JP5145229B2 - とりわけ航空機のためのスケーラブルな貨物積載システム - Google Patents

Description

本発明は、とりわけ航空機のためのスケーラブルな貨物積載システムに関する。

従来技術
個々の貨物、たとえばコンテナまたはパレット等を輸送手段に入れて該輸送手段内で整理するために、たとえばいわゆるパワードライブユニット（ＰＤＵ）の形態の駆動手段を有する貨物積載システムが使用される。さらにこのようなシステムは、オーバーラップセンサと、接近スイッチと、個々の貨物を固定するためのロックとを有する。オーバーラップセンサは、所属の駆動手段が貨物によってオーバーラップされているか否かを検出し、接近センサはロックの状態を監視する。貨物積載システムを制御するのは中央制御装置であり、この中央制御装置にはたとえば、ジョイスティックまたは別の入力手段によって走行命令が入力される。

従来技術によれば、貨物積載システムの個々のコンポーネント、たとえば駆動手段およびセンサ等のコンポーネントを、シリアルインタフェースを介して中央制御装置に接続するのが普通である。このことは、中央制御装置がこれに相応して多くのＩＯポートを有し、管理しなければならないという欠点を有する。これらのポートすべてが占有されている場合、中央制御装置を交換しないと、貨物積載システムを後で構成することができない。

別の手段に、データバスを介して貨物積載システムのすべてのコンポーネントを中央制御装置に接続する手段がある。しかしこの手段は、たとえば接近スイッチ等の非常に簡単なコンポーネントでもバスインタフェースを有さなければならないという欠点を有し、このバスインタフェースを実現することは、接続すべきコンポーネントよりも面倒であることがある。

本発明の詳細な説明
したがって本発明の課題は、簡単にスケーリング可能であり、低コストであり、かつ簡単に保守可能な貨物積載システムを提供することである。さらに本発明の課題は、このようなスケーリング可能な貨物積載システムの動作方法を提供することである。

前記課題は、請求項１記載のスケーラブルな貨物積載システムと、請求項５記載のこのような貨物積載システムの動作方法とによって解決される。従属請求項に有利な実施形態が記載されている。

本発明によるスケーラブルな貨物積載システムは、駆動手段と、オーバーラップセンサと、ロックと、接近スイッチと、中央制御装置とを有し、積載面はセクタに分割されており、各セクタに局所制御ユニットが配属されており、該駆動手段、オーバーラップセンサ、およびセクタの接近スイッチは、局所制御ユニットのＩＯポートに接続されており、該局所制御ユニットはバスシステムを介して中央制御ユニットに接続されている。このようなスケーラブルな貨物積載システムの動作時には、局所制御ユニットはバスシステムを介して、駆動手段およびオーバーラップセンサおよび接近スイッチの状態を送出する。

セクタに配属された局所制御ユニットはセクタコントロールボックス（ＳＣＢ）とも称され、積載面をこのようにセクタに分割することの利点は、このような局所制御ユニットは、制限された数のＩＯポートのみを使用するように構成されているだけでよいことである。大きな積載面に貨物積載システムを装備する場合には、相応の数のＳＣＢを使用することによってこのことを行う。ＳＣＢがバスシステムを介して中央制御ユニット（ＣＣＢ：Compartment Control Box）に接続されることにより、可能なセクタの数はもっぱら、バスシステムを介してアドレス指定可能なＳＣＢの数によって制限される。

各ＳＣＢがバスシステムを介して、セクタ状態を、すなわち、どの駆動手段および接近スイッチが相応のセクタに存在しているかに関する情報と、オーバーラップセンサおよび接近スイッチの状態に関する情報とを送出することにより、各ＳＣＢは貨物積載システム全体のイメージおよび状態を得る。こうするためには、局所制御ユニットはすべてのセクタの状態を記憶するための手段を使用するように構成されている。

本発明の１つの実施形態ではバスシステムは、確立された高信頼性のバスシステムであるＣＡＮバス（ＣＡＮ：Controller Area Network）である。有利にはセクタ状態は、ＣＡＮバスの標準化された状態オブジェクトで送出される。このような構成では、セクタ状態は状態オブジェクトの有効データに符号化され、ＳＣＢのアドレスがメッセージヘッダから得られることにより、所属のセクタが識別される。

