(57)【要約】【課題】農産物の不用部の除去処理において、大きさ又は形状が異なる複数個の農産物を同時に処理しやすい。【解決手段】２個の隣り合うローラー２１からなるローラー対２１Ｐによって３個の窪みＳが形成される。各窪みＳに各ジャガイモＰが載置される。カメラ４５の撮像結果に基づいて芋群Ｐ１及びＰ２のそれぞれにおけるジャガイモＰの芽の部分の３次元位置が検出される。この検出結果に基づき、ロボットアーム５０がドリルユニットをジャガイモＰの芽の部分に接触させることで芽を取り除く。最初の芽取り処理の後、ローラー２１を回転させることで芋群Ｐ１及びＰ２のそれぞれのジャガイモＰを回転させる。その後、再びドリルユニットによってジャガイモＰの芽を取り除く。【選択図】図２
2018161059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状及び大きさの少なくともいずれかが互いに異なる複数個の農産物のそれぞれの表面における複数個所に存在する不用部を除去する農産物の不用部除去装置であって、
互いの回転軸が平行になり且つ前記回転軸に沿って並ぶ複数個の窪みを共に形成するように並んだ２個のローラーからなるローラー対が設けられ、前記複数個の窪みのそれぞれにおいて前記複数個の農産物のそれぞれを支持する農産物支持手段と、
前記ローラー対が支持する前記農産物の表面まで移動可能であり、前記農産物の表面に接触して前記不用部を除去する接触除去手段と、
前記複数個の農産物を同時に回転させるように前記２個のローラーの少なくともいずれかを回転させるローラー回転手段と、
前記不用部のそれぞれの位置を検出する位置検出手段と、
前記接触除去手段及び前記ローラー回転手段を制御する制御手段とを備えており、
前記制御手段が、
前記接触除去手段に前記位置検出手段が検出した位置へと移動させると共に前記ローラー対が支持する農産物の表面から前記不用部を除去させる第１除去処理を実行した後に、
前記ローラー回転手段に前記２個のローラーの少なくともいずれかを回転させることで前記ローラー対が支持する前記複数個の農産物の姿勢を同時に変更する姿勢変更処理と、
前記接触除去手段に、前記姿勢変更処理によって姿勢が変更された前記農産物の表面における除去前の前記不用部に関して前記位置検出手段が検出した位置へと移動させつつ前記不用部を除去させる第２除去処理とをそれぞれ１回、又は、複数回繰り返して実行することを特徴とする農産物の不用部除去装置。
【請求項２】
前記２個のローラーのそれぞれに括れが形成されており、
前記２個のローラーに形成された両方の前記括れによって前記窪みが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の農産物の不用部除去装置。
【請求項３】
前記制御手段が、前記第１除去処理の前に、前記ローラー回転手段に前記２個のローラーの少なくともいずれかを複数回、回転させることを特徴とする請求項１又は２に記載の農産物の不用部除去装置。
【請求項４】
前記ローラーの表面に複数本のスリットが形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の農産物の不用部除去装置。
【請求項５】
前記ローラー対が、前記軸方向と直交する直交方向に関して複数配列されており、
前記制御手段が、前記ローラー回転手段によるローラーの回転、及び、前記位置検出手段による前記農産物の位置の検出を複数個の前記ローラー対及び複数個の前記農産物に対して同時に実行することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の農産物の不用部除去装置。
【請求項６】
前記接触除去手段が、前記不用部を前記農産物の表面から削り取るドリル刃を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の農産物の不用部除去装置。
【請求項７】
前記接触除去手段が前記不用部を削り取る際に前記ローラー対との間に前記農産物を挟んで支持する支持部材と、
前記ローラー対に向かう弾性力を前記支持部材に付与する弾性部材とをさらに備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の農産物の不用部除去装置。
【請求項８】
形状及び大きさの少なくともいずれかが互いに異なる複数個の農産物のそれぞれの表面における複数個所に存在する不用部を除去する農産物の不用部除去装置であって、
互いの回転軸が平行になり且つ１個以上の窪みを共に形成するように並んだ２個のローラーからなる複数個のローラー対が、前記回転軸に沿った軸方向に関して配列され、前記複数個のローラー対によって形成される複数個の前記窪みのそれぞれにおいて前記複数個の農産物のそれぞれを支持する農産物支持手段と、
前記ローラー対が支持する前記農産物の表面まで移動可能であり、前記農産物の表面に接触して前記不用部を除去する接触除去手段と、
前記複数個の農産物を同時に回転させるように前記複数個のローラー対に含まれる２つ以上の前記ローラーを回転させるローラー回転手段と、
前記不用部のそれぞれの位置を検出する位置検出手段と、
前記接触除去手段及び前記ローラー回転手段を制御する制御手段とを備えており、
前記制御手段が、
前記接触除去手段に前記位置検出手段が検出した位置へと移動させると共に前記ローラー対が支持する農産物の表面から前記不用部を除去させる第１除去処理を実行した後に、
前記ローラー回転手段に前記２つ以上のローラーを回転させることで前記ローラー対が支持する前記複数個の農産物の姿勢を同時に変更する姿勢変更処理と、
