JP6762045B2 - Crop cultivation method and crop cultivation equipment - Google Patents
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Description
本発明は作物栽培方法及び作物栽培装置に関し、特に、トマトなどの農作物に対する移動式移動式作物栽培装置に用いて好適な技術に関する。 The present invention relates to a crop cultivation method and a crop cultivation device, and more particularly to a technique suitable for use in a mobile mobile crop cultivation device for agricultural products such as tomatoes.
従来から、作物の栽培、特に、トマト等の作物の栽培で、育成棚を用いて、作物の生育状態に応じて、最適な環境を作物に与える作物育成においては、限られた栽培面積における栽植密度を増加させることで、収穫量を増加させる技術が考えられている。土地に対して直接、作物が定植されている場合(固定栽培という)、作物の列は人が作業をするスペースや通路に応じて固定されるため、土地の有効活用ができない。 Traditionally, in the cultivation of crops, especially in the cultivation of crops such as tomatoes, in the cultivation of crops that provide the optimum environment for the crops according to the growing condition of the crops, planting in a limited cultivation area. Techniques for increasing yields by increasing the density are being considered. When crops are planted directly on the land (called fixed cultivation), the rows of crops are fixed according to the space and passages where people work, so the land cannot be used effectively.
設備の建設コストや、地代が低減されるとともに、暖房にかかる設備の低減が可能となり、より一層、栽培管理コストを削減することが求められている。 It is required to further reduce the cultivation management cost because the construction cost of the equipment and the land rent can be reduced and the equipment required for heating can be reduced.
さらに、固定栽培では、初期の育成ステージでも通路幅を取る必要があり、単位面積当たりの収穫量が制限される。また、初期育成ステージでも、密植できず、一株当たりに必要な暖房費などエネルギーコストが大きいため、これを削減したいという要求があった。さらに、コンベア式、あるいは、つり下げ式などの装置は大型で、設置に必要な面積が大きいため、コスト削減ができないという問題があった。 Furthermore, in fixed cultivation, it is necessary to take aisle width even in the initial growing stage, which limits the yield per unit area. In addition, even in the initial growing stage, it was not possible to plant densely, and energy costs such as heating costs required per plant were high, so there was a demand to reduce this. Further, the conveyor type or the hanging type device is large and requires a large area for installation, so that there is a problem that the cost cannot be reduced.
一方、作物を栽培する育成棚を用意し、育成棚が移動することができる場合は、人が作業をするときなどに育成棚を移動できるため、土地を有効活用することができる。そのため、育成棚が移動することができる場合、作物の列が固定された畑などの場合に比べて、同じ土地面積でも収穫量を増加させることが期待できる。 On the other hand, if a growing shelf for cultivating crops is prepared and the growing shelf can be moved, the growing shelf can be moved when a person works, so that the land can be effectively used. Therefore, if the growing shelves can be moved, it can be expected that the yield will be increased even with the same land area as compared with the case of a field where the rows of crops are fixed.
このため、栽培中に、作物を移動させることで栽植密度を制御できる技術として、例えば、直線状に配置された複数のコンベア上に植物を配置した特許文献1の植物栽培用養水器移動装置がある。この技術では、植物の生長度合いに応じてコンベア毎にそれぞれ所定の間隔に養水器を配置し、その養水器の間隔に応じ順次速度差が設けられて駆動されるように構成されている。これにより、作物の適切な間隔を維持しながら、栽植密度を制御し、植物栽培の面積効率が向上するとしている。
Therefore, as a technique capable of controlling the planting density by moving crops during cultivation, for example, a water feeder moving device for plant cultivation of
また、イチゴ等の小型の作物に対して、作業や植物の生長過程に応じて作物を移動させ、通路部分の面積を有効活用できる技術がある。例えば、小型の作物に対して特許文献2のような植物体移動装置がある。この技術では、栽培中の植物を支持する支持体を設け、支持体の下側に移送機構、可動フレーム、駆動フレームなどを設けて、植物を移動可能としている。また、複数の移送機構を継なぐ継手機構に遊びを持たせ、調節可能とすることで、植物の株間の間を調整するとしている。
In addition, there is a technique that can effectively utilize the area of the passage portion by moving the crop according to the work and the growth process of the plant for small crops such as strawberries. For example, there is a plant moving device as in
また、吊り下げ方式でレールを用いたもの(特許文献3)、渦巻状搬送レールを用いたもの(特許文献4)、つり下げ式の移動栽培装置(特許文献5)、コンベアによる循環式の移動栽培装置(特許文献6)などが知られている。 Further, a suspension method using rails (Patent Document 3), a spiral transport rail (Patent Document 4), a hanging type mobile cultivation device (Patent Document 5), and a circulation type movement by a conveyor. Cultivation equipment (Patent Document 6) and the like are known.
上記のような育成棚は、人が作業するときの通路部分の面積を有効活用することを目的としており、栽培期間や作物の生育ステージに関係なく、移動するものであった。このため、生育ステージに対して、効果的な栽植密度にはなっていなかった。また、コンベアを用いた技術では、作物の間隔を制御するための構造が複雑となり、作物の生長に合わせた移動や株間の間隔制御が難しい。 The above-mentioned growing shelves are intended to effectively utilize the area of the aisle when a person works, and move regardless of the cultivation period or the growing stage of the crop. Therefore, the planting density was not effective for the growth stage. In addition, in the technique using a conveyor, the structure for controlling the spacing between crops becomes complicated, and it is difficult to move according to the growth of crops and control the spacing between strains.
また、植物の生長過程に応じて、植物の株間を調整する特許文献2の技術では、植物を支持する支持体やその支持体を駆動させる駆動手段が複雑であり、大掛かりなシステムとなるため、導入が難しく、コストも多大にかかる。さらに、あらかじめ設計によって定められたパターンでのみ栽植密度が変更可能であるものの、季節ごとに変化する光環境に対応できるような柔軟性がない。
Further, in the technique of
また、野菜工場といった、大規模な生産者では、設備導入も容易で、大面積で高コストな設備投資にも耐えられるが、小規模生産者においては、このような大型設備をいきなり導入することは実際的ではない。
農作物の国際競争力を高めるためには、高コスト多収技術を小規模生産者において導入可能とする必要がある。また、より一層の省エネルギー生産を目指す必要がある。農業の発展のためには、このような小規模生産者にも導入可能な装置を提供することが急務であると思われる。
In addition, large-scale producers such as vegetable factories can easily introduce equipment and can withstand large-area and high-cost capital investment, but small-scale producers should suddenly introduce such large-scale equipment. Is not practical.
In order to enhance the international competitiveness of agricultural products, it is necessary to make it possible for small-scale producers to introduce high-cost, high-yielding technology. In addition, it is necessary to aim for further energy-saving production. For the development of agriculture, it seems urgent to provide equipment that can be introduced to such small-scale producers.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、育成棚間の間隔を制御し、より栽植密度が高く、高い収穫量が見込めるとともに、小規模生産者でも導入可能で収量を向上でき省エネルギー効果の高い作物栽培方法及び作物栽培装置を低コストで提供するという目的を達成しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a simple configuration, controls the interval between growing shelves, has a higher planting density, is expected to have a high yield, and can be introduced even by small-scale producers. This is an attempt to achieve the purpose of providing a crop cultivation method and a crop cultivation device having a high yield and a high energy saving effect at low cost.
本発明の作物栽培方法は、左右に長手方向を有し、作物を栽培する複数の育成棚が平行状態として前後方向に並べられて多段構成された作物栽培装置における作物栽培方法であって、
複数の前記育成棚を位置させながら通路を設けられる領域に複数の前記育成棚を位置させ、
複数の前記育成棚のいずれかを移動させて、前記複数の育成棚のいずれか1組の間の位置を通路にすることにより上記課題を解決した。
The crop cultivation method of the present invention is a crop cultivation method in a crop cultivation apparatus having a longitudinal direction on the left and right and having a plurality of growth shelves for cultivating crops arranged in a parallel state in the front-rear direction.
A plurality of the breeding shelves are positioned in an area where a passage is provided while the plurality of the breeding shelves are positioned.
The above problem was solved by moving any of the plurality of breeding shelves and making the position between any one set of the plurality of breeding shelves a passage.
本発明の作物栽培方法において、前後方向に並べられた複数の前記育成棚を、前側から順に第1育成棚、第2育成棚、・・・、第n育成棚(n:整数)、・・・と規定し、
前記領域における前記育成棚の幅に応じた位置を、前側から順に第1位置、第2位置・・・、第n位置、・・・と規定した場合に、
第p位置(p:整数)に前記育成棚があるかどうかを判定し、前記第p位置に前記育成棚がない場合に、第(p+1)位置にある育成棚を前記第p位置に移動させ、前記第p位置に前記育成棚がある場合に、第(p+1)位置に前記育成棚があるかどうかを判定する手順を、pに1を加算しながら、第(n+1)位置に育成棚がない位置まで繰り返して、第n育成棚と第n+1育成棚との間に通路を設けることができる。
In the crop cultivation method of the present invention, the plurality of the growing shelves arranged in the front-rear direction are arranged in order from the front side, the first growing shelf, the second growing shelf, ..., The nth growing shelf (n: integer), ...・ Stipulated as
When the positions corresponding to the width of the growing shelf in the area are defined as the first position, the second position ..., the nth position, ... In order from the front side,
It is determined whether or not the breeding shelf is located at the p-th position (p: integer), and when the breeding shelf is not located at the p-position, the breeding shelf at the (p + 1) position is moved to the p-position. , When the breeding shelf is located at the p-th position, the growing shelf is placed at the (n + 1) position while adding 1 to p in the procedure for determining whether or not the growing shelf is located at the (p + 1) position. A passage can be provided between the n-th breeding shelf and the n + 1-th breeding shelf by repeating until the position is not present.
本発明の作物栽培方法において、p=1から順に、第p位置に前記育成棚があるかどうかを判定することができる。 In the crop cultivation method of the present invention, it can be determined whether or not the growing shelf is located at the p-th position in order from p = 1.
本発明の作物栽培方法において、前記育成棚には、走行移動するための車輪と、この車輪を駆動するための駆動軸と、この駆動軸を駆動する駆動部と、が設けられており、
前記駆動部を駆動することにより、前記育成棚を移動させることができる。
In the crop cultivation method of the present invention, the growing shelf is provided with a wheel for traveling and moving, a drive shaft for driving the wheel, and a drive unit for driving the drive shaft.
By driving the drive unit, the breeding shelf can be moved.
本発明の作物栽培方法において、前記育成棚に設けられた固定駆動部と、
前記固定駆動部から着脱可能とされて、複数の前記育成棚を駆動可能な取外駆動部と、を備えており、
移動させる育成棚に設けられた前記固定駆動部に前記取外駆動部を取り付けて、前記移動育成棚を移動させることができる。
In the crop cultivation method of the present invention, the fixed drive unit provided on the growing shelf and
It is provided with an external drive unit that is detachable from the fixed drive unit and can drive a plurality of the breeding shelves.
The removal drive unit can be attached to the fixed drive unit provided on the growing shelf to be moved, and the moving growing shelf can be moved.
本発明の作物栽培装置は、左右に長手方向を有し、作物を栽培する複数の育成棚が平行状態として前後方向に並べられて多段構成された作物栽培装置であって、
複数の前記育成棚のいずれかを移動させて、前記複数の育成棚のいずれか1組の間の位置を通路にするために、複数の前記育成棚を位置させながら通路を設けられる領域に複数の前記育成棚を位置させる距離制御部を備えることにより上記課題を解決した。
The crop cultivation device of the present invention is a crop cultivation device having a longitudinal direction on the left and right, and a plurality of growing shelves for cultivating crops are arranged in a parallel state in the front-rear direction to form a multi-stage structure.
In order to move any of the plurality of breeding shelves and make the position between any one set of the plurality of breeding shelves a passage, a plurality of the regions where the passage is provided while locating the plurality of the breeding shelves. The above problem was solved by providing a distance control unit for locating the growing shelf.
