(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行体と、この走行体上に搭載された縦軸周りに旋回する旋回体と、この旋回体に伏仰自在に設けられたブームと、このブームの先端に伏仰自在に設けられたアームと、このアームの先端に伏仰自在に設けられた油圧ブレーカーと、を備えた油圧ショベルを用いてトンネル切羽の整形を行なうトンネル切羽の整形システムにおいて、
前記油圧ショベルは、前記旋回体の位置を検知するワイヤ式変位計と、前記旋回体の傾斜角度を検知する傾斜センサーと、前記ブーム、アーム、油圧ブレーカーの各伏仰角度を検知する伏仰角度検知手段と、前記ワイヤ式変位計、傾斜センサーおよび伏仰角度検知手段による検知結果に基づき、油圧ブレーカーの先端部の現在位置を算出する油圧ブレーカー先端位置算出手段と、を備え、
前記ワイヤ式変位計は、前記旋回体の左右と対応する壁における位置が既知の支保工の異なる３点との間の距離を検知するもので、かつ前記旋回体の左及び右にそれぞれ３本設けられ、前記ワイヤ式変位計による検知距離に基づき前記旋回体におけるワイヤ式変位計の３次元位置が求められ、
油圧ブレーカーによる整形過程において、前記油圧ブレーカー先端位置算出手段による算出結果に基づいて油圧ブレーカーの先端部で当たりが検出されながら前記当たり部が除去可能な構成であることを特徴とするトンネル切羽の整形システム。
【請求項２】
走行体と、この走行体上に搭載された縦軸周りに旋回する旋回体と、この旋回体に伏仰自在に設けられたブームと、このブームの先端に伏仰自在に設けられたアームと、このアームの先端に伏仰自在に設けられた油圧ブレーカーと、を備えた油圧ショベルを用いてトンネル切羽の整形を行なうトンネル切羽の整形システムにおいて、
前記油圧ショベルは、前記旋回体の位置を検知する第１のワイヤ式変位計と、前記旋回体の異なる位置を検知する第２のワイヤ式変位計と、前記旋回体の傾斜角度を検知する傾斜角度検知手段と、前記ブーム、アーム、油圧ブレーカーの各伏仰角度を検知する伏仰角度検知手段と、前記ワイヤ式変位計、傾斜角度検知手段および伏仰角度検知手段による検知結果に基づき、油圧ブレーカーの先端部の現在位置を算出する油圧ブレーカー先端位置算出手段と、を備え、
前記第１のワイヤ式変位計は、前記旋回体の左右と対応する壁における位置が既知の支保工の異なる３点との間の距離を検知するもので、かつ前記旋回体の左及び右にそれぞれ３本設けられ、前記第１のワイヤ式変位計による検知距離に基づき前記旋回体における第１のワイヤ式変位計の３次元位置が求められ、
前記第２のワイヤ式変位計は、前記旋回体の左右と前記３点のうちの１点との間の距離を検出するもので、前記旋回体における第１のワイヤ式変位計と離間し、第１のワイヤ式変位計の位置に対する離間距離が既知で、かつ前記旋回体の左及び右にそれぞれ設けられ、
第１のワイヤ式変位計の３次元位置と前記離間距離とに基づき、前記旋回体における第２のワイヤ式変位計の３次元位置が求められ、
油圧ブレーカーによる整形過程において、前記油圧ブレーカー先端位置算出手段による算出結果に基づいて油圧ブレーカーの先端部で当たりが検出されながら前記当たり部が除去可能な構成であることを特徴とするトンネル切羽の整形システム。
【請求項３】
走行体と、この走行体上に搭載された縦軸周りに旋回する旋回体と、この旋回体に伏仰自在に設けられたブームと、このブームの先端に伏仰自在に設けられたアームと、このアームの先端に伏仰自在に設けられた油圧ブレーカーと、を備えた油圧ショベルを用いてトンネル切羽の整形を行なうトンネル切羽の整形システムにおいて、
前記油圧ショベルは、前記旋回体の位置を検知するワイヤ式変位計と、前記旋回体の傾斜角度を検知する傾斜角度検知手段と、前記ブーム、アーム、油圧ブレーカーの各伏仰角度を検知する伏仰角度検知手段と、前記ワイヤ式変位計から伸び出るワイヤの角度を計測する角度計と、前記ワイヤ式変位計、傾斜角度検知手段、伏仰角度検知手段および角度計による検知結果に基づき、油圧ブレーカーの先端部の現在位置を算出する油圧ブレーカー先端位置算出手段と、を備え、
前記ワイヤ式変位計は、前記旋回体の左右と対応する壁における位置が既知の支保工の異なる点との間の距離を検知するもので、かつ前記旋回体の左及び右にそれぞれ設けられ、前記ワイヤ式変位計による検知距離およびワイヤの角度に基づき前記旋回体におけるワイヤ式変位計の３次元位置が求められ、
油圧ブレーカーによる整形過程において、前記油圧ブレーカー先端位置算出手段による算出結果に基づいて油圧ブレーカーの先端部で当たりが検出されながら前記当たり部が除去可能な構成であることを特徴とするトンネル切羽の整形システム。
【請求項４】
走行体と、この走行体上に搭載された縦軸周りに旋回する旋回体と、この旋回体に伏仰自在に設けられたブームと、このブームの先端に伏仰自在に設けられたアームと、このアームの先端に伏仰自在に設けられた油圧ブレーカーと、を備えた油圧ショベルを用いてトンネル切羽の整形を行なうトンネル切羽の整形システムにおいて、
前記油圧ショベルは、前記旋回体の位置を検知するワイヤ式変位計と、前記旋回体の傾斜角度を検知する傾斜センサーと、前記ブーム、アーム、油圧ブレーカーの各伏仰角度を検知する伏仰角度検知手段と、前記ワイヤ式変位計、傾斜センサーおよび伏仰角度検知手段による検知結果に基づき、油圧ブレーカーの先端部の現在位置を算出する油圧ブレーカー先端位置算出手段と、を備え、
前記ワイヤ式変位計は、前記旋回体の左右と対応する壁における位置が既知の支保工の異なる３点との間の距離を検知するもので、かつ前記旋回体の左及び右にそれぞれ３本設けられ、前記ワイヤ式変位計による検知距離に基づき前記旋回体におけるワイヤ式変位計の３次元位置を求め、
前記油圧ブレーカー先端位置算出手段による算出結果に基づいて油圧ブレーカーの先端部で当たりを検出しながら前記当たり部を除去することを特徴とするトンネル切羽の整形方法。
【請求項５】
走行体と、この走行体上に搭載された縦軸周りに旋回する旋回体と、この旋回体に伏仰自在に設けられたブームと、このブームの先端に伏仰自在に設けられたアームと、このアームの先端に伏仰自在に設けられた油圧ブレーカーと、を備えた油圧ショベルを用いてトンネル切羽の整形を行なうトンネル切羽の整形システムにおいて、
前記油圧ショベルは、前記旋回体の位置を検知する第１のワイヤ式変位計と、前記旋回体の異なる位置を検知する第２のワイヤ式変位計と、前記旋回体の傾斜角度を検知する傾斜角度検知手段と、前記ブーム、アーム、油圧ブレーカーの各伏仰角度を検知する伏仰角度検知手段と、前記ワイヤ式変位計、傾斜角度検知手段および伏仰角度検知手段による検知結果に基づき、油圧ブレーカーの先端部の現在位置を算出する油圧ブレーカー先端位置算出手段と、を備え、
