KR100913294B1 - 굴삭기를 이용한 타워 집재기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반토목 및 산림토목용으로 많이 보급되어 있는 굴삭기를 이용하여 원목의 집재 작업을 쉽게 실시할 수 있는 굴삭기를 이용한 타워 집재기에 관한 것이다.

본 발명은 굴삭기에 장착되어 원목의 집재와 조재 및 상하차 작업을 동시에 실시할 수 있는 타워 집재기에서, 제1 및 제2 윈치 부의 드럼을 회전시키는 유압 윈치 모터들을 구비하여 유압 작동시키는 유압 제어 부가 로프 속도 검출부의 엔코더에 의해서 얻어진 제1 및 제2 와이어로프의 속도를 기초로 하여 내부에 구비된 비례제어밸브(Proportional Valve Spool)들의 열림 량을 조절함으로써 홀백 라인 및 메인라인의 와이어로프 이동속도가 서로 동조되도록 하는 구조의 굴삭기를 이용한 타워 집재기를 제공한다.

본 발명에 의하면 굴삭기에 장착된 구조를 갖춤으로써 산악지가 많은 지형의 원목 집재 작업에 효율적이며, 1대로 굴삭기의 토목작업뿐만 아니라, 원목의 집재작업과 더불어 조재작업, 상하차 및 원목의 집적작업이 가능하며, 특히 굴삭기 타워집재기를 이용하여 산사태 복구 등 산림토목사업에서 돌과 잔디와 같은 자재 운반이 가능하므로 산림사업에서 1석5조의 이용효과가 얻어지게 된다.

굴삭기, 타워 집재기, 비례제어밸브, 집재작업, 런닝스카이라인 집재 방식, 인터록크 장치

Description

굴삭기를 이용한 타워 집재기{Tower-yarder with shovel type excavator}

도 1은 본 발명에 따른 타워 집재기가 장착된 굴삭기를 도시한 측면도;

도 2는 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기에 구비된 제1 및 제2 윈치 부를 도시한 구성도로서, a)도는 측면도, b)도는 단면도;

도 3은 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기의 작동 시스템을 도시한 설명도;

도 4는 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기에 구비된 유압 제어 부의 제1 및 제2 윈치 부 유압회로를 도시한 도면;

도 5는 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기에 구비된 와이어로프 속도 검출부의 구성을 도시한 사시도;

도 6은 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기에 구비된 와이어로프 속도 검출부를 상세히 도시한 도면으로서, a)도는 측면도, b)도는 단면도;

도 7은 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기에 구비된 반송기 부를 상세히 도시한 도면으로서, a)도는 측면도, b)도는 단면도;

도 8은 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기에 의한 집재 작업을 도시한 설명도로서, a)도는 기본 작업도, b)도는 상향 집재도, c)도는 하향집재도;

도 9는 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기에 구비된 조정기기인 유선 리모트 콘트롤러를 도시한 외관도;

도 10은 본 발명에 따른 타워 집재기가 장착된 굴삭기에 원목 집게부와 원목 절단부가 장착된 구조를 도시한 측면도;

도 11은 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기에 구비된 원목 집게부와 원목 절단 부의 작동 시스템을 도시한 설명도;

도 12는 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기에 구비된 원목 집게부의 상세도로서, a)도는 정면도, b)도는 평면도, c)도는 측면도;

도 13은 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기에 구비된 원목 집게부와 원목 절단 부를 도시한 결합 구조도로서, a)도는 정면도, b)도는 평면도, c)도는 측면도;

도 14는 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기에 구비된 원목 절단 부의 상세도로서, a)도는 일부절개 정면도, b)도는 평면도, c)도는 측면도, d)도는 a)도의 A-A선을 따른 단면도;

도 15는 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기에 구비된 유압 제어 부의 원목 집게부와 원목 절단 부 유압회로를 도시한 도면;

도 16은 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기에 구비된 죠이스틱 레버의 외관도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1..... 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기

5..... 굴삭기 10a,10b.... 제1 및 제2 윈치 부

20.... 유압 제어 부 24a,24b.... 비례제어밸브

40.... 와이어로프속도 검출부 42.... 엔코더

50.... 반송기 부 58.... 와이어로프 지지부

70.... 원목 집게부 80.... 상부 하우징

82.... 로터리 죠인트 86.... 하부 하우징

90.... 원목 절단 부 91.... 수평 이동 실린더

94.... 톱 110....죠이 스틱 레버

P.... 지주목 W.... 원목

본 발명은 임업 기계화에 사용되는 타워 집재기에 관한 것으로, 보다 상세히는 일반토목 및 산림토목용으로 많이 보급되어 있는 굴삭기를 이용하여 원목의 집재 작업을 쉽게 실시할 수 있음으로써 급경사지 지형에 알맞고 이동가설이 간편하며, 보급이 용이하여 간벌재 생산의 효율성 및 경제성 증대와 임업 생산성을 크게 향상시킬 수 있도록 개선된 굴삭기를 이용한 타워 집재기에 관한 것이다.

일반적으로 임업계는 빈약한 산림자원, 취약한 산림경영기반, 높은 외재 의존도, 산림투자의 저조, 낮은 경제성과 저조한 생산성 등으로 많은 난관에 부딪혀 있으며, 현재 산림은 30년생 이하의 어린나무가 전체의 61%이며 평균축적이 79㎥/ha로서 치산 녹화기에 심은 산림에 대한 육림사업이 절실히 필요하다.

또한, 임업은 대표적인 3D업종으로서 지속적인 농산촌 노동인구의 감소와 고령화로 임업노동력의 확보가 곤란하므로 이에 대응하여 높은 노동부담과 생산비용의 경감은 시급히 해결하여야 할 과제이다. 또한 산간 오지에서 양질의 노동력을 얻기란 더욱더 어려워질 것이며, 인력에 의존한 산림작업을 수행하기란 매우 어려울 것이다.

한편, 임업에서 그동안의 목재가격은 정체상태이나 인력 위주의 산림작업은 목재생산 비용 중에서 인건비의 비중이 급상승하고 있다. 더욱이 향후 목재 소비량은 더욱 증가될 전망이므로 그 수요에 따른 목재공급을 충족시키기 위해서는 원목 생산과 공급이 대폭 증가될 것이다. 따라서 앞으로 목재 자급율을 높이기 위해서는 간벌 등 육림작업을 더욱 철저히 실행하고, 시장에서 요구하는 우량 대경재의 생산과 부족한 노동력을 대체하고 현재보다 생산성을 비약적으로 높일 수 있는 방법으로서 임업기계화가 절실히 필요하다.

임업기계화는 힘들고 위험한 임업노동을 기피하는 현실에서 절실히 필요한 사업이며, 또한 더욱 높아지는 노동임금을 해소하여 안정적인 목재를 공급할 수 있 을 것이다. 특히, 산림 작업 중에서 가장 힘드는 작업인 벌목 집재 기계는 전량 고가의 수입에 의존하여 사용하고 있는 실정이다. 따라서 원목 집재 기계의 양산화를 통하여 간벌재 생산의 효율성 증대와 산림작업의 생산성을 향상시키고 감소하는 임업노동력을 대체하며, 또 임업 기계의 기술력 확보를 위해 임업 기계의 연구개발이 필요하다.

