特許 7482077 穿孔装置及び穿孔方法

(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】2024-05-01

(45)【発行日】2024-05-13

(54)【発明の名称】穿孔装置及び穿孔方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 1/00 20060101AFI20240502BHJP

   E02F 3/38 20060101ALI20240502BHJP

【ＦＩ】

E21D1/00 B

E02F3/38 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021069867

(22)【出願日】2021-04-16

(65)【公開番号】P2022164400

(43)【公開日】2022-10-27

【審査請求日】2023-09-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】三浦 孝

(72)【発明者】

【氏名】手塚 康成

(72)【発明者】

【氏名】安彦 柳一

【審査官】彦田 克文

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１８３６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－８８６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１２１５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１１９８１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ １／００

Ｅ０２Ｆ ３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

削孔ロッドを推進して地山に孔を形成する穿孔装置であって、
移動台車と、
前記移動台車に上下に揺動自在に一端側が支持されたブームと、
前記移動台車に対する前記ブームの上下の揺動角であるブーム上下角度を変更可能なブーム上下駆動部と、
前記ブームの他端側に上下に揺動自在に一端側が支持されたアームと、
前記ブームに対する前記アームの上下の揺動角であるアーム上下角度を変更可能なアーム上下駆動部と、
前記アームの他端側に上下に揺動自在に支持され、前記削孔ロッドの推進を案内するガイドシェルと、
前記アームに対する前記ガイドシェルの上下の揺動角であるガイドシェル上下角度を変更可能なガイドシェル上下駆動部と、
前記ブーム上下駆動部、前記アーム上下駆動部及び前記ガイドシェル上下駆動部のうち少なくとも１つの駆動部を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記ブーム上下角度と前記アーム上下角度と前記ガイドシェル上下角度とを合計した角度が予め設定された角度となるように、前記少なくとも１つの駆動部を自動駆動する、
穿孔装置。

【請求項2】

前記少なくとも１つの駆動部は、前記ブーム上下駆動部、前記アーム上下駆動部及び前記ガイドシェル上下駆動部のうち２つの駆動部であり、
前記コントローラは、前記ブーム上下駆動部、前記アーム上下駆動部及び前記ガイドシェル上下駆動部のうち他の駆動部の手動駆動に応じて前記２つの駆動部を自動駆動する、
請求項１に記載の穿孔装置。

【請求項3】

前記移動台車は、前記地山の基盤上に配置され、
前記２つの駆動部は、前記アーム上下駆動部と前記ガイドシェル上下駆動部であり、
前記コントローラは、前記ブーム上下角度及び前記アーム上下角度から定まる前記基盤に対する前記アームにおける他端側の高さが予め設定された高さとなるように、前記ブーム上下駆動部の手動駆動に応じて前記アーム上下駆動部を自動駆動する、
請求項２に記載の穿孔装置。

【請求項4】

前記移動台車は、前記地山の基盤上に配置され、
前記２つの駆動部は、前記ブーム上下駆動部と前記ガイドシェル上下駆動部であり、
前記コントローラは、前記ブーム上下角度及び前記アーム上下角度から定まる前記基盤に対する前記アームにおける他端側の高さが予め設定された高さとなるように、前記アーム上下駆動部の手動駆動に応じて前記ブーム上下駆動部を自動駆動する、
請求項２に記載の穿孔装置。

【請求項5】

前記コントローラは、前記ブーム上下駆動部、前記アーム上下駆動部及び前記ガイドシェル上下駆動部を手動駆動した状態での前記ブーム上下角度と前記アーム上下角度と前記ガイドシェル上下角度とを合計した角度を、前記予め設定された角度として記憶する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の穿孔装置。

【請求項6】

前記移動台車に対する左右への前記ブームの揺動角であるブーム左右角度を変更可能なブーム左右駆動部を更に備える、
請求項１から５のいずれか１項に記載の穿孔装置。

【請求項7】

削孔ロッドを推進する穿孔装置を用いて地山に孔を形成する穿孔方法であって、
前記穿孔装置は、
移動台車と、
前記移動台車に上下に揺動自在に一端側が支持されたブームと、
前記移動台車に対する前記ブームの上下の揺動角であるブーム上下角度を変更可能なブーム上下駆動部と、
前記ブームの他端側に上下に揺動自在に一端側が支持されたアームと、
前記ブームに対する前記アームの上下の揺動角であるアーム上下角度を変更可能なアーム上下駆動部と、
前記アームの他端側に上下に揺動自在に支持され、前記削孔ロッドの推進を案内するガイドシェルと、
前記アームに対する前記ガイドシェルの上下の揺動角であるガイドシェル上下角度を変更可能なガイドシェル上下駆動部と、を備え、
前記穿孔方法は、前記ブーム上下角度と前記アーム上下角度と前記ガイドシェル上下角度とを合計した角度が予め設定された角度となるように、前記ブーム上下駆動部、前記アーム上下駆動部及び前記ガイドシェル上下駆動部のうち少なくとも１つの駆動部を自動駆動する、
穿孔方法。

【請求項8】

前記ブーム上下駆動部、前記アーム上下駆動部及び前記ガイドシェル上下駆動部のうち２つの駆動部を、他の駆動部の手動駆動に応じて自動駆動する、
請求項７に記載の穿孔方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、穿孔装置及び穿孔方法に関する。

【背景技術】

【0002】

地下構造物の建設工事において、地山に孔を形成し、孔に爆薬を装填して地山の岩盤を破砕することがある。特許文献１には、削孔ロッドを推進して地山に孔を形成する立坑構築装置が開示されている。

【0003】

特許文献１に開示された立坑構築装置は、車体に上下に揺動自在に支持されたブームと、ブームの先端に上下に揺動自在に支持されたアームと、アームの先端に上下に揺動自在に支持されたガイドシェルと、を備えている。ガイドシェルは、削孔ロッドの推進を案内する。作業者の操縦によりブーム、アーム及びガイドシェルが揺動すると、削孔ロッドの先端が移動し、複数の孔が地山に順次形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－１８３６８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

爆薬を用いた地山の掘削では、爆薬を装填するための孔の位置に加え、掘削方向に対する孔の角度が重要である。削孔ロッドを用いた孔の形成では、孔の角度は、削孔ロッドの推進方向により定まるため、削孔ロッドの先端を予め設定された位置に合わせるだけでなく、削孔ロッドの推進方向を予め設定された方向に合わせることが求められている。

【0006】

特許文献１に開示された装置では、ブーム、アーム及びガイドシェルの揺動により、削孔ロッドの先端位置と推進方向との両方が変化する。削孔ロッドの先端を位置合わせするためにブーム、アーム及びガイドシェルを揺動すると、削孔ロッドの推進方向が変化してしまい、削孔ロッドの推進方向を合わせるためにブーム、アーム及びガイドシェルを揺動すると、削孔ロッドの先端位置が変化してしまう。そのため、削孔ロッドの先端を予め設定された位置に合わせつつ削孔ロッドの推進方向を予め設定された方向に合わせることが困難であり、作業効率が悪い。

