(57)【要約】【課題】立坑を効率よく構築する。【解決手段】立坑構築装置１００は、走行部１０と、走行部１０に対して姿勢が変化自在な腕部３０と、腕部３０に支持される削孔機４０と、腕部３０の姿勢を検出する姿勢検出部６０と、姿勢検出部６０により検出された腕部３０の姿勢に基づいて演算処理を行うコントローラ７０と、を備え、コントローラ７０は、構築済みの立坑ＶＳ内に設けられたロックボルト２に基づいて走行部１０の位置を算出する走行部位置算出部７１と、走行部位置算出部７１により算出された走行部１０の位置と、姿勢検出部６０により検出された腕部３０の姿勢と、に基づいて、削孔ロッド４１の先端の位置を算出する削孔機位置算出部７２と、を備える。【選択図】図３
2020183681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地山に立坑を構築する立坑構築装置であって、
走行部と、
前記走行部に対して姿勢が変化自在な腕部と、
前記腕部に支持され、前記立坑を構築する作業を前記地山に対して施す作業具と、
前記腕部の姿勢を検出する姿勢検出部と、
前記姿勢検出部により検出された前記腕部の姿勢に基づいて演算処理を行うコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
構築済みの前記立坑内に設けられた基準点に基づいて前記走行部の位置を算出する走行部位置算出部と、
前記走行部位置算出部により算出された前記走行部の位置と、前記姿勢検出部により検出された前記腕部の姿勢と、に基づいて、前記作業具の位置を算出する作業具位置算出部と、を備える、
立坑構築装置。
【請求項２】
前記走行部位置算出部は、構築済みの前記立坑内に設けられた基準点に前記作業具を当てた状態で前記姿勢検出部により検出される前記腕部の姿勢に基づいて、前記走行部の位置を算出する、
請求項１に記載の立坑構築装置。
【請求項３】
前記作業具は、構築済みの前記立坑の底部に孔を削孔する削孔機であり、
前記走行部位置算出部は、構築済みの前記立坑の坑壁に設けられた基準点に基づいて前記走行部の位置を算出する、
請求項１又は２に記載の立坑構築装置。
【請求項４】
前記走行部位置算出部は、構築済みの前記立坑内に設けられた第１基準点及び第２基準点に基づいて、前記走行部の位置を算出する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の立坑構築装置。
【請求項５】
前記走行部の方位を検出する方位検出部を更に備え、
前記走行部位置算出部は、構築済みの前記立坑内に設けられた基準点及び方位検出部により検出される前記走行部の方位に基づいて、前記走行部の位置を算出する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の立坑構築装置。
【請求項６】
前記走行部に鉛直軸周りに旋回自在に支持される旋回台と、
前記走行部に対する前記旋回台の旋回角度を検出する旋回角度検出部と、を更に備え、
前記腕部は、前記旋回台に支持されており、
前記走行部位置算出部は、構築済みの前記立坑内に設けられた基準点及び前記旋回角度検出部により検出された前記旋回台の旋回角度に基づいて、前記走行部の位置を算出する、
請求項１から５のいずれか１項に記載の立坑構築装置。
【請求項７】
前記走行部位置算出部により算出された前記走行部の位置と、前記作業具位置算出部により算出された前記作業具の位置と、を表示する表示部を更に備える
請求項１から６のいずれか１項に記載の立坑構築装置。
【請求項８】
立坑構築装置を用いて地山に立坑を構築する立坑構築方法であって、
前記立坑構築装置は、
走行部と、
前記走行部に対して姿勢が変化自在な腕部と、
前記腕部に支持され、前記立坑を構築する作業を前記地山に対して施す作業具と、を備え、
前記立坑構築方法は、
構築済みの前記立坑内に設けられた基準点に基づいて前記走行部の位置を算出し、
前記腕部の姿勢を検出すると共に、検出された前記腕部の姿勢と算出された前記走行部の位置とに基づいて前記作業具の位置を算出する、
立坑構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立坑を構築する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下構造部の建設工事において、地山を鉛直下方に掘削して立坑を構築することがある。特許文献１には、アームの先端にバケット及びブレーカ等の作業具が装着された油圧ショベル等の作業装置を用いて地山を掘削して立坑を構築する方法が開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示される方法では、まず、作業装置を用いて地山を鉛直下方に掘削して深さが１ｍ程度の立坑を構築する。次に、この立坑内にクレーンを用いて作業装置を投入し、作業装置を構築済みの立坑内で移動させると共に作業具を用いて立坑の底部を掘削し立坑を掘進する。立坑の底部が所望の深さに達するまで、立坑を掘進することにより、立坑が所望の深さで構築される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２０１６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示される方法において、立坑を所望の形状で構築するためには、立坑を所定深さ掘進する毎に、立坑を構築するための作業（例えば、地山の掘削、削孔、コンクリート材料の吹付け、及びロックボルトの挿入等）を施す位置を構築済みの立坑内で定め、定められた位置に作業具を移動させて作業を施すことが好ましい。
