JPS59132972A - コンクリ−ト等の自動吹き付け方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は円弧状等に形成されたトンネル、竪坑、擁壁、
その他の坑道内面にコンクリート、塗料、洗剤その他（
以下コンクリート等と記す）を吹き付けるための方法に
ががり、特に坑道内面より突出する支保工の根元角部と
、その間の円筒面等に自動的にコンクリート等を吹き付
ける為の方法に関するものである。

従来かかるコンクリート吹付ロボットにおいては、特開
昭５６−１１５４９９号公報に見られるように、先端に
コンクリート吹き付はノズルを設りた旋回アームを有す
る走行台車を通常の手作業によるアウトリガ−によって
地面−トに適当に傾斜させて配設し、先端に吹き付はノ
ズルを取り付υたアームの伸縮量と、その旋回角度に基
づいてトンネル等の内面から一定距離隔たった円弧状１
ｒｌｌＬ跡に沿ってノズルを移動させるものであるから
、必然的に前記アームの旋回中心軸（主旋回軸）がトン
ネル等の坑道の軸芯の方向を指向し且つ該軸芯を含む垂
直平面内に存在することが条件であるが、トンネル掘削
作業等の工事現場で一般にクローラ付き台車やタイヤ走
行形台車に搭載されて移動するロボットの主旋回軸の方
向をトンネル軸芯に完全に一致させることは極めて困難
な作業であると共に、その軸芯を偏心無くトンネル軸芯
の垂直面内に配置することは至難の技であり、前記アー
ムの旋回中心の方向がトンネル軸芯の方向に対して傾斜
したり、偏心したりする結果、吹き付は距離が大幅に変
化してコンクリート等の吹き付は斑を生じるものであっ
た。またこの装置においては、吹き付りノズルの方向は
坑道掘削面に垂直となるように固定されているが、一般
的にノズルの向きが坑道掘削面に対して垂直に固定され
ていると、支保工を設置した後にコンクリートの二次吹
き付けを行う場合に、支保工根元の角部に対する吹き付
けか十分に行われず、支保工角部にコンクリートの付着
しない部分ができ、空洞を生じ、コンクリート壁面の強
度が著しく低下すると言う不都合が存在するため、前記
明細書に記載されたような自動運動は不可能であり、結
局手動運転にたよらざるを得なかった。

従って本発明は簡単な教示操作によってノズルが移動す
べき円筒面の軌跡に対応するロボットアームの位置軌跡
を演算し、ロボット軸芯が坑道の軸芯に対して偏心して
いる場合でも正確にノズルを坑道掘削面に沿って誘導し
、吹き付は斑を無くずと共に、ノズルの向きを可変とな
し、上記演算結果を用いて支保工角部及びその中間部の
円筒内面に対する吹き付けを自動的に行いうるようにな
し、吹き付は作業の自動化を可能としたコンクリート等
の自動吹き付は方法を提供するものである続いて添付し
た図面を参照しつつ、本発明をトンネル内面にコンクリ
ートを吹き付けるロボットに適用した実施例について詳
述し、本発明の理解に供する。ここに第１図は多関節形
のコンクリ−１へ吹付ロボットの坑道内におけるコンク
リート吹き付は状態を示す背面図、第２図は同多関節形
のコンクリート吹付ロボットの側面図、第３図は同ロボ
ットに用いる吹き付はノズル取り付はアームの側断面図
、第４図（ａ）及び（ｂ）は同ロボットを水平方向に芯
出しするための作業１稈を示すブロック図、第４図＜Ｃ
）は同工程を示ずフローチャート、第５図はｌ・ンネル
軸に直角の断面内においてノズルを円弧状に移動させる
ための演算過程を示す概念図、第６図は、トンネル軸に
沿った奥行き方向にノズルを移動させる演算装置過程を
示す概念し１、第７図は前記第５図に示した円弧を演算
するためのフローチャート、第８図は第６図に示したト
ンネル奥行き方向のノズル移動軌跡の演算過程を示すフ
ローチャー１・である。

まず第２図を参照して多関節形のコンクリート吹付ロボ
ットの構造について説明する。図において１はロボット
本体でクローラ２によって走行し、その前端部、又は前
端部及び後端部に油圧によって作動するアウトリガ−３
を有している。このアウトリガ−３ばロボ・７ト本体１
を作業位置に移動させた時点で下方に進出させてロホ・
ノド本体１を持ち上げ、そめ進出量によってロボット本
体１の軸芯４を任意の一定角度の方向に傾斜させるため
のもので、一般的にはトンネルの軸芯方向にロボット本
体１を指向させる役目を果たす。ロボット本体１の前面
にはモータ５によって軸芯４の回りにθＩの方向に旋回
可能の主旋回台６が取り付けられており、該主旋回台６
に取り付けられた上記軸芯（以下主旋回軸と記す）４と
直行する支軸７には該支軸７を中心として揺動可能の第
１アームＡ１が取り付けられ、該第１アームＡ１の先端
には上記支軸７と平行の支軸８を中心に前記第１アーム
Ａ１の旋回面内で揺動可能な第２アームＡ２が取り付け
られている。第１アームＡＩの中間に設けた支点ピン９
と、主旋回台６に設けた支点ピン１０とは、油圧シリン
ダ１１によって連結されており、油圧シリンダ１１の出
没量によって第１アーム人工の主旋回軸４に対する旋回
角度θ２が決定される。また第２アームＡ２の途中に設
＆ノた支点ピン１２と主旋回台６に設げだ支点ピンＩ３
とば油圧シリンダ１４によって連結されており、油圧シ
リンダ１４の伸縮によって第２アームＡ２の第１アーム
ＡＩに対する旋回角度θ３が決定される。

