KR101772294B1 - 배송박스 적재 자동화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배송박스를 이송하는 컨베이어; 상기 컨베이어를 통해 이송되는 배송박스를 식별하는 배송박스 식별기; 상기 배송박스 식별기에서 취득된 정보를 전달받는 통합제어부; 상기 통합제어부에 의하여 제어되며 상기 컨베이어를 통해 이송되는 배송박스를 다단으로 적층하는 배송박스 스태커; 상기 배송박스 스태커에 적층된 배송박스를 집어 올려 롤케이지로 운반하는 로봇암; 및 상기 롤케이지를 미리 정해진 위치에서 인입 인출하는 롤케이지 탈착기;를 포함하는 배송박스 적재 자동화 장치를 제공한다.

Description

배송박스 적재 자동화 장치{Apparatus for automatizing material flow}

본 발명은 물류 처리 자동화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물류 센터에서 출고되는 배송박스를 각 점포에 배송될 롤케이지에 자동으로 적재하는 배송 박스 적재 자동화 장치에 관한 것이다.

편의점과 같이 다양한 물품을 판매하는 점포들은 해당 점포에서 필요한 물품을 주문하여 배송 받아 판매하게 된다.

물류 센터에서는 각 점포에서 주문한 물품들을 정확한 종류와 수량으로 적재하고 배송하여야 한다.

또한, 주문된 물품들은 운송의 편의성을 위하여 일정 크기의 배송박스에 담겨지게 되며, 복수 개의 배송박스를 적재 할 수 있는 롤케이지를 이용하여 각 점포별로 배송될 복수 개의 배송박스를 차량에서 손쉽게 상하차 할 수 있도록 하고 있다.

배송박스를 롤케이지에 적재하는 작업에서 작업자의 실수가 발생할 우려가 있고, 또한 작업자가 배송박스를 롤케이지에 적재하는 작업이 근 골격계 질환을 유발할 수 있어서 개선이 필요하다.

관련선행문헌으로는 대한민국 공개특허 10-2011-0134583호 (공개일자 2011년 12월 15일) '자동 물류처리 시스템 및 방법'이 있다.

본 발명의 목적은 컨베이어로 출고되는 배송박스를 해당 점포별로 롤케이지에 자동으로 적재하여 반출하는 배송박스 적재 자동화 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 하나의 로봇 암을 이용하여 효율적으로 배송박스를 롤케이지에 적재하여 반출하는 배송박스 적재 자동화 장치를 제공함에 있다.

본 발명은 배송박스를 이송하는 컨베이어; 상기 컨베이어를 통해 이송되는 배송박스를 식별하는 배송박스 식별기; 상기 배송박스 식별기에서 취득된 정보를 전달받는 통합제어부; 상기 통합제어부에 의하여 제어되며 상기 컨베이어를 통해 이송되는 배송박스를 다단으로 적층하는 배송박스 스태커; 상기 배송박스 스태커에 적층된 배송박스를 집어 올려 롤케이지로 운반하는 로봇암; 및 상기 롤케이지를 미리 정해진 위치에서 인입 인출하는 롤케이지 탈착기;를 포함하는 배송박스 적재 자동화 장치를 제공한다.

상기 컨베이어는 복수개가 구비되며, 상기 배송박스 식별기와, 상기 배송박스 스태커는 각각의 컨베이어 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 롤케이지 탈착기의 복수개의 롤케이지를 인입 인출 가능하도록 형성되는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 롤케이지 탈착기는 상기 통합 제어부에 의하여 배송박스의 적재가 완료된 롤케이지를 배출하도록 동작하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 배송박스 스태커로 이송되는 배송박스가 일정 높이를 초과하는지 여부를 검출하는 적재상태 감지센서를 더 포함할 수 있다.

상기 배송박스 스태커는 상기 컨베이어의 롤러 사이로 승하강하는 승하강 암과, 상기 승하강암에 의하여 상승된 배송박스의 하단을 지지하는 지지홀더와, 적재된 배송박스의 단수를 감지하는 적재단수 감지센서를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 롤케이지 탈착기는 평면형상이 ㄷ자 형상으로 형성되는 가이드암과, 상기 가이드암을 전후진시키는 이송수단과, 상기 가이드암의 단부에 구비되어 상기 가이드암의 내부로 진입한 롤케이지를 상기 가이드암에 밀착 고정시키는 홀더암을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 배송박스 식별기는 상기 배송박스에 부착된 바코드 또는 RF-ID를 인식하는 것이 바람직하다.

