CN102996582A - 一种主动拆卸结构及其拆卸方法 - Google Patents

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刘志峰
成焕波
詹一飞
李新宇
李东旭
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Abstract

本发明公开了一种主动拆卸结构及其拆卸方法，其特征是采用以形状记忆高分子材料SMP经一次成型制成的连接件，设置可以在形状记忆高分子材料SMP的激发温度下通过被连接件对所述连接件施加作用力、以使连接件在预开断位置上断开实现拆卸的驱动元件。本发明是以降低主动拆卸结构的设计、制造成本和提高拆卸效率为目标，实现产品主动拆卸。

Description

一种主动拆卸结构及其拆卸方法
技术领域
本发明涉及一种主动拆卸结构及其拆卸方法，尤其是作为产品零部件之间的连接结构。
背景技术
随着循环经济和可持续发展的理念逐渐推广，国内外对电子产品在生命终端即废弃后的回收处理要求越来越严格。目前，电子产品主要采用人工拆卸或机械破碎的方式进行预处理，前者效率很低，后者会破坏可重用的零部件或元器件，针对这些问题，国外有专家提出了主动拆卸的概念，由此改善产品的拆卸性能，提高产品在生命周期终端的拆卸效率，对节约能源，保护环境，实现可持续发展具有重要意义。随着智能材料研究的深入，使得以智能材料为基础的主动拆卸ADSM(Active Disassembly using Smart Materials.ADSM)方法引起了人们的广泛关注。
本申请发明人在此之前已经提出过关于电热激发的主动拆卸结构及其激发方法(申请号：201010602800.2；公开号：CN102128191A；公开日：2011.07.20)，是利用电热激发SMP卡扣(SMP是指具有形状记忆性能的高分子材料Shape Memory Polymer)或利用电热熔断热塑性塑料卡扣，以通电加热激发SMA驱动件(SMA是指形状记忆合金Shape Memory Alloy)而产生驱动力，实现主动拆卸；发明人也提出过基于ADSM技术的主动拆卸，其方法是利用SMP的形状回复功能以及形状回复速度快、变形量大的优点，将SMP制成连接结构，如SMP卡扣、SMP螺钉以及SMP铆钉等主动拆卸结构，或利用SMA的形状回复功能且对外做功的特性，回复力大的优点，将SMA制成可主动分离零部件的驱动件，如SMA箔片、弹簧、圆管等，其在外界环境激励下实现产品的主动拆卸，但这些主动拆卸结构的制造需经过第一次成型和第二次成型的两个成型阶段，在第一次成型阶段需通过注射等手段制成其受温度激发而变形后的形状，即主动拆卸结构形状回复后的形状，如SMP卡扣变形后、SMP螺钉螺纹消失后、SMP铆钉端部变形后的状态，在第二次成型阶段，将成型材料加热到可逆相的软化温度，使其在受热软化的状态，通过模压工艺，外力驱使其变形为零部件装配时的连接状态，由于模压的精度控制低于注塑，为了提高装配精度，使第二次成型的成本大大提高，往往二次成型阶段的成本占整个主动拆卸结构制造成本的80％，工艺复杂，制造成本较高。
因此迫切需要一种不需要二次成型、加工工艺简单、制造成本较低、拆卸效率较高的主动拆卸结构及其拆卸方法，以降低主动拆卸结构的制造成本，奠定其工业化应用基础。
发明内容
本发明是为了避免上述现有技术不足之处，提供一种主动拆卸结构及其拆卸方法，以降低主动拆卸结构的设计、制造成本和提高拆卸效率为目标，实现产品主动拆卸。
本发明解决技术问题采用如下方案：
本发明主动拆卸结构的特点是采用以形状记忆高分子材料SMP经一次成型制成的连接件，设置可以在形状记忆高分子材料SMP的激发温度下通过被连接件对所述连接件施加作用力、以使连接件在预开断位置上断开实现拆卸的驱动元件。
本发明主动拆卸结构的特点也在于：
所述连接件为SMP卡扣、SMP螺钉或SMP铆钉，所述驱动元件为机械弹簧或以形状记忆合金SMA为材质的SMA弹簧或SMA箔片。
所述连接件采用卡扣杆体和位于卡扣杆体顶端的卡钩构成的SMP卡扣，所述SMP卡扣的预开断位置是在卡扣杆体的腰部；所述被连接件为一卡槽件，所述卡钩卡扣在卡槽中；所述驱动元件采用机械弹簧或SMA弹簧，所述机械弹簧以预紧状态抵压在所述卡槽件上，所述SMA弹簧以自然收缩状态抵靠在所述卡槽件上。
所述连接件采用由螺栓头和螺栓柱构成SMP螺栓；设置被连接件为层叠的上层板体和下层板体，所述SMP螺栓通过螺纹连接所述上层板体和下层板体；所述SMP螺栓的预开断位置是在上层板体与下层板体之间位置处的螺栓柱上，所述驱动元件采用机械弹簧或SMA弹簧，所述机械弹簧以预紧状态抵压在所述上层板体的底部，所述SMA弹簧以自然收缩状态抵靠在所述上层板体的底部。