有利には局所制御ユニットは、貨物積載システムの始動時および／またはセクタ状態の変化時にセクタ状態を送出する。貨物積載システムの始動時には初期化が行われ、初期化後に各ＳＣＢは、貨物積載システムのイメージおよび状態を把握する。これらのデータの更新は、セクタ内のコンポーネントの状態が変化した場合に行うだけでよい。

本発明の１つの実施形態では、駆動手段はフロアコンベアであり、とりわけローラコンベアである。このような駆動手段は、貨物積載システム用のＰＤＵ（Power Drive Unit）として公知である。

駆動手段の摩耗および所要エネルギーを低減するためには、貨物積載システムの場合、貨物によってオーバーラップされている駆動手段のみをアクティベートすること、すなわち作動することが通常である。本発明の１つの実施形態では、貨物によってオーバーラップされていない駆動手段が、輸送方向で見て貨物によってオーバーラップされている駆動手段の下流にある場合、貨物によってオーバーラップされていない駆動手段もアクティベートされる。このことは、次に輸送プロセスに使用される駆動手段が先見的にアクティベートされることを意味する。こうすることにより、駆動手段のアクティベート時に衝撃力が貨物に及ぼされるのが阻止される。

貨物が積載面上の最終位置に達した場合、ロックがかけられて貨物は固定される。その際には、ロックがかけられたか否かを検出するために接近スイッチが使用される。本発明の１つの実施形態では、貨物室の内部に入っていく方向で見て上がっているロックの下流にある駆動手段はアクティベートされない。こうすることにより、固定された貨物の下方に存在する駆動手段がアクティベートされ、さらに強く摩耗されることが回避される。

本発明を以下で、実施例に基づいて詳細に説明する。

図面の簡単な説明
図１ 貨物積載システムの物理的な配置を示す。
図２ 貨物積載システムの論理的構成を示す。

本発明の実施例
図１は、航空機の貨物室ＣＤの概略を示す。この貨物室は、ボールマット領域ＢＭと積載面とから成り、積載面はこれら３つのセクタＳ１，Ｓ２およびＳ３に分割されている。各セクタには６つの駆動手段と６つの接近スイッチとが配置されており、各接近スイッチは、図中に示されていないロックの状態を監視するのに使用される。総じて１８個の駆動手段Ｌ１〜Ｌ９およびＲ１〜Ｒ９と１８個の接近スイッチＰＬ１〜ＰＬ９およびＰＲ１〜ＰＲ９とがそれぞれ２列に分割されており、これらの列は、ボールマットＢＭから貨物室ＣＤ内部への方向で見て、左列および右列と称する。各列において、駆動手段および接近スイッチが連番付与されている。この駆動手段は、この実施例ではＰＤＵである。したがって、セクタＳ１にはＰＤＵ Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｒ１，Ｒ２およびＲ３と接近スイッチＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＲ１，ＰＲ２およびＰＲ３とが設けられている。さらに、各セクタには局所制御ユニットが配属されている。制御ユニットＳＣＢ１はセクタＳ１に配属されており、制御ユニットＳＣＢ２はセクタＳ２に配属されており、制御ユニットＳＣＢ３はセクタＳ３に配属されている。貨物積載システムはさらに、図中にないオーバーラップセンサを有しており、このオーバーラップセンサは、ＰＤＵが貨物によってオーバーラップされているか否かを検出する。全体的に見やすくするために図１では、ＰＤＵにはすべてに参照符号が付与されておらず、また、接近スイッチにもすべてに参照符号は付与されていない。

貨物積載システムはさらに、中央制御ユニットＣＣＢを有する。これは、図中にない少なくとも１つの操作パネルに接続されている。この操作パネルは、操作者が制御情報をＣＣＢに入力するために使用される。このことはたとえば、図中にないジョイスティックを使用して行われる。

