特許 7453066 穿孔支援装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-11

(45)【発行日】2024-03-19

(54)【発明の名称】穿孔支援装置

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/00 20060101AFI20240312BHJP

   F42D 1/00 20060101ALI20240312BHJP

【ＦＩ】

E21D9/00 C

F42D1/00

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020097870

(22)【出願日】2020-06-04

(65)【公開番号】P2021188475

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-05-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000165974

【氏名又は名称】古河機械金属株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】594149398

【氏名又は名称】古河ロックドリル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(74)【代理人】

【識別番号】100105854

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 一

(74)【代理人】

【識別番号】100066980

【弁理士】

【氏名又は名称】森 哲也

(72)【発明者】

【氏名】青木 久直

(72)【発明者】

【氏名】宮越 征一

【審査官】亀谷 英樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１９０６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０９４６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３３１３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０９６６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０９１９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１０５４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１０１３２０８４（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ １／００－９／１４

Ｅ２１Ｂ １／００－１９／２４

Ｅ２１Ｂ ４４／００－４４／１０

Ｆ４２Ｄ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

先端に穿孔用ビットを有する穿孔ロッドで切羽に打撃を加えて、前記切羽に発破用孔を穿孔する、穿孔装置による穿孔作業を支援する穿孔支援装置であって、
前記切羽の切羽面の凹凸を計測する計測部と、
発破用孔の穿孔開始時の前記穿孔用ビットの先端位置として前記切羽面に対応する仮想切羽面に予め計画された位置である開始時先端位置、及び当該発破用孔の孔尻位置を結ぶ線分である穿孔線を設定する穿孔線設定部と、
前記計測部で計測した前記切羽面の凹凸に基づき、前記切羽面に所定のピッチでマトリックス状に並ぶように設定された作業点の位置を設定する作業点位置設定部、及び前記作業点位置設定部で設定した前記作業点の位置のうち、前記穿孔線設定部で設定した前記穿孔線に最も近い前記作業点の位置を前記切羽面に前記開口端の形成予定位置として設定する開口端位置設定部を有する予定位置設定部と、
前記計測部で計測した前記切羽面の凹凸に基づき、前記予定位置設定部で設定した前記開口端の形成予定位置における前記切羽面の法線ベクトルと前記穿孔線とがなす狭角が予め定めた所定値以下であるかを判定することで、前記予定位置設定部で設定した前記開口端の形成予定位置が、前記穿孔用ビットの先端が前記切羽面で滑る可能性が高いかという観点で適切であるかを判定する予定位置判定部とを備える穿孔支援装置。

【請求項2】

前記作業点は、前記切羽面が格子状の境界線で区切られてなる各領域の中央点であり、
前記計測部は、各前記領域内の複数箇所で前記切羽面の凹凸を計測し、
前記作業点位置設定部は、前記領域毎に、当該領域内の複数箇所で計測した前記切羽面の凹凸に基づき、当該領域の中央点の位置の奥行座標を設定する請求項１に記載の穿孔支援装置。

【請求項3】

前記開口端位置設定部は、前記切羽面に対応する仮想切羽面の法線ベクトルと前記穿孔線とが平行であると判定した場合には、前記作業点位置設定部で設定した前記作業点の位置のうち、前記仮想切羽面と平行な投影面に前記開始時先端位置及び前記作業点の位置を前記仮想切羽面の法線ベクトルに沿って投影した場合に、当該投影面において前記開始時先端位置の投影位置に投影位置が最も近い前記作業点の位置を、前記開口端の形成予定位置に設定する請求項１又は２に記載の穿孔支援装置。

【請求項4】

前記予定位置判定部は、
前記開口端の形成予定位置に隣接する４つの前記作業点のうちの、互いに隣接する２つの前記作業点、及び前記開口端の形成予定位置の３点を頂点として形成可能な４つの三角面に対して、４つの三角面それぞれの法線ベクトルを演算するベクトル演算部と、
前記ベクトル演算部で演算した４つの三角面の法線ベクトルそれぞれと前記穿孔線とがなす狭角のすべてが所定値以下であるかを判定し、当該狭角のすべてが所定値以下であると判定した場合に、前記予定位置設定部で設定した前記開口端の形成予定位置における前記切羽面の法線ベクトルと前記穿孔線とがなす狭角が所定値以下であると判定する狭角判定部とを備える請求項１から３の何れか１項に記載の穿孔支援装置。

【請求項5】

前記開口端の形成予定位置が適切でないと判定された場合に、前記ベクトル演算部で前記法線ベクトルの演算に用いられた４つの三角面のうちの、前記法線ベクトルと前記穿孔線とがなす狭角が所定値より大きい三角面である特定三角面の数及び位置関係に基づき、前記予定位置設定部で設定した前記開口端の形成予定位置を修正する予定位置修正部と、
前記予定位置修正部で修正した前記開口端の形成予定位置に基づき、前記穿孔線を修正する穿孔線修正部とを備える請求項４に記載の穿孔支援装置。

【請求項6】

前記予定位置修正部は、４つの前記三角面のうちの１つが前記特定三角面である場合には、４つの前記三角面の頂点を構成する５つの前記作業点の位置のうちの、前記特定三角面の頂点を構成しない２つの前記作業点の位置の何れかに前記開口端の形成予定位置を修正する、又は当該５つの前記作業点以外の前記作業点の位置のうちの、前記開口端の形成予定位置を挟んで前記特定三角面と点対称の位置にある前記三角面に最も近い前記作業点の位置に前記開口端の形成予定位置を修正する請求項５に記載の穿孔支援装置。

【請求項7】

前記予定位置修正部は、４つの前記三角面のうちの２つが前記特定三角面である場合には、４つの前記三角面の頂点を構成する５つの前記作業点の位置のうちの、前記特定三角面の頂点を構成しない１つの前記作業点の位置に、前記開口端の形成予定位置を修正する請求項５又は６に記載の穿孔支援装置。

【請求項8】

前記予定位置修正部は、４つの前記三角面のうちの３つが前記特定三角面である場合には、４つの前記三角面の頂点を構成する５つの前記作業点以外の前記作業点の位置のうちの、前記特定三角面以外の前記三角面に最も近い１つの前記作業点の位置に、前記開口端の形成予定位置を修正する請求項５から７の何れか１項に記載の穿孔支援装置。

