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「重機の歴史とこれから」をざっくり解説!!!

建機

2021/12/15

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「重機の歴史とこれから」をざっくり解説!!!

◆重機の歴史とこれから…知っていますか??

現代社会において、普段何気なく私たちがお世話になっている「重機」
皆さんはこの現代社会の「功労者たち」について、どのように発展を遂げ、これからどうなっていくと思いますか?
近い将来、「功労者」を動かすのには人の手は必要ないのかもしれません。
もしそうなったら、現場での事故率減少や人員コスト削減・生産性向上など良いことだらけですね!
(重機を操作できないのは寂しいですが…)

今回はそんな「重機」についての歴史とこれからについて、ざっくり解説していきます!

◆人から道具、そして機械へ(古代エジプト~19世紀まで)

古代から人類は文明を発展させる中で様々な「道具」を発明してきましたが
実は古代エジプトからそれらの「発明品」を用いて農耕作業が始まりました。
もちろん電力や蒸気などの動力は認知されていない時代であるため、
大きな道具を利用する際は「身近な動物」たちの助けを借りて動力として利用してきました。

18世紀半ばになると、イギリスのJ・ワットが回転方式を採用した「蒸気機関」を開発します。
18世紀半ばといえばイギリス産業革命が始まった時代ですね。
もちろんJ・ワットの「偉大なる発明」はこの産業革命に利用されます。
さらに、19世紀末にかけてガソリン機関やディーゼル機関も発明されのちに
重機の動力源として利用されていきます

◆日本での重機の登場・普及

20世紀半ばから日本でも重機が登場します。
1930年代前半には、ヤンマーの創始者「山岡孫吉」が世界で初めてのディーゼルエンジンの小型化に成功します。
それ以前にも重機は登場し始めていましたが、山岡氏の功績は産業界に大きな影響を与えます。

◆現代で活躍している「重機」たち

数々の功績の下で進化していった重機たちですが、現代ではどんな用途で活躍しているのでしょうか。
例えば「一般土木機械」は土砂の移動や土木工事に用いられ、中型ブルドーザーや油圧ショベル・ホイールローダ等が該当します。
「重機」と一括りにしてもその中で様々なカテゴリに分けられるため紹介してもしきれませんが、一部を表形式でご紹介します。

カテゴリ 機械例
一般土木機械 ブルドーザー・油圧ショベル(ユンボ)・ホイールローダ等
小型建設機械 ミニショベル(ミニユンボ)・スキッドステアローダ等
鉱山機械 鉱山機械 大型油圧ショベル(大型ユンボ)・鉱山用ダンプ等
道路機械 アスファルトフィニッシャ等

◆世界最大・最小級の油圧ショベル(ユンボ)とは

先にご紹介した表の中でも油圧ショベル(ユンボ)は街中で見かける機会が多く親しみもあるでしょう。
土木・建設・解体でも多く用いられるこの機械は先端部分のアタッチメントを付け替えることでそれぞれの役割をはたします。
解体ではブレーカーや圧砕機などのアタッチメントが有名ですね。
そんな油圧ショベル(ユンボ)の世界最大・最小の大きさを誇る型式をご存じでしょうか。

・世界最大級のユンボ
世界「最大級」のユンボはズバリ「PC8000」、コマツが開発しています。
重量はなんと685トン、3730馬力を誇ります。
運転席の高さは8.45メートルで、これはビル3階程度の高さです。
バケットの大きさは42m3で、一回の採掘で風呂桶約117杯分もの土砂が採掘可能です。
規格外の大きさですね!筆者も一度でいいから乗ってみたいものです!(運転は怖いですが…笑)

・世界最小級のユンボ
そんな最大級の採掘機と対をなす、「最小級」の油圧ショベル(ユンボ)は一体何でしょうか。
ズバリ「PC01」です。こちらもコマツが開発しています。
全幅は580mmでまさに人の肩幅程度しかありません。
重量は300kgと、乗用車よりも遥かに軽いですね!
バケットの大きさは0.008m3、庭や別荘の手入れに最適ですね。
この大きさであれば筆者も運転できそうです!(ビビりなのでこれくらいが丁度いいですね…!)

◆様々な重機と未来の重機

ここまで重機そのものの歴史や、最大級・最小級の油圧ショベル(ユンボ)について
ご紹介してきましたが、すべて有人であり、ディーゼルエンジンを使用しています。

では、未来の重機はどうなっているのでしょうか。
どんなものが活躍していると思いますか?

