(57)【要約】【課題】大型の切削機の作業中に切削されない障害物又は領域を避けるための改善されたシステムを提供する。【解決手段】建設機装置は、複数の地面係合支持部と、該地面係合支持部から支持された機械フレームと、該機械フレームから支持された切削ドラムと備える。切削ドラム位置検出システムは、外部基準系内のドラム位置を判断する。位置表示システムは、前記外部基準系内での避けられるべき１以上の領域の位置を特定する情報を保存するメモリー、及び前記ドラム位置を前記１以上の避けられるべき領域の位置と比較し、前記１以上の避けられるべき領域の位置に対する前記切削ドラムの近接に対応する出力を提供するコントローラーを有する。【選択図】図５
2014227829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の地面係合支持部と、
該地面係合支持部から支持された機械フレームと、
該機械フレームから支持された切削ドラムと、
外部基準系内での前記切削ドラムのドラム位置を判断する切削ドラム位置検出システムと、
前記外部基準系内での避けられるべき領域の位置を特定する情報を保存するメモリーと、前記ドラム位置を前記避けられるべき領域の位置と比較し、前記避けられるべき領域の位置に対する前記切削ドラムの近接に対応する出力を提供するコントローラーとを有する位置表示システムと、
を備えることを特徴とする建設機装置。
【請求項２】
請求項１記載の建設機装置であって、
前記外部基準系内での前記避けられるべき領域の位置を特定する情報を収集するフィールドローバーを備える、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項３】
請求項２記載の建設機装置であって、
前記フィールドローバーは、取り外し可能に切削機に取り付け可能であり、前記切削機に取り付けられたときに前記切削ドラム位置検出システムの一部を構成する、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項４】
請求項２記載の建設機装置であって、
前記コントローラーは、前記避けられるべき領域の位置を特定する情報を前記フィールドローバーから受信する入力部を有する、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項５】
請求項４記載の建設機装置であって、
前記コントローラーの入力部は、メモリースティックのためのポートからなる、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項６】
請求項４記載の建設機装置であって、
前記コントローラーの入力部は、前記フィールドローバーの無線送信器と通信する無線入力部からなる、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項７】
請求項１記載の建設機装置であって、
前記切削ドラム位置検出システムは、前記避けられるべき領域の位置の高度に対応する高度での前記切削ドラムの部分に前記切削ドラム位置が一致するように構成される、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項８】
請求項１記載の建設機装置であって、
前記切削ドラム位置検出システムは、切削される地面の高度に対応する高度での前記切削ドラムの部分に前記ドラム位置が一致するように構成される、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項９】
請求項８記載の建設機装置であって、
前記切削ドラムの前記部分は、前記切削ドラムの前方切削ラインである、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項１０】
請求項８記載の建設機装置であって、
前記ドラムの前記部分は、前記切削ドラムの後方切削ラインである、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項１１】
請求項１記載の建設機装置であって、
前記避けられるべき領域の位置は、直線の一側である、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の建設機装置であって、
前記直線は、切削作業のための開始ラインである、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の建設機装置であって、
前記直線は、切削作業のための終了ラインである、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項１４】
請求項１記載の建設機装置であって、
前記避けられるべき領域は、円形である、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項１５】
請求項１記載の建設機装置であって、
前記避けられるべき領域は、複数の角部の位置によって規定される多角形形状である、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項１６】
請求項１記載の建設機装置であって、
前記コントローラーの前記出力は、前記避けられるべき領域の位置に対する前記切削ドラムの近接の前記切削機の運転者への表示を含む、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の建設機装置であって、
前記コントローラーの出力は、前記避けられるべき領域の位置に対する前記切削ドラムの近接を描画するグラフィック画像表示を含む、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項１８】
請求項１６記載の建設機装置であって、
前記コントローラーは、前記ドラム位置が前記避けられるべき領域の位置の特定範囲内である場合に、前記切削機の運転者に可聴表示を提供する可聴警告表示器を有する、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項１９】
請求項１６記載の建設機装置であって、
前記コントローラーは、前記ドラム位置が前記避けられるべき領域の位置の特定範囲内である場合に、前記切削機の運転者に視覚的表示を提供する視覚的警告表示器を有する、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項２０】
請求項１記載の建設機装置であって、
前記コントローラーの出力は、前記ドラム位置が前記避けられるべき領域の位置の特定範囲内である場合に、前記切削機の前進を自動的に停止させるための制御信号を含む、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項２１】
請求項１記載の建設機装置であって、
前記コントローラーの出力は、前記ドラム位置が前記避けられるべき領域の位置の特定範囲内である場合に、前記切削機の切削ドラムを自動的に上昇させるための制御信号を含む、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項２２】
請求項１記載の建設機装置であって、
前記切削ドラム位置検出システムは、全地球的航法衛星システムからの衛星信号を復号するためのＧＮＳＳ受信機を有する、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項２３】
請求項１記載の建設機装置であって、
前記切削ドラム位置検出システムは、前記切削ドラムのドラム位置を判断するための非衛星測位システムに属するセンサーを有する、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項２４】
請求項１記載の建設機装置であって、
前記コントローラーは、運転者が全ての避けられるべき領域に対する初期クリアランスを選択可能とする範囲選択構成部を有する、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項２５】
