JP6533148B2 - 作業機械 - Google Patents

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Description

本発明は、解体工事、土木建設工事等に使用される作業機械に係り、特に2台の多関節型のフロント作業機を備えた作業機械に関する。
構造物解体工事、廃棄物解体工事、土木建設工事等に使用される作業機械としては、走行体に上部旋回体を旋回自在に取り付け、この上部旋回体に多関節型のフロント作業機を上下方向に回動自在に取り付けたものが知られている。このような作業機械の一例として油圧ショベルがある。この油圧ショベルでは、上部旋回体にブーム・アームからなるフロント作業機を回動自在に連結し、アームの先端にバケットを回動自在に取り付け、掘削、積込み、地均し等の作業を行う。また、バケットの代わりにブレーカ、クラッシャ、グラップル等を装着して、構造物解体工事、廃棄物解体工事等の作業を行えるようにしている。
しかし、これら一般的な油圧ショベルでは、1台の作業機械に1台のフロント作業機しか取り付けられていないため、構造物解体作業においてブレーカ、クラッシャ、鉄筋カッタ等を用いて構造物を破壊する際、フロント作業機は構造物を破壊するものとして使用される。この種の油圧ショベルでは、構造物を把持する機能を備えていないため、ブレーカ等で構造物を破砕するたびに、破片が落下し、さらに落下したはずみで破片が周囲に飛散する。破片が飛散すると、飛散した破片を回収して破棄する必要があり、作業効率が悪い。また、解体対象に保存すべき部分がある場合には、それが落下しないように予めクレーン等で吊っておく必要があり、そのための操作、作業人員も必要となる。
このような不具合を解消するための従来技術として、例えば特許文献1に記載の技術が知られている。
この特許文献1には、「少なくとも2つ部材で結合された被解体物を解体し分別する解体作業機であって、走行体と、この走行体に旋回可能に設けた上部旋回体と、この上部旋回体に俯仰可能に装着した多関節形式の作業腕とこの作業腕の先端に設けられ前記被解体物の一方の部材を保持する作業具とからなる第1の作業腕と、前記上部旋回体の前方で前記第1の作業腕とは運転室を挟んで左右反対側に揺動可能に設けた揺動装置と、この揺動装置に、前記上部旋回体の前後方向軸線回りに回動可能に設けた回動装置と、この回動装置に俯仰可能に装着した多関節形式の作業腕とこの作業腕の先端に設けられ前記被解体物の他方の部材を把持する作業具とからなる第2の作業腕とを備えた(要約参照)」構成が記載されている。また、特許文献1において、回動装置は、前後の構造物に対し、軸受を介して接続されており、軸受は複数のボルトで固定される構成となっている。
特開2009−293230号公報
特許文献1に記載の従来技術おいて、揺動装置(スイングポスト)は第2の作業腕の基部に設けられ、その揺動装置の前方に回動装置(ロールポスト)が設けられ、その回動装置の前方に上下方向に回動するブームが設けられている。そのため、第2の作業腕が、回動装置がない場合と比較して、作業機械の前方に突出した構成となっている。これにより、前側に重量が加わること、及びその重量が加わる位置が前側に延びることから解体作業機の前側モーメントが増加し、作業機械の安定性の低下を招くおそれがあった。
また、構造物解体作業においてブレーカ、クラッシャ、鉄筋カッタ等を用いて構造物を破壊する際、解体対象は作業機械本体より上方若しくは同水準に存在するのが通常であり、油圧ショベルのように作業機械本体より下方に作業対象が存在するものとは異なっている。そのため、作業腕は上方まで届くように設けることが好ましい。しかし、特許文献1に記載の従来技術では、ブームを回動させる回動装置は、回動装置を揺動させる揺動装置と同水準(同一の高さ位置)に設けられており、上方まで届くような構成にはなっていなかった。
これは、ブームが回動装置のブラケットに取り付けられ、このブラケットを回動装置で回動させるようになっていることから、ブラケットの高さを高くすると、その分の重量が増加し、回動装置はその重量を増加した分を支持し、駆動するだけの強度が必要となるからである。加えて、増加した分の重量を駆動するだけの駆動力も必要となり、解体作業機としての負荷増大に繋がっていた。そのため、特許文献1に示す従来技術は、作業機械のブラケットの高さを高くする点において、適当な構成ではない。
