KR200403616Y1 - 작물 재배 자동화 장치 - Google Patents

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이규설
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Abstract

본 고안은 작물 재배 자동화 장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 작물 중 재배용상자를 이용하여 재배할 수 있는 작물 재배시 재배용상자를 컨베이어를 통해 이송시키면서 이 컨베이어를 통해 바로 재배선반으로 적재시킬 수 있어서 재배용상자의 이송을 효율적으로 자동화함으로써 인력, 시간 및 비용을 절감하고 영농기술의 데이터화 등이 가능하게 되는 이점이 있다.

Description

작물 재배 자동화 장치{Cultivation automatic system for crop}
본 고안은 작물 재배 자동화 장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 작물 중 재배용상자를 이용하여 재배할 수 있는 작물 재배시 재배용상자의 이송을 효율적으로 자동화함으로써 인력, 시간 및 비용을 절감하고 영농기술의 데이터화 등이 가능하도록 하는 작물 재배 자동화 장치에 관한 것이다.
근래에 버섯과 같은 작물은 인공으로 재배하면서도 효율적으로 생산하기 위하여 균상을 이용한 상자재배방법과 병재배방법이 사용되고 있다.
이와 같은 상자재배방법과 병재배방법은 기존의 재배방법과는 달리 재배사의 냉난방 시설을 완벽하게 외기의 온도에 영향을 받지 않고 년 중 계획적인 생산 재배가 가능하며, 기계화하여 품질이 균일하고, 또한 주요 재배작업을 자동화로 처리할 수 있어서 노동력을 절감할 수 있고 작업환경도 깨끗이 유지할 수 있는 장점이 있어 재배농가에서 널리 이용되고 있다.
일반적으로 알려진 배양병을 이용한 버섯의 재배방법도 다음과 같다. 먼저 배지재료로 톱밥과 미강등을 혼합하고 수분을 조절한 다음 이를 배양병에 입병하고 마개로 막는다. 그 다음 버섯균만 잘 자라도록 배지에 포함되어 있는 각종 미생물을 살균기에서 살균하고, 접종실에서 생육하고자 하는 버섯균을 접종한다. 그리고 배양실에서 균사를 적당한 정도로 배양하고, 종균배양이 완료되면 병뚜껑을 열고 배지표면을 긁어내어 균사를 절단하여 자실체 발생을 촉진시킨다. 이와 같이 종균배양이 완료된 병배지를 뚜껑을 열어둔 상태로 재배용상자에 일정 수량을 수납하고 이 재배용상자를 재배사에 배치하여 원하는 버섯을 생육시키게 되며, 생육된 버섯을 채취하고 난 후 배양병을 그대로 재배사에 두어 2차 또는 3차까지 버섯을 생육시키도록 한다.
위와 같은 병재배법 등에서 병이 일정 수량 수납된 재배용상자는 다음과 같이 이동하게 된다. 배지작업실에서 재배병에 배지를 넣어 배지병을 준비한 후, 이 배지병을 재배용상자에 일정 수량 적재하여 냉각실, 접종실, 배양실, 균긁기실, 발이실, 생육실, 수확포장실, 탈병실 등을 이동하면서 재배에서 수확 및 출하까지 이루어지게 된다.
그러나 이 재배과정에서 재배용상자의 이송 및 재배상에 이적재하는 과정과 포장실로 이송하여 수확하는 과정에서 버섯재배용 상자의 경우 그 중량이 약 25kg/ea 에 이르므로 이에 따른 인력의 소요도 많은데다가 노동 강도도 크고 근로조건이 나빠서 인력난이 심한 문제가 있으며, 작업 또한 수작업이기 때문에 작업소요시간이 일정치 않으며, 작업자에 의해 병충해 등의 외부 오염원의 유입도 가능성이 높은 문제점도 있어 왔다.
