JPS58123996A - 関節接合支持ア−ムの電気油圧式制御装置 - Google Patents

関節接合支持ア−ムの電気油圧式制御装置

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JPS58123996A
JPS58123996A JP58001819A JP181983A JPS58123996A JP S58123996 A JPS58123996 A JP S58123996A JP 58001819 A JP58001819 A JP 58001819A JP 181983 A JP181983 A JP 181983A JP S58123996 A JPS58123996 A JP S58123996A
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arm
support arm
hydraulic
control
computer
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ロジエ・モンタベル
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、鉱山の坑道掘進、トンネル掘削および一般
にあらゆる種類の地下工事において使用されるさく岩装
置のガイド用の関節接合支持アームを電気油圧式に制御
する装置に関する。
この電気油圧式制御装置は、4IK、各種鉱山作業のた
めにあらゆる方向に回転できると同時に、掘削ガイドを
そO当初位置に対して平行な位置に維持するのに適した
形式の支持アームに対して適用することができる。かか
る形式の支持アームは、たとえばフランス1I4I許菖
−9弘!コ、117号の対象となっているごときもので
あ)、それは、はぼ垂直な軸を中心に回転できるように
取)付けられたペースピーットと、前記の軸を中心とし
たべ一スビーットの一転を制御するためO第1油圧アク
チュエータと、はぼ水平な軸を中心としてベースピボッ
トに調節接合されたアームと、ベースピボットへの接合
軸を中心とした前記アームの回転を制御するための菖コ
油圧アクチェータと、アームの縦軸を中心[11転でき
るようにアームの自由′;IsK取り付けられた中間支
持プレートと、この中間支持プレートの回転を制御する
ための@j油圧アクチュエータと、掘削ガイドを支持し
ておりかつアームの縦軸に対して垂直な軸を中心に中間
支持プレー)K調節接合されたクレードルと、前記関節
接合軸を中心としたクレードルの動きを制御するための
第参油圧アクチュエータと、第1および第2アクチユエ
ータに制御される動作を検知するセンサから送られる第
1および第2位置パラメータに基づいて、第3および第
参油圧アクチュエータに制御される動作に対応するvJ
3および第参位置ノぞラメータを、掘削ガイドが当初の
位置と平行な位置を保つように連続的に決定する計算装
置とKよって構成されている。
この形式の関節接合アームは、角度の大きさによって決
定される油圧シリンダまたは油圧モータによって制御さ
れるベースピボットの参種類の動作に加えて、ベースピ
ボットに関節式K11合されたアームを、入れ子構造と
補助油圧シリンダとによプ伸縮可能にすることによって
得られる第3の動作が可能であると有利であシ、この場
合嬉!の動作はがイPの方向には影響を与えない、この
ように伸縮可能なアームは、前記フランス国特許第2、
+12,117号に示された実施態様の7つに従って、
入れ予成に組み合わせ比相対滑動可能なλつの部材から
なる前方アームを本来のアームの延長上において回転可
能なように取り付け、前記中間支持プレートをこの前方
アームの部材の一方と結合させることによって得られる
しかしながら、この形式の支持アームの動作を制御する
システムには1次のような欠点tたは限界がある。
−0動制御機能が、ガイドの平行位置の維持に限られて
