KR20120008517A - 마찰이 높은 롤러들을 포함한 합병 컨베이어 - Google Patents

Abstract

분리 컨베이어(14)를 공급하는 타이밍 컨베이어(12)를 포함한 합병 컨베이어(10)는 마찰이 높은 주변 표면(70)을 구비한 롤러들(40)을 가진 횡 방향-롤러 컨베이어 벨트(38)에 의해 특징지어진다. 타이밍 컨베이어는 물품들(13)을 분리 컨베이어에 전달하되, 정확한 간격으로 한번에 하나의 물품을 전달한다. 횡 방향-롤러 벨트의 롤러들은 운반 방향(18)에 대한 횡 방향으로 자유롭게 회전한다. 플라우 가이드들(60)은 분리 벨트 상에서 시간에 정해진 물품들을 단일 파일로 수용한다. 마찰이 높은 롤러들(40)은 타이밍 컨베이어에 의해 설정된 정확한 타이밍을 유지하기 위해 물품들이 운반 방향으로 롤러들을 따라 슬라이딩하지 못하도록 한다.

Description

마찰이 높은 롤러들을 포함한 합병 컨베이어{MERGE CONVEYOR INCLUDING HIGH-FRICTION ROLLERS}

본 발명은 일반적으로 동력-구동 컨베이어들(power-driven conveyors)에 관한 것으로, 특히, 물품들의 다수의 레인들(multiple lanes)을 단일 파일(single file)로 합병시키기 위해(merge) 사용된 롤러-벨트 컨베이어들에 관한 것이다.

다수의 운반 적용은 서로 다른 경로에 이동되는 물품들이 단일 파일로 합병되는 것을 필요로 한다. 합병 컨베이어의 일 예는 2008년 9월 23일에 출원된 Matthew L. Fourney의 "Systems and Methods for Providing an Improved Timing Conveyor"의 미국 특허 제7,426,992호에 개시된다. 상기 특허의 도 15는, 불규칙한 간격으로 물품들을 수용하는 2 개의 나란한 타이밍 컨베이어들(timing conveyors)을 포함한 타이밍 컨베이어 섹션(section)을 도시한다. 각각의 타이밍 컨베이어는 컨베이어 간에 시간 차가 있는(staggered) 지정 위치로 물품을 가속화한다. 지정 위치의 시간 차는 2 개의 컨베이어들이 규칙적인 간격으로 물품을 분리 컨베이어(singulating conveyor)로 교호적으로 공급하도록 하고, 이격된 물품들을 단일 파일로 합병시킨다.

하나의 통상적인 분리 컨베이어는, 상기 벨트의 출구 영역에 물품들을 합병시키기 위해, 벨트에 걸쳐 배열된 플라우(plow) 또는 가이드를 구비한 플랫-탑 벨트(flat-top belt)를 포함한다. 플라우들은 마찰 계수가 낮은 물질로 구성됨에도 불구하고, 물품들은 여전하게 플라우들에서 피봇되고(pivot), 그 자체가 재-배향되며, 그리고 접촉 시에 다소 뒤로 이동되는 경향도 있다. 이러한 효과는 타이밍 컨베이어 섹션으로부터 물품의 전달의 정확한 타이밍을 극복하고, 타이밍 컨베이어에 의해 물품의 전달의 공간에 대해 하단 범위(lower bounds)를 설정하고, 결과적으로 처리량에 따른 상단 범위를 설정할 수 있다.

또 다른 통상적인 분리 컨베이어는 2004년 7월 6일에 출원된 Mark B. Costanzo의 "Singulating Conveyor"의 미국 특허 제6,758,323에 기재된 바와 같이, 플라우 없이 물품들을 분리시키기 위해 각이진 롤러 벨트(angled-roller belt)를 사용한다. 기재된 분리 벨트는 상기 벨트가 전진할 시에 벨트의 중심 라인을 향해 비스듬하게 회전하는 벨트 롤러들을 절반 각각으로 작동시킨다. 롤러들은 마찰이 계수가 상당히 낮은 플라스틱이고, 작동 롤러들 또는 운반로(carryway)의 베어링 표면들 상에 탑재된다. 롤러들과 운반 물품들 사이의 슬립(slip)은 타이밍 컨베이어에 의해 정확한 물품 타이밍 설정을 절충할 수 있다. 이러한 각이진 롤러 벨트 싱귤레이터들(angled-roller belt singulators)은 플라우들을 구비한 플랫-탑 벨트들보다 더 고가이며, 통상적으로 물품들을 분리시키는데 긴 거리를 필요로 한다.

이로써, 높은 처리량을 수용할 수 있는 간단한 합병 컨베이어가 필요하다.