請求項２４記載の建設機装置であって、
前記範囲選択構成部は、前記運転者が何れかの選択された避けられるべき領域に対する個別のクリアランスを選択可能とする、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項２６】
請求項１記載の建設機装置であって、
前記コントローラーは、避けられるべき二つの領域間の間隔が該二つの領域の結合されたクリアランスの予め設定された倍数よりも小さい場合に、前記二つの領域を一つの大きな領域に結合する自動統合構成部を含む範囲選択構成部を有する、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項２７】
請求項１記載の建設機装置であって、
前記コントローラーは、前記運転者が各避けられるべき領域に対する個別のクリアランスを入力可能とする範囲選択構成部を有する、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項２８】
請求項１記載の建設機装置であって、
前記切削ドラム位置検出システムは、前記切削ドラムの切削深さを判断し、前記切削ドラム位置は、切削されている地面との前記切削ドラムの交差部分である、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項２９】
請求項１記載の建設機装置であって、
前記コントローラーは、前記切削ドラムによって切削された経路、前記避けられるべき領域の位置、及び前記切削ドラムが上昇して前記避けられるべき領域を避けた位置に対応する非切削領域の位置を記録する残余判断構成部を有し、自装置の通過後に切削されるべき残りの領域の位置の記録を提供する、
ことを特徴とする建設機装置。
【請求項３０】
（ａ）避けられるべき領域の位置を外部基準系内で特定する情報をコントローラー内に保持し、
（ｂ）切削機を前進させ、
（ｃ）前記切削機が前進するときに前記外部基準系内で前記切削機の切削ドラムのドラム位置を判断し、
（ｄ）前記コントローラーにおいて前記ドラム位置を前記避けられるべき領域の位置と比較し、
（ｅ）前記避けられるべき領域の位置に対する前記ドラム位置の近接に対応する出力を前記コントローラーから提供する、
ことを特徴とする地面の切削方法。
【請求項３１】
請求項３０記載の切削方法であって、
前記工程（ａ）は、
避けられるべき障害物の位置を特定し、
前記障害物の周囲にクリアランスを設定することで、前記障害物周囲の避けられるべき領域の位置を特定する、
ことを特徴とする切削方法。
【請求項３２】
請求項３０記載の切削方法であって、
前記工程（ｃ）は、前記切削ドラムの前方切削ラインの前記切削されている地面との交差部分の位置を判断する、
ことを特徴とする切削方法。
【請求項３３】
請求項３０記載の切削方法であって、
前記切削ドラムを上昇させて前記避けられるべき領域上を通り過ぎさせ、
前記切削ドラムを下降させて前記地面との切削係合に戻し、
前記下降した切削ドラムの後方切削ラインの前記地面との交差部分の位置を判断する、
ことを特徴とする切削方法。
【請求項３４】
請求項３０記載の切削方法であって、
前記工程（ｅ）において、前記避けられるべき領域の位置に対する前記切削ドラムの近接の表示を前記切削機の運転者に提供することを含む出力を提供する、
ことを特徴とする切削方法。
【請求項３５】
請求項３４記載の切削方法であって、
前記工程（ｅ）は、前記切削機の運転者に前記避けられるべき領域の位置に対する前記ドラム位置を描画するグラフィック画像表示を提供する、
ことを特徴とする切削方法。
【請求項３６】
請求項３４記載の切削方法であって、
前記工程（ｅ）は、前記切削機の運転者に前記避けられるべき領域の位置に対する前記ドラム位置の近接の可聴表示を提供する、
ことを特徴とする切削方法。
【請求項３７】
請求項３０記載の切削方法であって、
前記工程（ｅ）において、前記ドラム位置が前記避けられるべき領域の位置の特定範囲内である場合に、前記切削機の前進を自動的に停止させるための制御信号を提供することを含む出力を提供する、
ことを特徴とする切削方法。
【請求項３８】
請求項３０記載の切削方法であって、
前記ステップ（ｅ）において、前記ドラム位置が前記避けられるべき領域の位置の特定範囲内である場合に、前記切削機を自動的に上昇させるための制御信号を提供することを含む出力を提供する、
ことを特徴とする切削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削機(milling machine)、露天掘削機（surface miner）、リサイクル機（recycler）、スタビライザー機（stabilizer machine）等を含む、機械フレームから支持された切削ドラムを有するタイプの建設機械に広く関連する。
【背景技術】
【０００２】
広い路面領域の切削中は、半車線切削機等の大型の切削機を用い、路面の大部分の領域を切削するのが一般的であり、大型の切削機ではかみ合わない小さな残余領域のみが残る。その後、それらの小さな残余領域は、より小型、より機動性のある切削機によって切削される。
【０００３】
路面や他の地面の切削等の切削作業を行うときは、しばしば切削ドラム及び／又は問題になる路面の領域の損傷を防止するために、切削ドラムが避けなければならない路面の領域がある。そのような切削ドラムが回避することが望ましい領域は、例えば、マンホールの蓋、排水グレーチング、消火栓の蓋を含み、一般に何れの領域も、切削ドラムによって損傷され又は切削ドラムに対する損傷の脅威を与えるものであり、或は他の理由から切削すべきではないものである。
【０００４】
従って、例えば、道路の切削過程においては、切削ドラムがマンホールの蓋の位置に近づく、マンホールの蓋の近くの位置まで切削し、その後にドラムを上昇させてマンホールの蓋上を通過させ、そしてドラムを下降させて路面への切削接触に戻すのが好ましい。
【０００５】
そのような障害物に対処するための現行方式は、一般に以下のとおりである。
１．切削機の運転者又は操縦者及びグランド作業者がチームとして作業する。グランド作業者は、切削機のそばを歩き、切削機の進路内においてマンホールカバー等の障害物を視覚的に探す。グランド作業者は、目立つペイントで地面に線をスプレーすることによって、障害物の位置をマークする。グランド作業者及びアシスタント作業者は、一般的に障害物の始端と終端とで切削機の進路に対して直交する紐を引張り、切削機の進路の横方向に紐に平行な直線を描き、その直線を障害物が切削機の真下に消えたときに視認できるようにする。
２．そして、グランド監視者は、ドラムハウジング内のどこに切削ドラムの前方刃先の位置があるかを特定しなければならない。切削深さが増加するにつれて進行方向での切削ドラムの有効切削長さが増加し、切削ドラムの路面との交差部分の位置が切削ドラムハウジングの側板に対して前方へ移動するのが分かる。一般的な切削機は、切削ドラムハウジングの各側板上に表示されるピクトリアルチャートを有し、ピクトリアルチャートは、ドラムの前方刃先が様々な切削深さに対してどこに位置するかを示す。これは、側板の下縁近くの様々なボルト又は他の機構を参照することによって示される。このチャートにより、グランド監視者は、ドラムハウジング内で切削ドラムの前方刃先がどこに位置するかを特定する。
３．グランド作業者は、障害物が近いときに切削機の運転者に警告する。そして、グランド作業者は、切削機の前進を停止すべき時を切削機の運転者に伝達する。この伝達は、一般的に、手信号によって行われる。切削機の前進をいつ停止するかについてのグランド作業者による決断は、主観的な判断であり、グランド作業者は、障害物に対する切削機の接触を避けることにおいて思い誤らざるを得ない。この既存の手順における不確実性のために、グランド作業者は、一般的に、実際に障害物との接触を避けるための必要以上に早く切削を停止するよう切削機の運転者に指示する。これは、より小型、より機動性のある切削機によって後に高コストで切削されなければならない残余領域の増加をもたらす。
