JPS59206078A - Continuous spraying method of concrete or the like - Google Patents

Continuous spraying method of concrete or the like

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Publication number
JPS59206078A
JPS59206078A JP58006379A JP637983A JPS59206078A JP S59206078 A JPS59206078 A JP S59206078A JP 58006379 A JP58006379 A JP 58006379A JP 637983 A JP637983 A JP 637983A JP S59206078 A JPS59206078 A JP S59206078A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nozzle
spraying
tunnel
axis
arm
Prior art date
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Pending
Application number
JP58006379A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuyoshi Obata
小幡 光義
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
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Publication of JPS59206078A publication Critical patent/JPS59206078A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/005Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00 mounted on vehicles or designed to apply a liquid on a very large surface, e.g. on the road, on the surface of large containers
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/04Lining with building materials
    • E21D11/10Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
    • E21D11/105Transport or application of concrete specially adapted for the lining of tunnels or galleries ; Backfilling the space between main building element and the surrounding rock, e.g. with concrete

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  • Lining And Supports For Tunnels (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Spray Control Apparatus (AREA)

Abstract

PURPOSE:To guide exactly a nozzle even if the axial center of a robot deviates and to eliminate uneven spraying by calculating the positions and loci of the robot arms corresponding to the locus of a cylindrical surface at which the nozzle is required to move by a simple teaching operation. CONSTITUTION:An outrigger is actuated by a detector for angle of inclination to direct the main swiveling shaft of a robot 1 toward the direction of the axial center in a tunnel. The positions of the two horizontal points A, B within the reference plane normal to the axial center of the tunnel, the position of the one vertical point C between the two horizontal points A and B and further the position of the one depth point D existing at the position spaced at a specified distance from any point among said three points in parallel with the axial center of the tunnel are respectively taught to the robot. The respective joint angles of robot arms A1, A2 are calculated in accordance with the data obtd. by such teaching and the nozzle 19 is so guided that the three-dimensional spray having the depth of the width F shown by arrows 38, 39 is obtd.

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−1〜等と記す)を吹き付けるための方法
にかかり、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連続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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides tunnels, shafts, retaining walls, etc. formed in an arc shape, etc.
Concrete, paint, detergent, etc. (
It concerns a method for spraying concrete, etc. (hereinafter referred to as Concrete 1 to etc.), and particularly relates to a method for continuously spraying concrete, etc. on the root corner of the shoring that protrudes from the inner surface of the tunnel, and the cylindrical surface in between. be.

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けた旋回アームを有す
る走行台車を通當の手作業によるアウトリガ−によって
地面上に適当に傾斜させて配設し、先端に吹き付はノズ
ルを取り付け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軌跡
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、吹き付は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が十分に
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、前記公報に記載
されたような自動運動は不可能であり、結局手動運転に
たよらざるを得す、作業能率が低いものであると共に、
作業環境の悪いトンネル工事現場等での手動作業である
為、安全性、衛生りの点で問題があった。
In conventional concrete spraying robots, as seen in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 56-115499, concrete spraying is carried out on the ground using a hand-operated outrigger that moves through a traveling carriage with a rotating arm equipped with a nozzle at the tip. The nozzle is installed at an appropriate inclination to the tip, and the nozzle is moved along an arcuate trajectory a certain distance away from the inner surface of the tunnel, etc., based on the amount of expansion and contraction of the arm to which the nozzle is attached and its turning angle. Therefore, it is necessary that the pivot axis (main pivot axis) of the arm be oriented in the direction of the axis of the tunnel or the like and be within a vertical plane that includes the axis. At construction sites such as tunnel excavation work, it is extremely difficult to completely align the direction of the main rotation axis of a robot that is mounted on a crawler-equipped trolley or tire-travelled trolley with the tunnel axis. It is extremely difficult to arrange the axis within the vertical plane of the tunnel axis without eccentricity, and as a result, the direction of the pivot center of the arm is inclined or eccentric with respect to the direction of the tunnel axis. The spraying distance varied greatly, and the spraying of concrete, etc., caused unevenness. In addition, in this device, the nozzle direction is fixed perpendicular to the tunnel excavation surface, but generally speaking, if the nozzle direction is fixed perpendicular to the tunnel excavation surface,
When secondary spraying of concrete is performed after installing shoring, the spraying is not done sufficiently at the corners of the shoring, resulting in areas where concrete does not adhere to the corners of the shoring, creating cavities and causing damage to the concrete wall surface. Since there is the disadvantage that the strength is significantly reduced, automatic movement as described in the above publication is impossible, and in the end, manual operation is required, which has low work efficiency.
Since the work was done manually at tunnel construction sites, etc., where the work environment was poor, there were problems in terms of safety and hygiene.

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
、吹き付は斑を無くすと共に、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連続的に行いうるようにな
し、吹き付は作業の完全自動化を可能としたコンクリー
ト等の連続自動吹き付は方法を提供するものである。
Therefore, the present invention calculates the position locus of the robot arm corresponding to the locus of the cylindrical surface where the nozzle should move by a simple teaching operation, and accurately moves the nozzle even when the robot axis is eccentric to the axis of the tunnel. The spray is guided along the tunnel excavation surface to eliminate uneven spraying, and the direction of the nozzle is variable, and the above calculation results can be used to continuously spray the inner surface of the cylinder at the corner of the support and its intermediate part. In this way, spraying provides a method for continuous automatic spraying of concrete, etc., which makes it possible to completely automate the work.

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工程を示すブロック図、
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
示すフローチャートである。
Next, with reference to the attached drawings, an embodiment in which the present invention is applied to a robot that sprays concrete on the inner surface of a tunnel will be described in detail to provide an understanding of the present invention. here the first
The figure is a rear view showing the state of concrete spraying in a mine shaft by an articulated concrete spraying robot, Figure 2 is a side view of the articulated concrete spraying robot, and Figure 3 is a side view of the articulated concrete spraying robot.
The figure shows a side sectional view of the arm showing the spray nozzle installation used in the robot, and Figures 4 (a) and (b) are block diagrams showing the work process for centering the robot in the horizontal direction.
Fig. 4 (C) is a flowchart showing the same process, Fig. 5 is a conceptual diagram showing the calculation process for moving the nozzle in an arc shape in a cross section perpendicular to the tunnel axis, and Fig. 6 is a flow chart showing the process. 7 is a flowchart for calculating the arc shown in FIG. 5, and FIG. 8 is a conceptual diagram showing the process of the calculation device moving the nozzle in the tunnel depth direction shown in FIG. 6. It is a flowchart which shows the calculation process of a movement trajectory.

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はロボット本体1を
作業位置に移動させた時点で下方に進出させてロボット
本体1を持ち上げ、その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01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」−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AI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A
I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A1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の途中に設け
た支点ピン12と主旋回台6に設けた支点ピン13とは
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A1
に対する旋回角度θ3が決定される。
First, the structure of an articulated concrete spraying robot will be explained with reference to FIG. In the figure, reference numeral 1 denotes the robot body, which is driven by a crawler 2, and has an outrigger 3 at its front end, or at its front and rear ends, which is operated by hydraulic pressure.
have. When the robot body 1 is moved to the working position, this outrigger 3 advances downward to lift the robot body 1, and depending on the amount of advance, the robot body 1
This is for tilting the axis 4 of the tunnel in an arbitrary fixed angle direction, and generally the robot body 1 is tilted in the direction of the axis of the tunnel.
It plays the role of directing the A main swivel 6 is attached to the front of the robot body 1, which can be rotated in the direction 01 around an axis 4 by a motor 5. The support shaft 7 that is perpendicular to the pivot shaft 4 has a first shaft that can swing around the support shaft 7.
An arm AI is attached to the tip of the first arm A1.
A second arm A2 that is swingable within the rotation plane of I is attached. The fulcrum pin 9 provided in the middle of the first arm AI and the fulcrum pin 10 provided on the main swivel base 6 are connected by a hydraulic cylinder 11, and the main swivel of the first arm A1 depends on the amount of protrusion and retraction of the hydraulic cylinder 11. A pivot angle θ2 with respect to axis 4 is determined. Further, the fulcrum pin 12 provided in the middle of the second arm A2 and the fulcrum pin 13 provided on the main swivel base 6 are connected by a hydraulic cylinder 14, and when the hydraulic cylinder 14 expands and contracts, the first arm A1 of the second arm A2
A turning angle θ3 with respect to the rotation angle θ3 is determined.

第27−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1アームA1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。
A nozzle mounting arm 16 is attached to a support shaft 15 attached to the tip of the 27th arm A2, which is swingable about the support shaft 15 within the rotation plane of the first and second arms. The nozzle is attached to the arm 16 by the second arm A.
The swing angle is regulated by a parallel link 17'' parallel to the first arm A1 and a parallel link 17'' parallel to the first arm A1 so as to maintain a constant angle with respect to the axis 4 at all times.

上記ノズル取り付はアーム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1
9が取り付けられている。
The above-mentioned nozzle is attached to the tip of the arm 16, and the nozzle is attached to the nozzle 1, which is rotatable around the axis 17 of the arm 16, and which is swingable around the axis 18 perpendicular to the plane of the paper.
9 is attached.

即ちノズル取り付はアーム16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20に連結された軸21
をその軸芯上に有し、軸21はその先端に取り付けた傘
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はノズル19
と連結されており、揺動モータ20の回転によって吹き
付はノズル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16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
ば、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27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30と一体的
に旋回する軸24及び該軸24に取り付けた吹き付はノ
ズル19が軸芯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
の歯車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θ5の方向の旋回のみを起
こさせるには、歯車22と23との噛み会い位置がずれ
ないように、軸21を中空軸27と同じ方向に同じ速度
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、播粉木
運動の傾きを連続的に変化させることができる。
That is, the nozzle is attached to the arm 16 by a shaft 21 connected to a swing motor 20 attached to its base, as shown in FIG.
The shaft 21 has a bevel gear 22 attached to its tip, a bevel gear 23 meshing with the bevel gear at right angles to the bevel gear 23, and a shaft 24 coaxial with the bevel gear 23 attached to the tip of the shaft 24. The spray in the direction perpendicular to the installed paper surface in Figure 3 is from nozzle 19.
The rotation of the swing motor 20 allows the spray nozzle 19 to swing around the shaft 24 in the direction of θ4. Furthermore, the nozzle is attached to a gear 26 which is rotated by a turning motor 25 attached to the base of the arm 16.
For example, the hollow shaft 27 that has the shaft 21 coaxially therein meshes with a gear 28 fixed to the end thereof, and the hollow shaft 27 has a casing 30 integrally formed at its end that has a bearing 29 that rotatably supports the shaft 24. When the swing motor 25 rotates, the gears 26, 28 and the hollow shaft 27
The casing 30 is attached via the arm 16, and the nozzle is attached to the arm 16.
The shaft 24 rotates around the axis 17 of the casing 30 and rotates integrally with the casing 30, and the spray nozzle 19 attached to the shaft 24 rotates around the axis 17 in the direction of θ5. However, if the casing 30 is turned around the shaft 21 as described above with the shaft 21 stopped, the gear 23
Since the meshing position with respect to the gear 22 is shifted, the shaft 24
Since the shaft 24 rotates in the direction of θ4 at the same time as it rotates around the shaft 21, in order to cause the shaft 24 to rotate only in the direction of θ5, the meshing positions of the gears 22 and 23 must be made so that they do not deviate. , it is necessary to rotate the shaft 21 in the same direction and at the same speed as the hollow shaft 27. Incidentally, when the speeds of the motors 20 and 25 are changed while periodically changing the direction of rotation,
If the nozzle 19 can be caused to make a grain-spreading motion, and the amount of rotation of each motor at that time is changed, the inclination of the grain-spreading motion can be continuously changed.

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A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。
Figure 1 shows a concrete spraying robot like the one shown above.
This is a rear view seen from the direction of arrow A in the figure, and the first arm AI, second arm A2, and nozzle mounting are performed by rotating each arm while rotating the arm 16 around the main rotation axis 4 of the robot body 1. By adjusting the angle and the distance from the main rotation axis 4 to the tip of the nozzle 19, a constant spray from the arc-shaped tunnel inner surface K (shaft excavation surface) to the nozzle 19 can be achieved by spraying at a distance Δr. 2 shows a state in which concrete is being sprayed onto the tunnel excavation surface K while moving it along the cylindrical surface J.

