JP2013000821A - 圧縮機の切断装置および圧縮機の切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】歪な形状を有する圧縮機を短時間で切断することの出来る圧縮機の切断装置とその切断方法を提供する。
【解決手段】回転台１０に保持された歪な形状を有する圧縮機１１にサーボモータ７を連結させ、このサーボモータ７により位置制御される切断刃１を接触させるステップと、圧縮機１１に対象物用サーボモータ１３を連結させ、圧縮機１１に切断刃１を接触させつつ圧縮機１１を回転させ、各回転角度における切断刃１の位置を記憶するステップと、圧縮機１１を回転させ、各回転角において記憶された位置から切断刃１を切り込ませて圧縮機１１を切断するステップとを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、歪な形状を有する圧縮機を切断する圧縮機の切断装置と圧縮機の切断方法に関するものである。

従来、資源リサイクルの観点から、エアコンや冷蔵庫から取り外された密閉型圧縮機を解体するリサイクル工程においては、門型構造をした稼働アームに２枚ずつ取り付けた切断刃を回転する圧縮機に押し当てて、稼働アームに取り付けられた油圧センサーで圧縮機から切断刃にかかる反力の変化を検知して、油圧の圧力値を調整することで切断力の増減を行うことにより、圧縮機の外殻形状に切断刃を追従させて切断を行う切断装置として、例えば特許文献１に記載するような圧縮機の切断装置と圧縮機の切断方法が提案されている。

特開２００８−１０５１４２号公報（第６頁〜第８頁 段落１０〜段落２６ 第７図）

従来の圧縮機の切断装置では、圧縮機の外殻形状に合わせた切断刃の切断力の増減を油圧で制御しているため切断刃の追従速度が遅く、特に圧縮機が歪な形状を有している場合には圧縮機を高速回転させると切断刃が追従出来ないので、回転速度を高速化することが出来ず、切断に時間を要していた。

この発明は上述のような課題を解決する為になされたものであり、歪な形状を有する圧縮機であっても、圧縮機を高速回転させて短時間で切断を完了することの出来る圧縮機の切断装置および圧縮機の切断方法の提供を目的とする。

この発明に係る圧縮機の切断装置は、
圧縮機を保持して回転させる回転台と、
圧縮機を切断する切断刃と、
この切断刃の位置を制御するサーボモータとを備えたものである。

この発明に係る圧縮機の切断方法は、
回転台に保持された圧縮機にサーボモータにより位置制御される切断刃を接触させるステップと、
圧縮機に切断刃を接触させつつ圧縮機を回転させ、各回転角度における切断刃の位置を記憶するステップと、
圧縮機を回転させ、各回転角において記憶された位置から切断刃を切り込ませて圧縮機を切断するステップとを備えたものである。

この発明に係る圧縮機の切断装置は、
圧縮機を保持して回転させる回転台と、
圧縮機を切断する切断刃と、
この切断刃の位置を制御するサーボモータとを備えたものなので、
歪な形状を有する圧縮機であっても、切断刃の位置制御をサーボモータにより高速でおこなうことができ、短時間で圧縮機の切断を完了することが出来る。

この発明に係る圧縮機の切断方法は、
回転台に保持された圧縮機にサーボモータにより位置制御される切断刃を接触させるステップと、
圧縮機に切断刃を接触させつつ圧縮機を回転させ、各回転角度における切断刃の位置を記憶するステップと、
圧縮機を回転させ、各回転角において記憶された位置から切断刃を切り込ませて圧縮機を切断するステップとを備えたものなので、
歪な形状を有する圧縮機であっても、切断刃をサーボモータにより位置制御しながら圧縮機の外殻形状に高速で追従させて切断を行えるので、短時間で圧縮機の切断を完了することが出来るだけでなく、被切断対象物の幅や直径等のパラメータ入力が自動化できるので、被切断対象物の形状が変わる度に手動で入力する必要がなく、切断工程にかかる時間を大幅に短縮することが出来る。

この発明の実施の形態１に係る圧縮機の切断装置の側面図である。 この発明の実施の形態１に係る圧縮機の切断装置の平面図である。 この発明の実施の形態１に係る圧縮機の切断ユニットの状態を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る圧縮機の切断装置のブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る圧縮機を構成する切断装置の動作フロー図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図を用いて説明する。
図１は、本実施の形態に係る切断装置１００の側面図であり、図２はその平面図である。
被切断対象物を切断する円板形状の切断刃１は、シャフト２により切断刃１の円中心を通され、このシャフト２を回転中心軸として回転可能に支持されている。
本実施の形態では、切断刃１を４個としているが必ずしもこの限りではない。

