경작기의 안전장치{Safety apparatus for cultivator}
본 발명은 경작기의 안전장치에 관한 것으로, 특히 트랙터용 쟁기, 양련쟁기, 이랑쟁기, 배토기, 심토파쇄기 등의 경작기가 경작지를 경작할 때 돌이나 암석 등의 장애물로 인하여 과부하 발생시 충격을 완화시켜 파손 방지 및 작업 능률을 향상시키며, 아울러 매우 간단한 구조에 의해 제조가 가능한 경작기의 안전장치에 관한 것이다.
본 발명에서는 경작기 중에 대표적으로 사용되는 쟁기를 예를 들어 종래의 기술과 본 발명의 기술을 설명하지만, 이는 쟁기에 한정되는 것이 아니다. 일반적으로 쟁기는 작물을 재배할 목적으로 우마 등의 가축이나 기계 등을 이용하여 흙을 파서 일구고 뒤집어 엎어 두둑을 만드는 데 사용하는 것이다. 종래의 트랙터용 쟁기장치는 트랙터의 크기나 마력에 따라 복수의 쟁기부를 구비한 다련 쟁기장치로 이루어진다. 보통 트랙터용 쟁기장치는 쟁기부가 3 내지 8개까지 복수로 구비되어 있으며, 각각의 쟁기부가 메인 프레임에 대하여 지그재그로 설치되거나 견인 방향에 대하여 사선으로 메인 프레임에 설치되기도 한다. 상기 종래의 트랙터용 쟁기장치의 작업시 쟁기 작업을 진행할 때, 흙속에 파묻힌 암석에 쟁기부가 충돌하는 돌발 상황이 발생할 수 있다. 그에 따라, 쟁기부가 단순히 메인 프레임에 고정 설치되어 있는 경우에는 암석으로 인한 충격력을 그대로 전달 받아 쟁기부가 파손되거나 형상이 변형되어 이랑의 형태를 무너뜨리거나 장치 전체의 고장을 발생시키는 문제가 있다. 따라서, 본 출원인이 등록한 등록특허 제10-1117769호(트랙터용 쟁기장치)에서는 쟁기부의 파손을 방지하는 안전장치를 제안한 바 있다. 이러한 종래 기술의 트랙터용 장치는, "전방에 트랙터와 연결되어 견인되는 트랙터 연결부를 구비하는 메인 프레임; 상기 메인 프레임에 회전 가능하게 설치되는 복수의 쟁기부; 상기 쟁기부 각각을 상하 회전시키는 복수의 구동 실린더; 상기 메인 프레임에 고정 설치되고, 피스톤 로드가 내외로 삽입 및 돌출되도록 슬라이드 가능하게 장착된 완충 실린더와, 상기 구동 실린더의 일측과 완충 실린더의 일측을 연결하는 제1유압라인; 상기 메인 프레임에 고정 설치되고, 피스톤 로드가 내외로 삽입 및 돌출되도록 슬라이드 가능하게 장착된 보조 실린더; 상기 완충 실린더의 타측과 보조 실린더의 일측을 연결하는 제2유압라인; 상기 보조 실린더의 타측과 구동 실린더의 타측을 연결하는 제3유압라인;으로 구성"된다. 동작과정을 설명하면, 쟁기부가 암석에 걸리면 그 암석에 의한 외력에 의해 상방으로 회전하게 되고, 이때 구동 실린더 내부의 유압이 제1유압라인을 통하여 완충 실린더의 유입구로 유입되고, 이로인해 실린더 로드가 완충 실린더의 내부로 삽입되면서 유출구를 통해 완충 실린더 내부의 유압이 보조 실린더의 유입구로 제2유압라인을 통해 유출된다. 아울러, 보조 실린더의 실린더 로드 또한 보조 실린더의 내부로 삽입되면서 내부의 유압이 유출구로 유출되어 제3유압라인을 통해 구동 실린더의 타측으로 유입됨으로써 암석에 의한 과도한 압력을 흡수하게 되는 것이다. 암석에 의해 상방으로 회전하게 된 쟁기부가 원위치로 북귀하게 되면, 반대로 유압이 보조 실린더와 완충 실린더로 유입되는데, 즉, 구동 실린더의 타측으로부터 유입된 유압이 제3유압라인을 통해 보조 실린더의 유출구로 유입되어 실린더 로드를 밀어 외부로 인출시키며, 보조 실린더 내부의 유압은 유입구를 통해 유출되어 제2유압라인을 거쳐 완충 실린더의 유출구로 유입된다. 