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−1・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−に半断面
掘削工法が多く、また吹き付はロボットの走行台車が走
行する地面は常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、その上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。
In tunnel excavation work, first the upper half of the semi-cylindrical tunnel is excavated by poling or blasting work, then concrete is sprayed on that part, then the lower half is excavated and concrete is sprayed, and the deeper part is excavated. -The half-section excavation method is often used to gradually move forward by repeatedly spraying concrete, and the ground on which the robot's trolley travels is not always a flat horizontal surface. The ground on which the tunnels travel forms an inclined surface called a sloping surface made of rocks ejected by blasting, and the traveling bogies installed on this surface are installed at various inclinations with respect to the horizontal surface or the tunnel axis. However, if the axis of the robot is inclined with respect to the axis of the tunnel in this way, the calculation of the nozzle movement trajectory will be complicated when spraying is moved along the arc-shaped tunnel excavation surface K. Prior to concrete spraying work,
First, it is necessary to tilt the traveling bogie in a direction parallel to the axis of the tunnel. The outrigger 3 is operated by hydraulic pressure so that the tilt angle of the robot body detected by a built-in tilt angle detector (not shown) points in the direction of the designed shaft axis. , for lifting the robot body.

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図番こ示したロボット
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Sl(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。このよう
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[m (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t才、設
計上予め定められた掘削傾斜目標角度α1が一ヒ記差分
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35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1 還されて、前記α2−αlとの差の信号によって油圧シ
リンダ36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。こうして油圧シリンダ3
6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
。上記伸縮量検出器37は油圧シリンダ36のピストン
ロッドに取り付けたポテンショ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。
In this case, the tilt angle is corrected by the procedure shown in FIG. 4(C). That is, after step Sl (hereinafter the step number will be referred to as S)), the robot main body 1, crawler 2, and traveling trolley 31 consisting of a multi-jointed arm, etc. shown in Figure 2 are installed approximately at the center of the tunnel. , the angle α2 of the traveling trolley 31 with respect to the horizontal line is detected. Such an angle detector 32 for α2 uses a potentiometer-type angle detection device or the like that detects the inclination angle from the horizontal state using a Yajirobe-shaped pendulum. The signal corresponding to
(S2). Further, the control device 34 sends the excavation inclination target angle α1, which is predetermined in design, to the difference calculator 33 (S3), and the difference calculator 33 calculates α2−α1 (S4). This difference signal is sent to the comparator 35 (S4). The amount of advance of the hydraulic cylinder 36 for moving the outrigger 3 shown in FIG. 2 is as follows:
In the example shown in FIG. 4(b), the advance amount is detected by the advance amount detector 37, and a signal corresponding to this advance amount is fed back to the comparator 35. 36 is driven (S5), and the hydraulic cylinder 36 operates until this difference becomes zero. Thus hydraulic cylinder 3
6, the outrigger 3 advances, and the traveling carriage 31 is tilted until the axis of the robot body 1, that is, the main pivot axis 4, becomes parallel to the designed tunnel axis. The expansion/contraction amount detector 37 may be of a type that generates a voltage according to the amount of expansion/contraction of the hydraulic cylinder 36 using a potentiometer or the like attached to the piston rod of the hydraulic cylinder 36.

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
語W34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
オープンタイプの制御機構であってもよい。
The control device shown in FIG. 4(b) described above is a closed type control mechanism that returns the amount of expansion and contraction of the hydraulic cylinder 36, but as shown in FIG. It may be an open type control mechanism that drives the hydraulic cylinder 36 based on the difference between the excavation inclination target angle α1 sent out and the inclination angle α2 sent out from the angle detector 32 attached to the traveling truck 31.

こうしてステップ81〜s5の操作によって口2 ボット本体1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
上記主旋回軸4と交わる水平線が坑道掘削面I(と交わ
るA′及びB“より一定の吹き付は距離Δrだけ内側に
ある2(Ililの水平点A及びBの位置座標を教示し
、−ヒ記主旋回軸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上
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。但し吹き付は距離Δ
r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19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。
When the main pivot axis 4 of the mouth 2 and bot body 1 is directed in the direction of the tunnel axis by the operations in steps 81 to s5, the teaching operation described below is subsequently started. As shown in Figures 1 and 5, the teaching begins with the robot body 1.
The axis of the main swivel base (main swivel axis 4) attached to the tip of the
2 (Ilil - Teach the distances a and b from the main pivot axis 4 to the horizontal points A and B, and teach the position coordinates of the horizontal points A and B of Point C where the perpendicular line intersects with the tunnel excavation surface K
For a constant spray, the distance C between C and the main rotation axis 4 is taught from the position coordinates of the point C where the spray exists a distance Δr inside the cylindrical surface J. distance Δ
As for r and spraying, the radius R of the cylindrical surface J is a value known from the beginning in terms of design. Further, the tip of the nozzle 19 is guided to a point position that is two minutes further back from point C in parallel to the tunnel axis, and the joint angle of each arm at that position is taught.

上記のような点A、B、Cの教示によってa。By teaching points A, B, and C as above, a.

b、cが得られ第7図に示すような計算手順X−(b−
a)/2      ・旧・・(1)、−P−占C町・
(2) よりトンネル軸芯0から主旋回軸4の位置o1までの水
平方向の偏心量X及び垂直方向の偏心量yが得られる。
b, c are obtained and the calculation procedure X-(b-
a)/2 ・Old...(1), -P-Uran C Town・
From (2), the horizontal eccentricity X and the vertical eccentricity y from the tunnel axis 0 to the position o1 of the main rotation axis 4 can be obtained.

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−tan  (y/x)         ・・・・
・・ (3)a=E扉7      ・・・・・・(4
)によって得られ、こうしてi−4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がら吹き付は円
筒J迄の距離βが 12 =G2+R”  2 GRcos  (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傾
いた位置におけるolから吹き付は円筒Jの円弧1lI
L跡を移動するノズル19の先端までの距離pが算出さ
れ、連続したθ1に対応する各アームの関節角度θ2.
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1iiItβOは簡
q1に計測され、且つ上記した手法によって旋回角度θ
1に対する主旋回軸4から吹き付は円筒Jまでの距離l
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付は円筒面の任意の位置にノズル1
9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27−ムA2の関節角度θ2及びθ3が
得られる。
With x and y obtained in this way, the slope α of the straight line passing through 0.01 and the distance G between 0.01 are α-tan (y/x)...
・・・ (3) a=E door 7 ・・・・・・(4
), and using α, G, and R thus obtained i-4, an arbitrary angle θ1 with respect to the center of the tunnel
When spraying from the main rotating shaft 4 at a position tilted by −θ, the distance β to the cylinder J is 12 = G2+R” 2 GRcos (θ−α)
・It can be obtained as a function of θ by (5). In this way, by the above circular interpolation, the spray from ol at an arbitrary angle tilted position centered on point 0 is the circular arc 1lI of the cylinder J.
The distance p to the tip of the nozzle 19 moving along the L trace is calculated, and the joint angle θ2 of each arm corresponding to continuous θ1 is calculated.
θ3 is obtained. The distance 1iiItβO from the support shaft 7, which is the center of turning and swinging of the entire arm, to the reference plane is simply measured by q1, and the turning angle θ is determined by the method described above.
The distance l from the main pivot axis 4 to the cylinder J for 1
Therefore, by calculating the well-known polar coordinates, the spray included in the above reference plane can be determined by placing the nozzle 1 at an arbitrary position on the cylindrical surface.
Joint angles θ2 and θ3 of the first arm A1 and the 27th arm A2 corresponding to the turning angle θ1 for guiding the tip of the arm 9 are obtained.