【０００６】
予め定められた位置に作業具を移動させる方法として、作業者の手作業により立坑の底部の中心位置を測定し、測定された中心位置を基準として、立坑を構築するための作業を施す位置を立坑内に標示し、標示された箇所に作業具を移動させることが考えられる。しかしながら、手作業による測定及び標示には時間がかかる。そのため、効率よく立坑を構築することができない。
【０００７】
効率よく立坑を構築するためには、立坑内における作業具の位置を把握することが有効である。作業具の位置を把握する方法として、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ：全地球無線測位システム）又はトータルステーションを用いることが考えられるが、立坑内ではこれらを用いることができない。
【０００８】
具体的には、ＧＰＳを用いた位置把握では、ＧＰＳ衛星からの信号を受信する必要があり、ＧＰＳ衛星からの信号は、立坑の深さが増すにつれ立坑の底部に到達し難くなる。そのため、立坑の底部近傍における作業具の位置をＧＰＳを用いて把握することは困難である。
【０００９】
また、トータルステーションを用いた位置把握では、トータルステーションを地上に設置し、トータルステーションからの光を作業具に照射する必要がある。立坑の深さが増すとトータルステーションからの光は地山によって遮られ立坑の底部に到達しなくなるため、立坑の底部近傍における作業具の位置をトータルステーションを用いて把握することができない。
【００１０】
本発明は、立坑を効率よく構築することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、地山に立坑を構築する立坑構築装置であって、走行部と、走行部に対して姿勢が変化自在な腕部と、腕部に支持され、立坑を構築する作業を地山に対して施す作業具と、腕部の姿勢を検出する姿勢検出部と、姿勢検出部により検出された腕部の姿勢に基づいて演算処理を行うコントローラと、を備え、コントローラは、構築済みの立坑内に設けられた基準点に基づいて走行部の位置を算出する走行部位置算出部と、走行部位置算出部により算出された走行部の位置と、姿勢検出部により検出された腕部の姿勢と、に基づいて、作業具の位置を算出する作業具位置算出部と、を備える。
【００１２】
また、本発明は、立坑構築装置を用いて地山に立坑を構築する立坑構築方法であって、立坑構築装置は、走行部と、走行部に対して姿勢が変化自在な腕部と、腕部に支持され、立坑を構築する作業を地山に対して施す作業具と、を備え、立坑構築方法は、構築済みの立坑内に設けられた基準点に基づいて走行部の位置を算出し、腕部の姿勢を検出すると共に、検出された腕部の姿勢と算出された走行部の位置とに基づいて作業具の位置を算出する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、立坑を効率よく構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】地山に立坑を構築する手順の概略を説明するための図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る立坑構築装置の側面図であり、構築済みの立坑の底部に孔を削孔している状態を示す。
【図３】本発明の第１実施形態に係る立坑構築装置のブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る立坑構築装置の側面図であり、削孔ロッドの先端を第１ロックボルトの突出端に当てた状態を示す。
【図５】本発明の第１実施形態に係る立坑構築装置の平面図であり、削孔ロッドの先端を第１ロックボルトの突出端に当てた状態を示す。
【図６】本発明の第１実施形態に係る立坑構築装置の平面図であり、削孔ロッドの先端を第１ロックボルトの突出端から離した状態を示す。
【図７】本発明の第２実施形態に係る立坑構築装置のブロック図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る立坑構築装置の平面図であり、削孔ロッドの先端を第１ロックボルトの突出端に当てた状態を示す。
【図９】本発明の第３実施形態に係る立坑構築装置の側面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る立坑構築装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
＜第１実施形態＞
まず、図１から図６を参照して、本発明の第１実施形態に係る立坑構築装置１００及び立坑構築方法について説明する。立坑構築装置１００及び立坑構築方法は、地下構造部の建設工事において、地山を鉛直下方に掘削して立坑ＶＳを構築する際に用いられる。
