KR20170046363A - 작업기계 - Google Patents

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KR20170046363A
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KR1020150146597A
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남민수
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현대중공업 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 작업기계는, 작업장치를 동작시키는 오일이 저장되는 탱크를 구비하는 작업기계에 있어서, 상기 탱크로부터 오일이 유출입되도록 경유라인이 마련되는 실린더부; 및 상기 실린더부를 유출입하는 오일에 의해 돌출길이가 조절되어 바닥면에 맞닿거나 이격되는 지지대를 포함하는 피스톤부를 포함할 수 있다.

Description

작업기계{WORKING MACHINE}
본 발명은 작업기계에 관한 것이다.
산업현장에는 굴삭 작업 및 굴삭된 토사·골재·파쇄암과 같은 중량물 등을 운반하는 작업을 위해 굴삭기, 로더(loader) 및 지게차 등의 중장비인 작업기계가 구비된다.
예를 들어, 굴삭기는 굴삭, 지면고르기, 지면다지기, 무거운 물체의 승강 등 다양한 작업을 수행한다. 굴삭기의 작업장치는 붐, 암 및 버킷으로 이루어지며, 굴삭기의 작업은 작업장치를 각 해당 유압실린더를 제어하여 이루어진다. 그리고 스키드로더 및 휠로더는 굴삭기와 유사하게 유압으로 동작되며 굴삭기에 비하여 비교적 좁은 장소에서의 반복 작업을 하는데 이용된다.
이러한, 작업기계에는 중량물을 상부로 올렸을 때 넘어질 우려가 있어 이를 방지하기 위해, 넘어질 교차점이 되는 곳에서 먼 곳에 인양하중에 대항해 추(錘) 기능을 하는 카운터웨이트가 장착된다. 예를 들어, 작업기계의 본체 내측 부분에는 엔진이 설치되고 본체의 후부에는 카운터웨이트가 장착된다.
이와 같이, 카운터웨이트는 작업장치와 반대되는 위치에 마련되어 작업기계의 무게중심을 맞출 수 있다. 그에 따라, 작업장치에 의한 중량물의 승하강 시 하중을 고르게 분산시켜 승강 작업 및 이동의 안정성을 확보하고, 원활한 운전을 수행할 수 있게 한다.
그리고 이러한 작업기계는 상부 전방에 운전실이 마련되는데, 운전실은 운전자가 굴삭 등의 작업을 이룰 수 있도록 작업장치 및 주행장치가 마련되고, 운전중 중량물이 운전실로 낙하하거나 경사면에서 전복되는 등 작업중에 발생할 수 있는 불의의 사고로부터 운전자를 보호할 수 있도록 운전실의 둘레에 헤드가드가 설계된다.
이와 같은 작업기계는 굴삭 등의 작업뿐만 아니라 주행도 함께 이루어 질 수 있는데, 이러한 작업을 개별 또는 동시에 작업하기 위해 다연(多連)의 고정용량 펌프(pump)로 구성된 유압시스템이 마련된다.
