JP2589566B2 - トンネル覆工機の自動制御システム - Google Patents
トンネル覆工機の自動制御システムInfo
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- JP2589566B2 JP2589566B2 JP1085662A JP8566289A JP2589566B2 JP 2589566 B2 JP2589566 B2 JP 2589566B2 JP 1085662 A JP1085662 A JP 1085662A JP 8566289 A JP8566289 A JP 8566289A JP 2589566 B2 JP2589566 B2 JP 2589566B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、トンネルのスライド式圧着覆工工法におい
て、トンネル覆工機の機械本体が任意の位置に設置され
た場合でも、コンクリート型枠をトンネル設計断面に沿
つて自動移動させる制御システムに関する。
て、トンネル覆工機の機械本体が任意の位置に設置され
た場合でも、コンクリート型枠をトンネル設計断面に沿
つて自動移動させる制御システムに関する。
従来のトンネル覆工機は、メインブーム（型枠保持ア
ーム）の先端にコンクリート型枠を把持し、メインブー
ムは機械本体の軸を中心として垂直面内を旋回する。従
ってメインブーム先端は機械本体軸を中心とした円弧に
沿って移動する。
ーム）の先端にコンクリート型枠を把持し、メインブー
ムは機械本体の軸を中心として垂直面内を旋回する。従
ってメインブーム先端は機械本体軸を中心とした円弧に
沿って移動する。
前述のような従来のトンネル覆工機は、機械本体をト
ンネルセンターに設置する必要があり、このため （１） 機械設置までの時間がかかる （２） 設置精度がそのまま覆工コンクリートの出来形
精度に反映される 等の問題点を有する。
ンネルセンターに設置する必要があり、このため （１） 機械設置までの時間がかかる （２） 設置精度がそのまま覆工コンクリートの出来形
精度に反映される 等の問題点を有する。
本発明は、機械本体がトンネルセンター付近の任意の
位置に設置された場合においても、機械位置座標を測定
する事により本体に搭載されたコンピユータが軌道計算
を行い、ロータリーエンコーダ、及びリニアエンコーダ
のセンサーにより計算された数値に従って、油圧アクチ
ユエータ、油圧ジヤツキを自動制御し、トンネル断面に
沿ってコンクリート型枠を自動移動させるシステムを提
供することを目的とするものである。
位置に設置された場合においても、機械位置座標を測定
する事により本体に搭載されたコンピユータが軌道計算
を行い、ロータリーエンコーダ、及びリニアエンコーダ
のセンサーにより計算された数値に従って、油圧アクチ
ユエータ、油圧ジヤツキを自動制御し、トンネル断面に
沿ってコンクリート型枠を自動移動させるシステムを提
供することを目的とするものである。
トンネル覆工機の位置を測定して、コンピユータによ
り軌道計算を行い、覆工型枠の位置・形状を制御するこ
とによって、型枠を設計断面に沿って自動移動させる。
り軌道計算を行い、覆工型枠の位置・形状を制御するこ
とによって、型枠を設計断面に沿って自動移動させる。
トンネル覆工機によるコンクリート型枠の取付けに際
し、コンピユータにより、型枠保持アームの旋回角、ア
ーム長さ、型枠の傾斜の３条件を制御して、本体設置位
置に関係なく、型枠をトンネル断面に沿って自動的に移
動させる。
し、コンピユータにより、型枠保持アームの旋回角、ア
ーム長さ、型枠の傾斜の３条件を制御して、本体設置位
置に関係なく、型枠をトンネル断面に沿って自動的に移
動させる。
第１図，第２図において、Ａは覆工部,Bは覆工面,Cは
トンネル覆工機,Dはトンネル設計断面,1は油圧バルブコ
ントローラ,2は油圧ユニツト,3はメインブーム伸縮ジヤ
ツキ,4は型枠傾斜調整ジヤツキ,5は旋回アクチユエー
タ,6はメインブーム（型枠保持アーム）,7はコンクリー
ト型枠,8は建設用機械,9は型枠面,11はロータリーエン
コーダ,12はリニアエンコーダ,13はロードセル,14は計
測器（A/D変換器）,15はコンピユータ，θ１はブーム旋
回角度，θ２は型枠傾斜角度,L1はブーム長,Qは設計断
