KR20100018969A - 작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기 - Google Patents

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Abstract

개시된 내용은, 붐, 아암 등으로 이루어지는 작업장치를 구동시키는 붐실린더와 별도로 작업장치의 하중(자중) 일부를 항시 지지할 수 있도록 하여 작업장치 구동시 소요되는 연료 소모량을 줄이고, 작동유의 온도 상승되는 것을 방지할 수 있도록 한 것으로,
본 발명의 일 실시예에 의한 작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기는,
하부 주행체와,
하부 주행체 상에 선회 가능하게 장착되는 상부 선회체와,
상부 선회체 상에 탑재되는 운전실캡 및 엔진실과,
상부 선회체의 후방에 장착되고 작업시 장비의 균형을 유지하는 카운터웨이트와,
상부 선회체에 회동가능하게 고정되는 붐, 아암, 버킷으로 이루어지고, 각각의 유압실린더에 의해 구동되는 작업장치와,
작업장치를 상부 선회체쪽으로 상승시키는 방향으로 탄성력이 작용하여 작업장치의 자중 일부를 항시 지지하는 탄성수단을 포함한다.
작업장치, 보조 구동수단, 굴삭기

Description

작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기{excavator of having support driving means of working apparatus}
본 발명은 붐, 아암 등으로 이루어지는 작업장치를 구동시키는 붐실린더에 발생되는 부하 량을 줄여 굴삭기 구동시 소요되는 에너지를 감소시킬 수 있도록 한 작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 붐실린더와 별도로 작업장치의 하중(자중) 일부를 항시 지지할 수 있도록 하여 작업장치 구동시 소요되는 연료 소모량을 줄이고, 작동유의 온도 상승되는 것을 방지할 수 있도록 한 작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 굴삭기는,
하부 주행체(1)와,
하부 주행체(1) 상에 선회 가능하게 장착되는 상부 선회체(2)와,
상부 선회체(2) 상에 탑재되는 운전실캡(3) 및 엔진실(4)과,
상부 선회체(2)의 후방에 장착되고 작업시 장비의 균형을 유지하는 카운터웨이트(12)와,
상부 선회체(2) 전방에 회동가능하게 고정되는 붐(5), 아암(6), 버킷(7)으로 이루어지고, 붐실린더(8), 아암실린더(9), 버킷실리더(10)에 의해 구동되는 작업장치(11)를 포함한다.
종래 기술에 의한 굴삭기는, 장비 특성상 내구성을 유지하고, 작업능률을 높이기 위해 작업장치(11)의 구조물이 견고한 부재(rigid member)로써 제작되어 일정한 자중을 갖는다. 이로 인해 붐실린더(8)는 항시 작업장치(11)의 자중을 지탱하도록 구성된다.
따라서, 토사 등을 굴삭,상차 작업하기 위하여 붐실린더(8) 구동으로 작업장치(11)를 상승시키는 경우 굴삭물의 하중 이상으로 많은 유압에너지가 소모되는 문제점을 갖는다. 또한 붐실린더(8) 구동으로 작업장치(11)를 하강시킬 경우에는 작업장치(11)의 위치 에너지를 열로 전환시킴에 따라 유압탱크로 귀환되는 작동유의 온도를 상승시키는 요인으로 작용하게 된다.
이와 같이 작업장치(11)의 자중으로 인해 불필요하게 소모되는 에너지를 줄이기 위해 작업장치(11) 구조물의 중량을 줄여 제작하는 경우 강도가 떨어져 한계에 직면하게 된다. 또한 작업장치(11) 하강시 발생되는 작동유의 온도를 재생시키는 재생시스템이 연구되고 있으나 재생시스템이 너무 복잡하여 실용성이 떨어지는 문제점을 갖는다.
본 발명의 실시예는, 붐 등의 작업장치를 구동시키는 붐실린더와 별도로 작업장치의 자중 일부를 항시 지지하게 되므로, 작업장치 구동시 소요되는 연료 소모량을 줄임에 따라 장비의 에너지 효율을 높일 수 있도록 한 작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기와 관련된다.
본 발명의 실시예는, 작업장치 하강시 발생되는 작동유의 온도 상승되는 것을 방지함에 따라, 오일쿨러를 소형화하여 원가비용 및 유지비용을 줄이고, 오일쿨러를 장비에 용이하게 배치할 수 있도록 한 작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기와 관련된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기는,
하부 주행체와,
하부 주행체 상에 선회 가능하게 장착되는 상부 선회체와,
상부 선회체 상에 탑재되는 운전실캡 및 엔진실과,
상부 선회체의 후방에 장착되고 작업시 장비의 균형을 유지하는 카운터웨이트와,
상부 선회체에 회동가능하게 고정되는 붐, 아암, 버킷으로 이루어지고, 각각의 유압실린더에 의해 구동되는 작업장치와,
작업장치를 상부 선회체쪽으로 상승시키는 방향으로 탄성력이 작용하여 작업장치의 자중 일부를 항시 지지하는 탄성수단을 포함한다.
