JPH10178862A - 植物の自動切断方法とそれに使用される自動切断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャベツ等の植物を自動的に切断することが
困難であった。 【解決手段】 長手方向両側が支持され且つたるんでい
る線材１に張力を付与して同線材１に張りをもたせ、そ
のとき同線材１を畑に生えている植物２の地面より上部
に押し当てて同植物２を切断する。或いは、長手方向両
側が支持され且つ張っている線材１を引いて離すことに
より同線材１を元の張っている状態に戻し、その戻る線
材１を畑に生えている植物２の地面より上部に押し当て
て同植物２を切断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はキャベツ、レタス、
白菜等の畑に生える植物を始めとする各種植物を人に代
わって自動的に刈り取る（切断）することができる植物
の自動切断方法とそれに使用される自動切断装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】キャベツ等の植物はカットする部分の茎
が地表からほんの僅かしか出ておらず、また植物に茎が
残らないように茎の最上部を正確にカットしなければな
らないため、これまで人が手で鎌や包丁等を使って切断
（刈り取り）を行い、収穫していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、背の低いキャ
ベツ等の植物の刈り取りには中腰等の辛い姿勢が要求さ
れるため、長時間の労働は非常に厳しかった。このよう
なことから、従来より、自動切断装置の開発が強く望ま
れていた。このような中、最近は自動切断機械が登場し
はじめているが、地表面すれすれを刃物で切断する方法
が採用されているため、刃が地表の土や小石に当って刃
こぼれすることが多かった。また、地面の高さが不均一
であったり、地面から上方に伸び出して植物の茎の高さ
が不均一であるため所望位置を切断しにくいといった問
題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、刈り取
りの困難なキャベツ等の植物を機械で自動的に、しかも
所望位置で切断することが可能な植物の自動切断方法と
それに用いられる自動切断装置を提供することにある。

【０００５】本発明のうち請求項１記載の植物の自動切
断方法は図３〜６、図８に示すように、長手方向両側が
支持され且つたるんでいる線材１に張力を付与して同線
材１に張りをもたせ、そのとき同線材１を畑に生えてい
る植物２の地面より上部に押し当てて同植物２を切断す
るようにする。

【０００６】本発明のうち請求項２記載の植物の自動切
断方法は図７に示すように、長手方向両側が支持され且
つ張っている線材１を引いて離すことにより同線材１を
元の張っている状態に戻し、その戻る線材１を畑に生え
ている植物２の地面より上部に押し当てて同植物２を切
断する。

【０００７】本発明のうち請求項３記載の植物の自動切
断方法は、線材１を植物２の地面より上部に斜めに押し
当てて、植物２を斜めに切断する。

【０００８】本発明のうち請求項４記載の植物の自動切
断装置は図１、２に示すように、地面を走行可能な走行
車３に取付けられた支持材４と、支持材４間に張った線
材１と、線材１に張りとたるみを与え且つ張りを与えた
線材１を植物２の地面より上部に押し当てて同植物２を
切断可能とする駆動部５を備えたものである。

【０００９】本発明のうち請求項５記載の植物の自動切
断装置は、地面を走行可能な走行車３に取付けられた支
持材４と、支持材４間に張力を付与して張った線材１
と、張っている線材１を引いて離すことにより同線材１
を元の張っている状態に戻すと共に戻る線材１が畑に生
えている植物２の地面より上部に押し当てられて同植物
２を切断可能とする駆動部５を備えたものである。

【００１０】本発明のうち請求項６記載の植物の自動切
断装置は、線材１が支持材４間に斜めに取り付けられ
て、植物２を斜め横方向から刈り取り可能としたもので
ある。

【００１１】本発明のうち請求項７記載の植物の自動切
断装置は、線材１のたるみ時に同線材１を横或は後方に
引いて垂れ下がらないようにし、線材１を一平面内に保
持する保持用ワイヤ６が接続されてなるものである。

【００１２】本発明のうち請求項８記載の植物の自動切
断装置は、支持材４を地面から所定の高さに制御する昇
降装置７を備えたものである。

【００１３】本発明のうち請求項９記載の植物の自動切
断装置は図３に示すように、地表や植物をセンシングし
て昇降装置７の昇降を制御可能なセンサ１１を備えたも
のである。

