KR100950611B1 - 녹차 자동 수확시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 녹차 자동 수확시스템에 관한 것으로서, 지면으로부터 수직하게 설치되며 차나무의 양측에 등간격 배치되는 포스트(100)와, 등간격의 포스트(100)를 따라 수평하게 연결 설치되고 마주하여 한 쌍으로 설치되는 주행레일(110)과, 각 주행레일(110)에 이동 가능하게 설치되며 와이어(W)를 매개로 마주 설치되는 주행대차(120)와, 주행대차(120)의 와이어(W)에 의해 전, 후진 이동되도록 설치되는 이송대차(130)와, 이송대차(130)의 하측에 승하강 가능하도록 설치되어 차나무의 상측에서 차잎을 수확하게 되는 녹차수확기(140)와, 주행대차(120)와 이송대차(130) 및 녹차수확기(140)의 이동과 상기 차잎의 예취 간격을 제어하는 제어부(150)를 포함한다. 따라서 본 발명에 의하면 녹차 농사의 대부분을 차지하는 수확 작업이 기존의 고령화 추세의 농촌 인력에서 자동화 수확기 개발을 통해 녹차 재배가 보다 원활히 이루어질 수 있게 되었다. 또한, 기술적으로 모든 다원의 현장 여건에 구애받지 않고서도 수확기가 케이블카와 같이 공중에서 주행하며 일정 높이의 수확을 통해 품질 향상과 수확면의 균일성 및 충분하고 균일한 엽층 확보를 통해 차기 적기에 다수확 유도가 가능해지고, 생산된 녹차의 고품질화가 이루어질 수 있는 효과를 가진다. 또, 경제적으로 경영비의 절감은 생산비의 절감을 가져와 국제 경쟁력 향상은 물론 내수에 반영됨으로써 생산자는 소비자에게 양질의 녹차를 공급함으로써 국민 건강과 고급 녹착의 수출을 통한 농가 소득 증대가 기대된다.

녹차, 잎차, 수확, 자동, 예취, 이송, 제어

Description

녹차 자동 수확시스템{GREEN TEA AUTOMATIC HARVESTING SYSTEM}

본 발명은 녹차 자동 수확시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차잎을 수확함에 있어서 다원의 지면 환경에 구애받지 않으면서도 자동으로 전, 후진 및 승하강 가능한 녹차수확기를 통하여 최소한의 인력으로 차잎을 수확할 수 있게 한 녹차 자동 수확시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 웰빙 시대를 맞이하여 녹차 수요가 급증하고 있으며, 이에 따라 재배 면적이 확장되고 있는 현실이다.

하지만, 다원(차밭)이 대부분 산지나 경사지에 조성되어 있어서 대규모 인력 투입에 의한 수작업으로 수확이 이루어져서 낮은 생산성과 높은 인건비로 하여 찻값이 고가로 형성되고 있다.

이에 근래에는 일부 다원에서 반자동 기계를 수입하여 기계수확을 시도하고 있으나, 우리나라 주산 단지의 재배 입지 현황을 보면 산지(임야)에 차를 계단식으로 식재하여 생산하고 있으므로 기계수확에 많은 어려움이 따르고 있다.

도 1은 종래의 반 자동 기계 장치인 녹차수확기(즉, 채엽기)를 이용하여 수확 작업하는 상황을 보여주는 도면이다.

녹차수확기(10)는 양측에서 작업자(W)가 협력하여 든 상태에서 해당 작업자들에 의해 이동되면서 사용되는 것으로, 차나무(TP)의 넓은 폭의 상단을 스쳐 가면서 한번에 수확할 수 있도록 전체적으로 원호형으로 되어 있으며, 그 주요 구성은, 하향되도록 구비된 절단날의 왕복 구동에 의해 차나무(TP)의 차잎(차엽)을 절단하게 되는 예취부(12)와, 예취부(12)에 의해 절단되는 차잎을 송풍하여 후방측으로 이송시키게 되는 송풍수단(미도시)과, 송풍수단(미도시)에 의해 후방측으로 날려지는 차잎이 내부에 담겨져 수집되도록 후방측에 탈착 가능하도록 구비되게 되는 차엽수집자루(미도시) 등으로 일체화되게 구성되어 있다.

