作業員を落石の危険から守る、
安全への想いから生まれた
トンネル工事用
作業員保護機

開発成功の分岐点となった
マンゲージ設計と落下試験

宮坂建設工業からの要望を受けて動き出した応用開発部がまず行ったのは、トンネル工事の切羽で具体的にどのような作業が行われているのかを明確化することだった。応用開発部主任の田宮英雄は次のように語る。

「今回開発に臨んだ機械は、日立建機日本にとって前例がなく、ゼロベースからのチャレンジとなりました。さらにこの機械は、法令上の『高所作業車』にあたり、当社では近年手がけていないカテゴリーの機械でもありました。そこでまずは現場での作業実態や、どれくらいの大きさの落石を想定して開発しなければいけないかを把握するために、入念なリサーチとヒアリングを行うことにしたのです」

初期段階におけるリサーチとヒアリングを経て、開発する機械の全体像が明確になってきた。油圧ショベルをベースマシンとしながら、アーム先端部分に従来よりも頑丈で保護性能の高いマンゲージを装着。マンゲージは作業員の頭上も堅牢な保護柵でカバーし、落石から作業員を守ることができる構造だ。

マンゲージの強度については、重量570kgの岩塊が頭上2.8mの高さから落下しても作業員に影響がないレベルのものを目指した。この数値は、労働安全衛生総合研究所の公表資料（※1）に記載されている、肌落ちによる落下物の大きさや落下高度の平均値を引用したものだ。

※1：労働安全衛生総合研究所「トンネルの切羽からの肌落ちによる労働災害の調査分析と防止対策の提案」

2020年11月には試作したマンゲージの強度を確認する「落下試験」を宮坂建設工業の協力のもと実施した。齋藤さんはこの落下試験こそが「プロジェクト成功への大きな分岐点だった」と話す。

「計算上では目標の強度を持ったマンゲージが実現できると想定していましたが、実際に岩塊を落とした時にどういった変形をするのか、作業員への影響がどの程度なのかは必ず確認したいと考えていました。そこで試作品となるマンゲージに、重量554kgの試験用コンクリートブロックを高さ2.8mから落とす落下試験を実施したのです。その結果、マンゲージにほぼ変形がなく、作業員の安全を確保する十分な強度があると確信し、この試作機をベースに設計を進めることになりました」

応用開発部はマンゲージの強度を維持しつつ、より軽量化させることにも尽力した。その意図について、応用開発部 技術課長の表寺和正は次のように説明する。

「マンゲージの重量が重くなると、それを支える機械も大型になり、アーム部分にも負荷がかかってしまいます。そこでマンゲージの軽量化を目指し、作業員の視界性や作業性も考慮しながら保護柵に使うパイプの太さや素材の厚さを検討したほか、より少ないパイプで同程度の強度を発揮する組み方なども模索しました」

この過程で活用されたのがFEM解析（※2）だ。FEM解析によって、ある荷重を加えた時にマンゲージの構造がどう変化するかをシミュレーションし、その結果を見ながら何度も試行錯誤を繰り返した。「例えば作業員の頭上を守るマンゲージの天端（上面）は当初、網目状にパイプを組んでいたのですが、放射状にパイプを通すなどの工夫を行いました。軽量かつ強度の高い設計を実現する上でも、落下試験時のデータが大いに役立ちました」と田宮は振り返る。

※2：FEM（Finite Element Method）解析：コンピュータで、構造物の応力や変形などを数値的に解析する手法の一つ。構造物を小さな要素の集合体に分割し、外力などの想定される条件を加え、構造物に発生する応力や変位などのシミュレーションを行う。

こうした試行錯誤を行う中で、両社は緊密なコミュニケーションを取りながら、開発を進めていったという。当時、日立建機日本の営業担当者であり、宮坂建設工業と応用開発部の“つなぎ役”を務めた吉田眞孝は、前例のない開発だからこそ、コミュニケーション面における細心の注意を払ったと語る。

「お互いの伝えたいことに齟齬が生まれたり、ニュアンスがずれたりすれば開発にネガティブな影響が出てしまいます。だからこそ、私が間に入るときは、少しでも曖昧な部分があれば発信者に意図を確認して、深く理解した上で情報を伝達しました。そのほか、ちょっとしたコミュニケーションでも可能な限り対面のやり取りを重視しました。これも細かなニュアンスを正確に汲み取るためです」

導入後も現場の声を取り入れながら
マシンを進化させる

今回のプロジェクトにおいて、齋藤さんが強く印象に残ったのも、さまざまな機能を積極的に提案してくる日立建機日本の姿勢だったという。

「提案型でアイデアをポンポン出してくれたのは、こちらとしても非常にありがたかったですね。私たちがリクエストした機能に加え、4色ランプや緊急時の作業員の脱出機能など、より現場で働く作業員にとって使いやすいものにするための提案をさまざまいただきました」

ロックプロテクターのような高所作業車の開発は、応用開発部のメンバーにとっても過去に経験がない仕事だったが、その中でも積極的な提案を行えたのは「応用開発部としてお客さまの課題に対応しようという開発に対する思いと新しい構造へのチャレンジ精神、それに加えて作業員の安全に寄与する機械を作る以上、中途半端なものに仕上げてはいけないという想いがあったから」だと表寺は話す。

トンネル工事の現場におけるロックプロテクターの本格導入にあたって、齋藤さんは「導入後も現場の作業員の要望を随時聞き取りながら、バージョンアップしていきたい」とさらなる進化を望む。あくまでもこれが完成形ではない。その想いを同じくする応用開発部の田宮も言葉を重ねる。

「私たちもこれで開発が終わったとは思っていません。実際に導入して分かることも多々ありますから、現場からのフィードバックを受けてより良い製品にブラッシュアップしていきたいと思います」

ロックプロテクターが完成したタイミングで、新たに営業担当として加わった帯広営業所の佐藤誓哉はこれからの展望と抱負を次のように口にした。

「今回のロックプロテクターは多くの方が携わり、両社で密に意見を交わしながら、時間をかけて作り上げていったもの。私もこれから宮坂建設工業さまに携わる一員として、ロックプロテクターへのご要望を可能な限り汲み取りながら、より良い製品にしていきたいと思います」

トンネル工事のリスクを減らし、作業員が安心して作業できるように開発されたロックプロテクター。現場の最前線で働く作業員の安全をより確かなものにするために、日立建機日本は宮坂建設工業と今後も密な連携を取りながら、この機械を進化させていく。