４．停止のための信号を受け取ると、切削機の運転者は、切削機の前進を停止させ、切削ドラムを上昇させる。そして、切削機の運転者は、グランド作業者が再度切削機の運転者に停止及び切削ドラムを下降させて地面に切削係合させるよう合図するまで、ドラムを上昇させた状態で切削機を再度前進させる。このグランド作業者による第２の決断も、主観的なものであり、切削ドラムを下降させるのが早すぎて障害物の後縁に当たることを避けるよう注意しなければならない。
【０００６】
上述の過程において直面するいくつか困難なことがある。一つの困難なことは、切削ドラムをいつ上昇又は下降させるかについての主観的な判断をするための必須条件である、障害物及び切削ドラムの何れか一方しかグランド監視者が実際に見ることができないことである。他の困難なことは、現場での騒音や他の不利な状況による切削機の運転者とグランド作業者との間のコミュニケーションである。これら双方の困難なことは、切削作業が夜に行われているときに増大し、グランド監視者にとって障害物の位置を示すことをより困難にし、グランド監視者及び切削機の運転者にとって手信号で意思疎通することをより困難にする。
【０００７】
これらの困難なことの結果として、障害物への切削の近接における様々な作業者チームによる能力に不変性を欠く。結局、作業者チームの技術と経験に著しく依存する結果となる。障害物の数インチの範囲内では、数チームが障害物に突き当たることなく不変的に切削を行うことは可能であるかもしれない。他のチームは、１０インチ以上の切削されていない材料を障害物の両側に残し、及び／又は障害物に突き当たることによって設備に繰り返し損傷を与えるおそれがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、大型の切削機の作業中に切削されない障害物又は領域を避けるための改善されたシステムの要望がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態において、建設機装置は、複数の地面係合支持部と、該地面係合支持部から支持された機械フレームと、該機械フレームから支持された切削ドラムとを備える。外部基準系内の切削ドラムのドラム位置を判断する切削ドラム位置検出システムが備えられる。位置表示システムは、前記外部基準系内での避けられるべき領域の位置を特定する情報を保存するメモリーを有する。前記位置表示システムは、前記ドラム位置を前記避けられるべき領域の位置と比較し、前記避けられるべき領域の位置に対する前記切削ドラムの近接に対応する出力を提供するコントローラーも有する。
【００１０】
他の実施形態においては、地面の切削方法を提供する。この方法は、
（ａ）避けられるべき領域の位置を外部基準系内で特定する情報をコントローラーに保存し、
（ｂ）切削機を前進させ、
（ｃ）前記切削機の前進に応じて前記外部基準系内の前記切削機の切削ドラムのドラム位置を判断し、
（ｄ）前記コントローラーにおいて前記ドラム位置を前記避けられるべき領域の位置と比較し、
（ｅ）前記避けられるべき領域の位置に対する前記ドラム位置の近接に対応する出力を前記コントローラーから提供する、
工程を含んでもよい。
【００１１】
上記何れの実施形態においても、前記避けられるべき領域の位置に対する前記ドラム位置の近接に対応する出力は、前記切削機の運転者に提供される指示とすることができる。
【００１２】
上記何れの実施形態においても、前記避けられるべき領域の位置に対する前記ドラム位置の近接に対応する出力は、前記ドラム位置が前記避けられるべき領域の位置の特定範囲内である場合に、前記切削機の前進を自動的に停止させるための制御信号とすることができる。
【００１３】
上記何れの実施形態においても、前記避けられるべき領域の位置に対する前記ドラム位置の近接に対応する出力は、前記ドラム位置が前記避けられるべき領域の位置の特定範囲内である場合に、前記切削機の切削ドラムを自動的に上昇させるための制御信号とすることができる。
【００１４】
上記何れの実施形態においても、前記外部基準系内で前記避けられるべき領域の位置を表示する情報を集めるフィールドローバー（field rover）を備えてもよい。フィールドローバーは、前記切削機から完全に分離してもよく、或は前記切削機に取り外し可能に取り付け可能であり、前記切削機に取り付けられたときに前記切削ドラム位置検出システムの一部を構成するようにしてもよい。
【００１５】
上記何れの実施形態においても、前記コントローラーは、前記避けられるべき領域の位置を特定する情報を、前記フィールドローバーから受信する入力部を有してもよい。入力部は、メモリースティックのためのポート、有線接続のためのインターフェース、又は無線入力部としてもよい。
【００１６】
上記何れの実施形態においても、前記切削ドラム位置検出システムは、前記避けられるべき領域の位置の高度に対応する高度での切削ドラムの部分に前記切削ドラム位置が一致するように構成してもよい。この高度は、典型的には切削されている地面の表面高度である。前記切削ドラムの地表高度での地面に対する交差部分は、前記切削ドラムの前方切削ライン、後方切削ライン、及び二本の側方ラインを含む矩形占有領域（footprint）を規定する。問題となる前記切削ドラムの部分は、行われている作業に依存する、それら四本のラインの何れであってもよい。
【００１７】
上記何れの実施形態においても、前記避けられるべき領域は、どのような形状のものでもよい。その領域は、直線の一側として定義してもよい。前記直線は、例えば、切削作業のための開始ライン又は終了ラインとしてもよい。前記避けられるべき領域は、円形でもよい。前記避けられるべき領域は、複数の角部の位置によって規定される多角形形状でもよい。
【００１８】
上記何れの実施形態においても、前記コントローラーは、前記避けられるべき領域の位置に対する切削ドラムの近接を描画するグラフィック画像表示を含んでもよい。
【００１９】
上記何れの実施形態においても、前記コントローラーは、前記ドラム位置が前記避けられるべき領域の位置の特定範囲内である場合に、前記切削機の運転者に可聴警告を発する可聴警告表示器を有してもよい。
【００２０】
上記何れの実施形態においても、前記コントローラーは、前記ドラム位置が前記避けられるべき領域の位置の特定範囲内である場合に、前記切削機の運転者に視覚的警告を発する視覚的警告表示器を有してもよい。
【００２１】
上記何れの実施形態においても、前記切削ドラム位置検出システムは、全地球的航法衛星システムからの衛星信号を復号するためのＧＮＳＳ受信器を有してもよい。
【００２２】
上記何れの実施形態においても、前記切削ドラム位置検出システムは、非衛星測位システムに属するセンサー又は他の使用可能な構成を有してもよい。
【００２３】
上記何れの実施形態においても、前記コントローラーは、運転者が全ての避けられるべき領域に対する初期クリアランスを選択できるように構成された範囲選択構成部を有してもよい。
【００２４】
上記何れの実施形態においても、前記範囲選択構成部は、運転者が何れかの選択された避けられるべき領域に対する個別のクリアランスも選択できるように構成してもよい。
【００２５】
上記何れの実施形態においても、前記範囲選択構成部は、避けられるべき二つの領域間の間隔が該二つの領域の結合されたクリアランスの予め設定された倍数よりも小さい場合に、前記二つの領域を一つの大きな領域に結合する自動統合構成部を有してもよい。
【００２６】
上記何れの実施形態においても、前記コントローラーは、前記切削ドラムによって切削された経路、前記避けられるべき領域の位置、及び前記切削ドラムが上昇して前記避けられるべき領域を避けた位置に対応する非切削領域の位置を記録する残余判断構成部を有してもよい。これは、前記大型の切削機装置の通過後に切削されるべき残った領域の位置の記録の提供を可能にする。
【００２７】