前記第１のワイヤ式変位計は、前記旋回体の左右と対応する壁における位置が既知の支保工の異なる３点との間の距離を検知するもので、かつ前記旋回体の左及び右にそれぞれ３本設けられ、前記第１のワイヤ式変位計による検知距離に基づき前記旋回体における第１のワイヤ式変位計の３次元位置が求められ、
前記第２のワイヤ式変位計は、前記旋回体の左右と前記３点のうちの１点との間の距離を検出するもので、前記旋回体における第１のワイヤ式変位計と離間し、第１のワイヤ式変位計の位置に対する離間距離が既知で、かつ前記旋回体の左及び右にそれぞれ設けられ、
第１のワイヤ式変位計の３次元位置と前記離間距離とに基づき、前記旋回体における第２のワイヤ式変位計の３次元位置を求め、
前記油圧ブレーカー先端位置算出手段による算出結果に基づいて油圧ブレーカーの先端部で当たりを検出しながら前記当たり部を除去することを特徴とするトンネル切羽の整形方法。
【請求項６】
走行体と、この走行体上に搭載された縦軸周りに旋回する旋回体と、この旋回体に伏仰自在に設けられたブームと、このブームの先端に伏仰自在に設けられたアームと、このアームの先端に伏仰自在に設けられた油圧ブレーカーと、を備えた油圧ショベルを用いてトンネル切羽の整形を行なうトンネル切羽の整形システムにおいて、
前記油圧ショベルは、前記旋回体の位置を検知するワイヤ式変位計と、前記旋回体の傾斜角度を検知する傾斜角度検知手段と、前記ブーム、アーム、油圧ブレーカーの各伏仰角度を検知する伏仰角度検知手段と、前記ワイヤ式変位計から伸び出るワイヤの角度を計測する角度計と、前記ワイヤ式変位計、傾斜角度検知手段、伏仰角度検知手段および角度計による検知結果に基づき、油圧ブレーカーの先端部の現在位置を算出する油圧ブレーカー先端位置算出手段と、を備え、
前記ワイヤ式変位計は、前記旋回体の左右と対応する壁における位置が既知の支保工の異なる３点との間の距離を検知するもので、かつ前記旋回体の左及び右にそれぞれ３本設けられ、前記ワイヤ式変位計による検知距離およびワイヤの角度に基づき前記旋回体におけるワイヤ式変位計の３次元位置を求め、
前記油圧ブレーカー先端位置算出手段による算出結果に基づいて油圧ブレーカーの先端部で当たりを検出しながら前記当たり部を除去することを特徴とするトンネル切羽の整形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル切羽の整形システムおよび整形方法にかかり、より詳細には、油圧ショベルの油圧ブレーカーの先端部の位置を検知して、切羽の当たりを検出し、前記当たりの除去を行う切羽の整形システムおよび整形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在行われている最も一般的な掘削作業では、当たり取りのために作業員が切羽近傍に立ち、ばか棒を用いて目視で出来形の確認を行っている。
【０００３】
この作業を行っている間に肌落ちの発生する可能性があり、作業員は危険と隣り合わせで作業を行わなければならないという問題がある。
【０００４】
また、作業員が目視で掘削状況を確認するため、作業員の熟練度によって精度が左右されてしまうという問題がある。また、熟練した作業員であっても目視による確認は、誤差の生じる範囲が大きいという問題がある。
【０００５】
さらに、現在行われている当たり取り作業においては、当たり取り作業の途中で作業を中断して出来形を確認し、確認した結果を基にして当たり取り作業を再開しているため、作業時間が長くなるという問題がある。
また、掘削作業を終了して支保工を建て込んでいる段階で、当たりが残っていたことが判明し、掘削をやり直さなければならないことがあるという問題がある。
【０００６】
このような問題を解決するために、下記の非特許文献１および２では、３Ｄスキャナで掘削面を計測し、当たりの有無も含めて出来形を確認する方法が開示されている。
また、下記の非特許文献３では、自由断面掘削機自動化掘削システムが開示されている。これは大型自由断面掘削機に搭載するシステムで、トンネル後方上部に設置したトータルステーションで掘削機の公共座標位置を認識した後、ローカル座標に変換し、掘削機側へ送信、掘削機側ではその情報を、自機に搭載されたセンサーからの機体姿勢情報とあわせ、カッターヘッドの掘削位置を制御し、所定の掘削外周線形を確保するものである。
【０００７】
また、掘削の出来形の確認を目的とするものではないが、下記特許文献１には、油圧ショベルのバケットの先端の位置を求めるシステムとして、走行式建設機械の位置計測システムが開示されている。これは、油圧ショベルに、ブーム角度、アーム角度、バケット角度を検出する角度センサと、上部旋回体の前後方向の傾斜角を検出する傾斜センサと、二個のＧＰＳアンテナおよびＧＰＳ受信機と、基準局からの補正データを無線アンテナを介して受信する無線機と、位置データを送信する無線アンテナと、パネルコンピュータとを設け、ＧＰＳ受信機からの位置データと上記各種センサからの角度データに基づき、油圧ショベルのバケットの先端の位置を演算するというものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】佐藤康弘ら、３Ｄレーザースキャナを用いた出来型確認システムの開発  ―その１  システム概要と適用方法―、日本建築学会大会学術講演梗概集、２００５年９月
【非特許文献２】長瀧慶明ら、３Ｄレーザースキャナを用いた出来型確認システムの開発  ―その２  適用事例―、日本建築学会大会学術講演梗概集、２００５年９月
【非特許文献３】猪口敏一ら、自由断面掘削機自動化掘削システム、ブームヘッダーＲＨ−１０Ｊ、ＲＨ―２５０―ＭＢ−ＳＬの自動掘削、２０１０年８月
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３１０６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、３Ｄスキャナで掘削面を計測する方法は、計測に時間がかかるという問題がある。
また、自由断面掘削機自動化掘削システムを用いる方法は、製品のコストが高いという問題がある。
【００１１】
また、前記特許文献１の計測システムは、ＧＰＳを用いるため、トンネル内部で用いることができないという問題がある。
【００１２】
