KR20160070412A

KR20160070412A - 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치

Info

Publication number: KR20160070412A
Application number: KR1020140177316A
Authority: KR
Inventors: 오재헌; 백승호; 최윤성
Original assignee: 대한민국(산림청 국립산림과학원장)
Priority date: 2014-12-10
Filing date: 2014-12-10
Publication date: 2016-06-20

Abstract

본 발명은 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치에 관한 것으로서, 트랙터를 기반으로 하여 전자 제어식 유압 기구인 판형 유압 실린더를 적용해 이용해 다판 클러치 동력 전환시키도록 하여 윈치 드럼을 구동 제어할 수 있도록 함으로써 동력 전환 효율을 높이고 마모 손실을 저하시켜 장치의 내구성을 높이며 작업 인원을 줄여 목재 수확의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 다판 클러치를 적용하여 윈치 드럼을 통한 동력 전달 효율을 높여 반송기를 통한 목재 견인력을 높일 수 있도록 함과 아울러 클러치 하우징을 통해 다판 클러치를 이루는 주물 원판들과 클러치 원판들을 종동 스프라켓과 윈치 드럼 사이에 수납된 상태로 고정함으로써 주물 원판들과 클러치 원판들 사이로 유입되는 빗물이나 이물질들의 오염에 의해 마찰력 손실이 발생하는 것을 방지하고, 부식 및 파손을 방지하여 내구성을 높일 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

Description

트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치{DEVICE FOR YARDING LOG BASED ON TRACTOR}

본 발명은 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 트랙터를 기반으로 하여 목재 수확 현장에서의 작업 효율성을 높일 수 있도록 하는 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 최근의 목재수요와 산림바이오매스의 수집 활용이 확대됨에 따라 현장에서의 목재 수확 작업의 효율성 증대와 생산되는 목재 및 산림바이오매스의 가격 경쟁력을 확보하는 것이 요구된다.

산지에서 목재를 견인하여 수확하는 작업은 목재의 이용을 위해 반드시 필요한 작업으로 최근 목재 수확을 위한 대부분의 집재 장비는 트랙터를 기반으로 하는 집재 장치들이 현장에서 주로 사용되어 왔다.

그러나 트랙터를 기반으로 하는 종래 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치는 대부분 기계식 동력전달방식으로 이루어지기 때문에 동력 전달 효율은 높지만, 사용 기간이 길어짐에 따라 기계적 손상 및 외력에 의한 작업자의 안정성에 문제를 일으키고, 목재수확 생산성도 떨어지는 단점을 갖는다.

대한민국 공개특허공보 제2013-0131978호(공개일자 2013년12월04일) 대한민국 공개특허공보 제2013-0005083호(공개일자 2013년01월15일) 대한민국 공개특허공보 제2012-0004065호(공개일자 2012년01월12일) 대한민국 공개특허공보 제2009-0000331호(공개일자 2009년01월07일)

