链板式自动装卸系统在食品行业的应用

近年来，自动化技术迅猛发展，使自动装卸系统被广泛应用于国外的汽车制造、快消品、冷链和快递邮政等诸多行业。自动装卸系统的实施，能够提升货物装卸效率，缩短货车在月台的停留时间，为员工和产品创造更安全的环境[1]。

目前，国内企业的装卸货作业，主要依靠人力或者叉车等机械设备完成，而随着制造业数智化转型和智能工厂建设，从仓储、产线到配送等都要实现全场景、全流程自动化，装卸车自动化无疑是不可或缺的环节[2]。在食品饮料行业，已有企业在应用装车系统，如娃哈哈部署了大型桁架式敞篷车装车机器人，通过多级伸缩输送机构的厢式车装车机器人进行托盘与产品分离，实现智能化自动装车[3]。自动装卸系统的应用，在提升生产效率与缩短作业时间方面展现出显著优势。通过自动装卸系统，可以大幅减少人力依赖，提高作业效率，从而加快生产流程的速度。

随着食品行业蓬勃发展，消费者对食品安全、质量及生产效率的期望持续攀升，这对食品企业提出更为严格的要求。在激烈的市场竞争和快速变化的消费者需求双重压力下，食品企业不断探索新技术，以优化整体运营流程，提升产品质量和生产效率。正是在这样的背景下，开发一款为食品行业设计的链板式自动装卸系统，以满足托盘货物高效、稳定且紧凑的自动装卸需求，显得尤为迫切和重要。

针对食品行业中托盘货物运输所面临的装车人工成本高、效率低以及影响产品质量的挑战，项目组专门定制了一款链板式自动装卸系统。该系统集成厢式运输车、链板式自动传输装置、车辆倒车精准定位装置、车载自动卷帘门装置及先进的信号采集与控制系统；并且，融合机械传动技术、高精度定位系统与智能化自动控制技术，支持两种灵活的自动传输模式，以灵活应对多样化的作业需求。

该系统设置在物流运输车与生产线或仓库装卸月台之间，通过厢式运输车、链板式自动传输装置与信号采集与控制系统的无缝协同，实现货物从月台到仓库的全自动化、高效率传输流程。车辆倒车精准定位装置提升了运输车停靠的精确度，而车载自动卷帘门装置则在避免占用外部空间的同时，确保了装卸作业的顺畅无阻。该系统不仅能显著提升货物装卸的作业效率，还可减少人工干预和叉车的使用，从而有效降低企业的装卸成本，并最大限度地降低对产品质量造成的不良影响。

1.链板式自动传输装置

为实现货物从生产线到仓库的全自动化、高效率传输流程，在车厢地板上和月台平面上设有链板传输装置。为确保传输过程的安全稳定，同时防止货物在输送过程中出现打滑现象，链板传输装置采用独特的链条与链板组合设计。具体包括：装置采用左右两条平行铺设的链条作为传动核心，链条上的销轴穿过链板的销轴孔，将链板牢固地固定在链条上。同时，为了延长链条使用寿命并减少磨损，链条下方设置耐磨条，以确保货物在链板面上的平稳传输。另外，链板表面设计有多条凸起，这些凸起可增加链板与托盘之间的摩擦力，如图1、图2、图3所示，从而有效避免输送过程中的打滑现象，确保货物传输的安全与高效。

图1 链板式自动传输装置示意图

图2 链条与链板连接示意图

图3 链板结构示意图

为确保多列链板的高效动力同步传输，车厢内链板式自动传输装置采用多列链板联动设计，前端动力驱动装置确保传输，同时在链条上设有移动门，车载卷帘门装置设置在车厢后端，有效缓冲货物对车厢前幅的冲击，提升输送效率与稳定性，并增强系统可靠性。此设计还便于链条张紧和日常维护，延长系统寿命，如图4所示。

