JPH07286961A - 破砕屑から鉄と銅を識別分離回生する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 常温破砕後の磁性を有する鉄スクラップ群中
から鉄と銅を識別分離回生する。 【構成】 １）常温破砕後のスクラップ片のうち磁性を
有するスクラップ群を連続的に搬送し；２）搬送中のス
クラップ群のカラー画像を撮像し；３）該カラー画像信
号より該画像中の全ての銅含有スクラップの位置（Ｘ，
Ｙ）情報を求め；４）該位置（Ｘ，Ｙ）情報と該画像撮
像時刻から個々の銅含有スクラップが搬送される時間遅
れを計算し、該分離手段に到達したときに該分離手段を
駆動させて銅含有スクラップとして分離し；他のスクラ
ップを銅を含有しない鉄スクラップとして分離し；５）
該分離手段で銅含有スクラップとして分離されたスクラ
ップを冷媒用液化ガスを用いて鉄の脆性破壊温度以下に
冷却して衝撃破壊し；６）衝撃破壊の結果生成される破
砕屑を磁気的に選別し鉄スクラップと銅スクラップとに
分離する；ことにより、常温破砕後のスクラップ片のう
ち磁性を有するスクラップ群から鉄と銅を識別分離回生
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄スクラップ回生処理に
おいて、常温破砕後のスクラップ片のうち磁性を有する
スクラップ群から鉄スクラップと銅スクラップとを識別
分離回生する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】スクラップ回生により生産される鉄の品
質低下を避けるためには、一般にトランプエレメントと
呼称される銅、亜鉛、錫等の非鉄不純物元素の混入を防
ぐ必要がある。亜鉛や錫は主としてめっき鋼板の表層に
存在しているのに対し、銅は主として自動車、家電製品
中のモーターコアの中に銅線として存在するため破砕屑
段階で識別し分離するのが混入防止に最も効果的であ
る。

【０００３】従来より回生業者により行われてきた処理
は、自動車、家電製品等の廃棄物をまずシュレッダーと
呼ばれる破砕機により長寸サイズで約数十mmのスクラッ
プ片に裁断し、風選により布、プラスチック等非金属の
細片、粉体を除去したり、渦流式選別により非金属片と
金属片の分離を行ったり、さらには磁気選別により鉄と
非鉄金属片の分離を行うというものであり、最終的に分
離された鉄スクラップが製鉄メーカーに鉄原料として引
き渡されている。しかしながら銅の最も大きな混入源で
あるモーターコアは、銅線と鉄芯が機械的に絡み合って
いるため磁選によっても銅と鉄を分離することができな
いため、結局はベルトコンベア上を搬送される途中で作
業員の目視による識別と手選別により分離されてきた。

【０００４】従来、識別作業の自動化手段としては、例
えばレーザ光線照射によりスクラップ自動識別を行う装
置の提案もなされている（Dr. H. -P Sattler: VDI BER
ICHTE NR. 934, 1991: 'Scrap sorting with Lazer-an
automatic process for mixed non-ferrous metals fro
m automobile shredders')。

【０００５】また、廃棄物の色の違いを利用して選別す
る装置としては、例えば特開平５−９６２４９号公報
「カレットの色別選別機」がある。これはガラスカレッ
トの色分別を自動的に行うためのものであり、個々のカ
レットの色をＣＣＤカメラのカラー画像により識別して
選別すべき色のカレットに対応して、エア吸い込み口を
有する選別ドラムを駆動させるものである。さらに、鉄
スクラップを脆性温度以下に冷却して衝撃破砕するに
は、例えば特開昭４８−２４３５１号公報に開示された
方法等いくつか提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のレーザ光線を用
いた識別方法では高価なパルスレーザ照射器を利用する
ために、装置コスト削減が難しく、またレーザ及び分光
器を悪環境で使用しなければならないため、装置メンテ
ナンスにコストと人手がかかる。さらに、レーザ光線を
確実に個々のスクラップ片に照射するために、個々のス
クラップ片を１列に配列する必要があり、そのために整
列装置が必要となり大量処理が難しいといった問題があ
る。

【０００７】また前述の特開平５−９６２４９号公報に
よる方法では、個々のカレットは茶、青、緑等の単一色
であることを前提としているため、モーターコアのよう
に一つのスクラップ中に鉄、銅の色が混在しているもの
を、他の鉄スクラップと識別する目的には利用できな
い。

【０００８】さらに前述の特開昭４８−２４３５１号公
報に開示された方法は、常温破砕後のスクラップ片のう
ち磁性を有するスクラップ群の割合が重量比で数％にす
ぎないにも関わらず、磁性を有するスクラップ群全量を
冷却して衝撃破砕するため、冷熱源である液化ガス等の
費用がかさむ等経済的に成立せず、結局スクラップ群を
銅スクラップと鉄スクラップに完全に分離回生するため
には利用されなかった。

【０００９】本発明が解決しようとする課題は、常温破
砕後のスクラップ片のうち磁性を有するスクラップ群、
すなわちモーターコアのように一つのスクラップ中に鉄
と銅が混在している銅含有スクラップと他の鉄スクラッ
プが混在しているスクラップ群の自動識別分離を行い、
さらに銅含有スクラップとして分離されたスクラップを
鉄の脆性破壊温度以下に冷却して衝撃破砕し、その結果
生成される破砕屑を磁気的に選別して完全に鉄スクラッ
プと銅スクラップとに分離する方法を提供することによ
り人手によらず、大量のスクラップ回生処理を、低コス
トで可能とすることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は次の通り
である。 １）常温破砕後のスクラップ片のうち磁性を有するスク
ラップ群を連続的に搬送し； ２）搬送中のスクラップ群のカラー画像を撮像し； ３）該カラー画像の輝度（Ｉ）信号から該画像中の個々
のスクラップを個体認識するとともに各スクラップの総
面積Ｓｔすなわち総画素数を求め；該カラー画像の色相
角度（Ｈ）信号と彩度（Ｓ）信号から各画素が銅である
か否かを判別するとともに各スクラップ中の銅面積すな
わち銅と判別された画素数を求め；各スクラップの銅面
積ＳＣｕと総面積Ｓｔの比Ｒ＝ＳＣｕ／Ｓｔから銅含有
スクラップであるか否かを識別し；該画像中の全ての銅
含有スクラップの位置（Ｘ，Ｙ）情報すなわち該画像中
のスクラップの重心位置を求め； ４）該位置（Ｘ，Ｙ）情報と該画像撮像時刻から個々の
銅含有スクラップが分離手段まで搬送される時間遅れを
計算し、該分離手段に到達したときに該分離手段を駆動
させて銅含有スクラップとして分離し；他のスクラップ
を銅を含有しない鉄スクラップとして分離し； ５）該分離手段で銅含有スクラップとして分離されたス
クラップを冷媒用液化ガスを用いて鉄の脆性破壊温度以
下に冷却して衝撃破砕し； ６）衝撃破砕の結果生成される破砕屑を磁気的に選別し
鉄スクラップと銅スクラップとに分離する；ことによ
り、常温破砕後のスクラップ片のうち磁性を有するスク
ラップ群から鉄と銅を識別分離回生する。

【００１１】

【作用】図１に示すように、自動車、家電製品等のシュ
レッダー屑に風選、渦流選別等の適当な前処理を施して
金属屑を分離したのち、それにさらに磁選をかけて磁気
を有するスクラップ群として分離された、モーターコア
等銅を含む鉄スクラップ群１がベルトコンベア等の搬送
手段４０に投入される。ただし、投入手段（図示せず）
は前処理プロセスからのベルトコンベアであったり、振
動フィーダーであったり種々の手段が利用可能である。
撮像手段４１により搬送手段４０上のスクラップ群１の
カラー画像を採取し、採取された画像信号は、識別処理
手段４２に伝送され、該画像中の全ての銅含有スクラッ
プの該画像中の位置（Ｘ，Ｙ）情報が求められて該画像
撮像時刻とともに分離装置制御手段４３に伝送される。

【００１２】分離装置制御手段４３は該位置（Ｘ，Ｙ）
情報と、該画像撮像時刻から個々の銅含有スクラップが
分離手段４４まで搬送される時間遅れを計算し、銅含有
スクラップが到達したときに、分離手段４４を駆動させ
るための制御信号を出力して、鉄スクラップ４５と、銅
含有スクラップ４６が分離される。

【００１３】鉄スクラップ群１内の銅含有スクラップの
識別は以下に記述するように実現される。すなわち図２
に示すように、鉄スクラップ群１を光源２で照らした状
態で、鉄スクラップ群１内の銅識別を要する範囲につい
て、例えばカラーテレビカメラを撮像手段４１として撮
像する。ただし、特に光源がなくともカラーテレビカメ
ラによる撮像が可能である場合には、光源が必ずしも必
要でない。

【００１４】識別処理手段４２の内部では、撮像手段４
１から伝送されたカラーテレビカメラのＲＧＢ信号４が
ＨＳＩ変換装置５により色相角度Ｈ（６）、彩度Ｓ
（７）、及び輝度Ｉ（８）信号に変換されて識別処理部
９に伝送される。識別処理部９は後述する，，の
画像処理を行って銅を含有すると識別されたスクラップ
の重心位置（Ｘ，Ｙ）信号１０を出力する。

【００１５】搬送手段４０の搬送方向後部に設置されて
いる分離手段４４の分離装置制御手段４３は銅含有スク
ラップの重心位置（Ｘ，Ｙ）信号１０を受けるととも
に、該スクラップの搬送時間遅れを補正するいわゆるト
ラッキング処理を行って該スクラップが分離装置に到達
する時刻にしかるべき分離処理を実行する。

【００１６】識別処理部９での処理は複雑な画像処理を
含むため場合によっては実時間処理ができないこともあ
るが、そのときは図２に示すように該画像の撮像時刻信
号１１を分離装置制御手段４３に伝送すれば適切なトラ
ッキング処理を行うことが可能である。識別処理部９で
実時間処理が可能な場合には、該画像の撮像時刻信号１
１を分離装置の制御装置に伝送しなくても、搬送時間遅
れの補正のみで適切なトラッキング処理を行うことが可
能であることは言うまでもない。

【００１７】識別処理部９は撮影した画像に対して、以
下の処理を行うことにより銅含有スクラップの識別を行
う。 各画素についてその彩度値が、予め設定されたしきい
値以上であるか否かを調べ；彩度値がしきい値以上の場
合には該画素の色相角値を求め、その値を予め設定され
ている銅の色相角値範囲の対応関係と比較参照し、色相
角がその範囲内に収まっている場合は、該画素を銅であ
ると判別し、収まっていない場合には銅ではないと判別
し、彩度値がしきい値未満の場合には、銅ではないと判
別する。

【００１８】該画像全体に輝度値Ｉを用いてラベリン
グ処理を施してスクラップの個体認識を行うとともに、
個々のスクラップの総面積Ｓｔすなわちスクラップが占
める画素数を求め；該スクラップの占める画像領域の中
の銅面積ＳＣｕすなわちの処理により銅と判別された
画素の総数を求め； 各スクラップに対して銅面積ＳＣｕとＳｔの比Ｒ＝Ｓ
Ｃｕ／Ｓｔを求めて、比Ｒが予め設定されたしきい値Ｒ
min 以上である場合には該スクラップを銅含有スクラッ
プと識別し、その重心位置（Ｘ，Ｙ）すなわち総面積Ｓ
ｔの重心の画素番地を求める。

【００１９】分離手段４４は、分離装置制御手段４３か
らの駆動命令すなわち例えばパルス信号を受けて該当す
るスクラップ片を銅含有スクラップ４６として分離する
ための動作を行い、駆動命令を受けていない時は搬送さ
れてくるスクラップ片を鉄スクラップ４５として分離す
るための動作を行う。

【００２０】図１に示すように、分離手段４４で分離さ
れた鉄スクラップ４５はそのまま製鉄原料として搬送さ
れる。一方の銅含有スクラップ４６は、冷媒用液化ガス
を用いて鉄の脆性破壊温度以下に冷却して衝撃破砕する
ための低温破砕手段６０に搬送される。銅含有スクラッ
プは低温破砕手段による衝撃破砕により鉄が細片に砕か
れ、その結果鉄と銅が別々の細片となって混合した鉄銅
混合破砕屑６１となって磁気選別装置６２へ搬送され
る。すでに別々の細片となった鉄スクラップと、主とし
てモーターコアの銅線が破砕されたものよりなる銅スク
ラップは磁気選別により容易に鉄スクラップ４５と銅ス
クラップ６３とに分離され、鉄スクラップは製鉄原料と
して搬送され、また銅スクラップは銅原料として搬送さ
れる。

【００２１】

【実施例】本発明に基づく識別分離回生方法のうち、銅
含有スクラップを識別分離する方法を実現するための装
置構成例を図３に示す。搬送手段４０はベルトコンベア
を用いスクラップはベルトコンベア上に２次元的にラン
ダムに配列されている。撮像手段４１としてはカラーＣ
ＣＤカメラが用いられており図示していない識別処理手
段４２に画像信号が伝送される。この例の場合では識別
処理手段としてワークステーションに連結された高速画
像処理装置を利用した。

【００２２】識別処理手段からは同じく図示していない
シーケンサを用いた分離装置制御手段４３に銅含有スク
ラップ位置と撮像時刻が伝送され、搬送時間遅れを補正
して分離手段への駆動信号が生成伝送される。この例の
場合では、エアシリンダー４７と跳ね板４８から構成さ
れる分離手段が用いられ、鉄スクラップ４５と銅含有ス
クラップ４６がそれぞれ次工程へと搬送される装置とし
た。

【００２３】この例の場合では、ベルトコンベアの幅方
向に銅含有スクラップと鉄スクラップが並んで配列され
ている場合は、その鉄スクラップも銅含有スクラップと
一緒に銅含有スクラップとして分離処理されることにな
るが、銅含有スクラップ識別分離の本来の目的は鉄スク
ラップを回生して得られる鋼中への銅混入を防ぐための
ものであるから特に問題はない。

【００２４】しかも、もともと自動車や家電製品のシュ
レッダー屑中に占めるモーターコア等、銅含有スクラッ
プの量は重量比で数％程度であるため銅含有スクラップ
と一緒に分離される鉄スクラップ量も相対的に小さくな
り、鉄スクラップ回生効率を低下させるという懸念もな
い。また、銅含有スクラップとして一度分離されたスク
ラップ群を再度バッチ的に識別分離処理を施すことによ
り銅含有スクラップと鉄スクラップの分離効率を向上さ
せることも可能であり、必要に応じて識別分離処理を繰
り返し行えばよい。

【００２５】図３に示した例では工場内の蛍光灯等の周
囲光の影響を減ずるため撮像手段４１の周囲に遮光板
（図示せず）を設けてその中で撮像を行った。もちろん
周囲光の影響が小さい場合には遮光板を用いなくてもよ
いのは言うまでもない。光源としてはベルトコンベア上
を搬送されるスクラップを４方向から照らす４点光源
（図示せず）を使用した。４点光源は１方向から照らす
光源と比較すると、スクラップ上及びそのベルトコンベ
ア上に生ずる影を減らす効果を持つ。影の発生を、識別
処理に差し支えのない範囲にとどめることが可能なので
あれば、必ずしも４点光源が必要とならない。

【００２６】図３に示した識別分離装置を用いて、自動
車のシュレッダー屑中の鉄スクラップと、鉄と銅からな
るモーターコアスクラップの自動識別分離実験を行っ
た。本実験で用いたシュレッダー試料は、自動車、家電
製品等の廃棄物をまずシュレッダーにより長寸サイズで
約８０mmのスクラップ片に裁断し、風選により布、プラ
スチック等非金属の細片、粉体を除去し、渦流式選別に
より非金属片と金属片の分離を行い、さらに磁気選別に
より鉄と非鉄金属片の分離を行った結果鉄として、すな
わち磁性を持つものとして分離されたものであり、純粋
に鉄だけよりなる鉄スクラップと銅を混入しているモー
ターコアスクラップが混在したものである。すなわち本
実験で用いたスクラップ試料は従来作業員の目視と手作
業によってのみ識別分離されてきたものである。

【００２７】実際の識別分離実験に先立ち、以下に記す
３種類の予備実験を実施して本実験の設定値の決定等を
行った。まず第１に、銅識別のための彩度値と色相角度
値の境界値を定めるための予備実験を実施した。識別時
と同じ光学的条件（光源、ＣＣＤカメラの作動条件、機
器間・対象スクラップ間距離等の設定条件）において、
スクラップ銅部、スクラップ鉄部、スクラップの置かれ
ているベルトコンベア部それぞれが持つ色相角度値分布
状況を実測した。さらに、同じ条件で、スクラップ銅
部、スクラップ鉄部、ベルトコンベア部それぞれがもつ
彩度値分布状況を実測した。これらの予備実験の結果よ
り、銅判別を行うための適正な彩度値Ｓの範囲及び銅部
のもつ色相角度値Ｈの範囲を見いだした。

【００２８】図４，図５中でＲ，Ｇ，Ｂはそれぞれ赤、
緑、青の色相を示す軸であり、任意の色座標と原点を結
ぶ直線がＲ軸となす角度が色相角度、また原点からの距
離が彩度を示す。図４に示す通り、彩度値については
（０．３≦Ｓ≦１．０）（３０の範囲）、また図５に示
す通り色相角度値については（０゜≦Ｈ≦５２゜及び３
２９゜≦Ｈ＜３６０゜）（３１の範囲）が銅と判別すべ
き適正な範囲である。以下に記述する識別実験では、こ
れらの識別のための彩度値と色相角度値の境界値を使用
した。

【００２９】第２に、輝度信号を用いて画像内のスクラ
ップを個体認識するいわゆるラベリング処理実験を行っ
た。ベルトコンベア部は黒色であり輝度信号値は極めて
低いことを利用してある輝度信号しきい値を設定して画
像を２値化し、しきい値以上の部分の画素の連続性を用
いてラベリング処理を行ったところ、鉄スクラップ、銅
を含有するモーターコアスクラップ等をベルトコンベア
部と分離し、かつ個々のスクラップ片を容易に個体認識
することができた。輝度信号しきい値は予め設定してお
いてもよいが、照明光強度の変動がある場合にも対応で
きるように画像全体の平均輝度の例えば２５％の値をも
ってしきい値と自動設定する等、従来から種々提案され
ているラベリング処理を利用することができるのは言う
までもない。