したがって、本発明が解決しようとする主たる課題は、出来形確認の際の安全性を向上させるとともに、当たりの有無を正確かつ迅速に検知し、当該当たりを除去することを、製品コストを抑えつつ実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題を解決した本発明は、次のとおりである。
〔請求項１記載の発明〕
走行体と、この走行体上に搭載された縦軸周りに旋回する旋回体と、この旋回体に伏仰自在に設けられたブームと、このブームの先端に伏仰自在に設けられたアームと、このアームの先端に伏仰自在に設けられた油圧ブレーカーと、を備えた油圧ショベルを用いてトンネル切羽の整形を行なうトンネル切羽の整形システムにおいて、
前記油圧ショベルは、前記旋回体の位置を検知するワイヤ式変位計と、前記旋回体の傾斜角度を検知する傾斜センサーと、前記ブーム、アーム、油圧ブレーカーの各伏仰角度を検知する伏仰角度検知手段と、前記ワイヤ式変位計、傾斜センサーおよび伏仰角度検知手段による検知結果に基づき、油圧ブレーカーの先端部の現在位置を算出する油圧ブレーカー先端位置算出手段と、を備え、
前記ワイヤ式変位計は、前記旋回体の左右と対応する壁における位置が既知の支保工の異なる３点との間の距離を検知するもので、かつ前記旋回体の左及び右にそれぞれ３本設けられ、前記ワイヤ式変位計による検知距離に基づき前記旋回体におけるワイヤ式変位計の３次元位置が求められ、
油圧ブレーカーによる整形過程において、前記油圧ブレーカー先端位置算出手段による算出結果に基づいて油圧ブレーカーの先端部で当たりが検出されながら前記当たり部が除去可能な構成であることを特徴とするトンネル切羽の整形システム。
【００１４】
（作用効果）
このシステムによれば、出来形確認の際に作業員が切羽近傍に立たなくてよいため、作業員が肌落ちに遭遇する可能性を減らすことができる。
また、機械によって出来形確認を行うことができるため、熟練した作業員でなくても、高い精度で掘削状況を把握することができる。
さらに、当たり取りと出来形確認を一連の作業で行うことができるため、作業時間を短縮することができる。
また、高い精度で出来形確認をすることができるため、掘削作業を終了して支保工を建て込んでいる段階で、当たりが残っていたことが判明し、掘削をやり直さなければならなくなる状況が発生するのを防ぐことができる。
また、光学式測定器を用いるよりも、安価にシステムを構築することができる。
【００１５】
〔請求項２記載の発明〕
走行体と、この走行体上に搭載された縦軸周りに旋回する旋回体と、この旋回体に伏仰自在に設けられたブームと、このブームの先端に伏仰自在に設けられたアームと、このアームの先端に伏仰自在に設けられた油圧ブレーカーと、を備えた油圧ショベルを用いてトンネル切羽の整形を行なうトンネル切羽の整形システムにおいて、
前記油圧ショベルは、前記旋回体の位置を検知する第１のワイヤ式変位計と、前記旋回体の異なる位置を検知する第２のワイヤ式変位計と、前記旋回体の傾斜角度を検知する傾斜角度検知手段と、前記ブーム、アーム、油圧ブレーカーの各伏仰角度を検知する伏仰角度検知手段と、前記ワイヤ式変位計、傾斜角度検知手段および伏仰角度検知手段による検知結果に基づき、油圧ブレーカーの先端部の現在位置を算出する油圧ブレーカー先端位置算出手段と、を備え、
前記第１のワイヤ式変位計は、前記旋回体の左右と対応する壁における位置が既知の支保工の異なる３点との間の距離を検知するもので、かつ前記旋回体の左及び右にそれぞれ３本設けられ、前記第１のワイヤ式変位計による検知距離に基づき前記旋回体における第１のワイヤ式変位計の３次元位置が求められ、
前記第２のワイヤ式変位計は、前記旋回体の左右と前記３点のうちの１点との間の距離を検出するもので、前記旋回体における第１のワイヤ式変位計と離間し、第１のワイヤ式変位計の位置に対する離間距離が既知で、かつ前記旋回体の左及び右にそれぞれ設けられ、
第１のワイヤ式変位計の３次元位置と前記離間距離とに基づき、前記旋回体における第２のワイヤ式変位計の３次元位置が求められ、
油圧ブレーカーによる整形過程において、前記油圧ブレーカー先端位置算出手段による算出結果に基づいて油圧ブレーカーの先端部で当たりが検出されながら前記当たり部が除去可能な構成であることを特徴とするトンネル切羽の整形システム。
【００１６】
（作用効果）
請求項１と同様の効果がある。
【００１７】
〔請求項３記載の発明〕
走行体と、この走行体上に搭載された縦軸周りに旋回する旋回体と、この旋回体に伏仰自在に設けられたブームと、このブームの先端に伏仰自在に設けられたアームと、このアームの先端に伏仰自在に設けられた油圧ブレーカーと、を備えた油圧ショベルを用いてトンネル切羽の整形を行なうトンネル切羽の整形システムにおいて、
前記油圧ショベルは、前記旋回体の位置を検知するワイヤ式変位計と、前記旋回体の傾斜角度を検知する傾斜角度検知手段と、前記ブーム、アーム、油圧ブレーカーの各伏仰角度を検知する伏仰角度検知手段と、前記ワイヤ式変位計から伸び出るワイヤの角度を計測する角度計と、前記ワイヤ式変位計、傾斜角度検知手段、伏仰角度検知手段および角度計による検知結果に基づき、油圧ブレーカーの先端部の現在位置を算出する油圧ブレーカー先端位置算出手段と、を備え、
前記ワイヤ式変位計は、前記旋回体の左右と対応する壁における位置が既知の支保工の異なる点との間の距離を検知するもので、かつ前記旋回体の左及び右にそれぞれ設けられ、前記ワイヤ式変位計による検知距離およびワイヤの角度に基づき前記旋回体におけるワイヤ式変位計の３次元位置が求められ、
油圧ブレーカーによる整形過程において、前記油圧ブレーカー先端位置算出手段による算出結果に基づいて油圧ブレーカーの先端部で当たりが検出されながら前記当たり部が除去可能な構成であることを特徴とするトンネル切羽の整形システム。
【００１８】
（作用効果）
請求項１と同様の効果がある。
【００１９】
〔請求項４記載の発明〕
走行体と、この走行体上に搭載された縦軸周りに旋回する旋回体と、この旋回体に伏仰自在に設けられたブームと、このブームの先端に伏仰自在に設けられたアームと、このアームの先端に伏仰自在に設けられた油圧ブレーカーと、を備えた油圧ショベルを用いてトンネル切羽の整形を行なうトンネル切羽の整形システムにおいて、
前記油圧ショベルは、前記旋回体の位置を検知するワイヤ式変位計と、前記旋回体の傾斜角度を検知する傾斜センサーと、前記ブーム、アーム、油圧ブレーカーの各伏仰角度を検知する伏仰角度検知手段と、前記ワイヤ式変位計、傾斜センサーおよび伏仰角度検知手段による検知結果に基づき、油圧ブレーカーの先端部の現在位置を算出する油圧ブレーカー先端位置算出手段と、を備え、
