JP4465859B2 - プリント配線基板の破砕装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種部品を搭載したプリント配線基板を数ｃｍ角〜１０ｃｍ角程度の大きさに衝撃破砕し、衝撃力によりプリント配線基板から搭載部品の原型を壊さずに分離する破砕装置と破砕されたものを金属の素材ごとに分別して回収する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョン受信機等のプリント配線基板から有価物を回収する方法として乾留方式たとえば特開平１０−３１４７１１号公報に記載の回収方法等が提案されている。
【０００３】
この場合の乾留方法は、プリント配線基板に実装した各種電子部品（抵抗、コンデンサ、コイル、集積回路、放熱板、フライバックトランス等）、電子部品とプリント配線基板とを接続する被覆電線（ケーブル）、実装過程で用いる接着用半田等を予め取り除いた後、プリント配線基板を３００〜４５０℃に加熱して樹脂部分を炭化させ、樹脂、銅箔、ガラス繊維を分別回収することを目的としている。
【０００４】
また、電子部品を搭載したプリント配線基板の半田付け面側を砥石で研削し、部品を取り外した後、分別処理する方法も提案されている。
【０００５】
その他、破砕されたプリント板を素材ごとに分別するために、パーツフィーダー等で使用されている円形の渦巻きをした容器全体を振動させて整列させる方法がある。
【０００６】
さらに、プリント板から金属を回収するために、カッター等を使用した破砕機でプリント板を破砕しているものもあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記乾留方式は加熱に伴う排気ガスの公害防止処理が必要で、装置が大がかりとなり、リサイクルコストが大きくなる。
【０００８】
砥石でプリント配線基板の片面を研削し、部品を取り除く方法も処理時間が長く、砥石の磨耗、目詰まりに伴う砥石交換とメンテナンスが必要となる。
【０００９】
パーツフィーダーを用いる方法では、部品を整列させるためには、大きさや形状がほぼ同じものにする必要があるが、プリント板は各種電子部品に分離されるため大きさや形状が一定でないので整列することができない。
【００１０】
カッター等を使用した破砕機では、せん断破壊によって、素材毎に別れていなかった。磁力で鉄を吸引しても、他の金属が付着している場合があり、ミックスメタルの形態でしか回収できないという問題があった。
【００１１】
従来、各種電子部品等を搭載したプリント配線基板を短時間に破砕し、搭載した電子部品の原型を壊さずにプリント配線基板から電子部品を分離してそれらを素材毎に自動的に選別する装置において、分解物をドラムから排出する際、ドラム内に残っている分解物を全て排出すると、山積み状態となる。前記状態のままでは、後工程で磁力や渦電流を使用して素材ごとに精度良く選別することが困難となるので、本発明はドラム内の部品を整列した状態にすることを目的とする。
【００１２】
又、磁力で鉄を渦電流でアルミを回収する際、プリント板の種類によって、部品の原型を壊さないで分解された各種電子部品の大きさが異なっても、選別の精度を上げて素材毎に金属回収ができるようにすることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明のプリント板のリサイクル用自動選別装置は、略鉛直方向に向けて回転中心軸に設けられた先端に向かって径が小さくなる突起と前記突起の周辺に略鉛直方向に立設された複数の軸とを備えたローターと、前記ローターを回転させるローター回転駆動手段と、前記ローターを包囲し、かつ、内面側に略水平方向に向けて立設された複数の軸と側壁面の一部に開閉部とを備えた円筒ケースと、を具備する破砕装置によって破砕された破砕物を前記開閉部から排出し、篩に搬送し、前記篩からの落下物を回収し、前記篩によっては落下しない残りの破砕物を搬送コンベアに搬送し、前記搬送コンベアによる搬送中に天吊りの磁力選別機で鉄（常磁性金属）を回収し、渦電流によってアルミ（非磁性金属）を回収するプリント板のリサイクル用自動選別装置において、前記開閉部から前記破砕物を排出する際、前記円筒ケースを傾斜させ、前記ローターを所定の角度で回転させた後所定の時間停止し、再度所定の角度で回転する動作を数回繰り返すことを特徴とするものである。
【００１４】
また、前記プリント板のリサイクル用自動選別装置において、篩に設置されたメッシュを交換できるように溝を設け、前記篩の角度を変えられるようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】
