JP3924432B2

JP3924432B2 - Metal sorting and recovery system

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Publication number: JP3924432B2
Application number: JP2001008393A
Authority: JP
Inventors: 哲郎宮本; 文夫武田; 政克林; 元雄宇野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-01-17
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2021-01-17
Also published as: JP2002210417A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属の選別回収システムに係り、特に、廃棄物を破砕して生ずる金属，非金属を含む破砕片から金属の選別回収システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、廃棄された工業製品をシュレッダー等で破砕することで発生する金属・非金属の混在した廃棄物破砕片から鉄や非磁性金属等の有価金属を選別回収する処理としては、鉄は主に磁力選別機による選別が行われている。これに対し銅やアルミニウム等の非磁性金属に対しては風力選別機や振動式比重選別機，重液式比重選別機等の比重差を利用した選別装置や、電磁誘導を利用した選別機が用いられているが、最終的には人手による選別が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
廃棄物破砕片中の非磁性金属（Ｃｕ，Ａｌ等）を材質毎に識別し、選別回収する手段としては、例えば、特開平１１−第２５３８９２号公報には、金属片を交流磁界中に設置した際の磁界変化の測定結果と、前記金属片の質量の測定結果から、金属片の材質を識別する方法が記載されている。しかし、この方法では、例えば、磁界変化の測定結果が近い銅・真鍮を識別できないという問題があった。
【０００４】
また、他の方法を用いた装置として、特開平１１−３３３３８５号公報では、破砕片の色彩を測定して材質識別を行う装置が提供されているが、処理対象となるシュレッダーダストの状態によって、例えば汚れや変色等により選別純度が低下する可能性があるという問題があった。また、前記破砕片にメッキや着色などが施されていた場合も同様に低下する可能性があるという問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するためになされたもので、これらの手法をシステム的、かつ効果的に組み合わせ、安定した高い識別精度を有する破砕等の前処理を含めた最適な金属の選別システムを提供することをその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る金属の回収システムの構成は、金属片を含む廃棄物の破砕片を生成させ、該破砕片の粒径を所定の大きさにすると共に、該破砕片の表面の色彩を露出させる破砕部と該破砕片の形状を整える圧延部とからなる粒径調整機構と、該粒径調整機構で処理された破砕片から比重３以上の破砕片を比重差によって選別する比重選別装置と、該選別された破砕片の色彩と形状を撮像する撮像装置と、前記選別された破砕片の電気的特性値を測定する測定装置と、前記破砕片の色彩の特徴及び形状から大きさを検出のために画像処理し、該画像処理信号と前記電気的特性値の測定値とを用いて前記破砕片の材質の識別する材質識別装置と、該識別結果に基づき、前記破砕片の材質毎に選別回収する選別回収装置と、を備え、前記破砕部は、箱型の筐体に設けられた回転するロータに取り付けられた回転刃と、前記筐体に弾性部材を介して取り付けられた反発板と、粗破砕片を前記回転刃に供給する供給板と、前記筐体の下部に設けられた所定の大きさ以下の破砕片出口と、該破砕片出口の回転方向の後方に設けられた所定の大きさ以上の破砕片出口と、前記所定の大きさ以上の破砕片出口から出た破砕片を前記供給板の上部に戻す手段と、を備え、前記測定装置は、該測定装置の磁界発生装置により発生させた交流磁界中を前記破砕片が通過した際の磁界変化を測定するように構成し、該測定を前記撮像装置による撮像と同期して行い、前記材質識別装置は、前記撮像された色彩と形状を認識するための変換装置と、前記変換された破砕片の形状信号から該破砕片の面積を算出すると共に前記変換された破砕片の色彩信号から所定の色彩を有する面積を算出する画像処理部と、前記破砕片の面積と前記磁界変化の測定値より単位面積当りの磁界変化値を算出する演算部と、前記破砕片の材質を識別するための判別テーブルを記憶させた記憶部と、前記画像処理信号及び前記磁界変化値の演算信号を前記判別テーブルと比較し、前記破砕片の材質を識別する判別制御部とで構成したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る金属の選別システムの実施の形態を図１及び図１０を参照して説明する。図１は、本発明に係る金属の選別システムのフロー図、図２は、本発明の１実施形態に係る金属の選別回収システムに用いられる破砕部の説明図、図３は、本発明の１実施形態に係る金属の選別回収システムに用いられる圧延部の説明図、図４は、本発明の１実施形態に係る金属の選別回収システムに用いられる比重選別装置の説明図、図５は、本発明の１実施形態に係る金属の選別回収システムに用いられる起電力測定装置の説明図、図６は、本発明の１実施形態に係る金属の選別回収システムに用いられる色彩による材質識別装置の説明図、図７は、本発明の１実施形態に係る金属の選別回収システムに用いられる選別回収装置、図８は、図１の金属の選別回収システムのフローの一部拡大説明図、図９は、図８の金属の選別回収システムの変形例フローの一部拡大説明図、図１０は、図８の金属の選別回収システムの他の変形例フローの一部拡大説明図である。
【０００８】
本実施形態の金属の選別回収システムは、図１に示す如く，金属片を含む廃棄物の破砕片５の粒径をほぼ所定の大きさにし、その表面材質の色彩を露出させた破砕片５ａにする破砕部４０と、前記破砕片５ａの形状をほぼ所定の大きさにする圧延部５０からなる粒径調整機構１と、前記粒径調整機構１により処理された破砕片５ｂを比重差によって選別する比重選別装置２と、前記比重選別装置２によって選別された破砕片５ｃの色彩と形状を撮像する撮像装置１０及びその電気的特性値を測定する測定装置６０並びに前記撮像された色彩と形状を画像処理し、該画像処理結果と前記電気的特性値とから非金属と金属の種類毎に判別する材質判別装置７０とからなる材質識別装置３と、前記材質識別装置３による識別結果に基づき、前記破砕片を非金属と金属の種類毎に選別回収する選別回収装置４とを備えるものである。
【０００９】
まず、以下、図２乃至図７を参照して、本金属の選別回収システムの構成機器を説明する。図２に示す破砕部４０は、箱型の筐体４７のほぼ中央に設けられた高速に回転（回転方向は反時計方向）するロータ４１に取り付けられた回転刃４３と、前記筐体４７に弾性部材を介して取り付けられた反発板４２と、粗破砕片５ａを前記回転刃４３に供給する供給板４８と、前記筐体４７の下部には所定の大きさ以下の破砕片５ａの出口４５と、該破砕片５ａの出口４５の回転方向の後方には所定の大きさ以上の破砕片５ａの出口４６とが設けられている。具体的には、前記破砕片５ａの出口４５及び出口４６は、所定の大きさの篩目となっている。また、前記破砕片出口４６から出た破砕片５ａは、適宜な手段により前記供給板４８の上部に戻される。これを図示白矢抜き印で示されている。また、このように、所定の大きさの破砕片５ａに破砕されることにより、色彩測定(後述)のため、その表面の金属が示される色彩を露出させることができる。なお、前記供給板４８に供給された破砕片５ａは、押え鎖４４によって安定化が図られるように構成されている。
【００１０】
次に、図３に示す圧延部を説明する。
圧延部５０は、破砕片５ａを、電気特性測定（後述）のため、ほぼ所定の厚さにするものである。前記圧延部５０は、固定スタンド５１に、相互に逆方向に回転する２本の円筒状ロール５２ａ、５２ｂを軸支して取り付け、その間を破砕片５を通し、その断面積を減少させながら所定の断面形状を得るものである。破砕部４０によりほぼ所定の大きさに整えられ、表面が材質の特徴色を露出した破砕片５ａは、圧延部５０により所定の厚みと形状を有する破砕片５ｂとなる。
【００１１】
次に、図４の比重選別装置を説明する。比重選別装置２は、図示しない基礎台上に固定される取付け枠Ｆに設けられている。振動篩５３は、破砕片５ｂの選別すべき比重差に応じて所定の傾斜角に設定されており、前記振動篩５３の下方には図示しないが送風機が設置されており、図示矢印の如く空気を前記振動篩５３の下面に送っている。前記振動篩５３の両側及び上端には板部材が設けられ、該板部材と前記振動篩５３とで筐体５５が形成されている。前記取付け枠Ｆの上端部及び下端部には上部支持部材５６及び下部支持部材５７が設けられており、該筐体５５の上端側面部は、伸縮可能な構造となっている連結部材５８によって、下端側面部は伸縮可能な構造となっている連結部材５９によりそれぞれ吊持されている。
【００１２】
比重差に応じる所定の傾斜角の設定は、前記連結部材５８、５９の伸縮により設定することができる。前記筐体５５の上端部下面には、偏心クランクＣで図示しないモータによって駆動される。この偏心クランクＣの偏心運動により筐体５５及び振動篩５３は上下端の方向に振動可能となっている。白矢印で示した５２ａは図示しない破砕片５ｃの投入れホッパ出口、５２ｂは所定の比重以上の破砕片５ｃの出口、５２ｃは所定の比重以下の破砕片５ｃの出口である。
【００１３】
図５、６に示す電気的特性値と色彩による材質識別装置３を説明する。該材質識別装置３は、電気的特性値の測定装置６０と、破砕片５ｃの色彩と形状を撮像する撮像装置１０と、該測定装置６０と撮像装置１０との撮像結果から材質を判別する材質判別装置７０とから構成される。図５に示される測定装置６０は、交番磁界中に破砕片の有無により、磁界変化を生ずるが、この磁界変化を、コイル起電力の変化として測定する測定装置（以下、起電力測定装置という）である。該起電力測定装置６０は、高周波電圧を供給する高周波電源６１と、該高周波電源６１から高周波電圧が供給され、交番磁界を発生する励磁部コイル６２と、該励磁部コイル６２の発生する交番磁界により起電力変化を発生する検出部コイル６３と、該検出部コイル６３に発生した起電力を信号処理する信号処理部６４とからなっている。該信号処理部６４で処理された信号は識別制御部１４（後述）へ送られる。前記励磁部コイル６２と検出部コイル６３との位置関係は、該検出部コイル６３を該励磁部コイル６２に外設もしくは内設あるいは並設させることで一体化して構成することが好ましい。撮像装置１０は、詳細な図示を省略するが、ＣＣＤカメラ（以下、ＣＣＤカメラ１０という）を用い、破砕片５ｃに照明光９を照らし、該破砕片５ｃからの反射光により、該破砕片５ｃの色彩とその形状を撮像する。図示点線はこれらの撮像装置１０を含む部分を遮光する遮光箱の部分を示している。
【００１４】
次で、測定した起電力変化値と色彩による材質識別装置を図６を参照して説明する。図６に示す材質識別装置７０は、前処理装置としての色差画像変換部１２と、撮像装置１０で撮像された画像の特徴を検出する画像処理部１３と、ＣＣＤカメラ１０と起電力測定装置６０から撮像画像と起電力測定値とをそれぞれ入力させ、該撮像画像と入力値との特徴から、所定の判別テーブルと比較し、破砕片５ｃの種類を判別し、選別制御する識別制御部１４とから構成されている。
【００１５】
