JPS61216991A

JPS61216991A - さく岩機用ブ−ム位置決め装置

Info

Publication number: JPS61216991A
Application number: JP5637585A
Authority: JP
Inventors: 修佐藤
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1985-03-20
Filing date: 1985-03-20
Publication date: 1986-09-26

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、さく岩機を乗架する各種のブーム手段を切羽
のさく孔点に対して位置決めするための位置決め装置の
改良に関するものである。

（従来の技術）従来、この種のさく岩機のブーム位置決めを行う方法と
して、ブームを駆動する油圧シリンダの伸縮変位量を検
出して位置決めサーボを組む方法があるが、この方法で
はブームの先端位置を数値的に指定することが困難なこ
とから、予め、手動操作によりブームの位置決め作業を
行ってそのデータを記憶し、その後にそれを再生する方
式が採用されている。しかし、この方式では、作業機械
自体でプログラムするために、プログラム作業に多大の
手間を要し、また数値指令ができない等の欠点があった
。

そこで、本出願人は、既に、特公昭５７−５１５１８号
公報に示されるように、ブームに乗架したさく岩機の位
置を直角座標系で表示するようにして、ブームの自動位
置決めプログラムを容易化するとともに、数値にてブー
ム先端の位置を指定して、ブームを所望の位置に迅速に
位置決めできるようにしたブーム位置決め装置を提案し
ている。

すなわち、このブーム位置決め装置は、基本的に、さく
岩機を乗架したブーム手段と、切羽面直前に直角座標系
で与えられたさく孔面上で設定されるさく孔点の位置お
よび方向の値を入力し、この直角座標系の値をブームの
座標系で得られる値に変換する変換器と、該変換器から
の出力に応じて上記ブーム手段を作動させる位置決めサ
ーボ制御手段と、ブーム手段の作動した値を演算器で演
算し、その演算した値を位置決めサーボ制御手段にフィ
ードバックするフィードバック手段とを備えており、直
角座標系で入力された数値を変換器でブーム座標系に変
換して、そのブーム座標系の値に基づいて位置決めサー
ボ制御手段によりブーム手段をフィードバック制御しな
がら位置決めするものであり、その位置決め後は、ブー
ム手段上のさく岩機を作動させてさく孔点をさく孔する
とともに、そのさく孔作業の終了に伴って上記変換器に
作動用の指令を発するようにしたものである。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、このようにさく孔点の位置および方向の８値
の数値入力によりさく岩機乗架用のブームをそのさく孔
点に位置決めして、切羽を予め設定されたさく孔パター
ン通りにさく孔する場合において、切羽での岩質の状態
やカーブさく孔等によりさく孔パターン以外のさく孔点
を追さく孔するときには、その追さく孔点の位置座標お
よび方向の値を切羽現場で求めて入力せねばならず、特
にさく孔点の方向の値の設定が困難であり、求める位置
への追さく孔作業を容易に行うのに改善が必要であった
。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、ブームの作動に伴ってその作動量を
演算する演算器の出力を効果的に利用してそれをブーム
位置決め制御系に再入力させるようにすることにより、
切羽現場においてブームを追さく孔しようとする目標位
置へ操作するだけでその目標位置の位置座標を自動的に
入力できるとともに、その目標位置の方向の値をも任意
に設定できるようにし、よって設定されたさく孔パター
ン以外のさく孔点に対する追さく孔作業を容易に自動的
に行い得るようにすることにある。

（問題点を解決するための手段）上記の目的を達成するために、本発明の解決手段は、上
記の如く、さく岩機を乗架したブーム手段と、切羽面直
前に直角座標系で与えられたさく孔面上で設定されるさ
く孔点の位置および方向の値を直角座標系の値として入
力し、この値をブーム座標系で得られる値に変換する変
換器と、この変換器からの値に応じてブーム手段を動か
す位置決めサーボ制御手段と、ブーム手段の作動した値
を演算する演算器を有し、該演算器で演算した値を上記
位置決めサーボ制御手段にフィードバックするフィード
バック手段とを設ける。さらに、該フィードバック手段
からブーム座標系の値を入力するとともに、この値を直
角座標系の値に変換して上記変換器に入力せしめる補正
変換手段を設けた構成とする。

（作用）上記の構成により、本発明では、予め設定されたさく孔
パターン以外のさく孔点を追さく孔する場合には、切羽
現場において、その追さく孔点の位置にブーム手段を手
動操作により移動させると、そのブーム手段の移動に伴
い、フィードバック手段の演算器でブーム手段のブーム
座標系の値が演算され、その値は、補正変換手段に入力
されて本来の数値入力で使用される直角座標系の値に変
換されるとともに、そのうちの方向の値が適宜補正され
、しかる後変換器に入力される。この変換器から出力さ
れた値に応じて位置決めサーボ制御手段によりブーム手
段が上記さく孔する目標位置に位置決め保持され、次い
で、その目標位置がさく岩機によって追さく孔される。

