초록 ▼

본 연구를 추진하기 위하여, 주관기관인 서울대학교에서는 고속 식부장치와 수평 제어장치의 설계를 담당하였으며, 협력기관으로 참여한 LG전선(주)와 대신정공 (주)에서는 시작품 제작을 담당하였다. 성능 시험은 두 기관에서 공동으로 수행하였다. 고속 정밀 승용 이앙기는 현재 LG전선에서 생산하고 있는 6조 승용 이앙기에 본 연구에서 개발한 고속 식부장치와 수평 제어장치를 적용하여 개발하였으며, 고속 식부장치와 수평 제어장치를 적용하는데 필요한 기존 이앙기의 전동라인과 일부 구조는 대신정공(주)에서 서울대학교와 LG전선과 협의하여 변경하였

본 연구를 추진하기 위하여, 주관기관인 서울대학교에서는 고속 식부장치와 수평 제어장치의 설계를 담당하였으며, 협력기관으로 참여한 LG전선(주)와 대신정공 (주)에서는 시작품 제작을 담당하였다. 성능 시험은 두 기관에서 공동으로 수행하였다. 고속 정밀 승용 이앙기는 현재 LG전선에서 생산하고 있는 6조 승용 이앙기에 본 연구에서 개발한 고속 식부장치와 수평 제어장치를 적용하여 개발하였으며, 고속 식부장치와 수평 제어장치를 적용하는데 필요한 기존 이앙기의 전동라인과 일부 구조는 대신정공(주)에서 서울대학교와 LG전선과 협의하여 변경하였다. 1차 연도에 참여기업으로 참여하였던 LG전선(주)는 회사의 사정으로 2차 연도에는 참여하지 못하였으며, 이에 따른 업무 조정과 시행 착오로 연구 지연이 불가피하였다. 본 연구는 2년에 걸쳐 수행되었으며, 1차 연도에는 주로 설게 부분을, 2차 연도에는 시작품 제작과 성능시험을 수행하였다. 연차별 연구 개발 내용과 범위는 다음과 같다.

Abstract ▼

The objective of this project was to develop a high sreed transplanting mechanism and a hydraulic level controlling device for riding lyre rice transplanters, The high sreed transplanting mechenisms l::eing currently used in rice transplanting machines are a mechanism using an eccentric gj3ar train

The objective of this project was to develop a high sreed transplanting mechanism and a hydraulic level controlling device for riding lyre rice transplanters, The high sreed transplanting mechenisms l::eing currently used in rice transplanting machines are a mechanism using an eccentric gj3ar train which was develored in Jare.n, This high sreed transplanting mechanism is produced in Korea with key components imported from Japan or under a teclmical licence from the Jare.nese comre.ny, Since many re.rts of the mechanism are re.tented and its production cost is high due to the eccentric gears, a new type of the high sreed transplanting mechenism hes l::een needed, One of the problems in largj3 sized rice transplanting machines is thet there are a largj3 difference in planting depths of seedlings, re.rticularly in uneven fields, which is likely to l::e in most re.ddy fields at the time of rice transplanting, The depth difference causes missing and floating hills, Some seedlings are planted too deep or too shellow, both of which all affect the growth of seedlings after the transplanting, The level controlling of transplanters has l::een known as a solution of this problem, As the sreed and size of transplanting machines increase, the levelling control l::ecomes more important in rerforming their functions in the re.ddy fields with irregular surfaces, To develop a new high sreed transplanting mechenism, the static and dynamic re.ths of the planting knife were analyzed, The analysis found that the re.th can l::e generated by combining a constant speed circular motion of the planting knife and its relative motion, of which sreed is not constant, with resrect to the driving gear, The motion is generated using eccentric gears in the Jare.nese mechenisms, In this project, however, it was intended to generate the motion by using ordinary circular gears and a cam, The cam profile was created in the gear housing so that the relative motion of the planting knife with respect to the circular driving gear generates a desired planting peth when it was combined with a constant-speed circular motion of the planting knife, With this principle, trials were made to develop a high speed transplanting mechanism, The mechanisms with a pin, single ball, double balls, and two rollers, as a relative motion generator was simulated on the computer whether or not their planting peths agree to the desired one, The mechanism with the rollers was found to be best one to accomplish the requirements of the planting peth, A prototype of the high speed planting mechanism, thus developed, was tested on a LG-made rice transplanter to evaluate its performance in the field