한편 임업에 활용되는 임업기계는 묘포장 기계, 조림 및 무육기계, 임도개설을 토목기계, 벌목집재 및 운재를 위한 기계 등이 있으나 이들 기계 중에서 묘포장용 기계는 일반 농업용 기계를 활용할 수 있고, 임도개설용 토목기계는 기존 토목공사용 기계인 굴삭기, 그레이더, 브레이커 등을 이용할 수 있으므로 큰 문제가 없다. 그러나 조림 및 무육 작업과 벌목 집재작업은 험준한 산악지에서 이루어지는 작업이므로 기계화가 매우 어려운 실정이며, 집재작업은 공중가선집재(yarding), 지면 끌기 집재(skidding) 및 차량적재 후 집재(forwarding) 등으로 구별할 수 있으며 이러한 집재작업방법은 지형경사, 도로망, 지표장애물, 임황 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 산악지에서는 공중가선 집재방법이 가장 효율적이다.

특히, 산악지에서의 벌목 집재작업은 아주 힘든 작업일 뿐만 아니라 집재 기계는 원목이라는 중량물의 이동을 위한 기계이므로 이점을 고려한 연구개발이 필요하다. 대형 임업기계는 임내 투입에 의해 임지훼손이나 잔존임분의 피해가 발생할 우려가 있으므로 기계투입 전에 충분히 검토하여 임지의 훼손을 최소화할 수 있는 대책이 필요하다.

그리고 차체 규모가 작은 소형 집재용 차량 등을 이용하여 작업로의 노폭을 줄이거나 경사가 완만한 지형에서는 임내를 직접 주행할 수 있는 기계 중에서도 접지압이 낮은 기계의 개발 및 보급을 통해 임지훼손을 최소화할 수 있는 방법을 강구해야 한다. 특히 가선계 집재기에 의한 작업은 트랙터 등의 차량계 기계보다 임지훼손이 적고 급경사지나 토양침식이 우려되는 임지에는 가선 집재방법을 활용할 수 있을 것이다.

현재 임업기계용으로 개발 및 보급되는 중대형 임업기계는 그 가격이 비싼 반면 연중 활용도가 낮음으로서 기계투입의 효율성이 저하되는 문제점이 있다. 또한 소형기계 위주로 보급되어 있으므로 획기적인 작업 생산성을 증대시키기 어려운 실정이며, 따라서 우리나라의 현실에 맞는 임업기계의 개발이 시급한 실정이다.

종래의 타워 집재기류는 트랙터 견인형이나 트럭탑재형태의 전용형태로서 가격이 비싼 기종들이다. 따라서 임업계에서는 제작 및 구입에 있어서 비용을 절감할 수 있고, 간벌재 생산의 효율성 및 경제성 증대와 임업 생산성을 향상시킬 수 있는 타워집재기의 필요성이 매우 큰 것이었다

한편 소형 굴삭기를 이용한 가선집재기가 개발되어 있는데, 이는 하나의 드럼을 이용한 단선순환방식 또는 하이리드방식의 윈치를 사용하고 있다. 이와 같은 종래의 가선집재기는 그 삭장 방식이 일반적으로 타워 집재기에 사용되는 런닝 스카이라인(Running skyline)방식이 아니며, 간단한 윈치 방식의 집재기로서 소형 윈 치를 갖는 구조이다. 또한 소형 굴삭기를 이용함으로서 대경재의 전목집재가 불가능하며 하향집재가 어려운 구조이다. 뿐만 아니라 조작도 굴삭기 운전석에서 직접 유압레버를 이용한 형태로서 작업의 안전 및 부담에 영향이 큰 형태이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 급경사지 지형에 알맞고 이동가설이 간편하며, 산림토목용으로 많이 보급되어 있는 굴삭기를 이용하여 원목의 집재 작업을 동시에 실시할 수 있는 굴삭기를 이용한 타워 집재기를 제공함에 있다.

그리고 본 발명의 다른 목적은 굴삭기를 이용하여 원목의 집재와 조재 및 상하차 작업을 동시에 실시할 수 있는 굴삭기를 이용한 타워 집재기를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 굴삭기를 이용함으로써 임업현장에 보급된 굴삭기의 활용도를 높이고 임업기계 개발과 제작 및 구입에 있어서 비용을 절감할 수 있으며, 원목 집재장비의 원활한 보급을 통하여 간벌재 생산의 효율성 및 경제성 증대와 임업 생산성을 향상시킬 수 있도록 개선된 굴삭기를 이용한 타워 집재기를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 굴삭기에 장착되어 원목의 집재 작업을 실시할 수 있는 타워 집재기에 있어서,

굴삭기의 본체에 장착되고 홀백 라인 및 메인라인의 와이어로프가 각각 감긴 제1 및 제2 윈치 부;

상기 제1 및 제2 윈치 부의 드럼을 회전시키는 유압 윈치 모터들을 구비하여 유압 작동시키는 유압 제어 부;

상기 굴삭기의 붐 대에 장착되고, 상기 제1 및 제2 윈치 부의 홀백 라인과 메인라인 와이어로프들의 이동 속도를 검출하여 전기적 신호를 출력하는 로프속도 검출부;

상기 와이어로프 상에서 이동하면서 원목 집재를 이루는 반송기 부; 및

상기 와이어로프가 회전 가능하도록 걸려서 공중에 매달리도록 하고, 상기 반송기 부에 매달린 원목이 와이어로프를 따라서 이동되도록 상기 와이어로프를 일정 높이로 지지하는 도르레를 구비한 로프 지지부; 를 포함하고,

상기 유압 제어 부는 상기 로프 속도 검출부의 엔코더에 의해서 얻어진 제1 및 제2 와이어로프의 속도를 기초로 하여 내부에 구비된 비례제어밸브(Proportional Valve Spool)들의 열림 량을 조절함으로써 상기 홀백 라인 및 메인라인의 와이어로프 이동속도가 서로 동조되도록 하는 인터록크(Inter lock) 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 굴삭기를 이용한 타워 집재기를 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 제1 및 제2 윈치 부는 붐(Boom) 대로 향하는 와이어로프의 방향을 바르게 하도록 상기 붐 대의 방향으로 향하여 돌려서 설치된 것임을 특징으로 하는 굴삭기를 이용한 타워 집재기를 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 로프속도 검출부는 상기 굴삭기의 붐 대에 장착되고, 상기 제1 및 제2 윈치 부의 홀백 라인과 메인라인 와이어로프들의 이동에 따라서 회전하는 도르레를 포함하고, 상기 도르레의 회전 속도를 검출하여 전기적 신호를 출력하는 복수의 엔코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기를 이용한 타워 집재기를 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 반송기 부는 철제 프레임의 내부에 홀백 라인의 와이어로프들 상에서 회전하는 복수의 도르레를 구비하고, 메인라인의 와이어로프를 지지하는 도르레를 구비하며, 상기 홀백 라인의 와이어로프 끝단은 상기 프레임의 일측에 고정되고, 상기 메인라인의 와이어로프는 원목에 고정되어 원목 집재를 이루는 것임을 특징으로 하는 굴삭기를 이용한 타워 집재기를 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 원목 절단 부는 상기 케이싱의 내부에 톱 선회 실린더를 구비하고, 상기 톱 선회 실린더의 로드는 상기 케이싱의 내부에서 일단부가 회전 가능하도록 장착된 톱 구동 레버의 일측에 회전 가능하도록 연결되어 상기 톱 구동 레버를 하향 경사시키며, 상기 톱 구동 레버로부터 톱이 연장되어 목재의 절단을 이루는 한편, 상기 톱은 상기 톱 구동 레버의 일측에 장착된 유압 구동식 선회 모터에 의해서 회전되는 체인 톱임을 특징으로 하는 굴삭기를 이용한 타워 집재기를 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)는 굴삭기(5)에 장착되어 원목(W)의 집재 작업을 쉽게 실시할 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 굴삭기(5)의 본체에 장착되고 홀백 라인 및 메인라인의 와이어로프(14a)(14b)가 각각 감긴 제1 및 제2 윈치 부(10a)(10b)를 갖는다. 상기 제1 및 제2 윈치 부(10a)(10b)와 이후에 설명되는 유압 제어 부(20)의 작동조절 밸브 함의 위치는 굴삭기(5)의 운전석 반대편 여유 공간을 활용하여 배치되어 있다.

