JPH0138958B2 - - Google Patents
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- JPH0138958B2 JPH0138958B2 JP23715184A JP23715184A JPH0138958B2 JP H0138958 B2 JPH0138958 B2 JP H0138958B2 JP 23715184 A JP23715184 A JP 23715184A JP 23715184 A JP23715184 A JP 23715184A JP H0138958 B2 JPH0138958 B2 JP H0138958B2
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- Japan
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- drilling
- boom
- point
- coordinate system
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- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 77
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 14
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、トンネルの掘削に際して予め定めら
れたさく孔面上のさく孔位置および方向にしたが
つてさく孔を行なうさく岩機の芯出し装置に関す
るものである。
れたさく孔面上のさく孔位置および方向にしたが
つてさく孔を行なうさく岩機の芯出し装置に関す
るものである。
（従来技術）
一般に、トンネルの掘削に際しては、さく孔面
（トンネル断面）の形状を計測し、断面形状に見
合つてさく岩機によりさく孔すべきさく孔位置お
よび方向を予め定め、定められたさく孔位置およ
び方向にさく岩機によりさく孔を行なつている。
（トンネル断面）の形状を計測し、断面形状に見
合つてさく岩機によりさく孔すべきさく孔位置お
よび方向を予め定め、定められたさく孔位置およ
び方向にさく岩機によりさく孔を行なつている。
ところで、従来においては、さく孔位置および
方向が上記さく孔面上の定点に基づいて決められ
る正規の直角座標系によつて与えられるため、さ
く岩機は上記正規の直角座標系における原点にさ
く孔機を乗架したブームの基準点を合致させて芯
出しを行ない、さく孔機を上記正規の直角座標系
で操作して、必要なさく孔を行なうようにしてい
た。
方向が上記さく孔面上の定点に基づいて決められ
る正規の直角座標系によつて与えられるため、さ
く岩機は上記正規の直角座標系における原点にさ
く孔機を乗架したブームの基準点を合致させて芯
出しを行ない、さく孔機を上記正規の直角座標系
で操作して、必要なさく孔を行なうようにしてい
た。
しかしながら、トンネル内において台車を操作
しつつブームおよびさく岩機の芯出しを行なうこ
とは極めて困難で、芯出し作業に長時間を要する
ため、さく孔を開始するまでの前準備作業が極め
て非能率なものとなつていた。
しつつブームおよびさく岩機の芯出しを行なうこ
とは極めて困難で、芯出し作業に長時間を要する
ため、さく孔を開始するまでの前準備作業が極め
て非能率なものとなつていた。
この点、本願出願人と同一の出願人にかかる特
公昭57−51518号公報には、さく孔機を乗架する
ブームを駆動して、さく孔面上の定点とさく孔機
先端とを一致させ、その際のブームおよびさく孔
機の駆動量（変位量）からブームの座標系におけ
る定点の座標値を検出し、その検出値から正規の
座標系とブームの座標系との間の座標変換パラメ
ータを演算するようにしたさく岩機の芯出し装置
が提案されている。
公昭57−51518号公報には、さく孔機を乗架する
ブームを駆動して、さく孔面上の定点とさく孔機
先端とを一致させ、その際のブームおよびさく孔
機の駆動量（変位量）からブームの座標系におけ
る定点の座標値を検出し、その検出値から正規の
座標系とブームの座標系との間の座標変換パラメ
ータを演算するようにしたさく岩機の芯出し装置
が提案されている。
この方式によれば、正規の座標系に関してさく
岩機の芯出しを行なう必要がなく、前準備は著し
く簡単化される。
岩機の芯出しを行なう必要がなく、前準備は著し
く簡単化される。
しかしながら、各ブームの回転角等は、実際に
はエンコーダ等の回転検出器によつてパルス的に
検出されるものであるため、検出値自体に僅かな
誤差が含まれることになり、これら誤差が累積さ
れると無視できない誤差を生ずることになつて、
さく孔が予定通りに正確に行なえない実際上の不
具合がある。
はエンコーダ等の回転検出器によつてパルス的に
検出されるものであるため、検出値自体に僅かな
誤差が含まれることになり、これら誤差が累積さ
れると無視できない誤差を生ずることになつて、
