JPH09268875A - 発破パターンレーザー照射システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低廉であり、レーザー光が遮られないように
設置でき、各操縦者が穿孔順番を選択可能であり、且つ
盛り替え及び測量が容易である発破パターンレーザー照
射システムを提供する。 【解決手段】 レーザー照射装置１０と、レーザー装置
をマニュアルでコントロールする無線コントローラー２
０と、データの入力、記憶、演算等を行うノート型パー
ソナルコンピューター３０と、ノート型ＰＣ３０に接続
されたパソコン用転送装置（転送手段）４０とからな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル掘削にお
いて切羽における穿孔位置をレーザーを照射することに
より特定する発破パターンレーザー照射システムに属す
る。

【０００２】

【従来の技術】トンネル掘削の工法のひとつである発破
工法において、発破孔の位置を指示する装置として、各
社から開発販売されている発破パターン自動照射システ
ムがある。

【０００３】このシステムは、レーザー照射機、このレ
ーザー照射機と切羽との位置関係を算出するトータルス
テーションと、レーザー照射器の制御装置とから構成さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術には以下に掲げる問題点があった。

【０００５】システム自体が、１０００万円から２００
０万円と非常に高額であった。

【０００６】また、トンネル毎にトンネル線形の入力を
必要とするが、係る入力は当該ソフトウエア会社が行
い、その都度１００万円以上の高額な費用を要した。

【０００７】また、発破毎に発破パターン自動照射シス
テムをオペレーティングしなければならないが、係るオ
ペレーティングは当該ソフトウエア会社の専門のオペレ
ーターで若しくは同等の技量をある者でなければ操作で
きず費用が嵩んだ。その為、坑夫でも操作できるレーザ
ー自動照射システムが望まれていた。

【０００８】また、１台のレーザー照射器を用いて後方
から照射するシステムでは、穿孔機械によりレーザー光
が遮られるためマーキングできない箇所が発生してい
た。

【０００９】また、穿孔機械には２〜３台の削岩機が搭
載されており、各々を専属の操縦者が操作している。切
羽面の穿孔範囲は予め決められており、決められた範囲
の穿孔を削岩機が干渉しないように効率よく作業を行う
ためには、各操縦者が自由に穿孔順番を選べることが必
要である。しかし、発破パターン自動照射システムにお
ける穿孔順番は一人のオペレーターに委ねられるため、
各操縦者は穿孔順番を選択できないことが多かった。