【0007】

本発明は、孔を地山における所望の位置に所望の角度で効率よく形成することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、削孔ロッドを推進して地山に孔を形成する穿孔装置であって、移動台車と、移動台車に上下に揺動自在に一端側が支持されたブームと、移動台車に対するブームの上下の揺動角であるブーム上下角度を変更可能なブーム上下駆動部と、ブームの他端側に上下に揺動自在に一端側が支持されたアームと、ブームに対するアームの上下の揺動角であるアーム上下角度を変更可能なアーム上下駆動部と、アームの他端側に上下に揺動自在に支持され、削孔ロッドの推進を案内するガイドシェルと、アームに対するガイドシェルの上下の揺動角であるガイドシェル上下角度を変更可能なガイドシェル上下駆動部と、ブーム上下駆動部、アーム上下駆動部及びガイドシェル上下駆動部のうち少なくとも１つの駆動部を制御するコントローラと、を備え、コントローラは、ブーム上下角度とアーム上下角度とガイドシェル上下角度とを合計した角度が予め設定された角度となるように、少なくとも１つの駆動部を自動駆動する。

【0009】

また、本発明は、削孔ロッドを推進する穿孔装置を用いて地山に孔を形成する穿孔方法であって、穿孔装置は、移動台車と、移動台車に上下に揺動自在に一端側が支持されたブームと、移動台車に対するブームの上下の揺動角であるブーム上下角度を変更可能なブーム上下駆動部と、ブームの他端側に上下に揺動自在に一端側が支持されたアームと、ブームに対するアームの上下の揺動角であるアーム上下角度を変更可能なアーム上下駆動部と、アームの他端側に上下に揺動自在に支持され、削孔ロッドの推進を案内するガイドシェルと、アームに対するガイドシェルの上下の揺動角であるガイドシェル上下角度を変更可能なガイドシェル上下駆動部と、を備え、穿孔方法は、ブーム上下角度とアーム上下角度とガイドシェル上下角度とを合計した角度が予め設定された角度となるように、ブーム上下駆動部、アーム上下駆動部及びガイドシェル上下駆動部のうち少なくとも１つの駆動部を自動駆動する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、孔を地山における所望の位置に所望の角度で効率よく形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施形態に係る穿孔装置の側面図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る穿孔装置の平面図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係る穿孔装置のブロック図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係る穿孔装置の模式図である。

【図5】本発明の第１実施形態に係る穿孔装置のコントローラにおける処理を示すフローチャートである。

【図6】本発明の第２実施形態に係る穿孔装置のブロック図である。

【図7】本発明の第２実施形態に係る穿孔装置の模式図である。

【図8】本発明の第２実施形態に係る穿孔装置のコントローラにおける処理を示すフローチャートである。

【図9】本発明の第３実施形態に係る穿孔装置のブロック図である。

【図10】本発明の第３実施形態に係る穿孔装置の模式図である。

【図11】本発明の第３実施形態に係る穿孔装置のコントローラにおける処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態に係る穿孔装置及び穿孔方法について、図面を参照して説明する。

【0013】

＜第１実施形態＞
まず、図１から図５を参照して、本発明の第１実施形態に係る穿孔装置１００及び穿孔方法について説明する。図１は、穿孔装置１００の側面図であり、図２は、穿孔装置１００の平面図である。穿孔装置１００は、地山を掘削する工事において爆薬を装填するための孔１の形成に用いられる。孔１は、削孔ロッド１０の推進により地山に形成される。

【0014】

ここでは、地山を鉛直に掘削し立坑２を構築する場合について説明するが、穿孔装置１００は、地山を略水平に掘削しトンネルを構築する場合や、鉛直方向に対して斜めに地山を掘削する場合にも用いることができる。また、穿孔装置１００は、爆薬を装填するための孔１を形成する場合に限られず、例えばロックボルトを挿入するための孔を形成する場合にも用いることができる。

【0015】

図１及び図２に示すように、穿孔装置１００は、自走可能な移動台車２０と、移動台車２０に揺動自在に一端側が支持されたブーム３０と、ブーム３０の他端側に揺動自在に一端側が支持されたアーム４０と、アーム４０の他端側に揺動自在に支持されたガイドシェル５０と、を備えている。ガイドシェル５０は、削孔ロッド１０の推進を案内する。

【0016】

移動台車２０は、車体２１と、車体２１の左右に装着されたクローラ２２と、を備えている。車体２１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２２が回転し移動台車２０が走行する。左右のクローラ２２の回転数及び回転方向を調整することで、移動台車２０は左右に方向転換する。

【0017】

車体２１には操縦席２３が設けられている。操縦席２３の近傍には、穿孔装置１００を動作させ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２３で操作機具を操作して穿孔装置１００を操縦する。穿孔装置１００は、有線通信又は無線通信を用いて遠隔操作により操縦可能であってもよい。

【0018】

移動台車２０の車体２１には、ブーム３０を支持するブームブラケット３１が揺動軸Ａ１を中心に揺動自在に連結されている。ブームブラケット３１が揺動軸Ａ１を中心に揺動すると、ブーム３０がブームブラケット３１と共に揺動軸Ａ１を中心に移動台車２０に対して揺動する。

【0019】

車体２１には、不図示の傾斜計が設けられており、移動台車２０は、地山の基盤上に揺動軸Ａ１が略鉛直になるように基盤に設置される。以下では、揺動軸Ａ１が鉛直になるように移動台車２０が地山の基盤に配置されていると仮定する。

【0020】

ブーム３０は、略水平な揺動軸Ａ２を中心に揺動自在に一端側がブームブラケット３１に連結されている。つまり、ブーム３０は、移動台車２０に対して左右に（揺動軸Ａ１を中心に）揺動自在であると共に、移動台車２０に対して上下に（揺動軸Ａ２を中心に）揺動自在である。

【0021】

移動台車２０に対するブーム３０の左右の揺動角であるブーム左右角度θ１は、ブーム左右駆動部３６により変更可能である。移動台車２０に対するブーム３０の上下の揺動角であるブーム上下角度θ２は、ブーム上下駆動部３７により変更可能である。ブーム左右駆動部３６及びブーム上下駆動部３７は、例えば油圧シリンダである。ブーム左右角度θ１は、図２に示すように、鉛直上方から穿孔装置１００を見て、移動台車２０の直進方向とブーム３０の延在方向との間の角度として定義される。ブーム上下角度θ２は、図１に示すように、水平面とブーム３０の延在方向との間の角度として定義される。

【0022】

アーム４０は、揺動軸Ａ２と略平行な揺動軸Ａ３を中心に揺動自在に一端側がブーム３０の他端側に支持されている。つまり、アーム４０は、ブーム３０に対して上下に揺動自在である。ブーム３０に対するアーム４０の揺動角であるアーム上下角度θ３は、アーム上下駆動部４６により変更可能である。アーム上下駆動部４６は、例えば油圧シリンダである。

【0023】

アーム４０の他端側には、第１シェルブラケット５１が連結されており、第１シェルブラケット５１には、第２シェルブラケット５２が連結されている。第２シェルブラケット５２には、回転テーブル５３が連結されており、回転テーブル５３にガイドシェル５０が固定されている。

【0024】

第１シェルブラケット５１は、揺動軸Ａ３と略平行な揺動軸Ａ４を中心にアーム４０に対して揺動自在である。アーム４０に対して第１シェルブラケット５１が揺動すると、ガイドシェル５０がアーム４０に対して上下に揺動する。アーム４０に対するガイドシェル５０の上下の揺動角であるガイドシェル上下角度θ４は、ガイドシェル上下駆動部５６により変更可能である。ガイドシェル上下駆動部５６は、例えば油圧シリンダである。