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点を教示することによりノズルを吹き付は円
筒に沿って連続的に移動することができる。
In this way, even if the central axis of the robot body is eccentric in the vertical and horizontal directions by an arbitrary distance from the tunnel axis, A,
By teaching the three points B and C, the nozzle can be moved continuously along the cylinder.

実際のコンクリ−1・吹き付は作業においては、第1図
に矢印38又は39で示ず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5 吹き付は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だけ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M−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1
9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(DからF=zだけ奥へ
入った位置)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
進出した状態における各アームを二点鎖線で6 示す。又、Olと第2アーム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2アームA2先端
とを結ぶ直線と、第2アームA2とのなす角度をT、第
1アームA1と第2アームA2とがなず角度をη(第2
図におけるθ3)、第1アームAIの長さをLl、第2
アームA2の長さをL2.01から第27−ムA2先端
までの距離をβとし、上記各記号に付する添字1〜3は
基準位W(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Z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。
During the actual concrete spraying work, concrete is sprayed in a three-dimensional shape with a width of F in the depth direction along the tunnel axis as shown by arrows 38 or 39 in Figure 1. and move the nozzle in a zigzag pattern.
Three-dimensional spraying involves spraying on the inner surface. Therefore, for this three-dimensional spraying, it is necessary to determine the joint angle of each arm corresponding to the position of the cylinder, and the teaching of the above points is for this purpose.For the sake of simplicity, it is shown in Figure 6. , for a robot having two joints A1 and A2, the spindle 7
Regarding the teaching of the depth direction of the tip of the second joint A2 (second arm A2) with the reference plane including state FIG. 6 is a view along the line MM in FIG. 5, and FIG. 8 shows the operating procedure. Nozzle 1 is located within the reference plane where points A, B, and C in the figure exist.
9 is guided by the arm Al, A2 is shown by a solid line, the arm is shown by a dashed line when the nozzle is guided to the teaching point shown by D (position F=z further back from D), and the nozzle is shown by a dashed line. Each arm is shown by a two-dot chain line 6 in a state in which it has advanced an arbitrary distance Δ2 from the point to the rear. Also, the angle between the straight line connecting Ol and the tip of the second arm A2 and the vertical line is β, the angle between the straight line connecting 01 and the tip of the second arm A2 and the second arm A2 is T, and The angle between the first arm A1 and the second arm A2 is η(second
θ3) in the figure, the length of the first arm AI is Ll, the length of the second arm is
The length of arm A2 is L2.01 and the distance from the tip of arm A2 is β, and the subscripts 1 to 3 attached to each symbol above are 1 at the reference position W (position within the reference plane). , the position at the position advanced by Z distance from the reference position is set as 2, and the position at the position advanced further back by A2 is set as 3.

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、L2、及びη2
が知られている為、 に示すように12が求められ、更にこうして得ら2Ll
’2 で示すようにγ2が算出されると共に、更にγ2とρ2
により β2−ρ2−γ2          ・・・(8)で
示すようにβ2が算出される。こうしてβ2が得られる
と 11=#2cosβ2          ・(9)z
−ff2sinβ2           ・(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Δ2だけ奥へノズルが進入した状態に
おけるβ3及び13は β3 = jan−’ (z 十Δz ) / j21
   − (11)N3=p石7  ・・・(12) で与えられ、これはΔ2の関数である。こうして得られ
たβ3に基づいて よりT3が得られる。従ってD点よりΔ2分前進した位
置における関節角度ρ3、η3は、ρ3−β3 」−γ
3              ・・・ (14)によ
り演算され全てΔ2の関数となり、任意の距離Δ2だけ
ノズルを前進させる為の関節角度がΔ2に対応して得ら
れることになり、こうしてθとΔ2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上の任意の位置
に移動させるための関節角度が全て得られる。
By teaching the 0 point as described above, the joint angle ρ2
and η2 are known. Also, Ll, L2, and η2
Since is known, 12 is found as shown in
γ2 is calculated as shown in '2, and γ2 and ρ2
β2 is calculated as shown in β2−ρ2−γ2 (8). If β2 is obtained in this way, 11=#2cosβ2 ・(9)z
-ff2sinβ2 ・(10)
The values of 11 and 2 will be calculated by D
β3 and 13 in a state where the nozzle has entered an arbitrary distance Δ2 from the point are β3 = jan-' (z + Δz) / j21
− (11) N3=p stone 7 (12) This is a function of Δ2. Based on β3 thus obtained, T3 can be obtained. Therefore, the joint angles ρ3 and η3 at a position Δ2 forward from point D are ρ3-β3''-γ
3 ... It is calculated by (14) and is all a function of Δ2, and the joint angle for advancing the nozzle by an arbitrary distance Δ2 can be obtained corresponding to Δ2. Thus, by giving θ and Δ2, All the joint angles for moving the tip of the second arm A2 to any desired position on the cylindrical surface can be obtained by spraying.

第6図及び第8図に示したZ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はノズル
取り付はアーム16のJWす、及びその角度が平行リン
クの作用によって既知である為、第27−ムA2先端の
軌跡が設定できれば、ノズル取り付はアーム16の先端
の軌跡も自動的に1腎られる。
The arithmetic processing in the Z direction shown in FIGS. 6 and 8 is shown only for two joints AI and A2;
For an articulated robot as shown in the figure, the nozzle is attached to the JW of the arm 16 and its angle is known by the action of the parallel link, so if the trajectory of the tip of the 27th arm A2 can be set, During installation, the trajectory of the tip of the arm 16 is automatically adjusted.

