JP3930892B2 - 超小旋回作業機 - Google Patents

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Description

本発明は、旋回台に取り付けたブームに作業用アタッチメントを装着し、該作業用アタッチメントを左右にオフセット可能とした超小旋回作業機の構成に関する。
従来から、旋回台に取り付けたブームに作業用アタッチメントを装着し、該作業用アタッチメントを左右に偏心可能とした超小旋回作業機は知られている。
このような超小旋回作業機は、例えば、図10、図11に示すように、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の上部には運転席等をキャビンで覆った運転部89を設けている。該運転部89横側方には第一ブーム90を上下回動自在に取り付け、該第一ブーム90の先端部に第二ブーム91を左右方向へ回動自在に取り付け、該第二ブーム91に第三ブーム92を左右方向へ回動可能に取り付け、該第三ブーム92にアーム93を上下方向に回動可能に取り付け、該アーム93の先端には作業用アタッチメントであるバケット94を上下回動可能に取り付け、該第二ブーム91の左右方向への回動によりアーム93及びバケット94を左右方向へオフセット可能に構成している。
図10における軌跡65は、第一ブーム90、アーム93、及び、バケット94等の動作に伴って、バケット94の先端部が通過する軌跡であり、バケット94の位置によっては、該バケット94と運転部89とが干渉するように構成されている。
そして、アーム93は、該アーム93と第三ブーム92との間に介装されたアームシリンダ97の伸縮により上下回動され、第二ブーム91が下部回動軸95を中心にして左右方向に回動することで、アーム93及びバケット94が左右に移動して、第一ブーム90に対してオフセットするように構成している。
また、第三ブーム92は、該第三ブーム92と第二ブーム91とが上部回動軸96により連結される支持部98と、前記アームシリンダ97を覆う保護部99とが連結されて構成されており、上部回動軸96とアームシリンダ97とはお互いに垂直となるように配置されている。
さらに、図12に示すように、第一ブーム90と第二ブーム91とを連結する下部回動軸95の軸心、及び、第二ブーム91と第三ブーム92とを連結する上部回動軸96の軸心はお互いに平行となるように配置されており、下部回動軸95は、第一ブーム91を最大限持ち上げた場合に、該下部回動軸95のアーム93方向側が反対方向側よりも低位置に位置するように構成している。
このように構成した超小旋回作業機においては、第一ブーム90を最大限持ち上げた場合に、前記下部回動軸95は該下部回動軸95のアーム93方向側が反対方向側よりも低位置に位置するので、第二ブーム91が下部回動軸95を中心に回動すると、バケット94は左右にオフセットするとともに、例えば、寸法Z分だけ前方から後方へ移動、即ち、運転部89に近づく方向へ移動する。
また、前述の軌跡65の如くバケット94の位置によっては、該バケット94と運転部89とが干渉するように構成されている。
従って、アーム93及びバケット94の巻き込み具合によっては、特に、最小旋回半径を得るために、第一ブーム90を最大限持ち上げてアーム93及びバケット94を最大限巻き込んだ場合に、バケット94を左右方向の運転部89側へ偏心させると、該バケット94と運転部89とが干渉することとなる。
このバケット94と運転部89との干渉を避けるために、従来は、バケット94を巻き込んだ際に該バケット94と運転部89とが干渉する恐れがある場合は、バケット94が干渉範囲内に入らないように、該バケット94の巻き込み動作や第二ブーム91の回動動作を制限するストッパ部材等の安全装置を付設して、バケット94と運転部89とが干渉することを機械的に回避したり、第二ブーム91やバケット94等の動作をマイクロコンピュータを用いて電気的に制御し、バケット94と運転部89とが干渉しないように構成したりしていた。例えば、特開平4−55530号公報、実開平5−7748号公報、実開平7−4558号公報、及び、実開平7−38259号公報に記載の如くである。
