空中自行小车与成型机的配套使用

周经俊

摘要：本文介绍了一种与全钢轮胎成型机配套使用的自动化物流设备EMS空中自行小车，包括设备结构、功能和运行流程。

关键词：自动化；EMS；电动葫芦；扫码定位；无线通讯

1、引言

成型机使用的胎体、胎侧和内衬，需存放在温湿度合适的室内，这三种半成品卷曲在外形尺寸相同的工装内，占地面积大，满载重量约2吨，且不能堆叠，使用自动化立体库来存储这些工装可以节省车间用地。自动化的物流系统包含两个方面，自动化存储和自动化运输，EMS就是一种在立体库和成型机进行自动化运输的设备。

2、EMS的结构

2.1 轨道和道岔

根据满载工装的重量，EMS的轨道选用工字钢。一般成型机是按左右相邻排列，除主线以外，还需要在每台成型机旁设置一条支线，主线和支线之间用道岔连接，道岔可以进行合弯或合直变轨。以上都架设在成型机上方。

2.2 车型

EMS选用前后两车型，即前后机械构造基本相同的两个车体组合成一台车。两个车体中间用连杆连接，连杆两头可以水平旋转，使得车可以在弯道行驶，连杆下安装随车控制电箱。

2.3 移动供电

轨道上有滑触线，滑触线和配电柜之间是普通绝缘电缆连接，EMS小车上有碳刷，碳刷上有绝缘电缆接入随车控制电箱，只要碳刷与滑触线保持良好的接触，小车就能够获得稳定的电源。

2.4 吊具

吊具左右各有一组吊臂，每组有两根吊臂，吊臂上端与吊具主体连接，下端有钩爪，中间用固定连杆焊接，连杆中间连接可调螺杆，螺杆另一端连接在推杆上，推杆由电机驱动，通过电机的正反转实现吊具的合拢和打开。

2.5 电动葫芦

首先要保证安全，葫芦的载荷能力必须要留有余量。再考虑前后车升降要保持基本同步，整个过程不能有过大的倾斜，所以葫芦的附件中必须有编码器，用来反馈前后两台葫芦的行程。

2.6 随车控制电箱

电箱里有PLC可编程控制器、变频器、变压器、直流电源、空气开关、电机断路器、继电器、接触器和各类电缆电线等基本电气件，电箱门上有必要的指示灯、手自动选择开关和手动操作按钮。

2.7 无线通讯

主站与EMS小车从站之间必须使用无线通讯，以西门子的SCALANCE为例，主站侧有AP，AP外接漏波电缆遍布线体，从站侧有EC，EC外接天线随从站在线体上移动，且EMS的线体有工字钢便于安装漏波电缆。

2.8 扫码定位

小车上有一个扫码头，条码安装在支架上或直接贴于工字钢上，扫码头扫出的数值就是此辆小车的位置，主站程序将连续的一段数值对应实际线体上的一段，自动状态下，每一段仅允许一台EMS运行，每一段仅有一个停车等待位。

2.9 取放货工位

EMS能够在立体库和成型机旁的工位取放货，立体库有可以活动的站台，用于衔接堆垛机和EMS，输送出入库的工装。而在成型机这，工装是在地面移动的，所以只需要有地面上的固定导向即可。

2.10 辅助装置

有可以踩踏的护网和防止人员坠落的护栏，在取放货工位上方的轨道旁有维修平台，防止EMS在没有护网的地方故障，而维修人员无法及时且安全的靠近。

2.11 触摸屏

触摸屏的基本功能有：系统启停、报警查看、故障复位、数据监控、IO点监控等，因为线体长，从站多，IO点分布不集中，能否快速定位故障点是影响EMS运行效率至关重要的一点，所以触摸屏是必要的。

2.12 无线电遥控器

无线电接收器不是装在每一台EMS上，所以遥控器不是直接遥控EMS小车，遥控器发射的载波被线体上的接收器接收，接收器将载波转换成电信号传给主站PLC，主站PLC再通过无线通讯来控制从站EMS小车的所有动作。

