KR101532783B1 - Apparatus for driving working device of construction machinery - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 건설기계의 작업기 구동장치는 상승공급라인(13)을 통해 펌프(1)로부터 토출되는 작동유를 공급받는 상승챔버(11)와 하강공급라인(14)을 통해 펌프(1)로부터 토출되는 작동유를 공급받는 하강챔버(12)를 구비하고, 상기 작동유의 공급 방향에 따라 작업기(2)를 승강 구동시키는 작업용 실린더(10); 상기 작업기(2)의 상승을 돕기 위해 상기 작업기(2)의 상승방향으로 작동유가 공급되는 상승챔버(21)를 구비한 자중보상용 실린더(20); 및 상기 자중보상용 실린더(20)의 상승챔버(21)와 연통되게 연결되며, 상기 작업기(2)가 상기 자중보상용 실린더(20)에 가하는 하중에 따라 상기 자중보상용 실린더(20)의 상승챔버(21)의 작동유가 공급되어 축압되거나 축압된 작동유를 상기 자중보상용 실린더(20)의 상승챔버(21)에 공급하는 축압부(30)(130)를 포함한다.The apparatus for driving a working machine of a construction machine according to the present invention is characterized in that the apparatus for driving a working machine of a construction machine is provided with a discharge chamber for discharging the pump 1 from the pump 1 through a rising chamber 11 and a falling supply line 14, A working cylinder (10) having a lowering chamber (12) supplied with operating oil to move the working machine (2) up and down according to a feeding direction of the operating oil; A self-weight compensating cylinder (20) having a lifting chamber (21) to which a working fluid is supplied in a lifting direction of the working machine (2) to assist the lifting of the working machine (2); Of the cylinder (20) of the self-weight compensation cylinder (20) in accordance with a load applied to the self-weight compensation cylinder (20) by the working machine (2) (30) (130) for supplying the working oil of the chamber (21) to the elevated chamber (21) of the cylinder (20) for self - weight compensation.

붐, 작업기, 자중, 에너지 절감, 자중보상용 실린더, 축압부 Boom, working machine, self weight, energy saving, self weight compensation cylinder,

Description

건설기계의 작업기 구동장치{APPARATUS FOR DRIVING WORKING DEVICE OF CONSTRUCTION MACHINERY}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a driving apparatus for a construction machine,

본 발명은 굴삭기 등과 같은 건설기계에 관한 것으로서, 특히 붐, 아암 및 버켓과 같은 작업기를 효율적으로 구동시키기 위한 건설기계의 작업기 구동장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a construction machine such as an excavator and the like, and more particularly to a machine drive device for a construction machine for efficiently driving a work machine such as a boom, an arm and a bucket.

일반적으로, 굴삭기와 같은 건설기계의 작업기는 붐과 아암 및 버켓으로 구성된다. 상기 붐과 아암 및 버켓은 유압 실린더에 의해 구동되어 굴착 작업과 같은 작업을 수행한다.Generally, a working machine of a construction machine such as an excavator is composed of a boom, an arm, and a bucket. The boom, the arm and the bucket are driven by hydraulic cylinders to perform operations such as drilling operations.

상기 붐은 상부 선회체에 상하 방향으로 회동 가능하게 설치되고, 상기 아암은 상기 붐에 상하 방향으로 회동 가능하게 설치되며, 상기 버켓은 상기 아암에 상하 방향으로 회동 가능하게 설치된다. 따라서, 상기 붐을 구동시키기 위한 붐 실린더는 상기 붐 자체의 자중 뿐만 아니라 상기 아암 및 버켓의 하중을 지지해야 한다.The boom is vertically rotatably mounted on the upper revolving structure. The arm is vertically rotatably mounted on the boom. The bucket is installed on the arm so as to be vertically rotatable. Therefore, the boom cylinder for driving the boom must support not only the weight of the boom itself but also the loads of the arm and the bucket.

따라서, 상기 붐 실린더가 신장되어 상기 붐을 상승시에 가장 많은 에너지가 소비된다. 반면, 상기 붐을 하강시에는 붐과 아암 및 버켓의 하중이 상기 붐 실린 더의 상승챔버의 압력을 매우 높게 상승시킨다. 이와 같이 상승챔버에 높게 형성된 압력은 붐의 급강하를 방지하기 위한 오리피스 등을 통과하면서 열 에너지 등으로 손실되게 된다. Therefore, the boom cylinder is elongated, and the most energy is consumed when the boom is lifted. On the other hand, when the boom is lowered, the load of the boom, the arm, and the bucket raises the pressure of the rising chamber of the boom cylinder to a very high level. As described above, the pressure formed in the rising chamber is lost due to heat energy or the like while passing through the orifice or the like for preventing the boom from diving.

그러나 최근에는, 유가의 급격한 상승과 함께 붐 하강시 붐 실린더의 상승챔버에 형성되는 고압을 이용하여 동력의 손실을 최소화하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 일 예가 붐 하강시에 붐 실린더의 상승챔버의 작동유를 붐 실린더의 하강챔버에 공급하는 유량 재생 방법이다. 이와 같은 유량 재생 방법은 고압의 상승챔버의 작동유를 하강챔버에 공급함으로써 펌프로부터 토출되는 작동유의 유량이 줄어들어 에너지를 절감할 수 있으나, 그 효율이 매우 낮은 단점이 있다.Recently, however, studies have been actively conducted to minimize power loss by using a high pressure formed in a rising chamber of a boom cylinder when a boom is lowered with a sharp rise in oil prices. One example of such a method is a flow regeneration method for supplying working fluid of a rising chamber of a boom cylinder to a falling chamber of a boom cylinder when the boom is lowered. Such a flow regeneration method has a disadvantage in that the flow rate of the hydraulic fluid discharged from the pump is reduced by supplying the operating fluid of the high-pressure rising chamber to the lowering chamber, thereby saving energy, but the efficiency is very low.

