[发明专利]坡口焊割机器手轻触式初始高度浮动调节系统

说明书

技术领域：

本发明涉及机械领域，尤其涉及坡口焊割机器手，特别是一种坡口焊 割机器手轻触式初始高度浮动调节系统。

背景技术：

坡口焊割机器手在使用过程中均需要进行初始调高。现有技术中，初 始调高系统的调节通过接触式传感器或者非接触式传感器来检测位置。接 触式传感器的种类有差动电压传感器、电阻传感器、触觉传感器、堵转扭 矩或压力传感器，非接触式传感器的种类有电容传感器和电感传感器。接 触式传感器在高温、燃烧、飞溅、粉尘、水汽、钢渣的恶劣工业环境中非 常容易受损或误动作，如果直接使用焊割枪尖作传感器接触单元，则更容 易伤及昂贵的焊割枪本身。而电容传感器和电感传感器检测精度差，温漂、 时漂严重。焊割中在工件上产生的电流对受检电容或电感量也有一定干扰。 其他非接触式传感器则存在检测点与实际枪尖位置有偏差，从而引起高度 位置不准确。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种坡口焊割机器手轻触式初始高度浮动调节 系统，所述的这种坡口焊割机器手轻触式初始高度浮动调节系统要解决现 有技术中枪头直接接触式传感器容易损坏枪头或传感器，和非接触式传感 器检测精度差，温漂、时漂严重、焊割中工件上产生的电流产生干扰、以 及和实际枪头位置差带来测量偏差的技术问题。

本发明的这种坡口焊割机器手轻触式初始高度浮动调节系统由一个枪 体夹具、一组传感器和控制器构成，所述传感器均匀分布在焊割炬上方的 用作硬限位的圆盘周边上，用作检测和确定调节基准位置。位置检测传感 器的数目至少是一个。所述的枪体夹具由一个第一半圆夹具片和一个第二 半圆夹具片构成，所述的第一半圆夹具片和第二半圆夹具片之间设置有一 个开合驱动机构，所述的开合驱动机构由一个电磁微动推力器和连接第一 半圆夹具片或者第二半圆夹具片的连杆构成，所述的电磁微动推力器通过 控制线与所述的控制器连接。

进一步的，所述的第一半圆夹具片的两侧分别设置有夹具开合导杆， 夹具开合导杆的一端分别连接到一个固定支架上，所述的第二半圆夹具片 的两侧分别设置有通孔，第二半圆夹具片通过所述的通孔套设在夹具开合 导杆上，第二半圆夹具片两侧与所述的固定支架之间的夹具开合导杆上分 别设置有弹簧，第二半圆夹具片通过推杆与一个电磁微动推力器连接，所 述的电磁微动推力器与固定支架固定。

进一步的，在坡口焊割机器手的初始高度调节过程中，首先通过控制 器驱动坡口焊割机器手夹紧焊割枪体并上升到安全高度，然后通过控制器 驱动电磁微动推力器松开枪体夹具，允许焊割枪体在夹具中下滑到硬限位 位置、并处于上下自由浮动状态，然后下降机器手直至机器手枪尖轻触工 件，此时通过所述的传感器检测坡口焊割机器手的调节基准位置，然后将 坡口焊割机器手进一步下降到比坡口运动曲线中心位置低一个需要的初始 高度值的位置，在此过程中、枪尖触及工件并被向上顶起时，控制坡口焊 割机器手停止，并控制枪体夹具重新夹紧焊割枪体，最后控制坡口焊割机 器手回到坡口运动曲线中心位置，枪尖同步上移并处于初始高度位置上， 完成调节。

进一步的，在位置检测传感器检测坡口焊割机器手的调节基准位置时， 焊割炬在夹具中处于自由浮动状态。一旦焊割炬枪头轻触到工件表面，枪 头受力或微动位移立即触发传感器，控制器检测到基准调节位置。基准调 节位置用于在随后机器手运动中确定枪尖与工件的初始高度。

本发明的工作原理是：本发明利用焊割枪尖轻触工件表面触发传感器 作为初始高度位置基准确定方法，利用一个开合式焊割枪体夹具，使得在 枪体高度调节过程中夹具微微松开，使枪体处于上下运动的自由状态，当 机器手下行到一定高度时，枪尖触及工件获得调节基准位置，枪体以工件 表面为基准在夹具中浮动，从而使机器手通过上下运动调整到需要抱紧枪 体的正确位置，然后夹紧枪体。在将枪体调节到要求的焊割起始高度后， 整个机器手回到坡口运动曲线中心，从而避免了由于机器手的坡口曲线运 动中心偏移而引起的一系列路径/姿态控制算法的修正和补偿。其具体控制 步骤如下：

坡口焊割机器手夹紧焊割枪，上升到安全高度

松开枪体夹具，使枪体在夹具中下滑到硬限位位置，并处于上下自由 浮动状态

机器手向下移动直到机器手枪尖轻触及工件表面，通过传感器检测到 此时调节基准高度(Z轴位置数据)

将机器手进一步下降到比坡口运动曲线中心位置低一个需要的初始高 度值的位置。