JP3307753B2 - 多軸リンク式エレクタの制御方法 - Google Patents
多軸リンク式エレクタの制御方法Info
- Publication number
- JP3307753B2 JP3307753B2 JP34748593A JP34748593A JP3307753B2 JP 3307753 B2 JP3307753 B2 JP 3307753B2 JP 34748593 A JP34748593 A JP 34748593A JP 34748593 A JP34748593 A JP 34748593A JP 3307753 B2 JP3307753 B2 JP 3307753B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- segment
- link type
- ring
- axis link
- gripping
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 1
- 102200124760 rs587777729 Human genes 0.000 description 1
Landscapes
- Lining And Supports For Tunnels (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、円形シールド掘進機に
おいて、セグメントの組み立てを自動化するに好適な多
軸リンク式エレクタの制御方法に関する。
おいて、セグメントの組み立てを自動化するに好適な多
軸リンク式エレクタの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】エレクタは、Ｕ形フレーム式とリンク式
とに大別できる。Ｕ形フレーム式は、図７に示すよう
に、円形シールド掘進機の旋回リング１０に２本のシリ
ンダ１１を介して取り付けられ、該シールド掘進機の半
径方向に移動するＵ形フレーム２５と、該Ｕ形フレーム
２５の先端に取り付けられたセグメント把持部２６とか
ら大略構成される。シールド掘進機の軸心方向への慴
動、ヨーイング、ローリング、ピッチング及び微旋回の
ための各機構は概ねセグメント把持部２６に備えられる
が、仕様によって、これらの総て又は幾つかが備えられ
ている。そして、把持セグメント３１の把持、移動そし
て目的位置での位置決め等のエレクタ動作は、人力、例
えば油圧駆動の補助力又はこれらの組み合わせにより、
いずれも作業員が視認して行っている。
とに大別できる。Ｕ形フレーム式は、図７に示すよう
に、円形シールド掘進機の旋回リング１０に２本のシリ
ンダ１１を介して取り付けられ、該シールド掘進機の半
径方向に移動するＵ形フレーム２５と、該Ｕ形フレーム
２５の先端に取り付けられたセグメント把持部２６とか
ら大略構成される。シールド掘進機の軸心方向への慴
動、ヨーイング、ローリング、ピッチング及び微旋回の
ための各機構は概ねセグメント把持部２６に備えられる
が、仕様によって、これらの総て又は幾つかが備えられ
ている。そして、把持セグメント３１の把持、移動そし
て目的位置での位置決め等のエレクタ動作は、人力、例
えば油圧駆動の補助力又はこれらの組み合わせにより、
いずれも作業員が視認して行っている。
【０００３】リンク式は、Ｕ形フレーム式と比較し、場
積が小さいにも係わらず、動作範囲を広く取れることか
ら、例えば断面形状が略ピーナッツ形の２連形シールド
掘進機等の異形断面シールド掘進機に採用されたことが
あり、大略、前記Ｕ形フレーム２５が、例えば油圧シリ
ンダ等のアクチュエータによって各関節が屈曲（以下、
駆動と呼ぶ）させられる多軸リンク機構で置換された構
成となっている。従って、昇降（半径方向への移動）、
ローリング及び微旋回は該多軸リンクで行える点、前記
Ｕ形フレーム式とは異なる。そして、この多軸リンク式
エレクタの場合であっても、把持セグメント３１の位置
決め等のエレクタ動作は、前記Ｕ形フレーム式とその事
情は代わるところがなく、作業員が視認して行ってい
る。
積が小さいにも係わらず、動作範囲を広く取れることか
ら、例えば断面形状が略ピーナッツ形の２連形シールド
掘進機等の異形断面シールド掘進機に採用されたことが
あり、大略、前記Ｕ形フレーム２５が、例えば油圧シリ
ンダ等のアクチュエータによって各関節が屈曲（以下、
駆動と呼ぶ）させられる多軸リンク機構で置換された構
成となっている。従って、昇降（半径方向への移動）、
ローリング及び微旋回は該多軸リンクで行える点、前記
Ｕ形フレーム式とは異なる。そして、この多軸リンク式
エレクタの場合であっても、把持セグメント３１の位置
決め等のエレクタ動作は、前記Ｕ形フレーム式とその事
情は代わるところがなく、作業員が視認して行ってい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のとおり、リンク
式は、Ｕ形フレーム式と比較し、場積が小さいにも係わ
らず、動作範囲を広く取れる利点があり、将来期待され
る構成であるが、上述したように、その制御方法は、作
業員が視認して行っている。特に昇降、ローリング及び
微旋回の動作は多軸リンク機構の各軸を同時操作するこ
