JP3940815B2 - セル苗移植装置 - Google Patents

Description

【発明の属する技術分野】
本発明は、小型且つ安価で、しかも、高速、高精度な移植動作を実現できるセル苗移植装置に関する。
【従来の技術】
従来、一般に、植物の苗は生物のため個体差が大きく、更にデリケートで、これまで機械化が難しく多くは手作業に頼っている。
最近においては、セル苗の移植機械の開発が各方面で試されている。
例えば、図１５に示すように、あたかもワインコルクをスクリューで抜くが如く、スクリュー形状とした掴み片１１１でセル苗１２０をピックアップする方式や、図１６に示すように、セル苗１２０をピンセット１１２で挟む方式等が試みられているが、いずれもセル苗１２０の根の部位に強制的に差し込むため、セル苗１２０を、特にその根を傷つけてしまい、病気の感染や苗枯れ等の多くの弊害をセル苗に与えてしまう。
更に、これまで試されている装置は、畑等の農園場に水稲の田植機の様に直接セル苗を移植する方式の装置で、セル苗生産やポット移植生産分野では、全て手作業に頼っているのが現状である。
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、セル苗をピックアップする方式等においてはセル苗に損傷を与えてしまい、苗生産、特にセル苗生産分野においては苗質不良、病気感染やその後の生育にも支障をきたす等の障害を与えてしまっている。
また、現時点では、セル苗をポットに移植する機械、セルトレーからセルトレーに対し未発芽苗や不良苗を除去しつつ良質のセル苗を差し替えることにより、１００％商品価値のあるセル苗が移植されたセルトレーを得るような装置は、小型で、しかも、国内では開発されていないため、これらの作業は現在ほとんどが手作業に頼っている。
一方、外国においては、１９９５年オランダ国際園芸博覧会（ＮＴＶ）において、形状認識技術を用いてセル苗をポッティングしたり、セルトレーの差し替えをする装置が紹介されているが、この装置は非常に大型且つ高価な装置になっている。
以上のような現状を解決するには、セル苗の搬送、移植ポットの搬送を正確且つ高精度に行い、また、セル苗をピックアップする際に、セル苗の根の部位にピンセットや針金を差し込まずにセル苗をピックアップする必要がある。また、国内の需要を考えると、安価な装置とする必要もある。
そこで、本発明は、セル苗の搬送、セル苗のピックアップ、セル苗の最適の移植ポットへの移植という一連の工程を高速、高精度に実現でき、且つ、小型安価なセル苗移植装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
本発明に係るセル苗移植装置は、苗をセル部に植え込んだセル苗を収容した多数のセルトレーを搬送するセルトレー搬送手段と、このセルトレー搬送手段から前記セルトレーを受け取り苗側を外方にして搬送する回転ドラム式の方向変換手段と、セル苗を移植する多数の移植ポットを搬送する移植ポット搬送手段と、前記移植ポット搬送手段を前記移植ポットやセルトレーの種類に応じて上下動させるエレベータ手段と、前記方向変換手段により搬送されるセルトレー中の任意のセル苗のセル部を苗側に押し出すセル苗押し出し手段と、前記移植ポット中の土に円運動による振動を与え穴を開ける手段と、前記セル苗押し出し手段により押し出される各セル苗のセル部を個別に挟んで抜き取り、抜き取ったセル部を、エレベータ手段により上下方向の位置が規制される前記移植ポット搬送手段により搬送される各移植ポットに移植するセル苗移植手段とを有することを特徴とするものである。
本発明のセル苗移植装置によれば、セルトレー搬送手段により搬送され、更に回転ドラム式の方向変換手段により方向変換された状態のセル苗のセル部を、セル苗押し出し手段により押し出し、前記穴を開ける手段をもって移植ポット中の土に穴を開け、前記セル苗移植手段により、押し出されるる各セル苗のセル部を個別に挟んで抜き取り、抜き取ったセル部を、前記エレベータ手段により上下方向の位置が規制される前記移植ポット搬送手段により搬送される各移植ポットに移植するものであるから、セル苗の搬送、セル苗のピックアップ、セル苗の最も適した移植ポットへの移植という一連の工程を高速、高精度に実現できる。
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１乃至図３に示すセル苗移植装置は、全体として、略直方体状の筐体１を具備し、この筐体１の一方の側には上部から高さ方向の略中間部の位置にわたってセル苗５０を収容した多数のセルトレー２を搬送する搬送モータ３ａ付のセルトレー搬送手段３を設けている。
このセルトレー搬送手段３の隣には、セルトレー搬送手段３から前記セルトレー２を受け取り、セル苗５０側を外方にして円弧を描きつつ搬送する回転ドラム式の方向変換手段である方向変換機構部６０を配置している。
また、前記セルトレー搬送手段３の下方には、前記セル苗５０を移植する多数の移植ポット６を図１において矢印方向に搬送する移植ポット搬送手段４を設けている。
前記筐体１におけるセルトレー搬送手段３と前記移植ポット搬送手段４との間には、前記筐体１により支持されたセル苗移植手段としてのセル苗ポッティングロボット５を配置している。
更に、前記セルトレー搬送手段３の下方で、且つ、移植ポット搬送手段４の上方には、前記方向変換機構部６０により搬送されるセルトレー２中の任意のセル苗５０のセル部５０ａを苗側、即ち、前記セル苗ポッティングロボット５側に押し出すセル苗押し出し手段であるセル苗押し出し機構部７０を、セル苗ポッティングロボット５と対峙する配置で設けている。
前記筐体１における移植ポット搬送手段４の下側には、前記移植ポット搬送手段４自体を前記移植ポット６の大小等の種類に応じて上下動させ、移植ポット６とセル苗ポッティングロボット５との相対位置を最適化の状態にするエレベータ手段である上下動機構部８０を配置している。
更に、前記方向変換機構部６０を構成する円周駆動ドラム６１ａ、６１ｂ間には、前記移植ポット６内の土に穴を開け且つ振動を付与して土の側面を固める穴開機構部９０を上下動可能に配置している。
前記方向変換機構部６０の下部には、この方向変換機構部６０により搬送されてきたセルトレー２を図１に示す矢印ｃ方向に排出する排出コンベア１００又は受け台を設けている。
図１中、１０は前記セルトレー搬送手段３のセルトレー搬送コンベアーである。
方向変換機構部６０は、図２、図３にも示すように、筐体１に対して、左右対称配置に、且つ、回転可能に配置した円周駆動ドラム６１ａ、６１ｂと、この円周駆動ドラム６１ａ、６１ｂを駆動するモータ６２と、セルトレー２の搬送方向に沿った両側端部をドラムガイド１０２で挟んで支持しつつ搬送させる回転支持部材６３とを具備している。
前記セル苗押し出し機構部７０は、図１、図２、図４に示すように、セッティングロボットモータ７１と、セル苗５０のセル部５０ａを押し出すプランジャ７２とを具備し、セッティングロボットモータ７１によりプランジャ７２をセル苗５０の列設方向に駆動して位置決めするとともに、位置決めしたセル苗５０のセル部５０ａを同期した前記セル苗ポッティングロボット５側に押し出すようになっている。
前記上下動機構部８０は、図１に示すように、移植ポット搬送手段４の下方に配置した合計４個の回動アーム８１ａ乃至８１ｄと、支持台８２とを有している。そして、下側の２個の回動アーム８１ａ、８１ｂの下端同士を部分歯車８２ａ、８２ｂで噛合し、上側の２個の回動アーム８１ｃ、８１ｄの上端同士を部分歯車８２ｃ、８２ｄで噛合している。
なお、上下動機構部８０に代替して、一般のジャッキを用いるようにして実施しても良い。
また、回動アーム８１ａ、８１ｃの連結部及び回動アーム８１ｂ、８１ｄの連結部を水平に貫通する状態でねじ体８３を配置し、このねじ体８３を上下駆動モータ８４により回転駆動することで、合計４個の回動アーム８１ａ乃至８１ｄを介して支持台８２を図１に示す矢印方向に上下動させるようになっている。
前記穴開機構部９０は、図３に示すように、下方がテーパ状に縮減する形状の所用数の穴開体９１を列設配置に支持した支持板９２を、上下シリンダ９３により前記移植ポット搬送手段４上の各移植ポット６に対して下降させて、各移植ポット６内の土に穴開体９１に対応した穴を開けるように構成している。
また、前記穴開機構部９０は、支持板９２の両側部に一対のロータリバイブレータ９４を備え、穴開体９１による移植ポット６に対する穴開時にロータリバイブレータ９４によりこの穴開体９１に振動を付与し、これにより、移植ポット６内の土を円運動により土を外方に押し固めながら、開けた穴の壁面を押し固め、穴の形状が崩れにくくなるようにしている。この場合、移植ポット６内の底面の土は固めない。
なお、図１中、１０１はセルトレーガイド、１０２はドラムガイド、１１０は、操作パネルである。
