JP5828541B2 - 植物栽培装置及び植物栽培装置における可動ベッドの運用方法 - Google Patents

Description

本発明は、イチゴ栽培などに用いられる吊り下げ式高設栽培に適用される可動ベッドに関し、簡易かつ効率的に通路部分の形成を行うことができる植物栽培装置、及び植物栽培装置における可動ベッドの運用方法に関する。

イチゴ栽培は施設園芸の重要品目の一つであり、近年省力・軽労化の観点から、定植や栽培管理作業の姿勢改善に有効な高設栽倍加全国に広く普及してきている。
農林水産省委託研究プロジェクト担い手プロ（平成２２年度からはアシストプロ）「超省力施設園芸生産技術の開発」では、イチゴの高設栽培を対象に、ロボット収穫技術の活用も想定し、慣行の２．５培である収量１０ｔ／１０aを確保しながら、単位面積当たり労働時間の半減と、単位収穫量当たり生産費の半減を目標とした研究開発に取り組んでいる。このため、収量向上の一つの手段として吊り下げ式可動ベッドによる密植により、単位面積当たりの株数を慣行の１．５培定植できる栽培方法を提案している。従来の可動ベッドでは、通路に入るため個々のベッドを別々に動かす必要があり、作業者の操作さらには収穫ロボットの導入の観点から、簡便な可動ベッド開閉制御方法の開発が求められている。

そして、このようなイチゴ栽培に適用される技術として、特許文献１及び非特許文献１に示される植物栽培装置が知られている。
この植物栽培装置では、横梁に吊杆を介して固定された固定型栽培槽（固定ベッド）と、該横梁に吊杆を介して支持されかつ該横梁に沿って移動自在に設けられた移動型栽培槽（可動ベッド）とを有する構造とされ、該移動型栽培槽が、前記固定型栽培槽に対して近接又は離間することで、これら栽培槽の間に作業者が作業できる通路を形成する。

特開２００９−６５９６１号公報

イチゴの高密植栽倍が可能なつり下げ式高設栽培ベッド可動装置（２００９）、農研機構平成２０年度共通基盤研究成果情報

ところで、上記のような植物栽培装置では、横梁に沿って移動自在に設けられた複数の移動型栽培槽を、横梁に沿って１つ１つ個別に移動させることで、栽培槽の間隔を調整しており、作業性が悪いという問題があった。
また、移動型栽培槽に対して、個別の駆動機構を設ける必要があり、機構全体が複雑となるとともに、該移動型栽培槽の移動及び停止制御を、磁気近接センサからの検出信号に基づいて行うようにしているので、制御が複雑化する。また、園芸用ハウス内で磁気近接センサを用いた場合、該センサの検出部に埃、ゴミ、錆びなどが付着して検出ミスが発生する恐れもあった。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、栽培槽となる可動ベッドの間隔調整を、簡易な構成及び制御で行うことができ、また、磁気近接センサ等の検出素子の使用を不要として検出ミスが発生の恐れを排除した植物栽培装置及び植物栽培装置における可動ベッドの運用方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。すなわち、本発明は、植物が栽培される複数の可動ベッドが走行レールに沿って移動自在に設けられ、該可動ベッドの間が作業通路となる植物栽培装置であって、少なくとも２台の前記可動ベッドが連結パイプで結合されることで構成されるベッド連結ユニットを複数ユニット設け、これら各ベッド連結ユニットには、前記走行レールに沿ってユニット単位で前記可動ベッドを移動させる駆動モータを設置し、前記ベッド連結ユニットの下方に位置する地面上には、前記走行レールと平行に配置されたパイプレールと、前記パイプレールに沿って走行し、作業者の作業台が取り付けられる移動フレームとを有するプラットフォームが設置され、前記作業台は、前記移動フレームに対して、前記移動フレームの走行方向と直交する方向に移動自在である、ことを特徴とする。

