JP2000204578A - クレーン仕様型バックホーの作業角度制御装置 - Google Patents
クレーン仕様型バックホーの作業角度制御装置Info
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Abstract
はポテンショメータで検知していたので、取付時の精度
を高くする必要があり、後付けは困難となっていた。 【解決手段】 アーム11先端にフック16を取り付け
て荷物を持ち上げ可能としたクレーン仕様型バックホー
において、ブーム10及びアーム11にそれぞれ誘電性
流体型の傾斜角センサー27・28を取付て角度を検知
し制御回路30に入力するとともに、前記傾斜角センサ
ーの測定範囲外にアームが回動すると、警報を発してそ
の値を表示し、最大角度の値で制御するようにした。
Description
を配置して、クレーン仕様とした掘削作業車(主にバッ
クホー)の、ブーム及びアームの回動角度を制御する技
術に関する。
業を行うクレーンを搬入することができない場合があ
り、このようなときにはバックホーのアームの先端に配
置されたバケットの背面にフックを取り付けて、該フッ
クにブロックやU字溝等の荷物を係止して、荷物を吊り
上げて移動するようにした技術は公知となっている。こ
のようにバックホーのバケットに設けたフックによって
荷物を吊り上げる場合、荷物が重いと吊り上げと同時に
機体が転倒する恐れがあり、また、吊り上げる能力の限
界内であっても、ブーム及びアームを伸ばすと、モーメ
ントが大きくなって転倒することもあり得る。また、正
面を向いて吊り上げても、旋回して側方を向いた場合
に、クローラーでは踏ん張りが効かず転倒する場合等が
発生していた。
及びアームを回動駆動するシリンダーに圧力センサーを
配置して、荷物の重量を検知すると共に、ブーム及びア
ームの角回動角度を検知して、荷物が規定以上の重量で
あると持ち上げないように制御し、また、持ち上げられ
る重量の荷物であっても、ブーム及びアームを水平方向
へ伸ばすと転倒する可能性がある場合には、設定角度に
達すると、ブーム及びアームの回動駆動を停止するよう
にした技術も公知となっている。
ックホーにおいて、前記ブーム及びアームの角度を検知
するセンサーは安価なポテンショメータが利用されてお
り、角度は回転軸の変化を検知していた。従って、ポテ
ンショメータは回転軸の位置に配置しなければならず、
回転軸と角度検知するためのアームとの間にはキー加工
またはスプライン加工する必要があり、取付のための工
数が増加していた。そして、この回転軸の精度は高くす
る必要があるが、回転させるためのガタも必要であり、
加工コストや取付工数のアップとなり、しかも後付けは
困難となっていた。また、ポテンショメータは抵抗値を
検出するために摺動部分が存在するために、長年の使用
によって摩耗し、耐久性が低く、正確な角度が検知でき
ないことが生じていた。
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決する為の
手段を説明する。即ち、請求項1においては、アーム先
端にフックを取り付けて荷物を持ち上げ可能としたクレ
ーン仕様型バックホーにおいて、ブーム及びアームにそ
れぞれ誘電性流体型の傾斜角センサーを取り付けて角度
を検知し制御回路に入力するとともに、前記傾斜角セン
サーの測定範囲外にアームが回動すると、警報を発して
その値を表示し、最大角度の値で制御するようにした。
フックを取り付けて荷物を持ち上げ可能としたクレーン
仕様型バックホーにおいて、ブームシリンダーの油供給
油路に圧力センサーを配置して制御回路と接続し、その
圧力を検知して荷物の荷重を演算する制御装置であっ
て、前記ブームシリンダーのストロークエンド近傍より
最伸長位置までを、ストロークエンド近傍で測定した値
で演算するようにした。
フックを取り付けて荷物を持ち上げ可能としたクレーン
仕様型バックホーにおいて、前記荷物の荷重をセンサー
にて検出して制御回路に入力し、該荷重が定格荷重を越
えるとブームとアームの駆動を停止する定格荷重制御
と、ブーム及びアームの角度より荷物までの長さを演算
してモーメントを求め、該モーメントが転倒荷重を越え
ると、ブームとアームの駆動を停止する実荷重制御を切
替可能に構成した。
フックを取り付けて荷物を持ち上げ可能としたクレーン
仕様型バックホーにおいて、運転席近傍に定格荷重と実
荷重を表示する表示装置を設けるとともに、該表示装置
と制御回路との間にコネクタ接続部を設け、該コネクタ
接続部に外部ツールを接続可能とした。
削作業機を構成するブーム及びアームを回動可能に配置
したクレーン仕様型バックホーにおいて、ブーム及びア
ームを回動駆動するシリンダーに二つ割りの取付バンド
を固定し、該取付バンドの一方に緊急逆止め弁の取付座
を設けた。
面に基づいて説明する。図1はバックホーの全体側面
図、図2は制御ブロック図、図3は作業半径Lと荷重W
の関係示す図、図4はブームシリンダーのストロークL
1と油圧及び角度検出値Vの関係を示す図、図5は制御
フローチャート図、図6は緊急逆止め弁の取付部を示す
断面図、図7は同じく他の実施例を示す断面、図8は表
示装置の斜視図、図9は同じく裏側の斜視図である。
る。図1において、左右一対のクローラー2を装備した
クローラー式走行装置1の上部に、旋回可能に旋回台4
を取り付け、該旋回台4上部の一側方には運転席や操作
レバー等を収納したキャビン6を配設し機体19を構成
している。該機体19の前部に掘削作業機5を配置して
おり、前記キャビン6前側部の旋回台4の左右略中央前
部にブームブラケット9を配置して掘削作業機5のブー
ム10基部を支持している。該旋回台4の後部は平面視
半円状に構成され、クローラー式走行装置1の幅内で旋
回できるようにしている。前記キャビン6の後部にはエ
ンジンやバッテリーや燃料タンク等を配置してカバー7
で覆っている。また、前記クローラー式走行装置1の、
例えば、後端部には、排土板3を装着している。
けるブームブラケット9、該ブーム10の先端に回動自
在に取り付けるアーム11、該アーム11の先端に取り
付けるバケット12と、これらを回動するためのシリン
ダー等から構成されている。前記旋回台4の左右略中央
前部にブームブラケット9が左右回動自在に支持され、
該ブームブラケット9はスイングシリンダー8によって
