KR20230054470A - 운반 장치 및 보관 시스템 - Google Patents

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KR20230054470A
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벤 토마스
데이비드 샤프
애덤 랜캐스터
션 클락
조셉 잼밋
용지 저우
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오카도 이노베이션 리미티드
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Abstract

본 발명은 확장성을 유지하고 오버헤드(overhead)를 피하면서 보관 시스템의 보관 용량을 최대화하는 보관 시스템용 운반 장치를 제공한다. 이를 실현하기 위해, 본 발명은 컨테이너를 이동시키기 위한 운반 장치를 제공한다. 이 운반 장치는 Z 방향 트랙, 및 컨테이너를 지지하기 위한 트레이를 포함하는 프레임을 포함한다. 트레이는 X 방향으로 컨테이너를 이동시키도록 배치되는 X 방향 이동 유닛, Y 방향으로 컨테이너를 이동시키도록 배치되는 Y 방향 이동 유닛, 및 Z 방향 트랙과의 상호작용에 의해 Z 방향으로 트레이를 이동시키도록 배치되는 Z 방향 이동 유닛을 포함한다. 본 발명은 더 나아가 컨테이너를 이동시키기 위한 운반 장치를 제공한다. 이 운반 장치는 Z 방향 트랙, 및 X 방향 및/또는 Z 방향으로 컨테이너를 이동시키도록 배치되는 제 1 이동 유닛을 포함하는 프레임을 포함하고, Z 방향으로의 이동은 Z 방향 트랙과의 상호작용에 의해 달성된다. 이 운반 장치는 Y 방향 및/또는 Z 방향으로 컨테이너를 이동시키도록 배치되는 제 2 이동 유닛을 더 포함하고, Z 방향으로의 이동은 Z 방향 트랙과의 상호작용에 의해 달성된다.

Description

운반 장치 및 보관 시스템
본 출원은 2020년 9월 1일에 출원된 영국 특허출원 제 GB2013719.6 호의 우선권을 주장하며, 이 출원의 모든 내용은 원용에 의해 본원에 포함된다.
본 발명은 일반적으로 로봇식 보관 시스템의 분야에 관한 것이며, 더 구체적으로는 클러스터(cluster)를 형성하도록 배치된 운반 장치에 관한 것이다. 본 발명은 더 나아가 운반 장치를 재배치하는 방법을 제공한다.
일부의 상업 활동 및 산업 활동은 컨테이너에 보관될 수 있는 많은 수의 다양한 제품을 보관 및 회수할 수 있는 시스템을 필요로 한다. 열을 이루어 적재된 컨테이너를 하역하는 방법은 수십년 동안 주지되어 왔다. 예를 들면, 미국 특허 제 2,701,065 호(Bertel)에 개시된 바와 같은 일부의 이러한 시스템에서, 컨테이너의 독립형 스택들은 필요한 경우 특정 컨테이너에 대한 액세스를 제공하면서 이러한 컨테이너를 보관하는 것과 관련되는 보관 체적을 감소시키기 위해 열로 배치된다. 소정의 컨테이너에 대한 액세스는 스택으로부터 소정의 컨테이너를 적재 및 취출하는 데 사용될 수 있는 비교적 복잡한 호이스팅(hoisting) 메커니즘을 제공함으로써 가능해진다. 그러나, 이러한 시스템의 비용은 많은 경우에 비실용적이며, 주로 대형의 선적용 컨테이너의 보관 및 하역을 위해 상업화되어왔다.
예를 들면, 유럽 특허 제 0 767 113 호(Cimcorp)에 개시된 바와 같이 독립형 컨테이너 스택을 사용하고, 특정 컨테이너를 취출 및 보관하기 위한 메커니즘을 제공하는 개념이 더 개발되었다. 이 문서는 컨테이너의 스택의 주위로 하강되어 스택의 임의의 수준에서 컨테이너를 파지할 수 있도록 구성되는 사각형 튜브 형태의 로봇식 하역장치를 사용하는 복수의 적재된 컨테이너를 제거하기 위한 메커니즘을 개시한다. 이러한 방식으로, 수 개의 컨테이너가 스택으로부터 한꺼번에 들어올려질 수 있다. 하나의 스택의 상부로부터 다른 스택의 상부로 수 개의 컨테이너를 이동시키기 위해, 또는 하나의 스택으로부터 외부의 위치로, 그리고 그 반대로 컨테이너를 이동시키기 위해 이 직사각형 튜브가 사용될 수 있다. 이러한 시스템은 단일 스택 내의 모든 컨테이너가 동일한 제품을 수용하고 있는 경우에 특히 유용할 수 있다. 이러한 스택은 단일 제품 스택으로 알려져 있다. 유럽 특허 제 0 767 113 호에 개시된 시스템에서, 튜브의 높이는 가장 큰 컨테이너 스택의 높이와 적어도 같은 높이여야 하므로 가장 높은 컨테이너 스택은 단일 작업으로 취출될 수 있다. 따라서, 창고와 같은 폐쇄된 공간 내에서 사용되는 경우, 스택의 최고 높이는 스택 위의 로봇식 하역장치의 튜브를 수용하기 위한 필요성에 의해 제한된다.
다수의 제품 라인에서 물품의 보관 및 회수를 위한 하나의 공지된 유형의 시스템은 보관 상자 또는 보관 컨테이너를 열을 이루어 배치된 스택 내에 서로 중첩하여 배치하는 것을 포함한다. 보관 빈은 스택으로부터 취출되고, 로봇식 하역 장치에 의해 위로부터 액세스되므로 열들 사이에 통로가 불필요하고, 주어진 공간 내에 더 많은 컨테이너를 보관할 수 있게 한다.
유럽 특허 제 1 037 828 호(Autostore)는 컨테이너의 스택이 프레임 구조물 내에 배치되는 시스템을 개시한다. 로봇식 하역 장치는 스택의 최상면 상의 트랙의 시스템 상에서 스택의 주위에서 제어가능하게 이동할 수 있다. 로봇식 하역 장치의 다른 형태는, 예를 들면, 노르웨이 특허 제 3 173 66 호에 더 개시되어 있다.
영국 특허 공개 제 2 520 104 호(Ocado Innovation Limited)는 각각의 로봇식 하역 장치가 하나의 격자 공간만을 커버하므로 로봇식 하역 장치의 밀도가 더 높아질 수 있고, 주어진 크기의 시스템의 처리능력이 더 높아질 수 있는 로봇식 하역 장치를 개시하고 있다. 그러나, 임의의 적절한 형태의 하역 장치가 사용될 수 있다.
그러나, 전술한 공지의 로봇식 보관 시스템의 각각은 다음의 결점 중 하나 이상을 갖는다. 모든 예에서, 보관 빈의 스택의 위/주위에 주변 프레임 구조물이 필요하다. 프레임 구조물은 보관 빈의 스택 위에 프레임 구조물의 상에서 이동하는 로봇식 하역 장치를 지지한다. 이러한 프레임 구조물을 사용하면 공간이 프레임 구조물에 의해 소비되므로 보관 빈이 보관될 수 있는 밀도가 낮아진다. 더욱이, 이러한 프레임 구조물은 최대 예상 용량이 불확실하거나 먼 미래인 경우에 조차도 최대 예상 용량을 수용할 수 있도록 구성되어야 하므로 동적으로 확장할 수 없다.
또한, 이 로봇식 하역 장치는 선택된 보관 빈을 회수하기 위해 보관 빈의 스택 내로 파고 들어가야 하므로 보관 빈의 회수 시에 시간 및 에너지가 소비된다. 또한 전술한 시스템은 로봇식 하역 장치를 필요로 하므로 이는 시스템의 추가 비용을 의미한다.
더욱이, 이러한 시스템을 조정하는 경우, 로봇식 하역 장치에 의한 출발 위치로부터 목적 위치로의 전향적 진행으로 인해 로봇식 하역 장치는 전형적으로 라우트 플래닝 및/또는 충돌 회피를 사용하여 다른 로봇식 하역 장치를 회피하는 것 등의 다수의 불필요한, 비생산적인 및/또는 비용이 드는 단계를 취해야 한다. 또한, 보관 빈이 이 보관 빈의 스택 내에 끼이게 되면, 이 끼인 보관 빈 아래에 있는 보관 빈을 회수하기가 어렵다. 유사하게, 로봇식 하역 장치가 고장나면, 이 로봇식 하역 장치가 보관 빈의 스택 위에 위치로부터 제거될 때까지 로봇식 하역 장치 아래의 보관 빈에의 액세스가 제한된다. 또한, 로봇식 하역 장치가 고장나면 이것을 복구하는 것이 어려울 수 있다.
