JP4264130B2 - ウインチの速度制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウインチドラムを駆動する可変容量型油圧モータの容量を操作レバーの操作ストロークに応じて減少制御すると共に、2つの油圧ポンプのうち1つを単独で、あるいは2つを合流切換して前記可変容量型油圧モータへ作動油を供給可能としたウインチの速度制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ウインチドラムを駆動する可変容量型油圧モータの容量を操作レバーの操作ストロークに応じて減少制御する技術(以下、「容量制御」という。)として、操作レバーの所定ストロークまではそのストロークに対してウインチドラム回転数がほぼ一義的に決まり、前記所定ストローク以上においては、速度モードを選択することにより、操作レバーの同一ストロークに対して前記選択した各速度モードに対応する複数のウインチドラム回転数が得られるようにしたウインチの速度制御装置がある(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
図7は、容量制御の技術を用いたウインチの操作ストロークとドラム回転数の関係を示すである。エンジンを高速回転(Hi)にして、操作レバーを巻下げ側に操作するとNからS1までの不感帯をへて、S1からS4までのストロークにおいては、ドラム回転数は0からN4まで増加する。高速モード(モータ容量減少)を選択していた場合は、S4からS5のストロークに応じてモータ容量が減少し、ドラム回転数はN4からN7へ急激に増加する。定格モード(モータ容量一定)を選択していた場合は、S4からS5のストロークにおいては操作弁の開口特性に応じて増加した流量分だけN4からN6に増加する。
【0004】
特許文献1に記載された上記容量制御に関する技術は、モータ容量が減少することによりモータトルクが減少するが、供給油量を大きく増加させることなくドラム回転数を大幅に増加することができるという利点があることから、特に軽負荷(フックのみ等)でのウインチ速度の増大には有効な技術である。
【0005】
一方、2つの油圧ポンプのうち1つを単独で、あるいは2つを合流切換してウインチの油圧モータへ作動油を供給可能とした技術(以下「合流制御」という。)として、第1油圧ポンプから吐出された作動油を第2油圧ポンプから作動油に合流させる合流手段を備えたクレーン車の制御装置がある(例えば、特許文献2参照。)。
【0006】
図8は合流制御の技術を用いた制御装置の油圧回路図であって、規制バルブ42の切換によって第1油圧ポンプ31から吐出された作動油を単独で、あるいは第2油圧ポンプ21から吐出された作動油を合流してウインチ17mに供給することができるようになっている。
【0007】
特許文献2に記載された上記合流制御に関する技術は、モータトルクを低下させることなくウインチ速度を大幅に増大させることができることから、特に吊荷作業時の高速巻き上げのような高出力を要する場合に有効な技術である。
【0008】
【特許文献1】
特開平7−187585(第6−7頁、第2図)
【特許文献2】
実開平5−82980の全文公報(第6−7頁、第2図)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術はウインチ速度を大幅に大きくできる点で共通するが、それぞれ異なった特徴を有することから、容量制御技術と合流制御技術を組合わせて使用することが望まれていた。ところが、両技術を組合わせた場合、可変容量型油圧モータが小容量になっている時に、第1油圧ポンプと第2油圧ポンプの合流した作動油が供給されると、ウインチの許容回転数を越えてしまうという問題があった。
【0010】
そこで、本発明は、容量制御技術と合流制御技術を組合わせることにより、それぞれの技術の特徴を活かすようにするとともに、同時に両制御技術が作用することを自動的に防止することができるウインチの速度制御装置を提供しようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項1に記載されたウインチの速度制御装置は、ウインチドラムを駆動する可変容量型油圧モータと、当該可変容量型油圧モータの容量変更手段と、前記可変容量型油圧モータへ作動油を供給する第1油圧ポンプおよび第2油圧ポンプと、前記可変容量型油圧モータと油圧ポンプの間に介装され前記可変容量型油圧モータの回転方向と速度を制御する電磁比例制御弁と、前記可変容量型油圧モータへ第1油圧ポンプの吐出した作動油のみを供給する単独位置と前記第2油圧ポンプの吐出した作動油を加えて供給する合流位置とに切換可能な合流切換弁と、操作レバーを備え当該操作レバーの操作方向とストロークに応じた信号を出力するウインチ操作装置と、前記合流切換弁を単独位置と合流位置に切換操作する合流切換スイッチと、前記ウインチ操作装置と合流切換スイッチの信号が入力され前記容量変更手段と電磁比例制御弁と合流切換弁とに信号を出力するコントローラを備え、前記操作レバーの操作により前記電磁比例制御弁が動作制御され、前記操作レバーの中立位置から所定ストロークまでの第1ストローク域にあっては前記可変容量型油圧モータは容量最大に維持され、当該第1ストローク域において前記合流切換スイッチが合流位置に切換操作されない場合は、所定ストローク以降の第2ストローク域における操作レバーの操作量に応じて前記可変容量型油圧モータの容量が減少制御される一方、前記操作レバーの第1ストローク域において前記合流切換スイッチが合流位置に切換操作された場合は、前記第2ストローク域においても前記可変容量型油圧モータは容量最大に維持されることを特徴とする。
【0012】
この構成により、合流制御が選択された場合は容量制御が実行されず、合流制御が選択されない場合は容量制御が実行されるように自動的にコントローラで制御されるので、合流制御と容量制御が同時に行われた場合に発生する不具合を自動的に防止することができる。
【0013】
本願の請求項2に記載されたウインチの速度制御装置は、前記第2ストローク域において前記合流切換スイッチを合流位置に操作しても前記合流切換弁は合流位置に切換わらないことを特徴とする。
【0014】
これにより、容量制御が開始されている第2ストローク域では、合流制御がされないようにすることができる。
【0015】
本願の請求項3に記載されたウインチの速度制御装置は、容量変更点移動手段を備え、当該容量変更点移動手段により前記第1ストローク域から第2ストローク域に切換わる操作レバーの操作ストローク位置を移動可能としたことを特徴とする。
【0016】
これにより、クレーン作業内容に応じて、操作レバーの容量制御が開始されるストローク位置を調整することができる。
【0017】
本願の請求項4に記載されたウインチの速度制御装置は、最小容量調整手段を備え、当該最小容量調整手段により前記操作レバーの第2ストローク終端位置における前記可変容量型油圧モータの最小容量を調整可能としたことを特徴とする。
【0018】
これにより、クレーン作業内容に応じて、容量制御におけるウインチ最高速度を調節することができる。
【0019】
本願の請求項5に記載されたウインチの速度制御装置は、吊荷負荷検出手段を備え、当該吊荷負荷検出手段が検出した吊荷負荷が所定値以下であり、かつ前記第1ストローク域において前記合流切換スイッチが合流位置に切換操作されない場合は、所定ストローク以降の第2ストローク域における操作レバーの操作量に応じて、前記可変容量型油圧モータの容量が減少制御されることを特徴とする。
【0020】
これにより、容量制御に切り換わる条件に吊荷負荷が所定値以下であることを加えることとなるので、モータ容量が小容量かつ吊荷負荷が大であるために作動圧力が規定値を越えることを防止することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1に、本発明の実施の形態に係るウインチの速度制御装置の油圧回路図を示す。
【0022】
60は減速器61を介してウインチドラム62を駆動する可変容量型油圧モータである。63は当該可変容量型油圧モータ60の容量変更手段(レギュレータ)であって、制御シリンダ64、電磁比例弁65及びハイドロバルブ66から構成されている。電磁比例弁65が後述するコントローラからの信号に応じた油圧を制御シリンダ64に加えることにより制御シリンダ64が伸縮動作し、制御シリンダ64の伸縮動作により前記可変容量型油圧モータ60の容量が変更される。ハイドロバルブ66は吊荷負荷に応じた作動圧により切り換わることにより、前記制御シリンダ64に作用する圧力を自動的に調整するものである。
【0023】
70は巻下げ油路67と巻上げ油路68との間を連絡するオーバーロードリリーフ弁であり、69は巻下げ油路67に介装され、巻上げ側のパイロット圧で開弁されるカウンタバランス弁である。
【0024】
71はクレーンに用いられる他のアクチュエータ回路であって、合流制御を説明するために記載するものであって、起伏シリンダ、伸縮シリンダ等のアクチュエータ回路が該当する。
【0025】
72は第1油圧ポンプ、73は第2油圧ポンプであって共にエンジン74により駆動され、前記可変容量型油圧モータ60に作動油を供給するものである。
【0026】
