JP5646920B2

JP5646920B2 - コイル回収装置

Info

Publication number: JP5646920B2
Application number: JP2010193596A
Authority: JP
Inventors: 伸史榎; 照夫奥
Original assignee: 株式会社キムラ
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2030-08-31
Also published as: JP2012055037A

Description

本発明は、使用済みモータの固定子から銅線のコイルを回収する装置に関する。

図１に示す固定子１は、薄い珪素鋼板を積層した鉄心２と、該鉄心２に巻装される銅線よりなるコイル３からなっており、銅線の回収は従来、破砕機により破砕したのち、磁気選別機や比重選別機を用いて行っていた（特許文献１）。

特開平１１−２３９７８２号

上述する従来の方法では、回収された銅線中に鉄心の微小片が混入しがちで、鉄心の微小片が混入すると、リサイクルのため銅線を溶融したとき銅の不純物の鉄が混ざり、銅の品質を低下させる。

本発明は、使用済みモータの固定子から銅線のみを確実に回収することができる装置を提供することを目的とする。

請求項１に係わる発明は、径方向に拡縮可能なチャックと、該チャックを径方向に拡縮する拡縮手段を有し、鉄心及び該鉄心に巻装されるコイルよりなり、該コイルが鉄心の両側に突出した形態をなす固定子を前記チャックに嵌挿した状態で前記拡縮手段によりチャックを径方向に拡開させ、固定子を内周側から圧着して固定するチャック装置と、前記チャックを前記径方向と直交する軸方向に進退させて、鉄心の一方から突出するコイル突出部の切断箇所を所定の切断位置に位置決めする位置決め手段と、切断位置において前記チャックに向かい前記径方向に進退するコイル切断刃を備えた切断装置と、前記チャック装置により固定され、かつ前記位置決め装置により位置決めされた状態の固定子に対し、切断装置のコイル切断刃により鉄心の一方から突出する前記コイル突出部を切断位置で切断後、鉄心の他方から突出するコイル突出部を把持し、鉄心からコイルを引抜く引抜装置とからなることを特徴とする。

請求項２に係わる発明は、請求項１に係わる発明において、前記拡縮手段は、前記チャックを周方向に複数に分割してなるチャック片を環状に組合わせたときのチャックに形成される漏斗状部と、該漏斗状部に嵌挿されるコーンと、前記チャック片をコーンに押付けるバネと、該コーンを進退させる進退機構とよりなることを特徴とし、
請求項３に係わる発明は、請求項１又は２に係わる発明において、位置決め手段は、前記チャックを軸方向に多段階ないし無段階に進退させる進退手段と、前記切断位置のコイル突出部に光点を当てるレーザポインタよりなることを特徴とする。

請求項４に係わる発明は、請求項１〜３に係わる発明において、切断装置は、チャックを回転させる回転機構と、前記コイル切断刃を径方向に一定量進退させるアクチュエイターと、該アクチュエイターにより進退する取付部に直接又はスペーサを介して取り付けられるブラケットと、該ブラケットに回転可能に軸支されるコイル切断刃とよりなることを特徴とする。

請求項５に係わる発明は、請求項１〜４に係わる発明において、引抜装置は、径方向に開閉可能で、下端に爪を備えた爪板と、該爪板を開閉させるアクチュエイターよりなり、該アクチュエイターにより爪板を閉じると、爪がコイル突出部に食い込み把持するクランプ機構と、該クランプ機構を前記軸方向に進退させる機構とよりなることを特徴とする。

請求項１に係わる発明は、チャックの拡開により固定子を内周側から固定した状態で、鉄心の一方の側から突出するコイル突出部を切断したのち、鉄心の他方の側から突出するコイル突出部を把持し、鉄心からコイルを引抜くようにしたもので、コイルのみを鉄心から確実に分離することができ、鉄心が混入することはない。

請求項２に係わる発明によると、漏斗状部に嵌挿されるコーンの進退によりチャックを拡縮させることができ、請求項３に係わる発明によると、固定子のサイズに合わせてコイル突出部の切断箇所を切断位置に位置決めすることができる。

