(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品（３０）を空輸ユニットに自動的に積み込む方法であって、
前記物品（３０）、及び少なくとも一方の側面に開放可能な積込み開口（１１）を設けた前記空輸ユニット（１０）を、積込み場所に運搬するステップと、
前記物品（３０）を自動的に積込み開口（１１）から前記空輸ユニット（１０）内に詰め込むステップと、を有する該方法において、
詰込みに関連する前記空輸ユニット（１０）の傾動にあたり、前記積込み開口（１１）を有する側面を、積込み開口（１１）側とは反対側の側面よりも上昇するよう傾動させ、少なくとも２つの異なる姿勢で前記空輸ユニット（１０）への積込みを行うようにし、
前記空輸ユニット（１０）には、まず側面から、そして傾動後には上方から積込みを行うことを特徴とする、方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記空輸ユニット（１０）の前記積込み開口（１１）は、積込みが終了した後に閉鎖する、方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、前記空輸ユニット（１０）は、空輸コンテナ又は手荷物カートとした、方法。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の方法において、前記空輸ユニット（１０）を水平軸線の周りに傾動させる、方法。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の方法において、前記空輸ユニット（１０）は数個の自由度で操作する、方法。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の方法において、前記空輸ユニット（１０）の傾動は、前記積込み開口（１１）が１つの又は複数の傾動軸線に対して回転するよう行う、方法。
【請求項７】
請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の方法において、ほぼ垂直な積込み開口が水平状態になる方向に傾動するように、前記空輸ユニットを水平軸線の周りに傾動させる、方法。
【請求項８】
請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の方法において、前記空輸ユニット（１０）を水平軸線の周りに９０゜にわたり、垂直な積込み開口が水平状態になる方向に傾動させるようにした、方法。
【請求項９】
請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の方法において、前記空輸ユニット（１０）は少なくとも１つの自由度に対して往復運動するよう操作し、前記物品（３０）を前記空輸ユニット（１０）内に密に詰め込むことができるようにした、方法。
【請求項１０】
空輸ユニット（１０）に物品（３０）を自動的に積み込むシステムであって、
物品（３０）を積込み場所に運ぶ手段と、
空輸ユニット（１０）を前記積込み場所に運ぶ手段と、
前記物品を前記空輸ユニット（１０）の積込み開口（１１）から前記空輸ユニット（１０）内に詰め込む手段（２０）と、を備えるシステムにおいて、
該システムは、前記空輸ユニットを操作する操作手段（４０）を備え、前記操作手段（４０）は前記空輸ユニット（１０）を少なくとも２つの異なる姿勢にして積込みを行うよう前記空輸ユニット（１０）を操作する構成であり、
前記操作手段（４０）は、前記空輸ユニット（１０）を少なくとも１つの軸線に対して傾動するよう構成され、この傾動は、前記積込み開口（１１）を有する側面が、前記積込み開口（１１）とは反対側の側面に対して上昇するよう行われ、
前記空輸ユニット（１０）には、まず側面から、そして傾動後には上方から積込みを行うようにした、システム。
【請求項１１】
請求項１０記載のシステムにおいて、前記空輸ユニット（１０）は、当該空輸ユニット（１０）に前記側面から積込みが行われている間に、装填度が設定限界値を超えたときに、前記少なくとも１つの軸線に対する傾動を開始する、システム。
【請求項１２】
請求項１０又は１１記載のシステムにおいて、前記空輸ユニットを操作する操作手段（４０）は、前記空輸ユニット（１０）を少なくとも１つの自由度に関して往復運動させて、前記物品（３０）を前記空輸ユニット（１０）内で密に詰め込む操作を行うよう構成した、システム。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のうちいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記空輸ユニットを操作する操作手段（４０）は、前記空輸ユニット（１０）を複数個の自由度に関して操作するよう構成し、これにより、前記物品を詰め込む手段（２０）に対して前記空輸ユニット（１０）を位置決めできるようにした、システム。
【請求項１４】
請求項１３記載のシステムにおいて、前記空輸ユニットを操作する操作手段（４０）は、前記空輸ユニット（１０）を掴むのに適したグラブを装備した産業用ロボットとした、システム。
【請求項１５】
請求項１０〜１４のうちいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記物品（３０）を前記空輸ユニット（１０）内へと積込むための積込みセル内に配置したバッファ保管部（８３）であって、前記積込み場所内の前記積込みセルに到来した物品の流れの変動を均等化する、該バッファ保管部（８３）を備えた、システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシステムにおいて、さらに、前記積込み場所内の、前記空輸ユニット（１０）のための前記積込みセルを含む複数の積込みセルに対して上流側に位置する場所に到来した物品の流れの変動を均等化する、個別バッファ保管部（８０）を備えた、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品オートメーションに関する。とくに、本発明は、航空輸送に使用するコンテナ及び手荷物カートへの自動詰込み（packing）に関する。