自動(dòng)托盤庫是工業(yè)自動(dòng)化倉儲(chǔ)系統(tǒng)的核心組成部分,主要用于對(duì)空托盤或滿載物料的托盤進(jìn)行自動(dòng)化存儲(chǔ)、檢索與輸送,通過機(jī)械結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)的協(xié)同,實(shí)現(xiàn)托盤的高效管理與周轉(zhuǎn)。它通常與機(jī)器人碼垛系統(tǒng)、輸送帶、堆垛機(jī)等設(shè)備聯(lián)動(dòng),形成 “碼垛 - 存儲(chǔ) - 出庫” 的全流程自動(dòng)化,大幅減少人工干預(yù),提升倉儲(chǔ)空間利用率與物流周轉(zhuǎn)效率,是現(xiàn)代生產(chǎn)企業(yè)(如炭黑、化工、食品等行業(yè))實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)智能化的關(guān)鍵設(shè)備。
一、自動(dòng)托盤庫的核心構(gòu)成
自動(dòng)托盤庫并非單一設(shè)備,而是由多個(gè)功能模塊組成的集成系統(tǒng),各模塊協(xié)同實(shí)現(xiàn)托盤的自動(dòng)化管理,核心構(gòu)成可分為五大模塊:
1. 貨架系統(tǒng)
作為托盤存儲(chǔ)的 “載體”,決定托盤庫的存儲(chǔ)容量與空間利用率,主要由以下部件組成:
立柱:采用高強(qiáng)度鋼材(如 Q235B)制成,承受貨架整體重量與托盤負(fù)載,立柱間距根據(jù)托盤尺寸設(shè)計(jì)(如標(biāo)準(zhǔn) 1200mm×1000mm 托盤,立柱間距通常為 1300mm-1400mm),確保托盤能平穩(wěn)放置。
橫梁:連接立柱,形成托盤存儲(chǔ)的 “層架”,橫梁長(zhǎng)度適配托盤長(zhǎng)度,每根橫梁可承受 500-2000kg 的重量(根據(jù)托盤及物料總重選擇,如存儲(chǔ)滿載炭黑的托盤,單盤重量可達(dá) 800kg,需選用承重 1000kg 以上的橫梁);部分貨架采用 “雙深位” 設(shè)計(jì)(即一個(gè)貨架通道可存儲(chǔ)兩排托盤),空間利用率比普通單深位貨架提升 30%-50%。
導(dǎo)向裝置:在貨架每層的橫梁兩端安裝 “托盤導(dǎo)向軌”(材質(zhì)為耐磨鋼),引導(dǎo)托盤精準(zhǔn)進(jìn)入存儲(chǔ)位,避免托盤在存放過程中偏移或碰撞貨架;部分高端貨架還配備 “托盤檢測(cè)傳感器”,確認(rèn)托盤是否完全放置到位。
2. 托盤輸送系統(tǒng)
負(fù)責(zé)將托盤在入庫口、貨架存儲(chǔ)位、出庫口之間輸送,是連接各模塊的 “物流通道”,主要包括:
輥道輸送機(jī):適用于平面輸送,通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)托盤移動(dòng),輥筒材質(zhì)分為碳鋼(適用于普通環(huán)境)和不銹鋼(適用于食品、醫(yī)藥等潔凈環(huán)境或化工等腐蝕性環(huán)境),輸送速度可調(diào)節(jié)(通常為 0.5-1.5m/s),適配不同周轉(zhuǎn)效率需求。
鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī):適用于爬坡、轉(zhuǎn)彎或重型托盤輸送(如單盤重量超過 1500kg 的托盤),鏈條采用耐磨鏈條(如滾子鏈),通過鏈條與托盤底部的摩擦帶動(dòng)托盤移動(dòng),可實(shí)現(xiàn) 30° 以內(nèi)的爬坡輸送,滿足不同車間布局的高度差需求。
