KR102181393B1 - 밭작물 선별장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 통마늘 등을 선별하기 위한 것으로, 체인 컨베이어의 파이프 사이 간격이 점차 벌어지도록 구성되어 밭작물을 굵기별로 자동 선별할 수 있고, 수거부에는 로드셀과 개폐슈트가 설치되어 별도의 계량을 하지 않고 선별된 밭작물을 자루에 단위 중량별로 포장할 수 있도록 한 것인바, 프레임(100)의 상부에 설치되며 핀(212)과 플레이트(214)로 이루어진 좌우 1쌍의 체인(210) 사이에 소정 직경의 파이프(220)가 1칸씩 이격되어 회전가능하게 부착되고, 상기 파이프(220)가 부착되지 않은 핀(212)의 외측으로는 롤러(230)가 회전가능하게 결합된 체인 컨베이어(200)과; 상기 프레임(100) 내측에 설치되어 파이프(220)를 지지하기 위한 레일(300)과; 상기 프레임(100)의 상부에 설치되어 상기 롤러(230)와 접촉하면서 롤러(230)를 상하로 위치이동시켜 파이프(220) 사이의 간격을 변화시키는 롤러 가이드(400)와; 상기 체인 컨베이어(200)의 하부에 설치되어 같은 크기로 선별된 밭작물을 프레임(100) 외측으로 수평이동시키는 복수의 수평이송 컨베이어(500)와; 상기 각 수평이송 컨베이어(500)의 말단 하부 측에 설치되어 선별된 밭작물을 수거하는 복수의 수거부(600);를 포함하여 이루어져 있다.

Description

밭작물 선별장치{A Device for sorting farm products}
본 발명은 통마늘, 감자, 양파 등을 비롯한 각종 밭작물을 크기별로 선별하기 위한 장치로, 전자적으로 선별작물의 종류 및 선별크기의 제어이 가능하도록 구성되고, 무한궤도식으로 회전하는 체인 컨베이어의 파이프 사이 간격이 진행방향을 따라 점차 벌어지도록 구성되어 밭작물이 파이프 사이에 끼이는 현상없이 크기별로 자동 선별할 수 있도록 한 것이다.
일반적으로 마늘이나 양파, 감자, 고구마 등을 비롯한 각종 밭작물은 경매장에 출하하거나 시중에 판매하고자 할 때, 크기별로 선별하여 포장하여야 상품성(등급)이 높고 가격을 제대로 받을 수 있으므로 농가에서 수작업 또는 기계화된 선별장치를 사용하여 선별하는 과정을 거치고 있다.
한편, 수작업에 의한 선별은 인력과 인건비가 과다하게 소요됨에도 불구하고 육안 선별에 의존하고 있으므로 선별기준이 애매하여 높은 등급을 받지 못하게 되는 문제가 있음은 물론, 작업효율이 떨어지는 단점이 있고, 기계화된 선별장치에 있어서는 작물의 품종이나 작황에 따라 작물의 크기(굵기)가 천차만별이므로 선별장치의 선별 크기도 임의로 조절이 가능하도록 제작하는 것이 바람직하다.
이러한 기계화된 선별장치는 선별과정에서 밭작물의 손상이나 끼임 등으로 인한 작업중단사태가 발생하는 것을 최소화하여야 하고, 높은 등급을 받을 수 있도록 정확한 선별이 이루어질 것을 필요로 하며, 밭작물의 종류와 크기에 따라서 선별기의 선별간격을 간편하게 조절할 수 있으며, 선별과 동시에 중량별로 포장이 가능하도록 함으로써 선별기의 취급이 간편하고, 선별 및 포장작업을 일관화할 수 있도록 할 필요가 있다.
본 발명과 관련된 종래기술로는 특허문헌 1 내지 5 등이 개시되어 있다.
특허문헌 1은 전형적인 드럼방식의 선별기이고, 특허문헌 2는 경사진 파이프 형태로 이루어져 있으며, 특허문헌 3은 경사 앵글식으로 이루어져 있고, 특허문헌 4는 경사진 롤러 형태로 이루어져 있으며, 특허문헌 5는 바람과 브러시로 이물질을 제거한 후 무한궤도식 벨트 사이의 간격이 점차로 벌어지는 선별부를 거치면서 크기별로 선별되도록 되어 있다.