貨物が貨物室ＣＤ内部に搬入される場合、すなわち図１では右から左に搬送される場合、輸送方向で見てセクタＳ３はセクタＳ２の下流に存在し、セクタＳ１はセクタＳ２の上流にある。それに対して、貨物が貨物室ＣＤから搬出される場合、セクタＳ１は輸送方向で見るとセクタＳ２の下流に存在する。このこととは関係なく、貨物室ＣＤ内部を見る方向は常に、ボールマット領域ＢＭ内の位置から貨物室ＣＤ内部を見る方向であるから、貨物の輸送方向に依存しない。

図２は、本発明による貨物積載システムの論理的構造の一部を示す。ここでは、３つの局所制御ユニットＳＣＢ１，ＳＣＢ２およびＳＣＢ３と中央制御ユニットＣＣＢとがＣＡＮバスを介して相互に接続されている。さらに例として、駆動手段および接近スイッチがセクタＳ２の局所制御ユニットＳＣＢ２に接続されるのが示されている。ＰＤＵ Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｒ４，Ｒ５およびＲ６および接近スイッチＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６，ＰＲ４，ＰＲ５およびＰＲ６はそれぞれ専用の線路を介して、ＳＣＢ２のＩＯポートに接続されている。他の駆動手段および接近スイッチも同様に、他の局所制御ユニットに接続されている。

この実施例では局所制御ユニットＳＣＢ１，ＳＣＢ２およびＳＣＢ３は、それぞれ総じて最大で１６個のＰＤＵと、これに相応して１６個のオーバーラップセンサと、最大で３２個の接近スイッチとを管理できるように構成されている。

まず最初に、貨物室ＣＤ内の最終位置に達した貨物は未だないと仮定する。第１の貨物がボールマット領域ＢＭ内にあり、この第１の貨物を最終位置へ輸送しなければならない。ＣＣＢに接続されたジョイスティックによって前進信号が与えられ、これはＣＣＢによって変換されてＣＡＮバスを介して送出される。ＰＤＵ Ｌ１およびＲ１はボールマット領域ＢＭ内にあるので、貨物室内に搬入された貨物はこれら２つの駆動手段にオーバーラップする。このことは所属のオーバーラップセンサによって識別され、局所制御ユニットＳＣＢ１に伝達される。ＳＣＢ１はさらに、ＣＡＮバスを介して走行信号を受け取ることによってＰＤＵ Ｌ１およびＲ１をアクティベートし、これらが貨物を積載室ＣＤ内に搬入するようにする。ＣＡＮバスを介しての前進走行信号とＰＤＵ Ｌ１およびＲ１のオーバーラップとから、ＳＣＢ１は、貨物は次にＰＤＵ Ｌ２およびＲ２に達することを識別する。これらのＰＤＵは、未だ貨物によってオーバーラップされていないにも関わらずアクティベートされる。ＰＤＵ Ｌ１およびＲ１がオーバーラップされたことは他の局所制御ユニットに対して、ＣＡＮバスを介してシグナリングされる。このようにして、すべての局所制御ユニットはオーバーラップセンサの信号から、貨物のその時点の位置と貨物積載システム全体の状態とを把握する。局所制御ユニットからＣＡＮバスを介して送出されたメッセージはさらに、存在するＰＤＵと存在する接近スイッチとこれらの状態とに関する情報も含む。

貨物を貨物室ＣＤに搬入する後続の流れにおいて、ＰＤＵ Ｌ３およびＲ３がアクティベートされ、その次に貨物によってオーバーラップされる。このオーバーラップはＳＣＢ１によって、ＣＡＮバスを介して通知される。

ＣＣＢの前進走行信号と、ＰＤＵ Ｌ３およびＲ３がセクタ境界に存在するという知識と、ＰＤＵ Ｌ３およびＲ３がオーバーラップされているということとから、ＳＣＢ２は、該ＳＣＢ２によって制御されるセクタＳ２に所属するＰＤＵ Ｌ４およびＲ４が次に輸送プロセスに関与することを識別する。それゆえ、ＳＣＢ２はＰＤＵ Ｌ４およびＲ４をアクティベートする。貨物を貨物室ＣＤ内に搬入する輸送プロセスは、該貨物が最終的な位置に到達するまで続行される。

