JPH0434196A - マーキング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、トンネル掘削時の作業面に対し、指定した位
置にマークを印すようにしたマーキング装置に関する。

従来技術 トンネル掘削工事において、その切羽側では発破用のせ
ん孔位置等を印す必要があった。発破用のせん孔位置等
を印す場合、従来では支保工等を基準にして位置を決め
、その位置にペンキ等で印していた。しかし、このよう
な作業ははしごや台車を用いて人力で行なうため、手間
がかかるだけでなく、精度も悪いという問題があった。

そこで、特開昭５８−２１８５９号公報にはマーキング
ロボットを搭載した車両の現在位置を検出し、マイクロ
コンピュータを用いて発破用せん孔位置をマーキングす
る方法が提案されている。

が　　しようとする課題 しかしながら、上記マーキング方法では基準座標位置に
レーサー光線を発射することが大変手間のかかる作業で
あり、しかもそのレーザー光線に車両の受光素子に受光
させた場合であっても、レーザー光線に対し車両の角度
がずれていると、誤操作になってしまう。すなわち、レ
ーザー光線を受光面を直角に当てなければ、正確な位置
が与えられないものの場合、その角度にずれが合っても
レーザー光線が当ったことを検出してしまい、そのまま
マーキングすれば、そのマーキング位置がずれという問
題があった。

本発明は、上述した従来の不具合を解消し、位置検出の
ための特別なレーザー光線が不要であり、しかも操作が
簡単で誰でも行ない得るマーキング装置を提供すること
を目的とする。

を　　するための手段 上記目的を達成する本発明の構成は、次の如くである。

（１）トンネル掘削時の作業面に対し、指定した位置に
マークを印すようにしたマーキング装置において、回転
軸に直角に取り付けられた伸縮ブームと該伸縮ブームの
先端に設けられたマーカーとを備えたマーキングロボッ
トと、前記作業面を所定の縮尺で再現し、マークする位
置の溝が形成されたテンプレート、一端が支点を中心に
回転自在に装着され、先端がテンプレートに沿って移動
する伸縮可能なフォロワ部材、及び該フォロワ部材の支
点から先端側に設けた指針部までの長さと角度を検出す
る検出手段とを備えた前記マーキングロボットを操作す
る操作装置と、前記マーキングロボットの回転軸の位置
を検出する位置検出手段とを有し、該位置検知手段に検
知したマーキングロボットの回転軸の位置における座標
を前記テンプレートの座標系の幅に置き換え、回転軸に
対応する座標位置にフォロワ部材の支点をセットするこ
とを特徴とするマーキング装置。

（２）前記位置検知手段が、伸縮ブームの先端側に設け
られたターゲット部材と、伸縮ブームの角度及び回転軸
からターゲット部材までの長さを検出する手段とを有し
、前記ターゲット部材をトンネル内の照射された基準の
レーザー光線に照準し、そのときの伸縮ブームの角度及
び長さから回転軸の位置を検知することを特徴とする上
記（１）に記載のマーキング装置。

（３）前記操作装置が、フォロワ部材の基準角からの角
度信号と、支点から指針部間での長さに縮尺による倍率
を乗算した長さ信号と、マーカーを作動する作動信号と
をマーキングロボットへ出力して操作することを特徴と
する上記（１）に記載のマーキング装置。

作用 上記（１）の構成によれば、操作装置のフォロワ部材の
支点と伸縮ブームの回転中心とを座標系で一致させられ
るので、フォロワ部材の動きから伸縮ブームの操作でき
る。

