WO2006080487A1 - 作業機械 - Google Patents

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WO2006080487A1
WO2006080487A1 PCT/JP2006/301427 JP2006301427W WO2006080487A1 WO 2006080487 A1 WO2006080487 A1 WO 2006080487A1 JP 2006301427 W JP2006301427 W JP 2006301427W WO 2006080487 A1 WO2006080487 A1 WO 2006080487A1
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angle
packet
bell crank
boom
tilt cylinder
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Inventor
Masashi Osanai
Original Assignee
Komatsu Ltd.
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/431Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
    • E02F3/432Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like for keeping the bucket in a predetermined position or attitude
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02F3/34Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with bucket-arms, i.e. a pair of arms, e.g. manufacturing processes, form, geometry, material of bucket-arms directly pivoted on the frames of tractors or self-propelled machines
    • E02F3/3405Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with bucket-arms, i.e. a pair of arms, e.g. manufacturing processes, form, geometry, material of bucket-arms directly pivoted on the frames of tractors or self-propelled machines and comprising an additional linkage mechanism
    • E02F3/3411Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with bucket-arms, i.e. a pair of arms, e.g. manufacturing processes, form, geometry, material of bucket-arms directly pivoted on the frames of tractors or self-propelled machines and comprising an additional linkage mechanism of the Z-type
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/431Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
    • E02F3/432Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like for keeping the bucket in a predetermined position or attitude
    • E02F3/433Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like for keeping the bucket in a predetermined position or attitude horizontal, e.g. self-levelling

Definitions

  • the present invention relates to a work machine.
  • wheel loaders have been known as work machines.
  • an attachment such as a packet is provided at the tip of a boom pivoted on the vehicle body, the boom is provided so as to be movable up and down by a boom cylinder, and the packet is driven via a so-called Z-bar link.
  • the Z-bar link is a tilt cylinder (one-dot chain line) that connects the bell crank 11 pivoted to the approximate center of the boom 10 and the upper end of the bell crank 11 and the vehicle body not shown. And a connecting link 13 that connects the lower end side of the bell crank 11 and the back of the packet 20.
  • FIG. 12 shows the state of the knot 20 at the ground position, the intermediate position, and the uppermost top position.
  • the excavation work is performed with the packet 20 in the vicinity of the ground position, and the loading operation to the truck is performed by dumping the intermediate position or the top position force.
  • mud soil and livestock excreta may be pumped up using a wheel loader. In this case, as shown in FIG. 12, the packet 20 is tilted at the ground position so that fluid mud is spilled and pumped up efficiently.
  • the wheel loader can be exchanged from the packet 20 to the fork 30.
  • a tilt cylinder (not shown) is slightly extended, and in this state, A fork 30 is attached. That is, the extension amount of the tilt cylinder corresponds to the offset angle a in the packet 20 as indicated by a two-dot chain line, and the fork 30 is attached to the connecting link 13 at this position.
  • the attachment angle is maintained substantially constant from the ground position to the top position, improving the angle characteristics and enabling work with the fork 30.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 63-22499
  • the wheel loader in which the fork is combined with the Z bar link described in Patent Document 1 described above is loaded with a packet instead of the fork and lifts the packet to the highest position.
  • the descending angle of the front end portion of the lower surface becomes large. For this reason, even if we try to load earth and sand into the packet by excavation, etc., and try to load earth and sand on the loading platform such as a dump truck, the packet dumps unintentionally as the boom rises! Dump loading work at height is not possible.
  • the main object of the present invention is that the normal packet and fork can be exchanged, and even when the packet is lifted to the highest position, it remains almost horizontal, and dump loading work from the intended height is possible. It is to provide a work machine.
  • the work machine of the present invention includes:
  • a boom attached at one end to the structure supporting the work implement
  • a tilt cylinder having one end pivoted on the structure and the other end attached to one end of the bell crank;
  • the angle oc formed by the second line segment and the line segment connecting the pivot position of the bell crank with the tilt cylinder and the pivot position of the tilt cylinder with respect to the structure is a ⁇ 72.3 (deg).
  • the allowable lowering angle at the highest position affects the maximum static friction coefficient between the loaded sediment and the inner bottom surface of the packet, and the bucket when the work machine of the work machine is operated. It is determined based on the acceleration G.
  • the angle ⁇ formed on the packet side of the first line segment and the second line segment of the bell crank is 176 (deg) or less, and the second line segment of the bell crank and the tilt cylinder
  • the center line angle ⁇ is 72.3 (deg) or less
  • the lowering angle ⁇ of the bottom end of the knot can be made 4.5 or less.
  • it can be a work machine that can use both the packet and the fork, in which the loaded sediment does not fall out of the packet.
