CN102744805A - 利用高频波的嵌入金属去除系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用高频波的嵌入金属去除系统，本发明特别涉及一种用于利用高频波去除嵌入到塑料部件内的金属的系统，从而改善塑料部件的可回收性。基于此目的，本发明提供一种利用高频波的嵌入金属去除系统，该系统包括：旋转工作台，含有嵌入金属的塑料部件被放置并固定在该旋转工作台上；和匹配箱，其可通过设置在旋转工作台上方的平衡器在被嵌入到塑料部件中的嵌入金属上上下运动。匹配箱产生高频波并将其传输给金属部件以熔化围绕在金属部件周围的塑料。其中安装有加热线圈的线圈箱，利用从匹配箱传输的高频波感应地加热设置在线圈箱远端的加热单元，冷却器用于防止加热线圈过热。

Description

利用高频波的嵌入金属去除系统

技术领域

本发明涉及利用高频波的嵌入螺母去除系统。更具体地，本发明涉及一种用于利用高频波去除嵌入到塑料部件内的金属嵌件的系统，从而通过允许上述部件和/或材料再生来改善塑料部件的可回收性。

背景技术

近年来，用于处理报废车辆的规定，在韩国、日本、中国以及欧盟已经立法，要求超过相对于报废车辆总重的85％的各种材料以及超过95％的热量被回收。然而，出于各种原因，比如重量减少、燃料效率等，在OEM车辆生产中由铁或非铁金属制成的各种部件已被工程塑料部件所代替。因此，除现有回收技术之外，还需要开发出一种用于回收替代金属部件的塑料部件的技术。

在已由塑料部件所代替的车辆的各种发动机部件中，较贵的尼龙塑料材料已应用到气缸头盖、进气歧管等中，如图1所示。然而，由于嵌件(即，用于组装发动机的金属螺母和衬套)的存在，它们不能被回收，而是被完全抛弃。

目前，在将螺母嵌入诸如气缸头盖和进气歧管等塑料部件的情况下，已经尝试通过使用气动工具、铁锤等物理破坏的方式来回收塑料部件。然而，用于发动机中的工程塑料具有非常高的强度，因此，多数时候这些尝试并非是有效或成功的。

在本背景技术中所公开的上述信息仅仅用来增强对本发明背景技术的理解，因此它可以包含不构成本国本领域普通技术人员已经知晓的现有技术的信息。

发明内容

本发明提供一种利用高频波的嵌入螺母去除系统，其可通过加热单元的热传递加热嵌入在塑料部件内的螺母(下文中称作“嵌入螺母”)而从塑料部件快速地、方便地分离和去除金属嵌件，该加热单元利用高频波感应地加热以熔化围绕在嵌入螺母周围的塑料部件。

更具体地，本发明提供一种利用高频波的嵌入螺母去除系统。特别地，其中具有嵌入螺母的塑料部件被放置并固定在旋转工作台上。匹配箱通过设置在旋转工作台上方的平衡器在塑料部件的嵌入螺母上上下移动，并且一个或多个高频波被产生并被传输到匹配箱。其中安装有加热线圈的线圈箱，通过从匹配箱传输的高频波加热设置在线圈箱远端的加热单元。还提供了用于防止加热线圈过热的冷却器。而嵌入螺母利用加热单元的热传递被加热，从而熔化嵌入螺母的周围。

在一个示例性实施方式中，旋转工作台包括固定夹具和活动夹具，固定夹具和活动夹具被配置成按照配置成朝向固定夹具线性地移动的活动夹具使塑料部件与固定夹具紧密接触以使塑料部件被固定在两个夹具之间的方式，夹住塑料部件。