この実施例では、貨物は最終位置では、ＰＤＵ Ｌ８，Ｌ９，Ｒ８およびＲ９にオーバーラップする。接近スイッチＰＬ８およびＰＲ８によって監視されるロックがかけられることにより、貨物はその位置に固定される。接近スイッチＰＬ８およびＰＲ８は、所属のロックがかけられたことをＳＣＢ３に通知する。ＳＣＢ３はＣＡＮバスを介して、相応のメッセージを他の局所制御ユニットへ送出する。第２の貨物が貨物室ＣＤに搬入される場合にも、貨物室ＣＤ内では第１の貨物と同様に輸送される。第２の貨物が貨物室ＣＤ内部においてＰＤＵ Ｌ７およびＲ７にオーバーラップするまで輸送されると、ＳＣＢ３はＰＤＵ Ｌ８およびＲ８をアクティベートする。しかし、接近スイッチＰＬ８およびＰＲ８に配属されているロックがかけられているので、輸送方向で見てかけられたロックの下流に配置されているＰＤＵ Ｌ８およびＲ８のアクティベートは行われないままにされる。

上記の説明はもっぱら、貨物を貨物室ＣＤ内に搬入する輸送に関して行われたが、逆の輸送方向にも同様に適用することができる。ＣＣＢはこの場合、ＣＡＮバスを介してＡｆｔ走行信号を送出し、局所制御ユニットはこの信号と貨物積載システムのイメージおよび状態とから、アクティベートすべきＰＤＵを求める。この場合にも、輸送方向で見て貨物によってオーバーラップされているＰＤＵの直接下流に配置されているＰＤＵが、先見的にアクティベートされる。ここでも、貨物室ＣＤ内部を見る方向でかけられたロックより下流に配置されているＰＤＵはアクティベートされない。

この実施例の１つの変形形態では貨物積載システムは、２つの異なる規格サイズを有する貨物に適合するように構成されている。このことにより、異なるサイズに依存して、貨物を固定するためにロックを複数の位置に取り付けなければならない。具体的には、各ＰＤＵより上流に２つのロックと２つの接近スイッチとが配置される。このようにして、非常に異なる積載シナリオを実現することができる。

各局所制御ユニットのファームウェアには、セクタ内におけるＰＤＵおよびロック／接近スイッチの可能な位置が記憶されている。したがって、これらの位置のうちどの位置が占有されているかという情報で、セクタの完全な構造がシミュレートされる。それゆえ、ＣＡＮバスを介して各セクタごとに、どのＰＤＵが存在するか、どのＰＤＵがオーバーラップされているか、どの接近スイッチが存在するか、および、どの接近スイッチがアクティベートされているかを伝送するだけでよい。その際には、常にバイナリ情報であるから、セクタ状態は有利にはビットパターンで符号化される。ＣＡＮバスのために標準化された状態オブジェクトは８バイトの有効データを形成するので、存在するＰＤＵ、存在する接近スイッチ、オーバーラップされているＰＤＵおよびアクティベートされている接近スイッチは、それぞれ２バイトで符号化される。これによって、１つの状態オブジェクトで、総じて１６個のＰＤＵおよび１６個の接近スイッチに関するセクタ状態を伝送できるようになる。

有利には、局所制御ユニットに既知のパターンの後に、局所制御ユニットのＣＡＮバスアドレスが続く。このＣＡＮバスアドレスはたとえば、連続アドレスの付与によって形成される。このようにして、各局所制御ユニットは別の局所制御ユニットのアドレスから、該別の制御ユニットによって制御されているセクタが貨物室ＣＤ内で位置する位置を求めることができる。

図１に示された実施例では、各セクタにおいて列ごとに３つのＰＤＵと３つの接近スイッチが配置されている。したがって、存在するＰＤＵおよび接近スイッチが符号化された４バイトは、０００００１１１となることで一致している。セクタＳ１の各列に存在するＰＤＵに対応するこのようなビットパターンから、ＳＣＢ２はたとえば、セクタＳ１のＰＤＵ Ｌ３の次にセクタＳ２のＰＤＵ Ｌ４が続き、セクタＳ１のＰＤＵ Ｒ３にセクタＳ２のＰＤＵ Ｒ４が続くことを識別する。

