KR20240037329A - 기계적 취급 장치 - Google Patents

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마이클 페렌두로스
오레스티스 파이네코스
스피르소 에반겔라토스
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오카도 이노베이션 리미티드
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Abstract

자동 프레임 로딩 시스템에 의해 로딩 프레임에 컨테이너가 적재될 때 로딩 프레임을 수용하도록 구성되는 클램핑 장치 또는 도크. 클램핑 장치는 제1 아암과 제2 아암을 포함하며, 결합 장치가 두 아암 사이에 수용된다. 결합 장치는 삽입된 로딩 프레임과 결합되도록 활성화될 수 있다.

Description

기계적 취급 장치
본 발명은 일반적으로 기계적 취급 장치의 분야에 관한 것이며, 더 구체적으로는 보관 컨테이너를 수용하는 프레임의 이동을 제한하는 데 사용될 수 있는 클램핑 장치에 관한 것이다.
온라인 식료품점, 슈퍼마켓과 같은 다수의 제품 라인을 판매하는 온라인 소매 비지니스에는 수만 또는 심지어 수십만 개의 다양한 제품 라인을 보관할 수 있는 시스템이 필요하다. 이러한 경우 단일 제품 스택을 사용하는 것은 비실용적일 수 있는데, 필요한 모든 스택을 수용하려면 매우 넓은 바닥 면적이 필요하기 때문이다. 또한, 부패하기 쉬운 상품이나 자주 주문하지 않는 상품과 같은 일부 품목은 소량만 보관하는 것이 바람직할 수 있으므로, 단일 제품 스택은 비효율적인 솔루션이 된다.
국제 특허 출원 WO 98/049075A(Autostore)는 다중 제품 컨테이너 스택이 프레임 구조 내에 배치되는 시스템을 기술한다. PCT 공개 번호 WO2015/185628A(Ocado)는 상자 또는 컨테이너의 스택이 프레임워크 구조 내에 배치되는 추가로 알려진 보관 및 주문이행 시스템을 기술한다. 상자 또는 컨테이너는 프레임 구조의 상단에 위치한 트랙 상에서 작동하는 화물 취급 장치에 의해 접근된다. 화물 취급 장치는 상자 또는 컨테이너를 스택에서 들어 올리며, 다수의 화물 취급 장치는 협력하여 스택의 가장 낮은 위치에 있는 상자 또는 컨테이너에 접근한다. 이러한 유형의 시스템은 첨부된 도면의 도 1 내지 4에 개략적으로 도시되어 있다.
도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 상자(10)로 알려진 적층 가능한 컨테이너는 서로의 위에 적층되어 스택(12)을 형성한다. 스택(12)은 창고 또는 제조 환경에서 격자 프레임워크 구조(14)로 배치된다. 도 1은 프레임워크 구조(14)의 개략적인 사시도이고, 도 2는 프레임워크 구조(14) 내에 배치된 상자(10)의 스택(12)을 도시하는 평면도이다. 각각의 상자(10)는 전형적으로 복수의 제품 품목(미도시)을 수용하고, 상자(10) 내의 제품 품목은 동일할 수 있거나 또는 적용예에 따라 다른 제품 유형일 수 있다.
프레임워크 구조(14)는 수평 부재(18, 20)를 지지하는 복수의 직립 부재(16)를 포함한다. 제1 세트의 평행 수평 부재(18)는 제2 세트의 평행 수평 부재(20)에 수직으로 배치되어, 직립 부재(16)에 의해 지지되는 복수의 수평 격자 구조를 형성한다. 부재들(16, 18, 20)는 일반적으로 금속으로 제조된다. 상자(10)는 프레임워크 구조(14)의 부재들(16, 18, 20) 사이에 적층되어, 프레임워크 구조(14)가 상자(10)의 스택(12)이 수평으로 이동하는 것을 방지하고, 상자(10)의 수직 이동을 안내한다.
프레임 구조(14)의 상단 레벨은 스택(12)의 상단을 가로질러 격자 패턴으로 배치된 레일(22)을 포함한다. 추가적으로 도 3 및 4를 참조하면, 레일(22)은 복수의 로봇식 화물 취급 장치(30)를 지지한다. 평행 레일(22)의 제1 세트(22a)는 프레임 구조(14)의 상단을 가로지르는 제1 방향(X)으로 화물 취급 장치(30)의 이동을 안내하고, 제1 세트(22a)에 수직으로 배치된 평행 레일(22)의 제2 세트(22b)는 화물 취급 장치(30)의 이동을 제1 방향에 수직인 제2 방향(Y)으로 안내한다. 이러한 방식으로, 레일(22)은 화물 취급 장치(30)가 수평 X-Y 평면에서 2차원으로 측방향으로 이동하는 것을 허용하여, 화물 취급 장치(30)가 임의의 스택(12) 위의 위치로 이동될 수 있도록 한다.
화물 취급 장치(30)의 한 형태는 노르웨이 특허 번호 317366에 추가로 기술되어 있으며, 그 내용은 인용에 의해 본 명세서에 포함된다. 도 3(a) 및 3(b)는 상자(10)를 내려놓는 화물 취급 장치(30)의 개략적인 단면도이고, 도 3(c)는 상자(10)를 들어올리는 화물 취급 장치(30)의 개략적인 전면 사시도이다. 그러나, 여기에 설명된 시스템과 조합하여 사용될 수 있는 다른 형태의 화물 취급 장치가 있다. 예를 들어, 로봇식 화물 취급 장치의 추가 형태가 PCT 특허 공개 번호 WO2015/019055(Ocado)에 설명되어 있으며, 인용에 의해 본 명세서에 포함되며, 여기에서 각각의 로봇식 화물 취급기는 프레임워크 구조의 하나의 격자 공간만 커버하므로, 화물 취급기의 더 높은 밀도를 허용하고, 따라서 주어진 크기의 시스템에 대해 더 높은 처리량을 허용한다.
