CN105555478A - 回收能量输入加工废弃物的方法及包括一废弃物回收系统的加工机器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的来实现结合密封，孔隙率和清扫的功能。为了这个目的，本发明提出藉由足够柔性的连接，例如，保持与加工区域的接触，来限制废弃物和在一个喷射头上吸走所属废弃物。根据一个实施例，通过加压射流(112)操作的一便携式加工机器(1)包括一废弃物回收系统(5)，基本上垂直于被加工表面(4a)和一个由数码控制的两轴导向系统驱动有具有一轴(A1)的一喷嘴(111)的一喷射头(11)，所述喷射头(11)由一外壳(12)区域延伸到待加工的表面区域(4a)。此外，所述外壳(12)包括由两个壁(12a，12b)所构成的一管状部(121)，其同轴地沿轴线(A1)滑动和一个双枢轴关节装置(123)。所述外壳(12)具有基本上垂直于所述喷嘴(111)的所述轴(A1)的一个平面上的一多孔环形壁(124)，所述环形壁(124)，其具有足够的弹性，以保持所述外壳(12)与待加工的所述表面(4；4A，4B)之间永久密封的接触。

Description

回收能量输入加工废弃物的方法及包括一废弃物回收系统的加工机器

【技术领域】

本发明涉及一种回收通过能量输入进行加工所产生的废弃物的方法，及一使用能量输入的加工机器，该加工机器被提供有能够执行该方法的一废弃物回收系统。

表面加工可以通过使用一切削工具的喷丸、通过化学作用或任何用于固体颗粒(沙，盐，等等)和/或流体颗粒(特别是水)的射出的方法进行。特别地，更具体地，大板材表面上的加工可以使用两种类型的系统来进行：一个为成形工具，其跟着所述处理过的表面使用，另一为能量输入系统，其不需要沿着所述处理过的表面使用。后一个类型的优点在于是通过使用冲击能量的机器来实施，例如在高水压下的喷射研磨材料，其可以高达几千巴(Bar)。此类机器被称为磨料水射流机器，这种机器可以进行板材表面的切割操作，校正操作，修理或清洗操作(酸洗，抛光，去毛刺，等等)。

磨料水射流加工是基于水射流的机械作用原理来去除材料，其中，水中系装入有磨料颗粒且其是被推动通过具有排放头的喷嘴。使用能量输入的加工机器的一个优点涉及到被处理的表面和排出喷嘴之间的距离或倾斜的影响可以忽略。因此，有可能对难以加工的表面通过要处理的机器和表面之间沿着两个轴的相对移动，同时排出头和被处理的表面之间的距离，实际上只有在众所周知的一公差范围内，根据板材的精确的几何进行变化。

处理后的板材可以具有曲线，特别是在航空工业中使用的复合材料的板材，因此形成困难形成的表面。

为了进行在所述的表面上加工，便携的磨料水射流机已经被特别开发。利用一个可以在滑动件上移动的一台架上的两轴数控的排放头，这些机器使喷嘴在必要的精度下来连续地通过具有一预定尺寸的表面。因此，这种类型的机器使得能够进行其适于板材的弯曲表面的加工操作。该材料的侵蚀系局部地产生在经处理的表面上喷射冲击的区域，水被加入的磨料颗粒，从所述表面取出的颗粒以及灰尘产生废弃物。因为使用能量输入的机器能够工作在任何表面上，无论是垂直的或上面的(“天花板”式的)，在所有的配置中产生了有效去除所述废弃物的问题。

【背景技术】

为了排放废弃物，许多专利提出提供带有一个抽吸泵的连接盖的所述排放头。例如，在专利文献EP1894670描述了一种特别具有用于一个数控自动型机加工操作过程中产生的废弃物的抽吸系统的工具载具，和锥形抽吸盖。此盖可由包括数行柔性纤维的刷子所构成，或可由被设置有用于引入空气的钻孔的刚性或半刚性组件所构成。

