JPS62257314A - 果菜類収穫ハンドにおける柄切断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ッタと、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ｉ
ｆｆ回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ハンドに
おける柄切断装置に関する。

〔従来技術〕

かかる果菜類収穫ハンドにおける柄切断装置においては
、捕捉した果菜類の柄の位置がカッタ及び柄支持部材の
揺動方向に変動しても、柄を適切に支持できるようにず
べく、力・７タ及び柄支持部材の突出位置を、捕捉した
果菜類の柄の位置に合わせて自動変更できるようにする
ことが望まれる。

このため、従来では、カッタ及び柄支持部材の夫々を、
それらに対する出退操作用モータに差動機構を介して連
動連結させるようにしていた。（例えば、特願昭６０−
２０３７９０号参照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来構造によると、複雑で高価な差動機構を用いる
ため、全体構成が高価、複雑になる不利があると共に、
差動機構を装備するために、全体構成が大型化する不利
があり、改善の余地があった。

本発明は、上記実状に鑑みて為されたものであって、そ
の目的、カッタ及び柄支持部材の突出位置を捕捉した果
菜類の柄の位置に合わせて自動変更させることができる
ようにしながらも、全体構成の簡素化、小型化を図る点
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ハンドにおける柄切断装置の特
徴構成は、前記カッタ及び前記柄支持部材の夫々に対す
る出退操作用モータが、その出力軸の軸芯周りで回転自
在に支承されると共に、前記カッタ及び前記柄支持部材
のうちの一方が、前記モータの本体部に一体回転するよ
うに連結され、且つ、他方が、前記出力軸に一体回転す
るように連結されている点にあり、その作用及び効果は
次の通りである。

〔作　用〕

すなわち、出退操作用モータそのものが回転する作用に
て、カッタ及び柄支持部材の突出位置を捕捉した果菜類
の柄の位置に合わせて自動変更できるようにしである。

詳述すれば、例えば、出力軸に連結したカッ　　・タヌ
は柄支持部材が柄に接当しても、モータ本体部が回動す
るに伴って、モータ本体部に連結した柄支持部材又はカ
ッタが引続き突出側へ揺動されることになる等、モータ
本体部が出力軸周りで回動する機能により、カッタ及び
柄支持部材の突出位置を捕捉した果菜類の柄の位置に合
わせて自動変更できるのである。

〔発明の効果〕　、 従って、カッタ及び柄支持部材の突出位置を、上述の従
来例で述べた差動機構を用いずに、捕捉した果菜類の柄
の位置に合わせて自動変更させることができるものとな
って、全体構成の簡素化及び小型化を図る上に有用とな
った。

〔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５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、作業用マイプレ
ータ（４）を補助ブーム（３）の先端に取付けである。

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）回りで旋回操作さ
れ、且つ、電動モータ（９ｂ）にて水平軸芯（Ｙ）回り
で揺動操作されるようになっている。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（１１）について説明すれば、第３図及び
第４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
しである。

通気管（１２）を、前記捕捉部ケース（１１）における
筒状部（ｌｌａ）にスライド自在に内嵌支持させ、軟質
ゴム製のバキュームパッド（１３）を、通気管（１２）
の先端部に外嵌者し、通気管（１２）の基部に、通気用
の分岐管（１４）を外嵌者し、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６図に示すように、その蛇腹式ホース（１４）を
吸気用ポンプ（１６）に配管接続しである。又、バキュ
ームパッド（１３）に果実が吸着したことを感知する負
圧センサ（Ｓｌ）を、前記分岐管（１４）に付設しであ
る。

収穫用ハンド（ｔｌ）が収穫対象果実に接近したことを
検出する近接センサ（Ｓ２）を設けである。

つまり、発光部、受光部等を収納するセンサ本体（１７
）を、分岐管（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、前記通気管（１４）の内部を通し
てバキュームバンド（１３）の内部に延出し、そして、
その延出端を、ホルダ（１９）にてバキュームバンド（
１３）に支持させである。

前記バキュームパッド（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
設けである。

つまり、第２図にも示すように、帯板状で半円弧状の刃
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、刃体（２１ａ）及び柄支持部材（２
２）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である。又、前記刃体（２１ａ　
）の長手方向にスクイ１移動して切断作用する補助刃体
（２１ｂ）を、前記刃体（２１ａ）にスライド移動自在
に連結して、スライド型のカッタ（２１）を構成しであ
る。そして、カッタ（２Ｉ）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、補助刃
体（２１ｂ）のスライド駆動用のエアシリンダ（２４）
を設け、もって、突出側への揺動、つまり、起立作動に
伴ってカッタ（２１）と柄支持部材（２２）との間に柄
を支持し、支持した柄を補助刃体（２１ｂ）の作動によ
り切断するようにしである。