【００１７】
図１を参照して、地山に立坑ＶＳを構築する手順の概略を説明する。
【００１８】
地山に立坑ＶＳを構築するには、まず、図１（ａ）に示すように、地山を鉛直下方に所定深さ（例えば１ｍ）掘削しての掘削穴Ｈを形成する。次に、掘削穴Ｈの内壁Ｗを安定させるために、図１（ｂ）に示すように、掘削穴Ｈの内壁Ｗにコンクリート材料を吹付けてコンクリート構造体１を形成すると共にロックボルト２を掘削穴Ｈの内壁Ｗに挿入する。ロックボルト２の挿入は、コンクリート材料の吹付け前に行ってもよいし吹付け後に行ってもよい。以上により、所定深さの立坑ＶＳが構築される。
【００１９】
次に、図１（ｃ）に示すように、構築済みの立坑ＶＳの底部を鉛直下方に所定深さ（例えば１ｍ）掘削し掘削穴Ｈを掘進する。次に、掘削穴Ｈの掘進により剥き出しになった内壁Ｗを安定させるために、図１（ｄ）に示すように、掘削穴Ｈの内壁Ｗにコンクリート材料を吹付けると共にロックボルト２を掘削穴Ｈの内壁Ｗに挿入する。立坑ＶＳの底部が所望の深さに達するまで、構築済みの立坑ＶＳの底部を掘削する掘削工程、コンクリート材料を吹付ける吹付工程、及びロックボルト２を挿入する挿入工程を繰り返すことにより、立坑ＶＳが完成する。
【００２０】
掘削工程では、地山の岩盤を不図示の爆薬を用いて破砕することがあり、図２に示すように、立坑構築装置１００は、爆薬を装填するための孔３を構築済みの立坑ＶＳの底部に削孔する際に用いられる。立坑構築装置１００は、構築済みの立坑ＶＳ内に不図示のクレーン等を用いて投入される。
【００２１】
立坑構築装置１００は、立坑ＶＳの底部に孔３を削孔するための削孔機（作業具）４０を備えている。削孔機４０は、孔３を削孔する削孔ロッド４１と、削孔ロッド４１と略平行に設けられるガイドセル４２と、ガイドセル４２の先端に設けられるセントラライザ４３と、ガイドセル４２に移動自在に搭載されるドリフタ４４と、を備えている。ドリフタ４４は、不図示の駆動機構によりガイドセル４２に沿って往復移動する。削孔ロッド４１の基端は、ドリフタ４４に支持されており、ドリフタ４４と共に往復移動する。削孔ロッド４１の移動はセントラライザ４３によって案内される。
【００２２】
ドリフタ４４は、削孔ロッド４１に回転力を付与可能に形成されている。削孔ロッド４１の先端を立坑ＶＳの底部に押付けた状態でドリフタ４４により削孔ロッド４１を回転させることにより、孔３が削孔される。
【００２３】
複数の孔３の削孔が完了したところで、立坑構築装置１００を不図示のクレーン等を用いて立坑ＶＳから引き上げる。その後、爆薬を孔３に装填して爆発させ、地山の岩盤を破砕する。
【００２４】
爆薬を用いて掘削される掘削穴Ｈの形状は、爆薬の装填位置に依存する。そのため、構築済みの立坑ＶＳの底部を所望の形状で掘削するためには、爆薬を装填する位置を予め定め、定められた位置に削孔機４０を移動させて孔３を形成することが好ましい。
【００２５】
予め定められた位置に削孔機４０を移動させる方法として、作業者の手作業により立坑ＶＳの底部の中心位置を測定し、測定された中心位置を基準として、孔３を削孔する位置を立坑ＶＳの底部に標示し、標示された箇所に削孔機４０を移動させることが考えられる。しかしながら、手作業による測定及び標示には時間がかかる。また、立坑ＶＳの構築においては、掘削工程毎に立坑ＶＳの底部を掘削するため立坑ＶＳの底部の標示が除去される。そのため、掘削工程毎に手作業による測定及び標示が必要となり、効率よく立坑ＶＳを構築することができない。
【００２６】
手作業による測定及び標示なしに削孔機４０を予め定められた位置に精度よく移動させるためには、立坑ＶＳ内における削孔機４０の位置を把握することが有効である。削孔機４０の位置を把握する方法として、ＧＰＳ又はトータルステーションを用いることが考えられる。しかし、立坑ＶＳ内ではこれらを用いることが困難であり、適さない。
【００２７】
具体的には、ＧＰＳを用いた位置把握では、ＧＰＳ衛星からの信号を受信する必要があり、ＧＰＳ衛星からの信号は、立坑ＶＳの深さが増すにつれ立坑ＶＳの底部に到達し難くなる。そのため、立坑ＶＳの底部近傍における作業具の位置をＧＰＳを用いて把握することは困難である。
【００２８】
また、トータルステーションを用いた位置把握では、トータルステーションを地上に設置し、トータルステーションからの光を作業具に照射する必要がある。立坑ＶＳの深さが増すとトータルステーションからの光は地山によって遮られ立坑ＶＳの底部に到達しなくなる。また、トータルステーションは鉛直方向の照射ができないため、立坑ＶＳの底部近傍における作業具の位置をトータルステーションを用いて把握することが困難であり、適さない。
【００２９】
立坑構築装置１００及び立坑構築方法では、後述する構成により、構築済みの立坑ＶＳ内に設けられた基準点に基づいて立坑ＶＳ内における削孔機４０の位置を算出する。そのため、立坑ＶＳ内における削孔機４０の位置を把握することができる。したがって、手作業による測定及び標示なしに削孔機４０を予め定められた位置に精度よく移動させることができ、効率よく立坑ＶＳを構築することができる。
