KR100413516B1 - 액체 버섯종균 자동접종장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 병 재배 방식의 버섯 재배에 적용되는 액체 버섯종균 자동접종장치에 관한 것으로, 특히 느타리 및 팽이버섯 재배에 있어서, 배지병의 이송과 배지병에 액체 버섯종균 접종까지의 일련의 과정을 자동화 시스템에 의하여 일률적인 작업이 이루어질 수 있도록 하기 위하여, 살균 처리된 배지를 담은 배지병을 연속적으로 공급할 수 있도록 배지병을 상자 채로 이송시켜주는 컨베이어부와, 이송된 배지병을 고정시켜주는 배지병 고정구와, 고정된 배지병의 뚜껑을 개방하는 뚜껑 개폐구와, 개방된 배지병 주입구를 통해 종균액을 분사시켜주는 종균액 접종구와, 상기 각 구성부가 연속적이고도 상호 유기적으로 작동할 수 있도록 제어해주는 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 본 발명의 장치에 의하면, 정량의 종균을 균일하게 접종할 수 있고, 종균액의 접종을 획일적이고도 일괄적으로 자동 수행할 수 있으므로 대중화가 가능하며, 투입인력과 소요시간을 대폭 절감할 수 있어 작업 효율성을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 버섯 재배에 있어서 중요시되는 종균 접종시의 오염 문제를 최소화할 수 있어 생산비 절감에 따른 경제성과 생산성 향상을 도모할 수 있는 것이다.

Description

액체 버섯종균 자동접종장치 {Automatic inoculation equipment for liquid mushroom spawn}

본 발명은 병 재배 방식에 적용되는 액체 버섯종균 자동접종장치에 관한 것으로, 특히 느타리 및 팽이버섯의 재배에 있어서 액상 배지의 이송과 액체 버섯종균의 접종 과정을 자동화함으로써 균일하고 획일적인 작업이 가능하여 작업 효율성을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라 경제성과 생산성을 향상시킬 수 있게 한 액체 버섯종균 자동접종장치에 관한 것이다.

근래에 들어 주로 적용되고 있는 버섯의 종균 생산방식으로는, 기존의 고체종균 생산방식과는 달리, 액체 종균을 이용하여 버섯을 재배하는 방식이 활발히 전개되고 있으며, 이러한 재배방식을 쉽게 적용하기 위한 장비나 그 장비를 이용한 재배방법들이 다양하게 개발되고 있다.

여기서, 액체 종균(Liquid spawn)이란, 식용 버섯의 균사를 톱밥 및 미강 등을 영양원으로 하는 고체배지에서 배양하는 톱밥 종균과는 달리, 포도당, 설탕, 맥아즙 및 효모즙과 같이 물에 녹는 수용성 액체배지에서 배양한 종균을 말하는 것으로서, 상기 액체 종균의 특징은 종균의 배양기간이 짧고, 접종 오염의 판별이 용이하며, 짧은 계대 배양에 의한 품종 고유의 성격을 유지할 수 있다는 것이다.

또한, 주사로 접종하므로 접종작업이 편리하고 종균 생산에 있어서 자동생산라인으로의 전환이 이루어질 수 있어 버섯의 시설 재배시 기계 및 자동 생산라인 구축의 편리성을 도모할 수 있다.

액체 종균을 사용하여 병 재배시 적정 접종량은 15 ∼ 30㎖로 알려져 있으며 균상재배 또는 상자 재배에서는 평당 5 ∼ 6ℓ가 적당한 것으로 알려져 있다.

현재 알려져 있는 고체 종균을 이용한 상자 재배기로는 대한민국 공개특허 제 2000-013386호의 자동화장치가 있다. 상기 자동화장치는 느타리 상자 재배시의 과다한 인력소모를 최소화하기 위하여 버섯배지 자동입상 및 접종이 가능하도록 개발된 것으로, 상자 자동공급유닛, 종균 마쇄, 배지 및 혼합 공급유닛, 자동 적재 및 다지기 유닛, 마무리 표면 접종유닛으로 구성되어 있으며, 3인의 작업자가 투입되어 시간당 약 180상자 정도를 일괄 작업하여 처리할 수 있는 것으로 기술되어 있다. 그러나, 주로 고체 종균을 사용하는 버섯 재배를 위하여 국외의 업체에서 자동입병기, 자동접종기, 혼합기, 자동 균 긁기, 배지 컨베이어 및 배지 입봉기 등을 수입하고 있는 실정이어서 국산화가 미흡한 형편이다.

