CN114310540A - 一种机匣流道焊缝机器人自动磨削的装备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机匣流道焊缝机器人自动磨削的装备及方法，属于工业机器人自动加工技术领域。该装备包括机器人、工具模块、机匣工件、装夹工具、角度调节装置和工作台。加工方法主要包括：基于最小二乘法的重力补偿标定方法、机匣工件零点自动校正方法、基于位置阻抗控制方式的柔顺磨削过程、机匣自动倾斜角度设定和调整方法、磨削质量检测系统。本发明的装备和方法可以实现机匣流道焊缝的机器人自动加工去除，相比于人工加工，本发明提出的装备和方法降低人工劳动强度和加工成本，提高加工型面质量稳定性和一致性，提高了加工效率，保证了加工质量和系统的正常运行，较好地解决了机匣流道焊缝的自动化加工问题。

Description

一种机匣流道焊缝机器人自动磨削的装备及方法

技术领域

本发明涉及工业机器人自动加工技术领域，具体涉及一种机匣流道焊缝机器人自动磨削的装备及方法。

背景技术

机匣作为航空发动机的核心部件起到支撑、承力作用，是整个发动机的基座，遍布发动机各个部位，有较高的刚度、强度和可靠性要求，其内部安装有主轴、叶片等，各种连接附件制造精度高、结构复杂，且流道焊缝尺寸小，磨削加工操作空间小，使得这类工件生产加工变得十分困难。因此机匣流道焊缝的磨削加工主要采用工人手持电磨机采取去除—测量—再去除—再测量的“试凑法”进行，加工质量高度依赖于操作工人的工作经验，工时长、加工一致性差，难以保证机匣流道焊缝的加工精度和质量要求，且加工过程产生的噪声、粉尘等恶劣环境对工人的身体健康也有着极大地危害。因此如何能在短时间内生产出精度更高、质量更好、形状更精确的机匣成为工程技术人员亟待解决的一道难题。本发明旨在针对航空发动机机匣生产制造过程中机匣流道焊缝的磨削加工，提出了一种机匣流道焊缝机器人自动磨削的装备及工艺。

机器人柔顺控制分为被动柔顺控制和主动柔顺控制。被动柔顺控制存在机器人的高刚度和高柔度矛盾，且适应性较差，对被动顺应器件要求较高，限制了其应用范围。主动顺应控制使机器人具有接触力感知和控制能力，可分为力/位混合控制策略、阻抗控制策略和自适应控制策略。力/位混合控制策略允许机器人同时控制每个关节的力和位置，但这种策略的计算复杂度相对较高，自适应控制策略可以通过机器人的自主调节实现更高的柔顺性。然而，目前关于自适应控制的研究大多还停留在理论研究和仿真层面，还没有提升到实际应用场景。在经典的阻抗控制理论下，机器人的灵活性在很大程度上取决于阻抗模型的获取和阻抗参数的调整。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机匣流道焊缝机器人自动磨削的装备及方法，能够实现机匣流道焊缝的自动化磨削加工，用以取代现行的人工磨削加工。利用本发明的装备进行自动磨削加工，通过采用基于最小二乘法的重力补偿方法、基于位置阻抗控制方式的柔顺控制策略、机匣工件零点自动校正方法、磨削质量检测系统，实现机匣流道焊缝机器人自动磨削，提高加工效率和加工质量，有效降低人工劳动强度和生产成本，获得符合精度、尺寸要求的机匣焊缝。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种机匣流道焊缝机器人自动磨削的装备，包括六轴工业机器人、工具模块、机匣工件、装夹工具、角度调节装置、工作台；其中：所述工具模块安装在机器人末端，工具模块包括磨削工具模块和测量工具模块；所述机匣工件安装在装夹工具上，装夹工具底部固定在角度调节装置上，角度调节装置放置于工作台上；工业机器人根据设定的机匣工件流道焊缝的磨削加工轨迹驱动机器人的六个关节轴运动，并带动安装在机器人末端的工具模块完成磨削加工作业。