  • FIG. 1 is a side view showing the structure of a work machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the work machine in the embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the state of the ground horizontal position and the highest position of the work machine packet in the embodiment.
  • FIG. 4 shows the relationship between the packet fall angle and the maximum static friction coefficient in the embodiment.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the angle ⁇ and the descending angle ⁇ at the highest position in the embodiment.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between angle ⁇ and angle ⁇ in the embodiment.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the angle ⁇ and the descending angle ⁇ at the highest position in the embodiment.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the angle ⁇ and the geometry rotation angle ⁇ in the embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a state of a ground horizontal position, an intermediate position, and a highest position when another attachment is mounted on the work machine of the embodiment.
  • FIG. 10A is a schematic diagram showing the state of the horizontal horizontal position and the highest position when the packet of the work machine according to type ⁇ in the embodiment is mounted.
  • FIG. 10B is a schematic diagram showing the horizontal horizontal position, the intermediate position, and the highest ground level when the fork of the working machine according to type A in the embodiment is mounted.
  • FIG. 11A is a schematic diagram showing the state of the horizontal horizontal position and the highest position when a work machine packet according to type B in the embodiment is mounted.
  • FIG. 11B is a schematic diagram showing the horizontal horizontal position, the intermediate position, and the highest ground level when the fork of the working machine according to type B in the embodiment is mounted.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing the structure of a conventional Z-bar link.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing a structure in which a fork is attached to a conventional Z-bar link.
  • FIG. 1 is a side view showing the entirety of a wheel loader (work machine) 1 according to the present embodiment
  • FIG. 2 is an external perspective view showing a work machine 2 of the wheel loader 1.
  • the work machine 2 refers to the part excluding the structure 16A from FIG.
  • symbol is attached
  • the wheel loader 1 has a vehicle body 16 that can be self-propelled by front and rear tires 14, 15, and a structure 16A that supports a work machine 2 including a packet 20 in front of the vehicle body 16 (left side in the figure).
  • the boom 10 is pivotally driven by the boom cylinder 17 with the base end pivoted on the structure 16A, and the packet 20 is pivoted on the tip of the boom 10.
  • the Z-bar link type link mechanism consists of a bell-shaped bell crank 11 pivoted in the middle of the boom 10 in the longitudinal direction, and the upper end side of the bell crank 11 (the upper end side when the packet 20 is at the ground position). ) And a connecting link 13 that connects the lower end side of the bell crank 11 and the packet 20, and the tilt cylinder 12 is attached so as to connect the bell crank 11 and the structure 16A. Yes.
  • the base end side of the tilt cylinder 12 is pivoted by the structure 16A, and the pivot position Z of the tilt cylinder 12 with the structure 16A is the angle of the knot 20 when the boom 10 is raised.
  • the tilt angle is set to a position that does not deviate between the ground position force top positions, and in this embodiment, is set slightly below the pivot position S of the boom 10 with respect to the structure 16A. This improves the angle characteristics of the packet 20 that is horizontal or tilted at the ground position.
  • the bell crank 11 is connected to the first line segment L 1 connecting the pivot position Y with the boom 10 and the pivot position X with the connecting link 13, and the pivot position between the tilt cylinder 12.
  • the angle ⁇ formed by the second line segment L2 connecting W and the pivot position Y is set in the range of the following equation (1) on the packet 20 side.
  • the mounting position PP1 of the packet 20 with the boom 10 and the mounting position PP2 of the connection link 13 of the packet 20 If the angle between the line segment L4 and the vertical line V passing through the mounting position PP1 is called the geometry rotation angle ⁇ , this geometry rotation angle ⁇ is set within the range of the following equation (3). Yes.
  • angles 0, ⁇ , and ⁇ described above are determined as follows.
  • the acceleration when the wheel loader 1 is retracted that is, the acceleration that occurs in the horizontal receding direction in the packet 20 is approximately 0.02G to 0.1G, but dumps earth and sand on the truck bed.
  • Fig. 4 shows the relationship between the drop angle ⁇ and the maximum static friction coefficient ⁇ when the acceleration is 0.02G.
  • the maximum coefficient of static friction between the earth and sand and the inner bottom surface 22 of the packet 20 can be adjusted by painting the inner bottom surface 22 or roughening the surface, but if used for many years, the inner bottom surface 22
  • the maximum static friction coefficient ⁇ is taken close to the surface of the steel material that forms the packet 20 due to wear, and the normal maximum static friction coefficient is 0.1 in consideration of avoiding the risk of earth and sand sliding down. It is thought to take.
  • the falling angle ⁇ of packet 20 is assumed to be 0.1 (maximum static friction coefficient). It can be seen that there is a high possibility that the earth and sand loaded in will slide down.