左右回動可能に構成されている。
状に構成され、該ブーム10の中途部とブームブラケッ
ト9との間にはブームシリンダー13を介装し、該ブー
ムシリンダー13の伸縮によりブーム10を上下回動可
能としている。該ブーム10の先端にアーム11の後部
が回動自在に枢支され、ブーム10中途部上とアーム1
1後部との間にアームシリンダー14を介装して、該ア
ームシリンダー14の伸縮によりアーム11を上下回動
可能としている。該アーム11の先端にバケット12が
回動自在に枢支され、該アーム11の後部とバケット1
2との間にバケットシリンダー15を介装して、該バケ
ットシリンダー15の伸縮によりバケット12を上下回
動可能としている。
連結部にフック16が取り付けられている。つまり、ア
ーム11の先端には枢軸20を介してバケット12の一
端が枢支され、該アーム11の枢軸20よりも基部側の
位置に枢軸21を配置してステー17を枢支し、該ステ
ー17の他端に枢軸22によってステー18とバケット
シリンダー15のピストンロッド先端を枢支している。
該ステー18の他端とバケット12の背面との間を枢軸
23によって枢支し、該枢軸23に前記フック16の一
端が枢支されている。
上げられるようにしているのであるが、この荷物24を
吊り上げるためには、まず荷重Wを検知して設定値より
も軽い場合のみ吊り上げられるように制御している。即
ち、荷物24の転倒荷重Wと作業半径Lの関係は図3に
示す如くであり、荷物24を持ち上げる場合、作業半径
Lが長くなるほど持ち上げられる荷重は小さくなる。よ
って、荷重Wを検知して持ち上げられるかどうかを判断
して作業するようにしており、図2に示すように、ブー
ムシリンダー13のボトム側とロッド側にそれぞれ圧力
センサー25・26が配置されて、荷物24を持ち上げ
るときにブームシリンダー13にかかる圧力を検知し
て、荷重Wを検知するようにしているのである。
ム10及びアーム11にはそれぞれブーム傾斜角センサ
ー27とアーム傾斜角センサー28が配置されて(図
1)、それぞれの角度を検知するようにしている。この
傾斜角センサー27・28は従来ポテンショメータが使
用され、ブーム10基部及びアーム11基部の回動支点
に配置され、該ポテンショメータの本体からアームを延
出して、該本体又はアームの一方を固定側、他方を回動
側に固定して、角度を検出するようにしていたが、連結
部分及び回動部分が存在するためにある程度のガタが必
要となる。このガタは検出精度を低下させてしまうので
ある。また、ポテンショメータは可変抵抗を用いるの
で、摺動部分が存在し、その摺動部分は経年変化ですり
減り精度が悪くなることがあった。更に、既に販売した
機械に現地で後付けする場合があり、この場合回動中心
の芯出しをしたり、取付のための加工が必要となり、そ
の加工も精度を高くしておく必要があり、工場で組み立
てる場合に比べて遥かに手間と時間がかかってしまうの
である。
(または磁性流体)を用いた角度センサーを使用してお
り、摺動部分がないため摩耗せず、また振動にも強いも
のである。また、小型で突出量が小さく、取付位置が限
定されないため、作業時に障害物に当接しない位置に取
り付けることができる。また、傾斜地での作業では、本
機の重心位置も変化するので、従来では本機にも傾斜セ
ンサーを必要としていたが、本発明ではブーム10の傾
斜を検知しているので、本機の傾斜は相殺されて本機の
傾斜センサーを省くことができ、コスト低減化も図れる
のである。本発明ではブーム10の中途部側面にブーム
傾斜角センサー27が取り付けられ、アーム11の基部
側の側面にアーム傾斜角センサー28が取り付けられて
いる。ただし、傾斜角センサー27・28の取付位置は
前記の位置に限定されるものではなく、作業の邪魔にな
ったり、障害物に当接しない位置であれば限定するもの
ではない。
サー25・26及びブーム傾斜角センサー27とアーム
傾斜角センサー28は制御回路30と接続され、該制御
回路30はCPUやROMやRAM等よりなる演算回路
31と入力回路32と出力回路33と通信回路34より
なり、前記圧力センサー25・26、ブーム傾斜角セン
サー27、アーム傾斜角センサー28、及び、接点3
5、接点36が入力回路32と接続されている。
示灯38、電磁バルブ41・42・43のソレノイド4
1a・42a・43aが接続されている。警報装置37
はブザーやランプ等からなり、定格荷重以上の荷物を吊
り上げようとしたり、アーム11を伸ばしたり、旋回し
たときに定格以上の荷重となったり、転倒しそうになる
ときに警報を発するようにしている。表示灯38はフッ
ク16を用いて吊り下げ作業をしているときに点灯する
ようにしている。
ントロールバルブ44のスプールを摺動させるパイロッ
ト油路を、電磁バルブ42はブーム用メインコントロー
ルバルブ45のスプールを摺動させるパイロット油路
を、電磁バルブ43はアーム用メインコントロールバル
ブ46のスプールを摺動させるパイロット油路をそれぞ
れ切り換えて、パイロット油圧をドレンしてメインコン
トロールバルブの切替を不能とするか、連通して切替可
能とするかを制御できるようにしている。このパイロッ
ト油路は操作レバー47・48にそれぞれ接続されてい
る。この操作レバー47の操作でバケット12のすくい
操作とブーム10の傾倒操作をできるようにし、操作レ
バー48の操作によってアーム11の回動ができる。
7・28は誘電性流体の液面で角度を検知する構成とな
っているので、検知角度が制限され、180度以上(現
実には150度程度)検知することはできない。しか
し、作業範囲内であれば十分使用可能であり、例えば、
検知範囲を越えた場合には、図5に示すように制御して
いる。即ち、後述する表示装置70に設けたクレーン作
業の入/切スイッチ75をクレーン作業に切り替え(S
1)、圧力センサー25・26、傾斜角センサー27・
28からの値を読み込み(S2)、傾斜角センサー27
・28からの値が測定範囲外にあると(S3)、警報装
置37によって警報を発し(S4)、図4(b)に示す
ように、a点より左側またはb点より右側のように最小
の角度または最大の角度を出力するようにしている(S
5)。こうして、センサーの出力はアームまたはブーム
が180度以上回動すると(検知範囲を越えた場合)、
実際は出力値は減少するが、最大値または最小値の値が
