JP2010059672A - 油圧作業機 - Google Patents

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Abstract

【課題】 作動部の作動停止を解除した場合でも安定性を確保できる油圧作業機を提供する。
【解決手段】 油圧作業機10は、作動部16の作動領域を設定する作動領域設定手段36と、作動部16が作動領域設定手段36で設定された領域を超えて作動しないように作動部16の作動領域を制限する領域制限手段38と、領域制限手段38による作動部16の作動領域の制限を解除する領域制限解除手段40と、領域制限解除手段40により作動部16の作動領域の制限が解除された場合に、作動領域内で作動部16を作動させるために設定されている作動速度よりも低い所定の速度で作動部16が作動するように制御する作動制御手段42とを有する制御部32を備える。
【選択図】 図4

Description

本発明は、油圧で作動するショベルカー、圧砕作業機、解体作業機等の油圧作業機に関する。
油圧作業機本体と、油圧作業機本体に対して上下方向に回動可能に取り付けられた作動部とを備える油圧作業機が知られている。この油圧作業機では、油圧作業機本体と作動部との間、及び作動部自体に設けられているアクチュエータを駆動することにより、作動部が油圧作業機本体に対して自在に作動する通常の作業(以下、「実作業」という)が実行できるようになっている。この実作業中、油圧作業機の構成上作動部の位置や姿勢の状態によっては、安定を失って転倒することも生じ得るため、そのような転倒を防止する観点から、油圧作業機本体に対して作動部の作動範囲を制限するため作動許容領域(以下、単に「作動領域」という)が定められている。そして、作動領域から作動部が超えようとする場合に作動部の作動を停止する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、作動部を格納し或いは作動部の先端に作業具を装着する場合には、作動部の先端又は他の部分が作動領域を超えて特定の姿勢をとるために、作動部の作動停止を解除することが必要となる。
特開平10−338948号公報
上記のように作動部が作動領域を超えて特定の姿勢をとることが必要である場合に、単に作動部の作動停止を解除して実作業ができるようにすると、上記のとおり作動部が作動領域を超えてしまう可能性が高くなるという問題があった。
本発明は、作動部の作動停止を解除した場合でも安定性を確保できる油圧作業機を提供することを目的とする。
本発明の油圧作業機は、油圧作業機本体と、該油圧作業機本体に対して上下方向に回動可能に取り付けられた作動部と、該作動部を駆動する駆動部と、該駆動部の駆動を制御する制御部とを備える油圧作業機において、前記制御部は、前記作動部の作動領域を設定する作動領域設定手段と、前記作動部が前記作動領域設定手段で設定された領域を超えて作動しないように前記作動部の作動領域を制限する領域制限手段と、前記領域制限手段による前記作動部の作動領域の制限を解除する領域制限解除手段と、前記領域制限解除手段により前記作動部の作動領域の制限が解除された場合に、該作動領域内で前記作動部を作動させるために設定されている作動速度よりも低い所定の速度で前記作動部が作動するように制御する作動制御手段とを有することを特徴とする。
本発明によれば、作動部の作動する領域の制限が解除された場合に、作動領域内で前記作動部を作動させるために設定されている作動速度よりも低い所定の速度で作動部が作動する。従って、作動部の作動停止を解除した場合には、ビル等の建築物解体作業に通常要求される作動部の作動速度では作動部は作動せず、作動部を格納姿勢にし、又は作動部の先端に作業具を装着する場合の姿勢にするために必要な最低限の速度で作動させることができ、このときの安定性を確保できる。
本発明の油圧作業機において、前記領域制限解除手段により前記作動部の作動領域の制限が解除された状態で、前記作動領域設定手段で設定された領域から前記作動部が超えた場合に作業者に通報する通報手段を備えることが好ましい。
この好ましい形態によれば、作動部が作動領域を超えて作動する場合に、作業機の操作者その他の作業者に対して作動領域を超えたことを知らせて注意を促すことができる。
