(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部から支持体に取付けられ支持体に対して接合部の周りに回転可能なブームと、ブームの他方の端部に回転可能に取付けられた岩石ドリルとが掘削位置に配置され、ブームが掘削リグの制御装置を用いてブームがその設定位置となるまで種々の運動に対して制御されるようにして穴を掘削する岩石掘削における位置を補正する方法であって、計算された理論上の位置からのブームの実際の位置の偏差が測定され、ブームの位置が測定された偏差に基づいて補正され、測定された前記偏差が前記掘削リグの記憶装置に蓄積される、位置誤差を補正する方法において、
理論上の位置からのブーム位置の偏差が、前記ブームと前記支持体との間で少なくとも１つのブーム接合部の回転方向で測定された回転角の関数として、一定のブーム接合部の回転位置において所定間隔で測定され、各回転運動の隣り合う蓄積されたブーム接合部の位置の間での偏差が、当該ブーム接合部の位置の値の間の測定された偏差に基づいて一方の位置の値から他の位置の値への偏差の値の変化に関する近似値を計算することにより規定されて、ブームと岩石ドリルとが掘削位置に位置決めされた時該位置が前記掘削位置に対応したブーム接合部の位置に対応する蓄積された偏差に基づいて補正されることを特徴とする岩石掘削における位置誤差の補正方法。
【請求項２】
計算された理論上の位置からのブーム位置の偏差が、ブームと支持体との間の相互に交差する位置で２つの接合部の各位置の関数として測定される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
計算された理論上の位置からのブーム位置の偏差が両方の角度の関数として測定されそれにより理論上の各点が２つの方向の座標系において所定間隔の水平方向と垂直方向のブーム位置を表わすようにし、偏差が交差する接合部の各位置の関数として規定される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
偏差に関する近似値が記憶装置に蓄積された偏差値の間で計算される請求項１から３のうちの１項に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つの他の運動によって生じたのに加え偏差が運動センサーの値の関数として測定され、ブームの理論上の位置が、ブームを掘削位置に位置決めした時この運動に付加されたのに対応する偏差に基づいて補正される請求項１から４のうちの１項に記載の方法。
【請求項６】
回転機構が取付けられ岩石ドリルをその供給ビームと共に掘削軸線に平行な軸線の周りに回転させるブーム上で、回転運動によって生じた偏差がブームの正しい位置とブームの理論的に計算された位置との間で測定され、ブームの位置がブームの位置と、ブームと支持体の間の接合部と、回転機構の位置とに対応する偏差に基づいて補正される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
偏差が岩石ドリルのドリルビットの位置の偏差とドリルスチールの軸線によって決定された掘削方向の偏差として蓄積される請求項１から６のうちの１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、一端から支持体に取付けられ支持体に対し接合部の周りに回転可能なブーム（腕材）とブームの他端に回転可能に取付けられた岩石掘削機とが掘削位置に配置され、ブームが、ブームの計算された理論上の位置からの実際の位置の偏差が測定され、ブームの位置がこの測定された偏差に基づき補正されるその設定位置となるまで、ブームが掘削リグ（掘削用具）の制御装置を用いて種々の運動に対して制御されるようにして穴を掘削する、岩石掘削における位置決め誤差を補正する方法に関する。
【０００２】
さらに本発明は、支持体と、支持体に対し接合部の周りに回転可能に取付けられたブームと、ブームの他方の端部に回転可能に取付けられた岩石ドリル（岩石掘削具）と、種々のブーム接合部の位置を表示する接合部センサーと、ブームを穴を掘削する掘削位置に制御する制御装置とを有する、岩石掘削装置に関する。