所述工具模块中的磨削工具模块包括机器人端快换法兰、工具端快换法兰、六维力传感器、工具倾斜装置、夹具和气动刻磨机，其中：机器人端快换法兰用于机器人末端执行器与工具端快换法兰连接，工具端快换法兰同时与六维力传感器连接，工具倾斜装置用于连接六维力传感器与夹具，气动刻磨机通过夹具装夹，气动刻磨机用于磨削加工工作；所述测量工具模块包括机器人端快换法兰、工具端快换法兰、工具倾斜装置、夹具和测量工具，其中：机器人端快换法兰用于机器人末端执行与工具端快换法兰连接，工具倾斜装置用于连接工具端快换法兰与测量工具夹具，测量工具通过夹具装夹。

所述工具倾斜装置用于倾斜气动刻磨机和测量工具，以便更好的磨削和测量工件的焊缝质量；所述测量工具为雷尼绍测头(通过雷尼绍测头标定工件零点与测量磨削完成后工件焊缝的表面质量)。

所述装夹工具包括机匣夹紧机构、转动轴、伺服电机Ⅰ、滚轮、定位销、定位盘和固定盘，所述机匣夹紧机构与定位销将机匣工件装夹于定位盘上；所述转动轴与固定盘之间通过轴承连接使其相对转动，转动轴与定位盘之间通过键连接使其相对静止，伺服电机Ⅰ带动转动轴转动，进而带动定位盘转动，使安装在定位盘上的机匣工件转动，实现磨削加工过程中机匣工件的旋转；为保证定位盘的稳定性，定位盘与固定盘之间安装有四个均匀分布的滚轮；所述固定盘固定在角度调节装置上。

所述机匣工件包括焊缝、机匣叶片、机匣内圈和机匣外圈，机匣的加工部位为焊缝，焊缝位于机匣叶片与机匣外圈的连接部位；该装备采用一面两销的定位方式定位机匣工件，即将机匣底面作为定位面，机匣外圈上的孔作为定位孔，利用机匣外圈与机匣夹紧机构夹紧机匣；所述装夹工具通过定位盘与两个定位销实现机匣工件的定位(定位盘上的两个定位销与机匣工件上的定位孔相配合)，实现机匣夹紧机构对机匣工件的夹紧。

所述角度调节装置包括滑轨、滑块连接前板、固定盘前夹紧装置、连接后板Ⅰ、连接后板Ⅱ、丝杠滑块、丝杠、滑道、伺服电机Ⅱ、连接前板、固定盘后夹紧装置，所述角度调节装置用于装夹工具的倾斜动作，以便于加工机匣工件；所述工作台用于安装角度调节装置，以提供加工机匣所需的高度要求；其中：固定盘前夹紧装置与固定盘后夹紧装置用于连接装夹工具与角度调节装置，连接后板Ⅰ与连接后板Ⅱ通过铰链进行连接，连接后板Ⅱ的下端与丝杠滑块固定连接；滑块连接前板的高度固定，滑块连接前板通过铰链与连接前板连接，连接前板与固定盘前夹紧装置连接，连接后板Ⅰ与固定盘后夹紧装置连接；伺服电机Ⅱ带动丝杠转动，使丝杠滑块在滑道上移动，带动固定盘后夹紧装置移动，使固定盘后夹紧装置夹紧端的装夹工具上下移动，同时装夹工具带动滑块连接前板在滑轨上移动，实现机匣工件自动倾斜角度设定和调整。

本发明装备还包括上位MES系统、气动装置、机器人柔顺控制器和PLC；其中：所述上位MES系统用于给气动装置等执行器派发相应的执行指令，执行器接收并执行指令，并根据自己的状态返回给上位MES系统各执行器的状态；机器人柔顺控制器采集六维力传感器信息并进一步控制工件运动轨迹；PLC模块通过机器人的状态与上位MES系统派发的伺服电机状态数据控制伺服电机的运行状态；上位MES系统通过处理机器人的状态数据与PLC模块发送的伺服电机的状态数据下发各执行器的下一步状态，并判断系统是否出现异常。