前記ワイヤ式変位計は、前記旋回体の左右と対応する壁における位置が既知の支保工の異なる３点との間の距離を検知するもので、かつ前記旋回体の左及び右にそれぞれ３本設けられ、前記ワイヤ式変位計による検知距離に基づき前記旋回体におけるワイヤ式変位計の３次元位置を求め、
前記油圧ブレーカー先端位置算出手段による算出結果に基づいて油圧ブレーカーの先端部で当たりを検出しながら前記当たり部を除去することを特徴とするトンネル切羽の整形方法。
【００２０】
【００２１】
〔請求項５記載の発明〕
走行体と、この走行体上に搭載された縦軸周りに旋回する旋回体と、この旋回体に伏仰自在に設けられたブームと、このブームの先端に伏仰自在に設けられたアームと、このアームの先端に伏仰自在に設けられた油圧ブレーカーと、を備えた油圧ショベルを用いてトンネル切羽の整形を行なうトンネル切羽の整形システムにおいて、
前記油圧ショベルは、前記旋回体の位置を検知する第１のワイヤ式変位計と、前記旋回体の異なる位置を検知する第２のワイヤ式変位計と、前記旋回体の傾斜角度を検知する傾斜角度検知手段と、前記ブーム、アーム、油圧ブレーカーの各伏仰角度を検知する伏仰角度検知手段と、前記ワイヤ式変位計、傾斜角度検知手段および伏仰角度検知手段による検知結果に基づき、油圧ブレーカーの先端部の現在位置を算出する油圧ブレーカー先端位置算出手段と、を備え、
前記第１のワイヤ式変位計は、前記旋回体の左右と対応する壁における位置が既知の支保工の異なる３点との間の距離を検知するもので、かつ前記旋回体の左及び右にそれぞれ３本設けられ、前記第１のワイヤ式変位計による検知距離に基づき前記旋回体における第１のワイヤ式変位計の３次元位置が求められ、
前記第２のワイヤ式変位計は、前記旋回体の左右と前記３点のうちの１点との間の距離を検出するもので、前記旋回体における第１のワイヤ式変位計と離間し、第１のワイヤ式変位計の位置に対する離間距離が既知で、かつ前記旋回体の左及び右にそれぞれ設けられ、
第１のワイヤ式変位計の３次元位置と前記離間距離とに基づき、前記旋回体における第２のワイヤ式変位計の３次元位置を求め、
前記油圧ブレーカー先端位置算出手段による算出結果に基づいて油圧ブレーカーの先端部で当たりを検出しながら前記当たり部を除去することを特徴とするトンネル切羽の整形方法。
【００２２】
【００２３】
〔請求項６記載の発明〕
走行体と、この走行体上に搭載された縦軸周りに旋回する旋回体と、この旋回体に伏仰自在に設けられたブームと、このブームの先端に伏仰自在に設けられたアームと、このアームの先端に伏仰自在に設けられた油圧ブレーカーと、を備えた油圧ショベルを用いてトンネル切羽の整形を行なうトンネル切羽の整形システムにおいて、
前記油圧ショベルは、前記旋回体の位置を検知するワイヤ式変位計と、前記旋回体の傾斜角度を検知する傾斜角度検知手段と、前記ブーム、アーム、油圧ブレーカーの各伏仰角度を検知する伏仰角度検知手段と、前記ワイヤ式変位計から伸び出るワイヤの角度を計測する角度計と、前記ワイヤ式変位計、傾斜角度検知手段、伏仰角度検知手段および角度計による検知結果に基づき、油圧ブレーカーの先端部の現在位置を算出する油圧ブレーカー先端位置算出手段と、を備え、
前記ワイヤ式変位計は、前記旋回体の左右と対応する壁における位置が既知の支保工の異なる３点との間の距離を検知するもので、かつ前記旋回体の左及び右にそれぞれ３本設けられ、前記ワイヤ式変位計による検知距離およびワイヤの角度に基づき前記旋回体におけるワイヤ式変位計の３次元位置を求め、
前記油圧ブレーカー先端位置算出手段による算出結果に基づいて油圧ブレーカーの先端部で当たりを検出しながら前記当たり部を除去することを特徴とするトンネル切羽の整形方法。
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、出来形確認の際の安全性を向上させるとともに、当たりの有無を正確かつ迅速に検知し、当該当たりを除去することを、製品コストを抑えつつ実現することが可能になる。  
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】油圧ショベルの斜視図である。
【図２】ワイヤ式変位計の斜視図である。
【図３】ワイヤ式変位計を回転体に取り付けた平面図である。
【図４】ワイヤ式変位計を回転体に取り付けた側面図である。
【図５】第一実施例にかかる位置計測システムの平面図である。
【図６】支保工にフックを取り付けた状態を示した側面図である。
【図７】支保工にフックを取り付けた状態を示した正面図である。
【図８】第二実施例にかかる位置計測システムの平面図である。
【図９】第三実施例にかかる位置計測システムの平面図である。
【図１０】第三実施例にかかる位置計測システムの背面図である。
【図１１】第四実施例にかかる位置計測システムの平面図である。
【図１２】第四実施例にかかる位置計測システムの正面図である。
【図１３】表示画面を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３２】
＜第一実施例＞
図１は、本発明に使用する油圧ショベル１の斜視図である。
この油圧ショベル１は、走行体１４およびその上部にある旋回体１５からなる。旋回体１５の前方にはブーム８、アーム９、油圧ブレーカー１０が設けられており、それぞれがブームシリンダ１１、アームシリンダ１２、油圧ブレーカーシリンダ１３の伸縮によって駆動される。
【００３３】
ブームシリンダ１１、アームシリンダ１２、油圧ブレーカーシリンダ１３の伸縮は、各シリンダに取り付けたワイヤ式変位計１８で計測する。そして、その計測値に基づき、ブーム、アーム、油圧ブレーカーの各伏仰角度を算出する。
【００３４】
このワイヤ式変位計１８は、各シリンダの可動ロッドを挟むようにシリンダ毎に取り付ける。
なお、このワイヤ式変位計１８を第二ワイヤ式変位計ともいう。
【００３５】
図１においては、ブーム、アーム、油圧ブレーカーの各伏仰角度を検出する伏仰角度検出手段として、ワイヤ式変位計１８を用いた例を示した。しかし、伏仰角度検出手段はこれに限られるものではない。他の例としては、例えばアーム、ブーム、油圧ブレーカーの傾斜角を直接計測する傾斜角センサーを挙げることができる。その他に、アーム、ブーム、油圧ブレーカーの各ヒンジ部の回転角を回転角度計で計測して、その計測値から伏仰角度を検出する手段なども挙げることができる。
【００３６】
