자립형 목초 수확장치 및 이에 적용되는 절단유닛{Stand-alone Typed Forage Harvester}
본 발명은 자립형 목초 수확장치에 관한 것으로, 특히 절단된 목초의 유입이 원활하도록 자립형 목초 수확장치 및 이에 적용되는 절단유닛에 관련한다.
목초 수확기는 통상적으로 농용 트랙터에 부착하여 목초를 수확하기 위한 농업용 장치로, 종래의 목초수확기(forage harvester)는 사일리지(silage)의 원료가 되는 목초를 예취하여 세절단하고, 풍력으로 운반차(트랙터)에 불어 올리는 방식이며, 견인식과 자주식, 또는 모워바형과 플레일식으로 구분된다. 종래의 목초 수확기는 목초를 예취하여 절단하는 역할만 수행하므로, 수확된 목초를 운반하기 위해서는 별도의 트랙터 등에 연결하여야 하며, 트랙터와 연결하기 위해 사용자의 노력을 필요로 하는 단점이 있다. 이를 극복하기 위해 일본 특허공개공보 2002-223620에는 자주식 롤 베일러를 개시하고 있다. 그러나, 이 구성에 의하면, 소입되어 예취된 목초를 반송하는 상부반송장치 D가 본체의 외부에 설치되기 되기 때문에 반송길이가 너무 길고 경사가 높아 반송 되는 목초가 미끄러질 가능성이 크다. 또한, 상부반송장치의 단부에 위치한 커터기구 K를 보면, 절단된 목초를 절단회전체(9)의 회전에 의해 발생하는 바람을 이용하여 흡상통(10)을 통해 베일 챔버 C에 유입시킨다. 따라서, 절단회전체의 회전시 절단된 목초가 미처 빠져나가지 못하고 커터기구 K 내에 축적될 가능성이 있으며, 흡상통 등을 적용함으로써 구조가 복잡하고, 이동경로가 길어져 장치의 사이즈가 커진다는 단점이 있다. 또한, 무한궤도를 적용하고 있어 물기가 많은 경작지에서는 사용이 불가능하다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 베일링 공간으로의 유입 효율이 우수하고, 목초 이송의 신뢰성이 높으며, 구조가 간단한 목초 수확장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 상기의 목초 수확장치에 적용되는 절단유닛을 제공하는 것이다.
상기한 목적은, 하부에 설치된 바퀴를 조정하는 조향장치를 구비한 차량 본체; 상기 본체의 전단에 설치되고 목초를 예취하여 끌어들이는 인입유닛; 상기 인입유닛이 예취한 목초를 상기 본체 내부를 관통하여 후단으로 이송하는 이송유닛; 상기 이송유닛 후단에 설치되어 상기 이송된 목초를 절단하여 배출하는 절단유닛; 및 상기 절단유닛 후단에 설치되어 상기 배출된 목초를 베일링하는 베일러 룸이 형성된 베일러 유닛을 포함하며, 상기 절단유닛의 목초 배출부분은 상기 베일러 유닛의 투입구와 근접하도록 배치되는 자립형 목초 수확장치에 의해 달성된다. 바람직하게, 상기 절단유닛은, 상기 이송유닛에 연속하여 상기 목초의 이송경로를 제공하며, 폭 방향으로 다수의 슬롯이 배열된 가이드 플레이트; 상기 슬롯의 하부에 회전축이 위치하고, 상기 폭 방향을 따라 상기 회전축에 고정되고 상기 슬롯에 삽입되어 회전하는 다수 개의 회전날을 구비한 제 1 회전부재; 및 상기 슬롯의 상부에 회전축이 위치하고, 상기 폭 방향을 따라 상기 회전축에 고정되어 회전하는 다수 개의 회전날을 구비한 제 2 회전부재를 포함하며, 인접하여 쌍을 이룬 상기 제 2 회전부재의 회전날 사이에 상기 제 1 회전부재의 회전날이 삽입되어 겹칠 수 있다. 바람직하게, 상기 베일러 유닛의 투입구 상부에 인접하여 상기 제 2 회전부재의 회전날 사이에 끼워지는 다수 개의 날이 형성된 회전날 청소부재가 더 설치될 수 있다. 또한, 바람직하게, 베일러 유닛은 두 개의 반 원통형 용기로 구성되고, 상기 용기의 내주면을 따라 각각 동일한 방향으로 회전하는 다수 개의 드럼이 연속하여 배열되며, 상기 드럼 중 최상부에 위치한 드럼은 상기 두 개의 반 원통형 용기가 개폐되도록 하는 힌지 기능을 하며, 상기 투입구 하부에 위치하는 드럼은 다른 드럼보다 큰 직경을 갖는다. 바람직하게, 상기 투입구의 하부 경계는 상기 베일러 유닛의 베일러 룸을 수직으로 가로지르는 선에 대해 65 ~ 110°의 범위 내에 있을 수 있다.