在专利文献EP1854383中，一研磨装置的抽吸装置尤其包括一倾斜连接装置，其连接到一个真空源和“波纹管”类型的圆柱形弹性端部。

然而，在这些文献中记载的盖或波纹管不能维持永久接触所述被处里的表面，特别是当该表面是困难形成的表面时，当一个在两个轴的移动进行时：与所述表面“密封”是不能保证的并且从外侧产生的空气可以通过现有技术的连接装置及所述表面之间的间隙。

除了密封，这些连接装置不能确保限制废弃物在可动排出头的移动期间被排出所述边界之外：在现有技术的装置没有限定孔隙能够防止废弃物被排出的同时允许抽吸空气进入。所述限制无法被达到。

此外，现有技术的装置不会为所述被加工的表面进行一可靠的清扫操作，此是因为在排出头移动的时候，因为缺少密封和具孔隙的结果，未被吸入的废弃物并不总是被保持限制在所述加工表面上。

【发明内容】

本发明的一个目的是克服现有技术的不足之处，即，通过密封、孔隙率和清扫的功能的结合来实施。

为此，本发明提出限制所述废弃物和所述排出头的区域中的废弃物，所述排出头使用一适当地和足够柔性的连接以保持与加工区接触的吸引，同时允许空气通过所述连接。

进一步来说，本发明关于一种用于回收在一表面的机械加工过程中产生的废弃物的方法，使用具有基本上从垂直于被加工的所述表面的一轴的一喷嘴，以产生的一加压材料的射流。所述喷嘴设置在一加工机器的一排出头，其沿着两个轴被驱动，以处理可能所述表面，所述表面可为困难加工的。至少一个腔室延伸所述排出头最远至要被加工的所述表面和其划分的一内部空间。一空气的抽吸实施在所述内部空间以便排出产生的废弃物。

这是因为，有可能设置多个被压到被加工的所述表面的同心腔室。例如，第一腔室进行废弃物的粗回收，并且第二结束所述工作和干燥所述表面。

在所述方法中，所述腔室或同心腔室的组件的可移动性是沿着所述喷嘴的所述轴与一关节的组合制造，以便适应被加工的所述表面与足够的弹性，当进行所述排出头相对于所述加工表面的相对移动时，保持与所述加工表面的基本上永久性的密封接触，以在其移动期间，进行限制废弃物在所述内部空间中和清扫废弃物，而没有废弃物能够离开所述空间。

在加工困难表面的条件下，根据本发明的方法直接适应于排出头和加工表面之间的距离(切割深度)的变化，并通过这种适应优化废弃物的吸取。这使得密封，孔隙率和清扫的功能被保留，而不管所述可变的切削深度，给予所述的加工质量-这就是说，所述加工的深度-既不受到切割深度变化的影响，也不受到射流的倾斜影响。

以这种方式，所述腔室沿所述喷嘴的所述轴的的可移动性-根据被加工的所述表面的结构-使所述机器的一栋沿着所述“Z”轴的移动可被分配限于两轴移动“XY”。根据本发明的所述方法因此具有兼容对于所述机器的运动的一简化控制以及系统。此外，所述方法还可以自动适应被加工的表面的曲率而不需要提供倾斜装置。

根据优选实施例：

所述空气的抽吸是通过至少一个多孔约束壁从外侧朝所述内部空间的内侧来达成，所述至少一个多孔约束壁具有足够的弹性以形成所述关节来适应所述加工表面的曲率。

替代地或附加地，所述空气的抽吸式通过所述内部空间中的一加压空气入口实施，以便引导它携带所述废弃物朝向一排出口，所述排出口设置相对于所述入口；此解决方案使得能够空气被流体化，使所述抽吸更容易，因此，以减少空气紊流出现的中断以及在所述喷嘴上的废弃物。

在所述内部空间形成的一电磁膜，使得充满废弃物的所述空气不会扰乱所述磨料的射流。

优选地，所述或一多孔约束壁设置在所述腔室的端部，以便直接移动与所述加工表面弹性接触。

依据一优选实施例，所述腔室是由一管状部所构成，其通常是具有圆筒状和/或圆锥状，所述圆筒状和/或圆锥状系绕着一对称的中心轴旋转形成的，所述对称的中心轴实质上一致于所述喷嘴的所述轴，以及一废弃物收集器，其通过所述关节连接至所述管状部。优选地，所述关节(123)是依照被加工的表面的形状的复杂程度进行至少一转换以及/或一旋转而形成。

本发明也涉及使用能量输入的一加工机器，其包括一废弃物回收系统，其能够实施根据上述的方法。所述机器包括一排出头，其被提供有一具有一轴的一喷嘴，所述之轴基本上垂直于被加工的所述表面，以及其是由具有两个轴的一导向系统所驱动。所述排出头通过至少一腔室延伸最远至被加工的所述表面以及所述腔室被连接至一抽气装置以便回收从所述加工操作中回收产生的所述废弃物。

在所述系统中，所述腔室包括一个管状部，其设置有长度变化装置，以便使所述腔室适应所述排出头和被加工的所述表面之间的所述距离，以及并在该腔室还包括一装置，用于旋转和/或转换的关节连接，以便使所述腔室适应被加工的表面的所述可变角度的倾斜。

甚者，所述腔室有通过所述抽气装置排出所述废弃物的气体抽吸装置。

依据优选实施例：

所述抽气装置是由至少一个多孔材料的环形壁在基本上垂直于所述喷嘴的所述轴的平面中构成。所述环形壁在保持所述腔室与被加工的所述表面接触时有足够的弹性来做为主要的或附加的关节，以便产生所述腔室在所述表面上的一永久密封的接触；

替代地或附加地，所述抽气装置是由用于注射空气的装置所构成，所述空气系源自一从压缩机，如此，使得所述空气被引导朝向与所述废弃物吸入管连通的空气出口装置；

所述腔室包括一废弃物收集器，其系被安装以便通过所述双枢轴关节装置来被连接到所述的管状部上；

所述注射装置包括一用于注入由一连接压缩机所压缩的空气的孔，所述孔被设置在所述收集器中，使得空气被引导朝向所述气体出口装置，其包括位于相对所述喷射孔的一空气出口孔，所述出口孔与废弃物吸入管连通；

所述关节装置可以依照被加工的所述表面的复杂度从一枢轴、一球轴承或双枢轴球窝接头，尤其是是具有两个同心环的双枢轴，其具有垂直的旋转轴被定义在基本上垂直于所述喷嘴的所述轴的一平面上、与可以垂直地移动到所述喷嘴的所述轴的一额外的滑动组件连接的一球窝接头中选择；所述后一个的组合是特别用于非常复杂的如omega形状的加强物上；

所述长度变化装置是由两壁构成，其同轴地沿所述喷嘴的所述轴滑动；

所述滑动壁经由球或针式轴承彼此连接；

所述抽气装置包括被连接到一泵的一吸入管；

所述或一个环形壁被设置在所述腔室的端部，使得所述壁不是直接与被加工的所述表面接触就是通过一柔性唇与所述表面接触；

所述双枢轴关节装置是由具有两个同心环，其具有垂直的旋转轴的双枢轴的一个定义在基本上垂直于所述喷嘴的所述轴的一平面上；

所述多孔材料是一种开放的蜂窝状材料，尤其是一发泡石墨。

【附图说明】

本发明的其他数据，特征和优点将通过以下非限制性描述的阅读，通过参照所述相关说明的图可以得到理解，其中所附之图分别说明：

图1是根据本发明具有数码控制的两轴导引系统的一个便携式机器的一般结构地示意图；

图2a以及2b是根据图1的所述便携式机器在两个凹凸曲率轮廓的被加工的表面的垂直剖视图；

图3是管状部和所述便携式机器的所述腔室的所述收集器之间的所述枢轴式的关节的上视图，所述关节是在一大致垂直于所述机器的所述喷嘴的所述轴的一平面上；及

图4是所述收集器的变化实施例的一剖视图，它包括相对设置的注入孔和空气出口孔的一系统。

【具体实施方式】

参考图1的一般示意图，举例而言，使用根据本发明的加压喷射的便携式加工机器1是通过具有两个轴X，Y与数码控制3的一引导系统2，为了加工一弯曲的表面4，在所示实施例中，所述表面4可为一飞机机身的部分的复合材料。

