JP7311145B2 - 刈取装置 - Google Patents

Description

本発明は、刈取装置に関する。

近年、屋内等のコントロールされた環境下に植物を育成する植物工場が発展を遂げており、安全で安定的な食料の供給、環境の保全が期待されている。植物工場において利用される各種装置も更なる発展、改良が期待されている。

一般的に植物工場においては、苗が栽培用パネル等の保持材に移植され、苗を育成することにより得られた収穫物を保持材から刈り取ることにより収穫が行われる。この刈取作業は負担の大きな作業であるため、省力化するための技術が提案されている。

特許文献１は植物の収穫を機能的に行う収穫機を開示している。収穫機は、栽培対象の植物を保持する植物保持カートリッジを搬送可能に支持しつつ上下配置を略反転させるよう案内する反転搬送レールと、反転搬送レールに支持された植物保持カートリッジを搬送するように構成された搬送部と、上下配置を略反転された状態の植物の植物保持カートリッジより下方部分を切断するように構成された切断部と、を有している。反転搬送レールは、略下方側へ略円弧形状で折り返す形状の折り返し部を有し、搬送部は、植物保持カートリッジに係止可能な係止部をその軸周りの外周部分に有している。

特許文献２は果柄を果実（蔕）近傍で容易に切断し、除去する果柄除去装置を開示している。果柄除去装置は、イチゴの果柄を切断する一対のフィンガを有する切断機構と、一対のフィンガの間に果柄が位置するようにイチゴが位置決めされた状態でイチゴと一対のフィンガとの間に配置されて、イチゴが一対のフィンガの間に侵入するのを抑制するカバーと、イチゴとカバーの接近方向への相対移動により、イチゴとカバーとが接触したことを検出する第１の光電センサと、第１の光電センサによる検出結果に基づいて切断機構による果柄の切断を行う制御装置と、を備える。

特開２０１６－０２１９４４号公報 特開２０１３－１７６３２８号公報

上述したような収穫のための装置は、一般的に構造及び動作が複雑であり、装置の製造コスト及び植物の育成コストの上昇等を招くおそれがある。特に特許文献１の収穫機は装置の構造及び動作が複雑であるとともに、設置のために大きなスペースを要する。また、特許文献２の果柄除去装置は、果柄の除去に専ら利用される装置であり、収穫物を保持材から除去する作業には必ずしも適したものではなく、一度に複数の収穫物を得ることも難しいため、作業効率の向上が得られ難い可能性がある。

本発明は、簡易な構成でありながら、効率的に植物を収穫するのに寄与し得る技術に関する。

本発明の一態様は、保持材に保持された植物体を刈り取る刈取装置であって、保持材を所定の位置に固定する固定部材と、前記保持材に保持された複数の植物体を、前記所定の位置において一度に切断可能な切断刃と、を備え、前記切断刃は、前記保持材から伸びた植物体の根元である植物体根元部に接近可能であり、前記切断刃が、複数の植物体各々の植物体根元部を通過して切断することにより、一度に複数の植物体を前記保持材から刈り取り可能である。

本発明の一態様において、前記切断刃は、前記保持材に平行な面上に配置され、当該平行な面に沿って回転可能な複数の回転刃部と、複数の回転刃部を連結する連結部と、を含み、前記連結部が移動することにより、複数の回転刃部各々が前記植物体根元部の各々を通過し、当該植物体根元部を切断する。

本発明の一態様において、前記固定部材に取り付けられ、前記回転刃部と前記連結部を覆う切断刃カバーを更に備え、前記切断刃カバーには複数のガイドスロットが設けられ、
前記保持材を前記所定の位置まで移動させる際に、前記植物体の主要部分が前記切断刃カバーの外側を移動し、かつ前記植物体根元部の各々が前記ガイドスロットに沿って案内可能である。

