專利名稱：切斷裝置、加工裝置及切斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種切斷裝置，該裝置可利用同一種切斷刀具(切斷工具)連續(xù)切斷由玻璃、陶瓷、樹脂、金屬等單一材料或它們的復(fù)合材料構(gòu)成的物體。更詳細(xì)地說，涉及通過用硬質(zhì)固體制成的沖擊體以高速、高頻率地撞擊物體，一面破碎物體的最表層的區(qū)域，一面進(jìn)行切斷的切斷裝置及切斷方法。
在以回收處理為目的，將布勞恩管(CRT/陰極射線管)的玻璃切斷、拆卸的情況下，一般采用通過將加熱絲繞在CRT周圍通電加熱的熱沖擊方法，或者通過金剛石砂輪刀具的高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切斷，或者采取氣體熔斷等方法。
另外，形成汽車車身、各種家電制品的框架或其它組成部件的薄鋼板(冷軋板)等的切斷，一般采用具有高硬度鋸齒的帶狀刀具(帶鋸)或圓盤狀刀具(切縫銑刀)進(jìn)行切斷，或者采用由磨粒制成圓盤狀或圓筒狀砂輪、刀具的砂輪機(jī)切斷，或者采用乙炔等進(jìn)行氣體熔斷。
樹脂成型品的切斷一般采用帶鋸、切縫銑刀、立銑刀等進(jìn)行切斷。
此外，尚沒有使同一種刀具(帶切削刃的工具)轉(zhuǎn)動或高速移動，從而順序、連續(xù)切斷上述布勞恩管等玻璃、薄鋼板、樹脂成型品等不同材質(zhì)部件的切斷裝置的方案。
但是，上述現(xiàn)有的切斷方法分別存在以下問題。
(1)對于所述CTR玻璃的切斷，由于CTR的形狀、大小、制造工藝的區(qū)別等，使得玻璃的殘余應(yīng)力不定。因而，如果采用利用熱沖擊的加熱絲通電的方式，則很難找出穩(wěn)定的切斷加熱條件，形成穩(wěn)定的恒定切斷面。
另外，如果用金剛石砂輪刀具進(jìn)行切斷，若切斷速度過大，則摩擦熱使得金剛石砂輪刀具的磨損速度增大，因而限制了切斷速度。并且，金剛石砂輪刀具的價(jià)格很高，使得與切斷量和金剛石砂輪刀具的磨損量有密切關(guān)系的切斷成本增大。
另外，用高溫氣體熔斷，由于切斷速度慢，并且若在被切斷物或切斷部附近有可燃物的話是很危險(xiǎn)的，因而限制了其可能使用的范圍。
(2)在用帶鋸、切縫銑刀等刀具切斷所述薄鋼板的情況下，所述刀具的切削刃被牢牢地緊壓在被切斷物上，通過對被切斷物的連續(xù)剪切破壞進(jìn)行切斷加工。
由于切削刃被牢牢地緊壓在被切斷物上，使得切斷部位的摩擦熱很大，由于熱引起刃尖的脆化和軟化，使得刃尖的磨損增大。
切削刃的磨損限制了切斷速度，使其大幅度下降。并且由于切削刃咬入被切斷物，需要很高的剛性來保持刀具(切刀)和被切斷物，因而需要大規(guī)模的保持機(jī)構(gòu)和很高的設(shè)備成本。
采用砂輪的砂輪機(jī)切斷是通過帶有磨粒的切削刃進(jìn)行連續(xù)的微小剪切實(shí)現(xiàn)的。若磨粒角部(切削刃)不夠鋒利且砂輪機(jī)的圓周速度較大，會使得切斷部位的摩擦熱很大。為保證砂輪機(jī)的壽命，必須適當(dāng)控制切斷部位的溫度，從而限制了切斷速度。
用乙炔等氣體熔斷，保證切斷部附近沒有可燃物在安全上是很重要的，這就限制了切斷的范圍。
(3)在采用對樹脂成型品等進(jìn)行切斷的帶鋸、切縫銑刀等的情況下，當(dāng)切斷速度大時(shí)，由于刀具的摩擦而引起在被切斷物的切斷部附近著火或熔融，造成物理性質(zhì)的變化。
(4)當(dāng)切斷磁性金屬部件時(shí)，在使用以鐵合金為主體的切削刃的情況下，切斷時(shí)產(chǎn)生的被切斷物碎片和粉末由于是磁性體而附著到刃尖上，由于刃尖的摩擦阻力增大或刃尖損傷，造成切斷能力大幅度下降。
(5)對于由具有不同物理性質(zhì)的多種部件(例如，金屬、樹脂成型品、玻璃、鐵氧體等)構(gòu)成的被切斷物，用同一刀具順序、連續(xù)地切斷是極為困難的。
(6)在被切斷物的切斷加工信息(物理性質(zhì)等)不明的情況下，或者，在被切斷物由多種部件構(gòu)成、且隱藏在表面部件后面的部件的形狀或材質(zhì)不明的情況下，除了被切斷物的表面和外觀形狀的圖象信息外，找不出最適合的切斷條件，不能進(jìn)行最適當(dāng)?shù)那袛嘧詣涌刂啤?br> 本發(fā)明是為了解決上述課題，根據(jù)施加臨界沖擊速度(Criticalinpact velocity)以上的高速張力時(shí)，在受力端立即產(chǎn)生斷裂的塑性波理論，或者當(dāng)施加臨界沖擊速度以上的高速壓縮力時(shí)延展性急劇下降，受力端由于小的畸變而破裂(類似變脆的現(xiàn)象)的理論，制成切斷裝置，使之實(shí)用化。