【請求項9】

前記予定位置修正部は、４つの前記三角面のすべてが前記特定三角面である場合には、４つの前記三角面の頂点を構成する５つの前記作業点以外の前記作業点の位置のうちの、前記ベクトル演算部で演算した法線ベクトルと前記穿孔線とがなす狭角が最も小さい前記三角面に最も近い１つの前記作業点の位置に、前記開口端の形成予定位置を修正する請求項５から８の何れか１項に記載の穿孔支援装置。

【請求項10】

前記予定位置修正部は、穿孔予定の前記発破用孔が外周孔であると判定した場合には、前記切羽面に対応する仮想切羽面と平行な投影面に前記穿孔線を前記切羽面の法線に沿って投影した場合に、当該投影面において前記マトリックス状に並べられた前記作業点の行方向又は列方向の方向ベクトルと前記穿孔線の投影線とがなす狭角が０°～９０°の角度範囲を分割してなる３つの角度範囲の何れにあるかを判定し、前記３つの角度範囲のうちの中央の角度範囲にあると判定した場合に、４つの前記三角面の頂点を構成する５つの前記作業点以外の前記作業点の位置のうちから、当該投影面において前記穿孔線の投影線に投影図が重ならない２つの前記三角面のうちの、前記ベクトル演算部で演算した法線ベクトルと前記穿孔線とがなす狭角が小さいほうの前記三角面に最も近い前記作業点の位置を選択し、選択した前記作業点の位置に、前記開口端の形成予定位置を修正する請求項５から９の何れか１項に記載の穿孔支援装置。

【請求項11】

前記予定位置修正部は、前記投影面において前記マトリックス状に並べられた前記作業点の行方向又は列方向の方向ベクトルと前記穿孔線の投影線とがなす狭角が前記３つの角度範囲のうちの端側の角度範囲にあると判定した場合に、４つの前記三角面の頂点を構成する５つの前記作業点の位置のうちの、前記投影面において前記穿孔線の投影線を通って延びている仮想直線から投影位置が最も離れている２つの前記作業点の何れかに前記開口端の形成予定位置を修正する請求項１０に記載の穿孔支援装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、穿孔支援装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、切羽の切羽面の凹凸を計測し、凹凸の計測結果を基に穿孔予定の発破用孔の開口端の形成予定位置を算出し、算出した形成予定位置に穿孔ロッドの先端、つまり、穿孔用ビットの先端が当接するように穿孔ロッドを位置決めし、穿孔ロッドによる切羽への打撃を開始する穿孔装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１９０６４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１に記載の穿孔支援装置では、例えば、穿孔用ビットの打撃方向、つまり、進行方向に対して、開口端の形成予定位置の切羽面の傾きが大きい場合には、穿孔用ビットの先端が切羽面で滑り、形成予定位置と異なる位置が穿孔される可能性がある。
本発明は、穿孔用ビットの先端が切羽面で滑ることを防止可能な穿孔支援装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、（ａ）先端に穿孔用ビットを有する穿孔ロッドで切羽に打撃を加えて、切羽に発破用孔を穿孔する、穿孔装置による穿孔作業を支援する穿孔支援装置であって、（ｂ）切羽の切羽面の凹凸を計測する計測部と、（ｃ）発破用孔の穿孔開始時の穿孔用ビットの先端位置である開始時先端位置、及び発破用孔の孔尻位置を結ぶ直線である穿孔線を設定する穿孔線設定部と、（ｄ）計測部で計測した切羽面の凹凸及び穿孔線設定部で設定した穿孔線に基づき、発破用孔の開口端の形成予定位置を設定する予定位置設定部と、（ｅ）計測部で計測した切羽面の凹凸に基づき、予定位置設定部で設定した開口端の形成予定位置における切羽面の法線ベクトルと穿孔線とがなす狭角が予め定めた所定値以下であるかを判定することで、予定位置設定部で設定した開口端の形成予定位置が適切であるかを判定する予定位置判定部とを備えることを要旨とする。

【発明の効果】

【0006】

本発明の一態様によれば、穿孔用ビットの進行方向に対して、開口端の形成予定位置の切羽面の傾きが大きく、切羽面の法線ベクトルと穿孔線とがなす狭角が所定値以上であると判定される場合に、開口端の形成予定位置を不適切と判定することができる。それゆえ、不適切とされた開口端の形成予定位置を不採用とすることができ、穿孔用ビットの先端が切羽面で滑ることを防止可能な穿孔支援装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本実施形態に係る穿孔支援装置及び穿孔装置の概略構成を示す側面図である。

【図2】穿孔処理を示すフローチャートである。

【図3】切羽面の正面側から見た作業点を示す正面図である。

【図4】穿孔支援装置の動作を示す図であって、（ａ）は切羽面の一部を拡大して示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ線で切羽を破断して示す断面図である。

【図5】図４（ａ）のＢ－Ｂ線で切羽を破断して示す断面図である。

【図6】図４（ａ）のＢ－Ｂ線で切羽を破断して示す断面図である。

【図7】穿孔支援装置の動作を示す図であって、（ａ）は切羽面の正面側から見た作業点を示す正面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ－Ｃ線で切羽を破断して示す図であり、（ｃ）は（ａ）のＤ－Ｄ線で切羽を破断して示す断面図である。

【図8】切羽面の一部を拡大して示す正面図である。

【図9】三角面を拡大して示す側面図である。

【図10】開口端予定位置修正処理を示すフローチャートである。

【図11】開口端予定位置の修正方法を示す図である。

【図12】変形例に係る開口端予定位置の修正方法を示す図である。

【図13】開口端予定位置の修正方法を示す図である。

【図14】開口端予定位置の修正方法を示す図である。

【図15】開口端予定位置の修正方法を示す図である。

【図16】外周孔の開口端予定位置の修正方法を示す図である。

【図17】外周孔の開口端予定位置の修正方法を示す図である。

【図18】外周孔の開口端予定位置の修正方法を示す図である。

【図19】変形例に係る外周孔の開口端予定位置の修正方法を示す図であって、（ａ）は２つの開口端予定位置の候補のうちの１つを修正する場合を示す図であり、（ｂ）は２つを修正する場合を示す図であり、（ｃ）は１つを更に修正する場合を示す図である。

【図20】変形例に係る外周孔の開口端予定位置の修正方法を示す図であって、（ａ）は２つの開口端予定位置の候補を示す図であり、（ｂ）は開口端予定位置の候補のうちの１つを修正する場合を示す図であり、（ｃ）は１つを更に修正する場合を示す図である。