この場合、手動操作によりブーム手段を追さく孔する位
置に移動させるだけでその点の位置および方向の値が直
角座標系の値として変換器に入力され、その後、該さく
孔点が自動的にさく岩機によりさく孔されるので、追さ
く孔点の位置データを容易に制御系に数値入力させるこ
とができ、追さく孔点を容易に自動さく孔することがで
きることになる。

また、上記補正変換手段によりブーム座標系の値が直角
座標系の値に変換される際に、追さく孔点の方向の値が
補正されるので、追さく孔点の方向の値を任意に変更で
きることになる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第３図において、１はトンネル内の切羽前方の地面上を
移動する作業台車であって、該作業台車１上にはさく岩
機１４を乗架したブーム装置２が設置されている。該ブ
ーム装置２は、第２図に拡大詳示するように、台車１に
水平面内で回転自在に取り付けた支持軸３に後端４ａに
て垂直面内で揺動自在に軸支された第１プーム４と、該
第１プーム４の前端４ｂに後端５ａにて垂直面内で揺動
自在に軸支された第２ブーム５とを備え、該第２プーム
５の前端５ｂにはセルマウンティング６を介してガイド
セル用油圧シリンダ７が水平面内で揺動自在に支持され
ている。また、上記第１プーム４と台車１との間および
第２ブーム５とセルマウンティング６との間にはそれぞ
れ該第１プーム４およびセルマウンティング６を水平方
向にスイング移動させるスイング用油圧シリンダ８，９
が連結され、また第１プーム４と支持軸３との問および
第１プーム４と第２ブーム５との間にはそれぞれ該第１
および第２ブーム４．５を垂直方向にリフト移動させる
リフト用油圧シリンダ１０．１１が連結されている。ま
た、上記第２ブーム５上の油圧シリンダ７にはフィード
モータ１２を後端に取り付けたガイドセル１３が乗架さ
れ、該ガイドセル１３には先端にビット１４ａを取り付
けたロッド１４ｂを有する上記さく岩機１４が前後方向
にスライド移動可能に装着されており、ブーム装ｆｆ２
のガイドセル１３前端を、油圧シリンダ８゜９の作動に
より左右水平方向（第３図Ｘ方向）に、油圧シリンダ７
の作動により前後水平方向（同２方向）に、さらに油圧
シリンダ１０．１１の作動により垂直方向く同ｙ方向）
にそれぞれ移動変位させて切羽のさく孔点に位置決めす
るとともに、その位置決め後のさく孔時にフィードバッ
クモータ１２によってさく岩機１４を前後送りさせるよ
うに構成されている。

一方、第１図は上記各油圧シリンダ７〜１１の伸縮変位
量を調整して上記ブーム装置２の位置決めを行う本発明
の実施例に係るブーム位置決め装置の全体構成を示す。

同図において、１５はさく孔パターンが入力されるメモ
リ手段であって、該メモリ手段１５は、入力されたさく
孔パターンについて、切羽面直前に直角座標系で与えら
れた仮想のさく孔面上で設定される多数のさく孔点の位
置および方向くガイドセル１３の指し角およびその方向
）を直角座標系の値として記憶するものである。

また、１６は上記メモリ手段１５の出力が入力される変
換器であって、該変換器１６はメモリ手段１５により直
角座標系の値として入力されたさく孔点の位置および方
向をブームの座標系の値に変換する。

ここで、上記変換器１６において変換される直角座標系
とブーム座標系と各位の関係について第４図により説明
する。第１および第２ブーム４゜５の長さをそれぞれｊ
ｌ＋　、！９２とし、第２ブーム５の前端５ｂからガイ
ドセル１３の前端までの長さくガイドセル１３の移動量
）を１３としたとき、ブーム装置２がＺ軸（前後水平軸
）上にあって、そのガイドセル１３の前端（さく孔点）
が図でＰＯの位置にある状態から、同図（ａ　）に示す
ように、スイング用の油圧シリンダ８．９の作動により
、第１および第２ブーム４．５を水平面（×−２面）に
沿って変位角θ１だけ、またガイドセル１３を該両ブー
ム４．５に対しさらに変位角θ３だけそれぞれ変位させ
ると、ブーム装置２のガイドセル１３前端はＰｏ点から
Ｐ１点に移る。この後、同図（ｂ）に示すように、リフ
ト用の油圧シリンダ１０．１１の作動により、第１およ
び第２ブーム４．５をそれぞれ垂直面（ｙ−ｚ面）に沿
って変位角θ２．θ４だけ変位させると、上記Ｐ１点は
８２点に移り、この８２点の位置（ｘ　、　ｙ　。