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 트랙터를 기반으로 하여 전자 제어식 유압 기구를 이용해 다판 클러치 동력 전환 방식으로 윈치 드럼을 구동 제어할 수 있도록 구성하여 목재 수확 현장에서 견인력 향상을 통한 작업 효율성을 높일 수 있도록 하는 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치 는, 트랙터에 설치되어 상기 트랙터로부터 전달된 구동력 및 유압력을 이용해 벌목된 목재를 반송기를 통해 집재가 이루어질 수 있게 상기 반송기를 메달아 연결하는 메인 라인과 홀백 라인의 와이어 로프를 감아 당기거나 풀어주도록 하는 집재 윈치를 포함하고, 상기 집재 윈치는 상기 트랙터 일측에 분리 가능하게 고정 설치되는 바디 프레임; 상기 바디 프레임 상에서 상기 메인 라인과 홀백 라인의 와이어 로프를 감거나 풀도록 회전 가능하게 드럼 회전축들 상에 각각 축 고정되어 설치되는 한 쌍의 윈치 드럼; 상기 바디 프레임 상에서 상기 트랙터의 동력 취출부 연결되어 상기 윈치 드럼들을 각각 구동시키도록 동력을 전달하는 동력 전달부; 상기 트랙터의 유압력을 이용하여 상기 동력 전달부를 통해 전달된 구동력을 상기 윈치 드럼들에 각각 인가하거나 및 차단하도록 하는 동력 절환부; 및 상기 윈치 드럼들의 일측 구비되어 상기 트랙터의 유압력을 이용하여 상기 윈치 드럼을 마찰 제동시키는 드럼 제동부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 바디 프레임은 후면 일측에 상기 트랙터에 연결하기 위한 트랙터 연결대가 구비되고 전면 일측에 상기 윈치 드럼을 끼워 회전 가능하게 고정하기 위한 상기 드럼 회전축을 고정하기 위한 축고정대가 구비되는 프레임 몸체부; 상기 프레임 몸체부 상부 중심으로부터 수직 연장 형성되며, 상측 단부에 상기 메인 라인과 홀백 라인의 와이어 로프를 상기 각 윈치 드럼 상에 연결하도록 가이드하기 위한 한 쌍의 가이드 롤러가 구비되는 프레임 타워부; 및 상기 프레임 몸체부 하부에 고정 설치되어 상기 프레임 몸체부를 지면에 받쳐 지지하도록 하는 블래이드;를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 동력 전달부는 상기 프레임 몸체부를 관통하여 상기 트랙터의 동력 취출부 연결되는 구동축 상에 체결 고정되는 구동 스프라켓; 및 상기 윈치 드럼이 끼워져 고정된 상기 각 드럼 회전축들 상에 각각 회전 가능하게 끼워져 고정되며, 상기 구동 스프라켓과 체인을 통해 연동 가능하게 연결되는 종동 스프라켓;을 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 상기 프레임 몸체부는 상기 구동 스프라켓과 상기 종동 스프라켓들을 덮도록 스프라켓 보호 커버가 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 동력 절환부는 상기 드럼 회전축 상에서 상기 종동 스프라켓과 상기 윈치 드럼 사이에 개재되는 다판 클러치; 및 상기 드럼 회전축 상에서 상기 윈치 드럼과 축고정대 사이에 개재되게 고정설치되어, 상기 트랙터의 유압력을 이용해 상기 윈치 드럼을 밀어 상기 다판 클러치를 상기 종동 스프라켓쪽으로 가압하거나 해제하여 상기 다판 클러치를 통해 상기 종동 스프라켓으로 전달된 구동력이 상기 윈치 드럼으로 인가 및 차단되도록 하는 판형 유압 실린더;를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 다판 클러치는 복수의 주물 원판; 상기 주물 원판들 사이 사이에 개재되는 복수의 클러치 원판; 및 상기 종동 스프라켓과 상기 윈치 드럼 사이에 상기 주물 원판들과 상기 클러치 원판들을 수납하도록 하는 클러치 하우징;을 포함하는 구성되며, 상기 클러치 하우징은 상기 드럼 회전축 상에서 상기 종동 스프라켓 일면에 핀 고정되는 제1 클러치 하우징부; 및 상기 드럼 회전축 상에서 상기 윈치 드럼 일측에 핀 고정되며, 제1 상기 클러치 하우징부와 결합하여 상기 주물 원판들과 상기 클러치 원판들을 수납하기 위한 수납 공간을 형성하는 제2 클러치 하우징부;을 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 판형 유압 실린더는 상기 윈치 드럼과 축고정대 사이에 상기 드럼 회전축 상에 끼워져 고정 설치되는 실린더 몸체; 및 상기 실린더 몸체 내부에서 축상기 트랙터의 유압력을 이용해 축 방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 로더;를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 판형 유압 실린더를 상기 트랙터의 유압력을 이용해 가동 제어하기 위한 제1 유압 회로부를 더 포함하고, 상기 제1 유압 회로부는 상기 트랙터의 유압 파워팩으로부터 상기 판형 유압 실린더로 유압력을 공급하도록 연결하는 제1 유압 공급 라인; 상기 제1 유압 공급 라인 상에 설치되어 상기 판형 유압 실린더로 공급되는 유압력의 공급 방향을 전환하는 제1 방향 전환 밸브; 상기 제1 방향 전환 밸브로부터 트랙터의 유압 탱크를 연결하도록 설치되어 상기 판형 유압 실린더로 공급된 유압력을 회수하도록 연결하는 제1 유압 회수 라인; 상기 트랙터의 유압 파워팩과 상기 제1 방향 전환 밸브 사이에서 상기 제1 유압 공급 라인과 상기 제1 유압 회수 라인을 연결하며 설치되어, 상기 판형 유압 실린더로 공급되는 유량 조절을 통해 유압력의 세기를 조절하는 제1 릴리프 밸브; 상기 트랙터의 유압 파워팩과 상기 제1 릴리프 밸브 사이에서 상기 제1 유압 공급 라인과 상기 제1 유압 회수 라인을 연결하며 설치되어, 상기 판형 유압 실린더에 과부하가 걸리는 것을 방지하는 제1 언로딩 밸브; 및 상기 제1 방향 전환 밸브를 연결하며 전지적 신호를 통해 상기 판형 유압 실린더를 가동 제어하는 제1 컨트롤러;를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 드럼 제동부는 상기 윈치 드럼들의 일측에 구비되는 브레이크 드럼의 외주상에 감기도록 설치되어 브레이크 밴드; 및 상기 브레이크 밴드의 일측에 연결되도록 설치되어 상기 트랙터의 유압력을 이용해 상기 브레이크 밴드의 잡아 당겨 상기 윈치 드럼을 마찰 제동시키도록 하는 브레이크 유압 실린더;를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 브레이크 유압 실린더를 상기 트랙터의 유압력을 이용해 가동 제어하기 위한 제2 유압 회로부를 더 포함하고, 상기 제2 회로부는 트랙터의 유압 파워팩으로부터 상기 브레이크 유압 실린더로 유압력을 공급하도록 연결하는 제2 유압 공급 라인; 상기 제2 유압 공급 라인 상에 설치되어 상기 브레이크 유압 실린더로 공급되는 유압력의 공급 방향을 전환하는 제2 방향 전환 밸브; 상기 제2 방향 전환 밸브로부터 트랙터의 유압 탱크를 연결하도록 설치되어 상기 브레이크 유압 실린더로 공급된 유압력을 회수하도록 연결하는 제2 유압 회수 라인; 상기 트랙터의 유압 파워팩과 상기 제2 방향 전환 밸브 사이에서 상기 제2 유압 공급 라인과 상기 제2 유압 회수 라인을 연결하며 설치되어, 상기 브레이크 유압 실린더로 공급되는 유압력을 세기를 조절하는 제2 릴리프 밸브; 상기 트랙터의 유압 파워팩과 상기 제2 릴리프 밸브 사이에서 상기 제2 유압 공급 라인과 상기 제2 유압 회수 라인을 연결하며 설치되어, 상기 브레이크 유압 실린더에 과부하가 걸리는 것을 방지해주는 제2 언로딩 밸브; 및 상기 제2 방향 전환 밸브를 연결하며 전지적 신호를 통해 상기 브레이크 유압 실린더 가동 제어하도록 연결되는 제2 컨트롤러;를 포함하여 구성될 수 있다.

