KR20190099772A - 볼 보드가 구비된 물품 자동 분류 시스템 및 그 분류 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼 보드가 구비된 물품 자동 분류 시스템에 관한 것으로, 본 발명은 일 실시예로 복수 개의 볼 캐스터(Caster)가 구비된 볼 보드(Ball-Board); 상기 볼 보드의 하단에 위치하여, 상기 볼 캐스터를 구동시키는 구동 벨트; 상기 볼 보드의 좌측과 우측에 위치하는 실린더; 상기 볼 보드의 좌측 또는 우측 방향으로 수평 운동하는 엑추에이터; 및 상기 실린더와 엑추에이터에 연결되어, 상기 엑추에이터의 수평 운동을 실린더의 수직 운동으로 전환시키는 방향전환프레임;로 구성된 분류부를 적어도 하나 이상 포함하는 물품 분류기를 제공함으로써, 물품의 크기, 하중, 포장 상태 등과 관계 없이 물품 분류기로 투입된 물품을 좌측 또는 우측으로 틸팅시켜 물품을 기 설정된 슈트 방향으로 분류할 수 있다.

Description

볼 보드가 구비된 물품 자동 분류 시스템 및 그 분류 방법{An automaticclassification system of goods with ball board and Classification method thereof}

본 발명은 택배 터미널에서 사용되는 물품 자동 분류 시스템에 관한 것으로, 특히 물품의 크기 및 물품 사이의 간격에 따라 볼 보드(ball board)를 좌측 또는 우측으로 틸팅(Tilting)시킴으로써 물품을 기 설정된 슈트 방향으로 분류할 수 있는 물품 자동 분류 시스템에 관한 것이다.

인터넷 쇼핑 등 전자상거래의 이용이 증가함에 따라 운송해야 할 물류량이 종래에 비해 훨씬 증대됨에 따라 빠르고 정확한 배송의 필요성 및 인력 부족의 문제점 등이 대두되었고, 이에 따라 자동화 설비가 도입된 배송 물품 분류 시스템에 대한 필요성이 점차 증가하고 있다.

일반적인 물품 자동 분류 시스템에서는 물품이 직선적으로 이동하는 컨베이어가 구비되고, 분류 대상 물품은 컨베이어를 따라 이송되다가 컨베이어의 측면에 배치된 슈트로 이송되도록 방향이 전환되며, 슈트로 옮겨진 물품은 택배 배송차량으로 옮겨지는 과정을 거친다.

즉, 물품 자동 분류 시스템을 통해 물품들을 목적지 별로 분류함으로써, 상기 물품들을 분류하여 배송지에 맞게 분류하는 데 있어 사람이 직접 수작업으로 분류하는 데에 비해, 물류 터미널 운영비용을 절감함과 아울러 고객에게 보다 빠른 배송 서비스를 제공하게 된다.

이러한 물품 자동 분류 시스템으로서, 종래에는 컨베이어 상을 이동하는 물품의 이동 방향을 기 설정된 슈트(10) 방향으로 전환시키기 위하여 도 1과 같이 트레이(Tray, 12)를 활용하는 것이 일반적이었다.

다만, 도 1과 같이 트레이(12)를 활용하는 방식은 이동하는 트레이에 물품을 순차적으로 투입시키기 위한 별도의 물품 투입 공간이 필요하고, 물품의 크기가 트레이보다 큰 경우에는 트레이를 이용하여 물품을 분류할 수 없다는 한계가 있었다.

즉, 종래에 제안된 물품 자동 분류 시스템은 물품의 크기, 포장 상태, 물품의 하중 등에 따라 분류할 수 있는 물품의 종류에 제한이 있어, 이를 해결하기 위한 추가 인력이 투입될 수 밖에 없었던 바, 인력에 의존하지 않고도 물품을 자동 분류할 수 있는 새로운 물품 분류 시스템이 요구되는 실정이다.

공개특허공보 (공개번호 10-2014-0084496) “물품 분류시스템”

본 발명은 볼 보드를 좌측 또는 우측 방향으로 틸팅시켜 물품의 이동 방향을 기 설정된 슈트 방향으로 전환할 수 있는 물품 자동 분류 시스템을 제공함으로써 물품의 크기, 포장 상태, 물품의 하중 등에 따른 제한 없이 물품을 자동으로 분류하여, 종래의 물품 자동 분류 시스템이 갖는 문제점을 해결하고자 한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 일 실시예로 복수 개의 볼 캐스터(Caster)가 구비된 볼 보드(Ball-Board); 상기 볼 보드의 하단에 위치하여, 상기 볼 캐스터를 구동시키는 구동 벨트; 상기 볼 보드의 좌측과 우측에 위치하는 실린더; 상기 볼 보드의 좌측 또는 우측 방향으로 수평 운동하는 엑추에이터; 및 상기 실린더와 엑추에이터에 연결되어, 상기 엑추에이터의 수평 운동을 실린더의 수직 운동으로 전환시키는 방향전환프레임;으로 구성된 분류부를 적어도 하나 이상 포함하는 물품 분류기를 제공한다.

특히, 상기 볼 보드는 바디 프레임; 일정한 간극으로 배치되는 적어도 하나 이상의 볼 캐스터; 및 상기 볼 캐스터를 바디 프레임과 연결하는 고정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 볼 캐스터는 구동 벨트의 이동 방향과 반대 방향으로 회전하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실린더는 상기 엑추에이터에 수직 운동하는 피스톤; 및 상기 피스톤을 지지하는 마운트;를 포함할 수 있다.

