JP4291502B2 - 野菜収穫機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、背丈の低い野菜を走行しながら収穫する野菜収穫機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、圃場に栽培されている野菜を引抜装置で引き抜き、搬送装置で搬送する間に不必要な部分を除去する等の調製処理をして機体後上部まで搬送するとともに、搬送後端で機体の横方向に移動する横搬送装置で機体の側方まで搬送し、ここに設けられている収容体に収容する野菜収穫機が実用化されている。このような収穫機で収穫対象となる野菜には、キャベツや白菜といった結球野菜、人参や大根或いは玉葱や大蒜といった根茎野菜等がある（特願２０００−７９９１２号、７９９１３号等）。
【０００３】
これらの野菜は背丈が低いことから、これに作用する引抜装置は地上スレスレに設定されなければならない。しかし、圃場の凹凸に従って機体はピッチングを起こすから、引抜装置はそれに伴って浮き上がったり、沈み込んだりする。引抜装置が浮上すると引抜き（収穫）障害を起こすし、地面に沈下すると走行障害や破損の事態が生ずる。特に、上記したような形態をとると、引抜反力や搬送中の野菜の重量によって引抜装置は地面側に引き寄せられて沈下しがちになる。更に、搬送装置で搬送された収穫野菜を機体後部の横搬送装置に受け渡さなければならないから、搬送終端をあまり高くできないことに加えて、収穫野菜を調製処理しながら円滑に横搬送装置まで搬送するためには、その搬送傾斜をあまり急にはできない。
【０００４】
このため、搬送装置はいきおい長いものとなり、その前方に設けられる引抜装置は機体の前端から突出している形態をとっている。従って、機体のピッチング等による沈下は引抜装置では更に増幅され、前述した不具合を一層助長させる。一方、収穫機を非収穫走行させるときには、このような引抜装置を下降させたままでは走行の支障が出る。このため、引抜装置や搬送装置を前処理装置として機体と分離させ、機体との間に油圧シリンダ等のアクチュエータを介設してその伸縮で機体に設けられる水平な支持軸の回りに回動できるようにしている。そこで、この回動機構によって収穫時には前処理装置を下降させて引抜装置を接地させ、圃場の凹凸に影響を受けないようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このままでは前処理装置の重量が大きすぎるため、地面の起伏に追従できず、地面にめり込んで破損したりする。このため、前処理装置をスプリングやガススプリングで上方に付勢し、その重量を軽減して追従性を高める措置をとっている。しかし、前処理装置と機体との間には油圧シリンダ等が介在しており、前処理装置を特定の高さに維持することは、これを途中で或いはエンドで止めることになるから、たとえ圧油の給排をフリーにしたとしても自由な伸縮は妨げられる。従って、前処理装置を直接押し上げたのでは、油圧シリンダの非伸縮性が追従性の障害となる。本発明は、このような課題を解決するものであり、スプリングによる付勢を油圧シリンダごと行うことで、前処理装置の追従性を確保したものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題の下、本発明は、圃場に栽培されている野菜を引き抜く引抜装置、引抜装置で引き抜いた野菜を機体の後方に搬送する搬送装置等を含む前処理装置を機体との間に介設されるアクチュエータによって機体に設けられる支持軸の回りに引抜装置が地面から離れる上昇位置と接地する下降位置とに亘って昇降させる野菜収穫機において、機体とアクチュエータとの間に張り掛けられる弾性体によって前処理装置を機体に対してアクチュエータごと上昇側に付勢してその重量を軽減しつつ前処理装置の下降時における引抜装置の接地状態を確保することを特徴とする野菜収穫機を提供したものである。
【０００７】
