JP2002349197A - Spraying method, spraying device, and determination method of spraying condition - Google Patents
Spraying method, spraying device, and determination method of spraying conditionInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばNATM工
法、TBM工法などのトンネル掘削において、機械式吹
付け装置を用いて掘削壁面に対してコンクリート、モル
タルなどの吹付材を均厚に吹付けするための吹付け方法
および吹付け条件の決定方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to, for example, in a tunnel excavation such as a NATM method or a TBM method, a spraying material such as concrete or mortar is uniformly sprayed on a wall of an excavation using a mechanical spraying device. Spraying method and a method for determining spraying conditions.
【0002】[0002]
【従来の技術】たとえば、山岳トンネルでは地山中に挿
入したロックボルトと掘削壁面に沿って施工した吹付け
コンクリートとを主たる支保部材とするNATM(New A
ustrian Tunnelling Methed)工法が主流となっている。2. Description of the Related Art For example, in a mountain tunnel, a NATM (New A) having rock bolts inserted into the ground and shotcrete constructed along excavation walls as main support members is used.
ustrian Tunnelling Methed) method is the mainstream.
【0003】トンネルの掘削方法には、全断面掘削およ
びトンネル断面を上下に分割しトンネル上部半断面、下
部半断面の順に併進して掘削を行うベンチカット工法等
の爆薬によって掘削を行う発破掘削工法、TBM(Tunne
l Boring Machine) と呼ばれる全断面掘削機を用いるT
BM工法、さらにはブーム先端にカッター部を持ち、こ
のカッターブーム操作によって断面を掘削する自由断面
掘削機を用いた機械掘削工法など各種の方法が存在する
が、いずれにしても掘削壁面の支保に際しては、鋼アー
チ部材を主たる支保材とする在来工法に代えて前述した
ロックボルトと吹付けコンクリートとを支保材とするN
ATM工法が盛んに用いられている。この吹付けコンク
リート工法を採用する最大の利点は、型枠を用いること
無く掘削終了後、早期に支保を施工できることである。[0003] A tunnel digging method includes a blasting excavation method of digging with an explosive, such as a bench cut method in which the entire cross section is excavated and the tunnel cross section is divided into upper and lower parts and the excavation is performed in parallel in the order of an upper half section and a lower half section of the tunnel. , TBM (Tunne
l Boring Machine)
There are various methods such as the BM method and the mechanical excavation method using a free-section excavator that excavates a cross section by operating the cutter boom, which has a cutter section at the end of the boom. Uses a rock bolt and shotcrete as support materials instead of the conventional method using steel arch members as the main support material.
The ATM method is actively used. The greatest advantage of using the shotcrete method is that the support can be constructed early after excavation without using a formwork.
【0004】前記吹付け作業に関し、従来はノズルホー
スを作業員が直接手に持って手吹きによる作業が一般的
であったが、近年はある程度のトンネル空間を確保し得
る条件の場合には、移動可能なクローラ式、タイヤ式ま
たはレール式等の移動台車等に吹付けノズルを揺動回転
自在に保持したブームを取付け、このブーム操作によっ
て吹付けノズルを操作するようにした多関節型アーム式
ロボットなどが使用されるようになっている。[0004] Regarding the above-mentioned spraying operation, in the past, it was common practice that an operator directly holds a nozzle hose in his / her hand and blows it by hand. However, in recent years, under conditions where a certain tunnel space can be secured, A multi-joint arm type in which a boom that holds the spray nozzle in a swingable and rotatable manner is mounted on a movable crawler-type, tire-type or rail-type movable cart, and the spray nozzle is operated by this boom operation. Robots and the like are used.
【0005】また、本願出願人は先の特願平10−29
7414号において、前記多関節型アーム式ロボットで
は操作箇所が多いためかなりの熟練を要しないと操作が
難しいなどの問題点に鑑み、トンネル周方向壁面より内
側にほぼ一定の離間距離をおいてトンネル周方向に沿っ
て形成された走行レール面を有し、かつトンネル長手方
向に沿って移動自在とされる周方向レール部材と、この
周方向レール部材に搭載され前記走行レール面に沿って
トンネル周方向回りに走行自在とされる旋回移動式吹付
けロボットを提案した。[0005] The applicant of the present invention has filed Japanese Patent Application No. 10-29.
No. 7414, the articulated arm type robot has a large number of operation points, and in consideration of the problem that it is difficult to operate without considerable skill, etc., the tunnel is placed at a substantially constant distance inside the tunnel circumferential wall. A circumferential rail member having a running rail surface formed along the circumferential direction and movable along the longitudinal direction of the tunnel; and a tunnel rail mounted on the circumferential rail member and extending along the running rail surface. We have proposed a swivel-type spraying robot that can travel freely in any direction.
【0006】これら多関節型アーム式ロボットおよび旋
回移動式吹付けロボットでは、吹付けノズルに揺動回転
運動を与えることにより、1ライン走行による吹付けで
所定の吹付け幅を確保するようにしている。In the articulated arm type robot and the swing type spraying robot, the spray nozzle is provided with a swinging rotary motion so that a predetermined spraying width can be secured by spraying by traveling one line. I have.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記吹
付けノズルの揺動回転運動は、ノズル自体の移動と同時
に行われるため、吹付け壁面に投射した吹付けノズルの
中心軌跡は、図13に示されるように、略円形または略
楕円形の螺旋状経路が連続的に重なり合うような移動経
路を描くことになる。そして、ノズルの揺動回転速さは
吹付け進行方向、つまり吹付けラインの縦断方向の凹凸
の程度に大きく影響することになる。仮に同図に示すよ
うに、ノズルの移動速度に比べてノズルの揺動回転速度
が小さい場合には、縦断方向の厚さが不均一になるなど
の問題が生ずることになる。However, since the swinging rotation of the spray nozzle is performed simultaneously with the movement of the nozzle itself, the center locus of the spray nozzle projected on the spray wall is shown in FIG. Thus, a substantially circular or substantially elliptical spiral path is drawn so as to continuously overlap. The swing rotation speed of the nozzle has a great effect on the degree of unevenness in the spraying traveling direction, that is, in the longitudinal direction of the spraying line. If the swing rotation speed of the nozzle is lower than the movement speed of the nozzle, as shown in the figure, a problem such as uneven thickness in the longitudinal direction occurs.
【0008】他方、この種のノズル移動操作は、操作者
に委ねられた部分が大きく、その熟練度や経験といった
不安定な要素によって左右され易いなどの問題があると
ともに、特に前記多関節型アーム式ロボットの場合に
は、ノズルの揺動、アームの伸縮やブームの伸縮などの
自由度が高く、操作が複雑な吹付けロボットに対して、
人間が行う操作以上の動きを代行させることは技術的に
難しく、特に仕上がり面の品質確保に関しては、これま
で十分な配慮がなされておらず、吹付け厚を許容誤差内
に収めるための吹付けノズルの移動制御に関する提案お
よび好適な吹付け条件の決定方法に関する提案は過去の
文献等では見当たらない。On the other hand, this kind of nozzle moving operation has a problem that the portion left to the operator is large and is easily influenced by unstable factors such as skill and experience. In the case of a type robot, a swing robot with a high degree of freedom such as swinging of the nozzle, expansion and contraction of the arm and expansion and contraction of the boom, etc.
It is technically difficult to substitute the movement beyond the operation performed by human beings.Especially, sufficient attention has not been paid to ensuring the quality of the finished surface. No proposals regarding the movement control of the nozzles and a proposal regarding a method for determining a suitable spraying condition are found in past literatures and the like.
【0009】そこで本発明の第1の課題は、多関節型ア
ーム式ロボットおよび旋回移動式吹付けロボットなどの
機械式吹付けロボットを用いた吹付けにおいて、吹付け
厚の変動を最小限とし、均等厚で円滑な仕上がり面にで
きる吹付け方法および吹付け装置を提供することにあ
る。Accordingly, a first object of the present invention is to minimize fluctuations in spray thickness in spraying using a mechanical spraying robot such as an articulated arm type robot and a rotary moving type spraying robot. It is an object of the present invention to provide a spraying method and a spraying device capable of forming a uniform finished surface with a smooth finish.
