油圧ショベル

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一般的な油圧ショベル(前側、ボルボ・EC290B)
一般的な油圧ショベル(前側、ボルボ・EC290B)
一般的な油圧ショベル(側面)
一般的な油圧ショベル(側面)
ミニ油圧ショベル(日立・EX30)
ミニ油圧ショベル(日立・EX30)

油圧ショベル(ゆあつショベル)とは、油圧により作動する複数関節のアームの先端に各種アタッチメントを付け替えて様々な用途に使われる自走式建設機械である。油圧式が普及する以前にはケーブルとウィンチでアームなどを動かすケーブルオペーレーション式が普通であり、バケットを前方に押しやる場合のみ強い力が出せる機構であった。

下(後ろ)向きのバケットを取り付けてバックホーとして使うのがもっとも一般的だが、その他にも上(前)向きのバケットを取り付けてローディングショベルとして、ブレーカーユニットを取り付けて破砕に用いるなど、幅広い用途に使われる。

油圧式ショベルユンボパワーショベルショベルカードラグショベルともいう。また、車両重量が6トン未満のものに関しては、ミニ油圧ショベルとして区別されている。

一部の機種では「クレーン機能付油圧ショベル」として掘削と吊り上げの両方の作業が行える機械が存在する[1]

名称[編集]

日本においては、一般的に「パワーショベル」または「ショベルカー」という呼び名が定着している。ショベルとはシャベルの事であるが、バケット以外のアタッチメントもある。

英語ではエクスカベーター(Excavator)。

油圧ショベル 
1990年代に入ってから、社団法人日本建設機械工業会により新たに制定された統一名称である。
パワーショベル 
小松製作所が商品名として用いた言葉が一般に広く普及したものである。
ショベルカー 
新聞などマスコミで使われることが多く、一般にも比較的よく知られた呼び名である。ただし、資材の積み込みなどに用いるホイールローダを指すこともあるので、混同しないよう注意を要する。
ユンボ 
もとはフランスの建設機械メーカーであるシカム社(SICAM)の商標。新三菱重工業(現:三菱重工業)が技術導入して日本で生産・販売した結果、日本ではこの名前が広く普及した。現在では油圧ショベルを指す代名詞として現場などで使われている。
バックホー 
作業機先端を機体側に引き寄せる方向に動かして作業するタイプの油圧ショベルを指す。ユンボ同様、工事現場ではよくこの名で呼ばれる。
ドラグショベル 
「バックホー」と同意。専ら国土交通省など官庁の文書に使われ、日常使用することは少ない。
ローディングショベル 
直訳すると「積み込みショベル」の意。鉱山の採掘現場で使う大型機に多い。作業機を機体手前から前方および上方に押すように動かして作業する。「フロントショベル」とも。

機構[編集]

クローラに対し操縦席を含む車体全体が旋回する。旋回部分はスイベルジョイントにより油圧を伝える[2]

近年では街中の騒音を配慮し、騒音および振動に対する防止策などが講じられているものが多い。日本においては、国土交通省が低騒音型建設機械、超低騒音型建設機械の指定制度がある。

動力源[編集]

ほとんどの機械がディーゼルエンジン動力源としている。エンジンから得た動力を油圧ポンプ油圧力に変換し、油圧力を用いて走行・旋回および作業機の操作を行う。

鉱山などで使われる機体質量100トン以上の大型機の中には、ディーゼルエンジンで機体内の発電機を動かし、発電機から得る電力で油圧ポンプを駆動させて本体を動かす、ディーゼルエレクトリック駆動の油圧ショベルもある。

最近ではエンジンの代わりに電気モーターを搭載し、外部電力を取り込んで油圧ポンプを駆動するタイプの油圧ショベル(通称:電動ショベル)の開発が活発化。

エンジンにモーターとバッテリーまたはキャパシタを組み合わせた、ハイブリッド機の開発も盛んである。旋回を止める時等に電力回生ブレーキの電力をキャパシタに蓄える事により、燃費を2割程度向上するという[2]

走行装置[編集]