  • FIG. 10A and 10B respectively, and the states of packet 20 and fork 30 at point P2 are shown in FIG. This is shown in Figure 1 1B.
  • Figure 1 1B At points other than the points Pl and P2 on the graph, the position of Z is also moved to make the angle change the same when the fork 30 is mounted even if ⁇ changes.
  • ⁇ ′ in FIG. 10B and FIG. 11B indicates the rising angle of the front end portion of the lower surface of the fork 30.
  • the drop angle ⁇ of bucket 20 is 4.5 (deg) because angle a is 74.6 (deg) for type A and angle a for type B. It can be seen that it is 72.3 (deg).
  • the drop angle ⁇ of the packet 20 is approximately 4.5 (deg).
  • the angle string is 74.6 (deg). for information on the apparent force type B, so that ⁇ sandwich 4.5 a (deg), the angle ⁇ is 72. 24 (deg) ⁇ is 4. 38 (deg) next to the case of, angle thermal power 72.78 In the case of (deg), ⁇ is 4.60.
  • the lowering angle of the packet 20 at the highest position ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ in FIG. Since ⁇ can be set to 4.5 (deg) or less, it is not necessary to adjust the expansion / contraction amount of the tilt cylinder 12 as in the case of the angle ⁇ and the angle a.
  • the packet 20 can be lifted to the highest position T without incident.
  • the wheel loader 1 with the lowering angle ⁇ of 4.5 (deg) or less can be more reliably obtained.
  • the angle ⁇ force 5.4 (deg) of the type A wheel loader 1 the geometry rotation angle ⁇ is 7.0 (deg), and the lowering angle ⁇ is 3.0 (deg)
  • the attachment was changed to a fork 30 and the fork 30 was tilted from the horizontal position E to the middle position M and the highest position T as shown in FIG.
  • the rising angle ⁇ , of the tip of the fork 30 with respect to the horizontal plane is 0 (deg) at the ground horizontal position ⁇ , 1.6 (deg) at the intermediate position M, and 7.8 ( If the wheel loader 1 satisfies the above conditions, the load loaded on the fork 30 does not fall off from the tip of the fork 30 even at the highest position T. Either the bucket 20 or the fork 30 is attached to the attachment. It was confirmed that unloading, dumping, etc. could be performed reliably even at the highest position T where the loaded earth and sand and the loaded luggage would not fall out of the attachment.
