JP2002241083A - ブームを備えた作業機の安全装置 - Google Patents

ブームを備えた作業機の安全装置

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JP2002241083A
JP2002241083A JP2001035094A JP2001035094A JP2002241083A JP 2002241083 A JP2002241083 A JP 2002241083A JP 2001035094 A JP2001035094 A JP 2001035094A JP 2001035094 A JP2001035094 A JP 2001035094A JP 2002241083 A JP2002241083 A JP 2002241083A
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safety device
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working machine
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JP2001035094A
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Kazuhisa Ishida
和久 石田
Tatsuo Koshi
達夫 越
Takeshi Kawamura
毅 河村
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業変更に伴う安全装置の仕様変更を容易に
行う。 【解決手段】 運転室外に切換スイッチ23を設け、作
業形態に応じて切換スイッチ23を切り換える。これに
より、過負荷防止装置の制御回路20が所定の制御信号
を出力し、クレーン作業時に自動停止装置27と警報装
置28をともに有効化し、クラムシェル作業時に警報装
置28のみを有効化し、ドラグライン作業時に自動停止
装置27と警報装置28をともに無効化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、クレーン等のブームを
備えた作業機に搭載される安全装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、クレーンに搭載される安全装
置として、モーメントリミッタと呼ばれる過負荷防止装
置が知られている。モーメントリミッタには挿脱自在に
カセットが設けられ、カセットには作業半径に対する定
格荷重などが予め記憶され、この記憶値に基づいてブー
ムの起伏動作が制限される。ところで、汎用機として使
用されるクレーンは、1台の機械でクレーン作業(通常
の荷役作業)、クラムシェル作業、ドラグライン作業な
どを行うことができる。この場合、クレーン作業は荷役
作業であるためモーメントリミッタが必要であるが、ク
ラムシェル作業やドラグライン作業は主に掘削作業であ
るためモーメントリミッタは不要である。そして、クラ
ムシェル作業やドラグライン作業においては、モーメン
トリミッタによりブームの起伏動作が制限されると作業
性が悪化するため、この種の作業のときにはモーメント
リミッタの仕様を変更し、モーメントリミッタの機能を
一部もしくは全て無効化していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モーメ
ントリミッタの仕様を変更する場合には、モーメントリ
ミッタに組み込まれる電子回路基板やモーメントリミッ
タそのものを交換する必要があり、その際には新たにゼ
ロ点調整も必要となって、多大な労力と時間を要するも
のであった。
【0004】本発明の目的は、作業変更に伴う安全装置
の仕様変更を容易に行うことができるブームを備えた作
業機の安全装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】実施の形態の図面に対応
付けて本発明を説明する。 (1)請求項1の発明は、ブーム4に作用する負荷を検
出する負荷検出手段21,22と、負荷検出手段21,2
2により検出された負荷Wが予め設定された所定値Wa
を越えないように少なくともブーム4の起伏動作を制限
する制限手段27とを有するブームを備えた作業機の安
全装置に適用される。そして、作業機の作業形態を選択
