JPS58142200A - 爆薬装填制御装置 - Google Patents

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】 本発明は、さく孔した孔に所望のＪ’に薬長さで爆薬を
装填する爆薬装填制御装置に関する。

一般に、岩盤を爆薬にて破砕するに当っては、ブーム手
段に乗架したさく化機、により、予め設′／）テされた
さく孔パターンに従って多数の装薬孔かさく孔されてい
る。そして、」二記さく孔を自動的に行なう自動さく化
機の一例として、特開昭ｊり一／、タグ０３号公報にも
開示されている如く、（７Ｊ羽而１面前の仮想さく孔面
にで設定されるさく孔パターンを直角鹿標系の値で記憶
し、この記憶した値を順次取出してブームの障標糸に変
換し、変換した値に応じて位置決めサーボ制御手段にて
ブーム手段を所望のさく乱点に位置決めするとともに、
さく孔面を基準にさく孔長さを設定し、さく乱点におけ
るさく孔方向、セルの切羽面までの移動用に応してさく
孔長さを修正して、さく孔する孔尻を上記さく孔面と平
行する而」二にそろえるようにしたものはある。

さて、上記さく孔した孔に装薬するに当っては、岩盤を
最小量の爆薬で効率よく破砕するため、爆薬はさく孔し
た装薬孔の全長にわたって装填せずに、装薬孔の位置、
岩盤の硬さ等に応じて装薬長中：１ さを設定しなけれはならない。例えは、岩盤の表１川側
は、装薬孔の奥に装填した爆薬の爆破の勢いで充分に破
砕できるため、爆薬は孔尻から装填していき、切羽面か
ら所定長さを残して装填を市める必要がある。また、ト
ンネル掘削に当っては、トンネルの周壁に相当する部分
の装薬孔に多室の爆薬をＳ填すると、予定していた破砕
境１を越えて岩盤が余分に破砕され、トンネルｆ＃］二
に多１貧のコンクリートを使用する結果となることから
、かかる装薬孔もその装薬長さを適当に調整しなりれば
ならない。

しかして、従来は上記装薬作業を行なう場合、作業者か
個々の装薬孔に装薬ホースを差し込み、経験と勘にたよ
って装薬長さを調整しながら作業を進めているが、作業
が危険であり、また、熟練を要することもあって、近年
は人手不足という問題が生じており、かかる装薬作業の
自動化が要望されている。

本発明は、かかる点に鑑み、装薬長さを２定する設定手
段と、さく孔長さをさく乱点におけるさく孔方向、セル
の切羽面までの移動印に応じて修正する演算器とを有し
、孔尻をそろえて多数の孔をさく孔するとともに、上記
設定手段の出力と６ｊｆ脚器の出力によって各孔におけ
る装薬長さを補正し、その値を装薬手段に連係した装薬
刺挿１装置に入力することにより、求められた装薬長さ
です装薬を自動的に装填できるようにした爆薬装填制御
装Ｗを提供するものである。

以下、本発明の構成を実施例につき図面に基づいて説明
する。

第７図および第２図に示す如く、１は作業台車でブーム
手段２が取り伺けられており、ブーム手段２にさく化機
６を乗架し、予め設定されたさく孔パターンに応じて岩
盤４に孔尻をそろえて多数の装薬孔５をさく孔し、次に
、第５図ないし第７図に示す如く、ブーム手段２に装薬
手段６を乗せ換え、各装薬孔５にその方間および位置に
応じて所定の装薬長さで爆薬が装填される。

上記ブーム手段゛２において、８は作業台車１に回動自
在に支持された第１ブーム、９は該第／ブーム８に回動
目在に支持された第！ブームであり、該第２ブーム９に
さく化機６を装着したガイドセル１【］が取り付けられ
ている。そして、第／ブーム８には、該第１ブーム８を
一］二下に回動さぜるフームリフトシリンダ１１と、左
右に回動させるブームスイングシリンダ１２が、また、
ガイドセル１０には、該ガイドセル１０を上下に回り１
させるセルリフトシリンダ１３、左右に回動させるセル
スイングシリンダ１４および＠後に進退させるセルスラ
イドシリンダ１５がそれぞれ連係されている。

