一种高重心易倾覆高价值精密产品智能线内转运系统的制作方法

本发明涉及精密产品转运设备，具体涉及一种高重心易倾覆高价值精密产品智能线内转运系统。

背景技术：

1、在航空航天高端装备制造领域，高重心易倾覆高价值精密产品的线内转运是生产流程中的关键环节。这类产品具有重心高、抗倾覆能力弱、价值高、易受冲击损伤的特点，对转运过程的平稳性、定位精度、防倾覆能力、异常检测能力有着极高的要求。

2、现有技术中的转运系统普遍存在以下缺陷：

3、第一，工况适配能力差。传统人工流水线与初级自动化产线均为刚性执行、经验驱动模式，设备、工装、流程均针对特定产品定制，工站之间数据孤岛严重，产品换型或工序调整时需大规模改造产线，无法适配多品种、变工况的柔性生产需求。

4、第二，托盘管理精细化不足。传统产线对托盘的使用状态、分布位置缺乏系统化管控，无身份标识与轨迹追溯机制，托盘混用、丢失、状态异常无法及时发现，易引发生产混乱与质量风险。

5、第三，换向机构存在本质安全缺陷。传统产线的换向进站机构普遍采用顶升旋转方案，转运高重心工件时，顶升动作易引发工件摇摆，旋转过程离心力进一步加剧倾覆风险，极易造成产品报废与安全事故。

6、第四，状态感知与风险防控能力弱。传统系统缺乏全流程闭环感知，传动卡滞、对位偏差、锁止失效等异常无法提前识别，故障发生后易引发连锁损伤，不符合高价值产品的防护要求。

7、因此，亟需开发一套兼具柔性适配能力、全流程防倾覆、高精度定位、智能化感知的线内转运系统，解决高重心精密产品的转运痛点。

技术实现思路

1、本发明的目的是：针对现有技术的不足，提供一种高重心易倾覆高价值精密产品智能线内转运系统，通过全流程的机械防倾覆限位结构、双级精定位机构、分段伺服缓启慢减控制、全状态感知闭环控制，解决高重心精密产品转运过程中的倾覆、剐蹭、冲击、定位精度低、异常检测能力弱的问题，实现高价值精密产品的全流程安全转运。

2、本发明的技术方案是：

3、一种高重心易倾覆高价值精密产品智能线内转运系统，包括托盘系统、导轨系统、站位接驳就位系统、摆渡段、线边智能仓和控制系统。

4、所述托盘系统用于承载高重心易倾覆高价值精密产品，包括托盘本体（1）、对称设置在托盘本体（1）两侧的翅边（2）、设置在托盘本体（1）四角的导轮（4）、设置在托盘本体（1）底面的底面定位销座（5）、设置在托盘本体（1）侧面的侧向定位销座（3）；托盘本体（1）包括三层结构，顶层承托板用于承托待转运产品，底层板为左右对称的实心承载板结构，底面定位销座（5）固连于两块实心承载板结构内侧中部，底层板两侧具有凸出于托盘本体（1）的翅边（2），中层板用于连接顶层板和底层板，中层板侧面共设置 4 个侧向定位销座（3），两两对称固连于中层连接板的左右两侧立面，位于翅边（2）的正上方，中层板四角均具有正方形豁口，四个导轮（4）设置在豁口中，每个导轮（4）顶部和底部分别与顶层板和底层板连接，托盘本体（1）采用高刚度结构设计，保证承载过程中不变形；翅边（2）与导轨系统的 c 型框（7）配合，实现全程侧向限位；导轮（4）用于传送过程中的导向与减阻；底面定位销座（5）用于入站就位时的精确定位；侧向定位销座（3）用于摆渡过程中的侧向定位与抓取。

5、所述导轨系统用于支撑并传送托盘系统，包括托架（8）、两个 c 型框（7）、滚轮（6）、链条及齿轮（9）、传送伺服电机（10）、反射式光电传感器a（11）；导轨系统底部为托架（8），在托架（8）上对称设置左右两个 c 型框（7），c型框（7）之间设置多个滚轮（6），链条及齿轮（9）与滚轮（6）传动连接，带动滚轮（6）传动，传送伺服电机（10）与链条及齿轮（9）传动连接，反射式光电传感器a（11）固定在c 型框（7）外侧，反射式光电传感器a（11）与传送伺服电机（10）信号连接；托架（8）为长条状框架结构，为导轨系统的安装基体；沿导轨传送方向等间距布置多个滚轮（6），链条及齿轮（9）布置于托架（8）中部，传送伺服电机（10）竖直安装在托架（8）端部下方，传送伺服电机（10）输出端向上与链条及齿轮（9）相连，导轨系统采用分段式结构，每段导轨系统配置独立的传送伺服电机（10）与反射式光电传感器a（11），实现多个托盘系统的分段控制与位姿避撞；c 型框（7）为开口朝向托盘系统的槽型结构，与托盘系统的翅边（2）配合，在托盘系统出现倾覆趋势时，c 型框（7）与翅边（2）抵接，实现防倾覆限位；传送伺服电机（10）采用plc控制的速度曲线，实现缓启慢减，避免大横向转矩的产生；反射式光电传感器a（11）用于分段确认托盘位置，与传送伺服电机（10）信号交叉确认，实现同段单托盘管控，防止追尾碰撞。