また、本発明は、植物が栽培される複数の可動ベッドが走行レールに沿って移動自在に設けられ、該可動ベッドの間が作業通路となる植物栽培装置における可動ベッドの運用方法であって、少なくとも２台の前記可動ベッドが連結パイプで結合されることで構成されるベッド連結ユニットを複数ユニット設け、これら各ベッド連結ユニットをユニット単位でモータ駆動することにより、該ベッド連結ユニットの可動ベッドを同時に走行させることを特徴とする。

本発明によれば、少なくとも２台の可動ベッドが連結パイプで結合されることで構成されるベッド連結ユニットを複数ユニット設け、該ベッド連結ユニットをユニット単位でモータ駆動することにより、該ベッド連結ユニットの可動ベッドを同時に走行させるようにした。これにより従来の植物栽培装置のように、可動ベッド毎に駆動モータを設けることなく、１台の駆動モータでベッド連結ユニットの２台以上の可動ベッドを同時走行させることができ、駆動機構に係る構成及び制御の簡略化を図ることができる。また、前記ベッド連結ユニットが、走行レールに複数ユニット設けられているので、ベッド連結ユニットを単位として各ベッド連結ユニット間における可動ベッドの間隔調整を行うことができる。

また、走行レールには、該走行レールに固定された固定ベッドとともに、該固定ベッドを挟むように、前記ベッド連結ユニットの一方の可動ベッドと、他方の可動ベッドを配置することで、ベッド連結ユニット毎の可動ベッドの間隔調整とともに、該可動ベッドと固定ベッドとの間隔調整を行うことができる。
また、前記ベッド連結ユニット毎の駆動モータは、スイッチボックスから駆動開始信号が出力されると一定時間、該ベッド連結ユニットを走行レールに沿って前進又は後進させるように駆動内容を設定しておけば、従来のような磁気近接センサ等の検出素子が不要となり、該センサによる検出ミス発生要因を排除することができる。

本発明に係る植物栽培装置の全体構成を示す正面図である。 図１の植物栽培装置に適用される１台の可動ベッド２を示す斜視図である。 図１の植物栽培装置におけるプラットフォームを示す斜視図である。 図１の植物栽培装置の作動例を説明するための正面図である。 図１の植物栽培装置の作動例を説明するための正面図である。

本発明に係る植物栽培装置及び該植物栽培装置における可動ベッドの運用方法の一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に符号１００で示される植物栽培装置は、ハウスH内に一定高さで設置された走行レール１に沿って複数のベッド連結ユニット１０（本例ではＡ〜Ｄからなる４ユニット）と、該ベッド連結ユニット１０の中央部に配置された固定ベッド１１と、該ベッド連結ユニット１０の下方に位置する地面上に配置されたプラットフォーム２０とを主な構成要素とする。

各ベッド連結ユニット１０は、図１及び図２に示されるように、ハウスHの上部（人の移動に邪魔にならない程度の高さが望ましい）に一定の間隔で平行に配置された複数本の走行レール１に沿って走行自在な複数台の可動ベッド２（本例では図１に示すように左右２台）が連結パイプ３で互いに結合されたものであって、図１中左側の第１領域５０に位置する一方側の可動ベッド２には、該可動ベッド２を含むベッド連結ユニット１０全体を走行レール１に沿ってモータ駆動で走行させる駆動機構４が設置されている。また、図１中右側の第２領域５１に位置する他方側の可動ベッド２には、駆動機構が設置されておらず、連結パイプ３を介して一方側の可動ベッド２に連結されて、駆動機構４による左側の可動ベッド２の移動に連動して移動することができるようになっている。
なお、前記連結ユニット３は、全てのベッド連結ユニット１０において同一長さに形成されている。

前記可動ベッド２は、図２に示されるように、走行レール１に沿って移動自在な複数の走行台車２Ａを有し、これら走行台車２Ａが２本の連結支持部材５で一体化された構成とされている。また、該可動ベッド２の走行台車２Ａには、複数の懸架ロッド６を介して栽培槽となる苗床プレート７が吊り下げられて水平に保持され、該懸架ロッド６の側部には、駆動機構４を駆動するスイッチが内蔵されたスイッチボックスＳＷ（後述する）が配置されている。
前記駆動機構４は駆動モータ４Ａと、走行レール１上を転動する走行ローラ４Ｂに対して該駆動モータ４Ａの動力を伝達する動力伝達機構（図示略）とを具備する構成とされている。また、図中符号５０で示すものは駆動モータ４Ａに電力を供給する電源である。

また、前記固定ベッド１１は、走行レール１を支持する中柱１２の途中に苗床プレート１３を有する構成とされている。この苗床プレート１３は栽培槽となるものであって、前記可動ベッド２とほぼ同じ高さに位置している。

図１に示されるように、前記ベッド連結ユニット１０は、本実施形態では符合Ａ〜Ｄで示される４ユニットから構成されており、その中で、ユニットＡで示されるベッド連結ユニット１０は、固定ベッド１１を挟んで各側（図中左側の第１領域５０、右側の第２領域５１）にそれぞれ４台配置された可動ベッド２の中で、（左から数えて）１番目の２台の可動ベッド２を連結パイプ３で連結した構成とされている。
また、ユニットＢで示されるベッド連結ユニット１０は、固定ベッド１１を挟んで各側（図中左側の第１領域５０、右側の第２領域５１）にそれぞれ４台配置された可動ベッド２の中で、（左から数えて）２番目の２台の可動ベッド２を連結パイプ３で連結した構成とされている。
また、ユニットＣで示されるベッド連結ユニット１０は、固定ベッド１１を挟んで各側（図中左側の第１領域５０、右側の第２領域５１）にそれぞれ４台配置された可動ベッド２の中で、（左から数えて）３番目の２台の可動ベッド２を連結パイプ３で連結した構成とされている。
また、ユニットＤで示されるベッド連結ユニット１０は、固定ベッド１１を挟んで各側（図中左側の第１領域５０、右側の第２領域５１）にそれぞれ４台配置された可動ベッド２の中で、（左から数えて）４番目の２台の可動ベッド２を連結パイプ３で連結した構成とされている。

すなわち、これらユニットＡ〜Ｄで示されるベッド連結ユニット１０のぞれぞれは、固定ベッド１１を挟むように、一方側の第１領域５０にある可動ベッド２と、他方側の第２領域５１にある可動ベッド２とが同一長さの連結パイプ３で互いに連結される構成とされている。
そして、このように構成されたベッド連結ユニット１０では、２台の可動ベッド２が連結パイプ３を介して結合されているので、該ベッド連結ユニット１０のユニットＡ〜Ｄを単位として、対応する２台の可動ベッド２を同時に走行させることができ、各ベッド連結ユニット１０間における可動ベッド２の間隔調整、及びベッド連結ユニット１０の可動ベッド２と固定ベッド１１との間隔調整を行うことができる。また、このようなベッド連結ユニット１０のユニットＡ〜Ｄを単位とした駆動によって、ユニットＡ〜Ｄ間における可動ベッド２の間隔を作業可能な通路幅Ｓ１〜Ｓ３（例えば１００ｃｍ）、又は最小となる通路幅（例えば４０ｃｍ）にすることができる。

また、前記スイッチボックスＳＷは、作業者がユニットＡ〜Ｄに対応したスイッチ（図示略）を押した場合に、該当するユニットＡ〜Ｄにおける、ベッド連結ユニット１０の駆動モータ４Ａを駆動する駆動開始信号を出力し、該駆動開始信号が出力された場合に、該当するユニットＡ〜Ｄの駆動モータ４Ａを予め定めた既定時間（例えば４５秒）駆動し、ベッド連結ユニット１０を走行レール１に沿って前進又は後進させる。
ここで設定される既定時間（例えば４５秒）は、隣接するベッド連結ユニット１０の可動ベッド２の間隔を、作業可能な通路幅（例えば１００ｃｍ）、又は最小となる通路幅（例えば４０ｃｍ）にするために駆動モータ４Ａを駆動する時間であって、事前の計測に基づき設定される。また、前記スイッチボックスＳＷでは、該当するユニットＡ〜Ｄについて、作業者がスイッチ（図示略）を押す毎に、前進（図中右方向への移動）又は後退（図中左方向への移動）を繰り返すように設定がされている。