尚、後で詳述するように、カッタ（２１）及び柄支持部
材（２２）を、カッタ（２１）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
したカッタ（２１）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
るいはカッタ（２１）を引続き起立作動させることがで
きるようにしである。つまり、カッタ（２１）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
置と合わせて自動変更させるようにしである。

又、起立作動完了検出及び引退作動完了検出のために、
前記電動モータ（Ｍ）の回転量を検出するエンコーダ（
Ｓ３）を設けである。

前記バキュームパッド（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
）との間に介装しである。つまり、バキュームバンド（
１３）を退避位置のカッタ（２１）よりも対象果実側に
突出させた捕捉用位置とその位置よりもカッタ（２１）
側に後退させた納期断用位置とに切換えることができる
ようにしである。

前記捕捉部ケース（１１）に、左右一対のカバー（２Ｂ
）　、　（２８）を揺動開閉自在に設けると共に、カバ
ー開閉操作用のエアシリンダ（３０）を、カバー（２８
）の操作レバー（２９）に接続しである。

第５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（ＳＯ）を、前記伸縮アーム（８
）における基端側アーム（８ａ）の内部に設けである。

ちなみに、このテレビカメラ（Ｓｏ）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って設定することにな
る。

第６図に示すように、マイクロコンピュータを用いて構
成される制御装置（３１）に、前記テレビカメラ（Ｓｏ
）の撮像情報、前記フォトセンサ（Ｓ２）の検出情報、
負圧センサ（Ｓｌ）の検出情報、エンコーダ（Ｓ３）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（Ｍ３）
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（３
６ａ）、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）　、カッタ（２１）及
び柄支持部材（２２）の出退操作用電動モータ（Ｍ）の
駆動用コントローラ（３７）、バキュームパッド（１３
）の出退操作用エアシリンダ（２０）に対する制御弁（
３８）、カッタ（２１）の操作用エアシリンダ（２４）
に対する制御弁（３９ａ）　、カバー（２８）の開閉用
エアシリンダ（３０）に対する制御弁（３９ｂ）、並び
に、バキュームパッド（１３）の吸引作動制御用の制御
弁（３９ｃ）の夫々に、作動指令を出力して、前記収穫
用ハンド（１１）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モるように
しである。

つまり、前記制御装置（３１）にて、前記バキュームパ
ッド（１３）の吸引口を収穫対象果実（Ｐ）側に向ける
状態で前記収穫用ハンド（１１）を対象果実（Ｆ）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（］Ｉ）を自動的に作動させて収穫対象果実の果実
梗を切断して収穫するハンド駆動手段の夫々を構成しで
ある。

次に、第７図に示すフローチャートに基づいて、上記各
手段について説明する。

つまり、前記ビデオカメラ（ＳＯ）により収穫対象果実
の位置する範囲の画像を取り込め、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、前記カバー（２
８）を閉じた状態で、前記バキュームパッド（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（
１１）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（１１）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、前記バキュ
ームパッド（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っ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（１１）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。

前記バキュームバンド（１３）の吸引作動後に、収穫用
ハンド（１（）を設定距離（例えは、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（
Ｓ、）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、前記カバー（
２８）を開くと共に、バキュームパッド（１３）を引退
作動させ、それと同時に収穫用ハンド（）Ｉ）をバキュ
ームパッド（１３）の出退方向に沿って前進移動させて
収穫対象果実を前記カッタ（２１）の作動範囲に取り込
む、但し、前記負圧センサ（Ｓ＋）が作動しない場合は
、前記バキュームパ・２ド（１３）を突出させると共に
、その吸引作動を停止させ、更に前記カバー（２８）を
閉じて収穫作動を中止して、前記伸縮アーム（８）を短
縮し、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（１１）内に収穫対象果実を取り
込んだ後、前記カッタ（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、前記エンコー
ダ（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、前記バキュームパソド（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（１１）を後退
させて、果梗の基部側にカッタ（２１）を位置させるよ
うにした後、カッタ（２１）を作動させて果梗を切断す
る。

切断後は直ちにバキュームパッド（１３）の吸引作動を
開始して納期新酸の果実を再度吸着し、その後、カッタ
（２１）及び柄支持部材（２２）を前記エンコーダ（Ｓ
３）の情報に基づいて引退作動が完了するまで倒伏作動
させて、前記伸縮アーム（８）を短縮して、収穫用ハン
ド（１１）をアプローチ開始位置まで戻し、バキューム
パッド（１３）を突出させると共に、その吸引作動を停
止させて、収穫した果実を放出した後、前記カバー（２
８）を閉じて一つの果実に対する収穫作動を終了する。

