JP4233725B2

JP4233725B2 - Setting device for reference position and direction of drilling machine

Info

Publication number: JP4233725B2
Application number: JP2000062460A
Authority: JP
Inventors: 錚董; 昌良富田
Original assignee: Furukawa Co Ltd
Current assignee: Furukawa Co Ltd
Priority date: 2000-03-07
Filing date: 2000-03-07
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2020-03-07
Also published as: JP2001248376A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、さく岩機を搭載したガイドシェルやブームの各関節部やスライド部等の可動部分の作動量を検出し、その検出データに基づいて自動位置決めや位置表示を行うトンネルジャンボ等のさく孔機の基準位置及び方向の設定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル掘削等のさく孔作業において、省力化、省人化のために、さく岩機を搭載したしたガイドシェルとこれを支持するブームをコンピュータを用いた制御装置で制御して自動的に位置決め又は位置表示を行うさく孔機が用いられている。このようなさく孔機では、ガイドシェルやブームの各関節部やスライド部等の可動部分の作動量を検出し、その検出データに基づいて制御装置のさく孔制御プログラムが目標位置までの所要移動量を演算して各可動部分のアクチュエータの作動を制御する。
【０００３】
例えば、図５に示すさく孔機では、さく孔機の台車１１の基台１２上にブーム台１３を旋回軸１４によって枢着し、ブーム台１３に伸縮ブーム１５の基端を俯仰軸１６によって枢着している。伸縮ブーム１５は基端ブーム４と先端ブーム５とからなり、先端ブーム５が基端ブーム４に対してスライドするよう装着されている。基台１２とブーム台１３との間には旋回用油圧シリンダ１７、伸縮ブーム１５の基端ブーム１とブーム台１３との間には俯仰用油圧シリンダ１８が設けられており、これによって伸縮ブーム１５は、旋回、俯仰可能になっている。
【０００４】
先端ブーム５の先端部には、チルトボデイ１９がチルト軸２０によって枢着され、先端ブーム５との間にチルト用油圧シリンダ２１を設けてチルト可能になっている。チルトボデイ１９には、スイングボデイ２２がスイング軸２３によって枢着され、チルトボデイ１９との間にスイング用油圧シリンダ（図示略）を設けてスイング可能になっている。スイングボデイ２２にはガイドロータリ２４が設けられており、ロータリ軸２５を中心としてローテーション可能になっている。ガイドロータリ２４には、マウント軸２７でガイドマウンチング２６が支持され、このガイドマウンチング２６でガイドシェル６を前後スライド可能に支承している。ガイドシェル６にはさく岩機９が搭載されている。さく岩機９には先端にビット７を取付けたロッド８が挿着されており、ガイドシェル６上で前後方向への送りが与えられて切羽１０の岩石にさく孔する。
【０００５】
このさく孔機の伸縮ブーム１５の旋回軸１４、俯仰軸１６、チルト軸２０、スイング軸２３、ロータリ軸２５、及び伸縮ブーム１５、ガイドマウンチング２６、ガイドシェル６のスライド部の各可動部分には、その作動量を検出するための検出器（図示略）が設置されており、旋回角θ₁、俯仰角θ₂、チルト角θ₃、スイング角θ₄、ロータリ角θ₅、ブームスライド長Ｌ₁、ガイドスライド長Ｌ₂、さく岩機フィード長Ｌ₃が検出される。
【０００６】
このさく孔機において、さく岩機９を搭載したガイドシェル６及びガイドシェル６をガイドマウンチング２６で支承する伸縮ブーム１５からなるさく孔装置の作動の基準点は、ブーム台１３の旋回軸１４上にある。このさく孔機の基準点に対するビット７の先端の位置は、前記各検出値（θ₁，θ₂，θ₃，θ₄，θ₅，Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃）の関数として、また、さく孔機の基準方向に対するガイドシェル６の方向は検出値（θ₁，θ₂，θ₃，θ₄，θ₅）の関数として制御装置のコンピュータで演算し求められる。
【０００７】
トンネルでさく孔作業を行う場合には、さく孔パターンは切羽１０上に設定されるので、コンピュータ制御により自動的に位置決めしさく孔を行うためには、さく孔機の台車１１を切羽１０付近に設置した後、さく孔開始前に、切羽１０に対するさく孔機の基準点の位置を制御装置に入力しておく必要がある。また、さく孔機の台車１１をさく孔の基準方向と正しく一致する方向に設置することは困難であるので、さく孔の基準方向に対するさく孔機の基準方向のずれを予め制御装置に入力しさく孔制御用のデータを補正する必要がある。
【０００８】
