JP2019199784A - Spray support device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トンネル工事に用いられるコンクリート吹付機に適用される吹付支援装置に関する。 The present invention relates to a spraying support device applied to a concrete spraying machine used for tunnel construction.
従来、移動台車に取り付けられた支持部材と、支持部材に取り付けられ、吹付ノズルを有する吹付ヘッド装置と、を備えたコンクリート吹付機が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この特許文献1に記載のコンクリート吹付機では、オペレータが、操縦レバー等を動かして、支持部材や吹付ヘッド装置の動作を手動操作するようになっている。
しかし、特許文献1に記載のコンクリート吹付機では、支持部材の根元側の回転関節を動作させると、吹付ノズルの先端位置が半球状に変化する。それゆえ、例えば、トンネル内の壁面や切羽にコンクリートを吹き付ける場合、オペレータに高い技術が必要となる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a concrete sprayer including a support member attached to a movable carriage and a spray head device attached to the support member and having a spray nozzle is known (see, for example, Patent Document 1). In the concrete sprayer disclosed in Patent Document 1, an operator manually operates the support member and the spray head device by moving a control lever and the like.
However, in the concrete sprayer described in Patent Document 1, when the rotary joint on the base side of the support member is operated, the tip position of the spray nozzle changes to a hemisphere. Therefore, for example, when concrete is sprayed on a wall surface or a face in a tunnel, high skill is required for the operator.
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、コンクリートの吹付作業をより容易に実行可能な吹付支援装置を提供することを目的とする。 This invention is made paying attention to the above points, and it aims at providing the spraying assistance apparatus which can perform concrete spraying work more easily.
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、(a)移動台車に取り付けられ、複数の関節が設けられた支持部材と、支持部材に取り付けられ移動台車に取り付けられ、複数の関節が設けられた支持部材と、支持部材に取り付けられ、吹付ノズルを有する吹付ヘッド装置とを備えたコンクリート吹付機における、吹付ノズルの先端部の位置の制御を支援する吹付支援装置であって、(b)移動台車と支持部材の第1の構成部品とを相対変位可能とする第1の回転関節の動作の指示入力、及び第1の構成部品と支持部材の第2の構成部品とを相対変位可能とする第2の回転関節の動作の指示入力を受け付ける指示入力部と、(c)複数の関節の一部または全部の動作を検出する動作量検出部と、(d)指示入力部で受け付けた指示入力に基づき、第1及び第2の回転関節の動作の目標値を算出し、動作量検出部の検出結果に基づき、吹付ノズルの先端部の位置を予め定められた平面内に維持させるための、第2の構成部品と支持部材の第3の構成部品とを相対変位可能とする直動関節の動作の目標値を算出する目標値演算部と、(e)目標値演算部で算出した目標値に基づき、第1及び第2の回転関節、及び直動関節の動作を制御する関節動作制御部と、を備える吹付支援装置であることを要旨とする。 In order to solve the above problems, one embodiment of the present invention is as follows: (a) a support member attached to a movable carriage and provided with a plurality of joints; and a support member attached to the support member and attached to the movable carriage. A spray support device for supporting control of a position of a tip portion of a spray nozzle in a concrete spray machine provided with a provided support member and a spray head device attached to the support member and having a spray nozzle. ) An instruction input for the operation of the first rotary joint that enables relative displacement between the movable carriage and the first component of the support member, and relative displacement between the first component and the second component of the support member. An instruction input unit that receives an instruction input of the operation of the second rotary joint, (c) an operation amount detection unit that detects some or all of the plurality of joints, and (d) an instruction input unit Based on instruction input Second, for calculating a target value of the operation of the first and second rotary joints, and maintaining the position of the tip of the spray nozzle within a predetermined plane based on the detection result of the operation amount detection unit A target value calculation unit that calculates a target value of the motion of the linear motion joint that enables relative displacement between the component part and the third component part of the support member, and (e) based on the target value calculated by the target value calculation unit The gist of the present invention is that it is a spraying support device including a joint motion control unit that controls the motions of the first and second rotary joints and the linear motion joint.
本発明によれば、吹付ノズルの先端部がある一定の平面内を移動するように、直動関節を自動的に伸縮させることができる。そのため、コンクリートの吹付作業をより容易に実行可能な吹付支援装置を提供することができる。 According to the present invention, the linear motion joint can be automatically expanded and contracted so that the tip of the spray nozzle moves within a certain plane. Therefore, the spray assistance apparatus which can perform concrete spraying work more easily can be provided.
