JP2010222826A

JP2010222826A - 発破穿孔さし角制御システム

Info

Publication number: JP2010222826A
Application number: JP2009070566A
Authority: JP
Inventors: Mitsumasa Okamura; 光政岡村; Masashi Naito; 将史内藤; Satoru Kimura; 哲木村; Koji Ishiyama; 宏二石山
Original assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd; Toda Corp
Current assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd; Toda Corp
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2010-10-07

Abstract

【課題】少ないセンサで穿孔さし角を制御し、発破効率の向上、余掘りの低減を実現することができ、汎用性が高く、コスト削減が可能な発破穿孔さし角制御システムを提供する。
【解決手段】穿孔始点設定手段によって設定した穿孔始点位置でブーム１４に支持されたガイドセル１８上を平行に稼動する穿孔機１６を用いて穿孔を行う際の発破穿孔さし角制御システムであって、ブーム１４に取り付けられてブーム１４の水平角を検出することでガイドセル１８の水平角を検出する水平角検出センサ３４、３６と、ブーム１４に取り付けられてガイドセル１８の鉛直角を検出することでガイドセル１８上を平行に稼動する穿孔機１６先端の鉛直角を検出する鉛直角検出センサ３８とを有し、水平角検出センサ３４、３６により検出された水平角と、鉛直角検出センサ３８により検出された鉛直角とに基づいてガイドセル１８上の穿孔機１６先端の穿孔さし角を設定可能とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発破穿孔さし角制御システムに関し、特に、穿孔始点設定手段によって設定した穿孔始点位置でブームに支持された穿孔機を用いて穿孔を行う際の発破穿孔さし角制御システムに関する。

一般に、山岳トンネルの掘削においては、効率性、経済性に優れる発破工法が広く採用されている。

このような発破工法においては、発破振動で生ずる余掘りによる採算性低下（覆工打設量、吹き付けコンクリート量、ずり処理量、作業時間の増加）と周辺岩盤の損傷による不安定化が、常に大きな課題となっている。

このため、従来より、余掘りの減少を目的としたトンネルの内空断面の計測を行うトンネルの掘削方法が種々提案されてきている（特許文献１参照）。

ところで、このような掘削断面の計測に加え、実際の穿孔制御は、例えば、油圧ジャンボに距離センサ及び回転センサを内蔵した多関節ブームを搭載し、設計路線データにおけるガイドセルの位置を三次元座標で定め、各センサの位置から幾何学的に穿孔位置・姿勢を測定するようにしている。

特開平１１−３２４５６０号公報

このような先行制御技術においては、内臓式センサを装備したシステムが主流であるため、各種メーカー独自のシステムで単一機械でしか使用できず、汎用性が低く、また、内蔵式センサのため、メンテナンスが容易でなく、製作、改造に長い期間を要し、さらには、三次元座標管理のため、センサ数が多く高価となり、システムコストが増大することとなるものである。

本発明の目的は、少ないセンサで穿孔さし角を制御し、発破効率の向上、余掘りの低減を実現することができ、汎用性が高く、コスト削減が可能な発破穿孔さし角制御システムを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の発破穿孔さし角制御システムは、穿孔始点設定手段によって設定した穿孔始点位置でブームに支持されたガイドセル上を平行に稼動する穿孔機を用いて穿孔を行う際の発破穿孔さし角制御システムであって、
前記ブームに取り付けられて前記ブームの水平角を検出することで前記ガイドセルの水平角を検出する水平角検出センサと、
前記ブームに取り付けられて前記ブームの鉛直角を検出することで前記ガイドセルの鉛直角を検出する鉛直角検出センサとを有し、
前記水平角検出センサにより検出された水平角と、前記鉛直角検出センサにより検出された鉛直角とに基づいて前記ガイドセル上の穿孔機先端の穿孔さし角を設定可能とされたことを特徴とする。

本発明によれば、穿孔始点設定手段の活用により、穿孔始点が定まるため、水平角センサによりブームの水平角を検出し、鉛直角センサによりブームの鉛直角を検出することで、穿孔さし角が適正な計画穿孔線となるように制御することで、少ないセンサで穿孔さし角を制御し、発破効率の向上、余掘りの低減を実現することができ、汎用性が高く、コスト削減が可能なものとすることができる。

本発明においては、前記ブームは、前記ガイドセルを水平揺動させるブームスイングと、ガイドスイングとを有し、
前記水平角検出センサは、前記ブームスイング及び前記ガイドスイングにそれぞれ配設された距離計からなるものとすることができる。