上記の如く、ブーム台１３の旋回軸１４上にあるさく孔機の基準点に対するビット７の先端の位置は、前記各検出値（θ₁，θ₂，θ₃，θ₄，θ₅，Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃）の関数として、また、さく孔機の基準方向に対するガイドシェル６の方向の傾きは検出値（θ₁，θ₂，θ₃，θ₄，θ₅）の関数として求めることができるので、切羽１０に対するさく孔機の基準点の位置は、各可動部分のアクチュエータを作動させ、さく孔の基準方向を示すレーザビームが当たっている切羽上の点にビット７の先端をセットし、このときの各可動部分の作動量を検出することにより、検出値（θ₁，θ₂，θ₃，θ₄，θ₅，Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃）の関数として求めることができる。
【０００９】
また、さく孔の基準方向に対するさく孔機の基準方向のずれは、さく孔の基準方向を示すレーザビームの方向にガイドシェル６の方向を一致させ、このときの各可動部分の作動量を検出し、検出値（θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅）の関数として求めることができる。
さく孔の基準方向を示すレーザビームの方向にガイドシェル６の方向を一致させる方法としては、従来、図６に示すように、ガイドシェル６上の前後２箇所にターゲット２８、２９を設け、レーザビームＬＢがこのターゲット２８、２９のターゲットポイント２８ｔ、２９ｔに同時に当たるようにガイドシェル６を位置決めする方法と、図７に示すように、ガイドシェル６の後端にターゲット３０を設け、レーザビームＬＢが当たっている切羽１０上の点にビット７の先端をセットし、少しさく孔してビット７の位置がずれないようにした後、レーザビームＬＢがロッド８の延長線上に設けたターゲット３０のターゲットポイント３０ｔに当たるようにガイドシェル６を位置決めする方法とが用いられている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、さく孔の基準方向に対するさく孔機の基準方向のずれを求めるために、図６の方法を用いて、レーザビームＬＢが２箇所のターゲットポイント２８ｔ、２９ｔに同時に当たるようにガイドシェル６を位置決めするのは、さく孔装置の多数の可動部分を調整しなければならず、難しい作業であって、時間と手間がかかる。図７の方法では、ビット７の位置がずれないようにさく孔するための時間と手間がかかる。またターゲット３０がガイドシェル６の後端に設けられているので、さく岩機９の重量でガイドシェル６が撓み誤差を生ずることがあり、このための補正計算も行う必要がある。
【００１１】
本発明は、さく孔の基準方向に対するさく孔機の基準方向のずれと、切羽に対するさく孔機の基準点の位置とを容易に求めることができ、基準点の位置及び基準方向のずれのデータを制御装置に予め設定するためのさく孔の準備作業の時間を短縮して、作業能率を向上させることのできるさく孔機の基準位置及び方向の設定装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のさく孔機の基準位置及び方向の設定装置は、さく岩機を搭載したガイドシェルと、ガイドシェルをガイドマウンチングで支承するブームと、ガイドシェルとブームの可動部分の作動量を検出するための検出器と、検出器からの検出データに基づいてガイドシェルの自動位置決め又は位置表示を行う制御装置とを備えたさく孔機に用いられ、当該さく孔機の基準位置及び方向を設定するさく孔機の基準位置及び方向の設定装置であって、ガイドシェルの位置を検出するためにブームの作動と共に移動するように設けられた１個のプリズムと、さく孔の基準方向を示すレーザビームが当たっている切羽上の点にビットの先端をセットするときに、ブームの作動と共に移動する１個のプリズムを自動追尾して当該１個のプリズムのプリズム位置を２箇所の測定点で測定する自動追尾式測量機と、検出器の検出データから求めた各測定点のプリズム位置の演算データ及び自動追尾式測量機による各測定点のプリズム位置の測定データに基づいて、さく孔の基準方向に対するさく孔機の基準方向のずれと、切羽に対するさく孔機の基準点の位置とを求め、さく孔機の基準方向のずれ及び基準点の位置のデータを制御装置に設定する演算手段とを備えている。
【００１３】
さく孔作業を行う場合には、さく孔機の台車を切羽付近に設置した後、さく孔装置を作動してガイドシェルを移動させ、さく孔の基準方向を示すレーザビームが当たっている切羽上の点にビットの先端をセットする。自動追尾式測量機は、ガイドシェルの移動に伴って移動するプリズムを自動追尾し複数の測定点で順次プリズム位置を測定する。
【００１４】
演算手段は、各測定点における検出器の検出データから各測定点のプリズム位置を求めると共に、得られた各測定点のプリズム位置の演算データ及び自動追尾式測量機による各測定点のプリズム位置の測定データに基づいて、さく孔の基準方向に対するさく孔機の基準方向のずれを求め、さらに、切羽上の点にビットの先端をセットしたときのプリズム位置の演算データ及びプリズム位置の測定データとから切羽に対するさく孔機の基準点の位置を求め、得られた基準方向のずれ及び基準点の位置のデータを制御装置に設定する。
【００１５】
さく孔を開始すると、さく孔パターンのデータは、制御装置により、予め設定された基準方向のずれ及び基準点の位置のデータに基づいてさく孔機を基準とするさく孔パターンのデータに変換され、さく孔が制御される。