【００３０】
以下、立坑構築装置１００の構成及び立坑構築方法をより詳細に説明する。ここでは、構築済みの立坑ＶＳにその周方向に間隔を空けて挿入される２つのロックボルト２の突出端を第１及び第２基準点として用いる場合について説明する。
【００３１】
なお、ロックボルト２は、構築済みの立坑ＶＳの坑壁１ａから突出しており、ロックボルト２の突出端が立坑ＶＳの坑壁１ａにおける予め定められた設計位置に設けられているものとする。つまり、ロックボルト２の突出端の位置が分かっているものとする。また、以下において、突出端が第１基準点として用いられるロックボルト２を「第１ロックボルト２ａ」とも称し、突出端が第２基準点として用いられるロックボルト２を「第２ロックボルト２ｂ」とも称する。
【００３２】
立坑構築装置１００は、走行可能な走行部１０と、走行部１０に支持される車体２０と、車体２０に支持される腕部３０と、を備える。削孔機４０は、腕部３０の先端に支持されている。
【００３３】
走行部１０は、台枠１１と、台枠１１の左右に装着されるクローラ１２と、を備えている。台枠１１に搭載された不図示の走行モータを駆動することにより、クローラ１２が回転し走行部１０が走行する。左右のクローラ１２の回転数及び回転方向を調整することで走行部１０の方向転換が可能である。
【００３４】
車体２０は、台枠１１に支持されている。車体２０には操縦席２１が設けられており、操縦席２１の近傍には、立坑構築装置１００の動作を制御するための不図示の操作機具が設けられている。作業者は、操縦席２１で操作器具を操作して立坑構築装置１００を操縦する。
【００３５】
腕部３０は、車体２０に上下左右に揺動自在に支持されるブーム３１と、ブーム３１の先端に上下に揺動自在に支持されるアーム３２と、アーム３２の先端に上下に揺動自在に支持されるブラケット３３と、を備えている。
【００３６】
ブーム３１は、第１ブームシリンダ３４の伸縮駆動により左右に揺動し、第２ブームシリンダ３５の伸縮駆動により上下に揺動する。アーム３２は、アームシリンダ３６の伸縮駆動により上下に揺動する。ブラケット３３は、ブラケットシリンダ３７の伸縮駆動により上下に揺動する。つまり、腕部３０の姿勢は、第１ブームシリンダ３４、第２ブームシリンダ３５、アームシリンダ３６及びブラケットシリンダ３７の伸縮駆動により変化する。
【００３７】
削孔機４０は、ブラケット３３に支持されている。具体的には、削孔機４０のガイドセル４２は、保持部材５０を介して腕部３０のブラケット３３に取り付けられている。腕部３０の姿勢の変化に伴って、削孔機４０が移動する。
【００３８】
図３に示すように、立坑構築装置１００は、腕部３０の姿勢を検出する姿勢検出部６０と、姿勢検出部６０により検出された腕部３０の姿勢に基づいて演算処理を行うコントローラ７０と、を備えている。
【００３９】
姿勢検出部６０は、車体２０に対するブーム３１の左右方向の揺動角度を検出するブーム左右角度検出部６１と、車体２０に対するブーム３１の上下方向の揺動角度を検出するブーム上下角度検出部６２と、ブーム３１に対するアーム３２の揺動角度を検出するアーム角度検出部６３と、アーム３２に対するブラケット３３の揺動角度を検出するブラケット角度検出部６４と、を備えている。
【００４０】
ブーム左右角度検出部６１は、例えば車体２０とブーム３１とに渡って設けられる角度センサである。ブーム左右角度検出部６１は、第１ブームシリンダ３４（図２参照）の伸縮量を検出するストロークセンサであってもよい。ブーム上下角度検出部６２、アーム角度検出部６３及びブラケット角度検出部６４は、ブーム左右角度検出部６１と同様に、角度センサであってもよいし、ストロークセンサであってもよい。
【００４１】
コントローラ７０は、制御プログラム等を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、ＣＰＵにより実行される制御プログラム等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＣＰＵの演算結果等を記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、を備えるマイクロコンピュータである。コントローラ７０は、１つのマイクロコンピュータによって構成されていてもよいし、複数のマイクロコンピュータによって構成されていてもよい。
【００４２】
コントローラ７０は、走行部１０の位置を算出する走行部位置算出部７１と、削孔機４０の位置を算出する削孔機位置算出部（作業具位置算出部）７２と、を備えている。走行部位置算出部７１は、第１及び第２ロックボルト２ａ，２ｂの突出端の位置と、第１及び第２ロックボルト２ａ，２ｂの突出端に削孔機４０における削孔ロッド４１の先端を当てた状態で姿勢検出部６０により検出される腕部３０の姿勢と、に基づいて、走行部１０の位置を算出する。削孔機位置算出部７２は、走行部位置算出部７１により算出された走行部１０の位置と、姿勢検出部６０により検出された腕部３０の姿勢と、に基づいて、削孔機４０の位置を算出する。走行部位置算出部７１及び削孔機位置算出部７２は、マイクロコンピュータの機能を仮想的なユニットとしたものである。