【００１４】本発明のうち請求項１０記載の植物の自動
切断装置は、線材１で切断された植物２を支持可能な引
受け部８と、切断された植物２を引受け部８に送り出す
送出し手段９を備えているものである。

【００１５】本発明のうち請求項１１記載の植物の自動
切断装置は、引受け部８上の植物２を外部に搬送する搬
送体１０を備えてなるものである。

【００１６】本発明のうち請求項１２記載の植物の自動
切断装置は、線材１がピアノ線等の耐高張力線である。

【００１７】

【発明の実施の形態１】図３は本発明の植物の自動切断
方法の第１の実施の形態である。畑の地表面に沿って移
動可能で、且つ地表面からほんのわずか突き出すキャベ
ツ（植物）２（図１）の茎の部分に差し込み可能な支持
材４（点線で示されている）の２本のフォーク１５間に
細いピアノ線（線材）１を斜めに張り、このピアノ線１
の両端を図４に示す２つのアクチュエータ（駆動部）５
に接続し、ピアノ線１の両端をアクチュエータ５で緊張
し、緩めて、フォーク１５間のピアノ線１に張りとたわ
みを発生させる。アクチュエータ（駆動部）５による緊
張は瞬間的でしかも強力なものとし、たわんだ状態のピ
アノ線１が一瞬にして強い緊張状態に移行されるように
し、ピアノ線１に強力且つ鋭い切断力を発生させる。こ
の場合、アクチュエータ（駆動部）５によるピアノ線１
の引き量と戻し量は大きくとり、たるみの幅（図中の
ｕ）を大きくして、ピアノ線１の振れ幅を大きくし、一
回の振れで広範囲をカットできるようにする。

【００１８】前記フォーク１５間のピアノ線１にはビー
ズ玉のような小孔の開いたリング１６を取り付け、この
リング１６にバネ付きの保持用ワイヤ６を取り付け、こ
の保持用ワイヤ６でピアノ線１をフォーク１５の奥側に
引いて、ピアノ線１のたるむ方向をフォーク１５の奥方
向のみに規制することにより、ピアノ線１の振動面をフ
ォーク１５と平行な平面内（畑の地表面と平行な平面
内）に保持する。これによりキャベツ２の茎が水平にカ
ットされるようになる。この場合、保持用ワイヤ６によ
るピアノ線１を引く位置と引く方向を適切に設定して、
フォーク１５間の中程付近のピアノ線１の振幅を大きく
すると共に、保持用ワイヤ６を止めるリング１６が、ピ
アノ線１がたるんだ状態から緊張状態に移行する際、ピ
アノ線１の中央部から外側に移動（退避）して、リング
１６がキャベツ２に当たらないようにする。前記リング
１６はピアノ線１と滑らかに接触されるものとし、ピア
ノ線１上をスムーズに移動できると共に、ピアノ線１を
傷付けないようにする。

【００１９】アクチュエータ（駆動部）５で強力且つ高
速な揺れが与えられ、ワイヤ６により水平面で振動され
るピアノ線１を支持材４を支持して畑の地表面に沿って
移動し、緊張される途中のピアノ線１をキャベツ２の茎
１部分に押し当てると、同キャベツ２の茎がピアノ線１
で瞬時にカットされ、キャベツ２が切断される。さらに
この際、支持材４により支持されるピアノ線１の高さを
キャベツ２の茎の最も上の所に来るように高さ制御し、
切断されたキャベツ２に茎の部分が残らないようにす
る。

【００２０】畑に植えられたキャベツ２を連続して刈り
取るためには、アクチュエータ５でピアノ線１に張りと
たるみを繰り返し与え、ピアノ線１が緊張される度にキ
ャベツ２が刈り取られるようにする。また、キャベツ２
が必ずしも等間隔に植えられていないときは、フォーク
１５間にいつキャベツ２が入ってきてもこれをカットで
きるようにするため、単位時間当たりのピアノ線１の張
りとたるみの回数を多くするか、或いはフォーク１５間
にキャベツ２が入るタイミングを別途センサ等で検知し
て、随時、適切なタイミングでピアノ線１が緊張される
ようにする。

【００２１】また、畑のように凹凸のある所に植えられ
ているキャベツ２の茎上部を正確にカットできるように
するため、ピアノ線１を取り付ける支持材４は畑の表面
から常に一定の高さに保持されるようにする。例えば、
支持材４の下部の地表面と接触される所にセンサ１１
（図３）を設け、地表面から受ける地圧を基に支持材４
の高さを制御することや、光学センサ等で支持材４と地
表面との距離を測定し、これを基に支持材４の高さを制
御すること等が可能である。