詳細(xì)的說，代替配有傳統(tǒng)切削刃的刀具，用金屬等硬質(zhì)固體制成的沖擊體以超高速、高頻率地撞擊被切斷物(以下稱為“加工對象”或“工件”)，利用所述撞擊能量產(chǎn)生塑性波，瞬時(shí)破壞并除去撞擊部位。
即，本發(fā)明是根據(jù)下述原理制成的切斷裝置作高速圓周運(yùn)動的沖擊體以高于工件的臨界沖擊速度撞擊工件，在反射(回跳)時(shí)，伴隨沖擊產(chǎn)生的高速壓縮或摩擦，借助由此產(chǎn)生的高速張力和高速剪切等，在沖擊體和工件的撞擊部位及其附近極為有限的范圍內(nèi)，使工件表面瞬時(shí)破碎(破壞)成微粒狀或碎片。
一般地，在加工時(shí)利用工具的移動在工件上施加拉伸力、壓縮力或剪切力等外力，使工件產(chǎn)生應(yīng)變或變形。這時(shí)，不斷增加工具的速度，即加工速度，當(dāng)加工速度達(dá)到極限時(shí)，工件的可延展性急劇下降。這一極限速度被稱為臨界沖擊速度。當(dāng)加工速度在臨界沖擊速度以上時(shí)，工件受到工具施力的一端立即被破壞。利用這一現(xiàn)象，通過沖擊體以臨界沖擊速度以上的速度撞擊工件，可僅破壞并除去工件撞擊部的最表層部分。而且，如果沖擊體單位時(shí)間的撞擊次數(shù)非常多，可使這種現(xiàn)象反復(fù)發(fā)生。另外，若順次移動沖擊體的撞擊位置，可僅對撞擊部順次進(jìn)行除去加工，而不破壞工件撞擊部以外的部分。從宏觀來看，就實(shí)現(xiàn)了對工件的切斷加工。采用這種切斷方法可獲得比較平滑的切斷面。
為了產(chǎn)生塑性波，沖擊體必須以超過臨界沖擊速度的速度撞擊工件。具體地說，撞擊速度一般在大約139m/秒(約500km/小時(shí))以上較為理想，在大約340m/秒(約1224km/小時(shí))以上更好。
當(dāng)上述撞擊速度換算成圓板的圓周速度時(shí)，若用直徑為100mm的圓板，則順次分別相當(dāng)于轉(zhuǎn)速為26,500rpm以上，及轉(zhuǎn)速為65,130rpm以上。
實(shí)際上，臨界沖擊速度隨工件種類而不同。例如，鋁、低碳鋼、不銹鋼、鈦的臨界速度分別為49.7m/秒、30.0m/秒，152.3m/秒、61.8m/秒左右。因而，沖擊體的撞擊速度可根據(jù)工件的種類而變換。沖擊體的撞擊速度可在工件臨界沖擊速度的2倍以上，在3倍以上更好，最好在4倍以上，以便可以穩(wěn)定地切斷。
在沖擊體上形成有貫通孔，并與豎直設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體上的支軸之間留有規(guī)定的嵌合間隙、可旋轉(zhuǎn)地保持于該支軸上。由于留有嵌合間隙，沖擊體可在撞擊之后立刻吸收沖擊體的位移。支承所述沖擊體的支軸和所述沖擊體的貫通孔的嵌合間隙在2mm以上為好，在5～10mm左右更好。嵌合間隙必須對應(yīng)于沖擊體沖擊速度增大而設(shè)定得更大。并且在本發(fā)明中，規(guī)定嵌合間隙為一般的軸與軸承的配合狀態(tài)比JIS標(biāo)準(zhǔn)的間隙數(shù)值大2～3個(gè)數(shù)量級。
從而，本發(fā)明的加工原理與現(xiàn)有的沖擊所產(chǎn)生的加工的原理不同。現(xiàn)有的加工原理為使切削工具(刀具)的切削刃以低速(最大約10m/sec左右以下)撞擊工件，工件經(jīng)過彈性變形順次從塑性變形至到斷裂，工件表面上較寬范圍內(nèi)發(fā)生斷裂。
另外，在本發(fā)明中，沖擊體沒有象現(xiàn)有的切削工具那樣配備銳利的切削刃。
按照上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明進(jìn)行的切斷具有以下特征(1)利用通過沖擊體和工件撞擊時(shí)高于臨界沖擊速度的高速壓縮和高速拉伸進(jìn)行破碎(切斷)的原理，工件在切斷部位產(chǎn)生的摩擦熱極少。另外，沖擊體由于高速運(yùn)動而實(shí)現(xiàn)急速的空冷，使沖擊體本身的溫度上升極小。
(2)旋轉(zhuǎn)、往復(fù)運(yùn)動或直線運(yùn)動的切削工具(刀具)存在劇烈的磨損。然而，本發(fā)明的沖擊體，通過與工件的撞擊，沖擊體被加工硬化，隨著使用不斷硬化，使其耐磨性能提高。
(3)本發(fā)明的切斷原理切斷阻力和摩擦阻力小。從而，在切斷時(shí)不必牢固地保持或固定工件。并且，支承所述沖擊體的支軸、高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體或主軸的剛性、軸承的剛性、夾持旋轉(zhuǎn)體主軸的機(jī)械手的剛性等不必構(gòu)筑得非常堅(jiān)固。
