CN104625969A - 基于超高压水射流的压缩机开壳拆解设备及其控制方法 - Google Patents

基于超高压水射流的压缩机开壳拆解设备及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于超高压水射流的压缩机开壳拆解设备及其控制方法，其特征是：在呈水平设置的矩形集水槽的相邻两侧边分别设置第一水平底座和第二水平底座；在第一水平底座上设置回转台，待拆解的压缩机呈卧式夹持在可在竖直平面中转动的回转台的一侧，由回转伺服电机通过回转台带动压缩机转动；在第二水平底座上设置可在X轴向和Y轴向上移动的工作台，利用工作台沿Z轴向设置水平悬臂，在水平悬臂前端呈竖直安装超高压水射流水刀喷头，由水刀喷头形成的超高压水射流在压缩机外壳上形成切点。本发明利用激光测距传感器进行实时检测，并根据检测信号控制水刀喷头在压缩机环向自动跟随外壳形状，可准确实现各种形状压缩机的开壳。

Description

基于超高压水射流的压缩机开壳拆解设备及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种压缩机开壳拆解设备及其控制方法。
背景技术
压缩机是电冰箱与空调器的核心部件，无论是对其进行维修、再制造还是对其中的铜、铁、铝等材料进行回收，都需要将其外壳打开。手工开壳很难满足修理之后的焊接要求，很多寿命尚未终结的故障压缩机因为缺少开壳专机，只能作报废处理；对于压缩机的回收来说，手工拆解效率低下且不安全，破坏性的拆解使得压缩机内部零部件只能进行原材料回收，不能进行再制造和重用，造成了严重的资源浪费。
应用在电冰箱和空调器中的压缩机，其外壳通常由低碳钢板拉伸后拼焊，厚度在3～4mm。其中空调器压缩机多为圆柱形，电冰箱压缩机形状较复杂，截面形状主要有圆形、椭圆形以及带圆角的矩形等。目前国内外现有技术中的开壳方法包括：
1、低温破碎：国外在进行压缩机开壳时多采用液氮冷却、低温破碎的技术，该技术需要配备一套液氮冷却装置和金属破碎设备。但相关设备运行成本高，破碎过程中能耗高、噪声大、磨损严重；破碎的方式使外壳不能得到再利用，也因极低温度下的破碎作业使压缩机内部零件的重用不能保证。
2、等离子弧切割：切割速度快，但因压缩机的外壳并非平整的钢板，而是回转体，在切割过程中，很难保证割炬与外壳表面保持恒定的距离，若不小心将割炬碰到了外壳，将会烧坏昂贵的电极。在等离子弧切割过程中高速气流会将熔化的金属渣粒吹到压缩机的内部，给后续的再制造或回收造成不便，甚至会烧毁内部的导线。
3、火焰切割：其成本低、速度快，但由于气体射流的喷射，使得火星、熔珠和铁渣四处飞溅，容易造成灼烫事故；被熔金属在高温下蒸发并冷凝成为金属烟尘，不利于健康；熔化的金属液滴会对压缩机内部零件造成影响。
4、砂轮片切割：其设备成本低、切割效率高，但噪声大、粉尘大、砂轮磨损快、易破碎，不安全。车床车削：对于圆柱形的压缩机，可以采用普通卧式车床来切开外壳。将车床卡盘的卡爪加长后夹紧压缩机的外壳，用切断车刀进行切割，这一方法仅针对圆柱形压缩机壳体有效，对于非圆形截面的压缩机无能为力，且装夹效率低。旋压切割：采用旋压法切割空调压缩机，该方法效率低，且不能处理截面非圆形的压缩机。
5、仿形铣削：中国发明专利CN1927478A公开了一种废旧压缩机的开壳拆解设备，该设备采用的是仿形铣削法。但压缩机外壳由钢板冲制而成，外表有一拔模斜度，在铣削过程中，无法保证仿形压轮与压缩机外壳紧密接触，这样就会导致铣削时产生振动，切口质量差，刀具易损坏。另外，该设备的缺点还在于完全由手工操作，开壳效率低。
6、先测后割：中国发明专利CN100558477C提出了一种压缩机的开壳拆解方法，该方法的思路是先测量后切割。开壳之前，首现将直线位移传感器的探测头以弹性压力抵靠在压缩机的外壳；然后旋转压缩机，系统即可记录压缩机外壳的形状；最后控制压缩机按照系统记忆的形状相对于刀具旋转一周，从而完成开壳任务。该方法中，外壳形状的识别采用的是接触式的传感器，具体开壳实践中，会带来三个问题：一是直线位移传感器和探测头所占空间大，影响开壳操作；二是因为有些压缩机环缝位置附近不是柱面而是锥面，探测头与外壳接触不稳，从而导致测量误差过大；三是先测后割，压缩机要旋转540°之后才开始切割，浪费很多时间，效率低。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种基于超高压水射流的压缩机开壳拆解设备及其控制方法，以实现各种形状压缩机的智能化、自动化开壳，保证其切深恒定，使压缩机的开壳操作高效、安全、可靠，保证内部零件完好、切口小而平整、修理之后容易焊接。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明基于超高压水射流的压缩机开壳拆解设备的结构特点是：