【０００３】
非常に高い精度が岩石掘削リグの作用に要求されそれにより掘削ができるだけ経済的に行われるようにする。現在、自動掘削ブーム位置決め及び制御装置が、穴をできるだけ精密にその意図された位置で掘削することができるよう頻繁に用いられている。実際上の制御目的のため、様々な型の接合部センサーがブームに取付けられ、この目的はできるだけ掘削位置と方向を計算する時にブームの幾何学寸法と運動とを考察することである。しかしこのようにして実現される自動制御方式に関する問題は、誤差によって生じる種々の型の偏差、隙間及びその他の事項が掘削ビットの実際の位置が計画による位置とは著しく異なる結果をもたらすということである。
【０００４】
米国特許第４，６９８，５７０号は、その目的が、掘削ブームの作動範囲すなわち１つの支持体の位置でのブームの到達を正方形に分割し座標系の全ての方向における各正方形に対してなされた特定の補正値により、公知の装置の誤差を補正することにある、方法を提案している。これは実際には、ブームと供給ビームとを制御するため装置を設定しそれにより掘削ビットが理論上この正方形の中心にあるようにしその後に種々の方向における誤差が測定され制御装置の記憶装置に送られることによって、達成される。通常の掘削使用においては、リグがブームと供給ビームとの位置を、意図された穴の位置がこの正方形の記憶され決定された補正値に基づいて位置決めされる正方形にしたがって補正する。この方法の問題点は、緊密な格子（ます目）が掘削されるべき区域のために用いられ様々なブーム位置に対する十分な数の補正データが得られるようにしなければならないことである。さらに、掘削ビットが多くの様々なブーム位置を用いて１つの特定位置に位置することができるようになるにつれて、掘削ビットの単なる位置決めに基づく補正装置では種々のブーム位置に基づく種々の誤差を補償することができず、またそのため意図された精度に達することができなくなる。
【０００５】
本発明の目的は公知の方式の誤差をなくしまた信頼性をもってかつできるだけ容易かつ簡単にブームの運動によって生じた誤差を補正する方法を提供することである。本発明の方法は理論上の位置からのブーム位置の偏差が所定の間隔で少なくとも１つのブーム接合部の位置の関数として測定され、この測定された偏差が掘削リグの記憶装置に蓄積され、そしてブームと岩石ドリル（穿孔機）とが掘削位置に位置決めされた時この位置が前記掘削位置に対応した接合部の位置に対応する蓄積された偏差に基づいて補正されることを特徴としている。
【０００６】
本発明に関連する掘削装置はブームの正しい位置と接合部センサーの値に基づいて計算された理論上の位置との間の偏差を少なくとも１つのブーム接合部の回転角度の関数として蓄積する記憶装置と、前記記憶装置に蓄積され前記接合部の接合部センサーによって表示された値に対応する偏差に基づいてブーム位置を補正する計算装置とを含む。
【０００７】
本発明の本質的な思想は、主として誤差を生じる様々なブームの運動の少なくとも運動の誤差、すなわち正しいブーム位置と理論上の位置との間の偏差を決定することであり、この偏差は、ブームの運動に対応する、実際上はこの運動に対する１度に１つ又は２つの運動の適当な間隔の回転角度の角度センサーによって表示されまたブームの位置を誤差すなわちブームの１つ又は複数の運動に対して各運動ごとに別々に測定された偏差に基づいて補正することにより表示された、運動センサー、主として設定値に基づいて計算される。これは例えばブームと支持体との間の回転角度と供給ビームの回転機構すなわちいわゆる転動機構の回転角度とに基づき誤差の規定ができるようにする。さらに、本発明の本質的な思想は、適当な間隔で配置された設定値の誤差が決定され制御装置の記憶装置に蓄積された時、誤差の変化に関する数学的な近似値が２つの測定された地点の間で一方の点から他方の点に動いた時に形成されそれにより１つの位置がこの区域に位置決めされた時誤差を補正するための十分に正確な近似値が得られるようにすることである。
【０００８】
