JP3528395B2 - 根菜類用収穫機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、作業性の良いニン
ジンなどの根菜類用収穫機に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】根菜としてニンジンを例にして従来の根
菜類用収穫機の一例を以下説明する。従来のニンジン収
穫機は、ニンジンの茎葉を引き起こした後、互いに逆回
転する一対の無端ベルトからなる挟持搬送ベルトで挟持
した状態で掘り取り、その後、前記挟持搬送ベルトで収
穫機後方に搬送する過程で茎葉を切断し、さらに後方に
搬送して根菜をバスケットに収納する機械である。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のニンジ
ン収穫機では掘り取ったニンジンはすべて収納部に収納
していた。しかし、掘り取ったニンジンの中には生育不
良品があり、そのような不良品は収穫機での収納後に改
めて人手により分別していた。そのため、ニンジン収穫
作業の能率が悪く、改善の余地があった。本発明の課題
は掘り取った根菜の良否を自動的に判定し、かつ良品と
不良品を分別して回収する根菜類用収穫機を提供するこ
とである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は次の
構成によって達成される。 すなわち、根菜の茎葉を挟
持して引き抜き、後方へ搬送する挟持搬送装置と、茎葉
部と根部を切断により分離する茎葉切断装置と、引き抜
いた根部の状態を検出する検出手段と、該検出手段の検
出結果に基づき根部が良品の場合には、前記茎葉切断装
置で切断により落下した根部を受け止めて滑り落とす傾
斜面を有する分離ガイド２０と、分離ガイド２０で分離
した良品を搬送する収納ベルト１５と、前記切断後落下
した根部が不良品の場合には落下する不良品を直接受け
止める不良品収納用コンテナ１６ａと、収納ベルト１５
で搬送される良品を収納する収納コンテナ１６ｂとを備
えた根菜類用収穫機である。 【０００５】 【発明の効果】上記本発明の根菜類用収穫機により、例
えば、茎葉切断後の根菜の良品と不良品毎に収納でき
る。人手にたよらず、根菜の仕分けができるので、一人
で根菜の収穫作業が楽にでき、また、良品のみをていね
いに洗浄できるので能率が上がる。 【０００６】 【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図面とともに
説明する。しかし、本発明は下記の実施例によって制限
されるものではない。図１に本実施例のニンジン収穫機
の側面図を、図２に図１のＡ−Ａ線矢視図を示す。ニン
ジン収穫機はクローラ１と該クローラ１の車軸に支持さ
れた車体２と該車体２に支持されるニンジンの茎葉を引
き起こす引き起こし装置３と引き起こし装置３の後方に
設けられるニンジンの前方搬送部５と後方搬送部６と該
搬送部６の後ろに設けられる収穫されたニンジンを収納
する収納部７とからなる。 【０００７】引き起こし装置３はニンジンの茎葉を引き
起こすための一対の引き起こしラグ４を順次圃場地面上
に送り出すためのもので、引き起こし装置３で引き起こ
されたニンジンの茎葉は前方搬送部５の所定の間隔で互
いに逆回転する一対の無端ベルト状の挟持搬送ベルト９
間に挟持されて後方に搬送されて後方搬送部６の一対の
無端ベルト間に茎葉が移し変えられる。 【０００８】後方搬送部６の無端ベルトは頭揃えベルト
１０と該頭揃えベルト１０の上方に配置される葉切りベ
ルト１１と排葉ベルト１２から構成されている。また、
頭揃えベルト１０の後方位置には葉切りベルト１１によ
り水平方向に回転駆動する円盤式の葉切りカッター１４
が設けられおり、該カッター１４で切断された茎葉は排
葉ベルト１２により、収穫機の後方の外側に廃棄され