[第1実施形態]
図1は、本発明の油圧作業機の一例として解体作業機とその作動領域を示す。第1実施形態の解体作業機10は、下部走行体12及び上部旋回体13からなる解体作業機本体14と、作業に用いられるアタッチメントからなる作動部16とで概略構成されている。下部走行体12は、上部旋回体13を支持すると共に解体作業機10を移動するためのものである。上部旋回体13は、下部走行体12上に垂直に延びる旋回軸線18を中心に旋回自在に装着されている。上部旋回体13には、上下方向に回動自在に基端部が装着されている作動部16が設けられている。
作動部16は、3段折り曲げ式に構成されている。作動部16はアタッチメントとして、基端部側からブーム20a、インターブーム20b、及びアーム20cを有している。ブーム20a、インターブーム20b、及びアーム20cは、それぞれ折り曲げ自在に連結されている。上部旋回体13とブーム20aとの間、ブーム20aとインターブーム20bとの間、及びインターブーム20bとアーム20cとの間にはそれぞれ、伸縮自在なアクチュエータである油圧シリンダ22a,22b,22cが設けられている。これらのアクチュエータを駆動することにより作動部16が解体作業機本体14に対して自在に作動する実作業が実行できるようになっている。解体作業機10の運転操作は運転室24で行われる。
アーム20cの先端部には、一対の爪部材26a,26bを有する破砕機26が回動自在に取り付けられている。破砕機26は、一端部がアーム20cに取り付けられ、他端部がリンクを介して破砕機26に取り付けられる伸縮自在なアクチュエータである油圧シリンダ28により回動自在に操作される。破砕機26は、開閉されて解体対象物を挟み破砕するように構成されている。破砕機26は、大きさ、破砕能力等の違いにより種々用意されており、作業対象物に合わせて選択され装着される。
解体作業機10の作動部16は、次のAからDまでの姿勢をとることが可能である。Aの姿勢は、ブーム20a、インターブーム20b、及びアーム20cの各油圧シリンダ22a,22b,22cが最大に伸びた状態の姿勢である。Bの姿勢は、ブーム20a及びインターブーム20bの各油圧シリンダ22a,22bが最大に伸びた状態であり、アーム20cの油圧シリンダ22cを最小に縮めた状態の姿勢である。Cの姿勢は、ブーム20aの油圧シリンダ22aが最大に伸びた状態であり、インターブーム20b及びアーム20cの油圧シリンダ22cを最小に縮めた状態の姿勢である。Dの姿勢は、ブーム20a、インターブーム20b、及びアーム20cの各油圧シリンダ22a,22b,22cを最小に縮めた状態の姿勢である。
解体作業機10の作動部16の破砕機26は、次のEからFまでの姿勢をとることが可能である。Eの姿勢は、アーム20cの油圧シリンダ28を最小に縮めた状態の姿勢である。Fの姿勢は、アーム20cの油圧シリンダ28が最大に伸びた状態の姿勢である。
解体作業機10では、作動部16が解体作業機本体14に対して自在に作動する実作業が実行できるようになっている。しかし、解体作業機10の構成上作動部16の位置や姿勢の状態によっては、安定性が低くなることもあるため、安定性確保の観点から、解体作業機本体10に対して作動部16の作動範囲を制限するため作動領域が定められている。図1において2点鎖線で示す刃先最大作業半径Lを超えない領域が作動領域に該当する。
図2は、本実施形態の解体作業機において作動領域を超える必要がある第1特定姿勢を示す図である。第1特定姿勢は、作動部16のアーム20cの先端に破砕機26を取り付ける場合の姿勢である。作動部16のアーム20cの先端に破砕機26を取り付ける場合には、作動部16のアーム20cの先端が刃先最大作業半径Lを超える。
図3は、本実施形態の解体作業機10において作動制限領域を超える必要がある第2特定姿勢を示す図である。第2特定姿勢は、作動部16を格納した全長がGとなる姿勢である。ブーム20a、インターブーム20b、及びアーム20cを有する作動部16を折り畳んで作動部16を格納する場合には、作動部16のアーム20cの先端から破砕機26を取り外すため第1特定姿勢をとることが必要であり刃先最大作業半径Lを超える。