上記のさく孔機の基準点の位置と基準方向のずれを求めるための操作は、自動追尾式測量機で１個のプリズムの位置を測定させるだけなので極めて容易であり、さく孔の準備作業の時間を短縮して、作業能率を向上させることができる。
【００１６】
プリズムをガイドマウンチングの後部に設置すると、撓み誤差が小さくなり、このための補正計算を行う必要がない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態である基準位置及び方向の設定装置を備えたさく孔機の側面図、図２乃至図４は測定作業の説明図である。
ここで、さく孔機の基本的構成は、図５に示す従来の自動制御方式のさく孔機と同様であり、さく孔機の台車１１の基台１２上にブーム台１３を旋回軸１４によって枢着し、このブーム台１３に伸縮ブーム１５の基端を俯仰軸１６によって枢着している。伸縮ブーム１５は基端ブーム４と先端ブーム５とからなり、先端ブーム５が基端ブーム４に対してスライドするよう装着されている。基台１２とブーム台１３との間には旋回用油圧シリンダ１７、伸縮ブーム１５の基端ブーム４とブーム台１３との間には俯仰用油圧シリンダ１８が設けられており、これによって伸縮ブーム１５は、旋回、俯仰可能になっている。
【００１８】
先端ブーム５の先端部には、チルトボデイ１９がチルト軸２０によって枢着され、先端ブーム５との間にチルト用油圧シリンダ２１を設けてチルト可能になっている。チルトボデイ１９には、スイングボデイ２２がスイング軸２３によって枢着され、チルトボデイ１９との間にスイング用油圧シリンダ（図示略）を設けてスイング可能になっている。スイングボデイ２２にはガイドロータリ２４が設けられており、ロータリ軸２５を中心としてローテーション可能になっている。ガイドロータリ２４には、マウント軸２７でガイドマウンチング２６が支持され、このガイドマウンチング２６でガイドシェル６を前後スライド可能に支承している。ガイドシェル６には、先端にビット７を取付けたロッド８が挿着されているさく岩機７が搭載されており、さく岩機９は前後方向への送りが与えられて切羽１０の岩石にさく孔する。
【００１９】
このさく孔機の伸縮ブーム１５の旋回軸１４、俯仰軸１６、チルト軸２０、スイング軸２３、ロータリ軸２５、及び伸縮ブーム１５、ガイドマウンチング２６、ガイドシェル６のスライド部の各可動部分には、その作動量を検出するための検出器（図示略）が設置されており、旋回角θ₁、俯仰角θ₂、チルト角θ₃、スイング角θ₄、ロータリ角θ₅、ブームスライド長Ｌ₁、ガイドスライド長Ｌ₂、さく岩機フィード長Ｌ₃が検出される。
【００２０】
図１に示すように、このさく孔機の台車１１にはコンピュータを用いた制御装置５０と無線通信機５１が搭載されている。さく孔機の基準点Ｊに対するビット７の先端の位置は、前記検出器の各検出値（θ₁，θ₂，θ₃，θ₄，θ₅，Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃）の関数として、また、さく孔機の基準方向に対するガイドシェル６の方向は検出値（θ₁，θ₂，θ₃，θ₄，θ₅）の関数として制御装置５０のコンピュータで演算し求められる。
【００２１】
また、制御装置５０のコンピュータには、さく孔の基準方向に対するさく孔機の基準方向のずれと、切羽１０に対するさく孔機の基準点Ｊの位置とを求め、さく孔機の基準方向のずれ及び基準点Ｊの位置のデータを設定する演算手段として、基準演算用プログラムが常駐している。
さく孔機のガイドマウンチング２６の後部には、ガイドシェル６の位置を検出するためのプリズム３が設置されている。さく孔機の基準点Ｊに対するプリズム３の位置は、前記検出器の各検出値（θ₁，θ₂，θ₃，θ₄，θ₅，Ｌ₁）の関数として制御装置５０のコンピュータで演算し求められる。
【００２２】
さく孔機の台車１１の後方には、自動追尾式測量機４０が設置される。この自動追尾式測量機４０は、望遠鏡と本体がそれぞれ鉛直方向と水平方向に回転可能で、赤外線ＩＲを利用した追尾機能を備えており、移動するプリズム３を自動的に追尾して正確に視準し、距離測定と三次元座標測定とを行うことができる。
自動追尾式測量機４０によって測定されたデータは、無線通信機４３から台車１１上の無線通信機５１に送信され、無線通信機５１から制御装置５０に入力される。通信手段には、有線のものを用いることもできる。
【００２３】
さく孔作業を行う場合には、図２に示すように、さく孔機の台車１１を切羽１０付近に設置した後、図３のように切羽１０から離隔した位置からガイドシェル６を移動させ、図４に示すように、さく孔の基準方向を示すレーザビームＬＢが当たっている切羽１０上の点にビット７の先端をセットする。
このとき、自動追尾式測量機４０は、ガイドシェル６の移動に伴って移動するプリズム３を自動追尾し２箇所の測定点で順次プリズム位置Ｐ_l、Ｐ₂を測定する。各測定点は任意に選択できるが、測定点間の距離はある程度大きくとること望ましい。
【００２４】
自動追尾式測量機４０による各測定点のプリズム位置Ｐ_l、Ｐ₂の測定データは、さく孔の基準方向をＺ軸、このＺ軸と直交する仮想切羽面上の水平線、垂直線をＸ軸、Ｙ軸とする切羽座標系の座標（Ｘ_l，Ｙ_l，Ｚ_l）、（Ｘ₂，Ｙ₂，Ｚ₂）として得られる。