【００１０】また、発破パターン自動照射システムはそ
れ自体が複雑で盛り替え、測量に手間がかかった。

【００１１】本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、低廉であり、レー
ザー光が遮られないように設置でき、各操縦者が穿孔順
番を選択可能であり、且つ盛り替え及び測量が容易であ
る発破パターンレーザー照射システムを提供する点にあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の要
旨は、トンネル掘削において切羽における穿孔位置をレ
ーザーを照射することにより特定する発破パターンレー
ザー照射システムであって、レーザーを発信するレーザ
ー発信器と、該発信器が水平方向及び鉛直方向回りに回
動自在に固定される回転ステージと、該回転ステージの
回転を制御する回転制御装置と、受信手段とを有するレ
ーザー照射装置と、オペレーターが前記回転ステージを
手動操作するための操作レバーと、前記レーザー照射装
置からレーザーを照射させる照射スイッチと、前記操作
レバーの動きに対応して出力される操作信号と、前記照
射スイッチを入れると出力されるレーザー照射信号とを
発信する発信手段とを有するコントローラーと、入力手
段及び表示手段に接続され、切羽の高さデータ及び切羽
の幅データと、爆薬を装填する孔の切羽における配置を
示す発破パターンデータと、切羽における前記基準点の
位置を示す想定基準点データとが予め入力され、トンネ
ル掘削現場において測量された、前記レーザー照射装置
の、高さ並びに切羽及びトンネル側壁からの距離のみか
らなる自己位置データとが現場において入力され、該自
己位置データ、並びに前記高さデータ、前記幅データ、
前記発破パターンデータ、及び前記想定基準点データの
みから回転角度データを算出するコンピューターと、該
コンピューターから出力された前記回転角度データを転
送する転送手段とを備えたことを特徴とする発破パター
ンレーザー照射システムに存する。請求項２記載の発明
の要旨は、トンネル掘削において切羽における穿孔位置
をレーザーを照射することにより特定する発破パターン
レーザー照射システムであって、レーザーを発信するレ
ーザー発信器と、該発信器が水平方向及び鉛直方向回り
に回動自在に固定される回転ステージと、該回転ステー
ジの回転を制御する回転制御装置と、受信手段とを有す
るレーザー照射装置と、オペレーターが前記回転ステー
ジを手動操作するための操作レバーと、前記レーザー照
射装置からレーザーを照射させる照射スイッチと、前記
操作レバーの動きに対応して出力される操作信号と、前
記照射スイッチを入れると出力されるレーザー照射信号
と、切羽における基準点に前記レーザー照射装置からレ
ーザーを照射した際に前記回転ステージの回転角度を示
す基準点データとを発信する発信手段とを有するコント
ローラーと、入力手段及び表示手段に接続され、切羽の
高さデータ及び切羽の幅データと、爆薬を装填する孔の
切羽における配置を示す発破パターンデータと、切羽に
おける前記基準点の位置を示す想定基準点データとが予
め入力され、トンネル掘削現場において測量された、前
記レーザー照射装置の、高さ並びに切羽及びトンネル側
壁からの距離のみからなる自己位置データとが現場にお
いて入力され、該自己位置データ、並びに前記高さデー
タ、前記幅データ、前記発破パターンデータ、及び前記
想定基準点データのみから回転角度データを算出し、前
記レーザー照射装置が前記基準点にレーザーを照射した
際に発信された前記基準点データと、前記想定基準点デ
ータとを比較し異なる場合には、記憶されている前記想
定基準点データを前記基準点データに置換し、自己位置
データ、並びに前記高さデータ、前記幅データ、前記発
破パターンデータ、及び置換された想定基準点データの
みから補正回転角度データを算出するコンピューター
と、該コンピューターから出力された前記回転角度デー
タ若しくは補正回転角度データを転送し、前記コントロ
ーラーから発信された前記基準点データを受信し前記コ
ンピュータに転送する転送手段とを備えたことを特徴と
する発破パターンレーザー照射システムに存する。請求
項３記載の発明の要旨は、前記レーザー照射装置は前記
コンピューターからのデータを受信した際に受信済み信
号を発信する発信手段を有し、前記コントローラーは受
信手段と、前記受信済み信号を受信したことをオペレー
ターに知らせる受信済みランプとを有し、前記コンピュ
ータは前記転送手段を介して前記受信済み信号を受信
し、前記受信済み信号を受信したことを前記表示手段に
表示することを特徴とする請求項１記載の発破パターン
レーザー照射システムに存する。請求項４記載の発明の
要旨は、前記レーザー照射装置はレーザーを照射した際
に照射済み信号を発信する発信手段を有し、前記コント
ローラーは受信手段と、前記照射済み信号を受信したこ
とをオペレーターに知らせる照射済みランプとを有し、
前記コンピュータは前記転送手段を介して前記照射済み
信号を受信し、前記照射済み信号を受信したことを前記
表示手段に表示することを特徴とする請求項１記載の発
破パターンレーザー照射システムに存する。請求項５記
載の発明の要旨は、前記レーザー照射装置は前記コンピ
ューターからのデータを受信した際に受信済み信号を発
信し、レーザーを照射した際に照射済み信号を発信する
受発信手段を有し、前記コントローラーは受信手段と、
前記受信済み信号を受信したことをオペレーターに知ら
せる受信済みランプと、前記照射済み信号を受信したこ
とをオペレーターに知らせる照射済みランプとを有し、
前記コンピュータは、前記転送手段を介して前記受信済
み信号を受信し、前記受信済み信号を受信したことを前
記表示手段に表示し、前記転送手段を介して前記照射済
み信号を受信し、前記照射済み信号を受信したことを前
記表示手段に表示することを特徴とする請求項１記載の
発破パターンレーザー照射システムに存する。請求項６
記載の発明の要旨は、前記レーザー照射装置は、前記発
信手段から発信された前記回転角度データを記憶するメ
モリー装置を有することを特徴とする請求項１乃至４の
いずれか記載の発破パターンレーザー照射システムに存
する。請求項７記載の発明の要旨は、前記レーザー照射
装置は、マグネット固定装置を有することを特徴とする
請求項１乃至５のいずれか記載の発破パターンレーザー
照射システムに存する。

【００１３】本発明に係る「発破パターン」とは穿孔位
置の集合を言う。

【００１４】また、「基準点」とは、スプリングライン
の右端若しくは左端、天端等、本発明を実施する上で好
適な点を意味する。また、「基準点」は１点でもよい
し、複数点でもよい。

【００１５】また、「入力手段」にはキーボード、所謂
マウス等を含む。

【００１６】また、「表示手段」とはディスプレイ等を
いう。「記憶手段」にはアプリケーションプログラム等
を記憶するハードディスク等をいう。これらは外付けで
も内蔵でも良い。

【００１７】また、「切羽の幅」は、トンネル断面の最
大幅、最小幅、スプリングライン（上半と下半との境界
線）の長さ等、本発明を実施する上で好適なものにする
ことができる。

【００１８】また、「高さ」は、スプリングラインから
のたかさ下半盤からの高さ等、本発明を実施する上で好
適なものにすることができる。

【００１９】また、「受信手段」とは、無線、有線を問
わず、データー、信号等を受信する為に要する機能を備
えた、本発明を実施する上で好適なものをいう。

【００２０】また、「発信手段」とは、無線、有線を問
わず、データー、信号等を発信する為に要する機能を備
えた、本発明を実施する上で好適なものをいう。

【００２１】また、「転送手段」とは、無線、有線を問
わず、データー、信号等を受信及び送信する為に要する
機能を備えた、本発明を実施する上で好適なものをい
う。また、受信機能及び発信機能を有する単体でも良い
し、両機能を各別に有する別体でも良い。また、コンピ
ューター内に内蔵されても外付けでも良い。

【００２２】また、「受発信手段」とは、無線、有線を
問わず、データー、信号等を受信及び送信する為に要す
る機能を備えた、本発明を実施する上で好適なものをい
う。また、受信機能及び発信機能を有する単体でも良い
し、両機能を各別に有する別体でも良い。

