專利名稱：一種主動拆卸結構及其拆卸方法
技術領域：
本發明涉及一種主動拆卸結構及其拆卸方法，尤其是作為產品零部件之間的連接結構。
背景技術：
隨著循環經濟和可持續發展的理念逐漸推廣，國內外對電子產品在生命終端即廢棄后的回收處理要求越來越嚴格。目前，電子產品主要采用人工拆卸或機械破碎的方式進行預處理，前者效率很低，后者會破壞可重用的零部件或元器件，針對這些問題，國外有專家提出了主動拆卸的概念，由此改善產品的拆卸性能，提高產品在生命周期終端的拆卸效率，對節約能源，保護環境，實現可持續發展具有重要意義。隨著智能材料研究的深入，使得以智能材料為基礎的主動拆卸 ADSM(Active Disassembly using Smart Materials. ADSM)方法引起了人們的廣泛關注。本申請發明人在此之前已經提出過關于電熱激發的主動拆卸結構及其激發方法(申請號=201010602800. 2 ;公開號CN102128191A ;
公開日:2011. 07. 20)，是利用電熱激發SMP卡扣(SMP是指具有形狀記憶性能的高分子材料Shape Memory Polymer)或利用電熱熔斷熱塑性塑料卡扣，以通電加熱激發SMA驅動件(SMA是指形狀記憶合金Shape MemoryAlloy)而產生驅動力，實現主動拆卸；發明人也提出過基于ADSM技術的主動拆卸，其方法是利用SMP的形狀回復功能以及形狀回復速度快、變形量大的優點，將SMP制成連接結構，如SMP卡扣、SMP螺釘以及SMP鉚釘等主動拆卸結構，或利用SMA的形狀回復功能且對外做功的特性，回復力大的優點，將SMA制成可主動分離零部件的驅動件，如SMA箔片、彈簧、圓管等，其在外界環境激勵下實現產品的主動拆卸，但這些主動拆卸結構的制造需經過第一次成型和第二次成型的兩個成型階段，在第一次成型階段需通過注射等手段制成其受溫度激發而變形后的形狀，即主動拆卸結構形狀回復后的形狀，如SMP卡扣變形后、SMP螺釘螺紋消失后、SMP鉚釘端部變形后的狀態，在第二次成型階段，將成型材料加熱到可逆相的軟化溫度，使其在受熱軟化的狀態，通過模壓工藝，外力驅使其變形為零部件裝配時的連接狀態，由于模壓的精度控制低于注塑，為了提高裝配精度，使第二次成型的成本大大提高，往往二次成型階段的成本占整個主動拆卸結構制造成本的80%，工藝復雜，制造成本較高。因此迫切需要一種不需要二次成型、加工工藝簡單、制造成本較低、拆卸效率較高的主動拆卸結構及其拆卸方法，以降低主動拆卸結構的制造成本，奠定其工業化應用基礎。
發明內容
本發明是為了避免上述現有技術不足之處，提供一種主動拆卸結構及其拆卸方法，以降低主動拆卸結構的設計、制造成本和提高拆卸效率為目標，實現產品主動拆卸。本發明解決技術問題采用如下方案本發明主動拆卸結構的特點是采用以形狀記憶高分子材料SMP經一次成型制成的連接件，設置可以在形狀記憶高分子材料SMP的激發溫度下通過被連接件對所述連接件施加作用力、以使連接件在預開斷位置上斷開實現拆卸的驅動元件。本發明主動拆卸結構的特點也在于所述連接件為SMP卡扣、SMP螺釘或SMP鉚釘，所述驅動元件為機械彈簧或以形狀記憶合金SMA為材質的SMA彈簧或SMA箔片。所述連接件采用卡扣桿體和位于卡扣桿體頂端的卡鉤構成的SMP卡扣,所述SMP卡扣的預開斷位置是在卡扣桿體的腰部；所述被連接件為一卡槽件，所述卡鉤卡扣在卡槽中；所述驅動元件采用機械彈簧或SMA彈簧，所述機械彈簧以預緊狀態抵壓在所述卡槽件上，所述SMA彈簧以自然收縮狀態抵靠在所述卡槽件上。