さく化機６は、ドリフタ１７にさく孔ロッド１８が取り
付けられ、さく孔ロッド１８の先端部はセントラライザ
１９にて支持されており、ドリフタ１７はガイドセル１
０の後端部に設けたドリフタ進退モータ２０によりガイ
ドセル１０の上を前後に進退できるようになされている
。

ここで、切羽面１頁前に直角厚標系で与えられたさく孔
面上で設定されるさく乱点の位ｆｉｔ　（Ｘ、γ、２）
および向き（ガイドセルの回きＡ）は、それぞれブーム
手段２における第／ブーム８の長さｌ＋、第２ブーム９
の長さＩ！２、ガイドセル１０の前後方向におけるｇｉ
ａケｌｓ＋および曲記各シリンタ１１〜１４の作動厳で
決まるブーム手段２の各部材の変位角の関数として表わ
すことができるため、上記直角］坐標系とブームの座標
系（ｌｓ＋および変位角）とは相互に変換することがで
きる。

さて、第２図に示す如く、切羽面２１に凹凸がある場合
、及びさし角をつけたさく孔を行なう場合において、ｑ
ノ羽面直ｉ「Ｉの仮想さく孔１…２２とさく孔の孔尻面
２６を平行な曲とするには、下記の手順に従えばよい。

■　ブーム手段２に乗架したガイドセル１０の先端を仮
想さく孔面２２のさく互恵に一致させる。

この時のガイドセル１０の移動量を／Ｓｊ　とする。

■　次に、ガイドセル１　（］をその萌端が岩盤４に接
触するまで曲進させる。このときの前進距離をＩ！ｓ２
とし、ガイドセル１【］の総移動歇をｉｓとする。

■　仮想さく孔面２２と孔尻面・・シロとの間隔をｌと
する。ガイドセル１０が仮想さく孔面２２に対して第３
図に示す帽（ｘｚ座標面でθ、第グ１゛８１に示す如（
ｙ　ｚ　（ｉ（を標面てφの角度をもつと、ガイドセル
上のさく化機６のさく孔長さＬｙ、は次式で与えられる
。

Ｌｚ　＝　−−−（＋１ ｃｏｓθ、　ｃｏｓφ ■　従って、ガイドセル−Ｌ、さく化機６のさく孔すべ
き実１際の長さＬは次式で与えられる。

Ｌ　＝　Ｌｚ　−１８２ ＝”　　（ｉｓ　　ｌｓ＋　）　　　　　　（２）よっ
て、上記（１）および（２）式を演瀞する演智器を設け
れば、装薬孔５の孔尻を曲記仮想さく孔面２２と平行に
そろえることができる。

次に、に記装薬孔５にす濃薬を装填する装薬手１役６に
ついて説ｉ町すれば、第５図および第３図に示す如く、
ガイドセル１０上のドリフタ１７には装薬パイプ２５が
収り付けられる。すなわち、装架パイプ２５は基端部分
が２手に分岐しており、水平にした片方はドリフタ１７
のシャンクロッド２７にジヨイントスリーブ２８にて連
１１１ｉされ％　［＋＋＋、方′は爆薬圧送機２９より
延設した圧送用ホース６０に連結されている。

しかして、既にさく孔されている各装薬孔５に第７図に
示す如く切羽面２１より所定長さｌｘ残して爆薬３１を
装填する場合、装薬長さｌｅは次の（３）式で与えられ
る。

ｚｅ　＝　Ｉ−−ｔｘ　　　−−−−（３）従って、（
８）式を演算する演算器を設ければ、その演算された１
直をもとに装薬手段６を制御することにより、所望の装
薬長さで装薬することができる。

なお、爆薬圧送機２９としては、粉末の爆薬をエアで圧
送する方式のもの、あるいは爆薬を薄膜で包んだ薬包を
圧送する方式のもののいずれでもよい。粉末爆薬の場合
、装薬パイプ２５を装薬孔５の孔尻まで挿入し、爆薬を
圧送しなから装薬／Ｎ６イブを後退せしめていき、圧送
を停止する位置を制御することにより所望の装薬長さで
爆薬の装填ができる。また、薬包の場合は、装薬パイプ
２５を薬包圧送毎に段階的に後退せしめ、圧送する薬包
の本数を制御することにより、所望の装薬長さにするこ
とができる。

