(57)【要約】【課題】分離工程、調整工程および植込工程を機械的に連結するための苗の移植用保持具並びにそれを備えた苗搬送装置および植込ステーションの提供。【解決手段】苗が投入される投入口を有するケースと、切欠部を有し、ケース内で噛合して載置される一対の把持板と、把持板に最適な把持力を付勢するばねとを具備し、ケース外部に延出する一または二の把持板を押入することで、投入口が開放状態となり、ケース外部に延出する一または二の把持板への押力を開放することで、一対の把持板の切欠部が投入口に投入された苗を把持する苗の移植用保持具並びにそれを備えた苗搬送装置および植込ステーション。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
苗が投入される投入口を有するケースと、切欠部を有し、ケース内で噛合して載置される一対の把持板と、把持板に最適な把持力を付勢するばねとを具備し、
ケース外部に延出する一または二の把持板を押入することで、投入口が開放状態となり、
ケース外部に延出する一または二の把持板への押力を開放することで、一対の把持板の切欠部が投入口に投入された苗を把持する苗の移植用保持具。
【請求項２】
苗が投入される複数の投入口を有するケースと、複数の切欠部を有し、ケース内で噛合して載置される一対の把持板と、把持板に最適な把持力を付勢するばねとを具備し、
ケース外部に延出する一または二の把持板を押入することで、全ての投入口が開放状態となり、
ケース外部に延出する一または二の把持板への押力を開放することで、一対の把持板の切欠部が投入口に投入された苗を把持する苗の移植用保持具。
【請求項３】
前記保持具は、高温高圧滅菌処理が可能な材質で構成されることを特徴とする請求項１または２の苗の移植用保持具。
【請求項４】
前記ケースを挿着することができ、コンベアに固着される保持具ケースを具備することを特徴とする請求項１、２また３の苗の移植用保持具。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかの苗の移植用保持具を一定間隔で固定配置したコンベアと、コンベアの側方に一または二の押込ガイドのある一対のサイドガイドを具備し、
前記押込ガイドの位置に前記苗の移植用保持具が搬送された際に、前記ケース外部に延出する一または二の把持板が押入され、前記投入口が開放状態となり、
前記苗の移植用保持具が前記押込ガイドを通過した際に、前記一対の把持板が投入口に投入された苗を把持することを特徴とする苗搬送装置。
【請求項６】
１以上の請求項１ないし３のいずれかの苗の移植用保持具を搬送するコンベアと、コンベアの終端部で該苗の移植用保持具を停止させるストッパーとを具備する苗搬送装置。
【請求項７】
前記コンベアの全長は、前記苗の移植用保持具の長手方向が搬送方向と一致するように複数個直列に所定の間隔で配置できる長さである請求項６の苗搬送装置。
【請求項８】
搬入コンベアの終端部に隣接して配置され、搬入コンベアと異なる搬送方向に前記苗の移植用保持具を搬出する公知の搬送器具からなる排出装置と、排出装置と反対側で搬入コンベアに隣接して配置され、前記ストッパーで停止された前記苗の移植用保持具を排出装置に移送する公知の移送装置とを備える請求項６または７の苗搬送装置。
【請求項９】
請求項５ないし８のいずれかの苗搬送装置と、ストッパーにより停止された苗の移植用保持具の苗を植込容器に移植するロボットハンドとを備え、
前記苗の移植用保持具一対の把持板による苗の把持と、直交する方向から前記ロボットハンドが苗の把持を行う植込ステーション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、苗（幼芽）の移植用保持具並びにそれを備えた苗搬送装置および植込ステーションに関し、より具体的には苗の自動移植工程において用いられる装置類を連結するための保持具並びにそれを備えた苗搬送装置および植込ステーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年園芸作物や樹木の苗の生産においてこれまで行われてきた実生苗や挿し木苗での生産以外にマイクロプロパゲーションで優秀個体の無菌化クローンを大量増殖し、発根させて苗製品にする手法が広く普及してきている。