より具体的には、本発明は請求項１及び１０による積込み（loading）方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空ビジネスにとって、航空機の航行時間を最大化し、したがって、航空機の空港滞在時間を最小化することが重要である。不可避である点検修理を除いて、飛行能力の多くは、航空機のいわゆるターンアラウンド、すなわち、航空機の着陸と離陸との間における荷や客の入れ替え（出し入れ）にかかるプロセス又は時間で失われる。航空機のターンアラウンドにおける１つのボトルネックとしては、物品、例えばバッグ及び小荷物を貨物室に搬入する取扱いに関連することが分かっている。航空交通量の増大により、このボトルネック解消が以前よりも一層緊急課題となってきた。これは、すなわち、航空会社国際予約システムが経由先中継時間を短縮することを優先させるからである。３０分程度の短い中継時間であれば、航空会社の集客競争に有利に作用し、航空会社が勧める中継時間を有するルートを選択することができる。他方、短い中継時間は、手荷物取扱いシステムにとって相当なプレッシャがかかる。迅速な空港システム及び信頼性があって高速な詰込みプロセスであれば、より短い中継時間が可能となる。
【０００３】
手荷物取扱いに関連するサービスのレベル低下は、とくに近年乗客が経験するところであり、これは、航空交通量の増大によって機内に手荷物を搬入するに要する取扱い時間及びセキュリティチェック時間が増大するという結果にほぼ直接的に結びつくからであり、機内搬入に関して、空港インフラ基盤に施行されたコンベヤ及びオートメーション技術に対する追加投資では、取扱い時間及びセキュリティチェック時間を短縮することはできなくなってきており、ひいては、労働集約運用に関連するコスト増を招く。
【０００４】
既知のように、空輸すべき物品の積込みは、極めて労働集約的であった。典型的な積込みプロセスでは、乗客の手荷物は、チェックインから技術的収容設備までコンベヤが運搬する。技術的収容設備に位置する詰込みステーションで、バッグ及び他の物品は手作業で輸送ユニット、例えば空輸コンテナ又は手荷物カートに詰め込む。空輸コンテナは好ましい代替案であり、これは、航空機の貨物室内に直接積込むとき、労力のいる中間段階がなく持ち上げることができるからである。さらに、空輸コンテナは信頼性高く固定することが極めて容易でもある。他方、小荷物カートは、ほぼ手作業で搬送しまた貨物室内に詰め込むとき、航空機まで曳いて随行する。
【０００５】
自動化空輸コンテナ詰込みシステムは、物品の輸送ユニットへの搬入をロボット使用で自動化されたが、労働集約を減少するために開発された。１つの空輸コンテナ詰込みシステムとしては、特許文献１（欧州特許出願公開第１９８０４９０号）に記載されているものがあり、この場合、コンテナを積込みステーションに送り込み、この積込みステーションではコンテナ積込み開口が順次隣接している。特許文献１によるシステムでは、コンテナは積込みステーションまでローラ搬路上で送られ、バッグを、側方移送特性をも有している横方向リニアコンベヤを使用してコンテナ内に詰め込み、コンテナの移動方向にバッグを移動させることができる。送給コンベヤとして作用するこのリニアコンベヤはコンテナに対して垂直方向にも移動して、装填量を最大化することができる。
【０００６】
しかし、アムステルダムのスキポール空港における単独ロボットセル（隔室）のみが、実用的運用において既知のシステムである。グレンゼバッハ・マシネバウ社（Grenzebach Machinebau GmbH）が開発したロボットセルにおいては、バッグはコンベヤベルト上でセルまで搬送され、このセルで物品の形状がマシン・ビジョン（機械視覚）を使用して検出される。バッグは重量も同時に計測される。情報はロボットに送られ、このロボットは最適集荷（ピックアップ）操作プランを計画する。計算後、ロボットはバッグを集荷し、また空輸コンテナ又は空輸ユニットに積込む。ロボットは各空輸コンテナをできるだけ多く積込むようプログラムし、これにより輸送能力を最大化するが、このことに起因して、コンテナ内の装填状況の度合い及びパターンを決定する上で、大量のセンサ及び制御容量を必要とする。
【０００７】
顧客要望が広範囲にあることが分かっているにもかかわらず、対応するロボットセルは他の空港での使用が広まっていない。特許文献１及び他の情報ソースから入手可能な情報では、実施された解決策は、当該ロボットセルに対して、手荷物を空輸コンテナ内に自動的に詰め込む目的に合うよう設計された手荷物取扱いシステム、並びに自動手荷物詰込みに供する他のインフラを必要とするという結論に至る。
【０００８】
大きな欠点が従来技術に関連して存在する。バッグ及び他の物品の手動詰込みは、明らかに不利である。まず、積込み要員の作業は極めてストレスが多い。なぜなら、４０ｋｇもの重量があるバッグ群を３交代シフト制で手作業搬送するのは、従業員にとって肉体的及び精神的な疲労を与える。幾つかの国々では、１回のシフト中に手作業で持ち上げる総物品重量には上限が設けられており、このため、例えば負担を軽くする種々のツール、及び移動可能なコンベヤベルトユニットを開発しなければならなかった。例えば、デンマークでは、２０１０年に発効された１回の作業シフト中の４０００キログラム持ち上げ限界は、２，３時間の実効作業時間でのみ手荷物を取扱うことができるという効果があった。したがって、この作業安全規制が多くの国々に徐々に発効されると見込まれる。ストレスの多い手荷物取扱い作業は、空港積込み作業者の欠勤パーセントに現れており（２００９年のフィンランドにおいては１２％）、このことは、例えば平均的工業的作業（２００９年のフィンランドにおいては５〜７％）と比べると違いが明らかである。
【０００９】
手作業でのバッグ詰め込みは信頼性が高くないばかりでなく、極めて高くつく。ヘルシンキのヴァンター空港で詰込みをする作業員の詰込み作業にかかるコストは、年間数百万ユーロである。詰込みの信頼性は、労働市場団体間の潜在的及び実際的な見解の相違によっても低下する。コスト及び低い信頼性並びに一般的な空港における航空交通タイムテーブルの不揃いな日々の交通配分以外にも、労働能力計画策定は極めて困難であり、これは、プロ意識が強く、セキュリティ面でクリアであり、また信頼がおける臨時労働者を、作業負荷のピーク期間のみ雇うのは難しい課題であるからである。積込み分野の労働に対する許諾は、採用の観点のみならず、シフト計画の観点からも、監督の立場にある従業員にとって難関であり、シフト計画としては、例えば、２０１０年のフィンランドにおける航空手荷物取扱い作業シフトは、３，６，８及び１２時間の長さに設定されている。節約することに関する絶え間ないプレッシャにさらされる監督者は、適正にすべき寸法容量よりも、充足した人材配置シフトを好むこと明白であり、部分的には、作業負荷における予期しない変動に基づいて、慌て急ぐ作業、疲労に起因して望ましくないストレス及び他のけがを引き起こすことになる。
