JP2930544B2 - セグメント組立装置およびその制御方法 - Google Patents
セグメント組立装置およびその制御方法Info
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- JP2930544B2 JP2930544B2 JP7273786A JP27378695A JP2930544B2 JP 2930544 B2 JP2930544 B2 JP 2930544B2 JP 7273786 A JP7273786 A JP 7273786A JP 27378695 A JP27378695 A JP 27378695A JP 2930544 B2 JP2930544 B2 JP 2930544B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シールド掘進機に
おけるセグメント組立装置およびその制御方法に関する
ものである。
おけるセグメント組立装置およびその制御方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】通常、シールド掘進機には、掘削したト
ンネルの内壁面にセグメントを配設するためのセグメン
ト組立装置が具備されている。
ンネルの内壁面にセグメントを配設するためのセグメン
ト組立装置が具備されている。
【０００３】そして、この種のセグメント組立装置は、
シールド掘進機本体の後部に旋回自在に設けられた旋回
リングと、この旋回リングにシリンダー装置などの移動
手段を介して半径方向で移動自在に設けられた移動体
と、この移動体に設けられるとともにトンネル内壁面に
対してセグメントの取付位置および取付姿勢を調整し得
るシリンダー装置を有するセグメント姿勢調整装置とか
ら構成されており、セグメントを所定のトンネルの内壁
面に取り付ける場合には、それぞれのシリンダー装置を
作動させることにより行われ、またセグメントの位置お
よび姿勢の微調整は、シリンダー装置を手動で寸動させ
ることにより行われていた。
シールド掘進機本体の後部に旋回自在に設けられた旋回
リングと、この旋回リングにシリンダー装置などの移動
手段を介して半径方向で移動自在に設けられた移動体
と、この移動体に設けられるとともにトンネル内壁面に
対してセグメントの取付位置および取付姿勢を調整し得
るシリンダー装置を有するセグメント姿勢調整装置とか
ら構成されており、セグメントを所定のトンネルの内壁
面に取り付ける場合には、それぞれのシリンダー装置を
作動させることにより行われ、またセグメントの位置お
よび姿勢の微調整は、シリンダー装置を手動で寸動させ
ることにより行われていた。
【０００４】ところで、このようなセグメントの組み立
てを効率良く行うために、パラレルリンクマニピュレー
タを使用することが考えられる。図１６に示すように、
このパラレルリンクマニピュレータ５１は、三角形状の
ベースプレート（実際には、シールド掘進機本体側に旋
回自在に設けられた部材）５２に、６本の各伸縮アクチ
ュエータ（以下、単にアクチュエータといい、具体的に
は、シリンダー装置が使用される）５３の一端部が連結
されるとともに、これら各アクチュエータ５３の他端部
に、三角形状のエンドエフェクタ５４が連結された構成
とされ、そしてこのパラレルリンクマニピュレータ５１
のエンドエフェクタ５４に、セグメントの把持装置が配
設されるものである。なお、６本のアクチュエータ５３
の各両端部は、２本づつが組みとされて、それぞれ三角
形のベースプレート５２およびエンドエフェクタ５４の
各頂点に対応する位置において連結されるとともに、ベ
ースプレート５２側とエンドエフェクタ５４側とでは、
その組みが１本づつずらされている。
てを効率良く行うために、パラレルリンクマニピュレー
タを使用することが考えられる。図１６に示すように、
このパラレルリンクマニピュレータ５１は、三角形状の
ベースプレート（実際には、シールド掘進機本体側に旋
回自在に設けられた部材）５２に、６本の各伸縮アクチ
ュエータ（以下、単にアクチュエータといい、具体的に
は、シリンダー装置が使用される）５３の一端部が連結
されるとともに、これら各アクチュエータ５３の他端部
に、三角形状のエンドエフェクタ５４が連結された構成
とされ、そしてこのパラレルリンクマニピュレータ５１
のエンドエフェクタ５４に、セグメントの把持装置が配
設されるものである。なお、６本のアクチュエータ５３
の各両端部は、２本づつが組みとされて、それぞれ三角
形のベースプレート５２およびエンドエフェクタ５４の
各頂点に対応する位置において連結されるとともに、ベ
ースプレート５２側とエンドエフェクタ５４側とでは、