特開平4−55530号公報 実開平5−7748号公報 実開平7−4558号公報 実開平7−38259号公報
しかし、前述の如く、第二ブーム91やバケット94等の動作をマイクロコンピュータを用いて電気的に制御するのでは、制御装置を別途設ける必要があってコスト高となるとともに、制御装置に防水・防塵対策を施す必要があって構造的に不利であり、安全装置等を付設して機械的に干渉を回避する場合は、安全装置等を別途付設することでコスト高になるとともに、重量増となっていた。
また、前述の超小旋回作業機が最深掘削状態にある場合は、図13に示すように、下部回動軸95の軸心及び上部回動軸96の軸心は、水平面に対して略平行、即ち、各軸心と垂直線とが成す角度θ1が直角に近い角度となっている。
これにより、第二ブーム91を左右に回動してバケット94をオフセットさせて側溝堀を行う際には、バケット94をオフセットさせない場合に比べて、バケット94の下端位置が大きく(例えば、図13における寸法D1)上方へ移動するので、掘削深さが浅くなってしまっていた。
また、第二ブーム91は直線状に形成されているので、図14に示すように、側溝堀を行う際には、比較的浅い位置で第二ブーム91が溝入口部分88に当接してしまって、それ以上深く掘ることができなかった。
さらに、図15に示すように、第三ブーム92は、該第三ブーム92と第二ブーム91とが上部回動軸96により連結される支持部98と、前記アームシリンダ97を覆う保護部99との二つの部材が連結されて構成されているので、第三ブーム92の重量が大きくなってしまい、また、支持部98における上部回動軸96の軸受け長さL1が短かったので、この軸受け部分の面圧が大きくなって、第三ブーム92と第二ブーム91との連結部分のがたつきが増加しやすかった。
そして、上部回動軸96の軸心とアームシリンダ97とはお互いに垂直となるように配置されているので、図16に示すように、アーム93及びバケット94を左右方向にオフセットさせた場合、平面視において、アームシリンダー97が第二ブーム91の範囲内から離脱してしまい、該アームシリンダー97が障害物等に当たって損傷し易くなっていた。
本発明の解決しようとす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。
旋回台(4)の運転部(9)の横側方に上下回動自在に取り付けられた第一ブーム(10)、該第一ブーム(10)の先端部に左右方向へ回動自在に取り付けられた第二ブーム(11)、該第二ブーム(11)に左右方向へ回動可能に取り付けられた第三ブーム(12)、該第三ブーム(12)に上下方向に回動可能に取り付けられたアーム(13)、及び、該アーム(13)の先端に取り付けられた作業用アタッチメント(14)を有し、該第二ブーム(11)の左右方向への回動により作業用アタッチメント(14)を左右方向へオフセット可能に構成した超小旋回作業機において、前記第三ブーム(12)とアーム(13)との間に介装され、該アーム(13)を上下回動させるアームシリンダ(17)を、該第二ブーム(11)と第三ブーム(12)とを連結する上部回動軸(16)に対して略平行に配置し、該上部回動軸(16)の軸受長さを、バックホウ装置全体が旋回台の旋回径内に格納できる範囲で、該上部回動軸(16)の軸心方向に最大限長く構成し、前記アームシリンダ(17)の保護部材と、前記上部回動軸(16)の支持部材とを、該第三ブーム(12)が共用すべく構成したものである。
本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。