本発明によれば、簡単な構成で、育成棚間の間隔を制御し、より栽植密度が高く、高い収穫量が見込めるとともに、小規模生産者が導入可能で収量を向上でき省エネルギー効果の高い作物栽培方法及び作物栽培装置を低コストで提供することができるという効果を奏することが可能となる。 According to the present invention, a crop having a simple configuration, controlling the interval between growing shelves, having a higher planting density, expecting a higher yield, and being introduced by a small-scale producer to improve the yield and having a high energy-saving effect. It is possible to achieve the effect that the cultivation method and the crop cultivation apparatus can be provided at low cost.
以下、本発明に係る作物栽培装置の第1実施形態を、図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態における作物栽培装置を示す側面図であり、図において、符号100は、育成棚である。なお、図において、紙面右側を前、左側を後ろとする。
図2は、本実施形態に係る作物栽培装置における育成棚100を示す正面図である。図において、紙面上の左側を左、右側を右とする。
図3は、本実施形態の作物栽培装置において育成棚を複数段連ねた状態を示す側面図であり、図4は、本実施形態の作物栽培装置において育成棚を複数台連ねた状態を示す上面図である。
Hereinafter, the first embodiment of the crop cultivation apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a side view showing a crop cultivation apparatus according to the present embodiment, in which reference numeral 100 is a growing shelf. In the figure, the right side of the paper is the front and the left side is the back.
FIG. 2 is a front view showing a growing
FIG. 3 is a side view showing a state in which a plurality of growing shelves are connected in the crop cultivation device of the present embodiment, and FIG. 4 is a top surface showing a state in which a plurality of growing shelves are connected in the crop cultivation device of the present embodiment. It is a figure.
本実施形態に係る作物栽培装置において、図1,図2に示すように、基本構成となる育成棚100を有するものとされ、この育成棚100は、枠体101と、前側車輪102Fと、後側車輪102Rと、第1補強棒103と、第2補強棒104と、駆動部105Aと、駆動用チェーン105Bと、前方距離センサ106Fと、後方距離センサ106Rと、育成鉢部107と、を備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the crop cultivation apparatus according to the present embodiment is assumed to have a growing
枠体101は、図1,図2に示すように、上下方向、前後方向および左右方向への長方形の形状(矩形)として構成される。枠体101の下部には、地面上を容易に移動させるための前側車輪102Fと後側車輪102Rが設けられる。これら前側車輪102Fの中心から後側車輪102Rの中心までの長さである枠体の幅Dは、500mm程度に設定される。枠体101の側面で前後方向中心位置には、第1補強棒103が上下方向に延在するように設けられる。枠体101の側面で上下方向中心よりやや下側位置には、2本の第2補強棒104が横方向に延在して設けられる。枠体101の左右方向中央には、上下方向に延在する第3補強棒111が設けられる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
第1補強棒103と第2補強棒104が交わる部位には、図1,図2に示すように、駆動部105Aが設けられる。
駆動部105Aには、駆動用チェーン105Bを介して駆動軸102Aが接続されて、駆動軸102Aには前側車輪102Fが駆動可能に設けられている。
駆動用チェーン105Bは、前側車輪102Fと駆動部105Aを繋ぎ、駆駆動部105Aの動力を前側車輪102Fへ伝達し、前側車輪102Fを駆動させる。前側車輪102Fの回転により、育成棚100が前後方向へ移動可能とされている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
A
The
育成棚100の駆動軸102Aは、図1,図2に示すように、例えば、駆動部105Aと駆動用チェーン105Bで繋がれるとともに、駆動軸102Aは、前側車輪102F渡設属される。この駆動軸102Aには、育成棚100の中央車輪102C、右側車輪102Dが接続されている。これにより、前側車輪102Fを回転駆動することに伴って、回転する駆動軸102Aによって、育成棚100の中央車輪102C、右側車輪102Dも回転する。これにより、育成棚100の左右方向に位置する車輪に対して駆動力が一定で与えられるため、育成棚100の前後方向への安定した移動が可能となる。
駆動軸102Aには、エンコーダ等の検出手段90が設けられることができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
育成棚100は、図1,図2に示すように、前側車輪102F、後側車輪102R、中央車輪102C、右側車輪102Dがいずれも前後方向に延在する溝とされるレール10上を走行することによって移動方向を規制されている。
レール10は、図1,図2に示すように、育成棚100に対して、左右方向に3本設けられ、前側車輪102F、後側車輪102Rの移動するレール10と、中央車輪102Cの移動するレール10と、右側車輪102Dの移動するレール10とが平行に配置されている。
レール10には、いずれも、その両側に平面視して矩形状の設置版10bが設けられ、レール10の設置を安定させるようになっている。なお、レール10を設けないで育成棚100を前後方向に移動させるようにしてもよい。この場合には、設備の設置コストを削減することが可能となる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
As shown in FIGS. 1 and 2, three
Each of the
育成棚100には、図2,図3に示すように、駆動部105Aと左右方向逆側に、手動ハンドル110と、手動ハンドル用チェーン110Bとを備えることもできる。手動ハンドル110は、駆動部105Aが設けられている左側側部で育成棚の上下方向のほぼ中央付近に対応する位置であって、左右方向反対側の右側側部に設けられる。手動ハンドル用チェーン110Bは、ピニオンギア(後述する)に接続された駆動軸102Aと手動ハンドル110を繋ぎ、手動ハンドル110による動力を駆動軸102Aを介してピニオンギアに伝達可能となっている。なお、手動ハンドル用チェーン110Bと駆動軸102Aの間にはクラッチを設け、駆動部105Aによって車輪が回転しているときには、手動ハンドル用チェーン110Bが動かないように構成してもよい。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
前方距離センサ106Fおよび後方距離センサ106Rは、後述するように多段に設けられた育成棚100〜700において、隣段の育成棚100〜700が相互に接触しないように、相互の接触のみを検知する接触センサとされている。なお、前方距離センサ106Fおよび後方距離センサ106Rは、いずれも育成棚100〜700が前後方向に移動した際に、互いに接触可能な位置に設けられるとともに、枠体101から前後方向に突出した支持部106a,106bの先端位置に設けられる。これら支持部106a,106bは、互いに接触した際に隣接する育成棚100〜700がそれ以上接触できないように枠体101から突出する支持部106a,106bの長さ寸法によって、作業者の足が枠体101に挟まれたりしないように構成されている。
The
枠体101の下部で、前側車輪102Fと後側車輪102Rの間には、育成鉢部107が設けられる。育成鉢部107には、例えばトマトなどの育成植物が左右方向に所定の間隔を有して定植される。
A growing
本実施形態に係る作物栽培装置においては、図3,図4に示すように、複数段の育成棚100,200,300,400,500,600,700は、それぞれが、図1,図2に示した育成棚100と略同じ構成とされ、いずれも長手方向が左右方向となるように、かつ、それぞれが平行となるように前後方向に複数台が並列に配置されている。
In the crop cultivation apparatus according to the present embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the plurality of
本施形態に係る作物栽培装置では、育成棚100と概略対応する構成の育成棚が前後方向に複数段設けられる。その段数は任意であるが、本実施形態では7段の例を示す。
これらの育成棚において、図における符号100番代の数字をかえて、対応する構成には下二桁等が同じ符号を付して示すものとする。
In the crop cultivation apparatus according to this embodiment, a plurality of growing shelves having a configuration substantially corresponding to the growing
In these breeding shelves, the numbers in the 100s of the code in the figure are changed, and the last two digits and the like are indicated by the same code in the corresponding configurations.
複数段の育成棚200,300,400,500,600,700は、それぞれが、図1,図2に示した育成棚100と略同じ構成とされ、いずれも長手方向が左右方向となるように、かつ、それぞれが平行となるように前後方向に複数台が並列に配置されている。
The
育成鉢部107は、左右方向に延在するように設定され、育成鉢部107にはほぼ同一の株間間隔で、作物の定植がされる。本施形態に係る作物栽培装置では育成棚間の間隔を変更し、株間の間隔は最初に設定した一定値から変更しない。
The growing
図5は、本実施形態の作物栽培装置における駆動部を示す正面図であり、図6は、本実施形態の作物栽培装置における育成棚の固定駆動部を示す側面図であり、図7は、本実施形態の作物栽培装置における育成棚の固定駆動部を示す上面図であり、図8は、本実施形態の作物栽培装置における取外駆動部を示す上面図であり、図9は、本実施形態の作物栽培装置における取外駆動部を示す側面図であり、図10は、本実施形態の作物栽培装置における駆動部の分解状態を示す正面図である。なお、図において、軸周りの形状関係を明確にするために、一部、断面視あるいは透視して示した箇所がある。 FIG. 5 is a front view showing a drive unit in the crop cultivation device of the present embodiment, FIG. 6 is a side view showing a fixed drive unit of the growing shelf in the crop cultivation device of the present embodiment, and FIG. 7 is a side view. It is a top view which shows the fixed drive part of the growing shelf in the crop cultivation apparatus of this embodiment, FIG. 8 is a top view which shows the removal drive part in the crop cultivation apparatus of this embodiment, and FIG. 9 is the present embodiment. It is a side view which shows the removal drive part in the crop cultivation apparatus of this embodiment, and FIG. 10 is a front view which shows the disassembled state of the drive part in the crop cultivation apparatus of this embodiment. In addition, in the figure, in order to clarify the shape relationship around the axis, there is a part shown in cross-sectional view or perspective.