前記接触除去手段に、前記姿勢変更処理によって姿勢が変更された前記農産物の表面における除去前の前記不用部に関して前記位置検出手段が検出した位置へと移動させつつ前記不用部を除去させる第２除去処理とをそれぞれ１回、又は、複数回繰り返して実行することを特徴とする農産物の不用部除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農産物の不用部除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ジャガイモ等の農産物の表面に存在する不用部を除去する装置として、特許文献１に記載のように、クランプで把持した農産物をクランプごと回転させつつカッタを農産物に押し当て、農産物から不用部を削り取る技術が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３０８４７５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１によると、農産物を１個１個クランプで支持し、回転させつつ不用部を除去する必要がある。したがって、複数個の農産物を同時に処理する場合、クランプを回転させる機構を同時に処理する農産物の数だけ設けなければならない。また、農産物をクランプで把持しつつこれを適切に回転させるには、２つの把持点を結ぶ直線が農産物の中心を通るようにする必要がある。しかしながら、ジャガイモ等の農産物は、大きさや形状が１個１個異なる。このため、複数個の農産物のそれぞれについて中心を適切に把握してクランプに把持させるのは困難である。
【０００５】
本発明の目的は、大きさ又は形状が異なる複数個の農産物を同時に処理しやすい農産物の不用部除去装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の観点による農産物の不用部除去装置は、形状及び大きさの少なくともいずれかが互いに異なる複数個の農産物のそれぞれの表面における複数個所に存在する不用部を除去する農産物の不用部除去装置であって、互いの回転軸が平行になり且つ前記回転軸に沿って並ぶ複数個の窪みを共に形成するように並んだ２個のローラーからなるローラー対が設けられ、前記複数個の窪みのそれぞれにおいて前記複数個の農産物のそれぞれを支持する農産物支持手段と、前記ローラー対が支持する前記農産物の表面まで移動可能であり、前記農産物の表面に接触して前記不用部を除去する接触除去手段と、前記複数個の農産物を同時に回転させるように前記２個のローラーの少なくともいずれかを回転させるローラー回転手段と、前記不用部のそれぞれの位置を検出する位置検出手段と、前記接触除去手段及び前記ローラー回転手段を制御する制御手段とを備えており、前記制御手段が、前記接触除去手段に前記位置検出手段が検出した位置へと移動させると共に前記ローラー対が支持する農産物の表面から前記不用部を除去させる第１除去処理を実行した後に、前記ローラー回転手段に前記２個のローラーの少なくともいずれかを回転させることで前記ローラー対が支持する前記複数個の農産物の姿勢を同時に変更する姿勢変更処理と、前記接触除去手段に、前記姿勢変更処理によって姿勢が変更された前記農産物の表面における除去前の前記不用部に関して前記位置検出手段が検出した位置へと移動させつつ前記不用部を除去させる第２除去処理とをそれぞれ１回、又は、複数回繰り返して実行する。
【０００７】
本発明によると、ローラー対が形成する窪み上に農産物を支持し、ローラーを回転させることで農産物を回転させる。このため、農産物の中心を把握しなくても、大きさや形状が異なる農産物を適切に支持しつつ回転させることが可能である。また、ローラーの回転軸に沿って複数個の窪みが形成され、複数個の農産物のそれぞれを各窪みにおいて支持する。したがって、複数個の農産物を同時に回転させ、不用部を除去することができる。このように、本発明によれば、大きさ又は形状が異なる複数個の農産物を同時に処理しやすい不用部除去装置が実現する。
【０００８】
また、本発明においては、前記２個のローラーのそれぞれに括れが形成されており、前記２個のローラーに形成された両方の前記括れによって前記窪みが形成されていることが好ましい。これによると、２個のローラーが形成する窪みに農産物が安定して支持されやすい。
【０００９】
また、本発明においては、前記制御手段が、前記第１除去処理の前に、前記ローラー回転手段に前記２個のローラーの少なくともいずれかを複数回、回転させることが好ましい。これによると、ローラーに載置された農産物の姿勢を安定化させてから不用部の除去処理を実施できる。よって、不用部を適切に除去しやすい。
【００１０】
また、本発明においては、前記ローラーの表面に複数本のスリットが形成されていることが好ましい。これによると、ローラーに載置された農産物の滑り止めとしてスリットが機能する。このため、姿勢変更処理において所望の回転量だけ農産物を回転させやすい。
【００１１】
また、本発明においては、前記ローラー対が、前記軸方向と直交する直交方向に関して複数配列されており、前記制御手段が、前記ローラー回転手段によるローラーの回転、及び、前記位置検出手段による前記農産物の位置の検出を複数個の前記ローラー対及び複数個の前記農産物に対して同時に実行することが好ましい。これによると、複数個の窪みを形成するローラー対を直交方向に関して複数個設ける。そして、これら複数個のローラー対が支持する複数個の農産物に対して同時に処理を実行する。また、複数個の農産物を同時に撮影した画像等に基づいてこれらの農産物に対して同時に不用部の位置の検出処理を実行する。このため、農産物を効率的に処理できる。
【００１２】
