バックホウ

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背景

バックホウは、その適応性のために最も一般的に見られる建設機械の1つです。そのいとこであるフロントエンドローダーも、土、破片、および材料を運搬し、それらをトラックに持ち上げるためのバックホーの前面にあるような広いバケットを備えた小さな機器です。これらの2台の機械には、ロードグレーダー（土壌表面を滑らかにする大きなブレード付き）、ローラーコンパクター（建設中に土壌とアスファルトを圧縮する重いローラーを装備）、ブルドーザーとクローラートラクター（大きなローダー掘削、リッピング、ブレードで土を動かし、タイヤではなくローリングトラックから牽引します）、掘削機（バックホーよりもはるかに大きなバケットを備えたトラック搭載車両）、およびスクレーパー（中央に大きなボウルがあります）土に切り込み、そのボウルで切り取った材料を運ぶ機械）。広大な建設機械ファミリーのより遠いメンバーは、クレーン、ダンプトラック、パイプレイヤー、ドラグライン、トラックに取り付けられたドリル、およびシャベルです。

バックホウの力の鍵は油圧です。油圧ライン、油圧作動油のリザーバー、ポンプ、および一連のピストンにより、機械のオペレーターはアームを伸ばし、歯付きバケツで土壌を切断することができます。ポンプが作動油に圧力をかけ、レバーを操作するとバルブが開き、オイルがピストンに放出されます。ピストンが拡張してアームを持ち上げ、バケットを振り、バケットを土に押し込み、掘削から持ち上げます。バルブを逆にすると、オイルがピストンから流出してリザーバーに戻ります。

バックホウの標準装備は、後端に狭いバケット、前端にローダーです。オペレーターは、椅子を回転させて別のコントロールセットを操作するだけで、どちらかのデバイスを効果的に作業端にします。通常、バケットを使用している場合は、ローダーの平らなフロントエンドを地面に置いて車両を安定させます。

歴史

重い掘削機械の歴史は、硬い土や岩を掘削し、トラックに積み込むためにディッパーショベルが発明された1835年に始まりました。ディッパーショベルは蒸気動力で、電車のようにレールに取り付けられていました。線路は鉱山と大規模な掘削に敷設され、ディッパーショベルが動き回って、鉄道車両や馬車に資材を積み込むことができるようになりました。ディッパーショベルには、短いブーム（リフティングアーム）、ディッパースティック（ブームから回転してショベルに名前を付けたビーム）、および掘削用のバケットが取り付けられていました。ディッパーショベルは、今日のなじみのある建設機械を作成するために多くの方法で変更されました。ブームが変更され、さまざまなアタッチメントが追加され、機器の重量とバランスが変更され、機器の主な仕事に合わせてタイヤまたはトラックのタイプが選択されました。もちろん、ガソリン車やディーゼル車の発明により、建設機械の適応性はさらに高まりました。ほとんどの建設機械はディーゼルエンジンを動力源としていますが、特殊な設備には電力、バッテリー、プロパンタンクが使用されています。

バックホウは、ディッパーショベルのより小さく、より用途の広い子孫の1つです。バックホウは、高速道路の大規模な建設と地下での増加により、重要な機器になりました ギア駆動のトラックとバケットのハイライトが付いたバックホー。ユーティリティの配置。バックホウとトレンチャーは、排水とユーティリティのためのトレンチを掘削するために使用されます。しかし、1900年代初頭から1950年代後半まで、バックホーは依然として大きな機器であり、農業用トラクターは、小規模でアクセスが制限された建設プロジェクトのために頻繁に使用されていました。トラクターを建設作業に適応させるためのキットが利用可能でしたが、適切な接続または取り付けポイントが提供されなかった場合があり、建設の緊張はトラクターの設計とオペレーターにとって安全ではありませんでした。

1950年代後半、住宅開発のブームにより、バックホーの設計に新たな変化が起こりました。家の基礎の基礎の掘削、溝掘り、埋め戻し（排水管やユーティリティを覆うために溝の土を置き換える）、およびグレーディングプロジェクトには、さまざまなタスクが可能なコンパクトな機械が必要でした。 1957年までに、CaseCorporationを退職したエンジニアのEltonLongは、2つの機器を1つに組み合わせ、農業用トラクターを農業に戻すことができるローダー/バックホーの形でバックホーを再発明しました。ロングのローダー/バックホーには、機動性のためのゴム製タイヤと、特殊な作業のための右スイングメカニズムとバケットがありました。バックホウバケットとは反対側の機械の端にあるローダーは、バックホウが使用されたときに重量とバランスを提供しました。同様に、ローダーが重い材料を持ち上げるときに、バックホウバケットの歯を地面に打ち込んで固定することができます。 1965年までに、バックホーの他の進化により、建設業界専用の機械が作成されました。 1965年から1995年までの30年間で、ディーゼル動力、改良された油圧リンケージ、四輪駆動、およびその他の機能が追加または改良されました。