本施形態に係る作物栽培装置では、図4〜図10に示すように、駆動部105Aが、取外駆動部85と固定駆動部105Cとから構成されている。
In the crop cultivation device according to this embodiment, as shown in FIGS. 4 to 10, the
固定駆動部105Cは、図5〜図7,図10に示すように、横方向に延在する2本の第2補強棒104に、枠体101の外側位置となるように固定された支持板105aと、該支持板105aに回動可能に固定された回転軸105bと、この回転軸105bに固定されたスプロケット105cとを有し、スプロケット105cには駆動用チェーン105Bが巻回されて駆動力を駆動軸102Aに伝達可能とされている。
As shown in FIGS. 5 to 7 and 10, the fixed
取外駆動部85は、図5,図8〜図10に示すように、駆動モータ85Aと、駆動モータ85Aの駆動力を伝達可能として回転軸105bに接続される回転駆動軸85bと、駆動モータ85Aから前後方向に突出し、取外駆動部85を固定駆動部105Cに取り付ける際に、取外駆動部85を支持する把持部85gと、取外駆動部85を固定駆動部105Cに取り付けた際に取外駆動部85を支持板105aに対して位置設定する位置設定部85dと、位置設定部85dを駆動モータ85Aおよび把持部85gに対して一体に支持固定する支持板部85aとを有する。
As shown in FIGS. 5, 8 to 10, the
固定駆動部105Cにおいては、図5〜図7,図10に示すように、回転軸105bの先端が、例えば正方形とされる多角形からなる断面形状を有する駆動力伝達部105eとされている。
同様に、取外駆動部85においては、図5,図8〜図10に示すように、回転駆動軸85bの先端に拡径部85cが設けられ、拡径部85cには、例えば正方形とされる多角形からなる断面形状を有する凹状の駆動力伝達凹部85eが形成されている。駆動力伝達部105eと駆動力伝達凹部8eとは、互いに嵌合して、駆動モータ85Aからの回転をスプロケット105cに伝達可能とされている。
In the fixed
Similarly, in the
固定駆動部105Cは、図5〜図7,図10に示すように、回転軸105bの周囲位置となる支持板105aに係合穴105dが複数設けられ、取外駆動部85を固定駆動部105Cに取り付ける際に、位置設定部85dの先端を係合穴105dに係合することで、駆動モータ85Aからの回転力を回転軸105bに伝達する際の反力受けとして作用するようになっている。
As shown in FIGS. 5 to 7 and 10, the fixed
取外駆動部85においては、図5,図8〜図10に示すように、駆動力伝達凹部85eの凹部内に、駆動力伝達部105eの外れ止めとして、スプリングボールプランジャ85fが設けられ、駆動力伝達部105eの外周には、スプリングボールプランジャ用の溝105fが設けられ、これらにより、回転駆動中に取外駆動部85が外れないようになっている。
In the
取外駆動部85においては、図8,図9に示すように、把持部85gの途中に、駆動スイッチ85sが設けられており、取外駆動部85を把持した状態で、駆動モータ85Aのオンオフを操作可能とされている。駆動スイッチ85sの設置位置は、把持部85gの把持状態で、操作者の親指が位置する付近が好ましい。
また、駆動スイッチ85sは、左右にオンとなる位置が設けられるとともに中央にオフとなる位置が設けられて、駆動スイッチ85sをオンした方に育成棚100が移動するように駆動モータ85Aの回転方向を設定可能となっている。
In the
Further, the
また、駆動モータ85Aには、図示しない電源が接続されて、駆動電力を供給可能とされている。なお、電源としては、駆動モータ85Aと一体とされた二次電池として、取外駆動部85を充電可能な一体構造として形成することが好ましい。
Further, a power source (not shown) is connected to the
取外駆動部85においては、図5,図8〜図10に示すように、取外駆動部85を固定駆動部105Cに取り付ける際に、支持板部85aと支持板105aとが対向して取り付け位置が容易に判別可能とするために、支持板部85aと支持板105aとをほぼ同じ輪郭形状の板体として構成することが好ましい。
In the
また、駆動軸102Aの回転を検出する代わりに、エンコーダ等の検出手段90が回転駆動軸85bに設けられることができる。さらに、この検出手段90の出力を表示する表示手段を取外駆動部85に設けることで、回転駆動軸85bの回転数から、チェーン、スプロケットで接続された駆動軸102Aの回転数を算出して、表示手段で表示させて、操作者が、育成棚100の移動距離を確認することが容易にできる。
Further, instead of detecting the rotation of the
本施形態に係る作物栽培装置においては、図4に示すように、育成棚100をレール10に沿って前後方向に移動させる場合には、図10に矢印Kで示すように、取外駆動部85を固定駆動部105Cに取り付ける。
この場合、把持部85gを把持しながら、駆動力伝達凹部85eを駆動力伝達部105eに挿入する。すると、スプリングボールプランジャ85fが溝105fに係止されて、駆動力伝達部105eが駆動力伝達凹部85eから外れない状態に接続される。
このとき、位置設定部85dの先端を係合穴105dに係合するように把持部85gの回転駆動軸85b周りの角度を調節しながら、駆動力伝達凹部85eを駆動力伝達部105eに挿入することが必要である。
In the crop cultivation device according to this embodiment, as shown in FIG. 4, when the growing
In this case, the driving
At this time, the driving
なお、駆動力伝達凹部85eを駆動力伝達部105eに挿入した際に、位置設定部85dの先端を係合穴105dに係合せずに、回転駆動軸85b周りで回転して調節できる軸方向の長さ寸法に位置設定部85dの長さが設定されている。また、位置設定部85dの先端を係合穴105dに係合した後に、スプリングボールプランジャ85fが溝105fに係止されるように、位置設定部85dの軸方向の長さ寸法が設定されている。
When the driving
この状態で、駆動スイッチ85sをオンにすることで、駆動モータ85Aが回転駆動し、その反力を位置設定部85dで受けながら、回転駆動軸85bが回転して、多角形状の駆動力伝達凹部85eが駆動力伝達部105eを回転させることで、回転軸105bが回転し、いったいとされたスプロケット105cが回転して、駆動用チェーン105Bを介して駆動軸102Aに駆動力が伝達される。
これにより、駆動軸102Aに接続されている中央車輪102C、右側車輪102D、前側車輪102Fが回転駆動される。これにより、育成棚100の前後方向への移動が可能となる。このとき、スプリングボールプランジャ85fが溝105fに係止されているため、取外駆動部85が固定駆動部105Cから離脱することはない。
In this state, by turning on the
As a result, the central wheel 102C, the
育成棚100を所定の位置まで移動した後に駆動スイッチ85sをオフとする。さらに、他の育成棚200〜700のいずれかを移動する際には、把持部85gを把持しながら、取外駆動部85を固定駆動部105Cにから引き抜くことで、取外駆動部85を固定駆動部105Cから離脱させることができる。このとき、溝105fに係止されていたスプリングボールプランジャ85fをその付勢力に打ち勝って駆動力伝達凹部85eを駆動力伝達部105eから引き抜くことになる。
After moving the
次いで、他の育成棚200〜700のいずれかを移動する際には、把持部85gを把持しながら、上述した育成棚100と同様にして、取外駆動部85を固定駆動部105C〜705Cのいずれかに取り付けることで、他の育成棚200〜700のいずれかを移動する。これにより、作業者が、育成棚100〜700の間隔を必要な状態に設定することが容易に可能となる。また、取外駆動部85は1つあれば、すべての育成棚100〜700の移動を容易に行えるため、設備コストを低減することができる。
Next, when moving any of the other growing
本施形態に係る作物栽培装置においては、多段構成された育成棚200〜700のうち初段の育成棚200と終段の育成棚700とに、養液を供給可能として図示しない養液供給手段に接続された養液ホース119および養液ホース719が接続されている。
In the crop cultivation apparatus according to this embodiment, among the multi-stage growing
育成棚100には、図2〜図4に示すように、矩形の育成棚100の左側上角位置に接続された養液ホース119と、育成棚100の左側上位置に設けられて養液ホース119に接続された養液用分配部121と、養液用分配部121から分配接続されて育成棚100の左側位置を下方向に向かい育成鉢部107に養液を供給する養液ホース120と、養液用分配部121に分配接続されて育成棚100の上位置を右方向に向かう養液ホース123と、育成棚100の右側上位置に設けられて養液ホース123に接続された養液用分配部124と、養液用分配部124に接続されて育成棚100の右側位置を下方向に向かい育成鉢部107に養液を供給する養液ホース120に対応する養液ホース125と、養液用分配部121から分配接続されて隣の育成棚200に接続される養液ホース122とが設けられる。
As shown in FIGS. 2 to 4, the growing
育成棚100〜700には、図3に示すように、育成鉢部107〜707からの廃液を流す廃液ホース130〜730を備え、初段の育成棚200と終段の育成棚700とに養液ホース119および養液ホース719が接続されている。なお、図において、養液ホースは、養液が流れる方向を示すために模式的に表している。
As shown in FIG. 3, the growing
養液ホース119から流れてくる養液は、養液用分配部121によって、養液ホース120と養液ホース122と養液ホース123とに分配される。養液ホース120へ分配された養液は、育成鉢部107の右側へ供給される。養液ホース123へ分配された養液は、養液用分配部124および養液ホース125を介して育成鉢部107の左側へ供給される。養液ホース122へ分配された養液は、隣段の育成棚200において養液用分配部121に対応する養液用分配部221へ流れる。
同様に、複数段の育成棚100〜700は、いずれも育成鉢部107〜707に対して養液を供給するとともに、育成鉢部107〜707からの廃液がそれぞれ廃液ホース130〜730を介して樋10aに流せるように配置されている。
The nutrient solution flowing from the
Similarly, in each of the multiple-
育成棚100において養液ホース622から流れてくる養液は、養液用分配部721によって、養液ホース720へ流れる。養液ホース720へ分配された養液は、育成鉢部707へ供給される。養液用分配部721は隣の育成棚がないので、自動止水される。
The nutrient solution flowing from the
養液ホース719から流れてくる養液は、図4に示すように、養液用分配部724によって、養液ホース725と下方に延びる養液ホースと養液ホース723とに分配される。下方に延びる養液ホースへ分配された養液は、育成鉢部707の左側へ供給される。養液ホース723へ分配された養液は、養液用分配部721を介して育成鉢部707の左側へ供給される。養液ホース725へ分配された養液は、隣段の育成棚600において養液用分配部724に対応する養液用分配部624へ流れる。
同様に、複数段の育成棚100〜700は、いずれも育成鉢部107〜707に対して養液を供給するとともに、育成鉢部107〜707からの廃液がそれぞれ廃液ホース130〜730を介して樋10aに流せるように配置されている。
As shown in FIG. 4, the nutrient solution flowing from the
Similarly, in each of the multiple-
図11は、本実施形態に係る作物栽培装置での全工程を説明する概略図である。 FIG. 11 is a schematic view illustrating the entire process in the crop cultivation apparatus according to the present embodiment.
作物の一例としてトマトについて説明する。トマトの場合、定植時期と積算気温に応じて、生育のステージを推測できる。なお、積算気温とは、1日の平均温度を20℃としたとき、平均気温20℃で10日間が過ぎたときに、20℃掛ける10日で、200℃・日という数値になる。 Tomato will be described as an example of a crop. In the case of tomatoes, the stage of growth can be estimated according to the planting time and the accumulated temperature. The integrated temperature is 200 ° C. / day, which is 10 days multiplied by 20 ° C. when the average daily temperature is 20 ° C. and 10 days have passed at the average temperature of 20 ° C.
低段密植栽培で、トマトの3段栽培を行う場合について説明する。
図11においては、定植から第3段の収穫までを、7つの生育ステージで示している。まずトマト株Pの定植が行われる(図11のステージS0)。積算気温が定植から約400℃・日で第1段の花Fが咲く(図11のステージS1)。積算気温が定植から約610℃・日で第2段の花Fが咲く。
A case where tomatoes are cultivated in three stages in low-stage dense planting will be described.
In FIG. 11, the period from planting to harvesting in the third stage is shown in seven growth stages. First, the tomato strain P is planted (stage S0 in FIG. 11). The first stage flower F blooms at a cumulative temperature of about 400 ° C. day after planting (stage S1 in FIG. 11). The second stage flower F blooms at a cumulative temperature of about 610 ° C / day after planting.
このとき第1段には小さな実GF1ができる(図11のステージS2)。積算気温が定植から約810℃・日で第3段の花Fが咲く。このとき第1段の実はGF1より大きな実GF2となり、第2段には小さな実GF1ができる(図11のステージS3)。積算気温が定植から約810〜1500℃・日の期間になると、第1段から第3段に実ったトマトは大きくなる(図11のステージS4)。 At this time, a small real GF1 is formed in the first stage (stage S2 in FIG. 11). The third stage flower F blooms at a cumulative temperature of about 810 ° C / day after planting. At this time, the fruit in the first stage becomes a fruit GF2 larger than GF1, and a small fruit GF1 is formed in the second stage (stage S3 in FIG. 11). When the cumulative temperature is about 81 to 1500 ° C. day after planting, the tomatoes grown in the first to third stages grow larger (stage S4 in FIG. 11).
積算気温が定植から約1500℃・日以上になると、第1段に実ったトマトRFは着色が始まり、収穫を開始できる(図11のステージS5)。 When the cumulative temperature reaches about 1500 ° C. day or more after planting, the tomato RF grown in the first stage begins to be colored and harvesting can be started (stage S5 in FIG. 11).
積算気温が定植から約1710℃・日以上になると、第2段に実ったトマトは着色が始まり、収穫を開始できる(図11のステージS6)。 When the cumulative temperature reaches about 1710 ° C. day or more after planting, the tomatoes grown in the second stage begin to be colored and harvesting can be started (stage S6 in FIG. 11).
積算気温が定植から約1920℃・日以上になると、第3段に実ったトマトRFは着色が始まり、収穫を開始できる。果実の着色時期にはばらつきがあるので、これ以降、全ての果実の収穫が終わる積算気温約2400℃・日までを収穫期間とした後、栽培を終了する(図11のステージS7)。 When the cumulative temperature reaches about 1920 ° C. day or more after planting, the tomato RF grown in the third stage begins to be colored and harvesting can be started. Since the coloring time of the fruits varies, the cultivation is terminated after the harvest period is set to an integrated temperature of about 2400 ° C., which is the day when all the fruits are harvested (stage S7 in FIG. 11).