또한, 현재까지 제안되어 있는 액체 버섯종균을 이용한 자동접종장치로는,액체 종균이 들어있는 배양기 내부로의 공기 송출압력을 0.3 ∼ 0.5㎏/㎠ 정도로 유지한 상태에서 배양조의 배양액 채취관을 통하여 밀어내기식으로 종균을 접종할 수 있는 기구가 있었다. 그러나 이것은 접종라인의 말단에 분사노즐을 설치하고 중간에 온/오프장치를 설치하여 발로 조작할 수 있도록 된 반자동식의 구조이므로 액체 버섯종균의 정량 및 균일 접종이 어려웠다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은, 배지병 내에 정량의 종균을 균일하게 접종할 수 있고, 종균액의 접종을 획일적이고도 일괄적으로 자동 수행할 수 있으므로 대중화가 가능하며, 투입인력과 소요시간을 대폭 절감할 수 있어 작업 효율성을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 배지 접종을 신속하게 처리할 수 있으므로 버섯 재배에 있어서 중요시되는 종균 접종시 주변의 잡균에 의한 배지의 오염 문제를 최소화할 수 있어 생산비 절감에 따른 경제성과 생산성 향상을 도모할 수 있도록 된 액체 버섯종균 자동접종장치를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액체 버섯종균 자동접종장치는, 살균이 완료된 다수의 배지병을 종횡 등간격으로 수납한 이송상자를 단위 적재하여 상기 이송상자 채로 수평이송이 가능하도록 평탄화된 작업테이블과, 상기 작업테이블의 내측에 마련된 구동원으로부터 동력을 전달받아 상기 작업테이블 상에 안치된 이송상자를 상기 작업테이블의 길이방향으로 이송시켜주는 컨베이어부와, 상기 작업테이블을 가로질러 배치되어 상기 이송상자 내의 선단측 횡렬에 배치된상기 배지병들이 적정위치에서 정지하였을 때 상기 각 배지병의 본체를 각각 하향 가압하여 고정할 수 있도록 승강 구동되는 배지병 고정구와, 상기 배지병 고정구와 평행하게 인접 배치되어 상기 각 배지병의 뚜껑을 파지한 후 승강함으로써 상기 각 배지병의 뚜껑을 개폐할 수 있도록 된 뚜껑 개폐구와, 상기 각 배지병의 주입구와 대응하는 위치에 각각 종균액 분사노즐이 구비되고 상기 작업테이블의 길이방향을 따라 소정 행정만큼 수평 이송되어 상기 뚜껑 개폐구에 의해 상기 각 배지병이 개방되었을 때 적정 위치까지 이송 후 각각의 배지병 내에 종균액을 분사하고 원위치로 복귀하는 종균액 접종구와, 상기 컨베이어어부, 배지병 고정구, 뚜껑 개폐구 및 종균액 접종구가 순차적으로 연동되도록 제어하는 제어부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

여기서, 상기 컨베이어부는, 통상의 모우터와 감속기를 구비하고 상기 제어부로부터 동력 단속이 가능하도록 상기 모우터와 감속기 간에 클러치가 설치된 상기 구동원과, 상기 작업테이블의 길이방향 양단부에 횡설된 스프라킷축과, 상기 감속기와 상기 스프라킷축 간에 체결된 구동체인과, 상기 스프라킷축 간에 등간격으로 설치된 복수의 이송체인으로 구성함이 바람직하다.

또한, 상기 작업테이블 상에는, 상기 배지병들을 수납한 이송상자가 상기 배지병 고정구 하방의 정위치에 도달하였을 때 이를 감지한 후 그 신호를 상기 제어부에서 인식하여 상기 컨베이어부의 작동을 정지시킬 수 있도록 하기 위한 센서가 구비되도록 함이 바람직하다.

또한, 상기 배지병 고정구는, 상기 작업테이블의 양측면쪽에 각각 입설된 수직프레임과, 상기 각 수직프레임의 길이방향을 따라 각각 배치되어 그 로드가 상향 작동되도록 고정된 한 쌍의 실린더와, 상기 각 실린더의 로드 단부 간에 연결되어 상기 실린더의 작동에 따라 승강되며 그 본체의 저면쪽에는 이송 후 정지된 상기 각 배지병 사이에서 그 인접 배지병들을 동시에 가압 고정할 수 있도록 하향 신장된 다수의 가압대가 등간격으로 형성된 수평프레임으로 구성함이 바람직하다.

또한, 상기 뚜껑 개폐구는, 상기 작업테이블의 양측면쪽에 각각 입설된 수직프레임과, 상기 각 수직프레임의 길이방향을 따라 각각 배치되어 그 로드가 상향 작동되도록 고정된 한 쌍의 실린더와, 상기 각 실린더의 로드 단부 간에 연결되어 상기 실린더의 작동에 따라 승강되며 그 본체의 저면쪽에는 고정된 상기 각 배지병 사이에서 그 인접 배지병들의 뚜껑 하단을 동시에 걸어 고정할 수 있도록 하향 신장된 다수의 후크가 등간격으로 형성된 수평프레임과, 상기 수평프레임을 관통하여 그 로드가 하향 작동되도록 상기 각 후크 사이의 수평프레임 상에 각각 고정된 복수의 미소행정용 실린더와, 상기 각 미소행정용 실린더의 로드 단부에 고정되어 그 실린더의 작동에 따라 상기 후크와 간섭됨 없이 승강되며 상기 배지병의 뚜껑 상면을 가압하여 파지하는 뚜껑 가압판으로 구성함이 바람직하다.

또한, 상기 종균액 접종구는, 상기 작업테이블의 양측면쪽에 그 수평방향으로 소정 폭만큼 형성된 한 쌍의 가이드레일과, 상기 각 가이드레일 상에 결합된 리니어모션베어링과, 상기 각 리니어모션베어링의 외측에 각각 상향 입설된 수직프레임과, 상기 각 수직프레임이 상기 가이드레일을 따라 전, 후진될 수 있도록 수평방향으로 배설된 실린더와, 상기 각 수직프레임의 상단부에 결합되고 내부에 종균액이 유입될 수 있는 중공부를 갖는 수평프레임과, 상기 수평프레임 상에 돌출 형성되어 상기 중공부와 연통되는 다수의 종균액 분사노즐로 구성함이 바람직하다.

또한, 상기 제어부는, 상기 클러치의 단속 및 상기 각 실린더로 압축 유체를 분배 공급하기 위한 유체분배기의 솔레노이드밸브를 제어함과 아울러 센서에 의한 감지 신호를 처리할 수 있도록 PLC(프로그램기능논리제어기)로 구성함이 바람직하다.

또한, 상기 각 실린더는 장치 내에 구비된 공기압축기로부터 여분의 공기를 활용하여 장치를 작동시킬 수 있도록 공압실린더로 구성함이 바람직하다.

도 1은 본 발명에 따른 액체 버섯종균 자동접종장치의 전체 구조를 도시한 사시도.

