JPS61191792A - さく岩機用さく孔装置 - Google Patents

さく岩機用さく孔装置

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JPS61191792A
JPS61191792A JP2903985A JP2903985A JPS61191792A JP S61191792 A JPS61191792 A JP S61191792A JP 2903985 A JP2903985 A JP 2903985A JP 2903985 A JP2903985 A JP 2903985A JP S61191792 A JPS61191792 A JP S61191792A
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drilling
tunnel
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cross
servo control
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修 佐藤
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はさく岩機用さく孔装置に関し、詳しくは、トン
ネルの実断面形状を基に次回のさく孔点の位置を修正す
る手段を備えたさく孔装置に関する。これは、トンネル
−内の岩盤をブームに乗架されたさく孔機でドリルする
さく岩槻の分野で利用されるものである。
〔従来技術〕
さく岩槻には、切羽に多数の発破孔を形成させるさく孔
機が取付けられ、それが油圧シリンダなどを介してその
位置と角度や方向が変えられるようになっている。さく
孔作業は、所望のトンネル断面形状を得るため、予め設
定されたさく孔位置において、さく孔機に取付けられた
ビットを設定された角度および方向に進出させることに
よって行なわれる。その場合、幾つかの孔のうちトンネ
ル断面の周縁部に位置する孔が、発破後のトンネル形状
に大きく影響する。切羽の岩盤が均質なとき設定位置を
さく孔すれば、はぼ所望形状のトンネル断面を得ること
ができる。しかし、岩盤強度が切羽面において一様でな
いと、設定位置をさく孔しても発破後のトンネル周縁形
状に凹凸が生じる。岩盤の破壊が足らない突出個所は別
途削り取り作業が必要とされ、破壊し過ぎるとトンネル
壁を形成するためのセメントなどの資材や作業が過剰に
要求されることになる。
そのような手間と無駄をできるだけ軽減するために、従
来から、次回のさく孔位置を修正することが行なわれて
いる。すなわち、トンネル断面形状を定期的に計測し、
その計測値と岩質などを考慮してオペレータの経験と勘
から、次回のさく孔における追さく孔の要否やその位置
を決定する。
したがって、次回のさく孔においては、設定位置以外の
個所がマニアル操作による指令で追さく孔されたり、ま
た必要に応じて設定位置の幾つかが省かれたりする。
しかし、そのような作業によってもトンネル断面の形状
精度がばらつき易く、また、オペレータの技量や判断が
時として相違する。さらには、熟練オペレータの減少な
どから、ますます所望の形状を迅速に得ることが難しく
なってきている。その上、追さく孔作業などのために、
さく孔機を乗架したブームの作動をマニアル操作で指令
することが要求され、粉塵の飛散する極めて苛酷な環境
での作業が依然として余儀なくされる問題がある。
〔発明の目的〕
本発明は上述の問題に鑑みなされたもので、その目的は
、オペレータの経験や勘に頼ることな(、理想的なトン
ネル断面形状を得るため、さく孔点の位置を逐次迅速に
修正することができるさく岩機用さく孔装置を提供する
ことである。
〔発明の構成〕
本発明のさく岩機用さく孔装置の特徴は以下の通りであ
る。さく孔機を変位させるブーム手段と、仮想切羽に設
定された多数のさく孔点の位置および方向とトンネルの
理想断面周縁位置とを記憶するメモリ手段と、このメモ
リ手段からの値に応じてブーム手段を作動させる位置決
めサーボ制御手段と、ブーム手段の作動量を位置決めサ
ーボ制御手段に入力するフィードバック手段と、トンネ
ルの実断面周縁位置を計測するトンネル形状計測手段と