한편, 상술한 특허문헌들은 작물의 선별 정확도가 떨어지고, 선별속도가 느리며, 선별과정에서 밭작물의 손상이나 끼임이 발생하여 선별작업이 중단되는 상황이 빈번하게 발생하고 있으며, 밭작물의 종류에 따라서 또는 선별크기를 각기 다르게 세팅하는 작업이 수작업으로 이루어져야 했었으며, 선별과 포장은 별개의 작업으로 이루어지게 됨으로써 밭작물에 따른 선별기의 호환성이 떨어지고 선별기의 취급이 불편하다는 단점 등이 있었다.
한국등록실용 제20-0284274호(2002.07.22.) 한국등록특허 제10-0460538호(2004.11.29.) 한국등록특허 제10-1752186호(2017.06.23.) 한국공개특허 제10-2019-0004883호(2019.01.15.) 한국등록특허 제10-1462410호(2014.11.11.)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 다양한 밭작물을 선별할 수 있고, 밭작물의 종류에 따라 선별크기를 다양하게 다단계로 전자제어방식으로 간편하게 조절할 수 있으며, 선별속도가 빠르고, 선별과정에서 작물이 손상되거나 끼임이 발생하는 등의 문제가 없으며, 우수한 선별정확도를 가지고, 선별작업과 중량별 포장작업을 일관화할 수 있는 개선된 구조를 갖는 밭작물 선별장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 프레임과;
상기 프레임의 상부에 무한궤도식으로 설치되며 핀과 플레이트로 이루어진 1쌍의 체인 사이에 소정 직경의 파이프가 1칸씩 이격되어 회전가능하게 부착되고, 상기 파이프가 부착되지 않은 핀의 외측으로는 롤러가 회전가능하게 축결합된 체인 컨베이어와;
상기 프레임의 내측에 설치되어 파이프의 하부 양측을 지지하기 위한 레일과;
상기 프레임의 상부에 설치되어 상기 롤러와 접촉하면서 롤러를 상하로 위치이동시켜 플레이트의 연결각도를 변화시키는 것에 의해 1칸씩 이격된 파이프 사이의 간격을 변화시키는 롤러 가이드와;
상기 체인 컨베이어의 하부에 체인 컨베이어에서 선별된 각 선별구간마다 설치되어 같은 크기로 선별된 밭작물을 프레임 외측으로 수평이동시키는 수평이송 컨베이어와;
상기 수평이송 컨베이어의 말단 하부 측에 설치되어 선별된 밭작물을 수거하는 수거부;를 포함하여 이루어지는 밭작물 선별장치를 제공한다.
바람직한 실시 예에서, 상기 롤러 가이드는 프레임의 전후방향을 따라 롤러 가이드의 높이가 점차적으로 낮아지도록 다단계로 배치되며, 각각의 롤러 가이드는 액추에이터에 의해 높낮이 조절이 이루어지도록 구성된다.
바람직한 실시 예에서, 상기 수거부에는 로드셀이 설치되고, 상기 수평이송 컨베이어의 말단에는 개폐슈트가 설치되어 상기 로드셀에서 감지되는 선별된 밭작물의 중량이 설정된 중량이 되면 개폐슈트가 닫히도록 하여 선별된 밭작물을 중량별로 포장하기 용이하도록 한다.