  • the force applied to the present invention for the wheel loader 1 is not limited to this, and the present invention can be applied to any work machine provided with a so-called Z-bar link.
  • angles 0 and ⁇ and the geometry rotation angle ⁇ in the present invention are not limited to those shown in the above embodiment, and in short, the lower force S angle of the packet 20 at the highest position is 4.5 (deg). As long as the following conditions are satisfied, various combinations can be made within the range that satisfies the above conditions. Can be adopted.
  • the specific structure and shape of the present invention may be other structures as long as the object of the present invention can be achieved.
  • the present invention can be used not only for a wheel loader but also for any construction machine or civil engineering machine that is not limited to a self-propelled type or a stationary type.

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Abstract

 作業機械1は、ベルクランク11のブーム10との枢軸位置Y及び連結リンク13との枢軸位置Xを結ぶ第1線分L1と、ベルクランク11のブーム10との枢軸位置Y及びチルトシリンダ12との枢軸位置Wを結ぶ第2線分L2とのなす角度θが、バケット20側で、176(deg)以下であり、第2線分L2と、ベルクランク11のチルトシリンダ12との枢軸位置W及びチルトシリンダ12の構造体に対する枢軸位置Zを結ぶ線分L3とのなす角度αが、72.3(deg)以下となっていて、バケット20を最高位置とすると、バケット20の下面先端の下がり角度ωが4.5(deg)以下となっている。

Description

明 細 書
作業機械
技術分野
[0001] 本発明は、作業機械に関する。
背景技術
[0002] 従来より、作業機械としてホイルローダが知られて 、る。ホイルローダでは、車体に 枢軸されたブームの先端にパケット等のアタッチメントが設けられ、当該ブームがブー ムシリンダによって上下動可能に設けられ、パケットがいわゆる Zバーリンクを介して 駆動される。
Zバーリンクは、図 12に示すように、ブーム 10の略中央に回動可能に枢軸されたべ ルクランク 11と、ベルクランク 11の上端側および図示しな ヽ車体間を連結するチルト シリンダ(一点鎖線参照)と、ベルクランク 11の下端側およびパケット 20の背部を連結 する連結リンク 13とで構成されて 、る。
[0003] なお、図 12では、図面が複雑になるのを避けるためにブームシリンダおよびチルト シリンダの図示を省略してある。また、チルトシリンダの車体の構造体との枢軸位置( ピボット位置) Zは、図面ではブーム 10上に描かれている力 実際には図示しない車 体に存在し、ブーム 10上に存在する訳ではない。そして、図 12においては、ノ ケット 20の地上位置、中間位置、および最も上方のトップ位置での状態が示されている。
[0004] このような構成のホイルローダでは、パケット 20を地上位置近辺にして掘削作業を 行 、、中間位置あるいはトップ位置力 ダンプさせてトラックへの積込作業を行う。 さらに、掘削作業の他、ホイルローダを用いて泥土や家畜のし尿等を汲み上げる場 合もある。この場合には、図 12に示すように、パケット 20を地上位置でチルトさせて おき、流動性のある泥土などをこぼれに《して効率的に汲み上げるようにしている。
[0005] このようなホイルローダにおいて、 Zバーリンクにフォークを組み合わせたホイルロー ダも知られている(例えば、特許文献 1)。
このホイルローダは、図 13に示すように、パケット 20からフォーク 30に交換可能で あり、交換する際に、図示しないチルトシリンダを幾分伸ばした状態にし、この状態で フォーク 30を取り付けるようにしている。すなわち、チルトシリンダの伸ばし量は、二点 鎖線で示すように、パケット 20でのオフセット角度 a分に相当し、この位置でフォーク 3 0を連結リンク 13に取り付ける。
こうすることで Zバーリンクを用いたホイルローダであっても、地上位置からトップ位 置までアタッチメント角度が略一定に維持されて角度特性を改善でき、フォーク 30で の作業を可能にしている。