상기한 본 발명의 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치에 따르면, 트랙터를 기반으로 하여 전자 제어식 유압 기구인 판형 유압 실린더를 적용해 이용해 다판 클러치 동력 전환시키도록 하여 윈치 드럼을 구동 제어할 수 있도록 함으로써, 동력 전환 효율을 높이고 마모 손실을 저하시켜 장치의 내구성을 높이며 작업 인원을 줄여 목재 수확의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 다판 클러치를 적용하여 윈치 드럼을 통한 동력 전달 효율을 높여 반송기를 통한 목재 견인력을 높일 수 있도록 함과 아울러 클러치 하우징을 통해 다판 클러치를 이루는 주물 원판들과 클러치 원판들을 종동 스프라켓과 윈치 드럼 사이에 수납된 상태로 고정함으로써, 주물 원판들과 클러치 원판들 사이로 유입되는 빗물이나 이물질들의 오염에 의해 마찰력 손실이 발생하는 것을 방지하고, 부식 및 파손을 방지하여 내구성을 높일 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치를 적용하여 목재를 이송하는 과정을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치를 도시한 측면도이다.
도 3은 도 2의 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치용 집재 윈치를 분리하여 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치용 집재 윈치에 대한 분해 사시도이다.
도 5는 집재 윈치의 동력 전달부의 작동 상태를 도시한 집재 윈치의 부분 정단면도이다.
도 6은 도 3의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 잘라서 본 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치용 집재 윈치의 평단면도이다.
도 7은 도 3의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라 잘라서 본 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치용 집재 윈치의 측단면도이다.
도 8은 본 실시예의 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치용 집재 윈치에 대한 요부 분해 사시도이다.
도 9 및 도 10은 동력 절환부의 판형 유압 실린더에 대한 제1 유압 회로도 및 제1 유압 회로 부품도이다.
도 11은 본 실시예의 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치의 윈치 드럼 구동 제어 과정을 도시한 부분 확대 측단면도이다.
도 12 및 도 13은 드럼 제동부의 브레이크 유압 실린더에 대한 제2 유압 회로도 및 제2 유압 회로 부품도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치를 적용하여 목재를 이송하는 과정을 도시한 개략도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 실시예의 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치(100; 이하, 집재 윈치라 함)는 트랙터(1)에 일체로 설치되어 트랙터(1)로부터 전달된 구동력 및 유압력을 이용해 지주목(50)과의 사이에 반송기(60)를 메달아 연결하는 메인 라인과 홀백 라인의 와이어 로프들(61, 62)을 각각의 윈치 드럼에 감아 당기거나 풀어주며 반송기(60)를 이송시켜 벌목된 목재(70)를 집재시키도록 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치를 도시한 측면도이고, 도 3은 도 2의 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치용 집재 윈치를 분리하여 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3의 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치용 집재 윈치에 대한 분해 사시도이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 집재 윈치(100)는 바디 프레임(110), 한 쌍의 윈치 드럼(120), 동력 전달부(130), 동력 절환부(140) 및 드럼 제동부(160)를 포함하여 구성된다.

바디 프레임(110)은 상기 트랙터 일측에 분리 가능하게 고정 설치되어 상기한 윈치 드럼(120), 동력 전달부(130), 동력 절환부(140) 및 드럼 제동부(160)가 일체로 형성될 수 있는 몸체부를 형성한다.

여기서, 바디 프레임(110)은 프레임 몸체부(111), 프레임 타워부(115) 및 블래이드(119)로 이루어진다.

프레임 몸체부(111)는 후면 일측에 상기 트랙터에 연결하기 위한 트랙터 연결대(111a)가 구비되고, 전면 일측에 윈치 드럼들(120)을 끼워 회전 가능하게 고정하기 위한 드럼 회전축(121)을 고정하기 위한 축고정대(112)가 구비된다.

프레임 타워부(115)는 프레임 몸체부(11) 상측 중심으로부터 기설정된 높이로 수직 연장되게 형성되며, 상측 단부에는 상기한 메인 라인과 홀백 라인의 와이어 로프들(61, 62)를 각각의 윈치 드럼(120) 상에 연결하도록 가이드하기 위한 한 쌍의 가이드 롤러들(116, 117)이 구비되고, 가이드 롤러들(116, 117) 사이에는 집재 윈치(100)를 고정 와이어 로프(65; 도 1 참조)로 잡아 고정하기 위한 지지 롤러(118)가 구비된다.