본 발명의 실시 예에 의하면 마늘을 비롯한 각종 밭작물을 크기별로 선별함에 있어서, 무한궤도식으로 회전하는 체인 컨베이어의 일측에 투입되어 이송되면서 체인 컨베이어의 파이프 간격이 점차로 벌어지는 것에 의해 밑으로 빠져 크기별로 선별되며, 크기별로 선별된 밭작물은 슈트를 통해 수거부로 낙하되면서 수거부에서 중량을 체크하여 개폐슈트를 자동 폐쇄함으로써 출하 중량에 맞게 포장할 수 있으므로 중량별 포장을 위한 재계량의 과정이 필요없어 선별과 계량작업을 동시에 신속하게 할 수 있고, 밭작물의 종류 선택과 선별크기 및 선별중량의 세팅을 전자적으로 수행할 수 있으므로 밭작물 선별기의 사용 범위 확장 및 사용상의 편의성을 향상시킬 수 있는 등의 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 밭작물 선별장치의 전체 구성을 도시한 정면도,
도 2는 본 발명에 의한 밭작물 선별장치의 평면도,
도 3은 본 발명에 의한 밭작물 선별장치의 우측면도,
도 4는 도 1의 A부 확대도,
도 5은 도 3의 B부 확대도이다.
도 1 내지 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 밭작물 선별장치(1)의 전체 구성에 대한 정면도, 평면도 및 우측면도가 도시되어 있다.
도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 의한 밭작물 선별장치(1)는 프레임(100)과; 상기 프레임(100)의 상부에 무한궤도식으로 설치되며 핀(212)과 플레이트(214)로 이루어진 좌우 1쌍의 체인(210) 사이에 소정 직경의 파이프(220)가 1칸씩 이격되어 회전가능하게 부착되고, 상기 파이프(220)가 부착되지 않은 핀(212)의 외측으로는 롤러(230)가 회전가능하게 축결합된 체인 컨베이어(200)와; 상기 프레임(100)의 내측에 설치되어 파이프(220)의 하부 양측을 지지하기 위한 레일(300)과; 상기 프레임(100)의 상부에 설치되어 상기 롤러(230)와 접촉하면서 롤러(230)를 상하로 위치이동시켜 인접한 플레이트(214)의 연결각도를 변화시키는 것에 의해 1칸씩 이격된 파이프(220) 사이의 간격을 변화시키는 복수의 롤러 가이드(400)와; 상기 체인 컨베이어(200)의 하부에 체인 컨베이어(200)에서 선별된 각 선별구간마다 설치되어 같은 크기로 선별된 밭작물을 프레임(100) 외측으로 수평이동시키는 복수의 수평이송 컨베이어(500)와; 상기 각 수평이송 컨베이어(500)의 말단 하부 측에 설치되어 선별된 밭작물을 수거하는 복수의 수거부(600);를 포함하여 이루어져 있다.
상기 프레임(100)의 길이방향으로 설치되는 체인 컨베이어(200)는 도면상에서 우측의 구동 스프라켓(240)과 좌측의 피동 스프라켓(250) 사이에서 무한궤도식으로 회전하도록 되어 있는데, 구동 스프라켓(240)의 축(242)으로 구동모터(244)가 동력전달체인(246)으로 연결되어 있다.
또, 상기 피동스프라켓(250) 쪽으로는 통마늘 등의 밭작물이 선별을 위해 체인 컨베이어(200) 투입될 수 있도록 투입슈트(252)가 경사지게 설치되어 있다.
상기 레일(300)은 체인 컨베이어(200)의 파이프(220)의 하부 양측을 지지하도록 수평으로 설치되어 있으며, 파이프(220) 양단에 설치된 베어링(222)과 접촉하여 파이프(220)가 회전될 수 있도록 함으로써 파이프(220) 사이에 밭작물이 낀채로 이동되지 않고 파이프(220)의 회전에 의해 넓게 펼쳐지도록 함과 동시에 하방으로 쉽게 빠질 수 있도록 되어 있다.
상기 파이프(220)는 회전이 되지 않고 무한궤도식으로 이송되기만 하게 될 경우에는 작은 크기의 밭작물이 큰 크기의 밭작물 위에 언혀진 상태로 다음 단계로 넘어가는 현상이 발생하게 되는바, 본 실시 예에서는 파이프(220)가 강제로 구르면서 이송되도록 구성되어 있으므로 투입된 밭작물이 파이프(220)의 회전에 의해 체인 컨베이어(200) 위에 고루 퍼지게 해줌으로써 위와 같은 문제가 발생하지 않게 되어 선별의 정밀도를 높여줄 수 있다.