その組みが１本づつずらされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した一対で一組み
にされたアクチュエータ５３を３箇所に配置した構成に
よると、図１６に示すように、どうしても６本のアクチ
ュエータ５３の下方に形成される空間部５５が狭くな
り、作業用スペースを広く必要とするようなシールド掘
進機に適用するのが困難であった。
にされたアクチュエータ５３を３箇所に配置した構成に
よると、図１６に示すように、どうしても６本のアクチ
ュエータ５３の下方に形成される空間部５５が狭くな
り、作業用スペースを広く必要とするようなシールド掘
進機に適用するのが困難であった。
【０００６】そこで、本発明は、パラレルリンクマニピ
ュレータを使用し、かつ作業用スペースを広く確保し得
るセグメント組立装置を提供することを目的とする。
ュレータを使用し、かつ作業用スペースを広く確保し得
るセグメント組立装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のセグメント組立装置は、シールド掘進機本
体の後部に鉛直面内で旋回体を旋回自在に設け、この旋
回体の後部に突設された左右一対の突出部に、それぞれ
４本の伸縮アクチュエータの一端部を連結するととも
に、これら８本の各伸縮アクチュエータの他端部を１個
のエンドエフェクタにそれぞれ連結し、このエンドエフ
ェクタに、セグメントの把持部材を取り付けたものであ
る。
め、本発明のセグメント組立装置は、シールド掘進機本
体の後部に鉛直面内で旋回体を旋回自在に設け、この旋
回体の後部に突設された左右一対の突出部に、それぞれ
４本の伸縮アクチュエータの一端部を連結するととも
に、これら８本の各伸縮アクチュエータの他端部を１個
のエンドエフェクタにそれぞれ連結し、このエンドエフ
ェクタに、セグメントの把持部材を取り付けたものであ
る。
【０００８】また、本発明のセグメント組立装置におけ
る制御方法は、上記組立装置における各伸縮アクチュエ
ータの伸縮量を制御してエンドエフェクタを所定の位置
および姿勢にさせる際に、各伸縮アクチュエータの伸縮
量を制御してエンドエフェクタを所定の位置および姿勢
にさせる際に、各伸縮アクチュエータの伸縮量が許容作
動範囲内か否か、各伸縮アクチュエータの端部に設けら
れた連結部材の可動量が許容可動範囲内か否か、および
各伸縮アクチュエータ同士が互いに干渉するか否かを判
断する制御方法である。
る制御方法は、上記組立装置における各伸縮アクチュエ
ータの伸縮量を制御してエンドエフェクタを所定の位置
および姿勢にさせる際に、各伸縮アクチュエータの伸縮
量を制御してエンドエフェクタを所定の位置および姿勢
にさせる際に、各伸縮アクチュエータの伸縮量が許容作
動範囲内か否か、各伸縮アクチュエータの端部に設けら
れた連結部材の可動量が許容可動範囲内か否か、および
各伸縮アクチュエータ同士が互いに干渉するか否かを判
断する制御方法である。
【０００９】上記の構成によると、セグメント把持部材
を取り付けたンドエフェクタを旋回体の突出部に、８本
の伸縮アクチュエータにより支持させるとともに、左右
の各突出部に、伸縮アクチュエータを４本づつ配置する
ようにしたので、旋回体の正面から視て、「ハ」の字状
に伸縮アクチュエータを配置することができ、したがっ
て伸縮アクチュエータ間に形成される作業用スペースを
広くし得る。
を取り付けたンドエフェクタを旋回体の突出部に、８本
の伸縮アクチュエータにより支持させるとともに、左右
の各突出部に、伸縮アクチュエータを４本づつ配置する
ようにしたので、旋回体の正面から視て、「ハ」の字状
に伸縮アクチュエータを配置することができ、したがっ
て伸縮アクチュエータ間に形成される作業用スペースを
広くし得る。
【００１０】また、セグメントの取付状態（配設状態）
に応じてセグメント把持部材すなわちエンドエフェクタ
を所定の位置および姿勢に制御する際に、伸縮アクチュ
エータの伸縮量、伸縮アクチュエータの端部に設けられ
た連結部材の可動量、および伸縮アクチュエータ同士の
干渉を判断して行われるため、支障なくセグメントの取
り付けを行うことができる。
に応じてセグメント把持部材すなわちエンドエフェクタ
を所定の位置および姿勢に制御する際に、伸縮アクチュ
エータの伸縮量、伸縮アクチュエータの端部に設けられ
た連結部材の可動量、および伸縮アクチュエータ同士の
干渉を判断して行われるため、支障なくセグメントの取
り付けを行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図１５に基づき説明する。図１において、１はシール
ド掘進機本体で、その後部には、セグメント組立装置２
が設けられている。
