JPH0558687B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、帯板状の一対の刃体が重ね合わせ状
態で刃体長手方向に相対移動されて切断作用する
カツタと、柄支持部材とが、捕捉した果菜類の柄
をそれらの間に支持すべく突出される状態とそれ
らの間に果菜類を導入する通路を形成すべく退避
される状態とに切換えられるように、出退揺動自
在に枢着された果菜類収穫用ハンドにおける柄切
断装置に関する。

〔従来の技術〕

かかる果菜類収穫用ハンドにおける柄切断装置
は、柄がカツタから逃げることを柄支持部材にて
阻止させて、柄切断を行えるようにしたものであ
る。

ところで、従来では、第１２図イ，ロ及び第１
３図イ，ロに示すように、柄支持部材２２が、カ
ツタ２１の上側あるいは下側のいずれかに位置す
る１つの柄支持作用部２２ａあるいは２２ｂを備
えるものであつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

カツタにて柄を切断するには、カツタの長手方
向視にて、柄の長手方向とカツタの前後方向とが
直交する状態に維持させる方が、小さな力で良好
な切断を行わせることができるものである。

しかしながら、従来手段では、柄がカツタに対
して傾斜することがあり、切断に大きな力を要す
るばかりでなく、カツタと柄支持部材との間に柄
が入り込んでしまい、切断ミスを生じる虞もあつ
た。

ちなみに、柄支持部材の柄支持作用部をカツタ
の下側に位置させた方が、枝と柄支持部材とで支
持される柄をカツタにて切断できるものとなつ
て、切断ミスを減少できるものであるが、枝から
長く延びている柄を切断する際等においては、切
断ミスを無くすことができないものであつた。

本発明は、上記実状に鑑みて為されたものであ
つて、その目的は、柄を切断に適する姿勢に確実
に支持できるようにする点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による果菜類収穫用ハンドにおける柄切
断装置の特徴構成は、前期柄支持部材が、前記カ
ツタの上側と下側とに位置する２つの柄支持作用
部を備えている点にあり、その作用及び効果は次
の通りである。

〔作用〕

すなわち、柄支持部材にて柄を支持させるに、
カツタの上側と下側とに位置する２つの柄支持作
用部にて柄を支持するが故に、カツタの長手方向
視にて、柄の長手方向とカツタの前後方向とが直
交する状態に確実に維持させることができるので
ある。

〔発明の効果〕

従つて、柄を切断に適する姿勢に確実に支持さ
せることによつて、切断ミスを回避させて、的確
に柄を切断させることができるようになつた。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第９図に示すように、主としてリンゴやミカン
の収穫に利用する果実収穫装置は、ブーム１を昇
降及び旋回自在に車体２に取付け、補助ブーム３
を水平方向に揺動自在にブーム１に取付け、作業
用マニプレータ４を補助ブーム３の先端に取付け
てある。

但し、図中、５はブーム昇降用シリンダ、６は
ブーム旋回用電動モータ、７は補助ブーム揺動用
電動モータである。

前記作業用マニプレータ４は、多関節型の伸縮
アーム８と、そのアーム８の先端部に取付けた収
穫用ハンドＨとからなる。前記伸縮アーム８は、
電動モータ９ａにて縦軸芯Ｘ周りで旋回操作さ
れ、且つ、電動モータ９ｂにて水平軸芯Ｙ周りで
揺動操作されるようになつている。但し、図中９
ｃは、アーム伸縮操作用の電動モータである。

前記収穫用ハンドＨについて説明すれば、第２
図及び第３図に示すように、平面視Ｕ字状の基枠
１０を、伸縮アーム８の先端部にボルト止着し、
その基枠１０の先端部に、捕捉部ケース１１をボ
ルト接続してある。

通気管１２を、前記捕捉部ケース１１における
筒状部１１ａにスライド自在に内嵌支持させ、軟
質ゴム製のバキユームパツド１３を、通気管１２
の先端部に外嵌着し、通気管１２の基部に、通気
用の分岐管１４を外嵌着し、その分岐管１４に、
伸縮自在な蛇腹式ホース１５を接続してあり、そ
して、第１０図に示すように、その蛇腹式ホース
１５を吸気用ポンプ１６に配管接続してある。
又、バキユームパツド１３に果実が吸着したこと
を感知する負圧センサS₁を、前記分岐管１４に付
設してある。