이때, 전술한 탄성수단으로, 붐의 상면 소정위치에 일단이 고정되고 카운터웨이트 상에 타단이 고정되는 인장코일스프링이 사용된다.
전술한 탄성수단으로, 붐의 측면과 상부 선회체에 양단이 회동가능하게 고정되는 붐실린더 외측으로 설치되는 압축코일스프링이 사용된다.
전술한 탄성수단은, 상부 선회체 상에 일단이 고정되고 붐의 측면 소정위치에 타단이 고정되는 토션스프링이 사용된다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기는,
하부 주행체와,
하부 주행체 상에 선회 가능하게 장착되는 상부 선회체와,
상부 선회체 상에 탑재되는 운전실캡 및 엔진실과,
상부 선회체의 후방에 장착되고 작업시 장비의 균형을 유지하는 카운터웨이트와,
상부 선회체에 회동가능하게 고정되는 붐, 아암, 버킷으로 이루어지고, 각각의 유압실린더에 의해 구동되는 작업장치와,
축압기와, 축압기로부터 전달되는 유체에 의해 구동시 작업장치를 상부 선회체쪽으로 상승시키는 방향으로 가압하여 작업장치의 자중 일부를 항시 지지하는 액츄에이터를 포함한다.
이때, 전술한 액츄에이터의 로드부는 붐실린더를 붐 측면에 회동가능하게 고정하는 고정핀의 연장축에 고정되고, 액츄에이터의 헤드부는 상부 선회체 상에 고정된다.
전술한 액츄에이터의 로드부는 붐실린더를 붐 측면에 회동가능하게 고정하는 고정핀에 형성되는 레버에 회동가능하게 고정되고, 액츄에이터의 헤드부는 상부 선회체 상에 고정된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기는 아래와 같은 이점을 갖는다.
굴삭기의 작업장치를 구동시키는 붐실린더와 별도로 작업장치의 하중(자중)을 항시 지지하게 되므로, 굴삭,상차 작업시 순수한 하중에 해당되는 유압에너지만을 사용하게 되므로 작업장치 구동시 연료 소모량을 줄임에 따라 적은 비용으로 고가의 장비를 가동시킬 수 있다.
또한, 작업장치 하강시 발생되는 작동유의 온도 상승되는 것을 방지함에 따라, 오일쿨러를 소형화하여 원가비용 및 유지비용을 줄이고, 오일쿨러를 장비에 용이하게 배치할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기는,
하부 주행체(1)와,
하부 주행체(1) 상에 선회 가능하게 장착되는 상부 선회체(2)와,
상부 선회체(2) 상에 탑재되는 운전실캡(3) 및 엔진실(4)과,
상부 선회체(2)의 후방에 장착되고 작업시 장비의 균형을 유지하는 카운터웨이트(12)와,
상부 선회체(2)에 회동가능하게 고정되는 붐(5), 아암(6), 버킷(7)으로 이루어지고, 붐실린더(8), 아암실린더(9), 버킷실리더(10)에 의해 구동되는 작업장치(11)와,
작업장치(11)를 상부 선회체(2)쪽으로 상승시키는 방향으로 탄성력이 작용하여 작업장치(11)의 자중 일부를 항시 지지하는 탄성수단(13)을 포함한다.
이때, 전술한 붐실린더(8)와 별도로 작업장치(11)의 자중 일부를 항시 지지하는 탄성수단(13)을 제외한 구성은, 도 1에 도시된 굴삭기의 구성과 실질적으로 동일하게 적용되므로 이들의 상세한 설명은 생략하고, 중복되는 도면부호는 동일하게 표기한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전술한 탄성수단(13)으로, 붐(5) 상면 소정위치에 일단이 고정되고 카운터웨이트(12) 상에 타단이 고정되는 인장코일스프링이 사용된다.
즉, 탄성부재(13)(인장코일스프링)의 인장력에 의해, 상부 선회체(2)에 붐(5) 하단부를 회동가능하게 고정시킨 고정핀을 중심축으로 하여 작업장치(11)가 시계방향으로 회전될 수 있도록 모멘트가 작용하고 있다.