多くはクローラによって走行するが、自動車のようなタイヤを装備したものもある。日本ではほとんどがクローラ式であるが、海外ではホイール式のモデルも多い。

タイヤ式はクローラ式より不整地での走行性や作業中の安定性に劣るが、公道を自走して作業現場へ移動できるという利点がある。クローラ式のものはセルフローダーなどのトラックに載せて現場へ運ばなくてはならない。

油圧ショベルは現場に到着するとあまり場所を変えずに作業を行うところがブルドーザーなど他の多くの建設機械と異なっており、走行装置の消耗は少ない。

クローラの駆動は本体の油圧ポンプで走行装置の油圧モーターを動かして行っている。

アタッチメント[編集]

油圧ブレーカー
油圧ブレーカー
油圧クラッシャー
油圧クラッシャー
グラップル
グラップル

各種バケット[編集]

バケットの種類としては幅が狭い溝掘り用や広い軽作業用の他に以下の種類がある。

クラムシェル 
二枚貝のように開閉し、深い穴を掘る時に使われる。最近では伸縮式アームとセットで使われることが多く、クローラクレーンに代わって採用されることもある。
法面バケット 
幅が広く底部が平坦になっており、土手などの法面仕上げに使われる。
台形バケット 
断面がV字型の溝を掘る時に使われる。
スケルトンバケット 
底部が格子状になっており、解体ガラなどを振り分けることができる。
リッパバケット 
爪を太く長くしており、岩石の掘削に使われる。
バケットクラッシャー 
油圧モーターとふたつのジョーを備えたバケットで、硬い建築資材を粉砕できる。
生コンバケット 
円錐形で底部が開き、生コン打設に使われる。

その他[編集]

アタッチメント専用の油圧ホースが装備された機種でないと操作する事ができない。

リッパ 
抜根や岩石の削り取りに使う太く長い爪。
油圧ブレーカー 
タガネの打撃で物を破壊する。コンクリート構造物の破壊、採石場での大岩石の小割り、道路工事の岩盤破砕・溝堀などに使用する。発破作業が出来ないトンネル工事にも使用される。阪神大震災の復興には、高速道路解体岸壁の破壊などに活躍した。空気ハンドブレーカは欧米で開発されたものであるが、1957年ブルドーザに取り付けるために大型空気圧ブレーカが日本のNPKによって世界で初めて開発された、IPH-400が起源である(アイ・ピー・エイチ・400=アイヨン)の愛称で親しまれた。今はより効率のよい油圧式が主流になっている。
油圧クラッシャー 
破砕機」、「圧砕機」とも言う、巨大なペンチニッパービル高速道路などの解体に使われる。鉄筋コンクリート構造物やアスファルトを噛み砕き、鉄筋を切ることも出来る。用途により、「大割り」と「小割り」がある。大割り用は本体に回転機構(油圧または手動操作)を持ち、刃先の角度を変更できる(例えば梁を掴むときは刃先を垂直に、柱の場合は水平にする)。小割り用には磁石付の機種もあり、鉄筋の選別にも使われる。
ワニラー
ワニの口の形した解体用のアタッチメント。解体した物をトラックに積むことも出来る。
油圧カッター 
鉄骨切断機とも言う、巨大なハサミ。鉄骨ビル、などの建造物切断解体や、自動車鉄道車輌航空機の解体に。
グラップル 
大きなくちばしのようなようなアタッチメントで、物を掴むことができる。林業の現場、木造家屋の解体、廃棄物の分別などに。
リフティングマグネット 
強力な電磁石により磁性のあるものを吸い付ける。金属の選別や鉄スクラップの移動に。電磁石の電源は油圧ショベルに内蔵した油圧発電機により得る場合が多い。
林業仕様 
チェーンソーで伐採し、原木を掴んで送りながら枝を落としたり長さを揃えたり、一連の作業が行える[2]

出力制御方法[編集]

油圧ショベルは出力の制御も主に油圧を用いて行っており、以下のような制御の方式が用いられている。 油圧ショベルの制御は基本的に油圧ポンプの吐出圧を一定の圧力に固定し、各アクチュエーターに必要な流量を供給するようにポンプの流量を制御する。