도 2는 본 발명 장치에 적용된 배지병 고정구의 수평프레임 구조를 도시한 측면도.

도 3은 본 발명 장치에 적용된 배지병 고정구의 수평프레임 구조를 도시한 정면도.

도 4는 본 발명 장치에 적용된 배지병 고정구의 수평프레임 구조를 도시한 평면도.

도 5는 본 발명 장치에 적용된 뚜껑 개폐구의 뚜껑 가압판 구조를 도시한 사시도.

도 6은 본 발명 장치에 적용된 뚜껑 개폐구의 뚜껑 가압판과 수평프레임의 결합 구조를 도시한 개략적인 종단면도.

도 7 및 도 8은 본 발명 장치에 의한 배지병 뚜껑 개방 및 종균액 접종 과정을 도시한 것으로,

도 7은 배지병 고정구에 의해 두 개 열의 배지병들이 고정되고 그 중 선단열쪽 배지병들의 뚜껑 하단에 개폐용 후크가 각각 걸린 상태에서 상기 뚜껑의 상면쪽으로 뚜껑 가압판이 하강하는 과정을 도시한 작동상태도,

도 8은 각 뚜껑을 파지한 상태에서 뚜껑 개폐구의 수평프레임이 전체적으로 상승하면서 상기 뚜껑을 개방시킨 후 개방된 배지병 주입구의 상부로 종균액 분사노즐이 이동하는 과정을 도시한 작동상태도.

도 9는 본 발명 장치에 의한 종균액 주입 과정을 개략적으로 도시한 정면도.

도 10은 본 발명 장치에 의한 종균액 주입 과정 전반에 걸친 제어 흐름도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 ; 배지병 2 ; 뚜껑

3 ; 이송상자 10 ; 작업테이블

11 ; 체인가이드 12 ; 캐스터

13 ; 박스가이드 20 ; 컨베이어부

21 ; 모우터 22 ; 감속기

23 ; 클러치 24 ; 스프라킷축

25 ; 구동체인 26 ; 이송체인

27 ; 스프라킷 28 ; 센서

30 ; 배지병 고정구 31, 41, 53 ; 수직프레임

32, 42, 54 ; 실린더 33 ; 가압대

34 ; 푸셔 35, 44, 55 ; 수평프레임

40 ; 뚜껑 개폐구 43 ; 후크

45 ; 미소행정용 실린더 46 ; 뚜껑 가압판

47 ; 가압부 48 ; 관통공

49 ; 실린더 결합부 50 ; 종균액 접종구

51 ; 가이드레일 52 ; 리니어모션베어링

56 ; 종균액 분사노즐 57 ; 종균액 주입관

58 ; 중공부 60 ; 제어부

61 ; 유체분배기 62 ; 솔레노이드밸브

63 ; PLC(프로그램기능논리제어기) 64 ; 파워서플라이

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액체 버섯종균 자동접종장치를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 10은 본 발명에 따른 액체 버섯종균 자동접종장치의 구조 및 그 과정을 도시한 것으로서, 도 1은 본 발명 장치의 전체 사시도, 도 2 내지 도 4는 본 발명 장치에 적용된 배지병 고정구(30)의 수평프레임(35) 구조를 도시한 측면도, 정면도 및 평면도, 도 5는 본 발명 장치에 적용된 뚜껑 개폐구(40)의 뚜껑 가압판(46) 구조를 도시한 사시도, 도 6은 본 발명 장치에 적용된 뚜껑 개폐구(40)의 뚜껑 가압판(46)과 수평프레임(44)의 결합 구조를 도시한 개략적인 종단면도를 각각 나타낸 것이고, 또한 도 7 및 도 8은 본 발명 장치에 의한 배지병 뚜껑(2) 개방 및 종균액 접종 과정을 도시한 것으로, 도 7은 상기 배지병 고정구(30)에 의해 두 개 열의 배지병(1)들이 고정되고 그 중 선단 열쪽 배지병(1)들의 뚜껑(2) 하단에 개폐용 후크(43)가 각각 걸린 상태에서 상기 뚜껑(2)의 상면쪽으로 뚜껑 가압판(46)이 하강하는 과정을 도시한 작동상태도, 도 8은 각 뚜껑(2)을 파지한 상태에서 뚜껑 개폐구(40)의 수평프레임(44)이 전체적으로 상승하면서 상기 뚜껑(2)을 개방시킨 후 개방된 배지병(1) 주입구의 상부로 종균액 분사노즐(56)이 이동하는 과정을 도시한 작동상태도를 각각 나타낸 것이며, 또한 도 9는 본 발명 장치에 의한 종균액 주입 과정을 개략적으로 도시한 정면도, 도 10은 본 발명 장치에 의한 종균액 주입 과정 전반에 걸친 제어 흐름도를 각각 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 액체 버섯종균 자동접종장치는, 플라스틱 재질의 병에 생육용 배지를 넣고 상기 뚜껑(2)을 닫은 상태로 살균시켜서 된 다수의 배지병(1)들을 4 × 4 형태로 종횡 등배열하여 플라스틱 재질의 이송상자(3) 내에 수납하고, 상기 이송상자(3)를 이송체인(26) 상에 적재하여 수평 이송시키면서 상기 배지병(1)의 위치를 감지할 수 있는 근 적외선 광 센서(28)의 신호에 의해 배지병(1)을 고정시킨 후, 배지병 뚜껑(2)을 개방시켜 종균액을 분사노즐(30)로 분사하고 뚜껑(2)을 폐쇄하는 일련의 과정을 자동화할 수 있게 한 장치이다.