在呈水平设置的矩形集水槽(15)的相邻两侧边分别设置第一水平底座(14)和第二水平底座(18)；
在所述第一水平底座(14)上设置回转台，所述回转台包括呈竖直安装在第一水平底座(14)上的回转台基座(9)，以及设置在回转台基座(9)上、朝向矩形集水槽(15)所在一侧、可在竖直平面内回转的回转层(10)，在所述回转层(10)上设置夹具(12)，待拆解的压缩机(13)呈卧式夹持在所述夹具(12)上，由回转伺服电机(11)通过回转层(10)带动压缩机(13)转动，所述回转层(10)与压缩机(13)的回转轴线重合；
在所述第二水平底座(18)上设置可在X轴向和Y轴向上移动的工作台，所述工作台的结构形式是：在第二水平底座(18)上固定设置X向滑座，由X向伺服电机(1)控制X向滑台(3)在所述X向滑座上沿X轴向移动；在所述X向滑台(3)上呈竖直设置Y向滑座(4)，由Y向伺服电机(5)控制Y向滑台在所述Y向滑座(4)上沿Y轴向移动；与所述Y向滑台联动的是沿Z轴向设置的水平悬臂(6)，在所述水平悬臂(6)的前端呈竖直安装超高压水射流水刀喷头(7)，所述水刀喷头(7)处在压缩机外壳切点的上方，由所述水刀喷头(7)形成的超高压水射流(17)与压缩机(13)的回转轴线垂直相交；所述X轴向是与压缩机(13)的回转轴线平行，所述Y轴向是与X轴向垂直并处在竖直平面中，所述Z轴向是与所述X轴向和Y轴向均垂直；
设置检测单元(8)，是在所述水刀喷头(7)上固定设置激光测距传感器和摄像机分别获取检测信号，以所述激光测距传感器检测获得压缩机外壳切点与激光测距传感器的激光测头之间的距离；以所述摄像机获取压缩机外壳上环形焊缝的图像信息；
设置测控单元(2)，是以所述检测单元(8)获取的检测信号为输入信号，分别控制回转伺服电机(11)、Y向伺服电机(5)、X向伺服电机(1)以及水刀喷头(7)的工作状态。
本发明基于超高压水射流的压缩机开壳拆解设备的控制方法的特点是：根据所述激光测距传感器检测获得的压缩机外壳切点与激光测距传感器的激光测头之间的距离控制所述水刀喷头(7)在压缩机外壳上环形焊缝所在的环向上自动跟随压缩机的外壳形状；对于所述摄像机获取的压缩机环形焊缝的图像信息通过图像识别确定压缩机环形焊缝的所处位置，进而由所述测控单元(2)输出控制信号，控制水刀喷头(7)自动对正压缩机外壳切点的位置。
本发明基于超高压水射流的压缩机开壳拆解设备的控制方法是按如下步骤进行：
步骤a、对于夹持在回转台上的压缩机(13)，在测控单元(2)的控制下调整X向滑台(3)的位移，直至压缩机环形焊缝处在摄像机的采集图像中，定位X向滑台(3)此时的位置，完成水刀喷头(7)相对于压缩机(13)的轴向位置调整；
步骤b、开启水刀喷头(7)，并由Y向伺服电机(5)控制水刀喷头(7)向下移动，直至超高压水射流(17)在压缩机外壳切点达到设定的切入深度，利用激光测距传感器检测获得此时的压缩机外壳切点与激光测距传感器的激光测头之间的距离L0；
步骤c、启动回转伺服电机(11)使压缩机(13)旋转，由水刀喷头(7)喷出的超高压水射流(17)在压缩机外壳上实施切割，同时利用Y向伺服电机(5)控制水平悬臂(6)在Y向滑座(4)上的位移，使得压缩机外壳切点与激光测距传感器的激光测头之间的距离保持为L0，直至完成压缩机的整周切割。
本发明基于超高压水射流的压缩机开壳拆解设备的控制方法的特点也在于：由所述水刀喷头(7)形成的超高压水射流(17)中含有粒度为0.14～0.16mm的金刚砂，所述超高压水射流(17)的压力为350～380Mpa、速度为700～900m/s。