本発明の方法の利点は、前もって誤差を主要接合部とその回転角度の関数として規定することによりブーム位置の誤差に関する比較的正確な情報が得られ、そのため様々なブームと供給ビームの位置の誤差を最も大きな誤差の原因によって生じたこの誤差を補償することにより補正するのが容易となることである。これは、比較的小さな量の補正データが制御装置の記憶装置に供給されることが必要でありこれが制御を行うのをさらに容易にすることを意味する。さらに、測定された点の間の偏差の変化が数学的に計算された時、測定された値の間の誤差の十分に正確な近似値が何時も得られ、全体の誤差と得られる必要な補償とを比較的大きな間隔で行われる誤差の規定を用いて計算することができる。これは偏差の規定に必要な測定点の数を減少させる。
【０００９】
本発明は添付図面によってさらに詳細に記載される。
【００１０】
図１は接合部２及び３の周りに回動可能に連結された支持体（運搬車１）とブーム（腕材）４とを有する岩石掘削リグを略図的に示す。このブームは支持体に対して回転することができまた他のブームの運動は図に略図的に示される油圧シリンダ２ａのような公知の型の様々なアクチュエータを用いて行うことができる。上記のような公知の型で当業者にとっては自明の上記アクチュエータは図面には詳細に説明されていない。このブームは通常の方法で構成し又は組立てることができる公知の型又は構造とすることができる。ブームはブームの運動中その間の接合部又は軸部で回転でき又は例えば相互に対し直線状に動くことができる。この明細書と特許請求の範囲において、ブームの運動は、ブームと支持体、ブームの種々の各部分の間と、ブームとその端部に取付けられた供給ビームとの間の、これらの反転、回転、又は直線状の運動の全てを意味する。ブーム４は例えばその長さが矢印５で示される方向に長く又は短くなるよう調節することができる入れ子式ブームとすることができる。ブーム４の頂端部に、供給ブーム８がその周りにブームの端部に対して回転することができる回転接合部６と７が設けられている。さらに、ブームは、回転装置９を含み、回転装置９には供給ビーム８がこの回転装置の軸線に平行に取付けられそれにより供給ビーム８と供給ビームに沿って動く岩石掘削ドリル１０とが前記軸線の周りに回転されしかもその方向が変らずに維持されるようにすることができる。
【００１１】
図２は、この場合にはブームと支持体との間の水平の揺動接合部によって例示される１つの接合部の様々な角度位置に生じる誤差がどのようにして本発明により規定されるかを略図式に示す。この目的で、回転角度が９個の扇形部分に分割されそれにより理論上、指令が制御装置に与えられブームを一定角度回転させた時ブームをその規定された角度に精密に位置させるようにする。
【００１２】
誤差を決定するため、ブームが制御装置の助けをかりて例えば一度に１つの規定された扇形角度だけ回転され、この回転は運動センサーにより、この場合は角度センサーにより与えられた信号に基づき制御装置によって自動リグ上で行われる。これに応じて、非自動リグ上で、操作者は操縦制御装置を用い意図された角度に達するまでブームを所望の方向に回転させる。
【００１３】
各ブーム位置において、ブーム位置の理論上の位置からの偏差が測定され、その誤差が記憶装置に蓄積される。これは図２でＡの印で表わされる上側の誤差グラフを与え、このグラフは制御装置、すなわち通常は単一のユニットである制御装置の記憶装置に使用のため蓄積される。ブーム位置のこれらの偏差は、岩石掘削工具すなわちドリルビットの位置の偏差として表現しまた岩石掘削の穴あけ方向すなわち岩石掘削とドリルビットとの間のドリルスチールの軸線の偏差として表現するのが簡単である。このようにして規定され、誤差は明瞭となり岩石に関する座標系における誤差の補正の達成が容易となる。グラフＡに示される場合において、決定された誤差の値は一定の長さで用いられ、それにより正又は負の誤差値、すなわち点によって示された測定点の偏差が２つの測定点の間の測定点の中間点の両側での補正に用いられるようにする。正確な測定点の間で或る種の可能な値を得るため、誤差補正曲線が例えば図２のグラフＢのように形成されそれにより隣り合う回転角度の間の誤差値が組合されまたその誤差の偏差がこれに基づいて計算される。直線状の変化が用いるのに最も簡単であり、それにより誤差値の間の数学的に真直ぐな線が一方の位置から他方の位置へと動いた時に計算されまた回転角度に基づいて誤差に関する近似値が計算される。これは図２のグラフＡに示される測定された点の間に引かれた直線によって図２のグラフＢに示されている。直線の代わりに、種々の種類の非直線の近似値を当然用いることができるが、大概の場合はこの非直線の近似値は必要としない。