在另一个示例性实施方式中，旋转工作台被可旋转地安装。

在又一个示例性实施方式中，活动夹具包括被设置在活动夹具的底部并被配置成引导活动夹具的线性运动的运动导杆。特别地，该运动导杆被设置成沿着导轨线性地移动。

在还有的一个示例性实施方式中，加热线圈包括可具有管结构，该管结构具有管状横截面，使得冷却剂流过加热线圈的内部，并且高频波沿着加热线圈的外表面流动。

在又一个示例性实施方式中，旋转工作台被设置在工作柜内，并且工作柜包括移动轮，该移动轮安装在工作柜的底部以确保工作柜的可动性。

下文还将讨论本发明的其他方面和示例性实施方式。

附图说明

通过参考示意性而非限制性地给出的附图所描述的某些示例性实施方式，可以详细描述本发明的上述和其他特征，其中：

图1是示出由塑料材料制成的车辆发动机部件的示意图；

图2是示出根据本发明示例性实施方式的利用高频波的嵌入螺母去除系统的结构的示意图；

图3是示出放置在根据本发明示例性实施方式的嵌入螺母去除系统的旋转工作台上的一对夹具的示意图；

图4是示出用于驱动根据本发明示例性实施方式的嵌入螺母去除系统内的旋转工作台和夹具的结构的示意图；

图5是示出根据本发明示例性实施方式的嵌入螺母去除系统中的匹配箱和线圈箱的安装结构的示意图；

图6是示出根据本发明示例性实施方式的嵌入螺母去除系统中的加热线圈的横截面结构的示意图；

图7是根据本发明示例性实施方式的嵌入螺母去除系统中的冷却剂和电流流动的示意图；

图8是示出利用根据本发明示例性实施方式的嵌入螺母去除系统加热的塑料部件内的嵌入螺母的示意图。

附图中提到的附图标记包括在下文中将进一步讨论的如下部件：

1：工作柜

2：旋转工作台

3：支架

4：固定夹具

5：活动夹具

6：夹具移动电动机

7：主动带轮

8：驱动皮带

9：从动带轮

10：运动转换单元

11：运动导杆

12：导轨

13：滑槽

14：工作台旋转电动机

15：锥齿轮

16：平衡器

17：匹配箱

18：线圈箱

19：加热线圈

22：加热单元

23：电源

24：控制箱

25：移动轮

26：通风管

27：冷却器

应当理解的是，附图并不必要按比例绘制，其在一定程度上简化地描述了演示本发明基本原理的不同优选特征。本文所公开的本发明特定设计特征，例如具体尺寸、方位、位置和外形等，将由特定的指定应用和使用环境而部分地确定。

在图形中，在附图的所有图形中，附图标记指代本发明的相同或等效部件。

具体实施方式

在下文中，将详细地参考本发明的多个实施方式，其实施例在附图中示出并在下文得以描述。尽管将结合示例性实施方式来描述本发明，然而应当理解的是，本描述并不意图将本发明局限于那些示例性实施方式中。相反地，本发明旨在不仅覆盖示例性实施方式，而且覆盖不同的替换、改进、等效和其它实施方式，其可被包含在所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内。

应当理解的是，本文所使用的术语“车辆”、“车的”或其他类似术语包括通常意义上的机动车辆，比如包括运动型多用途车(SUV)、巴士、卡车、不同的商用车辆的乘用车辆；包括不同艇、船的船只、飞机等，以及包括混合动力车、电动车辆、插上电源的混合电动车、氢动力车和其他替代燃料车(例如，源自于非石油源的燃料)。如本文所指的那样，混合动力车是一种具有两种或多种动力源的车辆，比如汽油驱动和电驱动车。

本发明提供一种利用高频波的嵌入螺母去除系统，其中，嵌入到塑料部件内的金属螺母通过在不同温度下熔化的嵌入螺母与塑料材料之间的温差(或熔化温差)而与塑料部件分离并从塑料部件去除。

如图2所示，根据本发明示例性实施方式利用高频波的嵌入螺母去除系统安装在可移动工作柜1上。旋转工作台2布置在工作柜1的工作台上，其中，具有嵌入在塑料部件内的金属螺母的塑料部件放置在工作台上以执行从塑料部件去除嵌入螺母的处理。

如图3所示，旋转工作台2包括一对用于夹紧塑料部件的夹具4和5，使得塑料部件在嵌入螺母从塑料部件中去除时不被提起。夹具4和5示意性地包括在一直线上彼此面对的固定夹具4和活动夹具5。固定夹具4固定地设置在旋转工作台2的一个边缘，而活动夹具5被配置成朝向固定夹具4线性地移动。

详细地，如图4所示，活动夹具5通过设置在旋转工作台2上的箱形支架3内的夹具移动电动机6的旋转力而移动。出于此目的，主动带轮7连接于夹具移动电动机6的轴，以通过驱动皮带8将电动机6的旋转力传递给从动带轮9。从动带轮9通过运动转换单元10将电动机6的旋转力传递给活动夹具5。

