(57)【要約】支持台（１０５）と、前記支持台（１０５）に上下動可能且つ枢動可能に取り付けられた駆動アッセンブリ（１１０）とを備えた貨物搬送装置（１００）が設けられる。駆動アッセンブリ（１１０）は、ローラ（１２０）と、ローラ（１２０）を回転させる第１の電子制御モータ（１２５）とを備えている。リフトアッセンブリは、駆動アッセンブリ（１１０）を後退位置からローラ（１２０）が駆動しながら前記貨物と当接する突出位置まで支持台（１０５）に対して移動させる第２の電子制御モータ（１５５）を有している。第１のモータ（１２５）と第２のモータ（１５５）とは、電子制御器（１９５）によって制御される。
2004524247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貨物を搬送する装置であって、
支持台と、
前記支持台の長手方向の軸に対してほぼ直交するわずかな上下運動を可能にするよう前記支持台に枢動可能に取り付けられ、ローラおよび該ローラを回転させる第１の電子制御電気モータを有する駆動アッセンブリと、
前記駆動アッセンブリをほぼ前記支持台の内側にある後退位置から前記ローラが駆動しながら前記貨物と当接する突出位置まで前記支持台に対して移動させる第２の電子制御電気モータを有するリフトアッセンブリと、
前記第１のモータと前記第２のモータとを制御する電子制御器とを備えている装置。
【請求項２】
前記駆動アッセンブリの上方に貨物があることを検知し、貨物存在信号を前記電子制御器に送信するセンサを備えている請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記電子制御器は、貨物存在信号を受信してはじめて前記両モータを作動させるように構成されている請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記駆動アッセンブリの上方に貨物があることを検知し、貨物存在信号を前記電子制御器にそれぞれ送信する少なくとも２つのセンサを備えており、
前記電子制御器は前記センサのうち少なくとも１つから貨物存在信号を受信してはじめて前記両モータを作動させるように構成されている請求項１記載の装置。
【請求項５】
ユーザから前記電子制御器に手動制御信号を送信する入力装置を備えており、
前記電子制御器は、前記手動制御信号を受信して前記貨物存在信号を処理しない場合に、前記両モータを作動させるように構成されている請求項３記載の装置。
【請求項６】
ユーザから前記電子制御器に手動制御信号を送信する入力装置を備えており、
前記電子制御器は、前記手動制御信号を受信して前記貨物存在信号を受信しない場合に、前記両モータを作動させるように構成されている請求項４記載の装置。
【請求項７】
前記センサは非接触型センサである請求項２記載の装置。
【請求項８】
前記センサはホール効果センサ、赤外線センサ、または超音波センサである請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記リフトアッセンブリは、前記駆動アッセンブリに回転可能に取り付けられ、前記第２のモータによって回転させられて前記支持台の軸受に対して反動することにより前記駆動アッセンブリを垂直方向に移動させるカムを備えており、
前記駆動ローラは前記第２のモータと前記カムとの間に配設されている請求項１記載の装置。
【請求項１０】
前記支持台の軸受は、前記支持台の隅の近傍に配置されたピンによって支持されている請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記支持台はアルミニウムからなる請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記リフトアッセンブリは、前記第２のモータと前記カムに接続されて前記第２のモータから前記カムにトルクを伝達する可撓性のテンションケーブルをさらに備えている請求項９記載の装置。
【請求項１３】
前記可撓性のテンションケーブルは鋼製多重撚り線ケーブルである請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記可撓性のテンションケーブルは複合ケーブルまたはストラップである請求項１２記載の装置。
【請求項１５】
前記電子制御器は、前記ローラを第１の方向または該第１の方向とは逆の第２の方向に回転させるように前記第１のモータを制御し、
前記リフトアッセンブリが突出位置にあり、前記ローラが前記第１の方向に回転しているとき、前記電子制御器は、前記リフトアッセンブリを突出位置に待機させながら、前記第１のモータに前記ローラを前記第２の方向に回転させるように構成されている請求項１記載の装置。
【請求項１６】
前記電子制御器は、外部制御器からホールド信号を受信し、
前記電子制御器は、前記ホールド信号と前記貨物存在信号とを受信したとき、前記リフトアッセンブリを後退位置から突出位置に移動させ、前記第１のモータに前記ローラを固定させるように構成されている請求項２記載の装置。
【請求項１７】
前記第１のモータに対する電流引込みを測定する回路を備えており、
前記電子制御器は、前記第１のモータの電流引込みを監視し、前記第１のモータの電流引込みが所定の期間、所定の電流引込みを超過した場合に、前記第１のモータから電源を遮断するように構成されている請求項１記載の装置。
【請求項１８】
前記電子制御器は、複数の電流引込み値とそれに対応する期間とを表す電力消費曲線を記憶するメモリを備え、