아울러, 상기 분류부는 볼 보드의 우측에 위치한 실린더가 승강하면 좌측 방향으로 틸팅되고, 볼 볼드의 좌측에 위치한 실린더가 승강하면 우측 방향으로 틸팅되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 또 다른 실시예로 분류할 물품을 이동시키는 컨베이어 벨트; 물품을 인식하여 해당 물품의 정보를 취득하는 물품 인식부; 좌측 또는 우측 방향으로 틸팅되어, 물품을 기 설정된 슈트 방향으로 분류하는 물품 분류기; 및 상기 물품 인식부에서 측정된 정보를 토대로 상기 물품 분류기의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 물품 분류 시스템을 제공한다.

특히, 상기 물품의 정보는 배송 목적지, 담당 SM, 배정된 차량, 물품의 크기, 물품의 무게, 물품 사이의 간격 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 물품 분류기는 상기 물품 인식부에서 취득한 물품의 정보를 토대로 물품을 기 설정된 슈트 방향으로 분류하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 물품 인식부는 투입되는 물품을 감지하여 순차적으로 번호를 부여하고, 물품 정보를 인지하는 감지부; 및 물품의 크기 및 물품 사이의 간격을 측정하는 측정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 물품 분류 시스템은 상기 물품 분류기로 투입되는 물품의 이동 속도를 조절하는 속도 조절부;를 더 포함할 수 있다.

특히, 상기 속도 조절부는 상기 물품 분류기로 투입되는 물품 사이의 간격 또는 물품의 크기에 따라 물품의 이동 속도를 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 물품 분류기는 분류부를 적어도 하나 이상 포함하고, 상기 분류부는 복수 개의 볼 캐스터가 구비된 볼 보드; 상기 캐스터를 구동시키는 구동 벨트; 상기 볼 보드의 좌측과 우측에 위치하는 실린더; 상기 볼 보드의 좌측 또는 우측 방향으로 수평 운동하는 엑추에이터; 및 상기 실린더와 엑추에이터에 연결되어, 상기 엑추에이터의 수평 운동을 실린더의 수직 운동으로 전환시키는 방향전환프레임;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 물품을 좌측 슈트로 분류해야 하는 경우 상기 볼 보드의 우측에 위치한 실린더가 승강하여 상기 분류부가 좌측으로 틸팅되며, 물품을 우측 슈트로 분류해야 하는 경우에는 상기 볼 보드의 좌측에 위치한 실린더가 승강하여 상기 분류부가 우측으로 틸팅되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 물품 분류기는 투입되는 물품을 좌측 또는 우측 슈트로 분류할 때, 물품의 이동 방향을 기준으로 상기 분류부의 틸팅 각도가 점진적으로 증가하도록 틸팅되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 상기 물품 분류기로 투입되는 물품의 크기에 따라 구동되는 분류부의 개수를 조절할 수 있다.

본 발명은 또 다른 실시예로 상기 물품 분류 시스템을 통해 물품을 자동으로 분류하기 위한 방법에 있어서, 물품 인식부로 투입되는 물품을 인식하고, 해당 물품의 정보를 취득하는 물품 인식 단계; 상기 물품 사이의 간극과 물품 분류기의 구동 시점을 기초로 물품 분류기에 투입되는 물품의 속도를 조절하는 속도 제어 단계; 및 물품 분류기를 통해 물품을 기 설정된 슈트 방향으로 분류하는 물품 분류 단계;를 포함하는 물품 분류 방법을 제공한다.

이 때, 상기 물품의 정보는 배송 목적지, 담당 SM, 배정된 차량, 물품의 크기, 물품의 무게, 물품 사이의 간격 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 물품 분류기는 상기 물품 인식 단계에서 취득한 물품의 정보를 토대로 물품을 기 설정된 슈트 방향으로 분류하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 물품 분류 단계는 물품을 좌측 슈트로 분류해야 하는 경우에는 물품 분류기를 좌측으로 틸팅시켜 물품이 좌측 슈트 방향으로 슬라이딩되도록 하며, 물품을 우측 슈트로 분류해야 하는 경우에는 물품 분류기를 우측으로 틸팅시켜 물품이 우측 슈트 방향으로 슬라이딩되도록 하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 물품 분류 단계는 물품을 좌측 또는 우측 슈트로 분류할 때, 물품 분류기로 투입되는 물품의 이동 방향을 기준으로 분류부의 틸팅 각도가 점진적으로 증가하도록 틸팅시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 물품 자동 분류 시스템은 물품의 크기, 하중, 포장 상태 등과 관계 없이 물품 분류기로 투입된 물품을 좌측 또는 우측으로 틸팅시켜 물품을 기 설정된 슈트 방향으로 분류할 수 있으므로, 종래와 달리 추가 인력이 투입되지 않더라도 물품을 자동으로 분류할 수 있다.

아울러, 본 발명의 물품 자동 분류 시스템은 물품 분류기의 틸팅 각도가 점전적으로 증가하도록 틸팅시킴으로써 분류 시, 물품이 분류기로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있어 물품 분류의 정밀성을 높일 수 있다.