本発明は、前処理装置を弾性体によってアクチュエータごと上昇側に付勢したものであるから、アクチュエータは剛体のリンクのような作用をし、弾性体による前処理装置の追従動作にアクチュエータを途中で止めたときの非伸縮性が障害とならない。従って、前処理装置の先端を構成する引抜装置は軽減された重量で接地状態が維持され、地面に起伏があってもそれに追従し、良好な引抜きが確保される。尚、軽減する重量は弾性体の強さを適宜に調整することで自由に設定できる。
【０００８】
ところで、前処理装置をアクチュエータごと上方付勢する態様としては、アクチュエータを支点ピンの回りに回動可能にするとともに、弾性体でアクチュエータを支点ピンを中心に前処理装置側に付勢すればよい。この場合、弾性体の力を遠隔的に調整できるとすれば、作業中でも前処理装置の重量軽減を調整できる。更に、前処理装置にその重量を検出する荷重センサを取り付け、この荷重センサの出力によって弾性体の力を自動的に調整するようにすれば、自動制御が可能になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態をキャベツ（結球野菜）を収穫する収穫機を例にとって図面を参照して説明する。図１は本発明の一例を示す野菜収穫機（以下、収穫機）の側面図、図２は平面図、図３は要部平面図、図４は要部一部側面図、図５は同じく平面図、図６は図４のＡーＡ断面図であるが、この収穫機は、クローラからなる走行装置１を装備する自走機体２の片側一側方（本例では、進行方向の左側）に、前方から、結球野菜３の茎根部３ａを引き抜く引抜装置４、茎根部３ａを挟扼して搬送する茎根部搬送装置５、結球部３ｂの下面を摺動させながら案内する摺動案内装置６を設けたものである。
【００１０】
引抜装置４は、前下がり傾斜平面内で対向面が共に後方回転する左右一対の回転体（図示では花弁形ホイル）７からなるもので、花弁形ホイル７の先端を地面に擦らせながら進めて結球部３ｂの下面に挿入してすくい上げ、茎根部３ａを引き抜くものである。尚、本例の花弁形ホイル７は、その支持軸を駆動するウォーム等の伝動系８をケース８ａに内蔵して伝動筒９に接続しており、この伝動筒９は、引抜装置４等を包括する前処理装置１０のフレーム１０ａにばね１１で相手方に向けて付勢されて外方への逃げが可能に取り付けられている。従って、花弁形ホイル７が石等を噛み込むと、それぞれが外方に逃げてこれを通過させる。
【００１１】
茎根部搬送装置５は、引抜装置４で引き抜かれた茎根部３ａを挟扼して後上方へ搬送するもので、同じく前下りの傾斜平面内で対向面が共に後方回動する一対の挟扼チェン１２からなる。この場合、挟扼チェン１２の始端は、ケース８ａよりは後退した位置に設けられているが、花弁形ホイル７と一部重合させて引継ぎの正確さを期している。但し、その始端部は、地面からはかなりの間隔を保って浮いており、花弁形ホイル７が少々地面に潜ったとしても、自身が潜り込むことはない。
【００１２】
ところで、以上の引抜装置４を構成する花弁形ホイル７は前下がりに傾斜させられているから、これで引き抜かれる間に結球野菜３も前方へ傾き、茎根部３ａは、挟扼チェン１２の回動面に対してほぼ直角な安定した姿勢で挟扼されることになる。この他、挟扼チェン１２は、それぞれ前後のスプロケット１３、１４に掛け回されて回動させられる（後方のスプロケット１４が駆動側）。
【００１３】
更に、挟扼チェン１２の対向側の部分には、この部分を相手方に向けて押し付けるチェン張り１５が設けられており、これらチェン張り１５を進退可能にしてばね１６で相手方に向けて付勢している。従って、挟扼チェン１２が異物を噛み込んだ場合も、後退が可能であって破損が防がれる。尚、チェン張り１５は、後方のスプロケット１４に行く間には途切らせてあり、噛み込んだ石等はこの間で落下させるようにしている。
【００１４】