◆未来の建設重機

・未来の重機は無人?
現在は有人にて重機を操作していますが、未来の重機は無人が基本になります。
現地には人がほとんどいない状態になりますので、労働災害などが減少します。
代わりにロボットや無人重機が現場に出ることになりますので、これらをコントロールする人は遠隔で離れた場所から現場に携わることになります。
現場の状況は?どう確認するの?そんな疑問が生まれるかもしれません。
これは仮想現実がカバーしてくれます。所謂VRというものです。
こうしてあたかも自分が現場にいるかのように立ち回ることができ、関係者とオンラインで会議することで円滑に作業を進めることも可能です。


・未来の重機のエンジンの方式は?
現在はディーゼルエンジンを使用していますが、未来は電気或いは水素に成るかもしれません。
電気は現在でも一部普及し始めていますしね。
こうすることによって、ランニングコストが削減できるほか、環境にも配慮した現場の実現が可能です。

◆まとめ

重機の歴史とこれからについて、お話をさせていただきましたがいかがでしたでしょうか。
いつか来る未来のために日々、様々なことを勉強していかなければならないですが
作業効率、環境、社会のために重機たちは今日も進化し続けています。

弊社でも、その未来のために日々精進してまいります。

ご拝読ありがとうございました。

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モーターグレーダーは、路盤の高さ調整や勾配形成を行うための建設機械です。刃角の設定によって切削量が変化し、角度を立てると削り量が増え、寝かせると表面仕上げ向きの作業になります。作業幅は路幅や施工延長に応じて調整され、過度に広く設定すると操作が難しくなります。測量結果を基に、必要な切削量に合わせた刃角と走行ラインを設定することが重要です。 〇刃角と作業幅は、測量値と路盤形状を基準に段階的に調整します。 ロードローラーの静的・振動の適正配置 ロードローラーは、路盤や舗装を締め固めるために使用される建設機械で、工程ごとに転圧方法を使い分ける必要があります。 静的転圧は、ローラー自体の重量によって材料を押さえる方法で、表層や仕上げ工程に使用されます。表面を整えながら締めるため、舗装の最終段階で行われることが多いです。一方、振動転圧はローラー内部の振動装置を作動させ、材料の内部まで締める方法です。路盤や下層工程で使用され、締まり不足を防ぐ目的があります。 転圧方法を誤ると、後工程で沈下や表面の乱れが発生するため、層構成と施工順序を確認したうえで配置を決めることが重要です。 〇下層では振動転圧、仕上げ工程では静的転圧を使用します。 フィニッシャーの散布量設定ミスを減らすポイント アスファルトフィニッシャーは、合材を一定の厚さで敷き均すための機械です。散布量の設定は、舗装の厚さを決める重要な作業で、数値が合っていない場合、設計どおりの舗装ができません。 設定が少なすぎると舗装厚が不足し、逆に多すぎると材料が足りず、後工程で修正が必要になります。 施工前には、施工幅・設計厚・合材の供給量を確認し、敷き始めの段階で舗装の厚さや表面状態を目視で確認します。 補修工事では施工距離が短いため、最初の数メートルでの確認が特に重要となります。 〇散布量設定ミスを減らすには、敷き始めで舗装状態を確認し、早い段階で設定を見直します。 河川・法面工事 河川工事や法面工事は、高低差のある地形や足場条件が厳しい現場が多く、重機の到達範囲や走行方式が施工計画に大きく関わります。掘削位置と重機設置位置の関係を整理したうえで、適切な機種と仕様を選定することが重要です。 長尺アームショベルの届き寸法と作業半径の実務計算 河川法面や水際作業で多く使用されるのが長尺アーム仕様の油圧ショベルです。通常機では届かない位置までアームを伸ばせるため、法肩から河床を掘削する場面で採用されます。 選定時には、最大掘削深さだけでなく、作業半径を確認することが重要です。作業半径は「機械中心からバケット先端までの水平距離」を指し、法肩から掘削位置までの距離を測ったうえで、余裕を持った寸法の機種を選びます。 無理な姿勢での作業は、操作性低下や転倒リスクにつながります。 〇法肩から掘削位置までの距離を測定し、作業半径に余裕のある機種を選定します。 「クローラー」と「ホイール」足回りの選択基準 走行方式は、地盤状態と移動頻度を基準に選ばれます。 クローラー式は、接地面積が広く、軟弱地盤や未整地の河川敷で使用されます。法面下部や湿地帯でも走行しやすい点が特徴です。ホイール式は、舗装路や整地済み地盤での移動がしやすく、短時間で現場内を移動する作業に向いています。 河川・法面工事では、作業位置が固定される場合はクローラー式、複数箇所を移動する場合はホイール式が選ばれます。 〇地盤状況と移動距離を基準に、走行方式を選びます。 法面作業でのアタッチメント(グラップル・法面バケット) 法面工事では、用途に応じたアタッチメントの選択が重要となります。 施工前の伐採木や転石の撤去作業時にグラップルが活躍し、法面施工時には法面バケットが使用されます。 法面バケットは、底面が広く、斜面形状に沿った整形作業に適しています。通常のバケットに比べ、仕上がり形状を作りやすい点が特徴です。 作業内容に合わないアタッチメントを使用すると、作業効率の悪化や修正作業が増えるため、工程ごとに交換して使用されます。 〇作業内容に応じてアタッチメントを使い分け、工程ごとに付け替えます。 まとめ:「現場特性」「作業用途」を考慮した重機選びが大切 土木工事では現場条件に応じた重機選定が施工結果を左右します。工事種別ごとの重機の役割と選定ポイントを理解し、工程に合った機械構成を行うことが重要です。

