垂直输送设备的技术发展与应用分析

文 / 宋百灵

上海领升自动化系统有限公司

垂直输送设备属于物流设备的一个分类，承担着纵向输送货物的任务。高稳定性和高效率是垂直输送设备最重要的两大要素。本文介绍了垂直输送设备的特点，分析了市场需求与技术发展情况，并通过应用案例介绍了垂直输送设备如何与其他设备配合使用实现物流高效运作，最后对如何选择垂直输送设备做了总结。

近年来，中国物流装备市场蓬勃发展，行业细分越来越清晰，各个环节的分工越来越具体。如果把物流装备产业链简略成四个部分——用户、集成商、设备厂商、零组件厂商，那么垂直输送设备属于物流设备的一个分类，垂直输送设备企业归属于设备厂商。现代物流系统是立体化的，垂直输送设备在其中承担着纵向输送货物的任务，实现不同高度的换高度/换楼层的功能。

以前提到货物的换楼层输送，大多数人的第一反应是使用电梯和货梯（下面统称为电梯）。电梯能载人，这是和垂直输送机最大的不同，所以设计制作电梯的关注点是安全和舒适性；而垂直输送机的设计制作的关注点是稳定性、效率和安全。电梯因其结构的原因，不能匹配连续化的水平输送系统；垂直输送设备+水平输送设备构成的垂直输送系统，可以匹配各种输送系统解决方案，输送效率也要远远超过电梯。载人和载物的设备有本质上的不同，在日本和欧美国家，货物垂直输送机在法律上是区别于电梯的设备，有相应的法律和规范。中国物流装备行业也在逐步健全相关法规和要求。

本文介绍的垂直输送设备，是指区别于电梯，不用于载人，也区别于堆垛机，用在工厂、仓库、物流配送中心，以输送货物为主的垂直输送+水平输送的物流设备。

一、垂直输送设备主要类型及其特点

垂直输送设备由驱动单元、传动单元、框架单元、控制单元等四个核心部分构成，表1对各单元的特点进行说明。

表1 垂直输送设备的核心构成

不同的应用场景对垂直输送设备有不同的要求，为了适应多样化的应用场景，对垂直输送设备进行了细分。

1.按输送物类型和重量进行分类

主要分为轻型、中型和重型三大类，产品特点详见表2。

表2 垂直输送设备按输送物类型和重量分类

2.按垂直输送设备的结构形式进行分类

主要分为往复式和连续式两大类，详见表3。

表3 垂直输送设备按结构形式分类

二、垂直输送设备的技术发展状况

中文“物流”一词来源于日本，早期中国物流装备行业的技术大多来源于到中国市场发展的外国厂商。随着中国经济的不断发展，物流装备市场越来越大，中国物流装备行业迅速壮大，逐渐从初期的进口、模仿，发展到自主研发，并在部分细分市场实现了赶超。

垂直输送设备在整个物流装备市场中占有很小的份额，其发展也晚于整个行业。中国的垂直输送设备在2010年前后才逐渐从水平输送设备中被分离出来，作为一个相对独立的设备类型，一般被称为“提升机”。2015年，中国有了第一家专业做垂直输送设备的厂商——上海领升，此后垂直输送设备的行业细分更加清晰。

下面分别从欧洲、日本和中国三个方面，说明垂直输送设备技术情况和发展趋势。

1.欧洲垂直输送设备的技术特点

欧洲的专业垂直输送设备厂商主要有荷兰的Qimarox、AmbaFlex，德国的NERAK、HaRo等。

2.日本垂直输送设备的技术特点

日本的专业垂直输送设备厂商主要有HOKUSHO、OMUNI、第一施设、不二输送机等。

欧洲和日本有专业的垂直输送设备厂商，经过市场的洗礼，专业的头部厂商形成了技术和市场方面的优势。

3.中国垂直输送设备的发展情况

2005-2010年，中国以进口为主，技术模仿国外，国内有输送机厂商开始设计制造垂直输送设备；2010-2020年，随着市场规模扩大，应用场景多样化，国内企业开始自主研发，逐步实现垂直输送设备的国产化。从2015年开始，中国企业加快自主创新，逐渐超越国外技术，全面替代进口设备。