본 발명에 따른 액체 버섯종균 자동접종장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 배지병(1)이 수납된 이송상자(3)를 올려놓을 수 있는 작업테이블(10)과, 상기 이송상자(3)를 이송시키기 위한 컨베이어부(20)와, 이송된 상기 이송상자(3) 내의 배지병(1)을 고정시켜주는 배지병 고정구(30)와, 고정된 배지병(1)의 뚜껑(2)을 자동 개방 및 폐쇄할 수 있도록 작동되는 뚜껑 개폐구(40)와, 개방된 배지병(1)의 주입구를 통해 종균액을 주입하기 위한 종균액 접종구(50)와, 상기 각 구성부가 순차적으로 작동되도록 제어하는 제어부(60)로 구성된다.

즉, 상기 작업테이블(10)은 종균액이 담긴 다수의 배지병(1)들을 종횡 등간격으로 수납한 이송상자(3)를 단위 적재하여 상기 이송상자(3) 채로 수평이송이 가능하도록 평탄화된 것으로서, 그 상면에는 길이방향을 따라 상기 컨베이어부(20)의 이송체인(26) 등을 다수열 배치할 수 있도록 체인가이드(11)가 형성되고, 상기 작업테이블(10)의 저면부 네 모서리부에는 원하는 장소로의 이동이 가능하도록 캐스터(12)가 각각 장착되며, 상기 작업테이블(10)의 상면 양측 길이방향으로는 상기 이송상자(3)를 안내함과 아울러 본 장치를 원하는 장소로 이동하고자 할 때 작업자가 손으로 파지할 수 있는 난간 형태의 박스가이드(13)가 설치되어 있다.

또한, 상기 작업테이블(10) 상에는, 상기 배지병(1)들을 수납한 이송상자(3)가 상기 배지병 고정구(30) 하방의 정위치에 도달하였을 때 이를 감지한 후 그 신호를 상기 제어부(60)에서 인식하여 상기 컨베이어부(20)의 작동을 정지시킬 수 있도록 하기 위한 센서(28)가 구비되어 있다.

상기 센서(28)로는 통과형의 근 적외선 광 센서를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 근 적외선 광 센서는 직접 반사형이나 간접 반사형의 센서에 비해 그 광빔의 폭이 작고, 반사형 센서와는 달리 상기 통과형 센서(28)는 발광부와 수광부를 따로 설치하여 광빔의 산란 또는 반사로 인해 감지하지 못하는 경우가 적으므로 정밀 광섬유 레이저 센서 등에 비해 경제적이며, 배지병(1) 본체의 곡면 부분에 광빔이 주사되더라도 난반사(亂反射)되지 않고 센서(28)의 수광부에서 정확히 판별되므로 이송중인 배지병(1)의 위치를 정밀하게 감지하여 그 지점에서 배지병(1)을 정지시킬 수 있는 이점이 있다.

한편, 상기 컨베이어부(20)는 상기 작업테이블(10)의 내측에 마련된 구동원으로부터 동력을 전달받아 상기 작업테이블(10) 상에 안치된 이송상자(3)를 상기 작업테이블(10)의 길이방향으로 이송시켜주기 위한 것으로서, 통상의 모우터(21)와 감속기(22)를 구비하고 상기 제어부(60)로부터 동력 단속이 가능하도록 상기 모우터(21)와 감속기(22) 간에 클러치(23)가 설치된 상기 구동원과, 상기 작업테이블(10)의 길이방향 양단부의 체인가이드(11)를 관통하여 횡설된 스프라킷축(24)과, 상기 감속기(22)의 축상에 결합된 스프라킷(27)과 상기 스프라킷축(24) 간에 체결된 구동체인(25)과, 상기 스프라킷축(24) 간에 등간격으로 상기 체인가이드(11)를 사이에 두고 설치된 복수의 이송체인(26)으로 이루어져 있다. 상기 이송체인(26)의 속도 조절은 상기 모우터(21)에 부착된 인버터(미도시)에 의해 조절할 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 배지병 고정구(30)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 작업테이블(10)을 가로질러 배치되어 상기 이송상자(3) 내의 선단측 횡렬에 배치된 상기 배지병(1)들이 적정위치에서 정지하였을 때 상기 각 배지병(1)의 본체를 각각 하향 가압하여 고정할 수 있도록 승강 구동되는 것으로서, 상기 작업테이블(10)의 양측면쪽에 각각 입설된 수직프레임(31)과, 상기 각 수직프레임(31)의 길이방향을 따라 각각 배치되어 그 로드가 상향 작동되도록 고정된 한 쌍의 실린더(32)와, 상기 각 실린더(32)의 로드 단부 간에 연결되어 상기 실린더(32)의 작동에 따라 승강되며 그 본체의 저면쪽에는 이송 후 정지된 상기 각 배지병(1) 사이에서 그 인접배지병(1)들을 동시에 가압 고정할 수 있도록 하향 신장된 다수의 가압대(33)가 등간격으로 형성된 수평프레임(35)으로 구성되어 있다.

상기 가압대(33)의 하단부에는 고무래 형상과 같은 푸셔(34)가 수평방향으로 형성되어 있어 하나의 푸셔(34)가 두 개 종렬의 배지병(1) 측면을 동시에 가압 고정할 수 있도록 되어 있다. 상기 푸셔(34)는 배지병(1)의 측면을 고정하게 되므로 그 형상을 고려하여 사다리꼴로 설계되어 있다. 그러나 반드시 특정 형상에 구애될 필요는 없고 견실하게 가압 가능한 구조면 된다.

상기 배지병 고정구(30)의 수평프레임(35)은 배지병(1)이 이송될 때에는 상기 배지병(1)과 간섭되지 않도록 위로 올라가 있고, 근 적외선 광 센서(28)에 의해 배지병(13)이 감지되어 이송 정지되었을 때에는 정지된 즉시 상기 배지병(13)을 고정할 수 있어야 하므로 그 승강 행정은 그다지 크지 않아도 된다.