但し第5図に示すようにノズル19の方向を第1アーム
AI及び第2アームA2の揺動面内に固定9 した場合には、Olの位置がトンネル中心0がら偏心し
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θ5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!!は で演算される。
However, when the direction of the nozzle 19 is fixed within the swing plane of the first arm AI and the second arm A2 as shown in FIG. is not always perpendicular to the tunnel excavation surface K, and if the angle of the nozzle 19 to the tunnel excavation surface is not at right angles, the rate at which concrete sprayed on the tunnel excavation surface will adhere to the tunnel excavation surface will decrease, and the tunnel The spray will be bounced off the excavation surface, causing uneven spraying. To eliminate this inconvenience, it is necessary to correct the direction of the nozzle in accordance with the rotation angle θ of the arm, and this nozzle angle The correction can be made by rotating the casing 30 and the shaft 24 that rotates together with the casing 30 and the nozzle 19 fixed thereto in the direction of θ5 by driving the rotation motor 25 shown in FIG. . The angle to be corrected in this case! ! is calculated by .

以−ヒの説明によってA、B、C,D点及び旋回0 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。
As explained below, the operating procedure for automatically moving the nozzle along the cylindrical surface by specifying points A, B, C, and D, the turning angle θ, and the approach distance Δ2, and the motor It is understood that by driving 20 the direction in which the nozzle 19 is pivoted about the axis 24 and the nozzle 19 is tilted.

続いて第1図、及び第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。
Next, with reference to FIGS. 1 and 2, the continuous spraying of concrete onto the base of the shoring and the intermediate cylindrical surface of the shoring will be described.

支保工Nは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ッチF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A、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JJ−の任意の位置にノズル19の先端を誘導す
る為の演算が可能な状態とする。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“のように傾ける
。この時のノズルの傾斜角度は、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1卜する等の為に、例えば垂直面に対して30
〜60度程度傾けるのが一般的であり、このようなノズ
ルの傾きは、前記第3図に示したような、揺動モータ2
0を駆動して軸24を旋回させることにより行う。こう
してノズルが支保工N1の角部に向けて適正な角度かた
むけられた状態において、各アームの関節角度を第7図
に示した計算式に従ったlを得るような角度に調整しつ
つ、主旋回台6を主旋回軸4の回りに所定の僅かな角度
だけ旋回させ、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付けK“を形成する。
Generally speaking, the primary spraying for shoring N is done in the area as shown in the figure.
A reinforcing material made of I-beam steel or the like is arranged in an arc shape on the surface of the machine at a constant pitch F, and the main pivot axis 4 is adjusted to the target excavation inclination angle α1 by the control procedure shown in FIG. 4C.
After positioning the traveling trolley to match the
For example, the positions of the two horizontal points and one vertical point A, B, and C in the reference plane P that passes through the support shaft 7 and is perpendicular to the main rotation axis 4, and the positions of the two horizontal points and one vertical point A, B, and C, and the position of the reference plane an arbitrary distance from the reference plane. The positions of the depth points are taught, and spraying that continues an arbitrary distance from the reference plane is performed by placing the tip of the nozzle 19 at an arbitrary position on the cylindrical surface JJ- by the procedure shown in FIGS. 7 and 8. The state is such that calculations for guidance can be performed. After that, first tilt the nozzle at an angle of 19" towards the base of the shoring N1 in front. The angle of inclination of the nozzle at this time is determined by the size of the shoring, etc. For example, in order to prevent the rebound of
It is common for the nozzle to be tilted by about 60 degrees, and such a nozzle tilt can be controlled by the swing motor 2 as shown in FIG.
This is done by driving the shaft 24 to rotate the shaft 24. With the nozzle thus oriented at an appropriate angle toward the corner of the support N1, the main The swivel table 6 is rotated by a predetermined slight angle around the main swivel axis 4, and the nozzle 19 is moved along an arcuate trajectory that is a certain distance away from the corner of the support N1. Spray on the corners to form K''.

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。また
支保工角部への吹き付けK ″の長さは、続く坑道軸芯
に平行な方向への吹き付けが円周方向の斑を生じない稈
度の一定距離を選んで行うこうして手前の支保工N1の
短い距離に″の分の吹き付けが完了すると、続いて(連
続して)ノズル19の向きを坑道掘削面に垂直となるよ
うにモータ20を用いて立て直した後、そのノズル角度
を維持したままで第8図に示した演算処理を行いつつ油
圧シリンダ11.14を作動させて各アームの関節角度
を調整して、ノズル19を坑道軸芯に平行に20の距離
(zO<F)だけ吹き付は円筒面に沿って移動させ、1
つ奥の支保工N2の近傍で再びノズル19を支保工N2
の角部に向けて傾斜させ、更に支保工に沿った円周方向
の吹き付け(K″)をおこなう。
At this time, the distance from the nozzle swing center 18 is determined by calculation according to the size of the support, etc. In addition, the length of the spraying K'' to the corner of the shoring is selected by selecting a certain distance of culm that does not cause unevenness in the circumferential direction when spraying in the direction parallel to the shaft axis. When spraying for '' is completed over a short distance, the nozzle 19 is then (continuously) reoriented using the motor 20 so that it is perpendicular to the tunnel excavation surface, and the nozzle angle is maintained. Then, while performing the arithmetic processing shown in Figure 8, the hydraulic cylinders 11 and 14 are operated to adjust the joint angle of each arm, and the nozzle 19 is blown a distance of 20 (zO<F) in parallel to the shaft axis. The attachment is moved along the cylindrical surface, and 1
The nozzle 19 is connected again to the support N2 near the back support N2.
Then, spraying is performed in the circumferential direction along the shoring (K'').

こうして支保工に沿った円周方向の吹き付け(K“)と
、吹き付は円筒面に沿った坑道軸芯に平行な方向の吹き
付け(zO)とを交互に繰り返すことにより第1図に矢
印39で示すようなジグザグの吹き付は点の軌跡が連続
して得られる。
In this way, by alternately repeating the spraying in the circumferential direction along the shoring (K") and the spraying in the direction parallel to the shaft axis along the cylindrical surface (zO), the arrow 39 in FIG. A zigzag spray pattern as shown in is a continuous locus of points.