前記ベッド連結ユニット１０の下方に位置する地面Ｇ上には、前記走行レール１と同方向に沿って移動自在なプラットフォーム２０が設置されている。
このプラットフォーム２０は、図１及び図３に示されるように、地面Ｇ上の台座２１Ａに支持されかつ前記走行レール１と平行に配置されたパイプレール２１と、該パイプレール２１を転動するローラ２２を介して走行する移動フレーム２３と、この移動フレーム２３上に該移動フレーム２３の走行方向（図３のａ→ｂ方向）と直交する方向に移動自在に設けられていて、その上に作業者が乗ることができる作業台車２４と、該作業台車２４を駆動する駆動機構（図示略）と、該駆動機構を操作する操作パネル２５とから構成されるものであって、作業者による操作パネル２５での操作によって、該作業台車２４が矢印ａ−ｂ方向（ベッドの移動方向）およびこれと直交する方向（ベッドの長手方向）に走行される。
なお、作業者は、作業可能な通路幅（例えば１００ｃｍ）に設定された可動ベッド２間に、移動フレーム２３が位置するように操作パネル２５を操作する。

次に、上記のように構成された植物栽培装置１００では以下のような操作を行う。
図１に示されるように、ユニットＡのベッド連結ユニット１０と、ユニットＢのベッド連結ユニット１０との間に、作業可能な通路幅（符号Ｓ１で示す）が形成されている状態で、ユニットＢのベッド連結ユニット１０を図中左側（矢印aで示す）に移動させた場合には、図４で示すように、ユニットＢのベッド連結ユニット１０と、ユニットＣのベッド連結ユニット１０との間に、作業可能な通路幅（符号Ｓ２で示す）を形成することができる。このとき、ユニットＢのベッド連結ユニット１０を駆動機構４によるモータ駆動により、該ベッド連結ユニット１０の可動ベッド２を共にかつ同時に走行させることができる。また、ユニットＢのベッド連結ユニット１０と、ユニットＣのベッド連結ユニット１０との間に、作業可能な通路幅（符号Ｓ２で示す）を形成した場合には、これに合わせて移動フレーム２３を矢印ｂ方向に移動させ、該移動フレーム２３上の作業台車２４上にて作業者による作業、あるいは、台車２３上に載せた摘み取りロボットや薬剤噴霧装置等の機器による作業を可能とする。

また、図１に示されるように、ユニットＡのベッド連結ユニット１０と、ユニットＢのベッド連結ユニット１０との間に、作業可能な通路幅（符号Ｓ１で示す）が形成されている状態で、ユニットＡのベッド連結ユニット１０を図中右側（矢印ｂで示す）に移動させた場合には、図５で示すように、ユニットＡのベッド連結ユニット１０と、固定ベッド１１との間に、作業可能な通路幅（符号Ｓ３で示す）を形成することができる。このときも、ユニットＡのベッド連結ユニット１０を駆動機構４によるモータ駆動により、該ベッド連結ユニット１０の可動ベッド２を共にかつ同時に走行させることができる。また、ユニットＡのベッド連結ユニット１０と、固定ベッド１１との間に、作業可能な通路幅（符号Ｓ３で示す）を形成した場合には、これに合わせて移動フレーム２３を矢印ａ方向に移動させて、該移動フレーム２３上の作業台車２４上にて作業者による作業を可能とする。

なお、上述した図１及び図４、図１及び図５のベッド連結ユニット１０の動作は一例であって、ユニットＢとユニットＣとの間、ユニットＣとユニットＤとの間、又はユニットＤと固定ベッド１１との間に作業可能な通路幅を形成する場合も、同様、上述したベッド連結ユニット１０をユニット（Ａ〜Ｄ）単位で矢印ａ方向又は矢印ｂ方向に走行させるようにする。