シャフト２の両端部は、切断刃１を挟み込むように切断刃１の上下に配置された板３にそれぞれ接続されていて、この板３はブロック４により固定されている。
この切断刃１、シャフト２、板３、ブロック４で構成される機構部を、切断ユニット５と呼ぶ。
切断ユニット５の基部を構成するブロック４は、台形ネジ６のネジ軸上に設置されている。

台形ネジ６は自在継手を介してサーボモータ７のシャフト８へと連結されており、サーボモータ７の回転が台形ネジ６へ伝達される構造となっている。
サーボモータ７が駆動して台形ネジ６が回転すると、台形ネジ６の回転運動がネジ軸上の直線運動に変換されてネジ軸上に搬送力が生じるので、台形ネジ６のネジ軸上に設置された切断ユニット５はサーボモータ７の回転方向に合わせてネジの先端部から基端部にかけて前進および後退運動をする。

こうして、サーボモータ７の回転数と回転方向を制御する事により、切断刃１の台形ネジ６のネジ軸上の位置を制御することが可能な構造となっている。
サーボモータ７には、その回転角度および回転速度を検出するエンコーダが設けられている。
検出された回転角度および回転速度は、制御装置にフィードバックされ、指令値と一致するよう制御される。
こうして４つの切断ユニット５はそれぞれが有するサーボモータ７によって、個々独立して台形ネジ６のネジ軸上の位置を制御される。

また、台形ネジ６の両側には、ネジ軸に並行にリニアガイド９が設置されていて、切断ユニット５を支持している。これにより、切断ユニット５の台形ネジ６のネジ軸上でのスムーズな前進後退運動が可能である。

回転台１０は被切断対象物である圧縮機１１を載置する台であり、油圧チャック１２は圧縮機１１を挟み込み固定する為の伸縮可能な保持部である。
圧縮機１１はレーストラック状または小判状の形状を有している。
回転台１０の回転軸は、対象物用サーボモータ１３と連結しており、圧縮機１１を任意の回転方向に任意の速度で回転させることが可能である。

以上のように構成された切断装置１００の使用手順を図３、図４、図５を用いて説明する。
図３は、切断ユニット５が圧縮機１１の外殻形状に合わせて追従している状態を表す図である。
図４は、切断装置１００のブロック図である。
図５は、切断装置１００を構成する制御装置１４の動作フロー図である。

制御装置１４は、切断装置１００の動作制御をおこなう制御処理部である。
メモリ１５は、圧縮機１１の切断工程におけるサーボモータ７と対象物用サーボモータ１３のそれぞれの回転角度および回転速度や、その他の切断に必要なデータを格納する記憶装置である。

切断処理を開始するにあたって、被切断対象物である圧縮機１１の外殻の肉厚を予め制御装置１４に設定しておく必要がある。しかし、圧縮機１１の外殻の肉厚はメーカーによる違いも少なくほぼ３ｍｍ〜４ｍｍ厚であるので、ディフォルト値として３ｍｍ又は４ｍｍを一度設定しておけば、この値はメモリ１５に保存され切断処理開始時に呼び出される為、切断工程毎に設定する必要は無い。

まず、切断ユニット５を台形ネジ６の基端部まで後退させた状態で、圧縮機１１を回転台１０上に載置し、油圧チャック１２で圧縮機１１を保持する（ステップ１〜２）。
制御装置１４はエンコーダで検出されたサーボモータ７の回転角度から、切断ユニット５の台形ネジ６のネジ軸上の位置（以降、位置データという）を算出する演算部１７を備えており、切断ユニット５を台形ネジ６の基端部まで後退させた時の位置データを初期位置としてメモリ１５に格納する（ステップ３）。

次に４つの切断ユニット５をそれぞれ台形ネジ６の先端部側に向けて前進させる（ステップ４）。
この時、切断刃１の刃先が圧縮機１１に接触した際の負荷で、切断ユニット５の前進が停止するように、サーボモータ７のトルク値は低く自動設定されている。
そして、４枚の切断刃１の刃先が全て圧縮機１１に接触して、切断ユニット５の前進が停止した際の切断ユニット５の位置データを取得してメモリ１５に格納する（ステップ５、６）。