【００３０】第３に、銅を含有するスクラップであるか
否かを識別するために必要となる、銅面積ＳＣｕとＳｔ
の比Ｒ＝ＳＣｕ／Ｓｔのしきい値Ｒmin を求める実験を
行った。すなわち、銅を含有するモーターコアスクラッ
プ１００サンプルと、鉄スクラップ１００サンプルを用
いて全サンプルのＲ値を実測した。この結果、今回の実
験においてはＲmin ＝０．１とすればモーターコアスク
ラップと鉄スクラップをほぼ完全に識別可能であること
が判明した。

【００３１】すなわち、モーターコアサンプルを誤って
鉄サンプルと誤識別したのは２サンプルだけで、鉄サン
プルを誤ってモーターコアサンプルと誤識別したのは３
サンプルだけであった。ただし、実際の識別分離処理に
あたってはどの程度まで銅含有スクラップの鉄スクラッ
プへの混入が許容されるかによってＲmin の設定値は変
化し得ることは言うまでもない。また、銅含有スクラッ
プと識別されたスクラップの重心位置（Ｘ，Ｙ）は、ラ
ベリング処理による２値化画像を用いて各スクラップの
画素位置を単純平均することで容易に計算できる。

【００３２】実際の識別実験で用いた識別処理手段４２
が行う識別処理の具体的手順を示すフローチャートを図
６に示す。識別実験ではモーターコアスクラップ１００
個、鉄スクラップ２，４００個をランダムに混ぜて６０
（ｍ/min）の速度で運転されているベルトコンベア上に
送り出して識別実験を行った。識別処理手段４２は実時
間で高速画像処理できる能力があるものを使用したため
分離装置までの搬送時間遅れを補正するだけで容易にト
ラッキングが可能であった。

【００３３】銅含有スクラップと鉄スクラップに分離さ
れたスクラップをそれぞれ分析したところ、銅含有スク
ラップ中に誤識別されて分離された鉄スクラップが１７
個、鉄スクラップ中に誤識別されて分離された銅含有ス
クラップが４個であり実用上充分な識別分離性能である
と評価された。

【００３４】図７は採取したある画像の輝度（Ｉ）信号
を用いてベルトコンベア上のスクラップを個体認識した
結果を示した例である。この場合は、ベルトコンベアが
黒色で極めて輝度が低いために、予め設定されたしきい
値以上の部分の連続性を判断することで容易に５つのス
クラップ片を個体認識することができている。白く示し
た領域が一つ一つのスクラップと認識され、その総面積
Ｓｔが求められる。

【００３５】図８は該画像の色相角度（Ｈ）信号と彩度
（Ｓ）信号から銅と判別された画素を白く示したもので
ある。各スクラップ片に対して銅と判別された領域の面
積ＳＣｕが求められる。その結果、各スクラップ片に対
して銅と判別された領域の面積と総面積の比Ｒ＝ＳＣｕ
／Ｓｔが計算され、銅含有スクラップと識別するための
しきい値Ｒmin ＝０．１を超えるＲ値をもつ図中に２及
び５で表示されたスクラップ片が銅含有スクラップと識
別された。

【００３６】これに対応するカラー原画像により、各ス
クラップ片材質を確認したところ２及び５は破砕された
モーターコアであり、残りは鉄のみより構成される鉄ス
クラップであることが判明した。図８に示したように
１，３及び４の鉄スクラップでも一部に銅と判別された
領域が存在するが、これは銅の色調に近い赤色の塗料が
施されたスクラップ面や、赤錆が付着した面や、あるい
は照明と反射角度の関係で色相角度、彩度が銅の範囲に
入った部分と考えられた。しかしながら、このような微
小な誤識別部分があっても、比Ｒのしきい値Ｒmin を適
宜設定することにより容易に鉄スクラップと銅含有スク
ラップの誤識別を防ぐことが可能である。

【００３７】本発明の方法を実現するための識別分離方
法は、搬送手段上でのスクラップ配列状態、撮像及
び識別処理、分離処理、によって表１に示すように主
として４つに分類できる実現形態が可能である。表１に
それぞれの実現形態における実施例の要約を示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】第１の分類では、搬送手段上では２次元的
にランダムにスクラップ片が配列される場合で、撮像手
段はスクラップの見逃しを防ぐために基本的に搬送方向
の画像寸法単位毎に撮像し、採取した画像全体を一括し
て処理し、銅含有スクラップの位置を識別する。分離手
段は銅含有スクラップが到着した時刻に搬送手段の幅方
向に並んで存在するスクラップ片を一括に分離する。す
なわち、例えば図３に示した識別分離装置実施例のよう
な実現形態である。