〜図１５に基づき説明する。図１において、１はシール
ド掘進機本体で、その後部には、セグメント組立装置２
が設けられている。
【００１２】このセグメント組立装置２は、シールド掘
進機本体１の後部に鉛直面内で旋回リング（図１２参
照）１ａを介して旋回自在に設けられかつ旋回本体部４
と旋回本体部４から後方に突設された左右一対の突出部
５とからなる旋回体３と、この旋回体３の左右一対の突
出部５に設けられたパラレルリンク体（パラレルリンク
マニピュレータともいう）６と、このパラレルリンク体
６に配置されたセグメント把持具（セグメント把持部
材）７とから構成されている。
進機本体１の後部に鉛直面内で旋回リング（図１２参
照）１ａを介して旋回自在に設けられかつ旋回本体部４
と旋回本体部４から後方に突設された左右一対の突出部
５とからなる旋回体３と、この旋回体３の左右一対の突
出部５に設けられたパラレルリンク体（パラレルリンク
マニピュレータともいう）６と、このパラレルリンク体
６に配置されたセグメント把持具（セグメント把持部
材）７とから構成されている。
【００１３】上記パラレルリンク体６は、図２に示すよ
うに、２本で１組みとされ、全部で４組み、すなわち合
計８本の伸縮アクチュエータ（以下、単にアクチュエー
タといい、具体的にはシリンダー装置が使用される）８
と、これら各アクチュエータ８の端部に連結されたエン
ドエフェクタ９とから構成されている。
うに、２本で１組みとされ、全部で４組み、すなわち合
計８本の伸縮アクチュエータ（以下、単にアクチュエー
タといい、具体的にはシリンダー装置が使用される）８
と、これら各アクチュエータ８の端部に連結されたエン
ドエフェクタ９とから構成されている。
【００１４】上記４組みのアクチュエータ８の各基端部
（一端部）８ａは、四角形（例えば長方形）の各頂点に
対応して配置され、また各基端部８ａは、図３に示すよ
うに、それぞれ第１球面継手（連結部材の一例で、この
他、ユニバーサルジョイントなども使用できる）１１を
介して各突出部５側に４本づつ連結されるとともに各ア
クチュエータ８の先端部（他端部）８ｂは、エンドエフ
ェクタ９側に、菱形の各頂点に対応するように、図３に
示す第１球面継手１１と同じ構造の第２球面継手（連結
部材の一例で、この他、ユニバーサルジョイントなども
使用できる）１２を介して連結されている。
（一端部）８ａは、四角形（例えば長方形）の各頂点に
対応して配置され、また各基端部８ａは、図３に示すよ
うに、それぞれ第１球面継手（連結部材の一例で、この
他、ユニバーサルジョイントなども使用できる）１１を
介して各突出部５側に４本づつ連結されるとともに各ア
クチュエータ８の先端部（他端部）８ｂは、エンドエフ
ェクタ９側に、菱形の各頂点に対応するように、図３に
示す第１球面継手１１と同じ構造の第２球面継手（連結
部材の一例で、この他、ユニバーサルジョイントなども
使用できる）１２を介して連結されている。
【００１５】なお、突出部５側において、それぞれ基端
部８ａが組みにされたアクチュエータ８の先端部８ｂで
の連結位置は、基端部８ａで隣接する他方の組みの一方
のアクチュエータ８の先端部８ｂと組みになるような位
置とされる。
部８ａが組みにされたアクチュエータ８の先端部８ｂで
の連結位置は、基端部８ａで隣接する他方の組みの一方
のアクチュエータ８の先端部８ｂと組みになるような位
置とされる。
【００１６】そして、上記各アクチュエータ８の駆動
は、エンドエフェクタ９の目標とすべき位置および姿勢
データに基づき行われるが、アクチュエータ８の長さ方
向での変位量（伸縮量）が許容作動範囲内となるよう
に、および許容作動アクチュエータ８の各端部に設けら
れた球面継手１１，１２の許容回動範囲（許容可動範
囲）内で、かつ隣接する各アクチュエータ８同士が互い
に接触しないようにすなわち互いに干渉しないように制
御が行われる。
は、エンドエフェクタ９の目標とすべき位置および姿勢
データに基づき行われるが、アクチュエータ８の長さ方
向での変位量（伸縮量）が許容作動範囲内となるよう
に、および許容作動アクチュエータ８の各端部に設けら
れた球面継手１１，１２の許容回動範囲（許容可動範
囲）内で、かつ隣接する各アクチュエータ８同士が互い
に接触しないようにすなわち互いに干渉しないように制
御が行われる。
【００１７】以下、エンドエフェクタ９の位置・姿勢制
御装置について説明する。すなわち、図４に示すよう
に、この位置・姿勢制御装置２１は、トンネルの内壁面
に取り付けるセグメントの位置および姿勢データ、すな
わちエンドエフェクタ９の位置・姿勢データを入力する
位置・姿勢入力装置（例えば、操作レバー、キーボード
など）２２と、この位置・姿勢入力装置２２から出力さ
れた目標位置および目標姿勢データに基づきアクチュエ
