JP2005313588A - 易解体締結装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱可塑性樹脂製の締結物に締結された金属ネジの抜去作業、および、解体作業の迅速化、効率化手段を提供する。
【解決手段】 金属ネジの任意の2点間に電圧を印加することにより、金属ネジ自体が発生するジュール熱により、金属ネジと密接する熱可塑性樹脂製の締結物を軟化させ、金属ネジ頭部を咬持しながら引き上げ、抜去する。または、形状記憶合金製の座金の任意の2点間に電圧を印加することにより、形状記憶合金製座金自体が発生するジュール熱により高温の母相へ変化することにより、形状記憶合金製座金を所定の締結位置から離脱させ、締結機能を喪失させる。
【選択図】 図１

Description

多くの異なる原材料、および部品で構成される製品の使用後における解体作業、および、解体後の部品や資材の分別化による資源の再利用促進のため、各構成部品を締結する金属ネジの構造と金属ネジの抜去手段を含む易解体締結装置に関する環境保全対応技術である。

地球規模での環境保全の一環として、資源の再利用技術の確立が、求められている。電気、電子機器をはじめ多くの製品の使用後における解体、および、解体後の部品や資材の分別作業を容易にするため、
に見られるごとく、ネジの使用を制限する考案がある一方で、金属ネジによる締結手段は、簡便、経済的、締結強度、信頼性などの理由から、広く使用されている。また、 に見られるごとく、締結部品材料として形状記憶合金を適用した易解体締結部品も考案されている。 特開２００１−３０９２７８ 「電子機器の保持装置と映像機器」 特開２００３−２１４４０７ 「易解体締結部品」

資源の再利用を目的として、使用後の製品を解体し、原材料別に分別する作業において、高い生産性の理由から多用されている熱可塑性樹脂に締結された多数の金属ネジを締め戻し、抜去する煩雑な作業に多くの時間と労力が費やされている現状にかんがみ、該作業の迅速化、および効率化を実現する手段を提供する。

金属ネジの任意の2点間に電圧を印加することにより、金属ネジ自体が発生するジュール熱により、金属ネジと密接する熱可塑性樹脂製の締結物を軟化させ、金属ネジ頭部を咬持しながら引き上げ、抜去する。または、形状記憶合金製の座金の任意の2点間に電圧を印加することにより、形状記憶合金製座金自体が発生するジュール熱により高温の母相へ形状が変化することにより、所定の位置から離脱させ、締結機能を喪失させる。

本発明の易解体締結装置は、熱可塑性樹脂製の締結物に締結された多数の金属ネジを締め戻し、抜去する作業を含む解体作業の迅速化、および効率化を図る効果がある。

図１は、本発明による実施例１の断面図である。金属ネジ１の先端が、樹脂製締結物２を貫通し、露出している場合を示している。電源４を電源とし、電流が図中に示す矢印Ｃに沿って、給電用接触子５、金属ネジ１の頭部、金属ネジ１の内部、金属ネジ１の先端、給電用接触子５を流れる。電流により金属ネジ１はジュール熱を発生し、金属ネジ１の周辺に密接する樹脂製締結物２が、軟化するため、金属ネジ１を引き上げ、容易に抜去することが出来る。

図２は、本発明による実施例２の断面図である。金属ネジ１の先端が、樹脂製締結物２に覆われ露出しない場合を示している。金属ネジ１の頭部周辺と交叉する直径の一端から他端に通電することにより、金属ネジ１の頭部がジュール熱を発生する。金属ネジ１は、熱の良導体であり、金属ネジ１の頭部で発生した熱は、金属ネジ１の先端部に伝導し、前記の実施例１と同様に、樹脂製締結物２が軟化するため、金属ネジ１を引き上げ、容易に抜去することが出来る。

図３は、本発明による実施例３の断面図である。くびれネジ８の頭部は、くびれ部６を有している。前記の実施例１、および、実施例２のごとく、熱せられたくびれネジ８を、該くびれネジ８の周辺に密接し、軟化した樹脂製締結物２から引き抜くために、引き抜き冶具７をくびれネジ８の頭部のくびれ部６に咬持させ、引き上げ、容易に抜去することが可能である。

図4は、本発明による実施例４の断面図である。くびれネジ８の頭部のくびれ部６を咬持し、導電性金属材料により構成する引き抜き冶具７を、電源４、給電用接触子５を経て、金属ネジ８の頭部のくびれ部６に印加する導電路として兼用することを示しており、電流は図中の矢印Ｃに沿って流れる。兼用することにより、くびれネジ８内部でのジュール熱発生のための給電作業、および、くびれネジ８の抜去作業を、同時に実施することが可能となり、くびれネジ８から大気中への無効な熱放散時間を最小限にとどめることが可能となる。

図５は、本発明による実施例５の断面図である。被締結物３のネジ孔経を、さらネジ９の頭頂部経より大きく、且つ、形状記憶合金座金１０の外径より小さく形成している。常用温度では、形状記憶合金座金１０は、被締結物３、および、さらネジ９の頭部間に挟持され、さらネジ９を締結物２に締め込むことにより、被締結物３が締結される。形状記憶合金座金１０は、図６に示すごとく、横断面は、リング形状の一部に切り欠き１１を有するＣ形状をなし、形状記憶合金材料の変態点温度を超える高温条件下では、母相に変態し、図６の１０ａに示すごとく展開変形し、所定の締結位置から離脱し、締結機能を喪失する。