1995年までに、CaseはLシリーズローダー/バックホーを製品ラインに追加しました。このシリーズの6つのモデルは、油圧の改善、オペレーターにとってより快適なキャビン、燃料噴射ポンプ、より良い冷却効率、サービスへのより良いアクセス、改善された道路性能、改善されたサイクルタイム（オペレーターがトランスミッションをシフトしてフルを達成できるようにする）を備えていますバケットの下降、掘削、上昇のサイクル）、より大きな燃料タンク、およびバックホーとローダーの両方のパフォーマンスの向上。電力範囲は73〜99馬力（54〜74 kW）で、ローダーは約5,300〜7,300ポンド（2,400〜3,300 kg）から持ち上げることができます。最大のLシリーズマシンのバックホーは約16フィート（5 m）の深さまで掘削でき、エクステンダホー（スティックの長さを長くするアダプター）はそれを約20フィート（6 m）に増やします。

原材料

バックホウメーカーは、その部品の多くをサブアセンブリとして購入するか、部分的に組み立てられた小さなユニットを購入して、メーカーが完成させます。サブアセンブリの製造は、金属製造、油圧、またはその他の専門分野を専門とする多くの独立した会社によって行われる場合があります。バックホウビルダーが一般的に購入するサブアセンブリには、シャーシ（ボディ）、ドライブライン（エンジン、トランスミッション、フロントアクスルとリアアクスル）、ローダーとバックホー（バケット自体に加えてブーム、スティック、その他のアタッチメント）が含まれます。 ）。油圧システムは、ポンプ、バルブ、油圧シリンダーを含むパッケージとして提供されます。オペレーターのステーションは、オープンキャノピータイプまたは密閉型キャブの場合があります。これらは、外部のサプライヤーから提供される場合もあります。

メーカーが購入し、多くのサブアセンブリに含まれている原材料には、薄いシートの形で、厚さが約1インチ（2.5 cm）の厚いプレートとして中強度の合金鋼が含まれています。厚い鋼板はバックホウの構造部品に使用され、薄い鋼板は住宅や化粧品に使用されます。キャブ内部と外部のトリムはプラスチックで構成され、エアクリーナーハウジングには耐熱複合プラスチックが使用されています。シールは、高温高圧に耐えることができる高品質のエラストマープラスチックで作られています。フェンダーとキャブトリムには低グレードのプラスチックが成形されています。下請けの鋳造所は、ダクタイル鋳鉄を使用してバックホーとローダーのバケットを鋳造します。

デザイン

20世紀後半までに、バックホーの機能、つまり基本的な設計は、それを使用する建設業界によって明確に定義されました。設計の改善は引き続き行われていますが、根本的な設計変更ではなく、機能とパフォーマンスの特性にあります。 Case Corporationのような大手メーカーは、設計変更につながるデータを収集するために顧客間の調査に依存しています。会社は属性のリストに基づいて製品を定義し、これらの属性は重要性と実際のパフォーマンスまたは顧客による配信でランク付けされます。 Caseは定期的に世界中の顧客を調査して、最も広範囲の動作条件に関するデータを取得しています。バックホウの背後にある設計コンセプトが顧客の期待を超えていることを学びたいと考えています。

Caseは、顧客から調査結果と意見を収集した後、Quality Function Deployment（QFD）と呼ばれる手法を使用して入力を要約し、要求された特性を持つ新しいモデルまたは一連のモデルを作成します。新しいデザインのプロトタイプが3つまたは4つ作成され、顧客は「カスタマークリニック」の製造工場を訪問して、プロトタイプの検査とテストが行​​われます。建設作業は2、3日でシミュレートされ、顧客はプロトタイプのパフォーマンスと新機能を評価します。たとえば、オペレーターの快適さは、50もの一連の質問と、以前の設計とプロトタイプの間の一種の競争で評価される場合があります。次に、この詳細な入力を使用して、製造元は独自の耐久性、信頼性、およびその他のテストを実行し、再設計された製品のコストと製造可能性を分析します。製品が実際に市場に投入される前に、さらに内部品質評価が行われます。