以上詳細に説明したように本実施形態に係る植物栽培装置１００及び植物栽培装置１００における可動ベッド２の運用方法によれば、２台の可動ベッド２が連結パイプ３で結合されることでベッド連結ユニット１０を形成し、該ベッド連結ユニット１０をユニット（Ａ〜Ｄ）単位でモータ駆動することにより、該ベッド連結ユニット１０の可動ベッド２を同時に走行させるようにした。これにより従来の植物栽培装置のように、可動ベッド２毎に駆動モータを設けることなく、ベッド連結ユニット１０内の２台の可動ベッド２を同時走行させることができ、駆動機構４に係る構成及び制御の簡略化を図ることができる。

また、上記植物栽培装置１００及び植物栽培装置１００における可動ベッド２の運用方法では、２台以上の可動ベッド２が連結パイプ３を介して結合されることで構成されるベッド連結ユニット１０が、走行レール１に複数設けられているので、ベッド連結ユニット１０を単位として、各ベッド連結ユニット１０間における可動ベッド２の間隔調整を行うことができる。また、走行レール１には、該走行レール１に固定された固定ベッド１１とともに、該固定ベッド１１を挟むように、前記ベッド連結ユニット１０の一方の可動ベッド２と、他方の可動ベッド２が配置されているので、ベッド連結ユニット１０毎の可動ベッド２の間隔調整とともに、該可動ベッド２と固定ベッド１１との間隔調整を行うことができる。

また、上記植物栽培装置１００及び植物栽培装置１００における可動ベッド２の運用方法では、前記ベッド連結ユニット１０毎の駆動モータ４Ａは、スイッチボックスＳＷから駆動開始信号が出力されると一定時間、該ベッド連結ユニット１０を走行レール１に沿って前進（矢印ａ方向）又は後進（矢印ｂ方向）させるように駆動内容を設定しておけば、従来のような磁気近接センサ等の検出素子が不要となり、該センサによる検出ミス発生要因を排除することができる。

なお、本実施形態は以下のように変形しても良い。
（変形例１）
上記実施形態では、各ベッド連結ユニット１０において２台の可動ベッド２を連結パイプ３で着脱可能に（連動、単独いずれの移動も可能なように）連結するようにしたが、連結パイプ３で連結する可動ベッド２は２台に限定されず、２台以上の可動ベッド２を次々に直列に連結しても良い。また、種々の異なる長さの連結パイプ３を準備して、実施例の場合より遠い位置のベッド（例えば左側のＡと右側のＢあるいはＣ）、あるいは近い位置のベッド（右側のＡとＢ、ＡとＣ）と任意に連結できる構成としても良い。

（変形例２）
上記実施形態では、ユニットＡ〜Ｄのベッド連結ユニット１０の全てをモータ駆動したが、例えば、ユニットＡ及びユニットＣの間に位置するユニットＢのベッド連結ユニット１０の駆動モータ４Ａを省略し、隣接するユニットＡ及びユニットＣのベッド連結ユニット１０で押すことで、該ユニットＢのベッド連結ユニット１０を矢印ａ方向又は矢印ｂ方向に移動させるようにしても良い。

（変形例３）
上記実施形態では。中央部に固定ベッド１１を設けたが、この固定ベッド１１の設置箇所についてはハウスＨの状況によって適宜変更しても良いし、さらに追加して設置しても良い。また、不要であれば、該固定ベッド１１を省略し、中央部にハウスＨの屋根又は走行レール１を支持する支柱のみを設けても良い。

（変形例４）
上記実施形態では、各ベッド連結ユニット１０を予め定めた既定時間、モータ駆動することで矢印ａ方向又は矢印ｂ方向に往復動させるようにしたが、このとき、各ベッド連結ユニット１０の前部又は後部にリミットスイッチを設け、該リミットスイッチのＯＮ／ＯＦＦによって、該各ベッド連結ユニット１０の衝突の危険性がある場合、モータ駆動を停止させ、駆動モータ４Ａに過負荷がかからないようにしても良い。