また、本発明においては、前記接触除去手段が、前記不用部を前記農産物の表面から削り取るドリル刃を有していることが好ましい。これによると、ドリル刃によって不用部を適切に除去できる。
【００１３】
また、本発明においては、前記接触除去手段が前記不用部を削り取る際に前記ローラー対との間に前記農産物を挟んで支持する支持部材と、前記ローラー対に向かう弾性力を前記支持部材に付与する弾性部材とをさらに備えていることが好ましい。これによると、弾性部材からの弾性力によって支持部材がローラー対との間に農産物を確実に挟み込んで支持する。したがって、接触除去手段による不用部の削り取りの際、その反動で農産物の位置がずれたりしにくい。
【００１４】
また、本発明の第２の観点による農産物の不用部除去装置は、形状及び大きさの少なくともいずれかが互いに異なる複数個の農産物のそれぞれの表面における複数個所に存在する不用部を除去する農産物の不用部除去装置であって、互いの回転軸が平行になり且つ１個以上の窪みを共に形成するように並んだ２個のローラーからなる複数個のローラー対が、前記回転軸に沿った軸方向に関して配列され、前記複数個のローラー対によって形成される複数個の前記窪みのそれぞれにおいて前記複数個の農産物のそれぞれを支持する農産物支持手段と、前記ローラー対が支持する前記農産物の表面まで移動可能であり、前記農産物の表面に接触して前記不用部を除去する接触除去手段と、前記複数個の農産物を同時に回転させるように前記複数個のローラー対に含まれる２つ以上の前記ローラーを回転させるローラー回転手段と、前記不用部のそれぞれの位置を検出する位置検出手段と、前記接触除去手段及び前記ローラー回転手段を制御する制御手段とを備えており、前記制御手段が、前記接触除去手段に前記位置検出手段が検出した位置へと移動させると共に前記ローラー対が支持する農産物の表面から前記不用部を除去させる第１除去処理を実行した後に、前記ローラー回転手段に前記２つ以上のローラーを回転させることで前記ローラー対が支持する前記複数個の農産物の姿勢を同時に変更する姿勢変更処理と、前記接触除去手段に、前記姿勢変更処理によって姿勢が変更された前記農産物の表面における除去前の前記不用部に関して前記位置検出手段が検出した位置へと移動させつつ前記不用部を除去させる第２除去処理とをそれぞれ１回、又は、複数回繰り返して実行する。
【００１５】
上記第１の観点によると、１組のローラー対に複数個の窪みが形成されている。これに対し、第２の観点では、１個以上の窪みを形成するローラー対が複数個並ぶことによって複数個の窪みが形成される。かかる態様においても、第１の観点と同様、大きさ又は形状が異なる複数個の農産物を同時に処理しやすい不用部除去装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るジャガイモの芽取り装置の斜視図である。
【図２】図１の芽取り装置の平面図である。
【図３】図１の芽取り装置に設けられたローラーの斜視図である。
【図４】図１の芽取り装置が有するロボットアームの下端部に設けられたドリルユニットの斜視図である。
【図５】図４のドリルユニットの一部断面を含む部分拡大正面図である。
【図６】図１の芽取り装置における制御部とその制御対象との関係を示すブロック図である。
【図７】制御部による芽取り装置の制御に伴って図２の芋載置領域のジャガイモ並びに芋処理領域の芋群に施される一連の処理を示すフローである。
【図８】図８（ａ）はジャガイモが載置された直後のローラー対の正面図である。図８（ｂ）は、ローラーの回転によってジャガイモの姿勢が安定化した後のローラー対の正面図である。
【図９】図９（ａ）はジャガイモの上半部に芽取り処理が施された直後のローラー対の正面図である。図９（ｂ）は、ローラーの回転によってジャガイモＰの姿勢が変更された後のローラー対の正面図である。
【図１０】ローラーが複数列設けられた変形例の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施の形態に係るジャガイモの芽取り装置１（以下、芽取り装置１とする）について図１〜図６を参照しつつ説明する。芽取り装置１（不用部除去装置）は、図１及び図２に示すように、ジャガイモの加工工場等の床上に設置されるステージ２と、ステージ２上に設置されたフレーム３、芋搬送部２０（農産物支持手段）、ロボットアーム５０等の各装置と、ロボットアーム５０等の駆動を制御する制御部１００（制御手段）とを備えている。ステージ２は、図１に示すように、四面に金属製の外板２ａ〜２ｃ等の壁板が配された脚付きの台である。
【００１８】
芋搬送部２０は、図１に示す通り、ステージ２の上部に設けられている。芋搬送部２０は、図１及び図２に示すように、芋の搬送方向Ｘに関して水平に並んだ複数個のローラー２１、各ローラー２１を支持する２つのＬ字ステイ２４、２本のコンベアチェーン２７等を有している。搬送方向Ｘは、芽取り装置１の前後方向と直交し水平面に沿った方向である。複数個のローラー２１のそれぞれは、図３に示すように、ローラー本体２２と、回転軸Ａ１に沿った軸方向（以下、単に軸方向とする）に関するローラー本体２２の両端のそれぞれから軸方向に突出した支持軸２３とからなる。ローラー本体２２には、回転軸Ａ１に向かって周面が鞍部状に凹んだ３つの括れ部２２ａが形成されている。３つの括れ部２２ａは、互いに同じ形状且つ同じ大きさを有しており、回転軸Ａ１に沿って等間隔に並んでいる。括れ部２２ａの表面には複数本のスリット２２ｂが形成されている。各スリット２２ｂは回転軸Ａ１に平行に延びた溝である。複数本のスリット２２ｂは、回転軸Ａ１を中心とした円周方向に並んでいる。各ローラー２１の回転軸Ａ１は前後方向Ｙに沿っている。ローラー２１は、図１及び図２に示すように、搬送方向Ｘに関してローラー径より僅かに大きい配列間隔で、前後方向Ｙに関して互いに同じ位置に配列されている。これにより、互いに隣り合う２つのローラー２１は、それぞれ、ローラー対２１Ｐを構成している。各ローラー対２１Ｐにおける両方のローラー２１の括れ部２２ａが、図２に示すように、紡錘型の平面形状を有する３個の窪みＳを形成している。各窪みＳには１個のジャガイモが載置される。ローラー対２１Ｐは、搬送方向Ｘに関して複数個配列されている。これにより、前後方向Ｙに沿って並んだ３個の窪みＳからなる列が、さらに搬送方向Ｘに沿って複数列並んでいる。