도 1은 종래의 트레이(Tray)를 이용하여 물품을 분류하는 과정을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 물품 분류기의 사시도이다.
도 3 (a)는 물품 분류기를 구성하는 분류부의 정면도이고, 도 3 (b)는 분류부의 측면도이다.
도 4 (a)는 분류기가 좌측으로 틸팅되는 과정을 도시한 도면이고, 도 4 (b)는 분류기가 우측으로 틸팅되는 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 구동 벨트를 회전시키는 구동 롤러와 서브 롤러를 도시한 측면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 물품 자동 분류 시스템에 대한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 물품 자동 분류 시스템에 대해 개략적으로 도시한 상면도이다.
도 8은 물품의 이동 방향을 기준으로 물품 분류기의 틸팅 각도가 점층적으로 증가하도록 틸팅되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 물품 자동 분류 방법에 대한 흐름도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서 전체에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치한다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본 출원에서, “포함하다.” 또는 “가지다.” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

먼저, 도 2 내지 도 5를 중심으로 본 발명의 일 실시예인 물품 분류기에 대하여 구체적으로 살펴 본다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 물품 분류기의 사시도이고, 도 3 (a)는 물품 분류기를 구성하는 분류부의 정면도이고, 도 3 (b)는 분류부의 측면도이며, 도 4 (a)는 분류기가 좌측으로 틸팅되는 과정을 도시한 도면이고, 도 4 (b)는 분류기가 우측으로 틸팅되는 과정을 도시한 도면이며, 도 5는 구동 벨트를 회전시키는 구동 롤러와 서브 롤러를 도시한 측면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 물품 분류기(100)는 적어도 하나 이상의 모듈화된 분류부(110)로 이루어진 장치로써, 상기 분류부(110)는 복수 개의 볼 캐스터(Caster, 122)가 구비된 볼 보드(Ball-Board, 120); 상기 볼 보드(120)의 하단에 위치하여, 볼 보드(120)에 구비된 볼 캐스터(122)를 구동시키는 구동 벨트(130); 상기 볼 보드(120)의 좌측과 우측에 위치하는 실린더(140); 상기 볼 보드(120)의 좌측 또는 우측 방향으로 수평 운동하는 엑추에이터(150); 및 상기 실린더(140) 및 엑추에이터(150)에 연결되어, 상기 엑추에이터(150)의 수평 운동을 실린더(140)의 수직 운동으로 전환시키는 방향전환프레임(160);으로 구성된다.

여기서, 상기 엑추에이터(150)가 수평 운동한다는 의미는 볼 보드(120)와 평행한 상태로 좌측 또는 우측 방향으로 이동하는 것을 의미하며, 이후에도 동일한 의미로 사용된다. 또한, 물품 분류기(100)를 구성하는 분류부(110)는 분류부(110) 사이의 간극이 0.5 cm 내지 1.5cm 이내가 되도록 설정되는 것이 바람직하며, 이를 통해 초소형 물품이 물품 분류기(100)로 투입되더라도 기 설정된 슈트(10) 방향으로 분류할 수 있다.

물품 분류기(100)의 단위 유닛(unit)인 상기 분류부(110)의 구성에 대하여 살펴 보면, 먼저 상기 볼 보드(120)는 바디 프레임(121)과 상기 바디 프레임(121) 상에 일정한 간극으로 배치되는 복수 개의 볼 캐스터(122) 및 상기 볼 캐스터(122)와 바디 프레임(121)을 연결하는 고정축(123)을 포함한다.

상기 볼 캐스터(122)는 상기 볼 보드(120) 하단에 위치한 구동 벨트(130)에 의해 회전하면서 물품 분류기(100)로 투입된 물품을 이동시킬 수 있는데, 보다 구체적으로는 상기 볼 캐스터(122)는 구동 벨트(130)와의 마찰에 의해 구동 벨트(130)의 이동 방향과 반대 방향으로 회전하면서 볼 보드(120)의 상단으로 투입되는 물품을 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 볼 캐스터(122)와 맞닿아 있는 구동 벨트(130)가 후방 방향으로 이동하면 상기 볼 캐스터(122)는 전방 방향(시계 방향)으로 회전하며, 이에 따라 볼 캐스터(122) 상단에 위치한 물품을 전방 방향으로 이동시킬 수 있다.

이 때, 상기 바디 프레임(121)은 알루미늄, 철 등의 금속 재질 또는 합성 수지 등의 재질로 구현될 수 있으나, 실린더(160)가 볼 보드(120)를 승강시키기 쉽도록 강화 플라스틱, 카본(Carbon) 등의 가벼우면서도 강성이 높은 재질로 구현되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 볼 캐스터(122)는 구동 벨트(130)에 의해 회전하면서 물품을 이동시킬 수 있도록 마찰계수가 높은 고무 재질 또는 실리콘 재질으로 구현될 수 있으며, 볼 캐스터(122)의 표면에는 마찰력을 높여 물품과의 접착력을 높이기 위해 복수 개의 돌기 또는 엠보싱 패턴이 형성될 수도 있다.

다음으로, 상기 실린더(140)는 볼 보드(120)의 하단 좌, 우측에 위치하며, 후술하는 엑추에이터(150) 및 방향전환프레임(160)에 의해 지면을 기준으로 상, 하 방향으로 수직 운동을 하면서 분류부(110)를 좌측 또는 우측 방향으로 틸팅(Tilting)시키는 역할을 하며, 구체적으로 상기 실린더(140)는 상기 볼 보드(120)의 하단과 연결되며, 수직 운동을 통해 볼 보드(120)를 직접적으로 틸팅시키는 피스톤(141)과 상기 피스톤(141)을 고정시키는 고정부(142)를 포함한다.

이 때, 도 2 내지 도 5 상에는 상기 고정부(142)가 원통 형상인 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 직육면체, 정육면체 등과 같은 다각 기둥 형상일 수도 있다.