(4)在切斷時(shí)，通過在多軸控制機(jī)械手等上安裝檢測旋轉(zhuǎn)體對應(yīng)于工件產(chǎn)生的固有振動波形(或振動數(shù))的振動檢測裝置，可對應(yīng)于工件控制加工條件(沖擊體的撞擊速度、移動速度等)。
(5)可用同一切斷裝置連續(xù)切斷由多個(gè)不同部件(例如，金屬、樹脂成形品、玻璃、鐵氧體等)構(gòu)成、且內(nèi)部不可見的工件。
上述本發(fā)明的切斷裝置力圖用簡單的結(jié)構(gòu)大幅度地提高使用壽命和可靠性。并且，不必?fù)?dān)心在切斷過程中混合存在不同材質(zhì)的工件，作為回收設(shè)備一環(huán)的破碎或切斷裝置是極為有效的。
因此，本發(fā)明可使以廢棄處理為目的的家電制品或汽車等的解體切斷處理的自動化，而不必根據(jù)加工對象或構(gòu)成部件的種類或加工條件而更換切斷裝置。并且，對提高切斷裝置的壽命和可靠性，提高回收率，環(huán)境保護(hù)，有效利用資源作出了貢獻(xiàn)。
本發(fā)明切斷裝置的具體結(jié)構(gòu)如下。
本發(fā)明中的第1發(fā)明是具有下述特征的切斷裝置，沖擊體可旋轉(zhuǎn)地安裝在豎直設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體的主平面上的支軸上，高速旋轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)體，使所述沖擊體以高于加工對象(工件)的臨界沖擊速度的速度撞擊加工對象，以實(shí)現(xiàn)通過利用離心力沖擊切斷，從而減少切削刃的的磨損，提高切斷裝置的壽命和可靠性。并且，不論加工對象的種類如何，均可進(jìn)行高速破碎或高速切斷。
第2發(fā)明是具有下述特征的切斷裝置，在主平面相對向的一對旋轉(zhuǎn)體之間架設(shè)支軸，在該支軸上可旋轉(zhuǎn)地安裝沖擊體，高速旋轉(zhuǎn)所述一對旋轉(zhuǎn)體，使所述沖擊體以高于加工對象(工件)的臨界沖擊速度的速度撞擊加工對象，以實(shí)現(xiàn)通過利用離心力沖擊切斷，從而減少切削刃的磨損，提高切斷裝置的壽命和可靠性。并且，不論加工對象的種類如何，均可進(jìn)行高速破碎或高速切斷。
第3發(fā)明是具有下述特征的切斷裝置，在主平面相對向的一對旋轉(zhuǎn)體之間架設(shè)支軸，準(zhǔn)備多個(gè)將沖擊體可旋轉(zhuǎn)地安裝在該支軸上而構(gòu)成的切斷組件，所述切斷組件按規(guī)定間隔安裝在同一主軸上，高速旋轉(zhuǎn)所述主軸，使所述各沖擊體以高于加工對象(工件)的臨界沖擊速度的速度撞擊加工對象，可在一次中對一個(gè)寬面進(jìn)行加工，以實(shí)現(xiàn)提高切斷加工效率。
第4發(fā)明是具有下述特征的切斷裝置，在主平面相對向的一對旋轉(zhuǎn)體之間架設(shè)支軸，準(zhǔn)備多個(gè)將沖擊體可旋轉(zhuǎn)地安裝在該支軸上而構(gòu)成的切斷組件，所述切斷組件分別安裝在兩根平行配置的軸上，所述兩根軸以將加工對象(工件)咬入的方式沿不同方向高速旋轉(zhuǎn)，使所述各沖擊體以高于加工對象的臨界沖擊速度的速度撞擊加工對象，不論加工對象的材質(zhì)、種類如何，均可進(jìn)行高速破碎或切斷。
第5發(fā)明為具有下述特征的切斷裝置，在主平面相對向的一對旋轉(zhuǎn)體之間架設(shè)支軸，準(zhǔn)備多個(gè)將沖擊體可旋轉(zhuǎn)地安裝在該支軸上而構(gòu)成的切斷組件，所述切斷組件按規(guī)定間隔分別數(shù)個(gè)數(shù)個(gè)地安裝在兩根平行配置的軸上，所述兩根軸以將加工對象(工件)咬入的方式沿不同方向高速旋轉(zhuǎn)，使所述各沖擊體以高于加工對象的臨界沖擊速度撞擊加工對象，不論加工對象的材質(zhì)、種類如何，均可高速破碎成微細(xì)狀或切斷。
第6發(fā)明為具有下述特征的加工裝置，該加工裝置將第1～第3發(fā)明中任一項(xiàng)所述的切斷裝置安裝在設(shè)有多軸控制機(jī)能的機(jī)械手上，從而可進(jìn)行三維加工(曲面加工)。
