JP4494362B2 - 部品取付機構 - Google Patents

Description

本発明は、廃棄処分の際に分別対象となる電子基板等の部品を所定の基材に対して取り付けるための部品取付機構に関するものである。

昨今、家電製品や携帯電話等の各種製品は、その廃棄処分の際、各種の部品が分別されてリサイクルされる。特に、各種の希少金属を含む電子部品が実装された電子基板は、重要なリサイクル部品である。
一般に、電子基板等の部品は、製品の筐体等にビス止めされているため、そのような部品を分別回収するためには、そのビスの１つ１つを取り外す必要がある。例えば、各種の電気的な部品が実装される電子基板は、開口が形成されたアース金具がその電子基板のグランドライン（接地パターン）に実装され、そのアース金具の開口に挿通されたビスにより、金属製の筐体にビス止めされることが多い。これにより、電子基板のグランドラインと金属製の筐体とが短絡され、電子基板のＥＭＣ対策となる。
一方、特許文献１には、電子計算機用のキーボードのキートップに、形状記憶合金による引っかき（爪）を設け、キートップを逆さまにして加熱することいより、キートップがキースイッチから外れるよう構成されたキーボードが示されている。
特開平０６−１５９３３１号公報

しかしながら、リサイクルの現場では、異なるメーカーの多様な機種の製品、即ち、ビス止め位置やビスの向き及び大きさ等がそれぞれ異なる製品について、部品の取り外し（分別）を行う必要があり、部品の取り外し作業が非常に手間で非効率的であるという問題点があった。また、そのような部品の取り外し工程の自動化も困難であるという問題点があった。
また、特許文献１に示されるように、部品を係止する爪等に、加熱することによって変形する形状記憶合金を採用しただけでは、加熱時の部品（装置）の向きを誤ると、加熱停止後に再び係止状態（部品が取り付けられた状態）に戻ってしまうという問題点があった。特に、表側から取り付けられた部品と裏側から取り付けられた部品とが存在する場合、部品（装置）を裏返す前後各々において加熱する必要が生じ、非常に手間であるという問題点があった。
一方で、部品の取付機構は、部品の分別（取り外し）を容易化することが重要であるとはいえ、極力、構造の複雑化や部品点数の増大を招かないもの（構成がシンプルなもの）が望まれる。
従って、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、製品廃棄の際に、その製品に取り付けられた部品の取り外しを容易化できるとともに、構成が極力シンプルな部品取付機構を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、所定の基材（例えば、金属製の部材）に対して所定の分別対象部品を取り付けるための部品取付機構として構成されるものであり、形状記憶合金を利用した以下の（１）〜（３）に示す構成要素を備えるものである。
なお、一般に、常温よりも高い所定温度（変形温度と称する）以上である場合の形状と常温である場合の形状とが異なる形状記憶合金は、前記変形温度以上である場合の形状を元の形状（記憶された形状）と称し、常温である場合の形状を変形後の形状と称することが多いが、便宜上、本明細書では、常温での形状を基準とし、前記変形温度以上となった場合に変形すると表現する。
（１）前記基材に固定される固定部材（例えば、ビス）。
（２）前記分別対象部品に設けられて前記固定部材と係合し、所定温度（以下、第１温度という）以上に加熱されることにより、前記固定部材との係合が外れる形状に変化する形状記憶合金からなる第１変形部を有する第１の形状記憶部材。
（３）前記基材と前記分別対象部品との間に挟まれて配置され、前記第１温度よりも低い所定温度（以下、第２温度という）以上に加熱されることにより、前記基材と前記分別対象部品との間隔を広げる形状に変化する形状記憶合金からなる第２変形部を有する第２の形状記憶部材。
このような部品取付機構により基材（製品の筐体等）に取り付けられた分別対象部品は、それ全体を前記第１温度以上まで加熱するだけで、前記固定部材を１つ１つ取り外すことなく、容易に基材から取り外すことができる。
即ち、分別対象部品全体が、加熱されることによって前記第１温度（前記第１変形部の変形温度）以上になると、前記第１変形部の変形によりその第１変形部と前記固定部材（例えば、ビス）との係合が外れるとともに、前記第２変形部の変形により分別対象部品と前記基材との間隔が広げられる。その後、分別対象部品の温度が、加熱の停止によって前記第１温度と前記第２温度（前記第２変形部の変形温度）との間の温度まで下がると、分別対象部品と前記基材との間隔が広げられた状態のままで、即ち、前記第１の変形部と前記固定部材とが係合する位置関係とは異なる位置関係の状態で、前記第１変形部が常温時の形状に戻る。このため、さらに、分別対象部品の温度が、前記第２温度（前記第２変形部の変形温度）を下まわっても、前記第１の変形部は前記固定部材と再係合せず、分別対象部品が前記基材から取り外された状態となる。