提升機(jī):用于托盤的垂直輸送(如多層貨架的上下層之間),由升降平臺(tái)、導(dǎo)軌、驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成,升降平臺(tái)可承載 1-3 個(gè)托盤,升降速度為 0.3-0.8m/s,定位精度可達(dá) ±5mm,確保托盤能精準(zhǔn)對(duì)接不同樓層的輸送機(jī)。
3. 堆垛機(jī)(存取機(jī)構(gòu))
作為托盤庫的 “執(zhí)行核心”,負(fù)責(zé)將托盤從輸送系統(tǒng)搬運(yùn)至貨架存儲(chǔ)位,或從貨架存儲(chǔ)位取出托盤送至輸送系統(tǒng),主要類型有:
巷道式堆垛機(jī):最常用類型,沿貨架之間的 “巷道” 運(yùn)行,由立柱、橫梁、載貨臺(tái)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)組成,可實(shí)現(xiàn)水平(沿巷道方向)和垂直(沿立柱方向)的二維運(yùn)動(dòng),存取速度快(水平速度 8-15m/min,垂直速度 5-10m/min),定位精度高(±3mm),適用于中大型托盤庫(存儲(chǔ)容量 500 托盤以上)。
橋式堆垛機(jī):通過橋架在貨架上方運(yùn)行,載貨臺(tái)沿橋架橫向移動(dòng),適用于大型、高層貨架(高度超過 15m),但運(yùn)行速度較慢,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本較高,主要用于大型物流中心。
穿梭車(RGV):配合巷道式堆垛機(jī)使用,可在貨架的層架上自行移動(dòng),實(shí)現(xiàn)同一層多個(gè)托盤的存取,無需堆垛機(jī)頻繁往返,提升存取效率,尤其適用于 “雙深位” 或 “多深位” 貨架系統(tǒng)。
4. 控制系統(tǒng)
作為托盤庫的 “大腦”,負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各模塊動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)托盤的自動(dòng)化管理,主要包括:
PLC 控制柜:內(nèi)置可編程邏輯控制器(PLC),接收各傳感器信號(hào)(如托盤檢測(cè)傳感器、位置傳感器),根據(jù)預(yù)設(shè)程序控制堆垛機(jī)、輸送機(jī)、提升機(jī)的動(dòng)作,確保各模塊協(xié)同運(yùn)行;同時(shí)具備故障診斷功能,若設(shè)備出現(xiàn)故障(如輸送機(jī)卡頓、堆垛機(jī)定位偏差),可實(shí)時(shí)報(bào)警并顯示故障代碼。
倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)(WMS):通過軟件界面實(shí)現(xiàn)托盤庫的可視化管理,可完成托盤信息錄入(如托盤編號(hào)、存儲(chǔ)物料類型、入庫時(shí)間)、庫存查詢、出庫訂單管理、庫存盤點(diǎn)等功能;部分高端 WMS 系統(tǒng)可與企業(yè) ERP 系統(tǒng)對(duì)接,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)與倉儲(chǔ)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享(如炭黑生產(chǎn)車間,可通過 WMS 查詢不同批次炭黑的庫存數(shù)量,按需出庫)。
人機(jī)交互界面(HMI):配備觸摸屏或操作按鈕,支持操作人員手動(dòng)干預(yù)(如手動(dòng)控制堆垛機(jī)移動(dòng)、調(diào)整輸送速度)、參數(shù)設(shè)置(如存儲(chǔ)位分配規(guī)則、出庫優(yōu)先級(jí)),界面直觀易懂,便于日常操作與維護(hù)。
5. 安全防護(hù)系統(tǒng)
保障托盤庫運(yùn)行安全,防止設(shè)備損壞或人員受傷,主要包括:
