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Heutige, meist weltumspannende Logistik im Transportgeschäft ist enorm aufwändig und kostenintensiv. Die Kosten werden entscheidend beeinflusst durch beispielsweise den großen Zeitaufwand und Personalaufwand, der im sogenannten Rollbetrieb betrieben werden muss, um die einzelnen Chargen vor dem eigentlichen Transport den einzelnen Zielorten zuzuordnen. Das Löschen der Ladung an dem Zielort ist nicht minder aufwendig.
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Es gibt Bestrebungen von Seiten der Hersteller der jeweiligen Transportmittel wie Flugzeughersteller, Lkw-Hersteller, Bahnwaggonhersteller oder Schiffswerften, hier einen Fortschritt dahingehend zu erzeugen, dass der Aufwand beim Beladen und Löschen des Transportgutes minimiert wird. Beispielsweise sind Flugzeughersteller sind bemüht, Flugzeuge leichter zu bauen. Eine Überlegung der Hersteller ist, den Boden der Frachträume in Flugzeugen zu verändern. Es könnte beispielsweise ein flacher Boden ohne Techniken zum Bewegen und Verriegeln von Luftfrachtcontainer und -Paletten eingebaut werden. Dies würde die Handhabung der Frachtcontainer etwas erleichtern. Fixiert werden die Frachtcontainer auf herkömmliche Weise mit Spanngurten etc.. Zwar kann durch diese Maßnahme Gewicht eingespart werden, was letztlich einem niedrigerem Treibstoffverbrauch zu Gute käme. Eine grundlegende Verbesserung hinsichtlich des Beladens und Löschens der Ladung wird allein hierdurch nicht erreicht.
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Aus der
US 2 033 191 A ist ein Frachtcontainer bekannt, der vier Stützräder aufweist. Diese sind über eine Mechanik absenkbar, so dass sie wahlweise in das Innere des Containers zurückgezogen werden können oder aber abgesenkt werden können, so dass sie für den Rollbetrieb auf dem Untergrund abrollen können.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Vorschlag zu unterbreiten, der eine erhebliche Vereinfachung des Beladens und Entladens im Rollbetrieb von Frachtcontainern bei Transportmitteln zu Lande, zu Luft und Wasser gestattet. Dabei soll berücksichtig werden, dass die Frachtcontainer sicher fixiert werden können, sobald sie ihren Platz im Frachtraum eingenommen haben. Auch hierbei soll der Aufwand möglichst gering bleiben.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Frachtcontainer für einen Rollbetrieb auf einem Untergrund mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Diese Aufgabe wird bei einem Frachtcontainer, der vier Seitenwände, einen Containerboden und eine Deckelwand aufweist, wobei in mindestens einer der Wände eine verschließbare Ladeluke eingebracht ist, mit einem Fahrsystem, das vier für den Rollbetrieb des Containers absenkbare Räder umfasst, dadurch gelöst, dass
- - die Räder in gezielt freigebbare Öffnungen in dem Containerboden einbringbar sind, derart, dass sie durch die Öffnungen in dem Containerboden hindurchgreifen und in diesem Rollbetrieb arretierbar sind, und
- - ein Verriegelungssystem vorgesehen ist, das vier Blöcke mit jeweils einem U-förmigen Verriegelungshaken umfasst, die mit dem Untergrund in eine gezielt lösbare Verriegelungsstellung bringbar sind.
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Das Fahr- und Verriegelungssystem ist in dem Frachtcontainer (im folgenden ULD genannt, Universal Load Device) angeordnet. ULDs sollen dabei abwärts kompatibel sein, d. h. sie sollen also in Frachträumen von Transportmitteln (Flugzeug, Lkw, Bahn, Schiffe) mit oder ohne herkömmlichen Bewegungs- und Verriegelungstechniken transportiert werden können. Dies ist mit dem erfindungsgemäßen Frachtcontainer ohne weiteres möglich. Sind die herkömmlichen Bewegungs- und Verriegelungstechniken vorhanden, werden das erfindungsgemäße Fahrsystem und das Verriegelunssystem ggf. nicht betätigt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Räder des Fahrsystems mittels elektrischer Motoren in die Öffnungen in dem Containerboden1 absenkbar sind.