所述引导系统2包括一台架21，其包括一横梁211，所述横梁211为支撑脚212的端部所支撑，所述支撑脚212通过滚动构件(未示出)可在滑动构件22上横向(垂直于梁211)移动，所述滑动构件22经由用于所述表面4的吸盘221固定。所述机器1通过其之排出头11来固定到一个可以通过轴承(未示出)在所述横梁211上移动的底盘23上。

所述排出头11由腔室12最远延伸至所述加工表面4。所述腔室12被连接到一连接到一空气泵(未示出)的吸入管5，以构成一系统用于回收从加工操作产生的废弃物。

更具体地，所述便携式机器1的垂直部分-即，基本上垂直于所述的加工表面4–个别地在图2a和2b中示出，当所述被加工的表面4具有凹曲率轮廓4a和凸曲率轮廓4b。

所述便携式加工机器1包括例如在水压力下递送加压的研磨材料的所述排出头11，以及安装在车轮13的腔室12。所述排出头11提供具有一喷嘴111用于一具磨料加压水的射流的流出，该射流有一轴A1基本上垂直于所述被加工的表面4a或4b。

更具体地，所述腔室12包括一管状部121和一收集器122。所述管状部121由两个壁12a和12b所构成，所述两个壁12a和12b经由球轴承12R可在彼此之上沿所述喷嘴111的所述轴A1同轴地滑动，所述连接由接头12J保护。所述内部壁12a固定地连接到所述排出头11，而所述其它外部壁12b经由双枢轴球窝接头123连接所述收集器122。所述球窝接头123使得所述腔室12之运用在当清扫所述加工的表面时，所述腔室12仍然可维持与自身大致平行，同时，所述排放头以及所述排放喷嘴基本上保持相互平行。双枢轴式球窝接头将在图3以详细的方式进行说明。

外部壁12b沿所述轴A1(垂直于被处理的表面4a或4b)可动性的结果，这是可能来调适所述排出头11的位置，也就是说，所述射流112至所述被加工的表面的切割深度“H“。因此，由图2a和2b之间的比较，当表面从一凸曲率4b(图2b)变化到一凹曲率4a(图2a)时，可看到此一切割深度“H”显着增加。

此外，所述腔室12在一个大致垂直于所述喷嘴111的所述轴A1的平面上，具有以多孔环形约束带124的形式的一壁，在此例中其是为发泡石墨所形成的一壁，所述之壁是固定地接合到所述收集器122的所述基板12S上。所述环形带124被布置在所述收集器122与表面4a,4b之间。所述环形带124具有足够的弹性以保持与加工的表面4a或4b密封接触，使一个永久密封接触保持建立在所述腔室12和所述表面4a,4b之间。

在加工操作时，首先通过泵送装置产生大致与表面4a和4b(箭头F1)平行的吸入空气，以排出由所述收集器122以及所述环形带124所界定之所述内部空间“E”中在加工操作时所产生的废弃物。环形带124和所述表面4a和4b之间的永久密封接触，产生在所述加工表面的运动期间所述废弃物的清扫。吸入空气(箭头F1和F2)是藉由自外侧至所述内部空间“E”之压力降低经由所述多孔带124来被达成，而不会让所述废弃物能够从所述空间排出。

然后，所述空气和被输送的所述废弃物是经由所述吸入管5来被排出，其排出方向大致垂直于所述加工表面4A，4B(箭头F2)，所述吸入管5经由包括一内部圆形通道12C的一储罐12N来被安装在所述排出泵(未示出)上。所述储罐12N固定地接合到所述基板12S以构成所述收集器122。

可替代地，所述环形带124可以为了提高清扫效果而设置有柔性材料制成的唇部。更一般地，所述环形带可以整合在所述腔室12中，如此柔性材料的唇部是有益的设置，以便进行有效的清扫。

图3的上视图显示了双枢轴球窝接头123，它形成在管状部121与储罐12N之间的一关节。所述球窝接头123是由两个同心环B1和B2所构成，所述两个同心环B1和B2通过一万向垫圈12R而分开。所述环B1和B2可以通过在枢轴A11和A12的装配来分别地枢绕X和Y轴，所述X轴，Y轴和所述枢轴A11，A12为彼此垂直，以及垂直所述排出喷嘴111的所述轴A1。所述环B1被固定地连接到管状部121和所述储罐12N的所述环B2。

