KR20180063315A - 오더 피킹 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 적어도 하나의 랙 및 2 개의 기둥들로부터 오더의 대상들을 취하기 위한 적어도 2 개의 롤링 휠들을 갖는 무인 운반 트롤리를 포함하는 오더 피킹 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 무인 운반 트롤리는, 상기 트롤리가 상기 기둥을 따라 상승할 수 있게 상기 기둥들과 협동하도록 적응된 전동 클라이밍 수단을 포함하고, 상기 트롤리의 기울어짐을 방지하기 위한 수단을 포함하며, 가동 브래킷 상에 장착된 상기 기둥들 중 하나를 구르도록 의도된 적어도 하나의 카운터-휠을 포함한다.

Description

오더 피킹 시스템

본 발명의 분야는, 창고 물류(warehouse logistics) 및 특히 부품들 또는 제품들의 취급 및 운송 분야이다.

보다 구체적으로는, 본 발명은 오더 피킹(order picking) 시스템에 관한 것이다.

본 발명은, 창고, 예를 들어, 서플라이 체인(supply chain)의 오더 피킹 창고의 유통 관리(flow management) 자동화의 응용을 찾는다.

글로벌 서플라이 체인에서는, 창고 내에서의 유통 관리 및 제품 취급이 중요한 역할을 한다.

전통적으로, 오더 피커(order picker)가 랙 선반의 해당 위치에서 오더로부터 각각의 제품을 수집하기 위해 창고로 이동한다.

그러한 구성(organisation)은, 피커가 근무일(working day) 중에 장거리 이동(long journey)을 떠나고, 이는 장거리 이동이 최적화되지 않을 때 피로와 시간 낭비를 유발하는 것을 암시한다는 것에 주목한다.

또다른 문제점은, 피커가 시간을 낭비하지 않도록 창고의 레이아웃에 친숙해야 한다는 것이다.

이동(travel)으로 인한 피로를 줄이고, 피킹 관리를 개선하고, 오더 준비 시간 및 그의 비용을 줄이기 위해서, 오더 피킹 포지션들까지 제품들을 기계들에 의해 운송하는 창고 구성이 제안되고 있다.

따라서, 창고 내에서, 선반들로부터 준비 스테이션들로 제품들을 운반하기(transport) 위해 컨베이어들을 사용하는 것이 제안되고 있다.

이러한 공지된 기술의 문제점은, 무겁고 값비싼 인프라를 요구한다는 것이다.

이 기술의 또 다른 문제점은, 복잡하고 비용이 많이든다는 것이다.

또 다른 문제점은, 컨베이어들이 부피가 커서 귀중한 저장 영역의 손실을 유발한다는 것이다.

트레이를 수집하거나 보관하기 위해서, 랙, 랙의 각각의 레벨에 도달하는 엘리베이터를 지지하는 마스트(mast)를 따라 수평 이동하는 기술이 또한 공지되어 있다.

이 기술의 문제점은, 반드시, 창고에서 각각의 랙용 마스트를 설치하는 것을 고려해야 한다는 것이다.

이 공지된 기술의 또 다른 문제점은, 마스트들에 의해 취해진 트레이들을 오더 피킹 영역을 향해 운반하기 위해서, 반드시, 랙들의 각각의 열의 끝에 하나 또는 그 초과의 컨베이어들을 제공해야 한다는 것이다.

유사한 원리로, 랙의 선반의 높이에 각각 수 개의 레벨들로 배열되는 레일들로 형성된 트래픽 레인들(traffic lanes)을 따라 이동하는 자체-유도 셔틀들(self-guided shuttles)을 사용하는 공지된 기술이 존재한다. 레벨을 바꾸기 위해, 셔틀들은 랙의 끝에서 전용 엘리베이터를 사용한다. 셔틀이 선반으로부터 트레이를 취할 때, 셔틀은 랙의 풋(foot)에서 컨베이어 상에 트레이를 떨어뜨린다.

이 공지된 기술의 문제점은, 셔틀들이 하나의 랙으로부터 다른 랙으로 이동할 수 없다는 것이며, 이는 많은 수의 셔틀들을 제공하는 것을 요구한다.

이 기술의 또 다른 문제점은, 트래픽 레인들 및 컨베이어들이 존재해야만 한다는 것이며, 이는 고가이다.

이 기술의 또 다른 문제점은, 엘리베이터가 컨베이어에 접근하기 위해 해제될 때까지는 셔틀들이 반드시 대기해야 한다는 것이며, 이는 오더들의 준비를 느리게 한다.

일 변형으로, 그리고 트래픽 레인들의 수를 감소시키기 위해서, 트래픽 레인 상에 엘리베이터를 이동시켜 셔틀들이 트래픽 레인의 레벨 위에서 수개의(a few) 선반들에 도달하는 것을 허용하는 것이 상상되었다.

이 변형의 문제점은, 구현하는 것이 훨씬 더 고가이고 복잡하다는 것이다.

또한, 로봇들을 사용하여 창고에 배치된 랙들을 피킹 존으로 운반하는 것이 제안되었다. 이를 위해, 로봇은 랙 아래에 배치되고 운반 목적들을 위해서 랙을 들어올린다.

이 공지된 기술의 문제점은, 운반 중에 선반들의 기울어짐을 회피하기 위해서 저장 볼륨(storage volume)의 높이가 제한된다는 것이다.

창고에 저장되는 볼륨을 증가시키기 위해서, 높게 쌓이며 저장 영역에서 그룹화되는 트레이들에 직접 물품들을 저장하는 것을 또한 생각해냈다.

저장 볼륨의 위에서(at the top of) 순환하는 로봇들이 오더의 대상들 또는 물품들을 포함하는 트레이들을 추출하는 데 사용된다. 로봇이 상부 레벨 상에 저장되지 않은 트레이를 가져와야 하는 경우, 로봇은 이 트레이 위에 위치된 트레이들을 차례로 연속적으로 제거한다. 이 작업 중에, 로봇은 저장 볼륨의 표면에 있는 빈 슬롯으로부터 제거된 각각의 트레이를 교체한다.