【００４３】
まず、走行部位置算出部７１により行われる走行部位置算出処理について詳述する。走行部位置算出処理は、立坑構築装置１００を構築済みの立坑ＶＳに投入し、立坑構築装置１００における走行部１０の走行を停止した状態で行われる。
【００４４】
走行部位置算出処理では、第１及び第２ロックボルト２ａ，２ｂの突出端に削孔ロッド４１の先端を当てた状態で姿勢検出部６０により検出される検出値を用いる。そのため、走行部位置算出処理を行う前に、第１及び第２ロックボルト２ａ，２ｂの突出端に削孔ロッド４１の先端を当て、この状態で姿勢検出部６０により検出される検出値をコントローラ７０に記憶させる作業が行われる。
【００４５】
具体的には、まず、作業者の操縦により腕部３０の姿勢を変化させ、図４及び図５に示すように、削孔ロッド４１の先端を構築済みの立坑ＶＳにおける第１ロックボルト２ａの突出端に当てる。コントローラ７０は、この状態で姿勢検出部６０により検出される検出値を第１姿勢として記憶する。次に、作業者の操縦により腕部３０の姿勢を変化させ、図５において点線で示すように削孔ロッド４１の先端を第２ロックボルト２ｂの突出端に当てる。コントローラ７０は、この状態で姿勢検出部６０により検出される検出値を第２姿勢として記憶する。
【００４６】
コントローラ７０は、第１姿勢及び第２姿勢を記憶したところで、走行部位置算出処理を行う。
【００４７】
まず、記憶した第１姿勢を用いて、第１ロックボルト２ａの突出端と、ブーム３１の左右方向の揺動中心軸Ａと、の水平距離（以下、「第１水平距離Ｌ１」と称する）を算出する。ブーム３１、アーム３２、ブラケット３３及び削孔機４０の寸法は既知の値であるため、これらの既知の値と、第１姿勢（より詳細には、ブーム３１の上下方向の揺動角度、アーム３２の揺動角度及びブラケット３３の揺動角度）と、を用いることにより、第１水平距離Ｌ１を算出することができる。
【００４８】
次に、記憶した第２姿勢を用いて、第２ロックボルト２ｂの突出端と、ブーム３１の左右方向の揺動中心軸Ａと、の水平距離（以下、「第２水平距離Ｌ２」と称する）を算出する。第１水平距離Ｌ１の算出と同様に、ブーム３１、アーム３２、ブラケット３３及び削孔機４０の寸法と、第２姿勢と、を用いることにより、第２水平距離Ｌ２を算出することができる。
【００４９】
次に、第１及び第２ロックボルト２ａ，２ｂの突出端の位置と、算出された第１及び第２水平距離Ｌ１，Ｌ２と、に基づいて、ブーム３１の左右方向の揺動中心軸Ａの位置を算出する。具体的には、鉛直上方から見て第１ロックボルト２ａの突出端を中心とし第１水平距離Ｌ１を半径とした円Ｃ１と、鉛直上方から見て第２ロックボルト２ｂの突出端を中心とし第２水平距離Ｌ２を半径とした円Ｃ２と、の交点の位置を算出する。算出された交点の位置が、鉛直上方から見たときのブーム３１の左右方向の揺動中心軸Ａの位置である。
【００５０】
次に、算出されたブーム３１の左右方向の揺動中心軸Ａの位置と、第１ロックボルト２ａの突出端の位置と、記憶した第１姿勢と、に基づいて、走行部１０の位置を算出する。具体的には、走行部１０の中心Ｂの位置を算出し、走行部１０の方位を算出する。
【００５１】
走行部１０の中心Ｂと揺動中心軸Ａとの水平距離は既知である。したがって、この既知の水平距離と、揺動中心軸Ａの位置と、第１ロックボルト２ａの突出端の位置と、第１姿勢（より詳細には、ブーム３１の左右方向の揺動角度）と、を用いることにより、走行部１０の中心Ｂの位置を算出することができる。
【００５２】
走行部１０の中心Ｂの位置を算出する際に、第１ロックボルト２ａの突出端の位置及び第１姿勢に代えて、第２ロックボルト２ｂの突出端の位置及び第２姿勢を用いてもよい。走行部１０の中心Ｂの位置に代えて、走行部１０における別の箇所の位置を走行部１０の位置としてもよい。
【００５３】
走行部１０の方位を、走行部１０の中心Ｂを基準としたブーム３１の左右方向の揺動中心軸Ａの位置関係とすると、算出されたブーム３１の左右方向の揺動中心軸Ａの位置と、算出された走行部１０の中心Ｂと、を用いることにより走行部１０の方位を算出することができる。
【００５４】
以上により、走行部１０の位置が算出され、走行部位置算出部７１による走行部位置算出処理が終了する。
【００５５】
次に、削孔機位置算出部７２による削孔機位置算出処理について説明する。削孔機位置算出処理は、走行部位置算出処理の後に所定周期で繰返し行われる。ここでは、図６に示すように腕部３０の姿勢を変化させたときの削孔機４０の位置を算出する場合について説明する。
【００５６】
削孔機位置算出処理では、姿勢検出部６０により検出された腕部３０の姿勢と、走行部位置算出部７１により算出された走行部１０の位置と、に基づいて、削孔機４０における削孔ロッド４１の先端の位置を算出する。具体的には、まず、削孔ロッド４１の先端とブーム３１の左右方向の揺動中心軸Ａとの水平距離（以下、「第３水平距離Ｌ３」と称する）を算出する。次に、算出された第３水平距離Ｌ３と、算出されたブーム３１の左右方向の揺動中心軸Ａと、算出された走行部１０の中心Ｂの位置と、検出された腕部３０の姿勢（より詳細には、ブーム３１の水平方向の揺動角度）と、を用いることにより、削孔ロッド４１の先端の位置を算出する。