【図21】変形例に係る外周孔の開口端予定位置の修正方法を示す図であって、（ａ）は２つの開口端予定位置の候補のうちの１つを修正する場合を示す図であり、（ｂ）は２つを修正する場合を示す図であり、（ｃ）は１つを更に修正する場合を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明の実施形態に係る穿孔支援装置について図面を参照して説明する。
本発明の実施形態に係る穿孔支援装置１は、切羽２に対し、爆薬装填用の発破用孔３を穿孔するためのトンネル工事用作業用車両（以下「穿孔装置４」とも呼ぶ）に搭載され、穿孔装置４による穿孔作業を支援するための装置である。

【0009】

（構成）
図１に示すように、穿孔装置４は、移動台車５と、移動台車５に取り付けられ、回転関節及び直動関節を含む複数の関節が設けられた支持部材６と、支持部材６に取り付けられ、穿孔ロッド７ａやドリフタ７ｂ等を有する穿孔機７と、支持部材６の各関節（回転関節、直動関節）それぞれを駆動させる関節駆動装置８と、ドリフタ駆動装置９と、穿孔支援装置１とを備えている。支持部材６は、移動台車５に取り付けられたブーム１０と、ブーム１０に取り付けられ、穿孔機７を搭載するガイドシェル１１とを備えている。

【0010】

ブーム１０には、鉛直方向（図１のＺ方向）に沿って回転軸が延びている回転関節、移動台車５の左右方向（図１のＸ方向）に沿って回転軸が延びている回転関節、ブーム１０の長手方向（図１のＹ方向）に沿って直動軸が延びている直動関節等が形成されている。図１では、Ｘ方向は移動台車５の左側から右側に向かう方向であり、Ｙ方向は移動台車５の後側から前側に向かう方向であり、Ｚ方向は下側から上側に向かう方向である。
ガイドシェル１１は、ブーム１０の先端に配置されているガイドマウンチング１２に取り付けられている。ガイドマウンチング１２とガイドシェル１１との連結部には、穿孔ロッド７ａの軸線方向に延びている直動軸に沿って伸縮する直動関節が形成されている。

【0011】

穿孔機７は、先端に穿孔用ビットを有する穿孔ロッド７ａと、穿孔ロッド７ａの後端部に打撃、回転及び前後動作等を付与するドリフタ７ｂとを備えている。そして、穿孔ロッド７ａの後端部にドリフタ７ｂで打撃等を付与することで、切羽２に発破用孔３を穿孔可能となっている。ドリフタ７ｂとガイドシェル１１との連結部には、穿孔ロッド７ａの軸線方向に延びている直動軸に沿って伸縮する直動関節が形成されている。ドリフタ７ｂとガイドシェル１１との連結部の直動関節を伸縮させてドリフタ７ｂを前後進させることにより、穿孔ロッド７ａは、穿孔ロッド７ａの軸線方向に前後移動可能となっている。

【0012】

関節駆動装置８は、後述するコントローラ１５からの指令に従って、穿孔装置４の関節（回転関節、直同関節）を駆動（回転、伸縮）させる。関節駆動装置８としては、例えば、関節それぞれに設けられた油圧シリンダ等の油圧駆動装置（不図示）への油圧供給を制御することで、関節それぞれを駆動可能な油圧制御装置を採用することができる。これにより、穿孔装置４は、コントローラ１５からの指令に応じて、関節の回転や伸縮を行い、穿孔ロッド７ａの先端の位置及び穿孔ロッド７ａの姿勢を変更可能となっている。

【0013】

ドリフタ駆動装置９は、コントローラ１５からの指令に従って、ドリフタ７ｂを駆動（打撃、回転及び前後動作等）させる。ドリフタ駆動装置９としては、例えば、ドリフタ７ｂに設けられた油圧シリンダ等の油圧駆動装置（不図示）への油圧供給を制御することで、ドリフタ７ｂを駆動可能な油圧制御装置を採用することができる。これにより、穿孔装置４は、コントローラ１５からの指令に応じて、穿孔ロッド７ａの後端への打撃の付与、穿孔ロッド７ａの回転、及び穿孔ロッド７ａの前後動作等を実行可能となっている。

【0014】

穿孔支援装置１は、計測部１３と、記憶部１４と、コントローラ１５とを備えている。
計測部１３は、切羽２の表面（以下、「切羽面２ａ」とも呼ぶ）の凹凸、及びトンネル内周面２ｂの凹凸を計測する。凹凸の計測では、切羽面２ａの各部を測定点として、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の座標を取得する。計測結果は、コントローラ１５で行われる演算処理に用いられるとともに、記憶部１４に記憶される。計測部１３としては、例えば、三次元レーザスキャナを採用することができる。計測部１３の設置位置としては、例えば、穿孔装置４の車体の前面、穿孔装置４の車体の天井、トンネルの床面を採用することができる。図１では、計測部１３を穿孔装置４の車体の前面に設置した一例を示している。

【0015】

記憶部１４は、切羽２への穿孔パターンと、各種プログラムとを記憶している。穿孔パターンとしては、例えば、図５に示すように、切羽２への穿孔が計画されている発破用孔３の穿孔開始時の穿孔用ビットの先端位置（以下「開始時先端位置２０」とも呼ぶ）、及び発破用孔３の孔尻位置２１からなるパターンを採用することができる。穿孔パターンの各孔尻位置２１は、予め定めた目標切羽面２ｄ上に設定される。また、記憶部１４は、プログラムの実行時に各種データを記憶する。記憶部１４としては、例えばＲＡＭ(Random Access Memory)、ＨＤＤ(Hard Disc Drive)、ＳＳＤ(Solid State Disk)を採用できる。

【0016】

コントローラ１５は、Ａ/Ｄ(Analog to Digital)変換回路やＤ/Ａ(Digital to Analog)変換回路といった電気信号入出力回路、 演算処理器、電気通信回路等から構成した集積回路を備える。演算処理器は、記憶部１４が記憶しているプログラムに従って、計測結果取得部１５ａ、予定位置設定部１５ｂ（作業点位置設定部１５ｃ、開口端位置設定部１５ｄ）、穿孔線設定部１５ｅ、予定位置判定部１５ｆ（ベクトル演算部１５ｇ、狭角判定部１５ｈ）、穿孔装置制御部１５ｉ、予定位置修正部１５ｊ、穿孔線修正部１５ｋ、繰返判定部１５ｌを実現し、実現した各部１５ａ～１５ｌにより、切羽２に対して、発破用孔３の開口端の形成予定位置を設定して、発破用孔３を穿孔する穿孔処理を実行する。