따라서 완충 실린더의 실린더 로드가 외부로 인출되면서 내부의 유압이 제1유압라인을 통해 구동 실린더로 유입됨으로써 원래의 위치로 복귀되는 것이다. 이때, 보조 실린더의 실린더 로드를 탄성지지하기 위해 보조 실린더의 내부에는 스프링이 설치되어 실린더 로드가 유입되는 유압에 의해 내측으로 삽입될 때 이를 탄성력을 가지고 지지하게 된다. 그런데, 이러한 종래의 기술은 각 구동 실린더와 보조 실린더, 그리고 완충 실린더를 연결하는 많은 유압라인이 구비되어야 함으로써 매우 복잡하고, 또한 제조비용도 크게 증가한다. 아울러 보조 실린더의 경우에는 내부에 스프링이 설치되어 있으므로, 쟁기가 땅을 팔때마다 보조 실린더로부터 유출된 유압이 구동 실린더로 제3유압라인을 통해 유입됨으로써 실린더 로드가 압축되어 암석 등의 장애물에 걸리지 않더라도 쟁기가 조금씩 뒤로 젖혀지게 되어 땅이 고르게 경작되지 않는 문제점이 있었다.
본 발명은 종래의 이러한 문제점을 해결하고자 하여, 구동 실린더에 의해서만 경작기에 가해지는 장애물의 충격을 완화시킴으로써 구조가 간단하고, 경작기를 안정적으로 지지할 수 있도록 한 경작기의 안전장치를 제안하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1실시예에 따른 경작기용 안전장치는, 전방에 트랙터와 연결되어 견인되는 트랙터 연결부를 구비하는 메인 프레임과, 상기 메인 프레임에 상하방향으로 회전 가능하게 설치되어 땅을 경작하는 경작부와, 상기 경작부를 메인 프레임으로부터의 회전을 탄성지지하는 구동 실린더로 구성된 경작기의 안전장치에 있어서, 상기 구동 실린더는 로드가 삽입되는 몸체의 일측에 각각 형성된 제1유입공과 제2유출공; 몸체의 타측에 각각 형성된 제1유출공과 제2유입공; 상기 제1유출공에 설치되는 릴리프밸브; 상기 릴리프밸브와 제1유입공을 연결하는 제1유압라인; 상기 제2유출공과 제2유입공을 연결하는 제2유압라인; 상기 제2유출공 또는 제2유입공 또는 제2유압라인 상에 설치되어 제2유출공으로 유압이 역유입되는 것을 방지하는 체크밸브;로 구성된다. 본 발명의 제2실시예에 따른 경작기용 안전장치는, 전방에 트랙터와 연결되어 견인되는 트랙터 연결부를 구비하는 메인 프레임과, 상기 메인 프레임에 상하방향으로 회전 가능하게 설치되어 땅을 경작하는 경작부와, 상기 경작부를 메인 프레임으로부터 탄성지지하는 구동 실린더로 구성된 경작기의 안전장치에 있어서, 상기 구동 실린더는 몸체의 양측으로 각각 삽입되는 제1로드와 제2로드; 상기 몸체의 중앙 부위에 각각 형성되는 제1유출공과 제3유입공; 상기 제1로드가 삽입되는 몸체의 일측에 각각 형성된 제1유입공과 제2유출공; 상기 제2로드가 삽입되는 몸체의 타측에 각각 형성된 제2유입공과 제3유출공; 상기 제1유출공에 설치되는 릴리프밸브; 상기 릴리프밸브와 제1유입공을 연결하는 제1유압라인; 상기 릴리프밸브와 제2유입공을 연결하는 제2유압라인; 상기 제2유출공과 제3유입공을 연결하는 제3유압라인; 상기 제3유출공과 제3유입공을 연결하는 제4유압라인; 상기 제2유출공 또는 제3유압라인 상에 설치되어 제2유출공으로 유압이 역유입되는 것을 방지하는 제1체크밸브; 상기 제3유출공 또는 제4유압라인 상에 설치되어 제3유출공으로 유압이 역유입되는 것을 방지하는 제2체크밸브;로 구성된다. 