保持され、作業長さLが長くなったときに、転倒荷重と
比較して、転倒荷重を越えればシリンダーの作動を停止
して転倒することを防止している。
ンダー15は最伸長させてバケット12を本機側に回動
した状態で作業を行い、そして、誤ってダンプ方向(バ
ケットシリンダー15を縮小方向)へ操作しようとして
も、電磁バルブ41が切り換えられてパイロット油がド
レンされて操作できないようにしている。これはバルブ
12をダンプ方向に回動すると、フック16は前方へ延
びることになり、作業半径が長くなり、モーメントが大
きくなり、定格荷重近くの荷物を持ち上げている場合に
は転倒する恐れがあるからである。
物は持ち上げられないように制御している。即ち、ブー
ム10を上昇回動して持ち上げるときに、ブームボトム
圧力センサー25によって荷物の重さが検知され(S
6)、その値が後述する表示装置70で表示され(S
7)、定格荷重以上であると(S8)、電磁バルブ42
が切り換えられて、パイロット油がドレンされて持ち上
げられないようにしている(S9)。また、持ち上げた
状態であっても、アーム11を伸長した場合に定格荷重
よりも大きくなると、電磁バルブ43が切り換えられ
て、パイロット油がドレンされてそれ以上伸長できない
ようにしている。
とき、同じ荷物を昇降する場合の圧力波形は図4(a)
のごとくであり、ストロークエンド近傍のb位置より急
激に油圧が高くなる。従って、本発明ではブームシリン
ダー13を伸長したストロークエンド手前のb位置より
更に伸長させる場合の油圧は、b位置以降の検出値はそ
の手前の圧力を検出値として、制御回路で演算するよう
にしている。このようにして、伸長時に突如大きな値が
入力されて停止してしまうことを防止しているのであ
る。
た切替手段51を切り替えることによって、定荷重制御
モードまたは実荷重制御モードに切り替えて制御可能と
して、作業に合わせて、または、オペレーターの要望に
応じて切り替えて制御し、作業できるようにしている。
つまり、定荷重制御モードでは、ブーム10やアーム1
1がどの位置であっても、設定された重量(定荷重)よ
り重い荷物は持ち上げないように制御するのである。例
えば、図3におけるW1を定格荷重としている。この場
合、全作業域で定格荷重以上では作業できないので安全
上有利であるが、作業長さが短い部分では余裕があり作
業する荷物は限られしまい作業性が悪く、オペレーター
にとって使い難いものである。
に示すように、転倒荷重曲線cよりも下の範囲では、ク
レーン作業ができ、転倒荷重曲線cに至ると作業を停止
するようにする制御であり、定荷重制御モードより作業
範囲は拡大されるが、ブーム10やアーム11の位置に
よって荷物24を持ち上げられる重さが異なり、同じ荷
物であっても作業半径が長くなれば持ち上げることがで
きないことが生じる。言い換えれば、持ち上げられる荷
重はその半径が短い程大きい。
側及びアームシリンダー14のロッド側に通じる油圧配
管には緊急逆止め弁52・52が取り付けられている。
つまり、クレーン仕様でない場合には必要ではないが、
クレーン仕様とすると、荷物を吊り上げた状態で、油圧
ホースが破れたり、連結部分で油が漏れたりすると、操
作しなくてもシリンダーが伸長或いは縮小して、荷物が
落下することがある。そこで、シリンダーの入出力ポー
ト部分に逆止め弁を配置して、操作しない場合の油の流
出を止めるようにしている。例えばブームシリンダー1
3の場合、図2に示す油圧回路の如く、ブームシリンダ
ー13のボトム側の入出力ポートとメインコントロール
バルブ42の間に緊急逆止め弁52が配置され、パイロ
ット油圧がかかっている場合はチェック弁52aが開く
ようにしており、操作しない場合にはパイロット油圧は
昇圧されずチェック弁52aは閉じるようにしている。
付けする必要が生じてくるので、容易に取り付けられる
ようにするための取付構造を、ブームシリンダー13に
取り付ける場合について説明する。まず、第一実施例を
図6より説明する。緊急逆止め弁52は二つ割りの取付
バンドの一方を兼用するプレートよりなる取付座53の
略中央に固定され、該取付座53の両側にはボルト挿入
孔53a・53aが開口されて、取付ボルト54・54
を挿入できるようにしている。該取付ボルト54・54
はU字状に構成した取付バンド55の端部に一体的に固
定されている。また、前記取付座53の裏面には弾性体
等により構成されたスペーサ56が固設され、組み付け
たときに、取付座53とブームシリンダー13との間に
一定の間隔が生じるように構成している。この空間に油
圧ホース等を通してガイドすることができる。そして、
これらを覆うカバー57が取付座53より突設したステ
ー58及び取付バンド55より突設したステー59に取
り付けられている。
付バンド55を嵌合して、緊急逆止め弁52を固定した
取付座53を取付ボルト54・54に挿入してナットに
よって締め付けることによって容易に取り付けることが
でき、クレーン仕様とするために後付けも容易にでき、
カバー57で覆うことによって障害物等からも保護され
るのである。
明する。緊急逆止め弁52は取付座53の略中央に固定
され、該取付座53の裏面には連結ステー60・60が
突設され、該連結ステー60・60の他端は取付バンド
61に固設されている。該取付バンド61はブームシリ
ンダー13の外径に合わせた半円状に構成され、両端に
は直径外方向に曲げた縁部61a・61aが形成されて
それそれ取付孔が開口されている。また、該取付バンド
61と略同様に構成した取付バンド62が対向して配置
される。つまり、取付バンド61・62で二つ割りの取
付バンドを構成している。
取付バンド61・62によって抱き込むようにして嵌合
し、縁部61aと縁部62aを合わせてボルト・ナット
63によって固定し、緊急逆止め弁52を装着する。そ
して、前記同様にカバー57で覆うことによって障害物
等からも保護するのである。このように取付バンド61
・62をブームシリンダー13の両側から挟んで固定す
るので、簡単に後付けができ、しかも、ボルト・ナット
63を締め込んでもシリンダーを変形させることがな
く、確実に取り付けることができる。
装置70は図2に示すように、コネクタ71を介して制
御回路30の前記通信回路34と接続されている。該コ
ネクタ71に表示装置70から外部ツール72に付け替
