JPH08303176A - 伸縮ブームのスライド部の撓み角度検出機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 さく孔装置の伸縮ブームのスライド部のがた
を含む撓み角度を直接検出しガイドシェルの位置補正の
精度を上げる。 【構成】 ガイドシェルを支持する伸縮ブーム１５と、
伸縮ブーム廻りの可動部分の作動量を検出する検出器
と、前記検出器からの検出データに基づいてガイドシェ
ルの自動位置決めを行う制御装置とを備えたさく孔装置
において、伸縮ブーム１５の基端ブーム１の先端部に検
出ロッド保持装置３を上下回動可能に設け、この検出ロ
ッド保持装置３で摺動可能に保持される検出ロッド４の
先端部を先端ブーム５の先端部に枢着し、検出ロッド保
持装置３の回動軸線上に検出ロッド保持装置３の回動角
度を検出するための回動角度検出器４６を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、さく岩機を搭載したし
たガイドシェルの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装置において、ガイドシェルを支
持する伸縮ブームのスライド部の撓み角度を検出する機
構に関する。

【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
ドシェルを支持する伸縮ブームをコンピュータで制御し
て自動的に位置決めするさく孔装置が用いられている
（特公昭６１−５３５１５号参照）。このようなさく孔
装置では、ガイドシェルや伸縮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している。

【０００３】ところが、伸縮ブームを構成している部材
は長大で撓みやがたを生じるため、自動制御で位置決め
する場合、伸縮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しても、実際には目標とするさく孔
位置、さく孔方向と異なる状態になってしまい、トンネ
ルの掘削断面が設計断面より小さくなることが多い。

【０００４】この誤差を少なくするために、コンピュー
タの制御用のプログラム上で予め撓みやがたの量を補正
することが行われているが、この撓みやがたの量はつね
に一定ではなく、時間と共に増加する傾向があるため、
プログラム上で予め撓みやがたの量を補正しておいて
も、すぐに修正が必要となる。しかし、さく孔装置を使
用しながらプログラム上の補正値を修正しフィードバッ
クを行うのは、面倒で手間のかかる作業であり、さく孔
作業の現場で常に適切な修正を加えることは極めて困難
であるため、修正が行われないままで使用されることが
多く、これがさく孔装置の位置決めの誤差の大きな原因
となっていた。

【０００５】そこで、さく岩機を搭載したガイドシェル
を支持する伸縮ブームのブーム廻りの可動部分の作動量
を検出するための検出器と、さく孔時に検出器からの検
出データに基づいて目標位置までの所要移動量を演算し
可動部分のアクチュエータの作動を制御する制御装置と
を備えたさく孔装置において、伸縮ブームの先端部また
はガイドシェルに傾斜検出器を設け、制御装置に、ブー
ム廻りの検出器からの検出データに基づいて算出される
予定傾斜値と傾斜検出器により検出された実傾斜値とを
比較し、誤差を補正するよう可動部分のアクチュエータ
の作動を制御する補正手段を設けたさく孔装置のブーム
撓み補正機構が提案されている（実開平６−４１９３号
参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記ブーム撓み補正機
構は、伸縮ブームの先端部またはガイドシェルに設けた
傾斜検出器の検出データに基づいて補正を行うものであ
るが、実際には、伸縮ブームが全長に亘って撓んでいる
場合、局部的に撓んでいる場合等、伸縮ブームの撓みの
状態が異なっていると、傾斜検出器によって検出される
傾斜角が同じであっても、ガイドシェルの位置誤差は異
なっているので、このような補正機構による補正では十
分な精度が得られない場合がある。

【０００７】一般に、さく孔装置の伸縮ブームでは、図
７に示すように、俯仰用油圧シリンダ１８が取付けられ
ている基端ブーム１は、大径で剛性が大きく殆ど撓みは
生じないのに対し、スライド部となる先端ブーム５は、
小径で剛性が小さいので撓みが大きく、また、がたによ
る誤差を生ずるのもこの部分である。従って、より正確
な補正を行うためには、伸縮ブーム１５のスライド部の
がたを含む撓み角度θを検出し、この角度に基づいて補
正を行うことが望ましい。

【０００８】この発明は、さく岩機を搭載したしたガイ
ドシェルの自動位置決めや位置表示を行うトンネルジャ
ンボ等のさく孔装置において、伸縮ブームのスライド部
のがたを含む撓み角度を直接検出することにより、ガイ
ドシェルの位置補正の精度を上げることができ、トンネ
ルの掘削断面の狭小化を防止して断面修正のための付加
的な作業を減少させ、コストを低減し掘削能率を向上さ
せることのできる、伸縮ブームのスライド部の撓み角度
検出機構を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の伸縮ブームのス
ライド部の撓み角度検出機構は、上記課題を解決するた
め、さく岩機を搭載したガイドシェルを支持する伸縮ブ
ームと、伸縮ブーム廻りの可動部分の作動量を検出する
ための検出器と、さく孔時に前記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や位置表示を
行う制御装置とを備えたさく孔装置において、前記伸縮
ブームの基端ブームの先端部に検出ロッド保持装置を上
下回動可能に設け、この検出ロッド保持装置で摺動可能
に保持される検出ロッドの先端部を伸縮ブームの先端ブ
ームの先端部に枢着し、検出ロッド保持装置の回動軸線
上に検出ロッド保持装置の回動角度を検出するための回
動角度検出器を設けている。