【００５７】
なお、第３水平距離Ｌ３は、第１及び第２水平距離Ｌ１，Ｌ２（図５参照）の算出と同様に、ブーム３１、アーム３２、ブラケット３３及び削孔機４０の寸法と、検出された腕部３０の姿勢（より詳細には、ブーム３１の上下方向の揺動角度、アーム３２の揺動角度及びブラケット３３の揺動角度）と、を用いることにより、算出することができる。
【００５８】
以上により、削孔ロッド４１の先端の位置が算出され、削孔機位置算出部７２による処理が終了する。削孔機位置算出処理の結果は、走行部位置算出処理の結果と共にモニタ（表示部）８０に表示される。
【００５９】
図２に示すように、モニタ８０は、操縦席２１の近傍に設けられている。したがって、作業者は、モニタ８０に表示される削孔ロッド４１の先端の位置を確認しながら立坑構築装置１００を操縦することができる。
【００６０】
モニタ８０には、予め定められた削孔位置が削孔ロッド４１の先端の位置と共に表示される。そのため、作業者は、モニタ８０を確認しながら立坑構築装置１００を操縦することにより、予め定められた削孔位置に削孔ロッド４１の先端を容易に合わせることができる。したがって、予め定められた削孔位置を構築済みの立坑ＶＳの底部に手作業により標示することなく削孔ロッド４１の先端を削孔位置に移動させることができ、効率よく立坑ＶＳを構築することができる。
【００６１】
以上の第１実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。
【００６２】
立坑構築装置１００では、構築済みの立坑ＶＳ内に設けられた第１及び第２ロックボルト２ａ，２ｂの突出端に削孔機４０における削孔ロッド４１の先端を当てた状態で検出された腕部３０の姿勢に基づいて、走行部１０の位置を算出し、算出された走行部１０の位置と、検出された腕部３０の姿勢と、に基づいて、削孔ロッド４１の先端の位置を算出する。そのため、削孔ロッド４１の先端の位置は、第１及び第２ロックボルト２ａ，２ｂの突出端を基準に算出される。したがって、構築済みの立坑ＶＳ内における削孔機４０の先端の位置を把握することができ、予め定められた削孔位置に削孔ロッド４１の先端を容易に合わせることができる。これにより効率よく立坑ＶＳを構築することができる。
【００６３】
また、立坑構築装置１００では、モニタ８０は、走行部位置算出部７１により算出された走行部１０の位置と、削孔機位置算出部７２により算出された削孔機４０における削孔ロッド４１の先端の位置と、を表示する。そのため、作業者は、モニタ８０で走行部１０の位置と削孔ロッド４１の先端の位置とを確認しながら立坑構築装置１００を操縦することができる。したがって、効率よく立坑ＶＳを構築することができる。
【００６４】
なお、上記実施形態では、構築済みの立坑ＶＳの坑壁１ａに設けられる第１及び第２ロックボルト２ａ，２ｂの突出端を第１及び第２基準点としているが、第１及び第２基準点は、構築済みの立坑ＶＳの底部に設けられていてもよい。
【００６５】
ただし、第１及び第２基準点が立坑ＶＳの底部に設けられている場合には、第１及び第２基準点は、立坑ＶＳの底部の掘削により除去される。そのため、立坑ＶＳの底部の掘削に伴って、第１及び第２基準点を新たに立坑ＶＳの底部に設ける必要がある。
【００６６】
上記実施形態のように構築済みの立坑ＶＳの坑壁１ａに第１及び第２基準点を設けた場合には、立坑ＶＳの底部を掘削しても第１及び第２基準点は残る。そのため、第１及び第２基準点を構築済みの立坑ＶＳの底部に設ける場合と比較して、第１及び第２基準点を設ける回数を減らすことができ、効率よく立坑ＶＳを構築することができる。
【００６７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る立坑構築装置２００について、図７及び図８を参照して説明する。以下では、第１実施形態と異なる点を主に説明し、第１実施形態で説明した構成と同一の構成又は相当する構成については、図中に第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。また、立坑構築装置２００の側面図は、図２に示される立坑構築装置１００の側面図と略同じであるため、図示を省略する。
【００６８】
図７に示すように、立坑構築装置２００は、走行部１０の方位を検出する方位検出部２６５を更に備えており、走行部位置算出部２７１は、構築済みの立坑ＶＳに設けられる１つの基準点を用いて、立坑ＶＳ内における削孔機４０の位置を算出することができる。方位検出部２６５は、例えば走行部１０又は車体２０に設けられるデジタルコンパスである。
【００６９】
以下、走行部位置算出部２７１により行われる走行部位置算出処理について詳述する。ここでは、構築済みの立坑ＶＳに設けられる１つの基準点を、位置が分かっている所定のロックボルト２の突出端とした場合について説明する。
【００７０】