前記電子制御器は、前記電力消費曲線に基づいて所定の電流引込みと所定の期間を算出するように構成されている請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記電力消費曲線は、前記第１のモータの動作時間を制限して前記貨物に対するローラの擦れを低減させるためのものである請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
前記駆動アッセンブリは連続する穴を備え、
前記第１のモータおよび前記第２のモータは、前記穴の内部に同軸状に取り付けられるように構成されている請求項１記載の装置。
【請求項２１】
前記第１のモータおよび前記第２のモータのそれぞれが、軸と該軸を支持する内部軸受とを備え、
前記駆動アッセンブリは、前記穴の内部で前記第１のモータおよび第２のモータの前記内部軸受を併せて支持する内部軸受支持部をさらに備えている請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
前記内部軸受支持部は、前記穴内の公差を補償する軸方向バネを備えている請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
前記第１のモータの軸に取り付けられた主駆動歯車装置と、前記第２のモータの軸に取り付けられたリフト歯車装置とをさらに備え、
前記穴は前記主駆動歯車装置と前記リフト歯車装置とを収容するように構成されている請求項２１記載の装置。
【請求項２４】
前記装置の底面積は前記支持台の長さと幅によって規定され、
前記ローラの底面積は前記ローラの直径と長さによって規定され、
前記ローラの底面積は、前記装置の底面積の２０パーセントよりも大きい請求項１記載の装置。
【請求項２５】
前記ローラの底面積は前記装置の底面積の約２３パーセントである請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
前記電子制御器は入出力ポートを備えており、
前記装置は、前記入出力ポートを介して前記外部制御器によって制御可能であり、
前記電子制御器は、前記装置の識別子コードと、貨物存在信号と、第１のモータの速度信号と、ローラの速度信号と、第１のモータの荷重信号と、第２のモータの荷重信号と、断熱状態信号とのうち、少なくとも１つを含むフィードバック信号を前記外部制御器に送信するように構成されている請求項１６記載の装置。
【請求項２７】
前記電子制御器は、前記装置に関する動作情報を記憶する非揮発性メモリを備えている請求項１記載の装置。
【請求項２８】
前記動作情報には、前記装置の合計動作時間と合計動作周期とのうち、少なくとも一方が含まれている請求項２７記載の装置。
【請求項２９】
前記電子制御器は、前記非揮発性メモリから外部コンピュータに情報をダウンロードする入出力ポートを備えている請求項２７記載の装置。
【請求項３０】
前記電子制御器は、第１のモータのけん引力と、第２のモータの揚力と、第１のモータおよび第２のモータの速度と、論理関数と、電磁障害制御とのうち、少なくとも１つをユーザによってプログラミング可能に制御するように構成されている請求項１記載の装置。
【請求項３１】
それぞれモータの温度信号を前記電子制御器に送信する第１のモータ温度センサおよび第２のモータ温度センサを備えている請求項１記載の装置。
【請求項３２】
前記電子制御器の入出力ポートと、
前記入出力ポートおよび前記装置を制御する複数の様々な外部制御器のうちの１つに接続し、前記電子制御器に対して前記１つの外部制御器を同定する回路を有するインターフェースケーブルとを備え、
前記電子制御器は、前記ケーブルの回路に応答して前記１つの外部制御器専用のソフトウェアを選択して使用するように構成されている請求項１記載の装置。
【請求項３３】
前記第２のモータは、前記駆動アッセンブリを突出位置から後退位置に移動させ、
前記リフトアッセンブリは、前記第２のモータと前記可撓性のテンションケーブルとの間に、前記第２のモータが前記駆動アッセンブリを突出位置から後退位置に移動させた後、前記第２のモータを空転させる一方向クラッチを備えている請求項１２記載の装置。
【請求項３４】
貨物を搬送する装置であって、
支持台と、
前記支持台の長手方向の軸に対してほぼ直交するわずかな上下運動を可能にするよう前記支持台に取り付けられ、ローラを備えた駆動手段と、
前記ローラを回転させる手段と、
前記駆動手段をほぼ前記支持台の内側にある後退位置から前記ローラが駆動しながら貨物と当接する突出位置まで前記支持台に対して移動させるリフト手段と、
前記リフト手段および前記ローラを回転させる手段を個別に電子制御する制御手段とを備えている装置。
【請求項３５】
貨物を運搬する方法であって、
ローラを有する駆動アッセンブリを支持台の長手方向の軸に対してほぼ直交するわずかな上下運動を可能にするように取り付け、
前記ローラを回転させる第１の電子制御電気モータを提供し、
前記駆動アッセンブリをほぼ前記支持台の内側にある後退位置から前記ローラが駆動しながら貨物と当接する突出位置まで前記支持台に対して移動させ、
前記駆動アッセンブリを移動させる第２の電子制御電気モータを提供し、
前記第１のモータと第２のモータとを電子制御する方法。
【請求項３６】
前記駆動アッセンブリの上方に貨物があることを検知し、
前記貨物が検知されてはじめて前記両モータを作動させる請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