상기 통합제어부는 데이터 베이스로부터 각 배송박스에 관한 정보를 전달받고, 상기 배송박스 식별기로 식별된 정보와 비교하되, 상기 배송박스 식별기의 인식 오류가 발생하는 경우 상기 데이터 베이스로부터 전달받은 정보를 이용하여 상기 배송박스 스태커와 상기 로봇암을 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 배송박스 적재 자동화 장치는 배송박스를 식별하여 롤케이지에 적재하는 작업을 자동화할 수 있는 효과를 가져온다.

또한 본 발명에 따른 배송박스 적재 자동화 장치는 복수의 컨베이어를 구비하여, 로봇암의 아이들 타임을 감소시켜 작업 효율을 향상시키는 효과를 가져온다.

그리고, 본 발명에 따른 배송박스 적재 자동화 장치는 롤케이지 탈착기를 구비하여, 작업자가 로봇암의 작업 반경 내부에서 작업하지 않도록 함으로써 안전 사고를 예방할 수 있는 효과를 가져온다.

도 1은 본 발명에 따른 배송박스 적재 자동화 장치의 평면 구성을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 다른 배송박스 적재 자동화 장치의 블럭 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 배송박스 적재 자동화 장치의 배송박스 스태커의 구조를 개략적으로 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 배송박스 적재 자동화 장치의 롤케이지 탈착기의 구조를 개략적으로 나타낸 도면임.

본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 배송박스 적재 자동화 장치의 평면 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 다른 배송박스 적재 자동화 장치의 블럭 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배송박스 적재 자동화 장치는 컨베이어(100)와, 배송박스 식별기(200)와, 배송박스 스태커(300)와, 로봇암(400)과, 롤케이지 탈착기(500)를 포함한다.

컨베이어(100)는 상품이 적재된 배송박스(10)를 배송박스 스태커(300)로 운반하는 역할을 수행한다. 컨베이어(100)에는 상품이 적재된 배송박스(10)가 단층으로 적재되어 연속적으로 이송된다.

컨베이어(100)는 롤러 타입 또는 벨트 타입이 적용될 수 있으며, 롤러 타입과 벨트 타입이 혼합된 형태일 수도 있다.

한편 컨베이어(100)는 배송박스 내에 적재된 상품이 배송박스 밖으로 돌출되었는지 여부를 검출하는 적재상태 감지센서(110)를 구비한다.

본 발명은 배송박스를 배송박스 스태커(300)에 의하여 배송박스(10)를 적층하게 되는데, 배송박스(10)의 상부로 상품이 돌출되어 있으면 배송박스 스태커(300)의 동작에 오류가 발생하거나 상품이 손상될 우려가 있으므로, 이를 사전에 검출하기 위한 것이다.

적재상태 감지센서(110)는 배송박스의 위로 돌출된 높이를 감지하는 형태로 구성될 수 있다.

상기 적재상태 감지센서(110)에 의하여 적재불량으로 판정된 적재 불량 배송박스는 배송박스 스태커(300)에서 적층되는 것이 아니라 배송박스 스태커(300)를 통과하여 배출부(120)로 보내진다.

배송박스 식별기(200)는 컨베이어(100)를 통해 이송되는 배송박스(10)의 정보를 인식하여 통합제어부(600)로 전달하는 역할을 수행한다. 배송박스(10)에 바코드를 부착하는 경우 배송박스 식별기(200)는 바코드를 읽을 수 있는 바코드 리더로 구성될 수 있다.

다른 방식으로, 배송박스(10)에 알에프 아이디 태그(Rf-id tag)를 부착하는 경우 배송박스 식별기(200)는 알에프 아이디를 인식할 수 있는 알에프 아이디 리더로 구성될 수 있다.

바코드 또는 알에프 아이디로부터 인식되는 정보에는 배송박스가 배송될 점포의 정보가 포함된다.

배송박스 식별기(200)를 통해 인식된 배송박스의 점포 정보는 통합 제어부(600)로 전달되는데, 통합 제어부(600)는 점포 정보로부터 배송박스 스태커(300)와 로봇암(400) 및 롤케이지 탈착기(500)의 동작을 제어한다.