請求項４に係わる発明によると、チャックにより固定された固定子を回転させることでコイル切断刃によるコイルへの押し切りが行われ、請求項５に係わる発明によると、爪板を閉じて爪で、コイル突出部を把持したのち後退することにより、チャック装置により固定された固定子からコイルを引抜くことができる。

固定子の概略断面図。本発明に係わるコイル回収装置の全体構成を示す図。チャック装置の平面図。切断装置と図３のＡ−Ａ線におけるチャック装置の断面図。切断装置の平面図。周溝が幅広である場合のコイル切断時の説明図。周溝が幅狭である場合のコイル切断時の説明図。ライナーによって形成した周溝の断面図。クランプ機構の部分断面正面図。爪と押え部下端を断面で表したクランプ機構の平面図。爪と押え部がコイル突出部を把持するときの状態を示す図。

以下、本発明の実施形態について図面により説明する。
図２は、モータの固定子から銅線のコイルを回収する装置の全体構成を示すもので、フレーム５には固定子１を内周側から固定するチャック装置６と、固定子１を切断位置に合わせて上下に位置調整し、位置決めする位置決め手段７と、前記チャック装置６及び位置決め手段７によって固定し位置決めされた固定子１のコイル３を鉄心２より下側に突出する突出部分において水平に切断する切断装置８と、該切断装置によって切断後、鉄心２より上側に突出するコイル３の突出部分を鉄心２から上方に引抜き回収する引抜装置９が設けられ、以下、これらについて順に詳述する。

固定子１のチャック装置６は、図３及び図４に示すように周方向に三つ割以上、好ましくは図３に示されるように三つ割に分割されたチャック１１と、該チャック１１を径方向に拡縮させる拡縮手段よりなり、チャック１１を三分割してなる個々の弧状のチャック片１１ａはそれぞれ、垂直部１１ｂと、該垂直部下端より横向きに突出する突片１１ｃよりなって縦断面がＬ形をなし、垂直部１１ｂは図３のように三個のチャック片１１ａを周方向に環状に組合わせたとき、後述する縦軸18を囲む管部を形成する。

各突片１１ｃはそれぞれ、案内手段によって径方向に進退可能に案内され（常には後述のコイルバネ１４によって径方向に収縮するように付勢される）、該進退によりチャック片１１ａが軸心に向かって進退し、これによりチャック１１の拡縮が行われるようになっている。

前記案内手段として、図３には突片１１ｃがスライド可能に嵌合する案内溝１３が示されているが、突片１１ｃにピン又はピンが嵌合する溝ないし長孔を形成し、突片１１ｃに形成されるピンを固定の溝ないし長孔にスライド可能に嵌合するか、或いは突片１１ｃに形成の溝ないし長孔を固定ピンにスライド可能に嵌合させるようにしてもよい。

拡縮手段は、チャック片１１ａを環状に組合わせてチャック１１を形成したとき、チャック１１の前記管部の内部上側部に形成される漏斗状部１５と、上下動可能で前記漏斗状部１５に嵌挿されるコーン１６と、該コーン１６がボルト１７にて回動可能に連結される縦軸１８と、該縦軸１８に連結される油圧シリンダー１９とで構成され、該油圧シリンダー１９により縦軸１８を昇降させ、コーン１６を上下動させると、チャック１１を構成する前記チャック片１１ａが個々に前記コイルバネ１４の作用に抗して径方向に押し拡げられ、或いは収縮するようになっており、径方向に押し拡げられると、チャック１１が該チャック１１に嵌挿される固定子１に内周側より圧着して固定する一方、チャック片１１ａが径方向に収縮すると、チャック１１が固定子１の内周より離脱し、固定子１の脱着が自由に行えるようになっている。

前記コーン１６は縦軸１８の軸端に回転可能であると共に、前記ボルト１７に軸受２１により回転自在に取付けられている。図中、１２はチャック外周に形成され、コイル切断時、後述する切断装置８の回転刃３８がストローク端に達した時、その刃先が嵌合する外周溝である。