本発明は、上記した実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、安定性の向上を図ると共に、高所作業性の向上をも図ることのできる作業機械を提供することにある。
上記目的を達成するため、代表的な本発明は、走行体と、前記走行体に対して旋回可能に設置された上部旋回体と、前記上部旋回体の左右前方で作業を行う複数のフロント作業機と、前記複数のフロント作業機をそれぞれ支持する複数のフロント支持装置と、前記各フロント支持装置を前記上部旋回体に取り付ける取付部と、を備えた作業機械において、前記複数のフロント支持装置のうちの少なくとも1つは、前記取付部に接続されると共に、前記上部旋回体の上下方向に沿って装着された第1のピンを介して揺動可能なスイングポストと、前記スイングポストの上部に、当該スイングポストの高さの分だけ嵩上げされた状態で接続されると共に、前記上部旋回体の前後方向に沿って装着された第2のピンを介して回動可能なロールポストと、前記スイングポストの一側の側面に設けられた第1のロールシリンダ取付用ブラケットと、前記ロールポストの前記スイングポストの一側の側面と同側の側面に設けられた第2のロールシリンダ取付用ブラケットと、前記第1及び第2のロールシリンダ取付用ブラケットに接続されたロールシリンダと、を備え、前記側面が前記上部旋回体の外側を向いている方の側面であり、前記ロールシリンダが前記スイングポストの外側と前記ロールシリンダの外側とに接続されていることを特徴とする。
本発明によれば、作業機械の安定性の向上を図り、同時に高所作業性の向上を図ることができる。なお、上記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明によって明らかにされる。
本発明の実施形態に係る双腕型の作業機械を左側面から見た図である。 図1に示した作業機械を上方から見た図である。 本発明の実施形態におけるフロント支持装置の要部を作業機械の左側面から見た図である。 本発明の実施形態におけるフロント支持装置の要部を作業機械の正面から見た図である。 本発明の実施形態におけるフロント支持装置の要部を作業機械の右側面から見た図である。 図4のA−A線断面図である。 本発明の実施形態におけるロールポストを外側に回動させたときのフロント支持装置の要部を作業機械の正面から見た図である。
本実施形態は、上記従来技術のようにスイングポストの前方にロールポストを配置するのではなく、スイングポストの上部にロールポストを配置することで、作業機械の前部モーメントの増加を抑えて安定性の向上を図ると共に、スイングポストの高さを利用して高所作業性の向上を同時に実現している点に大きな特徴がある。
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。図1及び図2は本発明の実施形態に係る双腕型の作業機械の外観を示す図である。図1は作業機械を左側面から見た図、図2は上方から見た図である。
図1及び図2において、作業機械1は、下部走行体(走行体)2と、下部走行体2上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体3とを有する。上部旋回体3の前部中央付近には運転室4が配置され、上部旋回体3の側部及び後部には図示しないエンジン及びポンプ等が搭載されている。また、上部旋回体3の前部左右にはそれぞれ第1及び第2フロント支持装置取付部(取付部)6a,6bが設けられており、第1及び第2フロント支持装置取付部6a,6bには、それぞれ第1及び第2縦ピン76a,76b回りに左右揺動(スイング)自在に第1及び第2フロント支持装置5a,5bが設けられている。なお、以下の説明では、特に断らない限り、運転室4に着席したオペレータの視点を基準として「前後左右」の方向を定めるものとする。
第1及び第2フロント支持装置5a,5bには、それぞれ上下方向に回動(俯仰動)する第1フロント作業機Aと第2フロント作業機Bが取り付けられている。以下、第1フロント作業機Aとそれに関係する第1フロント支持装置取付部6a及び第1フロント支持装置5aの構成要素には、添え字aを付し、第2フロント作業機Bとそれに関係する第2フロント支持装置取付部6b及び第2フロント支持装置5bの構成要素には、添え字bを付し、両者を区別する。