第7發(fā)明的特征為，在第6發(fā)明的加工裝置中，配有檢測沖擊體撞擊加工對象而產(chǎn)生的固有振動波形和振動數(shù)中至少一項(xiàng)，并控制所述沖擊體的撞擊速度和撞擊方向，及切斷裝置的移動速度中至少一項(xiàng)的控制裝置，從而能夠以一定的加工速度或相應(yīng)于工件的最適當(dāng)?shù)募庸に俣冗M(jìn)行加工。
第8發(fā)明的特征為，在第1～第5發(fā)明中，沖擊體最好以大約139m/秒(約500km/小時(shí))以上的速度，以大約1 50次/秒以上的頻率撞擊加工對象，從而不論加工對象的材質(zhì)、種類如何，均可高速切斷。
第9發(fā)明的特征為，在第1～第5發(fā)明中，沖擊體最好以大約340m/秒(約1224km/小時(shí))以上的速度，以大約150次/秒以上的頻率撞擊加工對象，從而不論加工對象的材質(zhì)、種類如何，均可高速切斷。
第10發(fā)明的特征為，在第1～第5發(fā)明中，沖擊體以超過加工對象臨界沖擊速度兩倍以上的速度撞擊加工對象，從而不論加工對象的材質(zhì)、種類如何，均可高速切斷。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中切斷裝置的正向剖視圖。
圖2是沿圖1中切斷裝置的剖面線S1-S1剖開的側(cè)向剖視圖。
圖3是用圖1的切斷裝置切斷工件時(shí)的正向剖視圖。
圖4是構(gòu)成圖1中切斷裝置的沖擊體的正視圖。
圖5是圖4中沖擊體沿剖面線S3-S3剖開的剖視圖。
圖6是表示圖1中切斷裝置的沖擊體的其它實(shí)例的視圖，圖6(A)是正視圖，圖6(B)是圖6(A)沿S4-S4的剖視圖。
圖7是表示圖1中切斷裝置的沖擊體的其它實(shí)例的視圖，圖7(A)是正視圖，圖7(B)是圖7(A)沿S5-S5的剖視圖。
圖8是表示圖1中切斷裝置的沖擊體的其它實(shí)例的視圖，圖8(A)是正視圖，圖8(B)是側(cè)視圖。
圖9是本發(fā)明實(shí)施例2中切斷裝置的正向剖視圖。
圖10是本發(fā)明實(shí)施例3中切斷裝置的正向剖視圖。
圖11是本發(fā)明實(shí)施例4中的加工裝置的側(cè)視圖。
下面，根據(jù)圖1～圖11對本發(fā)明的切斷裝置的實(shí)施例進(jìn)行說明。
(實(shí)施例1)圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中切斷裝置的正向剖視圖(沿圖2的剖面線S2-S2剖開的剖視圖)，圖2是圖1中切斷裝置沿剖面線S1-S1剖開的側(cè)向剖視圖，圖3是用圖1中切斷裝置切斷工件時(shí)的正向剖視圖，圖4是構(gòu)成圖1中切斷裝置的沖擊體的正視圖，圖5是圖4中沖擊體沿剖面線S3-S3剖開的剖視圖，圖6、圖7、圖8表示構(gòu)成切斷裝置的沖擊體的其它例子的視圖。
實(shí)施例1中的切斷裝置100如圖1～圖3所示，在主平面相對向的一對圓板(旋轉(zhuǎn)體)101、101之間架設(shè)支軸103，沖擊體1可旋轉(zhuǎn)地安裝在該支軸103上，使所述一對圓板(旋轉(zhuǎn)體)101、101以主軸102為中心高速旋轉(zhuǎn)，所述沖擊體1(硬質(zhì)固體)以高于工件臨界沖擊速度的速度撞擊在工件105上。并且，允許轉(zhuǎn)速由于電源電壓的變動和其它原因存在±10％左右的偏差。
沖擊體1相對于工件105的沖擊速度自不必言，同時(shí)還要與所述一對圓板(旋轉(zhuǎn)體)101的轉(zhuǎn)速相對應(yīng)。在本實(shí)施例中，一對圓板(旋轉(zhuǎn)體)的轉(zhuǎn)速在10,000～60,000rpm的高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)。利用這一轉(zhuǎn)速區(qū)域是為了提高沖擊體1的沖擊力和空冷效果及加工硬化提高使用壽命。
在圖1所示的切斷裝置100中，在具有貫通孔3的圓筒體2的外周面上配有4個(gè)四邊形凸起4，在圓板101的主平面上等間距的4個(gè)位置上配置平面形狀為十字型的沖擊體1(參照圖4)。所述四邊形凸起4相當(dāng)于傳統(tǒng)工具中的切削刃，對工件進(jìn)行沖擊。從圖1可以看出，沖擊體1外周的一部分(四邊形凸起，即切削刃4)位于比所述圓板101外周還靠外的位置上。
由于沖擊體1等間隔地配置在圓板101主平面上的4個(gè)位置上，所以工件的沖擊頻率在(1萬轉(zhuǎn)/分)×4(處)＝4萬次/分以上。
在支軸103和沖擊體1的貫通孔3之間設(shè)有規(guī)定的嵌合間隙104(在后面所述的具體實(shí)施例中嵌合間隙為7mm左右)。通過設(shè)置嵌合間隙104，盡管旋轉(zhuǎn)體101高速旋轉(zhuǎn)，但卻緩和了對沖擊體1的切削刃4及支軸103的沖擊，防止支軸等的破損造成的切斷裝置100的破損。