同時に制御装置５０のコンピュータは、各測定点のプリズム位置Ｐ_l、Ｐ₂を各測定点における検出器の検出データ（θ₁，θ₂，θ₃，θ₄，θ₅，Ｌ₁）から求める。検出器の検出データから演算によって求められる各測定点のプリズム位置Ｐ_l、Ｐ₂の演算データは、さく孔機の基準点Ｊを原点とし、さく孔機の前後方向をｚ軸、左右方向をｘ軸、上下方向をｙ軸とするさく孔機座標系の座標（ｘ_l，ｙ_l，ｚ_l）、（ｘ₂，ｙ₂，ｚ₂）として得られる。
【００２５】
もし、さく孔の基準方向とさく孔機の基準方向とが一致するように台車１１が設置されていない場合には、切羽座標系上の２点（Ｘ_l，Ｙ_l，Ｚ_l）、（Ｘ₂，Ｙ₂，Ｚ₂）を通る直線の方向の角度データ（α_X，α_Y，α_Z）と、さく孔機座標系上の２点（ｘ_l，ｙ_l，ｚ_l）、（ｘ₂，ｙ₂，ｚ₂）を通る直線の方向の角度データ（β_x，β_y，β_z）とが一致しないので、制御装置５０のコンピュータがこの角度データ（α_X，α_Y，α_Z）と（β_x，β_y，β_z）とを対比して、さく孔の基準方向とさく孔機の基準方向とのずれを求める。
【００２６】
さらに、さく孔の基準方向を示すレーザビームＬＢが当たっている切羽１０上の点にビット７の先端がセットされたところで、検出器の各検出値（θ₁，θ₂，θ₃，θ₄，θ₅，Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃）から切羽１０に対するさく孔機の基準点Ｊの位置を求める。得られた基準方向のずれ及び基準点の位置のデータは、制御装置５０のコンピュータのさく孔制御プログラムに補正のための初期値として設定される。
なお、２箇所目の測定点として、切羽１０上の点にビット７の先端をセットしたところを選択すれば、改めてビット７の先端をレーザビームＬＢが当たっている切羽１０上の点にセットする必要はなく、さく孔の基準方向とさく孔機の基準方向とのずれを求めるのと同時に切羽１０に対するさく孔機の基準点Ｊの位置を求めることができる。
【００２７】
さく孔を開始すると、切羽座標系上で設定されているさく孔パターンのデータは、制御装置５０により、予め設定された基準方向のずれ及び基準点の位置のデータに基づいてさく孔機を基準とするさく孔パターンのデータに変換され、さく孔が制御される。
上記のさく孔機の基準点の位置と基準方向のずれを求めるための操作は、自動追尾式測量機４０で１個のプリズム３の位置を２箇所で測定させるだけなので極めて容易であり、従来１５分程度を要していた作業が１分程度で済むので、さく孔の準備作業の時間が短縮され、作業能率を向上させることができる。
【００２８】
なお、プリズム３はガイドマウンチング２６以外のブーム回りやガイドシェル、さく岩機等に設けてもよい。
ガイドマウンチング２６はガイドシェル６を支承するベースなので、構造的に強度が大であり、ガイドシェル６と平行に構成されている。このガイドマウンチング２６の後部にプリズム３を設置しているので、撓み誤差は極めて小さく、このための補正計算を行う必要はない。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のさく孔機の基準位置及び方向の設定装置によれば、さく孔機の基準点の位置と基準方向のずれを求めるための操作は、自動追尾式測量機で１個のプリズムの位置を２箇所で測定するだけなので極めて容易であり、さく孔の準備作業として基準方向のずれ及び基準点の位置のデータを制御装置に設定する時間を短縮できるので、作業能率が向上する。
【００３０】
プリズムをガイドマウンチングの後部に設置すると、撓み誤差が小さくなるので撓みのための補正計算を行う必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である基準位置及び方向の設定装置を備えたさく孔機の側面図である。
【図２】測定作業の説明図である。
【図３】測定作業の説明図である。
【図４】測定作業の説明図である。
【図５】さく孔機の構成の説明図である。
【図６】レーザビームの方向にガイドシェルの方向を一致させた状態を示す従来の方法の説明図である。
【図７】ターゲットポイントにレーザビームが当たるようにガイドシェルを位置決めする従来の方法の説明図である。
【符号の説明】
３プリズム
４基端ブーム
５先端ブーム
６ガイドシェル
７ビット
８ロッド
９さく岩機
１０切羽
１１台車
１２基台
１３ブーム台
１４旋回軸
１５伸縮ブーム
１６俯仰軸
１９チルトボデイ
２０チルト軸
２２スイングボデイ
２３スイング軸
２４ガイドロータリ
２５ガイドロータリ軸
２６ガイドマウンチング
２７マウント軸
４０自動追尾式測量機
４３無線通信器
５０制御装置
５１無線通信器
ＩＲ赤外線
Ｊ基準点
ＬＢレーザビーム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention detects a working amount of a movable part such as a joint shell or a boom part of a guide shell or a boom mounted with a rock drill, and performs automatic positioning and position display based on the detected data. The present invention relates to a setting device for the reference position and direction of a punch.