それぞれ前記駆動アッセンブリの上方に貨物があることを検知する少なくとも２つのセンサを提供し、
前記センサのうち少なくとも１つによって貨物が検知されてはじめて前記両モータを作動させる請求項３５記載の方法。
【請求項３８】
ユーザから手動制御信号を送信し、
前記手動制御信号が送信されて貨物の存在が検知されない場合に、前記両モータを作動させる請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
前記ローラを第１の方向または前記第１の方向と逆の第２の方向に回転させるように前記第１のモータを制御し、
前記駆動アッセンブリが突出位置にあり、前記ローラが前記第１の方向に回転しているとき、前記駆動アッセンブリをその突出位置に待機させながら、前記第１のモータに、前記ローラを前記第２の方向に回転させる請求項３５記載の方法。
【請求項４０】
外部制御器からホールド信号を受信し、
前記ホールド信号が受信され、貨物が検知されたとき、前記駆動アッセンブリを後退位置から突出位置に移動させ、前記第１のモータに前記ローラを固定させる請求項３６記載の方法。
【請求項４１】
前記第１のモータに対する電流引込みを測定し、
前記第１のモータの電流引込みを監視し、
前記第１のモータの電流引込みが所定の期間の間に所定の電流引込みを超過した場合に、前記第１のモータから電流を遮断する請求項３５記載の方法。
【請求項４２】
複数の電流引込み値とそれに対応する期間とを表す電力消費曲線を記憶し、
前記電力消費曲線に基づいて所定の電流引込みと所定の期間を算出する請求項４１記載の方法。
【請求項４３】
前記電力消費曲線は、前記第１のモータの動作時間を制限して前記貨物に対するローラの擦れを低減させるためのものである請求項４２記載の方法。
【請求項４４】
前記装置の識別子コードと、貨物存在信号と、第１のモータの速度信号と、ローラの速度信号と、第１のモータの荷重信号と、第２のモータの荷重信号と、断熱状態信号とのうち、少なくとも１つを含むフィードバック信号を外部制御器に送信する請求項３５記載の方法。
【請求項４５】
第１のモータのけん引力と、第２のモータの揚力と、第１のモータおよび第２のモータの速度と、論理関数と、電磁障害制御とのうち、少なくとも１つをユーザによってプログラミング可能に制御する請求項３５記載の方法。
【請求項４６】
前記第１のモータおよび第２のモータは、永久磁石交流モータである請求項１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機等の輸送手段上で貨物を移送する際に用いられる貨物搬送システムに関する。本発明は、作動時にはローラを搬送すべき貨物に抗して上方に押し上げ、停止時にはローラを後退させるローラ駆動システムに特に適用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
輸送手段の床面に取り付けられたキャリアに着脱可能に搭載されるローラアッセンブリが、このような輸送手段内で貨物を搬送するために幅広く用いられている。これらローラアッセンブリすなわち「アクチュエータ」は、空輸貨物、陸上輸送貨物（トラック輸送）、鉄道貨物および船舶輸送貨物の産業で一般的に使用される商用貨物コンテナおよび軍用貨物コンテナの輸送に関わるシステムに使用する目的のものである。前記アクチュエータは、貨物輸送手段に設置され、輸送手段内のコンテナに推進力を与えたり、該コンテナを待機（すなわち、制動）させたりする。
【０００３】
動力駆動ユニットまたは動力式駆動ユニット（ＰＤＵ）と一般的に呼ばれる前記アクチュエータは、外部支持機材と組み合わされ、貨物コンテナを前記輸送手段から出し入れし易くするよう機能する。前記ＰＤＵは、一般的に、前記貨物輸送手段の床面または床構造にしっかりと取り付けられる固定フレームまたは固定支持台を組み込んでいる。この支持台には、可動駆動アッセンブリが取り付けられている。この駆動アッセンブリは、前記貨物コンテナと接触し、弾性のローラ表面と前記コンテナの底面との摩擦係数によってこれらコンテナに推進力を与える少なくとも１つの駆動ローラと、この駆動ローラを回転させるモータとを備えている。貨物コンテナの底面は概して平滑であり、金属カバーが正方形または矩形のフレーム構造に取り付けられているが、前記カバーは、木材または補強プラスティック等の非金属材料からなっている場合もある。
【０００４】
前記ＰＤＵにはリフト機構も組み込まれ、このリフト機構は、前記支持台の反作用点すなわち軸受に抗して共通のカム軸上のカムを回転させることによって、駆動アッセンブリをその降下した位置から貨物コンテナ底面と当接するまで上昇させる。前記リフト機構は、前記駆動ローラに垂直方向の力を与え、次に、該ローラが前記コンテナを動かす摩擦力をもたらす。前記リフト機構はまた、前記駆動ローラが回転していないとき、前記コンテナをその場に待機させるように係合され、輸送手段内でコンテナが誤って動かないようにすることができる。
【０００５】
前記ＰＤＵから駆動および／またはホールドコマンドが解除されると、前記ＰＤＵ駆動アッセンブリは、その後退位置まで降下する。一般的に、前記貨物コンテナは、複数の回転自在な円筒状ローラ、球状移送ユニットまたはキャスタアッセンブリによって支持され、これらは搬送機材と総称される。前記ＰＤＵが後退すると、前記コンテナは搬送機材上を移動自在になり、一般的に、輸送手段が移動している間は、掛け金、案内具および他の拘束金具によって定位置に待機させられる。
【０００６】
