JP7153252B2 - plant cultivation system - Google Patents

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Description

開示の実施形態は、植物栽培システムに関する。 The disclosed embodiments relate to plant cultivation systems.

例えば特許文献1には、栽培対象である植物を保持具で保持し、当該保持具を所定の期間をかけてレールに沿って移動させることにより、植物を生育させる植物栽培システムが記載されている。この植物栽培システムでは、レールの下方に配置した水槽に養液が貯留され、保持具で保持された植物は養液に根を浸して吸収することで生育を促進する。 For example, Patent Literature 1 describes a plant cultivation system in which a plant to be cultivated is held by a holder, and the holder is moved along a rail over a predetermined period to grow the plant. . In this plant cultivation system, a nutrient solution is stored in a water tank arranged below the rails, and the plants held by the holder absorb the nutrient solution by immersing their roots in the plant to promote growth.

国際公開第2017/042891号WO2017/042891

しかしながら、保持具の穴部に充填される培地は乾燥しやすいため、播種期間や育苗期間の間において培地を養液に接触させて吸収させる必要がある。その一方で、保持具がレールに支持されつつ円滑に摺動して移動可能とするためには、保持具の本体部とレールとの接触箇所に養液を浸す状態は回避すべきである。 However, since the culture medium filled in the holes of the holder tends to dry out, it is necessary to bring the culture medium into contact with and absorb the nutrient solution during the sowing period and the seedling-raising period. On the other hand, in order to allow the holder to slide smoothly while being supported by the rail, it is necessary to avoid a state in which the portion of contact between the main body of the holder and the rail is immersed in the nutrient solution.

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、植物保持具の移動性能を確保しつつ植物の生育機能を向上できる植物栽培システムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a plant cultivation system capable of improving plant growth functions while ensuring the movement performance of plant holders.

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、栽培対象の植物を保持する植物保持具と、複数の前記植物保持具を支持する支持部と、前記支持部の下方に配置され、内部に培養液が貯留される水槽部と、前記水槽部に設けられ、前記培養液が前記水槽部の外部に排出される際に乗り越える堰部と、を有し、前記植物保持具は、下端部の高さが、前記堰部の上端部の高さ以上で、且つ、当該堰部の上端部の高さに前記培養液の表面張力による上昇寸法を加えた前記培養液の水位以下となるように、前記支持部に支持されている植物栽培システムが適用される。 In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, there is provided a plant holder that holds a plant to be cultivated, a support that supports a plurality of the plant holders, and a plant that is arranged below the support. a water tank portion in which a culture solution is stored; and a weir portion provided in the water tank portion over which the culture solution is discharged to the outside of the water tank portion, the plant holder comprising: The height of the lower end is equal to or higher than the height of the upper end of the weir and equal to or lower than the water level of the culture solution obtained by adding the height of the upper end of the weir to the height of the upper end of the weir due to the surface tension of the culture solution. A plant cultivation system supported by the support part is applied so as to become.

本発明によれば、植物保持具の移動性能を確保しつつ植物の生育機能を向上できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the growth function of a plant can be improved, ensuring the movement performance of a plant holder.

実施形態に係る植物栽培システム全体の概略構成を表すシステムブロック図である。It is a system block diagram showing a schematic structure of the whole plant cultivation system concerning an embodiment. 積層栽培棚の一例を表す斜視図である。It is a perspective view showing an example of a layered cultivation shelf. 積層栽培棚の各栽培棚におけるレールの配置の一例を表す説明図である。It is explanatory drawing showing an example of arrangement|positioning of the rail in each cultivation shelf of a laminated cultivation shelf. 積層栽培棚の各栽培棚における光源の配置の一例を表す説明図である。It is explanatory drawing showing an example of arrangement|positioning of the light source in each cultivation shelf of a laminated cultivation shelf. ロボットの構成の一例を表す斜視図である。It is a perspective view showing an example of a configuration of a robot. ハンドの構成の一例を表す斜視図である。It is a perspective view showing an example of a structure of a hand. 植物保持具の構造の一例を表す斜視図である。It is a perspective view showing an example of the structure of a plant holder. 図8(a)は、図7(a)中の矢視VIIIa-VIIIaでの左右方向直交断面であり、図8(b)は、図7(a)中の矢視VIIIb-VIIIbでの前後方向直交断面である。FIG. 8(a) is a left-right orthogonal cross-section taken along the arrow VIIIa-VIIIa in FIG. 7(a), and FIG. 8(b) is a cross-section taken along the arrow VIIIb-VIIIb in FIG. It is a cross section perpendicular to the direction. 植物保持具を支持した状態のレールの構造の一例を表す横断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the structure of rails that support a plant holder; 図8(a)中のA部を拡大した保持筒部の鉛直断面図である。FIG. 8B is a vertical cross-sectional view of the holding cylinder part, in which part A in FIG. 8A is enlarged; 播種期間と育苗期間における植物の生育工程と保持筒部の内径部の機能について説明する図である。It is a figure explaining the growth process of a plant in a seeding period and a seedling raising period, and the function of the inner diameter part of a holding|maintenance cylinder part. レールの端部における左右方向直交断面図である。FIG. 4 is a horizontal orthogonal sectional view of the end of the rail; 図13(a)は、図12中の矢視XIIIa-XIIIaから見た前後方向直交断面図であり、図13(b)は、図12中の矢視XIIIb-XIIIbから見た前後方向直交断面図である。13(a) is a front-rear direction orthogonal cross-section viewed from arrow XIIIa-XIIIa in FIG. 12, and FIG. 13(b) is a front-back direction orthogonal cross-section viewed from arrow XIIIb-XIIIb in FIG. It is a diagram. 本体部の搬送方向両端部に矩形と山形の凸形状部と凹形状部を形成した例の植物保持具の側面図である。Fig. 10 is a side view of an example of a plant holder in which rectangular and chevron convex portions and concave portions are formed on both ends of a main body portion in the conveying direction;

以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下において、植物栽培システムの構成の説明の便宜上、各図中に示す上下左右前後等の方向を共通に定義し適宜使用する場合がある。但し、植物栽培システムの各構成の位置関係を限定するものではない。 An embodiment will be described below with reference to the drawings. In the following, for convenience of explanation of the configuration of the plant cultivation system, directions such as up, down, left, right, front and back shown in each drawing may be commonly defined and appropriately used. However, the positional relationship of each component of the plant cultivation system is not limited.

<1.植物栽培システムの構成>
図1乃至図4を参照しつつ、本実施形態に係る植物栽培システム1の全体構成の一例について説明する。なお図1においては、図示の煩雑を避けるためにシステム全体の構成を概略的に示すだけとし、各部の詳細な構造については簡略化して模式的に示している。
<1. Configuration of Plant Cultivation System>
An example of the overall configuration of a plant cultivation system 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. In FIG. 1, in order to avoid complication of illustration, only a schematic configuration of the entire system is shown, and the detailed structure of each part is simplified and schematically shown.

図1及び図2に示すように、植物栽培システム1は、栽培対象である植物2を植物保持具3で保持し、当該植物保持具3を所定の期間をかけてレール4に沿って移動させることにより、植物を生育させるシステムである。植物栽培システム1は、積層栽培棚5と、搬送ロボット6と、搬入コンベア7と、搬出コンベア8と、多数の植物保持具3を有する。 As shown in FIGS. 1 and 2, a plant cultivation system 1 holds a plant 2 to be cultivated by a plant holder 3, and moves the plant holder 3 along rails 4 over a predetermined period of time. This is a system for growing plants. The plant cultivation system 1 includes a stacked cultivation shelf 5 , a transport robot 6 , an input conveyor 7 , an output conveyor 8 , and a large number of plant holders 3 .

(1-1.積層栽培棚)
積層栽培棚5には、複数段(この例では8段)の栽培棚5aが上下方向に多段で積層するよう配置されている。なお、「上下方向」は厳密な鉛直方向である必要はなく、実質的な鉛直方向であればよい。したがって、「上下方向」には鉛直方向に対して若干傾斜した方向も含まれる。また、積層栽培棚5における栽培棚5aの積み重ね方向は、上下方向に限定されるものではなく、上下方向に対して所定の角度で傾斜した方向としてもよい。
(1-1. Laminated cultivation shelf)
In the stacked cultivation shelf 5, a plurality of stages (eight stages in this example) of cultivation shelves 5a are arranged so as to be stacked in multiple stages in the vertical direction. Note that the "vertical direction" does not have to be a strict vertical direction, and may be a substantially vertical direction. Therefore, the "vertical direction" includes a direction slightly inclined with respect to the vertical direction. Moreover, the stacking direction of the cultivation shelves 5a in the stacked cultivation shelf 5 is not limited to the vertical direction, and may be a direction inclined at a predetermined angle with respect to the vertical direction.

各栽培棚5aのそれぞれには、複数のレール4が前後方向に沿って水平に延設されている。なお、本実施形態でいう「前後方向」は各栽培棚5aにおける植物2の流れ方向(搬送方向)であり、レール4の長手方向あるいは延設方向でもある。また、「水平方向」は厳密な水平方向である必要はなく、実質的に水平方向であればよい。したがって、水平方向に対して若干傾斜した方向も含まれる。複数のレール4は、各栽培棚5aにおいて左右方向に並設されており、各レール4は実質的に平行に配置されている。なお、本実施形態でいう「左右方向」は上記上下方向及び前後方向と直交する方向である。 A plurality of rails 4 extend horizontally along the front-rear direction on each of the cultivation shelves 5a. In addition, the “front-back direction” referred to in the present embodiment is the flow direction (conveyance direction) of the plants 2 on each cultivation shelf 5 a, and is also the longitudinal direction or extension direction of the rails 4 . Also, the "horizontal direction" does not have to be a strictly horizontal direction, and may be a substantially horizontal direction. Therefore, directions slightly inclined with respect to the horizontal direction are also included. A plurality of rails 4 are arranged side by side in the horizontal direction on each cultivation shelf 5a, and each rail 4 is arranged substantially in parallel. The "horizontal direction" referred to in this embodiment is a direction orthogonal to the vertical direction and the front-rear direction.

詳細な構造については後述するが、レール4は、複数の植物保持具3を長手方向に沿って移動可能に支持する。そして、レール4においては、植物保持具3が前後方向における一方側から供給されることで、他の支持された複数の植物保持具3が前後方向における他方側に向けて押し出されてスライド移動するよう構成される。 Although the detailed structure will be described later, the rail 4 supports the plurality of plant holders 3 movably along the longitudinal direction. In the rail 4, the plant holders 3 are supplied from one side in the front-rear direction, so that the plurality of other supported plant holders 3 are pushed out toward the other side in the front-rear direction and slide. configured as follows.

積層栽培棚5における栽培棚5aの段数は特に限定されるものではないが、本実施形態では8段である場合を一例として説明する。以下では、説明の便宜上、積層栽培棚5の栽培棚5aの段について適宜、最下段の1段をA段、最上段の1段をB段、上から2段目~5段目をまとめてC段、上から6、7段目をまとめてD段という。すなわち、図1乃至図4に示すように、A段は1つの栽培棚5aを有し、B段は1つの栽培棚5aを有し、C段は4つの栽培棚5aを有し、D段は2つの栽培棚5aを有する。図3に示す例では、A段の栽培棚5aには比較的多数(図示する例では8つ)のレール4が設置されている。B段の栽培棚5aには、A段よりも少ない数(図示する例では6つ)のレール4が設置されている。C段の栽培棚5aのそれぞれには、B段よりもさらに少ない数(この例では4つ)のレール4が設置されている。D段の栽培棚5aのそれぞれには、C段よりもさらに少ない数(この例では3つ)のレール4が設置されている。 Although the number of stages of the cultivation shelves 5a in the stacked cultivation shelf 5 is not particularly limited, a case of eight stages will be described as an example in the present embodiment. In the following, for convenience of explanation, the bottom stage of the cultivation shelf 5a of the stacked cultivation shelf 5 is appropriately referred to as A stage, the top one stage is B stage, and the second to fifth stages from the top are grouped together. The C stage and the 6th and 7th stages from the top are collectively called the D stage. That is, as shown in FIGS. 1 to 4, the A stage has one cultivation shelf 5a, the B stage has one cultivation shelf 5a, the C stage has four cultivation shelves 5a, and the D stage has four cultivation shelves 5a. has two cultivation racks 5a. In the example shown in FIG. 3, a relatively large number of rails 4 (eight in the illustrated example) are installed on the cultivation shelf 5a of the A stage. The number of rails 4 smaller than that of the A stage (six in the illustrated example) is installed on the cultivation shelf 5a of the B stage. Each of the cultivation shelves 5a on the C stage is provided with rails 4 that are smaller in number (four in this example) than on the B stage. Each of the cultivation shelves 5a on the D stage is provided with rails 4 in a smaller number (three in this example) than on the C stage.

