Construction machinery

Japanese: 建設機械 - けんせつきかい

A general term for machinery used in civil engineering and construction work. Also called construction machinery or engineering machinery. Construction work covers a wide range of types, including roads, railways, ports, airports, water supply and sewerage, forestry and flood control, power plants, factories, and building construction, and each type of work is further classified by type of work, such as earthworks, foundation work, and concrete work. There are also many types of construction machinery, reflecting the diversity of these works. Construction machinery is classified as a field of industrial machinery, but the division between mining machinery, agricultural machinery, industrial vehicles, etc. is not always clear. In addition to machinery dedicated to construction work, there are many cases where machinery used in mining, agriculture, etc. is converted into construction machinery, and there are also machines classified as automobiles and ships that are dedicated to construction work.

[Akira Kono, Hitoshi Shimizu, and Takashi Shigitani]

History

Large-scale construction projects such as the pyramids, the Roman aqueduct, the Great Wall, and the tomb of Emperor Nintoku have been carried out since ancient times. The main construction techniques used were hoes, shovels, carts, sleds, pulleys, levers, and rollers, with more advanced techniques such as winches and drainage pumps. Rollers were laid on the road, and heavy objects such as huge stones were placed on top of them, and ropes were wrapped around them to pull them. A hoist made of pulleys was used to lift heavy objects. The Roman Vitruvius's book "Ten Books on Architecture" contains descriptions of construction machinery such as hoists, building materials such as lime, pumps and various other machines, and the construction of houses, temples, baths, etc.

The sketches left by Da Vinci in the 16th century show many examples of construction machinery that was in use at the time, including a machine for lifting long, heavy pillars, a screw jack, a device with many pulleys that can lift heavy objects with little force, a hoist for loading and unloading cargo onto ships, a lumbering machine, and an automatic saw. A crane built in Lüneburg, Germany, towards the end of the 15th century for loading and unloading cargo onto ships could be considered the prototype of today's cranes. This crane was designed so that a hoisting chain was wound up by a human moving a footplate on the inside of a large wheel with a diameter of five meters at the center of the crane. These construction machines were powered by human or animal power.

When steam engines came into practical use at the end of the 18th century, they began to be used to power construction machinery. In the 19th century, iron construction machinery appeared, and in the 1920s, internal combustion engines and then electric motors came into use as power machines. The development of construction and civil engineering machinery began in the mid-19th century, mainly in the United States.

The first use of construction machinery in Japan was when machines were imported from Europe and America to build Western-style factories at the end of the Edo period. In 1863 (Bunkyu 3), caissons for underwater construction were used in the construction of the Nagasaki Ironworks, and in 1867 (Keio 3), a drainage pump powered by a steam engine was used in the dock of the Yokosuka Ironworks. Then, in the Meiji period, Western construction machinery was imported for large-scale construction projects such as forest and water control, ports, railways, and tunnels. In 1886 (Meiji 19), a dredger was imported from the Netherlands for the Kiso River Improvement Project, and ten years later, compressed air blowers and rock drills were introduced for the construction of the Sasago Tunnel on the Chuo Line.

[Hidetaro Nakayama]

Construction work in Japan began to be mechanized around 1897 (Meiji 30), when steam-powered construction machinery was imported and used, and from around the 1920s, internal combustion engines and electric motors began to be used as prime movers. These machines are used in civil engineering works on rivers, harbors, railways, etc. Large construction machines like those seen today appeared in Japan after World War II. From around 1950 (Showa 25), various machines such as bulldozers, shovel-type excavators, pile drivers, truck mixers, and concrete pumps were domestically produced one after another, and they quickly became popular with the increase in building construction and power development works such as the Sakuma Dam. Since the 1960s, large-scale construction works requiring advanced technology such as highways, Shinkansen, skyscrapers, large dams, long tunnels, strait crossing bridges, and large underground structures have been carried out one after another. In response to this, construction machinery has also tended to become significantly more diverse, and larger and more powerful machines have been developed one after another. Tractor-type earth-moving machinery, which accounts for approximately 30% of Japan's construction machinery production, is produced in a range of sizes, from 2-3 tons in weight to ultra-large bulldozers weighing over 80 tons.

[Akira Kono, Hitoshi Shimizu, and Takashi Shigitani]

Construction Machinery Features

Generally, construction machinery handles construction materials such as soil, rocks, concrete, and asphalt, and works outdoors, and is used in harsher conditions than machine tools and automobiles. Therefore, to improve durability, structures and materials that can withstand shocks and vibrations are used, and improvements are made to dustproofness and waterproofness. Versatility is emphasized, and methods that allow one machine to be used for multiple purposes by replacing accessories are often used, and consideration is also given to ease of movement and transportation and simplified maintenance. In addition to high output and improved durability, there is a tendency to place greater emphasis on safety and environmental measures. Since the 1970s, low-noise, low-vibration construction machinery has been developed, and efforts have been made to improve the safety of the machinery and the comfort and operability of the operator. Furthermore, in response to the demand for resource and energy conservation, there is a trend toward low fuel consumption and efficiency of construction machinery.

[Akira Kono, Hitoshi Shimizu, and Takashi Shigitani]

Construction Machinery Standards

The Japanese Industrial Standards (JIS) have established standards for construction machinery-related products, performance test methods, specification formats, etc. Group standards include the Japan Construction Mechanization Association standard. As for international standards, the International Organization for Standardization (ISO) has created unified standards for earthmoving machinery.