一般的なＰＤＵは、例えば、特許文献１〜３に記載されており、そこでは、１つのモータを用いて、弾性の駆動ローラを回転させるとともに、リフト機構に動力を供給し、該機構によって、前記ローラを支持する駆動アッセンブリを貨物コンテナ底面に当接するまで上昇させるようになっている。ポダンスキー（Ｐｏｄａｎｓｋｉ）他の特許文献４には、別のＰＤＵが記載されており、そこでは、駆動機能用とリフト機能用に別々のモータが設けられている。ポダンスキーのＰＤＵでは、駆動モータは標準の交流誘導モータであり、リフトモータはブラシ型直流モータである。
【特許文献１】
米国特許第３，６９０，４４０号明細書
【特許文献２】
米国特許第３，７３７，０２２号明細書
【特許文献３】
米国特許第５，５４７，０６９号明細書
【特許文献４】
米国特許第５，８０３，２３４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のＰＤＵは、修理や交換に費用がかかり且つ困難である複雑な機構を伴う場合がある。しかしながら、複雑さの度合いに関係なく、従来のＰＤＵは、様々な輸送手段で使用する場合や様々な種類の貨物コンテナや積荷作業に使用する場合等の変動する条件下での運用自由度の点で限界がある。結果として、これらのＰＤＵは、駆動トルクおよび／または揚力を変えることが必要な様々な用途に容易に適合できず、例えば、駐留コンテナまたは引っ掛かって動かないコンテナの下の駆動ローラが「擦れる」ため、過熱状態または過荷重の状態になる。
【０００８】
本発明の利点は、ＰＤＵの駆動機能およびリフト機能が互いに完全に独立しており、電子的にプログラミング可能であることによって、輸送手段インターフェース関数、論理関数、駆動トルク、揚力などの動作パラメータを柔軟に設定し変更することができるとともに、本発明のＰＤＵを、様々な異なる輸送手段の用途に使用されるよう適合させることができることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、貨物を搬送する装置であって、支持台と、前記支持台の長手方向の軸に対してほぼ直交するわずかな上下運動を可能にするよう前記支持台に枢動可能に取り付けられ、ローラおよび該ローラを回転させる第１の電子制御電気モータを有する駆動アッセンブリとを備えている装置によって前述または他の利点が一部実現される。リフトアッセンブリは、前記駆動アッセンブリをほぼ前記支持台の内側にある後退位置から前記ローラが駆動しながら前記貨物と当接する突出位置まで前記支持台に対して移動させる第２の電子制御電気ローラを備え、電子制御器は、第１のモータと第２のモータとを制御する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の他の利点は、以下の詳細な説明から当業者にとって容易に明らかになるであろう。以下の説明では、本発明の好適な実施形態のみが、本発明を実施するために検討された最良の形態を単に例示することによって図示、説明されている。本発明の利点は、特許請求の範囲に特に記載された形で実現および達成されてもよい。明らかなように、本発明は、他の異なる実施形態が可能であり、その細部の一部について、本発明から全く逸脱することなく、様々な自明の点で変形可能である。したがって、図面および説明は、本質的に例示であると見なされるべきであり、限定するものとして見なされるべきではない。
【００１１】
同じ参照番号で示す要素が全体を通して同じ要素を表している添付の図面を参照する。
【００１２】
従来のＰＤＵは機械的に複雑であり、様々な動作条件または様々な輸送手段の下での自由度が少ない。本発明は、従来のＰＤＵのこのような問題に取り組み解決する。
【００１３】
本発明のＰＤＵは、２つの個別の電子制御電気モータを備えており、そのうち１つは駆動機能用であり、もう１つはリフト機能用である。これらモータは両方とも永久磁石交流（ＰＭＡＣ）モータであってもよく、一般的に「ブラシレス直流」モータと言われる。これらのモータはそれぞれ独自の制御素子を有し、これら素子は、ＰＤＵの素子モジュールに統合されている。本発明で電子制御モータを２つ設けることによって、前記ＰＤＵの駆動機能およびリフト機能に対する動力は、それぞれ独立し、完全に制御可能になる。例えば、前記ＰＤＵの最大駆動トルクおよび最大揚力を設定し、これらを前記ＰＤＵの制御ソフトウェアによって個々に変更することができ、様々な貨物の用途でアクチュエータを使用するために最大限の自由度をもたらすことができる。さらに、従来のアクチュエータと異なって、本発明は駆動方向の変更時に後退することなく上昇するので、前記駆動ローラは、駆動方向が逆転したときに、前記コンテナと相変わらず接触したままでいることによって、駆動方向を変えた際に貨物が不要に動くことを回避できる。また、本発明のアクチュエータの電子制御モータを使用すれば、従来のアクチュエータと比較して、推進力が大きくなり、電力消費が低減され、重量が小さくなることによって、最先端技術が改良される。
【００１４】
図１ないし図４に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本発明に係るＰＤＵ１００は、アルミニウムなどの金属でできた支持台１０５を備え、該支持台には、支持台１０５の長手方向軸Ｌに対してほぼ直交し、わずかな上下運動を可能にするように軸ピン１１５を介して枢動可能に取り付けられた駆動アッセンブリ１１０などの駆動手段が載架されている。駆動アッセンブリ１１０は、外面が弾性の駆動ローラ１２０と、電子制御電気モータ、例えば、遊星歯車装置１３０、ピニオン歯車１３５、あそび歯車１４０および出力歯車１４５を介してローラ１２０を回転させる従来のＰＭＡＣモータ１２５などのローラ１２０を回転させる手段とを備えている（図３参照）。