色差画像変換部１２は、いわゆる前処理装置であり、基準色に対する色差（例えばＬａｂ表色系）をグレースケール（白黒濃淡信号）に変換する。基準色には、例えば真鍮の色彩を設定する。このようにして得られた白黒濃淡信号を画像処理部１３で２値化し、２値化画像信号とする。
【００１６】
画像処理部１３は、２値化画像信号より背景を抜き出し、破砕片５ｃの面積を算出する。同様にして、破砕片５ｃの真鍮色部分の面積を、破砕片５ｃの銅色部分の面積を、破砕片５ｃの銀・灰色部分の面積をそれぞれ算出する。識別制御部１４は、前述の起電力測定装置６０の入力値と前記破砕片５ｃの面積とから破砕片５ｃの単位面積当りの起電力を算出し、前記破砕片５ｃがないときの単位面積当りの起電力とを比較して、起電力変化を算出する演算部１４ａと、予め破砕片の材質を識別する基準となる判別テーブル（表1乃至表４、後述）を記憶させている記憶部１４ｂと、前記破砕片５ｃの面積当りの起電力変化と前記画像処理部１３で算出した破砕片５ｃの真鍮色部分、銅色部分、銀・灰色部分のそれぞれの面積と、前記記憶部１４ｂに予め図示しない入力装置から入力して記憶させた判別テーブルとを比較して、金属か非金属加を判別する判別制御部１４ｃとから構成される。さらに、判別制御部１４ｃは金属と判別した場合には金属の種類を判別し、この判別結果に応じて、選別回収装置４へ制御信号を出力するようになっている。なお、ここでは、色の認識に、色差信号による認識手段が用いられているが、他の光学的方法、例えば波長分離による認識手段を用いても差し支えない。
【００１７】
図７を参照して、選別回収装置４を説明する。該選別回収装置４は、破砕片５ｃの各ガイド８毎に設けられている基本的な構成を説明する。該選別回収装置４は、前記破砕片５ｃの軌道に対し水平方向の位置にエアノズル１５が配設されており、該エアノズル１５には、該エアノズル１５から噴出するエアをオン・オフする電磁弁１５が接続されている。該電磁弁１５には、エアを供給する空気源２３と、識別制御部１４の判別制御部１４ｃ（以下、判別制御部１４ｃという）からの制御信号線とが接続されている。
【００１８】
破砕片５ｃをガイドするガイド８から電磁弁１５における水平ラインの位置までの自由落下タイムは、ほぼ一定であり予測することができる。この予測時刻の合わせて、前記判別された金属片の種類と非金属を所定の回収部に入るように、前記破砕片５ｃの軌道が定まるように、判別制御部１４ｃからの制御信号で電磁弁１５の動作、不動作が定まるようになっている。
【００１９】
実際の選別回収装置４では、上下左右に所定の間隔を隔てた複数個、例えば４個のエアノズル１５，１６、１７、１８（図８参照）が設置されている。該１５，１６、１７、１８のエアノズルには、破砕片５ｃの種類が判別された結果による制御信号により開閉する複数個の電磁弁１９、２０、２１、２２（図８参照）が接続されている。
【００２０】
電磁弁１９、２０、２１、２２の近傍から下部には、ガイド２４、２５、２６、２７（図８参照）が設けられている。該ガイド２４、２５、２６、２７は、該電磁弁１９、２０、２１、２２のいずれかが破砕片５ｃの種類に応じた判別制御部１４ｃの指令信号により、破砕片５ｃの自由落下タイムに合わせて、動作もしくはすべてが動作しないことにより、該破砕片５ｃの軌道を変更するようになっている。さらに、前記ガイド２４、２５、２６、２７の下方には、例えば４種類の金属片と非金属片に対応する回収部２９、３０、３１、３２、３３が設けられている。
【００２１】
前記金属の選別回収システムの動作を説明する。
図１乃至図７の図面については、既に説明したので、煩瑣となるので再度の説明を省略する。図８は、図１の金属の選別システムのフローの一部拡大説明図であり、材質識別装置３及び選別回収装置４の説明図である。
【００２２】
廃工業製品を粗破砕機（図示せず）により破砕して得られた金属片を含む破砕片５を予め風力選別機（図示せず）により、布、ウレタン、発泡スチロールなどの計量ダストを除去する。前記風力選別機とは、金属片を含む破砕片５を高速空気流の中に投入し、その構成成分の空気流に対する抵抗力と比重の差を利用して、軽量物と重量物とに選別する装置である。次いで、磁力選別機（図示せず）で鉄を回収しておくことが望ましい。前記磁力選別機とは、電磁石又は永久磁石を用いて磁性物を分離する装置で、例えば破砕片５の排出部に回転磁性ドラムを設置し、該破砕片５の排出方向を振り分けて分離する装置が用いられる。
【００２３】
こうして得られた粗破砕片５を、粒径調整機構１の破砕部４０に投入される。投入された粗破砕片５は、破砕部４０の供給板４８上に載置され、押え鎖４４で押さえられて安定して供給される。前記租破砕片５が回転刃４３と反発板４２との間で繰り返しの打撃を受け、破砕片５ａとなる。該破砕片５ａは、前記回転刃４３の回転方向に対して後方から下方に落下する。該落下した破砕片５ａは、表面摩擦抵抗と重力の関係で、大きい破砕片５ａが遠くまで転がり、小さいものは近くに留まる。該破砕片５ａの選別は、この転がる位置の遠近と、前記破砕片出口４５及び破砕片出口４６の位置による選別が行われる。この結果、破砕部４０によって，破砕により粒径をほぼ１０ｍｍ程度の破砕片５ａに調整される共に、表面の色彩を露出させ、前記破砕片出口４５から排出される。前記破砕片出口４６からの粒径をほぼ１０ｍｍ程度以上の破砕片の排出物は、再び破砕部４０に投入される。
【００２４】
粒径をほぼ１０ｍｍ程度の調整された前記破砕片５ａは、圧延部５０により所定の厚さに圧延される。前記圧延部５０は、固定スタンド５１に軸支して取り付けられた相互に逆方向に回転する２本の円筒状ロール５２ａ、５２ｂの間を破砕片５ａを通し、その断面積を減少させながら所定の厚みほぼ５ｍｍ、形状の大きさほぼ１５ｍｍ²を有する破砕片５ｂを得るものである。
【００２５】
すなわち、破砕部４０により所定の粒径に整えられ，且つ表面の特徴色を露出した破砕片５ａは、圧延部５０により破砕片５ａが所定の厚みと形状を有する破砕片５ｂとなる。ここで、破砕部４０の破砕片出口４５からの破砕片５ａを圧延部５０の円筒状ロール５２ａ、５２ｂ間に投入する場合には、図１の如く、ホッパを用いると、容易に可能となる。
【００２６】
粒径調整機構１、すなわち、破砕部４０と圧延部５０で、所定の大きさに調整され，且つ表面の色彩を露出させ、さらに形状及び厚みをほぼ所定状態に調整された破砕片５ｂは、続いて振動式（乾式）比重選別機２（単に、比重選別機２という）に投入される。図示しないフアンを起動し、空気流が振動篩５３の下面から篩目を通り、上方に吹き上げられる。図示しないモータにより偏心クランクＣを駆動せしめると、振動篩５３は振動状態となる。圧延部４０により所定の厚みにされた破砕片５ｂは、ホッパ出口５２ａ（図示白矢印で示す）から振動篩５３上に投入される。
【００２７】
振動篩５３に投入された破砕片５ｂは、該振動篩５３の振動により振動力を受けるが、所定の比重より大きいものは、前記振動力の伝達が大きく上端方向に移動し、上端部に達すると出口５０ｂから排出される。所定の比重より小なるものは、振動篩５３の下面から篩目を通って上方に吹き上げられる空気流によって浮遊せしめられ、前記振動篩５３の振動力をあまり受けず、下端方向に落下移動し、下端部にて達すると、排出口５０ｃから排出される。このようにして、振動篩５３の傾斜角によって定まる所定の比重差によって選別される。
【００２８】
比重選別機２を二段に用いれば、比重が２以下、比重２〜３、比重３以上の３種類にも選別することができる。また、一台の比重選別機２の比重差設定を変更して用いても３種類の選別ができる。このようにして、比重２未満であるプラスチックや木材などの軽量ダストと、比重２．７のアルミニウムと、比重３以上の比重５〜９程度の金属を含む破砕片５ｃに選別することができる。前記軽量ダスト及びアルミニウムは、その状態で回収される。
【００２９】
さらに、比重選別機２において比重３以上として選別された破砕片５ｃは、電気的特性値と色彩による材質識別装置３に送られる。以下、図８を中心にして説明する。比重選別機２において比重３以上として選別された破砕片５ｃは、ホッパ６に一時的にストックされた後、振動フィーダー７によって送り出される。振動フィーダー７のトラフ７ａは、複数列の溝を備えており、破砕片５ｃは振動によって搬送されながら、この溝に沿って複数列に整列する。この振動フィーダー７の破砕片５ｃの送出量の調整は、振動の強さを変えることによって調整される。
【００３０】
複数列の溝に整列した破砕片５ｃは、複数列のガイド８のそれぞれに沿って落下し、照明灯９によって一定の照明条件に保たれ、撮像装置であるＣＣＤカメラ１０によって撮影される領域１１（領域１１は、複数列のガイド８のそれぞれに従い１１ａ、１１ｂ、１１ｃとなる）を通過する。前記複数のガイド８における撮像側の反対側には、起電力測定装置６０が設置され、破砕片５ｃの電気特性値変化を測定されている。
【００３１】
ここで、起電力測定装置６０の測定面がＣＣＤカメラ１０の撮影面と平行になるよう設置される共に、図示しないが光センサを領域１１の近傍に設けられて、前記起電力測定装置６０の測定とＣＣＤカメラ１０による同一の破砕片５ｃの撮影とを同期して行っている。このようにすることにより、識別制御部１４には、同一の破砕片５ｃについての起電力測定装置６０の情報とＣＣＤカメラ１０による情報が取り込まれている。本実施形態を示す図８では、前記起電力測定装置６０の測定とＣＣＤカメラ１０による同一の破砕片５ｃの撮影とを同期して行う場合を示している。詳細な図示はしないが、ＣＣＤカメラ１０と起電力測定装置６０の位置とをずらし、同一の破砕片５ｃの自由落下時間（後述）のそれぞれに合わせて所定の情報が入るようにしても差し支えない。
【００３２】
起電力測定装置６０では、破砕片５ｃが、励磁部コイル６２と検出部コイル６３の間を通過すると、検出部コイル６３と励磁部コイル６２との磁束鎖交数が前記破砕片５ｃの大きさ及び材質（導電率、透磁率）に応じて変化する。この変化に対応して検出部コイル６３に発生していた誘導起電力も変化する。この起電力値を信号処理部６４でＡ／Ｄ変換し、識別制御部１４の演算部１４ａ（以下、演算部１４ａという）に送られる。該演算部１４ａでは、前記誘導起電力と前記破砕片５ｃがない場合の誘導起電力とを比較することにより、誘導起電力の変化が得られる。
【００３３】
ＣＣＤカメラ１０の撮像領域１１を通過する破砕片５ｃの撮像により得られた画像は、色差画像変換装置１２で色差信号が前処理変換、すなわち、撮像画像の基準色に対する色差（例えばＬａｂ表色系）をグレースケール（白黒濃淡信号）に変換される。基準色には、例えば真鍮の色彩を設定する。前記変換された濃淡信号は画像処理部１３に送られる。ここで、前記起電力変化の測定及びＣＣＤカメラ１０による撮像は、全ての破砕片５ｃについて行われ、さらに、該破砕片５ｃの通過する列毎の領域１１ａ、１１ｂ・・・に分けて独立に処理される。
【００３４】
画像処理部１３では、白黒濃淡信号を２値化画像信号とする。次いで、２値化画像信号により背景の色彩を抜き出し、破砕片５ｃの面積を算出する。同様にして、２値化画像信号により真鍮の色彩（黄色）、銅の色彩（赤色）、亜鉛、ステンレスなどの色彩（銀・灰色）の部分を抜き出し、これらの材質の特徴色を持つ前記破砕片５ｃの画像に含まれる部分の面積を抽出する。前記画像処理部１３では、背景の色彩、真鍮の色彩（黄色）、銅の色彩（赤色）、亜鉛、ステンレスなどの色彩（銀・灰色）が登録されており、これと比較して前記特徴部分の抜き出しが行われる。該抜き出した面積値が判別制御部１４ｃに送られる。
【００３５】
演算部１４ａは、前記の如く、破砕片５ｃがある場合の検出コイル６２の起電力と破砕片５ｃがない場合の検出コイル６２の起電力とを比較し、起電力変化量を検出し、さらに、破砕片５ｃの面積から、単位面積当りの起電力変化を算出する。この破砕片５ｃの単位面積当りの起電力変化と前記破砕片５ｃの真鍮色部分の面積、銅色部分の面積、銀・灰色部分の面積とから記憶部１４ｂに記憶させた判別テーブル〔表１〕により金属か非金属か、金属の場合は金属の種類を判別する。
【００３６】
判別テーブルを、〔表１〕に示し説明する。
【表１】

破砕片５ｃの単位面積当りの起電力変化は、該破砕片５ｃの材質の電気的特性、例えばインダクタンスに依存するため、銅や真鍮は小さく、ステンレスは大きい。非金属の場合は、磁束鎖交数の破砕片５ｃの通過による変化に基づく起電力変化はない。
【００３７】
なお、前記単位面積当りの起電力変化の代わりに、単位面積当りの電流値（渦電流）を用いても良い。このときは、該破砕片５ｃの導電率に依存するため、銅や真鍮は大きく、ステンレスは小さい。非金属の場合は、磁束鎖交数の破砕片５ｃの通過による変化に基づく起電力変化はないのて、渦電流もない。
【００３８】
そこで、単位面積当りの起電力変化をパラメータとすると、該起電力変化が大きく、且つ亜鉛、ステンレスなどの色彩（銀・灰色）が大きい場合はステンレス、前記起電力変化が小さく、且つ真鍮の色彩（黄色）が大きい場合は真鍮、銅の色彩（赤色）が大きい場合は銅と判別する。前記起電力変化が小さく、且つ亜鉛、ステンレスなどの色彩（銀・灰色）が大きい場合は、亜鉛合金、鉛と判別する。該亜鉛合金、鉛は、磁束鎖交数の変化が少ないからである。前記起電力変化が無い場合は、色彩がいずれの場合も非金属と判別する。前記渦電流をパラメータとしても、同様の結果がえられる。この判別結果に基づいて、選別回収装置４に駆動信号を送る。
【００３９】
選別回収装置４には、破砕片５ｃの通過する領域１１の各列毎に４つのエアノズル１５、１６、１７、１８が設置されている。ここでは前述のＣＣＤカメラ１０の撮影領域１１ａを通過した破砕片５ｃの列を例にとって説明する。例えば、領域１１ａを通過したある破砕片５ｃの判別制御部１４ｃでの判別結果が銅であった場合、当該破砕片５ｃがエアノズル１５ａの前を通過する時刻に合わせて、前記判別制御部１４ｃからの制御信号で電磁バルブ１９ａが開かれる。
【００４０】
これにより、コンプレッサ２３により送りこまれた圧搾空気がエアノズル１５ａより噴出して破砕片５ｃの軌道を変え、ガイド２６により銅の回収部３２に案内される。同様に真鍮、ステンレス、その他非磁性金属の破砕片５ｃを、圧搾空気によって軌道を変え、それぞれの回収部２９、３０、３１に選別回収する。また、非金属と判別された場合、そのまま軌道を変えずガイド２８によって非金属の回収部３３に回収する。前記破砕片５ｃの色彩と電気特性値から、銅、真鍮、ステンレス、その他非磁性金属、非金属の５種類に選別回収される。
【００４１】
前記実施形態において、判別テーブルを、〔表２〕もしくは〔表３〕、〔表４〕を用いた金属の選別回収システムの変形例を図９、図１０を参照して説明する。
図８の実施形態の判別テーブル〔表１〕では、破砕片５ｃの判別については、色彩の特徴および電気特性である起電力変化特性が一致しなければ、その材質を判別しないようになっている。
【００４２】
しかしながら、例えば、前記破砕片５ｃの汚れ、変色の度合いが著しい場合、前記色彩の特徴に対する測定精度が低いと考えられる場合に対応する変形例であり、図９および判別テーブル〔表２〕では、起電力測定装置６０の出力値に判別のウェイトを置いたものである。
【表２】

具体的には、着色されたステンレスか多数混入されていると予側される場合にステンレスの回収率の向上させるものである
【００４３】
〔表２〕の判別テーブルを用いた図９の変形例においては、図８に示した前記銅、真鍮、ステンレス、その他非磁性金属、非金属に５種類の選別回収と同様に銅、真鍮、その他非磁性金属、非金属に５種類に選別するようにしたものである。
図９において、図８と同一符号は、同一機能、同一仕様の相当品であり、構成も同一であり、再度の説明は煩瑣となるので説明を省略する。また、図９は、領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ上にある各破砕片５ｃに対して、それぞれ設けたエアノズル１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの方向からみたところを図示しているものである。従って、図８に示すエアノズル１６、１７、１８は図示されていない。
【００４４】
判別テーブル〔表２〕では、起電力測定装置６０の出力値が小さい場合のみ、破砕片５ｃの金属の種類による特徴色、銅色、真鍮色、銀・灰色の最大の面積に従い、銅、真鍮、その他の金属と判別する。前記起電力測定装置６０の出力値が大きい場合は、すべてステンレスと判別し、前記出力値がない場合は、すべて非金属と判別する。
【００４５】
前記実施形態において、判別テーブル〔表３〕を用いた金属の選別回収システムの変形例を説明する。
【表３】

本変形例は、前記変形例は起電力測定装置６０の出力値に判別のウェイトが置かれたのに対し、破砕片５ｃの金属色彩の特徴面積の大小に判別のウェイトが置かれたものである。
【００４６】
本変形例の場合は、〔表２〕の場合とは逆に、粒径調整機構１による調整が良くなく、破砕片５ｃの形状等にバラツキがあるなどの原因により、起電力測定装置６０の出力値の精度が良好でないと予測できる場合、銅・真鍮の回収率を向上させることができる。
【００４７】
判別テーブル〔表３〕では、起電力測定装置６０の出力値に関係なく、真鍮の色彩（黄色）の面積が最大の場合には真鍮、銅の色彩（赤色）が最大の場合には銅と判別する。亜鉛、ステンレスなどの色彩（銀・灰色）が最大の場合には、起電力測定装置６０の出力値が大きい場合はステンレス、前記起電力変化の出力値が小さい場合は、亜鉛合金、鉛と判別する。前記起電力測定装置６０の出力値が無い場合、すべて非金属と判別する。
【００４８】
図１０と他の判別テーブル〔表４〕とを参照して、さらに金属の選別回収システムの他の変形例を説明する。この変形例では、識別および選別回収の破砕片の種類を、有価金属としての価値が高く、且つ混入率が比較的高い銅、真鍮、アルミニウムに限定したもので、前記３種類の金属片を回収するものである。これにより装置の機構が簡素化され、低コスト、高信頼化が期待できる。
【００４９】
図１０において、図８と同一符号は、同一機能、同一仕様の相当品であり、構成もほぼ同一であり、再度の説明は煩瑣となるので説明を省略する。ただ、相違する点は、領域１１を通過する各列毎の破砕片５ｃに対して、二つのエアノズル１５、１７とこれに対応する電磁弁を設けたものである。
【００５０】
ここで、上記構成の金属の選別回収システムの動作を説明する。
ＣＣＤカメラ１０の撮像領域１１を通過した破砕片５ｃが画像特徴検出部１２で画像特徴が検出され、判別制御部１４ｃで、銅と判別された場合、該破砕片５ｃがエアノズル１５の直前を通過する時刻に合わせて、判別制御部１４ｃからの制御信号で電磁弁１９が開き、コンプレッサ２３からの圧縮空気が前記エアノズル１５から噴出して、破砕片５ｃの軌道をかえ、ガイド２６により、銅の金属回収部２６へ案内する。
【００５１】
【表４】

同様に、判別制御部１４ｃの判別により、前記〔表４〕の如く、起電力測定装置６０の出力が小である場合には、色彩に従って、銅色の特徴色が最大のときは銅、真鍮色の特徴色が最大のときは真鍮、（銀・灰色）が最大の場合には、亜鉛合金、鉛と判別する。起電力測定装置６０の出力が０である場合、非金属と判別し、電磁弁１９、２１の開閉により、エアノズル１５、１７の動作、不動作で、前記銅、真鍮、亜鉛合金、鉛、非金属とし、それぞれ銅、真鍮、亜鉛合金、鉛及び非金属を回収部２９、３２、３３に回収する。
【００５２】
上記実施形態において説明した粒径調整装置１、比重選別機２、材質識別装置３、選別回収装置４等の構成は、単なる一例に過ぎず、多くの他の構成の装置がある。本発明に係る金属の選別回収システムは、これらをシステム的、かつ効果的に組み合わせ、安定した高い識別精度を有する最適な金属の選別回収システムとその方法を具現化したものであり、これらの多くの他の構成の装置を組み合わせたシステムは、本発明に係る選別回収システムと同一の技術思想の範囲内にあると考える。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如く、本発明の構成によれば、かかる従来技術の問題点を解決するためになされたもので、システム的、かつ効果的に組み合わせ、安定した高い識別精度を有する破砕等の前処理を含めた最適な金属の選別回収システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る金属の選別システムのフロー図である。
【図２】本発明の１実施形態に係る金属の選別回収システムに用いられる破砕部の説明図である。
【図３】本発明の１実施形態に係る金属の選別回収システムに用いられる圧延部の説明図である。
【図４】本発明の１実施形態に係る金属の選別回収システムに用いられる比重選別装置の説明図である。
【図５】本発明の１実施形態に係る金属の選別回収システムに用いられる起電力測定装置の説明図である。
【図６】本発明の１実施形態に係る金属の選別回収システムに用いられる色彩による材質識別装置の説明図である。
【図７】本発明の１実施形態に係る金属の選別回収システムに用いられる選別回収装置の説明図である。
【図８】図１の金属の選別回収システムのフローの一部拡大説明図である。
【図９】図８の金属の選別回収システムの変形例フローの一部正面説明図である。
【図１０】図８の金属の選別回収システムの他の変形例フローの一部拡大説明図である。
【符号の説明】
１…粒径調整装置
２…．比重選別装置
３…材質識別装置
４…選別回収装置
５、５ａ、５ｂ、５ｃ…破砕片
１０…撮像装置（ＣＣＤカメラ）
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ…撮像領域
１２…色差画像変換装置
１３…画像処理部
１４…識別制御部
１４ａ…演算部
１４ｂ…記憶部
１４ｃ…判別制御部
２９、３０、３１、３２、３３…回収部
６０…起電力測定装置
６２…磁界発生装置
７０…材質判別装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal sorting and collecting system, and more particularly, to a metal sorting and collecting system from crushed pieces containing metal and non-metal generated by crushing waste.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, iron is mainly used as a process for sorting and recovering valuable metals such as iron and non-magnetic metals from waste fragments containing mixed metals and non-metals generated by crushing discarded industrial products with shredders, etc. Sorting is performed by a magnetic sorter. On the other hand, for non-magnetic metals such as copper and aluminum, there are sorting devices that use specific gravity differences such as wind sorters, vibratory specific gravity sorters, heavy liquid type specific gravity sorters, and sorters that use electromagnetic induction. Although it is used, it is finally sorted manually.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As a means for discriminating and collecting nonmagnetic metals (Cu, Al, etc.) in waste crushing pieces for each material, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-253892 discloses that metal pieces are placed in an alternating magnetic field. Describes a method of identifying the material of the metal piece from the measurement result of the magnetic field change and the measurement result of the mass of the metal piece. However, this method has a problem that, for example, copper / brass having a close magnetic field change measurement result cannot be identified.
[0004]
In addition, as an apparatus using another method, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-333385 provides an apparatus that performs material identification by measuring the color of a fragment, but depending on the state of the shredder dust to be processed, For example, there is a problem that the sorting purity may be lowered due to dirt or discoloration. In addition, there is a problem that there is a possibility that the crushed pieces may be similarly lowered when plated or colored.
[0005]
The present invention has been made to solve such problems of the prior art, and these methods are combined systematically and effectively, and include an optimum pretreatment such as crushing that has a stable and high identification accuracy. Metal sorting system The Its purpose is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the metal recovery system according to the present invention is configured to generate waste fragments including metal fragments, to set the particle size of the fragment to a predetermined size, and to the fragmentation. A particle size adjusting mechanism comprising a crushing portion for exposing the color of the surface of the piece and a rolling portion for adjusting the shape of the crushing piece, and a crushed piece processed by the particle size adjusting mechanism To fragments with specific gravity of 3 or more Specific gravity sorting device for sorting by specific gravity difference, an imaging device for imaging the color and shape of the sorted fragments, and Screened A measuring device for measuring the electrical characteristic value of the shredded piece, image processing for detecting the size from the color characteristics and shape of the shredded piece, the measured value of the image processing signal and the electrical characteristic value When A material identification device for identifying the material of the crushed pieces using a sorting device, and a sorting and collecting device for sorting and collecting each crushed piece material based on the identification result , With The crushing section includes a rotary blade attached to a rotating rotor provided in a box-shaped housing, a rebound plate attached to the housing via an elastic member, and a coarsely shredded piece to the rotary blade. A supply plate to be supplied; a crushing piece outlet having a predetermined size or less provided at a lower portion of the housing; and a crushing piece outlet having a predetermined size or more provided at the rear of the crushing piece outlet in the rotation direction; Means for returning the fragments from the outlet of the fragment larger than the predetermined size to the upper part of the supply plate, and the measuring device is configured to pass through the alternating magnetic field generated by the magnetic field generator of the measuring device. It is configured to measure a magnetic field change when the crushed piece passes, and the measurement is performed in synchronization with imaging by the imaging device, and the material identification device is a conversion for recognizing the captured color and shape. From the device and the shape signal of the converted fragment, the fragment An image processing unit for calculating an area of the crushed piece and calculating an area having a predetermined color from the color signal of the crushed piece, and a magnetic field change value per unit area based on a measured value of the crushed piece area and the magnetic field change A calculation unit that calculates the value, a storage unit that stores a determination table for identifying the material of the fragment, the image processing signal and the calculation signal of the magnetic field change value are compared with the determination table, and the fragment With a discrimination control unit that identifies the material of Is.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a metal sorting system according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a flowchart of a metal sorting system according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of a crushing unit used in a metal sorting and collecting system according to one embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of a rolling unit used in the metal sorting and collecting system according to the embodiment, FIG. 4 is a diagram illustrating a specific gravity sorting device used in the metal sorting and collecting system according to one embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram of an electromotive force measuring device used in a metal sorting and collecting system according to an embodiment of the invention, and FIG. 6 is an explanation of a color material identifying device used in a metal sorting and collecting system according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a sorting / collecting device used in the sorting / collecting system for metal according to one embodiment of the present invention. FIG. 8 is a partially enlarged explanatory view of the flow of the sorting / collecting system for metal in FIG. , Figure 8 metal sorting and recovery system Partially enlarged explanatory view of a modification flow, FIG. 10 is a partially enlarged explanatory view of another modification flow sorting recovery system of a metal of Figure 8.
[0008]
As shown in FIG. 1, the metal sorting and collecting system according to the present embodiment sets the particle size of the waste crushing pieces 5 including metal pieces to a predetermined size and exposes the color of the surface material. Broke The particle size adjusting mechanism 1 including the crushing portion 40 that forms the fragment 5a, the rolling unit 50 that makes the shape of the fragment 5a almost a predetermined size, and the fragment 5b processed by the particle size adjusting mechanism 1 have a specific gravity. Specific gravity sorting device 2 that sorts by difference, imaging device 10 that captures the color and shape of fragment 5c sorted by specific gravity sorting device 2, measurement device 60 that measures the electrical characteristic value thereof, and the captured color And a shape discrimination device 70 comprising a material discrimination device 70 for discriminating each type of non-metal and metal from the image processing result and the electrical characteristic value, and a discrimination result by the material discrimination device 3 And a sorting and collecting device 4 that sorts and collects the crushed pieces for each kind of nonmetal and metal.
[0009]
First, with reference to FIGS. 2 to 7, the components of the metal sorting and collecting system will be described below. The crushing section 40 shown in FIG. 2 includes a rotary blade 43 attached to a rotor 41 provided at substantially the center of a box-shaped housing 47 and rotating at a high speed (the rotation direction is counterclockwise). Rebound plate 42 attached via an elastic member, and coarsely crushed piece 5 a Is supplied to the rotary blade 43, an outlet 45 of a shredded piece 5a having a predetermined size or less is provided at a lower portion of the casing 47, and a predetermined position is provided behind the outlet 45 of the shredded piece 5a in the rotation direction. And an outlet 46 of the crushed piece 5a having a size equal to or larger than. Specifically, the outlet 45 and the outlet 46 of the crushed piece 5a are sieve meshes of a predetermined size. Tsu ing. Further, the crushed pieces 5a that have come out from the crushed piece outlet 46 are returned to the upper part of the supply plate 48 by an appropriate means. This is indicated by a white arrow mark. Further, by being crushed into pieces of predetermined size 5a in this way, the color on which the metal on the surface is shown can be exposed for color measurement (described later). The crushed pieces 5 supplied to the supply plate 48. a The presser chain 4 4 It is configured to be stabilized by.
[0010]
Next, the rolling part shown in FIG. 3 will be described.
The rolling unit 50 is configured to make the crushed pieces 5a have a substantially predetermined thickness for electrical property measurement (described later). The rolling unit 50 is attached to a fixed stand 51 by supporting two

cylindrical rolls

52a and 52b that rotate in opposite directions, passing a crushed piece 5 between them and reducing the cross-sectional area thereof. The cross-sectional shape is obtained. The crushed pieces 5a that are trimmed to a predetermined size by the crushing section 40 and whose surface is exposed with the characteristic color of the material become the crushed pieces 5b having a predetermined thickness and shape by the rolling section 50.
[0011]
Next, the specific gravity sorting apparatus of FIG. 4 will be described. The specific gravity sorting device 2 is mounted on a base (not shown). F Is provided. The vibration sieve 53 is set at a predetermined inclination angle according to the specific gravity difference to be selected of the crushed pieces 5b. A blower (not shown) is installed below the vibration sieve 53, and an air as indicated by an arrow in the figure. Is sent to the lower surface of the vibrating sieve 53. Plate portions on both sides and upper end of the vibrating screen 53 Material The plate part provided With material A housing 55 is formed by the vibrating sieve 53. An upper support member 56 and a lower support member 57 are provided at the upper end portion and the lower end portion of the mounting frame F, and the upper end side surface portion of the housing 55 is connected by a connecting member 58 having an extendable structure. The lower side surface portions are suspended by connecting members 59 having an extendable structure.
[0012]
The predetermined inclination angle corresponding to the specific gravity difference can be set by extending and contracting the connecting

members

58 and 59. The lower surface of the upper end of the housing 55 is driven by an eccentric crank C by a motor (not shown). By the eccentric movement of the eccentric crank C, the housing 55 and the vibration sieve 53 can vibrate in the direction of the upper and lower ends. 52a indicated by a white arrow is a hopper outlet for charging a crushed piece 5c (not shown), 52b is an outlet for a crushed piece 5c having a predetermined specific gravity or higher, and 52c is an outlet for a crushed piece 5c having a predetermined specific gravity or lower.
[0013]
The material identification device 3 based on the electrical characteristic values and colors shown in FIGS. 5 and 6 will be described. The material identification device 3 includes an electrical characteristic value measuring device 60, an imaging device 10 that captures the color and shape of the fragment 5 c, and a material that identifies the material from the imaging results of the measuring device 60 and the imaging device 10. And a discriminator 70. The measuring device 60 shown in FIG. 5 generates a magnetic field change depending on the presence or absence of a fragment in an alternating magnetic field. The measuring device measures the magnetic field change as a change in coil electromotive force (hereinafter referred to as an electromotive force measuring device). It is. The electromotive force measuring device 60 includes a high-frequency power source 61 that supplies a high-frequency voltage, an excitation coil 62 that is supplied with the high-frequency voltage from the high-frequency power supply 61 and generates an alternating magnetic field, and an alternating magnetic field that is generated by the excitation coil 62. The detection unit coil 63 generates a change in electromotive force due to the above and a signal processing unit 64 that performs signal processing on the electromotive force generated in the detection unit coil 63. The signal processed by the signal processing unit 64 is sent to the identification control unit 14 (described later). The positional relationship between the excitation unit coil 62 and the detection unit coil 63 is preferably configured such that the detection unit coil 63 is integrated with the excitation unit coil 62 by being provided outside, inside, or in parallel. Although detailed illustration is omitted, the imaging device 10 uses a CCD camera (hereinafter, referred to as the CCD camera 10) and uses the fragment 5. c The illumination light 9 is illuminated, and the color and shape of the fragment 5c are imaged by the reflected light from the fragment 5c. The dotted line in the figure indicates a portion of the light shielding box that shields the portion including these imaging devices 10.
[0014]
Next, a material identification device based on the measured electromotive force change value and color will be described with reference to FIG. A material identification device 70 shown in FIG. 6 includes a color difference image conversion unit 12 as a preprocessing device, an image processing unit 13 that detects characteristics of an image captured by the imaging device 10, a CCD camera 10, and an electromotive force measurement device 60. An identification control unit 14 that inputs a captured image and an electromotive force measurement value from each of them, compares the characteristics of the captured image and the input value with a predetermined determination table, determines the type of the fragment 5c, and controls the selection. It is composed of
[0015]
The color difference image conversion unit 12 is a so-called pre-processing device, and converts a color difference (for example, a Lab color system) with respect to a reference color into a gray scale (black and white signal). For example, a brass color is set as the reference color. The black and white signal obtained in this way is binarized by the image processing unit 13 to obtain a binarized image signal.
[0016]
The image processing unit 13 extracts the background from the binarized image signal and calculates the area of the fragment 5c. Similarly, the brass color part of the fragment 5c of Calculate the area of the copper-colored portion of the crushed piece 5c and the area of the silver / grey portion of the crushed piece 5c. The identification control unit 14 calculates the electromotive force per unit area of the crushed piece 5c from the input value of the electromotive force measuring device 60 and the area of the crushed piece 5c, and per unit area when the crushed piece 5c is not present. And a storage unit 14b that stores a determination table (Table 1 to Table 4, which will be described later) serving as a reference for identifying the material of the shredded pieces in advance. The change in electromotive force per area of the shredded piece 5c, the areas of the brass color portion, the copper color portion, the silver / gray portion of the shredded piece 5c calculated by the image processing unit 13, and the storage unit 14b in advance. A discrimination control unit 14c that discriminates between metal and non-metal addition by comparing with a discrimination table input and stored from an input device (not shown). Further, the discrimination control unit 14c discriminates the type of metal when it is discriminated as a metal, and outputs a control signal to the sorting and collecting apparatus 4 according to the discrimination result. In this case, the color recognizing means using the color difference signal is used for color recognition, but other optical methods such as wavelength recognizing means may be used.
[0017]
The sorting and collecting apparatus 4 will be described with reference to FIG. The sorting and collecting apparatus 4 will be described with reference to a basic configuration provided for each guide 8 of the crushed piece 5c. In the sorting and collecting device 4, an air nozzle 15 is disposed at a position in a horizontal direction with respect to the trajectory of the crushing piece 5c, and an electromagnetic valve 15 for turning on and off the air ejected from the air nozzle 15 is provided in the air nozzle 15. Is connected. The electromagnetic valve 15 is connected to an air source 23 for supplying air and a control signal line from a discrimination control unit 14c (hereinafter referred to as a discrimination control unit 14c) of the discrimination control unit 14.
[0018]
The free fall time from the guide 8 that guides the crushed piece 5c to the position of the horizontal line in the solenoid valve 15 is substantially constant and can be predicted. The solenoid valve is controlled by a control signal from the discrimination control unit 14c so that the trajectory of the crushing piece 5c is determined so that the type of the discriminated metal piece and the non-metal enter the predetermined recovery unit in accordance with the predicted time. 15 operations and non-operations are determined.
[0019]
In the actual sorting and collecting apparatus 4, a plurality of, for example, four

air nozzles

15, 16, 17, and 18 (see FIG. 8) spaced apart from each other by a predetermined interval are installed vertically and horizontally. A plurality of

solenoid valves

19, 20, 21, 22 (see FIG. 8) that are opened and closed by a control signal based on the result of determining the type of the fragment 5 c are connected to the

air nozzles

15, 16, 17, and 18. Yes.
[0020]

Guides

24, 25, 26, and 27 (see FIG. 8) are provided from the vicinity of the

electromagnetic valves

19, 20, 21, and 22 to the lower part. The

guides

24, 25, 26, and 27 are arranged so that any one of the

solenoid valves

19, 20, 21, and 22 is set to the free fall time of the crushed piece 5c by a command signal of the discrimination control unit 14c corresponding to the type of the crushed piece 5c. At the same time, the trajectory of the crushed piece 5c is changed by not operating or all operating. Further, below the

guides

24, 25, 26, and 27, for example,

collection parts

29, 30, 31, 32, and 33 corresponding to four kinds of metal pieces and non-metal pieces are provided.
[0021]
The operation of the metal sorting and collecting system will be described.
Since the drawings in FIGS. 1 to 7 have already been described, the description thereof will be omitted because it is cumbersome. FIG. 8 is a partially enlarged explanatory view of the flow of the metal sorting system in FIG. 1, and is an explanatory view of the material identifying device 3 and the sorting and collecting device 4.
[0022]
The crushed pieces 5 including the metal pieces obtained by crushing the abandoned industrial product with a coarse crusher (not shown) are previously removed with a wind sorter (not shown) to remove measurement dust such as cloth, urethane, and polystyrene foam. . The wind power sorter is a method of putting a crushed piece 5 including a metal piece into a high-speed air flow, and sorting it into a light and heavy item by utilizing the difference between the resistance of the constituent components to the air flow and the specific gravity. It is a device to do. Next, it is desirable to collect iron with a magnetic separator (not shown). The magnetic separator is an apparatus that separates a magnetic material using an electromagnet or a permanent magnet. For example, a rotating magnetic drum is installed at the discharge portion of the crushed piece 5 and the discharge direction of the crushed piece 5 is sorted and separated. Is used.
[0023]
The coarsely crushed pieces 5 thus obtained are put into the crushing section 40 of the particle size adjusting mechanism 1. The charged coarsely crushed pieces 5 are placed on the supply plate 48 of the crushing section 40, are pressed by the presser chains 44, and are stably supplied. The crushing pieces 5 are repeatedly hit between the rotary blade 43 and the repulsion plate 42 to become crushing pieces 5a. The crushed pieces 5 a fall downward from behind with respect to the rotation direction of the rotary blade 43. As for the crushed pieces 5a that have fallen, the large crushed pieces 5a roll far and the small ones stay close because of the relationship between surface friction resistance and gravity. The crushed pieces 5a are sorted according to the position of the rolling position and the positions of the crushed piece outlet 45 and the crushed piece outlet 46. As a result, the crushing section 40 adjusts the crushing piece 5a to have a particle size of about 10 mm by crushing, exposes the color of the surface, and discharges it from the crushing piece outlet 45. The discharge of the crushed pieces having a particle size of about 10 mm or more from the crushed piece outlet 46 is again fed into the crushing section 40.
[0024]
The crushed pieces 5 a having a particle diameter of about 10 mm are rolled to a predetermined thickness by the rolling unit 50. The rolling unit 50 passes through the crushing piece 5a between two

cylindrical rolls

52a and 52b that are attached to a fixed stand 51 and rotate in opposite directions to each other, and reduces the cross-sectional area of the rolling unit 50. Thickness of about 5mm, shape size of about 15mm ² The crushing piece 5b which has this is obtained.
[0025]
That is, the crushed pieces 5a that have been adjusted to a predetermined particle size by the crushing section 40 and exposed the characteristic color of the surface are crushed pieces 5b having the predetermined thickness and shape by the rolling section 50. Here, when the crushed pieces 5a from the crushed piece outlet 45 of the crushing section 40 are introduced between the

cylindrical rolls

52a and 52b of the rolling section 50, it becomes easy to use a hopper as shown in FIG. .
[0026]
The particle size adjusting mechanism 1, that is, the crushing part 40 and the rolling part 50 are adjusted to a predetermined size, and the surface color is exposed, and further, the shape and thickness of the crushed piece 5b are adjusted to a substantially predetermined state. Subsequently, it is put into a vibration type (dry type) specific gravity sorter 2 (simply referred to as specific gravity sorter 2). A fan (not shown) is activated, and an air flow is blown upward from the lower surface of the vibrating sieve 53. When the eccentric crank C is driven by a motor (not shown), the vibrating sieve 53 enters a vibrating state. The crushed pieces 5b having a predetermined thickness by the rolling unit 40 are put on the vibrating sieve 53 from a hopper outlet 52a (indicated by a white arrow in the drawing).
[0027]
The crushed pieces 5b thrown into the vibration sieve 53 receive vibration force due to the vibration of the vibration sieve 53, but those having a specific gravity greater than the predetermined specific gravity greatly transfer the vibration force and move in the upper end direction and reach the upper end portion. Then, it is discharged from the outlet 50b. What is smaller than the predetermined specific gravity is suspended by the air flow blown upward from the lower surface of the vibrating sieve 53 through the sieve mesh, does not receive much vibration force of the vibrating sieve 53, falls and moves in the lower end direction, When it reaches the lower end, it is discharged from the outlet 50c. In this way, sorting is performed based on a predetermined specific gravity difference determined by the inclination angle of the vibrating sieve 53.
[0028]
If the specific gravity sorter 2 is used in two stages, it can be sorted into three types with specific gravity of 2 or less, specific gravity of 2 to 3, and specific gravity of 3 or more. Even if the specific gravity difference setting of one specific gravity sorter 2 is changed and used, three types of sorting can be performed. In this way, it is possible to sort into a crushed piece 5c containing lightweight dust such as plastic and wood having a specific gravity of less than 2, aluminum having a specific gravity of 2.7, and metal having a specific gravity of 3 or more and a specific gravity of about 5-9. The lightweight dust and aluminum are recovered in that state.
[0029]
Further, the crushed pieces 5c sorted as having a specific gravity of 3 or more in the specific gravity sorter 2 are sent to the material identification device 3 based on the electrical characteristic values and colors. Hereinafter, description will be made with reference to FIG. The crushed pieces 5 c sorted as having a specific gravity of 3 or more in the specific gravity sorter 2 are temporarily stocked in the hopper 6 and then sent out by the vibration feeder 7. The trough 7a of the vibration feeder 7 includes a plurality of rows of grooves, and the crushed pieces 5c are aligned in a plurality of rows along the grooves while being conveyed by vibration. Adjustment of the delivery amount of the crushed pieces 5c of the vibration feeder 7 is adjusted by changing the strength of vibration.
[0030]
The shredded pieces 5c aligned in the plurality of rows of grooves fall along each of the plurality of rows of guides 8, are kept under a certain illumination condition by the illumination lamp 9, and are photographed by the CCD camera 10 that is an imaging device. (The region 11 becomes 11a, 11b, and 11c according to each of the plurality of rows of guides 8). An electromotive force measuring device 60 is installed on the opposite side of the plurality of guides 8 to the imaging side, and changes in electrical characteristic values of the shredded pieces 5c are measured.
[0031]
Here, the measurement surface of the electromotive force measurement device 60 is installed so as to be parallel to the imaging surface of the CCD camera 10, and although not shown, an optical sensor is provided in the vicinity of the region 11, and Measurement and imaging of the same fragment 5c by the CCD camera 10 are performed in synchronization. By doing in this way, the information of the electromotive force measuring device 60 about the same fragment 5c and the information by the CCD camera 10 are taken into the identification control part 14. FIG. 8 showing the present embodiment shows a case where the measurement of the electromotive force measuring device 60 and the photographing of the same fragment 5c by the CCD camera 10 are performed in synchronization. Although not shown in detail, the CCD camera 10 and the electromotive force measuring device 60 may be shifted so that predetermined information can be entered according to the free fall time (described later) of the same fragment 5c. .
[0032]
In the electromotive force measuring device 60, when the crushed piece 5c passes between the exciting unit coil 62 and the detecting unit coil 63, the number of magnetic flux linkages between the detecting unit coil 63 and the exciting unit coil 62 is the size of the crushed piece 5c. And the material (conductivity, magnetic permeability). Corresponding to this change, the induced electromotive force generated in the detector coil 63 also changes. The electromotive force value is A / D converted by the signal processing unit 64 and sent to the calculation unit 14a of the identification control unit 14 (hereinafter referred to as the calculation unit 14a). In the calculation unit 14a, the induced electromotive force is changed by comparing the induced electromotive force with the induced electromotive force in the case where the fragment piece 5c is not present.
[0033]
The image obtained by imaging the fragment 5c passing through the imaging area 11 of the CCD camera 10 is pre-processed by the color difference image conversion device 12 to convert the color difference signal, that is, the color difference (for example, the Lab color system) with respect to the reference color of the captured image. ) Is converted to gray scale (black and white signal). For example, a brass color is set as the reference color. The converted gray signal is sent to the image processing unit 13. Here, the measurement of the electromotive force change and the imaging by the CCD camera 10 are performed for all the shredded pieces 5c, and are further divided into regions 11a, 11b,... For each row through which the shredded pieces 5c pass. It is processed.
[0034]
In the image processing unit 13, the black and white gray signal is used as a binary image signal. Next, the background color is extracted from the binarized image signal, and the area of the fragment 5c is calculated. Similarly, the binarized image signal is used to extract brass (yellow), copper (red), zinc, and stainless steel (silver / gray), and the crushing material having the characteristic colors of these materials. The area of the part included in the image of the piece 5c is extracted. In the image processing unit 13, the background color, the brass color (yellow), the copper color (red), the color such as zinc and stainless steel (silver / grey) are registered, and the characteristic portion is compared with this. Is extracted. The extracted area value is sent to the discrimination control unit 14c.
[0035]
As described above, the calculation unit 14a compares the electromotive force of the detection coil 62 when there is the crushed piece 5c with the electromotive force of the detection coil 62 when there is no crushed piece 5c, detects the amount of change in electromotive force, The change in electromotive force per unit area is calculated from the area of the crushed pieces 5c. A discrimination table [Table 1] stored in the storage unit 14b from the electromotive force change per unit area of the shredded piece 5c, the area of the brass-colored portion of the shredded piece 5c, the area of the copper-colored portion, and the area of the silver / grey portion. ] To determine the type of metal if it is metal or non-metal.
[0036]
The discrimination table is shown in [Table 1] and will be described.
[Table 1]

Since the electromotive force change per unit area of the shredded piece 5c depends on the electrical characteristics of the material of the shredded piece 5c, for example, inductance, copper and brass are small, and stainless steel is large. In the case of a non-metal, there is no change in electromotive force based on a change in the number of magnetic flux linkages due to the passage of the crushed pieces 5c.
[0037]
Instead of the electromotive force change per unit area, a current value (eddy current) per unit area may be used. At this time, since it depends on the conductivity of the crushed pieces 5c, copper and brass are large, and stainless steel is small. In the case of a non-metal, there is no change in electromotive force due to a change in the number of flux linkages due to the passage of the crushed pieces 5c, so there is no eddy current.
[0038]
Therefore, if the change in electromotive force per unit area is used as a parameter, the change in electromotive force is large, and when the color (silver / grey) of zinc, stainless steel, etc. is large, the change in electromotive force is small, and the color of brass is small. When (yellow) is large, it is determined to be brass, and when the color of copper (red) is large, it is determined to be copper. When the electromotive force change is small and the color (silver / gray) of zinc, stainless steel or the like is large, it is determined that the alloy is zinc alloy or lead. This is because the zinc alloy and lead have little change in the number of magnetic flux linkages. When there is no change in the electromotive force, the color is determined to be non-metallic in any case. Similar results can be obtained using the eddy current as a parameter. Based on this determination result, a drive signal is sent to the sorting and collecting device 4.
[0039]
In the sorting and collecting apparatus 4, four

air nozzles

15, 16, 17, and 18 are installed for each row of the region 11 through which the crushed pieces 5c pass. Here, a description will be given by taking as an example a row of fragment pieces 5c that have passed through the imaging region 11a of the CCD camera 10 described above. For example, when the discrimination result in the discrimination control unit 14c of a certain crushed piece 5c that has passed through the region 11a is copper, the discrimination control unit 14c controls the time when the crushed piece 5c passes in front of the air nozzle 15a. With the control signal, the electromagnetic valve 19a is opened.
[0040]
Thereby, the compressed air sent by the compressor 23 is ejected from the air nozzle 15 a to change the trajectory of the crushed pieces 5 c, and is guided to the copper recovery unit 32 by the guide 26. Similarly, the fragments 5c of brass, stainless steel, and other non-magnetic metals are changed in their trajectories by compressed air, and sorted and collected in the

respective collection units

29, 30, and 31. If it is determined that the metal is non-metallic, the guide 28 is used to recover the non-metallic recovery unit 33 without changing the track. Based on the color and electrical characteristic values of the crushed pieces 5c, they are sorted and collected into five types of copper, brass, stainless steel, other nonmagnetic metals, and nonmetals.
[0041]
In the embodiment described above, a modified example of the metal sorting and collecting system using [Table 2], [Table 3], and [Table 4] as the discrimination table will be described with reference to FIGS.
In the discrimination table of the embodiment of FIG. 8 [Table 1], regarding the discrimination of the shredded pieces 5c, the material is not discriminated unless the color characteristics and the electromotive force change characteristics which are electrical characteristics match. .
[0042]
However, for example, when the degree of contamination and discoloration of the crushed pieces 5c is significant, this is a modification corresponding to a case where the measurement accuracy for the color characteristics is considered to be low. In FIG. 9 and the discrimination table [Table 2], A determination weight is placed on the output value of the electromotive force measurement device 60.
[Table 2]