[Akira Kono, Hitoshi Shimizu, and Takashi Shigitani]

"Japan Construction Machinery Handbook" (1983), edited and published by the Japan Construction Mechanization Association

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

Japanese:

土木・建築工事に使用される機械の総称。建機、工事機械ともいう。建設工事の種類は、道路、鉄道、港湾、空港、上下水道、治山、治水、発電所、工場、ビル建築など広範囲にわたり、さらに各種工事は土工、基礎工、コンクリート工などの工種別に分類される。建設機械もこれら工事の多様性を反映して、きわめて多くの種類がある。建設機械は産業機械の一分野として分類されるが、鉱山機械、農業機械、産業車両などとの区分はかならずしも明確ではない。建設工事専用の機械のほかに、鉱業、農業などで使用される機械を建設機械に転用する例も多く、自動車や船舶として分類されるもののなかにも建設工事専用のものがある。

［河野　彰・清水　仁・鴫谷　孝］

沿革

ピラミッド、ローマ水道、万里の長城、仁徳(にんとく)天皇陵など大規模な建設工事は古くから行われていた。その施工技術としては鍬(くわ)、スコップ、荷車、そり、滑車、てこ、ころなどが主で、比較的進んだものとしては巻上げ機、排水機などであった。道路上にころを敷き、その上に巨石などの重量物をのせ、それに綱を巻き付けて引っ張った。重い物を持ち上げるのには滑車を利用した起重機を使用した。ローマのウィトルウィウスの著書『建築十書』には、起重機など建設機械、石灰など建築材料、またポンプその他各種の機械、家屋、神殿、浴場などの建築についての記述がある。

　16世紀、ダ・ビンチの書き残したスケッチには、当時使用されていた建設機械が数多くみられる。重く長い柱を持ち上げる機械、ねじを利用したジャッキ、滑車を多数取り付けてわずかの力で重い物を持ち上げる装置、船に荷物を積み下ろすための起重機、製材用の機械、自動鋸(のこぎり)などである。15世紀の終わりごろ、ドイツのリューネブルクで船の荷物の積み下ろし用につくられたクレーンは、今日のクレーンの原形ともいえるものであった。このクレーンの中心部にある直径5メートルの大きな車輪の内側にある踏み板を人間が動かすことにより巻上げ用のチェーンを巻き取るようになっている。これらの建設機械の動力は人力または畜力であった。

　18世紀終わりに蒸気機関が実用化するに及び、建設機械の動力として蒸気機関が用いられるようになった。19世紀になると鉄製の建設機械が登場し、1920年代には動力機械として内燃機関、さらに電動機が用いられるようになった。建築・土木機械は、19世紀なかばころより主としてアメリカにおいて開発が進んだ。

　日本では、江戸末期につくられた洋式工場建設のために欧米から機械が輸入されたのが、建設機械利用の最初であった。1863年（文久3）長崎製鉄所の建設に海中工事用ケーソン（潜函）が使われ、1867年（慶応3）横須賀製鉄所のドックでは蒸気機関で動く排水用ポンプが使用された。続いて明治になると治山治水、港湾、鉄道、トンネルなどの大規模工事に西欧の建設機械が輸入された。1886年（明治19）木曽(きそ)川改修工事にはオランダから浚渫(しゅんせつ)船が輸入され、さらに10年後、中央線笹子(ささご)トンネル工事には圧縮空気を利用した送風機、削岩機が導入された。

［中山秀太郎］

　日本で建設工事が機械化したのは1897年（明治30）ごろからで、蒸気式の建設機械が輸入使用され、1920年代ごろから内燃機関、電動機が原動機として用いられるようになった。これらの機械は河川、港湾、鉄道などの土木工事に用いられている。今日みられるような大型建設機械が日本に登場したのは第二次世界大戦以降である。1950年（昭和25）ごろからブルドーザー、ショベル系掘削機、杭(くい)打ち機、トラックミキサー、コンクリートポンプなど各種の機械が相次いで国産化され、ビル建設や佐久間(さくま)ダムをはじめとする電源開発工事などの活発化に伴い急速に普及した。1960年代以降、高速道路、新幹線、超高層ビル、大ダム、長大トンネル、海峡横断橋、大型地下構造物など高度の技術を要する大規模工事が次々と実施された。これに対応して建設機械も多様化の傾向が著しく、順次、大型、高出力のものが開発された。日本の建設機械生産額の約3割を占めるトラクター系土工機械についていえば、重量2～3トン以下のものから重量80トンを超える超大型ブルドーザーまで製作されている。

［河野　彰・清水　仁・鴫谷　孝］

建設機械の特徴

一般に建設機械は、土砂、岩石、コンクリート、アスファルトなどの建設材料を取り扱い、野外で作業するもので、工作機械、自動車などに比べて過酷な条件で使用される。したがって、耐久性を向上させるため、衝撃、振動などに耐えうる構造、材料を用い、防塵(ぼうじん)・防水性などの向上が図られている。汎用(はんよう)性が重視され、一つの機械を付属装備品を交換することによって多目的に使えるようにする方式が多用され、移動、輸送の容易性や整備の簡易化などにも考慮が払われている。また、高出力化、耐久性の向上などに加えて、安全性や環境対策がいっそう重視される傾向にある。1970年代以降、低騒音、低振動の建設機械の開発が進み、機械の安全性向上やオペレーターの居住性、操作性の向上が図られ、さらに省資源、省エネルギーの要請を背景に建設機械の低燃費化、効率化が指向されている。

［河野　彰・清水　仁・鴫谷　孝］