いるため、支持アームの前記第1および第コの動作を手
動で行なわなくてはならず%またその制御は支持アー^
の前記第3および第弘の動作の自動的な働きだけを決定
する。
−この形式のアームでは5作用する荷重、応力およびそ
れらの位置が本質的に可変である。
これらは、各動作に対して阻害的であった多助勢的であ
ったプする。この荷重および応力の問題を解決するため
KFi、流量制御装置または1油圧平衡W&置lとして
作用する油圧補償システムを設けなければならないが、
これらの油圧システムは制御が難しく、支持アームの動
作行程の全体にわたって良好な性能を得ることは困難で
ある。
一前記のアーム構造において、中間支持グレートの74
00回転運動を制御するためには、J4D@用の線形セ
ンナを使用しなければならない。
−この形式の支持アームは、手動制御も可能でなければ
ならず、この手動制御においては。
支持アームのすべて0IIir作が独立的となって、ガ
イドを所属の位置および方向KW<ことができる。この
%自tIIIから1手動lへの切多換えは、従来公知の
イステムにおいてはきわめて不充分VCシか行なうこと
ができない。また場合によっては、この切多換えは、補
償システムを用いることなく、補助ディストリビュータ
を用いて自動制御システムを切り離すこと、によって行
なわれる。あるいはさらに。
電圧制御装置を用いて行なうが、いずれKして吃、支持
アームを所望の位置に停止させることも速度の制御も不
可能である。
この発#JFi、従来公知のシステムにおける上記のよ
うな欠点の除去を可能にする制御装置をその対象として
おり、し友がって次のような目的を有す為。
一真の自動運転、4IK、所定のプログラム(せん孔計
画)K従った一連の穴の自動掘#を可能にする。
−よ)適切かつ精度の高い補償システムを使用する。
一非着形センナでなければ達成できないある種の機能に
ついて、非纏形七/すの使用を可能にする。
一補助的な油圧装置または電圧制御装置を用いずに自動
運転を手動に切9換えることを可能にする。
フタと接続されたコンピュータが、支持アームの各動作
に対応する位置パラメータを与えるセンナから送られる
電気信号を記憶し、かつこのコンピュータが第1および
第λノぞラメータに基づいて第3および第参ノぞラメー
タを決定するとともに、選ばれたせん孔計画に従って掘
削ガイドに一定数の位置を連続的に取らせる支持アーム
の移動および停止を制御し、かつ、コンピュータが支持
アームの各動作について電気制御信号を発生させ、これ
らの制御信号が対応の制御回路に組み込まれたアナログ
式またはデジタル式電子補償器へ送られ。
これらの補償器はまたセンナが発する信号をも受は取り
、かくして、支持アームの様々な位置において支持アー
ムに作用する応力ま友は荷重が考慮されるように構成さ
れている。
この発明による制御装置は、さく巻装置が坑道の中心に
位置しているといないとくかかわらず自動作業シーケン
スのプログラミン/を可能にするマイクロプロセッサな
どの高置な電子装置を周込る。この閉ループ制御は、各
々の運動のため電子補償器を用い、電子補償器の決定は
、アームのモデル化によって補完される調和解析による
システムの挙動分析によって行なうことができる。次に
、補償器の量適制御が%lステップにおけるシステムの
応答によって得られる。第3および第≠、eラメータが
第7および第コノぞラメータから導かれるという関係に
ある参つの角度ノにラメータによって位置が限定される
形式の支持アームの場合、マイクロプロセッサは%第1
および第λパラメータによって限定されかつ補償器を介
して制御される2種類の動作に対応する第1および第コ
パラメータによって示される2つの角のプログラミング
を可能にする。mlおよびtaコAラメータが示す位置
においてせん孔すべき7組の穴Fi、ある点から別の点
への最短ルートを考慮に入れてプログラミングされる。
マイクロプロセッサは、相対滑動がある場合にはそれを