図4は、本実施形態の解体作業機10における作動部駆動システムの構成を示す図である。この作動部駆動システム29は、操作部30、制御部32、駆動部34、及び作動部16で構成されている。制御部32は、コンピュータ等のCPUないしマイクロプロセッサからなり、後述の制御動作等の機能実現手段として、特定のプログラムで構成される作動領域設定手段36、領域制限手段38、領域制限解除手段40、作動制御手段42、及び通報手段43を備えている。
作動領域設定手段36は、解体作業機10の転倒を防止する観点から、解体作業機本体14に対して作動部16の作動領域を決定する。具体的には、図1において2点鎖線で示す刃先最大作業半径Lを決定する。刃先最大作業半径Lは、解体作業機本体14の旋回軸線18からの作動部16の重心までの距離及び作動部16の重量から算出される。
領域制限手段38は、作動部16が作動領域設定手段36で設定された領域を超えて作動しないように作動部16の作動領域を制限する。具体的には、作動部16のアーム20cの先端に取り付けられている破砕機26が、刃先最大作業半径Lを超えようとした場合に、作動部16の作動を停止する。
領域制限解除手段40は、領域制限手段38による作動部16の作動領域の制限を解除する。具体的には、図2に示す作動部16のアーム20cの先端に破砕機26を取り付ける場合の姿勢、及び作動部16を格納した姿勢をとるために、作動部16のアーム20cの先端に取り付けられている破砕機26が、刃先最大作業半径Lを超えて作動する制限を解除する。
作動部16の作動領域の制限及び解除は、操作部30に設けられている領域制限解除スイッチ44による。領域制限解除スイッチ44は、操作者が領域制限解除手段40により作動部16の作動領域の制限を解除して制限された作動領域で作動部16を作動するためのものである。このため、操作者に制限された作動領域での作動部16の作動であることを認識させるために、押している間だけONとなるモーメンタリスイッチが好適に用いられる。しかし、後述するように制限された作動領域では、作動部16は実作業に必要な作動速度より低い速度で作動部16が作動するため、オルタネイトスイッチ及びシーソースイッチを用いることができる。
作動制御手段42は、領域制限解除手段40により作動部16の作動領域の制限が解除された場合に、実作業に必要な作動速度より低い速度(作動領域内で作動部16を作動させるために設定されている作動速度よりも低い所定の速度)で作動部16が作動するように制御する。
通報手段43は、領域制限解除手段40により作動部16の作動する領域の制限が解除された状態で、作動領域設定手段36で設定された領域から作動部16が超えた場合に作業者に通報する信号を出力する。通報手段43から出力された信号により、例えば、スピーカから警告音が発生する。
従って、作動部16が作動領域を超えて作動する場合に、解体作業機10の操作者その他の作業者に対して作動領域を超えたことを知らせて注意を促すことができる。
図5は、本実施形態における作動部駆動システムの具体的構成を示す図である。制御部32は、コントローラ46、及び後付け演算器48で構成されている。操作部30は、領域制限解除スイッチ44、アクセル50aのアクセルスイッチ50、擬似抵抗52aの擬似抵抗スイッチ52、ブームシリンダパイロットバルブ操作レバー54、インターブームシリンダパイロットバルブ操作ペダル56、及びアームシリンダパイロットバルブ操作レバー58で構成されている。
領域制限解除スイッチ44がOFFの場合は、アクセルスイッチ50がONで擬似抵抗スイッチ52がOFFである。領域制限解除スイッチ44がONの場合は、アクセルスイッチ50がOFFで擬似抵抗スイッチ52がONである。領域制限解除スイッチ44は、後付け演算器48に接続されている。アクセルスイッチ50及び擬似抵抗スイッチ52は、コントローラ46に接続されている。
コントローラ46及び後付け演算器48は、駆動部34を駆動する。駆動部34は、下記のように駆動される。コントローラ46は、エンジンコントローラ60に指令信号を出力し、エンジンコントローラ60はエンジン62を制御する。エンジン62は、メインポンプ64を駆動するものである。後付け演算器48は、メインポンプ比例弁66を制御してレギュレータ68を介してメインポンプ64を制御する。なお、メインポンプ64としては、例えば、斜板式ピストンポンプが挙げられる。
