JPH0554560B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、先端にさく孔機を備えたさく孔機用
ブームの位置決めなどを行なうさく孔装置に関す
る。

（従来技術） 従来からさく孔位置は、ブームに乗架したさく
孔機の目標点に対する設定位置を直角座標によつ
て表示するとともにこの直角座標による設定位置
データを制御パターンとしてメモリ手段に記憶さ
せておき、中央処理手段からの制御プログラムに
基づいて上記メモリ手段から上記設定位置データ
を随時読み出して自動的にブームの位置決めを行
なうとともにさく孔機の制御を自動的に行なうよ
うに構成されている（例えば特公昭57−51518号
公報）。

このようなさく孔装置により、例えばトンネル
を掘る場合、さく孔機は上記メモリ手段に予め記
憶された設定位置データに基づいてトンネルの掘
る面に位置され、駆動される。ところで、さく孔
機を支持しているアーム（セルマウンテイング、
シリンダ、ガイドセルなど）のがたつきでブーム
の位置を予め設定されたさく孔位置データに基い
て設定しても、さく孔機は所定のさく孔位置から
ずれることがある。それを防ぐため、このような
装置ではブームの移動範囲をいくつかのエリアに
分割しその各エリアに位置決め補正値をそれぞれ
もたせて、そのエリアに応じた位置決め補正値に
よつてさく孔機の位置のずれを補正している。

すなわち、ブームは予め設定された順序で同一
エリア内を移動され、同一の位置決め補正値によ
つて補正され、所定のさく孔位置に設定されるよ
うになつている。

しかし、上記アームにがたつきがあるため、ブ
ームの移動方向によつてはブームの位置に対する
さく孔機のさく孔位置のずれの大きさが異なる傾
向があり、したがつて、上記同一の位置決め補正
値では精度良くブームの設定位置を補正すること
が難しかつた。

（発明の目的） 本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたも
ので、さく孔位置データが示す各さく孔位置に応
じてさく孔機がその各さく孔位置に設定されるよ
うにブームの位置決め補正を行ない、とくにブー
ムに具備されたセルマウンテイング等の部材のが
たつきに起因した各さく孔位置個々の誤差を適切
に補正し、さく孔作業の精度を向上させることが
できるさく孔装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、さく孔機を乗架したブーム手段と、
上記さく孔機によりさく孔を行なうためのさく孔
位置データを記憶したさく孔位置メモリ手段と、
このメモリ手段に記憶された上記さく孔位置デー
タを読出す中央処理手段と、この中央処理手段に
より読み出されたさく孔位置データに応じて上記
ブーム手段を作動させる位置決めサーボ制御手段
と、この位置決めサーボ制御手段からの出力によ
り上記ブーム手段のさく孔機を作動させるさく孔
機制御手段と、上記さく孔位置データが示すさく
孔位置とこのさく孔位置データにより駆動された
ブーム手段によるさく孔機のさく孔位置との各誤
差量を予め実測し、その各誤差量を記憶した誤差
量メモリ手段と、上記さく孔位置データと、上記
誤差量とにより所定の演算を行ない上記ブーム手
段のさく孔機を上記さく孔位置データが示すさく
孔位置に設定するための位置制御信号を出力する
演算手段とを設け、上記中央処理手段は誤差量メ
モリ手段から誤差量を読出し、上記位置決めサー
ボ制御手段は上記演算手段の位置制御信号に応答
して上記ブーム手段を位置制御するものである。

この構成により、中央処理手段はさく孔位置デ
ータおよび誤差量をさく孔位置メモリ手段および
誤差量メモリ手段から読出して演算手段に与え、
演算手段はさく孔位置データのさく孔位置と誤差
量とにより所定の演算を行ない、位置制御信号を
出力し、位置決めサーボ制御手段は位置制御信号
に応答してブーム手段のさく孔機をさく孔位置デ
ータが示すさく孔位置に設定させるようにブーム
手段を位置制御する。

