JP2009160688A - 被覆付き円筒体の被覆切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】家電機器等の廃棄対象品に搭載されている被覆付き円筒体であるアルミ電解コンデンサのアルミ本体をリサイクルする際、アルミ本体に密着した絶縁被覆を効果的に切断し、被覆の除去を容易とする。
【解決手段】被覆付き円筒体５０の長手方向、上下方向に移動可能で、超音波発信器１９の出力で振動して絶縁被覆５５を切断するカッタ１６が、被覆付き円筒体５０の中心軸線Ｙ−Ｙと平行に所定の距離Ｓだけずらして位置設定されるとともに、所定の距離Ｓのずらし指令が被覆付き円筒体５０の直径Ｄを認識する制御部５によってなされる。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えば家電機器に使用されているアルミ電解コンデンサ等のアルミリサイクルに関するもので、特にアルミ電解コンデンサ本体の表面に密着している絶縁被覆（塩化ビニールなど）を、アルミ電解コンデンサ本体から分離して異物の付着してないアルミをリサイクル可能とする被覆付き円筒体の被覆切断装置に係るものである。

従来、廃棄予定の電子機器部品に搭載されているアルミ電解コンデンサの再利用を目的に、アルミ電解コンデンサの筐体と電極部とを分離する技術として、所定の位置に固定されたアルミ電解コンデンサに先端部が尖った放射状の刃部材を押しつけ、内部から外部へ放射状に切り開くことにより、本体のアルミと内部の電極部を分離する技術が示されている（特許文献１）。

特開２００３−２７２９７７号公報

家電機器等の廃棄対象品に搭載されている各種部品や、その素材のリサイクルが盛んに行われている。しかしながらアルミ電解コンデンサ（以下、コンデンサと称す）は絶縁被覆が本体表面に密着していて、この絶縁被覆を除去する技術が確立してないため、コンデンサ本体のアルミのリサイクルはほとんど行われてない。
しかし、昨今の省資源、資源の再利用活用の観点から前記コンデンサのアルミリサイクルの要請が高まってきている。このような要請に対し、前記特許文献１の技術を適用しても、この特許文献１は筐体を内側から外側に放射状に切り開くものであり、筐体表面の絶縁被覆の除去を行うことはできず、異物の付着してないアルミ単体をリサイクルするには、密着した絶縁被覆を除去する行程に非常に複雑な処理工程を必要とするので、前記要請であるアルミ素材単体のリサイクルに適した技術ではないという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、家電機器に使用されているコンデンサ等の筒体表面に密着した絶縁被覆を、刃物を用いて切断することにより、後行程の絶縁被覆の除去を容易とする被覆付き円筒体の被覆切断装置を提供することを目的とする。

この発明に係る被覆付き円筒体の被覆切断装置は、被覆付き円筒体の長手方向を水平方向に支持し、下部に開口部を有する支持台と、この支持台上の前記被覆付き円筒体を上部から下降移動して固定する上部固定機構と、前記支持台の前記開口部の長手方向に移動可能で、かつ超音波発信機の出力で振動して前記被覆を切断するカッタと、前記上部固定機構および前記カッタを動作制御するとともに、前記被覆付き円筒体の直径を認識する制御部とを備え、前記カッタが制御部の指令により、前記被覆付き円筒体直径の中心軸線と平行に所定の距離ずれるように位置設定され、前記被覆に押圧されるとともに、前記長手方向に移動駆動されて前記被覆付き円筒体の長手方向表面の被覆を切断するものである。

この発明に係る被覆付き円筒体の被覆切断装置は、超音波発信機の出力で振動するカッタが、被覆付き円筒体直径の中心軸線と平行に所定の距離ずらして位置設定されて被覆を切断するので、被覆切断部が円筒体から剥離され、後行程における被覆除去作業が容易になり、その結果アルミ単体のリサイクルが容易となりリサイクル化がより促進されるという効果がある。
また、超音波の振動をカッタに与えて切断しているので、少ない押し付け力で被切断物にカッタがくい込む。従って従来の刃物を押し付けて切断する場合に比べ、カッタの剛性を低減させることが可能となるという効果もある。