走行部位置算出処理では、所定のロックボルト２の突出端に削孔ロッド４１の先端を当てた状態で姿勢検出部６０及び方位検出部２６５により検出される腕部３０の姿勢及び走行部１０の方位を用いる。そのため、走行部位置算出処理を行う前に、所定のロックボルト２の突出端に削孔ロッド４１の先端を当て、この状態で姿勢検出部６０及び方位検出部２６５により検出される腕部３０の姿勢及び走行部１０の方位をコントローラ７０に記憶させる作業が行われる。
【００７１】
具体的には、作業者の操縦により腕部３０の姿勢を変化させ、図８に示すように、削孔ロッド４１の先端を構築済みの立坑ＶＳにおける所定のロックボルト２の突出端に当てる。コントローラ７０は、この状態で姿勢検出部６０及び方位検出部２６５により検出される腕部３０の姿勢及び走行部１０の方位を、作業者の操作に応じて、走行部位置算出用の姿勢及び方位として取得する。
【００７２】
コントローラ７０は、まず、取得した走行部位置算出用の姿勢を用いて、第１ロックボルト２ａの突出端と、ブーム３１の左右方向の揺動中心軸Ａと、の水平距離Ｌ４を算出する。ブーム３１、アーム３２、ブラケット３３及び削孔機４０の寸法は既知の値であるため、これらの既知の値と、走行部位置算出用の姿勢（より詳細には、ブーム３１の上下方向の揺動角度、アーム３２の揺動角度及びブラケット３３の揺動角度）と、を用いることにより、水平距離Ｌ４を算出することができる。
【００７３】
次に、取得した走行部位置算出用の姿勢及び方位を用いて、腕部３０の方位を算出する。取得した方位は走行部１０の方位であるため、走行部１０に対する左右方向のブーム３１の左右方向の揺動角度を用いることにより、腕部３０の方位を算出することができる。
【００７４】
次に、所定のロックボルト２の突出端の位置と、算出された水平距離Ｌ４と、算出された腕部３０の方位と、に基づいて、ブーム３１の左右方向の揺動中心軸Ａの位置を算出する。具体的には、第１ロックボルト２ａの突出端から腕部３０の方位に水平距離Ｌ４だけ離れた位置を算出する。算出された位置が、ブーム３１の左右方向の揺動中心軸Ａの位置である。
【００７５】
以上により、走行部１０の位置が算出され、走行部位置算出部２７１による走行部位置算出処理が終了する。
【００７６】
以上の実施形態では、構築済みの立坑ＶＳ内に設けられた所定のロックボルト２の突出端に削孔機４０における削孔ロッド４１の先端を当てた状態で姿勢検出部６０及び方位検出部２６５により検出される腕部３０の姿勢及び走行部１０の方位に基づいて、走行部１０の位置を算出する。そのため、第１実施形態と比較して、走行部１０の位置を算出する際に用いる基準点の数を減らすことができると共に基準点に削孔ロッド４１の先端に当てる作業を減らすことができる。したがって、より効率的に走行部１０の位置を把握することができ、より効率的に立坑ＶＳを構築することができる。
【００７７】
なお、第１実施形態に係る立坑構築装置１００のように第１及び第２ロックボルト２ａ，２ｂの突出端に削孔ロッド４１の先端を当てた状態で姿勢検出部６０により検出される腕部３０の姿勢を用いる場合には、走行部１０の方位を直接検出する機器が不要になる。したがって、立坑構築装置１００の構造を簡素化することができる。
【００７８】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る立坑構築装置３００について、図９及び図１０を参照して説明する。以下では、第１実施形態と異なる点を主に説明し、第１実施形態で説明した構成と同一の構成又は相当する構成については、図中に第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
【００７９】
図９に示すように、立坑構築装置３００は、立坑構築装置１００における車体２０（図２参照）に代えて、走行部１０に鉛直軸周りに旋回自在に支持される旋回台３２０を備えている。台枠１１には不図示の旋回モータが搭載されており、旋回モータを駆動することにより、旋回台３２０が旋回する。
【００８０】
腕部３０のブーム３１は、旋回台３２０に上下方向に揺動可能である一方で左右方向に揺動不能に支持されている。つまり、ブーム３１の方位は、旋回台３２０の旋回により変化する。
【００８１】
図１０に示すように、立坑構築装置３００は、旋回角度検出部３６１を更に備えている。なお、姿勢検出部３６０は、立坑構築装置１００におけるブーム左右角度検出部６１（図３参照）を備えていない。
【００８２】
コントローラ３７０の走行部位置算出部３７１は、走行部位置算出部７１は、第１及び第２ロックボルト２ａ，２ｂの突出端の位置と、第１及び第２ロックボルト２ａ，２ｂの突出端に削孔機４０における削孔ロッド４１の先端を当てた状態で姿勢検出部３６０及び旋回角度検出部３６１により検出される腕部３０の姿勢及び旋回台３２０の旋回角度と、に基づいて、走行部１０の位置を算出する。走行部位置算出部３７１により行われる走行部位置算出処理は、走行部位置算出部７１により行われる処理と略同じであるため、ここではその説明を省略する。
【００８３】
コントローラ３７０の削孔機位置算出部３７２は、走行部位置算出部２７１により算出された走行部１０の位置と、姿勢検出部３６０及び旋回角度検出部３６１により検出された腕部３０の姿勢及び旋回台３２０の旋回角度と、に基づいて、削孔機４０の位置を算出する。削孔機位置算出部３７２により行われる削孔機位置算出処理は、削孔機位置算出部７２により行われる処理と略同じであるため、ここではその説明を省略する。