【００１５】
さらに、本発明のＰＤＵには、前記支持台の反作用点すなわち軸受に抗して共通のカム軸上のカムを回転させることによって、駆動手段をその降下した位置から上昇させるリフトアッセンブリ１５０などのリフト手段が組み込まれている。このリフト手段は、前記駆動ローラに垂直方向の力を与え、次に、該ローラは、前記コンテナを動かす摩擦力をもたらす。具体的には、リフトアッセンブリ１５０は、従来のＰＭＡＣモータ１５５などの電子制御電気モータを備えている。図３および図４に示すように、リフトモータ１５５は、遊星歯車装置１６０と、リフトケーブルドライバ１６５と、リフトケーブル１７０と、リフト滑車１７５とを介して、両端に一対のカム１８５を有するカム軸１８０に動力を伝達する。カム１８５は、支持台１０５でリフト反作用ピン１９０ａに支持された軸受１９０に反動して、駆動アッセンブリ１１０を、（図１ないし図４に示すような）ほぼ支持台１０５の内側にある後退位置からローラ１２０が駆動しながら貨物（図示せず）と当接する突出位置まで支持台１０５に対して軸ピン１１５を中心に移動させる。リフトモータ１５５は、駆動アッセンブリ１１０が上昇している間は、約１１０００ｒｐｍで駆動し、その後、駆動ローラ１２０がコンテナの底面と接触したとき、または、リフトアッセンブリ１５０がその内部のリフト止め（図示せず）に達したとき、失速状態で動作する。
【００１６】
リフトアッセンブリ１５０にはテンションケーブル１７０が組み込まれており、リフトモータ１５５および歯車装置１６０からリフトカム１８５にトルクが伝達される。従来のアクチュエータでは、リフトカムにトルクを伝達する一般的な手段は、歯車装置を用いるものである。本発明の部品配置は、駆動ローラ１２０がモータ１２５，１５５とリフトカム１８５との間に位置するように設計されている。この部品配置により、荷重の配分が最適化され、支持台１０５に伝達される荷重が最小限になる。リフト歯車装置１６０からカム１８５へのトルク伝達は、１本または複数本の綱製または複合材料製多重撚り線ケーブルまたはストラップ１７０によって行われ、これらケーブルまたはストラップは、リフト歯車装置１６０の出力時にドライバ１６５によって引っ張られ、次に、カム１８５を一定の半径だけ引く。カム１８５は、支持台１０５の反作用軸受１９０に抗して回転することによって、駆動ローラ１２０に垂直運動と垂直方向の力を付与する。独立したリフトモータ１５５が用いられるので、リフトアッセンブリ１５０は、駆動ローラの回転方向と関係なく、一方向に回転するよう設計されている。本発明のケーブルリフト機構によって、屋外環境で作動可能な軽量化且つ低価格化の解決策が実現され、従来のようにリフト機構の出力側の歯車が密封されている必要がなくなる。
【００１７】
ＰＤＵ１００はまた、すべての電子制御モータが必要とする従来の方法で駆動モータ１２５およびリフトモータ１５５を電子制御し、論理演算、メモリ演算、および以下に詳細に説明される他の演算を実行する電子制御器１９５など、前記リフト手段と前記ローラを回転させる手段を個別に制御する制御手段を備えている。電子制御器１９５は、使用前に前記アクチュエータが正常に動作するか否かを検証する内蔵テスト（ＢＩＴ）機能も有している。電子制御器１９５は、外部制御器（図示せず）から信号を受信し、この外部制御器またはコンピュータなどの他の外部機器に信号を送信する、シリアルポートなどの入出力ポート２００を備えている。電子制御器１９５はさらに、合計動作時間、合計動作周期、または電子制御器１９５から入手可能な他のデータ等のＰＤＵ１００の動作情報を収集し記憶するために使用される非揮発性メモリを備えている。このデータは、信頼性のデータを追跡したり、使用量を検証したりするために、入出力ポート２００を介して抽出することができる。
【００１８】
電子制御器１９５は、重要な機能を幾つか実行する。電子制御器１９５は、電磁障害を制御するだけでなく、独立したリフトモータ１５５および駆動モータ１２５、輸送手段のインターフェース関数および論理関数も制御する。両モータ１２５，１５５に対する従来の動力制御モジュールは電子制御器１９５に組み込まれており、本発明の１つの実施形態では、電子制御器１９５は、電源スイッチ用のＣｏｏｌ−ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物電界効果トランジスタ）を備えている。この素子は、電力損失が低いため有利であり、ＰＤＵ内での利用に最適である。電子制御器１９５はまた、他の重要なスイッチ機能のために高度な集積ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を利用することができる。モータ１２５，１５５は、電子制御器１９５内の独自のマイクロプロセッサによって制御可能であり、このマイクロプロセッサは、前記モータの電流および力の許容限度設定と、加速率および減速率と、タイムアウトおよび遅延と、他の必要な情報とを含むソフトウェアコードを記憶している。電子制御器１９５は、電磁障害（ＥＭＩ）フィルタも備え、ＰＤＵ１００のＥＭＩ感受性だけでなく、ＰＤＵ１００が起因の伝導ＥＭＩをも工業規格の範囲内に制限することができる。
【００１９】