第２アームＡ２の先端に取り付けた支軸１５には該支軸
１５を中心として上記第１、第２アームの旋回面内にお
いて揺動可能のノズル取り付はアーム１６が取り付けら
れており、該ノズル取り付はアーム１６は第２アームＡ
２と平行の平行リンク１７“及び第１７−ムΔ１と平行
の平行リンク１７“によって常時軸芯４に対して一定角
度を維持するようにその揺動角度が規制されている。

ト記ノろル取り（ｔｔ　４ノアーム１６の先端には該ノ
ズル取り付はアーム１６の軸芯１７の回りに旋回可能で
、且つ紙面に直角の軸１８の回りに揺動可能の吹き付は
ノズル１９が取り付けられている。

ｆｆ）Ｊちノズル取り付はアーム１Ｇは第３図に示すよ
うにその根元に取り付けた揺動モータ２ｏに連結された
軸２Ｉをその軸芯上に有し、軸２工はその先端に取り（
ｑけた傘歯車２２と、これに直角に噛み合う傘歯車２３
と、該傘歯車２３と同軸の軸２４を介して該軸２４の先
端に取り付けた第３図の紙面に直角の方向の吹き付りノ
ノズル１９と連結されており、揺動モータ２０の回転に
よって吹き付げノズル１９が軸２４を中心としてθ４の
方向に揺動可能である。さらにノズル取り付はアーム１
６の根元に取り付けた旋回モータ２５によって回転され
る歯車２６は、前記軸２１を内部に同軸に有する中空軸
２７の末端に固着した歯車２８と噛み合い、該中空軸２
７はその先端に、前記軸２４を回転自在に支承する軸受
２９を有するケーシング３０を一体的に有していること
により、旋回モータ２５が回転すると歯車２６．２８、
中空軸２７を介してケーシング３０が、ノズル取り付は
アーム１６の軸芯１７を中心に旋回し、該ケーシング３
０と一体的に旋回する軸２４及び該軸２４に取り伺けた
吹き付はノズル１９か軸芯１７の回りにθ５の方向に旋
回するものである。但し軸２１を停止トさせた状態で前
記のようにケーシング３０を軸２１の回りに旋回させる
と、歯車２３の百１車２２に対する噛み合い位置がずれ
るので、軸２４は前記した軸２１の回りの旋回と同時に
したθ４の方向へも旋回するので、軸２４に０５の方向
の旋回のみを起こさせるには、歯車２２と２３との噛み
合い位置がずれないように、軸２１を中空軸２７と同し
方向に同じ速度で回転させる必要がある。尚モータ２０
と２５とをその回転方向を周期的に変化させつつ変速さ
せた場合には、ノズル１９に冊粉木運動を起こさせるこ
とができ、しかもそのときの各モータの回転量を変化さ
せれば、冊粉本運動の傾きを連続的に変化させることが
できる。

第１図は上記のようなコンクリート吹付ロボットを第２
図において矢印への方向から見た背面図であり、ロボッ
ト本体１の主旋回軸４の回りに第１アームＡＩ、第２ア
ームＡ２及びノズル取り付はアーム１６を旋回させつつ
、各アームの旋回角度を調整して主旋回軸４からノズル
１９の先端までの距離を調整することにより、円弧状の
トンネル内面Ｋ（坑道掘削面）からノズル１９を一定の
吹き付は距離Δｒだけ隔てた吹き付は円筒面Ｊに沿って
移動させつつ、坑道掘削面Ｋに対するコンクリートの吹
き付けを行っている状態を示すものである。

