JP2014226112A - 植物ホルダおよび移植装置 - Google Patents
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Abstract
Description
これらの水耕栽培設備において、例えば、水平方向に大きく広がるように成長する植物を保持パネルで保持して栽培する場合、成長時を想定した間隔の保持孔を有する単一の栽培パネルではスペース効率が低くなり、全体の生産効率が悪化してしまう。
そこで、植物の成長に応じて、保持孔の間隔が異なる栽培パネルに植物株を移植することが行われており、スペース効率上、成長に応じてこの移植作業を頻繁に行うのが望ましく、この移植作業を円滑に効率良く行うために、移植装置によって自動化した栽培設備が提案されている(例えば、特許文献1等参照。)
そして、植物株101の成長に応じて、保持孔121の間隔が異なる他の栽培パネル120に移植されることとなるが、成長や移植作業の際に水平方向に移動させることで、根104が保持孔121よりも拡がったり、鉛直下方に正確に向かない状態となり、図9に示すように、支持体102を移植先の栽培パネル120の直上から下降させた際に、根104が保持孔121にうまく挿入できないという問題があった。
また、上方にフランジを有する植物ホルダを介して支持体に保持された植物株を栽培パネルの保持孔に支持するようにし、植物株の栽培パネルへの保持性を向上させつつ、保持孔を支持体よりも大きくなる構造を持つものが公知である(例えば、特許文献3等参照。)。
さらに、植物ホルダを介して支持された植物株の移植や収穫を自動化するために、植物ホルダ(ポット)を把持するものや、植物株自体を把持するものが公知である(例えば、特許文献4、5等参照。)。
このことは、特許文献2のように、植物株の根を吸引して保持孔を通過させる吸引手段を用いることである程度は軽減されるが、そのための設備が複雑となるとともに、保持孔に挿入された根の量や広がりが大きく保持孔の内面に押し付けられた場合、根の一部あるいは全部が保持孔の内面との抵抗によって滞留し、保持孔の下方に伸びた状態とすることはできない虞もあり、吸引力を強化すると、逆にその吸引により根が損傷する虞もあった。
特許文献3のように、保持孔を大きく出来る構造とすることでも、根の一部あるいは全部が保持孔の下方に出ない状態となることはある程度は軽減できるが、保持孔はフランジよりも小径にならざるを得ず、完全に防止できるものではなかった。
このことは、特許文献3のように、上方にフランジを有する植物ホルダを介して支持体に保持された植物株を栽培パネルの保持孔に支持することで、フランジによって葉が下方に垂れることをある程度は防止できるが、フランジの大きさや形状に合わせて植物ホルダのハンドリング手段を変更する必要があるとともに、ハンドリングの制約等によって充分に葉の損傷を防ぐ程度にフランジを大きくすることが困難であるという問題があった。
また、植物ホルダをハンドリングする装置が植物株に触れて植物株を損傷してしまう虞もあり、さらに、多関節ロボット装置等によって植物ホルダをハンドリングする場合、先端に可動機構を設ける必要から先端荷重が大きくなり、設備の規模、コストも増大するという問題があった。
本請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に係る植物ホルダの構成に加え、前記植物株支持孔が、上方から下方に向けて径が小さくなるテーパ形状に形成されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3のいずれかに係る植物ホルダの構成に加え、前記嵌合部の外面が、上方から下方に向けて径が小さくなるテーパ形成されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項5に係る発明は、請求項1乃至請求項4のいずれかに係る植物ホルダの構成に加え、前記載置部の下方の少なくとも一部が、前記栽培パネルの保持孔の周辺部と接触する平面形状に形成されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項6に係る発明は、請求項1乃至請求項5のいずれかに係る植物ホルダの構成に加え、前記嵌合部、載置部およびフランジ部が、均等な肉厚で一体的に形成されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項8に係る発明は、請求項7に係る移植装置の構成に加え、前記保持部の2本の保持腕の間には、前記植物ホルダの載置部の外面形状に沿う形状に形成された突当部を有することにより、前記課題を解決するものである。