[0002]
[Prior art]
In drilling work such as tunnel excavation, for the purpose of labor saving and labor saving, the guide shell carrying the drilling machine and the boom supporting it are controlled by the control device using a computer and automatically positioned or A drilling machine that displays the position is used. In such a drilling machine, the operation amount of the movable part such as the joint part and the slide part of the guide shell and the boom is detected, and the drilling control program of the control device moves to the target position based on the detected data. The amount is calculated to control the operation of the actuator of each movable part.
[0003]
For example, in the drilling machine shown in FIG. 5, the boom base 13 is pivotally mounted on the base 12 of the drilling machine carriage 11 by the pivot shaft 14, and the base end of the telescopic boom 15 is attached to the boom base 13 by the lifting shaft 16. It is pivotally attached. The telescopic boom 15 includes a proximal boom 4 and a distal boom 5, and the distal boom 5 is mounted so as to slide relative to the proximal boom 4. A turning hydraulic cylinder 17 is provided between the base 12 and the boom base 13, and a lifting hydraulic cylinder 18 is provided between the base end boom 1 and the boom base 13 of the telescopic boom 15. 15 can be turned and raised.
[0004]
A tilt body 19 is pivotally attached to the tip of the tip boom 5 by a tilt shaft 20, and a tilt hydraulic cylinder 21 is provided between the tip boom 5 and tiltable. A swing body 22 is pivotally attached to the tilt body 19 by a swing shaft 23, and a swing hydraulic cylinder (not shown) is provided between the tilt body 19 and swinging is possible. The swing body 22 is provided with a guide rotary 24 that can rotate about the rotary shaft 25. A guide mounting 26 is supported on the guide rotary 24 by a mount shaft 27, and the guide shell 26 is supported by the guide mounting 26 so as to be slidable back and forth. A rock drill 9 is mounted on the guide shell 6. A rod 8 having a bit 7 attached to the tip is inserted in the rock drill 9 and fed in the front-rear direction on the guide shell 6 to drill into the rock of the face 10.
[0005]
In this drilling machine, on the movable shaft 15 of the telescopic boom 15, the lifting shaft 16, the tilt shaft 20, the swing shaft 23, the rotary shaft 25, the telescopic boom 15, the guide mounting 26, and the sliding portion of the guide shell 6. Is provided with a detector (not shown) for detecting the operation amount, and includes a turning angle θ ₁ , an elevation angle θ ₂ , a tilt angle θ ₃ , a swing angle θ ₄ , a rotary angle θ ₅ , and a boom slide length. L ₁ , guide slide length L ₂ , and rock drill feed length L ₃ are detected.
[0006]
In this drilling machine, the reference point of operation of the drilling device comprising the guide shell 6 on which the drilling machine 9 is mounted and the telescopic boom 15 that supports the guide shell 6 by the guide mounting 26 is the pivot shaft 14 of the boom base 13. It's above. The position of the tip of the bit 7 with respect to the reference point of the drilling machine is a function of the detected values (θ ₁ , θ ₂ , θ ₃ , θ ₄ , θ ₅ , L ₁ , L ₂ , L ₃ ), and The direction of the guide shell 6 with respect to the reference direction of the drilling machine is calculated by a computer of the control device as a function of the detected values (θ ₁ , θ ₂ , θ ₃ , θ ₄ , θ ₅ ).
[0007]
When drilling in a tunnel, the drilling pattern is set on the face 10, so the drilling machine carriage 11 is placed near the face 10 in order to automatically position the hole by computer control. It is necessary to input the position of the reference point of the drilling machine with respect to the face 10 to the control device before starting drilling. Further, since it is difficult to install the boring machine carriage 11 in a direction that correctly matches the drilling reference direction, a deviation of the drilling machine reference direction from the drilling reference direction is input to the control device in advance. It is necessary to correct the drilling control data.
[0008]
As described above, the position of the tip of the bit 7 with respect to the reference point of the drilling machine on the pivot shaft 14 of the boom base 13 is determined based on the detected values (θ ₁ , θ ₂ , θ ₃ , θ ₄ , θ ₅ , L ₁ , L ₂ , L ₃ ) and the inclination of the direction of the guide shell 6 relative to the reference direction of the drilling machine is a function of the detected values (θ ₁ , θ ₂ , θ ₃ , θ ₄ , θ ₅ ). Since the position of the reference point of the drilling machine with respect to the face 10 can be obtained, the actuator of each movable part is operated, and the tip of the bit 7 is pointed to the point on the face where the laser beam indicating the reference direction of the hole is hit. Is set, and the amount of operation of each movable part at this time is detected to obtain it as a function of detected values (θ ₁ , θ ₂ , θ ₃ , θ ₄ , θ ₅ , L ₁ , L ₂ , L ₃ ) be able to.
[0009]
In addition, the deviation of the reference direction of the drilling machine with respect to the reference direction of the drilling hole makes the direction of the guide shell 6 coincide with the direction of the laser beam indicating the reference direction of the drilling hole, and detects the operation amount of each movable part at this time. It can be obtained as a function of the detected values (θ ₁ , θ ₂ , θ ₃ , θ ₄ , θ ₅ ).