(1-2.搬送順序)
次に、植物栽培システム1における植物保持具3及び植物2の搬送順序の一例について説明する。搬入コンベア7は、この例では種子が播種されて発芽した状態の植物2を保持する植物保持具3(詳細は後述する)を、図示しないパレタイザからA段の後側から搬入供給する。また搬出コンベア8は、D段における各段の栽培棚5aの後側から、十分に生育した状態の植物2を保持した植物保持具3を搬出する。
(1-2. Transfer order)
Next, an example of the order of transporting the plant holders 3 and the plants 2 in the plant cultivation system 1 will be described. In this example, the carry-in conveyor 7 carries in and supplies plant holders 3 (details will be described later) that hold plants 2 in which seeds have been sown and germinated from a palletizer (not shown) from the rear side of the A stage. Further, the carry-out conveyor 8 carries out the plant holder 3 holding the fully grown plant 2 from the rear side of the cultivation shelf 5a of each stage in the D stage.

図1、図3に、各栽培棚5aそれぞれにおける植物保持具3及び植物2の搬送方向を示す。なお、図1中における破線矢印が各栽培棚5aでの植物保持具3及び植物2の搬送方向を示している。また、図3中の記号101は、上記前後方向における前側から後側への植物保持具3及び植物2の搬送方向を示し、記号102は、反対に後側から前側への植物保持具3及び植物2の搬送方向を示している。図1、図3に示すように、A段では、各レール4において植物保持具3及び植物2が後側から前側へ向けて搬送される。B段では、各レール4において植物保持具3及び植物2が前側から後側へ向けて搬送される。C段では、各段とも、各レール4において植物保持具3及び植物2が後側から前側へ向けて搬送される。D段では、各段とも、各レール4において植物保持具3及び植物2が前側から後ろ側へ向けて搬送される。 1 and 3 show the conveying directions of the plant holders 3 and the plants 2 on each cultivation shelf 5a. In addition, the broken line arrow in FIG. 1 has shown the conveyance direction of the plant holder 3 and the plant 2 in each cultivation shelf 5a. Symbol 101 in FIG. 3 indicates the conveying direction of the plant holder 3 and the plant 2 from the front side to the rear side in the front-rear direction, and symbol 102 indicates the conveying direction of the plant holder 3 and the plant 2 from the rear side to the front side. The conveying direction of the plant 2 is shown. As shown in FIGS. 1 and 3, in the A stage, the plant holders 3 and the plants 2 are conveyed from the rear side to the front side on each rail 4 . In stage B, plant holders 3 and plants 2 are conveyed from the front side to the rear side on each rail 4 . In the C stages, the plant holders 3 and the plants 2 are transported from the rear side to the front side on each rail 4 in each stage. In the D stages, the plant holders 3 and the plants 2 are conveyed from the front side to the rear side on each rail 4 in each stage.

積層栽培棚5の前側に位置する搬送ロボット6は、A段からB段への植物保持具3及び植物2の上昇搬送と、C段からD段への植物保持具3及び植物2の下降搬送を行う。このとき、前側の搬送ロボット6は、左右方向の振り分けを行うとともに、異なる段数にあるC段とD段の間の上下方向の振り分けも行う。また、積層栽培棚5の後側に位置する搬送ロボット6は、搬入コンベア7からA段への植物保持具3及び植物2の水平搬送と、B段からC段への植物保持具3及び植物2の下降搬送と、D段から搬出コンベア8への植物保持具3及び植物2のまとめ搬送を行う。このとき、後側の搬送ロボット6は、左右方向の振り分けを行うとともに、異なる段数にあるB段とC段の間の上下方向の振り分けも行う。 A transport robot 6 positioned on the front side of the stacked cultivation shelf 5 transports the plant holders 3 and the plants 2 upward from the A stage to the B stage, and downwardly transports the plant holders 3 and the plants 2 from the C stage to the D stage. I do. At this time, the transport robot 6 on the front side sorts in the horizontal direction and also sorts in the vertical direction between the C stage and the D stage which are different in number of stages. In addition, the transport robot 6 positioned behind the stacked cultivation shelf 5 horizontally transports the plant holder 3 and the plant 2 from the carry-in conveyor 7 to the A stage, and transports the plant holder 3 and the plant 2 from the B stage to the C stage. 2, and collectively convey the plant holder 3 and the plant 2 from the D stage to the carry-out conveyor 8. At this time, the transport robot 6 on the rear side carries out distribution in the left-right direction, and also performs distribution in the vertical direction between the B stage and the C stage, which are different in number of stages.

また、図4に示すように、積層栽培棚5の栽培棚5aの上方には、植物2の葉2b(後述の図9参照)に光を当てるための複数の光源15が設置されている。各光源15は、各栽培棚5aの上方にそれぞれ設けられた支持板11の下面に、左右方向に沿って延在するよう設置されている。各光源15は、前後方向に沿って所定の間隔で配置されている。なお、光源15は特に限定されるものではないが、植物の光合成を促進するため、例えばLEDや蛍光灯等が使用される。 Further, as shown in FIG. 4, above the cultivation shelf 5a of the stacked cultivation shelf 5, a plurality of light sources 15 for illuminating the leaves 2b of the plants 2 (see FIG. 9 described later) are installed. Each light source 15 is installed so as to extend in the left-right direction on the lower surface of a support plate 11 provided above each cultivation shelf 5a. Each light source 15 is arranged at predetermined intervals along the front-rear direction. Although the light source 15 is not particularly limited, for example, an LED, a fluorescent lamp, or the like is used in order to promote photosynthesis of plants.

以上の搬送経路において、A段→B段→C段→D段の順で搬送されるに従い左右方向におけるレール間隔が次第に広くなる。これにより、植物2全体の大きさが植物保持具3よりも小さい育苗段階ではレール間隔が最も狭いA段で密集して栽培し、その後にレール間隔が広くなる順のB段→C段→D段で搬送することができる。すなわち、各植物2の全体が次第に大きく生育する段階に応じて配置間隔を広くでき、当該積層栽培棚5全体の設置面積に対して植物2の栽培面積を効率的に利用できるいわゆる定植が可能となる。 In the above conveying route, the rail interval in the left-right direction gradually widens as the sheet is conveyed in the order of A stage→B stage→C stage→D stage. As a result, in the seedling raising stage where the overall size of the plant 2 is smaller than that of the plant holder 3, the rails are densely cultivated in the A stage where the rail spacing is the narrowest, and then the rail spacing becomes wider in order of B stage→C stage→D. Can be conveyed in tiers. That is, it is possible to widen the arrangement interval according to the stage in which the whole of each plant 2 grows gradually, and to enable so-called fixed planting in which the cultivation area of the plant 2 can be efficiently used with respect to the installation area of the entire stacked cultivation shelf 5. Become.

<2.搬送ロボット>
次に、図5及び図6を用いて、搬送ロボット6の構成の一例について説明する。なお、図5及び図6においては積層栽培棚5の前側に配置される搬送ロボット6を斜視で示しており、X軸正の方向が右、X軸負の方向が左、Y軸正の方向が後、Y軸負の方向が前、Z軸正の方向が上、Z軸負の方向が下に対応する。また、積層栽培棚5の後側に配置される搬送ロボット6については、同じ構成のものをX軸、Y軸のそれぞれの正負方向を逆にしただけであるため、その図示を省略する。
<2. Transport robot>
Next, an example of the configuration of the transport robot 6 will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 and 6, the transfer robot 6 arranged on the front side of the multi-layered cultivation shelf 5 is shown obliquely. The positive direction of the X-axis is right, the negative direction of the X-axis is left, and the positive direction of the Y-axis. , the negative direction of the Y-axis corresponds to the front, the positive direction of the Z-axis corresponds to the up, and the negative direction of the Z-axis corresponds to the down. The transfer robot 6 arranged on the rear side of the multi-layered cultivation shelf 5 has the same structure, but the positive and negative directions of the X-axis and the Y-axis are reversed, so the illustration thereof is omitted.

(2-1.全体構成)
搬送ロボット6は、植物保持具3及び植物2を一のレール4の端部から取り出して搬送し、他のレール4の端部へ押し込んで供給する。図5に示すように、搬送ロボット6は、基台16と、基台16上に設置された門型の支持枠17と、支持枠17に設けられたアクチュエータ30と、ハンド21とを有する。
(2-1. Overall configuration)
The conveying robot 6 picks up the plant holder 3 and the plant 2 from the end of one rail 4, conveys them, pushes them into the end of the other rail 4, and supplies them. As shown in FIG. 5 , the transport robot 6 has a base 16 , a gate-shaped support frame 17 placed on the base 16 , an actuator 30 provided on the support frame 17 , and a hand 21 .

支持枠17は、基台16上にX軸方向に対向するようにZ軸方向に沿って設置された一対の支柱17aと、一対の支柱17aの上端にX軸方向に沿って架け渡された略水平な梁17bとを有する。 The support frame 17 comprises a pair of pillars 17a installed along the Z-axis direction on the base 16 so as to face each other in the X-axis direction, and a pair of pillars 17a that span the upper ends of the pair of pillars 17a along the X-axis direction. and a substantially horizontal beam 17b.

アクチュエータ30は、X軸ユニット18、Z軸ユニット19、及びY軸ユニット20を有する。X軸ユニット18は、ビーム18aと、スライダ18bと、X軸モータ18cとを有する。ビーム18aは、一対の支柱17a間にX軸方向に略水平に架設される。スライダ18bは、ビーム18aにX軸方向に沿って移動自在に支持される。X軸モータ18cは、ビーム18aの左端に取り付けられ、スライダ18bに装着された図示しないチェーン等を介してスライダ18bをX軸方向に駆動する。 The actuator 30 has an X-axis unit 18 , a Z-axis unit 19 and a Y-axis unit 20 . The X-axis unit 18 has a beam 18a, a slider 18b, and an X-axis motor 18c. The beam 18a is installed substantially horizontally in the X-axis direction between the pair of columns 17a. The slider 18b is movably supported by the beam 18a along the X-axis direction. The X-axis motor 18c is attached to the left end of the beam 18a and drives the slider 18b in the X-axis direction via a chain or the like (not shown) attached to the slider 18b.

Z軸ユニット19は、ビーム19aと、スライダ19bと、Z軸モータ19cとを有する。ビーム19aは、上端が梁17bにX軸方向に移動自在に支持されるとともに、スライダ18bに固定される。スライダ19bは、ビーム19aにZ軸方向に沿って移動自在に支持される。Z軸モータ19cは、ビーム19aの下端に取り付けられ、スライダ19bに装着された図示しないチェーン等を介してスライダ19bをZ軸方向に駆動する。 The Z-axis unit 19 has a beam 19a, a slider 19b, and a Z-axis motor 19c. The beam 19a has its upper end supported by the beam 17b so as to be movable in the X-axis direction, and is fixed to the slider 18b. The slider 19b is movably supported by the beam 19a along the Z-axis direction. The Z-axis motor 19c is attached to the lower end of the beam 19a and drives the slider 19b in the Z-axis direction via a chain or the like (not shown) attached to the slider 19b.

Y軸ユニット20は、ビーム20aと、スライダ20bと、Y軸モータ20cとを有する。スライダ20bは、スライダ19bに固定される。ビーム20aは、スライダ20bによってY軸方向に沿って移動自在に支持される。Y軸モータ20cは、ビーム20aの前端に取り付けられ、スライダ20bに装着された図示しないチェーン等を介してスライダ20bをY軸方向に駆動する。 The Y-axis unit 20 has a beam 20a, a slider 20b, and a Y-axis motor 20c. The slider 20b is fixed to the slider 19b. The beam 20a is movably supported along the Y-axis direction by a slider 20b. The Y-axis motor 20c is attached to the front end of the beam 20a and drives the slider 20b in the Y-axis direction via a chain or the like (not shown) attached to the slider 20b.