본 발명은 전술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 에너지 재생 효율이 높아 연비를 획기적으로 개선할 수 있는 건설기계의 작업기 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a working machine driving apparatus for a construction machine capable of remarkably improving fuel economy due to high energy recovery efficiency.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 건설기계의 작업기 구동장치는 상승공급라인(13)을 통해 펌프(1)로부터 토출되는 작동유를 공급받는 상승챔버(11)와 하강공급라인(14)을 통해 펌프(1)로부터 토출되는 작동유를 공급받는 하강챔버(12)를 구비하고, 상기 작동유의 공급 방향에 따라 작업기(2)를 승강 구동시키는 작업용 실린더(10); 상기 작업기(2)의 상승을 돕기 위해 상기 작업기(2)의 상승방향으로 작동유가 공급되는 상승챔버(21)를 구비한 자중보상용 실린더(20); 및 상기 자중보상용 실린더(20)의 상승챔버(21)와 연통되게 연결되며, 상기 작업기(2)가 상기 자중보상용 실린더(20)에 가하는 하중에 따라 상기 자중보상용 실린더(20)의 상승챔버(21)의 작동유가 공급되어 축압되거나 축압된 작동유를 상기 자중보상용 실린더(20)의 상승챔버(21)에 공급하는 축압부(30)(130)를 포함한다.In order to achieve the above object, the apparatus for driving a working machine of a construction machine according to the present invention comprises a rising chamber (11) supplied with operating fluid discharged from a pump (1) through a rising supply line (13) A working cylinder 10 having a lowering chamber 12 for receiving operating fluid discharged from a pump 1 through a hydraulic pump 11 and driving the working machine 2 in accordance with a supply direction of the hydraulic fluid; A self-weight compensating cylinder (20) having a lifting chamber (21) to which a working fluid is supplied in a lifting direction of the working machine (2) to assist the lifting of the working machine (2); Of the cylinder (20) of the self-weight compensation cylinder (20) in accordance with a load applied to the self-weight compensation cylinder (20) by the working machine (2) (30) (130) for supplying the working oil of the chamber (21) to the elevated chamber (21) of the cylinder (20) for self - weight compensation.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 건설기계의 작업기 구동장치는 상기 작업용 실린더(10)의 상승챔버(11)의 작동유가 누유되는 것을 방지하기 위한 제 1 홀딩밸브유닛(50); 및 상기 작업용 실린더(10)의 하강챔버(12)의 작동유가 누유되는 것을 방지하기 위한 제 2 홀딩밸브유닛(60)을 더 포함할 수 있으며, 상기 축압부(30)는 어큐뮬레이터(30)로 구성될 수 있고, 상기 작업기(2)는 선단에 아암(3) 및 버켓(4)이 장착되어 상기 아암(3) 및 버켓(4)의 하중이 지지되는 붐(2)일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the working machine driving device of the construction machine includes a first holding valve unit 50 for preventing the working oil in the rising chamber 11 of the working cylinder 10 from leaking; And a second holding valve unit 60 for preventing leakage of working oil in the lowering chamber 12 of the working cylinder 10. The accumulating unit 30 may include an accumulator 30, And the working machine 2 may be a boom 2 to which an arm 3 and a bucket 4 are mounted at the tip end and the loads of the arm 3 and the bucket 4 are supported.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 축압부(130)는 본체(6)에 승강 가능하게 설치된 카운터 웨이트(131); 및 상기 자중보상용 실린더(20)의 상승챔버(21)와 연통되게 연결되는 상승챔버(133)를 구비하며, 상기 상승챔버(133)의 압력에 따라 상기 카운터 웨이트(131)를 승강 구동시킬 수 있도록 상기 카운터 웨이트(131)에 설치된 축압용 실린더(132)를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, the accumulation part 130 includes a counterweight 131 installed on the main body 6 so as to be able to move up and down; And a rising chamber 133 connected to the rising chamber 21 of the cylinder 20 for self-weight compensation so that the counterweight 131 can be moved up and down according to the pressure of the rising chamber 133 Pressure cylinder (132) provided in the counterweight (131).

전술한 바와 같은 과제 해결 수단에 의하면, 자중보상용 실린더와 축압부에 의해 작업기의 자중에 의한 에너지를 저장할 수 있을 뿐만 아니라 저장된 에너지를 이용하여 작업기를 구동시킴으로써, 작업용 실린더에 의해 작업기에 제공하는 에너지를 줄일 수 있다. According to the above-mentioned problem solving means, not only the energy due to the self-weight of the working machine can be stored by the self-weight compensating cylinder and the accumulating portion, but also the energy to be supplied to the working machine by the working cylinder .

이에 의해 작업용 실린더에 공급되는 작동유의 유량 및 압력을 줄일 수 있어 펌프의 동력을 줄일 수 있다. 따라서, 건설기계의 연비가 획기적으로 개선될 수 있다.As a result, the flow rate and pressure of the working oil supplied to the working cylinder can be reduced, and the power of the pump can be reduced. Therefore, the fuel consumption of the construction machine can be remarkably improved.

또한, 제 1 및 제 2 홀딩밸브유닛에 의해 상기 작업용 실린더의 상승챔버 뿐만 아니라 하강챔버의 작동유가 작업기 제어밸브를 통해 누유되는 것을 방지할 수 있어 연비가 더욱 개선된다.Further, the first and second holding valve units can prevent the working fluid of the lowering chamber as well as the rising chamber of the working cylinder from leaking through the working machine control valve, thereby further improving the fuel efficiency.