以上のようにチャック装置６のチャック１１は、固定子１を内周側から固定するが、固定子１のサイズによって例えば大径の固定子１では、縦軸１８を介してコーン１６が押下げられ、チャック１１の上述する押し拡げが大きくなる一方、小径の固定子１では縦軸１８を介して、コーン１６が押し上げられチャック１１の押し拡げがないか、若しくは小さくなる。前記コーン１６の上下動は、例えば油圧シリンダー１９に多点位置決めが可能なロボシリンダーを用いることにより、固定子１のサイズに応じて上下方向に多段に位置調整を行うことができる。このほか既知の装置、例えばボールネジと該ボールネジに螺着されるナットよりなる機構、ピニオンラック機構等を用いてコーン１６の上下位置を無段調整することも可能である。

コーン１６の上下動はまた、油圧シリンダー１９の油圧回路に例えば圧力スイッチを設けて油圧が一定以上にならないようにすることによっても制御することができる。すなわちチャック１１の押し拡げにより固定子１に圧着され、油圧が一定値に達すると、圧量スイッチがＯＦＦとなって縦軸１８の降下が停止し、コーン１６の動きが停止されるようにする。

固定子１の固定を解除するときには、縦軸１８を上昇させ、コーン１６を持上げる。コーン１６の持上げにより個々のチャック片１１ａはコイルバネ１４の作用により径方向内方に押し込められ、これにより前述するようにチャック１１が収縮し、固定子内周面より離脱する。その後、固定子１はチャック１１より取外される。

固定子１の位置決め手段７は、図５に示すように三つ矢状に三方に水平に突出するアーム２３を備え、前記固定子１が載置される環状のリフター２４と、該リフター２４の各アーム２３にそれぞれ連結される多点位置決めが可能な進退手段としての縦向きのロボシリンダー２５（図２）と、リフター上に載置される固定子１の鉄心２より下向きに突出するコイル突出部分の切断か所に光点を当てるレーザポインタ２６よりなり、前記ロボシリンダー２５制御用の押しボタン（図示しない）を押し動かす操作を行うことにより、前記リフター２４が多段階に昇降し、レーザポインタ２６の光点が前記コイル突出部分に当てられるようになっている。

チャック１１に嵌合してリフター上に載置し、前記チャック装置６のチャック１１により内周側から固定された固定子１は、レーザポインタ２６による光点が前記コイル突出部分の所定の切断か所に当たるように押しボタン操作によりロボシリンダー２５を制御し、リフター２４を昇降させて位置決めされる。こうした固定子１の位置決めは、チャック装置６による固定を行う前に行ってもよい。

切断装置８は図５に示すように、リフター２４の周りの支持板２８上に前記アーム２３間に位置して周方向に等間隔で三か所、リフター２４を中心として放射状に配置されている。

各切断装置８は支持板上に固定されるストローク量が一定のアクチュエイターとしてのエアシリンダー２９と、該エアシリンダー２９にチャック１１に向かって進退可能に取付けられる一対のガイドロッド３１を備えた矩形枠３２と、該枠前端の取付板３３に直接或いはスペーサ３４を解して取付けられる上下一対のブラケット３５ａ、３５ｂ（このうち、上側のブラケット３５ａは図５には図示していないが、図4に示されるようにボルト３６により図の左右に分割可能に構成するのが望ましい）と、両ブラケット間に固定される段付軸３７の回りを回転し、前記レーザポインタ２６の光点と同一レベルに位置するコイル切断刃としての回転刃３８よりなり、エアシリンダー２９のピストンロッド３９に取付板３３が連結され、ピストンロッド３９の進退により矩形枠３２が回転刃３８と共に前記チャック装置６により固定された固定子１に向かって進退するようになっている。

前述の回転刃３８は、図4に示すように前記段付軸３７に重ねて回動可能に嵌挿されるフランジ管状のブッシュ３９及び４１のうち、外側のブッシュ４１に嵌挿され、その上からナット４２を捩じ込むことによりブッシュ４１に固定されるようになっており、段付軸３７は図３に示すように、上端で止めネジ４３により締着されてブラケット３５ａ、３５ｂ間に固定されるようになっている。図中、４４はブラケット３５ａに固定のスラストブッシュである。