前記セル苗ポッティングロボット５は、図５、図６等にも示すように、前記筐体１に一端を支持された位置決め用回転シリンダー２１と、該位置決め用回転シリンダー２１の他端に取り付けられ、該位置決め用回転シリンダー２１により駆動されるクランク機構部２２と、該クランク機構部２２により駆動され水平位置から垂直位置にわたって９０度の範囲で往復回動するロボット本体部２３と、このロボット本体部２３に取り付けた横移動位置決めロボット部２４と、この横移動位置決めロボット部２４に取り付けた接続口２５ａを介して図示しない空気圧源に接続した移植爪スライド用シリンダー部２５と、この移植爪スライド用シリンダー部２５により移動可能（図８に示す矢印方向に移動可能）に支持され、スライド駆動される爪保持体２６及びこの爪保持体２６により保持された４本の各爪片２９を有する移植爪部２７と、この移植爪部２７の支持片２８に取り付けられ前記４本の各爪片２９の突出端部に形成される挟み領域３２を縮め又は拡げてセル苗５０を挟んだ状態とし又は挟んだ状態を解除する開閉用ロータリーアクチェーター３０とを具備している。
本実施の形態においては、移植爪部２７の爪片２９を４本として図示しているが、本発明においては、当該爪片２９を、３乃至８本のうちのいずれかの本数にして実施できる。
なお、本発明においては、前記位置決め用回転シリンダー２１に代替して、その他の駆動源、例えばロータリーアクチェーター（図示せず）等をもって、セル苗ポッティングロボット５におけるロボット本体部２３及び横移動位置決めロボット部２４の位置決めをしこれを回転させるようにしても良い。
前記移植爪部２７は、更に、図５にも示すように、前記支持片２８に対し４本の各爪片２９の先端側に離れた位置に配置されるとともに４本の各爪片を各々貫通させた回転板３１を具備し、前記開閉用ロータリーアクチェーター３０による回転力を伝達機構部３３を介して回転板３１に伝達し、これにより、回転板３１を図６に示すように回動させて前記４本の各爪片２９の突出端側により形成される挟み領域３２の拡縮を行うようにしている。
図５は挟み領域３２が縮みセル苗５０を挟む状態を示し、図６は挟み領域３２が拡がりセル苗５０の挟み解除の状態を示すものである。
なお、図１、図３中、３５は筐体１の下面に取り付けたキャスターである。
本発明においては、前述した本実施の形態の移植爪部２７の機構の他、移植爪部２７の機構を、図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すような機構としても良い。図１７（ａ）、（ｂ）は、本発明に係るセル苗移植装置の移植爪部２７の他の実施の形態を示す拡大概略説明図であり、図１７（ｃ）は、図１７（ａ）、（ｂ）に示す移植爪部２７’の回転板３１’を示す拡大概略説明図であり、図１７（ｄ）は、図１７（ａ）、（ｂ）に示す移植爪部２７’の固定板２００を示す拡大概略説明図である。
図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す移植爪部２７’は、図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、回転板３１’の挟み領域３２の方向の近傍に、固定板２００を配置し、夫々の板に各爪片２９を挿通している。
そして、図１７（ｃ）に示すように、回転板３１’には、各爪片２９が図中の矢印方向に動き、回転板３１’の中心に沿った状態の多少湾曲した渦巻き状の各スリット２０１を設けている。この回転板３１’が回転した際、各爪片２９は回転板３１’の中心沿った矢印方向に移動する。
また、図１７（ｄ）に示すように、固定板２００には、各爪片２９が図中の矢印方向に動き、左右の位置、上下の位置に各ストレートスリット２０２を設けている。前記回転板３１’が回転した際、各爪片２９が、回転板３１’の中心に沿った矢印方向に移動すると、固定板２００の各ストレートスリット２０２内の各爪片２９は、固定板２００の中心に四方から集中するような状態で、各爪片２９を集束し、この状態で、挟み領域３２において、前記セル苗５０のセル部５０ａを挟み込むことができる。
なお、図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すような機構の移植爪部２７’において、その他の部分は、前記本実施の形態の移植爪部２７と同様である。また、図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す実施の形態においては、移植爪部２７’の爪片２９を、４本として図示しているが、前述したように、当該爪片２９を、３乃至８本のうちのいずれかの本数にして実施できる。