挟扼チェン１２の上方には、結球野菜３の茎根部３ａを間に挿通させ、結球部３ｂの下面を摺動させながら案内する摺動案内装置６が設けられる。本例の摺動案内装置６は、花弁形ホイル７の後端辺りから始まって挟扼チェン１２の終端付近まで続く断面が上方に凸に湾曲された左右一対の比較的幅広な擦らせ板１７からなる。これにより、引抜装置４で引き抜かれた結球野菜３は、茎根部３ａを挟扼チェン１２で挟扼され、結球部３ｂの下面を擦らせ板１７で擦らされながら後上方へと搬送されて行く。
【００１５】
このとき、擦らせ板１７と挟扼チェン１２との上下間隔は、後方に漸拡して設けられているから、搬送される間、茎根部３ａは、挟扼チェン１２に対しては相対的に下方に引っ張られる状態となり、結球部３ｂは擦らせ板１７に押し付けられ、姿勢保持が確かなものとなる。尚、姿勢保持が確かになれば、搬送ミス等は生じないし、茎根部３ａの切断に際しても、正確な位置を確実に切断できる。擦らせ板１７と挟扼チェン１２との上下間隔の漸拡の態様としては、摺動案内装置６の傾斜度を茎根部搬送装置５のそれよりも大きくすること、反対に茎根部搬送装置５の傾斜度を摺動案内装置６のそれよりも小さくすることが考えられる。
【００１６】
茎根部搬送装置５の後端付近には、以上のようにして搬送されて来た茎根部３ａを切断する切断装置１８が設けられている。本例の切断装置１８は、強制駆動される円板カッター１９と、これの側方に並んで回転自在に設けられる円板刃２０の二枚からなり、この間を通過するときに茎根部３ａの付け根と結球部３ｂの周囲に広がっている鬼葉３ｃとを切断するようになっている。尚、円板カッター２０の回転平面は、茎根部搬送装置５の回動平面とほぼ平行に設定されており、このときの茎根部３ａは下方を挟扼チェン１２で引っ張られており、確実に切断される。
【００１７】
茎根部搬送装置５の上方、花弁形ホイル７の後部辺りから機体２の後部までにかけて結球部を搬送する搬送装置２１が設けられる。搬送装置２１は、引抜装置４で引き抜かれた結球野菜３の結球部３ｂを挟持してこれを機体２の後方まで搬送するものであり、前処理フレーム１０に、茎根部搬送装置５とほぼ平行な前下がりの傾斜平面内で対向側が共に後方回動する一対の挟持ベルト２２を設けたもので構成されている。
【００１８】
この場合の挟持ベルト２２は、結球部３ｂを傷めない弾性材からなり、それぞれ前後のローラ２３、２４（後方のローラ２４が駆動側）に掛け回されて回動している。尚、両方のベルト２２とも、方向制御用やテンション用の数多くのローラ２５に転接させているが、この場合も、一方（左側）の挟持ベルト２２の対向側（内側）のものは外方に逃げるようになっている。結球部３ｂの大小にかかわらず、強い挟持力を出すためである。
【００１９】
具体的には、特定のローラ２５をアーム２６に取り付け、これを前処理フレーム１０に設けられるピン２７の回りに回動可能にし、これをばね２８で張っているのである。尚、挟持ベルト２２の始端と後端とは、共に端側が開いた平面視八字形をしており、結球部３ｂの取込みや放出をスムーズにしている。しかし、前記した切断装置１８に至る前にはこの八字形は既に閉じており、挟持ベルト２２は結球部３ｂを挟持している。
【００２０】
以上により、結球野菜３は、引抜装置４で引き抜かれ、茎根部３ａを茎根部搬送装置５で挟扼され、結球部３ｂの下面を摺動案内装置６で案内され、又、結球部３ｂの側面を搬送装置２１で挟持されて搬送されるが、この間、切断装置１８でその茎根部３ａが切断される。茎根部３ａが切断された結球野菜３は、結球部３ｂが搬送装置２１で挟持されたまま後方まで搬送されるが、搬送装置２１の後端下方には、これから落下した結球部３ｂを機体２の側方に送る横搬送装置２９が設けられている。
【００２１】
以上の引抜装置４、茎根部搬送装置５、切断装置１８及び搬送装置２１等は、前処理装置１０として構成されており、前処理装置１０は、機体２の後部寄りに設けられる支持軸３１によって機体２に対して垂直面内で回動可能に取り付けられている。前処理装置１０の昇降は、機体２との間に介設されるアクチュエータ（本例では油圧シリンダ）３２で行われ、作業時には、引抜装置４を構成する花弁形ホイル７が接地状態になるまで降ろされることは前述したとおりである。この場合、花弁形ホイル７が地面に沈み込むのを防ぐために、その後方に地面に接地して摺動する摺動接地体３３が設けられている。