２）およびその８２点でガイドセル１３の指し角および
その方向（θ、φ）はそれぞれ次式で与えられる。

ｘ−１１ｓｉｎθ１−（ｊＯ５θｚ＋（Ｉ１２Ｓｉｎθ
１＋１ｓＳｉｎ（θ１＋θａ））ＣｏＳ（θ２＋θ４）
　　　　　　　　　　　　　　・・・（１）ｙ　”　Ｕ
　Ｉ　ｃｏｓθ＋−５ｉｎθｚ＋（ｌｚａｏｓθ１＋１
）ｓｃｏｓ（θ１＋θａ））Ｓｉｎ（θ２十０４）　　
　　　　　　　　　　　　・・・（′２Ｊｚ−Ｑｌｅａ
ｓθ、＠００８θｚ＋（Ｒ２ｃｏｓθ１＋１３ｃｏｓ（
θｌ＋θ３））ＣＯ８（θ２＋θ４）　　　　　　　　
　　　　　　・・・（３）θ−θ、＋θ３　　　　　　
　　　　　　・・・（４）φ−θ２＋θ４　　　　　　
　　　　　　・・・（５すなわち、８２点の位置および
その方向は上記の（１）〜（５１式によって直角座標系
Ｐ　（ｘ　、　ｙ　、　ｚ　。

θ、φ）とブーム座標系Ｐｅ（θ１．θ２．θ３゜θａ
、１ｔｓ）との間で相互に変換することができる。よっ
て、上記変換！１１６においては、メモリ手段１５によ
り与えられる直角座標系Ｐの位置（ｘ　、　ｙ　、　ｚ
　）およびその方向（θ、φ）の値をブーム座標系Ｐθ
（各ブーム４，５の変位角θ１〜θ４およびガイドセル
１３の移動量Ｉｔ　ｓ　）の値に変換するものである。

また、１７は上記メモリ手段１５に接続された中央処理
装置（ＣＰＩＪ）であって、該中央処理装置１７はキー
人力または後述のさく孔制御装置２３からのさく孔作業
毎の終了信号が与えられると、上記メモリ手段１５から
目的のさく孔点の指令値Ｐを読み出してそれを上記変換
器１６に出力させる。

また、１８はブーム装ＶＩ１２の各ブーム４，５の長さ
Ｑ＋、Ｒｚ等の定数データを格納した第２レジスタで、
その定数データを上記変換器１６に与えるものである。

また、上記変換器１６の出力は、その変換器１６から与
えられる指令値ＰＯを一時格納する第２レジスタ１９を
介して位置決めサーボ制御装置２０に入力されている。

また、該位置決めサーボ制御装置２０の出力は上記ブー
ム装置２における各油圧シリンダ７〜１１制御用の油圧
制御装置（図示せず）に接続されており、位置決めサー
ボ制御装置２０において変換器１６からの指令値に基づ
いて各シリンダ７〜１１の作動量を決定し、その作動量
になるようシリンダ７〜１１を作動させてブーム装置２
の各ブーム４．５およびガイドセル１３を動かせるよう
になされている。

上記ブーム装置２の各シリンダ７〜１１にはその作動量
に応じて出力値が変化するエンコーダ（図示せず）が組
み込まれ、該エンコーダの出力はブーム装置２の作動し
た値、すなわち各ブーム４．５の変位角およびガイドセ
ル１３の移動量を演算する２つの演算器２１．２１を介
して上記位置決めサーボ制御装置２０にフィードバック
入力されており、演算器２１．２１において演算した値
を裕置決めサーボ制御装置２０にフィードバックしてブ
ーム装ＷＩ２の位置決めを行うようにしたフィードバッ
ク装＠２２が構成される。

また、２３は上記ブーム装置２のガイドセル１３上のさ
く岩Ｉａ１４にそのさく孔作動に必要なさく孔値等の制
御量を与えるさく孔制御装置であって、該ざく孔制御装
＠２３は上記ブーム装Ｗ１２が所望位置に位置決めされ
た信号を上記位置決めサーボ制御装置２０から受けてさ
く岩機１４を作動制御するとともに、さく岩機１４がさ
く孔作業を終了するとその終了信号を上記中央処理装置
１７に出力する。