する選択手段23と、選択手段23により選択された作
業形態に応じて制限手段27を有効または無効化する制
限制御手段20とを備えることにより上述した目的は達
成される。 (2)請求項2の発明は、請求項1に記載のブームを備
えた作業機の安全装置において、負荷検出手段21,2
2により検出された負荷Wが予め設定された所定値Wa
を越えると警報を発生する警報発生手段28と、選択手
段23により選択された作業形態に応じて警報発生手段
28を有効または無効化する警報制御手段20とを備え
るものである。 (3)請求項3の発明は、請求項1または2に記載のブ
ームを備えた作業機の安全装置において、負荷検出手段
21,22により検出された負荷と相関関係を有する物
理量を表示する負荷情報表示手段25と、選択手段23
により選択された作業形態に応じて負荷情報表示手段2
5に表示される表示内容を変更する表示制御手段20と
を備えるものである。 (4)請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれかに記
載のブームを備えた作業機の安全装置において、選択手
段23により選択された作業形態を表示する作業形態表
示手段26を備えるものである。 (5)請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれかに記
載のブームを備えた作業機の安全装置において、選択手
段23を、少なくとも運転室外に設けたものである。 (6)請求項6の発明は、請求項1〜5のいずれかに記
載のブームを備えた作業機の安全装置において、選択手
段23による選択操作を許容または禁止するキー部材を
さらに有するものである。
【0006】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が
実施の形態に限定されるものではない。
【0007】
【実施の形態】図1〜6を参照して本発明の実施の形態
に係わるクレーンの安全装置について説明する。図1
は、本発明が適用されるクレーンの側面図である。な
お、図1のクレーンは、一般的な荷役作業(クレーン作
業)を行うように構成されている。図に示すように、ク
ローラクレーンは、走行体1と、走行体1上に旋回輪2
を介して旋回可能に設けられた旋回体3と、旋回体3に
起伏可能に取り付けられたブーム4とを有している。旋
回体3には主巻ドラム5と、補巻ドラム6と、起伏ドラ
ム7とが搭載されている。主巻ドラム5に巻回された主
巻ロープ5aの先端には、ブーム先端部を経由してフッ
ク8が接続されている。フック8は、主巻ドラム5の駆
動による主巻ロープ5aの巻き取りまたは繰り出しによ
って昇降する。起伏ドラム7に巻回された起伏ロープ7
aはペンダントロープ9を介してブーム先端部に接続さ
れている。ブーム4は、起伏ドラム7の駆動による起伏
ロープ7aの巻き取りまたは繰り出しによって起伏す
る。なお、主巻ロープ5aはブーム先端部とフック8と
の間で複数回掛け回され、これにより、大重量の吊り荷
の昇降が可能となる。
【0008】このようなクレーンは、それぞれ図2
(a),(b)に示すように、クラムシェル作業機、ド
ラグライン作業機としても構成することができる。
【0009】図2(a)において、主巻ドラム5に巻回
された開閉ロープ5bの先端と補巻ドラム6に巻回され
た支持ロープ6bの先端には、ブーム先端部を経由して
それぞれバケット10が接続されている。バケット10
は、主巻ドラム5および補巻ドラム6の駆動による開閉
ロープ5bおよび支持ロープ6bの巻き取りまたは繰り
出しによって昇降する。また、支持ロープ6bの停止
時、開閉ロープ5bの巻き取りまたは繰り出しによって
バケット10は開閉する。なお、クラムシェル作業機で
は、ブーム先端部とバケット10との間でロープ5b,
6bは一本掛けされている。クラムシェル作業機は掘削
作業と掘削した土砂を運搬する荷役作業とを行うが、こ
のときの吊り上げ荷重は、上述したクレーン作業機によ
る最大吊り上げ荷重よりも著しく小さい。
【0010】ドラグライン作業機では、図2(b)に示
すように、主巻ドラム5に巻回されたドラグロープ5c
の先端はフェアリード11に案内され、引き込みロープ
5d、姿勢保持ロープ5eを介してバケット11に接続
されている。また、補巻ドラム6に巻回されたホイスト
ロープ6cの先端はブーム先端部を経由し、支持ロープ
6dを介してバケット11に接続されている。バケット
11は、ホイストロープ6cの巻き取りによって上昇