【００１０】
空輸ユニットへの積込みを自動化することに対する長い間の要望があったが、スキポール空港におけるロボットセル運用のようなプロジェクトは普及しなかった。この理由としては、ロボットシステムの複雑さ及び信頼性欠如があり、１個のバッグを自動的に積込むのに１５秒もの比較的長い時間がかかることも理由の一つであった。上述したように、ロボット化した詰め込みシステムを運用するには、相当大きな感知及び制御能力を必要とする。自動化装置を使用するとき、詰め込んでいる単独コンテナにおける装填度を測定し、また次のバッグを配置するのでさえも、数個のセンサが必要である。ロボットによって行われる積込みも難関であり、これはすなわち、コンベヤベルト上のバッグ寸法が正確に分かっていないからであり、このため、積上げスタックが幾分不揃いになる。このことは、詰め込むべきバッグのスタックを容易に落下させ、エラー状態を招き、人的労力によって修正をしなければならなくなる。また機械視覚は単にバッグの外形寸法に関する情報しか提供しないため、ロボットは、例えば、バッグの外部剛性に関する情報を受け取らない。より具体的には、柔らかい物品も堅い物品も同じように集荷するようプログラムされている。例えば、このロボットセルにおいて、集荷器は単純な平面であり、この平面上を物品は、側方又は頂部を掴み込むグラブ（grabs）なしに自由に搬送される。このことは、ロボットは、荷の落下を回避するため極めて緩慢に移動しなければならないことを意味し、これにより、ロボット化でもたらされる速度上の利点が少なくとも部分的にしか得られない。このようなロボットは、特許文献２（米国特許出願公開第２００２／００２０６０７号）に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１９８０４９０号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００２／００２０６０７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このように、既知の自動化システムは、特別に堅牢ではなく、また迅速でもない。さらに、既知の自動化システムの複雑さに起因して、既存のインフラに一体化することは困難であり、また投資コストは、市場における購買意思決定にとって、高額であり、難題的である。
【００１３】
本発明の目的は、一方では手作業に関する問題、他方では自動化積込みに関する問題の少なくとも若干を解決し、また空輸ユニットへの自動化積込みを簡単かつ信頼性高く行って、コスト的にも有効で、しかも手荷物取扱い及び輸送システムに対する変更をできるだけ少なくするよう、改善した方法を得るにあり、これにより、実施すべき全体が、空港インフラに対する投資として見なされない代わりに、機材購入として処理することができるようになる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明による詰込み（packing）方法及びシステムは基本的な着想に基づくものであり、この基本的な着想によれば、ロボットを使用して人的労働を見倣って積込み（loading）行うのではなく、実際のボトルネック、すなわち輸送ユニットへの詰込みをできる限り流線形のようなムダのないものとなるように、物流を構成する。手作業詰込みでは、積込み作業員（loaders）は、必然的に、指示どおりに、コンテナ内にできるだけ満杯となるよう荷を装填（filling）しようとする。しかし、装填は一般的に、以下のように行われる。すなわち、詰込み順序（order）に関する実際的な意識した予めの計画を実行せず、特別に満杯に詰め込もうとする試みもなく、装填度を高めるよう既に詰め込んだバッグの配列順序を変更もしない。さらに、手作業詰込みを模倣するロボットセルは、空輸コンテナにおける装填度を監視し、そして空きスペースができるだけ少なくなるよう、１回に１個のバッグを装填しようとする計画を立てるものを開発してきた。これら解決策には、手荷物に関して入手可能な進歩した情報がほとんど又は全くなく、センサ及び画像処理装置の精細度、並びに計算能力に限界があるため、装填度及び残存空きスペースの測定及び計算は、自ずと実用上不確実なものであり、また難題である。
【００１５】
しかし、例えば、空港で行われる測定では、実際、コンテナの総装填度は単に約７０％で十分であると観測されてきたのは驚くべきことである。コンテナを手作業で又は既知のロボット構成を使用して装填するとき、最初のコンテナは、実用上合理的なフル状態までのみ装填されるだけであり、なぜなら現実的なフル状態まで詰め込むのは、人間にとって知的難題であるだけでなく、遂行するには物理的により一層過酷であり、またより緩慢になるからである。さらに、機内手荷物用に確保されるコンテナの個数は厳密には制限されてなく、したがって、例えば、１個の「追加」コンテナを使用することは、積込み作業員には大した問題ではなく、彼自身にとっては仕事が容易になるか否かだけが問題である。多くの航空機タイプでは、たるみのある手荷物を搬送するための特別な貨物室空間があり、これにより、手荷物用に利用可能なコンテナが積込み途中で現実に使い切ったという状況でも、合理的な量の手荷物は、たるみのある物品用の手荷物カートで航空機に運び入れることができる。さらに、現象の統計的性質からは、コンテナのうち、１回の航空機積込みとなるよう詰込みを行うべき最終コンテナ又は最終コンテナ群は、常に部分的に空きがある状態に留まるという事実に至る。したがって、実用上の問題において、使用すべき自動詰込みには、いわゆる十分な平均装填度のみ達成するようにするのが有利である。他方、自動詰込みを使用して、手作業詰込みに比較して統計学的に有意に高い装填度を達成できる場合、輸送プランニングを考慮すべきであり、これはすなわち、大量のコンテナを考慮するとき、このようにして、運用することは、借りている航空会社に返却すべき空のコンテナの少なくとも若干を節約することができるからであり、さもないと、空のコンテナが世界中を飛び回ることになる。