【0010】また第2の課題は、均等厚で円滑な仕上が
り面に吹付けできる吹付け条件の決定方法を提供するこ
とにある。A second object of the present invention is to provide a method for determining a spraying condition which can spray a smooth finished surface with a uniform thickness.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】前記第1課題を解決する
ための本発明として、吹付けノズルを揺動回転させなが
ら吹付け進行方向に沿って移動させることにより、吹付
け壁面に投射した吹付けノズルの中心軌跡が略円形また
は略楕円形の螺旋状経路を描くように吹付けを行う機械
式吹付け装置によって吹付けを行う場合の吹付け方法で
あって、吹付け進行方向の中心線上の始点Aから円弧を
描いて再び中心線上の点Bに戻るまでの中心線上距離A
Bと、そこから吹付け進行方向と逆の方向に円弧を描い
て再び中心線上に戻る点Cと前記始点Aとの中心線上距
離ACの比AB/ACがAB/AC≧2.5の関係を満
たすようにすることを特徴とする吹付け方法が提供され
る。In order to solve the above-mentioned first problem, the present invention is directed to a method of spraying on a spraying wall by moving a spraying nozzle while swinging and rotating the spraying nozzle in the spraying direction. A spraying method in the case of performing spraying by a mechanical spraying device that performs spraying such that a center locus of a spraying nozzle describes a spiral path having a substantially circular or substantially elliptical shape, and the spraying method is performed on a center line in a spraying traveling direction. From the starting point A to the point A on the center line until returning to point B on the center line again
B, and a ratio AB / AC of a distance AB on the center line between the point C, which draws an arc in the direction opposite to the spraying direction and returns to the center line, and the starting point A, AB / AC ≧ 2.5. Is provided.
【0012】請求項2に係る本発明として、吹付けノズ
ルを揺動回転させながら吹付け進行方向に沿って移動さ
せることにより、吹付け壁面に投射した吹付けノズルの
中心軌跡が略円形または略楕円形の螺旋状経路を描くよ
うに吹付けを行うようにする機械式吹付け装置におい
て、前記吹付けノズルを、吹付け進行方向の中心線上の
始点Aから円弧を描いて再び中心線上の点Bに戻るまで
の中心線上距離ABと、そこから吹付け進行方向と逆の
方向に円弧を描いて再び中心線上に戻る点Cと前記始点
Aとの中心線上距離ACの比AB/ACがAB/AC≧
2.5の関係を満たすように動作制御することを特徴と
する吹付け装置が提供される。According to the second aspect of the present invention, the center locus of the spray nozzle projected on the spray wall surface is substantially circular or substantially by moving the spray nozzle along the spraying traveling direction while swinging and rotating. In a mechanical spraying device which performs spraying so as to draw an elliptical spiral path, the spraying nozzle is drawn in a circular arc from a starting point A on the centerline in the spraying traveling direction, and is again drawn to a point on the centerline. The ratio AB / AC of the distance AB on the center line before returning to B and the distance C on the center line between the point C and the starting point A between the point C that returns to the center line by drawing an arc in the direction opposite to the spraying traveling direction is AB. / AC ≧
A spraying device is provided, wherein the operation is controlled so as to satisfy the relationship of 2.5.
【0013】また、前記第2課題を解決するための請求
項3に係る本発明として、吹付けノズルを揺動回転させ
ながら吹付け進行方向に沿って移動させることにより、
吹付け壁面に投射した吹付けノズルの中心軌跡が略円形
または略楕円形の螺旋状経路を描くように吹付けを行う
機械式吹付け装置を用い、旋回を繰り返しながら吹付け
を行う場合の吹付け条件の決定方法であって、吹付けノ
ズルの1ライン走行による吹付けライン中心線と、隣接
する吹付けノズルの1ライン走行による吹付けライン中
心線との離隔距離Dを設定する第1手順と、必要吹付け
量と吐出量より吹付け時間を算出するとともに、総旋回
移動距離を前記吹付け時間で除すことによって吹付けノ
ズルの旋回速度を算出する第2手順と、吹付けによる1
ライン走行による吹付け断面形状が台形であるとの仮定
の下、吹付け壁面と平行な部分を平行部分a、端部に向
かって徐々に厚みが薄くなる部分を斜部分bとし、かつ
前記離隔距離Dの変動誤差eとするとともに、厚み許容
誤差taとして、前記斜部分bの許容最大勾配imaxおよ
びそれに対応する平行部分aを算出し、かつノズルの揺
動角度θを算出する第3手順と、吹付け進行方向の中心
線上の始点Aから円弧を描いて再び中心線上の点Bに戻
るまでの中心線上距離ABと、そこから吹付け進行方向
と逆の方向に円弧を描いて再び中心線上に戻る点Cと前
記始点Aとの中心線上距離ACの比AB/ACがAB/
AC≧2.5の関係を満たす条件によって揺動回転数を
算出する第4手順と、試験吹付けを行い、吹付け軌跡の
横断面形状を測定し、前記平行部分aの厚さが許容厚
さ以内であること、前記斜部分bの勾配iが前記許容
最大勾配ima x以下であることの条件を満足するか否か
の照査を行う第5手順とからなることを特徴とする吹付
け条件の決定方法が提供される。According to a third aspect of the present invention to solve the second problem, the spray nozzle is moved in the spraying traveling direction while swinging and rotating.
When using a mechanical spraying device that sprays so that the center trajectory of the spraying nozzle projected on the spraying wall draws a spiral path with a substantially circular or elliptical shape, the spraying when spraying while repeating turning A first procedure for setting a separation distance D between a center line of a blowing line by one running of a spray nozzle and a center line of a blowing line by one running of an adjacent blowing nozzle. And a second procedure for calculating the spraying time from the required spraying amount and the discharge amount, and calculating the turning speed of the spraying nozzle by dividing the total turning movement distance by the spraying time.
Assuming that the cross-sectional shape of the sprayed line by the line running is trapezoidal, a portion parallel to the spraying wall surface is defined as a parallel portion a, a portion whose thickness gradually decreases toward an end portion is defined as an oblique portion b, and with a fluctuation error e of the distance D, as the thickness tolerances ta, the calculating the allowable maximum gradient i max and the parallel portion a corresponding to that of the oblique portion b, and a third step of calculating the swing angle θ of the nozzle And a distance AB on the center line from the start point A on the center line in the spraying traveling direction to return to point B on the center line again, and then draw an arc in the direction opposite to the spraying traveling direction and re-center the arc. The ratio AB / AC of the distance AC on the center line between the point C returning on the line and the start point A is AB /
A fourth procedure for calculating the swing rotation speed under a condition satisfying a relationship of AC ≧ 2.5, a test spraying is performed, a cross-sectional shape of the spraying locus is measured, and the thickness of the parallel portion a is an allowable thickness. it is within the, spraying, characterized in that comprising a fifth procedure for the swash portion b Shosa whether the gradient i satisfies the allowable maximum slope i ma x less condition of being the A method for determining a condition is provided.
【0014】また、前記第2課題を解決するための請求
項4に係る本発明として、吹付けノズルを揺動回転させ
ながら吹付け進行方向に沿って移動させることにより、
吹付け壁面に投射した吹付けノズルの中心軌跡が略円形
または略楕円形の螺旋状経路を描くように吹付けを行う
機械式吹付け装置を用い、トンネル掘進に伴って、トン
ネル周方向に旋回を繰り返しながらトンネル壁面に吹付
けを行う場合の吹付け条件の決定方法であって、吹付け
ノズルの1ライン走行による吹付けライン中心線と、ト
ンネル方向に隣接する吹付けノズルの1ライン走行によ
る吹付けライン中心線との離隔距離Dを1サイクル掘進
長の約数として設定する第1手順と、必要吹付け量と吐
出量より吹付け時間を算出するとともに、総旋回移動距
離を前記吹付け時間で除すことによって吹付けノズルの
旋回速度を算出する第2手順と、吹付けによる1ライン
走行による吹付け断面形状が台形であるとの仮定の下、
吹付け壁面と平行な部分を平行部分a、端部に向かって
徐々に厚みが薄くなる部分を斜部分bとし、かつ前記離
隔距離Dの変動誤差eとするとともに、厚み許容誤差ta
として、前記斜部分bの許容最大勾配imaxおよびそれ
に対応する平行部分aを算出し、かつノズルの揺動角度
θを算出する第3手順と、吹付け進行方向の中心線上の
始点Aから円弧を描いて再び中心線上の点Bに戻るまで
の中心線上距離ABと、そこから吹付け進行方向と逆の
方向に円弧を描いて再び中心線上に戻る点Cと前記始点
Aとの中心線上距離ACの比AB/ACがAB/AC≧
2.5の関係を満たす条件によって揺動回転数を算出す
る第4手順と、試験吹付けを行い、吹付け軌跡の横断面
形状を測定し、前記平行部分aの厚さが許容厚さ以内
であること、前記斜部分bの勾配iが前記許容最大勾
配ima x以下であることの条件を満足するか否かの照査
を行う第5手順とからなることを特徴とする吹付け条件
の決定方法が提供される。According to a fourth aspect of the present invention for solving the second problem, the spray nozzle is moved along the spraying traveling direction while swinging and rotating.