トンネル掘削工事においては、まずポーリングや発破作
業によって半円筒状のトンネルの上半分を掘削し、その
部分にコンクリートを吹き付けた後、下半分の掘削及び
コンクリート吹き付けを行い更に奥部の掘削−コンクリ
ート吹き付けを繰り返して徐々に前進する上半断面掘削
工法が多く、また吹き付はロボットの走行台車が走行す
る地面は當に平坦な水平面であるとは限らず、特に発破
作業後の走行台車が走行する地面は発破によって放出さ
れた岩石等によって傾斜するズリと呼ばれる傾斜面を形
成し、その」−に設置される走行台車は水平面若しくは
トンネル軸芯に対して種々の傾きをもって設置されるも
のであるが、このようにロボットの軸芯がトンネル軸芯
に対して傾斜していると、円弧状の坑道掘削面Ｋに沿っ
て移動させる吹き付はノズルの移動軌跡の演算が複雑と
なるため、コンクリートの吹き付は作業に先立って、ま
づ走行台車をトンネルの軸芯に平行な方向に傾斜させる
必要がある。前記アウトリガ−３はこのような目的に沿
うもので、油圧によって作動され、内蔵された図示せぬ
傾斜角度検出器によって検出されたロボット本体の傾斜
角度が設計上の坑道軸芯方向に向くように、ロボット本
体を持ち上げるためのものである。

この場合の傾斜角度の補正は第４図（Ｃ）に示すような
手順によって行われる。即ち第２図に示したロボット本
体１、クローラ２及び多関節形のアーム等よりなる走行
台車３１をトンネル内の概略中心部に設置しくステップ
Ｓ１　（以下ステップ番号をＳで表す））た後、走行台
車３１の水平線に対する角度α２を検出する。こめよう
なα２の角度検出器３２は、やじろべえ形の振子によっ
て水平状態からの傾斜角度を検出するポテンショメータ
形の角度検出装置等が用いられ、第４図（ｂ）に示すよ
うに検出角度α２に相当する信号は差分演算器３３に送
出される（Ｓ２）。又、制御装置３４からは、設計上予
め定められた掘削傾斜目標角度α１が−Ｆ記差分演算器
３３に送出され（Ｓ３）、差分演算器３３においてα２
−α１が演算され（Ｓ４）、この差分の信号が比較器３
５に送られる（Ｓ４）。前記第２図に示したアウトリガ
−３を出没させる油圧シリンダ３６の進出量は、第４図
（ｂ）に示した例では進出量検出器３７によって検出さ
れ、この進出量に応じた信号が比較器３５に帰還されて
、前記α２−α工との差の信号によって油圧シリンダ３
６が駆動され（Ｓ５）、この差が０になるまで油圧シリ
ンダ３６が作動する。こうし゛ζ油圧シリンダ３６の働
きによりアウトリガ−３が進出し、ロボット本体１の軸
芯、即ち主旋回軸４が設計土足められたトンネル軸芯に
対して平行となるまで走行台車３１が傾斜される。］−
記伸縮量検出器３７は油圧シリンダ３６のピストンロッ
ドに取り付けたボテンシ′ヨメータ等によって油圧シリ
ンダ３６の伸縮量に応じた電圧を発生させる如き形式の
ものを用いることができる。

上述の第４図（ｂ）に示した制御装置では油圧シリンダ
３６の伸縮量を帰還させるクローズドタイプの制御機構
となっているが、これは第４図（ａ）に示すように制御
装置３４から送出される掘削傾斜目標角度α１と走行台
車３１に取り付けた角度検出器３２から送出される傾斜
角α２との差分によって油圧シリンダ３６を駆動させる
オーブンタイプの制御機構であってもよい。

こうしてステップ８１〜Ｓ５の操作によってロボット本
体ｌの主旋回軸４がトンネル軸芯の方向に指向されると
、続いて以下に述べる教示操作を開始する。教示は第１
図、第５図に示すように、まずロボット本体１の先端に
取り付けられた主旋回台の軸芯（主旋回軸４）に直角、
即ちトンネル軸芯に直角の基準平面内において、Ｆ記事
旋回軸４と交わる水平線が坑道掘削面にと交わるＡｏ及
びＢ′より一定の吹き付は距離Δｒだけ内側にある２１
１１ｉ１の水平点Ａ及びＢの位置座標を教示し、上記主
旋回軸４から前記水平点Ａ及びＢまでの距離ａ及びｂを
教示すると共に、上記基準平面内にあって」−記主旋回
軸に立てた垂線と、坑道掘削面Ｋが交わる点Ｃ“から一
定の吹き付は距離Δｒだけ内側に存在する吹き付は円筒
面Ｊとが交わる点Ｃの位置座標より該Ｃと主旋回軸４と
の間の距離Ｃを教示する。（Ｕ、　Ｌ吹き付は距離Δｒ
及び吹き付は円筒面Ｊの半径Ｒは設計上当初より知られ
た値である。また点Ｃよりトンネル軸芯に平行に距離２
分だけ奥に入った点りの位置にノズルエ９の先端を誘導
して、その位置における各アームの関節角度を教示する
。

上記のような点Ａ、Ｂ、Ｃの教示によってａ。

ｂ、ｃが得られ第７図に示すような計算手順ｘ−（ｂ〜
ａ）／２　　　　　　・・・・・・（１）ｙ−ハＴ７ン
ーＣ・・・・・・（２） よりトンネル軸芯０から主旋回軸４の位置０１までの水
平方向の偏心量Ｘ及び垂直方向の偏心Ｉｙが得られる。