  • オープンセンタ・ネガティブコントロール制御
  • オープンセンタ・ポジティブコントロール制御
  • クローズドセンタ・ロードセンシング制御

それぞれの制御方法のオープンセンタ、クローズドセンタとは油圧回路を制御する弁の集合体であるコントロールバルブの構造に由来している。 オープンセンタ方式では、センターバイパスと呼ばれる回路が無負荷状態では解放され油圧がタンクに流れ込むのに対し、クローズドセンタ方式では無負荷状態ではセンターバイパスは閉じており油圧はタンクに帰らない。 オープンセンタ方式ではアクチュエーターに油圧が送られるとセンターバイパスの流量が減るため、センターバイパスの圧力が下がる。無負荷状態では逆にセンターバイパスの圧力が上がる。 このため、オープンセンタ方式ではセンターバイパスの圧力を取り出し、ポンプの流量を制御する。 具体的にはネガティブコントロール制御では、センターバイパスの圧力が下がれば、負荷がかかっていると判断してポンプ流量を増やし、センターバイパスの圧力が上がると流量を減らす制御を行う。

操作方法[編集]

主に運転者の足元から出ている2本のレバーと、両手の近くに配された2本のレバーを用いて操作する。これらのレバーを大きく倒せば機械は速く動き、小さく倒せばゆっくり動く。

足元から出ている2本のレバーでクローラを操作する。多くの場合このレバーに直結されたペダルもあり、このペダルでも同様の操作が可能である。

運転者の両手近くにある2本のレバーを縦横に操作して、左右旋回、ブーム上げ下げ、アーム曲げ伸ばし、バケット掘削開放の4つの操作を行う。 機種によってはバケット以外の作業装置を装備しているので、それらを操作するためのレバーやペダルが追加されている。アタッチメントの操作は床に設置したペダルを使用するものと、作業機の操作レバーにボタンを追加するものがある。

スロットル(アクセル)の操作はレバー式、ダイヤル式、速い・普通・遅い・アイドリングのボタン式など、メーカー・機種によってまちまちである。 スロットルが全開でもレバーを少ししか倒さなければ作業装置はゆっくり動くので、自動車と違ってスロットルを頻繁に操作することはしない。レバーを一杯に倒してもまだ動きが遅いと感じたときに開き、騒音や燃料消費を抑えたいときに閉じる程度である。

クローラの操作[編集]

クローラの操作は統一されている。片手でも両手でも操作できるよう、運転席の前方中心部に2本隣合わせに配置される。

運転席を備えた上部旋回体は360度旋回可能なため、上部旋回体の向きによってレバーの操作が逆になるので注意が必要である(「前進」は走行モーターがない方へ進むことをいう)。

  • 両方のレバーを同時に前へ倒せば前進する。
  • 両方のレバーを後ろへ倒せば後退する。
  • 片方のレバーだけを操作すれば旋回する。
  • 片方のレバーを小さく、もう片方のレバーを大きく倒せばカーブしながら前進する。
  • 両方のレバーを互い違いに操作すれば超信地旋回する。
左クローラ前進 右クローラ前進
      ↑ ↑
      ○ ○
      ↓ ↓
左クローラ後退 右クローラ後退

作業装置の操作[編集]

2本のレバーの縦横の動きそれぞれにどの操作を割り当てるかは、かつてはメーカーごとにまちまちであったが、現在ではメーカー出荷時の操作方法はJISに定められた方式に統一されている。

作業現場では他の方式に変更されていることも多いが、現在ではJIS方式と、俗にコマツレバーと呼ばれる方式の2つにほぼ集約されている。

JIS方式[編集]

標準操作方式、ISOパターン、横旋回とも呼ばれる。バケットを横へ動かすときは横に、縦に動かすときは縦に左レバーを操作するという直感的で分かりやすい操作方法である。コマツパターン・日立パターンが普及している地域によっては「横旋回」とも言う。

      アーム伸ばし           ブーム下げ
        ↑                ↑
    左旋回←○→右旋回     バケット掘削←○→バケット開放
        ↓                ↓
      アーム曲げ            ブーム上げ