따라서 상기와 같은 재배과정을 자동화하기 위하여 전 재배과정을 물류이송설비 및 전용설비를 도입하여 전용대차를 이용하는 완전 자동화 및 무인화를 실현할 수도 있으나 이는 많은 자본과 대규모의 장치를 요구하므로 현재의 영세한 영농환경에는 적용하기 어려운 문제가 있다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 고안의 목적은 작물을 연중 대량생산으로 공급의 안정화 및 품질의 규격화, 고급화를 도모하고, 소요인력을 절감하여 근로조건 개선과 외부 위험환경으로부터의 노출을 방지할 수 있도록 자동화하되 적은 비용으로도 효율적으로 자동화할 수 있도록 하는 작물 재배 자동화 장치을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 고안은 작물 재배시설의 내부에서 설치되어 상부가 개구되어 배지 또는 배지병이 적재되는 재배용상자를 제어장치에 의해 제어하면서 제1컨베이어를 통해 작업공간으로 이송하는 작물 재배 자동화장치에 있어서, 상기 재배용상자를 상부에 안착시켜 이송하는 다수의 롤러를 구비하며 상기 롤러를 구동하기위한 구동부를 포함하는 제2컨베이어와, 상기 재배용상자를 다수개 적재할 수 있으며 상기 재배용 상자가 투입되는 측면 개구부를 형성하고 상기 제2컨베이어의 상부에 안착시키면 상기 컨베이어의 롤러들 사이에 삽입되는 위치들에 저면리브를 형성한 재배선반과, 다수의 상기 재배선반을 일정 궤도를 따라 순환시키도록 형성한 재배선반 순환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 고안에서, 상기 제2컨베이어에 이 제2컨베이어를 상승 또는 하강시키기 위한 상승/하강수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 이루어진 본 고안은 재배용상자를 제1컨베이어를 통해 이송시키고, 상기 재배용상자를 제2컨베이어에 이송하면서 바로 재배선반으로 적재시킬 수 있어서 효율적으로 작물 재배 자동화를 이루게 된다.
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 고안의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다.
도 1은 본 고안에 의한 작물 재배 자동화 장치가 설치된 버섯재배사의 평면을 도시한 도면이고, 도 2는 본 고안에 사용되는 배지병과 재배용상자를 도시한 도면이며, 도 3은 본 고안에 의한 재배선반을 도시한 도면이고, 도 4는 본 고안에 의한 제2컨베이어와 재배선반을 정면에서 도시한 도면이며, 도 5는 본 고안에 의한 제 2컨베이어와 재배선반을 측면에서 도시한 도면이고, 도 6은 본 고안에 의한 재배선반 순환기를 도시한 도면이다.
본 고안에서는 특용작물 중 하나인 버섯의 병재배방법에 적용하는 것을 예로 설명하겠다.
도 1은 본 고안에 의한 작물 재배 자동화 장치가 설치된 버섯재배사의 평면을 도시한 도면으로 여기에 도시된 바와 같이 버섯재배사(1)는 다수의 작업실(2,3,4), 배양실(5),균긁기실(6), 발이 및 생육실(8), 수확포장실(9) 등의 작업공간을 구비하고 있으며, 이와 같은 작업공간에 재배용상자(10)를 이송하기 위한 컨베이어(20)를 설치하고, 배양실(5)과 발이 및 생육실(8)에는 다수의 재배선반(30)을 순환시키는 재배선반 순환기(40)를 설치한다.
즉, 버섯의 일반적인 병재배법에 의하면 도 2에 도시한 배지병(11)에 배지를 넣는 배지작업, 냉각, 종균 접종 등을 작업실(2,3,4)에서 수행한 후, 재배용상자(10)는 제1컨베이어(7)를 통해 배양실(5)로 이송된다. 상기 재배용상자는 배양실(5)에서 제 2컨베이어(20)를 통해 재배선반(30)에 적재되어 재배선반순환기(40)에서 배양완료 될 때까지 순환된다. 종균배양이 완료되면 상기 재배용상자(10)는 다시 상기 재배선반(30)에서 제2컨베이어(20)을 통해 상기 제1컨베이어(7)로 이송되고, 상기 제1컨베이어(7)를 통해 균긁기실(6)로 이송된다. 균긁기실(6)에서 상기 배지병(11)의 병뚜껑을 열고 배지표면을 긁어내어 균사를 절단하여 자실체 발생을 촉진시키는 균긁기를 수행한 후, 상기 배지병(11)을 재배용상자(10)에 일정 수량 적재하여 균긁기실(6)에서 제1컨베이어(7)를 통해 발이 및 생육실(8)로 이송한다.
상기 재배용상자(10)는 상기 발이 및 생육실(8)에서 제2컨베이어(20)를 통해 재배선반(30)에 적재되어 재배선반 순환기(40)에서 버섯의 균일한 발이 및 생육이 완료될 때까지 순환된다.
버섯이 계획한 발이 및 생육이 완료되면 상기 재배용상자(10)는 다시 상기 재배선반(30)에서 제2컨베이어(20)를 통해 상기 제1컨베이어(7)로 이송되고, 상기 제1컨베이어(7)는 제어부의 제어에 따라 상기 재배용상자(10)를 수확포장실(9)로 이송하여 수확, 포장까지 처리하게 되는 것이다.
상기에서 설명한 전체 자동화 장치 중 본 고안의 중요 부분을 설명하겠다.