実施の形態１．
まず、この実施の形態１で対象とする被覆付き円筒体であるコンデンサ５０の立面断面を図１に示す。コンデンサ５０は、円筒体であるアルミ本体５１の内部に電極５２が収納されている。このアルミ本体５１の一端は開口部５１ｂに上蓋５３が設けられ、他端はアルミ本体５１と一体的に形成された底部５１ａを有する。
前記電極５２はアルミ本体５１内に上蓋５３によって封止されている。端子５４は上蓋５３を貫通して図示省略の外部機器に接続される。アルミ本体５１、底部５１ａの表面には、熱収縮により密着された絶縁用の被覆５５，５５ａ（例えば、塩化ビニール）が被覆されている。
この実施の形態１は、前記被覆５５，５５ａの所望の位置をカッタで切断する装置を提供するものである。

図２は、この実施の形態１によるコンデンサの被覆切断装置１００を示す正面図である。図３は、図２のＡ矢の方向から見た概略側面図である。
架台１には支持台２が設置されている。この支持台２は図３に示すように開口部２Ｋを設けて互いに対向する２個の３角形状台２ａ，２ｂで構成する。コンデンサ５０を２点支持するためのローラ３が設けられこのローラ３は図３に示すように２個のローラ３ａ，３ｂで構成され、それぞれ前記支持台２ａ，２ｂの３角形斜面上に設けられている。ローラ３ｂはモータ４によって回転駆動される。前記コンデンサ５０は図２に示す架台１に設けられた左右方向に押し付けて固定する側面固定機構２０および構造体６５に設けられた上部固定機構３０によって、支持台２上で開口部５１ｂ側を図２の左側に、底部５１ａを右側すなわち側面固定部２０側とした所定の位置に固定される。なお、図２，図３は前記側面固定機構２０、上部固定機構３０がいずれもコンデンサ５０から離れ、固定しない状態を示している。

側面固定機構２０は、支持台２ａ，２ｂ上で支持されるコンデンサ５０の底面５１ａを押圧する押圧部６と、この押圧部６を左右方向に移動させるエアシリンダ７およびシリンダ支持体７ａとで構成されている。上部固定機構３０は、コンデンサ５０を上部方向から押圧して固定するローラ９と、このローラ９の支持体１０、この支持体１０に設けられた後述するフォトセンサ１４のレーザ光を遮断するシャッタ１１と、前記構造体６５で支持されるエアシリンダ１２とで構成されており、このエアシリンダ１２によってローラ支持体１０が下降してローラ９でコンデンサ５０を押圧する。

図３に示すように、構造体６５を介して図示省略の支持部材によって支持されるセンサ取付部材１３が設けられている。このセンサ取付部材１３の図２、図３の上下方向縦軸方向に複数のセンサ、この実施の形態１では２個の、図５に示すようなレーザ発光部１４ａ−１，１４ｂ−１と受信部１４ａ−２，１４ｂ−２が設けられていて、この受信部１４ａ−２，１４ｂ−２は受信した信号を制御部５に送信する。

図２に示すように、架台１の下部には被覆切断機構４０が配置されている。この被覆切断機構４０は、図示省略した搭載台上に設置されており、この搭載台上を図２の左右方向、および紙面に垂直方向に図示省略の駆動源により移動可能な移動台１５と、この移動台１５上に設けられ、支持するカッタ１６を支持台２の開口部２Ｋを通りコンデンサ５０の被覆５５，５５ａを押圧するように、上下方向に駆動するエアシリンダ１７や、シリンダ支持台１７ａ、センサ１８と、前記カッタ１６を上下方向に高速、微細振動を与える超音波を発信する超音波発信器１９とで構成されている。センサ１８はコンデンサ５０に対するカッタ１６の左右方向の位置を確認する。