이 기술의 문제점은, 로봇들이 하나의 트레이를 추출하기 위해서 매번 대량의 트레이들를 취급한다는 것이며, 이는 오더의 준비를 느리게 한다.

또한, 예를 들어, US-B1-7,101,139 또는 US-A1-2012/003993에서 로봇이 공지되어 있으며, 이 로봇은 그의 샤시들의 각각의 측면 상에 2 개의 접을 수 있는(retractable) 치형식 휠들이 구비되고 랙들에 부착된 수직 랙들과 맞물리도록(mesh) 의도되어, 제거될 대상들이 저장되는 트레이들에 또는 랙들 상의 주차 공간(car parking space)을 아래로 이동시키기 위해서 자동차의 레벨까지 접근하도록 2 개의 랙들 사이에서 로봇이 상승하는 것을 허용한다.

4 개의 접을 수 있는 치형식 휠들이 구비된 공지된 이 로봇 기술의 문제점은, 랙들 상에 있는 4 개의 치형식 휠들중 하나의 높이에서의 진행이 다른 치형식 휠들의 진행과 매순간 완전히 동일하지 않다면, 로봇이 상승 또는 하강 중에 차단된 채 유지될 수 있다는 것이다.

본 발명의 목적은, 특히, 전술된 종래 기술의 단점들을 개선하는 것이다.

보다 구체적으로, 본 발명은 인간의 개입을 제한하고 구현이 단순한 오더 피킹 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 저렴한 오더 피킹 기술을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 치밀한(dense) 저장 영역과 호환 가능한 오더 피킹 기술을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 저장 영역의 변화들에 용이하게 적응할 수 있는 오더 피킹 기술을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 동일한 창고에서 상이한 높이들 및/또는 배향들을 갖는 랙들을 사용하는 것을 허용하는 그러한 기술을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 또한, 기존 랙들을 사용하기 위한 오더 피킹 기술을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 동일한 창고에서 작업하는 작업자들에게 안전한 오더 피킹 기술을 제공하는 것이다.

이러한 목적들, 뿐만아니라 나중에 나타날 다른 목적들은 오더 피킹 시스템에 의해 달성되며, 이 오더 피킹 시스템은, 2 개의 별도의 랙들(racks)에 고착된 2 개의 기둥들(posts), 및 상기 랙들 중 적어도 하나에서 오더의 대상들을 제거하기 위해 의도된, 적어도 2 개의 롤링 휠들을 갖는 무인 운반 트롤리(automated guided trolley), 및 상기 트롤리가 상기 기둥들을 따라 상승하는 것을 허용하도록 상기 기둥들과 협동하도록 적응되는 전동화된 클라이밍 수단(automated guided trolley)을 포함하며, 상기 클라이밍 수단은, 상기 2 개의 기둥들 중 하나와 협동하도록 각각 의도된, 실질적으로 평행한 축들의 2 개의 치형식 휠들 및/또는 2 개의 노치식 벨트들을 포함하고, 상기 노치식 벨트들을 구동하는 풀리들의 축들 및/또는 치형식 휠들의 축들은 롤링 휠들의 축들에 대해 실질적으로 직교하며, 상기 기둥들 각각은 상기 기둥의 길이 방향 축에 대해 실질적으로 수직으로 연장하는 복수의 노치들을 가지며, 상기 노치들은 이 기둥과 협동하는 상기 치형식 휠 또는 상기 노치식 벨트의 치형부들을 수용하도록 의도되며 그리고 상기 치형식 휠 또는 상기 노치식 벨트의 피치의 값만큼 이격되고, 각각의 치형식 휠들 또는 노치식 벨트들은 2 개의 포지션들 ― 상기 브래킷 상에 장착된 상기 치형식 휠 또는 상기 노치식 벨트의 적어도 일 부분이 상기 프레임과의 정렬로부터 측 방향으로 돌출되는 이격된 포지션(spaced apart position); 상기 브래킷 상에 장착된 상기 치형식 휠 또는 상기 노치식 벨트가 상기 프레임에 대향하는 후퇴된 포지션(retracted position) ― 사이에서 상기 트롤리의 프레임에 대해 이동 가능한 브래킷 상에 장착된다.

따라서, 본 발명은 인간의 개입을, 단지 오더된 물품들을 판지 상자들에 넣는 것만으로 제한하는 시스템에 관한 것으로서, 이 시스템은, 랙들에서 오더된 대상들을 집어내고(pick) 그리고 조작자가 이들 대상들을 판지 상자들에 배치하는 오더 피킹 영역까지 운반하는 적어도 하나의 무인 운반 트롤리를 갖는다.

이 트롤리는, 기둥(post)이 랙에 고정되거나 랙과 일체화된다면, 랙의 앞 또는 랙을 따라 상승하도록(rise) 기둥을 올라갈(climb) 수 있게, 즉 매달림(clinging)에 의해 장착될 수 있도록 유리하게 구성된다.

또한, 클라이밍 수단(climbing means)은 트롤리가 그의 상승 또는 하강 중에 기둥(들)과 지속적으로 맞물림을 유지하고 트롤리가 실질적으로 수평을 유지하는 것을 허용하며, 이는 트레이 또는 트롤리에 의해 운반되는 대상이 떨어지는 것을 방지한다.

2 개의 가동 브래킷들(movable brackets)은 가동 브래킷들이 후퇴될 때 2 개의 기둥들 사이에서 트롤리가 미끄러지는(slip) 것을 추가로 허용하며, 그 다음에 가동 브래킷들을 이동시킴으로써, 기둥들을 따라 올라가는 것을 허용한다.

2 개의 기둥들이, 유리하게는, 두 개의 별도의 랙들에 고정되어, 트롤리가 이들 2 개의 랙들을 걸쳐(astride) 올라가는 것을 허용하는 것에 주목한다.

본 발명에 따르면, 상기 클라이밍 수단은 상기 브래킷들 중 하나에 장착된 상기 기둥들 중 하나를 구르도록(roll on) 의도된 적어도 하나의 카운터-휠(counter-wheel)을 포함하는 상기 트롤리의 기울어짐을 방지하기 위한 수단을 포함한다.

따라서, 트롤리의 프레임은 기울어지지 않고 완벽하게 수평을 유지하며, 이는 프레임이 상승 또는 하강 중에 기둥들 사이를 막는 것을 방지한다.

