KR20140083918A - 지표면 처리 시스템 및 방법 - Google Patents

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데이비드 알. 마스
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플래닛에어 터프 프로덕트 엘엘씨
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Abstract

지표면 처리 시스템의 일부 실시예는, 나란한 위치로 배치되는 하나 이상의 롤러를 가지는 플렉시블 롤러 시스템을 포함하고, 각각의 롤러 열을 통하여 연장되는 플렉시블 축 부재를 포함한다. 이러한 상황에서, 플렉시블 롤러 시스템은, 지표면이 상당한 기복부(예를 들면, 기복있는 퍼팅 그린 면)를 포함하는 경우에도, 지표면을 따라 평탄화 작용을 제공하도록 형성될 수 있다. 특정 실시예에서, 롤러가 지표면과 접촉하기 전에 지표면이 에어레이션 장치로 처리되었을 때의 상황에서, 본 시스템은 유용할 수 있다.

Description

지표면 처리 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR TREATING A GROUND SURFACE}
본 명세서는, 지표면을 통기하기(aerating) 위한 시스템 및 처리된 지표면 위를 롤링하기(rolling) 위한 시스템과 같은 지표면 처리에 관한 것이다.
토양 에어레이션(soil aeration)은 지면 토양에서의 압축을 감소시키고, 식물 성장을 장려시키고, 적당한 배수를 촉진하기 위하여 관리인에 의해 사용되는 통상적인 기술이다. 토양은 남용 또는 환경적인 영향으로 압축될 수 있고, 이는 결과적으로 토양 투과성 및 토양 내에서의 뿌리 식물의 성장에 영향을 미친다. 특히, 압축된 토양은 토양으로 유입될 수 있는 산소량 및 토양으로부터 빠져나갈 수 있는 이산화탄소량을 제한시킨다. 남용과 환경 인자에 의해 모든 토양이 동일하게 영향을 받는 것은 아니다. 압축 양은 토양 조성, 초목 양, 및 토양의 수분 함수량에 따라 다르다. 주기적인 토양 에어레이션은 부정적인 영향이 바람직한 초목을 더 이상 지지할 수 없는 정도까지 토양에 과중한 부담을 주기 전에 토양에서의 압축을 완화시킨다.
일부 통상적인 토양 에어레이터는 지면을 침투하여 "플러그(plug)"의 토양을 제거하는 코어링 튜브를 사용하여 지면을 침투한다. 토양 플러그가 지면으로부터 제거될 때, 처리된 지표면은 토양 플러그로 어지럽혀 지고, 각각의 새로 형성된 포켓은 잔디의 움푹 파이거나 융기된 영역에 의해 둘러싸이게 될 수 있다.
더 최근 에어레이션 시스템에서는, 토양 에어레이션 장치가, 에어레이션 포켓을 형성하기 위하여, 유성 이동으로 토양을 절삭하는 일 세트의 에어레이션 블레이드를 포함할 수 있다. 이 경우에, 지면으로부터 제거되어, 지표면 위로 어지럽혀 지는 어떠한 토양 플러그도 존재하지 않는다. 그러나, 에어레이션 포켓 형성시, 일부 지표면(예를 들면, 퍼팅 그린 등) 상에, 에어레이션 블레이드의 일부가 잔디의 작은 상승 립 또는 융기 영역을 생성시킬 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것이다.
지표면 처리 시스템의 일부 실시예는, 나란한 위치로 배치되는 하나 이상의 롤러를 가지는 플렉시블 롤러 시스템을 포함하고, 각각의 롤러 열을 통하여 연장되는 플렉시블 축 부재를 포함한다. 이러한 상황에서, 플렉시블 롤러 시스템은, 지표면이 상당한 기복부(예를 들면, 기복있는 퍼팅 그린 면)를 포함하는 경우에도, 지표면을 따라 평탄화 작용을 제공하도록 형성될 수 있다. 특정 실시예에서, 플렉시블 롤러 시스템이 기복있는 지표면 위를 롤링할 때, 플렉시블 롤러 시스템에서의 하나 이상의 롤러는 다른 배향으로 자동으로 조정될 수 있고, 따라서 토양의 윤곽과 더 근접하게 일치시키는 롤러 시스템의 성능을 향상시킨다. 이러한 실시예는, 지표면이 플렉시블 롤러 시스템에 의해 평탄화되는 것이 필요해 질 수 있는 에어레이션 장치로 지표면이 처리되었을 때의 상황에서 유용할 수 있다.
여기서 기술된 일부 실시예는 지표면 처리 시스템을 포함한다. 시스템은 지표면 위로 이송하기 위한 프레임 및 프레임에 결합되는 에어레이션 장치를 포함할 수 있다. 에어레이션 장치는 지표면에 침투하기 위해 구동될 때 지표면에 에어레이션 포켓을 형성시키는 복수의 에어레이션 타인을 포함할 수 있다. 이 시스템은 프레임에 결합되는 플렉시블 롤러 시스템을 더 포함할 수 있다. 플렉시블 롤러 시스템은, 각각의 롤러는 지표면에 접촉하기 위하여 일반적으로 강성의 실린더형 면을 가지고, 나란히 축 방향 위치로 배치되는 복수의 롤러, 및 지표면의 기복있는 부분과 접촉하는 복수의 롤러에 대응하여 휘어지도록 복수의 롤러를 관통하여 연장되는 플렉시블 축 부재를 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 지표면 처리 시스템은, 지표면 위로 이송하기 위한 프레임, 및 프레임에 결합되는 플렉시블 롤러 시스템을 포함할 수 있다. 플렉시블 롤러 시스템은 나란히 축 방향 위치로 배치되는 복수의 롤러를 포함할 수 있고, 각각의 롤러는 지표면에 접촉하기 위하여 일반적으로 강성의 실린더형 면을 가진다. 또한, 플렉시블 롤러 시스템은 복수의 롤러를 관통하여 연장하는 축 부재, 및 지표면 방향으로 축 부재를 가압하는 하방향 힘을 제공하도록 프레임과 축 부재 사이로 연장되는 복수의 정하중 스프링을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 지표면 처리 시스템은 지표면 위로 이송하기 위한 프레임, 및 프레임에 결합되어, 프레임이 지표면 위로 이송될 때 지표면을 침투하도록 하는 토양 처리 장치를 포함할 수 있다. 또한, 시스템은 토양 처리 장치의 후방 위치에서 프레임에 결합되는 롤러 시스템을 포함할 수 있다. 롤러 시스템은 나란히 축 방향 위치로 배치되는 복수의 롤러를 포함할 수 있고, 각각의 롤러는 지표면에 접촉하기 위하여 일반적으로 강성의 실린더형 면을 가진다. 롤러 시스템은 지표면의 기복있는 부분과 접촉하는 복수의 롤러에 대응하여 휘어지도록 복수의 롤러를 관통하여 연장되는 플렉시블 축 부재를 더 포함할 수 있다. 또한, 롤러 시스템은 지표면의 기복있는 부분과 접촉하는 복수의 롤러에 대응하여, 롤러 사이의 영역에서, 지표면 방향으로 플렉시블 축 부재를 편향시키는 하방향 힘을 제공하기 위하여 프레임과 플렉시블 축 부재 사이로 연장되는 복수의 정하중 스프링을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 지표면 처리 방법은 지표면 위로 이송하기 위한 프레임을 이송하는 단계, 및 플렉시블 롤러 시스템의 롤러를 지표면에 접촉시키는 단계를 포함할 수 있고, 플렉시블 롤러 시스템은 프레임에 결합된다. 플렉시블 롤러 시스템은 나란히 축 방향 위치로 배치되는 복수의 롤러를 포함할 수 있고, 각각의 롤러는 지표면에 접촉하기 위하여 일반적으로 강성의 실린더형 면을 가진다. 또한, 플렉시블 롤러 시스템은 복수의 롤러를 관통하여 연장하는 축 부재, 및 지표면 방향으로 축 부재를 가압하는 하방향 힘을 제공하도록 프레임과 축 부재 사이로 연장되는 복수의 정하중 스프링을 포함할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예의 세부사항은 첨부된 도면 및 이하 상세한 설명으로 기술된다. 본 발명의 다른 특징부, 목적 및 장점은 상세한 설명 및 도면 그리고 청구항으로부터 명백해질 것이다.