As a method of making the direction of the guide shell 6 coincide with the direction of the laser beam indicating the reference direction of the drill hole, conventionally, as shown in FIG. A method of positioning the guide shell 6 so that the beam LB simultaneously strikes the target points 28t and 29t of the targets 28 and 29, and a target 30 is provided at the rear end of the guide shell 6 as shown in FIG. The tip of the bit 7 is set at a point on the face 10 where the beam hits, and a bit is drilled so that the position of the bit 7 does not shift, and then the laser beam LB is applied to the target 30 provided on the extension line of the rod 8. A method of positioning the guide shell 6 so as to hit the target point 30t is used.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to obtain the deviation of the drilling machine reference direction from the drilling machine reference direction, the guide shell 6 is moved so that the laser beam LB strikes the two target points 28t and 29t simultaneously using the method of FIG. Positioning requires adjustment of the many movable parts of the drilling device, which is a difficult task and takes time and effort. In the method of FIG. 7, it takes time and labor to drill a bit so that the position of the bit 7 does not shift. Further, since the target 30 is provided at the rear end of the guide shell 6, the guide shell 6 may bend due to the weight of the rock drill 9, and it is necessary to perform correction calculation for this.
[0011]
The present invention can easily determine the deviation in the reference direction of the drilling machine with respect to the reference direction of the drilling hole and the position of the reference point of the drilling machine with respect to the face, and data on the position of the reference point and the deviation in the reference direction. An object of the present invention is to provide a setting device for setting the reference position and direction of a drilling machine, which can shorten the time for preparation work for drilling for presetting the control device to the control device and improve the work efficiency.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The setting device for the reference position and direction of the drilling machine according to the present invention detects the operation amount of the guide shell on which the drilling machine is mounted, the boom for supporting the guide shell by guide mounting, and the guide shell and the movable part of the boom. Used in a drilling machine equipped with a detector for detecting the position of the guide shell and a controller for automatically positioning or displaying the position of the guide shell based on detection data from the detector, and setting the reference position and direction of the drilling machine A device for setting a reference position and direction of a drilling machine, wherein one prism is provided to move with the operation of the boom to detect the position of the guide shell, and a laser indicating the reference direction of the drilling hole when setting a bit of the tip to a point on the working face where the beam is striking the prism of one prism automatic tracking to the one prism which moves with the operation of the boom An automatic tracking type survey instrument for measuring the location at the measurement point of the two points, the measurement data of the prism position of each measurement point by the operation data and the automatic tracking type surveying instrument prism position of each measurement point obtained from the detection data of the detector Based on the above, the deviation of the drilling machine's reference direction with respect to the drilling machine's reference direction and the position of the drilling machine's reference point with respect to the face are determined. Arithmetic means for setting in the control device.
[0013]
When drilling, after installing the boring machine carriage near the face, move the guide shell by operating the drilling device, and on the face where the laser beam that indicates the reference direction of the hole is hit. Set the tip of the bit to the point. The automatic tracking surveying instrument automatically tracks a prism that moves as the guide shell moves, and sequentially measures the prism position at a plurality of measurement points.
[0014]
The calculation means obtains the prism position of each measurement point from the detection data of the detector at each measurement point, and calculates the calculated prism position data of each measurement point and the prism position of each measurement point by the automatic tracking surveying instrument. Based on the measurement data, the deviation of the drilling machine's reference direction from the drilling machine's reference direction is obtained, and further, the prism position calculation data and the prism position measurement data when the tip of the bit is set at the point on the face Then, the position of the reference point of the drilling machine with respect to the face is obtained, and the obtained deviation of the reference direction and the data of the reference point position are set in the control device.
[0015]
When the drilling is started, the drilling pattern data is converted by the control device into drilling pattern data based on the drilling machine based on the preset reference direction deviation and reference point position data. The drilling hole is controlled.
The operation for obtaining the deviation between the position of the reference point and the reference direction of the drilling machine is very easy because it allows the position of one prism to be measured by an automatic tracking surveying instrument. Time can be shortened and work efficiency can be improved.
[0016]
If the prism is installed at the rear part of the guide mounting, the bending error is reduced, and it is not necessary to perform correction calculation for this.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a side view of a drilling machine equipped with a reference position and direction setting device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 4 are explanatory views of measurement work.
Here, the basic configuration of the drilling machine is the same as that of the conventional automatic control drilling machine shown in FIG. 5, and the boom base 13 is placed on the base 12 of the drilling machine carriage 11 by the pivot shaft 14. The base end of the telescopic boom 15 is pivotally attached to the boom base 13 by a lifting shaft 16. The telescopic boom 15 includes a proximal boom 4 and a distal boom 5, and the distal boom 5 is mounted so as to slide relative to the proximal boom 4. A turning hydraulic cylinder 17 is provided between the base 12 and the boom base 13, and a lifting hydraulic cylinder 18 is provided between the base end boom 4 of the telescopic boom 15 and the boom base 13. 15 can be turned and raised.