본 발명의 특징으로 구현한 합병 컨베이어의 일 실시예는 멀티레인 타이밍 컨베이어를 포함하고, 상기 멀티레인 타이밍 컨베이어는 서로 다른 시간대에서 물품들이 그의 다운스트림 말단부를 벗어나 컨베이어 벨트에 공급되도록 하고, 상기 컨베이어 벨트는 운반 방향에 대한 횡 방향으로 자유롭게 회전하기 위해 배치된 물품-지지 롤러들을 가진다. 상기 타이밍 컨베이어는 레인 간에서 운반 방향으로 물품들에 시간 차를 두어, 상기 물품들을 상기 컨베이어 벨트로 한번에 하나의 레인에 공급하도록 한다. 플라우는 컨베이어 벨트에 배치됨으로써, 컨베이어 벨트의 좁은 폭 영역을 통하여 그의 출구 말단부로 물품들을 중앙에 모이도록 한다. 컨베이어 벨트의 롤러들은 운반 방향에 평행한 롤러들을 따른 물품들의 이동을 저지하기 위해 운반되는 물품들에 접촉하는, 마찰이 높은 주변 표면을 가진다. 물품을 지지하는 롤러들은, 컨베이어 벨트가 전진할 시에, 플라우에 접촉하는 물품을 횡 방향으로 밀기 위해 회전한다.

본 발명의 이러한 특징, 다른 양태들 및 이점은 다음의 상세한 설명, 첨부된 청구항 및 도면을 참조하여 보다 쉽게 이해되며, 상기 도면에서:
도 1은 횡 방향의 롤러 분리 벨트를 포함한, 본 발명의 특징으로 구현한 합병 컨베이어의 일 실시예의 일부의 부분적인 면을 제시한 사시도;
도 2는 도 1의 합병 컨베이어의 상부 평면도;
도 3은 도 1의 합병 컨베이어의 출구 말단부의 확대도; 및
도 4a 및 4b는 도 1의 횡 방향의 롤러 분리 벨트의 롤더들의 등각 단면도이다.

도 1-3은 본 발명의 특징을 구현한 합병 컨베이어를 도시한다(각각의 컨베이어의 컨베이어 벨트의 부분들은 컨베이어들의 보다 상세한 부분을 드러내기 위해 도 1 및 2에서 제거됨). 합병 컨베이어(10)는, 물품들(13)을 분리 컨베이어(14)로 공급하는 업스트림 타이밍 컨베이어(upstream timing conveyor)(12)를 포함하고, 상기 분리 컨베이어(14)는 배출 컨베이어(outfeed conveyor)(15)로 전달하기 위해, 물품들을 단일 파일로 배치시킨다.

이 예에서, 타이밍 컨베이어는 멀티레인 컨베이어(multilane conveyor)이고, 상기 멀티레인 컨베이어는 다운스트림 말단부(downstream end)(20)를 향하여 운반 방향(18)으로 평행하게 전진하기 위해, 나란하게 배치된 5 개의 개별적인 타이밍 컨베이어 벨트들(16A-E)을 가진다. 벨트들은 다운스트림 말단부에서의 공통 구동 샤프트(24) 상에 장착된 구동 스프로킷들(drive sprockets)(22) 및 대향하는 말단부에서의 유사한 아이들 스프로킷들 주위에서 조정된다(trained). 구동 샤프트는 타이밍 컨베이어 벨트를 구동하는 모터(28)에 연결되되, 기어 박스(26)를 통해 연결된다.

각각의 타이밍 컨베이어 벨트(16)는 복수의 롤러들(30)을 가지고, 상기 롤러들은 벨트의 두께를 통해 연장되고, 운반 방향에 수직한 액슬들(axles) 상에 장착된다. 각각의 타이밍 컨베이어 벨트 아래에 위치한 베어링 표면(bearing surface)(32)은 아래로부터 벨트를 지지하고, 표면을 제공하고, 상기 표면 상에는 롤러들이 탑재되어 벨트가 전진할 시에 운반 방향으로 롤러들 상부에 있는 물품들을 회전시키고 가속시킬 수 있다. 베어링 표면은 도시된 바와 같이, 롤러들이 전방 방향 또는 운반 방향의 역 방향으로 회전하도록 운반 반향으로 또는 운반 반향의 반대로 구동될 수 있는 팬형 평행 웨어 스트립들(pan parallel wear strips)일 수 있거나, 심지어 평평한 컨베이어 벨트일 수도 있다.