图4 车厢内链板式自动传输装置示意图

为实现月台平面上链板式自动传输装置的有序排列及长距离高效输送，需要解决链板式自动传输装置的张紧难题。针对传统自动传输装置中链条上难以实现有效张紧及绕链轮顺畅运行的问题，本项目在链板式自动传输装置的中部引入S型张紧结构，该结构允许通过调节张紧杆来下压张紧轮，进而有效地实现链条与链板的张紧调节，如图5所示。该设计不仅有效实现链板的张紧，还使过渡区域的间隙显著减小，从而提升输送过程的稳定性和可靠性。通过该技术改进，月台平面上的链板式自动传输装置能够更加高效、有序地完成货物的长距离输送任务。另外，为达成生产线货物在排队区域至两条并行运输线间的无缝流转，设备内部精心融合了高效能的双工位顶升与平移机制，从而节约物流仓储的空间资源，有效减少排队段货物之间的等待时间和货物间距，提升货物的输送效率。

图5 S型张紧结构示意图

2.车辆倒车定位装置

实现货物自动装卸的前提，是确保车辆能在前后、左右及高度方向上实现精确定位。在车厢前后方向定位上，通过在车厢后轮位置安装一套直接与后轮胎接触的阻挡装置来实现。此外，前端设计有喇叭口状侧面档杆，并辅以清晰的倒车辅助线，以便司机轻松倒车并进行精确定位。对于车辆高度方向的定位，鉴于运输车通常配备钢板弹簧缓冲系统，为确保装卸时车厢内的链板传输装置与地面之间保持恒定且一致的距离，该项目采用鞍座与车厢底座的固定对接方式。具体而言，这种方式旨在使车厢底座到地面的距离保持一致，从而确保车厢内的链板传输装置与月台上的链板传输装置始终保持在同一水平高度，如图6所示。该设计不仅简化了操作流程，还通过车辆倒车定位装置的应用，提高了倒车定位的精确度，降低对司机倒车技能的要求。

图6 车辆倒车定位装置示意图

3.车载卷帘门装置

为解决传统运输车尾部的双开门或推拉门方式需手动开启或关闭，而需占用场地宽度和货物转运时间等问题，本项目引入车载卷帘门装置。车载卷帘门装置安装于车厢后端，通过车厢后下方集成的驱动系统，利用链条驱动卷帘门自动升降，如图7所示。驱动系统由车载电池供电，与自动装卸系统协同工作，可实现卷帘门的自动开启和关闭功能，省去人工推拉的操作过程，降低操作人员的劳动强度，同时消除开关门过程中的安全隐患，显著提升开关门的效率。另外，卷帘门在开启状态下不额外占用运输车外部空间，有效避免对周围环境的干扰，确保运输过程的顺畅与安全。

图7 车载卷帘门装置示意图

4.自动控制系统

为确保整个自动装卸流程的顺畅进行，通过自动控制系统采集运输车的定位状态及系统的货物输送、装卸情况。当自动装卸运输车与装卸货平台成功对接后，车辆定位传感器会立即检测并评估对接的精确度，以判断是否满足自动装卸的先决条件。若对接精度达标，自动装卸系统随即启动，开始执行装卸作业；若不满足，则系统会向驾驶员发出重新倒车的明确指示。

在自动装卸作业过程中，控制系统持续不断地从月台、运输车的链板式自动传输装置中检测点收集货物输送状态的信息，并实时反馈给系统中心。通过监测自动装卸系统上货物的动态，系统运用自动控制技术，精准调控货物的自动装卸过程，确保卸货作业平稳、高效进行。一旦监测到任何货物异常，自动装卸系统会立即暂停作业并触发报警机制，提醒操作人员处理异常情况。当车厢内的货物完全且安全地进入或卸出指定位置后，自动装卸系统会适时停止作业，并通过发出一段清晰的蜂鸣声，提醒操作人员作业已完成，从而圆满结束整个自动装卸流程，然后月台和车厢的传输装置停止，车辆离开月台，信号采集与自动控制流程图如图8所示。

图8 信号采集与自动控制流程图

5.货物自动传输模式

为满足不同场景下的货物装卸需求，该系统设计了“有月台货物装卸”和“无月台或应急货物装卸”两种自动装卸输送模式，从而确保无论在有月台还是无月台输送设备的情况下，均能实现高效、安全的货物自动传输。