利用所述装备进行的机匣流道焊缝机器人自动磨削的方法，包括如下步骤：

(A1)进行工业机器人基坐标与工作台坐标标定，实现坐标标定统一；同时进行测量工具和气动刻磨机的坐标系标定；

(A2)把机匣工件安装到装夹工具上，装夹工具安装到角度调节装置上，调节角度调节装置使机匣工件倾斜至预设角度，同时把工件的坐标与机器人的基坐标进行统一标定；

(A3)机器人带动测量工具模块到达指定位置，启动装夹工具的伺服电机Ⅰ，机器人控制器实时读取测量工具模块的数据，当测量工具模块数据出现突变时，停止伺服电机Ⅰ，并记录此时伺服电机Ⅰ的位置为工件的零点位置，完成工件零点的自动校正；

(A4)机器人更换工具模块为磨削工具模块，对机匣工件的焊缝进行磨削加工；根据工件焊缝曲线，编制机器人的加工轨迹规划程序，并将其输入到机器人位置控制器中；机器人按照控制器输入的加工轨迹规划程序文件，驱动机器人按照轨迹规划形成的程序文件运动，带动安装在末端的气动刻磨机与机匣焊缝接触加工；

(A5)气动刻磨机与被加工焊缝相互接触加工时，六维力传感器采集接触力信息传递给机器人柔顺控制器，机器人柔顺控制器将收集的到的信号进行处理，按照重量补偿算法进行重量补偿计算，将测量结果转换为实际的接触力；机器人柔顺控制器将测量的接触力与设定的接触力进行比较计算，得到补偿值ΔF；通过基于位置的阻抗控制算法，将力补偿值ΔF转换为位置补偿值ΔX，将调整补偿值ΔX与磨削轨迹规划值X_p进行补偿换算，得到实际磨削加工位置X_d的值，同样方式得到Y_d、Z_d的值；

(A6)机器人柔顺控制器将反馈调整后的实际磨削加工位置的值和磨削工件时工具的姿态数据传输给机器人位置控制器，机器人位置控制器控制机器人做反馈调整，机器人带动的气动刻磨机做相应的位置和姿态的调整，实现加工过程中的磨削力的大小恒定和可控；

(A7)磨削加工完成后，更换为测量工具模块测量机匣流道焊缝的表面加工质量；

(A8)若表面加工质量符合标准，通过装夹工具使机匣工件转动一个机匣叶片分度角，启动下一个流道焊缝的加工；

(A9)当加工完成的叶片数大于预设值时对机匣叶片的零点进行重新校准，以消除伺服电机的累计误差，最终完全整个机匣工件流道焊缝的磨削加工过程。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.可以替代机匣工件磨削焊缝加工阶段的人工操作，可以降低人工劳动强度和加工成本，提高加工型面质量稳定性和一致性。

2.采用上层决策层、执行器决策层、执行器层的分层通讯方案，增强了通讯的逻辑性、稳定性与容错性。

3.基于最小二乘法的工具重力补偿标定方法，可以降低传感器的测量误差，实现更加精确的重力补偿标定。

4.基于位置的阻抗柔顺控制的机匣流道焊缝自动磨削系统装置，可以控制磨削刀具与加工工件表面接触区域磨削力，有效补偿和调整磨削刀具的位置和姿态精度，保证了恒力加工，实现工件去除量的均匀性和一致性，提高工件加工质量。