[0006] 特許文献 1:特開昭 63— 22499号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] し力しながら、前記特許文献 1に記載の Zバーリンクにフォークを組み合わせたホイ ルローダは、フォークの代わりにパケットを装着し、パケットを最高位置までリフトさせ ると、水平面に対するパケットの下面の先端部分の下がり角度が大きくなつてしまう。 このため、掘削等によりパケット内に土砂を積み込み、ダンプトラック等の荷台に土 砂を積み込もうとしても、ブームの上昇に伴ってパケットが意図に反してダンプしてし ま!、、意図した高さでのダンプ積み込み作業ができな 、。
[0008] 本発明の主な目的は、通常のパケット及びフォークが交換可能であり、かつパケット を最高位置にリフトさせてもほぼ水平を保ち、意図した高さからのダンプ積み込み作 業が可能な作業機械を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0009] 本発明の作業機械は、
一端が作業機を支持する構造体に取り付けられたブームと、
前記ブームの他端に取り付けられたパケットと、
前記ブームの長手方向の途中に取り付けられたベルクランクと、
一端が前記構造体に枢軸され、他端が前記ベルクランクの一方の端部に取り付け られたチルトシリンダと、
前記ベルクランクの他方の端部および前記パケットを連結する連結リンクとを備え、 前記パケットを地上水平位置とし、前記パケットの下面を地上面に置いたときに、 前記チルトシリンダは、他端が前記ベルクランクの上端部分に取り付けられており、 前記連結リンクは、前記ベルクランクの下端部分に連結されており、 前記ベルクランクにおける、前記ブームとの枢軸位置及び前記連結リンクとの枢軸 位置を結ぶ第 1線分と、
前記ベルクランクにおける、前記ブームとの枢軸位置及び前記チルトシリンダとの 枢軸位置を結ぶ第 2線分とのなす角度 θ ί パケット側で、
0 (deg) < Θ≤176 (deg)であり、
前記第 2線分と、前記ベルクランクにおける前記チルトシリンダとの枢軸位置及び前 記チルトシリンダの前記構造体に対する枢軸位置を結ぶ線分とのなす角度 ocが、 a≤72. 3 (deg)であり、
前記パケットを最高位置としたときに、水平面に対する前記パケットの下面先端の 下がり角度 ωが、
ω≤4. 5 (deg)
であることを特徴とする。
[0010] ここで、最高位置における許容される下がり角度は、積み込まれた土砂とパケットの 内側底面との間の最大静止摩擦係数 と、作業機械の作業機を動作した時に、バケ ットに作用する加速度 Gに基づ 、て定められる。
[0011] このような本発明によれば、ベルクランクの第 1線分及び第 2線分のパケット側でな す角度 Θを 176 (deg)以下とし、ベルクランクの第 2線分及びチルトシリンダの中心線 の角度 αを 72. 3 (deg)以下とすることにより、パケットを最高位置にチルトしても、ノ ケットの下面先端の下がり角度 ωを 4. 5以下とすることができるため、パケットを最高 位置にチルトしても、積み込んだ土砂がパケットから脱落することがなぐパケット及び フォーク双方を使用できる作業機械とすることができる。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1]本発明の一実施形態に係る作業機械の構造を表す側面図。
[図 2]前記実施形態における作業機械の構造を表す斜視図。
[図 3]前記実施形態における作業機械のパケットの地上水平位置、最高位置の状態 を表す模式図。
[図 4]前記実施形態におけるパケットの下がり角度及び最大静止摩擦係数の関係を 表す模式図。
[図 5]前記実施形態における角度 α及び最高位置における下がり角度 ωの関係を表 すグラフ。
[図 6]前記実施形態における角度 α及び角度 Θの関係を表すグラフ。
[図 7]前記実施形態における角度 α及び最高位置における下がり角度 ωの関係を表 すグラフ。
[図 8]前記実施形態における角度 α及びジオメトリ回転角度 δの関係を表すグラフ。
[図 9]前記実施形態の作業機械に他のアタッチメントを装着した際の地上水平位置、 中間位置、最高位置の状態を表す模式図。
[図 10A]前記実施形態におけるタイプ Αに係る作業機械のパケットを装着した際の地 上水平位置、最高位置の状態を表す模式図。
[図 10B]前記実施形態におけるタイプ Aに係る作業機械のフォークを装着した際の地 上水平位置、中間位置、地上最高の状態を表す模式図。
[図 11A]前記実施形態におけるタイプ Bに係る作業機械のパケットを装着した際の地 上水平位置、最高位置の状態を表す模式図。
[図 11B]前記実施形態におけるタイプ Bに係る作業機械のフォークを装着した際の地 上水平位置、中間位置、地上最高の状態を表す模式図。
[図 12]従来の Zバーリンクの構造を表す模式図。
[図 13]従来の Zバーリンクにフォークが取り付けられた構造を表す模式図。
符号の説明
[0013] 1· ··ホイルローダ(作業機械)、 10· ··ブーム、 20· ··ノケット、 11· ··ベルクランク、 12 …チルトシリンダ、 13· ··連結リンク、 L1…第 1線分、 L2…第 2線分、 L3…線分 発明を実施するための最良の形態