ＰＤＵ１００は、ＰＤＵ１００の上方に貨物コンテナが存在することを検知する２個の個別の非接触型センサ２０５をさらに備えている。センサ２０５は、例えば、赤外線、超音波、ホール効果等の数種類の非接触型センサのうちの１種またはそれ以上であってもよい。前記センサの貨物存在信号は電子制御器１９５によって受信され、電子制御器１９５は、前記センサ２０５のうちの少なくとも一方から前記貨物存在信号を受信してはじめてモータ１２５，１５５を作動させる。電子制御器１９５は、「ＯＲ」論理を適用することによって、一方のセンサ２０５が故障した場合にＰＤＵ１００のモータ１２５，１５５が確実に作動（オンまたはオフ）するようにする。前記２個のセンサにより、汚れが一方のセンサ２０５を遮ってＰＤＵ１００を動作不良にすることから一層保護されることになる。あるいは、電子制御器１９５は、外部制御器から入出力ポート２００を介して手動制御信号を受信することができ、それに応じて、前記貨物存在信号がセンサ２０５から受信されているかどうかに関わらず、モータ１２５，１５５を作動させる。この手動制御モードは、システム点検やセンサ故障時のオーバーライドのために用いられる。
【００２０】
貨物のセンサ２０５に加えて、モータ１２５，１５５の温度および電子制御器１９５の温度を監視する温度センサ２０５ａが設けられている。また、電子制御器１９５は、モータ１２５，１５５の作動に必要なロータ位置センサなどのモータ１２５，１５５内蔵のセンサを用いる従来の方法で、モータ１２５，１５５の電流引込みや速度などのモータ動作パラメータを監視する。センサ２０５ａおよびその監視機能を用いて、電子制御器１９５は、駆動モータおよびリフトモータを過荷重から保護するだけでなく、過熱に対して内部から自己を保護する。上述のように、電子制御器１９５は、入出力ポート２００を介して外部制御器にフィードバックすることができる。このようなフィードバック信号には、コンテナの有無、駆動モータ速度、駆動ローラ速度、駆動モータ電流またはリフトモータ電流またはそれに対応する荷重、温度保護状況およびＰＤＵ識別子コードが含まれるが、それに限定されない。
【００２１】
駆動モータ１２５およびリフトモータ１５５と、これらに関連する歯車装置とは、１つの連続する穴を備えたＰＤＵ１００の中央ハウジング２１０に内蔵されるよう設計されている。中央ハウジング２１０には、駆動モータ１２５およびリフトモータ１５５と、リフト遊星歯車装置１６０と、主駆動遊星歯車装置１３０と、内部軸受支持部２１５と、外部軸受支持部２２０，２２５と、エンドカバー２３０，２３５とが内蔵されている。この構成の長所は、中央ハウジング２１０の穴が製造し易いこと、部品を共通の穴に組み込み易いこと、組み立ての間のシミングが不要であることである。シミングは、組み立て過程において時間がかかる、誤差が起こり易い工程であり、本発明の本実施形態では回避される。内部軸受支持部２１５が、駆動モータ１２５およびリフトモータ１５５両方のロータの内部軸受を支持するだけでなく、中央ハウジング２１０の穴内の公差の積み重ねを補償する軸方向バネ２１５ａも備えているので、前記穴に軸方向の部品が多数入っているにもかかわらず、本装置ではシミングは不要である。組み立てられた部品はバネ２１５ａに押し付けられて圧縮され、エンドカバー２３０，２３５によって保持されるため、中央ハウジング２１０の穴の中のあらゆる部品のそれぞれの間で間隙をなくすことができる。
【００２２】
リフトアッセンブリ１５０には、リフトモータ１５５とリフト歯車装置１６０との間に一方向クラッチ２４０も組み込まれており、駆動アッセンブリ１１０が降下位置まで後退したときに通常発生する衝撃荷重が解消される。後退時、リフトモータ１５５は加速して高速になるので、クラッチ２４０は、リフトカム１８５がその下降方向ストッパ（図示せず）に接触した後、モータ１５５を停止するまで「空転させる」ことができる。
【００２３】
ＰＤＵの性能および運用アベイラビリティは、その駆動ローラのサイズおよび耐久性に直接関わっている。ＰＤＵの全体の底面積または上面図に対する前記駆動ローラの（直径および長さに基づく）サイズは、前記コンテナと良好に接触し、ローラの寿命を長くするように最大化されると有利である。本発明のＰＤＵ１００の駆動ローラ１２０は、その支持台１０５の底面積（すなわち、支持台１０５の長さと幅）の約２３％を占め、約４８平方インチの総表面積を有している。比較すると、航空貨物に用いられる先行技術のＰＤＵは、底面積の約１２％ないし１７％で総表面積が７ないし３９平方インチの１つまたは２つの駆動ローラを有している。
【００２４】
本発明のＰＤＵ１００の固定された支持台は、重量およびコストを最小限にし、それでもなお駆動アッセンブリ１１０から輸送手段の床構造に必要な荷重を伝達するよう設計されている。これは、上述の部品配置と荷重配分によって実現され、駆動ローラ１２０に与えられた荷重が、軸ピン１１５およびリフトカム１８５を介して伝達され、そして、反作用ピン１９０ａを介して台１０５の隅に伝達される。こうすれば、支持台１０５の曲げおよびたわみが最小限になり、台１０５を、アルミニウム薄板の打抜き加工または薄壁の押し出し成形により製造することができる。
【００２５】
ＰＤＵ１００の動作機能すなわち「モード」を幾つか例として説明する。「後退モード」は、ＰＤＵ１００の通常の停止モードであり、その際には、外部電源が遮断されているか、外部制御器から駆動コマンドまたはホールドコマンドが送信されていないか、あるいは、コンテナが存在していない（すなわち、貨物存在信号がセンサ２０５によって生成されていない）。駆動アッセンブリ１１０が搬送面より下方に後退しているので、後退モードによって、コンテナを手動で移動させやすくなる。
【００２６】