在这些条件下，所述外部壁12b以及因此所述管状部121和所述排出头11可以形成-通过结合枢绕X轴和Y轴-，适于加工表面4和所述收集器122的曲率的一倾斜角度，并与所述轴A1保持平行。

图4的剖视图表示根据本发明的便携式机器的一个例子的一个生产变化的一储罐12N'。此储罐12N'，除了如上所述之储罐12N'外，还包括用于压缩空气(箭头F3)注入的一孔31和一空气出口孔32(箭头F4)。注入所述注入孔31中的空气是通过连接一压缩机(未示出)被压缩。

更具体地，所述孔31被设置在所述收集器122’中，使得所述空气被引导(箭头F3)朝向其位于相对所述注入孔31的一空气出口孔32。有利的是，所述出口孔32具有与所述喷嘴111的所述轴A1平行的漏斗形状，其连接到所述吸入管5而不产生紊流。

本发明并不限于所描述和表示的实施例。例如，所述多孔材料的环形带124可以被设置在图2a和2b表示的实施例的腔室12之中，特别是在基板12S和储罐12N之间。

此外，也可以整合一虚拟电磁膜在所述机器的所述腔室中，特别是在管状部，以便流体化所述空气以及所述废弃物，以便也降低水的射流中断的风险。所述膜是通过一个适当的磁场产生的。可替代地，一个真正的膜还可以被装上，具有一个切口和合适的孔隙率。

本发明可用于任何能量输入机器，特别是但不排他地用于便携式磨料水射流的机器。此外，该实施例直接延伸到具有多个同心的腔室的机器。

Claims (18)

1.一种用于回收在一表面(4；4A，4B)的机械加工过程中产生的废弃物的方法，使用具有基本上从垂直于被加工的所述表面(4)的一轴(A1)的一喷嘴(111)，以产生的一加压材料的射流，所述喷嘴(111)设置在一加工机器(1)的一排出头(11)，其沿着两个轴(X，Y)被驱动，以处理可能所述表面(4；4a，4b)，所述表面(4；4a，4b)可为困难加工的表面，并且所述机器(1)包括至少一个腔室(12)，其延伸所述排出头(11)最远至要被加工的所述表面(4；4a，4b)和其划分的一内部空间(E)，其中一空气的抽吸是由泵送装置实施以便排出产生的废弃物，所述方法的特征在于，所述腔室(12)或同心腔室的组件的可移动性是沿着所述喷嘴(111)的所述轴(A1)与一关节(123)的组合而实施，以便适应被加工的所述表面(4，4a，4b)与足够的弹性，当进行所述排出头(11)相对于所述加工表面(4；4a，4b)的相对移动时，保持与所述加工表面(4；4a，4b)的基本上永久性的密封接触，以在其移动期间，进行限制废弃物在所述内部空间(E)中和清扫废弃物，而没有废弃物能够离开所述空间。

2.根据权利要求1所述的回收方法，其中所述空气的抽吸是通过至少一个多孔约束壁(124)从外侧朝所述内部空间(E)的内侧(F1，F2)来达成，所述至少一个多孔约束壁(124)具有足够的弹性以形成关节来适应所述加工表面的曲率。

3.根据权利要求1或2所述的回收方法，其中一加压空气入口(31)被设置于所述内部空间(E)，以便引导它携带所述废弃物朝向一排出口(32)，所述排出口(32)设置相对于所述入口(31)。

4.根据前述任一权利要求所述的回收方法，其中在所述内部空间(E)形成的一电磁膜，使得充满废弃物的所述空气不会扰乱所述磨料的射流(112)。

5.根据前述任一权利要求所述的回收方法，其中所述或一多孔约束壁(124)设置在所述腔室(12)的端部，以便直接移动与所述加工表面(4,4a,4b)弹性接触。

6.根据前述任一权利要求所述的回收方法，其中所述腔室(12)是由一管状部(121)所构成，其通常是具有圆筒状和/或圆锥狀，所述圆筒状和/或圆锥状系绕着一对称的中心轴旋转形成，所述对称的中心轴实质上一致于所述喷嘴(111)的所述轴(A1)，以及一废弃物收集器(122)，其通过所述关节(123)连接至所述管状部(121)，所述关节(123)是依照被加工的表面的形状的复杂程度进行至少一转换以及/或一旋转而形成。