도 1 내지 4는 플렉시블 롤러 시스템을 포함하는 지표면 처리 시스템의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어레이션 장치의 사시도이다.
도 6은 도 5의 에어레이션 장치의 측면도이다.
도 7a 및 7b는 도 6의 에어레이션 장치의 작동시 에어레이션 타인의 다양한 위치의 측면도이다.
도 8은 에어레이션 타인의 사시도이다.
도 9는 도 8의 에어레이션 타인의 평면도이다.
도 10은 도 8의 에어레이션 타인의 단부도이다.
도 11은 도 8의 에어레이션 타인의 측면도이다.
도 12는 지표면 처리 시스템의 배면도이다.
도 13은 플렉시블 롤러 시스템의 사시도이다.
도 14는 지표면의 기복있는 부분에서 플렉시블 롤러 시스템의 작동 도면이다.
도 15는 지표면의 기복있는 부분에 일치하는 굽은 위치에 대하여 굴곡 위치에 대하여 직선 위치에서의 플렉시블 축 부재의 위치 사이의 배치를 도시한다.
도 16a 및 16b는 지표면의 평탄화시 플렉시블 롤러 시스템의 작동 도면이다.
도 17은 플렉시블 롤러 시스템의 구성의 분해도이다.
도 18 및 19는 플렉시블 축 부재의 도면이다.
다양한 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 구성을 지시한다.
도 1 내지 4를 참조하면, 지표면 처리 시스템(100)의 일부 실시예는 휠(115)(지표면에서 이송하기 위한)을 구비한 프레임(110) 및 프레임에 결합된 플렉시블 롤러 시스템(flexible roller system)(200)을 포함할 수 있다. 아래에서 상세하게 기술되는 바와 같이, 플렉시블 롤러 시스템(200)은 복수의 롤러(135)가 지표면에 접촉하도록 하여 처리된 지표면에 평탄화 작용을 제공하는 방식으로 프레임(110)에 결합될 수 있다. 도시된 실시예에서, 지표면 처리 시스템(100)은 에어레이션 포켓(aeration pocket)을 형성하기 위하여 지표면을 뚫는 복수의 에어레이션 타인(aeration tine)(130)(타인-홀더 축(134) 상에 장착된)이 구비된 에어레이션 장치(120)를 가지는 에어레이션 시스템의 형태이다. 본 실시예에서 플렉시블 롤러 시스템(200)은 에어레이션 장치(120)의 후방에 배치되어, 지표면이 복수의 에어레이션 타인(130)에 의해 처리된 후, 플렉시블 롤러 시스템(200)의 롤러(135)가 지표면과 접촉하여 지표면을 평탄화하도록 한다. 따라서 시스템(100)은 지표면에 기복(undulation)이 있는 상황에서조차 에어레이션 및 평탄화를 단일 경로로 제공할 수 있고, 따라서 지표면을 더 효율적이고 경제적인 방식으로 처리한다.
에어레이터 시스템(100)의 일부 실시예는 가변속 구동 모터와 같은 구동원(102)을 포함할 수 있고, 구동원은 유성 운동(planetary motion)으로 이동하기 위하여 에어레이션 타인(130)을 사용하여 지면에 결국 에어레이션 포켓을 형성하기 위해 (기어 시스템을 통해) 에어레이션 장치(120)를 구동시킬 수 있다. 본 실시예에서 구동원(102)은 프레임(110)의 상부에 장착된다. 에어레이터 시스템(100)의 작동시, 프레임(110)이 에어레이션 장치(120)에 의해 통기되는(aerated) 지표면(예를 들면, 골프 페어웨이, 퍼팅 그린, 또는 처리될 또 다른 지표면) 위로 이송되면서 가변속 구동 모터(102)는 지속적으로 작동할 수 있다. 에어레이터 시스템(100)이 통기되지 않는 표면(예를 들면, 포장된 인도, 길, 또는 도로)을 지나 이송될 때, 이하 상세하게 기술되는 바와 같이, 전체 에어레이터 시스템(100)은 휠(115) 상에 전체적으로 기대지기 위해서 기울어질 수 있다. (플레시블 롤러 시스템(200)에서 개별 롤러(135)의 배치를 명확하게 도시하기 위하여 휠(115)이 도 1에서 생략되었다는 것을 알 수 있다.) 각각의 휠(115)은 프레임(110)에 차례로 결합되는 축(146)에 결합될 수 있다. 좌측 및 우측 휠(115)은 축 방향으로 서로 정렬되어, 롤러(135) 및 에어레이션 장치(120)의 후방에 배치될 수 있다. 에어레이터 시스템(100)의 일부 실시예는 예를 들면, 정면 휠과 같은 역할을 할 수 있고, 작업시 시스템(100) 무게의 일부를 지탱할 수 있는 정면 롤러(103)(도 4)를 포함한다.
이제, 도 1을 더 상세히 참조하면, 플렉시블 롤러 시스템(200)의 복수의 롤러(135)의 일부 실시예는 3개의 제1열 롤러(135a-c) 및 2개의 제2열 롤러(135d-e)를 포함한다. 제1열 롤러(135a-c)는 축 방향으로 정렬되어 제2열 롤러(135d-e)의 전방에 위치되어, 플렉시블 롤러 시스템(200)의 작동시, 제1열 롤러(135a-c)는 제2열 롤러(135d-e)보다 앞서 처리된 지표면 위를 롤링한다. 플렉시블 롤러 시스템(200)의 본 실시예는 5개의 롤러(135)를 포함하지만, 다른 실시예는 서로 다양한 위치로 배치되는 2개 이상의 롤러를 포함할 수 있다. 유리하게는, 복수의 롤러(135)는 다음 열의 롤러(135d-e)가 이전 열의 롤러(135a-c) 사이의 간격에 대해 구를 수 있도록 위치될 수 있다. 예를 들면, 도 1을 참조하면, 롤러(135d)는 롤러(135a, 135b) 사이의 간격을 가로질러 롤링하도록 위치되고, 따라서 롤러(135a, 135b)가 지나쳐 접촉되지 않을 수도 있는 지표면의 간격 영역에 평탄화 작용을 제공할 수 있다.
작동시, 도 13-14와 관련되어 이하 기술되는 바와 같이, 기복 있는 지표면(예를 들면, 기복있는 퍼팅 그린) 위의 평탄화 작용을 제공하는 기능을 가지도록, 플렉시블 롤러 시스템(200)은 각 열의 롤러(135)를 통하여 연장되는 플렉시블 축 부재(136)(도 13-14)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 플렉시블 롤러 시스템(200)의 각각의 롤러(135)는 플렉시블 롤러 시스템이 기복있는 지표면 위로 롤링할 때 다른 배향으로 자동으로 조정될 수 있고, 따라서 플렉시블 롤러 시스템(200)이 롤링하는 지형의 굽음과 더욱 근접하게 일치시키는 롤러 시스템(200) 능력을 향상시킨다. 이하 더욱 상세히 기술되는 바와 같이, 플렉시블 롤러 시스템(200)의 일부 실시예는 정하중 스프링(constant force spring)(160)(도 13-14)에 결합되는 플렉시블 축 부재(136)를 이용함으로써 앞서 언급된 장점을 달성할 수 있다.
플렉시블 롤러 시스템(200)에서의 롤러(135)의 크기는 다른 실시예에서 가변될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 각각의 롤러(135)는 약 20인치 길이 및 약 5인치의 직경이 될 수 있지만, 다른 길이 및 직경도 사용될 수 있다. 예를 들면, 20인치 길이를 가지는 롤러(135)가 플렉시블 롤러 시스템(200)이 사용될 수 있는 슬로프 기복부(undulations)(예를 들면, 경사지고 기복있는 퍼팅 그린)를 접할 때에도 지표면과 평탄화 접촉을 유지하는데 일반적으로 효과적이라고 결정될 수 있기 때문에, 약 20인치의 롤러 길이가 선택될 수 있다. 다양한 크기의 롤러(135)를 가지는 장점은 이하 더욱 상세하게 기술될 것이다.