상기한 구성에 의하면, 절단유닛의 직후에 베일러 유닛의 투입구가 위치함으로써 절단된 목초가 곧 바로 베일러 유닛으로 투입되기 때문에 유입 효율이 우수하며, 구조가 간단하고 사이즈가 작아 결과적으로 장치의 사이즈가 작아진다는 이점이 있다. 또한, 투입되지 않고 절단유닛에 잔류하는 목초는 회전날 청소부재에 의해 곧 바로 제거되므로 목초가 축적되지 않는다. 또한, 목초 이송경로가 본체 내부에 형성되므로, 이송길이가 짧고 경사가 낮 아 이송의 신뢰성이 높다. 또한, 바퀴와 조향장치를 적용함으로써, 물기가 많은 경작지에서 사용 가능하다는 이점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 목초 수확장치를 옆에서 본 구성도이고, 도 2는 위에서 본 구성도이다. 도 1과 2를 참조하면, 본 발명의 목초 수확장치는, 하부에 설치된 바퀴를 조정하는 조향장치를 구비한 차량 본체(300), 본체(300)의 전단에 설치되고 목초를 예취하여 끌어들이는 인입유닛(100), 인입유닛(100)이 예취한 목초를 본체(300) 내부를 관통하여 후단으로 이송하는 이송유닛(200), 이송유닛(200) 후단에 설치되어 이송된 목초를 절단하여 배출하는 절단유닛(400), 및 절단유닛(400) 후단에 설치되어 배출된 목초를 베일링하여 베일을 형성하는 베일러 유닛(500)을 포함하며, 하며, 절단유닛(400)의 목초 배출부분은 베일링 유닛(500)의 투입구와 근접하도록 배치된다. 이러한 구성에 의하면, 본체(300) 내부를 통하여 예취된 목초가 이송되므로 이송경로가 짧아 동력 소비가 작으며, 이송경로의 경사각이 작아 이송되는 목초가 미끄러지지 않는다. 또한, 절단유닛(400)의 목초 배출부분이 베일링 유닛(500)의 투입구와 근접하도록 배치됨으로써, 목초를 절단과 동시에 투입할 수 있어 투입 효율이 향상되며, 특히 짧게 절단된 목초의 경우 다른 틈새로 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 차량유닛(300)은 본체(310)와 그 하부에 설치된 4개의 바퀴(320)로 이루어지며, 본체(310) 내부에는 인입된 목초가 이동하는 경로가 형성된다. 또한, 도시되지는 않았지만 바퀴(320)의 구동을 위해 엔진이 탑재되고 조향장치를 구비하며, 운전자를 위해 상부에 운전실(330)이 마련된다. 이와 같이 바퀴를 구비함에 따라, 물기가 많은 경작지에서도 사용이 가능하며, 무한궤도보다 경작지에서 더 원활하게 이동할 수 있는 이점이 있다. 차량유닛(300)의 전단에는 목초를 끌어들이는 인입유닛(100)이 설치되는데, 회전 승강이 가능한 프레임(140)과, 목초를 예취하는 예취 커터(110)와 예취된 목초를 끌어들이는 인입기(120)로 이루어진다. 프레임(140)에는 예취 커터(110)와 인입기(120)가 고정되며, 후술하는 제 1 컨베이어 벨트(210)가 설치된다. 예취 커터(110)는, 가령 톱니 형상의 한 쌍의 커터가 상하로 배치되어 서로 엇갈리도록 왕복 운동함으로써 목초의 밑부분을 절단할 수 있다. 또한, 인입기(120)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 회전축(121)에서 방사상으로 연장된 다수 개의 아암(122) 각각에 설치된 다수 개의 갈퀴(124)로 이루어지며, 회전축(121)이 회전함에 따라 갈퀴(124)는 예취된 목초를 끌어들여 후술하는 이송유닛(200)에 전달한다. 또한, 선택적으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 이송유닛(200)이 위치하는 부분에 대응하는 위치에서 이송유닛(200)의 양 외측으로 그 폭이 점차 좁아지는 가이드 측벽(130, 132)을 설치하여 인입된 목초가 이송유닛(200)으로 안내되도록 할 수 있다. 도 1을 참조하면, 이송유닛(200)은, 가령, 본체(300) 전단에 설치되는 제 1 컨베이어 벨트(210)와 본체(300) 내부를 관통하여 순차로 설치되는 제 2 컨베이어 벨트(220)로 구성된다. 