次に、上記各演算器、座標変換器および位置決めサーボ
制御手段等を有する本発明の制御系統につき第２図に基
づいて説り］する。

３５は中央処理装置で、作動用の指令信号を出力するも
のである。３６はメモリ手段で、ｊ７Ｊ羽曲直１７］の
仮想さく孔面上でさく孔パターンに応じて設定される多
数のさく互恵の位置および方向を１１１ｆ角座標系の値
で記憶するようになされており、七肥中央処理装＠６５
からの指令信号で作動する。

３７は平標系を変換する変換器で、−上記メモリ手段３
６において１自角座標系で与えられたさく互恵の値をブ
ームの障標糸で得られる値に変換するものであり、上記
中央処理装置６５からの指令信号で作動する。この変換
器６７には第１レジスタ６８が連係されており、該第／
レジスタ６８は１１ｊ１記ブ一ム手段２におけるブーム
の長さなどのＹ教を変換器６７に与えるようになされて
いる。

３９はブーム手段２を作動する位置決めサーボ制御手段
で、変換器３７から第２レジスタ４０を介して送られる
ブームの座標系で得られる餡に応じてブーム手段２の各
シリンダ１１〜１５の作動帛を決定するものである。−
に記第２レジスタ４０は、変換器３７より与えられる指
令値をたくわえて位置決めサーボ制御手段３ソに伝える
ものである。

４１はブーム手段２の作動した値を演算する第１演算器
４２を有するフィードバック手段で、ブーム手１役２の
谷シリンダ１１〜１５のピストン変位を検出した信号を
父けてブーム手段２の変位角を演算し、該変位角および
ガイドセル１０の移動ｍを位置決めサーボ制御手段３９
にフィードバックし、ブーム手段２の位置決めを行なう
ようにしている。

４３はさく孔長さを設定する第／設定手段で、仮想さく
孔面２２と孔尻面２６との間隔ｌを記憶し、さく孔面を
基準にさく孔長さをｉｆするようになされており、上記
（１）式を曹、、算する第！演算器４４に接続されてい
る。この第２演算器４４は、さく乱点における方向に応
じてさく孔長さを修正するものであり、ガイドセル１０
が上記仮想さく孔面２２に対してθ、φの角度をもつ場
合に、ガイドセル１０上のさく化機６のさく孔長さｌ、
ｌを、前記（１）式に従って求めて前記第２レジスタ４
０に一時記憶させてお（ようになされている。

４５は上記（２）式を演算する第３演智器であり、上記
修正されたさく孔長さをガイドセル１０の９ノ羽面まで
の移動量に基づいて再修正するもので、上記第２レジス
タ４０、第１演算器４２およびさく化機制御装置４６に
接続されている。そして、この第３演算器４５は、上記
第２レジスタ４０から与えられるさく孔長さＬｚと、　
（＆　ＡＷさく孔面２２までのガイドセル１０の移動用
Ｉ！ｓ＋と、上記第／演算器４２より与えられるガイド
セル１１３の切羽向２１までの移動量、すなわち総移動
量Ｉｓ　　とから、実際にさく孔すべきさく孔長さ■、
を−」１記（２）式に従って求め、このＬをさく化機制
御装置Ｍ４６に伝えるようになされている。

さく化機制御装置４６は、上記位置決めサーボ制御手段
６９に接続されており、この位置決めサーボ制曲１手段
６９から送られる位置決め終了信号（１１） により、さく化機６の移動量を制御するようにしている
。そして、さく化機制御装置４６は中央処理装置６５（
こ接続されており、該中央処理装置６５に各さく孔作業
毎の終了信号を与えるようにしている。

そうして、４７は装薬長さを設定する第、２設定手段で
、各装薬孔５の位置および角度に応じて切羽面２１から
どの程度残してその奥に爆薬を装填するか、つまり、／
ｘを設定するようになされており、該第、２設定手段４
７は上記（３）式を演算する第１演算器４２に接続され
ている。この＠グ演算器４８は、実際にさく孔されたさ
く孔長さに応じて装薬陰を決定するもので、上記第３演
算器４５から出力されるさく孔長さＬの値と、上記第２
設定手段４７から出力されるｌ！ｘの値とから（３）式
に従って装薬長さｌｅを演算し、このｌｅを装薬制御装
置４９に出力するようになされている。