とによって行わなければならない。これでは、正確なセ
グメント組み立てに支障をきたす外、危険で手数のかか
る作業となり、早急な自動化が望まれる。
式は、Ｕ形フレーム式と比較し、場積が小さいにも係わ
らず、動作範囲を広く取れる利点があり、将来期待され
る構成であるが、上述したように、その制御方法は、作
業員が視認して行っている。特に昇降、ローリング及び
微旋回の動作は多軸リンク機構の各軸を同時操作するこ
とによって行わなければならない。これでは、正確なセ
グメント組み立てに支障をきたす外、危険で手数のかか
る作業となり、早急な自動化が望まれる。
【０００５】ところで、Ｕ形フレーム式でも同様ではあ
るが、把持セグメント３１の既設セグメント３２への倣
い位置決め時は、セグメントリングの歪を阻止する上
で、特に慎重な作業を要し、かかる点においても、早急
な自動化が望まれる。
るが、把持セグメント３１の既設セグメント３２への倣
い位置決め時は、セグメントリングの歪を阻止する上
で、特に慎重な作業を要し、かかる点においても、早急
な自動化が望まれる。
【０００６】本発明は、上記従来技術の実情に鑑み、自
動化するに好適な多軸リンク式エレクタの制御方法を提
供することを第１目的とする。また、把持セグメントの
既設セグメントへの倣いも自動化できる多軸リンク式エ
レクタの制御方法を提供することを第２目的とする。
動化するに好適な多軸リンク式エレクタの制御方法を提
供することを第１目的とする。また、把持セグメントの
既設セグメントへの倣いも自動化できる多軸リンク式エ
レクタの制御方法を提供することを第２目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記第１目的を達成する
ため、本発明に係わる多軸リンク式エレクタの制御方法
は、図１及び図６を参照して説明すれば、一端部は、シ
ールド掘進機の旋回リング１０に回転自在に装着され、
他端部は、少なくともセグメント把持手段２１を備えて
把持セグメント３１を前記旋回リング１０に平行な面内
で任意の位置へ移動させ、かつ、姿勢修正できる多軸リ
ンク式エレクタ２０における、前記把持セグメント３１
を予め定めた目標位置Ａ（Ｘp 、Ｙp ）及び目標姿勢θ
zpへ設置するための制御方法であって、（１）旋回リン
グ１０が停止しているときは、多軸リンク式エレクタ２
０の該旋回リング１０への装着位置（Ｘo 、Ｙo ）を起
点として、各関節２２ｉの変化量Δθi に基づいて該各
関節２２ｉを駆動させて把持セグメント３１を目標位置
Ａ（Ｘp 、Ｙp ）及び目標姿勢θzpで設置させ、（２）
旋回リング１０が回転したときは、該旋回リング１０の
中心位置（Ｘoo、Ｙoo）と、該旋回リング１０の回転角
αとに基づいて前記装着位置（Ｘo 、Ｙo）を補正し、
その後、該補正済み装着位置（Ｘo1、Ｙo1）を起点とし
て、各関節２２ｉの変化量Δθi に基づいて該各関節２
２ｉを駆動させて把持セグメント３１を前記目標位置Ａ
（Ｘp 、Ｙp ）及び目標姿勢θzpで設置させることとし
た。
ため、本発明に係わる多軸リンク式エレクタの制御方法
は、図１及び図６を参照して説明すれば、一端部は、シ
ールド掘進機の旋回リング１０に回転自在に装着され、
他端部は、少なくともセグメント把持手段２１を備えて
把持セグメント３１を前記旋回リング１０に平行な面内
で任意の位置へ移動させ、かつ、姿勢修正できる多軸リ
ンク式エレクタ２０における、前記把持セグメント３１
を予め定めた目標位置Ａ（Ｘp 、Ｙp ）及び目標姿勢θ
zpへ設置するための制御方法であって、（１）旋回リン
グ１０が停止しているときは、多軸リンク式エレクタ２
０の該旋回リング１０への装着位置（Ｘo 、Ｙo ）を起
点として、各関節２２ｉの変化量Δθi に基づいて該各
関節２２ｉを駆動させて把持セグメント３１を目標位置
Ａ（Ｘp 、Ｙp ）及び目標姿勢θzpで設置させ、（２）
旋回リング１０が回転したときは、該旋回リング１０の
中心位置（Ｘoo、Ｙoo）と、該旋回リング１０の回転角
αとに基づいて前記装着位置（Ｘo 、Ｙo）を補正し、
その後、該補正済み装着位置（Ｘo1、Ｙo1）を起点とし
て、各関節２２ｉの変化量Δθi に基づいて該各関節２
２ｉを駆動させて把持セグメント３１を前記目標位置Ａ
（Ｘp 、Ｙp ）及び目標姿勢θzpで設置させることとし
た。
【０００８】第２目的を達成するため、本発明に係わる
多軸リンク式エレクタの制御方法は、図５及び図６を参
照して説明すれば、一端部は、シールド掘進機の旋回リ
ング１０に回転自在に装着され、他端部は、少なくとも
セグメント把持手段２１と、把持セグメント３１の既設
セグメント３２への倣い時に該既設セグメント３２の内
径面を押し付けるように前記セグメント把持手段２１の
両側から張り出されたガイド２３ｉとを備えて、把持セ
グメント３１を前記旋回リング１０に平行な面内で任意
の位置へ移動させ、かつ、姿勢修正できる多軸リンク式
エレクタ２０における、前記把持セグメント３１を予め
定めた目標位置Ａ（Ｘp 、Ｙp ）及び目標姿勢θzpへ設
置するための制御方法であって、把持セグメント３１の
既設セグメント３２への倣い時、（１）先ず既設セグメ
ント３２への両側のガイド２３ｉによる押し付け力Ｆi