한편, 배송박스 식별기(200)에서 배송박스의 정보를 인식하지 못하는 경우를 대비하여, 상기 통합 제어부(600)는 데이터 베이스(700)로부터 각 배송박스에 관한 정보를 전달받도록 할 수 있다.

여기서 데이터 베이스(700)는 점포들의 주문 상품 정보를 저장하고 있는 것으로, 배송박스에 상품을 적재할 때 사용되는 데이터 베이스(700)를 의미한다.

통합 제어부(600)는 데이터 베이스(700)의 점포 정보와, 상기 배송박스 식별기(200)로부터 식별된 점포 정보와 비교하되, 상기 배송박스 식별기(200)의 인식 오류가 발생하여 상기 배송박스 식별기로부터 점포 정보가 인식되지 못한 경우에는, 상기 데이터 베이스(700)로부터 전달받은 점포 정보를 이용하여 상기 배송박스 스태커(300)와 상기 로봇암(400)을 제어하도록 할 수 있다.

배송박스 스태커(300)는 로봇암(400)의 운반 효율을 향상시키기 위한 것으로, 로봇암(400)이 한번의 작업으로 복수개의 배송박스를 운송할 수 있도록 하기 위한 것이다. 배송박스 스태커(300)는 통합 제어부(600)의 신호에 의하여 배송박스를 적층하게 된다.

예를 들어, 배송박스 스태커(300)가 3단으로 적층 가능하도록 구성된 경우에, 배송박스 스태커(300)로 A 점포로 배송될 배송박스가 5개가 공급된 후, B 점포로 배송될 배송박스가 공급되고 있다면, 통합 제어부(600)는 배송박스 스태커(300)에 A 점포에 배송될 박스를 3단으로 적층하고, 3단으로 적층된 배송박스가 로봇암(400)에 의하여 운반 되면, 다음으로 A 점포로 배송될 박스를 2단으로 적층하게 된다.

다시말해, 배송박스 스태커(300)는 통합 제어부(600)에 의하여 동일 점포로 운반될 배송박스를 다단으로 적층하게 된다. 만일 배송박스 스태커가 3단으로 적층하도록 구성되었는데, 동일 점포로 운반될 배송박스가 4개인 경우에는 먼저 3단으로 적층하고, 다음으로는 1단으로 적층할 수도 있고, 처음에 2단으로 적층하고 다음에도 2단으로 적층할 수도 있다.

로봇암(400)은 배송박스 스태커(300)에서 적층이 완료된 배송박스를 롤케이지 탈착기(500)에 위치한 롤케이지(50) 내부로 운반하며 적재하는 역할을 수행한다. 로봇암(400)은 통합 제어부(600)에 의하여 롤케이지(50) 내부에 배송박스를 적층하게 된다.

로봇암(400)은 적층된 배송박스를 집어 올려, 롤케이지 탈착기(500)에 안착된 롤케이지(50)의 내부에 배송박스를 적재하는 동작을 수행하면 되는 것으로, 범용적으로 사용되는 산업용 로봇암을 이용할 수 있다.

한편 롤케이지(50)의 크기에 따라 롤케이지(50) 내부에 적재될 수 있는 배송박스의 적재단수와 갯수가 정해지게 되는데, 통합제어부(50)는 이 부분도 고려하여 배송박스 스태커(300)의 적층 단수를 제어하게 된다.

롤케이지 탈착기(500)는 배송박스가 적재될 롤케이지(50)를 로봇암(400)의 작동범위 내의 정위치로 안착시키는 역할과, 적재가 완료된 롤케이지(50)를 배출시키는 역할을 수행한다.

롤케이지(50)는 로봇암(400)의 작동범위 내에 배치되어야 로봇암(400)이 배송박스(10)를 롤케이지(50)에 적재할 수 있는데, 신규 롤케이지의 인입과, 적재가 완료된 롤케이지의 인출을 작업자의 수작업에 의하게 하는 경우, 작업자가 로봇암의 작동범위 내로 진입하여 안전 사고가 발생할 우려가 있다.