또, 본 실시 예에서 파이프(220)는 자체가 회전을 하면서 이송되게 되므로 기존의 드럼식 또는 진동식 선별장치에 비하여 작업속도가 빠를 뿐만 아니라 선별과정에서 밭작물의 표면이 손상되는 것을 방지할 수 있어 선별과정에서의 상품성 저하를 방지할 수 있는 이점도 있다.
본 실시 예에서, 상기 롤러 가이드(400)는 도 3의 측면도 및 도 5의 확대도에서 알 수 있는 바와 같이 하방이 개방된 C형 레일로 이루어져 있고, 가이드 롤러(230)가 내측에 끼워진 상태에서 수평으로 이동하게 되면서 하부의 레일(300) 위를 타고 이동하는 파이프(220)와의 높낮이가 변화되면서 핀(212)으로 연결된 브라켓(214) 사이의 각도가 변화되게 되는데, 도 1의 정면도에서 알 수 있는 바와같이 체인 컨베이어(200)의 선단부에서는 브라켓(214) 사이의 각도가 좁고, 후단부로 갈수록 브라켓(214) 사이의 각도가 점차로 넓어지게 되면서 결과적으로 하부에 위치한 파이프(220) 사이의 간격도 점차로 넓어지게 되어 4개의 선별구간으로 구획되게 되므로 밭작물을 소,중,대, 특대의 4단계의 크기로 선별할 수 있게 되는 것이다.
도면에 도시된 실시 예에서는 밭작물을 4단계로 선별하도록 구성되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 롤러 가이드(400)의 높이를 조정하여 3단계로 단축하거나 롤러 가이드(400)를 더 세분화하여 4단계 이상으로 구획하여 세분화된 선별을 할 수도 있음은 물론이다.
상기 롤러 가이드(400)는 파이프(220) 사이의 간격 조절을 통해 밭작물의 다단계적인 선별을 위하여 프레임(100)의 전후방향을 따라 복수 개가 설치되는데, 이 복수의 롤러 가이드(410,420,430,440)는 높이가 점차적으로 낮아지도록 다단계로 배치되며, 선단의 롤러 가이드(410) 전방에는 피동 스프라켓(250)의 외곽을 따라 원호형으로 형성된 인입 가이드(450)가 배치되어 있고, 후단의 롤러 가이드(440) 후방에는 구동 스프라켓(240)의 외곽을 따라 원호형으로 형성된 복귀 가이드(460)가 배치되어 있으며, 구동 스프라켓(240)과 피동 스프라켓(250) 사이에는 상기 레일(300)과 동일하게 파이프(220)를 지지하는 하부 레일(310)이 설치되어 있다.
본 실시 예에서 상기 각각의 롤러 가이드(410,420,430,440)는 도 4에 도시된 바와 같이 각각의 액추에이터(412,422,432,442)에 의해 높낮이 조절이 이루어지도록 구성되어 있다.
본 실시 예에서 상기 액추에이터(412,422,432,442)는 스크류(414,424,434, 444)가 장착된 스텝모터로 이루어져 있고, 스크류(414~444)는 각각의 롤러 가이드(410,420,430,440)와 나사결합되어 스크류(414~444)의 회전에 의해 상하로 승강되면서 높낮이가 조절되는 방식으로 이루어져 있다.
상기 액추에이터(412,422,432,442)의 조작은 각각의 조작패널(416,426,436, 446)에서 조작할 수 있도록 되어 있는데, 이 조작패널에는 밭작물의 종류를 선택하고, 선택된 밭작물을 크기에 따라서 선별할 수 있도록 밭작물의 굵기(외경)을 변경 및 디스플레이 할 수 있도록 프로그램되어 있고, 각각의 수거부(600)에서 선별되어 수거된 밭작물의 중량을 표시함과 동시에 선별된 밭작물의 중량을 세팅하여 개폐슈트(604)를 개폐하고, 자루(망)를 교체할 수 있도록 경광표시 또는 알람신호를 송출할 수 있도록 되어 있다.