【００１６】
本発明による積込み方法においては、平均装填度の原理を使用して、製造及び設置のコストが経済的である装置、スマートセンサ、及び運用を支援しまた制御する計算アルゴリズム、並びに計算上十分に満杯となるような効率的な詰込み方法を用いて、空輸ユニットに積込む。この方法では、空輸ユニットへの装填は、詰込みイベントの効率を向上する観点で有用な必要な自由度に関連して、空輸ユニットを傾動することによって容易になり、この場合、既知の解決策のように、詰込みイベント中に空輸ユニットを静止状態かつ直立状態にする場合よりも、より迅速に、より直接的に、またより高い装填度で手荷物を詰め込むことができる。
【００１７】
とくに、本発明方法においては、物品、及び少なくとも一方の側面に開放可能な積込み開口がある空輸ユニットを積込み場所に運搬し、物品を積込み開口から空輸ユニット内に自動的に積み込む。空輸ユニットは、詰込みに際して、積込み開口を有する側面が反対側の側面よりも上昇するよう傾動させ、これにより、空輸ユニットは、少なくとも２つの異なる状態で積み込むこととなる。
【００１８】
本発明の実施形態においては、空輸ユニットを、少なくとも１つの自由度に対して前後に数度の角度だけ操作し、空輸ユニット内での物品をぴったりと詰め合わせ、物品群がなす全体性（スタック）の安定性を向上させることができる。
【００１９】
より具体的には、本発明による積込み方法は、特許請求の範囲の請求項１における特徴部分に記載したことを特徴とする。
【００２０】
この方法に対応する成果物は、本発明による積込みシステムを使用することによって得ることもでき、この積込みシステムは、物品を積込み場所に運ぶ手段と、空輸ユニットを積込み場所に運ぶ手段と、及び物品を積込み開口から空輸ユニット内に詰め込む手段とを備える。さらに、この積込みシステムは、空輸ユニットを操作する手段を備え、空輸ユニットを操作して、少なくとも２つの異なる姿勢において積込みを行えるようにする。
【００２１】
より具体的には、本発明による積込みシステムは、特許請求の範囲における請求項１０の特徴部分に記載したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、大きな利点が得られる。積込み段階の自動化を、詰込み及び詰込み結果の観点から有利となり、しかもこの用途の解決策における製造、設置及び運用のコストの観点から経済的となるように行うことによって、緩慢で費用がかかり、作業上の安全性及び作業員の健康を脅かす手作業の手荷物取扱いに代替することができる。これにより、空港作業員の人件コストを大幅に低減する。実際、本発明による可能なオートメーション解決策のうちの一つを使用することによって、５人の作業員投入に代替することができ、直接的な採算性を大幅に改善することができる。他方、オートメーションにより、作業員がけがをする可能性を減少し、また空港の信頼性を改善する。何にもまして、オートメーションによれば、容量を増大し、積込みプロセスを速くし、顧客及び航空会社双方に恩恵をもたらす。
【００２３】
このシステムのコスト面で有効な製造及び設置方法に起因して、本発明による積込み方法は、新設及び既設双方の空港に適用することができ、ほんの僅かな変更を既存インフラに加えるだけでよい。文献に記載され、また実際に実施された手荷物詰込みオートメーションの解決策における最大難関の１つは、その導入には空港インフラに対して大幅な変更を必要とする点にあり、手荷物の運搬及び仕分け設備を詰込みロボットセルの周囲の入口から建設することさえ必要となる場合がよくある。さらに、本発明が新規な手荷物取扱い収容設備構造の設計段階ですでに考慮されている場合、本発明に記載したように実現される自動詰込みシステムは、既存の解決策におけるよりも５０％も少なくなる場合すらある、極めて少ないスペース又はフロア面積だけで、既存の解決策と同等の詰込み能力が得られるようになる。場合に応じて、建設コストにおける節約分だけでも、節約は自動詰込みの導入コストよりも大きくなり得る。
【００２４】
本発明により空輸ユニットを均一な装填度で積み込むことができるため、航空機にも均等に積み込まれ、この場合、均一な重量分布により航空機の燃費に好ましい効果が得られる。これは、取り扱う各バッグの重さを計量することによって、各空輸ユニットにおける正確な重量及び重量分布さえもが分かることになるからである。航空機の重量分布を計算するときに正確な重量を使用することは、とくに長い航行の際に航空機燃費に好ましい効果がある。
【００２５】
さらに、自動詰込みに関連して、コンテナ内における各バッグの配置状況の画像形成を実施するのは容易であり、これにより、必要であれば、既に積み込んだ航空機から、又は積込みを待っているコンテナ若しくは手荷物カートから特定のバッグ取り出しは、迅速かつ容易となる。なぜなら、デジタル画像に基づいてその外観及び配置場所が、航空機への積込み責任者に対して、例えば、携帯電話ＭＭＳメッセージとして、又は他の周知方法の若干を使用してこのシステムに存在する目的に適う適当な何らかの端末装置によって伝達されるからである。
【００２６】
以下に、添付図面につき本発明の実施形態をいくつか説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明積込みシステムの一実施形態のほぼ頂面方向から見た説明図である。
【図２】水平面上で積込みを行っている空輸コンテナを示す説明図である。
【図３】図２に示すコンテナを傾けたときの説明図である。
【図４】図３におけるコンテナに対し、傾動送給コンベヤ上で積込みを行っている状態を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態による積込みの配列図である。
【図６】本発明の一実施形態による積込みプロセスのフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態による積込みシステムの、コンテナを約４５゜傾けた状態を示す斜視図である。
【図８】図７に示す積込みシステムの、コンテナを約９０゜傾けた状態を示す斜視図である。