カッタ１６は、図４（ａ）に示すように、コンデンサ５０の直径中心軸線Ｙ−Ｙと平行に、所定の距離Ｓだけずらした位置に設定される。この所定の距離Ｓの移動は前記移動台１５を、図２に示す紙面と垂直方向に移動させることによってなされる。なお、図４（ｂ）はカッタ１６の長手方向移動状態を説明する概略図である。

次に動作について説明する。
コンデンサ５０は支持台２ａ，２ｂ上で、図２において開口部５１ｂを左側に、底部５１ａを右側となるよう設置する。制御部５の信号により、上部固定機構３０のエアシリンダ１２が動作し、ローラ支持体１０が下降、ローラ９がコンデンサ５０を押圧、上下方向に固定する。
また同じく制御部５からの信号により、側面固定機構２０のエアシリンダ７の動作により押圧部６がコンデンサ５０の底部５１ａを押圧し、左右方向の所定の位置に固定する。

上部固定機構３０が下降時、図５に示すセンサ１４の発光部１４ａ−１，１４ａ−２が発光するレーザ光を受信部１４ｂ−１，１４ｂ−２の受信具合によって、コンデンサ５０の直径を判別する。その動作概要図を図５に示す。なおこの場合、切断処理対象のコンデンサ径は、３０ｍｍφ〜６０ｍｍφ以上のものとする。図５（ａ）において、シャッタ１１が発光部１４ａ−１のレーザ光路１４Ｒの手前で止まった場合に、受信部１４ｂ−１，１４ｂ−２の信号を入力する制御部５は、コンデンサ５０の直径を６０ｍｍφ以上と認識する。図５（ｂ）のシャッタ１１が発光部１４ａ−１のレーザ光路１４Ｒのみを遮って止まった場合、直径を５０ｍｍφ〜５９ｍｍφと認識する。図５（ｃ）のシャッタ１１が発光部１４ａ−１，１４ａ−２の双方共に遮って止まった場合、５０ｍｍφ〜５４ｍｍφと認識する。図５（ｄ）のシャッタ１１が発光部１４ａ−２のみ遮って止まった場合は４５ｍｍφ〜４９ｍｍφと認識する。以上は発光部１４ａ−１，１４ａ−２、受信部１４ｂ−１，１４ｂ−２が２組設けられている例で示したが、発光部と受信部をそれぞれ２組以上設けることによって、同様に４４ｍｍφ〜４０ｍｍφ、３９ｍｍφ〜３５ｍｍφ、３４ｍｍφ〜３０ｍｍφの認識をする。この認識した直径値の内、前記６０ｍｍφ、５０ｍｍφ、４５ｍｍφ、４０ｍｍφ、３５ｍｍφ、３０ｍｍφを制御部５は内部に記憶する。

以上のようにして得たコンデンサ５０の直径情報をもって制御部５は図示省略の駆動源、例えばエアシリンダを制御し、被覆切断機構４０の移動台１５を図２の紙面垂直方向に直径情報に基づいて予め定められている所定の距離Ｓ（図４参照）だけ移動させる。
このことにより、被覆切断機構４０上のカッタ１６は所定の距離Ｓだけコンデンサ５０の直径中心軸線Ｙ−Ｙと平行にずれた位置におかれる。所定の距離Ｓの演算は後述する。

制御部５の制御により、被覆切断機構４０のエアシリンダ１７は、カッタ１６を上方向に上昇させて長手方向の絶縁被覆５５への押し付け圧力を所定の値とし、超音波発信器１９の出力する超音波により紙面垂直方向に微小振幅で高速振動する。移動台１５が図２の左方向つまりコンデンサ５０の開口部５１ｂから右方向つまりコンデンサ５０の底部５１ａに向かって移動していくことにより、コンデンサ５０の長手方向の絶縁被覆５５は全長にわたり切断される。この長手方向の切断終了はセンサ１８で検出する。
以上の説明はコンデンサ５０の円周上１カ所の長手方向の絶縁被覆５５の切断に係るものである。しかし後行程によって、アルミ本体５１から長手方向の絶縁被覆５５を容易に分離させるには、少なくとも円周上、ほぼ均等に３カ所以上の切断が必要である。