し、ドラグロープ5cの巻き取りによって引き込まれ
る。このとき、ホイストロープ6cとドラグロープ5c
の巻き取り速度の割合に応じて、矢印のようにバケット
11の姿勢を変更することができる。
【0011】以上の各作業機には、次のような安全装置
が搭載されている。図3は、本実施の形態に係わる安全
装置の構成を示すブロック図である。図3に示すよう
に、安全装置は、ブーム4の起伏角θを検出する角度計
21と、起伏ロープ7aの張力Tを検出するロードセル
などの荷重検出器22と、作業形態に応じて切り換えら
れる切換スイッチ23とを有する。これらからの信号と
過負荷防止装置(モーメントリミッタ)に挿脱自在に設
けられたカセット24からの信号は、過負荷防止装置の
制御回路20に入力される。制御回路20では後述する
ような処理を実行し、運転室内のモニター25および表
示器26と、自動停止装置27と、警報装置28にそれ
ぞれ制御信号を出力する。なお、カセット24にはブー
ム長さ、作業半径rに対する定格荷重Wa、作業半径r
に対する吊り荷重とロープ張力Tの関係などが記憶され
る。
【0012】切換スイッチ23はその操作部が図4に示
すように構成され、挿入部23aにキー(不図示)を差
し込んで回動操作することで、スイッチ23をクレーン
作業、クラムシェル作業、ドラグライン作業に対応した
位置に切り換える。この切換スイッチ23は運転室の外
に設けられ、運転室内での切換操作を禁止するように構
成されている。表示器26は作業態様に対応して設けら
れたインジケータランプであり、クレーン作業が選択さ
れると後述するようにクレーン作業用のランプ26aが
点灯し、クラムシェル作業が選択されるとクラムシェル
用のランプ26bが点灯し、ドラグライン作業が選択さ
れるとドラグライン用のランプ26cが点灯する。
【0013】過負荷防止装置とは、クレーンの転倒防止
のため、ブーム4に作用する負荷を所定値以内に制限す
るものであり、クレーン作業時に吊り荷重の演算値W
が、図5に示すように作業半径rに対して予め設定され
た定格荷重Waに達すると、過負荷防止装置は自動停止
装置27を作動させる。自動停止装置27は、ブーム4
に作用する負荷が増加するようなドラムの駆動、すなわ
ち起伏ドラム7の繰り出し動作および主巻ドラム5の巻
き上げ動作を禁止するものであり、例えばドラム駆動用
のモータ(油圧モータ)への駆動圧油の供給を禁止する
電磁弁などにより構成される。
【0014】このようなドラムの自動停止機能は、吊り
荷重が大きいクレーン作業において必要とされるもので
あり、掘削作業を主とし、吊り荷重が小さいクラムシェ
ル作業では不要である。また、掘削作業時に、一時的に
起伏ロープ7aに定格荷重Waに相当する限界荷重が作
用が作用したとき、その都度自動停止装置27を作動さ
せたのでは作業性が悪化する。そこで、クラムシェル作
業では、後述するようにモニター25への表示機能と警
報装置28の作動機能とを有効化し、自動停止機能は無
効化する。一方、ドラグライン作業は、バケット11を
前方に投下してバケット11内に土砂等をすくい取る作
業(掘削作業)であり、荷役作業ではない。したがっ
て、作業半径rや吊り荷重Wを表示する必要はなく、ま
た、作業機の転倒モーメントを考慮する必要はない。そ
こで、ドラグライン作業では、後述するようにモニター
25への表示機能、警報装置28の作動機能、自動停止
機能の全てを無効化する。
【0015】次に、図6のフローチャートを用いて制御
回路20で行われる処理の一例を説明する。まず、ステ
ップS1で角度計21によるブーム起伏角の検出値θを
読み込み、ステップS2で荷重検出器22によるロープ
張力の検出値Tを読み込む。次いで、ステップS3で角
度検出値θとブーム長さとにより作業半径rを演算す
る。ステップS4では、カセット24に予め記憶された
作業半径rに対するロープ張力Tと吊り荷重との関係お
よび張力検出値Tにより、鉛直方向に作用する吊り荷重
Wを演算する。
【0016】次いで、ステップS5で切換スイッチ23
の位置を判定する。切換スイッチ23がクレーン位置の
ときはステップS6に進み、クレーン用のインジケータ
ランプ26aに制御信号を出力し、ランプ26aを点灯
させる。次いで、ステップS7でモニター25に制御信
号を出力し、作業半径r、吊り荷重W、吊り荷重Wに対
する限界作業半径ra、作業半径rに対する定格荷重W
a、負荷率W/Waなどの情報を表示させる。次のステッ