回転刃３８の交換は、止めネジ４３を弛めて外し、段付軸３７をブラケット３５ａ、３５ｂより図４の上方に引抜いたのち、回転刃３８をブッシュ３９、４１及びナット４２ごと取出し、ついでナット４２を外してブッシュ４１より取出す。

回転刃３８の取換えに際しては、ボルト３６を外して上側のブラケット３５ａを図の左右に分離してから行うようにしてもよい。これにより回転刃３８の脱着が一層容易に行えるようになる。新たな回転刃３８の取付けは上記と逆の手順により行われる。

回転刃３８によるコイル３の切断のため、チャック装置６により固定された固定子１を回転させるための回転装置４６が設けられている。この回転装置４６は図４に示すように、チャック下の縦軸１８に回転自在に嵌挿され、かつ支持板２８に固着の取付盤４７に軸受け４８、４９にて回転自在に軸支されるフランジ管状の台座５１と、前記取付盤４７内において、前記台座５１と一体となって縦軸１８に回転自在に嵌挿される歯車５３及び図２に示す減速機を備えたモータ５３によって回転駆動され、前記歯車５３に噛合する歯車５４よりなる歯車伝動装置とよりなり、台座５１のフランジ部分５１ａには図３に示すように、キャップ状のカバー５６が被さって固定され、該カバー５６には下面に前記案内溝１３が３か所、放射状に形成されており、各案内溝１３に前記チャック１１の各突片１１ｃがスライド可能に嵌合することにより、チャック１１が径方向に進退し、かつ台座５１及びカバー５６と一体となって回転するようになっている。

チャック１１にはまた、突片１１ｃに孔５７が形成され、該孔５７にチャック１１を径方向内方に収縮する方向に付勢するための前述のコイルバネ１４が装着され、前記カバー５６で外周側より押えられている。

前述のチャック装置６によって固定され、位置決め手段７によって位置決めされた固定子１のコイル３の切断は、前記減速機付きモータ５９により歯車伝動装置、台座５１を介してチャック１１を回転させ、該チャック１１に固定の固定子１を回転させた状態で、切断装置８における各エアシリンダー２９制御用の図示しない切換弁を切換え、ピストンロッド３９を介して回転刃３８を固定子１のコイル３に向かって前進させる。そして鉄心下側のコイル突出部に押付け、回転する固定子１に伴って回転しながら前記コイル突出部の押し切りを行う。

切断装置８は前記実施形態では３か所放射状に配置されているが、３か所以外、例えば１か所でもコイル３の切断を行うことが可能である。

回転刃３８の前進によりコイル３が切断され、ストローク端に達すると、回転刃３８の刃先がチャック１１の図３に示す外周溝１２に嵌合する。このとき、外周溝１２が図６に示すように幅広であると、押切り時にコイル突出部が回転刃先端により外周溝１２に押込められ、コイル切断の切れ味を損なう。そこで図７に示すように、外周溝１２を幅狭にし、コイル切断時、回転刃先端が外周溝１２のエッジに当たるか、或いは該エッジにごく接近させるようにすると、切れ味が向上する。回転刃先端が外周溝１２のエッジに当たるようにした場合、長期の使用により、外周溝１２のエッジが図7の一点鎖線で示すように損耗し、該損耗により回転刃先端が外周溝の溝底に当たるようになると、回転刃３８の刃先が損傷し、切れ味が極端に低下する。切れ味の低下を避けるには、回転刃３８の取換えと共に、外周溝１２を修復する必要があるが、外周溝１２の修復のためチャック１１の全体を取換えるのは、コスト高を招く。この問題を解消するため、図８に示すようにチャック片１１ａの垂直部１１ｂの外周に凹所６１を形成し、該凹所６１内の上下にライナー６２をボルト６３により取外し可能に取付けて、ライナー間に回転刃先端が差込まれる外周溝１２を形成させるようにするとよい。これによりライナー６２のエッジが損耗すると、ライナー６２のみが取り換えられる。

