JP6525861B2 - ショベル - Google Patents

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Description

本発明は、ショベルに関する。
掘削作業を行う掘削アタッチメントに、クレーン作業をするためのフックが取り付けられたショベルが知られている。このようなショベルにおけるフックは、例えば掘削アタッチメントに回動可能に取り付けられ、クレーン作業時にはアタッチメントから吊り下げられて使用され、掘削作業時には収納部に収納される。
フックが収納部に収納されていない状態で掘削作業が行われると、フックやバケット等が破損する可能性がある。そこで、フックの収納状態を検出する近接スイッチを有し、フックが収納されていない場合にはアタッチメントの動作を制限する油圧ショベルの制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2001−199682号公報
しかしながら、特許文献1に開示されている技術では、収納部に設けられている近接スイッチがフックの有無を検出する構成であり、収納時におけるフックのがたつき等の影響を受けて検出精度が低下する可能性がある。
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、フックが収納されているか否かを高精度に検出可能なショベルを提供することを目的とする。
本発明の一態様に係るショベルによれば、アタッチメントに回動可能に取り付けられているフックと、前記フックが収納されるフック収納部において軸方向に変位可能に設けられ、端部側ほど外径が小さいテーパ形状のフック保持部が一端に形成されている収納ピンと、前記フックを前記フック保持部との間で保持するフック受け部材と、前記収納ピンを前記フック受け部材に向かって付勢する付勢部材と、前記フックの収納時と使用時とで変位する前記収納ピンを検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記フック収納部に前記フックが収納されているか否かを判定する収納判定部と、を有する。
本発明の実施形態によれば、フックが収納されているか否かを高精度に検出可能なショベルが提供される。
実施例1におけるショベルを例示する側面図である。 実施例1におけるショベルの駆動系の構成を例示する図である。 実施例1におけるフック収納部を例示する平面図である。 実施例1におけるフック収納部を例示する側面図である。 実施例1におけるフック収納部のフック収納時及びフック取り外し時の様子を例示する図である。 実施例2におけるフック収納部のフック収納時及びフック取り外し時の様子を例示する図である。 実施例2における収納ピンのフック保持部を例示する図である。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
〔実施例1〕
図1は、実施例1におけるショベル1を例示する側面図である。
ショベル1の下部走行体2には、上部旋回体3が旋回機構を介してX軸周りに旋回自在に搭載されている。上部旋回体3にはブーム4が取り付けられている。ブーム4の先端にはアーム5が取り付けられ、アーム5の先端にはエンドアタッチメントとしてバケット6が取り付けられている。
ブーム4、アーム5、及びバケット6は、掘削アタッチメントを構成し、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9によりそれぞれ油圧駆動される。なお、ショベル1に設けられるアタッチメントは、床堀アタッチメント、均しアタッチメント、浚渫アタッチメント等であってもよい。
アーム5とバケット6とを連結するバケットリンク70には、クレーン作業用のフック80が回動可能に取り付けられている。フック80は、掘削作業時にはフック収納部50に収納され、クレーン作業時にフック収納部50から取り出されて使用される。
バケットリンク70は、上端側がバケットシリンダトップピン64によりアームリンク52に回転可能に連結され、下端側がバケットピン62に回転可能に連結されている。フック80は、掘削作業時にはバケットピン62及びバケットシリンダトップピン64と干渉してバケット6の動作を妨げることがないように、バケットリンク70を含んで構成されるフック収納部50に収納される。
図2は、実施例1におけるショベル1の駆動系の構成を例示する図である。図2には、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気駆動・制御系が、それぞれ二重線、実線、破線、及び点線で示されている。
ショベル1の駆動系は、エンジン11、メインポンプ12、パイロットポンプ14、コントロールバルブ15、操作装置16、及びコントローラ30を含んで構成されている。
エンジン11は、ショベル1の駆動源であり、例えば所定の回転数を維持するように動作し、出力軸がメインポンプ12及びパイロットポンプ14の入力軸に接続されている。
メインポンプ12は、高圧油圧ラインを介して圧油をコントロールバルブ15に供給するための装置であり、例えば斜板式可変容量型油圧ポンプである。メインポンプ12の吐出量は、例えばコントローラ30からの制御信号に応じて不図示のレギュレータが斜板傾転角を調節することによって制御される。