旋回台(4)の運転部(9)の横側方に上下回動自在に取り付けられた第一ブーム(10)、該第一ブーム(10)の先端部に左右方向へ回動自在に取り付けられた第二ブーム(11)、該第二ブーム(11)に左右方向へ回動可能に取り付けられた第三ブーム(12)、該第三ブーム(12)に上下方向に回動可能に取り付けられたアーム(13)、及び、該アーム(13)の先端に取り付けられた作業用アタッチメント(14)を有し、該第二ブーム(11)の左右方向への回動により作業用アタッチメント(14)を左右方向へオフセット可能に構成した超小旋回作業機において、前記第三ブーム(12)とアーム(13)との間に介装され、該アーム(13)を上下回動させるアームシリンダ(17)を、該第二ブーム(11)と第三ブーム(12)とを連結する上部回動軸(16)に対して略平行に配置し、該上部回動軸(16)の軸受長さを、バックホウ装置全体が旋回台の旋回径内に格納できる範囲で、該上部回動軸(16)の軸心方向に最大限長く構成し、前記アームシリンダ(17)の保護部材と、前記上部回動軸(16)の支持部材とを、該第三ブーム(12)が共用すべく構成したので、上部回動軸の外周面、及び、第二ブームの支持部内周面の面圧を低下させることができ、この第二ブームと第三ブームとが連結されている軸受け部のがたつきが増加することを防止することができた。
また、アームシリンダを、第二ブームと第三ブームとを連結する上部回動軸に対して略平行に配置したので、アームシリンダが単独で第二ブームの支持部の範囲内から離脱することがなく、該アームシリンダが障害物等に衝突して損傷することが防止できた。
また、アームシリンダの保護部材と、前記上部回動軸の支持部材とを共用化して第三ブームを構成したので、第三ブームの重量が増大することを防止でき、該第三ブームの軽量化を図ることができた。
次に、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図1は本発明の超小旋回作業機を示す側面図、図2は同じく平面図、図3はバックホウ装置を示す背面図、図4はバケットが左右方向へオフセットした場合にバケットが前方へ移動する様子を示す側面図、図5は最深掘削時にバケットをオフセットさせた場合のバケット位置の変化を示す側面図、図6は側溝掘時における第二ブームと溝入口部分との位置関係を示す正面図、図7は第二ブームと第三ブームとが連結されている軸受け部を示す側面図、図8は第二ブームを左右方向に回動してバケットをオフセットさせた状態を示す平面図、図9は同じく背面図、図10は従来の超小旋回作業機を示す側面図、図11は同じく平面図、図12は従来の超小旋回作業機においてバケットが左右方向へオフセットした場合にバケットが後方へ移動する様子を示す側面図、図13は同じく最深掘削時にバケットをオフセットさせた場合のバケット位置の変化を示す側面図、図14は同じく側溝掘時における第二ブームと溝入口部分との位置関係を示す正面図、図15は同じく第二ブームと第三ブームとが連結されている軸受け部を示す側面図、図16は同じく第二ブームを左右方向に回動してバケットをオフセットさせた状態を示す平面図である。
本発明の超小旋回作業機の構成について説明する。
図1乃至図3において、左右一対のクローラ走行装置2を装備した走行装置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6を配設して、該運転席6等をキャビンで覆って運転部9を構成し、該運転部9横側方にバックホウ装置5を配置している。運転部9の前部にはバッテリー61及び燃料タンク62を配設し、作業者が運転席6に座った状態で、これらのバッテリー61及び燃料タンク62が作業者の死角に位置するように低位置に配置している。また、バックホウ装置5の、運転部9とは反対側の側方には、リザーバタンク63を配設している。前記走行装置1の、例えば、後端部には、排土板3を装着している。
また、バックホウ装置5は、第一ブームを最大限持ち上げるとともに、アーム13及びバケット14を左右にオフセットせずに最大限巻き込んだ状態(図1、図2に示す姿勢にある状態)においては、全体が旋回台2の旋回径8内に格納できるように構成している。そして、バックホウ装置5全体が旋回台2の旋回径8内に格納される小旋回格納状態において、バケット14と運転部9とが干渉しないように構成している。
次に、バックホウ装置5について説明する。
前記バックホウ装置5は、旋回台4に上下回動自在に取り付けた第一ブーム10、該第一ブーム10の先端部に左右方向へ回動自在に取り付けた第二ブーム11、該第二ブーム11に左右方向へ回動可能に取り付けられた第三ブーム12、該第三ブーム12に上下方向に回動可能に取り付けられたアーム13、及び、該アーム13の先端に取り付けられた作業用アタッチメントであるバケット14を有し、第二ブーム11の左右方向への回動によりアーム13及びバケット14を左右方向へオフセット可能に構成している。