타이밍 컨베이어 벨트에는 또한, 위치설정 소자들, 예를 들면, 벨트 아래의 작동 표면에 접촉할 시에 차단 위치로 튀어 오르는(pop up) 팝-업 플라이트들(pop-up flights)(34)이 설치된다. 타이밍 컨베이어 벨트의 롤러들 상부에서 운반되는 물품은 운반 방향으로 가속화되되, 벨트 상의 지정 위치가 표기된 상승 플라이트에 의해 정지될 때까지 가속화된다. 플라이트들은 레인 간에 운반 방향으로 선택된 간격에서 시간 차를 두어, 물품들이 타이밍 컨베이어(12)에서 서로 다른 시간대에 정확하게 빠져나가도록 한다. 이 바람직한 실시예에서, 각각의 레인의 롤러들, 즉 각각의 타이밍 컨베이어 벨트(16A-E)의 롤러들은 상기 플라이트들에 대해 물품들을 전방으로 가속화시켜, 물품들은 공지된 간격으로 분리 컨베이어(12) 상으로 공급될 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 타이밍 컨베이어 벨트의 일 예는 2008년 9월 23일에 출원된 Matthew L. Fourney의 "Systems and Methods for Providing an Improved Timing Conveyor"의 미국 특허 제7,426,992호에 개시된다. 상기 특허의 개시는 참조로서 본원에 병합된다.

타이밍 컨베이어(12)의 다운스트림 말단부(20)는 업스트림 말단부(36)에서 분리 컨베이어(14)에 접한다. 분리 컨베이어는 횡 방향-롤러 컨베이어 벨트(38)를 포함하고, 상기 횡 방향-롤러 컨베이어 벨트는, 운반 방향에 평행한 액슬들(42) 상의 운반 방향(18)에 대한 횡 방향(44)으로 회전하기 위해 배치된 롤러들(40)을 가진다. 분리 컨베이어 벨트는 분리 컨베이어의 출구 말단부(48)에서의 구동 샤프트(46) 상에 장착된 구동 스프로킷들(미도시) 및 업스트림 말단부(36)에서의 아이들 샤프트(52) 상의 아이들 스프로킷들(50) 주위에서 조정된다. 기어 박스(56)를 통해 구동 샤프트에 연결된 모터(54)는 운반 방향(18)으로 벨트를 구동한다.

분리 컨베이어 상에 수용된 물품들은 플라우(60)에 의해 벨트의 좁은 영역(48)을 향하여 중심에 모이게 되고(funneled), 상기 플라우는 분리 벨트(14)의 좁은 폭을 가로질러 서로를 향해 각이진 한 쌍의 가이드 레일들(62)을 포함한다. 수렴된 가이드 레일들은 출구에서 개방부(66)를 가진 삼각형 영역으로 정의된다. 분리 벨트 상으로 타이밍 컨베이어에 의해 공급된, 시간 차가 있는 물품들은 플라우에 의하여, 삼각형의 좁은 폭 영역에 한정된다. 최외곽 레인들(16A 및 16E)로부터의 물품들은 우선 분리 컨베이어의 업스트림 말단부 근처의 플라우에서 만나게 된다. 다음 내부의 레인들(16B 및 16D)로부터의 물품들은 우선 좀더 멀리 있는 다운스트림에서 만나게 된다. 그리고, 배출 컨베이어(15)에 대해 개방부(66)에 정렬된 중심 레인(16C)으로부터의 물품들은 플라우에 접촉됨 없이 출구에서의 개방부로 진행하게 된다.

벨트의 횡 방향 롤러들(40)은 컨베이어를 가로질러 물품을 횡 방향으로 가이드하는 플라우의 작동을 용이하게 한다. 플라우의 접촉 표면(68)은 마찰 계수가 낮은 UHMW 등의 물질로 구성되는 것이 바람직하다.