アクチュエータ30では、X軸モータ18cによりスライダ18bがX軸方向に駆動すると、ビーム19aがX軸方向に移動し、スライダ19b及びスライダ20bを介してビーム20aがX軸方向に移動する。また、Z軸モータ19cによりスライダ19bがZ軸方向に駆動すると、スライダ19b及びスライダ20bを介してビーム20aがZ軸方向に移動する。また、Y軸モータ20cによりスライダ20bをY軸方向に駆動すると、スライダ20bを介してビーム20aがY軸方向に移動する。このようにして、アクチュエータ30は、ビーム20aをX軸、Y軸、Z軸の三軸方向に移動することができる。 In the actuator 30, when the slider 18b is driven in the X-axis direction by the X-axis motor 18c, the beam 19a moves in the X-axis direction, and the beam 20a moves in the X-axis direction via the sliders 19b and 20b. Further, when the slider 19b is driven in the Z-axis direction by the Z-axis motor 19c, the beam 20a moves in the Z-axis direction via the sliders 19b and 20b. When the Y-axis motor 20c drives the slider 20b in the Y-axis direction, the beam 20a moves in the Y-axis direction via the slider 20b. In this manner, the actuator 30 can move the beam 20a in three axial directions of the X-axis, Y-axis, and Z-axis.

ハンド21は、アクチュエータ30のビーム20aの後側の先端に取り付けられ、植物保持具3を把持する。アクチュエータ30は、ビーム20aを三軸方向に移動することにより、ハンド21を三軸方向に移動することができる。すなわち、アクチュエータ30は、ハンド21を前後方向(レール4の長手方向)に沿って移動させる。またアクチュエータ30は、前後方向と垂直且つ互いに直交する2方向、すなわち左右方向(レール4の並設方向。略水平方向でもある)と上下方向(栽培棚5aの積み重ね方向。高さ方向でもある)の2方向に沿って移動させることができる。 The hand 21 is attached to the rear end of the beam 20 a of the actuator 30 and holds the plant holder 3 . The actuator 30 can move the hand 21 in three axial directions by moving the beam 20a in three axial directions. That is, the actuator 30 moves the hand 21 along the front-rear direction (longitudinal direction of the rail 4). In addition, the actuator 30 can move in two directions perpendicular to the front-rear direction and perpendicular to each other, that is, the left-right direction (the direction in which the rails 4 are arranged side by side, which is also a substantially horizontal direction) and the vertical direction (the stacking direction of the cultivation shelves 5a, which is also the height direction). can be moved in two directions.

(2-2.ハンド)
図6に示すように、ハンド21は、ベース22と、一対のスライダ24と、一対の爪部材25と、駆動ブロック26とを有する。一対のスライダ24は、ベース22の前面下方部でX軸方向に延設された2対のレール部材23に対し、それらの延設方向に沿って摺動自在に嵌合されている。一対の爪部材25は、一対のスライダ24の下端にそれぞれ取り付けられ、X軸方向に略平行に配置されている。駆動ブロック26は、ベース22の前面上方部に設けられ、駆動機構(図示せず)を内蔵している。駆動機構は、例えばエアーコンプレッサ等の圧力源からの流体圧力でスライダ24を駆動し、一対の爪部材25をX軸方向に略平行な姿勢を保持しつつ互いに進退するように開閉させる。一対の爪部材25の先端の爪部28の内側には、植物保持具3の支持部35(後述の図7参照)を支持する溝部28aが形成されている。溝部28aは、Y軸方向から見た形状が支持部35の形状に対応した形状(この例では等脚台形状)となっている。また各溝部28aの内部において当該爪部材25の先端から所定距離の位置に、互いに対向し近接する方向で突出した一対のストッパピン28bが設けられている。なお、図示する例では各ストッパピン28bは円柱形状で形成されているが、他に多角柱形状で形成されてもよい(図示省略)。
(2-2. Hand)
As shown in FIG. 6 , the hand 21 has a base 22 , a pair of sliders 24 , a pair of claw members 25 and a drive block 26 . A pair of sliders 24 are fitted to two pairs of rail members 23 extending in the X-axis direction at the lower front portion of the base 22 so as to be slidable along their extending directions. The pair of claw members 25 are attached to the lower ends of the pair of sliders 24, respectively, and arranged substantially parallel to the X-axis direction. The drive block 26 is provided on the front upper portion of the base 22 and incorporates a drive mechanism (not shown). The drive mechanism drives the slider 24 by fluid pressure from a pressure source such as an air compressor, and opens and closes the pair of claw members 25 while maintaining a substantially parallel posture in the X-axis direction so as to move forward and backward. Groove portions 28 a are formed inside the claw portions 28 at the tips of the pair of claw members 25 to support the support portions 35 (see FIG. 7 described later) of the plant holder 3 . The groove portion 28a has a shape (in this example, an isosceles trapezoidal shape) corresponding to the shape of the support portion 35 when viewed in the Y-axis direction. Further, a pair of stopper pins 28b are provided at positions a predetermined distance from the tip of the claw member 25 inside each groove 28a and protrude in directions facing each other and approaching each other. In the illustrated example, each stopper pin 28b is formed in a columnar shape, but may be formed in a polygonal columnar shape (not shown).

ハンド21は、例えばレール4の端部に位置する植物保持具3を抜き出す際には、駆動機構の作動で一対の爪部材25を植物保持具3に対し閉じ、爪部材25の先端の爪部28で植物保持具3を両側から挟んで把持した後に抜き出す。また、ハンド21は、例えばレール4の端部へ植物保持具3を挿入する際には、把持した植物保持具3をアクチュエータ30の駆動により別のレール4の端部に移動させ、レール4に挿入する。そして、植物保持具3を把持したままY軸方向(前後方向)に1ピッチ分(植物保持具3の前後方向の長さ分)だけ押す。これにより、挿入した植物保持具3とレール4上に支持されている複数の植物保持具3を1ピッチ分スライドさせることができる。またこのとき、爪部28に把持された植物保持具3における押し込み方向と逆側(溝部28aの奥側、図中のY方向の後方側)の端面が各ストッパピン28bに当接することで、植物保持具3の寸法公差にバラツキがある場合でも、爪部28に対する当該植物保持具3の相対位置を規定位置に位置決めできる。これにより搬送ロボット6は、そのストッパピン28bの位置を基準として、その時点で把持している植物保持具3自体、及びその挿入先のレール4上に支持されている複数の植物保持具3の列全体の搬送方向に対する正確な位置決めが可能となる。以上の挿入操作の後、ハンド21は一対の爪部材25を開いて植物保持具3の把持を解除する。 For example, when extracting the plant holder 3 positioned at the end of the rail 4, the hand 21 closes the pair of claw members 25 to the plant holder 3 by operating the drive mechanism, and the claws at the tips of the claw members 25 are closed. At 28, the plant holder 3 is gripped from both sides and pulled out. For example, when inserting the plant holder 3 into the end of the rail 4 , the hand 21 moves the gripped plant holder 3 to the end of another rail 4 by driving the actuator 30 . insert. Then, while holding the plant holder 3, it is pushed in the Y-axis direction (front-rear direction) by one pitch (the length of the plant holder 3 in the front-rear direction). As a result, the inserted plant holder 3 and the plurality of plant holders 3 supported on the rail 4 can be slid by one pitch. At this time, the end surface of the plant holder 3 gripped by the claws 28 on the side opposite to the pushing direction (the inner side of the groove 28a, the rear side in the Y direction in the drawing) comes into contact with each stopper pin 28b. Even when there is variation in the dimensional tolerance of the plant holder 3, the relative position of the plant holder 3 with respect to the claw portion 28 can be positioned at the prescribed position. As a result, the transport robot 6 uses the position of the stopper pin 28b as a reference to determine the position of the plant holder 3 itself gripped at that time and the plurality of plant holders 3 supported on the rail 4 into which the holder is inserted. Accurate positioning of the entire row with respect to the conveying direction is possible. After the insertion operation described above, the hand 21 opens the pair of claw members 25 to release the grip of the plant holder 3 .

<3.植物保持具>
次に、図7及び図8を用いて、植物保持具3の構成の一例について説明する。なお、図8(a)は、図7(a)中の矢視VIIIa-VIIIaでの左右方向直交断面を示しており、図8(b)は、図7(a)中の矢視VIIIb-VIIIbでの前後方向直交断面を示している。また、図7及び図8に示す方向は、実際に植物保持具3がレール4に支持されて使用される状態での方向を示す。
<3. Plant holder>
Next, an example of the configuration of the plant holder 3 will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. Incidentally, FIG. 8(a) shows a left-right orthogonal cross section taken along the arrow VIIIa-VIIIa in FIG. 7(a), and FIG. VIIIb shows an orthogonal cross section in the front-rear direction. The directions shown in FIGS. 7 and 8 indicate the directions when the plant holder 3 is actually used while being supported by the rails 4 .

植物保持具3は、植物栽培システム1の栽培対象である植物2を1株ごとに保持する部材である。なお、ここでいう「1株」とは、単一の種子から生育される1つの個体をいう。例えば図9に示す植物2のように、複数(単一でもよい)の葉2bが1本の茎2aによって支持されることで1つの個体としてまとまっているものは1株である。また、例えば茎が分岐等により複数ある場合でもその根2cがつながることで1つの個体としてまとまっているものは1株である。 The plant holder 3 is a member that holds each plant 2 to be cultivated by the plant cultivation system 1 . As used herein, "one strain" refers to one individual grown from a single seed. For example, like the plant 2 shown in FIG. 9, one plant is one plant in which a plurality of (or single) leaves 2b are supported by one stem 2a to form one individual. Also, even if there are a plurality of stems due to branching or the like, only one strain is united as one individual by connecting the roots 2c.

図7及び図8に示すように、植物保持具3は、左右方向、前後方向の各方向においてそれぞれ対称な形状を有する。したがって、植物保持具3はその長手方向である前後方向(つまり搬送方向)において正逆両方向で使用できる方向互換性を有した構成となっている。植物保持具3は、摺動性の高い材料(例えば樹脂。金属等でもよい)で一体成形されており、植物保持具3を支持するレール4に対してスライド可能に構成されている。植物保持具3は、その全体又は局部的な形状の部位として、主に本体部31、保持筒部32、誘導テーパ部33、及びガイド板部34を有している。 As shown in FIGS. 7 and 8, the plant holder 3 has a symmetrical shape in each of the left-right direction and the front-rear direction. Therefore, the plant holder 3 has directional compatibility so that it can be used in both forward and reverse directions in the longitudinal direction (that is, the conveying direction). The plant holder 3 is integrally formed of a highly slidable material (for example, resin, metal, etc.), and is configured to be slidable on rails 4 that support the plant holder 3 . The plant holder 3 mainly has a main body portion 31, a holding cylinder portion 32, a guiding taper portion 33, and a guide plate portion 34 as parts of its overall or local shape.

本体部31は、上方からの平面視で見て前後方向を長手方向とした略矩形形状の平板形状部であり、その上面と下面のそれぞれ四方の辺には傾斜の緩やかな(水平面に対して成す角度が小さい)面取り31aが形成されている。この本体部31のうち左右方向両側の縁部は、特に搬送ロボット6のハンド21(前述の図6参照)により把持された際に爪部材25により支持される支持部35として機能する。この例の支持部35は、上記面取り31aにより前後方向から見て等脚台形状に形成されているが、三角形や円形等、他の形状としてもよい。またこの例では、左右方向両側の支持部35がそれぞれ前後方向に間隔を空けて例えば2つ配置されているが、一繋がりとしてもよいし、3以上としてもよい。 The body portion 31 is a substantially rectangular flat plate portion whose longitudinal direction is the front-rear direction when viewed from above. A chamfer 31a with a small angle is formed. The left and right side edge portions of the main body portion 31 function as support portions 35 that are supported by the claw members 25 particularly when gripped by the hand 21 (see FIG. 6 described above) of the transfer robot 6 . Although the support portion 35 in this example is formed in an isosceles trapezoidal shape when viewed from the front-rear direction by the chamfer 31a, it may be formed in another shape such as a triangle or a circle. Further, in this example, the support portions 35 on both sides in the left-right direction are arranged, for example, two at intervals in the front-rear direction, but they may be connected, or may be three or more.