また、第一実施例では、油圧ショベル１の旋回体１５の後方には、油圧ショベル１の姿勢を検出するための傾斜センサー３を設けている。この傾斜センサー３によって、油圧ショベル１のピッチング角、ローリング角を検出する。
【００３７】
なお、本実施例では傾斜センサー３を旋回体１５の後方に設けているが、傾斜センサーを取り付ける位置はこれに限られるものではなく、旋回体１５上の任意の位置に設けることができる。
【００３８】
また、第一実施例では、ワイヤ式変位計２を油圧ショベル１の旋回体１５の後方両側端部に取り付ける。
図２〜図４は、ワイヤ式変位計２の取り付け方法を説明した図である。図２はワイヤ式変位計２の斜視図であり、図３はワイヤ式変位計２を回転体５に取り付けた平面図であり、図４はワイヤ式変位計２を回転体５に取り付けた側面図である。
【００３９】
ワイヤ式変位計２を回転体５の上に取り付け、この回転体５を、マグネット４を介して油圧ショベル１の旋回体１５に取り付けるようにするのが好ましい。正確な計測を行うためにはワイヤ式変位計２のワイヤを引き出し口に対して真っ直ぐに引き出すことが好ましいところ、回転体５の上にワイヤ式変位計２を取り付けることで、ワイヤ式変位計２の引き出し口を常に引っ張られる方向に向けることができる。
【００４０】
なお、ワイヤ式変位計２は取り外し可能であるが、油圧ショベル１に取り付ける際は、旋回体１５の予め決められた所定位置に取り付けるようにするのが好ましい。所定位置に取り付けることで、旋回体１５に取り付けられる複数のワイヤ式変位計２の間の距離が分かるため、新たにその距離を測らなくても、後述する演算ができるという利点がある。
【００４１】
ワイヤ式変位計２は、先端にあるワイヤ先端リングＵを引っ張ることによって、ワイヤドラム（図示しない）に巻きついていたワイヤＲが外へ伸び出る機構となっている。ワイヤＲの先端にあるワイヤ先端リングＵが、後述する支保工７に取り付けられたフック６に掛けられることで、ワイヤＲが支保工７に固定される。
【００４２】
図５は、第一実施例にかかる位置計測システムの平面図である。トンネル掘削時に、切羽付近に油圧ブレーカー１０を有する油圧ショベル１を設置した図である。図５の上方に切羽面、後方に抗口があり、左側に左壁、右側に右壁がある。
【００４３】
この油圧ショベル１の前方は前記切羽面と対向している。また、前記油圧ショベル１の旋回体１５の後方左側端部のほぼ同じ箇所にワイヤ式変位計２を計三個取り付けるとともに、左壁面の異なる箇所にフック６を計三個取り付けている。そして、油圧ショベル１の旋回体１５の後方左側端部に取り付けた各ワイヤ式変位計２から左壁面に取り付けた各フック６へ向かってそれぞれワイヤＲを伸ばし、ワイヤＲの先端にあるワイヤ先端リングＵをフック６に掛けて固定している。
【００４４】
なお、計三個のワイヤ式変位計２を取り付ける旋回体１５上の箇所は、Ｘ軸及びＹ軸を同じ座標とし、Ｚ軸もほぼ同じとなるように、それぞれのワイヤ式変位計２を近づけて縦に並べて取り付ける。この取り付け方は、二個以上の複数のワイヤ式変位計２を旋回体１５上のほぼ同じ箇所に取り付ける他の場合にも、同様に用いることができる。
【００４５】
前記ワイヤ式変位計２は、油圧ショベル１の旋回体１５の後方右側端部の同じ箇所にも計三個取り付けるとともに、前記フック６は右壁面の異なる箇所にも計三個取り付けている。そして、前記と同様に、油圧ショベル１の旋回体１５の後方右側端部に取り付けた各ワイヤ式変位計２から右壁面に取り付けた各フック６へ向かってそれぞれワイヤＲを伸ばし、ワイヤＲの先端にあるワイヤ先端リングＵをフック６に掛けて固定している。
【００４６】
本実施例においては、油圧ショベル１の旋回体１５の後方両側端部にワイヤ式変位計２を設けているが、前方両側端部など別の箇所に設けるようにしてもよい。
【００４７】
ここで、ワイヤ式変位計２の先端にあるワイヤ先端リングＵを壁面に固定する方法について説明する。
図６は、支保工７にマグネット４を介してフック６を取り付けた側面図であり、図７は、支保工７にマグネット４を介してフック６を取り付けた正面図である。
壁面に設けるフック６は、より詳細には、壁面近傍に設けた支保工７にマグネット４を介して取り付けられる。支保工７は予め計画された位置に組み立てられるため、そこに取り付けるフック６も予め計画された位置に取り付けることができる。
【００４８】
このフック６の設置位置は、簡易的には支保工７の設置位置を基準にして決定する。この場合、フック６の設置位置の精度は、支保工７の設置位置の精度に左右されることになる。
フック６を設置するに際しては、支保工７にマグネット４を取り付ける位置を事前にマーキングしておく必要がある。
【００４９】
＜計測方法＞
以下に、第一実施例にかかる位置計測システムを用いた油圧ショベル１の油圧ブレーカー１０の先端部Ｓの三次元位置計測方法を説明する。
【００５０】
まず、油圧ショベル１の旋回体１５に取り付けたワイヤ式変位計２のワイヤＲを壁面上のフック６に掛け、ワイヤＲの長さを計測する。このワイヤＲの長さの計測は、ワイヤ式変位計２によって行う。
なお、前記のとおり、第一実施例においては計六本のワイヤＲをフック６に掛けており、このワイヤＲそれぞれの長さを計測する。
【００５１】
計測した六本のワイヤＲの長さのうち、三本のワイヤＲの長さ（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）と、フック６の位置（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）から、油圧ショベル１の旋回体１５の後方左側端部に設けたワイヤ式変位計２がある三次元位置（Ａ）を求める。
【００５２】
具体的には、前記Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の三次元座標をそれぞれ（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）、（Ｘ３、Ｙ３、Ｚ３）とし、それらを中心とした球の交点Ａの三次元座標を（ｘ、ｙ、ｚ）とすると、これらの間には下記の方程式が認められる。
【数１】
0005823841.tif 000002
【数２】
0005823841.tif 000003
【数３】
0005823841.tif 000004
これらの方程式を連立して解くことで、交点Ａのローカル座標における三次元座標（ｘ、ｙ、ｚ）を求めることができる。
【００５３】
このようにして、交点Ａの三次元位置を求めるとともに、油圧ショベル１の旋回体１５の後方右側端部に設けたワイヤ式変位計２の三次元位置（Ｂ）も同様の方法で求める。