プS8では、吊り荷重Wが定格荷重Waより小さいか否
か(W<Wa)を判定し、肯定されるとステップS1に
戻り、否定されるとステップS9に進む。なお、ここで
は定格荷重Waに所定の安全率αを乗じた値と吊り荷重
Wとを比較するようにしてもよい(W<α・W)。ステ
ップS9では、自動停止装置27に制御信号を出力し、
自動停止装置27を作動させる。これによって、起伏ド
ラム7の巻下げ駆動および主巻ドラム5の巻上駆動が禁
止される。次いで、ステップS10で警報装置28に制
御信号を出力し、警報装置28を作動させて、リターン
する。
【0017】一方、切換スイッチ23がクラムシェル位
置のときは、ステップS5からステップS11に進み、
クラムシェル用のインジケータランプ26bに制御信号
を出力し、ランプ26bを点灯させる。次いで、ステッ
プS12でモニター25に制御信号を出力し、作業半径
r、吊り荷重Wなどの情報を表示させる。なお、クラム
シェル作業では前述したように自動停止機能を無効化す
るため、ここでは、自動停止に関する情報は表示させな
い。次のステップS13では吊り荷重Wが定格荷重Wa
より小さいか否かを判定し、肯定されるとステップS1
0に進んで警報装置10を作動させる。ステップS13
が否定されるとステップS1に戻る。
【0018】切換スイッチ23がドラグライン位置のと
きは、ステップS14に進んでドラグライン用のインジ
ケータランプ26cに制御信号を出力し、ランプ26c
を点灯させる。ドラグライン作業では、前述したように
モニター25への表示機能、警報装置28の作動機能、
自動停止機能の全てを無効化する。したがって、モニタ
ー25に情報を表示させたり、警報装置28を作動させ
たり、自動停止装置27を作動させたりすることなく、
ステップS14の次にステップS1に戻る。
【0019】次に、本実施の形態に係わる安全装置の動
作をより具体的に説明する。 (1)クレーン作業 クレーン作業を行う場合には、図1に示す状態にクレー
ンをセットし、過負荷防止装置に所定のカセット24を
挿入するとともに、キーの差し込み操作によって運転室
外の切換スイッチ23をクレーン位置に切り換える。こ
れによって、クレーン作業用のインジケータランプ26
aが点灯する(ステップS6)。ここで、不図示の起伏
用操作レバー、主巻用操作レバーを操作するとその操作
量に応じて起伏ドラム7、主巻ドラム5が駆動する。こ
れによって、ブーム4が起伏し、吊り荷が昇降して、吊
り荷を所定位置まで運搬することができる。このとき、
モニター25には、作業半径r、吊り荷重W、限界作業
半径ra、定格荷重Wa、負荷率などが表示される(ステ
ップS7)。
【0020】吊り荷重Wが定格荷重Waまで達すると、
自動停止装置27が作動するとともに警報装置28が作
動する(ステップS9,ステップS10)。これによっ
て、ブーム4の倒回動作および吊り荷の巻上動作が禁止
される。その結果、ブーム4に作用する負荷は所定値以
内に抑えられ、クレーンの転倒が阻止される。また、警
報装置8の作動によりオペレータは吊り荷の過負荷状態
を認識することができ、異常時に迅速に対応することが
できる。
【0021】(2)クラムシェル作業 クラムシェル作業を行う場合には、図2(a)に示す状
態にクレーンをセットし、切換スイッチ23をクラムシ
ェル位置に切り換える。これによって、クラムシェル作
業用のインジケータランプ26bが点灯する(ステップ
S11)。この状態で、主巻用操作レバーおよび補巻用
操作レバーを操作すると、その操作量に応じて主巻ドラ
ム5、補巻ドラム6が駆動する。これによって、バケッ
ト10が上下動および開閉し、土砂等を掘削することが
できるとともに、掘削した土砂などをバケット10内に
収容して所定位置まで運搬することができる。このと
き、モニター25には、作業半径r、実荷重Wがなどが
表示される(ステップS12)。
【0022】クラムシェル作業においては、バケット1
0内に収容される吊り荷重Wは小さいが、カセット24
に設定された定格荷重Waは図5に示すように作業半径
rの増加に伴い減少するため、小さい吊り荷重Wでも作
業半径を大きくすると定格荷重Waまで達するおそれが
ある。その場合には、前述した処理(ステップS13→
ステップS10)により警報装置28が作動するので、
オペレータに注意を喚起することができる。また、掘削
作業時に起伏ロープ張力が定格荷重Wa相当まで増加し
た場合、警報装置28の作動のみで、自動停止装置27
は作動しないので、作業が強制的に中断されることな