本発明の実施形態に係る吹付支援装置について図面を参照して説明する。
(構成)
図1に示すように、本発明の実施形態に係る吹付支援装置1は、トンネル内空壁の互いに隣り合う支保工2a、2b間の円周壁面や切羽3に対しコンクリートを吹き付けるためのトンネル工事用作業用車両(以下「コンクリート吹付機4」とも呼ぶ)に搭載される。
本発明の実施形態に係るコンクリート吹付機4は、移動台車5と、移動台車5に取り付けられ、回転関節及び直動関節を含む複数の関節が設けられた支持部材6と、支持部材6に取り付けられ、吹付ノズル7hを有する吹付ヘッド装置7と、支持部材6の各関節(回転関節、直動関節)それぞれを駆動させる関節駆動装置8と、を備えている。
A spraying support apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Constitution)
As shown in FIG. 1, the spraying support device 1 according to the embodiment of the present invention is a tunnel construction for spraying concrete to the circumferential wall surface between the adjacent support works 2 a and 2 b of the tunnel inner wall and the face 3. It is mounted on a working vehicle (hereinafter also referred to as “concrete sprayer 4”).
A concrete sprayer 4 according to an embodiment of the present invention is attached to a
図2(a)(b)に示すように、支持部材6は、移動台車5に取り付けられた第1の構成部品6aと、第1の構成部品6aに取り付けられた角筒状の第2の構成部品6b(アウターブーム)と、第2の構成部品6bに挿入された角柱状の第3の構成部品6c(インナーブーム)と、を備えている。また、第3の構成部品6cに取り付けられた第4の構成部品6dと、第4の構成部品6dに取り付けられた第5の構成部品6eと、を備えている。
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the
移動台車5と第1の構成部品6aとの間には、鉛直方向(図2のZ方向)に延びている軸を回転軸(以下、「第1の回転軸9a」とも呼ぶ)とする回転関節(以下、「第1の関節10a」とも呼ぶ)からなるブームスイング機構が形成されている。また、第1の構成部品6aと第2の構成部品6bとの間には、移動台車5の左右方向(水平方向)に延びている軸を回転軸(以下、「第2の回転軸9b」とも呼ぶ)からなるブームチルト機構とする回転関節(以下、「第2の関節10b」とも呼ぶ)が形成されている。さらに、第2の構成部品6bと第3の構成部品6cとの間には、第2の構成部品6bの長手方向に延びている直動軸(以下、「第3の直動軸9c」とも呼ぶ)に沿って伸縮する直動関節(以下、「第3の関節10c」とも呼ぶ)からなるブームスライド機構が形成されている。すなわち、第1の関節10aは移動台車5と第1の構成部品6aとを相対変位可能とし、第2の関節10bは第1の構成部品6aと第2の構成部品6bとを相対変位可能とし、第3の関節10cは第2の構成部品6bと第3の構成部品6cとを相対変位可能とする。
Between the
第3の構成部品6cと第4の構成部品6dとの間には、第2の回転軸9bと平行な移動台車5の左右方向に延びている軸を回転軸(以下、「第4の回転軸9d」とも呼ぶ)とする回転関節(以下、「第4の関節10d」とも呼ぶ)からなるアームチルト機構が形成されている。また、第4の構成部品6dと第5の構成部品6eとの間には、第4の回転軸9dと直交する方向に延びている軸を回転軸(以下、「第5の回転軸9e」とも呼ぶ)とする回転関節(以下、「第5の関節10e」とも呼ぶ)からなるアームスイング機構が形成されている。図2(a)(b)の例では、第5の回転軸9eは、第1の回転軸9a(鉛直方向に延びている軸)と平行となっている。
Between the
吹付ヘッド装置7は、支持部材6の第5の構成部品6eに取り付けられた第6の構成部品7fと、第6の構成部品7fに取り付けられた第7の構成部品7gと、第7の構成部品7gに取り付けられ、コンクリートを噴射する吹付ノズル7h(第8の構成部品)と、を備えている。第5の構成部品6eと第6の構成部品7fとの間には、第5の回転軸9eと直交する方向に延びている直動軸(以下、「第6の直動軸9f」とも呼ぶ)に沿って伸縮する直動関節(以下、「第6の関節10f」とも呼ぶ)からなるノズルスライド機構が形成されている。図2(a)(b)の例では、第6の直動軸9fは、第3の直動軸9cと平行となっている。第6の構成部品7fと第7の構成部品7gとの間には、第6の直動軸9fと平行な方向に延びている軸を回転軸(以下、「第7の回転軸9g」とも呼ぶ)とする回転関節(以下、「第7の関節10g」とも呼ぶ)からなるノズルチルト機構が形成されている。また、第7の構成部品7gと吹付ノズル7h(第8の構成部品)との間には、第7の回転軸9gと直交する方向に延びている軸を回転軸(以下、「第8の回転軸9h」とも呼ぶ)とする回転関節(以下、「第8の関節10h」とも呼ぶ)からなるノズルスイング機構が形成されている。図2(a)(b)の例では、第8の回転軸9hは、第2の回転軸9b(左右方向に延びている軸)と平行となっている。
The spray head device 7 includes a