一般的な手法としては、成長組織点を無菌環境内で植物個体から切出してインビトロ（無菌透明容器内）で培養環境を与え、多芽体に成長させ、さらに継体培養により大量増殖させ、そして大量増殖させたそれぞれの幼芽を最適な大きさまでインビトロで成長させた後に、再び無菌環境で幼芽を分離し、発根用の容器に移し替え、再びインビトロで培養し発根完了後に無菌クローン苗製品とするものがある。感染した苗であっても、植物体成長の元になる成長点組織にはウィルスが侵入しないことを利用した手法である。
【０００３】
このように植物工場での生産工程としては、主に分離した苗を無菌容器へ植え込む移植工程とインビトロでの培養工程とがある。苗の培養工程についてはほぼ自動化されているが、移植工程については依然手作業で行われており、大量に優秀な作業者を繁忙期に確保する必要があることから機械化の要求が増大している。 
【０００４】
しかしながら、自動化に際しては、不定形な形状をしている植物の幼芽を分割移植するために、茎のどの部分をどの位置で切るかといった高度で複雑な認識を行わねばならない。また、幼芽は柔らかく脆弱であり、過剰な把持力を与えた場合、茎の導管を破壊しその後の生育が順調にいかないという問題がある。このため幼芽の移植を自動的に行うためには微少な把持力制御が不可欠であった。
【０００５】
苗の分割移植装置としては、レーザー光を利用した認識装置により苗の形状を認識し、認識結果に基づいて苗の所定の高さの位置に把持機構及び切断機構を導く装置が提言されている（特許文献１，２）。
【０００６】
また、挿し木苗の移植システムとしては、オープントレイ上の苗に対してスリットレーザ光とPSD センサーにより茎形状をスキャンし歪みセンサーによるフィードバックによる把持力制御、マニピュレーターにより挿し木苗の自動生産をするものが提言されている（非特許文献１，２）。
【０００７】
【特許文献１】特開平３−２２８６０７号公報
【特許文献２】特開平５−３７０７号公報
【非特許文献１】M.Takatsuji, Handbook of Plant Factory,Tokai University Press, pp. 123{159, 1997. 東海大学出版会編：「植物工場ハンドブック」， 東海大学出版会(1997), pp123-159
【非特許文献２】高山眞策シーエムシー出版 種苗生産システム （1992 初版2002 普及版pp180）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１は、クローン苗の育成工程の流れ図である。クローン苗の育成において、苗の培養工程はほぼ自動化されているが、分離工程、調整工程および植込工程は個別に自動化が図られている。苗の育成に伴うコストの大半は人件費であり、これらを機械的に連結することにより、苗の生産コストを大幅に削減することができる。また、人手の作業が介在すると、ウィルス混入による収量低下が生じてしまうため、生産コストの増加につながるという問題も生じる。
苗の分割移植用装置としては、上述の特許文献１および２の装置があるが、これらを連結する装置はなかった。すなわち、下葉の切断等の調整工程においては、分離した苗をオープンスペースで把持する装置が必要であり、調整された苗を自動で植え込みするためには、人手により、植込用装置に受け渡しを行う必要があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記課題を鑑み、植物工場における植込工程への苗の受け渡しを機械的に行うための苗の移植用保持具並びにそれを備えた苗搬送装置および植込ステーションを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の保持具並びにそれを備えた苗搬送装置および植込ステーションは次のように構成される。
すなわち、第１の発明は、苗が投入される投入口を有するケースと、切欠部を有し、ケース内で噛合して載置される一対の把持板と、把持板に最適な把持力を付勢するばねとを具備し、ケース外部に延出する一または二の把持板を押入することで、投入口が開放状態となり、ケース外部に延出する一または二の把持板への押力を開放することで、一対の把持板の切欠部が投入口に投入された苗を把持する苗の移植用保持具である。
第２の発明は、苗が投入される複数の投入口を有するケースと、複数の切欠部を有し、ケース内で噛合して載置される一対の把持板と、把持板に最適な把持力を付勢するばねとを具備し、ケース外部に延出する一または二の把持板を押入することで、全ての投入口が開放状態となり、ケース外部に延出する一または二の把持板への押力を開放することで、一対の把持板の切欠部が投入口に投入された苗を把持する苗の移植用保持具である。