【0017】

（穿孔処理）
次に、コントローラ１５（計測結果取得部１５ａ、予定位置設定部１５ｂ（作業点位置設定部１５ｃ、開口端位置設定部１５ｄ）、穿孔線設定部１５ｅ、予定位置判定部１５ｆ（ベクトル演算部１５ｇ、狭角判定部１５ｈ）、穿孔装置制御部１５ｉ、予定位置修正部１５ｊ、穿孔線修正部１５ｋ、繰返判定部１５ｌ）が実行する穿孔処理について説明する。穿孔処理は、穿孔装置４のオペレータから切羽面２ａへの発破用孔３の穿孔開始の指示が入力されると実行される。
図２に示すように、まず、ステップＳ１０１では、計測結果取得部１５ａは、図３に示すように、切羽面２ａの凹凸（座標）を計測部１３に計測させ、計測部１３から計測結果（切羽面２ａの凹凸のデータ）を取得する。

【0018】

続いてステップＳ１０２に移行して、作業点位置設定部１５ｃは、ステップＳ１０１で取得した切羽面２ａの凹凸のデータに基づき、切羽面２ａに所定のピッチでマトリックス状に並ぶように設定された作業点１６の位置を設定する。具体的には、まず、図３に示すように、切羽面２ａを格子状の境界線（以下、「メッシュ１７」とも呼ぶ）で区切る。メッシュ１７の形状は、計測部１３によって、メッシュ１７で区切られてなる各領域１８内の複数箇所で切羽面２ａの凹凸が計測できる大型形状とする。例えば、一辺が５cmの方形メッシュを採用できる。続いて、作業点位置設定部１５ｃは、各領域１８の中央点１９を作業点１６として、メッシュ１７の位置及び凹凸のデータに基づき、各作業点１６の位置（ｘ、ｙ、ｚ）を設定する。その際、図４（ａ）（ｂ）に示すように、メッシュ１７で区切られてなる各領域１８毎に、領域１８内の複数箇所で計測した切羽面２ａの凹凸に基づき、領域１８の中央点１９の位置の奥行座標ｙを設定する。奥行座標ｙは、図４（ａ）（ｂ）中のＹ方向の座標である。奥行座標ｙとしては、例えば、一つの領域１８内に存在する凹凸の計測結果の平均値を採用できる。凹凸の計測結果の平均値を用いることにより、領域１８の中央点１９の奥行座標ｙをより適切に設定することができる。なお、図４（ａ）（ｂ）中、符号２９は凹凸の計測点である。

【0019】

なお、本実施形態では、作業点１６として、領域１８の中央点１９を用いる例を示したが、他の点を用いることもでき、例えば領域１８の角部の点を用いる構成としてもよい。
また、本実施形態では、作業点１６の奥行座標ｙとして、領域１８内の凹凸の計測結果の平均値を用いる例を示したが、他の値を用いることもでき、例えば、計測部１３で作業点１６の凹凸（座標）を測定し、測定した座標のＹ方向成分を用いる構成としてもよい。

【0020】

続いてステップＳ１０３に移行して、穿孔線設定部１５ｅは、記憶部１４が記憶している穿孔パターンから、穿孔予定の発破用孔３（以下、「穿孔予定孔３」とも呼ぶ）のデータを１つ読み出す。続いて、図５に示すように、読み出したデータが示す開始時先端位置２０及び孔尻位置２１を結ぶ線分（以下、「穿孔線２２」とも呼ぶ）を設定する。

【0021】

続いてステップＳ１０４に移行して、開口端位置設定部１５ｄは、穿孔予定孔３の開口端の形成予定位置（以下、「開口端予定位置２３」とも呼ぶ）を設定する。具体的には、まず、図５に示すように、切羽面２ａに対応する仮想切羽面２ｃの法線ベクトルと穿孔線２２とが平行であるかを判定する。仮想切羽面２ｃとしては、例えば、前回の切羽面２ａの掘削時、つまり、前回の穿孔処理の実行時に設定された目標切羽面を採用できる。また、平行を判定する方法としては、例えば、仮想切羽面２ｃの法線ベクトルと穿孔線２２とがなす狭角が所定値以下であるかを判定する方法を採用できる。そして、開口端位置設定部１５ｄは、平行であると判定した場合には、ステップＳ１０２で設定した作業点１６の位置のうち、仮想切羽面２ｃと平行な投影面２４に開始時先端位置２０及び作業点１６の位置を仮想切羽面２ｃの法線ベクトルに沿って投影した場合に、投影面２４において開始時先端位置２０の投影位置に投影位置が最も近い作業点１６の位置を開口端予定位置２３に設定する。これにより、演算量を低減でき、開口端予定位置２３を容易に設定できる。

【0022】

一方、開口端位置設定部１５ｄは、図６に示すように、仮想切羽面２ｃの法線ベクトルと穿孔線２２とが平行でないと判定した場合には、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、ステップＳ１０２で設定した作業点１６の位置のうち、穿孔線２２に最も近い作業点１６の位置を開口端予定位置２３に設定する。穿孔線２２に最も近い作業点１６の位置を用いることにより、開口端予定位置２３を容易に設定することができる。穿孔線２２に最も近い作業点１６を抽出する方法としては、例えば、作業点１６から穿孔線２２に垂線を下ろし、その垂線の長さが最も短い作業点１６を抽出する方法を採用することができる。
即ち、ステップＳ１０３及びＳ１０４では、計測した切羽面２ａの凹凸、及び穿孔線２２に基づき、穿孔予定孔３の開口端予定位置２３を設定する構成となっている。

【0023】

続いてステップＳ１０５に移行して、ベクトル演算部１５ｇは、ステップＳ１０２で設定した作業点１６のうちから、ステップＳ１０４で設定した開口端予定位置２３の周囲の作業点１６を抽出する。開口端予定位置２３に隣接する４つの作業点１６としては、例えば、図８に示すように、開口端予定位置２３を構成する作業点１６の左隣の作業点１６ａ、直上の作業点１６ｂ、右隣の作業点１６ｃ及び直下の作業点１６ｄを採用できる。