安全圍欄:圍繞托盤庫的運(yùn)行區(qū)域(如堆垛機(jī)巷道、輸送機(jī)兩側(cè))設(shè)置圍欄,高度不低于 1.8m,防止人員誤入危險(xiǎn)區(qū)域;圍欄門配備 “安全聯(lián)鎖裝置”,開門時(shí)設(shè)備自動(dòng)停機(jī),關(guān)門后才能恢復(fù)運(yùn)行。
光電傳感器:在堆垛機(jī)的載貨臺(tái)、輸送機(jī)的出入口安裝光電傳感器,若檢測(cè)到異物(如人員肢體、散落的物料),設(shè)備立即停機(jī),避免碰撞;部分堆垛機(jī)還配備 “激光防撞裝置”,在運(yùn)行過程中實(shí)時(shí)檢測(cè)前方障礙物,提前減速或停機(jī)。
緊急停止按鈕:在托盤庫的關(guān)鍵位置(如入庫口、出庫口、控制柜旁)設(shè)置紅色緊急停止按鈕,發(fā)生緊急情況時(shí),按下按鈕可立即停止所有設(shè)備運(yùn)行,確保安全。
二、自動(dòng)托盤庫的分類
根據(jù)存儲(chǔ)方式、結(jié)構(gòu)形式及自動(dòng)化程度,自動(dòng)托盤庫可分為不同類型,適配不同的生產(chǎn)需求與車間條件:
1. 按存儲(chǔ)方式劃分
單元式自動(dòng)托盤庫
特點(diǎn):以 “單個(gè)托盤” 為存儲(chǔ)單元,每個(gè)存儲(chǔ)位存放一個(gè)托盤,堆垛機(jī)可獨(dú)立存取任意一個(gè)托盤,存取靈活性高,適合多品種、小批量托盤的存儲(chǔ)(如食品行業(yè),存儲(chǔ)不同口味食品的滿載托盤)。
適用場(chǎng)景:生產(chǎn)批次多、物料種類復(fù)雜的企業(yè),如化工企業(yè)(存儲(chǔ)不同規(guī)格的化工原料托盤)、醫(yī)藥企業(yè)(存儲(chǔ)不同藥品的托盤),日均出庫托盤量 50-200 個(gè)。
典型配置:?jiǎn)紊钗回浖?+ 巷道式堆垛機(jī) + 輥道輸送機(jī) + WMS 系統(tǒng)。
重力式自動(dòng)托盤庫
特點(diǎn):貨架層架采用 “傾斜設(shè)計(jì)”(傾斜角度 1°-3°),托盤依靠自身重力從入庫端滑向出庫端,實(shí)現(xiàn) “先進(jìn)先出”(FIFO)的存儲(chǔ)規(guī)則,無需堆垛機(jī),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本較低,但存取靈活性差,無法單獨(dú)取出中間位置的托盤。
適用場(chǎng)景:物料周轉(zhuǎn)快、存儲(chǔ)規(guī)則為 “先進(jìn)先出” 的企業(yè),如食品飲料行業(yè)(存儲(chǔ)瓶裝飲料的托盤,需按生產(chǎn)順序出庫)、炭黑生產(chǎn)企業(yè)(存儲(chǔ)同一批次炭黑的托盤,按入庫順序出庫),日均出庫托盤量 200 個(gè)以上。
典型配置:重力式貨架 + 輥道輸送機(jī) + 入庫 / 出庫檢測(cè)裝置。
穿梭式自動(dòng)托盤庫
特點(diǎn):結(jié)合單元式與重力式的優(yōu)勢(shì),在貨架層架上配備穿梭車,托盤入庫時(shí)由穿梭車搬運(yùn)至存儲(chǔ)位,出庫時(shí)穿梭車將托盤送至出庫端,可實(shí)現(xiàn) “先進(jìn)先出” 或 “先進(jìn)后出”(LIFO)的存儲(chǔ)規(guī)則,存取效率高,空間利用率高。
適用場(chǎng)景:中大型企業(yè),存儲(chǔ)容量大(500 托盤以上)、日均出庫量大(150-300 個(gè)托盤),如汽車制造企業(yè)(存儲(chǔ)汽車零部件的托盤)、物流中心(存儲(chǔ)不同客戶的貨物托盤)。
典型配置:雙深位貨架 + 穿梭車 + 巷道式堆垛機(jī) + WMS 系統(tǒng)。
2. 按結(jié)構(gòu)形式劃分
立體式自動(dòng)托盤庫