그런데 작업기계 특히 휠로더는 후축을 스스로 부양할 수 있는 장치가 구비되지 않아, 후륜 타이어 교체 시 혹은 기타의 이유로 후축부의 부양이 필요할 때 지게차나 크레인 등을 동원해야 하므로 작업이 번거롭고 지연될 우려가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 지게차, 크레인의 이용없이 휠로더의 후축을 부양시킬 수 있어 작업지연없이 타이어 교체 등의 작업이 용이할 수 있는 작업기계를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 작업기계는, 작업장치를 동작시키는 오일이 저장되는 탱크를 구비하는 작업기계에 있어서, 상기 탱크로부터 오일이 유출입되도록 경유라인이 마련되는 실린더부; 및 상기 실린더부를 유출입하는 오일에 의해 돌출길이가 조절되어 바닥면에 맞닿거나 이격되는 지지대를 포함하는 피스톤부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 피스톤부는, 상기 실린더부의 내부 단면적에 대응하여 단면이 형성되며 상기 실린더부의 공간을 가로질러 상기 실린더부로 유입되는 오일에 의해 가압되는 헤드; 및 일단부는 상기 헤드에 연결되고 타단부는 상기 지지대에 연결되어 상기 헤드의 가압량에 따라 상기 지지대의 돌출길이를 조절하는 로드를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 지지대가 바닥면으로부터 이격되도록 상기 헤드 측의 오일을 배출시키도록 개방되는 제1 실과, 상기 지지대가 바닥면에 맞닿게 돌출되도록 상기 헤드 측으로 오일을 유입시키도록 개방되는 제2 실을 포함하는 제어밸브를 더 포함하고, 상기 제어밸브는 상기 제1 실과 상기 제2 실의 이동에 따라 상기 실린더부로 유출입되는 오일의 흐름을 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 경유라인은, 상기 제1 실과 상기 제2 실의 이동에 따라 연통이 달리 이루어져 오일의 흐름이 제어되도록, 상기 탱크로부터 오일을 배출시키는 펌프에서 상기 제어밸브까지 마련되는 제1 라인; 상기 제어밸브에서 상기 탱크까지 마련되는 제2 라인; 상기 제어밸브에서 상기 실린더의 헤드측 공간까지 마련되는 제3 라인; 및 상기 제어밸브에서 상기 실린더의 로드측 공간까지 마련되는 제4 라인을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 실린더부는, 운전석이 마련되는 본체 후방에서 카운터 웨이트 전방에 마련될 수 있다.
본 발명에 따른 작업기계는, 작업장치를 동작시키기 위한 압유를 이용하여 별도의 탱크를 마련하지 않고도, 실린더부와 경유라인과 같은 단순한 구성으로 작업기계를 부양시킬 수 있어 지게차, 크레인 등의 별도 장비없이 하중이 큰 작업기계가 스스로 부양되어 작업 지연없이 타이어 교체 등의 작업이 용이하게 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업기계를 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업기계에서 부양장치를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업기계에서 부양장치의 내부를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업기계가 부양된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업기계가 부양된 상태의 제어밸브의 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업기계가 부양이 해제되는 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업기계가 부양이 해제되는 상태에서의 제어밸브 상태를 도시한 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업기계를 도시한 측면도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업기계에서 부양장치를 도시한 도면이며, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업기계가 부양된 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 작업기계가 부양이 해제되는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 작업기계(1)는, 본체(10), 작업장치(20), 구동부(30), 탱크(51), 부양장치(60)를 포함한다. 본 실시예에 따른 작업기계(1)는 휠로더, 굴삭기 등 오일을 이용하여 작업장치(20)를 구동시켜 작업을 수행할 수 있는 산업 중장비일 수 있다.
본체(10)는 운전석(11)과 조작기(도시하지 않음)가 마련되며, 그 내부에 탱크(51)와 펌프(52)가 설치될 수 있다. 여기서, 탱크(51)는 작업장치(20)(붐, 버킷 등)를 구동시키기 위한 오일(압유)이 저장될 수 있고, 펌프(52)는 복수의 펌프가 마련되는 다연펌프로 이루어져 탱크(51)로부터 오일을 배출시켜 작업장치 등으로 오일을 공급할 수 있다.
예를 들어, 펌프(52)는 주행 및 작업을 수행할 수 있도록, 조작기의 입력에 따라 스티어링유닛(도시하지 않음)이나 메인컨트롤밸브(도시하지 않음)로 오일을 공급할 수 있다.
탱크(51)로부터 공급되는 오일은 조작기를 조작하기 위한 작동유로 사용될 수 있으며, 작업기계(1)의 구동 및 작업을 수행하기 위한 동력이나 전력은 구동부(30)를 통해 전달받을 수 있고, 구동부(30)는 엔진 또는 배터리 등으로 이루어질 수 있다. 이러한, 스티어링유닛, 메인컨트롤밸브, 구동부의 작동 및 기능은 공지된 기술에 갈음하여 상세한 설명은 생략하도록 한다.
부양장치(60)는 타이어 교체 등과 같이 작업기계(1)를 부양시키기 위해 마련되며, 실린더부(61), 피스톤부(62), 경유라인(63), 제어밸브(65)를 구비할 수 있다.
실린더부(61)는 내부에 공간이 형성되어 피스톤부(62)의 돌출길이를 조절할 수 있도록 오일이 유출입되는데, 탱크(51)로부터 공급되는 오일은 작업장치(20)를 조작하기 위한 메인컨트롤밸브에서 분기되어 공급되거나 메인컨트롤밸브와 개별로 라인이 형성될 수 있다.