상기 배지병 고정구(30)의 실린더(32)는 그 승강 행정을 제어할 수 있도록 수직프레임(31)의 상하에 로드의 위치를 감지할 수 있는 무접점스위치(미도시)가 부착되어 상기 실린더(32)의 위치를 제어부(60)의 PLC(63)로 전송하여 제어할 수 있도록 되어 있다.

또한, 뚜껑 개폐구(40)는 도 1과 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 배지병 고정구(30)와 평행하게 인접 배치되어 상기 각 배지병(1)의 뚜껑(2)을 파지한 후 승강함으로써 상기 각 배지병(1)의 뚜껑(2)을 개폐할 수 있도록 된 것으로서, 상기 작업테이블(10)의 양측면쪽에 각각 입설된 수직프레임(41)과, 상기 각 수직프레임(41)의 길이방향을 따라 각각 배치되어 그 로드가 상향 작동되도록 고정된 한쌍의 실린더(42)와, 상기 각 실린더(42)의 로드 단부 간에 연결되어 상기 실린더(42)의 작동에 따라 승강되며 그 본체의 저면쪽에는 고정된 상기 각 배지병(1) 사이에서 그 인접 배지병(1)들의 뚜껑 하단을 동시에 걸어 고정할 수 있도록 하향 신장된 다수의 후크(43)가 등간격으로 형성된 수평프레임(44)과, 상기 수평프레임(44)을 관통하여 그 로드가 하향 작동되도록 상기 각 후크(43) 사이의 수평프레임(44) 상에 각각 고정된 복수의 미소행정용 실린더(45)와, 상기 각 미소행정용 실린더(45)의 로드 단부에 고정되어 그 실린더(45)의 작동에 따라 상기 후크(43)와 간섭됨 없이 승강되며 상기 배지병(1)의 뚜껑 상면을 가압하여 파지하는 뚜껑 가압판(46)으로 이루어져 있다.

상기 뚜껑 가압판(46)은, 상기 수평프레임(44)의 후크(43)가 간섭 없이 움직일 수 있도록 하기 위하여 그 길이방향을 따라 등간격으로 관통공(48)이 형성되어 있고, 상기 뚜껑 가압판(46)의 상면에는 상기 각 미소행정용 실린더(45)의 로드 단부와 결합될 수 있게 하기 위한 오목한 형상의 실린더 결합부(49)가 다수개 형성되어 있으며, 뚜껑(2)의 상면과 맞닿는 상기 뚜껑 가압판(46)의 저면쪽에는 다소 돌출된 형태의 가압부(47)가 형성되어 있다.

상기 뚜껑 개폐구(40)에 구비된 미소행정용 실린더(45)의 행정은 약 5㎜ 정도이고, 상기 수직프레임(41)의 상하 위치에 상기 실린더(45)의 위치 제어용 무접점스위치(미도시)를 장착하여 그 신호를 PLC(63)로 전송하여 제어할 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 종균액 접종구(50)는 도 1 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 각배지병(1)의 주입구와 대응하는 위치에 각각 종균액 분사노즐(56)이 구비되고 상기 작업테이블(10)의 길이방향을 따라 소정 행정만큼 수평 이송되어 상기 뚜껑 개폐구(40)에 의해 상기 각 배지병(1)이 개방되었을 때 적정 위치까지 이송 후 각각의 배지병(1) 내에 종균액을 분사하고 원위치로 복귀하도록 된 것으로서, 상기 작업테이블(10)의 양측면쪽에 그 수평방향으로 소정 폭만큼 형성된 한 쌍의 가이드레일(51)과, 상기 각 가이드레일(51) 상에 결합된 리니어모션베어링(52)과, 상기 각 리니어모션베어링(52)의 외측에 각각 상향 입설된 수직프레임(53)과, 상기 각 수직프레임(53)이 상기 가이드레일(51)을 따라 전, 후진될 수 있도록 수평방향으로 배설된 실린더(54)와, 상기 각 수직프레임(53)의 상단부에 결합되고 내부에 종균액이 유입될 수 있는 중공부(58)를 갖는 수평프레임(55)과, 상기 수평프레임(55) 상에 돌출 형성되어 상기 중공부(58)와 연통되는 다수의 종균액 분사노즐(56)로 구성되어 있다.

상기 수평프레임(55)의 외측으로는 종균액 주입관(57)이 연결되어 종균액 저장조(미도시)로부터 상기 중공부(58)를 통해 종균액 분사노즐(56)쪽으로 종균액이 공급될 수 있도록 되어 있고, 상기 각 종균액 분사노즐(56)은 각각 대응되도록 구비된 솔레노이드밸브(62)에 의해 단속된다.

여기서, 액체 버섯종균을 배지병(1)의 배지 표면에 전체적으로 균등하게 분사하기 위해서는 배지병(1)의 이송시 상기 배지병(13)의 위치를 종균액 분사노즐(56)의 바로 밑에 오도록 제어하는 것이 무엇보다 중요하다. 왜냐하면, 상기 종균액 분사노즐(56)이 배지병(1)의 주입구로부터 어느 정도 이격된 상태에서소정의 각도로 분사되므로 상기 종균액 분사노즐(56)이 상기 배지병(1) 주입구의 중앙에 위치하지 않을 경우에 배지병(1)의 밖으로 분사될 수 있기 때문이다.