本請求項9に係る発明は、請求項8に係る移植装置の構成に加え、前記突当部の上方であって、前記2本の保持腕が前記植物ホルダの載置部の両側に挿入された際に前記植物ホルダのフランジ部に形成された係止壁部の上方を覆う位置に、フック部が形成されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項10に係る発明は、請求項9に係る移植装置の構成に加え、前記2本の保持腕の上面側は、先端側が下方に傾斜する形状に形成され、前記フック部には、前記植物ホルダが傾斜した際に前記係止壁部の先端方向への移動を規制する規制部が形成されていることにより、前記課題を解決するものである。
また、フランジ部の外径が、前記載置部の外径よりも大きく形成されていることにより、該載置部の側方からフランジ部の外径より小さい間隔の保持腕等を挿入するだけで、フランジ部を下方から持ち上げることが可能となり、植物ホルダのハンドリングを自動化する際に先端に可動機構を設ける必要がない。
このことで、簡単な構成で、植物株に触れて損傷させることなく移植や収穫の自動化の際の作業性を向上させることができる。
さらに、載置部およびフランジ部はハンドリングの支障とはならないため、充分な径とすることができ、葉が下方に垂れて移植装置と接触したり、移植後に栽培パネルや栽培液等に触れて損傷することを確実に防止できる。
本請求項3に記載の構成によれば、植物株支持孔が、上方から下方に向けて径が小さくなるテーパ形状に形成されていることにより、植物株支持孔に嵌合した支持体を上方に持ち上げることで離脱させ、支持体を植物株支持孔の上方から下降させることで嵌合させることができるため、支持体に支持された植物株の挿入、保持が容易となり、自動化の際の作業性がさらに向上する。
本請求項4に記載の構成によれば、嵌合部の外面が、上方から下方に向けて径が小さくなるテーパ形状に形成されていることにより、植物ホルダを栽培パネルの保持孔の上方から下降させる際に、テーパ形状に沿って自動的に正しい位置に嵌合するため、正確な位置決めを必要とせず、作業性がさらに向上する。
また、栽培パネルの保持孔を、嵌合部の外周面のテーパ形状に対応したテーパ形状としてもよく、その場合、植物ホルダを栽培パネルの保持孔に確実に固定することが可能となるとともに、挿入時に、万一植物株の根が栽培パネルの保持孔に接触しても、当該テーパ形状に沿って保持孔の下方まで通過することが容易となる。
本請求項6に記載の構成によれば、嵌合部、載置部およびフランジ部が、均等な肉厚で一体的に形成されていることにより、例えば射出成形等により容易に製造することが可能であり、植物株、移植装置、栽培パネルに応じて、最適なものを安価に製造することができる。
また、全体として軽量となり、植物ホルダをハンドリングする装置の負荷を軽減することができ、設備の規模、コストを低減することができる。
本請求項8に記載の構成によれば、保持部の2本の保持腕の間に植物ホルダの係合部の外面形状に沿う形状に形成された突当部を有することにより、2本の保持腕に加えて突当部がフランジ部を下方から支えて植物ホルダ全体を上方に持ち上げることが可能となり、より確実に植物ホルダを保持、移動させることが可能となる。
本請求項9に記載の構成によれば、2本の保持腕がフランジ部を下方から支えて植物ホルダ全体を上方に持ち上げた際に植物ホルダが前方に傾いた場合でも、フランジ部に形成された係止壁部の上方がフック部に当接してそれ以上の傾斜を抑止し、植物ホルダが2本の保持腕上で前方に傾斜転動して脱落することが防止される。
本請求項10に記載の構成によれば、2本の保持腕の上面側は、先端側が下方に傾斜する形状に形成されていることにより、2本の保持腕が植物ホルダ全体を上方に持ち上げた際に植物ホルダが前方にわずかに傾き、その際にフランジ部に形成された係止壁部の上方がフック部に係止にするとともに、規制部によって先端方向への移動が規制される。
このことで、植物ホルダの前方への移動とそれ以上の傾斜を確実に抑止でき、植物ホルダが2本の保持腕上から脱落することが確実に防止される。
また、栽培パネル等に載置する際には、植物ホルダが水平に戻ることで上記係止が解除され、円滑に2本の保持腕を退避させることができ、簡単な構成で他の可動機構等を設けることなく自動化の作業性を向上することができる。
例えば、材質としては、耐水性、耐食性、耐久性に優れた樹脂、金属等、いかなるものであってもよい。
例えば、材質としては、本発明の植物ホルダと同様に、耐水性、耐食性、耐久性に優れた樹脂、金属等、いかなるものであってもよい。
本発明の移植装置は、請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の植物ホルダを保持する保持部を有する移植装置であって、保持部には、前方に延びる2本の保持腕が設けられ、該2本の保持腕の間隔が、載置部の径より大きくフランジ部の径より小さく形成されたものであれば、その具体的な構成はいかなるものであってもよい。
例えば、保持腕の材質としては、本発明の植物ホルダと同様に、耐水性、耐食性、耐久性に優れた樹脂、金属等、いかなるものであってもよい。