「リフトおよび駆動モード」では、リフトアッセンブリ１５０が駆動アッセンブリ１１０を上昇させてコンテナと接触させ、駆動ローラ１２０が回転してコンテナを移動させる。このモードには、外部制御器からの方向コマンドと、貨物存在信号とが必要とされる。上昇および駆動兼用の単一のモータを有する一般的な従来のアクチュエータとは異なって、ＰＤＵ１００は駆動方向の変更時に後退することなく上昇する。より正確に言えば、電子制御器１９５がリフトアッセンブリ１５０を突出位置に待機させながら駆動モータ１２５の方向を逆転させるので、駆動ローラ１２０は、駆動方向が逆転したときに、前記コンテナと相変わらず接触したままになる。
【００２７】
「ホールドモード」では、リフトアッセンブリ１５０は、駆動アッセンブリ１１０を上昇させてコンテナと接触させ、駆動ローラ１２０は、駆動モータ１２５およびそれに関連する駆動歯車装置１３５，１４０，１４５によって回転しないようにされる。駆動モータ１２５が電子制御器１９５によって電子的にロックされて駆動ローラ１２０を回転させないようにするため、本発明のＰＤＵ１００のホールド機能は、別のブレーキ（例えば、摩擦式ブレーキ）を必要としない。このモードの目的は、コンテナをその位置で停止させ待機させることであり、このモードは、電力がＰＤＵ１００に供給されているときは連続して使用できる。ホールドモードは、前記外部制御器からのコマンドを介して選択可能であり、操作者は、駆動コマンドが解除される際に、ＰＤＵ１００を待機状態にするかまたは後退させるかを選択することができる。例えば、入出力ポート２００のピンは、ホールドモードが望ましいことを示す電子制御器１９５に対する信号として、輸送手段の床面に接続することができる。例えば、航空機の貨物室のドアが開いたりＰＤＵシステムがオンになるとき、ＰＤＵがすべてホールドモードにされるなど、操作者の入力がなくてもこのモードが適用できる。一般的に、前記ホールドモードは、交流電源が遮断されたときは、航空機の論理制御器によって継続される。例えば、前記ホールドモードは、航空機内のリレーによって実行することができる。
【００２８】
従来のＰＤＵと異なって、本発明のアクチュエータは、交流電源が遮断され、その後操作者の入力なしに再び印加された後、コンテナホールドモードを再開することができる。このことは航空貨物業界で特に重要であり、交流電源は、一般的に、陸上電力運搬車、航空機用発電機、または航空機の補助動力装置（ＡＰＵ）によって供給され、いつでも瞬時に遮断され、再印加される。従来のＰＤＵは電源が遮断されるとすぐに後退し、待機状態を再開するためには、駆動コマンドが交流電源供給再開時に操作者によって再適用される必要があるため（ＰＤＵは一般的に共通のリフト兼駆動モータを有しているので）、ＰＤＵは、電源遮断時に貨物コンテナと離れ、その制御ができなくなる。それに対して、本発明のＰＤＵ１００では、ホールドモードは、直前に説明したように、電源遮断前に航空機の制御器によって実行されていたため、交流電源の遮断時に後退するが、電源が再び印加されると、センサ２０５が前記ＰＤＵ１００の上方の貨物を検知し、電子制御器１９５がホールド信号を認識する。貨物存在信号およびホールド信号に応じて、電子制御器１９５は、自動的に、リフトアッセンブリ１５０を後退位置から突出位置に移動させ、駆動アッセンブリ１１０に貨物をその位置で待機させる。そのため、操作者からの駆動信号は必要ない。
【００２９】
本発明の別の実施形態では、ＰＤＵ１００は、駐留コンテナまたは引っ掛かって動かないコンテナの下にある駆動ローラの不要な擦れを抑制するセンサおよび論理回路を特徴とするけん引および摩擦制御機能を内蔵し、駆動ローラが過剰に磨耗し、モータが過熱することを回避することができる。コンテナが掛け金または他のコンテナに当たって目的の位置に達するとき、そのコンテナは駐留されると言われる。従来のＰＤＵの大部分は、駆動コマンドが解除されるまで、または、ＰＤＵが過熱するまで、駐留コンテナに抗して駆動を継続する。一部のＰＤＵは、駐留コンテナの下方での擦れを抑制するために「タイムアウト」またはコンテナモーションセンサを内蔵している。しかしながら、タイムアウトによって、操作者に、様々なサイズのコンテナを扱える自由度が与えられるわけではなく、モーションセンサは、濡れたコンテナやゆっくりと移動するコンテナの下ではうまく作動しない可能性がある。
【００３０】
本発明のＰＤＵ１００の電子制御器１９５は、（駆動モータ１２５の電流引込みと比例する）駆動ローラ１２０に印加されたトルクの量と、モータ１２５のランタイムとを解析し、駆動モータ１２５の瞬時電力消費量を測定する。具体的には、電子制御器１９５に、駆動モータ１２５の電流引込みを測定し、その測定した電流引込みを監視する従来の回路が内蔵されている。電子制御器１９５は、そのメモリに記憶した電力消費曲線を、監視した電流引込みと比較し、その電力消費がこの曲線を超過したとき、駆動モータ１２５を遮断する。高いけん引負荷の下では、駆動時間は、駆動ローラの擦れを抑制するように制限される。負荷が軽くなれば、軽量コンテナまたは濡れたコンテナを扱う場合のように、駆動コマンドが適用される限り、駆動モータ１２５は動作する。この論理回路によって、「誤った遮断」の可能性が低減され、濡れた駆動ローラを「拭き取り」、濡れたコンテナを移動させる程度の期間だけ駆動モータ１２５が動作する。
【００３１】