さく孔が予定通りに正確に行なえない実際上の不
具合がある。
（発明の目的）
本発明の目的は、上記の如き芯出し作業を必要
とすることなく、台車を任意の位置に設置した状
態のままで正確なさく孔が行なえるさく岩機の芯
出し装置を提供することである。
とすることなく、台車を任意の位置に設置した状
態のままで正確なさく孔が行なえるさく岩機の芯
出し装置を提供することである。
（発明の構成）
このため本発明は、切羽面直前に設定するさく
孔面上に与えられる定点を基準として定められる
正規の座標系によつて与えられるさく孔面上の多
数のさく孔点の位置および方向を記憶するメモリ
ー手段と、 台車上のブームの基準点に関して所定の位置に
設置され、ブームの基準点から上記さく孔面上の
定点までの距離および方向を計測するための計測
手段と、 台車を任意の位置に設置した状態で、計測手段
によりさく孔面上の定点について、上記ブームの
基準点からの距離および方向が計測されると、こ
れら計測値に基づいて、上記正規の座標系と、ブ
ームの基準点を原点とする座標系との間の座標変
換パラメータを演算するパラメータ演算手段と、 パラメータ演算手段によつて演算された座標変
換パラメータを用いて、メモリー手段に記憶され
た各さく孔点の位置および方向をブームの基準点
を原点とする座標系からみた位置および方向に変
換するさく孔点変換手段と、 さく孔点変換手段によつて演算された各さく孔
点の位置および方向を入力とし、入力値に応じて
ブームを駆動する位置決めサーボ制御手段と、 ブームの作動した値を演算する演算器を有し、
演算した値を位置決めサーボ制御手段にフイード
バツクするフイードバツク手段と、 上記各演算およびブームの駆動に必要な一連の
作動指令を出力する中央演算処理装置とを、 備えて構成したものである。
孔面上に与えられる定点を基準として定められる
正規の座標系によつて与えられるさく孔面上の多
数のさく孔点の位置および方向を記憶するメモリ
ー手段と、 台車上のブームの基準点に関して所定の位置に
設置され、ブームの基準点から上記さく孔面上の
定点までの距離および方向を計測するための計測
手段と、 台車を任意の位置に設置した状態で、計測手段
によりさく孔面上の定点について、上記ブームの
基準点からの距離および方向が計測されると、こ
れら計測値に基づいて、上記正規の座標系と、ブ
ームの基準点を原点とする座標系との間の座標変
換パラメータを演算するパラメータ演算手段と、 パラメータ演算手段によつて演算された座標変
換パラメータを用いて、メモリー手段に記憶され
た各さく孔点の位置および方向をブームの基準点
を原点とする座標系からみた位置および方向に変
換するさく孔点変換手段と、 さく孔点変換手段によつて演算された各さく孔
点の位置および方向を入力とし、入力値に応じて
ブームを駆動する位置決めサーボ制御手段と、 ブームの作動した値を演算する演算器を有し、
演算した値を位置決めサーボ制御手段にフイード
バツクするフイードバツク手段と、 上記各演算およびブームの駆動に必要な一連の
作動指令を出力する中央演算処理装置とを、 備えて構成したものである。
即ち、本発明では、台車を任意の位置に設置し
た状態のまま正規の座標系で与えられるさく孔位
置および方向を任意の位置にある台車のブームの
基準点を原点とする座標系における値として求め
ることができ、従つて、実際にはさく岩機の芯出
しを行なつていないにも拘わらず、あたかも芯出
ししたと同じ状態でブームの座標系にしたがつて
さく孔機の位置制御を行ないながらさく孔を行な
えるようにしたものである。
た状態のまま正規の座標系で与えられるさく孔位
置および方向を任意の位置にある台車のブームの
基準点を原点とする座標系における値として求め
ることができ、従つて、実際にはさく岩機の芯出
しを行なつていないにも拘わらず、あたかも芯出
ししたと同じ状態でブームの座標系にしたがつて
さく孔機の位置制御を行ないながらさく孔を行な
えるようにしたものである。
（発明の効果）
本発明によれば、台車の芯出しを行なう必要な
しに正確なさく孔を行なうことができる。
しに正確なさく孔を行なうことができる。
（実施例）
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を
説明する。
説明する。
第１図に示すように、トンネル１の切羽面の直
前にはさく孔面２が設定され、そのさく孔面２上
にはトンネル１内を直進する２本のレーザビーム
LB，LBによつて２つの定点Ｆ１，Ｆ２が設定さ
れる。さく孔面２には、これら定点Ｆ１，Ｆ２を
基準とし、かつＸ軸、Ｙ軸がさく孔面２上にある
三次元直角座標系Ψ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）が正規の直角
座標系として設定される。
前にはさく孔面２が設定され、そのさく孔面２上
にはトンネル１内を直進する２本のレーザビーム
LB，LBによつて２つの定点Ｆ１，Ｆ２が設定さ
れる。さく孔面２には、これら定点Ｆ１，Ｆ２を
基準とし、かつＸ軸、Ｙ軸がさく孔面２上にある