또한, 상기 엑추에이터(150)는 상기 실린더(140)의 피스톤(141)이 수직 운동하는 동력을 제공하는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 엑추에이터(150)는 “ㄴ”자 형상의 방향전환프레임(160)을 통해 상기 실린더(140)의 피스톤(141)과 연결되어 있고, 상기 엑추에이터(150)가 좌측 또는 우측 방향으로 수평 이동하면 상기 방향전환프레임(160)에 의해 엑추에이터(150)의 수평 운동이 수직 운동으로 전환되어 상기 피스톤(141)이 수직 운동하게 된다.

상기와 같은 구성을 통해 상기 분류부(110)는 물품 분류 시, 좌측 또는 우측 방향으로 틸팅되며 투입되는 물품을 좌측 또는 우측에 위치한 기 설정된 슈트 방향으로 슬라이딩시킬 수 있다.

구체적으로, ⅰ) 물품이 좌측 슈트로 분류되어야 하는 경우에는 도 4 (a)와 같이 볼 보드(120)의 우측에 위치한 엑추에이터(150)가 우측 방향으로 수평 이동하고, 이에 따라 상기 볼 보드(120) 우측의 엑추에이터(150)와 방향전환프레임(160)을 통해 연결된 볼 보드(120) 우측 실린더(140)의 피스톤(141)이 승강하게 됨으로써 상기 분류부(110)가 좌측으로 틸팅될 수 있어 물품이 좌측 슈트 방향으로 슬라이딩되도록 할 수 있으며,

ⅱ) 물품이 우측 슈트로 분류되어야 하는 경우에는 도 4 (b)와 같이 볼 보드(120)의 좌측에 위치한 엑추에이터(150)가 좌측 방향으로 수평 이동하고, 이에 따라 볼 보드(120) 좌측에 위치한 실린더(140)의 피스톤(141)이 승강하게 됨으로써 상기 분류부(110)가 우측으로 틸팅될 수 있어 물품이 우측 슈트 방향으로 슬라이딩되도록 할 수 있다.

이 때, 상기 엑추에이터(150)는 유압식 엑추에이터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 전기식 엑추에이터일 수도 있고, 공기압식 엑추에이터일 수도 있다.

마지막으로, 구동 벨트(130)에 대하여 살펴 보면, 상기 구동 벨트(130)는 구동 롤러(131)의 회전에 의해 회전하면서, 앞서 기술한 바와 같이 구동 벨트(130)와 접촉하고 있는 상기 볼 캐스터(122)를 회전시켜 물품 분류기(110)로 투입된 물품을 이동시킨다.

이 때, 상기 구동 벨트(130)는 상기 볼 캐스터(122)를 회전시키기 위해 높은 마찰계수를 갖는 PVC 또는 고무 재질로 구성될 수 있다. 또한, 상기 구동 벨트(130)를 회전시키는 구동 롤러(130)는 특히 물품 분류기(100)를 구성하는 모든 분류기(110)에 구비되는 것은 아니며, 도 5 (a)와 같이 물품 분류기(100)의 양 끝 단, 다시 말해 물품이 물품 분류기(100) 내로 투입되는 전단과 반대편 끝단인 후단에만 배치되고, 구동 롤러(130)가 구비되지 않는 부분에는 판(plate) 형상의 지지부(133)가 위치하여 물품 분류기(100)에 투입된 물품의 하중에 의해 구동 벨트(130)가 늘어지는 것을 방지할 수 있다.

아울러, 분류되는 물품의 종류에 따라 도 5 (b)와 같이 물품 분류기(100)의 중간 영역에 위치한 분류부(110)에 서브 롤러(132)를 추가적으로 배치하여, 볼 캐스터(122)가 무거운 물품도 이동시킬 수 있게 할 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예인 상기 물품 분류기(100)는 복수 개의 분류부(110)가 일렬로 배치되어 형성되며, ⅰ) 각각의 분류부(110)는 실린더(140)에 의해 좌측 또는 우측 방향으로 틸팅되어 경사면을 형성함으로써, 물품 분류기(100)로 투입된 물품을 좌측 또는 우측 방향으로 슬라이딩시켜 물품 분류기(100)의 좌측 또는 우측에 위치한 슈트로 분류할 수 있으며, ⅱ) 물품이 좌측 또는 우측 슈트가 아닌 물품의 이동 방향 쪽에 위치한 슈트로 분류되어야 하는 경우에는 분류부(110)를 좌측 또는 우측으로 틸팅시키지 않고 구동 벨트(130)를 통해 복수 개의 볼 캐스터(122)를 회전시킴으로써 물품을 물품의 이동 방향 쪽에 위치한 슈트로 분류할 수도 있다.

다음으로, 도 6 내지 도 8을 중심으로 본 발명의 또 다른 실시예인 물품 분류 시스템에 대해 구체적으로 살펴 본다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 물품 자동 분류 시스템에 대한 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 물품 자동 분류 시스템에 대해 개략적으로 도시한 상면도이며, 도 8은 물품의 이동 방향을 기준으로 물품 분류기의 틸팅 각도가 점층적으로 증가하도록 틸팅되는 과정을 나타낸 도면이다.