本発明の１つの実施形態では、駆動モータ１２５を介して駆動ローラ１２０に送出された累積エネルギーがあらかじめ設定した限度を超過した際、駆動モ−タ１２５をオフにすることによって擦れ（すなわち、ローラの制御された磨耗）が終わる。前記累積エネルギー（Ｅaccumulated）は、ある期間にわたりサンプリングされた散逸エネルギー（Ｅdis）をすべて合計することによって算出される。散逸エネルギーは所定のエネルギーしきい値（Ｅth）を超えてモータ１２５に送出されているエネルギー（Ｅin）である。しきい値および累積エネルギーは、ＰＤＵの用途ごとに電子制御器１９５にプログラミング可能であり、次の等式によって既定される。
【００３２】
（１）Ｅin＝∫Ｐinｄｔ＝∫（Ｉs2*Ｒm）ｄｔ
（２）Ｅth＝∫Ｐthｄｔ＝∫（Ｉth2*Ｒm）ｄｔ
（３）Ｅdis＝Ｅin−Ｅth
（４）Ｅaccumulated＝ΣＥdisｄｎ
ここで、
Ｒm＝モータ抵抗，正規化＝１
Ｉs＝サンプリング電流
Ｐin＝モータ１２５に入る電力
Ｉth＝用途ごとに決められたしきい値
Ｐth＝しきい値電力
【００３３】
サンプル電力消費曲線を図５Ａおよび５Ｂに示す。図５Ａには、駆動ローラ１２０の負荷が可変なＰＤＵのエネルギー使用量が示され、図５Ｂには、駆動ローラ１２０の負荷が可変な累積エネルギーが示されている。
【００３４】
本発明のＰＤＵは、アクチュエータを変えることなく、多数の様々な種類の輸送手段で動作するよう設計されている。このＰＤＵは、様々なけん引力、揚力または論理遅延が要求される複数の用途で動作するようあらかじめプログラミングすることができる。電子制御器１９５は、複数のＰＤＵの用途のために複数のプログラムを記憶するのに十分なメモリを有している。上述のように、フィードバック信号を外部制御器に送ることも可能である。複数の様々な外部制御器のうちのどれでも、図１に示すケーブル３００など様々な電気インターフェースケーブルを用いて、本発明の単独のＰＤＵとともに使用できる。前記インターフェースケーブルは入出力ポート２００に接続されるが、制御器の用途に基づいて、コネクタ３００ａなどの別個の輸送手段インターフェースコネクタを有している。回路３００ｂなどの個別の電気インターフェースケーブルの内側の回路は、入出力ポート２００を介して電子制御器１９５に対してケーブルの種類を同定し、これに応じて、電子制御器１９５は、そのメモリに記憶された用途専用のソフトウェアを選択し使用する。したがって、同一のＰＤＵ１００を別の位置または別の種類の輸送手段に設け、ユニットに何の変更をしなくても適切に作動させることができる。
【００３５】
本発明のＰＤＵは、１つは駆動機能用、１つはリフト機能用の２つの別々の永久磁石ブラシレス直流電動モータであることを特徴とする。これらのモータはそれぞれ独自の制御素子を有し、これら素子はＰＤＵ素子モジュールに統合されている。前記駆動モータは、制御ソフトウェアを介して、ＰＤＵの最大揚力とともに、様々な貨物の用途ごとに変動する最大利用可能駆動トルクを制御するために電流が制限される。２つのモータを設けることによって、本発明のＰＤＵの駆動機能およびリフト機能を、それぞれ独立して完全に制御可能に動作させることができる。このように機能が独立し、プログラミング可能であることによって様々な用途で本発明のＰＤＵを使用するための最大限の自由度を得ることができる。
【００３６】
本発明は従来の材料と手法と装置を用いて実施可能である。したがって、このような材料と装置と手法は、本明細書中に詳細には記載されていない。前述の説明には、本発明を完全に理解してもらうために、特定の材料や構造や化学物質やプロセス等の特定の詳細事項が多数記載されている。しかしながら、本発明は、具体的に記載された詳細事項に頼ることなく実施可能であると認識されるべきである。場合によっては、不必要に本発明を曖昧にしないように、周知の処理構造は詳細に記述されていない。
【００３７】
本発明の好適な実施形態と、その汎用的なほんの数例のみが本開示に図示および記載されている。本発明は、様々な他の組合せおよび環境で使用することができ、本明細書に記載された発明の概念の範囲内で変更または変形可能であると理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係る装置の斜視図である。
【図２Ａ】図１の装置の上面図である。
【図２Ｂ】図１の装置の側面図である。
【図３】図２ＢのＡ−Ａ線で切断された断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る装置の斜視図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態で用いる電力消費曲線のグラフ表示である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態で用いる電力消費曲線のグラフ表示である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【国際公開パンフレット】
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2004524247.tif 000011
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2004524247.tif 000013
2004524247.tif 000014
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004524247.tif 000038
2004524247.tif 000039
【国際調査報告】
2004524247.tif 000040