このとき、積算気温に応じて、駆動部105Aを用いて各育成棚の互いの距離を制御する。例えば、図11において、育成棚100と育成棚200の間の距離はD1と設定され、育成棚200と育成棚300の間の距離はD2と設定され、育成棚300と育成棚400の間の距離はD3と設定される。このとき、D1はD2よりも狭く、D2はD3よりも狭くなるように、育成棚の互いの距離を制御する。このようにすることで、作物の生長に応じた、育成棚間の距離にすることができる。例えば、葉が増えてきたときは、光合成量を増やすために上記のように、育成棚の間隔を生長に応じて広げることが好ましい。
At this time, the
つまり、第1の時期に作物の育成を始めた第1育成棚と、第1の時期よりも遅い第2の時期から作物の育成を始めた第2育成棚と、第2の時期よりも遅い第3の時期から作物の育成を始めた第3育成棚とを有し、第1育成棚と第2育成棚との間の第1の距離と、第2育成棚と第3育成棚との間の第2の距離とが異なるように育成棚の互いの距離を制御している。このようにすることで、各育成棚の作物の生長の度合いに応じて、最適な日射が得られるようにすることができる。 That is, the first growing shelf that started growing crops in the first period, the second growing shelf that started growing crops in the second period later than the first period, and the second growing shelf that started growing crops in the second period. It has a third growing shelf that started growing crops from the third period, and has a first distance between the first growing shelf and the second growing shelf, and a second growing shelf and a third growing shelf. The distance between the growing shelves is controlled so as to be different from the second distance between them. By doing so, it is possible to obtain the optimum solar radiation according to the degree of growth of the crops on each growing shelf.
なお、積算気温のみでの判断が難しい場合、日射量測定センサを設け、日射量情報に応じて育成棚の互いの距離を補正制御する。また、茎丈を測定する茎丈測定センサを備え、茎丈情報に応じて育成棚の互いの距離を補正制御するようにしてもよい。さらにこれらの情報を組み合わせて、育成棚の互いの距離を補正制御するようにしてもよい。 If it is difficult to make a judgment based only on the integrated temperature, a solar radiation measurement sensor is provided to correct and control the distance between the growing shelves according to the solar radiation information. Further, a stem length measuring sensor for measuring the stem length may be provided, and the distance between the growing shelves may be corrected and controlled according to the stem length information. Further, these information may be combined to correct and control the distance between the growing shelves.
育成棚間の間隔は、作物の収穫量の最大化や葉面積や光合成要求量などの指標を基に制御してもよい。育成棚間の間隔を生育ステージごとに変化させることで、光合成効率を維持したまま栽植密度を高めることで、収穫量の増大を見込める。圃場内で育成棚ごとに定植時期をずらして栽培し、各々の育成棚に最適な間隔で育成する。 The spacing between the growing shelves may be controlled based on indicators such as maximization of crop yield, leaf area and photosynthetic requirements. By changing the spacing between the growing shelves for each growing stage, it is expected that the yield will increase by increasing the planting density while maintaining the photosynthetic efficiency. Cultivate in the field at different planting times for each growing shelf, and grow at the optimum intervals for each growing shelf.
例えば、トマトの場合、定植時期と積算気温を基に生育ステージを推定し、それぞれの生育ステージに合わせて隣接する育成棚との距離を変化させることで、圃場全体での収穫量を最大化するようにする。なお、育成棚の移動は、駆動部105Aを用いて作業者が指定した場合に移動させる以外にも、タイマーにより間欠的に移動させたり、夜間の作業が行われていない時間に移動させたりすることができる。
For example, in the case of tomatoes, the growth stage is estimated based on the planting time and the accumulated temperature, and the distance to the adjacent growing shelf is changed according to each growth stage to maximize the yield of the entire field. To do so. In addition to moving the growing shelves when specified by the operator using the
また、その日の作業予定の棚を予測して、あらかじめ、駆動部105Aを用いて作業者が通れるように通路を作っておくことができる。また、駆動部105Aを用いて各育成棚の互いの距離を制御する際に、作業者が枠体101から突出する支持部106a,106bの長さ寸法によって、作業者の足が枠体101に挟まれたりしないようにすることができる。
In addition, it is possible to predict the shelves scheduled for work on that day and to make a passage in advance using the
<第1実験例>
図12は、本発明に係る作物栽培装置の第1実験例の全工程を説明する図である。
<Example of the first experiment>
FIG. 12 is a diagram illustrating all the steps of the first experimental example of the crop cultivation apparatus according to the present invention.
本例では、育成棚が、正午に太陽が位置する方向側からその反対側に向かって移動するように配置されている。育成棚100は一番南側で定植が行われる。積算気温に応じて、南側から北側に移動する。この際、隣合う育成棚の互いの距離は、距離制御部によって制御される。例えば、育成棚100と育成棚200の間と、育成棚300と育成棚400の間は、異なる。育成棚100と育成棚200の間を距離D10とし、育成棚300と育成棚400の間を距離D20とすると、距離D20は距離D10よりも長い。
In this example, the breeding shelves are arranged to move from the direction in which the sun is located to the opposite side at noon. The
また、収穫が行えるくらいに作物が育ったときには、育成棚400と育成棚500の間の距離D30のように、育成棚間を広げる。同様に、育成棚700と育成棚800の間も十分に育成棚間を広げ、点線R4を進む収穫ロボット30を通行させることができる。これにより、効率的な収穫を行うことができる。点線R1,R2,R3も同様に収穫ロボット30や作業者を通行させ、1段目、2段目に実った果実などを収穫させることができる。
Further, when the crop grows to the extent that it can be harvested, the distance between the growing shelves is widened, such as the distance D30 between the growing
育成棚は、収穫が終了し、北側の端まで来ると、株が撤去され、手動により台車20に載せられる。作業者は、台車に載せた育成棚を、最初に植え付けられた位置である南側の端まで移動させ、定植を行う。
When the harvesting is completed and the growing shelf reaches the northern end, the stock is removed and the growing shelf is manually placed on the
これにより、南側から北側に向かって植物が茎丈順に並ぶので陽当りが最適化される。積算気温に応じて移動距離を設定し、株の生長によって育成棚間の距離が設置される。これにより、北の端で収穫が終了するように設定が行われる。開花、収穫に伴う作業などを常に圃場内の同一の定位置でおこなうことが可能となるため、機械化や自動化が容易となる。 As a result, the plants are arranged in order of stem length from the south side to the north side, so that the sunlight is optimized. The moving distance is set according to the accumulated temperature, and the distance between the growing shelves is set according to the growth of the stock. This sets the harvest to end at the northern end. Since it is possible to always perform the work associated with flowering and harvesting at the same fixed position in the field, mechanization and automation become easy.
図13は、本実験例に係る作物栽培装置における育成棚の間の距離制御を説明する図である。 FIG. 13 is a diagram illustrating distance control between growing shelves in the crop cultivation apparatus according to this experimental example.
生育ステージが異なる複数の育成棚を同一の圃場で栽培する。まず左欄の1日目の欄を説明する。一番左の数字は、育成棚の順番を示し、2番目の数字が積算気温を示す。右側の数値は、それぞれ、互いに隣り合う育成棚までの距離を示す。中央の文字は、積算気温に対応して推測される作物の生育ステージを示している。 Multiple growing shelves with different growth stages are cultivated in the same field. First, the column on the first day in the left column will be described. The leftmost number indicates the order of the growing shelves, and the second number indicates the integrated temperature. The numbers on the right indicate the distances to the adjacent growing shelves, respectively. The letters in the center indicate the growth stage of the crop estimated in response to the cumulative temperature.
[0:20:定植直後600mm]という記載から、定植から積算気温20℃・日が経過しており、育成棚の左右に合計600mmのマージンを取るように制御されることがわかる。このとき、マージンは育成棚の左右に均等に割り振られ、右側に300mm、左側に300mmのマージンが設定される。
同様に、[1:220:定植直後600mm]という記載から、積算気温220℃・日において、育成棚の左右に合計600mmのマージンを取るように制御されることがわかる。このとき、育成棚の右側に300mm、左側に300mmのマージンが設定される。この2つの育成棚の間隔は右側の育成棚と左側の育成棚のマージンを合計した値となる。すなわちこの場合は600mmとなる。
From the description [0:20: 600 mm immediately after planting], it can be seen that the cumulative temperature of 20 ° C. and days have passed since the planting, and the control is performed so as to have a total margin of 600 mm on the left and right sides of the growing shelf. At this time, the margins are evenly distributed on the left and right sides of the growing shelf, and a margin of 300 mm is set on the right side and 300 mm on the left side.
Similarly, from the description [1: 220: 600 mm immediately after planting], it can be seen that the control is performed so as to have a total margin of 600 mm on the left and right sides of the growing shelf at an integrated temperature of 220 ° C. day. At this time, a margin of 300 mm is set on the right side of the growing shelf and a margin of 300 mm is set on the left side. The distance between these two growing shelves is the sum of the margins of the growing shelf on the right side and the growing shelf on the left side. That is, in this case, it is 600 mm.
さらに、[2:420:1段開花中600mm]という記載から、積算気温420℃・日において1段目が開花中となり、育成棚の左右に300mずつ、合計600mmのマージンを取るように制御されることがわかる。[3:620:2段開花中600mm]という記載から、積算気温620℃・日において2段目が開花中となり、育成棚の左右に300mmずつ、合計600mmのマージンを取るように制御されることがわかる。[4:820:3段開花中1000mm]という記載から、積算気温820℃・日において3段目が開花中となり、育成棚の左右に500mずつ、合計1000mmのマージンを取るように制御されることがわかる。
この[2:420:1段開花中600mm]の育成棚と[3:620:2段開花中600mm]の育成棚との間隔は、それぞれのマージンを合計し600mmとなる。[3:620:2段開花中600mm]の育成棚と[4:820:3段開花中1000mm]の育成棚との間隔は、それぞれのマージンを合計し800mmとなる。
Furthermore, from the description [2: 420: 600 mm during 1-stage flowering], the first stage is in bloom at an integrated temperature of 420 ° C., and the left and right sides of the growing shelf are controlled to have a total margin of 600 mm. You can see that. From the description [3: 620: 600 mm during two-stage flowering], the second stage is in bloom at an integrated temperature of 620 ° C., and the left and right sides of the growing shelf are controlled to have a total margin of 600 mm. I understand. From the description [4: 820: 1000 mm during 3 stage flowering], the 3rd stage is in bloom at an integrated temperature of 820 ° C., and it is controlled so as to have a total margin of 1000 mm, 500 m on each side of the growing shelf. I understand.
The distance between the [2: 420: 1-stage flowering 600 mm] growing shelf and the [3: 620: 2-stage flowering 600 mm] growing shelf is 600 mm in total of the respective margins. The distance between the growing shelf of [3: 620: 600 mm during 2-stage flowering] and the growing shelf of [4: 820: 1000 mm during 3-stage flowering] is 800 mm in total of the respective margins.
作物が大きく生長し、果実が大きくなってくると、[5:1020:果実肥大中1000mm]という記載から、積算気温1020℃・日において、果実が肥大中となり、育成棚の左右に500mmずつ、合計1000mmのマージンを取るように制御されることがわかる。[6:1220:果実肥大中1000mm]の育成棚も左右に500mずつ、合計1000mmのマージンを取るように制御されることがわかる。このとき、[5:1020:果実肥大中1000mmlの育成棚と[6:1220:果実肥大中1000mm]の育成棚の間隔はそれぞれのマージンを合計し1000mとなる。 When the crop grows large and the fruit grows large, from the description [5: 1020: 1000 mm during fruit enlargement], the fruit becomes enlarged at an integrated temperature of 1020 ° C. day, and 500 mm on each side of the growing shelf. It can be seen that the control is performed so as to take a total margin of 1000 mm. It can be seen that the growing shelves of [6:1220: fruit enlargement medium 1000 mm] are also controlled so as to have a total margin of 1000 mm, 500 m on each side. At this time, the distance between the growth shelf of [5: 1020: 1000 mm in fruit enlargement] and the growth shelf of [6: 1220: 1000 mm in fruit enlargement] is 1000 m in total.
このように、作物の生長、つまり、積算気温に基づいて、育成棚間の距離が制御される。これにより、作物にとって、より適切な日射や空調を受けることができ、また、栽植密度が向上することで、収穫量の増加が見込める。 In this way, the distance between the growing shelves is controlled based on the growth of the crop, that is, the integrated temperature. As a result, the crops can receive more appropriate sunlight and air conditioning, and the planting density is improved, which is expected to increase the yield.