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 요약문 ...4
• SUMMARY ...8
• CONTENTS ...10
• 목차 ...16
• 제1장 서론 ...22
• 제1절 연구 개발의 배경 ...22
• 제2절 연구 개발의 목적과 범위 ...24
• 제2장 고속 식부장치의 개발 ...26
• 제1절 로터리식 고속 식부장치 ...26
• 1. 로터리식 고속 식부기구의 원리 ...26
• 2. 로터리식 고속 식부기구의 식부 궤적 ...27
• 제2절 캠식 고속 식부장치 ...29
• 1. 캠식 고속 식부장치의 개념 ...29
• 2. 캠식 고속 식부장치의 목형 설계 ...30
• 3. 목업 모델의 식부 궤적 ...36
• 제3절 제1차 수정 목업 모델 ...37
• 1. 외측 유성기어의 장공 수정 ...37
• 2. 요동각의 정밀 측정 ...38
• 3. 1차 수정 목업 모델의 요동각 ...44
• 4. 1차 수정 목업 모델의 식부 궤적 평가 ...46
• 가. 식부 궤적의 평가 변수 ...46
• 나. 식부 궤적의 평가 ...47
• 제4절 핀형 시작기의 설계 ...54
• 1. 시작기의 기본 설계 ...54
• 2. 핀의 휨 분석 ...57
• 3. 핀의 형상 수정 ...60
• 4. 외측 기어와 구동판의 재설계 ...60
• 5. 캠과 캠 플레이트의 재설계 ...62
• 6. 핀형 시작기 ...63
• 제5절 볼형 시작기의 설계 ...68
• 1. 볼형 시작기 ...68
• 2. 구동판과 외측 기어의 재설계 ...69
• 3. 캠과 캠 플레이트의 재설계 ...70
• 4. 식부암의 캠 설계 ...70
• 5. 볼형 식부장치의 시작품 ...71
• 6. 시작기의 성능 시험 ...73
• 7. 이중 볼형 구동판과 외측 구동 기어의 설계 ...74
• 8. 일체형 캠과 캠 플레이트의 설계 ...75
• 9. 이중 볼형 식부장치의 식부 궤적 ...75
• 10. 이중 볼형 식부장치의 문제점 ...77
• 제6절 롤러형 식부장치의 설계 ...79
• 1. 식부장치의 개발 내용 검토 ...79
• 2. 롤러형 식부장치의 구조와 원리 ...80
• 3. 롤러형 식부장치의 세부 설계 ...81
• 가. 식부 케이스의 수정 ...81
• 나. 캠의 형상과 구동판 설계 ...82
• 다. 스프링 설계 ...87
• 4. 개선점 ...88
• 5. 시작기의 성능 시험 ...89
• 6. 캠 형상의 재설계 ...89
• 7. 구동판과 구동기어의 수정 ...90
• 8. 구동축과 스프링의 수정 ...91
• 9. 수정 롤러형 식부장치의 식부 궤적 ...92
• 10. 수정 롤러형 식부장치의 시작품 ...94
• 11. 수정 시작기의 성능 시험 ...96
• 제3장 수평 제어장치의 개발 ...98
• 제1절 수평 제어 기술의 현황 ...98
• 1. 수평 제어 시스템의 유형 ...98
• 가. 트랙터 작업기의 수평 제어 ...98
• 나. 이앙기의 수평 제어 ...98
• 2. 국내외 이앙기의 수평 제어 장치 ...99
• 가. LG(GPR680R) ...100
• 나. 대동(S2-600R) ...100
• 다. 동양(P600) ...100
• 라. 국제(RR600DX) ...100
• 마. 얀마(RR600) ...101
• 바. 얀마(GP6) ...101
• 사. 구보다 ...101
• 아. 이세끼 ...101
• 제2절 수평 제어 시스템의 개념 설계 ...102
• 1. 절대 수평의 정의 ...102
• 2. 기본 개념 ...102