上記（２）の構成によれば、トンネル掘削工事に用いる
レーザー光線を利用して伸縮ブームの回転中心位置を検
知できる。

上記（３）の構成によれば、マーキングロボットを操作
する信号がフォロワ部材の位置から容易に得られ制御が
簡単になる。

去〕１鰻 以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。

第１図及び第２図は、本発明の一実施例を示すマーキン
グロボットの斜視図及び側面図である。

第１図及び第２図において、符号１はロボット本体であ
り、ロボット本体１は基台３を介してクローラ２上に設
けられている。このロボット本体１には、回転軸４に矢
印六方向に伸縮する伸縮ブーム５が固定されている。こ
の伸縮ブーム５は、固定ブーム５ａと固定ブーム５ａに
対して移動可能な移動ブーム５ｂとからなり、固定ブー
ム５ａが回転軸４の軸線に対して伸縮方向Ａが直角にな
るように固定されている。伸縮ブーム５の先端には、矢
印Ｂ方向に伸縮可能なマーカー支持体６が固定され、こ
のマーカー支持体６に例えばペイントのスプレー缶（図
示せず）等からなるマーカーが取り付けられている。な
お、符号７はジヤツキであり、車面を浮かせて基台３上
を水平に調節支持する用を為している。

かく構成のロボット本体１は、図示していない検知手段
によって伸縮ブーム５の角度が検知できるように構成さ
れ、また伸縮ブーム５もその伸縮した長さが図示してい
ない検知手段によって検知できるように構成されている
。そして、上記マーカー支持体６上には、その先端近く
と後端にそれぞれ照準板８，９が設けられ、照準板８，
９には同位置に照準印（図示せず）が印されている。な
お、マーキングロボット１は基台３に対して垂直な軸の
回りを回転可能となっている。

第３図は、本発明に係るマーキング装置の操作装置１０
の一実施例を示す正面図である。

操作装置１０は、基板１１を備えており、基板１１には
横スケール１２が固定されている。横スケール１２には
、位置合わせカーソル１３がスケール上を移動可能に装
着され、位置合わせカーソル１３には横スケール１２と
直交する縦スケール１４が横スケール１２と直交する方
向に移動可能に装着されている。この場合、固定手段（
図示せず）によって位置合わせカーソル１３は横スケー
ル１２に、縦スケール１４に位置合わせカーソル１３に
それぞれ固定可能となっている。

縦スケール１４の一端には、フォロワ部材としての伸縮
スケール１５が回転可能に装着され、その回転軸にはロ
ータリーエンコーダ１６が設けられている。この伸縮ス
ケール１５は、固定スケール１５とこの固定スケール１
５ａにスライド可能に装着された移動スケール１５ｂと
からなり、固定スケール１５ａには移動スケール１５ａ
のスライド長さを検知するリニアエンコーダ１７が設け
られている。

伸縮スケール１５の先端側、すなわち、移動スケールＬ
５ｂの先端側には第５図に示すように。

その下部に後述するテンプレートに沿って移動可能なコ
ロ状部材１８が設けられ、上部には操作用のつまみ１９
が設けられている。

第４図において、この操作装置１０には、その基板１１
上にペイントでマークする位置を示す溝２１が所定の縮
尺で形成されたテンプレート２０を取り付は可能となっ
ている。この２１内は上記伸縮スケール１５のコロ状部
材１８が摺動可能を嵌合できる幅に形成されている。な
お、テンプレート２０には溝２１と同縮尺のトンネル形
状等を予め印しておくこともできる。

かく構成されたマーキング装置のマーキング方法につい
て説明する。

まず、マーキングロボット１を第６図に示すように、搭
載したクローラ２を掘削中のトンネルの切羽側Ｓに移動
し、ここでジヤツキ７によりクローラ２を持ち上げる。

このとき、水準器（図示せず）を用いて基台３上が水平
になるようにジヤツキアップを調節する。

ところで、トンネル掘削時にはトンネルが正しく掘られ
ているかを確認できるように、予め測量された基準のレ
ーザー光線Ｑがトンネル軸と平行に照射されている。こ
のレーザー光線Ｑは、トンネルの側壁近くに照射されて
いるため、マーキングロボット１に直接照準させること
ができない。

そこで、マーキングロボット１を用いて回転軸４の軸線
をトンネル軸と平行に調節し、回転軸４の軸線位置にお
ける座標を検知する。このとき、上記の如く基台３上を
水平にした後、伸縮ブームを旋回し、かつブームの長さ
を調整して基準レーザー光線Ｑに照準板９の照準印が当
るように動かす。この場合、照準板９を透過性の材料で
作ることにより、レーザー光線Ｑがその先方の照準板８
に当たる。そして、レーザー光線Ｑが照準板８の照準印
に当れば、回転軸４の軸線とトンネル軸とが平行になっ
た状態である。また、レーザ光線Ｑが照準板８の照準印
に当っていないときには、マーキングロボット１を基台
３に対して回転し、レーザー光線Ｑが照準板８，９の照
準印に当る位置でマーキングロボット１及び伸縮ブーム
５を保持する。