えた場合、切替手段50を作動させることにより外部ツ
ール72と信号の交換を可能としている。つまり、該外
部ツール72としては携帯型のパソコンやその他入出力
が可能な表示装置付きのモニター等があり、この外部ス
ツール72を接続することによって、制御回路やセンサ
ーや電磁バルブ等が故障した際に、データを表示して、
故障を診断して、故障箇所を特定したり、チェックした
りできるようにしている。
体77の表面側に7セグメントLED等により構成され
た第一表示部73と第二表示部74とクレーン作業の入
/切スイッチ75と表示切替スイッチ76が配置され、
筐体77は上下半割りに構成されて、外周は曲面に形成
されて、図9に示すように、裏側の取付面77aは四方
の側面よりも凹んだ形状としており、図示しない取付体
を取付面77aに固定しても外観形状が悪くならないよ
うにして、見栄えを向上している。そして、該筐体77
はキャビン6内に配置されて、オペレーターが見易い位
置に配置されている。
チ75をONにすると、表示灯38が点灯されてクレー
ン作業中であることが分かるようにし、前記圧力センサ
ー25・26、ブーム傾斜角センサー27、アーム傾斜
角センサー28等からの信号が制御回路30に入力され
る。そしてフックに荷物24を吊り下げると、第一表示
部73に定格荷重が表示され、第二表示部74に実荷重
が表示される。そして、表示切替スイッチ76を押すと
第一表示部73に作業半径、第二表示部74にブーム角
が表示される。また、切替手段50を作動させ、表示切
替スイッチ76を押すとチェックモードに入り、前記セ
ンサーの値や故障箇所等を数字や記号等で表示し、故障
診断が行えるようにしている。そして、表示内容を切り
替えられて、異常があるかないかを表示し、異常部分を
表示できるようにしている。
ような効果を奏するのである。即ち、請求項1の如く、
アーム先端にフックを取り付けて荷物を持ち上げ可能と
したクレーン仕様型バックホーにおいて、ブーム及びア
ームにそれぞれ誘電性流体型の傾斜角センサーを取り付
けて角度を検知し制御回路に入力したので、誘電性流体
型の傾斜角センサーはブームまたはアームへの取付位置
が限定されず、容易に取付が可能となり、取付工数やと
取付時間を短縮でき、後付けも容易にすることかでき
る。また、前記傾斜角センサーの測定範囲外にアームが
回動すると、警報を発してその値を表示し、最大角度の
値で制御するようにしたので、傾斜角センサーの測定範
囲外でも、作業ができるようになり、従来と同等の作業
ができる。また、警報が発せられるので、回動の限界に
近いことが分かり、無理な作業もなくなり、メンテナン
スを少なくでき、寿命も伸ばすことができる。
クを取り付けて荷物を持ち上げ可能としたクレーン仕様
型バックホーにおいて、ブームシリンダーの油供給油路
に圧力センサーを配置して制御回路と接続し、その圧力
を検知して荷物の荷重を演算する制御装置であって、前
記ブームシリンダーのストロークエンド近傍より最伸長
位置までを、ストロークエンド近傍で測定した値で演算
するようにしたので、ストロックエンドで大きな値が入
力されても、異常な値が演算されて、作業が途中で急に
停止することがなく、スムースな作業ができるようにな
る。
クを取り付けて荷物を持ち上げ可能としたクレーン仕様
型バックホーにおいて、前記荷物の荷重をセンサーにて
検出して制御回路に入力し、該荷重が定格荷重を越える
とブームとアームの駆動を停止する定格荷重制御と、ブ
ーム及びアームの角度より荷物までの長さを演算してモ
ーメントを求め、該モーメントが転倒荷重を越えると、
ブームとアームの駆動を停止する実荷重制御を切替可能
に構成したので、作業の形態や荷物の重さやオペレータ
ーの操作し易さや好み等に応じて、制御形態を変更する
ことが可能となり、また、作業範囲を広げることも可能
となる。
クを取り付けて荷物を持ち上げ可能としたクレーン仕様
型バックホーにおいて、運転席近傍に定格荷重と実荷重
を表示する表示装置を設けるとともに、該表示装置と制
御回路との間にコネクタ接続部を設け、該コネクタ接続
部に外部ツールを接続可能としたので、本機に取り付け
た表示装置だけでは表示できない制御回路の内容を表示
できたり、制御回路のプログラムを変更したり、故障診
断を行い、そのデータを表示したりすることが可能とな
り、メンテナンスが容易に行え、改良等も容易に行える
ようになるのである。
業機を構成するブーム及びアームを回動可能に配置した
クレーン仕様型バックホーにおいて、ブーム及びアーム
を回動駆動するシリンダーに二つ割りの取付バンドを固
定し、該取付バンドの一方に緊急逆止め弁の取付座を設
けたので、現行のシリンダーに容易に取り付けることが
可能となり、改良が容易に行える。
角度検出値Vの関係を示す図である。
9)
度制御装置
を配置して、クレーン仕様とした掘削作業車(主にバッ
クホー)の、ブーム及びアームの回動角度を制御する技
術に関する。
業を行うクレーンを搬入することができない場合があ
り、このようなときにはバックホーのアームの先端に配
置されたバケットの背面にフックを取り付けて、該フッ
クにブロックやU字溝等の荷物を係止して、荷物を吊り
上げて移動するようにした技術は公知となっている。こ
のようにバックホーのバケットに設けたフックによって
荷物を吊り上げる場合、荷物が重いと吊り上げと同時に
機体が転倒する恐れがあり、また、吊り上げる能力の限
界内であっても、ブーム及びアームを伸ばすと、モーメ
ントが大きくなって転倒することもあり得る。また、正
面を向いて吊り上げても、旋回して側方を向いた場合
に、クローラーでは踏ん張りが効かず転倒する場合等が
発生していた。
及びアームを回動駆動するシリンダーに圧力センサーを
配置して、荷物の重量を検知すると共に、ブーム及びア
ームの角回動角度を検知して、荷物が規定以上の重量で
あると持ち上げないように制御し、また、持ち上げられ
る重量の荷物であっても、ブーム及びアームを水平方向
へ伸ばすと転倒する可能性がある場合には、設定角度に
達すると、ブーム及びアームの回動駆動を停止するよう
にした技術も公知となっている。
ックホーにおいて、前記ブーム及びアームの角度を検知
するセンサーは安価なポテンショメータが利用されてお
り、角度は回転軸の変化を検知していた。従って、ポテ
ンショメータは回転軸の位置に配置しなければならず、