装薬制御装置４９は、装薬手段６の作動を制御するもの
で、上記中央処理装置３５、位置決めサーボ制御手段３
９に接続されており、中央処理装置３５からの作動指令
信号および位置決めサーボ制御手段３９からのブーム位
置決め終了信号を受けて装薬手段６を作動せしめ、上記
求められた装薬長さｌｅで爆薬の装填を行なわしめると
ともに、装薬作業終了信号を中央処理装置６５および位
置決めサーボ制御手段３９へ送るようにしている。

次に、上記実施例の作用を説明すれば、まず、さく孔に
当っては、１０角座標系で与えられたさく孔パターンを
メモリ手段３６に記憶させると同時に、上記仮想さく孔
面２２から孔尻面２３まてのさく孔長さｌを第１設定手
段４３に記憶させる。

ついで、操作入力を中央処理装置６５に入れると、中央
処理装置３５からの指令によりメモリ手段６６から所望
さく乱点の情報が変換器６７に入りブームの座標系の値
に変換され、各ブーム８，９の変位角およびガイドセル
１０の移動量１ｓ１が得られると同時に、＄２演算器４
４に上記さく乱点の情報が入り、該演算器４４でさし角
かある場合も含めてガイドセル上のさく孔長さＬｚが得
られる。

上記変換器３７および第！演算器４４からの値は、第２
レジスタ４０に一時記憶され、該第２レジスタ４０の指
令値に従って位置決めサーボ制御手段６９てブーム手段
２の作動量が求められる。

そして、ブーム手段２は各シリンダ１１〜１５が作動さ
れ、さく孔ロッド１８の先端が所望位置に達する。この
とき、」二記各シリンダのピストン変位量からブーム手
段２の角、ｒｇ検出かなされ、位置決めサーボ制御手段
６９にフィードバックされ、上記さく孔ロッド１８の先
端が仮想さく孔面２２に位置決めされる。

この位置決め後、ガイドセル１０が前進し凹凸のある切
羽面２１に接すると、その移動量ｌ！Ｓ２として第３演
算器４５に入り、上記第２レジスタ４０から与えられる
値ＬｚおよびｌＳ１　　とより実際にさく孔すべき長さ
しを演舞し、この結果に従ってさく孔機制御装置４６に
よりさく化機３が制御され、さく孔長さ■、のさく孔を
終了する。該さく孔終了信号は中央処理袋ｆｌｉｔ３５
に入り、メモリ手段３６より次のさく互恵の情報がとり
出され、上記と同様のさく孔が順次繰返され、７つのさ
く孔パターンに従ったさく孔作業を終了する。

しかして、装薬に当っては、まず、ブーム手１役２に乗
架したドリフタ１７には、さく孔ロッド１８に代えて装
薬パイプ２５を取り付ける。ついで、中央処理装置６５
からの指令信号により、」二記さく孔の場合と同様に、
メモリ手段３６、変換器６７、位置決めサーボ制御手段
６９等が作動し、ブーム手段２がすでにさく孔されてい
る装薬孔５に位置決めされる。

一方、各装薬孔５における装薬長さは第、２設定手段４
７で設定し、その値を第グ演算器４８に入力する。第グ
演算器４８では、第２設定手段４７からの値ｌｘと上記
第３演算器４５から出力される値りとにより実際の装薬
長さｌｅが演坤され、その値が装薬制御装置４９に入力
される。そして、装薬制御装置４９は中央処理装置３５
からの指令信号および位置決めサーボ制御手段３９から
の位置決め終了信号を受けて装薬手段６を作動せしめ、
上記装薬長さｌｅの装薬を終了する。装薬終了信号は中
央処理装置３５に入り、上記と同様の手順ですべての装
薬孔５に対する装薬作業か順次行なわれる。