【００２３】また、「メモリー装置」とは、所謂ＲＡ
Ｍ，ＲＯＭ等、本発明を実施する上で好適な記憶手段を
言う。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００２５】図１に示すように、本実施の形態に係る発
破パターンレーザー照射システムは、図６乃至図９に示
す支保工Ｕに固定されているレーザー照射装置１０と、
レーザー装置をマニュアルでコントロールする無線コン
トローラー２０と、データの入力、記憶、演算等を行う
ノート型パーソナルコンピューター３０（以下、「ノー
ト型ＰＣ」と称する）と、ノート型ＰＣ３０に接続され
たパソコン用データー転送装置（転送手段）４０とから
なる。なお、図１は請求項２に対応した図面である。

【００２６】ノート型ＰＣ３０には、切羽Ｆの高さデー
タ及び幅データと、爆薬を装填する孔の切羽Ｆにおける
配置を示す発破パターンデータと、切羽Ｆにおける基準
点の位置を示す想定基準点データとがノート型ＰＣ３０
に予め入力される。

【００２７】トンネル掘削現場において測量された、レ
ーザー照射装置１０の、高さ並びに切羽Ｆ及びトンネル
側壁からの距離のみからなる自己位置データとが現場に
おいてノート型ＰＣ３０に入力される。

【００２８】ノート型ＰＣ３０は、入力された自己位置
データ、並びに高さデータ、幅データ、発破パターンデ
ータ、及び想定基準点データのみから回転角度データを
算出する。

【００２９】他方、レーザー照射装置１０が基準点にレ
ーザーを照射した際に発信された基準点データと、想定
基準点データとを比較し異なる場合には、記憶されてい
る想定基準点データを基準点データに置換し、自己位置
データ、並びに高さデータ、幅データ、発破パターンデ
ータ、及び置換された想定基準点データのみから補正回
転角度データを算出する。

【００３０】ノート型ＰＣ３０に接続されたパソコン用
データー転送装置４０は、ノート型ＰＣ３０から出力さ
れた回転角度データ若しくは補正回転角度データを転送
する。

【００３１】無線コントローラー２０は、操作信号と、
レーザー照射信号とを発信装置２６から発信する。レー
ザー照射装置１０の回転制御装置１３が受発信装置１４
を介して操作信号を受け取ると、回転ステージ１２を所
要量回転させてレーザーの照射角度を変化させる。レー
ザー発信機１１が受発信装置１４を介してレーザー照射
信号を受け取ると、レーザーの照射を開始する。他方、
レーザー照射装置１０は、受信した基準点データを転送
する。転送された基準点データを、パソコン用データー
転送装置４０が受信しノート型ＰＣ３０に転送する。

【００３２】操作信号は、図６に示すオペレーターＯ１
が後述のジョイスティック２１（操作レバー）を操作す
ると、この操作の動きに応じて発信される。

【００３３】次に、各構成機器について説明する。

【００３４】レーザー照射装置１０は、 図２に示すよ
うにレーザー発信１１と、レーザー発信１１を水平面内
と鉛直面内とにおいて回転させる２つの回転ステージ１
２と、この回転ステージ１２を回転を制御する回転制御
装置１３と、図１にも示す受発信装置１４と、メモリー
装置１５と、これらを覆うケーシング１６とを有してい
る。レーザー発信１１には赤色半導体レーザー等、本発
明を実施する上で好適なものを用いることができる。ま
た、回転ステージ１２は回転制御装置１３若しくは図３
乃至図５に示す無線コントローラー２０からの信号によ
り回転するものである。メモリー装置１５は、前述の基
準転移レーザーを照射した際に無線コントローラー２０
で操作した基準点データ、及びパソコン用データー転送
装置４０から発信される回転角度データを記憶する。ケ
ーシング１６はホルダーベース１７に回動自在に固定さ
れている。ホルダーベース１７にはマグネットベース１
７ａが垂設され、支柱により固定されている。マグネッ
トベース１７ａの外側の面には永久磁石１７ｂが固定さ
れ、レーザー照射装置１０を鋼材に取り付け可能となっ
ている。さらに本実施の形態においては水準器１８が設
けられている。

【００３５】無線コントローラー２０は図３乃至図５に
示すように、外輪郭略箱状のものである。上面にはジョ
イスティック２１（操作レバー）、切替スイッチ２２、
各種ランプ２３（図５において図示略）等が配されてい
る。切替スイッチ２２を「設定」にするとジョイスティ
ック２１の動きに応じた操作信号が出力される。ジョイ
スティック２１を図６に示すオペレーターＯ１が
「上」、「下」、「右」、「左」、或いはそれらの中間
位置に傾倒すると、当該位置に対応する操作信号が出力
される。操作信号を図２に示す回転制御装置１３が受け
取ると回転ステージ１２が回転する。ジョイスティック
２１の上端中央には確定ボタン２１ａが設けられてい
る。切替スイッチ２２を「基準点」に切り替え、確定ボ
タン２１ａを押すと、基準点データが発信される。切替
スイッチ２２を「指示」にするとレーザー照射信号が出
力される。切替スイッチ２２を「電源切」にすると電源
が切れる。前面には上面に対して垂直に延びる発信アン
テナ２４が設けられている。斯かる無線コントローラー
２０を操作するには、オペレーターＯ１が肩からベルト
（図示略）を掛けて行う。そのためのベルト用バックル
２５が側面に設けられている。内部には、図１に示す発
信装置（図３乃至図５において略）２６が設けられてい
る。この発信装置２６から操作信号、レーザー照射信
号、基準点データが出力される。なお、駆動源はバッテ
リーである。