考慮に入れて@Jおよび第弘の角度パラメータを計算す
る。 、*記相対滑動U、この計算において軸の単なる
縦方向移動として生じる。せん孔計画の一方又は他方へ
の選択は、制御盤でのスイッチ操作によって自由に行な
うことができる。
コンピュータ、#にマイクロプロセッサの補助的機能の
1つは、非線形センサの便用、′#に、アームの縦軸を
中心とした3600回転運動に対応する角変パラメータ
を指示するために回転角のサインおよびコサインに比例
した電気信号を発するセンサの使用を可能にすることで
ある。これらの電気信号はコンピュータの入力端子に送
られ、回転角に応じて直線的に変化する信号を発生させ
るが。
この信号はアームをその軸の周りに回転させる油圧モー
タの制御回路に組み込まれた電子補償器へ送られる。
より小さな他の動作に関しては、従来公知のセ/すを用
いて、対応お角度の値に比例した信号を発生させ、これ
らの信号はそれぞれの電子補償器へ直接向けられる。
電子補償器を組み込んだ各制御回路は、もし−エ能なら
ば各油圧アクチュエータすなわち油圧ジヤツキまたは油
圧モータと直接結合させた。特に1サーIデストリピユ
ータ 型の電気油圧ユニツ)Kiti続していることが
望ましい、実際、 サーiディス)IJピユータ は、
その構造および性能のゆえに、閉ループシステムに組み
込むには最適の電気油圧ユニットである。これらの電気
油圧ユニットの他に、センナからの情報をコンピュータ
へ%またコンピュータから サーーデイストリビユータ
 ヘ送るため、伝送信号レベルの低い小型の回転電気ジ
ヨイントが必要である。このようにすれば、従来自動運
転のために必要であった多数の油圧回路を省略すること
ができる。
この発明のもう1つの特徴によれば、 手動/自動1切
換用電気スイッチと、支持アームの各動作から独立した
手動制御のための オン・オフ′電鍵がコンピュータの
それぞれ異なる入力端子に接続されている。かくして、
各センサからの信号を同時に受信するコンピュータおよ
び電子補償器を用いることにより、補助の油圧装置また
は電圧制御装置なしで手動運転が可能となる。こうして
支持アームの各動作を適切な速度で手動制御し。
かつ、支持アーム、したがってま友掘削ガイドを所望の
位置に停止させることができる。
以下において、さく岩装置ガイr用の関節接合支持アー
ムの電気油圧制御装置のl実施態様を。
限定しないガとして例示する添付の図面を参照する次の
記載から、この発明は一層明瞭となろう。
tIIL1図において、番号lで示す関節接合支持アー
ムは、ビット参を有するせん孔ユニット3を案内するた
めの掘削ガイトコを支持している。この支持アームl自
体は、支持装置のフレームの上に取り付けられているが
、このフレームは、その平面を限定する互いに直角な水
平軸OXおよびOYを除き1図には示してない、軸OX
は、さく岩装置で掘削しようとしている坑道の軸に平行
な方向を示す、掘削ガイトコは、少なくとも所期の基本
動作の際は、軸OXと平行に保たれなければならない。
支持アーム/Fi、垂直軸OZを中心に回転可能なペー
スピボットヨを具備している。軸OZを中′  心とす
る矢印6の方向におけるペースピゼツ)jの回転は、固
定点tとベースピ2ツ)jの側面から突出したヨーフタ
との間に取り付けられた旋回用油圧シリンダ7によって
制御される。ベースビボツ)jの回転角αlは、軸OX
と平面XOY上におけるアームの全体の投影との間に形
成される角度として定義することができる。
ペースピボットjの上部には、アーム本体IOが、水平
軸Wを中心に関節式に接合されている。
軸Wを中心とした。矢印/lの方向におけるアーム10
0回転は、ビ2ノド前面から突出したヨーク13とアー
ムioの下側に形成されたヨークl≠とを結ぶ上昇用油
圧シリンダlλによって制−される。アームIOの回転
角α−Fi、アームIOの縦軸と水平平面との間の角度
として定義することができる。
アーム10は、アーム10の縦軸を中心に矢印l乙の方