本発明の多くの目的、構成、及び利点は、付随する図面を併用して下記の開示を読むことで当業者が容易に理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、道路中に位置する多数の障害物及び避けられるべき領域を有する道路の区間の概略平面図であり、切削ドラムが上昇及び下降して避けられるべき領域を避ける切削機の様々な経路を示している。
【図２】図２は、強固に取り付けられた切削ドラムを有し、切削ドラムが上下動するために機械フレームを上昇及び下降させることによって、切削ドラム深さが調整されるタイプの大型道路切削機の概略側面図である。図２は、より深い切削深さで切削する切削ドラムを示す。
【図２Ａ】図２Ａは、切削ドラムが地面と交差する部分の図２の切削ドラムの占有領域の概略平面図である。
【図３】図３は、図２の切削機の概略側面図であり、より浅い切削深さで切削する切削ドラムを示す。
【図３Ａ】図３Ａは、切削ドラムが地面と交差する部分の図３の切削ドラムの占有領域の概略平面図である。進行方向での占有領域の長さは、図３Ａのものが図２Ａのものよりも短い。
【図４】図４は、切削ドラムを機械フレームに対して上昇及び下降させることによって、切削ドラムの切削深さが調整されるリサイクル機又はスタビライザー機タイプの建設機械の概略側面図である。
【図５】図５は、分離されたローバー（rover）を含め、図２の切削機、その切削ドラム位置検出システム、及び位置表示システムの概略平面図である。
【図６】図６は、ローバーが切削機上に取り外し可能に搭載されて切削機の切削ドラム位置検出システムの一部として機能することが可能な切削機の他の実施例の図５と同様の概略平面図である。ローバーは、取付位置及び取外位置の双方を示す。
【図７】図７は、図２〜図６の切削機の制御表示パネルの概略図である。
【図８】図８は、ローバーの制御表示パネルの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図２及び図３を参照すると、建設機装置１０の第１実施例では、道路切削のための大型切削機の形で示される。切削機１０は、複数の地面係合支持部としてのフロント無限軌道１２Ａ及びリア無限軌道１２Ｂ、及び地面係合支持部１２Ａ及び１２Ｂから支持された機械フレーム１４を有する。
【００３０】
切削ドラム１６は、機械フレームから支持されている。切削ドラム１６の地面２０下の地中への切削深さ１８は、無限軌道１２Ａ及び１２Ｂに伴う油圧ラム２２Ａ及び２２Ｂを伸縮させることによって決定される。
【００３１】
図２では、切削深さ１８を相対的に大きい深さで示している。図３において、油圧ラム２２Ａ及び２２Ｂは、伸長して切削深さ１８を減少させるように切削ドラム１６を上昇させている。
【００３２】
図４は、全体が符号２４によって示されるリサイクル機又は地盤スタビライザー機（soil stabilizer）タイプの建設機械の概略側面図である。建設機械２４は、前輪２６Ａ及び後輪２６Ｂの形で複数の地面係合支持部を有する。機械フレーム２８は、地面係合支持部２６Ａ及び２６Ｂから支持されている。切削ドラム３０は、機械フレーム２８から旋回軸３４まわりに旋回する旋回アーム３２上に支持されている。従って、ドラム３０の地面３８下の切削深さ３６は、昇降機構４０を介して旋回アーム３２上のドラム３０を上昇又は下降させることによってコントロールされる。
【００３３】
図５は、図２及び図３の切削機１０を、切削機１０から独立して外部にあるデカルト基準系（Cartesian reference system）と共に概略的に示す。デカルト基準系は、測位座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）として示される。測位座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は、無作為に選択することができ、切削機１０が動くとき、同一位置及び方向のままとなる。
【００３４】
切削機１０は、全体が符号４２で示される切削機ドラム位置検出システムを有する。切削ドラム位置検出システム４２の目的は、外部基準系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）において、切削機１０の位置、つまり切削機１０によって運ばれる切削ドラム１６の位置を判断することである。
【００３５】
一実施例においては、切削機１０、つまり切削ドラム１６の位置及び方向が、衛星を利用した全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）を用いて判断される。特に、要求される精度で位置及び方向を判断するために、好ましく使用されるのは、ディファレンシャル全地球的航法衛星システム（ＤＧＮＳＳ）として知られる衛星を利用した全地球的航法衛星システムである。方向を判断するＤＧＮＳＳ法は、この場合、図５に見られるように切削機１０上の異なる位置Ｓ１及びＳ２に配置された２つのＤＧＮＳＳ受信器による位置の測定に基づく。或は、単一のＤＧＮＳＳ又はＧＮＳＳ受信器を用いることができ、切削機の進行方向が切削機が前進した時点で判断され、切削機の位置及び方向の双方が提供される。
【００３６】
切削機１０は、運転場所（driver’s station）４４（図２参照）を有し、そこから運転者が切削機１０の動作を制御する。運転者は、駆動している無限軌道１２Ａ及び／又は１２Ｂの方向を制御するステアリングシステム４６を介して手動で切削機１０を操舵することが可能である。コントローラー４８は、切削機１０上に位置し、後述する方法で切削ドラム位置検出システム４２と相互に作用する。コントローラー４８は、コントローラー４８、メモリー５２、及び表示入力端末５４（display and input station）（図７参照）を含む位置表示システム５０の一部である。
【００３７】
ＧＮＳＳシステムは、三次元Ｘ、Ｙ、Ｚの位置データを提供する。ただし、後述するそのシステムは、Ｘ及びＹデータのみを用いて動作して、地面の平面において切削機の位置を示すことが可能である。後述するように切削されるべき面に対する切削ドラムの鉛直位置が他の手段によって容易に判断できるので、高度データは必要なく、それらのデータが避けられるべき地面上の様々な障害物や他の領域に対する切削ドラムの鉛直位置を判断するために利用される。ただし、本発明のより一般的な態様では、ＧＮＳＳシステム又は他の測位システムからの高度データを、Ｘ及びＹ位置情報に加えて利用することが可能である。
【００３８】
また、衛星を利用した測位システムに代えて、後述する切削機１０の位置及び様々な他の障害物や対象物（object）を、例えばトータルステーション等の非衛星地球測位システムを用いて判断してもよい。
【００３９】
さらに後述するように、切削ドラム位置検出システム４２は、外部基準系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）における切削ドラム１６のドラム位置を判断する。位置表示システム５０は、メモリー５２及び表示入力端末５４を有する。メモリー５２は、外部基準系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）において避けられるべき領域の位置を特定する情報を保存し、そのような避けられるべき領域は、例えばマンホールカバー等である。コントローラー４８は、ドラム位置を避けられるべき領域の位置と比較し、避けられるべき領域の位置に対する切削ドラム１６の近接に対応する出力を提供する。その出力は、切削機の運転者に提供される視覚的又は可聴表示とすることができ、その表示に運転者が反応して障害物を避けるための適切な行動を取ることができるようにする。或は、その出力は、切削機を自動的に停止させ又は切削ドラムを自動的に上昇させる制御信号としてもよい。
【００４０】
例えば、図１は、切削機１０による一連の経路中に切削された表面を有する道路５６の区間を概略的に示す平面図である。図１の例では、道路５６は、道路を全幅にわたって切削するために、道路の長さに沿って平行な約５本の経路を形成するために切削機１０が要する幅５８を有する。