ータ８の両端部位置を計算する位置・姿勢計算部２３
と、この位置・姿勢計算部２３で計算されたアクチュエ
ータ８の両端部の位置に基づきアクチュエータ８を作動
させた際に、各アクチュエータ８の変位量が許容作動範
囲内にあるか否か、各球面継手１１，１２の回動量が許
容回動範囲内であるか否かおよびアクチュエータ８同士
が干渉するか否かを判断（計算）するアクチュエータ干
渉計算部２４と、このアクチュエータ干渉計算部２４か
らの判断結果を、アクチュエータ変位指令部（後述す
る）および位置・姿勢入力装置２２に出力する干渉検知
出力部２５と、上記位置・姿勢計算部２３で計算された
エンドエフェクタ９の目標位置および目標姿勢データに
基づき、各アクチュエータ８の変位量を計算するアクチ
ュエータ変位計算部２６と、このアクチュエータ変位計
算部２６で求められた変位量を入力して、この変位量
を、各アクチュエータ８の駆動部であるアクチュエータ
位置決め装置３１に指示するアクチュエータ変位指令部
２７とから構成され、またこのアクチュエータ変位指令
部２７においては、上記干渉検知出力部２５から出力さ
れる干渉信号を入力して干渉動作を停止させる機能も有
している。
御装置について説明する。すなわち、図４に示すよう
に、この位置・姿勢制御装置２１は、トンネルの内壁面
に取り付けるセグメントの位置および姿勢データ、すな
わちエンドエフェクタ９の位置・姿勢データを入力する
位置・姿勢入力装置（例えば、操作レバー、キーボード
など）２２と、この位置・姿勢入力装置２２から出力さ
れた目標位置および目標姿勢データに基づきアクチュエ
ータ８の両端部位置を計算する位置・姿勢計算部２３
と、この位置・姿勢計算部２３で計算されたアクチュエ
ータ８の両端部の位置に基づきアクチュエータ８を作動
させた際に、各アクチュエータ８の変位量が許容作動範
囲内にあるか否か、各球面継手１１，１２の回動量が許
容回動範囲内であるか否かおよびアクチュエータ８同士
が干渉するか否かを判断（計算）するアクチュエータ干
渉計算部２４と、このアクチュエータ干渉計算部２４か
らの判断結果を、アクチュエータ変位指令部（後述す
る）および位置・姿勢入力装置２２に出力する干渉検知
出力部２５と、上記位置・姿勢計算部２３で計算された
エンドエフェクタ９の目標位置および目標姿勢データに
基づき、各アクチュエータ８の変位量を計算するアクチ
ュエータ変位計算部２６と、このアクチュエータ変位計
算部２６で求められた変位量を入力して、この変位量
を、各アクチュエータ８の駆動部であるアクチュエータ
位置決め装置３１に指示するアクチュエータ変位指令部
２７とから構成され、またこのアクチュエータ変位指令
部２７においては、上記干渉検知出力部２５から出力さ
れる干渉信号を入力して干渉動作を停止させる機能も有
している。
【００１８】ここで、位置・姿勢入力装置２２の具体的
な例として、図５に示すような操作レバー４１が使用さ
れ、そしてこのレバー本体４２には６軸力センサー４３
が取り付けられている。
な例として、図５に示すような操作レバー４１が使用さ
れ、そしてこのレバー本体４２には６軸力センサー４３
が取り付けられている。
【００１９】以下、この操作レバー４１の機能を、図６
に基づき説明する。すなわち、現在のエンドエフェクタ
９の位置および姿勢を、ＸO ，ＹO ，ＺO，ΦO ，Θ
O ，ΨO で表し、またレバー本体４２で入力されたＸ，
Ｙ，Ｚ軸方向の力（ＦX ，ＦY ，ＦZ ）およびＸ，Ｙ，
Ｚ軸回りのトルク（ＴΦ ，ＴΘ ，ＴΨ ）が６軸力セ
ンサー４３により検知される。
に基づき説明する。すなわち、現在のエンドエフェクタ
９の位置および姿勢を、ＸO ，ＹO ，ＺO，ΦO ，Θ
O ，ΨO で表し、またレバー本体４２で入力されたＸ，
Ｙ，Ｚ軸方向の力（ＦX ，ＦY ，ＦZ ）およびＸ，Ｙ，
Ｚ軸回りのトルク（ＴΦ ，ＴΘ ，ＴΨ ）が６軸力セ
ンサー４３により検知される。
【００２０】そして、この検知された力およびトルクに
ゲイン（Ｋ）を掛け、制御きざみ時間Δで変化する位置
および姿勢データとして、ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ，ΔΦ，Δ
Θ，ΔΨを求め、これらの値を、現在の位置および姿勢
データに加算することにより、Δ時間後の目標位置およ
び目標姿勢が得られる。この力の検知および計算が、制
御きざみ時間Δで繰り返し行われることで、連続的な目
標位置および目標姿勢データ（ＸN ，ＹN ，ＺN ，Φ
N ，ΘN ，ΨN ）が得られ、これらのデータが位置・姿
勢計算部２３に出力される。
ゲイン（Ｋ）を掛け、制御きざみ時間Δで変化する位置