본 발명의 또 다른 실시예인 물품 분류 시스템은 분류할 물품을 이동시키는 컨베이어 벨트(200); 물품을 인식하여 배송목적지, 담당 SM, 배정 차량, 물품의 크기, 물품의 무게 등과 같은 물품 정보를 취득하는 물품 인식부(300); 앞서 설명한 바와 같이 좌측 또는 우측 방향으로 틸팅되어 경사면을 형성함으로써, 물품을 기 설정된 슈트 방향으로 분류하는 물품 분류기(100); 및 상기 물품 인식부(300)에서 측정된 정보를 토대로 상기 물품 분류기의 구동을 제어하는 제어부(미도시);를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예인 물품 자동 분류 시스템은 앞서 설명하였던 물품 분류기(100)를 활용하여 물품을 자동으로 분류하기 위한 시스템으로, 단순히 물품 분류기(100)를 좌, 우측으로 틸팅시키는 것을 넘어서 물품 분류기(100)로 투입되는 많은 수의 물품을 효율적으로 분류하기 위해 물품 인식부(300), 제어부 등을 구비하고 있는 것이 특징이며, 이하에서는 본 발명의 물품 분류 시스템을 구성하는 요소에 대하여 구체적으로 살펴보도록 한다.

먼저, 컨베이어 벨트(200)는 분류될 물품을 상기 물품 인식부(300) 및 후술하는 속도 조절부(400)로 이동시키는 역할을 하며, 일직선으로 배치되어 물품을 물품 인식부(300) 방향으로 이송시키는 것이 일반적이나, 도 7과 같이 물품 인식부(300)로 투입되는 일부 영역에 경사를 형성할 수 도 있다.

다음으로, 물품 인식부(300)는 컨베이어 벨트(200)를 따라 이송되는 물품들을 인식하여, 물품을 기 설정된 슈트 방향으로 분류하기 위해 필요한 배송 목적지, 담당 SM, 배정된 차량, 물품의 크기, 물품의 무게, 물품 사이의 간격 등과 같은 물품의 정보를 파악하는 일종의 스캐너(Scanner) 역할을 한다.

특히, 상기 물품 인식부(300)는 ⅰ) 컨베이어 벨트(200)를 통해 물품 인식부(300) 내로 투입되는 물품이 감지되면 선입선출(First in First out)을 위해 물품이 투입되는 순서대로 번호(Numbering)를 부여하고, 물품의 포장 정보, 운송장 번호 등과 같은 물품 정보를 파악하는 감지부 및 ⅱ) 투입된 물품의 크기를 측정하고, 투입되는 물품 사이의 간격(간극)을 측정하는 측정부를 포함한다.

도 7을 중심으로 상기 감지부와 측정부에 대해서 구체적으로 살펴 보면, 먼저 상기 감지부는 물품이 광학센서 또는 압력센서 기반의 Detection Point를 지나치면 물품이 물품 인식부(300) 내로 투입된 것으로 감지하고, 투입된 순서대로 번호를 부여하고, 카메라(미도시) 또는 광학 스캐너(미도시)를 통해 물품의 표면에 부착된 바코드(barcode) 또는 RFID 등의 식별수단을 인식하여, 상기 식별수단에 기록된 운송장 번호, 물품 포장 정보, 슈트 번호(비닐 포장, 마대 포장, 박스 포장 등의 정보) 등의 물품 정보를 파악할 수 있다.

다음으로, 상기 측정부는 후술하는 바와 같이 물품 분류기(100)의 구동을 제어하기 위하여 카메라 또는 광학 스캐너를 통해 투입된 물품의 크기를 측정하고, Detection Point를 통과한 물품 사이의 간격을 측정할 수 있다.

특히, 상기 측정부에서 물품의 사선 길이를 측정하여 물품의 크기를 측정할 수 있는데, 여기서 물품의 사선 길이(D)는 도 7에 도시된 바와 같이 물품이 물품 분류기로(100)로 투입되는 방향과 나란한 사선 길이를 의미하는 것이며, 단순히 물품의 대각선 길이를 의미하는 것이 아니다.

다음으로, 본 발명의 물품 분류 시스템은 물품이 물품 분류기(100)로 투입되기 전, 물품 분류기(100)의 구동 타이밍(Timing)에 맞추어 물품을 가속 또는 감속시켜 이동 속도를 조절하는 속도 조절부(400)를 더 포함할 수 있다.

상기 속도 조절부(400)는 물품이 투입되는 영역에 광학 센서(미도시)를 배치하여, 도 7과 같이 물품이 SP(Synchronization Point)를 지나치면 속도 센서부(400)로 물품이 투입된 것으로 판단하고 물품 분류기(100)와의 동기화를 시작한다.

상기 속도 조절부(400)에서 물품을 물품 분류기(100)와 동기화한다는 것은 상기 물품 인식부(300)에서 측정된 물품의 사선 길이, 물품 사이의 간격(간극) 및 물품 분류기(100)에서 할당된 분류부(110)의 틸팅 시간을 기초로 물품이 물품 분류기(100)에서 분류될 수 있도록 물품이 투입되는 속도를 조절한다는 의미이며, 특히 ⅰ) 투입되는 물품 사이의 간격이 좁고, ⅱ) 물품과 할당된 분류부(110) 사이의 거리가 멀수록 물품의 이동 속도를 가속시켜, 분류부(110)의 틸팅 시간에 맞추어 물품이 물품 분류기(100) 내로 투입될 수 있게끔 한다.

다음으로, 다시 한 번 도 2 내지 도 5를 참조하여 물품 분류기(100)에 대해 살펴 보면, 상기 물품 분류기(100)는 적어도 하나 이상의 모듈화된 분류부(110)로 이루어진 장치로, 물품 분류기(100)를 구성하는 각각의 분류부(110)는 복수 개의 볼 캐스터(122)가 구비된 볼 보드(120); 상기 볼 캐스터(120)를 구동시키는 구동 벨트(130); 상기 볼 보드(120)의 좌측과 우측에 위치하는 실린더(140); 상기 볼 보드(120)를 기준으로 좌측 또는 우측 방향으로 수평 운동하는 엑추에이터(150); 및 상기 실린더(140)와 엑추에이터(150)에 연결되어, 상기 엑추에이터(150)의 수평 운동을 실린더(140)의 수직 운동으로 전환시키는 방향전환프레임(160)을 포함한다.