第1フロント支持装置5aは、スイングポスト7a、ロールポスト30a、スイングシリンダ9a及びロールシリンダ31aから構成されている。
スイングポスト7aは、上部旋回体3の第1フロント支持装置取付部6aに縦ピン76a回りに左右揺動自在に取り付けられ、ロールポスト30aは、スイングポスト7aに前後ピン32a回りに左右回動自在に取り付けられている。別言すれば、スイングポスト7aは、縦ピン76aの図示しない中心軸である縦軸(上下軸)回りに揺動し、ロールポスト30aは、前後ピン32aの図示しない中心軸である前後軸回りに回動する構成となっている。スイングシリンダ9aは、スイングポスト7aと上部旋回体3とに連結され、スイングポスト7aを縦ピン76a回りに左右方向に揺動(回動)させる。ロールシリンダ31aは、スイングポスト7aとロールポスト30aとに連結され、ロールポスト30aを前後ピン32a回りに回動させる。なお、縦ピン76aは本発明の「第1のピン」に相当し、前後ピン32aは本発明の「第2のピン」に相当する。
ここで、前後ピン32aの下端32a1の高さ位置は、縦ピン76aの上端の高さ位置より所定距離Xだけ高い位置にあり、かつ、スイングポスト7aの上端7a1より高い位置にある(図3及び図4参照)。そのため、前後ピン32aにより、スイングポスト7aにロールポスト30aを接続することが可能となる。
第1フロント作業機Aは、ブーム10a、アーム12a、作業具14a、ブームシリンダ11a、アームシリンダ13a及び作業具シリンダ15aから構成されている。ブーム10aはロールポスト30aに上下方向に回動自在に取り付けられ、アーム12aはブーム10aに上下方向に回動自在に取り付けられ、作業具14aはアーム12aに上下方向に回動自在に取り付けられている。ブームシリンダ11aは、ロールポスト30aとブーム10aとに連結され、自身の伸縮動作によりブーム10aを上下方向に回動させる。アームシリンダ13aは、ブーム10aとアーム12aとに連結され、自身の伸縮動作によりアーム12aを上下方向に回動させる。作業具シリンダ15aは、アーム12aと作業具14aとに連結され、自身の伸縮動作により作業具14aを上下方向に回動させる。
ここで、図1において、作業具14aは把持装置(グラップル)であるが、作業機械1の作業内容に応じて、カッタ、ブレーカ、バケット、その他の作業具のいずれか1つに任意に交換可能である。
図3ないし図6は本実施形態に係る作業機械のフロント支持装置の外観を示す図である。図3は図1と同様にフロント支持装置を作業機械の左側面から見た要部を示す図、図4は正面から見た図、図5は右側面から見た図、図6は図4のA−A線断面図である。
第1フロント支持装置5aの構造について詳しく説明すると、スイングポスト7aの主体となる支持ポスト71aは、両側板711aの前側と後側に前板712aと背板713aをそれぞれ溶接することにより形成されるボックス構造の製缶構造物である。支持ポスト71aの頂部には、ロールポスト30aの根元部を前後ピン32aによって取り付けるための前後のブラケット板72aが溶接されている。前後のブラケット板72aには、前後ピン32aを装着するためにボス721aが溶接され、このボス721aに前後ピン32aを挿入するためのピン孔722aが設けられている。
なお、前後ピン32aはピン孔722aに挿入され、嵌められた状態では、前後ピン32aとピン孔722aとの間に、予め設定された公差(間隙:遊び)が設けられ、前後ピン32a周りに他の部材が回転可能となっている。
また、支持ポスト71aの外側側面(左側側面)の前後には、板状の前側及び後側の一対のロールシリンダ取付用ブラケット板74aが溶接されている。一対のロールシリンダ取付用ブラケット板74aは、ロールポスト30aを回動させるためにロールシリンダ31aをロールシリンダ取付ピン73aによって取り付けるためのものである。一対のロールシリンダ取付用ブラケット板74aには、ロールシリンダ取付ピン73aを挿入するためにボス741aが溶接されている。
スイングポスト7aは第1フロント支持装置取付部6aに連結部75aで連結されている。この連結部75aは支持ポスト71aの背面に下端から予め設定された寸法分、上方に位置する箇所に溶接された上板77aと、支持ポスト71aの下端に溶接された下板78aとを備えている。上板77aには縦ピン76aの上部を挿入するピン孔771aが形成され、下板78aには縦ピン76aの下部を挿入する縦ピン孔781aが形成されている。