또한, 상기 제어부(60)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 컨베이어어부(20), 배지병 고정구(30), 뚜껑 개폐구(40) 및 종균액 접종구(50)가 순차적으로 연동되도록 제어하는 것으로서, 상기 컨베이어부(20)에 구비된 클러치(23)의 단속 및 상기 각 실린더(32)(42)(45)(54)로 공기 등의 압축 유체를 분배 공급하기 위한 유체분배기(61)의 상기 솔레노이드밸브(62)를 제어함과 아울러 센서(28)에 의한 감지 신호를 처리할 수 있도록 PLC(프로그램기능논리제어기)(63)로 구성되고, 여기에 전력을 공급하기 위한 파워서플라이(64)가 장착된 구조를 이루고 있다.

즉, 상기 제어부(60)는, 컨베이어부(20)의 모우터(4)에 연결된 클러치(23)를 신속하게 제어하고, 상기 배지병 고정구(30), 뚜껑 개폐구(40) 및 종균액 접종부(50) 등을 구동시켜주는 각 실린더(32)(42)(45)(54)를 각각 제어하기 위해 공기압축기에 연결된 유체분배기(61)의 솔레노이드밸브(62)를 제어함과 아울러, 배지병(1)의 투입여부를 감지하는 센서(28)의 신호를 처리하기 위한 제어수단으로서 상기 PLC(63)가 구비되어 있는 것이다. 16개의 배지병(1)을 이송상자(3) 내에 4 × 4로 배열하여 이송되는 과정에서 일정한 위치에서 이송체인(26)을 정지시키기 위해서는, 그 첫 번째 횡렬의 배지병(1)들의 병목 부근이 센서(28)로 감지됨과 동시에, 그 즉시 이송체인(9)이 정지될 수 있도록 제어하여야 한다.

더욱 상세하게는, 상기 제어부(60)는 경제성과 편리성을 갖춘 PLC(63)를 적용하되, 상기 PLC(63)은 8점의 입력 및 6점의 릴레이 출력 접점을 갖는 기본 유닛과, 6점의 입력 및 4점의 출력을 갖는 증설유닛으로 구성되어 있고, 데이터전송 프로토콜로서 RS232C를 내장하고 있어 상기 PLC(63)와 컴퓨터(미도시)간에 통신이 가능하도록 되어 있다.

그리고, 직류전원에서 암페어 부족에 따른 기기의 오작동을 방지하기 위해 24V 0.6A의 파워서플라이(64)를 적용하고, 상기 유체분배기(61)의 220V용 솔레노이드밸브(62)를 작동시키기 위해 별도의 릴레이 회로(미도시)를 구성한다.

상기 PLC(63)의 프로그램은 컨베이어부(20)의 모우터(21) 및 클러치(23)에 대한 제어와, 배지병 고정구(30)로부터 종균액 접종구(50)에 이르는 각 구성부에 대한 제어를 원활히 할 수 있도록 구성한다. 즉, 클러치(23)의 단속에 의한 모우터(21)의 제어는 원하는 시점에서 이송체인(26)을 가동 또는 정지시키기 위한 것이고, 종균액 접종에 따른 구성부의 제어는 각각의 실린더(32)(42)(45)(54)를 순차적으로 구동시킬 수 있도록 유체분배기(61)에 장착된 솔레노이드밸브(62)를 오류 없이 원하는 시점에서 개폐시키기 위한 것임을 감안하여 프로그래밍하여야 한다.

또한, 상기 각 실린더(32)(42)(45)(54)로는 장치 내에 구비된 공기압축기(미도시)로부터 여분의 공기를 활용하여 장치를 작동시킬 수 있도록 공압실린더를 적용하는 것이 좋다. 본 발명의 장치에서 공압실린더를 선택한 이유는 그 시스템 자체가 공기 가압식으로 이루어져 있다는 것에 기인하며, 반드시 공기압축기가 장착되어야 하므로 그 여분의 공기를 활용하여 공압실린더를 작동시키게 되면 경제적으로나 기계적으로도 효율성을 향상시킬 수 있기 때문이다.

상기의 구성에 의한 본 발명 장치의 배지병(1) 고정과 뚜껑 개폐 및 종균 접종 과정 등의 일련의 작동은 도 7 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 배지병 고정구(30)에 의해 배지병(1)을 고정한 상태에서 뚜껑 개폐구(40)가 작동되고, 상기 뚜껑 개폐구(40)에 의해 뚜껑(2)이 제거된 상태에서 종균액 접종구(50)가 이동하여, 개방된 배지병(1) 내에 종균액을 주입하게 되는 것을 그 원리로 한다.

즉, 배지병(1)의 이송 중에는, 상기 뚜껑 가압판(46)은 배지병(1)의 뚜껑(2)이 걸리지 않도록 상기 뚜껑 개폐구(40)의 수평프레임(44)쪽으로 인접한 상태를 유지하고, 상기 배지병(1)이 정지하여 고정된 후에는, 상기 미소행정용 실린더(45)가 작동되면서 하강하여 뚜껑(2)의 상면을 가압 고정하는 역할을 한다. 여기서, 상기 뚜껑 개폐구(40)에 마련된 뚜껑 가압판(46)과 뚜껑(2) 사이의 공간을 최소화하기 위해 상기 뚜껑 가압판(46)의 승강 행정을 최소화할 필요가 있으며, 구조상 비교적 협소한 공간이 할애되므로 4개 정도의 미소행정용 실린더(45)를 적용하면 충분하다.

배지병(1)의 뚜껑(2)은 상기 뚜껑 가압판(46)이 상부에서 가압함과 아울러 그 뚜껑(2)의 하단부 둘레가 후크(43)의 단부에 의해 걸려 있는 상태를 유지하여 파지되고, 외측의 실린더(42)가 상향 작동되면서 들어올려짐으로써 뚜껑(2)을 개방할 수 있게 된다. 여기서, 상기 실린더(42)의 로드 단부에는 에어쿠션이 부착되어 로드의 상, 하 작동시에 발생하는 충격과 소음을 저감시키도록 하면 좋다.