そこで次に、カッタ１６を下降させ側面固定機構２０、上部固定機構３０をそれぞれのエアシリンダ７，１２によって固定解除した後、モータ４の制御によってローラ３ｂを回転させ、コンデンサ５０を、例えば時計方向に１２０°程度回転させる。このコンデンサ５０の回転角度は、制御部５の記憶するコンデンサ５０の直径情報に基づき、ローラ３ｂの回転量をモータ４に送ることによってなされる。
コンデンサ５０が回転後、側面固定機構２０、上部固定機構３０がそれぞれコンデンサ５０を再び固定し、カッタ１６を上昇後移動台１５が右方向から左方向に移動し、カッタ１６による長手方向の絶縁被覆５５の切断が行われる。引き続きモータ４の制御により前述の如くコンデンサ５０をさらに時計方向に１２０°移動回転させた後、移動台１５は左方向→右方向に移動し、カッタ１６による長手方向絶縁被覆５５の切断が行われ、円周上３カ所の切断が完了する。上記実施の形態では、移動台１５の移動が左側→右側、右側→左側、左側→右側の順で示したが、これに限らず常に左側→右側あるいは常に右側→左側であってもよい。

上記長手方向絶縁被覆５５の切断が円周上１カ所または２カ所あるいは３カ所のいずれかが終了した場合で、かつカッタ１６がコンデンサ５０の右側にある場合の例で、コンデンサ５０の底部絶縁被覆５５ａの切断を行うことを述べる。図２に示すように側面固定機構２０を底部絶縁被覆５５ａの切断に支障のない位置まで右方向に移動させる。この場合側面固定機構２０が前記切断作業に支障がない構造であればこの移動は不要である。
次に移動台１５およびエアシリンダ１７を駆動してカッタ１６の側面を底部絶縁被覆５５ａに所定の圧力で接触させる。この状態で超音波発信器１９の出力でカッタ１６を振動させながらエアシリンダ１７の動作によってカッタ１６を図２の上方向に移動させ底部絶縁被覆５５ａの切断を行う。切断完了の検出は制御部５が記憶するコンデンサ５０の直径情報か、あるいはエアシリンダ１７の圧力変化等によって行われる。なお、被覆切断後のコンデンサ５０はロボットにより支持台２から取り出される。

なお、この底部絶縁被覆５５ａの切断は長手方向絶縁被覆５５の切断個所数に必ずしも合致させることはなく、例えば長手方向の切断が３カ所に対し底面の切断個所数は１カ所であってもよく、その数は実験結果に基づいて設定される。また、底部絶縁被覆５５ａの被覆長が比較的短いので、カッタ１６はコンデンサ５０の直径中心軸線Ｙ−Ｙと合致した位置に設定してもよい。あるいは、前記所定の距離Ｓだけずらした位置に設定してもよい。

以上のようにしてコンデンサ５０のアルミ本体５１に密着する長手方向絶縁被覆５５を切断するが、前述したカッタ１６の所定の距離Ｓのずらし量を、コンデンサ５０の直径毎に変化させて、切断した状況の評価結果を図６に示す。
図６において、縦軸に示す切断効果とは、カッタ１６のずらし量Ｓが零、すなわちＹ−Ｙ軸中心線上で切断した場合に、長手方向絶縁被覆５５が、確実に切断されている長さを基準の１．０として、これに対する比率で表したものである。直径毎の最適なずらし量Ｓは、３５ｍｍφの場合は１０ｍｍ、４０ｍｍφの場合は１５ｍｍであり、この関係は図７のようになり、Ｙ−Ｙ軸中心線上からの最適なずらし量Ｓは、コンデンサ直径Ｄに依存していることが判る。ずらし量Ｓは、近似式Ｓ＝０．６Ｄ−１０ｍｍの関係で表すことができる。