【図９】図７に示す積込みシステムの、水平面上にある満杯状態のコンテナを垂直軸線の周りに約４５゜回転した状態を示す斜視図である。
【図１０】図７に示す積込みシステムの、水平面上にある満杯状態のコンテナを垂直軸線の周りに約９０゜回転した状態を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第２実施形態による積込みシステムの、コンテナを水平面上に配置した状態を示す斜視図である。
【図１２】図１１に示す積込みシステムの、コンテナを約４５゜傾けた状態を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示す積込みシステムを別の方向から見た斜視図である。
【図１４】図１１に示す積込みシステムの、水平面上にある満杯状態のコンテナを垂直軸線の周りに約４５゜回転した状態を示す斜視図である。
【図１５】図１１に示す積込みシステムの、水平面上にある満杯状態のコンテナを垂直軸線の周りに約９０゜回転してカートに送ろうとしている状況を示す斜視図である。
【図１６】本発明の一実施形態による積込みシステムの、積込みセルにバッファ保管部を設けた状態を示す説明図である。
【図１７】本発明の一実施形態による積込みシステムの、積込みセルにバッファ保管部を設けた状態を示す説明図である。
【図１８】本発明による積込みシステムの、空輸ユニット取扱い装置が複数の自由度を持って空輸ユニットを操作するよう構成した状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態による積込みシステムの頂面から見た平面図を示し、物品３０を積込みセル６０までメインコンベヤ２１に載せて運搬する状態を示す。メインコンベヤ２１はベルト式又はスラット（羽根板）式のコンベヤとし、これらコンベヤは空港における自動手荷物取扱いシステムで広く使用されている。物品３０、例えば、小荷物、バッグ等には、チェックイン時に、識別子、例えばバーコードステッカ又はＲＦＩＤ識別子を装着し、この識別子に基づいて適正物品３０をメインコンベヤから積込みセ６０に取込み、空輸ユニット１０に積み込む。空輸ユニット１０は、空輸用のコンテナ、小荷物カート、又は航空交通に使用される若干の他の輸送モジュールとすることができる。これに関連して、空輸ユニット１０を特別な事例としての空輸コンテナに関して説明する。
【００２９】
物流の残りの部分から適正物品を分離するのは，識別子に基づいて動作するセパレータ２２で行う。最も簡易的な形態では、セパレータ２２はアクチュエータ型のバッファとし、このバッファは、積込みセル６０内へ送給チャネルに沿って物品３０を押し出すよう構成する。セパレータ２２は、好適には、空港インフラにおける自動物品取扱いシステムに接続し、この自動物品取扱いシステムが物品３０の識別子に基づいてセパレータ２２に押し出しコマンドを送るようにする。セパレータ２２及び上述したような物流制御システムの構成は既知である。セパレータ２２、メインコンベヤ２１及び物品３０を積込み場所に送るとき必須な既知である他の構成要素は、物品３０を積込み場所に運ぶ手段をなすものである。
【００３０】
さらに、図１からは、物品３０を積込みセル６０における空輸ユニット１０内に積み込む状況が分かる。一実施形態によれば、物品３０は簡単な送給コンベヤ２０を使用して空輸ユニット１０に積み込み、この送給コンベヤ２０に関しては後で詳細に説明する。しかし、一般的に物品３０は、物品を空輸ユニット内に詰め込む詰込み手段を使用して空輸ユニット１０内に積み込む。ただし、説明を分かり易くするため、この詰込み手段の一実施形態である「送給コンベヤ」を使用して以下に説明する。
【００３１】
空輸ユニット１０は取扱い装置４０に配置し、この取扱い装置４０は空輸ユニット１０を適正位置及び物品３０を収容する姿勢となるよう配置するよう構成する。取扱い装置４０は、空輸ユニット操作手段とも称する。取扱い装置４０の構造及び動作は、後で詳細に検討する。空輸ユニット１０は、積込みセル６０まで自動化コンベヤ、例えばベルトコンベヤ上で運び込むのが好ましい。積み込んだ空輸ユニット１０は転送装置４１によって積込みセル６０から、航空機に運搬するカートまで移動させる。転送装置４１は、それ自体取扱いユニットをなすものとする、又は取扱い装置４０の一部とすることができる。カートは、空港で使用され、牽引機５０によって牽引する一般的なカートとすることができ、この牽引機５０によって、コンテナ、たるみのある物品又は同様の物品を、積み込むべきターミナルの技術的収容施設から航空機まで運搬する。代案として、積み込んだ空輸ユニット１０は、他の手段、例えばトラックによって航空機内に積み込むよう移動することができる。
【００３２】
図２は、空輸ユニット１０の積込みの初期段階を詳細に示す説明図であり、この場合、空輸ユニット１０は、一実施形態における空輸コンテナとして積み込む。積込みの初期段階では、空輸コンテナ１０を積込みセル６０に運び込み（図１参照）、この時点で空輸コンテナ１０の積込み開口１１を開放する。積込み開口１１は、コンテナを空にする段階で開放状態のままにする、又は、開放は、例えば遠隔制御グラブを使用して自動的に行うよう構成することができる。
【００３３】
空輸コンテナ１０自体は標準化した空輸ユニットとし、とくに、本発明の観点から均一形状により取扱いの自動化を簡素にすることができる有利なユニットとする。積込みの初期段階では、物品３０を横方向（方向ｚ）の送給コンベヤ２０を使用して積み込むとき、空輸コンテナ１０の側面における積込み開口１１は垂直状態（方向ｙ）にある、又は代案として、（方向ｙに対して）僅かに傾斜した状態となるようにする。最も簡単な形態では、送給コンベヤ２０はベルトコンベヤ、スラットチェーン、又は自動化した物品取扱いシステムに使用され、物品を移動させる他の若干の手段とすることができる。代案として、送給コンベヤ２０は、ロボット又はマニピュレータとすることができる。積込みは、方向ｚに平行な水平状態で行い、この間にコンテナの装填度を監視する。装填度の監視は、例えば、容量近接スイッチ又は他の幾つかの適当な方法で実施し、これにより、物品の表面高さに関する情報を生じ、この情報を制御システムに伝送する。
【００３４】