[0018]
A tilt body 19 is pivotally attached to the tip of the tip boom 5 by a tilt shaft 20, and a tilt hydraulic cylinder 21 is provided between the tip boom 5 and tiltable. A swing body 22 is pivotally attached to the tilt body 19 by a swing shaft 23, and a swing hydraulic cylinder (not shown) is provided between the tilt body 19 and swinging is possible. The swing body 22 is provided with a guide rotary 24 that can rotate about the rotary shaft 25. A guide mounting 26 is supported on the guide rotary 24 by a mount shaft 27, and the guide shell 26 is supported by the guide mounting 26 so as to be slidable back and forth. The guide shell 6 is equipped with a rock drill 7 in which a rod 8 having a bit 7 attached to the tip is inserted, and the rock drill 9 is fed forward and backward to the rock of the face 10. Drill.
[0019]
In this drilling machine, on the movable shaft 15 of the telescopic boom 15, the lifting shaft 16, the tilt shaft 20, the swing shaft 23, the rotary shaft 25, the telescopic boom 15, the guide mounting 26, and the sliding portion of the guide shell 6. Is provided with a detector (not shown) for detecting the operation amount, and includes a turning angle θ ₁ , an elevation angle θ ₂ , a tilt angle θ ₃ , a swing angle θ ₄ , a rotary angle θ ₅ , and a boom slide length. L ₁ , guide slide length L ₂ , and rock drill feed length L ₃ are detected.
[0020]
As shown in FIG. 1, a control device 50 using a computer and a wireless communication device 51 are mounted on a bogie 11 of the drilling machine. The position of the tip of the bit 7 with respect to the reference point J of the drilling machine is a function of the detection values (θ ₁ , θ ₂ , θ ₃ , θ ₄ , θ ₅ , L ₁ , L ₂ , L ₃ ) of the detector. In addition, the direction of the guide shell 6 with respect to the reference direction of the drilling machine is calculated by the computer of the control device 50 as a function of the detected values (θ ₁ , θ ₂ , θ ₃ , θ ₄ , θ ₅ ).
[0021]
Further, the computer of the control device 50 obtains the deviation in the reference direction of the drilling machine with respect to the reference direction of the drilling hole and the position of the reference point J of the drilling machine with respect to the face 10, and the deviation in the reference direction of the drilling machine. As a calculation means for setting the position data of the reference point J, a reference calculation program is resident.
A prism 3 for detecting the position of the guide shell 6 is installed at the rear part of the guide mounting 26 of the drilling machine. The position of the prism 3 with respect to the reference point J of the drilling machine is calculated by the computer of the control device 50 as a function of the detection values (θ ₁ , θ ₂ , θ ₃ , θ ₄ , θ ₅ , L ₁ ) of the detector. It is requested.
[0022]
An automatic tracking surveying instrument 40 is installed behind the boring machine carriage 11. This automatic tracking surveying instrument 40 has a telescope and a main body that can rotate in the vertical and horizontal directions, respectively, and has a tracking function using infrared IR, and automatically tracks the moving prism 3 for accurate viewing. Accordingly, distance measurement and three-dimensional coordinate measurement can be performed.
Data measured by the automatic tracking surveying instrument 40 is transmitted from the wireless communication device 43 to the wireless communication device 51 on the carriage 11 and input from the wireless communication device 51 to the control device 50. The communication means can be wired.
[0023]
When performing the drilling operation, as shown in FIG. 2, after setting the bogie 11 of the drilling machine in the vicinity of the face 10, the guide shell 6 is moved from a position separated from the face 10 as shown in FIG. As shown in FIG. 4, the tip of the bit 7 is set at a point on the face 10 where the laser beam LB indicating the reference direction of the drilling hole is hit.
At this time, the automatic tracking type surveying instrument 40 automatically tracks the prism 3 that moves as the guide shell 6 moves, and sequentially measures the prism positions P ₁ and P ₂ at _two measurement points. Although each measurement point can be selected arbitrarily, it is desirable that the distance between the measurement points be large to some extent.
[0024]
The measurement data of the prism positions P ₁ and P ₂ at each measurement point by the automatic tracking surveying instrument 40 is the Z axis as the reference direction of the drill hole, the horizontal line on the virtual facet perpendicular to the Z axis, and the vertical line as the X axis. , Y coordinate (X ₁ , Y ₁ , Z ₁ ), (X ₂ , Y ₂ , Z ₂ ) in the face coordinate system.
At the same time, the computer of the control device 50 obtains the prism positions P ₁ and P ₂ at each measurement point from the detection data (θ ₁ , θ ₂ , θ ₃ , θ ₄ , θ ₅ , L ₁ ) at each measurement point. . The calculation data of the prism positions P _l and P ₂ of each measurement point obtained by calculation from the detection data of the detector is based on the reference point J of the drilling machine as the origin, the longitudinal direction of the drilling machine is the z axis, and the horizontal direction is It is obtained as the coordinates (x ₁ , y ₁ , z ₁ ), (x ₂ , y ₂ , z ₂ ) of the drilling machine coordinate system with the x axis and the vertical direction as the y axis.