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Hierzu können die Räder jeweils an einer beweglichen Schaukel befestigt sein, von denen jeweils zwei über eine Gewindestange mit einem der Motoren verbunden sind.
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Vorzugsweise geben die Motoren für die Absenkung der Räder in die Öffnungen in dem Containerboden die genannten Öffnungen über Getriebestangen frei.
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Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform, bei der die vier Räder des Fahrsystems jeweils Mecanum-Räder sind zur Ausübung omnidirektionaler Fahrmanöver.
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Das Verriegelungssystem des Frachtcontainers kann vorteilhaft dadurch weitergebildet werden, dass jeweils zwei Blöcke des Verriegelungssystems über Gewindestangen mit einem elektrischen Motor verbunden sind, derart, dass über die Drehbewegung der zwei Motoren des Verriegelungssystems die vier Verriegelungshaken aus einer horizontalen Ebene in eine vertikale Ebene gebracht werden und anschließend durch Verschiebung in der horizontalen Ebene nach außen gezielt in die Verriegelungsstellung mit dem Untergrund verschoben werden.
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Für die Versorgung des Frachtcontainers mit elektrischer Spannung zum Antrieb der Motoren können seine Außenwände außen zumindest teilweise mit Fotovoltaik-Elementen versehen sein, die einen in seinem Inneren angeordneten Akkumulator mit elektrischer Spannung versorgen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß der Zeichnungsfiguren näher erläutert. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt einen Luftfrachtcontainer gemäß der Erfindung. Hierauf ist die Erfindung-wie schon erwähnt-nicht beschränkt. Das Grundprinzip kann genausogut Anwendung finden auf Frachtcontainer im Lkw-, Bahn-oder Schiffsverkehr.
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Es zeigt:
- 1 eine schematische Ansicht eines Frachtcontainers gemäß der vorliegenden Erfindung, teilweise aufgebrochen,
- 2 eine schematische Seitenansicht des Fahrsystems mit eingefahrenen Rädern (a) und mit ausgefahrenen Rädern (b),
- 3 eine schematische Aufsicht auf das Verriegelungssystems,
- 4 eine Seitenansicht des Verriegelungssystems mit eingefahrenem Verriegelungshaken (a) und mit ausgefahrenem Verriegelungshaken (b).
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Zunächst soll aber ein Systemüberblick vermittelt werden:
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Systemkomponenten der Erfindung
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Das System besteht aus neu entwickelten (2.; 3.), sowie aus Komponenten nach dem Stand der Technik (1; 4. bis 13.).
- 1.) Flacher Untergrund (bspw. Frachtboden in einem Flugzeug)
- 2.) Fahrsystem
- 3.) Verriegelungssystem
- 4.) Kommunikationssystem A (GPS/GSM)
- 5.) Kommunikationssystem B (Fahr- und Verriegelungssteuerung)
- 6.) Kommunikationssystem C (Fahr- und Verriegelung zu Bordinformationssystem (bspw. des Flugzeugs)
- 7.) RFID System
- 8.) Motorsteuerung Fahrsystem
- 9.) Motorsteuerung Antriebssystem
- 10.) Motorsteuerung Verriegelungssystem
- 11.) Energiesystem Solar
- 12.) Energiesystem Akku
- 13.) Software Steuerungssystem
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Flacher Untergrund (bspw. Frachtboden in einem Flugzeug).
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Ein flacher Untergrund im jeweiligen Verkehrsmittel ist gekennzeichnet durch eine ebene Fläche. In bestimmten Abständen ist unter der Fläche eine Bodenverstärkung in T-Form montiert. Diese Bodenverstärkung nimmt die Punktbelastung des Fahrsystems eines ULD auf.
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In dem flachen Frachtboden sind in bestimmten Abständen Verriegelungsspalten eingefügt. Unterhalb der nach außen gewandten Seite der Verriegelungsspalte ist eine Feinverzahnung quer zur Längsrichtung des Frachtbodens montiert.
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Im flachen Untergrund sind passive RFID Transponder installiert. Es gibt zwei Typen von RFID Transpondern.