また、移植作業を行う際に保持腕を移動させるための駆動機構、制御装置等はいかなるものであってもよく、栽培パネルを保持、移動させる機構等を含むものや、前述した特許文献2のような吸引装置を含むものであってもよい。
本発明の一実施形態である植物ホルダ110は、樹脂等によりほぼ均等な肉厚で一体的に形成されており、上方からフランジ部112、載置部113および嵌合部111を有している。
嵌合部111の内面はテーパ形状に形成された植物株支持孔114を有しており、外周は栽培パネル120の保持孔121に上方から挿入可能なテーパ形状に形成されている。
本実施形態では、嵌合部111の最下方は、強度を維持するために肉厚の角筒形状に形成されている。
フランジ部112の外径は、載置部113の外径よりも大きく形成されており、上方に立設された係止壁部118を有している。
なお、本実施形態では、嵌合部111、載置部113およびフランジ部112が一体に樹脂等で形成されたものであるが、これらがそれぞれ別体に形成され、組み立てられて一体に固定される構造のものであってもよい。
本発明の一実施形態に係る移植装置は、前方に延びる2本の保持腕131が設けられた保持部130を有しており、図示しない駆動機構によって少なくとも栽培パネル120の面に対して垂直方向に移動可能に構成されている。
なお、保持部130と栽培パネル120とは、栽培パネル120の面に対して平行な方向(水平方向)に相対的に移動する必要があるが、この相対的な移動は図示しない駆動機構により保持部130が移動可能に構成されていてもよく、栽培パネル120のみが移動可能に構成されていてもよい。
本実施形態では、突当部132は、植物ホルダ110の載置部113の外面のほぼ半周にわたって沿う形状に形成されている。
また、2本の保持腕131の厚みは、植物ホルダ110の載置部113の高さ(フランジ部112と嵌合部111の間隔)より小さく形成されている。
また、2本の保持腕131の上面側は、先端側が下方に傾斜する形状に形成されており、フック部133の下方には規制部134が形成されている。
規制部134は、植物ホルダ110が水平の場合は係止壁部118が通過可能に形成され、植物ホルダ110が2本の保持腕131の上面に沿って傾斜した際に係止壁部118と係合して植物ホルダ110の先端方向への移動を規制するように構成されている。
植物株が成長して植物ホルダ110を移植する際、あるいは、収穫する際には、植物ホルダ110ごと栽培パネル120から上方に離脱させる。
まず、2本の保持腕131を有する保持部130が、栽培パネル120に保持された植物ホルダ110の側方に水平面内で移動(栽培パネル120が移動、あるいは両方が移動してもよい。)するとともに、2本の保持腕131がフランジ部112と嵌合部111の間に位置する高さ(図5に示す位置)に垂直方向に移動する。
そして、その状態から2本の保持腕131を有する保持部130を垂直方向上方に移動させることにより、保持部130の2本の保持腕131と突当部132が、植物ホルダ110のフランジ部112を下方から持ち上げ、植物ホルダ110を栽培パネル120から上方に離脱させる。
この時、2本の保持腕131の上面側の先端側が下方に傾斜する形状に形成されており、突当部132の上方に規制部134を有するフック部133が形成されていることで、図3、図4に示すように、植物ホルダ110が先端側に傾斜するとともに、規制部134が係止壁部118と係合して植物ホルダ110の先端方向への移動を規制することで、植物ホルダ110が2本の保持腕131上から脱落することなく、確実に保持して自動的に移植、あるいは、収穫作業を行うことが可能となる。
この時、植物ホルダ110の嵌合部111の外面がテーパ形状に形成されているため、保持部130の位置決め精度や動作の安定性を高度に求めることなく、植物ホルダ110の嵌合部111は円滑に保持孔121に挿入されるとともに、正確な位置に確実に固定することが可能となる。
また、載置部113の下方には、栽培パネル120の保持孔121の周辺部と接触する平面形状に形成された平面部116が形成されていることにより、植物ホルダ110が栽培パネル120の保持孔121に嵌合した際に自動的に水平な姿勢となり、規制部134が係止壁部118との係合が解除されて安定的に載置されるため、図示しない駆動機構を含めた移植装置全体を単純化することが可能となる。
具体的かつ詳細な実施形態は、本発明の技術的特徴を逸脱しない範囲で適宜に設定、追加、変更可能である。
なお、植物株が植物ホルダ110に支持された状態は、栽培パネルを用いた栽培設備による栽培が完了するまで維持されてもよく、栽培途中で、植物株を異なる植物ホルダ110に移植してもよい。
102 ・・・ 支持体
103 ・・・ 葉
104 ・・・ 根
110 ・・・ 植物ホルダ
111 ・・・ 嵌合部