그리고, 블래이드(119)는 프레임 몸체부(111) 하부에 고정 설치되어, 트랙터를 이용해 집재 윈치(100)가 설치되는 부지의 지면을 평평하게 고르거나, 집재 윈치(100)가 좀더 견고하게 고정될 수 있도록 프레임 몸체부(111)를 지면에 받쳐 지지할 수 있도록 한다.

윈치 드럼들(120)은 프레임 몸체부(111)의 축고정대(112) 사이에 양단부가 고정 설치되는 드럼 회전축들(121) 상에서 회전 가능하게 베어링(122)으로 고정됨과 아울러 드럼 회전축(121)의 축선을 따라 수평 이동 가능하게 끼워져 고정되어, 동력 절환부(140)를 통해 동력 전달부(130)로부터 인가된 트랙터의 구동력을 이용해 가이드 롤러들(116, 117)를 통해 연결되는 메인 라인과 홀백 라인의 와이어 로프들(61, 62)을 감거나 풀어 주도록 한다.

도 5는 집재 윈치의 동력 전달부의 작동 상태를 도시한 집재 윈치의 부분 정단면도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서 동력 전달부(130)는 구동축(131), 구동 스프라켓(132), 한 쌍의 종동 스프라켓(135), 복수의 가이드 스프라켓들(133) 및 체인(134)을 포함하여 구성되는 것을 예시한다.

그러나, 본 발명이 이에 반드시 한정되는 것은 아니며 트랙터(1)의 트랙터 동력 취출부(10: Power Take Off)로부터 전달된 구동력을 이용해 상기한 윈치 드럼들(120)을 구동시킬 수 있게 구동력을 전달할 수 있는 한 서로 치형 결합되는 기어들, 벨트 연결되는 풀리들 및 이들의 조합을 통해 다양하게 변형하여 적용할 수 있음은 당연하다.

여기서, 구동 스프라켓(132)은 상기한 프레임 몸체부(111)를 관통하여 상기 트랙터(1)의 트랙터 동력 취출부(10) 연결되는 구동축(131) 상에 일체로 체결 고정된다.

그리고, 종동 스프라켓들(135)은 윈치 드럼들(120)이 끼워져 고정된 각각의 드럼 회전축들(121) 상에 끼워져 회전 가능하게 베어링(137)으로 고정되며, 구동 스프라켓(132)과 체인(134)을 통해 서로 연동 가능하게 연결된다.

그리고, 가이드 스프라켓들(133)은 각각 구동 스프라켓(132)과 종동 스프라켓들(135) 사이에 각각 설치되어 구동 스프라켓(132)과 종동 스프라켓들(135)에 감기는 체인(134)의 권부각을 키워 이들을 통해 트랙터(1)로부터 공급된 구동력을 원활하게 종동 스프라켓들(135)을 통해 윈치 드럼들(120)로 전달될 수 있게 체인(134)의 이동 방향을 가이드 해주는 역할을 한다.

따라서, 트랙터(1)의 운전 중에는 종동 스프라켓들(135)은 트랙터 동력 취출부(10), 구동축(131), 구동 스프라켓(132) 및 체인(134) 통해 전달된 구동력에 의해 드럼 회전축들(121) 상에서 지속적으로 회전하는 구동 상태를 유지하게 된다.

다시 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 프레임 몸체부(111)에는 상기한 동력 전달부(130)의 구동 스프라켓(132)과 종동 스프라켓들(135)을 덮도록 스프라켓 보호 커버(113)가 씌워져 체결 고정되어, 목재 부산물 등의 이물 끼임에 의한 체인(134)의 탈선이나 스프라켓들(132, 134, 135)의 파손을 방지하고 아울러 작업자의 안전 사고를 미연에 방지할 수 있도록 한다.

도 6은 도 3의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 잘라서 본 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치용 집재 윈치의 평단면도이고, 도 7은 도 3의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라 잘라서 본 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치용 집재 윈치의 측단면도이며, 도 8은 본 실시예의 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치용 집재 윈치에 대한 요부 분해 사시도이다.

도 6 내지 도 8을 참조하여 설명하면, 동력 절환부(140)는 트랙터(1)의 유압력을 이용하여 상기한 동력 전달부(130)를 통해 전달된 구동력을 윈치 드럼들(120)에 각각 인가하거나 및 차단할 수 있도록 다판 클러치(141) 및 판형 유압 실린더(145)를 포함하여 구성된다.

다판 클러치(141)는 드럼 회전축들(121) 상에서 종동 스프라켓(135)과 윈치 드럼(120) 사이에 개재되는 복수의 주물 원판들(142)과, 복수의 주물 원판들(142) 사이 사이에 개재되는 복수의 클리치 원판들(143)로 이루어져, 이들 사이의 간격 조절을 통해 발생하는 마찰력에 의해 구동력을 전달을 전달하여 윈치 드럼(120)을 종동 스프라켓(135)과 연동시키도록 한다.

특히, 본 실시예에서 다판 클러치(141)는 클러치 하우징(144)을 통해 종동 스프라켓(135)과 윈치 드럼(120) 사이에서 주물 원판들(142)과 클러치 원판들(143)을 수납하도록 한다.