공지의 보관 시스템의 문제를 고려하여 본 발명은 보관 시스템의 보관 용량을 최대화하면서 확장성을 유지하고, 로봇식 하역 장치에 관하여 위에서 언급한 문제를 피하는 보관 시스템용 운반 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따르면 컨테이너를 이동시키기 위한 운반 장치가 제공된다. 이 운반 장치는 Z 방향 트랙, 및 컨테이너를 지지하기 위한 트레이를 포함하는 프레임을 포함한다. 트레이는 X 방향으로 컨테이너를 이동시키도록 배치되는 X 방향 이동 유닛, Y 방향으로 컨테이너를 이동시키도록 배치되는 Y 방향 이동 유닛, 및 Z 방향 트랙과의 상호작용에 의해 Z 방향으로 트레이를 이동시키도록 배치되는 Z 방향 이동 유닛을 포함한다.
본 발명은 더 나아가 컨테이너를 이동시키기 위한 운반 장치를 제공한다. 이 운반 장치는 Z 방향 트랙, 및 X 방향 및/또는 Z 방향으로 컨테이너를 이동시키도록 배치되는 제 1 이동 유닛을 포함하는 프레임을 포함하고, Z 방향으로의 이동은 Z 방향 트랙과의 상호작용에 의해 달성된다. 이 운반 장치는 Y 방향 및/또는 Z 방향으로 컨테이너를 이동시키도록 배치되는 제 2 이동 유닛을 더 포함하고, Z 방향으로의 이동은 Z 방향 트랙과의 상호작용에 의해 달성된다.
본 발명은 더 나아가 복수의 운반 장치를 포함하는 보관 시스템을 제공하며, 각각의 운반 장치는 전술한 바와 같다. 복수의 운반 장치는 클러스터로 배치되어 X 방향, Y 방향 및 Z 방향으로 컨테이너를 운반한다.
이하에서 본 발명의 실시형태를 첨부한 도면을 참조하여 단지 예로써 설명할 것이며, 도면에서 동일한 참조 번호는 동일하거나 대응하는 부품을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 운반 장치의 개략도이다.
도 2는 운반용 컨테이너를 더 포함하는 제 1 실시형태에 따른 운반 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 보관 시스템의 개략도이다.
도 4a 및 도 4b는 제 1 실시형태의 운반 장치의 제 1 변형례를 보여주는 개략도이다.
도 5a 및 도 5b는 제 1 실시형태의 운반 장치의 제 2 변형례를 보여주는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 보관 시스템의 개략도이다.
도 7은 컨테이너를 더 포함하는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 운반 장치의 개략도이다.
도 8은 제 1 세트의 암이 신장된 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 운반 장치의 개략도이다.
도 9는 제 2 세트의 암이 신장된 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 운반 장치의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 보관 시스템의 개략도이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 운반 장치(100)를 보여준다. 도 2는 컨테이너(200)와 함께 운반 장치(100)를 보여주며, 컨테이너(200)는 운반 장치(100)에 의해 이동되는 것이다.
이동을 달성하기 위해, 운반 장치(100)는 프레임(110) 및 트레이(120)를 포함한다. 트레이(120)는 컨테이너(200)를 지지하기 위한 것이고, X 방향, Y 방향 또는 Z 방향 중의 임의의 방향으로 컨테이너의 이동을 가능하게 한다. 이 문맥에서, X, Y 및 Z 방향은 서로 직각으로 배치되는 3 차원 방향을 포함하는 것으로 생각된다.
X 방향, Y 방향 및 Z 방향의 각각의 방향으로 컨테이너(200)의 운반을 달성하기 위해, 프레임(110)은 개구를 포함할 수 있고, 이 개구를 통해 컨테이너(200)는 인접한 운반 장치 또는 기타 시설, 예를 들면, 컨베이어 벨트, 픽 스테이션, 트럭 또는 기타 보관 또는 운반 시설 내로 진행할 수 있다. 개구가 프레임(110)의 상면 및 하면에 제공되어, 컨테이너(200)의 유무에 관계없이, 트레이(120)가 위 또는 아래의 운반 장치 내로 진입하는 것을 가능하게 한다.
이를 실현하기 위해, 트레이(120)는 X 방향, Y 방향 또는 Z 방향으로 컨테이너(200)의 이동을 가능하게 하는 메카니즘을 포함한다. 트레이(120)는 프레임(110) 내에 구속되도록 배치될 수 있다. 트레이(120)는 전력 및 통신을 위해 프레임에 배선될 수 있으므로 그 이동 범위가 제한될 수 있다. 다시 말하면, 트레이(120)는 프레임(110)(존재하는 경우)의 위와 아래로 약간의 거리만큼 이동할 수 있으나, 본질적으로는 프레임(110) 내에 머문다.
트레이(120)는 X 방향으로 컨테이너를 이동시키기 위한 X 방향 이동 유닛을 포함한다. 도 1에 도시된 실시례에서, X 방향 이동 유닛은 X 방향으로 컨테이너를 이동시키도록 배치되는 제 1 컨베이어 벨트(121a) 및 제 2 컨베이어 벨트(121b)를 포함한다.
유사하게, 컨테이너(200)의 Y 방향 이동을 실현하기 위해, 트레이(120)는 Y 방향 이동 유닛을 포함한다. 이 실시례에서, Y 방향 이동 유닛은 Y 방향으로 컨테이너를 이동시키도록 배치되는 제 1 컨베이어 벨트(122a) 및 제 2 컨베이어 벨트(122b)를 포함한다.
컨테이너(200)의 Z 방향 이동을 실현하기 위해, 트레이(120)는 전체적으로 Z 방향 이동 유닛에 의해 Z 방향으로 이동하도록 배치된다. 이렇게 하여, 프레임(110)에 대한 트레이(120)의 수직 위치가 변경될 수 있다. 더 상세하게는, 컨테이너(200)의 Z 방향 이동은 프레임 상에 배치된 적어도 하나의 Z 방향 트랙과 트레이(120) 상에 배치된 적어도 하나의 피니언 사이의 상호작용에 의해 수행된다. 트레이(120) 상에서 피니언을 회전시킴으로써, 프레임(110)에 대한 트레이(120)의 수직 위치는 프레임 상의 Z 방향 트랙을 상승 또는 하강시킴으로써 조정된다.
Z 방향 이동 유닛 및 대응하는 Z 방향 트랙은 랙 및 피니언 메카니즘으로서 설명되었으나, 예를 들면, 리니어 모터 메카니즘 등의 다른 메카니즘이 사용될 수 있다고 생각된다.
도 1에 도시된 비제한적인 실시례에서, 4 개의 Z 방향 트랙이 프레임(110)의 각각의 모서리에 배치되고, 특히 4 개의 Z 방향 트랙은 Z 방향 제 1 트랙(111a), Z 방향 제 2 트랙(111b), Z 방향 제 3 트랙(111c) 및 Z 방향 제 4 트랙(111d)을 포함한다. 이 실시례에서, Z 방향 트랙은 트레이(120) 상에 장착된 피니언과 상호작용하도록 배치된 기어 랙으로서 제공된다. 이 실시례에서 Z 방향 이동 유닛은 트레이의 각각의 모서리에 배치된 4 개의 피니언을 포함하고, 각각은 대응하는 Z 방향 트랙과 상호작용하도록 배치된다. 예를 들면, 제 1 피니언(123a)은 Z 방향 제 1 트랙(111a)과 상호작용하도록 배치되고, 제 2 피니언(123b)은 Z 방향 제 2 트랙(111b)과 상호작용하도록 배치되고, 제 3 피니언(123c)은 Z 방향 제 3 트랙(111c)과 상호작용하도록 배치되고, 제 4 피니언(123d)은 Z 방향 제 4 트랙(111d)과 상호작용하도록 배치된다.
이렇게 하여, 제 1 실시형태의 운반 장치(100)는 모든 3 차원으로 인접한 운반 장치(100)들 사이에서 컨테이너(200)를 이송시킬 수 있도록 배치된다.
도 3은 모든 3 차원으로 인접한 운반 장치(100)들 사이에서 컨테이너(200)의 이송을 가능하게 하도록 클러스터로 배치된 복수의 운반 장치(100a, 100b, 100c)의 사용을 보여준다.
특히, 클러스터의 운반 장치는 X 방향, Y 방향 및 Z 방향의 임의의 조합으로 나란히 및/또는 서로 위 아래에 조립되어 임의의 규칙 형상 또는 불규칙 형상의 클러스터를 형성한다.
클러스터에서, X 방향 또는 Y 방향으로의 횡방향 이동이 관련된 2 개의 운반 장치에서 적절한 컨베이어 벨트를 구동함으로써 달성된다. 예를 들면, 운반 장치(100a)는 X 방향 이동 유닛에 의해 인접한 운반 장치(100a')까지 X 방향으로 컨테이너(200a)를 이송한다. 이 프로세스는 운반 장치(100a') 내의 X 방향 이동 유닛의 작동에 의해 더 지원될 수 있다.