对于有月台货物装卸模式，其装货流程为运输车辆倒车定位后，启动自动装卸系统。首先卷帘门自动打开，其次货物通过月台上的链板式自动传输装置，平稳、快速地传送至车载链板传输装置上，实现自动化装货，装货完成后卷帘门自动关闭，如图9所示。卸货流程亦同样便捷，只需反向操作即可。

图9 有月台货物装车示意图

对于无月台或应急货物装卸模式，该系统特别设计了一种叉车与车载链板传输装置协同工作的模式，旨在提供一种灵活且有效的解决方案，以应对这些特殊场景下的装卸需求。在装货时，启动半自动装卸系统，首先卷帘门自动打开，叉车将托盘货物精准放置于车厢尾部。随后，车载链板传输装置自动启动，将货物向车厢内部推进一个托盘的距离。通过循环此操作，直至车厢满载，完成装货，装货完成后卷帘门自动关闭，如图10所示。卸货流程亦遵循相似原理，实现高效、有序的自动化操作。

图10 无月台或应急货物装卸示意图

在食品行业的某生产厂房与仓库间的转仓作业中，人工配合叉车装卸模式曾是主流。传统的作业流程涵盖叉车操作员按指示将厂房内各类托盘货物有序装载至指定货车，再由司机驾驶货车沿既定路线运往仓库。本项目引入链板式自动装卸系统，该系统集成月台平面上输送线、车辆倒车定位装置和链板式自动传输厢式运输车等设备，输送线设有排队段、储存段及缩距段，如图11所示。自动装卸车作业流程根据货物的不同类型，重载移栽设备精准地将托盘货物送入指定的排队段。当排队段的货物达到预设容量后，它们将被自动转移至储存段进行暂存。储存段满载后，等待自动装卸运输车抵达，随后迅速启动装车流程。在装车前的关键时刻，缩距段通过加速输送减少托盘货物之间的间距，以确保装车过程的高效与顺畅，最后将货物从月台装入运输车内。

图11 月台平面上设备分布示意图

如图12和图13所示，链板式自动装卸系统的应用，实现了货物从月台至运输车的直接、高效传输。通过对比改造前后的两种装卸方式，发现自动装卸系统的引入直接取消了原有的叉车装车环节，简化了作业流程，并明显降低对人力资源的依赖。具体来说，该系统省去6名叉车司机的需求，直接降低劳动力成本，同时实现人力资源的高效配置与优化利用。

图12 月台货物待装车图

图13 货物装车过程图

在效率层面，传统的人工与叉车结合装卸模式往往需要长达50分钟才能完成一次作业，而采用链板式自动装卸系统后，整个装卸流程缩短至15分钟，实现了效率70%的惊人飞跃。该系统的应用不仅让货物装卸速率飙升，大幅缩短了车辆的等待周期，更促进了车辆周转效率的显著提升，车辆配置从原先的8辆精简至3辆，同时驾驶员团队也相应缩减至3人，展现了前所未有的运营优化成果。

此外，链板式自动装卸系统还显著降低了货物的破损率。它通过构建从月台到仓储的无缝、连续传输链路，减少货物的搬运次数与人为干预，从而有效降低货物在转运过程中可能遭受的物理破损。同时，由于装卸时间缩短，食品在装卸环节中的暴露时间也随之减少，进一步避免了因长时间等待而导致的食品变质风险，确保食品的新鲜度与安全性，提升企业的产品质量控制水平。

链板式自动装卸系统在食品行业的应用，不仅可提升装卸作业的效率与车辆周转的灵活性，还能降低货物在转运过程中的破损率和人力成本，为企业创造更大的价值。随着技术不断进步和应用的不断推广，自动装卸系统将在食品行业发挥更加重要的作用，推动行业的自动化和智能化转型。本文的研究为食品行业自动化发展提供了有益参考和借鉴。

基金项目：车载链板式自动装卸设备的研究与应用（RD1901）