简要结论
常见窗口:线尾协作码垛公开口径约 8–14 箱/分(约 480–840 箱/时);长期 15+ 箱/分 应先对工业臂/层码机
负载:真空工具常 3–8 kg,须从额定负载扣;最重箱 + 工具一起算满垛远角
选型分界:多 SKU、占地紧、箱重约 20–25 kg 内 → 协作;单 SKU 饮料级节拍 → 工业/层码
投资量级:整站常见约 $50k–$120k,回收约 10–18 个月——用本厂箱/小时与工伤账核
试点成败:按目标层数试满垛、节拍含换托/破真空、来料停位写进合同——不是 demo 吸得住就够
末班两小时,线尾还在码同一规格的箱。腰已经开始躲着发力,早上教过的交错层到夜里凭感觉缺角——物流明早提托,拒收或二次码垛的钱不在「码垛工时」那一行。协作码垛要盯的,不是演示里箱子能不能被吸住,而是这一班后半段人和垛谁先垮。
协作机器人线尾码垛(cobot palletizing / end-of-line palletizing),是用协作臂从输送线、辊道或暂存位取下成品箱(袋、周转箱也一样),按写好的层型放到托盘上;托盘满层、满高后换空托,再开下一垛。单元通常由四块组成:臂、末端(多数是真空)、层型/路径软件、托盘进出。工业码垛站外面常有围栏;协作方案在力限与风险评估通过后,可以更紧贴人、占地更小——但箱本身仍是运动能量,不能当成「零风险」。
为什么线尾码垛常被优先自动化
线尾几乎永远是「人把箱子码到托盘上」:同一动作一班几百次,箱重常见 10–25 kg。公开指南里,这类岗位工伤率可到制造业平均的 2–3 倍,单次腰背相关索赔常被写成约 $35,000–$75,000;欧盟口径下,一次腰背索赔加上停产与替岗,也常 超过 €15,000(见 Robotomated 码垛指南、EasyRobotics 完整指南)。更麻烦的是招人:专职码垛岗在不少工厂年流动率 超过 150%——不是「偶尔招不到」,而是每个班次都在补人。
自动化解决的不是「箱子能不能被机器拿起」,而是三件事叠在一起:体力与工伤暴露、班末疲劳掉产、以及层型一致性。人在班末两小时因疲劳掉 15–25% 产量并不罕见;协作臂的节拍不随疲劳掉。下游若因垛型不稳被物流拒收或二次码垛,成本往往不出现在「码垛工时」那一行——立项时要把这些散落成本收到一张表上。
手工 vs 协作(行业常用对照)
| 指标 | 手工 | 协作码垛(公开口径) |
|---|---|---|
| 班末产量 | 末两小时可掉 15–25% | 节拍不随疲劳掉 |
| 速度窗口 | 取决于人手与班次 | 常见 8–14 箱/分钟(约 480–840 箱/小时);单线多适合约 低于 800 箱/小时 |
| 换型 | 靠人记层型 | 常见 5–15 分钟改层型配方 |
| 整站占地 | 占人走位 | 约 3–6 m²;工业臂站常约 15–30 m² |
| 投资回收 | 持续人工 + 工伤/流动 | 常见 10–18 个月(也有客户口径约 8–10 个月)——必须用自己的工时与工伤账核 |
读表时不要只盯「箱/分钟」。线速长期 高于约 15 箱/分钟,协作往往吃力,应直接对比传统码垛臂(常见 20–35 箱/分)或层码机。协作公开速度也有写成约 8–15 picks/min 的——同一数量级,关键是你的线是否长期卡在这个窗口内。
协作 vs 工业码垛 / 层码机
| 指标 | 协作 | 工业码垛臂 | 层码机 |
|---|---|---|---|
| 速度 | 8–14 箱/分 | 20–35 箱/分 | 15–40 箱/分 |
| 箱/小时 | 480–840 | 1,200–2,100 | 900–2,400 |
| 箱重(约) | 20–25 kg(扣工具后) | 50–80 kg | 50–100 kg |
| 换型 | 5–15 分钟 | 15–60 分钟 | 30–120 分钟 |
| 整站成本 | 约 $50k–$120k | 约 $150k–$400k | 约 $200k–$600k |
怎么选:多 SKU、占地紧、箱重落在协作扣工具后的窗口、线速低于约 800 箱/时 → 先认真评协作。单 SKU、饮料级节拍、箱重长期超过约 25 kg → 工业臂或层码机更诚实。中间地带用一周实测箱/小时 + 最重箱 + 满垛高度做门槛,不要用「想上协作」倒推数字。速率对照见 Robotomated 速率表。
一套单元四块怎么评
臂: 看的不是纸面最大臂展,而是 满垛高度下、最远角点 的额定负载与可达性。满垛含托盘常见约 1.8–2.0 m;标准满垛净空有人按约 3.5 m 级去估天花/风管,现场仍要量。中心距够 ≠ 远上角够——布局图上标满垛四角与退避路径,方法见 臂展指南。基座高度、斜置、或换长臂展,往往比「先把吸盘削薄」更安全。
末端: 密封纸箱多用真空(泡沫垫或多吸盘);袋装、开口箱、不规则外形用夹爪或混合。真空工具自重在公开文里常见 3–8 kg,必须从额定负载扣掉。最坏 TCP = 最重箱 + 工具 + 转接板;算法见 负载指南,阀与法兰见 末端指南。密封不好、破真空慢,节拍会被「等真空」吃掉——选型时把破真空时间写进节拍表,不要只 demo 吸得住。
层型软件: 输入箱规、托盘、层型与层数后生成路径。没有层型软件,意味着每个落点手教;SKU 一多,换型成本会接近工业专机。评审问两句就够:新 SKU 是否只改坐标与配方?还是还要换吸盘面、挡边、接近姿态?