がそれぞれ等しくなるように、（２）そして最終的に、
それぞれの押し付け力Ｆi が予め定めたそれぞれの押し
付け力Ｆoiとなるように、各関節２２ｉの変化量Δθi
を補正しつつ、該各関節２２ｉを駆動させることによ
り、把持セグメント３１を前記目標位置Ａ（Ｘp 、Ｙp
）及び目標姿勢θzpへ設置させることとした。
多軸リンク式エレクタの制御方法は、図５及び図６を参
照して説明すれば、一端部は、シールド掘進機の旋回リ
ング１０に回転自在に装着され、他端部は、少なくとも
セグメント把持手段２１と、把持セグメント３１の既設
セグメント３２への倣い時に該既設セグメント３２の内
径面を押し付けるように前記セグメント把持手段２１の
両側から張り出されたガイド２３ｉとを備えて、把持セ
グメント３１を前記旋回リング１０に平行な面内で任意
の位置へ移動させ、かつ、姿勢修正できる多軸リンク式
エレクタ２０における、前記把持セグメント３１を予め
定めた目標位置Ａ（Ｘp 、Ｙp ）及び目標姿勢θzpへ設
置するための制御方法であって、把持セグメント３１の
既設セグメント３２への倣い時、（１）先ず既設セグメ
ント３２への両側のガイド２３ｉによる押し付け力Ｆi
がそれぞれ等しくなるように、（２）そして最終的に、
それぞれの押し付け力Ｆi が予め定めたそれぞれの押し
付け力Ｆoiとなるように、各関節２２ｉの変化量Δθi
を補正しつつ、該各関節２２ｉを駆動させることによ
り、把持セグメント３１を前記目標位置Ａ（Ｘp 、Ｙp
）及び目標姿勢θzpへ設置させることとした。
【０００９】
【作用】第１構成によれば、（１）は、旋回リング１０
が停止しているときの制御方法を示し、（２）は、旋回
リング１０が回転したときの制御方法を示す。特に、後
者方法によれば、旋回リング１０の回転角αで各関節２
２ｉの変化量Δθi を補正することにより、把持セグメ
ント３１の姿勢θz を一定としたまま、該把持セグメン
ト３１を例えばトンネル半径方向や円周方向へ移動させ
るようになる。
が停止しているときの制御方法を示し、（２）は、旋回
リング１０が回転したときの制御方法を示す。特に、後
者方法によれば、旋回リング１０の回転角αで各関節２
２ｉの変化量Δθi を補正することにより、把持セグメ
ント３１の姿勢θz を一定としたまま、該把持セグメン
ト３１を例えばトンネル半径方向や円周方向へ移動させ
るようになる。
【００１０】第２構成によれば、より現状に合致した
（即ち、既設セグメントリングに倣った）目標姿勢θzp
を得ることができる。この目標姿勢θzpは、（１）によ
れば、既設セグメント３２への両ガイド２３ｉの各押し
付け力Ｆi 間のバランスによって決定される。また目標
位置Ａ（Ｘp 、Ｙp ）は、（２）によれば、各押し付け
力Ｆi が予め定めたそれぞれの押し付け力Ｆoiとなった
ときに決定される。このようにすることにより、上述し
たように、把持セグメント３１の内径面は、既設セグメ
ント３２の内径面に倣った最適状態となる。
（即ち、既設セグメントリングに倣った）目標姿勢θzp
を得ることができる。この目標姿勢θzpは、（１）によ
れば、既設セグメント３２への両ガイド２３ｉの各押し
付け力Ｆi 間のバランスによって決定される。また目標
位置Ａ（Ｘp 、Ｙp ）は、（２）によれば、各押し付け
力Ｆi が予め定めたそれぞれの押し付け力Ｆoiとなった
ときに決定される。このようにすることにより、上述し
たように、把持セグメント３１の内径面は、既設セグメ
ント３２の内径面に倣った最適状態となる。
【００１１】
【実施例】先ず、実施例方法が適用される多軸リンク式
エレクタ２０の例を述べる。図１に示す通り、シールド
掘進機の軸心回りに回転自在に支持された旋回リング１
０と、この旋回リング１０にトンネル軸と平行方向のピ
ンで回動自在に支持されたブーム２２１と、このブーム
２２１に同じくトンネル軸と平行方向のピンで回動自在
に支持されたアーム２２２と、このアーム２２２に同じ
くトンネル軸と平行方向のピンで支持されたエレクタヘ
ッド２２３とで大略構成される（尚、説明を簡単にする
ため、ブーム２２１、アーム２２２、エレクタヘッド２
２３を総称するときは単に各関節２２ｉと呼ぶ）。エレ
クタヘッド２２３には、トンネル半径軸心回りに回転す
るヨーイング軸２４１、トンネル軸と平行方向に移動可
能な慴動軸２４２、トンネル半径軸とトンネル中心軸と
に直交する軸回りに回動するピッチング軸２４３及び図
示しないがセグメント３１を把持するセグメント把持手
段２１が装着されている。そして、上記には、各自由度
で駆動するための例えば油圧シリンダ等の各アクチュエ
ータ、各駆動力を検出する各力検出器、各変位を検出す
る例えばポテンショメータが装着され、これら各検出情
報が入力されて各油圧シリンダに駆動信号を与える制御
器とから構成されている。
エレクタ２０の例を述べる。図１に示す通り、シールド
掘進機の軸心回りに回転自在に支持された旋回リング１
０と、この旋回リング１０にトンネル軸と平行方向のピ
ンで回動自在に支持されたブーム２２１と、このブーム
２２１に同じくトンネル軸と平行方向のピンで回動自在
に支持されたアーム２２２と、このアーム２２２に同じ
くトンネル軸と平行方向のピンで支持されたエレクタヘ