상기 재배용 상자(10)를 상기 배양실(5) 또는 발이 및 생육실(8) 내로 이송하는 제2컨베이어(20)는 도 4 및 도 5에 도시되어 있으며, 상기 재배용상자(10)를 상부에 안착시켜 이송하는 다수의 롤러(21)를 구비하며 상기 롤러(21)를 구동하기위해 롤러(21)에 연결된 구동부(22)를 포함하여 구성한다.
또 상기 제2컨베이어(20)는 후술할 재배선반 순환기(40)에 설치된 재배선반(30)과 나란히 배열되도록 설치하여 위치시킨다.
상기 제2컨베이어(20)의 하측에는 이 제2컨베이어(20)를 상승 또는 하강시키는 상승/하강수단(23)을 설치하여 도면에는 도시하지 않은 제어장치에 의해 상기 제2컨베이어(20)를 상승 또는 하강시킨다.
상기 상승/하강수단(23)은 공기압 또는 유압에 의해 작동되는 실린더장치 또는 튜브장치 또는 모터에 의해 작동되는 상승/하강장치를 사용할 수 있다.
상기 재배선반(30)은 도 3에 도시한 바와 같이 상기 재배용상자(10)를 일렬로 다수개 적재할 수 있는 대략 직사각형 형상으로 이루어지며, 상기 재배용 상자(10)를 투입할 수있도록 측면에 측면 개구부(31)를 형성하고, 저면에는 상기 재배선반(30)이 상기 제2컨베이어(20)의 상부에 안착될때 상기 제2컨베이어(20)의 롤러(21)들 사이로 들어가는 위치에만 다수의 저면리브(32)를 형성하며, 상부에는 상기 재배선반 순환기(40)의 체인(41)에 고정되는 걸이부(33)를 형성한다.
또, 상기 배양실(5) 또는 발이 및 생육실(8)에 설치된 상기 재배선반 순환기(40)는 도면에는 도시하지 않은 제어장치의 제어에 따라 다수의 재배선반(30)을 순환시키도록 상기 재배선반(30)을 걸고 궤도를 순환하는 체인(41)과 상기 체인(41)의 궤도를 안내하는 스프로켓(42)과 상기 스프로켓(42)이 설치되는 프레임(43)을 포함하도록 구성한다.
본 고안의 실시예에서 상기 재배선반(30)은 도면에 도시한 바와 같이 상부가 개구된 디귿자형 프레임을 양단으로 하고 이 디귿자형 프레임의 상단에는 각각 걸이부(33)를 형성하며 이 디귿자형 프레임을 횡봉으로 연결하여 대략 직육면체 형상이 되도록 하되 저면에는 상기 횡봉을 연결하는 다수의 저면리브(32)를 형성하는 것도 가능하다. 이때에도 상기 저면리브(32)는 상기 재배선반(30)이 제2컨베이어(20)에 안착될 경우 상기 제2컨베이어(20)의 롤러(21)의 사이에 들어가는 위치에만 형성한다.
위와 같이 이루어진 본 고안에 의한 작물 재배 자동화 장치의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.
일반적인 버섯 병재배법에 의해 처리된 상기 배지병(11)이 재배용상자(10)에 일정 수량 적재되어 접종실(4)에서 제1컨베이어(7)를 통해 배양실(5)로 이송되거나 균긁기실(6)에서 제1컨베이어(7)를 통해 발이 및 생육실(8)로 이송된다.
상기 재배선반(30)은 재배선반 순환기(40)에 의해 일정 궤도를 순환하다가 일정 위치에서는 상기 제2컨베이어(20)의 상측으로 가장 근접한 위치로 순환하게 되고 이때 제어장치의 제어에 의해 재배선반 순환기(40)가 정지하게 된다.
상기 재배선반(30)이 상기 제2컨베이어(20)의 상측으로 가장 근접한 위치에서 정지상태가 되면 상기 제어장치의 제어에 의해 상기 제2컨베이어(20)의 상승/하강수단(23)이 작동하여 상기 제2컨베이어(20)를 상기 제1컨베이어(7)와 동일한 높이로 상승시키게 된다.
이때 상기 재배선반(30)은 상기 제2컨베이어(20)의 상부에 안착되는데 상기 제2컨베이어(20)의 롤러(21)들이 상기 재배선반(30)의 저면리브(32)들 사이로 들어가게 되어 롤러(21)의 위치가 저면리브(32)보다 높게 위치하게 된다. 상기 제2컨베이어(20)의 롤러(21) 들 사이로 상기 재배선반(30)의 저면리브(32)들이 들어가는 상태는 도 4와 도 5를 참고로 하여 설명한다.