在本发明的某些实施方式中，具有螺旋外表面的螺杆型滑轮可用作从动带轮9，然而，本发明不应局限于此。此外，运动转换单元10可具有对应于从动带轮9的螺旋内表面，此时使用螺旋的螺杆型滑轮。也就是说，活动夹具5示意性地连接于主动带轮7，其将夹具移动电动机6的旋转力传递给从动带轮9，然后传递给运动转换单元10，该运动转换单元10将从动带轮9的旋转运动转换成线性运动，从而进行线性运动。因而，活动夹具5应当在小空间内在旋转工作台2上移动，从而使线性运动不通过汽缸装置而是通过夹具移动电动机6、滑轮7和9以及运动转换单元10作为整体来实现。

另外，用于引导活动夹具5的线性运动的运动导杆11安装在活动夹具5的底部。更具体地，运动导杆11可配置成沿固定在旋转工作台2上的导轨12线性地移动。运动导杆11连接在活动夹具5和支架3内的运动转换单元10之间。运动导杆11通过固定在活动夹具5底部处并随活动夹具5一起线性移动的运动转换单元10接收夹具移动电动机6的旋转力。此时，活动夹具5沿着设置在支架3的顶部处的滑槽13移动。

旋转工作台2通过容纳在工作柜1的下部(底部区域)内的工作台旋转电动机14和用于传递工作台旋转电动机14的旋转力的锥齿轮15可旋转地安装在工作柜1上。由于多个嵌件(例如，十个螺母及其类似物)通常分布在一个塑料部件中，因此优选地，旋转工作台2可旋转地安装以改善在去除嵌入螺母期间的工作便利性。

同时，如图5所示，用于上下移动匹配箱17的平衡器16设置在工作柜1的顶壁上。平衡器16是一种通过缠绕或展开电线而上下移动匹配箱17的滑轮型提升装置。匹配箱17连接于电线并能在平衡器16的某些范围内的所有方向上移动。

当匹配箱17通过设置在旋转工作台2上方的平衡器16向下移动到放置在旋转工作台2上的塑料部件上时，线圈箱18的加热或受热单元22可被嵌入到嵌入螺母内。

匹配箱17可以是一种高频发生器，可电连接于电源23。当电源23将产生高频波所需的电能供应到匹配箱17时，该匹配箱17通过开关的开启/关闭操作而有选择地产生高频波。也就是说，匹配箱17包括用于控制高频波产生的开关，以便通过开启该开关来利用电源23提供的电能以产生高频波。因此，与通过电源23的开启/关闭操作来控制高频波的产生相比，可容易地产生高频波。

如图5所示，其中安装加热线圈19的线圈箱18连接于匹配箱17的底部(例如，高频输出终端)。线圈箱18包括设置在线圈箱远端处的加热单元22，以加热嵌入螺母。加热单元22固定地布置在安装于线圈箱18内的加热线圈19中。

加热线圈19的一侧电连接到匹配箱17的高频输出终端，而其另一端缠绕在加热单元22上，使得加热单元22通过从匹配箱17传输的高频波感应地加热。

也就是说，加热单元22的一侧安装在线圈箱18内并被加热线圈19缠绕，而其另一侧伸出到线圈箱18的外侧，使得加热单元22可被嵌入到塑料部件的嵌入螺母内。

加热单元22可被配置成具有，例如设置在加热单元22底部的圆柱形突起，以加热嵌入螺母。当线圈箱18向下移动并固定在嵌入螺母上时，加热单元22的突起被容纳在嵌入螺母内，即嵌入在塑料部件中的螺母，因此，在感应加热期间增大了可用性并能够快速加热。

此外，当加热单元22的突起(向线圈箱18的外侧突出)被嵌入到塑料部件的嵌入螺母中时，其与嵌入螺母的内圆周紧密接触，因而增大热传递的效率。在此，嵌入螺母是具有高热导率的金属并被加热单元22的热传递加热以熔化塑料部件。也就是说，当嵌入螺母被加热时，具有相对低熔化温度的塑料部件被熔化，因而嵌入螺母可被分离出来并容易从塑料部件中去除。

同时，用于防止加热线圈19过热的冷却器27安装在工作柜1的下部内。冷却器27可以是被广泛使用的水冷却器，并且可包括用于循环冷却剂的泵(未示出)，和用于在冷却加热线圈19之后对冷却剂进行冷却的冷却风扇(未示出)。