保持筒部32は、上記本体部31の前後方向及び左右方向の中心位置で上下方向(鉛直方向)に貫通した円筒形状部であり、その上端開口部は本体部31の上面から突出せずに面一の状態(段差がなくフラットな状態)で形成され、下端開口部は本体部31の下面から下方に所定の寸法で突出するよう形成されている。この例では、保持筒部32は例えば内径が丸穴の円筒形状であるが、内径の軸直交断面が四角形等の他の多角形状である多角形筒形状としてもよい。なお、この保持筒部32の内径部における詳細な構成については、後に詳述する(後述の図10参照)。 The holding tube portion 32 is a cylindrical portion penetrating in the vertical direction (vertical direction) at the central position of the main body portion 31 in the front-rear direction and the left-right direction. It is formed in a flush state (a flat state without a step), and the lower end opening is formed to protrude downward from the lower surface of the main body portion 31 by a predetermined dimension. In this example, the holding tube portion 32 has a cylindrical shape with a round hole in the inner diameter, but may have a polygonal tubular shape in which the cross section of the inner diameter perpendicular to the axis is a polygonal shape such as a square. A detailed configuration of the inner diameter portion of the holding cylinder portion 32 will be described later (see FIG. 10 described later).

誘導テーパ部33は、本体部31の下面から下方に突出して前後方向(搬送方向)の両端部からそれぞれ中央部へ向けて左右方向の寸法(幅方向寸法)が拡大するように形成されたテーパ形状部である。また本体部31の中央側におけるこの誘導テーパ部33の最大幅寸法は、後述するレール4の下レール溝43b(後述の図9参照)に対して適宜のはめあい公差で嵌合可能な寸法であり、上記保持筒部32の近傍までその最大幅方向寸法部36を延設している。 The guide tapered portion 33 is formed to protrude downward from the lower surface of the main body portion 31 and is tapered so that the dimension in the lateral direction (the dimension in the width direction) expands from both ends in the front-rear direction (conveyance direction) toward the central portion. It is a shape part. Further, the maximum width dimension of the guiding taper portion 33 on the central side of the main body portion 31 is such that it can be fitted into the lower rail groove 43b (see FIG. 9 described later) of the rail 4 described later with an appropriate fitting tolerance. , the maximum width dimension portion 36 is extended to the vicinity of the holding cylinder portion 32 .

ガイド板部34は、本体部31の上面から上方に突出して前後方向に延設された一対の平板形状部であり、保持筒部32の上端開口部を挟んだ左右方向の2箇所に並設されている。これら一対のガイド板部34全体での幅方向寸法w1や左右方向位置は、上記誘導テーパ部33に続く最大幅方向寸法部36と略一致する。 The guide plate portions 34 are a pair of flat plate-shaped portions that protrude upward from the upper surface of the main body portion 31 and extend in the front-rear direction. It is The widthwise dimension w1 and the lateral position of the pair of guide plate portions 34 as a whole substantially coincide with the maximum widthwise dimension portion 36 following the guide taper portion 33 .

そして、各図に示すように、誘導テーパ部33も含めた本体部31の全体は下方側が開口して中抜きされた中空構造で形成されており、このため植物保持具3全体の重量が軽量化されている。また各図に示すように、本体部31と各誘導テーパ部33は、それら前後方向の両端部がそれぞれ面一の状態で前後方向に対して直交する(つまり搬送方向を法線方向とした)平坦面37で形成されている。 As shown in each figure, the entire body portion 31 including the guiding tapered portion 33 is formed with a hollow structure in which the lower side is opened and hollowed out, so that the weight of the entire plant holder 3 is light. has been made Further, as shown in each figure, the body portion 31 and each guide taper portion 33 are orthogonal to the front-rear direction in a state where both end portions in the front-rear direction are flush with each other (that is, the conveying direction is the normal direction). It is formed with a flat surface 37 .

なお、以上説明した植物保持具3の構成は一例であり、上記以外の構成としてもよい。例えば、上記では植物保持具3を一体成形としたが、複数の部品で構成されてもよい。 The configuration of the plant holder 3 described above is merely an example, and configurations other than those described above may be adopted. For example, although the plant holder 3 is integrally molded in the above description, it may be composed of a plurality of parts.

<4.レール>
次に、図9を用いて、レール4の構成の一例について説明する。なお、図9に示す方向は、レール4が栽培棚5aに設置された状態での方向を示しており、図中では前後方向におけるレール4の直交断面で示している。
<4. Rail>
Next, an example of the configuration of the rail 4 will be described with reference to FIG. 9 . Note that the direction shown in FIG. 9 indicates the direction when the rail 4 is installed on the cultivation shelf 5a, and in the drawing, the orthogonal cross section of the rail 4 in the front-rear direction is shown.

図9に示すように、レール4は、レール部40と、水槽部47とを有しており、摺動性の高い材料(例えば樹脂。金属等でもよい)で一体成形されている。レール部40は、それぞれ左右方向に所定の幅を有し前後方向に延設された左右一対の上レール板41aと、これら上レール板41aの下方位置で同じくそれぞれ左右方向に所定の幅を有し前後方向に延設された左右一対の下レール板42aが設けられている。また、一対の上レール板41aで互いに対向する側の縁部には、それぞれ同じ寸法で下方に突出する上レール突起部44が形成されている。これら上レール突起部44と下レール板42aとの間の上下方向の離間寸法は、上記植物保持具3の本体部31の上下厚み寸法に対して適宜のはめあい公差で嵌合可能な寸法であり、この離間した空間に植物保持具3の本体部31が収容される。一対の上レール板41a(上レール突起部44)の間には、植物保持具3における一対のガイド板部34が収容される上レール溝43aが形成されている。一対の下レール板42aの間には、植物保持具3における誘導テーパ部33の最大幅方向寸法部36が収容される下レール溝43bが形成されている。 As shown in FIG. 9, the rail 4 has a rail portion 40 and a water tank portion 47, which are integrally formed of a highly slidable material (eg, resin, metal, etc.). The rail portion 40 includes a pair of left and right upper rail plates 41a extending in the front-rear direction and each having a predetermined width in the left-right direction, and a predetermined width in the left-right direction below the upper rail plates 41a. A pair of left and right lower rail plates 42a extending in the front-rear direction are provided. Upper rail protrusions 44 having the same size and projecting downward are formed at the edges of the pair of upper rail plates 41a facing each other. The distance between the upper rail protrusion 44 and the lower rail plate 42a in the vertical direction is such that it can be fitted to the vertical thickness of the main body 31 of the plant holder 3 with an appropriate fitting tolerance. , and the body portion 31 of the plant holder 3 is accommodated in this separated space. An upper rail groove 43a in which the pair of guide plate portions 34 of the plant holder 3 is accommodated is formed between the pair of upper rail plates 41a (upper rail protrusions 44). Between the pair of lower rail plates 42a, a lower rail groove 43b is formed in which the maximum width dimension portion 36 of the guide tapered portion 33 of the plant holder 3 is accommodated.

水槽部47は、上記一対の下レール板42aのそれぞれ下方に突出して前後方向に延設された一対の側壁部47aと、それら一対の側壁部47aの下端に渡って前後方向に延設された底壁部47bとを有し、全体が上方を開放した断面略U字状の長尺の水槽であり、内部に培養液48が貯留される。培養液48は、例えばポンプ等の適宜の流動手段(図示省略)により前後方向に流動される。なお、この水槽部47の前後方向端部における構成については、後に詳述する(後述の図12、図13参照)。 The water tank portion 47 includes a pair of side wall portions 47a projecting downward from the pair of lower rail plates 42a and extending in the front-rear direction, and extending in the front-rear direction across the lower ends of the pair of side wall portions 47a. It has a bottom wall portion 47b and is an elongated water tank with a substantially U-shaped cross section that is entirely open at the top, and a culture solution 48 is stored therein. The culture solution 48 is caused to flow in the front-rear direction by an appropriate flow means (not shown) such as a pump. The structure of the end portions of the water tank portion 47 in the front-rear direction will be described in detail later (see FIGS. 12 and 13, which will be described later).

レール4に挿入された植物保持具3は、レール部40の空間46に収容される。このとき植物保持具3は、本体部31の下面が左右の下レール板42aの上面にスライド可能に接触するとともに、本体部31の上面が左右の上レール突起部44に当接する。このように上レール突起部44と下レール板42aにより植物保持具3を上下から挟み込む構成とすることで、植物保持具3の傾きや倒れを防止できる。このとき、植物保持具3の本体部31の下面(下レール板42aと接触する面)は、保持筒部32を含めた植物保持具3全体を支持する保持具支持面38として機能する。この例では、上述したように本体部31の下面が開口しているため、この保持具支持面38は下レール板42aの上面であるレール支持面45との接触面積(接触抵抗)が減少され、レール4との摺動性を向上できる。 The plant holder 3 inserted into the rail 4 is accommodated in the space 46 of the rail portion 40 . At this time, the lower surface of the main body portion 31 of the plant holder 3 slidably contacts the upper surfaces of the left and right lower rail plates 42a, and the upper surface of the main body portion 31 contacts the left and right upper rail protrusions 44. As shown in FIG. In this way, the plant holder 3 is sandwiched between the upper rail protrusions 44 and the lower rail plate 42a, thereby preventing the plant holder 3 from tilting or collapsing. At this time, the lower surface of the main body portion 31 of the plant holder 3 (the surface in contact with the lower rail plate 42 a ) functions as a holder support surface 38 that supports the entire plant holder 3 including the holding tube portion 32 . In this example, since the lower surface of the main body portion 31 is open as described above, the contact area (contact resistance) between the holder support surface 38 and the rail support surface 45, which is the upper surface of the lower rail plate 42a, is reduced. , the slidability with the rail 4 can be improved.

また植物保持具3は、本体部31の上方における一対のガイド板部34と、本体部31の下方における誘導テーパ部33の最大幅方向寸法部36が、それぞれ上下のレール溝43a,43bの間に適宜のはめあい公差で嵌合するよう収容される。このため植物保持具3は、左右方向の位置ずれや水平方向の向きのぶれを抑えつつレール4の長手方向に沿った移動が可能となる。 In the plant holder 3, the pair of guide plate portions 34 above the body portion 31 and the maximum width dimension portion 36 of the guide taper portion 33 below the body portion 31 are positioned between the upper and lower rail grooves 43a and 43b. are accommodated so as to fit with appropriate fitting tolerances. Therefore, the plant holder 3 can be moved along the longitudinal direction of the rail 4 while suppressing lateral displacement and horizontal deviation.

また図示するように、植物保持具3の使用時には保持筒部32の内径部に培地50が充填され、保持筒部32は培地50に播種された種から生育した植物2の茎2aを保持する。植物2は、保持筒部32の下端開口部を介して根2cを下方に貫通させて水槽部47内の培養液48に浸しつつ、保持筒部32の上端開口部を介して葉2bをレール4の上方に膨出するよう成長させることができる。保持筒部32内に充填する培地50としては、例えば寒天等のゲル状培地を使用してもよいし、スポンジ、ウレタン、ロックウール等の固形培地を使用してもよい。 As shown in the figure, when the plant holder 3 is used, the inner diameter portion of the holding tube portion 32 is filled with the medium 50, and the holding tube portion 32 holds the stem 2a of the plant 2 grown from the seeds sown in the medium 50. . The plant 2 penetrates the roots 2c downward through the lower end opening of the holding tube portion 32 and is immersed in the culture solution 48 in the water tank portion 47, while railing the leaves 2b through the upper end opening of the holding tube portion 32. 4 can be grown to bulge upward. As the culture medium 50 filled in the holding tube portion 32, for example, a gelatinous culture medium such as agar may be used, or a solid culture medium such as sponge, urethane, or rock wool may be used.