面上の任意の位置,x,yはトンネルセンターに対する機械
のずれ量,Pは機械設置位置である。
トンネル覆工機,Dはトンネル設計断面,1は油圧バルブコ
ントローラ,2は油圧ユニツト,3はメインブーム伸縮ジヤ
ツキ,4は型枠傾斜調整ジヤツキ,5は旋回アクチユエー
タ,6はメインブーム（型枠保持アーム）,7はコンクリー
ト型枠,8は建設用機械,9は型枠面,11はロータリーエン
コーダ,12はリニアエンコーダ,13はロードセル,14は計
測器（A/D変換器）,15はコンピユータ，θ１はブーム旋
回角度，θ２は型枠傾斜角度,L1はブーム長,Qは設計断
面上の任意の位置,x,yはトンネルセンターに対する機械
のずれ量,Pは機械設置位置である。
トンネルセンターをＹ軸，スプリングラインをＸ軸と
する第１図に示した直交座標系において、機械本体がト
ンネルセンターよりずれた点Ｐ（x,y）に設置された
時、トンネル設計断面上の任意の点Ｑ（X,Y）に対して
メインブーム旋回角θ1,型枠傾斜角θ２及びブーム長L1
は一義的に決まる。機械設置後このずれ量x,yを測定す
る事により、トンネル設計断面について、θ1,θ2,L1の
軌道計算を行う。
する第１図に示した直交座標系において、機械本体がト
ンネルセンターよりずれた点Ｐ（x,y）に設置された
時、トンネル設計断面上の任意の点Ｑ（X,Y）に対して
メインブーム旋回角θ1,型枠傾斜角θ２及びブーム長L1
は一義的に決まる。機械設置後このずれ量x,yを測定す
る事により、トンネル設計断面について、θ1,θ2,L1の
軌道計算を行う。
第２図において、メインブームの旋回角をロータリー
エンコーダ11で計測する。コンピユータ15はこの計測値
から先に軌道計算した値となる様、リニアエンコーダ12
にてジヤツキ3,4の伸縮量を計測しながら油圧バルブコ
ントローラ１を介し、メインブーム伸縮ジヤツキ３及び
型枠傾斜調整ジヤツキ４を制御する。この動作を旋回ア
クチユエータ５にてメインブーム６を旋回させながら繰
り返すことにより、型枠面９はトンネル設計断面Ｄに沿
って移動する。
エンコーダ11で計測する。コンピユータ15はこの計測値
から先に軌道計算した値となる様、リニアエンコーダ12
にてジヤツキ3,4の伸縮量を計測しながら油圧バルブコ
ントローラ１を介し、メインブーム伸縮ジヤツキ３及び
型枠傾斜調整ジヤツキ４を制御する。この動作を旋回ア
クチユエータ５にてメインブーム６を旋回させながら繰
り返すことにより、型枠面９はトンネル設計断面Ｄに沿
って移動する。
移動中は型枠に内蔵されたロードセル13がコンクリー
ト面の押付圧を計測し、所定の押付圧となる様コンピユ
ータ15がメインブーム伸縮ジヤツキ３を許容範囲内にて
調整する。
ト面の押付圧を計測し、所定の押付圧となる様コンピユ
ータ15がメインブーム伸縮ジヤツキ３を許容範囲内にて
調整する。
第１図の軌道計算の基本式を第３図について説明す
る。
る。
原点：設計心 （x,y）：ブームの中心の座標 α：設計心回りの打設点までの角度 スプリングラインを基礎として左回りが正 （０≦α≦360゜） θ1:ブームの回転角 鉛直線を基線として右回りが正 （〜180゜≦θ１≦180゜） θ2:接線とブームのなす角 ブーム軸を基線として右回りが正 l:ブーム長 R:設計半径 （X,Y）：打設点座標 とすると、 （X,Y）＝（Rcosα,Rsinα） θ２＝π−θ１−α，（θ１＋α≦π） θ２＝３π−θ１−α，（θ１＋α≦π）となる。
本システムの基本的な制御フローを第４図に示す。
本発明によるトンネル覆工機の自動制御システムは、
先端部に型枠を着脱可能に支持するメインブームと、垂
直面内でメインブームを旋回させる旋回アクチユエータ
と、メインブームを伸縮させるメインブーム伸縮ジヤツ
キと、型枠のメインブームに対する傾斜を調整する型枠
傾斜調整ジヤツキとを具えたトンネル覆工機において、
メインブームの旋回角を検出するロータリーエンコー
ダ、メインブーム伸縮ジヤツキ及び型枠傾斜調整ジヤツ
キの伸縮量を検出するリニアエンコーダ、型枠面に対す
る打設コンクリートの押圧力を検出するロードセル、及
びこれ等のセンサーから発信されたアナログ信号をデジ
タル信号に変換する計測器からなる検出部と、コンクリ
ート打設地点のトンネル中心線の近傍に配置したトンネ
ル覆工機の位置計測データからトンネル設計断面の軌道
計算を行ない、前記検出部からのデータを入力してメイ