かくして、基準のレーザー光線Ｑに対し、照準板８，９
の照準印が当れば、その位置がマーキングロボット１の
回転軸４とトンネル軸と平行とみなせる。ここで、ロボ
ット本体１の検知手段を用いて、第７図に示す伸縮ブー
ム５の長さ、すなわち回転軸４の軸心からマーカー支持
体６の中心までの長さＬｌを検知する。さらに、伸縮ブ
ーム５の角度、すなわち基準線、例えば水平線と回転軸
４の軸心とレーザー光線と結ぶ直線とで為す角度θ１を
検知する。そして、レーザー光線Ｑの座標（ｘｏｔｙｏ
）とすると、座標（Ｘｏ、Ｙｏ）は予め判明しているの
で、回転軸４の軸心の座標（Ｘ。

Ｙ）が次の式により簡単に導き出せる。

Ｘ＝Ｘ、＋Ｌ　１　ｃ　ｏ　ｓθＩ Ｙ＝Ｙ、＋Ｌ　１　ｓ　ｉ　ｎθ１ かくして、回転軸４の軸心の座標（ｘ、ｙ）が判る。

次に操作装置１０ではマーキングする形状の溝２１が形
成されたテンプレート２０を基板１１上に設置する。そ
して、上記回転軸４の軸心の座標（ｘ、ｙ）に相当する
座標位置（ｘ、ｙ）に伸縮スケール１５の回転中心を合
わせる。すなわち、縦スケール１４をカーソル１３を介
して横スケール１２上を移動させてＸ軸方向を合わせて
から縦スケール１４を動かしｙ軸方向を合わせ、スケー
ル１２．１４を固定する。

これにて、マーキングロボット１の回転軸４の回転中心
の座標とテンプレート２０の座標系に置き換えて両者が
一致されたことになる。

次に、伸縮スケール１５を始点、例えば、第４図の鎖線
で示すように溝２１の右端に位置させ、それに応じて伸
縮ブーム５も始点に位置させる。

これより、マーキングロボット１によるマーキングが開
始させる。この場合、マーカーにペイント塗布信号を与
えつつ伸縮スケール１５をそのコロ状部材１８が形状溝
２１に沿うようにして移動させる。このとき、第８図に
示すように伸縮スケール１５の角度θ２と長さＬ２をそ
れぞれロータリーエンコ・−ダ１６とリニアエンコーダ
１７により検知し、その信号に基づきマーキングロボッ
ト１への操作信号を出力する。このとき、操作信号は制
御部３０によって伸縮ブーム５の角度θ１と長さＬｌの
信号が変換されるが、その変換はきわめて簡単である。

すなわち、角度θ２と０１はθ　１　＝　０２ となり、 長さＬ２とＬｌはテンプレートの縮尺をｎ：１とすれば
、 Ｌ１＝ｎＸＬ２ となる。

かくして、上記操作装置１０により、伸縮スケール１５
をテンプレート２０の形状溝２１に倣うことにより、マ
ーキングロボット１の伸縮ブーム５のマーカーが同じ軌
跡を通る。従って、その移動時にマーカーＯＮの信号を
マーキングロボット１に与えれば、その軌跡上をペイン
トする。

上記の如く、本発明に係るマーキング装置はマーキング
ロボット１の回転軸４の軸心と伸縮スケール１５の回転
中心との座標を一致させた後は、伸縮スケール１５をテ
ンプレート２０の形状溝２１に沿って動かすだけで、伸
縮ブーム５を移動できる。従って誰でも簡単に操作が理
解でき、精度上も優れている。しかも、制御部３０が簡
単なので、第９図に示すような複雑な形状の溝２１でも
支障なく印を付けられる。