上記で、この実施例の１つの変形形態では、各ＰＤＵより上流に２つのロックと２つの接近スイッチとが装備されていることをすでに記載した。貨物を固定するためにこれら２つのロックのうちどれがかけられるかは、貨物のサイズに依存する。しかし、これら２つのロックのうち、各時点でかけることができるロックは最大１つのみである。したがって、両接近スイッチの出力信号は局所制御ユニット内において各ＰＤＵより前にＯＲ結合され、この結合の結果が、セクタ状態に関する情報に符号化される。したがって、状態オブジェクト中に存在するビットの数は、ロック数が２倍であるこの変形形態に対しても十分である。

この実施例と関連して次のような状態、すなわち、第１の貨物がロックされて最終位置に存在し、第２の貨物は未だ貨物室ＣＤ内に搬入されていない状態を考察する。ＰＤＵ Ｌ８，Ｌ９，Ｒ８およびＲ９はオーバーラップされており、接近スイッチＰＬ８およびＰＲ８はＳＣＢ３に対し、所属のロックがかけられていることをシグナリングする。上記ですでに導き出された、存在するＰＤＵおよび接近スイッチの４バイトに対応するビットパターン０００００１１１の他に、オーバーラップされているＰＤＵの２つのバイトに対してそれぞれ画像パターン０００００１１０が得られ、接近スイッチの状態バイトに対してビットパターン００００００１０が得られる。

貨物が最終位置に到達すると有利には、該貨物がロックされているにもかかわらず該貨物によってオーバーラップされているＰＤＵは、別の貨物が最終位置に達してその位置の接近スイッチがロックによるロックを示すまで、保持モードで動作する。こうすることにより、貨物は一貫して滑り出しから保護され、操作者の作業の確実性が向上されることが保証される。

有利には、ＣＣＢによってＣＡＮバスを介して送出された走行信号は周期的に繰り返される。こうすることにより、所属の局所制御ユニットが終了信号を受信しなくても、アクティベートされたＰＤＵが遮断されることが保証される。このことにより、たとえばＣＡＮバスの障害時に、アクティブ状態のＰＤＵが直ちに遮断されるかまたは保持モードにされることが実現される。

上記の実施例は単なる一例であり、その点では本発明を限定しない。とりわけ、セクタの大きさ、数および配置を変更することができ、原則的にはセクタは等しい大きさでなくてもよく、常に、駆動手段およびセンサによって任意に占有することができる。たとえば、駆動手段の位置を非占有状態にし、このことを適切なビットパターンでゼロによって表すことができる。図１に示された貨物積載システムに基づいてたとえば、ＰＤＵ Ｒ１とＲ２との間ないしはＲ２とＲ３との間にそれぞれもう１つのＰＤＵを配置する手段が存在するが、これらの位置が非占有状態である場合、右列の占有されているＰＤＵ位置に対してビットパターン０００１０１０１が得られる。セクタ内の駆動手段および接近スイッチの配置も、本発明の思想を逸脱することなく変更することができる。

貨物積載システムの物理的な配置を示す。 貨物積載システムの論理的構成を示す。

Claims (10)