Using a mechanical spraying device that sprays so that the center trajectory of the spray nozzle projected on the spraying wall draws a spiral path with a substantially circular or elliptical shape, turning in the circumferential direction of the tunnel as the tunnel excavates Is a method of determining spraying conditions when spraying on the tunnel wall surface while repeating the spraying, wherein a spraying line center line by one line running of the spraying nozzle and a one-line running of a blowing nozzle adjacent in the tunnel direction. A first procedure for setting a separation distance D from the spray line center line as a divisor of one cycle excavation length, calculating a spray time from a necessary spray amount and a discharge amount, and calculating the total turning movement distance by the spray A second procedure of calculating the swirling speed of the spray nozzle by dividing by time, and assuming that the cross-sectional shape of the spray by one line traveling by spray is trapezoidal,
A portion parallel to the spraying wall surface is a parallel portion a, a portion whose thickness gradually decreases toward the end portion is an oblique portion b, and a variation error e of the separation distance D is set.
A third procedure of calculating an allowable maximum gradient i max of the oblique portion b and a parallel portion a corresponding thereto, and calculating a swing angle θ of the nozzle, and a circular arc from a starting point A on a center line in the spraying traveling direction. And the distance AB on the center line between the point C on the center line and the point C on the center line, and the point C on the center line between the point C which returns to the center line again by drawing an arc in the direction opposite to the spraying traveling direction and the starting point A AC ratio AB / AC is AB / AC ≧
A fourth procedure of calculating the swing rotation speed under conditions satisfying the relationship of 2.5, and performing test spraying, measuring the cross-sectional shape of the spray locus, and determining that the thickness of the parallel portion a is within the allowable thickness. it is the gradient i the oblique portion b is spraying conditions characterized by comprising a fifth procedure for Shosa whether to satisfy the condition that the allowable at maximum slope i ma x less A decision method is provided.
【0015】上記請求項3に係る本発明はトンネルに限
らず吹付け一般を対象とした吹付け条件の決定方法であ
り、上記請求項4に係る本発明はトンネル壁面に対する
吹付けに限定した吹付け条件の決定方法である。The present invention according to claim 3 is a method for determining spraying conditions not only for a tunnel but also for general spraying, and the present invention according to claim 4 is a method for spraying limited to spraying on a tunnel wall surface. This is a method for determining the attaching condition.
【0016】なお、本発明における「吹付け」には、一
般的なモルタルやコンクリート吹付けの他、これらを利
用した各種覆工材料の吹付けを含むものである。The term "spraying" in the present invention includes not only general mortar and concrete spraying but also spraying of various lining materials using these.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳述する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0018】〔旋回移動式吹付けロボットの装置構成〕
図1は本吹付け装置1をTBMに適用した場合の全体図
であり、図2は吹付け装置1の側面図であり、図3はそ
の正面図である。[Structure of a swing-moving spray robot]
FIG. 1 is an overall view of the case where the spraying device 1 is applied to a TBM, FIG. 2 is a side view of the spraying device 1, and FIG. 3 is a front view thereof.
【0019】吹付け装置1(以下、単に吹付け装置とい
う。)は、図1に示されるように、地山を掘削するTB
M2と、このTBM2の後方に続く後続台車5と、これ
らTBM2と後続台車5とを接続する接続設備、具体的
には後述のズリ等搬送設備11を支持体として設けら
れ、TBM2の掘進に追従しながら例えば円形に掘削さ
れた壁面に対し順次、吹付材を吹付けするものである。As shown in FIG. 1, a spraying device 1 (hereinafter simply referred to as a spraying device) is a TB for excavating a ground.
M2, a trailing truck 5 following the TBM 2, and a connection device for connecting the TBM 2 and the trailing truck 5, specifically, a transport device 11 such as a slip, which will be described later, are provided as supports, and follow the excavation of the TBM 2. The spraying material is sequentially sprayed on the wall surface excavated in a circular shape, for example.
【0020】まず、TBM2は、トンネル長手方向に前
胴2Aと、中胴2Bと、後胴2Cとに分かれており、接
合点は屈曲可能となっている。前記中胴2Bは前胴2A
から延在される胴体部分と、後胴2Cの前端部から延在
される胴体部分との重なり部分となりTBM2が長手方
向に伸縮自在となっている。前記前胴2Aの後端部と後
胴2Cの前端部との間には複数本のスラストジャッキ3
6,36…が設けられ、前胴前進時には後胴2Cのメイ
ングリッパ34,34…を拡張しトンネル坑壁に固定し
た状態で前記スラストジャッキ36,36…を伸長さ
せ、後胴前進時には、メイングリッパ34,34…の支
持を開放するとともに、前胴2Aのフロントグリッパ3
5,35…を拡張してトンネル坑壁に固定した状態で前
記スラストジャッキ36,36…を収縮させることによ
り、前胴2Aと後胴2Cとが交互に前進を繰り返すよう
になっている。所謂、スラスト推進である。First, the TBM 2 is divided into a front trunk 2A, a middle trunk 2B, and a rear trunk 2C in the longitudinal direction of the tunnel, and the junction is bendable. The middle body 2B is the front body 2A
And a body portion extending from the front end of the rear trunk 2C, and the TBM 2 is stretchable in the longitudinal direction. A plurality of thrust jacks 3 are provided between the rear end of the front trunk 2A and the front end of the rear trunk 2C.
Are provided to extend the main grippers 34, 34 ... of the rear trunk 2C when the front trunk is advanced, and to extend the thrust jacks 36, 36 ... in a state of being fixed to the tunnel well wall. The support of the grippers 34, 34 ... is released, and the front grippers 3 of the front body 2A are released.
By contracting the thrust jacks 36 in a state in which the thrust jacks 36 are fixed to the tunnel pit wall, the front trunk 2A and the rear trunk 2C alternately advance forward alternately. So-called thrust propulsion.
【0021】一方、前記前胴2Aの前面には複数のカッ
タを備えるカッタヘッド32が回転自在に設備され、こ
のカッタヘッド32の背面側には掘削土砂取り込み用の
チャンバ33が形成されている。この土砂取り込み用チ
ャンバ33に接続してベルトコンベアを内蔵するガーダ
11Aがトンネル後方側に延長され、掘削された土砂を
坑外に搬出するようになっている。前記ガーダ11Aの
下面側にはTBM2の後方部位置を吸込み口として後方
側に連続する集塵装置11Bが一体的に設けられてい
る。本例では前記ガーダ11Aおよび集塵装置11Bが
一体としてズリ等搬送設備11を構成している。On the other hand, a cutter head 32 having a plurality of cutters is rotatably provided on the front surface of the front body 2A, and a chamber 33 for taking in excavated earth and sand is formed on the rear side of the cutter head 32. A girder 11A having a built-in belt conveyor connected to the earth and sand intake chamber 33 is extended to the rear side of the tunnel so that the excavated earth and sand is carried out of the mine. On the lower surface side of the girder 11A, a dust collecting device 11B is provided integrally with the rear side of the TBM 2 as a suction port. In the present embodiment, the girder 11A and the dust collecting device 11B integrally constitute a transfer equipment 11 such as a shear.
【0022】一方、吹付け装置1は、図2および図3に
示されるように、前記ズリ等搬送設備11の集塵装置1
1Bの下面に対して、開口を内側に向けて配設された左
右一対の溝型レール13A、13Bをトンネル長手方向
に沿って固設し、この溝型レール13A、13Bの溝内
にローラを嵌合させトンネル長手方向に沿って移動自在
とされる走行基体14を設け、この走行基体14の下面
側に設けられた垂下ブラケット15によって周方向レー
ル部材3が固定支持され、この周方向レール部材3に対
して走行自在に搭載されている。On the other hand, as shown in FIGS. 2 and 3, the spraying device 1 is a dust collecting device
1B, a pair of left and right grooved rails 13A and 13B disposed with the opening facing inward are fixed along the longitudinal direction of the tunnel, and rollers are placed in the grooves of the grooved rails 13A and 13B. A running base 14 which is fitted and is movable along the longitudinal direction of the tunnel is provided, and a circumferential rail member 3 is fixedly supported by a hanging bracket 15 provided on a lower surface side of the running base 14. 3 so that it can run freely.
【0023】前記周方向レール部材3は、トンネル周方
向壁面Hより内側にほぼ一定の離間距離をおいた円軌跡
線に沿って走行体たる前記吹付け装置1をトンネル周方
向に沿って走行させるためのもので、本例ではリング状
に加工されたレール部材が用いられている。なお、本例
では掘削断面形状が円形であるTBM2に対する適用例
を示したため、周方向レール部材3も円形状としたが、
たとえば複合円断面のトンネルの場合には、この複合ト
ンネル断面形状に合わせてその相似縮小形状に加工され
た周方向レール部材が用いられる。The circumferential rail member 3 causes the spraying device 1 as a running body to travel along the circumferential direction of the tunnel along a circular locus line having a substantially constant separation distance inside the tunnel circumferential wall surface H. In this example, a rail member processed into a ring shape is used. In addition, in this example, since the application example to the TBM 2 whose excavation cross-sectional shape was circular was shown, the circumferential rail member 3 was also circular.
For example, in the case of a tunnel having a compound circular cross section, a circumferential rail member processed into a similar reduced shape according to the compound tunnel cross-sectional shape is used.
【0024】また前記周方向レール部材3は、吹付け作
業をトンネル長手方向の所定範囲に亘って連続的に行え
るようにトンネル長手方向に沿って移動可能となってい
る。図2に示されるように、溝型レール13A、13B
の前側端部と後側端部とにそれぞれスプロケット18
A、18Bを支持するスプロケットブラケット16A、
16Bを配設固定するとともに、走行基体14の前側お
よび後側にそれぞれギヤ固定具17A、17Bを固定
し、前記ギヤ固定具17Aに一端を固定したチェーン1
9を前記スプロケット18A、18Bを回して他方のギ
ア固定具17Bに連結固定し、かつ一方のスプロケット
ブラケット16Bの下面側にモータ支持台21を固定支
持し、これに固定支持された縦行用モータ20の原動ス
プロケット20aと前記スプロケット18Bとの間に伝
動チェーン22を巻回し、縦行用モータ20の原動軸を
正逆方向に夫々回転させることによって走行基体14と
共に周方向レール部材3をトンネル長手方向に移動可能
としている。本例では、前記走行基体14は溝型レール
13A、13Bに沿ってTBM2の1サイクル掘進距離
(1200mm)の2倍程度の距離、具体的には2500
mmの範囲に亘って走行自在となっている。The circumferential rail member 3 is movable in the longitudinal direction of the tunnel so that the spraying operation can be performed continuously over a predetermined range in the longitudinal direction of the tunnel. As shown in FIG. 2, the grooved rails 13A, 13B
Sprockets 18 at the front end and the rear end of
A, sprocket bracket 16A supporting 18B,
A chain 1 in which the gears 16B are arranged and fixed, gear fixings 17A and 17B are fixed to the front side and the rear side of the running base 14, respectively, and one end is fixed to the gear fixings 17A.
9 is connected to and fixed to the other gear fixing member 17B by rotating the sprockets 18A and 18B, and the motor support 21 is fixedly supported on the lower surface side of one sprocket bracket 16B, and the longitudinal motor fixed and supported by this The driving chain 22 is wound between the driving sprocket 20a of the motor 20 and the sprocket 18B, and the driving shaft of the traversing motor 20 is rotated in the forward and reverse directions, so that the circumferential rail member 3 and the traveling base 14 are moved in the longitudinal direction of the tunnel. It is possible to move in the direction. In this example, the traveling base 14 is about twice as long as the one-cycle excavation distance (1200 mm) of the TBM 2 along the groove-shaped rails 13A and 13B, specifically 2500.
It can run freely over the range of mm.
【0025】前記周方向レール部材3に搭載される吹付
け装置1は、詳細には図4および図5に示されるよう
に、装置本体23の走行部に、周方向レール部材3の内
面側に接触する駆動ピニオンギア24と、周方向レール
部材3の外面側に接触する押えローラ25A、25Bと
を備え、周方向レール部材3を前記駆動ピニオンギア2
4と押えローラ25A、25Bとによって周方向レール
部材3を挟み付けることによって支持されるようになっ
ており、前記駆動ピニオンギア24と周方向レール部材
3の内面に形成されたラックギア3aとが歯合し、旋回
用モータ26によって前記駆動ピニオンギア24が回転
されることによって周方向レール部材3に沿って移動自
在となっている。As shown in detail in FIGS. 4 and 5, the spraying device 1 mounted on the circumferential rail member 3 is mounted on the running portion of the device main body 23 and on the inner surface side of the circumferential rail member 3. The driving pinion gear 24 includes a driving pinion gear 24 that comes into contact with the driving pinion gear 2, and pressing rollers 25 </ b> A and 25 </ b> B that contact the outer surface of the circumferential rail member 3.
4 and the pressing rollers 25A, 25B, so that the circumferential rail member 3 is supported by being sandwiched between the driving pinion gear 24 and the rack gear 3a formed on the inner surface of the circumferential rail member 3. At the same time, the drive pinion gear 24 is rotated by the turning motor 26 so as to be movable along the circumferential rail member 3.
【0026】吹付けノズル40を保持するノズルホルダ
28は、吹付け角制御用シリンダ27によって後端が支
持され、吹付けノズル40の吹付け角度(揺動角度)を
任意角度に調整できるようになっているとともに、ノズ
ルホルダ28の後方上面には揺動杆29が上方側に突出
して設けられており、モータ30によって回転されるギ
ア31の回転運動を前記揺動杆29のノズル進行方向に
沿う直進往復動作に変換することによって、吹付けノズ
ル40の先端部分を円形または楕円形の軌跡に沿って回
転運動させ、吹付け装置1の1ライン走行によって吹付
材を所定幅Sで吹付けできるようになっている。前記走
行基体14の後側上部位置には前記吹付けノズル40に
接続される吹付け材供給ホース39を支持するホース支
持フレーム37が配設され、さらに前記走行基体14の
上方側でかつ周方向レール部材3の内側には、吹付け材
のリバウンドがズリ等搬出設備11に付着するのを防止
するために略円筒状の防護カバー38が設けられてい
る。The rear end of the nozzle holder 28 holding the spray nozzle 40 is supported by a spray angle control cylinder 27 so that the spray angle (swing angle) of the spray nozzle 40 can be adjusted to an arbitrary angle. A swinging rod 29 is provided on the rear upper surface of the nozzle holder 28 so as to protrude upward, and rotates the gear 31 rotated by the motor 30 in the nozzle advancing direction of the swinging rod 29. By converting to a rectilinear reciprocating motion along, the tip of the spray nozzle 40 is rotated along a circular or elliptical trajectory, and the spray material can be sprayed at a predetermined width S by running the spray device 1 on one line. It has become. A hose support frame 37 that supports a blowing material supply hose 39 connected to the spray nozzle 40 is disposed at an upper rear position of the traveling base 14. A substantially cylindrical protective cover 38 is provided inside the rail member 3 in order to prevent the rebound of the blasting material from attaching to the carry-out equipment 11 such as shears.
【0027】なお、上記吹付け装置1に対しては、レー
ザー距離測定器6が設けられ、吹付け作業に併行して吹
付け厚測定が行えるようになっている。 〔吹付けノズル40の制御方法〕前記吹付け装置1にお
いて、先ず吹付け厚の制御はノズル単位移動距離当たり
の吹付材の吐出量を制御することによりなされる。この
場合の制御方法には、ノズルの移動速度は一定とし吹付
けポンプにより単位時間当たりの吐出量を調整する方法
と、吐出量は一定としノズルの移動速度(旋回速度)を
調整する方法、およびその両者を併用する方法の3種類
の方法が挙げられる。しかし、前記吹付けポンプにより
吐出量を調整する方法は、圧送ホース内での移動タイム
ラグが発生するなど、リアルタイムの制御が必要となり
技術的に困難な課題が多い。よって、吹付け機自体の吐
出量は一定とし、ノズルの移動制御のみで調整するのが
望ましい。The spraying device 1 is provided with a laser distance measuring device 6 so that the spraying thickness can be measured in parallel with the spraying operation. [Control Method of Spray Nozzle 40] In the spray apparatus 1, first, the control of the spray thickness is performed by controlling the discharge amount of the spray material per nozzle moving distance. The control method in this case includes a method in which the moving speed of the nozzle is fixed and the discharge amount per unit time is adjusted by the spray pump, a method in which the discharge amount is fixed and the moving speed (rotating speed) of the nozzle is adjusted, and There are three methods of using both of them. However, the method of adjusting the discharge amount by the spray pump requires real-time control such as generation of a movement time lag in the pressure feeding hose, and has many technically difficult problems. Therefore, it is desirable that the discharge amount of the spraying machine itself be fixed and adjusted only by controlling the movement of the nozzle.