さらに、前記プリント板のリサイクル用自動選別装置において、篩の裏面側の穴周辺に筒を設置したことを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項に記載の発明は、先端に向かって径が小さくなる突起を略鉛直方向に向く回転中心に備え，さらに前記先端に向かって径が小さくなる突起の周辺に略鉛直方向に向く軸を複数立設してなるローターと、該ローターを回転させるローター回転駆動手段と、前記ローターを包囲する円筒ケースとを備え、前記円筒ケースの内面側に略水平方向に向く複数の軸を立設したことと円筒ケース全体を傾斜させて、円筒ケースの側面に蓋を設けて、円筒ケースが傾斜した状態で、各種部品が実装されたプリント配線基板の破砕が完了した後、円筒ケースの側面に設けられた蓋が開いて、円筒ケース内の破砕された物を排出する際に、ローターが所定の角度で回転した後に停止し、数秒間停止した状態にして、円筒内にある破砕物の排出量を抑制して少量しか出さないように制御し、この動作を数回繰り返すことを特徴とする破砕装置としたものであり、更に破砕されたものを篩にかけてある大きさの電子部品を回収する場合において、篩の裏面側に穴の周辺に筒を設けて部品が傾斜した状態になっても落下しないようにしたことと、篩上に残った物を搬送できるように篩の傾斜角度を調整できる構造にしたことと、磁力選別機のコンベアからの高さを調整できるようにしたことと、渦電流を発生させるため磁石を回転する装置において、回転数を可変できるようにカウンターを設置することによって、パーツフィーダー等の装置を追加する必要がなく、装置全体をシンプルにして、設置面積もコンパクトにすることができて、プリント板の種類によって異なるサイズにも対応することが可能な低コストの破砕装置を提供できる。
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態における装置について、図面を用いて説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態における破砕装置の概念の要部縦断面図、図２は図１に示されるＡ方向から見た平面図を示す。図１、図２において、１は円筒ケース、２は第１の立設軸（水平方向）、３は回転体（ロータ）、３ａは延出部、４は第２の立設軸（鉛直方向）、５は第３の立設軸（鉛直方向）、６は円錐状の突起、７はフィン、８は駆動モータ、９は傾斜面、１０はスライド底板、１５は蓋体、１６は排気用配管、２０はプリント配線基板、３０は排気ポンプ、３１は電磁開閉弁、１００は破砕装置を示す。
【００１９】
本発明における破砕装置１００は、鉛直方向を向く回転中心に略円錐状の突起６を備え，前記円錐状突起６の周辺の水平方向に放射状の延出部３ａを複数備え、前記延出部３ａ表面に鉛直方向に向く第２の立設軸４、第３の立設軸５の内の少なくとも一方を立設してなるローター３と、前記ローター３を回転させる駆動モータ８（ローター回転駆動手段）と、前記ローター３を包囲した有底容器状の円筒ケース１と、前記円筒ケース１の内面側に水平方向に向く第１の立設軸２を複数備えた構成とした。前記第１の立設軸２は９０度毎に４箇所立設した。
【００２０】
図１の実施例ではローター３を十字形のプレート状とした。即ち、放射状の延出部３ａを４箇所の十字状に等分割配設した。そして第２の立設軸４のみを１本だけ配設した延出部と、第２の立設軸４と第３の立設軸５との２本を配設した延出部とをそれぞれ対称形に配置した。
【００２１】
なお、前記鉛直方向を向く立設軸４，５と水平方向を向く立設軸２を先端に向かって径が小さくなるテーパー形状の軸とした。これはプリント配線基板から分離した被覆電線が絡みつくのを防止するとともに、仮に絡みついても外れやすくすることを目的としている。円錐状の突起６も同様の理由によりテーパー形状とした。該円錐状の突起６は遠心力により破砕物を円筒ケース１の壁面方向にはね飛ばす役割も果たしている。
【００２２】
さらに、破砕装置１００において前記延出部３ａの少なくとも一つの端面を傾斜面９とした。一部、延出部３ａの側面部も傾斜面１１とした。これは円筒ケース１の底部に落下した被破砕物（プリント配線基板）を跳ね上げやすくすることを目的とする。
【００２３】
更に、被破砕物をはね飛ばしたり，引っかけたり，衝撃を加えたりすることを目的として前記円錐状の突起６の斜面中央部２箇所にフィン７を配設した。
【００２４】
プリント配線基板２０は前記鉛直方向を向く立設軸４，５と水平方向を向く立設軸２の間に挟まれて衝撃破砕される。
【００２５】