1. 貨物を積載するための積載面を有する積載部材と、
   前記積載面上で貨物を移動させるために該積載面に設けられた複数の駆動手段（Ｌ１〜Ｌ９，Ｒ１〜Ｒ９）と、
   前記貨物を前記積載面に固定するためのロックと、
   前記駆動手段（Ｌ１〜Ｌ９，Ｒ１〜Ｒ９）の上方に貨物が存在しているか否かを検出するために各駆動手段（Ｌ１〜Ｌ９，Ｒ１〜Ｒ９）に設けられたオーバーラップセンサと、
   前記ロックが貨物を固定しているか否かを監視するための接近スイッチ（ＰＬ１〜ＰＬ９，ＰＲ１〜ＰＲ９）と、
   中央制御装置（ＣＣＢ）と
   を備えた貨物積載システムであって、
   前記駆動手段（Ｌ１〜Ｌ９，Ｒ１〜Ｒ９）は、前記貨物の移動方向に配列されており、各駆動手段（Ｌ１〜Ｌ９，Ｒ１〜Ｒ９）が順次作動されて前記貨物を駆動することにより、該貨物は前記積載面上を移動するように構成されており、
   前記積載面は複数のセクタ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）に分割されており、各セクタごとに、前記駆動手段（Ｌ１〜Ｌ９，Ｒ１〜Ｒ９）と、前記ロックと、前記接近スイッチ（ＰＬ１〜ＰＬ９，ＰＲ１〜ＰＲ９）とが設けられており、
   各セクタごとに、前記駆動手段（Ｌ１〜Ｌ９，Ｒ１〜Ｒ９）を制御するための局所制御ユニット（ＳＣＢ１，ＳＣＢ２，ＳＣＢ３）が設けられており、
   前記オーバーラップセンサと前記接近スイッチとは該局所制御ユニットのＩＯポートに接続されており、
   該局所制御ユニットはバスシステムを介して該中央制御装置に接続されていることを特徴とする、貨物積載システム。
2. 前記局所制御ユニット（ＳＣＢ１，ＳＣＢ２，ＳＣＢ３）は、すべてのセクタ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）のオーバーラップセンサの検出結果または接近スイッチの監視結果を記憶するための記憶手段を使用するように構成されている、請求項１記載の貨物積載システム。
3. 前記駆動手段（Ｌ１〜Ｌ９，Ｒ１〜Ｒ９）はフロアコンベアである、請求項１または２記載の貨物積載システム。
4. 前記バスシステムはＣＡＮバスである、請求項１から３までのいずれか１項記載の貨物積載システム。
5. 上方に貨物が存在していない駆動手段（Ｌ１〜Ｌ９，Ｒ１〜Ｒ９）が、前記貨物の移動方向で見て、上方に貨物が存在している作動中の駆動手段より下流に配置されている場合、該上方に貨物が存在していない駆動手段が該貨物を受け取るために作動される、請求項１から４までのいずれか１項記載の貨物積載システム。
6. 請求項１から５までのいずれか１項記載の貨物積載システムの動作方法において、
   前記局所制御ユニット（ＳＣＢ１，ＳＣＢ２，ＳＣＢ３）は前記バスシステムを介して、前記各セクタのオーバーラップセンサの検出結果および前記接近スイッチ（ＰＬ１〜ＰＬ９，ＰＲ１〜ＰＲ９）の監視結果を前記中央制御装置（ＣＣＢ）へ送出することを特徴とする動作方法。
7. 前記貨物積載システムの始動時または前記各セクタのオーバーラップセンサの検出結果または接近スイッチ（ＰＬ１〜ＰＬ９，ＰＲ１〜ＰＲ９）の監視結果が変化した時に、前記局所制御ユニット（ＳＣＢ１，ＳＣＢ２，ＳＣＢ３）が該オーバーラップセンサの検出結果または該接近スイッチ（ＰＬ１〜ＰＬ９，ＰＲ１〜ＰＲ９）の監視結果を前記中央制御装置（ＣＣＢ）へ送出する、請求項６記載の動作方法。
8. 前記局所制御ユニット（ＳＣＢ１，ＳＣＢ２，ＳＣＢ３）から前記中央制御装置（ＣＣＢ）へ、前記各セクタのオーバーラップセンサの検出結果または接近スイッチ（ＰＬ１〜ＰＬ９，ＰＲ１〜ＰＲ９）の監視結果を、前記ＣＡＮバスの標準的な符号化によって送出する、請求項６または７記載の動作方法。
9. 上方に貨物が存在していない駆動手段（Ｌ１〜Ｌ９，Ｒ１〜Ｒ９）が、前記貨物の移動方向で見て、上方に貨物が存在している作動中の駆動手段より下流に配置されている場合、該貨物を受け取るために該上方に貨物が存在していない駆動手段を作動する、請求項６から８までのいずれか１項記載の動作方法。
10. 前記貨物積載システムは、貨物を貨物室内に輸送するために使用され、
    前記貨物が前記ロックのうちいずれかによって前記積載面に固定された場合、前記貨物の移動方向で見て、該貨物が上方に存在する駆動手段（Ｌ１〜Ｌ９，Ｒ１〜Ｒ９）より下流に存在する駆動手段（Ｌ１〜Ｌ９，Ｒ１〜Ｒ９）を作動しない、請求項６から９までのいずれか１項記載の動作方法。

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