こうして切断刃１が圧縮機１１に軽圧で接触した状態で、圧縮機１１から各切断刃１の刃先が離れず、且つ切断刃１が圧縮機１１の形状に十分追従できる５秒／１回転程度の低速で、回転台１０を３６０度回転させる（ステップ７）。
この時、切断刃１が圧縮機１１の外殻形状に合わせて刃先を追従するため、切断ユニット５は台形ネジ６のネジ軸上で前進後退運動をおこなう。
図３は、切断ユニット５が圧縮機１１の外殻形状に合わせて追従する状態を示す図である。
この時、回転台１０が対象物用サーボモータ１３によって回転する際の回転中の各角度における切断ユニット５の位置データをメモリ１５に記録する。この位置データはエンコーダの回転角で検出可能である（ステップ８）。
これにより、圧縮機１１の外殻の形状を、制御装置１４の演算部１７によりデータ化して、メモリ１５に格納することが可能となる（ステップ９）。

また本実施の形態では、圧縮機１１の外殻全周を切断刃１にてトレースする工程において、回転台１０を３６０度回転させているが、切断刃１が複数である場合の回転台１０の回転角度を、３６０度÷切断刃１の数（本例では３６０度÷４個＝９０度）、としても圧縮機１１の外殻形状の全周のトレースは可能であるので問題は無い。

圧縮機１１の外殻形状のトレースが終了すると、サーボモータ７のトルク値は、圧縮機１１の外殻シェルを切断出来る程度の高い値に自動設定される。これにより、トルク値に比例した切り込み量が設定される。
そして回転台１０の回転速度を上げて圧縮機１１を回転させ、各回転角度において圧縮機１１の外殻形状をトレースした際の切断ユニット５の位置データと一致する位置に切断ユニット５の位置をサーボモータ７で制御し、且つ各切断刃１から常時均等な量の切り込みを圧縮機１１に与えて切断する（ステップ１０〜１２）。

例えば、３ｍｍの外殻の厚さを有する歪な形状の圧縮機において、切断刃１の切り込み予定量を０．５ｍｍ／１回転と設定すると、圧縮機１１の外殻から０．５ｍｍの切断刃１の切り込み量を維持するようなトルク量で切断ユニット５を圧縮機１１の外殻形状に追従させて制御し、外殻シェルを切断する。こうすることで、６〜７周程度の回転台１０の回転で、切断を完了することが出来る。

また、制御装置１４はトルク量制御手段１６を有している。
このトルク量制御手段１６は、メモリ１５内に記録されている切断時の切り込み量を維持する為に、サーボモータ７に流れる切断中の電流の増減を検知することでサーボモータ７の負荷値を検知する手段と、それに対応してトルク量の増減を制御する手段とを備えた処理部である。
例えば０．５ｍｍ／１回転の切り込み予定量をもって切断している場合において、圧縮機１１の外殻が予定より強固である等の理由によって、この切り込み量が切断中に維持出来ていない場合には、０．５ｍｍの切り込み量が得られるまでトルク量を増加させるものである（ステップ１３）。

また、メモリ１５内には切断時における切断刃１への負荷を考慮した、トルク量制限値が予め記録されている。
トルク量制御手段１６は、このトルク量制限値を超えることがないように、動作中のサーボモータ７の負荷を監視する。
例えば、０．５ｍｍ／１回転の切り込み予定量を持って切断中に、大きな負荷が刃物Ｂにかかり、サーボモータ７のトルク値がトルク量制限値を超えた場合には、予め設定された切り込み量が大きく適切で無いと判断し、切り込み量の設定を例えば０．３ｍｍ／１回転となるようにトルク量を自動で減少させて調節するものである（ステップ１４）。
このように負荷値をモニターして切り込み量の制御が可能なので、切断刃１への負荷を低減して刃物寿命の低下を防ぐことが可能である。

また、トルク量制御手段１６が切り込み量を減少させた場合においても、サーボモータ７のトルク量がトルク量制限値を尚も超える場合には、回転台１０の回転速度を低速化させる（ステップ１４）。
このように、切り込み量を減少させ、且つ回転台１０の回転を低速化した場合でも、サーボモータ７のトルク量がトルク量制限値を超える場合には、異常状態であると判断し、切断工程を停止する（ステップ１５、１７、１８）。
またステップ１４の工程にて、切り込み量を減少させ且つ回転台１０の回転を低速化させて、所定の時間経過後にサーボモータ７のトルク量がトルク量制限値以下となった場合には、通常切断処理を続行する（ステップ１６）。

一方、ステップ１３の工程において検出された負荷に対応するトルク量が制限値以下である場合には、切り込み量の調節や回転台１０の回転速度の処理は行わず、通常の切断処理を続行する（ステップ１９〜２１）。

設定された肉厚値分だけ切断ユニット５が台形ネジ６のネジ軸を移動し、切断刃１にかかる負荷が無くなったのを検知すると、切断完了と判断して、切断ユニット５を初期位置まで後退させて、回転台１０の回転を停止し切断処理を終了する（ステップ２２〜２５）。