【００２２】
しかし、地面には起伏があり、機体２はこの起伏に応じてピッチングを起こすから、引抜装置４が接地状態を保つことは保証されない。又、引抜反力や搬送野菜の重量によって引抜装置４は地面に沈下しがちになる。そこで、本発明は、機体２に取り付けた支点ピン３４の回りに回動自在なリンク３５を設け、リンク３５の上方端と機体２との間に弾性体（本例ではコイルスプリング）３６を張り掛けるとともに、下方端を油圧シリンダ３２の後端とピン３７で枢着するのである。但し、こうすると、油圧シリンダ３２を伸長させて前処理装置１０を上昇させようとしても、油圧シリンダ３２自体が後退して前処理装置１０を上昇させることができないから、油圧シリンダ３２の後方には、これが後退したときに接当する機体２のクロスメンバー３８を配しておく。
【００２３】
そして、前処理装置１０を下降させるときには、油圧シリンダ３２をストロークエンドまで縮短させるとともに、この間、引抜装置４が接地したときには、スプリング３６が効いて油圧シリンダ３２をクロスメンバー３８から前進させる状態にする。従って、前処理装置１０はスプリング３６によって重量を軽減された状態で接地することになる。同時に、地面の起伏等に応じて引抜装置４が上下しても、これをスプリング３６が吸収するから、引抜装置４は接地状態を保ったままで地面に追従する。このことは、油圧シリンダ３２を途中又は終端で止めてその伸縮性が封殺されていても何ら影響を受けない。
【００２４】
ここで用いる油圧シリンダ３２は、以上の動きが達成できるものなら何でもよいが、その正圧室のみに圧油を給排する単動式のもので十分である。図７は前処理装置１０の昇降状態を示す要部側面図であるが、前処理装置１０を下降させるときには、正圧室の圧油の逃げをフリーにしておくことで、前処理装置１０の自重で圧油は自然に抜けて行き、油圧シリンダ３２は縮短する。そして、前処理装置１０が接地すると、今度はスプリング３６が効き始め、油圧シリンダ３２をシリンダピン３４の回りに前進させてクロスメンバー３８から離すから、そのピストンが正圧室の後壁に当たるストロークエンド状態になって釣り合う。
【００２５】
従って、前処理装置１０が下降しようとするときは、このストロークエンド状態によって油圧シリンダ３２が一種の剛体のリンクとなってスプリング３６の力に対向することになる。一方、前処理装置１０が上昇しようとするときには、油圧シリンダ３２（ピストン）自体は伸長側には自由に（抵抗なく）動くものの、これには前処理装置１０の自重がかかるから問題はない。尚、この場合、油圧シリンダ３２に多段式のテレスコピックシリンダを採用すれば、シリンダ長が短くても大きなストロークがとれる。
【００２６】
前処理装置１０の重量をどの程度軽減するかは、その重量や長さ及び地面の起伏の程度等によるが、あまり軽いと浮動が頻発し、しかも、高いばね定数を有するスプリング３６の特性によってその振幅が増大するとともに、復帰する時間も長くなるから、ある程度の重量は必要になる。この点、前処理装置１０の接地荷重は１０Ｋｇ程度が適当であると思われる。尚、低いばね定数で減衰性のあるガススプリング３９等を油圧シリンダ３２に並設して前処理装置１０と機体２との間に張り掛けると、この挙動が改善する。
【００２７】
前処理装置１０の重量軽減の程度は変更できるのが好ましい。このため、本例では、スプリング３６と機体２との間に電動シリンダ４０等を介設し、電動シリンダ４０を伸縮させてスプリング３６の長さを変更できるようにしている。具体的には、操縦者が地面との関係における前処理装置１０の追従性を観察し、追従性が鈍いようであれば、操縦席で電動シリンダ４０を伸長させてスプリング３６の力を強めて重量をより軽減させ、鋭すぎるようであれば、スプリング３６の力を弱めて重量を増すようにする。
【００２８】