如图7所示，冷却器27的冷却剂通过电源23和匹配箱17流入加热线圈19，对加热线圈19进行冷却，从而防止电源23、匹配箱17以及加热线圈19过热。为了允许冷却剂流过加热线圈19，加热线圈19具有管结构，该管结构具有管状横截面以同时流过高频波和冷却剂。

具体地，如图6所示，加热线圈19具有管结构，使得冷却器27所供应的冷却剂流过加热线圈19，并且从匹配箱17传递的高频波沿着加热线圈19的外表面流动。而加热线圈19通过沿着加热线圈19的外表面流动的高频波感应地加热加热单元22，同时，冷却器27允许冷却剂流过加热线圈19，以防止加热线圈19在加热线圈22的加热过程中变得过热。在此，加热线圈19安装在线圈箱18内，因而与外界绝缘，这就可改善操作的安全性。

电源23产生匹配箱17产生高频波所需的大约2.5至5.0kW的电功率，并包括用于将生成的电流供应到匹配箱17的电线。尽管图形中未示出，电线以及向冷却器27供应冷却剂的供应管和用于收集冷却剂的收集管通过电源23和匹配箱17连接于加热线圈19。在此，电线可被连接到加热线圈19的外表面，冷却器27的供应管和收集管连接于加热线圈19的内部。

同时，如图1所示，用于控制除匹配箱17的开启/断开操作之外的电源23、旋转工作台2、平衡器16、冷却器27、通风风扇(将在后文描述)的操作的控制箱24、，设置在工作柜1中。此外，通风管26设置在工作柜1的顶部以排出在塑料部件熔化时所产生的烟，通风风扇设置在排气管内以排放烟。另外，移动轮25安装在工作柜1的底部以确保工作柜1以及安装在工作柜上的其他部件的可移动性和可工作性。

接着，将描述利用根据本发明示例性实施方式的嵌入螺母去除系统去除塑料部件的嵌入螺母的步骤。

首先，操作电源23以将产生高频波所需的电功率供应给匹配箱17，并操作冷却器27以防止加热线圈19过热。塑料部件布置于旋转工作台2的支架3上，并且夹具4和5被操作以固定塑料部件。当固定于旋转工作台2上的从动带轮9被主动带轮7转动时，固定在运动导杆11底部的运动转换单元10执行旋转运动，并在从动带轮9的纵向上线性移动，从而允许活动夹具5向固定夹具4移动。

然后，塑料部件开始与固定夹具4接触并被固定在夹具4和5之间。如此一来，当塑料部件被固定在旋转工作台2的支架3上时，连接于平衡器16的匹配箱17向下移动到待去除的嵌入螺母上。

此时，如图8所示，加热单元22的位置通过保持匹配箱17的把手而进行精确地调节，使得线圈箱18的加热单元22被嵌入并被固定到嵌入螺母的内部。然后，匹配箱17的开关被挤压以产生大约3至5秒的高频波，从而感应加热嵌入螺母。继而，嵌入螺母(由金属制成)被加热以熔化嵌入螺母周围的塑料。就是说，周围塑料部件(即，与嵌入螺母紧密接触的部分)被具有高热导率的受热嵌入螺母熔化，结果是，嵌入螺母可与塑料部件分离开。

这样一来，当嵌入螺母被加热并且嵌入螺母的周围被熔化时，平衡器16被操作，使得匹配箱17向上移动，并通过使用诸如卡环钳或螺丝刀等工具去除嵌入螺母。

在通过重复这些步骤而完成从塑料部件去除嵌入螺母之后，活动夹具5返回到其初始位置，并且塑料部件从支架3上去除。照此，根据本发明使用高频波的嵌入螺母去除系统可通过利用高频波快速且方便地去除嵌入到塑料部件内的金属，因而可改善工程塑料部件的可回收性，目前工程塑料部件因为金属嵌件而很难回收。

例如，为了减轻发动机的重量，诸如气缸头盖、进气歧管等大型部件已由工程塑料部件所代替，在此状态下，可通过利用本发明的嵌入螺母/金属去除系统快速地去除嵌件来回收相应的塑料部件。

尤其是，聚酰胺(PA)材料的价格比广泛用作塑料材料的聚丙烯材料的价格大约高两倍，因而，期望PA材料的回收可对公司成本有着巨大的经济影响。

如上所述，通过利用根据本发明的利用高频波的嵌入螺母去除系统，可以快速且方便地去除工程塑料部件中的金属嵌件(工程塑料部件由于金属嵌件的原因而难以回收)，因而可改善塑料部件的可回收性。