다만, 상기 물품 분류기(100) 및 분류부(110)의 구성에 대한 설명은 앞서 설명한 바와 동일하므로, 이하에서는 물품 분류기(100) 및 분류부(110)의 구성 및 틸팅 원리에 대한 자세한 설명을 생략한다.

상기 물품 분류기(100)로 물품이 투입되면 물품은 기 설정된 슈트(10) 방향으로 분류될 수 있는데, ⅰ) 물품이 물품 분류기(100)로 투입된 방향 쪽에 위치한 슈트(10)로 분류되어야 하는 경우에는 물품 분류기(100), 정확히는 분류부(110)의 틸팅 없이 볼 캐스터(122)의 회전을 통해 물품을 기 설정된 슈트(10) 방향으로 이동시킬 수 있고, ⅱ) 물품이 물품 분류기(100) 좌측에 위치한 슈트(10)로 분류되어야 하는 경우에는 볼 보드(120)의 우측에 위치한 실린더(140)를 승강시켜 분류부(110)가 좌측으로 틸팅되게 하여 좌측 방향으로 경사면을 형성함으로써, 물품이 좌측 슈트(10) 방향으로 슬라이딩되며 분류되게 하며, 반대로 ⅲ) 물품이 물품 분류기(100) 우측에 위치한 슈트(10)로 분류되어야 하는 경우에는 볼 보드(120)의 좌측에 위치한 실린더(140)를 승강시켜 분류부(110)가 우측으로 틸팅되게 하여 우측 방향으로 경사면을 형성함으로써, 물품이 우측 슈트(10) 방향으로 슬라이딩되며 분류되도록 할 수 있다.

아울러, 상기 물품 분류기(100)는 물품 분류기(100) 내로 투입되는 물품을 좌측 또는 우측 슈트(10)로 분류해야되는 경우에 물품의 이동 방향을 기준으로 할당된 분류부(110)의 틸팅 각도가 점진적으로 증가하도록 틸팅시키는 것을 특징으로 한다. 다시 말해, 물품의 투입 방향에 배치된 분류부(110)를 제1 분류부라고 하고, 제1 분류부 후단에 배치된 분류부를 제2 분류부, 제2 분류부 후단에 배치된 분류부를 제3 분류부, ···, 제n-1 분류부 후단에 배치된 분류부를 제n 분류부(n은 자연수)라고 할 때 제1 분류부를 좌측으로 5°만큼 틸팅시키면, 제2 분류부는 좌측으로 10°만큼 틸팅시키고, 제3 분류부는 좌측으로 15°만큼 틸팅시켜 도 8과 같이 경사면이 점진적으로 형성되도록 할 수 있다.

물품 분류기(100)의 분류부(110)가 모두 동일한 각도로 틸팅되는 경우에는 물품이 속도 조절부(400)에 의해 가속되어 분류부(110)로부터 슈트(10) 밖으로 튕겨져 나갈 위험이 있으나, 본 발명의 물품 분류 시스템은 상기와 같이 분류부(110)의 틸팅 각도가 점진적으로 증가하도록 틸팅시킴으로써, 물품 분류기(100) 내로 가속되어 투입되는 물품이 튕겨져 나가는 경우 없이 볼 보드(120) 경사면을 따라 슬라이딩되며 좌, 우측 슈트(10)로 분류되도록 유도할 수 있다.

다음으로, 제어부에 대해 살펴 보면, 상기 제어부는 상기 물품 인식부에서 측정된 물품의 크기, 물품 사이의 간격 및 운송장 번호, 물품 포장 정보, 슈트 번호 등의 물품의 정보를 토대로 물품 분류기(100)의 구동을 제어하는 역할을 한다.

상기 제어부는 물품에 할당된 슈트에 따라 물품 분류기(100)를 틸팅시킬 지 여부와 틸팅 각도, 틸팅 시간, 틸팅 방향 등을 조절할 수 있고, 또한 전력 낭비를 최소화하기 위해 물품 분류기(100)를 구성하는 모든 분류부(110)를 구동시키는 것이 아니라, 물품 분류기(100)로 투입되는 물품의 크기에 따라 구동시킬 분류부(110)의 개수 및 위치를 조절하여 물품을 기 설정된 슈트(10) 방향으로 분류할 수 있다.

구체적으로, 도 7과 같이 단위 분류부(110)의 폭을 W라고 하고, 물품 분류기(100)를 구성하는 분류부(110) 사이의 간극을 α라고 하며, 투입되는 물품의 사선 길이를 D라고 할 때, 상기 제어부는 하기 식 1을 만족하는 N(구동되는 분류부의 개수)의 최소 값을 산출한 후, N개의 분류부(110)만을 틸팅시켜 물품을 좌측 또는 우측 슈트(10)로 분류할 수 있다.