【0025】

第２シェルブラケット５２は、第１シェルブラケット５１がアーム４０に対して所定の角度で保持された状態（図１に示す状態）において、略鉛直な揺動軸Ａ５を中心に第１シェルブラケット５１に対して揺動自在である。第１シェルブラケット５１に対して第２シェルブラケット５２が揺動すると、ガイドシェル５０がアーム４０に対して左右に揺動する。アーム４０に対するガイドシェル５０の左右の揺動角であるガイドシェル左右角度θ５は、ガイドシェル左右駆動部５７により変更可能である。ガイドシェル左右駆動部５７は、例えば油圧シリンダである。

【0026】

回転テーブル５３は、揺動軸Ａ５が鉛直になるように第２シェルブラケット５２が保持された状態（図１に示す状態）において、略水平な回転軸Ａ６を中心に第２シェルブラケット５２に対して回転自在である。第２シェルブラケット５２に対して回転テーブル５３が回転すると、ガイドシェル５０がアーム４０に対して回転する。アーム４０に対するガイドシェル５０の回転角度は、不図示のガイドシェル回転駆動部により変更可能である。ガイドシェル回転駆動部は、例えば油圧モータである。

【0027】

このように、ガイドシェル５０は、アーム４０に対して上下に（揺動軸Ａ４を中心に）揺動自在であり、アーム４０に対して左右に（揺動軸Ａ５を中心に）揺動自在であり、アーム４０に対して回転軸Ａ６を中心に回転自在である。

【0028】

ガイドシェル５０には、削孔ロッド１０の後端を支持するドリフタ５８が搭載される。ドリフタ５８は、不図示の駆動機構により移動し、削孔ロッド１０を推進する。ドリフタ５８の移動は、ガイドシェル５０によって案内される。つまり、削孔ロッド１０の推進は、ガイドシェル５０によって案内される。

【0029】

削孔ロッド１０の先端を削孔ロッド１０の推進方向に地山の基盤に押付けた状態で削孔ロッド１０を推進すると、地山に孔１が削孔ロッド１０の推進方向に形成される。ドリフタ５８は、削孔ロッド１０に回転力を付与可能に形成されていてもよい。

【0030】

削孔ロッド１０の先端位置は、ブーム３０、アーム４０及びガイドシェル５０の揺動により変化する。削孔ロッド１０の先端位置を変化させることにより、複数の孔１を地山に順次形成することができる。

【0031】

ブーム左右駆動部３６は、ブーム左右角度θ１を変更する。そのため、削孔ロッド１０の先端は、ブーム左右駆動部３６の駆動により、移動台車２０の周りに移動する。したがって、移動台車２０を移動させることなく移動台車２０の周りに複数の孔１を順次形成することができる。

【0032】

ガイドシェル左右駆動部５７は、ガイドシェル左右角度θ５を変更する。そのため、削孔ロッド１０の先端は、ガイドシェル左右駆動部５７の駆動により、揺動軸Ａ５を中心に移動する。したがって、揺動軸Ａ５を中心とする円上に複数の孔１を順次形成することができる。

【0033】

不図示のガイドシェル回転駆動部は、アーム４０に対するガイドシェル５０の回転角度を変更する。そのため、回転軸Ａ６に沿ってガイドシェル５０を見て揺動軸Ａ５とガイドシェル５０との間の角度は、ガイドシェル回転駆動部の駆動により変化する。したがって、揺動軸Ａ５が鉛直になるように第２シェルブラケット５２が保持された状態においても削孔ロッド１０の推進方向を鉛直方向に対して傾けることができ、孔１を鉛直方向に対して傾斜して形成することができる。

【0034】

ところで、爆薬を用いた地山の掘削では、孔１の位置に加え、掘削方向に対する孔１の角度が重要である。例えば、立坑２の中心軸を中心に所定の半径で描かれる仮想円の内側の範囲である第１範囲Ｒ１では、孔１を掘削方向すなわち鉛直方向に形成し、第１範囲Ｒ１よりも外側の第２範囲Ｒ２では、孔１を掘削方向すなわち鉛直方向に対して傾斜して形成することが地山の掘削に好適であるとされている。なお、図１では、第２範囲Ｒ２に形成された孔１の傾斜を誇張して描いている。

【0035】

削孔ロッド１０の推進により形成される孔１の角度は、削孔ロッド１０の推進方向により定まる。そのため、削孔ロッド１０の先端を予め設定された位置に合わせるだけでなく、削孔ロッド１０の推進方向を予め設定された方向に合わせることが求められている。

【0036】

穿孔装置１００では、図３に示すコントローラ６０により、ブーム３０及びアーム４０の上下の揺動に応じて、削孔ロッド１０の推進方向が予め設定された方向になるようにガイドシェル上下駆動部５６を駆動してガイドシェル５０を上下に揺動する。そのため、ブーム３０及びアーム４０の上下の揺動により削孔ロッド１０の先端が移動したときにも、ガイドシェル５０は、予め設定された方向に削孔ロッド１０の推進を案内する。したがって、作業者は、削孔ロッド１０の先端位置を合わせるだけでよく、孔１を地山における所望の位置に所望の角度で効率よく形成することができる。

【0037】

図３は、穿孔装置１００のブロック図である。図３に示すように、穿孔装置１００は、ブーム上下角度θ２を検出するブーム上下角度検出部７２と、アーム上下角度θ３を検出するアーム上下角度検出部７３と、ガイドシェル上下角度θ４を検出するガイドシェル上下角度検出部７４と、を備えている。

【0038】

ブーム上下駆動部３７が油圧シリンダである場合には、ブーム上下角度検出部７２として、例えば、ブーム上下駆動部３７の伸縮量を検出し検出された伸縮量に基づいて角度を算出するセンサを用いることができる。ブーム上下角度検出部７２は、角度計であってもよい。

【0039】

同様に、アーム上下駆動部４６が油圧シリンダである場合には、アーム上下角度検出部７３として、例えば、アーム上下駆動部４６の伸縮量を検出し検出された伸縮量に基づいて角度を算出するセンサを用いることができる。ガイドシェル上下駆動部５６が油圧シリンダである場合には、ガイドシェル上下角度検出部７４として、例えば、ガイドシェル上下駆動部５６の伸縮量を検出し検出された伸縮量に基づいて角度を算出するセンサを用いることができる。アーム上下角度検出部７３及びガイドシェル上下角度検出部７４は、角度計であってもよい。

【0040】

穿孔装置１００は、ブーム上下角度検出部７２により検出されるブーム上下角度θ２と、アーム上下角度検出部７３により検出されるアーム上下角度θ３と、ガイドシェル上下角度検出部７４により検出されるガイドシェル上下角度θ４と、に基づいてガイドシェル上下駆動部５６を制御するコントローラ６０を備えている。コントローラ６０は、例えば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６０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。

【0041】

コントローラ６０は、機能的には、検出角度取得部６１と、合計角度算出部６２と、記憶部６３と、揺動方向・揺動量決定部６４と、信号出力部６５と、を備えている。検出角度取得部６１、合計角度算出部６２、記憶部６３、揺動方向・揺動量決定部６４及び信号出力部６５は、コントローラ６０の機能を仮想的なユニットとしたものである。