另外，所述沖擊體的外形除前述十字型以外也可任意設(shè)定。例如，可以設(shè)定為具有多個(gè)角部的多角形(正三角形，正四角形，長方形，正五角形，正六角形等)，或者圓盤形、大致成弓形。圖6、圖7、圖8中順次表示出圓盤形、正六角形、大致成弓形的沖擊體的例子。
圖6表示圓盤形沖擊體1A，圖6(A)為正視圖，圖6(B)為剖視圖。圓盤形沖擊體1A的形狀為可使具有貫通孔3A的圓筒體2A貫穿于規(guī)定厚度的環(huán)形切削刃4A的中央部分。
圖7表示正六角形的沖擊體1B，圖7(A)為正視圖，圖7(B)為剖視圖。正六角形沖擊體1B的形狀為可使具有貫通孔3B的圓筒體2B貫穿于外形為正六角形、具有規(guī)定厚度的切削刃部4B的中央部分。
圖8表示大致成弓形的沖擊體1C，圖8(A)為正視圖，圖8(B)為側(cè)視圖。圖8中所示的大致成弓形的沖擊體1C具有由大致成圓弧狀的部分和連接該圓弧的大致兩端的弦所圍成的大致成弓形的浮動部5C。浮動部5C的一側(cè)端部上與在中央部具有貫通孔3C的圓筒體2C一體化。在浮動部5C的另一端上形成切削刃4C。沖擊體1C以切削刃4C作為旋轉(zhuǎn)方向的前方地安裝在旋轉(zhuǎn)體的支軸103上。沖擊體1C貫通孔3C的平面形狀為長圓形，與平面形狀為圓形，具有旋轉(zhuǎn)對稱形狀的圖4～圖5的沖擊體1、圖6的沖擊體1A及圖7的沖擊體1B的各個(gè)貫通孔3、3A、3B不同。更確切地說，貫通孔3C的平面形狀為由以沖擊體1C的重心為中心、半徑不同的兩個(gè)圓弧和周向方向兩端的半圓圍成的圓弧狀長圓形。通過將貫通孔3C做成以沖擊體1C的重心為中心的圓弧狀長孔，可以良好地吸收沖擊體1C撞擊工件后反彈時(shí)的位移，提高切斷性能。
另外，對于所述旋轉(zhuǎn)體101的形狀，除了圓板型外，也可以為正多角形等任意形狀。但是，當(dāng)然必須保證旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)平衡。
下面描述旋轉(zhuǎn)體和沖擊體的尺寸和材質(zhì)的一個(gè)實(shí)例。在圖1所示實(shí)施例的裝置的情況下，圓板101的直徑為100mm，板厚為5mm，材質(zhì)為碳素結(jié)構(gòu)鋼，支軸103的直徑為10mm，材質(zhì)為碳素結(jié)構(gòu)鋼或碳素工具(JIS標(biāo)準(zhǔn)鋼號/SK2)，沖擊體1的切削刃頂部間的距離L約為40mm，貫通孔3的直徑為17mm，切削刃4的寬度w約為15mm，切削刃4的厚度t約為5mm，材質(zhì)為碳素結(jié)構(gòu)鋼(S45C)、碳素工具鋼(SK2)、高速工具鋼(SKH2)、Ni-Cr鋼(SNC631)、Ni-Cr-Mo鋼(SNCM420)、Cr-Mo鋼(SCM430)、鉻鋼(SCr430)、結(jié)構(gòu)錳鋼(SMn433)等之一。
在圖3的切斷裝置實(shí)例中，使圓板101以30,000rpm沿箭頭107的方向旋轉(zhuǎn)，沖擊體1撞擊工件(0.8mm厚的冷軋鋼板)105的撞擊速度為157m/秒(565km/小時(shí))左右，切削移動速度為50mm/秒，切削方向如108所示。并且，在該情況下的撞擊頻率為(3萬轉(zhuǎn)/分)×4(處)＝12萬次/分。
由于主軸102以30,000rpm高速旋轉(zhuǎn)，所以在沖擊體1上作用有很大的離心力。由于該離心力，在沖擊體1切削刃4和工件105的撞擊面及其附近的有限范圍內(nèi)，隨著撞擊而產(chǎn)生高速壓縮力，工件105的撞擊面表層被瞬時(shí)、高速地破碎。切屑呈微小粒狀。通過實(shí)驗(yàn)證明，不用銳利的切削刃即可進(jìn)行切斷。
另外，對于CRT，也可在上述加工條件下進(jìn)行切斷加工。并且，實(shí)驗(yàn)證明，能夠以圓板101的轉(zhuǎn)速為10,000rpm、沖擊體1的撞擊次數(shù)為4萬次/分(旋轉(zhuǎn)體上安裝的沖擊體的數(shù)目為4個(gè))、切削移動速度為50mm/秒對電路用樹脂布線基板、樹脂成型品等塑料制品進(jìn)行加工。
如上所述，沖擊體1的撞擊速度不限于上述具體實(shí)例，只要高于工件臨界沖擊速度，則可根據(jù)工件的種類和切削條件等任意設(shè)定。并且，沖擊體1單位時(shí)間的撞擊次數(shù)可根據(jù)工件的種類或切削條件改變。