関節駆動装置8は、後述するコントローラ17からの指令に従って、第1〜第8の関節10a〜10hを駆動(回転、伸縮)させる。関節駆動装置8としては、例えば、第1〜第8の関節10a〜10hのそれぞれに設けられた油圧シリンダや電動モータ等への油圧供給を制御して、第1〜第8の関節10a〜10hそれぞれを駆動可能な油圧制御装置を採用できる。具体的には、第1の関節10aの駆動には、油圧シリンダや電動モータ等として、スイングマスターシリンダ11aやブームスイングシリンダ11bが用いられる。また、第2の関節10bの駆動には、チルトマスターシリンダ11cやブームチルトシリンダ11dが用いられる。さらに、第3の関節10cの駆動には、ブームスライドシリンダ11eが用いられる。また、第4の関節10dの駆動には、アームチルトシリンダ11fが用いられる。さらに、第5の関節10eの駆動には、アームスイングシリンダ11gが用いられる。また、第6の関節10fの駆動には、ノズルスライドシリンダ11hが用いられる。さらに、第7の関節10gの駆動には、ノズルスイングモータ11iが用いられる。また、第8の関節10hの駆動には、ノズルチルトシリンダ11jが用いられる。
The
また、本発明の実施形態に係る吹付支援装置1は、図1に示すように、動作量検出部12a、12b、12cと、傾き度合い検出部13と、指示入力部14と、モード切替スイッチ15と、位置検出ボタン16、コントローラ17と、を備えている。
動作量検出部12aは、第1の関節10aによる第1の構成部品6aの回転角度を検出する。動作量検出部12aとしては、例えば、ブームスイング角度センサを採用できる。また、動作量検出部12bは、第2の関節10bによる第2の構成部品6bの回転角度を検出する。動作量検出部12bとしては、例えば、ブームリフトセンサ(傾斜計)を採用できる。さらに、動作量検出部12cは、第3の関節10cによる伸縮量を検出する。動作量検出部12cとしては、例えば、ブームスライド長センサ(油圧)を採用できる。そして、動作量検出部12a〜12cは、検出結果をコントローラ17に出力する。
In addition, as shown in FIG. 1, the spray assisting apparatus 1 according to the embodiment of the present invention includes operation
The
傾き度合い検出部13は、移動台車5の前後・左右方向への傾き度合いを検出する。傾き度合い検出部13としては、例えば、移動台車5に搭載した2軸の傾斜計を採用できる。そして、傾き度合い検出部13は、検出結果をコントローラ17に出力する。
なお、本発明の実施形態に係る吹付支援装置1では、動作量検出部12a〜12c、傾き度合い検出部13として、傾斜計や油量計を用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、同様の数値を検出可能な他のセンサを採用してもよい。
指示入力部14は、オペレータからの第1〜第8の関節10a〜10hの回転や収縮の指示入力を受け付ける。そして、受け付けた指示入力をコントローラ17に出力する。
The inclination
In addition, in the spray assistance apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention, although the example using an inclinometer and an oil quantity meter was shown as the operation
The
モード切替スイッチ15は、オペレータからの動作モードの切り替えの指示入力を受け付ける。動作モードとしては、例えば、第1〜第8の関節10a〜10hを手動操作可能とする通常モードと、第1及び第2の関節10a、10bを手動操作可能としつつ、吹付ノズル7hの先端部の位置が図4(a)(b)に示した予め定められた平面(以下、「基準平面18」とも呼ぶ)内を移動するように、第3の関節10cを自動的に伸縮させる吹付モードとを有している。そして、受け付けた指示入力をコントローラ17に出力する。
位置検出ボタン16は、基準平面18の設定のために、吹付ノズル7h先端部の位置検出の指示入力を受け付ける。そして受け付けた指示入力をコントローラ17に出力する。
The
The position detection button 16 receives an instruction input for detecting the position of the tip of the
コントローラ17は、A/D(Analog to Digital)変換回路、D/A(Digital to Analog)変換回路、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等から構成した集積回路を備える。ROMは、CPUで実行される各種処理のプログラムを記憶している。CPUは、モード切替スイッチ15が通常モードを表す指示入力を出力している場合に、ROMが記憶しているプログラムに従って、指示入力部14が出力する第1〜第8の関節10a〜10hの動作の指示入力に基づき、第1〜第8の関節10a〜10hのそれぞれを動作させる指令を関節駆動装置8に出力する。これにより、オペレータは、第1〜第8の関節10a〜10hを手動操作可能となる。
また、CPUは、ROMが記憶しているプログラムに従って、目標値演算部17aと、関節動作制御部17bと、位置検出部17cと、平面設定部17dとを実現する。そして、これら目標値演算部17aと、関節動作制御部17bと、位置検出部17cと、平面設定部17dとにより、後述する吹付実行処理を実行する。
The
Further, the CPU realizes a target
(吹付実行処理)
次に、コントローラ17(目標値演算部17a、関節動作制御部17b、位置検出部17c、平面設定部17d)が実行する吹付実行処理について説明する。吹付実行処理は、モード切替スイッチ15が吹付モードを表す指示入力を出力している場合に実行される。