本発明の一態様において、前記切断刃カバーから前記連結部の一部が突出するとともに、当該連結部の突出部分には、人が把持可能であって、当該連結部を前記切断刃カバーから出し入れするための可動ハンドルが設けられる。

本発明の一態様において、前記切断刃は所定の回転体に掛け回された無端状の無端ベルト状刃であり、当該無端ベルト状刃は複数の植物体の配列方向に沿って駆動し、前記無端ベルト状刃の駆動方向に対し垂直な方向に沿って、当該無端ベルト状刃が前記保持材に対し相対的に移動することにより複数の植物体根元部を通過し、当該植物体根元部を切断する。

本発明の一態様において、前記所定の回転体を駆動する駆動装置を更に備える。

本発明によれば、切断刃が保持材に保持された複数の植物体を一度の動作で刈り取ることが可能であり、効率的な刈取が可能となる。

図１は、本発明に係る刈取装置の一実施形態の斜視図。 図２は、図１に示した刈取装置の使用状態における斜視図。 図３は、刈取装置における切断装置の部分を拡大した正面図。 図４は、切断装置の把持部を示す図であり、（ａ）把持部の正面図、（ｂ）把持部の側面図。 図５は、刈取りの第１工程を示す図。 図６は、刈取りの第２工程を示す図。 図７は、刈取りの第３工程を示す図。 図８は、刈取りの第４工程を示す図。 図９は、刈取りの第５工程を示す図。 図１０は、他の実施形態の切断装置を備えた刈取装置の斜視図。 図１１は、図１０に示した刈取装置の切断装置の部分を拡大した斜視図。 図１２は、図１０及び図１１に示した切断装置の上面図。

以下、図面を用いて、本発明の刈取装置の具体的な実施の形態について詳述する。

図１は、本発明に係る刈取装置の一実施形態の斜視図を示している。図２は、図１に示した刈取装置の使用状態における斜視図を示す。本実施形態の刈取装置１は、たとえば植物工場などにおいて収穫された植物を最終的に収穫するための装置である。

環境がコントロールされた植物工場などの設備において植物を育成するためには、一般的に、植物の苗を栽培用パネル等の保持材に移植し育成する。収穫可能な状態にまで育成した植物を、保持材から除去することにより収穫が行われる。この除去作業は負担の大きな作業であるが、刈取装置１は当該作業の労力を大幅に削減し得る装置である。

実施形態の刈取装置１は、台座３と、支持部材５と、フレーム７と、車輪９と、支持板１０と、切断装置１００と、を備えている。台座３は刈取装置１の底板を形成し、台座３に略三角形形状の支持部材５を介して、全体の骨格を構成するフレーム２が取り付けられている。車輪９は台座３の下面に取り付けられ、刈取装置１の移動を容易なものとする。支持板１０は、移動可能な状態でフレーム２に取り付けられた平面形状の板であり、後述する栽培用パネルを支持する板である。切断装置１００は、フレーム２の高さ方向の略中央位置に設けられた箱状の部材であり、刈取装置１の要部をなす。切断装置１００の詳細は後述する。図示した刈取装置１の形態はあくまで一例であり、本発明はこのような形態に限定されるものではない。

図１は刈取装置１の未使用の状態における基本構成を示しており、図２は実際の使用状態における構成を示している。植物体（植物、収穫物）Ｐは、栽培用パネル３０に設けられた栽培用穴３２から育成している。栽培用パネル３０は裏側に複数の取付針３１を有しており、取付針３１を支持板１０に刺し込むことにより栽培用パネル３０が支持板１０と一体化される。支持板１０はフレーム７に沿って上下方向に移動可能であるとともに、所定の位置で固定可能であり、フレーム７は、支持板１０を介して栽培用パネル３０を所定の位置に固定する固定部材としての役割も果たす。さらに収穫箱５０が台座３の上に配置され、後述する刈取工程で収穫された植物体Ｐが収穫箱５０の内部に落下する。なお、本明細書における「植物体Ｐ」は、単なる植物、収穫物という意味のみならず、栽培用パネル３０の特定の位置から育成した一つの塊の単位（例えばレタスの一玉など）を指す。