なお、植物栽培システム1では、複数の植物保持具3の間に挿入されることで植物保持具3の前後方向の間隔を規定するスペーサが使用される(特に図示せず)。スペーサは、上記植物保持具3と共通の部品で構成される。すなわち、スペーサとして、保持筒部32の内径部に培地50を充填しない空の状態の植物保持具3が使用される。したがって、レール4では、複数の植物保持具3と共に複数のスペーサも前後方向に沿って整列し、それら全体が移動可能に支持される。そして、レール4の前後方向における一方側からスペーサが供給されるごとに、すでに支持されている植物保持具3及びスペーサの全体が他方側に向けて移動する。 In addition, in the plant cultivation system 1, spacers are used (not particularly shown) that are inserted between the plurality of plant holders 3 to define the space between the plant holders 3 in the front-rear direction. The spacer is composed of parts common to the plant holder 3 . That is, an empty plant holder 3 in which the inner diameter portion of the holding tube portion 32 is not filled with the culture medium 50 is used as a spacer. Therefore, along with the plurality of plant holders 3, the plurality of spacers are aligned along the front-rear direction on the rail 4, and the whole is supported movably. Each time a spacer is supplied from one side of the rail 4 in the front-rear direction, the already supported plant holder 3 and the spacer as a whole move toward the other side.

<5:本実施形態の特徴>
上記構成の植物栽培システム1は、播種、育苗、定植の工程を通じ、葉物野菜等の植物2を多数株まとめて大量に栽培することが可能である。その栽培工程では、栽培対象の植物2を1株ごとに植物保持具3で保持し、その植物保持具3をレール部40に沿って移動させることにより各工程段階に応じた環境に移行させて植物2を生育させる。このような植物栽培システム1では、例えば植物保持具3の本体部31に鉛直方向で貫通する穴部(この例の保持筒部32)が形成されており、その穴部の内部に充填された培地50に植物2の種子を播種した状態から生育を開始する。その種子が発芽し、幼根2eが培地50に根付いて穴部を下方へ貫通するとともに、幼芽2fが上方に生育することで最終的に植物保持具3の穴部が植物2の茎2aを外周から囲むように保持する。また上述したように、植物保持具3を支持するレール部40の下方に培養液48を貯留する水槽部47が設けられ、植物2はその培養液48に根2cを浸して吸収することで生育を促進する。
<5: Features of this embodiment>
The plant cultivation system 1 having the above-described configuration can cultivate a large number of plants 2 such as leafy vegetables collectively through the steps of sowing, raising seedlings, and planting. In the cultivation process, each plant 2 to be cultivated is held by the plant holder 3, and the plant holder 3 is moved along the rail portion 40 to shift to an environment corresponding to each step of the process. Plant 2 is grown. In such a plant cultivation system 1, for example, a hole portion (holding cylinder portion 32 in this example) penetrating in the vertical direction is formed in the body portion 31 of the plant holder 3, and the inside of the hole portion is filled with Growth is started from a state in which the seeds of the plant 2 are sown in the medium 50 . The seed germinates, the radicle 2e takes root in the culture medium 50 and penetrates downward through the hole, and the bud 2f grows upward. is held so as to surround from the outer periphery. Further, as described above, the water tank portion 47 for storing the culture solution 48 is provided below the rail portion 40 that supports the plant holder 3, and the plant 2 grows by soaking the roots 2c in the culture solution 48 and absorbing it. promote

しかしながら、上述したように植物保持具3の穴部に充填されて植物2の種子が播種される培地50には乾燥しやすい材質(寒天質、スポンジ等)のものが多く、発芽前の種子や発芽後の幼根2eに十分な水分を供給し続けるためには播種期間や育苗期間の間において培地50を培養液48に接触させて吸収させる必要がある。その一方で、植物保持具3がレール部40に支持されつつ円滑に摺動して移動可能とするためには、植物保持具3の本体部31とレール部40との接触箇所に培養液48を浸す状態は回避すべきである。 However, as described above, the medium 50 filled in the holes of the plant holder 3 and seeded with the seeds of the plants 2 is often made of a material (agar, sponge, etc.) that easily dries, and the seeds before germination and In order to continue supplying sufficient water to the radicle 2e after germination, it is necessary to bring the culture medium 50 into contact with the culture solution 48 and absorb it during the sowing period and the seedling raising period. On the other hand, in order for the plant holder 3 to slide smoothly while being supported by the rails 40 , the culture solution 48 should be added to the contact portion between the main body 31 of the plant holder 3 and the rails 40 . should be avoided.

これに対して本実施形態では、植物保持具3が、鉛直方向を軸方向とした内径部で植物2を保持する保持筒部32と、保持筒部32を支持する本体部31と、を有しており、保持筒部32は、その下端開口部が本体部31を支持する保持具支持面38より下方に突出している。 On the other hand, in the present embodiment, the plant holder 3 has a holding cylinder portion 32 that holds the plant 2 in the inner diameter portion with the vertical direction as the axial direction, and a main body portion 31 that supports the holding cylinder portion 32. The holding tube portion 32 has a lower end opening protruding downward from a holder supporting surface 38 that supports the main body portion 31 .

すなわち、本実施形態の植物保持具3は、植物2を保持する上記穴部を筒形状に形成した保持筒部32として備え、播種時にはその内径部に培地50が充填されている。そして植物保持具3全体をレール部40側のレール支持面45に接触させて支持させる本体部31側の保持具支持面38より下方側に保持筒部32の下端開口部が突出している。このように保持筒部32の下端開口部が下方に位置し、保持具支持面38が上方に位置してそれらの間に高低差が設けられており、レール部40の下方側の水槽部47における培養液48の水位をその高低差の間に維持することで、レール部40と本体部31との接触箇所に培養液48を浸すことなく、保持筒部32の下端開口部を介して内部の培地50に培養液48を浸して吸収させることができる。以下、このような構成について順次、詳細に説明する。 That is, the plant holder 3 of the present embodiment has the above-mentioned hole for holding the plant 2 as a holding tube portion 32 formed in a tubular shape, and the inner diameter portion thereof is filled with the culture medium 50 at the time of sowing. The lower end opening of the holding cylinder 32 protrudes downward from the holder support surface 38 on the main body 31 side that contacts and supports the entire plant holder 3 on the rail support surface 45 on the rail portion 40 side. In this manner, the lower end opening of the holding cylinder portion 32 is positioned downward, the holder supporting surface 38 is positioned upward, and a height difference is provided between them. By maintaining the water level of the culture medium 48 between the height differences, the culture medium 48 is not soaked in the contact portion between the rail portion 40 and the main body portion 31, and the inner portion is passed through the lower end opening of the holding cylinder portion 32. The culture solution 48 can be immersed in the medium 50 and absorbed. Hereinafter, such a configuration will be sequentially described in detail.

<6:保持筒部の詳細構成と機能>
図10は、上記図8(a)中のA部を拡大して示している。この図10において、保持筒部32は、上述したように鉛直方向を軸方向とした内径部39を有し、本体部31を上下方向に貫通した筒形状部である。その上端開口部は本体部31の上面から突出せずに面一の状態で形成され、下端開口部は本体部31の下面から下方に所定の突出寸法t1で突出するよう形成されている。
<6: Detailed Configuration and Function of Holding Cylinder>
FIG. 10 is an enlarged view of part A in FIG. 8(a). In FIG. 10 , the holding tube portion 32 is a tubular portion that has the inner diameter portion 39 whose axial direction is the vertical direction as described above and vertically penetrates the main body portion 31 . The upper end opening is formed in a flush state without protruding from the upper surface of the main body 31, and the lower end opening is formed to protrude downward from the lower surface of the main body 31 with a predetermined projection dimension t1.

そして本実施形態の例では、円形穴として形成されている保持筒部32の内径部39がその軸方向位置によって多様な内径で開口しており、その内径に基づく構成の違いから当該保持筒部32の全体は軸方向位置の上方から下方へ向けて順に上端開口部39a、直筒部39b、小径部39c、及び下端開口部39dの4つの部位に大別できる。 In the example of the present embodiment, the inner diameter portion 39 of the holding cylinder portion 32 formed as a circular hole is opened with various inner diameters depending on the position in the axial direction. The entirety of 32 can be broadly divided into four parts, an upper end opening 39a, a straight cylinder part 39b, a small diameter part 39c, and a lower end opening 39d, in order from the top to the bottom of the axial position.

上端開口部39a(他端開口部に相当)には、その軸方向範囲の全体に渡って、中央部から上端部へ向けて内径寸法が連続して拡大するテーパ状の面取り部39eが形成されている。 The upper end opening 39a (corresponding to the other end opening) is formed with a tapered chamfered portion 39e whose inner diameter dimension continuously increases from the center toward the upper end over the entire axial range. ing.

直筒部39bは、上記上端開口部39aの中央側の最小内径寸法をそのまま軸方向に一様な内径寸法とした円筒部で形成されている。 The straight cylindrical portion 39b is formed of a cylindrical portion having a uniform inner diameter dimension in the axial direction, which is the minimum inner diameter dimension at the center side of the upper end opening 39a.

小径部39cは、上記直筒部39bよりも小さい内径寸法で開口している。すなわち小径部39cは、上端開口部39aの最大内径寸法よりも小さい内径寸法で開口しており、言い換えると内径部39の軸方向途中位置(上端、下端ではない位置)で上端開口部39aよりも軸直交断面積が小さい小口部として形成されている。 The small diameter portion 39c is opened with an inner diameter dimension smaller than that of the straight cylinder portion 39b. That is, the small diameter portion 39c has an inner diameter smaller than the maximum inner diameter of the upper end opening 39a. It is formed as an edge portion with a small cross-sectional area orthogonal to the axis.

下端開口部39d(一端開口部に相当)は、その軸方向範囲の全体に渡って、中央部から下端部へ向けて内径寸法が段階的に拡大するよう形成されている。すなわち下端開口部39dは、小径部39cよりも大きい内径寸法で開口しており、言い換えると軸直交断面積が小径部39cより大きい。 The lower end opening 39d (corresponding to one end opening) is formed so that the inner diameter dimension gradually increases from the central portion toward the lower end portion over the entire axial range. That is, the lower end opening 39d has an inner diameter larger than that of the small diameter portion 39c.

そして、以上の上端開口部39a、直筒部39b、小径部39c、及び下端開口部39dの4つの部位がそれぞれの軸中心を一致させた同軸的な配置で形成されている。 The above four portions, ie, the upper end opening 39a, the straight cylinder portion 39b, the small diameter portion 39c, and the lower end opening 39d are formed in a coaxial arrangement with their axial centers aligned.

次に図11(a)~図11(d)を参照して、内径部39における上記各部位の機能について説明する。なお、各図においては、図示の煩雑を避けるために保持筒部32だけを上記図10に相当する軸方向側断面で示しており、その他の各構成部分の図示は省略している。 Next, with reference to FIGS. 11(a) to 11(d), the function of each portion of the inner diameter portion 39 will be described. In each figure, only the holding cylinder portion 32 is shown in an axial side cross-section corresponding to FIG. 10 to avoid complication of the illustration, and illustration of other components is omitted.

図11(a)は、播種時における保持筒部32の内径部39の状態を示している。この図に示す例では、播種前の状態では保持筒部32の内径部39において上端開口部39aから下端開口部39dまでの空間全体を満たすように培地50が充填されており、その上端開口部39aにおける培地50の上表面に植物2の種子2dを載置するよう播種される。なお、図示する例では、植物2の種子2dは所定のコーティング剤で被覆されて全体が球体状に形成されたものを示しているが、何も被覆せずに露出した種子(図示省略)を用いてもよい。この状態で種子2dが培地50の水分を吸収して発芽するまでの間の期間が播種期間となる。なお、上述したようにこの例の搬入コンベア7は、種子2dが発芽した状態で植物保持具3を積層栽培棚5のA段に搬入供給するとしたが、この発芽前の播種期間の状態で植物保持具3を積層栽培棚5に搬入供給してもよい。 FIG. 11(a) shows the state of the inner diameter portion 39 of the holding tube portion 32 during sowing. In the example shown in this figure, before seeding, the inner diameter portion 39 of the holding tube portion 32 is filled with the culture medium 50 so as to fill the entire space from the upper end opening 39a to the lower end opening 39d. Seeds 2d of plants 2 are sown on the top surface of medium 50 at 39a. In the illustrated example, the seed 2d of the plant 2 is coated with a predetermined coating agent and formed into a spherical shape as a whole. may be used. In this state, the seeding period is the period from when the seeds 2d absorb moisture from the culture medium 50 until they germinate. As described above, the carry-in conveyor 7 of this example carries and supplies the plant holders 3 to the stage A of the layered cultivation shelf 5 in a state in which the seeds 2d have germinated. The holder 3 may be carried in and supplied to the stacked cultivation shelf 5 .