図3に示すように、まず、ステップS101では、目標値演算部17aは、指示入力部14が出力する第1の関節10a、第2の関節10b及び第3の関節10cの動作の指示入力に基づき、第1の関節10a、第2の関節10b及び第3の関節10cの動作の目標値を算出する。本発明の実施形態に係る吹付支援装置1では、第1の関節10aの動作の目標値としては、例えば、第1の関節10aの角速度の目標値dθ1ref/dtを採用できる。同様に、第2の関節10bの動作の目標値としては、例えば、第2の関節10bの角速度の目標値dθ2ref/dtを採用できる。また、第3の関節10cの動作の目標値としては、例えば、第3の関節10cの伸縮速度の目標値dL3ref/dtを採用できる。
(Blowing execution process)
Next, spraying execution processing executed by the controller 17 (target
As shown in FIG. 3, first, in step S101, the target
続いてステップS102に移行して、関節動作制御部17bは、ステップS101で算出した第1の関節10a、第2の関節10b及び第3の関節10cの動作の目標値、及び動作量検出部12a〜12cの検出結果と、傾き度合い検出部13の検出結果とに基づき、第1の関節10a、第2の関節10b及び第3の関節10cを目標値と等しくするための指令を関節駆動装置8に出力する。例えば、第1の関節10aの角速度の目標値dθ1ref/dt、第2の関節10bの角速度の目標値dθ2ref/dt、第3の関節10cの伸縮速度の目標値dL3ref/dt、動作量検出部12a〜12cの検出結果及び傾き度合い検出部13の検出結果に基づき、第1の関節10aの角速度dθ1/dt、第2の関節10bの角速度dθ2/dt及び第3の関節10cの伸縮速度dL3/dtを目標値dθ1ref/dt、dθ2ref/dt、dL3ref/dtと等しくするための指令を関節駆動装置8に出力する。これにより、関節駆動装置8が、コントローラ17からの指令に従って、第1〜3の関節10a〜10cを駆動することで、吹付ノズル7hの先端部の位置を操作可能とする。
Subsequently, the process proceeds to step S102, where the joint
これらステップS101、S102では、オペレータは、吹付ノズル7hの先端部が図4(a)(b)に示した基準平面18内の任意の3点に順番に接触するように吹付ノズル7hの先端部の位置を操作する。基準平面18の3点としては、例えば、図4(a)(b)に示すように、コンクリート吹付機4側の支保工2bの内面の天端18a、左端18b及び右端18cを採用できる。また、例えば、吹付ノズル7hの先端部を支保工2bの内面の天端18a、左端18b及び右端18cに接触させず、それらの近傍それぞれに順番に移動するように吹付ノズル7hの先端部の位置を操作するようにしてもよい。
In these steps S101 and S102, the operator moves the tip end of the
続いてステップS103に移行して、位置検出部17cは、位置検出ボタン16の出力に基づき、位置検出ボタン16が操作されたかを判定する。そして、位置検出ボタン16が操作されたと判定した場合には(Yes)ステップS104に移行する。一方、位置検出ボタン16が操作されていないと判定した場合には(No)ステップS101に戻る。
続いてステップS104に移行して、位置検出部17cは、動作量検出部12a〜12cの検出結果と、傾き度合い検出部13の検出結果とに基づき、吹付ノズル7hの先端部の位置(座標)を検出する。
Subsequently, the process proceeds to step S103, and the
Subsequently, the process proceeds to step S104, where the
続いてステップS105に移行して、位置検出部17cは、ステップS104で検出された位置が合計3つ以上になったかを判定する。すなわち、位置検出部17cで3点の位置が検出されたかを判定する。そして、3つ以上になったと判定した場合には(Yes)、位置検出部17cで3点の位置が検出されたと判定し、ステップS106に移行する。一方、3つ未満であると判定した場合には(No)、位置検出部17cで1点または2点の位置しか検出されていないと判定し、ステップS101に戻る。
ステップS106では、平面設定部17dは、ステップS104で検出された3点の位置に基づき、その位置を含む平面を基準平面18として設定する。
Subsequently, the process proceeds to step S105, and the
In step S106, the
続いてステップS107に移行して、目標値演算部17aは、指示入力部14が出力する第1及び第2の関節10a、10bの動作の指示入力に基づき、第1の関節10a及び第2の関節10bの動作の目標値を算出する。例えば、第1の関節10aの角速度の目標値dθ1ref/d及び第2の関節10bの角速度の目標値dθ2ref/dtを算出する。
続いてステップS108に移行して、目標値演算部17aは、動作量検出部12a〜12cの検出結果と、傾き度合い検出部13の検出結果とに基づき、吹付ノズル7hの先端部の位置を基準平面18内に維持させるための、第3の関節10cの動作の目標値を算出する。例えば、動作量検出部12a〜12cの検出結果と、傾き度合い検出部13の検出結果とに基づき、吹付ノズル7hの先端部の速度の、基準平面18の法線方向の成分がゼロとなるように第3の関節10cの伸縮速度の目標値dL3ref/dtを算出する。
Subsequently, the process proceeds to step S107, and the target
