JP6035767B2 - 建設機械のエンジン制御装置 - Google Patents
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図1〜図3を参照して、第1実施形態の建設機械10(図1参照)のエンジン制御装置1(図2参照)について説明する。まず、図1に示す建設機械10について説明する。
ブレーキペダルセンサ42は、ブレーキペダル32(操作手段)の踏み込み量(操作位置)を検出する。操作レバーセンサ44は、操作レバー34(操作手段)の操作位置を検出する。これらのセンサ42、44は、操作手段またはその周辺に取り付けられたリミットスイッチや近接センサ等である。
(2)操作手段から出力される指令の検出
ブレーキペダルセンサ42は、ブレーキペダル32からブレーキ29へ出力される指令を検出しても良い。操作レバーセンサ44(ウインチ操作レバーセンサ45を除く)は、操作レバー34からアクチュエータ18の制御弁(図示なし)へ出力される指令を検出しても良い。ウインチ操作レバーセンサ45は、ウインチ操作レバー35から制御弁23へ出力される指令を検出しても良い。これらのセンサ42、44は、例えば、パイロット油圧を検出するための油圧センサや、電気信号を検出する電圧センサなどである。
エンジン21を駆動すると、油圧ポンプ22が駆動される。油圧ポンプ22から吐出された作動油は、制御弁23を介して油圧モータ26へ供給される。油圧モータ26は、供給された作動油の向き及び流量に応じて、巻上方向または巻下方向に駆動される。油圧モータ26の回転方向やクラッチ28の状態に応じて、ウインチ27は次のように動作する。
フリーフォール運転を行う場合は、オペレータは、図2に示すフリーフォール切換スイッチ38をONにする(「フリーフォールモード」を選択する)。動力巻下げ運転を行う場合は、オペレータは、フリーフォール切換スイッチ38をOFFにする(「動力巻下モード」を選択する)。OFF(動力巻下げモード)からON(フリーフォールモード)への切り換えは、例えば、ウインチ操作レバー35が中立状態、かつ、ブレーキペダル32を操作した状態(踏み込んだ状態)で行う。ON(フリーフォールモード)中にウインチ操作レバー35で巻上操作をした場合、巻上運転が行われる(スイッチ操作よりも巻上操作が優先される)。なお、上記のモードを切り換えるための条件、及び、上記の運転が切り換わる条件は、適宜変更しても良い。
次に、コントローラ50によりエンジン21の回転数を制御する動作を説明する(以下、各ステップS11〜S15については図3参照)。この動作の概略は次の通りである。フリーフォール切換スイッチ38がON(S11でYES)、かつ、フリーフォール運転が行われていることが検出された場合(S12でYES)に、エンジン21の回転数を低速回転数に規制する(S15、フリーフォール時回転数規制手段)。以下、詳細を説明する。
(YES)フリーフォール切換スイッチ38がON(フリーフォールモード)の場合、ステップS12へ進む。
(NO)同OFF(動力巻下モード)の場合、エンジン21の回転数の設定を、その時にアクセル指示手段36で指示されているエンジン21の回転数(「アクセル指示回転数」という)とする。
(NO)フリーフォール運転が行われていない場合、エンジン21の回転数を「アクセル指示回転数」とする(S25)。具体的には例えば、フリーフォール切換スイッチ38を「動力巻下モード」から「フリーフォールモード」に切り換え、かつ、未だフリーフォール運転を行っていない場合は、エンジン21の回転数を「アクセル指示回転数」のままとする。なお、例えば、吊下アタッチメント16(図1参照)が地面に着地した直後などフリーフォール運転が終了した直後は、エンジン21の回転数を「低速回転数(後述)」としてもよい。
(YES)フリーフォール運転が行われている場合、ステップS15へ進む。
フリーフォール運転が行われていることの検出は、フリーフォール運転の動作の検出、フリーフォール運転を行うための操作の検出、または、上記動作および操作の検出、により行われる。具体的には例えば以下の場合に、コントローラ50は「フリーフォール運転が行われている」と判定する。
(1)フリーフォール切換スイッチ38がONであり、かつ、ウインチ27が巻下方向に回動していることがウインチセンサ47により検出された場合。
(2)フリーフォール切換スイッチ38がONであり、かつ、ウインチ操作レバー35が中立状態であることがウインチ操作レバーセンサ45により検出され、かつ、ブレーキ29が解除状態または中間状態(吊下アタッチメント16(図1参照)が停止しない状態)であることが検出されている場合。ブレーキ29の作動状態は、ブレーキペダルセンサ42またはブレーキセンサ49により検出される。