図３は、刈取装置１における切断装置１００の部分を拡大して示す図である。切断装置１００は、フレーム７に取り付けられた切断刃カバー１１０と、切断刃カバー１１０に覆われた切断刃１２０とを備えている。本図においては、見やすさを重視して、図の正面から見て外側の切断刃カバー１１０を二点鎖線で示し、内部の切断刃１２０を実線で示す形式で示している。この図示の仕方は図５～図９においても同じである。

切断刃カバー１１０は、本実施形態においては金属の板材を折り曲げることにより形成されている。切断刃カバー１１０は固定部材であるフレーム７に取り付けられ、切断刃１２０を覆っている。さらに切断刃カバー１１０には、縦方向に延びた複数のガイドスロット１１３が形成されている。複数のガイドスロット１１３は、後述するように栽培用パネル３０の植物体Ｐの各々に対応する位置に設けられており、栽培用パネル３０が下方向に移動した際に植物体Ｐを案内することが可能である。

本実施形態においては、切断刃カバーに覆われた切断刃１２０は人の手によって移動可能である。切断刃１２０は、連結部１２６によって連結された複数の回転刃部１２４（本例では４つ）を備えている。回転刃部１２４の数は、栽培用パネル３０の横方向に配置された植物体Ｐの数（本例では４つ）に一致している。回転刃部１２４は、連結部１２６から上方向に延設された複数の延設部１２２の各々の先端に、回転ピン１２３によって回転可能に取り付けられている。回転刃部１２４は、保持材である栽培用パネル３０に平行な面上に配置され、当該平行な面に沿って回転可能な円形の刃である。連結部１２６が人の手によって移動することにより、回転刃部１２４が植物体Ｐを栽培用パネル３０から切り離すことができる。

図４は、切断装置１００の把持部を示す図である。把持部は切断刃カバー１１０に設けられた固定ハンドル１１２と、切断刃１２０の連結部１２６の先端に設けられた可動ハンドル１２１とから構成される。連結部１２６の一部が、切断刃カバー１１０の開口部１１０ａ（図１及び図２参照）から突出し、連結部１２６の突出部分に可動ハンドル１２１が設けられている。可動ハンドル１２１は人が把持可能であり、刈取装置１を操作する人（操作者）は、固定ハンドル１１２を握って刈取装置１を固定しつつ、可動ハンドル１２１を把持して切断刃１２０を左右の水平方向に動かすことができる。この結果、連結部１２６を切断刃カバー１１０から出し入れすることができる。

図５～図９は、実施形態の刈取装置１により植物体Ｐを刈り取る一連の刈取工程を示している。図５は刈取りの第１工程を示す。第１工程は準備工程ともいうべきもので、操作者が、切断装置１００から離れた支持板１０に栽培用パネル３０を取り付ける工程である。栽培用パネル３０は切断装置１００から離れた位置（本例では切断装置の上の位置）に位置している。

図６は刈取りの第２工程を示す。図５の状態から操作者の手などにより栽培用パネル３０を下側に押すと（図５の矢印Ａ方向）、栽培用パネル３０は支持板１０とともに、フレーム７に沿って移動する。ここで、植物体Ｐは栽培用パネル３０から伸びており、栽培用パネル３０との接続部分であるその根元は植物体根元部Ｒとして定義されるが、切断刃カバー１１０には植物体根元部Ｒに対応する位置に複数のガイドスロット１１３が形成されている。よって、栽培用パネル３０が、切断装置１００が固定された所定の位置まで移動する際に、植物体Ｐの主要部分（植物体根元部Ｒより上の部分）は切断刃カバー１１０の外側、本図では手前側を移動する。尚、本図では見やすさを重視して、下２段の植物体Ｐは２点鎖線で示されているが、実際は切断刃カバー１１０の手前にある。一方、植物体根元部Ｒはガイドスロット１１３によって案内されながら、切断刃カバー１１０の内側を移動する。この結果、複数の回転刃部１２４の各々は、対応する植物体Ｐの植物体根元部Ｒに隣接して配置される。