각각의 화물 취급 장치(30)는 스택(12) 위에서 프레임 구조(14)의 레일(22) 상에서 X 및 Y 방향으로 이동하도록 배치된 차량(32)을 포함한다. 차량(32)의 전방에 있는 한 쌍의 휠(34)과 차량(32)의 후방에 있는 한 쌍의 휠(34)로 구성된 제1 세트의 휠(34)은 레일(22)의 제1 세트(22a)의 2개의 인접한 레일과 맞물리도록 배치된다. 유사하게, 차량(32)의 각 측면에 있는 한 쌍의 휠(36)로 구성된 제2 세트의 휠(36)은 레일(22)의 제2 세트(22b)의 2개의 인접한 레일과 맞물리도록 배치된다. 각 휠 세트(34, 36)는 상승 및 하강할 수 있어, 제1 세트의 휠 (34) 또는 제2 세트의 휠(36)이 언제든지 각각의 레일 세트(22a, 22b)와 맞물리게 된다.
제1 세트의 휠(34)이 제1 세트의 레일(22a)과 맞물리고 제2 세트의 휠(36)이 레일(22)로부터 들어올려지면, 휠(34)은 차량(32)에 수용된 구동 메커니즘(미도시)을 통해 구동될 수 있어서, 화물 취급 장치(30)를 X 방향으로 이동시킨다. 화물 취급 장치(30)를 Y 방향으로 이동시키기 위해, 제1 세트의 휠(34)은 레일(22)에서 들어올려지고, 제2 세트의 휠(36)은 제2 세트의 레일(22a)과 맞물리도록 하강된다. 그런 다음, 구동 메커니즘은 Y 방향의 이동을 달성하기 위해 제2 세트의 휠(36)을 구동하는 데 사용될 수 있다.
화물 취급 장치(30)에는 리프팅 장치가 장착되어 있다. 리프팅 장치(40)는 4개의 케이블(38)에 의해 화물 취급 장치(32)의 본체에 매달린 그리퍼 플레이트(gripper plate)(39)를 포함한다. 케이블(38)은 차량(32) 내에 수용된 권선 메커니즘(미도시)에 연결된다. 케이블(38)은 화물 취급 장치(32)에 감겨 들어가거나 나올 수 있어, 차량(32)에 대한 그리퍼 플레이트(39)의 위치가 Z 방향으로 조정될 수 있다.
그리퍼 플레이트(39)는 상자(10)의 상단과 맞물리도록 되어 있다. 예를 들어, 그리퍼 플레이트(39)는 상자(10)의 상단 표면을 형성하는 림의 대응 구멍(미도시)과 짝을 이루는 핀(미도시), 및 상자(10)를 파지하도록 림과 맞물릴 수 있는 슬라이딩 클립(미도시)을 포함할 수 있다. 클립은 그리퍼 플레이트(39) 내에 수용된 적절한 구동 메커니즘에 의해 상자(10)와 맞물리도록 구동되며, 구동 메커니즘은 케이블(38) 자체를 통해 또는 별도의 제어 케이블(미도시)을 통해 전달되는 신호에 의해 전력을 공급받고 제어된다.
스택(12)의 상단에서 상자(10)를 제거하기 위해, 화물 취급 장치(30)는 필요에 따라 X 및 Y 방향으로 이동되어, 그리퍼 플레이트(39)가 스택(12) 위에 위치하게 된다. 그리퍼 플레이트(39)는 도 3(c)에 도시된 바와 같이 스택(12)의 상단에 있는 상자(10)와 맞물리도록 Z 방향으로 수직하게 하강된다. 그리퍼 플레이트(39)는 상자(10)를 파지한 다음, 상자(10)가 부착된 상태에서 케이블(38) 상에서 위로 당겨진다. 수직 이동의 상단에서, 상자(10)는 차량 본체(32) 내에 수용되고, 레일(22)의 레벨 위에서 유지된다. 이러한 방식으로, 화물 취급 장치(30)는 상자(10)를 함께 운반하면서 X-Y 평면의 다른 위치로 이동되어 상자(10)를 다른 위치로 운반할 수 있다. 케이블(38)은 화물 취급 장치(30)가 바닥 레벨을 포함하여 스택(12)의 임의 레벨로부터 상자를 회수하고 배치할 수 있을 만큼 충분히 길다. 차량(32)의 중량은 휠(34, 36)을 위한 구동 메커니즘에 동력을 공급하는 데 사용되는 배터리로 일부 구성될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 동일한 화물 취급 장치(30)가 제공되어, 각각의 화물 취급 장치(30)가 동시에 작동하여 시스템의 처리량을 증가시킬 수 있다. 도 4에 도시된 시스템은 상자(10)가 시스템 내부 또는 시스템 외부로 전달될 수 있는 포트(port)라고 알려진 특정 위치를 포함할 수 있다. 추가적인 컨베이어 시스템(미도시)이 각 포트와 연관되어, 화물 취급 장치(30)에 의해 포트로 운송된 상자(10)가 컨베이어 시스템에 의해 다른 위치, 예를 들어 피킹 스테이션(미도시)으로 운송될 수 있다. 유사하게, 상자(10)는 컨베이어 시스템에 의해 외부 위치로부터 포트로, 예를 들어 상자 충전 스테이션(미도시)으로 이동될 수 있고, 화물 취급 장치(30)에 의해 스택(12)으로 운송되어 시스템에 재고를 보충할 수 있다.
각각의 화물 취급 장치(30)는 한 번에 하나의 상자(10)를 들어올리고 이동할 수 있다. 스택(12)의 상단에 위치하지 않은 상자(10b)("대상 상자")을 회수해야 하는 경우, 위에 놓여있는 상자(10a)("비대상 상자")가 먼저 대상 상자(10b)에 대한 접근을 허용하도록 이동되어야 한다. 이것은 이하 "굴착(digging)"으로 지칭되는 작업을 통해 달성된다.