[0025]
If the carriage 11 is not installed so that the reference direction of the drilling hole matches the reference direction of the drilling machine, two points (X _l , Y _l , Z _l ), ( Angle data (α _X , α _Y , α _Z ) in the direction of a straight line passing through X ₂ , Y ₂ , Z ₂ ), and two points (x _l , y _l , z _l ), ( Since the angle data (β _x , β _y , β _z ) in the direction of the straight line passing through x ₂ , y ₂ , z ₂ ) do not coincide with each other, the computer of the control device 50 makes this angle data (α _X , α _Y , α _Z ) and (β _x , β _y , β _z ) are compared to determine the deviation between the drilling reference direction and the drilling machine reference direction.
[0026]
Further, when the tip of the bit 7 is set at a point on the face 10 where the laser beam LB indicating the reference direction of the drill is hit, each detection value (θ ₁ , θ ₂ , θ ₃ , θ ₄ ) of the detector is set. , Θ ₅ , L ₁ , L ₂ , L ₃ ), the position of the reference point J of the drilling machine with respect to the face 10 is obtained. The obtained reference direction deviation and reference point position data are set as initial values for correction in the drilling control program of the computer of the control device 50.
If the point where the tip of the bit 7 is set at a point on the face 10 is selected as the second measurement point, the tip of the bit 7 is set again at the point on the face 10 where the laser beam LB hits. It is not necessary, and the position of the drilling machine reference point J with respect to the face 10 can be obtained at the same time as the deviation between the drilling reference direction and the drilling machine reference direction is obtained.
[0027]
When the drilling is started, the drilling pattern data set on the face coordinate system is determined by the control device 50 based on the preset reference direction deviation and reference point position data. Is converted into drilling hole pattern data, and the drilling holes are controlled.
The operation for obtaining the difference between the position of the reference point and the reference direction of the drilling machine is extremely easy because the position of one prism 3 is measured at two locations by the automatic tracking surveying instrument 40. Since the work that took about 15 minutes is only about 1 minute, the time required for the drilling preparation work can be shortened and the work efficiency can be improved.
[0028]
The prism 3 may be provided around the boom other than the guide mounting 26, a guide shell, a rock drill, or the like.
Since the guide mounting 26 is a base for supporting the guide shell 6, the structure has a high strength and is configured in parallel with the guide shell 6. Since the prism 3 is installed at the rear part of the guide mounting 26, the deflection error is extremely small, and it is not necessary to perform correction calculation for this purpose.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the drilling machine reference position and direction setting device of the present invention, the operation for obtaining the deviation between the reference point position and the reference direction of the drilling machine is performed by an automatic tracking surveying instrument. Measuring the position of one prism only at two locations is extremely easy, and the time required for setting the reference direction deviation and reference point position data in the control device can be shortened as a drilling preparation work. Will improve.
[0030]
If the prism is installed at the rear part of the guide mounting, the bending error is reduced, so that it is not necessary to perform correction calculation for bending.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a drilling machine provided with a reference position and direction setting device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of measurement work.
FIG. 3 is an explanatory diagram of measurement work.
FIG. 4 is an explanatory diagram of measurement work.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a configuration of a punching machine.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional method showing a state in which the direction of the guide shell is aligned with the direction of the laser beam.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional method for positioning a guide shell so that a laser beam hits a target point.
[Explanation of symbols]
3 Prism 4 Base end boom 5 End boom 6 Guide shell 7 Bit 8 Rod 9 Rock drill 10 Face 11 Bogie 12 Base 13 Boom base 14 Rotating shaft 15 Telescopic boom 16 Lifting shaft 19 Tilt body 20 Tilt shaft 22 Swing body 23 Swing shaft 24 Guide Rotary 25 Guide Rotary Shaft 26 Guide Mounting 27 Mount Shaft 40 Automatic Tracking Surveying Instrument 43 Wireless Communication Device 50 Control Device 51 Wireless Communication Device IR Infrared J Reference Point LB Laser Beam

Claims

A guide shell provided with a rock drill, a boom for supporting the guide shell guide mounting quenching, a detector for detecting actuation of the movable part of the guide shell and the boom, the detection data from the detector And a setting device for setting the reference position and direction of the drilling machine for setting the reference position and direction of the drilling machine. There ,
In order to detect the position of the guide shell, the tip of the bit is placed at a point on the face where one prism provided so as to move with the operation of the boom and a laser beam indicating the reference direction of the drill hole is hit. when loading, the automatic tracking type survey instrument for measuring the prism position of the one prism measurement point two places said one prism which moves with the operation of the boom and automatic tracking of the detector based by the calculation data and the automatic tracking type surveying instrument prism position of each measurement point obtained from the detection data in the measurement data of the prism position of each measurement point, the deviation in the reference direction of the drilling machine with respect to the reference direction of drilling And a calculation means for determining the position of the reference point of the drilling machine with respect to the face and setting the deviation of the reference direction of the drilling machine and the data of the position of the reference point in the control device. Reference position and orientation of the setting device drilling machine according to.

The apparatus for setting the reference position and direction of a drilling machine according to claim 1 , wherein the one prism is installed at a rear portion of the guide mounting.