図７は刈取りの第３工程を示す。図６の状態から操作者が、一方の手で固定ハンドル１１２を握って刈取装置１、切断装置１００を固定しつつ、他方の手で可動ハンドル１２１を把持して切断刃１２０を水平方向に動かし（図６の矢印Ｂ方向）、切断刃１２０を切断刃カバー１１０から引き出す。こうして、切断刃１２０、特に連結部１２５が移動し、この移動につられて複数の回転刃部１２４の各々が、植物体根元部Ｒの各々を通過し、当該植物体根元部Ｒを切断する。こうして、最下段の植物体Ｐは刈り取られ、収穫箱５０の中へ落下する。

図８は刈取りの第４工程を示す。図７の状態から操作者が、一方の手で固定ハンドル１１２を握って刈取装置１、切断装置１００を固定しつつ、他方の手で可動ハンドル１２１を把持して切断刃１２０を水平方向に動かし（図７の矢印Ｃ方向）、切断刃１２０を切断刃カバー１１０へ押し戻す。こうして、切断刃１２０は図５、図６で示した位置に戻る。

図９は刈取りの第５工程を示す。図８の状態から操作者の手などにより栽培用パネル３０を下側に押すと（図８の矢印Ｄ方向）、栽培用パネル３０は支持板１０とともに、フレーム７に沿って移動し、図６で示した状態と同じ状態になる。これ以降、第１工程以降の工程を繰り返すことができ、植物体Ｐを効率的に栽培用パネル３０から刈り取ることができる。

なお、本実施形態では、隣接した延設部１２２の長さが異なっており、隣接した回転刃部１２４の高さ方向の位置が異なっている。この形態は、栽培用パネル３０において隣接した植物体Ｐの位置がずれていることに由来しているが、必須の構成ではない。

本実施形態では、フレーム７が保持材である栽培用パネル３０と切断装置１００を所定の位置に固定する固定部材の役割を果たすとともに、栽培用パネル３０を所定の位置まで導く役割を果たす。このような機能を満たすにあたって、フレーム７は必須ではなく、他の部材によって、栽培用パネル３０を移動及び固定してもよい。

また、本実施形態では切断刃１２０を人の手で動かす構成を採っているが、モーター等の移動装置を利用して動かしてもよい。栽培用パネル３０の上下方向の移動も人の手ではなく、移動装置を利用することができる。また、切断刃１２０の形態も特に限定されないが、回転刃部１２４のように一つの植物体Ｐを刈り取る部材が設けられる場合、一度の動作で複数の植物体Ｐを効率的に刈り取ることが可能な構成にすることが望ましい。切断刃カバー１１０も必須の構成ではないが、切断刃１２０、特に回転刃部１２４を覆うことにより安全性を高めることができる。

図１０～図１２は、他の実施形態の切断装置２００を備えた刈取装置１を示す。本実施形態の切断装置２００は、図１～図９の切断装置１００と異なり、切断刃として無端状の無端ベルト状刃を用いるものである。

すなわち切断装置２００は、枠体２１０と、一組の回転体２２１と、無端ベルト状刃２２５と、駆動装置２１５と、を備える。枠体２１０は平面視で矩形状であり、図示せぬ移動装置の作用により、フレーム７に沿って上下方向に移動可能であるとともに（図１０の矢印Ｅ）、所定位置で固定可能である。回転体２２１は回転可能な円形上の板であり、その周囲には無端ベルト状刃２２５が掛け回される。駆動装置２１５は一般的なモーター等により構成され、回転体２２１を駆動する。