以上のようにして回転刃３８によりコイル突出部が切断されたのち、前記引抜装置９により固定子１の鉄心２より上側に突出するコイル突出部が把持され、そのまま上昇させると、コイル３の固定子１からの引抜きが行われる。

引抜装置９は、前記コイル突出部を掴持する四つ爪のクランプ機構６５と、該クランプ機構６５を昇降させる昇降機構６６とよりなり、このうちクランプ機構６５は、図9に示すように上端を円板状の取付板６７にヒンジ６８にて軸着して径方向に一定範囲内で開閉可能となし、図１０に示すように薄肉の下端部の外周を円弧状にした押え部６９と、該押え部６９の径方向外側の中間部にヒンジ７１にて径方向に開閉可能に軸着され、下端に波状の爪７２ａを備えた爪板７２と、該爪板上側部に固定されるアクチュエイターとしての油圧シリンダー７３よりなるクランプ７４を４個、周方向に一定間隔で配置したものよりなっており、各クランプ７４の油圧シリンダー７３はピストンロッド７５が爪板７２より突出し、ヒンジ７１上の押え部６９に押し当てられるようになっている。

押え部６９の回動範囲を規制するため、押え部上端は図９に示すように、テーパに形成され、該テーパが取付板６７下面に当たるまでの一定角度の範囲内で押え部６９の開閉が行えるようになっている。

昇降機構６６は前述のフレーム５に縦向きに取着される、ストロークが一定のエアシリンダー７７（図２）と、該エアシリンダー７７のピストンロッド７８に連結され、段部７９を備えた連結軸８１と、段部７９上の連結軸８１にスライド可能に軸支され、下端のフランジ部分８３ａを前記取付板６７に図示しないボルトにて連結したフランジ管状部８３と、前記段部７９と取付板６７との間に介装され、取付板６７を押下げる作用を行うコイルバネ８５とよりなっている。図２において、８７はフレーム5に昇降可能に支持され、クランプ機構６５の昇降をガイドするガイドロッドである。

コイル切断後のコイルの引抜きは、前記クランプ機構６５でコイル突出部を把持してから昇降機構６６にてクランプ機構６５を上昇させ、前述のチャック装置６により固定された固定子１からコイルを引抜くことにより行われる。

すなわち前記クランプ機構６５がコイルバネ８５の作用により伸びきった状態でエアシリンダー７７のピストンロッド７８が一定量下向きに突出すると、クランプ機構６５の押え部下端がコイル突出部の内側の湾曲部に案内されて降下し（図１１）、鉄心２に当たって停止する（図９）。該停止後もピストンロッド７８は更に段部７９でコイルバネ８５を圧縮しながらストローク端に達するまで突出する。

固定子１には種々のサイズがあるが、サイズが異なっても押え部下端が図９に示すように、鉄心２のエッジに当たって停止し、ピストンロッド７８がストローク端に達した状態でフランジ管端部の上下位置が変位する。

クランプ機構６５の降下が停止すると、各油圧シリンダー７３の切換弁（図示しない）が切換えられ、ピストンロッド７５が突出して押え部６９を押込む（押え部６９は前述するように一定範囲内で開閉するが、その開閉は一定範囲に留まり、限度に達すると、それ以上は開閉しない）。すると、爪板７２が軸心に向かう方向に回動して閉じ、爪７２ａがコイル突出部に食い込んで押え部下端部との間でコイル突出部を把持する。

把持後、昇降機構６６により爪７２ａと押え部６９でコイル突出部を把持して上昇する。これにより前述のチャック１１により固定された鉄心２より該鉄心2に巻装されたコイルが上方に引抜かれる。

コイル引抜き後、前述するように油圧シリンダー１９によりコーン１６が上昇し、チャック装置６のチャック１１が径方向に収縮して鉄心２の固定が解除され、鉄心２ついで切断装置８により切断された下側のコイル突出部がチャック装置６より取外される。

