し込み搬送を行う。この同時押し込み部材９１は、全体が十分な厚み寸法を有する略平板形状の部材であり、その平面視（上方から下方に向けた視点）で見て当該栽培棚に設けられたレールに対応する数と位置でそれぞれ押し込み方向に向けて突出した形状の櫛歯９１ａを有している。各櫛歯９１ａは、本実施形態の例では、それぞれ一律に保持具３の搬送方向長さと同じ長さ、つまり直近の網掛け供給領域の搬送方向幅寸法と同じ長さで、各レール４における上記レール部４０の空間４４に挿入可能な左右方向幅で形成されている。

そして本実施形態の例では、図１１に示すように、搬送ロボットがこの同時押し込み部材９１を把持して、各櫛歯９１ａを各レール４の空間４４に挿入されている保持具３の側面に当接させて搬送方向に押し込む。これにより、同時押し込み部材９１の各櫛歯９１ａは、各レール４中に配置されている保持具３及びスペーサ３ｓの列を全て一律に保持具３の１つ分の搬送方向長さだけ搬送方向に同時に押し込んで搬送させることができる。これにより、同時押し込み部材９１によって同時に保持具３を押し込まれたレール４どうしの間では、植物２の配置ピッチの位相差Ｐが維持されたまま全体的な植物２の搬送が行われる。このため、それらレール４どうしが円形占有領域の直径Ｄよりも狭い配置間隔Ｗで並設されている場合であっても、植物２どうしの接触を回避できる。

上記の同時押し込み部材９１は、各レール４と同じ高さ位置で、前後方向に移動可能に設置されていればよい。このため、図１２に示すように、同時押し込み部材９１の左右方向両端は、一対のスライド機構で構成される支持機構９２で支持され、これら同時押し込み部材９１と支持機構９２とで、上記の同時押し込み機構９を構成する。この同時押し込み機構９は、各栽培棚５ａにおける植物２と保持具３の供給側の端部にだけ設ければよい。

また、この同時押し込み機構９付近を側面で見た図１３に示すように、栽培棚５ａの端部付近では、搬送ロボット６による栽培棚５ａの間の植物２の昇降搬送が行われる。この搬送領域の水平範囲Ｂ内では、レール４から取り出されて根２ｃを露出した植物２が保持具３ごと昇降搬送されるため、当該植物２の根２ｃや根２ｃから滴下した養液４８が同時押し込み部材９１に接触しやすい。このため、上記の支持機構９２は、上記の水平範囲Ｂよりも後側に外れる位置まで同時押し込み部材９１を移動可能に構成されている。したがって、搬送ロボット６で栽培棚５ａ間での植物２の昇降搬送を行う前には、当該搬送ロボット６は付近に設置されている同時押し込み部材９１を栽培棚５ａから最も離間させる位置まで引き込ませる必要がある。

上記図１に示した搬送制御部１０は、このような同時押し込み部材９１の移動シーケンスも含め、積層栽培棚５の前側と後側それぞれの搬送ロボット６に対してそれぞれに設定したロボット座標系における目標制御位置を算出し、その目標制御位置への移動制御とハンド２１の駆動制御を行う。

＜７．実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態の植物栽培システム１は、栽培棚５ａにおける複数のレール４のうち少なくとも隣り合う１組それぞれの一方側（図８中の例の後側）に供給された複数の保持具３に対し、他方側（図８中の例の前側）へ同時に押し込んで移動させる同時押し込み部材９１を有している。これにより、同時押し込み部材９１によって同時に保持具３を押し込まれたレール４どうしの間では、植物２の配置ピッチの位相差Ｐが維持されたまま全体的な植物２の搬送が行われる。このため、それらレール４どうしが各植物２の円形占有領域の直径Ｄよりも狭い配置間隔Ｗで並設されている場合であっても、植物２どうしの接触を回避できる。この結果、植物栽培システム１における植物２の搬送機能を向上できる。