(3)フリーフォール切換スイッチ38がONであり、かつ、ウインチ操作レバー35が中立状態であり、かつ、ウインチ27が巻下方向に回動している場合。
(4)クラッチ28が分離状態であり、かつ、ブレーキ29が解除状態または中間状態であり、かつ、ウインチ27が巻下方向に回動している場合。ここで、クラッチ28が分離状態か否かの検出は、クラッチ28の動作を検出するセンサ(図示なし)、または、クラッチ28の操作手段(レバーなど)の操作を検出するセンサ(図示なし)により行われる。
次に、図2に示すエンジン制御装置1による効果を説明する(以下、各ステップS11〜S15については図3参照)。エンジン制御装置1は、図1に示すように、ブーム14と、ブーム14からロープ15を介して吊り下げられた吊下アタッチメント16と、を備える建設機械10が備える装置である。図2に示すように、エンジン制御装置1は、エンジン21と、エンジン21に駆動される油圧ポンプ22と、油圧ポンプ22から作動油が供給される油圧モータ26と、油圧モータ26に駆動されるとともにロープ15(図1参照)の一端側が巻かれたウインチ27と、油圧モータ26とウインチ27とを接続および分離するクラッチ28と、を備える。
フリーフォール運転中はエンジン21の動力が不要であるところ、上記構成では、フリーフォール運転中にエンジン21の回転数が自動的に低速回転数に規制される。よって、建設機械10(図1参照)のオペレータは手動でエンジン21の回転数を設定する必要がない。したがって、建設機械10の燃費を低減できるとともにオペレータによる作業を軽減できる。
図2及び図4を参照して、第2実施形態のエンジン制御装置201について、第1実施形態のエンジン制御装置1との相違点を説明する。図2に示すエンジン制御装置201の動作は、エンジン制御装置1の動作のステップ(図3参照)に対し、図4に示すステップS21、S22及びS25を付加したものである(以下、各ステップS11〜S25については図4参照)。具体的には、図2に示すエンジン制御装置201では、ブレーキ29の作動が検出され(S21でYES)、かつ、ウインチ27の停止が検出された場合(S22でYES)に、エンジン21の回転数を「アクセル指示回転数」に設定する(S25、ブレーキ作動時回転数規制解除手段)。以下、相違点の詳細を説明する。
(YES)ブレーキ29が作動している場合、ステップS22へ進む。
(NO)ブレーキ29が作動していない場合、エンジン21の回転数を例えば「低速回転数」等とする(S15)。具体的には例えば、吊下アタッチメント16が地面に着地して停止している場合等は、エンジン21の回転数を「低速回転数」とする。
(YES)図2に示すウインチ27が所定時間停止した場合、エンジン21の回転数を「アクセル指示回転数」に設定する(S25)。
(NO)ウインチ27が所定時間停止していない場合、エンジン21の回転数を例えば「低速回転数」等とする(S15)。具体的には例えば、ブレーキ29でウインチ27の巻下速度を制御しながらフリーフォール運転している場合は、エンジン21の回転数を「低速回転数」とする。
次に、図2に示すエンジン制御装置201による効果を説明する(以下、各ステップS11〜S25については図4参照)。エンジン制御装置201は、ウインチ27の回動および停止を検出するウインチセンサ47と、ウインチ27の回動を制動するブレーキ29と、ブレーキ29が作動しているか否かを検出するブレーキペダルセンサ42(又はブレーキセンサ49)と、エンジン21の回転数をオペレータが手動で指示するためのアクセル指示手段36と、を備える。
この構成では、ブレーキ29を作動させてウインチ27を停止させた後に操作レバー34を操作した場合、操作レバー34の操作に対して建設機械10(図1参照)の作動が遅れることを抑制できる。具体的には、操作レバー34(ウインチ操作レバー35を含む)の操作に対してアクチュエータ18やウインチ27の作動が遅れることを抑制できる。
このとき、エンジン21の回転数が低いと、油圧ポンプ22から油圧モータ26へ供給される作動油の流量が不十分となる。そのため、ウインチ操作レバー35を操作しても、ウインチ27が十分な速度で回動できない(又は動かない)おそれがある。同様に、操作レバー34を操作しても、アクチュエータ18が十分な速度で作動できない(又は動かない)おそれがある。
一方、エンジン制御装置201では、吊下アタッチメント16(図1参照)を空中保持させると、エンジン21の回転数が「アクセル指示回転数」となる。よって、操作レバー34(ウインチ操作レバー35を含む)の操作に対してアクチュエータ18やウインチ27の作動が遅れることを抑制できる。その結果、吊下アタッチメント16の緊急退避などの急操作に対応できないおそれを抑制できる。