【００１９】
各ローラー２１は、それぞれの支持軸２３が軸方向に関する両側から２つのＬ字ステイ２４によって、回転軸Ａ１に関して回転可能に支持されている。２つのＬ字ステイ２４は２本のコンベアチェーン２７にそれぞれ固定されている。２本のコンベアチェーン２７は、正面から見て互いに重複する鉛直面に沿った周回経路に沿って走行するようにステージ２に支持されている。図１には、一方のコンベアチェーン２７の周回経路が二点鎖線によって図示されている。ステージ２内には２本のコンベアチェーン２７を正面から見て同じ方向に同じ速度で走行させるコンベア駆動機構が設けられている（不図示）。このコンベア駆動機構は、ステージ２内に設けられたコンベア駆動モーター２９（図６参照）によって駆動される。
【００２０】
各ローラー２１において、芽取り装置１の後方へと向かって突出した支持軸２３には延長軸２５が固定されている。延長軸２５は、支持軸２３からさらに後方に向かって突出している。延長軸２５の先端には磁石ユニット２６が固定されている。磁石ユニット２６は複数個の永久磁石が設置された円柱状の部材である。後述の通り、磁石ユニット４２との間に作用する磁力によって磁石ユニット４２から動力が伝達される。
【００２１】
図２に示すように、芋搬送部２０において、搬送方向Ｘに関して上流の一領域は、空のローラー２１上にジャガイモが載置される芋載置領域Ｖである。下流の一領域は、ローラー２１上に載置されたジャガイモの芽取り処理が実行される芋処理領域Ｗである。芋載置領域Ｖにおいては、作業者が手作業でローラー対２１Ｐ上に形成された窪みＳごとにジャガイモＰを載置していく。ジャガイモＰは、図２に示すように、３行３列の合計９個ずつを１組としてローラー対２１Ｐ上に配置される。ローラー対２１Ｐ上にジャガイモＰが載置された状態で、コンベア駆動モーター２９（図６参照）がコンベア駆動機構を駆動させると、コンベア駆動機構がコンベアチェーン２７を走行させる。これによって、ローラー対２１Ｐ上に載置されたジャガイモＰがローラー２１ごと芋載置領域Ｖから芋処理領域Ｗへと搬送される。芋処理領域Ｗにおいては、３行３列の９個ずつを１組とした芋群Ｐ１及びＰ２のそれぞれに関して芽取り処理が実行される。芋群Ｐ１は搬送方向Ｘに関して上流側に、芋群Ｐ２は搬送方向Ｘに関して下流側に配置される。芋処理領域ＷにおいてジャガイモＰに芽取り処理が施されると、ジャガイモＰがローラー２１ごとさらに搬送方向Ｘに沿って搬送され、ステージ２の左端に設けられた排出部２Ｘから芽取り装置１の外部へと排出される。ジャガイモＰが排出されて空になったローラー２１は、ステージ２の内部を通ってコンベアチェーン２７の周回経路を半周すると、ステージ２の上部の芋載置領域Ｖに再び戻ってくる。
【００２２】
搬送方向Ｘに関して芋載置領域Ｖの範囲内には回転駆動部４０Ａ（ローラー回転手段）が、芋処理領域Ｗの範囲内には回転駆動部４０Ｂ及び４０Ｃ（ローラー回転手段）が設けられている。回転駆動部４０Ａ〜４０Ｃは、ローラー２１を回転させる駆動部である。回転駆動部４０Ａ〜４０Ｃは、それぞれ、ローラー回転モーター４１と、ローラー回転モーター４１によって回転させられる磁石ユニット４２とを有している。ローラー回転モーター４１は芋搬送部２０から僅かに後方に離隔した位置に、その出力軸が搬送方向Ｘに沿うように配置されている。ローラー回転モーター４１の出力軸には歯車４３が固定されている。磁石ユニット４２は搬送方向Ｘに沿った円柱状の部材である。磁石ユニット４２の周面の一部には歯が切られ、当該歯と歯車４３とが噛み合っている。磁石ユニット４２には複数個の永久磁石が、搬送方向Ｘに関してローラー２１と同じ間隔で配列されている。磁石ユニット４２は、芋搬送部２０の磁石ユニット２６より下方に、磁石ユニット４２の中心軸を回転軸として回転可能に配置されている。ローラー回転モーター４１から出力される動力が歯車４３を介して磁石ユニット４２に伝達されると、磁石ユニット４２がその中心軸を回転軸として回転する。磁石ユニット４２の各永久磁石が各磁石ユニット２６のちょうど鉛直下方に配置された状態で磁石ユニット４２が回転すると、磁石ユニット２６に設けられた永久磁石と磁石ユニット４２に設けられた永久磁石との間に作用する磁力によって、磁石ユニット２６がローラー２１の回転軸Ａ１に関して回転する。磁石ユニット２６が回転すると、延長軸２５を介して磁石ユニット２６と固定されたローラー２１も回転軸Ａ１に関して回転する。これにより、回転駆動部４０Ａは、芋載置領域Ｖの範囲内にあるローラー２１を回転させる。回転駆動部４０Ｂは、芋処理領域Ｗの範囲内にある芋群Ｐ１を支持するローラー２１を回転させる。回転駆動部４０Ｃは、芋処理領域Ｗの範囲内にある芋群Ｐ２を支持するローラー２１を回転させる。
【００２３】