三次元直角座標系Ψ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）が正規の直角
座標系として設定される。
一方、さく孔機３を乗架したブーム４の台車５
上には、ブーム４の基準点Ｏに対して所定の位置
に計測器６としてのトランシツトが設置される。
このトランシツト自体の構造ならびに機能は、測
量の分野において周知であるので具体的な説明を
省略する。
上には、ブーム４の基準点Ｏに対して所定の位置
に計測器６としてのトランシツトが設置される。
このトランシツト自体の構造ならびに機能は、測
量の分野において周知であるので具体的な説明を
省略する。
第２図に、上記計測器６を用いたさく岩機の制
御装置のブロツク構成を示すように、制御装置は
中央演算処理装置CPUを備えたコンピユータを
中心に構成され、以下の如き芯出し制御を実行す
る。
御装置のブロツク構成を示すように、制御装置は
中央演算処理装置CPUを備えたコンピユータを
中心に構成され、以下の如き芯出し制御を実行す
る。
まず、台車上に設置された計測器６を用いて切
り羽面直前に設定されたさく孔面２上にレーザビ
ームLB，LBで与えられる定点Ｆ１およびＦ２ま
でのブーム４の基準点Ｏからの距離および方向を
計測する。このようにして得られた定点Ｆ１，Ｆ
２までの距離および方向は、パラメータ演算手段
７にキー入力され、これら計測データに基づいて
パラメータ演算手段７は、まずブーム４の基準点
Ｏを原点とする直角座標系φ（ｘ、ｙ、ｚ）にお
ける定点Ｆ１，Ｆ２の座標値を演算し、さらにさ
く孔面２上において設定される正規の直角座標系
Ψ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）によつて与えられる定点Ｆ１，
Ｆ２の座標値とを比較し、これら２つの直角座標
系φ（ｘ、ｙ、ｚ）とΨ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）との間の座
標変換パラメータを演算する。なお、この座標変
換パラメータの演算手法は、解析幾何学的によく
知られた手法であるので、詳しい説明を省略す
る。
り羽面直前に設定されたさく孔面２上にレーザビ
ームLB，LBで与えられる定点Ｆ１およびＦ２ま
でのブーム４の基準点Ｏからの距離および方向を
計測する。このようにして得られた定点Ｆ１，Ｆ
２までの距離および方向は、パラメータ演算手段
７にキー入力され、これら計測データに基づいて
パラメータ演算手段７は、まずブーム４の基準点
Ｏを原点とする直角座標系φ（ｘ、ｙ、ｚ）にお
ける定点Ｆ１，Ｆ２の座標値を演算し、さらにさ
く孔面２上において設定される正規の直角座標系
Ψ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）によつて与えられる定点Ｆ１，
Ｆ２の座標値とを比較し、これら２つの直角座標
系φ（ｘ、ｙ、ｚ）とΨ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）との間の座
標変換パラメータを演算する。なお、この座標変
換パラメータの演算手法は、解析幾何学的によく
知られた手法であるので、詳しい説明を省略す
る。
このようにして、演算された座標変換パラメー
タは、メモリー手段８の所定エリアに格納記憶さ
れる。このメモリー手段８には、さく孔面２上の
さく孔位置およびその方向が各さく孔点A1，A2，
…，Ai，…毎に正規の直角座標系Ψ（Ｘ、Ｙ、
Ｚ）における値で定義されるさく孔パターンが予
め入力手段により入力されている。そこで中央演
算処理装置CPUの指令によつて、例えば１つの
さく孔点A1に対するメモリーデータをさく孔点
変換手段９によつて読み込むと以下の要領でこれ
をブーム５の基準点Ｏを原点とする直角座標系φ
（ｘ、ｙ、ｚ）における座標値に変換する。この
さく孔点変換手段９は、前記パラメータ演算手段
７によつて演算された座標変換パラメータを用い
て正規の直角座標系Ψ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）からブーム
の直角座標系φ（ｘ、ｙ、ｚ）への座標変換を行
ない、ブーム４の直角座標系φ（ｘ、ｙ、ｚ）に
おけるさく孔点A1の座標値ならびにさく孔方向
を演算する。このようにして求められたブームの
直角座標系φ（ｘ、ｙ、ｚ）における座標値は、
位置決めサーボ制御手段１０に出力され、位置決
めサーボ制御手段１０はブーム４およびさく孔機
３に対する駆動量を現在のブーム４およびさく孔
機３の位置および方向に基づいて演算し、さく孔
機３を上記さく孔点A1に移動させる。なお、ブ
ーム４およびさく孔機３の変位は、検出器１１に
よつて検出され、演算器１２によつて、実際の変
位量として演算されたうえで位置決めサーボ制御
手段１０にフイードバツクされる。
タは、メモリー手段８の所定エリアに格納記憶さ
れる。このメモリー手段８には、さく孔面２上の
さく孔位置およびその方向が各さく孔点A1，A2，
…，Ai，…毎に正規の直角座標系Ψ（Ｘ、Ｙ、