以上１本発明の好ましい実施例について説明したが、本
発明は上記実施例に限定されず、各種改変できるもので
ある。

例えば、テンプレート２０に形成される溝は第１０図に
示すように複数の穴２２のあけたものでもよい。この場
合、伸縮スケール１５のコロ状部材１８を各式２２に嵌
合し、その時ペイント信号を与えれば発破用のせん孔位
置を印すのに好都合である。

また、マーカーへのペイント信号を与えるスイッチは適
当な場所でよいが、伸縮スケール１５の摘み１９に設け
れば、伸縮ブーム５の動きにあわせてペイント信号の出
力を操作でき、きわめて便利になる。

さらに、伸縮ブーム５の固定ブーム５ａと、伸縮スケー
ル１５の固定スケール１５ａの長さを倍率をかければ、
同値になるように設定すれば、伸縮スケール１５の移動
スケール１５ｂの移動量に倍率をかけた量だけ伸縮ブー
ム５の移動ブーム５ｂを動かせばよく、その制御がより
簡単になる。

効果 請求項１の構成によれば、操作装置のフォロワ部材の支
点と伸縮ブームの回転中心とを座標系で一致させられる
ので、フォロワ部材の動きから伸縮ブームの操作できた
。

請求項２の構成によれば、トンネル掘削工事に用いるレ
ーザー光線を利用して伸縮ブームの回転中心位置を検知
できた。

請求項３の構成によれば、マーキングロボットを操作す
る信号がフォロワ部材の位置から容易に取り出せ、制御
が簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すマーキングロボット
の斜視図、第２図はその側面図、第３図は本発明に係る
マーキング装置の操作装置の一実施例を示す正面図、第
４図は操作時の一態様を示す操作装置の正面図、第５図
は第４図の７−■線に従う断面図、第６図及び第７図は
一検知手段の一実施例を示す平面図及び正面図、第８図
は操作装置とマーキングロボットと関係を示す説明図。 第９図及び第１０図はテンプレートの変形例を示す正面
図である。 １・・・マーキングロボット ４・・・回転軸 ５・・・伸縮ブーム ６・・・マーカー支持体 １０・・・操作装置 １２・・・横スケール １４・・・縦スケール １５・・・伸縮スケール ２０・・・テンプレート ２１・・・溝 ２２・・・穴 第４ 図 第 ５図 第６ 図 第７ 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）トンネル掘削時の作業面に対し、指定した位置に
   マークを印すようにしたマーキング装置において、 回転軸に直角に取り付けられた伸縮ブーム と該伸縮ブームの先端に設けられたマーカーとを備えた
   マーキングロボットと、 前記作業面を所定の縮尺で再現し、マーク する位置の溝が形成されたテンプレート、一端が支点を
   中心に回転自在に装着され、先端がテンプレートに沿っ
   て移動する伸縮可能なフォロワ部材、及び該フォロワ部
   材の支点から先端側に設けた指針部までの長さと角度を
   検出する検出手段とを備えた前記マーキングロボットを
   操作する操作装置と、 前記マーキングロボットの回転軸の位置を 検出する位置検出手段とを有し、 該位置検知手段に検知したマーキングロボ ットの回転軸の位置における座標を前記テンプレートの
   座標系の幅に置き換え、回転軸に対応する座標位置にフ
   ォロワ部材の支点をセットすることを特徴とするマーキ
   ング装置。
2. （２）前記位置検知手段が、伸縮ブームの先端側に設け
   られたターゲット部材と、伸縮ブームの角度及び回転軸
   からターゲット部材までの長さを検出する手段とを有し
   、前記ターゲット部材をトンネル内の照射された基準の
   レーザー光線に照準し、そのときの伸縮ブームの角度及
   び長さから回転軸の位置を検知することを特徴とする請
   求項１に記載のマーキング装置。
3. （３）前記操作装置が、フォロワ部材の基準角からの角
   度信号と、支点から指針部間での長さに縮尺による倍率
   を乗算した長さ信号と、マーカーを作動する作動信号と
   をマーキングロボットへ出力して操作することを特徴と
   する請求項１に記載のマーキング装置。