ッド２２３とで大略構成される（尚、説明を簡単にする
ため、ブーム２２１、アーム２２２、エレクタヘッド２
２３を総称するときは単に各関節２２ｉと呼ぶ）。エレ
クタヘッド２２３には、トンネル半径軸心回りに回転す
るヨーイング軸２４１、トンネル軸と平行方向に移動可
能な慴動軸２４２、トンネル半径軸とトンネル中心軸と
に直交する軸回りに回動するピッチング軸２４３及び図
示しないがセグメント３１を把持するセグメント把持手
段２１が装着されている。そして、上記には、各自由度
で駆動するための例えば油圧シリンダ等の各アクチュエ
ータ、各駆動力を検出する各力検出器、各変位を検出す
る例えばポテンショメータが装着され、これら各検出情
報が入力されて各油圧シリンダに駆動信号を与える制御
器とから構成されている。
【００１２】また、図５及び図６に示すように、上記構
成の多軸リンク式エレクタにおいて、ローラ付きガイド
２３１、２３２が、把持セグメント３１の既設セグメン
ト３２、３２への倣い時、該把持セグメント３１の内径
面の延長上に配置された既設セグメント３２、３２の内
径面に接触してこれらを押し付けるように、前記セグメ
ント把持手段２１の両側から張り出されている。そして
これらガイド２３１、２３２には、これらガイド２３
１、２３２による前記既設セグメント３２、３２への押
し付け力Ｆ１、Ｆ２を検出するロードセルが備えられて
いる。
成の多軸リンク式エレクタにおいて、ローラ付きガイド
２３１、２３２が、把持セグメント３１の既設セグメン
ト３２、３２への倣い時、該把持セグメント３１の内径
面の延長上に配置された既設セグメント３２、３２の内
径面に接触してこれらを押し付けるように、前記セグメ
ント把持手段２１の両側から張り出されている。そして
これらガイド２３１、２３２には、これらガイド２３
１、２３２による前記既設セグメント３２、３２への押
し付け力Ｆ１、Ｆ２を検出するロードセルが備えられて
いる。
【００１３】第１実施例を説明する。上記構成の多軸リ
ンク式エレクタにおいて、図１に示すように、シールド
掘進機の軸心に直行する平面内で該シールド掘進機に固
定された直行座標系（ｘ、ｙ、θz ）を設定する。θz
はトンネル軸心回りの回転角度である。また、上記直行
座標系（ｘ、ｙ、θz ）とは別に各関節２２ｉの角度に
よる座標系（θ１、θ２、θ３）を設定する。θ１はｘ
軸に対するブーム２２１の角度、θ２はブーム２２１に
対するアーム２２２の相対角度、θ３はアーム２２２に
対するエレクタヘッド２２３の相対角度である。また、
旋回リング１０の回転角度αにおいて、α＝０のとき
の、ブーム２２１の旋回リング１０に対する支持部装着
位置座標を（Ｘo 、Ｙo ）とする。
ンク式エレクタにおいて、図１に示すように、シールド
掘進機の軸心に直行する平面内で該シールド掘進機に固
定された直行座標系（ｘ、ｙ、θz ）を設定する。θz
はトンネル軸心回りの回転角度である。また、上記直行
座標系（ｘ、ｙ、θz ）とは別に各関節２２ｉの角度に
よる座標系（θ１、θ２、θ３）を設定する。θ１はｘ
軸に対するブーム２２１の角度、θ２はブーム２２１に
対するアーム２２２の相対角度、θ３はアーム２２２に
対するエレクタヘッド２２３の相対角度である。また、
旋回リング１０の回転角度αにおいて、α＝０のとき
の、ブーム２２１の旋回リング１０に対する支持部装着
位置座標を（Ｘo 、Ｙo ）とする。
【００１４】今、α＝０とすると、各座標系（ｘ、ｙ、
θz ）、（θ１、θ２、θ３）の間には、下記の数式１
の関係が成り立つ。
θz ）、（θ１、θ２、θ３）の間には、下記の数式１
の関係が成り立つ。
【００１５】
【数１】
【００１６】上記数式１において、Ｌ１はブーム２２１
の長さ、Ｌ２はアーム２２２の長さ、Ｌ３はアーム２２
２のピンからエレクタヘッド２２３上の位置Ａまでの長
さを表す。また、上記数式１をθ１、θ２、θ３近傍で
線形化すると、下記の数式２が得られる。
の長さ、Ｌ２はアーム２２２の長さ、Ｌ３はアーム２２
２のピンからエレクタヘッド２２３上の位置Ａまでの長
さを表す。また、上記数式１をθ１、θ２、θ３近傍で
線形化すると、下記の数式２が得られる。
【００１７】
【数２】
【００１８】上記数式２の右辺第１項の行列をＪとおく
と、上記数式２は、下記の数式３に変形できる。
と、上記数式２は、下記の数式３に変形できる。
【００１９】
【数３】
【００２０】今、上記直行座標系（ｘ、ｙ、θz ）を、
図２に示すように、極座標系（ｒ、ψ、Θz ）で表す
と、下記の数式４が成り立つ。
図２に示すように、極座標系（ｒ、ψ、Θz ）で表す
と、下記の数式４が成り立つ。
【００２１】
【数４】
【００２２】上記数式４を動作点付近で線形化すると、
下記の数式５が得られる。
下記の数式５が得られる。
【００２３】
【数５】
【００２４】上記極座標系（ｒ、ψ、Θz ）において、
今、作業者が、多軸リンク式エレクタ２０に対して、該
多軸リンク式エレクタ２０の現在位置及び姿勢（ｒ１、
ψ１、Θz1）と、目標位置及び姿勢（ｒ２、ψ２、Θz
2）との差である動作指令（Δｒ、Δψ、ΔΘz ）を与
えたとすると、上記数式５から、直行座標系（ｘ、ｙ、
θz ）での差（Δｘ、Δｙ、Δθz ）が算出される。こ
の差（Δｘ、Δｙ、Δθz ）と上記数式３とから、各関