、トンネルの実断面周縁位置と理想断面周縁位置とを比
較演算し、次回のさく孔においてメモリ手段から出力さ
れるさく孔点の位置を修正するさく孔位置補正手段とを
備えたことである。
〔実施例〕
以下、本発明をその実施例に基づいて詳細に説明する。
第2図は本発明のさく岩機用さく孔装置によるさく孔制
御系統図で、設定されたさく孔パターンと理想断面周縁
位置を記憶するメモリ手段1、さく孔機2をブーム手段
3を用いて所望位置に移動させる位置決めサーボ制御手
段4、さく孔機2の位置を検出するフィードバック手段
5、前回のさく孔により得られたトンネルの実形状を計
測するトンネル形状計測手段6および次回のさく孔点位
置を修正するさく孔位置補正手段7とを、その主たる構
成としている。
それぞれを説明すると、メモリ手段1は、多数のさく孔
点の位置とさく孔周および方向などの情報と、理想的な
トンネル周縁位置を記憶するもので、所定の値がダイヤ
ルやキーボードなどを介して自由に入力されるようにな
っている。さく孔情報は、岩盤が均質であれば理想的な
トンネル断面が得られるであろうさく孔パターンP (
Xoi。
Y oL Z oL θoi、φof)で表され、トン
ネル周縁位置のデータは、所望する理想的なトンネル形
状における周縁値P (Xaj、 Yaj、 Zaj)
で表される。これらは、切羽における直角座標系におい
て設定された値で、X、Yは仮想切羽における左右およ
び上下方向を、Zはトンネル軸方向を、θはさく孔周を
、φはさく孔角方向を示している。
なお、添字のiは1からnまでの数字で、切羽にn個の
さく孔点があることを意味する。後者の添字のjは1か
らkまでの数字で、第3図に示すように、トンネルの理
想的な周縁で円弧状に並ぶに個の代表的な周縁点がある
ことを意味する。
位置決めサーボ制御手段4は、メモリ手段1からのさく
孔パターンPに基づいて、さく孔機2を移動させるべく
ブーム手段3に作動指令を発するものである。その指令
は、ブーム手段3を構成する幾つかのブームに所望の変
位角を与えるために、駆動用油圧シリンダのピストンの
作動量を決定したり、さく孔機2を前後進させるガイド
セル用のシリンダの作動量を決定するものである。なお
、この制御手段4は、さく孔パターンPでブーム手段3
を直接作動させることができないので、メモリ手段lと
の間に座標変換手段8が設けられている。この座標変換
手段は、メモリ手段1からさく孔位置補正手段7を介し
てまたは介さずして提供されるさく孔情報P (X o
i、 Y oi、 Z of、θoi。
φoi)を、ブームの作動に適したブーム系Pθ(θa
i、θbi、θci、θdi、θsi)に変換するもの
である。なお、θai、θbi、θcLθdiはブーム
手段3のアームの変位角度、θsiはガイドセルの移動
量である。
フィードバック手段5は、ブーム手段3の作動量を位置
決めサーボ制御手段4に逐次入力し、さく孔機2が指令
された位置に移動するように油圧シリンダなどの作動を
所望値とするための情報を提供するものである。すなわ
ち、各ブームの油圧シリンダおよびガイドセル用のシリ
ンダの変位信号を受けてブームの変位角などがエンコー
ダで検出され、それらをフィードバックしてさく孔機を
切羽の所定位置に到達させることを補助する。
トンネル形状計測手段6は、前回のさく孔と発破により
得られたトンネルの実形状を計測し、その計測値を用い
て次回のさく孔位置を修正するためのデータを提供する
ものである。これは、トンネルの実断面周縁位置を基準
位置から計測すればよいので、公知の種々の方法や装置
が採用される。
本例ではブーム手段3を操作レバー9で作動指令して計
測し、前述したフィードバック手段5に、そのデータの
伝達機能を持たせている。したがって、その計測値は前
述したブーム系で与えられ、j位置においてはP「θ(
θarj、θbrj、θcrj 。
θdrj 、θsrj )となる。この計測値は上述し
た座標変換手段8により、直角座標系Pr (Xrj、
 Yrj。
Zrj、  θrJ+φrj)に変換され、さく孔位置
補正手段7に入力される。なお、計測は切羽の全周にわ
たって行なってもよいが、理想断面周縁位置から外れて
いる個所を発見できれば、その位置においてのみ行なえ