特點(diǎn):貨架高度高(通常 8-25m,最高可達(dá) 40m),充分利用垂直空間,存儲(chǔ)密度高(單位面積存儲(chǔ)容量是普通平面?zhèn)}庫的 3-5 倍),需配備高層巷道式堆垛機(jī),自動(dòng)化程度高。
適用場(chǎng)景:車間空間有限、存儲(chǔ)需求大的企業(yè),如電子企業(yè)(存儲(chǔ)電子元件的托盤)、大型炭黑生產(chǎn)基地(存儲(chǔ)大量炭黑成品托盤,節(jié)省地面空間),存儲(chǔ)容量 1000 托盤以上。
優(yōu)勢(shì):節(jié)省土地資源,減少倉庫占地面積,適合土地成本高的地區(qū)或大型生產(chǎn)基地。
平面式自動(dòng)托盤庫
特點(diǎn):貨架高度低(通常 2-5m),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,無需高層堆垛機(jī),采用小型堆垛機(jī)或穿梭車即可實(shí)現(xiàn)存取,建設(shè)成本低,維護(hù)難度小。
適用場(chǎng)景:車間空間充足、存儲(chǔ)需求較小的中小企業(yè),如小型食品加工廠(存儲(chǔ)食品成品托盤)、地方建材企業(yè)(存儲(chǔ)建材產(chǎn)品的托盤),存儲(chǔ)容量 100-500 托盤。
優(yōu)勢(shì):建設(shè)周期短(通常 1-2 個(gè)月即可投入使用),對(duì)車間高度要求低(最低 3m 即可安裝),適合現(xiàn)有車間改造。
3. 按自動(dòng)化程度劃分
全自動(dòng)自動(dòng)托盤庫
特點(diǎn):實(shí)現(xiàn) “托盤入庫 - 存儲(chǔ) - 出庫” 全流程自動(dòng)化,無需人工干預(yù),堆垛機(jī)、輸送機(jī)、提升機(jī)等設(shè)備通過 PLC 與 WMS 系統(tǒng)自動(dòng)協(xié)調(diào)運(yùn)行,可 24 小時(shí)連續(xù)工作,存取效率高(每小時(shí)可存取 50-100 個(gè)托盤)。
適用場(chǎng)景:大規(guī)模生產(chǎn)企業(yè),如大型石化企業(yè)(存儲(chǔ)石油制品托盤)、汽車整車廠(存儲(chǔ)汽車零部件托盤),日均出庫托盤量 300 個(gè)以上,需與生產(chǎn)線高效聯(lián)動(dòng)。
典型配置:高層貨架 + 高速巷道式堆垛機(jī) + 鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī) + 提升機(jī) + WMS+ERP 系統(tǒng)對(duì)接。
半自動(dòng)自動(dòng)托盤庫
特點(diǎn):部分環(huán)節(jié)需人工輔助,如人工將托盤搬運(yùn)至入庫輸送機(jī)、人工確認(rèn)出庫托盤的信息,堆垛機(jī)與輸送機(jī)的動(dòng)作可自動(dòng)完成,自動(dòng)化程度低于全自動(dòng)型,成本較低。
適用場(chǎng)景:中小批量生產(chǎn)企業(yè),如小型化工企業(yè)(存儲(chǔ)化工原料托盤)、食品加工廠(存儲(chǔ)食品半成品托盤),日均出庫托盤量 50-150 個(gè),人工成本較低。
典型配置:平面貨架 + 小型巷道式堆垛機(jī) + 輥道輸送機(jī) + 簡(jiǎn)易 HMI 界面。
三、自動(dòng)托盤庫的工作流程
以 “全自動(dòng)立體式單元托盤庫”(常用于炭黑、化工等行業(yè))為例,其標(biāo)準(zhǔn)化工作流程可分為入庫、存儲(chǔ)、出庫三個(gè)核心環(huán)節(jié),各環(huán)節(jié)通過控制系統(tǒng)無縫銜接:
1. 托盤入庫流程
步驟 1:托盤輸送至入庫口:滿載物料的托盤(如裝滿炭黑的托盤)由機(jī)器人碼垛系統(tǒng)或叉車搬運(yùn)至托盤庫的入庫口,入庫口的輥道輸送機(jī)接收托盤,光電傳感器檢測(cè)到托盤后,發(fā)送信號(hào)至 PLC 控制柜。