このような構成とすることにより、ブームの水平揺動部位であるブームスイング及びガイドスイングにそれぞれ水平角検出センサとしての距離計を配設することで、ブームの水平角を確実に検出することができ、しかも、ブームスイング及びガイドスイングの水平角は、距離計の測定値から幾何学的に算出する方式となっているため、各種メーカーのブームに設置が可能で、汎用性を高めることができる。

また、この場合、前記ガイドセルを鉛直方向に傾斜させるガイドチルトを有し、
前記鉛直角検出センサは、前記ガイドチルトに配設されるようにすることができる。

このような構成とすることにより、ガイドセルの鉛直角をガイドチルトの鉛直角により検出することで、確実に穿孔機先端の鉛直角を検出することが可能となる。

本発明においては、前記穿孔機は、フィーダにより前記ガイドセル上で進退動可能とされ、前記フィーダの移動量を油量計により検出して穿孔長を制御することができる。

このような構成とすることにより、穿孔の孔尻容易かつ確実に揃えることが可能となる。

本発明においては、前記ブーム及びガイドセルの操作時の前記水平角検出センサ及び前記鉛直角検出センサの検出値からガイドセルの姿勢を算出してオペレータモニタに表示することができる。

このような構成とすることにより、オペレータは、オペレータモニタを見ながらブーム及びガイドセルを穿孔計画線に合わせるように操作して穿孔を行うことができる。

本発明の一実施の形態にかかる発破穿孔さし角制御システムを搭載した油圧ジャンボの側面図である。図１のブームの拡大平面図である。図２の側面図である。切羽マーキングによる穿孔始点、放射状の計画穿孔線、ガイドセル角度の関係を示す穿孔さし角制御図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１〜図４は、本発明の一実施の形態にかかる発破穿孔さし角制御システムを示す図である。

図１は、本発明の一実施の形態にかかる発破穿孔さし角制御システムを搭載した油圧ジャンボの側面図で、図２は図１のブームの拡大平面図、図３はその側面図である。

この油圧ジャンボ１０は、切羽面に爆薬装填用の穿孔を行うためのもので、図１に示すように、タイヤ走行式の移動台車１２上にブーム１４が取り付けられ、このブーム１４に穿孔機１６を搭載したガイドセル１８が取り付けられている。

ブーム１４は、ガイドセル１８を移動させる多関節アクチュエータとして構成されており、図２及び図３にも示すように、ブーム１４を水平方向で搖動させるブームスイング２０、ブーム１４を前後に進退動させるブームスライド２２、ガイドセル１８を水平方向に搖動させるガイドスイング２４、ガイドセル１８を軸周りに回転させるガイドロータリ２６、ガイドセル１８を鉛直方向で搖動させるガイドチルト２８、ガイドセル１８を前後に進退動させるガイドスライド３０等を有し、ガイドセル１８に搭載した穿孔機１６の先端位置を任意の位置に移動可能にしている。

穿孔機１６は、フィーダ３２により所定穿孔長で前後に進退動可能にされている。

そして、この油圧ジャンボ１０を用いて、切羽面に計画穿孔線に基づいて発破穿孔さし角制御システムにより穿孔を行うようになっている。

この発破穿孔さし角制御システムは、穿孔始点設定手段、例えば、図示せぬが、周知の切羽マーキング装置によって、図４に示すような発破前の切羽Ｋ１に対して切羽マーキングＭを行うことにより、穿孔始点を定めるようにしている。

この定められた穿孔始点Ｍを始点にして、穿孔さし角、すなわちガイドセルの水平角θ、鉛直角φが適正な計画穿孔線１００となるようにガイドセルの姿勢を制御して、１発破掘進長Ｌにおける発破後の切羽Ｋ２で放射状の計画穿孔終点線１０２が得られるようにしている。

そのため、本実施の形態では、ブーム１４の水平揺動を行わせるブームスイング２０に第１の水平角検出センサ３４を配設し、ガイドセル１８の水平揺動を行わせるガイドスイング２４に第２の水平角検出センサ３６を配設することで、ガイドセル１８上を平行に稼動する穿孔機１６先端の水平角を検出するとともに、ガイドセル１８の鉛直方向の搖動を行わせるガイドチルト２８に鉛直角検出センサ３８を配設することで、ガイドセル１８上を平行に稼動する穿孔機１６先端の鉛直角を検出するようにしている。
第１及び第２の水平角検出センサ３４、３６は、例えば周知のワイヤ式、あるいは非接触式の距離計とされており、この距離計が各ブームスイング２０及びガイドスイング２４の両側部に一対設けられた状態となっている。