Ｚ）における値で定義されるさく孔パターンが予
め入力手段により入力されている。そこで中央演
算処理装置CPUの指令によつて、例えば１つの
さく孔点A1に対するメモリーデータをさく孔点
変換手段９によつて読み込むと以下の要領でこれ
をブーム５の基準点Ｏを原点とする直角座標系φ
（ｘ、ｙ、ｚ）における座標値に変換する。この
さく孔点変換手段９は、前記パラメータ演算手段
７によつて演算された座標変換パラメータを用い
て正規の直角座標系Ψ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）からブーム
の直角座標系φ（ｘ、ｙ、ｚ）への座標変換を行
ない、ブーム４の直角座標系φ（ｘ、ｙ、ｚ）に
おけるさく孔点A1の座標値ならびにさく孔方向
を演算する。このようにして求められたブームの
直角座標系φ（ｘ、ｙ、ｚ）における座標値は、
位置決めサーボ制御手段１０に出力され、位置決
めサーボ制御手段１０はブーム４およびさく孔機
３に対する駆動量を現在のブーム４およびさく孔
機３の位置および方向に基づいて演算し、さく孔
機３を上記さく孔点A1に移動させる。なお、ブ
ーム４およびさく孔機３の変位は、検出器１１に
よつて検出され、演算器１２によつて、実際の変
位量として演算されたうえで位置決めサーボ制御
手段１０にフイードバツクされる。
位置決めサーボ制御手段１０は、ブーム４に対
する位置制御を実行するとともに、さく孔機３の
位置および駆動を制御するさく孔機制御装置１３
との間で制御データをやり取りし、さく孔機３の
位置決めが完了すると、さく孔機３による１回の
さく孔作業を実行し、作業が終了すると、作業終
了信号を中央演算処理装置CPUに出力する。
する位置制御を実行するとともに、さく孔機３の
位置および駆動を制御するさく孔機制御装置１３
との間で制御データをやり取りし、さく孔機３の
位置決めが完了すると、さく孔機３による１回の
さく孔作業を実行し、作業が終了すると、作業終
了信号を中央演算処理装置CPUに出力する。
このようにして、１回ごとのさく孔位置および
方向をさく孔点変換手段によつてブームの基準点
を原点とする直角座標系φ（ｘ、ｙ、ｚ）におい
て順次に求めることにより、さく孔面上に与えら
れるさく孔点のすべてについて必要なさく孔を迅
速に実行することができる。
方向をさく孔点変換手段によつてブームの基準点
を原点とする直角座標系φ（ｘ、ｙ、ｚ）におい
て順次に求めることにより、さく孔面上に与えら
れるさく孔点のすべてについて必要なさく孔を迅
速に実行することができる。
なお、上記の演算はさく孔点１点ごとに中央演
算処理装置CPUの指令に基づいて行なうように
したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、座標変換パラメータを演算したのち、得られ
た座標変換パラメータに基づいてすべてのさく孔
点について予めブーム上の直角座標系における座
標値および方向を求めておき、これを適当なメモ
リー手段に格納するようにしてもよい。つまり、
この場合には、予め求められたブーム上の直角座
標系における座標値および方向を１回のさく孔ご
とに上記メモリー手段から順次に読み出し、その
値に応じて直ちにブームおよびさく岩機の位置制
御を行なうことができる。
算処理装置CPUの指令に基づいて行なうように
したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、座標変換パラメータを演算したのち、得られ
た座標変換パラメータに基づいてすべてのさく孔
点について予めブーム上の直角座標系における座
標値および方向を求めておき、これを適当なメモ
リー手段に格納するようにしてもよい。つまり、
この場合には、予め求められたブーム上の直角座
標系における座標値および方向を１回のさく孔ご
とに上記メモリー手段から順次に読み出し、その
値に応じて直ちにブームおよびさく岩機の位置制
御を行なうことができる。
また、上記の実施例では、座標変換パラメータ
を求めるに際して、さく孔面上の２つの定点Ｆ
１，Ｆ２のブームの基準点からの距離および方向
を計測するようにしたが、例えば台車を設置する
際に、ブーム上の直角座標系のｘ−ｚ面をさく孔
面上の直角座標系のＸ−Ｚ面と平行となるよう
に、例えばポテンシヨメータを用いて水平制御を
行なえば、２つの直角座標系間における角度ずれ
をなくすことができるので、この場合にはいずれ
か一方のＦ１あるいはＦ２までの距離および方向
を計測するだけで両直角座標系間の座標変換パラ
メータを演算することができる。
を求めるに際して、さく孔面上の２つの定点Ｆ
１，Ｆ２のブームの基準点からの距離および方向
を計測するようにしたが、例えば台車を設置する
際に、ブーム上の直角座標系のｘ−ｚ面をさく孔
面上の直角座標系のＸ−Ｚ面と平行となるよう
に、例えばポテンシヨメータを用いて水平制御を
行なえば、２つの直角座標系間における角度ずれ
をなくすことができるので、この場合にはいずれ
か一方のＦ１あるいはＦ２までの距離および方向
を計測するだけで両直角座標系間の座標変換パラ