바람직하게는, 상기 클라이밍 수단은 2 개 및 단지 2 개의 치형식 휠들 및/또는 2 개 및 단지 2 개의 노치식 벨트들을 포함한다.

따라서, 기둥들 사이에서 트롤리가 막히는 위험들이 제한된다.

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 기둥은 C-프로파일식 레일이다.

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 기둥은 U-프로파일식 레일이다.

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 상기 기둥들은 트롤리가 이들 2 개의 랙들에 걸쳐 올라가는 것을 허용하도록 2 개의 별도의 랙들의 기둥들이다.

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 상기 설명된 바와 같은 오더 피킹 시스템은 상기 기둥들을 상기 랙들에 고정하기 위한 수단을 포함한다.

본 발명의 특정 실시예에서, 기둥들은 하나 또는 그 초과의 랙들 근처의 지면(ground)에 고정된다.

바람직하게는, 상기 트롤리는 대상 저장 트레이를 파지하기(gripping) 위한 수단을 갖는다.

트롤리는 외부 개입없이, 특히 사람의 개입없이, 그의 보관 위치에서 랙의 선반 상에 트레이를 자율적으로 수집(collect)하거나 놓을(deposit) 수 있다.

이러한 파지 수단은, 예를 들어, 신축자재식 셔블(telescopic shovel), 신축자재식 측면 아암들(side arms) 및/또는 트레이를 밀거나 당기기 위해 핑거가 구비된 신축자재식 포크(fork)를 포함할 수 있다.

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 적어도 하나의 롤링 휠들(rolling wheels) 및 전동식 클라이밍 수단은 동일한 모터에 의해 구동된다.

이는, 구현하기가 특히 단순한 시스템을 제공한다.

본 발명의 유리한 실시예에 따르면, 상기 설명된 바와 같은 오더 피킹 시스템은 클라이밍 수단을 제동하기 위한 수단을 포함한다.

따라서, 트롤리의 하강은, 트롤리의 하강이 실패할 때, 특히 엔진 클라이밍 수단에 공급되는 전기 배터리가 방전될 때, 보장된다.

제동은, 본 발명의 특정 실시예에서, "점성(viscous)"유형일 수 있고, 자기 제동(magnetic braking)에 의해, 모터의 전기자를 션트(shunting)에 의해, 얻어질 수 있다.

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 상기 기둥들 중 하나는 제1 랙의 기둥이고, 다른 기둥은 상기 제1 랙에 평행한 제 2 랙의 기둥이며, 상기 제1 및 제 2 랙들은 상기 트롤리를 위한 구동 통로(drive aisle)를 형성한다.

따라서, 트롤리는, 트래픽 통로의 각각의 측면 상에 배치된, 2 개의 평행하고 대향된 랙들의 기둥들을 올라가고 가로지를(straddle) 수 있다.

본 발명의 특히 유리한 양상에 따르면, 상기 브래킷들은 대각선을 따라, 상기 트롤리의 프레임의 대향하는 2 개의 단부들에 실질적으로 장착된다.

트롤리의 질량은, 적재 여부와 관계없이, 프레임의 대각선의 각각의 측면에 분배되며, 이는 오버행(overhang)을 제한하고 카운터-휠들에 부과된 힘들을 감소시킨다.

바람직하게는, 체인은 상기 기둥들 각각에 고착되고 상기 노치들은 상기 체인들의 링크들의 내부 공간에 의해 형성된다.

바람직하게는, 상기 체인은 기둥을 형성하는 C-형상 레일의 저부에 장착된다.

결과적으로 구현이 간단하고 특히 유지보수가 용이한, 랙들을 위아래로 올라갈 수 있는 래더가 그 결과인데, 이는 왜냐하면, 노치가 국부적으로 마모되는 경우에, 해당 링크를 변경하기에 충분하기 때문이다. 게다가, 마모가 균일하게 분포될 때 전체 기둥보다는 오히려 체인을 변경하는 것이 더 간단하고 저렴하다.

유리하게는, 상기 치형식 휠들 또는 상기 노치식 벨트들은 독립적인 모터들에 의해 구동된다.

따라서, 2 개의 클라이밍 수단의 2 개의 치형식 휠들은, 2 개의 기둥들의 노치들 사이에 치수 차이들이 있는 경우에, 트롤리를 수평으로 유지하기 위해 제어 유닛에 의해 선택된 상이한 속도들로 회전할 수 있다.

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 상기 경사 방지 수단은, 기둥과는 별도로 2 개의 측방향 면들 상에서 구르도록 의도되고 그리고 쌍들로 배열된, 치형식 휠들 또는 노치식 벨트들의 축들에 직교하는 축들의, 브래킷 당 4 개의 카운터-휠들을 포함한다.

따라서, 트롤리는 프레임의 상기 2 개의 대향 단부들을 연결하는 대각선의 일측 또는 타측으로 경사질 수 없다.

유리하게는, 상기 클라이밍 수단은 상기 기둥들 중 하나의 기둥의 랙의 외측을 향하는 측면 상에서 구르도록 의도된, 상기 치형식 휠들 또는 상기 노치식 벨트들의 축에 평행한 축의, 적어도 하나의 지지 휠을 포함한다.

따라서, 2 개의 랙들 사이의 트롤리의 측 방향 포지션은 일정하게 유지되고, 이는 치형식 휠들의 치형부들 또는 벨트들의 노치들이 C-프로파일식 레일의 저부 상의 체인을 통해 문지르는 것을 방지하며 조기 마모(premature wear)의 시작을 제한한다.