步驟 2:托盤信息錄入:操作人員通過 HMI 輸入托盤信息(如物料名稱 “炭黑”、批次號(hào) “20250501”、重量 “800kg”),或通過掃碼槍掃描托盤上的條形碼 / 二維碼,自動(dòng)讀取信息并上傳至 WMS 系統(tǒng);WMS 系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的 “存儲(chǔ)位分配規(guī)則”(如按物料類型分配存儲(chǔ)區(qū)域、按入庫時(shí)間分配存儲(chǔ)位),為該托盤分配一個(gè)存儲(chǔ)位(如 “貨架 A-3 層 - 5 號(hào)位”)。
步驟 3:堆垛機(jī)存取托盤:PLC 控制柜發(fā)送指令至巷道式堆垛機(jī),堆垛機(jī)沿巷道移動(dòng)至入庫口的輸送機(jī)旁,載貨臺(tái)下降至與輸送機(jī)平齊,輸送機(jī)將托盤輸送至載貨臺(tái);堆垛機(jī)檢測(cè)到托盤到位后,啟動(dòng)水平和垂直運(yùn)動(dòng),移動(dòng)至分配的存儲(chǔ)位旁,載貨臺(tái)調(diào)整高度與存儲(chǔ)位的橫梁平齊,將托盤推送至存儲(chǔ)位;貨架上的托盤檢測(cè)傳感器確認(rèn)托盤完全放置到位后,堆垛機(jī)返回初始位置,等待下一個(gè)入庫任務(wù)。
步驟 4:庫存更新:WMS 系統(tǒng)自動(dòng)更新庫存信息,將該托盤的信息與存儲(chǔ)位關(guān)聯(lián),操作人員可通過 HMI 查詢?cè)撏斜P的實(shí)時(shí)位置與狀態(tài)。
2. 托盤存儲(chǔ)流程
托盤存放在貨架上時(shí),WMS 系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控庫存狀態(tài),包括各存儲(chǔ)位的占用情況、托盤的入庫時(shí)間、物料保質(zhì)期(如食品、醫(yī)藥行業(yè))等;對(duì)于有保質(zhì)期要求的物料(如部分化工原料),WMS 系統(tǒng)可設(shè)置 “保質(zhì)期預(yù)警”,臨近保質(zhì)期時(shí)自動(dòng)提醒操作人員優(yōu)先出庫。
安全防護(hù)系統(tǒng)持續(xù)工作,堆垛機(jī)在巷道內(nèi)運(yùn)行時(shí),激光防撞裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)前方障礙物,若有異常立即停機(jī);安全圍欄的聯(lián)鎖裝置確保人員無法誤入運(yùn)行區(qū)域,保障設(shè)備與人員安全。
3. 托盤出庫流程
步驟 1:出庫訂單創(chuàng)建:操作人員通過 WMS 系統(tǒng)創(chuàng)建出庫訂單,選擇需出庫的托盤(如根據(jù)生產(chǎn)需求,選擇批次號(hào) “20250501” 的炭黑托盤),WMS 系統(tǒng)根據(jù) “出庫優(yōu)先級(jí)規(guī)則”(如先進(jìn)先出、按訂單優(yōu)先級(jí))確定出庫順序,并發(fā)送出庫指令至 PLC 控制柜。
步驟 2:堆垛機(jī)取出托盤:PLC 控制柜指令堆垛機(jī)移動(dòng)至目標(biāo)存儲(chǔ)位旁,載貨臺(tái)調(diào)整高度與存儲(chǔ)位平齊,將托盤從存儲(chǔ)位拉至載貨臺(tái);堆垛機(jī)攜帶托盤移動(dòng)至出庫口的輸送機(jī)旁,將托盤輸送至輸送機(jī)上。
步驟 3:托盤輸送至目的地:輸送機(jī)將出庫托盤輸送至指定位置(如機(jī)器人碼垛系統(tǒng)的空托盤入口,用于重新碼垛;或裝車平臺(tái),用于運(yùn)輸);若托盤需輸送至不同樓層,提升機(jī)將托盤垂直輸送至目標(biāo)樓層的輸送機(jī)。