上面已经参考本发明的优选实施方式详细地描述了本发明。然而，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可对这些实施例作出改变，本发明的范围限定在所附权利要求及其等效物中。

Claims (14)

1.一种利用高频波的嵌入螺母去除系统，所述系统包括：

旋转工作台，其中具有嵌入螺母的塑料部件被放置并固定在所述旋转工作台上；

匹配箱，被配置成通过设置在所述旋转工作台上方的平衡器在所述塑料部件的所述嵌入螺母上上下运动，其中所述匹配箱被配置成产生并传输高频波；

其中安装有加热线圈的线圈箱，所述线圈箱被配置成通过从所述匹配箱传输的高频波感应地加热设置在所述线圈箱远端的加热单元；以及

被配置成防止所述加热线圈过热的冷却器；

其中所述嵌入螺母被从所述加热单元传递的热量加热，以熔化围绕在所述嵌入螺母周围的所述塑料部件的周围。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述旋转工作台包括固定夹具和活动夹具，所述固定夹具和所述活动夹具被配置成按照配置成朝向所述固定夹具线性地移动的所述活动夹具使所述塑料部件与所述固定夹具紧密接触以使所述塑料部件被固定在两个夹具之间的方式，夹住所述塑料部件。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述旋转工作台被可转动地安装。

4.如权利要求2所述的系统，其中所述活动夹具包括被设置在所述活动夹具的底部并被配置成引导所述活动夹具的线性运动的运动导杆，所述运动导杆被设置成沿着导轨线性地移动。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述加热线圈具有管结构，所述管结构具有管状横截面，使得冷却剂流过所述加热线圈的内部，并且所述高频波沿着所述加热线圈的外表面流动。

6.如权利要求1所述的系统，其中所述旋转工作台被设置在工作柜内，并且所述工作柜包括移动轮，所述移动轮安装在所述工作柜的底部以确保所述工作柜的可动性。

7.一种利用高频波的嵌入金属去除系统，所述系统包括：

旋转工作台，含有金属的塑料部件被放置并固定在所述旋转工作台上；

匹配箱，被配置成通过设置在所述旋转工作台上方的平衡器在所述塑料部件的所述嵌入金属上上下运动，其中所述匹配箱还被配置成产生并传输高频波；

其中安装有加热线圈的线圈箱，以通过从所述匹配箱传输的高频波加热设置在所述线圈箱远端的加热单元；以及

用于防止所述加热线圈过热的冷却器；

其中所述嵌入金属通过从所述加热单元传递的热量加热，以熔化围绕在所述嵌入金属周围的所述塑料部件的周围。

8.如权利要求7所述的系统，其中嵌入在所述塑料部件内的金属是金属螺母。

9.如权利要求7所述的系统，其中所述旋转工作台包括固定夹具和活动夹具，所述固定夹具和所述活动夹具被配置成按照配置成朝向所述固定夹具线性地移动的所述活动夹具使所述塑料部件与所述固定夹具紧密接触以使所述塑料部件被固定在两个夹具之间的方式，夹住所述塑料部件。

10.如权利要求9所述的系统，其中所述旋转工作台被可转动地安装。

11.如权利要求10所述的系统，其中所述活动夹具包括被设置在所述活动夹具的底部并被配置成引导所述活动夹具的线性运动的运动导杆，所述运动导杆被设置成沿着导轨线性地移动。

12.如权利要求9所述的系统，其中所述加热线圈具有管结构，所述管结构具有管状横截面，使得冷却剂流过所述加热线圈的内部，并且所述高频波沿着所述加热线圈的外表面流动。

13.如权利要求9所述的系统，其中所述旋转工作台被设置在工作柜内，并且所述工作柜包括移动轮，所述移动轮安装在所述工作柜的底部以确保所述工作柜的可动性。

14.一种方法，包括：

将含有金属的塑料部件放置并固定在旋转工作台上；

利用设置在旋转工作台上方的平衡器，在嵌入金属上上下移动匹配箱；

通过匹配箱产生和传输高频波；

利用由匹配箱传输的高频波，通过其内安装有加热线圈的线圈箱，对设置在线圈箱远端的加热单元进行加热；以及

在利用加热单元所传递的热量熔化围绕在嵌入金属周围的塑料部件的周围的同时，利用冷却器对加热线圈进行冷却。

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