【００４０】第２の分類では、搬送手段上に搬送方向に
分割可能な機構があり、各分割単位には複数のスクラッ
プ片が投入し得る場合で、撮像手段は単数あるいは複数
の分割単位毎に撮像し、各分割単位毎に銅含有スクラッ
プの有無を識別する。分離手段は銅含有スクラップを含
んでいる分割単位が到着したら該分割単位内の全てのス
クラップ片を銅含有スクラップとみなして一括分離す
る。

【００４１】図９には、１列で搬送されるトレイコンベ
アを搬送手段として用いた場合の実施例を示す。スクラ
ップは投入手段４９により連続的に投入されるが、搬送
方向に分割された構造をもつトレイを有するトレイコン
ベア５０により複数個のスクラップ片が各トレイに入る
ことになる。撮像手段（図示せず）は１つ、あるいは複
数のトレイの画像を撮像し、識別処理手段は銅含有スク
ラップの位置情報から各々のトレイに銅含有スクラップ
が入っているか否かを分離装置制御手段に伝送し、それ
からの駆動信号を受けて各トレイに入っているスクラッ
プ片が一括して銅含有スクラップあるいは鉄スクラップ
として分離される。各トレイ内のスクラップ片の一括分
離処理は、例えば銅含有スクラップあるいは鉄スクラッ
プ用のシューターへトレイを傾斜させることにより容易
に行うことができる。

【００４２】第３の分類では、搬送手段上に幅方向に分
割可能な機構があり、搬送手段の幅方向全域の画像を、
スクラップの見逃しを防ぐために基本的に搬送方向の画
像寸法単位毎に撮像し、採取した画像全体を一括して処
理し、銅含有スクラップの位置情報のうち幅方向位置Ｙ
から該スクラップがどの分割単位に属するかを求め、そ
の情報と該スクラップの搬送方向位置Ｘを分離装置制御
手段に伝送する。分離手段は分割単位毎に分離できる機
構を有しており、分離装置制御手段からの駆動信号を受
けて各分割単位毎に銅含有スクラップの分離を行う。す
なわち各分割単位は、第１の分類に示した装置と基本的
に同様な動作をするものであるが、搬送手段、撮像手
段、識別処理手段、分離装置制御手段を各分割単位毎に
設ける必要がないため低コストで大量のスクラップを識
別分離処理することができる。

【００４３】図１０は仕切板５４を設けてベルトコンベ
アを幅方向に２分割して搬送手段４０として用い、識別
分離装置を構成した例である。分離は各分割に対して別
々に跳ね板４８を用いて実施している。識別処理手段で
は銅含有スクラップの幅方向位置Ｙから該スクラップが
どちらの分割単位に属しているかを求め、分離装置制御
手段でどちらの跳ね板を駆動すべきかを判断している。

【００４４】第４の分類では、搬送手段上に幅及び搬送
方向の両方向に分割可能な機構があり、各分割単位には
複数のスクラップ片が投入し得る場合で、撮像手段は単
数あるいは複数の分割単位毎に撮像し、各分割単位毎に
銅含有スクラップの有無を識別する。分離手段は銅含有
スクラップを含んでいる分割単位が到着したら該分割単
位内の全てのスクラップ片を銅含有スクラップとみなし
て一括分離する。

【００４５】図１１には、２列で搬送されるトレイコン
ベアを搬送手段として用いた場合の実施例を示す。スク
ラップは投入手段４９により連続的に投入されるが、搬
送方向及び幅方向に分割された構造を持つトレイを有す
るトレイコンベア５０により複数個のスクラップ片が各
トレイに入ることになる。

【００４６】撮像手段（図示せず）は、撮像領域５１で
示すように、この場合は２つのトレイの画像を撮像し、
識別処理手段は銅含有スクラップの位置情報から各々の
トレイに銅含有スクラップが入っているか否かを分離装
置制御手段に伝送する。それからの駆動信号を受けて、
トレイを傾斜させる分離手段（図示せず）が各トレイに
入っているスクラップ片を一括して銅含有スクラップ用
のベルトコンベア５３あるいは鉄スクラップ用のベルト
コンベア５２に落とし込む。