図７は、形状記憶合金座金１０が、変態点温度を超える温度条件における、締結部分を示す断面図で、記憶形状合金座金１０は、さらネジ９の頭頂部から離脱し、さらネジ９の頭頂部が、被締結物３のネジ孔を挿通し、締結物２から分離する状態を示している。常用温度でＣ形状であった形状記憶合金座金１０が、高温条件下で展開変形する事により、所定の位置から離脱する。前記の通り、被締結物３のネジ孔経は、さらネジ９の頭頂部経より大きく、且つ、形状記憶合金座金１０の外径より小さく形成しているため、形状記憶合金座金１０が、所定位置から離脱することにより、さらネジ９の頭頂部が、被締結物３のネジ孔を挿通し、締結物２を被締結物３から容易に分離することが可能となる。

図８は、本発明による実施例６の斜視図である。前記の実施例５の形状記憶合金座金１０の切り欠き１１の位置を規定するために、被締結物３の表面に突起状の隔壁１２を配設している。形状記憶合金座金１０の切り欠き１１の位置が、予め決められた位置となることにより、同一形状の使用済み製品を大量に解体する場合に、形状記憶合金座金１０に給電用接触子５を接触させ、電源４から通電させる作業の自動化が、実現可能となる。

ネジ、または、形状記憶合金製座金の任意の二点間の電気抵抗Ｒ（Ω）に、Ｅ（Ｖ）の電圧で、ｔ（秒）間、通電した場合、ネジ内の前記二点間に発生するジュール熱Q（Ｊ）は（Ｅ^２／Ｒ）×ｔの式で導出される。電源には、直流電圧、または交流電圧の何れをも同様に扱うことが可能である。ネジの電気抵抗値Ｒが低いことから、電源の電圧Ｅは、人体が感電しない低い電圧の適用が可能である。また、発熱量Ｑは、上式の電源の電圧Ｅ、または通電時間ｔを調節することにより、容易に制御することが可能である。

試算例として、ネジ、または、形状記憶合金製座金の二点間の電気抵抗Ｒを０.１Ω、電源の電圧Ｅを３Ｖ、通電時間ｔを１秒としたとき、前記の算出式から、ネジの発生熱は９０Ｊとなる。熱容量が０.５J/℃・ｇで、質量が１ｇのネジ、または、形状記憶合金製の座金の上昇温度は、９０/０.５＝１８０℃となり、室温が２０℃の環境におけるネジの温度は、１８０℃＋２０℃＝２００℃となる。ＡＢＳ樹脂の軟化温度である約８０℃を充分に上回り、上記条件でのネジの自己発熱により、樹脂製締結物を軟化させ、または、形状記憶合金製座金の自己発熱により、形状記憶合金製座金の変態点温度である１００℃を充分に上回り、座金を所定の締結位置から離脱させ、締結機能を喪失させることが、可能である。

資源再利用を目的として、使用後の最終製品を解体し、原材料別に分別する産業分野において、解体作業の迅速化、および効率化を実現することが可能である。

金属ネジの先端が、樹脂製締結物を貫通し、露出している場合の実施方法を示す断面図である。（実施例１） 金属ネジの先端が、樹脂製締結物に覆われ露出しない場合の実施方法を示す断面図である。（実施例２） くびれネジの頭部を引き抜き治具で咬持した状態を示す断面図である。（実施例３） くびれネジの頭部を咬持する引き抜き冶具を電源供給用の導電路、および給電用接触子として兼用する実施例を示す断面図である。（実施例４） さらネジの頭部、および、被締結物のネジ孔間に、横断面がＣ形状の形状記憶合金座金を挟持し、解体時には、座金の開口部両端に電圧を印加し、形状記憶合金座金の自己発熱により変形させ、所定の締結位置から離脱させる実施例を説明する断面図である。（実施例５） 形状記憶合金座金の平面図、側面図を実線で示し、形状記憶合金の変態点温度を超える高温条件における座金の形状を鎖線で示している。 形状記憶合金座金の変態点温度を超える高温条件における締結部分を示す断面図で、座金は、さらネジの頭頂部から離脱し、さらビスの頭頂部が、被締結物のネジ孔を挿通し、被締結物が締結物から分離されることを示している。 形状記憶合金座金の切り欠きの位置を規定するために、被締結物の表面に突起状の隔壁１２を配設する実施例の斜視図である。（実施例６）

符号の説明

１：金属ネジ
２：樹脂製締結物
３：被締結物
４：電源
５：給電用接触子
６：くびれ部
７：引き抜き冶具
８：くびれネジ
９：さらネジ
１０：形状記憶合金座金
１０ａ：展開変形した形状記憶合金座金
１１：切り欠き
１２：隔壁

Claims (7)

1. 熱可塑性樹脂製の部品を締結する金属ネジに電流を流すことを特徴とする易解体締結装置。
2. 請求項１に記載の易解体締結装置において、金属ネジの頭部と先端間に、電流を流すことを特徴とする易解体締結装置。
3. 請求項１に記載の易解体締結装置において、金属ネジ頭部周辺と交叉する直径の一端と他端間に、電流を流すことを特徴とする易解体締結装置。
4. 請求項１乃至３に記載の易解体締結装置において、金属ネジの頭部を、くびれ形状とすることを特徴とする易解体締結装置。
5. 請求項１乃至４に記載の易解体締結装置において、金属ネジ頭部のくびれ部分を咬持する引き抜き冶具を電流の経路として兼用することを特徴とする易解体締結装置。
6. ネジ、および、形状記憶合金部材製で、横断面がＣ形状をなす座金を組み合わせた、熱可塑性樹脂製の部品の締結手段であって、前記の座金に通電することによる座金の自己発熱により、形状記憶合金部材製の座金が高温の母相に変態し、締結機能を喪失することを特徴とする易解体締結装置。
7. 請求項６に記載の易解体締結装置において、熱可塑性樹脂製の被締結部品面上に突起状の隔壁を形成し、前記座金の開口部を、隔壁と係合させることを、特徴とした易解体締結装置。

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