ここで、保持筒部32の内径部39に充填された培地50が柔軟かつ比重の高い材質であっても、内径の小さい小径部39cが軸方向途中位置で培地50を係止できるため、自重により培地50が下方に抜け落ちるのを防ぐことができる。 Here, even if the culture medium 50 filled in the inner diameter portion 39 of the holding cylinder portion 32 is made of a material that is flexible and has a high specific gravity, the small diameter portion 39c with a small inner diameter can hold the culture medium 50 at an intermediate position in the axial direction. can prevent the culture medium 50 from dropping downward.

次に、種子2dが発芽した際には、図11(b)に示すように幼根2eが(図示する例では幼芽2fも同時に)種子2dから現れる。しかしこの発芽の初期時においては、幼根2eは必ずしも下方の培地50へ向けて直接伸びるとは限られず、図示する例のように一時的に少し上方へ向けて延びる場合がある。これに対して本実施形態の植物保持具3の保持筒部32は、上述したようにその上端開口部39aに直筒部39bよりも大きく開口したテーパ状の面取り部39eが形成されていることで、図11(c)に示すように上方に延びた幼根2eがその後に下方へ下がった際に内径部39の培地50への誘導が容易となる。これは、最終的な成長段階における当該植物2の茎2aの外周を適切に保持できるよう直筒部39bと小径部39cの内径寸法が比較的小さく規定されているところ、上端開口部39aがその開口面積を直筒部39bよりも広く形成していることで、培地50に対する幼根2eの接地可能面積を広く設定していることになる。 Next, when the seed 2d germinates, as shown in FIG. 11(b), the radicle 2e emerges from the seed 2d (in the illustrated example, the radicle 2f also emerges at the same time). However, at this early stage of germination, the radicle 2e does not necessarily extend directly downward toward the culture medium 50, and may temporarily extend slightly upward as in the illustrated example. On the other hand, in the holding tube portion 32 of the plant holder 3 of the present embodiment, as described above, the tapered chamfered portion 39e is formed at the upper end opening portion 39a to be larger than the straight tube portion 39b. As shown in FIG. 11(c), when the radicle 2e, which has extended upward, then descends downward, the inner diameter portion 39 is easily guided to the culture medium 50. As shown in FIG. This is because the inner diameters of the straight cylindrical portion 39b and the small diameter portion 39c are defined relatively small so that the outer periphery of the stem 2a of the plant 2 in the final growth stage can be properly held, and the upper end opening 39a is defined to be relatively small. By forming the area larger than that of the straight cylindrical portion 39b, the ground contact area of the radicle 2e with respect to the culture medium 50 is set wide.

そして、図11(d)に示すように、培地50の養分を吸収した植物2の幼根2eが下方に延びて内径部39を貫通し、それ以降は下方側に配置された水槽部47の培養液48に接触してそこから養分を吸収することができる(上記図9参照)。この際に、植物2の根2cは下端開口部39dを介して下方側へ伸びるとともに水平方向に向けても拡大するように膨出するが、下端開口部39dの軸直交断面積が小径部39cより大きく形成されていることで、そのような植物2の根2cの自由な生育を阻害せず助長できる。なお、以上の図11(b)の発芽時から図11(d)までの生育期間が育苗期間となる。 Then, as shown in FIG. 11(d), the radicle 2e of the plant 2 that has absorbed the nutrients of the culture medium 50 extends downward and penetrates the inner diameter portion 39, and after that, the water tank portion 47 arranged on the lower side extends. It can contact and absorb nutrients from the culture medium 48 (see FIG. 9 above). At this time, the root 2c of the plant 2 extends downward through the lower end opening 39d and swells so as to expand even in the horizontal direction. By being formed larger, the free growth of the root 2c of such a plant 2 can be promoted without being hindered. The growing period from the time of germination in FIG. 11(b) to FIG. 11(d) is the seedling raising period.

<7:植物保持具とレールの寸法配置関係>
次に、図12及び図13を参照し、植物保持具3との間の寸法配置関係の観点で見たレール4の端部における詳細な構成について説明する。図12は、レール4の端部における左右方向直交断面、つまり植物保持具3の搬送方向に沿った鉛直断面を表す図である。そのレール4としては、例えば積層栽培棚5のA段に設けられて育苗期間(又は播種期間)の状態にある植物保持具3を支持するレール4であって、特に植物保持具3を取り出す側の搬送方向端部(上記図4中のB部参照)を想定している。また、図13(a)は図12中の矢視XIIIa-XIIIaから見た前後方向直交断面を表しており、図13(b)は図12中の矢視XIIIb-XIIIbから見た前後方向直交断面を表している。なお、図示の煩雑を避けるために植物2の図示は省略している。
<7: Dimensional Arrangement Relationship between Plant Holder and Rail>
Next, with reference to FIGS. 12 and 13, the detailed configuration of the end portion of the rail 4 from the viewpoint of the dimensional arrangement relationship with the plant holder 3 will be described. FIG. 12 is a diagram showing a horizontal cross section at the end of the rail 4 , that is, a vertical cross section along the conveying direction of the plant holder 3 . The rail 4 is, for example, a rail 4 that is provided on the A stage of the stacked cultivation shelf 5 and supports the plant holder 3 in a seedling-raising period (or seeding period), and is particularly on the side from which the plant holder 3 is taken out. is assumed to be the end portion in the conveying direction (see section B in FIG. 4). Also, FIG. 13(a) shows a cross section orthogonal to the front-rear direction viewed from arrow XIIIa-XIIIa in FIG. 12, and FIG. represents a cross section. In addition, illustration of the plant 2 is abbreviate|omitted in order to avoid the complexity of illustration.

これら図12、図13において、レール4の端部には水槽壁部47cと排水部51が設けられている。水槽壁部47cは、レール4の端部においてその下方側に位置する水槽部47だけに嵌合した壁面部であり、左右両側の側壁部47aと比較して高さが低く、培養液48の自由な流出を堰き止める堰部として機能する。排水部51は、上記水槽壁部47cを含めた水槽部47の端部全体を包囲し、その内部空間を排水管52に連通させた中空構造体である。 12 and 13, a water tank wall portion 47c and a drainage portion 51 are provided at the end portion of the rail 4. As shown in FIG. The water tank wall portion 47c is a wall surface portion fitted only to the water tank portion 47 positioned on the lower side at the end of the rail 4, and is lower in height than the left and right side wall portions 47a. It functions as a weir to block free outflow. The drainage section 51 is a hollow structure that surrounds the entire end of the water tank section 47 including the water tank wall section 47 c and communicates the internal space with the drainage pipe 52 .

この構成において、特に図示しないポンプ等の流動手段から水槽部47内に給水された培養液48は、その水面の一部が水槽壁部47cの上辺縁部47dを乗り越えるように溢れ出した後に排水部51及び排水管52を介して外部に排水される。これにより、水槽部47内においては、上記流動手段からの給水位置(図示省略)からレール4の端部の水槽壁部47cに向かう方向で培養液48が流通し、その水位は水槽壁部47cの上辺縁部47dの高さ位置と上記流動手段からの給水速度(単位時間当たりの給水量)に依存する。 In this configuration, the culture solution 48 supplied from a flow means such as a pump (not shown) into the water tank portion 47 is drained after a part of the surface of the water overflows over the upper edge portion 47d of the water tank wall portion 47c. The water is drained to the outside through the portion 51 and the drain pipe 52 . As a result, in the water tank 47, the culture fluid 48 flows in the direction from the water supply position (not shown) from the flow means toward the water tank wall 47c at the end of the rail 4, and the water level rises to the water tank wall 47c. It depends on the height position of the upper edge portion 47d and the water supply speed (amount of water supply per unit time) from the flow means.

ここで、上述したように植物保持具3の内径部39に充填されて植物2の種子2dが播種される培地50には乾燥しやすい材質(寒天質、スポンジ等)のものが多く、発芽前の種子2dや発芽後の幼根2eに対して十分な水分を供給し続けるためには播種期間や育苗期間の間において培地50を培養液48に接触させて吸収させる必要がある。その一方で、植物保持具3がレール部40に支持されつつ円滑に摺動して移動可能とするためには、植物保持具3の本体部31とレール部40との接触箇所に培養液48を浸す状態は回避すべきである。またさらに、搬送ロボット6がレール部40の端部から植物保持具3を水平な搬送方向で取り外す際には、保持筒部32の下端開口部39dが水槽壁部47cの上辺縁部47dの上方を通過できるようその上辺縁部47dの高さ位置を制限しなければならない。以上の各条件を同時に満たすために、本実施形態の例の植物栽培システム1では、植物保持具3及びレール4が以下のような寸法配置関係で構成されている。 Here, as described above, the culture medium 50 filled in the inner diameter portion 39 of the plant holder 3 and seeded with the seeds 2d of the plant 2 is often made of a material (agar, sponge, etc.) that easily dries. In order to keep supplying sufficient moisture to the seeds 2d and radicles 2e after germination, the medium 50 needs to be brought into contact with the culture solution 48 during the sowing period and the seedling raising period so that the medium 50 is absorbed. On the other hand, in order for the plant holder 3 to slide smoothly while being supported by the rails 40 , the culture solution 48 should be added to the contact portion between the main body 31 of the plant holder 3 and the rails 40 . should be avoided. Furthermore, when the transport robot 6 removes the plant holder 3 from the end of the rail portion 40 in the horizontal transport direction, the lower end opening 39d of the holding cylinder portion 32 is positioned above the upper edge portion 47d of the water tank wall portion 47c. The height position of the upper edge portion 47d must be limited so that it can pass through. In order to satisfy the above conditions at the same time, in the plant cultivation system 1 of the example of the present embodiment, the plant holders 3 and the rails 4 are configured with the following dimensional arrangement relationship.

すなわち、植物保持具3における保持筒部32は、上記図10及び図13(b)に示すように、その下端開口部39dが本体部31の保持具支持面38(下レール板42aのレール支持面45と接触する植物保持具3側の面)より下方に突出寸法t1だけ突出するよう形成されている。つまり使用時の姿勢にある植物保持具3において、保持具支持面38よりも相対的に保持筒部32の下端が下方に位置してそれらの間に突出寸法t1の高低差が設けられている。そして、レール部40の下方側の水槽部47における培養液48の水位をその高低差t1の間に維持することで、レール部40と本体部31との接触箇所に培養液48を浸すことなく、保持筒部32の下端開口部39dを介して内部の培地50に培養液48を浸して吸収させることができる。 That is, as shown in FIGS. 10 and 13(b), the holding tube portion 32 of the plant holder 3 has a lower end opening 39d that extends from the holder supporting surface 38 of the main body 31 (the rail supporting surface of the lower rail plate 42a). It is formed so as to protrude downward by a protrusion dimension t1 from the surface on the side of the plant holder 3 that contacts the surface 45). That is, in the plant holder 3 in the use posture, the lower end of the holding tube portion 32 is positioned relatively lower than the holder supporting surface 38, and a height difference of the projection dimension t1 is provided therebetween. . By maintaining the water level of the culture solution 48 in the water tank portion 47 on the lower side of the rail portion 40 within the height difference t1, the contact portion between the rail portion 40 and the main body portion 31 is not soaked with the culture solution 48. , the culture solution 48 can be immersed in the internal culture medium 50 through the lower end opening 39 d of the holding cylinder 32 and absorbed.