そして、第一ブーム10と旋回台4との間にブームシリンダ29を介装して、該ブームシリンダ29の伸縮により第一ブーム10を上下回動可能とし、第三ブーム12とアーム13との間にアームシリンダ17を介装して、該アームシリンダ14の伸縮によりアーム13を上下回動可能とし、アーム13とバケット14との間にバケットシリンダ48を介装して、該バケットシリンダ48の伸縮によりバケット48を上下回動可能としている。図1における軌跡66は、ブームシリンダ29、アームシリンダ17、及び、バケットシリンダ48等の伸縮に伴ってバケット14の先端が通過する軌跡であり、軌跡66の全範囲において、バケット14と運転部9とが干渉しないように構成している。
第二ブーム11は、その下端部で第一ブーム10の上端部と下部回動軸15により左右回動自在に連結され、該第二ブーム11の上端部は上部回動軸16により第三ブーム12を左右回動自在に連結しており、第二ブーム11と第一ブーム10との間にはオフセットシリンダ31が介装されている。
さらに、第一ブーム10と第三ブーム12との間には連結ロッド30が架設され、該連結ロッド30の両端部は、第一ブーム10及び第三ブーム12にそれぞれ枢着されて、該連結ロッド30、第一ブーム10、第二ブーム11、及び、第三ブーム12により平行四連リンク機構を構成している。
そして、オフセットシリンダ31を伸縮させることで、バケット14が第一ブーム10に対して偏心して左右方向にオフセットされるが、この場合、平行四連リンク機構により、正面視又は後面視における第一ブーム10と、第三ブーム12、アーム13、及び、バケット14との角度は変化せずに、平行状態を保ったままオフセットされる。
また、第一ブーム10と第二ブーム11とを連結する下部回動軸15、及び、第二ブーム11と第三ブーム12とを連結する上部回動軸16は、それぞれの軸心がお互いに平行となるように配置されており、該下部回動軸15は、第一ブーム10を最大限持ち上げた場合に、該下部回動軸15のアーム13方向側が反対方向側よりも(本実施例においては下部回動軸15の前部が後部よりも)高位置に位置するように構成している。
このように、第一ブーム10を最大限持ち上げた場合に、前記下部回動軸15のアーム13方向側が反対方向側よりも高位置に位置するので、第二ブーム11が下部回動軸15を中心に回動してバケット14が左右にオフセットすると、該バケット14は、側面視において後方から前方へ移動する。即ち、例えば、バケット14が左右方向の運転部9側へオフセットした場合には、図4に示すように、バケット14は側面視において、例えば、寸法Xだけ運転部9から遠ざかる方向へ移動することとなる。
そして、バケット14は、第一ブーム10を最大限持ち上げるとともに、アーム13及びバケット14をオフセットさせないで最大巻き込んだ状態の小旋回格納状態においても、側面視において運転部9と干渉しないように構成している上に、バケット14が運転部9側へオフセットされた場合は、該バケット14が運転部9から更に遠ざかる方向へ移動するので、バケット14と運転部9とが干渉することはなく、該バケット14を、その動作を規制することなく左右のいずれの方向にもオフセットすることができるのである。
これにより、運転部9とバケット14とが干渉することを避けるために、安全装置や制御装置を別途付設する必要がなくなって、バックホウ装置5の低コスト化及び軽量化を図ることができる。
前記第二ブーム11は、第一ブーム10を最大限持ち上げた状態において、第一ブーム10上端部から略垂直上方へ立設される基部41と、該基部41から略水平方向前方へ延設される支持部42とによって、略「L」字状に形成されている。該支持部42に上部回動軸16を回動自在に嵌挿して、該上部回動軸16と下部回動軸15とが平行となるように配置し、該上部回動軸16により第二ブーム11と第三ブーム12とを回動自在に連結している。