지면 처리 시스템(100)의 작동시, 플렉시블 롤러 시스템(200)의 전방의 에어레이션 장치(120)가 토양을 통기하면서, 트랙터 또는 다른 견인 차량(tow vehicle)이 지면 처리 시스템(100)을 지표면을 가로질러 견인할 수 있다. 지면 처리 시스템(100)이 전방으로 나아갈 때, 플렉시블 롤러 시스템(200)은 방금 통기된 토양 위로 롤링하여, 에어레이션 장치(120)에 의해 야기되는 지표면에서의 불규칙을 일반적으로 편평하게 하는 것과 같은 평탄화 작용을 제공한다. 게다가, 플렉시블 롤러 시스템(200)은 지표면의 기복에 따라 가용성을 가지도록 구성되어, 단일 롤러 시스템에 의해서는 다르게 저해되었을 수 있는 향상된 평탄화 결과를 제공한다.
도 2 내지 4를 더욱 상세하게 참조하면, 연결 축(150)이 프레임(110)에 결합되고, 견인 부착 장치(예를 들면, 원-포인트 히치 장치(one-point hitch device) 등)와 상호결합할 수 있는 수용 단부(151)를 포함한다. 이 실시예에서, 에어레이션 장치(120)는 트랙터 또는 운반 차량(도시되지 않음)으로 원 포인트 견인가능한 연결이 채택된다. 예를 들면, 토우-히치 장치(tow-hitch device)가 운반 차량 상의 대응하는 볼-히치 장치에 연결을 위하여 수용 단부(151)에 결합될 수 있다. 따라서 플렉시블 롤러 시스템(200)으로 뒤따르는 지표면 위로 에어레이션 장치(120)를 이동시키기 위하여 지면 처리 시스템(100)은 볼-히치 조립체를 사용하여 운반 차량 뒤에서 견인될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 연결 축(150)은 피봇 축(113)에서 프레임(110)의 전방과 회전가능하게 결합되는 수직 부재(152)에 견고히 연결된다. 이와 같이, 프레임(110)은 수직 부재(152) 및 연결 축(150)에 대하여 피봇 축(113) 중심으로 피봇할 수 있다. 시스템은, 프레임(110)이 비-토양면(예를 들면, 골프 카트 경로, 인도, 차도 등)을 지나 이송될 때, 에어레이션 장치(120) 및 플렉시블 롤러 시스템(200)을 들어올리도록 작동될 수 있는 공압 또는 유압 실린더와 같은, 프레임(110)에 결합되는 리프팅 장치(170)를 포함할 수 있다.
도 2 및 5를 참조하면, 에어레이션 장치(120)는 휠(115)의 전방의 프레임(110)에 장착되어, 에어레이션 장치(120)의 중심 축(205)이 휠 축(105)으로부터 오프셋되고 휠 축(105)에 실질적으로 평행하게 되도록 한다. 또한, 플렉시블 롤러 시스템(200)이 비-가요성 상태일 때, 롤러(135)의 각 열을 따르는 축(도 1 참조)은 또한, 중심 축(205) 및 휠 축(105)에 일반적으로 평행하다.
도 5 및 6을 참조하면, 에어레이션 장치(120)의 일부 실시예는 하나 또는 양측 캐리어(210, 211)의 외측 상에 유성 기어 시스템(planetary gear system)(220)을 포함할 수 있다. 에어레이션 포켓을 형성하기 위하여 에어레이션 타인(130)이 지표면을 침투할 때, 유성 기어 시스템(220)은 타인-홀더 축(tine-holer shafts)(132, 134, 140, 145)의 타이밍과 이동을 제어한다. 따라서, 트랙터 또는 운반 차량이 지표면 위로 프레임(110)을 견인할 때, 구동원(102)은 캐리어(210, 211)의 회전을 가동하면서(따라서 유성 기어 시스템(220)의 유성 운동), 프레임(110)은 에어레이션 장치(120)의 적당한 높이 및 자세를 유지한다.
도 5를 참조하면, 유성 기어 시스템(220)이 각각의 선 기어(sun gear)(165)(또는 175)에 대한 복수의 유성 기어(163, 164)(또는 173, 174)를 포함한다. 선 기어(165, 175)는 서로 크기가 동일하고, 평행한 평면(도 6에서 선 기어(175)는 선 기어(165)의 "뒤에(behind)" 있음)으로 작동한다. 본 실시예에서, 유성 기어(163, 164)는 선 기어(165)와 상호작용한다. 유성 기어(163)는 타인-홀더 축(132)과 축 방향으로 정렬되어 타인-홀더 축(132)에 고정 장착된다. 유사하게, 유성 기어(164)는 타인-홀더 축(140)과 축 방향으로 정렬되어 타인-홀더 축(140)에 고정 장착된다. 캐리어(210, 211)가 중심 축(205)을 중심으로 회전할 때, 선 기어(165)는 중심 축(205)과 축 방향으로 정렬되지만, 중심 축(205)에 대하여 실질적으로 고정된 채로 유지된다. 유성 기어(163, 164)가 방향(128)으로 선 기어(165)를 중심으로 회전할 때, 구동 체인(166)이 선 기어(165)와 대응하는 유성 기어(163, 164)와 결합되어, 방향(168)으로 유성 기어(163, 164)의 회전을 야기한다. 유성 기어(163, 164)의 이러한 회전(168) 및 회전(128) 운동은 타인-홀더 축(132, 140)이 지표면으로부터 토양부를 침투하여 제거하기 위한 바람직한 경로로 이동하도록 한다.
동시에, 유성 기어(173, 174)는, 구동 체인(176)에 의해 선 기어(165)와 유성 기어(163, 164)와 유사한 방식으로 선 기어(175)와 상호작용한다. 유성 기어(173, 174)와 선 기어(175)의 상호작용은 타인-홀더 축(134, 145)이 타이-홀더 축(132, 140)의 회전과 유사하게 회전(168) 및 회전(128) 이동을 가지도록 한다. 유성 기어 시스템(220)은 각각의 타인-홀더 축에 대한 개별 선 기어 및 유성 기어를 사용하는 것 없이(예를 들면, 4개의 타인-홀더 축, 4개의 선 기어, 및 4개의 유성 기어) 타인-홀더 축(132, 134, 140, 145)의 바람직한 이동을 제공한다. 대신에, 유성 기어 시스템(220)은 각각의 선 기어로부터 복수의 유성 기어를 작동시켜, 유리하게는, 에어레이션 장치(120)의 기어 시스템의 작동 어려움을 감소시킨다.
간략하게 도 5를 참조하면, 에어레이션 장치(120)는 중심 축(205)을 따르는 지지 축(124)을 포함할 수 있다. 이 지지 축(124)은 작동시, 에어레이션 장치(120)에 대한 기계적 안전성을 제공한다. 선택적으로 에어레이션 장치(120)는 중심에 위치되는 지지 축(124) 없이 작동될 수 있다. 예를 들면, 지지 축(124) 없이 에어레이션 장치(120)에 대한 충분한 기계적 안전성을 제공하기 위하여, 타인-홀더 축(132, 134, 140, 145)은 캐리어(210, 211)에 회전가능하게 장착될 수 있다. 이러한 경우에, 타인-홀더 축(132, 134, 140, 145)은 또한 비-중심으로 위치되는 지지 축으로 작용할 것이다.
도 6을 참조하면, 에어레이션 장치(120)의 일 실시예는 각각의 타인-홀더 축(132, 134, 140, 145)이 자신의 중심 축을 중심으로 시계 방향(168)으로 회전하도록 하면서, 모든 타인-홀더 축(132, 134, 140, 145)은 반시계 방향(128)으로 중심 축(205)을 중심으로 회전한다. 또한, 전체 에어레이션 장치(120)는, 견인력(159)이 프레임(110)에 작용할 때, 지표면(20) 위로 이송된다. 예시적 지표면(20)은 공원의 잔디 또는 다른 영역, 골프 코스(페어웨이 및 퍼팅 그린을 포함하는), 거주 지역 등을 포함한다. 타인-홀더 축(132, 134, 140, 145)의 복합 이동(중심 축(205)을 중심으로 회전 이동과 결합되는 시계방향 회전)은 에어레이션 타인(130)이 지표면(20)을 침투하여 이후 토양에 에어레이션 포켓을 형성하도록 한다.