75は前記可変容量型油圧モータ60と第1油圧ポンプ72及び第2油圧ポンプ73の間に介装され、後述するコントローラからの信号により前記可変容量型油圧モータ60の回転方向と速度を制御する、ウインチ回路の電磁比例制御弁である。電磁比例制御弁75の出力ポートには、前記巻下げ油路67と巻上げ油路68が接続され、ポンプポートにはメータインフロコン弁76を介して第1ポンプ油路77が接続されている。78は第1ポンプ油路77とタンク油路79との間を連絡するバイパスフロコン弁である。メータインフロコン弁76とバイパスフロコン弁78は、前記電磁比例制御弁75の出力ポートパイロット圧により制御されるようになっており、両フロコン弁の機能によりアクチュエータ作動圧力に係わりなく電磁比例制御弁の切換量に応じた流量がアクチュエータに供給される。
【0027】
86は前記巻上げ油路68とタンク油路79との間を連絡するポートリリーフ弁であって、巻上げ油路68の最高圧力を決定する。
【0028】
前述した他のアクチュエータ回路71に用いられる電磁比例制御弁その他のフロコン弁等の構成は前記可変容量型油圧モータ60に用いられるものと同一である。
【0029】
81は前記可変容量型油圧モータ60へ第1油圧ポンプ72の吐出した作動油のみを供給する単独位置と、前記第2油圧ポンプ73の吐出した作動油を加えて供給する合流位置とに切換可能な合流切換弁である。合流切換弁81は前記第1ポンプ油路77と第2ポンプ油路80を連絡しており、後述するコントローラからの信号により切換制御される。合流切換弁81が第1ポンプ油路77に第2ポンプ油路80を合流させるときは、前記ウインチ回路の電磁比例制御弁75からの出力ポートパイロット圧を、他のアクチュエータ回路に用いられるバイパスフロコン82に連絡するようになっている。したがって、合流切換弁81が合流位置に切換られ、ウインチ回路の電磁比例制御弁75が切換操作されると、他のアクチュエータ回路のバイパスフロコン82が閉じられ、第2ポンプ油路80の作動油は第1ポンプ油路77に合流するようになる。
【0030】
図2は本願発明の実施の形態に係るウインチの速度制御装置の制御ブロック図である。83はウインチ操作装置であって、操作レバー84を備え当該操作レバー84の操作方向とストロークに応じた信号を出力するものである。
【0031】
87は合流切換スイッチであって、前記合流切換弁89を単独位置と合流位置に切換操作するものである。合流切換スイッチ87からの信号はストローク判別手段90を経て前記合流切換弁81と容量信号発生手段91に出力される。
【0032】
88は制御弁信号発生手段であって、前記ウインチ操作装置83から信号を受取り、前記電磁比例制御弁75に操作レバー84の操作方向とストロークに応じた信号を出力するものである。
【0033】
89は容量信号発生手段であって、前記ウインチ操作装置83から操作レバー84の操作方向とストロークに応じた信号を受取り前記容量変更手段63へ所定の信号を出力するものである。
【0034】
図3は操作レバーストロークとモータ容量の関係を示したグラフであって、容量信号発生手段89の機能を説明するものである。前記操作レバー84の中立位置S0から所定ストロークS1までの第1ストローク域にあっては前記可変容量型油圧モータ60は容量最大に維持されるように、容量信号発生手段89から容量変更手段63に信号が出力される。さらに、所定ストロークS1以降S2までの第2ストローク域では、モータ容量はV0からV1へ、操作レバー84の操作ストロークに応じてモータ容量が減少するように信号が出力される。
【0035】
前記第1ストローク域において前記合流切換スイッチ87から合流位置信号が前記ストローク判別手段90に入力されると、ストローク判別手段90から前記容量信号発生手段89に信号が出力される。その場合には、前記容量信号発生手段89は、操作レバー84が第2ストローク域にはいっても前記容量変更手段63に可変容量型油圧モータは容量最大に維持されるように信号を出力する。
【0036】
91は容量変更点移動手段であって、図4に示すように当該容量変更点移動手段91により前記第1ストローク域から第2ストローク域に切り換わる操作レバー84の操作ストローク位置S1を、例えばS3へあるいはS4へと、というように任意の位置に移動させるものである。
【0037】
92は最小容量調整手段であって、図3に示すように当該最小容量調整手段92によって可変容量型油圧モータ60の最小容量を例えばV1からV2あるいはV3へと、というように任意の位置に調整するものである。
【0038】