パイロットポンプ14は、パイロットラインを介して各種油圧制御機器に圧油を供給するための装置であり、例えば固定容量型油圧ポンプである。
コントロールバルブ15は、ショベル1における油圧システムを制御する油圧制御装置である。コントロールバルブ15は、例えば、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、バケットシリンダ9、走行用油圧モータ20R(右用)、走行用油圧モータ20L(左用)、及び旋回用油圧モータ21のうちの一又は複数のものに対してメインポンプ12から受け入れた圧油を選択的に供給する。
なお、以下の説明において、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、バケットシリンダ9、走行用油圧モータ20R(右用)、走行用油圧モータ20L(左用)、及び旋回用油圧モータ21を、集合的に「油圧アクチュエータ」と称する場合がある。
操作装置16は、操作者が油圧アクチュエータの操作に用いる装置であり、パイロットラインを介して、パイロットポンプ14から受け入れた圧油を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する流量制御弁のパイロットポートに供給する。
なお、各パイロットポートのそれぞれに供給される圧油の圧力(パイロット圧)は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置16のレバー又はペダルの操作方向及び操作量に応じた圧力とされる。各パイロット圧は、例えば圧力センサによって検出され、検出された値がコントローラ30に出力される。
ブームシリンダ圧センサ18aは、ブームシリンダ7のボトム側チャンバにおける圧力を検出し、検出した値をコントローラ30に出力する。
近接スイッチ51は、フック80が収納されるフック収納部50に設けられ、フック80の有無に応じてコントローラ30への出力が切り替わるように設けられている。フック収納部50及び近接スイッチ51の構成については後述する。
コントローラ30は、油圧アクチュエータの動作を制御する制御装置であり、収納判定部31、制御部32を有する。コントローラ30は、例えば、CPU(Central Processing Unit),RAM(Random Access Memory),ROM(Read Only Memory)等を備えたコンピュータで構成される。コントローラ30の各機能は、CPUがROMから読み出したプログラムをRAMと協働して実行することにより実現される。
収納判定部31は、近接スイッチ51からの出力に基づいて、フック80がフック収納部に収納されているか否かを判定する。
制御部32は、収納判定部31がフック収納部50にフック80が収納されていないと判定した場合に、作業モードをクレーンモードに切り替える。制御部32は、クレーンモードとして、例えば掘削作業時よりも回転数を低くする制御信号をエンジン11に出力する。エンジン11の回転数を下げることで、アタッチメントの動作が低速化し、クレーン作業において吊荷を揺らして他の物にぶつけたり落下させたりするような事故の発生を低減できる。また、アタッチメントの動作を制限することで、フック80がアタッチメントから吊り下げられている状態で掘削作業が行われてバケット6やフック80等が破損するのを防ぐことができる。
また、クレーンモードにおいて、制御部32は、ブームシリンダ圧センサ18aから出力されるブームシリンダ7の圧力に基づいて吊荷の荷重を求め、ショベル1における定格荷重近くになった場合に操作者に警報を発する。警報を発して定格荷重以上のクレーン作業が行われるのを防止し、各部の破損や事故等を未然に回避することができる。
図3は、実施例1におけるフック収納部50を例示する図であり、図1の矢印Y方向から見た平面図である。また、図4は、実施例1におけるフック収納部50を例示する側面図である。図3及び図4には、フック収納部50にフック80が収納されている状態が示されている。
フック収納部50は、バケットリンク70を含んで構成され、収納空間100にフック80を収納する。フック80は、掘削作業時にフック収納部50の収納空間100に収納され、クレーン作業時に収納空間100から取り出されて使用される。
フック80は、先端に鉤型形状の鉤部81を有し、鉤部81が取り付けられた自在継手83が連結軸84によってフック支持部85に連結されている。フック支持部85は、バケットピン62に回動可能に連結されている。フック支持部85は、フック80がフック収納部50から取り出されると、回動してバケットピン62から吊り下げられて鉤部81及び自在継手83を支持する。
バケットリンク70は、バケットピン62が挿通される下端側連結部71,72、バケットシリンダトップピン64が挿通される上端側連結部73,74、下端側連結部71と上端側連結部73とを結合する左側結合部75、及び下端側連結部72と上端側連結部74とを結合する右側結合部76を有する。
左側結合部75は、図3に破線で示されるように、下端側連結部71と上端側連結部73との間に設けられている左側板77を有する。また、右側結合部76は、下端側連結部72と上端側連結部74との間に設けられている右側板78を有する。左側板77と右側板78との間には、上端側横架板101が設けられている。