また、第一ブーム10と第二ブーム11との間に介装したオフセットシリンダ31は、その両端を第一ブーム10の上部、及び、第二ブーム11の基部41にそれぞれ連結している。
また、図5に示すように、第一ブーム10を最下方まで回動してバックホウ装置5により最深掘削を行う際には、下部回動軸15の軸心及び上部回動軸16の軸心が水平面に対して略垂直となるように構成している。即ち、各軸心と水平線とが成す角度θ2が直角に近い角度となっている。
これにより、第二ブーム11を左右に回動してバケット14をオフセットさせて側溝堀を行う場合に、オフセットさせない状態からバケット14が上昇する寸法D2を小さく抑えることができ、掘削深さを深くすることができる。
そして、最深掘削時には、第一ブーム10、及び、第一ブーム10先端部に連結される第二ブーム11の基部41は略水平状態となるとともに、第二ブーム11の支持部42、アーム13は略垂直状態となっており、第二ブーム11の支持部42よりも先端の部分が、地面よりも下方に位置することとなる。
従って、第一ブーム10と第二ブーム11の基部41との間に介装されたオフセットシリンダ31、及び、第一ブーム10と第三ブーム12の後端部(第二ブーム11の基部41が位置する側)との間に介装された連結ロッド30は、最深掘削時においても土中に侵入することがなく地上に位置しているので、該オフセットシリンダ31及び連結ロッド30が地中で損傷することを防止することができる。
また、図6に示すように、バケット14を左右方向にオフセットさせて側溝堀を行う場合は、第二ブーム11が略「L」字状に形成されていることにより、第一ブーム10を下方に回動してバケット14を地中深くに侵入させても、該第二ブーム11が溝入口部分88に当接しにくくなっているため、深くまで掘削することができる。
さらに、第二ブーム11の支持部42の長さYを、前記小旋回格納状態においてバックホウ装置5全体が旋回台2の旋回径8内に格納される範囲で最長に形成して、掘削深さをできるだけ深くするように構成している。
また、第二ブーム11と第三ブーム12とを回動可能に連結する上部回動軸16の軸受長さを、バックホウ装置5全体が旋回台4の旋回径8内に格納できる範囲で、該上部回動軸16の軸心方向に最大限長く構成している。即ち、図7に示すように、第二ブーム11の支持部42は円筒形状に形成され、該支持部42内に上部回動軸16を回動可能に嵌入している。
また、第三ブーム12を略「コ」字状に形成して、該第三ブーム12両端の枢支部51・52により上部回動軸16両端を枢支し、該枢支部51・52と本体53との第三ブーム12全体で上部回動軸16を支持するように構成している。 このように、上部回動軸16の両端が第三ブーム12両端の枢支部51・52により枢支され、該上部回動軸16の外周面が、第二ブーム11の支持部42内周面43に支持されて、第二ブーム11と第三ブーム12とが連結されている。
そして、上部回動軸16の軸受長さである、支持部42の上部回動軸16の軸心方向の長さYを、前述のように、バックホウ装置5全体が旋回台4の旋回径8内に格納できる範囲で、該上部回動軸16の軸心方向に最大限長く構成している。
以上の如く、上部回動軸16の軸受長さを長く構成することで、該上部回動軸16の外周面、及び、第二ブーム11の支持部42内周面43の面圧を低下させることができ、この第二ブーム11と第三ブーム12とが連結されている軸受け部59のがたつきが増加することを防止することができるのである。
また、第三ブーム12とアーム13との間に介装されるアームシリンダ17は、第三ブーム12の本体53により、その両側方及び下方を覆われている。アームシリンダ17を第三ブーム12の本体53で覆って保護することにより、該アームシリンダ17が障害物等に衝突して損傷することを防止しているのである。アームシリンダ17を覆う第三ブーム12の本体53は、前述の如く支持部51・52とともに上部回動軸16を支持しており、アームシリンダ17のガード機能のみならず上部回動軸16の支持機能をも兼ね備えている。即ち、第三ブーム12は、アームシリンダ17の保護部材と、上部回動軸16の支持部材とを共用化して構成されているのである。これにより、第三ブーム12の重量が増大することを防止して、軽量化を図っている。