따라서, 양측 작업통로(R-L, R-R)에 각각 위치한 작업자들이 해당 녹차수확기(10)의 양 측단부를 손으로 들어 적정 높이상에 유지되도록 한 상태에서 그대로 보조를 맞추어 걸어가면서 해당 녹차수확기(10)에 의해 자동으로 수확이 실시되도록 하게 되며, 이때 해당 작업자들 이외에도 후방측에서 차엽수집자루를 들고 따라가게 되는 2∼3명의 작업자가 추가적으로 필요하게 된다.

그러나, 위와 같은 종래의 기계수확기를 이용함에 있어 먼저, 녹차 식재 줄 양변을 따라 작업 로가 확보되어야 하나 기존 시설에서는 작업 로가 확보되어 있지를 않아 오히려 기계수확기의 사용시 불편한 점이 많았으며, 몇 명이 공동으로 작업을 해야 하는 불편함과 시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

더욱이, 공동 작업으로 차잎의 수확 면이 고르지 못하여 엽층 확보가 어려울 뿐만 아니라 수확량도 떨어지는 실정이며, 수확된 잎에는 노 옆 및 잔가지 등의 혼입으로 품질이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서 고품질의 녹차 생산을 위해서는 새로운 자동화 기계수확 시스템의 개발이 필요하게 되었다.

이에 본 발명에서의 녹차 자동 수확시스템은, 포스트의 주행레일을 따라 수평 이동되는 주행대차와 주행대차에 설치된 와이어를 따라 전, 후진되는 이송대차 그리고 이송대차에서 승하강되는 녹차수확기를 통하여 차잎의 상측에서 수확이 자동으로 이루어짐으로써, 작업 로의 확보가 필요치 않으며, 최소한의 인력으로도 고품질의 녹차 수확이 가능한 녹차 자동 수확시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 녹차 자동 수확시스템에 있어서, 지면으로부터 수직하게 설치되며 차나무의 양측에 등간격 배치되는 포스트와, 등간격의 포스트를 따라 수평하게 연결 설치되고 마주하여 한 쌍으로 설치되는 주행레일과, 각 주행레일에 이동 가능하게 설치되며 와이어를 매개로 마주 설치되는 주행대차와, 주행대차의 와이어에 의해 전, 후진 이동되도록 설치되는 이송대차와, 이송대차의 하측에 승하강 가능하도록 설치되어 차나무의 상측에서 차잎을 수확하게 되는 녹차수확기와, 주행대차와 이송대차 및 녹차수확기의 이동과 차잎의 예취 간격을 제어하는 제어부를 포함하는 녹차 자동 수확시스템을 제공한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 녹차 자동 수확시스템에 따르면, 녹차 농사의 대부분을 차지하는 수확 작업이 기존의 고령화 추세의 농촌 인력에서 자동화 수확기 개발을 통해 녹차 재배가 보다 원활히 이루어질 수 있게 되었다. 또한, 기술적으로 모든 다원의 현장 여건에 구애받지 않고서도 수확기가 케이블카와 같이 공중에서 주행하며 일정 높이의 수확을 통해 품질 향상과 수확면의 균일성 및 충분하고 균일한 엽층 확보를 통해 차기 적기에 다수확 유도가 가능해지고, 생산된 녹차의 고품질화가 이루어질 수 있는 효과를 가진다. 또, 경제적으로 경영비의 절감은 생산비의 절감을 가져와 국제 경쟁력 향상은 물론 내수에 반영됨으로써 생산자는 소비자에게 양질의 녹차를 공급함으로써 국민 건강과 고급 녹차의 수출을 통한 농가 소득 증대가 기대된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기 에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 녹차 자동 수확시스템의 평면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 녹차 자동 수확시스템의 정면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 녹차 자동 수확시스템의 측면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 녹차 자동 수확시스템에서 이송대차와 녹차수확기를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 녹차 자동 수확시스템에서 주행대차를 도시한 사시도이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 녹차 자동 수확시스템은, 크게 지면에 수직하게 설치되는 포스트(100)와, 포스트(100)에 설치되는 주행레일(110)과, 주행레일(110)을 따라 이동되는 주행대차(120)와, 주행대차(120)의 사이에서 전, 후진 이동되는 이송대차(130)와, 이송대차(130)에 승하강 가능하도록 설치되어 녹차를 수확하게 되는 녹차수확기(140)로 구성된다.