また、プリント配線基板へ鉛直方向に向く立設軸４，５、延出部３ａ、フィン７等が衝突することによっても衝撃破砕される。
【００２６】
前記立設軸２、４、５の材質は一般的な機械構造用炭素鋼とした。必要に応じ高硬度、耐衝撃性の高い材質を選択すればよい。
【００２７】
本発明における破砕装置は円筒ケース１の上端開口を閉蓋する蓋体１５を備えてなる。前記蓋体１５には配管１６が付属し、電磁開閉弁３１を介して排気ポンプ３０により円筒ケース１内の空気を排出する。空気の排出は破砕過程ならびに破砕後の開蓋後も数分間継続して実施するのが望ましい。
【００２８】
なお、空気の排出用配管は円筒ケースの側部に取り付ける構成としてもよい。また、排気ポンプ３０は、一般市販の集塵機、産業用真空掃除機などを用いればよい。
【００２９】
更に、前記蓋体１５は全体をはめ込む着脱式としてもよいし、一部を円筒ケースの上端に固定して取り付けておき、残部を蝶番を介し開閉可能に着脱するようにしてもよい。
【００３０】
前記空気排出手段によりプリント配線基板等の破砕過程で生じる粉塵や、プリント配線基板に付着していたホコリの舞い上がりを排出し、作業環境を良好に保つ。
【００３１】
次に、本発明における破砕装置は円筒ケース１の側壁面に側面蓋１０を設置して開口を可能に構成した。
【００３２】
前記側面蓋より破砕したプリント配線基板、分離した各種電子部品、分離した被覆電線等を効率よく短時間内に円筒ケース１外へ取り出せる。
【００３３】
前記ローター３によって分離された各種電子部品等を側面蓋１０から排出する際、円筒ケース１は傾斜した状態となっているので、側面蓋１０を開口すると自然落下により側面蓋１０の周辺にある各種電子部品等を篩１１に搬送することができる。しかし、それ以外の場所にある残りの電子部品についてはローター３を回転させないと円筒ケース１外へ取り出すことができない。ローター３を１回転させると、分離された各種電子部品が全て円筒ケース１から排出されるので、篩１１の上に山積み状態となり、十分に篩１１で選別できなくなる。従がって、本発明では、各種電子部品を排出する際、ローター３を１回転させるのではなく、所定の角度で回転させた後暫くの間停止し、再起動して同じ動作を数回繰り返すことにより、円筒ケース１内に残っている各種電子部品を数回に分割して順次排出することが可能となる。
【００３４】
（実施の形態２）
上記破砕装置を用いプリント配線基板２０を破砕処理する一例を簡単に記す。円筒ケース１内に投入するプリント配線基板はテレビジョン受信機を制御する回路基板とした。
【００３５】
前記プリント配線基板２０には各種電子部品（抵抗、コンデンサ、コイル、トランジスタ、集積回路、コネクタ、フライバックトランス、チューナー等）が半田付け実装されている。
【００３６】
また、各種形状のアルミニウム製放熱板や第２、第３の小形プリント配線基板等もプリント配線基板の主面に立てた状態で取り付けられている。さらに、プリント配線基板間または電子部品等とプリント配線基板間を所望に接続する被覆電線（ケーブル）も取り付いている。場合によっては、プリント配線基板を支持する樹脂または金属フレームも一方の主面側に取り付いている。
【００３７】
前記プリント配線基板２０を１枚以上、図１に示すごとく傾斜した円筒ケース１内に投入する。次に、蓋体１５を被せ、ケース内の空気を排気しながらローター３を回転させた。
【００３８】
その結果、フライバックトランス、各種放熱板、大型の電子部品、端子板、第２、第３の小形プリント配線基板、被覆電線等が外形をあまり損なうことなくプリント配線基板から分離した。
【００３９】
また、プリント配線基板は数ｃｍ角〜１０ｃｍ角程度の大きさに破砕できた。
【００４０】
図３は分離された各種電子部品の選別の概念を示す要部縦断面図である。以下図３に基づいて詳細を説明する。
【００４１】
プリント配線基板から分離された各種電子部品は、側面蓋１０が開口してそこから篩１１に排出される。細かい電子部品は篩で落とされて、破砕物小片回収ＢＯＸ２２に回収される。篩１１のメッシュより大きな電子部品のみ、次の搬送コンベア１３に移される。搬送コンベア１３の上方には、吊下げ磁力選別機１２が設置されていて、大物の鉄を磁力によって吸引し、大物鉄回収ＢＯＸ２１に回収できるようになっている。大物鉄は主に金属フレームであり、分解されて基板が外れた状態となっている。その後、渦電流発生装置１４により、非磁性体であるアルミ等非鉄金属が、飛ばされてアルミ回収BOX１７に回収される。渦電流発生装置１４は、マグネットを高速で回転させているので、磁性体である鉄は、飛ばずに磁力によって吸引されるため鉄回収BOX１９に選別される。