【0028】一方、目標とする吹付け厚を確保するため
には吹付け角度によって変動するリバウンドなどにより
生ずる材料損失の影響を考慮する必要がある。そのため
に、事前に試験を実施し、吹付け角度とリバウンド率の
関係を把握する必要がある。確認したリバウンド率に応
じて、吹付け角度によって変化する材料損失量を想定
し、それと反比例した移動速度にノズルを制御すること
で目標とする吹付け厚が得られるようにする。On the other hand, in order to secure a target spray thickness, it is necessary to consider the effect of material loss caused by rebound or the like that varies depending on the spray angle. For that purpose, it is necessary to conduct a test in advance and grasp the relationship between the spray angle and the rebound rate. According to the confirmed rebound rate, the amount of material loss that varies according to the spray angle is assumed, and the nozzle is controlled at a moving speed that is inversely proportional to the material loss so that the target spray thickness can be obtained.
【0029】他方、吹付けノズルの1ライン走行によっ
て得られる吹付け軌跡に対して、その隣りのラインを吹
き付ける場合、両者の相対的な位置関係が表面の吹付け
品質、特に吹付け厚と仕上がり面の出来映えに大きく影
響を及ぼす。発明者等が1ライン走行によって得られる
吹付け軌跡の横断面の形状を観察した結果、図6に示さ
れるように、末広がりの形状となっていた。この形状を
仮に台形と仮定し、吹付け壁面に平行な部分をa(以
下、平行部分a)、端部に向かって徐々に厚みが薄くな
る斜の部分をb(以下、斜部分b)とすると、平行部分
aを目標とする厚みとするとともに、斜部分bを重ねて
吹くことで、互いに厚さの不足部分が補われて均一な仕
上がり面が得られるようになる。その概念図を図7に示
す。前記斜部分bの勾配iが直線であれば、斜部分bの
中心同士を重ね合わせた場合に平行部分aと同じ厚さが
得られることになる。On the other hand, in the case of blowing a line adjacent to a spray locus obtained by running one line of the spray nozzle, the relative positional relationship between the two lines depends on the spray quality of the surface, in particular, the spray thickness and finish. It greatly affects the workmanship of the surface. As a result of observing the shape of the cross section of the spray trajectory obtained by one-line running, as a result of the inventors, as shown in FIG. Assuming that this shape is a trapezoid, a portion parallel to the spraying wall surface is referred to as a (hereinafter referred to as a parallel portion a), and an inclined portion whose thickness gradually decreases toward an end portion is referred to as b (hereinafter referred to as an inclined portion b). Then, while the parallel portion a is set to the target thickness and the oblique portion b is overlapped and blown, the insufficient thickness portions are compensated for each other, so that a uniform finished surface can be obtained. The conceptual diagram is shown in FIG. If the slope i of the inclined portion b is a straight line, the same thickness as the parallel portion a can be obtained when the centers of the inclined portions b are overlapped.
【0030】しかし、図8(A)(B)に示されるように、走
行の機械誤差等の要因で離隔距離D(以下、ドリブル幅
ともいう。)が近づいたり離れたりした場合には、重ね
合わせた部分において厚みが均一にならない部分が生じ
る。そのため、斜部分bの勾配をiとすると、勾配iを
機械誤差により吹付けラインのドリブル幅Dが変動した
場合でも、吹付け厚さが許容誤差以内に収まるような勾
配imax(以下、許容最大勾配imaxという。)以下にす
る必要がある。However, as shown in FIGS. 8 (A) and 8 (B), when the separation distance D (hereinafter, also referred to as dribble width) approaches or separates due to factors such as a mechanical error in traveling, the overlap is caused. There is a portion where the thickness is not uniform in the joined portion. Therefore, assuming that the gradient of the inclined portion b is i, the gradient i max (hereinafter, allowable gradient) is such that even if the dribble width D of the spray line fluctuates due to a mechanical error, the spray thickness falls within the allowable error. It must be less than or equal to the maximum gradient i max .)
【0031】前記斜部分bの勾配iは、図8から判るよ
うに、ドリブル幅D、吹付け厚さの許容誤差を±ta、ド
リブル幅Dに生じる誤差を±e%とすると、下式1によ
って与えられる。なお、前記許容最大勾配imaxは勾配
iの採り得る最大値となる。As can be seen from FIG. 8, the slope i of the oblique portion b is, assuming that the allowable error of the dribble width D and the spray thickness is ± ta and the error generated in the dribble width D is ± e%, the following equation 1 Given by Note that the allowable maximum gradient i max is a maximum value that the gradient i can take.
【0032】[0032]
【数1】 (Equation 1)
【0033】他方、吹付けノズルの揺動角度は、図9に
示されるように、ノズルの壁面に対する傾きを揺動角度
θとすると、揺動角度θは吹付けノズルの中心線を壁面
に投射して得られる投射円の直径が目標とする吹付け軌
跡の横断面の平行部分aと等しくなるように設定され
る。ノズル先端から吹付け面までの距離をl、揺動回転
起点からノズル先端までの距離をxとすると、揺動角度
θは下式2によって与えられる。On the other hand, as shown in FIG. 9, when the tilt angle of the spray nozzle with respect to the wall surface is defined as the swing angle θ, the swing angle θ projects the center line of the spray nozzle onto the wall surface. Is set so that the diameter of the projection circle obtained as a result is equal to the parallel portion a of the cross section of the target blowing trajectory. Assuming that the distance from the nozzle tip to the spraying surface is 1 and the distance from the swing rotation start point to the nozzle tip is x, the swing angle θ is given by the following equation 2.
【0034】[0034]
【数2】 (Equation 2)
【0035】前記吹付けロボットにおける吹付けノズル
の回転運動は、移動方向に角度を与えながらノズルを揺
動運動させることにより与えられ(以下、「揺動回転」
という。)、前記揺動角度θの設定によって、吹付け軌
跡の横断面形状の吹付け幅が制御できる。また、ノズル
を大きく揺動させて広範囲に吹き付けることによって、
前述の斜部分bの勾配iを制御し、吹付けラインを重ね
合わせた部分を均一にすること、および吹付けラインの
縦断方向についても均一にすることができるようにな
る。The rotational movement of the spray nozzle in the spray robot is given by swinging the nozzle while giving an angle to the moving direction (hereinafter referred to as "oscillating rotation").
That. ), The blowing width of the cross-sectional shape of the blowing trajectory can be controlled by setting the swing angle θ. Also, by swinging the nozzle greatly and spraying it over a wide area,
By controlling the gradient i of the above-mentioned oblique portion b, the portion where the spray lines are overlapped can be made uniform and the longitudinal direction of the spray line can also be made uniform.
【0036】前記吹付けノズルの揺動回転運動は、ノズ
ル自体の移動(旋回運動)と同時に行われるため、吹付
け壁面に投射した吹付けノズルの中心軌跡は、略円形ま
たは略楕円形の螺旋状経路が連続的に重なり合うような
移動経路を描くことになる。図13はノズルの移動速度
に対してノズルの揺動回転速度を小さくした場合の例で
あり、軌跡が粗いため縦断方向の厚さが不均一になる。
よって、必要最小値以上の回転数を付与する必要がある
ことが判る。Since the oscillating rotation of the spray nozzle is performed simultaneously with the movement (swirl) of the nozzle itself, the center locus of the spray nozzle projected on the spray wall has a substantially circular or substantially elliptical spiral. The movement path is drawn such that the shape paths continuously overlap. FIG. 13 shows an example in which the swing rotation speed of the nozzle is made smaller than the movement speed of the nozzle, and the thickness in the longitudinal direction becomes non-uniform because the locus is coarse.
Therefore, it is understood that it is necessary to provide a rotation speed equal to or more than the necessary minimum value.
【0037】吹付けノズルの回転数の決定に関して、本
発明者等は揺動角度と揺動回転数を様々に変化させた試
験を行った。試験の方法は、モルタルの吐出量を2m3/h
r、旋回速度(ノズル移動速度)を200mm/secと一定と
し、揺動角度θと揺動回転数fとを様々に変化させて吹
付けを行い、吹付けラインの縦方向の中心線上に沿って
吹付け幅の測定を行った。測定は50mm間隔毎にレーザ
ー変位計によって30点行った。Regarding the determination of the rotation speed of the spray nozzle, the present inventors conducted a test in which the swing angle and the swing rotation speed were variously changed. The test method was to set the mortar discharge rate to 2 m 3 / h
r, with the swirling speed (nozzle moving speed) constant at 200 mm / sec, spraying is performed by changing the swing angle θ and the swing rotation speed f in various ways, and along the vertical center line of the spray line. The spray width was measured. The measurement was performed at 30 points at intervals of 50 mm using a laser displacement meter.