（実施例） 第１図〜第４図は、本発明の実施例に係るさく
岩機のブーム位置決め装置を示している。

本発明の一実施例におけるさく岩機の乗架装置
部分の構成を第２図に示す。第２図において、作
業台車Ｅ上に固定した基台Ｗに対しブーム１の第
１ブーム２の後端２ａを回転自在に軸支するとと
もに、該第１ブーム２の先端２ｂに第２ブーム３
の後端３ａを回転自在に軸支し、さらに該第２ブ
ーム３の先端３ｂにセルマウンテイング４を介し
てガイドセル用のシリンダ５を固定している。こ
のシリンダ５にはフイードモータ６を後端に取付
けたガイドセル７を前後進させるようにするとと
もに、さらに当該ガイドセル７に対してロツド９
の先端にビツト１０を取付けたさく孔機８を前後
進可能に装着している。そして、該さく孔機８の
さく孔作業時に当該さく孔機８を上記フイードモ
ータで前進作動させるようにしている。上記さく
孔機８を乗架するブーム１は、左右水平方向（図
中Ｘ方向）、前後水平方向（図中Ｚ方向）および
上下垂直方向（図中Ｙ方向）の３方向にそれぞれ
任意に変位するようになつており、その第１ブー
ム２と第２ブーム３に対して上記各水平方向に作
動させるブームスイツチング用のシリンダ１１お
よびガイドセルスイング用のシリンダ１２並びに
上記上記垂直方向に作動させるブームリフト用の
シリンダ１３およびガイドセルリフト用のシリン
ダ１４とを図示のごとく取付けている。そして、
上記のように構成されたブーム１は、上記作業台
車Ｅの左右に一対設けられている。

ここで、上記第１ブーム２の長さl₁、第２ブー
ム３の長さl₂、第２ブーム３の先端よりガイドセ
ル７の先端までの長さ（すなわち、ガイドセル７
の移動量）をlsとして、上記各シリンダ１１〜１
４の作動量と該作動に応じて移動するブーム先端
位置（すなわち、ガイドセル７の先端位置）との
関係を、第３図ａ，ｂを参照して解析すると下記
のようになる。

すなわち、初めブーム１がＺ軸上であるとき、
その先端は第３図ａ，ｂ中P₀の位置にある。ま
ず、この状態からブームスイング用のシリンダ１
１とガイドセルスイング用のシリンダ１２とを作
動し、そのロツドの伸長により水平面（図中Ｘ−
Ｚ面）に第１ブーム２をθ₁、第２ブーム３をθ₃だ
け移動すると、上記P₀点はP₁点に移る。その後、
ブームリフト用のシリンダ１４を作動し垂直面
（図中Ｙ−Ｚ面）にθ₂，θ₄だけ移動するとP₁点は
P₂点に移る。P₂点の位置および（セルの）方向
は次式で与えられる。

Ｘ＝l₁ sin θ₁・cosθ₂＋｛l₂ sin θ₁ ＋ls sin（θ₁＋θ₃）｝cos（θ₂＋θ₄） ｙ＝l₁ cos θ₁・sinθ₂＋｛l₂ cos θ₁ ＋ls cos（θ₁＋θ₃）｝sin（θ₂＋θ₄） Ｚ＝l₁ cos θ₁・cos θ₂ ＋｛l₂ cos θ₁ ＋ls cos（θ₁−θ₃）｝cos（θ₂＋θ₄） ……(1) θ＝θ₁＋θ₃ φ＝θ₂＋θ₄ すなわち、点P₂とその方向は(1)式を通して、
直角座標系Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ，φ）および、ブ
ームの座標系Pθ（θ₁，θ₂，θ₃，θ₄，ls）に相互に
変
換することができる。

したがつて、直角座標系で与えられた上記P₂
の点の位置と方向の制御は、座標変換器（Ｐ→
Pθ）と角度θ₁，θ₂，θ₃，θ₄および長さlsの位置決
め用サーボ制御装置があれば達成できることとな
る。

上記のごときブーム位置決め装置は、上記座標
変換器（Ｐ→Pθ）と位置決め用サーボ制御装置
とを設け、直角座標系でブーム先端のビツト１０
の位置を表示してブームの位置決めをするように
したもので、その構成を第１図に示す。

第１図において、第１メモリ手段２０（さく孔
位置メモリ手段、誤差量メモリ手段）は、ブーム
先端位置を切羽面直前の仮想直角座標面に対して
直接位置決めするための作動量を設定するための
さく孔位置データＰ（直角座標系における位置デ
ータ）を記憶しているとともに、このさく孔位置
データＰにより駆動されたブーム１によるさく孔
機８のさく孔位置の誤差量を予め実測し、その誤
差量ΔPを記憶しているメモリである。この第１
メモリ手段２０は、上記第１、第２ブーム２，３
の作動量である上記さく孔位置データＰおよび誤
差量ΔPをキーボードなどの入力手段によつて自
由に入力されるようになつている。この第１メモ
リ手段２０により、予め設定された複数のさく孔
位置のデータを記憶するさく孔位置メモリ手段
と、誤差量メモリ手段とが構成されており、上記
誤差量は予め行なわれた実測に基づき、各さく孔
位置毎の値が記憶されている。すなわち、この種
のさく孔装置は、予め設定されたさく孔位置デー
タに基づいて複数のさく孔位置を順次さく孔して
いくが、例えばこのような一連のさく孔作業が複
数回行なわれる場合の以前のさく孔作業等におい
て、各さく孔位置についてそれぞれ実測された誤
差量が、上記入力手段によつて入力されることに
より、上記第１メモリ手段２０に記憶される。