収穫用ハンドＨが収穫対象果実に接近したこと
を検出するフオト式の近接センサS₂を設けてあ
る。つまり、発光部、受光部等を収納するセンサ
本体１７を、通気管１４内に保持させると共に、
そのセンサ本体１７から繰出される投受光用の光
フアイバーケーブル１８を、前記分岐管１４の内
部を通してバキユームパツド１３の内部に延出
し、そして、その延出端を、ホルダ１９にてバキ
ユームパツド１３に支持させてある。

前記バキユームパツド１３に吸着される状態で
捕捉された果実の果梗、いわゆる柄を切断する柄
切断装置を設けてある。

つまり、第７図及び第８図にも示すように、帯
板状で且つ半円弧状の第１刃体２１ａ及び帯板状
で且つ半円弧状の柄支持部材２２夫々の両端を、
同軸芯周りで捕捉部ケース１１に枢着して、第１
刃体２１ａ及び柄支持部材２２夫々を、捕捉した
果菜類の柄をそれらの間で支持すべく突出させる
状態とそれらの間に果菜類を導入する通路を形成
すべく退避させる状態とに切換えるように、出退
揺動できるようにしてある。又、前記第１刃体２
１ａの長手方向にスライド移動して切断作用する
第２刃体２１ｂを、前記第１刃体２１ａにスライ
ド移動自在に連結して、スライド型の柄切断カツ
タ２１を構成してある。そして、第１刃体２１ａ
及び柄支持部材２２を揺動操作する電動モータＭ
を設けると共に、第２刃体２１ｂのスライド駆動
用のエアシリンダ２４を設け、もつて、突出側へ
の揺動、つまり起立作動に伴つて第１刃体２１ａ
と柄支持部材２２との間に柄を支持し、支持した
柄を第２刃体２１ｂの作動により切断するように
してある。

尚、後で詳述するように、第１刃体２１ａ及び
柄支持部材２２を、差動機構２５を介して電動モ
ータＭに連動連結して、第１刃体２１ａ及び柄支
持部材２２のいずれかが先に柄に接当した場合に
おいて、先に接当した第１刃体２１ａあるいは柄
支持部材２２の起立作動を停止させた状態で他方
側の柄支持部材２２あるいは第１刃体２１ａを引
き続き起立作動させることができるようにしてあ
る。つまり、第１刃体２１ａ及び柄支持部材２２
夫々の突出位置を捕捉した果実の柄の位置に合わ
せて自動変更させるようにしてある。

又、起立作動完了検出用のリミツトスイツチ
S₃、及び、引退作動完了検出用のリミツトスイツ
チS₄を、前記差動機構２５の入力ギヤ２６に付設
の突片２７にて操作されるように設けてある。

前記バキユームパツド１３を出退操作するエア
シリンダ２０を、捕捉部ケース１１と通気管１４
との間に介装してある。つまり、バキユームパツ
ド１３を退避位置のカツタ２１よりも対象果実側
に突出させた捕捉位置とその位置よりもカツタ２
５側に後退させた柄切断用位置とに切換えること
ができるようにしてある。

前記捕捉部ケース１１に、ハンド外周部を覆う
半球状で、且つ、網状のカバー体２８が取付けら
れている。そして、第４図にも示すように、この
カバー体２８の前記バキユームパツド１３の吸引
口に対向する箇所に、果実の通過用口２９が形成
されている。又、その通過用口２９の側縁部で且
つカバー体２８の上半側部分に、通過用口２９に
連通させる状態で、柄挿通用のスリツト溝３０が
形成されている。

前記カツタ２１について説明を加えると、第８
図に示すように、各刃体２１ａ，２１ｂの夫々
に、刃縁部Ａ，Ｂを、刃体長手方向に大なる間隔
を隔てて並設させるようにして、カツタ２１に係
入した柄が遊動し易いようにしてあり、又、各刃
縁部Ａ，Ｂは、その基部及び先端部において彎曲
状に形成されている。

