作者简介：沈爱华（1972-），男，高级工程师，本科，主要从事轮胎工艺与设备开发，获得两项发明专利和十几项实用新型专利，已发表多篇论文。
收稿日期：2021-10-12
EMS 输送系统主要应用于车间内部或车间与车间之间输送各种设备或零部件，实现在生产线上对各工位之间被输送工件的一系列类似焊接、拼装和底盘合装等工艺处理。具有能够组成空间输送工艺线路，容易按生产工艺要求布置单环形、多环形或往复线路，可组装成几百米甚至几公里的线路，实现高度自动化，同时还能够在空间轨道上积放储存，形成临时空间仓库，机动灵活等特点。
1　EMS 小车简介
EMS (Electric monorail systems)电气单轨系
统，指装有车轮的电动载物车在悬挂的单根轨道上运行，进行取货送货的动作的系统。为了区别于邮政EMS(Express Mail Service)和能源管理系统EMS(Energy Management System )，常简称为EMS 小车，如图1、图2
所示。
图1　EMS 小车俯视
自动化关键设备之EMS 小车介绍
沈爱华
(安徽佳通乘用子午线轮胎有限公司，安徽  合肥  230601)
摘要：本文首先介绍了EMS 小车的定义、行业标准、国际标准，通过图片展示了其在工厂、医院等领域的应用情况，其次重点阐述了EMS 小车在轮胎工厂各工段的应用并按吊具类型将EMS 小车划分为移动式载货框型、固定式载货框型、升降式抓手型，同时分别对其用途进行了简单介绍；再次通过图文结合的形式对EMS 小车关键技术进行了详细介绍；最后采用图文并结合列表方式具体介绍轮胎行业主要EMS 厂家及产品技术参数、优劣比较。
关键词：EMS 小车；关键技术；模块化设计；空中贮存；精确定位；故障自诊断；远程监控中图分类号：TQ330.493
文章编号：1009-797X(2022)07-0063-09
文献标识码：B
DOI:10.13520/jki.rpte.2022.07.014
图2　EMS 小车侧视
我国的机械工业联合会称EMS (Electric mono rail systems)为单轨小车悬挂输送机，并制定了行业标准。
1.1　机械行业标准
《JB/T 7018—2008 单轨小车悬挂输送机 安全规程》、《JB/T 7336—2008 单轨小车悬挂输送机 技术条件》；
1.2　国际标准
《ISO9851连续搬运设备 单轨小车悬挂输送机定义及安全规程》
1.3　EMS 小车技术应用情况
目前EMS 小车这种技术已经在在轮胎，药品食品、饮品饮料、烟草等行业成熟应用，如图3，图4
所示。
景湖轮胎
图3　医院：
药品输送
图4　汽车工厂：工序间输送
2.1　EMS 小车在轮胎工厂应用
（1）密炼工序如图5：小粉料和胶料从空中输送
至密炼机台。
图5　密炼工序
（2）预备工序如图6：半部件从暂存区域输送至
成型机供料位置。
图6　预备工序
（3）成型工序如图7：成型完成的生胎，放置在暂存工位上。EMS 小车沿轨道运动到暂存工位上方，取生胎进行输送，一般进入喷粉机进行喷粉作业，也
可根据工艺不同入库暂存。
图7　成型工序
（4）硫化工序如图8：EMS 小车从空中把生胎放
置在硫化机前的存胎器中，供硫化机硫化使用。
图8　硫化工序
2.2　EMS 小车类型划分
轮胎工厂使用的EMS 小车一般按吊具类型划分成以下几种类型，见图9所示。
2.2.1　移动式载货框型
移动式载货框型EMS 小车，采用升降带、升降电机、卷筒等装置驱动可移动的载货框进行货物的取放如图10，图11。取放货位置需要配合特定的输送线
体，在轮胎工厂中一般用于硫化工序，向硫化机运送
生胎时使用。
图10　取胎位置
图11　放胎位置
2.2.2　固定式载货框型
固定式载货框型EMS 小车，小车自身没有升降装置，采用固定式载货框和提升机配合进行货物的取放如图12，图13。取放货位置需要配合特定的提升机，在轮胎工厂中一般用于成型工序。
2.2.3　升降式抓手型
升降抓手型EMS 小车如图14，采用升降
带、
（a ）移动式载货框型                          （b ）固定式载货框型                                    （c ）升降式抓手型
