지능형 회전식 물품 보관창고 시스템 개발 = Development of Intelligent Carrousel Storehouse System

국문 초록 (Abstract)

지능형 회전식 물류창고 시스템인 Vertical Carrousel은 외국 기업이 그 고유기술을 확보하고 있으며, 주요 업체로는 미국의 KARDEX사, 일본의 MAKISHINKO사, 유럽의 REMSTAR사를 들 수 있다. 국내에서는 이 시스템을 전량 수입에 의존하고 있으며 그 시장은 점차 확대 추세에 있다. 이러한 현실에 주목하여 외국의 이 시스템 기술을 핵심 분석 연구하여 고유 기술을 국산화 하고자 하였다. 본 연구에서는 물류 창고의 입출고 업무와 사무환경을 개선시키기 위하여 한정된 공간을 효율적으로 활용하기 위한 지능형Vertical Carrousel 시스템을 개발하였다. 기본 사양의 결정에 있어서는 일본의 MAKISHINKO사 Vertical Carrousel을 바탕으로 하였으며 전체적인 틀은 메인프레임을 이용하여 지지대를 세우는 방식으로, 여기에 회전 시스템인 트랙을 조립하는 방법을 채택하였다. 회전하는 선반의 개수는 시스템의 안정성을 위하여 짝수인 10개로 선정하였으며, 회전방식의 경우 선행 조사된 1체인 방식과 2체인 방식 중 1체인 방식을 선택하여 수입 제조 원가의 2/5 절감 목표를 달성할 수 있도록 하였고 선반의 트랙 회전 방식은 가상 메트랩 시뮬레이션으로 계측하여 수식을 도출하였으며 계산된 선반 회전반경 수식을 이용하여 트랙을 설계, 제작하였다. 다양한 크기의 시스템이라도 이 수식에 대입 제작하면 손쉽게 대량 생산 할 수 있도록 하였다. 10개의 선반이 지속적으로 회전하며 사용자가 한쪽으로 치우쳐 물건을 넣더라도 최대 편 하중이 걸려 최대 560㎏까지 버틸 수 있도록 1kw 브레이크 삼상유도 전동기와 1/15 감속기를 썼으며 속도와 구동 토오크를 감안하여 종동축 회전 스프라켓 속도비를 1/2 감속 연결 하였다. 또한 선반이 정지하였을 때 정지 오차 범위를 벗어나더라도 감지 센서를 이용하여 자동으로 정지 범위 내에 들어 올 수 있게 설계하였다. 목표 선반 제어 기술은 터치 패널과 PLC 프로그램으로 제어하여 필요한 물품을 최단거리로 찾을 수 있도록 하였다. 한편 PC로도 선반마다 아이템의 등록이 가능하며 아이템을 검색하여 아이템이 있는 선반을 찾고 이동 할 수 있다. 네트워크 시스템을 이용하면 여러 대의 장비를 한 대의 컴퓨터로 제어 할 수 있으며 제어기는 탈부착 방식으로 하여 손쉽게 A/S할 수 있도록 하였고 효율적인 관리가 이루어지도록 설계하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The proprietary technology of Vertical Carrousel, which is an intelligent revolving-type distribution depot system, is owned by foregn companies such as KARDEX of the U.S., MAKISHINKO of Japan, and REMSTAR of Europe. In Korea, the system is totally impotred and the verical carrousel market is gradually expanding. Considering this reality, I wanted to localize the overseas proprietary technology by analyzing and researching it. Through this paper, an intelligent vertical carrousel system that enables the efficient use of limited spaces was developed in order to enhance goods receipt or shipping at distribution depots as well as office environments. The basic specification was set based on the vertical carrousels mnaufactured by MAKISHINKO of Japan. For the system frame, a support was built by using a main frame. A track, which was a revolving system, was assembled with the support. The number of revolving shelves was set to 10, which was an even number, in order to ensure the reliability of the systme. As for the revolving type, the 1-chain type was eslected from the 1-chain type and 2-chain type, which had been previously surveyed, to ensure the reduction of import and manufacturing costs by 2/5. The track revolving type of shelves was measured by performing a virtual Matlap simulation to create a numerical formula. Using the calculated formula for the shelf revolution radius, a track was designed and manufactured. When even diverse sizes of systems are built by using the formula, the mass producion of the systems are built by using the formula, the mass production of the systems can be easily performed. A 1kW brake 3-phase induction motor and a 1/15 decelerator were used so that up to 560kg of load can be withstood even if 10 shelves continue to revolve, the user place objects on one side of each shelf, and the maximum eccentric load occurs. In addition, the velocity ratio of revolving sprackets at the driven shaft decreased by 1/2 taking speed and operating torque into consideration. Evne if a shelf stops and is not within the range of static error, the detection sensor is used for the shelf to automaitcally enter the stop range. The target shelf control technoloy is controlled by the touch panels and PLC program so that necessary items can be found from the shortest distance. In addition, with a PC, this systme allows you to register items into each shelf, to search an item, to find the shelf that has the item, and to move to the shelf. If a network system is used, more than one device can be controlled by using one PC. The controller can be attached or detached to ensure easy after-sales services, and efficient management cam be performed.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 = 1
• 제 2 장 시스템 사양 = 3
• 제 1 절 시스템 구현 목표 및 세부내용 = 3
• 1. 선진 물품창고시스템 외국 기업 사례 조사 = 3
• 2. 외국 기업들의 수직형 회전식 자동창고 구동 구조 분석 = 6
• 제 2 절 시스템 목표사양 = 7
• 제 3 장 시스템 설계 제작 = 8
• 제 1 절 시스템 기본 구성도 및 기구 알고리즘 해석 = 8
• 1. 기구부 회전 시스템 선반 수평 구조도 분석 = 8
• 2. 트랙 조립구상도 = 9
• 제 2 절 상하 반원형 트랙 궤적 연구 = 10
• 1. 상하 반원형 Track 궤적 = 10
• 2. 트랙 설계 데이터 = 13
• 3. Auto CAD 궤적과 수식계산 궤적의 비교 = 14
• 4. 메틀렙 프로그램(matlab program) 계산과 트랙 궤적 시물레이션 = 15
• 제 3 절 시스템 H/W 구조 = 18
• 1. 안내 링크 궤적 트랙 프레임 프레임 설계 = 18
• 2. 링크 & 프레임 구상 설계 = 19
• 3. 링크 & 바스켓 플랜지 설계 = 20
• 4. 물품보관 바스켓 설계 = 22
• 5. 메인 프레임 & 체인 슬라이드 레일 프레임 설계 = 23
• 6. 메인 프레임 부착 하단부 설계 = 24
• 7. 체인 슬라이더 & 트랙 조립 구성도 = 25
• 8. 완성품 구성 개략 = 26
• 제 4 절 제어기 H/W 구성 = 28
• 1. 전체 시스템 구성 = 28
• 2. 제어 S/W 구성 = 34
• 제 4 장 시스템 검증 시험 및 고찰 = 44
• 제 1 절 동작 검증 시험 항목 구성 = 44
• 제 2 절 항목별 검증 시험 결과 및 고찰 = 47
• 1. 항목별 검증시험 = 47
• 2. 검증 시험 결과에 대한 고찰 = 55
• 제 5 장 결론 = 56
• 참고문헌 = 58
• 부록 = 59
• ABSTRACT = 86