節２２ｉの動作量（Δθ１、Δθ２、Δθ３）が算出さ
れる。そして、この動作量（Δθ１、Δθ２、Δθ３）
に基づき、図３に示すように、各アクチュエータを駆動
させることにり、目標位置Ａ（Ｘp 、Ｙp）及び目標姿
勢（θzp）を得る。
今、作業者が、多軸リンク式エレクタ２０に対して、該
多軸リンク式エレクタ２０の現在位置及び姿勢（ｒ１、
ψ１、Θz1）と、目標位置及び姿勢（ｒ２、ψ２、Θz
2）との差である動作指令（Δｒ、Δψ、ΔΘz ）を与
えたとすると、上記数式５から、直行座標系（ｘ、ｙ、
θz ）での差（Δｘ、Δｙ、Δθz ）が算出される。こ
の差（Δｘ、Δｙ、Δθz ）と上記数式３とから、各関
節２２ｉの動作量（Δθ１、Δθ２、Δθ３）が算出さ
れる。そして、この動作量（Δθ１、Δθ２、Δθ３）
に基づき、図３に示すように、各アクチュエータを駆動
させることにり、目標位置Ａ（Ｘp 、Ｙp）及び目標姿
勢（θzp）を得る。
【００２５】尚、旋回リング１０がαだけ回転した場合
は、上記数式１を下記の数式６によって補正すれば、自
動化することができる。
は、上記数式１を下記の数式６によって補正すれば、自
動化することができる。
【００２６】
【数６】
【００２７】尚、ｘ軸に対するブーム２２１の角度θ
１’は、下記の数式７で求まる。
１’は、下記の数式７で求まる。
【００２８】
【数７】
【００２９】このように補正することにより、旋回リン
グ１０がαだけ回転した場合でも、該旋回リング１０が
回転しない場合（α＝０）と同様、先端位置Ａの位置移
動を正しく行うことができる。
グ１０がαだけ回転した場合でも、該旋回リング１０が
回転しない場合（α＝０）と同様、先端位置Ａの位置移
動を正しく行うことができる。
【００３０】第２実施例を説明する。把持セグメント３
１の位置決めを行う際（即ち、最も慎重な動作が必要な
把持セグメント３１の既設セグメント３２への倣い
時）、上記第１実施例に示した要領で、把持セグメント
３１の姿勢θz を変化させることなく（即ち、この場
合、動作指令中の姿勢指令ΔΘz はΔΘz ＝０というこ
とである）、半径方向に移動させる（即ち、位置指令
（Δｒ、Δψ）のみで駆動させる）が、その際、図５に
示すように、ガイド２３１、２３２の各ローラのいずれ
か一方が既設セグメント３２の内径面に当接し、そのロ
ードセルで押し付け力Ｆ１又はＦ２が検出される。同図
では、図示右側のローラのみ既設セグメント３２に当接
し、押し付け力Ｆ１が発生している。従って、この押し
付け力Ｆ１により、点Ａ回りにモーメントτA が発生す
る。勿論、該押し付け力Ｆ１によって点Ａにも力Ｆ１が
発生する。図示しないが、同図の図示左側のローラも既
設セグメント３２に当接し、押し付け力Ｆ２が発生する
と、点Ａ回りには各押し付け力Ｆ１、Ｆ２の差によるモ
ーメントτA が発生する。この場合、勿論、該押し付け
力Ｆ１、Ｆ２により、点Ａに力Ｆ１＋Ｆ２が発生する。
そして、この時も、点Ａの位置は、ローラが当接する前
と同様、半径方向に移動し続けているため、先ず、両押
し付け力Ｆ１、Ｆ２がそれぞれ等しくなるように、そし
て最終的にそれぞれの押し付け力Ｆ１、Ｆ２が予め定め
た押し付け力Ｆo となるように、該多軸リンク式エレク
タ２０を駆動させる。前者「両押し付け力Ｆ１、Ｆ２が
それぞれ等しくなるように、該多軸リンク式エレクタ２
０を駆動制御させる」と言うことは、点Ａ回りに該多軸
リンク式エレクタ２０を回転（即ち、把持セグメント３
１をローリング）させることにより、より実際的な目標
姿勢θzpを得るということである。他方、後者「最終的
にそれぞれの押し付け力Ｆ１、Ｆ２が予め定めた押し付
け力Ｆｏとなるように、該多軸リンク式エレクタ２０を
駆動制御させる」と言うことは、該多軸リンク式エレク
タ２０を駆動させて点Ａを半径方向に移動させ、より実
際的な目標位置Ａ（Ｘp 、Ｙp ）を得ると言うことであ
る。これらにより、把持セグメント３１の既設セグメン
ト３２への倣いをより実状に合致して行える。これら制
御方法を数式を用いて以下説明する。
１の位置決めを行う際（即ち、最も慎重な動作が必要な
把持セグメント３１の既設セグメント３２への倣い
時）、上記第１実施例に示した要領で、把持セグメント
３１の姿勢θz を変化させることなく（即ち、この場
合、動作指令中の姿勢指令ΔΘz はΔΘz ＝０というこ
とである）、半径方向に移動させる（即ち、位置指令
（Δｒ、Δψ）のみで駆動させる）が、その際、図５に
示すように、ガイド２３１、２３２の各ローラのいずれ
か一方が既設セグメント３２の内径面に当接し、そのロ
ードセルで押し付け力Ｆ１又はＦ２が検出される。同図
では、図示右側のローラのみ既設セグメント３２に当接
し、押し付け力Ｆ１が発生している。従って、この押し
付け力Ｆ１により、点Ａ回りにモーメントτA が発生す
る。勿論、該押し付け力Ｆ１によって点Ａにも力Ｆ１が
発生する。図示しないが、同図の図示左側のローラも既
設セグメント３２に当接し、押し付け力Ｆ２が発生する
と、点Ａ回りには各押し付け力Ｆ１、Ｆ２の差によるモ
ーメントτA が発生する。この場合、勿論、該押し付け
力Ｆ１、Ｆ２により、点Ａに力Ｆ１＋Ｆ２が発生する。
そして、この時も、点Ａの位置は、ローラが当接する前
