本发明涉及一种机床物流系统领域，具体是一种堆垛机的悬垂补偿系统及其使用方法。
背景技术：
堆垛机是立体仓库中的主要起重运输设备，是随立体仓库发展起来的专用起重机械设备，堆垛机的主要用途是在立体仓库的巷道间来回穿梭运行，将位于上下料口的货物存入货格；将货格中的货物取出运送到上下料口，减轻了工人的劳动强度，提高了仓库的利用率和周转率，目前堆垛机采用伺服控制系统和认址系统进行全闭环控制，配合条码或激光测距等高精度认址方式，实现堆垛机高精度运行，实现物料的自动流转。堆垛机直线轴定位精度和重复定位精度已可以实现物料的精确运输，但在物料的放置过程中会出现由物料重力引起的货叉或机械手的悬垂变形，使物料在放置过程中出线局部接触、局部滑移等现象，影响物料托盘的使用寿命，严重的会出现局部撞击，造成安全隐患，悬垂变形量受堆垛机货叉或机械手的自身刚性、伸出长度、物料重量等因素影响。当堆垛机货叉或机械手的自身刚性较弱时，整体结构不足以保持运送物料的初始位置，会造成物料在搬运过程中的位置低于进出料口或货格的初始位置，并产生物料倾斜；堆垛机货叉或机械手伸出长度越长，运送物料越重悬垂变形量就会越大，物料倾斜角度越大，当堆垛机货叉或机械手的自身刚性较弱时，整体结构不足以保持运送物料的初始位置，会造成物料在搬运过程中的位置低于进出料口或货格的初始位置，并产生物料倾斜；堆垛机货叉或机械手伸出长度越长，运送物料越重悬垂变形量就会越大，物料倾斜角度越大，在需要精确上下料的使用条件下，物料在放置过程中的倾斜会造成物料托盘对精确定位机构的碰撞、损伤，造成较大的经济损失，影响整个自动化物流系统的正常运转。针对这种情况，现提出一种堆垛机的悬垂补偿系统及其使用方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种堆垛机的悬垂补偿系统及其使用方法，通过执行单元和测量单元，对物料自动搬运最终输出端的变形量进行数据采集和分析，通过伺服系统对物料自动搬运最终输出端的变形量进行补偿调整，达到物料最终以水平姿态精确定位，完成物料的高精度流转。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种堆垛机的悬垂补偿系统，包括所述货叉托架、货叉支撑架、伸缩式货叉、激光测距仪、激光测距仪支架、调整油缸、调整油缸油管、活塞位置光栅尺、第一调整油缸支撑关节、第二调整油缸支撑关节、伺服电动推缸、伺服液压平衡器、光感读数尺、电子水平仪。
进一步地，所述货叉托架在堆垛机的立柱上做垂直运动，货叉支撑架安装在货叉托架上，货叉支撑架设有转轴，伸缩式货叉水平中轴线位置设有轴孔，与转轴配合，使伸缩式货叉在货叉托架上沿伸缩式货叉的水平中轴线转动。
进一步地，所述货叉托架上设置组调整油缸，与货叉支撑架共同支撑伸缩式货叉，调整油缸通过调整第一油缸支撑关节、第二调整油缸支撑关节与货叉支撑架、伸缩式货叉组成柔性铰链框架。
进一步地，所述调整油缸通过调整油缸油管连接伺服液压平衡器的两个平衡油腔，伺服电动推缸推动油缸活塞杆运动，改变油缸左右油腔体积，伺服液压平衡器油腔与调整油缸组成连通器，液压油随活塞杆的运动驱动调整油缸升降，前后油腔成反比例关系，前升后降，前降后升，货叉托架上设有两组伺服液压平衡器，两组伺服液压平衡器同步控制。
进一步地，所述货叉托架一侧设有激光测距仪支架，上面安装激光测距仪，伸缩式货叉输出端安装光感读数尺，激光测距仪测量伸缩式货叉的伸出距离，同时光感读数尺会记录激光测距仪光标的实时位置，伸缩式货叉输出端另安装电子水平仪，在货叉输出端停止时测量输出端的水平变形量，并反馈数据至伺服液压平衡器驱动器。
一种堆垛机的悬垂补偿系统使用方法，包括以下步骤：
s1:执行单元由货叉托架、货叉支撑、伸缩式货叉、调整油缸、调整油缸油管、第一调整油缸支撑关节、第二调整油缸支撑关节、伺服电动推缸、伺服液压平衡器组成。
s2:测量单元由激光测距仪、激光测距仪支架、活塞位置光栅尺、光感读数尺、电子水平仪组成。