상기한 클러치 하우징(144)은 드럼 회전축(121) 상에서 종동 스프라켓(135)의 측면에 원주 방향을 따라 간격을 두고 형성되는 고정 핀들(136)에 끼워져 고정되는 제1 클러치 하우징부(144a)와, 윈치 드럼(120) 측면에서 원주 방향을 따라 간격을 두고 형성되는 고정 핀들(123)에 끼워져 고정되며 제1 상기 클러치 하우징부(144a)와 결합하여 주물 원판들(142)과 클러치 원판들(143)을 수납하기 위한 수납 공간을 형성하는 제2 클러치 하우징부(144b)로 이루어진다.

이처럼, 다판 클러치(141)를 이루는 주물 원판들(142)과 클러치 원판들(143)을 클러치 하우징(144)을 통해 종동 스프라켓(135)과 윈치 드럼(120) 사이에 수납된 상태로 고정함으로써, 주물 원판들(142)과 클러치 원판들(143) 사이로 유입되는 빗물이나 이물질들의 오염에 의해 마찰력 손실이 발생하는 것을 방지하고, 부식 및 파손을 방지하여 내구성을 높일 수 있도록 한다.

그리고, 판형 유압 실린더(145)는 드럼 회전축(121) 상에서 윈치 드럼(120)과 축고정대(112) 사이에 개재되게 고정 설치되어, 트랙터(1)의 유압력을 이용해 윈치 드럼(120)을 밀어 다판 클러치(141)를 종동 스프라켓(135) 쪽으로 가압하거나 가압 해제하여 다판 클러치(141)를 통해 종동 스프라켓(135)으로 전달된 트랙터 구동력을 윈치 드럼(120)으로 인가하거나 차단시킬 수 있도록 한다.

판형 유압 실린더(145)는 윈치 드럼(120)과 축고정대(112) 사이의 드럼 회전축(121) 상에 끼워져 고정 설치되는 실린더 몸체(146)와, 상기 실린더 몸체(146) 내부에서 트랙터(1)의 유압력을 이용해 축 방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 로더(147)을 포함하여 구성된다.

한편, 로더(147)와 윈치 드럼(120)의 베어링(122) 고정부 사이에는 부싱(148)을 끼워 로더(147)의 마모 손실을 방지함과 아울러 윈치 드럼(120)을 밀어 다판 클러치(141)를 종동 스프라켓(135)쪽으로 가압할 수 있는 충분한 스트로크 거리를 확보할 수 있도록 한다.

도 9 및 도 10은 동력 절환부의 판형 유압 실린더에 대한 제1 유압 회로도 및 제1 유압 회로 부품도이다.

도 9 및 도 10을 참조하여 설명하면, 판형 유압 실린더(145)는 전자 제어식 유압 기구로 이루지는 제1 유압 회로부(150)를 통해 가동 제어된다.

제1 유압 회로부(150)는 제1 유압 공급 라인(21), 제1 방향 전환 밸브(151), 제1 유압 회수 라인(31), 제1 릴리프 밸브(152), 제1 언로딩 밸브(153) 및 제1 컨트롤러(155)를 포함하여 구성된다.

여기서, 제1 유압 공급 라인(21)은 트랙터(1)의 유압 파워팩(20)으로부터 판형 유압 실린더(145)로 유압력을 공급하도록 연결한다.

제1 방향 전환 밸브(151)는 제1 유압 공급 라인(21) 상에 설치되어 판형 유압 실린더(145)로 공급되는 유압력의 공급 방향을 전환하도록 한다.

제1 유압 회수 라인(31)은 제1 방향 전환 밸브(151)로부터 트랙터(1)의 유압 탱크를 연결하도록 설치되어 판형 유압 실린더(145)에 공급된 유압력을 회수할 수 있도록 연결한다.

제1 릴리프 밸브(152)는 트랙터(1)의 유압 파워팩(20)과 제1 방향 전환 밸브(151) 사이에서 제1 유압 공급 라인(21)과 제1 유압 회수 라인(31)을 연결하며 설치되어, 유량 조절을 판형 유압 실린더(145)로 공급되는 통해 유압력의 세기를 조절하도록 한다.

제1 언로딩 밸브(153)는 트랙터의 유압 파워팩(20)과 제1 릴리프 밸브(153) 사이에서 제1 유압 공급 라인(21)과 제1 유압 회수 라인(31)을 연결하며 설치되어, 판형 유압 실린더(145)를 가동 제어시 판형 유압 실린더(145)에 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있도록 한다.

그리고, 제1 컨트롤러(155)는 상기 제1 방향 전환 밸브(151)를 연결하며 전지적 신호를 통해 판형 유압 실린더(145)를 가동 제어하도록 한다. 여기서, 제1 컨트롤러(155)는 트랙터(1)의 운전석에 조이스틱 형태로 추가 설치되어 제1 컨트롤러(155)를 통해 트랙터(1) 운전자가 직접 집재기의 메인 라인과 홀백 라인의 와이어 로프들(61, 62)를 연결하는 윈치 드럼들(120)을 구동 제어할 수 있도록 한다.

도 11은 본 실시예의 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치의 윈치 드럼 구동 제어 과정을 도시한 부분 확대 측단면도이다.

도 11의 (a)에 도시한 바와 같이, 윈치 드럼(120)을 구동시키지 않을 경우, 판형 유압 실린더(145)의 로더(147)를 당겨 윈치 드럼(120)과 종동 스프라켓(135) 사이에 위치하는 다판 클러치(141)의 주물 원판들(142)과 클러치 원판들(143)이 서로 이격된 상태를 유지하도록 한다.