こうして得られたｘ、ｙによって０．０１を通る直線の
傾きα及び０，０１間の距離Ｇが α−ｊａｎ　　（ｙ／ｘ）　　　　　　　・・・・・・
（３）Ｇ−５司７−　　　　　　　　・・・・・・（４
）によって得られ、こうして得られたα、Ｇ、及びＲを
用いてトンネルの中心を基点とする任意の角度θ１−θ
だけ傾いた位置における主旋回軸４から吹き付は円筒Ｊ
迄の距離βが ＃＝Ｇ２＋Ｒ２２ＧＲｃｏｓ　　（θ−α）・　（５）
によって−θの関数としてえられる。こうして上記の円
弧補間によって点０を中心として任意の角度１頃いた位
置における０１から吹き付は円筒Ｊの円弧ｆｆ１ｌｔ跡
を移動するノズル１９の先端までの距！１ｌＩｔＣが算
出され、連続したθ１に対応する各アームの関節角度θ
２．θ３が得られる。アーム全体の旋回及び揺動の中心
である支軸７から前記基準平面までの距離６Ｑは簡虫に
計測され、且つ上記した手法によって旋回角度θ１に対
する主旋回軸４から吹き付は円筒Ｊまでの距離βが求め
られるので、周知の極座標の計算により上記基準平面に
含まれる吹きイ」け円筒面の任意の位置にノズル１９の
先端を誘導する為の旋回角度θ１に対応する第１アーム
Ａ１及び第２アームＡ２の関節角度θ２及びθ３が得ら
れる。

こうしてロボット本体の中心軸がトンネル軸芯よりも任
意の距離垂直及び水平方向に偏心している場合でもＡ、
Ｂ、Ｃの３点を教示するごとによリノスルを吹き付は円
筒に沿って連続的に移動することができる。

実際のコンクリート吹き付は作業においては、第１図に
矢印３８又は３９で示すようにトンネル軸芯に沿って奥
行き方向にＦの幅を持つ立体的な吹き付り円筒に沿って
ノズルをジグザグに移動させて、立体的な吹き付は内面
に対する吹き付けをおこなう。そのためこの立体的な吹
き付は円筒の位置に対応する各アームの関節角度を決定
する必要があり、前記り点の教示はこの為のものである
。

今簡略化の為に第６図に示す如く、２関節Ａ１、Ａ２を
有するロボットについて、支軸７を基準平面に含ませた
状態での、第２関節Ａ２　　（第２アームＡ２）の先端
部についての奥行き方向の教示及び、それより任意の距
離Δ２だげ進んだ位置における各関節角度の演算操作に
ついて述べる。第６図は第５図におけるｔ−Ｍ矢視図で
あり、その操作手順を第８図に示す。図中点Ａ、Ｂ、Ｃ
が存在する基準平面内にノズル１９を誘導した状態にお
けるアームＡｌ、Ａ２を実線で示し、ノズルをＤで示す
教示点に誘導した状態におけるアームを一点鎖線で示し
、ノズルが０点から任意の距離Δ２だけ奥方向へ進出し
た状態にお′げる各アームを二点鎖線で示す。又、０１
と第２７−ムＡ２の先端とを結ぶ直線と、垂直線とのな
す角度をβ、０１と第２７−ムＡ２先端とを結ぶ直線と
、第２アームＡ２とのなす角度をγ、第１アームＡ１と
第２アームＡ２とがなす角度をη（第２図におけ泰θ３
）、第１アームＡＩの長さをＬｌ、第２アームＡ−２の
長さをＬ２．０１から第２アームＡ２先端までの距離を
ｌとし、−上記各記号に付する添字１〜３は基準位置（
上記基準平面内における位置）におけるものを１とし、
基準位置から２分奥へ進出した位置におけるものを２と
し、さらにＡ２だけ奥へ進出した状態のものを３とする
。

上記のように０点を教示することによって関節角度ρ２
及びη２が知られている。また、Ｌｌ、に示ずように！
２が求められ、更にこうして得られたβ２を用いて で示すようにγ２が算出されると共に、更にγ２とρ２
により Ａ２−Ａ２−Ｔ２　　　　　　　　　　　　　・・・　
（８）で示すようにＡ２が算出される。こうしてＡ２が
得られると β１＝／２ｃｏｓβ２　　　　　　　　　・・・（９）
ｚ＝Ａ２ｓｉｎβ２　　　　　　　　　　−（１０）に
よって１１及び２の値が算出されることになるまたＤ点
より任意の距離△２だけ奥ヘノスルか進入した状態にお
けるＡ３及びＡ３ば １ Ａ３　＝ｔａｎ　　（ｚ　十Δｚ　）　／、ｊ２１　　
　−　（１１）β３＝、／Ｔ■下后７〒η７　　・・・
（１２）で与えられ、これはΔＺの関数である。こうし
て得られた１１！３に基づいて よりγ３が（Ｍられる。従ってＤ点より６２分前進した
位置における関節角度ρ３、Ａ３ば、β３＝β３＋γ３
　　　　　　　　　　・・・（１４）により演算され全
てＡ２の関数々なり、任意の距離Δ２だげノズルを前進
させる為の関節角度がΔＺに対応して得られることにな
り、こうして０とＡ２を与えることにより、第２アーム
Ａ２先端を吹き付は円筒面」二の任意の位置に移動させ
るための関節角度が全て得られる。