도 4를 참조하면, 굴착 작업 동안, 화물 취급 장치(30) 중 하나가 대상 상자(10b)를 포함하는 스택(12)으로부터 각각의 비대상 상자(10a)를 순차적으로 들어올려서 다른 스택(12) 내의 빈 위치에 배치한다. 그런 다음, 대상 상자(10b)는 화물 취급 장치(30)에 의해 접근될 수 있고, 추가 운송을 위해 포트로 이동될 수 있다.
각각의 화물 취급 장치(30)는 중앙 컴퓨터의 제어를 받는다. 시스템의 각각의 개별 상자(10)가 추적되어, 필요에 따라 적절한 상자(10)가 회수, 운송, 및 교체될 수 있다. 예를 들어, 굴착 작업 시, 비대상 상자(10a) 각각의 위치를 기록하여 비대상 상자(10a)을 추적할 수 있다.
도 1 내지 4를 참조하여 설명된 시스템은 많은 장점을 가지며 광범위한 보관 및 회수 작업에 적합하다. 특히, 이것은 제품의 매우 조밀한 보관을 가능하게 하며, 집품이 필요할 때 모든 상자(10)에 합리적으로 경제적인 접근을 허용하는 동시에, 상자(10)에 광범위한 다양한 품목을 보관하는 매우 경제적인 방법을 제공한다.
일반적으로, 본 발명은 자동 프레임 로딩 시스템이 컨테이너를 로딩 프레임에 로딩하는 데 사용되는 동안 로딩 프레임을 고정할 수 있는 도크 또는 클램핑 장치를 도입한다.
제1 양태에 따르면, 로딩 프레임을 클램핑하도록 배치된 클램핑 장치가 제공되며, 클램핑 장치는: 제1 아암 및 제2 아암 - 제1 아암은 제2 아암과 실질적으로 평행하게 배치됨 -; 제1 부분과 제2 부분을 포함하는 결합 장치 - 제1 부분은 고정되어 있고, 제2 부분은 제1 위치에서 제2 위치로 이동 가능하도록 구성되며, 결합 장치는 제1 아암과 제2 아암 사이에 수용됨 -; 및 하나 이상의 근접 센서를 포함하고, 상기 하나 이상의 근접 센서는 제1 아암 및 제2 아암 내에 수용된 로딩 프레임의 존재를 검출하도록 구성되어, 사용 시, 상기 하나 이상의 근접 센서가 로딩 프레임의 존재를 검출할 때, 결합 장치의 제2 부분이 제1 위치에서 제2 위치로 이동된다.
클램핑 장치는 프레임 부재가 제1 아암 및 제2 아암에 실질적으로 수직이 되도록 제1 아암을 제2 아암과 연결하도록 배치된 프레임 부재를 포함할 수 있다. 제1 암과 제2 암은 바닥에 연결될 수 있다. 결합 장치는 바닥 및/또는 프레임 부재에 연결될 수 있다.
결합 장치의 제2 부분은 제1 위치에서 제2 위치로 이동될 때 전방으로 이동할 수 있다. 결합 장치의 제2 부분은 제1 위치에서 제2 위치로 이동될 때 위쪽으로 이동할 수 있다. 결합 장치의 제2 부분이 제1 위치에서 제2 위치로 이동하면 결합 장치의 제2 부분이 로딩 프레임과 결합될 수 있다. 결합 장치의 제2 부분이 제1 위치에서 제2 위치로 이동하면 로딩 프레임이 전방으로 이동하게 될 수 있다.
클램핑 장치는 하나 이상의 제한부를 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 제한부는 로딩 프레임의 전방 이동을 제한할 수 있다. 상기 또는 각각의 제한부는 리미터 부분을 포함할 수 있다. 제한부의 리미터 부분은 로딩 프레임의 수직 이동 및/또는 회전을 제한할 수 있다.
제1 및 제2 아암 각각은 제1 복수의 휠을 포함할 수 있고, 제1 복수의 휠은 로딩 프레임이 클램핑 장치 내로 삽입될 때 제1 및 제2 아암 사이에서 로딩 프레임을 안내하도록 배치된다. 제1 및 제2 아암 각각은 제2 복수의 휠을 포함할 수 있고, 제2 복수의 휠은 로딩 프레임이 클램핑 장치 내로 삽입될 때 로딩 프레임을 지지하도록 배치된다.
결합 장치는 모터를 포함할 수 있으며, 모터는 결합 장치의 제2 부분에 연결되고, 결합 장치를 제1 위치에서 제2 위치로 이동시키도록 작동 가능하다. 모터는 결합 장치의 제2 부분으로부터 별도의 하우징에 위치할 수 있다.
제1아암과 제2아암은 수평 부재에 연결될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 제한부 및/또는 결합 장치는 수평 부재에 연결될 수 있다. 수평 부재는 컨테이너 로딩 장치의 일부를 포함할 수 있다.
제2 양태에 따르면, 복수의 컨테이너를 수용하도록 구성된 하나 이상의 스퍼; 스퍼로부터 컨테이너를 수용하도록 구성된 컨테이너 취급 장치; 및 하나 이상의 로딩 프레임을 포함하는 보관 시스템이 제공되며, 사용 시 컨테이너 취급 장치는 컨테이너가 로딩 프레임 내에 적재될 수 있도록 미리 결정된 위치로 컨테이너를 이동시키도록 구성되며, 로딩 프레임은 위에서 설명한 바와 같이 클램핑 장치 내에 안전하게 수용된다.