【0042】

検出角度取得部６１は、ブーム上下角度検出部７２により検出されるブーム上下角度θ２と、アーム上下角度検出部７３により検出されるアーム上下角度θ３と、ガイドシェル上下角度検出部７４により検出されるガイドシェル上下角度θ４と、を取得する。

【0043】

合計角度算出部６２は、検出角度取得部６１により取得されたブーム上下角度θ２、アーム上下角度θ３及びガイドシェル上下角度θ４の合計である合計角度を算出する。合計角度と、ガイドシェル５０により案内される削孔ロッド１０の推進方向と、の関係について、図４を参照して説明する。

【0044】

図４は、穿孔装置１００の模式図である。図４において、ガイドシェル５０により案内される削孔ロッド１０の推進方向と水平面との間の角度を穿孔角度θＴとして定義している。

【0045】

図４に示すように、ブーム３０、アーム４０、ガイドシェル５０及び水平面により四角形が形成される。そのため、次の式１に示す関係が成立する。
θ２＋θ３＋θ４＋θＴ＝３６０°
∴θ２＋θ３＋θ４＝３６０°－θＴ ・・・・・・・・・・・・（式１）

【0046】

式１において、穿孔角度θＴは、ガイドシェル５０により案内される削孔ロッド１０の推進方向に相当するため、削孔ロッド１０の推進方向の変化に応じて、ブーム上下角度θ２、アーム上下角度θ３及びガイドシェル上下角度θ４の合計が変化することになる。換言すれば、ブーム上下角度θ２、アーム上下角度θ３及びガイドシェル上下角度θ４の合計を算出することにより、穿孔角度θＴを把握することができ、削孔ロッド１０の推進方向を把握することが可能となる。

【0047】

図３に示すように、記憶部６３は、削孔ロッド１０の推進方向を予め設定された方向に一致させた初期状態（例えば、図４に実線で示す状態）で合計角度算出部６２により算出された合計角度を設定角度として記憶する。記憶部６３は、作業員により不図示の入力装置から入力される角度を設定角度として記憶するように構成されていてもよい。

【0048】

揺動方向・揺動量決定部６４は、合計角度算出部６２により算出された合計角度と、記憶部６３に記憶された設定角度と、に基づいて、ガイドシェル５０の揺動方向及び揺動量を決定する。具体的には、揺動方向・揺動量決定部６４は、合計角度が設定角度よりも大きい場合（ガイドシェル５０が図４に２点鎖線５０ａで示す状態にある場合）には、揺動方向を、ガイドシェル上下角度θ４を小さくする方向に決定する。揺動方向・揺動量決定部６４は、合計角度が設定角度よりも小さい場合（ガイドシェル５０が図４に２点鎖線５０ｂで示す状態にある場合）には、揺動方向を、ガイドシェル上下角度θ４を大きくする方向に決定する。揺動方向・揺動量決定部６４は、合計角度と設定角度との差が大きいほど揺動量が大きくなるように揺動量を決定する。揺動方向・揺動量決定部６４は、合計角度と設定角度とが一致する場合には、ガイドシェル５０の揺動が不要であると決定する。

【0049】

信号出力部６５は、揺動方向・揺動量決定部６４による結果に基づいて、ガイドシェル上下駆動部５６を駆動するための制御信号を出力する。ガイドシェル上下駆動部５６は、信号出力部６５から出力される制御信号に応じて自動駆動される。そのため、ガイドシェル５０は、ブーム３０及びアーム４０の上下の揺動により削孔ロッド１０の先端が移動したときにも、予め設定された方向に削孔ロッド１０の推進を案内するようにガイドシェル上下駆動部５６の駆動により自動的に揺動する。したがって、作業者は、削孔ロッド１０の先端位置を合わせるだけでよく、孔１を地山における所望の位置に所望の角度で効率よく形成することができる。

【0050】

また、記憶部６３は、ブーム上下駆動部３７、アーム上下駆動部４６及びガイドシェル上下駆動部５６を手動駆動した状態でのブーム上下角度θ２とアーム上下角度θ３とガイドシェル上下角度θ４とを合計した角度を、予め設定された角度として記憶する。そのため、ガイドシェル５０は、手動駆動により設定された方向に削孔ロッド１０の推進を案内するように自動的に揺動する。したがって、複数の孔１を地山における異なる位置に手動駆動により設定された角度で効率よく形成することができる。

【0051】

次に、穿孔装置１００を用いた穿孔方法について、図３乃至図５を参照して説明する。図５は、コントローラ６０における処理を示すフローチャートである。コントローラ６０における処理は、不図示の開始ボタンが作業者により押下されると開始する。また、コントローラ６０における処理は、不図示の停止ボタンが作業者により押下されると終了する。

【0052】

コントローラ６０における処理では、削孔ロッド１０の推進方向を予め設定された方向に一致させた初期状態で合計角度算出部６２により算出された合計角度を設定角度として用いる。そのため、コントローラ６０における処理を開始する前に、図１に示すブーム上下駆動部３７、アーム上下駆動部４６及びガイドシェル上下駆動部５６を作業者の操縦により駆動し、削孔ロッド１０の推進方向を予め設定された方向に一致させた初期状態にしておく。初期状態は、例えば、１つめの孔１を形成するために削孔ロッド１０の先端を予め設定された位置に合わせると共に削孔ロッド１０の推進方向を予め設定された方向に合わせた状態であってもよい。

【0053】

コントローラ６０における処理を開始する開始ボタンが作業者により押下されると、コントローラ６０は、図５に示すステップＳ５０１乃至ステップＳ５０８を実行する。

【0054】

ステップＳ５０１では、初期状態でブーム上下角度検出部７２、アーム上下角度検出部７３及びガイドシェル上下角度検出部７４を用いて検出されたブーム上下角度θ２、アーム上下角度θ３及びガイドシェル上下角度θ４を取得する。

【0055】

ステップＳ５０２では、初期状態で取得されたブーム上下角度θ２、アーム上下角度θ３及びガイドシェル上下角度θ４を合計する。

【0056】

ステップＳ５０３では、ステップＳ５０２にて合計された角度を設定角度として記憶する。

【0057】

ステップＳ５０１、ステップＳ５０２及びステップＳ５０３は、それぞれ、検出角度取得部６１、合計角度算出部６２及び記憶部６３により実行される。

【0058】

ステップＳ５０３が実行された後、作業者は、削孔ロッド１０の先端を移動させるためにブーム上下駆動部３７及びアーム上下駆動部４６を手動駆動する。

【0059】

ステップＳ５０４では、ブーム上下角度検出部７２、アーム上下角度検出部７３及びガイドシェル上下角度検出部７４を用いて検出されたブーム上下角度θ２、アーム上下角度θ３及びガイドシェル上下角度θ４を取得する。ステップＳ５０４にて取得される角度は、初期状態からブーム３０及びアーム４０を手動駆動した後の角度である。

【0060】

ステップＳ５０５では、ステップＳ５０４にて取得されたブーム上下角度θ２、アーム上下角度θ３及びガイドシェル上下角度θ４を合計する。ステップＳ５０５にて算出される合計角度は、初期状態からブーム３０及びアーム４０を手動駆動した後の合計角度である。