    #ユンボ#ブルドーザー#ホイールローダー

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    建機

    道路工事|道路・舗装工事はどうやって作られる?活躍する重機・建設機械とは?

    目次 1.道路・舗装工事とは 2.道路工事の種類 3.舗装工事とは 4.舗装道路の種類 5.舗装の構造 6.舗装の手順 7.道路・舗装工事で関連する重機 まとめ|道路・舗装工事はどうやって作られる?活躍する重機・建設機械とは? 1.道路・舗装工事とは 道路で行われる工事は、『占用工事・承認工事・道路工事』の大きく3つに分けられ、これらを総称して路上工事と言います。例を挙げると、道路に配管や線などを新たに新設する場合は「新設工事」、老朽化した設備を更新する「更新工事」などが該当します。 道路工事の目的は以下の通りです。 1-1.占用工事 占用工事とは、水道、下水道、ガス、電気、通信事業者といった業者が占有して行う工事のことです。これらの工事を実施するには、「道路占用許可」を得る必要があり、他にも「供給工事」と呼ばれるものもあります。 1-2.承認工事 個人が道路管理者の承認を得て行う工事を承認工事といいます。「自費工事」とも呼ばれ、基本的に工事は自己負担で行われることが多いです。 承認工事を行う例としては、自宅の敷地に車が乗り入れやすくするために、歩道との段差を無くしたり、ガードレールの撤去や街路樹を移設するようなケースが挙げられます。 1-3.道路工事 各都道府県の道路管理者が行っている工事のことで、新設工事、改良工事、維持・修繕工事の3種類があります。 2.道路工事の種類 道路工事の種類は3種類あります。 2-1.新設工事 新規で道路を作る工事のことです。 2-2.改良工事 高齢者や障害を抱えた人が快適に生活できるように改善、整備し、バリアフリー化を行う工事のことを改良工事と言います。 また、道幅が狭かったり、見通しの悪い道路を改善することを目的に道幅を拡張する幅広工事も含まれます。 2-3.維持・補修工事 老朽化した道路のアスファルトのメンテナンスや、標識、ガードレールなどを新しく取り替えるなどといった、道路の維持・補修を目的とした工事のことを言います。 近年は地震への備えとして、震災対策として橋梁の耐震化工事や、一部の占用物については耐震性のある配管への更新工事なども行われています。 また、都市部では、台風などで大雨が降った場合、下水管に大量の排水が流れ込み内水氾濫等の水害に発展することも多いため、豪雨時の対策工事も行われています。 このほかに、未舗装の道路をアスファルトなどで舗装する舗装工事というものがあります。 3.舗装工事とは 舗装工事は路面下の地盤をいくつかの層にわたって締固めることによって、自動車の荷重などに対する耐力を維持し、表面をアスファルトやコンクリートで敷き固める工事です。 これにより、歩行者や自動車が安全かつスムーズに通行することが可能になります。 道路下に上下水道やガス管などを設置するだけではなく、街並みの景観を美しく保つことや、自動車以外にも直射日光や雨、雪などにも晒されるため、劣化損傷しにくい耐久性能も求められます。 舗装工事は主に以下で行われています。 公道 国道・県道・一般道・高速道路 私道 民有地内の道路 駐車場 公共施設や民間施設の駐車場、住宅の駐車場 整備を要する土地 ぬかるみ・水たまり・雑草防止を要する土地 4.舗装道路の種類 舗装道路には「アスファルト舗装」、「コンクリート舗装」、「特殊舗装」の3種類があり、それぞれにメリット、デメリットが存在します。 それでは、以下で詳しく説明していきます。 4-1.アスファルト舗装 アスファルト舗装には「天然アスファルト」と「石油アスファルト」の2種類があります。 日本で天然アスファルトはほとんど採掘できないため、石油を蒸留して作られる石油アスファルトが一般的に使用されています。 このアスファルトには砕石・砂などの骨材が混ざられており、それを加熱して道路基礎の上に敷き慣らしてローラー転圧をして舗装します。 アスファルト舗装のメリットは、工期が短いうえに、工事費用が安く経済的であること。防水性、透水性、静音性、走行性において優れている点が挙げられます。 