상기 제1 및 제2 윈치 부(10a)(10b)는 도 2에 도시된 바와 같이, 각각 홀백 라인 및 메인라인의 와이어로프(14a)(14b)가 감기는 제1 및 제2 드럼(12a)(12b)들을 구비하는바, 상기 제1 및 제2 드럼(12a)(12b)들은 이후에 도 4에 관련하여 설명되는 유압 제어 부(20)의 유압 윈치 모터(22a)(22b)들에 의해서 정역회전이 가능한 구조이다.

그리고 상기 굴삭기(5)의 붐 대(5a)에는 이후에 설명되는 로프 속도 검출부(40)의 엔코더(Encoder)(42)를 장착하여 와이어로프(14a)(14b)의 방향전환과 지지대의 역할을 하고 있다. 상기 제1 및 제2 윈치 부(10a)(10b)는 붐(Boom) 대(5a)로 향하는 와이어로프(14a)(14b)의 방향을 바르게 하도록 상기 붐 대의 방향으로 향하여 돌려서 설치된다. 즉 상기 제1 및 제2 윈치 부(10a)(10b)는 붐(Boom) 대(5a)의 사이 간격에 의해 와이어로프(14a)(14b)의 방향이 바르지 않게 되므로, 제1 및 제2 윈치 부(10a)(10b)를 붐(Boom) 대(5a)의 방향으로 약간 방향을 돌려서 설치하고 있으며, 붐 대(5a)를 높이 들어올림으로써 붐 대(5a)가 타워의 역할을 하여 일반적인 타워야더(Tower-yarder) 작업이 가능하다.

상기 제1 및 제2 윈치 부(10a)(10b)의 주요한 설계 제원으로서는 드럼(12a)(12b)의 직경과 폭, 와이어로프(14a)(14b)의 직경과 감김 량, 즉 집재 거리에 맞춘 계산에 의해 결정된다.

그리고 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)는 상기 제1 및 제2 윈치 부(10a)(10b)의 드럼(12a)(12b)을 회전시키는 유압 윈치 모터(22a)(22b)들을 구비하여 유압 작동시키는 유압 제어 부(20)를 갖는다.

상기 유압 제어 부(20)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 로프 속도 검출부(40)의 엔코더(Encoder)(42)를 통하여 홀백 라인과 메인라인 와이어로프(14a)(14b)들의 이동 속도를 검출하여 도 4에 도시된 바와 같이, 내부에 구비된 비례제어밸브(Proportional Valve Spool)(24a)(24b)들의 열림 량을 조절함으로써 상기 홀백 라인 및 메인라인의 와이어로프(14a)(14b)를 감은 제1 및 제2 윈치 부(10a)(10b)의 드럼(12a)(12b) 속도를 다르게 조절하여 와이어로프(14a)(14b)의 이동속도가 동조되도록 하고 인터록크가 이루어지도록 한다.

상기 유압 제어 부(20)는 상기 제1 및 제2 윈치 부(10a)(10b)의 구동을 자동 또는 수동으로 이룰 수 있다. 그리고 상기 유압 제어 부(20)는 비례제어밸브(24a)(24b)를 통하여 인터록크 기능을 수행하는 데, 이는 와이어로프(14a)(14b)의 이송속도를 엔코더(Encoder)(42)에서 검출하여 이 값을 유압 제어 부(20)의 콘트롤러(28)에서 인식되도록 한 후, 설정된 속도에 상응하는 전류로 변환하여 유압 콘트롤 밸브 개도를 제어하는 원리이다.

상기 비례제어밸브(24a)(24b)는 방향전환용 메인 콘트롤 밸브(Main Control Valve)로서 엔코더(42)로부터의 전기적인 신호에 따라서 통과 유량을 조절하고, 윈치 모터(22a)(22b)의 회전을 제어하여 드럼(12a)(12b)의 풀림 속도와 감김 속도를 일정하게 유지시켜주는 역할을 한다.

이와 같은 유압 제어 기술은 홀백 라인과 메인라인 와이어로프(14a)(14b)들의 이동 속도에 기초한 비례제어밸브(Proportional Valve Spool)(24a)(24b)들을 이용하는 것이기 때문에, 상기 홀백 라인 및 메인라인의 와이어로프(14a)(14b)를 감은 제1 및 제2 윈치 부(10a)(10b)의 드럼(12a)(12b) 속도를 각각 다르게 조절하여 와이어로프(14a)(14b) 이동속도가 동조되도록 하고, 그에 따라서 홀백 라인 및 메 인라인의 와이어로프(14a)(14b)들은 그 이동속도가 동일하게 되어 속도 차이에 의한 늘어짐이나 엉킴이 없이 항상 안정하게 드럼(12a)(12b)에 감기고 이동하게 된다.

상기 와이어로프(14a)(14b)의 설정속도는 홀백 라인 및 메인라인의 목표이송속도를 말하며, 상기 유압 제어 부(20)에 구비된 콘트롤러(28)는 상기 비례제어밸브(24a)(24b)의 통과유량을 제어하는 역할을 함으로써 홀백 라인 및 메인라인의 와이어로프(14a)(14b) 이송속도가 설정된 속도에 이르도록 반복하여 지속적으로 작동을 한다. 따라서 양 홀백 라인 및 메인라인의 와이어로프(14a)(14b) 이송속도를 최대한 같게 함으로써 원목(W)이 매달린 반송기 부(50)의 이송속도를 같게 하고, 처짐과 당김이 없이 주행할 수 있도록 유도하며 상, 하향식 집재를 가능하게 하는 것이다.

또한 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)는 상기 굴삭기(5)의 붐 대(5a)에 장착되고, 상기 제1 및 제2 윈치 부(10a)(10b)의 홀백 라인과 메인라인 와이어로프(14a)(14b)들의 이동 속도를 검출하여 전기적 신호를 출력하는 로프속도 검출부(40)를 구비한다.

상기 로프속도 검출부(40)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 굴삭기(5)의 붐 대(5a)에 장착되고, 상기 제1 및 제2 윈치 부(10a)(10b)의 홀백 라인과 메인라인 와이어로프(14a)(14b)들의 이동에 따라서 회전하는 복수의 도르레(45)를 포함하고, 상기 도르레(45)의 회전 속도를 검출하여 전기적 신호를 출력하는 복수의 엔코더(42)를 포함하는 구조이다.

