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公開番号2024122284
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-09
出願番号2023029736
出願日2023-02-28
発明の名称車両位置入力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】移動体を所定の作業位置に位置させた状態でのブームとトンネルとの位置関係を示すデータを容易に入力できるようにする。
【解決手段】本発明は、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、車両102に取り付けられ、伸縮動作、起伏動作及び旋回動作が可能なブーム101の先端をトンネル200の内壁の所定箇所に当接させた時のブーム101の長さ、起伏角度及び旋回角度を示す位置関係データとに基づき、トンネル200の中心を原点とする座標系におけるブーム101と車両102との接続箇所である車両中心の座標を算出し、車両中心の座標と、ブーム101の長さ、起伏角度及び旋回角度に基づき、ブーム101の先端の位置を上記座標系で示す先端位置データを生成し、先端位置データと、断面輪郭形状データとに基づき、ブーム101の先端とトンネル200の内壁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14
特許請求の範囲【請求項１】
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、
車両に取り付けられ、伸縮動作、起伏動作及び旋回動作が可能なブームの先端を前記トンネルの内壁の所定箇所に当接させた時の前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度を示す位置関係データの入力を受付け、前記位置関係データと前記断面輪郭形状データとに基づき、前記トンネルの中心を原点とする座標系における前記ブームと前記車両との接続箇所である車両中心の座標を算出する位置関係データ受付部と、
前記車両中心の座標と、前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度に基づき、前記ブームの先端の位置を前記座標系で示す先端位置データを生成する位置管理部と、
前記先端位置データと、前記断面輪郭形状データとに基づき、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】
前記ブームは、前記車両に接続された第１の構成部品と、前記第１の構成部品に接続された第２の構成部品と、前記第２の構成部品に接続された第３の構成部品とを含み、
前記第３の構成部品の先端が前記ブームの先端となり、
前記位置関係データ受付部は、
前記断面輪郭形状データに基づき前記トンネルの内壁の前記所定箇所の座標を算出し、
前記第１の構成部品と前記第２の構成部品との接続箇所と、前記第３の構成部品の先端との相対的な位置関係を示す情報、及び前記トンネルの内壁の前記所定箇所の座標に基づき、前記第１の構成部品と前記第２の構成部品との接続箇所の座標を算出し、
前記第１の構成部品と前記第２の構成部品との接続箇所の座標と、前記位置関係データとに基づき、前記車両中心の座標を算出する請求項１に記載のブーム制御装置。
【請求項３】
前記断面輪郭形状データ受付部は、
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である前記トンネルの前記断面輪郭形状を示す前記断面輪郭形状データの入力を受付け、
前記ブーム制御部は、
前記先端位置データと、前記断面輪郭形状データとに基づき、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４に記載のブーム制御装置。
【請求項６】
コンピュータが、
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、
車両に取り付けられ、伸縮動作、起伏動作及び旋回動作が可能なブームの先端を前記トンネルの内壁の所定箇所に当接させた時の前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度を示す位置関係データの入力を受付け、前記位置関係データと前記断面輪郭形状データとに基づき、前記トンネルの中心を原点とする座標系における前記ブームと前記車両との接続箇所である車両中心の座標を算出する位置関係データ受付工程と、
前記車両中心の座標と、前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度に基づき、前記ブームの先端の位置を前記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、
前記先端位置データと、前記断面輪郭形状データとに基づき、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 1,500 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】
このような吹付ノズルの移動を実現する手段の１つとして、特許文献３に開示の技術のように、所定の座標系でトンネルの内壁と吹付ノズルとの位置関係を把握し、トンネルの内壁と吹付ノズルとの距離を所定の状態に保つ手段が考えられる。
【０００８】
ところで、吹付ノズルを備えるブームが移動体に設置される場合、移動体の移動に応じてブームの位置も変化する。そして、ブームの位置の変化に応じて、ブームとトンネルとの位置関係も変化する。上述のような所定の座標系でトンネルの内壁と吹付ノズルとの位置関係を把握する手段を採用する場合、移動体を所定の作業位置に位置させた状態でのブーム（移動体）とトンネルとの位置関係を把握する必要がある。
【０００９】
特許文献３に開示の技術では、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っている。そして、特許文献３に開示の技術では、ノズル位置関数は、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生成される。特許文献３に開示の技術では、このトンネル断面形状関数と、機体基準位置とにより、機体を所定の作業位置に位置させた状態での機体とトンネルとの位置関係が把握されていると推測される。しかし、特許文献３は、トンネル断面形状関数及び機体基準位置をどのように算出し、どのように入力するのか開示していない。機体とトンネルとの位置関係を示すデータを人間が生成するのは容易な作業でない。
【００１０】
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。
（【００１１】以降は省略されています）

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