しかし、耐熱性や耐久性には劣るので、直射日光により路面温度が高温になりやすいことや定期的な補修が必要になる点がデメリットです。 4-2.コンクリート舗装 コンクリート舗装は、セメント・砂・砂利などを練り合わせて作られたコンクリートによって舗装されます。 一般的なコンクリートは圧縮強度で管理されるのに対し、コンクリート舗装に作用する主な応力が曲げ応力であることから、曲げ強度を基準として管理されています。 コンクリート舗装は、アスファルト舗装に対して耐久性、耐熱性に優れます。施工後50年を超えたコンクリート舗装道路が現在まで使われている例もありますし、直射日光を浴びても路面の表面温度が夏でも上がりにくいです。 このメリットから、コンクリート舗装は補修工事が難しいトンネル内や急な坂道などで利用されるケースが多い傾向にあります。 特に名古屋市はコンクリート舗装の普及率が約3割路かなり高いです。車で走っていると名古屋の中心部はコンクリート舗装が多いことに気付くでしょう。 しかし、コンクリート舗装は大掛かりな機器が必要で、コンクリートが固まるまでの時間がアスファルトと比べて長いことからも、施工には手間がかかります。そのため工期が長く、費用はアスファルト舗装よりも高いです。 またアスファルト舗装は耐久性が高い分作り直しをするのが難しいため、追加工事が困難といったデメリットもあります。 4-3.特殊舗装 特殊舗装は、道路や敷地の目的に沿って表面を特殊な舗装にすることです。 例としてアスファルト混合物に顔料を混入して敷き均し、表面の色を変える着色舗装や、舗装面に降った雨などの水が、舗装面から基礎へ浸透して表面に水が溜まらないようにする排水性舗装などがあります。 5.舗装の構造 舗装は大きく分けると「表層」、「基層」、「路盤」、「路床」の4層構造で出来ています。 私たちが普段見ている舗装は表層のアスファルト仕上げ部分です。その下には基層という同じアスファルトの層があり、さらにその下には路盤というセメント・石灰などを含んだ砕石の層が上層と下層の2層あります。 そして最下部には路床という土でできた層があります。 6.舗装の手順 舗装構造の4層にはそれぞれに役割があり、各層ごとの施工手順が確立されています。また、作業に応じた舗装工事用機械も用いられます。 6-1.路床の施工 路床は土で出来ています。路盤作りはまず、「ブルドーザー」や「モーターグレーダー」などの建設機械を使って地盤を平坦に成形することから始めます。 その後、タイヤローラーやロードローラーで整地した地盤を締め固めます。これは、上を通る自動車などの重量により路盤が沈下しないように底の部分を固めていく重要な作業です。 厚さ1m以上にもなる路床には、表層の高さ調整や角層の厚み確保のために以下の施工方法が取られます。 切土路床 既存地盤が高い場合に既存地盤を掘削する 盛度路床 既存地盤より低い場合に盛り度して整形する 置換え路床 置き換え材料や非凍上材料を敷きならす 6-2.路盤の施工 路盤の施工体制も路床の工法とほとんど変わりません。 ダンプトラックから降ろされた砕石をブルドーザーで祖ならしして仕上げのモータグレーダーで、所定の仕上がり厚が得られるまで均一に敷きならします。 敷きならし後、10〜12トンのロードローラーや8〜12トンのタイヤローラーなどで転圧して所定の密度が得られるまで締め固めます。 仮想路盤の一層仕上がり厚さの標準は20cm以下で上層路盤は15cm以下とされています。 6-3.基礎・表層の施工 基層と表層はアスファルト混合物により舗装によって作られます。 ダンプトラックで運搬されたアスファルト混合物を「アスファルトフィニッシャ」で敷きならし、「路床」や「路盤」と同じようにロードローラーやタイヤローラーで転圧して固めていきます。 7.道路・舗装工事で関連する重機 舗装工事で使用される代表的な建設機械・重機は以下の5つです。 1.ブルドーザー 2.モーターグレーダー 3.タイヤローラー 4.ロードローラー 5.アスファルトフニッシャー 7-1.ブルドーザー ブルドーザーは、トラクターの前面部に可動式の排土板(ブレード)が装備されていて、高い馬力とクローラー(キャタピラ)の推進力で、土を押しながら地面を整地するための建設機械です。 