상기 로프속도 검출부(40)의 엔코더(42)는 메인 라인의 와이어로프(14a)(14b) 이송속도를 검출하여 이 값을 유압 제어 부(20)에 보내는 역할을 한다. 상기 엔코더(42)와 도르레(45)는 두 개가 장착되는 것으로서, 각각 홀백 라인과 메인라인의 와이어로프(14a)(14b) 속도를 감지하고, 집재 작업시 와이어로프(14a)(14b)를 지지하는 역할을 하므로 마찰과 견인력, 인장력에 아주 강해야 한다. 또한 와이어로프(14a)(14b)의 속도를 감지하기 때문에, 도르레(45)와 와이어로프(14a)(14b)의 미끄러짐에 의해 속도감응이 제대로 이루어지지 않으면 인터록크 기능이 원활히 발휘되지 못하므로 도르레(45)의 크기와 굴삭기(5)의 붐 대(5a) 위치선정에 주의를 기울여야 한다.

또한 상기 와이어로프(14a)(14b)의 견인력과 인장력 등에 의한 지지에 의해 와이어로프(14a)(14b)의 킹크(Kink) 현상이 일어날 수가 있으므로, 도르레(45)의 크기(직경)를 적절하게 계산하여야하며, 각종 힘의 모멘트에 의한 하중에 잘 견디도록 설계되어야 한다. 그러므로 상기 로프속도 검출부(40)는 이러한 하중과 와이어로프(14a)(14b)의 마찰력, 미끄러짐, 킹크 현상 등을 고려하여 설계되는 것이며, 특히 와이어로프(14a)(14b)의 절단 또는 파괴와 깊은 관계가 있는 킹크 현상을 방지하기 위해 도르레(45)의 직경은 보통 와이어로프(14a)(14b) 직경의 20배로 하는 것이 바람직하다. 따라서 적용 와이어로프(14a)(14b)의 직경이 9mm 인경우, 도르 레(45)의 직경은 최소 180mm 이상이 되어야 하므로 도르레의 직경을 190mm로 한다.

또한 상기 로프속도 검출부(40)는 엔코더(42)와 도르레(45)를 직렬로 연결시켜 와이어로프(14a)(14b)의 속도 감지를 가능한 한 손실시키지 않도록 한다.

그리고 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)는 상기 와이어로프(14a)(14b) 상에서 이동하면서 원목(W) 집재를 이루는 반송기 부(50)를 포함한다.

상기 반송기 부(50)는 도 7에 도시된 바와 같이, 철제 프레임(52)의 내부에 홀백 라인의 와이어로프(14a)들 상에서 회전하는 복수의 도르레(54a)들을 구비하고, 메인라인의 와이어로프(14b)를 지지하는 도르레(54b)를 구비한다.

또한 이와 같은 반송기 부(50)는 상기 홀백 라인의 와이어로프(14a) 끝단이 상기 프레임(52)의 일측에 고정되고, 상기 메인라인의 와이어로프(14b)는 원목(W)에 고정되어 원목(W) 집재를 이루는 구조이다. 이와 같은 반송기 부(50)는 본 발명의 타워집재기(1)가 인터록크 기능 채택에 의한 런닝 스카이라인 삭장 방식을 적용하는 경우 이에 적합한 구조이다.

상기 반송기 부(50)는 원목(W)의 집재 작업시, 원목(W)의 하중과 반송기 부(50) 자체의 하중에 의해 홀백 라인과 메인라인의 와이어로프(14a)(14b)에 충격과 하중을 가하게 되므로, 이 충격과 하중에 의해 와이어로프(14a)(14b)의 킹크 현상과 파손이 일어날 수가 있으므로 반송기 도르레(54a)(54b)의 크기(직경)를 계산하여야 한다. 따라서 엔코더(42)의 도르레(45)와 마찬가지로 와이어로프(14a)(14b) 의 절단 또는 파괴와 깊은 관계가 있는 킹크 현상을 방지하기 위해 도르레(54a)(54b)의 직경을 보통 와이어로프(14a)(14b) 직경의 20배로 하여 설계하는 것이 바람직하다.

또한 홀백 라인과 메인라인의 와이어로프(14a)(14b)가 서로 엉키지 않도록 런닝 스카이라인 삭장 방식에 사용되는 구조가 바람직하다.

그리고 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)는 도 8에 도시된 바와 같이, 런닝 스카이라인 삭장 방식으로 집재가 이루어지며, 이와 같은 런닝 스카이라인 삭장 방식에서 상기 와이어로프(14a)(14b)가 회전 및 이동가능하도록 걸려서 공중에 매달리도록 하고, 상기 반송기 부(50)에 매달린 원목(W)이 와이어로프(14a)(14b)를 따라서 이동되도록 상기 와이어로프(14a)(14b)를 일정 높이로 지지하는 도르레(58a)를 구비한 로프 지지부(58)를 포함한다.

이와 같은 로프 지지부(58)는 지주목(P)에 통상적으로 장착되며, 상기 로프 지지부(58)가 장착되는 지주목(P)의 반대편으로는 상기 지주목(P)이 휘어지거나 부러지는 것을 방지하기 위한 보강 라인(59)을 설치하는 것이 바람직하다. 이와 같은 로프 지지부(58)는 원목(W)의 집재가 이루어지는 방향에 잘 맞추어 설치하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)는 도 9)에 도시된 바와 같이, 유선 리모트 콘트롤러(28)에 의한 자동 모드와 수동모드로 손쉽게 행하 고 비상정지 버턴을 장착하여 작업시 안전과 편리성을 도모하도록 하였으며, 멜빵고리(28a)를 부착한 구조를 포함한다. 이와 같은 유선 리모트 콘트롤러(28)는 작업자가 유선으로 상기 제1 및 제2 윈치 부(10a)(10b)를 작동시키는 유압 제어 부(20)를 조절할 수 있도록 한다.

그리고 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)는 도 10, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 굴삭기(5)의 붐 대(5a) 선단에 선회모터(74)에 의해서 회전 가능하도록 장착되고, 유압으로 작동되는 죠 실린더(72)에 의해서 집음 동작이 이루어지는 복수의 죠 부재(76a)(76b)들을 구비한 원목 집게부(70)를 포함한다.

따라서 상기 원목 집게부(70)는 유압력에 의해 하부 하우징(86)을 회전시키는 선회 모터(74)가 내장된 감속기(미 도시)를 통하여 선회 회전수를 감속시킨 뒤, 죠 부재(76a)(76b)가 장착된 하부 하우징(86)을 360ㅀ회전시킬 수 있다.

그리고 상기 원목 집게부(70)는 상기 굴삭기(5)의 붐 대(5a)에 힌지 축(78a)을 통하여 연결되고, 붐 대(5a)의 실린더 로드(78b) 선단에 회전 가능하도록 연결된 상부 하우징(80)을 구비하고, 상기 상부 하우징(80)에 대해 로터리 죠인트(82)를 통하여 회전 가능하도록 연결된 하부 하우징(86)을 포함한다.

즉 상기 상부 하우징(80)은 일측 상단 구멍이 붐 대(5a)에 힌지 축(78a)을 통하여 회전 가능하도록 장착되고, 타측 구멍은 링크(78c)를 통하여 붐 대(5a)의 실린더 로드(78b) 선단에 회전 가능하도록 연결된다. 따라서 상기 굴삭기(5)의 붐 대(5a)에 마련된 실린더 로드(78b)의 작동을 통하여 상기 상부 하우징(80)과 이에 연결된 하부 하우징(86)을 상하로 동작시킨다.