と同様、半径方向に移動し続けているため、先ず、両押
し付け力Ｆ１、Ｆ２がそれぞれ等しくなるように、そし
て最終的にそれぞれの押し付け力Ｆ１、Ｆ２が予め定め
た押し付け力Ｆo となるように、該多軸リンク式エレク
タ２０を駆動させる。前者「両押し付け力Ｆ１、Ｆ２が
それぞれ等しくなるように、該多軸リンク式エレクタ２
０を駆動制御させる」と言うことは、点Ａ回りに該多軸
リンク式エレクタ２０を回転（即ち、把持セグメント３
１をローリング）させることにより、より実際的な目標
姿勢θzpを得るということである。他方、後者「最終的
にそれぞれの押し付け力Ｆ１、Ｆ２が予め定めた押し付
け力Ｆｏとなるように、該多軸リンク式エレクタ２０を
駆動制御させる」と言うことは、該多軸リンク式エレク
タ２０を駆動させて点Ａを半径方向に移動させ、より実
際的な目標位置Ａ（Ｘp 、Ｙp ）を得ると言うことであ
る。これらにより、把持セグメント３１の既設セグメン
ト３２への倣いをより実状に合致して行える。これら制
御方法を数式を用いて以下説明する。
【００３１】今、点Ａに、押し付け力Ｆｉに基づくｘ方
向の力Ｆx と、ｙ方向の力Ｆy と、モーメントτA とが
加わったとすると、該多軸リンク式エレクタ２０の各関
節２２ｉには、下記の数式８で表せるようなモーメント
τ１、τ２、τ３がそれぞれ発生する。
向の力Ｆx と、ｙ方向の力Ｆy と、モーメントτA とが
加わったとすると、該多軸リンク式エレクタ２０の各関
節２２ｉには、下記の数式８で表せるようなモーメント
τ１、τ２、τ３がそれぞれ発生する。
【００３２】
【数８】
【００３３】但し、ＪT は、上記数式２における行列Ｊ
の転置行列である。上記数式８において、モーメントτ
A ＝０となれば、把持セグメント３１は既設セグメント
３２に対して好適に倣ったことになる。そこで、各モー
メントτ１、τ２、τ３中の下記の数式９で示されるモ
ーメントτA に起因する成分Δτ１、Δτ２、Δτ３を
０にする動作量（Δθ11、Δθ21、Δθ31）を与えてや
ればよい。
の転置行列である。上記数式８において、モーメントτ
A ＝０となれば、把持セグメント３１は既設セグメント
３２に対して好適に倣ったことになる。そこで、各モー
メントτ１、τ２、τ３中の下記の数式９で示されるモ
ーメントτA に起因する成分Δτ１、Δτ２、Δτ３を
０にする動作量（Δθ11、Δθ21、Δθ31）を与えてや
ればよい。
【００３４】
【数９】
【００３５】他方、点Ａは、上述の通り、周方向には固
定（即ち、Θz ＝０）したまま、目標値Ａ（ｒp 、ψp
）と現在値Ａ（ｒ、ψ）との差Δｒ、Δψよって上記
数式３及び数式５を用いて得られる各関節２２ｉの動作
量Δθ１、Δθ２、Δθ３で半径方向へ移動し続けてい
る。そこでこの動作量Δθ１、Δθ２、Δθ３へ上記動
作量（Δθ11、Δθ21、Δθ31）を加算することによ
り、把持セグメント３１は既設セグメント３２へ自動的
に倣ってゆくようになる。
定（即ち、Θz ＝０）したまま、目標値Ａ（ｒp 、ψp
）と現在値Ａ（ｒ、ψ）との差Δｒ、Δψよって上記
数式３及び数式５を用いて得られる各関節２２ｉの動作
量Δθ１、Δθ２、Δθ３で半径方向へ移動し続けてい
る。そこでこの動作量Δθ１、Δθ２、Δθ３へ上記動
作量（Δθ11、Δθ21、Δθ31）を加算することによ
り、把持セグメント３１は既設セグメント３２へ自動的
に倣ってゆくようになる。
【００３６】上記実施例方法を、前記制御器に織り込む
ことにより、該多軸リンク式エレクタを自動制御するこ
とが可能となる。
ことにより、該多軸リンク式エレクタを自動制御するこ
とが可能となる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる多
軸リンク式エレクタの制御方法によれば、場積が小さい
にも係わらず、動作範囲を広く取れる多軸リンク式エレ
クタの制御が自動化が達成できると共に、従来の各軸同
時操作を行う必要がないので、安全な上、最も高精度を
要す把持セグメントの既設セグメントへの倣いの自動化
も達成される。
軸リンク式エレクタの制御方法によれば、場積が小さい
にも係わらず、動作範囲を広く取れる多軸リンク式エレ
クタの制御が自動化が達成できると共に、従来の各軸同
時操作を行う必要がないので、安全な上、最も高精度を
要す把持セグメントの既設セグメントへの倣いの自動化
も達成される。
【図１】直行座標系における多軸リンク式エレクタの模
式図である。
式図である。
【図２】極座標系における多軸リンク式エレクタの模式
図である。
図である。
【図３】直行座標系における多軸リンク式エレクタの動
作模式図である。
作模式図である。
【図４】直行座標系における多軸リンク式エレクタの回
転動作模式図である。
転動作模式図である。
【図５】直行座標系における多軸リンク式エレクタの倣
い動作模式図である。
い動作模式図である。
【図６】多軸リンク式エレクタの斜視図である。
【図７】Ｕ形フレーム式エレクタの斜視図である。
１０・・・・・・・・・・・・・・・・旋回リング ２０・・・・・・・・・・・・・・・・多軸リンク式エレクタ ２１・・・・・・・・・・・・・・・・セグメント把持手段 ２２ｉ・・・・・・・・・・・・・・関節（ブーム、アーム、エレクタ