芋搬送部２０の芋処理領域Ｗの上方には、図１及び図２に示すように、直方体状のフレーム３が設けられている。フレーム３は、図２に示すように、平面視において芋処理領域Ｗを内部に含むようにステージ２に固定されている。フレーム３の上部には２本のカメラ固定フレーム４を介して４つのカメラ４５が固定されている。１本のカメラ固定フレーム４にはそれぞれ２つのカメラ４５が固定されている。図２の右側のフレーム４に固定された２つのカメラ４５は、その下方におけるローラー２１上に載置された３行３列の９個のジャガイモＰからなる芋群Ｐ１を、互いに異なる角度から撮影できるように配置されている。図２の左側のフレーム４に固定された２つのカメラ４５は、その下方におけるローラー２１上に載置された３行３列の９個のジャガイモＰからなる別の芋群Ｐ２を、互いに異なる角度から撮影できるように配置されている。カメラ４５は、撮像結果を示すデータ（撮像データ）を生成し、制御部１００へと送信する。芋群Ｐ１側の２つのカメラ４５から制御部１００が受信する画像は、芋群Ｐ１について互いに異なる角度から撮影した画像データである。つまり、芋群Ｐ１についてのステレオペア画像データである。また、芋群Ｐ２側の２つのカメラ４５から制御部１００が受信する画像は、芋群Ｐ２について互いに異なる角度から撮影した画像データである。つまり、芋群Ｐ２についてのステレオペア画像データである。
【００２４】
フレーム３内には、図１に示すように、ロボットアーム５０が設けられている。ロボットアーム５０は、図２のＲ１方向に関して旋回可能にロボットステージ５３に支持された第１アーム５１と、図２のＲ２方向に関して旋回可能に第１アーム５１に支持された第２アーム５２とを有している。ロボットアーム５０内には、ロボットステージ５３に対して第１アーム５１を旋回させるとともに第１アーム５１に対して第２アーム５２を旋回させる旋回駆動機構が設けられている。図４に示すように、第２アーム５２の下端部には鉛直下方に向かって突出した可動軸５２ａが設けられている。ロボットアーム５０は、可動部５２ａを上下に移動させる可動部駆動機構も備えている。ロボットアーム５０内には旋回駆動機構及び可動部駆動機構を駆動するモーターがそれぞれ設けられている。可動部５２ａには、後述の通り、ドリルユニット６０が接続されている。ロボットアーム５０は、以上のような構成により、ドリルユニット６０を水平方向（搬送方向Ｘ及び前後方向Ｙの両方に沿った方向）に移動させることができるとともに、ドリルユニット６０を鉛直方向（搬送方向Ｘ及び前後方向Ｙの両方と直交する方向）に移動させることができる。ロボットアーム５０によるドリルユニット６０の移動範囲は、水平方向に関しては芋処理領域Ｗ内の芋群Ｐ１及びＰ２の分布範囲を含んでいる。また、鉛直方向に関しては、移動範囲は、芋群Ｐ１及びＰ２に含まれる各ジャガイモＰの表面に後述のドリル刃６１を接触させることが可能な範囲である。
【００２５】
ドリルユニット６０は、図４に示すように、ドリル刃６１と、ドリル刃６１を回転軸Ａ２に関して回転可能に支持するドリル支持台６２と、ドリル支持台６２の上方に配置されたタイミングプーリー６３とを備えている。ドリル刃６１は、回転軸Ａ２に沿ったドリル支持軸６１ａを有している。ドリル支持軸６１ａは、ドリル支持台６２を貫通しつつ上方に延び、ドリル支持台６２の上方のタイミングプーリー６３と接続されている。ドリル支持台６２上には４本の支柱６４によってシャフト支持台６５が支持されている。シャフト支持台６５には、回転軸Ａ２に沿った円柱状の接続孔６５ａが形成されている。接続孔６５ａには第２アーム５２の下端部に設けられた可動軸５２ａが上方から差し込まれている。これによって、ロボットアーム５０とドリルユニット６０とが接続されている。
【００２６】
シャフト支持台６５にはフレキシブルシャフト６６の出力軸側の端部が支持されている。フレキシブルシャフト６６の出力軸は、シャフト支持台６５の下方に配置されたタイミングプーリー６８と接続されている。フレキシブルシャフト６６の入力軸は、図１に示すように、ドリル回転モーター６９と接続されている。タイミングプーリー６３とタイミングプーリー６８とはタイミングベルト（不図示）によって接続されている。ドリル回転モーター６９から出力された動力は、フレキシブルシャフト６６、タイミングプーリー６８、タイミングベルト及びタイミングプーリー６３を介して、ドリル支持軸６１ａに伝達される。これにより、ドリル刃６１が回転軸Ａ２に関して回転する。ドリル刃６１が回転しているときにドリル刃６１の下端がジャガイモＰの芽の部分に接触すると、ドリル刃６１がジャガイモＰの芽の部分を削り取る。
【００２７】
ドリル支持台６２の下方には芋押さえプレート７１が配置されている。芋押さえプレート７１は、下部に押さえ部７２（支持部材）が設けられた円盤状の部材である。押さえ部７２は、芋押さえプレート７１の下面から下方に向かって突出した円盤である。押さえ部７２の下面には波型の溝７２ａが形成されている。芋押さえプレート７１及び押さえ部７２の円盤中心には厚み方向にこれらを貫通する貫通孔７３が形成されている。貫通孔７３の大きさ及び配置は、ドリル刃６１が上下方向に貫通孔７３を通過可能に設定されている。
【００２８】
芋押さえプレート７１の上面には３本の支柱７４が固定されている。各支柱７４は、芋押さえプレート７１から上方のドリル支持台６２に向かって鉛直上方に延びている。各支柱７４は、ドリル支持台６２を貫通しつつさらに鉛直上方に延び、図５（ａ）に示すように、ドリル支持台６２の上面に固定されたシリンダ７５内に挿入されている。支柱７４はシリンダ７５内を上下移動可能である。支柱７４におけるシリンダ７５内の一部には円盤状の鍔部７４ａが固定されている。シリンダ７５内における鍔部７４ａの上方の空間には、ばね７６（弾性部材）が収容されている。ばね７６は、鍔部７４ａを、シリンダ７５の内底部に設けられた段差部７５ａへと下方に向かって押し付けている。このようなばね７６の作用によって、芋押さえプレート７１にジャガイモＰが接触していない状態では、芋押さえプレート７１の位置が、図４に示すように、ドリル刃６１の下端が押さえ部７２の下面より上方に配置されるように維持されている。