예를 들어, 펌프(52)를 공용으로 사용할 수 있도록 메인컨트롤밸브로 공급되는 오일의 라인(도시하지 않음)에서 분기되어 오일을 공급받는 경우, 메인컨트롤밸브에 마련되는 라인의 분기지점에는 별도의 밸브(예를 들어 삼방밸브)가 마련됨으로써, 오일의 흐름을 제어할 수 있다.
이때, 오일은 작업장치(20)의 구동시에는 메인컨트롤밸브로 공급되도록 하되, 작업기계(1)를 부양시킬 경우에는 메인컨트롤밸브로 공급되는 경로를 차단하고 실린더부(61)로 공급되도록 할 수 있다. 이와 달리, 실린더부(61)로 공급되는 펌프가 개별로 공급되어 오일이 공급될 수도 있는 등 그 변형예는 다양하다.
이러한 실린더부(61)는 작업기계(1)의 본체(10) 후방 공간을 활용할 수 있도록, 운전석이 마련되는 본체(10) 후방에서 카운터 웨이트(40) 전방에 마련될 수 있다.
피스톤부(62)는 본체(10)로부터 바닥면으로 돌출길이가 조절되어 작업기계(1)를 부양시키거나 바닥면과의 간섭이 해제되는 구성으로서, 헤드(621), 로드(622) 및 지지대(623)를 포함할 수 있다.
헤드(621)는 오일에 의해 압력의 방향이 변화되어 위치가 조절될 수 있으며, 실린더부(61)의 길이방향을 따라 이동할 수 있도록, 실린더부(61)의 길이방향으로부터 직각으로 실린더부(61) 내부의 공간을 가로질러 마련됨으로써, 실린더부(61)의 내부 공간을 헤드(621) 측과 로드(622)측으로 구획할 수 있다.
여기서, 헤드(621)의 일측에서 타측으로 오일이 이동되지 않고, 헤드(621)의 양측면 중 선택적으로 오일의 가압이 이루어지게 실린더부(61)의 내부 단면적에 대응하여 헤드(621)의 단면이 형성될 수 있다. 이러한 헤드(621)는 실린더부(61)의 일측 또는 타측으로 유입되는 오일에 의해 가압되는 방향이 변동되어 위치가 이동될 수 있다.
로드(622)는 헤드(621)와 지지대(623)를 연결하는 매개물로서, 일단부는 헤드(621)에 연결되고 타단부는 지지대(623)에 연결되어 헤드(621)의 가압 방향에 따라 지지대(623)의 돌출길이를 조절할 수 있다. 즉, 헤드(621)가 오일에 의해 가압되어 위치가 변동되는 경우, 헤드(621)의 위치 변동에 연동하여 로드(622)가 이동함으로써 실린더부(61) 외측으로 돌출되는 로드(622)의 돌출길이가 조정되어 로드(622)에 마련되는 지지대(623)가 바닥면으로부터 이격되는 거리를 조절할 수 있다.
지지대(623)는 바닥면에 맞닿거나 이격되어 작업기계(1)를 바닥면으로부터 간섭이 해제되도록 하거나 부양되도록 할 수 있으며, 실린더부(61)를 유출입하는 오일에 의해 돌출길이가 조절되어 바닥면에 맞닿거나 이격될 수 있다.
경유라인(63)은 피스톤부(62)의 길이 제어를 위해 실린더부(61)를 유출입하는 오일이 경유할 수 있고, 후술되는 제어밸브(65)의 제1 실(651)과 제2 실(652)의 이동에 따라 연통이 달리 이루어져 오일의 흐름이 제어될 수 있다. 여기서, 경유라인(63)은 제1 라인(631), 제2 라인(632), 제3 라인(633) 및 제4 라인(644)을 포함할 수 있다.
제1 라인(631)은 실린더부(61)로 공급되는 오일이 경유하는 구성으로서, 펌프(52)에서 제어밸브(65)까지 마련되어, 제어밸브(65)의 절환에 따라 제3 라인(633) 또는 제4 라인(644)과 연결되어 실린더부(61)의 헤드(621) 측 또는 로드(622)측으로 오일을 공급할 수 있다.
