JP5646231B2 - 建設機械 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1では、オペレータが運転席に着座しているか否かを判別する接触式センサを備える誤操作防止装置が提案されている。接触式センサは、運転席の座部内に設けられており、座部上にかかる重みを検出する。この誤操作防止装置によれば、作業機がロックされている場合であっても、オペレータの着座に応じてロックが自動解除されるので、ロックを手動で解除する必要がない。
本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、作業機の誤操作を抑制可能な建設機械を提供することを目的とする。
第1の発明に係る建設機械によれば、頭部センサが非接触式であるので、頭部が第1空間に位置するか否かを検出できる。また、制御部は、頭部が第1空間に位置しないことをもって、オペレータに作業機を操作する意思が無いものと判別する。そのため、オペレータが運転席に後向きで乗って作業している場合や、オペレータが作業機を視認できないほど前後左右を覗き込んでいる場合などにおいても、オペレータに作業機を操作する意思が無いことを認識することができる。その結果、作業機の誤操作を抑制することができる。
第2の発明に係る建設機械によれば、足先部センサが非接触式であるので、足先部が第2空間に位置するか否かを検出できる。また、制御部は、足先部が第2空間に位置しないことをもって、オペレータに作業機を操作する意思が無いものと判別する。そのため、オペレータが運転席の座部に足を上げて休憩している場合などにおいても、オペレータに作業機を操作する意思が無いことを認識することができる。その結果、作業機の誤操作をより抑制することができる。
第3の発明に係る建設機械によれば、頭部が検出されない時間が所定時間を経過したことをもって、オペレータに作業機を操作する意思が無いと判別する。そのため、第1空間外への頭部の移動が一時的である場合にまで、作業機の操作ができなくなることを抑制できる。
第4の発明に係る建設機械によれば、オペレータが操作具を継続して操作していることをもって、オペレータに作業機を操作する意思が有ると判別する。そのため、作業機の操作上、頭部を第1空間外に移動させることが必要である場合にまで、作業機の操作ができなくなることを抑制できる。
第5の発明に係る建設機械によれば、油圧ロック電磁弁に信号を送信することによって、作業機への作動油の供給を簡便に遮断することができる。
第6の発明に係る建設機械によれば、オペレータがシートベルトを装着したことをもって、オペレータに作業機を操作する意思が有ると判別する。そのため、オペレータがシートベルトを装着せずに他の作業を行う場合などにおいても、オペレータに作業機を操作する意思が無いことを認識することができる。その結果、作業機の誤操作をより抑制することができる。
(建設車両100の構成)
本実施形態に係る建設車両100の構成について、図面を参照しながら説明する。本実施形態では、建設車両100の一例として、油圧ショベルについて説明する。図1は、本実施形態に係る建設車両100の構成を示す斜視図である。
図1に示すように、建設車両100は、下部走行体10、旋回台20、カウンタウェイト30、ポンプ室40、機器室50、作業機60、及びキャブ70を備える。
下部走行体10は、車幅方向に設けられる一対の履帯11,12を回転させる。これによって、建設車両100は、前後左右方向に走行する。
カウンタウェイト30は、旋回台20の後端部上に設けられる。カウンタウェイト30は、例えば、鋼板によって組み立てられた箱の中に屑鉄やコンクリート等を入れることによって形成される。カウンタウェイト30は、作業機60の動きに応じた車体バランスの保持に利用される。
ポンプ室40は、作動油を循環させる油圧ポンプ300(図5参照)などを収容する。
作業機60は、機器室50の前方に設けられる。作業機60は、ブーム61と、ブーム61の先端に取り付けられるアーム62と、アーム62の先端に取り付けられるバケット63とを有する。ブーム61、アーム62及びバケット63は、アクチュエータ61a,62a,63aによって上下に駆動される。アクチュエータ61a,62a,63aは、作動油が循環する油圧回路の一部を構成する。油圧回路の構成については後述する。
キャブ70は、建設車両100のオペレータが乗る運転室である。キャブ70は、オペレータが作業機60の動きを見渡せるように、機器室50の前方、かつ、作業機60の側方に設けられる。キャブ70の内部構成については後述する。