コマツパターン・日立パターン[編集]

JIS方式と比べて、右レバーは同じだが、左レバーの上下と左右が逆転している。「縦旋回」とも。JIS方式と人気を二分している。分かりやすさではJIS方式に劣るが、小刻みに操作することの多いアームを操作しやすい横のレバー操作で操るので慣れた後の作業性は高い。例えばバケットに付いた土砂を振るい落とす動きを例に取ると、コマツパターン・日立パターンでは、左右のレバーを内側に寄せたり外側に倒したりを繰り返せばよいが、JIS方式では左右非対称の操作になってしまい行いにくい。

       右旋回             ブーム下げ
        ↑                ↑
 アーム伸ばし←○→アーム曲げ   バケット掘削←○→バケット開放
        ↓                ↓
       左旋回             ブーム上げ

三菱パターン[編集]

他の方式と違って右レバーで旋回するので特に注意が必要である。また、アーム操作も上下逆である。

      ブーム下げ            アーム曲げ
        ↑                ↑
 バケット開放←○→バケット掘削     左旋回←○→右旋回
        ↓                ↓
      ブーム上げ              アーム伸ばし

旧コベルコパターン[編集]

JIS方式と左右のレバー操作が逆である。

      ブーム下げ            アーム伸ばし
        ↑                ↑
 バケット開放←○→バケット掘削        左旋回←○→右旋回
        ↓                ↓
      ブーム上げ              アーム曲げ

旧ヤンマーパターン[編集]

JIS方式に近いが、左レバーの上下が逆転している。現在では見かけることは稀である。

      アーム曲げ            ブーム下げ
        ↑                ↑
    左旋回←○→右旋回       バケット掘削←○→バケット開放
        ↓                ↓
      アーム伸ばし           ブーム上げ

操縦者[編集]

日本では、油圧ショベルを用いて作業を行う場合、労働安全衛生法に基づく車両系建設機械(整地・運搬・積込・掘削用)(機体重量3t以上は「車両系建設機械運転技術技能講習」を3t未満では「車両系建設機械特別教育」)を取得する必要がある。 また、公道で運転する場合には大型特殊免許が必要である。

尚、クレーン機能付油圧ショベルでは吊り荷の玉掛け作業及びクレーン作業には、それぞれの資格(玉掛け及び小型移動式クレーン運転技能講習)が別途必要となる。

双腕式[編集]

日立建機製の双腕作業機「ASTACO」(東京消防庁仕様)

一般的な油圧ショベルはアームが一本であるが、日立建機は現場作業の多様化に合わせ双腕式の油圧ショベル「ASTACO(アスタコ)[3]」を開発した。二本のアームを利用して、対象物を掴んだまま切断したり、長い物などを折り曲げるなど、一本のアームでは出来なかった作業に対応している。アームの操作は人間の腕の動きに合わせた専用レバーを使う独自方式で、JIS方式や日立パターンなどは全く違う。

精密作業が可能な双碗式は、建設現場だけでなく災害救助にも効果を発揮するため、東京消防庁ハイパーレスキューが災害用として導入した[4]

また日立建機では自社の「ZAXIS135US」に副碗を追加した「ASTACO NEO」も開発している。副碗は従来のアームの補助として使うもので、二本とも同じアームの「ASTACO」とは構造が違うが、操縦方式は同じである。

免許区分の詳細は不明。

メーカー[編集]

日本のメーカー及び、日本に輸入されているもの[編集]