Subsequently, the process proceeds to step S108, and the target
続いてステップS109に移行して、関節動作制御部17bは、ステップS107で算出した第1の関節10a及び第2の関節10bの動作の目標値、ステップS108で算出した第3の関節10cの動作の目標値、動作量検出部12a〜12cの検出結果、及び傾き度合い検出部13の検出結果に基づき、第1の関節10a、第2の関節10b及び第3の関節10cを目標値と等しくするための指令を関節駆動装置8に出力した後、ステップS107に戻る。例えば、第1の関節10aの角速度の目標値dθ1ref/dt、第2の関節10bの角速度の目標値dθ2ref/dt、第3の関節10cの伸縮速度の目標値dL3ref/dt、動作量検出部12a〜12cの検出結果、及び傾き度合い検出部13の検出結果に基づき、第1の関節10aの角速度dθ1/dt、第2の関節10bの角速度dθ2/dt及び第3の関節10cの伸縮速度dL3/dtを目標値dθ1ref/dt、dθ2ref/dt、dL3ref/dtと等しくするための指令を関節駆動装置8に出力する。これにより、関節駆動装置8が、コントローラ17からの指令に従って、第1〜3の関節10a〜10cを駆動することで、吹付ノズル7hの先端部の位置を基準平面18内に維持しつつ、基準平面18内における、吹付ノズル7hの先端部の位置をオペレータが操作可能とする。
Subsequently, the process proceeds to step S109, where the joint
(動作その他)
次に、実施形態に係る吹付支援装置1の動作について説明する。
まず、オペレータが、図1に示したモード切替スイッチ15を操作し、動作モードを通常モードから吹付モードに切り替えたとする。そして、図1に示した指示入力部14を操作し、図2(a)(b)に示した吹付ノズル7hの先端部の位置を維持させる任意の平面(図4(b)に示した基準平面18)の図4(a)に示した天端18aに図2(a)(b)に示した吹付ノズル7hの先端部が移動するように、図2(a)(b)に示した第1の関節10a、第2の関節10b及び第3の関節10cを動作させる指示入力を行ったとする。すると、図1に示したコントローラ17が、図3に示した吹付実行処理を開始し、図1に示した指示入力部14が出力する指示入力に基づき、図2(a)(b)に示した第1の関節10a、第2の関節10b及び第3の関節10cの動作の目標値を算出する。
(Operation other)
Next, operation | movement of the spray assistance apparatus 1 which concerns on embodiment is demonstrated.
First, it is assumed that the operator operates the
続いて、図1に示したコントローラ17が、算出された図2(a)(b)に示した第1の関節10a、第2の関節10b及び第3の関節10cの動作の目標値、図1に示した動作量検出部12a〜12cの検出結果、及び図1に示した傾き度合い検出部13の検出結果とに基づき、図2(a)(b)に示した第1の関節10a、第2の関節10b及び第3の関節10cを目標値と等しくするための指令を関節駆動装置8に出力する。これにより、図1に示した関節駆動装置8が、図1に示したコントローラ17からの指令に従って、図2(a)(b)に示した第1〜第3の関節10a〜10cを駆動させる。それゆえ、図1に示した指示入力部14が出力した指示入力に従って、図2(a)(b)に示した吹付ノズル7hの先端部の位置が移動される。
Subsequently, the
また、上記フローが繰り返され、図4(b)に示した基準平面18の天端18aに図2(a)(b)に示した吹付ノズル7hの先端が移動したとする。そして、オペレータが、図1に示した位置検出ボタン16を操作したとする。すると、図1に示したコントローラ17が、位置検出ボタン16が操作されたと判定し、図1に示した動作量検出部12a〜12cの検出結果と、傾き度合い検出部13の検出結果とに基づき図2(a)(b)に示した吹付ノズル7hの先端部の位置を検出する。これにより、図4(b)に示した基準平面18の天端18aの位置を検出する。続いて、検出された位置の合計が3未満であると判定し、上記フローが繰り返される。
Further, it is assumed that the above flow is repeated, and the tip of the
続いて、オペレータが、図1に示した指示入力部14を操作し、図4(b)に示した基準平面18の左端18bに図2(a)(b)に示した吹付ノズル7hの先端部の位置を移動させた後、図1に示した位置検出ボタン16を操作することで、図1に示したコントローラ17が、図2(a)(b)に示した吹付ノズル7hの先端部の位置を検出し、図4(b)に示した基準平面18の左端18bの位置を検出する。続いて、オペレータが、図1に示した指示入力部14を操作し、図4(b)に示した基準平面18の右端18cに図2(a)(b)に示した吹付ノズル7hの先端部の位置を移動させた後、図1に示した位置検出ボタン16を操作することで、図1に示したコントローラ17が、図2(a)(b)に示した吹付ノズル7hの先端部の位置を検出し、図4(b)に示した基準平面18の右端18cの位置を検出する。すると、図1に示したコントローラ17が、検出された位置の合計が3つ以上であると判定する。そして、検出された3点の位置に基づき、それらの位置を含む平面を、図4(b)に示した基準平面18として設定する。
Subsequently, the operator operates the