次に、本実施形態に係るキャブ70の内部構成について、図面を参照しながら説明する。図2は、本実施形態に係るキャブ70の内部構成を示す斜視図である。図2において、乗降用ドアや窓などは省略されている。
キャブ70内には、フロアパネル110、運転席120、ロックレバー125、コンソール130、頭部センサ140、足先部センサ150、右側操作具160R、左側操作具160L、走行ペダル170、走行レバー180、リヤコンソール190が設けられる。
フロアパネル110は、キャブ70内に設けられる床板である。オペレータPは、フロアパネル110上を移動できる。
ロックレバー125は、作業機60の誤作動防止を目的として、キャブ70の乗降口に設けられる。ロックレバー125の位置は、乗降口を開放する鉛直位置と、乗降口を遮断する水平位置(図3参照)とに切り替え可能である。オペレータPは、ロックレバー125の位置を切り替えることによって、作業機60の操作の可否状態を決定できる。具体的に、ロックレバー125を鉛直位置から水平位置へ切り替えることによって、作業機60を操作可能な状態へ切り替えることができる。一方で、ロックレバー125を水平位置から鉛直位置へ切り替えることによって、作業機60を操作不能な状態へ切り替えることができる。
頭部センサ140は、コンソール130上に取り付けられる。頭部センサ140は、検出エリアに存在する人体に接触することなく検出可能な非接触式センサである。このような非接触型センサとしては、赤外線タイプ、超音波タイプ、三次元画像処理タイプなどの周知の人感センサを用いることができる。頭部センサ140の検出エリアについては後述する。
リヤコンソール190は、運転席120の後方に設けられる。リヤコンソール190は、図示しないヒューズボックスや制御部350などを収容する。なお、オペレータPは、運転席120の前方から手を伸ばすことによって、リヤコンソール190にアクセスすることができる。
次に、頭部センサ140及び足先部センサ150による検出エリアについて、図面を参照しながら説明する。図3は、本実施形態に係るキャブ70の内部構成を示す側面図である。図4は、本実施形態に係るキャブ70の内部構成を示す平面図である。なお、図3及び図4では、着座状態のオペレータPが図示されている。
頭部センサ140の検出エリアは、キャブ70の内部に設定される第1空間R1である。
第2空間R2は、着座状態のオペレータPが作業機60を操作する際に、オペレータPの足先部Pbが位置すべき三次元領域である。具体的に、第2空間R2は、走行ペダル170周辺の20cm〜50cm四方のエリアであればよい。本実施形態において、第2空間R2は、足先部センサ150からフロアパネル110までの空間のうち検出角r2によってカバーされる空間として定義されている。すなわち、第2空間R2は、第1空間R1とは異なり、足先部センサ150からの距離によっては定義されていない。
なお、足先部センサ150の検出角r2や中心軸などは、足先部センサ150の取り付け位置などに応じて、適宜設定することができる。また、人体のうち第2空間R2で検出されるのは足先部Pbである可能性が高いので、足先部センサ150は、検出した対象物が足先部Pbであることまで判別する必要はない。
次に、本実施形態に係る油圧回路及び制御回路の構成について、図面を参照しながら説明する。図5は、本実施形態に係る油圧回路及び制御回路の構成を示すブロック図である。図5において、油圧回路は破線によって図示されており、制御回路は実線によって図示されている。
本実施形態に係る油圧回路は、油圧ポンプ300、作動油タンク310、パイロットバルブ320、コントロールバルブ330、油圧ロック電磁弁340及びアクチュエータ61a,62a,63aによって構成される。
ここで、油圧ロック電磁弁340は、制御部350から送信される信号に応じて、油圧回路の開放と油圧回路の遮断とを切り替える。油圧回路が遮断されている場合、操作具160による作業機60の操作は実行不能となる。
制御部350は、ロックレバー125が水平位置(図3及び図4参照)に切り替えられたことを検出する。制御部350は、ロックレバー125の位置の検出結果と、頭部センサ140、足先部センサ150の検出結果とに基づいて、油圧ロック電磁弁340に送信する信号を決定する。
なお、制御部350は、ロックレバー125が鉛直位置(図2参照)に切り替えられた場合にも、油圧回路の遮断を指示する信号を油圧ロック電磁弁340に送信するので、操作具160による作業機60の操作は実行不能となる。