【0061】

ステップＳ５０６では、ステップＳ５０５にて算出された合計角度と、ステップＳ５０３にて記憶された設定角度と、に基づいて、ガイドシェル５０の揺動方向及び揺動量を決定する。ステップＳ５０６は、揺動方向・揺動量決定部６４により実行される。ステップＳ５０６にて実行される処理は、揺動方向・揺動量決定部６４が実行する処理と同じであるため、ここではその詳細な説明を省略する。

【0062】

ステップＳ５０７では、ガイドシェル上下駆動部５６を駆動するための制御信号を出力する。ステップＳ５０７にて出力される制御信号に応じて、ガイドシェル上下駆動部５６が自動駆動される。ステップＳ５０７は、信号出力部６５により実行される。ステップＳ５０７における処理は、信号出力部６５が実行する処理と同じであるため、ここではその詳細な説明を省略する。

【0063】

ステップＳ５０８では、コントローラ６０における処理を終了する停止ボタンが押下されたか否かを判断する。

【0064】

ステップＳ５０８にて、停止ボタンが押下されていないと判断した場合には、ステップＳ５０４に戻る。ステップＳ５０４乃至ステップＳ５０８は、例えば１ミリ秒ごとに実行される。

【0065】

ステップＳ５０８にて、停止ボタンが押下されていると判断した場合には、コントローラ６０における処理を終了する。停止ボタンは、例えば、孔１を予め設定された数、形成した後に押下される。

【0066】

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。

【0067】

本実施形態では、ブーム上下角度θ２とアーム上下角度θ３とガイドシェル上下角度θ４とを合計した角度が予め設定された角度となるように、ガイドシェル上下駆動部５６を自動駆動する。そのため、ブーム上下駆動部３７及びアーム上下駆動部４６の手動駆動により削孔ロッド１０の先端が移動したときにも、ガイドシェル５０は、予め設定された方向に削孔ロッド１０の推進を案内するようにガイドシェル上下駆動部５６の駆動により自動的に揺動する。したがって、作業者は、削孔ロッド１０の先端位置を予め設定された位置に合わせるだけでよく、孔１を地山における所望の位置に所望の角度で効率よく形成することができる。

【0068】

また、コントローラ６０は、ブーム上下駆動部３７、アーム上下駆動部４６及びガイドシェル上下駆動部５６を手動駆動した状態でのブーム上下角度θ２とアーム上下角度θ３とガイドシェル上下角度θ４とを合計した角度を、予め設定された角度として記憶する。そのため、ガイドシェル５０は、手動駆動により設定された方向に削孔ロッド１０の推進を案内するように自動的に揺動する。したがって、複数の孔１を地山における異なる位置に手動駆動により設定された角度で効率よく形成することができる。

【0069】

また、穿孔装置１００は、移動台車２０に対する左右へのブーム３０の揺動角であるブーム左右角度θ１を変更可能なブーム左右駆動部３６を備えている。そのため、削孔ロッド１０の先端は、ブーム左右駆動部３６の駆動により、移動台車２０の周りに移動する。したがって、移動台車２０を移動させることなく移動台車２０の周りに複数の孔１を順次形成することができる。

【0070】

上記実施形態では、コントローラ６０は、ブーム上下駆動部３７及びアーム上下駆動部４６の手動駆動に応じてガイドシェル上下駆動部５６を自動駆動するが、本発明はこの形態に限られない。例えば、コントローラ６０は、ブーム上下駆動部３７及びガイドシェル上下駆動部５６の手動駆動に応じて、ブーム上下角度θ２とアーム上下角度θ３とガイドシェル上下角度θ４とを合計した角度が予め設定された角度となるようにアーム上下駆動部４６を自動駆動してもよい。また、コントローラ６０は、アーム上下駆動部４６及びガイドシェル上下駆動部５６の手動駆動に応じて、ブーム上下角度θ２とアーム上下角度θ３とガイドシェル上下角度θ４とを合計した角度が予め設定された角度となるようにブーム上下駆動部３７を自動駆動してもよい。これらの場合においても、作業者は、削孔ロッド１０の先端位置を予め設定された位置に合わせるだけでよく、孔１を地山における所望の位置に所望の角度で効率よく形成することができる。

【0071】

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る穿孔装置２００及び穿孔方法について、図６乃至図８を参照して説明する。

【0072】

第１実施形態に係る穿孔装置１００では、ブーム上下駆動部３７及びアーム上下駆動部４６の手動駆動に応じて、ガイドシェル上下駆動部５６が自動駆動される。本実施形態に係る穿孔装置２００では、ブーム上下駆動部３７の手動駆動に応じて、アーム上下駆動部４６及びガイドシェル上下駆動部５６が自動駆動される。この点において、本実施形態に係る穿孔装置２００は、第１実施形態に係る穿孔装置１００と相違する。

【0073】

以下では、第１実施形態との相違点を主に説明し、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、穿孔装置２００の側面図及び平面図は、図１及び図２に示される穿孔装置１００の側面図及び平面図と略同じであるため、図示を省略する。

【0074】

図６は、穿孔装置２００のブロック図である。図６に示すように、穿孔装置２００は、ブーム上下角度検出部７２により検出されるブーム上下角度θ２と、アーム上下角度検出部７３により検出されるアーム上下角度θ３と、ガイドシェル上下角度検出部７４により検出されるガイドシェル上下角度θ４と、に基づいてアーム上下駆動部４６及びガイドシェル上下駆動部５６を制御するコントローラ２６０を備えている。

【0075】

コントローラ２６０は、機能的には、アーム他端高さ算出部２６３を備えている。アーム他端高さ算出部２６３は、コントローラ２６０の機能を仮想的なユニットとしたものである。

【0076】

アーム他端高さ算出部２６３は、検出角度取得部６１により取得されたブーム上下角度θ２及びアーム上下角度θ３を用いて、基盤に対するアーム４０における他端側の高さ、具体的には基盤に対する揺動軸Ａ４の高さＨ（図１参照）を算出する。揺動軸Ａ４の高さＨの算出方法について、図７を参照して説明する。

【0077】

図７は、穿孔装置２００の模式図である。図７において、揺動軸Ａ２と揺動軸Ａ３との間の寸法をブーム長さＬ１とし、揺動軸Ａ３と揺動軸Ａ４との間の寸法をアーム長さＬ２としている。

【0078】

揺動軸Ａ４の高さＨは、基盤に対する揺動軸Ａ２の高さをＨ０、揺動軸Ａ３を通る鉛直線とアーム４０との間の角度をθ３１とすると、次の式２で表される。
Ｈ＝Ｈ０＋Ｌ１ｓｉｎθ２－Ｌ２ｃｏｓθ３１ ・・・・・・・・（式２）

【0079】

揺動軸Ａ３を通る鉛直線とブーム３０との間の角度をθ３２とすると、次の式３の関係が導かれる。
θ３１＝θ３－θ３２
＝θ３－（９０°－θ２）
＝θ２＋θ３－９０° ・・・・・・・・・・・・・・・・（式３）

【0080】

式２に式３を代入すると、次の式４が導かれる。
Ｈ＝Ｈ０＋Ｌ１ｓｉｎθ２－Ｌ２ｃｏｓ（θ２＋θ３―９０°）
＝Ｈ０＋Ｌ１ｓｉｎθ２―Ｌ２ｓｉｎ（θ２＋θ３） ・・・・（式４）