【0024】

続いてステップＳ１０６に移行して、ベクトル演算部１５ｇは、ステップＳ１０５で抽出した４つの作業点１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの位置に基づき、開口端予定位置２３の周囲の面の法線ベクトルを計算する。具体的には、開口端予定位置２３に隣接する４つの作業点１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄのうちの、互いに隣接する２つの作業点１６ａ及び１６ｂ、１６ｂ及び１６ｃ、１６ｃ及び１６ｄ、１６ｄ及び１６ａ、並びに開口端予定位置２３の３点を頂点として形成可能な４つの三角面２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄに対して、４つの三角面２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄそれぞれの法線ベクトル（以下、「単位法線ベクトルＶNa、ＶNb、ＶNc、ＶNd」とも呼ぶ）を演算する。三角面２５ａの単位法線ベクトルＶNaは、図９に示すように、下記（１）式に従って算出できる。
ＶNa＝Ｖa/|Ｖa| ………（１）
Ｖa＝Ｖ1×Ｖ2
Ｖ1（＝［ｘ1、ｙ1、ｚ1］）は、作業点１６ａから開口端予定位置２３に向かうベクトルであり、Ｖ2（＝［ｘ2、ｙ2、ｚ2］）は、開口端予定位置２３から作業点１６ｂに向かうベクトルである。
また、三角面２５ｂの単位法線ベクトルＶNb、三角面２５ｃの単位法線ベクトルＶNc、及び三角面２５ｄの単位法線ベクトルＶNdについても、同様の数式で算出できる。

【0025】

続いてステップＳ１０７に移行して、狭角判定部１５ｈは、ステップＳ１０３で設定した穿孔線２２のベクトル（以下、「単位穿孔線ベクトルＶNdrill」とも呼ぶ）を計算する。単位穿孔線ベクトルＶNdrillは、下記（２）式に従って算出できる。
ＶNdrill＝Ｖdrill/|Ｖdrill| ………（２）
Ｖdrill＝ＰD2－ＰD1
ＰD1（＝［Ｄx1、Ｄｙ1、Ｄｚ1］）は、開始時先端位置２０の座標であり、ＰD2（＝［Ｄx2、Ｄｙ2、Ｄｚ2］）は、孔尻位置２１の座標である。

【0026】

続いてステップＳ１０８に移行して、狭角判定部１５ｈは、ステップＳ１０６で算出した単位法線ベクトルＶNa、ＶNb、ＶNc、ＶNdの向きと、ステップＳ１０７で算出した単位穿孔線ベクトルＶNdrillの向きとを比較する。具体的には、単位法線ベクトルＶNaと単位穿孔線ベクトルＶNdrillとの内積ＶNa・ＶNdrillを算出する。また同様に、内積ＶNb・ＶNdrill、ＶNc・ＶNdrill及びＶNd・ＶNdrillのそれぞれを算出する。
ここで、内積ＶNa・ＶNdrillは、下記（３）式のように記載できる。
ＶNa・ＶNdrill＝|ＶNa|×|ＶNdrill|×cosθa ………（３）
θaは、単位法線ベクトルＶNaと単位穿孔線ベクトルＶNdrillとがなす狭角である。

【0027】

また、単位法線ベクトルＶNa及び単位穿孔線ベクトルＶNdrillの大きさは「１」であるため、上記（３）式は、下記（４）のように整理することができる。
ＶNa・ＶNdrill＝cosθa ………（４）
したがって、単位法線ベクトルＶNaと単位穿孔線ベクトルＶNdrillとの内積ＶNa・ＶNdrillから、単位法線ベクトルＶNaの向きに対する、単位穿孔線ベクトルＶNdrillの向きを把握できる。例えば、単位法線ベクトルＶNaの向きと単位穿孔線ベクトルＶNdrillの向きとが同一である場合には、狭角θaが「０°」になるため、内積ＶNa・ＶNdrillは「１」になる。また例えば、これらのベクトルＶNa、ＶNdrillの向きが互いに直交している場合には、狭角θaが「９０°」になるため、内積ＶNa・ＶNdrillは「０」になる。
また内積ＶNb・ＶNdrill、ＶNc・ＶNdrill、ＶNd・ＶNdrillからも、単位法線ベクトルＶNb、ＶNc、ＶNdの向きに対する単位穿孔線ベクトルＶNdrillの向きを把握できる。

【0028】

続いてステップＳ１０９に移行して、狭角判定部１５ｈは、ステップＳ１０８で算出した内積ＶNa・ＶNdrill、ＶNb・ＶNdrill、ＶNc・ＶNdrill、ＶNd・ＶNdrillのすべてが規定値αth以上であるかを判定する。規定値αthとしては、例えば、cos４５°＝０．７０７を採用できる。例えば、内積ＶNa・ＶNdrillが規定値αth（＝０．７０７）以上である場合には、単位法線ベクトルＶNaと単位穿孔線ベクトルＶNdrillとがなす狭角θaが４５°以下であると判断でき、三角面２５ａに対して穿孔用ビットの先端の傾きが垂直に近いと判断できる。また、内積ＶNb・ＶNdrill、ＶNc・ＶNdrill、ＶNd・ＶNdrillについても同様の判断を行える。それゆえ、三角面２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄのすべてで穿孔用ビットの先端の傾きが垂直に近いと判断できる場合には、開口端予定位置２３において穿孔用ビットの先端の傾きが垂直に近く、開口端予定位置２３における切羽面２ａの法線ベクトルと穿孔線２２とがなす狭角が所定値（例えば、４５°）以下であると判定でき、穿孔用ビットの先端が切羽面２ａで滑る可能性が低いと判断できる。

【0029】

そのため、狭角判定部１５ｈは、内積ＶNa・ＶNdrill、ＶNb・ＶNdrill、ＶNc・ＶNdrill、ＶNd・ＶNdrillのすべてが規定値αth以上であると判定した場合には（Ｙｅｓ）、穿孔用ビットの先端が切羽面２ａで滑る可能性が低いと判断し、ステップＳ１１０に移行する。一方、内積ＶNa・ＶNdrill、ＶNb・ＶNdrill、ＶNc・ＶNdrill、ＶNd・ＶNdrillのうちに規定値αthより小さいものがあると判定した場合には（Ｎｏ）、穿孔用ビットの先端が切羽面２ａで滑る可能性が高いと判断し（即ち、開口端予定位置２３が適切でないと判定し、）、ステップＳ１１２に移行する。