ここで、図13に示すように、植物保持具3の保持具支持面38と接触するレール4側のレール支持面45の高さ位置を基準とし、それより下方に位置する水槽壁部47cの上辺縁部47dとの間の高低差をt2とする。また、培養液48においてそれ自体の表面張力により水位が上昇可能な分の水位上昇寸法をΔtとする。 Here, as shown in FIG. 13, the height position of the rail support surface 45 on the side of the rail 4 that contacts the holder support surface 38 of the plant holder 3 is used as a reference, and the height position of the water tank wall portion 47c located below it is used as a reference. Let t2 be the height difference with the upper edge portion 47d. Also, let Δt be the amount by which the water level can rise in the culture medium 48 due to its own surface tension.

この場合、培養液48の水位は、少なくともレール支持面45の高さ位置から相対的にt2-Δtだけ下方に離間した高さ位置以上に高く維持できる。これは、水槽部47における培養液48は、その給水速度がどれだけ小さくとも給水し続けている限り、それ自体の表面張力により少なくとも水槽壁部47cの上辺縁部47dよりも所定の水位上昇寸法Δtだけ高い水位状態にできるためである。したがって、常に下端開口部39dを培養液48の水面に接触させるためには、培養液48の水位を下端開口部39dの下端位置より相対的に高くする必要があるため、
t2-Δt≦t1
→t2≦t1+Δt ・・・(式1)
となるよう上辺縁部47dの相対高さ位置(レール支持面45から下方の離間距離)を設定すればよい。このように水槽壁部47cを含めたレール4の設計寸法を設定することで、常に下端開口部39dに対する培養液48の水面との接触状態を確保できる。また給水速度については、培養液48の水位がレール支持面45より高くならないよう適宜調整すればよい。
In this case, the water level of the culture medium 48 can be maintained at least higher than the height position which is relatively downwardly spaced from the height position of the rail support surface 45 by t2−Δt. This is because the culture solution 48 in the water tank 47 continues to be supplied with water no matter how slow the water supply rate is, and the surface tension of the culture solution 48 itself will cause the water level to rise by at least a predetermined amount above the upper edge 47d of the water tank wall 47c. This is because the water level can be raised by Δt. Therefore, in order to keep the lower end opening 39d in contact with the water surface of the culture solution 48, the water level of the culture solution 48 must be relatively higher than the lower end position of the lower end opening 39d.
t2-Δt≦t1
→ t2 ≤ t1 + Δt (Formula 1)
The relative height position of the upper edge portion 47d (the separation distance below the rail support surface 45) may be set so as to be . By setting the design dimensions of the rail 4 including the water tank wall portion 47c in this manner, it is possible to always ensure the contact state of the culture solution 48 with the water surface of the lower end opening 39d. Also, the water supply speed may be appropriately adjusted so that the water level of the culture solution 48 does not become higher than the rail support surface 45 .

一方、レール4全体の長手寸法を短縮化できるようレール部40の端部と水槽壁部47cが前後方向で近接して配置されている。このため上述したように、搬送ロボット6がレール部40の端部から植物保持具3を水平な搬送方向で取り外す際には、保持筒部32の下端開口部39dが水槽壁部47cの上辺縁部47dに干渉せずに通過するよう、上辺縁部47dを下端開口部39dの下端位置より相対的に低く配置する必要がある。これに対して、
t1≦t2 ・・・(式2)
となるよう上辺縁部47dの相対高さ位置(レール支持面45から下方の離間距離)を設定すればよい。
On the other hand, the end portion of the rail portion 40 and the water tank wall portion 47c are arranged close to each other in the front-rear direction so that the longitudinal dimension of the rail 4 as a whole can be shortened. For this reason, as described above, when the transport robot 6 removes the plant holder 3 from the end of the rail portion 40 in the horizontal transport direction, the lower end opening 39d of the holding cylinder portion 32 is positioned at the upper edge of the water tank wall portion 47c. It is necessary to position the upper edge portion 47d relatively lower than the lower end position of the lower end opening 39d so that it can pass through the portion 47d without interfering with it. On the contrary,
t1≦t2 (Formula 2)
The relative height position of the upper edge portion 47d (the separation distance below the rail support surface 45) may be set so as to be .

以上の(式1)、(式2)から、本実施形態における水槽壁部47cの上辺縁部47dは、上記下端開口部39dの突出寸法t1(設計値)と、培養液48においてそれ自体の表面張力により水位が上昇可能な分の水位上昇寸法Δt(培養液48の物理定数)との合計寸法(t1+Δt)以下で、かつ、上記突出寸法t1以上となる高低差t2(t1≦t2≦t1+Δt:設計値)で、レール支持面45から下方に位置するよう配置される。 From the above (Equation 1) and (Equation 2), the upper edge portion 47d of the water tank wall portion 47c in this embodiment has a projection dimension t1 (design value) of the lower end opening 39d and Height difference t2 (t1 ≤ t2 ≤ t1 + Δt) that is equal to or less than the total dimension (t1 + Δt) with the water level rise dimension Δt (physical constant of the culture solution 48) by which the water level can rise due to surface tension and is equal to or greater than the protrusion dimension t1 : design value) and positioned below the rail support surface 45 .

なお、以上に説明した図12、図13の寸法配置関係の構成は、植物保持具3を取り出す側のレール4の端部に限られず、反対側の植物保持具3を挿入する側のレール4の端部にも適用可能である。 12 and 13 described above is not limited to the end of the rail 4 on the side from which the plant holder 3 is taken out, but the rail 4 on the opposite side into which the plant holder 3 is inserted. can also be applied to the ends of

<8.実施形態の効果>
以上説明したように、本実施形態の植物栽培システム1は、植物保持具3が、鉛直方向を軸方向とした内径部39で植物2を保持する保持筒部32と、保持筒部32を支持する本体部31と、を有しており、保持筒部32は、その下端開口部39dが本体部31を支持する保持具支持面38より下方に突出している。
<8. Effect of Embodiment>
As described above, in the plant cultivation system 1 of the present embodiment, the plant holder 3 supports the holding tube portion 32 that holds the plant 2 with the inner diameter portion 39 whose axial direction is the vertical direction, and the holding tube portion 32. A lower end opening 39 d of the holding tube portion 32 protrudes downward from a holder support surface 38 that supports the main body portion 31 .

このように保持筒部32の下端開口部39dが下方に位置し、保持具支持面38が上方に位置してそれらの間に高低差が設けられており、レール部40の下方側の水槽部47における培養液48の水位をその高低差の間に維持することで、レール部40と本体部31との接触箇所に培養液48を浸すことなく、保持筒部32の下端開口部39dを介して内部の培地50に培養液48を浸して吸収させることができる。この結果、植物保持具3の移動性能を確保しつつ植物2の生育機能を向上できる。 In this manner, the lower end opening 39d of the holding cylinder portion 32 is positioned downward, and the holder support surface 38 is positioned upward, and a height difference is provided between them. By maintaining the water level of the culture solution 48 in the 47 between the height differences, the culture solution 48 is not soaked in the contact portion between the rail portion 40 and the main body portion 31, and the culture solution 48 is not soaked through the lower end opening 39d of the holding cylinder portion 32. The culture medium 48 can be immersed in the medium 50 inside and absorbed. As a result, it is possible to improve the growth function of the plant 2 while ensuring the movement performance of the plant holder 3 .

また、本実施形態では特に、水槽部47は、搬送方向の端部に位置する水槽壁部47cの上辺縁部47dが、植物保持具3において保持具支持面38から下方に向けた下端開口部39dの突出寸法t1と、培養液48において表面張力により水位が上昇する分の水位上昇寸法Δtとの合計寸法(t1+Δt)以下の高低差(t2≦t1+Δt1)で、レール支持面45から下方に位置するよう配置されている。 In the present embodiment, in particular, in the water tank part 47, the upper edge part 47d of the water tank wall part 47c located at the end in the conveying direction is the lower end opening of the plant holder 3 directed downward from the holder supporting surface 38. Positioned below the rail support surface 45 with a height difference (t2 ≤ t1 + Δt1) equal to or less than the total dimension (t1 + Δt) of the projection dimension t1 of 39d and the water level rise dimension Δt by which the water level rises due to surface tension in the culture solution 48 are arranged to

これにより、水槽部47における培養液48の水位は、その表面張力により少なくとも水槽壁部47cの上辺縁部47dよりも上記水位上昇寸法Δtだけ高い状態とすることが可能となる。したがって、その高低差を利用するよう上記寸法関係(t2≦t1+Δt1)に基づいて上辺縁部47dが配置された構成においては、保持筒部32の下端開口部39dが培養液48の水位より低い位置で常に接触した状態を維持できる。 As a result, the water level of the culture solution 48 in the water tank portion 47 can be at least higher than the upper edge portion 47d of the water tank wall portion 47c by the water level rise dimension Δt due to its surface tension. Therefore, in the configuration in which the upper edge portion 47d is arranged based on the above dimensional relationship (t2≦t1+Δt1) so as to utilize the height difference, the lower end opening 39d of the holding cylinder portion 32 is located at a position lower than the water level of the culture solution 48. You can maintain constant contact with

また、本実施形態では特に、水槽部47は、搬送方向の端部に位置する水槽壁部47cの上辺縁部47dが、植物保持具3において保持具支持面38から下方に向けた下端開口部39dの突出寸法t1以上の高低差(t2≧t1)で、レール支持面45から下方に位置するよう配置されている。これにより、レール部40の端部から植物保持具3を水平な搬送方向で取り外す場合でも、保持筒部32の下端開口部39dはその搬送方向で水槽部47の端部に位置する水槽壁部47cの上辺縁部47dに干渉せず上方を通過可能となる。 In the present embodiment, in particular, in the water tank part 47, the upper edge part 47d of the water tank wall part 47c located at the end in the conveying direction is the lower end opening of the plant holder 3 directed downward from the holder supporting surface 38. It is arranged to be located below the rail support surface 45 with a height difference (t2≧t1) equal to or greater than the projecting dimension t1 of 39d. As a result, even when the plant holder 3 is removed from the end of the rail portion 40 in the horizontal conveying direction, the lower end opening 39d of the holding cylinder portion 32 is located at the end of the water tank portion 47 in the conveying direction. It becomes possible to pass above without interfering with the upper edge portion 47d of 47c.

また、本実施形態では特に、植物保持具3の保持筒部32は、内径部39の軸方向途中位置に上端開口部39aよりも軸直交断面積が小さい小径部39c、を有している。これにより、保持筒部32の内径部39に充填される培地50が柔軟かつ比重の高い材質であっても、小径部39cが軸方向途中位置で培地50を係止できるため、自重により培地50が下方に抜け落ちるのを防ぐことができる。 In addition, particularly in this embodiment, the holding tube portion 32 of the plant holder 3 has a small diameter portion 39c at an intermediate position in the axial direction of the inner diameter portion 39, the small diameter portion 39c having a smaller cross-sectional area perpendicular to the axis than the upper end opening 39a. As a result, even if the culture medium 50 filled in the inner diameter portion 39 of the holding tube portion 32 is made of a soft material with a high specific gravity, the small diameter portion 39c can retain the culture medium 50 at an intermediate position in the axial direction. can be prevented from falling downward.

また、本実施形態では特に、植物保持具3の保持筒部32は、上端開口部39aにテーパ状の面取り部39eが形成されている。これにより、保持筒部32の上端開口部39aにおいて略直角の角部がなくなることから保持する植物2の茎2aの損傷を防ぐことができるとともに、種子2dの発芽時に幼根2eが上方に伸びてしまった場合でもその後に開口面積が大きいことから内径部39(培地50)への誘導が容易となる。 In addition, particularly in this embodiment, the holding tube portion 32 of the plant holder 3 has a tapered chamfered portion 39e formed at the upper end opening portion 39a. As a result, since there is no substantially right-angled corner at the upper end opening 39a of the holding cylinder 32, damage to the stem 2a of the plant 2 to be held can be prevented, and the radicle 2e extends upward when the seed 2d germinates. Even if it is lost, it can be easily guided to the inner diameter portion 39 (culture medium 50) afterward because the opening area is large.