および姿勢データとして、ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ，ΔΦ，Δ
Θ，ΔΨを求め、これらの値を、現在の位置および姿勢
データに加算することにより、Δ時間後の目標位置およ
び目標姿勢が得られる。この力の検知および計算が、制
御きざみ時間Δで繰り返し行われることで、連続的な目
標位置および目標姿勢データ（ＸN ，ＹN ，ＺN ，Φ
N ，ΘN ，ΨN ）が得られ、これらのデータが位置・姿
勢計算部２３に出力される。
【００２１】以下、上記各計算部等をフローチャートに
基づき詳しく説明する。まず、位置・姿勢計算部２３に
おいては、図７に示すように、位置・姿勢入力装置２２
から出力されたセグメントの取付位置および取付姿勢、
すなわちエンドエフェクタ９の取付位置（目標位置）お
よび取付姿勢（目標姿勢）に基づき、エンドエフェクタ
９の座標軸上のアクチュエータ８の先端部座標データベ
ースを参照して、突出部（ベースプレート）５上のアク
チュエータ８の先端部の座標データが求められる。
基づき詳しく説明する。まず、位置・姿勢計算部２３に
おいては、図７に示すように、位置・姿勢入力装置２２
から出力されたセグメントの取付位置および取付姿勢、
すなわちエンドエフェクタ９の取付位置（目標位置）お
よび取付姿勢（目標姿勢）に基づき、エンドエフェクタ
９の座標軸上のアクチュエータ８の先端部座標データベ
ースを参照して、突出部（ベースプレート）５上のアク
チュエータ８の先端部の座標データが求められる。
【００２２】次に、アクチュエータ干渉計算部２４にお
いては、入力されたエンドエフェクタ９の取付位置およ
び取付姿勢が得られるようにアクチュエータ８を作動さ
せた際に、各アクチュエータ８の長さ、各アクチュエー
タ８の両端部に設けられた球面継手１１，１２の回動
量、およびアクチュエータ８同士の干渉について判断が
なされる。
いては、入力されたエンドエフェクタ９の取付位置およ
び取付姿勢が得られるようにアクチュエータ８を作動さ
せた際に、各アクチュエータ８の長さ、各アクチュエー
タ８の両端部に設けられた球面継手１１，１２の回動
量、およびアクチュエータ８同士の干渉について判断が
なされる。
【００２３】すなわち、図８に示すように、まず突出部
（ベースプレート）５の座標軸上における各アクチュエ
ータ８の基端部と先端部との座標データにより、各アク
チュエータ８の長さ、すなわち変位量（伸縮量）が計算
され、このアクチュエータ８の変位量が許容作動範囲内
にあるかどうかが判断される。
（ベースプレート）５の座標軸上における各アクチュエ
ータ８の基端部と先端部との座標データにより、各アク
チュエータ８の長さ、すなわち変位量（伸縮量）が計算
され、このアクチュエータ８の変位量が許容作動範囲内
にあるかどうかが判断される。
【００２４】そして、作動範囲内にある場合には、次に
球面継手１１，１２の回動量が許容回動範囲内にあるか
どうかが判断され、さらに許容回動範囲内にある場合に
は、隣接する一対の各アクチュエータ８の基端部と先端
部とを結ぶ線分同士間の距離が計算され、そしてこれら
両線分同士間の距離が、アクチュエータ８，８同士の半
径（中心から外面までの距離）の合計値より大きいか否
かが判断される。
球面継手１１，１２の回動量が許容回動範囲内にあるか
どうかが判断され、さらに許容回動範囲内にある場合に
は、隣接する一対の各アクチュエータ８の基端部と先端
部とを結ぶ線分同士間の距離が計算され、そしてこれら
両線分同士間の距離が、アクチュエータ８，８同士の半
径（中心から外面までの距離）の合計値より大きいか否
かが判断される。
【００２５】もし、アクチュエータ８，８同士の半径の
合計値よりも大きい場合には、隣接するアクチュエータ
８，８同士が干渉しない場合を示しており、この場合に
は、アクチュエータ８の干渉フラグを立てない。
合計値よりも大きい場合には、隣接するアクチュエータ
８，８同士が干渉しない場合を示しており、この場合に
は、アクチュエータ８の干渉フラグを立てない。
【００２６】なお、上記各判断箇所において、「Ｎｏ」
である場合には、アクチュエータ８，８同士の干渉フラ
グが立てられる。次に、干渉検知出力部２５では、図９
に示すように、アクチュエータ８の干渉フラグが立って
いるかどうかが判断され、立っている場合には、干渉出
力が、位置・姿勢入力装置２２およびアクチュエータ変
位指令部２７に出力される。なお、干渉フラグが立って
いない場合には、何も出力されない。
である場合には、アクチュエータ８，８同士の干渉フラ
グが立てられる。次に、干渉検知出力部２５では、図９
に示すように、アクチュエータ８の干渉フラグが立って
いるかどうかが判断され、立っている場合には、干渉出
力が、位置・姿勢入力装置２２およびアクチュエータ変