第６図及び第８図に示した２方向の演算処理は、２個の
関節ＡＩ　、Ａ２についてのみ示したものであるが、第
２図に示したような多関節形のロボットについてばノズ
ル取り付はアーム１６の長さ、及びその角度が平行リン
クの作用により既知である為、第２アームＡ２先端の’
ｔｉｌｔ跡が設定できれば、ノズル取り付はアーム１６
の先端の軌跡も自動的に得られる。

イ目し第５図に示すようにノズル１９の方向を第１アー
ムＡ１及び第２アームＡ２の揺動面内に固定した場合に
は、Ｏｌの位置がトンネル中心０から偏心している場合
、ノズル１９がトンネル掘削面Ｋに対して常に鉛直にな
るとは限らず、ノズル１９のトンネル掘削面に対する角
度が直角でないと、トンネル掘削面に吹き付けられたコ
ンクリートがトンネル掘削面に付着する率が低下し、ト
ンネル掘削面で跳ね返されるため、吹き付は斑を生じる
事になり、このような不都合を解消する為に、アームの
旋回角度θに対応してノズルの方向を補正する必要があ
り、このノズル角度の補正は第３図に示した旋回モータ
２５の駆動によりケーシング３０及びこれと一体向に旋
回する軸２４、及びこれに固着した吹き付はノズル１９
を０５の方向に旋回させることにより行うことができる
。この場合の補正すべき角度μは で演算される。

以りの説明によってＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ点及び旋回角度θ、
進入距離Δ２を指定することによりノズルを吹き付は円
筒面に沿って自動的に移動させる為の操作手順、及びモ
ータ２０を駆動することによりノズル１９を軸２４の回
りに旋回させてノズル１９を傾斜させる方向が理解され
る。

続いて第２図を参照しつつ支保工の根元部及び支保工の
中間円筒面へのコンクリートの連続的吹き付は操作につ
いて説明する。

支保工Ｎば一般に図にしめすように一次吹き付は部に′
の表面に一定の立て込みピンチ分隔てて円弧状に配設さ
れるＩ型鋼等よりなる補強材で、前記の第４図Ｃに示す
制御手順によって主旋回軸４が掘削傾斜目標角度α１に
一致するようにして走行台車の位置決めを行った後、例
えば支軸７を通り主旋回軸４に直角の基準平面Ｐ内にお
ける前記２個の水平点と１個の垂直点Δ、Ｂ、Ｃの位置
、及びその基準面より任意の距離奥へ入った奥行き点り
の各位置を教示し、前記第７図及び第８図１に示した手
順によって基準面から任意の距離だけ奥へ続く吹き付は
円筒面Ｊ上の任意の位置にノズル１９の先端を誘導しう
る状態とする。その後まず手前の支保工Ｎ１の根元部に
向けてノズルを１９°のように伸ける。この時のノズル
の伸斜角度は、支保工の大きさ等によって決定されるが
、支保工角部でのコンクリートの跳ね返りを防止する等
の為に、例えば垂直面に対して３０〜６０度稈度傾げる
のが一般的であり、このようなノズルの領きば、前記第
３図に示したような、揺動モーり２０を駆動して軸２４
を旋回させることにより行う。ごうしてノズルが支保工
Ｎ１の角部に向し１て適正な角度かたむけられた状態に
おいて、各アームの関節角度を第７図に示した旧算式に
従ったｐをｉ昇るような角度に調整しつつ、主ｊＭ回台
６を主ｊＭ回軸４０回りに旋回させ、ノズル１９を支保
工Ｎ１の角部から一定の吹き付は距離だけ離れた円弧状
軌跡に沿って移動させ、支保工角部への吹きイ」げＫ“
を形成する。この時のノズルの揺動中心１８からの距離
は、支保工の大きさ等に応じて計算により求めた値を採
用する。

こうして手前の支保工Ｎ１への吹き付げが完了すると、
ノズルを奥行き方向に一定の計算された距離だけ移動さ
せ、１つ奥の支保工Ｎ２の角部に向げて、ノズルを前記
と同様の手順に従って傾けた後、第７図に示した計算手
順を経てアーム全体を旋回させ、支保工Ｎ２の根元部へ
の吹き付けを行う。