3 以上の手順により1つの立て込みピンチF分の吹き付け
を完了すると、次ぎの支保工の完成を待って次の立て込
みピッチ部の吹き付けを前記の手順に従って行う。
3 When the spraying for one erecting pinch F is completed according to the above procedure, wait until the next shoring is completed and spray the next erecting pitch part according to the above procedure.

以上述べたように本発明は、円筒状の坑道円面に一定の
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付けた吹き付
はノズルによって行うための方法において、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
する工程と前記に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
応するアームのイずf置を演算により求める工程と、ノ
ズルを4 支保工角部に向かって所定角度傾けた後、前記の演算結
果を用いてノズルを支保工に沿って坑道掘削面の円周方
向に所定距離移動させるながら支保工角部へのコンクリ
ート等の吹き付けを行う工程と、ノズルを坑道掘削面に
垂直の方向に指向させた後、前記の演算結果を用いてノ
ズルを吹き付は円筒面に沿って坑道軸芯に平行な方向に
移動させながら坑道掘削面へのコンクリート等の吹き付
けを行う工程とを有し、前記2個の工程を連続して行う
ようになしたことを特徴とするコンクリート等の吹き付
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連続自動吹き付けを極めて簡単
に行うことが出来、コンクリート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。
As described above, the present invention is capable of spraying concrete, etc., using a robot, on the corners of arc-shaped supports installed on the circular surface of a cylindrical tunnel at a distance of a certain pitch distance, and on the excavated surface of a cylindrical tunnel between the supports. In the method of spraying using a nozzle attached to the tip of the arm, the axis of the main rotation axis of the robot arm is parallel to the shaft axis of the mine shaft.
The process of adjusting the inclination of the main rotation axis of the robot arm, the position of two horizontal points in a reference plane perpendicular to the shaft axis, the position of one vertical point between both horizontal points, and the above three points. Based on the step of teaching the position of four points, including the position of one depth point located one point distance apart from any point in the tunnel axis in parallel to the shaft axis, and the data obtained by the above teaching, Spraying between a pair of front and rear supports involves calculating the position of the arm corresponding to the position of the cylindrical surface, and after tilting the nozzle at a predetermined angle toward the corner of the support, the above calculation is performed. Using the results, the process involves spraying concrete, etc. onto the corners of the shoring while moving the nozzle a predetermined distance in the circumferential direction of the shaft excavation surface along the shoring, and directing the nozzle in a direction perpendicular to the shaft excavation surface. and then spraying concrete, etc. onto the tunnel excavation surface while moving the nozzle along the cylindrical surface in a direction parallel to the shaft axis using the above calculation result, Since the method of spraying concrete, etc. is characterized by performing two steps in succession, continuous automatic spraying of concrete, etc., which could not be achieved conventionally due to interference with shoring, is extremely easy. The spraying of concrete, etc. onto the inner surface of the tunnel significantly improves the efficiency of the work.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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4Fl (a)及び(b)は同ロボ
ットを水平方向に芯出しするだめの作業工程を示すブロ
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トである。 (符号の説明) 31・・・走行台車    25・・・旋回モータAl
 、A2・・・ロボットアーム 4・・・主旋回軸     K・・・坑道掘削面A、B
・・・水平点    C・・・垂直点D・・・奥行点 
     J・・・吹き付は円筒面19・・・吹き付は
ノズル 3・・・アウトリガ−36・・・油圧シリンダ
  32・・・角度検出器7 34・・・制御装置    35・・・比較器33・・
・差分演算器   20・・・揺動モータ22.23・
・・傘歯車  21.24・・・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 武勇 8 第7図 第8図 手続補正書(自発) 昭楠猶〕隔元4月、12B珈租 特許庁長官殿 1、事件の表示 昭和58年特許願第  6379号2
、発明の名称 コンクリ−1・等の連続吹き付は方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 〒651 神戸市中央区脇浜町1丁目3番18号
名称 (119)株式会社 宇申戸製4岡所代表者  
牧冬彦 4、代理人 〒530 な説明の欄」、「図面の簡単な説明の欄」及び図面中「
第5図、第6図、第8図」 7、補正の内容 ■、特許請求の範囲の欄を下記のコ−うに?ili正す
る。 「1、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角部及び、支保間の円筒状坑道掘
削面に対するコンクリ−1・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行うた
めの方法において、下記の(1)〜(5)の工程を有し
、(4)、(5)の工程を連続的に行うことを特徴とす
るコンクリ−1・等の連続吹き付は方法。 (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(頃き
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1
−8記3点の内のいずれかの点より坑道軸芯に平行に一
定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。 づいて、前後1対の支保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)、ノズルを支保角部に向かって所定角度傾げた後
、(3)の演算結果を用いてノズルを支保に沿って坑道
掘削面の円周方向に所定距離移動させなから支保角部へ
のコンクリート等の吹き付けを行う工程。 (5)、(4)の工程に続いて、ノズルを坑道掘削面に
垂直の方向に指向させた後、(3)の演算結果を用いて
ノズルを吹き付は円筒面に沿って坑道軸芯に平行な方向
に移動させながら坑道掘削面へのコンクリート等の吹き
付けを行う工程。」 ■、発明の詳細な説明の欄の補正 (1)明細書第2ページ第20行目、同第4ページ第8
行目、第9行目、第10行目、同第5ページ第4行目、
同第22ページ第6行1」、第7行目、第9行目、同第
23ページ第2行目、第4行目、第5行目、第10行目
、第15行目、第17行目、第19行目、第20行目、
同第24ページ第4行目、第12行目、第13行目、第
14行目、第16行目、同第25ページ第2行目、第7
行目、第19行目、同第26ページ第1行目、第2行目
、第3行目〜第4行目、第11行目にそれぞれ「支保工
」とあるのを「支保」に訂正する。 (2)同第14ページ第14行目に「吹き付は円筒面J
とが交わる」とあるのを削除する。 (3)第16ページ第1行目に 「距離p」とあるのを1距離β (第6図)」に、同ペ
ージ第2行目、第6行目、第10行目に「β1」とある
のを「θ」に、 第3行目に 「θ2.θ3が(与られる。」とあるのを「ρ、η(第
6図)が得られる(詳細は後述)。」に、第5行目に[
OjとあるのをrzxJにそれぞれ訂正する。 (4)同第17ページ第11行目に 「及び、それより」とあるのを「及び、C点より」に訂
正する。 (5)同ページ第2行目に[DがらF=ZJとあるのを
「Cから2」に訂正する。 (6)同第18ページ第3行目に 「第2アームA2Jとあるのを [第1アームAllに訂正する。 (7)同第15ページ第13行目〜第19行目の文章を
次のように訂正する。 F+記のようにC点を教示することによって関節角度ρ
、及びη、が知られている。LI+1−2及びηIが知
られている為、 p、、=■、i+■、:;−2LIT、2 CO3η+
−(6)に示すようにff、が求められ、更にこうして
iUられたX、を用いて、 またηりが知られているため (8)第19ページを次のように全文訂正する。 [で示すようにγ1.T2が算出されると共に、更にγ
1.γり、β1とβ2により βi−ρj −γ1 β2−β2−γり          ・・・(8)[
で示ずようにβ菫、β2が算出される。こうしてβ1.
β、が得られると zX−7!1sin/3+ 4=7!2cos β2         −(9)z
=/2 sin 192−z x       −(1
0)によってβ、2X及び2の値が算出されることにな
る。ここにZXは点01と点Cとの水平方向の距離であ
る。 またC点より任意の距離ΔZだけ奥へノズルが進出した
状態におけるβ3及び13は β3 =tan−’ (z x+Δz)/ff    
・・・(11)1−3=  (2X+A2了〒4’  
  ・(12)で与えられ、これはΔZの関数である。 こうして得られた、β3に基づいて よりγ、が得られる。従ってC点より62分前進した位
置における関節角度ρつ、β3は、」(9)同第19ペ
ージ第1行目〜第2行目の式を[β3−β3+T3  
      ・・・(14)−J L: 十りる一認’
         −(15)β3−C”’   ッl
 −I M 」に訂正する。 (10)同第22ページ第15行目に「P内」とあるの
を「Pに平行な面内」に訂正する。 ■、図面の簡単な説明の補正 明細書第28ページ第4行目に「支保工」とあるのを「
支保」に訂正する。 8、添付書類の目録 (1)図面                1通手続
補正書 昭和59年 6月 8日 2、発明の名称 コンクリート等の連続吹き付は方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 〒651 神戸市中央区脇浜町1丁目3番18号
名称 (119)株式会社 r車戸製帛関所代表者  
    牧  冬 彦 4、代理人 〒530 5、補正命令の日付 昭和59年5月22日(発送日昭
和59年5月2916、補正の対象 7、補正の内容 (1)昭和59年4月12日付手続補正書第5ページ第
4行目に「(7)同第15ページ・・・」とあるのを[
(7)同第18ページ・・・]に訂正する。 (2)同第6ページ第18行目に「(9)同第19ペー
ジ・・・」とあるのを「(9)同第20ページ・・・」
に\ 打止する。 )
Figure 1 is a rear view showing the state of concrete spraying in a mine shaft by an articulated concrete spraying robot;
The figure shows a side view of the articulated concrete spraying robot.
Figure 3 is a side sectional view of the arm showing the spray nozzle installation used in the robot, Figure 4 (a) and (b) are block diagrams showing the work process for centering the robot in the horizontal direction, Figure 4 (C) is a flowchart showing the same process,