또한, 작동유의 에너지를 저장하기 위한 수단으로서 카운터 웨이트를 이용함으로써, 추가되는 부품수를 최소화할 수 있고, 이에 의해 건설기계의 제조원가를 최소화할 수 있게 된다.Further, by using the counterweight as means for storing the energy of the operating oil, the number of parts to be added can be minimized, thereby minimizing the manufacturing cost of the construction machine.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 작업기 구동장치에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a working machine driving apparatus for a construction machine according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 작업기 구동장치는 작업용 실린더(10)와, 자중보상용 실린더(20)와, 축압부(30)와, 제 1 및 제 2 홀딩밸브유닛(50)(60)을 포함한다.1 to 3, a working machine driving apparatus for a construction machine according to an embodiment of the present invention includes a working cylinder 10, a cylinder 20 for self-weight compensation, a thrust section 30, And a second holding valve unit 50 (60).

상기 작업용 실린더(10)는 작업기 조작부로부터 입력되는 조작신호에 따라 작업기(2)를 구동시키기 위한 것으로서, 펌프(1)로부터 토출되는 작동유에 의해 구동된다. 상기 작업기(2)는 붐(2)과 아암(3) 및 버켓(4)을 포함하는 개념이나, 본 실시예에서는 상기 작업기(2)로 붐(2)을 예시하여 설명하고, 상기 작업용 실린더(10)로 붐 실린더(10)를 예시하여 설명한다. 그러나 본 실시예와 달리 상기 작업기(2)는 건설기계의 종류에 따라 다양한 작업기가 될 수 있다. 즉, 상기 작업기(2)는 자중이 큰 작업기라면 아암(3) 및 버켓(4)일 수 있을 뿐만 아니라 도저 등과 같은 작업기가 될 수도 있다. The working cylinder 10 is for driving the working machine 2 in accordance with an operation signal input from a working machine operating part and is driven by operating oil discharged from the pump 1. [ The working machine 2 includes the boom 2, the arm 3 and the bucket 4. In the present embodiment, the boom 2 is exemplified by the working machine 2, 10, the boom cylinder 10 will be described as an example. However, unlike the present embodiment, the working machine 2 may be various working machines depending on the type of the construction machine. That is, the working machine 2 may be a working machine such as a dozer or the like as well as the arm 3 and the bucket 4 as long as the working machine has a large weight.

상기 작업용 실린더(10)는 그 일단이 상부 선회체(5)에 회동가능하게 결합되고, 타단의 로드(15)는 작업기(2)에 회동가능하게 결합된다. 이와 같이 결합된 작업용 실린더(10)에는 펌프(1)로부터 토출되고 작업기 제어밸브(40)에 의해 그 흐름 방향이 제어된 작동유가 공급된다. 즉, 조작부로부터 발생하는 신호에 따라 상기 작업기 제어밸브(40)가 일측 또는 타측으로 변환되고, 이와 같이 변환된 작업기 제어밸브(40)에 의해 펌프(1)의 작동유의 흐름 방향 및 유량이 제어되어 상기 작업용 실린더(10)에 공급된다. 그러면 작업용 실린더(10)의 로드(15)가 신축되면서 상기 작업기(2)가 승강 구동된다.One end of the working cylinder 10 is rotatably coupled to the upper revolving structure 5 and the other end of the rod 15 is rotatably coupled to the working machine 2. [ The working cylinder 10 thus combined is supplied with the working oil discharged from the pump 1 and whose flow direction is controlled by the working machine control valve 40. That is, the working machine control valve 40 is converted to one side or the other side according to a signal generated from the operating portion, and the flow direction and the flow rate of the working fluid of the pump 1 are controlled by the thus converted working machine control valve 40 And is supplied to the working cylinder (10). Then, the rod 15 of the working cylinder 10 is expanded and contracted so that the working machine 2 is driven to move up and down.

상기 자중보상용 실린더(20)는, 상기 작업기(2)의 자중이 큰 경우 작동유를축압시켜 축압부(30)에 압력의 형태로 저장하고, 작업기(2)가 상승시 축압부(30)에 축압된 작동유를 공급받아 작업기(2)를 상승시키는 작용을 한다. 이러한 상기 자중보상용 실린더(20)에 의해 상기 작업용 실린더(10)에 공급되는 작동유의 유량 및 압력이 작더라도 상기 작업기(2)를 상승 구동시킬 수 있게 된다.The self weight compensating cylinder 20 stores the working oil in the form of pressure on the accumulating portion 30 when the working weight of the working machine 2 is large and compresses the working oil in the accumulating portion 30 when the working machine 2 is lifted And operates to raise the working machine 2 by receiving the pressurized operating oil. Even if the flow rate and the pressure of the working oil supplied to the working cylinder 10 are small by the self weight compensating cylinder 20, the working machine 2 can be driven to ascend.

보다 구체적으로, 상기 자중보상용 실린더(20)는 상기 작업용 실린더(10)와 동일하게 그 일단은 상부 선회체(5)에 회전가능하게 설치되고, 그 타단의 로드(22)는 상기 작업기(2)에 회전 가능하게 설치된다. 또한, 상기 자중보상용 실린더(20)의 상승챔버(21)를 구비하며 상기 상승챔버(21)에 형성된 압력에 의해 상기 작업기(2)의 하중이 지지되게 된다. More specifically, the self-weight compensation cylinder 20 is rotatably mounted on the upper revolving structure 5 at one end thereof, and the rod 22 at the other end thereof is fixed to the working machine 2 As shown in Fig. Also, the load of the working machine 2 is supported by the pressure formed in the rising chamber 21, which includes the rising chamber 21 of the cylinder 20 for self-weight compensation.