5.磨削刀具与工件曲面接触倾斜角度，可以获得高的加工效率，并避免零转速磨削加工，利于被加工区域的散热及排屑。

6.利用磨削质量检测系统检测工件焊缝的加工质量，保证加工质量和系统的正常运行，降低废品率。

附图说明：

图1为本发明系统装置总体结构示意图；

图2为机匣工件局部结构图；

图3为工具模块结构图；其中：(a)磨削工具模块；(b)测量工具模块。

图4为装夹工具结构图；其中上方为纵剖视图，下方为立体图。

图5为角度调节装置结构图；其中：(a)、(b)、(c)为不同位置视图。

图6为系统装置通讯方案图；

图7为机匣焊缝加工工作流程图。

具体实施方式：

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

本发明提供一种机匣流道焊缝机器人自动磨削的装备和方法，能够实现机匣工件的自动化、智能化焊缝磨削加工，替代人工操作，降低劳动强度和提高加工质量与加工效率。

本发明机匣流道焊缝机器人自动磨削的装备，将机匣工件3流道焊缝的磨削加工轨迹程序导入机器人柔顺控制器中，机器人运动控制器驱动机器人六个关节轴运动进行磨削加工，该装置包括六轴工业机器人1、工具模块2(主要包括六维力传感器21、工具倾斜装置22、夹具23、气动刻磨机24、机器人端快换法兰25、工具端快换法兰26、测量工具27)、机匣工件3、装夹工具4(主要包括机匣夹紧机构41、转动轴42、伺服电机Ⅰ43、滚轮44、定位销45、定位盘46、固定盘47)、角度调节装置5(主要包括滑轨51、滑块连接前板52、固定盘前夹紧装置53、连接后板一54、连接后板二55、丝杠滑块56、丝杠57、滑道58、伺服电机Ⅱ59、连接前板510、固定盘后夹紧装置511)和工作台6，如图1所示。

本发明加工的机匣工件3的局部结构如图2所示。机匣工件3中包括焊缝31、机匣叶片32、机匣内圈33、机匣外圈34。机匣的加工部位为焊缝31，焊缝31位于机匣叶片32与机匣外圈34的连接部位。本装备采用一面两销的定位方式定位工件(机匣底面作为定位面，机匣外圈34的孔作为定位孔)，利用外圈与机匣夹紧机构41夹紧机匣。

本发明提出的工具模块2包括磨削工具模块(图3(a))和测量工具模块(图3(b))。磨削工具模块中机器人端快换法兰25用于机器人末端执行器与工具端快换法兰26连接，工具端快换法兰26同时与六维力传感器21连接，工具倾斜装置22用于连接六维力传感器21与气动刻磨机夹具23，气动刻磨机24通过夹具23装夹。测量工具模块中机器人端快换法兰25用于机器人末端执行与工具端快换法兰26连接，工具倾斜装置22用于连接工具端快换法兰26与测量工具夹具23，测量工具27通过夹具23装夹。其中工具倾斜装置22优选为一个端面倾斜的圆柱状结构，气动刻磨机或测量工具27安装在工具倾斜装置22的倾斜面上实现工具模块2一定角度的倾斜。

本发明提出的装夹工具4包括7个部分，如图4所示。其中，装夹工具4通过定位盘46与两个定位销45实现机匣工件3的定位，机匣夹紧机构41实现对机匣工件3的夹紧；转动轴42连接定位盘46、固定盘47与伺服电机Ⅰ43；电机与转动轴用键连接，转动轴42与固定盘47之间通过轴承连接使其相对转动，轴承分内圈和外圈，外圈与固定盘过盈配合，内圈与转动轴过盈配合，所以固定盘不随转动轴转动；转动轴42与定位盘46之间通过键连接，因此定位盘可以随转动轴一起转动；伺服电机Ⅰ43带动转动轴42转动，带动定位盘46转动，使安装在定位盘46上的机匣工件3转动，实现磨削加工过程中机匣工件的旋转；为保证定位盘46的稳定性，定位盘46与固定盘47之间安装有四个均匀分布的滚轮44；固定盘47与角度调节装置5连接。