Figure 5 is a conceptual diagram showing the calculation process for moving the nozzle in an arc in a cross section perpendicular to the tunnel axis, and Figure 6 shows the calculation process for moving the nozzle in the depth direction along the tunnel axis. A conceptual diagram, FIG. 7 is a flowchart for calculating the circular arc shown in FIG. 5, and FIG. 8 is a flowchart showing the process of calculating the nozzle movement locus in the tunnel depth direction shown in FIG. 6. (Explanation of symbols) 31... Traveling trolley 25... Turning motor Al
, A2... Robot arm 4... Main pivot axis K... Mine excavation surface A, B
...Horizontal point C...Vertical point D...Depth point
J...Blowing is from cylindrical surface 19...Blowing is from nozzle 3...Outrigger 36...Hydraulic cylinder 32...Angle detector 7 34...Control device 35...Comparator 33・・・
・Difference calculator 20...oscillation motor 22.23・
...Bevel gear 21.24...Axle N...Shoring. Applicant Kobe Steel Co., Ltd. Agent Patent Attorney Takeyu Honjo 8 Figure 7 Figure 8 Procedural Amendment (Voluntary) Shokusunobu] April 2012, 12B To the Commissioner of the Japan and Patent Office 1, Indication of the case 1988 Patent Application No. 6379 2
Continuous spraying of invention name Concrete 1, etc. is method 3, relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant address 1-3-18 Wakihama-cho, Chuo-ku, Kobe 651 Name (119) U Co., Ltd. Representative of Shindo 4 Okasho
Fuyuhiko Maki 4, agent 530
Figure 5, Figure 6, Figure 8'' 7. Contents of the amendment ■: Should the scope of claims be changed to the following? ili correct. 1. The arc-shaped support corner parts were installed on the inner surface of the cylindrical tunnel at a certain pitch distance, and the concrete 1 etc. was sprayed onto the excavated surface of the cylindrical tunnel between the supports, which was attached to the tip of the robot arm. Concrete 1, etc., characterized in that the spraying is carried out using a nozzle, and the method includes the following steps (1) to (5), and the steps (4) and (5) are performed continuously. Continuous spraying is a method. (1) The process of adjusting the rotation of the main rotation axis of the robot arm so that the axis of the main rotation axis of the robot arm is parallel to the shaft axis of the mine shaft. (2) The positions of two horizontal points in a reference plane perpendicular to the shaft axis, the position of one vertical point between both horizontal points, and one
- 4 at the position of one depth point located a certain distance apart from any of the three points in item 8 in parallel to the shaft axis
The process of teaching the position of a point. Next, the spraying between the front and rear supports is a process of calculating the position of the arm corresponding to the position of the cylindrical surface. (4) After tilting the nozzle at a predetermined angle toward the support corner, use the calculation result in (3) to move the nozzle a predetermined distance along the support in the circumferential direction of the tunnel excavation surface. The process of spraying concrete, etc. Following steps (5) and (4), after directing the nozzle in a direction perpendicular to the tunnel excavation surface, the nozzle is sprayed along the cylindrical surface and along the shaft axis using the calculation result of (3). The process of spraying concrete, etc. onto the excavated surface of a tunnel while moving in a direction parallel to the surface of the tunnel. ” ■ Amendment to the column of detailed description of the invention (1) Page 2, line 20 of the specification, page 4, line 8 of the same
line, 9th line, 10th line, 4th line on page 5,
22nd page, 6th line 1'', 7th line, 9th line, 23rd page, 2nd line, 4th line, 5th line, 10th line, 15th line, 17th line, 19th line, 20th line,
24th page, 4th line, 12th line, 13th line, 14th line, 16th line, 25th page, 2nd line, 7th line
19th line, page 26, 1st line, 2nd line, 3rd to 4th line, and 11th line, respectively, changed the word ``shoring'' to ``shoring.'' correct. (2) On page 14, line 14 of the same page, ``The spray is applied to the cylindrical surface J.
The text that says "intersect with each other" will be deleted. (3) Change "distance p" in the first line of page 16 to "1 distance β (Fig. 6)" and "β1" in the second, sixth, and tenth lines of the same page. In the third line, ``θ2. On the 5th line, [
Correct Oj to rzxJ. (4) In the 11th line of page 17, the words "and from there" should be corrected to "and from point C." (5) In the second line of the same page, [D to F=ZJ is corrected to "C to 2". (6) In the 3rd line of page 18, "2nd arm A2J is corrected to 1st arm All." (7) The sentences in lines 13 to 19 of page 15 are changed to Correct it as follows. By teaching point C as shown in F+, the joint angle ρ
, and η are known. Since LI+1-2 and ηI are known, p, , = ■, i+■, :;-2LIT, 2 CO3η+
- As shown in (6), ff is obtained, and using X, thus obtained, and since η is known, (8) the entire text of page 19 is corrected as follows. [As shown in γ1. While T2 is calculated, γ
1. γri, due to β1 and β2, βi − ρj − γ1 β2 − β2 − γri ... (8) [
β violet and β2 are calculated as shown in . Thus β1.
When β is obtained, zX-7!1sin/3+ 4=7!2cos β2 - (9)z
=/2 sin 192-z x -(1
0), the values of β, 2X, and 2 are calculated. Here, ZX is the distance between point 01 and point C in the horizontal direction. Also, β3 and 13 in a state where the nozzle advances an arbitrary distance ΔZ from point C are β3 = tan-' (z x + Δz)/ff
...(11) 1-3= (2X+A2 completed〒4'
- Given by (12), which is a function of ΔZ. Based on β3 thus obtained, γ is obtained. Therefore, the joint angle ρ, β3, at a position 62 minutes forward from point C is ``(9) The formula in the first and second lines of page 19 is [β3-β3+T3
...(14)-JL: Jurir Ichiken'
-(15)β3-C"'
-I M”. (10) In the 15th line of page 22, the phrase "in P" is corrected to "in a plane parallel to P." ■In the 4th line of page 28 of the amended specification for a brief explanation of the drawings, the word "shororing" was replaced with "
Corrected to "Shoring". 8. List of attached documents (1) Drawings 1 copy Procedure amendment June 8, 1982 2. Name of the invention Continuous spraying of concrete, etc. is method 3. Person making the amendment Relationship with the case Patent applicant address 〒 651 1-3-18 Wakihama-cho, Chuo-ku, Kobe Name (119) Representative of Kurumado Seisakusho Co., Ltd.
Fuyuhiko Maki 4, Agent 530 5, Date of amendment order May 22, 1980 (Despatch date May 2916, 1981, Subject of amendment 7, Contents of amendment (1) dated April 12, 1980) In the 4th line of page 5 of the written amendment, it says "(7) Page 15...".
(7) Same page 18...] is corrected. (2) In the 18th line of the 6th page of the same page, "(9) The 19th page..." is replaced with "(9) The 20th page..."
\ To stop. )