본 발명의 다른 특징들 및 이점들은, 첨부 도면들과 함께, 예시적이고 비제한적인 예로서만 주어진 본 발명의 2 개의 특정 실시예들의 다음 설명을 판독함으로써 명백해질 것이다.
도 1은, 오더 피킹 시스템의 예시적인 실시예가 구비된 창고의 개략적인 사시도이다.
도 2는, 도 1을 참조하여 예시된 창고에서 사용되는 무인 운반 트롤리의 개략적인 사시도이다.
도 3은, 도 2를 참조하여 제시된 트롤리의 클라이밍 수단의 상세도이다.
도 4는, 도 1을 참조하여 예시된 랙들용 기둥으로서 사용되는 프로파일의 단면도이다.
도 5a 내지 도 5d는, 2 개의 기둥들을 올라가도록, 도 2를 참조하여 도시된 기둥에 의해 수행된 연속적인 단계들을 예시한다.
도 6은, 트롤리의 클라이밍 수단 상에 캐 터링된(cantered) 도 5c의 상세도이다.
도 7은, 오더 피킹 시스템의 다른 예시적인 실시예의 개략적인 사시도이다.
도 8은, 도 2에 예시된 오더 피킹 시스템의 클라이밍 수단의 대안의 실시예의 개략적인 상세도이다.
도 9는, 본 발명에 따른 오더 피킹 시스템의 다른 예시적인 실시예의 개략적인 사시도이다.
도 10은, 랙을 올라가는, 도 9를 참조하여 도시된 트롤리의 평면도이다.
도 11은, 랙 레벨에서 변위를 시작하는 도 9를 참조하여 도시된 트롤리의 사시도이다.
도 12는, 트롤리가 2 개의 랙들 사이를 올라가는 오더 피킹 시스템의 다른 예시적인 실시예의 사시도이다.
도 13은, 도 2에서 참조 목적들을 위해 예시된 오더 피킹 시스템의 클라이밍 수단의 대안의 실시예의 개략적인 상세도이다.
도 14는, 트롤리가 2 개의 평행한 랙들에 맞닿아 올라가는(climbs in abutment) 본 발명에 따른 오더 피킹 시스템의 다른 예시적인 실시예의 아래로부터 본 도면이다.
도 15는, 도 14를 참조하여 도시된 트롤리의 측면도이다.

본 발명의 예시적인 제1 실시예

도 10에는, 동일한 랙들(1000)이 평행하게 배열된 상태로 구비되는 창고가 예시되어 있다. 2 개의 랙들(1000) 사이의 공간은 로봇들(90)에 대한 지면 트래픽 통로로서 역할을 하는 스팬(span)(1001)을 형성한다. 각각의 랙(1000)의 프레임은, 스팬들의 헤드에 배열된 기둥들(1002) 및 각각의 기둥(1002) 사이에 통합된 수평 레일링들(horizontal railings)(1003)을 포함한다. 이들 레일링들(1003)은 트레이들(102)을 배치 또는 저장하기 위한 플로어들 또는 레벨들(1004)에 대응한다.

도 9는, 자체-유도 트롤리들(90) 중 하나, 4 개의 휠들(900) 상에 장착되고 2 개의 클라이밍 모듈들(91) 및 용기(102)를 운반하기 위한 플레이트(92)가 구비된 프레임(901)을 개략적으로 도시한다. 이 로봇(90)에는 플레이트(92) 상으로 운반된 트레이들(102)을 취급하기 위해 도시되지 않은 신축자재식 셔블이 구비된다.

클라이밍 모듈들(91) 각각은 치형식 휠(902), 가이드 롤러(903) 및 카운터-휠(904)을 지니는 가동 브래킷들로 형성된다. 이들 브래킷들은 프레임(901)에 대해 측 방향으로 이동할 수 있고, 로봇(90)이 플로어 또는 랙(1000)의 레일링들(1003) 상을 구를 때 기둥들(1002)을 올라가거나 후퇴하기 위해 로봇의 프레임의 측면 상에 펼쳐질 수 있다. 각각의 가동 브래킷이 이격된 포지션에 있을 때, 치형식 휠(902), 가이드 롤러(903), 및 카운터-휠(904)은 2 개의 랙들의 기둥들(1002)과 협동하도록 프레임의 정렬 밖으로 측 방향으로 돌출한다. 더욱이, 후퇴된 포지션에서, 이동성 브래킷들(mobile brackets)은 로봇(90)이 2 개의 기둥들(1002)에 의해 형성된 통로의 입구를 가로지르는 것을 허용한다. 게다가, 2 개의 치형식 휠들(902)의 축들이 롤링 구동 휠들(rolling drive wheels)(900)의 축들에 실질적으로 직교하는 것에 주목한다.

도 10에서 알 수 있는 바와 같이, 로봇(90)은 스팬(1001)의 단부에 존재하는 기둥들(1002)의 도움으로 스팬(1001)의 각각의 측면 상에서 서로 대향하여 배치된 2 개의 랙들(1000)을 가로질러 올라갈 수 있다. 본 발명의 이러한 특정 실시예에서, 기둥들(1002)은 U-형상 프로파일들이고, 이들의 천공된 저부는 로봇(90)의 치형식 휠들(902)을 위한 래더(ladder)(1005)로서의 역할을 한다. 게다가, 로봇(90)은 기둥들(1002) 상에 놓이는, 각각의 브래킷의 롤러 및 카운터-휠에 의해 리테이닝된다.

상승을 시작하기 위해, 로봇(90)은 클라이밍 모듈들(91), 그리고 보다 특히, 치형식 휠들(902)을 기둥들(1002)의 래더들(1005)과 정렬시킨다. 그 다음에, 로봇(90)은 치형식 휠들(902)이 래더들(1005)과 맞물림하도록 클라이밍 모듈들(91)을 널게 벌린다. 그 다음에, 로봇은 운반될 트레이(102)가 저장되는 레벨(1004)까지 래더들(1005)을 올라간다.

도 11에 도시된 바와 같이, 일단 레벨(1004)에 도달하면, 로봇(90)은 휠들이 통로(1001) 상에서 서로 대향하게 2 개의 레일링들(1003)에 놓이도록 측면들 상에 휠들(900)을 전개한다. 다음에, 로봇(90)은 2 개의 클라이밍 모듈들(91)을 후퇴시켜 기둥들(1002)을 해제한다. 따라서, 로봇(90)은 로봇(90)을 위한 가이드 또는 롤링 경로를 지지하고 이들로서의 역할을 하는 레일링들(1003) 상에서 길이방향으로 이동할 수 있다. 로봇(90)이 소망하는 트레이(102)의 저장 위치에 도달될 때, 로봇은 신축자재식 셔블을 사용하여 2 개의 랙들(1000) 중 하나 상에 트레이(102)를 정렬하고 제거한다.