回転軸と角度検知するためのアームとの間にはキー加工
またはスプライン加工する必要があり、取付のための工
数が増加していた。そして、この回転軸の精度は高くす
る必要があるが、回転させるためのガタも必要であり、
加工コストや取付工数のアップとなり、しかも後付けは
困難となっていた。また、ポテンショメータは抵抗値を
検出するために摺動部分が存在するために、長年の使用
によって摩耗し、耐久性が低く、正確な角度が検知でき
ないことが生じていた。
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決する為の
手段を説明する。即ち、請求項1においては、アーム先
端にフックを取り付けて荷物を持ち上げ可能としたクレ
ーン仕様型バックホーにおいて、ブーム及びアームにそ
れぞれ誘電性流体型の傾斜角センサーを取り付けて角度
を検知し制御回路に入力した。
ンサーの測定範囲外にアームが回動すると、警報を発し
てその値を表示し、最大角度の値で制御するようにし
た。
フックを取り付けて荷物を持ち上げ可能としたクレーン
仕様型バックホーにおいて、ブームシリンダーの油供給
油路に圧力センサーを配置して制御回路と接続し、その
圧力を検知して荷物の荷重を演算する制御装置であっ
て、前記ブームシリンダーのストロークエンド近傍より
最伸長位置までを、ストロークエンド近傍で測定した値
で演算するようにした。
フックを取り付けて荷物を持ち上げ可能としたクレーン
仕様型バックホーにおいて、前記荷物の荷重をセンサー
にて検出して制御回路に入力し、該荷重が定格荷重を越
えるとブームとアームの駆動を停止する定格荷重制御
と、ブーム及びアームの角度より荷物までの長さを演算
してモーメントを求め、該モーメントが転倒荷重を越え
ると、ブームとアームの駆動を停止する実荷重制御を切
替可能に構成した。
フックを取り付けて荷物を持ち上げ可能としたクレーン
仕様型バックホーにおいて、運転席近傍に定格荷重と実
荷重を表示する表示装置を設けるとともに、該表示装置
と制御回路との間にコネクタ接続部を設け、該コネクタ
接続部に外部ツールを接続可能とした。
フックを取り付けて荷物を持ち上げ可能としたクレーン
仕様型バックホーにおいて、運転席近傍に定格荷重と実
荷重を表示する表示装置の筐体の取付面を四方の側面よ
りも凹んだ形状とした。
削作業機を構成するブーム及びアームを回動可能に配置
したクレーン仕様型バックホーにおいて、ブーム及びア
ームを回動駆動するシリンダーに二つ割りの取付バンド
を固定し、該取付バンドの一方に緊急逆止め弁の取付座
を設けた。
面に基づいて説明する。図1はバックホーの全体側面
図、図2は制御ブロック図、図3は作業半径Lと荷重W
の関係示す図、図4はブームシリンダーのストロークL
1と油圧及び角度検出値Vの関係を示す図、図5は制御
フローチャート図、図6は緊急逆止め弁の取付部を示す
断面図、図7は同じく他の実施例を示す断面、図8は表
示装置の斜視図、図9は同じく裏側の斜視図である。
る。図1において、左右一対のクローラー2を装備した
クローラー式走行装置1の上部に、旋回可能に旋回台4
を取り付け、該旋回台4上部の一側方には運転席や操作
レバー等を収納したキャビン6を配設し機体19を構成
している。該機体19の前部に掘削作業機5を配置して
おり、前記キャビン6前側部の旋回台4の左右略中央前
部にブームブラケット9を配置して掘削作業機5のブー
ム10基部を支持している。該旋回台4の後部は平面視
半円状に構成され、クローラー式走行装置1の幅内で旋
回できるようにしている。前記キャビン6の後部にはエ
ンジンやバッテリーや燃料タンク等を配置してカバー7
で覆っている。また、前記クローラー式走行装置1の、
例えば、後端部には、排土板3を装着している。
けるブームブラケット9、該ブーム10の先端に回動自
在に取り付けるアーム11、該アーム11の先端に取り
付けるバケット12と、これらを回動するためのシリン
ダー等から構成されている。前記旋回台4の左右略中央
前部にブームブラケット9が左右回動自在に支持され、
該ブームブラケット9はスイングシリンダー8によって
左右回動可能に構成されている。
状に構成され、該ブーム10の中途部とブームブラケッ
ト9との間にはブームシリンダー13を介装し、該ブー
ムシリンダー13の伸縮によりブーム10を上下回動可
能としている。該ブーム10の先端にアーム11の後部
が回動自在に枢支され、ブーム10中途部上とアーム1
1後部との間にアームシリンダー14を介装して、該ア
ームシリンダー14の伸縮によりアーム11を上下回動
可能としている。該アーム11の先端にバケット12が
回動自在に枢支され、該アーム11の後部とバケット1
2との間にバケットシリンダー15を介装して、該バケ
ットシリンダー15の伸縮によりバケット12を上下回
動可能としている。
連結部にフック16が取り付けられている。つまり、ア
ーム11の先端には枢軸20を介してバケット12の一
端が枢支され、該アーム11の枢軸20よりも基部側の
位置に枢軸21を配置してステー17を枢支し、該ステ
ー17の他端に枢軸22によってステー18とバケット
シリンダー15のピストンロッド先端を枢支している。
該ステー18の他端とバケット12の背面との間を枢軸
23によって枢支し、該枢軸23に前記フック16の一
端が枢支されている。
上げられるようにしているのであるが、この荷物24を
吊り上げるためには、まず荷重Wを検知して設定値より
も軽い場合のみ吊り上げられるように制御している。即
ち、荷物24の転倒荷重Wと作業半径Lの関係は図3に
示す如くであり、荷物24を持ち上げる場合、作業半径
Lが長くなるほど持ち上げられる荷重は小さくなる。よ
って、荷重Wを検知して持ち上げられるかどうかを判断
して作業するようにしており、図2に示すように、ブー
ムシリンダー13のボトム側とロッド側にそれぞれ圧力
センサー25・26が配置されて、荷物24を持ち上げ
るときにブームシリンダー13にかかる圧力を検知し
て、荷重Wを検知するようにしているのである。
ム10及びアーム11にはそれぞれブーム傾斜角センサ
ー27とアーム傾斜角センサー28が配置されて(図
1)、それぞれの角度を検知するようにしている。この
傾斜角センサー27・28は従来ポテンショメータが使
用され、ブーム10基部及びアーム11基部の回動支点