続いて、オペレータが、図1に示したコンクリート吹付機4を操作し、図2(a)(b)に示した吹付ノズル7hにコンクリートを噴出させ、トンネル内空壁の互いに隣り合う支保工2a、2b間の円周壁面に対するコンクリートの吹き付けを開始させる。そして、図1に示した指示入力部14を操作し、円周壁面のうちのコンクリートが吹き付けられていない位置に吹付ノズル7hの先端部が移動するように、図2(a)(b)に示した第1の関節10a及び第2の関節10bを動作させる指示入力を行ったとする。すると、図1に示したコントローラ17が、図1に示した指示入力部14が出力する図2(a)(b)に示した第1の関節10a及び第2の関節10bの動作の指示入力に基づき、図2(a)(b)に示した第1の関節10a及び第2の関節10bの動作目標値を算出する。続いて、図1に示した動作量検出部12a〜12cの検出結果と、傾き度合い検出部13の検出結果とに基づき、図2(a)(b)に示した吹付ノズル7hの先端部の位置を図4(b)に示した基準平面18内に維持させるための、図2(a)(b)に示した第3の関節10cの動作の目標値を算出する。
Subsequently, the operator operates the concrete sprayer 4 shown in FIG. 1 to spray the concrete to the
続いて、図1に示したコントローラ17が、算出された図2(a)(b)に示した第1の関節10a、第2の関節10b及び第3の関節10cの動作の目標値、図1に示した動作量検出部12a〜12cの検出結果、及び図1に示した傾き度合い検出部13の検出結果に基づき、図2(a)(b)に示した第1の関節10a、第2の関節10b及び第3の関節10cを目標値と等しくするための指令を図1に示した関節駆動装置8に出力する。これにより、図1に示した関節駆動装置8が、図1に示したコントローラ17からの指令に従って、図2(a)(b)に示した第1〜3の関節10a〜10cを駆動させる。それゆえ、図1に示した吹付ノズル7hの先端部の位置が図4(b)に示した基準平面18内に維持されるように、図2(a)(b)に示した第3の関節10cが自動的に伸縮される。そのため、オペレータは、図2(a)(b)に示した第1の関節10a及び第2の関節10bを操作するだけでよく、コンクリートが吹き付けられていない位置に吹付ノズル7hの先端部を比較的容易に移動できる。
Subsequently, the
以上、本実施形態では、図2(a)(b)の第1の関節10aが第1の回転関節を構成する。以下同様に、図2(a)(b)の第2の関節10bが第2の回転関節を構成する。また、図2(a)(b)の第3の関節10cが直動関節を構成する。 As described above, in the present embodiment, the first joint 10a in FIGS. 2A and 2B constitutes the first rotating joint. Similarly, the second joint 10b shown in FIGS. 2A and 2B constitutes a second rotary joint. Moreover, the 3rd joint 10c of Fig.2 (a) (b) comprises a linear motion joint.
(1)このように、本発明の実施形態に係る吹付支援装置1では、動作量検出部12a〜12cの検出結果に基づき、吹付ノズル7hの先端部の位置を予め定められた平面(基準平面18)内に維持させるための、第3の関節10cの動作の目標値を算出するようにした。そして、算出した目標値に基づき、第3の関節10cの動作(伸縮速度等)を制御するようにした。それゆえ、吹付ノズル7hの先端部がある一定の平面(基準平面18)内を移動するように、第3の関節10cを自動的に伸縮させることができる。そのため、コンクリートの吹付作業をより容易に実行可能な吹付支援装置1を提供することができる。
(1) As described above, in the spray assisting apparatus 1 according to the embodiment of the present invention, the position of the tip of the
ちなみに、例えば、第1〜第3の関節10a〜10cの動作をすべて手動操作する従来の方法では、操作が難しいため、オペレータの技量が未熟であると、時間がかかったり、吹き付け厚さがムラになったり、コンクリートが付着せず落下するリバウンドが増加したりする。そのため、熟練の技量が必要とされるが、習熟には多くの時間がかかる。
これに対し、本実施形態に係る吹付支援装置1では、コンクリートの吹付作業をより容易に行うことができるため、技量が未熟なオペレータでも、作業時間を短縮でき、吹き付け厚さのムラを抑制することができ、リバウンドを抑制することができる。また、熟練の技量を持つオペレータには、操作の省力化をもたらすことができる。
By the way, for example, in the conventional method in which all the operations of the first to
On the other hand, in the spraying support apparatus 1 according to the present embodiment, the concrete spraying work can be performed more easily, so even an unskilled operator can shorten the work time and suppress unevenness in the spraying thickness. And rebound can be suppressed. Further, it is possible to save labor for an operator having a skilled skill.