2.13 工位操作箱

当EMS进入工位后才能起效的地面手动操作箱，其功能与无线电遥控器基本相同，每台成型机和立体库站台旁都有一个工位操作箱，除控制EMS的动作以外，还有光栅复位和放车按钮，光栅复位是指工位下方光栅的复位，放车是指放走当前工位上的EMS小车。

3、运行及工作流程

3.1 环

环是使用道岔实现首尾相连的轨道，因自动状态下EMS不是往复运行的，所以必须使用环，环不一定是规则的形状，应用环的目的是为了提高EMS的使用率。一套EMS系统可以有多个环，包括主线环、支线环和立体库环。

3.2 在立体库环运行

在进入到立体库站台上方工位前，有一处EMS指令下发工位，空载EMS到位后，优先下发EMS出库取货指令，EMS取货完成后将站台所有的工装信息复制过来，更新目标地址，按照目标地址驶出立体库环，若立体库出库站台没有工装，支线环有取货请求，则下发支线环取货指令，若也没有支线环取货请求，则等待。满载EMS（空工装或余料返库）在指令下发工位，给出到达信号，立体库触发此工位下方的RFID读写器，识别工装芯片编号传给上位机，上位机根据程序中的算法计算库存分配后下发任务给立体库，立体库将相应的放货指令给到EMS，EMS放货完成后清除自己的放货指令，同时接收后面站台的取货指令，若后面取货站台没有工装，则在立体库环打转回来。

3.3 在主线环运行

EMS驶出立库环进入主线环，无论是满载去支线环工位放货，还是空载去支线环取货，其目标工位地址与支线环内工位编号相同时则道岔合弯，EMS进入支线环，否则合直，EMS继续在主线环行驶。

3.4 在支线环运行

EMS驶出主线环进入支线环等待位，工位下方有安全光栅，若触发光栅后报警，EMS不会进入取放货工位，进入后再触发则立即停止，需复位报警才能动作，放货EMS还要通过光电判定放货工位下方是否有工装，有工装不进入工位，无工装则进入放货，EMS放货完成后路过取货工位时，若工位下有工装，自动下降取货带走，若没有工装，直接更改目标为指令下发工位。

4、故障处理及维护保养

4.1 故障信息的获取

能够及时便捷的获取故障的相关信息是快速处理故障的前提。首先是故障提示，线体主控柜有三色报警灯，道岔操作盒、工位操作箱、随车控制电箱都有故障指示灯。看到故障提示后立即查看触摸屏，确定故障设备、故障位置、故障内容等。

4.2 常见故障的处理

常见故障多发生在EMS小车上，比如：断电、异响卡阻、光电开关异常等。断电是指某一台小车在线体上异常断电，一般是因为碳刷的磨损或毁损导致的单相断电，直接将有问题的碳刷更换即可。异响卡阻是指小车在行驶时有异响，节奏不均匀，甚至卡住不能动，发生异响是因为行走轮、导轮的轴承损坏，需要及时进入维修站检查维修，否则等到轴承彻底损坏，进而发生小车卡住不能动，必须在维修站之外进行维修，难度较大，时间长。光电开关异常是最为常见的故障，一般情况下需人确认现场无误后复位即可。

4.3 手动操作

若小车在地面工位或站台上发生故障，人可以在工位操作箱手动操作恢复，也可以使用遥控器。若小车发生故障不在地面工位或站台上，可以使用遥控器操作恢复。若小车的故障较为复杂，但电源正常，导致主站对其的控制已失效，比如通讯中断、内部电路故障等，那么工位操作箱和遥控器也就失效了，只能使用随车控制电箱手动操作。

4.4 维护保养

升降载荷2吨，24小时连续运行，使EMS的机械磨损严重，按时完成维护保养是保证EMS设备使用率的决定性因素。基本项目有：主从动轮及其轴承、花键齿轮定期更换；电动葫芦的链条定期清洗及润滑；吊具定期调整紧固等。

5、结论

EMS与成型机的配套使用，颠覆了传统轮胎成型车间采用叉车转运胎体、胎侧和内衬的输送方式，与之相比，有利于车间上层空间的合理利用，生产效率明显提升，叉车及叉车工相应减少，生产成本得到降低。

参考文献：

［1］陶海.胎体、胎侧、内衬层自动存储输送系统介绍［J］.橡塑技术与装备，2020（21）：27-30