に配置され、該ポテンショメータの本体からアームを延
出して、該本体又はアームの一方を固定側、他方を回動
側に固定して、角度を検出するようにしていたが、連結
部分及び回動部分が存在するためにある程度のガタが必
要となる。このガタは検出精度を低下させてしまうので
ある。また、ポテンショメータは可変抵抗を用いるの
で、摺動部分が存在し、その摺動部分は経年変化ですり
減り精度が悪くなることがあった。更に、既に販売した
機械に現地で後付けする場合があり、この場合回動中心
の芯出しをしたり、取付のための加工が必要となり、そ
の加工も精度を高くしておく必要があり、工場で組み立
てる場合に比べて遥かに手間と時間がかかってしまうの
である。
(または磁性流体)を用いた角度センサーを使用してお
り、摺動部分がないため摩耗せず、また振動にも強いも
のである。また、小型で突出量が小さく、取付位置が限
定されないため、作業時に障害物に当接しない位置に取
り付けることができる。また、傾斜地での作業では、本
機の重心位置も変化するので、従来では本機にも傾斜セ
ンサーを必要としていたが、本発明ではブーム10の傾
斜を検知しているので、本機の傾斜は相殺されて本機の
傾斜センサーを省くことができ、コスト低減化も図れる
のである。本発明ではブーム10の中途部側面にブーム
傾斜角センサー27が取り付けられ、アーム11の基部
側の側面にアーム傾斜角センサー28が取り付けられて
いる。ただし、傾斜角センサー27・28の取付位置は
前記の位置に限定されるものではなく、作業の邪魔にな
ったり、障害物に当接しない位置であれば限定するもの
ではない。
サー25・26及びブーム傾斜角センサー27とアーム
傾斜角センサー28は制御回路30と接続され、該制御
回路30はCPUやROMやRAM等よりなる演算回路
31と入力回路32と出力回路33と通信回路34より
なり、前記圧力センサー25・26、ブーム傾斜角セン
サー27、アーム傾斜角センサー28、及び、接点3
5、接点36が入力回路32と接続されている。
示灯38、電磁バルブ41・42・43のソレノイド4
1a・42a・43aが接続されている。警報装置37
はブザーやランプ等からなり、定格荷重以上の荷物を吊
り上げようとしたり、アーム11を伸ばしたり、旋回し
たときに定格以上の荷重となったり、転倒しそうになる
ときに警報を発するようにしている。表示灯38はフッ
ク16を用いて吊り下げ作業をしているときに点灯する
ようにしている。
ントロールバルブ44のスプールを摺動させるパイロッ
ト油路を、電磁バルブ42はブーム用メインコントロー
ルバルブ45のスプールを摺動させるパイロット油路
を、電磁バルブ43はアーム用メインコントロールバル
ブ46のスプールを摺動させるパイロット油路をそれぞ
れ切り換えて、パイロット油圧をドレンしてメインコン
トロールバルブの切替を不能とするか、連通して切替可
能とするかを制御できるようにしている。このパイロッ
ト油路は操作レバー47・48にそれぞれ接続されてい
る。この操作レバー47の操作でバケット12のすくい
操作とブーム10の傾倒操作をできるようにし、操作レ
バー48の操作によってアーム11の回動ができる。
7・28は誘電性流体の液面で角度を検知する構成とな
っているので、検知角度が制限され、180度以上(現
実には150度程度)検知することはできない。しか
し、作業範囲内であれば十分使用可能であり、例えば、
検知範囲を越えた場合には、図5に示すように制御して
いる。即ち、後述する表示装置70に設けたクレーン作
業の入/切スイッチ75をクレーン作業に切り替え(S
1)、圧力センサー25・26、傾斜角センサー27・
28からの値を読み込み(S2)、傾斜角センサー27
・28からの値が測定範囲外にあると(S3)、警報装
置37によって警報を発し(S4)、図4(b)に示す
ように、a点より左側またはb点より右側のように最小
の角度または最大の角度を出力するようにしている(S
5)。こうして、センサーの出力はアームまたはブーム
が180度以上回動すると(検知範囲を越えた場合)、
実際は出力値は減少するが、最大値または最小値の値が
保持され、作業長さLが長くなったときに、転倒荷重と
比較して、転倒荷重を越えればシリンダーの作動を停止
して転倒することを防止している。
ンダー15は最伸長させてバケット12を本機側に回動
した状態で作業を行い、そして、誤ってダンプ方向(バ
ケットシリンダー15を縮小方向)へ操作しようとして
も、電磁バルブ41が切り換えられてパイロット油がド
レンされて操作できないようにしている。これはバルブ
12をダンプ方向に回動すると、フック16は前方へ延
びることになり、作業半径が長くなり、モーメントが大
きくなり、定格荷重近くの荷物を持ち上げている場合に
は転倒する恐れがあるからである。
物は持ち上げられないように制御している。即ち、ブー
ム10を上昇回動して持ち上げるときに、ブームボトム
圧力センサー25によって荷物の重さが検知され(S
6)、その値が後述する表示装置70で表示され(S
7)、定格荷重以上であると(S8)、電磁バルブ42
が切り換えられて、パイロット油がドレンされて持ち上
げられないようにしている(S9)。また、持ち上げた
状態であっても、アーム11を伸長した場合に定格荷重
よりも大きくなると、電磁バルブ43が切り換えられ
て、パイロット油がドレンされてそれ以上伸長できない
ようにしている。
とき、同じ荷物を昇降する場合の圧力波形は図4(a)
のごとくであり、ストロークエンド近傍のb位置より急
激に油圧が高くなる。従って、本発明ではブームシリン
ダー13を伸長したストロークエンド手前のb位置より
更に伸長させる場合の油圧は、b位置以降の検出値はそ
の手前の圧力を検出値として、制御回路で演算するよう
にしている。このようにして、伸長時に突如大きな値が
入力されて停止してしまうことを防止しているのであ
る。
た切替手段51を切り替えることによって、定荷重制御
モードまたは実荷重制御モードに切り替えて制御可能と
して、作業に合わせて、または、オペレーターの要望に
応じて切り替えて制御し、作業できるようにしている。
つまり、定荷重制御モードでは、ブーム10やアーム1
1がどの位置であっても、設定された重量(定荷重)よ
り重い荷物は持ち上げないように制御するのである。例
えば、図3におけるW1を定格荷重としている。この場