【0030】

続いてステップＳ１１０に移行して、狭角判定部１５ｈは、ステップＳ１０４で設定した開口端予定位置２３が適切であると判定する。なお、開口端予定位置２３がステップＳ１１３で修正されている場合は、修正後の開口端予定位置２３が適切であると判定する。
即ち、ステップＳ１０８、Ｓ１０９及びＳ１１０では、４つの三角面２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄの法線ベクトル（単位法線ベクトルＶNa、ＶNb、ＶNc、ＶNd）それぞれと穿孔線２２とがなす狭角θaのすべてが所定値（４５°）以下であるかを判定し、所定値以下であると判定した場合に、開口端予定位置２３における切羽面２ａの法線ベクトルと穿孔線２２とがなす狭角が所定値（４５°）以下であると判定する構成となっている。このような構成により、開口端予定位置２３が適切であるかをより容易に判定できる。

【0031】

続いてステップＳ１１１に移行して、穿孔装置制御部１５ｉは、ステップＳ１１０で適切と判定した開口端予定位置２３に基づき、開口端予定位置２３に実際の開口端が形成されるように、関節の回転や伸縮や穿孔ロッド７ａの後端への打撃の付与等を行わせる指令を関節駆動装置８及びドリフタ駆動装置９に出力した後、ステップＳ１１８に移行する。
一方、ステップＳ１１２では、予定位置修正部１５ｊは、ステップＳ１０４又はＳ１１４で設定した開口端予定位置２３が適切でないと判定し、ステップＳ１１４による開口端予定位置２３の修正回数が１０回以上であるかを判定する。そして、修正回数が１０回未満であると判定した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１１３に移行する。一方、修正回数が１０回以上であると判定した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１５に移行する。

【0032】

ステップＳ１１３では、予定位置修正部１５ｊは、ステップＳ１０４で設定した開口端予定位置２３を修正する開口端予定位置修正処理を行う。開口端予定位置修正処理が実行されると、図１０に示すように、まずステップＳ２０１で、予定位置修正部１５ｊは、穿孔予定孔３が外周孔であるかを判定する。外周孔としては、例えば、切羽面２ａの最外周側に設けられる発破用孔３を採用できる。そして、予定位置修正部１５ｊは、穿孔予定孔３が外周孔ではないと判定した場合には（Ｎｏ）ステップＳ２０２に移行する。一方、穿孔予定孔３が外周孔であると判定した場合には（Ｙｅｓ）ステップＳ２０３に移行する。

【0033】

ステップＳ２０２では、予定位置修正部１５ｊは、ステップＳ１０６で用いられた４つの三角面２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄのうちの、単位法線ベクトルＶNa、ＶNb、ＶNc、ＶNdと穿孔線２２とがなす狭角θa（即ち、単位法線ベクトルＶNa、ＶNb、ＶNc、ＶNdと単位穿孔線ベクトルＶNdrillとがなす狭角θa）が所定値（４５°）より大きい三角面（以下、「特定三角面２５ｅ」とも呼ぶ）の数及び位置関係に基づき、開口端予定位置２３を修正する。例えば、図１１に示すように、４つの三角面２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄのうちの１つが特定三角面２５ｅである場合には、予定位置修正部１５ｊは、４つの三角面２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄの頂点を構成する５つの作業点１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、２３）の位置のうちの、特定三角面２５ｅの頂点を構成しない２つの作業点１６（１６ｅ、１６ｆ）の位置の何れかに、開口端予定位置２３を修正する。図１１では、三角面２５ａが特定三角面２５ｅであり、作業点１６ｃ、１６ｄが作業点１６ｅ、１６ｆである場合を例示している。図１１中、白抜き矢印及び丸印は、開口端予定位置２３の修正候補として用いられる作業点１６を強調するための図形である。

【0034】

なお、本実施形態では、予定位置修正部１５ｊが、５つの作業点１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、２３）の位置のうちの、特定三角面２５ｅの頂点を構成しない作業点１６（１６ｅ、１６ｆ）の位置に開口端予定位置２３を修正する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図１２に示すように、予定位置修正部１５ｊが、５つの作業点１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、２３）以外の作業点１６の位置のうちの、開口端予定位置２３を挟んで特定三角面２５ｅと点対称の位置にある三角面２５ｆに最も近い作業点１６（１６ｇ）の位置に開口端予定位置２３を修正する構成としてもよい。三角面２５ｆに最も近い作業点１６（１６ｇ）を抽出する方法としては、例えば、投影面２４に三角面２５ｆ及び作業点１６を投影した場合に、投影面２４において三角面２５ｆの投影位置に投影位置が最も近い作業点１６を抽出する方法を採用することができる。

【0035】

また、例えば、図１３に示すように、４つの三角面２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄのうちの２つが特定三角面２５ｅである場合には、予定位置修正部１５ｊは、４つの三角面２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄの頂点を構成する５つの作業点１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、２３）の位置のうちの、特定三角面２５ｅの頂点を構成しない１つの作業点１６（１６ｈ）の位置に、開口端予定位置２３を修正する。図１３では、三角面２５ａ、２５ｂが特定三角面２５ｅであり、作業点１６ｄが作業点１６ｈである場合を例示している。

【0036】

また、例えば、図１４に示すように、４つの三角面２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄのうちの３つが特定三角面２５ｅである場合には、予定位置修正部１５ｊは、４つの三角面２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄの頂点を構成する５つの作業点１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、２３）以外の作業点１６の位置のうちの、特定三角面２５ｅ以外の三角面２５ｆに最も近い１つの作業点１６（１６ｉ）の位置に開口端予定位置２３を修正する。図１４では、三角面２５ａ、２５ｂ、２５ｃが特定三角面２５ｅであり、特定三角面２５ｅ以外の三角面２５ｆが三角面２５ｄである場合を例示している。

【0037】

また、例えば、図１５に示すように、４つの三角面２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄのすべてが特定三角面２５ｅである場合には、予定位置修正部１５ｊは、４つの三角面２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄの頂点を構成する５つの作業点１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、２３）以外の作業点１６の位置のうちの、ステップＳ１０６で算出した法線ベクトル（単位法線ベクトルＶNa、ＶNb、ＶNc、ＶNd）と穿孔線２２とがなす狭角θa（即ち、単位穿孔線ベクトルＶNdrillとがなす狭角θa）が最も小さい三角面２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄに最も近い１つの作業点１６（１６ｊ）の位置に、開口端予定位置２３を修正する。