但し、起立作動が完了しない場合、技等の他物が挟み込
まれる等のトラブル発生であると判断させて、カッタ（
２１）及び柄支持部材（２２）を引退作動が完了するま
で倒伏作動させて、前記バキュームパソ（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（１１）をアブ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（１１）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。

従って、−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、」−述した収穫作動を繰り返すこと
となる。

前記カッタ（２１）の構成、並びに、刃体（２１ａ）及
び柄支持部材（２２）に対する揺動操作構成について説
明を加える。

第１図及び第２図に示すように、柄支持部材（２２）の
一端部が外嵌者される支持ピン（４０）に、第１出力用
スプロケツト−（４１）を取付け、その入力用ピニオン
（４１）に咬合する第１チエーン（４２）を設けである
。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、カッタ（２１）における刃体（２１ａ
）の一端部を外嵌者し、前記筒部材（４３）に第２出力
用スプロケツト−（４４）を外嵌者すると共に、そのス
プロケット（４４）に咬合する第２チエーン（４５）を
設けである。そして、前記出退操作用の電動モータ（Ｍ
）を、その出力軸（４６）の軸芯（ｍ）周りで回転自在
に捕捉部ケース（１１）にベアリングを用いて支承し、
第１チエーン（４２）に咬合する第１出力用スプロケツ
ト（４８）を、出力軸（４６）に外嵌者し、第２チエー
ン（４５）に咬合する第２出力用スプロケツト（４９）
を、モータ本体部に付設した筒状体（５０）に外嵌者し
である。

前記カッタ（２１）を構成するに、円弧状で且つ帯板状
の一体の刃体（２１ａ）　、　（２１ｂ）を、ピン（５
３）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、刃体長手方向に沿って刃部
を並設しである。

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、カッタ駆動用ピニオン（５
６）を外嵌者しである。

そして、前記刃体（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、補助刃体（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）を設けである。

さらに、前記ピニオン（５６）は、刃体（２１ａ）の揺
動軸芯を中心とする円周に沿って歯部を備えるものであ
り、そして、ピニオン（５６）に咬合するラック（５８
）を、ピニオン（５６）の回転駆動装置としてのカッタ
操作用シリンダ（２４）に、中継部材（５６）を用いて
接続しである。

要するに、揺動自在に枢支される刃体（２１ａ）に刃体
長手方向にスライド自在に取付けた補助刃体（２１ｂ）
を、シリンダ（２４）にて−往復スライド操作して、切
断作動を行わせるように構成してあり、そして、補助刃
体（２１ｂ）に備えさせたギヤ（５７）がピニオン（５
６）の外周に沿って咬合状態を維持しながら移動する作
用によって、補助刃体（２１ｂ）とシリンダ（２４）と
の連係を維持させながらも、補助刃体（２１ｂ）の揺動
を許容させるようにしである。

〔別実施例〕

上記実施例では、出退操作用モータ（Ｍ）を第１、第２
チエーン（４２）　、　（４５）を用いて、カッタ（２
１）及び柄支持部材（２２）に連結させたが、第８図に
示すように、モータ出力軸（４６）に柄支持部材（２２
）を取付け、モータ本体部に付設の筒状枠（５０）にカ
ッタ（２１）を取付けるようにする等、モータ（Ｍ）と
カッタ（２１）及び柄支持部材（２２）を連結する構成
は各種変更できる。

収穫用ハンド（１１）の具体構成、収穫用ハンド（！１
）を誘導するための具体構成等、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。

又、カッタ（２１）及び柄支持部材（２２）を揺動させ
るに、水平方向に沿う軸芯周りで揺動させるに代えて、
縦方向に沿う軸芯周りで揺動させるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る果菜類収穫ハンドにおける柄切断装
置の実施例を示し、第１図はカッタ及び柄支持部材の出
退操作構造を示す概略展開図、第２図はカッタのスライ
ド駆動構造を示す概略平面図、第３図は収穫用ハンドの
切欠き平面図、第４図は同切欠き側面図、第５図は果実
収穫機の側面図、第６図は制御構成を示すブロック図、
第７図は制御作動を示すフローチャート、第８図は別の
実施例を示す概略正面図である。

Claims (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
   ッタ（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
   れた果菜類収穫ハンドにおける枢切断装置であって、前
   記カッタ（２１）及び前記柄支持部材（２２）の夫々に
   対する出退操作用モータ（Ｍ）が、その出力軸（４６）
   の軸芯（ｍ）周りで回転自在に支承されると共に、前記
   カッタ（２１）及び前記柄支持部材（２２）のうちの一
   方が、前記モータ（Ｍ）の本体部に一体回転するように
   連結され、且つ、他方が、前記出力軸（４６）に一体回
   転するように連結されている果菜類収穫ハンドにおける
   柄切断装置。