る。茎葉が切断された根部は収納部７の収納ベルト１５
によりコンテナ１６に送られる。 【０００９】本実施例の特徴は頭揃えベルト１０の側方
にＣＣＤカメラなどのカメラ１８を配置し、収納部７に
は良品のニンジンを収納するコンテナ１６ａ（図２）と
不良品を収納するコンテナ１６ｂ（図２）を設け、該収
納部７の上方にコンテナ１６ａ、１６ｂ上に設けられる
分離ガイド２０を備えている。図２に示すように分離ガ
イド２０はニンジンが滑り落ちるような傾斜面を有する
ものであり、通常は不良品収納用コンテナ１６ａの上方
にあり、良品のニンジンは分離ガイド２０の傾斜面を滑
り落ち、収納ベルト１５に運ばれて良品のコンテナ１６
ｂに収納される。 【００１０】ニンジンが滑り落ちるような分離ガイド２
０は車体２に端部を回転自在に支持された油圧シリンダ
２１により作動する。 【００１１】そしてカメラ１８により、例えば二又状の
直根を有するニンジンを検出すると分離ガイド２０が作
動して不良品を収納するコンテナ１６ａ上にニンジンを
搬送し、不良品コンテナ１６ａに落下させる。このと
き、カメラ１８により不良品であると判別したとき、頭
揃えベルト１０の搬送速度ｖに大して図１に示すカメラ
１８の位置と葉切りカッター１４との距離（カメラ１８
位置とカッター１４位置からそれぞれ鉛直方向に引いた
垂線間距離）Ｌとの関係からカメラ１８により不良品検
出からＬ／ｖ時間経過後に根部が落下するので、これに
合わせて分離ガイド２０を作動開始させ、図２に示すよ
うに不良品回収用コンテナ１６ａの上部に空の空間を設
けて二又状の直根を有するニンジンを不良品回収用コン
テナ１６ａ内に回収する。 【００１２】また、この場合はカメラ１８でニンジンの
長さを検出してサイズ別に収納しても良い。 【００１３】こうして、人手によりニンジンの良否また
は大きさを見分けて分別回収する必要がなく、自動的に
良品と不良品または大きさ別に収納できるのでニンジン
収穫作業を一人でもでき、かつ良品の洗浄作業を丁寧に
行うことができ、全体としてニンジンの洗浄、選別作業
の能率が向上する。 【００１４】また、収穫機でニンジンを搬送中に良否ま
たは大きさを検出するので、検出が容易でかつ新たにニ
ンジンの選別作業時間を設ける必要がなくなる。 【００１５】また、図３のニンジン収穫機の要部側面図
と、図４に図３のＡ−Ａ線矢視図を示すような構成でニ
ンジンの良否または大きさを判別しても良い。頭揃えベ
ルト１０の両側側方に一対のＣＣＤカメラなどのカメラ
１８ａ、１８ｂを配置し、収納部７には良品のニンジン
を収納するコンテナ１６ｂと不良品を収納するコンテナ
１６ａとを設け、該収納部７の上方にコンテナ１６ａ、
１６ｂ上に設けられる分離ガイド２０を備えている。図
４に示すように分離ガイド２０はニンジンが滑り落ちる
ような傾斜面を有するものであり、通常は不良品収納用
コンテナ１６ａの上方にあり、良品のニンジンは分離ガ
イド２０の傾斜面を滑り落ちたニンジンは収納ベルト１
５に運ばれて良品の収納コンテナ１６ｂに収納される。
そして、不良品であることをカメラ１８ａ、１８ｂが検
出すると分離ガイド２０は車体２に端部を回転自在に支
持されたリンク２３と油圧シリンダ２１により作動し
て、不良品収納用コンテナ１６ａの上方から直接葉切り
されたニンジンが落下する。 【００１６】この場合も図１、図２に示す実施例と同様
に人手によりニンジンの良否または大きさを見分けて分
別回収する必要がなく、自動的に良品と不良品または大
きさ別に収納できるのでニンジン収穫作業を一人でもで
き、かつ良品の洗浄作業を丁寧に行うことができ、全体
としてニンジンの洗浄、選別作業の能率が向上する。 【００１７】また、図５のニンジン収穫機の側面図に示
すように、葉切りカッタで茎葉を切断した後、落下する
距離がニンジンの大きさにかかわらず、ほぼ一定とする