【００１０】

【作用】さく孔作業の際には、ブームを移動させてガイ
ドシェルの位置決めを行うが、このとき伸縮ブーム廻り
の検出器と回動角検出器は、検出したデータを制御装置
へ送る。制御装置は、この検出データに基づいて目標位
置までの伸縮ブームの所要移動量を演算し各可動部分の
アクチュエータの作動を制御する。

【００１１】伸縮ブームの撓みやがたが生じると、回動
角度検出器によって伸縮ブームのスライド部のがたを含
む撓み角度が検出されので、この検出データに基づいて
制御装置が伸縮ブームのスライド部の撓み角度に起因す
るガイドシェルの位置誤差を求め、この誤差データに基
づいて誤差を補正するよう伸縮ブームの可動部分のアク
チュエータの作動を制御する。

【００１２】

【実施例】図１は伸縮ブームの側面図、図２は本発明の
一実施例であるスライド部の撓み角度検出機構の伸縮ブ
ーム短縮時の状態を示す説明図、図３はスライド部の撓
み角度検出機構の伸縮ブーム伸長時の状態を示す説明
図、図４は検出ロッド保持装置の側面図、図５は図４の
Ａ−Ａ線断面図、図６はガイドシェルの自動位置決め制
御装置の構成を示すブロック図である。

【００１３】本実施例では、さく孔装置の台車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に基端ブーム１と先端ブーム５とから
なる伸縮ブーム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には伸縮用油圧シリンダ２が内
蔵されており、先端ブーム５がこの伸縮用油圧シリンダ
２の伸縮により基端ブーム１に対してスライドするよう
装着されていて、伸縮ブーム１５のスライド部を構成し
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。

【００１４】伸縮ブーム１５の先端ブーム５の先端部に
は、チルトアーム１９がチルトアーム軸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２
１を設けてチルト可能になっている。チルトアーム１９
には、スイングアーム２２がスイングアーム軸２３によ
って枢着され、チルトアーム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。スイングアーム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（図示略）を摺動
可能に支承している。ガイドシェルにはさく岩機（図示
略）を搭載しフィードシリンダ（図示略）で前後方向に
移動可能させ切羽の岩石にさく孔する。

【００１５】このさく孔装置の伸縮ブーム１５の旋回軸
１４、俯仰軸１６、チルトアーム軸２０、スイングアー
ム軸２３、ロータリ軸２５、及び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旋回角度検出器４
０、俯仰角度検出器４１、チルト角度検出器４２、スイ
ング角度検出器４３、ロータリ角度検出器４４、伸縮検
出器４５が設置されている。

【００１６】伸縮ブーム１５の基端ブーム１の先端部に
は検出ロッド保持装置３が設けられている。検出ロッド
保持装置３は、基端ブーム１に固定された軸受３１に枢
着された回動軸３２と、この回動軸３２によって上下回
動可能に支持される保持部材３３とで構成されている。
保持部材３３は円筒形で内側に検出ロッド４を抱持して
摺動させるリニヤベアリング３４と防塵用のダストワイ
パ３５とを備えている。検出ロッド保持装置３で摺動可
能に保持される検出ロッド４は充分な曲げ強度と真直性
を有しており、その先端部は、伸縮ブーム１５の先端ブ
ーム５の先端部にピン３６で枢着されている。

【００１７】検出ロッド保持装置３の回動軸３２の軸線
上には、検出ロッド保持装置３の回動角度を検出するた
めの回動角度検出器４６がカップリング３７を介して取
付けられている。回動角検出器４６にはロータリエンコ
ーダが用いられており、回動角検出器４６はカバー３８
で保護されている。図６は、本実施例におけるガイドシ
ェルの自動位置決め制御装置の構成を示すブロック図で
ある。旋回角度検出器４０、俯仰角度検出器４１、チル
ト角度検出器４２、スイング角度検出器４３、ロータリ
角度検出器４４、伸縮検出器４５及び回動角度検出器４
６は、記憶部４８、と演算部４９を備えた制御装置５０
に接続されており、この制御装置５０から、伸縮ブーム
１５廻りの各可動部分のアクチュエータを操作するため
の、旋回用油圧シリンダ制御弁５１、俯仰用油圧シリン
ダ制御弁５２、チルト用油圧シリンダ制御弁５３、スイ
ング用油圧シリンダ制御弁５４、ロータリ用油圧モータ
制御弁５５、伸縮用油圧シリンダ制御弁５６へ制御信号
を出力するようになっている。