ば十分である。
さく孔位置補正手段7は、トンネルの実断面周縁位置と
予め記憶されている理想断面周縁位置とを比較演算し、
次回のさく孔においてメモリ手段1から出力されるさく
孔情報P (Xoi、 YoLZoL θoi、φoi
)を修正するものである。そのための補正手段7には、
さく孔位置誤差演算部7aとさく孔位置補正部7bとが
設けられ、本例では、補正の必要がないときもメモリ手
段1からのさく孔情報Pを座標変換手段8に伝達するこ
とができるようになっている。もう少し詳しく述べれば
、さく孔位置誤差演算部7aは、座標変換手段8から入
力されたPr (Xrj、 Yrj、 Zrj)と、メ
モリ手段lに記憶された理想的な周縁値P(Xaj。
Y aj、  Z aj)とから、トンネルの周縁位置
jにおける誤差Δxj=Xrj−Xaj、ΔYj=Yr
j−Yaj、ΔZj=Zrj−Zajを演算し、それら
をさく孔位置補正部7bに出力するものである。さく孔
位置補正部7bは、その誤差を用いてjとiとが一致す
る場合にX1=Xoi−ΔXj、Yi=Yoi−ΔYj
 、  Zi =Zoi−ΔZjを演算し、これに基づ
いて修正されたP (Xi、  Yi、Zi、θ1゜φ
i)を出力するようになっている。なお、θiとφiは
修正の対象でないので、θi=θof、φi=φoiと
される。また、ΔXj=O,ΔY J = 0 +ΔZ
j=0であれば、P (X i、Y i、Z i、θi
、φi)はさく孔パターンP (XoL YoL Zo
i+ θoi。
φoi)と一致することになる。
上述の各構成に加えて、さく孔制御手段10が設けられ
ている。これは、位置決めサーボ制御手段4からの信号
を受けて、さく孔機を作動させるものである。すなわち
、位置決めサーボ制御手段4によりさく孔機2が切羽の
所定位置に到達すると、ガイドセル上に乗架されたさく
孔機2の作動に必要な制御量が与えられる。それにより
フィードモータが駆動され、さく孔機2が前進すると共
に先端のビットが回転し、所定のさく孔が行なわれるよ
うになっている。そして、1つのさく孔が完了すると、
装置全体の制御指令を発する中央処理装置11に、終了
信号が出力されるようになっている。
このような実施例によれば、次のようにしてさく乳点の
位置を修正することができる。まず、前回のさく孔とそ
れによる発破で形成されたトンネル周縁から、岩盤の硬
軟などにより理想通りの断面となっていない位置、例え
ばj=6を見出す。
オペレータがトンネル形状計測手段6の操作レバー9を
用いてブーム手段3を、第3図に示すj=6の位置に移
動する〔第4図のフローチャートにおけるステップl、
以下、Slと記す〕。予め設定されているブーム手段3
の基準位置からの各シリンダの作動量をエンコーダで検
出し、その値Pθ(θar6+θbr6.θcr6+θ
dr6+θsr6 )が計測される〔S2〕。これが座
標変換手段8に入力され、さく孔位置補正手段7におい
て誤差の演算を可能にするために、直角座標系Pr (
X r6+ Y r6+Z r(i、  θr 6 +
 φr6)に変換され、X r6. Y r6゜Zr6
が求められる〔S3〕。一方、メモリ手段lからは、理
想断面周縁位置P (Xaj、 Yaj、 Zaj)が
呼び出され(S4)、そのj=6の位置におけるX S
6. Y S6. Z S6から、誤差ΔX6.ΔY6
.ΔZ6がさく孔位置誤差演算部7aで演算される〔S
5〕。
これがさく孔位置補正部7bに入力され、メモリ手段1
からX o6. Y o6. Z o6が読み取られる
と(S6)、位置j=6における修正されたP(X6゜
Y 6. Z 6.θ6.φ6)が得られる〔S7〕。
この値は次回のさく孔作業におけるj=6の位置で採用
されるので、図示しないレジスタなどに貯えられる。他
の位置についても必要があれば、同様にしてPが修正さ
れる。その結果、例えば第3図に示す前回のさく乳点A
が、内側の点Bに移されることになる。
さく孔作業においてi=lから作業が進み、中央処理装
置11から例えばi=5の位置のさく孔が指令されると
、メモリ手段1からP(Xo5゜Y o5. Z o5
+ θo5+ φo5)が引き出され、修正の必要がな
ければさく孔位置補正手段7で単にP (X5.Y5.
