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公開番号2024122283
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-09
出願番号2023029735
出願日2023-02-28
発明の名称トンネル用ブーム制御装置および方法
出願人株式会社大林組,古河機械金属株式会社,古河ロックドリル株式会社
代理人個人
主分類E21D 11/10 20060101AFI20240902BHJP(地中もしくは岩石の削孔;採鉱)
要約【課題】径が互いに異なる複数の扇形を繋ぎ合わせた断面形状のトンネルの内壁と吹付ノズルとの距離を一定に保ちながら吹付ノズルを移動させる。
【解決手段】本発明は、ブーム101の先端の位置を所定の座標系で示す先端位置データと、半径が互いに異なる複数の扇形の弧を繋ぎ合わせた形状であるトンネル200の断面輪郭形状を示す断面輪郭形状データと、ブーム101とトンネル200の断面の位置関係を示す位置関係データとに基づき、複数の扇形の中のブーム101の先端の位置を内包する扇形を特定し、ブーム101の先端の位置を内包する扇形の2本の半径が交わる点と、ブーム101の先端との距離を一定に保ちながら、ブーム101の先端をトンネル200の断面の周方向に移動させるブーム制御装置10を提供する。
【選択図】図15
特許請求の範囲【請求項１】
伸縮動作、起伏動作及び旋回動作が可能なブームの長さ、前記ブームの起伏角度及び前記ブームの旋回角度に基づき、前記ブームの先端の位置を所定の座標系で示す先端位置データを生成する位置管理部と、
半径が互いに異なる複数の扇形の弧を繋ぎ合わせた形状であるトンネルの断面輪郭形状を示す断面輪郭形状データの入力を受付ける断面輪郭形状データ受付部と、
前記ブームと、前記トンネルの断面の位置関係を示す位置関係データの入力を受付ける位置関係データ受付部と、
前記先端位置データと、前記断面輪郭形状データと、前記位置関係データとに基づき、複数の前記扇形の中の前記ブームの先端の位置を内包する扇形を特定し、前記ブームの先端の位置を内包する扇形の２本の半径が交わる点と、前記ブームの先端との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させるブーム制御部と、
を有するブーム制御装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記ブーム制御部は、
前記ブームの先端と前記トンネルの内壁との距離を一定に保ちながら前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させる輪郭モードと、ユーザ操作に応じて前記ブームの複数の動作機構を独立して動かしながら前記ブームの先端を移動させる手動モードとを含み、
前記手動モードで前記ブームの先端を移動させた後、前記輪郭モードに切り替える操作を受付けると、前記輪郭モードに切り替わったタイミングにおいて複数の前記扇形の中の前記ブームの先端の位置を内包する扇形を特定し、その時点の前記ブームの先端の位置を内包する扇形の２本の半径が交わる点と前記ブームの先端との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させる請求項１に記載のブーム制御装置。
【請求項３】
前記ブーム制御部は、
前記ブームの先端の移動に応じて、前記ブームの先端の位置を内包する扇形が切り替わったことを検出するとともに、新たに前記ブームの先端の位置を内包することとなった扇形を特定し、
前記ブームの先端の位置を内包する扇形が切り替わったことを検出した後、新たに前記ブームの先端の位置を内包することとなった扇形の２本の半径が交わる点と、前記ブームの先端との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させる請求項１又は２に記載のブーム制御装置。
【請求項４】
前記ブーム制御部は、
前記ブームの先端と前記トンネルの内壁との距離を一定に保ちながら前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させる輪郭モードに切り替わったことに応じて、複数の前記扇形の中の前記ブームの先端の位置を内包する扇形を特定するとともに、その時点の前記ブームの先端と前記トンネルの内壁との距離である基準距離を算出して登録し、
前記ブームの先端の位置を内包する扇形が切り替わったことを検出した後、新たに前記ブームの先端の位置を内包することとなった扇形の半径から前記基準距離を引いた対象距離を算出し、新たに前記ブームの先端の位置を内包することとなった扇形の２本の半径が交わる点と、前記ブームの先端との距離を前記対象距離に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させる請求項３に記載のブーム制御装置。