도 7a-7b는 지표면(20)을 침투하여 에어레이션 포켓(22)을 형성하는 에어레이션 타인(130)의 일 예를 도시한다. 도 7a를 참조하면, 타인-홀더 축(132, 134, 140, 145)의 회전 이동(예를 들면, 중심 축(205)을 중심으로 회전)은 에어레이션 타인(130)을 지표면(20)으로 퍼올리고, 타인-홀더 축의 회전 이동(228)(예를 들면, 각각의 축(132, 134, 140, 145)의 개별 축을 중심으로 회전)은, 타인(130)이 지표면(20)을 침투할 때, 에어레이션 타인(130)이 지표면(20)에 대하여 예각으로 위치되도록 한다. 본 실시예에서, 에어레이션 타인(130)은 최초에 토양을 침투할 때 쟁기 효과(plowshare effect)를 제공할 수 있는 커브형 블레이드부(153)를 가진다. 에어레이션 타인(130)이 지표면(20)을 침투할 때, 타인이 상부 토양을 따라 강요될 때, 입력각 및 커브형 블레이드부(153)의 형상을 따라 타인(130)에 인가되는 힘(예를 들면, 견인력(159) 및 타인-홀드 축(132, 134, 140, 145)으로부터 전달되는 다른 힘)은 통상적인 쟁기에 의해 관찰되는 것과 유사한, 타인(130) 상의 아래 방향 힘을 생성시킬 수 있다. 에어레이션 타인(130)에 의해 야기되는 이러한 쟁기 효과는, 일반적인 에어레이터에서 흔히 관련되는 에어레이션 장치(120)의 바람직하지 않은 리프팅을 방지하거나 또는 감소시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 기어 시스템(220)의 타이밍은, 커브형 블레이드부가 지표면에 실질적으로 수직으로(도 7a에 도시된 예각보다는) 배향되면서 에어레이션 타인(130)이 지표면(20)을 침투하도록, 조절될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 타인-홀더 축(132, 134, 140, 145) 중 하나가 시계반대방향으로 회전 이동(226) 및 시계방향 회전 이동(228)을 지속하여, 에어레이션 타인(130)은 에어레이션 포켓(22)의 형성을 완성한다. 본 실시예에서, 에어레이션 포켓이 형성될 때, 커브형 블레이드부(153)의 볼록 절삭 에지가 토양을 관통하여 절삭할 수 있고, 타인은 지표면(20)으로부터 빠져나간다. 이 실시예에서, 에어레이션 타인(130)은 에어레이션 튜브(통상적인 에어레이션 시스템에서 일반적인)를 포함하지 않고, 따라서 어떠한 플러그도 토양으로부터 제거되지 않고, 지표면(20) 상에 퇴적되지 않는다. 대신에, 에어레이션 타인(130)의 커브형 블레이드부(153)는 절삭 방향으로 더 긴 직경을 가지는 에어레이션 그루브를 절삭하고, 이 에어레이션 그루브는 통상적인 단부-코어링 튜브에 의해 제공되는 것과 비교하여 일정 정도의 에어레이션을 제공한다. 또한, 에어레이션 포켓(22)을 제공하는데 있어 에어레이션 타인(130)의 이동은, 균열 라인(29)으로 도시된 바와 같이, 토양을 균열시키기 위한 역할도 한다. 최종 에어레이션 포켓(22)이 가시화될 수 있지만, 어떠한 상당한 양의 토양(예를 들면, 토양 플러그)도 지표면(20) 상에 퇴적되지 않는다. 따라서 지표면(20)은, 예를 들면, 골프 코트 페어웨이 또는 퍼팅 라인과 같은 사용을 위해 추가 갈퀴질(raking) 또는 예초(mowing) 필요 없이 더 신속하게 준비될 수 있다.
이제, 도 8 내지 11을 참조하면, 에어레이션 타인(130)의 일부 실시예는 볼록 절삭 에지(155) 및 대응하는 오목 절삭 에지(156)를 가지는 커브형 블레이드부(153)를 포함한다. 이전에 기술된 바와 같이, 에어레이션 타인(130)은 토양 플러그를 제거하지 않고 에어레이션 포켓(22)을 형성할 수 있다. 이와 같이, 에어레이션 타인(130)은 따라서 유리하게는 유지 비용을 상당히 감소시켜, 예를 들면, 에어레이션 과정에 의해 야기되는 골프 코스의 비가동 시간을 실질적으로 감소시키도록 사용될 수 있다.
본 실시예에서, 에어레이션 타인(130)은 장착부(131) 및 커브형 블레이드부(153)를 포함한다. 장착부(131)는 길이방향 축을 따라 실질적으로 직선으로 연장되는 장착 캐비티(137)를 포함할 수 있다. 장착부(131)에서의 캐비티(137)는 타인-홀더 축(132, 134, 140, 145)으로부터 돌출하는 장착 요소(도시되지 않음) 상에 수용되도록 채택된다. 예를 들면, 캐비티(137)는 타인-홀더 축(132, 134, 140, 145)으로부터 돌출하는 장착 요소와 협력하는 나사, 키, 디텐트, 세트 나사용 크로스-드릴형 탭 구멍, 또는 다른 적합한 구조로 구비될 수 있다. 이런 식으로, 타인(130)은 타인-홀더 축(132, 134, 140, 145)에 견고히 그리고 해제가능하게 장착될 수 있다. 유리하게도, 해제가능한 장착 구성은 날 갈기 또는 교체를 위해 타인(80)을 제거하는 것을 용이하게 한다. 또한, 장착부(131)는 장착 캐비티(137)의 길이방향 축과 동축으로 연장되는 원통형 외부면에 형성되는 하나 이상의 키 면(139)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 키 면(139)은 설치 또는 제거시 렌치 또는 다른 공구와 짝을 이루기 위하여 실질적으로 편평하게 될 수 있다. 도 9 내지 10에 도시된 바와 같이, 장착부(131)는 커브형 블레이드부(153)의 너비보다 실질적으로 더 큰 너비(예를 들면, 원통형 외부면의 직경)를 가진다.
여전히 도 8 내지 11을 참조하면, 타인(130)의 커브형 블레이드부(153)는, 커브형 블레이드부(153)가 장착 캐비티(136)의 원위측에 위치되도록 장착부(131)로부터 길이방향으로 연장될 수 있다. 커브형 블레이드부(153)는 대향하는 평행한 측면(157)을 포함할 수 있고, 측면(157)은 커브형 블레이드부(153)의 길이방향 길이의 대부분을 따라 커브형 블레이드부(153)의 일반적으로 일정한 너비(162)를 형성한다. 또한, 커브형 블레이드부(153)는, 대향하는 평행한 측면(157)으로부터 측 방향으로 이격되어 마주하는 오목 블레이드 에지(156), 및 오목 블레이드 에지(156)와 일반적으로 마주하는 방향으로, 대향하는 평행한 측면(157)으로부터 측 방향으로 이격되어 마주하는 볼록 블레이드 에지(155)를 포함할 수 있다. 볼록 블레이드 에지(155) 및 오목 블레이드 에지(156)는 원위측 팁부(154) 방향으로 수렴될 수 있고, 따라서, 커브형 블레이드 부재가 지표면을 관통하여 복합 이동으로 작용될 때, 적어도 하나의 볼록 블레이드 에지(155) 및 오목 블레이드 에지(156)는 에어레이션 포켓(22)(도 7a 및 7b 참조)을 형성하기 위하여 토양을 균열시킨다.
본 실시예에서, 볼록 블레이드 에지(155) 및 오목 블레이드 에지(156)는 각각 대향하는 횡방향면(158a-b)에 의해 적어도 부분적으로 형성된다. 예를 들면, 오목 에지(156)는 일반적으로 서로 향하여 연장되는 횡방향 에지(89a, 89b) 사이에 형성된다. 유사하게, 볼록 에지(155)는 일반적으로 서로 향하여 연장되는, 대향하는 횡방향 에지 사이에 형성된다. 특정 실시예에서, 에어레이션 타인(130)은 고강도 강, 금속 합금, 복합체, 단단한 중합체 물질, 또는 다른 적합한 물질로 제조될 수 있다.