한편, 상기 자중보상용 실린더(20)의 로드측 챔버(23)는 로드(22)가 자유롭게 구동될 수 있도록 외부와 공기 유통 가능하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 자중보상용 실린더(20)는 그 상승챔버(21)에 형성되는 압력에 의해서만 상기 로드(22)를 신축시키게 된다. 보다 구체적으로, 상기 상승챔버(21)에는 일정 범위의 압력이 형성되어 있고, 상기 붐(2)과 아암(3) 및 버켓(4)의 위치에 따라 상기 로드(22)에 가 해지는 힘이 달라지면서 상기 로드(22)는 신축운동하게 된다.Meanwhile, the rod-side chamber 23 of the self-weight compensation cylinder 20 may be formed so as to be able to communicate with the outside so that the rod 22 can be freely driven. That is, the self-weight compensation cylinder 20 expands and contracts the rod 22 only by the pressure formed in the lift chamber 21. More specifically, a certain range of pressure is formed in the ascent chamber 21 and the force applied to the rod 22 varies depending on the position of the boom 2, the arm 3, and the bucket 4 The rod 22 is stretched and contracted.

상기 축압부(30)는 상기 자중보상용 실린더(20)의 상승챔버(21)와 연통되게 연결되어 상기 자중보상용 실린더(20)의 상승챔버(21)의 작동유를 축압시키거나 축압된 작동유를 상기 자중보상용 실린더(20)의 상승챔버(21)에 공급한다. 본 실시예에서 상기 축압부(30)는 어큐뮬레이터(30)로 구성된다. 보다 구체적으로, 상기 작업기(2)가 상기 자중보상용 실린더(20)에 가하는 하중이 증가하면, 상기 자중보상용 실린더(20)의 상승챔버(21)의 압력은 상승한다. 이와 같이 압력이 상승된 작동유는 어큐뮬레이터(30)로 공급되어 축압된다. 반면, 상기 작업기(2)의 하중이 작거나 상기 작업용 실린더(10)가 신장되어 상기 작업기(2)가 상승하는 방향으로 힘을 받는 경우, 상기 작업기(2)에 의해 상기 자중보상용 실린더(20)에 가해지는 하중이 감소하게 된다. 그러면 자중보상용 실린더(20)의 상승챔버(21)의 압력이 저하되어 어큐뮬레이터(30)에 축압된 작동유는 상기 자중보상용 실린더(20)의 상승챔버(21)로 공급되고, 이에 의해 상기 자중보상용 실린더(20)의 로드(22)는 상기 작업기(2)가 상승하는 방향으로 신장하게 된다.The accumulating portion 30 is connected to the ascending chamber 21 of the self weight compensating cylinder 20 so as to accumulate the working fluid in the ascending chamber 21 of the self weight compensating cylinder 20, To the rising chamber (21) of the cylinder (20) for self - weight compensation. In the present embodiment, the accumulation unit 30 comprises the accumulation unit 30. More specifically, when the load applied to the cylinder 20 by the working machine 2 increases, the pressure of the rising chamber 21 of the cylinder 20 for self-weight compensation rises. The hydraulic fluid with the pressure thus increased is supplied to the accumulator 30 to be accumulated. On the other hand, when the load of the working machine 2 is small or the working cylinder 10 is stretched to receive a force in the direction of lifting the working machine 2, ) Is reduced. The pressure of the uprising chamber 21 of the cylinder 20 for self weight compensation is lowered and the hydraulic oil pressurized by the accumulator 30 is supplied to the uprising chamber 21 of the cylinder 20 for self weight compensation, The rod 22 of the compensating cylinder 20 is elongated in the direction in which the working machine 2 ascends.

이와 같이, 상기 축압부(30)는 상기 작업기(2)로부터 상기 자중보상용 실린더(20)에 가해지는 압력에 따라 작동유의 압력을 축압하여 에너지를 저장하거나 축압된 작동유를 상기 자중보상용 실린더(20)에 공급함으로써, 상기 작업기(2)를 상승시키기 위해 상기 작업용 실린더(10)에 공급되어야 할 작동유의 유량 및 압력이 감속하게 되고, 이에 의해 펌프(1)로부터 토출되는 작동유의 유량 및 압력이 감소하게 된다. 따라서, 건설기계는 에너지가 절감할 수 있어 연비가 대폭 개선될 수 있게 된다.As described above, the accumulation portion 30 accumulates energy by accumulating the pressure of the working oil in accordance with the pressure applied to the self-weight compensation cylinder 20 from the working machine 2, 20 to decelerate the flow rate and pressure of the working oil to be supplied to the working cylinder 10 so as to raise the working machine 2 so that the flow rate and pressure of the operating oil discharged from the pump 1 . Therefore, construction machinery can save energy and fuel efficiency can be greatly improved.

한편, 상기 축압부(30) 및 상기 자중보상용 실린더(20)에 의해 상기 작업기(2)는 상승하는 방향으로 힘을 받는 상태로 유지된다. 즉, 상기 작업기(2)의 하중에 의해 상기 작업용 실린더(10)의 상승챔버(11)에 고압이 형성될 뿐만 아니라 상기 작업용 실린더(10)의 하강챔버(12)에도 상기 축압부(30) 및 상기 자중보상용 실린더(20)가 작업기(2)에 가하는 힘에 의해 고압이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 작업용 실린더(10)의 상승챔버(11) 및 하강챔버(12) 모두에 작업기 제어밸브(40)를 통해 누유를 방지하기 위한 홀딩밸브유닛(50)(60)이 필요하다. 이하, 홀딩밸브유닛(50)(60)에 대해 설명한다.On the other hand, the work machine (2) is held in a state of receiving a force in the direction of ascending by the above-mentioned accumulating portion (30) and the self weight compensating cylinder (20). That is, not only a high pressure is formed in the elevating chamber 11 of the working cylinder 10 by the load of the working machine 2 but also the elevating pressure in the elevating chamber 12 of the working cylinder 10, A high pressure can be formed by the force applied to the working machine 2 by the cylinder 20 for self-weight compensation. Therefore, both of the elevating chamber 11 and the descending chamber 12 of the working cylinder 10 need holding valve units 50 and 60 for preventing leakage through the working machine control valve 40. Hereinafter, the holding valve units 50 and 60 will be described.