位指令部２７に出力される。なお、干渉フラグが立って
いない場合には、何も出力されない。
【００２７】次に、アクチュエータ変位計算部２６およ
びアクチュエータ変位指令部２７においては、図１０に
示すように、アクチュエータ干渉計算部２４と同様に、
突出部（ベースプレート）５上におけるアクチュエータ
８の基端部と先端部との座標データより、アクチュエー
タ８の長さ、すなわち変位量（伸縮量）が計算された
後、干渉検知出力部２５からの干渉出力がないかどうか
が判断され、干渉出力がない場合（Ｙｅｓの場合）、そ
の長さが変位指令出力としてアクチュエータ位置決め装
置３１に出力される。干渉出力がある場合（Ｎｏの場
合）には、変位指令出力が出されない。
びアクチュエータ変位指令部２７においては、図１０に
示すように、アクチュエータ干渉計算部２４と同様に、
突出部（ベースプレート）５上におけるアクチュエータ
８の基端部と先端部との座標データより、アクチュエー
タ８の長さ、すなわち変位量（伸縮量）が計算された
後、干渉検知出力部２５からの干渉出力がないかどうか
が判断され、干渉出力がない場合（Ｙｅｓの場合）、そ
の長さが変位指令出力としてアクチュエータ位置決め装
置３１に出力される。干渉出力がある場合（Ｎｏの場
合）には、変位指令出力が出されない。
【００２８】次に、セグメントの組み立て動作について
説明する。まず、図１１および図１２に示すように、シ
ールド掘進機本体１の後部に旋回自在に設けられた旋回
体３の突出部５に、パラレルリンク体６を介して設けら
れたセグメント把持具７により、セグメントＡを把持す
る。
説明する。まず、図１１および図１２に示すように、シ
ールド掘進機本体１の後部に旋回自在に設けられた旋回
体３の突出部５に、パラレルリンク体６を介して設けら
れたセグメント把持具７により、セグメントＡを把持す
る。
【００２９】次に、セグメントの位置・姿勢入力装置２
２を操作して、セグメントすなわちエンドエフェクタ９
の取付位置（目標位置）および取付姿勢（目標姿勢）デ
ータを、位置・姿勢計算部２３に出力する。
２を操作して、セグメントすなわちエンドエフェクタ９
の取付位置（目標位置）および取付姿勢（目標姿勢）デ
ータを、位置・姿勢計算部２３に出力する。
【００３０】この位置・姿勢計算部２３では、エンドエ
フェクタ９の位置および姿勢データに基づき、突出部５
上のアクチュエータ８の先端部の座標データが求めら
れ、そしてアクチュエータ干渉計算部２４においては、
上記位置となるようにアクチュエータ８が作動された場
合、各アクチュエータ８の変位量（伸縮量）が許容作動
範囲内にあるか否か、そのときの両端部に設けられた球
面継手１１，１２の回動量が許容回動範囲内にあるか否
か、および隣接するアクチュエータ８，８同士が互いに
干渉するか否かが判断される。
フェクタ９の位置および姿勢データに基づき、突出部５
上のアクチュエータ８の先端部の座標データが求めら
れ、そしてアクチュエータ干渉計算部２４においては、
上記位置となるようにアクチュエータ８が作動された場
合、各アクチュエータ８の変位量（伸縮量）が許容作動
範囲内にあるか否か、そのときの両端部に設けられた球
面継手１１，１２の回動量が許容回動範囲内にあるか否
か、および隣接するアクチュエータ８，８同士が互いに
干渉するか否かが判断される。
【００３１】もし、アクチュエータ８の変位量がその作
動範囲を越えている場合、球面継手１１，１２の回動量
が許容回動範囲を越えている場合、またはアクチュエー
タ８同士が干渉する場合には、この作動限界を越えてい
るという判断が干渉検知出力部２５に出力され、ここか
らアクチュエータ変位指令部２７に、アクチュエータ８
の作動を停止させる信号が出力されるとともに、位置・
姿勢入力装置２２側には、作動限界を越えているという
情報を出力し、再度、セグメントの位置および姿勢デー
タの入力待ちの状態となる。
動範囲を越えている場合、球面継手１１，１２の回動量
が許容回動範囲を越えている場合、またはアクチュエー
タ８同士が干渉する場合には、この作動限界を越えてい
るという判断が干渉検知出力部２５に出力され、ここか
らアクチュエータ変位指令部２７に、アクチュエータ８
の作動を停止させる信号が出力されるとともに、位置・
姿勢入力装置２２側には、作動限界を越えているという
情報を出力し、再度、セグメントの位置および姿勢デー
タの入力待ちの状態となる。
【００３２】一方、アクチュエータ変位計算部２６で
は、アクチュエータ干渉計算部２４と同様に、アクチュ
エータ８の基端部座標データと先端部座標データとか
ら、アクチュエータ８の変位量（伸縮量）が求められ、
かつ干渉出力がない場合には、変位指令出力がアクチュ