また、座標変換器２１は上記さく孔位置データ
Ｐをブーム座標系のさく孔位置データPθ（各ブー
ム２，３の変位角θ₁，θ₂，θ₃，θ₄とガイドセル７
の移動量ls）に変換するとともに、直角座標系の
誤差量ΔPをブーム座標系の誤差量ΔPθに変換す
るものである。

位置決めサーボ制御手段２２は、上記さく孔位
置データPθに含まれる変位角θ₁〜θ₄および移動量
lsならびに誤差量ΔPθにより各ブームの駆動用油
圧シリンダ１１〜１４のピストンおよびガイドセ
ル用のシリンダ５の作動量を決定するものであ
る。さく孔機制御手段２３は、上記位置決めサー
ボ制御手段２２の出力によりブーム１のガイドセ
ル７上に乗架したさく孔機８にさく孔作動に必要
な制御量を与え、位置決めサーボ制御装置２２と
接続されたブーム１が所望位置に位置決めされた
ことを示す信号で作業を開始するようになつてい
る。

中央処理手段２４は、上記さく孔機制御手段２
３より各さく孔作業毎の終了信号が入力され、ま
た、第１メモリ手段２０に記憶されている所望の
さく孔位置データＰおよび誤差量ΔPを読み出し
座標変換器２１に与え、さらには後述する制御動
作を行なうためのものである。

一方、第２メモリ手段２５は上記第１ブーム
２、第２ブーム３の長さl₁，l₂などの定数を座標
変換器２１に与え、ガイドセル７の移動量lsを設
定させるものである。検出器２６は、第１、第２
ブーム２，３の各駆動用シリンダ１１〜１４およ
びガイドセル作動用のシリンダ５の変位を検出す
るものである。演算器２７は、検出器２６の出力
を受け、ブームの変位角θ₁，θ₂，θ₃，θ₄およびお
よびガイドセル７の移動量lsを求めるとともに、
各さく孔位置についてそれぞれ、上記中央処理手
段２４により上記第１メモリ手段２０から読み出
されるさく孔位置データPθと誤差量ΔPθとによ
り所定の演算を行ないブーム１が所定のさく孔位
置に設定されるように位置決めサーボ制御手段２
２に位置制御信号を与えるものである。

次に、第１図に示す実施例の動作を第４図に示
すフローチヤートを参照して説明する。

ステツプn1では、さく孔位置データＰおよび
誤差量ΔPを第１メモリ手段２０に記憶させる。
ステツプn2では、中央処理装置２４が第１メモ
リ手段２０に記憶された所望のさく孔位置データ
ＰおよびそのデータＰに対応する誤差量ΔPを読
み出し、座標変換器２１に与える。ステツプn3
では、この座標変換器２１に与えられたさく孔位
置データＰはさく孔位置データPθに変換される
とともに誤差量ΔPは誤差量ΔPθに変換され、中
央処理手段２４に与えられる。ステツプn4では、
中央処理手段２４は座標変換器２１で変換された
さく孔位置データPθおよび誤差量ΔPθを演算器
２７に伝える。これにより演算器２７はさく孔位
置データPθと誤差量ΔPθにより所定の演算、つ
まりさく孔位置データPθに基いて設定されたブ
ーム１によるさく孔機８の位置が、ガイドセル７
等のがたつきで所望するさく孔位置からずれるの
を補正するため、さく孔位置データPθと誤差量
ΔPθとを加算あるいは減算などの演算を行ない、
ブーム１の位置を補正するための位置制御信号を
位置決めサーボ制御手段２２に伝える。

ステツプn5では、上記位置決めサーボ制御手
段２２は上記位置制御信号に応答してブーム１の
位置決めを行なう。ステツプn6では、上記位置
制御信号に基いてブーム１が所定のさく孔位置に
設定される動作が終了したか否かを判断し、終了
するとステツプn7に移る。ステツプn7では、位
置決めサーボ制御手段２２はさく孔機制御手段２
３を制御し、その制御によりさく孔制御手段２３
はさく孔機８を作動させ、さく孔を行なう。

