JP5037678B2 - 曲線トンネルにおける穿孔パターン配向方法、岩盤掘削装置およびソフトウェア製品 - Google Patents
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- 掘削されるトンネルのトンネル工事位置の計画座標系において決定されるトンネル径路を制御部に取り込み、
少なくとも穿孔パターンの誘導面および座標系を決定する穿孔パターンを前記制御部に取り込み、
該制御部に対して掘削位置を決定し、該掘削位置に局所座標系を配置して該局所座標系の軸のうち1つが掘削方向を示すようにし、
前記掘削位置に前記穿孔パターンの誘導面を配置し、
前記掘削位置に岩盤掘削装置を配置して、誘導によって前記座標系を互いに関連づけ、
前記計画座標系から前記穿孔パターンの座標系へ必要な座標系変換を行う穿孔パターン配向決定方法において、該方法は、
掘削する円の長さを前記制御部に伝達し、
掘削される次の円の区間において前記トンネル径路の形状を決定し、
該トンネル径路に前記穿孔パターンの開始点を配置し、
該開始点から始まり前記掘削する円の長さに相当する距離を決定し、前記トンネル径路の特定の位置に前記円の終点を配置し、
前記穿孔パターンを該穿孔パターンが前記開始点から前記終点を示すように配向し、
前記穿孔パターンの決定された向きを考慮して、座標系変換を行い、該掘削用穿孔パターンによる孔の座標系および方向を計算することを特徴とする穿孔パターン配向決定方法。 - 請求項1に記載の方法において、該方法は、
前記掘削位置に局所的位置座標系を配置して、その軸のうちの1つが前記開始点から前記終点を示すようにし、前記位置座標系に基づいて前記穿孔パターンの向きを計算することを特徴とする方法。 - 請求項1または2に記載の方法において、該方法は、
前記掘削する円のトンネル径路に沿って前記開始点から前記終点までの距離を決定することを特徴とする方法。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の方法において、該方法は、
前記トンネル径路が通過する複数の点を含むカーブテーブルによって前記トンネル径路を決定し、
前記カーブテーブルの複数の点に対して前記計画座標系における少なくともx、y、z座標を設定し、各点ごとに、xy面で見て基準点に対する該点での前記トンネルの深さを記述した自身の杭番号を決定し、
前記掘削する円の中央に最も近い前記カーブテーブルの点を決定し、該カーブテーブルのこの中間点に最も近い該カーブテーブルの2点を決定し、
前記制御部において前記カーブテーブルの前記3点を最も良く通る記述子を有する曲線方程式を決定することによって前記掘削する円における前記トンネルの曲率を近似し、
前記トンネル径路の曲率を近似する曲線上で前記円の開始点から前記トンネル径路に沿って定義される前記円の長さに相当する距離に該円の終点を配置し、
前記制御部において、前記穿孔パターンが前記円の開始点から終点へ向かうように該穿孔パターンを配向することを特徴とする方法。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の方法において、該方法は、
前記トンネル径路の曲率を少なくとも1つの数学関数としてあらかじめ決定し、
前記トンネル径路を記述する数学関数を前記制御部に伝達し、
該制御部において、前記穿孔パターンの座標系の軸の1つが、前記数学関数によって定義されたトンネル径路上で前記円の開始点から該円の長さに相当する距離にある該円の終点の方向を示すように該穿孔パターンを配向することを特徴とする方法。 - 請求項1ないし5のうちいずれかに記載の方法において、該方法は、
前記計画座標系においてトンネルレーザの方向を決定し、
該トンネルレーザによって前記掘削位置で前記岩盤掘削装置を誘導し、
前記制御部において座標系変換を行い、前記トンネルレーザおよび前記誘導面の交点、ならびに該誘導面に対する前記トンネルレーザの方向角を決定することを特徴とする方法。 - 請求項1ないし6のいずれかに記載の方法において、該方法は、
ユーザインタフェースを通じて操作者によって前記制御部に前記トンネル径路における前記掘削位置の位置を入力し、
前記誘導面および前記円の開始点を、前記操作者の指示した前記トンネル径路上の位置に配置することを特徴とする方法。 - 請求項1ないし6のいずれかに記載の方法において、該方法は、
前記掘削位置の位置を測定し、測定情報を前記制御部に伝達し、
前記誘導面および前記円の開始点を前記トンネル径路上の前記測定された位置に配置することを特徴とする方法。 - 請求項1ないし8のいずれかに記載の方法において、該方法は、
前記操作者によって前記ユーザインタフェースを通じて前記円の長さを前記制御部に入力することを特徴とする方法。 - 請求項1ないし8のいずれかに記載の方法において、該方法は、
前記穿孔パターンにおける前記円の長さを決定するとともに、それを考慮して前記穿孔パターンを前記制御部に取り込むことを特徴とする方法。 - 請求項1ないし10のうちいずれかに記載の方法において、該方法は、
前記計画座標系における前記トンネル径路に対する傾斜角を決定し、