ここで、前記固定部材としては、例えば、軸部と鍔部とが形成された部材（ビス等）が考えられる。この場合、前記第１の形状記憶部材としては、前記固定部材の軸部を挿通させる孔の周囲にひさし状に形成されて前記固定部材の鍔部と係合する複数の前記第１変形部を有するものが考えられる。
また、前記分別対象部品が電子基板であり、前記第１の形状記憶部材が前記電子基板に実装されるアース金具であることが考えられる。
前述したように、電子基板は、そのグランドラインに実装されたアース金具の開口（孔）に挿通されたビス等の固定部材により、金属製の筐体にビス止めされることが多い。このため、そのアース金具を前記第１の形状記憶部材とすれば、従来の構成をほとんど変更することなく、構成がシンプルな部品取付機構として本発明を実現できる。
また、前記第２変形部の具体例としては、コイル状に形成された形状記憶合金が考えられる。これにより、前記第２変形部を構成する各部分の変形量は小さくても、全体として大きな変形量が得られる。
また、前記第２の形状記憶部材としては、前記基材に対して前記分別対象部品を位置決めする位置決め部材であることが考えられる。
このような位置決め部材も、電子基板等の部品の取付機構に採用されることが多く、その位置決め部材を前記第２の形状記憶部材とすれば、従来の構成をほとんど変更することなく、構成がシンプルな部品取付機構として本発明を実現できる。

本発明によれば、製品廃棄の際に、その製品の基材に取り付けられた分別対象部品全体を加熱するだけで、ビスを取り外す等の手間な作業を伴うことなく、容易に基材から分別対象部品を取り外すことができる部品取付機構を、シンプルな構成により実現できる。

以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに、図１は本発明の実施形態に係る部品取付機構Ｘの平面図及び側断面図、図２は部品取付機構Ｘの取付対象である電子基板の一例を表す平面図、図３は部品取付機構Ｘを構成するアース金具の平面図及び側面図、図４は部品取付機構Ｘを構成する位置決めボス部材の平面図及び側面図である。

まず、図１を参照しつつ、本発明の実施形態に係る部品取付機構Ｘの全体構成について説明する。
部品取付機構Ｘは、電化製品や音響機器などの製品を構成する電子基板１（分別対象部品の一例）を、その製品の金属筐体２（基材の一例）に取り付けるための機構である。
ここで、図１（ａ）は、部品取付機構Ｘ及びこれにより金属筐体２に取り付けられた電子基板１の平面図、図２（ｂ）は、電子基板１が金属筐体２に取り付けられた状態における部品取付機構Ｘ及び電子基板１の側断面図、図２（ｃ）は、電子基板１が金属筐体２から取り外された状態における部品取付機構Ｘ及び電子基板１の側断面図を表す。
部品取付機構Ｘは、ビス３０、アース金具１０及び位置決めボス部材２０を備えて構成されている。
ビス３０は、金属筐体２に設けられた金属製のビス座２ａに螺着されることによって固定される金属製の固定部材であり、アース金具１０と係合する鍔部３１と、ネジ山が形成された軸部３２とを有する。
アース金具１０は、電子基板１のグランドライン１ｄ（接地パターン）に実装される金具である。このアース金具１０が、ビス３０とグランドライン１ｄとの間に挟まれる状態で実装されることにより、ビス３０との接触部分が補強されるとともに、それらの接触状態（導通状態）が確実になる。
位置決めボス部材２０は、金属筐体２と電子基板１との間に挟まれて配置され、金属筐体２に対して電子基板１を位置決めする部材である。
以下、電子基板１及び部品取付機構Ｘの各構成要素についてさらに詳しく説明する。