• 3. 제어부와 제어판의 조건 ...103
• 가. 이앙기의 DC 12V 전원 ...103
• 나. 프로그래머볼 원칩 마이크로프로세서 ...103
• 다. 자동 및 수동 수평 제어 방식 선택 ...104
• 라. 불감대 조절 ...104
• 마. 작동 상태 표시 장치 ...104
• 3. 센서와 작동부의 설계 조건 ...104
• 가. 시정수가 0.3초 이내인 경사각 센서 ...104
• 나. 작동 길이가 200 mm 이상인 복동 양로드형 실린더 ...104
• 다. 3위치 4포트 솔레노이드 밸브 ...104
• 4. 설계 변수의 선정 ...104
• 가. 이앙부 관련 병수 ...105
• 나. 작동부와 제어부 관련 변수 ...105
• 5. 제어 알고리즘 ...105
• 6. 수평 제어 시스템 구현 ...106
• 가. 로드의 양단 고정 모형 ...107
• 나. 유압 실린더의 고정부와 로드 양단의 슬라이드 모형 ...107
• 다. 로드 양단의 스프링 모형 ...110
• 라. 북동 단로드형 실린더 모형 ...112
• 마. 수평 제어 시스템 구현 방법 ...113
• 제3절 설계 변수의 결정 ...114
• 1. 한계 작동 시간 ...114
• 2. 최대 경사각 ...114
• 가. 롤링에 의한 이앙부의 최대 경사각 ...114
• 3. 불감대의 크기 ...118
• 4. 복원 토크 ...119
• 가. 베드부의 한쪽에만 상자묘를 탑재한 경우 ...122
• 나. 베드부의 끝 2줄에만 상자묘를 탑재한 경우 ...122
• 다. 베드부 전체에 상자묘를 탑재한 경우 ...123
• 5. 유압 실린더의 치수 결정 ...124
• 가. 유압 실린더의 부착 위치 ...124
• 나. 유압 실린더의 작용력 ...125
• 다. 작용력과 작동 유압 ...125
• 라. 유압 실린더와 로드의 직경 ...125
• 마. 실린더의 초기 길이와 작동 길이 ...127
• 바. 실린더의 최대 작동 속도 ...128
• 사. 작동 유량 ...129
• 6. 스프링 상수 ...129
• 7. 유압 펌프 선정 ...130
• 8. 수평 제저용 유압 시스템 ...131
• 가. 방향 제어 밸브 ...132
• 나. 유량 제어 밸브 ...133
• 다. 릴리프 밸브 ...133
• 라. 유압 호스 ...133
• 9. 경사각 센서 ...133
• 10. 제어부 ...134
• 제4절 수평 제어 시스템의 1차 성능 평가 시험 ...137
• 1. 수평 제어용 유압 시스템 모델링 ...137
• 2. 경사각 센서의 응답 실험 ...141
• 3. 실험실 시험 ...143
• 가. 수평 제어 시스템의 시뮬레이션 ...144
• 나. 성능 평가 시험 ...148
• 제5절 PWM 제어 방식 ...153
• 1. PWM 제어 ...153
• 2. PWM 시스템 응답 특성 ...155
• 가. 최대 작동 시간을 200ms로 설정하였을 때의 시스템 응답 특성 ...155
• 나. 최대 작동 시간을 400ms로 설정하였을 때의 시스템 응답 특성 ...176
• 다. 최대 작동 시간을 500ms로 설정하였을 때의 시스템 응답 특성 ...179
• 제4장 경제성 분석 ...184
• 제1절 시작기 제작 ...184
• 제2절 고속 식부장치 및 수평 제어자치의 가격 ...185
• 제3절 원가 계산 ...186
• 1. 고속 식부 장치 ...186
• 2. 수평 제어 장치 ...188
• 참고문헌 ...191
• 부록A. 식부 궤적 평가를 위한 MATLAB 원시 코드 ...192
• 부록B. 식부 궤적 평가 ...198
• 부록C. 관련 도면 ...205