次に、上述したセル苗移植装置の動作を、図７乃至図１３をも参照して説明する。
まず、図７に示すように、前記セルトレー搬送手段３のセルトレー搬送コンベアー１０上を搬送され、更に方向変換機構部６０移送されて円弧を描きつつ搬送されるセルトレー２に収容されているセル苗５０に対して、セル苗押し出し機構部７０におけるセッティングロボットモータ７１によりプランジャ７２の位置決めを行う。
一方、セル苗ポッティングロボット５側では、前記位置決め用回転シリンダー２１又はロータリーアクチェーターとクランク機構部２２とによりロボット本体部２３を水平方向に位置決めし、前記移植爪部２７の４本の各爪片２９をセル苗５０に対峠させる。このとき、前記移植爪部２７の複数の爪片は、図７に示すように、開閉用ロータリーアクチェーター３０を作動させ挟み領域３２を開状態としている。
次に、前記移植爪スライド用シリンダー部２５を作動させ、図８に示すようにロボット本体部２３をセル苗５０側にスライドさせ、４本の爪片２９の各先端部がセル苗５０の葉の部分よりも更にセルトレー２側に進入する状態とする。
この状態で、図９に示すように、前記プランジャ７２により、上述のように位置決めしたセル苗５０のセル部５０ａを前記セル苗ポッティングロボット５側に押し出し、セル苗５０のセル部５０ａを４本の爪片２９の各先端部に形成される挟み領域３２内に移行させる。
そして、この状態で、前記開閉用ロータリーアクチェーター３０による回転力を伝達機構部３３を介して回転板３１に伝達し、これにより、回転板３１を図１０に示すように回動させて前記４本の爪片２９の突出端側により形成される挟み領域３２を縮めてこの４本の各爪片２９により、前記セル苗５０のセル部５０ａを挟み込む。
次に、前記移植爪スライド用シリンダー部２５を作動させ、図１１に示すように、前記セル苗５０を挟み込んだ前記移植爪部２７を矢印方向に離隔させるとともに、前記位置決め用回転シリンダー２１又はロータリーアクチェーターとクランク機構部２２とによりロボット本体部２３及び横移動位置決めロボット部２４を垂直方向に回動させて、図１２に示すように、前記移植ポット搬送コンベアー４上の移植ポット６の上に移行する。
そして、前記移植爪スライド用シリンダー部２５を作動させ、図１３に示すようにロボット本体部２３及び横移動位置決めロボット部２４を移植ポット６側にスライドさせ、４本の爪片２９により挟み込んだ前記セル苗５０を移植ポット６内に進入させる。
そして、再び開閉用ロータリーアクチェーター３０により上述した場合と逆の回転力を伝達機構部３３を介して回転板３１に伝達し、前記４本の爪片２９の突出端側により形成される挟み領域３２を広げてこの４本の爪片２９による挟み込み状態を解除し、更に、前記移植爪スライド用シリンダー部２５の動作でロボット本体部２３を移植ポット６の上方に移行する。
このような動作により、小型、且つ、安価な構造である本実施の形態のセル苗移植装置によりセル苗５０を高速且つ高精度に移植ポット６に移植することができる。
また、本実施の形態のセル苗移植装置によれば、前記移植ポット搬送手段４自体を、前記移植ポット６の大小等の種類に応じて上下動させる上下動機構部８０を備えているので、移植ポット６の大小等の寸法差や、種類に応じて、移植ポット６とセル苗ポッティングロボット５との相対位置関係を最も適切なものとすることができる。
本実施の形態のセル苗移植装置によれば、前記穴開機構部９０の動作で移植ポット６内の土に開けた穴の壁面を押し固め、穴の形状を崩れにくしてセル苗５０の移植を確実に実行できる。
上述した本実施の形態のセル苗移植装置の動作は、図示してないが、コンピュータ制御により、各種セルトレー、各種移植用ポットに対応させることもできる。
図１４は、前記セル苗ポッティングロボット５における移植爪部２７の他の構成例を示すものであり、同図に示す移植爪部２７Ａは、前記ロボット本体部２３により支持され丈が短い等の未発育なセル苗５０又は不良なセル苗５０を検出するセル苗検出センサー５１と、前記ロボット本体部２３により支持され２個の押し出し爪５３により前記セル苗５０を押し出すセル苗押し出し用アクチェーター５２とを付加したものである。
このような移植爪部２７Ａを用いることにより、セル苗検出センサー５１の検出信号を利用して丈が短い未発育なセル苗５０又は不良なセル苗５０が前記移植ポット６に移植されることを防止できるとともに、セル苗押し出し用アクチェーター５２の押し出し動作で前記セル苗５０の移植ポット６への移植をより円滑に行うことができる。