【００３６】ノート型ＰＣ３０は、キーボード（入力手
段）及び液晶ディスプレイ（表示手段）を有し、ハード
ディスクが内蔵された市販のＭＳーＤＯＳマシンであ
る。

【００３７】パソコン用データー転送装置４０は、ノー
ト型ＰＣ３０に所要のケーブルにより接続されている。
パソコン用データー転送装置４０としては、Ｄ／Ａコン
バーター、送信アンテナ等、本発明を実施する上で好適
な機能を有するものである。

【００３８】次に、発破パターンレーザー照射システム
を用いた発破パターンの照射方法について図６乃至図１
９を用いて説明する。

【００３９】通常の掘削と同様に好適な方法により、ト
ンネルＴ内において掘削、ずり出しを行った後、発破パ
ターンレーザー照射システムは、図６乃至８に示す如く
設置する。図６において符号Ｏ１は無線コントローラー
２０を操作するオペレーター、符号Ｏ２はノート型ＰＣ
３０を操作するオペレーターである。図６乃至図８にお
いて符号ＪはジャンボＪ（掘削機）、符号ＢはブームＢ
（穿孔装置）、符号Ｕは支保工である。図７においてＳ
Ｌ−ＳＬはスプリングラインである。本実施の形態にお
いてはオペレーターＯ１は、ジャンボＪの穿孔者でもあ
る。

【００４０】まず、図１０に示すステップＳ１では、ノ
ート型ＰＣ３０の初期画面において「メニュー」の中か
ら項目を選択する。メニュー画面には、図１１で示す如
く「データ登録」、「自己位置入力」、「データ編
集」、「レーザー照射」、「データ削除」、「終了」の
項目がある。

【００４１】ステップＳ２でメニューの中から「データ
ー登録」を選定する。データー登録において発破パター
ン、トンネルサイズ及び想定基準点データを入力する。
トンネルサイズは図１２に示すステップ１１からステッ
プ１８に従っておこなう。ここでステップ１４における
「トンネルサイズ入力」とは、本実施の形態においては
図１６におけるセンターラインＣＬから天端までの長さ
ａ−ｄ（トンネルＴの高さ）、及びスプリングラインＳ
Ｌの長さｂ−ｃ（トンネルＴの幅）を入力することをい
う。また、ステップ１５において「座標入力」とは、図
１６に示されているセンターラインＣＬをＹ軸、スプリ
ングラインＳＬをＸ軸とし、ｄの座標を（０、０）とし
たときのａ、ｂ、ｃの座標をいう。発破パターンを選定
後、メニュー画面に戻る。発破パターンは岩質等により
定まるもので、例えば、図１７に示すごときものであ
る。図１７における白丸は穿孔位置を示し、当該各数字
は穿孔順序を示している。白丸の座標値を入力すること
により発破パターンの入力を行う。想定基準点データ
は、本実施の形態においては図６及び図７に示す天端及
びジャンボＪの右側のレーザー照射装置１０においては
スプリングラインＳＬの切羽Ｆに向かって右端（図１６
における点ｃ）、ジャンボＪの左側のレーザー照射装置
１０においては左端（同点ｂ）をノート型ＰＣ３０上に
おいて基準点として想定した座標データである。発破パ
ターン及び想定基準点データの入力は、トンネルサイズ
入力と同様に、図１２に示すステップＳ１４及びステッ
プＳ１５に相当する部分でそれぞれ行う。

【００４２】ステップＳ３でメニュー画面から「自己位
置入力」を選択し、当該画面において自己位置を入力す
る。本実施の形態における自己位置とは、レーザー照射
装置１０の、図６に示すように切羽Ｆからの距離Ｌ、並
びに図９に示すようにスプリングラインＳＬからの高さ
Ｈ及び支保工Ｕからの距離Ｗのみをいう。自己位置入力
は、図１３に示すステップＳ２１からステップ２９に従
っておこなう。通常はステップＳ２１からステップＳ２
５を行い、ステップ２９で終了する。

【００４３】ステップＳ４では、「１点合わせ」を行
う。１点合わせは、オペレーターＯ１が設置された無線
コントローラー２０を操作してレーザー照射装置１０か
ら、基準点に向かってレーザーを照射する。その際の回
転ステージ１２の回転角度に対応する基準点データを発
信する。具体的には、無線コントローラー２０の切替ス
イッチ２２を「基準点」に切り替え、レーザーを照射し
つつジョイスティック２１によりレーザーの照射角度を
変化させて、基準点に併せる。基準点にはスプリングラ
インＳＬの右端又は左端とし、後方から例えばトンネル
Ｔの測量用のレーザー照射装置からレーザーを照射して
切羽Ｆにおける基準点をマーキングしておく。そして、
レーザー照射装置１０からのレーザー光が基準点に合致
したときに、確定ボタン２１ａを押し、基準点データを
発信する。