유사하게, 운반 장치(100b)는 Y 방향 이동 유닛에 의해 인접한 운반 장치(100b')까지 Y 방향으로 컨테이너(200b)를 이송한다. 이 프로세스는 운반 장치(100b') 내의 Y 방향 이동 유닛의 작동에 의해 더 지원될 수 있다.
Z 방향 이동을 실현하는 것은 운반 장치와 그 인접한 운반 장치의 협동을 필요로 한다. 예를 들면, Z 방향 이동은 운반 장치(100c)와 운반 장치(100c')의 협동에 의해 컨테이너(200c)에 대해 수행된다.
특히, 수직 이동을 실현하기 위해, 상부의 운반 장치(100c')는 그 트레이(120)를 방해되지 않도록 상방으로 이동시켜야 하며, 이로 인해 하부의 운반 장치(100c)는 컨테이너를 지니고 있는 그 트레이(120)를 상부의 운반 장치(100c')의 "홈(home)" 위치로 상방으로 이동시킬 수 있다. 그 곳으로부터, 컨테이너는 X 방향 또는 Y 방향으로 이동될 수 있고, 다음에 두 트레이(120)는 자체의 홈 위치로 되돌아오 수 있다. 유사한 프로세스가 운반 장치(100c')로부터 운반 장치(100c)까지 하방으로 컨테이너를 이동시키기 위해 사용된다.
이와 관련하여, "홈" 위치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 트레이(120)의 위치로 고려될 수 있다. 이 위치에서 복수의 운반 장치(100)가 클러스터로 배치되는 경우, 클러스터 내의 동일한 레벨 상의 클러스터 내의 트레이(120)가 동일한 수직 레벨에 배치된 트레이(120)들을 가지므로 운반 장치(100)는 X 방향 또는 Y 방향으로 컨테이너(200)를 이송할 수 있다.
운반 장치(100c)로부터의 트레이는, Z 방향으로 이동할 때, 운반 장치(100c') 내로 이동하여 운반 장치(100c')의 홈 위치에 도달할 수 있는 것으로 설명되었다. 이로부터 컨테이너(200c)는 X 방향 또는 Y 방향으로 이송될 수 있다. 이를 실현하기 위해, 운반 장치(100c')의 트레이(120)는 운반 장치(100c)의 트레이(120) 및 이것이 지지하는 컨테이너로부터의 공간이 운반 장치(100c')의 프레임(110)에 맞도록 프레임(110)의 상부로 이동할 수 있다. 그러나, 트레이(120c)는 전술한 것보다 상당히 더 멀리 이동할 수 있는 것으로 상정된다. 예를 들면, 상부의 운반 장치(100c')의 트레이(120)는 하부의 운반 장치(100c) 내로 하방으로 이동할 수 있다. 그러나, 운반 장치(100c, 100c') 중 어느 것의 트레이(120)는 단일의 이웃하는 운반 장치보다 더 멀리 이동할 수 있는 추가의 이동이 상정된다. 예를 들면, 트레이는 Z 방향 이동 유닛을 사용하여 Z 방향으로 복수의 운반 장치를 이동시킬 수 있다. 트레이(120)의 통신 및 전력 시스템은, 예를 들면, 배터리 및 RF 제어를 사용하여 이들 이동을 수행하기 위해 이를 지원할 필요가 있다는 것이 이해될 것이다. 이렇게 하여, 트레이(120)는, 다른 트레이(120)들이 이러한 이동을 허용하는 경우에, 운반 장치(100)의 전체 스택을 상승 또는 하강시킬 수 있다.
Z 방향으로의 이동이 운반 장치들 사이의 협동 요건으로 인해 X 방향 및 Y 방향으로의 이동보다 더 어렵지만, 많은 어플리케이션에서 X 방향 및 Y 방향으로의 필요한 이동 횟수가 Z 방향으로의 필요한 횟수보다 10배 더 크므로 이것은 결점으로 보이지 않는다. 따라서, Z 방향 이동 메카니즘은 제한이 아니라 현실세계의 요건의 최적화 또는 활용으로 간주된다.
도 4a 및 도 4b는 제 1 실시형태의 운반 장치의 제 1 변형례를 보여준다. 도 4a는 이 제 1 변형례의 운반 장치(100)를 보여주며, 도 4b는 단지 트레이(120)를 보여준다. 도 4a에서, Z 방향 트랙(111a 내지 111d)은 운반 장치의 모서리에 배치된다. 대신, 이들은 운반 장치(100)의 모서리로부터 오프셋된다.
전술한 트레이(120)와 달리, 여기서 X 방향 이동 유닛 및/또는 Y 방향 이동 유닛은 컨베이어 벨트 대신 옴니휠(omniwheel; 401 내지 404)을 포함한다. 이와 관련하여, 옴니휠은 휠의 회전 방향에 대해 수직인 원주의 주위에 작은 디스크(롤러라고 부름)를 구비한 휠로 구성된다. 효과는 휠이 전력으로 구동될 수 있으나 도한 횡방향으로도 매우 쉽게 슬라이딩할 수 있다는 것이다.
도 4b를 간략화하기 위해, X 방향 이동 유닛만이 4 개의 옴니휠(401 내지 404)에 의해 도시되어 있다. Z축을 중심으로 90도 회전된 동일한 구성이 Y 방향 이동 유닛으로부터 얻어질 수 있는 것으로 상정된다. 옴니휠(401 내지 404)을 특정 방향으로 회전시키면 컨테이너(200)가 그 회전의 접선 방향으로 이동하게 된다.
그러나, 통상적인 휠과 달리, 옴니휠은 그 주변 상의 롤러에 의해 직각 방향으로도 이동할 수 있다.
이 목적을 위해, X 방향 이동 유닛, Y 방향 이동 유닛 및 Z 방향 이동 유닛의 각각에 의해 사용되는 메카니즘은 이용가능한 기술의 임의의 방법을 사용하여 실현될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 설명한 바와 같이, 컨베이어 벨트는 옴니휠로 치환할 수 있고, 임의의 다른 합리적인 메카니즘을 적절히 사용할 수 있다.
도 4b의 트레이(120)는 피니언(123a 내지 123d)을 포함하는 Z 방향 이동 유닛의 상세를 보여준다. 이 실시례에서, Z 방향 이동 유닛은 프레임(110) 상의 Z 방향 트랙의 위치에 일치하도록 트레이(120)의 모서리로부터 약간 오프셋되어 있다. 도 4b에서 Z 방향 이동 유닛은 총 8 개의 피니언을 포함하고, 2 개의 피니언은 트레이(120)의 각각의 모서리 부근에 위치한다. 2 개의 피니언은 피니언(123a 내지 123d)의 옆에 위치된 것으로 도시된 모터에 의해 구동되는 것으로 도시되어 있다.
도 5a 및 도 5b는 트레이(120)에 추가될 수 있는 제 2 변형례를 보여준다. 도 5a는 제 2 변형례의 운반 장치(100)를 보여주며, 도 5b는 단지 트레이(120)를 보여준다.
도 4a에서와 같이, 프레임(110)의 모서리로부터 오프셋된 Z 방향 트랙(111a 내지 111d)을 구비하는 운반 장치가 도시되어 있다. 트레이(120)는 도 5b에 더 상세히 도시되어 있다.
특히, 도 5b에 도시된 트레이(120)는 컨테이너(200)를 이동시키기 위해 컨베이어 벨트 대신 옴니휠을 사용하는 점에서 도 4b의 것과 유사하다. 도 4b에서와 같이, 단순화하기 위해 X 방향 이동 유닛에서 사용되는 옴니휠만이 도시되어 있다. Z축을 중심으로 90도 회전되어 배치된 동일한 구성이 Y 방향 이동 유닛을 형성하는 것이 상정된다. 도 5b는 또한 프레임(110)의 모서리의 근처에 배치된 Z 방향 트랙(111a 내지 111d)에 대응하는 트레이(120)의 모서리 근처에 위치하는 피니언(123a 내지 123d)을 보여준다.
도 5b는 컨테이너(200)를 지지하는 것을 돕고 컨테이너가 트레이(120)에 출입할 때 그것을 똑바로 유지하도록 돕는 패시브 롤러 베어링(passive roller bearing)의 추가를 보여준다. 컨테이너(200)가 트레이(120) 상에 완전히 위치할 때까지 모든 옴니휠에 의해 지지되지 않을 수 있고, 따라서 원하지 않는 방향으로 이동할 가능성이 높아지기 때문에 컨테이너(200)가 트레이(120)에 출입할 때 이것이 특히 중요하다.
특히, 컨테이너(200)가 X 방향으로 트레이(120)에 출입할 때 컨테이너(200)를 지지하기 위한 X 방향 패시브 롤러 베어링(501 내지 504)이 도시되어 있다. 유사하게, 컨테이너(200)가 Y 방향으로 트레이(120)를 출입할 때 컨테이너(200)를 지지하기 위한 Y 방향 패시브 롤러 베어링(511 내지 514)이 도시되어 있다.