【００４１】
図１では、切削作業中に避けられるべき多数の障害物が、ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３、ＯＢ４、ＯＢ５、ＯＢ６、及びＯＢ７として示されている。これら避けられるべき対象物のそれぞれは概略的に示され、それらは、切削作業中に衝突する可能性がある障害物又は対象物の様々なタイプを表示することを意図している。
【００４２】
例えば、障害物ＯＢ１は、道路の一縁近くに位置した全体として矩形形状の排水グレーチングを表示する。障害物ＯＢ２は、多角形領域又は任意の形状の多角形領域である。障害物ＯＢ３は、道路５６の反対側縁近くに位置した全体として矩形形状の他の排水グレーチングである。障害物ＯＢ４は、円形のマンホールカバーを表示する。障害物ＯＢ５、ＯＢ６、及びＯＢ７は、相互に近接した消火栓カバー等の対象物群を表示し、さらに後述するように障害物ＯＢ５、ＯＢ６、及びＯＢ７の群全体を含めた避けられるべき単一の領域としてコントローラー４８によって取り扱われる。
【００４３】
図示された障害物は、一例に過ぎない。他のタイプの切削機の作業では、異なる障害物に直面することもある。例えば、露天採掘の作業では、採掘されている鉱床内に位置する「ハードスポット（hard spot）」が存在することがある。不規則な形状の「ハードスポット」は、図１の障害物ＯＢ２と同様に特定することが可能であり、露天採掘機は、「ハードスポット」を避けて、続く粉砕又は他の手法によって除去するために残すことが可能である。
【００４４】
図１は、切削機によって行われる切削経路の配列位置を示し、経路は、順に１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、３、４ａ、４ｂ、４ｃ、及び５として識別される。従って、符号による表記において、経路１ａ及び１ｂは、相互に一直線であり、且つ避けられるべき障害物ＯＢ１の付近の非切削領域によって分離されている。障害物ＯＢ１を避けるに際し、切削機の運転者は、切削機が対象物ＯＢ１上を通過するときに切削ドラムを上昇させ、その後に切削ドラムを下降させて切削経路１ｂを始める。
【００４５】
切削経路５において見られるように、切削機の運転者が、障害物を操舵により避けて通ることも可能であり、切削機の運転者が操舵して切削機が障害物ＯＢ２を避けている切削経路５の下端近くでの作業において明らかなとおりである。切削機の設計に依存して、切削ドラムが障害物に接触することを避けるための他の行動を運転者が取ることも可能である。例えば、いくつかの切削機においては、運転者が切削ドラムを横向きに変位させて障害物を避けることができる。
【００４６】
各経路の形成においては、切削作業の開始及び終了が予期された開始ライン及び終了ラインが存在し、開始ライン及び終了ラインの何れか一方の他側上の領域を切削作業中に避けられるべき領域として取り扱うことができる。例えば、直線６０は、経路１ａ、３、及び５のための開始ラインを規定し、経路２ｄ及び４ｃのための終了ラインを規定する。図１の下端では、直線６２が経路５のための終了ラインとして規定され、経路４ａ及び２ａのための開始ラインとして規定されることができる。従って、線６０よりも上の領域は、障害物ＯＢ８として識別することができ、線６２よりも下の領域は、障害物ＯＢ９として識別することができる。
【００４７】
図１は、切削ドラム１６と様々な障害物との間の衝突の回避における安全マージンを提供するように、各対象物に関連する領域が対象物の周囲にクリアランスを含むことを示している。例えば、矩形形状の排水グレーチングである障害物ＯＢ１に関し、障害物ＯＢ１の周囲にクリアランスＣ１を与える、障害物ＯＢ１の周囲に規定された関連領域Ａ１がある。それらクリアランスを確立して各障害物周囲の領域を決定する方法は、後述する。
【００４８】
切削ドラムのそれら障害物との接触を回避しながら、道路に存在する様々な障害物の近接近の範囲内で切削機の運転者が効果的に切削することを可能にする本システムに対するいくつかの特徴がある。第一に、基準系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）において、切削ドラムの位置を判断する必要がある。第二に、基準系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）において、避けられるべき様々な領域の位置を知る必要がある。第三に、ドラム位置を避けられるべき領域の位置と比較しなければならない。最後に、避けられるべき様々な領域への切削ドラムの近接を表示する情報が切削機の運転者に伝えられ、運転者が適切な方法で反応して適切な時に切削ドラムを上昇及び下降の何れかを行い或は障害物を避けるように切削機を操舵する。或は、制御信号を発生させて、切削機を自動的に停止させ及び/又は切削ドラムを自動的に上昇させる。
【００４９】
基準系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）内での切削ドラム１６の位置の判断は、前述した切削ドラム位置検出システム４２によって行われる。図５に概略的に示すように、切削機１０上に位置する二つのＤＧＮＳＳセンサーＳ１及びＳ２は、前記衛星システムからの信号を受信し、図５に概略的に示すＸ、Ｙ平面内でのそれらの位置を判断することができる。従って、センサーＳ１は、図５に示すように、座標ＸＳ１及びＹＳ１に位置する。同様に、受信器Ｓ２の座標は、ＸＳ２及びＹＳ２に位置する。二つのセンサーＳ１及びＳ２の位置が分かることにより、切削機１０上の何れの点の位置も判断できる。従って、切削機１０の機械フレーム１４に対して適切な位置に切削ドラム１６が固定された図２及び図３に示すタイプの切削機１０で、センサーＳ１及びＳ２の位置並びに切削機１０の形状寸法及びそれ上の切削ドラム１６の位置から、切削ドラム１６の位置が分かる。
【００５０】
そして、切削されている地面２０に対する切削ドラム１６の鉛直位置を知るために、切削深さ１８が分かる必要がある。切削深さ１８は、周知の様々な方法で判断することができ、多くは、本願出願人に譲渡されたバーニングらによる米国特許第８２４６２７０号で詳しく図示されて述べられているものであり、その詳細について本願に援用する。
【００５１】
上述したように、最も重要な切削ドラム１６の位置は、切削ドラムの地面との交差部分の占有領域である。図２Ａ及び３Ａに見られるように、占有領域は、全体として矩形形状であり、前方切削ライン６４、後方切削ライン６５、及び二つの側方ライン６７及び６９を含む。前方へ進むときに重要な切削ドラム１６上の特定の位置は、切削ドラム１６の切削刃１６Ａが切削されている地面２０に交差する前方切削ライン６４である。切削ドラムが下降して地面への切削係合に戻る状況で重要なのは、後方切削ライン６５である。切削ドラム１６を横方向に変位できる切削機において重要なのは、側方ライン６７及び６９である。障害物が一般的に地面に面一に位置するので、切削ドラムの地面との交差部分が最も重要である。
【００５２】
図２及び図３の比較において、切削深さ１８が変化するにつれて、前方切削ライン６４及び後方切削ライン６５の位置が切削機１０のフレーム１４上のセンサーＳ１及びＳ２の位置に対して変化することが理解できる。地面での切削ドラムの切削占有領域は、図２Ａ及び図３Ａに見られるように矩形形状であり、切削深さが増加するにつれて側方ライン６７及び６９によって示される進行方向での矩形の切削長さが増加する。
【００５３】