······식 1

예를 들어, 물품의 사선길이가 78cm(D)이고, 단위 분류부(110)의 폭이 20cm(W)이며, 분류부(110) 사이의 간극이 1cm(α)라고 할 때, 상기 식 1을 만족하는 최소한의 자연수 N은 4이므로, 상기 제어부는 4개의 분류부(110)만을 틸팅시켜 물품을 기 설정된 슈트(10) 방향으로 분류할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 제1 분류부, 제2 분류부, 제3 분류부가 물품 분류기(100)에 먼저 투입된 물품을 분류하기 위해 할당되었다면, 이후에 투입되는 물품은 제4 분류부, 제5 분류부, 제6 분류부에 의해 분류될 수 있도록 구동될 분류부를 다르게 할당함으로써, 동시에 여러 물품이 분류되도록 할 수도 있다.

마지막으로 도 9를 참고하여 앞서 설명한 물품 분류 시스템을 통해 물품을 자동으로 분류하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예인 물품 분류 방법에 대하여 살펴 본다.

본 발명의 물품 분류 방법은 물품 인식부로 투입되는 물품을 인식하고, 배송 목적지, 담당 SM, 배정된 차량, 물품의 크기, 물품의 무게, 투입되는 물품 사이의 간격 등과 같은 해당 물품의 정보를 취득하는 물품 인식 단계; 상기 물품 사이의 간극과 물품 분류기의 구동 시점을 기초로 물품과 물품 분류기를 동기화(Synchronization)하고, 물품 분류기에 투입되는 물품의 속도를 조절하는 속도 제어 단계; 및 물품 분류기를 통해 물품을 기 설정된 슈트 방향으로 분류하는 물품 분류 단계;를 포함한다.

다만, 상기 물품 인식 단계, 속도 제어 단계의 구체적인 구동 과정은 앞서 물품 인식부, 속도 조절부, 물품 분류기에 대해 설명했던 내용과 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

본 발명의 물품 분류 방법 중 상기 물품 분류 단계는 물품을 좌측 슈트로 분류해야 하는 경우에는 물품 분류기를 좌측으로 틸팅시켜 물품이 좌측 슈트 방향으로 슬라이딩되어 좌측 슈트 방향으로 분류되게 하며, 물품을 우측 슈트로 분류해야 하는 경우에는 물품 분류기를 우측으로 틸팅시켜 물품이 우측 슈트 방향으로 슬라이딩되어 우측 슈트 방향으로 분류되도록 할 수 있다.

또한, 물품이 투입되는 방향 쪽에 위치한 슈트로 분류되어야 하는 경우에는 앞서와 달리 물품 분류기를 틸팅시키지 않고, 구동 벨트만 구동시켜 볼 캐스터를 회전시킴으로써, 물품이 투입된 방향을 따라 이동하여 기 설정된 슈트 방향으로 분류되도록 할 수 있다.

아울러, 상기 물품 분류 단계는 물품을 좌측 또는 우측 슈트로 분류할 때, 물품 분류기로 투입되는 물품의 이동 방향을 기준으로 분류부의 틸팅 각도가 점진적으로 증가하도록 틸팅시켜 가속되어 투입되는 물품이 물품 분류기에 부딪혀 팅겨져 나가는 것을 방지할 수 있다.

또한, 앞서 본 발명의 일 실시예인 물품 분류 시스템에서 설명했던 바와 같이 상기 물품 분류 단계에 앞서 물품의 사선 길이 및 물품 정보 등을 기초로 구동될 물품 분류부의 개수 및 위치를 설정하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

정리하면, 본 발명은 상기와 같은 물품 분류기, 물품 분류 시스템, 물품 분류 방법을 제공함으로써, 물품 분류기로 투입된 물품이 물품의 크기, 물품의 하중, 포장 상태 등에 구애 받지 않고 물품을 기 설정된 슈트 방향으로 정확하게 분류되도록 할 수 있어, 박스 포장된 정형 물품(화물)뿐 아니라 비닐 포장, 마대 포장된 이형 물품(화물)까지도 취급하는 국내외 택배 환경에서 활용성이 높고, 아울러 추가적인 인력이 투입되지 않고도 물품을 분류할 수 있어 물품 분류 자동화 확산에 크게 기여할 수 있을 것으로 예상된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

또한, 본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 슈트 12 : 트레이(Tray)
100 : 물품 분류기 110 : 분류부
120 : 볼 보드(Ball-board)
121 : 바디 프레임 122 : 볼 캐스터
123 : 고정축 130 : 구동 벨트
131 : 구동 롤러 132 : 서브 롤러
133 : 지지부 140 : 실린더
141 : 피스톤 142 : 고정부
150 : 엑추에이터 160 : 방향전환프레임
200 : 컨베이어 벨트 300 : 물품 인식부
400 : 속도 조절부

Claims (18)

1. 복수 개의 볼 캐스터(Caster)가 구비된 볼 보드(Ball-Board);
   상기 볼 보드의 하단에 위치하여, 상기 볼 캐스터를 구동시키는 구동 벨트;
   상기 볼 보드의 좌측과 우측에 위치하는 실린더;
   상기 볼 보드의 좌측 또는 우측 방향으로 수평 운동하는 엑추에이터; 및
   상기 실린더와 엑추에이터에 연결되어, 상기 엑추에이터의 수평 운동을 실린더의 수직 운동으로 전환시키는 방향전환프레임;으로 구성된 분류부를 적어도 하나 이상 포함하는 물품 분류기.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 볼 보드는,
   바디 프레임;
   일정한 간극으로 배치되는 적어도 하나 이상의 볼 캐스터; 및
   상기 볼 캐스터를 바디 프레임과 연결하는 고정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 분류기.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 볼 캐스터는 구동 벨트의 이동 방향과 반대 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 물품 분류기.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 실린더는,
   상기 엑추에이터에 수직 운동하는 피스톤; 및
   상기 피스톤을 지지하는 마운트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 분류기.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 분류부는,
   볼 보드의 우측에 위치한 실린더가 승강하면 좌측 방향으로 틸팅되고,
   볼 볼드의 좌측에 위치한 실린더가 승강하면 우측 방향으로 틸팅되는 것을 특징으로 하는 물품 분류기.
   