Z5.θ5.φ5)に置き換えられて座標変換手段8に
入力される。ブーム系によるPθ(θa5t θb5.
θc5+ θd5.θs5)に変換されると、それがレ
ジスタに貯えられ、位置決めサーボ制御手段4が各駆動
シリンダを作動させ、さく孔機2が所望位置に移動され
る。次のi=6においては、上述の説明で修正されたP
 (X6.Y6゜Z6.θ6.φ6)が、Pθ(θa5
.θb6.θc 6 +θd6.θs6)に変換され、
その指令値に従ってさく孔機2が所望位置に移動される
。いずれのさく孔においても、各シリンダのピストンの
変位よりブームの角度などが検出され、さく孔機位置決
め制御手段4にフィードバックされる。この位置決めが
終わると、さく孔制御手段10によりさく孔機が制御さ
れ、さく孔作業が開始される。1つのさく孔作業が終了
すると、終了信号が中央処理手段11に与えられる。順
次i=1からnまで繰り返されると、さく孔パターンに
従ったI切羽におけるさく孔作業が完了される。
〔発明の効果〕
本発明は以上の実施例の説明から判るように、トンネル
の実断面形状を計測するトンネル形状計測手段や、理想
断面周縁位置と比較して次回のさく乳点の位置を修正す
るさく孔位置補正手段を備えたので、オペレータの経験
や勘に頼ることなく、さく孔パターンを逐次迅速に修正
することができる。その結果、理想的なトンネル断面形
状が得られ、無駄の少ないトンネル断面を形成すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のさく岩機用さく孔装置における構成図
、第2図はさく孔制御系統図、第3図はさく孔位置の修
正要領を示す切羽の概略図、第4図はさく乳点の位置補
正手順を示すフローチャートである。 1・−メモリ手段、2・・・さく孔機、3−・ブーム手
段、4−位置決めサーボ制御手段、5−フィードバック
手段、6−)ンネル形状計測手段、7−さく孔位置補正
手段。 特許出願人   マ ツ ダ 株式会社代理人 弁理士
 吉相 勝俊(ばか1名)第3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)さく孔機を変位させるブーム手段と、仮想切羽に
    設定された多数のさく孔点の位置および方向と、トンネ
    ルの理想断面周縁位置とを記憶するメモリ手段と、 このメモリ手段からの値に応じて前記ブーム手段を作動
    させる位置決めサーボ制御手段と、ブーム手段の作動量
    を位置決めサーボ制御手段に入力するフィードバック手
    段と、 トンネルの実断面周縁位置を計測するトンネル形状計測
    手段と、 トンネルの実断面周縁位置と前記理想断面周縁位置とを
    比較演算し、次回のさく孔においてメモリ手段から出力
    されるさく孔点の位置を修正するさく孔位置補正手段と
    、 を備えたことを特徴とするさく岩機用さく孔装置。
JP60029039A 1985-02-16 1985-02-16 さく岩機用さく孔装置 Expired - Lifetime JPH0633705B2 (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS527267A (en) * 1975-07-07 1977-01-20 Taisei Corp Measurement method of a tunnel section
JPS58138894A (ja) * 1982-02-12 1983-08-17 マツダ株式会社 自動さく孔制御装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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