커브형 블레이드부(153)의 너비(162)는 일정 영역(예를 들면, 전체 골프 코스, 또는 골프 코스의 특정 홀 또는 영역)의 토양 조건에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들면, 너비(162)는 1/2" 미만, 약 7/16" 이하, 약 5/16" 이하, 및 특정 실시예에서, 약 1/8"가 될 수 있다. 도 8 내지 11에 도시된 에어레이션 타인(130)은 약 1/8"의 너비(162)를 가진다. 게다가, 예를 들면, 골프 코스는 지면 처리 시스템(100)의 작은 차량군(예를 들면 2-5)을 소유하여 작동할 수 있고, 각각은, 골프 코스의 다른 영역에 사용하기 위하여, 다양한 크기의 에어레이션 타인(80)(또는 130)을 구비하여 설비되는 에어레이션 장치(120)를 가진다.
유리하게는, 여기서 기술되는 교시에 따라 앞서 기술된 장치에 다양한 추가 변형이 있을 수 있다. 예를 들면, 커브형 블레이드부(153)의 오목 절삭 에지(156)는 뭉툭한 면(blunt surface)으로 교체될 수 있다. 또한, 대체적인 실시예에서, 에어레이션 타인(130)은 에어레이션 포켓 형성시 도 7a 및 7b에 도시된 바와 같이 배향될 수 있고, 또는 타인의 장축을 중심으로 180도 회전될 수 있다. 유성 기어 시스템(220)은 유성 및 선 기어의 시계방향 및 반시계방향 이동의 어떤 바람직한 조합을 가지도록 변형될 수 있고, 따라서 예를 들면, 블레이드의 병진 및 회전 모두 시계방향으로 될 수 있다. 기어 비 및 크기는 다양한 프로파일 및 균열을 가지는 에어레이션 포켓을 형성하도록 변형될 수 있다. 타인은 어떠한 원하는 방식으로도 타인 홀더 상에 그룹화되거나 또는 지그재그(staggered)될 수 있다. 예를 들면, 에어레이션 타인(80)은 타인 홀더를 따라 부분적으로 그룹화될 수 있거나 또는 트리플렛(triplet)될 수 있다. 또한, 에어레이션 타인(80)은, 다른 형태의 토양 균열을 완수하기 위하여, 도 7a 및 7b에 도시된 에어레이션 포켓(22)에 의해 형성되는 수직 평면에 대하여 어떠한 각도로도 배치될 수 있다.
이제, 도 12 및 13을 참조하면, 지표면 처리 시스템(100)의 플렉시블 롤러 시스템(200)은 기복있는 지표면 패턴에 자동으로 일치하도록 형성될 수 있고, 따라서 단일-롤러 장치는 다르게 실패할 수 있을 조건에서 평탄화 작용을 제공한다. 이하 더욱 상세하게 기술되는 바와 같이, 플렉시블 롤러 시스템(200)은 하나 이상의 열의 일반적으로 강성 외부 원통형 면을 가지는 롤러(135)를 포함할 수 있고, 각각의 롤러(135)의 열은 기복있는 지표면(예를 들면, 기복있는 면을 가지는 퍼팅 그린)과 대면하는 하나 이상의 롤러(135)에 반응하여 길이를 따라 휘어지는 플렉시블 축 부재(136) 상에 장착된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 롤러(135)는 에어레이션 장치(120)의 후방에 위치될 수 있고, 따라서 롤러(135)는 방금 처리된 면을 통과하여 거기에 평탄화 작용을 제공할 수 있다. (플렉시블 롤러 시스템(200)을 도시하기 위하여 도 12의 도면에서 휠(115)이 제거된 것으로 이해되어야 한다.) 플렉시블 롤러 시스템(200)(도면에서 제거된 지면 처리 시스템(100)을 구비하는)을 도시하는 도 13에서 도시된 바와 같이, 플렉시블 롤러 시스템(200)의 도시된 실시예는 전방 열의 롤러(135a-c) 및 후방 열의 롤러(135d-e)를 구비한 2개 열의 롤러(135)를 포함할 수 있다.
롤러(135a-c)는, 자유 양단부에서 프레임(110)에 연결되고, 중간 연결 지점을 따라 위치되는 정하중 스프링(160)을 사용하여 프레임(110)에 또한 연결되는 플렉시블 축 부재(136) 상에 회전가능하게 장착됨으로써 프레임(110)에 부착된다. 유리하게는, 정하중 스프링(160)은 플렉시블 축 부재(136) 상에 장착된 롤러(135a-c)를 지표면(20) 방향으로 가압할 수 있고, 따라서 롤러(135a-c)는, 기복있는 지표면 위로 롤링하는 것에 대응하여 롤러의 상대적 배향을 플렉시블하게 조절하면서, 시스템(100) 하중의 적어도 일부를 지지할 수 있다. 롤러(135d-e)는 자유 양단부 및 중간 연결 지점에 위치되는 정하중 스프링(160)을 사용하여 프레임(110)에 연결되는 제2(후방) 플렉시블 축 부재(136) 상에 회전가능하게 장착됨으로써 프레임(110)에 부착된다. 또한, 제2 플렉시블 축 부재(136)는 이하 상세하게 기술되는 바와 같은, 플렉시블 연결 빔을 통하여 제1 플렉시블 축 부재(136)에 연결된다. 여기서, 또한, 유리하게는, 제2 플렉시블 축 부재(136)에 연결되는 정하중 스프링(160)은 롤러(135d-e)를 지표면(20) 방향으로 가압할 수 있고, 따라서 롤러(135d-e)는, 기복있는 지표면 위로 롤링하는 것에 대응하여 롤러의 상대적 배향을 플렉시블하게 조절하면서, 시스템(100) 하중의 적어도 일부를 지지할 수 있다.
도 12 및 13을 여전히 참조하면, 각각의 플렉시블 축 부재(136)는 스프링 강 재료를 포함할 수 있고, 롤러(135)가 플렉시블 축 부재(136)에 회전가능하게 장착될 때, 플렉시블 축 부재(136)가 리프 스프링(leaf spring)과 같이 작동하도록 하는 직사각형 빔의 형태로 형성될 수 있다. 각각의 롤러(135)는 일반적으로 강성의 원통형 롤러 면, 및 작동시 플렉시블 축 부재(136)가 자유롭게 구부러지도록 하는, 각각의 롤러 내측의 내부 중공 캐비티를 포함한다. 따라서, 도 14 및 15와 관련하여 이하 기술되는 바와 같이, 플렉시블 축 부재(136)는 롤러(135) 내측 영역에서 커브형 형상으로 휘어질 수 있다(인접한 롤러 사이의 외부 영역에서 구부러지는 것으로 반드시 한정되는 것은 아니다).
도 13에 도시된 바와 같이, 정하중 스프링(160) 각각은 프레임(110)과 그의 각각의 플렉시블 축 부재(136) 사이에서 연장되어 플렉시블 축 부재(136)를 지표면(20) 방향으로 가압하는 아래 방향 힘을 제공하도록 한다. 도 17과 관련하여 이하 기술되는 바와 같이, 각각의 정하중 스프링(160)은, 일 단부(164)에서 플렉시블 축 부재(136)(또는 베어링(138))에 연결되고, 대향하는 단부(162)에서 프레임(110)의 후방 측에 연결된다. 정하중 스프링(160)은 프레임(110)과 플렉시블 축 부재(136) 사이의 아래 방향 힘을 제공할 수 있다. 따라서, 플렉시블 롤러 시스템이 기복있는 지표면과 대면할 때, 하나 이상의 정하중 스프링(160)은 관련된 플렉시블 축 부재(136) 상에 굽힘 모멘트를 생성할 수 있고, 따라서 플렉시블 축 부재를 구부려, 기복있는 지표면(20)에 일치하기 위하여 롤러(135)의 상대적 배향을 일시적으로 변경시킨다. 예를 들면, 각각의 정하중 스프링(160)은 프레임의 상부에 핀 고정되는 실린더 헤드(165) 및 단부(164)에서 플렉시블 축 부재(136)(또는 베어링(138))에 핀 고정되는 구동 암(163)을 가지는 가스 스프링 장치가 될 수 있다. 정하중 스프링(160)의 압축시, 구동 암(163)은 실린더 헤드(165) 안팎으로 슬라이드 할 수 있다.