롤케이지 탈착기(500)는 이러한 위험 요인을 제거하기 위한 것으로, 로봇암(400)의 작동 범위 외부에서 롤케이지(50)를 고정하여 작동범위 내로 인입시키고, 적재가 완료된 롤케이지(50)를 로봇암(400)의 작동 범위 외부로 배출하도록 동작한다. 또한, 롤케이지 탈착기(500)는 로봇암(400)의 작동범위에서 롤케이지가 정확한 위치에 배치될 수 있도록 하는 역할을 수행한다.

한편, 로봇암(400)의 운전 효율을 향상시키기 위하여 도시한 바와 같이 컨베이어(100)가 복수개 구비될 수 있다. 이 경우 각각의 컨베이어(100)와 배송박스 식별기(110)와 배송박스 스태커(300)가 각각 구비된다.

도시된 실시예는 2개의 컨베이어로 구성된 배송박스 적재 자동화 장치를 나타낸 것이다. 복수개의 컨베이어는 동시에 작동하게 된다. 배송박스 스태커(300)의 배송박스 적층이 적재가 완료되면, 로봇암(400)이 적층된 배송박스(10)를 집어올린 후 롤케이지(50) 내부에 내려 놓은 후 다시 배송박스 스태커(300)에 적층된 배송박스를 집어올리게 되는데, 복수개의 컨베이어를 구비하도록 장치를 구성하면 복수의 배송박스 스태커 중에서 적층이 먼저 완료된 배송박스 스태커에 적층된 배송박스를 운반하도록 하여, 로봇암(400)의 아이들 타임(idle time) 발생을 감소시킬 수 있다.

이와 함께, 롤케이지 탈착기(500)도 복수개 구비될 수 있다.

복수개의 컨베이어(100)를 통해 배송박스(10)가 공급될 때, 특정 점포로 공급되는 롤케이지에 배송박스의 적재가 종료되면, 다음 점포로 공급될 배송박스가 다른 롤케이지에 적재되어야 한다. 그런데, 롤케이지 탈착기(500)가 1개인 경우에는 롤케이지의 탈착에 소요되는 시간 때문에 로봇 암의 아이들 타임이 발생할 수 있으므로, 복수개의 롤케이지 탈착기(500)를 구비하여 적재가 완료된 롤케이지의 인출이나, 신규 롤케이지의 인입이 이루어지는 과정에서도 로봇암이 다른 롤케이지에 배송박스를 적재할 수 있도록 한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 배송박스 적재 자동화 장치의 배송박스 스태커의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 배송박스 스태커(300)는 컨베이어의 롤러 사이로 승하강하는 승하강암(310)과, 상기 승하강암(310)에 의하여 상승된 배송박스의 하단을 지지하는 지지홀더(320)와, 적재된 배송박스의 단수를 감지하는 적재단수 감지센서(330)를 포함한다.

적재단수 감지센서(330)는 통합제부의 명령과 비교하여, 적재된 단수가 통합제어부의 명령과 일치하는지 여부를 확인한다.

배송박스가 승하강암(310)의 상부로 위치하게 되면, 승하강암(310)이 상승하여 배송박스를 들어 올리게 된다. 이 때 지지홀더(320)는 상측으로 접혀지며 배송박스를 통과시키고, 배송박스가 지지홀더(320)를 통과하면 지지홀더(320)는 원래의 위치로 복원하여 배송박스의 하단을 지지하게 된다.

지지홀더(320)에는 탄성부재가 구비될 수 있으며, 이 경우 탄성부재는 지지홀더가 원래의 위치로 복원하는 방향으로 탄성력을 제공하도록 할 수 있다.

적재단수 감지센서(330)는 적층될 수 있는 배송박스의 개수에 대응하는 개수로 구비될 수 있으며, 각각의 적재 단수의 높이에 대응하는 위치에 배치되는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명에 따른 배송박스 적재 자동화 장치의 롤케이지 탈착기의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이, 롤케이지 탈착기(500)는 평면형상이 ㄷ자 형상으로 형성되는 가이드암(510)과, 상기 가이드 암(510)을 전후진 시키는 이송수단(520)과, 상기 가이드암(510)의 단부에 구비되어 상기 가이드암(510)의 내부로 진입한 롤케이지(50)를 상기 가이드암(510)에 밀착 고정 시키는 홀더암(530)을 포함한다.

이송수단(520)으로는 길이가 가변되는 에어실린도 또는 유압실린더가 사용될 수 있다.