【００４４】ステップＳ５でレーザー照射装置１０から
図１７に示す発破パターンを穿孔位置毎に、例えば、数
字の１、２、３、…、…の順にしたがって照射する。発
破パターン（切羽Ｆにおけるレーザーの照射位置）は、
切羽Ｆにおける各穿孔位置から構成される。穿孔位置
は、の各回転角度データに対応する。回転角度データ
は、上記のステップにおいて入力されたトンネルサイズ
のデータ、発破パターンデータ及び想定基準点データ並
びに自己位置データから、実際に設置されたレーザー照
射装置１０の位置から入力された発破パターン通りに照
射するように算出される。係る算出はメニューの「デー
ター編集」により行われる。データー編集は図１４に示
すステップＳ３１からステップＳ３７にしたがって行わ
れる。回転角度データがノート型ＰＣ３０に接続された
パソコン用データー転送装置４０を介して発信され、レ
ーザー照射装置１０の受発信装置１４を介して全ての回
転角度データがメモリー装置１５に記憶される。オペレ
ーターＯ１の操作により回転制御装置１３がメモリーか
ら回転角度データを受け取ると、回転ステージ１２を回
転角度データに対応した回転角度に制御する。その結
果、発破パターンを切羽Ｆに照射することができる。レ
ーザー照射は、図１５に示すステップＳ４１からステッ
プＳ４４にしたがって行われる。なお、穿孔順序は、発
破パターンにおける穿孔一のデーターの登録順序によ
る。具体的には、図１７に示すような基本照射パターン
において、個々の穿孔位置（照射位置）の座標には、識
別番号がそれぞれ有り、これら識別番号を並べ替えるこ
とにより順序変更が可能となる。当該順序変更操作は編
集ステップＳ３４で行う。係る操作は任意にいつでもで
きる訳ではない。しかし、照射順位は固定されたもので
はないので無線コントローラー２０で順次行うことがで
きる。このことは、同じ発破パターンについて数種類の
照射順位の登録が可能であり、複数名のブームＢの穿孔
者（オペレーターＯ１）に合わせて可能となる。

【００４５】ステップＳ６において、目視により発破パ
ターンに許容値を越える歪みが発生するか、換言すれば
レーザー照射装置１０によって照射される穿孔位置が切
羽Ｆ内に全て収まっているか否かを主としてジャンボＪ
の穿孔者（オペレーターＯ１）、若しくはオペレーター
Ｏ２が判断する。図１８に示すように歪みが発生してい
れば、ステップＳ４に戻る。この歪みは基準点データ
と、想定基準点データとが異なるために生じたのであ
る。したがって、記憶されている想定基準点データを基
準点データ（実際に基準点にレーザーを照射して得られ
た基準点の座標データである）に置換し、自己位置デー
タ、並びに高さデータ、幅データ、発破パターンデー
タ、及び置換された想定基準点データのみから補正回転
角度データを算出する。そして１点合わせを再度行いス
テップＳ５及びステップＳ６を行う。そして歪みが許容
範囲内になるまでステップＳ４からステップＳ６を繰り
返す。係る再設定の操作は、オペレーターＯ２のノート
型ＰＣ３０からのみならず、オペレーターＯ１の無線コ
ントローラー２０からも可能なシステムである。なお、
レーザー照射位置１０を想定自己位置データにセットで
きた場合は上記操作は省略可能となる。ここで想定自己
位置データとは、前回の盛り替え時に保存された自己位
置データ（ステップＳ９）と、初期に登録された自己位
置データ（ステップ３）とを指す。すなわち、保存され
た自己位置データ（ステップＳ９）が有れば、保存され
た自己位置データ（ステップＳ９）のみを指し、保存さ
れた自己位置データ（ステップＳ９）が無ければ、初期
に登録された自己位置データ（ステップ３）とを指す。
したがって、初回はノート型ＰＣ３０で自己位置データ
（ステップ３）からスタートしなければならないが、次
回の盛り替えからはステップ４から無線コントローラ２
０のみで照射可能となる。

【００４６】ステップＳ７ではレーザー照射を継続しな
がらブームＢにより穿孔する。斯かる場合、各オペレー
ターＯ１が当該無線コントローラー２０をオペレーティ
ングして穿孔位置を定め、ブームＢをそれぞれ操作して
穿孔して効率よく穿孔することができる。次孔の照射指
示はジョイスティック２１の操作で簡単に行うことがで
きる。また、ジョイスティック２１には前後の穿孔位置
の照射指示が可能であり穿孔順序に合わせ照射順序の順
送りが簡単にできる。具体的には、切替スイッチ２２を
「指示」にし、ジョイスティック２１を「右」に１回倒
せば次の穿孔位置を指示し、「左」に１回倒せば前の穿
孔位置を指示するように設定されている。各オペレータ
ーＯ１毎に上記の如く配置された３台のレーザー照射装
置１０からレーザー照射を行うので、全てのレーザー照
射装置１０がレーザーを照射した場合、その照射範囲は
互いに僅かに重複するように図１９に示す如く各照射パ
ターンを登録しておく。各ブームＢの穿孔の所要時間は
同一でないため重複する範囲に先に到達したブームＢの
穿孔者が穿孔を行う。後に到達した隣接するブームＢの
穿孔者は次の穿孔位置をジョイスティック２１で順送り
指示させ穿孔する。