また、前記アームシリンダ17は上部回動軸16の軸心と略平行に配置されているので、第二ブーム11を下部回動軸15を中心に左右に回動してアーム13及びバケット14をオフセットした場合においても、図8、図9に示すように、第三ブーム12及びアームシリンダ17と、上部回動軸16とは、平面視においてお互いに平行状態を保ったまま共に左右に回動し、第二ブーム11の支持部42の範囲内から左右にはみ出ることがない。これにより、アームシリンダ17が単独で第二ブーム11の支持部42の範囲内から離脱し、障害物等に衝突して損傷することを防止している。
さらに、第二ブーム11の支持部42は、円筒形状に形成されているので、図9に示すように、第二ブームを左右に回動しない場合の支持部42の幅寸法W1に比べて、第二ブームを左右に回動した場合の支持部42の幅寸法W2が大きくなることはなく、両幅寸法W1 ・W2は同一となる。第二ブームを左右に回動して側溝堀を行う際には、例えば、支持部42を正面視四角形状に形成すると、該支持部42が溝と干渉して溝幅が広くなってしまうが、支持部42を円筒形状に形成することで、このような支持部42が溝と干渉して溝幅が広くなるといったことを防止することができ、狭い溝幅で深く側溝堀を行うことができる。
本発明の超小旋回作業機を示す側面図である。 同じく平面図である。 バックホウ装置を示す背面図である。 バケットが左右方向へオフセットした場合にバケットが前方へ移動する様子を示す側面図である。 最深掘削時にバケットをオフセットさせた場合のバケット位置の変化を示す側面図である。 側溝掘時における第二ブームと溝入口部分との位置関係を示す正面図である。 第二ブームと第三ブームとが連結されている軸受け部を示す側面図である。 第二ブームを左右方向に回動してバケットをオフセットさせた状態を示す平面図である。 同じく背面図である。 従来の超小旋回作業機を示す側面図である。 同じく平面図である。 従来の超小旋回作業機においてバケットが左右方向へオフセットした場合にバケットが後方へ移動する様子を示す側面図である。 同じく最深掘削時にバケットをオフセットさせた場合のバケット位置の変化を示す側面図である。 同じく側溝掘時における第二ブームと溝入口部分との位置関係を示す正面図である。 同じく第二ブームと第三ブームとが連結されている軸受け部を示す側面図である。 同じく第二ブームを左右方向に回動してバケットをオフセットさせた状態を示す平面図である。
符号の説明
Y 第二ブームの支持部の長さ
θ2 下部回動軸の軸心及び上部回動軸の軸心と水平線とが成す角度
1 走行装置
4 旋回台
5 バックホウ装置
8 旋回径
9 運転部
10 第一ブーム
11 第二ブーム
12 第三ブーム
13 アーム
14 バケット(作業用アタッチメント)
15 下部回動軸
16 上部回動軸
17 アームシリンダ
41 基部
42 支持部
43 内周面
51・52 枢支部
53 本体
59 軸受け部

Claims (1)

  1. 旋回台の運転部の横側方に上下回動自在に取り付けられた第一ブーム、該第一ブームの先端部に左右方向へ回動自在に取り付けられた第二ブーム、該第二ブームに左右方向へ回動可能に取り付けられた第三ブーム、該第三ブームに上下方向に回動可能に取り付けられたアーム、及び、該アームの先端に取り付けられた作業用アタッチメントを有し、該第二ブームの左右方向への回動により作業用アタッチメントを左右方向へオフセット可能に構成した超小旋回作業機において、前記第三ブームとアームとの間に介装され、該アームを上下回動させるアームシリンダを、該第二ブームと第三ブームとを連結する上部回動軸に対して略平行に配置し、該上部回動軸の軸受長さを、バックホウ装置全体が旋回台の旋回径内に格納できる範囲で、該上部回動軸の軸心方向に最大限長く構成し、前記アームシリンダの保護部材と、前記上部回動軸の支持部材とを、該第三ブームが共用すべく構成したことを特徴とする超小旋回作業機。
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