상기 제 1 홀딩밸브유닛(50)은 상기 작업용 실린더(10)의 상승챔버(11)의 작동유가 상기 작업기 제어밸브(40)를 통해 누유되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 상기 작업용 실린더(10)의 상승챔버(11)에 연결된 상승공급라인(13)에 설치된다. 이러한 제 1 홀딩밸브유닛(50)은 제 1 로직밸브(51)와, 상기 제 1 로직밸브(51)를 제어하기 위한 제 1 제어밸브(52)를 포함한다. 상기 제 1 제어밸브(52)는 작업기의 상승신호압(Pb1)이 인가되는 제 1 수압부(52a)를 구비한다. 이러한 제 1 로직밸브(51) 및 제 1 제어밸브(52)는, 상승신호압(Pb1)이 제 1 수압부(52a)에 인가되지 않으면, 도 3과 같은 상태를 유지하여 작업용 실린더(10)의 상승챔버(11)의 작동유가 작업기 제어밸브(40)로 역류하는 것을 방지하게 된다. 반면, 제 1 수압부(52a)에 상승신호압(Pb1)이 인가되면, 상기 제 1 제어밸브(52)는 도 3의 우측으로 변환되고, 이에 의해 제 1 로직밸브(51)의 제 1 헤드챔버(51a)의 작동유가 드레인된다. 따라서, 제 1 헤드챔버(51a)로 공급되는 작동유는 제 1 포핏(51c)을 밀고 작업용 실린더(10)의 상승챔버(11)로 공급될 수 있게 된다.The first holding valve unit 50 prevents the working fluid in the rising chamber 11 of the working cylinder 10 from leaking through the working machine control valve 40, (13) connected to the chamber (11). The first holding valve unit 50 includes a first logic valve 51 and a first control valve 52 for controlling the first logic valve 51. The first control valve 52 includes a first pressure receiving portion 52a to which a rising signal pressure Pb1 of the working machine is applied. The first logic valve 51 and the first control valve 52 maintain the state as shown in Fig. 3 and the operation of the working cylinder 10 is maintained when the rising signal pressure Pb1 is not applied to the first pressure receiving portion 52a. The working fluid in the rising chamber 11 of the working machine control valve 40 is prevented from flowing back to the working machine control valve 40. On the other hand, when the first signal pressure Pb1 is applied to the first pressure receiving portion 52a, the first control valve 52 is converted to the right side of Fig. 3, The working oil in the chamber 51a is drained. Therefore, the operating oil supplied to the first head chamber 51a can be pushed into the first poppet 51c and supplied to the rising chamber 11 of the working cylinder 10. [

상기 제 2 홀딩밸브유닛(60)은 상기 작업용 실린더(10)의 하강챔버(12)의 작동유가 작업기 제어밸브(40)를 통해 누유되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 작업용 실린더(10)의 하강챔버(12)에 작동유를 공급하기 위한 하강공급라인(14)에 설치되는 것을 제외하고는 상기 제 1 홀딩밸브유닛(50)과 동일하다. 즉, 상기 제 2 홀딩밸브유닛(60)은 제 2 로직밸브(61)와, 상기 제 2 로직밸브(61)를 제어하기 위한 제 2 제어밸브(62)를 포함한다. 상기 제 2 제어밸브(62)는 작업기의 하강신호압(Pb2)이 인가되는 제 2 수압부(62a)를 구비한다. 이러한 제 2 로직밸브(61) 및 제 2 제어밸브(62)는 하강신호압(Pb2)이 제 2 수압부(62a)에 인가되지 않으면, 도 3과 같은 상태를 유지하여 작업용 실린더(10)의 하강챔버(12)의 작업기 제어밸브(40)로 역류하는 것을 방지하게 된다. 반면, 제 2 수압부(62a)에 하강신호압(Pb2)이 인가되면, 상기 제 2 제어밸브(62)는 도 3의 우측으로 변환되고, 이에 의해 제 2 로직밸브(61)의 제 2 헤드챔버(61a)의 작동유는 드레인된다. 따라서, 제 2 헤드챔버(61a)로 공급되는 작동유는 제 2 포핏(61c)을 밀고 작업용 실린더(10)의 하강챔버(12)로 공급될 수 있게 된다. The second holding valve unit 60 prevents the hydraulic fluid in the lowering chamber 12 of the working cylinder 10 from leaking through the working machine control valve 40. The second holding valve unit 60 prevents the hydraulic fluid in the lowering chamber 12 of the working cylinder 10 from leaking through the lowering chamber 12 is provided on the down feed line 14 for supplying the working oil to the first holding valve unit 50 and the second holding valve unit 50. That is, the second holding valve unit 60 includes a second logic valve 61 and a second control valve 62 for controlling the second logic valve 61. The second control valve 62 includes a second pressure receiving portion 62a to which the downward signal pressure Pb2 of the working machine is applied. When the downward signal pressure Pb2 is not applied to the second pressure receiving portion 62a, the second logic valve 61 and the second control valve 62 maintain the state shown in FIG. 3, Thereby preventing backflow to the working machine control valve 40 of the lowering chamber 12. On the other hand, when the downward signal pressure Pb2 is applied to the second pressure receiving portion 62a, the second control valve 62 is converted to the right side of Fig. 3, whereby the second head 61 of the second logic valve 61 The working oil in the chamber 61a is drained. Therefore, the operating fluid supplied to the second head chamber 61a can be pushed into the second poppet 61c and supplied to the lowering chamber 12 of the working cylinder 10. [