図5及び図6を参照して、第3実施形態のエンジン制御装置301について、第2実施形態のエンジン制御装置201(図2参照)との相違点を説明する。
図5に示すエンジン制御装置301は、エンジン制御装置201(図2参照)に対し、制御モード切換スイッチ339、及び、レバー中立時回転数規制手段360を付加したものである。なお、切換弁424については第4実施形態で説明する。
また、エンジン制御装置301の動作は、エンジン制御装置201の動作のステップ(図4参照)に対し、図6に示すステップS31、S32、及びS35を付加したものである。以下、相違点の詳細を説明する。
次に、エンジン制御装置301の動作を説明する(以下、各ステップS11〜S35については図6参照)。この動作の概略は次の通りである。フリーフォール切換スイッチ38がON(S11でYES)、かつ、制御モード切換スイッチ339がONの場合(S31でYES)に、レバー中立時回転数規制手段360を無効にする(S32、無効手段)。また、フリーフォール運転が行われていることが検出された場合に(S12でYES)、油圧ポンプ22の容量を規制する(S35、ポンプ容量規制手段)。以下、詳細を説明する。
(NO)制御モード切換スイッチ339がOFFの場合、エンジン21の回転数を例えば「アクセル指示回転数」とする(S25)。
(YES)制御モード切換スイッチ339がONの場合、ステップS32へ進む。
次に、図5に示すエンジン制御装置301による効果を説明する(以下、各ステップS11〜S35については図6参照)。エンジン制御装置301は、建設機械10(図1参照)の動作をオペレータが指示するための複数の操作レバー34と、操作レバー34が中立状態か否かを検出する操作レバーセンサ44と、操作レバーセンサ44により全ての操作レバー34の中立状態が検出された場合にエンジン21の回転数を自動的に低速回転数に規制する、レバー中立時回転数規制手段360と、を備える。
エンジン制御装置301は、クラッチ28を結合状態として吊下アタッチメント16を巻き下げる動力巻下運転を行うモード(動力巻下モード)と、フリーフォール運転を行うモード(フリーフォールモード)と、を切り換えるフリーフォール切換スイッチ38を備える。エンジン制御装置301は、ブレーキ作動時回転数規制解除手段(S21、S22、及びS25参照)の有効と無効とを切り換える(S31参照)制御モード切換スイッチ339を備える。また、エンジン制御装置301は、フリーフォール切換スイッチ38によりフリーフォールモードが選択され(S11でYES)、かつ、制御モード切換スイッチ339によりブレーキ作動時回転数規制解除手段の有効が選択されている場合(S31でYES)に、レバー中立時回転数規制手段360を無効にする無効手段(S32参照)を備える。
この構成では、操作レバー34の操作に対して建設機械10(図1参照)の動作が遅れるおそれをより確実に抑制できる。
一方、エンジン制御装置301では、フリーフォール切換スイッチ38がON、かつ、制御モード切換スイッチ339がONの場合にレバー中立時回転数規制手段360が自動的に無効になる(S32)。よって、オペレータがレバー中立時回転数規制手段360を無効にし忘れて(例えばスイッチを切り忘れて)、操作レバー34の操作に対してアクチュエータ18やウインチ27の作動が遅れるといった不安全な状態になることを抑制できる。
エンジン制御装置301は、ブレーキ作動時回転数規制解除手段(S21、S22、及びS25参照)の有効と無効とを切り換える制御モード切換スイッチ339を備える。
よって、ブレーキ作動時回転数規制解除手段の有効と無効とを切り換えるためのオペレータによる作業を容易にできる。
エンジン制御装置301は、フリーフォール運転検出手段によりフリーフォール運転が行われていることが検出された場合に(S12でYES)、油圧ポンプ22の容量を規制するポンプ容量規制手段(S35参照)を備える。
この構成により、フリーフォール動作中の、油圧ポンプ22を駆動するための動力を抑制できる。よって、建設機械10(図1参照)の燃費をさらに低減できる。
図5及び図7を参照して、第4実施形態のエンジン制御装置401について、第3実施形態のエンジン制御装置301との相違点を説明する。
図5に示すエンジン制御装置401は、エンジン制御装置301に対し、切換弁424を付加したものである。
また、エンジン制御装置401の動作は、エンジン制御装置301の動作のステップ(図6参照)に対し、図7に示すステップS41、S45、及びS46を付加したものである。以下、相違点の詳細を説明する。