座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）におけるセンサーＳ１及びＳ２の位置が分かること並びに切削機１０の形状寸法及び切削深さ１８の値が分かることにより、コントローラー４８は、座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）における切削ドラム１６の前方切削ライン６４及び後方切削ライン６５の位置を判断することができる。従って、切削ドラム位置検出システム４２及びコントローラー４８は、切削ドラム１６のドラム位置を判断することができる。このドラム位置は、切削機１０が座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）内で移動することに応じ、座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）内で移動する。
【００５４】
障害物の位置特定
本発明の他の特徴は、基準系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の範囲内での避けられるべき様々な障害物又は領域の位置の特定、及びその情報をコントローラー４８のメモリー５２内に入力することである。その情報を収集する好適な方法は、図５及び図６に概略的に示すフィールドローバー６６の使用を通じたものである。ローバー６６は、ロッド６８を有する。ロッドの下端７０は、地面２０上の位置に設置され、ＤＧＮＳＳ座標が判断される。ＤＧＮＳＳ受信器Ｓ６６は、ロッド６８の上端に位置し、ローバーコントロールユニット７２に電気的接続７４によって接続することができる。任意に、ローバーコントロールユニットは、図５に示すように、受信器Ｓ６６に無線接続７６を介して接続された独立した携帯コントロールユニット７２’として具体化することもできる。
【００５５】
ローバーコントロールユニット７２は、図８に概略的に示され、ＤＧＮＳＳ受信器Ｓ６６からの信号を受信して、独立した基準系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に関してフィールドローバー６６の位置を規定する位置データを判断するローバー位置データ判断構成部７８を有する。フィールドローバー６６は、ＤＧＮＳＳベースステーションと通信するための無線８０、及び電源供給のためのバッテリー８２を含んでもよい。
【００５６】
ローバー６６は、他の適切な位置技術の何れかと共に使用するために構成することもできる。例えば、ＤＧＮＳＳ受信器Ｓ６６は、トータルステーションと共に用いるためにプリズムに置き換えてもよい。他の衛星を利用した位置技術を用いてもよい。
【００５７】
ローバーコントロールユニット７２は、ローバーで集められているデータに関する様々なパラメーターの入力をローバーの操作者に可能とするキーボードやタッチスクリーン等の入力システム８４を有する。
【００５８】
入力システム８４は、地点選択部８３、対象物識別選択部８５、対象物形状選択部８７、及び対象物クリアランス選択部８９を有してもよい。各選択部は、トグルキーの集合及び関連する表示窓を有する。読み取りボタン８１は、ローバーにセンサーＳ６６を介して読み取る座標を取り込むよう指示することができる。保存ボタン９１は、選択された値を入力することができる。
【００５９】
地点選択部８３は、読み取りに対してＰ１等の地点識別子を割り当てることができる。対象物識別選択部８５は、地点に関連する対象物に対してＯＢ１、ＯＢ２等の対象物識別子の選択を可能とする。形状選択部８７は、操作者に「線（ＬＩＮＥ）」、「円（ＣＩＲＣＬＥ）」、「多角形（ＰＯＬＹＧＯＮ）」等の対象物の形状の特定を可能とする。クリアランス選択部８９は、必要に応じて対象物の周囲のクリアランスの値を入力可能とする。ディスプレースクリーン９３は、対象となった地点及び関連する対象物を表示することができる。
【００６０】
ローバー６６の操作者は、そのローバーを利用して、下記の方法で、様々な障害物の位置或は避けられるべき領域である障害物を囲む領域を識別する情報を収集する。図８に示す例では、ローバー６６の操作者は、ローバー６６の下端７０を地点Ｐ１に設置して基準系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）における地点Ｐ１の位置を記録し、そしてローバーを地点Ｐ２に設置して基準系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）における地点Ｐ２の位置を記録することによって、開始ライン６０の位置を特定する。そして、入力システム８４を介し、ローバーの操作者は、直線が地点Ｐ１及びＰ２間に引かれるものであること、及び図１に見られるように直線よりも上の障害物ＯＢ８として特定される全領域を切削機が避けるべきことを表示する。
【００６１】
直線６０を特定するために記載したようなデータ操作の何れも、ローバー６６のコントロールユニット７２又は切削機１０のコントロールユニット４８の何れかにおいて行うことができる。ローバーコントロールユニット７２及び切削機のコントロールユニット４８は、重複機能又は補足機能を有し、必要に応じて共に用いられる。
【００６２】
他の例としては、障害物ＯＢ１の位置を特定するために、ローバー６６は、四角形障害物ＯＢ１の角部である地点Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、及びＰ６に設置される。ひとたび前記角部の位置が特定されると、ローバーの操作者は、選択部８７を介して障害物ＯＢ１がそれら四つの角部によって規定される四角形として定義されることを表示することが可能である。
【００６３】
図１に見られるように、切削機１０が経路１ａの間に障害物ＯＢ１に近づくとき、障害物ＯＢ１の境界の周囲にクリアランスＣ１を確立することが望まれる。クリアランスＣ１の値は、ローバー６６の操作者によって選択され、ローバーコントロールユニット７２の入力部８４の選択部８９を介して入力することが可能である。或は、クリアランスＣ１は、切削機１０の運転者によって切削機のコントローラー４８の使用を通じて入力ことが可能である。
【００６４】
前述のように、切削機のコントローラー４８は、より詳細な図７において概略的に示される表示入力システム５４を有してもよい。表示入力システム５４は、Ａ４等のような避けられるべき様々な領域の位置に対する切削ドラム１６の近接を描画するグラフィック画像表示を含むディスプレースクリーン８６を有してもよい。
【００６５】
加えて、表示入力端末５４は、避けられるべき領域に対する切削ドラム１６の近接の切削機の運転者への表示を提供する他の視覚的音響的手段を有してもよい。例えば、図７の右上角部に見られるように、表示入力端末５４は、赤ライト８８、黄ライト９０、緑ライト９２を含む一連の色付きライトを有してもよい。従って、点灯している緑表示ライトは、ドラムの近くに障害物が存在しないことを示し、点灯している黄ライト９０は、ドラムが障害物に近づいていることを示し、赤ライト８８は、ドラムが避けられるべき領域に到達して切削を停止させると共にドラムを上昇させなければならないことを示す。
【００６６】
例えば、図７の表示スクリーン８６中に示された図は、切削機１０が図１に見られる切削経路４ａに沿って移動してマンホールカバーＯＢ４に近づいているときの、切削ドラム１６の三つの順次位置１６．１、１６．２、１６．３を概略的に描画している。
【００６７】
第１位置１６．１においては、最も近い障害物ＯＢ４からドラム１６までが遠く離れているので、緑ライト９２が点灯する。ドラム１６が位置１６．２まで移動すると、黄ライト９０が点灯する。ドラム１６の前方刃先６４が避けられるべき領域Ａ４に接する位置１６．３にドラムが到達するとき、赤表示ライト８８が点灯する。
【００６８】
表示入力端末５４は、切削ドラム１６が障害物の近くに入ってその障害物により近づくにつれて、絶え間なく増加する緊急性の一連のビープ音を発するスピーカーである可聴表示器９５を有してもよい。
【００６９】
表示入力端末５４は、ローバー入力ステーション８４について上述したものと同様の一式の入力制御部を有してもよい。従って、入力端末５４は、地点選択部９４、対象物選択部９６、形状選択部９８、クリアランス選択部１００、及び保存ボタン１０２を有してもよく、それら全ての機能は、ローバー入力ステーション８４の同様の機能のために上述したものと同様である。