また、ワイヤ式距離計の場合は、ブーム１４の振動等の影響を考慮して、図１に示すように、ワイヤ４０の端部を延長して移動台車１２上に設置したセンサユニット４２まで導き、このセンサユニット４２内で水平角度検出を行うことで、精度を高めることも可能である。

鉛直角検出センサ３８は、ガイドセル１８と平行な軸に設置した周知の傾斜計で構成されており、この傾斜計によって穿孔機１６先端の鉛直角を検出するようにしている。

そして、これら第１及び第２の水平角検出センサ３４、３６及び鉛直角検出センサ３８によって検出された水平角及び鉛直角とに基づいてガイドセル１８上を平行に稼動する穿孔機１６先端の穿孔さし角を設定可能とされている。

このような構成の発破穿孔さし角制御システムによれば、周知の切羽マーキング等の穿孔始点設定手段の活用により、穿孔始点が定まるため、第１及び第２の水平角センサ３４、３６によりガイドセル１８の水平角を検出し、鉛直角センサ３８によりガイドセル１８の鉛直角を検出することで、ガイドセル１８上を平行に稼動する穿孔機１６先端のさし角が適正な計画穿孔線となるように制御することで、少ないセンサで穿孔さし角を制御し、発破効率の向上、余掘りの低減を実現することができ、汎用性が高く、コスト削減が可能なものとすることができる。

また、ブーム１４の水平揺動部位であるブームスイング２０及びガイドスイング２４にそれぞれ第１及び第２の水平角検出センサ３４、３６として距離計を配設することで、ブームの水平角を確実に検出することができ、しかも、ブームスイング２０及びガイドスイング２４の水平角は、距離計の測定値から幾何学的に算出する方式となっているため、各種メーカーのブームに設置が可能で、汎用性を高めることができる。

さらに、ガイドセル１８の鉛直角をガイドチルト２８に配設した周知の傾斜計により鉛直角を検出することで、確実にガイドセル１８上を平行に稼動する穿孔機１６先端の鉛直角を検出することができ、コスト的にも有利となる。

また、本実施の形態では、穿孔の孔尻を揃える目的で、図示せぬ油量計によりフィーダ３２の移動量から穿孔長を検出するようにしている。

さらに、本実施の形態では、ブーム１４及びガイドセル１８の操作時の各センサ３４、３６、３８の検出値から幾何学的にガイドセル１８の姿勢を算出して、図１に示すオペレータモニタ５０に表示し、オペレータが穿孔計画線に合わせるように操作して穿孔するようになっている。

本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において、種々の形態に変形可能である。

例えば、油圧ジャンボは、前記実施の形態に限定されるものではなく種々の種類の油圧ジャンボに適用可能である。

１０油圧ジャンボ
１４ブーム
１６穿孔機
１８ガイドセル
２０ブームスイング
２４ガイドスイング
２８ガイドチルト
３４第１の水平角検出センサ
３６第２の水平角検出センサ
３８鉛直角検出センサ
５０オペレータモニタ

Claims

穿孔始点設定手段によって設定した穿孔始点位置でブームに支持されたガイドセル上を平行に稼動する穿孔機を用いて穿孔を行う際の発破穿孔さし角制御システムであって、
前記ブームに取り付けられて前記ブームの水平角を検出することで前記ガイドセルの水平角を検出する水平角検出センサと、
前記ブームに取り付けられて前記ブームの鉛直角を検出することで前記ガイドセルの鉛直角を検出する鉛直角検出センサとを有し、
前記水平角検出センサにより検出された水平角と、前記鉛直角検出センサにより検出された鉛直角とに基づいて前記ガイドセル上の穿孔機先端の穿孔さし角を設定可能とされたことを特徴とする発破穿孔さし角制御システム。
請求項１において、
前記ブームは、前記ガイドセルを水平揺動させるブームスイングと、ガイドスイングとを有し、
前記水平角検出センサは、前記ブームスイング及び前記ガイドスイングにそれぞれ配設された距離計からなることを特徴とする発破穿孔さし角制御システム。
請求項２において、
前記ガイドセルを鉛直方向に傾斜させるガイドチルトを有し、
前記鉛直角検出センサは、前記ガイドチルトに配設されていることを特徴とする発破さし角制御システム。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記穿孔機は、フィーダにより前記ガイドセル上で進退動可能とされ、
前記フィーダの移動量を油量計により検出して穿孔長を制御することを特徴とする発破さし角制御システム。
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記ブーム及びガイドセルの操作時の前記水平角検出センサ及び前記鉛直角検出センサの検出値からガイドセルの姿勢を算出してオペレータモニタに表示することを特徴とする発破さし角制御システム。