이송될 트레이(102)를 소지하면, 로봇(90)은 랙의 단부에 결합하여, 2 개의 클라이밍 모듈들(91)이 기둥들(1002)에 잠금된 상태에서 지면으로 하강한다.

본 발명의 예시적인 제2 실시예

도 14에 예시된 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 저면도에 도시된 로봇(1400)은 4 개의 아이들러 휠들(idler wheels)(1401)에 의해 운반되고 모터들(1403)에 의해 구동되는 2 개의 구동 휠(1402)에 의해 견인된다(towed). 따라서, 실질적으로 편평하고 수평인 플로어 상에서, 자체-유도 트롤리(1400)는 직선이고, 만곡된 경로들(rectilinear, curved paths)을 따라갈 수 있고 모터들의 회전 제어에 따라 스스로 주위를 회전할 수 있다. 트롤리는, 창고, 특히 2 개의 실질적으로 평행 한 랙들(1410)에 의해 상세히 기술된 통로들에서 움직인다.

랙들(1410)을 올라가기 위해, 로봇(1400)의 프레임에는, 프레임의 대각선으로, 각각 그 후방-우측 단부에 그리고 그 전방-좌측 단부에서, 로봇(1400)이 위치되는 통로를 상세히 기술하는 양자 모두의 랙들(1410)의 기둥(1411)와 협동하도록 적응된 접을 수 있는 클라이밍 모듈(1404)이 구비된다. 각각의 클라이밍 모듈(1404)은 치형식 휠(1407), 측 방향 베어링 휠(1408), 및 4 개의 카운터-휠들(1409)을 구동시키는 모터(1406)를 지지하는 베이스(1405)를 포함한다.

후퇴가능한 클라이밍 모듈(1404)의 상세한 사시도인 도 15에서 알 수 있는 바와 같이, 이격된 포지션에서, 치형식 휠(1407)은 랙들(1410)의 기둥(1411)에 고정된 C-프로파일식 레일(1501)의 저부에 유지된 롤러 체인(roller chain)(1500)의 링크들과 협력한다.

각각의 엔진(1406)은, 로봇(1400)이 수평으로 유지되고 적재물(load)이 떨어지지 않는 것을 보장하기 위해, 모터 샤프트 포지션 제어 모듈(도 14 및 도 15에 도시 생략)에 의해 독립적으로 제어된다. 따라서, 제어 모듈은, 각각의 기둥에 고정된 체인들의 롤들 사이의 간격을 보상하기 위해 각각의 모터(1406)의 속도를 조정하며, 그 길이는 제조 허용 공차들을 고려하여 그들의 제조동안 변경될 수 있다.

동일한 유형의 체인들이 구비된 10 m 내지 12 m의 기둥들 상에서, 2 개의 체인들의 엔드 롤러들 사이의 포지션 차이는 20 mm에 도달할 수 있음에 주목해야 한다.

도 15에서, 로봇(1400)이 원격 포지션과 후퇴된 포지션 사이에서 클라이밍 모듈(1404)의 병진운동 시스템(translation system)을 포함한다는 것을 또한 알 수 있다. 이 병진운동 시스템은 2 개의 풀리들(1502) 및 베이스(1405)에 고착된 무딘 톱날 모양의(crenelated) 벨트(1503)를 포함한다. 클라이밍 모듈(1404)을 빠져 나오거나 후퇴하기 위해, 모터(도 15에 도시 생략)에 의해 구동되는 구동 풀리(1502)는 클라이밍 모듈(1404)의 병진운동을 제어하는 무딘 톱날 모양의 벨트(1503)를 유발한다.

측 방향 지지 휠(1408)은 클라이밍 모듈(1404)을 빠져 나가는 동안 기둥(1411)과 접촉하는 정지부로서의 역할을 한다. 따라서, 이 휠은 체인(1500) 및 C-프로파일(1501)의 저부에 대한 치형식 휠(1407)의 상대적인 포지션을 보장하고 따라서 프로파일(1501)의 저부에서 치형식 휠(1407)의 치형부들을 문지르는 것을 방지한다.

따라서, 클라이밍 모듈(1404)이 지면 이동들을 위한 후퇴된 포지션과 랙들을 올라가기 위해 펼쳐진(spread) 포지션 사이에서 움직일 수 있게 허용하는 것은 스텝핑 모터의 회전 방향이다.

다른 예시적인 실시예

도 1에서, 선적을 위해 제품들을 저장하기 위한 창고(1)가 예시되어 있다. 이 창고는 저장 영역(10)과 오더 피킹 영역(11)으로 분할된다.

오더 피킹 영역(11)은 오더 피킹 스테이션들(12)을 포함하며, 이 스테이션들에서, 조작자들(13)은 오더 제품들로 패키지들(14)을 준비한다.

저장 영역(10)은 수 개의 레벨들(101) 상에 선반들을 갖는 랙들(100)로 정리되고, 레벨들 상의 선반들은 저장되는 제품들 또는 물품들을 담는 트레이(102)에 저장된다.

무인 운반 트롤리들(103)의 무리(fleet)가 트레이들(102)을 저장 영역(10)과 오더 피킹 스테이션들(12) 사이에서 운반한다.

각각의 로봇(103)은 조작자들(13) 중 한명에 의해 처리된 명령을 완료하기 위해, 가져올 물품을 담는 트레이(102)의 위치 정보를 수신한다. 로봇(103)은 트레이(102)가 저장된 위치로 이동하여, 수신된 위치 정보에 의해 지정된 랙(100)의 레벨(101)로부터 트레이를 추출한다. 그 다음에, 로봇(103)은 트레이(102)를 픽업 스테이션(12)으로 운반한다. 조작자(13)는 단지, 오더된 물품들의 양을 취하여 이들을 포장할 필요가 있다. 로봇(103)은 그 다음에, 트레이(102)를 저장 영역(10) 내의 그의 위치로 복귀시킨다.