여기서 포스트(100)는 기초 공사로 다진 지면에 콘크리트를 타설하고, 타설된 콘크리트에 삽입되어 수직하게 설치된다. 포스트(100)는 금속재가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 포스트(100)의 근접 지면에 고정된 강선(102)이 비스듬히 연결 되어 지지력을 강화시킨다.

이러한 포스트(100)는 차나무(TP)의 양측에서 주행대차(120)의 진행방향을 따라 등간격 배치 설치되며, 바람직하게 포스트(100)는 개수에 상관없이 차나무(TP)를 따라 연속하여 설치된다.

그리고 차나무(TP)를 사이에 두고 마주하여 등간격으로 배치되는 포스트(100)에는 내측 방향으로 주행레일(110)이 수평하게 설치된다. 즉, H빔 형태의 주행레일(110)은 마주하는 한 쌍으로 하여 등간격의 포스트(100)를 따라 수평하게 연결 설치된다.

그리고 주행레일(110)의 일단부에는 주행대차(120)의 이동을 돕는 대차구동부(111)가 설치되며, 이 대차구동부(111)는 모터(112)와 모터(112)에 연결된 체인(C) 그리고 체인(C)에 의하여 회전하는 주행롤러(114)를 구비하며, 주행롤러(114)는 주행레일(110)의 타단에 설치된 다른 주행롤러(114')에 와이어(W)가 설치시켜서 와이어(W)를 순환시키게 된다.

따라서 이 와이어(W)를 따라 주행레일(110)과 형합되는 형태로 하여 마주하는 주행레일(110)에 각각 이동 가능하게 주행대차(120)가 설치된다.

마주하는 주행대차(120)의 이동은 동일 속도로 이동되는 것이 바람직하다.

그리고 도 6에서와 같이 주행대차(120) 중 어느 하나에는 기어모터(122)가 설치되고, 기어모터(122)에 체인(C)으로 연결되어 회전하는 종동차(124)가 중앙에 설치된다. 그리고 대향하는 다른 주행대차(120)에는 롤러(126)가 설치되고, 이들 종동차(124)와 롤러(126) 사이에는 와이어(W)가 위치되어 궤도 순환된다.

덧붙여, 주행대차(120)에서 종동차(124)에 설치된 와이어(W)를 사이에 두고 하기에서 설명하는 이송대차(130)의 안정적인 이동을 위한 보조와이어(W')가 더 설치된다.

따라서 궤도 순환하는 와이어(W)와 보조와이어(W')를 따라 전, 후진 이동되도록 이송대차(130)가 설치된다.

이송대차(130)는 도 5에서와 같이 사각틀 형상으로 와이어(W)를 따라 이동되도록 상측에 이송케이스(131)와 하측에 보조와이어(W')를 따라 안정적인 이동이 가능하도록 보조롤러(137)가 설치된다.

그리고 하측으로 설치되는 녹차수확기(140)의 승하강을 위한 승하강수단이 더 포함된다.

승하강수단은, 이송대차(130) 상에 정, 역회전 가능한 구동모터(132)가 설치되고, 구동모터(132)의 하단부에는 구동력을 전달받을 수 있는 체인(C)이 연결되되, 도 2 내지 도 3에서와 같이 체인(C)의 구동력을 전달받을 수 있도록 이송대차(130)의 각 네 모서리부에 근접하여 너트하우징(134)이 설치될 수 있으며, 이들 4개의 너트하우징(134)은 외측면을 감싸도록 치합된 체인(C)을 통하여 회전이 가능할 수 있다.
그리고 모서리부에 근접 설치된 각 너트하우징(134)에는 관통되어 너트하우징(134)을 따라 승하강 이동하는 볼스크류축(136)이 설치되고, 볼스크류축(136)의 하단부에는 녹차수확기(140)가 설치될 수 있다.