ブームシリンダパイロットバルブ94、インターブームシリンダパイロットバルブ96、及びアームシリンダパイロットバルブ98は、シリンダパイロットラインの流量を制御する。ブームシリンダパイロットバルブ94、インターブームシリンダパイロットバルブ96、及びアームシリンダパイロットバルブ98には、パイロット用ギアポンプ100が接続されている。パイロット用ギアポンプ100は、ブームシリンダパイロットバルブ94、インターブームシリンダパイロットバルブ96、及びアームシリンダパイロットバルブ98にそれぞれ設けられているが、1つのパイロット用ギアポンプ100の油圧をブームシリンダパイロットバルブ94、インターブームシリンダパイロットバルブ96、及びアームシリンダパイロットバルブ98に分配するようにしてもよい。
後付け演算器48は、逆比例弁70,72を制御することによりブームシリンダコントロールバルブ74を制御してブームシリンダ76の速度を制御する。また、後付け演算器48は、逆比例弁78,80を制御することによりインターブームシリンダコントロールバルブ82を制御してインターブームシリンダ84の速度を制御する。また、後付け演算器48は、逆比例弁86,88を制御することによりアームシリンダコントロールバルブ90を制御してアームシリンダ92の速度を制御する。
図6は、本実施形態における作動部駆動システムの具体的制御を示すフローチャートである。まず、領域制限手段38により、作動部16が作動領域設定手段36で設定された領域を超えて作動しないように作動部16の作動領域を制限する(ST100)。
次いで、領域制限解除スイッチ44がONか否かを判定し(ST101)、当該判定がYESのとき(領域制限解除スイッチ44がON)、領域制限手段38による作動部16の作動領域の制限を解除する(ST102)。一方、当該判定がNOのとき(領域制限解除スイッチ44がOFF)、領域制限解除スイッチ44がONになるまで待機する。
そして、ST102で作動部16の作動領域の制限が解除された場合、エンジン62の制御を擬似抵抗52bを介してコントローラ46に入力される擬似信号に切り替える(ST103)。具体的には、エンジン62の回転速度が減速するように制御する。例えば、エンジン62の回転数を2000 rpmから1500 rpmに減速する。これにより、メインポンプ64から吐出する流量が減少し、ブームシリンダコントロールバルブ74、インターブームシリンダコントロールバルブ82、及びアームシリンダコントロールバルブ90に流入する流量が減少する。そして、ブームシリンダ76、インターブームシリンダ84、及びアームシリンダ92の速度が減少し、ブーム20a、インターブーム20b、及びアーム20cを有する作動部16は、実作業に必要な作動速度より低い速度に作動が制御される。
その後、領域制限解除スイッチ44がOFFか否か判定し(ST104)、当該判定がNOのとき(領域制限解除スイッチ44がON)、ST102に戻り、ST102〜104の処理を繰り返し実行する。一方、当該判定がYESのとき(領域制限解除スイッチ44がOFF)、本動作を終了する。
本実施形態においては、図7に示すように、コントローラ46及び後付け演算器48を一体にしてコントローラ46とすることができる(第1変形例)。この場合、領域制限解除スイッチ44、アクセルスイッチ50及び擬似抵抗スイッチ52は、コントローラ46に接続される。
また、図8に示すように、コントローラ46及び後付け演算器48を一体にしてコントローラ46とすると共に、領域制限解除スイッチ44がONされた場合、アクセル50aからの指定電流値によらず、コントローラ46から一定の指定電流値が出力されエンジン62の回転速度を減速するようにすることができる(第2変形例)。
また、図9に示すように、後付け演算器48に領域制限解除スイッチ44及びアクセル50aが接続され、領域制限解除スイッチ44がONされた場合、アクセル50aからの指定電流値によらず、後付け演算器48から一定の指定電流値がコントローラ46出力され、コントローラ46から一定の指定電流値が出力されエンジン62の回転速度を減速するようにすることができる(第3変形例)。