本发明基于超高压水射流的压缩机开壳拆解设备的控制方法的特点也在于：所述超高压水射流(17)中按体积比的金刚砂含量为：5.5～7.0％。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明采用超高压水射流技术切割压缩机外壳，切割速度快，切口小而平整，切缝可以控制在1～1.5mm之间，其发热量非常小，壳体不会变形，修理之后容易焊接。
2、本发明利用激光测距传感器进行实时检测，并根据其检测信号控制水刀喷头在压缩机环向自动跟随外壳形状，可准确实现各种形状压缩机的开壳，并可保证切深恒定，使压缩机的开壳操作高效、安全、可靠，保证内部零件完好。
3、本发明利用图像识别技术判定压缩机环形焊缝在压缩机高度方向所处位置，控制水刀喷头对正切入点，对刀快速准确、可大大提高开壳效率。
附图说明
图1为本发明设备结构示意图。
图中标号：1为X向伺服电机、2测控单元、3为X向滑台、4为Y向滑座、5为Y向伺服电机、6水平悬臂、7水刀喷头、8检测单元、9回转台基座、10回转层、11回转伺服电机、12夹具、13压缩机、14第一水平底座、15集水槽、16网格式档板、17超高压水射流、18第二水平底座。
具体实施方式
本实施例中基于超高压水射流的压缩机开壳拆解设备的结构形式是：
如图1所示，在呈水平设置的矩形集水槽15的相邻两侧边分别设置第一水平底座14和第二水平底座18；在第一水平底座14上设置回转台，回转台包括呈竖直安装在第一水平底座14上的回转台基座9，以及设置在回转台基座9上、朝向矩形集水槽15所在一侧、可在竖直平面内回转的回转层10，在回转层10上设置夹具12，待拆解的压缩机13呈卧式夹持在夹具12上，由回转伺服电机11通过回转层10带动压缩机13转动，回转层10与压缩机13的回转轴线重合；在第二水平底座18上设置可在X轴向和Y轴向上移动的工作台，工作台的结构形式是：在第二水平底座18上固定设置X向滑座，由X向伺服电机1控制X向滑台3在X向滑座上沿X轴向移动；在X向滑台3上呈竖直设置Y向滑座4，由Y向伺服电机5控制Y向滑台在Y向滑座4上沿Y轴向移动；与Y向滑台联动的是沿Z轴向设置的水平悬臂6，在水平悬臂6的前端呈竖直安装超高压水射流水刀喷头7，水刀喷头7处在压缩机外壳切点的上方，由水刀喷头7形成的超高压水射流17与压缩机13的回转轴线垂直相交；X轴向是与压缩机13的回转轴线平行，Y轴向是与X轴向垂直并处在竖直平面中，Z轴向是与X轴向和Y轴向均垂直。
图1中所示的网格式档板16是作为集水槽1的面板，开壳拆解过程中落下的物件直接承接在网格式档板16上。
如图1所示，设置检测单元8，是在水刀喷头7上固定设置激光测距传感器和摄像机分别获取检测信号，以激光测距传感器检测获得压缩机外壳切点与激光测距传感器的激光测头之间的距离；以摄像机获取压缩机外壳上环形焊缝的图像信息；设置测控单元2，是以检测单元8获取的检测信号为输入信号，分别控制回转伺服电机11、Y向伺服电机5、X向伺服电机1以及水刀喷头7的工作状态。
本实施例中基于超高压水射流的压缩机开壳拆解设备的控制方法是，根据激光测距传感器检测获得的压缩机外壳切点与激光测距传感器的激光测头之间的距离，控制水刀喷头7在压缩机外壳上环形焊缝所在的环向上自动跟随压缩机的外壳形状；对于摄像机获取的压缩机环形焊缝的图像信息通过图像识别确定压缩机环形焊缝的所处位置，进而由测控单元2输出控制信号，控制水刀喷头7自动对正压缩机外壳切点的位置。
本实施例中基于超高压水射流的压缩机开壳拆解设备的控制方法具体按如下步骤进行：
步骤a、对于夹持在回转台上的压缩机13，在测控单元2的控制下调整X向滑台3的位移，直至压缩机环形焊缝处在摄像机的采集图像中，定位X向滑台3此时的位置，完成水刀喷头7相对于压缩机13的轴向位置调整；
步骤b、开启水刀喷头7，并由Y向伺服电机5控制水刀喷头7向下移动，直至超高压水射流17在压缩机外壳切点达到设定的切入深度，利用激光测距传感器检测获得此时的压缩机外壳切点与激光测距传感器的激光测头之间的距离L0；
步骤c、启动回转伺服电机11使压缩机13旋转，由水刀喷头7喷出的超高压水射流17在压缩机外壳上实施切割，同时利用Y向伺服电机5控制水平悬臂6在Y向滑座4上的位移，使得压缩机外壳切点与激光测距传感器的激光测头之间的距离保持为L0，直至完成压缩机的整周切割。