【００２２】

【発明の実施の形態２】前記支持材４のピアノ線１は図
５に示すように、一端をフォーク１５の先端に固定し、
他端をアクチュエータ５に接続して、ピアノ線１の片端
だけを引いたり緩めたりしても良い。但し、この場合
は、単一のアクチュエータ５によるピアノ線１の引き量
を図４のものの２倍位にしないと、図４のものと同じ量
のカットエリアを確保することができない。

【００２３】

【発明の実施の形態３】前記ピアノ線１を引く保持用ワ
イヤ６は、バネ等を用いる代わりに、図６に示すように
アクチュエータ５と連動して動作するアクチュエータ１
９を利用して、ピアノ線１を引くようにしてもよい。ア
クチュエータ１９はこれを独立して設けず、アクチュエ
ータ５の動力を利用できるような構成にしても良い。

【００２４】

【発明の実施の形態４】前記ピアノ線１は図７に示すよ
うにその一端乃至両端を強力なコイルスプリング１８で
引いて常に強力な緊張状態に保持し、このピアノ線１を
保持用ワイヤ６を介してアクチュエータ１９で引き、ピ
アノ線１を可動するようなことも可能である。

【００２５】前記実施の形態１〜４において、ピアノ線
１を引いたり緩めたりするアクチュエータ５は例えば図
９に示すようなものを採用することができる。これはピ
アノ線１を図中の矢印ｄ方向に引いて緊張させるコイル
スプリング２０と、蝸牛状の回転カム２１と接触されて
矢印ａ−ｂ方向に回動されるプッシュロッド２２からな
るものであり、プッシュロッド２２が回転カム２１によ
り押されて図中の矢印ａ方向に徐々に回動されると、ピ
アノ線１を矢印ｃ方向に押し戻してたるませ、プッシュ
ロッド２２が回転カム２１の段差を落ちて瞬間的に矢印
ｂ方向に戻されると、コイルスプリング２０によりピア
ノ線１が矢印ｄ方向に一気に引かれて、ピアノ線１に瞬
間的で強い張りを実現する。このアクチュエータ５で
は、プッシュロッド２２の回転軸２３を回転カム２１側
に片寄らせることにより、回転カム２１の小さな偏心量
でプッシュロッド２２の他端を大きく可動させることが
でき、ピアノ線１に大きな偏位を発生させることができ
る。

【００２６】

【発明の実施の形態５】前記ピアノ線１は図８に示した
２本のクロスさせたロッド２４、２５により張りとたる
みを与えることもできる。この場合、クロスさせたロッ
ド２４、２５の長く突き出した先端間にピアノ線１を取
り付け、短い方の先端間にコイルスプリング２６と回転
カム２７からなる駆動装置を取り付ける。駆動装置のコ
イルスプリング２６はロッド２４、２５の短い方の端間
を押し広げるようにして、ピアノ線１に張りを与えさ
せ、蝸牛状の回転カム２７は、ロッド２４を図中の矢印
ａ−ｂ方向に回動して、ロッド２４、２５間のピアノ線
１に比較的緩やかなたるみと瞬間的な張りを与える。

【００２７】以上の実施形態においてピアノ線１は図３
〜８に示されるように、支持材４の進行方向に対して斜
め向きに３０度位の角度を付けて取り付けられている
が、本発明においてその向きは限定されず、任意の所望
の向きに取り付けることができる。

【００２８】ピアノ線１に張りとたるみを与えるアクチ
ュエータ５に関しても、以上説明された機構に限定され
ず、圧搾空気を利用するエアシリンダ、油圧シリンダ、
燃焼ガスの爆発を利用するシリンダ類を用いるもの、電
磁コイルやモータ等を用いるもの等、ピアノ線１を瞬間
的に引くことができる各種装置、機構を利用することが
できる。

【００２９】支持材４の形状も先のフォーク型に限定さ
れず、ピアノ線を両端を支持してこれに張りとたるみを
与えることができ、ピアノ線１で植物をカットすること
ができる各種形状のものを使うことができる。