本发明提出的角度调节装置5由11部分组成，如图5所示，其中，固定盘前夹紧装置53与固定盘后夹紧装置511用于连接装夹工具4与角度调节装置5，连接后板Ⅰ54与连接后板Ⅱ55通过铰链进行连接，连接后板Ⅱ54与丝杠滑块56；滑块连接前板52的高度固定，通过铰链与连接前板510连接，连接前板510与固定盘前夹紧装置53连接；伺服电机Ⅱ59带动丝杠57转动，使丝杠滑块56在滑道58上移动，带动固定盘后夹紧装置511移动，使固定盘后夹紧装置511夹紧端的装夹工具4上下移动，同时装夹工具4带动滑块连接前板52在滑轨51上移动，实现机匣工件3自动倾斜角度设定和调整。

本发明的控制通讯方案包括三部分，一是上层决策层，一是执行器决策层，一是执行器层。上层决策层负责该工作站的上层决策，即启动、停止、急停、以及各执行器的状态控制；执行器决策层负责根据上位MES系统派发的执行器状态指令给执行器派发相应的执行指令，并返回给上位MES系统各执行器的状态；执行器层负责接收并执行执行器决策层的执行指令，并根据自己的状态返回给执行器决策层状态信号，如图6所示。其中，机器人柔顺控制器与执行器层(包括为气动刻磨机提供动力源的气动装置等，如机器人气动爪等气动执行部件)之间的通信采用两个线程进行通信，机器人柔顺控制器与机器人位置控制器之间的通信采用高可靠性的TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)通信协议，二者之间的通信实时性较高，采用数据流的方式进行通信，以xml文件进行通信，每12ms将工件表面轨迹控制指令出输给机器人控制器。机器人柔顺控制器与六维力传感器21之间的通信使用以太网通信，采用高速传输的UDP(User Datagram Protocol)协议进行通信，可以提供高达7000Hz的传输频率；PLC模块通过机器人的状态与上位EMS系统派发的伺服电机状态数据控制伺服电机的运行状态；上位MES系统通过处理机器人的状态数据与PLC模块发送的伺服电机的状态数据下发各执行器的下一步状态，并判断系统是否出现异常。

本发明提供的机匣流道焊缝机器人自动磨削的方法，是通过基于最小二乘法的重力补偿标定方法、机匣工件零点自动校正方法以及基于位置控制方式的柔顺磨削过程，实现工件的流道焊缝自动磨削加工和焊缝表面质量检测。

本发明提出一种基于最小二乘法的工具重力补偿标定方法：力传感器采集的数据是在传感器坐标系下的力与力矩的数据，利用最小二乘法对传感器数据进行滤波处理，以减小力传感器的测量误差，采用工具的重力补偿可以将传感器的零点漂移与工具的重力抵消，使传感器数据只包含工具与工件之间的接触力，并将力从传感器坐标系转化到工具坐标系下。

本发明提出一种基于位置阻抗控制方式的柔顺控制过程：通过让机器人模拟二阶质量-弹簧-阻尼系统实现主动柔顺性，用六维力传感器21测量气动刻磨机24与工件之间的接触力与设定的目标力的偏差，控制器读取该偏差根据二阶质量-弹簧-阻尼系统，计算实际加工位置与理论轨迹位置在Z轴方向的偏差(即修正量K)，该差值与机器人编程轨迹结合为机匣焊缝线离散点的Z轴方向的实际值，这样能消除机器人工具坐标系、工件坐标系、机器人绝对定位误差及其工件制造误差等误差因素的影响，使刀具始终与工件表面接触区域保持稳定的磨削压力，实现工件去除量的均匀性和一致性。

本发明提出一种机匣工件零点自动校正方法。机器人带动测量工具模块到达机匣工件零点测量位置，启动伺服电机Ⅰ43缓慢转动，等待测量工具27的信号发生突变，测量工具27突变时立刻停止电机转动，并记录此时伺服电机Ⅰ43的转角为机匣工件的零点位置，以提高加工机匣叶片的准确位置，进而消除工件坐标系的误差与伺服电机运行的累积误差。

本发明提出了一种磨削质量检测系统。采用测量工具模块测定机匣工件焊缝处的加工质量，检测焊缝磨削是否符合标准，以减少废品率。

实施例1：

应用于本系统装备的磨削加工，具体实施方式和步骤主要有：

A1、机器人第六轴末端中心孔与工作台对刀定位，完成机器人装置1基坐标与工作台6坐标标定，实现坐标标定统一。根据机器人工件与工具标定的方法，完成雷尼绍测量工具27、气动刻磨机24的坐标系标定。