【００２９】
ロボットアーム５０が可動軸５２ａをジャガイモＰに向かって下方へと移動させると、押さえ部７２の下面がジャガイモＰの上端に接触する。ロボットアーム５０が可動軸５２ａをさらに下方へと移動させると、芋押さえプレート７１及び押さえ部７２はジャガイモＰと接触しているためそれ以上下降しないのに対し、ドリル支持台６２は下降しようとする。これにより、図５（ｂ）に示すように、鍔部７４ａがばね７６の弾性力に抗しつつ、ドリル支持台６２に対して相対的に上昇する。一方、ドリル刃６１はドリル支持台６２と共に下降する。ドリル刃６１の下端が押さえ部７２の下面より下方へと突出すると、ドリル刃６１の下端がジャガイモＰの芽の部分に接触する。これにより、上記の通り、ドリル刃６１がジャガイモＰの芽の部分を削り取る。このとき、押さえ部７２の下面がジャガイモＰに上方から接触した状態が維持されている。押さえ部７２には、鍔部７４ａ、支柱７４及び芋押さえプレート７１を通じ、ばね７６の弾性力が作用する。この弾性力は、下方のローラー２１に向かって押さえ部７２を押さえ付けるような力である。したがって、ドリル刃６１がジャガイモＰの芽を削り取る間、押さえ部７２がローラー２１との間にジャガイモＰを確実に挟み込んで支持することになる。これにより、ドリル刃６１による芽の削り取りの際、その反動でジャガイモＰの位置がずれるおそれが低下する。
【００３０】
制御部１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やメモリ等のハードウェアと、芽取り装置１の各部を制御する手段としてこれらのハードウェアを機能させるためのソフトウェアとを備えている。制御部１００は、図６に示すように、４つのカメラ４５を制御して芋群Ｐ１及びＰ２を撮影させると共に、その撮影結果を示すステレオペア画像データをカメラ４５から受信する。そして、制御部１００は、ステレオペア画像データに基づいてコンベア駆動モーター２９、ローラー回転モーター４１、ロボットアーム５０及びドリル回転モーター６９を制御する。
【００３１】
以下、制御部１００による制御処理の詳細と、本制御処理に伴ってジャガイモＰに施される一連の処理の流れについて、図７を参照しつつ説明する。まず、芋載置領域Ｖのローラー２１上にジャガイモＰが載置される（Ｓ１）。次に、制御部１００が回転駆動部４０Ａのローラー回転モーター４１を制御することにより、芋載置領域Ｖの複数個のローラー対２１Ｐを同時に、複数回、回転させる（Ｓ２）。Ｓ１において載置されたばかりのジャガイモＰは、ローラー２１上で必ずしも安定した姿勢になっているとは限らない。これに対し、Ｓ２の処理によりローラー２１上のジャガイモＰが揺すぶられ、これによってジャガイモＰの姿勢が窪みＳ内で安定になる。なお、「ジャガイモＰの姿勢が安定になる」とは、ジャガイモＰの長軸方向がローラー２１の軸方向と平行な状態に近づくことで、例えば、ジャガイモＰの重心が水平方向に関してローラー２１同士の中間位置に近づいたり、ローラー２１とジャガイモＰとの接触点や接触面積が増加したりすることを示す。Ｓ２におけるローラー２１の１回の回転角度は何度でもよい。例えば、１回当たり９０°未満の比較的小さい角度で複数回、ローラー２１を回転させる。これにより、例えば、図８（ａ）のように比較的高い位置に載置されたジャガイモＰを、図８（ｂ）のように低い安定な位置に落ち着かせることができる。
【００３２】
次に、制御部１００がコンベア駆動モーター２９を制御することにより、芋載置領域Ｖから芋処理領域Ｗへとローラー２１ごとジャガイモＰを搬送する（Ｓ３）。これによって、図２に示すように、芋処理領域Ｗ内に芋群Ｐ１及びＰ２が配置される。次に、制御部１００が芋群Ｐ１に含まれる各ジャガイモＰの表面における芽の部分の３次元位置（鉛直方向及び水平方向のそれぞれに関する位置）を検出する（Ｓ４）。具体的には、まず、制御部１００は、芋群Ｐ１側の２つのカメラ４５を制御することでこれらのカメラ４５に芋群Ｐ１を撮影させる。撮影結果を示すステレオペア画像データは制御部１００へと送信される。次に、制御部１００は、芋群Ｐ１について、２つのカメラ４５からのステレオペア画像データに基づき、ジャガイモＰの表面における凹凸の状況から、ジャガイモＰの表面に存在する芽の部分の３次元位置を取得する。これにより、カメラ４５の撮像範囲、つまり、芋群Ｐ１の各ジャガイモＰにおけるカメラ４５側に面した表面における芽の部分のそれぞれの３次元位置が取得される。なお、カメラ４５の撮像データに基づいて芽の部分の３次元位置を検出する制御部１００の機能は、本発明の位置検出手段の機能に対応する。
【００３３】
次に、制御部１００は、ロボットアーム５０及びドリル回転モーター６９を制御することでジャガイモＰの芽取り処理を実行する（Ｓ５；第１除去処理）。具体的には、制御部１００は、ロボットアーム５０を制御し、Ｓ４で取得された芽の部分の水平位置にドリル刃６１が配置されるようにドリルユニット６０を水平方向に関して移動させる。そして、制御部１００は、ドリル回転モーター６９及びロボットアーム５０を制御することで、ドリル刃６１を回転させつつ、Ｓ４で取得された芽の部分の鉛直位置までドリルユニット６０を降下させる。これにより、ジャガイモＰの芽の部分がドリル刃６１によって削り取られる。制御部１００は、芋群Ｐ１に含まれる９個のジャガイモＰのそれぞれに関し、その表面に存在する芽の部分のそれぞれについてＳ５の処理を実行する。これにより、芋群Ｐ１の各ジャガイモＰの表面におけるカメラ４５側に面した領域内の芽の部分が削り取られる。図９（ａ）は、Ｓ５の処理直後のジャガイモＰを示す。ジャガイモＰの表面においてカメラ４５側の領域、つまり、上方に面した領域は芽取り処理済みの領域となる。一方、カメラ４５とは反対側の領域、つまり、下方に面した領域は未処理の領域となる。