보관 시스템은, X 방향으로 연장되는 제1 세트의 평행 레일 또는 트랙과, 복수의 격자 공간을 포함하는 격자 패턴을 형성하도록 실질적으로 수평인 평면에서 제1 세트를 가로지르는 Y 방향으로 연장되는 제2 세트의 평행 레일 또는 트랙; 레일 아래에 위치하며, 각각의 스택이 단일 격자 공간의 풋프린트(footprint) 내에 위치하도록 배치된 복수의 컨테이너 스택; 레일 상의 스택 위에서 X 및/또는 Y 방향으로 선택적으로 이동하도록 배치되고, 컨테이너를 운송하도록 배치된 적어도 하나의 운송 장치; 및 적어도 하나의 운송 장치에 의해 운송된 컨테이너를 수용하도록 배치된 피킹 스테이션을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 이제 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시로서 설명될 것이며, 유사한 참조 번호는 동일하거나 대응하는 부분을 가리킨다.
도 1은 알려진 시스템에 따른 프레임워크 구조의 개략도이다.
도 2는 도 1의 프레임워크 구조 내에 배치된 상자의 스택을 보여주는 평면도의 개략도이다.
도 3(a) 및 3(b)는 상자를 내려놓는 화물 취급 장치의 개략적인 사시도이고, 도 3(c)는 상자를 들어올리는 화물 취급 장치의 개략적인 전면 사시도이다.
도 4는 프레임워크 구조 상에서 작동하는 화물 취급 장치를 보여주는 시스템의 개략도이다.
도 5는 상품 취급 시스템의 개략도이다.
도 6은 추가적인 상품 취급 시스템의 개략도이다.
도 7은 클램핑 장치 내에 수용된 로딩 프레임의 개략도를 도시한다.
도 8은 로딩 프레임이 없는 클램핑 장치의 개략도를 도시한다.
도 9는 제1 및 제2 제한부와 결합 장치의 개략도를 도시한다.
도 10은 가동 커플링이 제2 위치에 있을 때 결합 장치의 개략도를 도시한다.
도 11은 가동 부분이 상승 위치에 있을 때 로딩 프레임의 개략도를 도시한다.
도 5는 갠트리 프레임(gantry frame)(200)과 갠트리 프레임(200)으로부터 지지되는 토트 핸들러(tote handler)(300)를 포함하는 상품 취급 시스템(100)의 개략도이다. 상품 취급 시스템은 하나 이상의 스퍼(spur)(500)와 하나 이상의 로딩 프레임(loading frame)(600)을 더 포함한다. 사용 시, 토트(400) 또는 운송 컨테이너는, 예를 들어 도 1 내지 4를 참조하여 위에서 설명한 바와 같이 피킹 스테이션에서 품목으로 채워질 것이다. 토트가 피킹 스테이션에서 채워진 후에 차량에 적재될 수 있도록 스퍼로 전송될 수 있어서, 토트의 내용물이 고객에게 배달될 수 있다. 전형적인 주문은 복수의 토트를 포함할 수 있고, 포장 시스템은 주문(예를 들어, 제1 포장 환경으로부터의 제1 세트의 토트(예컨대, 냉장 제품) 및 제2 포장 환경으로부터의 제2 세트의 토트(예컨대, 실온 제품)을 포함할 수 있음)을 포함하는 각각의 토트가 각각의 주문을 효율적으로 하역하고 배송할 수 있는 방식으로 동일한 차량에 적재할 수 있도록 합쳐지게 조정될 것이라는 것을 이해할 수 있을 것이다. 상품 취급 시스템(100)은 토트(400)가 스퍼(500)로부터 자동으로 수신되어 토트 핸들러(300)에 적재될 수 있게 한다. 토트 핸들러는 토트가 로딩 프레임 상에 적재될 수 있도록 로딩 프레임(600) 중 하나의 적절한 구멍과 정렬되도록 갠트리 프레임 상에서 이동될 수 있다. 그런 다음, 적재된 로딩 프레임은 차량에 적재되거나, 또는 차량에 후속하여 적재되도록 보관될 수 있다.
도 6은 갠트리 프레임(200)과 갠트리 프레임으로부터 지지되는 토트 핸들러(300)를 다시 포함하는 추가의 상품 취급 시스템(100)의 개략도이며, 컨테이너는 스퍼(500)로부터 받아들여진 다음 로딩 프레임(600)에 적재될 수 있다. 갠트리 프레임(200)은 베이스(204), 상단부(202), 및 지지 부재(206)를 포함한다. 바람직하게는, 베이스(204)는 직사각형 모양을 가지며, 상단부(202)와 동일한 크기 및 모양을 가지고, 각각의 지지 부재는 베이스와 상단부 모두에 수직하여 토트 핸들러가 조종될 수 있는 직육면체 공간을 정의한다.
아래의 논의에서는 갠트리 프레임이 평평한 바닥에 설치되어 있다고 가정할 것이고, 도 6에 도시된 바와 같이, '위로(up)' 및 '아래로(down)'의 움직임에 대한 언급은 Z축에 평행한 움직임을 의미하는 것으로 이해되어야 하고, 토트의 '왼쪽' 및 '오른쪽' 움직임에 대한 언급은 X축에 평행한 움직임을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 로딩 프레임 및 토트 홀더(tote holder)와 관련하여, '전방(front)'은 갠트리 프레임을 향하고 있는 로딩 프레임의 측면을 의미한다. '후방(rear)'에 대한 언급은 갠트리 프레임에서 멀어지는 방향을 향하는 로딩 프레임의 측면을 의미한다.