6. 분류할 물품을 이동시키는 컨베이어 벨트;
   물품을 인식하여 해당 물품의 정보를 취득하는 물품 인식부;
   좌측 또는 우측 방향으로 틸팅되어, 물품을 기 설정된 슈트 방향으로 분류하는 물품 분류기; 및
   상기 물품 인식부에서 측정된 정보를 토대로 상기 물품 분류기의 구동을 제어하는 제어부;
   를 포함하는,
   물품 분류 시스템.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 물품의 정보는 배송 목적지, 담당 SM, 배정된 차량, 물품의 크기, 물품의 무게, 물품 사이의 간격 중 적어도 하나를 포함하고,
   상기 물품 분류기는 상기 물품 인식부에서 취득한 물품의 정보를 토대로 물품을 기 설정된 슈트 방향으로 분류하는 것을 특징으로 하는 물품 분류 시스템.
   
8. 제 6항에 있어서,
   상기 물품 인식부는,
   투입되는 물품을 감지하여 순차적으로 번호를 부여하고, 물품 정보를 인지하는 감지부; 및
   물품의 크기 및 물품 사이의 간격을 측정하는 측정부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 분류 시스템.
   
9. 제 6항에 있어서,
   상기 물품 분류기로 투입되는 물품의 이동 속도를 조절하는 속도 조절부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 분류 시스템.
   
10. 제 8항에 있어서,
    상기 속도 조절부는 상기 물품 분류기로 투입되는 물품 사이의 간격 또는 물품의 크기에 따라 물품의 이동 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 물품 분류 시스템.
    
11. 제 6항에 있어서,
    상기 물품 분류기는 분류부를 적어도 하나 이상 포함하고,
    상기 분류부는,
    복수 개의 볼 캐스터가 구비된 볼 보드;
    상기 볼 캐스터를 구동시키는 구동 벨트;
    상기 볼 보드의 좌측과 우측에 위치하는 실린더;
    상기 볼 보드의 좌측 또는 우측 방향으로 수평 운동하는 엑추에이터; 및
    상기 실린더와 엑추에이터에 연결되어, 상기 엑추에이터의 수평 운동을 실린더의 수직 운동으로 전환시키는 방향전환프레임;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 분류 시스템.
    
12. 제 11항에 있어서,
    물품을 좌측 슈트로 분류해야 하는 경우 상기 볼 보드의 우측에 위치한 실린더가 승강하여 상기 분류부가 좌측으로 틸팅되며,
    물품을 우측 슈트로 분류해야 하는 경우에는 상기 볼 보드의 좌측에 위치한 실린더가 승강하여 상기 분류부가 우측으로 틸팅되는 것을 특징으로 하는 물품 분류 시스템.
    
13. 제 11항에 있어서,
    상기 물품 분류기는 투입되는 물품을 좌측 또는 우측 슈트로 분류할 때, 물품의 이동 방향을 기준으로 상기 분류부의 틸팅 각도가 점진적으로 증가하도록 틸팅되는 것을 특징으로 하는 물품 분류 시스템.
    
14. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 물품 분류기로 투입되는 물품의 크기에 따라 구동되는 분류부의 개수를 조절하는 것을 특징으로 하는 물품 분류 시스템.
    
15. 제 6항 내지 제 14항 중 어느 한 항의 물품 분류 시스템을 통해 물품을 자동으로 분류하기 위한 방법에 있어서,
    물품 인식부로 투입되는 물품을 인식하고, 해당 물품의 정보를 취득하는 물품 인식 단계;
    상기 물품 사이의 간극과 물품 분류기의 구동 시점을 기초로 물품 분류기에 투입되는 물품의 속도를 조절하는 속도 제어 단계; 및
    물품 분류기를 통해 물품을 기 설정된 슈트 방향으로 분류하는 물품 분류 단계;
    를 포함하는 물품 분류 방법.
    
16. 제 15항에 있어서,
    상기 물품의 정보는 배송 목적지, 담당 SM, 배정된 차량, 물품의 크기, 물품의 무게, 물품 사이의 간격 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 물품 분류기는 상기 물품 인식 단계에서 취득한 물품의 정보를 토대로 물품을 기 설정된 슈트 방향으로 분류하는 것을 특징으로 하는 물품 분류 방법.
    
17. 제 15항에 있어서,
    상기 물품 분류 단계는,
    물품을 좌측 슈트로 분류해야 하는 경우에는 물품 분류기를 좌측으로 틸팅시켜 물품이 좌측 슈트 방향으로 슬라이딩되도록 하며,
    물품을 우측 슈트로 분류해야 하는 경우에는 물품 분류기를 우측으로 틸팅시켜 물품이 우측 슈트 방향으로 슬라이딩되도록 하는 것을 특징으로 하는 물품 분류 방법.
    
18. 제 17항에 있어서,
    상기 물품 분류 단계는 물품을 좌측 또는 우측 슈트로 분류할 때, 물품 분류기로 투입되는 물품의 이동 방향을 기준으로 분류부의 틸팅 각도가 점진적으로 증가하도록 틸팅시키는 것을 특징으로 하는 물품 분류 방법.

Images