また、本発明の実施形態に係る吹付支援装置1では、第1の関節10a及び第2の関節10bの動作の指示入力を受け付ける指示入力部14を備えるようにした。そして、指示入力部14で受け付けた指示入力に基づき第1の関節10a及び第2の関節10bの動作の目標値を算出するようにした。それゆえ、コンクリートの付着状況を見つつ、吹付ノズル7hを動かすことができ、コンクリートをより適切に吹き付けることができる。
ちなみに、例えば、吹付ノズル7hを自動的に一定周期で往復運動させる方法では、操作負荷を低減できるが、吹き付け厚さがムラになったり、リバウンドが増加したりする。
Moreover, in the spraying assistance apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention, the
Incidentally, for example, in the method of automatically reciprocating the
(2)また、本発明の実施形態に係る吹付支援装置1では、吹付ノズル7hの先端部の位置を検出する位置検出部17cを備えるようにした。そして、位置検出部17cで検出された3点の位置に基づき、それらの位置を含む平面を、予め定められた平面(基準平面18)として設定するようにした。それゆえ、吹付ノズル7hの先端部を移動させ、位置検出部17cに位置検出させることで、基準平面18をより容易に設定できる。
ちなみに、例えば、移動台車5の車軸と直交する方向に基準平面18を設定する方法では、基準平面18を容易に設定できるが、トンネル進行方向に対し移動台車5の車軸が曲がった状態で停止すると、吹付ノズル7hの先端部の位置が誤った平面内に維持される。
(2) Moreover, in the spray assistance apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention, the
Incidentally, for example, in the method of setting the
(3)さらに、本発明の実施形態に係る吹付支援装置1では、動作量検出部12a〜12cは、第1の関節10a、第2の関節10b及び第3の関節10cの動作量を検出するようにした。それゆえ、動作量検出部12a〜12cの検出結果を基に、吹付ノズル7hの先端部の位置を検出することができる。そのため、吹付支援装置1を実現できる。したがって、例えば、複数の関節10a〜10hの全部の動作を検出する方法、つまり、複数の関節10a〜10hの全部にセンサを設ける方法に比べ、センサの数が少なくて済み、耐故障性を向上できる。また、価格を低減でき、吹付支援装置1の実現がより容易となる。なお、少ないセンサで演算するためには、第1〜第3の関節10a〜10cの動作しか許容されない。すなわち、その他の第4〜第8の関節10d〜10hの動作は禁止される。
ちなみに、例えば、複数の関節10a〜10h全部にセンサを設ける方法では、使用環境が劣悪なため故障のリスクが高く、また、センサの数が増えるため価格が高価となる。
(3) Furthermore, in the spray assistance device 1 according to the embodiment of the present invention, the motion
Incidentally, for example, in the method of providing sensors in all the
(4)また、本発明の実施形態に係る吹付支援装置1では、移動台車5の傾き度合いを検出する傾き度合い検出部13を備えるようにした。そして、目標値演算部17aは、動作量検出部12a〜12cの検出結果と、傾き度合い検出部13の検出結果とに基づき、吹付ノズル7hの先端部の位置を基準平面18内に維持させるための、第3の関節10cの動作の目標値を算出するようにした。それゆえ、第3の関節10cをより適切に制御することができ、吹付ノズル7hの先端部の位置をより適切に制御することができる。
(4) Moreover, in the spray assistance apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention, the inclination
(変形例)
(1)なお、本実施形態では、動作量検出部12a〜12cで、第1の関節10a、第2の関節10b及び第3の関節10cの動作量、移動台車5の傾き度合い、つまり、複数の関節10a〜10hの一部の動作を検出する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、全ての関節10a〜10hにセンサを内蔵し、複数の関節10a〜10hの全部の動作を検出する構成としてもよい。この場合、コンクリートの吹付の実行中に、第4〜第8の関節10d〜10hも手動操作可能とすることができる。そのため、例えば、第6の関節10fを伸縮させ、吹付ノズル7hを往復運動させることで、互いに隣り合う支保工2a、2b間の円周壁面にコンクリートを容易に吹き付けることができる。
(Modification)
(1) In the present embodiment, the
(2)また、本実施形態では、吹付ノズル7hの先端部の位置が基準平面18内に維持されるように、第3の関節10cの動作を制御する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、第3の関節10c(ブームスライド機構)に加えて、第6の関節10f(ノズルスライド機構)の動作を制御する構成としてもよい。この場合、目標値演算部17aが、動作量検出部12a〜12cの検出結果と、傾き度合い検出部13の検出結果とに基づき、吹付ノズル7hの先端部の位置を基準平面18内に維持させるための、第3の関節10c(ブームスライド機構)の動作量の目標値と、第6の関節10f(ノズルスライド機構)の動作量の目標値とを算出する。そして、関節動作制御部17bが、目標値演算部17aで算出した目標値に基づき、第3の関節10c(ブームスライド機構)の動作と第6の関節10f(ノズルスライド機構)の動作とを制御する。なお、第6の関節10f(ノズルスライド機構)は、互いに隣り合う支保工2a、2b間で吹付ノズル7hを往復運動させるのに用いられ、伸び切ってしまうと吹付作業に支障をきたすので、第3の関節(ブームスライド機構)の動作のみを制御する構成のほうが好ましい。
(2) In the present embodiment, the example in which the operation of the third joint 10c is controlled so that the position of the tip of the
1…吹付支援装置、2a、2b…支保工、3…切羽、4…コンクリート吹付機、5…移動台車、6…支持部材、6a…第1の構成部品、6b…第2の構成部品、6c…第3の構成部品、6d…第4の構成部品、6e…第5の構成部品、7…吹付ヘッド装置、7f…第6の構成部品、7g…第7の構成部品、7h…吹付ノズル、8…関節駆動装置、9a…第1の回転軸、9b…第2の回転軸、9c…第3の直動軸、9d…第4の回転軸、9e…第5の回転軸、9f…第6の直動軸、9g…第7の回転軸、9h…第8の回転軸、10a…第1の関節、10b…第2の関節、10c…第3の関節、10d…第4の関節、10e…第5の関節、10f…第6の関節、10g…第7の関節、10h…第8の関節、11a…スイングマスターシリンダ、11b…ブームスイングシリンダ、11c…チルトマスターシリンダ、11c…ブームチルトシリンダ、11e…ブームスライドシリンダ、11f…アームチルトシリンダ、11g…アームスイングシリンダ、11h…ノズルスライドシリンダ、11i…ノズルスイングモータ、11j…ノズルチルトシリンダ、12a〜12c…動作量検出部、13…傾き度合い検出部、14…指示入力部、15…モード切替スイッチ、16…位置検出ボタン、17…コントローラ、17a…目標値演算部、17b…関節動作制御部、17c…位置検出部、17d…平面設定部、18…基準平面、18a…天端、18b…左端、18c…右端