前記柄支持部材２２について説明を加えると、
第１図イ，ロにも示すように、カツタ２１の上側
と下側とに位置する２つの柄支持作用部２１ａ，
２１ｂとを備えるように、横断面形状コの字形に
形成されて、柄を切断に適する姿勢に的確に支持
できるようになつている。

第９図に示すように、収穫対象果実を撮像する
撮像手段としてのテレビカメラS₀を、前記伸縮ア
ーム８における基端側アーム８ａの内部に設けて
ある。ちなみに、このテレビカメラS₀の撮像範囲
を、車体２の移動、ブーム１の旋回や昇降、補助
ブーム３の水平揺動、伸縮アーム８の補助ブーム
３に対する旋回や前後揺動によつて設定すること
になる。

第１０図に示すように、マイクロコンピユータ
を用いて構成される制御装置３１に、前記テレビ
カメラS₀の検出情報、負圧センサS₁の検出情報、
近接センサS₂の検出情報、起立作動完了検出用の
リミツトスイツチS₃の検出情報、引退作動完了検
出用のリミツトスイツチS₄の検出情報夫々を入力
し、そして、それら情報、及び、予め記憶させた
情報に基づいて、前記ブーム１の昇降用シリンダ
５の制御弁３２、ブーム１の旋回用モータ６の駆
動用コントローラ３３、補助ブーム３の揺動用モ
ータ７の駆動用コントローラ３４、伸縮アーム８
の旋回用モータ９ａの駆動用コントローラ３５、
前記伸縮アーム８の揺動用電動モータ９ｂの駆動
用コントローラ３６ａ、伸縮アーム８の伸縮用電
動モータ９ｃの駆動用コントローラ３６ｂ、カツ
タ２１及び柄支持部材２２の起状操作用電動モー
タＭの駆動用コントローラ３７、バキユームパツ
ド１３の出退操作用エアシリンダ２０に対する制
御弁３８、カツタ２１の操作用エアシリンダ２４
に対する制御弁３９ａ、並びに、バキユームパツ
ド１３の吸引作動制御用の制御弁３９ｂの夫々
に、作動指令を出力して、前記収穫用ハンドＨを
収穫対象果実に誘導すること、及び、果実を収穫
すること、夫々を自動的に行わせるようにしてあ
る。

つまり、前記制御装置３１にて、前記バキユー
ムパツド１３の吸引口を収穫対象果実側に向ける
状態で前記収穫用ハンドＨを対象果実に向けて誘
導するハンド誘導手段、及び、誘導した収穫用ハ
ンドＨを自動的に作動させて収穫対象果実の果梗
を切断して収穫するハンド駆動手段の夫々を構成
してある。

次に、第１１図に示すフローチヤートに基づい
て、上記各手段について説明する。

つまり、前記ビデオカメラS₀により収穫対象果
実の位置する範囲の画像を取り込み、枝や葉等の
背景を除去して対象となる果実のみに対応した画
像情報を抽出すべく画像処理を行い、その抽出果
実の位置する方向を演算する。

次に、その演算された方向に基づいて、前記バ
キユームパツド１３の吸引口が収穫対象果実側に
向かう状態を維持しながら前記伸縮アーム８を伸
縮作動させて、収穫用ハンドＨを対象果実に向け
てアプローチさせる。

このアプローチ作動後、前記近接センサS₂の検
出情報に基づいて、ハンドＨが収穫対象果実に対
して設定距離内に接近したことを判別すると、前
記バキユームパツド１３の吸引作動が開始され
る。但し、アプローチ距離が設定値以上になつて
も前記近接センサS₂が作動しない場合は、前記伸
縮アーム８が短縮され、収穫用ハンドＨをアプロ
ーチ開始位置まで戻してアプローチを停止する。