도 7은 클램핑 장치(700) 내에 수용된 로딩 프레임(600)의 개략도를 도시하며, 고정 장치는 갠트리 프레임의 베이스(204)의 장변(long side)에 연결된다. 로딩 프레임은 베이스(610), 복수의 선반(602) 및 복수의 지지대(603)를 포함한다. 베이스와 복수의 선반 각각은 실질적으로 직사각형 형상을 갖는다. 베이스와 각 선반의 모서리는 둥글게 처리될 수 있다. 각 선반 사이 및 베이스와 가장 낮은 선반 사이의 수직 간격은 실질적으로 동일하다. 베이스와 복수의 선반 각각은 실질적으로 수평으로 배치된다. 로딩 프레임은 6개의 지지대(603)를 포함할 수 있고, 하나의 지지대는 로딩 프레임의 양쪽 장변에서 로딩 프레임의 각 모서리 근처에 위치하고, 하나의 지지대는 로딩 프레임의 양쪽 장변의 중앙 근처에 위치한다. 복수의 지지대 각각은 실질적으로 수직일 수 있다. 로딩 프레임은 4개의 휠(620)을 더 포함할 수 있으며, 복수의 휠이 로딩 프레임의 베이스(610)에 피봇 가능하게 연결된다. 바람직하게는, 하나의 휠이 베이스의 각 모서리 근처에 위치할 수 있다. 바람직하게는, 각각의 휠은 로딩 프레임의 베이스의 장변에 위치한다. 베이스(610)는 2개의 지지 스트럿(612)을 더 포함할 수 있으며, 이들 각각은 베이스의 제1 장변을 베이스의 제2 장변에 연결하여 로딩 프레임의 강성을 증가시킨다. 클램핑 장치의 후방에는 레이저 스크린(800)이 제공된다. 보관 컨테이너를 프레임에 적재할 때 레이저 스크린이 차단되면 부상 위험을 방지하기 위해 비상 정지가 개시될 수 있다.
베이스와 복수의 선반 각각은 2개의 외부 가이드(607)와 및 중앙 가이드(604)를 포함한다. 각각의 외부 가이드는 각각의 베이스 또는 선반의 긴 에지의 실질적으로 전체 길이를 따라 연장된다. 중앙 가이드는 각각의 베이스 또는 선반의 중앙의 실질적으로 전체 길이를 따라 연장되어, 각각의 베이스 또는 선반에 위치된 2개의 외부 가이드와 실질적으로 평행하게 된다. 각각의 외부 가이드는 경사 부분(608)과 수평 부분(609)을 포함한다. 수평 부분은 로딩 프레임에 적재되는 토트의 일부분을 수용하도록 배치된다. 경사 부분은 중앙 가이드를 향해 아래로 경사지도록 배치된다. 각각의 중앙 가이드(604)는 2개의 수평 부분(606) 사이에 수용된 중앙 부분(605)을 포함한다. 각각의 수평 부분은 로딩 프레임에 적재되는 토트의 일부분을 수용하도록 배치된다. 중앙 가이드는 각각의 베이스 또는 선반을 두 부분으로 나누고, 각 부분은 토트를 수용할 수 있는 크기로 되어 있다. 중앙 가이드의 중앙 부분은 이를 둘러싸는 수평 위치와 실질적으로 평행하다. 토트가 테이퍼형인 경우(즉, 제1 토트가 제2 토트 내에 적층될 수 있도록 토트 베이스의 치수가 토트 상단부의 치수보다 작음), 중앙 가이드의 중앙 부분의 폭은 베이스나 선반에 보관된 제1 토트가 베이스나 선반에 보관된 제2 토트와 간섭하지 않도록 충분해야 한다.
각각의 로딩 프레임(600)은 베이스 및 4개의 선반을 포함하며, 각각의 베이스 또는 선반은 토트를 수용할 수 있는 4개의 위치를 포함한다. 각 선반에는 갠트리 프레임에 가장 가까운 측면인 전방 및 갠트리 프레임에서 가장 먼 측면인 후방이 있다. 각 선반에는 또한 오른쪽과 왼쪽이 있고, 오른쪽과 왼쪽은 전방측에서 결정되므로, 각 선반은 전방-오른쪽, 전방-왼쪽, 후방-오른쪽, 및 후방-왼쪽 위치를 포함한다. 로딩 프레임에 유지된 각 토트는 각각의 중앙 가이드와 외부 가이드의 수평 부분에 의해 지지된다.
토트는 토트 핸들러(300)에 의해 로딩 프레임에 자동으로 적재될 것이다. 자동 적재 프로세스를 돕기 위해, 로딩 프레임은 클램핑 장치(700) 내에 수용될 수 있다. 도 7은 클램핑 장치(700) 내에 수용된 로딩 프레임(600)의 개략도를 도시하고, 도 8은 로딩 프레임이 존재하지 않는 클램핑 장치(700)의 개략도를 도시한다. 클램핑 장치는 제1 및 제2 아암(720), 제1 복수의 휠(722), 제2 복수의 휠(724), 제1 센서 배치(726), 제2 센서 배치(728), 제1 및 제2 제한부(730), 및 결합 장치(750)를 포함한다. 제1 및 제2 암 각각은 상품 취급 시스템이 위치한 시설의 바닥에 연결된다. 제1 및 제2 아암 각각은 또한 갠트리 프레임의 베이스(204)에도 연결된다. 제1 및 제2 아암은 제1 아암이 제2 아암과 실질적으로 평행하도록 구성될 수 있다. 제1 아암과 제2 아암은 각각의 아암이 갠트리 프레임 베이스에 실질적으로 수직이 되도록 갠트리 프레임 베이스에 연결될 수 있다. 결합 장치는 바닥에도 연결되며, 갠트리 프레임 베이스에도 추가로 연결될 수 있다. 제1 및 제2 제한부는 모두 갠트리 프레임 베이스에 연결된다. 제1 및 제2 아암 각각은 제1 복수의 휠(722) 및 제2 복수의 휠(724)의 각각의 서브세트를 포함한다. 제1 복수의 휠(722)은 이들이 수용되는 아암의 상단 에지 상에 또는 그 근처에 위치되고, 바닥 평면에 실질적으로 평행한 평면에서 회전하도록 배치된다. 제2 복수의 바퀴(724)는 아암의 내측, 즉 클램핑 장치의 다른 아암을 향하는 측에 위치되고, 바닥 평면에 수직인 평면에서 회전하도록 배치된다. 제1 센서 배치(726)과 제2 센서 배치(728)는 제1 및 제2 아암 각각의 내부면에 위치된다.