[0014] 以下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、本実施形態に係るホイルローダ (作業機械) 1の全体を示す側面図、図 2は 、ホイルローダ 1の作業機 2を示す外観斜視図である。ここで、作業機 2とは、図 2から 構造体 16Aを除いた部分をいう。なお、各図において、背景技術で説明した構成部 材については同一符号を付してある。 ホイルローダ 1は、前後のタイヤ 14, 15で自走可能な車体 16を有しているとともに 、車体 16の前方(図中の左側)にパケット 20を含む作業機 2を支持する構造体 16A と、パケット 20駆動用のブーム 10および Zバーリンク式のリンク機構とを備えている。
[0015] ブーム 10は、基端が構造体 16Aに枢軸されてブームシリンダ 17で駆動され、ブー ム 10の先端には前記パケット 20が枢軸されている。 Zバーリンク式のリンク機構は、 ブーム 10の長手方向の途中に枢軸された「く」の字形状のベルクランク 11と、ベルク ランク 11の上端側 (パケット 20が地上位置にあるときの上端側)を駆動するチルトシリ ンダ 12と、ベルクランク 11の下端側およびパケット 20を連結する連結リンク 13とで構 成され、チルトシリンダ 12がベルクランク 11および構造体 16Aを連結するように取り 付けられている。
[0016] この際、チルトシリンダ 12の基端側は構造体 16Aに枢軸されており、チルトシリンダ 12の構造体 16Aとの枢軸位置 Zは、ブーム 10を上昇させた際、ノ ケット 20のァタツ チメント角度が地上位置力 トップ位置の間でずれない位置に設定され、本実施形 態では、ブーム 10の構造体 16Aとの枢軸位置 Sのやや下方に設定されている。この ことにより、地上位置で水平あるいはチルト状態のパケット 20の角度特性を向上させ ている。
[0017] 一方、このようなホイルローダ 1において、ベルクランク 11は、ブーム 10との枢軸位 置 Yおよび連結リンク 13との枢軸位置 Xを結ぶ第 1線分 L1と、チルトシリンダ 12との 枢軸位置 Wおよび枢軸位置 Yを結ぶ第 2線分 L2とのなす角の角度 Θがパケット 20 側で、次の式(1)の範囲に設定されている。
[0018] [式 1]
O (deg)く Θ≤176 (deg) - - - (l)
[0019] また、図 1に示されるように、パケット 20を地上水平位置として、パケット 20の下面 2 1を地上面に置いた状態で、チルトシリンダ 12の構造体 16 Aとの枢軸位置 Z、及び、 チルトシリンダ 12の先端のベルクランク 11のチルトシリンダ 12との枢軸位置 Wを結ぶ 線分 L3と、前述した第 2線分とのなす角の鋭角側の角度 αが、次の式(2)の範囲に 設定されている。
[0020] [式 2] α≤72. 3(deg) - - - (2)
[0021] ここで、ピンと孔とを備えて構成されるリンクは、一般的に、リンクアーム部材間の角 度が 15 (deg)以下になると摩擦の影響が大きくなり、動作がスムーズでなくなるため、 角度 αの値も 15 (deg)を超えることが望ましい。
[0022] さらに、パケット 20を地上水平位置として、パケット 20の下面 21を地上面に置いた 状態で、パケット 20のブーム 10との取付位置 PP1と、パケット 20の連結リンク 13との 取付位置 PP2を結ぶ線分 L4が取付位置 PP1を通る鉛直線 Vとなす角を、仮にこの 角度をジオメトリ回転角度 δと称すると、このジオメトリ回転角度 δは、次の式(3)の 範囲に設定されている。
[0023] [式 3]
δ ≤23. 3(deg) - - - (3)
[0024] 前述した角度 0、 α、 δは、次のように定められている。
まず、図 3に示されるように、パケット 20を最高位置 Τまでリフトしたときに、ノケット 2 0内に積み込まれた土砂が滑り落ちては、ダンプトラック等の荷台に土砂を積み込む ことができないので、この点について検討する。
図 3において、パケット 20を、チルトシリンダ 12を伸縮させることなくブームシリンダ 1 7のみにより、地上水平位置 Ε力も最高位置 Τまでリフトさせたときに、パケット 20の下 面 21先端の水平面 Ηに対する下がり角度 ωがどのようになるかについて検討する。
[0025] 水平面 Ηに対してパケット 20の下面 21先端の下がり角度 ωを変化させたときに、土 砂が滑り落ちない条件は、図 4に示されるように、下がり角度 ωが大きくなるに従って 、土砂とパケット 20の内側底面 22(図 3参照)との最大静止摩擦係数; ζが大きくなる グラフ G1のような関係となり、この関係は、 Wを荷の質量、 gを重力加速度、 bを水平 方向加速度とすると、以下の式 (4)で表される。
[0026] [式 4]
W'g'sm o +W'b'cos ω = (W'g'cos ω
Figure imgf000008_0001
j X μ · · · {4)
[0027] ここで、ホイルローダ 1を後退させる際の加速度、すなわち、パケット 20に水平後退 方向に生じる加速度は、概ね 0. 02G〜0. 1Gであるが、土砂等をトラックの荷台にダ ンプする際には、土砂等が滑り落ちる危険を避けるためには、 0. 02Gと考えて差し 支えない。従って、図 4は、加速度を 0. 02Gとした場合の下がり角度 ω及び最大静 止摩擦係数 μの関係を表して ヽる。
[0028] 一方、土砂とパケット 20の内側底面 22の最大静止摩擦係数 は、内側底面 22の 塗装や表面の目荒らしによって調整することは可能であるが、永年使用すれば、内 側底面 22は摩耗してパケット 20を構成する鋼材の面に近 、最大静止摩擦係数 μを 取ることとなり、通常の最大静止摩擦係数 としては、土砂等が滑り落ちる危険を避 けることを考慮し、 0. 1を取ると考えられる。