A2、把工件安装到装夹工具4上，进行工件的定位和夹紧，定位过程中以定位盘46和定位销45为参照物完成工件的定位，启动角度调节装置5的两个伺服电机Ⅰ43，将机匣工件倾斜预设角度，把工件的坐标与机器人装置1的基坐标进行统一标定，如此，完成了工件、工具模块2、机器人装置1各关节的坐标标定统一。

A3、机器人装置1带动测量工具模块到达指定位置，启动夹紧工具4的伺服电机Ⅰ43，机器人控制器实时读取测量工具模块的数据，当测量工具模块数据出现突变时，停止伺服电机，并记录此时伺服电机的位置为工件的零点位置，完成工件零点的自动校正。

A4、机器人装置1更换工具模块2为磨削工具模块，对机匣工件的焊缝进行磨削加工。根据工件焊缝曲线，编制机器人的加工轨迹规划程序，并将其输入到机器人位置控制器中。机器人按照控制器输入的加工轨迹规划程序文件，驱动机器人按照轨迹规划形成的程序文件运动，带动安装在末端的气动刻磨机24与机匣焊缝接触加工。气动刻磨机24主轴旋转动力由气动马达提供，转速的大小由气压阀调节控制。

A5、气动刻磨机24与被加工焊缝相互接触加工时，六维力传感器21采集接触力信息，滤波处理，输出可以识别的数字信号，通过UDP将信息传递给机器人柔顺控制器。

A6、机器人柔顺控制器将收集的到的数字信号进行处理，按照重量补偿算法进行重量补偿计算，将测量结果转换为实际的接触力。

A7、机器人柔顺控制器将测量的接触力与设定的接触力进行比较计算，得到补偿值ΔF；通过位置控制器模块算法，将力补偿值ΔF转换为位置补偿值ΔX，将调整补偿值ΔX与磨削轨迹规划值X_p进行补偿换算，得到实际磨削加工位置X_d的值(此处介绍的为X轴方向反馈调整方法，Y轴和Z轴方向相同)。

A8、机器人柔顺控制器将反馈调整后的X_d，Y_d、Z_d和三处磨削工件姿态角数据传输给机器人位置控制器，机器人位置控制器控制机器人装置1做反馈调整，机器人装置1带动的气动刻磨机24做相应的位置和姿态的调整，实现加工过程中的磨削力的大小恒定和可控。

A9、加工完成后，更换为测量工具模块，利用雷尼绍测量工具27测量机匣流道焊缝的表面加工质量。

A10、若表面加工质量符合标准，启动加紧工具4的伺服电机Ⅰ43，使机匣工件转动一个机匣叶片分度角，启动下一个流道焊缝的加工。

A11、当加工完成的叶片数大于预设值是对机匣叶片的零点进行重新校准(预设值一般设为叶片总数的一半或三分之一)，以消除伺服电机的累计误差。

A12、整个磨削加工过程如图7所示。

Claims (8)

1.一种机匣流道焊缝机器人自动磨削的装备，其特征在于：该装备包括六轴工业机器人(1)、工具模块(2)、机匣工件(3)、装夹工具(4)、角度调节装置(5)、工作台(6)；其中：所述工具模块(2)安装在机器人(1)末端，工具模块(2)包括磨削工具模块和测量工具模块；所述机匣工件(3)安装在装夹工具(4)上，装夹工具(4)底部固定在角度调节装置(5)上，角度调节装置(5)放置于工作台(6)上；工业机器人根据设定的机匣工件(3)流道焊缝的磨削加工轨迹驱动机器人的六个关节轴运动，并带动安装在机器人末端的工具模块(2)完成磨削加工作业。

