KR102407996B1 - 전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리 - Google Patents

전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 트랙터가 고속으로 이동하는 경우 접촉식 센서와 제초기 사이의 거리가 너무 가까워 제초기가 완전히 피하지 못하는 경우가 발생하고 있으며,
제초부와 노면 사이의 경사 때문에 기존의 제초기와의 동력전달을 유니버셜 조인트를 사용하여 동력을 전달하였으나, 경사가 40도 이내에서만 가능한 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 제초부 전방에 상기 프레임 외측으로 구비된 센서바; 및 상기 센서바에 전후방향으로 회전가능하게 구비되어 장애물을 감지하는 접촉식 센서; 및 상기 센서바에 구비되어 전방의 장애물을 비접촉식으로 감지하는 전방 거리센서; 및 상기 센서바의 아랫쪽으로 향하여 상기 제초부가 지나가는 폭만큼 지면의 고저를 측정하는 하방 지형센서; 및 상기 프레임의 이동속도를 측정하는 로터리엔코더; 및 상기 수평이송프레임의 상단에 구비되어 상기 제초부에 연결된 제초부 상부회전링크를 제초부 상부회전축을 중심으로 회전시키는 제초부 상부회전 유압실린더를 구비한 것을 특징으로 하는 전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리를 제공함으로써, 고속작업에서도 제초기가 장애물에 의하여 파손되지 않는 효과가 있다.

Description

전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리{.}
본 발명은 자동 이동제어식 제초기에 관한 것으로서, 제초부의 일측에 구비된 장애물 검출부에 의해 논두렁, 과수원 등에서 인공 또는 자연 장애물이 주기적으로 또는 비주기적으로 놓여있는 경우 트랙터 또는 제초기의 진행방향과 수직방향으로 상기 제초기가 움직여 장애물을 피해 잡초를 제거하는 기술에 관한 것이다.
본 발명의 출원 이전의 선행기술로는 제초부의 일측에 구비된 장애물 검출부에서 장애물을 검출하는 경우 유압실린더를 동작하여 상기 제초부가 장애물과 부딪히지 않도록 제초부를 이동하는 기술이 개시되어 있다.
또 다른 선행기술로는 장애물자동회피 예초장치에 관한 것으로서, 다관절링크를 구비하여 예초기의 위치를 제어하는 기술이 개시되어 있다.
등록특허공보 제10-1890167호 등록특허공보 제10-1997477호
본 발명은 상기의 선행기술에서 제공하는 구성에도 불구하고, 트랙터가 고속으로 이동하는 경우 접촉식 센서와 제초기 사이의 거리가 너무 가까워 제초기가 완전히 피하지 못하는 경우가 발생하고 있어, 상기 트랙터의 속도가 빠를수록 더 멀리에 있는 장애물을 감지하는 수단이 필요하다. 또한, 산악지형 또는 나무가 뿌리를 내리고 있는 과수원 등에서는 노면이 평평하지 않고, 경사져 있으며, 특히 주행부와 제초 위치 사이에 급한 경사가 있는 곳이 많이 있다. 이러한 경사 때문에 기존의 제초기와의 동력전달을 유니버셜 조인트를 사용하여 동력을 전달하였으나, 경사가 40도 이내에서만 가능한 문제가 있었다. 이는 작업 중 뿐만 아니라 작업이 끝나고 제초기를 수납하는데도 많은 공간을 차지하는 문제가 있어왔다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 하기와 같은 수단을 제공한다.
본 발명은 트랙터에 고정을 위한 프레임 연결부를 구비한 프레임; 및
상기 트랙터의 동력을 전달받아 제초부를 회전시키기 위한 PTO 연결축; 및
일측에 제초부를 연결하고 타측에 상기 프레임에 대하여 상대적으로 좌우로 이동하는 수평이송프레임; 및 상기 프레임과 상기 수평이송프레임은 한 쌍의 수평이송링크로 상대 이동가능하게 연결되며, 수평이송유압실린더를 상기 프레임과 상기 수평이송프레임 사이에 구비하여 상기 수평이송유압실린더의 길이 변화에 의하여, 상기 수평이송프레임이 상기 프레임에 대하여 수평으로 상대운동을 하는 전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리에 있어서,
상기 제초부 전방에 상기 프레임 외측으로 구비된 센서바; 및 상기 센서바에 전후방향으로 회전가능하게 구비되어 장애물을 감지하는 접촉식 센서; 및 상기 센서바에 구비되어 전방의 장애물을 비접촉식으로 감지하는 전방 거리센서; 및 상기 센서바의 아랫쪽으로 향하여 상기 제초부가 지나가는 폭만큼 지면의 고저를 측정하는 하방 지형센서; 및 상기 프레임의 이동속도를 측정하는 로터리엔코더; 및 상기 수평이송프레임의 상단에 구비되어 상기 제초부에 연결된 제초부 상부회전링크를 제초부 상부회전축을 중심으로 회전시키는 제초부 상부회전 유압실린더를 구비한 것을 특징으로 하는 전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리를 제공한다.
또한, 상기 PTO 연결축으로 입력된 트랙터의 동력은 1번 유니버셜 조인트 및 2번 유니버셜 조인트를 통한 후 2단베벨기어를 통하여 상기 제초부에 구비된 제초부축에 전달되는 것을 특징으로 하는 전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리를 제공한다.
또한, 상기 제초부의 제초부축에는 제초부칼 a형 내지 c형이 선택적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리를 제공한다.
또한, 단단한 토양에서는 상기 제초부의 제초부축에 연결되는 제초부 칼날이 탄성이 있어 회전 시 단단한 장애물에 부딪히는 경우에도 장애물에 부딪혀 형상이 변화되며 회전 가능한 것을 특징으로 하는 전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리를 제공한다.
본 발명은 상기와 같은 수단에 의하여 트랙터의 제초 속도가 빠른 경우 전방 거리센서를 이용하여 더 먼 거리의 정보를 이용하여 본 발명의 전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리가 장애물에 의하여 파손되지 않도록 제초기의 위치를 제어함으로써, 기존의 자동 이동식 제초기 보다 더 빨리 작업할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리의 평면도
도 2는 기존의 자동 이동식 제초기의 동력 전달부 도면
도 3은 본 발명의 전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리의 동력 전달부 도면
도 4는 본 발명에 사용된 2단 베벨기어의 외관 및 내부 동력전달 단면도
도 5는 본 발명의 전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리가 사용되는 과수원의 모습
본 발명의 작용 효과를 도면을 이용하여 설명하면 하기와 같다.
도1은 본 발명의 전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리의 평면도로 프레임과 수평이송프레임이 수평으로 놓여져 있고, 상기 프레임과 수평이송프레임이 한 쌍의 수평이송링크로 좌우 이송 가능하게 연결되어 있다. 또한, 상기 한 쌍의 수평이송링크에 대각선으로 수평이송 유압실린더가 구비되어 상기 수평이송프레임을 상기 프레임에 대하여 수평으로 이송가능하게 제어한다.
또한, 상기 프레임의 외측으로 센서바가 더 구비된다. 상기 센서바에는 접촉식 센서와 전방 거리센서 및 하방 지형센서가 구비된다. 상기 센서들의 역할은 각각 차이가 있다. 상기 접촉식 센서는 상기 전방 거리센서가 오동작으로 전방의 장애물을 감지하지 못한 경우 장애물을 감지하게 된다.
이때 강제로 트랙터의 이동속도를 줄이고, 제초부를 상기 수평이송 유압실린더를 제어하여 충돌을 방지하는 위험방지 목적으로 사용된다. 전방 거리센서는 전방의 장애물을 감지하는 것으로 본 발명의 전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리의 제초부의 수평이송을 제어하는 신호로 사용한다. 트랙터의 속도와 연동하여, 장애물의 감지 거리를 계산하여 상기 제초부의 수평이송부의 위치를 제어한다. 즉, 트랙터의 이동속도가 빠른 경우 더 먼 거리에서 장애물이 감지되는 경우 상기 제초부의 수평이송부를 제어하여 제초부가 장애물과 충돌되지 않도록 내측으로 이동한다. 트랙터가 저속으로 움직이는 경우 상기 전방 거리센서에서 측정되는 장애물의 거리가 더 가까운 지점에서 상기 제초부의 수평이송부를 제어하여 제초부가 장애물과 충돌되지 않도록 내측으로 이동한다.
또한 장애물을 통과하면 트랙터의 이동속도를 계산하여 상기 제초부의 수평이송부를 제어하여, 제초부가 다시 노면을 제초할 수 있도록 외측으로 이동시킨다.
또한 본 발명의 특징부인 하방 지형센서는 제초부가 제초하게될 지형을 라이다 센서 등을 이용하여 측정하여, 주행하는 트랙터와 노면과의 상대적인 경사를 인식하여 이를 제초기의 제초각도 조절에 사용한다.
상기 수평이송프레임은 제초부 상부회전링크가 제초부 상부회전축을 중식으로 제초부 상부회전 유압실린더를 더 구비하여 상기 하방 지형센서에서 측정한 트랙터와 노면의 각도를 상기 제초부도 동일하게 유지할 수 있도록 상기 제초부의 회전각을 조절한다. 이렇게 함으로써 상기 제초부가 노면과 수평을 유지할 수 있도록 함으로써 제초 효율도 높이고, 제초부가 망가지는 것도 방지할 수 있다.
그러나, 노면이 울퉁불퉁하고, 과수원과 같이 언덕진 지형이 있으며, 언덕진 지형이 다져져서 단단한 경우 제초날에 무리가 갈 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 상기 제초부 날은 탄성부를 더 구비할 수 있으며, 단성부의 탄성이 낮은 제초부칼 a형과 중간정도의 탄성을 가지는 제초부칼 b형 및 탄성부가 없는 기존의 제초부칼 c형을 1개 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
즉, 단단한 노면에는 제초부칼 a형(칼날이 탄성부를 구비하고 탄성이 낮아 변형이 많은 칼날)만을 사용할 수 있고, 바깥쪽은 단단하고, 안쪽은 무른 노면의 경우 바깥쪽은 제초부칼 a형을 안쪽은 제초부칼 b형(칼날이 탄성부를 구비하고 탄성이 높아 변형이 적은 칼날) 또는 c형(일반적인 로타리용 칼날로 탄성부가 없어 변형이 거의 없음)의 칼날을 사용할 수 있다. 상기 안쪽과 바깥쪽은 트랙터를 기준으로 트랙터의 중심 쪽이 안쪽, 트랙터의 바깥쪽을 바깥쪽으로 기준을 잡는다.
상기 탄성부가 있는 제초부칼 a형은 원형의 스프링 코일형상의 칼일 수 있다. 재질은 강철을 일반적으로 사용하지만, 내마모성이 있는 플라스틱 수지일 수 있다.
도2에 도시한 기존의 제초기의 동력전달 방법으로는 상기 수평이송프레임을 제초부 상부회전축을 중심으로 제초부 상부회전 유압실린더를 이용하여 제어하는 경우 상기 제초부의 각도를 40도 이상으로 꺾을 수 없는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 도3에 도시한 바와 같이 3번 유니버셜 조인트 대신에 2단 베벨기어를 사용한다. 이렇게 함으로써 상기 수평이송프레임에 연결된 제초부를 90도로 꺾어 사용할 수 있는 효과가 있다. 또한 보관 시에도 90도 이상으로 상기 제초부를 꺾어 보관함으로써 공간의 부족을 해결할 수도 있다.
도4는 본 발명에 사용된 2단베벨기의 외형과 내부 동력전달 구성을 보여주고 있다.
도5는 본 발명의 사용되는 과수원의 지형을 보여주고 있다. 나무와 나무 사이에 잡초가 많이 있으며, 나무와 나무사이와 주행로와 주행로 사이에 높낮이 편차가 있고, 경사도 있음을 알 수 있다.
본 발명의 전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리를 사용한 제초부 제어방법에 있어서,
상기 전방 거리센서에서 장애물의 거리를 측정하는 장애물감지단계; 및
상기 장애물감지단계에서 측정된 장애물까지의 거리가 트랙터 이동속도에 비교하여 상기 제초부가 상기 장애물과 충돌하는 거리에 안전작동 거리를 추가하여 상기 제초기를 안쪽으로 이동하는 단계; 및
상기 하방 지형센서에서 노면과 트랙터 사이의 상대각도가 결정되면 상기 제초부 상부회전 유압실린더를 제어하여 상기 제초부가 노면과 수평을 이루도록 하는 제초부 각도조절단계; 및
상기 접촉식 센서가 동작하는 경우, 상기 전방 거리센서가 고장난 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리를 사용한 제초부 제어방법을 제공한다.
본 발명은 상기와 같은 작용효과를 나타내기 위하여 하기의 전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리를 사용한 제초부를 제공한다.
트랙터에 고정을 위한 프레임 연결부를 구비한 프레임; 및
상기 트랙터의 동력을 전달받아 제초부를 회전시키기 위한 PTO 연결축; 및
일측에 제초부를 연결하고 타측에 상기 프레임에 대하여 상대적으로 좌우로 이동하는 수평이송프레임; 및 상기 프레임과 상기 수평이송프레임은 한 쌍의 수평이송링크로 상대 이동가능하게 연결되며, 수평이송유압실린더를 상기 프레임과 상기 수평이송프레임 사이에 구비하여 상기 수평이송유압실린더의 길이 변화에 의하여, 상기 수평이송프레임이 상기 프레임에 대하여 수평으로 상대운동을 하는 전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리에 있어서,
상기 제초부 전방에 상기 프레임 외측으로 구비된 센서바; 및 상기 센서바에 전후방향으로 회전가능하게 구비되어 장애물을 감지하는 접촉식 센서; 및 상기 센서바에 구비되어 전방의 장애물을 비접촉식으로 감지하는 전방 거리센서; 및 상기 센서바의 아랫쪽으로 향하여 상기 제초부가 지나가는 폭만큼 지면의 고저를 측정하는 하방 지형센서; 및 상기 프레임의 이동속도를 측정하는 로터리엔코더; 및 상기 수평이송프레임의 상단에 구비되어 상기 제초부에 연결된 제초부 상부회전링크를 제초부 상부회전축을 중심으로 회전시키는 제초부 상부회전 유압실린더를 구비한 것을 특징으로 하는 전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리를 제공한다.
또한, 상기 PTO 연결축으로 입력된 트랙터의 동력은 1번 유니버셜 조인트 및 2번 유니버셜 조인트를 통한 후 2단베벨기어를 통하여 상기 제초부에 구비된 제초부축에 전달되는 것을 특징으로 하는 전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리를 제공한다.
상기 2단베벨기어에는 상대적인 회전각도를 알 수 있는 2단베벨기어 회전각센서(미도시)가 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 제초부의 제초부축에는 제초부칼 a형 내지 c형이 선택적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리를 제공한다.
또한, 단단한 토양에서는 상기 제초부의 제초부축에 연결되는 제초부 칼날이 탄성이 있어 회전 시 단단한 장애물에 부딪히는 경우에도 장애물에 부딪혀 형상이 변화되며 회전 가능한 것을 특징으로 하는 전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리를 제공한다.
A : 잡초
B : 과실수
100 : 프레임
110 : 프레임 연결부
120 : PTO 연결축
130 : 센서바
140 : 접촉식 센서
150 : 전방 거리센서
160 : 하방 지형센서
200 : 수평이송프레임
210a, 210b : 수평이송링크
220 : 수평이송 유압실린더
230 : 1번 유니버셜 조인트
240 : 2번 유니버셜 조인트
250 : 3번 유니버셜 조인트
260 : 2단베벨기어
300 : 제초부
310a : 제초부칼 a형(고변형 제초부칼)
310b : 제초부칼 b형(중변형 제초부칼)
310c : 제초부칼 c형(무변형 제초부칼)
320 : 제초부축
330 : 제초부 상부회전링크
340 : 제초부 상부회전 유압실린더
350 : 제초부 상부회전축

Claims (4)

  1. 트랙터에 고정을 위한 프레임 연결부를 구비한 프레임(100); 및
    상기 트랙터의 동력을 전달받아 제초부를 회전시키기 위한 PTO 연결축(120); 및
    일측에 제초부(300)를 연결하고 타측에 상기 프레임(100)에 대하여 상대적으로 좌우로 이동하는 수평이송프레임(200); 및
    상기 프레임(100)과 상기 수평이송프레임(200)은 한 쌍의 수평이송링크(210a, 210b)로 상대 이동가능하게 연결되며, 수평이송유압실린더(220)를 상기 프레임(100)과 상기 수평이송프레임(200) 사이에 구비하여 상기 수평이송유압실린더(220)의 길이 변화에 의하여, 상기 수평이송프레임(200)이 상기 프레임(100)에 대하여 수평으로 상대운동을 하는 전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리에 있어서,
    상기 제초부(300) 전방에 상기 프레임(100) 외측으로 구비된 센서바(130); 및
    상기 센서바(130)에 전후방향으로 회전가능하게 구비되어 장애물을 감지하는 접촉식 센서(140); 및
    상기 센서바(130)에 구비되어 전방의 장애물을 비접촉식으로 감지하는 전방 거리센서(150); 및
    상기 센서바(130)의 아랫쪽으로 향하여 상기 제초부가 지나가는 폭만큼 지면의 고저를 측정하는 하방 지형센서(160); 및
    상기 프레임(100)의 이동속도를 측정하는 로터리엔코더; 및
    상기 수평이송프레임(200)의 상단에 구비되어 상기 제초부(300)에 연결된 제초부 상부회전링크(330)를 제초부 상부회전축(350)을 중심으로 회전시키는 제초부 상부회전 유압실린더(340)를 구비하고,
    상기 PTO 연결축(120)으로 입력된 트랙터의 동력은 1번 유니버셜 조인트(230) 및 2번 유니버셜 조인트(240)를 통한 후 2단베벨기어(260)를 통하여 상기 제초부(300)에 구비된 제초부축(320)에 전달되는 것을 특징으로 하는 전방 거리센서를 구비한 수평이송식 제초용로타리.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
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