【００３４】
制御部１００は、芋群Ｐ１に関するＳ５の処理の最中に、芋群Ｐ２に関しては、Ｓ４の処理と同様の処理内容で位置検出処理を実行する（Ｓ６）。つまり、制御部１００は、芋群Ｐ２側の２つのカメラ４５による撮影結果に基づき、芋群Ｐ２に含まれる各ジャガイモＰの表面における芽の部分の３次元位置を検出する。そして、制御部１００は、Ｓ６で取得した芽の部分の位置に基づき、Ｓ５の処理と同様、芋群Ｐ２に関して各ジャガイモＰの芽取り処理を実行する（Ｓ７；第１除去処理）。
【００３５】
制御部１００は、芋群Ｐ２に関するＳ７の処理の最中に、芋処理領域Ｗにおける回転駆動部４０Ｂのローラー回転モーター４１を制御することにより、芋群Ｐ１に含まれる９個のジャガイモＰを支持した４つのローラー２１を回転させる（Ｓ８；姿勢変更処理）。このときのローラー２１の回転角度は、例えば、１８０°である。これによって、芋群Ｐ１における９個のジャガイモＰの姿勢を変更し、各ジャガイモＰの向きを上下方向に関して反転させる。したがって、図９（ａ）に示す状態が、図９（ｂ）に示す状態、つまり、芽取り処理済みの領域が下方に面し、未処理の領域が上方に面した状態となる。これにより、Ｓ５では取り切れなかった芽がカメラ４５による撮影範囲内に露出する。次に、制御部１００は、Ｓ４の処理と同様、芋群Ｐ１側の２つのカメラ４５による撮影結果に基づき、芋群Ｐ１に含まれる各ジャガイモＰの表面における芽の部分の位置検出処理（Ｓ９）を実行する。そして、制御部１００は、Ｓ９で取得した芽の部分の位置に基づき、Ｓ５の処理と同様、芋群Ｐ１に関して各ジャガイモＰの芽の部分を削り取る処理を施す（Ｓ１０；第２除去処理）。制御部１００は、芋群Ｐ１に関するＳ９及びＳ１０の処理の最中に、回転駆動部４０Ｃのローラー回転モーター４１を制御することにより、Ｓ８の処理と同様、芋群Ｐ２のジャガイモＰの姿勢を変更する（Ｓ１１；姿勢変更処理）とともに、芋群Ｐ２側の２つのカメラ４５による撮影結果に基づき、芋群Ｐ２に含まれる各ジャガイモＰの表面における芽の部分の位置検出処理（Ｓ１２）を実行する。そして、制御部１００は、Ｓ１２で取得した芽の部分の位置に基づき、Ｓ５の処理と同様、芋群Ｐ２に関して各ジャガイモＰの芽の部分を削り取る処理を施す（Ｓ１３；第２除去処理）。
【００３６】
次のジャガイモＰについての芽取り処理に関しては、Ｓ３の処理後のいずれかの段階で芋載置領域ＶにジャガイモＰが新たに載置される（Ｓ１４）とともに、新たに載置されたジャガイモＰに関してＳ２の処理と同様に姿勢安定化の処理が実行される（Ｓ１５）。つまり、制御部１００が回転駆動部４０Ａのローラー回転モーター４１を制御し、芋載置領域Ｖのローラー２１を複数回、回転させることで、ジャガイモＰの姿勢を安定化させる。次に、制御部１００がコンベア駆動モーター２９を制御することにより、芋載置領域Ｖから芋処理領域Ｗへとローラー２１ごとジャガイモＰが搬送されるとともに、芋処理領域Ｗにおいて芽の部分が除去された芋群Ｐ１及びＰ２が排出部２Ｘから排出される（Ｓ１６）。その後、芋載置領域ＶにおいてはＳ１４以降の処理が、芋処理領域Ｗの新たな芋群Ｐ１に関してはＳ４以降の処理が、芋処理領域Ｗの新たな芋群Ｐ２に関してはＳ６以降の処理が繰り返される。
【００３７】
以上説明した本実施形態によると、ローラー対２１Ｐの窪みＳ上にジャガイモＰが支持された状態でローラー２１が回転する。これによって、ローラー２１がジャガイモＰを回転させる。このため、農産物をクランプに把持させる従来技術と異なり、大きさや形状が異なるジャガイモのような農産物を適切に支持しつつ回転させることが可能である。また、１個のローラー対２１Ｐを構成する２個のローラー２１が形成する窪みＳにジャガイモＰが安定して支持される。各ローラー対２１Ｐにおいては、ローラー２１の回転軸Ａ１に沿って複数個の窪みＳが形成され、複数個のジャガイモＰのそれぞれが各窪みＳに支持される。したがって、各ローラー対２１Ｐを回転させることで複数個のジャガイモＰを同時に回転させることができる。このように、本実施形態によると、大きさ又は形状が異なる複数個のジャガイモＰを同時に処理しやすい装置が実現する。
【００３８】
また、本実施形態においては、ジャガイモＰが載置されたローラー２１を芽取り処理前に回転させることで、ジャガイモＰに安定な姿勢を取らせる（図７のＳ２）。したがって、その後の芽取り処理（Ｓ５等）においてドリルユニット６０がジャガイモＰに接触した際、ジャガイモＰの位置がずれにくい。よって、芽取りを適切に実行しやすい。また、仮に、姿勢変更処理の際にジャガイモＰの長軸方向が軸方向から大きく外れていると、姿勢変更処理においてジャガイモＰを回転させた際にジャガイモＰの長軸方向が軸方向に沿うように急激にずれるおそれがある。これに対し、本実施形態においては、姿勢変更処理（Ｓ８等）の前にジャガイモＰに安定な姿勢を取らせる（Ｓ２）。つまり、姿勢変更処理に当たってジャガイモＰの長軸方向をあらかじめ軸方向に近づけておく。このため、姿勢変更処理においてジャガイモＰの長軸が急激にずれるおそれを回避できる。
【００３９】
また、本実施形態においては、ローラー２１の表面に形成された複数本のスリット２２ｂが、ローラー２１に載置されたジャガイモＰの滑り止めとして機能する。このため、例えば、ジャガイモＰの姿勢変更の処理（Ｓ８等）において所望の回転量（例えば、１８０°）だけジャガイモＰを回転させやすい。
【００４０】