図13において、21日目、41日目、61日目、101日目も同様に、その育成棚間の距離が制御される。例えば、1日目に対して21日目での先頭の育成棚は[0:420:1段開花中600mm]となっており、次の育成棚は[1:620:2段開花中600mm]となっており、さらに次の育成棚は[2:820:3段開花中1000mm]となる。このように1日目と21日目では育成棚1と育成棚2の距離が600mmから800mmになり、育成棚間の距離が広がっている。以下、同様に、育成棚の間の距離が制御される。これにより、栽植密度および収穫量は、従来の低段密植栽培に対して1.5倍の増加が見込まれている。なお、本実施形態ではトマトを例に説明したが、草丈が1.5m以内の作物であれば、汎用的に栽培可能である。例えば、パプリカ、キュウリ、ウリ類、メロン、スイカ、ナスなどの大型の果菜類も栽培可能となる。
In FIG. 13, the distance between the growing shelves is similarly controlled on the 21st, 41st, 61st, and 101st days. For example, the first growing shelf on the 21st day is [0:420: 600 mm during 1-stage flowering], and the next growing shelf is [1: 620: 600 mm during 2-stage flowering]. The next growing shelf is [2: 820: 1000 mm during 3-stage flowering]. As described above, on the first day and the 21st day, the distance between the growing
<第2実験例>
次に、本発明に係る作物栽培装置の第2実験例として、育成棚が東西方向へ移動するように配置した場合について説明する。
図14は、本発明に係る作物栽培装置の第2実験例の全工程を説明する図である。
<Example of the second experiment>
Next, as a second experimental example of the crop cultivation apparatus according to the present invention, a case where the growing shelves are arranged so as to move in the east-west direction will be described.
FIG. 14 is a diagram illustrating all the steps of the second experimental example of the crop cultivation apparatus according to the present invention.
第2実験例に係る作物栽培装置では、西から東へ移動する第1育成棚群100Aと、東から西へ移動する第2育成棚群100Bとの組み合わせで構成される。
第1育成棚群100Aは、複数の育成棚(栽培ベッド)140,240,340,440,540,640,740,840,940からなる。第2育成棚群100Bは、複数の育成棚150,250,350,450,550,650,750,850,950からなる。
第1育成棚群100Aと第2育成棚群100Bとは、南北方向で組み合わせられる。
The crop cultivation apparatus according to the second experimental example is composed of a combination of a first growing
The first
The first
第1育成棚群100Aは、図14において育成棚140の位置で作物が定植される。育成棚140よりも育成時期が早い育成棚240、育成棚340と順に東側に移動する。育成棚の移動は、育成棚レール140Rに沿って行われる。育成棚は育成時期に応じて隣り合う育成棚同士の間の距離が制御される。第1育成棚群100Aにおいて、最終的に収穫が終了した育成棚940は、台車1240に載せられ、第2育成棚群100Bへ移動する。台車1240の移動は台車レール240Rに沿って行われる。
In the first growing
一方、第2育成棚群100Bは、図14において育成棚150の位置で作物が定植される。育成棚150よりも育成時期が早い育成棚250、育成棚350と順に西側に移動する。育成棚の移動は、育成棚レール150Rに沿って行われる。育成棚は育成時期に応じて隣り合う育成棚同士の間の距離が制御される。第2育成棚群100Bにおいて、最終的に収穫が終了した育成棚950は、台車1250に載せられ、第1育成棚群100Aへ移動する。台車1250の移動は台車レール250Rに沿って行われる。
On the other hand, in the second growing
以上のように第1育成棚群100Aの育成棚は、収穫終了後に第2育成棚群100Bへ移動し、第2育成棚群100Bの育成棚は、収穫終了後に第1育成棚群100Aへ移動する。定植されたばかりの育成棚140,240,340の茎丈は低い。一方、北側に配置された育成棚750,850,950などは、茎丈が高く、育成棚間の距離が広い。南側から日射があるので、南側の第1育成棚群100Aの育成棚140,240,340の作物にも、北側の第2育成棚群100Bの育成棚750,850,950の作物にも必要な日射が十分に与えられる。
As described above, the breeding shelf of the first
また、第1育成棚群100Aの育成棚740,840,940は南側で茎丈が高く、育成棚間の距離が広くなるように配置されている。一方、北側の第2育成棚群100Bの育成棚150,250,350,450は育成棚間の距離が狭くなるように配置される。これにより、第2育成棚群100Bの育成棚150,250,350,450の作物は、第1育成棚群100Aの育成棚間からの日射を必要なだけ受ける。また、南側の第1育成棚群100Aの育成棚740,840,940の作物も必要な日射を十分に受けることができる。
Further, the
図15は、本実験例に係る作物栽培装置の育成棚への定植時期を説明するもので、育成棚の育成鉢部を示す側面図である。図において、わかりやすくするために、側面からみて2列定植された状態を示している。 FIG. 15 is a side view showing a growing pot portion of the growing shelf for explaining the planting time of the crop cultivation device according to this experimental example on the growing shelf. In the figure, for the sake of clarity, a state in which two rows are planted when viewed from the side is shown.
図15(a)は、同一の育成鉢部107aに同時期に定植を行った場合を示している。同じ育成鉢部107aに同時期に定植を行っているため、同じ育成鉢部107aの作物の生長は同じであり、茎丈も同じとなっている。このように定植した場合、同じ育成鉢部107aの果実は同じ時期に実る。
FIG. 15A shows a case where planting was carried out in the same growing
図15(b)は、同一・の育成鉢部107b−1,107b−2に2列に作物を定植させる際に、生育ステージの異なる作物を1つの育成鉢部107b−1,107b−2に定植させている。つまり、通路からみて同じ生育ステージとなるように、育成鉢部107b−1,107b−2に作物を定植させる。これによれば、通路の両側の作物の生育ステージが同じになるので(図15のPlRとP2L)、通路毎に作物を管理することができる。例えば、収穫の際の作業が効率化される。これにより、例えば、ロボットでの収穫を想定した場合、1つの通路を通ったときに、通路の両側の果実を一度に収穫することができ、収穫が効率的になる。
FIG. 15B shows that when crops are planted in two rows in the same growing
上記実施例では、生育ステージを推定するための情報として、積算気温、日射量など使用したが、距離制御部50は、生育環境に基づく指標や生育情報に基づく指標を基に育成棚の間隔を制御するようにしてもよい。
In the above embodiment, the integrated temperature, the amount of solar radiation, etc. were used as the information for estimating the growth stage, but the
生育環境に基づく指標としては、気温、日射量、湿度、飽差、CO2濃度、風速、天気、植物体温、培地温度、液肥または水分の供給量、栽植密度、冷房・暖房の設定温度、定植日、収穫日、脇芽採り日、摘葉日、誘引作業日、摘心作業日(作業情報)などがある。また、特定の作業を行った日を検出して育成棚間の間隔を変更しても良い。さらに、トリガーとなる日を検出するために作業者に取り付けるセンサを用いることもできる。 Indicators based on the growing environment include temperature, solar radiation, humidity, saturation, CO2 concentration, wind velocity, weather, plant body temperature, medium temperature, liquid fertilizer or water supply, planting density, cooling / heating set temperature, planting date. , Harvest date, side bud harvesting date, leaf picking date, attraction work day, pinching work day (work information), etc. In addition, the interval between the growing shelves may be changed by detecting the day when a specific work is performed. In addition, a sensor attached to the operator can be used to detect the triggering date.
生育情報に基づく指標としては、茎丈、茎の総延長(側枝を含む)、節間距離、電磁波透過率、電磁波反射率、音波透過率、音波反射率、静電容量、葉数、葉面積、植物が専有している圃場面積、植物を撮影した時の投影面積、植物体積、植物生体電位、植物の運動速度、LAI(葉面積指数)、茎径、開花花弁面積、開花数、開花位置、開花高さ、果実の大きさ、果実投影面積、果実重量、果実着色度、根長、液肥または水分の吸収量、培地含水率、蒸散量、排液量、作物重量、収量、収穫果実数、作物の残渣重量、作物の残渣体積、出蕾日、開花日、着果日、果実成熟日などがある。また、上記パラメータおよびその時間微分、時間積分を行った値を含む。なお、パラメータは画像処理や3次元形状計測装置等によって得られるピクセル数や近似値も含む。さらに、上記のうちの単一または複数のパラメータを組み合わせて特定の数式によって演算し算出された値を指標として育成棚間の間隔を制御するようにしてもよい。 Indicators based on growth information include stem length, total length of stem (including side branches), internode distance, electromagnetic wave transmission rate, electromagnetic wave reflectance, sound wave transmission rate, sound wave reflectance, capacitance, number of leaves, and leaf area. , The field area occupied by the plant, the projected area when the plant was photographed, the plant volume, the plant biopotential, the plant movement speed, the LAI (leaf area index), the stem diameter, the flowering petal area, the number of flowers, the flowering position. , Flowering height, fruit size, projected area of fruit, fruit weight, fruit coloration, root length, liquid fertilizer or water absorption, medium water content, evaporation amount, drainage amount, crop weight, yield, number of harvested fruits , Plant residue weight, plant residue volume, bud date, flowering date, fruit set date, fruit maturation date, etc. It also includes the above parameters and their time-differentiated and time-integrated values. The parameters also include the number of pixels and approximate values obtained by image processing, a three-dimensional shape measuring device, and the like. Further, the interval between the growing shelves may be controlled by using a value calculated by a specific mathematical formula by combining a single or a plurality of the above parameters as an index.
上記のパラメータを測定するために温室内外にセンサを取り付けても良い。また、作業者が作物の状態を確認して、情報を端末から入力しても良い。なお、積算気温の算出方法について、実施例に記述があるが、通常は日単位で積算するものを、積算方法を変更して、例えば1時間単位、1分単位で積算しても同様の制御が可能である。 Sensors may be installed inside and outside the greenhouse to measure the above parameters. In addition, the worker may check the state of the crop and input the information from the terminal. Although there is a description in the embodiment about the calculation method of the integrated temperature, the same control is performed even if the integration method is changed and the integration is performed in units of 1 hour or 1 minute. Is possible.
本実施形態の作物栽培装置は、作物を育成する複数の育成棚100,200,300,400,500,600,700を有し、育成棚が、少なくとも第nの時期に作物の育成を始めた第n育成棚(例えば図11における育成棚400)と、第nの時期よりも遅い第n+1の時期から作物の育成を始めた第n+1育成棚(例えば図11における育成棚300)と、第n+1の時期よりも遅い第n+2の時期から作物の育成を始めた第n+2育成棚(例えば図11における育成棚200)と、を有し、第n育成棚と第n+1育成棚との間の第Nの距離D3と、第n+1育成棚と第n+2育成棚との間の第Nの距離D2と、が異なるように育成棚の互いの距離を設定する際に、駆動部105Aを用いて複数の育成棚100〜700をそれぞれ必要な場合に移動させることができる。このような構成としたことによって、作物の育成時期に応じて、適切な育成棚間の間隔を保つことができる。このような構成としたことによって、作物の育成時期に応じて、育成棚各々に設けた駆動源によって柔軟で適切な育成棚間の間隔を保つことができる。
The crop cultivation device of the present embodiment has a plurality of growing
育成棚が収穫終了後に最初に植え付けられた位置に戻されることができる。このような構成としたことによって、定められた圃場を効率よく使用することができ、栽植密度を増加させることで、収穫量の増加を見込める。 The growing shelves can be returned to their original planting position after harvesting. With such a configuration, the defined field can be used efficiently, and the yield can be expected to increase by increasing the planting density.
育成棚は、一方向へ移動する育成棚140,240,340,440,540,640,740,840,940から成る第1育成棚群100Aと、一一方向と逆方向へ移動する育成棚150,250,350,450,550,650,750,850,950から成る第2育成棚群100Bとを一方向と垂直する方向で並列して組み合わせ、第1育成棚群100Aの育成棚140,240,340,440,540,640,740,840,940は、収穫終了後に第2育成棚群100Bへ移動し、第2育成棚群100Bの育成棚150,250,350,450,550,650,750,850,950は、収穫終了後に第1育成棚群へ移動することができる。このような構成としたことによって、定められた圃場を効率よく使用することができ、栽植密度を増加させることで、収穫量の増加を見込むことができる。
The breeding shelves include a first
本発明において、作物とは、草丈が1.5m以内の作物であって、例えば、イチゴ、トマト、パプリカ、キュウリ、ウリ類、メロン、スイカ、ナスなどである。第1育成棚、第2育成棚、第3育成棚は、複数ある育成棚の中の任意の隣り合う3つの育成棚を示すものである。 In the present invention, the crop is a crop having a plant height of 1.5 m or less, and is, for example, strawberry, tomato, paprika, cucumber, melon, melon, watermelon, eggplant and the like. The first breeding shelf, the second breeding shelf, and the third breeding shelf indicate any three adjacent breeding shelves in the plurality of breeding shelves.