【００７０】
ローバー入力システム８４又は入力システム５４の何れかを用い、障害物ＯＢ１のクリアランスＣ１等のクリアランスを設定し、順に判断される障害物ＯＢ１周囲の領域Ａ１の複数の境界を設定することが可能である。
【００７１】
他の例としては、障害物ＯＢ２を特定するために、ローバー６６の下端７０を地点Ｐ７〜Ｐ１１に設置し、障害物ＯＢ２をそれらの角部によって規定される多角形形状として定義することによって、障害物ＯＢ２の位置をローバー６６で判断することが可能である。そして、クリアランスＣ２は、障害物ＯＢ２のためにシステムへと入力され、障害物ＯＢ２周囲の五角形領域Ａ２の定義をもたらす。
【００７２】
円形障害物ＯＢ３へ移ると、その位置を様々な方法で特定することが可能である。円形の位置を特定するための一つ方法としては、ローバー６６を用いて中心地点Ｐ１２の位置を特定することである。そして、円形の半径Ｒを手作業で測定して、Ｐ１２に中心を有し半径Ｒの円としての障害物ＯＢ４の位置を定義する指示によってローバーコントローラー７２に半径Ｒを入力することができる。或は、ローバーを用いて円形対象物の円周上の一つの追加的な地点を特定することによって半径を決定してもよい。また、円形障害物ＯＢ４の位置は、最低三つの地点Ｐ１３、Ｐ１４、及びＰ１５にローバーを設置して、コントローラーに円の円周上に三つの地点Ｐ１３、Ｐ１４、及びＰ１５が位置することを指示することによって判断してもよく、そのデータでコントローラー７２が円全体の位置を判断することができる。そして、それら円形障害物ＯＢ４の位置を特定する三つの方法の何れかで、クリアランスＣ４が入力され、障害物ＯＢ４周囲の避けられるべき円形領域Ａ４の完全な定義をもたらす。
【００７３】
障害物ＯＢ５、ＯＢ６、及びＯＢ７は、本システムの他の機能を示し、近接した群対象物のグループをまとめて処理し、単一領域Ａ５−７をそれら全三つの対象物の周囲に規定することを可能とする。
【００７４】
第一に、障害物ＯＢ５、ＯＢ６、及びＯＢ７のそれぞれの位置を、ローバー６６を用いて類似の形状の対象物について上述した方法で決定する。そして、対象物ＯＢ５、ＯＢ６、及びＯＢ７のそれぞれの周囲のクリアランスをシステムに入力する。コントローラー６６又はコントローラー４８のプログラミングは、それら対象物のそれぞれの周囲に個々に規定される領域Ａ５、Ａ６、及びＡ７の位置を割り当てられたクリアランスに基づいて比較する。そして、複数のクリアランスが重なると判断され又は複数の対象物間のスペースが複数のクリアランスの所定の数倍の範囲内と判断される場合、そのソフトウェアは、全三つの障害物を囲む単一の領域Ａ５−７を定義することができる。この機能は、二つの避けられるべき領域間の間隔が、その二つの領域の合わさったクリアランスの予め設定された倍数未満の場合に、その二つの領域を一つの大きな領域に結合することができるように、クリアランス選択構成部の自動統合構成部として特徴づけられる。
【００７５】
クリアランス選択部８９又は１００は、範囲選択構成部又はクリアランス選択構成部として特徴づけられることができる。このクリアランス選択構成部は、上述したように、切削機の運転者が個々のクリアランスを避けられるべき各障害物又は各領域に割り当てることができるように構成されている。このクリアランス選択構成部は、運転者が特定の個々のクリアランスを所定の選択された障害物に割り当てない限り、全ての障害物に適用される初期クリアランスを選択することができるようにも構成することが可能である。
【００７６】
データ転送
様々な障害物の位置を特定するデータがローバー６６で集められた後、それらのデータは、切削機１０のコントローラー４８へ伝達されなければならない。これは、いくつかの方法でできる。
【００７７】
ローバー６６からコントローラー４８へ情報を転送する一つの方法は、ローバー出力部１０４でデータをメモリースティック又は他の媒体へ出力することである。そのメモリースティック又は他の媒体は、切削機１０のコントローラー４８の入力ポート１０６へ運ばれ、そのデータがコントローラー４８へ入力されてメモリー５２内へ保存されることができる。或は、ローバーコントローラー７２は、無線手段７６を介して切削機コントローラー４８と通信することができる。
【００７８】
また、図６に示すように、フィールドローバー６６は、結合ユニット１０８を介して切削機１０へ取り外し可能に取り付けられて、ローバー６６のセンサーＳ６６が実質的に切削機１０の第２センサーＳ２として機能し、ローバーコントロールユニット７２が切削機コントロールユニット４８を補完し又は切削機コントロールユニット４８として機能するように構成することも可能である。
【００７９】
位置比較−クリアランス設定−運転者への伝達
ひとたび様々な障害物の位置を特定するデータが切削機コントローラー４８に保存されると、切削機コントローラー４８は、ドラム１６の位置を特定されている障害物周囲の避けられるべき様々な領域の位置と比較することができる。
【００８０】
図７に関して上述したように、表示入力端末５４は、領域Ａ４等の避けられるべき様々な領域の位置に対する切削ドラム１６の近接に関する情報を切削機１０の運転者へ伝達するための様々な手段を提供する。様々な視覚的及び音響信号は、避けられるべき領域に切削ドラム１６が近づくにつれて上述のように提供される。そして、切削ドラムの運転者は、切削ドラム１６を適切なときに上昇させて避けられるべき領域を避け、そして避けられるべき領域を通過した後に切削ドラム１６を下降させて地面２０への切削係合に戻す。
【００８１】
任意に、コントローラー４８は、ドラム位置が避けられるべき領域の位置の特定範囲内である場合に、切削機１０の前進を自動的に停止させ及び／又は切削ドラムを自動的に上昇させる操作が可能な制御信号を発生させる構成としてもよい。
【００８２】
上述のように、好ましい比較としては、切削ドラムの前方切削ライン６４の位置を、切削されるべき地面２０上の二次元で規定された様々な障害物の周囲の領域の位置と比較することである。従って、切削ドラム位置は、地面２０の高度にあるものとみなされる全ての避けられるべき領域の位置の高度に対応する高度にある切削ドラムの部分、つまり前方刃先６４に一致するように定義される。
【００８３】
また、切削ドラムが上昇した後に下降して地面との切削係合へと戻り、下降工程中に切削ドラムの後方切削ライン６５が障害物に当たることを避けることに注意しなければならない。後方切削ライン６５の位置の決定は、前方切削ライン６４の位置の判断のために上述したものと同一の方法で行われる。Ｘ及びＹ座標内で切削ドラムの位置を知る必要があり、切削ドラムの切削深さを知る必要がある。一般的に障害物上を通り過ぎるためにドラムを上昇する前と同一の切削深さに切削ドラムを戻すことが望まれるからであり、切削機は、望まれる切削深さでの切削ドラムの切削占有領域が避けられるべき領域を越えるまで切削機を前進させ、そして切削ドラムは、望まれる切削深さに再度達するまで鉛直下方に下降することができる。
【００８４】
避けられるべき何れかの特定の障害物の周囲にクリアランスを設定するときに考慮する多数の重要な点がある。これは、外部基準系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の範囲内で位置を決定可能な精度に、ある程度関連する。例えば、ＤＧＮＳＳシステムが利用されていて、測定された位置の精度が１インチの範囲内であることが予期される場合、１インチ又はおそらく２インチのクリアランスを選択することが可能である。
【００８５】
より低い精度のＧＮＳＳ等の測位システムを利用する場合、位置データの予期される精度に応じてクリアランスが選択されなければならない。例えば、ＧＮＳＳシステムが２〜４インチの範囲内の精度が予期される場合、障害物の各周囲に５インチのクリアランスを設定することが可能である。
【００８６】