托盘进出: 满托怎么走、空托怎么来(人工拖板、托盘库、输送)。换托等待没设计好,臂再快也会在 idle 里把箱/小时吃掉。试点前写清:谁触发换托、空托到位信号、满托离开后臂是否必须停。
层型怎么选(不要只背三个名字)
| 层型 | 密度 | 稳性 | 注意 |
|---|---|---|---|
| 列堆(column) | 最高 | 偏低 | 侧向力大时易倒垛;路径最简单 |
| 交错(interlocked) | 中高 | 高 | 多数首选;转角与接近姿态更严 |
| 风车 / 分排 | 中 | 中高 | 异形箱或要留通道时用 |
交错层为什么常是默认:箱与箱咬合,运输与叉车急停时更不容易整层滑。列堆看起来密,但对侧向力敏感——物流拒收垛往往出在这里。报价前一页纸写清:箱 L×W×H、每层箱数、总层数、是否旋转层、托盘进出方向。评审重点不是「层型叫什么」,而是:最高层远角腕部是否打弯、线缆是否扫围栏、换 SKU 是否只改坐标还是要换吸盘/挡边。
自己的线速落不落在协作窗口
粗算:目标箱/小时 ÷ 60 ≈ 需要的箱/分钟。例如一班 480 分钟、目标 5,000 箱 → 约 10.4 箱/分,落在常见 8–14 协作窗口内。若长期要 18+ 箱/分,别硬上协作再抱怨「臂不够快」——那是选型边界问题。节拍还要拆:取箱 + 旋转 + 落箱 + 破真空 + 层间抬升 + 换托握手;只数「臂飞过去」会低估。拆法见 节拍指南。
负载粗选(扣工具后,带一例)
例:箱 8 kg + 真空工具 1.2 kg ≈ 9.2 kg TCP。已超 r-Core 约 5 kg 额定,应对比 r-Max 16 kg / r-Max 20 kg 长臂展,用 横向对比。扣工具后仍明显低于约 5 kg、且满垛角点够得着,r-Core 可进决赛圈。场景不清再用 选型顾问。占地与人机距离先 AR 真比例。
来料与停位(决定要不要视觉)
输送停位紧(大约毫米到低厘米级)、箱形硬:挡停/居中往往够试点。
停位散、软箱塌边、散堆:视觉或理料要进报价前 scope,不要签完再加。
「视觉一定能救」是常见翻车——视觉解决定位,不解决层型不稳或负载超额定。先问:上游能不能把停位公差写进合同?能写到 ±3 mm 与只能保证 ±20 mm,是两套方案、两套钱。
安全注意点(箱才是动能源)
协作力限不等于零风险。公开指南强调的风险包括:运动中的箱撞人、高层码垛在头顶上方、真空失效从高处掉箱。评估里要写排他区、掉箱落地范围、真空报警与停机策略——见 安全与 I/O 指南;人机协作风险评估常对照 ISO 10218 与 ISO/TS 15066。工位占地与人机分区见 工位布局。有人经过满垛路径时,速度与分区往往比「标了协作」更关键。
现场最常翻车的三件事
只 demo 两层,量产才试满垛 — 高层远角腕部打弯、保护停机才出现。试码按目标层数;不够就先改基座/布局,再谈换臂。
节拍只数臂动 — 破真空、层间抬升、换托信号常占满时间。把这些写进节拍表再承诺箱/小时。
来料精度没写进合同 — ±20 mm 与 ±3 mm 是两套方案;事后加视觉几乎总是加价与延期。
试点顺序
冻结箱规、层型、目标箱/小时、停位公差
称最重箱 + 定末端,扣工具算 TCP
布局取料/托盘/人区/掉箱区
按目标层数试码并保存层型配方
破真空、换层、换托写入节拍并做首件签字
下单后进度用 RooollTrack;吸盘与备件走 Care