以下において、本実施形態に係る制御部350の動作について、図面を参照しながら説明する。図6は、本実施形態に係る制御部350の動作を示すフローチャートである。なお、以下の説明では、ロックレバー125が水平位置に切り替えられているものとする。
ステップS10において、制御部350は、頭部Paが第1空間R1に位置することが検出されたか否かを判定する。頭部Paが第1空間R1に位置することが検出された場合、処理はステップS20に進む。頭部Paが第1空間R1に位置することが検出されない場合、処理はステップS40に進む。
ここで、頭部Paが第1空間R1に位置することが検出されたにもかかわらず、足先部Pbが第2空間R2に位置することが検出されない場合とは、例えば、オペレータPが運転席120の座部に足を上げて休憩している場合などである。このような場合には、オペレータPに作業機60を操作する意思が無いものと判断することができる。
ステップS40において、制御部350は、操作具160による作業機60の操作を実行不能とする。具体的に、制御部350は、油圧回路の遮断を指示する信号を油圧ロック電磁弁340に送信することによって、油圧回路を遮断する。
(1)第1実施形態に係る建設機械100は、頭部センサ140と制御部350とを備える。頭部センサ140は、オペレータPの頭部Paが第1空間R1に位置することを、頭部Paに接触せずに検出する。制御部350は、頭部Paが第1空間R1に位置することが検出されない場合に、操作具160による作業機60の操作を実行不能とする。
このように、頭部センサ140が非接触式であるので、頭部Paが第1空間R1に位置するか否かを検出できる。また、制御部350は、頭部Paが第1空間R1に位置しないことをもって、オペレータPに作業機60を操作する意思が無いものと判別する。そのため、オペレータPが運転席に後向きで乗って作業している場合や、オペレータPが作業機60を視認できないほど前後左右を覗き込んでいる場合などにおいても、オペレータPに作業機60を操作する意思が無いことを認識することができる。その結果、作業機60の誤操作を抑制することができる。
このように、足先部センサ150が非接触式であるので、足先部Pbが第2空間R2に位置するか否かを検出できる。また、制御部350は、足先部Pbが第2空間R2に位置しないことをもって、オペレータPに作業機60を操作する意思が無いものと判別する。そのため、オペレータPが運転席120の座部に足を上げて休憩している場合などにおいても、オペレータPに作業機60を操作する意思が無いことを認識することができる。その結果、作業機60の誤操作をより抑制することができる。
以下において、第2実施形態に係る建設機械100について説明する。ただし、以下においては、第1実施形態との相違点について主として説明する。
(キャブ70の内部構成)
本実施形態に係るキャブ70の内部構成について、図面を参照しながら説明する。図7は、本実施形態に係るキャブ70の内部構成を示す側面図である。図8は、本実施形態に係るキャブ70の内部構成を示す平面図である。
右側操作センサ165Rは、右側操作具160Rの内部に設けられる。右側操作センサ165Rは、右側操作具160Rが操作されていることを検出する。
左側操作センサ165Lは、左側操作具160Lの内部に設けられる。左側操作センサ165Lは、左側操作具160Lが操作されていることを検出する。
次に、本実施形態に係る油圧回路及び制御回路の構成について、図面を参照しながら説明する。図9は、本実施形態に係る油圧回路及び制御回路の構成を示すブロック図である。
本実施形態に係る制御回路は、ロックレバー125、頭部センサ140、足先部センサ150及び制御部350に加えて、操作センサ165及び計時部360によって構成される。
計時部360は、頭部Paが第1空間R1に位置することが頭部センサ140によって検出されない時間を計測する。計時部360は、計測時間を制御部350に通知する。
制御部350は、頭部センサ140、足先部センサ150及び操作センサ165の検出結果に加えて、計時部360による計測時間に基づいて、油圧ロック電磁弁340に出力する電流を制御する。
また、制御部350は、頭部Paが第1空間R1に位置することが検出されない場合であっても、検出されなくなる以前から操作具160の操作が継続して検出されている間は、操作具160による作業機60の操作を実行可能とする。
次に、本実施形態に係る制御部350の動作について、図面を参照しながら説明する。図10は、本実施形態に係る制御部350の動作を示すフローチャートである。