向において回転することのできる前方アーム/jによっ
て延長されている。この前方アームljは、前記矢印1
1−の方向において3 t 00の回転が可能であるが
、この回転運動は、アームIOと一体に形成されており
かつピニオン/り、コOを介して前方アームisと結合
された歯車箱/lの内部に収容されている油圧モータ1
7によって制御される。一方アーム/jの回転角α3は
、アーム10Vr切る垂直平面内においでアームIOに
直角な軸Z′を基準にしたものと定義することができる
前方アーム/jは、相対的に滑動できるようにかつ入れ
子犬に組み合わされた2つの部材21および−22によ
って形成されており、全体の長さを相対滑動用油圧シリ
ンダコ3によって調節することができる。
前方アーム/jの部材ココは、その外端部に中間支持ブ
レートコ参を保持しており、この中間支持ブレートコ参
には、掘削ガイトコを支持するクレーrルコ!が、前方
アーム12の縦軸に直角な軸を中心和して関節式に接合
されている。その接合軸を中心にした。矢印コtの方向
におけるs1配クレーrルコjの回転は、支持ブレート
コ参とクレーrA−コjの下に設けられたヨーク21と
を結ぶ傾―用シリンダ27によって制御される。傾動軸
を中心とした。支持プレート2参に対するクレーPルコ
jの、したがってまた掘削ガイトコの1u転角α4Iは
、前方アーム/jの方向とガイトコまたはクレードルλ
jの方向との角度として定義することができる。
掘削ガイド−は、その前進後退の制御をnJ能にする定
着用シリンダコタを介してクレードルλjに連結されて
いる。掘削ガイPuri、油圧シリンダ30を具備して
おり、この油圧シリンダ30は、ブロックチェーン31
を介して、ガイr2に沿ったせん孔ユニット3の移動を
制御することにより、平面YOZに平行な平面内に位置
する切羽に対してビットlを前進させたり後退させたり
する。
ガイトコの位置はすべて、それぞれセンサ3λ。
3! 、J$および3jが検出するqつの角度αl。
αコ、α3およびαVの値に対応する(この発明による
制御装WItn%前記相対滑動には関与しない)。
掘削ガイドλを軸()Xと平行な位置に静止させる場合
、前記Vつの用度が次式によって相互K141[1係づ
けられる。
cos  α44=cos  αl 拳 cos  α
−2(1)−1an α1 sin αコ 111fl α≠ もしαlおよびαコが既知であれば、たとえば(1)式
および(2)式を用いることにより、α3およびα弘の
値を求めることができる。この過程は、第2図にその概
念図を示す電気油圧制御システムによって行なわれる。
第一図において、油圧シリンダまたは油圧モータ7、/
コ、17.27Fi、それぞれ、制御用サーフ弁31.
.J7.II、Jりおよびこれらと結合された逆止弁付
き制御二二ツ)#O,!/、442゜JIJと組み合わ
されている1番号#pFi、各油圧駆動装置に圧油を供
給する共通給油ラインを示す。
ベースピーット!のたとえ#i凋部に取り付けられた填
lセンサJコは1回転用油圧シリンダ7によって駆動さ
れるユニットとの関に機械結合参jを有する。この第1
センナは、回転角αlの値に比例する電圧’V/を与え
、この電圧V/は、コンピュータatへ送られるととも
に1回転用油圧シリンダ70制御回路に組み込まれたア
ナログ式電子補償器参7へ送られる。
図示の実施態様ではアーム10とペースピ2ットJとの
接合部に取り付けられた第λセンサ33は、上昇用油圧
シリンダl−によって駆動されるユニットとの間に機械
結合4Itを有する。この第λセンサ33は、上昇角α
コの値に比ガした電圧vコラ与え、この電圧VコFi、
コンピュータatへ送られるとともに、上昇用油圧シリ
ンダl−の制御回路に組み込まれたアナログ式電子補償
器参タヘ送られる。
図示の実施態様ではアーム10の前端に取り付けられた
#E3センサ34gは、油圧モータ17によって駆動さ
れるユニットとの間に機械結合!Oを有する。この第3