s3:堆垛机的悬垂变形分为水平和垂直方向的变形，激光测距仪控制伸缩货叉的伸出距离，光感标尺测量货叉输出端的垂直方向变形量，电子水平仪测量货叉输出端的水平方向的变形量。
s4:当伸缩货叉伸出后，平衡器根据电子水平仪数据完成调整货叉水平，使伸缩货叉的输出端达到水平状态。
s5：伸缩货叉电机根据激光测距仪的反馈数据，对调整水平后的货叉伸出距离进行补偿，达到准确水平位置。
s6:光感读数尺记录调整水平后的伸缩货叉输出端垂直方向的相对位置变化量，通过货叉托架驱动电机对相对位置变化量进行补偿，实现伸缩货叉的悬垂补偿。
本发明的有益效果：
1、本发明通过执行单元和测量单元，对物料自动搬运最终输出端的变形量进行数据采集和分析，通过伺服系统对物料自动搬运最终输出端的变形量进行补偿调整，达到物料最终以水平姿态精确定位，完成物料的高精度流转。
2、本发明测量单元利用激光、光感、衡器等多种测量形式，能完成对复杂环境的数据采集。
3、本发明采用伺服电动缸驱动刚性流体，光栅尺闭环控制，完成对执行器的水平调整，通过铰链式框架完成执行器水平调整，通过电子水平仪测量执行器的水平变量，通过光感读数尺记录执行器垂直变量，准确度高。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明堆垛机的悬垂补偿系统示意图。
货叉托架1、货叉支撑架2、伸缩式货叉3、激光测距仪4、激光测距仪支架5、调整油缸6、调整油缸油管7、活塞位置光栅尺8、第一调整油缸支撑关节9、第二调整油缸支撑关节10、伺服电动推缸11、伺服液压平衡器12、光感读数尺13、电子水平仪14。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种堆垛机的悬垂补偿系统，如图1所示，包括货叉托架1、货叉支撑架2、伸缩式货叉3、激光测距仪4、激光测距仪支架5、调整油缸6、调整油缸油管7、活塞位置光栅尺8、第一调整油缸支撑关节9、第二调整油缸支撑关节10、伺服电动推缸11、伺服液压平衡器12、光感读数尺13、电子水平仪14。
货叉托架1是货叉的基础，在堆垛机的立柱上做垂直运动，货叉支撑架2安装在货叉托架1上，货叉支撑架2设有转轴，伸缩式货叉3水平中轴线位置设有轴孔，与转轴配合，使伸缩式货叉3在货叉托架1上沿伸缩式货叉3的水平中轴线转动。
货叉托架1上设置4组调整油缸6，与货叉支撑架2共同支撑伸缩式货叉3并根据数据反馈调整货叉水平姿态，调整油缸6通过调整第一油缸支撑关节9、第二调整油缸支撑关节10与货叉支撑架2、伸缩式货叉3组成柔性铰链框架，实现伸缩式货叉3在货叉托架1上沿伸缩式货叉3的水平中轴线转动。
调整油缸6通过调整油缸油管7连接伺服液压平衡器12的两个平衡油腔，伺服电动推缸11推动油缸活塞杆运动，改变油缸左右油腔体积，实现调整油缸6的伸缩运动，活塞杆由伺服电动推缸11，末端由活塞位置光栅尺8实时反馈活塞杆位置，实现闭环控制，伺服液压平衡器12油腔与调整油缸6组成连通器，液压油随活塞杆的运动驱动调整油缸6升降，前后油腔成反比例关系，前升后降，前降后升，货叉托架1上设有两组伺服液压平衡器12，两组伺服液压平衡器12同步控制。
货叉托架1一侧设有激光测距仪支架5，上面安装激光测距仪4，伸缩式货叉3输出端安装光感读数尺13，激光测距仪4测量伸缩式货叉3的伸出距离，同时光感读数尺13会记录激光测距仪4光标的实时位置，从而测算出伸缩式货叉3输出端的垂直方向的变形量，伸缩式货叉3输出端另安装电子水平仪14，在货叉输出端停止时测量输出端的水平变形量，并反馈数据至伺服液压平衡器12驱动器。
一种堆垛机的悬垂补偿系统使用方法，包括以下步骤：
s1:执行单元由货叉托架11、货叉支撑2、伸缩式货叉3、调整油缸6、调整油缸油管7、第一调整油缸支撑关节9、第二调整油缸支撑关节10、伺服电动推缸11、伺服液压平衡器12组成。
s2:测量单元由激光测距仪4、激光测距仪支架5、活塞位置光栅尺8、光感读数尺13、电子水平仪14组成。