本実施形態の作物栽培装置においては、トマトの低段密植栽培は通常より密植させて、年鑑、複数回栽培を繰り返すことで、高い収量を得ることが可能となる。 In the crop cultivation apparatus of the present embodiment, low-stage dense planting of tomatoes can be carried out more densely than usual, and a high yield can be obtained by repeating the yearbook and cultivation a plurality of times.
以下、本発明に係る作物栽培装置の第2実施形態を、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, a second embodiment of the crop cultivation apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図16は、本実施形態における作物栽培装置を示す側面図であり、図17は、本実施形態に係る作物栽培装置の全体システムブロック図である。
本実施形態において上述した第1実施形態と異なるのは駆動部に関する点であり、これ以外の対応する構成要素に関しては、同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 16 is a side view showing the crop cultivation apparatus according to the present embodiment, and FIG. 17 is an overall system block diagram of the crop cultivation apparatus according to the present embodiment.
The present embodiment differs from the first embodiment described above in that it relates to a drive unit, and the other corresponding components are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
本実施形態においては、図16に示すように、育成棚100が枠体101に固定された駆動部105を有する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 16, the growing
育成棚100は、図16に示すように、その前後方向に前方距離センサ106Fおよび後方距離センサ106Rを備えることができる。前方距離センサ106Fは、育成棚100の前側車輪102Fの上側の枠体101の側部に設けられる。後方距離センサ106Rは、育成棚100の後側車輪102Rの上側の枠体101の側部に設けられる。前方距離センサ106Fおよび後方距離センサ106Rはそれぞれ、隣り合う育成棚に設けられた距離センサによる信号に応じて、距離制御部に信号を発信する。例えば、育成棚100の前方距離センサ106Fと育成棚200の後方距離センサ206Rが互いの信号に応じて距離制御部に信号を発信する。
As shown in FIG. 16, the
さらに、育成棚100には、図17に示すように、通信ケーブル108と分配部109とを備えることができる。この通信ケーブル108は、複数の育成棚とメイン制御部50とを電気的に接続している。分配部109は、通信ケーブル108を育成棚100の駆動モータ105へ分配するとともに、隣りの育成棚200へ分配する。なお、育成棚100の地面から分配部109までの高さは1900mm程度である。育成棚は、移動可能な駆動源である駆動モータを各々有している。通信ケーブル108は、駆動モータ105へ電力を供給するようにしてもよい。また、育成棚100に太陽光発電装置を設置し、電力を供給するようにしてもよい。
Further, as shown in FIG. 17, the growing
複数の育成棚100,200,300,400,500,600,700は、図17に示すように、距離制御部50と無線または有線で接続されている。距離制御部50は、複数の育成棚100,200,300,400,500,600,700の間隔を制御するサーバである。距離制御部50は、育成棚100に設けられた前方距離センサ106Fと、例えば隣合う育成棚200の後方距離センサ206Rから情報を受信して、制御信号を駆動部(駆動モータ)105に送る。同様に、後方距離センサ106Rは、後方側の育成棚(図示せず)の前方距離センサ(図示せず)と通信し合い、前方距離センサ206Fは、前方側の育成棚(図示せず)の後方距離センサ(図示せず)と通信し合う。距離制御部50は、制御信号を駆動部(駆動モータ)105だけに送り、育成棚に設けられた距離センサによって検知される距離が一定となるように、距離センサからのフィードバック信号を、複数の育成棚の駆動モータがそれぞれ受信し、自走するようにしてもよい。複数の育成棚100,200,300,400,500,600,700は、各育成棚が判断を行う分散制御をするようにしてもよい。
As shown in FIG. 17, the plurality of growing
距離制御部50は、積算気温に応じて、各育成棚の互いの距離を制御する。
例えば、図11において、育成棚100と育成棚200の間の距離はD1と設定され、育成棚200と育成棚300の間の距離はD2と設定され、育成棚300と育成棚400の間の距離はD3と設定される。このとき、D1はD2よりも狭く、D2はD3よりも狭くなるように、育成棚の互いの距離を制御する。このようにすることで、作物の生長に応じた、育成棚間の距離にすることができる。例えば、葉が増えてきたときは、光合成量を増やすために上記のように、育成棚の間隔を生長に応じて広げることが好ましい。
The
For example, in FIG. 11, the distance between the growing
また、距離制御部50による制御を作業スケジュールと連携させることも可能である。 例えば、その日の作業予定の棚を予測して、作業者が通れるように通路を作っておくことができる。また、距離制御部50は、作業者との通信を無線や携帯電話通信網、インターネットを介して行うようにしてもよい。これにより作業者は遠隔地から携帯電話などから指令することができる。
It is also possible to link the control by the
本発明の作物栽培装置は、作物を育成する複数の育成棚100,200,300,400,500,600,700を有し、育成棚は、少なくとも第nの時期に作物の育成を始めた第n育成棚(例えば図11における育成棚400)と、第nの時期よりも遅い第n+1の時期から作物の育成を始めた第n+1育成棚(例えば図9における育成棚300)と、第n+1の時期よりも遅い第n+2の時期から作物の育成を始めた第n+2育成棚(例えば図9における育成棚200)と、を有し、第n育成棚と第n+1育成棚との間の第Nの距離D3と、第n+1育成棚と第n+2育成棚との間の第Nの距離D2と、が異なるように育成棚の互いの距離を制御する距離制御部50を備えることができる。このような構成としたことによって、作物の育成時期に応じて、適切な育成棚間の間隔を保つことができる。
The crop cultivation apparatus of the present invention has a plurality of growing
好適には、距離制御部50は、生育環境に基づく測定数値または生育情報に基づく測定数値に基づいて育成棚の互いの距離を制御する。このような構成としたことによって、より正確に育成棚間の距離の制御を行うことができる。
Preferably, the
本発明において、距離制御部は、中央集中により制御する形態、各育成棚に設け分散制御する形態、クラウドにより制御する形態などを含む。 In the present invention, the distance control unit includes a mode of controlling by central concentration, a mode of providing distributed control on each breeding shelf, a mode of controlling by a cloud, and the like.
図18は、本実施形態に係る作物栽培装置の育成棚を台車に載せた状態を示す側面図である。 FIG. 18 is a side view showing a state in which the growing shelf of the crop cultivation device according to the present embodiment is placed on a trolley.
育成棚100は、図18に示すように、右車輪21Rと左車輪21Lを備えた台車20の上に載っている。右車輪21Rと左車輪21Lは旋回式の自在キャスタとなっている。台車20は移動用取手22を備えている。移動用取手22は手前に倒れるように取り付けられ、台車20ごと育成棚100を移動させるために使用される。台車20は、育成棚100の安定移動のため、前後方向のみ移動可能となっている育成棚100を左右方向や自在に移動させるための器具である。育成棚100は、図12,図14に示すように、前後方向以外の移動が必要となる場合がある。
As shown in FIG. 18, the
図19は、本実施形態に係る作物栽培装置の育成棚を台車に載せた状態を示す正面図である。 FIG. 19 is a front view showing a state in which the growing shelf of the crop cultivation device according to the present embodiment is placed on a trolley.
図19において、台車20には左右方向に4つの自在キャスタ21A,21B,21C,21Dが取り付けられている。前後方向にも取り付けられているので、合計8個の自在キャスタが1つの台車20に取り付けられており、育成棚100を載せて、自在に移動させることができる。育成棚100の車輪と接続された駆動軸102Aには、ピニオンギア102Gが設けられている。台車20には、このピニオンギア102Gに嵌め合うラックギア20Gが設けられている。次に図7において、ラック・ピニオン機構について説明する。
In FIG. 19, four
図20は、図19に示した本実施形態に係る作物栽培装置の台車の一部拡大側面図である。 FIG. 20 is a partially enlarged side view of the trolley of the crop cultivation device according to the present embodiment shown in FIG.
台車20側に設けられたラックギア20Gに対して、育成棚100側のピニオンギア102Gが嵌め合う。これにより、手動ハンドル110によって与えられた力が、手動ハンドル用チェーン110Bを介して駆動軸102Aに伝えられる。駆動軸102Aに伝えられた駆動力は、ピニオンギア102Gに伝えられ、回転する。ピニオンギア102Gの回転により、ピニオンギア102Gとラックギア20Gが嵌め合い、重量のある育成棚100が台車20に載る。
The
なお、本実施形態では、育成棚の各々に移動可能なように駆動手段を設け、ラック・ピニオン機構を用いて育成棚の移動を行うようにしたが、移動手段は育成棚に各々設けた駆動源に限らず、育成棚各々に設けた以外の駆動手段を用いてもよい。例えば、各々の育成棚が駆動源を持たず、各々の育成棚の上部または下部に設けた全体を移動可能とする駆動手段によって移動させてもよい。 In the present embodiment, drive means are provided so as to be movable in each of the growth shelves, and the growth shelves are moved by using the rack and pinion mechanism. However, the moving means are the drives provided in each of the growth shelves. Not limited to the source, a driving means other than that provided for each of the growing shelves may be used. For example, each of the growing shelves may not have a drive source and may be moved by a driving means provided at the upper or lower part of each growing shelf so as to be movable as a whole.
以下、本発明にかかる実施例を説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described.
本発明に係る作物栽培装置を用いて検証を行った。
以下にその諸元を示す。
Verification was carried out using the crop cultivation apparatus according to the present invention.
The specifications are shown below.
<駆動部詳細>
移動栽培ベッド(育成棚)5台に駆動モータ、駆動チェーン、スプロケット等、移動栽培ベッドの車輪を電動で移動させるための駆動部を取り付ける。
駆動モータを5個用いる。
駆動モータ取付部分の高さは630mmとする。
駆動モータ取付板(支持板)はアルミ製とし、駆動軸関係部品は炭素綱S45Cと同程度の硬度を有する材料とする。遊動スプロケットを設けて軸間を調節できる構造とする。駆動スイッチとして、左右動作スイッチを各駆動モータに取付け、押している間動作させる。非常停止ボタンを各栽培ベッド(育成棚)側面に取り付ける。スイッチ類の地上高を1000mmとする。クラッチ付きハンドルを採用し、手動ハンドルでも操作できる構造とする。電気配線端子は自動制御システムを組み込むために可能な限り圧着端子を用いる。
<Details of drive unit>
A drive motor, a drive chain, a sprocket, and other drive units for electrically moving the wheels of the mobile cultivation bed are attached to five mobile cultivation beds (growth shelves).
Five drive motors are used.
The height of the drive motor mounting portion is 630 mm.
The drive motor mounting plate (support plate) shall be made of aluminum, and the drive shaft related parts shall be made of a material having the same hardness as the carbon rope S45C. A floating sprocket is provided so that the distance between the shafts can be adjusted. As a drive switch, a left and right operation switch is attached to each drive motor and operated while being pressed. Attach an emergency stop button to the side of each cultivation bed (growth shelf). The ground clearance of the switches is 1000 mm. A handle with a clutch is used, and the structure can be operated with a manual handle. For electrical wiring terminals, use crimp terminals as much as possible to incorporate an automatic control system.
<走行レール詳細>
トマト密植移動栽培装置として、コンクリート路面上に移動栽培ベッド(育成棚)5台のタイヤがレール上を走行するようにレールおよびレールのジョイントを設ける。
対象タイヤ寸法は幅25mm直径125mmとする。1台につき6個の車輪を有する。 レール部はアルミ20mmx40mm、厚さ2mmのチャンネル部材とし、2mのチャンネル12本から構成する。
レールのジョイントは2種類とし、6セットは両側からレールを接続する方法、3セットは片側のみでレールを接続する方法とする。
ジョイントには100mm幅の平板を利用し、平板は大頭釘(径5mm)で地面と固定できる構造とする。
<Details of running rail>
As a tomato dense planting mobile cultivation device, rails and rail joints are provided so that the tires of five mobile cultivation beds (growth shelves) run on the rails on the concrete road surface.