所述連接件采用由螺栓頭和螺栓柱構成SMP螺栓；設置被連接件為層疊的上層板體和下層板體，所述SMP螺栓通過螺紋連接所述上層板體和下層板體；所述SMP螺栓的預開斷位置是在上層板體與下層板體之間位置處的螺栓柱上，所述驅動元件采用機械彈簧或SMA彈簧，所述機械彈簧以預緊狀態抵壓在所述上層板體的底部，所述SMA彈簧以自然收縮狀態抵靠在所述上層板體的底部。所述連接件采用由鉚釘頭和鉚釘柱構成的SMP鉚釘，所述SMP鉚釘的預開斷位置是在鉚釘柱的腰部，設置被連接件為層疊的上層板體和下層板體，所述SMP鉚釘鉚固在下層板體與上層板體之間；所述驅動元件是設置在上層板體與下層板體之間的SMA箔片。本發明主動拆卸結構的拆卸方法的特點是對以形狀記憶高分子材料SMP經一次成型制成的連接件進行加熱，在所述連接件受熱達到形狀記憶高分子材料的激發溫度時，由驅動元件施加作用力促使連接件在預開斷位置上斷開，實現主動拆卸。與已有技術相比，本發明有益效果體現在針對傳統的主動拆卸結構需要進行二次成型，其加工工藝復雜，制造成本較高；本發明主動拆卸結構無需二次成型，大大降低了制造成本，拆卸方式屬于局部破壞性拆卸，應用本發明方法能大幅度降低產品的主動拆卸成本，提高了產品的主動拆卸效率。
圖1a為本發明中采用SMP卡扣的連接結構示意圖；圖1b為圖1a所示結構拆卸狀態示意圖；圖2a為本發明中采用SMP螺釘的連接結構示意圖；圖2b為圖2a所示結構拆卸狀態示意圖；圖3a為本發明中采用SMP鉚釘的連接結構示意圖；圖3b為圖3a所示結構拆卸狀態示意圖；圖中標號1卡槽件，2彈簧，3彈簧座，4為SMP卡扣，5變形彈簧，6拆卸狀態SMP卡扣，7為SMP螺栓，8拆卸狀態SMP螺栓，9為SMP鉚釘，IOa上層板體；IOb下層板體；11為SMA箔片；12變形SMA箔片；13拆卸狀態SMP鉚釘。
具體實施例方式本實施例主動拆卸結構是采用以形狀記憶高分子材料SMP經一次成型制成的連接件，設置可以在形狀記憶高分子材料SMP的激發溫度下通過被連接件對所述連接件施加作用力、以使連接件在預開斷位置上斷開實現拆卸的驅動元件。
具體實施中連接件為SMP卡扣、SMP螺釘或SMP鉚釘，驅動元件為機械彈簧或以形狀記憶合金SMA為材質的SMA彈簧或SMA箔片。拆卸方法對以形狀記憶高分子材料SMP經一次成型制成的連接件進行加熱，在連接件受熱達到形狀記憶高分子材料的激發溫度時，由驅動元件施加作用力促使連接件在預開斷位置上斷開，實現主動拆卸。參見圖1a和圖1b,連接件采用卡扣桿體和位于卡扣桿體頂端的卡鉤構成的SMP卡
扣4, SMP卡扣4的預開斷位置是在卡扣桿體的腰部；被連接件為--^槽件1，卡鉤卡扣在卡
槽件I的卡槽中；驅動元件采用機械彈簧或SMA彈簧2，機械彈簧是以預緊狀態抵壓在卡槽件I上，SMA彈簧則是以自然收縮狀態抵靠在卡槽件I上。拆卸時，對以形狀記憶高分子材料SMP經一次成型制成的SMP卡扣4進行加熱，在 SMP卡扣4受熱達到形狀記憶高分子材料的激發溫度時，設置在彈簧座3中的彈簧2轉而成圖1b中所示的變形彈簧5，變形彈簧5通過卡槽件I向SMP卡扣4施加作用力，促使SMP卡扣4在其卡扣桿體的腰部斷開成圖1b中所示的拆卸狀態SMP卡扣6，從而實現主動拆卸。參見圖2a和圖2b，連接件可以采用由螺栓頭和螺栓柱構成SMP螺栓7 ;設置被連接件為層疊的上層板體IOa和下層板體10b，SMP螺栓7通過螺紋連接上層板體和下層板體；SMP螺栓的預開斷位置是在上層板體與下層板體之間位置處的螺栓柱上，驅動元件采用機械彈簧或SMA彈簧，機械彈簧以預緊狀態抵壓在所述上層板體IOa的底部，SMA彈簧則是以自然收縮狀態抵靠在上層板體IOa的底部。拆卸時，對以形狀記憶高分子材料SMP經一次成型制成的SMP螺栓7進行加熱，在SMP螺栓7受熱達到形狀記憶高分子材料的激發溫度時，設置在彈簧座3中的彈簧2轉而成圖2b中所示的變形彈簧5，變形彈簧5通過上層板體IOa向SMP螺栓7施加作用力，促使SMP螺栓7在其卡扣桿體的腰部斷開成圖2b中所示的拆卸狀態SMP螺栓8，從而實現主動拆卸。