본 발명의 제3실시예에 따른 경작기용 안전장치는, 전방에 트랙터와 연결되어 견인되는 트랙터 연결부를 구비하는 메인 프레임과, 상기 메인 프레임에 상하방향으로 회전 가능하게 설치되어 땅을 경작하는 경작부와, 상기 경작부를 메인 프레임으로부터 탄성지지하는 구동 실린더로 구성된 경작기의 안전장치에 있어서, 상기 구동 실린더는 로드가 삽입되는 몸체의 일측에 형성된 제1유압공; 몸체의 타측에 형성된 제2유압공; 상기 제1유압공과 제2유압공을 연결하는 유압라인;으로 구성된다
이와 같은 본 발명은 종래와 같이 원격지에 보조 실린더와 완충 실린더가 설치되지 않고, 또한 이를 연결하는 유압라인이 필요없이 구동 실린더 자체의 유입공과 유출공을 유압라인으로 연결함으로써 구조가 매우 단순하고, 제조비용도 낮춰지는 장점이 있다. 또한, 장애물에 걸리지 않는 평상시의 경작시에도 실린더의 로드에 일정한 압력이 형성됨으로써 경작부가 들어 올려지는 경우가 발생하지 않아 고르게 경작이 가능하게 된다.
도1은 본 발명이 적용된 경작기의 예를 보인 도.
도2는 본 발명의 제1실시예를 보인 도.
도3은 본 발명의 제2실시예를 보인 도.
도4는 본 발명의 제3실시예를 보인 도.
도5 및 도6은 가압판의 가압력을 조절하기 위한 구조를 보인 도.
본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 성세히 설명한다. 본 발명에서는 경작기의 한 종류인 쟁기를 예를 들어 설명한다. 도1은 본 발명이 적용된 경작기의 예를 보인 도로서, 메인프레임(100), 경작부(200), 구동 실린더(300)로 구성된다. 메인프레임(100)은 전방에 트랙터와 연결되어 견인되는 트랙터 연결부를 구비한다. 경작부(200) 즉, 쟁기부(200)는 실질적으로 쟁기 작업, 즉 흙을 파서 일구고 뒤집는 역할을 하는 것으로, 상기 메인 프레임(100)에 설치된다. 쟁기부(200)는 메인 프레임(100)에 상하 회전 가능하게 설치되고, 보습 및 볏으로 구성된다. 구동 실린더(300)는 쟁기부(200)에 1:1 대응되도록 설치되고, 이러한 구동 실린더(300)는 유압을 이용한 유압 실린더이며, 쟁기부(200)의 상하 회전시 이에 연동하여 직선 왕복운동하는 복동 실린더이다. 이러한 실린더(300)의 로드(311) 단부는 쟁기부(200)의 상측에서 회전결합부(210)에 의해 회전이 가능하도록 결합되고, 실린더(300)의 후단은 결합부(110)에 의해 메인프레임(100)에 회전이 가능하도록 결합된다. 도2는 본 발명의 제1실시예에 따른 구동실린더(300)의 구조로서, 실린더 몸체(310)의 일측에 로드(311)가 결합되고, 그 로드(311)의 전단에는 가압판(312)이 형성되며, 후단은 쟁기부(200)의 회전결합부(210)에 결합되기 위한 핀 조립부(313)가 형성되어 있다. 또한 몸체(310)의 일측 즉, 로드(311)가 삽입되는 일측에는 제1유입공(305)과 제2유출공(306)이 각각 형성되는데, 이러한 제1유입공(305)과 제2유출공(306)은 로드(311)가 신장되었을 때 가압판(312)의 후측부위에 위치하는 것이다. 몸체(310)의 타측에는 제1유출공(302)과 제2유입공(309)이 각각 형성되며, 제1유출공(302)에는 릴리프밸브(303)가 설치되어 있다. 