【0081】

式４において、基盤に対する揺動軸Ａ２の高さＨ０、ブーム長さＬ１及びアーム長さＬ２は、既知の値である。そのため、ブーム上下角度θ２及びアーム上下角度θ３を用いることにより、基盤に対する揺動軸Ａ４の高さＨを算出することができる。基盤に対する揺動軸Ａ４の高さＨと、ガイドシェル上下角度θ４と、を用いることにより、基盤に対する削孔ロッド１０の先端の高さを算出することが可能となる。

【0082】

図６に示すように、記憶部６３は、基盤に対する揺動軸Ａ４の高さＨを予め設定された高さに一致させた初期状態（例えば、図７に実線で示す状態）でアーム他端高さ算出部２６３により算出された高さを設定高さとして記憶する。記憶部６３は、作業員により不図示の入力装置から入力される高さを設定高さとして記憶するように構成されていてもよい。

【0083】

揺動方向・揺動量決定部６４は、合計角度算出部６２により算出された合計角度と、アーム他端高さ算出部２６３により算出された高さと、記憶部６３に記憶された設定角度及び設定高さと、に基づいて、アーム４０及びガイドシェル５０の揺動方向及び揺動量を決定する。具体的には、揺動方向・揺動量決定部６４は、算出された高さが設定高さよりも高い場合（アーム４０が図７に２点鎖線４０ａで示す状態にある場合）には、アーム４０の揺動方向を、アーム上下角度θ３を小さくする方向に決定する。揺動方向・揺動量決定部６４は、算出された高さが設定高さよりも低い場合（アーム４０が図７に２点鎖線４０ｂで示す状態にある場合）には、アーム４０の揺動方向を、アーム上下角度θ３を大きくする方向に決定する。揺動方向・揺動量決定部６４は、算出された高さと設定高さとの差が大きいほどアーム４０の揺動量が大きくなるようにアーム４０の揺動量を決定する。揺動方向・揺動量決定部６４は、算出された高さと設定高さとが一致する場合には、アーム４０の揺動が不要であると決定する。

【0084】

ガイドシェル５０の揺動方向及び揺動量の決定方法は、第１実施形態でのガイドシェル５０の揺動方向及び揺動量の決定方法と同じであるため、ここではその説明を省略する。

【0085】

信号出力部６５は、揺動方向・揺動量決定部６４による結果に基づいて、アーム上下駆動部４６及びガイドシェル上下駆動部５６を駆動するための制御信号を出力する。アーム上下駆動部４６及びガイドシェル上下駆動部５６は、信号出力部６５から出力される制御信号に応じて自動駆動される。そのため、ブーム３０の上下の揺動により削孔ロッド１０の先端が移動したときにも、ガイドシェル５０は、予め設定された方向に削孔ロッド１０の推進を案内するようにガイドシェル上下駆動部５６の駆動により自動的に揺動し、アーム４０は、予め設定された高さに揺動軸Ａ４を保持するようアーム上下駆動部４６の駆動により自動的に揺動する。したがって、作業者は、ブーム上下駆動部３７を手動駆動して削孔ロッド１０の先端位置を合わせるだけでよく、孔１を地山における所望の位置に所望の角度で効率よく形成することができる。

【0086】

また、記憶部６３は、ブーム上下駆動部３７、アーム上下駆動部４６及びガイドシェル上下駆動部５６を手動駆動した状態での基盤に対する揺動軸Ａ４の高さＨを設定高さとして記憶する。そのため、アーム４０は、揺動軸Ａ４を手動駆動により設定された高さＨで保持するように自動的に揺動する。したがって、作業者は、水平方向における削孔ロッド１０の先端位置を合わせるだけでよく、孔１を地山における所望の位置に所望の角度で効率よく形成することができる。

【0087】

次に、穿孔装置２００を用いた穿孔方法について、図６乃至図８を参照して説明する。図８は、コントローラ２６０における処理を示すフローチャートである。コントローラ２６０における処理は、不図示の開始ボタンが作業者により押下されると開始する。また、コントローラ２６０における処理は、不図示の停止ボタンが作業者により押下されると終了する。

【0088】

コントローラ２６０における処理では、削孔ロッド１０の推進方向を予め設定された方向に一致させかつ揺動軸Ａ４を予め設定された高さで保持した初期状態で合計角度算出部６２により算出された合計角度及びアーム他端高さ算出部２６３により算出された高さをそれぞれ設定角度及び設定高さとして用いる。そのため、コントローラ２６０における処理を開始する前に、図１に示すブーム上下駆動部３７、アーム上下駆動部４６及びガイドシェル上下駆動部５６を作業者の操縦により駆動し、削孔ロッド１０の推進方向を予め設定された方向に一致させかつ揺動軸Ａ４を予め設定された高さで保持した初期状態にしておく。初期状態は、例えば、１つめの孔１を形成するために削孔ロッド１０の先端を予め設定された位置に合わせると共に削孔ロッド１０の推進方向を予め設定された方向に合わせた状態であってもよい。

【0089】

コントローラ２６０における処理を開始する開始ボタンが作業者により押下されると、コントローラ２６０は、図８に示すステップＳ８０１乃至ステップＳ８１２を実行する。

【0090】

ステップＳ８０１乃至ステップＳ８０３は、図５に示すステップＳ５０１乃至ステップＳ５０３と同じであるため、ここではその説明を省略する。

【0091】

ステップＳ８０４では、初期状態で取得されたブーム上下角度θ２、アーム上下角度θ３及びガイドシェル上下角度θ４を用いて、基盤に対する揺動軸Ａ４の高さＨを算出する。具体的には、初期状態で取得されたブーム上下角度θ２、アーム上下角度θ３及びガイドシェル上下角度θ４を式４に代入して高さＨを算出する。

【0092】

ステップＳ８０５では、ステップＳ８０４にて算出された高さＨを設定高さとして記憶する。

【0093】

ステップＳ８０４及びステップＳ８０５は、それぞれ、アーム他端高さ算出部２６３及び記憶部６３により実行される。

【0094】

ステップＳ８０５が実行された後、作業者がブーム上下駆動部３７を手動操縦にて駆動する。

【0095】

ステップＳ８０６乃至ステップＳ８０８は、図５に示すステップＳ５０４乃至ステップＳ５０６と同じであるため、ここではその説明を省略する。

【0096】

ステップＳ８０９では、ステップＳ８０６にて取得されたブーム上下角度θ２、アーム上下角度θ３及びガイドシェル上下角度θ４を用いて、揺動軸Ａ４の高さＨを算出する。ステップＳ８０９にて算出される高さＨは、初期状態からブーム３０を手動駆動した後の高さＨである。

【0097】

ステップＳ８１０では、ステップＳ８０９にて算出された高さＨと、ステップＳ８０５にて記憶された設定高さと、に基づいて、アーム４０の揺動方向及び揺動量を決定する。ステップＳ８１０は、揺動方向・揺動量決定部６４により実行される。ステップＳ８０８における決定処理は、揺動方向・揺動量決定部６４の機能と同じであるため、ここではその詳細な説明を省略する。