또한 상기 상부 하우징(80)은 그 내부에 선회 모터(74)가 내장되고 기어(77a)(77b)를 통하여 상기 하부 하우징(86)을 회전시키며, 상기 하부 하우징(86)에는 죠 실린더(72)가 장착되어 상기 복수의 죠 부재(76a)(76b)들을 유압으로 작동시키는 구조이다.

상기 상부 하우징(80)은 도 12에 도시된 바와 같이, 내부에 유압에 의해서 동작하는 선회 모터(74)가 내장되고, 상기 선회 모터(74)의 회전축에는 구동 기어(77a)가 장착되며, 상기 구동 기어(77a)는 상기 하부 하우징(86)의 상단에 고정된 종동 기어(77b)에 치차 결합된다. 그리고 상기 종동 기어(77b)는 그 중심축이 로터리 죠인트(82)에 형성된 것으로서, 상기 선회 모터(74)의 작동은 구동기어(77a)를 통하여 종동 기어(77b)를 회전시키고, 상기 종동 기어(77b)의 회전은 상기 로터리 죠인트(82)를 통하여 하부 하우징(86) 전체를 360ㅀ회전시킨다.

또한 상기 상부 하우징(80)에는 유압 콘트롤 밸브 유닛(83)이 내장되며, 상기 유압 콘트롤 밸브 유닛(83)은 로터리 죠인트(82)측으로 유압 라인(미 도시)을 제공하며, 상기 로터리 죠인트(82)에서는 이후에 설명되는 죠 실린더(72)와 원목 절단 부(90)의 수평 이동 실린더(91), 톱 선회 실린더(95) 및 선회 모터(74)에 각각 유압을 제공하여 동작시키게 된다.

그리고 상기 원목 집게부(70)는 복수의 죠 부재(76a)(76b)들이 상기 하부 하우징(86)에 힌지 축(85a)을 통하여 각각 그 상단이 회전 가능하도록 연결되고, 그 일측에는 레버(85b)를 통하여 상기 죠 실린더(72)의 양측 로드(72a)에 회전 가능하도록 연결된다.

또한 상기 원목 집게부(70)는 복수의 죠 부재(76a)(76b)들이 각각 굴삭기(5)의 브레이커(Breaker) 유압라인(미 도시)을 동력원으로 하고 죠이 스틱 레버(110)를 활용한 조종으로 원목(W)의 집기 및 회전작업을 할 수 있다. 즉 상기 복수의 죠 부재(76a)(76b)들을 동작시키는 죠 실린더(72)는 유압이 공급되어 그 로드(72a)가 신장되면, 레버(85b)를 통하여 상기 죠 부재(76a)(76b)들을 도 12a)에서 점선으로 도시된 바와 같이 힌지 축(85a)을 중심으로 회전시킨다.

따라서 상기 죠 부재(76a)(76b)들은 내측으로 회동되어 다양한 직경의 원목(W)을 집을 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)는 상기 하부 하우징(86)의 일측에 복수의 죠 부재(76a)(76b)들에 의해서 집힌 원목(W)을 절단하기 위한 톱(94)을 장착한 원목 절단 부(90)를 포함한다.

상기 원목 절단 부(90)는 도 14에 도시된 바와 같이, 톱(94)을 내장한 케이싱(92)을 구비하고, 상기 케이싱(92)의 일측으로는 상기 원목 집게부(70)의 하부 하우징(86)에 끼워져서 이동가능한 복수의 가이드 봉(96a)(96b)들을 구비하며, 상기 하부 하우징(86)과 상기 케이싱(92)의 사이에는 수평 이동 실린더(91)가 위치된다.

그리고 상기 수평 이동 실린더(91)는 도 13c)에 도시된 바와 같이, 그 몸체가 상기 하부 하우징(86)에 지지되며, 그 로드는 상기 케이싱(92)에 회전 가능하도록 연결되어 상기 원목 절단 부(90)는 하부 하우징(86)에 대해 수평이동이 가능한 구조이다.

이와 같이 상기 원목 절단 부(90)는 원목(W)을 절단하는 톱(94)을 내장하면서, 그 절단 위치를 변경할 수 있는데, 그 절단 위치의 변경은 상기 수평 이동 실린더(91)에 의해서 이루어진다.

상기 원목 절단 부(90)의 상세 구조가 도 14에 도시되어 있다. 도 14에는 상기 원목 집게부(70)에 원목 절단 부(90)가 장착된 구조를 도시하고 있다. 도 14b)에 도시된 바와 같이, 복수의 가이드 봉(96a)(96b)이 상기 하부 하우징(86)에 슬라이딩이 가능하도록 끼워지며, 상기 수평 이동 실린더(91)는 상기 원목 절단 부(90)를 원목 집게부(70)에 대해 수평 이동시킨다.

또한 상기와 같이 원목 집게부(70)에 대해 수평이동이 가능한 상기 원목 절단 부(90)는 그 케이싱(92)의 내부에 톱 선회 실린더(95)를 구비하고, 상기 톱 선회 실린더(95)의 로드(95a)는 상기 케이싱(92)의 내부에서 일단부가 회전 가능하도록 장착된 톱 구동 레버(98)의 일측에 회전 가능하도록 연결되어 상기 톱 구동 레버(98)를 하향 경사시키며, 상기 톱 구동 레버(98)로부터 연장된 톱(94)이 하향 경사되면서 목재의 절단을 이루는 구조이다.

그리고 상기 원목 절단 부(90)의 톱(94)은 상기 톱 구동 레버(98)의 일측에 장착된 유압 구동식 선회 모터(97)에 의해서 회전되는 체인 톱(94)으로 이루어진 것으로서, 원목 집게부(70)에 의해서 고정된 원목(W)을 자동으로 절단할 수 있다.

즉 선회 모터(97)의 작동에 의해서 체인 톱(94)이 동작하면, 톱 선회 실린더(95)가 작동하여 상기 톱(94)을 하향 경사시킴으로써 원목 집게부(70)에 고정된 원목(W)이 절단되는 것이다. 이와 같은 경우, 상기 수평 이동 실린더(91)를 이용하여 상기 원목 절단 부(90)를 원목 집게부(70)에 대해 수평 이동시킴으로써 원목(W)의 절단 위치를 작업자가 조절할 수 있다.

한편 상기 원목 집게부(70)의 죠 실린더(72), 선회 모터(74) 및 원목 절단 부(90)의 수평 이동 실린더(91), 톱 선회 실린더(95) 및 체인 톱 선회 모터(97)들은 도 15에 도시된 바와 같이, 유압 제어 부(20)를 통하여 유압이 제어된다.

또한 본 발명은 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 원목 집게부(70)의 조작을 위한 콘트롤 레버인 죠이 스틱 레버(110)를 기존의 굴삭기(5) 오른쪽 레버 앞에 별도로 장착하고 있으며, 상기 죠이 스틱 레버(110)는 자동수동 모드 전환용 1개의 스위치와 체인 톱 조절용 5개의 버턴, 죠 부재 조절용 전후좌우 릴리즈, 오작동시 비상정지를 위한 비상정지 버턴으로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)는 도 8에 도시된 바와 같이, 기본적으로 런닝 스카이 라인식(Running skyline system) 삭장방식과 전자제어에 의한 유압식 인터록크 기능을 채택한다.