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Passiver RFID Transponder Typ A ist im flachen Untergrund an der Ladeluke installiert. Er enthält unveränderliche Informationen über Typ des Verkehrsmittels, Frachtraumbezeichnung und Frachtraumort.
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Passiver RFID Transponder Typ B ist an den Standorten der ULD im flachen Untergrund installiert. Er enthält Informationen über den Standort für ULD im flachen Untergrund.
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Fahrsystem (Fig. 2).
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Das Fahrsystem besteht aus vier Rädern, die jeweils an einer beweglichen Schaukel befestigt sind. Jeweils zwei Schaukeln sind über ein Gewindegestänge mit einem Motor verbunden. Durch die Drehbewegung des Motors und die Kraftübertragung des Gewindegestänges werden die Räder gegeneinander in Richtung Boden gedrückt. Gleichzeitig öffnen sich Bodenplatten im ULD Boden und geben den Rädern den Weg frei, um auf dem flachen Untergrund aufzusetzen. Die zwei Räderpaare heben so den ULD an. Der ULD ist roll- oder fahrbereit.
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Verriegelungssystem (Fig. 3).
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Das Verriegelungssystem besteht aus vier Blöcken mit jeweils einem U-förmigen Verriegelungshaken. Jeweils zwei Verriegelungsblöcke sind mit Gewindegestänge an einem Motor angeschlossen. Über die Drehbewegung der zwei Motoren werden die vier Verriegelungshaken aus der horizontalen Ebene in die vertikale Ebene gebracht. Die Unterseite der Verriegelungshaken deckt gleichzeitig eine Öffnung im Containerboden ab, in die sich der Verriegelungshaken in die vertikale Ebene drehen kann. Haben die Verriegelungshaken die Endposition der vertikalen Ebene erreicht, werden sie nach außen verschoben. An der Endposition befindet sich der flache Untergrund mit der Feinverzahnung und der ULD Boden zwischen den Schenkeln des U-Förmigen Verriegelungshakens.
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Kommunikationssystem A (GPS/GSM) (nicht dargestellt).
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Das Kommunikationssystem A besteht aus: GPS System, GSM System, Verkehrsmittel-Erkennungssensor, Akku, Controller A und Sensoren. Es dient zum Informationsaustausch zwischen der Außenwelt und dem System der erfindungsgemäßen Komponenten Fahrsystem und Verriegelungssystem.
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Über das GSM System wird die Kommunikation von und zur Außenwelt hergestellt. Der Controller A im Kommunikationssystem A nimmt Informationen auf, die für das Fahr- und Verriegelungssystem bestimmt sind und leitet diese an das Kommunikationssystem B des Fahr- und Verriegelungssystems weiter.
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Kommunikationssystem B (Fahr- und Verriegelungssteuerung)
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Das Kommunikationssystem B bekommt Informationen vom Kommunikationssystem A zur Steuerung des Fahr und Verriegelungssystems.
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Das Kommunikationssystem B nimmt RFID Informationen der passiven RFID Transponder Typ A und Typ B auf. Das Programm des Kommunikationssystems B verarbeitet diese Informationen und steuert das erfindungsgemäße Fahrsystem.
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Ist der ULD an den vorgegebenen Ort auf dem flachen Untergrund gefahren, wird eine Information vom passiven RFID Transponder Typ B gelesen, die Räder werden eingefahren.
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Das Kommunikationssystem B steuert das Verriegelungssystem. Der ULD wird mit dem flachen Untergrund verriegelt.
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Kommunikationssystem C ist für die Kommunikation mit einem Informationssystem an Bord des jeweiligen Verkehrsmittels zuständig. Das Kommunikationssystem C nimmt Informationen vom Kommunikationssystem B auf und leitet sie an das BordInformationssystem des Verkehrsmittels weiter.
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Das Kommunikationssystem C gibt Informationen an das Kommunikationssystem B weiter.
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RFID System
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Im flachen Untergrund an der Ladeluke sind passive RFID Transponder, Typ A installiert. Diese enthalten spezifische Verkehrsmittelinformationen wie Typ, Frachtraumbezeichnung und Frachtraumort.
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Im flachen Untergrund sind passive RFID Transponder, Typ B installiert. Diese enthalten spezifische Informationen über den Standort des ULD.