바람직하게, 제 1 및 제 2 컨베이어 벨트(210, 220)의 표면에는 이송되는 목초가 미끄러지지 않도록 폭 방향으로 연장되는 돌기(212, 222)가 설치될 수 있다. 이송유닛(200)에 이어지는 위치, 즉 제 2 컨베이어 벨트(220)의 후단에는 절단유닛(400)이 설치된다. 도 3은 본 발명의 절단유닛(400)과 베일러 유닛(500)의 결합 관계를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 2와 도 3을 참조하면, 절단유닛(400)은 제 2 컨베이어 벨트(220)로부터 공급되는 목초를 받아 안내하는 가이드 플레이트(410)와, 안내된 목초를 절단하는 회전 절단부재(420, 430)로 이루어진다. 가이드 플레이트(410)에는 폭 방향으로 다수 개의 슬롯(412)이 형성되며, 실린더(414) 등에 의해 안내각을 조절할 수 있다. 회전 절단부재(420, 430)는, 가이드 플레이트(410) 하부에 회전축(431)이 위치하고 다수 개의 슬롯(412) 각각에 삽입되는 위치에서 회전축(431)에 고정되는 다수 개의 회전날(432)로 구성되는 제 1 회전부재(430)와, 가이드 플레이트(410) 상부에 회전축(421)이 위치하고 회전축(421)에 고정되는 다수 개의 회전날(422)로 구성되는 제 2 회전부재(420)를 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 목초를 절단과 동시에 베일러 유닛(500)으로 투입할 수 있어 효율적이다. 여기서, 제 1 회전부재(430)의 회전날(432) 각각은 제 2 회전부재(420)의 회전날(422) 사이에 끼워지는 방식으로 서로 겹친다. 다시 말해, 도 3을 참조하면, 제 2 회전부재(420)의 회전날(422)은 인접한 2개가 한 쌍을 이루어 그 사이에 제 1 회전부재(430)의 회전날(432)이 끼워지도록 결합한다. 이때, 회전방향은 절단된 목초가 후단의 베일러 유닛(500)으로 투입되도록, 도 1에 화살표로 나타낸 바와 같이, 제 1 회전부재(430)의 회전날(432)은 시계방향으로 제 2 회전부재(420)의 회전날(422)은 반시계방향으로 회전한다. 이러한 구성에 의하면, 제 1 회전부재(430)의 회전날(432)과 제 2 회전부재(420)의 회전날(422)의 내구성을 향상시킨다. 바람직하게, 제 2 회전부재(420)의 회전날(422)은 4개의 날개부를 구비한 바람개비 형상일 수 있으며, 도 3에 나타낸 것처럼, 각각의 날개부의 끝을 맞춘 열이 회전축(422)에 대해 베일러 유닛(500) 쪽으로 휘어지도록 회전날(422)이 배열될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 목초를 더 원활하게 절단할 수 있고, 절단된 목초를 더 원활하게 베일러 유닛(500)에 투입할 수 있다. 한편, 제 2 회전부재(420)의 회전날(422) 사이에 끼워지는 다수 개의 날이 형성된 회전날 청소부재(440)가 회전방향으로 베일러 유닛(500)의 투입구(550) 상부에 인접하여 설치될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 회전날 청소부재(440)는 베일러 유닛(500)의 투입구로 투입되지 못하고 제 2 회전부재(420)의 회전날(422) 사이에 낀 목초를 제거하여 제 1 회전부재(430)의 회전날(432)과 제 2 회전부재(420)의 회전날(422) 간의 절단기능의 열화를 방지한다. 베일러 유닛(500)은 반 원통형 용기 한 쌍(510, 520)이 힌지용 드럼(560)을 중심으로 결합하여 베일러 룸(502)을 구성하며, 힌지용 드럼(560)을 축으로 하여 외측의 반 원통형 용기(520)가 가압 실린더(570) 등에 의해 회전함으로써 개폐된다. 내측의 반 원통형 용기(510)의 일정한 위치에는 투입구(550)가 형성되어 절단유닛(400)의 가이드 플레이트(410)의 후단에 이어진다. 용기(510, 520) 내부에는 용기의 내주면을 따라 각각 같은 방향으로 회전하는 다수 개의 드럼(530)이 연속하여 배열된다. 용기(510, 520)의 외부로 드럼(530)의 양단부가 노출되고, 각 양단부가, 가령 체인 결합으로 연결되어 동시에 한 방향으로 회전할 수 있다. 