상기 각각의 롤러 가이드(410,420,430,440) 하부 측에는 이 롤러 가이드에 의해 간격이 조절된 파이프(220) 사이의 틈새를 통해 하방으로 떨어진 밭작물을 수평이송 컨베이어(500)로 안내하기 위한 경사 가이드(470,472,474,476)가 설치되어 있다.
상기 수평이송 컨베이어(500)는 각각의 선별부 즉, 각각의 롤러 가이드(410,420,430,440) 하측에 4개(410,420,430,440)가 설치되어 있으며, 구동모터(502)의 구동에 의해 회전하여 파이프(220) 사이의 틈새로 떨어져 경사 가이드(470,472,474,476)로 안내된 밭작물을 프레임(100)의 우측방향(도 3에서 볼 때)으로 이송시키도록 되어 있다.
또, 본 실시 예에서, 상기 수거부(600)도 각각의 수평이송 컨베이어(510,520,530,540)의 말단부에 4개의 수거부(610,620,630,640)가 설치되어 있으며, 이들 수거부(610,620,630,640)의 하부에는 로드셀(602)이 설치되고, 상기 수평이송 컨베이어(500)의 말단에는 개폐슈트(604)가 설치되어 상기 로드셀(602)에서 감지되는 선별된 밭작물의 중량이 설정된 중량, 예를 들면 10kg이 되면 개폐슈트(604)가 닫히도록 하여 선별된 밭작물이 담긴 자루를 들어내고 새 자루를 안치함으로써 선별된 밭작물을 별도의 재계량작업을 하지 않고 중량별로 포장하기 용이하도록 되어 있다.
상기 개폐슈트(604)는 모터 구동식 신축실린더로 이루어진 액추에이터(606)에 의해 개폐작동이 이루어지며, 로드셀(602)에서 선별된 자루(망)가 들어내진 후 다시 새로운 자루를 안치대(601)내부에 끼운 후 작업자가 조작패널(416,426,436,446)에 구비된 스위치를 조작하면 다시 개방되어 개폐슈트(604) 내측에 위치하고 있던 선별된 밭작물이 수거부(600)의 안치대(601) 내측의 자루로 낙하된다.
본 발명에 의한 밭작물 선별장치는 독립적으로 사용될 수도 있지만 선별장치 전단에 이물질 및 수선별을 위한 장치와 연계되어 설치됨으로써 이물질의 혼입으로 인한 상품성 저하를 방지할 수 있음은 물론, 밭작물의 선별 작업을 보다 효율적으로 할 수 있고, 조작패널에서 밭작물의 종류를 선택하고, 선별크기와 선별중량을 임의로 세팅할 수 있도록 전자화되어 있으므로 밭작물 농가에서 밭작물의 종류에 따라서 호환사용할 수 있어 사용빈도를 높일 수 있으며, 특히 전자제어방식으로 밭작물의 종류나 선별크기 및 선별중량을 세팅할 수 있으므로 기존의 수동 간격 조절방식으로 이루어진 선별장치의 경우에는 기계를 잘 다룰 수 있거나 경험이 풍부한 전문가나 준전문가만이 조작가능하였으나, 본 발명은 누구라도 간단한 매뉴얼을 참고하거나 짧은 교육 또는 실습을 통해 선별장치의 취급을 간편하게 할 수 있다는 이점이 있다.
1 : 밭작물 선별장치
100 : 프레임
200 : 체인 컨베이어
210 : 체인
212 : 핀(또는 축)
214 : 플레이트
220 : 파이프
222 : 베어링
230 : 가이드 롤러
240 : 구동 스프라켓
242 : 축
244 : 구동모터
246 : 동력전달체인
250 : 피동 스프라켓
252 : 투입슈트
300 : 레일
310 : 하부 레일
400,410,420,430,440 : 롤러 가이드
412,422,432,442 : 액추에이터
414,424,434,444 : 스크류
416,426,436,446 : 조작패널
450 : 인입 가이드
460 : 복귀 가이드
470,472,474,476 : 경사 가이드
500,510,520,530,540 : 수평이송 컨베이어
502 : 구동모터
600,610,620,630,640 : 수거부
601 : 안치대
602 : 로드셀
604 : 개폐슈트
606 : 액추에이터

Claims (6)

  1. 프레임(100)과; 상기 프레임(100)의 상부에 무한궤도식으로 설치되며 핀(212)과 플레이트(214)로 이루어진 좌우 1쌍의 체인(210) 사이에 소정 직경의 파이프(220)가 1칸씩 이격되어 회전가능하게 부착되고, 상기 파이프(220)가 부착되지 않은 핀(212)의 외측으로는 롤러(230)가 회전가능하게 축결합된 체인 컨베이어(200)와; 상기 프레임(100)의 내측에 설치되어 파이프(220)의 하부 양측을 지지하기 위한 레일(300)과; 상기 프레임(100)의 상부에 설치되어 상기 롤러(230)와 접촉하면서 롤러(230)를 상하로 위치이동시켜 인접한 플레이트(214)의 연결각도를 변화시키는 것에 의해 1칸씩 이격된 파이프(220) 사이의 간격을 변화시키는 복수의 롤러 가이드(400)와; 상기 체인 컨베이어(200)의 하부에 체인 컨베이어(200)에서 선별된 각 선별구간마다 설치되어 같은 크기로 선별된 밭작물을 프레임(100) 외측으로 수평이동시키는 복수의 수평이송 컨베이어(500)와; 상기 각 수평이송 컨베이어(500)의 말단 하부 측에 설치되어 선별된 밭작물을 수거하는 복수의 수거부(600);를 포함하여 이루어지고,
    상기 롤러 가이드(400)는 프레임(100)의 전후방향을 따라 복수의 롤러 가이드(410,420,430,440)의 높이가 점차적으로 낮아지도록 다단으로 배치되며, 선단의 롤러 가이드(410) 전방에는 피동 스프라켓(250)의 외곽을 따라 원호형으로 형성된 인입 가이드(450)가 배치되고, 후단의 롤러 가이드(440) 후방에는 구동 스프라켓(240)의 외곽을 따라 원호형으로 형성된 복귀 가이드(460)가 배치되며, 상기 구동 스프라켓(240)과 피동 스프라켓(250) 사이에는 상기 레일(300)과 동일하게 파이프(220)를 지지하는 하부 레일(310)이 설치된 것을 특징으로 하는 밭작물 선별장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 롤러 가이드(410,420,430,440)는 각각의 액추에이터(412,422,432,442)에 의해 높낮이 조절이 이루어지는 것을 특징으로 하는 밭작물 선별장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 액추에이터(412,422,432,442)는 스크류(414,424,434, 444)가 장착된 스텝모터로 이루어지고, 스크류(414~444)는 각각의 롤러 가이드(410,420,430,440)와 나사결합되어 스크류(414~444)의 회전에 의해 상하로 승강되면서 높낮이가 조절되는 것을 특징으로 하는 밭작물 선별장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 액추에이터(412,422,432,442)의 조작은 각각의 조작패널(416,426,436, 446)에서 조작하되, 각각의 조작패널에는 밭작물의 종류를 선택하고, 선택된 밭작물을 크기에 따라서 선별할 수 있도록 밭작물의 굵기(외경)를 변경하고 디스플레이 할 수 있도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 밭작물 선별장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 수거부(600)는 각각의 수평이송 컨베이어(510,520,530,540)의 말단부에 복수의 수거부(610,620,630,640)가 설치되고, 각각의 수거부(610,620,630,640) 하부에는 로드셀(602)이 설치되고, 상기 수평이송 컨베이어(500)의 말단에는 개폐슈트(604)가 설치되어 상기 로드셀(602)에서 감지되는 선별된 밭작물의 중량이 설정된 중량이 되면 개폐슈트(604)가 닫히도록 하며, 상기 조작패널(416,426,436,446)에는 각각의 수거부(600)에서 선별되어 수거된 밭작물의 중량을 표시하고 자루를 교체할 수 있도록 경광표시 또는 알람신호를 송출할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 밭작물 선별장치.
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