以上のことから、図 4のグラフを参照すると、パケット 20の下がり角度 ωは、最大静 止摩擦係数 が 0. 1であると考えれば、 4. 5 (deg)以下としなければ、パケット 20内 に積み込んだ土砂が滑り落ちる可能性が高くなることが判る。
[0029] 次に、フォーク 30装着時において、地上水平位置 E、中間位置、最高位置丁での 水平面 Hに対するフォーク 30の下面の先端部分の上がり角度が、角度 Θを変化させ てもそれぞれの位置で同一であるように保ちつつ、ベルクランク 1 1の第 1線分 L 1及 び第 2線分 L2のなす角度 Θを変化させたときに、角度 αと、最高位置 Τにおけるバ ケット 20の下がり角度 ωの関係は、下記表 1及び図 5に示されるグラフ G2、 G3に表 される。図 5及び後述の図 6のグラフ上の点 P 1におけるパケット 20、フォーク 30の状 態をそれぞれ図 10A、図 10Bに、点 P2におけるパケット 20、フォーク 30の状態をそ れぞれ図 1 1A、図 1 1Bに示す。グラフ上の点 P l、 P2以外の点においては、 Θが変 化してもフォーク 30装着時角度変化を同じにするため、 Zの位置も移動している。な お、図 10Bおよび図 1 1Bにおける ω 'は、フォーク 30の下面の先端部分の上がり角 度を示している。
[0030] [表 1]
Figure imgf000010_0001
[0031] ここで、パケット 20の下がり角度 ωを検討するに当たり、ブーム寸法等の異なる 2種 類のホイルローダ 1 (図 5ではタイプ Α、タイプ Βとし、タイプ Αのグラフが G2、タイプ B のグラフが G3である。)でシミュレーションを行っている。また、図 5において、縦軸の パケット 20の下がり角度 ωは、 ωく 0 (deg)がパケット 20の下面 21の先端が水平面よ りも下がっている状態を表し、 ω > 0 (deg)がパケット 20の下面 21の先端が水平面よ りも上がって 、る状態を表して 、る。
図 5に示されるグラフ G2、 G3によれば、バケツト 20の下がり角度 ωが 4. 5 (deg)と なるのは、タイプ Aでは角度 aが 74. 6 (deg)、タイプ Bでは角度 aが 72. 3 (deg)であ ることが判る。
[0032] また、このシミュレーションにおけるタイプ A及びタイプ Bの角度 αとベルクランク 1 1 の角度 Θとの関係は、図 6のグラフ G4、 G5で与えられる。このグラフ G4、 G5によれ ば、タイプ Aでは角度ひ力 S 74. 6 (deg)以下となるベルクランク 1 1の角度 Θは、 G4か ら 176 (deg)以下であり、タイプ Bでは角度 αが 72. 3 (deg)以下となる角度 0は、 G5 力 176 (deg)以下であることが判る。 従って、タイプ A (G4)及びタイプ B (G5)のいずれのタイプのホイルローダ 1でも、 最高位置 Tでのパケットの下がり角度 ωを 4. 5 (deg)以下とするには、角度 αを 72. 3 (deg)以下とし、ベルクランク 11の角度 Θを 176 (deg)以下とすればよいことが判る( 図 6のハッチングの内側部分)。
以上のことから、角度 Θが前記式(1)を満たし、角度 αが前記式 (2)を満たすことを 必要条件とすることにより、図 3に示される最高位置 Τにおけるパケット 20の下がり角 度 ωを 4. 5 (deg)以下とすることができるので、チルトシリンダ 12の伸縮量を調整する ことなぐまた、パケット 20に積み込んだ土砂が滑り落ちることなしに、パケット 20を最 高位置 Tにリフトすることができるのである。
[0033] 次に、フォーク 30装着時において、地上水平位置 E、中間位置、最高位置丁での 水平面 Hに対するフォーク 30の下面の先端部分の上がり角度 ω 'が、角度 Θを変化 させてもそれぞれの位置で同一であるように保ちつつ、ジオメトリ回転角度 δを変化 させたときに、角度 αと、最高位置 Τにおけるパケット 20の下がり角度 ωの関係は、 下記表 2及び図 7に示されるグラフ G6、 G7に表される。尚、グラフ G6は、ホイルロー ダ 1のタイプ Aの変化を表し、グラフ G7は、ホイルローダ 1のタイプ Bの変化を表して いる。
ジオメトリ回転角度 δを変化させることにより、ブーム端点 PP1を中心として連結リン ク 13とベルクランク 11が回転移動し、枢軸位置 Xの位置も移動している。グラフにお ける点 Pl、 Ρ2以外の点においては、ジオメトリ回転角度 δを変化させても、フォーク 30装着時における水平面 Ηに対するフォーク 30の下面の先端部分の上がり角度 ω ,を同じにする為に Ζの位置も移動している。
[0034] [表 2] T JP2006/301427
Figure imgf000012_0001
[0035] 図 7に示されるグラフ G6、 G7によれば、パケット 20の下がり角度 ωがほぼ 4. 5 (deg )となるのは、タイプ Aでは角度ひが 74. 6 (deg)であることが判る力 タイプ Bについ ては、 ωが 4. 5 (deg)を挟むように、角度 αが 72. 24 (deg)の場合に ωが 4. 38 (deg )となり、角度ひ力 72. 78 (deg)の場合に ωが 4. 60となっている。これらの値で一次 近似を行って ωが 4. 5 (deg)となる位置を求めてみると、角度 αは 72. 53であること が判る。