Specifically, the recovery rate of stainless steel is improved when it is predicted that a large number of colored stainless steels are mixed.
[0043]
In the modified example of FIG. 9 using the discrimination table of [Table 2], copper, brass, stainless steel, other nonmagnetic metals, and nonmetals as shown in FIG. In addition, five types of nonmagnetic metals and nonmetals are selected.
In FIG. 9, the same reference numerals as those in FIG. 8 are equivalent products having the same functions and the same specifications, and the configuration is also the same. Further, FIG. 9 illustrates the crushing pieces 5c on the regions 11a, 11b, 11c, and 11d as viewed from the direction of the

air nozzles

15a, 15b, 15c, and 15d provided. Therefore, the

air nozzles

16, 17, and 18 shown in FIG. 8 are not shown.
[0044]
In the discrimination table [Table 2], only when the output value of the electromotive force measuring device 60 is small, copper, brass, and brass according to the characteristic color, copper color, brass color, silver / gray maximum area according to the metal type of the shredded piece 5c. Distinguish from other metals. When the output value of the electromotive force measuring device 60 is large, all are determined to be stainless steel, and when there is no output value, all are determined to be non-metallic.
[0045]
In the above embodiment, a modified example of the metal sorting and collecting system using the discrimination table [Table 3] will be described.
[Table 3]

In this modified example, a determination weight is placed on the output value of the electromotive force measuring device 60, whereas a determination weight is placed on the size of the feature area of the metal color of the fragment 5c. is there.
[0046]
In the case of this modification, contrary to the case of [Table 2], the adjustment by the particle size adjusting mechanism 1 is not good, and the shape of the crushed pieces 5c is not uniform. If it can be predicted that the accuracy of the output value is not good, the recovery rate of copper and brass can be improved.
[0047]
In the discrimination table [Table 3], regardless of the output value of the electromotive force measuring device 60, the brass color (yellow) has the largest area, and the brass color (red) has the largest copper. Determine. When the color (silver / gray) of zinc, stainless steel, etc. is maximum, it is discriminated as stainless steel when the output value of the electromotive force measuring device 60 is large, and zinc alloy or lead when the output value of the electromotive force change is small. To do. When there is no output value of the electromotive force measuring device 60, all are determined to be non-metallic.
[0048]
With reference to FIG. 10 and another discrimination table [Table 4], another modification example of the metal sorting and collecting system will be described. In this modification, the types of crushed pieces for identification and sorting and collection are limited to copper, brass, and aluminum, which have high value as valuable metals and have a relatively high mixing rate. To do. As a result, the mechanism of the apparatus is simplified, and low cost and high reliability can be expected.
[0049]
10, the same reference numerals as those in FIG. 8 are equivalent products having the same functions and the same specifications, and the configuration is substantially the same. However, the difference is that two

air nozzles

15 and 17 and corresponding electromagnetic valves are provided for the crushed pieces 5c for each row passing through the region 11.
[0050]
Here, the operation of the metal sorting and collecting system having the above configuration will be described.
When the image feature is detected by the image feature detection unit 12 and the discrimination feature 14c determines that the crushing piece 5c that has passed the imaging region 11 of the CCD camera 10 is copper, the crushing piece 5c passes immediately before the air nozzle 15. The electromagnetic valve 19 is opened by a control signal from the discrimination control unit 14c in accordance with the time to perform, and the compressed air from the compressor 23 is ejected from the air nozzle 15 to change the trajectory of the crushed pieces 5c. Guide to the metal recovery unit 26.
[0051]
[Table 4]

Similarly, when the output of the electromotive force measuring device 60 is small as shown in [Table 4] by the discrimination of the discrimination control unit 14c, according to the color, when the copper characteristic color is maximum, copper, brass When the characteristic color of the color is maximum, it is discriminated as brass, and when (silver / gray) is the maximum, it is determined as zinc alloy or lead. When the output of the electromotive force measuring device 60 is 0, it is determined as non-metallic, and the operation of the

air nozzles

15 and 17 is not performed by opening and closing the

electromagnetic valves

19 and 21, and the copper, brass, zinc alloy, lead, non Metals are used, and copper, brass, zinc alloy, lead, and nonmetal are collected in the

collection units

29, 32, and 33, respectively.
[0052]
The configurations of the particle size adjusting device 1, the specific gravity sorter 2, the material identification device 3, the sorting collection device 4 and the like described in the above embodiment are merely examples, and there are many other configurations. The metal sorting and collecting system according to the present invention is a systematic and effective combination of these, which embodies an optimum metal sorting and collecting system and method having stable high identification accuracy. A system in which devices having other configurations are combined is considered to be within the scope of the same technical idea as the sorting and collecting system according to the present invention.
[0053]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the configuration of the present invention, it has been made to solve the problems of the prior art, and it is combined systematically and effectively, such as crushing having stable high identification accuracy. Optimal metal sorting and collection system including pretreatment The Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flow diagram of a metal sorting system according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a crushing unit used in a metal sorting and collecting system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a rolling section used in a metal sorting and collecting system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a specific gravity sorting device used in a metal sorting and collecting system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of an electromotive force measuring device used in a metal sorting and collecting system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a color material identification device used in a metal sorting and collecting system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory view of a sorting and collecting apparatus used in a metal sorting and collecting system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a partially enlarged explanatory view of the flow of the metal sorting and collecting system in FIG. 1;
FIG. 9 is a partial front explanatory view of a modified flow of the metal sorting and collecting system of FIG. 8;
FIG. 10 is a partially enlarged explanatory view of another modified example flow of the metal sorting and collecting system of FIG. 8;
[Explanation of symbols]
1 ... Particle size adjustment device
2 ... Specific gravity sorter
3 ... Material identification device
4 ... Sorting and collecting device
5, 5a, 5b, 5c ... fragment
10 ... Imaging device (CCD camera)
11, 11a, 11b, 11c, 11d ... imaging area
12. Color difference image conversion device
13. Image processing unit
14: Identification control unit
14a ... Calculation unit
14b ... Storage unit
14c: Discrimination control unit
29, 30, 31, 32, 33 ... recovery unit
60 ... Electromotive force measuring device
62 ... Magnetic field generator
70 ... Material discrimination device

Claims

Rolling to generate a crushed piece of waste containing metal pieces, to set the particle size of the crushed piece to a predetermined size, and to expose the color of the surface of the crushed piece, and to adjust the shape of the crushed piece A particle size adjusting mechanism consisting of parts,
A specific gravity sorting device that sorts crushed pieces having a specific gravity of 3 or more from the crushed pieces treated by the particle size adjusting mechanism by a specific gravity difference;
An imaging device for imaging the color and shape of the sorted fragments;
A measuring device for measuring the electrical characteristic value of the sorted fragments;
Wherein the size of the features and shape of the color of the crushed pieces to the image processing for detection, and identifies the material identifying apparatus of the material of the crushed pieces using the measured values of the image processing signal and the electrical characteristic values ,
Based on the identification result, and a sorting recovery device for sorting collected every material of the crushed pieces,
The crushing section supplies a rotating blade attached to a rotating rotor provided in a box-shaped housing, a repulsion plate attached to the housing via an elastic member, and coarsely crushed pieces to the rotating blade. A supply plate, a crushing piece outlet having a predetermined size or less provided at a lower portion of the casing, a crushing piece outlet having a predetermined size or more provided at the rear in the rotation direction of the crushing piece outlet, A means for returning the crushed pieces from the crushed piece outlet of a predetermined size or more to the upper part of the supply plate,
The measuring device is configured to measure a change in magnetic field when the crushed pieces pass through an alternating magnetic field generated by a magnetic field generator of the measuring device, and the measurement is synchronized with imaging by the imaging device. Done
The material identification device includes a conversion device for recognizing the captured color and shape, calculates an area of the fragment from the converted fragment shape signal, and the converted fragment color signal The image processing unit for calculating the area having a predetermined color from the image processing unit, the calculation unit for calculating the magnetic field change value per unit area from the area of the fragment and the measurement value of the magnetic field change, and the material of the fragment And a discrimination control unit that compares the image processing signal and the calculation signal of the magnetic field change value with the discrimination table and identifies the material of the fragmented pieces. Metal collection and collection system.