具体实施中，由水刀喷头7形成的超高压水射流17中含有粒度为0.14～0.16mm的金刚砂，超高压水射流17的压力为350～380Mpa、速度为700～900m/s，超高压水射流17中按体积比的金刚砂含量为：5.5～7.0％。
上述过程在测控单元的控制下可以自动完成，实现压缩机外壳的智能化拆解。

Claims (5)

1.一种基于超高压水射流的压缩机开壳拆解设备，其特征是：
在呈水平设置的矩形集水槽(15)的相邻两侧边分别设置第一水平底座(14)和第二水平底座(18)；
在所述第一水平底座(14)上设置回转台，所述回转台包括呈竖直安装在第一水平底座(14)上的回转台基座(9)，以及设置在回转台基座(9)上、朝向矩形集水槽(15)所在一侧、可在竖直平面内回转的回转层(10)，在所述回转层(10)上设置夹具(12)，待拆解的压缩机(13)呈卧式夹持在所述夹具(12)上，由回转伺服电机(11)通过回转层(10)带动压缩机(13)转动，所述回转层(10)与压缩机(13)的回转轴线重合；
在所述第二水平底座(18)上设置可在X轴向和Y轴向上移动的工作台，所述工作台的结构形式是：在第二水平底座(18)上固定设置X向滑座，由X向伺服电机(1)控制X向滑台(3)在所述X向滑座上沿X轴向移动；在所述X向滑台(3)上呈竖直设置Y向滑座(4)，由Y向伺服电机(5)控制Y向滑台在所述Y向滑座(4)上沿Y轴向移动；与所述Y向滑台联动的是沿Z轴向设置的水平悬臂(6)，在所述水平悬臂(6)的前端呈竖直安装超高压水射流水刀喷头(7)，所述水刀喷头(7)处在压缩机外壳切点的上方，由所述水刀喷头(7)形成的超高压水射流(17)与压缩机(13)的回转轴线垂直相交；所述X轴向是与压缩机(13)的回转轴线平行，所述Y轴向是与X轴向垂直并处在竖直平面中，所述Z轴向是与所述X轴向和Y轴向均垂直；
设置检测单元(8)，是在所述水刀喷头(7)上固定设置激光测距传感器和摄像机分别获取检测信号，以所述激光测距传感器检测获得压缩机外壳切点与激光测距传感器的激光测头之间的距离；以所述摄像机获取压缩机外壳上环形焊缝的图像信息；
设置测控单元(2)，是以所述检测单元(8)获取的检测信号为输入信号，分别控制回转伺服电机(11)、Y向伺服电机(5)、X向伺服电机(1)以及水刀喷头(7)的工作状态。
2.一种权利要求1所述的基于超高压水射流的压缩机开壳拆解设备的控制方法，其特征是：根据所述激光测距传感器检测获得的压缩机外壳切点与激光测距传感器的激光测头之间的距离控制所述水刀喷头(7)在压缩机外壳上环形焊缝所在的环向上自动跟随压缩机的外壳形状；对于所述摄像机获取的压缩机环形焊缝的图像信息通过图像识别确定压缩机环形焊缝的所处位置，进而由所述测控单元(2)输出控制信号，控制水刀喷头(7)自动对正压缩机外壳切点的位置。
3.根据权利要求2所述的基于超高压水射流的压缩机开壳拆解设备的控制方法，其特征是按如下步骤进行：
步骤a、对于夹持在回转台上的压缩机(13)，在测控单元(2)的控制下调整X向滑台(3)的位移，直至压缩机环形焊缝处在摄像机的采集图像中，定位X向滑台(3)此时的位置，完成水刀喷头(7)相对于压缩机(13)的轴向位置调整；
步骤b、开启水刀喷头(7)，并由Y向伺服电机(5)控制水刀喷头(7)向下移动，直至超高压水射流(17)在压缩机外壳切点达到设定的切入深度，利用激光测距传感器检测获得此时的压缩机外壳切点与激光测距传感器的激光测头之间的距离L0；
步骤c、启动回转伺服电机(11)使压缩机(13)旋转，由水刀喷头(7)喷出的超高压水射流(17)在压缩机外壳上实施切割，同时利用Y向伺服电机(5)控制水平悬臂(6)在Y向滑座(4)上的位移，使得压缩机外壳切点与激光测距传感器的激光测头之间的距离保持为L0，直至完成压缩机的整周切割。
4.根据权利要求2或3所述的基于超高压水射流的压缩机开壳拆解设备的控制方法，其特征是：由所述水刀喷头(7)形成的超高压水射流(17)中含有粒度为0.14～0.16mm的金刚砂，所述超高压水射流(17)的压力为350～380Mpa、速度为700～900m/s。
5.根据权利要求4所述的基于超高压水射流的压缩机开壳拆解设备的控制方法，其特征是：所述超高压水射流(17)中按体积比的金刚砂含量为：5.5～7.0％。
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