く、作業性が良好となる。
【0023】(3)ドラグライン作業 ドラグライン作業を行う場合には、図2(b)に示す状
態にクレーンをセットし、切換スイッチ23をドラグラ
イン位置に切り換える。これによって、ドラグライン作
業用のインジケータランプ26cが点灯する(ステップ
S14)。この状態で、空バケット11を空中に吊り上
げ、旋回体3を旋回させるとともにロープ5c,6cを
緩めて、遠心力によりバケット11を掘削方向へ投下、
着地させる。次いで、主巻用操作レバーおよび補巻用操
作レバーの操作によりバケット11を引き込み、バケッ
ト11内に海底の土砂等をすくい取る。このとき、前述
した処理(ステップS14→ステップS1)によりドラ
グライン作業ではモニター25への表示機能、警報機
能、自動停止機能の全てが無効化される。これによっ
て。不所望な警報の発生やドラムの自動停止などを阻止
することができる。
【0024】このように本実施の形態によると、切換ス
イッチ23の切換によって作業形態を選択し、その作業
形態に応じて過負荷防止装置の設定を変更するようにし
たので、作業変更時に過負荷防止装置に組み込まれる基
板や過負荷防止装置そのものを交換するなどの手間が省
け、作業性が向上する。この場合、クレーン作業では、
警報機能と自動停止機能が働くので、作業時にブーム4
に作用する負荷を確実に所定値以内に抑えることができ
る。クラムシェル作業では、自動停止機能を無効化する
ので、掘削作業時に吊り荷重Wが定格荷重Waを一時的
にオーバーした場合であってもドラムが自動停止するこ
となく、作業性が向上する。ドラグライン作業では、警
報機能、自動停止機能をともに無効化するので、ドラグ
ライン作業時に過負荷防止装置をそのまま搭載しておく
ことができる。すなわち、従来ドラグライン作業を行う
にあたって、過負荷防止装置の電源を切るとエラーが発
生して正常な運転ができなくなるおそれがあるため、過
負荷防止装置を取り外し、エラーを発生させないように
信号線を閉じて過負荷防止装置の機能を無効化してい
た。しかしながら、本実施の形態によると過負荷防止装
置を搭載したまま、その機能を無効化することができ
る。
【0025】また、モニター25には作業形態に応じて
必要な情報のみ表示するので、多くの表示情報によりオ
ペレータを混乱させることはない。さらに、作業形態に
応じた過負荷防止装置の仕様を表示器26に表示するよ
うにしたので、オペレータは過負荷防止装置の仕様を認
識することができ、誤った仕様の下での作業を防止でき
る。さらにまた、切換スイッチ23を運転室外に設けた
ので、切換スイッチ23の操作をオペレータはより慎重
に行うようになり、誤った切換操作を可及的に防止でき
る。また、切換スイッチ23をキーの差し込み操作によ
り切り換えるようにしたので、オペレータ以外のものが
勝手にスイッチ23を切り換えることも防止できる。
【0026】なお、上記実施の形態では、切換スイッチ
23をキーの差し込み操作により切り換えるようにした
が、その代わりに、切換スイッチ23の外側を鍵つきの
ケースで覆うようにしてもよい。また、クレーン作業、
クラムシェル作業、ドラグライン作業に対応して過負荷
防止装置の仕様を変更するようにしたが、他の作業(例
えば台船クレーン作業等)に対応して仕様を変更するよ
うにしてもよい。さらに、上述した過負荷防止装置の仕
様は一例であり、作業形態に応じた過負荷防止装置の各
機能の作動/非作動の組合せは、これに限定されるもの
ではない、
【0027】以上の実施の形態において、角度計21と
荷重検出器22が負荷検出手段を、自動停止装置27が
制限手段を、切換スイッチ23が選択手段を、制御回路
20が制限制御手段を、警報装置28が警報発生手段
を、制御回路20が警報制御手段を、モニター25が負
荷情報表示手段を、制御回路20が表示制御手段を、表
示器26が作業形態表示手段を、それぞれ構成する。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、選
択された作業形態に応じて自動停止、警報、表示などの
安全装置の仕様を変更するようにしたので、作業変更の
際に安全装置に組み込まれる基板や安全装置そのものを
交換する必要がなく、仕様変更を容易に行うことができ
る。とくに、請求項4の発明によれば、選択された作業
形態を表示するようにしたので、オペレータは選択され
た作業形態を認識することができ、誤った仕様の下での