이러한 릴리프밸브(303)는 실린더 몸체(301)의 내부에 일정한 유압이 형성된 경우에 열리게 되는 구조이다. 상기 릴리프밸브(303)와 제1유입공(305) 사이에는 제1유압라인(304)이 연결되는데, 제1유압라인(304)은 금속관의 형태를 가지게 되며, 또한 제2유출공(306)과 제2유입공(309) 사이에는 금속관 형태의 제2유압라인(307)이 연결된다. 제2유압라인(307) 상에는 체크밸브(308)가 설치되어 제2유출공(306)으로부터 유출된 유압이 다시 제2유출공(306)쪽으로 역류되는 것을 방지하면서 제2유출공(306)으로부터 제2유입공(309)으로만 유압이 흐르도록 한다. 이러한 체크밸브(308)는 제2유출공(306) 또는 제2유입공(309)에 설치될 수 있을 것이다. 본 발명의 제1실시예에 의한 동작을 설명한다. 평상시의 땅을 경작시에는 로드(311)가 신장된 상태이므로 몸체(301)의 내부 즉, 가압판(312)의 전방에는 일정한 압력이 형성되어 쟁기부(200)가 상측으로 회전하지 않도록 지지하게 된다. 이때 릴리프밸브(303)는 몸체(301)의 내부에 설정된 압력보다 과도한 압력이 형성되지 않은 상태이므로 닫혀진 상태가 된다. 쟁기부(200)에 돌이나 암석 등의 장애물이 걸리게 되어, 몸체(301) 내부의 압력보다 큰 힘이 쟁기부(200)에 인가되며, 쟁기부(200)가 메인프레임(100)으로부터 상측으로 회전하여 들어올려져 장애물을 회피하게 되는데, 이때 로드(311)가 압축되면서 몸체(301) 내부의 압력이 증가하게 된다. 몸체(301) 내부의 압력이 과도하게 증가되어 릴리프밸브(303)의 설정압력보다 크게 되면, 릴리프밸브(303)가 열리게 되어 몸체(301) 내부의 유압은 제1유출공(302)과 릴리프밸브(303), 제1유압라인(304), 그리고 제1유입공(305)을 통해 가압판(312)의 후방부위로 유입된다. 이와 동시에 제2유출공(306)을 통해 가압판(312)의 후방에 형성된 압력이 제2유압라인(307)과 제2유입공(309)을 통해 가압판(312)의 전방부위로 유입되며, 이때 가압판(312)의 전방부위에 형성된 압력은 체크밸브(308)에 의해 제2유출공(306)으로 역류하지 않게 된다. 결국, 가압판(312)의 전방부위와 후방부위가 서로 유압을 공유하면서 동일한 압력이 형성되지만, 가압판(312)의 후면부위는 그 전면부위보다 로드(311)의 굵기만큼 압력이 가해지는 면적이 줄어들게 됨으로써 가압판(312)의 전면부위가 후면부위보다 더 큰 압력을 받게 되어 로드(311)가 신장되는 힘을 가지게 되는 것이다. 따라서 쟁기부(200)가 장애물을 회피한 후에는 가압판(312)의 전면부위에 가해지는 압력에 의해 로드(311)가 신장되므로, 쟁기부(200)는 원위치로 복귀하게 되며, 이와 동시에 가압판(312)의 후방부위의 유압은 제2유출공(306)을 통해 제2유입공(309)으로 유입되게 된다. 쟁기부(200)가 장애물에 걸리지 않는 평상시의 경작 작업시에는 가압판(312)의 전면부위에 작용하는 압력이 후면부위에 작용하는 압력보다 크게 되어 쟁기부(200)는 쉽게 들어올려지지 않게 되므로 땅이 고르게 경작되는 것이다. 이러한 구조는 구동 실린더(300)의 유압을 외부의 별도의 실린더로 연결하지 않음으로써 매우 단순한 구조를 가지게 된다. 