s3:堆垛机的悬垂变形分为水平和垂直方向的变形，激光测距仪控制伸缩货叉的伸出距离，光感标尺测量货叉输出端的垂直方向变形量，电子水平仪测量货叉输出端的水平方向的变形量。
s4:当伸缩货叉伸出后，平衡器根据电子水平仪数据完成调整货叉水平，使伸缩货叉的输出端达到水平状态。
s5：伸缩货叉电机根据激光测距仪的反馈数据，对调整水平后的货叉伸出距离进行补偿，达到准确水平位置。
s6:光感读数尺记录调整水平后的伸缩货叉输出端垂直方向的相对位置变化量，通过货叉托架驱动电机对相对位置变化量进行补偿，实现伸缩货叉的悬垂补偿。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
1.一种堆垛机的悬垂补偿系统，其特征在于，包括所述货叉托架(1)、货叉支撑架(2)、伸缩式货叉(3)、激光测距仪(4)、激光测距仪支架(5)、调整油缸(6)、调整油缸油管(7)、活塞位置光栅尺(8)、第一调整油缸支撑关节(9)、第二调整油缸支撑关节(10)、伺服电动推缸(11)、伺服液压平衡器(12)、光感读数尺(13)、电子水平仪(14)。
2.根据权利要求1所述的一种堆垛机的悬垂补偿系统,其特征在于，所述货叉托架(1)在堆垛机的立柱上做垂直运动，货叉支撑架(2)安装在货叉托架(1)上，货叉支撑架(2)设有转轴，伸缩式货叉(3)水平中轴线位置设有轴孔，与转轴配合，使伸缩式货叉(3)在货叉托架(1)上沿伸缩式货叉(3)的水平中轴线转动。
3.根据权利要求1所述的一种堆垛机的悬垂补偿系统,其特征在于，所述货叉托架(1)上设置(4)组调整油缸(6)，与货叉支撑架(2)共同支撑伸缩式货叉(3)，调整油缸(6)通过调整第一油缸支撑关节(9)、第二调整油缸支撑关节(10)与货叉支撑架(2)、伸缩式货叉(3)组成柔性铰链框架。
4.根据权利要求1所述的一种堆垛机的悬垂补偿系统,其特征在于，所述调整油缸(6)通过调整油缸油管(7)连接伺服液压平衡器(12)的两个平衡油腔，伺服电动推缸(11)推动油缸活塞杆运动，改变油缸左右油腔体积，伺服液压平衡器(12)油腔与调整油缸(6)组成连通器，液压油随活塞杆的运动驱动调整油缸(6)升降，前后油腔成反比例关系，前升后降，前降后升，货叉托架(1)上设有两组伺服液压平衡器(12)，两组伺服液压平衡器(12)同步控制。
5.根据权利要求1所述的一种堆垛机的悬垂补偿系统,其特征在于，所述货叉托架(1)一侧设有激光测距仪支架(5)，上面安装激光测距仪(4)，伸缩式货叉(3)输出端安装光感读数尺(13)，激光测距仪(4)测量伸缩式货叉(3)的伸出距离，同时光感读数尺(13)会记录激光测距仪(4)光标的实时位置，伸缩式货叉(3)输出端另安装电子水平仪(14)，在货叉输出端停止时测量输出端的水平变形量，并反馈数据至伺服液压平衡器(12)驱动器。
6.一种堆垛机的悬垂补偿系统使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1:执行单元由货叉托架(11)、货叉支撑(2)、伸缩式货叉(3)、调整油缸(6)、调整油缸油管(7)、第一调整油缸支撑关节(9)、第二调整油缸支撑关节(10)、伺服电动推缸(11)、伺服液压平衡器(12)组成；
s2:测量单元由激光测距仪(4)、激光测距仪支架(5)、活塞位置光栅尺(8)、光感读数尺(13)、电子水平仪(14)组成；
s3:堆垛机的悬垂变形分为水平和垂直方向的变形，激光测距仪控制伸缩货叉的伸出距离，光感标尺测量货叉输出端的垂直方向变形量，电子水平仪测量货叉输出端的水平方向的变形量；
s4:当伸缩货叉伸出后，平衡器根据电子水平仪数据完成调整货叉水平，使伸缩货叉的输出端达到水平状态；
s5：伸缩货叉电机根据激光测距仪的反馈数据，对调整水平后的货叉伸出距离进行补偿，达到准确水平位置；
s6:光感读数尺记录调整水平后的伸缩货叉输出端垂直方向的相对位置变化量，通过货叉托架驱动电机对相对位置变化量进行补偿，实现伸缩货叉的悬垂补偿。
技术总结