在工件材質(zhì)不明的情況下、工件由種類不同的多個(gè)部件構(gòu)成的情況下、在外部不可見的位置隱藏有材質(zhì)不明的部件的情況下等，若將沖擊體的撞擊速度設(shè)定得較高，則可進(jìn)行良好的切斷。
并且，沖擊體的材質(zhì)除了金屬部件也可使用材質(zhì)為硬質(zhì)固體的任意部件。
另外，沖擊體的數(shù)目可以在兩個(gè)以上，僅有一個(gè)也可以。在設(shè)置多個(gè)沖擊體的情況下，當(dāng)相對于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)中心等角度間隔地設(shè)置時(shí)，由于撞擊間隔均等，可穩(wěn)定地切斷。在只有一個(gè)沖擊體的情況下，為了確保轉(zhuǎn)動平衡應(yīng)設(shè)置平衡裝置(配重)。
也可以是不在主平面相對對配置的一對旋轉(zhuǎn)體101上、而是在僅有的一個(gè)旋轉(zhuǎn)體的單側(cè)上設(shè)置沖擊體的結(jié)構(gòu)。
所述旋轉(zhuǎn)體的驅(qū)動一般可采用主軸電動機(jī)，使之高速旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明中的沖擊體1不象傳統(tǒng)切斷刀具那樣配置鋒利的切削刃。由于本發(fā)明的切削原理超越了傳統(tǒng)的常識，通過給與沖擊體1比傳統(tǒng)切斷刀具大的速度，即使沒有鋒利的切削刃，也可切斷金屬、樹脂、玻璃、陶瓷等，甚至是脆性部件。
(實(shí)施例2)圖9表示本發(fā)明實(shí)施例2中的切斷裝置600的剖面圖。這種情況下的切斷裝置是將實(shí)施例1的切斷裝置作為組件而在一根軸上安裝多個(gè)。因而，切斷機(jī)理和切斷加工條件等與實(shí)施例1相同。在圖9中，符號600為切斷裝置、601為圓板(旋轉(zhuǎn)體)、602為主軸、603為支軸、604為嵌合間隙、605和606為隔板、610為切斷組件。
圖9的切斷裝置600的特征為，通過隔板605在主平面相對向的一對旋轉(zhuǎn)體601、601之間架設(shè)支軸603，沖擊體1可旋轉(zhuǎn)地安裝在該支軸603上，形成切斷610，準(zhǔn)備多個(gè)切斷組件610，通過隔板606按規(guī)定間隔將所述切斷組件610安裝在同一主軸602上，高速旋轉(zhuǎn)所述主軸602，使所述各沖擊體1以高于加工對象(工件)的臨界沖擊速度的速度撞擊工件。
配置切斷組件610的數(shù)目或配置間距、配置在旋轉(zhuǎn)體601上的沖擊體1的數(shù)目和沖擊體1的撞擊速度等可根據(jù)工件而任意設(shè)定。
主軸602可任意設(shè)定為懸臂軸承結(jié)構(gòu)，兩端支承的軸承結(jié)構(gòu)等。
(實(shí)施例3)圖10表示本發(fā)明實(shí)施例3中的切斷裝置700的正向剖視圖。這種情況下的切斷裝置是將實(shí)施例1的切斷裝置使其旋轉(zhuǎn)主軸平行地按規(guī)定的間隔配置。因而，切斷機(jī)理和切斷加工條件等與實(shí)施例1相同。
圖10表示其中一例，其特征為在主平面相對向的一對旋轉(zhuǎn)體701之間架設(shè)支軸703，沖擊體1可旋轉(zhuǎn)地安裝在該支軸703上，形成切斷組件710，準(zhǔn)備多個(gè)切斷組件710，將所述切斷組件710分別安裝在平行配置的兩根主軸702上，所述兩根主軸702以將加工對象(工件)咬入的方式沿不同的方向707高速旋轉(zhuǎn)，所述各沖擊體1以高于工件臨界沖擊速度的速度撞擊工件。圖中，704為沖擊體1的貫通孔和支軸703之間的嵌合間隙，708為工件的輸送方向。
配置切斷組件710的數(shù)目或配置間距、配置在旋轉(zhuǎn)體701上的沖擊體1的數(shù)目和沖擊體1的沖擊速度等可根據(jù)工件而任意設(shè)定。
主軸702可任意設(shè)定為懸臂軸承結(jié)構(gòu)，兩端支承的軸承結(jié)構(gòu)等。
另外，也可以和實(shí)施例2一樣，在一個(gè)主軸上安裝多個(gè)切斷組件710，按規(guī)定間隔配置切斷組件(圖中未示出)。
詳細(xì)地說，其結(jié)構(gòu)也可以為，在主平面相對向的一對旋轉(zhuǎn)體之間架設(shè)支軸，沖擊體1可旋轉(zhuǎn)地安裝在該支軸上，形成切斷組件，準(zhǔn)備多個(gè)切斷組件，所述切斷組件按規(guī)定間隔安裝在兩根平行配置的主軸上，所述兩根主軸以將加工對象(工件)咬入的方式沿不同方向高速旋轉(zhuǎn)，所述各沖擊體以高于工件臨界沖擊速度的速度撞擊工件。