なお、上記実施例では、第２設定手段４７において切羽
面側の装薬しない部分の長さＩ！ｘを決めることにより
、切羽面側から装薬長さを設定したが、孔尻の方から装
薬長さを設定してもよい。例えば、装薬孔５の長さに対
する装薬長さの比率を第２設定手段で設定し、その比率
と第３演算器４５から出力される値とから、第グ演算器
で実際の装薬長さを演算することができる。

また、上記実施例では、さく孔ロッド１８と装薬パイプ
２５とを取り換えることにより、一つのブーム手段２で
さく孔と装薬の双方を行なうようにしたが、装薬専用の
ブーム手段を別途並設し、さく孔と装薬を別個のブーム
手段で行なうようにしてもよい。

従って、本発明によれば、さく化機にて孔尻をそろえて
多数の装薬孔をさく孔し、この実際にさく孔される装薬
孔の長さ、位置、あるいは角度に応じて爆薬を所望の装
薬長さで自動的に装填することができることから、爆薬
を効果的に使用することができ、例えば、トンネル掘削
にあたってその桜工作業が容易になるとともに、爆薬装
填を安全に行なうことができるという優れた効果が１１
１ら　　　　′れる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を例示し、第７図は岩盤を断面
で示したさく孔装置の側面図、第２図はさく化機と孔尻
面との関係を示す側面図、第３図はガイドセルと仮想さ
く孔面との関係を示す平面図、第７図は同側面図、第５
図は岩盤を断面で示す装薬装置の側面図、第６図は第５
図の銅線Ｂて囲まれた部分の拡大縦断面図、第７図は装
薬手１投と装薬長さとを示す側面図、′ｆＪと図は制御
系統を示すブロック図である。 １・・・・・・作業台車、２・・・・・ブーム手段、６
・・・・・・さく化機、４・・・・・岩盤、５・・・・
・・装薬孔、６・・・・装薬手段、１０・・・・・ガイ
ドセル、１８・・・・−さく孔ロッド、２１・・・切羽
面、２２・・・・・仮想さく孔面、２３・・・・・・孔
尻血、２５・・・・・・装薬パイプ、２９・・・・・・
煉薬圧送機、６１・・・・・・爆薬、３５・・・・・中
央処理装置、６６・・　メモリ手１没、３７・・・　変
換器、６９・・・・・・位置決めサーボ制御手段、４１
・・・・・・フィードバック手段、４２・・・　第１演
算器、４６・・・・・第／設定手段、４４・・・・第！
演算器、４５・・・・・・第３演算器、４６・・　さく
化機制御装置、４７・・・　第２設定手段、４８・・・
・・第グ演算器、４９・・・・・・装薬制御装置 （１９） ４５２−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （Ｘ　さく化機を乗架したブーム手段と、切羽面直前に
   直角浮標系で与えられたさく孔面上で設定される多数の
   さく乱点の位置および方向をこの直角浮標系の値で記憶
   するメモリ手段と、このメモリ手段から直角浮標系で与
   えられるさく乱点の値をブーム手段の座標系で得られる
   値に愛換する変換器と、この変換器からの値に［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
   段の作動した須を演算する第／演算器を有し演算した値
   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
   ドパ・ツク手段と、上記さく孔面を基準にさく孔長さを
   設定する第１設定手段と、さく乱点における方向に応じ
   てさく孔長さを修正する第２演算器と、上記修正された
   さく孔長さをセルの切羽面までの移動量に基ついて再修
   正する第３演算器と、位置決めサーボ制御手段からの信
   号によりブーム手段りのさく化機を作動させるさく化機
   制御装置と、さく孔した孔に爆薬を装填する装薬手段と
   、装薬手段を作動さぜる装薬制御装置と、装薬長さ′を
   設定する第！設定手段と、−に記第３頗梼器の出力と！
   、？２ｆ手段の出力によって谷孔における装薬長さを演
   算してその値を装薬制御装置に出力する第グ演坤器と、
   さく化機制御装置＝ｌＥひに装薬制御装置からの作業終
   了信号を受けるとともにメモリ手段、変換器に作動用の
   指登信りを送る中央処理装置とを備え、孔尻をそろえて
   多数の孔をさく孔するとともに、求められた装薬長さで
   爆薬を装填するようにしたことを特徴とする爆薬装填制
   御装置。