【００４７】以上いずれの分類においても、ベルトコン
ベア等の搬送手段の幅方向に銅含有スクラップと鉄スク
ラップが並んで配列されている場合や、同じトレイ中に
銅含有スクラップと鉄スクラップが混在している場合に
は、鉄スクラップも銅含有スクラップと一緒に銅含有ス
クラップとして分離処理されることになるが、銅含有ス
クラップ識別分離の本来の目的は鉄スクラップを回生し
て得られる鋼中への銅混入を防ぐためのものであるから
特に問題はない。

【００４８】しかも、もともと自動車や家電製品のシュ
レッダー屑中に占める、モーターコア等銅含有スクラッ
プの量は重量比で数％程度であるため銅含有スクラップ
と一緒に分離される鉄スクラップ量も相対的に小さくな
り、鉄スクラップ回生効率を低下させるという懸念もな
い。また、銅含有スクラップとして一度分離されたスク
ラップ群を再度バッチ的に識別分離処理を施すことによ
り銅含有スクラップと鉄スクラップの分離効率を向上さ
せることも可能であり、必要に応じて識別分離処理を繰
り返し行えばよい。

【００４９】さらに、識別処理手段４２の処理速度が速
い場合には、１台の識別処理手段により複数の撮像手段
４１からのカラー画像を処理することができるため、複
数の識別分離装置に対して１台の識別処理手段を使用す
るだけでよい装置構成とすることが可能であることは言
うまでもない。

【００５０】すなわち、表１に示した４分類のいずれの
実現形態においても、複数の搬送手段４０上で複数の撮
像手段４１から伝送される複数のカラー画像に対して銅
含有スクラップの識別処理を行い、画像中の全ての銅含
有スクラップの位置（Ｘ，Ｙ）情報と画像撮像時刻を、
対応するそれぞれの分離装置制御手段４３に伝送し、分
離手段４４を駆動すればよい。

【００５１】例えば、搬送手段としてベルトコンベアを
用い搬送速度毎秒１ｍで運転した場合、搬送方向の画像
寸法単位を０．４ｍとすればスクラップの見逃しを防ぐ
ためには毎秒２．５画像の処理を行えば充分である。通
常のカラーカメラ画像を実時間処理できる能力をもった
識別処理手段を用いると１秒間に３０画像の処理が可能
であるから、この場合は最大で１２台の識別分離装置に
対して１台の識別処理手段で対応することも可能であ
る。

【００５２】実際には画像入力、処理結果出力等のタイ
ミング処理上、若干余裕をもたせて処理する必要がある
ため、８台程度の識別分離装置への対応が現実的であ
る。これにより、識別分離装置１台あたりの識別処理手
段のコストを大幅に低減することができる。

【００５３】図１２は、本発明に基づく識別分離回生方
法のうち分離手段で分離された銅含有スクラップ４６
を、冷媒用液化ガスを用いて鉄の脆性破壊温度以下に冷
却して衝撃破砕し、衝撃破砕により別々の細片となった
鉄スクラップと、主としてモーターコアの銅線が破砕さ
れたものよりなる銅スクラップとからなる鉄銅混合破砕
屑を磁気選別により容易に鉄スクラップ４５と銅スクラ
ップ６３とに分離する方法を具体化した装置構成例であ
る。

【００５４】本発明に基づく方法では、自動車や家電製
品の常温破砕シュレッダー屑中に含まれる主としてモー
ターコアよりなる銅含有スクラップのみを低温破砕、磁
気選別すればよいため、大量の自動車あるいは家電製品
のシュレッダー屑を処理したとしても小型の低温破砕装
置及び磁気選別装置で処理可能である。

【００５５】図１２に示した低温破砕装置は、冷媒用液
化ガスとして液体窒素を用いており、低温破砕処理能力
は１，０００kg／時の比較的小型のものであったが、そ
れは乗用車にしてほぼ５０台／時を常温破砕して得られ
るシュレッダー屑中の銅含有スクラップに相当する充分
な処理能力であった。また、図１２に示した磁気選別装
置は、選別対象が低温破砕装置により細片化された鉄及
び銅スクラップであり、かつ低温破砕装置からの入力と
しては１，０００〔kg／時〕という比較的小量であるこ
とから小型の装置とすることができた。

【００５６】図３に示した銅含有スクラップの識別分離
装置と、図１２に示した低温破砕装置及び磁気選別装置
を組み合わせて、自動車及び家電製品の常温破砕シュレ
ッダー屑に含まれる銅含有スクラップ（総重量１，００
０kg）の識別分離回生実験を行ったところ、最終的に鉄
スクラップとして分離された重量すなわち銅含有スクラ
ップ識別分離装置で鉄スクラップとして分離されたもの
と磁気選別装置により鉄スクラップとして分離されたも
のとの合計重量は９７８kg、銅スクラップとして分離さ
れた重量は２２kgであった。また、鉄スクラップ中に混
入した銅スクラップ重量は約０．２kg、銅スクラップ中
に混入した鉄スクラップ重量は０．４kgであって、鉄及
び銅スクラップとしての成分品質は実用上充分満足でき
るものであった。