그리고, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 윈치 드럼을 구동시키고자 하는 경우, 판형 유압 실린더(145)의 로더(147)로 윈치 드럼(120)을 밀어 다판 클러치(14)를 종동 스프라켓(135)에 압착시켜주게 되면, 다판 클러치(141)의 주물 원판들(142)과 클러치 원판들(143)의 사이의 간격이 좁혀지며 이들이 서로 마찰 접촉하면서 종동 스프라켓(135)으로부터 윈치 드럼(120)으로 구동력이 전달되어 윈치 드럼을 통해 연결된 메인 라인 또는 홀백 라인의 와이어 로프(61, 62)을 감아 당기거나 풀어주도록 한다.

이처럼, 전자 제어식 유압 기구를 이루는 제1 유압 회로부(150)를 통해 판형 유압 실린더(145)를 가동 제어하여 트랙터(1)의 유압력을 이용해 트랙터(1)로부터 전달되는 구동력을 동력 절환시켜 윈치 드럼들(120)을 가동 제어하도록 함으로써, 종래 기계식 동력 절환 방식을 사용하는 경우 초기 동력 전환 효율을 높지만 시간이 지남에 따라 마모 손실이 발생하고, 수동으로 외력을 인가함에 따른 인력 손실 및 작업 안정성이 저하되며, 낮은 견인력으로 인한 목재 수확의 생산성이 저하되는 문제점을 해결할 수 있도록 한다.

다시 도 4를 참조하여 설명하면, 드럼 제동부(160)는 윈치 드럼들(120)의 일측 구비되어 트랙터(1)의 유압력을 이용하여 비상시 윈치 드럼을 마찰 제동시키도록 한다.

본 실시예에서 드럼 제동부(160)는 브레이크 밴드(161) 및 브레이크 유압 실린더(165)를 포함하여 구성되는 것을 예시한다. 그러나, 본 발명이 이에 반드시 한정되는 것은 아니며 트랙터(1)의 유압력을 이용하여 비상시 윈치 드럼(120)을 마찰 제동시킬 수 있는 한 다양한 형태로 변형되어 적용할 수 있음은 당연하다.

여기서, 브레이크 밴드(161)는 윈치 드럼(120)의 일측에 구비되는 브레이크 드럼(125)의 외주상에 감기도록 설치된다. 그리고, 브레이크 유압 실린더(165)는 브레이크 밴드(161)의 일측에 연결되도록 설치되어 트랙터의 유압력을 이용해 브레이크 밴드(161)을 잡아 당겨 비상시 윈치 드럼(120)을 잡아 마찰 제동시키도록 한다.

다시 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 프레임 몸체부(111)의 축고정대(112) 전방에는 상기한 동력 절환부의 판형 유압 실린더와 드럼 제동부의 브레이크 밴드 및 브레이크 유아 실린더를 덮어 보호하기 위한 전면 보호 커버들이 고정 설치된다.

도 12 및 도 13은 드럼 제동부의 브레이크 유압 실린더에 대한 제2 유압 회로도 및 제2 유압 회로 부품도이다.

도 12 및 도 13을 참조하여 설명하면, 브레이크 유압 실린더(165)는 상기한 판형 유압 실린더(145)와 마찬가지로 전자 제어식 유압 기구로 이루지는 제2 유압 회로부(170)를 통해 가동 제어된다.

제2 유압 회로부(170)는 제2 유압 공급 라인(22), 제2 방향 전환 밸브(171), 제2 유압 회수 라인(32), 제2 릴리프 밸브(172), 제2 언로딩 밸브(173) 및 제2 컨트롤러(175)를 포함하여 구성될 수 있다.

제2 유압 공급 라인(22)은 트랙터(1)의 유압 파워팩(20)으로부터 브레이크 유압 실린더(165)로 유압력을 공급하도록 연결되고, 제2 방향 전환 밸브(171)는 제2 유압 공급 라인(22) 상에 설치되어 브레이크 유압 실린더(165)로 공급되는 유압력의 공급 방향을 전환하도록 하며, 제2 유압 회수 라인(32)은 제2 방향 전환 밸브(171)로부터 트랙터(1)의 유압 탱크(30)를 연결하도록 설치되어 브레이크 유압 실린더(165)에 공급된 유압력을 회수하도록 한다.

그리고, 제2 릴리프 밸브(172)는 트랙터(1)의 유압 파워팩(20)과 제2 방향 전환 밸브(171) 사이에서 제2 유압 공급 라인(32)과 제2 유압 회수 라인(32)을 연결하며 설치되어 유량 조절을 통해 브레이크 유압 실린더(165)로 공급되는 유압력을 세기를 조절하고, 제2 언로딩 밸브(173)는 트랙터(1)의 유압 파워팩(20)과 제2 릴리프 밸브(172) 사이에서 제2 유압 공급 라인(22)과 제2 유압 회수 라인(32)을 연결하며 설치되어 브레이크 유압 실린더(165)에 과부하가 걸리는 것을 방지하도록 하며, 제2 컨트롤러(175)는 제2 방향 전환 밸브를 연결하며 전지적 신호를 통해 브레이크 유압 실린더(165)를 가동 제어하도록 한다.