삭제

이러한 볼스크류축(136)에 승하강 가능하도록 설치되어 차나무(TP)의 상측에서 녹차를 수확하게 되는 녹차수확기(140)는, 프레임(141)과 프레임(141)에 설치되어 절단날(142)의 구동에 의해 차나무의 차잎을 절단하는 예취부(143)와, 예취부(143)에 의해 절단되는 차잎을 송풍하여 후방측으로 이송시키게 되는 송풍수 단(144)과, 송풍수단(144)에 의해 후방측으로 날려지는 차잎이 내부에 담겨져 수집되도록 후방측에 구비되는 차엽수집자루(145)로 구성된다.

송풍수단(144)은 통상적인 팬으로 구성되며, 차엽수집자루(145)는 프레임(141)에 일체로 설치된 받침대(146)에 안착되도록 함으로써, 작업자가 해당 차엽수집자루(145)를 구지 들지 않아도 하는 것으로, 그 길이나 부피를 사용시와 미사용시에 선택적으로 조절할 수 있도록 접이식 등으로 적절히 구성될 수 있다.

덧붙여, 녹차수확기(140)의 프레임(141) 전면측에는 센서(147)가 포함되어 차잎과 예취부(143) 간의 간격을 조절하게 된다. 센서(147)는 초음파 센서로 하여 3∼7개 정도가 적당하다.

한편, 포스트(100)에 근접하여 제어부(150)가 설치된다. 제어부(150)는 주행대차(120)와 이송대차(130) 및 녹차수확기(140)와 승하강수단의 이동을 제어함과 같이 센서(147)의 제어로 하여 차잎의 예취 간격을 제어하게 된다.

이와 같은 구조로 이루어진 녹차 자동 수확시스템의 작용은 다음과 같이 이루어진다.

다시 도 2 내지 도 6을 참고하면, 먼저, 이송대차(130)의 구동모터(132)를 구동시키고 이에 따라 체인(C)에 연결된 각 너트하우징(134)이 회전을 하게 된다. 너트하우징(134)의 일방향 또는 역방향의 회전에 따라 볼스크류축(136)에 설치된 녹차수확기(140)의 높이가 조절된다. 이는 센서(147)로부터 감지된 차나무(TP)의 녹차와 예취부(143)간의 간격에 따라 높이 조절이 이루어지게 된다.

다음과 같은 상태에서 주행대차(120)를 차나무(TP)의 1열측으로 이동시키게 된다.

주행대차(120)의 이동은 대차구동부(111)의 모터(112) 구동으로 체인(C)으로 연결된 주행롤러(114)와 다른 주행롤러(114') 사이의 와이어(W)가 궤도 순환 이동함에 따라 주행레일(110)을 따라 이동된다.

이와 같이 주행대차(120)는 1열측의 차나무(TP) 수확이 완료되면, 주행레일(110)을 따라 다음의 차나무(TP)로 이동이 이루어진다.

이처럼 차나무(TP)의 상측으로 주행대차(120)의 이동이 완료되면, 차나무(TP)의 일단의 길이 방향을 따라 수확이 이루어지도록 이송대차(130)가 주행대차(120)의 와이어(W)와 보조와이어(W')를 따라 길이 방향으로 이동된다.

이송대차(130)의 이동은 주행대차(120) 상에 설치된 기어모터(122)로부터 구동력을 전달받은 체인(C)이 종동차(124)를 구동시키고, 종동차(124)와 롤러(126) 사이의 와이어(W)가 순환 궤적 이동되어 와이어(W)상의 이송대차(130)가 차나무(TP)의 1열 측방으로 이동된다.

그리고 차나무(TP)의 1열 측방에서부터 천천히 이송대차(130)는 이동하는 와이어(W)를 따라 이동이 이루어지며, 이에 높이 조절되고 이송대차(130)와 같이 이동된 녹차수확기(140)에서는 절단날(142)을 통한 예취부(143)로 하여 차잎을 예취하고, 예취되어 절단된 차잎은 송풍수단(144)을 통해 차엽수집자루(145)에 담겨지게 된다.

차엽수집자루(145)에 차잎이 다 차게되면, 받침대(146)상의 차엽수집자루(145)는 분리되어 녹차를 비우고 재 장착된다.

위와 같은 방법으로 1열의 차나무(TP) 수확이 완료되면, 주행대차(120)의 이 동으로 다음 차나무(TP)의 상측으로 이동하고, 다시 이송대차(130)의 이동으로 수확이 차례로 진행된다.

한편, 각 모터는 제어부(150)를 통한 제어로 속도가 제어된다.