본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)는 그 주요 적용 대상 집재작업으로서, 급경사지의 간벌작업이나 주벌 작업에서의 집재 작업이며, 제1 및 제2 윈치 부(10a)(10b)가 인터록크 기능에 의한 런닝 스카이라인 삭장 방식을 적용하므로 상하향 집재가 동시에 가능하다.

또한 전목과 전간, 단목 생산방법에 맞게 집재 작업이 가능하며, 일반적인 타워 집재기의 기능과 능력, 굴삭기(5)의 강력한 동력과 작업능력 등을 이용할 수 있으므로, 가능하면 대경재의 전목 또는 전간 집재가 효율적이다.

본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)는 도 8에서 도시된 바와 같이, 집재 작업과 경사지에서의 상향 및 하향 집재 작업을 선택적으로 이룰 수 있다. 즉 굴삭기(5)를 임도 또는 작업장(토장)에 굴삭기(5)의 블레이드를 이용하여 안전하게 고정시키고 가선을 설치한다. 굴삭기(5)를 설치 고정할 때는 집재가선의 위치와 방향을 잘 맞추어야 한다.

상기 가선 설치는 기본적으로 런닝 스카이라인 삭장 방식에 맞추어야 하며, 먼저 지주목(P)이 될 입목을 결정하여 로프 지지부(58)의 도르레(58a)를 설치하고, 집재시 고정 지주목(P)이 부러지거나 쉽게 휘어지지 않도록 반대편의 입목이나 근주를 이용하여 보강 라인(59)을 설치한다. 가선 설치는 홀백 라인의 와이어로프(14a)를 먼저 반송기 부(50)에 끼워 지주목(P) 까지 끌고 가서 도르레(58a)에 홀백 라인 와이어로프(14a)(14b)를 끼우고, 다시 반송기 부(50)까지 끌고 와서 반송기 부(50)에 연결한다. 그 다음 메인라인의 와이어로프(14b)를 반송기 부(50)에 끼우고 연결하면 가선 설치가 완료된다.

그 다음으로는 수동조작으로 제1 및 제2 윈치 부(10a)(10b)를 작동시켜 반송기 부(50)를 적정 높이까지 상승시키고, 적정하게 홀백 라인의 와이어로프(14a) 처짐을 유지시킨다. 그 다음으로 자동조작을 통해 반송기 부(50)를 이송시킨다. 그리고 집재 위치에서 수동작동으로 반송기 부(50)를 하강시킨 다음, 원목(W)을 반송기 부(50)로부터 나온 메인라인의 와이어로프(14b)에 연결한다. 그 다음 수동조작으로 반송기 부(50)를 적정 높이까지 상승시키고 적정하게 홀백 라인의 와이어로프(14a) 처짐을 유지시킨다. 그 다음 자동으로 반송기 부(50)를 이송시키고, 원하는 집재장(토장)에서 수동조작으로 반송기 부(50)를 하강시켜 집재한 원목(W)을 푼다.

이와 같은 작업 과정에서 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)는 드럼(12a)(12b)의 풀림 작동시, 짐 당김줄의 기능을 하는 메인라인(Mainline) 와이어로프(14b)와 되돌림줄의 기능을 하는 홀백 라인(Haulbackline)의 와이어로프(14a)를 지지하는 도르레(45)에 연결된 로프 속도 검출부(40)의 엔코더(42)들이 각각 와이어로프(14a)(14b)의 속도를 검출하여 송신하면 유압 제어 부(20)의 콘트롤러(28)에서 이를 비교 연산하고, 양 라인의 속도가 같아지도록 전자 비례제어밸브(24a)(24b)에 신호를 보낸다.

또한 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)는 이와 같은 작업 과정에서 동력 유압으로서 굴삭기(5)의 유압력을 사용하게 되며, 이는 운전자가 운전석 내부의 작업선택 모드 스위치(미 도시)를 윈치작업 모드로 전환하면 윈치(Winch) 쪽으로 설정(Setting)한 유량만큼 유량이 공급되어 유압력을 제공하게 된다.

그리고 상기 윈치(Winch) 쪽으로 과잉 공급된 잔여유량은 굴삭기(5)로 재공급되어 별도의 작업 선택 모드 전환이 없어도 윈치(Winch) 작업시 요구되는 굴삭기(5)의 작업기능을 동시에 사용 가능하며, 작업효율을 높일 수 있다.

또한 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)의 제1 및 제2 윈치 부(10a)(10b) 쪽으로 나온 유압 회로의 유량은 비례제어밸브(24a)(24b)로 공급되 고, 와이어로프(14a)(14b)의 속도를 엔코더(42)가 인식하여 그 저항값에 의해 상기 비례제어밸브(24a)(24b)의 열림 량을 조절하여 홀백 라인 및 메인라인의 와이어로프(14a)(14b)를 감은 드럼(12a)(12b) 속도가 같게 유량을 조절한다. 이때 이 속도를 같게 함으로서 제1 및 제2 윈치 부(10a)(10b)의 두 드럼(12a)(12b)들이 동조 되어 인터록크의 기능이 작용한다.

따라서 메인라인(Mainline)과 홀백 라인(Haulbackline)의 와이어로프(14a)(14b)에는 이송물체가 필요 이상으로 당김이나 처짐이 없이 원활하게 목적지까지 이송될 수 있도록 이송속도가 자동조절되어 안전하게 원목(W) 집재가 가능하게 된다.

이와 같은 과정을 통하여 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)는 도 8에 도시된 바와 같이, 평지에서의 집재 작업은 물론, 경사지에서의 상향 및 하향 집재 작업을 효과적으로 이룰 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같은 원목 집게부(70)가 기본적으로 죠 부재(76a)(76b)에 의한 집어 잡기 기능과, 선회 모터(74)의 동작에 의한 선회기능을 구비하고, 원목 절단 부(90)가 체인 톱(94)에 의한 절단기능을 수행한다.

상기 원목 집게부(70)의 집게기능은 두 개의 죠 부재(76a)(76b)에 의해 목재를 집는 것이며, 선회기능은 선회 모터(74)에 의해서 하부 하우징(86)과 상기 하부 하우징(86)에 장착된 죠 부재(76a)(76b)들이 회전되도록 한다.

또한 원목(W)의 절동 기능은 하부 하우징(86)의 일측으로 케이싱(92)에 체인 톱(94)을 장착하여 죠 부재(76a)(76b)에 의해 원목(W)을 잡은 상태에서 체인 톱(94)의 회전과 상하작용으로 원목(W)을 절단할 수 있다. 이와 같은 경우 원목(W) 절동 위치를 임의대로 조절할 수 있도록 수평 이동 실린더(91)에 의해서 체인 톱(94)의 위치를 좌우 수평으로 이동시킬 수 있다.