更に、図10に示すように、後付け演算器48に領域制限解除スイッチ44及びアクセル50aが接続され、領域制限解除スイッチ44がONされた場合、アクセル50aからの指定電流値によらず、後付け演算器48から一定の指定電流値が出力されエンジン62の回転速度を減速するようにすることができる(第4変形例)。
[第2実施形態]
次に、本発明の解体作業機における第2実施形態について説明する。第2実施形態は、図11のフローチャートで示される制御動作を行うものである。
まず、領域制限手段38により、作動部16が作動領域設定手段36で設定された領域を超えて作動しないように作動部16の作動領域を制限する(ST200)。
次いで、領域制限解除スイッチ44がONか否かを判定し(ST201)、当該判定がYESのとき(領域制限解除スイッチ44がON)、領域制限手段38による作動部16の作動領域の制限を解除する(STEP202)。一方、当該判定がNOのとき(領域制限解除スイッチ44がOFF)、領域制限解除スイッチ44がONになるまで待機する。
そして、ST202で作動部16の作動領域の制限が解除された場合、斜板式ピストンポンプ(メインポンプ64)の傾転角を制御する(ST203)。具体的には、斜板式ピストンポンプ(メインポンプ64)から吐出する流量が減少するように斜板を制御する。これにより、メインポンプ64から吐出する流量が減少し、ブームシリンダコントロールバルブ74、インターブームシリンダコントロールバルブ82、及びアームシリンダコントロールバルブ90に流入する流量が減少する。そして、ブームシリンダ76、インターブームシリンダ84、及びアームシリンダ92の速度が減少し、ブーム20a、インターブーム20b、及びアーム20cを有する作動部16は、実作業に必要な作動速度よりも低い速度に作動が制御される。
その後、領域制限解除スイッチ44がOFFか否か判定し(STEP204)、当該判定がNOのとき(領域制限解除スイッチ44がON)、ST202に戻り、STEP202〜204の処理を繰り返し実行する。一方、当該判定がYESのとき(領域制限解除スイッチ44がOFF)、本動作を終了する。
この実施形態においても、図7に示すように、コントローラ46及び後付け演算器48を一体にしてコントローラ46とすることができる。この場合、領域制限解除スイッチ44、アクセルスイッチ50及び擬似抵抗スイッチ52は、コントローラ46に接続される。
[第3実施形態]
次に、本発明の解体作業機における第3実施形態について説明する。第3実施形態は、図12のフローチャートで示される制御動作を行うものである。
まず、領域制限手段38により、作動部16が作動領域設定手段36で設定された領域を超えて作動しないように作動部16の作動領域を制限する(ST300)。
次いで、領域制限解除スイッチ44がONか否かを判定し(ST301)、当該判定がYESのとき(領域制限解除スイッチ44がON)、領域制限手段38による作動部16の作動領域の制限を解除する(ST302)。一方、当該判定がNOのとき(領域制限解除スイッチ44がOFF)、領域制限解除スイッチ44がONになるまで待機する。
そして、ST302で作動部16の作動領域の制限が解除された場合、シリンダパイロットラインの逆比例弁を制御する(ST303)。具体的には、シリンダパイロットラインに流れる流量が減少するように逆比例弁を制御する。これにより、ブームシリンダコントロールバルブ74、インターブームシリンダコントロールバルブ82、及びアームシリンダコントロールバルブ90に入力されるパイロット圧が減少し、ブームシリンダコントロールバルブ74、インターブームシリンダコントロールバルブ82、及びアームシリンダコントロールバルブ90の開度が減少する。そして、ブームシリンダ76、インターブームシリンダ84、及びアームシリンダ92の速度が減少し、ブーム20a、インターブーム20b、及びアーム20cを有する作動部16は、実作業に必要な作動速度よりも低い速度に作動が制御される。
その後、領域制限解除スイッチ44がOFFか否か判定し(ST304)、当該判定がNOのとき(領域制限解除スイッチ44がON)、ST302に戻り、STEP302〜304の処理を繰り返し実行する。一方、当該判定がYESのとき(領域制限解除スイッチ44がOFF)、本動作を終了する。