제2 라인(632)은 실린더부(61)로부터 배출되는 오일을 탱크(51)로 회수시키는 구성으로서, 제어밸브(65)에서 탱크(51)까지 마련될 수 있어, 제어밸브(65)의 절환에 따라 제3 라인(633) 또는 제4 라인(644)과 연결되어 실린더부(61)의 헤드(621) 측 또는 로드(622)측으로부터 오일을 배출시킬 수 있다.
제3 라인(633)과 제4 라인(644)은 실린더부(61)에서 제어밸브(65)까지 연결되어 제어밸브(65)의 전환에 따라 제1 라인(631) 또는 제2 라인(632)과 각각 연결될 수 있고, 제3 라인(633)은 제어밸브(65)에서 실린더부(61)의 헤드(621)측 공간까지 마련될 수 있으며, 제4 라인(644)은 제어밸브(65)에서 실린더부(61)의 로드(622)측 공간까지 마련될 수 있다.
제어밸브(65)는 실린더부(61)로 유출입되는 오일을 제어하기 위해, 제1 실(651)과 제2 실(652)을 포함할 수 있으며, 제1 실(651)과 제2 실(652)은 실린더부(61)의 헤드(621)측과 로드(622)측 각각으로 개방되는 오일의 경로를 달리 이루게 한다.
예를 들어, 제1 실(651)은 지지대(623)가 바닥면으로부터 이격되도록 헤드(621) 측의 오일을 배출시키도록 개방될 수 있고, 로드(622)측으로 오일을 유입시키도록 개방될 수 있다. 그리고 제2 실(652)은 지지대(623)가 바닥면에 맞닿게 돌출되도록 헤드(621) 측으로 오일을 유입시키도록 개방될 수 있고, 로드(622)측의 오일을 배출시킬 수 있도록 개방될 수 있다. 여기서, 실린더부(61)로부터 배출되는 오일은 탱크(51)로 회수될 수 있다.
이와 같이, 제어밸브(65)는, 오일의 유출입 경로를 달리 이루는 제1 실(651)과 제2 실(652)을 마련함으로써, 제1 실(651)과 제2 실(652)의 이동에 따라 실린더부(61)로 유출입되는 오일의 흐름을 제어할 수 있다.
이러한, 제어밸브(65)는 레버(부호 도시하지 않음)에 의해 조작될 수 있고, 예를 들어, 레버의 방향을 좌우방향(도 2 참조)으로 변경함으로써 제어밸브(65)가 절환되어 오일의 이동 경로가 변경될 수 있다. 또한, 제어밸브(65)에는 오일의 경로를 차단하는 제3 실(도시하지 않음)이 마련되어 레버가 중립상태로 마련되는 경우, 오일의 흐름이 차단되어 실린더부(61)로 공급되는 오일이 차단되고, 탱크(51)로 회수되는 오일 또한 차단될 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여, 부양장치(60)의 동작에 대하여 설명하도록 한다.
먼저, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제어밸브(65)의 제2 실(652)이 경유라인(63) 상에 마련되어 제1 라인(631)이 제3 라인(633)과 연통됨으로써, 실린더부(61)의 헤드(621)측으로 오일을 공급할 수 있게 된다. 이때, 제2 라인(632)은 제4 라인(644)과 연결되어 실린더부(61)의 로드(622) 측으로부터 오일을 배출시킬 수 있다.
이 경우, 실린더부(61) 내에서 헤드(621) 측의 오일이 헤드(621)를 로드(622) 측으로 가압하게 됨에 따라 헤드(621)와 연동하여 로드(622) 및 지지대(623)가 바닥면으로 접근하며 맞닿게 될 수 있고, 돌출길이를 더욱 연장시키면 작업기계(1)의 타이어가 바닥면으로부터 이격되어 작업기계(1)의 후측이 부양할 수 있다.
작업기계(1)의 부양이 일정 높이 이상 이루어지면, 피스톤부(62)의 돌출길이를 제한하도록 제어밸브(65)를 중립시켜 오일의 흐름을 차단할 수 있다.
한편, 타이어 교체 등의 작업이 완료되면, 작업기계(1)가 지지대(623)에 의해 바닥면으로부터 간섭이 해제되도록, 피스톤부(62)의 돌출길이를 최소화시켜 위치를 복귀시킬 필요가 있다.