所述连接件采用由铆钉头和铆钉柱构成的SMP铆钉，所述SMP铆钉的预开断位置是在铆钉柱的腰部，设置被连接件为层叠的上层板体和下层板体，所述SMP铆钉铆固在下层板体与上层板体之间；所述驱动元件是设置在上层板体与下层板体之间的SMA箔片。
本发明主动拆卸结构的拆卸方法的特点是：对以形状记忆高分子材料SMP经一次成型制成的连接件进行加热，在所述连接件受热达到形状记忆高分子材料的激发温度时，由驱动元件施加作用力促使连接件在预开断位置上断开，实现主动拆卸。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
针对传统的主动拆卸结构需要进行二次成型，其加工工艺复杂，制造成本较高；本发明主动拆卸结构无需二次成型，大大降低了制造成本，拆卸方式属于局部破坏性拆卸，应用本发明方法能大幅度降低产品的主动拆卸成本，提高了产品的主动拆卸效率。
附图说明
图1a为本发明中采用SMP卡扣的连接结构示意图；
图1b为图1a所示结构拆卸状态示意图；
图2a为本发明中采用SMP螺钉的连接结构示意图；
图2b为图2a所示结构拆卸状态示意图；
图3a为本发明中采用SMP铆钉的连接结构示意图；
图3b为图3a所示结构拆卸状态示意图；
图中标号：1 卡槽件，2 弹簧，3 弹簧座，4 为SMP卡扣，5 变形弹簧，6 拆卸状态SMP卡扣，7 为SMP螺栓，8 拆卸状态SMP螺栓，9 为SMP铆钉，10a 上层板体；10b 下层板体；11 为SMA箔片；12 变形SMA箔片；13 拆卸状态SMP铆钉。
具体实施方式
本实施例主动拆卸结构是采用以形状记忆高分子材料SMP经一次成型制成的连接件，设置可以在形状记忆高分子材料SMP的激发温度下通过被连接件对所述连接件施加作用力、以使连接件在预开断位置上断开实现拆卸的驱动元件。
具体实施中连接件为SMP卡扣、SMP螺钉或SMP铆钉，驱动元件为机械弹簧或以形状记忆合金SMA为材质的SMA弹簧或SMA箔片。
拆卸方法：对以形状记忆高分子材料SMP经一次成型制成的连接件进行加热，在连接件受热达到形状记忆高分子材料的激发温度时，由驱动元件施加作用力促使连接件在预开断位置上断开，实现主动拆卸。
参见图1a和图1b，连接件采用卡扣杆体和位于卡扣杆体顶端的卡钩构成的SMP卡扣4，SMP卡扣4的预开断位置是在卡扣杆体的腰部；被连接件为一卡槽件1，卡钩卡扣在卡槽件1的卡槽中；驱动元件采用机械弹簧或SMA弹簧2，机械弹簧是以预紧状态抵压在卡槽件1上，SMA弹簧则是以自然收缩状态抵靠在卡槽件1上。
拆卸时，对以形状记忆高分子材料SMP经一次成型制成的SMP卡扣4进行加热，在SMP卡扣4受热达到形状记忆高分子材料的激发温度时，设置在弹簧座3中的弹簧2转而成图1b中所示的变形弹簧5，变形弹簧5通过卡槽件1向SMP卡扣4施加作用力，促使SMP卡扣4在其卡扣杆体的腰部断开成图1b中所示的拆卸状态SMP卡扣6，从而实现主动拆卸。
参见图2a和图2b，连接件可以采用由螺栓头和螺栓柱构成SMP螺栓7；设置被连接件为层叠的上层板体10a和下层板体10b，SMP螺栓7通过螺纹连接上层板体和下层板体；SMP螺栓的预开断位置是在上层板体与下层板体之间位置处的螺栓柱上，驱动元件采用机械弹簧或SMA弹簧，机械弹簧以预紧状态抵压在所述上层板体10a的底部，SMA弹簧则是以自然收缩状态抵靠在上层板体10a的底部。
拆卸时，对以形状记忆高分子材料SMP经一次成型制成的SMP螺栓7进行加热，在SMP螺栓7受热达到形状记忆高分子材料的激发温度时，设置在弹簧座3中的弹簧2转而成图2b中所示的变形弹簧5，变形弹簧5通过上层板体10a向SMP螺栓7施加作用力，促使SMP螺栓7在其卡扣杆体的腰部断开成图2b中所示的拆卸状态SMP螺栓8，从而实现主动拆卸。
参见图3a和图3b，连接件也采用由铆钉头和铆钉柱构成的SMP铆钉9，SMP铆钉9的预开断位置是在铆钉柱的腰部，设置被连接件为层叠的上层板体10a和下层板体10b，SMP铆钉9铆固在下层板体与上层板体之间；驱动元件是设置在上层板体与下层板体之间的SMA箔片11。
拆卸时，对以形状记忆高分子材料SMP经一次成型制成的SMP铆钉9进行加热，在SMP铆钉9受热达到形状记忆高分子材料的激发温度时，位于上层板体与下层板体之间的SMA箔片转而为变形SMA箔片12，变形SMA箔片12通过上层板体10a向SMP铆钉9施加作用力，促使SMP铆钉9在其卡扣杆体的腰部断开成图3b中所示的拆卸状态SMP铆钉13，从而实现主动拆卸。
在激发温度附近，SMP连接件的强度急剧降低达到软化的程度，此时施加的作用力可以保证将其拉断，使连接结构失效；由于在激发温度附近SMP连接件的强度很低，因此只需施加很小的驱动力可实现可靠拆卸。