メータを演算することができる。
なお、上記の実施例では直角座標系について説
明したが、本発明は任意の座標系を必要に応じて
採用することができる。
明したが、本発明は任意の座標系を必要に応じて
採用することができる。
第１図は本発明に係るさく岩機の芯出し装置の
全体概略構成説明図、第２図は芯出し装置のブロ
ツク構成説明図である。 １……トンネル、２……さく孔面、６……計測
器、７……パラメータ演算手段、８……メモリー
手段、９……さく孔点変換手段、１０……位置決
めサーボ制御手段、CPU……中央演算処理装置、
Ψ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）……正規の三次元直角座標系、
φ（ｘ、ｙ、ｚ）……ブームの基準点を原点とす
る三次元直角座標系。
全体概略構成説明図、第２図は芯出し装置のブロ
ツク構成説明図である。 １……トンネル、２……さく孔面、６……計測
器、７……パラメータ演算手段、８……メモリー
手段、９……さく孔点変換手段、１０……位置決
めサーボ制御手段、CPU……中央演算処理装置、
Ψ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）……正規の三次元直角座標系、
φ（ｘ、ｙ、ｚ）……ブームの基準点を原点とす
る三次元直角座標系。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 切羽面直前に設定するさく孔面上に与えられ
る定点を基準として定められる正規の座標系によ
つて与えられるさく孔面上の多数のさく孔点の位
置および方向を記憶するメモリー手段と、 台車上のブームの基準点に関して所定の位置に
設置され、ブームの基準点から上記さく孔面上の
定点までの距離および方向を計測するための計測
手段と、 台車を任意の位置に設置した状態で、計測手段
によりさく孔面上の定点について、上記ブームの
基準点からの距離および方向が計測されると、こ
れら計測値に基づいて、上記正規の座標系と、ブ
ームの基準点を原点とする座標系との間の座標変
換パラメータを演算するパラメータ演算手段と、 パラメータ演算手段によつて演算された座標変
換パラメータを用いて、メモリー手段に記憶され
た各さく孔点の位置および方向をブームの基準点
を原点とする座標系からみた位置および方向に変
換するさく孔点変換手段と、 さく孔点変換手段によつて演算された各さく孔
点の位置および方向を入力とし、入力値に応じて
ブームを駆動する位置決めサーボ制御手段と、 ブームの作動した値を演算する演算器とを有
し、演算した値を位置決めサーボ制御手段にフイ
ードバツクするフイードバツク手段と、 上記各演算およびブームの駆動に必要な一連の
作動指令を出力する中央演算処理装置とを、 備えたことを特徴とするさく岩機の芯出し装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23715184A JPS61117395A (ja) | 1984-11-10 | 1984-11-10 | さく岩機の芯出し装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23715184A JPS61117395A (ja) | 1984-11-10 | 1984-11-10 | さく岩機の芯出し装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61117395A JPS61117395A (ja) | 1986-06-04 |
| JPH0138958B2 true JPH0138958B2 (ja) | 1989-08-17 |
Family
ID=17011156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23715184A Granted JPS61117395A (ja) | 1984-11-10 | 1984-11-10 | さく岩機の芯出し装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61117395A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61233200A (ja) * | 1985-04-05 | 1986-10-17 | 日本鉱機株式会社 | トンネル掘削機の制御装置 |
| JP4889551B2 (ja) * | 2007-04-02 | 2012-03-07 | ユニバーサル造船株式会社 | 薄板鋼板の肌付治具 |
-
1984
- 1984-11-10 JP JP23715184A patent/JPS61117395A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61117395A (ja) | 1986-06-04 |
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