전술한 바와 같은 구성을 가지는 작업기 구동장치의 에너지 절감 효율을 기존의 굴삭기와 비교하기 위해 도 4와 같은 궤적으로 장치를 구동시킨 결과 도 5a 내지 도 6b와 같이 에너지 절감 효율이 60~70% 향상되었다.In order to compare the energy saving efficiency of the working machine driving apparatus having the above-described configuration with the conventional excavator, the apparatus was driven by the trajectory as shown in FIG. 4, and the energy saving efficiency was improved by 60 to 70% as shown in FIGS. 5A to 6B .

보다 구체적으로, 도 5a 및 도 5b는 각각 기존의 굴삭기와 본 실시예가 적용 된 굴삭기가 도 4와 같은 궤적을 따라 구동되는데 소비된 에너지를 나타낸다. 도 5a로부터 기존의 굴삭기는 작업이 완료된 상태에서 0.37kwh가 소비된 것을 알 수 있으며, 도 5b로부터 본 실시예가 적용된 굴삭기는 작업이 완료된 상태에서 0.12kwh가 소비되었음을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 약 67% 정도의 에너지 효율이 향상됨을 알 수 있다.More specifically, FIGS. 5A and 5B show the energy consumed for driving an existing excavator and an excavator to which the present embodiment is applied, respectively, along the trajectory shown in FIG. From FIG. 5A, it can be seen that 0.37 kwh is consumed in the existing excavator when the operation is completed, and it can be seen from FIG. 5b that 0.12 kwh is consumed in the excavator to which the present embodiment is applied. That is, according to the embodiment of the present invention, energy efficiency of about 67% is improved.

도 6a는 기존의 굴삭기가 도 4와 같은 궤적을 따라 이동하는데 소비되는 동력을 나타낸 것이고, 도 6b는 본 실시예에 따른 작업기 구동장치가 적용된 굴삭기가 도 4와 같은 궤적을 따라 이동하는데 소비된 동력을 나타낸 것이다. 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예가 적용된 굴삭기의 동력이 훨씬 절감됨을 알 수 있다.FIG. 6A shows the power consumed by the existing excavator moving along the trajectory shown in FIG. 4, FIG. 6B shows the power consumed by the excavator to which the apparatus driving apparatus according to the present embodiment is applied, Lt; / RTI > As can be seen from the graph, it can be seen that the power of the excavator to which this embodiment is applied is much reduced.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 작업기 구동장치가 적용된 굴삭기를 개략적으로 나타내 것이다. 7 schematically shows an excavator to which a working machine driving apparatus according to another embodiment of the present invention is applied.

본 발명의 다른 실시예는 축압부(130)가 카운터 웨이트(131)와 축압용 실린더(132)로 이루어지는 것을 제외하고는 일 실시예와 동일하다. 따라서, 이하에서는 축압부(130)에 대해서만 상세히 설명한다.Another embodiment of the present invention is the same as the embodiment except that the accumulation portion 130 is composed of the counterweight 131 and the accumulation cylinder 132. Therefore, only the accumulation unit 130 will be described in detail below.

상기 카운터 웨이트(131)는 건설기계의 본체(6)에 상하 방향으로 이동가능하게 설치된다. 보다 구체적으로, 상기 카운터 웨이트(131)는 가이드 레일 및 가이드 홈과 같은 가이드부에 의해 상하 방향으로 이동 가능하게 상기 본체(6)에 설치된다.The counterweight 131 is installed on the main body 6 of the construction machine so as to be movable up and down. More specifically, the counterweight 131 is installed on the main body 6 so as to be movable in the vertical direction by a guide portion such as a guide rail and a guide groove.

상기 축압용 실린더(132)는 상기 카운터 웨이트(131)의 하부에 설치되어 상 기 축압용 실린더(132)의 상승챔버(133)에 형성된 압력에 따라 상기 카운터 웨이트(131)를 상하 방향으로 이동시킨다. 이러한 축압용 실린더(132)의 상승챔버(133)는 일 실시예와 동일하게 자중보상용 실린더(20)의 상승챔버(21)에 연통되게 연결된다.The cylinder 132 for axial displacement is provided below the counterweight 131 and moves the counterweight 131 in the vertical direction in accordance with the pressure formed in the upward chamber 133 of the cylinder 132 for axial compression . The ascending chamber 133 of the cylinder 132 for axial compression is connected to the ascending chamber 21 of the cylinder 20 for self-weight compensation in the same manner as the embodiment.

이에 의해, 상기 작업기(2)에 의해 자중보상용 실린더(20)의 상승챔버(21)에 고압이 형성되는 경우, 상기 자중보상용 실린더(20)의 상승챔버(21)의 작동유는 상기 축압용 실린더(132)의 상승챔버(133)로 공급된다. 그러면 상기 축압용 실린더(132)의 로드(134)가 신장하면서 상기 카운터 웨이트(131)를 상방으로 이동시킨다.Accordingly, when a high pressure is formed in the rising chamber 21 of the cylinder 20 for self-weight compensation by the working machine 2, the working oil in the rising chamber 21 of the cylinder 20 for self- And is supplied to the rising chamber 133 of the cylinder 132. Then, the rod 134 of the cylinder 132 for axial displacement extends to move the counterweight 131 upward.