収納空間100は、バケットピン62、左側結合部75、右側結合部76、及び上端側横架板101に囲まれた空間であり、掘削作業時にフック80が収納される。収納空間100には、上端側横架板101及びバケット6の底面79に接合されたフック受け部材102が設けられている。フック受け部材102は、左側板77及び右側板78に平行に設けられた板状部材であり、収納空間100に収納されたフック80の鉤部81を収納ピン90との間で保持する。
収納ピン90は、軸91、フック保持部92、及び把持部93を有し、付勢部材としてのコイルバネ94によってフック受け部材102に向かって付勢されている。軸91は、右側板78に設けられている貫通孔に挿入され、軸方向(図3における左右方向)に摺動可能に設けられている。フック保持部92は、軸91のフック受け部材102側端部に摺動可能に組み込まれるよう、端部側ほど外径が小さいテーパ形状を有する。把持部93は、軸91のフック保持部92とは反対側の端部に設けられ、収納ピン90の操作に用いられる。
収納空間100にフック80が収納されている状態(図3及び図4に示されている状態)から、クレーン作業を行うためにフック80を取り出す場合には、まず把持部93を掴んでフック保持部92がフック受け部材102から離れる方向に収納ピン90を引く。このように収納ピン90を引くとフック保持部92がフック80の鉤部81から外れ、フック保持部92とフック受け部材102との間で保持されていた鉤部81が解放される。
フック80の鉤部81をフック保持部92とフック受け部材102との間から解放すると、バケットピン62を中心にフック支持部85を回動させてフック80を収納空間100から取り出すことが可能になる。このようにフック80を収納空間100から取り出し、鉤部81をバケットピン62から下方に吊り下げた状態にすることで、クレーン作業を行うことが可能になる。
また、クレーン作業終了後にフック80を収納空間100に収納する場合には、まず収納ピン90を引いてフック保持部92とフック受け部材102とを離間させる。この状態で、バケットピン62を中心にフック支持部85を回動させて鉤部81をフック保持部92とフック受け部材102との間に挿入する。この後に収納ピン90を離すと、収納ピン90がコイルバネ94に付勢されてフック受け部材102に向かって変位し、フック保持部92とフック受け部材102との間で鉤部81が保持される。
このように、フック80がフック収納部50に収納されると、フック保持部92が鉤部81に挿入され、さらに鉤部81がフック保持部92とフック受け部材102との間に挟み込まれるように保持される。フック80は、鉤部81がフック保持部92に引っ掛かるように保持されることで、フック収納部50から脱落することなく収納される。
フック収納部50には、フック80の有無により変位する収納ピン90を検出する検出部として近接スイッチ51が設けられている。近接スイッチ51は、図3に示すように、台座53を介して左側板77に取り付けられている。なお、検出部としては、フック80の有無により変位する収納ピン90を検出可能であれば、接触式又は非接触式の各種スイッチ、センサ等を用いることができる。
図5は、実施例1におけるフック収納部50のフック収納時及びフック取り外し時の様子を例示する図である。図5(A)は、フック収納部50にフック80が収納されている状態を例示する図である。また、図5(B)は、フック収納部50からフック80が取り出されて使用されている状態を例示する図である。
図5(A)に示されるように、フック80がフック収納部50に収納されている状態では、収納ピン90のフック保持部92がフック80の鉤部81の内周面に嵌り、フック保持部92とフック受け部材102との間で鉤部81が保持されている。
フック保持部92は、先端側(図5における左側)の外径がフック80の鉤部81の内径未満であって、後端側(図5における右側)の外径が鉤部81の内径以上になるように形成されている。したがって、フック80がフック収納部50に収納され、収納ピン90がコイルバネ94に付勢されてフック保持部92が鉤部81に挿入されると、フック保持部92の中間部分が鉤部81の内周面に嵌った状態となる。さらに、収納ピン90がコイルバネ94により付勢されることで、フック保持部92は鉤部81をフック受け部材102のフック保持面102aに押し付けて固定保持する状態となる。
このように、フック80の収納時には、収納ピン90のフック保持部92がフック80の鉤部81に嵌り、フック保持部92とフック受け部材102のフック保持面102aとの間で鉤部81が保持される。
図5(B)に示されるように、フック80がフック収納部50から取り出されて使用されている状態では、収納ピン90が、フック80の収納時よりもフック受け部材102側に変位する。
フック受け部材102には、収納ピン90のフック保持部92に対向する位置に、フック保持部92の先端側の外径以上且つ後端側の外形未満の直径を有するピン受け孔が形成されている。フック80がフック収納部50に無い場合には、図5(B)に示されるように、収納ピン90がコイルバネ94により付勢され、フック保持部92の中間部分がピン受け孔に嵌る位置まで収納ピン90がフック受け部材102側(図5において左方向)に変位する。さらに、フック保持部92の先端部分は、フック受け部材102のピン受け孔を貫通してフック保持面102aとは反対面から突出した状態となる。