【００１４】
接合部の回転角度による偏差、すなわち誤差が一方の接合部の軸線について規定された時、これら偏差は次に同じ接合部の他方の接合軸線の回転角度についても同様のやり方で規定される。さらに、供給ビームが回転機構を用いてブームの端部に取付けられた場合は、回転機構の回転角度によって生じた誤差が測定され記憶装置に蓄積される。このようにして達成されると、誤差の最も大きな原因を考察することができ、またドリルビットの位置に影響を及ぼす最終的な誤差を各構成要素の誤差値を合計することにより規定することができる。これは比較的小さな数の測定誤差値で効果的で信頼性のある制御方法を提供し、前記方法はブームとその構成部品との様々な位置の結果としてのドリルビットの位置の誤差に関するブームの様々な構成要素の影響を考察する。実際には、この誤差を補正する簡単な方法は、各運動に対応する測定された偏差値に基づいて各回転運動の関数として現われる誤差を補正しそれによりドリルビットが誤差の補正により極めて正確にその設計された位置となりまた掘削軸線が所望の方向となる結果が得られるようにすることである。
【００１５】
実際の掘削作用の間、偏差が別々に測定され掘削リグの制御装置の記憶器に前もって蓄積されることにより、自動制御によるリグの位置の補正が自動的に実現されそれにより制御装置がブームを所望の掘削位置に動かすためにブームの制御を開始した時、各運動に対する誤差の補正が自動的に行われブーム位置に関する計算された設定値が記憶器に蓄積された偏差値に基づいて補正されるようにする。このようにして、掘削及び位置決め誤差の全体の補正が、全ての適用された方法に従うようにされた掘削計画により掘削されるべき各穴に対し完全に自動的に行われることができる。手動による実施において、岩石掘削リグの制御装置、すなわち記憶及び計算装置は、自動的に回転角度に対応する偏差を考察し、そして例えばブーム位置を示す表示器の読取りを補正し、ドリルビットの位置と掘削方向のようなブームの正しい位置とを、操作者が実際に誤差の補正が行われたことを認識しないで示すようにする。
【００１６】
本発明は上記の記載と図面とに実例の形式としてのみ示されており、この実例に限定されるものではない。本質的なことは、ドリルビットの位置に影響を及ぼす誤差すなわち偏差値がブーム接合部、ブーム部品、及び構成要素の様々な運動位置の結果として規定され、またこの誤差が測定された偏差値に基づいて１度に１つ又は複数の運動で補正されることである。これは、全ての接合部、さらに好ましくは、ドリルビットの位置に影響を及ぼす全体の誤差が十分に正確に計算され十分な精度で補正されることに基づいて接合部又は構成要素の運動によって生じた最も大きな誤差を考察して行われる。
【００１７】
各運動の偏差、すなわち接合部の位置の関数としての誤差がまた、運動の全行程にわたって連続した関数としてまたしたがって例えば回転角度については全回転角度範囲にわたって角度偏差値としてモデル化されることができる。最も高い可能のある誤差補正の精度が必要な場合は、当然に設定値からの各運動の偏差を規定しまた各運動に対する補正をすることが必要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  岩石掘削リグに用いられるブームの概略図である。
【図２】  誤差を１つの接合部の関数として、例えばブームと岩石掘削リグの支持体との間の接合部の回転角度として規定するところを示す概略図である。
【図１】
0004460168.tif 000002
【図２】
0004460168.tif 000003