이때, 외측 용기(520)는 개폐되기 때문에 힌지용 드럼(560)을 중심으로 양쪽으로 연장 배열되는 드럼(530)은 당연히 반대쪽 단부에서 단절되어야 한다. 바람직하게, 드럼(530) 중 투입구(550) 하부에 위치하는 드럼(540)은 직경을 더 크게 하여 더 많은 양의 목초가 한꺼번에 베일러 룸(502)으로 유입되도록 할 수 있다. 한편, 투입구가 형성되는 위치는 매우 중요하다. 구체적으로, 베일러 룸(502)으로 유입된 절단된 목초는 드럼(530)의 회전에 따라서 돌면서 점차 큰 사이즈의 더미를 형성한다. 그런데, 이 목초 더미의 사이즈가 커져서 베일러 룸(502)의 체적의 일정 비율을 차지하면서 투입구(550)를 통하여 유입되는 목초가 방해를 받게 되며, 극단적으로 목초가 전혀 유입되지 못하고 절단유닛(400)과 베일러 유닛(500) 사이의 간극을 통하여 밀려나가는 경우도 발생한다. 따라서, 이러한 현상을 방지하기 위해서, 투입구(550)의 하부 경계는 베일러 룸(502)의 수직으로 가로 지르는 선에 대해 65 ~ 110°의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 다시 말해, 65°미만에서는 투입되는 목초가 목초 더미에 의해 심각하게 영향을 받으며, 110°를 초과하는 경우에는 상부에 설치된 랩핑(wrapping) 유닛(600)의 설치에 영향을 주기 때문이다. 베일러 유닛(500)의 상부 전단에는 베일러 룸(502)으로 랩핑용 그물(610)을 공급하는 랩핑 유닛(600)이 설치된다. 상기와 같은 구조의 목초 수확장치의 동작에 대해 이하 설명한다. 먼저 운전자는 운전실(330)에 탑승하여 목초 수확장치를 운전하여 수확할 목초가 있는 위치로 이동한다. 이어, 인입유닛(100)의 프레임(140)이 지면으로부터 일정한 거리가 되도록 조정한 다음, 차량을 이동시키면서 목초를 예취한다. 상기한 바와 같이, 예취 커터(110)가 목초의 밑부분을 자르면, 회전하는 인입기(120)의 갈퀴(124)는 잘린 목초를 이송유닛(200)의 제 1 컨베이어 벨트(210) 위에 올린다. 목초는 제 1 컨베이어 벨트(210)를 타고 이동하다가 제 2 컨베이어 벨트(220)로 넘겨져 본체(300) 내부를 통과한다. 본체 (300) 내부를 통과한 목초는 제 2 컨베이어 벨트(220)로부터 절단유닛(400)의 가이드 플레이트(410)로 넘겨져 안내되어 제 1 회전부재(430)의 회전날(432)과 제 2 회전부재(420)의 회전날(422) 사이로 공급된다. 고속으로 회전하는 제 1 회전부재(430)의 회전날(432)과 제 2 회전부재(420)의 회전날(422) 사이로 공급된 목초는 잘게 절단되어 배출됨과 동시에 베일러 유 닛(500)의 투입구(550)를 통하여 베일러 룸(502)으로 유입된다. 이때, 상기한 바와 같이, 절단된 목초는 드럼(530)에 의해 원활하게 베일러 룸(502)으로 투입되며, 투입되지 못하고 제 2 회전부재(420)의 회전날(422)에 낀 목초는 회전날 청소부재(440)에 의해 제거된다. 상기와 같은 과정을 통해 베일러 룸(502)에 유입된 목초는 연속으로 배열된 드럼(530)의 회전에 따라 같이 회전하면서 베일링 되어 목초 더미, 즉 베일을 형성한다. 목초의 유입이 계속되어 목초 더미의 사이즈가 증가하여 베일러 룸(502)을 가득 채우면, 베일러 룸(502) 내부에 설치한 압력센서(미도시)가 이를 감지하고 제어유닛에 전달하며, 이에 따라 인입유닛, 이송유닛, 절단유닛의 동작이 정지하고, 랩핑 유닛(600)으로부터 랩핑 그물(602)이 베일러 룸(502)으로 공급되어 베일러 룸(502)에서 회전하는 베일의 표면을 따라 회전하여 표면을 감싼다. 이어 베일러 유닛(500)의 회전이 정지하고, 베일러 유닛(500)의 외측 반 원통 형상의 용기(520)가 열리면서 내부의 베일이 밖으로 배출된다.
도 1은 본 발명에 따른 목초 수확장치를 옆에서 본 구성도이다. 도 2는 위에서 본 구성도이다. 도 3은 본 발명의 절단유닛(400)과 베일러 유닛(500)의 결합 관계를 개략적으로 나타낸 사시도이다. |