(實(shí)施例4)圖11是表示本發(fā)明實(shí)施例4中切斷加工裝置的側(cè)視圖。在這種情況下的切斷加工裝置是在5軸控制(X軸、Y軸、Z軸、角度Θ1、角度Θ2)的機(jī)械手上安裝實(shí)施例1的切斷裝置而構(gòu)成的。
在圖11中，符號800為切斷加工裝置，810為實(shí)施例1中說明的切斷裝置，820為5軸控制的市售機(jī)械手，830為加工對象(工件，例如電子裝置的樹脂成型機(jī)殼等)，840為運(yùn)送送料貨架的輥道輸送機(jī)，850為裝載工件的送料貨架。
當(dāng)裝載在送料貨架850上的工件830位于切斷裝置810前面時(shí)，自動檢測出這一狀態(tài)，安裝在機(jī)械手820的臂上的切斷裝置810被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，通過5軸控制功能對機(jī)殼830的外周進(jìn)行規(guī)定的切斷加工(圖中未示出)。
加工條件為沖擊體的沖擊速度在工件830的臨界沖擊速度以上。
另外，在上述裝置中，可配置有檢測由于沖擊體撞擊工件830產(chǎn)生的固有振動波形和振動數(shù)中的至少一項(xiàng)，并控制沖擊體的撞擊速度和撞擊方向、及切斷裝置810的移動速度中至少一項(xiàng)的控制裝置(圖中未示出)。這樣，在工件830由物理性質(zhì)不同的多種部件構(gòu)成的情況下、工件830的材質(zhì)不明的情況下、在外部不可見的工件830內(nèi)部結(jié)構(gòu)不明的情況下等，也可自動設(shè)定最佳切斷條件，實(shí)現(xiàn)切斷作業(yè)自動化。
另外，毋庸置言，輸送裝置也可以為帶式輸送機(jī)或鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)。
除實(shí)施例1的切斷裝置外，實(shí)施例2的切斷裝置同樣也可用機(jī)械手驅(qū)動。
如上所述，本發(fā)明可使以廢棄處理為目的的家電制品或汽車等的拆卸切斷處理自動化，而不必根據(jù)加工對象或構(gòu)成部件的種類改變切斷工具的種類或加工條件、驅(qū)動裝置等。
另外，本發(fā)明對提高切斷裝置的壽命和可靠性，提高回收率，環(huán)境保護(hù)，有效利用資源作出了貢獻(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種切斷裝置，具有旋轉(zhuǎn)體，和至少一個(gè)以上可旋轉(zhuǎn)地安裝在豎直設(shè)立于所述旋轉(zhuǎn)體的主平面上的支軸上的沖擊體，其特征為，所述沖擊體安裝成與所述支軸之間設(shè)有規(guī)定的嵌合間隙，并且，所述沖擊體外周的一部分可位于所述旋轉(zhuǎn)體外周之外，高速旋轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)體，使所述沖擊體以高于臨界沖擊速度的速度撞擊加工對象。
2.一種切斷裝置，具有主平面相對向配置的一對旋轉(zhuǎn)體，和至少一個(gè)以上可旋轉(zhuǎn)地安裝在架設(shè)于所述一對旋轉(zhuǎn)體之間的支軸上的沖擊體，其特征為，所述沖擊體安裝成與所述支軸之間設(shè)有規(guī)定的嵌合間隙，并且，所述沖擊體外周的一部分可位于所述旋轉(zhuǎn)體外周之外，高速旋轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)體，使所述沖擊體以高于臨界沖擊速度的速度撞擊加工對象。
3.一種切斷裝置，具有多個(gè)由主平面相對向配置的一對旋轉(zhuǎn)體和至少一個(gè)以上可旋轉(zhuǎn)地安裝在架設(shè)于所述一對旋轉(zhuǎn)體之間的支軸上的沖擊體構(gòu)成的切斷組件，所述切斷組件按規(guī)定間隔安裝在同一主軸上，其特征為，所述沖擊體安裝成與所述支軸之間具有規(guī)定的嵌合間隙，并且，所述沖擊體外周的一部分可位于所述旋轉(zhuǎn)體的外周之外，高速旋轉(zhuǎn)所述主軸，使所述各沖擊體以高于臨界沖擊速度的速度撞擊加工對象。
4.一種切斷裝置，具有多個(gè)由主平面相對向配置的一對旋轉(zhuǎn)體和至少一個(gè)以上可旋轉(zhuǎn)地安裝在架設(shè)于所述一對旋轉(zhuǎn)體之間的支軸上的沖擊體構(gòu)成的切斷組件，所述切斷組件分別安裝在平行配置的兩根軸上，其特征為，所述沖擊體安裝成與所述支軸之間設(shè)有規(guī)定的嵌合間隙，并且，所述沖擊體外周的一部分可位于所述旋轉(zhuǎn)體的外周之外，沿不同的方向高速旋轉(zhuǎn)所述兩根軸，使所述各沖擊體以高于臨界沖擊速度的速度撞擊加工對象。