ためのキャッチャー２５を設けて落下時の衝撃によるニ
ンジンの割れ、傷付くのを防ぐ構成としても良い。 【００１８】ニンジンの茎葉を頭揃えベルト１０により
タッピングして葉切りカッター１４で茎葉を切断した
後、落下する根部を受けるキャッチャー２５を設け、該
キャッチャー２５は長いニンジンが落下する時には下方
に位置し、短いニンジンの時は上方に自動的に位置移動
するような構成としてニンジンの落下距離をほぼ一定と
し、落下時の衝撃によるニンジンの割れ、傷付くのを防
ぐものである。 【００１９】ニンジンの茎葉を頭揃えベルト１０により
タッピング中に頭揃えガイド１０の中間部に縦列に複数
設けられた発光部と受光部とからなるニンジン長検出セ
ンサ２６によりニンジンの長さを検出し、該検出値によ
りキャッチャー２５の油圧シリンダ２７を作動させる。 【００２０】図６に示すニンジン長検出センサ２６（上
からＰ₁、Ｐ₂、Ｐ₃）の検出結果とニンジンの長さの判
別とキャッチャー２５の位置の関係を表１に示す。 【００２１】 【表１】 Ｐ₁ Ｐ₂ Ｐ₃ ニンジンの大きさ キャッチャーの位置 オフ オフ オン 中 初期位置 オフ オフ オフ 長い 下方 オフ オン オン 短い 上方 この構成で特に短いニンジンの落下時は落下距離が大き
くなり落下時の衝撃によるニンジンの割れ、傷が付くな
どの不具合を防ぐことができる。 【００２２】また、図５に示す頭揃えベルト１０の中間
部に設けられた縦列に複数設けられたニンジン長検出セ
ンサ２６によりニンジンの長さだけでなくニンジンの本
数を検出し、該検出値を図７に示すようなコントローラ
と表示回路を介して運転席の表示装置に結果を表示させ
る構成により圃場に居ながらにしてニンジンの収量分布
が知れる。 【００２３】ニンジンの長さの違い（大、中、小）によ
る収量分布は図８に示すようなフローチャートでカウン
トする。 【００２４】従来は収量分布は収穫したものを人手によ
りカウントしながら行っていたが、このような作業を省
力化できる。 【００２５】次に、図９に示す構成は挟持搬送ベルト９
で搬送されてきたニンジンの茎葉の根元（首）の位置が
ズレていると葉切りカッター１４の位置を調整して適切
な位置で茎葉を切断するためのものである。 【００２６】従来は挟持搬送ベルト９で搬送されて来た
ニンジンの首の位置が多少ズレていてもそのまま葉切り
を行い、茎葉の切断長さにバラツキが見られた。そのた
め収穫後、再び根部の付け根の位置で均一に茎葉を切断
する必要があり、多大な労力を費やしてきた。 【００２７】図９に示すように構成は挟持搬送ベルト９
の支持部材の終端部に葉切りカッター１４の支持アーム
２９を取り付け、該支持アーム２９には葉切りカッタ昇
降用シリンダ３０を備えている。また、頭揃えガイド１
０’の両サイドにマトリクス状に首位置検出用センサ３
１である一対のフォトインタラプタを配置する。また、
葉切りベルト１１と葉切りカッター１４を支持するアー
ム３３は挟持搬送ベルト９の支持部材に弾性的に支持さ
れている。 【００２８】こうして一度の葉切りで全てのニンジンに
均一で正確な位置で茎葉の切断処理ができるように首位
置検出用センサ３１のフォトインタラプタの透過、遮断
の組み合わせにより首位置を検出し、その高さに応じて
葉切り昇降用シリンダ３０で葉切カッター１４の高さを
矢印Ａのように昇降させて調整し、適切な位置で葉切り
を行う。従ってニンジンの大きさに無関係に常に正確な
位置で葉切りが行え、労力軽減に貢献できる。 【００２９】図１０に示す構成は、挟持搬送ベルト９の
前方端部を車体２に支持された油圧シリンダ３４で伸縮
するシリンダロッド３４ａを設け、頭揃えガイド１０’
の両サイドに設けたマトリクス状の一対のフォトインタ
ラプタからなる首位置検出センサ３１でニンジンの首の
位置を検出して、前記シリンダロッド３４ａを伸縮さ