도 9는 제1 및 제2 제한부(730)와 결합 장치(750)의 개략도를 더욱 상세하게 도시한다. 제1 및 제2 제한부 각각은 갠트리 프레임 베이스에 단단히 부착된 제1 면(732)을 포함하는 실질적으로 L자형 부재를 포함한다. 각각의 제한부는 제한부의 제1 면에 실질적으로 수직인 단부면(734)을 더 포함한다. 단부면(734)의 영역은 갠트리 프레임 베이스로부터 더 멀어지는 방향으로 연장되고, 제1 면(732)에 실질적으로 평행한 리미터 부분(limiter portion)(736)을 포함한다. 결합 장치(750)는 베이스 부분(751), 가동 부분(752), 모터 하우징(754) 내에 수용된 모터(753), 및 가동 커플링(755)을 포함한다. 가동 커플링은 모터(753)에 연결된다. 활성화되면(아래 참조), 모터는 가동 커플링을 제1 위치에서 제2 위치로 이동하게 할 수 있다. 도 9는 가동 커플링이 제1 위치에 있을 때의 결합 장치를 보여준다. 결합 장치의 가동 부분(752)이 갠트리 프레임 베이스의 레벨에 있거나 또는 그보다 낮을 수 있는 하강 위치에 있는 것을 볼 수 있다.
도 10은 가동 커플링(755)이 제2 위치에 있을 때 결합 장치의 개략도를 도시한다. 가동 커플링의 이동으로 인해 결합 장치의 가동 부분(752)이 위쪽으로 그리고 갠트리 프레임 베이스를 향해 상승 위치로 이동하게 되었다. 가동 부분이 상승 위치에 있을 때 가동 부분의 상단 표면은 갠트리 프레임 베이스의 상단 표면 위로 상승될 수 있다. 가동 부분은 하강 위치와 상승 위치 사이에서 반복적으로 이동할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
사용 시, 작업자는 클램핑 장치의 제1 아암과 제2 아암 사이에서 로딩 프레임을 수동으로 이동할 수 있다. 제1 복수의 휠과 제2 복수의 휠은 제1 아암과 제2 아암 사이의 로딩 프레임의 이동을 안내한다. 로딩 프레임의 삽입은 로딩 프레임이 클램핑 장치에 삽입될 때 로딩 프레임의 베이스가 제2 복수의 휠(724)에 의해 지지되도록 프레임이 지면에서 들어올려지게 한다. 제1 복수의 휠(722)은 삽입된 로딩 프레임을 제1 아암과 제2 아암 사이에서 중앙에 두는 것을 돕고, 로딩 프레임이 클램핑 장치의 전방을 향해 삽입될 때 로딩 프레임의 이동을 돕는다.
하나 이상의 근접 센서(미도시)는 로딩 프레임이 클램핑 장치 내로 완전히 삽입되었음을 검출할 수 있다. 하나 이상의 근접 센서가 갠트리 프레임 베이스에 위치할 수 있다. 추가로, 또는 대안적으로, 하나 이상의 근접 센서는 결합 장치 상에, 예를 들어 가동 부분(752)의 상부면, 가동 부분의 측면, 베이스 부분(751)의 측면, 한쪽 또는 양쪽 아암의 내부면 등에 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 또는 각각의 근접 센서는 프레임이 클램핑 장치 내로 완전히 삽입되는 것을 검출하는 기계적 스위치를 포함할 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 근접 센서는 유도형 센서, 또는 로딩 프레임의 삽입을 검출하는 데 적합한 다른 형태의 센서 또는 검출기를 포함할 수 있다.
로딩 프레임이 클램핑 장치에 완전히 삽입되면, 베이스의 중앙 가이드의 전방 부분이 결합 장치의 가동 부분 위에 위치하게 될 것이다. 로딩 프레임이 완전히 삽입되었다는 신호를 하나 이상의 근접 센서로부터 수신하면 모터가 가동 커플링을 제1 위치에서 제2 위치로 이동시킬 수 있다. 이것은 결합 장치의 가동 부분이 하강 위치에서 상승 위치로 이동하게 할 것이다.
도 11은 가동 부분이 상승 위치에 있을 때 로딩 프레임의 개략도를 보여준다. 가동 부분의 이동으로 인해 가동 부분이 로딩 프레임의 베이스의 중앙 가이드와 접촉하게 된다. 로딩 프레임이 갠트리 프레임 베이스 쪽으로 이동한다. 제1 제한부와 제2 제한부의 단부면은 갠트리 프레임을 향하는 로딩 프레임의 베이스의 이동을 제한한다. 결합 장치의 가동 부분은 로딩 프레임 내로의 토트의 적재가 로딩 프레임이 갠트리 프레임으로부터 멀어지는 방향으로 상당하게 이동하는 것으로 이어지지 않도록 위치가 고정될 수 있다. 제1 제한부와 제2 제한부의 리미터 부분은 토트가 로딩 프레임 안으로 이동함으로써 발생할 수 있는 로딩 프레임의 임의의 회전을 감소시킬 것이다.
로딩 프레임이 적재되고, 로딩 프레임이 배송 차량에 적재되거나 또는 후속 적재를 위해 보관 위치로 이동될 준비가 되면, 로딩 프레임을 해제하기 위해 제어 신호가 모터로 전송될 수 있다. 대안적으로, 이러한 제어 신호는 작업자가 스위치나 버튼과 같은 물리적 제어기를 활성화하도록 유도할 수도 있다. 제어 신호와 물리적 동작의 조합으로 인해 로딩 프레임이 해제될 수 있다. 로딩 프레임의 해제는 결합 장치의 가동 부분이 상승 위치에서 하강 위치로 이동하게 한다. 이로 인해 로딩 프레임이 갠트리 프레임으로부터 멀어지는 방향으로 이동하게 된다. 결합 장치의 가동 부분이 하강 위치로 복귀하면, 더 이상 로딩 프레임과 접촉하지 않으며, 로딩 프레임은 차량에 적재하기 위해 또는 차량에 적재하기 전에 보관 위치로 이동되기 위해 클램핑 장치에서 제거될 수 있다.