ヘッド） ２３ｉ・・・・・・・・・・・・・・ガイド ２４ｉ・・・・・・・・・・・・・・関節（ヨーイング、慴動、ピッチ
ング） ３１・・・・・・・・・・・・・・・・把持セグメント ３２・・・・・・・・・・・・・・・・既設セグメント Δθi ・・・・・・・・・・・・・・変化量 α・・・・・・・・・・・・・・・・・・回転角 Ｆi ・・・・・・・・・・・・・・・・押し付け力 Ｆoi・・・・・・・・・・・・・・・・予め定めた押し付け力 （Ｘoo、Ｙoo）・・・・・・中心位置 （Ｘo 、Ｙo ）・・・・・・装着位置 （Ｘo1、Ｙo1）・・・・・・補正済み装着位置 Ａ（Ｘp 、Ｙp ）・・・・目標位置 θzp・・・・・・・・・・・・・・・・目標姿勢
ヘッド） ２３ｉ・・・・・・・・・・・・・・ガイド ２４ｉ・・・・・・・・・・・・・・関節（ヨーイング、慴動、ピッチ
ング） ３１・・・・・・・・・・・・・・・・把持セグメント ３２・・・・・・・・・・・・・・・・既設セグメント Δθi ・・・・・・・・・・・・・・変化量 α・・・・・・・・・・・・・・・・・・回転角 Ｆi ・・・・・・・・・・・・・・・・押し付け力 Ｆoi・・・・・・・・・・・・・・・・予め定めた押し付け力 （Ｘoo、Ｙoo）・・・・・・中心位置 （Ｘo 、Ｙo ）・・・・・・装着位置 （Ｘo1、Ｙo1）・・・・・・補正済み装着位置 Ａ（Ｘp 、Ｙp ）・・・・目標位置 θzp・・・・・・・・・・・・・・・・目標姿勢
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−171499（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−293716（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E21D 11/40
Claims (2)
- 【請求項１】 一端部は、シールド掘進機の旋回リング
１０に回転自在に装着され、他端部は、少なくともセグ
メント把持手段２１を備えて把持セグメント３１を前記
旋回リング１０に平行な面内で任意の位置へ移動させ、
かつ、姿勢修正できる多軸リンク式エレクタ２０におけ
る、前記把持セグメント３１を予め定めた目標位置Ａ
（Ｘp 、Ｙp ）及び目標姿勢θzpへ設置するための制御
方法であって、（１）旋回リング１０が停止していると
きは、多軸リンク式エレクタ２０の該旋回リング１０へ
の装着位置（Ｘo 、Ｙo ）を起点として、各関節２２ｉ
の変化量Δθi に基づいて該各関節２２ｉを駆動させて
把持セグメント３１を目標位置Ａ（Ｘp 、Ｙp ）及び目
標姿勢θzpで設置させ、（２）旋回リング１０が回転し
たときは、該旋回リング１０の中心位置（Ｘoo、Ｙoo）
と、該旋回リング１０の回転角αとに基づいて前記装着
位置（Ｘo 、Ｙo）を補正し、その後、該補正済み装着
位置（Ｘo1、Ｙo1）を起点として、各関節２２ｉの変化
量Δθi に基づいて該各関節２２ｉを駆動させて把持セ
グメント３１を前記目標位置Ａ（Ｘp 、Ｙp ）及び目標
姿勢θzpで設置させたことを特徴とする多軸リンク式エ
レクタの制御方法。 - 【請求項２】 一端部は、シールド掘進機の旋回リング
１０に回転自在に装着され、他端部は、少なくともセグ
メント把持手段２１と、把持セグメント３１の既設セグ
メント３２への倣い時に該既設セグメント３２の内径面
を押し付けるように前記セグメント把持手段２１の両側
から張り出されたガイド２３ｉとを備えて、把持セグメ
ント３１を前記旋回リング１０に平行な面内で任意の位
置へ移動させ、かつ、姿勢修正できる多軸リンク式エレ
クタ２０における、前記把持セグメント３１を予め定め
た目標位置Ａ（Ｘp 、Ｙp ）及び目標姿勢θzpへ設置す
るための制御方法であって、把持セグメント３１の既設
セグメント３２への倣い時、（１）先ず既設セグメント
３２への両側のガイド２３ｉによる押し付け力Ｆi がそ
れぞれ等しくなるように、（２）そして最終的に、それ
ぞれの押し付け力Ｆi が予め定めたそれぞれ押し付け力
Ｆoiとなるように、各関節２２ｉの変化量Δθi を補正
しつつ、該各関節２２ｉを駆動させることにより、把持
セグメント３１を前記目標位置Ａ（Ｘp 、Ｙp ）及び目
標姿勢θzpへ設置させたことを特徴とする多軸リンク式
エレクタの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34748593A JP3307753B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 多軸リンク式エレクタの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34748593A JP3307753B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 多軸リンク式エレクタの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07180498A JPH07180498A (ja) | 1995-07-18 |