일 예에서, 정하중 스프링(160)은 도 1에 도시된 위치에서 일반적인 중간 압축하에 있도록 구성될 수 있고, 따라서 롤러(135)가 에어레이션 시스템 하중의 적어도 일부를 지지하여 지면 처리 시스템(100)이 위치하는 편평한 면에 대응하는 직선 위치를 달성하도록 하는 힘을 인가한다. 게다가, 정하중 스프링은, 시스템이 지표면 위로 이동될 때, 롤러(135)에 의해 지지되는 시스템(100)의 공유 하중이 각각의 롤러(135)에 걸쳐 실질적으로 균등하게 분배되도록 구성될 수 있다. 도 14 및 15와 관련하여 이하 기술되는 바와 같이, 하나 이상의 롤러(135)가 플렉시블 롤러 시스템(200)이 기복있는 지표면의 계곡부에서 평탄화 작용을 제공하도록 하는 배향을 달성하도록, 정하중 스프링(160)의 일부는 프레임(110)으로부터 이격되게 조정될 수 있다. 따라서, 롤러(135)가 기복있는 지표면을 지나는 일부 상황에서, 정하중 스프링은 롤러가 지표면에 일치하도록 하고, 열의 각각의 롤러(135)에 걸쳐 시스템(100) 하중을 실질적으로 균등하게 지지하도록 할 수 있다. 여기서 기술된 플렉시블 롤러 시스템(200)의 실시예에서, 정하중 스프링(160)은 롤러(135)를 봉우리와 계곡의 조합을 가지는 어떠한 기복있는 면 영역(20)으로도 가압할 수 있다.
도 13을 다시 참조하면, 일부 실시예에서, 제1 플렉시블 축 부재(136)의 외측 방향 단부(전방 열의 롤러(135a-c)를 지지하는)는 정하중 스프링(160)의 사용을 생략할 수 있다. 이 경우에, 플렉시블 축 부재(136)는 프레임(110) 또는 프레임(110)으로부터 연장되는 어떠한 연장 바 또는 지지부에 직접 연결될 수 있다. 예를 들면, 플렉시블 축 부재(136)의 양단부에서 두 개의 구멍(193)(도 19) 각각을 사용하는 잠금 너트 및 볼트 결합을 사용하여 이 결합이 달성될 수 있다. 이러한 결합은 프레임(11) 상의 결합 지점(195)(도 12)에서 달성될 수 있고, 따라서, 롤러가 에어레이션 장치(120)의 외부 양단부와 일반적으로 동일한 지표면 위의 높이에서 지표면(20)과 접촉하도록 롤러(135a, 135c)의 외부 단부를 상승하여 위치시킬 수 있다.
이제 도 14 및 15를 참조하면, 플렉시블 롤러 시스템(200)의 각각의 플렉시블 축 부재(136)는, 롤러(135)가 기복있는 지표면(예를 들면, 기복부를 가지는 퍼팅 그린) 위를 지나갈 때, 롤러(135)의 내측 영역에서 커브 형상으로 휘어질 수 있다. 이 특정한 예에서, 플렉시블 롤러 시스템(200)은 골드 코스 퍼팅 그린에서 흔히 볼 수 있는 계곡 형상 슬로프를 가지는 기복있는 지표면 위로 지나가는 것으로 도시된다. (정하중 스프링(160)과 플렉시블 축 부재(136)의 작동을 더 잘 도시하기 위하여, 도 14는 단지 하나 열의 롤러(135)만 도시한 것으로 이해되어야 한다.)
도 14에 도시된 바와 같이, 플렉시블 롤러 시스템(200)이 기복있는 지표면 위로 지나갈 때, 정하중 스프링(160a-b)은 굽힘 모멘트를 플렉시블 축 부재(136)에 인가하여, 플렉시블 축 부재(136)가 길이의 적어도 일부를 따라 플렉시블하게 구부러지도록 한다. 따라서, 플렉시블 축 부재(136) 상에 회전가능하게 장착된 롤러(135a-c)는 기복있는 지표면(20)과 일치하도록 배향이 조정될 수 있고, 따라서 지표면(20)과 접촉을 유지한다. 특히, 롤러(135a-c)는 플렉시블 롤러 시스템(200)의 플렉시블한 특성 때문에 계곡 형상의 슬로프에서도 지표면(20)과의 접촉을 유지할 수 있다.
도 14의 플렉시블 축 부재에 인가되는 굽힘 모멘트의 기계적 다이어그램을 도시하는 도 15에 도시된 바와 같이, 정하중 스프링(160a-b)은, 직선 강성 축(182)(점선으로 도시된)과 비교하여 지표면(20)의 기복과 더욱 근접하게 일치하는 상태로 플렉시블 축 부재를 굽어지도록 할 수 있다. 플렉시블 축 부재(136)가 일반적으로 커브 형상으로 휘어질 때, 거기에 회전가능하게 장착된 롤러(135a-c)는 지표면(20)의 기복에 더욱 근접하게 일치하도록 유사하게 배향이 조정된다. 게다가, 정하중 스프링(160a-b)은 시스템(100)의 하중을 플렉시블 축 부재(136)에 걸쳐 더욱 균일하게 분배되도록 할 수 있기 때문에, 롤러(135a-c)에 의해 생성되는 시스템(100)의 하중도 또한, 롤러 시스템(200)이 기복있는 지표면(20) 위로 지날 때도 실질적으로 균등하게 분배될 수 있다.
도 14 및 15를 참조하면, 플렉시블 축 부재(136)는 각각의 롤러(135)의 중공 캐비티 내측에서 축(135) 부분을 따라 플렉시블하게 구부러지도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 14에 도시된 바와 같이, 플렉시블 축 부재(136)는 플렉시블 축 부재(136)의 길이를 따라 대략 중간(중간 롤러(135b)의 중앙 내측)에 위치하는 지점(141a)에서 대략 중심에 있는 굽힘(휘어짐에 의해 야기되는)을 가지는 것으로 도시된다. 휘어짐은, 정하중 스프링(160a, 160b)이 지점(141b, 141c)에서 각각 플렉시블 축 부재(136) 상에 아래 방향으로 가압하기 때문에 발생한다. 정하중 스프링(160b)은 베어링(138c, 138d) 사이에 있는 지점(141c)에서 플렉시블 축 부재(136)에 부착된다. 이 경우에, 베어링(138c)은 롤러(135b)의 우측을 지지하는 반면에, 베어링(138d)은 롤러(135c)의 좌측을 지지한다. 정하중 스프링(160a-b)의 상부(162)는 고정된 결합부 또는 힌지 결합 종류에 의해 프레임(110)에 부착된다. 도 18 및 19와 관련하여 이하 더욱 상세하게 기술되는 바와 같이, 플렉시블 축 부재(136)는 플렉시블 축 부재(136)의 직사각형 빔 위로 슬라이딩 가능하게 위치되는 한 세트의 디스크(199)(도 19)를 사용하여 베어링(138)과 연결될 수 있고, 따라서 플렉시블 축 부재(136)의 휘어짐 동안에 일정한 이동을 제공한다. 따라서 플렉시블 롤러 시스템(200)의 작동시, 플렉시블 축 부재가 하나 이상의 롤러(135)의 중공 캐비티 내측으로 휘어지도록 하는 동안에도, 베어링(138)은 플렉시블 축 부재(136)와 관련하여 베어링의 각각의 롤러(135)를 지지할 수 있다.
도 16a 및 16b를 참조하면, 플렉시블 롤러 시스템(200)은 에어레이션 포켓(22)의 형성으로 처리되었던 지표면(20)을 평탄화하는 동작으로 도시된다. 도 16a에서, 플렉시블 롤러 시스템(200)의 하나의 롤러(135)는, 화살표(96) 이동 방향으로 도시된 바와 같이, 에어레이션 포켓(22) 방향으로 지표면(20)을 가로질러 롤링하는 것으로 도시된다. 도 16b에 도시된 바와 같이, 롤러(135)는 에어레이션 포켓(20)의 상부에 평탄화 작용을 제공할 수 있다. 예를 들면, 에어레이션 포켓(22)(도 7a 및 7b)의 형성 시, 지표면을 침투하여 빠져나오는 에어레이션 타인(130)의 결과로써, 살짝 융기된 리지(97a, 97b)가 에어레이션 포켓(22)의 상부 개부부에 형성될 수 있다. 이러한 리지(97a, 97b)는, 예를 들면, 상당히 편평한 지표면이 요구되는 퍼팅 그린 면을 제외하고는 즉시 눈에 띄지 않을 수 있다.