제 2 실시형태
이하에서 본 발명의 제 2 실시형태를 설명한다. 제 2 실시형태는 제 1 실시형태와 유사하게 운반 장치에 관한 것이다. 그러나, 제 2 실시형태의 운반 장치는 제 1 실시형태에 대하여 그 동작에서 다소 상이하다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 운반 장치(700)를 보여준다. 도 7는 컨테이너(800)와 함께 운반 장치(700)를 보여주며, 컨테이너(800)는 운반 장치(700)에 의해 이동되는 것이다.
이동을 실현하기 위해, 이 운반 장치(700)는 프레임(710), 제 1 이동 유닛 및 제 2 이동 유닛을 포함한다. 제 1 이동 유닛은 컨테이너(800)를 지지하기 위한 것이고, X 방향 및/또는 Z 방향으로 컨테이너의 이동을 가능하게 한다. 제 2 이동 유닛은 컨테이너(800)를 지지하기 위한 것이고, Y 방향 및/또는 Z 방향으로 컨테이너의 이동을 가능하게 한다.
X 방향, Y 방향 및 Z 방향의 각각의 방향으로 컨테이너(800)의 운반을 달성하기 위해, 프레임(710)은 개구를 포함할 수 있고, 이 개구를 통해 컨테이너(800)는 인접한 운반 장치 또는 기타 시설, 예를 들면, 컨베이어 벨트, 픽 스테이션, 트럭 또는 기타 보관 또는 운반 시설 내로 진행할 수 있다. 개구가 프레임(710)의 상면 및 하면에 제공되어, 컨테이너(800)의 유무에 관계없이, 제1 이동 유닛/제 2 이동유닛이 위 또는 아래의 운반 장치 내로 진입하는 것을 가능하게 한다.
이를 실현하기 위해, 제 1 이동 유닛은 X 방향 및/또는 Z 방향으로 컨테이너(800)의 이동을 가능하게 하는 메카니즘을 포함한다. 제 2 이동 유닛은 Y 방향 및/또는 Z 방향으로 컨테이너(800)의 이동을 가능하게 하는 메카니즘을 포함한다. 제 1 이동 유닛 및 제 2 이동 유닛의 각각은 전력 및 통신을 위해 프레임(710)에 배선될 수 있으므로 그 이동 범위가 제한될 수 있다. 다시 말하면, 제 1 이동 유닛 및 제 2 이동 유닛은 프레임(710)(존재하는 경우)의 위와 아래로 약간의 거리만큼 이동할 수 있으나, 본질적으로는 프레임(710) 내에 머문다.
이 목적을 위해, 비제한적 실시례에서, 제 1 이동 유닛은 Z 방향 이동 유닛 및 X 방향 이동 유닛을 포함한다. 선택적으로, 제 1 이동 유닛은 컨테이너 지지체를 더 포함한다. 더 상세하게는, Z 방향 이동 유닛은 2 개의 암, 즉 제 1 암(721a) 및 제 2 암(721b)을 포함한다. 제 1 암(721a) 및 제 2 암(721b)의 각각은 제 1 이동 유닛의 Z 방향 이동을 가능하게 하는 메카니즘을 포함한다.
유사하게, 제 2 이동 유닛은 Z 방향 이동 유닛 및 Y 방향 이동 유닛을 포함한다. 선택적으로, 제 2 이동 유닛은 컨테이너 지지체를 더 포함한다. 더 상세하게는, Z 방향 이동 유닛은 2 개의 암, 즉 제 1 암(724a) 및 제 2 암(724b)을 포함한다. 제 1 암(724a) 및 제 2 암(724b)의 각각은 제 2 이동 유닛의 Z 방향 이동을 가능하게 하는 메카니즘을 포함한다.
제 1 이동 유닛 및 제 2 이동 유닛의 각각 내의 Z 방향 이동 유닛의 각각은 Z 방향으로 이동하도록 배치된다. 컨테이너(800)의 Z 방향 이동을 실형하기 위해, 컨테이너(800)를 지니고 있는 이동 유닛은 Z 방향으로 이동한다. 이렇게 하여, 프레임(710)에 대한 제 1 이동 유닛 및 제 2 이동 유닛의 수직 위치가 변경될 수 있다. 더 상세하게는, 하나의 비제한적인 실시례에서, 프레임(710) 상에 배치된 Z 방향 트랙(711)과 각각의 Z 방향 이동 유닛 상에 배치된 피니언 사이의 상호작용에 의해 컨테이너(800)의 Z 방향 이동이 달성된다. 각각의 Z 방향 이동 유닛 상에서 피니언을 회전시킴으로써, 프레임(710) 상의 Z 방향 트랙(711)을 상승 또는 하강시킴으로써 프레임(710)에 대한 제 1 이동 유닛 및 제 2 이동 유닛의 수직 위치가 조정된다.
도 6에 도시된 비제한적 실시례에서, 4 개의 Z 방향 트랙(711)이 프레임(710)의 각각의 모서리에 배치되고, 특히 4 개의 Z 방향 트랙(711)은 Z 방향 제 1 트랙, Z 방향 제 2 트랙, Z 방향 제 3 트랙 및 Z 방향 제 4 트랙을 포함한다. 이 실시례에서, Z 방향 트랙(711)은 각각의 Z 방향 이동 유닛 상에 장착된 피니언과 상호작용하도록 배치된 기어 랙으로서 제공된다. 제 1 이동 유닛의 Z 방향 이동 유닛은 각각의 모서리에 배치된 4 개의 피니언을 포함하고, 각각은 대응하는 Z 방향 트랙(711)과 상호작용하도록 배치된다. 예를 들면, 제 1 피니언은 Z 방향 제 1 트랙과 상호작용하도록 배치되고, 제 2 피니언은 Z 방향 제 2 트랙과 상호작용하도록 배치되고, 제 3 피니언은 Z 방향 제 3 트랙과 상호작용하도록 배치되고, 제 4 피니언은 Z 방향 제 4 트랙과 상호작용하도록 배치된다.
유사하게, 제 2 이동 유닛의 Z 방향 이동 유닛은 각각의 모서리에 배치된 4 개의 피니언을 포함하고, 각각은 대응하는 Z 방향 트랙(711)과 상호작용하도록 배치된다.
이렇게 하여, 제 1 이동 유닛 및 제 2 이동 유닛은 독립하여 작동할 수 있고, 프레임(710)의 모서리 주위에 배치된 별개의 Z 방향 트랙(711), 즉 프레임(710)의 모서리에 배치된 서로 직각의 2 개의 트랙 상에서 작동함으로써 Z 방향으로 서로 통과할 수 있다.
제 1 이동 유닛의 X 방향 이동 유닛에 관하여, X 방향으로의 컨테이너(800)의 이동은 신장가능 암에 의해 실현된다. 이것의 추가의 상세는 도 8에 제공되어 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, X 방향 이동 유닛은 운반 장치(700)로부터 연장하도록 배치된 제 1 암(722a) 및 제 2 암(722b)을 포함한다. 이것은 제 1 이동 유닛의 Z 방향 이동 유닛과의 상호작용에 의해 달성될 수 있다. 제 1 이동 유닛의 신장가능 암은 인접한 장소에서 컨테이너(800)를 파지하도록 배치되고, 후퇴하여 운반 장치(700)의 프레임(710) 내에 컨테이너를 진입시키도록 배치된다. 운반 장치(700) 내에 있을 때 제 1 이동 유닛은 제 1 이동 유닛에 의해 X 방향 또는 Z 방향으로 컨테이너(800)를 재배치할 수 있다. 대안적으로, 컨테이너(800)는 Y 방향으로의 재배치를 가능하게 하기 위해 제 2 이동 유닛으로 넘겨질 수 있다.
선택적으로, 제 1 이동 유닛은 컨테이너 지지체(723a)를 더 포함할 수 있다. 각각의 Z 방향 이동 유닛은 그 각각의 암 상에 컨테이너 지지체를 포함할 수 있다. 이 컨테이너 지지체는 프레임(710) 내에서 이동할 때 컨테이너를 지지하기 위한 것이다. 그러나, 컨테이너 지지체(723a)와 제 2 이동 유닛 사이의 충돌을 확실히 방지하기 위해, 컨테이너 지지체(723a)는 힌지로 연결되어 필요에 따라 Z 방향 이동 유닛과 동일 평면이 되도록 이동할 필요가 있을 수 있다. 이렇게 하여, 제 1 이동 유닛은 컨테이너(800)의 이동을 수행하면서 제 2 이동 유닛 아래의 위치로부터 제 2 이동 유닛 위의 위치까지 이동할 수 있다.