合、全作業域で定格荷重以上では作業できないので安全
上有利であるが、作業長さが短い部分では余裕があり作
業する荷物は限られしまい作業性が悪く、オペレーター
にとって使い難いものである。
に示すように、転倒荷重曲線cよりも下の範囲では、ク
レーン作業ができ、転倒荷重曲線cに至ると作業を停止
するようにする制御であり、定荷重制御モードより作業
範囲は拡大されるが、ブーム10やアーム11の位置に
よって荷物24を持ち上げられる重さが異なり、同じ荷
物であっても作業半径が長くなれば持ち上げることがで
きないことが生じる。言い換えれば、持ち上げられる荷
重はその半径が短い程大きい。
側及びアームシリンダー14のロッド側に通じる油圧配
管には緊急逆止め弁52・52が取り付けられている。
つまり、クレーン仕様でない場合には必要ではないが、
クレーン仕様とすると、荷物を吊り上げた状態で、油圧
ホースが破れたり、連結部分で油が漏れたりすると、操
作しなくてもシリンダーが伸長或いは縮小して、荷物が
落下することがある。そこで、シリンダーの入出力ポー
ト部分に逆止め弁を配置して、操作しない場合の油の流
出を止めるようにしている。例えばブームシリンダー1
3の場合、図2に示す油圧回路の如く、ブームシリンダ
ー13のボトム側の入出力ポートとメインコントロール
バルブ42の間に緊急逆止め弁52が配置され、パイロ
ット油圧がかかっている場合はチェック弁52aが開く
ようにしており、操作しない場合にはパイロット油圧は
昇圧されずチェック弁52aは閉じるようにしている。
付けする必要が生じてくるので、容易に取り付けられる
ようにするための取付構造を、ブームシリンダー13に
取り付ける場合について説明する。まず、第一実施例を
図6より説明する。緊急逆止め弁52は二つ割りの取付
バンドの一方を兼用するプレートよりなる取付座53の
略中央に固定され、該取付座53の両側にはボルト挿入
孔53a・53aが開口されて、取付ボルト54・54
を挿入できるようにしている。該取付ボルト54・54
はU字状に構成した取付バンド55の端部に一体的に固
定されている。また、前記取付座53の裏面には弾性体
等により構成されたスペーサ56が固設され、組み付け
たときに、取付座53とブームシリンダー13との間に
一定の間隔が生じるように構成している。この空間に油
圧ホース等を通してガイドすることができる。そして、
これらを覆うカバー57が取付座53より突設したステ
ー58及び取付バンド55より突設したステー59に取
り付けられている。
付バンド55を嵌合して、緊急逆止め弁52を固定した
取付座53を取付ボルト54・54に挿入してナットに
よって締め付けることによって容易に取り付けることが
でき、クレーン仕様とするために後付けも容易にでき、
カバー57で覆うことによって障害物等からも保護され
るのである。
明する。緊急逆止め弁52は取付座53の略中央に固定
され、該取付座53の裏面には連結ステー60・60が
突設され、該連結ステー60・60の他端は取付バンド
61に固設されている。該取付バンド61はブームシリ
ンダー13の外径に合わせた半円状に構成され、両端に
は直径外方向に曲げた縁部61a・61aが形成されて
それそれ取付孔が開口されている。また、該取付バンド
61と略同様に構成した取付バンド62が対向して配置
される。つまり、取付バンド61・62で二つ割りの取
付バンドを構成している。
取付バンド61・62によって抱き込むようにして嵌合
し、縁部61aと縁部62aを合わせてボルト・ナット
63によって固定し、緊急逆止め弁52を装着する。そ
して、前記同様にカバー57で覆うことによって障害物
等からも保護するのである。このように取付バンド61
・62をブームシリンダー13の両側から挟んで固定す
るので、簡単に後付けができ、しかも、ボルト・ナット
63を締め込んでもシリンダーを変形させることがな
く、確実に取り付けることができる。
示装置70は図2に示すように、コネクタ71を介して
制御回路30の前記通信回路34と接続されている。該
コネクタ71に表示装置70から外部ツール72に付け
替えた場合、切替手段50を作動させることにより外部
ツール72と信号の交換を可能としている。つまり、該
外部ツール72としては携帯型のパソコンやその他入出
力が可能な表示装置付きのモニター等があり、この外部
スツール72を接続することによって、制御回路やセン
サーや電磁バルブ等が故障した際に、データを表示し
て、故障を診断して、故障箇所を特定したり、チェック
したりできるようにしている。
筐体77の表面側に7セグメントLED等により構成さ
れた第一表示部73と第二表示部74とクレーン作業の
入/切スイッチ75と表示切替スイッチ76が配置さ
れ、筐体77は上下半割りに構成されて、外周は曲面に
形成されて、図9に示すように、裏側の取付面77aは
四方の側面よりも凹んだ形状としており、図示しない取
付体を取付面77aに固定しても外観形状が悪くならな
いようにして、見栄えを向上している。そして、該筐体
77はキャビン6内に配置されて、オペレーターが見易
い位置に配置されている。
チ75をONにすると、表示灯38が点灯されてクレー
ン作業中であることが分かるようにし、前記圧力センサ
ー25・26、ブーム傾斜角センサー27、アーム傾斜
角センサー28等からの信号が制御回路30に入力され
る。そしてフックに荷物24を吊り下げると、第一表示
部73に定格荷重が表示され、第二表示部74に実荷重
が表示される。そして、表示切替スイッチ76を押すと
第一表示部73に作業半径、第二表示部74にブーム角
が表示される。また、切替手段50を作動させ、表示切
替スイッチ76を押すとチェックモードに入り、前記セ
ンサーの値や故障箇所等を数字や記号等で表示し、故障
診断が行えるようにしている。そして、表示内容を切り
替えられて、異常があるかないかを表示し、異常部分を
表示できるようにしている。
ような効果を奏するのである。即ち、請求項1の如く、
アーム先端にフックを取り付けて荷物を持ち上げ可能と
したクレーン仕様型バックホーにおいて、ブーム及びア
ームにそれぞれ誘電性流体型の傾斜角センサーを取り付
けて角度を検知し制御回路に入力したので、誘電性流体
型の傾斜角センサーはブームまたはアームへの取付位置
が限定されず、容易に取付が可能となり、取付工数やと