이송수단(520)의 길이가 신장된 상태에서는 가이드암(510)이 로봇암(400)의 작업 반경을 벗어나고, 이송수단(520)의 길이가 수축된 상태에서는 가이드암(510)이 로봇암의 작업 반경 내부에 위치하도록 한다.

롤케이지를 인입하기 위해서는 이송수단(520)이 신장되어, 가이드암(510)이 로봇암(400)의 작업 반경을 벗어나도록 하고, 이 때, 홀더암(530)은 외부로 개방된 상태가 된다.

이러한 상태에서 작업자가 롤케이지(50)를 가이드암(510)의 내부로 인입시키면, 홀더암(530)이 닫혀지면서, 인입된 롤케이지(50)가 가이드암(510)에 밀착되도록 고정하고, 이후 이송수단(520)이 수축하여 인입된 롤케이지(50)가 로봇암(400)의 작업 반경 내부로 진입하도록 한다.

로봇암(400)에 의하여 롤케이지(50)의 내부에 배송박스의 적재가 완료되면, 이송수단(520)이 신장하여 롤케이지(50)를 로봇암(400)의 작업 반경에서 벗아나게 하고, 홀더암(530)을 개방하여 작업자가 롤케이지(50)를 가이드암(510)에서 인출할 수 있도록 동작한다.

전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 컨베이어
200 : 배송박스 식별기
300 : 배송박스 스태커
400 : 로봇암
500 : 롤케이지 탈착기
600 : 통합 제어부
700 : 데이터 베이스

Claims (9)

1. 배송박스를 이송하는 복수 개의 컨베이어;
   각각의 컨베이어를 통해 이송되는 배송박스의 점포 정보를 식별하는 배송박스 식별기;
   상기 배송박스 식별기에서 취득된 점포 정보를 전달받는 통합제어부;
   상기 통합 제어부에 의하여 제어되며 상기 컨베이어를 통해 이송되는 동일한 점포로 배송될 배송박스를 다단으로 적층하는 배송박스 스태커;
   상기 배송박스 스태커에 적층된 배송박스를 집어 올려 롤케이지로 운반하는 로봇암; 및
   상기 롤케이지를 미리 정해진 위치에서 인입 인출하는 롤케이지 탈착기;를 포함하며,
   
   상기 롤케이지 탈착기는
   복수개의 롤케이지를 인입 인출 가능하도록 형성되고,
   상기 롤케이지 탈착기는
   상기 통합 제어부에 의하여 배송박스의 적재가 완료된 롤케이지를 배출하는 것을 특징으로 하는 배송박스 적재 자동화 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 배송박스 스태커로 이송되는 배송박스가 일정 높이를 초과하는지 여부를 검출하는 적재상태 감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배송박스 적재 자동화 장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 배송박스 스태커는
   상기 컨베이어의 롤러 사이로 승하강하는 승하강 암과,
   상기 승하강 암에 의하여 상승된 배송박스의 하단을 지지하는 지지홀더와,
   적재된 배송박스의 단수를 감지하는 적재단수 감지센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 배송박스 적재 자동화 장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 롤케이지 탈착기는
   평면형상이 ㄷ자 형상으로 형성되는 가이드암과,
   상기 가이드암을 전후진시키는 이송수단과,
   상기 가이드암의 단부에 구비되어 상기 가이드암의 내부로 진입한 롤케이지를 상기 가이드암에 밀착 고정시키는 홀더암을 포함하는 것을 특징으로 하는 배송박스 적재 자동화 장치.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 배송박스 식별기는
   상기 배송박스에 부착된 바코드 또는 RF-ID를 인식하는 것을 특징으로 하는 배송박스 적재 자동화 장치.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 통합 제어부는 데이터 베이스로부터 각 배송박스에 관한 점포 정보를 전달받고, 상기 배송박스 식별기로 식별된 점포 정보와 비교하되, 상기 배송박스 식별기의 인식 오류가 발생하여 상기 배송박스 식별기로부터 점포 정보가 인식되지 못한 경우 상기 데이터 베이스로부터 전달받은 점포 정보를 이용하여 상기 배송박스 스태커와 상기 로봇암을 제어하는 것을 특징으로 하는 배송박스 적재 자동화 장치.
   
   
   
   
   

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