なお、上述した容量変更点移動手段91で移動させた操作ストローク位置、及び最小容量調整手段92で調整した最小容量を記憶する記憶手段をコントローラ85に設けるようにしてもよい。このようにした場合、本願発明のウインチの速度制御装置は、前記容量変更点移動手段91で操作ストローク位置を再移動させるまで、あるいは最小容量調整手段92で最小容量が再調整されるまで、記憶手段が記憶した操作ストローク位置及び最小容量で制御が行われるようになる。したがって、ウインチ操作を行うたびに、前記第1ストローク域から第2ストローク域に切り換わる操作レバー84の操作ストローク位置S1あるいは、可変容量型油圧モータ60の最小容量V1を調整する必要がなくなる。
【0039】
93は吊荷負荷検出手段であって、ウインチが吊上げた吊荷の負荷を検出し、その信号を荷重判別手段94に出力するものである。荷重判別手段94は吊荷負荷が所定値以下であるかどうかを判別し、その判別結果の信号を、前記容量信号発生手段89に出力する。
【0040】
前記容量信号発生手段89は、前記ストローク判別手段90からの信号が第1ストローク域で合流位置に切換えたものとなっており、かつ、前記荷重判別手段94からの信号が吊荷負荷が所定値以下のものである場合は、所定ストロークS1以降の第2ストローク域における操作レバー84の操作量に応じてモータ容量が減少する信号を容量変更手段63に出力する。
【0041】
図5は本願発明のウインチの速度制御装置による、容量制御時の操作レバーストロークとウインチ速度のグラフである。操作レバーストロークS0からS1までの第1ストローク域では、モータ容量は最大に維持されているので、電磁比例弁の開口による流量増加に応じてほぼ直線的にウインチ速度がW0からW1まで増加する。操作レバーストロークS1からS2までの第2ストローク域では、モータ容量がレバーストロークに応じて減少するとともに、モータへの供給流量もレバーストロークに応じて増加するので、ウインチ速度はW1からW3へと急激に増加する。このように、軽負荷でのクレーン作業に適した高速のウインチ速度を得ることができる。
【0042】
図6は本願発明のウインチの速度制御装置による、合流制御時の操作レバーストロークとウインチ速度のグラフである。レバーストロークS0からS1の第1ストローク域での途中のレバーストロークS3で合流切換スイッチ87が合流位置に操作されたとする。この場合、S0からS3までは前記可変容量型油圧モータ60には第1油圧ポンプ72の吐出油のみ供給されているので、ウインチ速度はW0からW4までゆるやかに増加するが、レバーストロークS3で合流切換弁81が合流側に切り換わり、可変容量型油圧モータ60には第2油圧ポンプ73の吐出油が合流して流入する。そのため、ウインチ速度はW4からW6に一気に増加する。その後、レバーストロークS3からS2まではストロークS1で第2ストローク域に入ってもモータ容量は最大のままに維持されるので、ウインチ速度はW6からW7までほぼ直線的に増加する。このように、高出力でのクレーン作業に適した高速のウインチ速度を得ることができる。
【0043】
以上のように、本願発明のウインチの速度制御装置では、容量制御と合流制御が同時に行われることが自動的に防止されるので、ウインチ速度が許容回転数を越えることがない。
【0044】
【発明の効果】
本願の請求項1に記載されたウインチの速度制御装置では、前記操作レバーの中立位置から所定ストロークまでの第1ストローク域にあっては前記可変容量型油圧モータは容量最大に維持され、当該第1ストローク域において前記合流切換スイッチが合流位置に切換操作されない場合は、所定ストローク以降の第2ストローク域における操作レバーの操作量に応じて前記可変容量型油圧モータの容量が減少制御される一方、前記操作レバーの第1ストローク域において前記合流切換スイッチが合流位置に切換操作された場合は、前記第2ストローク域においても前記可変容量型油圧モータは容量最大に維持されるようにしたので、合流制御が選択された場合は容量制御が実行されず、合流制御が選択されない場合は容量制御が実行されるように自動的にコントローラで制御されることとなり、合流制御と容量制御が同時に行われた場合に発生する不具合を自動的に規制することができる。
【0045】
本願の請求項2に記載されたウインチの速度制御装置では、前記第2ストローク域において前記合流切換スイッチを合流位置に操作しても前記合流切換弁は合流位置に切換わらないようにしたので、容量制御が開始されている第2ストローク域では、合流制御がされないようにすることができる。
【0046】
本願の請求項3に記載されたウインチの速度制御装置では、容量変更点移動手段を備え、当該容量変更点移動手段により前記第1ストローク域から第2ストローク域に切換わる操作レバーの操作ストローク位置を移動可能としたので、クレーン作業内容に応じて、操作レバーの容量制御が開始されるストローク位置を調整することができる。
【0047】
本願の請求項4に記載されたウインチの速度制御装置では、最小容量調整手段を備え、当該最小容量調整手段により前記操作レバーの第2ストローク終端位置における前記可変容量型油圧モータの最小容量を調整可能としたので、クレーン作業内容に応じて、容量制御におけるウインチ最高速度を調節することができる。
【0048】
本願の請求項5に記載されたウインチの速度制御装置では、吊荷負荷検出手段を備え、当該吊荷負荷検出手段が検出した吊荷負荷が所定値以下であり、かつ前記第1ストローク域において前記合流切換スイッチが合流位置に切換操作されない場合は、所定ストローク以降の第2ストローク域における操作レバーの操作量に応じて前記可変容量型油圧モータの容量が減少制御されるので、容量制御に切り換わる条件に吊荷負荷が所定値以下であることを加えることとなり、モータ容量が小容量かつ吊荷負荷が大であるためにモータ作動圧力が規定値を越えることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るウインチの速度制御装置の油圧回路図である。
【図2】本願の発明に係るウインチの速度制御装置の制御ブロック図である。
【図3】操作レバーストロークとモータ容量のグラフである。
【図4】操作レバーストロークとモータ容量のグラフである。
【図5】容量制御時の操作レバーストロークとウインチ速度のグラフである。
【図6】合流制御時の操作レバーストロークとウインチ速度のグラフである。
【図7】従来の容量制御技術を用いた場合の操作レバーストロークとドラム回転数の関係を示す図である。
【図8】従来の合流制御技術を用いた油圧回路図である。
【符号の説明】
60は可変容量型油圧モータ、62はウインチドラム、63は容量変更手段、72は第1油圧ポンプ、73は第2油圧ポンプ、75は電磁比例制御弁、81は合流切換弁、83はウインチ操作装置、84は操作レバー、85はコントローラ、87は合流切換スイッチ、91は容量変更点移動手段、92は最小容量調整手段、93は吊荷負荷検出手段、
Claims (5)
- ウインチドラムを駆動する可変容量型油圧モータと、当該可変容量型油圧モータの容量変更手段と、前記可変容量型油圧モータへ作動油を供給する第1油圧ポンプおよび第2油圧ポンプと、前記可変容量型油圧モータと油圧ポンプの間に介装され前記可変容量型油圧モータの回転方向と速度を制御する電磁比例制御弁と、前記可変容量型油圧モータへ第1油圧ポンプの吐出した作動油のみを供給する単独位置と前記第2油圧ポンプの吐出した作動油を加えて供給する合流位置とに切換可能な合流切換弁と、操作レバーを備え当該操作レバーの操作方向とストロークに応じた信号を出力するウインチ操作装置と、前記合流切換弁を単独位置と合流位置に切換操作する合流切換スイッチと、前記ウインチ操作装置と合流切換スイッチの信号が入力され前記容量変更手段と電磁比例制御弁と合流切換弁とに信号を出力するコントローラを備え、
前記操作レバーの操作により前記電磁比例制御弁が動作制御され、
前記操作レバーの中立位置から所定ストロークまでの第1ストローク域にあっては前記可変容量型油圧モータは容量最大に維持され、当該第1ストローク域において前記合流切換スイッチが合流位置に切換操作されない場合は、所定ストローク以降の第2ストローク域における操作レバーの操作量に応じて前記可変容量型油圧モータの容量が減少制御される一方、前記操作レバーの第1ストローク域において前記合流切換スイッチが合流位置に切換操作された場合は、前記第2ストローク域においても前記可変容量型油圧モータは容量最大に維持されることを特徴とするウインチの速度制御装置。 - 前記第2ストローク域において前記合流切換スイッチを合流位置に操作しても前記合流切換弁は合流位置に切換わらないことを特徴とする請求項1のウインチの速度制御装置。
- 容量変更点移動手段を備え、当該容量変更点移動手段により前記第1ストローク域から第2ストローク域に切換わる操作レバーの操作ストローク位置を移動可能としたことを特徴とする請求項1記載のウインチの速度制御装置。
- 最小容量調整手段を備え、当該最小容量調整手段により前記操作レバーの第2ストローク終端位置における前記可変容量型油圧モータの最小容量を調整可能としたことを特徴とする請求項1記載のウインチの速度制御装置。
- 吊荷負荷検出手段を備え、当該吊荷負荷検出手段が検出した吊荷負荷が所定値以下であり、かつ前記第1ストローク域において前記合流切換スイッチが合流位置に切換操作されない場合は、所定ストローク以降の第2ストローク域における操作レバーの操作量に応じて前記可変容量型油圧モータの容量が減少制御されることを特徴とする請求項1記載のウインチの速度制御装置。
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