뚜껑(2)이 개방되고 난 후에는 상기 뚜껑 가압판(46)이 상부에 정지된 상태에서 종균액 접종구(50)의 실린더(54)가 작동하여 종균액 분사노즐(56)을 배지병(1)의 주입구 중앙으로 전진 이송시키게 되고, 이송이 완료된 후에는 상기종균액 분사노즐(56)을 통해, 액체종균 저장조로부터 공급되는 종균액을 분사하게 된다.

역시, 상기 실린더(54)의 위치 제어도 무접점스위치(미도시)에 의해 이루어지고, PLC(63)로 제어할 수 있도록 결합되어 있음은 물론이다.

그리고, 액체 종균의 접종이 완료되면 종균액 접종구(50)의 실린더(54)가 수축 작동하여 상기 종균액 분사노즐(56)을 후진시키고, 뚜껑 개폐구(40)의 실린더(42)가 수축 작동하여 뚜껑(2)을 신속히 닫은 후, 미소행정용 실린더(45)가 상향으로 수축 작동하여 뚜껑 파지상태를 해제하게 되며, 마지막으로 배지병 고정구(30)의 실린더(32)가 상향으로 신장 작동하여 배지병(1)의 고정상태가 해제되며, 계속해서 후속으로 투입되는 배지병(1)들이 상기 공정의 최초 상태와 같이 이송된 후 동일한 과정을 반복함으로써 다량의 배지병(1)들에 대한 연속적인 자동 접종이 가능하게 되는 것이다. 이러한 일련의 종균액 주입과정에 따른 제어 흐름은 도 10에 도시한 바와 같으며, 이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 시작 버튼의 신호가 제어부로 전달되면 클러치(23)가 연결되어 모우터(21)의 회전력이 이송체인(26)에 전달된다. 전진 이송되는 배지병(1)이 센서(28)에 감지되는 즉시 배지병 고정구(30)의 실린더(32)를 구동시키는 솔레노이드밸브(62)로 신호가 보내져 상기 클러치(23)의 연결을 차단시킨 후 배지병(1)을 고정하고, 상기 실린더(32)의 하부에 있는 무접점스위치에 의해 뚜껑 개폐구(40)의 미소행정용 실린더(45)가 작동된다.

여기서, 상기 클러치(23)는 단속시에 클러치 디스크의 관성에 의한 회전 여력이 발생할 수 있으므로 이를 신속하게 억제하기 위하여 별도의 브레이크(미도시)를 장치 내에 부가적으로 장착해두는 구성도 고려해 볼 수 있으며, 이러한 브레이크의 장착은 일반적인 것일 뿐만 아니라 상기 클러치(23)와의 결합에 어려움이 없으므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

그리고, 상기 미소행정용 실린더(45)가 작동되지 않는 이상 그 수직프레임(41)쪽 실린더(42)의 무접점스위치도 작동되지 않으므로 상기 미소행정용 실린더(45)의 무접점스위치가 '오프'되는 신호를 받아 0.2초 정도의 시간 지연 후 상기 실린더(42)가 작동하게 된다.

상기 실린더(42)의 무접점스위치가 '온'되면 종균액 접종구(50)의 실린더(54)가 작동되어 주입구가 개방된 상기 배지병(1)쪽으로 접근 이동되고, 상기 실린더(54)의 전면에 있는 무접점스위치가 '온'되면 분사가 시작된다. 시간 지연명령에 의해 분사가 완료되면 내부 릴레이에 의해 상기 실린더(32)(42)(45)(54)들을 제어하는 모든 입력신호가 단절된다.

상기 실린더(32)(42)(45)(54)들은 자기유지 출력으로 유지되고 리셋신호에 의해 '오프'되며, 분사 후 내부 릴레이가 '온'되면 상기 종균액 접종구(50)의 실린더(54)가 후진함과 동시에 상기 뚜껑 개폐구(40)의 실린더(42)가 하강하여 배지병 뚜껑(2)을 닫게 된다.

상기 뚜껑 개폐구(40)의 실린더(42)가 완전히 하강하여 무접점스위치가 '온'되면 미소행정용 실린더(45)가 '오프'되고, 배지병 고정구(30)의 실린더(32)가 '오프'된다. 상기 실린더(32)의 무접점스위치가 '온'되면 클러치(23)가 다시 연결되면서 이송체인(26)이 움직이게 된다. 이 프로그램은 시작 버튼이 '오프'될 때까지 반복하게 되어 연속적인 접종 작업이 가능하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 장치는, 느타리 및 팽이버섯 재배시 액체 종균의 우수성이 입증되어 고체종균 방식에서 액체종균 방식으로의 전환이 요구되는 시점에서, 과다 인력이 소요되는 수작업으로 하기 어려운 일련의 작업인 배지의 이송에서 액체 버섯종균의 접종에 이르기까지의 모든 과정을 자동화장치에 의해 일률적으로 수행할 수 있게 함으로써 배지병 내에 정량의 종균을 균일하게 접종할 수 있고, 종균액의 접종을 획일적이고도 일괄적으로 자동 수행할 수 있으므로 대중화가 가능하며, 투입인력과 소요시간을 대폭 절감할 수 있어 작업 효율성을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 배지 접종을 신속하게 처리할 수 있으므로 버섯 재배에 있어서 중요시되는 종균 접종시 주변의 잡균에 의한 배지의 오염 문제를 최소화할 수 있어 생산비 절감에 따른 경제성과 생산성 향상을 도모할 수 있게 되는 효과가 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 기준하여 설명되어 있으나 이는 예시적인 것이라 할 수 있고, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예들을 생각해 낼 수 있으므로 이러한 균등한 실시예들 또한 본 발명의 특허청구범위 내에 포함되는 것으로 보아야 함은 극히 당연한 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 결정되어야 할 것이다.