【0038】図11に、各ケースの測点30点の厚さに
おける変動係数(%)(標準偏差/平均値×100)と、
吹付け進行方向の中心線CL上の始点Aから円弧を描い
て再び中心線CL上の点Bに戻るまでの中心線上距離A
Bと、そこから進行方向と逆の方向に円弧を描いて再び
中心線CL上に戻る点Cと前記始点Aとの中心線上距離
ACの比AB/ACとの関係を示す。FIG. 11 shows the coefficient of variation (%) (standard deviation / average value × 100) in the thickness of 30 measurement points in each case,
A distance A on the center line from the start point A on the center line CL in the spraying traveling direction to returning to point B on the center line CL after drawing an arc.
The relationship between B and the ratio AB / AC of the distance AC on the center line between the point C which returns to the center line CL after drawing an arc in the direction opposite to the traveling direction and the starting point A is shown.
【0039】これより、吹付けロボットの場合には、距
離ABと距離ACの比が2.5以上、好ましくは3以上
の場合に縦断方向の厚さの変動係数が20%程度と最も
小さくなり、吹付け厚さの変動が最小となることが判っ
た。よって、揺動回転数は吹付けノズル中心の軌跡にお
ける距離ABと距離ACとの比が下式(3)の関係を満
たすように設定する。Thus, in the case of the spraying robot, when the ratio of the distance AB to the distance AC is 2.5 or more, preferably 3 or more, the coefficient of variation of the thickness in the longitudinal direction becomes the smallest, about 20%. It was found that the variation in spray thickness was minimized. Therefore, the swing rotation speed is set so that the ratio between the distance AB and the distance AC in the locus of the center of the spray nozzle satisfies the relationship of the following expression (3).
【0040】[0040]
【数3】 (Equation 3)
【0041】〔吹付け条件の決定方法〕次に、吹付け条
件の決定方法について、図12に基づくとともに、実施
例に則しながら詳述する。[Method of Determining Spraying Conditions] Next, a method of determining spraying conditions will be described in detail with reference to FIG.
【0042】吹付け条件を決定するには、先ず吹付け機
の基本条件が設定される。すなわち、吐出量、圧送圧
力、吹付けエア圧力、供給水量、急結剤添加率および吹
付け距離などの項目が設定される。また、吹付け機の機
械的要因やリバウンドによる材料損失などを考慮しなが
ら目標吹付け厚から必要吹付け量が設定されるととも
に、トンネル掘削機の1サイクル長(1掘削長)が設定
される。To determine the spraying conditions, first, the basic conditions of the spraying machine are set. That is, items such as a discharge amount, a pumping pressure, a blowing air pressure, a supply water amount, a quick-setting agent addition rate, and a blowing distance are set. In addition, the necessary spray amount is set from the target spray thickness in consideration of the mechanical factors of the spray machine, material loss due to rebound, and the like, and one cycle length (one excavation length) of the tunnel excavator is set. .
【0043】以上の与条件が設定された後、ドリブル
幅Dの設定、旋回速度の算出、揺動角度・揺動回転
数の設定、吹付け軌跡の横断面形状の測定および吹付
け軌跡の横断面形状が所定条件を満たしているか否かの
照査の手順で吹付け条件が決定される。After the above conditions are set, the dribble width D is set, the swing speed is calculated, the swing angle and the swing rotation speed are set, the cross-sectional shape of the spray locus is measured, and the spray locus is traversed. The spraying condition is determined by the procedure of checking whether or not the surface shape satisfies the predetermined condition.
【0044】(1)ドリブル幅Dの設定 先ず、ドリブル幅Dの設定では、隣り合うサイクル間の
つながりを考慮して、1サイクルの掘進長の約数で設定
する。仮に後述のごとく、1サイクルのTBM掘進長を
1200mmとした場合には、ドリブル幅Dの設定値の候補と
して150、200、240、300、400mmの5パターンが選択可
能となる。(1) Setting of Dribble Width D First, in setting of the dribble width D, the digging length of one cycle is set in consideration of the connection between adjacent cycles. As will be described later, one cycle of TBM excavation length
When 1200 mm is set, five patterns of 150, 200, 240, 300, and 400 mm can be selected as candidates for the set value of the dribble width D.
【0045】(2)旋回速度の算出 次いで吹付けロボットの旋回速度を、吹付け厚より算出
される必要吹付け容積をリバウンドによる損失量を差し
引いた吐出量で除すことによって吹付け時間を算出する
とともに、総旋回移動距離を前記吹付け時間で除すこと
によって算出する。(2) Calculation of Swinging Speed Next, the spraying time is calculated by dividing the swinging speed of the spraying robot by the discharge amount obtained by subtracting the required spraying volume calculated from the spraying thickness and the loss due to rebound. At the same time, it is calculated by dividing the total turning movement distance by the blowing time.
【0046】(3)揺動角度および揺動回転数の設定 揺動角度および揺動回転数の設定に関しては、本吹付け
ロボットの走行駆動を担うモーターの機械的誤差が5%
程度であることから、これより生じる走行速度の変動が
離隔距離(ドリブル幅D)の変動誤差に反映されると
し、式(1)における離隔距離Dの誤差eを±5%として斜
部分bの勾配iおよびそれに対応する平行部分aを算出
し、式(2)より、揺動角度θを決定した。さらに、式(3)
の条件によって揺動回転数の最小値を決定した。(3) Setting of Swing Angle and Swing Revolution Regarding the setting of the swing angle and the swivel speed, the mechanical error of the motor that drives the spraying robot is 5%.
Therefore, it is assumed that the variation of the traveling speed caused by the variation is reflected in the variation error of the separation distance (dribble width D), and the error e of the separation distance D in the equation (1) is ± 5%, and The gradient i and the parallel portion a corresponding to the gradient i were calculated, and the swing angle θ was determined from Expression (2). Furthermore, equation (3)
The minimum value of the oscillating rotation speed was determined according to the condition (1).
【0047】以上、初期与条件と各ドリブル幅において
算出した各設定値を下表1に示す。Table 1 below shows initial setting conditions and set values calculated for each dribble width.
【0048】[0048]
【表1】 [Table 1]
【0049】(4)照査(最適ドリブル幅等の決定) 1サイクルの掘進長の約数で設定されるドリブル幅は、
いくつかのパターン(本例の場合、上述の5パターン)
の選択が可能である。この中から、最適なドリブル幅を
決定するためには、試験吹付けを行い、吹付け軌跡の断
面形状を観察し以下の条件を満足するか否かの照査を行
う。(4) Checking (Determination of Optimal Dribble Width, etc.) The dribble width set by a divisor of the excavation length in one cycle is as follows:
Several patterns (in this example, the above five patterns)
Can be selected. To determine the optimum dribble width from these, test spraying is performed, the cross-sectional shape of the spray locus is observed, and whether or not the following conditions are satisfied is checked.
【0050】前記平行部分aの厚さが許容厚さ以内で
あること。The thickness of the parallel portion a is within the allowable thickness.
【0051】前記斜部分bの勾配iが許容最大勾配i
max以下であること。The gradient i of the inclined portion b is the maximum allowable gradient i.
It must be less than max .
【0052】下表2にそれぞれの設定により実施した試
験吹付けにおける吹付け軌跡の断面形状の観察結果を示
す。Table 2 below shows the observation results of the cross-sectional shape of the spray trajectory in the test spraying performed with each setting.
【0053】[0053]
【表2】 [Table 2]
【0054】平行部分a部分の厚さに関しては、旋回速
度と吹付け角度の設定により決定され、ドリブル幅を40
0mmとした以外のパターンで、所定の吹付け厚さを満足
した。 一方、斜部分bの勾配iについては、揺動回転
数が大きいものほど勾配iが小さくなる傾向があり、ド
リブル幅が150mmのNo1のケースと、ドリブル幅200mmの
No2のケースが目標とする条件を満足した。The thickness of the parallel portion "a" is determined by the setting of the turning speed and the spray angle, and the dribble width is set to 40.
With a pattern other than 0 mm, the predetermined spray thickness was satisfied. On the other hand, as for the gradient i of the inclined portion b, the gradient i tends to decrease as the swing rotation speed increases, and the No. 1 case with a dribble width of 150 mm and the dribble width of 200 mm
The No. 2 case satisfied the target conditions.
【0055】最後に、上記吹付け条件の下で吹付けロボ
ットにより吹付けを行った場合と、手吹きにより吹付け
を行った場合とについて実証試験を行った。その結果を
表3に示す。Finally, a verification test was performed for the case where the spraying was performed by the spraying robot under the above-mentioned spraying conditions and the case where the spraying was performed by hand blowing. Table 3 shows the results.