지면에서 구르기 위해서, 도 2에 도시된 바와 같이, 로봇(103)에는 2 개의 독립적으로 전동된 전방 구동 휠들(200) 및 후방에 아이들러 휠(도 2에 도시 생략)이 구비된다. 이 아이들러 휠은 로봇(103)의 지면에서의 안정성 및 등방성(isostatism)을 보장한다.

이 특정 실시예의 변형들에서, 로봇은 2 개의 휠들 및 패드들 상에서 이동할 수 있으며 또는 다수의 아이들러 휠들을 구비할 수 있다.

휠들(200)의 독립적인 전동화(motorisation)로 인해, 로봇은 감소된 표면 상에서 랙과 정렬하기 위해 90도 회전을 수행하기 위해 매우 작은 회전 반경(turning radius)을 갖는다.

로봇들(103)은 콤팩트하고 경량인 것에 주목한다. 로봇들의 질량은, 실제로, 30 kg 미만이다.

도 2에서, 로봇(103)의 프레임에는 2 개의 치형식 휠들(202) 또는 클라이밍 기어들, 2 개의 측방향 가이드 롤러들(203), 및 경사-방지 디바이스(204)가 구비되며, 이는, 로봇이 랙(100)을 올라가게 할 수 있다.

이 특정 실시예에서, 2 개의 치형식 휠들(202)의 축들은 구동 휠들(200)의 축들에 대해 실질적으로 평행하고, 가이드 롤러들(203)의 축들은 치형식 휠들(202)의 축들과 직교한다.

유리하게는, 2 개의 구동 휠들(200)을 독립적으로 구동시키는 모터들은 로봇이 올라갈 때 로봇의 견인력(traction)을 보장하고, 모터들 각각은 치형식 휠(202)을 구동한다.

도 3의 상세도에서, 경사-방지 디바이스(204)는, 2 개의 치형식 휠들(202)의 실질적으로 우측에, 2 개의 실질적으로 수직인 아암들(300)을 포함하며, 이들 아암들은 그들의 말단 단부에서 캠들(302)과 일체인 샤프트(301)를 지지한다. 회전이 자유로운 카운터 휠(303)이 캠들(302)의 각각의 단부에 장착된다. 또한, 카운터-휠들(303)의 축이 구동 휠들(202)의 축에 대해 평행하다는 것을 알 수 있다.

마지막으로, 로봇(103)은 트레이(102)를 조작, 즉 파지를 보장하기 위해서 신축자재식 셔블(shovel)(205)을 포함한다. 이 신축자재식 셔블(205)은 도 2에서 운반 포지션으로 개략적으로 도시되어 있다. 따라서, 로봇(103)은, 선반 랙(100)의 레벨(101)에 관계없이, 트레이들(102)을 취하거나 제거할 수 있다.

도 5c의 상세도인 도 6에 도시된 바와 같이, 랙(100)은 클라이밍 중에 로봇(103)을 위한 레이스웨이(raceway)로서의 역할을하는 2 개의 수직 기둥들(600)을 포함한다. 기둥들(600)은 "C"-프로파일식 레일로부터 얻어지며, 그의 하나의 면(601)은 노치들(602) 또는 천공들을 포함하며, 이는 래더(603)를 형성한다. 치형식 휠들(202)의 피치 값에 의해 규칙적으로 이격되는 노치들(602)은 기둥들(600)의 길이방향 축에 대해 실질적으로 수직으로 연장된다.

랙들을 위한 기둥으로서 사용되는 프로파일식 레일의 횡단면도인 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 기둥들(600)의 프로파일(400)은 래더(603)에 대향하는 면 상의 2 개의 통로들(402) 사이에 슬롯(401)을 갖는 C-프로파일식 섹션이다. 이 슬롯(401)은 치형식 휠(202)이 프로파일(400)의 저부에 도달하고 노치들(602)과 맞물림하는 것을 허용한다. 따라서, 치형식 휠(202) 및 래더(603)는 랙 및 피니언 기구의 방식으로 협력한다.

도 4에서, 또한, 프로파일(400)의 접혀진 윙들(402)이 슬롯(204)의 양측들 상에서 2 개의 유지 표면들(403)을 형성하는 것을 알 수 있다. 래더(603)에 대향하는 이들 유지 표면들(403)은 카운터-휠들(303)을 위한 지지 및 롤링 표면들로서의 역할을 하도록 의도되어, 로봇(103) 및 그의 적재물(이들은 외팔보식(cantilevered)임)의 중량에 대응하는 노력들을 재개하고, 로봇이 클라이밍하는 동안 흔들리는(rocking) 것을 방지한다.

카운터-휠들(303)의 통과를 허용하기 위해, 기둥(600)의 프로파일은 도 6에서 알 수 있는 바와 같이 그 하부 부분이 비어 있다(hollowed).

도 5a 내지 도 5d는, 로봇(103)이 랙(100)에 접근하여 제 2 레벨(101)에 저장된 트레이(102)에 도달하도록 상기 랙을 올라갈 수 있게 하는 단계들을 도시한다.

트레이(102)를 제 2 레벨(101)로부터 취하도록 프로그래밍된 로봇(103)은, 먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이 기둥들(600)과 정렬됨으로써, 랙(100)을 향한다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 로봇(103)은, 그 다음에, 치형식 휠들(202)의 치형부들이 기둥들(600)의 래더들(603)의 노치들(602)에 들어갈 때까지 전진한다.

그 다음에, 경사-방지 디바이스(204)의 카운터-휠들(303)은 도 5c 및 도 6의 상세도에서 알 수 있는 바와 같이 프로파일(400)에 도입된다. 이를 위해, 샤프트(301)는 304로 회전하며, 이는 슬롯들(401)에 캠들(302)을 삽입하고 기둥들(600)의 내부 볼륨(404)에 카운터-휠들(303)을 맞물림하는 것을 허용한다.

마지막으로, 치형식 휠들(202)의 회전은 로봇(103)이 랙(100)의 기둥들(600)을 올라가는 것을 허용하는 한편, 카운터-휠들(303)은 기둥들(600)의 유지 표면들(403)을 구르며, 이는 로봇(103)의 균형을 유지하고 로봇이 기울어지는 것을 방지한다.

이 상승 동안, 로봇(103)은 측 방향 가이드 롤러들(203)에 의해 기둥(600)에서 측 방향으로 유도된다.