| JP3307753B2 true JP3307753B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=18390547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34748593A Expired - Fee Related JP3307753B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 多軸リンク式エレクタの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3307753B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4618955B2 (ja) * | 2001-09-21 | 2011-01-26 | 株式会社小松製作所 | エレクタ制御装置及びその制御方法 |
-
1993
- 1993-12-22 JP JP34748593A patent/JP3307753B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07180498A (ja) | 1995-07-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5204824A (en) | Method of and apparatus for copy controlling coordinate measuring probe with rotary table | |
| JPS61109109A (ja) | 平面多関節型ロボツトの位置決め方法 | |
| US20230256615A1 (en) | Robot device controller for controlling position of robot | |
| US4706000A (en) | Tool posture control system | |
| JPS63278674A (ja) | 回転中心のオフセツト機構 | |
| US7957834B2 (en) | Method for calculating rotation center point and axis of rotation, method for generating program, method for moving manipulator and positioning device, and robotic system | |
| JP2022536300A (ja) | ロボット支援表面加工における位置決め誤差の補正 | |
| JP3307753B2 (ja) | 多軸リンク式エレクタの制御方法 | |
| US6192298B1 (en) | Method of correcting shift of working position in robot manipulation system | |
| JPH05318120A (ja) | 自動溶接ポジショナ装置 | |
| JPH0671581A (ja) | マニプレータの位置決め装置 | |
| KR20120009275A (ko) | 로봇의 축 관리장치 및 방법 | |
| JPH06170531A (ja) | 鉄骨仕口部の自動溶接装置 | |
| JP4180701B2 (ja) | 部品の位置決め方法及びその装置 | |
| JPS6010648B2 (ja) | ロボットの外力補償用制御方法 | |
| JP3944419B2 (ja) | 溶接ロボット装置の制御方法 | |
| EP4245478A1 (en) | Control apparatus for an assembly robot comprising a virtual force sensor for improved surface alignment | |
| JP3418236B2 (ja) | セグメント組立装置 | |
| JPH1099973A (ja) | ロボット溶接ガンのサーボ制御装置 | |
| JP3068405B2 (ja) | スカラ型ロボットの原点調整治具及び原点調整方法 | |
| JPH07266266A (ja) | 産業用ロボットの基準位置設定方法 | |
| JP2692043B2 (ja) | ロボツトの教示データの作成方法 | |
| JPH07244513A (ja) | ロボット制御装置 | |
| JPS62242201A (ja) | 産業用ロボツトの制御方法 | |
| JP2900773B2 (ja) | スポット溶接方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090517 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100517 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110517 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |