JP2009214174A - Cutting device of waste electric appliance, and collecting method for recycling waste electric appliance using the cutting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザー光線を用いて廃電化製品を切断する廃電化製品の切断装置と、この切断装置を用いた廃電化製品を再資源化する回収方法に関するものである。 The present invention relates to a waste electrical appliance cutting device for cutting waste electrical appliances using a laser beam, and a recovery method for recycling waste electrical appliances using the cutting device.
従来より、廃電化製品を再資源化する技術はいろいろなものが提案されている。 Conventionally, various technologies for recycling waste electrical appliances have been proposed.
特に、家電リサイクル法の施行を切っ掛けとして、冷蔵庫、洗濯機、エアコン、テレビを中心とした家電製品の分解方法や、分解した家電製品から再資源となる部材を選別、回収する方法が多数提案されている。 In particular, with the enforcement of the Home Appliance Recycling Law, many methods have been proposed for disassembling home appliances such as refrigerators, washing machines, air conditioners, and televisions, and for selecting and recovering recycled materials from disassembled home appliances. ing.
例えば、塊として分離できる機能的な部品を取り出して筐体から分離する第一工程と、この第一工程で得た部品を素材まで分解する第二工程と、この第二工程で得た素材毎に大きさを微細化して純度、品質を高める第三工程とからなる家電品の処理方法がある(例えば、特許文献1参照)。 For example, the first step of taking out functional parts that can be separated as a lump and separating them from the housing, the second step of disassembling the parts obtained in this first step to the raw material, and each material obtained in this second step There is a method for processing household electrical appliances comprising a third step of increasing the purity and quality by refining the size (see, for example, Patent Document 1).
なお、近年の電化製品は、省エネルギーを実現するために、高い機能を有する部材を使用したり、高付加価値商品を実現するための手段として、高い処理能力を有する演算素子を使用している。 Note that recent electrical appliances use members having high functions in order to realize energy saving, and use arithmetic elements having high processing capability as means for realizing high value-added products.
前者の例として、希土類磁石を用いたモータや、グラスウールを封止した真空断熱材などがあり、後者の例として、システムLSIなどがある。 Examples of the former include a motor using a rare earth magnet, a vacuum heat insulating material in which glass wool is sealed, and examples of the latter include a system LSI.
特に、製品サイクルが短期間となりつつあるデジタル機器については、廃電化製品から回収したにもかかわらず、十分に再利用可能な高機能演算素子が存在する。 In particular, for digital devices whose product cycles are becoming shorter, there are highly functional arithmetic elements that can be sufficiently reused even though they are collected from waste electrical appliances.
また、近年、希少金属の枯渇が社会的問題となる中、廃電化製品から希少金属を回収する技術の確立が急務となっている。
このような社会情勢において、特許文献1に示された方法では、鉄、銅、アルミニウム、プラスチック類という素材毎に大きさをそろえることで、各素材の高純度化を図ることは期待できるかもしれない。
In such a social situation, the method disclosed in
しかしながら、従来のように、破砕機に掛ける方法では、高機能演算素子のように部材に至る前、すなわち単体の部品として有用性を有するものや、電化製品の特定箇所に対し、微量に用いられている希少金属を回収することは困難であるという課題を有していた。 However, the conventional method of applying to a crusher is used in a minute amount before reaching a member like a high-performance computing element, that is, as a single component or for a specific part of an appliance. It was difficult to recover the rare metals.
そこで本発明は、多種多様な廃電化製品がランダムに処理されるリサイクル工程において、廃電化製品から特定部材を切り出す位置を一品一対応で指示し、その指示内容に従って当該位置を切断することで、特定の部品や部材を効率よく選別、回収することを目的とするものである。 Therefore, in the recycling process in which a wide variety of waste electrical appliances are randomly processed, the present invention instructs the position for cutting out the specific member from the waste electrical appliance one by one, and by cutting the position according to the instruction content, The purpose is to select and collect specific parts and members efficiently.
上記目的を達成するために、本発明の切断装置は、被加工物に対してレーザー光線を出力する前に、被加工物の周囲をレーザー出力部が移動する経路を予め記憶するレーザー経路記憶部と、レーザー出力部がレーザー光線を出力するときに、レーザー経路記憶部に記憶した経路に従って、レーザー出力部を移動させるレーザー出力部駆動部とを設けるというものである。 In order to achieve the above object, the cutting device of the present invention includes a laser path storage unit that stores in advance a path along which a laser output unit moves around the workpiece before outputting a laser beam to the workpiece. When the laser output unit outputs a laser beam, a laser output unit drive unit that moves the laser output unit according to the path stored in the laser path storage unit is provided.
上記発明により、多種多様な製品が流れるリサイクル工程において、廃電化製品を分解する際に、廃電化製品に対して、一品一対応で特定部品、特定部材を回収するために必要な箇所を指示することが可能となる。 According to the above-mentioned invention, when disassembling waste electrical appliances in a recycling process in which a wide variety of products flow, the waste electrical appliances are instructed to identify the parts necessary for collecting specific parts and specific members one by one. It becomes possible.
本発明によれば、多種多様な製品が流れるリサイクル工程において、廃電化製品を分解する際に、廃電化製品ごとに一品一対応で特定部品、特定部材を回収するために必要な箇所を指示することが可能となるため、製品ごとに異なる、特定の部品や部材を取り出すために必要な場所のみを切断することができる。 According to the present invention, when disassembling a waste electrical appliance in a recycling process in which a wide variety of products flow, the location required for collecting the specific parts and specific members for each waste electrical appliance is indicated. Therefore, it is possible to cut only a place necessary for taking out a specific part or member which is different for each product.
その結果、特定の部品や部材のみを容易に選別、回収することが可能となる。 As a result, only specific parts and members can be easily selected and collected.
本発明の実施の形態は、被加工物に対してレーザー光線を出力する前に、被加工物の周囲をレーザー出力部が移動する経路を予め記憶するレーザー経路記憶部と、レーザー出力部がレーザー光線を出力するときに、レーザー経路記憶部に記憶した経路に従って、レーザー出力部を移動させるレーザー出力部駆動部とを設けるというものである。 In the embodiment of the present invention, before outputting a laser beam to a workpiece, a laser path storage unit that stores in advance a path along which the laser output unit moves around the workpiece, and the laser output unit outputs a laser beam. When outputting, a laser output unit driving unit that moves the laser output unit according to the path stored in the laser path storage unit is provided.
このような廃電化製品の切断装置を用いれば、多種多様な製品が流れるリサイクル工程において、廃電化製品を分解する際に、廃電化製品に対して、一品一対応で特定部品、特定部材を回収するために必要な箇所を指示することが可能となる。 With such a waste electrical appliance cutting device, when disassembling the waste electrical appliance in a recycling process in which a wide variety of products flow, the specific parts and specific parts are collected for each waste electrical appliance. It is possible to indicate a location necessary to do this.
よって、製品ごとに異なる、特定の部品や部材を取り出すために必要な場所のみを切断することができ、特定の部品や部材のみを容易に選別、回収することが可能となる。 Therefore, it is possible to cut only a place necessary for taking out a specific part or member that is different for each product, and it becomes possible to easily select and collect only a specific part or member.
さらに、本発明の実施の形態は、レーザー出力部がレーザー光線を出力するときに、レーザー出力部の現在位置を検出するレーザー出力部位置検出部を設け、レーザー出力部の現在位置が所定の経路から外れた場合に、レーザー光線の出力を停止するレーザー出力停止部を設けるというものである。 Furthermore, the embodiment of the present invention provides a laser output unit position detection unit that detects the current position of the laser output unit when the laser output unit outputs a laser beam, and the current position of the laser output unit is determined from a predetermined path. A laser output stop unit is provided to stop the output of the laser beam when it comes off.
このような廃電化製品の切断装置を用いれば、何らかの事情により、廃電化製品を切断する際に、レーザー光線が所定の経路を外れることがあっても、レーザー光線を停止することができるので、間違った部分を切断することがなくなる。 If such a waste electrical appliance cutting device is used, when cutting the waste electrical appliance for some reason, the laser beam can be stopped even if the laser beam may deviate from the predetermined path. The part is not cut.
その結果、要部の切断間違いが発生することがなくなり、特定の部品や部材を安定して回収することができる。 As a result, a mistake in cutting the main part does not occur, and a specific part or member can be recovered stably.
また本発明の実施の形態は、集光レンズから被加工物表面までの加工距離を検出する加工距離検出部と、下式を満たす場合にレーザー光線の出力を停止するレーザー出力停止部とを備えるというものである。
L2−L3×1/2<L1<L2+L3×1/2
L1:集光レンズから被加工物表面までの加工距離
L2:集光レンズからレーザー光線が収束する焦点までの焦点距離
L3:レーザー光線が被加工物を加工可能な焦点深度
このような廃電化製品の切断装置を用いれば、廃電化製品を切断する際に、レーザー出力部と被加工物表面との距離が所定の範囲を外れることがあっても、レーザー光線を停止することができるので、適切なレーザー出力で廃電化製品を切断することができる。
In addition, the embodiment of the present invention includes a processing distance detection unit that detects a processing distance from the condenser lens to the workpiece surface, and a laser output stop unit that stops the output of the laser beam when the following expression is satisfied. Is.
L2−L3 × 1/2 <L1 <L2 + L3 × 1/2
L1: Processing distance from the condensing lens to the workpiece surface L2: Focal length from the condensing lens to the focal point where the laser beam converges L3: Depth of focus at which the laser beam can process the workpiece The cutting of such waste electrical appliances If the device is used to cut waste electrical appliances, the laser beam can be stopped even if the distance between the laser output section and the workpiece surface is outside the specified range. Can cut waste electrical appliances.
その結果、廃電化製品を適切な条件でレーザー切断することにより、効率よく要部の切断を行うことができ、特定の部品や部材を安定して回収することができる。 As a result, it is possible to efficiently cut the main part by laser cutting the waste electrical appliance under appropriate conditions, and it is possible to stably collect specific parts and members.
また、本発明の実施の形態は、被加工物表面の温度を検出する表面温度検出部と、レーザーの出力を制御するレーザー出力制御部とを備え、このレーザー出力制御部は、被加工物表面の温度が基準値を超えた場合に、被加工物表面の温度が基準値以内となるようにレーザー光線の出力を低下するように制御するというものである。 Further, the embodiment of the present invention includes a surface temperature detection unit that detects the temperature of the surface of the workpiece, and a laser output control unit that controls the output of the laser. When the temperature of the laser beam exceeds a reference value, the output of the laser beam is controlled so as to decrease so that the temperature of the workpiece surface is within the reference value.
このような廃電化製品の切断装置を用いれば、レーザー出力部と被加工物表面との距離または、レーザー光線の出力が、所定の範囲を外れることがあっても、レーザー光線を抑制または、停止することができるので、適切なレーザー出力で廃電化製品を切断することができる。 By using such a cutting device for waste electrical appliances, the laser beam can be suppressed or stopped even if the distance between the laser output part and the surface of the workpiece or the output of the laser beam is out of the predetermined range. Therefore, the waste electrical appliance can be cut with an appropriate laser output.
その結果、廃電化製品を適切な条件でレーザー切断することにより、効率よく要部の切断を行うことができ、特定の部品や部材を安定して回収することができる。 As a result, it is possible to efficiently cut the main part by laser cutting the waste electrical appliance under appropriate conditions, and it is possible to stably collect specific parts and members.
また、本発明の実施の形態は、廃電化製品から特定部材、具体的には希少金属、貴金属、有害物質を回収する第1回収工程と、この第1回収工程の後、鉄、銅、アルミニウム等の汎用部材を回収する第2回収工程と、少なくとも特定部材と汎用部材とを取り除いた筐体を破砕して選別、回収する第3回収工程とからなる廃電化製品の回収方法である。 The embodiment of the present invention also includes a first recovery step for recovering specific members, specifically rare metals, noble metals and harmful substances from waste electrical appliances, and iron, copper, aluminum after the first recovery step. And a third recovery step of crushing, selecting and recovering the casing from which at least the specific member and the general-purpose member have been removed.
このような廃電化製品の回収方法を用いれば、少なくとも希少金属、貴金属、有害物質、樹脂に付着したこの樹脂以外の部材のいずれかひとつ以上を予め取り出すことができるため、これらの物質を、高い純度で、効率よく回収、あるいは除外して有用な部材を再資源化することができる。 By using such a method for recovering waste electrical appliances, at least one of at least rare metals, noble metals, harmful substances, and members other than this resin adhering to the resin can be taken out in advance. It is possible to efficiently recover or remove a useful member with a high purity.
なお、本発明のいう希少金属とは、リチウム、ベリリウム、ホウ素、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、ガリウム、ゲルマニウム、セレン、ルビジウム、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、パラジウム、インジウム、アンチモン、テルル、セシウム、バリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、白金、タリウム、ビスマスを指す。 The rare metals referred to in the present invention are lithium, beryllium, boron, scandium, titanium, vanadium, chromium, manganese, cobalt, nickel, gallium, germanium, selenium, rubidium, strontium, yttrium, zirconium, niobium, molybdenum, palladium. , Indium, antimony, tellurium, cesium, barium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, hafnium, tantalum, tungsten, rhenium, platinum , Thallium and bismuth.
また、本発明のいう貴金属とは、電極等に用いられる金、銀を指す。 The noble metal referred to in the present invention refers to gold and silver used for electrodes and the like.
また、本発明のいう有害物質とは、RoHS指令の対象となっている鉛、水銀、カドミウム、六価クロム、ポリ臭化ビフェニル、ポリ臭化ジフェニルエーテルを指す。 In addition, the hazardous substance referred to in the present invention refers to lead, mercury, cadmium, hexavalent chromium, polybrominated biphenyl, and polybrominated diphenyl ether, which are subject to the RoHS directive.
また、本発明のいう汎用部材とは、上記以外の鉄、銅、アルミニウム、樹脂等の部材を指す。 In addition, the general-purpose member referred to in the present invention refers to members other than the above, such as iron, copper, aluminum, and resin.
以下、本発明の廃電化製品の切断装置とこの切断装置を用いた廃電化製品を再資源化する回収方法に関する一実施例について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment relating to a waste electrical appliance cutting apparatus according to the present invention and a recovery method for recycling waste electrical appliance using the cutting apparatus will be described with reference to the drawings.
(実施例1)
まず、本発明による廃電化製品、特に家電リサイクル法の対象となっている廃家電製品を分解し、その構成する要素を再資源化へと導く工程を図1に示す。
Example 1
First, FIG. 1 shows a process of disassembling a waste electrical appliance according to the present invention, particularly a waste home appliance that is subject to the Home Appliance Recycling Law, and leading the constituent elements to recycling.
各地より、本工程に搬入される廃家電製品は、多数のメーカーが、長年に亘って製造、販売したものが持ち込まれる(S1)。 Waste home appliances brought into this process from various locations are brought in by many manufacturers that have been manufactured and sold for many years (S1).
現在、家電リサイクル法が対象とする廃家電製品は、冷蔵庫、洗濯機、エアコン、テレビであるが、本発明が適用できるものは、掃除機やビデオなどその他の家電製品のみならず、広く電化製品全般であっても同様の効果を得ることができる。 Currently, the household electrical appliances covered by the Home Appliance Recycling Law are refrigerators, washing machines, air conditioners, and televisions. However, the present invention can be applied not only to other household electrical appliances such as vacuum cleaners and videos, but also to widely used electrical appliances. Similar effects can be obtained even in general.
これらの廃家電製品において、特に高い純度で回収したい部品や希少金属、部材(以下、「特定部材」と記す。)というものは、機器毎におよそ定まっている。 In these waste home appliances, parts, rare metals, and members (hereinafter referred to as “specific members”) that are particularly desired to be collected with high purity are approximately determined for each device.
その一例として、液晶パネルを用いたテレビではインジウム、プラズマディスプレイパネルを用いたテレビでは銀とインジウム、洗濯機ではモータに使用されるネオジウムである。 One example is indium for televisions using liquid crystal panels, silver and indium for televisions using plasma display panels, and neodymium used for motors in washing machines.
なお、上記部材とは逆に、拡散を防止するために高い純度で回収したい有害物質として、ブラウン管テレビに用いられている鉛がある。 Contrary to the above members, lead used in CRT televisions is a harmful substance that is desired to be recovered with high purity in order to prevent diffusion.
ところで、これらの製品は、メーカーごと、あるいは、その時々の商品トレンドにおいて多少の差異はあるものの、その基本構成は、ある程度定まった形状を成している。 By the way, although these products have some differences in the product trends from manufacturer to manufacturer or from time to time, the basic configuration has a certain shape.
そこで、上表に従い、その目的とする特定部材を有する部品を効率よく入手するために、廃家電製品の筐体要部を開口する。そして、その開口部から、目的とする部品を取出す(S2)。詳細は後述する。 Therefore, according to the above table, in order to efficiently obtain a part having the target specific member, the main part of the housing of the waste home appliance is opened. Then, a desired part is taken out from the opening (S2). Details will be described later.
こうして、取出した部品から、目的とする特定部材を、その特定部材の特性に応じた方法で回収する(S3、S4)。 Thus, the target specific member is recovered from the taken-out component by a method according to the characteristics of the specific member (S3, S4).
以上を第1回収工程という。 The above is called a 1st collection process.
なお、特定部材を回収した後の残部は、更なる再資源化を施すために、その材料に応じて部材選別工程S8へと供給される。 Note that the remaining portion after the specific member is collected is supplied to the member sorting step S8 according to the material for further recycling.
一方、要部切出工程S2において特定部材を取出した後、廃家電製品は、他の部品も再資源とするために、例えば、鉄、銅、アルミニウム、樹脂ごとの塊に分解される(S5)。 On the other hand, after taking out the specific member in the main part cutting step S2, the waste home appliance is decomposed into a lump for each of, for example, iron, copper, aluminum, and resin in order to recycle other parts (S5). ).
これらの塊は、その材料ごとの純度を高めるために、後述する部材選別工程S8へと供給される。 These lumps are supplied to a member selection step S8 described later in order to increase the purity of each material.
以上を第2回収工程という。 The above is referred to as a second recovery step.
次に、内部の主な部品を取出した後、廃家電製品の筐体は、筐体を成す材料を再資源化するために切断され(S7)、部材選別工程S8へと供給される。 Next, after taking out the main components inside, the casing of the waste home appliance is cut in order to recycle the material constituting the casing (S7) and supplied to the member selection step S8.
このとき、その筐体の大きさに応じて、以下の工程を経ることになる。 At this time, the following steps are performed according to the size of the casing.
例えば、より大型の製品が好まれる冷蔵庫や、洗濯機など、作業員が一人で取り扱うには作業性が悪い廃家電製品については、その筐体を圧縮し、所定の厚みへと変形する(S6)。 For example, with respect to waste home appliances that are poor in workability for workers to handle alone, such as refrigerators and washing machines in which larger products are preferred, the housing is compressed and deformed to a predetermined thickness (S6). ).
その後、所定の厚みを保ったまま、筐体を切断する(S7)。 Thereafter, the casing is cut while maintaining a predetermined thickness (S7).
あるいは、小型テレビや、エアコンの室内機のように、作業者一人での作業に支障がない筐体については、筐体破砕工程S10を経て部材選別工程S8へと供給される。 Or about the housing | casing which does not have trouble in the operation | work by one worker like a small television and an indoor unit of an air conditioner, it supplies to member selection process S8 through housing | casing crushing process S10.
上述した様々な経路を経て部材選別工程S8に供給される部品や筐体は、従来から行われているように、破砕機、各種選別機を用いることで、鉄、銅、アルミニウム、各種樹脂に代表される一般的な部材として回収され、再資源となる(S9)。 The parts and casings supplied to the member sorting step S8 through the various paths described above can be applied to iron, copper, aluminum, and various resins by using a crusher and various sorters as is conventionally done. It is collected as a typical member that is typified and recycled (S9).
以上を第3回収工程という。 The above is called the third recovery step.
次に、図2から図7を用いて、要部切出工程S2から特定部材回収S4に至るまでの流れについて、詳細に説明する。 Next, the flow from the main part cutting step S2 to the specific member recovery S4 will be described in detail with reference to FIGS.
まず、本発明の一実施例として用いる切断装置について、図2に概要説明図を、図3に同切断装置のブロック図を示す。 First, about the cutting device used as one Example of this invention, an outline explanatory drawing is shown in FIG. 2, and the block diagram of the cutting device is shown in FIG.
この切断装置1は、レーザー本体2の内部に、レーザー3aの発信源となるレーザー光源4と、このレーザー3aの出力を制御するレーザー出力制御部5とを備えている。
The
レーザー出力部であるノズル12の内部には、図示しない集光レンズが設けてあり、レーザー3aがこの集光レンズで絞られることでレーザー光線3となる。
A condensing lens (not shown) is provided inside the
さらにレーザー本体2の内部には、アーム動作入力部6によって入力された情報を記憶するレーザー経路記憶部として機能するアーム動作記憶部7が設けてあり、このアーム動作記憶部7の情報に基いてアーム制御部8がアーム駆動部10に動作信号を出力することで、アーム9に所定の動作を与えることができる。
Further, an arm
つまり、レーザー出力部駆動部として機能するアーム駆動部10が、アーム9の要所に設けた関節11に所定の信号を送信することで、アーム9を駆動し、ノズル12を所定の位置、方向へと導くことができる。
That is, the
次に、レーザー出力部位置検出部であるノズル位置検出部13は、ノズル12の位置が適切であるか、否かを検出している。
Next, the nozzle
すなわち、このノズル位置検出部13に伝えられた情報と、アーム動作記憶部7が記憶した情報とを比較し、動作の正誤を判定している。
That is, the information transmitted to the nozzle
つまり、この比較結果が一致していれば、ノズル12は所定の動作を行っていると判定し、比較結果が一致していなければ、ノズル12は所定の動作を行っていないと判定する。
That is, if the comparison results match, it is determined that the
そして、ノズル12が所定の動作を行っていない場合には、レーザー出力制御部5がレーザー出力停止部として機能するので、レーザー出力を停止する。併せて、エラーが発生していることを、音や光などで周囲に知らせるようにする。
And when the
その他、ノズル12位置の検出方法は、ノズル12位置と被加工物との距離を検出して行う方法や、ノズル12位置から所定距離の温度を検出して行うという方法もある。
In addition, there are a method for detecting the position of the
前者の方法は、ノズル12から出力するレーザー光線3が被加工物を切断するためには、集光レンズから被加工物表面までの加工距離が、下式を満たす必要があることから、例えば音波または光を反射して、その距離を測定する加工距離検出部(図3中、ノズル位置検出部13が相当)を用いるというものである。
L2−L3×1/2<L1<L2+L3×1/2
L1:集光レンズから被加工物表面までの加工距離
L2:集光レンズからレーザー光線が収束する焦点までの焦点距離
L3:レーザー光線が被加工物を加工可能な焦点深度
また、後者の方法は、ノズル12位置が、正常な位置にあれば、例えば、非接触で温度を検出する表面温度検出部(図3中、ノズル位置検出部13が相当)によって検出した被加工物の表面温度が、所定の温度範囲となることをアーム制御部8の判定基準値として予め保有しておき、この判定基準値と表面温度検出部(図示せず)が検出した値とを比較するというものである。
In the former method, in order for the
L2−L3 × 1/2 <L1 <L2 + L3 × 1/2
L1: Processing distance from the condenser lens to the workpiece surface L2: Focal length from the condenser lens to the focal point where the laser beam converges L3: Depth of focus at which the laser beam can process the workpiece Further, the latter method uses a nozzle If the 12 position is a normal position, for example, the surface temperature of the workpiece detected by the surface temperature detection unit (corresponding to the nozzle
いうまでもなく、この比較結果が所定の範囲内であれば、ノズル12は所定の動作を行っていると判定し、比較結果が所定の範囲外であれば、ノズル12は所定の動作を行っていないと判定する。
Needless to say, if the comparison result is within a predetermined range, it is determined that the
そして、ノズル12が所定の動作を行っていない場合は、レーザー出力制御部5がレーザー出力を停止し、エラーが発生していることを、音や光などで周囲に知らせるようにする。
When the
このような切断装置1を用いて、廃家電製品の要部を切断する手順について説明する。
A procedure for cutting a main part of a waste home appliance using such a
一般的に家電製品は、各機器の基本原理や使用者の使い勝手などから、その基本構造は、メーカーを問わずほぼ同様の構造となっている。 In general, home appliances have almost the same basic structure regardless of the manufacturer because of the basic principle of each device and the convenience of users.
特に、家電リサイクル法の対象となっている家電製品については、その傾向が顕著である。 In particular, the tendency is remarkable for home appliances that are subject to the Home Appliance Recycling Law.
例えば、斜めドラム型洗濯機以前に主流であった全自動洗濯機は、洗濯槽の直下に駆動用モータを、取出口近傍のスイッチ部周辺に洗濯機を制御する電子制御装置を設けている。 For example, a fully automatic washing machine, which was mainstream before the oblique drum type washing machine, is provided with a drive motor just below the washing tub and an electronic control device that controls the washing machine around the switch near the outlet.
さらに、詳述するエアコンの室外機21の場合、図4(a)に示すように、筐体22の正面には、室外ファン23が作り出す空気の流れ24を、筐体22の外部に吹出すための吹出口25が設けてある。
Furthermore, in the case of the
これは、筐体22内に設けた室外用熱交換器26内を流れる冷媒(図示せず)と、効率良く熱交換するために、空気の流れ24を生成するためである。
This is to generate an
また、筐体22内の底部には、冷媒を圧縮する圧縮機27が配置されており、図示しない配管を介して接続部28と接続している。
A
さらに、圧縮機27の上方には、室外機21を制御する電子制御装置29が設置してある。
Further, an
その主たる理由は、電子制御装置29を筐体22内部の上方に設置することで、室内機21を屋外に設置しても、雨水等が掛からないようにするためである。
The main reason is that the
これらの基本構成は、一部の特殊な仕様の製品を除いて、広く採用されている。 These basic configurations are widely adopted except for some products with special specifications.
さて、上述したエアコンの室外機21には、電子制御装置29に有用な電子部品(図示せず)が搭載してあり、この電子部品を再利用するために回収したい場合、図2、3に示した切断装置1を用いて、次の作業を行う。
Now, in the
まず、図4(b)に示すように、この電子制御装置29を取り出すのに十分な開口部を設けるため、電子制御装置29が設置されていると推測される位置に対して、レーザー光線3を照射する経路30を仮設定する。
First, as shown in FIG. 4B, in order to provide a sufficient opening for taking out the
この仮設定した経路30を、アーム動作入力部6(図3中)を介してアーム動作記憶部7(図3中)に記憶させる。
The temporarily set
本実施例においては、図4(b)中、A、B、C、D、E、F、Gの順に、被加工物である筐体22を切断することとした。
In this embodiment, in FIG. 4B, the
次に、アーム動作記憶部7(図3中)が記憶した内容に基き、アーム9(図3中)は制御され、ノズル12がレーザー光線3を出力しながら筐体22の周囲を移動する。
Next, the arm 9 (in FIG. 3) is controlled based on the contents stored in the arm operation storage unit 7 (in FIG. 3), and the
そして、ノズル12が、所定の移動を終えたとき、筐体の要部22aが切り取られ、筐体22内部に設置されていた電子制御装置29は、ドライバーやニッパーなどの工具を用いれば、容易に取り出すことが可能となる。
When the
次に、上述した説明により取り出した電子制御装置29の内部には、図5(a)に示すような制御基板31が収めてある。
Next, a
この制御基板31は、抵抗器32aやコンデンサ32b、コネクタ32c、汎用IC32dなどの汎用電子部品32と、システムLSIに代表される高性能で有用な有価電子部品33とをプリント基板34上に実装している。
The
仮に、高性能で有用な有価電子部品33のみを取り出すことが容易であれば、有価電子部品33のみをリユース部品として再利用することができる。
If it is easy to take out only the high-performance and useful valuable
あるいは、有価電子部品33を再利用できないとしても、この有価電子部品33に含まれる金、銀等の貴金属が高い回収率で回収可能となる。
Alternatively, even if the valuable
しかしながら、例えば制御装置31には、耐湿性を向上するためにシリコンを塗布するなど、電子制御装置29が求められる要求に応じていろいろな処理が施されているため、単純に制御装置31を高温状態に放置すれば電子部品32、33とプリント基板34とを接続していた半田が溶け、容易に電子部品32、33を分離、回収できるという状態にはない。
However, for example, the
したがって、有価電子部品33のみを取り出すことは非常に手間ひまを要することになり、結果として制御基板31ごと焼却処分する、あるいは、制御基板31に含まれる金、銀等の貴金属の回収を目的として精錬所にて精錬処理することになり、その回収率は低いものとなっていた。
Accordingly, it is very time-consuming to take out only the valuable
更に、これら貴金属の含有率が低い場合には、精錬では回収しきれないため、最終的には、埋め立て処理となることもあった。 Furthermore, when the content of these noble metals is low, since it cannot be recovered by refining, it may eventually be landfilled.
しかしながら、近年、製品サイクルが短くなるに従い、システムLSIなどの高性能な電子部品が再利用できる場合や、希少金属の枯渇に由来して、貴金属や希少金属を回収するために、一部の電子部品に対する回収の必然性が高まりつつある。 However, in recent years, as the product cycle becomes shorter, some electronic devices can be used to recover precious metals and rare metals when high-performance electronic components such as system LSIs can be reused or due to the depletion of rare metals. The necessity of collecting parts is increasing.
例えば、本実施例において、有価電子部品33のみを回収したいとする。
For example, in this embodiment, it is assumed that only valuable
そこで、本発明を用いて、ノズル12から有価電子部品33を含むようにその周囲をレーザー光線3で切断する。
Therefore, by using the present invention, the periphery of the
その結果、有価電子部品33を含む要部35のみを切り出すことができる。
As a result, only the
この要部35から有価電子部品33を取り外すのは、半田槽や電子部品を取り外す工具を用いれば、容易に目的を達することができる。
The purpose of removing the valuable
以上の説明から明らかなように、切断装置1を用いれば、多種多様な廃家電製品の複雑な形状から、一品一対応で必要な部分だけを容易に切り出すことが可能となる。
As is clear from the above description, if the
その結果、作業効率良く目的とする部品だけを回収することができるので、有価な部品など特定部材を容易に回収することができる。 As a result, it is possible to collect only the target part with high work efficiency, and thus it is possible to easily collect a specific member such as a valuable part.
したがって、次工程に対し、より多くの有価部材を提供することが可能となる。 Therefore, it is possible to provide more valuable members for the next process.
ところで、多種多様な廃家電製品への対応を迫られるリサイクル現場において、製品ごとに異なる複雑な形状に対して、予め切断する経路を記憶させ、この記憶した経路に従って、レーザー出力部を移動させながら、被対象物の要部を切断することが重要となる。 By the way, in the recycling field where it is necessary to deal with a wide variety of waste home appliances, a path to be cut in advance is stored for complex shapes that differ from product to product, and the laser output unit is moved along the stored route. It is important to cut the main part of the object.
例えば、本実施例において、図6、7に示すように、切断装置1を操作する者の手違いにより、ノズル12が予め定めた経路30aから外れる、あるいは、ノズル12と筐体22との距離lが、経路30bに対して所定範囲を超えるなどのエラーを生じた場合、図3に示したノズル位置検出部13、アーム制御部8によって、不具合が発生したと判定し、レーザー出力を停止する。
For example, in this embodiment, as shown in FIGS. 6 and 7, the
このような防止策を設けることで、多種多様な廃家電製品の複雑な形状に対しても、安全に、かつ安定した作業を行うことが可能となる。 By providing such a preventive measure, it is possible to perform a safe and stable operation even for complicated shapes of a wide variety of waste home appliances.
この防止策は、切断装置として、ファイバーレーザーを用い、例えば作業者が直接、被加工物を切断するような場合において、特に有効である。 This preventive measure is particularly effective when a fiber laser is used as a cutting device, for example, when an operator directly cuts a workpiece.
次に、製品分解工程S5について説明する。 Next, the product disassembly process S5 will be described.
従来、製品分解工程S5では、ドライバーや、ニッパーなどの工具類を用いて廃家電製品の筐体を分解し、筐体内部に設置されていた部品を取り出していた。 Conventionally, in the product disassembling step S5, the housing of the waste home appliance is disassembled using a screwdriver or a tool such as a nipper, and the parts installed inside the housing are taken out.
本工程においても、上記した切断装置1を用いれば、容易に筐体22に開口部を設けることができ、筐体22内部の部品の取出し作業を短時間で行うことができる。
Also in this step, if the above-described
次に、筐体22内部の部品を取り出した後の工程について、図8を用いて説明する。
Next, the process after taking out the components inside the
廃家電製品のうち、小型のテレビやエアコンの室内機など、作業者がひとりで扱いやすい大きさであれば、例えば、各工程間で発生する筐体22の移動作業などに特に支障は生じない。
Of the waste home appliances, if the size is easy for an operator to handle alone, such as a small TV or an air conditioner indoor unit, for example, there will be no particular hindrance to the moving operation of the
しかしながら、大型冷蔵庫や、大型洗濯機、大画面テレビなど、製品の大型化が著しい分野においては、作業者がひとりで筐体を取り扱うには、非常な困難を有していた。 However, in fields where the size of products is remarkably large, such as large refrigerators, large washing machines, and large screen televisions, it has been extremely difficult for an operator to handle the case alone.
その結果、作業者ひとりでは作業効率が低下するため、複数の作業者が必要となり、リサイクル費用を抑制することで広く社会に貢献するという、リサイクル工場の主旨に反する状態となっていた。 As a result, the work efficiency of each worker is reduced, and thus a plurality of workers are required, which is in a state contrary to the gist of the recycling factory that contributes to society widely by suppressing recycling costs.
そこで、本発明の一実施例である筐体圧縮工程S6から筐体切断工程S7について、図8を用いて説明する。 Therefore, the case compression step S6 to case cutting step S7, which is an embodiment of the present invention, will be described with reference to FIG.
図8中、(A)から(E)は、本工程を横から見た説明図であり、対応する工程に対して(a)から(e)を付与した本工程を上から見た説明図を併せて記載している。 In FIG. 8, (A) to (E) are explanatory views of the present process as viewed from the side, and explanatory views of the present process in which (a) to (e) are given to the corresponding processes as viewed from above. Is also described.
まず、本実施例において、図8(A)、(a)に示すように、プレス台40の上に、作業台41を乗せ、その作業台41の上に、内部の部品を取り除いた大型冷蔵庫の筐体42を載置する。
First, in this embodiment, as shown in FIGS. 8A and 8A, a large refrigerator in which a work table 41 is placed on the press table 40 and internal components are removed on the work table 41. The
次に、図8(B)、(b)から図8(C)、(c)に掛けて、この筐体42を、圧縮手段であるプレス機43を用いて圧縮し、その厚みを可能な限り薄くする。
Next, from FIG. 8 (B), (b) to FIG. 8 (C), (c), this
そして、筐体42の厚みが薄くなった状態で、図8(D)、(d)に示すように、ノズル12からレーザー光線3を照射し、筐体42を複数に切断する。
Then, in a state where the thickness of the
レーザー光線3は、プレス機43と作業台41に各々設けたスリット44、45に向けて照射される。
The
このようにすれば、プレス機43、作業台41をレーザー光線3で傷付けることはない。また、図示していないが、プレス台40の下方から上方へ向けてレーザー光線を照射するノズルを追加し、上下両側から切断するようにしてもよい。
In this way, the
上述したように、プレス機43を用いて筐体42の厚みを薄くしながらレーザー切断すれば、筐体42のバックラッシュを防止しながら筐体42をレーザー切断することができるので、レーザーの焦点深度に合わせて上下方向にノズル12を上下するピッチが短くて済み、切断作業を短時間で行うことが可能となる。
As described above, if laser cutting is performed while reducing the thickness of the
この切断された状態を、図8(E)、(e)に示す。 The cut state is shown in FIGS. 8E and 8E.
本実施例では、2箇所を切断し、3分割とした。 In this example, two places were cut into three parts.
この結果、3分割された筐体42a、42b、42cは、作業者がひとりで十分取り扱い可能な大きさとなる。しかも、プレス機43で圧縮したため、より作業者が持ち易くなるのは勿論のこと、工程の都合により、一時保管する際にも不要な空間を生じることなく隙間なく重ねる、あるいは、隙間なく並べることが可能となるため、作業空間をより広く、より有効に活用することが可能となる。
As a result, the three divided
以上、詳細な説明については、エアコンの室外機と大型冷蔵庫の筐体を用いて説明したが、本発明は、家電リサイクル法の対象となっているテレビや洗濯機以外にも、適用することが可能であり、いわゆる白物家電以外に、パソコンなどの情報機器やビデオなどのAV製品、計測器などの電化製品全般に適用することができる。 As mentioned above, although detailed description was demonstrated using the outdoor unit of an air-conditioner and the housing | casing of a large sized refrigerator, this invention can be applied besides the television and washing machine which are the object of the household appliance recycling law. In addition to the so-called white goods, it can be applied to information appliances such as personal computers, AV products such as videos, and electrical appliances such as measuring instruments.
また、上記した回収対象物は、有価な特定部材のみならず、例えば、鉛、水銀などのように、有害物質となるものを対象としてもよく、本発明を用いれば、これらに物質についても同様に効率よく回収することができる。 In addition, the above-mentioned collection object may be a target that is not only a valuable specified member but also a harmful substance such as lead, mercury, etc. If the present invention is used, the same applies to the substance. Can be efficiently recovered.
あるいは、従来、樹脂に貼り付けられていたラベルを除去せずに、樹脂を破砕することで生じていた樹脂部材の純度低下についても、予め、ラベル添付箇所を切断し、残部を破砕、回収することで、樹脂部材の純度を高くすることが可能となる。 Alternatively, with respect to the decrease in purity of the resin member that has conventionally occurred by crushing the resin without removing the label attached to the resin, the label attachment portion is cut in advance and the remaining portion is crushed and recovered. Thus, the purity of the resin member can be increased.
これは、樹脂に添付されたラベルのみならず、樹脂に付着した接着剤や、印刷に伴うインク成分などの混入も防止することができ、樹脂部材を高い純度で回収することが可能となる。 This can prevent not only the label attached to the resin but also the adhesive adhering to the resin and the ink component accompanying printing, and the resin member can be recovered with high purity.
本発明は、上記した家電リサイクル法の対象製品以外、例えば、掃除機や炊飯器をはじめ、パーソナルコンピュータや携帯電話などの電化製品の特定部材の再資源化や、環境負荷物質の分散防止を目的とした回収作業にも用いることができる。 The purpose of the present invention is to recycle specific members of electrical appliances such as vacuum cleaners, rice cookers, personal computers, mobile phones, etc., and to prevent dispersion of environmentally hazardous substances other than products subject to the above-mentioned Home Appliance Recycling Law It can also be used for the recovery work.
1 切断装置
3 レーザー光線
3a レーザー
4 レーザー光源
5 レーザー出力制御部(レーザー出力停止部)
7 アーム動作記憶部(レーザー経路記憶部)
10 アーム駆動部(レーザー出力部駆動部)
12 ノズル(レーザー出力部)
13 ノズル位置検出部(レーザー出力部位置検出部)
30、30a、30b 経路
DESCRIPTION OF
7 Arm motion memory (laser path memory)
10 Arm drive unit (Laser output unit drive unit)
12 nozzles (laser output section)
13 Nozzle position detector (Laser output part position detector)
30, 30a, 30b route
Claims (6)
L2−L3×1/2<L1<L2+L3×1/2
L1:集光レンズから被加工物表面までの加工距離
L2:集光レンズからレーザー光線が収束する焦点までの焦点距離
L3:レーザー光線が被加工物を加工可能な焦点深度 The processing distance detection unit that detects a processing distance from the condenser lens to the surface of the workpiece, and a laser output stop unit that stops the output of the laser beam when the following expression is satisfied. A cutting apparatus for waste electrical appliances according to 1 or 2.
L2−L3 × 1/2 <L1 <L2 + L3 × 1/2
L1: Processing distance from the condenser lens to the workpiece surface L2: Focal length from the condenser lens to the focal point where the laser beam converges L3: Depth of focus at which the laser beam can process the workpiece
6. The recovery for recycling waste electrical appliances according to claim 5, wherein the specific member is at least one of a rare metal, a noble metal, a hazardous substance, and a member other than the resin adhered to the resin. Method.
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