（変形例５）
上記実施形態では、図１、図４及び図５に示すように、ハウスＨ内において、プラットフォーム２０のパイプレール２１を、ベッド連結ユニット１０の全可動範囲に設けるようにしたが、これに限定されず、例えば、ベッド連結ユニット１０の可動範囲の半分に設け、パイプレール２１を台座２１Ａに対して手動又は機械的にスライドさせることで、該パイプレール２１上の移動フレーム２３を、通路幅（符号Ｓ１〜Ｓ３で示す）が形成された箇所に位置させるようにしても良い。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明は、イチゴ栽培などに用いられる吊り下げ式高設栽培に適用される可動ベッドに関し、簡易かつ効率的に通路部分の形成を行うことができる技術に関する。

１ 走行レール
２ 可動ベッド
３ 連結パイプ
４ 駆動機構
４Ａ 駆動モータ
１０ ベッド連結ユニット
１１ 固定ベッド
２０ プラットフォーム
Ｈ ハウス
Ａ ユニット
Ｂ ユニット
Ｃ ユニット
Ｄ ユニット
ＳＷ スイッチボックス

Claims (6)

1. 植物が栽培される複数の可動ベッドが走行レールに沿って移動自在に設けられ、該可動ベッドの間が作業通路となる植物栽培装置であって、
   少なくとも２台の前記可動ベッドが連結パイプで結合されることで構成されるベッド連結ユニットを複数ユニット設け、これら各ベッド連結ユニットには、前記走行レールに沿ってユニット単位で前記可動ベッドを移動させる駆動モータを設置し、
   前記ベッド連結ユニットの下方に位置する地面上には、前記走行レールと平行に配置されたパイプレールと、前記パイプレールに沿って走行し、作業者の作業台が取り付けられる移動フレームとを有するプラットフォームが設置され、
   前記作業台は、前記移動フレームに対して、前記移動フレームの走行方向と直交する方向に移動自在である、
   ことを特徴とする植物栽培装置。
2. 前記走行レールには、該走行レールに設置された固定ベッドを挟むように、前記ベッド連結ユニットの一方の可動ベッドと、他方の可動ベッドが配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の植物栽培装置。
3. 前記ベッド連結ユニット毎の駆動モータは、スイッチボックスから駆動開始信号が出力されると一定時間、該ベッド連結ユニットを前記走行レールに沿って前進又は後進させる、
   ことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
4. 植物が栽培される複数の可動ベッドが走行レールに沿って移動自在に設けられ、該可動ベッドの間が作業通路となる植物栽培装置であって、少なくとも２台の前記可動ベッドが連結パイプで結合されることで構成されるベッド連結ユニットを複数ユニット設け、これら各ベッド連結ユニットには、前記走行レールに沿ってユニット単位で前記可動ベッドを移動させる駆動モータを設置し、前記ベッド連結ユニットの下方に位置する地面上には、前記走行レールと平行に配置されたパイプレールと、前記パイプレールに沿って走行し、作業者の作業台が取り付けられる移動フレームとを有するプラットフォームが設置され、前記作業台は、前記移動フレームに対して、前記移動フレームの走行方向と直交する方向に移動自在である植物栽培装置における可動ベッドの運用方法であって、
   前記各ベッド連結ユニットをユニット単位でモータ駆動することにより、該ベッド連結ユニットの可動ベッドを同時に走行させ、
   前記作業台を、前記移動フレームに対して、前記移動フレームの走行方向と直交する方向に移動させる、
   ことを特徴とする植物栽培装置における可動ベッドの運用方法。
5. 前記走行レールには、該走行レールに設置された固定ベッドを挟むように、前記ベッド連結ユニットの一方の可動ベッドと、他方の可動ベッドが配置されている、
   ことを特徴とする請求項４に記載の植物栽培装置における可動ベッドの運用方法。
6. 前記ベッド連結ユニット毎の駆動モータは、スイッチボックスから駆動開始信号が出力されると一定時間、該ベッド連結ユニットを前記走行レールに沿って前進又は後進させる、
   ことを特徴とする請求項４又は５のいずれか１項に記載の植物栽培装置における可動ベッドの運用方法。

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