로봇이 제 2 레벨(101)(도 5d 참조)과 반대편에 도착할 때, 신축자재식 셔블(205)을 개략적으로 사용하는 로봇(103)은 운반 위치에서, 트레이(102)를 파지하며 트레이를 프레임(201)으로 다시 가져온다.

랙(100)으로부터 아래로, 로봇(103)이 지면에 도달할 때, 로봇은 벗어나도록 기둥들(600)의 경사 방지 디바이스(204)를 해제하며, 그 다음에, 오더 피킹 영역으로 구른다.

도 8에 부분적으로 예시된, 일 변형에 따르면, 로봇에는 기둥들 각각에 수납된 얇은 스탬핑된 시트(thin stamped sheet)로 형성된 랙 및 피니언 시스템(rack and pinion system)(802)에 맞물리는 기둥들(800)을 올라가기 위한 2 개의 크롤러들(crawlers)(801)이 구비된다. 랙 및 피니언 시스템(802)의 캐비티가 크롤러(801)와 협력하도록 적응되며, 이는 클라이밍 중에 생성되는 소음을 감소시킨다는 것에 주목한다.

이 도 8에서, 크롤러(801)가 제1 풀리에 의해 구동되고 제2 아이들러 풀리에 의해 장력조정되는(tensioned) 치형식 벨트로 형성된다는 것에 또한 주목한다.

일 변형에 따르면, 각각의 크롤러(801)는 랙의 기둥 상에 래더를 형성하는 노치들과 협력한다.

도 13을 참조하여 또 다른 변형에 따르면, 로봇(1300)에는 프레임(1302)의 일 단부에 배치된 2 개의 구동 휠들(1301) 그리고 이와 동일한 단부에서 2 개의 제거 가능한 카운터-휠들(1303)이 구비된다.

지면에서, 구동 휠들(1301)은 로봇(1300)이 움직이는 것을 허용한다. 이들 동일한 휠들(1301)은 로봇이 랙들의 기둥들(1305)을 올라가는 것을 허용한다.

상승 중, 이들 구동 휠들(1301)은 기둥들(1305)을 형성하는 섹션들의 전방 면(1304)과 접촉하는 한편, 카운터-휠들(1303)은 기둥들(1305)의 후방 면(1306)상에서 접혀진다(tensioned). 유리하게는, 이들 휠들(1301)의 트레드(tread)는 미끄럼 방지식이거나 스파이크들을 갖는다.

구동 휠들(1301)에 대해 외팔보식인 로봇(1300)의 중량은, 기둥을 올라갈 수 있게 하는 마찰력을 발생시키는 브레이싱(bracing)을 생성한다. 유리하게는, 마찰력은 로봇(1300) 및 트레이(102)에서의 그의 하중에 따라 증가한다는 것에 주목한다.

다른 예시적인 실시예

다른 예시적인 실시예에 따르면, 로봇에는 로봇 프레임의 일측면에 각각 장착되는 2 개의 전동식 드럼들(700)이 구비된다. 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 각각의 드럼(700)은 커넥팅 로드들(702)에 의해 함께 유지되는 2 개의 디스크들(701)로 형성된다. 클라이밍을 위해, 기둥(703)은 스트랩(strap)(704)이 구비된 U-형 프로파일이며, 스트랩의 일단부는 기둥(703)의 상부에 고정되고 그의 제 2 단부에 부착되는 후크(hook)(705)를 갖는다.

기둥을 올라가기 위해, 로봇은 드럼(700)의 회전을 유발하는 모터의 회전을 개시함으로써 로드(rod)(702)를 드럼으로부터 후크(705)에 후크결합한다. 다음으로, 로봇은 윈치(winch)처럼 스트랩(704)을 드럼(700) 주위에 귄취함으로써 랙을 따라 상승한다. 하강을 위해서, 드럼 둘레에서 스트랩(704)을 언롤링(unroll)하는 것으로 충분하다.

수직 이동 동안, 드럼(700)의 디스크들(701)은 기둥(703)의 측면들(706)에 의해 측 방향으로 유도된다.

다른 예시적인 실시예

도 12에 예시된 다른 예시적인 실시예에서, 로봇(1200)에는 프레임(1201)의 4 개의 단부들에서, 가동 축 상에서 각각 장착되는 2 쌍의 후퇴 가능한 치형식 휠들(1202)이 구비된다.

도 12에서 알 수 있는 바와 같이, 로봇(1200)은 통로(1204)의 양측면 상에 서로 평행하게 그리고 대향하여 배열되는 2 개의 랙들(1203) 사이에 장착될 수 있으며, 통로 상에 도 4 및 도 6을 참조하여 제시된 기둥과 동일한 서로 마주하는 기둥들(1205)이 고정된다.

랙들(1203)을 올라가기 위해, 로봇(1200)은 기둥들(1205)과 정렬된 후에, 가동 축들을 구동시킴으로써 4 개의 치형식 휠들(1202)을 전개시키며, 이는 치형식 휠들(1202)이 4 개의 기둥들(1205)의 래더들과 맞물리는 것을 허용한다. 치형식 휠들(1202)의 회전은, 기둥들을 따라 올라가거나 내려갈 수 있는, 로봇(1200)을 수직으로 이동시키는 것을 가능하게 한다.

이 특정 실시예에서, 로봇(1200)의 중량은 4 개의 기둥들(1205)에 걸쳐 분포되어 있음을 주목할 것이다.

본 발명의 다른 선택적인 특징들 및 이점들

상기 상세하게 설명된 본 발명의 실시예들의 변형들에서, 다음을 또한 제공할 수 있다:

- 상부에 2 개의 구동 휠들을 캔터링하는 상태로 무인 운반 트롤리를 구비하면서, 2 개의 아이들러 휠들이 주변에 배치되고 트롤리의 안정성을 보장함. 이 구동 차축들의 기하학적 형상은 그 다음에, 등속성을 보장하고 소일 결함들(soil imperfections)에 관계없이, 4 개의 휠들 모두에 로봇 및 그의 적재물의 중량을 분배하는 균형 시스템과 커플링된다.