以上の制御は自動的にも可能である。即ち、前処理装置１０にその重量を検出する荷重センサ４１を取り付け、この荷重センサ４１の出力を電動シリンダ４０にフィードバックさせればよい。図８はこの制御のフローチャートであるが、荷重センサ４１からの出力（調整できるようになっている）を予め決めた基準値と比較し、それが一致しているならその状態を保ち、大きいと、スプリング３６を強化し、小さいと弱化する処理を基準値に一致するまで続けるものである。
【００２９】
この目的を達成する荷重センサ４１には種々のものがあるが、例えば、以下のようなものであってもよい。即ち、前記した摺動接地体３３に検出棒４２を取り付け、この検出棒４２を機体２に取り付けたボス４３にスプリング４４で下方に弾発して上下動可能に挿入する。そして、ボス４３にポテンシオメータ４５等を組み込んで検出棒４２の上下レベルを電気信号として取り出し、その信号をコントローラで基準値と比較して電動シリンダ４０を制御するようにする。尚、このときの検出棒４２の上下レベル、即ち、荷重センサ４１の検出値は操縦席等に設けたメータに表示させるようにしてもよい。
【００３０】
搬送装置２１で搬送された結球部３ｂは、横搬送装置２９によって機体２の側方に送られることは前述したが、この場合、搬送装置２１の終端と横搬送装置２１との間にはシュート４６が斜設されており、搬送装置２１で搬送されて来た結球部３ｂはシュート４６に設けられたローラ４７上を転動して横搬送装置２９に送られる。横搬送装置２９はベルトコンベア４８で構成されており、このベルトコンベア４８の表面には突起４９が突設されていて結球部３ｂや鬼葉３ｃの停滞を防いでいる。横搬送装置２９の終端は、機枠の外端よりはやや外側に設定されており、その下方には、台５０を設けて箱や籠からなる収容体５１が載置されているから、横搬送装置２９から放出された結球部３ｂはこの収容体５１の中に落下する。収容体５１が結球部３ｂで一杯になると、作業者はこれを交換する。
【００３１】
横搬送装置２９の駆動は、機体２の後部に設けられたＰＴＯ軸からクラッチを介して行われるが、このクラッチは後部カバー５２の上端に設けられたクラッチレバー５３の操作によって行う。又、この後部カバー５２には、左右どちらかに傾倒することで機体２の操向装置を構成する当該側のサイドクラッチを一定時間切断する（従って、走行角度が一定角度変更される）操向レバー５４も設けられている。更に、この後部カバー５２には、走行系や作業系への動力を切断する主クラッチを断続できる主クラッチボタン５５も設けられている。操縦者が機体２を降りてこの部分でベルトコンベア４８上の結球部３ｂの仕上げ作業をする、所謂一人作業の便を考えたものである。
【００３２】
加えて、この部分で作業していると、花弁形ホイル７の中央に収穫条が位置しているかどうかがわかり難いので、前処理フレーム１０に引抜装置４等を跨ぐような形で設けられているアーチ形フレーム５６から取付具５７を出してミラー５８を取り付けている。これにより、操縦者はミラー５８を見ながら前記した操向レバー５４を操作して機体２の進行方向を調整することになる。
【００３３】
【発明の効果】
以上、本発明は、前処理装置を弾性体によってアクチュエータごと上昇側に付勢したものであるから、弾性体による前処理装置の重量の軽減にアクチュエータを途中で止めたときの非伸縮性が障害とならない。従って、前処理装置の先端を構成する引抜装置は軽減された重量で接地状態が維持され、地面に起伏があってもそれに追従し、良好な引抜きが確保される。この場合、弾性体の力を遠隔的に調整できるとすれば、作業中でも前処理装置の重量軽減を調整できる。更に、前処理装置にその重量を検出する荷重センサを取り付け、この荷重センサの出力によって弾性体の力を自動的に調整するようにすれば、無人で調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例を示す野菜収穫機の側面図である。
【図２】本発明の一例を示す野菜収穫機の平面図である。
【図３】本発明の一例を示す野菜収穫機の搬送廻りの平面図である。
【図４】本発明の一例を示す野菜収穫機の搬送廻りの一部断面側面図である。
