（一）料箱自动提起省力装置

装置示意图 原理示意图

在日常工作中，作业者搬运料箱时常常面临不便。例如，当作业者搬走第一个料箱后，第二个料箱便会处于较低位置，此时作业者需弯腰去拿取料箱中的物料，频繁的弯腰动作不仅增加了体力消耗，还会降低工作效率。​

而料箱自动提起装置能有效解决这一问题。该装置主要由拉簧和两个定滑轮组构成。拉簧提供向上的拉力，定滑轮组则起到改变力的方向的作用。当第一个料箱被搬走后，在拉簧弹力的作用下，通过定滑轮组对第二个料箱施加向上的拉力，使其自动上升到便于作业者拿取的高度，无需作业者再弯腰操作，既减轻了作业者的劳动强度，又提高了工作效率 。​

为进一步优化作业流程，在原有料箱自动提起装置基础上，升级成可升降的托盘。该托盘利用物体重力与弹力平衡的原理，实现料箱自动上浮至基准位置。

当作业者取走第一个料箱后，第二个料箱因失去上方压力，在下方拉簧弹力作用下，与托盘一同上升，填补第一个料箱的位置；待第二个料箱使用完毕，弹簧弹力再次发挥作用，推动第三个料箱上升至作业高度，如此循环往复。整个过程无需作业者频繁弯腰取料，极大减轻了劳动强度，显著提升了工作效率。​

看似简易的装置，实则暗藏玄机，尤其是弹簧的设计至关重要。弹簧的弹力需经过精确计算，弹力过小无法托起料箱，弹力过大则可能导致料箱上升过猛，影响安全性和稳定性。只有通过严谨的力学计算与反复调试，才能确保装置稳定、高效运行。

关于装置中关键的弹簧设计，包括如何选取合适的弹簧、确定弹性强度以及进行弹力计算等内容，在书中都有详细讲解（陈茹著作《精益生产方式图解版》）。

止档装置

改善前

改善后

在利用斜面搬运箱子的场景中，箱子下滑后紧密堆叠，导致搬运者抠取最上层箱子时，因上层箱子的压力而十分费力。止挡装置的出现有效解决了这一难题，它基于杠杆原理设计，看似简单，实际使用时却能大幅提升操作的省力程度。​

当第一个箱子滑下时，其重力会下压杠杆，使杠杆向前倒下，同时带动后方的红色杠杆凸起，从而挡住正在下滑的第二个箱子，自动在两个箱子间形成间隔。这样一来，搬运者就能轻松取走第一个箱子。​

在设计止挡装置时，有几个关键要点：

一是箱子长度需与杠杆相关距离大致相等，箱子中心到第二个箱子的距离约为箱子长度的3/2；

二是斜面角度设计要巧妙，第一个斜面角度必须大于第二个斜面角度，否则箱子无法顺利下滑；

三是杠杆应安装在两个滑道中间位置，且箱子需设计凹槽，确保杠杆能准确卡入。关于这些设计参数和原理，在书中左上角都有详细讲解，若计算困难，也可通过实验获取结果 。

（1无人搬运台车

装置示意图

无人搬运台车是书中重点介绍的案例，它无需电源、马达或电机驱动，完全依靠机械原理实现送料与回料的自动过程。该装置源自日本，其设计精巧实用。​

利用物品重力，驱动台车向前行走。

物品重力促使齿轮、齿条带动台车

前进，卸料后，由于弹簧弹力的作用 用物品重力，驱动台车向前行走。

驱动台车后退。

当料箱放置在黄色托盘上，料箱的重力会使齿条向下移动，齿条带动齿轮转动，齿轮与链轮啮合，进而推动整个台车前进，完成送料。当料箱在目的地被取走后，弹簧的反作用力使齿轮齿条反向运动，链轮随之反向旋转，齿条上升，台车便自动返回。​

这种无人搬运台车优势显著，无需马达，也无需铺设轨道，只要在平地即可运行，搭配高密度橡胶轮或合适的滑轮，能平稳行走 5 - 10 米。相比传统的人工搬运或使用马达、传送带等设备，它不仅节省人力和设备成本，还能实现自动化运输。掌握这套装置的原理和应用，对实际工作中的物料运输场景具有极大的帮助。

在图示右上角，有一套极具巧思的对撞装置，其主要由撞杆、销子、薄叉以及旋转轴构成。

原理示意图

对撞装置通过巧妙的机械结构设计，实现物料的有序滑动。当撞杆触发动作，与装置其他部件相互配合，带动薄叉及旋转轴协同运作，促使物料顺利滑下；再次触发撞杆，装置又能以特定的运动逻辑，让物料从另一侧滑落。整个过程无需复杂的动力系统，仅依靠各部件间精密的结构配合与力学传递，便达成了高效的物料传输功能。