図２は、アース金具１０が取り外された状態の電子基板１の平面図である。
図２に示すように、各種電子部品が実装された電子基板１には、そのグランドライン１ｄの一部に、アース金具１０が半田付けされる半田付けランド１ｃが形成されている。
また、電子基板１には、２種類の貫通孔１ａ、１ｂが形成されている。
一方の貫通孔１ａは、位置決めボス部材２０の一端が嵌合される位置決め用のボス孔１ａである。
他方の貫通孔１ｂは、アース金具１０の取り付け位置に形成され、そのほぼ中心部分にビス３０が挿入されるビス挿通孔１ｂである。
図２に示すように、電子基板１には複数のボス孔１ａとビス挿通孔１ｂとが設けられている。

図３は、アース金具１０の平面図及び側面図である。
このアース金具１０は、形状記憶合金で構成されており、常温から所定の変形温度（以下、第１温度Ｔ１という）以上に加熱されることにより変形する。
図３（ａ）は、常温における変形前のアース金具１０の形状を表し、図３（ｂ）は、第１温度Ｔ１以上に加熱されて変形した後のアース金具１０の形状（記憶された形状）を表す。
アース金具１０は、本体部１１の一部に半田付け部１２が形成され、これが電子基板１のグランドライン１ｄ（接地パターン）の一部である前記半田付けランド１ｃ（図２参照）に半田付けされる。
また、アース金具１０は、常温時に、ビス３０の鍔部３１（図１参照）と係合する（接触する）係合部１３が形成されている。この係合部１３がビス３０と係合することにより、電子基板１が、ビス３０によって金属筐体２に固定されるとともに、電子基板１のグランドライン１ｄが、金属製のビス３０を通じて金属筐体２に短絡される。これにより、電子基板１のＥＭＣ対策が図られている。
また、アース金具１０は、前記第１温度Ｔ１以上に加熱されることにより、その係合部１３（第１変形部の一例）がビス３０との係合が外れる形状に変化する形状記憶合金により構成されている（第１の形状記憶部材）。
具体的には、アース金具１０は、図３（ａ）に示すように、板状の本体部１１に、ビス３０の軸部３２を挿通させる孔１４が形成され、その孔１４の周囲にひさし状に形成されてビス３０の鍔部３１と係合する複数の係合部１３を有している。そして、この係合部１３は、加熱されて第１温度Ｔ１以上になると、図３（ｂ）に示すように、金属筐体２側（ビス３０と係合する側と反対側）に折れ曲がった形状に変化し、これにより、ビス３０との係合が外れる状態となる。このとき、係合部１３は、電子基板１に設けられたビス挿通孔１ｂ（図２参照）に挿入するように変形する。このため、電子基板１のビス挿通孔１ｂは、変形する係合部１３と干渉しないように空間を確保するため、ビス３０の軸３２よりも十分に大きく形成されている。