ステツプn8では、さく孔制御手段２３からの
作業終了信号を受けることによりさく孔作業が終
了したかを判断し、終了するとさく孔機８を停止
させる。

このように本実施例によれば、予め記憶された
さく孔位置データＰに基いてブーム１が位置設定
された場合、ブーム１のさく孔機８を乗架してい
るセレマウンテイング４、シリンダ５、ガイドセ
ル７などのがたつきによりさく孔機８が上記さく
孔位置データが示すさく孔位置からずれるが、こ
のような位置のずれを補正するための前記誤差量
を実測し、この誤差量を記憶し、各さく孔位置デ
ータに対してこの誤差量を加算あるいは減算等の
演算を行ない、さく孔機８が上記さく孔位置デー
タが示すさく孔位置に設定されるようにブームが
位置設定される。したがつて、さく孔機８は、所
定のさく孔位置に設定され、さく孔を行なうこと
ができる。

なお、本実施例では第１メモリ手段２０にさく
孔位置データと誤差量とを記憶させたが、それぞ
れ別のメモリ手段に記憶させてもよい。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、各さく孔位置に
ついてそれぞれ、上記さく孔位置メモリ手段に記
憶されたさく孔位置データが示すさく孔位置とさ
く孔位置データにより駆動されたブーム手段によ
るさく孔機のさく孔位置との各誤差量を予め実測
し、その各誤差量を記憶した誤差量メモリ手段
と、上記さく孔位置データと上記誤差量とにより
所定の演算を行ない上記ブーム手段のさく孔機を
上記さく孔位置データが示すさく孔位置に設定す
るための位置制御信号を出力する演算手段とを設
け、中央処理手段は上記誤差量メモリ手段から誤
差量を読出し、位置決めサーボ制御手段は上記演
算手段の位置制御信号に応答してブーム手段を位
置制御することにより、さく孔機は所定のさく孔
位置をさく孔することができる。とくに、アーム
のがたつき等で各さく孔位置ごとに種々異なる誤
差が生じる場合でも、予め実測した各さく孔位置
毎の誤差量の記憶値に基づき、適正にさく孔位置
を調整することができる。したがつて、トンネル
等をさく孔する際のさく孔精度が向上され、ま
た、さく孔位置のずれを修正したりすることなど
がなくなるのでさく孔工事の低コスト化が図れ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るさく孔装置の
電気的構成を示すブロツク図、第２図は上記実施
例におけるさく岩機のブームおよびブーム乗架装
置を示す側面図、第３図ａ，ｂは上記ブーム作動
時の変位状態を示す説明図、第４図は上記さく孔
装置の処理動作を説明するためのフローチヤート
である。 １……ブーム、２……第１ブーム、３……第２
ブーム（ブーム手段）、８……さく孔機、２０…
…第１メモリ手段（さく孔位置メモリ手段、誤差
量メモリ手段）、２２……位置決めサーボ制御手
段、２３……さく孔機制御手段、２４……中央処
理手段、２７……演算手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ さく孔機を乗架したブーム手段と、上記さく
   孔機によりさく孔を行なうためのさく孔位置デー
   タを記憶したさく孔位置メモリ手段と、このメモ
   リ手段に記憶された上記さく孔位置データを読出
   す中央処理手段と、この中央処理手段により読み
   出されたさく孔位置データに応じて上記ブーム手
   段を作動させる位置決めサーボ制御手段と、この
   位置決めサーボ制御手段からの出力により上記ブ
   ーム手段のさく孔機を作動させるさく孔機制御手
   段と、各さく孔位置についてそれぞれ上記さく孔
   位置データが示す位置とこのさく孔位置データに
   より駆動されたブーム手段のさく孔機によるさく
   孔位置との各誤差量を予め実測し、この実測に基
   づく各さく孔位置毎の誤差量を記憶した誤差量メ
   モリ手段と、各さく孔位置について上記メモリ手
   段から読み出されるさく孔位置データと上記誤差
   量メモリ手段から読み出される誤差量とにより所
   定の演算を行なつて、上記ブーム手段のさく孔機
   を上記さく孔位置データが示すさく孔位置に設定
   するための位置制御信号を出力する演算手段とを
   設け、上記中央処理手段は誤差量メモリ手段から
   誤差量を読出し、上記位置決めサーボ制御手段は
   上記演算手段の位置制御信号に応答して上記ブー
   ム手段を位置制御することを特徴とするさく孔装
   置。