前記穿孔パターンのyd軸に対して平行な直線を中心に前記決定された前記傾斜角の大きさだけ該穿孔パターンの座標系を傾斜させて、該穿孔パターンのyd軸が前記円の終点を示したまま、前記穿孔パターンのxd軸およびzd軸の方向が前記傾斜角の大きさだけ変化するようにし、
座標系変換に際して、前記穿孔パターンの影響を考慮することを特徴とする方法。 - 請求項1ないし11のうちいずれかに記載の方法において、該方法は、
前記掘削位置の位置座標系および前記穿孔パターンの座標系において回転中心をその座標とともに決定し、
該回転中心によって前記位置座標系に対する前記穿孔パターンの座標系の位置を決定し、
座標系変換に際して、前記回転中心の影響を考慮することを特徴とする方法。 - 請求項1ないし10のいずれかに記載の方法において、該方法は、
前記計画座標系における前記トンネル径路に対する傾斜角を決定し、
前記掘削位置の位置座標系および前記穿孔パターンの座標系において前記回転中心をその座標とともに決定し、
該回転中心を通り、かつ前記穿孔パターンの座標系のyd軸と平行である直線を中心として決定される傾斜角の大きさだけ前記穿孔パターンの座標系を傾斜させることを特徴とする方法。 - 請求項1ないし13のいずれかに記載の方法において、該方法は、
前記岩盤掘削装置の前記制御部において前記穿孔パターンの配向に関連する処理を行うことを特徴とする方法。 - 請求項1ないし13のいずれかに記載の方法において、該方法は、
前記穿孔パターンの配向に関連する少なくとも1つの処理を前記岩盤掘削装置の外部における少なくとも1つの前記制御部で実行し、
データ通信接続を通じて前記制御部間で前記穿孔パターンの配向に関連する情報を伝達することを特徴とする方法。 - 請求項1ないし13のいずれかに記載の方法において、該方法は、
トンネル設計コンピュータにおいて前記穿孔パターンの配向に関連する処理を実行することを特徴とする方法。 - 移動可能な台車と、
少なくとも1つのドリルブームおよび少なくとも1つのドリルユニットとを含み、該少なくとも1つのドリルユニットは、前記ドリルブームに配置された給送ビーム、該給送ビームに対して給送装置によって移動可能な削岩機、および該削岩機に接続可能なツールとを含み、
前記ドリルユニットの位置および方向を判定する少なくとも1つのセンサと、
曲線計算プログラムを実行可能な少なくとも1つの制御部とを含み、該プログラムを実行すると、以下の処理を行うよう構成され、すなわち
掘削するトンネルのトンネル工事位置の計画座標系において決定されるトンネル径路を前記制御部に取り込み、
少なくとも穿孔パターンの誘導面および座標系を決定する穿孔パターンを前記制御部に取り込み、
該制御部に対して掘削位置を決定し、該掘削位置に局所座標系を配置して該局所座標系の軸のうちの1つが掘削方向を示すようにし、
前記掘削位置において前記穿孔パターンの誘導面を配置し、
該掘削位置における岩盤掘削装置の配置を考慮して、誘導によって座標系を互いに接続し、
前記計画座標系から前記穿孔パターンの座標系への必要な座標系変換を行う岩盤掘削装置において、
前記制御部に取り込まれたソフトウェアを実行すると、以下の処理をさらに行い、すなわち
次に掘削する円の区間において前記トンネル径路の形状を決定し、
該トンネル径路上に前記穿孔パターンの開始点を配置し、
該開始点から始まり前記掘削する円の長さに相当する距離を決定し、前記トンネル径路上の特定の位置に該円の終点を配置し、
前記穿孔パターンが前記開始点から前記終点を示すように該穿孔パターンを配向し、
前記穿孔パターンの前記決定された配向を考慮して座標系変換を行って、前記掘削用穿孔パターンに従って孔の座標および方向を計算することを特徴とする岩盤掘削装置。 - 制御部において岩盤掘削装置の穿孔パターンの方向を決定するソフトウェアにおいて、
前記制御部において該ソフトウェアを実行すると、以下の処理を行うよう構成され、すなわち
掘削される次の円の区間においてトンネル径路の形状を決定し、
該トンネル径路上に穿孔パターンの開始点を配置し、
前記トンネル径路上で掘削する円の区間における該円の長さおよび前記トンネル径路の形状の情報に応じて、該円の終点を決定し、
前記穿孔パターンが前記開始点から前記終点を示すように該穿孔パターンを配向し、
前記穿孔パターンの決定された配向を考慮して座標系変換を行うことを特徴とするソフトウェア。 - 掘削されるトンネルの第1の座標系において決定されるトンネル径路を少なくとも1つの制御部に取り込み、
該制御部において、第2の座標系の軸の1つが掘削方向を示すように第2の座標系を掘削位置に配置し、
座標系を互いに接続するトンネル座標系の配向決定方法において、該方法は、
次に掘削する円の区間において該円の長さの情報に応じてトンネル径路の形状を決定し、
該トンネル径路上に第2の座標系の原点を配置して、該原点を開始点として決定し、
該開始点から始まり前記掘削する円の長さに相当する距離を決定し、前記トンネル径路上の特定の位置に前記円の終点を配置し、
第2の座標系をその軸の1つが前記開始点から前記終点を示すように配向し、
第2の座標系の前記決定された配向を考慮して第1の座標系から第2の座標系への座標変換を行うことを特徴とするトンネル座標系の配向決定方法。
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