こうして、被切断対象物が歪な形状を有していても、圧縮機に押圧する切断力の制御をサーボモータで行うために、被切断対象物の外殻形状に合わせて切断刃１を高速で移動させることが出来るので、回転台１０を高速回転させても切断刃１が被切断対象物の外殻形状に十分追従でき、切断に要する時間を短縮することが出来る。

また、切断前に被切断対象物の外殻形状をトレースして、外殻形状をデータ化して記録しておくので、この記録した外殻形状のデータに基づいて切断時に素早く切断刃１を移動させることが出来る。
また、圧縮機のように形状に規格が無く、三角や四角など無数の種類の形状が存在する被切断対象物において、被切断対象物の幅や直径等の諸処のパラメータを、被切断対象物の形状が変わる度に手動で入力する必要がなく自動化されているため、切断工程にかかる時間を大幅に短縮出来る。

また、レシプロ圧縮機の外殻の切断装置などで従来から多く使用される、非接触式センサーなどでは、圧縮機の外殻と切断物との距離を検知する際の検知ミスが発生していたが、本実施の形態では、実際に切断を行う切断ユニット５にて被切断対象物の外殻形状の検知を行うため、切断時の誤差の発生が抑えられ、確実に所望の切り込み量を圧縮機１１に与える事が出来る。

従来の切断刃を２枚一組とした門型構造の切断機構では切断刃の稼働範囲が規制されるため、被切断物の外殻全周に渡って均一な切断力がかけられず、切断刃の切り込み量が不均一となり、本来切断が完了すべき時点においても、殆ど切り込みが入っていない「未切断箇所」が生じることがあり、この残った未切断箇所を切断する為に時間を要していた。
しかし、本実施の形態にかかる切断刃１の切断機構は、切断刃毎に独立して切り込み量の制御が可能であるので、個々の切断刃１の稼働範囲が規制されることが無く、被切断対象物の全周に渡り均一な切り込み量を与えることができ、大きな未切断箇所が生ずることが無いため、従来に比べて切断に要する時間を短縮出来る。

また従来では、未切断箇所が切断の後半課程にて大きく残った場合に、この未切断箇所に切断刃が大きく乗り上げることがあり、切断刃の刃先へ大きな衝撃がかかり、刃物寿命の低下が懸念されていた。
本実施の形態では、未切断箇所が切断課程後半で大きく残る事が無いために、このような切断刃への衝撃を低減することが出来る。
また、被切断対象物の外殻の肉厚、切断刃１の切り込み量および回転台１０の回転速度を比較することにより、切断に要する時間の予測が可能になることから、リサイクル工程における工程設計が容易となる。

なお以上で述べた実施の形態は本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以上の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限りこれらの形態に限られるものではない。
また切断刃１の数が多い程、切断工程に要する時間を短縮出来ることは言うまでもない。

このように、サーボモータで切断刃の位置制御が行うことで、歪な形状を有する被切断対象物であっても、圧縮機を高速回転させて短時間で切断を完了することの出来る圧縮機の切断装置と切断方法を提供することが出来る。

１ 切断刃、２ シャフト、３ 板、４ ブロック、５ 切断ユニット、
６ 台形ネジ、７ サーボモータ、８ シャフト、９ リニアガイド、１０ 回転台、
１１ 圧縮機、１２ 油圧チャック、１３ 対象物用サーボモータ、１４ 制御装置、
１５ メモリ、１６ トルク量制御手段、１７ 演算部、１００ 切断装置。

Claims (4)

1. 圧縮機を保持して回転させる回転台と、
   前記圧縮機を切断する切断刃と、
   前記切断刃の位置を制御するサーボモータとを備えた圧縮機の切断装置。
2. 前記切断刃および前記サーボモータを複数備え、
   各前記切断刃の位置が互いに独立して制御される請求項１に記載の圧縮機の切断装置。
3. 前記切断刃の負荷値をモニタする手段と、
   前記負荷値に応じて前記サーボモータのトルクを制御する手段とを更に備えた請求項１または請求項２に記載の圧縮機の切断装置。
4. 回転台に保持された圧縮機にサーボモータにより位置制御される切断刃を接触させるステップと、
   前記圧縮機に前記切断刃を接触させつつ前記圧縮機を回転させ、各回転角度における前記切断刃の位置を記憶するステップと、
   前記圧縮機を回転させ、各回転角において前記記憶された位置から前記切断刃を切り込ませて前記圧縮機を切断するステップとを備えた圧縮機の切断方法。

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