[0036] また、このシミュレーションにおけるタイプ Α及びタイプ Βの角度ひとジオメトリ回転角 度 δとの関係は、図 8のグラフ G8、 G9で与えられる。このグラフ G8、 G9によれば、タ イブ Aでは角度ひが 74. 6 (deg)以下となるジオメトリ回転角度 δは 23. 3 (deg)以下 であり、タイプ Bでは角度ひが 72. 24 (deg)以下となるジオメトリ回転角度 δは 27. 6 ( deg)以下であることが判る。
従って、タイプ A (G8)及びタイプ B (G9)のいずれのタイプのホイルローダ 1でも、 最高位置 Tでパケットの下がり角度 ωを 4. 5 (deg)以下とするには、前述と同様に角 度ひを 72. 3 (deg)以下とし、ジオメトリ回転角度 δを 23. 3 (deg)以下とすればよいこ とが判る(図 8のハッチングの内側部分)。
以上のことから、角度 αが前記式(2)を満たし、ジオメトリ回転角度 δが前記式(3) を満たすことを必要条件とすることにより、図 3における最高位置 Τにおけるパケット 2 0の下がり角度 ωを 4. 5 (deg)以下とすることができるので、角度 Θ及び角度 aの場 合と同様に、チルトシリンダ 12の伸縮量を調整することなぐまた、パケット 20に積み 込んだ土砂が滑り落ちることなしに、パケット 20を最高位置 Tにリフトすることができる のである。もちろんより望ましくは、式(1)、(2)、及び式(3)を満たせば、より確実に 下がり角度 ωが 4. 5 (deg)以下のホイルローダ 1とすることができる。
[0037] このような条件を満たす一例として、タイプ Aのホイルローダ 1の角度 α力 5. 4 (de g)、ジオメトリ回転角度 δが 7. 0 (deg)、下がり角度 ωが 3. 0 (deg)となるものについ て、図 9に示されるように、アタッチメントをフォーク 30に変更して、フォーク 30を地上 水平位置 Eから中間位置 M、最高位置 Tまでチルトさせた状態でシミュレーションを 行った。
[0038] シミュレーションの結果、フォーク 30の先端部分の水平面に対する上がり角度 ω, は、地上水平位置 Εで 0 (deg)、中間位置 Mで 1. 6 (deg)、最高位置 Tで 7. 8 (deg)と なり、最高位置 Tにおいても、フォーク 30に積載した荷物等がフォーク 30の先端から 脱落することはなぐ前記条件を満たすホイルローダ 1であれば、アタッチメントにバケ ット 20及びフォーク 30のいずれを用いても、積み込んだ土砂や、積載した荷物がァ タツチメントから脱落することなぐ最高位置 Tであっても荷下ろしやダンプ等を確実 に行えることが確認された。
[0039] なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなぐ本発明の目的を達成 できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、ホイルローダ 1について本発明を適用していた力 これに限ら れず、いわゆる Zバーリンクを備えた作業機械であれば本発明を適用することができ る。
また、本発明における角度 0、 α、及びジオメトリ回転角度 δは、前記実施形態に 示されるものに限定されるものではなぐ要するに最高位置におけるパケット 20の下 力 Sり角度が 4. 5 (deg)以下となればよぐ前記条件を満たす範囲で種々の組合せを 採用することができる。
その他、本発明の具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で 他の構造等としてもよい。
産業上の利用可能性
本発明は、ホイルローダに利用することができる他、自走式や定置式に限定されな いあらゆる建設機械及び土木機械にも利用できる。

Claims

請求の範囲
一端が作業機を支持する構造体に取り付けられたブームと、
前記ブームの他端に取り付けられたパケットと、
前記ブームの長手方向の途中に取り付けられたベルクランクと、
一端が前記構造体に枢軸され、他端が前記ベルクランクの一方の端部に取り付け られたチルトシリンダと、
前記ベルクランクの他方の端部および前記パケットを連結する連結リンクとを備え、 前記パケットを地上水平位置とし、前記パケットの下面を地上面に置いたときに、 前記チルトシリンダは、他端が前記ベルクランクの上端部分に取り付けられており、 前記連結リンクは、前記ベルクランクの下端部分に連結されており、
前記ベルクランクにおける、前記ブームとの枢軸位置及び前記連結リンクとの枢軸 位置を結ぶ第 1線分と、
前記ベルクランクにおける、前記ブームとの枢軸位置及び前記チルトシリンダとの 枢軸位置を結ぶ第 2線分とのなす角度 θ ί パケット側で、
0 (deg) < Θ≤176 (deg)であり、
前記第 2線分と、前記ベルクランクにおける前記チルトシリンダとの枢軸位置及び前 記チルトシリンダの前記構造体に対する枢軸位置を結ぶ線分とのなす角度 ocが、 a≤72. 3 (deg)であり、
前記パケットを最高位置としたときに、水平面に対する前記パケットの下面先端の 下がり角度 ωが、
ω≤4. 5 (deg)
であることを特徴とする作業機械。
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