随着中国物流装备行业的快速发展，国外品牌进入中国市场后，从市场培育到市场规模扩大，国内出现了专业的垂直输送设备厂商并形成规模，逐渐受到市场的认可，在各个行业实现国产化替代，到今天已经很少有国外的垂直输送设备进口到中国了。

连续式提升机在自动化工厂的应用场景

中国的专业垂直输送设备厂商主要有：上海领升，无锡康鼎，昆山欧宾等。

中国有巨大的物流装备市场需求，有来源于国外技术的专业垂直输送设备厂商，也有从其他输送设备厂商中分裂出来的制造厂商，逐渐形成市场梯队，提供各种级别的设备和服务。

表4 厨房电器企业项目工况参数

三、应用场景与市场需求

在各行各业的各种场景中，只要有货物的换高度/换楼层输送时，都有垂直输送设备的需求。特别是随着近年来仓储物流自动化技术的快速发展，用户更加青睐高效率、整体集成系统、机器换人的智能物流解决方案。在这样的方案中，垂直输送设备虽然从数量上所占比例不高，但作为整个物流系统的咽喉，凸显出其重要性。高稳定性和高效率是垂直输送设备最重要的两大要素，一些细分行业对垂直输送设备有特定的要求，简单举例说明如下：

1.一般仓库/工厂环境应用：高稳定性，高效率，高安全性，低噪音，美观。

连续式提升机在厨房电器头部企业应用现场

2.洁净环境（面板行业、半导体等）：保证洁净度，高稳定性，保证停止精度，防静电。洁净环境施工难度大。

3.新能源行业：高稳定性，高安全性（禁锌、镍、铜，配备各种安全装置），对零部件材料有特殊要求，施工环境相对复杂。

4.医药行业/食品行业：保证洁净度，低噪音，稳定性，美观。

5.汽车行业：高稳定性，安全性，主要零部件要实现快速更换，现场备件。

6.机场：高稳定性，低噪音，安全性，主要零部件要实现快速更换，需要现场备件；施工要求多而复杂。

7.生鲜冷藏行业：低温环境，湿度大，要有雾气/结露对应策略，设备自身的材料/润滑、电控系统的低温对应。

四、典型案例

下面通过三个应用案例，介绍垂直输送设备是如何与辊筒输送线、AGV、密集存储系统（穿梭车，子母车，四向车等）等物流设备配套使用的。

1.垂直输送机在工厂自动化系统的应用

该项目位于宁波，客户为某厨房电器头部企业。

连续式垂直输送机配合整场立体物流输送系统，实现纵向输送任务。该项目48台垂直输送机分布在成品车间，出入口接驳自动化辊筒输送线，用于成品纸箱换层/跨楼层搬运。连续式垂直输送机采用4根闭环链条+间隔分布的载货板形组成一个传动系统，相对往复式垂直输送机节省了部分轿厢返程的时间，效率更高。货物尺寸较大且扬程较大，较大的载货台以及较长的闭环链条，需要解决运行噪音问题、链条张紧度问题、载货板下挠等问题。具体情况详见表4。

2. 垂直输送机配合AGV应用

该项目位于佛山，客户是小家电制造企业。

16台垂直输送机分别分布在原材料和成品区。垂直输送机每个出入口设置2段链条机，缓存工位不浪费轿厢垂直方向动作时间。AGV通过末端链条机上下货，实现货物的垂直高效搬运。该项目因为前期土建施工已经完成，井道宽度非常有限，在设计过程中框架做了特殊处理来满足使用工况。详见表5。