第３の発明は、第１または２の発明において、前記保持具は、高温高圧滅菌処理が可能な材質で構成されることを特徴とする。
第４の発明は、第１、２または３の発明において、前記ケースを挿着することができ、コンベアに固着される保持具ケースを具備することを特徴とする。
第５の発明は、第１ないし４のいずれかの苗の移植用保持具を一定間隔で固定配置したコンベアと、コンベアの側方に一または二の押込ガイドのある一対のサイドガイドを具備し、前記押込ガイドの位置に前記苗の移植用保持具が搬送された際に、前記ケース外部に延出する一または二の把持板が押入され、前記投入口が開放状態となり、前記苗の移植用保持具が前記押込ガイドを通過した際に、前記一対の把持板が投入口に投入された苗を把持することを特徴とする苗搬送装置である。
第６の発明は、１以上の第１ないし３のいずれかの発明にかかる苗の移植用保持具を搬送するコンベアと、コンベアの終端部で該苗の移植用保持具を停止させるストッパーとを具備する苗搬送装置である。
第７の発明は、第６の発明において、前記コンベアの全長は、前記苗の移植用保持具の長手方向が搬送方向と一致するように複数個直列に所定の間隔で配置できる長さであることを特徴とする。
第８の発明は、第６または７の発明において、搬入コンベアの終端部に隣接して配置され、搬入コンベアと異なる搬送方向に前記苗の移植用保持具を搬出する公知の搬送器具からなる排出装置と、排出装置と反対側で搬入コンベアに隣接して配置され、前記ストッパーで停止された前記苗の移植用保持具を排出装置に移送する公知の移送装置とを備えることを特徴とする。
第９の発明は、第５ないし８のいずれかの発明にかかる苗搬送装置と、ストッパーにより停止された苗の移植用保持具の苗を植込容器に移植するロボットハンドとを備え、前記苗の移植用保持具一対の把持板による苗の把持と、直交する方向から前記ロボットハンドが苗の把持を行う植込ステーションである。
かかる構成を有することにより、ロボットハンドへの受け渡し時に苗の姿勢修正を行うことができる。苗が把持板により一の方向に揺動し易い状態となり、その揺動し易い方向の左右からロボットハンドが苗を把持することにより、苗の修正が行われるからである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、植物工場における植込工程への苗の受け渡しを機械的に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の搬送装置103は、その上流に分離ステーション101と調整ステーション102を、その下流に植込ステーション104を配して、これらを連結する目的で使用される。
分離ステーション101は調整ステーション102に分離した幼芽の受け渡しを行い、調整ステーション102により調整された幼芽は、本発明の搬送装置103により搬送され、植込ステーション104に引き渡され、植込ステーション104にてインビトロへの植え込みが行われる。例えば、図２は、苗の自動移植工程における本発明の搬送装置103の配置例である。分離ステーション101と調整ステーション102の受け渡しを本発明の搬送装置103により行ってもよいし、調整ステーション102を設けない構成の場合には、分離ステーション101から植込ステーション104への受け渡しを本発明の搬送装置103により行ってもよい。
本発明の搬送装置103は、コンベア上に所定間隔で保持具を配置した構成である。自動化を実現するために、保持具は自動で開閉するシャッター機構を有している。保持具に電動のシャッター機構を設けることも考えられるが、雑菌の繁殖防止のため、定期的に水洗いや高温滅菌等の処理が必要となるため、できるだけ簡易な構成とするのが好ましい。
【００１３】
以下では、本発明を実施するための最良の形態を実施例で説明するが、本発明は実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。
【実施例１】
【００１４】
搬送装置103は、図３および４に示すように、ガイドローラー７上に固着された複数の保持具１から構成される。保持具１は１５ｍｍまたは１８ｍｍピッチで配置されるが、配置の間隔はこれらに限定されない。保持具１の両側には、サイドガイド３が設けられ、サイドガイド３の途中には、押込ガイド５が設けられている。