次に、図5に示すエンジン制御装置401の動作を説明する(以下、各ステップS11〜S46については図7参照)。この動作の概略は次の通りである。ウインチ27により吊下アタッチメント16(図1参照)を巻き上げる巻上運転が行われている場合(S41でYES)に、制御弁23が巻上側に全開となるように設定し(S45、制御弁制御手段)、エンジン21の回転数を高速回転数に設定する(S46、巻上時回転数制御手段)。以下、詳細を説明する。
(YES)巻上運転が所定時間行われている場合、ステップS45へ進む。
(NO)巻上運転が所定時間行われていない場合、ステップS31へ進む。
巻上運転の検出は、巻上運転の動作の検出、巻上運転を行うための操作の検出、または、上記動作および操作の検出、により行われる。具体的には例えば次の場合に、コントローラ50は「巻上運転が行われている」と判定する。(1)ウインチ27が巻上方向に回動していることがウインチセンサ47で検出された場合。(2)ウインチ操作レバー35で巻上操作がされていることがウインチ操作レバーセンサ45で検出された場合。
次に、図5に示すエンジン制御装置401による効果を説明する(以下、各ステップS11〜S46については図7参照)。エンジン制御装置401は、ウインチ27により吊下アタッチメント16(図1参照)を巻き上げる巻上運転が行われているか否かを検出するウインチセンサ47(又はウインチ操作レバーセンサ45)と、油圧ポンプ22と油圧モータ26との間に設けられ油圧モータ26に供給される作動油の流量を制御する制御弁23と、を備える。また、エンジン制御装置401は、ウインチセンサ47(又はウインチ操作レバーセンサ45)により巻上運転が検出された場合に、制御弁23が巻上側に全開となるように設定する制御弁制御手段(S45参照)を備える。
この構成では、巻上運転が検出された場合(S41でYES)、ウインチ操作レバー35を巻上側にフルストロークさせた場合と同じ速度でウインチ27を巻上動作させることができる。よって、オペレータによるウインチ操作レバー35の操作負担を軽減できる。
一方、エンジン制御装置401では、オペレータがウインチ操作レバー35を実際にフルストロークさせなくても(巻上側にわずかに操作するだけでも)、ウインチ操作レバー35をフルストロークさせた場合と同じ速度でウインチ27が巻上方向に回動する。よってオペレータによるウインチ操作レバー35の操作負担を軽減できる。
エンジン制御装置401は、ウインチ27により吊下アタッチメント16(図1参照)を巻き上げる巻上運転が行われているか否かを検出するウインチセンサ47(又はウインチ操作レバーセンサ45)を備える。また、エンジン制御装置401は、ウインチセンサ47(又はウインチ操作レバーセンサ45)により巻上運転が検出された場合(S41でYES)に、エンジン21の回転数を高速回転数に設定する巻上時回転数制御手段(S46参照)を備える。
この構成では、巻上運転が検出された場合(S41でYES)、オペレータがアクセル指示手段36を操作しなくても、自動的にエンジン21の回転数が高速回転数になる。よって、オペレータによるアクセル指示手段36の操作負担を軽減できる。
一方、エンジン制御装置401では、巻上運転が検出された場合(S41でYES)、オペレータがアクセル指示手段36を操作しなくても、自動的にエンジン21の回転数が高速回転数になる。よって、オペレータによるアクセル指示手段36の操作負担を軽減できる。
上記の各実施形態は様々に変形できる。
例えば、図2及び図5のブロック図に示す各構成要素の有無および各構成要素間の接続は、上述した機能を実現できる範囲内で様々に変形できる。例えば、1つのコントローラ50が実現する各機能を、複数個のコントローラ50に分けて実現させても良い。また例えば、図5に示すコントローラ50とレバー中立時回転数規制手段360とをまとめて1つのコントローラとしても良い。また例えば、図2及び図5に図示したセンサ40は、図示したもの全てを設ける必要はない。
10 建設機械
14 ブーム
15 ロープ
16 吊下アタッチメント
21 エンジン
22 油圧ポンプ
23 制御弁
26 油圧モータ
27 ウインチ
28 クラッチ
29 ブレーキ
34 操作レバー
36 アクセル指示手段
38 フリーフォール切換スイッチ(フリーフォール切換手段)
42 ブレーキペダルセンサ(ブレーキ作動検出手段)
44 操作レバーセンサ(レバー中立検出手段)
45 ウインチ操作レバーセンサ(巻上運転検出手段、レバー中立検出手段)
47 ウインチセンサ(ウインチ回動検出手段、巻上運転検出手段)
49 ブレーキセンサ(ブレーキ作動検出手段)
50 コントローラ
339 制御モード切換スイッチ(制御モード切換手段)
360 レバー中立時回転数規制手段