図４は、位置決めボス部材２０の平面図及び側面図である。
この位置決めボス部材２０も、形状記憶合金で構成されており、常温から所定の変形温度（以下、第２温度Ｔ２という）以上に加熱されることにより変形する。
図４（ａ）は、常温における変形前の位置決めボス部材２０の形状を表し、図４（ｂ）は、第２温度Ｔ２以上に加熱されて変形した後の位置決めボス部材２０の形状（記憶された形状）を表す。
位置決めボス部材２０は、金属筐体２と電子基板１との間に挟まれて配置され、その一端のベース部２３が、金属筐体２に形成された孔に嵌合されて固定され、その他端のヘッド部２２が、電子基板１のボス孔１ａ（図１、図２参照）と嵌合する。これにより、電子基板１が、金属筐体２に対して位置決めされる。
また、位置決めボス部材２０は、形状記憶合金からなるコイル状変形部２１を有し、このコイル状変形部２１は、図４（ｂ）に示すように、第１温度Ｔ１よりも低い第２温度Ｔ２以上に加熱されることによって伸びるように形状が変化する。これにより、位置決めボス部材２０は、金属筐体２と電子基板１との間に挟まれた状態で、第１温度Ｔ１よりも低い第２温度Ｔ２以上に加熱されることにより、コイル状変形部２１（第２変形部の一例）が、金属筐体２と電子基板１との間隔を広げる形状に変化する（第２の形状記憶部材の一例）。
なお、第１温度Ｔ１及び第２温度Ｔ２は、電子基板１（が設けられた製品）の動作を保証する環境温度の範囲よりも十分に高い温度である。

以上に示した部品取付機構Ｘにより金属筐体２に取り付けられた電子基板１は、それ全体を前記第１温度Ｔ１以上まで加熱するだけで、ビス３０を１つ１つ取り外すことなく、容易に金属筐体２から取り外すことができる。以下、電子基板１の取り外し工程について説明する。
部品取付機構Ｘが採用された製品のリサイクル工程では、金属筐体２に取り付けられた電子基板１（図１（ｂ）の状態）を、第１温度Ｔ１以上になるまで加熱し、その後、その加熱を停止する。例えば、電子基板１が金属筐体２に取り付けられたままの製品を、ベルトコンベヤに載置した状態で、第１温度Ｔ１以上に加熱された恒温槽内に搬入することによって加熱し、その後、その恒温槽の外へ同ベルトコンベヤによって搬出することにより、加熱を停止する。
これにより、電子基板１が、加熱された第１温度Ｔ１以上になると、アース金具１０の係合部１３が図３（ｂ）に示すように変形する（折れ曲がる）とともに、位置決めボス部材２０のコイル状変形部２１が図４（ｂ）に示すように変形して伸びる。これにより、図１（ｃ）に示すように、アース金具１０の係合部１３とビス３０の鍔部３１との係合が外れるとともに、位置決めボス部材２０のコイル状変形部２１が伸びて電子基板１と金属筐体２との間隔が押し広げられる。
その後、電子基板１の温度が、加熱の停止によって第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２との間の温度まで下がると、電子基板１と金属筐体２との間隔が、位置決めボス部材２０によって押し広げられた状態のままで、アース金具１０の係止部１３が、図３（ａ）に示す常温時の形状に戻る。

このように、電子基板１の温度が、第１温度Ｔ１以上の状態から下がる過程において、まず、アース金具１０の係合部１３とビス３０の鍔部３１とが係合し得ない位置関係の状態（図１（ｃ）の状態）で、アース金具１０の係止部１３が常温時の形状に戻る。このため、さらに、電子基板１の温度が、第２温度Ｔ２を下まわっても、アース金具１０の係合部１３は、ビス３０の鍔部３１と再係合せず、電子基板１が、金属筐体２から取り外された状態、即ち、電子基板１が、ビス３０の鍔部３１（ヘッド部）の上に載置された状態となる。
なお、ビス３０は、金属筐体２に固定された（取り付けられた）状態のまま残るが、ビス３０も金属筐体２も金属であるので、例えば、それらを同種の金属とすること等により、分別上の問題は生じない。
以上に示したように、部品取付機構Ｘを採用することにより、製品廃棄の際に、その製品の筐体等（基材）に取り付けられた電子基板１全体を加熱するだけで、ビス３０を取り外す等の手間な作業を伴うことなく、容易に基材から分別対象部品である電子基板１を取り外すことができる。
また、部品取付機構Ｘは、従来の電子基板１の取付機構に対し、アース金具１０や位置決めボス部材２０の材質や形状等が変更されているだけで、部品の追加は生じておらず、従来通りのシンプルな構成を有するとともに、取り付け方法（作業）の変更も要さない。