ステップS10において、制御部350は、頭部Paが第1空間R1に位置することが検出されたか否かを判定する。頭部Paが第1空間R1に位置することが検出された場合、処理はステップS20に進む。頭部Paが第1空間R1に位置することが検出されない場合、処理はステップS31に進む。
ステップS30において、制御部350は、操作具160による作業機60の操作を実行可能とする。具体的に、制御部350は、油圧回路の開放を指示する信号を油圧ロック電磁弁340に送信する。
ここで、頭部Paが第1空間R1に位置することが検出されないものの、計測時間が所定時間を経過しない場合とは、例えば、第1空間R1外への頭部Paの移動が一時的である場合などである。このような場合には、オペレータPに作業機60を操作する意思が有るものと判断することができる。
ここで、操作具160の操作が継続して検出されている場合とは、例えば、第1空間R1外へ頭部Paを移動させて作業機60を操作しなければならない場合である。このような場合には、オペレータPに作業機60を操作する意思が有るものと判断することができる。
ステップS40において、制御部350は、操作具160による作業機60の操作を実行不能とする。具体的に、制御部350は、油圧回路の遮断を指示する信号を油圧ロック電磁弁340に送信する。
(1)第2実施形態に係る建設機械100は、頭部Paが第1空間R1に位置することが検出されない時間を計測する計時部360を備える。制御部350は、頭部Paが第1空間R1に位置することが検出されない場合であっても、計時部360による計測時間が所定時間を経過するまでは、操作具160による作業機60の操作を実行可能とする。
従って、頭部Paが検出されない時間が所定時間を経過したことをもって、オペレータPに作業機60を操作する意思が無いと判別する。そのため、第1空間R1外への頭部Paの移動が一時的である場合にまで、作業機60の操作ができなくなることを抑制できる。
従って、オペレータPが操作具を継続して操作していることをもって、オペレータPに作業機60を操作する意思が有ると判別する。そのため、作業機60の操作上、頭部Paを第1空間R1外に移動させることが必要である場合にまで、作業機60の操作ができなくなることを抑制できる。
以下において、第3実施形態に係る建設機械100について説明する。ただし、以下においては、第1実施形態との相違点について主として説明する。
(キャブ70の内部構成)
本実施形態に係るキャブ70の内部構成について、図面を参照しながら説明する。図11は、本実施形態に係るキャブ70の内部構成を示す側面図である。図12は、本実施形態に係るキャブ70の内部構成を示す平面図である。
本実施形態において、キャブ70内には、シートベルト装置200、係止部210及びシートベルトセンサ220を備える。
シートベルトセンサ220は、係止部210の内部に設けられる。シートベルトセンサ220は、シートベルト200bがオペレータPの胴体部に装着されているか否かを検出する。具体的に、シートベルトセンサ220は、被係止プレート200cが係止部210に係止されているか否かを検出する。
次に、本実施形態に係る制御部350の動作について、図面を参照しながら説明する。図13は、本実施形態に係る制御部350の動作を示すフローチャートである。
ステップS10において、制御部350は、頭部Paが第1空間R1に位置することが検出されたか否かを判定する。頭部Paが第1空間R1に位置することが検出された場合、処理はステップS20に進む。頭部Paが第1空間R1に位置することが検出されない場合、処理はステップS40に進む。
ステップS21において、制御部350は、シートベルト200bがオペレータPの胴体部に装着されているか否かを判定する。装着されている場合、処理はステップS30に進む。装着されていない場合、処理はステップS40に進む。
ステップS40において、制御部350は、操作具160による作業機60の操作を実行不能とする。具体的に、制御部350は、油圧回路の遮断を指示する信号を油圧ロック電磁弁340に送信する。
第3実施形態に係る建設機械100は、シートベルト200bがオペレータPの胴体部に装着されているか否かを検出するシートベルトセンサ220を備える。制御部350は、シートベルト200bがオペレータPの胴体部に装着されていない場合、操作具160による作業機60の操作を実行不能とする。
従って、オペレータPがシートベルト200bを装着したことをもって、オペレータPに作業機60を操作する意思が有ると判別する。そのため、オペレータPがシートベルト200bを装着せずに他の作業を行う場合などにおいても、オペレータPに作業機60を操作する意思が無いことを認識することができる。その結果、作業機60の誤操作をより抑制することができる。
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(A)上記実施形態では特に触れていないが、第1空間R1及び第2空間R2は、オペレータPごとに設定可能である。
(B)上記実施形態において、頭部センサ140及び足先部センサ150は、コンソール130周辺に取り付けられることとしたが、これに限られるものではない。頭部センサ140及び足先部センサ150は、コンソール130と一体化されていてもよい。また、頭部センサ140及び足先部センサ150は、フロアパネル110やキャブ70の天井に設けられていてもよい。
(D)上記実施形態では特に触れていないが、制御部350は、頭部Paが第1空間R1に位置することが、所定時間以上継続して検出された場合に、操作具160による作業機60の操作を実行可能としてもよい。これによって、オペレータPに作業機60を操作する意思が有ることをより精度良く判別することができる。
(F)上記実施形態では、操作センサ165は、操作具160に接続されており、操作具160の動きをセンシングすることとしたが、これに限られるものではない。例えば、操作センサ165は、パイロットバルブ320のパイロット油圧をセンシングする油圧センサであってもよい。この場合であっても、操作センサ165は、操作具160が操作されていることを検出することができる。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
Claims (6)
- 作業機を備える建設機械であって、
キャブと、
前記キャブ内に設けられる運転席と、
前記キャブ内に設けられ、前記作業機を操作するための操作具と、
前記キャブ内に設けられ、前記操作具を操作するオペレータの頭部が位置すべき第1空間に前記頭部が位置することを、前記頭部に接触せずに検出する頭部センサと、
前記頭部が前記第1空間に位置することが検出されない場合に、前記操作具による前記作業機の操作を実行不能とする制御部と、
を備え、
前記第1空間は、前記運転席の座部の上方に位置する、
建設機械。 - 前記キャブ内に設けられ、前記オペレータの足先部が位置すべき第2空間に前記足先部が位置することを、前記足先部に接触せずに検出する足先部センサを備え、
前記制御部は、前記足先部が前記第2空間に位置することが検出されない場合に、前記操作具による前記作業機の操作を実行不能とする、
請求項1に記載の建設機械。 - 前記頭部が前記第1空間に位置することが検出されない時間を計測する計時部を備え、
前記制御部は、前記頭部が前記第1空間に位置することが検出されない場合であっても、前記計時部による計測時間が所定時間を経過するまでは、前記操作具による前記作業機の操作を実行可能とする、
請求項1又は2に記載の建設機械。 - 前記操作具が操作されていることを検出する操作センサを備え、
前記制御部は、前記頭部が前記第1空間に位置することが検出されない場合であっても、前記操作具が操作されていることが継続して検出されるときは、前記操作具による前記作業機の操作を実行可能とする、
請求項1乃至3のいずれかに記載の建設機械。 - 前記操作具の操作量に応じて、パイロット油圧を出力するパイロットバルブと、
前記パイロット油圧に応じて、前記作業機に供給される作動油の量を制御するコントロールバルブと、
前記パイロットバルブと前記コントロールバルブとに作動油を供給する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプと前記パイロットバルブとに連通する油圧回路内に設けられ、前記制御部から送信される信号に応じて、前記油圧回路の開放と前記油圧回路の遮断とを切り替える油圧ロック電磁弁と、
を備え、
前記制御部は、前記頭部が前記第1空間に位置することが検出されない場合、前記油圧回路の遮断を指示する信号を前記油圧ロック電磁弁に送信する、
請求項1乃至4のいずれかに記載の建設機械。 - 前記オペレータの胴体部に装着されるシートベルトと、
前記シートベルトが前記オペレータに装着されているか否かを検出するシートベルトセンサと、
を備え、
前記制御部は、前記シートベルトが前記オペレータに装着されていることが検出されない場合に、前記操作具による前記作業機の操作を実行不能とする、
請求項1乃至5のいずれかに記載の建設機械。
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