  • 日立建機 : 海外メーカーと提携せず独自技術で油圧ショベルを製造。以来小型から超大型までを手掛ける。0.28~1.00㎥の油圧ショベルをクボタOEM供給も行っている。
世界最大級の800t級ショベルがカナダで稼働している[5]
2012年現在、双腕式を唯一製造している。
  • 小松製作所 : 米国ビサイラス社と提携していた。ミニショベルから大型機までを手掛け、海外では700t超級も扱っている。
  • 住友建機 : ミニショベルからは撤退し、7t級~80t級まで。油圧ショベルベースの応用機、特殊仕様機も多い。
  • キャタピラージャパン : 米国キャタピラー社の日本法人。ミニクラスから大型80t級までラインナップ。ミニショベルの一部機種はクボタから調達、自社ブランドで販売している。100tを超えるクラスは自社生産をとりやめていたが、ビサイラス社を買収(2011年)しCATブランドの超大型が復活。
  • 加藤製作所 : 他社と提携せず独自で開発。現在は8t級の中型から40t級の大型までを手掛ける。かつては5t未満のミニクラスや、60t超級の大型もあった。
  • コベルコ建機 : ドイツのリープヘル社、米国P&H社と提携。現在はミニショベルから大型までを手掛ける。油圧ショベルベースの応用機、特殊仕様機も多い。
  • IHI建機 : 現在は8tクラスまでのモデル中心。かつては米国コーリング社と提携し大型もあった。また一時期コーリング社へOEM供給も行っていた。
  • 竹内製作所 : ミニショベルを日本で最初に手掛けたメーカー。
  • クボタ : かつてはドイツATLAS社と提携し、中型油圧ショベルを製造していたが、現在はミニショベルに重点。
  • ヤンマー : 農機のイメージが強いが、10t程度のクラスまでを手掛ける。
  • 北越工業(エアマン) : コンプレッサが主力ながらミニショベルも手掛ける。
  • 長野工業 : 日本よりも海外での販売が多い。
  • イワフジ工業 : 戦後に中島飛行機の解体を受けて中島飛行機黒沢尻工場が岩手富士産業となり、その後イワフジ工業として存続。竹内製作所と同じ時期にミニショベルを開発したが、現在は主に林業に特化した特殊仕様機を製造。
  • リープヘル(ドイツ) : 油圧ショベルをベースとした、スクラップハンドラーが輸入されている。
  • TEREX-FUCHS : 油圧ショベルをベースとした、スクラップハンドラーが輸入されている。
  • MB Japan : イタリアを本社に置く世界を代表する建設機械アタッチメントメーカーの日本法人。
  • いすゞ - 油圧ショベル自体は製造していないが、多くの製造会社にエンジンを供給している。

過去に製造していたメーカー(日本のみ)[編集]

  • 油谷重工 : フランスのポクレン社と技術提携。ミニチュア(トミカ)にもなって販売されたホイール式油圧ショベルのTY45が有名。のちに神鋼コベルコ建機と合併してブランド消滅。
  • 日本製鋼所(JSW) : ドイツO&K社と技術提携。大型では40tを超えるモデルも存在した。提携終了後自社技術で開発を続けるも、のちに製造終了。最盛期には海外他社へのOEMも行っていた。製造は日本製鋼所東京製作所で行われていた。
  • 三菱重工業 : フランスのシカム社と技術提携してユンボを製造。のちに6t級より上のモデルは新キャタピラー三菱(現在のキャタピラージャパン)に統合。
  • 古河鉱業(古河機械金属): 自社で設計・製造。のちにIHIから供給を受けるが、途中より日立からに変更。古河ロックドリルが建設機械の販売を終了するまでOEMがあった。
  • ホクト建機 : かつて長野県に本社を置き設計、製造していた。ミニショベルのみ。
  • 日産機材(ハニックス工業) 
  • 高木鉄工所
  • 山口農機製作所(ウインブルヤマグチ)
  • 東洋運搬機(TCM) : フランスPINGON社と提携し14Cを製造していた。またミニショベルを販売していたこともある。

油圧ショベルをテーマとした作品など[編集]

脚注・出典[編集]

  1. ^ 移動式クレーンの定義:日本クレーン協会
  2. ^ a b c 「サイエンス・プレミアム」極限のクルマ技術『BS11デジタル』2010年9月5日
  3. ^ Advanced System for Twin Arm Complicated Operations」の略。また「Astaco」はスペイン語ザリガニの意味。
  4. ^ 東京消防庁の出初式に双腕作業機「アスタコ」が登場 - 日立建機
  5. ^ [1]

関連項目[編集]