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Spray support apparatus, 2a, 2b ... Supporting work, 3 ... Face, 4 ... Concrete spraying machine, 5 ... Moving cart, 6 ... Supporting member, 6a ... 1st component, 6b ... 2nd component, 6c 3rd component, 6d 4th component, 6e 5th component, 7 ... Spray head device, 7f 6th component, 7g 7th component, 7h Spray nozzle, DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記移動台車と前記支持部材の第1の構成部品とを相対変位可能とする第1の回転関節の動作の指示入力、及び前記第1の構成部品と前記支持部材の第2の構成部品とを相対変位可能とする第2の回転関節の動作の指示入力を受け付ける指示入力部と、
前記複数の関節の一部または全部の動作を検出する動作量検出部と、
前記指示入力部で受け付けた指示入力に基づき、前記第1及び第2の回転関節の動作の目標値を算出し、前記動作量検出部の検出結果に基づき、前記吹付ノズルの先端部の位置を予め定められた平面内に維持させるための、前記第2の構成部品と前記支持部材の第3の構成部品とを相対変位可能とする直動関節の動作の目標値を算出する目標値演算部と、
前記目標値演算部で算出した目標値に基づき、前記第1及び第2の回転関節、及び前記直動関節の動作を制御する関節動作制御部と、を備えることを特徴とする吹付支援装置。 Control of the position of the tip portion of the spray nozzle in a concrete sprayer including a support member attached to a movable carriage and provided with a plurality of joints, and a spray head device attached to the support member and having a spray nozzle A spraying support device for supporting
An instruction input for the operation of the first rotary joint that enables relative displacement between the movable carriage and the first component of the support member, and the first component and the second component of the support member. An instruction input unit that receives an instruction input of an operation of the second rotary joint that is capable of relative displacement;
An amount-of-motion detector that detects part or all of the plurality of joints;
Based on the instruction input received by the instruction input unit, the target value of the operation of the first and second rotary joints is calculated, and the position of the tip of the spray nozzle is determined based on the detection result of the operation amount detection unit. A target value calculation unit for calculating a target value of the motion of the linear motion joint capable of relatively displacing the second component and the third component of the support member for maintaining within a predetermined plane. When,
A spraying support apparatus comprising: a joint motion control unit that controls the motions of the first and second rotary joints and the linear motion joint based on the target value calculated by the target value calculation unit.
前記位置検出部で検出された3点の位置に基づき、それらの位置を含む平面を、前記予め定められた平面として設定する平面設定部と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の吹付支援装置。 A position detector for detecting the position of the tip of the spray nozzle;
The plane setting part which sets the plane containing those positions as said predetermined plane based on the position of three points detected by said position detection part, The above-mentioned is provided. Spray support device.
前記目標値演算部は、前記動作量検出部の検出結果と、前記傾き度合い検出部の検出結果とに基づき、前記吹付ノズルの先端部の位置を前記平面内に維持させるための、前記直動関節の動作の目標値を算出することを特徴とする請求項3に記載の吹付支援装置。 An inclination degree detection unit for detecting an inclination degree of the movable carriage;
The target value calculation unit is configured to maintain the position of the tip of the spray nozzle within the plane based on the detection result of the operation amount detection unit and the detection result of the inclination degree detection unit. The spray assisting device according to claim 3, wherein a target value of the motion of the joint is calculated.
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