반면, 자중보상용 실린더(20)의 상승챔버(21)에 저압이 형성되는 경우, 상기 축압용 실린더(132)의 상승챔버(133)의 작동유는 상기 자중보상용 실린더(20)의 상승챔버(21)로 공급되며, 이에 의해 상기 자중보상용 실린더(20)는 상기 작업기(2)를 상승시키기 위한 동력을 제공하게 된다.On the other hand, when a low pressure is formed in the rising chamber 21 of the cylinder 20 for self-weight compensation, the operating fluid of the rising chamber 133 of the cylinder 132 for accumulating pressure is supplied to the rising chamber 21, whereby the cylinder for self-weight compensation 20 is provided with the power for raising the working machine 2.

이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의하더라도 축압부(130) 및 자중보상용 실린더(20)에 의해 상기 작업기(2)의 자중에 의해 축척된 에너지를 작업기(2)를 상승시키기 위한 동력으로 제공함으로써, 작업기(2)를 상승시키기 위해 작업용 실린더(10)에 공급해야할 에너지를 절감할 수 있게 되고, 이에 의해 건설기계의 연비를 획기적으로 개선할 수 있게 된다. As described above, according to another embodiment of the present invention, the energy accumulated by the weight of the working machine 2 by the accumulating portion 130 and the self-weight compensating cylinder 20 can be used as a power for raising the working machine 2 It is possible to reduce the energy to be supplied to the working cylinder 10 in order to raise the working machine 2, thereby remarkably improving the fuel consumption of the construction machine.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계의 작업기 구동장치의 개념도,1 is a conceptual diagram of a working machine driving apparatus for a construction machine according to an embodiment of the present invention,

도 2는 도 1의 작업기 구동장치가 적용된 건설기계를 개략적으로 나타낸 측면도,Fig. 2 is a side view schematically showing a construction machine to which the work machine driving device of Fig. 1 is applied,

도 3은 도 1의 작업기 구동장치를 개략적으로 나타낸 회로도,Fig. 3 is a circuit diagram schematically showing the working machine driving apparatus of Fig. 1,

도 4는 도 1의 작업기 구동장치의 에너지 절감 효율을 실험하기 위한 작업기의 궤적을 개략적으로 나타낸 도면,FIG. 4 is a schematic view showing a trajectory of a working machine for testing energy saving efficiency of the working machine driving apparatus of FIG. 1;

도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 궤적을 따라 작업기를 구동시키는데 소요되는 에너지를 개략적으로 나타낸 그래프로서, 기존의 건설기계와 본 발명의 일 실시예가 적용된 건설기계를 비교하기 위한 도면,FIG. 5A and FIG. 5B are graphs schematically illustrating energy required to drive a working machine along the trajectory shown in FIG. 4, and are diagrams for comparing a conventional construction machine with a construction machine to which an embodiment of the present invention is applied,

도 6a 및 도 6b는 도 4에 도시된 궤적을 따라 작업기를 구동시키는데 소요되는 동력을 개략적으로 나타낸 그래프로서, 기존의 건설기계와 본 발명의 일 실시예가 적용된 건설기계를 비교하기 위한 도면,FIGS. 6A and 6B are graphs illustrating power required to drive a working machine along the trajectory shown in FIG. 4, and are diagrams for comparing a conventional construction machine with a construction machine to which an embodiment of the present invention is applied,

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 작업기 구동장치가 적용된 건설기계를 개략적으로 나타낸 측면도이다.7 is a side view schematically showing a construction machine to which a working machine driving apparatus according to another embodiment of the present invention is applied.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS OF THE DRAWINGS

2; 작업기, 붐 10; 작업용 실린더2; Working machine, boom 10; Working cylinder

20; 자중보상용 실린더 30, 130; 축압부, 어큐뮬레이터20; Cylinder for self-weight compensation 30, 130; Accumulator, accumulator

50, 60; 제 1 및 제 2 홀딩밸브유닛 131; 카운터 웨이트50, 60; First and second holding valve units 131; Counterweight

132; 축압용 실린더132; Acceleration cylinder

Claims (5)