로딩 프레임은 상품 취급 시스템에 의해 자동으로 적재되지만, 클램핑 장치에 로딩 프레임을 삽입하고 제거하려면 수작업이 필요하다는 점을 이해해야 한다. 토트를 삽입할 때 작업자의 팔다리가 로딩 프레임 내부에 있으면 부상을 입을 수 있다.
제1 센서 배치(726) 및 제2 센서 배치(728)는 프레임 도킹 영역에 사람이나 팔다리가 침입하는 것을 방지하도록 배치되면서도, 비상 정지를 유발하지 않고도 프레임이 이러한 영역에 들어오고 나가는 것을 허용한다. 제1 센서 배치(726) 및 제2 센서 배치(728)는 삽입된 프레임의 금속 구조물을 감지하고, 예를 들어 팔다리의 침입을 감지하지 않기 때문에 유도형 센서를 포함할 수 있다. 공간적으로 분리된 제1 센서 배치(726)과 제2 센서 배치(728)의 사용은 임의의 금속 품목, 예컨대 안전 표시 내의 보강재의 부주의한 감지가 프레임으로 감지되는 것을 방지해야 한다.
프레임이 클램핑 장치에 삽입되면, 제2 유도형 센서 배치(728)는 유입되는 품목을 프레임으로 인식하고, 레이저 센서(800)를 소거(mute)하여 제어된 비상 정지가 발생하지 않도록 한다. 제2 센서 배치(728)과 레이저 스크린(800) 사이의 거리는 사람이 센서 사이에 들어갈 수 없을 정도로 충분히 가깝다. 프레임이 클램핑 장치에 추가로 삽입됨에 따라, 프레임은 제1 유도 센서 배치(726)에 의해 감지될 것이다. 레이저 센서(800)는 소거 상태를 유지하여, 비상 정지를 개시하지 않고도 프레임이 클램핑 장치에 완전히 삽입될 수 있도록 한다. 이때 클램핑 장치에 프레임이 물리적으로 존재하므로 프레임 도킹 또는 갠트리 영역에 사람이 들어갈 수 없다는 것이 보장된다. 프레임이 완전히 삽입되면, 잠금 메커니즘이 자동으로 활성화된다. 잠금 메커니즘이 결합되면, 레이저 센서(800)는 작은 타임아웃 후에 다시 소거가 해제되고, 프레임 적재가 시작될 수 있다. 이러한 상태의 시스템은 토트가 적재되는 동안 프레임 영역에서 임의의 팔다리의 침입을 감지할 것이다. 임의의 침입이 발생하면 시스템은 비상 정지된다.
적재가 완료되면 작업자가 누를 수 있는 버튼이 활성화된다. 이 버튼을 누르면 프레임 잠금이 해제되고 센서(800)가 소거되어 작업자가 적재된 프레임을 회수할 수 있다. 제1 및 제2 유도형 센서 배치(726,728) 모두가 프레임이 클램핑 장치로부터 제거되었음을 나타내면, 센서(800)가 다시 활성화된다. 이러한 구성은 비어 있는 프레임 도크나 갠트리 영역에 사람이나 팔다리가 침입하는 것을 방지한다.
로딩 프레임의 측면에서 로딩 프레임으로의 침입을 감지하기 위해 유사한 배치의 레이저 센서가 제공될 수 있고, 또는 도 6에 도시된 바와 같이, 물리적 스크린이나 다른 장비가 로딩 프레임의 측면에 위치하여 접근을 방지할 수도 있다. 안전한 작동을 돕기 위해, 클램핑 장치는 로딩 프레임이 클램핑 장치에 완전히 삽입되었음(따라서 이동해서는 안 됨)을 나타내거나 또는 로딩 프레임의 적재가 완료되었으며 이제 로딩 프레임을 클램핑 장치에서 제거할 준비가 되었음을 나타내는 청각적 및/또는 시각적 신호를 제공할 수 있다.
수정 및 변형
본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 위에서 설명된 실시예에 대해 많은 수정 및 변형이 이루어질 수 있다. 결합 장치는 다른 형태 또는 형상을 취할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 도 8에 도시된 결합 장치는 도 7의 로딩 프레임과 결합하도록 설계되었으며, 로딩 프레임의 설계 변경은 결합 장치의 설계 변경으로 이어질 수 있음을 이해해야 한다. 대안으로서, 결합 장치는 로딩 프레임을 파지한 다음 이를 클램핑 장치의 전방을 향해 이동시키도록 활성화될 수 있는 조(jaw) 또는 바이스형 요소를 포함할 수 있다. 다른 형태의 결합 장치가 고려될 수 있다. 로딩 프레임은 결합 장치의 상보적인 특징부에 의해 결합될 수 있는 특징부를 포함할 수 있다.
결합 장치가 클램핑 장치의 전방에 위치하는 것이 바람직하지만, 클램핑 장치 내의 다른 위치에, 예컨대 결합 장치가 로딩 프레임의 베이스(610)의 후방과 결합할 수 있도록 클램핑 장치의 후방을 향해 위치할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 대안적으로, 결합 장치는 로딩 프레임 베이스의 지지 스트럿(612) 중 하나와 결합되도록 클램핑 장치 내에 제공될 수 있다. 대안으로, 다수의 결합 장치가 제공될 수 있다.
도 9 및 10은 모터가 결합 장치로부터 분리되어 있는 모터 하우징 내에 수용된 것을 도시하고 있다. 모터는 결합 장치 내에 통합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 결합 장치에서 모터를 분리하면 로딩 프레임의 삽입 및/또는 제거로 인한 모터에 미치는 기계적 충격이 줄어든다. 모터와 결합 수단 사이의 결합 특성은 위에서 설명하고 도 8에 도시한 것과 다른 형태를 취할 수 있다.
