堆垛机的分类、工作原理及应用详解

深入解析立体仓库核心设备的技术特点与作业方式

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一、概念

堆垛机是立体仓库中最关键的起重运输设备，代表了立体仓库的核心特征。其作业高度可达10～40米，多数集中在10～25米之间[k]。

该设备在立体仓库巷道内往返运行，负责将货物从巷道口送入货格，或从货格取出至巷道口。堆垛机仅限于库内运行，需配合其他设备完成整体出入库流程[k]。

二、分类

1）按有无导轨分为：有轨堆垛机和无轨堆垛机[k]。

2）按高度分为：低层型（起升高度＜5m）、中层型（5m～15m）和高层型（＞15m）。低层型多用于分体式货架或简易立体库；中高层型适用于一体化高层货架仓库[k]。

3）按自动化程度分为：手动、半自动和自动堆垛机。手动与半自动机型配备司机室；自动机型无司机室，采用自动控制系统实现寻址与装卸操作[k]。

4）按用途分为：桥式堆垛机和巷道堆垛机[k]。

无轨巷道堆垛机又称高架叉车，机动性强。可分为上人式和不上人式。上人式驾驶舱随门架上升，提供全高度水平视线，提升操作安全性，并支持任意位置拣选与盘点作业[k]。

有轨巷道堆垛机适用于窄巷道作业，具备升降轨道，可在6～24米高度范围内运行。结构分为单立柱和双立柱两种，空间利用率高，便于自动化管理[k]。

三、巷道式堆垛机

1、按结构分类

(1) 单立柱式：由一根立柱与横梁构成，自重轻、刚性较弱，适用于起重量2吨以下、高度≤16米的仓库[k]。

(2) 双立柱式：由两根立柱与上下横梁组成刚性框架，刚性强、自重大，适用于各种高度，起重量可达5吨以上，适合高速运行与频繁启停工况[k]。

2、按作业方式分类

(1) 单元型：以整单元货物进行存取，载货台配备叉取装置，广泛用于整单元出入库及“货到人”拣选[k]。

(2) 拣选型：配有司机室，由人工从货格中拣选部分货物，载货台无需叉取装置，适用于“人到货”拣选模式[k]。

3、按支承方式分类

(1) 地面支承型：依靠下部车轮在轨道上运行，上部设水平导向轮，运行机构位于下部，适用范围广[k]。

(2) 悬挂型：悬挂于屋顶轨道运行，下部设导向轮防止摆动，运行机构位于上部，适用于起重量小、高度≤15米的场景，便于巷道切换[k]。

四、工作原理

堆垛机通过行走电机驱动车轮沿下导轨水平移动，提升电机带动载货台垂直升降，货叉在载货台上伸缩作业，实现三维定位，完成指定货位的存取任务[k]。

1）载货台结构及原理

载货台是承接货物的装置，通过钢丝绳与起升机构连接，沿立柱导轨升降。主要由箱体、减速电机、齿轮轴、存取装置、链条链轮、认址装置等组成，功能为实现货物搬运[k]。

存取装置传动方式主要有齿轮—齿条和齿轮—链条两种。前者定位精准，后者中心距适应性强、结构简单、维护方便，具备良好缓冲性能[k]。

2）起升机构及原理

起升机构由电机、减速器、制动器、滚筒及钢丝绳等组成，实现载货台升降。本设备采用钢丝绳作为柔性件，电机输出轴通过齿轮驱动卷筒，钢丝绳经定滑轮连接提升架，将旋转运动转化为直线运动[k]。

随着调速与减速电机技术进步，其性能优越性在堆垛机中得到广泛应用[k]。

3）行走机构及原理

行走机构由减速电机、下横梁、主动/被动轮组、导向轮及缓冲器等组成。减速电机驱动主动轮在地轨上运行，实现堆垛机水平移动[k]。

下横梁导向轮确保运行不跑偏，缓冲器用于吸收巷道两端碰撞能量[k]。

五、货叉

货叉是堆垛机执行存取任务的关键部件，安装于载货台，可横向伸缩，向两侧货格存取货物。按叉数分为单叉、双叉和多叉，前两者最常见，多叉用于特长货物[k]。

通常采用三级直线差动式伸缩货叉，由上叉、中叉、固定叉及滚针轴承构成，可在较小巷道内实现大行程伸缩[k]。

货叉动作包括伸叉、微升降、收叉，速度为双档变速，一般≤15m/min，高速型可达30m/min，超过10m/min时需配置慢速挡用于启停阶段[k]。

1）伸缩货叉传动形式：齿轮齿条与链传动[k]。

齿轮齿条传动精度高、定位准，但加工与装配要求高；链传动精度略低，但易于加工与安装[k]。

六、桥式堆垛机

桥式堆垛机融合起重机与叉车特点，具有桥架和回转小车，桥架在仓库上方运行，小车在桥架上移动[k]。

货架与屋顶间需预留空间供桥架运行，立柱可回转，作业灵活，可服务多条巷道。取货动作通过立柱上的取物装置完成，受高度限制，适用于12米以下中等跨度仓库，适合搬运笨重及长大件物料[k]。

相较于巷道堆垛机，桥式堆垛机存在以下不足：

• 自重大，需坚固建筑结构支撑
• 需在屋顶与货架间预留较大净空
• 通道宽度大，作业范围受限于大梁跨度