前記バキユームパツド１３の吸引作動後に、収
穫用ハンドＨを設定距離（例えば、30〜50mm）だ
け収穫対象果実側へ前進移動させ、前記負圧セン
サS₁の検出情報に基づいて対象果実を吸着したか
否かを判別し、所望通り吸着している場合は、バ
キユームパツド１３を引退作動させ、それと同時
に収穫用ハンドＨをバキユームパツド１３の出退
方向に沿つて前進移動させて収穫対象果実を前記
カバー体２８の内部に取り込みながらカツタ２１
の作動範囲に移動させる。但し、前記負圧センサ
S₁が作動しない場合は、収穫不能であると判断し
て前記バキユームパツド１３を突出させると共
に、その吸引作動を停止させ、前記伸縮アーム８
を短縮して、収穫用ハンドＨをアプローチ開始位
置まで戻す。

そして、収穫用ハンドＨ内に収穫対象果実を取
り込んだ後、前記カツタ２１及び柄支持部材２２
を前方側に向けて起立作動させると共に、前記起
立作動完了検出用スイツチS₃の検出情報に基づい
て、その起立作動が完了したか否かを判別する。
この起立作動が完了している場合は、前記バキユ
ームパツド１３の吸引作動を停止させると共に、
その状態で収穫用ハンドＨを後退させて、柄の基
部側にカツタ２１を位置させるようにした後、カ
ツタ２１を作動させて柄を切断する。切断後は直
ちにバキユームパツド１３の吸引作動を開始して
柄切断後の果実を再度吸着し、その後、カツタ２
１及び柄支持部材２２を前記引退作動完了検出用
スイツチS₄が作動するまで倒伏作動させる。引続
いて、前記伸縮アーム８を短縮して、収穫用ハン
ドＨをアプローチ開始位置まで戻すと共に、バキ
ユームパツド１３を突出させると共に、その吸引
作動を停止させて、一つの果実に対する収穫作動
を終了する。但し、前記起立作動完了検出用スイ
ツチS₃が作動せず起立作動が完了しない場合は、
枝等の他物が挾み込まれる等のトラブル発生であ
ると判断させて、カツタ２１及び柄支持部材２２
を前記引退作動完了検出用スイツチS₄が作動する
まで倒伏作動させて、前記バキユームパツド１３
の吸引中止同様に前記伸縮アーム８を短縮して、
収穫用ハンドＨをアプローチ開始位置まで戻して
収穫作動を中止する。

尚、上述の如く収穫対象果実の位置する方向を
演算するに、一回の撮像情報に基づいて複数個の
果実が抽出された場合には、例えば下方側の果実
から上方側に果実を順番に収穫したり、最も大き
く見える果実つまり収穫用ハンドＨに対して最も
近い位置にある果実から順番に収穫する等の順序
で作業を続行させることになる。従つて、一個の
果実に対する収穫作動が完了する毎に未収穫果実
の存否を判別し、撮像範囲に一個の果実も抽出で
きなくなるまで、上述した収穫作動を繰り返すこ
ととなる。

前記柄切断カツタ２１の構成、第１刃体２１ａ
及び柄支持部材２２に対する揺動操作機構Ｋにつ
いて説明を加える。

第５図乃至第７図に示すように、柄支持部材２
２の一端部が外嵌着される支持ピン４０に、第１
入力用ピニオン４１を取付け、その入力用ピニオ
ン４１に咬合する第１ラツク４２を設けてある。
前記支持ピン４０に相対回転自在に外嵌される筒
部材４３に、カツタ２１における第１刃体２１ａ
の一端部を外嵌着し、前記筒部材４３に第２入力
用ピニオン４４を外嵌着すると共に、そのピニオ
ン４４に咬合する第２ラツク４５を設けてある。
そして、前記柄支持部材２２側の第１ラツク４２
が咬合する第１出力用ピニオン４６、及び、前記
カツタ２１側の第２ラツク４５が咬合する第２出
力用ピニオン４７の夫々を、前記差動機構２５に
備えさせるようにしてある。

つまり、前記差動機構２５の入力ギヤ２６と一
体回転するデフケース４８を設け、そのケース４
８に支承した遊転ベベルギヤ４９に咬合する一対
の第１及び第２出力用ベベルギヤ５０，５１を設
け、第１出力用ベベルギヤ５０が外嵌着され、且
つ、第２出力用ベベルギヤ５１が相対回転自在に
外嵌される支軸５２に、前記第１出力用ピニオン
４６を外嵌着し、前記第２出力用ベベルギヤ５１
に、第２出力用ピニオン４７を外嵌着してある。