6、所述站位接驳就位系统用于实现托盘系统的入站接驳与精确定位，包括站位托架（14）、导轨系统接驳段（13）、反射式光电传感器b（12）、就位定位销盘（15）、电容式边缘传感器a（17）；导轨系统接驳段（13）设置在站位托架（14）上，就位定位销盘（15）嵌入站位托架（14）底部中空部分，反射式光电传感器b（12）设置在站位托架（14）上，电容式边缘传感器a（17）设置在导轨系统接驳段（13）入口处，站位托架（14）作为站位接驳就位系统的底座，导轨系统接驳段（13）的结构与导轨系统一致，用于将托盘系统传送至站内；就位定位销盘（15）设置于导轨系统接驳段（13）的中部下方，对应托盘就位时底面定位销座（5）的正下方位置，就位定位销盘（15）包括安装在底面定位销座（5）下方的四根销盘导杆（16），竖直安装在就位定位销盘（15）下方的顶升气缸（18），设置在就位定位销盘（15）上的销盘位移传感器（19），顶升气缸（18）通过顶升销钉插入托盘底面定位销座（5），实现托盘系统的强制对中锁止；电容式边缘传感器a（17）设置在导轨系统接驳段（13）的入口两侧，用于检测摆渡段与导轨系统接驳段（13）的对齐精度，仅当对齐精度达标时，控制系统才允许托盘系统进入导轨系统接驳段（13），避免对接剐蹭；

7、所述摆渡段用于实现托盘系统在不同导轨之间的横向平移转运，采用无顶升横向摆渡方案，包括摆渡小车系统、横向托架（21）；摆渡小车系统设置在横向托架（21）上，所述摆渡小车系统包括摆渡小车基体（20）、设置在摆渡小车基体（20）上的导轨系统摆渡段（24）、驱动摆渡小车基体（20）移动的固定安装在摆渡小车基体（20）内部的摆渡伺服电机（26）、与摆渡伺服电机（26）传动连接的位于其下方的齿轮及齿条（27）、设置在摆渡小车基体（20）c型框内侧两侧的托盘对中推杆（22）、驱动托盘对中推杆（22）动作的设置在摆渡小车基体（20）c型框外侧两侧的托盘对中气缸（25）、设置在摆渡小车基体（20）一侧的电容式边缘传感器b（23）；导轨系统摆渡段（24）的结构与导轨系统一致，用于承载托盘系统；托盘对中推杆（22）用于托盘入站前的预对中；电容式边缘传感器b（23）用于检测导轨系统摆渡段（24）与目标导轨的对齐状态，实现双点对齐校验，确保摆渡过程的平稳性；

8、所述线边智能仓用于托盘系统的存储，包括托盘卡槽（29）、驱动托盘卡槽（29）升降的卡槽升降组合（30）、用于抽推托盘系统的托盘抽推组合（31）、仓体框架（28）；托盘卡槽（29）设置有与托盘系统的翅边（2）配合的限位槽，实现托盘系统入仓后的侧向限位与防倾覆；卡槽升降组合（30）用于在仓内升降托盘卡槽（29）至进出位，实现多仓位的存储，采用带自锁功能的链条传动，断电自动锁止防止坠落；托盘抽推组合（31）用于抽、推托盘系统进仓或回线，实现托盘的自动化存取；托盘卡槽（29）内置弹簧压紧片，托盘入槽后自动压紧；仓位配置在位检测传感器，实时校验托盘系统库存数据；

9、所述控制系统为数据驱动的智能管控核心，采用模块化程序架构，可对不同工序工况进行分类配置，适配站位接驳、摆渡换向、线边智能仓存取、直线传送场景；对全流程传感器数据实时采集分析，异常工况即时预警停机，实现精准控制。

10、本发明的优点是：

11、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

12、1.工况适配能力强，实现柔性化生产。底层采用数据驱动、精准控制的逻辑，打破传统刚性产线的定制化局限。通过模块化工站布局与可配置程序，可对常用工序工况进行分类适配，不同动作细分至对应工站执行，可兼容站位作业、摆渡换向、线边缓存、直线流转等多种场景，适配绝大部分生产工况，换型调整无需大规模改造产线。

13、2.托盘全生命周期精准管控。为每个托盘配置唯一二维码身份标识，在入线、接驳、摆渡、入仓、出站等全节点扫码记录，实现托盘位置、使用状态、承载产品信息的全轨迹可追溯，解决传统产线托盘管理混乱、状态不明的问题，支撑精细化生产管控。

14、3.无顶升横向摆渡换向，本质安全防倾覆。针对传统顶升旋转换向的固有缺陷，本发明通过无顶升横向摆渡小车方案。摆渡全程托盘保持水平放置，无任何升降动作，从根源消除顶升震动引发的产品摇摆；配合翅边与c型框的全程嵌合限位、对中推杆的横移锁止，三重防护共同保障高重心产品的换向安全，在不降低转运效率的前提下，大幅提升产品与人员安全等级。

15、4.全流程智能感知闭环控制，风险主动防控。系统在传送、接驳、摆渡、就位、存储全环节配置多维度传感器，通过伺服反馈、光电检测、位移检测、压力检测的多重交叉校验，可主动识别传动卡滞、对位偏差、锁止失效、仓位异常等故障，异常即时停机，避免故障扩大。传送伺服电机均采用plc控制的缓启慢减速度曲线，避免了启停、变向过程中的大横向转矩与冲击，有效保护了高价值精密产品不受冲击损伤。结合fmea风险分析，核心风险点的rpn值较传统方案降低90%以上，大幅提升高价值产品的转运可靠性。