ンブームの旋回角、メインブーム伸縮ジヤツキ及び型枠
傾斜調整ジヤツキの伸縮量、打設コンクリートの押圧力
を計算し、これ等の計算値をもとに型枠面の位置が前記
の軌道計算値になるように、かつ打設コンクリートの押
圧力が許容範囲内になるように旋回角，メインブーム伸
縮ジヤツキ及び傾斜調整ジヤツキの各調整量をコンピユ
ータで演算し指令を出す演算処理部と、同指令に基づき
旋回アクチユエータ，メインブーム伸縮ジヤツキ及び傾
斜調整ジヤツキを制御する油圧バルブコントローラ及び
油圧ユニツトからなる制御装置部とから構成されたこと
により、次の効果を生ずる。
先端部に型枠を着脱可能に支持するメインブームと、垂
直面内でメインブームを旋回させる旋回アクチユエータ
と、メインブームを伸縮させるメインブーム伸縮ジヤツ
キと、型枠のメインブームに対する傾斜を調整する型枠
傾斜調整ジヤツキとを具えたトンネル覆工機において、
メインブームの旋回角を検出するロータリーエンコー
ダ、メインブーム伸縮ジヤツキ及び型枠傾斜調整ジヤツ
キの伸縮量を検出するリニアエンコーダ、型枠面に対す
る打設コンクリートの押圧力を検出するロードセル、及
びこれ等のセンサーから発信されたアナログ信号をデジ
タル信号に変換する計測器からなる検出部と、コンクリ
ート打設地点のトンネル中心線の近傍に配置したトンネ
ル覆工機の位置計測データからトンネル設計断面の軌道
計算を行ない、前記検出部からのデータを入力してメイ
ンブームの旋回角、メインブーム伸縮ジヤツキ及び型枠
傾斜調整ジヤツキの伸縮量、打設コンクリートの押圧力
を計算し、これ等の計算値をもとに型枠面の位置が前記
の軌道計算値になるように、かつ打設コンクリートの押
圧力が許容範囲内になるように旋回角，メインブーム伸
縮ジヤツキ及び傾斜調整ジヤツキの各調整量をコンピユ
ータで演算し指令を出す演算処理部と、同指令に基づき
旋回アクチユエータ，メインブーム伸縮ジヤツキ及び傾
斜調整ジヤツキを制御する油圧バルブコントローラ及び
油圧ユニツトからなる制御装置部とから構成されたこと
により、次の効果を生ずる。
機械本体の位置に拘わらずコンピユーターが軌道計算
を行い、コンクリート型枠を自動制御し、トンネル設計
断面に沿って移動させることができ、機械設置時間の短
縮化、出来形精度の向上及び操作の簡素化が図られる。
を行い、コンクリート型枠を自動制御し、トンネル設計
断面に沿って移動させることができ、機械設置時間の短
縮化、出来形精度の向上及び操作の簡素化が図られる。
第１図は本発明を実施したトンネル覆工機の概略図、第
２図は第１図に示したトンネル覆工機の自動制御系統
図、第３図は本発明による軌道計算の基本式の説明図、
第４図は本発明の基本的制御フロー図である。 Ｃ……トンネル覆工機、Ｄ……トンネル設計断面 １……油圧バルブコントローラ、２……油圧ユニツト ３……メインブーム伸縮ジヤツキ ４……型枠傾斜調整ジヤツキ、５……アクチユエータ ６……メインブーム、７……型枠 ９……型枠面、11……ロータリーエンコーダ 12……リニアエンコーダ、13……ロードセル 14……計測器（A/D変換器）、15……コンピユータ
２図は第１図に示したトンネル覆工機の自動制御系統
図、第３図は本発明による軌道計算の基本式の説明図、
第４図は本発明の基本的制御フロー図である。 Ｃ……トンネル覆工機、Ｄ……トンネル設計断面 １……油圧バルブコントローラ、２……油圧ユニツト ３……メインブーム伸縮ジヤツキ ４……型枠傾斜調整ジヤツキ、５……アクチユエータ ６……メインブーム、７……型枠 ９……型枠面、11……ロータリーエンコーダ 12……リニアエンコーダ、13……ロードセル 14……計測器（A/D変換器）、15……コンピユータ
フロントページの続き (72)発明者 細川 芳夫 東京都渋谷区千駄ケ谷４丁目６番15号 フジタ工業株式会社内 (72)発明者 末木 英雄 東京都渋谷区千駄ケ谷４丁目６番15号 フジタ工業株式会社内 (72)発明者 古賀 重利 東京都渋谷区千駄ケ谷４丁目６番15号 フジタ工業株式会社内 (72)発明者 稲川 雪久 岐阜県本巣郡真正町十四条144番地 岐 阜工業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】先端部に型枠を着脱可能に支持するメイン
ブームと、垂直面内でメインブームを旋回させる旋回ア
クチユエータと、メインブームを伸縮させるメインブー
ム伸縮ジヤツキと、型枠のメインブームに対する傾斜を
調整する型枠傾斜調整ジヤツキとを具えたトンネル覆工
機において、メインブームの旋回角を検出するロータリ
ーエンコーダ、メインブーム伸縮ジヤツキ及び型枠傾斜
調整ジヤツキの伸縮量を検出するリニアエンコーダ、型
枠面に対する打設コンクリートの押圧力を検出するロー
ドセル、及びこれ等のセンサーから発信されたアナログ
信号をデジタル信号に変換する計測器からなる検出部
と、コンクリート打設地点のトンネル中心線の近傍に配
置したトンネル覆工機の位置計測データからトンネル設
計断面の軌道計算を行ない、前記検出部からのデータを
入力してメインブームの旋回角、メインブーム伸縮ジヤ
ツキ及び傾斜調整ジヤツキの伸縮量、打設コンクリート
の押圧力を計算し、これ等の計算値をもとに型枠面の位
置が前記の軌道計算値になるように、かつ打設コンクリ
ートの押圧力が許容範囲内になるように旋回角、メイン
ブーム伸縮ギヤツキ及び傾斜調整ジヤツキの各調整量を
コンピユータで演算し指令を出す演算処理部と、同指令
に基づき旋回アクチユエータ、メインブーム伸縮ジヤツ
キ及び傾斜調整ジヤツキを制御する油圧バルブコントロ
ーラ及び油圧ユニツトからなる制御装置部とから構成さ
れたことを特徴とするトンネル覆工機の自動制御システ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1085662A JP2589566B2 (ja) | 1989-04-06 | 1989-04-06 | トンネル覆工機の自動制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1085662A JP2589566B2 (ja) | 1989-04-06 | 1989-04-06 | トンネル覆工機の自動制御システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02266097A JPH02266097A (ja) | 1990-10-30 |
| JP2589566B2 true JP2589566B2 (ja) | 1997-03-12 |
Family
ID=13865038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1085662A Expired - Fee Related JP2589566B2 (ja) | 1989-04-06 | 1989-04-06 | トンネル覆工機の自動制御システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2589566B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2527384B2 (ja) * | 1990-11-13 | 1996-08-21 | 株式会社フジタ | トンネル覆工型枠の位置決め方法 |
| JP2527385B2 (ja) * | 1990-11-13 | 1996-08-21 | 株式会社フジタ | トンネル覆工型枠の位置決め方法 |
| JP2506526B2 (ja) * | 1992-03-02 | 1996-06-12 | 川崎重工業株式会社 | 地下空間掘削壁面覆工方法 |
| CN112066948B (zh) * | 2020-09-10 | 2022-05-31 | 济南蓝动激光技术有限公司 | 吊柱安装位置及固定底板倾斜角度自动测量装置和方法 |
| CN113586095A (zh) * | 2021-09-10 | 2021-11-02 | 泰安科创矿山设备有限公司 | 机械臂、喷浆机器人及喷浆工法 |
| CN114183176B (zh) * | 2021-12-10 | 2024-11-08 | 洛阳中天建工机械有限公司 | 一种伸缩式挂布台车及挂布控制方法 |
-
1989
- 1989-04-06 JP JP1085662A patent/JP2589566B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02266097A (ja) | 1990-10-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |