JP2017507871A - 著しいレベル変化を有する設備用の小荷物仕分け機を駆動する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、物品を仕分けする方法及びシステムであって、物品を搬送するように意図されて、上昇スロープ及び下降スロープによって連結された異なる高度レベルに位置する区分を有する軌道に沿って、リンク（１９）によって互いに結合された可動キャリッジ（１０）と、制御システムと、キャリッジ（１０）を動かすように意図された駆動ユニットと、を備える、物品を仕分けする方法及びシステムに関する。駆動ユニットとは別個の専用推力ユニットが、スロープに付加され、専用推力ユニットは、制御システムによって個別に制御され、キャリッジ（１０）が、スロープに存在する物品及び／又はキャリッジ（１０）の重量の結果として、リンク（１９，２０）で張力を被るのを防止するために、一定の力を送達する。【選択図】図６

Description

本発明は、仕分け機を介して物品を仕分けするように意図された設備の分野、より具体的には、クロスベルトと呼ばれるクロスベルト・キャリッジ、又は、ティルトトレイと呼ばれる傾斜トレイを備えた設備の分野、に関する。

小荷物及び包装物のための仕分け機は、連結式に互いに結合されたキャリッジから成り、サーキットを構成する通路上でループ状に循環するトレインを形成する。一般に、仕分け機は、サーキットを完全に占有し、サーキット上を移動し、また、それ自体が、ループ状に閉じられており、チェーンを形成し、このチェーンにおいて、チェーンリンクが、キャリッジによって、規則的な間隔で構成されている。具体的には、これらの仕分け機は、小売店、又は直接に顧客を対象とする注文に対処するために、流通分野において使用される。

これらの仕分け機は、小荷物及び包装物を仕分けするために、郵便局及び配達業者の分野においても使用され、これらは、本発明にとって最も興味深い分野である。具体的には、宅配業者の分野が最も興味深く、その理由は物品の最大重量が５０ｋｇに及び、キャリッジの移動速度が３ｍ／ｓに達し得るため、高い能力が必要とされるからであり、そして仕分け機の通路が、長く複雑であるからである。

仕分け機のこれらの通路は、輸送手段の積荷・荷下ろし用ドアのために、そしてしばしば、包装物のＸ線チェック、又は税関検査を目的とした特定の作業台のためにも、必要である。

仕分け機の最も広く行き渡った２つの技術は、クロスベルト技術とティルトトレイ技術である。それぞれのキャリッジは、仕分けユニットを備えている。後者は、仕分け機がクロスベルト型である場合、機械の運動方向に対して直交するコンベアから成っている。仕分けユニットは、仕分け機がティルトトレイ型である場合、ティルトトレイの形態を成している。クロスベルト型の仕分け機は、例えば、特許文献１に開示されている。

直交方向のコンベアは、仕分けされるべき物体の受容中に、そして目的個所での仕分け中に、作動させられる。ティルトトレイには、搬送されるべき物体が載せられ、次に、ティルトトレイは、物体を仕分けするために、目的地で傾斜する。

通路に沿って、仕分けされるべき物体を自動的に積荷するためのステーションと、仕分け済物体を収集するための収集装置と、一般には、発送のための下流の作業を最適化するように同じ方向に仕分け済物体を集めるための重量シュートと、が存在する。

８メートル以上のオーダーの著しいレベル変化に取り組む仕分け機の設置が、しばしば必要である、その理由を以下に簡単に調べる。このような仕分け機の設置に対して、本発明は、構成部分の耐久性を高め、そして、作業コストを低減するために、サイズの最適化解決手段を提供する。一般的には、仕分け設備の設置は、同一平面上の、又はレベル変化が数メートルのオーダーの、仕分け機を設けるものである。これらの場合、積荷レベルは、作業者の存在に関連した人間工学的理由から、より低い高さ、すなわち、地面から約１メートルのところにあり、作業者は、クレート又はケースから、物体を取り出す自動ステーション上に、仕分けされるべき物体を手で載せる。

積荷ゾーンの後、仕分け機は、一般に、基本的には２つの主な理由から、地面から約３メートルまで上昇する。第１の理由は、仕分け機によって取り扱うことができない嵩高な又は極めて重い包装物を搬送するために使用される電気的なパレットトラックが建造物を横断することを、可能にすることである。第２の理由は、作業者の介入頻度を制限する一方で、発送のための積荷を行うため、例えば輸送手段向けのクレート内へ仕分け済包装物を積むための準備作業を最適化するように、シンプルな重力シュートを使用して、仕分け済包装物を集めるのを可能にすることである。

それでもなお、例えば、宅配業者の大型空港ハブにおける、極めて重要な用途がある。ここでは、８メートルを上回る大きいレベル差を克服することによって、多重の階層を有する種々異なる作業ゾーンの必要性に適した解決手段を可能にする仕分け機が、なければならない。

これらの機械化された設備において、仕分け機は、仕分けされるべき包装物（荷積みユニット）を荷下ろしし、航空便に向けた包装物を積荷するために、積み込みコンテナ（荷積みユニット）の地上での移動を損なうことのない高さ接続を保証する必要がある。更に、仕分け機は、仕分け機によって取り扱うことのできない重く嵩高な包装物のための荷下ろし位置と積み込み位置とを結ぶパレットトラックの移動を、損なってはならない。更に、このタイプの設備において、種々異なる仕事のための種々異なる専門化作業ゾーンがなければならない。これらについて手短に記載することにする。セキュリティＸ線機械を備えた検査ゾーンにおいて、地上の乗り物から来た、航空機で輸送するように意図された包装物全てを種々の程度のＸ検査機で念入りに検査しなければならない。このために、仕分け機は仕分け・回収手段を提供する。

税関審査のためのＸ線検査ゾーンと、この審査を通らなければならないと識別された包装物のための手作業による税関検査ゾーンとが存在する。更に、特殊化された審査を行わなければならないか、又は税関認可をまだ受けていない特殊な物品を含む包装物のための一時保管・回収ゾーンが存在する。これらの場合、仕分け機は、識別された包装物が種々異なる作業ステーションに変向され分配され、一時的に停止されるのを可能にし、そして解放された包装物を自動的に回収するのを可能にする。

最後に、損傷して判読不能のラベルを有する包装物、又は包装上の問題を有する、又は仕分け機上への積荷時の安定性及び不正確さの問題があると識別された包装物を修理するための手作業ゾーンも存在する。

これらの作業ゾーンすべては、包装物を集めるため、そして作業者の作業に関連する人間工学的な理由から大きい面積を必要とする。実地では、地上でのメンテナンスを妨げないように、しばしばいくつかの平行なレベル上に位置する一般には懸吊型のメザニンが、互いに上下に使用される。従って、包装物を仕分けして再積荷するように、種々異なるレベルが、同じ仕分け機によって提供されることが必要である。さもなければ、極めて複雑な解決手段に取り組まなければならなくなる。

このような使用条件において使用される仕分け機は、移動経路の通路上で許容し得る最も重い小荷物を取り扱うための過剰サイズの駆動エレメントの周りに設けることが考えられる。このような過剰サイズは、駆動エレメントがその時間のほとんどにおいて充分に活用されないので、経済的に不都合である。これはまた、不適当な大型モータの電力消費により、僅かとは言えないエネルギーコストがかかる。

レベルの差が大きい目下の仕分け機の主な欠点の１つは、可動キャリッジ間の結合部材に時期尚早の摩耗が生じることに起因する。レベルの変化、及び搬送される物品の重量によってもたらされる種々の物理的歪みは、設計者が可動キャリッジの結合部材をも過剰サイズにすることを余儀なくする。従って結合部材のこのような過剰サイズはキャリッジをより重くし、このことは、チェーンの駆動モータを僅かながらますます過剰サイズにすることを伴う。

例えば、特許文献２に基づいて公知の、搬送経路上で物品を搬送するためのシステムの場合、通路のフラットな部分上に配置された特定の駆動部材が、荷重重量、及び上昇又は下降スロープの角度に応じてトルクを調節することによって制御される。

このタイプのシステムの場合、上記欠点、すなわち、移動経路の通路上で、具体的にはスロープ位置で許容し得る最も重い小荷物を取り扱うために駆動部材を過剰サイズにする必要が見いだされる。

更に、このタイプの形態において、トルクの調節は複合体の駆動速度に関連する。

米国特許出願公開第２０１４／００１４４６８号公報 米国特許出願公開第２００８／０２３４８５８号公報 欧州特許第１３５２８５９号公報

従って、本発明は、具体的には、可動キャリッジ間のカップリング・システムに長期的に作用し、これを損傷する、張力及び圧縮力を、スロープ・ゾーン内で制限することを可能にする、装置及び方法を提案することにより、前記欠点を軽減することを意図する。本発明は、著しいレベル変化を克服することができる、最適な形式で、仕分け機が形成されるのを可能にする、解決手段を提供する。

従って、本発明の対象は第１の態様によれば、仕分けシステムであって、上昇スロープ及び下降スロープによって結合された、異なる高さのレベルに位置する区分の移動経路に沿って、リンクによって互いに結合された可動キャリッジと、制御システムと、移動経路に沿って分配された、制御システムによって制御される駆動ユニットと、を含み、駆動ユニットは、好ましくは自動速度調節タイプの制御システムによって要求される通りに変化する力を、キャリッジに加えることができるので、仕分け機は、異なる積荷条件において、一定の安定した速度を有する。

傾斜区分でキャリッジに作用する圧縮力又は牽引力を低減又は相殺するために、本発明は、仕分けシステムの速度とは無関係に、キャリッジに一定の力を加えるための専用推力ユニットを傾斜区分に沿って付加することにより、傾斜区分上のキャリッジの重量を相殺することを提案する。

最も単純な事例では、キャリッジに加えられる力は、キャリッジの公称重量に従って固定される。キャリッジ上にある包装物の重量は考慮されない。なぜならば、大抵の用途では、物品の重量は、キャリッジの重量と比較した場合、無視できるほどに小さいからである。

物品の重量が大きい、及び／又は、高さの差が極めて大きい用途の場合、より複雑な解決手段を用いることを正当化できる。この解決手段では、制御システムは、傾斜区分のそれぞれの専用推力ユニットが、スロープ部分にその瞬間に存在するキャリッジの実際の重量を相殺し、且つ、これらのキャリッジ上の小荷物の重量を考慮に入れた力の値を加えることを要求する。

特定の実施態様によれば、仕分けシステムは更に、以下の特徴のうちの１つ又は２つ以上を含む。特徴は単独で、又は技術的に可能な全ての組み合わせに従って採用される。
− 専用推力ユニットが制御システムによって、送達される力がスロープの傾斜に応じて調節されるように制御される
− 仕分けシステムが、可動キャリッジ上に配置された物品の重量を割り出すのに適した手段を含み、そして専用推力ユニットが制御システムによって、送達される力が重量に依存するように制御される
− 移動経路のスロープ上に存在する専用推力ユニットが、電磁トリップ式ブレーキング・システムを備えている
− 移動経路のスロープ上に存在する専用推力ユニットが、電磁ブレーキを有するモータを備えている
− それぞれの専用推力ユニットが、制御システムによって個別に割り出すことができる力をキャリッジに加えることができる。専用推力ユニットは、誘導接点なしの摩擦メカニズム又はリニア・メカニズム、或いは同期接点なしのリニア・メカニズムであってよい。

本発明はまた第２の態様によれば、前記物品仕分けシステムのキャリッジに作用する張力又は圧縮力を低減する方法に関する。正確に言えば、これは、制御システムがスロープ上に存在するそれぞれの専用推力ユニットに必要な力の値を割り出し、そしてスロープの傾斜、及びスロープに存在するキャリッジ及び／又は物品の重量に起因する、リンクのレベルで生じる張力又は圧縮力を低減又は相殺するために必要な力をユニットが送達するように、専用推力ユニットを一元的に制御する、上記システムによる物品仕分け方法である。

特定の実施態様によれば、この方法は更に、以下の特徴のうちの１つ又は２つ以上を含む。特徴は単独で、又は技術的に可能な全ての組み合わせに従って採用される。
− スロープ上に存在するそれぞれの専用推力ユニットに必要な力の値を割り出すために、それぞれの物品（７）に、統計的に割り出された平均重量が割り当てられる
− 専用推力ユニットに必要な力の値を割り出すために、キャリッジ上に配置された物品の、これらの物品の重量を割り出す手段によって割り出された実際の重量が考慮に入れられる
− 専用推力ユニットに必要な力の値を割り出すために、スロープの傾斜が考慮に入れられる
− 制御システムによって計算された力が、リンク上の牽引力を制限するために、正の傾斜を有するスロープの場合には正であり、或いは、リンク上の押圧力を制限するために、負の傾斜を有するスロープの場合には負である
− 専用推力ユニットへの電力供給が遮断した場合に、専用推力ユニットの電磁ブレーキの活性化が、このスロープ上に存在するキャリッジのリンク上の張力又は圧縮力を相殺し、キャリッジ上のアンバランスな荷重による、機械の前方又は後方への運動を防止する。

次のような添付の図面を参照しながら、一例として示す下記開示内容を読めば、本発明の特徴及び利点が明らかになる。

図１は、クロスベルト型の仕分けシステムを示す概略図である。 図２は、積荷ゾーンを示す概略図である。 図３は、クロスベルト型の可動キャリッジを示す概略図である。 図４は、キャリッジを駆動するための駆動システムを示す概略図である。 図５は、図４に示された、キャリッジを駆動するための駆動システムを示す底面図である。 図６は、スロープにおけるキャリッジ上に存在する力を示す概略図である。 図７は、キャリッジをカップリングするためのカップリング・システムを示す図である。 図８は、移動経路上のカーブを示す部分図である。 図９は、推力ユニットに接続された制御システムを示す図である。 図１０は、仕分け機の通路に沿ってキャリッジが被る張力の一例を要約するグラフである。 図１１は、本発明の模範的実施態様に従って、専らキャリッジの重量を相殺するために働く推力ユニットによって、上昇スロープ上のキャリッジに加えられる力を示す概略図である。 図１２は、本発明の同じ模範的実施態様に従って、専らキャリッジの重量を相殺するために働く推力ユニットによって、下降スロープ上のキャリッジに加えられる力を示す概略図である。 図１３は、接点のない第１のタイプの専用推力ユニットを備えた、本発明による設備を示す図である。 図１４は、接点のない第２のタイプの専用推力ユニットを備えた、本発明による設備を示す図である。この図は上側部分に、設備の一部を示す底面図を含み、そして下側部分に、設備の一部を示す上面図を含む。

以下の開示内容において、クロスベルト型の仕分け機に具体的に言及するが、しかし本発明は、他のタイプの仕分け機、特にティルトトレイ型の仕分け機に適用することもできる。

図１は、クロスベルト型の典型的な仕分け設備の一部を示している。この設備は、仕分け機１と、仕分けされるべき物体を機械の直交方向ベルト・キャリッジ上に移すための自動積荷ステーション２と、種々異なる目的地に対応して仕分けされる物体の収集シュート３とを含む。

図２は、図示していない荷下ろしラインから到来した包装物７を正しく配向し、そしてキャリッジ１０上に載せるために設けられた自動積荷ステーション２の一例をより詳細に示している。ステーション２は、それぞれの包装物７に軌道を与えるために、制御された独立のコンベアベルト４から成っている。この軌道は包装物７を、これに割り当てられた仕分けユニット１０上に配置されるように導く。ここで包装物は突然の減速を被ることなしに連続した運動中に積荷される。包装物積荷の軌道は、光学走査バリア５によって得られる包装物の位置、寸法、及び配向に関する情報に従って決定される。

一般に、ステーションは、包装物上に位置する宛先ラベルを検出するためにレーザースキャナ、又はカメラを備えたトンネル６によってそれぞれの包装物を識別するシステムを備えている。宛先ラベルは、それぞれの包装物が識別されるのを可能にし、それから生じる仕分け作業を可能にするバーコードを含んでいる。極めて多くの場合、トンネル６は、通過中に物体７の重量を割り出すことができるコンベアベルトと、物体の堆積を測定する測定システムとを含んでいる。

このように、トンネル６、及び具体的にはそのコンベアベルトは、搬送された物体７の重量が割り出されるのを可能にする手段の一例を形成する。

図３は、クロスベルト型仕分け機の一区分の例を示している。キャリッジ１０は２つの平行なレール１１上で、支持キャスタ・ホイール１６によって移動するのに対して、トラック１１の内側は、方向を制御するために側方ガイド・ホイール１７によって使用される。キャリッジ１０は鉛直方向の薄板１２を備えることにより、駆動ユニット、例えば、機械を作業速度で動かし続けるために機械の通路に沿って分配された摩擦パワートレインから成る駆動ユニットの推力を受容する。

キャリッジは、図７に示された球状リンク１９及びヒンジ２０によって互いに結合されており、これにより全ての方向でキャリッジ間の相応の運動が可能になる。従って、規則的なピッチを有するチェーンと同等のキャリッジ列は水平方向平面上及び鉛直方向平面上で旋回し、これにより、しばしば極めて複雑であり、そして建造物に適合された、高さ変化を伴う設備に従うことができる。

キャリッジ１０上には、直交方向コンベアベルト８が取り付けられている。直交方向コンベアベルト８は、相応の制御装置を有する個別のモータを備えた仕分けセルを構成している。制御装置は、仕分け機の中央制御システム２２から来たモータ作動指令及び速度制御指令を受信する準備ができている。

ベルト８は、積荷中に包装物を能動的に受容するように作動させられ、これにより積荷後の包装物の位置に可能な修正を施して精度を改善し、そして最後に目的地に到達した包装物を仕分けする。仕分けセル間には、閉鎖用ボード９が設けられており、閉鎖用ボード９は、サーキットのカーブにおいても閉じた面を提供するように、隣接するセルの側方に貫入しており、これにより物品７の可動部分がカーブにおいて機械的妨害をもたらすのを防止する。

図４及び５に示されているように、仕分け機の駆動は、例えば、具体的には、特許文献３の解決手段から得られる技術に従って、機械の通路に沿って配置された摩擦駆動ユニット１３によって保証される。駆動ユニット１３は、対向する２つの大型の反転ホイール１５ａ及び１５ｂによってキャリッジ１０の鉛直方向薄板１２に作用する。反転ホイール１５ａ及び１５ｂは、キャリッジの薄板１２の２つの側に作用する。

ホイール１５ａ及び１５ｂはばね（図示せず）によって薄板１２に押し付けられる。加えられる圧力は、適用可能な最大トルク値でスリップすることなしにホイールが薄板１２を接線方向に確実に押すことができれば充分である。それぞれのホイール１５ａ及び１５ｂは、独立した関節アーム１５１ａ及び１５１ｂによって支持されるので、２つのホイール１５ａ及び１５ｂは薄板１２の欠陥及び整合誤差に適応することができる。更に、ホイール１５ａ及び１５ｂは、変形した薄板部分が存在する場合には薄板から離れることができ、弾性反応を克服する。この解決手段は機械の作業に対する危険な機械的妨害が生じる確率を著しく低くする。

図５が示すように、ホイール１５ａ及び１５ｂは大きい寸法及び大きい厚さを有することにより、衝撃及び騒音のない薄板１２の連続的な通過を保証する。キャリッジの下側に位置する薄板１２の斜めの切り込みにより、ホイールの大きい厚さは、ホイール間の薄板の通過が妨害なしに行われるのを可能にする。すなわち、薄板の後端部が推力群をまさに去ろうとするときに、後続の薄板の前端部は既に２つのホイール１５ａ及び１５ｂの間に係合している。

それぞれのホイール１５ａ及び１５ｂは、高耐久性同期モータ１４ａ及び１４ｂによって駆動された駆動ベルト（図示せず）によって作動させられる。中央制御システム２２は、薄板１２上のホイール１５ａ及び１５ｂの弾性荷重によってもたらされるスキッド限界値を下回る値に最大トルクを制限することにより、速度とは無関係にモータ・トルクを制御する。

駆動ベルトは、別の最大トルクが設定されるのを可能にする。このような別の最大トルクは、機械的機能不全がモータ又は駆動装置のレベルで発生する状況において必要である。軸受けの故障に起因して内部の機械的焼き付きを被りがちなモータによって制動トルクが加えられることを例にとってみる。このモータの機能不全でさえ、仕分け機の作業に影響を及ぼすことはない。なぜならば、トルクがプレロードによって定義された限界値を上回ると、歯のない平行溝タイプの駆動ベルトがスライドを許すからである。

駆動群又は駆動ユニット１３は、冗長性を提供するのに適した数で、機械の通路に沿って分配されるので、仕分け機の作業は、駆動群に影響を及ぼし得る機能不全に全体として耐えることができる。

図９に示されているように、それぞれの駆動装置は、仕分け機の中央制御システム２２によって直接に制御される。中央制御システム２２は、キャリッジ１０の薄板１２の前進を検出する一連のフォトセル２１によって生成された信号を使用して、機械の速度を調節する自動機能を集中的に発揮し、これにより目下の実際の機械速度に関するフィードバックを得ることができる。

集中的な速度制御は、規則的な時間間隔で周期的に実行される比例的、誘導的、且つ積分的なアルゴリズムから成る。出力として、速度制御は目下の所要トルク値に相当する調節指令、また、駆動群の必要とされる総推力、を提供する。トルク指令は、制御システム２２によって、機器をリアルタイム制御するための産業用コンピュータ・ネットワーク２３、又は「フィールドバス（fieldbus）」を介して周期的に伝達される、アドレスを含むメッセージの形で駆動モータのアクチュエータに伝えられる。モータ１４ａ，１４ｂによって提供されたトルク、また、キャリッジの薄板１２上の推力は、こうして、コイル内の電流を調節するアクチュエータによって制御される。

原則として、総所要推力は全ての駆動群１３の間に等しく分割される。従って、調節アルゴリズムによって必要とされる同じ瞬間的なトルク値は、全ての駆動群１３に伝えられるので、全て機械に沿って分配された推力値は等しく、そして仕分け機を構成するチェーン内で張力の蓄積が生成されることはない。

本発明は、スロープ上の区分に位置するキャリッジ１０に作用する重力の影響によって蓄積されたチェーンの張力値を部分的又は完全に相殺し得るように、仕分け機のスロープＰ上の区分に沿って付加された専用推力ユニット１３１によって提供される推力値を個別に制御する可能性を活用する。従って本発明により、大幅な過剰サイズを伴うことなしに、そして機械通路に沿った著しい繰返し歪みによる構成部分の耐久性を制限することなしに、著しいレベル変化を克服することができる仕分け機を形成することが可能である。

著しいレベル変化は、仕分け機を構成する連結チェーン内部に極めて大きい張力値を招く。キャリッジ間に作用する力及びモーメントは、張力値によって割り出され、そしてこれらは、最高レベルから最低レベルまでの通路に沿って変化し、構成部分の耐久性に不都合な影響を及ぼす著しい繰返し歪みを形成し、従ってこのような繰返し歪みは回避しなければならない。

図６は、上昇又は下降通路に沿って位置するキャリッジ１０の重量に起因する、キャリッジ１０間の結合部材に作用する張力Ｔ、又は圧縮力Ｔの値を示している。例えば、高さのレベルの変化が８メートルで、０．７メートルのピッチｐを有する距離Ｄの上に、総重量Ｗが８０ｋｇの、Ｎ個のキャリッジ１０が存在し、キャリッジ上に配置された包装物の重量が１５ｋｇであり、スロープＰの角度がαであり、重力加速度がｇ＝９．８１ｍ／ｓ²であると考えると、張力Ｔは

という値となる。この式は、下記関係の結果である。すなわち、
Ｆ＝Ｗ・ｓｉｎ α
Ｔ＝Ｎ ｘ Ｆ（ここで、Ｆはキャリッジの張力又は圧縮の結果の値である）

従って

これらは、極めて大きい値であり、キャリッジ間の結合部材の著しい過剰サイズを伴い、通路に沿ってキャリッジに作用する力が反転することは、不可避であるので、これらの力は、構成部分を疲労させることにより、耐久性の低下を招く。

一方、レベルが変化しない通路の場合、仕分け機に加わる張力は、充分小さな値になり、駆動群１３の上の通過時にキャリッジ間に作用する力の反転をさせないような、小さな値になる。

従来技術に基づく仕分け機の実際の事例では、駆動群は、１０００Ｎに等しい最大推力をキャリッジの薄板に加えることができる。従って、連結チェーンの想定張力は、キャリッジ間の張力が駆動群上の通過時に反転を被らないように、キャリッジ間のピッチを適切に調節することにより、通常約１０００Ｎである。

レベル変化が８メートルである場合、従来技術に基づく仕分け機のキャリッジは、より高次の荷重を被り、更に、繰返し引張り圧縮型の荷重を被ることが明らかである。特定の位置において、キャリッジ間の結合エレメントは、大きい繰返し曲げモーメントに晒されることになる。

図１０に簡潔に示されたグラフにおいて、ｘ軸に沿って測定された仕分け機の通路の長さに沿ったキャリッジの結合部材が被る張力の値がｙ軸上に示されている。

このグラフは、仕分け機走行平面内のキャリッジに採用する張力Ａと、約８ｍのレベル変化がある機械内の張力Ｂとの比較を示している。仕分け機走行平面の場合、張力Ａが定数として示されている。現実には、一定の張力値の付近で２０００Ｎの範囲内にある変動を含む短い一時的変化がある。これらの変化はグラフには示されておらず、駆動ユニット１３上の通過に起因するものである。この現象は、駆動ユニットが傾斜サーキット区分上に配置される場合、多かれ少なかれ顕著なレベルで見いだされる。

変化が大きい機械の場合、キャリッジが上昇部分に沿って移動すると、張力Ｂは、後続のキャリッジに作用する重力により、約１００００Ｎの最大値まで徐々に増大し、次に、この最大値はほとんど一定のままである。下降区分に沿って、キャリッジは張力減少を受け、次に、下降区分の上流側のキャリッジの重量によって加えられる圧縮力に相当する負の値を呈する。キャリッジの種々の構成部分は、大きい張力値の影響を被る。

上昇区分又は下降区分の近くのカーブでは、図８が示すように、キャリッジ間に形成された角度は、張力が、図７のリンク１９，２０に軸方向に作用する横方向力成分をもたらすことを意味する。

リンク上の、繰返しの、大きな軸方向荷重は、リンクの耐久性に影響を及ぼす。リンクは、大きい半径方向荷重に対してはより耐性がある。

軸方向力は張力値に対して比例する。従って、キャリッジのリンク１９及び２０に作用する総張力値を低減することが有益であることは明らかである。

更に、図８が示すように、カーブでは、側方ガイド・ホイール１７は、張力に対して比例する値を有する、レール１１の側方に対する圧縮を被る。カーブにおける側方ガイド・ホイール１７の圧縮は、カーブのキャリッジの多角形によって形成された角度とともに増大し、張力値に対して比例する。機械によって用いられる曲率半径に応じて、ホイール１７の圧縮力は張力値の約２５％に等しいことが可能である。上述の従来技術の仕分け機のキャリッジの場合を考えると、側方ガイド・ホイール１７は、２５００Ｎの圧力を被ることになる。この圧力は、被覆及び軸受けの耐久性を大幅に低下させる、極めて大きい値である。

キャリッジ間の結合リンク１９，２０はまた、カーブにおける張力に比例する繰返し曲げモーメントを被る。

同様に、支持キャスタ・ホイール１６は、スロープＰが変化する位置において、軌道上の大きい圧縮力、又は軌道上の保持装置（この図では示されていない）に対する圧縮力を被る。この場合にも、圧縮力値はチェーン内の張力に対して比例する。ホイールが軌道上の、軌道がホイールによって加えられる大きい圧縮力を受ける位置を通る頻度を考えると、ホイールも疲労耐久性及び摩耗の問題をはらむ。本発明は、スロープＰの区分内のキャリッジに作用する重力によってもたらされる張力を相殺するための解決手段を可能にする。こうして、仕分け機に必要なレベルの変動がどのようなものであっても、図１０のグラフに示された曲線Ｂから曲線Ａへの通路に沿ったキャリッジが被る張力の発生をこれらの解決手段と関連づけることが可能である。

本発明は機械の動的挙動及び静的挙動の両方に関する。動的には、機械の運動中に、張力及びその影響を相殺すること、又はこれを大幅に低減することにより、構成部分の耐久性を低減する繰返し荷重を回避することが可能になる。

仕分け機が給電されていない静的な状態では、やはりキャリッジ上の張力又は圧縮力を排除することができるので、これらの部材を主要な静的力に耐えさせるように過剰サイズにする必要はない。

従って、張力、又は圧縮力の値を低減するために、本発明は、上昇区分及び下降区分に沿って専用推力ユニット１３１を配列することを提案する。専用推力ユニット１３１は、機械を駆動して機械の速度を自動制御するために使用される駆動ユニット１３と同じタイプであってよい。専用推力ユニット１３１は専用であり、そのトルクは、キャリッジに作用する重力、すなわち、キャリッジ間の結合部材上の張力又は圧縮力を、相殺するか、又は大幅に低減し得る力を加えることができる値で制御される。これらの専用推力ユニット１３１は、機器の速度とは無関係に、制御可能な力を加えることによってキャリッジを推進させるのに適している。張力を低減することによって、例えば、キャリッジ及び結合部材の過剰サイズを回避することができ、そしてホイール及びリンクに作用する歪みを低減することができる。このような低減は、キャリッジ１０の構成部分の疲労耐久性に不都合な影響を及ぼす荷重及び繰返し曲げモーメントが生成されるのを防止する。

モータの駆動装置を１つずつ制御することができるので、重力の影響に対抗するように、キャリッジ１０の薄板１２に作用する一定の力を得ることが可能である。従って、キャリッジ群に関連する重力Ｆの成分をそれぞれ相殺するために、いくつかの専用の上昇・下降推力群１３１を分配することができる。それぞれの専用推力ユニット１３１は、機械の速度とは無関係に、制御された力を加え得ることが必要である。実際に、機械の速度が一定の加速度で増大する起動過渡時間中にも、機械の速度に依存しない重力の成分が補償されなければならない。更に、下降区分では、重力を補償するために、推力群によって加えられる力は、機器の速度と同じ方向（direction）であるが、しかし機器の速度とは反対の向き（sense）を有していなければならないのに対して、上昇区分では、所要の力は同じ方向と向きとを有することは明らかである。

それぞれの群に必要となる推力値Ｒを割り出すために、キャリッジが１５ｋｇに等しい平均重量の包装物で荷重をかけられると考えることにより、キャリッジの重量の平均値を用いることができる。このような形式では、キャリッジの荷重がランダムであることを考えると、張力又は圧縮力の値を全体として相殺することは一般にはできない。それでもなお、総残留張力値は急激に低減される。物品の平均重量は、調査される設備の使用中に、物品７の流れを統計的に調査した後で提供することができる。設備の使用者は、小荷物の重量の分布を考えることにより、小荷物の平均重量を計算することもできる。物品７の平均重量は、移動経路１上に瞬間ｔにおいて存在する物品の重量を記録することにより、リアルタイムで割り出すこともできる。それぞれの物品の重量はトンネル６の秤量ベルトによって提供される。秤量機能がない場合、トンネル６は、物品上で申告され示された重量を光学的に検出するか、又は物品の識別後にデータベースからこの情報を得るように設けることもできる。

他方において本発明は、スロープＰの区分内に存在するそれぞれのキャリッジの有効重量を知るアルゴリズムに従って、専用推力群１３１の推力を調節することにより張力又は圧縮力の値が全体として相殺されるのを可能にする。仕分け機上に載せられたそれぞれの物体７の重量を積荷中に、具体的にはトンネル６のレベルで秤量ベルト上を通過している時に割り出すことは、包装物仕分け用途において既に広く普及している。

キャリッジ上に存在し得る物体の重量が既知であるので、仕分け機の制御システム２２は、スロープＰ上の区分におけるそれぞれのキャリッジの位置と、それぞれのキャリッジ１０の有効重量とをそれぞれの瞬間に知る。

従って、スロープの同じ通路区分のキャリッジ上に多くの重い包装物があるという起こりそうもない状況においてでさえ、キャリッジに作用する重力の影響に起因する張力又は圧縮力の値を全体として相殺するために必要なスロープＰの区分に配置されたそれぞれの駆動群に必要とされる力Ｒの値を計算することが可能である。この事例において、仕分け機の要求されるレベル変化がどのようなものであれ、張力又は圧縮力は一定である。図６のダイヤグラムに示されたものは、水平なサーキットに相当する張力Ａと同一となる。

図１１及び１２は解決手段の実施形態を示している。上昇部分を示す図１１において、専用推力ユニット１３１は、キャリッジ群１０に作用する重力Ｗによって生成される、傾斜平面に対して平行な成分を相殺するように、機械の運動と同じ方向及び同じ向きの相補的な力Ｒに相当する推力を生成するトルク指令を受信する。図１２は下降区分を示している。この事例では、専用推力ユニット１３１は、仕分け機の移動の向きとは反対の推力を生成するトルク指令を受信するので、指令は傾斜平面に沿った重力成分を相殺する。このことは既に述べたように、速度及び回転の向きとは無関係に、専用推力ユニット１３１のモータのトルクが制御されるときに可能である。

下記の非制限的例によって、図１１及び１２に示された種々異なる力をよりよく理解することができる。１２°のスロープを有する、レベル変化が８ｍの仕分け機は、３８．４ｍ長のスロープにおいてピッチ距離０．８ｍで４８個の可動キャリッジ１０を循環させる。それぞれのキャリッジ１０の重量は、搬送される物品７の平均重量を含めて８５ｋｇである。上記式によれば、Ｆ＝Ｗ．ｓｉｎ αであり、それぞれのキャリッジの力Ｆは１７．６ｋｇに等しい。本発明が存在しない場合、スロープの頂部で発生する張力は、１７．６×４８キャリッジ＝８４５ｋｇとなるはずである。

上記例における本発明の１つの実施形態において、我々はスロープ上に２４個の専用推力ユニット１３１を設置することを選択する。従って、それぞれの専用推力ユニット１３１は、図１１及び１２に示されているように、スロープ上に位置する２つのキャリッジ１０の重量を管理しなければならない。この模範的実施態様の場合、スロープ上に埋め込まれた駆動ユニット１３はない。なぜならば、キャリッジ１０の駆動を保証するために駆動ユニットは必要でないからである。実際にこの例では、キャリッジ１０の駆動を保証するためには、スロープの上流側及び下流側に配置された駆動ユニット１３で充分である。キャリッジ１０の数と専用推力ユニット１３１の数との比は制限的でなく、専用推力ユニット１３１が負う技術的歪みに応じて変更することができる。例示のためにキャリッジ１０の重量が一定であると想定すると、それぞれの専用推力ユニット１３１は、重力に起因する張力を補償するために２×１７．６ｋｇ又は３５．２ｋｇの力Ｒを生成しなければならない。この例において、１００ｋｇの最大力を生成することができる、駆動ユニット１３と同じタイプの専用推力ユニット１３１の実際の事例を用いた場合、使用できる専用推力ユニット１３１は９個だけである。にもかかわらず、この事例では、キャリッジ間の結合リンク１９，２０に加えられる歪みはより大きくなる。なぜならばそれぞれの専用推力ユニットは、２つのキャリッジではなく５つのキャリッジの複合体に作用するからである。それぞれのキャリッジの重量を正確に知っている場合には、総張力を相殺するために、専用推力ユニット１３１によって送達される力Ｒは動的に調節される。

図１２によって示された、上記パラメータに対して対称的なパラメータを有する下り坂の場合、スロープ上のそれぞれの専用推力ユニット１３１は、この推力ユニットによって担われたキャリッジに加えられる重力の和を補償する力Ｒを発生させる。図１２の例において、キャリッジ１０がどのようなものかとは無関係にＦが一定であると想定すると、この力Ｒは２×Ｆに等しい。この事例では、力Ｒは移動経路１の方向とは反対方向に生成される。仕分け機の速度及び移動方向とは無関係に、専用推力ユニット１３１は、制御システム２２によって要求されたこの力Ｒを生成することができる。

ここまで、動的強度、すなわち、適宜に配置され制御された専用推力群によって、仕分け機の運動・作業中の重力に起因する張力を相殺することを考察した。

次に、仕分け機が停止され電力が供給されていないとき、又は運動中の機械において非常用回路のトリッピングにより、又は電気分配の問題により給電が突然遮断されたときの、静止状況に対する解決手段を考察する。

電力供給が行われない場合、専用推力群１３１の駆動装置は、上記のような張力を相殺するのに必要な力を加えることはもはやできない。この場合、静的荷重としてキャリッジに作用する重力によって最大張力値が割り出される。更に、極めてアンバランスな荷重の場合、上昇部分のキャリッジに多くの重い包装物がある状況において、仕分け機が緊急時に停止すると、仕分け機の後退傾向に起因する大きい歪みが支持ホイール１６のキャスタ群に生成される。

こうして、たとえ動的事例が解決されたとしても、静的事例はいずれの場合にも、重力によって影響を及ぼされる静的荷重に耐えられるように、キャリッジ１０及び相応の構成部分の過剰サイズを必要とする。

本発明はまた、仕分けシステムがもはや給電されていない場合にも、重力に起因する静的張力が排除されることを可能にする。本発明により提案された解決手段は、スロープの区分上に配置された専用推力ユニット１３１のモータが、アクティブ遮断型電磁ブレーキ（active de-energised electromagnetic brakes）を備えている。

これらのブレーキはモータの付属品として現在利用可能である。これらは本質的に摩擦ブレーキ・ディスクの形態を成している。摩擦ブレーキ・ディスクは、電流が通過するソレノイド弁によってモータのロータから分離された状態で維持されている。アクチュエータへの供給電圧が低下すると、ソレノイド弁は、ロータにブレーキ・ディスクを押し付ける、弾性エレメントによって加えられる力にもはや対抗しない。モータが制動されると、キャリッジの薄板に作用する摩擦力が形成される。摩擦力は、アクティブ段階中にモータによって生成される力よりも大きく、更に、機械の運動に対して反対の方向及び向きにある。そして摩擦力は、キャリッジ１０に作用する重力の成分を全体として補償するように設計され、すなわち、張力値を、相殺する。

クロスベルト型のコンベアベルトの標準形態を使用することにより、スロープの傾斜限界は、搬送される物体の安定性の理由から一般に約１２°である。搬送される物品を安定化するための安定化手段を付加することにより、この最大傾斜を上回ることができる。

キャリッジ１０上に載せられたそれぞれの物品７の正確な重量が知られており、本発明に基づいてこれを用いると想定すると、張力又は圧縮力を全体として補償するために、移動ベルト１のための許容制限高さはない。他方において、重量が正確には知られておらず、張力又は圧縮力を補償する力Ｒ２を割り出すために平均重量が用いられる場合、実際の物品重量と推定物品重量との差、及び機械の全体的な特徴、具体的にはキャリッジ間の結合部材の機械的耐性に、理論上の最大高さが関連づけられる。平均物品重量１５ｋｇ及び最大物品重量５０ｋｇの例を考えてみる。実地では、スロープ上に存在する全ての物品７の重量が５０ｋｇである最悪の事例において、クロスベルト型の物品仕分け機の典型的なキャリッジの技術的特徴を考慮に入れると、最大の、既に顕著な到達可能な高さは約１６ｍとなる。

本発明に関連する解決手段の上記開示内容は、チェーンリンクが関節摩擦ホイールに基づく相応の駆動群１３を備えたキャリッジ１０であるチェーンから成っている、クロスベルト型、又はティルトトレイ型、又は他の同様の機械に言及している。もちろんこの解決手段は、他のタイプの駆動装置を備えた他の仕分け機にも、これらの駆動装置が仕分け機の通路に沿って分配可能であり、直接に制御可能な推進力又は制動力が加えられるのを可能にすることを条件として適用される。仕分け機の速度とは無関係にそれぞれの群の推力を制御する可能性を維持しながら、種々異なる技術、例えば誘導接点なしのリニア技術、同期接点なしのリニア技術を利用することができる。

例えば、図１３に示された磁気誘導パワートレインを使用することができる。磁気誘導パワートレインは、キャリッジの下側に配置された接触アルミニウム鉛直薄板２５なしで推進を行うことができる。対向するステータ２４１を有する最も一般的な形態では、キャリッジの下側に配置された薄板２５はステータ間の狭いキャビティ内に動く。ステータは三相交流電圧によって給電され、ステータ・コイルは、三相電圧が機械の運動方向に沿って移動する磁界を生成する。薄板２５よりも高速で薄板２５を横切る磁界はそこで、二次磁極を形成する電流を誘導するので、キャリッジ１０の薄板２５はステータ２４１から移動する磁界によって駆動されることによって、薄板の伝導路内の磁性流の変化に対抗する。

こうして、キャリッジ１０の薄板２５がステータ２４１のキャビティ内に動く一方、薄板２５は推進力を被る。この推進力の値は、移動磁界の速度とキャリッジ１０の薄板２５の速度との差を変化させるために、ステータの三相電圧の周波数を変化させることにより調節することができる。

従って、このようなパワートレイン群を使用して、前述したものと同様に本発明による解決手段を用いて、駆動群、及び専用推力ユニット２４１を個別に制御し、そして仕分け機の速度を調節するのに必要な可変推力値、又は一定の推力値を、スロープ上の通路に沿って設置された群において得ることが可能であり、これにより、キャリッジ１０によって構成されたチェーンにおける張力又は圧縮力の値を相殺するように、キャリッジ１０に作用する重力の成分に対抗する力を生成する。

同じ目的で、効率が高い点で以前のタイプとは異なる、市場に最近導入された他のタイプの誘導パワートレインを使用することもできる。効率が高い理由は、移動磁界が交番磁極を備えた２つのプレートの回転によって直接に生成されるからであり、これらの交番磁極の間を、キャリッジを導く薄板２５が通る。

本発明のために、仕分け機用の同期リニア駆動装置、すなわち、接点のない別の駆動システムを使用することもできる。図１４に示されているように、同期リニア駆動装置は、交番磁極内に、キャリッジ１０の下側で規則的な間隔で配列された永久磁石２７を含む。キャリッジはパワートレイン群２６１のステータ・コイル内に生成された磁界によって駆動される。地上のパワートレイン２６１は、キャリッジの下側に配置された磁石２７の瞬間的な位置を割り出すためのセンサを含むので、同期モータの駆動は、本発明により必要とされる、制御可能な強度の推進力又は制動力を生成することができる。

スロープ上の区分に配列され、好適に制御されたリニア誘導専用パワートレイン２６１又は同期リニア・パワートレインを使用すると、キャリッジに作用する重力の成分を能動的に補償することができ、すなわち、仕分け機が給電されているときだけ、張力又は圧縮力の値を相殺することができる。

仕分け機が給電されていないときに重力によって生成された静的力を低減するために、スロープの区分上に配置されたリニア・パワートレインに制動ホイール（図示せず）が付加されている。キャリッジ１０に、又はキャリッジの薄板２５に作用するように、制動ホイールはプレロードされており、アクティブ遮断型電磁ブレーキを備えている。それというのも、このブレーキは、図４及び５に示された仕分け機の駆動装置を有する解決手段においてよりシンプルに形成されるからである。

Claims (12)

1. 物品（７）の仕分けシステムであって、前記物品（７）の仕分けシステムが、
   前記物品（７）を搬送するように意図され、１つ又は２つ以上の上昇スロープ及び下降スロープ（Ｐ）によって結合された異なる高度レベルに位置する区分を有する移動経路（１）に沿って、リンク（１９，２０）によって互いに結合された、可動キャリッジ（１０）と、
   制御システム（２２）と、
   前記可動キャリッジ（１０）を前進させるように意図され、前記制御システム（２２）によって制御される、駆動ユニット（１３）と、
   を備え、
   前記物品（７）の仕分けシステムが、前記駆動ユニット（１３）とは別個の少なくとも１つの専用推力ユニット（１３１，２４１，２６１）を備え、前記専用推力ユニットが、スロープ（Ｐ）のうちの少なくとも１つに位置しており、
   前記物品（７）の仕分けシステムが、前記制御システム（２２）によって一元的に制御され、前記スロープ（Ｐ）に存在する前記キャリッジ（１０）及び／又は前記物品（７）の重量に起因する、前記キャリッジ（１０）が前記リンク（１９，２０）のレベルで被る張力又は圧縮力を、低減又は相殺するための力（Ｒ）を送達する、
   ことを特徴とする、物品仕分けシステム。
2. 前記少なくとも１つの専用推力ユニット（１３１，２４１，２６１）が、前記制御システム（２２）によって制御され、送達される前記力（Ｒ）が、前記スロープ（Ｐ）の傾斜に応じて調節される、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の仕分けシステム。
3. 前記仕分けシステムが、前記可動キャリッジ（１０）上に配置された前記物品（７）の重量を割り出すのに適した手段（６）を備え、
   前記少なくとも１つの専用推力ユニット（１３１，２４１，２６１）が、前記制御システム（２２）によって、前記送達される力（Ｒ）が前記重量に依存するように制御される、
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の仕分けシステム。
4. 前記少なくとも１つの専用推力ユニット（１３１，２４１，２６１）が、電磁トリップ式ブレーキング・システムを備えている、
   ことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の仕分けシステム。
5. 前記少なくとも１つのユニット（１３１，２４１，２６１）が、電磁ブレーキを有する少なくとも１つのモータを備えている、
   ことを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の仕分けシステム。
6. 前記少なくとも１つの専用推力ユニット（１３１，２４１，２６１）が、誘導接点なしの摩擦メカニズム又はリニア・メカニズム、或いは、同期接点なしのリニア・メカニズム、を使用する、
   ことを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の仕分けシステム。
7. 前記制御システム（２２）は、
   前記少なくとも１つの専用推力ユニット（１３１，２４１，２６１）に必要な力（Ｒ）の値を割り出し、
   前記少なくとも１つの専用推力ユニット（１３１，２４１，２６１）を一元的に制御し、
   前記専用推力ユニット（１３１，２４１，２６１）が、前記スロープ（Ｐ）に存在する前記キャリッジ（１０）及び／又は前記物品（７）の重量に起因する、前記キャリッジ（１０）が前記リンク（１９，２０）で被る張力又は圧縮力を、低減又は相殺するための力（Ｒ）を、送達する、
   ことを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載のシステムを使用する、物品仕分け方法。
8. 前記少なくとも１つの専用推力ユニット（１３１，２４１，２６１）に必要な力（Ｒ）の値を割り出すために、それぞれの物品（７）に、統計的に割り出された平均重量が割り当てられる、
   ことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 前記少なくとも１つの専用推力ユニット（１３１，２４１，２６１）に必要な力（Ｒ）の値を割り出すために、前記キャリッジ（１０）上に配置された物品（７）の、前記手段（６）によって割り出された実際の重量が、考慮に入れられる、
   ことを特徴とする、請求項７又は８に記載の方法。
10. 前記少なくとも１つの専用推力ユニット（１３１，２４１，２６１）に必要な力（Ｒ）の値を割り出すために、前記スロープ（Ｐ）の傾斜が考慮に入れられる、
    ことを特徴とする、請求項７から９までのいずれか１項に記載の方法。
11. 前記制御システム（２２）によって計算された前記力（Ｒ）が、前記リンク（１９，２０）上の牽引力を制限するために、正の傾斜を有するスロープ（Ｐ）の場合には正であり、或いは、前記リンク（１９，２０）上の押圧力を制限するために、負の傾斜を有するスロープ（Ｐ）の場合には負である、
    ことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 前記少なくとも１つの専用推力ユニット（１３１，２４１，２６１）への電力供給が遮断した場合に、前記少なくとも１つの専用推力ユニット（１３１，２４１，２６１）の電磁ブレーキが働き、前記スロープ（Ｐ）上に存在する前記キャリッジ（１０）のジョイント（１９，２０）上の張力又は圧縮力を相殺する、
    ことを特徴とする、請求項７から１１までのいずれか１項に記載の方法。

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