상승공급라인(13)을 통해 펌프(1)로부터 토출되는 작동유를 공급받는 상승챔버(11)와 하강공급라인(14)을 통해 펌프(1)로부터 토출되는 작동유를 공급받는 하강챔버(12)를 구비하고, 상기 작동유의 공급 방향에 따라 작업기(2)를 승강 구동시키는 작업용 실린더(10);A rising chamber 11 supplied with operating fluid discharged from the pump 1 through the rising supply line 13 and a falling chamber 12 supplied with operating fluid discharged from the pump 1 through the falling supply line 14 A working cylinder (10) for raising and lowering the working machine (2) according to a feeding direction of the operating oil; 상기 작업기(2)의 상승을 돕기 위해 상기 작업기(2)의 상승방향으로 작동유가 공급되는 상승챔버(21)를 구비한 자중보상용 실린더(20);A self-weight compensating cylinder (20) having a lifting chamber (21) to which a working fluid is supplied in a lifting direction of the working machine (2) to assist the lifting of the working machine (2); 상기 자중보상용 실린더(20)의 상승챔버(21)와 연통되게 연결되며, 상기 작업기(2)가 상기 자중보상용 실린더(20)에 가하는 하중에 따라 상기 자중보상용 실린더(20)의 상승챔버(21)의 작동유가 공급되어 축압되거나 축압된 작동유를 상기 자중보상용 실린더(20)의 상승챔버(21)에 공급하는 축압부(30)(130);Is connected to the upward chamber (21) of the cylinder (20) for self-weight compensation and is connected to the lift chamber (20) of the self-weight compensation cylinder (20) in accordance with the load applied to the self- (30) (130) for supplying working oil supplied with the operating fluid of the self-weight compensating cylinder (21) to the lifting chamber (21) of the self-weight compensating cylinder (20); 상기 작업용 실린더(10)의 상승챔버(11)의 작동유가 작업기 제어밸브(40)를 통해 누유되는 것을 방지하기 위한 제 1 홀딩밸브유닛(50)을 포함하고,And a first holding valve unit (50) for preventing the hydraulic fluid in the rising chamber (11) of the working cylinder (10) from leaking through the working machine control valve (40) 상기 제 1 홀딩밸브유닛(50)은,The first holding valve unit (50) 상기 상승공급라인(13)에 설치되는 제 1 로직밸브(51); 및A first logic valve (51) installed in the up-feed line (13); And 상기 작업기의 상승신호압(Pb1)이 인가되는 제 1 수압부(52a)를 구비하는 제 1 제어밸브(52)를 포함하고,And a first control valve (52) having a first pressure receiving portion (52a) to which a rising signal pressure (Pb1) of the working machine is applied, 상기 상승신호압(Pb1)이 상기 제 1 수압부(52a)에 인가되지 않으면 상기 상승챔버(11)의 작동유가 상기 작업기 제어밸브(40)로 역류하는 것이 상기 제 1 로직밸브(51)에 의해 차단되고,It is not necessary for the first logic valve 51 to reverse flow of the operating fluid of the rising chamber 11 to the working machine control valve 40 when the rising signal pressure Pb1 is not applied to the first pressure receiving portion 52a Blocked, 상기 제 1 수압부(52a)에 상승신호압(Pb1)이 인가되면 상기 펌프(1)로부터 토출되는 작동유는 상기 제 1 로직밸브(51)를 거쳐 상기 상승챔버(11)로 공급되는 건설기계의 작업기 구동장치.When the upward signal pressure Pb1 is applied to the first pressure receiving portion 52a, the hydraulic fluid discharged from the pump 1 is supplied to the elevating chamber 11 through the first logic valve 51 Work machine drive. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 축압부(30)는 어큐뮬레이터(30)인 것을 특징으로 하는 건설기계의 작업기 구동장치.Wherein the accumulating unit (30) is the accumulation unit (30). 제1항에 있어서, 상기 축압부(130)는,The apparatus according to claim 1, wherein the accumulation unit (130) 본체(6)에 승강 가능하게 설치된 카운터 웨이트(131); 및A counterweight 131 installed on the main body 6 to be movable up and down; And 상기 자중보상용 실린더(20)의 상승챔버(21)와 연통되게 연결되는 상승챔버(133)를 구비하며, 상기 상승챔버(133)의 압력에 따라 상기 카운터 웨이트(131)를 승강 구동시킬 수 있도록 상기 카운터 웨이트(131)에 설치된 축압용 실린더(132)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 작업기 구동장치.And a rising chamber 133 connected to the rising chamber 21 of the cylinder 20 for self-weight compensation so that the counterweight 131 can be lifted and lowered according to the pressure of the rising chamber 133 And an accumulation cylinder (132) provided in the counterweight (131). 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 건설기계의 작업기 구동장치는, 상기 작업용 실린더(10)의 하강챔버(12)의 작동유가 상기 작업기 제어밸브(40)를 통해 누유되는 것을 방지하기 위한 제 2 홀딩밸브유닛(60)을 더 포함하고,The working machine driving device of the construction machine further includes a second holding valve unit 60 for preventing the hydraulic fluid in the lowering chamber 12 of the working cylinder 10 from leaking through the working machine control valve 40 and, 상기 제 2 홀딩밸브유닛(60)은,The second holding valve unit (60) 상기 하강공급라인(14)에 설치되는 제 2 로직밸브(61); 및A second logic valve (61) installed in the lower supply line (14); And 상기 작업기의 하강신호압(Pb2)이 인가되는 제 2 수압부(62a)를 구비하는 제 2 제어밸브(62)를 포함하고,And a second control valve (62) having a second pressure receiving portion (62a) to which a down signal pressure (Pb2) of the working machine is applied, 상기 하강신호압(Pb2)이 상기 제 2 수압부(62a)에 인가되지 않으면 상기 하강챔버(12)의 작동유가 상기 작업기 제어밸브(40)로 역류하는 것이 상기 제 2 로직밸브(61)에 의해 차단되고,If the downward signal pressure Pb2 is not applied to the second pressure receiving portion 62a, the hydraulic fluid in the lowering chamber 12 is prevented from flowing back to the working machine control valve 40 by the second logic valve 61 Blocked, 상기 제 2 수압부(62a)에 하강신호압(Pb2)이 인가되면 상기 펌프(1)로부터 토출되는 작동유는 상기 제 2 로직밸브(61)를 거쳐 상기 하강챔버(12)로 공급되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 작업기 구동장치.When the downward signal pressure Pb2 is applied to the second pressure receiving portion 62a, the hydraulic fluid discharged from the pump 1 is supplied to the lower chamber 12 through the second logic valve 61 Of the construction machine. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 작업기(2)는 선단에 아암(3) 및 버켓(4)이 장착되어 상기 아암(3) 및 버켓(4)의 하중이 지지되는 붐(2)인 것을 특징으로 하는 건설기계의 작업기 구동장치.Characterized in that the working machine (2) is a boom (2) to which an arm (3) and a bucket (4) are mounted at the tip end to support the load of the arm (3) and the bucket (4) .
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