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Im ULD ist eine RFID Leseeinheit installiert. Diese RFID Leseeinheit liest die Informationen der passiven RFID Transponder, Typ A und Typ B, aus. Diese Informationen werden an das Kommunikationssystem B geschickt.
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Motorsteuerung Fahrsystem
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Über die RFID Leseeinheit bekommt das Kommunikationssystem B die erste Information des passiven RFID Transponders Typ A. Das Programm des Kommunikationssystems B vergleicht die Informationen mit denen des Kommunikationssystems A. Das Fahrsystem mit Rädern wird ausgefahren.
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Motorsteuerung Antriebstechnik
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Nachdem das Fahrsystem ausgefahren ist, werden die Motoren der Antriebstechnik vom Kommunikationssystem B angesteuert und in Bewegung gesetzt.
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Die RFID Leseeinheit liest jeden weiteren passiven RFID Transponder Typ B in dem flachen Untergrund und vergleicht die Informationen mit denen, die im Kommunikationssystem B gespeichert sind.
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Gibt es eine Übereinstimmung der Informationen vom passiven RFID Transponder Typ B im flachen Untergrund und den Informationen im Kommunikationssystem B, wird die Antriebstechnik der Räder gestoppt.
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Das Kommunikationssystem B sendet die Information an das Fahrsystem zum Einfahren der Räder.
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Motorsteuerung Verriegelungssystem
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Erhält das Kommunikationssystem B die Information, dass das Fahrsystem eingefahren ist, sendet das Kommunikationssystem B die Information an das Verriegelungssystem zum Verriegeln. Die Motoren des Verriegelungssystems werden in Bewegung gesetzt und betätigen über Gewindegestänge die Verriegelungshaken.
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Energiesystem Solar
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Das Energiesystem Solar besteht aus druckbaren Solarzellen, die auf dem Material des ULD aufgeklebt werden. Das Energiesystem Solar speist das Energiesystem Akku.
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Energiesystem Akku
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Das Energiesystem Akku wird vom Energiesystem Solar mit Energie versorgt. Motoren und Kommunikationssysteme A, B und C werden von der Energie des Energiesystems Akkus versorgt.
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Software Steuerungssystem
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Das Software-Steuerungssystem im Kommunikationssystem B kommuniziert mit dem Kommunikationssystem A, dem RFID Erkennungssystem, dem Fahrsystem und dem Verriegelungssystem.
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Nachfolgend werden die Zeichnungsfiguren kurz beschrieben:
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1 zeigt also eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Frachtcontainers, auf einem flachen Untergrund 1 stehend. Der Container weist vier Seitenwände, einen Containerboden 32 und eine Deckelwand auf. Der Frachtcontainer weist ein Fahrsystem 2 und ein Verriegelungssystem 3 auf.
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Das Fahrsystem 2 weist vier absenkbare Räder 14 auf, die einen Rollbetrieb des Containers ermöglichen. Die Räder 14 werden für den Rollbetrieb abgesenkt und greifen dann durch gezielt öffenbare Öffnungen 35 im Containerboden 32, derart, dass sie im Abrollkontakt mit dem flachen Untergrund 1 stehen. Hierzu sind die Räder 14 jeweils an einer beweglichen Schaukel 15 befestigt, von denen jeweils zwei über ein Getriebegestänge 18 mit einem elektrischen Motor 17 verbunden sind, wie in 2 dargestellt. 2a zeigt die Seitenansicht des Fahrsystems 2 mit eingefahrenen Rädern 14. 2b hingegen zeigt das Fahrsystem 2 im Rollbetrieb des Containers. Mit dem Bezugszeichen 16 ist im Übrigen ein Schaukelhalterblock für die erwähnten Schaukeln 15 versehen. Die Öffnungen 35 im Containerboden 32 werden beim Übergang vom Stand in den Rollbetrieb durch Getriebegestänge 19 freigegeben, so dass die Räder 14 durch den Containerboden 32 greifen können.