【００３０】

【発明の実施の形態６】図１、２は先に説明した植物の
自動切断方法を用いた自動切断装置の一例であり、図３
の支持材４をトラクタ、コンバイン等の畑を走行できる
走行車３に取り付けたものである。支持材４は図１、２
に示されるように、走行車３の前面に取り付けた先端ア
ーム３０の先に油圧シリンダ（昇降装置）７を介して取
り付けられ、同油圧シリンダ７により上下方向に昇降可
能としてある。支持材４はフォーク１５の夫々の先端に
ソリのような滑り具３１を取り付けてあり、地表面に沿
って移動されるフォーク１５が地表面に突き刺さらない
ようにしてある。また支持材４の裏面中央部には地表面
と接触されて地表面からの地圧を検出可能なセンサ１１
（図３）を取り付けてあり、このセンサ１１からの情報
で油圧シリンダ７が制御されて、支持材４が地表面すれ
すれの高さを移動し、ピアノ線１がキャベツ２の適切な
切断箇所（茎の最上部）を切断できるようにしてある。

【００３１】前記支持材４のフォーク１５は、詳しくは
図１、３に示すように、フォーク内面３２が斜めに傾斜
しており、先端側で緩やかな傾斜が奥に向かって従って
徐々に立ち上がるようにしてある。これにより、フォー
ク１５間に入ってきたキャベツ２の外側の葉がフォーク
１５により傷付けられることなく徐々に立ち上げられ、
倒れていた葉を起こしながらキャベツ２を回収できるよ
うにしてある。

【００３２】図１に示すように支持材４のフォーク１５
間の上方にはピアノ線１で刈り取られたキャベツ２をフ
ォーク１５の奥へと移動させる送出し手段９を架設して
ある。この送出し手段９は回転装置３３で回転される回
転軸３４にフォーク状の押し具３５を２本取り付けたも
のであり、この押し具３５が回転しながらフォーク１５
間のキャベツ２を奥へと押し出すようになっている。押
し具３５は少し湾曲しており、キャベツ２をすくい上げ
るようにして奥へと押し出すことが可能である。

【００３３】支持材４のフォーク１５間の後方にはピア
ノ線１で切断されたキャベツ２を引き受ける引受け部８
を設けてあり、前記送出し手段９で送り出されたキャベ
ツ２がこの上に乗せられる。この引受け部８は上下可動
及び前後傾斜可能であり、キャベツ２が乗せられる際
は、前下がりに傾斜し、キャベツ２が乗せられた後は、
水平になり、その後、後方のベルトコンベア（搬送体）
１０の高さに合わせて上下動してキャベツ２をベルトコ
ンベア１０に引き渡すことができるようになっている。
この引受け部８は上昇した際も、フォーク状の押し具３
５とぶつからないようにスリットが形成されている。

【００３４】ベルトコンベア１０は図２に示すように走
行車３の先端アーム３０に固定的（支持材４と一緒に上
下しない）に取り付けられており、支持材４の後方に、
４つある支持材４をつなぐように配置されて、各支持材
４で刈り取られたキャベツ２を走行車３の側方に設けら
れた回収装置の搬送体３７に搬送できるようにしてあ
る。回収装置は搬送体３７のキャベツ２を走行車３に設
けられた図示されていない保管部へと送り込み、保管す
る。この保管部を走行車３に設けることができない場
合、走行車３に別途保管専用の車両を牽引し、この車両
にキャベツ２を保管させることもできる。前記ベルトコ
ンベア１０は断面Ｖ字型のものであり、丸いキャベツ２
が搬送途中に下に落ちないようにしてある。

【００３５】前記支持材４は上下方向の昇降を可能とし
てあるが、畑の傾斜にも対応できるように前後方向への
傾斜可動も可能にすると良い。

【００３６】

【発明の効果】本発明の植物の自動切断方法によれば次
のような効果がある。 １．ピアノ線等の線材で植物をカットするため、刃こぼ
れの心配がなく、仮に切れても交換にかかる費用はわず
かである。 ２．構造が簡単であり、安価な装置を実現することがで
きる。 ３．カッタ等を用いるのに比べて安全性が高い。

【００３７】本発明の植物の自動切断装置によれば次の
ような効果がある。 １．キャベツ等の植物の収穫を少ない労力で行うことが
できる。 ２．短時間に大量の植物を収穫することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の植物の自動切断装置の実施形態を示し
た斜視図。