また、本実施形態では特に、複数の栽培棚５ａを上下方向に配置された積層栽培棚５と、積層栽培棚５における複数の栽培棚５ａの間で保持具３を搬送する搬送ロボット６とをさらに有し、搬送ロボット６は、同時押し込み部材９１の一方側から他方側への押し込み操作も行う。このように、植物２の成長段階に応じた複数の栽培棚５ａを上下方向に並べて配置された積層栽培棚５を利用することで当該植物栽培システム１全体の設置床面積を縮小化できる。そして複数の栽培棚５ａに渡る植物２の昇降搬送を行う搬送ロボット６が、同時押し込み部材９１の押し込み操作を併せて行うことにより、同時押し込み操作専用の駆動アクチュエータを別途設ける必要がなくなり当該植物栽培システム１全体の構成を簡略化して製造コストを削減できる。

また、本実施形態では特に、栽培棚５ａは、同時押し込み部材９１を長手方向（搬送方向）に移動可能に支持する支持機構９２を有し、支持機構９２は、搬送ロボット６が複数の栽培棚５ａの間で保持具３を搬送する領域の水平範囲Ｂよりも一方側の位置まで同時押し込み部材９１の移動が可能である。これにより、搬送ロボット６が複数の栽培棚５ａの間で植物２を昇降搬送している間に当該植物２の根２ｃや根２ｃから滴下する養液などが同時押し込み部材９１に接触するのを回避できるよう、同時押し込み部材９１を支持させることができる。

＜８．変形例＞
なお、開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。

（８−１．レール間での保持具の間の配置ピッチに位相差を設ける場合）
上記実施形態では、隣り合う２つのレール４どうしの間では、左右方向に並ぶ保持具３とスペーサ３ｓの間で配置ピッチに位相差を設けていなかったが、これに限られない。例えば、図１４、図１５に示すように、隣り合う２つのレール４どうしの間で植物２を保持する保持具３どうしの配置ピッチに位相差を持たせてもよい。図示する例では、各レール４でスペーサ３ｓを挿入せずに植物２を保持する保持具３だけを直列に配置しており、隣り合うレール４間での保持具３の配置ピッチの位相差Ｐを、保持具３の半分の長さに設定している。

この場合には、同時押し込み部材９１の各櫛歯９１ａの突出長さを、それぞれ対応するレール４における保持具３の配置ピッチの位相差Ｐに対応付けた突出長さに設定すればよい。このような同時押し込み部材９１で押し込み搬送した場合には、図１５に示すように、各レール４間における保持具３の配置ピッチの位相差Ｐを維持したまま全体を搬送することができる。

以上説明したように、本変形例の植物栽培システム１は、同時押し込み部材９１が、複数のレール４に対応する位置でそれぞれ押し込み方向に向けて突出した形状の複数の櫛歯９１ａを有し、複数の櫛歯９１ａは、そのうち少なくとも隣り合う１組でそれぞれ突出長さが異なる。これにより、同時押し込み部材９１の櫛歯９１ａどうしの突出長さの差（つまり押し込み距離の差）を適宜設定することで、例えば隣り合う１組のレール４どうしの間で長手方向の同じ位置に保持具３を挿入供給された場合でも、それらのレール４どうしの間に設定された植物２の配置ピッチの位相差Ｐを維持した全体的な植物２の搬送が可能となる。

（８−２．スペーサ循環用レールを設ける場合）
上記実施形態では、栽培棚５ａに植物２を搬送するためのレール４だけを設置していたが、これに限られない。例えば図１６に示すように、植物２と逆方向でスペーサ３ｓを搬送するための専用のスペーサ循環用レール５１を栽培棚５ａに設けてもよい。この場合、植物２を供給する側（図中の後側）の搬送ロボット６はスペーサ循環用レール５１からスペーサ３ｓを取り出して他の植物搬送用のレール４に供給し、植物２を取り出す側（図中の前側）の搬送ロボット６は植物搬送用レール４から取り出したスペーサ３ｓをスペーサ循環用レール５１に供給して押し込み搬送する。

以上説明したように、本変形例の植物栽培システム１は、１つの植物搬送用のレール４における複数の保持具３の間に挿入されることで保持具３の長手方向の間隔を規定するスペーサ３ｓをさらに有し、栽培棚５ａは、複数の前記スペーサ３ｓを長手方向に沿って移動可能に支持し、スペーサ３ｓが他方側から供給されるごとに複数のスペーサ３ｓが一方側に向けて供給されたスペーサ３ｓに応じて移動するように構成されたスペーサ循環用レール５１をさらに有する。これにより、１つの植物搬送用のレーン４における植物の搬送間隔をスペーサ３ｓの挿入数で容易に調整することができ、また１つの栽培棚５ａで用いる多数のスペーサ３ｓをスペーサ循環用レール５１で容易に取り回すことが可能となる。

なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。

また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさが「同一」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「等しい」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１ 植物栽培システム
２ 植物
３ 保持具
４ レール（植物搬送用レール）
５ 積層栽培棚
５ａ 栽培棚
６ 搬送ロボット
７ 搬入コンベア
８ 搬出コンベア
９ 同時押し込み機構
１０ 搬送制御部
５１ スペーサ循環用レール
９１ 同時押し込み部材
９１ａ 櫛歯
９２ 支持機構

Claims (6)

1. 植物を栽培する植物栽培システムであって、
   栽培対象の植物を保持する保持具と、
   複数の前記保持具を長手方向に沿って移動可能に支持し、前記保持具が前記長手方向における一方側から供給されるごとに前記複数の保持具が前記長手方向における他方側に向けて供給された前記保持具に応じて移動するように構成された植物搬送用レールと、
   複数の前記植物搬送用レールを並設した栽培棚と、
   前記栽培棚における前記複数の植物搬送用レールのうち少なくとも隣り合う１組それぞれの前記一方側に供給された複数の前記保持具に対し、前記他方側へ同時に押し込んで移動させる同時押し込み部材と、
   を有することを特徴とする植物栽培システム。
2. 前記同時押し込み部材は、
   複数の前記植物搬送用レールに対応する位置でそれぞれ押し込み方向に向けて突出した形状の複数の櫛歯を有し、
   前記複数の櫛歯は、
   そのうち少なくとも隣り合う１組でそれぞれ突出長さが異なることを特徴とする請求項１記載の植物栽培システム。
3. １つの前記植物搬送用レールにおける前記複数の保持具の間に挿入されることで前記保持具の前記長手方向の間隔を規定するスペーサをさらに有し、
   前記栽培棚は、
   複数の前記スペーサを前記長手方向に沿って移動可能に支持し、前記スペーサが前記他方側から供給されるごとに前記複数のスペーサが前記一方側に向けて供給された前記スペーサに応じて移動するように構成されたスペーサ循環用レールをさらに有することを特徴とする請求項１又は２記載の植物栽培システム。
4. 複数の前記栽培棚を上下方向に配置された積層栽培棚と、
   前記積層栽培棚における前記複数の栽培棚の間で前記保持具を搬送する搬送ロボットとをさらに有し、
   前記搬送ロボットは、
   前記同時押し込み部材の前記一方側から前記他方側への押し込み操作も行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の植物栽培システム。
5. 前記栽培棚は、
   前記同時押し込み部材を前記長手方向に移動可能に支持する支持機構を有し、
   前記支持機構は、
   前記搬送ロボットが前記複数の栽培棚の間で前記保持具を搬送する領域の水平範囲よりも前記一方側の位置まで前記同時押し込み部材の移動が可能であることを特徴とする請求項４記載の植物栽培システム。
6. 栽培対象の植物を保持する保持具が、複数並設された植物搬送用レールのうち少なくとも隣り合う１組それぞれの長手方向における一方側に供給された状態で、供給された複数の前記保持具に対して前記長手方向における他方側へ同時に押し込んで移動させること
   を実行することを特徴とする植物栽培方法。

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