さらに、本発明の特徴として、上記フィードバック装［
２２における演算器２１．２１の出力信号は補正変換器
２４を介して上記変換器１６に入力されており、この補
正変換器２４により、フィードバック装置２２の演算器
２１．２１から出力されたブーム座標系Ｐｅ′の値（θ
１′〜θ４′。

Ｉｌｓ’　　）をそれに対応した直角座標系Ｐ′の値（
ｘ＃　、ｙｌ　、　　／　、θ′、φ′　）に変換して
変換器１６に入力せしめるとともに、キー人力に応じて
、上記変換された直角座標系Ｐ′の値のうちの指し角θ
′およびその方向φ′の値を新たな値θ″、φ”に補正
するように構成されている。

尚、上記補正変換器２４には上記変換器１６と同様に第
２レジスタ１８からの定数データ信号が与えられる。ま
た、第１図中、２５はブーム装置２を手動操作すべくそ
の各油圧シリンダ７〜１１の作動量をソレノイドバルブ
２６により調整してブーム４．５の変位角およびガイド
セル１３の移動量を制御するための操作レバーである。

したがって、上記実施例においては、ブーム装置２を作
動させてそのさく岩機１４により切羽のさく孔面を予め
設定されたさく孔パターン通りに自動さく孔する通常の
ときには、先ず直角座標系で与えられたさく岩機用さく
孔パターンのデータをメモリ手段１５に入力記憶させた
後、中央処理装置１７にキー人力を入れると、それに伴
って該中央処理装置１７の指令信号によりメモリ手段１
５から所望のさく孔点Ｐの位置および方向の直角座標系
の指令値（ｘ　、　ｙ　、　ｚ　、θ、φ）が変換器１
６に入力されてその座標系がブーム座標系Ｐｅに変換さ
れ、このブーム座標系に変換された指令値は第ルジスタ
１９に一時格納される。この第ルジスタ１９に格納され
た指令値に従ってブーム位置決めサーボ制御装置２０が
作動してブーム装置２の各油圧シリンダ７〜１１が伸縮
作動し、この油圧シリンダ７〜１１の伸縮作動によりブ
ーム装ｗ１２の各ブーム４．５およびガイドセル１３が
移動して該ガイドセル１３前端がさく孔面上の所望さく
孔点の位置に到達するとともに、その方向が指令された
方向に調整される。また、この各ブーム４．５およびガ
イドセル１３の移動に伴って、その変位量が各油圧シリ
ンダ７〜１１のエンコーダの出力を受けたフィードバッ
ク装置２２の演算器２１．２１により演算されて上記位
置決めサーボ制御装！２０にフィードバックされ、この
フィードバック制御により上記ブーム装！２のガイドセ
ル１３前端が所望の位置および方向に正確に位置付けら
れる。この位置決め終了の後、さく孔制御装置１２３に
よりさく岩機１４が作動制御されて上記さく孔面の所望
さく孔点に対するさく孔作業が行われ、そのさく孔作業
が終了すると、さく孔制御装＠２３から上記中央処理装
置１７に作業終了信号が出力され、該中央処理装置１７
からの指令信号によりメモリ手段１５から新たなさく孔
点の指令値が再度取り出されて変換器１６に入力される
。以上の順序に従ってブーム装＠２の位置決めおよびさ
く孔作業が行われ、これがさく孔パターン通りに各さく
孔点について繰り返される。

これに対し、切羽における岩質の変化等に伴い、上記設
定されたさく孔点以外のさく孔点を追さく孔するときに
は、第５図にその処理手順を示すように、先ず、最初の
ステップＳ１で上記中央処理装置１７に対するキー人力
に替えて装置自体を半自動モードとした後、操作レバー
２５の手動操作によりソレノイドバルブ２６を制御して
ブーム装＠２の各油圧シリンダ７〜１１を作動させ、そ
のブーム４．５およびガイドセル１３を移動させてガイ
ドセル１３薗端を追さく孔しようとする目的のさく孔点
に位置付ける。この移動操作に伴い、上記各ブーム４．
５およびガイドセル１３の変位量が上記の如くブーム座
標系Ｐθ′　（θ１〜θ４’＋ｊｓ’）の値としてフィ
ードバック装置２２の演算器２１．１により演′算され
、この値はステップＳ２で補正変換器２４に入力されて
上記ブーム座標系Ｐｅ’　から直角座標系Ｐ’　　（ｘ
’　、ｙ’　。

Ｚ／　、θ′、φ′　）に座標変換される。この後、ス
テップＳ３において、上記変換された直角座標系Ｐ′の
多値のうちの指し角θ′およびその方向φ′に対し、上
記補正変換器２４にて新たな指し角θ“および方向φ〃
がキー人力され、このキー人力により上記目標さく孔点
の指し角θ′および方向φ′がその新たな値θ〃、φ〃
に補正される。

次いで、ステップＳ４において、上記新たな指令値Ｐ’
　　（ｘ’　、ｙ’　、ｚ’　、θ″、φ〃）が補正変
換器２４から出力されて上記変換器１６に入力され、こ
の変換器１６に入力された指令値はステップＳ５で上記
の如くブーム座標系Ｐｅに再変換される。その後、ステ
ップｓ６では、上記と同様に、上記変換器１６で変換さ
れたブーム座標系の値に応じて位置決めサーボ制御装置
２ｏによりブーム装置２のブーム４．５およびガイドセ
ル１３が自動的に目標のさく孔点に位置決めされるとと
もに、さく孔制御装置２３によってそのさく孔点が追さ
く孔される。

その場合、操作レバー２５の手動操作によりブーム装置
２のブーム４，５およびガイドセル１３を移動させてそ
のガイドセル１３前端を目標のさく孔点に位置付けると
ともに、その目標さく孔点での指し角θ“およびその方
向φ″をキー人力するだけで、自動的にその目標さく孔
点が追さく孔されるので、求める位置への追さく孔作業
を簡単にかつ容易に行うことができる。

尚、上記実施例では、補正変換器２４にキー人力して追
さく孔点の指し角θ″およびその方向φ“を補正するよ
うにしたが、補正変換器２４において座標変換された追
さく孔点の位置の指令値（ｘ　Ｉ　、　ｙ　Ｌ　、　ｚ
　’　）を、その追さく孔点の指し角θ“および指し角
方向φ″との関係を表わす式８式％に代入して指し角θ“およびその方向θ″を自動的に補
正するように変更してもよい。

また、第６図に示すように、メモリ手段１５から変換器
１６までの処理（第６図の破線へが囲む箇所）を外部で
行い、さく孔を行う際は変換器１６のみ（変換部１６ａ
とレジスタ１６ｂとからなる）をＣＰＵ１７．第２レジ
スタ１８．補正変換器２４および位置決めサーボ制御装
置２０と接続し、第６図に示す破線Ｂが囲む箇所のみで
さく孔を行うようにしてもよい。この際は、ＣＰＬ１１
７は、変換器１６に制御信号を送るようになる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、直角座標系の値
で数値入力された切羽面上のさく孔点の位置および方向
の値を変換器によってブーム座標系の値に変換し、その
ブーム座標系の値に基づいてブーム手段をフィードバッ
ク制御しながら位置決めするようにしたさく岩機用ブー
ム位置決め装置において、ブーム手段の作動したブーム
座標系の値を直角座標系の値に変換して変換器に入力さ
せる補正変換手段を設けたことにより、予め設定された
さく孔パターン以外のさく孔点を追さく孔する際、ブー
ム手段をその追さく孔点位置に操作するだけで自動的に
その追さく孔点の位置データを数値入力させることがで
き、よって求める位置への自動追さく孔を容易に行うこ
とができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はブーム位置決め
装置の全体構成図、第２図はさく岩機を乗架したブーム
装置の側面図、第３図はブーム装置の位置決め状態を示
す概略斜視図、第４図はさく孔点についての直角座標系
の値とブーム座標系の値との関係を設定するための説明
図、第５図は追さく孔点をさく孔するときの処理手順を
示す説明図、第６図は、他の実施例を示すブームの位置
決め装置の全体構成図である。２・・・ブーム装置、４・・・第１ブーム、５・・・第
２ブーム、７・・・ガイドセル用油圧シリンダ、８．９
・・・スイング用油圧シリンダ、１０．１１・・・リフ
ト用油圧シリンダ、１３・・・ガイドセル、１４・・・
さく岩機、１６・・・変換器、２０・・・位置決めサー
ボ制御装置、２１・・・演算器、２２・・・フィードバ
ック装置、２４・・・補正変換器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）さく岩機を乗架したブーム手段と、切羽面直前に
直角座標系で与えられたさく孔面上で設定されるさく孔
点の位置および方向の値を直角座標系の値として入力し
、この値をブームの座標系で得られる値に変換する変換
器と、この変換器からの値に応じて上記ブーム手段を動
かす位置決めサーボ制御手段と、ブーム手段の作動した
値を演算する演算器を有し、演算した値を上記位置決め
サーボ制御手段にフィードバックするフィードバック手
段と、該フィードバック手段からのブーム座標系の値を
入力するとともに、この値を直角座標系の値に変換して
上記変換器に入力せしめる補正変換手段とを備えてなる
ことを特徴とするさく岩機用ブーム位置決め装置。