여기서, 제2 컨트롤러(175)는 상기한 제1 컨트롤러(155)와 마찬가지로 트랙터(1)의 운전석에 조이스틱 형태로 추가 설치되어, 제2 컨트롤러(175)를 통해 비상기 트랙터(1) 운전자가 직접 윈치 드럼(120)을 제동시킬 수 있도록 한다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1: 트랙터 10: 트랙터 동력 취출부
20: 유압 파위팩 21: 제1 유압 공급 라인
22: 제2 유압 공급 라인 30: 유압 탱크
31: 제1 유압 회수 라인 32: 제2 유압 회수 라인
50: 지주목 60: 반송기
61: 메인 라인 와이어 로프 62: 홀백 라인 와이어 로프
70: 목재 100: 집재 윈치
110: 바디 프레임 111: 프레임 몸체부
111a: 트랙터 연결대 112: 축고정대
113: 스프라켓 보호 커버 114: 전면 보호 커버
115: 프레임 타워부 119: 블래이드
120: 윈치 드럼 121: 드럼 회전축
122, 137: 베어링 123, 136: 고정 핀
125: 브레이크 드럼 130: 동력 전달부
131: 구동축 132: 구동 스프라켓
133: 가이드 스프라켓 134: 체인
135: 종동 스프라켓 140: 동력 절환부
141: 다판 클러치 142: 주물 원판
143: 클러치 원판 144: 클러치 하우징
145: 유압 실린더 146: 실린더 몸체
147: 로더 148: 부싱
150: 제1 유압 회로부 151: 제1 방향 전환 밸브
152: 제1 릴리프 밸브 153: 제1 언로딩 밸브
155: 제1 컨트롤러 160: 드럼 제동부
161: 브레이크 밴드 162: 브레이크 유압 실린더
170: 제2 유압 회로부 171: 제2 방향 전환 밸브
172: 제2 릴리프 밸브 173: 제2 언로딩 밸브
175: 제2 컨트롤러

Claims

트랙터에 설치되어 상기 트랙터로부터 전달된 구동력 및 유압력을 이용해 벌목된 목재를 반송기를 통해 집재가 이루어질 수 있게 상기 반송기를 메달아 연결하는 메인 라인과 홀백 라인의 와이어 로프를 감아 당기거나 풀어주도록 하는 집재 윈치를 포함하고,

상기 집재 윈치는,
상기 트랙터 일측에 분리 가능하게 고정 설치되는 바디 프레임;
상기 바디 프레임 상에서 상기 메인 라인과 홀백 라인의 와이어 로프를 감거나 풀도록 회전 가능하게 드럼 회전축들 상에 각각 축 고정되어 설치되는 한 쌍의 윈치 드럼;
상기 바디 프레임 상에서 상기 트랙터의 동력 취출부 연결되어 상기 윈치 드럼들을 각각 구동시키도록 동력을 전달하는 동력 전달부;
상기 트랙터의 유압력을 이용하여 상기 동력 전달부를 통해 전달된 구동력을 상기 윈치 드럼들에 각각 인가하거나 및 차단하도록 하는 동력 절환부; 및
상기 윈치 드럼들의 일측 구비되어 상기 트랙터의 유압력을 이용하여 상기 윈치 드럼을 마찰 제동시키는 드럼 제동부;를 포함하는 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치.
제1항에서,
상기 바디 프레임은,
후면 일측에 상기 트랙터에 연결하기 위한 트랙터 연결대가 구비되고 전면 일측에 상기 윈치 드럼을 끼워 회전 가능하게 고정하기 위한 상기 드럼 회전축을 고정하기 위한 축고정대가 구비되는 프레임 몸체부;
상기 프레임 몸체부 상부 중심으로부터 수직 연장 형성되며, 상측 단부에 상기 메인 라인과 홀백 라인의 와이어 로프를 상기 각 윈치 드럼 상에 연결하도록 가이드하기 위한 한 쌍의 가이드 롤러가 구비되는 프레임 타워부; 및
상기 프레임 몸체부 하부에 고정 설치되어 상기 프레임 몸체부를 지면에 받쳐 지지하도록 하는 블래이드;를 포함하여 구성되는 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치.
제2항에서,
상기 동력 전달부는,
상기 프레임 몸체부를 관통하여 상기 트랙터의 동력 취출부 연결되는 구동축 상에 체결 고정되는 구동 스프라켓; 및
상기 윈치 드럼이 끼워져 고정된 상기 각 드럼 회전축들 상에 각각 회전 가능하게 끼워져 고정되며, 상기 구동 스프라켓과 체인을 통해 연동 가능하게 연결되는 종동 스프라켓;을 포함하는 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치.
제3항에서,
상기 프레임 몸체부는,
상기 구동 스프라켓과 상기 종동 스프라켓들을 덮도록 스프라켓 보호 커버가 구비되는 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치.
제3항에서,
상기 동력 절환부는,
상기 드럼 회전축 상에서 상기 종동 스프라켓과 상기 윈치 드럼 사이에 개재되는 다판 클러치; 및
상기 드럼 회전축 상에서 상기 윈치 드럼과 축고정대 사이에 개재되게 고정설치되어, 상기 트랙터의 유압력을 이용해 상기 윈치 드럼을 밀어 상기 다판 클러치를 상기 종동 스프라켓쪽으로 가압하거나 해제하여 상기 다판 클러치를 통해 상기 종동 스프라켓으로 전달된 구동력이 상기 윈치 드럼으로 인가 및 차단되도록 하는 판형 유압 실린더;를 포함하는 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치.
제5항에서,
상기 다판 클러치는,
복수의 주물 원판;
상기 주물 원판들 사이 사이에 개재되는 복수의 클러치 원판; 및
상기 종동 스프라켓과 상기 윈치 드럼 사이에 상기 주물 원판들과 상기 클러치 원판들을 수납하도록 하는 클러치 하우징;을 포함하는 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치.
제6항에서,
상기 클러치 하우징은,
상기 드럼 회전축 상에서 상기 종동 스프라켓 일면에 핀 고정되는 제1 클러치 하우징부; 및
상기 드럼 회전축 상에서 상기 윈치 드럼 일측에 핀 고정되며, 제1 상기 클러치 하우징부와 결합하여 상기 주물 원판들과 상기 클러치 원판들을 수납하기 위한 수납 공간을 형성하는 제2 클러치 하우징부;을 포함하여 구성되는 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치.
제5항에서,
상기 판형 유압 실린더는,
상기 윈치 드럼과 축고정대 사이에 상기 드럼 회전축 상에 끼워져 고정 설치되는 실린더 몸체; 및
상기 실린더 몸체 내부에서 축상기 트랙터의 유압력을 이용해 축 방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 로더;를 포함하여 구성되는 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치.
제8항에서,
상기 판형 유압 실린더를 상기 트랙터의 유압력을 이용해 가동 제어하기 위한 제1 유압 회로부를 더 포함하고,