表5 小家电制造企业项目工况参数

工作流程如下：员工通过手持式PDA或者固定式PDA扫描货单号上传至上游系统，上游系统自动产生订单，推送至WCS系统。WCS系统调度AGV前往货物暂存区背货并送至垂直输送机出入口等待区。WCS查询到垂直输送机可以入库状态后，高速AGV进入垂直输送机系统入口放货。货物放置完毕，AGV退出到安全区域，WCS告诉垂直输送机货物送达&同时生成跨楼层任务，告诉垂直输送机送往目的楼层。输送机将货物运送到垂直输送机轿厢内，垂直输送机开始升降动作。到目的楼层后，安全门打开，输送机转动将货物送至垂直输送机系统出口处。WCS查询到货物到达后，调度AGV前来取货。当AGV将货物背出垂直输送机系统出口到达安全区域后，告诉垂直输送机释放当前任务，继续执行下一个任务。AGV将货物送至相应目的地。

3.垂直输送机配合密集存储系统应用

该项目位于山西，终端客户为医药制造企业。

小家电制造企业垂直输送机配合AGV应用现场

随着近年来托盘四向车的快速发展，库边“四向车+换层提升机”的应用场景逐越来越普遍。该工况下，垂直输送机除满足托盘的换层外，还需要兼顾四向车的换层。四向车进出轿厢过程对轿厢的定位精度要求较高。因为密集存储对空间利用率有较高的要求，垂直输送机对接的站点有“底部较低、顶部较高”的特点。除此之外，还要综合考虑四向车的定位方式、与垂直输送机的信号交互、以及提升过程对小车的安全保护设计。详见表6。

表6 医药制造企业项目工况参数

五、如何选择垂直输送设备

物流装备行业是一个专业性很强的领域，方案规划需要依靠富有专业经验的团队，如何选定使用一款设备需要系统地分析。垂直输送设备作为物流自动化解决方案的构成设备之一，在设备选型和选择供应商时，应该进行多维度综合分析、判断再决定。设备的选型采用，部分是终端用户决定的，部分是集成商来决定的。终端用户一般不太了解备选厂商及其设备的准确情况，会从公司规模、类似案例、价格水平等几个要素来综合考量，有选择失误的可能性；集成商与设备厂商沟通合作紧密，更加了解备选厂商的优势和劣势，做出正确选择的概率较大。

无论是终端用户还是集成商，参考以下几个方面，多与设备厂商沟通，就能选择到适合的垂直输送设备。

1.了解自身方案对垂直输送的需求

（1）货物的形式，最大和最小的长宽高，重量，承载货物的容器类型（托盘、箱子、其他容器），货物的特殊情况（液体、码放不规则等）；

（2）建筑物的各项尺寸、需要升降的高度、输送面高度等；

（3）环境因素，包括温度、湿度、洁净度、防爆环境等；

（4）输送效率和节拍，以及考虑未来使用的余量；

（5）主要零部件品牌，设备的外观要求等。

医药制造企业托盘四向车+换层提升机应用现场

2.与专业厂商协商解决方案

在保证能满足使用要求的前提下，用合理的价格，做最合适的应用方案，避免投资浪费。应重点关注以下5个方面：

（1）台套数、效率和布局；

（2）合适的保证安全输送的装置，防坠落，断链检测，光栅等；

（3）外观形式选配，如铁板、网板、无外装；

（4）有无基坑，以及所配套的输送形式；

（5）主要零部件的选配等。

3.选择合适的厂商

对于供应商主要考量以下方面：技术背景和方案能力；案例及相似案例考察；自己生产还是集成外购；企业产能和交货期；市场口碑；业务规模和售后保障。

每个解决方案对垂直输送设备的需求都是不同的，有的注重效率，有的注重停止精度，有的更注重价格。垂直输送设备厂商的技术能力和市场行为也是不同的，有的侧重于技术方案和设备质量，有的侧重于低价。建议使用方和供应方应该在项目前期进行更多的沟通，分析判断方案中对垂直输送设备的准确需求，从而提供最合适的解决方案。

最后的建议是，垂直输送设备承担纵向输送的任务，是系统的咽喉要塞，因此一定要选择稳定性高的设备厂商，尽量多地进行技术细节沟通，让垂直输送设备在使用中更加顺畅，为用户提供价值。