【0056】[0056]
【表3】 [Table 3]
【0057】吹付けロボットによる吹付けによる吹付厚
は20mm〜27mmと変動が少ないことが確認され、一方手吹
きの場合には吹付け厚が15mm〜40mmの範囲でばらつく結
果となった。この結果により、本発明の場合には従来の
手吹きに比べ格段に吹付け精度が良いことが確認され
た。It was confirmed that the spraying thickness by the spraying robot had a small variation of 20 mm to 27 mm. On the other hand, in the case of manual blowing, the spraying thickness varied in the range of 15 mm to 40 mm. From these results, it was confirmed that in the case of the present invention, the spraying accuracy was remarkably better than that of the conventional manual blowing.
【0058】ところで、本形態例では、吹付け装置がT
BM掘進に従って移動する条件の下で取り付けられたト
ンネル掘削例により詳述したが、もちろんTBMとは別
体とされ単独走行可能とされる吹付け装置であってもよ
い。また、吹付け装置としては前述した吹付け装置以外
に、トンネル長手方向およびトンネル周方向の位置制御
が可能なアーム先端に吹付けノズルを保持した多関節型
アーム式吹付けロボットであってもよい。さらに、トン
ネル壁面を対象として本発明について述べたが、本発明
はトンネル以外、例えば地下空間、吹付け法面等に対し
ても同様に適用することが可能である。By the way, in this embodiment, the spraying device is T
Although a detailed description has been given of an example of tunnel excavation installed under the condition of moving in accordance with BM excavation, a spraying device that can be independently driven and independently driven from the TBM may be used. In addition to the above-described spraying device, a multi-joint arm type spraying robot holding a spray nozzle at the tip of an arm capable of position control in the tunnel longitudinal direction and the tunnel circumferential direction may be used as the spraying device. . Furthermore, although the present invention has been described with respect to a tunnel wall surface, the present invention can be similarly applied to other than a tunnel, for example, an underground space, a spray slope, and the like.
【0059】[0059]
【発明の効果】以上詳説のとおり本吹付け方法によれ
ば、機械式吹付けロボットにおいて、吹付け厚の変動を
最小限とし、均等厚で円滑な仕上がり面に吹付けできる
ようになる。As described in detail above, according to the present spraying method, a mechanical spraying robot can spray a uniform thickness and a smooth finished surface with a minimum variation in the sprayed thickness.
【0060】また、本吹付け条件の設定方法により、均
等厚で円滑な仕上がり面に吹付けできるように、ドリブ
ル幅、吹付けノズルの移動速度、揺動角度および揺動回
転数等の吹付け条件を容易に決定できるようになる。Further, the spraying conditions such as the dribble width, the moving speed of the spray nozzle, the swing angle and the swing rotational speed are set so that the spraying can be performed evenly and smoothly on the finished surface. The condition can be easily determined.
【図1】本吹付け装置1をTBMに適用した場合の全体
図である。FIG. 1 is an overall view of a case where the spraying apparatus 1 is applied to a TBM.
【図2】本吹付け装置1の全体側面図である。FIG. 2 is an overall side view of the spraying apparatus 1. FIG.
【図3】その正面図である。FIG. 3 is a front view thereof.
【図4】吹付け装置1の拡大側面図である。FIG. 4 is an enlarged side view of the spraying device 1.
【図5】吹付け装置1の拡大背面図である。FIG. 5 is an enlarged rear view of the spraying device 1.
【図6】1ライン走行によって得られる吹付け横断面形
状を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing a sprayed cross-sectional shape obtained by one-line running.
【図7】均一な仕上がり面が得られる場合の模式概念図
である。FIG. 7 is a schematic conceptual diagram when a uniform finished surface is obtained.
【図8】吹付け厚が不均一となる場合の模式概念図であ
る。FIG. 8 is a schematic conceptual diagram in a case where the sprayed thickness is not uniform.
【図9】揺動角度算出式の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of a swing angle calculation formula.
【図10】吹付け壁面に投射した吹付けノズルの中心軌
跡を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing a center locus of a spray nozzle projected on a spray wall surface.
【図11】吹付け厚変動係数と比AB/ACとの関係を
示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the relationship between the spray thickness variation coefficient and the ratio AB / AC.
【図12】吹付け条件決定方法を示すフロー図である。FIG. 12 is a flowchart showing a method for determining spraying conditions.
【図13】ノズルの移動速度に対してノズルの揺動回転
速度を小さくした場合の吹付け壁面に投射した吹付けノ
ズルの中心軌跡を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing a center locus of a blowing nozzle projected on a blowing wall surface when the swing rotation speed of the nozzle is smaller than the moving speed of the nozzle.
1…吹付け装置、2…TBM、2A…前胴、2B…中
胴、2C…後胴、3…周方向レール部材、5…後続台
車、6…レーザー距離測定器、11…ズリ等搬送設備
(接続設備)、32…カッターヘッド、33…土砂取り
込み用チャンバ、34…メイングリッパ、35…フロン
トグリッパ、36…スラストジャッキDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Spraying device, 2 ... TBM, 2A ... Front trunk, 2B ... Middle trunk, 2C ... Rear trunk, 3 ... Peripheral rail member, 5 ... Subsequent bogie, 6 ... Laser distance measuring device, 11 ... Conveyance equipment such as shearing (Connection equipment), 32: Cutter head, 33: Chamber for taking in earth and sand, 34: Main gripper, 35: Front gripper, 36: Thrust jack
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 名村 均 富山県富山市桜木町1−11 佐藤工業株式 会社北陸支店内 Fターム(参考) 2D055 BA06 DB02 DB04 DB06 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Hitoshi Namura 1-11 Sakuragicho, Toyama-shi, Toyama F-term in Hokuriku Branch of Sato Industrial Co., Ltd. 2D055 BA06 DB02 DB04 DB06
Claims (4)
進行方向に沿って移動させることにより、吹付け壁面に
投射した吹付けノズルの中心軌跡が略円形または略楕円
形の螺旋状経路を描くように吹付けを行う機械式吹付け
装置によって吹付けを行う場合の吹付け方法であって、 吹付け進行方向の中心線上の始点Aから円弧を描いて再
び中心線上の点Bに戻るまでの中心線上距離ABと、そ
こから吹付け進行方向と逆の方向に円弧を描いて再び中
心線上に戻る点Cと前記始点Aとの中心線上距離ACの
比AB/ACがAB/AC≧2.5の関係を満たすよう
にすることを特徴とする吹付け方法。1. A helical path having a substantially circular or substantially elliptical center locus of a blowing nozzle projected on a blowing wall surface by moving the blowing nozzle in the direction of spraying while swinging and rotating. This is a spraying method when spraying is performed by a mechanical spraying device that performs spraying in a drawing manner, wherein an arc is drawn from a starting point A on the center line in the spraying direction and returns to point B on the center line again. And the ratio AB / AC of the center line distance AC between the starting point A and the point C that returns to the center line by drawing an arc in the direction opposite to the spraying direction from the center line distance AB / AC is AB / AC ≧ 2. A spraying method characterized by satisfying the relationship of (5).
進行方向に沿って移動させることにより、吹付け壁面に
投射した吹付けノズルの中心軌跡が略円形または略楕円
形の螺旋状経路を描くように吹付けを行うようにする機
械式吹付け装置において、 前記吹付けノズルを、吹付け進行方向の中心線上の始点
Aから円弧を描いて再び中心線上の点Bに戻るまでの中
心線上距離ABと、そこから吹付け進行方向と逆の方向
に円弧を描いて再び中心線上に戻る点Cと前記始点Aと
の中心線上距離ACの比AB/ACがAB/AC≧2.
5の関係を満たすように動作制御することを特徴とする
吹付け装置。2. A helical path having a substantially circular or substantially elliptical center locus of the blowing nozzle projected on the blowing wall surface by moving the blowing nozzle in the spraying traveling direction while swinging and rotating. In a mechanical spraying apparatus that performs spraying in a drawing manner, the spraying nozzle is drawn on a center line from an initial point A on the center line in the spraying direction to an arc and returns to a point B on the center line again. The ratio AB / AC of the distance AB and the distance AC on the center line between the starting point A and the point C that returns to the center line by drawing an arc in the direction opposite to the spraying traveling direction is AB / AC ≧ 2.
A spraying apparatus characterized in that the operation is controlled so as to satisfy the relationship of (5).