作業を防止できる。また、請求項5の発明によれば、運
転室外の操作により作業形態を選択するようにしたの
で、オペレータの操作は慎重となり、仕様変更の誤操作
を可及的に防止できる。さらに、請求項6の発明によれ
ば、キー部材により作業形態の選択操作を行うようにし
たので、オペレータ以外のものが勝手に仕様変更するこ
とを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されるクレーン(クレーン作業
機)の側面図。
【図2】本発明が適用されるクレーン(クラムシェル作
業機とドラグライン作業機)の側面図。
【図3】本発明の実施の形態に係わる安全装置の構成を
示すブロック図。
【図4】本発明の実施の形態に係わる安全装置を構成す
る選択スイッチの操作部を示す図。
【図5】カセットに記憶される作業半径と定格荷重との
関係を示す図。
【図6】本発明の実施の形態に係わる安全装置を構成す
る制御回路における処理の一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
4 ブーム 20 制御回路 21 角度計 22 荷重検出
器 23 切換スイッチ 24 カセット 25 モニター 26 表示器 27 自動停止装置 28 警報装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) E02F 3/48 E02F 3/48 (72)発明者 河村 毅 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 Fターム(参考) 3F205 AA07 BA10 HA10 HB10 HC10

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブームに作用する負荷を検出する負荷検
    出手段と、 前記負荷検出手段により検出された負荷が予め設定され
    た所定値を越えないように少なくとも前記ブームの起伏
    動作を制限する制限手段とを有するブームを備えた作業
    機の安全装置において、 前記作業機の作業形態を選択する選択手段と、 前記選択手段により選択された作業形態に応じて前記制
    限手段を有効または無効化する制限制御手段とを備える
    ことを特徴とするブームを備えた作業機の安全装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のブームを備えた作業機
    の安全装置において、 前記負荷検出手段により検出された負荷が予め設定され
    た所定値を越えると警報を発生する警報発生手段と、 前記選択手段により選択された作業形態に応じて前記警
    報発生手段を有効または無効化する警報制御手段とを備
    えることを特徴とするブームを備えた作業機の安全装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載のブームを備え
    た作業機の安全装置において、 前記負荷検出手段により検出された負荷と相関関係を有
    する物理量を表示する負荷情報表示手段と、 前記選択手段により選択された作業形態に応じて前記負
    荷情報表示手段に表示される表示内容を変更する表示制
    御手段とを備えることを特徴とするブームを備えた作業
    機の安全装置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載のブーム
    を備えた作業機の安全装置において、 前記選択手段により選択された作業形態を表示する作業
    形態表示手段を備えることを特徴とするブームを備えた
    作業機の安全装置。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載のブーム
    を備えた作業機の安全装置において、 前記選択手段は、少なくとも運転室外に設けられること
    を特徴とするブームを備えた作業機の安全装置。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のいずれかに記載のブーム
    を備えた作業機の安全装置において、 前記選択手段による選択操作を許容または禁止するキー
    部材をさらに有することを特徴とするブームを備えた作
    業機の安全装置。
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