그리고 상기 원목 절단 부(90)는 체인 톱(94)의 고속회전에 의한 원목(W)의 절단 시, 체인 톱(94)의 보호와 냉각 및 윤활 효과를 위해 일정량의 오일을 급유하도록 오일탱크(미 도시)와 오일 급유기능을 갖는다. 상기 원목 절단 부(90)는 체인 톱(94)의 총 길이가 바람직하게는 1,255mm, 체인급유 오일탱크는 4리터로 하며, 원목(W) 절단위치 조절을 위한 체인 톱(94)의 수평이동 거리는 100mm의 스트로크를 갖는다. 그리고 원목(W)의 직경 30cm를 기준으로 5초 이내에 원목(W)이 절단되도록 절단속도를 조절하면 바람직하다.

또한 상기 체인 톱(94)의 회전과 동시에 톱 선회 실린더(95)의 운동에 의해 체인 톱(94)의 하향 운동이 일어나고, 체인 톱(94)의 회전 하향운동에 의해 원목(W)이 절단되며, 절단이 완료됨과 동시에 체인 톱(94)이 되돌아온다.

본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)의 작용효과를 검증하기 위 하여 일련의 현장 시험과 실용성 평가를 실시하였다.

본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)의 현장 적응시험과 실용성 평가는 임업기계 훈련원 실습림에서 실시하였으며, 주로 소나무와 참나무류의 활엽수 임상지역의 간벌작업을 대상으로 전목 집재를 실시하였다. 또 원목(W)의 집재 및 조재작업은 사전 벌목작업을 실시한 후 실행하였다. 기계투입은 상향 집재와 하향 집재의 가설 및 철거작업 대해서 일반적인 표준작업방식에 의해 장비를 투입하였다.

작업방법으로는 임도상의 중심으로 집재하기 위하여 작업노선을 배치하였으며, 경사 35%, 집재거리 80m의 상향집재와 경사 12%, 집재거리 90m의 하향집재로 나누어 시행하였다.

본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)의 제1 및 제 2 윈치 부(10a)(10b)의 견인력은 홀백 라인의 와이어로프(14a)가 평균 최대 견인력 2,275(㎏f), 메인라인의 와이어로프(14b)의 평균 최대 견인력이 2,415(㎏f)로 나타났으며, 반송기 부(50)의 속도는 상향 집재시, 평균 36.80(m/분), 하향 집재시 평균 33.04(m/분)으로 나타났으며, 이는 일반적인 타워집재기 수준에 도달하므로 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)의 능률은 충분하다고 하겠다.

그리고 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)의 평균작업노선 정리작업시간은 작업노선 85m, 폭 4.5m의 경우, 약 87분이였다. 또한 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)는 원목 집게부(70)의 작동 및 원목 절단 부(90)의 작업시간 결과를 보면, 침엽수의 평균 직경이 20cm인 경우, 집기, 선회, 조재 및 쌓기 1.80분, 정비 0.35분, 지체 0.31분으로서 총 2.46분으로 나타났으며, 활엽수의 평균 직경 19cm의 경우, 집기, 선회, 조재 및 쌓기 1.55분, 정비 1.21분, 지체 1.47분으로서 총 4.23분으로 나타났다. 여기서 활엽수가 침엽수보다 체인이탈에 의한 정비와 지체시간이 크고 또 총 작업시간이 큰 이유는 활엽수가 침엽수보다 재질이 단단하고 가지가 많아서 작업이 다소 어렵기 때문이었다.

상기와 같은 시험작업 공정의 작업량 결과를 보면, 집재 거리별 설치,집재,철거의 평균 작업시간(총평균 작업시간)당 평균재적은 경사 35%의 상향 집재에서 2인1조 작업의 경우, 1.26㎥이었고 경사 12%의 하향 집재에서 2인1조 작업의 경우, 1.238㎥이었다. 이러한 결과는 상향집재의 경우, 시험조사 집재목의 평균재적은 평균 본당 0.149㎥으로서 시간당 1.26㎥이므로 향후 집재목의 평균재적이 본당 0.50㎥정도이면 시간당 약 4.208㎥이 가능하며, 하향집재의 경우, 시험조사 집재목의 평균재적은 본당 0.171㎥으로서 시간당 1.238㎥이며, 향후 집재목의 평균재적이 본당 0.50㎥정도이면 시간당 약 3.615㎥ 가능하다는 것이 판명되었으며, 또 1회 집재당 집재 본수를 늘리면 보다 많은 집재 능률을 올릴 수 있다는 점이 판명되었다.

이와 같은 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)의 실험 결과 본 발명은 현재 인력에 의한 작업 약 1.5(㎥/일)에 비하여 대략 4배 이상의 효과가 있는 것으로 판명되었다.

또한 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)에 의한 집재방식은 원목 집게부(70)에 의한 조재 작업을 고려해 볼 때, 전목과 전간 집재방식이 효율적이었다. 조재작업은 집재작업 후에 임도 또는 작업장에서 이루어지므로 조재작업 이전의 상태인 전목과 전간집재작업을 실시하는 것이 효과적이다. 또한 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)의 주요 적용 대상 집재작업은 급경사지의 간벌작업이나 주벌 작업에서의 집재작업이며, 인터록크기능에 의한 런닝스카이라인 삭장방식을 적용하였으므로 상하향집재가 모두 가능하였다.

한편 일반적인 타워집재기의 기능과 능력, 굴삭기(5)의 강력한 동력과 작업능력 등을 감안하면, 대경재의 전목 또는 전간집재가 보다 효율적이다. 그리고 타워집재기에 의한 가선집재의 작업설계에는 작업대상지의 조건 인자에 따라 여러 가지 사항이 고려되어야 하며, 특히, 벌채종과 목재생산방법, 상하향의 집재방향, 벌도방향은 집재 작업에 큰 영향을 미치므로 작업대상지의 조건을 충분히 고려하여 집재작업 시스템을 설계하여야 한다.

간벌은 잔존목과 집재목을 손상시키지 않고 집재하는 것이 설계에 고려되어야 할 중요한 사항이다. 목재생산방법의 경우는 가능하면 전목 또는 전간집재의 경우가 효율적이다. 벌도 방향은 가선 집재작업에서 많은 영향을 미치므로 집재작업의 능률향상과 원목(W)의 손상 등을 방지하면서 안전하게 벌도하기 위한 효율적인 벌도 방향은 사면의 횡방향 및 사면 아랫 방향이 기본이다. 특히, 어려운 전목집재 의 경우 원구를 가선방향으로 향하도록 벌채할 필요가 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)의 현장시험과 실용성 평가를 통한 결과로서 조작 작동은 자동보다 수동으로 작업하는 것이 작업량을 최대화 할 수 있다. 그리고 지주목(P)의 선정은 가능한 직경이 큰 것으로 선정하고 버팀줄을 설치해야 한다. 견인되는 집재목은 1/3이 지면에 끌리도록 해야하며 공중에 매달리는 방법은 위험성이 높으므로 삼가해야 한다. 특히 가선 집재작업에서 가선의 수하량에 따른 가선설치는 집재작업의 중요한 안전사항이며 작업의 효율성에도 큰 영향을 미치므로 굴삭기 붐 대의 조정과 가선의 수하량을 고려하면서 작업을 해야 한다.