【００４７】穿孔終了後、ステップ８においてレーザー
照射を終了する。

【００４８】ステップ９において自己位置データ、穿孔
順序等のデーターをノート型ＰＣ３０のハードディスク
に保存する。このようにデーターを保存すれば、仮に穿
孔作業を中断後、再開する場合においても、再度上記各
データーを入力する必要が無くなる。また、切羽Ｆとス
プリングラインＳＬに対して盛り替え後のレーザー照射
装置１０の設置位置Ｌ，Ｗ，Ｈが同値であればステップ
Ｓ４から開始が可能となる。このとき発破パターンに図
１８に示すごとき歪みが無ければステップＳ６からＳ７
へと進む。ステップＳ４からの操作は、すべて無線コン
トローラー２０で行えるため、ノート型ＰＣ３０のオペ
レーターＯ２は照射作業中常時操作しなくてもよい。

【００４９】ステップＳ１０で図１１に示すメニュー画
面を呼び出し、必要ならば、メニューの「データー削
除」を行う。

【００５０】メニューの「終了」を選択することにより
ステップＳｅｎｄとなり、穿孔工程を終了する。

【００５１】発破パターンレーザー照射システムは以上
の如く設置されているので、以下に掲げる効果を奏す
る。

【００５２】本発明者は上記実施の形態に基づき発破パ
ターンレーザー照射システムを試作したが、その価格は
約１００万円であった。したがって、本実施の形態によ
れば従来技術における発破パターン自動照射システムの
価格の二十分の一以下、安価なものと比較しても十分の
一以下と、極めて低廉化できた。

【００５３】また、トンネル線形の入力も不要であるの
で、係る費用を削減することができる。

【００５４】また、従来技術の如く後方に１つ設置する
のではなく、上記の如くジャンボＪの側方及び上方に発
破パターンレーザー照射システムを設置できるので、レ
ーザー光が遮られないように設置することができる。

【００５５】また、各ブームＢに対応して発破パターン
レーザー照射システムを設置できるので、各ブームＢの
操縦者が穿孔順番を選択することができる。

【００５６】また、レーザー照射装置１０はマグネット
ベース１７ａにより支保工Ｕに取り付けることができる
ので、盛り替えを極めて容易且つ短時間で行うことがで
きる。

【００５７】また、水準器１８によりレベルの盛り替え
の際に調整もすることができる。

【００５８】また、支保工Ｕの設置間隔は設計値であ
り、最前列から切羽Ｆまでの距離は規定値であるため、
切羽Ｆからレーザー照射装置１０までの距離Ｌを測量し
なくても当該距離を容易に算出することができる。

【００５９】また、レーザー照射装置１０は回転角度デ
ータを記憶可能なメモリを有するので、各穿孔位置にお
けるレーザーの照射をスムーズにすることができる。

【００６０】また、ベルト用バックル２５を設けている
ので、無線コントローラー２０のオペレーターＯ１は作
業を楽にすることができる。

【００６１】また、上記構成を採ることによりジャンボ
Ｊの穿孔者（オペレーターＯ１）が無線コントローラー
２０の操作をすることが可能である。その結果、穿孔者
の他に、無線コントローラー２０のみのオペレターを設
ける必要が無く、人件費を削減することができる。ま
た、当該穿孔者は穿孔順序を自らの判断で自由に選択す
ることができ穿孔効率を上げることができる。

【００６２】また、１台のノート型ＰＣ３０で３台のレ
ーザー照射装置１０を稼働させることができるので、人
件費、機器費用が増加することはない。

【００６３】また、発破パターン照射順序は、ブームＢ
のすべての穿孔者に専用のデータとして登録管理が可能
であり、人による穿孔順序の癖等も考慮でき、効率よく
穿孔作業を行うことができる。

【００６４】また、照射順序は登録順序に依存するの
で、穿孔者の意向に従い自由に定めることができる。

【００６５】また、従来技術における発破パターン自動
照射システムにおいては、レーザー光の残像効果を利用
して穿孔位置の全てを穿孔者に同時に視認させて発破パ
ターンを認識させるものである。したがって、残像効果
を与える装置、プログラム等が必要である。これに対
し、本実施の形態に係る発破パターン照射システムで
は、残像効果を利用して穿孔位置のすべてを穿孔者に同
時に視認させるものではなく、穿孔位置を１つずつ照射
し、穿孔後までレーザー照射を継続するものなので、残
像効果に係る装置、プログラム等は不要である。したが
って、装置を低廉化することができる。

【００６６】本実施の形態によれば以上の効果を奏する
ので、トンネルの施工期間を短縮し、施工費用を減少す
ることができる。

【００６７】なお、本実施の形態においてはノート型Ｐ
Ｃ３０、レーザー照射装置１０、無線コントローラー２
０とは無線化されているが、有線化することもできる。
斯かる場合にはさらに低価格にすることができる。

【００６８】また、上記構成部材の数、位置、形状等は
上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好
適な数、位置、形状等にすることができる。