플라우와의 접촉에 의하여 물품들이 뒤로 다소 더 이상 움직이지 못하도록, 벨트 롤러들(40)은 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 마찰이 높은 고무 또는 탄성 중합체의 주변 표면(elastomeric peripheral surface)(70)을 가지고, 상기 마찰이 높은 고무 또는 탄성 중합체의 주변 표면은 롤러 몸체(72) 주위에서 성형되거나 부착되고, 상기 롤러 몸체는 마찰이 낮은 플라스틱 물질로 성형될 수 있다(약 35 쇼어 D(shore D)의 경도(hardness)를 가진 열 가소성 탄소 중합체 물질은 마찰이 높은 물질의 일 예임). 롤러 몸체를 통한 보어(bore)(74)는 액슬(42)을 수용하고, 운반 방향에 평행한 롤러용 회전 축(76)을 정의한다. 타이밍 컨베이어 벨트들의 인-라인 롤러들(in-line rollers)과는 달리, 분리 벨트의 횡 방향 롤러들은 베어링 표면들 상에 탑재되지 않는다. 대신에, 이들은 플라우에 의해 물품들에 가해진 힘으로 자유롭게 회전하게 된다. 액슬과 보어 사이의 낮은 마찰로 인하여, 지지된 물품이 플라우에 의해 가해질 시에 롤러는 횡 방향(44)으로 자유롭게 회전하게 된다. 롤러의 높은 마찰 주변 표면은 물품이 롤러를 따라 운반 방향으로 슬라이딩되지 못하게 하며, 결과적으로, 타이밍 컨베이어에 의해 설정된 타이밍 관계를 유지시킨다. 타이밍을 유지하는 것은 분리 컨베이어 상의 물품들 사이의 충돌을 방지하고, 벨트가 막힘(jams) 없이 높은 처리량을 위해 고속으로 동작되도록 한다. 마찰이 높은 롤러 표면들은 또한, 물품들이 플라우의 가이드 레일과의 접촉 시에 수직 축 주위에서 회전하거나 재배향되지 못하도록 한다. 이로써, 타이밍 컨베이어 및 플라우를 구비한 높은 마찰의 횡 방향-롤러 벨트는 효과적인 합병 컨베이어를 구성하기 위해 협동한다.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 상세한 설명에서 기술되었지만, 다른 실시예들도 가능하다. 예를 들면, 플라우는 합병 컨베이어의 분리 컨베이어 섹션을 가로지르는 단일 가이드 레일로 구성될 수 있다. 또 다른 예에서, 타이밍 컨베이어는 다수의 레인들로 분할된 단일 벨트로서 실현될 수 있거나, 반드시 기하학적으로 평행하지 않은 다수의 벨트에 의해 실현될 수 있다. 이로써, 이러한 소수의 예들이 제안된 바와 같이, 청구항의 권리 범위는 예에 의해서 기술된 바람직한 실시예의 상세한 설명에 한정되는 것으로 여겨지지 않는다.

Claims (6)

1. 운반 방향으로 다운스트림 말단부로 물품을 운반하는 복수의 레인들을 가지며, 레인 간에서 운반 방향으로 물품들에 시간차를 두어, 서로 다른 시간대에서 물품들이 상기 다운스트림 말단부를 벗어나 공급되게 하는 멀티레인 타이밍 컨베이어;
   상기 타이밍 컨베이어로부터 물품들을 수용하기 위해, 상기 타이밍 컨베이어의 다운스트림 말단부에 인접하고 상기 다운스트림 말단부의 맞은편에 위치한 업스트림 말단부로부터 출구 말단부를 향하여 운반 방향으로 전진하며, 상기 운반 방향에 대한 횡 방향으로 자유롭게 회전하기 위해 배치된 복수의 물품-지지 롤러들을 가지는 컨베이어 벨트;
   상기 타이밍 컨베이어로부터 상기 컨베이어 벨트의 좁은 폭 영역을 통하여 상기 출구 말단부로 수용되는 물품들을 중심에 모이게 하기 위한, 상기 컨베이어 벨트에 배치된 플라우
   를 포함하고,
   상기 롤러들은 운반 방향에 평행한 롤러들을 따른 물품들의 이동을 저지하기 위해 운반되는 물품들에 접촉하는, 마찰이 높은 주변 표면을 가지면서, 상기 플라우에 접촉되는 물품을 지지하는 롤러들은, 상기 컨베이어 벨트가 전진할 시에, 횡 방향으로 물품을 밀기 위해, 회전하는 것을 특징으로 하는 합병 컨베이어.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 마찰이 높은 주변 표면은 고무 또는 탄성 중합체 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 합병 컨베이어.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 멀티레인 타이밍 컨베이어는 복수의 베어링 표면들을 포함하고,
   상기 레인들은 다른 레인들의 위치설정 소자들로부터, 운반 방향으로 오프셋되는 각각의 레인에서 주기적으로 이격된 위치설정 소자들에 평행하게 배치된 하나 이상의 롤러 벨트들로 형성되며,
   상기 롤러 벨트들은 롤러들을 가지며,
   상기 롤러 벨트들이 운반 방향으로 나아갈 시에, 상기 롤러들은 상기 롤러 벨트들 아래에 위치된 베어링 표면들 상에서 회전하여 상기 롤러들 상부의 물품을 상기 위치설정 소자들을 향하여 가속화시키기 위해 상기 롤러 벨트들의 두께를 통하여 연장되는 것을 특징으로 하는 합병 컨베이어.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 플라우는 운반된 물품들을, 상기 컨베이어 벨트의 일반적인 삼각형 영역에 한정하기 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 합병 컨베이어.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 플라우는 한번에 하나의 물품만을 수용하기 위해, 충분히 좁은 출구 말단부에서 배치되되, 운반된 물품들을, 상기 컨베이어 벨트를 가로지르는 폭에 한정하기 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 합병 컨베이어.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 플라우는 한 쌍의 가이드들을 포함하고,
   상기 한 쌍의 가이드들은 상기 컨베이어 벨트의 폭을 가로질러서 분리되되, 상기 출구 말단부를 향하여 감소되는 거리만큼 분리되는 것을 특징으로 하는 합병 컨베이어.

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