【請求項５】
前記ブーム制御部は、
前記ブームの先端を、前記トンネルの内壁に沿って時計回りに移動させるか、反時計回りに移動させるかを特定する周方向移動操作と、
前記ブームの先端と前記トンネルの内壁の距離を調整する距離調整操作と、
を受付ける請求項１又は２に記載のブーム制御装置。
【請求項６】
前記ブーム制御部は、
前記距離調整操作に応じて、前記ブームの先端を、前記ブームの先端の位置を内包する扇形の２本の半径が交わる点と、前記ブームの先端の位置とを結ぶ直線に沿って移動させる請求項５に記載のブーム制御装置。
【請求項７】
コンピュータが、
伸縮動作、起伏動作及び旋回動作が可能なブームの長さ、前記ブームの起伏角度及び前記ブームの旋回角度に基づき、前記ブームの先端の位置を所定の座標系で示す先端位置データを生成する位置管理工程と、
半径が互いに異なる複数の扇形の弧を繋ぎ合わせた形状であるトンネルの断面輪郭形状を示す断面輪郭形状データの入力を受付ける断面輪郭形状データ受付工程と、
前記ブームと、前記トンネルの断面の位置関係を示す位置関係データの入力を受付ける位置関係データ受付工程と、
前記先端位置データと、前記断面輪郭形状データと、前記位置関係データとに基づき、複数の前記扇形の中の前記ブームの先端の位置を内包する扇形を特定し、前記ブームの先端の位置を内包する扇形の２本の半径が交わる点と、前記ブームの先端との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させるブーム制御工程と、
を実行するブーム制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブーム制御装置、及びブーム制御方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
本発明に関連する技術が、特許文献１乃至４に開示されている。
【０００３】
特許文献１乃至３は、トンネルの内壁へのコンクリート吹付作業に関する技術を開示している。特許文献１は、吹付ノズルの先端部の位置を予め定められた平面内に維持する制御を実行する装置を開示している。特許文献２は、アームの先端がトンネルの断面における同一平面上を略円運動するように制御する装置を開示している。特許文献３は、予め手入力等で設定したトンネル断面形状関数、吹付距離、及び機体基準位置に基づき、トンネルの内壁から所定距離の位置を示すノズル位置関数を求め、当該ノズル位置関数で示される位置上に吹付ノズルを位置させるよう制御する装置を開示している。
【０００４】
特許文献４は、ブームの先端を目的位置に移動させるためのブーム制御方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１９－１９９７８４号公報
特開２００７－４４６６３号公報
特開２０００－２１３２９３号公報
特開２０１７－７８６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
トンネルの内壁へのコンクリート吹付作業においては、トンネルの内壁と吹付ノズルとの距離を一定に保って吹付作業を行うことが要求されることがある。このため、トンネルの内壁と吹付ノズルとの距離を一定に保ちながら吹付ノズルを移動させる技術が求められている。
【０００７】
特許文献１及び２に開示の技術によれば、吹付ノズルの位置を同一平面内に維持しながら、吹付ノズルを移動させることができる。しかし、特許文献１及び２は、トンネルの内壁と吹付ノズルとの距離を一定に保ちながら吹付ノズルを移動させる技術を開示していない。
【０００８】
特許文献３に開示の技術によれば、ノズル位置関数で示される位置上に吹付ノズルを位置させるよう制御することで、トンネルの内壁と吹付ノズルとの距離を一定に保つことができる。しかし、特許文献３は、ノズル位置関数の具体例、及びノズル位置関数に基づく制御の具体例を開示していない。トンネルの断面輪郭形状は、半径が互いに異なる複数の扇形の弧を繋ぎ合わせた形状となり得る（例えば、３心円や５心円等）。断面形状がこのような複雑な形状となっているトンネルの内壁との距離を一定に保ちながら吹付ノズルを移動させるためには、特別な技術が必要となる。
【０００９】
特許文献４は、トンネルの内壁と吹付ノズルとの距離を一定に保ちながら吹付ノズルを移動させる技術を開示していない。
【００１０】
本発明の目的の一例は、上述した問題を鑑み、半径が互いに異なる複数の扇形を繋ぎ合わせた断面形状のトンネルの内壁と吹付ノズルとの距離を一定に保ちながら吹付ノズルを移動させるという課題を解決するブーム制御装置及びブーム制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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