图9　EMS
小车类型
图12　固定式载货框型
图13
　提升机取放物
图14　升降抓手型EMS 小车
升降电机、卷筒等装置驱动可升降的抓手进行货物的取放。在轮胎工厂中一般用于硫化工序，向硫化机运送生胎时使用，也有少数在成型机取生胎时使用。
小结:EMS 的使用可以大量节约地面空间，但是实施成本相对较高。
（1）移动式载货框型：高速运行时，生胎可能产生位移，一般放胎时需要重新定中。
（2）固定式载货框：只能在成型工段使用，需要提升机配合使用。如果对效率和信息化要求不是非常苛刻，托式悬挂链成本优势明显。
（3）升降式抓手型：可以做到最高的运行效率，成本相对较高。
3　EMS 小车关键技术介绍
3.1　系统结构
因不同设备供应商的设计方案不同，各家EMS 小车设备的系统结构也略有不同，但基本机构相似，如图15
所示。
图15  EMS 小车设备的系统结构
上位控制系统的指令传到EMS 小车的地面控制柜；地面控制柜的控制器（一般是PLC ）进行处理，再由地面控制柜的无线网络模块将经过处理的指令传输到货笼控制柜中，最后EMS 小车执行相应指令。
3.2　主要部件
载物车、轨道、支撑结构，如图16所示。
3.2.1　载物车
包含：货笼框架1，水平运动驱动电机2，垂直运动驱动电机3，生胎抓手4，保险舱口5，附带控制柜6，如图17所示。
3.2.2　行走控制单元
SICK 的OLM 条码定位系统，采用摄像识别条形
码图像再转化成位置信息的方式，可以实现几乎不限距离的定位，定位精度较高。但是在温度高、灰尘大的硫化车间，纸质条码容易受损，造成故障。所以硫化车间EMS 小车建议采用金属编码尺的P+F WCS 系统。如图18、图19
所示，其他车间两者均可。
图18　行走控制单元
① 光电原理（红外线对射）；② 编码尺0.1~327 m ；③精度±0.4 mm ；④最大移动速度12.5 m/s
① 摄像识别条码；② 条码长度0~10 000 m ；③重复精度0.15 mm ；④最大移动速度10 m/s ，如图20
所示。
图16　主要部件示意
1—货笼框架；2—水平运动驱动电机；3—垂直运动驱动电机；
4—生胎抓手；5—保险舱口；6—附带控制柜
图17　载物车
图19　P+F WCS
位置编码
图20  SICK OLM 条码定位
3.2.3　升降装置
移动式载货框型、升降抓手型EMS 小车均有升降装置如图21
，基本相同。
图21　升降装置
采用电机同轴联接升降卷筒的方式保证四条卷绕带运动同步，以达到良好的同步效果。
3.2.4　行走控制
（1）每台EMS 小车有传感器检测前方是否有障碍，
有障碍则减速直至停止，如图22
所示。
图22　EMS 小车传感器
（2）每台EMS 小车的位置、速度信息传递到地面控制单元。地面控制单元经过计算确定每台小车位
置，如有碰撞风险，则下达指令减速或停止避让。对系统实时性要求较高，如图23
所示。
图23　地面控制单元
（3）如图24所示，在弯道区域不能检测前方小车时，本车接受速度、位置信息，若在前方转弯区域有EMS 小车时，后续小车会原地待命以防相互冲撞；
在直线区域前方装载点上另有小车作业时，本车接受前车的速度、位置信息，后续小车会接近至安全距离位置。
3.2.5　安全防护
如图25所示，从安全角度考虑，EMS 小车行驶路径的下方若有人员通过或工作，应布置防坠网。如因厂房承重能力、净空空间高度、支柱布置等原因无法设置防坠网需要有其他防护措施保证人员安全。
如图26所示，EMS 小车卸货区域动作频繁，建议设置防护栏，避免人员误入。
如图27所示，部分升级抓手型EMS 设置有保险舱口，抓手上有轮胎时，舱口关闭，防止轮胎意外坠落。升降抓手作业时，舱口开启，不影响正常升降动作。
3.2.6　维修保养
如图28所示，在行走区域的某一段，轨道采用可
以整体移动的设计，下指令让需要维修的EMS 小车停在该区域。然后让轨道连同EMS 小车整体移动至平行的维修区域，将EMS 小车移动到合适的维修位置。行走区域的轨道可以移动回去，快速复原，减少对整个系统运行的影响时间。同样的，修复好的EMS 小车也可以迅速返回系统工作。