The target tire size is 25 mm in width and 125 mm in diameter. Each unit has 6 wheels. The rail portion is a channel member having a thickness of 20 mm x 40 mm and a thickness of 2 mm, and is composed of 12 channels of 2 m.
There are two types of rail joints, 6 sets are methods of connecting rails from both sides, and 3 sets are methods of connecting rails on only one side.
A flat plate with a width of 100 mm is used for the joint, and the flat plate has a structure that can be fixed to the ground with a large head nail (
<ソフトウェア詳細>
移動栽培ベッド(育成棚)4台の栽培ベッド間距離を変更するために、駆動モータを連動して動作させる制御ソフトウェアを作成する。ソフトウェア(プログラム)はラダー言語により作成する。制御対象は各移動栽培ベッドに取り付けられた駆動モータとし、それぞれを独立して駆動停止させる。モータ制御速度を10cm/s以下とし、起動加速、停止減速を設ける。
初期位置として、移動栽培ベッド中心間隔を600mmとして、5台が並んだ状態を設定する。
駆動モータの駆動により、移動栽培ベッド中心間を生育ステージに合わせてボタン操作等の指示で600mm、1000mm、1400mm となるよう3段階に栽培ベッドを移動させる。
<Software details>
Mobile cultivation beds (growth shelves) In order to change the distance between four cultivation beds, we will create control software that operates the drive motors in conjunction with each other. Software (program) is created in ladder language. The control target is a drive motor attached to each mobile cultivation bed, and each is independently driven and stopped. The motor control speed shall be 10 cm / s or less, and start acceleration and stop deceleration shall be provided.
As the initial position, the center spacing of the mobile cultivation beds is set to 600 mm, and a state in which five beds are lined up is set.
By driving the drive motor, the cultivation bed is moved in three stages so that the distance between the centers of the mobile cultivation bed is 600 mm, 1000 mm, and 1400 mm according to instructions such as button operation according to the growth stage.
ベッド間距離600 と1000mm のときは、作業時にボタンを押すと通路幅を設けるように連動して栽培ベッドを移動させる。複数ベッドを移動させるときは片側より順次移動させる。電源を入力した際にベッド間距離を測定し、測定ベッド間距離、および、スイッチによる指令に基づいて動作させる。ベッド中心間が600mm、1000mmとなっているときに作業試験を行う際には、該当する指定した任意のベッド間通路をベッド中心間が1400mmとなるようにモータを制御するか、または、指示した部分の通路間が800mmとなるようにモータを制御する。駆動モータに取り付けられたエンコーダの値を読み取り、指示した回転数を駆動させる。生育ステージ段階の変化に伴い、ベッド中心間を同時に広くさせるときは、ハウス奥側の栽培ベッドから順次移動させる。栽培ベッドが衝突しないような安全動作制御を採用する。停止の精度は±5cm程度とする。 When the distance between beds is 600 and 1000 mm, the cultivation bed is moved in conjunction with each other so as to provide a passage width when a button is pressed during work. When moving multiple beds, move them sequentially from one side. The distance between beds is measured when the power is turned on, and the operation is performed based on the distance between the measured beds and the command from the switch. When performing a work test when the bed center spacing is 600 mm or 1000 mm, the motor is controlled or instructed so that the bed center spacing is 1400 mm in the corresponding designated arbitrary bed-to-bed passage. The motor is controlled so that the distance between the passages of the portions is 800 mm. The value of the encoder attached to the drive motor is read, and the specified rotation speed is driven. When widening the space between the centers of the beds at the same time due to changes in the growth stage, move them sequentially from the cultivation bed on the back side of the house. Adopt safe operation control so that the cultivation beds do not collide. The stopping accuracy shall be about ± 5 cm.
<電気配線詳細>
電気配線としては、主にタッチパネル、リミットスイッチ、PLC(プログラマブルコントローラ)、駆動モータを接続する電線、LANケーブルの配線とする。
トマト密植移動栽培装置として育成棚、駆動モータ、PLC(プログラマブルコントローラ)を有する。操作部にはタッチパネルを採用する。
通路方向の栽培ベッド(育成棚)の面にリミットスイッチを取り付け、リミットスイッチの信号により停止させる配線を行う。制御板上にタッチパネルによる操作部を設け、次のボタン「非常停止」、「全ベッド同時拡張」、「全ベッド同時縮小」、「ベッド2〜5開」、「ベッド2〜5閉」を設ける。接続コード、部品など防水が必要な部分は防水処理を施す。
シーケンサは制御盤ケース内に収納する。通路上をまたぐ配線は頭上2m以上の部分に設置する。移動栽培ベッドの移動においては、伸縮部分が安全に伸縮でき、下部にたれることが少ない配線構造とする。電源は100Vとする。
<Details of electrical wiring>
The electrical wiring is mainly a touch panel, a limit switch, a PLC (programmable controller), an electric wire for connecting a drive motor, and a LAN cable.
It has a growing shelf, a drive motor, and a PLC (programmable controller) as a tomato dense planting mobile cultivation device. A touch panel is used for the operation unit.
A limit switch is attached to the surface of the cultivation bed (growth shelf) in the aisle direction, and wiring is performed to stop by the signal of the limit switch. An operation unit using a touch panel is provided on the control panel, and the following buttons "emergency stop", "simultaneous expansion of all beds", "simultaneous reduction of all beds", "open 2-5 beds", and "close 2-5 beds" are provided. .. Waterproof parts such as connection cords and parts that require waterproofing.
The sequencer is stored in the control panel case. Wiring that straddles the passage should be installed at a location 2 m or more overhead. When moving the mobile cultivation bed, the expansion and contraction part can be safely expanded and contracted, and the wiring structure will be such that it will not hang down. The power supply is 100V.
図21は、本実施例における作物栽培装置の育成棚ベッド間距離の設定を示すものであり、初期状態のベッド間距離を600mmとした生育初期における説明図である。
図22は、図21における位置Pa2を通路にする場合の連動動作フローチャートである。
図23は、図21における位置Pa3を通路にする場合の連動動作フローチャートである。
図24は、図21における位置Pa4を通路にする場合の連動動作フローチャートである。
図25は、本実施例における作物栽培装置の育成棚ベッド間距離の設定を示すものであり、初期状態のベッド間距離を1000mmとした生育中期における説明図である。
図26は、本実施例における作物栽培装置の育成棚ベッド間距離の設定を示すものであり、初期状態のベッド間距離を1400mmとした生育後期における説明図である。
図27は、本実施例における作物栽培装置による収量を示すグラフである。
FIG. 21 shows the setting of the distance between the growing shelf beds of the crop cultivation apparatus in this embodiment, and is an explanatory diagram in the early stage of growth in which the distance between the beds in the initial state is 600 mm.
FIG. 22 is an interlocking operation flowchart when the position Pa2 in FIG. 21 is used as a passage.
FIG. 23 is an interlocking operation flowchart when the position Pa3 in FIG. 21 is used as a passage.
FIG. 24 is an interlocking operation flowchart when the position Pa4 in FIG. 21 is used as a passage.
FIG. 25 shows the setting of the distance between the growing shelf beds of the crop cultivation apparatus in this embodiment, and is an explanatory diagram in the middle stage of growth when the distance between the beds in the initial state is 1000 mm.
FIG. 26 shows the setting of the distance between the growing shelf beds of the crop cultivation apparatus in this embodiment, and is an explanatory diagram in the late stage of growth when the distance between the beds in the initial state is 1400 mm.
FIG. 27 is a graph showing the yield of the crop cultivation apparatus in this example.
図において、M1〜M5は、ベッド(育成棚)番号を示す。また、Pa1〜Pa5,Pb1〜Pb5,Pc1〜Pc5は、ベッド(育成棚)の位置を示すものでそれぞれの間隔の数値が示されている。 In the figure, M1 to M5 indicate bed (growth shelf) numbers. Further, Pa1 to Pa5, Pb1 to Pb5, and Pc1 to Pc5 indicate the positions of the beds (growth shelves), and the numerical values of the respective intervals are shown.
図21に示すように、初期設定Sa1で位置Pa1〜Pa5に位置するベッドM1〜M5どうしのベッド間隔(通路幅)は600mmとして設定されている。 As shown in FIG. 21, the bed spacing (passage width) between the beds M1 to M5 located at the positions Pa1 to Pa5 in the initial setting Sa1 is set to 600 mm.
作物栽培装置において、図21に設定Sa2として示すように、位置Pa2を通路にする場合の連動動作としては、図22にフローチャートに示すように、ベッドM5が位置Pa6にあるかどうかを判定し、ベッドM5が位置Pa6にいない場合には、ベッドM5を位置Pa6に移動させるステップと、設定Sa5のようにベッドM5が位置Pa6にいる場合には次に進み、ベッドM4が位置Pa5にあるかどうかを判定し、ベッドM4が位置Pa5にいない場合には、ベッドM4を位置Pa5に移動させるステップと、設定Sa4のようにベッドM4が位置Pa5にいる場合には次に進み、ベッドM3が位置Pa4にあるかどうかを判定し、ベッドM3が位置Pa4にいない場合には、ベッドM3を位置Pa4に移動させるステップと、設定Sa3のようにベッドM3が位置Pa4にいる場合には次に進み、ベッドM2が位置Pa3にあるかどうかを判定し、ベッドM2が位置Pa3にいない場合には、ベッドM2を位置Pa3に移動させるステップと、設定Sa2のようにベッドM2が位置Pa3にいる場合には次に進み、終了するステップを有する。 In the crop cultivation apparatus, as shown in FIG. 21 as the setting Sa2, as an interlocking operation when the position Pa2 is used as a passage, as shown in the flowchart in FIG. 22, it is determined whether or not the bed M5 is in the position Pa6. If the bed M5 is not in the position Pa6, the step of moving the bed M5 to the position Pa6, and if the bed M5 is in the position Pa6 as in the setting Sa5, proceed to the next step and check whether the bed M4 is in the position Pa5. If the bed M4 is not in the position Pa5, the step of moving the bed M4 to the position Pa5, and if the bed M4 is in the position Pa5 as in the setting Sa4, the next step is performed, and the bed M3 is in the position Pa4. If the bed M3 is not in the position Pa4, the step of moving the bed M3 to the position Pa4, and if the bed M3 is in the position Pa4 as in the setting Sa3, the next step is performed to the bed. It is determined whether or not M2 is in position Pa3, and if the bed M2 is not in position Pa3, the step of moving the bed M2 to position Pa3, and if the bed M2 is in position Pa3 as in setting Sa2, the next step. Has a step to proceed to and exit.
作物栽培装置において、図21に設定Sa3として示すように、位置Pa3を通路にする場合の連動動作としては、図23にフローチャートに示すように、ベッドM5が位置Pa6にあるかどうかを判定し、ベッドM5が位置Pa6にいない場合には、ベッドM5を位置Pa6に移動させるステップと、設定Sa5のようにベッドM5が位置Pa6にいる場合には次に進み、ベッドM4が位置Pa5にあるかどうかを判定し、ベッドM4が位置Pa5にいない場合には、ベッドM4を位置Pa5に移動させるステップと、設定Sa4のようにベッドM4が位置Pa5にいる場合には次に進み、ベッドM3が位置Pa4にあるかどうかを判定し、ベッドM3が位置Pa4にいない場合には、ベッドM3を位置Pa4に移動させるステップと、設定Sa3または設定Sa2のようにベッドM3が位置Pa4にいる場合には次に進み、ベッドM2が位置Pa3にあるかどうかを判定し、設定Sa2のようにベッドM2が位置Pa3にいる場合には、ベッドM2を位置Pa2に移動させるステップと、設定Sa3のようにベッドM2が位置Pa2にいる場合には次に進み、終了するステップを有する。 In the crop cultivation apparatus, as shown in FIG. 21 as the setting Sa3, as an interlocking operation when the position Pa3 is used as a passage, as shown in the flowchart in FIG. 23, it is determined whether or not the bed M5 is in the position Pa6. If the bed M5 is not in the position Pa6, the step of moving the bed M5 to the position Pa6, and if the bed M5 is in the position Pa6 as in the setting Sa5, proceed to the next step and check whether the bed M4 is in the position Pa5. If the bed M4 is not in the position Pa5, the step of moving the bed M4 to the position Pa5, and if the bed M4 is in the position Pa5 as in the setting Sa4, the next step is performed, and the bed M3 is in the position Pa4. If the bed M3 is not in the position Pa4, the step of moving the bed M3 to the position Pa4, and if the bed M3 is in the position Pa4 as in the setting Sa3 or the setting Sa2, then Proceed, determine whether the bed M2 is in position Pa3, and if the bed M2 is in position Pa3 as in setting Sa2, the step of moving the bed M2 to position Pa2 and the bed M2 as in setting Sa3 If it is at position Pa2, it has a step to proceed and end.