下板78aはスイングポスト7aの内側に突出した突出部782aを有し、この突出部782aにスイングシリンダ9aを連結するスイングシリンダ駆動側ピン79aが装着される孔を有するボス783aが溶接されている。支持ポスト71aの側面の突出部782aの上方には、スイングシリンダ駆動側ピン79aが挿入されるボス801aを有するブラケット板80aが溶接されている。
このように、スイングポスト7aは、所定の高さを有するボックス構造体であって、スイングシリンダ9aを駆動することで縦ピン76a回りに揺動する揺動部としての支持ポスト71aと、この支持ポスト71aの頂部に設けられ、ロールポスト30aを前後ピン32aを介して回動自在に支持するロールポスト支持部としての一対のブラケット板72aとを備えて構成されている。そのため、ロールポスト30aは支持ポスト71aの高さの分、嵩上げされた状態で上部旋回体3に支持されていることになる。
ロールポスト30aの主体となる支持ポスト33aは、両側板331aの前側と後側に前板332aと背板333aとをそれぞれ溶接することにより形成されるボックス構造の製缶構造物である。支持ポスト33aの頂部には、ブーム10aの根元部をブーム取付ピン101aによって取り付けるための左右のブラケット板34aが溶接されている。当該左右のブラケット板34aには、ブーム取付ピン101aを装着するためのボス341aが溶接され、このボス341aにブーム取付ピン101aを挿入するためのピン孔342aが設けられている。
支持ポスト33aの両側板331aは、下部が内側に狭くなるように途中で屈曲している。支持ポスト33aの下部には、スイングポスト7aと接続するための前後ピン32aを装着する前後方向のピン孔351aを有するボス35aが溶接されている。
支持ポスト33aの外側側面(左側側面)の前側と後側には、一対のロールシリンダ取付用ブラケット板37aが溶接されている。一対のロールシリンダ取付用ブラケット板37aには、ロールシリンダ駆動側ピン36aが挿入されるピン孔を有するボス371aが溶接され、ロールシリンダ31aがロールシリンダ駆動側ピン36aを介してロールシリンダ取付用ブラケット板37aに取り付けられる。
支持ポスト33aの前面の上部には、左右のブラケット板38aが溶接され、さらに、左右のブラケット板38aにブームシリンダ取付ピン39aを挿着するためのボス381aが溶接されている。ブーム10aを俯仰させるブームシリンダ11aは前記ブームシリンダ取付ピン39aを介してロールポスト30aに取り付けられる。
次に、スイングポスト、ロールポスト、ブームの取付構造について説明する。図3に示すように、上部旋回体3の第1フロント支持装置取付部6aの先端にはピン孔611aを有するボス61aが溶接されており、このボス61aを、スイングポスト7aの連結部75aの上板77aと下板78aとの間に挿入し、縦ピン(第1のピン)76aを、上板77aのピン孔771aと、ボス61aのピン孔611aと、下板78aのピン孔781aとに下方から挿着する。これにより、スイングポスト7aと第1フロント支持装置取付部6aとが接続される。
図6等に示すように、スイングポスト7aを揺動させるスイングシリンダ9aは、一端が上部旋回体3に設けたブラケット板62aにスイングシリンダ取付ピン63aを介して連結される。他端は、スイングポスト7aの下板78aに設けたボス783aとスイングポスト7aのブラケット板80aに設けたボス801aに挿入、装着されたスイングシリンダ駆動側ピン79aを介して連結される。これにより、スイングポスト7aはスイングシリンダ9aを介して上部旋回体3と連結される。
また、図5等に示すように、ロールポスト30aの下部のボス35aを、スイングポスト7aの上部のブラケット板72aの間に挿入し、前後ピン(第2のピン)32aを、ブラケット板72aのボス721aのピン孔722aと、ロールポスト30a下部のボス35aのピン孔351aとに前方から挿着することで、スイングポスト7aとロールポスト30aとを接続する。こうして、ロールポスト30aをスイングポスト7aの上部に簡単に取り付けることができる。