이를 위해, 도 6 및 도 7을 참조하면, 제어밸브(65)의 제1 실(651)이 경유라인(63) 상에 마련되어 제1 라인(631)이 제4 라인(634)과 연통됨으로써, 실린더부(61)의 로드(622)측으로 오일을 공급할 수 있게 된다. 이때, 제2 라인(632)은 제3 라인(643)과 연결되어 실린더부(61)의 헤드(621) 측으로부터 오일을 배출시킬 수 있다.
이 경우, 실린더부(61) 내에서 로드(622) 측의 오일이 헤드(621)를 로드(622) 측의 반대 방향으로 가압하게 됨에 따라 헤드(621)와 연동하여 로드(622) 및 지지대(623)가 바닥면으로 이격될 수 있고, 돌출길이를 더욱 축소시켜 작업기계(1)의 부양을 해제시킬 수 있다.
로드(622) 및 지지대(623)의 돌출길이가 일정길이 이하(최소 돌출길이까지 가능)가 되면, 제어밸브(65)를 중립시켜 오일의 흐름을 차단할 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 작업장치(20)를 동작시키기 위한 압유를 이용하여 별도의 탱크를 마련하지 않고도, 실린더부(61)와 경유라인(63)과 같은 단순한 구성으로 작업기계(1)를 부양시킬 수 있어 지게차, 크레인 등의 별도 장비없이 하중이 큰 작업기계가 스스로 부양되어 작업 지연없이 타이어 교체 등의 작업이 용이하게 이루어질 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 작업기계 10: 본체
11: 운전석 20: 작업장치
30: 구동부 40: 카운터 웨이트
51: 탱크 52: 펌프
60: 부양장치 61: 실린더부
62: 피스톤부 63: 경유라인
631: 제1 라인 632: 제2 라인
633: 제3 라인 634: 제4 라인
65: 제어밸브 651: 제1 실
652: 제2 실 621: 헤드
622: 로드 623: 지지대

Claims (5)

  1. 작업장치를 동작시키는 오일이 저장되는 탱크를 구비하는 작업기계에 있어서,
    상기 탱크로부터 오일이 유출입되도록 경유라인이 마련되는 실린더부; 및
    상기 실린더부를 유출입하는 오일에 의해 돌출길이가 조절되어 바닥면에 맞닿거나 이격되는 지지대를 포함하는 피스톤부를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업기계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 피스톤부는,
    상기 실린더부의 내부 단면적에 대응하여 단면이 형성되며 상기 실린더부의 공간을 가로질러 상기 실린더부로 유입되는 오일에 의해 가압되는 헤드; 및
    일단부는 상기 헤드에 연결되고 타단부는 상기 지지대에 연결되어 상기 헤드의 가압량에 따라 상기 지지대의 돌출길이를 조절하는 로드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작업기계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지대가 바닥면으로부터 이격되도록 상기 헤드 측의 오일을 배출시키도록 개방되는 제1 실과, 상기 지지대가 바닥면에 맞닿게 돌출되도록 상기 헤드 측으로 오일을 유입시키도록 개방되는 제2 실을 포함하는 제어밸브를 더 포함하고,
    상기 제어밸브는 상기 제1 실과 상기 제2 실의 이동에 따라 상기 실린더부로 유출입되는 오일의 흐름을 제어하는 것을 특징으로 하는 작업기계.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 경유라인은, 상기 제1 실과 상기 제2 실의 이동에 따라 연통이 달리 이루어져 오일의 흐름이 제어되도록,
    상기 탱크로부터 오일을 배출시키는 펌프에서 상기 제어밸브까지 마련되는 제1 라인;
    상기 제어밸브에서 상기 탱크까지 마련되는 제2 라인;
    상기 제어밸브에서 상기 실린더의 헤드측 공간까지 마련되는 제3 라인; 및
    상기 제어밸브에서 상기 실린더의 로드측 공간까지 마련되는 제4 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 작업기계.
  5. 제1항에 있어서, 상기 실린더부는,
    운전석이 마련되는 본체 후방에서 카운터 웨이트 전방에 마련되는 것을 특징으로 하는 작업기계.
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