424 切換弁(制御弁制御手段の一部)
S11、S15 フリーフォール時回転数規制手段の動作
S21、S22、S25 ブレーキ作動時回転数規制解除手段の動作
S32 無効手段の動作
S35 ポンプ容量規制手段の動作
S45 制御弁制御手段の動作
S46 巻上時回転数制御手段の動作
Claims (6)
- ブームと、前記ブームからロープを介して吊り下げられた吊下アタッチメントと、を備える建設機械のエンジン制御装置であって、
エンジンと、
前記エンジンに駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから作動油が供給される油圧モータと、
前記油圧モータに駆動されるとともに前記ロープの一端側が巻かれたウインチと、
前記油圧モータと前記ウインチとを接続および分離するクラッチと、
前記クラッチを分離状態として前記吊下アタッチメントを降下させるフリーフォール運転が行われているか否かを検出するフリーフォール運転検出手段と、
前記フリーフォール運転検出手段により前記フリーフォール運転が行われていることが検出された場合に、前記エンジンの回転数を低速回転数に規制するフリーフォール時回転数規制手段と、
前記ウインチの回動および停止を検出するウインチ回動検出手段と、
前記ウインチの回動を制動するブレーキと、
前記ブレーキが作動しているか否かを検出するブレーキ作動検出手段と、
前記エンジンの回転数をオペレータが手動で指示するためのアクセル指示手段と、
前記ブレーキ作動検出手段により前記ブレーキの作動が検出され、かつ、前記ウインチ回動検出手段により前記ウインチの停止が検出された場合に、前記フリーフォール時回転数規制手段により規制されたエンジン回転数の規制を解除し、前記エンジンの回転数を前記アクセル指示手段で指示された回転数に設定するブレーキ作動時回転数規制解除手段と、
を備える建設機械のエンジン制御装置。 - 前記クラッチを結合状態として前記吊下アタッチメントを巻き下げる動力巻下運転を行うモードと、前記フリーフォール運転を行うモードと、を切り換えるフリーフォール切換手段を備え、
前記ブレーキ作動時回転数規制解除手段は、前記フリーフォール切換手段により前記フリーフォール運転を行うモードが選択され、かつ、前記ブレーキ作動検出手段により前記ブレーキの作動が検出され、かつ、前記ウインチ回動検出手段により前記ウインチの停止が検出された場合に、前記エンジンの回転数を前記アクセル指示手段で指示された回転数に設定する、
請求項1に記載の建設機械のエンジン制御装置。 - 前記建設機械の動作をオペレータが指示するための複数の操作レバーと、
前記操作レバーが中立状態か否かを検出するレバー中立検出手段と、
前記レバー中立検出手段により全ての前記操作レバーの中立状態が検出された場合に前記エンジンの回転数を自動的に低速回転数に規制する、レバー中立時回転数規制手段と、
前記クラッチを結合状態として前記吊下アタッチメントを巻き下げる動力巻下運転を行うモードと、前記フリーフォール運転を行うモードと、を切り換えるフリーフォール切換手段と、
前記ブレーキ作動時回転数規制解除手段の有効と無効とを切り換える制御モード切換手段と、
前記フリーフォール切換手段により前記フリーフォール運転を行うモードが選択され、かつ、前記制御モード切換手段により前記ブレーキ作動時回転数規制解除手段の有効が選択されている場合に、前記レバー中立時回転数規制手段を無効にする無効手段と、
を備える請求項1に記載の建設機械のエンジン制御装置。 - 前記フリーフォール運転検出手段により前記フリーフォール運転が行われていることが検出された場合に前記油圧ポンプの容量を規制するポンプ容量規制手段を備える、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の建設機械のエンジン制御装置。 - 前記油圧ポンプと前記油圧モータとの間に設けられ、前記油圧モータに供給される作動油の流量を制御する制御弁と、
前記ウインチが前記吊下アタッチメントを巻き上げる巻上運転が行われていることが検出された場合に、前記制御弁が巻上側に全開となるように設定する制御弁制御手段と、
を備える請求項1〜4のいずれか1項に記載の建設機械のエンジン制御装置。 - 前記ウインチが前記吊下アタッチメントを巻き上げる巻上運転が行われていることが検出された場合に、前記エンジンの回転数を高速回転数に設定する巻上時回転数制御手段
を備える、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の建設機械のエンジン制御装置。
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