目標とする装填度が限界値を越えた後、コンテナ１０を水平軸線ｘ（図２及び３参照）に対する傾動を開始する。コンテナ１０が傾動するとき、積込み開口１１は反対側の側面よりもｙ方向に関して高く上昇する。積込み及び装填度の監視を継続し、またコンテナ１０の姿勢を一層変化させ、コンテナ１０の底面１２が垂直状態となる方向に向かって上昇し、また積込み開口１１が水平状態に向かうよう上昇する。このように、コンテナ１０は、まず、側面から、そして回転後に上方から、各異なる状態で同一の積込み開口１１を使用して積込みを行う。回転は、一段階で又は好適には、数回の段階を経て行うことができ、各回転運動により、すでに積み込んである物品３０をコンテナ内でより均一な分布状態に配置させることができる。
【００３５】
コンテナ１０に装填し、また傾動させるとき、送給コンベヤ２０も整列させ、コンテナ１０をより均一な分布状態にして充填できるようにする。例えば、送給コンベヤ２０は、図４に示すように整列させ、物品３０が積込み開口１１の入口領域を越えて落し込むことができるようにする。コンテナ１０が傾動するとき、すでに生じた積上げスタックは、積込み開口１１から外部に落下する危険性がなく、コンテナ１０の後壁、すなわち積込み開口１１とは反対側の側面に支持される。装填度検出器によってコンテナが十分満杯状態になることを識別するとき、物品３０の積込みを中断し、積込み開口１１を閉鎖する。この閉鎖は、好適には、コンテナの交換に関連して自動的に又は手動で行う。この段階で、コンテナ１０を軸線ｘの周りに傾動させ、このとき、初期状態とは異なる姿勢をとる。このように、コンテナ１０は自動コンテナ取扱い装置にとって適正な姿勢になるよう回転する、又はコンテナ１０を転送装置４１（図１参照）によってカート５１に転送する。つぎに、正しく転回した閉鎖コンテナ１０を航空機まで運搬し、そして貨物室に積み込む。
【００３６】
空輸ユニット１０の自動積込みにおいて、傾動能力により、必要であれば、センサ又は画像情報に基づく多くの異なるアルゴリズムのみならず、極めて簡単なアルゴリズムを利用することができる。これは、すなわち、模範的な空港で行われる測定によれば、例えば、標準的な空輸コンテナに手作業で積込みを行うとき、平均で３２個のバッグがコンテナ内に積み込まれることが分かっているからである。当然ながら、バッグのサイズ、及びとくにコンテナの装填度の双方に平均からのずれが存在するが、平均的には、平均３２個のバッグ又は他の物品を各コンテナ内に積み込むのに十分である。しかし、実際的には、積込み作業員が平均値よりも多くのバッグを最初のコンテナに積み込み、最後のコンテナには部分的にしか装填されないでいることがある。このようにして、空輸ユニット１０の装填表面積、例えば空輸コンテナの底面は、平均値基づく積込み場所に分割することができる。
【００３７】
航空交通において空輸ユニット１０として広く使用されているＡＫＨ空輸コンテナを、一実施形態として検討する。当該空輸コンテナの平均は、３２個のバッグであることが観測されている。しかし、以下に検討する例として挙げるコンテナは２４個の物品数があり、この物品数を６個のバッグを互いに平行な４層に分割することができる。したがって、図５に示す装填イメージとなる。この装填イメージの場合、３２個又はそれ以上の個数のバッグとすることもでき、及び／又は他の若干数の物品に関して個数を変化させたイメージ及び／又は層にすることができる。図５からは、各層には場所Ａ，…Ｆがあり、Ａは、積込み開口から最も遠い左側の積込み場所であり、Ｆは、積込み開口に最も近接する右側の積込み場所であることが分かる。さらに、図５からは、最初の層が最下層であり、４番目の層が最上層であることが分かる。
【００３８】
図６には、各積込みバッチの積込みプロセスを空港における物流制御システムから受け取るコマンドにより新たな積込みバッチを開始する（ステップ１００）。まず、積み込む物品が当該積込みバッチに到来しているか否かをチェックする（ステップ１０３）。到来しない場合、積込みバッチを終了する（ステップ１３０）。到来する場合、新たな空輸ユニット１０、この場合、空輸コンテナを積込みセル６０に運び込む（ステップ１０２）。積込みセルに装備した有無センサ（図示せず）により、コンテナが適正場所にあり、かつ積込みを行うのに適正な姿勢にあるか否かを感知する。コンテナが適正場所にない場合、積込みは開始せず、その代わりコンテナの位置決めを微調整し、最終的に積込みを開始する。
【００３９】
コンテナを適正場所に位置した後、最初（一番目）の層を選択し（ステップ１０６）、このとき送給コンベヤ２０は物品３０をコンテナに転送するよう、コンテナに対して適正な高さに運ぶ。この後、この層における第１場所を選択し（ステップ１０８）、このとき送給コンベヤ２０は第１場所Ａに移動する。このことに関連して、送給コンベヤ２０又は積込みセル６０における有無センサはその場所に空きがあるか否かを感知する。この選択した場所が空いている場合、すなわち、そこに先着している物品３０がない場合、送給コンベヤ２０は物品３０をその選択した場所に積み込む（ステップ１１２）。積み込んだ後、積込みバッチにおいて依然として積み込むべき他の物品があるか否かをチェックする（ステップ１０３）。代案として、物流制御システムが積み込むべき物品を自動的に当該セルに送る場合、積込みセルに到来するコンベヤ上に積み込むべき物品が依然として存在するか否かをチェックする。積み込むべき物品がそれ以上ない場合、コンテナを閉鎖し（ステップ１２４）、以下に説明するようにしてプロセスを継続する。依然としてコンベヤ上に物品が存在する場合、次の場所を選択し、この場合、場所Ｂを選択する。つぎに、先行の積込み移動に関して収集したセンサ情報に基づいて、つぎの場所に空きがあるか否かをチェックする。これと同一の面積を選択した層において、例えば、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ及びＦの順序で継続する。
【００４０】