こうして隣合う支保工の根元部への吹き付けが完了する
と、続いて両支保工間の未だ吹き付けの行われていない
ｚＱの部分についての吹き付は作業をおこなう。この部
分への吹き付けはノズルを元の状態、即ち坑道軸芯に直
角の状態に戻らせた後、前記の４個の点Δ、Ｂ、Ｃ，Ｄ
の教示によって１１￥られた第７図、及び第８図に示す
計算手順によって任意の吹き付は円筒面に対する関節角
度を演算し一つつ行う。この場合の吹き付は方法は第１
図に、矢印３９て示したようなｚｏの区間をジグザグに
往復しつつ円周方向に移動するような方法であっても、
また矢印３８にしめずように、円周方向に略半回転した
後、僅かに奥行き方向に進み、続いて円周方向の反対方
向にアームを旋回させるような大きな円弧を描きつつ奥
行き方向へ進行するような方法であってもよい。

以上述べた吹き付は手順ば、まず支保工の両支保工の根
元部への円弧状の吹き付けを行った後、モー　ドを切り
換えてｚＯの領域についての自動吹き付は運転を行って
もよく、また支保工ＮＬＮ２の根元部への吹き付けと、
ｚＯの領域への吹き付けを連続して全自動で行・うよう
になしても良い。

以Ｉ−の手順により１つの立て込めピンチ部分の吹きイ
」りを完了すると、次の支保工の完成を待って次の立て
込みピッチ邪の吹きイ」けを前記の手＋１１ｒｊに従っ
て行う。

