JPS63219A - 果菜類収穫用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り
こ、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〕

かかる果菜頚収穫用ハンドにおける柄切断装置は、柄が
カッタから逃げることを柄支持部ｔ７［にて阻止させて
、納期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ｒイ）、（ロ）及び第１
３図（イ）、便）に示すように、柄支持部材（２２）が
、カッタ（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）
を備えるものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

力・７タにて柄を切断するには、カッタの長手方向視に
て、柄の長手方向とカッ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、柄がカッタに対して傾斜
することがあり、切断に大きな力を要するばかりでな（
、カッ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った。

ちなみに、柄支持部材の柄支持作用部をカッタの下側に
位置させた方が、技と柄支持部材とで支持される柄をカ
ッタにて切断できるものとなって、切断ミスを減少でき
るものであるが、技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、前記柄支持部材が、前記カッタの上側と下
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、カッタの
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、カッタの長手方向視にて、柄の長手方向
とカッ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〕

従って、柄を切断に適する姿勢に確実に支持させること
によって、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成環
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
で揺動艮作されるようになっている。但し、図中（９ｃ
）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（）ｌ）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
ゴム類のバキュームバッド（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１Ｏ図に示すように、その蛇腹式ホース（１５）
を吸気用ポンプ（１６）に配管接続しである。又、バキ
ュームバッド（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（）ｌ）が収穫対象果実に接近したことを
検出するフォト式の近接センサ（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（Ｉ７
）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
てバキュームパッド（１３）の内部に延出し、そして、
その延出端を、ホルダ（１９）にてバキュームパッド（
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（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、
前記第１刃体（２１ａ）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（２
１ａ）にスライド移動自在に連結して、スライド型の納
期断カッタ（２１）を構成しである。

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（旧を設けると共に、第２刃体
（２１ｂ）のスライド駆動用のエアシリンダ（２４）を
設け、もって、突出側への揺動、つまり起立作動に伴っ
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である。

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である。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
させるようにしである。

又、起立作動完了検出用のリミットスイッチ（Ｓ、）、
及び、引退作動完了検出用のリミットスイッチ（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である。

前記バキュームパッド（１３）を出退操作するエフシリ
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、バキュームパッド（
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（２５）
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、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（２
８）の前記バキュームパッド（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ｌ用口（２つ）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、柄挿通用のスリット溝（３０）が形成されている。

前記力フタ（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、カッタ（２１）
に係入した柄が遊動し易いようにしてあり、又、各月′
４（部（Ａ）　、　ＣＢ）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）、（Ｏｌにも示すように、カッタ（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
うになっている。

第９図に示すように、収ＩＮ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）駆動、伸縮アーム（８）の補助ブー
ム（３）に対する旋回や前後）８動によって設定するこ
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（Ｓ
ｏ）の検出情報、負圧センサ（ｓｌ）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
ットスイッチ（Ｓ、）の検出情報、引退作動完了検出用
のリミットスイッチ（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（９
ｂ）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）、カッタ（２１）及び柄支持部材（２２）の起
伏操作用電動モータ（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）
　、並びに、バキュームパッド（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（ｌ（）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
るようにしである。

つまり、前記制御装置（３１）にて、前記バキュームパ
・ノド（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である。

次に、第１１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み、技や葉等の背景を除
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（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
、牧柵用ハンド（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１ｉ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（）Ｉ）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。

前記バキュームパッド（１３）の吸引作動後に、収穫用
ハン）”（Ｈ）を設定距離（例えば、３０〜５０　ｍｍ
　）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、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（ＩＩ）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）■対象果実を前記カバー体
く２８）の内部に取り込みながら力フタ（２１）の作動
範囲に移動させる。

但し、前記負圧センサ（Ｓ＋）が作動しない場合は、収
得不能であると判断して前記バキュームパッド（１３）
を突出させると共に、その吸引作動を停止させ、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、前記力フタ（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
完了検出用スイッチ（Ｓ、）の検出清報に基づいて、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、前記バキュームパッド（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
柄を切断する。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断後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
引退作動完了検出用スイッチ（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、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
ッチ（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、カッタ（２１）＆び柄支持部材（２２）を前
記引退作動完了検出用スイッチ（Ｓ４）が作動するまで
倒伏作動させて、前記バキュームパッド（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、−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（）ｌ）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４！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。

前記納期断カッタ（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（２２）の
−端部が外嵌者される支持ピン（４０）に、第１人力用
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ランク（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（４
３）に、カッタ（２１）における第１刃体（２１ａ）の
−端部を外嵌者し、前記筒部材（４３）に第２人力用ピ
ニオン（４４）を外嵌者すると共に、そのピニオン（４
４）に咬合する第２ラツク（４５）を設けである。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、前記カッ
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である。

つまり、前記差動機構（２５）の入力ギヤ（２６）と−
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（５０Ｌ（５１）を設
け、第１出力用ベヘルギヤ（５０）が外嵌者され、且つ
、第２出力用ベヘルギヤ（５１）が相対回転自在に外嵌
される支軸（５２）に、前記第１出力用ビニオン（４６
）を外嵌者し、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
の一対の刃体（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、前記第１刃体（２１ａ）を、前記ピニオン（５
６）に相対回転自在に外嵌させると共に、第２刃体（２
１ｂ）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、第１刃体（２１ａ）
の）３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）に咬合するランク
（５８）を設けると共に、そのランク（５８）をスライ
ド駆動するカッタ操作用シリンダ（２５）を、スライド
駆動時のみラック（５８）に接当して押し操作するよう
に、前記ラック（５８）と分離させて設けである。但し
、ラック（５８）をシリンダ（２５）にて−方側にのみ
押し操作するものであるため、前記ラック（５８）を復
帰移動させる引張りスプリング（５９）を設けである。

尚、ラック（５８）をスプリング（５９）にて付勢する
ことによって、ピニオン（５６）も付勢されるものとな
るが、その付勢力向がカッタ（２１）の突出に伴い回転
させるべき方向と一敗しているため、カッタ突出に伴っ
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）圧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１■用ハンドにおける柄切
断装置の実施例を示し、第１図は納期断状態を示す概略
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図はカンタのスライド駆動構
成を示す概略側面図、第８図はカッタの展開平面図、第
９図は果実収穫機の側面図、第１０図は制御構成を示す
ブロック図、第１１図は制御作動を示すフローチャート
である。第１２図（イ）、幹）及び第１３図り）、便）
は従来例を示す側面図である。 （２１）・・・・・・カッタ、（２１ａ）　、　（２１
ｂ）・・・・・・刃体、（２２）・・・・・・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用ハンドにおける柄切断装置であ
   って、前記柄支持部材（２２）が、前記カッタ（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］前記カッタ（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。