2.根据权利要求1所述的机匣流道焊缝机器人自动磨削的装备，其特征在于：所述工具模块(2)中的磨削工具模块包括机器人端快换法兰(25)、工具端快换法兰(26)、六维力传感器(21)、工具倾斜装置(22)、夹具(23)和气动刻磨机(24)，其中：机器人端快换法兰(25)用于机器人末端执行器与工具端快换法兰(26)连接，工具端快换法兰(26)同时与六维力传感器(21)连接，工具倾斜装置(22)用于连接六维力传感器(21)与夹具(23)，气动刻磨机(24)通过夹具(23)装夹，气动刻磨机(24)用于磨削加工工作；所述测量工具模块包括机器人端快换法兰(25)、工具端快换法兰(26)、工具倾斜装置(22)、夹具(23)和测量工具(27)，其中：机器人端快换法兰(25)用于机器人末端执行与工具端快换法兰(26)连接，工具倾斜装置(22)用于连接工具端快换法兰(26)与测量工具夹具(23)，测量工具(27)通过夹具(23)装夹，测量工具(27)用于工件零点的自动校正和机匣流道焊缝表面加工质量的检测。

3.根据权利要求2所述的机匣流道焊缝机器人自动磨削的装备，其特征在于：所述工具倾斜装置(22)用于倾斜气动刻磨机(24)和测量工具(27)，以便更好的磨削和测量机匣流道焊缝的质量；所述测量工具(27)为雷尼绍测头。

4.根据权利要求1所述的机匣流道焊缝机器人自动磨削的装备，其特征在于：所述装夹工具(4)包括机匣夹紧机构(41)、转动轴(42)、伺服电机Ⅰ(43)、滚轮(44)、定位销(45)、定位盘(46)和固定盘(47)，所述机匣夹紧机构(41)与定位销(45)将机匣工件(3)装夹于定位盘(46)上；所述转动轴(42)与固定盘(47)之间通过轴承连接使其相对转动，转动轴(42)与定位盘(46)之间通过键连接使其相对静止，伺服电机Ⅰ(43)带动转动轴(42)转动，进而带动定位盘(46)转动，使安装在定位盘(46)上的机匣工件(3)转动，实现磨削加工过程中机匣工件的旋转；为保证定位盘(46)的稳定性，定位盘(46)与固定盘(47)之间安装有四个均匀分布的滚轮(44)；所述固定盘(47)固定在角度调节装置(5)上。

5.根据权利要求1所述的机匣流道焊缝机器人自动磨削的装备，其特征在于：所述机匣工件(3)包括焊缝(31)、机匣叶片(32)、机匣内圈(33)和机匣外圈(34)，机匣的加工部位为焊缝(31)，焊缝(31)位于机匣叶片(32)与机匣外圈(34)的连接部位；利用机匣外圈(34)与机匣夹紧机构(41)将机匣工件(3)夹紧在定位盘(46)上。

6.根据权利要求4所述的机匣流道焊缝机器人自动磨削的装备，其特征在于：所述角度调节装置(5)包括滑轨(51)、滑块连接前板(52)、固定盘前夹紧装置(53)、连接后板Ⅰ(54)、连接后板Ⅱ(55)、丝杠滑块(56)、丝杠(57)、滑道(58)、伺服电机Ⅱ(59)、连接前板(510)、固定盘后夹紧装置(511)，所述角度调节装置(5)用于装夹工具(4)的倾斜动作，以便于加工机匣工件(3)；所述工作台(6)用于安装角度调节装置(5)，以提供加工机匣所需的高度要求；其中：固定盘前夹紧装置(53)与固定盘后夹紧装置(511)用于连接装夹工具(4)与角度调节装置(5)，连接后板Ⅰ(54)与连接后板Ⅱ(55)通过铰链进行连接，连接后板Ⅱ(54)的下端与丝杠滑块(56)固定连接；滑块连接前板(52)的高度固定，滑块连接前板(52)通过铰链与连接前板(510)连接，连接前板(510)与固定盘前夹紧装置(53)连接，连接后板Ⅰ(54)与固定盘后夹紧装置(511)连接；伺服电机Ⅱ(59)带动丝杠(57)转动，使丝杠滑块(56)在滑道(58)上移动，带动固定盘后夹紧装置(511)移动，使固定盘后夹紧装置(511)夹紧端的装夹工具(4)上下移动，同时装夹工具(4)带动滑块连接前板(52)在滑轨(51)上移动，实现机匣工件(3)自动倾斜角度设定和调整。