【図５】本発明の一例を示す野菜収穫機の搬送廻りの一部平面図である。
【図６】図３のＡーＡ断面図である。
【図７】本発明の一例を示す野菜収穫機の要部の一部側面図である。
【図８】本発明の一例を示す自動制御の説明図である。
【符号の説明】
２ 機体
４ 引抜装置
１０ 前処理装置
１２ 搬送装置
３１ 支持軸
３２ アクチュエータ
３３ 摺動接地体
３４ 支点ピン
３６ 弾性体
３９ ガススプリング
４１ 荷重センサ

Claims (10)

1. 圃場に栽培されている野菜を引き抜く引抜装置、引抜装置で引き抜いた野菜を機体の後方に搬送する搬送装置等を含む前処理装置を機体との間に介設されるアクチュエータによって機体に設けられる支持軸の回りに引抜装置が地面から離れる上昇位置と接地する下降位置とに亘って昇降させる野菜収穫機において、機体とアクチュエータとの間に張り掛けられる弾性体によって前処理装置を機体に対してアクチュエータごと上昇側に付勢してその重量を軽減しつつ前処理装置の下降時における引抜装置の接地状態を確保することを特徴とする野菜収穫機。
2. 圃場に栽培されている野菜を引き抜く引抜装置、引抜装置で引き抜いた野菜を機体の後方に搬送する搬送装置等を含む前処理装置を機体との間に上下に連結されるアクチュエータによって機体に設けられる支持軸の回りに引抜装置が地面から離れる上昇位置と接地する下降位置とに亘って昇降させる野菜収穫機において、アクチュエータの下部を機体に設けられる支点ピンの回りに回動可能にするとともに、機体とアクチュエータとの間に張り掛けられる弾性体によってアクチュエータを支点ピンを中心に上昇側に付勢して前処理装置の重量を軽減しつつ下降時における引抜装置の接地状態を確保することを特徴とする野菜収穫機。
3. 圃場に栽培されている野菜を引き抜く引抜装置、引抜装置で引き抜いた野菜を機体の後方に搬送する搬送装置等を含む前処理装置を機体との間に上下に連結されるアクチュエータによって機体に設けられる支持軸の回りに引抜装置が地面から離れる上昇位置と接地する下降位置とに亘って昇降させる野菜収穫機において、アクチュエータの下部を機体に設けられる支点ピンの回りに回動可能にするとともに、機体とアクチュエータとの間に張り掛けられる弾性体によってアクチュエータを支点ピンを中心に上昇側に付勢して前処理装置の重量の軽減を調整しつつ下降時における引抜装置の接地状態を確保することを特徴とする野菜収穫機。
4. 圃場に栽培されている野菜を引き抜く引抜装置、引抜装置で引き抜いた野菜を機体の後方に搬送する搬送装置等を含む前処理装置を機体との間に上下に連結されるアクチュエータによって機体に設けられる支持軸の回りに引抜装置が地面から離れる上昇位置と接地する下降位置とに亘って昇降させる野菜収穫機において、アクチュエータの下部を機体に設けられる支点ピンの回りに回動可能にするとともに、機体とアクチュエータとの間に張り掛けられる弾性体によってアクチュエータを支点ピンを中心に上昇側に付勢して前処理装置の重量の軽減を調整しつつ下降時における引抜装置の接地状態を確保するとともに、前処理装置にその重量を検出する荷重センサを取り付け、この荷重センサの出力によって弾性体の力を自動的に調整して設定した軽減重量にすることを特徴とする野菜収穫機。
5. 荷重センサが、前処理装置に設けられるその重量に応じて機体に対して相対的に上下動する摺動接地体であり、前処理装置の重量をこの摺動接地体の上下変位で検出するものである請求項４の野菜収穫機。
6. アクチュエータが油圧シリンダで構成される請求項１〜５いずれかの野菜収穫機。
7. 油圧シリンダが縮短側のストロークエンドに達した後は伸長側には自由に動く単動シリンダで構成される請求項６の野菜収穫機。
8. 油圧シリンダがテレスコピックシリンダで構成される請求項６又は７の野菜収穫機。
9. 弾性体がコイルスプリングで構成される請求項１〜８いずれかの野菜収穫機。
10. 前処理装置と機体との間に油圧シリンダに並設してガススプリングが張設される請求項１〜９いずれかの野菜収穫機。