以−Ｌ述べたように本発明は、円筒状の坑道内面に一定
の立て込みピンチ分隔てて設置した円弧状支保工角部及
び、支保工間Φ円筒状坑道掘削面に対するコンクリート
等の吹き付けをロボットアームの先端に取り付けた吹き
付はノズルによって自動的に行うための方法において、
ロボソ１−アームの主旋回軸の軸芯が坑道軸芯に平行と
なるように、ロボットアームの主旋回軸の傾きを調整す
る工程と、坑道軸芯に直角の基準平面内における２個の
水平点の位置、両水平点間の１個の垂直点の位置、及び
−ヒ記３点の内のいずれかの点より坑道軸芯に平行に一
点距離分奥へ入った位置にある１個の奥行き点の位置の
４点の位置を教示する工程と、前記の教示によって得ら
れたデータに基づいて、前後１対の支保工間の吹き付は
円筒面の位置に対応するアームの位置を演算により求め
る工程と、ノズルを支保工角部に向かって所定角度仰げ
るとともに、前記の演算を用いてノズルを支保工に沿っ
た円弧状軌跡に従って移動させて、支保１工角部に対す
るコンクリート等の吹き付けを行う工程と、ノズルを坑
道内面に垂直な方向に保持すると共に、前記の演算を用
いて、ノズルを吹き付は円筒面に沿って移動させ、支保
工間の円筒状坑道掘削面に対するコンクリート等の吹き
付けを行う工程とを有してなることを特徴とするコンク
リート等の自動吹き付は方法であるから、従来支保工に
邪魔されて達成できなかったコンクリート等の自動吹き
付けを極めて簡単に行うことが出来、コンクリ−１〜等
の坑道内面への吹き付は作業の能率を著しく向上させる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は多関節形のコンクリート吹付ロボットの坑道内
におけるコンクリート吹き付り状態を示す背面図、第２
図は同多関節形のコンクリート吹イ」ロボットの側面図
、第３図は同ロボットに用いる吹き付はノズル取り付は
アームの側断面１″！、１、第４図（ａ＞及び（ｂ）は
同ロボットを水平方向に芯出しするための作業１稈を示
すブロック図、第４図（ｃ）は同工程を示すフローチャ
ート、第５図はトンネル軸に直角の断面内においてノズ
ルを円弧状に移動させるための演算過程を示す概念図、
第６図は、トンネル軸に沿った奥行き方向にノズルを移
動させる演算装置過程を示す概念図、第７図は前記第５
図に示した円弧を演算するためのフローチャート、第８
図は第６）ｙｌに示したトンネル奥行き方向のノズル移
動軌跡の演算過程を示すフローチャートである。 （符号の説明） ３１・・・走行台車　　　　２５・・・旋回モー、りＡ
ｌ　、Ａ２・・・ロボットアーム ４・・・主旋回軸　　　　　Ｋ・・・坑道掘削面Δ、Ｂ
川水用点　　　　Ｃ・・・垂直点Ｄ・・・奥行点　　　
　　　Ｊ・・・吹き付は円筒面１９・・・吹き付りノズ
ル　３・・・アウトリガ−３６・・・油圧シリンダ　　
３２・・・角度検出器３４・・・制御装置　　　　３５
川比較器３３・・・差分演算器　　　２ｏ・・・揺動モ
ータ２２．２３・・・傘歯車　　２１．２４川軸Ｎ・・
・支保工。 出願人　　株式会社　神戸製鋼所 代理人　　弁理士　　本庄　武男 第７図 第８目Ｉ ５丁−ｈ’ｉ：　ｊ：市１１−己：”写−（自発）昭和
５Ｃ）年　４月１２１１ 特許庁１番官殿 １、゛旧ノ１のイ！：）　ｚｌ＜　　昭Ｉｎ　５８年１
冒’ｊ’　１ｌｊｊｉ第　　ｔ；　３７８ニジ２、発明
の名称 ”Ｉンクリート等の自４す１吹き（＝ｌ　＆：ｌ力法方
法、　　ネ市ｉＦを′４−る　１ｆ 事イ１１との間係　’ｔ’、’ｉ許出ｊ願人４１所　〒
（）５１　神戸市中火Ｖ脇浜町Ｉ　Ｔ　Ｌ］３Ｗｉ　目
１　’；１名４；１・　（１１９）株式会ン１　デ巾ノ
＋１５児−１：岡クリ１代表ｆｆ　　　　　　　’Ｉ々
　　冬　ｊ’：”Ｋ４、代理人　〒５３０ 中］第５図、第（１図、第８図１ ７、？ｌｌｊ　ｒＦ（７）　内容 Ｉ　、’ｌ”Ｉ許請求の範囲の１１）１を下記のよ・）
に補止する。 「ｌ、円Ｔｉ？ｌ状の坑道内面に一定の立て込みピノ子
分１’？：’冒Ｃ′（設置した円弧状支保角部及び、支
保間の円筒状坑道掘削面に苅′４“るーＪンクリート等
の吹きイτｔ　、＆Ｊをｒ１ボッ１〜アーノ、の先端Ｇ
こ取り付＆−また吹きイχ］リノスルにＡ゛って行うた
めの方法において、下記の（１）へ（５）の丁、稈をイ
１し−ζなることを特徴とする′：ｌンクリート等の自
動吹き付＆Ｊ方法。 （１）、＋：＋ボッｌ□−ｊ’−ノ＼の］゛がじ回軸の
軸芯が坑道軸芯に平行−となるように、ｌ’ｌホソ１〜
アームの主Ｊ症回軸の傾きをＫ１１ｄ整する一Ｌ稈。 （２）、坑ｉ６軸芯に直角のノ、（１１仁平面内におり
る２　＋＋ｙ：＋の水平点の位置、両水平点間の１個の
垂直点の４へ７：＋Ｑ’、、及び１記３点の内のいずれ
の点より坑道軸芯に平行４．ニ一定距離分隔たった４１
′７置にある１個の世行き点の位置の４点の位：〆一を
教示する王稈。 （３）、（２）の教示によって＜１，１．られたデータ
に基づいて、前後１対の支保間の吹きイζ１り円筒面の
位置にグ１応するアー１３の位置をｌｄ＋　／ニア４；
Ｚより求めろｒ″稈。 （４）、ノズルを支保角部に向か−２で所定角度＋１ｊ
′ｉけるととｔ）に、（３）のｔ奥算を用いてノズルを
支保Ｇに沿１　人二円仙（４大１１すβ１跡にｆＭ−１
−（移巾〕ｌさ−Ｕ　て、　支（呆角部にり「１ろ−ｔ
ンクリーＩ〜等の吹きイ・１番）を行うｌ’、’、　Ｋ
’ｉｊ　。 （５）、ノズルを坑道内面に東ｉｉ！ｉな力量に保持゛
４−ると共に、（３）の演ｔルを用いて、ノズルの吹き
イ・１＋Ｊ円筒面に沿って移動さ−ｌ、支保間の円↑１
↑１状ｊ＋’Ｌ鎖掘削面に対する″１ンクリーＩ・等の
吹きイ・１１Ｊを行う丁稈。」 １１、発明の詳細な説明の欄の補正 （１）明細シ１．第２ページ第２０行ト１、同第４ペー
ジ第８行１」、第９行目、第１０行［］、同第２２ペー
ジ第４行ＩＩ、第５行「１、第７行［−１、第２０行［
−１、同第２３ページ第２行［１、グ［５３行Ｆ１、第
８行［−１、第１２７ｉｌ−ｌ、第１４行Ｌ１、第１（
〕行行目第１８１１０、第２０行目、同第２４ページ第
３行Ｉ’ｌ、第１１行「］、同第２５ページ第１行し１
〜第２行１１、ｔ１５４ｊ１１１、第８行口、第１３行
「１、同第２６ベーソ第５行ｌ」、第７行１−１、第８
行「１、第９行ｌ］、第１３行１′１、第１６行目にそ
れぞれ［支保上−１とあるのを１支、保」に訂正する。 （２）第１５ページ第１９行目に ［距離７！−１とあるのを［部門１ｔρ　（第６図）−
１に、同ページ第２０行目に ［−θｌ　ｊとあるのを「０」に、それぞれ訂正する。 （３）第１　［ｉページ第ｎｊ　Ｌｌに（−／／　２　
、　　β３が（β７られる。１とあるのを「ρ、η（第
［ｉ　１２１）　カｉ１％ラレル（＋ｉ’Ｈ１ｌ１４ｊ
：ｉ！１ｌＥ）　、　Ｊ　ニｉＴ正する。 （４）同ペーソ第３行「１ムこｒｐＯ，、Ｉとあるのを
［ＺＸ１に、第４行［ｊ及び８行［！に「θ■１とある
のをｌ　Ｏ−１（、ｉ二 第９１１ｒ−１〜〜１０行１−１に１θ２及びβ３１と
あるのを［ρ及びη−１にそれぞれ訂正する。 （５）同第１７ページ第８行ｌ」に 「及び、それより」とあるのを［及び、０点より」（・
にｎＪ’−ｉｒ：ずろ。 （６）同ページ第１９行目〜第２０行目に［第２アーＪ
１Δ２１とあるのを １第１７−ムハ■」にａ１止才ろ。 （７）同第１８−（−ジ第９行「ｌ〜第第１打を次のよ
う６、二訂正する。 ｊ−１−記のように０点を教示することによって関節角
ＬＢρ「及びηｊが知られている。 Ｌ，　、　　１．、、及びβ１が知られている為、β１
　−ハ．　？　−＋１，シー２１１Ｌつｃｏｓ７７＋−
・・・（６）に示すように１１が求められ、史にこうβ
２“（　ｉｌｔらＪ９たｐ＋を用いＣ１ ■１ソたη．が知られている）こめ で示ずようＧ．二γ１，Ｔ２がＷ出されると共Ｇ，二、
す、（に７′１．γソ，ρ１及びρ２Ｇ．二，Ｉ，す」
（８）第１９ベーソを次のように全文δ］正する。 ［β１−β１−γ１ β９−ρり一γり　　　　　　　　　・・・（８）で示
ずよ・うにβ８，β２がτγ出される。こうしてβ１，
β２が得られると ｚ．ｘ＋＝７！１ｓｉｎ　β１ （！　”　／！２　ｃｏｓ　β２　　　　　　　　　　
・・・（９）Ｚ＝ｊ！２ｓｉｎ　β２−ＺＸ　　　　　
　　・・・（１ｏ）によっ゛（Ｒ，ｚｘ及び２の（ｉｌ
ｔが算出されること（、こなる。ここｋこＺＸは点０，
と点Ｃとの水平方向の距１ｉ１１［である。 また０点より任意の距離Δ７だり史ヘノスルが進出し７
だ状態におりるβ，及びｐ，はβ１　”　ｔａｎ　　（
　ｚ　ｘ＋ΔＺ）　＃　　　　・（ＩＩ）ｅ．、　−（
Ｚ　Ｘ　＋５扉了ｐ．’　　　　−（１２）で与えられ
、ごれ１，′ｊΔ７の関数である。こうして（ｉＩられ
たｐ，に基づいて よりγ３が得られる。従って０点よりΔＺ分前進した位
置６．二お（〕る関節角斥ρ３、η〕は、ρ，ーβ，＋
Ｔ，　　　　　　　　　　・・・（１７１）　、１（９
）同第２０ページ第１行目の式を に訂ＩＦする。 （Ｈｌ＞同第２２ページ第１３行ｌ−１にロ１７面Ｐ内
、］とＪＪるのを１平面Ｐに平行な面内」に訂正する。 １■、図面の簡単な説明の補正 明細７；第２８ページ第９行口に「支保工」とあるのを
１−り保」に訂正する。 １ｖ、図面の袖ｊ［ 図面中箱５）叉１．第６１ツ１．第８図を別ｇ１シと差
し換える。 ８、ｌ后イリＦＦ　４’、ｉ：の目録