選択した場所に空きがない場合（ステップ１１０）、選択した層における選択した積込み場所が最終場所Ｆか否かのチェックを行う（ステップ１１６）。最終場所ではなく、例えば、選択した場所Ｃが埋まっている場合、次の場所に移動する。このことは、例えば、場所Ａに積み込んだ物品が場所Ｃの領域にはみ出すほど大きい物品である場合に生ずる。選択した場所がその層における最終場所（Ｆ）である場合、選択した層がコンテナにおける最終層４であるか否かをチェックする（ステップ１１８）。最終層でない場合、コンテナを傾動させ（ステップ１２０）、この後次の層、この場合、層２を選択する。本発明によれば、コンテナ又は他の空輸ユニット１０は種々の異なる方法で傾動させることができる。一実施形態によれば、意図した個数の半分以上がコンテナ内に積み込まれた場合、空輸ユニット１０を９０゜にわたり傾動させる。図６に示す実施形態によれば、コンテナは各層毎に傾動させる。したがって、コンテナは３回傾動させる場合、各回毎に、コンテナは３０゜傾動させることになる。コンテナの傾動（ステップ１２０）後、新たな層を選択する（ステップ１２２）。この新たな層から新たな場所を選択し（ステップ１０８）、この新たな層に対して先行の層と同様に積込みを行う。
【００４１】
しかし、コンテナにおける最終層４の最終場所が満杯状態である場合（ステップ１１８）、コンテナの積込み開口１１を閉鎖する（ステップ１２４）。この後、積み込んだコンテナが積込みバッチにおける最終コンテナか否かをチェックする（ステップ１２６）。コンテナが積込みバッチにおける最終コンテナではなく、まだ他にコンテナが航空機に割り当てられている場合、その積込みバッチに属した、積み込むべき他の物品があるか否かをチェックする（ステップ１０３）。それ以上物品がない場合、その積込みバッチを終了する。そうでない場合、積込みプロセスを新たなコンテナに関して再び開始する。コンテナが最終コンテナである場合（ステップ１２６）、そのコンテナを積込みセルから運び出し、航空機又は中間保管部に向けて送り出す。これに関連して、コンテナは初期姿勢に復帰傾動させることができる。この後、積込みバッチを終了し（ステップ１３０）、その積込みバッチにおける終了を通知するメッセージを空港の物流制御システムに伝送する。
【００４２】
このプロセスに他の感知センサを付加することができる。例えば、コンテナの装填度は表面高さセンサを使用して監視することができる。何からの段階でコンテナが満杯状態であることを通知する場合、コンテナを傾動させ、新たな測定を行う。装填度は、当然、他の方法、例えば種々の計算機、画像装置、スキャナ、センサ、又は産業界で使用される他の方法を使用して見積り又は測定することができる。コンテナが満杯状態であること、又は計算上十分に満杯状態であることを決定した後、コンテナを閉鎖し、プロセスは次のコンテナの積込みに移行する。そして、次のコンテナの積込みを開始する。
【００４３】
上述したように、本発明による積込みシステムは多くの異なる方法で実施することができる。したがって、本発明の範囲内で、送給コンベヤ２０は、例えば、異なる多くの方法で実施することができる。図７〜１５には積込みセル６０を示し、図７〜１０では積込みセル６０に単純な傾動可能ベルトコンベヤを装備し、図１１〜１５に示す実施形態ではロボットを装備して示す。図７〜１０に示す実施形態によれば、物品、この場合、スーツケース３０をメインコンベヤ２１によって運搬し、このメインコンベヤ２１から空港で既知のようなスパイラルシュートが積込みセルに達する。初期状態（図示せず）では、バッグ３０を、水平面上にある又は水平面に近い平面上にある空輸ユニット１０に、水平面上のベルトコンベヤ２０によって積み込む。空輸ユニット、この場合、空輸コンテナ１０の装填度が設定限界値を越えるとき、コンテナ１０を上述したように傾動させる操作を行い、このとき、ベルトコンベヤ２０を対応する角度に上昇させる（図７参照）。コンテナ１０の傾動は、最初のバッグ３０から連続的に行う、又は特定装填度の限界値に達した毎に段階的に行うことができる。
【００４４】
積込み中、コンテナ１０は取扱い装置４０を使用して取扱い、この取扱い装置４０は、少なくとも１つの軸線、この実施形態では水平軸線に対してコンテナ１０を傾動させる手段を有する。したがって、取扱い装置４０は、単にコンテナ１０を受け止める角度付き平面とすることができ、この角度付き平面にコンテナ１０をロックできるようにすると好適であり、この角度付き平面を、例えば、空気圧シリンダを使用して傾動させることができる。コンテナ１０の装填度が増えるにつれて一層傾動させ、これにより、コンテナ１０の十分効率的な積込みが確実となる。ベルトコンベヤには関節のようなジョイント又は幾つかの自由度（図示せず）を設け、これにより、バッグ３０をコンテナ１０内に均一に分布させることができるようになる。
【００４５】
コンテナ１０が十分満杯状態になったとき、積込み開口１１を閉鎖し、コンテナを水平面上の状態に復帰傾動させる。好適には、取扱い装置４０にマニピュレータ（図示せず）を装備し、このマニピュレータは、コンテナに被せてある防水シートを掴んで引き下ろし、コンテナの積込み開口１１を閉鎖するよう構成する。この後、コンテナを垂直軸線の周りに回転させ、カート５１（図９，１０参照）に送り出すことができる。実際、コンテナ１０を取り扱う取扱い装置４０には、傾動要素のみならず、ローラコンベヤ又は他の要素を装備し、これにより、コンテナ１０を水平面上の受け入れカートに送り出すことができるようにする。
【００４６】
図１１〜１５には対応する積込みセル６０を示し、この場合、積込みシステムにはロボット２０をベルトコンベヤの代わりに設けている。ロボット２０の支援の下、装填度を僅かに高めることができるが、同時にシステムの複雑さも増す。
【００４７】
空輸ユニット１０を、１つの軸線の周りに回転する取扱い装置４０によって操作する実施形態について上述した。本発明によれば、取扱い装置４０は、他の軸線又は他の自由度にして空輸ユニット１０を傾動するよう構成することもできる。換言すれば、取扱い装置４０は、少なくとも１つの自由度で空輸ユニット１０を傾動させるよう構成する。一実施形態によれば、取扱い装置４０は、高い機能の産業用ロボットとし、空輸ユニット１０を掴み、また複数個の自由度で傾動させるよう構成する（図１８参照）。産業用ロボットは、例えば、１２００ｋｇにも達する積荷を６個の自由度で取り扱うことができるファナック（Fanuc）社製Ｍ２０００モデルのロボットとすることができる。適当なグラブを装備したロボットは、例えば、満杯状態にした空輸ユニットを回転し、コンテナが適切な角度で送給コンベヤ２０まで運ぶことができる。この場合、送給コンベヤは、例えば、単純なベルトコンベヤとすることができる。
【００４８】