제 2 이동 유닛의 Y 방향 이동 유닛에 관하여, Y 방향으로의 컨테이너(800)의 이동은 신장가능 암에 의해 실현된다. 이것의 추가의 상세는 도 9에 제공되어 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, Y 방향 이동 유닛은 운반 장치(700)로부터 연장하도록 배치된 제 1 암(725a) 및 제 2 암(725b)을 포함한다. 이것은 제 2 이동 유닛의 Z 방향 이동 유닛과의 상호작용에 의해 달성될 수 있다. 제 2 이동 유닛의 신장가능 암은 인접한 장소에서 컨테이너(800)를 파지하도록 배치되고, 후퇴하여 운반 장치(700)의 프레임(710) 내에 컨테이너(800)를 진입시키도록 배치된다. 운반 장치(800) 내에 있을 때, 제 2 이동 유닛은 제 2 이동 유닛에 의해 Y 방향 또는 Z 방향으로 컨테이너(800)를 재배치할 수 있다. 대안적으로, 컨테이너(800)는 X 방향으로의 재배치를 가능하게 하기 위해 제 1 이동 유닛으로 넘겨질 수 있다.
선택적으로, 제 2 이동 유닛은 컨테이너 지지체(726a)를 더 포함할 수 있다. 각각의 Z 방향 이동 유닛은 그 각각의 암 상에 컨테이너 지지체를 포함할 수 있다. 이 컨테이너 지지체는 프레임(710) 내에서 이동할 때 컨테이너를 지지하기 위한 것이다. 그러나, 컨테이너 지지체(726a)와 제 1 이동 유닛 사이의 충돌을 확실히 방지하기 위해, 컨테이너 지지체(726a)는 힌지로 연결되어 필요에 따라 Z 방향 이동 유닛과 동일 평면이 되도록 이동할 필요가 있을 수 있다.
이렇게 하여, 제 2 실시형태의 운반 장치(100)는 모든 3 차원으로 인접한 운반 장치(100)들 사이에서 컨테이너(200)를 이송시킬 수 있도록 배치된다.
제 2 실시형태의 운반 장치(700)의 특별한 장점은 도 10에 도시되어 있다. 도 10은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 보관 시스템을 보여준다. 특히, 도시된 각각의 셀은 컨테이너(800)를 배치할 수 있는 선반을 나타낸다. 선택적 셀은 선반이 아니고 'X'로 식별되는 운반 장치(700)이다. 특히, 장소(601, 611, 621, 631, 641, 651)는 운반 장치(700)가 설치되는 장소이다. 각각의 장소는 2 개 이상의 운반 장치(700)를 포함하여 임의의 적절한 높이까지 운반 장치(700)의 스택을 형성하는 것으로 상정되며, 이러한 방식으로 임의 결정된 깊이의 컨테이너가 형성되어 효과적인 컨테이너 보관을 제공할 수 있다. 각각의 운반 장치(700)의 주위에는 운반 장치(700)가 컨테이너(800)에 도달할 수 있는 작업 영역이 있다. 예를 들면, 장소(602, 603, 604, 605)는 601에 위치하는 운반 장치(700)가 도달할 수 있는 장소이다. 이 위치에서, 제 1 이동 유닛 및 제 2 이동 유닛은 필요에 따라 장소(602 내지 605)에 위치하는 컨테이너에 접근할 수 있고, 컨테이너를 X 방향, Y 방향 및 Z 방향 중 임의의 방향으로 재배치하여 이것을 보관 시스템 주위로 이동시킬 수 있다. 유사한 영역이 보관 시스템의 다른 장소에 있는 동등한 운반 장치(700)에 대하여 근처의 운반 장치에 대한 이용가능성을 나타내는 셀 상의 패턴에 의해 마킹된다. 예를 들면, 장소(611) 주위의 체크보드 패턴(checkerboard pattern)의 4 개의 셀은 장소(611)에 위치하는 운반 장치(700)에 액세스가능한 장소이다.
제 2 실시형태는 컨테이너의 직접 이웃하는 보관 장소 내에 도달하는 신장가능 암을 사용하여 설명하였으나 반드시 그럴 필요는 없다. 특히, 신장가능 암의 길이는 단일 컨테이너 공간에 제한되지 않고, 예를 들면, 2 개, 3 개 또는 4 개의 컨테이너 공간까지 더 도달할 수 있다. 이 실시례에서, 신장가능 암은 운반 장치(700)로부터 보관 시스템 내의 2 개의 컨테이너 공간인 컨테이너(800)까지 도달할 수 있다. 이해되는 바와 같이, 이는 운반 장치(700)와 컨테이너(800) 사이의 컨테이너 공간에 다른 컨테이너 등의 장애물이 없도록 할 필요가 있다.
따라서, 제 2 실시형태의 특정의 이점은 운반 장치(700)로 채워진 보관 시스템을 필요로 하지 않고, 대신에 선택된 장소(장소의 1/5)만이 운반 장치(700)를 필요로 하고, 여전히 보관 시스템 내의 전체 컨테이너(800)에 대한 완전한 액세스 가능성을 가능하게 한다. 전술한 바와 같이, 복수의 운반 장치(700)를 특정의 장소에 수직으로 적재함으로써, 용도에 적합한 임의의 적절한 X, Y 또는 Z 치수의 보관 시스템을 생성할 수 있다.
변형례 및 변경례
본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 전술한 실시형태에 대해 많은 변형례 및 변경례가 제조될 수 있다.
제 1 실시형태에 관하여, 트레이(120)는, 도 3에 관하여 설명한 바와 같은 클러스터로 작동할 때, 하부의 운반 장치(100c)로부터 상부의 운반 장치(100c')까지 이동하여 컨테이너(200c)의 인접한 운반 장치로의 X 방향 이동 또는 Y 방향 이동을 수행해야할 수 있다. 그러나, 하부의 운반 장치(100c)와 상부의 운반 장치(100c')의 이러한 정렬은 실제로 달성하기가 어려울 수 있다. 특히, 하부의 운반 장치(100c)와 상부의 운반 장치(100c')의 각각의 Z 방향 트랙은 Z 방향 트랙 상의 트레이(120)의 피니언을 오염시키지 않고 운반 장치들 사이에서 트레이(120)의 원활한 이동을 보장하기 위해 주의 깊게 정렬해야 한다. 따라서, 이러한 운반 장치의 설치 및 정비가 곤란해질 수 있다. 따라서, 트레이(120)는 미리 결정된 거리만큼 트레이(120)의 본체로부터 상승하도록 배치된 연장 유닛을 더 포함할 수 있고, 이로 인해 트레이 본체는 하부의 운반 장치(100c) 내에 구속된 상태로 머물 수 있고, 연장부는 컨테이너(200c)를 상부의 운반 장치(100c') 내로 상승시키게 되는 것이 상정된다. 트레이(120)의 연장 유닛은 X 방향 이동 유닛 및 Y 방향 이동 유닛을 포함하고, 이로 인해 필요에 따라 완전히 연장된 경우에는 컨테이너(200c)를 이웃하는 운반 장치 내로 이동시킨다. 이렇게 하여, 트레이(120)는 하부의 운반 장치(100c) 내에 구속된 상태로 머물 수 있고, 여전히 컨테이너(200c)의 Z 방향 이동을 수행할 수 있고, 이웃하는 운반 장치 내로 이동할 수 있다. 연장 유닛은 랙 및 피니언, 시서 리프트(scissor lift), 유압 리프트, 리니어 모터 시스템 또는 임의의 다른 적절한 수직 리프팅 메카니즘 등의 방법 중 하나로 형성될 수 있다는 것이 상정된다. 연장 유닛은 트레이(120)의 Z 방향 움직임을 구동하는 동일 모터에 의해 구동될 수 있고, 이러한 방식으로 트레이(120) 내의 모터가 거의 필요없다. 이러한 메카니즘은 또한 역으로 사용되어 이웃하는 운반 장치로부터 트레이(120)의 본체 상으로 컨테이너(200c)를 하강시킬 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이러한 메카니즘은 하부의 운반 장치(100c)의 상부에 트레이(120)가 존재함으로써 기계적 작동, 전기적 작동 등 자동으로 작동될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시형태에 관하여, 내부에 구비된 운반 장치(700)는 X 방향, Y 방향 및 Z 방향의 각각의 방향으로 컨테이너 이동 기능을 모두 수행한다. 그러나, 이러한 운반 장치(700)는 모듈성을 증가시키기 위해 설명된 기능들 중에서 하나만을 수행하도록 개조될 수 있다고 상정된다. 더 구체적으로, 운반 장치는 제 1 이동 유닛만을 포함하고, 제 2 이동 유닛을 생략할 수 있다. 이렇게 하여, 개조된 운반 장치(700)는 Y 방향이 아닌 X 방향 및/또는 Z 방향으로의 컨테이너(800)의 이동 기능만을 수행한다. 유사하게, 개조된 운반 장치는 제 2 이동 유닛만을 포함하고, 제 1 이동 유닛을 생략할 수 있다. 이렇게 하여, 개조된 운반 장치(700)는 X 방향이 아닌 Y 방향 및/또는 Z 방향으로의 컨테이너(800)의 이동 기능만을 수행한다. 이렇게 하여, 특정 용도에 더 적합한 운반 장치의 모듈성이 달성된다.