エータ位置決め装置３１に出力されて、アクチュエータ
８が作動され、図１３および図１４に示すように、セグ
メントＡが所定の位置に取り付けられる。
は、アクチュエータ干渉計算部２４と同様に、アクチュ
エータ８の基端部座標データと先端部座標データとか
ら、アクチュエータ８の変位量（伸縮量）が求められ、
かつ干渉出力がない場合には、変位指令出力がアクチュ
エータ位置決め装置３１に出力されて、アクチュエータ
８が作動され、図１３および図１４に示すように、セグ
メントＡが所定の位置に取り付けられる。
【００３３】このように、セグメント把持具７が設けら
れたンドエフェクタ９を旋回体３の突出部５側に支持す
るパラレルリンク体６を、８本のアクチュエータ８によ
り構成するとともに、左右の各突出部５に、アクチュエ
ータ８を４本づつ配置するようにしたので、旋回体３の
正面から視て、「ハ」の字状にアクチュエータ８を配置
することができ、したがって従来のように、パラレルリ
ンク体を６本のアクチュエータにより構成する場合に比
べて、アクチュエータ８，８間に形成される作業用スペ
ースＳを、広くすることができる。
れたンドエフェクタ９を旋回体３の突出部５側に支持す
るパラレルリンク体６を、８本のアクチュエータ８によ
り構成するとともに、左右の各突出部５に、アクチュエ
ータ８を４本づつ配置するようにしたので、旋回体３の
正面から視て、「ハ」の字状にアクチュエータ８を配置
することができ、したがって従来のように、パラレルリ
ンク体を６本のアクチュエータにより構成する場合に比
べて、アクチュエータ８，８間に形成される作業用スペ
ースＳを、広くすることができる。
【００３４】なお、上記実施の形態においては、伸縮ア
クチュエータ８の基端部の連結位置を、長方形の各頂点
となるような位置としたが、例えば図１５に示すよう
に、正方形の各頂点となるような位置にしてもよい。
クチュエータ８の基端部の連結位置を、長方形の各頂点
となるような位置としたが、例えば図１５に示すよう
に、正方形の各頂点となるような位置にしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】以上のように本発明の構成によると、セ
グメント把持部材を取り付けたンドエフェクタを旋回体
の突出部に、８本の伸縮アクチュエータにより支持させ
るとともに、左右の各突出部に、伸縮アクチュエータを
４本づつ配置するようにしたので、旋回体の正面から視
て、「ハ」の字状に伸縮アクチュエータを配置すること
ができ、したがって６本の伸縮アクチュエータにより支
持する場合に比べて、伸縮アクチュエータ間に形成され
る作業用スペースを、広くすることができる。
グメント把持部材を取り付けたンドエフェクタを旋回体
の突出部に、８本の伸縮アクチュエータにより支持させ
るとともに、左右の各突出部に、伸縮アクチュエータを
４本づつ配置するようにしたので、旋回体の正面から視
て、「ハ」の字状に伸縮アクチュエータを配置すること
ができ、したがって６本の伸縮アクチュエータにより支
持する場合に比べて、伸縮アクチュエータ間に形成され
る作業用スペースを、広くすることができる。
【００３６】また、セグメントの取付状態に応じてセグ
メント把持部材すなわちエンドエフェクタを所定の位置
および姿勢に制御する際に、伸縮アクチュエータの伸縮
量が許容作動範囲内にあるか否か、伸縮アクチュエータ
の端部に設けられた連結部材の可動量が許容可動範囲内
にあるか否か、および伸縮アクチュエータ同士が干渉す
るか否かが判断されるため、支障なくセグメントの配設
を行うことができる。
メント把持部材すなわちエンドエフェクタを所定の位置
および姿勢に制御する際に、伸縮アクチュエータの伸縮
量が許容作動範囲内にあるか否か、伸縮アクチュエータ
の端部に設けられた連結部材の可動量が許容可動範囲内
にあるか否か、および伸縮アクチュエータ同士が干渉す
るか否かが判断されるため、支障なくセグメントの配設
を行うことができる。
【図１】本発明の実施の形態におけるセグメント組立装
置の斜視図である。
置の斜視図である。
【図２】同セグメント組立装置におけるパラレルリンク
体の斜視図である。
体の斜視図である。
【図３】同セグメント組立装置の伸縮アクチュエータの
端部を示す側面図である。
端部を示す側面図である。
【図４】同セグメント組立装置における制御装置の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図５】同制御装置における位置・姿勢入力装置の斜視
図である。
図である。
【図６】同位置・姿勢入力装置における動作を説明する
ブロック図である。
ブロック図である。
【図７】同制御装置の位置・姿勢計算部における動作を
説明するフローチャートである。