【００１８】さく孔作業の際には、台車１１を切羽付近
に設置し、ガイドシェルの位置決め操作を行う。このと
き、伸縮ブーム１５廻りの各可動部分に設けられた旋回
角度検出器４０、俯仰角度検出器４１、チルト角度検出
器４２、スイング角度検出器４３、ロータリ角度検出器
４４、伸縮検出器４５から検出データが制御装置５０へ
送られる。制御装置５０は、この検出データと予め記憶
部４８に記憶されている目標位置のデータに基づいて、
演算部４９で目標位置までの所要移動量を演算し、伸縮
ブーム１５廻りの各可動部分のアクチュエータを操作す
るための、旋回用油圧シリンダ制御弁５１、俯仰用油圧
シリンダ制御弁５２、チルト用油圧シリンダ制御弁５
３、スイング用油圧シリンダ制御弁５４、ロータリ用油
圧モータ制御弁５５、伸縮用油圧シリンダ制御弁５６へ
制御信号を出力して、伸縮ブーム１５を作動させ、ガイ
ドシェルを目標位置まで移動させる。

【００１９】伸縮ブーム１５は、短縮状態では剛性が大
であり、またガイドシェルの荷重によるモーメントも小
さいので、撓みは殆ど生じないが、伸長状態ではモーメ
ントが増大するのに対し、先端ブーム５の剛性が小さ
く、スライドする部分にがたがあるので、先端ブーム５
の部分で撓みが大きくなる。従って、ガイドシェルの目
標位置への位置決め作業が終了したとき、伸縮ブーム１
５が伸長状態であれば、図７に破線で示す目標位置にあ
る筈の先端ブーム５が、実際は実線で示すように下方へ
傾いた状態になっている。

【００２０】このとき、先端ブーム５の先端部にピン３
６で先端が枢着されている検出ロッド４は、図２に示す
基端ブーム１と平行な位置から、図３に示すように、先
端ブーム５の伸長に伴って前方へ移動し、且つ先端ブー
ム５の撓みに伴って下方へ傾いている。この検出ロッド
４の傾きにより、検出ロッド保持装置３は図上反時計方
向へ回動されるので、先端ブーム５のがたを含む撓み角
度θが、回動角度検出器４６によって検出される。

【００２１】そこで、制御装置５０は、回動角度検出器
４６から検出された撓み角度θを誤差データとし、これ
に基づいて、誤差を補正するよう俯仰用油圧シリンダ制
御弁５２へ制御信号を出力して、ガイドシェルを目標位
置へ移動させる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の伸縮ブー
ムのスライド部の撓み角度検出機構は、さく岩機を搭載
したしたガイドシェルの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装置において、伸縮ブーム
のスライド部のがたを含む撓み角度を直接検出すること
により、ガイドシェルの位置補正の精度を上げることが
でき、トンネルの掘削断面の狭小化を防止して断面修正
のための付加的な作業を減少させる。従って、掘削能率
を向上させ、掘削のコストを低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】伸縮ブームの側面図である。

【図２】本発明の一実施例であるスライド部の撓み角度
検出機構の伸縮ブーム短縮時の状態を示す説明図であ
る。

【図３】スライド部の撓み角度検出機構の伸縮ブーム伸
長時の状態を示す説明図である。

【図４】検出ロッド保持装置の側面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。

【図６】ガイドシェルの自動位置決め制御装置の構成を
示すブロック図である。

【図７】先端ブームの撓みの状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 基端ブーム ２ 伸縮用油圧シリンダ ３ 検出ロッド保持装置 ４ 検出ロッド ５ 先端ブーム 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 チルトアーム ２０ チルトアーム軸 ２２ スイングアーム ２３ スイングアーム軸 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 ３１ 軸受 ３２ 回動軸 ３３ 保持部材 ３４ リニヤベアリング ４０ 旋回角度検出器 ４１ 俯仰角度検出器 ４２ チルト角度検出器 ４３ スイング角度検出器 ４４ ロータリ角度検出器 ４５ 伸縮検出器 ４６ 回動角度検出器 ４８ 記憶部 ４９ 演算部 ５０ 制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 さく岩機を搭載したガイドシェルを支持
   する伸縮ブームと、該伸縮ブームのブーム廻りの可動部
   分の作動量を検出するための検出器と、さく孔時に前記
   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
   装置において、前記伸縮ブームの基端ブームの先端部に
   検出ロッド保持装置を上下回動可能に設け、該検出ロッ
   ド保持装置で摺動可能に保持される検出ロッドの先端部
   を伸縮ブームの先端ブームの先端部に枢着し、前記検出
   ロッド保持装置の回動軸線上に検出ロッド保持装置の回
   動角度を検出するための回動角度検出器を設けたことを
   特徴とする伸縮ブームのスライド部の撓み角度検出機
   構。