このように、フック80がフック収納部50に収納されていない場合には、コイルバネ94に付勢された収納ピン90が、フック80が収納されている場合よりもフック受け部材102側(図5における左側)に変位する。
近接スイッチ51は、台座53を介して左側板77に取り付けられ、フック80がフック収納部50から取り外されて収納ピン90が変位し、フック保持部92が検出領域に入ると出力が切り替わる。近接スイッチ51は、収納ピン90のフック保持部92と収納ピン90の軸方向に対向する位置に配設されている。収納ピン90のフック保持部92には、先端部分に軸方向に直交する検出面92aが形成されている。
近接スイッチ51は、フック80がフック収納部50から取り出され、図5(B)に示されるように収納ピン90が変位してフック保持部92の検出面92aが検出領域に入るとON状態になり、コントローラ30への出力が「ON」となる。近接スイッチ51は、フック受け部材102のピン受け孔を貫通して突出するフック保持部92の検出面92aを検出できるように、台座53によって収納ピン90の軸方向に位置決めされている。
また、フック80がフック収納部50に収納されてフック保持部92がフック80の鉤部81に嵌り、フック保持部92の検出面92aが検出領域に到達していない場合には、近接スイッチ51はOFF状態になり、コントローラ30への出力が「OFF」となる。
近接スイッチ51によりフック保持部92の検出面92aが検出されてコントローラ30への出力が「OFF」から「ON」になると、収納判定部31が、フック80がフック収納部50に収納されていないと判定する。収納判定部31によりフック80がフック収納部50に収納されていないと判定されると、制御部32が、ショベル1の作業モードをクレーンモードに切り替える。
本実施例では、上記したように、近接スイッチ51がフック80の有無により変位する収納ピン90のフック保持部92を検出した場合に、フック収納部50にフック80が収納されていないと判定される。
例えばフック80が収納される位置に検出領域を有し、フック80を検出対象とする近接スイッチをフック収納部50に設けた場合には、収納時におけるフック80のがたつき等によって誤検出する可能性がある。また、このような構成では、フック80の収納位置近傍に近接スイッチを配置するため、がたつき等によってフック80が近接スイッチに接触し、近接スイッチが破損してしまう可能性がある。
しかし、本実施例では、近接スイッチ51がフック80の有無により変位する収納ピン90を検出するように構成されているため、フック80の収納時におけるがたつき等の影響が低減されている。したがって、近接スイッチ51からの出力に基づいて高精度にフック80の有無を検出できる。
また、本実施例では、近接スイッチ51とフック80とが接触しないように、フック受け部材102によって近接スイッチ51と収納されるフック80とが隔てられている。したがって、フック80の接触による近接スイッチ51の破損が防止されている。
さらに、本実施例では、収納ピン90のフック保持部92先端の検出面92aが軸方向に直交するように形成され、近接スイッチ51が検出面92aに軸方向に対向する位置に設けられている。例えば、検出面92aが曲面であったり、凹凸を有したりする場合には、近接スイッチ51の検出部と検出面92aとの間の距離が均一にならず、検出精度が低下する可能性がある。しかし、本実施例では、収納ピン90が変位する際に、近接スイッチ51の検出部と検出面92aとの間の距離が均一に変化するように構成可能であり、検出面92aを高精度に検出できるようになる。
このように、本実施例では、近接スイッチ51の出力に基づいて、フック収納部50に収納されているフックの有無を高精度に検出できる。このため、フック80がフック収納部50から取り出された場合には、作業モードがクレーンモードにより確実に切り替えられ、クレーン作業における事故や、フック80が吊り下がっている状態で掘削作業が行われることによるバケット6やフック80等の破損が防止される。
〔実施例2〕
次に、実施例2におけるフック収納部50の構成について説明する。なお、上記した実施例と同一構成部分については説明を省略する。
図6は、実施例2におけるフック収納部50のフック収納時及びフック使用時の様子を例示する図である。図6(A)は、フック収納部50にフック80が収納されている状態を例示する図である。また、図6(B)は、フック収納部50からフック80が取り外されて使用されている状態を例示する図である。
本実施例では、フック受け部材102のフック保持面102aとは反対面であって、収納ピン90のフック保持部92の先端部分が挿通されるピン受け孔の近傍に、近接スイッチ51が取り付けられている。
近接スイッチ51は、フック80がフック収納部50から取り出されて収納ピン90が変位した時に、フック受け部材102のピン受け孔から突出する収納ピン90のフック保持部92の先端部分が検出領域に入るように配置されている。近接スイッチ51は、フック80がフック収納部50から取り出されて収納ピン90のフック保持部92の先端部分が検出領域に入るとON状態となり、コントローラ30への出力が「ON」となる。
また、近接スイッチ51は、フック80がフック収納部50に収納されてフック保持部92がフック80の鉤部81に嵌り、フック保持部92の先端部分が検出領域に到達していない場合にはOFF状態となり、コントローラへの出力が「OFF」となる。