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ■、円筒状の坑道内面に一定の立て込みピッチ分隔てて
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
ームの先端に取り付け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
、(4)、(5)の工程を連続的に行うことを特徴とす
るコンクリート等の連続吹き付は方法。 (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かって所定角度傾けた
後、(3)の演算結果を用いてノズルを支保工に沿って
坑道掘削面の円周方向に所定距離移動させなから支保工
角部へのコンクリート等の吹き付けを行う工程。 (5)、(4)の工程に続いて、ノズルを坑道掘削面に
垂直の方向に指向させた後1、(3)の演算結果を用い
てノズルを吹き付は円筒面に沿って坑道軸芯に平行な方
向に移動させながら坑道掘削面へのコンクリート等の吹
き付けを行う工程。
[Scope of Claims] (1) A robot arm sprays concrete, etc. onto the corners of the arc-shaped supports installed on the inner surface of the cylindrical tunnel at a fixed pitch, and on the excavated surface of the cylindrical shaft between the supports. A method for spraying with a nozzle attached to the tip, which comprises the following steps (1) to (5), and is characterized in that steps (4) and (5) are performed continuously. Continuous spraying is the method. (1) A step of adjusting the inclination of the main rotation axis of the robot arm so that the axis of the main rotation axis of the robot arm is parallel to the shaft axis of the mine shaft. (2) The position of two horizontal points in the reference plane perpendicular to the shaft axis, the position of one vertical point between both horizontal points, and the position of the shaft axis from any of the three points above. The step of teaching the positions of four points including the position of one depth point located parallel to the point and separated by one point distance. (3) Based on the data obtained from the teachings in (2), spraying between the front and rear supports is a step of calculating the position of the arm corresponding to the position of the cylindrical surface. (4) After tilting the nozzle at a predetermined angle toward the corner of the shoring, use the calculation result in (3) to move the nozzle a predetermined distance along the shoring in the circumferential direction of the tunnel excavation surface. The process of spraying concrete, etc. to the corners of the construction. Following steps (5) and (4), the nozzle is oriented perpendicular to the tunnel excavation surface, and then the nozzle is sprayed along the cylindrical surface along the shaft axis using the calculation results of steps 1 and (3). The process of spraying concrete, etc. onto the excavated surface of a tunnel while moving it in a direction parallel to the core.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03229662A (en) * 1990-02-02 1991-10-11 Kobe Steel Ltd Spray apparatus
CN108772230A (en) * 2018-08-17 2018-11-09 中铁工程装备集团有限公司 A kind of new concrete injection apparatus and its injection method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03229662A (en) * 1990-02-02 1991-10-11 Kobe Steel Ltd Spray apparatus
CN108772230A (en) * 2018-08-17 2018-11-09 中铁工程装备集团有限公司 A kind of new concrete injection apparatus and its injection method

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