본 발명의 실시예에 대한 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었다. 이것은 개시된 정확한 형태로 본 발명을 완전하게 나타내거나 또는 제한하려는 의도가 아니다.
일 양태에 따르면, 본 발명은 자동 프레임 로딩 시스템에 의해 로딩 프레임이 컨테이너로 적재될 때 로딩 프레임을 수용하도록 구성된 클램핑 장치 또는 도크(dock)를 제공한다. 클램핑 장치는 제1 아암과 제2 아암을 포함하며, 두 아암 사이에 결합 장치가 수용된다. 결합 장치는 삽입된 로딩 프레임과 결합되도록 활성화될 수 있다.

Claims (22)

  1. 로딩 프레임(loading frame)을 클램핑하도록 배치된 클램핑 장치(clamping apparatus)로서,
    제1 아암(arm) 및 제2 아암 - 제1 아암은 제2 아암과 실질적으로 평행하게 배치됨 -;
    제1 부분과 제2 부분을 포함하는 결합 장치(engagement apparatus) - 제1 부분은 고정되어 있고, 제2 부분은 제1 위치에서 제2 위치로 이동 가능하도록 구성되며, 결합 장치는 제1 아암과 제2 아암 사이에 수용됨 -; 및
    하나 이상의 근접 센서를 포함하고,
    상기 하나 이상의 근접 센서는 제1 아암 및 제2 아암 내에 수용된 로딩 프레임의 존재를 검출하도록 구성되어, 사용 시, 상기 하나 이상의 근접 센서가 로딩 프레임의 존재를 검출할 때, 결합 장치의 제2 부분이 제1 위치에서 제2 위치로 이동되는, 클램핑 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 클램핑 장치는 프레임 부재가 제1 아암 및 제2 아암에 실질적으로 수직이 되도록 제1 아암을 제2 아암과 연결하도록 배치된 프레임 부재를 포함하는, 클램핑 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 아암 및 제2 아암은 바닥에 연결되는, 클램핑 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합 장치는 바닥에 연결되는, 클램핑 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합 장치는 프레임 부재에 연결되는, 클램핑 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합 장치의 제2 부분은 제1 위치에서 제2 위치로 이동될 때 전방으로 이동하는, 클램핑 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합 장치의 제2 부분은 제1 위치에서 제2 위치로 이동될 때 위쪽으로 이동하는, 클램핑 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합 장치의 제2 부분이 제1 위치에서 제2 위치로 이동하면 결합 장치의 제2 부분은 로딩 프레임과 결합하게 되는, 클램핑 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 결합 장치의 제2 부분이 제1 위치에서 제2 위치로 이동하면 로딩 프레임은 전방으로 이동하게 되는, 클램핑 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클램핑 장치는 하나 이상의 제한부를 더 포함하는, 클램핑 장치.
  11. 제9항을 인용하는 제10항에 있어서,
    상기 하나 이상의 제한부는 로딩 프레임의 전방 이동을 제한하는, 클램핑 장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 제한부 또는 각각의 제한부는 리미터(limiter) 부분을 포함하는, 클램핑 장치.
  13. 제11항을 인용하는 제12항에 있어서,
    상기 하나 이상의 제한부의 리미터 부분은 로딩 프레임의 수직 이동 또는 회전을 제한하는, 클램핑 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 및 제2 아암 각각은 제1 복수의 휠을 포함하고, 상기 제1 복수의 휠은 로딩 프레임이 클램핑 장치 내로 삽입될 때 로딩 프레임을 제1 및 제2 아암 사이에서 안내하도록 배치되는, 클램핑 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 및 제2 아암 각각은 제2 복수의 휠을 포함하고, 상기 제2 복수의 휠은 로딩 프레임이 클램핑 장치 내로 삽입될 때 로딩 프레임을 지지하도록 배치되는, 클램핑 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합 장치는 모터를 포함하고, 상기 모터는 결합 장치의 제2 부분에 연결되고 또한 결합 장치를 제1 위치에서 제2 위치로 이동시키도록 작동 가능한, 클램핑 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 모터는 결합 장치의 제2 부분으로부터 별도의 하우징에 위치되는, 클램핑 장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 아암과 제2 아암은 수평 부재에 연결되는, 클램핑 장치.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 및 제2 제한부 및/또는 결합 장치는 수평 부재에 연결되는, 클램핑 장치.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수평 부재는 컨테이너 로딩 장치의 일부를 포함하는, 클램핑 장치.
  21. 보관 시스템으로서,
    복수의 컨테이너를 수용하도록 구성된 하나 이상의 스퍼(spur);
    스퍼로부터 컨테이너를 수용하도록 구성된 컨테이너 취급 장치; 및
    하나 이상의 로딩 프레임을 포함하고,
    사용 시 컨테이너 취급 장치는 컨테이너가 로딩 프레임에 적재될 수 있도록 미리 결정된 위치로 컨테이너를 이동시키도록 구성되며, 로딩 프레임은 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 클램핑 장치 내에 안전하게 수용되는, 보관 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    X 방향으로 연장되는 제1 세트의 평행 레일 또는 트랙과, 복수의 격자 공간을 포함하는 격자 패턴을 형성하도록 실질적으로 수평인 평면에서 제1 세트를 가로지르는 Y 방향으로 연장되는 제2 세트의 평행 레일 또는 트랙;
    레일 아래에 위치하며, 각각의 스택이 단일 격자 공간의 풋프린트(footprint) 내에 위치하도록 배치된 복수의 컨테이너 스택;
    레일 상의 스택 위에서 X 및/또는 Y 방향으로 선택적으로 이동하도록 배치되고 또한 컨테이너를 운송하도록 배치된 적어도 하나의 운송 장치; 및
    상기 적어도 하나의 운송 장치에 의해 운송된 컨테이너를 수용하도록 배치된 피킹 스테이션(picking station)
    을 더 포함하는 보관 시스템.
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