【0098】

なお、ステップＳ８０９及びステップＳ８１０を、ステップＳ８０７及びステップＳ８０８の前に実行してもよいし、ステップＳ８０７及びステップＳ８０８と並行して実行してもよい。

【0099】

ステップＳ８１１及びステップＳ８１２は、図５に示すステップＳ５０７及びステップＳ５０８と略同じであるため、ここではその説明を省略する。

【0100】

以上の第２実施形態によれば、第１実施形態が奏する作用効果に加え、以下に示す作用効果を奏する。

【0101】

本実施形態では、コントローラ２６０は、ブーム上下角度θ２及びアーム上下角度θ３から定まるアーム４０の他端側の基盤からの高さが予め設定された高さとなるように、ブーム上下駆動部３７の手動駆動に応じてアーム上下駆動部４６を自動駆動する。そのため、ブーム上下駆動部３７の手動駆動により削孔ロッド１０の先端が移動したときにも、アーム４０は、予め設定された高さに揺動軸Ａ４を保持するようアーム上下駆動部４６の駆動により自動的に揺動する。したがって、作業者は、ブーム上下駆動部３７を手動駆動して削孔ロッド１０の先端位置を合わせるだけでよく、孔１を地山における所望の位置に所望の角度で効率よく形成することができる。

【0102】

上記実施形態では、コントローラ２６０は、ブーム上下駆動部３７の手動駆動に応じてアーム上下駆動部４６及びガイドシェル上下駆動部５６を自動駆動するが、本発明はこの形態に限られない。例えば、コントローラ２６０は、アーム上下駆動部４６の手動駆動に応じて、ブーム上下角度θ２及びアーム上下角度θ３から定まるアーム４０の他端側の基盤からの高さが予め設定された高さとなるように、ブーム上下駆動部３７を自動駆動してもよい。この場合においても、作業者は、アーム上下駆動部４６を手動駆動して削孔ロッド１０の先端位置を合わせるだけでよく、孔１を地山における所望の位置に所望の角度で効率よく形成することができる。

【0103】

また、コントローラ２６０は、ガイドシェル上下駆動部５６の手動駆動に応じてブーム上下駆動部３７及びアーム上下駆動部４６を自動駆動してもよい。この場合には、ブーム上下駆動部３７及びアーム上下駆動部４６は、ブーム上下角度θ２とアーム上下角度θ３とガイドシェル上下角度θ４とを合計した角度が予め設定された角度となるように自動駆動される。

【0104】

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る穿孔装置３００及び穿孔方法について、図９乃至図１１を参照して説明する。

【0105】

第１実施形態に係る穿孔装置１００では、ブーム上下駆動部３７及びアーム上下駆動部４６の手動駆動に応じて、ガイドシェル上下駆動部５６が自動駆動される。第２実施形態に係る穿孔装置２００では、ブーム上下駆動部３７の手動駆動に応じて、アーム上下駆動部４６及びガイドシェル上下駆動部５６が自動駆動される。本実施形態に係る穿孔装置３００では、ブーム上下駆動部３７、アーム上下駆動部４６及びガイドシェル上下駆動部５６が自動駆動される。この点において、本実施形態に係る穿孔装置３００は、第１実施形態に係る穿孔装置１００、第２実施形態に係る穿孔装置３００と相違する。

【0106】

以下では、第１実施形態及び第２実施形態との相違点を主に説明し、第１実施形態及び第２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実施形態及び第２実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。また、穿孔装置３００の側面図及び平面図は、図１及び図２に示される穿孔装置１００の側面図及び平面図と略同じであるため、図示を省略する。

【0107】

図９は、穿孔装置３００のブロック図である。図９に示すように、穿孔装置３００は、ブーム上下角度検出部７２により検出されるブーム上下角度θ２と、アーム上下角度検出部７３により検出されるアーム上下角度θ３と、ガイドシェル上下角度検出部７４により検出されるガイドシェル上下角度θ４と、に基づいてブーム上下駆動部３７、アーム上下駆動部４６及びガイドシェル上下駆動部５６を制御するコントローラ３６０を備えている。

【0108】

コントローラ３６０は、機能的には、角度決定部３６２を備えている。角度決定部３６２は、コントローラ３６０の機能を仮想的なユニットとしたものである。

【0109】

角度決定部３６２は、削孔ロッド１０の先端位置が予め設定された水平位置及び高さに一致しかつ削孔ロッド１０の推進方向が予め設定された方向に一致するブーム上下角度θ２、アーム上下角度θ３及びガイドシェル上下角度θ４を決定する。ブーム上下角度θ２、アーム上下角度θ３及びガイドシェル上下角度θ４の決定方法について、図１０を参照して説明する。

【0110】

図１０は、穿孔装置３００の模式図である。揺動軸Ａ２と揺動軸Ａ４との間の水平距離Ｌは、次の式５で表される。
Ｌ＝Ｌ１ｃｏｓθ２＋Ｌ２ｓｉｎθ３１ ・・・・・・・・・・・（式５）

【0111】

式５に式３を代入すると、次の式６が導かれる。
Ｌ＝Ｌ１ｃｏｓθ２＋Ｌ２ｓｉｎ（θ２＋θ３―９０°）
＝Ｌ１ｃｏｓθ２－Ｌ２ｃｏｓ（θ２＋θ３） ・・・・・・・（式６）

【0112】

式４及び式６において、基盤に対する揺動軸Ａ２の高さＨ０、ブーム長さＬ１及びアーム長さＬ２は、既知の値であり、基盤に対する揺動軸Ａ４の高さＨは、予め設定された高さに応じて決定される値であり、揺動軸Ａ２と揺動軸Ａ４との間の水平距離Ｌは、予め設定された水平位置に応じて決定される値である。つまり、式４及び式６は、ブーム上下角度θ２及びアーム上下角度θ３を未知数とする連立方程式である。したがって、式４及び式６の連立方程式を解くことにより、揺動軸Ａ２から水平距離Ｌだけ離れかつ基盤から高さＨだけ上方に揺動軸Ａ４を位置させるために必要なブーム上下角度θ２及びアーム上下角度θ３を決定することができる。

【0113】

また、式１において、穿孔角度θＴは、予め設定された方向に応じて決定される値であり、ブーム上下角度θ２及びアーム上下角度θ３は、式４及び式６の連立方程式を解くことにより算出される値である。したがって、式１を用いることにより、ガイドシェル５０を水平面に対して穿孔角度θＴだけ傾けるために必要なガイドシェル上下角度θ４を決定することができる。

【0114】

図９に示すように、記憶部６３は、作業員により入力装置３６６から入力される水平位置を設定水平位置として記憶する。

【0115】

揺動方向・揺動量決定部６４は、角度決定部３６２により決定されたブーム上下角度θ２、アーム上下角度θ３及びガイドシェル上下角度θ４と、検出角度取得部６１により取得されたブーム上下角度θ２、アーム上下角度θ３及びガイドシェル上下角度θ４と、に基づいて、ブーム３０、アーム４０及びガイドシェル５０の揺動方向及び揺動量を決定する。ブーム３０、アーム４０及びガイドシェル５０の揺動方向及び揺動量の決定方法については、第１実施形態でのガイドシェル５０の揺動方向及び揺動量の決定方法、及び第２実施形態でのアーム４０の揺動方向及び揺動量の決定方法と略同じであるため、ここではその説明を省略する。