7.根据权利要求1所述的机匣流道焊缝机器人自动磨削的装备，其特征在于：该装备还包括上位MES系统、气动装置、机器人柔顺控制器和PLC；其中：所述上位MES系统用于给气动装置等执行器派发相应的执行指令，执行器接收并执行指令，并根据自己的状态返回给上位MES系统各执行器的状态；机器人柔顺控制器采集六维力传感器(21)信息并进一步控制工件运动轨迹；PLC模块通过机器人的状态与上位EMS系统派发的伺服电机状态数据控制伺服电机的运行状态；上位MES系统通过处理机器人的状态数据与PLC模块发送的伺服电机的状态数据下发各执行器的下一步状态，并判断系统是否出现异常。

8.一种利用权利要求1-7任一所述装备进行的机匣流道焊缝机器人自动磨削的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

(A1)进行工业机器人(1)基坐标与工作台(6)坐标标定，实现坐标标定统一；同时进行测量工具(27)和气动刻磨机(24)的坐标系标定；

(A2)把机匣工件安装到装夹工具(4)上，装夹工具(4)安装到角度调节装置(5)上，调节角度调节装置(5)使机匣工件倾斜至预设角度，同时把工件的坐标与机器人(1)的基坐标进行统一标定；

(A3)机器人(1)带动测量工具模块到达指定位置，启动装夹工具(4)的伺服电机Ⅰ(43)，机器人控制器实时读取测量工具模块的数据，当测量工具模块数据出现突变时，停止伺服电机Ⅰ，并记录此时伺服电机Ⅰ的位置为工件的零点位置，完成工件零点的自动校正；

(A4)机器人(1)更换工具模块(2)为磨削工具模块，对机匣工件的焊缝进行磨削加工；根据工件焊缝曲线，编制机器人的加工轨迹规划程序，并将其输入到机器人位置控制器中；机器人按照控制器输入的加工轨迹规划程序文件，驱动机器人按照轨迹规划形成的程序文件运动，带动安装在末端的气动刻磨机(24)与机匣焊缝接触加工；

(A5)气动刻磨机(24)与被加工焊缝相互接触加工时，六维力传感器(21)采集接触力信息传递给机器人柔顺控制器，机器人柔顺控制器将收集的到的信号进行处理，按照重力补偿算法进行重力补偿计算，将测量结果转换为实际的接触力；机器人柔顺控制器将测量的接触力与设定的接触力进行比较计算，得到补偿值ΔF；通过基于位置的阻抗控制算法，将力补偿值ΔF转换为位置补偿值ΔX，将调整补偿值ΔX与磨削轨迹规划值X_p进行补偿换算，得到实际磨削加工位置X_d的值，同样方式得到Y_d、Z_d的值；

(A6)机器人柔顺控制器将反馈调整后的实际磨削加工位置的值和磨削工件时工具的姿态数据传输给机器人位置控制器，机器人位置控制器控制机器人(1)做反馈调整，机器人(1)带动的气动刻磨机(24)做相应的位置和姿态的调整，实现加工过程中的磨削力的大小恒定和可控；

(A7)磨削加工完成后，更换为测量工具模块测量机匣流道焊缝的表面加工质量；

(A8)若表面加工质量符合标准，通过装夹工具(4)使机匣工件转动一个机匣叶片分度角，启动下一个流道焊缝的加工；

(A9)当加工完成的叶片数大于预设值时对机匣叶片的零点进行重新校准，以消除伺服电机的累计误差，最终完全整个机匣工件流道焊缝的磨削加工过程。

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