また、本実施形態では特に、植物保持具3の保持筒部32は、下端開口部39dの軸直交断面積が小径部39cより大きく形成されている。これにより、保持筒部32の内径部39において小径部39cの係止により植物2の茎2aの保持を確実にしつつ、植物2の根2cが下端開口部39dを介して下方側へ伸びる際に水平方向への拡大も容易にできる。また、植物2が十分に生育して茎2aから葉2bの部分を切断して収穫した後に、植物保持具3から根2cだけを取り外す際にも下端開口部39dの軸直交断面積が広く形成されていることでその取り外し作業が容易に行える。 In addition, particularly in the present embodiment, the holding cylinder portion 32 of the plant holder 3 is formed so that the cross-sectional area perpendicular to the axis of the lower end opening portion 39d is larger than that of the small diameter portion 39c. As a result, while the stem 2a of the plant 2 is securely held by the engagement of the small diameter portion 39c in the inner diameter portion 39 of the holding tube portion 32, when the root 2c of the plant 2 extends downward through the lower end opening 39d, Horizontal expansion is also easy. Also, when the root 2c is removed from the plant holder 3 after the plant 2 has grown sufficiently and the leaves 2b are cut from the stem 2a and harvested, the cross-sectional area perpendicular to the axis of the lower end opening 39d is formed to be wide. The removal work can be easily performed by being installed.

また、本実施形態では特に、植物保持具3の本体部31は、保持具支持面38から下方に突出して搬送方向の端部から中央部へ向けて幅方向寸法(搬送方向と直交する左右方向)が拡大する誘導テーパ部33、を有している。これにより、左右に配置された2つの下レール板42aの間の下レール溝43bに当該植物保持具3を挿入する場合であっても、本体部31の端部に位置する誘導テーパ部33の先端が上記下レール溝43bの幅寸法より十分小さいことで挿入動作が容易となる。このため、レール部40自体の熱膨張などにより下レール溝43bの位置が変動した場合や、搬送ロボット6の動作精度が低い場合などに対しても、植物保持具3の挿入機を向上できる。 In addition, particularly in the present embodiment, the body portion 31 of the plant holder 3 protrudes downward from the holder support surface 38 and has a width direction dimension (horizontal direction orthogonal to the conveyance direction) from the end portion in the conveying direction toward the central portion. ) has an expanding guiding taper 33 . As a result, even when the plant holder 3 is inserted into the lower rail groove 43b between the two lower rail plates 42a arranged on the left and right sides, the guide taper portion 33 located at the end portion of the main body portion 31 is Since the tip is sufficiently smaller than the width of the lower rail groove 43b, the insertion operation is facilitated. Therefore, even when the position of the lower rail groove 43b fluctuates due to thermal expansion of the rail portion 40 itself, or when the operation accuracy of the transport robot 6 is low, the insertion machine for the plant holder 3 can be improved.

また、本実施形態では特に、植物保持具3において上記誘導テーパ部33を含む本体部31は、下方が開口した中空構造で形成されている。これにより、植物保持具3全体の重量を軽減できるとともに、本体部31の保持具支持面38の面積を縮小してレール支持面45との間の接触抵抗を低減できることから、レール部40上における植物保持具3の移動性能が向上する。 In addition, particularly in the present embodiment, the body portion 31 including the guide taper portion 33 in the plant holder 3 is formed in a hollow structure with an open bottom. As a result, the weight of the entire plant holder 3 can be reduced, and the area of the holder support surface 38 of the main body 31 can be reduced to reduce the contact resistance with the rail support surface 45. The moving performance of the plant holder 3 is improved.

また、本実施形態では特に、植物保持具3の本体部31は、搬送方向の両端部が、搬送方向に対して直交する(搬送方向を法線方向とした)平坦面37で形成されている。これにより、レール部40上において複数の植物保持具3を密着して一列に並べた状態で一方の端部から全体を押し出すよう搬送した場合でも、隣り合う植物保持具3の間における乗り上げや位置ずれを抑えて直列の整列状態を維持したまま押し出し推力を確実に伝達できる。また、そのような整列状態における植物保持具3どうしの間の密着性が向上することで、上方に位置する光源15から下方に位置する水槽部47内部への遮光性も向上するため、水槽部47中の培養液48におけるアオコ等の発生を抑制することが出来る。 In addition, particularly in this embodiment, the main body portion 31 of the plant holder 3 is formed with flat surfaces 37 perpendicular to the conveying direction (with the conveying direction as the normal direction) at both ends in the conveying direction. . As a result, even when a plurality of plant holders 3 are closely arranged in a row on the rail portion 40 and transported so as to push out the entirety from one end portion, it is possible to ride on or position between the adjacent plant holders 3 . Pushing thrust can be reliably transmitted while maintaining a serially aligned state by suppressing deviation. Further, by improving the adhesion between the plant holders 3 in such an aligned state, the light shielding property from the light source 15 positioned above to the inside of the water tank part 47 positioned below is also improved. The growth of blue-green algae and the like in the culture solution 48 in 47 can be suppressed.

なお、本体部31における搬送方向の両端部はそれぞれ上述した平坦面37に限られず、図14に示すように互いに嵌合可能な組合せの凸形状部と凹形状部を各端部に形成してもよい。例えば図14(a)に示すように、1つの植物保持具3において搬送方向の前方側の端部に矩形の凸形状部37aを形成し、後方側の端部に矩形の凹形状部37bを形成してもよい。これにより、すでに整列した植物保持具3の列に新たな植物保持具3を押し込んで並べた場合に、押し込む側の凸形状部37aが押し込まれる側の凹形状部37bに嵌合して植物保持具3どうしがより確実に連結できる。また、例えば図14(b)に示すように、山形の凸形状部37cと凹形状部37dの組合せで形成してもよく、この場合も植物保持具3どうしの連結が確実となる。なお、搬送方向に対する凸形状部と凹形状部の位置は逆でもよく、また凸形状部と凹形状部は互いに嵌合可能であれば上記の矩形や山形以外の他の形状で形成されてもよい。 Both ends of the main body 31 in the conveying direction are not limited to the flat surfaces 37 described above, and as shown in FIG. good too. For example, as shown in FIG. 14(a), one plant holder 3 has a rectangular convex portion 37a formed at the forward end in the conveying direction and a rectangular concave portion 37b formed at the rear end. may be formed. As a result, when a new plant holder 3 is pushed into the row of already aligned plant holders 3 and arranged, the convex portion 37a on the pushed side fits into the concave portion 37b on the pushed side to hold the plant. The tools 3 can be connected more reliably. Alternatively, as shown in FIG. 14(b), for example, it may be formed by a combination of a mountain-shaped convex portion 37c and a concave portion 37d. In addition, the positions of the convex portion and the concave portion with respect to the conveying direction may be reversed, and the convex portion and the concave portion may be formed in a shape other than the rectangular or chevron as long as they can be fitted to each other. good.

なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。 In addition, in the above description, when there are descriptions such as “perpendicular”, “parallel”, “planar”, etc., these descriptions do not have a strict meaning. In other words, "perpendicular," "parallel," and "flat" mean "substantially perpendicular," "substantially parallel," and "substantially flat," with allowance for design and manufacturing tolerances and errors. .

また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさが「同一」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「等しい」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。 In addition, in the above description, descriptions such as "the same", "equal", and "different" regarding external dimensions and sizes are not strictly defined. That is, the terms "same", "equal", and "different" mean "substantially the same", "substantially equal", and "substantially different", with allowance for design and manufacturing tolerances and errors. .

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。 In addition to the methods already described above, the methods according to the above-described embodiments and modifications may be appropriately combined and used.

その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。 In addition, although not exemplified one by one, the above-described embodiment and each modified example can be implemented with various modifications within the scope not departing from the spirit thereof.

1 植物栽培システム
2 植物
3 植物保持具
4 レール
5 積層栽培棚
5a 栽培棚
6 搬送ロボット
7 搬入コンベア
8 搬出コンベア
15 光源
21 ハンド
31 本体部
32 保持筒部
33 誘導テーパ部
34 ガイド板部
35 支持部
36 最大幅方向寸法部
37 平坦面
38 保持具支持面
39 内径部
39a 上端開口部
39b 直筒部
39c 小径部(小口部)
39d 下端開口部
39e 面取り部
40 レール部
45 レール支持面
47 水槽部
47c 水槽壁部(堰部)
48 培養液
50 培地
1 Plant Cultivation System 2 Plant 3 Plant Holder 4 Rail 5 Laminated Cultivation Shelf 5a Cultivation Shelf 6 Transport Robot 7 Carry-In Conveyor 8 Carry-Out Conveyor 15 Light Source 21 Hand 31 Body Part 32 Holding Cylinder Part 33 Guide Taper Part 34 Guide Plate Part 35 Support Part 36 Maximum width dimension portion 37 Flat surface 38 Holder support surface 39 Inner diameter portion 39a Upper end opening portion 39b Straight tube portion 39c Small diameter portion (small mouth portion)
39d lower end opening 39e chamfered portion 40 rail portion 45 rail support surface 47 water tank portion 47c water tank wall portion (weir portion)
48 culture medium 50 medium

Claims (3)

栽培対象の植物を保持する植物保持具と、
複数の前記植物保持具を支持する支持部と、
前記支持部の下方に配置され、内部に培養液が貯留される水槽部と、
前記水槽部に設けられ、前記培養液が前記水槽部の外部に排出される際に乗り越える堰部と、
を有し、
前記植物保持具は、
下端部の高さが、前記堰部の上端部の高さ以上で、且つ、当該堰部の上端部の高さに前記培養液の表面張力による上昇寸法を加えた前記培養液の水位以下となるように、前記支持部に支持されている、
ことを特徴とする植物栽培システム。
a plant holder for holding a plant to be cultivated;
a support portion that supports the plurality of plant holders;
a water tank portion disposed below the support portion and in which a culture solution is stored;
a weir portion provided in the water tank portion and over which the culture solution is discharged when the culture solution is discharged to the outside of the water tank portion;
has
The plant holder is
The height of the lower end is equal to or higher than the height of the upper end of the weir and equal to or lower than the water level of the culture solution obtained by adding the height of the upper end of the weir to the height of the upper end of the weir due to the surface tension of the culture solution. is supported by the support so that
A plant cultivation system characterized by:
前記支持部は、
前記植物保持具を搬送方向に沿って移動可能に支持するレール部である、
ことを特徴とする請求項1に記載の植物栽培システム。
The support part is
A rail portion that supports the plant holder movably along the conveying direction,
The plant cultivation system according to claim 1, characterized by:
栽培対象の植物を保持する植物保持具と、
レール支持面で複数の前記植物保持具を搬送方向に沿って移動可能に支持するよう構成されたレール部と、
前記レール部の下方に配置され、上方が開放されて内部に培養液が貯留される水槽部と、
を有し、
前記植物保持具は、
鉛直方向を軸方向とした内径部で前記植物を保持する保持筒部と、
前記保持筒部を支持する本体部と、
を有し、
前記保持筒部は、
下端開口部が前記本体部を支持する保持具支持面より下方に突出しており、
前記水槽部は、
前記培養液が前記水槽部の外部に排出される際に乗り越える堰部の上辺縁部が、前記植物保持具において前記保持具支持面から下方に向けた前記下端開口部の突出寸法以上、且つ、当該突出寸法と前記培養液において表面張力により水位が上昇する分の水位上昇寸法との合計寸法以下となる高低差で、前記レール支持面から下方に位置するよう配置されている
ことを特徴とする植物栽培システム。
a plant holder for holding a plant to be cultivated;
a rail portion configured to movably support the plurality of plant holders along the transport direction on a rail support surface;
a water tank portion disposed below the rail portion, the upper portion of which is open and the culture solution is stored therein;
has
The plant holder is
a holding tube portion that holds the plant in an inner diameter portion whose axial direction is the vertical direction;
a body portion that supports the holding tube portion;
has
The holding cylinder part
the lower end opening protrudes downward from the holder supporting surface that supports the main body,
The water tank part
The upper edge of the weir over which the culture solution is discharged to the outside of the water tank is greater than or equal to the projecting dimension of the lower end opening directed downward from the support surface of the plant holder, and It is characterized in that it is positioned below the rail support surface with a height difference equal to or less than the total dimension of the projection dimension and the water level rise dimension by which the water level rises due to surface tension in the culture solution. plant cultivation system.
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