また、避けられるべき障害物又は領域の特質に依存して、異なるクリアランスを利用することも可能である。例えば、避けられるべき領域が単純に開始ライン６０の一側であり、切削ドラムが衝突して切削ドラムに損傷を生じさせ得る障害物が実際に存在しないような場合、ゼロクリアランスを利用してもよい。一方、障害物がガラス繊維マンホールカバーであり、マンホールカバー付近の地面の振動のみによって損傷し得る場合、切削ドラムの障害物に対する物理的な衝突を回避するのに加えて、物品の大まかな付近で切削ドラムの動作による物品の損傷を避けるための付加的なクリアランスを提供するように、例えば１０インチ等のより大きなクリアランスを選択することが可能である。
【００８７】
また、切削される地面よりも上に実際に突出する障害物の可能性を注意すべきである。これは、例えば、大量の材料が地面から切削され、切削作業が二度の経路中で行われるときに生じ得る。従って、例えば路面から２０インチ切削することが望まれる場合、第１の切削機が第１の経路を形成して地面から１０インチ切削し、続いて第２の切削機が更に１０インチ切削する。または、一つの切削機が２つの連続する経路を形成することも可能である。第１の切削機が、障害物が路面とほぼ面一の状況において、初めに様々な障害物に遭遇する。しかし、第２の切削機又は単一の切削機の第２の経路では、障害物が第２の切削機によって間もなく切削される表面上に実際に１０インチ突出している状況において、それらの障害物に近づく。その状況は、障害物の周囲のクリアランスを増加させること又は初期地面よりも下方の２０インチの深さで切削するように単純に第２の切削機の切削ドラムを取り扱うことによって、コントローラー４８により対応することができる。
【００８８】
システムの動作
ここで図１を参照し、開始ライン６０で開始される切削経路１ａから始まるシステムの全体動作及び切削機の運転者によるシステムの使用について説明する。
【００８９】
避けられるべき最初の領域は、図１の開始ライン６０より上の領域ＯＢ８として定義されている。従って、切削機の運転者は、開始ライン６０で切削を開始するように切削ドラム６０を地面へと下降させる。切削機は、矢印１１０の方向に移動している。切削機は、障害物ＯＢ１を囲む領域Ａ１に到達するまで前進する。そして、切削機の前進が停止されると共に切削ドラムが上昇される。そして、切削機は、前進して、上昇された切削ドラムは、後方切削ライン６５（望まれる切削深さでの）が領域Ａ１を越える位置まで領域Ａ１上を通り過ぎる。そして、切削ドラムは、下降されて地面２０への切削係合に戻り、第２切削経路１ｂを開始する。経路１ａ及び経路１ｂを分離する領域は、切削されていないままである。
【００９０】
切削経路１ｂは、切削ドラム１６の前方刃先６４の位置が、切削機の運転者が切削ドラムを再度上昇させる領域Ａ２の外側境界と交差する地点Ｐ２０に到達するまで前記矢印の方向で継続する。ここで、切削機が終了ライン６２に近いので、切削機は、領域Ａ２全体を越え、操舵されてＵターンを通じ、図１の右下角部に示されるように、下から上へと切削経路２ａを始める。切削作業は、切削機が障害物ＯＢ３の周囲の領域Ａ３に近づくまで継続され、その時点でドラムが上昇されて領域Ａ３上を通り過ぎ、その後にドラムが下降されて切削経路２ｂが始まる。切削経路２ｂは、ドラムの前方刃先６４が領域Ａ４の境界に到達するまで継続し、その時点で切削ドラムは再度上昇されると共に切削機は前進を続け、そして切削ドラムを下降させて経路２ｃを始める。経路２ｃは、切削ドラムが領域Ａ５−７に近づくまで継続し、その時点で切削ドラムは再度上昇され、その後に下降されて切削ドラムが開始／終了ライン６０に到達したときに終了する切削経路２ｄを行う。切削ドラムは、再度上昇されて、切削機は、Ｕターンし、開始ライン６０で始まり切削ドラムが地点Ｐ２１で領域Ａ２に再度交差するまで継続する第３の経路３を開始する。そして、切削ドラムは、上昇され、切削機は、Ｕターンして経路４ａを始める。ドラムは、経路４ａの端部で上昇され、領域Ａ４を再度通り過ぎ、そして経路４ｂが行われる。切削ドラムは、再度上昇されて領域Ａ５−７上を通り過ぎ、そして再度下降されて経路４ｃを行う。
【００９１】
切削ドラムが開始／終了ライン６０に再度到達すると、切削ドラムは、上昇されて、切削機は、Ｕターンし、経路５を開始する。経路５の間は、切削機が領域Ａ２の近くに到達したとき、運転者は、領域Ａ２の輪郭をディスプレースクリーン８６上で視認することができ、図１において示される切削経路５内の湾曲によって表示されるように、運転者の主観的な判断により領域Ａ２を操舵により避けて通ることが可能である。
【００９２】
上述した切削経路１〜５の後には、避けられた様々な領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、及びＡ５−７の大まかな付近に残った多くの非切削領域があることが理解できる。これらの非切削領域は、大型切削機がほぼ直線経路で切削し、且つ切削ドラム全体が障害物を超え、切削ドラムの全幅の切削されない領域が残るので、実際に避けられるべき領域よりも大きい。これらの非切削領域は、様々な障害物の境界まで切削することが可能な、より小型、より機動性のある切削機によって、後に切削されなければならない。ここで説明するシステムの他の特徴は、コントローラー４８がこれらの非切削領域の記録を作成するために必要なデータの全てを含んでいることである。
【００９３】
コントローラー４８は、システム内に入力された道路自体の位置を有することができる。上述したように、障害物のそれぞれの位置は、システム内にインプットされる。そして、コントローラーは、切削機の連続した経路を監視することが可能なＤＧＮＳＳセンサーＳ１及びＳ２の使用を通じて、切削経路のそれぞれの位置を追跡し記録することができる。コントローラー４８は、切削ドラム１６が切削係合の範囲外に上昇して、その後に下降して切削係合に戻るときを示すデータを記録することもできる。その情報により、コントローラー４８は、非切削領域の全てを特定すると共にそれら非切削領域の範囲内の障害物の位置を特定することもできる。この情報は、障害物のそれぞれの周囲の様々な非切削領域を切削するために、より小型の切削機を自動的に案内することが可能な切削指示を発生させるために用いることができる。このコントローラーの機能は、切削機装置の通過後に切削されるべき残余領域の位置を記録するように、切削ドラムによって切削された経路、避けられるべき領域の位置、及び避けられるべき領域を避けるために切削ドラムが上昇した位置に対応する非切削領域の位置を記録する残余判断構成部として特徴づけることができる。
【００９４】
本システムは、地面の切削方法も提供する。そのような方法は、
（ａ）避けられるべき１以上の領域の位置を外部基準系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）内で特定する情報をコントローラー４８内に保持し、
（ｂ）切削機１０を前進させ、
（ｃ）切削機１０が前進するときに外部基準系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）内で切削機１０の切削ドラム１６のドラム位置を判断し、
（ｄ）コントローラー４８内で切削ドラム１６のドラム位置を避けられるべき様々な領域の位置と比較し、
（ｅ）避けられるべき領域の位置に対するドラム位置の近接に対応する出力をコントローラー４８から提供する、
工程を備えることができる。
【００９５】
従って、本発明の装置及び方法は、内在するものと共に説明した目標及び利点を簡単に達成することができることが分かる。本発明の明白な好適な実施例は、本開示の目的で図示し記載したが、部品や工程の構成及び構造における数多くの変形が当業者にとって可能であり、その変形も、添付の請求の範囲によって定義されるものとして、本発明の範囲及び考え方に包含される。
【００９６】
【図１】
2014227829.tif 000003
【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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