两车对撞

单个台车运作原理​

该装置右侧初始放置物料。当台车启动前行时，装置上的弹簧由初始间距较大的状态逐渐被压缩，直至密实。在台车行进与弹簧压缩的过程中，物料被逐步送至前方。台车的前进依靠齿轮与齿条的相互配合带动，而卸料环节则是利用弹簧压缩后积蓄的弹力驱动，使相关部件反向旋转，实现台车向后移动卸料 。​

当两台台车相遇对撞时，右侧台车上装载物料的装置在碰撞瞬间，将物料轻松转移至左侧台车。与此同时，原本空置在左侧台车上的盒子，也会在对撞作用下转移到右侧台车。通过这样巧妙的设计，借助对撞产生的力量，高效完成了物料与空置容器的双向交换，整个过程无需复杂的动力系统，仅依靠机械结构与碰撞力便实现了物料的传输与容器的置换 。

（二）举升装置

在日常工作中，工人或操作人员经常需要搬运盒子，单次搬运或许轻松，但如果每天搬运 100 盒，就会十分劳累。举升装置正是为解决这类问题而设计，只需将物料放置上去，装置便能自动完成举升动作。​

举升装置主要由立柱、托盘、滑轮组构成。蓝色的立柱作为支撑结构，提供稳定的基础；橘黄色的盒子放置在托盘之上；粉色的滑轮组是实现举升功能的关键部件，它由上下各六个滑轮组成，共十二个滑轮与十二根绳子相互配合。​

当人站在踏板上时，踏板会向下移动 15 厘米，随着踏板下压，滑轮组的结构发生变化，原本松弛的状态被打破，滑轮组开始运作，将放置在托盘上的料箱举起一定高度（设为 y）。关于 y 的距离计算方式，下图有详细分析说明。当重物压下使踏板触地，即 x = 0 时，滑轮组通过巧妙的力学传递，完成料箱的举升过程，极大减轻了人力搬运的负担 。

当人站在踏板上时，踏板会向下移动 15 厘米（即x=15厘米），随着踏板下压，滑轮组的结构发生变化，原本松弛的状态被打破，滑轮组开始运作，将放置在托盘上的料箱举起一定高度y。y=n×x，由于该滑轮组中n=12，所以y=12×15厘米=180厘米，这是该装置的最大提升高度。当然，实际应用中，也可根据需求，将料箱提升至 1.6 米、1.4 米等合适高度。当料箱被举升到合适高度后，操作人员可轻松将其推到现场传送带上，无需费力将料箱高高搬起，大大降低了劳动强度。​

此外，该装置的正常运作有一个重要条件：在举升时，人和踏板的总重量一定要大于 12 倍的重物与托盘的总重量。也就是说，人越重，施加给踏板的压力越大，装置就越能轻松、快速地将料箱举升起来 。

该装置由 6 个定滑轮和 6 个动滑轮组成，通过滑轮组传动实现省力效果：

（三）无动力装置搬运举升装置

改善前

改善后

现场工人需将箱子从六米远的地方搬到轨道上，工作很累。因此考虑设计一套装置来改善这一情况。改善后，工人将箱子放在踏板上，在推的过程中，踏板自动抬高。这是靠推力拉动棘轮机构，棘轮机构能使踏板一点点往高走，且棘轮具有止锁功能，防止快速下滑。

装置两边是轮子，中间类似辘轳物理机构，推的时候会一点点缠绕，将重物抬高 0.8 - 1 米至工作台高度，可直接推到生产线上，省时省力。

整个装置由连杆机构带动两个轮子（主动轮和棘轮）及一个舵轮，舵轮的作用是防止装置自动往下倒，当抬起把手，推着车往前走，下压时轮子停止。

这些例子源于生活和现场，制作起来省时省力、成本低，深受工人欢迎，若想从事相关工作帮助他人，可尝试制作，多试验就能实现。

（四）分拣装置

改善前

在装配场景中，低成本自动化适用于装配、加工及仓库管理等方面。有工人需从三个盒子里手工拿不同零件（如螺丝、螺母）到工位装配，每天操作费力且增加工时。

为解决该问题，设计了一套装置：工人拿起拧紧枪去装配，装完后将枪放回装置的 A 处（蓝色墙板处）。当工人把枪塞在桶里并拨动灰色套筒时，装置的吸头会完成一次下降和抬起的过程，吸出三个不同螺母。此时工人用手一捋，三个螺母就会落在手上，无需再手工捡取。

改善后

这样一来，工人在放回枪的步骤中，既没有浪费动作，又能抬起三个不同螺母，完成 “拿起枪拿螺母装配→放回枪时获取新螺母” 的动作循环，省去了原本装完后放回枪再去捡螺母的环节。

具体原理如下图所示：

装置采用杠杆机构，当工人将拧紧枪放在右边并移动枪把手时，杠杆机构会带动探头上下运动。探头往下走时吸取螺母，往上走时将螺母吸起，此时工人用手一拿，就能拿起三个不同的螺母。