【0116】

信号出力部６５は、揺動方向・揺動量決定部６４による結果に基づいて、ブーム上下駆動部３７、アーム上下駆動部４６及びガイドシェル上下駆動部５６を駆動するための制御信号を出力する。ブーム上下駆動部３７、アーム上下駆動部４６及びガイドシェル上下駆動部５６は、信号出力部６５から出力される制御信号に応じて自動駆動される。そのため、ブーム３０、アーム４０及びガイドシェル５０は予め設定された水平位置、高さ及び方向に削孔ロッド１０の推進を案内するように自動的に揺動する。したがって、孔１を地山における所望の位置に所望の角度で効率よく形成することができる。

【0117】

次に、穿孔装置３００を用いた穿孔方法について、図９乃至図１１を参照して説明する。図１１は、コントローラ３６０における処理を示すフローチャートである。コントローラ３６０における処理は、不図示の開始ボタンが作業者により押下されると開始する。また、コントローラ３６０における処理は、不図示の停止ボタンが作業者により押下されると終了する。

【0118】

コントローラ３６０における処理を開始する前に、図１に示すブーム上下駆動部３７、アーム上下駆動部４６及びガイドシェル上下駆動部５６を作業者の操縦により駆動し、削孔ロッド１０の推進方向を予め設定された方向に一致させかつ揺動軸Ａ４を予め設定された高さで保持した初期状態にしておく。初期状態は、例えば、１つめの孔１を形成するために削孔ロッド１０の先端を予め設定された位置に合わせると共に削孔ロッド１０の推進方向を予め設定された方向に合わせた状態であってもよい。

【0119】

コントローラ３６０における処理を開始する開始ボタンが作業者により押下されると、コントローラ３６０は、図１１に示すステップＳ１１０１乃至ステップＳ１１１１を実行する。

【0120】

ステップＳ１１０１乃至ステップＳ１１０３は、図５に示すステップＳ５０１乃至ステップＳ５０３と同じであり、ステップＳ１１０４及びステップＳ１１０５は、図８に示すステップＳ８０４及びステップＳ８０５と同じであるため、ここではその説明を省略する。

【0121】

ステップＳ１１０５が実行された後、コントローラ３６０は、削孔ロッド１０の先端を予め設定された水平位置及び高さに移動させる共に削孔ロッド１０の推進方向を予め設定された方向に合わせる処理を開始する。

【0122】

ステップＳ１１０６は、図５に示すステップＳ５０４と同じであるため、ここではその説明を省略する。

【0123】

ステップＳ１１０７では、作業者により入力された設定水平位置を取得する。

【0124】

ステップＳ１１０８では、ステップＳ１１０７にて取得された設定水平位置と、ステップＳ１１０３にて記憶された設定角度と、ステップＳ１１０５にて記憶された設定高さと、に基づいて、予め設定された水平位置及び高さに予め設定された穿孔角度で孔１を形成するために必要なブーム上下角度θ２、アーム上下角度θ３及びガイドシェル上下角度θ４を決定する。ステップＳ１１０８は、角度決定部３６２により実行される。ステップＳ１１０８にて実行される処理は、角度決定部３６２が実行する処理と同じであるため、ここではその詳細な説明を省略する。

【0125】

ステップＳ１１０９では、ステップＳ１１０８にて決定されたブーム上下角度θ２、アーム上下角度θ３及びガイドシェル上下角度θ４と、ステップＳ１１０６にて取得されたブーム上下角度θ２、アーム上下角度θ３及びガイドシェル上下角度θ４と、に基づいて、ブーム３０、アーム４０及びガイドシェル５０の揺動方向及び揺動量を決定する。ステップＳ１１０９は、揺動方向・揺動量決定部６４により実行される。ステップＳ１１０９にて実行される処理は、揺動方向・揺動量決定部６４が実行する処理と同じであるため、ここではその詳細な説明を省略する。

【0126】

ステップＳ８１１及びステップＳ８１２は、図５に示すステップＳ５０７及びステップＳ５０８と略同じであるため、ここではその説明を省略する。

【0127】

以上の第３実施形態によれば、第１実施形態及び第２実施形態が奏する作用効果に加え、以下に示す作用効果を奏する。

【0128】

本実施形態では、コントローラ３６０は、ブーム上下角度θ２及びアーム上下角度θ３から定まるアーム４０の他端側の基盤からの高さが予め設定された高さとなり、ブーム上下角度θ２及びアーム上下角度θ３から定まるアーム４０の他端側の水平位置が予め設定された水平位置となるように、ブーム上下駆動部３７及びアーム上下駆動部４６を自動駆動し、ブーム上下角度θ２とアーム上下角度θ３とガイドシェル上下角度θ４とを合計した角度が予め設定された角度となるように、ガイドシェル上下駆動部５６を自動駆動する。そのため、ブーム３０、アーム４０及びガイドシェル５０は、予め設定された水平位置、高さ及び方向に削孔ロッド１０の推進を案内するように自動的に揺動する。したがって、孔１を地山における所望の位置に所望の角度で効率よく形成することができる。

【0129】

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。

【0130】

穿孔装置１００，２００，３００は、ブーム左右角度θ１を検出するブーム左右角度検出部、ガイドシェル左右角度θ５を検出するガイドシェル左右角度検出部と、ガイドシェル５０の回転角度を検出するガイドシェル回転角度検出部を備えていてもよい。この場合には、コントローラ６０，２６０，３６０は、ブーム左右角度検出部、ガイドシェル左右角度検出部及びガイドシェル回転角度検出部により検出される角度に基づいて、ブーム左右駆動部３６、ガイドシェル左右駆動部５７及び不図示のガイドシェル回転駆動部を自動駆動するように構成されていてもよい。

【0131】

ブーム左右駆動部３６が油圧シリンダである場合には、ブーム左右角度検出部として、例えば、ブーム左右駆動部３６の伸縮量を検出し検出された伸縮量に基づいて角度を算出するセンサを用いることができる。ブーム左右角度検出部は、角度計であってもよい。同様に、ガイドシェル左右駆動部５７が油圧シリンダである場合には、ガイドシェル左右角度検出部として、例えば、ガイドシェル左右駆動部５７の伸縮量を検出し検出された伸縮量に基づいて角度を算出するセンサを用いることができる。ガイドシェル左右角度検出部は、角度計であってもよい。ガイドシェル回転角度検出部として、例えば、ロータリ式エンコーダを用いることができる。

【符号の説明】

【0132】

１００，２００，３００・・・穿孔装置
１・・・孔
１０・・・削孔ロッド
２０・・・移動台車
３０・・・ブーム
３６・・・ブーム左右駆動部
３７・・・ブーム上下駆動部
４０・・・アーム
４６・・・アーム上下駆動部
５０・・・ガイドシェル
５６・・・ガイドシェル上下駆動部
５７・・・ガイドシェル左右駆動部
６０，２６０，３６０・・・コントローラ
θ２・・・ブーム上下角度
θ３・・・アーム上下角度
θ４・・・ガイドシェル上下角度
Ｈ・・・基盤に対するアームにおける他端側の高さ（基盤に対する揺動軸Ａ４の高さ）
Ｌ・・・揺動軸Ａ２と揺動軸Ａ４との間の水平距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】