説明するフローチャートである。
【図８】同制御装置のアクチュエータ干渉計算部におけ
る動作を説明するフローチャートである。
る動作を説明するフローチャートである。
【図９】同制御装置の干渉検知出力部における動作を説
明するフローチャートである。
明するフローチャートである。
【図１０】同制御装置のアクチュエータ変位計算部およ
び変位指令部における動作を説明するフローチャートで
ある。
び変位指令部における動作を説明するフローチャートで
ある。
【図１１】同セグメント組立装置におけるセグメントの
取付動作を示す正面図である。
取付動作を示す正面図である。
【図１２】同セグメント組立装置におけるセグメントの
取付動作を示す側面図である。
取付動作を示す側面図である。
【図１３】同セグメント組立装置におけるセグメントの
取付状態を示す正面図である。
取付状態を示す正面図である。
【図１４】同セグメント組立装置におけるセグメントの
取付状態を示す側面図である。
取付状態を示す側面図である。
【図１５】同セグメント組立装置におけるパラレルリン
ク体の変形例を示す斜視図である。
ク体の変形例を示す斜視図である。
【図１６】従来例におけるパラレルリンクマニピュレー
タの構造を示す斜視図である。
タの構造を示す斜視図である。
１ シールド掘進機本体 ２ セグメント組立装置 ３ 旋回体 ５ 突出部 ６ パラレルリンク体 ７ セグメント把持具 ８ 伸縮アクチュエータ ９ エンドエフェクタ １１ 第１球面継手 １２ 第２球面継手 ２１ 位置・姿勢制御装置 ２２ 位置・姿勢入力装置 ２３ 位置・姿勢計算部 ２４ アクチュエータ干渉計算部 ２５ 干渉検知出力部 ２６ アクチュエータ変位計算部 ２７ アクチュエータ変位指令部 ３１ アクチュエータ位置決め装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) E21D 11/40
Claims (2)
- 【請求項１】シールド掘進機本体の後部に鉛直面内で旋
回体を旋回自在に設け、この旋回体の後部に突設された
左右一対の突出部に、それぞれ４本の伸縮アクチュエー
タの一端部を連結するとともに、これら８本の各伸縮ア
クチュエータの他端部を１個のエンドエフェクタにそれ
ぞれ連結し、このエンドエフェクタに、セグメントの把
持部材を取り付けたことを特徴とするセグメント組立装
置。 - 【請求項２】請求項１記載のセグメント組立装置の制御
方法であって、各伸縮アクチュエータの伸縮量を制御し
てエンドエフェクタを所定の位置および姿勢にさせる際
に、各伸縮アクチュエータの伸縮量が許容作動範囲内か
否か、各伸縮アクチュエータの端部に設けられた連結部
材の可動量が許容可動範囲内か否か、および各伸縮アク
チュエータ同士が互いに干渉するか否かを判断すること
を特徴とするセグメント組立装置の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7273786A JP2930544B2 (ja) | 1995-10-23 | 1995-10-23 | セグメント組立装置およびその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7273786A JP2930544B2 (ja) | 1995-10-23 | 1995-10-23 | セグメント組立装置およびその制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09112197A JPH09112197A (ja) | 1997-04-28 |
| JP2930544B2 true JP2930544B2 (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=17532571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7273786A Expired - Fee Related JP2930544B2 (ja) | 1995-10-23 | 1995-10-23 | セグメント組立装置およびその制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2930544B2 (ja) |
-
1995
- 1995-10-23 JP JP7273786A patent/JP2930544B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09112197A (ja) | 1997-04-28 |
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