Claims (8)

1. 살균이 완료된 다수의 배지병을 종횡 등간격으로 수납한 이송상자를 단위 적재하여 상기 이송상자 채로 수평이송이 가능하도록 평탄화된 작업테이블;

   상기 작업테이블의 내측에 마련된 구동원으로부터 동력을 전달받아 상기 작업테이블 상에 안치된 이송상자를 상기 작업테이블의 길이방향으로 이송시켜주는 컨베이어부;

   상기 작업테이블을 가로질러 배치되어 상기 이송상자 내의 선단측 횡렬에 배치된 상기 배지병들이 적정위치에서 정지하였을 때 상기 각 배지병의 본체를 각각 하향 가압하여 고정할 수 있도록 승강 구동되는 배지병 고정구;

   상기 배지병 고정구와 평행하게 인접 배치되어 상기 각 배지병의 뚜껑을 파지한 후 승강함으로써 상기 각 배지병의 뚜껑을 개폐할 수 있도록 된 뚜껑 개폐구;

   상기 각 배지병의 주입구와 대응하는 위치에 각각 종균액 분사노즐이 구비되고 상기 작업테이블의 길이방향을 따라 소정 행정만큼 수평 이송되어 상기 뚜껑 개폐구에 의해 상기 각 배지병이 개방되었을 때 적정 위치까지 이송 후 각각의 배지병 내에 종균액을 분사하고 원위치로 복귀하는 종균액 접종구; 및

   상기 컨베이어어부, 배지병 고정구, 뚜껑 개폐구 및 종균액 접종구가 순차적으로 연동되도록 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액체 버섯종균 자동접종장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 컨베이어부는,

   통상의 모우터와 감속기를 구비하고 상기 제어부로부터 동력 단속이 가능하도록 상기 모우터와 감속기 간에 클러치가 설치된 상기 구동원;

   상기 작업테이블의 길이방향 양단부에 횡설된 스프라킷축;

   상기 감속기와 상기 스프라킷축 간에 체결된 구동체인; 및

   상기 스프라킷축 간에 등간격으로 설치된 복수의 이송체인;을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액체 버섯종균 자동접종장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 작업테이블 상에는, 상기 배지병들을 수납한 이송상자가 상기 배지병 고정구 하방의 정위치에 도달하였을 때 이를 감지한 후 그 신호를 상기 제어부에서 인식하여 상기 컨베이어부의 작동을 정지시킬 수 있도록 하기 위한 센서가 구비된 것을 특징으로 하는 액체 버섯종균 자동접종장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 배지병 고정구는,

   상기 작업테이블의 양측면쪽에 각각 입설된 수직프레임;

   상기 각 수직프레임의 길이방향을 따라 각각 배치되어 그 로드가 상향 작동되도록 고정된 한 쌍의 실린더; 및

   상기 각 실린더의 로드 단부 간에 연결되어 상기 실린더의 작동에 따라 승강되며 그 본체의 저면쪽에는 이송 후 정지된 상기 각 배지병 사이에서 그 인접 배지병들을 동시에 가압 고정할 수 있도록 하향 신장된 다수의 가압대가 등간격으로 형성된 수평프레임;을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액체 버섯종균 자동접종장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 뚜껑 개폐구는,

   상기 작업테이블의 양측면쪽에 각각 입설된 수직프레임;

   상기 각 수직프레임의 길이방향을 따라 각각 배치되어 그 로드가 상향 작동되도록 고정된 한 쌍의 실린더;

   상기 각 실린더의 로드 단부 간에 연결되어 상기 실린더의 작동에 따라 승강되며 그 본체의 저면쪽에는 고정된 상기 각 배지병 사이에서 그 인접 배지병들의 뚜껑 하단을 동시에 걸어 고정할 수 있도록 하향 신장된 다수의 후크가 등간격으로 형성된 수평프레임;

   상기 수평프레임을 관통하여 그 로드가 하향 작동되도록 상기 각 후크 사이의 수평프레임 상에 각각 고정된 복수의 미소행정용 실린더; 및

   상기 각 미소행정용 실린더의 로드 단부에 고정되어 그 실린더의 작동에 따라 상기 후크와 간섭됨 없이 승강되며 상기 배지병의 뚜껑 상면을 가압하여 파지하는 뚜껑 가압판;을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액체 버섯종균 자동접종장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 종균액 접종구는,

   상기 작업테이블의 양측면쪽에 그 수평방향으로 소정 폭만큼 형성된 한 쌍의 가이드레일;

   상기 각 가이드레일 상에 결합된 리니어모션베어링;

   상기 각 리니어모션베어링의 외측에 각각 상향 입설된 수직프레임;

   상기 각 수직프레임이 상기 가이드레일을 따라 전, 후진될 수 있도록 수평방향으로 배설된 실린더;

   상기 각 수직프레임의 상단부에 결합되고 내부에 종균액이 유입될 수 있는 중공부를 갖는 수평프레임; 및

   상기 수평프레임 상에 돌출 형성되어 상기 중공부와 연통되는 다수의 종균액 분사노즐;을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액체 버섯종균 자동접종장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는, 상기 클러치의 단속 및 상기 각 실린더로 압축 유체를 분배 공급하기 위한 유체분배기의 솔레노이드밸브를 제어함과 아울러 센서에 의한 감지 신호를 처리할 수 있도록 PLC(프로그램기능논리제어기)로 구성함을 특징으로 하는 액체 버섯종균 자동접종장치.
8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 각 실린더는 장치 내에 구비된 공기압축기로부터 여분의 공기를 활용하여 장치를 작동시킬 수 있도록 공압실린더로 구성함을 특징으로 하는 액체 버섯종균 자동접종장치.