製造プロセス

サブアセンブリの受信と組み立て

• 1製造は工場の受入ドックから始まります。購入したサブアセンブリとコンポーネントは、アンロードされ、インベントリが作成され、いくつかのドックに保管されてから、サブアセンブリセルに送られます。これらのセルは、コンポーネントとサブアセンブリがより完全なユニットまたはサブアセンブリにまとめられる多数の作業領域です。
• 2たとえば、キャノピータイプのキャブのコンポーネントは、スチール製のキャノピーコンポーネントからオイルが除去される1つのセルに移動します。キャノピーの片側は、ロボット溶接機によって仮付け溶接されてから、最終溶接されます。ロボットが溶接している間、サブアセンブリオペレータは反対側のコンポーネントをロードします。それは2つのステップで溶接され、キャノピーのパーツは、タック溶接と最終溶接でも一緒に溶接されます。完成したキャノピーシェルは、コンベヤーに積み込まれ、次の作業に運ばれます。
• 3バックホウ鋳造（独立した鋳造所によって注がれた）は機械加工されていません。サブアセンブリセルでは、コンピューター制御のフレキシブルマシニングセンターで加工されます。ブッシング（ピボットポイントで必要なベアリング）が機械加工された鋳造物に取り付けられ、バックホウサブアセンブリが塗装センターを通って次のアセンブリ領域に送られます。同様に、ローダーarnコンポーネントは機械加工され、フィッティングが装備され、塗装センター内を移動します。

塗装と硬化

• 4マテリアルハンドリングシステムは、電動式のコンベヤーで構成されており、サブアセンブリがコンベヤーに配置されたり、取り外されたりすると、自由に移動できます。構造サブアセンブリが完成すると、すべてが2つのプロセスを持つ塗装センターを通過します。ピースは、十分な保護ペイント層を提供する電着プロセスを使用して下塗りされます。これは、電気的方法では「eコート」と呼ばれ、その活発さから堅牢なプロセスとも呼ばれます。塗装業者は塗料が必要な場所を観察し、自分の判断で塗装できるため、最終的な塗装は手動で塗布されます。つまり、手動塗装は電気的プロセスよりも柔軟性があります。塗装されたサブアセンブリは硬化オーブンに運ばれ、そこで金属が加熱されて塗料が硬化します。

油圧シリンダーとラジエーター

• 5A並列サブアセンブリはシリンダー工場です。シリンダーロッドは通常、すでに内部で機械加工され、クロムメッキされたプレカットの長さで受け取られます。継手はサブアセンブリ領域に追加され、シリンダーは専用の塗装システムで処理され、eコーティング、手塗り、オーブン硬化が行われます。完成したシリンダーはフォークリフトで組み立てエリアに運ばれます。ラジエーターも完成したアセンブリですが、給水管をラジエーターに接続し、そこからエンジンに接続できるように接続が追加されています。冷却、燃料、および潤滑システム用の他のサブアセンブリには、適切な接続、接続されたライン、場合によってはポンプとバルブが装備されています。シリンダーや流体用タンクなどのより大きなコンポーネントは、後でより大きなコンポーネントの組み立て中に追加されます。

最終組み立て

• 6すべてのサブアセンブリはアセンブリ領域で互いに接触します。サブアセンブリは、組立ラインの使用場所に輸送および配送されるため、組立業者の動きが失われることはありません。各シャーシは、前車軸と後車軸を備えた組み立てカートにセットされ、デッキ（下部またはベース）からキャブまで構築されます。キャブとキャノピーは別の場所で組み立てられます。各ユニットが完成すると、シャーシの組立ラインに運ばれ、完成したシャーシに取り付けられます。
• 7エンジン、ラジエーター、トランスミッション、および油圧システムがシャーシに取り付けられています。燃料、冷却液、排気コンポーネントなどの他のシステムもシャーシに取り付けられています。ホース等を取り付け、必要に応じて支持フランジやブラケットを追加します。キャブが設置されると、コントロールはエンジン、油圧（バケットを移動するため）、およびオペレーターが制御するその他のシステムにリンクされます。 2つのバケット（バックホーとローダー）は、はめ込みラグとブッシングに適合する大きなピンを使用して、配置される最後の大きなコンポーネントです。それらの油圧装置は、取り付けられ、締められ、テストされています。
• 8電気システムが最後に接続されます。すべての流体軸受システムが最初に取り付けられ、テストされます。バッテリー、キャブ内の照明付きコントロール用の電気接続、および照明が接続されています。最終的なボディレールとハンドルはボルトで固定され、トリムが追加されます。
• 9主要部品はすべてサブアセンブリ段階で塗装済みですが、完成したバックホーは最後に塗装ブースを訪れて最終塗装を行います。詳細は最後のステップです。デカールと警告ラベルは、テンプレートに基づいて特定の場所に貼付され、完成した各バックホーは、評価のために独自の力で組立ラインからテストエリアに運ばれます。