例えば、空輸ユニット１０内に物品３０を均等に配置しようとするとき、ロボットが空輸ユニット１０を高い振動数で僅かな往復運動変位で操作する振動機能を、上述したような構成に容易に適用することができる。往復運動操作は、１つ以上の方向で行うことができる。このとき、物品３０は互いにより安定した状態、若しくは互いにより密に詰まった状態になり、又は慣行的方法で物品３０を順次上方に配置することよりも、一層多く空輸ユニット１０に詰め込むことができるようになる。
【００４９】
一般的に、空輸ユニット１０は、傾動、振動若しくは他の適当な運動を使用して、又はこれらを組み合わせることによって操作することができる。
【００５０】
好適な一実施形態によれば、積込みシステムの積込みセル６０には、バッファ保管部８３を設け、メインコンベヤ２１からの送給コンベヤ２０上に到来する物流の変動を均等化できるようにする（図１６，１７参照）。この実施形態によれば、手荷物取扱いプロセスに現れる一時的積込みピーク、例えば、空港における転送コンベヤの送り速度が詰込み事象のペース時間よりも速いことに起因する積込みピークに対応することができる。積込みセル６０内に内蔵バッファ保管部８３を設けることは、全体的に見て、現れ得るこれら僅かなまた一時的な自然発生的なボトルネックを解消することができる。
【００５１】
しかし、空港における手荷物取扱いシステムの物流変動がより大きい場合もあり、これは、特定時刻で幾つかの短距離輸送飛行から単独の長距離輸送飛行に物品が集約されること、又は逆に物品が単独の長距離輸送飛行から幾つかの短距離輸送飛行に分配されることに起因する。このような密集ピークは、空輸ユニットにおける詰込み割合に直接影響し、このような場合、内蔵バッファ保管部８３を設けた積込みセル６０でさえも、詰込みプロセスにおける一時的なボトルネックになり得る。
【００５２】
したがって、とくに、より重要な物流を均等化することを意図した個別のバッファ保管部８０では、それ自体詰込み機能に対する必要性はないが、好適には、同一空輸ユニット１０内に詰め込むことを意図した、積込みセル６０における物品を迅速に受け入れまた送り出すことができるようにする装置及びソフトウェアのみ必要とする。個別バッファ保管部８０は、１つ又は複数の積込みセル６０に供することができる。実際、物品バッチを送給コンベヤ２０に迅速に転送することは有利である。個別の詰込み動作が迅速かつ均等になればなるほど、ロボットにおける同一空輸ユニット１０に積むことを意図する手荷物の到来インターバルを短くする必要がある。
【００５３】
図１６，１７の実施例では、メインコンベヤ２１から到来する物品３０は個別バッファ保管部８０を経て送給コンベヤ２０に案内され、一実施形態によれば、この送給コンベヤ２０は上述したようなロボットとし、２機の並列的な取扱い装置４０ａ，４０ｂによって操作される２個の空輸ユニット１０ａ，１０ｂに積み込むよう構成する。さらに、積込みセル６０には、個別バッファ保管部８０と送給コンベヤ２０との間に内蔵バッファ保管部８３を設ける。
【００５４】
上述したように、個別バッファ保管部８０の役割は、到来した物品のピークを均等化することである。バッファ保管部８０は空港の物流制御システムに組み込んだ制御システム（図示せず）によって制御し、この制御システムは、既知の有無センサによってバッファ保管部８０の状態に関する情報を受け取る。このバッファ保管部８０により、積込みセル６０が物品の密集停滞に起因する詰込みプロセスのボトルネックを生じた場合、メインコンベヤ２１の速度又は動作を変更する必要がなくなる。図１６〜１８から分かるように、バッファ保管部８０はメインコンベヤ２１からセパレータ２２によって分離された物品を受け取る。
【００５５】
バッファ保管部８０において、物品３０はコンベヤ８１上に保管され、このコンベヤ８１は異なるレベルの高さに配置し、これにより積込みセル６０の高さを有効活用することができる。利用可能な表面積が少ない場合バッファ保管部８０は積込みセル６０の上方又は下方又はその双方に拡張することができる。好適には、コンベヤ８１相互間にリフト８２を設け、これにより、物品３０がある１つのコンベヤ８１から他のコンベヤに転送できるようにする。
【００５６】
数個のメインコンベヤ２１がある場合、物品３０は積込みセルまで複数個のセパレータ２２によって送給することができる。物品３０が複数個のコンベヤ８１に到来したとき、このコンベヤ８１から物品３０をリフト８２によって送給コンベヤ２０まで送給する。詰込みの必要性が少ない場合、リフト８２及び異なるレベルにあるコンベヤを使用せず、セパレータ２２から直接送給コンベヤ２０に物品３０を転送する単純なコンベヤを、バッファ保管部８０として使用する。
【００５７】
内蔵バッファ保管部８３及び個別バッファ保管部８０は、類似の構造を使用して実施することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０  空輸ユニット
１１  積込み開口
２０  送給コンベヤ
２１  メインコンベヤ
２２  セパレータ
３０  物品
４０  取扱い装置
４１  転送装置
５０  牽引機
５１  カート
６０  積込みセル
８０  個別バッファ保管部
８１  コンベヤ
８２  リフト
８３  内蔵バッファ保管部
１００  新たな積込みバッチを開始する
１０２  新たなコンテナを積込み場所に運び込む
１０３  積込みバッチにおける積み込むべき物品の有無チェック
１０４  コンテナ位置決めチェック
１０６  コンテナ内の最初の層列を選択する
１０８  層列における第１場所を選択する
１１０  場所に空きがあるかをチェック
１１２  その場所に積み込む
１１４  次の場所を選択する
１１６  層列における最終場所か否かをチェック
１１８  コンテナにおける最終層か否かをチェック
１２０  コンテナを傾動させる
１２２  コンテナにおける新たな層列を選択する
１２４  満杯になったコンテナの開口を閉鎖する
１２６  積込みバッチにおける最終コンテナか否かをチェック
１２８  積み込んだコンテナを積込みセルから送り出す
１３０  積込みバッチを終了する
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0005617037.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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