도 16b를 참조하면, 플렉시블 롤러 시스템(200)은 지표면(20) 위로 지나가면서 롤러(135)가 리지(97a-b)와 맞물릴 때, 롤러(135)는 에어레이션 포켓(22)의 상부 개구부에 평탄화 작용을 제공할 수 있다. 결과적으로, 리지(97a, 97b)는 지면 처리 시스템(100)의 단일 통과 후 퍼팅 그림 또는 다른 지표면(20)이 즉시 사용 준비되도록 하는, 평탄화된 평탄화 상태로 도시된다. 따라서 플렉시블 롤러 시스템(200)의 플렉시블 특성은, 롤러 시스템(200)이 기복있는 영역 위로 이동할 때에도 롤러(135)가 지표면에 평탄화 작용을 제공하는 것을 가능하게 한다.
도 17 내지 19를 참조하면, 플렉시블 롤러 시스템(200)은 롤러(135)를 플렉시블 축 부재(136)에 플렉시블 축 부재(136)의 실질적으로 전제 길일을 따라 일시적인 굽힘을 가능하게 하는 방식으로 회전가능하게 장착시키는 장치를 포함한다. 예를 들면, 각각의 롤러(135)의 대향하는 양단부에 배치되는 베어링(138)은 플렉시블 축(136)에 대하여 회전하기 위하여 각각의 롤러(135)에 대한 지지를 제공할 수 있다. 도 17의 분해도로 도시된 플렉시블 롤러 시스템(200)의 실시예에서, 한 열의 롤러(135)는 플렉시블 축 부재(136) 상에 나란한 배치로 조립된다. 도 18은 단부 베어링(138b)이 부착된 상태로 플렉시블 축 부재(136)의 단부를 도시한다. 도 19는 단부 베어링(138b)이 부착되지 않은 상태로 플렉시블 축 부재(136)의 단부를 도시한다. 플렉시블 축 부재(136)의 치수는, 롤러가 시스템(100)의 하중을 지지하도록 하면서도 원하는 가요성을 제공하도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 도 19에 도시된 바와 같이, 플렉시블 축 부재(136)는 약 1.0인치 이상(본 실시예에서는 약 1.25인치)의 축 너비(191) 및 약 0.25인치 이하(바람직하게는 본 실시예에서는 약 0.135인치)의 축 두께(192)를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 상당한 수의 롤러(135)(예를 들면 세 개의 롤러(135a-c))를 수용하는 플렉시블 롤러 축(136)에 상당한 가요성을 달성하기 위하여, 짧은 플렉시블 축 부재(136)(예를 들면, 단지 두 개의 롤러(135d-e)를 유지하는)에 대하여 얇은 축 두께(192)가 사용될 수 있다. 플렉시블 축 부재(136)의 일부 실시예는, 향상된 휘어짐을 달성하기 위하여 플렉시블 축 부재(136)의 길이를 따라 다양한 두께(192)를 가질 수 있고, 이는, 지표면(20)의 기복있는 부분의 가변하는 슬로프에 일치하기 위하여 한 세트의 롤러(135)의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 17을 참조하면, 플렉시블 롤러 시스템(200)의 일부 실시예는 제1 플렉시블 축 부재(136)를 제2(후방) 플렉시블 축 부재(136)와 결합시키는 플렉시블 연결 부재(236)를 포함한다. 또한, 플렉시블 연결 부재(236)는 스프링 강 재료를 포함할 수 있고, 플렉시블 축 부재(136)와 유사한 치수(예를 들면, 두께 및 너비) 및 특성을 가질 수 있다. 플렉시블 연결 부재(236)는, 도 17에 도시된 바와 같은, 너트 및 볼트 연결부(133)로 플렉시블 축 부재(136)에 단단히 연결될 수 있다.
도 17 및 19에 도시된 바와 같이, 플렉시블 롤러 시스템(200)은, 롤러(135) 내측 영역을 따라 구부러지기 위한 공차를 가지는 플렉시블 축 부재(136)를 제공하기 위하여, 각각의 롤러(135)와 플렉시블 축 부재(136) 사이의 동적 커넥터(199)를 채택할 수 있다. 동적 커넥터(199)는 플렉시블 축 부재(136)의 일반적인 직사각형 빔과 베어링(138)의 내부 레이스의 일반적인 실린더 형상 사이의 변위를 제공한다. 또한, 동적 커넥터(199)는 플렉시블 축 부재(136)에 베어링(138)의 내부 레이스에 대하여 약간 이동시키는 성능을 제공하도록 구성될 수 있고, 따라서 플렉시블 축 부재(136)는 롤러(135) 내측 영역을 포함하는 길이를 따라 휘어질 수 있다. 그러나 동적 커넥터(199)는 플렉시블 축 부재(136)의 길이를 따라 일반적으로 고정된 길이방향 위치에서 베어링(138)(따라서 롤러(135))을 보유할 수 있다. 본 실시예에서, 동적 커넥터(199)는 적층된 플랫 금속 디스크 그룹을 포함하고, 각각의 플랫 금속 디스크는 플렉시블 축 부재(136)에 슬라이딩 가능하게 끼워 맞춰지는 슬롯을 가진다. 적층된 디스크 그룹은 플렉시블 축 부재 상의 길이방향 위치에 스택의 각 측면 상의 장착 너트에 의해 보유된다. 플렉시블 롤러 시스템(200)의 작동시, 플렉시블 축 부재(136)는 기복있는 지표면(20)과 일치하기 위하여 상하로 휘어지기 때문에, 플렉시블 원통형 부재(100) 내의 플랫 금속 디스크(199)는, 축 방향 위치에서 베어링을 여전히 유지하면서, 플렉시블 축 부재가 베어링(138)의 내부 레이스에 대하여 조금 이동하도록 한다. 디스크(199)는, 일반적인 원통형 형상의 다른 각도를 형성하기 위하여, 플렉시블 축 부재(136)의 휘어짐 상태에 따라 약간 경사질 수 있다. 각각의 베어링(138)의 내부 레이스는 동적 커넥터(199)에 끼워 맞춰져서, 플렉시블 축 부재(136)가 일정한 상황에서 단부에서 단부까지 휘어지도록 한다.
따라서, 본 실시예에서 플렉시블 롤러 시스템(200)은 에어레이션 장치(120)의 후방에 배치되고, 복수의 에어레이션 타인(130)의 의해 처리된 후, 플렉시블 롤러 시스템(200)의 롤러(135)는 지표면과 접촉하여 지표면을 평탄화시키도록 한다. 전체 시스템(100)은, 지표면이 기복부를 포함하는 상황에서조차도, 단일 통과로 에어레이션 및 평탄화를 제공할 수 있고, 따라서 지표면을 더욱 효율적이고 경제적인 방식으로 처리한다.
일부 대안적인 실시예에서, 플렉시블 롤러 시스템(200)은 다른 크기의 롤러의 여러 열을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1(또는 최전방) 세트의 롤러(135)는 대형 크기(예를 들면, 7인치)를 가질 수 있고, 이후 갈수록 더 작은 크기(예를 들면, 5인치, 3인치, 1인치)의 롤러(135) 세트를 가질 수 있다. 이러한 실시예에서, 플렉시블 롤러 시스템은 각각의 롤러(135) 열로 지표면 상의 증가하는 압력 진행을 적용할 수 있다.
지면 처리 시스템(100)의 또 다른 실시예에서, 시스템은 프레임에 결합되는 어떠한 에어레이션 장치도 없이 프레임(110)에 결합되는 플렉시블 롤러 시스템(200)을 포함할 수 있다. 이러한 상황에서, 플렉시블 롤러 시스템(200)은 지표면(20), 예를 들면, 다른 설비에 의해 이전에 처리되었던 지표면에 평탄화 작용을 스스로 제공하기 위하여 차량 뒤에서 견인될 수 있다.
본 발명의 다수의 실시예가 기술되었다. 그러함에도, 본 발명의 의미 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형이 있을 수 있다고 이해될 것이다. 따라서 다른 실시예는 이하의 청구항의 범위 내에 있다.