도3은 본 발명의 제2실시예로서, 실린더의 로드(337)(340)가 몸체(321)의 양측에 삽입된 구조이다. 제1로드(337)의 가압판(336) 후방부위에 각각 제1유입공(325)과 제2유출공(326)이 형성되고, 제2로드(338)의 가압판(339) 후방부위에도 각각 제2유입공(331)과 제3유출공(332)이 형성된다. 그리고, 제3유압라인(307) 또는 제2유출공(326)에는 제1체크밸브(328)가 설치되어 제2유출공(326)으로부터 유출된 유압이 다시 제2유출공(326)쪽으로 역류되는 것을 방지하면서 제2유출공(326)으로부터 제3유입공(329)으로만 유압이 흐르도록 한다. 아울러 제4유압라인(333) 또는 제3유출공(332)에는 제2체크밸브(334)가 설치되어 제3유출공(332)쪽으로의 역류를 방지하면서 제3유출공(332)으로부터 제3유입공(329)으로만 유압이 흐르도록 한다. 이러한 제1체크밸브(328)는 제2유출공(326) 또는 제3유압라인(327)에 설치될 수 있으며, 또한, 제2체크밸브(334)는 제3유출공(332) 또는 제4유압라인(333)에 설치될 수 있을 것이다. 제1로드(335)의 핀 조립부(337)와 제2로드(338)의 핀 조립부(340)는 각각 메인프레임(100)의 결합부(110)와 쟁기부(200)의 회전결합부(210)에 각각 회전가능하게 결합된다. 이러한 본 발명의 제2실시예의 동작과정도 제1실시예와 유사한데, 경작부(200)가 장애물에 의해 상측을 회전할 때 몸체(321) 양측의 제1로드(335)와 제2로드(338)가 압축되어 유압이 릴리프밸브(323)를 통해 제1유입공(325) 및 제2유입공(331)으로 분배되어 유입되며, 가압판(336)(339)의 후방부위의 유압은 제3유압라인(327)과 제4유압라인(333)을 통해 제3유입공(329)으로 유입된다. 이후 장애물의 회피가 완료되면, 쟁기부(200)의 자중과 가압판(336)(339)의 전면부위에 작용하는 압력에 의해 쟁기부(200)가 하강하게 되며, 땅의 경작시에 가압판(336)(339)의 전면부위가 후면부위보다 큰 압력이 작용함으로써 쟁기부(200)는 쉽게 들어올려지지 않게 되므로 땅이 고르게 경작되는 것이다. 도4는 본 발명의 제3실시예로서, 실린더 몸체(351)의 일측에 로드(356)가 결합되고, 그 로드(356)의 전단에는 가압판(357)이 형성되며, 후단은 쟁기부(200)의 회전결합부(210)에 결합되기 위한 핀 조립부(358)가 형성되어 있다. 또한 몸체(351)의 로드(356)가 삽입되는 일측에는 제1유압공(354)이 형성되며, 이러한 제1유압공(354)은 로드(356)가 신장되었을 때 가압판(357)의 후측부위에 위치하게 된다. 몸체(351)의 타측에는 제2유압공(352)이 형성되어 있으며, 제1유압공(354)과 제2유압공(352) 사이에는 금속관 형태의 유압라인(353)이 연결된다. 따라서, 경작부(200)가 장애물에 의해 상측을 회전할 때 로드(356)가 압축되어 가압판(357)의 전방부위의 유압이 제2유압공(352)을 통해 제1유압공(354)으로 유입된다. 이때, 가압판(357)의 전방부위의 유압과 후방부위의 유압은 동일학 되지만, 가압판(357)의 후면부위에 작용하는 압력은 로드(356)의 굵기만큼 압력이 가해지는 면적이 줄어들게 됨으로써 가압판(357)의 전면부위가 후면부위보다 더 큰 압력을 받게 되어 로드(356)가 신장되는 힘을 가지게 되는 것이다. 