【００４２】
渦電流による選別工程において、プラスチックやセラミックス等の非金属は、飛ばないで尚且つ磁力にも吸引されないので、非金属回収BOX１８に選別される。
【００４３】
図４は、プリント板が本発明による自動選別装置によって分別される過程を示したフロー図である。本フローは以下の通りである。
【００４４】
分解されたプリント板は、篩のメッシュサイズよりも小さく破砕されたものを落下させて、篩で残ったものを搬送コンベア１３に移して、最初に吊り下げ磁力選別機１２により大物鉄を分別する。次に渦電流発生装置１４によりアルミを選別する。プラスチック等の非金属は、渦電流では飛ばないことと磁力によっても吸引されないので、金属を含まない素材として分別される。そして最後に鉄等磁力によって吸引される磁性材料が分別される。本フローにて、細かく破砕された小片と、大物鉄、アルミ、非金属、磁性材料の５種類に分別することが可能となる。分解されたプリント板から大物鉄を回収する際、吊り下げ磁力選別機１２のコンベアからの高さを調整できるようにする（本発明では具体的な構造は記載しない）ことによって、部品の原型を壊さずに分解した際、プリント板の種類によって、大物鉄のサイズが異なっても回収することが可能となる。一般的には、大型テレビセットの場合はコンベアからの高さを大きくする必要がある。
【００４５】
アルミを回収する際、大物鉄同様テレビセットのインチサイズが大きくなるに連れて、アルミフィンも大きくなる傾向がある。これを渦電流で選別する場合、磁石の回転数が小さいと発生する磁界が弱くなるため、自重が重くなり飛ばなくなるので分別が不完全となる。大きな重量の重いアルミフィンを選別するためには回転数を増加して強い磁界を発生できるように、磁石を回転する装置にカウンタを設置し（本発明では具体的な電気回路は記載しない）任意の回転数に設定できるようにした。
【００４６】
図５は、篩の概略構造を示した斜視図である。以下図５により詳細を説明する。
【００４７】
篩１１は、支持体２２に取り付けられていて、一端はピンによる支点２７とし、反対側には長穴２５を設けて篩固定ボルト２４で支持体２２に固定する構造となっている。
【００４８】
支持体２２は篩１１に振動を与えるため、カムもしくはリンク等（本発明では図示せず）に接続されている。篩固定用ボルト２４を緩めると、調整用長穴２５により固定位置を変えることができるので篩１１の傾斜角度が調整可能となる。支持体２２に対して、篩１１が傾斜した状態で振動することができる。又、篩１１には、溝２８が設けられているためメッシュ２３を溝２８にはめ込んで上方からメッシュ固定ボルト２６によって固定する構造となっているのでメッシュ２３を交換することが可能となる。分解されたプリント板は円筒ケース１から外へ排出されて篩１１に搬送される。種々の分解条件（回転数と分解時間）で分解されたプリント板は、篩１１を振動させて、メッシュ２３の大きさ以下のものを落下させ、残ったものをパーツフィダーのように大きさと形状が揃ったものだけなく、不特定の形状であっても搬送していくことが可能となる。メッシュ２３のサイズを小さくすると、篩１１の上には小さな物も残るため水平に近い状態では、搬送されないので、傾斜角度を大きくして搬送し易くすることができる。メッシュ２３のサイズを大きくすると篩１１の上には大きな物しか残らないため、篩１１の傾斜角度が大きいと移動速度が速くなり、整列されずに山積み状態になり易くなるので、傾斜角度を小さくして水平に近い状態に調整することにより、移動速度を遅くすることができる。
【００４９】
図６は図５においてＢ方向から見た側面図である。溝２８にメッシュ２３をはめ込んで固定しているが、溝２８において上側を長くして下側を短くしたことによって、メッシュ２３を取り替える際、上から粉塵が落下しても溝２８に入らないようにすることができる。篩１１の上方には、分解されたプリント板が篩落とすため振動を加えているので、細かい粉塵が浮遊していることがあり、溝２８に詰まるとメッシュ２３を交換しにくくなる。
【００５０】
テレビジョン受像機の場合、インチサイズによって、部品の大きさをある程度分けることができる。一例を挙げると、１４インチクラスの低インチでは、□１０ｍｍのメッシュで篩分ける。２６インチまでの中インチクラスでは、□２５ｍｍのメッシュを使用し、２６インチ以上の大型テレビでは□４０ｍｍのメッシュで篩分けることができる。
【００５１】