본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)는 소나무나 활엽수와 같이 가지가 굵고 수간이 굽어 통직하지 않는 수종에 대한 조재작업은 원목 집게부(70)를 이용하면 효율적이다. 상기 원목 집게부(70)에 의한 조재작업 및 원목(W) 쌓기작업과 상하차 작업이 굴삭기(5)의 강력한 동력 및 다양한 작업범위와 능력, 원목 집게부(70)의 강력한 집게력 및 선회력을 통하여 전목과 전간 및 단목의 목재생산방법에 모두 효율적으로 사용할 수 있다. 상기 원목 집게부(70)에 의한 조재작업과 쌓기작업은 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)에 의해 집재 작업이 모두 끝난 뒤에 실시하거나 아니면 집재 작업 중에도 실시하여도 가능하다.

즉 집재작업이 모두 끝난 뒤, 조재작업과 쌓기작업을 실시하면 오히려 작업의 능률을 올릴 수 있다. 또한 조재작업과 원목 쌓기 작업을 동시에 실시하는 것이 작업효율적인 면에서 유리하여 작업능률을 올릴 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 굴삭기를 이용한 타워 집재기(1)의 원목 집게부(70)를 이용하여 조재작업과 쌓기 작업을 모두 실시한 다음, 트럭 등에 의한 운재작업을 위해 상하차작업을 실시할 경우에는 전체 벌목 집재작업의 대상지 내의 모든 작업이 끝난 뒤에 일괄적으로 상하차 및 운재작업을 실시하는 것이 유리한 것으로 판명되었다.

본 발명은 상기에서 도면을 참조하여 특정 실시 예에 관련하여 상세히 설명하였지만 본 발명은 이와 같은 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 권리범위를 벗어나지 않고서도 본 발명의 실시 예를 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이다. 그렇지만 그와 같은 단순한 실시 예의 수정 또는 설계변형 구조들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속하게 됨을 미리 밝혀 두고자 한다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 굴삭기에 장착된 타워 집재기로 이루어지고 굴삭기의 활용도를 크게 제고할 수 있고, 숲 가꾸기 사업장에서의 예산을 절감할 수 있으며, 집재 작업 문제를 효과적으로 해소할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 인력위주의 작업방식을 기계화로 전환시켜서 작업의 기피성 해소로 노동력 확보와 인건비를 크게 절감할 수 있고, 집재 작업의 고 효율성에 따른 간벌 등의 활성화로 소득증대를 유도할 수 있다.

그리고 본 발명은 기본 기계장치로서 굴삭기를 이용함으로써 산악지가 많은 지형의 집재 작업에 효율적이며, 본 발명을 통하여 기계 1대로 굴삭기의 토목작업뿐만 아니라, 원목의 집재작업과 더불어 조재작업, 상하차 및 원목의 집적작업이 가능하며, 특히 굴삭기 타워집재기를 이용하여 산사태 복구 등 산림토목사업에서 돌과 잔디와 같은 자재 운반이 가능하므로 산림사업에서 1석5조의 이용효과가 얻어지게 된다.

Claims (7)

1. 굴삭기에 장착되어 원목의 집재와 조재 및 상하차 작업을 동시에 실시할 수 있는 타워 집재기에 있어서,

   굴삭기의 본체에 장착되고 홀백 라인 및 메인라인의 와이어로프가 각각 감긴 제1 및 제2 윈치 부;

   상기 제1 및 제2 윈치 부의 드럼을 회전시키는 유압 윈치 모터들을 구비하여 유압 작동시키는 유압 제어 부;

   상기 굴삭기의 붐 대에 장착되고, 상기 제1 및 제2 윈치 부의 홀백 라인과 메인라인 와이어로프들의 이동 속도를 검출하여 전기적 신호를 출력하는 로프속도 검출부;

   상기 와이어로프 상에서 이동하면서 원목 집재를 이루는 반송기 부; 및

   상기 와이어로프가 회전 가능하도록 걸려서 공중에 매달리도록 하고, 상기 반송기 부에 매달린 원목이 와이어로프를 따라서 이동되도록 상기 와이어로프를 일정 높이로 지지하는 도르레를 구비한 로프 지지부;를 포함하고,

   상기 굴삭기의 붐 대에 힌지 축을 통하여 연결되고, 상기 붐 대의 실린더 로드 선단에 회전 가능하도록 연결된 상부 하우징을 구비하고, 상기 상부 하우징에 대해 로터리 죠인트를 통하여 회전 가능하도록 연결된 하부 하우징을 포함하며, 상기 상부 하우징에는 선회 모터가 내장되고 기어를 통하여 상기 하부 하우징을 회전시키고, 상기 하부 하우징에는 죠 실린더가 장착되어 복수의 죠 부재들을 유압으로 작동시키는 한편, 상기 복수의 죠 부재들은 그 상단부의 일측이 상기 하부 하우징에 힌지 축을 통하여 각각 회전 가능하도록 연결되고, 그 상단 일측에는 링크를 통하여 상기 죠 실린더의 양측 로드에 회전 가능하도록 연결된 원목 집게부를 추가 포함하고,

   상기 하부 하우징의 일측에는 톱을 내장한 케이싱을 구비하고, 상기 케이싱의 일측으로는 상기 하부 하우징에 끼워져서 이동가능한 복수의 가이드 봉들을 구비하며, 상기 하부 하우징과 상기 케이싱의 사이에는 수평 이동 실린더가 위치되고, 상기 수평 이동 실린더의 몸체는 상기 하부 하우징에 지지되며, 그 로드는 상기 케이싱에 회전 가능하도록 연결되어 하부 하우징에 대해 수평이동이 가능한 원목 절단 부를 추가 포함하고,

   상기 유압 제어 부는 상기 로프 속도 검출부의 엔코더에 의해서 얻어진 제1 및 제2 와이어로프의 속도를 기초로 하여 내부에 구비된 비례제어밸브(Proportional Valve Spool)들의 열림 량을 조절함으로써 상기 홀백 라인 및 메인라인의 와이어로프 이동속도가 서로 동조되도록 하는 인터로크 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 굴삭기를 이용한 타워 집재기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 로프속도 검출부는 상기 굴삭기의 붐 대에 장착되고, 상기 제1 및 제2 윈치 부의 홀백 라인과 메인라인 와이어로프들의 이동에 따라서 회전하는 도르레를 포함하고, 상기 도르레의 회전 속도를 검출하여 전기적 신호를 출력하는 복수의 엔코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기를 이용한 타워 집재기.
4. 제1항에 있어서, 상기 반송기 부는 철제 프레임의 내부에 홀백 라인의 와이어로프들 상에서 회전하는 복수의 도르레를 구비하고, 메인라인의 와이어로프를 지지하는 도르레를 구비하며, 상기 홀백 라인의 와이어로프 끝단은 상기 프레임의 일측에 고정되고, 상기 메인라인의 와이어로프는 원목에 고정되어 원목 집재를 이루는 것임을 특징으로 하는 굴삭기를 이용한 타워 집재기.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 원목 절단 부는 상기 케이싱의 내부에 톱 선회 실린더를 구비하고, 상기 톱 선회 실린더의 로드는 상기 케이싱의 내부에서 일단부가 회전 가능하도록 장착된 톱 구동 레버의 일측에 회전 가능하도록 연결되어 상기 톱 구동 레버를 하향 경사시키며, 상기 톱 구동 레버로부터 톱이 연장되어 목재의 절단을 이루는 한편, 상기 톱은 상기 톱 구동 레버의 일측에 장착된 유압 구동식 선회 모터에 의해서 회전되는 체인 톱임을 특징으로 하는 굴삭기를 이용한 타워 집재기.

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