제 1 실시형태 및 제 2 실시형태의 각각에 관하여, 보관 시스템은 공간 효율적, 전력 효율적, 설치가 쉬운, 그리고 재구성이 쉬운 시스템을 제공하며, 이로 인해 특정 프로세스의 다른 부분에 대해 이미 최적화될 수 있는 기존의 컨테이너를 사용할 수 있다. 이것은 또한 저밀도로 적재된 경우에도 작동할 수 있다. 이 목적을 위해, 사용자는 필요한 만큼 운반 장치를 구매(또는 렌트)하고, 추가하고, 잉여분을 반환할 수 있다. 이 운반 장치는 하루 안에 설치, 작동이 가능하고 설비로부터 제거될 수 있다. 유리하게는 복수의 컨테이너가 동시에 이동함으로써 병행성(parallelism)을 제공할 수 있다. 더욱이, 이 보관 시스템은 단순히 더 많은 운반 장치를 사용함으로써 필요에 따라 확장할 수 있다. 인터로킹된 운반 장치의 모듈형 시스템은 신속하고 단순화된 배치를 가능하게 한다. 이와 관련하여, 컨테이너는, 예를 들면, 다양한 치수, 재료 등 다양한 유형의 것일 수 있다. 전술한 운반 장치는 다양한 비표준 컨테이너와도 동등하게 작동할 수 있다. 대안적으로/추가적으로, 컨테이너는 상이한 목적을 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 제 1 유형의 컨테이너는 상온에 유지될 제품을 보관하기 위해 제공될 수 있고, 반면에 제 2 유형의 컨테이너는 제품을 냉동 상태로 보관하기 위해 제공될 수 있다. 유사하게, 컨테이너를 보관하기 위한 컨테이너를 포함하는 보관될 제품에 특화된 다른 유형의 컨테이너가 상정된다. 이러한 모든 컨테이너는 개별 운반 장치들의 클러스터를 포함하는 하나의 시스템에서 사용될 수 있다.
시스템의 변형례에서, 클러스터 및/또는 개별 운반 장치의 섹션이 전동화될 수 있다. 특히, 프레임(110)의 설계는 프레임 아래의 구동 메카니즘용으로 사용될 수 있는 여분이 높이가 확보된다. 다시 말하면, 복수의 운반 장치가 클러스터로 배치되는 경우에 설비의 플로어와 운반 장치의 저면층에 있는 트레이의 최하점 사이에 공간이 제공되고, 이 공간은 다수의 운반 장치가 전동화되어 컨테이너를 탑재하기 위한 컨베이어 스퍼(spur)로 이동한 다음에, 종료되었을 때, 자체가 밴이나 트레일러 상으로 이동할 수 있도록 유용할 수 있다.
다른 변형례에서, 트레이는 X 방향 이동 유닛 또는 Y 방향 이동 유닛 없이 다소 평탄하게 구성될 수 있다. 대신, 자율 구동 컨테이너s(200) 또는 트레이(120)가 사용될 수 있다. 예를 들면, 이러한 유형의 컨테이너는 플로어 상에 설치될 수 있고, 이것은 적절한 적재 베이(bay) 및 밴 상으로 자율 구동하고, 그러면 컨테이너(200) 상의 수평방향 구동장치와 밴 내의 운반 장치(100)의 수직방향 능력의 조합이 필요에 따라 하물을 분류한다.
다른 변형례에서, 운반 장치는 X, Y 및 Z 방향 이동 유닛의 모두보다 더 적은 수의 이동 유닛을 포함하는 것이 상정된다. 이렇게 하여, 특정의 운반 장치가, 예를 들면, Z 방향이 아닌 X 방향 및 Y 방향으로만 컨테이너의 이동을 가능하게 할 수 있다. 대신, Z 방향으로 컨테이너를 이동시키기 위하여 상이한 구성(예를 들면, X 방향 이동 능력 및 Z 방향 이동 능력만을 구비함)의 상이한 운반 장치가 클러스터 내의 다른 장소에 배치된다. 더 일반적으로는, 이 운반 장치는 3 개의 가능한 이동 유닛 중 2 개만을 갖는다. 이렇게 하여, 운반 장치는 총 3 개의 방향이 아니라 2 개의 방향으로만 컨테이너를 이동시킬 수 있다. 유사하게, 운반 장치는 3 개의 가능한 이동 유닛 중 1 개의 이동 유닛만을 가질 수 있고, 이로 인해 컨테이너를 X 방향, Y 방향 또는 Z 방향으로만 이동시킬 수 있다. 클러스터 내의 다른 장소에 배치된 다른 운반 장치는 결여된 방향 능력을 제공하여 다른 방향으로 컨테이너를 이동시키는 것이 상정된다. 이 변형례는 운반 장치의 기계적 설계 및 작동을 단순화하는 것에 관하여 유리하지만 여전히 클러스터 전체에서 완전한 3 개 방향의 기능을 가능하게 한다.
이 실시례에서, 개방된 공동을 획정하는 베이스 및 4 개의 측벽을 포함하는 하우징을 포함하는 컨테이너가 도시되어 있으며, 이 하우징의 상면은 상면이나 뚜껑에 의해 닫힐 수 있다. 이 실시례에서, 측벽은 베이스의 주변을 둘러싸며, 베이스에 고정되거나 베이스와 일체로 형성된다. 그러나, 다른 형태 및 설계의 컨테이너를 사용할 수 있다는 것이 상정된다. 더욱이, 컨테이너는 아이템을 봉쇄하기 위한 뚜껑을 더 포함할 수 있다.
제 1 실시형태 및 제 2 실시형태의 각각에 관하여, 위에서 설명한 운반 장치는 X 방향, Y 방향 및 Z 방향의 각각에서 컨테이너의 이동을 보완하기 위해 다른 장치와 통합될 수 있다. 특히, 운반 장치는, 예를 들면, 컨베이어 벨트 부근에 배치되어 운반 장치만으로는 불가능한 속도로 특히 신속한 X 및/또는 Y 방향 이동을 제공할 수 있다. Z 방향 이동에 관하여, 신속한 Z 방향 이동을 제공하기 위해 패터노스터 리프트(paternoster lift) 등의 리프트 수단이 제공될 수 있다. 이렇게 하여, 운반 장치의 보관 시스템을 보완하기 위해 보관 시스템 내 및 그 주위에 특정의 고속 루트가 구축될 수 있다.
제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에서, 각각의 실시형태의 운반 장치는 복수의 운반 장치를 각각 포함하는 보관 시스템을 형성하는 것으로서 설명된다. 이와 같은 구성을 달성하기 위해, 복수의 운반 장치를 함께 연결하는 것이 필요할 수 있다. 경우에 따라, 어떤 운반 장치의 특정의 피처(feature)가 이웃하는 운반 장치의 특정의 피처와 일치하도록 운반 장치들을 정확하게 연결하는 것이 필요할 수 있다. 이 목적을 위해, 운반 장치들을 서로 연결하기 위한 다수의 상이한 방법이 상정된다. 예를 들면, 연결 수단/체결 수단은 볼트, 클립 및/또는 자석 등을 포함할 수 있다.
전술한 운반 장치는 다수의 상이한 용도를 가질 수 있고, 많은 상이한 상황에서 사용될 수 있다. 예를 들면, 이 운반 장치 및 그 클러스터는 유리하게는 저중력/무중력 환경에서 사용될 수 있다. 따라서, X 방향, Y 방향 및 Z 방향 및 평면에 대한 언급은 예시에 불과하고, 환경 및/또는, 예를 들면, 행성을 선회하는, 예를 들면, 무중력 환경에서 클러스터의 배향에 따라
다른 기준 프레임이 사용될 수 있고, 그 Z 방향은 행성의 표면에서의 Z 방향과 다를 수 있다. 운반 장치는 밴/선박/냉장고/다락방/찬장/매점에서 재구성가능한 구성으로 아이템을 보관하는 데 사용될 수도 있다. 일 실시례에서, 운반 장치는 밴에 적재될 수 있다. 밴이 배송 장치로 이동하는 동안에 운반 장치는 컨테이너의 위치를 재구성하여 다음 배송에 필요한 컨테이너(200)가, 예를 들면, 클러스터의 전방에 편리하게 위치하도록 할 수 있다. 대안적으로, 이것은 주차장, 주문처리 센터(보관 및 회수, 컨테이너 버퍼링 등), 쇼핑 통로, 밴, 부엌 찬장 등에 사용될 수 있다. 유사하게, 이 운반 장치는 밴을 컨테이너 상에 적재 및 하강시키는 데 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 운반 장치는 밴 상에 배치될 수 있고, 로딩 도크(loading dock)에 배치된 운반 장치의 대응하는 클러스터 상에 밴을 적재 및 하강시키는 데 사용될 수 있다.