図7は、実施例2における収納ピン90のフック保持部92を例示する図である。図7(A)はフック保持部92の正面図であり、図7(B)はフック保持部92の側面図である。
図7に示されるように、実施例2における収納ピン90のフック保持部92は、テーパ部92b、検出部92cを有する。
テーパ部92bは、先端側(図7における左側)の外径がフック80の鉤部81の内径未満であって、後端側(図7における右側)の外径がフック80の鉤部81の内径以上に形成されている。フック80がフック収納部50に収納されると、フック保持部92がフック80の鉤部81に挿入されてテーパ部92bの中間部分が鉤部81に嵌り、テーパ部92bとフック受け部材102のフック保持面102aとの間で鉤部81が保持される。また、フック80がフック収納部50から取り出されると、テーパ部92bがフック受け部材102のピン受け孔に嵌る位置まで、収納ピン90がコイルバネ94に付勢されて変位する。
検出部92cは、外径がフック80の鉤部81の内径及びフック受け部材102のピン受け孔の内径よりも小さい円柱形状であり、検出面として収納ピン90の軸方向に平行なDカット面92dが形成されている。
フック80がフック収納部50から取り出されると、検出部92cはフック受け部材102のピン受け孔を貫通し、先端部分がフック受け部材102のフック保持面102aとは反対面から突出する。
本実施例では、近接スイッチ51は、フック受け部材102から突出するフック保持部92の検出部92cに形成されているDカット面92dと対向する位置に取り付けられている。このような構成により、近接スイッチ51の検出部とDカット面92dとの間の距離を均一にすることが可能になり、近接スイッチ51がフック保持部92の検出部92cを高精度に検出できるようになる。
本実施例では、上記した構成により、近接スイッチ51の出力に基づいてフック収納部50に収納されているフック80の有無を高精度に検出できる。このため、フック80がフック収納部50から取り出された場合には、作業モードがクレーンモードにより確実に切り替えられ、様々な事故や破損等が防止される。
なお、近接スイッチ51は、検出領域が最適化されるように、フック受け部材102との間に設けられる台座により位置決めされてもよい。台座を介して近接スイッチ51をフック受け部材102に取り付けることで、近接スイッチ51の検出領域の位置を調整し、収納ピン90のフック保持部92の検出精度を高めることが可能になる。
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は上記した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
1 ショベル
2 下部走行体
3 上部旋回体
4 ブーム
5 アーム
6 バケット
7 ブームシリンダ
8 アームシリンダ
9 バケットシリンダ
11 エンジン
30 コントローラ
31 収納判定部
32 制御部
50 フック収納部
51 近接スイッチ
53 台座
80 フック
90 収納ピン
92 フック保持部
92a 検出面
92d Dカット面
94 コイルバネ
100 収納空間
102 フック受け部材

Claims (6)

  1. アタッチメントに回動可能に取り付けられているフックと、
    前記フックが収納されるフック収納部において軸方向に変位可能に設けられ、端部側ほど外径が小さいテーパ形状のフック保持部が一端に形成されている収納ピンと、
    前記フックを前記フック保持部との間で保持するフック受け部材と、
    前記収納ピンを前記フック受け部材に向かって付勢する付勢部材と、
    前記フックの収納時と使用時とで変位する前記収納ピンを検出する検出部と、
    前記検出部の検出結果に基づいて、前記フック収納部に前記フックが収納されているか否かを判定する収納判定部と、を有する
    ことを特徴とするショベル。
  2. 前記収納判定部が前記フック収納部に前記フックが収納されていないと判定した場合には、作業モードをクレーンモードに切り替える制御部を有する
    ことを特徴とする請求項1に記載のショベル。
  3. 前記フック保持部は、前記軸方向に直交する検出面が端部に形成され、
    前記検出部は、前記検出面と前記軸方向に対向する位置に設けられている
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載のショベル。
  4. 前記検出部は、前記フック受け部材に設けられ、前記フック受け部材に形成されているピン受け孔からフック保持面とは反対側に突出する前記フック保持部を検出する
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載のショベル。
  5. 前記フック保持部は、前記軸方向に平行な検出面が端部に形成され、
    前記検出部は、前記フック受け部材の前記フック保持面とは反対側から突出する前記検出面に対向する位置に設けられている
    ことを特徴とする請求項4に記載のショベル。
  6. 前記検出部は、台座により位置決めされている
    ことを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載のショベル。
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