以上に示した部品取付機構Ｘは、金属筐体２に固定（螺着）されるビス３０によって電子基板１を金属筐体２に固定するものであったが、他の固定部材によって電子基板１を金属筐体２に固定する構成も考えられる。例えば、アース金具１０の係止部１３と係合する鍔部と、電子基板１の孔１０に挿入される軸部と、その軸部の先端に金属筐体２と係合する（引っ掛かる）よう形成された爪部とを有する固定部材により、電子基板１を、金属筐体２との間に挟まれた位置決めボス部材２０に押圧するようにして固定する構成も考えられる。
また、前述した位置決めボス部材２０は、コイル状変形部２１が変形する例を示したが、この他、例えば、常温状態において折れ曲がった形状（例えば、くの字状）であり、第２温度Ｔ２以上に加熱されることによってその折れ曲がりの部分が伸びるように変形するような位置決めボス部材２０も考えられる。
また、アース金具１０や位置決めボス部材２０は、必ずしもそれ全体が形状記憶合金で構成されている必要はなく、少なくとも、前述した係合部１３やコイル状変形部２１の部分が形状記憶合金で構成されて変形するものであればよい。
また、部品取付機構Ｘは、電子基板１以外の他の様々な部品の取付機構として適用することも可能である。

本発明は、電子基板等の部品を所定の基材に取り付けるための部品取付機構への利用が可能である。

本発明の実施形態に係る部品取付機構Ｘの平面図及び側断面図。 部品取付機構Ｘの取付対象である電子基板の一例を表す平面図。 部品取付機構Ｘを構成するアース金具の平面図及び側面図。 部品取付機構Ｘを構成する位置決めボス部材の平面図及び側面図。

符号の説明

Ｘ…部品取付機構
１…電子基板
１ａ…ボス孔
１ｂ…ビス挿通孔
１ｃ…半田付けランド
１ｄ…グランドライン
２…金属筐体
２ａ…ビス座
１０…アース金具
１１…アース金具の本体部
１２…アース金具の半田付け部
１３…アース金具の係合部
１４…アース金具の孔
２０…位置決めボス部材
２１…位置決めボス部材のコイル状変形部
２２…位置決めボス部材のヘッド部
２３…位置決めボス部材のベース部
３０…ビス
３１…ビスの鍔部
３２…ビスの軸部

Claims (5)

1. 所定の基材に対して所定の分別対象部品を取り付けるための部品取付機構であって、
   前記基材に固定される固定部材と、
   前記分別対象部品に設けられて前記固定部材と係合し、所定の第１温度以上に加熱されることにより、前記固定部材との係合が外れる形状に変化する形状記憶合金からなる第１変形部を有する第１の形状記憶部材と、
   前記基材と前記分別対象部品との間に挟まれて配置され、前記第１温度よりも低い第２温度以上に加熱されることにより、前記基材と前記分別対象部品との間隔を広げる形状に変化する形状記憶合金からなる第２変形部を有する第２の形状記憶部材と、
   を具備してなることを特徴とする部品取付機構。
2. 前記固定部材が軸部と鍔部とが形成された部材であり、
   前記第１の形状記憶部材が、前記固定部材の軸部を挿通させる孔の周囲にひさし状に形成されて前記固定部材の鍔部と係合する複数の前記第１変形部を有してなる請求項１に記載の部品取付機構。
3. 前記分別対象部品が電子基板であり、前記第１の形状記憶部材が前記電子基板に実装されるアース金具である請求項１又は２のいずれかに記載の部品取付機構。
4. 前記第２変形部が、コイル状に形成されてなる請求項１〜３のいずれかに記載の部品取付機構。
5. 前記第２の形状記憶部材が、前記基材に対して前記分別対象部品を位置決めする位置決め部材である請求項１〜４のいずれかに記載の部品取付機構。

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