この実施形態においても、図7に示すように、コントローラ46及び後付け演算器48を一体にしてコントローラ46とすることができる。この場合、領域制限解除スイッチ44、アクセルスイッチ50及び擬似抵抗スイッチ52は、コントローラ46に接続される。
以上の解体作業機10によれば、作動部16の作動する領域の制限が解除された場合に、実作業に必要な作動速度よりも低い速度で作動部16が作動する。従って、作動部16の作動停止を解除した場合には、ビル等の建築物解体作業に通常要求される作動部16の作動速度では作動部16は作動せず、作動部16を格納姿勢にし、又は作動部16の先端に作業具を装着する場合の姿勢にするために必要な最低限の速度で作動させることができ、このときの安定性を確保できる。
本発明の油圧作業機の一例として解体作業機を示す図である。 実施形態の解体作業機において作動制限領域を超える必要がある第1特定姿勢を示す図である。 実施形態の解体作業機において作動制限領域を超える必要がある第2特定姿勢を示す図である。 実施形態の解体作業機における作動部駆動システムの構成を示す図である。 作動部駆動システムの具体的構成を示す図である。 作動部駆動システムの制御動作を示すフローチャートである。 作動部駆動システムの具体的構成の第1変形例を示す図である。 作動部駆動システムの具体的構成の第2変形例を示す図である。 作動部駆動システムの具体的構成の第3変形例を示す図である。 作動部駆動システムの具体的構成の第4変形例を示す図である。 第2実施形態の解体作業機の制御動作を示すフローチャートである。 第3実施形態の解体作業機の制御動作を示すフローチャートである。
符号の説明
10…解体作業機、12…下部走行体、13…上部旋回体、14…解体作業機本体、16…作動部、18…旋回軸線、20a…ブーム,20b…インターブーム,20c…アーム、22a,22b,22c,28…油圧シリンダ、24…運転室、26…破砕機、26a,26b…爪部材、29…作動部駆動システム、30…操作部、32…制御部、34…駆動部、36…作動領域設定手段、38…領域制限手段、40…領域制限解除手段、42…作動制御手段、43…通報手段、44…領域制限解除スイッチ、46…コントローラ、48…後付け演算器、50…アクセルスイッチ、52…擬似抵抗スイッチ、54…ブームシリンダパイロットバルブ操作レバー、56…インターブームシリンダパイロットバルブ操作ペダル、58…アームシリンダパイロットバルブ操作レバー、60…エンジンコントローラ、62…エンジン、64…メインポンプ、66…メインポンプ比例弁、68…レギュレータ、70,72,78,80,86,88…逆比例弁、74…ブームシリンダコントロールバルブ、76…ブームシリンダ、82…インターブームシリンダコントロールバルブ、84…インターブームシリンダ、90…アームシリンダコントロールバルブ、92…アームシリンダ、94…ブームシリンダパイロットバルブ、96…インターブームパイロットバルブ、98…アームパイロットバルブ、100…パイロット用ギアポンプ。

Claims (2)

  1. 油圧作業機本体と、該油圧作業機本体に対して上下方向に回動可能に取り付けられた作動部と、該作動部を駆動する駆動部と、該駆動部の駆動を制御する制御部とを備える油圧作業機において、
    前記制御部は、
    前記作動部の作動領域を設定する作動領域設定手段と、
    前記作動部が前記作動領域設定手段で設定された領域を超えて作動しないように前記作動部の作動領域を制限する領域制限手段と、
    前記領域制限手段による前記作動部の作動領域の制限を解除する領域制限解除手段と、
    前記領域制限解除手段により前記作動部の作動領域の制限が解除された場合に、該作動領域内で前記作動部を作動させるために設定されている作動速度よりも低い所定の速度で前記作動部が作動するように制御する作動制御手段とを有することを特徴とする油圧作業機。
  2. 請求項1記載の油圧作業機において、
    前記領域制限解除手段により前記作動部の作動領域の制限が解除された状態で、前記作動領域設定手段で設定された領域から前記作動部が超えた場合に作業者に通報する通報手段を備えることを特徴する油圧作業機。
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