せ、挟持搬送ベルト９の支持部材に弾性的に支持されて
いる葉切りベルト１１と葉切りカッター１４を支持する
アーム３３を矢印Ａ方向に回転させて葉切りカッター１
４の位置を調整して適切な位置で茎葉を切断するもので
ある。 【００３０】従来、ニンジンの大きさにかかわらず、つ
まりニンジンの首の太さにかかわらず葉切りカッター１
４の回転速度は一定であった。そのため茎葉の量が多
く、その径が太い場合などは完全な切断が不可能であ
り、切り残したり、葉切りカッター１４に過負荷がかか
り葉切りカッター１４が回転停止するかまたは葉切りベ
ルト１１がすべるなどの問題が発生していた。 【００３１】図１１（収穫機側面図）、図１２（挟持搬
送ベルトの一部平面図）、にはこのような従来の問題点
を解決するための構成であり、一対の挟持搬送ベルト９
の内側に回転する該ベルト９には非接触状態の圧覚セン
サ３６をそれぞれ設ける。そして、頭揃えガイド１０’
の後方に位置する葉切りカッター１４を駆動するＤＣサ
ーボモータ３７を葉切りベルト１１の支持部材に取り付
ける。 【００３２】ニンジンは挟持搬送ベルト９で運ばれる途
中で一対の圧覚センサ３６間を通過する。そのセンサ３
６からの出力電圧に比例して通過時の径が推定可能であ
るので、該センサ３６からの出力電圧に比例してＤＣサ
ーボモータ３７の回転速度を変え、葉切りに十分な回転
速度を発生させ、確実に葉切りを行えるようになった。 【００３３】また、図１３（挟持搬送部の要部平面
図）、図１４（茎葉の詰まり検出装置の平面図）に示す
ように挟持搬送ベルト９での茎葉の搬送の詰まりを検知
する手段３９を設け、該検知手段３９で詰まりを検知す
るとクローラ１（図１参照）などの走行部、収納ベルト
１５（図１参照）などの収納部、挟持搬送ベルト９など
の掘り取り部の順に順次停止する機構を設けることで、
再始動するのが容易となり、また茎葉が詰っている箇所
が良くわかり、また掃除（詰まり除去）が容易となる。 【００３４】挟持搬送ベルト９での茎葉の搬送の詰まり
を検知する手段３９はニンジンの茎葉の厚み検出装置で
あり、挟持搬送ベルト９に当接する２組の一対のローラ
４０と該ローラ４０を端部に回転可能に支持したくの字
状のアーム４１と該アーム４１のローラ４０が設けられ
る端部と反対側の端部を機体本体（図示せず）に弾性的
に接続するためのスプリング４３とこれとは別に機体本
体（図示せず）に接続したスプリング４４と該スプリン
グ４４に端部を接続した支点４５ａを中心に回転可能な
アーム４５と該アーム４５の他端部と接触可能なリミッ
トスイッチ４７とアーム４５の回転を必要以上にさせな
いためのストッパー４８から構成される。くの字状のア
ーム４１の折れ曲がり部の支点４１ａを中心として回転
可能なように図示しない機体本体にピン止めされてい
る。 【００３５】ニンジンの茎葉の厚みが一定値以上である
とくの字状のアーム４１が回転し、アーム４５がリミッ
トスイッチ４７を押すので図示しない制御装置の作動で
クローラ１などの走行部、収納ベルト１５などの収納
部、挟持搬送ベルト９などの挟持搬送部５、６、掘り起
こし装置３（図１参照）が順次停止する。 【００３６】この場合は、一気に全ての作動部が停止す
るのに比べ、再始動する時に馬力が小さくて良く、また
茎葉の詰っている箇所の発見が容易であり、また、詰ま
った茎葉の除去作業も容易となる。 【００３７】作動部が順次停止する場合に再始動が容易
となるのは、次のような理由による。 エンジン停止で一気に停止する場合には搬送部全体に
搬送物があるので負荷が高くなる。これは数回エンジン
を再始動する事により、掘り起こし装置３に詰まったニ
ンジンが搬送部５、６に流れ、この搬送部５、６に詰ま
りがあるある状態で再始動すると、負荷が大きくなるた
めである。そこで、本発明のように茎葉が完全に挟持搬
送ベルト９に詰まってしまって停止するのではなく、一