Claims (6)

1.一种主动拆卸结构，其特征是采用以形状记忆高分子材料SMP经一次成型制成的连接件，设置可以在形状记忆高分子材料SMP的激发温度下通过被连接件对所述连接件施加作用力、以使连接件在预开断位置上断开实现拆卸的驱动元件。
2.根据权利要求1所述的主动拆卸结构，其特征是所述连接件为SMP卡扣、SMP螺钉或SMP铆钉，所述驱动元件为机械弹簧或以形状记忆合金SMA为材质的SMA弹簧或SMA箔片。
3.根据权利要求1所述的主动拆卸结构，其特征是所述连接件采用卡扣杆体和位于卡扣杆体顶端的卡钩构成的SMP卡扣，所述SMP卡扣的预开断位置是在卡扣杆体的腰部；所述被连接件为一卡槽件，所述卡钩卡扣在卡槽中；所述驱动元件采用机械弹簧或SMA弹簧，所述机械弹簧以预紧状态抵压在所述卡槽件上，所述SMA弹簧以自然收缩状态抵靠在所述卡槽件上。
4.根据权利要求1所述的主动拆卸结构，其特征是所述连接件采用由螺栓头和螺栓柱构成SMP螺栓；设置被连接件为层叠的上层板体和下层板体，所述SMP螺栓通过螺纹连接所述上层板体和下层板体；所述SMP螺栓的预开断位置是在上层板体与下层板体之间位置处的螺栓柱上，所述驱动元件采用机械弹簧或SMA弹簧，所述机械弹簧以预紧状态抵压在所述上层板体的底部，所述SMA弹簧以自然收缩状态抵靠在所述上层板体的底部。
5.根据权利要求1所述的主动拆卸结构，其特征是所述连接件采用由铆钉头和铆钉柱构成的SMP铆钉，所述SMP铆钉的预开断位置是在铆钉柱的腰部，设置被连接件为层叠的上层板体和下层板体，所述SMP铆钉铆固在下层板体与上层板体之间；所述驱动元件是设置在上层板体与下层板体之间的SMA箔片。
6.一种权利要求1所述主动拆卸结构的拆卸方法，其特征是：对以形状记忆高分子材料SMP经一次成型制成的连接件进行加热，在所述连接件受热达到形状记忆高分子材料的激发温度时，由驱动元件施加作用力促使连接件在预开断位置上断开，实现主动拆卸。
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