5.一種切斷裝置，具有多個(gè)由主平面相對向配置的一對旋轉(zhuǎn)體和至少一個(gè)以上可旋轉(zhuǎn)地安裝在架設(shè)于所述一對旋轉(zhuǎn)體之間的支軸上的沖擊體構(gòu)成的切斷組件，所述切斷組件按規(guī)定間隔分別數(shù)個(gè)數(shù)個(gè)地安裝在平行配置的兩根軸上，其特征為，所述沖擊體安裝成與所述支軸之間設(shè)有規(guī)定的嵌合間隙，并且，所述沖擊體外周的一部分可位于所述旋轉(zhuǎn)體的外周之外，沿不同方向高速旋轉(zhuǎn)所述兩根軸，使所述各沖擊體以高于臨界沖擊速度的速度撞擊加工對象。
6.如權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的切斷裝置，相對于所述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)中心等角度間隔地配置多個(gè)所述沖擊體。
7.如權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的切斷裝置，所述支軸與所述沖擊體的嵌合間隙為2mm以上。
8.如權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的切斷裝置，所述支軸與所述沖擊體的嵌合間隙為5～10mm左右。
9.如權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的切斷裝置，所述沖擊體的外形為具有多個(gè)角部的多角形、具有多個(gè)角部的十字形、圓盤形及大致的弓形中的任意一種。
10.如權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的切斷裝置，所述沖擊體以大約139m/秒(約500km/小時(shí))以上的速度撞擊所述加工對象。
11.如權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的切斷裝置，所述沖擊體以大約340m/秒(約1224km/小時(shí))以上的速度撞擊所述加工對象。
12.如權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的切斷裝置，所述沖擊體以所述加工對象的臨界沖擊速度的兩倍以上的速度撞擊所述加工對象。
13.如權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的切斷裝置，利用所述沖擊體撞擊后的所述加工對象的表面破碎而切斷所述加工對象。
14.一種加工裝置，其特征為，將權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的切斷裝置安裝于具有多軸控制功能的機(jī)械手上。
15.如權(quán)利要求14所述的加工裝置，配有可檢測由于所述沖擊體撞擊所述加工對象而產(chǎn)生的固有振動波形和振動數(shù)中至少一項(xiàng)，并控制所述沖擊體的撞擊速度和撞擊方向，及所述切斷裝置的移動速度中至少一項(xiàng)的控制裝置。
16.一種切斷方法，采用權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的切斷裝置，使所述沖擊體以高于加工對象的臨界沖擊速度的速度撞擊加工對象，將加工對象切斷。
全文摘要
一種切斷裝置,沖擊體以與支軸之間設(shè)有規(guī)定的嵌合間隙、并且沖擊體外周的一部分可位于旋轉(zhuǎn)體的外周之外的方式可旋轉(zhuǎn)地安裝在豎直設(shè)置于旋轉(zhuǎn)體的主平面上的支軸上。使旋轉(zhuǎn)體高速旋轉(zhuǎn),沖擊體以高于加工對象臨界速度的速度撞擊加工對象。從而僅使加工對象的撞擊部表面瞬時(shí)斷裂。只要使旋轉(zhuǎn)體邊旋轉(zhuǎn)邊移動,即可切斷加工對象。利用這種切斷裝置,可用一種切斷刀具連續(xù)切斷玻璃、陶瓷、樹脂、金屬等單一部件或由復(fù)合部件構(gòu)成的物體。
文檔編號C03B33/10GK1261566SQ0010166
公開日2000年8月2日 申請日期2000年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月21日
發(fā)明者松田裕 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社