따라서, 버킷(7)에 의해 토사 등을 굴삭한 상태에서 붐실린더(8)의 신장구동으로 작업장치(11)를 상승시킬 경우, 탄성부재(13)의 인장력에 의해 작업장치(11)의 자중 일부를 지탱하게 되므로 붐실린더(8)에 발생되는 부하 량을 줄일 수 있다.
즉, 작업장치(11)를 구동시키는 전체 외력은 붐실린더(8)의 신장구동시 발생되는 유압력과 탄성부재(13)의 인장력을 더한 것이다.
이로 인해, 붐실린더(8) 구동으로 인해 작업장치(11)를 상승시켜 굴삭 작업할 경우, 붐실린더(8)는 버킷(7)에 적재되는 적재물의 중량에 해당되는 압력만을 사용하게 되므로, 도 1에 도시된 작업장치에 비해 연료 소모량을 상대적으로 줄일 수 있다.
한편, 붐실린더(8)를 수축구동시켜 작업장치(11)를 하강시킬 경우에도 탄성부재(13)의 인장력에 의해 작업장치(11)를 지탱하게 되므로, 작업장치(11)의 하강에 따른 붐실린더(8)의 작동유에 열 발생되는 것을 최소화할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전술한 탄성수단(13)으로, 붐(5)의 측면과 상부 선회체(2) 소정위치에 양단이 회동가능하게 고정되는 붐실린더(8) 외측으로 설치되는 압축코일스프링이 사용된다.
따라서, 붐실린더(8)의 구동으로 작업장치(11)를 상승 또는 하강시킬 경우, 탄성부재(13)(압축코일스프링)의 압축력에 의해 작업장치(11)의 자중 일부를 지탱하게 되므로 붐실린더(8)에 발생되는 부하 량을 줄일 수 있다.
이때, 붐실린더(8)의 구동시 탄성부재(13)(압축코일스프링)의 압축력에 의해 작업장치(11)의 자중 일부를 지탱하는 것을 제외한 구성은, 도 2에 도시된 탄성부재(13)로서 인장코일스프링을 사용하는 것과 실질적으로 동일하게 적용되므로 이들의 상세한 설명은 생략한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전술한 탄성수단(13)은, 상부 선회체(2) 상에 일단이 고정되고 붐(5)의 측면 소정위치에 타단이 고정되는 토션스프링(torsion spring)이 사용된다.
따라서, 붐실린더(8)의 구동으로 작업장치(11)를 상승 또는 하강시킬 경우, 탄성부재(13)(토션스프링)의 탄성력(회전력)에 의해 작업장치(11)의 자중 일부를 지탱하게 되므로 붐실린더(8)에 발생되는 부하 량을 줄일 수 있다.
이때, 붐실린더(8)의 구동시 탄성부재(13)(토션스프링)의 회전력에 의해 작업장치(11)의 자중을 지탱하는 것을 제외한 구성은, 도 2에 도시된 탄성부재(13)로서 인장코일스프링을 사용하는 것과 실질적으로 동일하게 적용되므로 이들의 상세 한 설명은 생략한다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기는,
하부 주행체(1)와,
하부 주행체(1) 상에 선회 가능하게 장착되는 상부 선회체(2)와,
상부 선회체(2) 상에 탑재되는 운전실캡(3) 및 엔진실(4)과,
상부 선회체(2)의 후방에 장착되고 작업시 장비의 균형을 유지하는 카운터웨이트(12)와,
상부 선회체(2)에 회동가능하게 고정되는 붐(5), 아암(6), 버킷(7)으로 이루어지고, 붐실린더(8), 아암실린더(9), 버킷실리더(10)에 의해 구동되는 작업장치(11)와,
축압기(14)와, 축압기(14)로부터 전달되는 유체에 의해 구동시 작업장치(11)를 상부 선회체(2)쪽으로 상승시키는 방향으로 가압하여 작업장치(11)의 자중 일부를 항시 지지하는 액츄에이터(15)를 포함한다.
이때, 전술한 붐실린더(8)와 별도로 작업장치(11)의 자중 일부를 항시 지지하도록 사용되는 축압기(14) 및 액츄에이터(15)를 제외한 구성은, 도 1에 도시된 굴삭기의 구성과 실질적으로 동일하게 적용되므로 이들의 상세한 설명은 생략하고, 중복되는 도면부호는 동일하게 표기한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 전술한 액츄에이터(15)의 로드부는 붐실린더(8)를 붐(5) 측면에 회동가능하게 고정하는 고정핀(16)의 연장축(17)에 직접 고정되고, 액츄에이터(15)의 헤드부는 상부 선회체(2) 상에 고정된다.