즉, 상기 제2컨베이어(20)가 상기 제1컨베이어(7)와 동일한 높이가 되어 상기 재배용상자(10)가 상기 제1컨베이어(7)에서 상기 제2컨베이어(20)로 이송가능하게 되는데 이때 상기 제2컨베이어(20)에는 상기 재배선반(30)이 안착되어 있으므로 상기 재배용상자(10)는 제2컨베이어(20)로 이동하는 것으로 상기 재배선반(30)에 적재되는 것이다.
상기 제2컨베이어(20)의 롤러(21)들은 슬립가능하도록 하여 다수의 재배용상자(10)가 제2컨베이어(20)를 따라 상기 재배선반(30)에 일렬로 밀착되면서 적재된다.
이와 같이 일정 수량의 상기 재배용상자(10)가 재배선반(30)에 모두 적재되면 상기 제어장치의 제어에 의해 상기 제2컨베이어(20)의 상승/하강수단(23)이 작동하여 상기 제2컨베이어(20)를 하측으로 하강시키게 되고, 상기 재배선반(30)은 상기 재배선반 순환기(40)에 의해 다시 일정 궤도를 순환하게 된다. 따라서 상기 재배선반 순환기(40)는 상기 재배용상자(10)를 적재시키거나 꺼낼 경우에만 정지하게 되고 평상시에는 제어장치의 제어에 따라 계속 상기 재배선반(30)을 계속 순환시켜 내부공간을 고르게 순환하게 되므로 버섯의 배양과 발이 및 생육이 균일한 환경에서 이루어지게 된다.
또한 본 고안에서는 상기 상승/하강수단(23)에 의해 제2컨베이어(20)가 상승 및 하강하면서 상기 재배선반(30)이 제2컨베이어(20)에 안착되는 상태로 설명하였는데, 상기 상승/하강수단(23)을 사용하지 않고, 재배선반 순환기(40)의 순환 궤도를 상기 재배선반(30)이 제2컨베이어(20)에 안착되는 위치까지 순환하도록 유도하는 것으로도 구성할 수도 있다.
반대로 상기 재배용상자(10)를 상기 재배선반(30)에서 꺼낼 경우에도 동일하다.
상기 재배선반(30)은 재배선반 순환기(40)에 의해 일정 궤도를 순환하다가 일정 위치에서는 상기 제2컨베이어(20)의 상측으로 가장 근접한 위치로 순환하게 되고 이때 제어장치의 제어에 의해 재배선반 순환기(40)가 정지하게 된다.
상기 재배선반(30)이 상기 제2컨베이어(20)의 상측으로 가장 근접한 위치에서 정지상태가 되면 상기 제어장치의 제어에 의해 상기 제2컨베이어(20)의 상승/하강수단(23)이 작동하여 상기 제2컨베이어(20)를 상기 제1컨베이어(7)와 동일한 높이로 상승시키게 된다.
이때 상기 재배선반(30)은 상기 제2컨베이어(20)의 상부에 안착되는데 상기 제2컨베이어(20)의 롤러(21)들이 상기 재배선반(30)의 저면리브(32)들 사이로 들어가게 되어 롤러(21)의 위치가 저면리브(32)보다 높게 위치하게 된다.
즉, 상기 제2컨베이어(20)가 상기 제1컨베이어(7)와 동일한 높이가 되고, 이때 제2컨베이어(20)에는 상기 재배용상자(10)가 적재된 재배선반(30)이 안착되어 있으므로 상기 제2컨베이어(20)의 롤러(21)가 동작하면 상기 재배용상자(10)는 상기 제2컨베이어(20)에서 상기 제1컨베이어(7)로 이송된다.
따라서 상기 재배용상자(10)가 상기 제2컨베이어(20)에 의해 제1컨베이어(7)로 이동하는 것이 상기 재배선반(30)에서 배출되는 것이다.
이와 같이 일정 수량의 상기 재배용상자(10)가 제1컨베이어(7)로 모두 배출되면 상기 제어장치의 제어에 의해 상기 제2컨베이어(20)의 상승/하강수단(23)이 작동하여 상기 제2컨베이어(20)를 하측으로 하강시키게 되고, 상기 재배선반(30)은 상기 재배선반 순환기(40)에 의해 다시 일정 궤도를 순환하게 된다.
이와 같이 상기 재배선반(30)에서 배출되는 상기 재배용상자(10) 들은 제어장치의 제어에 따르는 상기 제1컨베이어(7)를 통해 균긁기실(6) 또는 수확포장실(9)로 이송하여 출고를 위한 작업으로 수확,포장까지 처리하게 되는 것이다.