7.使用能量输入(112)的一加工机器(1)，其包括一废弃物回收系统(5)，其能够实施根据前述权利要求之一的方法，所述机器包括一排出头(11)，其被提供有一具有一轴(A1)的一喷嘴(111)，所述之轴(A1)基本上垂直于被加工的所述表面(4；4a,4b)，以及其是由具有两个轴(X，Y)的一导向系统(2)所驱动，所述排出头(11)通过至少一腔室(12)延伸最远至被加工的所述表面(4；4a,4b)以及所述腔室(12)被连接至一抽气装置(5)以便回收从所述加工操作中产生的所述废弃物，所述加工机器(1)，其特征在于，所述至少一腔室(12)包括一管状部(121)，其设置有长度变化装置(12A，12B)，以便使所述腔室(12)適應所述排出头(11)和被加工的所述表面(4；4a，4b)之间的所述可变的距离，以及该腔室(12)还包括一装置(123)，用于旋转和/或转换的关节连接，以便使所述腔室(12)适应被加工的所述表面(4；4a，4b)的所述可变角度的倾斜，以及通过所述抽气装置排出所述废弃物的气体抽吸装置。

8.根据前述权利要求所述的加工机器，其中所述抽气装置是由至少一个多孔材料的环形壁(124)在基本上垂直于所述喷嘴(111)的所述轴(A1)的平面中构成，所述环形壁在保持所述腔室与被加工的所述表面接触接触时有足够的弹性来做为主要的或附加的关节，以便使所述腔室在所述表面上产生一永久密封的接触。

9.根据权利要求7或权利要求8所述的加工机器，其中所述抽气装置是由用于注射空气的装置(31)所构成，所述空氣係源自一从压缩机，如此，使得所述空气被引导(F3，F4)朝向与所述废弃物吸入管(5)连通的空气出口装置(31)。

10.根据权利要求7至9之一所述的加工机器，其中所述腔室包括一废弃物收集器，其系被安装以便通过所述双枢轴关节装置來被连接到所述的管状部(121)上。

11.根据权利要求9和10所述的加工机器，其中所述注射装置包括一用于注入由一连接压缩机所压缩的空气的孔(31)，所述孔(31)被设置在所述收集器(12)中，使得空气被引导(F3，F4)朝向其位于相对所述喷射孔(31)的一空气出口孔(32)，所述出口孔(32)与废弃物吸入管(5)连通。

12.根据权利要求7至11其中之一所述的加工机器，其中所述关节装置是选择自一枢轴、一球轴承或双枢轴球窝接头，以及与可以垂直地移动到所述喷嘴(111)的所述轴(A1)的一额外的滑动组件连接的一球窝接头。

13.根据前述权利要求所述的加工机器，其中所述双枢轴球窝接头是具有两个同心环(B1，B2)的双枢轴，其具有垂直的旋转轴(X，Y)被定义在基本上垂直于所述喷嘴(111)的所述轴(A1)的一平面上。

14.根据权利要求7至13其中之一所述的加工机器，其中所述长度变化装置是由两壁(12A，12B)构成，其同轴地沿所述喷嘴(111)的所述轴(A1)滑动。

15.根据权利要求7至14其中之一所述的加工机器，其中所述滑动壁(12A，12B)经由球或针式轴承(12R)彼此连接。

16.根据权利要求7至15其中之所述的加工机器，其中所述抽气装置包括被连接到一泵的一吸入管(5)。

17.根据权利要求8至16其中之一所述的加工机器，其中所述或一个环形壁(124)被设置在所述腔室(12)的端部，使得所述壁(124)不是直接与被加工的所述表面(4；4a，4b)接触，就是通过一柔性唇与所述表面(4；4a，4b)接触。

18.根据权利要求8至17其中之一所述的加工机器，其中所述多孔材料是一种开放的蜂窩狀材料，尤其是一发泡石墨。