【0038】

一方、ステップＳ２０３では、予定位置修正部１５ｊは、図１６に示すように、切羽面２ａに対応する仮想切羽面２ｃと平行な投影面２４に穿孔線２２を仮想切羽面２ｃの法線に沿って投影した場合に、投影面２４において作業点１６のマトリックスの行方向の方向ベクトルと穿孔線２２の投影線とがなす狭角θbが０°～９０°の角度範囲を分割してなる３つの角度範囲（以下、「第１の範囲」「第２の範囲」「第３の範囲」とも呼ぶ）の何れにあるかを判定する。第１、第２及び第３の範囲としては、例えば、０°以上２２．５°未満、２２．５°以上７７．５°未満、７７．５°以上９０°未満の範囲を採用できる。

【0039】

そして、３つの角度範囲のうちの中央の角度範囲（第２の範囲）にあると判定した場合には、予定位置修正部１５ｊは、投影面２４において穿孔線２２の投影線に投影図が重ならない２つの三角面２５ｇ、２５ｈを選択し、選択した２つの三角面２５ｇ、２５ｈのうちの、ステップＳ１０６で算出した法線ベクトル（単位法線ベクトルＶNa、ＶNb、ＶNc、ＶNd）と穿孔線２２とがなす狭角θa（単位穿孔線ベクトルＶNdrillとがなす狭角θa）が小さいほうの三角面２５ｉを選択する。続いて、４つの三角面２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄの頂点を構成する５つの作業点１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、２３）以外の作業点１６の位置のうちから、選択した三角面２５ｉに最も近い作業点１６（１６ｋ）の位置を選択し、選択した作業点１６（１６ｋ）の位置に、開口端予定位置２３を修正する。図１６では、三角面２５ｂ、２５ｄが三角面２５ｇ、２５ｈであり、２つの三角面２５ｇ、２５ｈから選択した三角面２５ｈが三角面２５ｉである場合を例示している。なお、図１６中、符号２７は切羽面外周である。

【0040】

一方、図１７及び図１８に示すように、狭角θbが３つの角度範囲（第１の範囲、第２の範囲、第３の範囲）のうちの端側の角度範囲（第１の範囲、第３の範囲）にあると判定した場合には、予定位置修正部１５ｊは、４つの三角面２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄの頂点を構成する５つの作業点１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、２３）の位置のうちの、投影面２４において穿孔線２２の投影線を通って延びている仮想直線２６から投影位置が最も離れている２つの作業点１６（１６ｌ、１６ｍ）の何れかの位置に開口端予定位置２３を修正する。図１７では、狭角θbが０°であり、作業点１６ａ、１６ｃが作業点１６ｌ、１６ｍである場合を例示している。また、図１８では、狭角θbが９０°であり、作業点１６ｂ、１６ｄが作業点１６ｌ、１６ｍである場合を例示している。
なお、本実施形態では、狭角θbとして、投影面２４において、作業点１６のマトリックスの行方向の方向ベクトルと穿孔線２２の投影線とがなす角度を用いる例を示したが、他の角度を用いることができ、例えば、投影面２４において、作業点１６のマトリックスの列方向の方向ベクトルと穿孔線２２の投影線とがなす角度を用いる構成としてもよい。

【0041】

続いてステップＳ１１４に移行して、穿孔線修正部１５ｋは、ステップＳ１１３で修正した開口端予定位置２３に基づき、ステップＳ１０３で設定した穿孔線２２を修正した後、ステップＳ１０６に戻る。ステップＳ１０６に戻ることにより、コントローラ１５の各部１５～１５ｌは、ステップＳ１０３及びＳ１０４で設定した穿孔線２２及び開口端予定位置２３に代えて、ステップＳ１１３及びＳ１１４で修正した穿孔線２２及び開口端予定位置２３を用いて、上記したステップＳ１０６～Ｓ１１４の各フローを再び実行する。

【0042】

一方、ステップＳ１１５では、狭角判定部１５ｈは、ステップＳ１１３で修正した開口端予定位置２３が不適切であると判定する。
続いてステップＳ１１６に移行して、穿孔装置制御部１５ｉは、ユーザに手動操作を行わせ、手動操作に応じて、関節の回転や伸縮や穿孔ロッド７ａの後端への打撃の付与等を行わせる指令を関節駆動装置８及びドリフタ駆動装置９に順次出力した後、ステップＳ１１８に移行する。これにより、穿孔装置４に、切羽２への発破用孔３の穿孔を行わせる。

【0043】

ステップＳ１１８では、繰返判定部１５ｌは、ステップＳ１０３で読み出していない発破用孔３のデータがあるかを判定する。そして、読み出していない発破用孔３のデータがあると判定した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３に移行する。一方、すべての発破用孔３のデータを読み出したと判定した場合には（Ｎｏ）、この演算処理を終了する。

【0044】

以上説明したように、本発明の本実施形態に係る穿孔装置４は、開口端予定位置２３を設定した後、計測部１３で計測した切羽面２ａの凹凸に基づき、設定した開口端予定位置２３における切羽面２ａの法線ベクトルと穿孔線２２とがなす狭角θaが予め定めた所定値（４５°）以下であるかを判定することで、設定した開口端予定位置２３が適切であるかを判定する構成とした。それゆえ、穿孔用ビットの進行方向に対して、開口端予定位置２３の切羽面２ａの傾きが大きく、切羽面２ａの法線ベクトルと穿孔線２２とがなす狭角θaが所定値以上であると判定される場合に、開口端予定位置２３を不適切と判定することができる。そのため、不適切とされた開口端予定位置２３を不採用とすることができ、穿孔用ビットの先端が切羽面２ａで滑ることを防止可能な穿孔支援装置１を提供できる。

【0045】

また、本発明の本実施形態に係る穿孔装置４は、開口端予定位置２３を不適切と判定された場合に、穿孔線２２及び開口端予定位置２３を修正し、修正した穿孔線２２及び開口端予定位置２３を、予め計画された穿孔パターンに基づく穿孔線２２及び開口端予定位置２３に代えて用いて、上記したステップＳ１０６～Ｓ１１４の各フローを再び実行する構成とした。それゆえ、適切な開口端予定位置２３をより容易に設定することができる。