【００６９】また、図２０に示す如くレーザー照射装置
８０に、ノート型ＰＣ３０からのデータを受信した際に
受信済み信号を発信し、レーザーを照射した際に照射済
み信号を発信する発信装置８１を設けることもできる。
斯かる場合には、無線コントローラー５０に、受信装置
５１と、受信済み信号を受信したことを無線コントロー
ラー５０のオペレーターに知らせる受信済みランプ５２
と、照射済み信号を受信したことを無線コントローラー
５０のオペレーターに知らせる照射済みランプ５３とを
設けておく。また、ノート型ＰＣー６０には、コンピュ
ーター用受発信装置７０に接続され、このパソコン用デ
ーター転送装置７０を介して受信済み信号を受信し、受
信済み信号を受信したことをディスプレイ６１に表示す
るようにする。また、パソコン用データー転送装置７０
を介して照射済み信号を受信し、照射済み信号を受信し
たことをディスプレイ６１に表示するようにする。以上
のごとき構成により、コンピューター６０のオペレータ
ーはデータの送信、及びレーザーの照射が確実に行われ
たことを確認することができる。また、無線コントロー
ラー５０のオペレーターも操作、及びレーザーの照射が
確実に行われたことを確認することができる。なお、斯
かる構成においても各構成機器間において図１に示す信
号及びデーターの受発信が行われるが、図２０において
は当該受発信は本実施の形態の効果を理解容易にするた
めに略されている。

【００７０】なお、上図において、同一構成要素には同
一符号を付している。

【００７１】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、以下に掲げる効果を奏する。

【００７２】システム自体にトータルステーションのご
とき複雑な機器がない。また、切羽、支保及びスプリン
グラインからの距離から自己位置を決定するので、トン
ネル線形の入力を不要にすることができる。それ故、専
門のオペレーターも不要にすることができる。また、盛
り替え及び測量を容易にすることができる。

【００７３】また、穿孔機械の数に応じて設置できるの
で、レーザー光が遮られないように設置でき、各操縦者
が穿孔順番を選択可能にすることができる。

【００７４】本発明者は上記実施の形態に基づき発破パ
ターンレーザー照射システムを試作したが、その価格は
約１００万円であった。したがって、本実施の形態によ
れば従来技術における発破パターン自動照射システムの
価格の二十分の一以下、安価なものと比較しても十分の
一以下と、極めて低廉化できる。

【００７５】また、従来技術の如く後方に１つ設置する
のではなく、上記の如くジャンボの側方及び上方に発破
パターンレーザー照射システムを設置できるので、レー
ザー光が遮られないように設置することができる。

【００７６】また、各ブームの数及び場所に応じてレー
ザー照射装置を設置できるので、各ブームの操縦者が穿
孔順番を選択することができる。

【００７７】その結果、本発明によればトンネルの施工
期間を短縮し、施工費用を減少することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係る発破パターンレーザー照射
システムの構成を示す図である。

【図２】レーザー照射装置の正面図である。

【図３】無線コントローラーの平面図である。

【図４】無線コントローラーの前面図である。

【図５】無線コントローラーの側面図である。

【図６】発破パターンレーザー照射システムが設置され
たトンネルの平面図である。

【図７】発破パターンレーザー照射システムが設置され
たトンネルの横断面図である。

【図８】発破パターンレーザー照射システムが設置され
たトンネルの縦断面図である。

【図９】トンネル内におけるレーザー照射装置の位置を
示す横断面図である。

【図１０】発破パターンレーザー照射システムを用いた
発破パターンの照射方法のフローチャートを示す図であ
る。

【図１１】メニュー画面を示す図である。

【図１２】データー登録のフローチャートを示す図であ
る。

【図１３】自己位置登録のフローチャートを示す図であ
る。

【図１４】データー編集のフローチャートを示す図であ
る。

【図１５】レーザー照射のフローチャートを示す図であ
る。

【図１６】トンネルの横断面図である。

【図１７】切羽の正面図である。

【図１８】発破パターンに歪みが生じた状態を示すトン
ネルの横断面図である。

【図１９】三台のレーザー照射装置からレーザー照射し
た状態を示すトンネルの横断面図である。

【図２０】他の実施の形態に係る構成を示す図である。

【符号の説明】

Ｂ ブーム Ｆ 切羽 Ｈ レーザー照射装置の高さ Ｊ ジャンボ Ｌ レーザー照射装置の、切羽からの距離 Ｏ１ 無線コントローラーのオペレーター Ｏ２ ノート型ＰＣのオペレーター Ｔ トンネル Ｕ 支保工 Ｗ レーザー照射装置の、トンネル側壁からの距離 １０ レーザー照射装置 １１ レーザー発信機 １２ 回転ステージ １３ 回転制御装置 １４ 受発信装置 １５ メモリー装置 １６ ケーシング １７ ホルダーベース １７ａ マグネットベース １７ｂ 永久磁石 １８ 水準器 ２０ 無線コントローラー ２１ ジョイスティック ２１ａ 切替スイッチ ２２ 切替スイッチ ２３ 各種ランプ ２４ 発信アンテナ ２５ ベルト用バックル ２６ 発信装置 ３０ ノート型ＰＣ ４０ パソコン用データー転送装置 ５０ 無線コントローラー ５１ 受信装置 ５２ 受信済みランプ ５３ 照射済みランプ ６０ コンピュータ ７０ パソコン用データー転送装置 ７１ ディスプレイ ８０ レーザー照射装置