【図２】図１の自動切断装置の全体を示した斜視図。

【図３】本発明の植物の自動切断方法の第１の実施形態
を示した斜視図。

【図４】図１の実施形態におけるピアノ線駆動方法の第
１例を示した説明図。

【図５】図１の実施形態におけるピアノ線駆動方法の第
２例を示した説明図。

【図６】図１の実施形態におけるピアノ線駆動方法の第
３例を示した説明図。

【図７】図１の実施形態におけるピアノ線駆動方法の第
４例を示した説明図。

【図８】図１の実施形態におけるピアノ線駆動方法の第
５例を示した説明図。

【図９】図１の実施形態におけるアクチュエータの例を
示した説明図。

【符号の説明】

１ 線材 ２ 植物 ３ 走行車 ４ 支持材 ５ 駆動部 ６ 保持用ワイヤ ７ 昇降装置 ８ 引受け部 ９ 送出し手段 １０ 搬送体 １１ センサ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】長手方向両側が支持され且つたるんでいる
   線材（１）に張力を付与して同線材（１）に張りをもた
   せ、そのとき同線材（１）を畑に生えている植物（２）
   の地面より上部に押し当てて同植物（２）を切断するよ
   うにしたことを特徴とする植物の自動切断方法。
2. 【請求項２】長手方向両側が支持され且つ張っている線
   材（１）を引いて離すことにより同線材（１）を元の張
   っている状態に戻し、その戻る線材（１）を畑に生えて
   いる植物（２）の地面より上部に押し当てて同植物
   （２）を切断するようにしたことを特徴とする植物の自
   動切断方法。
3. 【請求項３】線材（１）を植物（２）の地面より上部に
   斜めに押し当てて、植物（２）を斜めに切断するように
   したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の植物
   の自動切断方法。
4. 【請求項４】地面を走行可能な走行車（３）に取付けら
   れた支持材（４）と、支持材（４）間に張った線材
   （１）と、線材（１）に張りとたるみを与え且つ張りを
   与えた線材（１）を植物（２）の地面より上部に押し当
   てて同植物（２）を切断可能とする駆動部（５）を備え
   たことを特徴とする植物の自動切断装置。
5. 【請求項５】地面を走行可能な走行車（３）に取付けら
   れた支持材（４）と、支持材（４）間に張力を付与して
   張った線材（１）と、張っている線材（１）を引いて離
   すことにより同線材（１）を元の張っている状態に戻す
   と共に戻る線材（１）が畑に生えている植物（２）の地
   面より上部に押し当てられて同植物（２）を切断可能と
   する駆動部（５）を備えたことを特徴とする植物の自動
   切断装置。
6. 【請求項６】線材（１）が支持材（４）間に斜めに取り
   付けられて、植物（２）を斜め横方向から刈り取り可能
   としたことを特徴とする請求項４又は請求項５記載の植
   物の自動切断装置。
7. 【請求項７】線材（１）のたるみ時に同線材（１）を横
   或は後方に引いて垂れ下がらないようにし、線材（１）
   を一平面内に保持する保持用ワイヤ（６）が接続されて
   なることを特徴とする請求項４乃至請求項６記載の夫々
   の植物の自動切断装置。
8. 【請求項８】支持材（４）を地面から所定の高さに制御
   する昇降装置（７）を備えたことを特徴とする請求項５
   乃至請求項７記載の夫々の植物の自動切断装置。
9. 【請求項９】地表や植物をセンシングして昇降装置
   （７）の昇降を制御可能なセンサ（１１）を備えたこと
   を特徴とする請求項８記載の植物の自動切断装置。
10. 【請求項１０】線材（１）で切断された植物（２）を支
    持可能な引受け部（８）と、切断された植物（２）を引
    受け部（８）に送り出す送出し手段（９）を備えている
    ことを特徴とする請求項４乃至請求項９記載の夫々の植
    物の自動切断装置。
11. 【請求項１１】引受け部（８）上の植物（２）を外部に
    搬送する搬送体（１０）を備えてなることを特徴とする
    請求項４乃至請求項１０記載の夫々の植物の自動切断装
    置。
12. 【請求項１２】線材（１）が耐高張力線であることを特
    徴とする請求項４乃至請求項１１記載の夫々の植物の自
    動切断装置。