図4等に示すように、ロールポスト30aを回動させるロールシリンダ31aの一端は、スイングポスト7aのロールシリンダ取付用ブラケット板74aに設けたボス741aにロールシリンダ取付ピン73aにより連結され、ロールシリンダ31aの他端は、ロールポスト30aのロールシリンダ取付用ブラケット板37aに設けたボス371aにロールシリンダ駆動側ピン36aにより連結される。
ブーム10aの根元にはピン孔1021aを有するボス102aが溶接されており、このボス102aを、ロールポスト30aのブラケット板34aの間に挿入し、ブーム取付ピン101aを、ブラケット板34aのボス341aのピン孔342aと、ブーム根元のボス102aのピン孔1021aとに側方から装着することにより、ロールポスト30aとブーム10aとを接続する。
図3等に示すようにブーム10aを回動させるブームシリンダ11aは、一端がロールポスト30aのブラケット板38aに設けたボス381aにブームシリンダ取付ピン39aを介して連結され、他端がブーム10aのブラケット板103aにブームシリンダ駆動側ピン104aにより連結される。
図7はロールポスト30aを外側に回動させたときの第1フロント支持装置5aの要部を作業機械1の正面から見た図である。図7を参照し、ロールポスト30aの回動の状態を説明する。
ロールポスト30aは、ロールシリンダ31aを縮めることによって、ロールシリンダ31aの両端のロールシリンダ駆動側ピン36aとロールシリンダ取付ピン73a間の距離が縮まり、ロールポスト30aは前後ピン32a回りに外側(図7では右側)に回動する。その結果、第1フロント作業機Aが上部旋回体3の左側(外側)に傾斜する。そのため、例えば、第2フロント作業機Bで把持した解体対象物の一部分を、第1フロント作業機Aを用いて分離する作業を行う場合、第1フロント作業機Aを左側に回動させれば当該一部分を容易に分離することができる。
なお、第2フロント作業機Bは上部旋回体3の前部右側に設けられているが、本実施形態では、第2フロント作業機Bは、第1フロント作業機Aと同様に構成されているため、第1フロント作業機Aと同一構成要素には第1フロント作業機Aにおける符号の添字を「a」に代えて「b」を付し、重複する説明は省略する。
以上説明したように、本実施形態によれば、スイングポスト7aの前方ではなく上部にロールポスト30aが配置される構成であるため、作業機械1の前側モーメントが大きく増加することはない。よって、前記従来技術と比較した場合、本実施形態に係る作業機械1は、作業時及び走行時における作業機械の安定性の低下を招くおそれがない。すなわち、フロント作業機A,Bの前後方向の寸法は、ロール軸回りの関節がない形式の作業機械と同様となり、ロール軸回りの関節を増設しつつも作業機械1の安定性を維持することができる。
また、ロールポスト30aがスイングポスト7aの上部に配置されて、当該スイングポスト7aの高さの分だけ嵩上げされた状態となるので、その分だけ第1及び第2フロント作業機A,Bの位置を高くすることができ、高所作業の作業性の向上を図ることができる。そして、ロールポスト30aがスイングポスト7aの前部に配置された従来技術の構成では、ロールポスト30aの高さを確保するためには、別途、嵩上げ用の部材を設ける必要があるが、本実施形態では、ロールポスト30aがスイングポスト7aの上部に配置される構成となっているため、スイングポスト7aを嵩上げ用の部材としても利用することができる。よって、別途、ロールポスト30aの高さを確保するために嵩上げ用の部材を設ける必要がない。その結果、本実施形態は、軽量化を図ることができ、部品点数の低減、コスト削減等にも貢献する。
さらに、ロールポスト30aがスイングポスト7aに対してピン結合になっているので、ロール関節部分の部品点数を少なくして重量増加を必要最低限に抑えることができる。その結果、作業機械の安定性が向上する。また、シンプルな構造であることから、安価である。さらに、ピン結合とすることにより、前記従来技術では回動装置が揺動装置に対してボルト締めにより固定されていたのに比べて耐久性も向上する。
さらに、第1フロント作業機A及び第2フロント作業機Bは、それぞれ外側に傾くように動作するため、運転室4にいるオペレータの正面の視界が良好に維持される。よって、作業効率が高まる。また、第1フロント作業機Aと第2フロント作業機Bを互いに離隔する方向に動作させることにより、解体対象物を分離する作業を効率良く行うことができる。