쟁기부(200)가 장애물을 회피한 후에는 가압판(357)의 전면부위에 가해지는 압력에 의해 로드(356)가 신장되므로, 쟁기부(200)는 원위치로 복귀하게 되며, 이와 동시에 가압판(357)의 유압은 유압라인(353)을 통해 제2유입공(352)으로 유입된다. 쟁기부(200)가 장애물에 걸리지 않는 평상시의 경작 작업시에는 가압판(357)의 전면부위에 작용하는 압력이 후면부위에 작용하는 압력보다 크게 되어 쟁기부(200)는 쉽게 들어올려지지 않게 되므로 땅이 고르게 경작되는 것이다. 한편, 도5에서와 같이 본 발명의 제1 및 제3 실시예서는 회전결합부(210)에 회전암(360)이 상하방향으로 회전이 가능하게 결합되고, 그 회전암(360)에는 너트부재(361)가 고정되며, 실린더(300)에 삽입되지 않는 부위의 로드(311)의 외측에는 나사산(362)이 형성되어 너트부재(361)와 결합된다. 따라서, 너트부재(361)에 결합되어 고정되는 로드(311)의 위치에 따라서 실린더(300) 내부의 가압판의 위치가 결정됨으로써 이로인해 유압 공간의 유압의 크기가 달라지게 된다. 즉, 로드(311)의 스트로크 거리에 따라 가압판의 가압력이 조절되는 구조로서, 겨울철에는 로드(311)를 회전시켜 실린더(300)의 내부로 더 전진시킴으로써 가압판의 위치를 전방으로 이동시켜 초기상태를 설정하게 된다. 이는 유압 공간에서의 유압을 크게 하여 추운 기온에 의한 유압의 응축시에도 적절한 유압을 유지할 수 있도록 하는 것이다. 또한, 더운 여름철에는 유압이 팽창되므로 로드(311)를 후진시켜 가압판의 위치를 후방으로 이동시켜 초기상태를 설정함으로써 적절한 압력을 유지시키도록 하는 것이다. 결국, 로드(311)의 초기 상태를 고정함으로써 실린더(300) 내부에서 발생하는 압력의 크기를 조절할 수 있는 것이다. 이러한 회전암(360)과 너트부재(361)는 결합부(110)에 형성될 수 있으며, 실린더(300)는 반대방향으로 설치되어 후방이 회전결합부(210)에 회전가능하게 결합되고, 로드(311)가 너트부재(361)에 결합되는 구조를 가질 수도 있다. 또한 이러한 구조는 본 발명의 제2실시예에 적용되어 제1로드(335) 및 제2로드(338)에도 적용될 수 있다. 즉 회전결합부(210)와 결합부(110)에 각각 회전암이 구비되고, 그 회전암에 구비된 너트부재에 제1로드(335)와 제2로드(338)가 각각 결합되는 구조를 가질 수 있는 것이다. 도6은 실린더(300)의 후방에 장볼트(363)를 연결하고, 상기 장볼트(365)를 결합부(110)의 회전축(111)을 관통하여 상하방향으로 회전이 가능하도록 위치시키며 회전축(111)의 후방 및 전방에서 너트부재(363,364)에 의해 장볼트(365)의 위치를 고정시키는 구조이다. 이로인해 실린더(300)의 전후방 위치를 변경함으로써 로드(311)의 스크로크 거리가 제한되어 가압판의 가압력을 조절할 수 있는 것이다. 이러한 구조는 실린더(300)를 반대로 위치시켜 회전결합부(210)에 적용시킬 수 있다.
301 : 실린더 몸체 302 : 제1유출공
303 : 릴리프밸브 304 : 제1유압라인
305 : 제1유입공 306 : 제2유출공
307 : 제2유압라인 308 : 체크밸브
309 : 제2유입공 310 : 핀 조립부
311 : 로드 312 : 가압판
313 : 핀 조립부 |