そして、交点Ａ、交点Ｂの三次元位置から、油圧ショベル１がある位置を決定する（１）。
【００５４】
一方で、油圧ショベル１の旋回体１５に設けた傾斜センサー３により、油圧ショベル１のピッチング角、ローリング角を計測して、油圧ショベル１の姿勢を検出する（２）。
【００５５】
また、アームシリンダ１１、ブームシリンダ１２、油圧ブレーカーシリンダ１３の各シリンダの伸縮をワイヤ式変位計１８によって計測する（３）。
【００５６】
そして、油圧ショベル１の位置データ（１）および姿勢データ（２）と、各シリンダの伸縮データ（３）から油圧ブレーカー１０の先端部Ｓの三次元位置を算出する。この算出は、油圧ブレーカー先端位置算出手段（図示しない）によって行う。
【００５７】
この算出データを基に、油圧ブレーカー１０の先端部Ｓの軌跡を判断する。そのため、掘削の出来形をリアルタイムで把握することができ、出来形の情報と設計図面を比較することで、当たりのある部位を把握することができる。
【００５８】
＜第二実施例＞
図８は、第二実施例にかかる位置計測システムの平面図である。
なお、第一実施例と共通する部分については、説明を省略する。
【００５９】
第二実施例は、油圧ショベル１に傾斜センサー３を取り付けずに、油圧ショベル１の三次元位置を特定することを特徴とする。
【００６０】
油圧ショベル１の旋回体１５の前方左側端部のほぼ同じ箇所に計三個、後方左側端部に１個、ワイヤ式変位計２を取り付けるとともに、左壁面の異なる箇所にフック６を計三個取り付けている。
【００６１】
そして、油圧ショベル１の旋回体１５の前方左側端部に設けた各ワイヤ式変位計２から左壁面に設けた各フック６へ向かってそれぞれワイヤＲを伸ばし、ワイヤＲの先端にあるワイヤ先端リングＵをフック６に掛けて固定している。また、油圧ショベル１の旋回体１５の後方左側端部に取り付けたワイヤ式変位計２から左壁面に取り付けたフック６のうちの一個へ向かってワイヤＲを伸ばし、ワイヤＲの先端にあるワイヤ先端リングＵをフック６に掛けて固定している。
【００６２】
前記ワイヤ式変位計２は、油圧ショベル１の旋回体１５の右側にも同様に取り付けるとともに、前記フック６も、右壁面に同様に取り付ける。そして、左壁面と同様に、油圧ショベル１の旋回体１５の右側に取り付けたワイヤ式変位計２の複数のワイヤＲを右壁面に取り付けた各フック６に掛けて固定する。
【００６３】
第二実施例においても、第一実施例と同様に、油圧ショベル１の旋回体１５の別の箇所にワイヤ式変位計２を取り付けてもよい。例えば、油圧ショベル１の旋回体１５の後方左側端部に計三個、前方左側端部に１個、ワイヤ式変位計２を取り付けるようにしてもよい。
【００６４】
なお、伏仰角度検出手段を設け、ブーム、アーム、油圧ブレーカーの各伏仰角度を検出する点は実施例１と同様である。
【００６５】
＜計測方法＞
以下に、第二実施例にかかる位置計測システムを用いた油圧ショベル１の油圧ブレーカー１０の先端部Ｓの三次元位置計測方法を説明する。
【００６６】
まず、油圧ショベル１の旋回体１５に取り付けたワイヤ式変位計２のワイヤＲを壁面上のフック６に掛けた状態で、ワイヤＲの長さを計測する。このワイヤＲの長さは、ワイヤ式変位計２によって計測する。
なお、前記のとおり、第二実施例においては計八本のワイヤＲを壁面のフック６に掛けているため、このワイヤＲそれぞれの長さを計測する。
【００６７】
計測した八本のワイヤＲの長さのうち、左側の三本のワイヤＲの長さ（Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９）と、フックの位置（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）から、油圧ショベル１の旋回体１５の前方左側端部に設けたワイヤ式変位計２のローカル座標における位置（Ｄ）を求める。
この求め方は第一実施例と同じであるため、説明を省略する。
【００６８】
同様に、右側の三本のワイヤＲの長さ（Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３）と、フック６の位置（Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６）から、油圧ショベル１の旋回体１５の前方右側端部に設けたワイヤ式変位計２のローカル座標における位置（Ｃ）を求める。
【００６９】
次に、油圧ショベル１の旋回体１５の後方左側端部に設けたワイヤ式変位計２の位置（Ａ）を求める。
前記の演算により、ワイヤ式変位計２の位置（Ｃ、Ｄ）が判明している。また、フック６の位置（Ｐ３）は予め判明している。
【００７０】
また、油圧ショベル１の旋回体１５に取り付けた各ワイヤ式変位計２の間の長さ（Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７、Ｒ１８）は、本システムが起動する前に予め計測され、判明している。
さらに、ワイヤ式変位計２により、ワイヤ式変位計２の位置（Ａ）とフック６の位置（Ｐ３）の間の長さ（Ｒ１０）を計測する。
【００７１】
そして、Ｃ、Ｄ、Ｐ３の三次元位置データおよびＲ１０、Ｒ１５、Ｒ１６の長さデータを用いて、ワイヤ式変位計２のローカル座標における三次元位置（Ａ）を算出する。
なお、三点の三次元位置データおよび三つの長さデータから、交点Ａの三次元位置を算出する計算方法は、第一実施例と同様である。
【００７２】
また、ワイヤ式変位計２の三次元位置（Ｂ）を算出したのと同様の方法で、油圧ショベル１の旋回体１５の後方右側端部に設けたワイヤ式変位計２のローカル座標における三次元位置（Ｂ）を算出する。
【００７３】
このようにして、ワイヤ式変位計２のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの三次元位置データを得ることができるため、油圧ショベル１の位置を特定することができる。このように、傾斜センサーを設けなくても、ワイヤ式変位計２のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの三次元位置データから油圧ショベル１の姿勢を判定することができる。
【００７４】
アームシリンダ１１、ブームシリンダ１２、油圧ブレーカーシリンダ１３の各シリンダの伸縮量を計測し、これらの伸縮データと、油圧ショベル１の位置データおよび姿勢データから油圧ブレーカー１０の先端部Ｓの三次元位置を算出する点は、第一実施例と同様である。なお、この算出も、油圧ブレーカー先端位置算出手段（図示しない）によって行う。