ここで、上記実施形態では、第1フロント作業機Aが第1フロント支持装置5aを備え、第2フロント作業機Bが第2フロント支持装置5bを備える構成としたが、第1フロント作業機Aと第2フロント作業機Bの一方はスイングポストとロールポストを含む上記実施形態に示したフロント支持装置を備え、他方はかかるフロント支持装置を備えない構成としても良い。つまり、一方のフロント作業機は、揺動及び回動しない多関節アーム構造(上下方向に回動するだけの構造)とし、他方のフロント作業機は上記した揺動及び回動する多関節アーム構造としても良い。
また、本実施形態では、ロールポスト30a駆動用のロールシリンダ31aはロールポスト30aの外側に配置されているが、ロールポスト30aの内側に配置する構成としても良い。また、本実施形態では、スイングポスト7aを揺動させるためのスイングシリンダ9aはスイングポスト7aの内側に配置されているが、スイングポスト7aの外側に配置する構成としても良い。
また、本実施形態では、スイングポスト7aの上部に前後のブラケット板72aを溶接し、ロールポスト30aの下部にボス35aを溶接し、ロールポスト30aのボス35aをスイングポスト7aのブラケット板72aの間に挿入する構成となっているが、スイングポスト7aの上部にボスを設け、ロールポスト30aの下部に前後のブラケット板を溶接し、スイングポスト7aのボスをロールポスト30aのブラケット板の間に挿入する構成としても良い。このように構成しても、簡単にスイングポスト7aにロールポスト30aを取り付けることができる。
さらに、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。
1 作業機械
2 下部走行体(走行体)
3 上部旋回体
5a,5b フロント支持装置
6a,6b フロント支持装置取付部(取付部)
7a,7b スイングポスト
30a ロールポスト
31a ロールシリンダ
32a 前後ピン(第2のピン)
37a ロールシリンダ取付用ブラケット板(ロールシリンダ取付用ブラケット)
72a ブラケット板
74a ロールシリンダ取付用ブラケット板(ロールシリンダ取付用ブラケット)
76a,76b 縦ピン(第1のピン)
A 第1フロント作業機(フロント作業機)
B 第2フロント作業機(フロント作業機)

Claims (3)

  1. 走行体と、前記走行体に対して旋回可能に設置された上部旋回体と、前記上部旋回体の左右前方で作業を行う複数のフロント作業機と、前記複数のフロント作業機をそれぞれ支持する複数のフロント支持装置と、前記各フロント支持装置を前記上部旋回体に取り付ける取付部と、を備えた作業機械において、
    前記複数のフロント支持装置のうちの少なくとも1つは、
    前記取付部に接続されると共に、前記上部旋回体の上下方向に沿って装着された第1のピンを介して揺動可能なスイングポストと、
    前記スイングポストの上部に、当該スイングポストの高さの分だけ嵩上げされた状態で接続されると共に、前記上部旋回体の前後方向に沿って装着された第2のピンを介して回動可能なロールポストと、
    前記スイングポストの一側の側面に設けられた第1のロールシリンダ取付用ブラケットと、
    前記ロールポストの前記スイングポストの一側の側面と同側の側面に設けられた第2のロールシリンダ取付用ブラケットと、
    前記第1及び第2のロールシリンダ取付用ブラケットに接続されたロールシリンダと、を備え、
    前記側面が前記上部旋回体の外側を向いている方の側面であり、
    前記ロールシリンダが前記スイングポストの外側と前記ロールシリンダの外側とに接続されていることを特徴とする作業機械。
  2. 請求項1に記載の作業機械において、
    前記第2のピンの下端の高さ位置が前記第1のピンの上端の高さ位置より高いことを特徴とする作業機械。
  3. 請求項に記載の作業機械において、
    前記ロールシリンダの伸縮動作により、前記ロールポストが前記第2のピン回りに回動し、前記フロント作業機が前記上部旋回体の外側に傾斜することを特徴とする作業機械。
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