상기 제1 유압 회로부는,
상기 트랙터의 유압 파워팩으로부터 상기 판형 유압 실린더로 유압력을 공급하도록 연결하는 제1 유압 공급 라인;
상기 제1 유압 공급 라인 상에 설치되어 상기 판형 유압 실린더로 공급되는 유압력의 공급 방향을 전환하는 제1 방향 전환 밸브;
상기 제1 방향 전환 밸브로부터 트랙터의 유압 탱크를 연결하도록 설치되어 상기 판형 유압 실린더로 공급된 유압력을 회수하도록 연결하는 제1 유압 회수 라인;
상기 트랙터의 유압 파워팩과 상기 제1 방향 전환 밸브 사이에서 상기 제1 유압 공급 라인과 상기 제1 유압 회수 라인을 연결하며 설치되어, 상기 판형 유압 실린더로 공급되는 유량 조절을 통해 유압력의 세기를 조절하는 제1 릴리프 밸브;
상기 트랙터의 유압 파워팩과 상기 제1 릴리프 밸브 사이에서 상기 제1 유압 공급 라인과 상기 제1 유압 회수 라인을 연결하며 설치되어, 상기 판형 유압 실린더에 과부하가 걸리는 것을 방지하는 제1 언로딩 밸브; 및
상기 제1 방향 전환 밸브를 연결하며 전지적 신호를 통해 상기 판형 유압 실린더를 가동 제어하는 제1 컨트롤러;를 포함하여 구성되는 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치.
제1항에서,
상기 드럼 제동부는,
상기 윈치 드럼들의 일측에 구비되는 브레이크 드럼의 외주상에 감기도록 설치되어 브레이크 밴드; 및
상기 브레이크 밴드의 일측에 연결되도록 설치되어 상기 트랙터의 유압력을 이용해 상기 브레이크 밴드의 잡아 당겨 상기 윈치 드럼을 마찰 제동시키도록 하는 브레이크 유압 실린더;를 포함하여 구성되는 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치.
제10항에서,
상기 브레이크 유압 실린더를 상기 트랙터의 유압력을 이용해 가동 제어하기 위한 제2 유압 회로부를 더 포함하고,

상기 제2 회로부는,
트랙터의 유압 파워팩으로부터 상기 브레이크 유압 실린더로 유압력을 공급하도록 연결하는 제2 유압 공급 라인;
상기 제2 유압 공급 라인 상에 설치되어 상기 브레이크 유압 실린더로 공급되는 유압력의 공급 방향을 전환하는 제2 방향 전환 밸브;
상기 제2 방향 전환 밸브로부터 트랙터의 유압 탱크를 연결하도록 설치되어 상기 브레이크 유압 실린더로 공급된 유압력을 회수하도록 연결하는 제2 유압 회수 라인;
상기 트랙터의 유압 파워팩과 상기 제2 방향 전환 밸브 사이에서 상기 제2 유압 공급 라인과 상기 제2 유압 회수 라인을 연결하며 설치되어, 상기 브레이크 유압 실린더로 공급되는 유압력을 세기를 조절하는 제2 릴리프 밸브;
상기 트랙터의 유압 파워팩과 상기 제2 릴리프 밸브 사이에서 상기 제2 유압 공급 라인과 상기 제2 유압 회수 라인을 연결하며 설치되어, 상기 브레이크 유압 실린더에 과부하가 걸리는 것을 방지해주는 제2 언로딩 밸브; 및
상기 제2 방향 전환 밸브를 연결하며 전지적 신호를 통해 상기 브레이크 유압 실린더 가동 제어하도록 연결되는 제2 컨트롤러;를 포함하여 구성되는 트랙터 기반 목재 수확용 집재 장치.