【００７５】
＜第三実施例＞
図９は、第三実施例にかかる位置計測システムの平面図である。また、図１０は、第三実施例にかかる位置計測システムの背面図である。
【００７６】
第三実施例は、油圧ショベル１の旋回体１５に角度計１６を取り付けて、油圧ショベル１の三次元位置を特定することを特徴とする。
【００７７】
第三実施例においては、油圧ショベル１の旋回体１５の後方左側端部にワイヤ式変位計２を一つ取り付けるとともに、そのワイヤ式変位計２の近傍に角度計１６を取り付ける。
【００７８】
より詳細には、油圧ショベル１の旋回体１５の後方左側端部に取り付けたワイヤ式変位計２の近傍に二つの角度計１６を取付ける。このうちの一方の角度計１６は、ワイヤＲ１９の水平方向の角度を計測し、他方の角度計１６はワイヤＲ１９の垂直方向の角度を計測する。
【００７９】
なお、角度計１６は、ワイヤ式変位計２のワイヤＲの角度を計測するために取り付けているため、ワイヤ式変位計２の近傍に取り付けるのが好ましい。
【００８０】
また、第一実施例と同様に、油圧ショベル１の旋回体１５の後方に傾斜センサー３を取り付ける。なお、本実施例においても傾斜センサー３を旋回体１５の後方に設けているが、傾斜センサーを取り付ける位置はこれに限られるものではなく、旋回体１５上の任意の位置に設けることができる。
【００８１】
一方、左壁面にフック６を１個取り付け、油圧ショベル１の旋回体１５の後方左側端部に取り付けたワイヤ式変位計２から左壁面に取り付けたフック６へ向かってワイヤＲを伸ばし、ワイヤＲの先端のワイヤ先端リングＵをフック６に掛けて固定する。
【００８２】
前記ワイヤ式変位計２および角度計１６は、油圧ショベル１の旋回体１５の後方右側端部にも同様に取り付けられるとともに、前記フック６も、右壁面に同様に取り付けられる。
【００８３】
また、本実施例においても、油圧ショベル１の旋回体１５の別の箇所にワイヤ式変位計２を取り付けるようにしてもよい。例えば、油圧ショベル１の旋回体１５の前方左側端部または前方右側端部にワイヤ式変位計２を取り付けるようにしてもよい。
【００８４】
なお、伏仰角度検出手段を設け、ブーム、アーム、油圧ブレーカーの各伏仰角度を検出する点は実施例１と同様である。
【００８５】
＜計測方法＞
以下に、第三実施例にかかる位置計測システムを用いた油圧ショベル１の油圧ブレーカー先端部Ｓの三次元位置計測方法を説明する。
【００８６】
まず、油圧ショベル１の旋回体１５に取り付けたワイヤ式変位計２のワイヤＲの先端にあるワイヤ先端リングＵを壁面上のフック６に掛けて固定した状態で、ワイヤＲの長さを計測する。このワイヤＲの長さは、ワイヤ式変位計２によって計測する。
なお、前記のとおり、第三実施例においては計二本のワイヤＲを壁面のフック６に掛けているため、このワイヤＲそれぞれの長さを計測する。
また、ワイヤ式変位計２の近傍に設けた角度計１６により、それぞれの角度Ｈ、Ｎ、Ｋ、Ｇ、Ｍを計測する。
【００８７】
そして、下記の式４〜式１７を基にして三角関数の加法定理などを用いて、油圧ショベル１の旋回体１５の後方左側端部に設けたワイヤ式変位計２の三次元位置（Ａ）と、後方右側端部に設けたワイヤ式変位計２のローカル座標における三次元位置（Ｂ）を求める。
【数４】
0005823841.tif 000005
【数５】
0005823841.tif 000006
【数６】
0005823841.tif 000007
【数７】
0005823841.tif 000008
【数８】
0005823841.tif 000009
【数９】
0005823841.tif 000010
【数１０】
0005823841.tif 000011
【数１１】
0005823841.tif 000012
【数１２】
0005823841.tif 000013
【数１３】
0005823841.tif 000014
【数１４】
0005823841.tif 000015
【数１５】
0005823841.tif 000016
【数１６】
0005823841.tif 000017
【数１７】
0005823841.tif 000018
【００８８】
そして、前記ＡおよびＢの三次元位置から、油圧ショベル１の位置を特定する。
【００８９】
また、油圧ショベル１の旋回体１５の後方に設けた傾斜センサー３により、油圧ショベル１のピッチング角、ローリング角を計測して、油圧ショベル１の姿勢を検出する点は、第一実施例と同様である。
【００９０】
さらに、アームシリンダ１１、ブームシリンダ１２、油圧ブレーカーシリンダ１３の各シリンダの伸縮を計測し、これらの伸縮データと、油圧ショベル１の位置データおよび姿勢データから油圧ブレーカー１０の先端部Ｓの三次元位置を算出する点も、第一実施例と同様である。なお、この算出も、油圧ブレーカー先端位置算出手段（図示しない）によって行う。
【００９１】
＜第四実施例＞
図１１は、第四実施例にかかる位置計測システムの平面図である。また、図１２は、第三実施例にかかる位置計測システムの正面図である。
【００９２】
第四実施例は、壁面に設けたワイヤ式変位計２のワイヤを油圧ブレーカー１０に連結するとともに、前記油圧ブレーカー１０に傾斜センサー３を取り付けて、油圧ブレーカー１０の三次元位置を特定することを特徴とする。
【００９３】
具体的には、左壁面にワイヤ式変位計２を一つ取り付け、同様に、右壁面にもワイヤ式変位計２を一つ取り付ける。また、油圧ブレーカーの左面および右面にフックを一つずつ取り付ける。
【００９４】
そして、左壁面に設けたワイヤ式変位計２から油圧ブレーカーの左面に設けたフック６へ向かってワイヤＲを伸ばし、ワイヤＲの先端にあるワイヤ先端リングＵをフック６に掛けて固定する。同様に、右壁面に設けたワイヤ式変位計２から油圧ブレーカーの右面に設けたフック６へ向かってワイヤＲを伸ばし、ワイヤＲの先端にあるワイヤ先端リングＵをフック６に掛けて固定する。
【００９５】
また、ワイヤ式変位計２の近傍に角度計１６を設け、ワイヤＲと壁面のなす角を計測できるようにする。
【００９６】
より詳細には、左壁面に取り付けられたワイヤ式変位計２の近傍に二つの角度計１６を取付ける。このうちの一方の角度計１６は、ワイヤＲ２１の水平方向の角度を計測し、他方の角度計１６はワイヤＲ２１の垂直方向の角度を計測する。
同様に、右壁面に取り付けられたワイヤ式変位計２の近傍にも二つの角度計１６を取付ける。このうちの一方の角度計１６は、ワイヤＲ２２の水平方向の角度を計測し、他方の角度計１６はワイヤＲ２２の垂直方向の角度を計測する。