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル掘削において切羽における穿孔
   位置をレーザーを照射することにより特定する発破パタ
   ーンレーザー照射システムであって、 レーザーを発信するレーザー発信器と、該発信器が水平
   方向及び鉛直方向回りに回動自在に固定される回転ステ
   ージと、該回転ステージの回転を制御する回転制御装置
   と、受信手段とを有するレーザー照射装置と、 オペレーターが前記回転ステージを手動操作するための
   操作レバーと、前記レーザー照射装置からレーザーを照
   射させる照射スイッチと、前記操作レバーの動きに対応
   して出力される操作信号と、前記照射スイッチを入れる
   と出力されるレーザー照射信号とを発信する発信手段と
   を有するコントローラーと、 入力手段及び表示手段に接続され、切羽の高さデータ及
   び切羽の幅データと、爆薬を装填する孔の切羽における
   配置を示す発破パターンデータと、切羽における前記基
   準点の位置を示す想定基準点データとが予め入力され、
   トンネル掘削現場において測量された、前記レーザー照
   射装置の、高さ並びに切羽及びトンネル側壁からの距離
   のみからなる自己位置データとが現場において入力さ
   れ、該自己位置データ、並びに前記高さデータ、前記幅
   データ、前記発破パターンデータ、及び前記想定基準点
   データのみから回転角度データを算出するコンピュータ
   ーと、 該コンピューターから出力された前記回転角度データを
   転送する転送手段とを備えたことを特徴とする発破パタ
   ーンレーザー照射システム。
2. 【請求項２】 トンネル掘削において切羽における穿孔
   位置をレーザーを照射することにより特定する発破パタ
   ーンレーザー照射システムであって、 レーザーを発信するレーザー発信器と、該発信器が水平
   方向及び鉛直方向回りに回動自在に固定される回転ステ
   ージと、該回転ステージの回転を制御する回転制御装置
   と、受信手段とを有するレーザー照射装置と、 オペレーターが前記回転ステージを手動操作するための
   操作レバーと、前記レーザー照射装置からレーザーを照
   射させる照射スイッチと、前記操作レバーの動きに対応
   して出力される操作信号と、前記照射スイッチを入れる
   と出力されるレーザー照射信号と、切羽における基準点
   に前記レーザー照射装置からレーザーを照射した際に前
   記回転ステージの回転角度を示す基準点データとを発信
   する発信手段とを有するコントローラーと、 入力手段及び表示手段に接続され、切羽の高さデータ及
   び切羽の幅データと、爆薬を装填する孔の切羽における
   配置を示す発破パターンデータと、切羽における前記基
   準点の位置を示す想定基準点データとが予め入力され、
   トンネル掘削現場において測量された、前記レーザー照
   射装置の、高さ並びに切羽及びトンネル側壁からの距離
   のみからなる自己位置データとが現場において入力さ
   れ、該自己位置データ、並びに前記高さデータ、前記幅
   データ、前記発破パターンデータ、及び前記想定基準点
   データのみから回転角度データを算出し、前記レーザー
   照射装置が前記基準点にレーザーを照射した際に発信さ
   れた前記基準点データと、前記想定基準点データとを比
   較し異なる場合には、記憶されている前記想定基準点デ
   ータを前記基準点データに置換し、自己位置データ、並
   びに前記高さデータ、前記幅データ、前記発破パターン
   データ、及び置換された想定基準点データのみから補正
   回転角度データを算出するコンピューターと、 該コンピューターから出力された前記回転角度データ若
   しくは補正回転角度データを転送し、前記コントローラ
   ーから発信された前記基準点データを受信し前記コンピ
   ュータに転送する転送手段とを備えたことを特徴とする
   発破パターンレーザー照射システム。
3. 【請求項３】 前記レーザー照射装置は前記コンピュー
   ターからのデータを受信した際に受信済み信号を発信す
   る発信手段を有し、 前記コントローラーは受信手段と、前記受信済み信号を
   受信したことをオペレーターに知らせる受信済みランプ
   とを有し、 前記コンピュータは前記転送手段を介して前記受信済み
   信号を受信し、前記受信済み信号を受信したことを前記
   表示手段に表示することを特徴とする請求項１記載の発
   破パターンレーザー照射システム。
4. 【請求項４】 前記レーザー照射装置はレーザーを照射
   した際に照射済み信号を発信する発信手段を有し、 前記コントローラーは受信手段と、前記照射済み信号を
   受信したことをオペレーターに知らせる照射済みランプ
   とを有し、 前記コンピュータは前記転送手段を介して前記照射済み
   信号を受信し、前記照射済み信号を受信したことを前記
   表示手段に表示することを特徴とする請求項１記載の発
   破パターンレーザー照射システム。
5. 【請求項５】 前記レーザー照射装置は前記コンピュー
   ターからのデータを受信した際に受信済み信号を発信
   し、レーザーを照射した際に照射済み信号を発信する受
   発信手段を有し、 前記コントローラーは受信手段と、前記受信済み信号を
   受信したことをオペレーターに知らせる受信済みランプ
   と、前記照射済み信号を受信したことをオペレーターに
   知らせる照射済みランプとを有し、前記コンピュータ
   は、前記転送手段を介して前記受信済み信号を受信し、
   前記受信済み信号を受信したことを前記表示手段に表示
   し、前記転送手段を介して前記照射済み信号を受信し、
   前記照射済み信号を受信したことを前記表示手段に表示
   することを特徴とする請求項１記載の発破パターンレー
   ザー照射システム。
6. 【請求項６】 前記レーザー照射装置は、前記発信手段
   から発信された前記回転角度データを記憶するメモリー
   装置を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
   か記載の発破パターンレーザー照射システム。
7. 【請求項７】 前記レーザー照射装置は、マグネット固
   定装置を有することを特徴とする請求項１乃至５のいず
   れか記載の発破パターンレーザー照射システム。