參見圖3a和圖3b，連接件也采用由鉚釘頭和鉚釘柱構成的SMP鉚釘9，SMP鉚釘9的預開斷位置是在鉚釘柱的腰部，設置被連接件為層疊的上層板體IOa和下層板體10b，SMP鉚釘9鉚固在下層板體與上層板體之間；驅動元件是設置在上層板體與下層板體之間的SMA箔片11。拆卸時，對以形狀記憶高分子材料SMP經一次成型制成的SMP鉚釘9進行加熱，在SMP鉚釘9受熱達到形狀記憶高分子材料的激發溫度時，位于上層板體與下層板體之間的SMA箔片轉而為變形SMA箔片12，變形SMA箔片12通過上層板體IOa向SMP鉚釘9施加作用力，促使SMP鉚釘9在其卡扣桿體的腰部斷開成圖3b中所示的拆卸狀態SMP鉚釘13，從而實現主動拆卸。在激發溫度附近，SMP連接件的強度急劇降低達到軟化的程度，此時施加的作用力可以保證將其拉斷，使連接結構失效；由于在激發溫度附近SMP連接件的強度很低，因此只需施加很小的驅動力可實現可靠拆卸。
權利要求
1.一種主動拆卸結構，其特征是采用以形狀記憶高分子材料SMP經一次成型制成的連接件，設置可以在形狀記憶高分子材料SMP的激發溫度下通過被連接件對所述連接件施加作用力、以使連接件在預開斷位置上斷開實現拆卸的驅動元件。
2.根據權利要求1所述的主動拆卸結構，其特征是所述連接件為SMP卡扣、SMP螺釘或SMP鉚釘，所述驅動元件為機械彈簧或以形狀記憶合金SMA為材質的SMA彈簧或SMA箔片。
3.根據權利要求1所述的主動拆卸結構，其特征是所述連接件采用卡扣桿體和位于卡扣桿體頂端的卡鉤構成的SMP卡扣，所述SMP卡扣的預開斷位置是在卡扣桿體的腰部；所述被連接件為一卡槽件，所述卡鉤卡扣在卡槽中；所述驅動元件采用機械彈簧或SMA彈簧，所述機械彈簧以預緊狀態抵壓在所述卡槽件上，所述SMA彈簧以自然收縮狀態抵靠在所述卡槽件上。
4.根據權利要求1所述的主動拆卸結構，其特征是所述連接件采用由螺栓頭和螺栓柱構成SMP螺栓；設置被連接件為層疊的上層板體和下層板體，所述SMP螺栓通過螺紋連接所述上層板體和下層板體；所述SMP螺栓的預開斷位置是在上層板體與下層板體之間位置處的螺栓柱上，所述驅動元件采用機械彈簧或SMA彈簧，所述機械彈簧以預緊狀態抵壓在所述上層板體的底部，所述SMA彈簧以自然收縮狀態抵靠在所述上層板體的底部。
5.根據權利要求1所述的主動拆卸結構，其特征是所述連接件采用由鉚釘頭和鉚釘柱構成的SMP鉚釘，所述SMP鉚釘的預開斷位置是在鉚釘柱的腰部，設置被連接件為層疊的上層板體和下層板體，所述SMP鉚釘鉚固在下層板體與上層板體之間；所述驅動元件是設置在上層板體與下層板體之間的SMA箔片。
6.一種權利要求1所述主動拆卸結構的拆卸方法，其特征是對以形狀記憶高分子材料SMP經一次成型制成的連接件進行加熱，在所述連接件受熱達到形狀記憶高分子材料的激發溫度時，由驅動元件施加作用力促使連接件在預開斷位置上斷開，實現主動拆卸。
全文摘要
本發明公開了一種主動拆卸結構及其拆卸方法，其特征是采用以形狀記憶高分子材料SMP經一次成型制成的連接件，設置可以在形狀記憶高分子材料SMP的激發溫度下通過被連接件對所述連接件施加作用力、以使連接件在預開斷位置上斷開實現拆卸的驅動元件。本發明是以降低主動拆卸結構的設計、制造成本和提高拆卸效率為目標，實現產品主動拆卸。
文檔編號F16B1/04GK102996582SQ201210090950
公開日2013年3月27日 申請日期2012年3月30日 優先權日2012年3月30日
發明者劉志峰, 成煥波, 詹一飛, 李新宇, 李東旭 申請人:合肥工業大學