【００９７】
＜計測方法＞
以下に、第四実施例にかかる位置計測システムを用いた油圧ショベル１の油圧ブレーカー先端部Ｓの三次元位置計測方法を説明する。
【００９８】
まず、壁面に取り付けたワイヤ式変位計２のワイヤ先端リングＵを、油圧ブレーカー１０に設けたフック６に掛けて固定した状態で、ワイヤＲの長さを計測する。このワイヤＲの長さは、ワイヤ式変位計２によって計測する。
なお、前記のとおり、第四実施例においては計二本のワイヤＲを油圧ブレーカー１０のフックに掛けて固定しているため、このワイヤＲのそれぞれの長さを計測する。
【００９９】
また、ワイヤ式変位計２の近傍に設けた角度計１６により、ワイヤと壁面のなす角度αおよびγと、ワイヤと水平面のなす角度βおよびδを計測する。
【０１００】
なお、実施例１等で壁面にフックを取付ける場合と同様に、ワイヤ式変位計２は、壁面に組み立てられた支保工の所定の位置に取り付けるため、取り付ける位置Ｐ１（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、Ｐ４（Ｘ４、Ｙ４、Ｚ４）は既知である。
【０１０１】
前記のようにして計測したワイヤＲの長さ、ワイヤと壁面のなす角度、ワイヤと水平面のなす角度、ワイヤ式変位計２を取り付けた位置の各値と、下記の式１８〜２３を用いて、点Ｅ、Ｆの座標を計算する。
【数１８】
0005823841.tif 000019
【数１９】
0005823841.tif 000020
【数２０】
0005823841.tif 000021
【数２１】
0005823841.tif 000022
【数２２】
0005823841.tif 000023
【数２３】
0005823841.tif 000024
【０１０２】
上記の計算の結果、油圧ブレーカー１０の左面に設けたフック６のローカル座標における三次元位置（Ｅ）と、油圧ブレーカー１０の右面に設けたフック６のローカル座標における三次元位置（Ｆ）が求まる。そして、このＥおよびＦの三次元位置から、油圧ブレーカー１０の位置を特定する。
【０１０３】
また、油圧ショベル１の油圧ブレーカー１０に設けた傾斜センサー３により、前記油圧ブレーカー１０のピッチング角、ローリング角を計測して、ブーム８の姿勢を検出する。
【０１０４】
そして、油圧ブレーカー１０の二点の位置データおよび油圧ブレーカー１０の姿勢データから油圧ブレーカー１０の先端部Ｓの三次元位置を算出する。なお、この算出も、油圧ブレーカー先端位置算出手段（図示しない）によって行う。
【０１０５】
この算出データを基に、油圧ブレーカー１０の先端部Ｓの軌跡を判断する。そのため、掘削の出来形をリアルタイムで把握することができ、出来形の情報と設計図面を比較することで、当たりのある部位を把握することができる。
【０１０６】
前記第一実施例〜第四実施例においては、当たり取りを例に解説した。より詳細には、油圧ブレーカー１０の先端部Ｓの軌跡から掘削の出来形を把握し、出来形を記録・管理することができる。そして、当たりや浮き石が残っている箇所を前記情報から把握し、当たり取りやこそくを行うことができる。
【０１０７】
また、前記実施例においてはワイヤ式変位計を使用したが、光学的方法を用いて掘削の出来形を把握し、当たりが残っている箇所の当たり取りやこそくを行うこともできる。より詳細には、油圧ショベル１に測量用のプリズム（ターゲット）を取り付け、そのターゲットをトンネル内部に設置した自動追尾式トータルステーションで視準することによって、油圧ショベル上のターゲットの座標を把握することができる。
【０１０８】
＜表示＞
最後に、油圧ブレーカー先端部Ｓの座標の表示について説明する。
【０１０９】
まず、ローカル三次元直交座標系のトンネル設計断面形状などのデータをパソコンに入力する。
【０１１０】
そして、そのパソコンのモニタ上にトンネル設計断面（切羽面）と掘削予定の掘削幅で側面の展開図を表示する。
【０１１１】
そして、前記のいずれかの計算によって求めた油圧ブレーカー先端部Ｓの座標を一定の大きさの点で表示する。この際、前記先端部Ｓの位置によって左側壁面、右側壁面の最も近い位置に対して垂直に投影して表示する。それとともに、例えば設計断面と比較して掘削残り５ｃｍ以上は赤色、残り０〜５ｃｍは黄色、設計断面を満足している時は青色などというように、目標とする掘削面との距離によって表示色を変えるとよい。図１３は、このようにして表示した展開図を示す。
【０１１２】
また、算出された位置の近傍に既往の表示点がある場合には、より深く掘削していることを示すデータの場合のみ表示を更新する。さらに、前記先端部Ｓと設計掘削面との距離が規定値より大きい場合は、点を表示しない。
【０１１３】
このとき、必要に応じて座標や掘削予定面との距離などの数値を表示するようにしても良い。例えば、前記先端部Ｓと設計掘削面との距離を常に表示することや、図上でマウスを動かし任意の表示点をクリックすると設計断面との差が表示されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１…油圧ショベル、２…（第一）ワイヤ式変位計、３…傾斜センサー、４…マグネット、５…回転床、６…フック、７…支保工、８…ブーム、９…アーム、１０…油圧ブレーカー、１１…ブームシリンダ、１２…アームシリンダ、１３…油圧ブレーカーシリンダ、１４…走行体、１５…旋回体、１６…角度計、１７…取付金具、１８…（第二）ワイヤ式変位計、Ｒ…ワイヤ、Ｓ…油圧ブレーカー先端部、Ｕ…ワイヤ先端リング、Ｔ１、Ｔ２…データケーブル、Ａ〜Ｆ…ワイヤ式変位計を取り付ける三次元位置、Ｐ１〜Ｐ６…フックを取り付ける三次元位置、Ｒ１〜Ｒ２０…各ワイヤの長さ。
【図１】
0005823841.tif 000025
【図２】
0005823841.tif 000026
【図３】
0005823841.tif 000027
【図４】
0005823841.tif 000028
【図５】
0005823841.tif 000029
【図６】
0005823841.tif 000030
【図７】
0005823841.tif 000031
【図８】
0005823841.tif 000032
【図９】
0005823841.tif 000033
【図１０】
0005823841.tif 000034
【図１１】
0005823841.tif 000035
【図１２】
0005823841.tif 000036
【図１３】
0005823841.tif 000037