カッタ１６をずらすことによる切断効果が上昇する理由は、次のように推定できる。すなわち、カッタ１６の刃先がアルミ本体５１に接触後、筒体の曲面に沿ってずれることにより、長手方向絶縁被覆５５の切断部を押し広げると考えられる。
また、カッタ１６は、図４（ａ）（ｂ）に示すようなカッタナイフ状の刃形状であってもよく、あるいは棒ヤスリ状であってもよい。

さらに、電解コンデンサの本体をアルミとし、その表面の絶縁被覆を塩化ビニールの例を示したが、必ずしもこれに限定されず、円筒体が鉄や銅およびそれ等の合金やその他ガラス等の非金属材で、かつ被覆が塩化ビニール以外の電子部品や飲料品であっても本願発明が適用可能である。

この発明は、家電機器やその他の電子機器の廃棄対象品であるアルミ電解コンデンサ等の円筒体表面に密着した絶縁被覆を切断する装置に利用可能である。

本願発明の対象となるアルミ電解コンデンサを示す立面断面図である。 実施の形態１のコンデンサ被覆の切断装置を示す正面図である。 実施の形態１のコンデンサ被覆の切断装置を示す概略側面図である。 実施の形態１のカッタを所定距離ずらした状態を示す図である。 実施の形態１のコンデンサ直径を判別するためのセンサの動作を説明する概要図である。 実施の形態１のコンデンサ直径毎にずらし量を変えたときの効果を測定した結果を示す図である。 実施の形態１のコンデンサ直径とずらし量の効果を最適化する直線を示す図である。

符号の説明

２ 支持台、２Ｋ 開口部、５ 制御部、１４ センサ、１６ カッタ、
１９ 超音波発信器、２０ 側面固定機構、３０ 上部固定機構、４０ 被覆切断機構、
５０ 被覆付き円筒体（コンデンサ）、５１ アルミ本体、５１ａ アルミ本体底部、
５５ 長手方向絶縁被覆、５５ａ 底部絶縁被覆、１００ コンデンサ被覆切断装置。

Claims (5)

1. 被覆付き円筒体の長手方向を水平方向に支持し、下部に開口部を有する支持台と、この支持台上の前記被覆付き円筒体を上部から下降移動して固定する上部固定機構と、前記支持台の前記開口部の長手方向に移動可能で、かつ超音波発信機の出力で振動して前記被覆を切断するカッタと、前記上部固定機構および前記カッタを動作制御するとともに、前記被覆付き円筒体の直径を認識する制御部とを備え、前記カッタが制御部の指令により、前記被覆付き円筒体直径の中心軸線と平行に所定の距離ずれるように位置設定され、前記被覆に押圧されるとともに、前記長手方向に移動駆動されて前記被覆付き円筒体の長手方向表面の被覆を切断することを特徴とする被覆付き円筒体の被覆切断装置。
2. 前記カッタが前記被覆付き円筒体の長手方向表面の被覆を切断するとともに、上下方向に移動駆動されて前記被覆付き円筒体の底部表面の被覆を切断することを特徴とする請求項１に記載の被覆付き円筒体の被覆切断装置。
3. 前記カッタが前記被覆付き円筒体直径の中心軸線と平行にずらされる距離Ｓ（ｍｍ）は、前記制御部が認識する被覆付き円筒体の直径をＤ（ｍｍ）としたとき、式 Ｓ＝０．６Ｄ−１０（ｍｍ）を満足するように設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の被覆付き円筒体の被覆切断装置。
4. 前記制御部が認識する前記被覆付き円筒体の直径は、前記上部固定機構が下降移動時に、縦軸上に複数個配置されたセンサによって位置検出され、この位置信号を入力する制御部によって演算、認識されることを特徴とする請求項３に記載の被覆付き円筒体の被覆切断装置。
5. 前記被覆付き円筒体は前記支持台に設けられたローラによって２点支持されるとともに、前記ローラに結合されたモータの回転駆動により所定の角度毎に回転、停止の上、前記上部固定機構で位置固定され、前記カッタの前記長手方向の移動駆動によって前記長手方向表面の被覆を切断することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の被覆付き円筒体の被覆切断装置。

Images