- 상승 및 하강 단계들을 위한 로봇 상의 제동 디바이스;

- 비정상적인 경우, 예를 들어, 전력 손실의 경우에 로봇의 자동 하강. 이러한 상황에서, 파지 도구는 저장되고, 브레이크들은 해제되며, 지면으로의 하강 속도는 점성 브레이크를 생성하기 위해, 엔진 또는 클라이밍 수단에 자기장을 가함으로써 제한된다.

- 트레이들을 지지하는 랙들을 인식함으로써, 예를 들어, RFID 칩(무선 주파수 식별)을 사용하여 트레이들을 인식함으로써, 또는 클라이밍 래더들을 형성하는 노치들 또는 만입부들(indentations)에 의해 고도 위치;

- 로봇의 수직 이동이 취하거나 제거에 필요한 트레이를 올리거나 내릴 수 있도록 트레이를 들어 올리고, 병진운동시키고 내리는 로봇의 포크 또는 신축자재식 셔블;

- 트레이들을 밀고 그리고/또는 당길 수 있고, 이들의 선반에 트레이들을 미끄러지게 할 수 있는 로봇의 신축자재식 사이드 아암들;

- 전방으로부터 트레이를 밀고 그리고/또는 당겨서, 트레이의 선반에 트레이를 미끄러지게 하는 아암;

- 트레이를 밀거나 당길 수 있는 신축자재식 포크의 단부에 있는 핑거;

- 트롤리에 트레이의 재고를 지속적으로 점검할 수 있는 트레이들의 저울(weighing scale)을 구비함;

- 랙들 바로 옆에 설치된 클라이밍 기둥들, 이는 로봇이 랙들을 따라 위아래로 이동하는 것을 허용하며, 이들 기둥들은 플로어 또는 랙에 고정될 수 있음,

- 기둥들의 노치식 래더들을 대체하는 체인.

상기 설명된 오더 피킹 시스템의 예들은, 다양한 유형들의 산업 환경들, 예를 들어, 오더 피킹 물류 센터 또는 예비 부품 서플라이 체인 또는 예비 부품 서플라이 체인 또는 생산 라인의 컴포넌트들에 사용될 수 있다.

Claims (11)

1. 오더 피킹 시스템(order picking system)으로서,
   2 개의 별도의 랙들(racks)에 고착된 2 개의 기둥들(posts), 및
   상기 랙들 중 적어도 하나에서 오더의 대상들을 취하기 위해, 적어도 2 개의 롤링 휠들을 갖는 무인 운반 트롤리(automated guided trolley), 및 상기 트롤리가 상기 기둥들을 따라 상승하는 것을 허용하도록 상기 기둥들과 협동하도록 적응되는 전동화된 클라이밍 수단(automated guided trolley)을 포함하며,
   상기 클라이밍 수단은, 상기 2 개의 기둥들 중 하나와 협동하도록 각각 의도된, 실질적으로 평행한 축들의 2 개의 치형식 휠들 및/또는 2 개의 노치식 벨트들을 포함하고, 상기 노치식 벨트들을 구동하는 풀리들의 축들 및/또는 치형식 휠들의 축들은 롤링 휠들의 축들에 대해 실질적으로 직교하며,
   상기 기둥들 각각은 상기 기둥의 길이 방향 축에 대해 실질적으로 수직으로 연장하는 복수의 노치들을 가지며, 상기 노치들은 상기 기둥과 협동하는 상기 치형식 휠 또는 상기 노치식 벨트의 치형부들을 수용하도록 의도되며 그리고 상기 치형식 휠 또는 상기 노치식 벨트의 피치의 값만큼 이격되고,
   상기 치형식 휠들 또는 노치식 벨트들 각각은 2 개의 포지션들 ― 상기 브래킷 상에 장착된 상기 치형식 휠 또는 상기 노치식 벨트의 적어도 하나의 부분이 상기 프레임과의 정렬로부터 측 방향으로 돌출되는 이격된 포지션(spaced apart position); 상기 브래킷 상에 장착된 상기 치형식 휠 또는 상기 노치식 벨트가 상기 샤시에 대향하는 후퇴된 포지션(retracted position) ― 사이에서 상기 트롤리의 프레임에 대해 이동 가능한 브래킷 상에 장착되며;
   상기 클라이밍 수단은 상기 브래킷들 중 하나에 장착된, 상기 기둥들 중 하나를 구르도록(roll on) 의도된 적어도 하나의 카운터-휠(counter-wheel)을 포함하는 상기 트롤리의 기울어짐(tilting)을 방지하기 위한 수단을 포함하는,
   오더 피킹 시스템.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 클라이밍 수단은 2 개의 그리고 단지 2 개의 치형식 휠들 및/또는 2 개의 그리고 단지 2 개의 노치식 벨트들을 포함하는,
   오더 피킹 시스템.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   상기 기둥은 C-프로파일식 레일인,
   오더 피킹 시스템.
4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기둥은 상기 랙의 직립부(upright)인,
   오더 피킹 시스템.
5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기둥을 상기 랙에 체결하기 위한 수단을 포함하는,
   오더 피킹 시스템.
6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 트롤리는 대상 저장 박스로부터 파지하기 위한 수단을 갖는,
   오더 피킹 시스템.
7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 롤링 휠들 및 상기 전동식 클라이밍 수단 중 적어도 하나는 동일한 모터에 의해 구동되는,
   오더 피킹 시스템.
8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 클라이밍 수단을 제동하기 위한 수단을 포함하는,
   오더 피킹 시스템.
9. 제1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기둥들 중 하나는 제1 랙의 기둥이고, 다른 기둥은 상기 제1 랙에 대해 평행한 제2 랙의 기둥이며, 상기 제1 및 제2 랙들은 상기 트롤리를 위한 구동 통로(drive aisle)를 규정하는,
   오더 피킹 시스템.
10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 브래킷들은 상기 트롤리의 프레임의 대향하는 2 개의 단부들에 대각선을 따라 실질적으로 장착되는,
    오더 피킹 시스템.
11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기둥들의 각각에 체인이 고착되고 그리고 상기 노치들은 상기 체인들의 링크들의 내부 공간에 의해 형성되는,
    오더 피킹 시스템.

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