なお、本発明の移植爪部２７は、物を摘む動作としては機構が簡単で確実なために農業分野のみならず他産業分野においても利用価値が高い。
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、セル苗の搬送、セル苗のピックアップ、セル苗の最も適した移植ポットへの移植という一連の工程を高速、高精度に実現できるセル苗移植装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセル苗移植装置の実施の形態を示す正面図である。
【図２】本発明のセル苗移植装置の実施の形態を示す平面図である。
【図３】本発明のセル苗移植装置の実施の形態を示す側面図である。
【図４】本発明のセル苗移植装置の実施の形態におけるセル苗押し出し機構部及びセル苗ポッティングロボットを示す配置説明図である。
【図５】本実施の形態のセル苗移植装置における移植爪部の爪片を示す斜視図である。
【図６】本実施の形態のセル苗移植装置における移植爪部の爪片を示す斜視図である。
【図７】本実施の形態のセル苗移植装置のセル苗の移植動作を示す説明図である。
【図８】本実施の形態のセル苗移植装置のセル苗の移植動作を示す説明図である。
【図９】本実施の形態のセル苗移植装置のセル苗の移植動作を示す説明図である。
【図１０】本実施の形態のセル苗移植装置のセル苗の移植動作を示す説明図である。
【図１１】本実施の形態のセル苗移植装置のセル苗の移植動作を示す説明図である。
【図１２】本実施の形態のセル苗移植装置のセル苗の移植動作を示す説明図である。
【図１３】本実施の形態のセル苗移植装置のセル苗の移植動作を示す説明図である。
【図１４】本発明のセル苗移植装置の移植爪部の他の実施の形態を示す概略断面図である。
【図１５】従来のセル苗移植装置におけるセル苗の掴み動作を示す説明図である。
【図１６】従来のセル苗移植装置におけるセル苗の他の掴み動作を示す説明図である。
【図１７】（ａ）は本発明に係るセル苗移植装置の移植爪部の他の実施の形態を示す一部切欠した拡大概略説明図、（ｂ）は本発明に係るセル苗移植装置の移植爪部の他の実施の形態を示す一部切欠した拡大概略説明図、（ｃ）は（ａ）、（ｂ）における移植爪部の回転板を示す拡大概略説明図、（ｄ）は（ａ）、（ｂ）における固定板を示す拡大概略説明図である。
【符号の説明】
１ 筐体
２ セルトレー
３ セルトレー搬送手段
４ 移植ポット搬送手段
５ セル苗ポッティングロボット
１０ セルトレー搬送コンベアー
２１ 位置決め用回転シリンダー
２２ クランク機構部
２３ ロボット本体部
２４ 横移動位置決めロボット部
２５ 移植爪スライド用シリンダー部
２６ 爪保持体
２７ 移植爪部
２８ 支持片
２９ 爪片
３０ 開閉用ロータリーアクチェーター
３２ 挟み領域
５０ セル苗
５０ａ セル部
５１ セル苗検出センサー
５２ セル苗押し出し用アクチェーター
５３ 爪
６０ 方向変換機構部
６１ａ 円周駆動ドラム
６１ｂ 円周駆動ドラム
６２ モータ
６３ 回転支持部材
７０ セル苗押し出し機構部
７１ セッティングロボットモータ
７２ プランジャ
８０ 上下動機構部
８４ 上下駆動モータ
９０ 穴開機構部
９１ 穴開体
９２ 支持板
９３ 上下シリンダ
９４ ロータリバイブレータ

Claims (1)

1. 苗をセル部に植え込んだセル苗を収容した多数のセルトレーを搬送するセルトレー搬送手段と、
   このセルトレー搬送手段から前記セルトレーを受け取り苗側を外方にして搬送する回転ドラム式の方向変換手段と、
   セル苗を移植する多数の移植ポットを搬送する移植ポット搬送手段と、
   前記移植ポット搬送手段を前記移植ポットやセルトレーの種類に応じて上下動させるエレベータ手段と、
   前記方向変換手段により搬送されるセルトレー中の任意のセル苗のセル部を苗側に押し出すセル苗押し出し手段と、
   前記移植ポット中の土に円運動による振動を与え穴を開ける手段と、
   前記セル苗押し出し手段により押し出される各セル苗のセル部を個別に挟んで抜き取り、抜き取ったセル部を、前記エレベータ手段により上下方向の位置が規制される前記移植ポット搬送手段により搬送される各移植ポットに移植するセル苗移植手段と、
   を有することを特徴とするセル苗移植装置。

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