따라서, 붐실린더(8)의 신축구동으로 작업장치(11)를 상승 또는 하강시킬 경우, 축압기(14)로부터 호스를 통해 전달되는 유체(고압기체 등)에 의해 구동되는 액츄에이터(15)(붐실린더(8)에 공급되는 유압원과 별도의 동력원이 사용됨)에 의해 작업장치(11)의 자중 일부를 지탱하게 되므로, 붐실린더(8)에 발생되는 부하 량을 줄일 수 있다. 즉 작업장치(11)를 구동시키는 전체 외력은 붐실린더(8)의 신장구동시 발생되는 유압력과 액츄에이터(15)의 구동력을 더한 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 전술한 액츄에이터(15)의 로드부는 붐실린더(8)를 붐(5) 측면에 회동가능하게 고정하는 고정핀(16)에 형성되는 레버(18)에 회동가능하게 고정되고, 액츄에이터(15)의 헤드부는 상부 선회체(2) 상에 고정된다.
이때, 액츄에이터(15)의 로드부가, 붐실린더(8)의 로드부를 붐(5) 측면에 고정시킨 고정핀(16)에 형성되는 레버(18)에 고정되는 것을 제외한 구성은, 도 5에 도시된 것과 실질적으로 동일하게 적용되므로, 이들의 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 종래 기술에 의한 굴삭기의 개략도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기의 개략도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기의 개략도,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기의 개략도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기의 개략도,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기의 개략도이다.
*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명
1; 하부 주행체
2; 상부 선회체
3; 운전실캡
4; 엔진실
5; 붐
6; 아암
7; 버킷
8; 붐실린더
9; 아암실린더
10; 버킷실린더
11; 작업장치
12; 카운터웨이트
13; 탄성수단
14; 축압기(accumulator)
15; 액츄에이터
16; 고정핀
17; 연장축
18; 레버

Claims (7)

  1. 하부 주행체;
    상기 하부 주행체 상에 선회 가능하게 장착되는 상부 선회체;
    상기 상부 선회체 상에 탑재되는 운전실캡 및 엔진실;
    상기 상부 선회체의 후방에 장착되고 작업시 장비의 균형을 유지하는 카운터웨이트;
    상기 상부 선회체에 회동가능하게 고정되는 붐, 아암, 버킷으로 이루어지고, 각각의 유압실린더에 의해 구동되는 작업장치; 및
    상기 작업장치를 상부 선회체쪽으로 상승시키는 방향으로 탄성력이 작용하여 상기 작업장치의 자중 일부를 항시 지지하는 탄성수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 탄성수단으로, 상기 붐의 상면 소정위치에 일단이 고정되고 상기 카운터웨이트 상에 타단이 고정되는 인장코일스프링이 사용되는 것을 특징으로 하는 작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 탄성수단으로, 상기 붐 측면과 상부 선회체에 양단 이 회동가능하게 고정되는 붐실린더 외측으로 설치되는 압축코일스프링이 사용되는 것을 특징으로 하는 작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 탄성수단은, 상기 상부 선회체 상에 일단이 고정되고 상기 붐의 측면 소정위치에 타단이 고정되는 토션스프링이 사용되는 것을 특징으로 하는 작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기.
  5. 하부 주행체;
    상기 하부 주행체 상에 선회 가능하게 장착되는 상부 선회체;
    상기 상부 선회체 상에 탑재되는 운전실캡 및 엔진실;
    상기 상부 선회체의 후방에 장착되고 작업시 장비의 균형을 유지하는 카운터웨이트;
    상기 상부 선회체에 회동가능하게 고정되는 붐, 아암, 버킷으로 이루어지고, 각각의 유압실린더에 의해 구동되는 작업장치; 및
    축압기와, 상기 축압기로부터 전달되는 유체에 의해 구동시 상기 작업장치를 상부 선회체쪽으로 상승시키는 방향으로 가압하여 작업장치의 자중 일부를 항시 지지하는 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 액츄에이터의 로드부는 상기 붐실린더를 붐 측면에 회동가능하게 고정하는 고정핀의 연장축에 고정되고, 상기 액츄에이터의 헤드부는 상기 상부 선회체 상에 고정되는 것을 특징으로 하는 작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 액츄에이터의 로드부는 상기 붐실린더를 붐 측면에 회동가능하게 고정하는 고정핀에 형성되는 레버에 회동가능하게 고정되고, 상기 액츄에이터의 헤드부는 상기 상부 선회체 상에 고정되는 것을 특징으로 하는 작업장치 보조 구동수단이 구비된 굴삭기.
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