取付時間を短縮でき、後付けも容易にすることかでき
る。
ーの測定範囲外にアームが回動すると、警報を発してそ
の値を表示し、最大角度の値で制御するようにしたの
で、傾斜角センサーの測定範囲外でも、作業ができるよ
うになり、従来と同等の作業ができる。また、警報が発
せられるので、回動の限界に近いことが分かり、無理な
作業もなくなり、メンテナンスを少なくでき、寿命も伸
ばすことができる。
クを取り付けて荷物を持ち上げ可能としたクレーン仕様
型バックホーにおいて、ブームシリンダーの油供給油路
に圧力センサーを配置して制御回路と接続し、その圧力
を検知して荷物の荷重を演算する制御装置であって、前
記ブームシリンダーのストロークエンド近傍より最伸長
位置までを、ストロークエンド近傍で測定した値で演算
するようにしたので、ストロックエンドで大きな値が入
力されても、異常な値が演算されて、作業が途中で急に
停止することがなく、スムースな作業ができるようにな
る。
クを取り付けて荷物を持ち上げ可能としたクレーン仕様
型バックホーにおいて、前記荷物の荷重をセンサーにて
検出して制御回路に入力し、該荷重が定格荷重を越える
とブームとアームの駆動を停止する定格荷重制御と、ブ
ーム及びアームの角度より荷物までの長さを演算してモ
ーメントを求め、該モーメントが転倒荷重を越えると、
ブームとアームの駆動を停止する実荷重制御を切替可能
に構成したので、作業の形態や荷物の重さやオペレータ
ーの操作し易さや好み等に応じて、制御形態を変更する
ことが可能となり、また、作業範囲を広げることも可能
となる。
クを取り付けて荷物を持ち上げ可能としたクレーン仕様
型バックホーにおいて、運転席近傍に定格荷重と実荷重
を表示する表示装置を設けるとともに、該表示装置と制
御回路との間にコネクタ接続部を設け、該コネクタ接続
部に外部ツールを接続可能としたので、本機に取り付け
た表示装置だけでは表示できない制御回路の内容を表示
できたり、制御回路のプログラムを変更したり、故障診
断を行い、そのデータを表示したりすることが可能とな
り、メンテナンスが容易に行え、改良等も容易に行える
ようになるのである。
クを取り付けて荷物を持ち上げ可能としたクレーン仕様
型バックホーにおいて、運転席近傍に定格荷重と実荷重
を表示する表示装置の筐体の取付面を四方の側面よりも
凹んだ形状としたので、取付体を取付面に固定しても外
観形状が悪くならず、見栄えが向上したのである。
業機を構成するブーム及びアームを回動可能に配置した
クレーン仕様型バックホーにおいて、ブーム及びアーム
を回動駆動するシリンダーに二つ割りの取付バンドを固
定し、該取付バンドの一方に緊急逆止め弁の取付座を設
けたので、現行のシリンダーに容易に取り付けることが
可能となり、改良が容易に行える。
角度検出値Vの関係を示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 アーム先端にフックを取り付けて荷物を
持ち上げ可能としたクレーン仕様型バックホーにおい
て、ブーム及びアームにそれぞれ誘電性流体型の傾斜角
センサーを取り付けて角度を検知し制御回路に入力する
とともに、前記傾斜角センサーの測定範囲外にアームが
回動すると、警報を発してその値を表示し、最大角度の
値で制御するようにしたことを特徴とするクレーン仕様
型バックホーの作業角度制御装置。 - 【請求項2】 アーム先端にフックを取り付けて荷物を
持ち上げ可能としたクレーン仕様型バックホーにおい
て、ブームシリンダーの油供給油路に圧力センサーを配
置して制御回路と接続し、その圧力を検知して荷物の荷
重を演算する制御装置であって、前記ブームシリンダー
のストロークエンド近傍より最伸長位置までを、ストロ
ークエンド近傍で測定した値で演算することを特徴とす
るクレーン仕様型バックホーの作業角度制御装置。 - 【請求項3】 アーム先端にフックを取り付けて荷物を
持ち上げ可能としたクレーン仕様型バックホーにおい
て、前記荷物の荷重をセンサーにて検出して制御回路に
入力し、該荷重が定格荷重を越えるとブームとアームの
駆動を停止する定格荷重制御と、ブーム及びアームの角
度より荷物までの長さを演算してモーメントを求め、該
モーメントが転倒荷重を越えると、ブームとアームの駆
動を停止する実荷重制御を切替可能に構成したことを特
徴とするクレーン仕様型バックホーの作業角度制御装
置。 - 【請求項4】 アーム先端にフックを取り付けて荷物を
持ち上げ可能としたクレーン仕様型バックホーにおい
て、運転席近傍に定格荷重と実荷重を表示する表示装置
を設けるとともに、該表示装置と制御回路との間にコネ
クタ接続部を設け、該コネクタ接続部に外部ツールを接
続可能としたことを特徴とするクレーン仕様型バックホ
ーの作業角度制御装置。 - 【請求項5】 機体前部に掘削作業機を構成するブーム
及びアームを回動可能に配置したクレーン仕様型バック
ホーにおいて、ブーム及びアームを回動駆動するシリン
ダーに二つ割りの取付バンドを固定し、該取付バンドの
一方に緊急逆止め弁の取付座を設けたことを特徴とする
クレーン仕様型バックホーの作業角度制御装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP01068299A JP4002690B2 (ja) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | クレーン仕様型バックホーの作業角度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01068299A JP4002690B2 (ja) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | クレーン仕様型バックホーの作業角度制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000204578A true JP2000204578A (ja) | 2000-07-25 |
JP4002690B2 JP4002690B2 (ja) | 2007-11-07 |
Family
ID=11757044
Family Applications (1)
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