112 ・・・ フランジ部
113 ・・・ 載置部
114 ・・・ 植物株支持孔
116 ・・・ 平面部
118 ・・・ 係止壁部
120 ・・・ 栽培パネル
121 ・・・ 保持孔
130 ・・・ (移植装置の)保持部
131 ・・・ 保持腕
132 ・・・ 突当部
133 ・・・ フック部
134 ・・・ 規制部
本請求項8に係る発明は、請求項7に係る移植装置の構成に加え、前記2本の保持腕の上面側は、先端側が下方に傾斜する形状に形成され、前記フック部には、前記植物ホルダが傾斜した際に前記係止壁部の先端方向への移動を規制する規制部が形成されていることにより、前記課題を解決するものである。
また、保持部の2本の保持腕の間に植物ホルダの係合部の外面形状に沿う形状に形成された突当部を有することにより、2本の保持腕に加えて突当部がフランジ部を下方から支えて植物ホルダ全体を上方に持ち上げることが可能となり、より確実に植物ホルダを保持、移動させることが可能となる。
さらに、2本の保持腕がフランジ部を下方から支えて植物ホルダ全体を上方に持ち上げた際に植物ホルダが前方に傾いた場合でも、フランジ部に形成された係止壁部の上方がフック部に当接してそれ以上の傾斜を抑止し、植物ホルダが2本の保持腕上で前方に傾斜転動して脱落することが防止される。
本請求項8に記載の構成によれば、2本の保持腕の上面側は、先端側が下方に傾斜する形状に形成されていることにより、2本の保持腕が植物ホルダ全体を上方に持ち上げた際に植物ホルダが前方にわずかに傾き、その際にフランジ部に形成された係止壁部の上方がフック部に係止にするとともに、規制部によって先端方向への移動が規制される。
このことで、植物ホルダの前方への移動とそれ以上の傾斜を確実に抑止でき、植物ホルダが2本の保持腕上から脱落することが確実に防止される。
また、栽培パネル等に載置する際には、植物ホルダが水平に戻ることで上記係止が解除され、円滑に2本の保持腕を退避させることができ、簡単な構成で他の可動機構等を設けることなく自動化の作業性を向上することができる。
Claims (10)
- 少なくとも外周部の一部が栽培パネルの保持孔に嵌合するとともに、植物株を直接または間接的に支持する植物株支持孔を有し、栽培パネルに保持される植物ホルダであって、
前記植物ホルダが、前記栽培パネルの保持孔に嵌合し内面に植物株支持孔を有する嵌合部と、前記嵌合部の上方に設けられた載置部と、前記載置部の上方に設けられたフランジ部とから構成され、
前記フランジ部の外径が、前記載置部の外径よりも大きく形成され、
前記載置部の外径が、前記栽培パネルの保持孔の外径よりも大きく形成されていることを特徴とする植物ホルダ。 - 前記フランジ部が、上方に立設された係止壁部を有することを特徴とする請求項1に記載の植物ホルダ。
- 前記植物株支持孔が、上方から下方に向けて径が小さくなるテーパ形状に形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の植物ホルダ。
- 前記嵌合部の外面が、上方から下方に向けて径が小さくなるテーパ形状に形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の植物ホルダ。
- 前記載置部の下方の少なくとも一部が、前記栽培パネルの保持孔の周辺部と接触する平面形状に形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の植物ホルダ。
- 前記嵌合部、載置部およびフランジ部が、均等な肉厚で一体的に形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の植物ホルダ。
- 請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の植物ホルダを保持する保持部を有する移植装置であって、
前記保持部には、前方に延びる2本の保持腕が設けられ、
該2本の保持腕の間隔が、前記載置部の径より大きくフランジ部の径より小さく形成されていることを特徴とする移植装置。 - 前記保持部の2本の保持腕の間には、前記植物ホルダの載置部の外面形状に沿う形状に形成された突当部を有することを特徴とする請求項7に記載の移植装置。
- 前記突当部の上方であって、前記2本の保持腕が前記植物ホルダの載置部の両側に挿入された際に前記植物ホルダのフランジ部に形成された係止壁部の上方を覆う位置に、フック部が形成されていることを特徴とする請求項8に記載の移植装置。
- 前記2本の保持腕の上面側は、先端側が下方に傾斜する形状に形成され、
前記フック部には、前記植物ホルダが傾斜した際に前記係止壁部の先端方向への移動を規制する規制部が形成されていることを特徴とする請求項9に記載の移植装置。
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