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公開番号2025132149
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-10
出願番号2024029517
出願日2024-02-29
発明の名称爆薬の自動装填装置及びこれを備えた自動装填システム並びに自動装填方法
出願人戸田建設株式会社
代理人個人
主分類F42D 1/10 20060101AFI20250903BHJP(弾薬;爆破)
要約【課題】爆薬の装填作業を自動化して安全性を向上する。
【解決手段】自動装填装置1は、穿孔装置2によって形成された穿孔3に、自動で爆薬を装填する。自動装填装置1は、穿孔装置2から各穿孔3の位置座標を受け取り、トータルステーション11から穿孔装置2及び自機の駐機位置座標を受け取るとともに、これらの座標から各穿孔3の位置座標を自機位置に対する座標に変換し、装填ノズル20の軸方向に離隔した複数の位置において、装填ノズル20を軸方向と直交する面内に移動可能に支持する微調整機構22を備え、自動誘導機能によって装填ノズル20を穿孔3に対応する位置に自動でセットした後、撮影装置34によって撮影された画像から得られた穿孔3の位置及び装填ノズル20先端の位置の差である補正データに基づいて、微調整機構22によって装填ノズル20を移動させることにより、装填ノズル20の先端位置を穿孔3の位置に合わせる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
穿孔装置によって形成された穿孔に、自動で爆薬を装填する爆薬の自動装填装置であって、
前記自動装填装置は、
前記穿孔装置から、穿孔の際に取得した各穿孔の位置座標を受け取るインターフェース及び制御装置と、
前記穿孔装置及び自機の各駐機位置の座標を受け取るとともに、これらの座標から各穿孔の位置座標を自機位置に対する座標に変換するインターフェース及び制御装置と、
先端が前記穿孔に挿入され爆薬を前記穿孔内に装填する装填ノズルと、
前記装填ノズルの軸方向に離隔した複数の位置において、前記装填ノズルを軸方向と直交する面内に移動可能に支持する微調整機構と、
前記装填ノズルを前後動作させるスライドベースと、
前記微調整機構及び前記スライドベースが搭載されるガイドセルと、
前記ガイドセルを移動させて、装薬対象となる前記穿孔に対応する位置に前記装填ノズルの先端を自動でセットする自動誘導機能と、
前記自動誘導機能によって前記装填ノズルを前記穿孔に対応する位置に自動でセットした状態で、実際の前記穿孔の位置を検知し、前記装填ノズル先端の位置との差である補正データを得る解析装置と、を備え、
前記解析装置で得られた補正データに基づいて、前記ガイドセルの位置を変化させずに、前記微調整機構によって前記装填ノズルを移動させることにより、前記装填ノズルの先端位置を穿孔の位置に合わせた後、前記スライドベースを動作させて前記装填ノズルを穿孔内に挿入することを特徴とする爆薬の自動装填装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記自動装填装置は、前記穿孔及び前記装填ノズル先端を含む岩盤表面を撮影する撮影装置を備え、
前記自動誘導機能によって前記装填ノズルを前記穿孔に対応する位置に自動でセットした状態で、前記解析装置において、前記撮影装置で撮影された画像から実際の前記穿孔の位置を検知し、前記装填ノズル先端の位置との差である前記補正データを得ている請求項１記載の爆薬の自動装填装置。
【請求項３】
前記自動装填装置は、岩盤表面を線状にスキャンしながら、そのスキャン位置を順次移動させて連続的に撮影した画像を合成し、連続した立体的な画像を得るラインセンサを備え、
前記自動誘導機能によって前記装填ノズルを前記穿孔に対応する位置に自動でセットした状態で、前記解析装置において、前記ラインセンサで得られた立体画像から実際の前記穿孔の位置を検知し、前記装填ノズル先端の位置との差である前記補正データを得ている請求項１記載の爆薬の自動装填装置。
【請求項４】
前記装填ノズルの先端位置の確認用、及び岩盤表面までの距離計測用のレーザー照射装置が備えられている請求項１記載の爆薬の自動装填装置。
【請求項５】
前記装填ノズルの先端位置から岩盤表面までの距離を計測する超音波センサ及びマイクロ波センサの両方又は一方が備えられている請求項１記載の爆薬の自動装填装置。
【請求項６】
前記装填ノズルの軸方向への移動が手動で操作できるようになっている請求項１記載の爆薬の自動装填装置。
【請求項７】
上記請求項１～６いずれかに記載の爆薬の自動装填装置を備えた爆薬の自動装填システムであって、
前記穿孔装置と、前記自動装填装置と、前記穿孔装置及び自動装填装置の位置座標を計測するトータルステーションと、を備えることを特徴とする爆薬の自動装填システム。
【請求項８】
前記自動装填装置に爆薬及び込め物を供給する装置が搭載された高所作業車を備える請求項７記載の爆薬の自動装填システム。
【請求項９】
穿孔装置によって穿孔を形成した後、自動装填装置によって前記穿孔に爆薬を自動で装填する爆薬の自動装填方法であって、
前記自動装填装置は、先端が前記穿孔に挿入され爆薬を前記穿孔内に装填する装填ノズルと、
前記装填ノズルの軸方向に離隔した複数の位置において、前記装填ノズルを軸方向と直交する面内に移動可能に支持する微調整機構と、
前記装填ノズルを前後動作させるスライドベースと、
前記微調整機構及び前記スライドベースが搭載されるガイドセルと、を備え、
前記穿孔装置によって前記穿孔を形成するとともに、各穿孔の位置座標を取得する第１ステップと、
前記自動装填装置が、前記穿孔装置から各穿孔の位置座標を受け取る第２ステップと、
前記自動装填装置が、前記穿孔装置及び自機の各駐機位置の座標を受け取るとともに、これらの座標から各穿孔の位置座標を自機位置に対する座標に補正する第３ステップと、
前記自動装填装置に備えられた自動誘導機能によって、前記ガイドセルを移動させて、装薬対象となる前記穿孔に対応する位置に前記装填ノズル先端を自動でセットする第４ステップと、
前記自動誘導機能によって前記装填ノズルを前記穿孔に対応する位置に自動でセットした状態で、実際の前記穿孔の位置を検知し、前記装填ノズル先端の位置との差である補正データを得る第５ステップと、
前記補正データに基づいて、前記ガイドセルの位置を変化させずに、前記微調整機構によって前記装填ノズルを移動させることにより、前記装填ノズルの先端位置を前記穿孔の位置に合わせる第６ステップと、
前記スライドベースを動作させて前記装填ノズルを前記穿孔の孔尻まで挿入した後、前記装填ノズルを引き抜きながら、爆薬を装填するとともに、脚線や導火管の処置を行う第７ステップと、を行った後、
次の穿孔に対して前記第４ステップから第７ステップを繰り返すことを特徴とする爆薬の自動装填方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、山岳トンネルのトンネル発破などに用いられる爆薬を岩盤に形成した穿孔内に自動で装填できるようにした爆薬の自動装填装置及びこれを備えた自動装填システム並びに自動装填方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、山岳トンネルの施工手順は、概ね切羽の岩盤に穿孔し、装薬・填塞・結線を行い、安全な場所まで退避した後に発破掘削し、安全確認の後に、ズリ搬出→コソク→支保工建込み→吹付けコンクリート施工→ロックボルト打設の工程を順に段階的に踏むことにより行われている。
【０００３】
ここで、切羽に形成した穿孔に対し、装薬・填塞を行う作業は、切羽に近づいた状態で長い時間作業を行う必要があるため、肌落ち災害の危険性が高い作業の一つとして知られている。この装薬・填塞作業を自動化することができれば、切羽に長い時間近づいて行う作業が減り、山岳トンネル工事の安全性を高めることができる。
【０００４】
切羽の穿孔に爆薬を装填する手段としては、下記特許文献１、２などを挙げることができる。下記特許文献１には、モーター、ポンプ及び装填用ホースからなり、発破現場で一人で移動できるよう車輪が取り付けられた、バルク含水爆薬又はその中間体の装填装置が開示されている。また、下記特許文献２には、爆薬装填用の装薬孔を穿孔するドリルジャンボのブーム先端に作業用ケージが支持されるとともに、該作業用ケージ上に爆薬を装薬孔に装填する装填機が配置された爆薬の装填装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００３－８３７００号公報
特開２０１２－１７９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１、２に開示された装填装置では、作業者が切羽面に密着して装填ノズルを直接穿孔に差し込んだり、作業用ケージに乗り込んで切羽に接近して爆薬を穿孔に装填する装填作業を行わなければならないため、依然として落石などに巻き込まれる危険性がある。
【０００７】
また、爆薬の装填ノズルが穿孔に対してずれたまま、自動装填によって無理にノズルを押し込もうとすると、親ダイや増ダイが穿孔の内面に擦れ、脚線又は導火管が傷つき、不爆となるおそれや、最悪の場合は摩擦による発火・爆発などの危険が否定できない。
【０００８】
そこで本発明の主たる課題は、爆薬の装填作業を自動化して安全性を向上した爆薬の自動装填装置及びこれを備えた自動装填システム並びに自動装填方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、穿孔装置によって形成された穿孔に、自動で爆薬を装填する爆薬の自動装填装置であって、
前記自動装填装置は、
前記穿孔装置から、穿孔の際に取得した各穿孔の位置座標を受け取るインターフェース及び制御装置と、
前記穿孔装置及び自機の各駐機位置の座標を受け取るとともに、これらの座標から各穿孔の位置座標を自機位置に対する座標に変換するインターフェース及び制御装置と、
先端が前記穿孔に挿入され爆薬を前記穿孔内に装填する装填ノズルと、
前記装填ノズルの軸方向に離隔した複数の位置において、前記装填ノズルを軸方向と直交する面内に移動可能に支持する微調整機構と、
前記装填ノズルを前後動作させるスライドベースと、
前記微調整機構及び前記スライドベースが搭載されるガイドセルと、
前記ガイドセルを移動させて、装薬対象となる前記穿孔に対応する位置に前記装填ノズルの先端を自動でセットする自動誘導機能と、
前記自動誘導機能によって前記装填ノズルを前記穿孔に対応する位置に自動でセットした状態で、実際の前記穿孔の位置を検知し、前記装填ノズル先端の位置との差である補正データを得る解析装置と、を備え、
前記解析装置で得られた補正データに基づいて、前記ガイドセルの位置を変化させずに、前記微調整機構によって前記装填ノズルを移動させることにより、前記装填ノズルの先端位置を穿孔の位置に合わせた後、前記スライドベースを動作させて前記装填ノズルを穿孔内に挿入することを特徴とする爆薬の自動装填装置が提供される。
【００１０】
上記請求項１記載の発明では、穿孔装置によって穿孔を形成した後、この穿孔装置とは別の自動装填装置によって前記穿孔に自動で爆薬及び込め物を装填しており、穿孔作業と装填作業で別の装置を用いて穿孔から爆薬の装填までの作業を自動化している。
（【００１１】以降は省略されています）

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