排土板の動きは自在で精度が高いため、敷きならす作業には適していますが、仕上げ精度は荒いので祖ならしの補助機械として主に使用されます。 ブルドーザーの主要な製作会社は、アメリカのキャタピラー社と日本の小松製作所の2社が世界市場をほぼ独占しています。 小型・中型機はキャタピラージャパンでも作られていますが、キャタピラー社製の大型機はアメリカから輸入しています。 特殊な機能を備えたブルドーザーとしては以下が挙げられます。 ドーザーシャベル ブレードの代わりにバケットを装備して土砂を盛ったりトラックに積み込んだりする。 ドリミングブルドーザー 芯両面使用可能なブレードを装備してバッグしながらも土砂を引き寄せることができる。 水陸両用ブルドーザー 浚渫工事や河川工場などで浚渫船の出入りが出来ない浅瀬や狭い水路などで作業することが可能。 7-2.モータグレーダー モーターグレーダーは、ホイール式走行の機械です。前後車輪の間に排土板がついており、スカリファイヤという描き起こし用の爪を装着できるようになっています。 機械を前進させながら路面の敷きならし、かきおこしを行い、整形していきます。ブルドーザーと比べて仕上げ精度が高いため、ブルドーザーが祖ならしした後の地面に使用します。 主要な製造会社はキャタピラー社ですが、大型機であるため日本ではそれほど目にすることはなく、国内では小松製作所がほとんどのシェアを占めています。 7-3.タイヤローラー タイヤローラーはロードローラー(締め固め用機械)のひとつで、空気入りタイヤが前後輪各3〜4個装備されており、機械の重量を利用して地面に圧力をかけて締め固めを行う機械です。 前輪が走行輪、後輪が駆動輪になっているのが一般的で、動力伝達方式が機械式と油圧式があります。 主要な製造会社は酒井重工業、キャタピラージャパン、日立建機、コマツなどがあります。 7-4.ロードローラ 一般にロードローラーと呼ばれている機械はタイヤローラー式の他に、車輪を三輪車系に配置した「マカダム式」と車輪を前後に一輪ずつ配置した「タンデム式」があります。 動力伝達方式は機械式と油圧式で、駆動方式は片輪・両輪があります。 そのほかでは、以下の方法があります。 ハンドガイド式 一方に締め固め輪として鉄輪を持ち、他方にタイヤを左右一列に配置したもの コンバイン式 芯金から次の芯金までの距離 振動式 機械の自重の他に鉄輪や機体に起振装置を取り付けその起振力で締め固める 7-5.アスファルトフィニッシャー アスファルトフィニッシャーは自走式の機械で、アスファルト混合物を貯めるホッパと原動機、走行装置を有するトラクター部、アスファルト混合物を敷きならすスクリードで構成されています。 ダンプトラックで運搬されたアスファルト混合物は、車両前方にあるホッパに貯めます。そして、ホッパの底にあるバーフィーダーで後方のスクリード手前まで送り、スクリューでアスファルト混合物を左右に広げてスクリードで敷きならしていきます。 敷きならしの際にはスクリード底板はバーナーなどで一定以上の温度に加熱しておき、スクリードの角度を変化させてアスファルトの量を増減させて敷きならす厚みを変えたりします。 主な製作メーカーは海外では、フェーゲル、ボルボで、国内では住友重機、範多機械があります。 まとめ|道路・舗装工事はどうやって作られる?活躍する重機・建設機械とは? 道路工事|まとめ 道路工事は路上工事のひとつで、路盤工事には4つの工程があること。それぞれの作業工程において、適材適所に「ブルドーザー」、「モーターグレーダー」、「ロードローラー」、「アスファルトフィニッシャー」などの建設機械・重機が使われていることなどを解説しました。 日本製の路盤工事用機械はアメリカと並んで世界一を誇るメーカーがいくつも存在し、それらに機械に支えられて、日本の路盤工事の施工品質は世界トップレベルを維持しています。 普段何気なく車で走行している道路ですが、地形、地盤、環境などさまざまなことが考慮されて作られています。 近年は作業員や機械を運転・操作するオペレーターの人の数が減少しています。建設会社に入社する前、入社後にはこの記事で紹介した建設機械の資格を持っておくと、会社からも高い評価を受けることができるでしょう。

    2022/12/21

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