20 지표면 22 에어레이션 포켓
100 지표면 처리 시스템 110 프레임
120 에어레이션 장치 130 에어레이션 타인
135 롤러 136 플렉시블 축 부재
160 정하중 스프링 200 플렉시블 롤러 시스템

Claims (20)

  1. 지표면 처리 시스템으로서,
    지표면 위로 이송하기 위한 프레임;
    상기 프레임에 결합되는 에어레이션 장치(aeration apparatus)로서, 상기 지표면에 침투하기 위해 구동될 때 상기 지표면에 에어레이션 포켓을 형성시키는 복수의 에어레이션 타인(aeration tine)을 포함하는 에어레이션 장치; 및
    상기 프레임에 결합되는 플렉시블 롤러 시스템(flexible roller system)을 포함하고,
    상기 플렉시블 롤러 시스템은, 각각의 롤러는 상기 지표면에 접촉하기 위하여 일반적으로 강성의 실린더형 면을 가지고, 나란히 축 방향 위치로 배치되는 복수의 롤러, 및 상기 지표면의 기복있는 부분과 접촉하는 상기 복수의 롤러에 대응하여 휘어지도록 상기 복수의 롤러를 관통하여 연장되는 플렉시블 축 부재를 포함하는 지표면 처리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 플렉시블 롤러 시스템은, 상기 프레임과 상기 플렉시블 축 부재 사이로 연장되는 복수의 정하중 스프링(constant force spring)을 더 포함하여, 상기 지표면 방향으로 상기 플렉시블 축 부재를 가압하는 하방향 힘을 제공하도록 하는 지표면 처리 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 플렉시블 축 부재는 그 길이방향 길이를 따라 일반적으로 직사각형의 단면 형상을 가지는 빔을 포함하는 지표면 처리 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    각각의 상기 롤러는 중공 캐비티(hollow cavity)를 포함하고, 각각의 상기 롤러는 동적 연결부로 상기 플렉시블 축 부재에 회전가능하게 장착되고, 상기 동적 연결부는 상기 플렉시블 축 부재가 상기 롤러의 중공 캐비티 내측에서 상기 플렉시블 축 부재의 길이를 따라 커브 형상으로 일시적으로 휘어지도록 하는 지표면 처리 시스템.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 플렉시블 축 부재가 상기 지표면의 기복있는 부분과 접촉하는 상기 복수의 롤러에 대응하여 리프 스프링(leaf spring)으로 작동하도록, 상기 플렉시블 축 부재는 스프링 강 재료를 포함하는 지표면 처리 시스템.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 롤러 각각은, 상기 롤러가 상기 지표면과 접촉할 때, 상기 지표면 처리 시스템의 하중의 일부를 지지하는 지표면 처리 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 지표면의 기복있는 부분과 접촉하는 상기 복수의 롤러에 대응하여, 상기 복수의 롤러의 제1 롤러는, 상기 제1 롤러가 축 방향으로 제2 롤러와 정렬되는 제1 위치로부터 상기 제1 롤러가 축 방향으로 상기 제2 롤러와 미정렬되는 제2 위치로 조정되는 지표면 처리 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 플렉시블 롤러 시스템은 상기 에어레이션 장치의 후방에 배치되는 위치에서 상기 프레임에 결합되는 지표면 처리 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 지표면 위로 상기 프레임을 이송하기 위하여 상기 프레임에 결합되는 한 쌍의 휠을 더 포함하고, 상기 한 쌍의 휠은 상기 플렉시블 롤러 시스템의 상기 복수의 롤러의 후방에 위치되는 지표면 처리 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 프레임에 결합되고, 견인 차량에 연결을 위한 원-포인트 히치 장치(one-point hitch device)를 구비하는 연결 축을 더 포함하는 지표면 처리 시스템.
  11. 지표면 처리 시스템으로서,
    지표면 위로 이송하기 위한 프레임; 및
    상기 프레임에 결합되는 플렉시블 롤러 시스템을 포함하고,
    상기 플렉시블 롤러 시스템은, 각각의 롤러는 상기 지표면에 접촉하기 위하여 일반적으로 강성의 실린더형 면을 가지고, 나란히 축 방향 위치로 배치되는 복수의 롤러, 상기 복수의 롤러를 관통하여 연장하는 축 부재, 및 상기 지표면 방향으로 상기 축 부재를 가압하는 하방향 힘을 제공하도록 상기 프레임과 상기 축 부재 사이로 연장되는 복수의 정하중 스프링을 포함하는 지표면 처리 시스템.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 축 부재는, 상기 지표면의 기복있는 부분과 접촉하는 상기 복수의 롤러에 대응하여 리프 스프링으로 작동하는 플렉시블 축 부재를 포함하는 지표면 처리 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 플렉시블 축 부재는 그 길이방향 길이를 따라 일반적으로 직사각형의 단면 형상을 가지는 빔을 포함하는 지표면 처리 시스템.
  14. 청구항 12에 있어서,
    각각의 상기 롤러는 중공 캐비티를 포함하고, 각각의 상기 롤러는 동적 연결부로 상기 플렉시블 축 부재에 회전가능하게 장착되고, 상기 동적 연결부는 상기 플렉시블 축 부재가 상기 롤러의 중공 캐비티 내측에서 상기 플렉시블 축 부재의 길이를 따라 커브 형상으로 일시적으로 휘어지도록 하는 지표면 처리 시스템.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 지표면의 기복있는 부분과 접촉하는 상기 복수의 롤러에 대응하여, 상기 복수의 롤러의 제1 롤러는, 상기 제1 롤러가 축 방향으로 제2 롤러와 정렬되는 제1 위치로부터 상기 제1 롤러가 축 방향으로 상기 제2 롤러와 미정렬되는 제2 위치로 조정되는 지표면 처리 시스템.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 프레임에 결합되는 에어레이션 장치를 더 포함하고, 상기 에어레이션 장치는 상기 지표면에 침투하기 위해 구동될 때 상기 지표면에 에어레이션 포켓을 형성시키는 복수의 에어레이션 타인을 포함하고, 상기 플렉시블 롤러 시스템은 상기 에어레이션 장치의 후방에 배치되는 위치에서 상기 프레임에 결합되는 지표면 처리 시스템.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 지표면 위로 상기 프레임을 이송하기 위하여 상기 프레임에 결합되는 한 쌍의 휠을 더 포함하고, 상기 한 쌍의 휠은 상기 플렉시블 롤러 시스템의 상기 복수의 롤러의 후방에 위치되는 지표면 처리 시스템.
  18. 지표면 처리 시스템으로서,
    지표면 위로 이송하기 위한 프레임;
    상기 프레임에 결합되어, 상기 프레임이 상기 지표면 위로 이송될 때 상기 지표면을 침투하도록 하는 토양 처리 장치; 및
    상기 토양 처리 장치의 후방 위치에서 상기 프레임에 결합되는 롤러 시스템을 포함하고,
    상기 롤러 시스템은, 각각의 롤러는 상기 지표면에 접촉하기 위하여 일반적으로 강성의 실린더형 면을 가지고, 나란히 축 방향 위치로 배치되는 복수의 롤러, 상기 지표면의 기복있는 부분과 접촉하는 상기 복수의 롤러에 대응하여 휘어지도록 상기 복수의 롤러를 관통하여 연장되는 플렉시블 축 부재, 및 상기 지표면의 기복있는 부분과 접촉하는 상기 복수의 롤러에 대응하여, 상기 롤러 사이의 영역에서, 상기 지표면 방향으로 상기 플렉시블 축 부재를 편향시키는 하방향 힘을 제공하기 위하여 상기 프레임과 상기 플렉시블 축 부재 사이로 연장되는 복수의 정하중 스프링을 더 포함하는 지표면 처리 시스템.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 플렉시블 축 부재는 그 길이방향 길이를 따라 일반적으로 직사각형의 단면 형상을 가지는 빔을 포함하는 지표면 처리 시스템.
  20. 청구항 19에 있어서,
    각각의 상기 롤러는 중공 캐비티를 포함하고, 각각의 상기 롤러는 동적 연결부로 상기 플렉시블 축 부재에 회전가능하게 장착되고, 상기 동적 연결부는 상기 플렉시블 축 부재가 상기 롤러의 중공 캐비티 내측에서 상기 플렉시블 축 부재의 길이를 따라 커브 형상으로 일시적으로 휘어지도록 하는 지표면 처리 시스템.
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