운반 장치는 배송 로봇(2족 로봇 등)과 함께 사용되어 운반 장치의 클러스터에 컨테이너를 적재하고 클러스터로부터 컨테이너를 하강시킬 수 있다. 유사하게, 배송 로봇은 운반 장치를 포함할 수 있고, 이 운반 장치는 운반 장치의 클러스터와 맞물림되어 클러스터로부터 컨테이너를 수취하고/클러스터에 컨테이너를 이송하도록 배치된다.
또한 운반 장치 내의 컨테이너 내에 보관된 제품이 로봇 암 등에 의해 조작될 수 있는 것이 상정된다. 이렇게 하여, 컨테이너가 운반 장치의 장소를 벗어나지 않은 상태로 제품을 하나의 컨테이너로부터 다른 컨테이너로 이동시킬 수 있다. 더욱이, 운반 장치는 운반 장치 내에 보관된 컨테이너로부터 제품을 취출하고, 이 제품을 다른 컨테이너 또는 다른 운반 장치 내의 다른 컨테이너에 재배치하기 위한 로봇 암을 더 포함할 수 있다.
또한 운반 장치는 Ocado의 WO2015019055 A1(이것은 원용에 의해 본원에 포함됨) 및/또는 Ocado의 WO2019068775A1(이것은 원용에 의해 본원에 포함됨)에 개시된 시스템과 같은 다른 자재 취급 설비와 조합하여 사용될 수 있다는 것이 상정된다. 운반 장치는 또한 AGV(Autonomous Guided Vehicles)와 협동하여 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 운반 장치는 컨테이너를 이송하거나 AGV로부터 컨테이너를 수취할 수 있다. 유사하게, AGV는 운반 장치를 더 포함할 수 있고, 운반 장치의 별개의 클러스터로부터 컨테이너를 수취하고 별개의 클러스터에 컨테이너를 이송하도록 배치될 수 있다.
각각의 컨테이너는 많은 다양한 상품을 수용하도록 배치될 수 있다. 각각의 컨테이너는 운반 장치의 일행(single row) 또는 일렬(column) 내에 다양한 상품을 수용할 수 있다. 더욱이, 운반 장치는 클러스터에 보관되고 있는 동안에 비워질 수 있고, 또는 소포 또는 기타 아이템 등 장래에 배송될 아이템을 수용할 수 있다.
이해되는 바와 같이, 운반 장치는 컨테이너를 클러스터 주위에서 이동시켜서 작업을 수행하도록 구성된다. 이 실시례에서 작업은 클러스터 내의 하나의 장소로부터 다른 장소로 컨테이너를 이동시키는 것을 포함한다. 운반 장치는 하나 이상의 베이스 스테이션(미도시)과 통신하도록 지정될 수 있다. 운반 장치는 반드시 모두 동일한 유형의 운반 장치일 필요는 없다. 이와 관련하여, 클러스터는 다양한 로봇 장치, 예를 들면, 다양한 형상, 설계 및 목적을 갖는 운반 장치를 포함할 수 있고, 예를 들면, 운반 장치는 점유된 치수 및 체적이 다를 수 있다.
이 실시례에서, 운반 장치는 각각 라디오, 디지털 신호 프로세서, 실시간 제어기, 배터리 및 모터, 자석, 센서 및/또는 커넥터를 갖는다. 이들 중 일부는 선택적일 수 있다.
전술한 컨테이너는 베이스 및 이 베이스의 주위에 배치된 벽으로 형성되는 것으로 예시되어 있으나, 이 컨테이너는 컨테이너 및/또는 팰릿(pallet)으로서 형성될 수 있는 것으로 상정된다. 따라서, 운반 장치는 4 개의 벽을 가진 컨테이너에 한정되지 않고, 벽이 없는 베이스 및/또는 4 개 미만의 또는 5 개 이상의 벽을 가진 베이스 등 다른 형태를 취하는 것이 상정된다.
제 1 실시형태 및 제 2 실시형태의 둘 모두에 관하여, 위의 구현형태는 클러스터를 포함하는 창고에 적합하다. 이와 관련하여, 클러스터는 창고에서 사용될 수 있고, 및/또는 클러스터 또는 복수의 클러스터가 창고를 구성할 수 있고, 및/또는 온라인 소매 시스템에서 더 큰 창고의 일부를 형성할 수 있다. 그러나, 위의 시스템은 다른 환경, 예를 들면, 차량이나 우주 등의 항공에 관련하여 적용된다.
이와 관련하여, 본 명세서에서 설명된 시스템 및 장치는 임의의 원하는 치수로 확장될 수 있고, 예를 들면, 클러스터는 냉장고 등의 가정용 기기의 일부를 형성할 수 있고, 여기서 냉장고 내에 보관된 아이템이 냉장고와 관련된 사용자 인터페이스를 통해 선택되고, 이 아이템(예를 들면, 버터)은 냉장고 내의 클러스터 내의 운반 장치 내의 컨테이너 내에 보관되고, 운반 장치는 작업자에게 제공하기 위하여 포트(port)로 이동하도록 명령을 받은 원하는 아이템을 운반하므로 냉장고의 문을 너무 자주 열 필요성을 제거한다. 대안적으로, 이 클러스터는 더 클 수 있고, 온라인 소매 운영의 일부를 형성하는 소위 MHE(Materials Handling Equipment) 보관 및 취출 시스템 내에 배치될 수 있다.
이러한 실시례에서, MHE의 클러스터의 운반 장치는, 예를 들면, 식료품 등 보관될 아이템을 수용할 수 있고, 또는 배송 대기 중인 고객 주문(이것은 운반 장치 내에 수용된 배송 컨테이너로 알려진 추가의 컨테이너 내에 수용될 수 있음)을 포함할 수 있고, 또는 고객의 주문으로 채워질 것을 기다리고 있는 백(bag)을 포함하는 빈 배송 컨테이너를 수용할 수 있다.
추가의 실시례에서, 냉장 조건에서 보관해야 하는 상품을 보관하기 위한 냉장 시스템 및 시리얼, 티슈, 탄산수 등의 냉장이 불필요한 식료품을 보관하기 위한 상온 시스템의 서로 관련된 2 개의 시스템이 있을 수 있다. 실제로, 아이스크림 등의 냉동 식품을 수용하기 위한 냉동 시스템이 제공될 수 있다.
다른 실시례에서, 운반 장치 또는 컨테이너는 클러스터 전체 또는 클러스터의 일 영역을 냉각할 필요가 없도록 냉각 수단을 개별적으로 포함할 수 있다. 이로 인해 특정의 보관 온도를 필요로 하는 상품을 수용하기 위해 다른 운반 장치를 사용할 수 있다. 실제로, 이 운반 장치는, 추가적으로 또는 대안적으로, 살아있는 유기체, 예를 들면, 식물 생체를 지지할 수 있고, 이에 따라 성장 중인 멤브레인 및/또는 물 저장소를 수용하도록 배치될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 이 클러스터는 소포 및/또는 기타 소하물을 보관하기 위해 사용될 수 있고, 운반 장치 및 발송(shipping)의 시퀀싱을 지원할 수 있다.
전술한 바와 같이, 운반 장치 또는 컨테이너는 다른 서비스, 예를 들면, 조명 시스템, 컴퓨팅 수단, 가열 수단, 냉각 수단 및/또는 통신 수단을 지원하기 위한 자체의 전원을 포함할 수 있다. 운반 장치는 임의의 적합한 수단을 통해 장치 사이의 통신을 가능하게 할 수 있다.
위에서 설명한 일부의 실시형태에서, 클러스터가 배치되는 환경의 벽이 제공되지만, 당업자는 일부의 실시형태에서는 이러한 지지 벽이 필요하지 않다는 것을 이해해야 한다.
위의 실시례에서, 예를 들면, 컨베이어 또는 기타 메카니즘을 사용하여 컨테이너로부터 아이템을 취출하거나 컨테이너의 계속 운반을 위해 컨테이너가 추가 처리되는 포트로 컨테이너를 이동시키는 것이 바람직할 때가 종종 있다.
위에서 설명한 시스템은 컨테이너가 클러스터를 가로지르도록 하기 위해 사용되는 운반 장치에 관련된 것이지만 위의 기술은, 간단하면서 신속한 방법으로 간섭없이, 다수의 이동가능한 아이템이 하나의 용적, 예를 들면, 3차원 구조물을 가로질러 이동될 필요가 있는 임의의 수의 시스템에 적용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 위의 실시례는 클러스터 내의 하나 이상의 컨테이너의 재배치에 관련하여 설명되었으나. "내(within)"라는 용어는 클러스터의 주변 표면에서 하나 이상의 컨테이너를 재배치하는 것을 포함하기 위한 의도임을 이해해야 한다.