ガイドローラー７は、所定の間隔で間欠動することで保持具１を搬送し、保持具１が押込ガイド５の位置に来ると、把持板１１が押込ガイド５により保持具１内に押し込まれ、投入口１３が開放状態となる。投入光が開放状態となったタイミングで、調整ステーション102から調整済みの幼芽が投入口１３に投入され、その後ガイドローラー７が稼働することで、投入口が閉じられ、幼芽を把持した状態で植込ステーション104まで搬送する。
【００１５】
保持具１は、図５および６に示すように、略長方形のケース２１の凹溝にばね１５付勢された把持板１１を載置し、上板１２の投入口１３を把持板１１により開閉する構成となっている。
なお、図５では二の把持板１１がケース２１の外部に延出しているが、把持板１１の一方を短いものにしてケース内で固定し、他方の把持板１１のみがケース２１の外部延出するように構成してもよい。
保持具１を構成する部材は、軽量で摩耗に強いものであれば、特定のものに限定されないが、オートクレーブ等の高温高圧滅菌処理や薬液その他除菌が可能な材質で構成することが好ましい。
【００１６】
ばね１５は、金属製の押しばねであり、幼芽が投入口１３に挿入され、閉状態となった際には、幼芽を直立させるのに最低限必要な把持力がかかるよう構成されている。
本実施例の搬送装置は、種々の植物の幼芽に適用されるが、茎のある形状であり、植林用に大量栽培されるものに好適である。本実施例で用いた幼芽の茎の直径と最適な把持力を表１に示す。
【００１７】
【表１】
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【実施例２】
【００１８】
保持具には樹液が付着し、雑菌やカビの温床となるおそれがある。そのため、高温滅菌処理などにより、雑菌やカビの繁殖を防止する必要があることは、先に述べたとおりである。しかしながら、保持具を高温滅菌処理しなくとも、保持具を着脱し、水洗いすることで同様の効果を奏することが可能である。そこで、本実施例では、各保持具を容易に取付・取外しができる構造にすることで、取外した保持具を水洗いして雑菌除去が行えるようにした。
【００１９】
本実施例の保持具１は、図７に示すように、ケース２１とケース受け２２とから構成される。ケース２１は、実施例１と同様に凹溝があり、凹溝に把持板１１とばね１５（図７では省略）が載置され、上板で１２によりビス止めされる構成となっている。
ケース受け２２は、ステンレス製であり、ビス孔２４により、ガイドローラー７に固着される。ケース２１には、ビス孔２４と対向位置に孔２３が設けられており、ケース２１をケース受け２２に装着した状態のまま、ケース受け２２を固着するビスを締め直すことができるようになっている。
【００２０】
本実施例のケース２１は、ケース受け２２から着脱自在であり、水洗いして雑菌除去することが可能なため、樹脂等の熱に弱い材質によっても構成することができる。
【実施例３】
【００２１】
本実施例の多連装保持具２７は、図９に示すように、複数の切欠部を有する一対の把持板１１を対称に配置して噛合させて５つの投入口１３を設け、ばね１５により通常時は投入口１３が閉状態となるよう構成している。ばね付勢された一対の把持板１１の端部を押込むと、全ての投入口１３が開き、一対の把持板１１への押力を開放することで、全ての投入口１３が閉じる。
本実施例では、多連装保持具２７を嵌め込むことで、一対の把持板１１の端部が押し込まれる保持具支持枠２８を設け、多連装保持具２７の投入口を開いた状態として、多間接ロボットである苗移送装置２６により、多連装保持具２７へ調整済み苗を機械的に投入した。多連装保持具２７の投入口は、開放状態でも苗が倒れない程度に深く構成されている。
保持具支持枠２８から、多連装保持具２７を取り外すと、把持板に投入口を閉じる力（苗を直立させるのに最低限必要な把持力）が作用し、苗は直立する。
【００２２】
続いて、多連装保持具２７を一定間隔で５つ保持する保持具支持板２９上に、苗を把持した多連装保持具２７を順次装着する。保持具支持板２９に５つの多連装保持具２７を装着したら、搬入コンベア３１上にそれを載置し、搬送させる。
保持具支持板２９がストッパー３２の位置まで搬送されると、図示しないセンサーが保持具支持枠２９を検知し、多連装ロボットハンド３４により、多連装保持具２７に投入された苗が植込容器３５に順番に植え込まれる。本実施例の植込容器３５は５行×５列に区画されているが、植込容器の行列数は多連装保持具２７と保持具支持板２９上の構成用に合わせて最適なものを用意する。
【００２３】