그러므로 본 발명의 녹차 자동 수확시스템은, 케이블카와 같은 구성으로 차잎의 상측에서 예취가 이루어짐으로써, 경사진 다원에서도 원활히 적용하여 사용할 수 있으며, 단순한 구성으로 경제적이여서 일반 농가에 널리 보급되어 고품질의 녹차를 대량 생산할 수 있게 되었다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 녹차 자동 수확시스템은 하나의 바람직한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 종래의 기계 장치인 녹차수확기를 이용하여 수확 작업하는 상황을 보여주는 도면이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 녹차 자동 수확시스템의 평면도이고,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 녹차 자동 수확시스템의 정면도이고,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 녹차 자동 수확시스템의 측면도이고,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 녹차 자동 수확시스템에서 이송대차와 녹차수확기를 도시한 사시도이고,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 녹차 자동 수확시스템에서 주행대차를 도시한 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 포스트 102 : 강선

110 : 주행레일 111 : 대차구동부

112 : 모터 114 : 주행롤러

120 : 주행대차 122 : 기어모터

124 : 종동차 126 : 롤러

130 : 이송대차 132 : 구동모터

134 : 너트하우징 136 : 볼스크류축

140 : 녹차수확기 141 : 프레임

142 : 절단날 143 : 예취부

144 : 송풍수단 145 : 차엽수집자루

146 : 받침대 147 : 센서

150 : 제어부

Claims (8)

1. 녹차 자동 수확시스템에 있어서,

   지면으로부터 수직하게 설치되며 차나무의 양측에 등간격 배치되는 포스트와,

   상기 등간격의 포스트를 따라 수평하게 연결 설치되고 마주하여 한 쌍으로 설치되는 주행레일과,

   상기 각 주행레일에 이동 가능하게 설치되며 와이어를 매개로 마주 설치되는 주행대차와,

   상기 주행대차의 와이어에 의해 전, 후진 이동되도록 설치되는 이송대차와,

   상기 이송대차의 하측에 승하강 가능하도록 설치되어 상기 차나무의 상측에서 차잎을 수확하게 되는 녹차수확기와,

   상기 이송대차 상에는 상기 녹차수확기의 승하강을 위한 승하강수단과,

   상기 주행대차와 이송대차 및 상기 녹차수확기와 상기 승하강수단의 이동과 상기 차잎의 예취 간격을 제어하는 제어부를 포함하며,

   상기 승하강수단은,

   상기 이송대차 상에 설치되는 구동모터와,

   상기 구동모터와 연결되어 구동력을 전달하는 체인과,

   상기 이송대차의 각 모서리에 근접 설치되며 상기 체인에 감겨지는 치합으로 연결되어 회전되는 너트하우징과,

   상기 각 너트하우징에 관통되어 하단부에는 상기 녹차수확기가 설치되며 상기 너트하우징을 따라 승하강 이동하는 볼스크류축

   를 포함하는 녹차 자동 수확시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 포스트는 지면에 고정된 강선이 연결되어 지지되는 녹차 자동 수확시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 주행레일의 단부측에는 주행롤러를 포함하는 대차구동부가 설치되어 상기 주행대차가 상기 대차구동부로부터 구동력을 전달받아 상기 주행레일을 따라 이송되는 녹차 자동 수확시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 주행대차 상에는 기어모터가 설치되며,

   상기 기어모터와 체인으로 연결되어 상기 와이어를 궤도 순환시키도록 종동차가 설치되는 녹차 자동 수확시스템.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 녹차수확기는,

   프레임과,

   상기 프레임에 설치되어 절단날의 구동에 의해 차나무의 차잎을 절단하는 예취부와,

   상기 예취부에 의해 절단된 차잎을 송풍하여 후방측으로 이송시키게 되는 송풍수단과,

   상기 송풍수단에 의해 후방측으로 절단되어 날려지는 상기 차잎이 내부에 담겨져 수집되도록 후방측에 구비되는 차엽수집자루

   로 구성되는 녹차 자동 수확시스템.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 녹차수확기의 프레임 전면측에는 센서가 포함되어 절단전의 상기 차잎과 상기 예취부 간의 간격을 조절하게 되는 녹차 자동 수확시스템.

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