セ・ルす3参は1回転角α3のそれぞれサイン、コサイ
ンに比例した電圧VJ’ 、 Vj’を与え1.これら
の電圧はそれぞれコンピュータ4Itへ送られる。コン
ピュータ≠jI/i、直−的に変化する電圧VJを構成
するが、この電圧■4は、油圧モ〜り170制御回路に
組み込まれたアナログ式電子補償器xiへ送られる。
93図の線図は、コンピュータ41tflCよる。正弦
変化電圧Uの直線変化電圧への変換を示し、 +Umは
最大値、−Umは最小値をそれぞれ表わす。
図示の実施態様ではクレーrルコjと支持ブレートコ弘
との接合NK取り付けられた第参センサ31#i、傾励
用油圧シリンダ27によって駆動されるユニットとの関
に機械結合jコを有する。この填参センサJjFi、傾
動角α参の値に比例した電圧v弘を与え、この電圧■は
、コンピュータ16へ送られるとともIlc、傾動用油
圧シリンダコアの制御回路に組み込まれたアナログ式電
子補償器j3へ送られる、 コンピュータ#4の入力端子に#:t、下紀のユニット
も接続されている。
一1手動/自動 切換スイッチj弘; −それぞれ回転用油圧シリンダ7、上昇用油圧シリンダ
lコ、油圧モータ/7.傾動用油圧シリンダλ7から与
えられる運動に対応する。vつの手動制御用1オン・オ
フ′電嚢33.It、37および!l:および −せん孔計画セレクタJP。
自動運転の間、支持アームlの動作は、せん孔針画セレ
クタjりにより、ガイドλが、それぞれ角αlおよび角
αλによって決まるいくつかの位置を連続的に取るよう
に、プ日グラム制御される。
コンピュータltは、前記(I)式および(ID式を解
くことにより、角αlおよび角αコがら角α3および角
α参を求める。こうしてコンピュータぴtは。
ガイPコが取るべき位置を決定する角α1.αコ。
α3およびα弘に対応する参つの指令電圧Ve/。
VeJ、VeJおよびVe4Aを出力する。アナログ補
償器4(7,’442.!/、!JFi、センサが与え
た。各角度の瞬間値を考慮して、制御信号W/、Wコ9
w3゜Vlを発生させ、これらの信号がサーl弁J4゜
37、Il、Jりに送られる。
かくして、支持アーム/のための支持装置を坑道の中心
に配置した状態で1分散または収れんする平行な穴を形
成するためのせん孔計画を決定することができる。支持
ifを坑道中心に配置せず。
光学系によって中心を指示する場合Fi、 鑵初にその
中心に沿ってガイrコを手動で位置決めするだけでよい
、あとは、コンピュータ≠6が、角α3およびαダの既
知の値から、 COSα参およびtanα3を与える式
が得られるように新しい角度αlおよびαコを決定する
。かくして、せん孔計画は自動的に#I4整され、ガイ
ドλは選ばれた中心に対して平行な状態に維持される。
手動運転にするためには、スイッチ!弘を手動位置に切
シ美えてから、各動作を対応の電鍵jtj。
!4.!17またはIIによって制御する。制−は、セ
ンサ3コ、33,344tた#′iJjから送られた電
圧V/、Vλ、VJiたはyaを記憶するコンピュータ
≠tと、アナログ補償器177、lit、j/またFi
j Jとを介して行なわれる。’hくして、支持アーム
を適切な速度で所望の位置へ移動・停止させることがで
きる。
この発明の範囲は、添付の図面を参照しながら上に説明
した実ll4LX様に限定されるものではなく。
上記実施態様と同じ原理に基づくあらゆる実施態様を含
む。
【図面の簡単な説明】
第1図は、その動作がこの発明の対象である装置によっ
て制御されるところの関節接合支持アームの斜視図であ
る。 第2図は、この発明による電気油圧制御装蓋の原理を示
す線図である。 第3図は、この発明の対象である制御装置のコンピュー
タによる、センナが発した正弦曲線変化電圧の直線変化
電圧への変換を示す線図である、/・・・支持アーム、
2・・・掘削ガイド、3・・・せん孔ユニット、≠・・
・ビット、j・・・ペースピIット、7゜lコ、/7.