ストッパー３２により停止された保持具支持板２９に装着された全ての多連装保持具２７の苗の植え込みが終わると、プッシャー３３により、保持具支持板２９は排出コンベア３６に移送される。排出コンベア３６に載置された保持具支持板２９は、作業スペースに搬送され、再利用される。本実施例のプッシャー３３は、シリンダ（または電動）アクチュエーターにより構成される。
【００２４】
本実施例の搬入コンベア３１の全長が、保持具支持板２９を長手方向が搬送方向と一致するように複数個直列に所定の間隔で配置できることには技術的意義がある。すなわち、上記苗移送装置２６を複数台配置すれば、作業効率を倍増させることが可能であるからである。苗移送装置２６は搬入コンベア３１の一方に複数台連設してもよいし、搬入コンベア３１を挟んで配置してもよい。
【００２５】
また、移植が終了した保持具支持板２９を排出するための装置は、排出コンベア３６に限定されず、公知の排出器具から適宜最適なものを選択することができ、例えば、駆動源を有しない傾斜台により構成することもできる。
さらに、プッシャー３３は、公知の移送装置から適宜最適なものを選択することができ、例えば、払出装置やロボットハンドにより構成することもできる。
【００２６】
多連装ハンド３４は、図１０に示すように、複数のピンセットにより構成した植込用ハンドである。いわゆる「逆ピンセット」を用いたものであり、外部から力が加えられない状態においては、各ピンセットは最適把持力で閉じた状態であり、モータの駆動力が加えられると把持力が徐々に減少しピンッセットが開く。本実施例の構成においては、作業対象となる植物に適した植込用ハンドを事前に準備することで、細かな制御を行わなくても最適な把持力を得ることを可能としている。
なお、本実施例においては「逆ピンセット」による構成としたが、植物の種類に応じて最適把持力を算出する構成としてもよく、その場合には通常のピンセットを複数用いた構成となる。
逆ピンセットを用いた構成は、把持力の上限を簡便に設定できる利点がある。把持力の制御を行うに際して、上限指定をする必要がなければ通常のピンセットを使用することもできる。
【００２７】
なお、作業スペースに於ける作業、すなわち、多連装保持具２７の保持具支持枠２８への着脱作業、調整済み苗の多連装保持具２７への投入作業、多連装保持具２７の保持具支持板２９への装着作業、および、保持具支持板２９の搬入コンベア３１への載置作業は、その一部または全部を公知のロボットに行わせてもよいし、作業者が実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】クローン苗の育成工程の流れ図である。
【図２】苗の自動移植工程における本発明の搬送装置103の配置例である。
【図３】実施例１の搬送装置の平面図である。
【図４】実施例１の搬送装置の側面図である。
【図５】実施例１の保持具の平面図および側面図である。
【図６】実施例１の保持具を構成する部品の平面図である。
【図７】実施例２のケースおよびケース受けの平面図および側面図である。
【図８】実施例３の搬送装置の平面図である。
【図９】実施例３の保持具の内部を透過的に示した平面図である。
【図１０】実施例３の多連装ハンドの構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  保持具
３  サイドガイド
５  押込ガイド
７  ガイドローラー
１０  苗
１１  把持板
１２  上板
１３  投入口
１５  ばね
１９  培養容器
２１  ケース
２２  ケース受け
２４  ビス孔
２６  苗移送装置
２７  多連装保持具
２８  保持具支持枠
２９  保持具支持板
３０  苗搬送装置
３１  搬入コンベア
３２  ストッパー
３３  プッシャー
３４  多連装ロボットハンド
３５  植込容器
３６  排出コンベア
【図１】
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【図１０】
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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】
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【図８】
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【図９】
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