前記カツタ２１を構成するに、円弧状で且つ帯
板状の一対の刃体２１ａ，２１ｂを、ピン５３と
長孔５４とを用いて、刃体長手方向に相対スライ
ド自在に連結してあり、そして、各刃体２１ａ，
２１ｂの夫々に、刃体長手方向に沿つて刃部を並
設してある。

前記柄支持部材２２の他端部が相対回転自在に
外嵌される支持ピン５５に、カツタ駆動用ピニオ
ン５６を外嵌着してある。

そして、前記第１刃体２１ａを、前記ピニオン
５６に相対回転自在に外嵌させると共に、第２刃
体２１ｂの端部に、前記ピニオン５６に咬合自在
で且つ刃体長手方向に歯部を並べたギヤ５７を設
けてある。

さらに、前記ピニオン５６は、第１刃体２１ａ
の揺動軸芯を中心とする円周に沿つて歯部を備え
るものであり、そして、ピニオン５６に咬合する
ラツク５８を設けると共に、そのラツク５８をス
ライド駆動するカツタ操作用シリンダ２５を、ス
ライド駆動時のみラツク５８に接当して押し操作
するように、前記ラツク５８と分離させて設けて
ある。但し、ラツク５８をシリンダ２５にて一方
側にのみ押し操作するものであるため、前記ラツ
ク５８を復帰移動させる引張りスプリング５９を
設けてある。

尚、ラツク５８をスプリング５９にて付勢する
ことによつて、ピニオン５６も付勢されるものと
なるが、その付勢方向がカツタ２１の突出に伴い
回転させるべき方向と一致しているため、カツタ
突出に伴つてギヤ５７とピニオン５６とを所望通
り一体回転させることができるものである。

〔別実施例〕

本考案を実施するに、収穫用ハンドＨの具体構
成、収穫用ハンドＨを誘導するために備えさせる
伸縮アーム８の具体構成等、各部の構成は各種変
更できる。

又、上記実施例では果実を収穫する場合につい
て例示したが、トマト等の野菜の収穫にも適用で
きるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る果菜類収穫用ハンドにおけ
る柄切断装置の実施例を示し、第１図は柄切断状
態を示す概略側面図、第２図は収穫用ハンドの切
欠き側面図、第３図は収穫用ハンドの切欠き底面
図、第４図はカバー体の正面図、第５図及び第６
図は揺動操作構成を示す切欠き正面図と切欠き背
面図、第７図はカツタのスライド駆動構成を示す
概略側面図、第８図はカツタの展開平面図、第９
図は果実収穫機の側面図、第１０図は制御構成を
示すブロツク図、第１１図は制御作動を示すフロ
ーチヤートである。第１２図イ，ロ及び第１３図
イ，ロは従来例を示す側面図である。 ２１……カツタ、２１ａ，２１ｂ……刃体、２
２……柄支持部材、２２ａ，２２ｂ……柄支持作
用部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 帯板状の一対の刃体２１ａ，２１ｂが重ね合
   わせ状態で刃体長手方向に相対移動されて切断作
   用するカツタ２１と、柄支持部材２２とが、捕捉
   した果菜類の柄をそれらの間に支持すべく突出さ
   れる状態とそれらの間に果菜類を導入する通路を
   形成すべく退避される状態とに切換えられるよう
   に、出退揺動自在に枢着された果菜類収穫用ハン
   ドにおける柄切断装置であつて、前記柄支持部材
   ２２が、前記カツタ２１の上側と下側とに位置す
   る２つの柄支持作用部２１ａ，２１ｂを備えてい
   る果菜類収穫用ハンドにおける柄切断装置。 ２ 前記カツタ２１及び前記柄支持部材２２が、
   捕捉した果菜類の柄の位置に合わせて突出位置を
   変更するように、揺動されるように構成されてい
   る特許請求の範囲第１項に記載の果菜類収穫用ハ
   ンドにおける柄切断装置。