また、本実施形態においては、複数個の窪みＳを形成するローラー対２１Ｐが、搬送方向Ｘに関して複数個設けられている。これらのローラー対２１Ｐ上には、３行３列の９個のジャガイモＰが載置され、ローラー２１によって同時に支持される。そして、これら９個のジャガイモＰからなる芋群Ｐ１及びＰ２のそれぞれに対し、ローラー２１の回転処理が同時に実行される。さらに、芋群Ｐ１及びＰ２のそれぞれに対し、９個のジャガイモＰを同時に撮影したステレオペア画像に基づいて、芽の部分の位置を９個のジャガイモＰに対して同時に検出する。このため、多数のジャガイモＰの処理を効率的に実行できる。
【００４１】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。
【００４２】
例えば、上述の実施形態では、複数個のローラー２１が搬送方向Ｘに関して１列に配列されている。しかし、複数個のローラー２１が搬送方向Ｘに関して配列されたローラー列が、前後方向Ｙに関して複数列、設けられてもよい。図１０に示すローラー列２１Ｍ及び２１Ｎはその一例である。この場合、カメラ４５、ロボットアーム５０、ローラー回転モーター４１等、位置検出処理、姿勢変更処理及び芽取り処理を施す構成が、ローラー列２１Ｍ及び２１Ｎのそれぞれに対して設けられてもよいし、ローラー列２１Ｍ及び２１Ｎの両方に共通に設けられてもよい。図１０の構成では、ローラー２１が２列に並ぶことで、前後方向Ｙに関して６つの窪みＳを形成している。このように、複数個のローラー２１を前後方向Ｙに並べることで複数個の窪みＳが形成されてもよい。また、ローラー２１は３つの括れを有しているが、１つの括れのみを有するローラーを前後方向Ｙに関して複数個並べることで複数個の窪みＳが形成されてもよい。さらに、括れの数が互いに異なる複数個のローラーが前後方向Ｙに関して並べられてもよい。
【００４３】
また、上述の実施形態では、ジャガイモＰの不用部として芽の部分を除去するために本発明が適用されている。しかし、形状又は大きさが互いに異なるその他の農産物における不用部除去に本発明が適用されてもよい。例えば、パイナップルの表面の棘を除去するために本発明が適用されてもよい。
【００４４】
また、上述の実施形態では、回転するドリル刃６１をジャガイモＰの芽の部分に接触させることで芽が取り除かれる。しかし、ドリル刃６１以外の部材をジャガイモＰの芽の部分に接触させることで芽が取り除かれてもよい。例えば、外周面に突起がある円柱状の部材を回転させつつその外周面をジャガイモＰの芽の部分に接触させることで芽が取り除かれてもよい。また、カッターにジャガイモＰの芽の部分を掬い取るようにジャガイモＰに接触させることで芽が取り除かれてもよい。
【００４５】
また、上述の実施形態では、芋群Ｐ１及びＰ２のそれぞれに、最初の芽取り処理を施した後、姿勢変更処理及び芽取り処理を１回ずつ施すことにより、各ジャガイモＰから芽が取り除かれている。しかし、最初の芽取り処理後、姿勢変更処理及び芽取り処理を２回以上施すことによりジャガイモＰから芽が取り除かれてもよい。例えば、上述の実施形態の姿勢変更処理ではローラー２１を１８０°回転させている。これに対し、１回目の芽取り処理後、姿勢変更処理としてローラー２１を９０°回転させることにより、ジャガイモＰを９０°ずつ回転させてもよい。つまり、最初の芽取り処理後、姿勢変更処理（９０°）→芽取り処理→姿勢変更処理（９０°）→芽取り処理→姿勢変更処理（９０°）→芽取り処理の順に各処理を実行することにより、各ジャガイモＰ全体に芽取り処理を施してもよい。この場合、最初の芽取り処理（第１除去処理）後に、姿勢変更処理及び芽取り処理（第２除去処理）をそれぞれ３回繰り返すことになる。また、１回にローラー２１を回転させる角度は３６０°の約数である必要はない。例えば、５０°や１６０°等であってもよい。
【００４６】
また、上述の実施形態では、ローラー対２１Ｐに含まれる２つのローラー２１を回転させることで、そのローラー対２１Ｐが支持するジャガイモＰを回転させる。しかし、２つのローラー２１の一方のみを回転させることでジャガイモＰを回転させてもよい。
【００４７】
また、上述の実施形態では、ローラー対２１Ｐに含まれる２つのローラー２１にあらかじめ形成された括れ部２２ａによって１つの窪みＳが形成される。しかし、あらかじめ括れ等が形成されていないローラーによって窪みが形成されてもよい。例えば、ローラーの外表面が弾性部材によって覆われており、２つのローラー間にジャガイモＰが載置された際にジャガイモＰの重量によって上記弾性部材が歪むことで窪みが形成されてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
Ｐ１，Ｐ２  芋群、Ｐ  ジャガイモ、Ｓ  窪み、Ｖ  芋載置領域、Ｗ  芋処理領域、１  芽取り装置、２０  芋搬送部、２１  ローラー、２１Ｐ  ローラー対、２２  ローラー本体、２２ａ  括れ部、２２ｂ  スリット、４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ  回転駆動部、４１ローラー回転モーター、４５  カメラ、５０  ロボットアーム、６０  ドリルユニット、６１  ドリル刃、６９  ドリル回転モーター、７１  芋押さえプレート、７２  押さえ部、７６  ばね、１００  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018161059.tif 000009
【図８】
2018161059.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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