品質管理

品質は、バックホウ工場の外で、下請けの各サプライヤーから始まります。それらには、製品仕様と、仕様からすぐには明らかにならない可能性のある主要または重要な特性（最終結果）のリストが示されています。サプライヤーは独自の品質検査を実施し、それらの検査のデータを使用して製品を認証します。

コンポーネントが受け取られると、ステーション制御ドキュメントと呼ばれるドキュメントの履歴が開始され、製造の各段階でコンポーネントとともに移動します。最初に、それらはログインして受け取りドックで検査され、次にアセンブラーはそれらが組み立ての各段階で指定された基準を満たしていることを確認するためにそれらを検査します。ライン上の各アセンブラには、プロセス全体で部品またはサブアセンブリを拒否する権限があります。溶接工は部品のはめあいや錆を拒否する場合があり、アセンブラーは、材料、サブアセンブリ、または外観に欠陥がある場合、組立ライン全体を停止することができます。

組立ラインとは関係なく、製造業者はランダム監査も実行します。検査官は、コンポーネント、システム全体、またはサブアセンブリを調べて、検査のためにそれらをラインから外すことができます。これらの監査の目的は、仕様に照らして項目をチェックし、アセンブラーの観察を確認し、より細かい検査ポイントでアセンブラーをトレーニングし、メーカーによって確立された高い基準を維持することです。

最終チェックは各バックホウで実行されます。インスペクターは、チェックリストを使用して、マシンの機能に関する一連の基準を検証します。たとえば、漏れがなく、トルクレベルが部品に適切であり、可動部品が明確に定義された一連の動作と動作の制限に従って移動する必要があります。

副産物/廃棄物

バックホウメーカーは真の副産物を生産していませんが、いくつかの異なるモデル（派生物と呼ばれる）とアクセサリーでラインを作っています。派生物は同一ではありませんが、コストを抑え、製造プロセスを容易にするために、多くの共通の機能を備えている場合があります。派生物またはモデルは、サイズ、スケール、馬力、またはエンジン排気量が異なる場合があります。ケースの現在のバックホーのラインには、ローダーのみのモデルが含まれています。別のアクセサリセットとして製造された3点ヒッチと造園ツールを使用すると、ローダーはローダー/造園業者になり、その用途は倍増します。

バックホウを製造するプロセスでは、廃棄物はほとんど発生しません。組立工程で不良は発生しません。米国環境保護庁（EPA）が策定した清浄な空気に関する指令に従って、塗料システムは慎重に規制されているため、空気中の廃棄物はほとんど発生しません。内部廃水処理システムは、材料、製品部品、製造装置、および工場自体の洗浄に使用される水を処理します。この内部システムは地方都市下水システムに排出されるため、外部モニターは排出された水に汚染物質がないことを確認します。その他の材料（主に段ボールのパッケージや木製パレット）は、再利用可能であるか、リサイクルできます。

安全上の懸念

工場では安全性が第一の関心事です。組み立てプロセスは人間工学に基づいて設計されており（つまり、作業者がストレスや負担をかけずに移動できるように）、持ち上げが制限され、安全な作業ゾーンが組み立てラインに組み込まれています。全体として、業界は安全な労働慣行を確立し、報奨を与えており、トレーニングを通じて、労働者は常に安全な労働問題を認識しています。大手メーカーは、安全関連の損失なしに何百万時間もの労働時間を確保する必要があります。

未来

バックホウは建設業界で確固たる地位を築いていますが、常に改善の余地があります。設計変更は、顧客の要求によって推進されます。 2000年現在、お客様がさらなる改善を望んでいる2つの主要な領域は、操​​作のしやすさとオペレーターの快適さです。市場には熟練したオペレーターが少ないという事実により、簡単な操作の必要性が強いられています。また、電子機器、自動化、より優れたエンジンテクノロジー、およびオンボード診断の継続的な統合により、運用と信頼性の両方が向上しています。現在、費用効果の高い方法で改善を組み込むのはメーカー次第です。

バックホウの将来は、費用効果の高い設計変更だけでなく、メンテナンス、耐久性、燃料効率、再販価値など、運用のあらゆる側面におけるコスト意識にかかっています。バックホウは、安全な未来を保証するものです。確かな実績と連動した最新技術のおかげで、さらに柔軟になりつつある汎用性の高いマシンです。