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Das Verriegelungssystem 3 weist einen Verbindungsblock 20, zwei Führungsblöcke 21 und 22 sowie einen weiteren Verbindungsblock 26 auf. Mit 23 ist eine Gewindestange, mit 24 eine Gewindeachse und mit 25 ein Verriegelungshaken bezeichnet. Das Verriegelungssystem wird angetrieben durch einen elektrischen Motor 28, der seinerseits eine Getriebeantriebsstange 29 mit angeschlossenem Kegelrad 30 antreibt. Mit 27 bezeichnet ist schließlich ein Kegelradaufnahmeblock, welcher das erwähnte Kegelrad 30 lagert.
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Die Funktionsweise des Verriegelungssystems 3 wird anhand der Zeichnungs4a und 4b erläutert.
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4a zeigt die Seitenansicht des Verriegelungssystems 3 mit eingefahrenem Verriegelungshaken 25. Erkennbar ist der Containerboden 32 sowie der flache Untergrund 1. Der eingefahrene Verriegelungshaken 25 wird elektromotorisch angetrieben um einen Führungsbolzen 33 geschwenkt, wenn die Verriegelung vorgenommen werden soll, wie in 4b dargestellt. Dann nämlich umgreift der Verriegelungshaken 25 den Containerboden 32 und den Absatz zum flachen Untergrund 1. Damit ist die Verriegelung des Containers mit dem Untergrund 1 sicher hergestellt.
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Zurück zu 1:
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Mit dem Frachtcontainer verbunden ist ein an sich bekanntes Kommunikationssystem 4 mit GPS und GSM Ausrüstung. Ein Kommunikationssystem 5 ist für die Fahr- und Verriegelungssteuerung zuständig, wohingegen ein Kommunikationssystem 6 für die Kommunikation mit einem Informationssystem an Bord des jeweiligen Verkehrsträgers verantwortlich ist. Weitere Einzelheiten sind im weiter oben gegebenen Systemüberblick angegeben.
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Im Inneren des Frachtcontainer ist ein RFID System 7, eine Motorsteuerung 8 für das Fahrsystem 2 und eine Motorsteuerung 9 für das Antriebssystem angeordnet, ebenso wie eine Motorsteuerung 10 für das Verriegelungssystem 3.
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Die Außenwände des Frachtcontainer sind vorliegend mit Fotovoltaik-Elementen 11 bestückt, die einen im Inneren des Frachtcontainers befindlichen Akkumulator 12 mit elektrischer Spannung versorgen.
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Der mit den verschiedenen Motoren ausgestattete Frachtcontainer ist mithin ein aktiver Frachtcontainer, insofern, als er den Rollbetrieb selbstständig unter Überwachung durch die Überwachungssysteme bewerkstelligen kann, ebenso wie den Verriegelungsvorgang. Eine erhebliche Einsparung menschlicher Arbeitskraft beim Beladen und Löschen des Transportgutes von dem jeweiligen Verkehrsmittel ist möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Flacher Untergrund
- 2
- Fahrsystem
- 3
- Verriegelungssystem
- 4
- Kommunikationssystem A (GPS/GSM)
- 5
- Kommunikationssystem B (Fahr- und Verriegelungssteuerung)
- 6
- Kommunikationssystem C
- 7
- RFID System
- 8
- Motorsteuerung Fahrsystem
- 9
- Motorsteuerung Antriebssystem
- 10
- Motorsteuerung Verriegelungssystem
- 11
- Fotovoltaik-Element
- 12
- Akkumulator
- 13
- Software Steuerungssystem
- 14
- Mecanumrad
- 15
- Schaukel
- 16
- Schaukelhalterblock
- 17
- Elektr. Motor
- 18
- Getriebegestänge
- 19
- Getriebegestänge Block
- 20
- Verbindungsblock
- 21
- Führungsblock
- 22
- Führungsblock
- 23
- Gewindestange
- 24
- Gewindeachse
- 25
- Verriegelungshaken
- 26
- Verbindungsblock
- 27
- Kegelradaufnahmeblock
- 28
- Elektr. Motor
- 29
- Getriebeantriebsstange
- 30
- Kegelrad
- 31
- Fahrzeugboden
- 32
- Containerboden
- 33
- Führungsbolzen
- 34
- Verbindungsschraube
- 35
- Öffnungen im Containerboden