【００８４】
立坑構築装置３００においても、削孔機４０における削孔ロッド４１の先端の位置は、第１及び第２ロックボルト２ａ，２ｂの突出端を基準に算出される。したがって、構築済みの立坑ＶＳ内における削孔機４０の先端の位置を把握することができ、効率よく立坑ＶＳを構築することができる。
【００８５】
また、走行部位置算出部３７１は、第１及び第２ロックボルト２ａ，２ｂの突出端に削孔機４０における削孔ロッド４１の先端を当てた状態で姿勢検出部３６０及び旋回角度検出部３６１によりそれぞれ検出された腕部３０の姿勢及び旋回台３２０の旋回角度に基づいて、走行部１０の位置を算出する。したがって、旋回台３２０を備える立坑構築装置３００においても構築済みの立坑ＶＳ内における削孔機４０の先端の位置を把握することができ、効率よく立坑ＶＳを構築することができる。
【００８６】
なお、図示を省略するが、立坑構築装置３００は、立坑構築装置２００と同様に、走行部１０の方位を検出する方位検出部を更に備えていてもよい。この場合には、方位検出部を備えない場合と比較して、走行部１０の位置を算出する際に用いる基準点の数を減らすことができると共に基準点に削孔ロッド４１の先端に当てる作業を減らすことができる。したがって、より効率的に走行部１０の位置を把握することができ、より効率的に立坑ＶＳを構築することができる。
【００８７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００８８】
立坑構築装置１００は、爆薬を装填するための孔３に代えて、ロックボルト２を挿入するための孔を削孔する際に用いられてもよい。
【００８９】
立坑構築装置１００は、削孔機４０に代えて、コンクリート材料を吹付ける吹付機、又はロックボルト２を挿入する挿入機であってもよい。つまり、腕部３０のブラケット３３には、立坑ＶＳを構築する作業を地山に対して施す作業具が取り付けられていればよい。
【００９０】
上記実施形態では、ロックボルト２の突出端を基準点として用いられているが、ロックボルト２とは別に立坑ＶＳの坑壁１ａに設けられる標示（例えば、坑壁１ａに形成される窪み）を基準点として用いてもよい。
【００９１】
走行部位置算出部７１は、基準点に削孔ロッド４１の先端を当てた状態で姿勢検出部６０により検出される腕部３０の姿勢に代えて、別の情報に基づいて走行部１０の位置を算出してもよい。例えば、基準点の方位及び基準点までの距離を計測可能なカメラ（撮影手段）を用いて撮影された基準点の画像を解析して走行部１０の位置を算出してもよい。つまり、走行部位置算出部７１は、構築済みの立坑ＶＳ内に設けられた基準点に基づいて走行部１０の位置を算出するように形成されていればよい。
【００９２】
撮影された基準点の画像を解析して走行部１０の位置を算出する場合には、基準点を撮影するためのカメラを走行部１０又は旋回台３２０に搭載することが好ましい。また、画像を精度よく解析するために、基準点に所定のターゲットを設置しターゲットを撮影してもよい。
【００９３】
上記実施形態では、削孔機４０は、腕部３０のブラケット３３に回転不能に取り付けられているが、回転可能に取り付けられていてもよい。この場合には、ブラケット３３に対する削孔機４０の回転角度を検出する検出部を設けておくことが好ましい。
【００９４】
腕部３０は、車体２０又は旋回台３２０に複数支持されていてもよい。この場合には、複数の腕部３０の各々に削孔機４０等の作業具が取り付けられる。また、この場合には、第１及び第２姿勢を取得する際に、作業具を第１及び第２ロックボルト２ａ、２ｂの突出端に同時に当ててもよい。
【００９５】
本発明は、中心軸が鉛直方向と一致する立坑ＶＳの構築だけでなく、中心軸が鉛直方向に対して傾斜した立坑の構築にも適用可能である。また、中心軸が曲がった立坑の構築にも適用可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１００，２００，３００・・・立坑構築装置
１０・・・走行部
３０・・・腕部
４０・・・削孔機（作業具）
６０・・・姿勢検出部
６１・・・ブーム左右角度検出部
６２・・・ブーム上下角度検出部
６３・・・アーム角度検出部
６４・・・ブラケット角度検出部
７０・・・コントローラ
７１・・・走行部位置算出部
７２・・・削孔機位置算出部（作業具位置算出部）
２６５・・・方位検出部
３２０・・・旋回台
３６１・・・旋回角度検出部
ＶＳ・・・立坑
１ａ・・・坑壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2020183681.tif 000006
【図５】
2020183681.tif 000007
【図６】
2020183681.tif 000008
【図７】
2020183681.tif 000009
【図８】
2020183681.tif 000010
【図９】
2020183681.tif 000011
【図１０】
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