定量以上の茎葉の厚み検知で、まず走行部が停止するの
で、挟持搬送ベルト９に新たなニンジンは供給されなく
なり、搬送部５、６の負荷が、一気に停止する場合に比
べて小さくなる。 ニンジンが挟持搬送ベルト９に詰まりかけの状態で停
止しているため、負荷が小さく、そのままの状態で容易
に再始動できる。 挟持搬送ベルト９への詰まり物を除去する際にも詰ま
り量が少ないと、容易にかつ早く除去でき、再始動が容
易となる。 こうして、バランスのとれた作業速度が自動的に選択で
き、能率の高い作業ができる。 【００３８】また、図１５に本実施例のニンジン収穫機
の側面図を、図１６にニンジン収穫機の上から見た平面
図を示すが、搬送部に数箇所に詰まりセンサ５０を配置
し、該詰まりセンサ５０で茎葉が詰まったことを検出す
れば、作動部の駆動を停止させ、搬送部５を上方へスラ
イドさせると共に、オペレータにブザーにて連絡するよ
うに構成した。 【００３９】茎葉搬送ベルト９に沿って詰まりセンサ５
０を配置し、ここで茎葉が詰まったことを検出すれば、
収穫部の駆動を停止し、搬送部５を上方へスライドさせ
ると共に、オペレータにブザーにて連絡するように構成
した。 【００４０】詰まりセンサ５０は挟持搬送ベルト９に装
着された図１７に示すテンションローラ５１の内、適当
なローラ５１のストロークエンド付近に設けられたマイ
クロスイッチ５２である。そして、茎葉が詰まってテン
ションローラ５１がストロークエンドまでくればマイク
ロスイッチ５２がオンし、詰まったことを図１８に示す
制御装置が認識する。 【００４１】ついで、詰まり検出により作動部へエンジ
ンからの駆動力を伝達する各種のベルト９〜１２のテン
ションプーリ（図示せず）を移動させて停止させる。 【００４２】なお、図１５、図１６、図１８には掘り起
こし装置３に設けられる複数の茎葉検出センサ５４ａ、
５４ｂ、湿度センサ５５、挟持搬送ベルト９の先端に設
けられる茎葉束径検出センサ５６、頭揃えガイド１０’
に設けられる茎葉検出センサ５７も図示している。 【００４３】２組の茎葉検出センサ５４ａ、５４ｂでの
茎葉の検出時間のずれの大小により、ニンジンの茎葉の
長さが検出できる。湿度センサ５５は栽培中のニンジン
の茎葉の近傍の湿度の変化に応じて、収穫機の作業速度
を変化させることができ、こうしてニンジンの内部水分
量が多いときに少量の衝撃によって根部が割れてしまう
ことを防ぐ。茎葉検出センサ５７は頭揃えガイト１０’
の下方に茎葉が長い時間ニンジンが残っていることが分
かると、正常に引き抜き作業が行われていないものとし
て、収穫機の作動部の作業速度を遅くし、茎葉の挟持位
置を適正にするためのものである。葉柄束径検出センサ
５６は葉柄束径が著しく大きい場合は、作業速度（走行
速度と各種ベルトの搬送速度）を低速制御して引き抜き
方向への加速度を小さくし、引き抜き初めの最大引き抜
き力を減少させて、挟持搬送ベルト９での初期の茎葉の
挟持位置がずれないようにする。 【００４４】また、収穫部全体をスライドさせる油圧シ
リンダ５９（図１参照）により、収穫部を上方向へスラ
イドさせ、ソイラ６０（図１参照）を地上に出し、茎葉
または根部を傷つけないないようにする。 【００４５】こうして、茎葉の詰まりの初期状態を検出
し、作動部を停止できるため、詰まった茎葉の除去に手
間がかからない。また作動部の駆動を停止する共に収穫
部を上方にスライドさせてソイラ６０を地上に出すの
で、茎葉または根部を傷つけるおそれはなくなる。ま
た、ニンジンを押しつぶすことを回避するために、収穫
機の走行を停止させる必要がなく、詰まりによりニンジ
ン収穫機を急停止させる必要もない。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の一実施例のニンジン収穫機の側面図
である。 【図２】 図１のＡ−Ａ線矢視図である。 【図３】 本発明の一実施例のニンジン収穫機の要部側
面図である。 【図４】 図３のＡ−Ａ線矢視図である。 【図５】 本発明の一実施例のニンジン収穫機の側面図
である。 【図６】 図５のニンジン長検出センサを示す図であ
る。 【図７】 図５のニンジン長検出センサによる収量分布
を測定するコントローラと表示回路を示す図である。 【図８】 ニンジンの長さの違いによる収量分布を測定
するためのフローチャートである。 【図９】 本発明の一実施例のニンジン収穫機の側面図
である。 【図１０】 本発明の一実施例のニンジン収穫機の側面
図である。 【図１１】 本発明の一実施例のニンジン収穫機の側面
図である。 【図１２】 図１１のニンジン収穫機の挟持搬送ベルト
の一部平面図である。 【図１３】 本発明の一実施例のニンジン収穫機の挟持
搬送部の要部平面図である。 【図１４】 図１３のニンジン収穫機の茎葉の詰まり検
出装置の平面図である。 【図１５】 本発明の一実施例のニンジン収穫機の側面
図である。 【図１６】 図１５のニンジン収穫機の平面図である。 【図１７】 図１５のニンジン収穫機の茎葉搬送詰まり
検知手段の側面図である。 【図１８】 図１５のニンジン収穫機の制御ブロック図
である。 【符号の説明】 １ クローラ ２ 車体 ３ 引き起こし装置 ５ 前方搬送部 ６ 後方搬送部 ７ 収納部 ９ 挟持搬送ベルト １０ 頭揃えベ
ルト １０’ 頭揃えガイド １１ 葉切りベ
ルト １２ 排葉ベルト １４ 葉切りカ
ッター １５ 収納ベルト １６ コンテナ １８ カメラ ２０ 分離ガイ
ド ２１ 油圧シリンダ ２３ リンク ２５ キャッチャー ２６ ニンジン
長検出センサ ２７ 油圧シリンダ ２９ 支持アー
ム ３０ 葉切りカッタ昇降用シリンダ ３１ 首位置検
出用センサ ３３ 支持アーム ３４ 油圧シリ
ンダ ３６ 圧覚センサ ３７ ＤＣサー
ボモータ ３９ 茎葉搬送詰まり検知手段 ４０ ローラ ４１ くの字状のアーム ４３、４４ ス
プリング ４５ アーム ４７ リミット
スイッチ ５０ 詰まりセンサ ５１ テンショ
ンローラ ５２ マイクロスイッチ ５４、５７ 茎
葉検出センサ ５５ 湿度センサ ５６ 茎葉束径
検出センサ ５９ 油圧シリンダ ６０ ソイラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有馬 誠一 愛媛県伊予郡砥部町八倉１番地 井関農 機株式会社 技術部内 (72)発明者 中村 博 愛媛県伊予郡砥部町八倉１番地 井関農 機株式会社 技術部内 (56)参考文献 特開 平６−13（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−169621（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−163224（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A01D 13/00 - 33/14

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 根菜の茎葉を挟持して引き抜き、後方へ
   搬送する挟持搬送装置と、 茎葉部と根部を切断により分離する茎葉切断装置と、引き抜いた 根部の状態を検出する検出手段と、 該 検出手段の検出結果に基づき根部が良品の場合には、
   前記茎葉切断装置で切断により落下した根部を受け止め
   て滑り落とす傾斜面を有する分離ガイド２０と、 分離ガイド２０で分離した良品を搬送する収納ベルト１
   ５と、 前記切断後落下した根部が不良品の場合には落下する不
   良品を直接受け止める不良品収納用コンテナ１６ａと、 収納ベルト１５で搬送される良品を収納する収納コンテ
   ナ１６ｂと を備えた根菜類用収穫機。