図７はメッシュ２３の裏面に穴３２周辺に筒２９を設置した状態を示した斜視図である。篩である大きさ以上の電子部品を回収する場合において、篩に振動を与えるため部品が傾斜した状態になり、落下することがある。メッシュ２３の穴３２の周辺に筒２９を裏面側に設置することによって、部品が斜め方向に穴３２に入ってきても引っかかるため落下することが無い。筒の長さが長いほど穴３２から落下しにくくなる。これによって選別精度が向上する。
【００５２】
図８はメッシュ２３の穴を角穴３３に変えてガイド３４を裏面に設置した斜視図である。図７で、穴３２の周辺に設置した筒２９を簡略化する目的で、図８に示されるように、角穴３３を開ける際、切り欠きを設けて母材を打ち抜かずに下側に折り曲げることによって、ガイド３４にした。本工法により、角穴３３の加工と同時にガイド３４も製作が可能となり、工数を削減することができる。
【００５３】
尚、従来の破砕機でプリント板を一括破砕されたものを篩にかけても、大きさがほぼ揃っているため篩選別する効果が無い。本発明によれば、電子部品の原型を壊さずに回収しているので、篩のメッシュサイズにより大きさによって分別することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように本発明は、プリント板を分解後、分解物をドラム本体から排出する際に少しずつ篩に搬送することによって、新たな機構を追加する必要がなく、設備の占有面積を縮小できるので、極めて単純で低コストの自動選別装置を提供できる。また、分解されたプリント板は形状が不特定であるため形状を揃えて整列させる機構等を追加しなくても搬送することができるのでタクトの短縮及び工程数の削減を図ることができる。更に、メッシュのサイズを変えても篩上に残った物に対応した篩の傾斜角度に調整することにより汎用性を持たせることができる。
【００５５】
メッシュのサイズを変えるためメッシュを交換する時に、粉塵が詰まることがないので、交換作業が容易に行うことができる。篩に振動を与えてある大きさ以上の電子部品を回収する場合において、部品が傾斜した状態でも落下を防止できるので、選別精度を上げることができる。
【００５６】
衝撃力により各種電子部品、放熱部品、被覆電線、立設した第２，第３の小形プリント配線基板等を、外形をあまり損なうことなくプリント配線基板から容易に分離できる。
【００５７】
プリント板の種類によって分離された各種電子部品のサイズが異なる。磁力選別機の高さや磁石の回転数を調整することにより、部品のサイズに対応して、素材毎に自動的に選別することができるので、工数がかからずリサイクル処理費用を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における破砕装置の概念を示す要部縦断面図
【図２】図１において、Ａ方向から見た平面図
【図３】本発明の一実施の形態における分離された各種電子部品の選別の概念を示す要部縦断面図
【図４】プリント板が自動選別装置によって分別される過程を示したフロー図
【図５】篩の概略構造を示した斜視図
【図６】図５においてＢ方向から見た側面図
【図７】裏面に筒が設置されたメッシュの斜視図
【図８】メッシュの裏面にガイドがある角穴を部分的に拡大した斜視図
【符号の説明】
１ 円筒ケース
２ 第１の立設軸（水平方向）
３ 回転体（ローター）
３ａ 延出部
４ 第２の立設軸（鉛直方向）
５ 第３の立設軸（鉛直方向）
６ 円錐状の突起
７ フィン
８ 駆動モータ
９ 傾斜面
１０ 側面蓋
１１ 篩
１２ 吊下げ磁力選別機
１３ 搬送コンベア
１４ 渦電流発生装置
１５ 蓋体
１６ 配管
１７ アルミ回収BOX
１８ 非金属回収BOX
１９ 鉄回収BOX
２０ プリント配線基板
２１ 大物鉄回収ＢＯＸ
２２ 支持体
２３ メッシュ
２４ 篩固定ボルト
２５ 調整用長穴
２６ メッシュ固定ボルト
２７ 支点
２８ 溝
２９ 筒
３０ 排気ポンプ
３１ 開閉弁
３２ 穴
３３ 角穴
３４ ガイド
１００ 破砕装置

Claims (2)

1. 側壁部に開口可能な側壁蓋を備える円筒ケースと、
   前記円筒ケース内部に設置され突起を有するローターと、
   前記ローターを回転させるローター回転駆動手段とを備え、
   前記円筒ケースは鉛直方向に対し傾斜可能で、
   前記側壁蓋は前記ローターの遠心方向で、かつ、前記ローターより高い位置に配置されることを特徴とするプリント配線基板の破砕装置。
2. 前記回転駆動手段は、
   前記側壁蓋が開口している時には、
   前記ローターを所定の角度で回転させた後暫くの間停止し、再起動して同じ動作を数回繰り返すことを特徴とする請求項１に記載のプリント配線基板の破砕装置。

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