【0046】

（変形例）
なお、本実施形態では、穿孔予定孔３が外周孔である場合の、開口端予定位置２３の修正方法としては、例えば、以下に説明する方法を採用することもできる。
まず、穿孔線２２と水平線とのなす狭角θbが第１の範囲（０°～２５．５°）にある場合には、予定位置修正部１５ｊは、図１９（ａ）（ｂ）に示すように、開口端予定位置２３の直上の作業点１６（１６ｂ）及び直下の作業点１６（１６ｄ）の何れかの位置に開口端予定位置２３を修正する。その際、切羽面外周２７と作業点１６ｂ又は１６ｄとが近接している場合には、作業点１６ｂ又は１６ｄに代えて、作業点１６ｂ又は１６ｄよりも切羽面外周２７から水平方向に離れた作業点１６（１６ｎ、１６ｏ）を、開口端予定位置２３の修正候補として用いる。なお、近接の有無を判定する方法としては、例えば、投影面２４において、隣接する３つの作業点１６を頂点とする複数の三角面２８のうち、開口端予定位置２３の修正候補を頂点とする三角面２８内に切羽面外周２７があるかを判定する方法を採用できる。図１９（ａ）では、作業点１６ｂに代えて作業点１６ｎを開口端予定位置２３の修正候補として用いた場合を例示している。図１９（ｂ）では、作業点１６ｂ、１６ｄに代えて作業点１６ｎ、１６ｏを開口端予定位置２３の修正候補として用いた場合を例示している。また、図１９（ｃ）に示すように、切羽面外周２７と作業点１６ｎとが近接している場合には、作業点１６ｎに代えて、作業点１６ｎよりも切羽面外周２７から鉛直方向に離れた作業点１６（１６ｐ）を、開口端予定位置２３の修正候補として用いる。図１９（ｃ）では、作業点１６ｎに代えて、作業点１６ｃ（１６ｐ）を開口端予定位置２３の修正候補として用いた場合を例示している。

【0047】

また、穿孔線２２と水平線とのなす狭角θbが第２の範囲（２５．５°～７５．５°）にある場合には、予定位置修正部１５ｊは、図２０（ａ）に示すように、開口端予定位置２３から斜め４５°の位置にある２つの作業点１６（１６ｑ、１６ｒ）の何れかの位置に開口端予定位置２３を修正する。その際、図２０（ｂ）に示すように、切羽面外周２７と作業点１６ｑとが近接している場合には、作業点１６ｑに代えて、作業点１６ｑよりも切羽面外周２７から鉛直方向に離れた作業点１６（１６ｓ）を、開口端予定位置２３の修正候補として用いる。また、図２０（ｃ）に示すように、切羽面外周２７と作業点１６ｒとが近接している場合には、作業点１６ｒに代えて、作業点１６ｒよりも切羽面外周２７から水平方向に離れた作業点１６（１６ｔ）を、開口端予定位置２３の修正候補として用いる。図２０（ｃ）では、作業点１６ｑ、１６ｒに代えて、作業点１６ｃ（１６ｓ）、１６ｄ（１６ｔ）を開口端予定位置２３の修正候補として用いた場合を例示している。

【0048】

また、穿孔線２２と水平線とのなす狭角θbが第３の範囲（７５．５°～９０°）にある場合には、予定位置修正部１５ｊは、図２１（ａ）（ｂ）に示すように、開口端予定位置２３の左隣の作業点１６（１６ａ）及び右隣の作業点１６（１６ｃ）の何れかの位置に開口端予定位置２３を修正する。その際、切羽面外周２７と作業点１６ｂ又は１６ｄとが近接している場合には、作業点１６ａ又は１６ｃに代えて、作業点１６ａ又は１６ｃよりも切羽面外周２７から鉛直方向に離れた作業点１６（１６ｕ、１６ｖ）を、開口端予定位置２３の修正候補として用いる。図２１（ａ）では、作業点１６ａに代えて作業点１６ｕを開口端予定位置２３の修正候補として用いた場合を例示している。図２１（ｂ）では、作業点１６ａ、１６ｃに代えて作業点１６ｕ、１６ｖを開口端予定位置２３の修正候補として用いた場合を例示している。また、図２１（ｃ）に示すように、切羽面外周２７と作業点１６ｕとが近接している場合には、作業点１６ｕに代えて、作業点１６ｕよりも切羽面外周２７から鉛直方向に離れた作業点１６（１６ｗ）を、開口端予定位置２３の修正候補として用いる。図２１（ｃ）では、作業点１６ｕに代えて、作業点１６ｄ（１６ｗ）を開口端予定位置２３の修正候補として用いた場合を例示している。

【符号の説明】

【0049】

１…穿孔支援装置、２…切羽、２ａ…切羽面、２ｃ…仮想切羽面、２ｂ…トンネル内周面、２ｃ…仮想切羽面、２ｄ…目標切羽面、３…発破用孔（穿孔予定孔）、４…穿孔装置、５…移動台車、６…支持部材、７…穿孔機、７ａ…穿孔ロッド、７ｂ…ドリフタ、８…関節駆動装置、９…ドリフタ駆動装置、１０…ブーム、１１…ガイドシェル、１２…ガイドマウンチング、１３…計測部、１４…記憶部、１５…コントローラ、１５ａ…計測結果取得部、１５ｂ…予定位置設定部、１５ｃ…作業点位置設定部、１５ｄ…位置設定部、１５ｅ…穿孔線設定部、１５ｆ…予定位置判定部、１５ｇ…ベクトル演算部、１５ｈ…狭角判定部、１５ｉ…穿孔装置制御部、１５ｊ…予定位置修正部、１５ｋ…穿孔線修正部、１５ｌ…繰返判定部、１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆ、１６ｈ、１６ｌ、１６ｍ、１６ｎ、１６ｏ、１６ｐ、１６ｑ、１６ｒ、１６ｓ、１６ｔ、１６ｖ、１６ｗ）…作業点、１７…メッシュ、１８…領域、１９…中央点、２０…開始時先端位置、２１…孔尻位置、２２…穿孔線、２３…開口端予定位置、２４…投影面、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｆ、２５ｇ、２５ｈ、２５ｉ…三角面、２５ｅ…特定三角面、２６…仮想直線、２７…切羽面外周、２８…三角面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】