상기와 같은 본 고안의 구성에 의하면 일반 물류 시스템 등에서 사용되는 전용 대차 및 이적재기를 사용하지 않고서도 효율적으로 이송 및 이적재 할 수 있으므로 이와 같은 시간을 절감할 수 있음과 동시에 영농 자동화 시스템을 구축하는 것이 가능해 진다. 즉, 이와 같이 재배과정을 자동화하기 위하여 재배과정 중에 물류이송설비 및 전용설비를 도입하여 자동화 및 무인화를 구현하지 않아도, 영세한 영농조건에서도 실현가능하게 저렴한 비용으로 구비가 가능하고 컴퓨터에 의한 무인화 운전에 의해서도 운영이 가능하게 되며 따라서 연중 대량생산으로 공급의 안정화 및 품질의 규격화, 고급화를 도모할 수 있고 생산에서 출하까지 신속하고 정확한 재배관리를 할 수 있으며, 소요인력을 절감하므로 근로조건도 개선되어 근골격계질환등의 산업재해를 예방할 수 있고, 작물들이 근로자에 의한 외부 오염물의 유입과 같은 외부환경으로부터의 노출을 방지 할 수 있게 된다. 또한 향후 본 재배과정 이전, 이후의 과정도 자동화 및 완전 무인화를 지향할 수 있고 컴퓨터에 최적의 재배환경 및 조건등의 데이터를 축적할 수 있어 데이터를 사용하여 영농 자동화 및 무인화를 구현할 수 있는 기반설비가 될 수 있다.
상기한 바와 같이 본 고안은 재배용상자를 이용하여 재배할 수 있는 작물 재배시 재배용상자의 이송을 효율적으로 자동화함으로써 인력, 시간 및 비용을 절감하고 영농기술의 데이터화 등이 가능하도록 하는 작물 재배 자동화 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 고안에 의한 작물 재배 자동화 장치가 설치된 버섯재배사의 평면을 도시한 도면이다.
도 2는 본 고안에 사용되는 배지병과 재배용상자를 도시한 도면이다.
도 3은 본 고안에 의한 재배선반을 도시한 도면이다.
도 4는 본 고안에 의한 제2컨베이어와 재배선반을 정면에서 도시한 도면이다.
도 5는 본 고안에 의한 제 2컨베이어와 재배선반을 측면에서 도시한 도면이다.
도 6은 본 고안에 의한 재배선반 순환기를 도시한 도면이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
1 : 버섯재배사 2 : 작업실
3 : 냉각실 4 : 접종실
5 : 배양실 6 : 균긁기실
7 : 제1컨베이어 8 : 발아 및 생육실
9 : 수확.포장실 10 : 재배용상자
11 : 배지병 20 : 제2컨베이어
21 : 롤러 22 : 구동부
23 : 상승/하강수단 30 : 재배선반
31 : 측면 개구부 32 : 저면리브
33 : 걸이부 40 : 재배선반 순환기
41 : 체인 42 : 스프로켓
43 : 프레임

Claims (3)

  1. 작물 재배시설의 내부에서 설치되어 배지 또는 배지병(11)이 적재되는 재배용상자(10)를 제어장치에 의해 제어하면서 제1컨베이어(7)를 통해 작업공간으로 이송하는 작물 재배 자동화장치에 있어서,
    상기 재배용상자(10)를 상부에 안착시켜 이송하는 다수의 롤러(21)를 구비하며 상기 롤러(21)를 구동하기위한 구동부(22)를 포함하는 제2컨베이어(20)와,
    상기 재배용상자(10)를 다수개 적재할 수 있으며 상기 재배용 상자(10)가 투입되는 측면 개구부(31)를 형성하고 상기 제2컨베이어(20)의 상부에 안착시키면 상기 제2컨베이어(20)의 롤러(21)들 사이에 삽입되는 위치들에 저면리브(32)를 형성한 재배선반(30)과,
    다수의 상기 재배선반(30)을 일정 궤도를 따라 순환시키도록 형성한 재배선반 순환기(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 작물 재배 자동화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제2컨베이어(20)에 이 제2컨베이어(20)를 상승 또는 하강시키기 위한 상승/하강수단(23)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작물 재배 자동화 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 재배선반 순환기(40)는 다수의 재배선반(30)을 순환시키도록 상기 재배선반(30)을 걸고 궤도를 순환하는 체인(41)과 상기 체인(41)의 궤도를 안내하는 스프로켓(42)과 상기 스프로켓(42)이 설치되는 프레임(43)을 포함하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 작물 재배 자동화 장치.
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