コア、コタ、30・・・シリンダ、10・・・アーム本
体% /j・・・前方アーム、コダ・・・中間支:1: 持プレート、2j、、、り□し一ドル、3コ、 J 3
 、J参。 3j・・・センサ、136,37.31.Jり・・・制
−用v −、y弁、≠6・・・コンピュータ、グア、≠
り、j/。 j3・・・電子補償器

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 t Plぼ垂直な軸(O2)を中心に回転できるようK
    ]IIEり付けられたベースビゼットけ)と、前記軸(
    Oz)を中心としたペースピーットV)の(ロ)転を制
    御するための第1油圧アクチユエータ(7)と、 tt
    ぼ水平な軸−を中心としてペースピIットけll[節接
    合され露アーム(10,JJ )と、ベースピゼット(
    刀への接合軸−を中心としたアーム(10,/j)の回
    転を制御するため01lIコ油圧アクチユエータ(八〇
    と、アーム(10,/りの縦軸を中心に回転できるよう
    にアーム(10,JJ )の自由端に取り付性られた中
    間支持プレー) (J#)と、中間支持プレート(λ4
    I−)の回転を制御するための第3油圧アクチユエータ
    (/7)と、掘削ガイド−)を支持しておりかつアーム
    (10,11)の縦軸に対して―直な輪を中心に中間支
    持プレー) (J4’)に関節接合されたクレードル(
    コりと、前記関節接合軸を中心としたクレードル(2j
    )の動きを制御するための第参油圧アクチュエータ(コ
    ア)と、@/およびgコ油圧アクチュエータ(7,/−
    2)が制御する動作を検知するセンサ(32,JJ)か
    ら送られる位置パラメータ(α18α−)に基づいて、
    第3および第参油圧アクチュエータ(/7.J7 )が
    制御する動作に対応するλつの位置、eラメータ(aJ
    、αp)t−1掘削ガイドG2>が当初の位置と平行な
    位置を保つように連続的に決定する計算装置とによって
    構成されたさく岩装置ガイド用の関節接合支持アーム、
    特に支持アーム(1)の電気油圧式制御装置において、
    せん孔針画セレクタ(!り)と接続されたコンピュータ
    (≠6)が、支持アーム(/lの各動作に対応する位置
    )にラメータ(a/、αコ、aJ。 α4c)を与えるセンナ(JJ、!!、Jダ、Jりから
    送られる電気信号(V/、V2.VJ’、Vj″、V参
    )を記憶し、かつこのコンピュータ(弘4)がパラメー
    タ(αl)および(aJ )に基づいてパラメータ(a
    J)および(α参)ヲ決定するとともに、選ばれたせん
    孔針画に従って掘削ガイド(コ)に一定数の位置を連続
    的に取らせる支持アームV)の移動および停止を制御し
    、またコンビエータ(≠4)が支持アーム(旬の各動作
    について電気制御信号(Ve/、Veλ。 y@3.ve参)を発生させ、これらの制御信号が対応
    の制御回路に組み込まれたアナログ式またはデジタル式
    の電子補償器($7.≠2.j/、jJ)へ送られ、前
    記電子補償器(41C7,$2.j/、!J)はまたセ
    ンf(Jコ、77、Jダ、Jj)が発する信号(V/、
    YJ、VJ、V参)t−も受は取9.かくして支持アー
    ム(/+の様々な位置において支持アームに作用する応
    力または荷重が考慮されるように構成されていることを
    特徴とする関節接合支持アームの電気油圧式制御装置。 2 アーム(10,/! )の縦軸を中心とした圓転這
    動に対応する角度ノぞラメータ(aJ)を指示するため
    に、−転角のサインおよびコサインに比例した電気信号
    (V J’ 、 y 1′t >、を、発生させるセン
    サ(3参)を具備してお)、前記電気信号(v Jj、
     vJ# )を受信したコンピュータ(参4)が回転角
    (α3)ニ応じて直線的に変化する信号(VJ)を構成
    し、また前記信号(v3)が油圧アクチュエータ(17
    )の制御回路に組み込まれた電子補償器(!/)へ送ら
    れることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の関
    節接合支持アームの電気油圧式制御装置。 3 前配電子補償器(≠7.AY、!/、!りがそれぞ
    れ組与込まれた制御回路が、油圧シリンダまたは油圧モ
    ータのいずれかである前記油圧アクチュエータ(7,l
    λ、/7.コア)に織り付けられた、%に%サーボディ
    ストリビュータI型の電気油圧ユニット(34,37,
    31,3り)K接続されていることを特徴とする特許請
    求の範囲第11xまたは第一項に記載の関節接合支持ア
    ームの電気油圧式弘亀手動/自動l切換用電気スイッチ
    (jp)と、支持アームV)の各動作から独立した手動
    制御のための亀オン・オフI電鍵(!j、34.67゜
    11)がコンピュ六り(44)のそれぞれ異なる入力端
    子に接続されていることを特徴とする特許請求の範i!
    IM/項ないし第3項の任意のl現に記載の調節接合ア
    ームの電気油圧式制御装置。
JP58001819A 1982-01-11 1983-01-11 関節接合支持ア−ムの電気油圧式制御装置 Pending JPS58123996A (ja)

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