本実施形態のコイル回収装置は以上のように、鉄心２より下側に突出するコイル突出部を切断したのち、鉄心２より上側に突出するコイル突出部を把持して上方に鉄心から引抜くようにしたもので、コイルを鉄心から確実に分離して回収することができること、固定子１のサイズに合わせてチャック１１を拡開させ、固定子１を固定することができ、また切断か所を切断位置に位置決めできること、固定子１を回転させることにより、回転刃３８を回転しながら押し込むことにより押切りを行うことができること、回転刃３８は刃先が幅狭の外周溝１２に嵌合することによりコイル突出部を切れ味よく押切りできること、外周溝１２は取換え可能なライナー６２で形成することにより損耗したときには、ライナーのみを切換えればよく、チャック１１全体を取り換えなくてもよいこと、切断時の回転刃３８はスペーサ３４の厚みを変えることにより径方向に位置調整を行えること等の効果を有する。

前記実施形態は、固定子１が縦向きに固定され、コイルが上方に引き抜かれるようにしているが、固定子１を横向きに固定し、コイルを横方向に引き抜くようにすることもできる。

１・・固定子
２・・鉄心
３・・コイル
６・・チャック装置
７・・位置決め手段
８・・切断装置
９・・引抜装置
１１・・チャック
１４、８５・・コイルバネ
１５・・漏斗状部
１６・・コーン
１８・・縦軸
１９・・油圧シリンダー
２４・・リフター
２５・・ロボシリンダー
２６・・レーザポインタ
２８・・支持板
３４・・スペーサ
３８・・回転刃
５９・・モータ
６５・・クランプ機構
６６・・昇降機構
６９・・押え部
７２・・爪板

Claims

径方向に拡縮可能なチャックと、該チャックを径方向に拡縮する拡縮手段を有し、鉄心及び該鉄心に巻装されるコイルよりなり、該コイルが鉄心の両側に突出した形態をなす固定子を前記チャックに嵌挿した状態で前記拡縮手段によりチャックを径方向に拡開させ、固定子を内周側から圧着して固定するチャック装置と、前記チャックを前記径方向と直交する軸方向に進退させて、鉄心の一方から突出するコイル突出部の切断箇所を所定の切断位置に位置決めする位置決め手段と、切断位置において前記チャックに向かい前記径方向に進退するコイル切断刃を備えた切断装置と、前記チャック装置により固定され、かつ前記位置決め装置により位置決めされた状態の固定子に対し、切断装置のコイル切断刃により鉄心の一方から突出する前記コイル突出部を切断位置で切断後、鉄心の他方から突出するコイル突出部を把持し、鉄心からコイルを引抜く引抜装置とからなることを特徴とするコイル回収装置。
前記拡縮手段は、前記チャックを周方向に複数に分割してなるチャック片を環状に組合わせたときのチャックに形成される漏斗状部と、該漏斗状部に嵌挿されるコーンと、前記チャック片をコーンに押付けるバネと、該コーンを進退させる進退機構とよりなることを特徴とする請求項１記載のコイル回収装置。
前記位置決め手段は、前記チャックを軸方向に多段階ないし無段階に進退させる進退手段と、前記切断位置のコイル突出部に光点を当てるレーザポインタよりなることを特徴とする請求項１又は２記載のコイル回収装置。
前記切断装置は、チャックを回転させる回転機構と、前記コイル切断刃を径方向に一定量進退させるアクチュエイターと、該アクチュエイターにより進退する取付部に直接又はスペーサを介して取り付けられるブラケットと、該ブラケットに回転可能に軸支されるコイル切断刃とよりなることを特徴とする請求項１ないし3記載のコイル回収装置。
引抜装置は、径方向に開閉可能で、下端に爪を備えた爪板と、該爪板を開閉させるアクチュエイターよりなり、該アクチュエイターにより爪板を閉じると、爪がコイル突出部に食い込み把持するクランプ機構と、該クランプ機構を前記軸方向に進退させる機構とよりなることを特徴とする請求項１ないし４記載のコイル回収装置。