전술한 운반 장치 및 클러스터는 식품 주문 처리 시스템의 일부로서 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 클러스터는 클러스터와 조합하여 기능을 수행하도록 배치된 적어도 하나의 주변 기기와 함께 사용될 수 있다.
예를 들면, 주문처리 시스템은 출고된 제품이 컨테이너 내에 배치된 상태에서 출고된 제품의 포장을 수동/자동으로 제거할 수 있는 장소를 제공하도록 배치된 디캔트 스테이션(decant station)을 더 포함할 수 있다.
그러면 컨테이너는 주문 처리에서 사용되도록 요청될 때까지 운반 장치의 클러스터 내에 보관될 수 있다. 이를 실현하기 위해, 클러스터는 피킹 스테이션과 함께 사용될 수 있고, 여기서 제품을 보관하고 있는 컨테이너는 운반 장치에 의해 운반되고, 컨테이너는 고객의 주문을 보관하도록 배치된다. 일 실시례에서, 운반 장치에 의해 운반되는 컨테이너 내부에 제거가능한 컨테이너가 중첩배치(nesting)될 수 있다. 피킹 스테이션에서, 고객의 주문을 보관하기 위해 수동/자동화 수단을 사용하여 적어도 하나의 제품을 보관 컨테이너로부터 중첩된 컨테이너 내로 이동시킬 수 있다. 일 실시례에서, 적어도 하나의 제품은 중첩된 컨테이너 내로 이동될 수 있다. 피킹 프로세스가 완료된 후, 보관 컨테이너는 고객의 주문을 보관하기 위해 중첩된 컨테이너와 함께 클러스터 내에 재보관될 수 있다.
전술한 바와 같이, 일 실시례에서, 중첩된(제거가능한) 컨테이너는 고객의 주문의 제품을 수용하는 데 사용하기 위해 컨테이너의 내부에 배치될 수 있다. 로드 스테이션(load station)이 클러스터에 인접하여 배치될 수 있고, 여기서 운반 장치에 의해 이동되는 보관 컨테이너는 빈 중첩된(제거가능한) 컨테이너에 로딩(loading)된 다음에 클러스터 내에 로딩된다.
클러스터는 또한 컨테이너가 특정의 고객의 주문으로 채워졌을 때 배치되는 언로딩 스테이션(unloading station)과 함께 사용될 수 있다(고객의 주문은 하나 이상의 상이한 제품 또는 다양한 수량을 포함할 수 있음). 로딩 스테이션에서, 컨테이너는 밴 상에 적재하기에 적합한 프레임 상에 적재될 수 있다. 대안적으로, 운반 장치는 고객에게 배송하기 위해 밴 상에 직접 적재될 수 있다. 대안적으로, 보관 컨테이너 내에 배치된 중첩식 컨테이너는 밴 상에 적재하도록 제거될 수 있고, 보관 컨테이너는 클러스터로 되돌아간다. 추가적으로 또는 대안적으로, 보관 컨테이너의 내부에 배치된 컨테이너가 제거된 후, 이 보관 컨테이너는 로드 스테이션으로 진행하여 고객의 주물을 수용하기 위해 중첩식(제거가능한) 빈 컨테이너를 수취할 수 있고, 또는 운반 장치는 디캔트 스테이션으로 진행하여 클러스터에 보관될 입고 제품을 수취할 수 있다.
컨테이너는 또한 고객의 장소로부터 복귀된 후에 세정될 수 있다. 세정 스테이션에서, 컨테이너로부터 오물/잔여물을 비울 수 있고, 선택적으로 용매, 예를 들면, 물을 사용하여 세척될 수 있다. 비움/세정 후 컨테이너는 다른 제품의 주문/보관에 사용하기 위해 클러스터 내에 다시 도입될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 컨테이너가 비워지고 세정된 후, 컨테이너는 고객의 주문을 수용하기 위해 로드 스테이션으로 진행하여 중첩식(제거가능한) 빈 컨테이너를 수용하 수 있고, 또는 컨테이너는 디캔트 스테이션으로 진행하여 클러스터 내에 보관될 입고 제품을 수용한다. 밴이라는 언급은 트레일러 트럭, 드론, 열차 등의 다른 운반 수단에 대한 언급을 포함하는 것이 이해될 것이다.
본 발명의 전술한 실시형태는 예시 및 설명의 목적을 위해 제시되었다. 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하거나 포괄하려는 의도는 없다. 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 변형례 및 변경례가 실시될 수 있다.

Claims (13)

  1. 컨테이너를 이동시키기 위한 운반 장치로서,
    상기 운반 장치는:
    Z 방향 트랙을 포함하는 프레임; 및
    상기 컨테이너를 지지하기 위한 트레이를 포함하고,
    상기 트레이는:
    X 방향으로 상기 컨테이너를 이동시키도록 배치되는 X 방향 이동 유닛;
    Y 방향으로 상기 컨테이너를 이동시키도록 배치되는 Y 방향 이동 유닛; 및
    상기 Z 방향 트랙과의 상호작용에 의해 Z 방향으로 상기 트레이를 이동시키도록 배치되는 Z 방향 이동 유닛을 포함하는, 운반 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 Z 방향 트랙은 기어 랙(gear rack)을 포함하고, 상기 Z 방향 이동 유닛은 피니언을 포함하는, 운반 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 Z 방향 트랙은 각각 상기 프레임의 개별 모서리에 위치하는 4 개의 기어 랙을 포함하고, 상기 Z 방향 이동 유닛은 각각 상기 트레이의 개별 모서리에 위치하는 4 개의 피니언을 포함하는, 운반 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 X 방향 이동 유닛은 컨베이어 벨트를 포함하고, 및/또는 상기 Y 방향 이동 유닛은 컨베이어 벨트를 포함하는, 운반 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 X 방향 이동 유닛은 옴니휠(omniwheel)을 포함하고, 및/또는 Y 방향 이동 유닛은 옴니휠을 포함하는, 운반 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트레이는 상기 트레이의 본체로부터 컨테이너를 상승 및/또는 하강시키기 위한 연장 유닛을 더 포함하는, 운반 장치.
  7. 컨테이너를 이동시키기 위한 운반 장치로서,
    상기 운반 장치는:
    Z 방향 트랙을 포함하는 프레임;
    X 방향 및/또는 Z 방향으로 상기 컨테이너를 이동시키도록 배치되는 제 1 이동 유닛 - 상기 Z 방향으로의 이동은 상기 Z 방향 트랙과의 상호작용에 의해 달성됨 -; 및
    Y 방향 및/또는 Z 방향으로 상기 컨테이너를 이동시키도록 배치되는 제 2 이동 유닛을 포함하고, 상기 Z 방향으로의 이동은 상기 Z 방향 트랙과의 상호작용에 의해 달성되는, 운반 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 Z 방향 트랙은 기어 랙을 포함하고,
    상기 제 1 이동 유닛은 피니언을 사용하여 Z 방향 이동 유닛을 실현하고,
    상기 제 2 이동 유닛은 피니언을 사용하여 Z 방향 이동 유닛을 실현하는, 운반 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 Z 방향 트랙은 각각 상기 프레임의 개별 모서리에 위치하는 4 개의 기어 랙을 포함하고,
    상기 제 1 이동 유닛은 각각 상기 제 1 이동 유닛의 개별 모서리에 위치하는 4 개의 피니언을 사용하여 Z 방향 이동 유닛을 실현하고,
    상기 제 2 이동 유닛은 각각 상기 제 2 이동 유닛의 개별 모서리에 위치하는 4 개의 피니언을 사용하여 Z 방향 이동 유닛을 실현하는, 운반 장치.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 이동 유닛은 X 방향 이동을 실현하기 위해 신장가능 암을 포함하고, 상기 제 2 이동 유닛은 Y 방향 이동을 실현하기 위해 신장가능 암을 포함하는, 운반 장치.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 이동 유닛 및 상기 제 2 이동 유닛의 각각은 컨테이너 지지체를 더 포함하는, 운반 장치.
  12. 각각 제 1 항 내에 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 복수의 운반 장치를 포함하는 보관 시스템으로서,
    상기 복수의 운반 장치는 클러스터(cluster)로 배치되어 X 방향, Y 방향 및 Z 방향으로 컨테이너를 운반하는, 보관 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 보관 시스템은:
    상기 복수의 운반 장치 중 일 운반 장치에 의해 운반되는 컨테이너를 수용하도록 배치되는 피킹 스테이션(picking station)을 더 포함하고, 상기 피킹 스테이션은 상기 컨테이너 안으로 적어도 하나의 아이템을 이동시키고 그 후 상기 컨테이너가 상기 클러스터 내에서 다른 장소로 운반되게 하는 수단을 포함하는, 보관 시스템.
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