作物栽培装置において、図21に設定Sa4として示すように、位置Pa4を通路にする場合の連動動作としては、図24にフローチャートに示すように、ベッドM5が位置Pa6にあるかどうかを判定し、ベッドM5が位置Pa6にいない場合には、ベッドM5を位置Pa6に移動させるステップと、設定Sa5のようにベッドM5が位置Pa6にいる場合には次に進み、ベッドM4が位置Pa5にあるかどうかを判定し、ベッドM4が位置Pa5にいない場合には、ベッドM4を位置Pa5に移動させるステップと、設定Sa4〜設定Sa2のようにベッドM4が位置Pa5にいる場合には次に進み、ベッドM3が位置Pa4にあるかどうかを判定し、ベッドM3が位置Pa4にいる場合には、ベッドM3を位置Pa3に移動させるステップと、設定Sa3または設定Sa2のようにベッドM3が位置Pa3にいる場合には次に進み、ベッドM2が位置Pa3にあるかどうかを判定し、ベッドM2が位置Pa3にいる場合には、ベッドM2を位置Pa2に移動させるステップと、設定Sa2のようにベッドM2が位置Pa2にいる場合には次に進み、終了するステップを有する。 In the crop cultivation apparatus, as shown in FIG. 21 as the setting Sa4, as an interlocking operation when the position Pa4 is used as a passage, as shown in the flowchart in FIG. 24, it is determined whether or not the bed M5 is in the position Pa6. If the bed M5 is not in the position Pa6, the step of moving the bed M5 to the position Pa6, and if the bed M5 is in the position Pa6 as in the setting Sa5, proceed to the next step and check whether the bed M4 is in the position Pa5. If the bed M4 is not at the position Pa5, the step of moving the bed M4 to the position Pa5, and if the bed M4 is at the position Pa5 as in the setting Sa4 to the setting Sa2, the process proceeds to the next step, and the bed M3 Is at position Pa4, and if bed M3 is at position Pa4, a step to move bed M3 to position Pa3, and if bed M3 is at position Pa3 as in setting Sa3 or setting Sa2. Proceeds to the next step to determine whether the bed M2 is at the position Pa3, and if the bed M2 is at the position Pa3, the step of moving the bed M2 to the position Pa2 and the step where the bed M2 is at the position Pa2 as in the setting Sa2. If you are in, you have the steps to proceed and finish.
図25,図26に示すように、各設定Sb1〜Sb5、Scおよび位置Pb1〜Pb5,Pb1’〜Pb5 ’,Pc1〜Pc5としてそれぞれの動作を制御することが可能である。
また、作物栽培装置においては、これらのベッド動作において、取外駆動部85をその都度取り外して固定駆動部105Aに装着して該当のベッドを移動させることもできる。
As shown in FIGS. 25 and 26, it is possible to control the respective operations as the settings Sb1 to Sb5, Sc and the positions Pb1 to Pb5, Pb1'to Pb5', and Pc1 to Pc5.
Further, in the crop cultivation device, in each of these bed operations, the
なお、次に移動する位置にベッドがあるかないか判定しなくても、予め設定した位置に、設定した順で1〜2秒遅れで移動開始させ、順次移動させることができる。 Even if it is not determined whether or not there is a bed at the position to be moved next, the movement can be started at a preset position with a delay of 1 to 2 seconds in the set order, and the beds can be moved sequentially.
本実施例における作物栽培装置による収量は、図27に示すように、慣行ベッドとして示した通常の栽培方法に比べて1.5倍増加できることがわかる。つまり、本実施例における作物栽培装置によれば、トマトの密植移動栽培により、単位面積あたりの収量を増加させるとともに、具体的には植物体が小さいときにはベッド間を小さく、大きくなったら栽培ベッド間を広く変更するという作業体系の変革をもたらすことによって、通常の栽培方法より密植し、単収を増加させて、単位面積あたりの収量を20t/10a(アール)から30t/10a(アール)に1.5倍増加できることがわかる。 As shown in FIG. 27, it can be seen that the yield of the crop cultivation apparatus in this example can be increased by 1.5 times as compared with the usual cultivation method shown as a conventional bed. That is, according to the crop cultivation apparatus in this embodiment, the yield per unit area is increased by densely planting and moving tomatoes, and specifically, when the plant is small, the space between beds is small, and when the plant is large, the space between beds is small. By bringing about a change in the work system by widely changing the plant area, the planting method is denser than the normal cultivation method, the yield is increased, and the yield per unit area is 1 from 20t / 10a (R) to 30t / 10a (R). It can be seen that it can be increased by a factor of 5.
本発明の作物栽培装置によるトマト高密植移動栽培によれば、従来に比べて、収量を増加し、作業性を向上し、省エネルギー性を向上するという効果をそうすることが可能となる。 According to the tomato high-density planting and mobile cultivation by the crop cultivation apparatus of the present invention, it is possible to achieve the effects of increasing the yield, improving the workability, and improving the energy saving as compared with the conventional case.
また、本発明の作物栽培装置における駆動部を上記の構造とすることによって、振動などの不具合がおきない良好な走行特性を示すことがわかった。本発明の作物栽培装置における走行レール(レール)によって、安定的にベッド(育成棚)を安全に移動・走行させることができる。本発明の作物栽培装置における制御部の制御および電気配線を上記の構成とすることによって、各ベッドを自動で効率的に移動・動作させ正確にベッド間距離を設定させることが可能となる。 Further, it was found that by adopting the above-mentioned structure for the driving unit in the crop cultivation device of the present invention, good running characteristics without problems such as vibration are exhibited. By the traveling rail (rail) in the crop cultivation apparatus of the present invention, the bed (growth shelf) can be stably moved and traveled safely. By configuring the control unit and the electrical wiring of the control unit in the crop cultivation device of the present invention as described above, it is possible to automatically and efficiently move and operate each bed and set the distance between beds accurately.
本発明の作物栽培装置によれば、これまで開発されていなかった長尺ベッドでの密植移動栽培を可能とすることができる。 According to the crop cultivation apparatus of the present invention, it is possible to enable dense planting and mobile cultivation in a long bed, which has not been developed so far.
10…レール
10a…樋
20,1240,1250…台車
20G…ラックギア
21A,21B,21C,21D…自在キャスタ
21L…左車輪
21R…右車輪
22…移動用取手
30…収穫ロボット
50…距離制御部
85…取外駆動部
85A…駆動モータ
85a…
85b…回転駆動軸
85c…拡径部
85d…位置設定部
85e…駆動力伝達凹部
85f…スプリングボールプランジャ
85g…把持部
85s…駆動スイッチ
90…検出手段
100,200,300,400,500,600,700,800…育成棚
100A…第1育成棚群
100B…第2育成棚群
101…枠体
102A…駆動軸
102F…前側車輪
102G…ピニオンギア
102R…後側車輪
103…第1補強棒
104…第2補強棒
105…駆動モータ
105A…駆動部
105B…駆動モータ用チェーン
105C…固定駆動部
105a…支持板
105b…回転軸
105c…スプロケット
105d…係合穴
105e…駆動力伝達部
105f…溝
106F,206F…前方距離センサ
106R,206R…後方距離センサ
107,207,307,407,507,607,707…育成鉢部
108…通信ケーブル
109…分配部
110…手動ハンドル
110B…手動ハンドル用ベルト
111…第3補強棒
119,120,122,123,125…養液ホース
121,124…養液用分配部
130,230,330,430,530,630,730廃液ホース
15OR…育成棚レール
240R…台車レール
10 ...
85b ...
Claims (4)
前記育成棚には、走行移動するための車輪と、この車輪を駆動するための駆動軸と、この駆動軸を駆動する駆動部と、が設けられており、
前記駆動部は、前記育成棚に設けられた固定駆動部と、
前記固定駆動部から着脱可能とされて、複数の前記育成棚を駆動可能な取外駆動部と、を備えており、
前記駆動部を駆動することにより、前記育成棚を移動させて複数の前記育成棚を位置させながら通路を設けられる領域に複数の前記育成棚を位置させ、
移動させる育成棚に設けられた前記固定駆動部に前記取外駆動部を取り付けて、複数の前記育成棚のいずれかを移動させて、前記複数の育成棚のいずれか1組の間の位置を通路にし、
複数の前記育成棚を移動させる際に、前記取外駆動部をその都度取り外し、移動させる育成棚に設けられた前記固定駆動部に前記取外駆動部を取り付けて、前記育成棚を移動させることを特徴とする作物栽培方法。 It is a crop cultivation method in a crop cultivation device having a longitudinal direction on the left and right, and a plurality of growing shelves for cultivating crops arranged in a parallel state in the front-rear direction and configured in multiple stages.
The breeding shelf is provided with wheels for traveling and moving, a drive shaft for driving the wheels, and a drive unit for driving the drive shafts.
The drive unit includes a fixed drive unit provided on the growth shelf and
It is provided with an external drive unit that is detachable from the fixed drive unit and can drive a plurality of the breeding shelves.
By driving the drive unit, the breeding shelves are moved to position the plurality of breeding shelves, and the plurality of breeding shelves are positioned in an area where a passage is provided.
The removal drive unit is attached to the fixed drive unit provided on the growing shelf to be moved, and any one of the plurality of growing shelves is moved to position the position between any one set of the plurality of growing shelves. Make it a passage
When moving a plurality of the growing shelves, the removal driving unit is removed each time, and the removing driving unit is attached to the fixed driving unit provided on the growing shelf to be moved, and the growing shelf is moved. A crop cultivation method characterized by.
前記領域における前記育成棚の幅に応じた位置を、前側から順に第1位置、第2位置・・・、第n位置、・・・と規定した場合に、
第p位置(p:整数)に前記育成棚があるかどうかを判定し、前記第p位置に前記育成棚がない場合に、第(p+1)位置にある育成棚を前記第p位置に移動させ、前記第p位置に前記育成棚がある場合に、第(p+1)位置に前記育成棚があるかどうかを判定する手順を、pに1を加算しながら、第(n+1)位置に育成棚がない位置まで繰り返して、第n育成棚と第n+1育成棚との間に通路を設ける請求項1に記載の作物栽培方法。 The plurality of the breeding shelves arranged in the front-rear direction are defined as the first breeding shelf, the second breeding shelf, ..., The nth breeding shelf (n: integer), ...
When the positions corresponding to the width of the growing shelf in the area are defined as the first position, the second position ..., the nth position, ... In order from the front side,
It is determined whether or not the breeding shelf is present at the p-th position (p: integer), and when the breeding shelf is not present at the p-position, the breeding shelf at the (p + 1) position is moved to the p-position. , When the breeding shelf is located at the p-th position, the growing shelf is placed at the (n + 1) position while adding 1 to p in the procedure for determining whether or not the growing shelf is located at the (p + 1) position. The crop cultivation method according to claim 1, wherein a passage is provided between the nth growing shelf and the n + 1th growing shelf by repeating until the position is not present.
前記固定駆動部は、前記第1駆動力伝達部と嵌合する第2駆動力伝達部を備えており、
前記第2駆動力伝達部は、前記固定駆動部における回転軸の先端に設けられている請求項1から3のうちいずれか1項に記載の作物栽培方法。 The external drive unit includes a first drive force transmission unit that transmits the drive force of the drive motor.
The fixed drive unit includes a second drive force transmission unit that fits with the first drive force transmission unit.
The crop cultivation method according to any one of claims 1 to 3, wherein the second driving force transmitting unit is provided at the tip of a rotating shaft in the fixed driving unit .
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