進行方向に沿って移動させることにより、吹付け壁面に
投射した吹付けノズルの中心軌跡が略円形または略楕円
形の螺旋状経路を描くように吹付けを行う機械式吹付け
装置を用い、旋回を繰り返しながら吹付けを行う場合の
吹付け条件の決定方法であって、 吹付けノズルの1ライン走行による吹付けライン中心線
と、隣接する吹付けノズルの1ライン走行による吹付け
ライン中心線との離隔距離Dを設定する第1手順と、 必要吹付け量と吐出量より吹付け時間を算出するととも
に、総旋回移動距離を前記吹付け時間で除すことによっ
て吹付けノズルの旋回速度を算出する第2手順と、 吹付けによる1ライン走行による吹付け断面形状が台形
であるとの仮定の下、吹付け壁面と平行な部分を平行部
分a、端部に向かって徐々に厚みが薄くなる部分を斜部
分bとし、かつ前記離隔距離Dの変動誤差eとするとと
もに、厚み許容誤差taとして、前記斜部分bの許容最大
勾配imaxおよびそれに対応する平行部分aを算出し、
かつ吹付けノズルの揺動角度θを算出する第3手順と、 吹付け進行方向の中心線上の始点Aから円弧を描いて再
び中心線上の点Bに戻るまでの中心線上距離ABと、そ
こから吹付け進行方向と逆の方向に円弧を描いて再び中
心線上に戻る点Cと前記始点Aとの中心線上距離ACの
比AB/ACがAB/AC≧2.5の関係を満たす条件
によって揺動回転数を算出する第4手順と、 試験吹付けを行い、吹付け軌跡の横断面形状を測定し、
前記平行部分aの厚さが許容厚さ以内であること、
前記斜部分bの勾配iが前記許容最大勾配ima x以下で
あることの条件を満足するか否かの照査を行う第5手順
とからなることを特徴とする吹付け条件の決定方法。3. A spiral path having a substantially circular or substantially elliptical center locus of the blowing nozzle projected on the blowing wall surface by moving the blowing nozzle in the spraying traveling direction while swinging and rotating. A method for determining spraying conditions in a case of performing spraying while repeating turning using a mechanical spraying device that performs spraying in a drawing manner, comprising: a spraying line center line by one line running of a spraying nozzle; A first procedure for setting a separation distance D from the center line of the spraying line by one line running of the adjacent spraying nozzles; calculating a spraying time from a necessary spraying amount and a discharge amount; A second procedure of calculating the swirling speed of the spray nozzle by dividing by the spray time, and a section parallel to the spray wall surface, assuming that the spray cross-sectional shape by one line traveling by spray is trapezoidal. Is a parallel portion a, a portion where the thickness gradually decreases toward the end portion is a slant portion b, and a variation error e of the separation distance D is defined as a thickness tolerance error ta. i max and the corresponding parallel part a are calculated,
And a third procedure for calculating the swing angle θ of the spray nozzle, and a distance AB on the center line from the start point A on the center line in the spraying traveling direction to returning to a point B on the center line after drawing an arc, and The ratio AB / AC of the distance AC on the center line between the point C which returns to the center line and draws an arc in the direction opposite to the spraying advance direction and the starting point A satisfies the condition AB / AC ≧ 2.5. The fourth step of calculating the dynamic rotation speed and the test spraying are performed, the cross-sectional shape of the spraying locus is measured,
That the thickness of the parallel portion a is within the allowable thickness,
Spraying condition determination method of which is characterized by comprising a fifth procedure for the whether the gradient i the oblique portion b satisfies the condition that is the maximum allowable slope i ma x less Shosa.
進行方向に沿って移動させることにより、吹付け壁面に
投射した吹付けノズルの中心軌跡が略円形または略楕円
形の螺旋状経路を描くように吹付けを行う機械式吹付け
装置を用い、トンネル掘進に伴って、トンネル周方向に
旋回を繰り返しながらトンネル壁面に吹付けを行う場合
の吹付け条件の決定方法であって、 吹付けノズルの1ライン走行による吹付けライン中心線
と、トンネル方向に隣接する吹付けノズルの1ライン走
行による吹付けライン中心線との離隔距離Dを1サイク
ル掘進長の約数として設定する第1手順と、 必要吹付け量と吐出量より吹付け時間を算出するととも
に、総旋回移動距離を前記吹付け時間で除すことによっ
て吹付けノズルの旋回速度を算出する第2手順と、 吹付けによる1ライン走行による吹付け断面形状が台形
であるとの仮定の下、吹付け壁面と平行な部分を平行部
分a、端部に向かって徐々に厚みが薄くなる部分を斜部
分bとし、かつ前記離隔距離Dの変動誤差eとするとと
もに、厚み許容誤差taとして、前記斜部分bの許容最大
勾配imaxおよびそれに対応する平行部分aを算出し、
かつノズルの揺動角度θを算出する第3手順と、 吹付け進行方向の中心線上の始点Aから円弧を描いて再
び中心線上の点Bに戻るまでの中心線上距離ABと、そ
こから吹付け進行方向と逆の方向に円弧を描いて再び中
心線上に戻る点Cと前記始点Aとの中心線上距離ACの
比AB/ACがAB/AC≧2.5の関係を満たす条件
によって揺動回転数を算出する第4手順と、 試験吹付けを行い、吹付け軌跡の横断面形状を測定し、
前記平行部分aの厚さが許容厚さ以内であること、
前記斜部分bの勾配iが前記許容最大勾配ima x以下で
あることの条件を満足するか否かの照査を行う第5手順
とからなることを特徴とする吹付け条件の決定方法。4. A spiral path in which the center locus of the blowing nozzle projected on the blowing wall surface has a substantially circular or substantially elliptical shape by moving the blowing nozzle in a swinging direction while swinging and rotating. A method for determining spraying conditions when spraying on a tunnel wall surface while repeatedly turning in the circumferential direction of the tunnel in accordance with tunnel excavation, using a mechanical spraying device that sprays as if drawing. A first procedure for setting a separation distance D between a spray line center line by one-line running of the nozzle and a spray line center line by one-line running of a blowing nozzle adjacent in the tunnel direction as a divisor of one cycle excavation length. A second procedure of calculating the spraying time from the necessary spraying amount and the discharge amount, and calculating the turning speed of the spraying nozzle by dividing the total turning movement distance by the spraying time. Assuming that the cross-sectional shape of the sprayed one-line running is trapezoidal, the part parallel to the spraying wall is a parallel part a, and the part whose thickness gradually decreases toward the end is an oblique part b. And the variation error e of the separation distance D, and as the thickness tolerance ta, calculate the allowable maximum gradient i max of the inclined portion b and the parallel portion a corresponding thereto,
And a third procedure for calculating the swing angle θ of the nozzle, a distance AB on the center line from the start point A on the center line in the spraying traveling direction to returning to a point B on the center line after drawing an arc, and spraying therefrom. Oscillating rotation based on the condition that the ratio AB / AC of the distance AC on the center line between the point C and the starting point A, which draws an arc in the direction opposite to the traveling direction and returns to the center line, satisfies the relationship AB / AC ≧ 2.5. A fourth procedure for calculating the number, performing test spraying, measuring the cross-sectional shape of the spray locus,
That the thickness of the parallel portion a is within the allowable thickness,
Spraying condition determination method of which is characterized by comprising a fifth procedure for the whether the gradient i the oblique portion b satisfies the condition that is the maximum allowable slope i ma x less Shosa.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001160728A JP2002349197A (en) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | Spraying method, spraying device, and determination method of spraying condition |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005113576A (en) * | 2003-10-09 | 2005-04-28 | Taisei Corp | Spraying method of coating material |
JP2014137360A (en) * | 2013-01-18 | 2014-07-28 | Kajima Corp | Spraying method, and method for forming buffer material |
JP2020084551A (en) * | 2018-11-22 | 2020-06-04 | 株式会社熊谷組 | Spray thickness estimation device |
JP2020084539A (en) * | 2018-11-22 | 2020-06-04 | 株式会社熊谷組 | Shotcrete guidance system |
CN114950901A (en) * | 2022-04-12 | 2022-08-30 | 河南乐远纸制品有限公司 | Method for coating sealing paint for wooden packaging box |
-
2001
- 2001-05-29 JP JP2001160728A patent/JP2002349197A/en not_active Withdrawn
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005113576A (en) * | 2003-10-09 | 2005-04-28 | Taisei Corp | Spraying method of coating material |
JP2014137360A (en) * | 2013-01-18 | 2014-07-28 | Kajima Corp | Spraying method, and method for forming buffer material |
JP2020084551A (en) * | 2018-11-22 | 2020-06-04 | 株式会社熊谷組 | Spray thickness estimation device |
JP2020084539A (en) * | 2018-11-22 | 2020-06-04 | 株式会社熊谷組 | Shotcrete guidance system |
JP7138549B2 (en) | 2018-11-22 | 2022-09-16 | 株式会社熊谷組 | Concrete spraying guidance system |
JP7161385B2 (en) | 2018-11-22 | 2022-10-26 | 株式会社熊谷組 | Spray thickness estimation device |
CN114950901A (en) * | 2022-04-12 | 2022-08-30 | 河南乐远纸制品有限公司 | Method for coating sealing paint for wooden packaging box |
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