步驟 4:庫存更新:托盤出庫后,WMS 系統(tǒng)自動(dòng)減少對(duì)應(yīng)物料的庫存數(shù)量,更新存儲(chǔ)位狀態(tài)(標(biāo)記為 “空閑”),并記錄出庫時(shí)間與操作人員信息,便于后續(xù)追溯。
四、自動(dòng)托盤庫的適用領(lǐng)域與選型要點(diǎn)
1. 主要應(yīng)用領(lǐng)域
自動(dòng)托盤庫憑借高效、精準(zhǔn)、高空間利用率的優(yōu)勢(shì),廣泛應(yīng)用于多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域,不同領(lǐng)域的需求差異決定了托盤庫的配置側(cè)重點(diǎn):
化工行業(yè):存儲(chǔ)化工原料(如炭黑、化肥、塑料粒子)的滿載托盤,需考慮物料的腐蝕性與安全性,托盤庫需選用不銹鋼輸送機(jī)、防腐貨架,配備防爆型 PLC 與傳感器(如存儲(chǔ)易燃易爆化工原料);同時(shí),化工物料托盤重量大(通常 500-1500kg / 托盤),需選用高承重貨架與堆垛機(jī)。
食品飲料行業(yè):存儲(chǔ)食品成品(如瓶裝飲料、袋裝零食)或原料(如面粉、白糖)的托盤,需符合食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),設(shè)備材質(zhì)選用不銹鋼或食品級(jí)塑料,避免物料污染;部分食品有保質(zhì)期要求,需配備帶保質(zhì)期管理功能的 WMS 系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)先進(jìn)先出。
汽車制造行業(yè):存儲(chǔ)汽車零部件(如輪胎、發(fā)動(dòng)機(jī)配件)的托盤,零部件種類多、批次多,需選用單元式自動(dòng)托盤庫,確保能快速存取任意一個(gè)托盤;同時(shí),需與汽車生產(chǎn)線聯(lián)動(dòng),實(shí)現(xiàn)零部件的按需出庫,減少生產(chǎn)線等待時(shí)間。
物流倉儲(chǔ)行業(yè):存儲(chǔ)不同客戶的貨物托盤,需具備高存儲(chǔ)容量與高周轉(zhuǎn)效率,適合選用穿梭式或立體式自動(dòng)托盤庫,配備先進(jìn)的 WMS 系統(tǒng),支持多客戶、多訂單的同時(shí)管理,提升物流周轉(zhuǎn)速度。
醫(yī)藥行業(yè):存儲(chǔ)藥品、醫(yī)療器械的托盤,需符合 GMP(藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范),托盤庫需具備潔凈功能(如安裝空氣凈化系統(tǒng))、溫濕度監(jiān)控功能(部分藥品需低溫存儲(chǔ)),且?guī)齑鏀?shù)據(jù)需可追溯,便于藥品監(jiān)管部門檢查。
2. 關(guān)鍵選型指標(biāo)
企業(yè)在選購自動(dòng)托盤庫時(shí),需結(jié)合自身生產(chǎn)需求、物料特性與車間條件,重點(diǎn)關(guān)注以下 6 個(gè)核心指標(biāo):
存儲(chǔ)容量:根據(jù)日均入庫 / 出庫托盤量、最大庫存需求確定存儲(chǔ)容量(如日均出庫 100 個(gè)托盤,最大庫存需滿足 7 天周轉(zhuǎn),則存儲(chǔ)容量需≥700 個(gè)托盤);同時(shí)考慮未來 3-5 年的產(chǎn)能增長(zhǎng),預(yù)留 10%-20% 的存儲(chǔ)余量。
托盤規(guī)格:根據(jù)現(xiàn)有托盤的尺寸(長(zhǎng) × 寬 × 高)、重量(空托盤 + 滿載物料重量)選擇貨架與輸送機(jī)的規(guī)格,如標(biāo)準(zhǔn) 1200mm×1000mm 托盤,需選用適配該尺寸的貨架橫梁與輸送機(jī)