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、円筒状の坑道内面に一定の立て込みピンチ分隔て゛
   ζ設置した円弧状支保工角部及び、支保工間の円筒状坑
   道掘削面に対するコンクリート等の吹き付けをロボット
   アームの先端に取りイ１げた吹き付はノズルによって行
   うための方法において、下記の（１）〜（５）の工程を
   有してなることを特徴とするコンクリート等の自動吹き
   イ」げ方法。 （１）、ロボットアームの主旋回軸の軸芯が坑道軸芯に
   平行となるように、ロボットアームの主旋回軸の傾きを
   調整する工程。 （２）、坑道軸芯に直角の基準平面内における２個の水
   平点の位置、両水平点間の１個の垂直点の位置、及び上
   記３点の内のいずれかの点より坑道軸芯に平行に一点距
   離分隔たった位置にある１個の奥行き点の位置の４点の
   位置を教示する工程。 （３）、（２）の教示によって得られたデータに基づい
   て、前後１対の支保工間の吹き付は円筒面の位置に対応
   するアームの位置を演算により求める工程。 （４）、ノズルを支保工角部に向がって所定角度傾ける
   とともに、（３）の演算を用いてノズルを支保工に沿っ
   た円弧状軌跡に従１って移動させて、支保工角部に対す
   るコンクリート等の吹き付けを行う゛工程。 （５）、ノズルを坑道内面に垂直な方向に保持すると共
   に、、（３）の演算を用いて、ノズルを吹き付は円筒面
   に沿って移動させ、支保工間の円筒状坑道掘削面に対す
   るコンクリート等の吹き付けを行う工程。