すなわち、本実施形態おいて切断刃は回転体２２１に掛け回された無端状の無端ベルト状刃２２５であり、駆動装置２１５が一組の回転体２２１の一方を回転駆動させることにより、無端ベルト状刃２２５は複数の植物体Ｐの配列方向に沿って駆動する（方向は図１０の矢印Ｆまたは矢印Ｇ）。そして、無端ベルト状刃２２５の駆動方向に対し垂直な方向に沿って、無端ベルト状刃２２５を複数の植物体根元部Ｒを通過するように移動させて植物体根元部Ｒを切断する。

本実施形態では、切断装置２００がフレーム７に沿って移動可能であるが、切断装置２００がフレーム７の所定の位置に固定され、栽培用パネル３０を人の手や移動装置により、フレーム７に沿って上下方向に移動させてもよい。すなわち、無端ベルト状刃２２５の駆動方向に対し垂直な方向に沿って、無端ベルト状刃２２５が栽培用パネル３０に対し相対的に移動することにより複数の植物体根元部Ｒを通過し、植物体根元部Ｒを切断すればよい。

本発明の刈取装置１は簡易な構成であって大きなスペースを要するものではないが、切断刃の作用により人の労力を大幅に削減することができ、低コストかつ効率的に植物を刈取って収穫することが可能となる。対象となる植物体は特に限定されず、根菜類、葉茎菜類、果菜類、果実的野菜等が対象となり、いわゆる野菜に限定されずに果実も含まれ得る。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本発明によれば、切断刃が保持材に保持された複数の植物体を一度の動作で刈り取ることが可能であり、効率的な刈取が可能となるため、刈取装置の利用が促進される。

１ 刈取装置
３ 台座
５ 支持部材
７ フレーム（固定部材）
９ 車輪
１０ 支持板
３０ 栽培用パネル（保持材）
３１ 取付針
３２ 栽培用穴
５０ 収穫箱
１００ 切断装置
１１０ 切断刃カバー
１１２ 固定ハンドル
１１３ ガイドスロット
１２０ 切断刃
１２１ 可動ハンドル
１２２ 延設部
１２３ 回転ピン
１２４ 回転刃部
１２６ 連結部
２００ 切断装置
２１０ 枠体
２１５ 駆動装置
２２１ 回転体
２２５ 無端ベルト状刃（切断刃）
Ｐ 植物体（植物、収穫物）
Ｒ 植物体根元部

Claims (3)

1. 保持材に保持された植物体を刈り取る刈取装置であって、
   保持材を所定の位置に固定する固定部材と、
   前記保持材に保持された複数の植物体を、前記所定の位置において一度に切断可能な切断刃と、を備え、
   前記切断刃は、前記保持材から伸びた植物体の根元である植物体根元部に接近可能であり、
   前記切断刃が、複数の植物体各々の植物体根元部を通過して切断することにより、一度に複数の植物体を前記保持材から刈り取り可能であり、
   前記切断刃は、前記保持材に平行な面上に配置され、当該平行な面に沿って回転可能な複数の回転刃部と、
   複数の回転刃部を連結する連結部と、を含み、
   前記連結部が移動することにより、複数の回転刃部各々が前記植物体根元部の各々を通過し、当該植物体根元部を切断する、
   刈取装置。
2. 請求項１に記載の刈取装置であって、
   前記固定部材に取り付けられ、前記回転刃部と前記連結部を覆う切断刃カバーを更に備え、
   前記切断刃カバーには複数のガイドスロットが設けられ、
   前記保持材を前記所定の位置まで移動させる際に、前記植物体の主要部分が前記切断刃カバーの外側を移動し、かつ前記植物体根元部の各々が前記ガイドスロットに沿って案内可能である、
   刈取装置。
3. 請求項２に記載の刈取装置であって、
   前記切断刃カバーから前記連結部の一部が突出するとともに、当該連結部の突出部分には、人が把持可能であって、当該連結部を前記切断刃カバーから出し入れするための可動ハンドルが設けられる、
   刈取装置。

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