【００５７】本発明に基づく識別分離回生方法を実現す
る際には、低温破砕装置からの鉄銅混合破砕屑を分離す
るための磁気選別装置が必要となるが、通常のスクラッ
プ回生プロセスでは、常温破砕されたシュレッダー屑か
ら鉄と非鉄金属片の分離を行う目的のために磁気選別装
置を用いており、それを兼用すれば設備コストを低減す
ることができるのは言うまでもない。

【００５８】

【発明の効果】本発明の方法を用いれば、常温破砕後の
スクラップ片のうち磁性を有するスクラップ群を完全に
鉄スクラップと銅スクラップとに分離することが実現さ
れ、人手によらず、大量のスクラップ回生処理を、低コ
ストで可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による識別分離回生方法を実現する装置
構成の説明図。

【図２】本発明による識別分離回生方法を実現するため
の撮像手段、識別処理手段の構成例の説明図。

【図３】識別分離装置実施例の説明図。

【図４】実施例における銅の彩度値範囲の分布図。

【図５】実施例における銅の色相角度値範囲の分布図。

【図６】実施例に用いた識別処理フローチャート。

【図７】輝度（Ｉ）信号によるラベリング結果例の識別
図。

【図８】色相角度（Ｈ）信号と彩度（Ｓ）信号による銅
部の判別結果例の識別図。

【図９】１列トレイコンベアを搬送手段とした実施例の
説明図。

【図１０】幅方向２分割のベルトコンベアを搬送手段と
した実施例の説明図。

【図１１】２列トレイコンベアを搬送手段とした実施例
の説明図。

【図１２】銅含有スクラップを低温破砕、磁気選別する
装置実施例の説明図。

【符号の説明】

１ 鉄スクラップ群 ２ 光源 ３ カラーテレビカメラ ４ ＲＧＢ信号 ５ ＨＳＩ変換装置 ６ 色相角度Ｈ信号 ７ 彩度Ｓ信号 ８ 輝度Ｉ信号 ９ 識別処理部 １０ 銅含有スクラップの重心位置（Ｘ，Ｙ）信号 １１ 撮像時刻信号 ２２ 暗室 ２３ ＣＣＤカメラ ２４ ４点式光源 ２５ モニタテレビ ２６ ＲＧＢ信号 ２７ 画像取込装置 ２８ ＨＳＩ信号 ３０ 銅の彩度範囲 ３１ 銅の色相角度範囲 ４０ 搬送手段 ４１ 撮像手段 ４２ 識別処理手段 ４３ 分離装置制御手段 ４４ 分離手段 ４５ 鉄スクラップ ４６ 銅含有スクラップ ４７ エアシリンダー ４８ 跳ね板 ４９ 投入手段 ５０ トレイコンベア ５１ 撮像範囲 ５２ 鉄スクラップ用ベルトコンベア ５３ 銅含有スクラップ用ベルトコンベア ５４ 仕切板 ６０ 低温破砕装置 ６１ 鉄銅混合破砕屑 ６２ 磁気選別装置 ６３ 銅スクラップ ６４ 冷却装置 ６５ 破砕装置

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ０９Ｂ 5/00 ＺＡＢ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １）常温破砕後のスクラップ片のうち磁
   性を有するスクラップ群を連続的に搬送し； ２）搬送中のスクラップ群のカラー画像を撮像し； ３）該カラー画像の輝度（Ｉ）信号から該画像中の個々
   のスクラップを個体認識するとともに各スクラップの総
   面積Ｓｔすなわち総画素数を求め；該カラー画像の色相
   角度（Ｈ）信号と彩度（Ｓ）信号から各画素が銅である
   か否かを判別するとともに各スクラップ中の銅面積すな
   わち銅と判別された画素数を求め；各スクラップの銅面
   積ＳＣｕと総面積Ｓｔの比Ｒ＝ＳＣｕ／Ｓｔから銅含有
   スクラップであるか否かを識別し；該画像中の全ての銅
   含有スクラップの位置（Ｘ，Ｙ）情報すなわち該画像中
   のスクラップの重心位置を求め； ４）該位置（Ｘ，Ｙ）情報と該画像撮像時刻から個々の
   銅含有スクラップが分離手段まで搬送される時間遅れを
   計算し、該分離手段に到達したときに該分離手段を駆動
   させて銅含有スクラップとして分離し；他のスクラップ
   を銅を含有しない鉄スクラップとして分離し； ５）該分離手段で銅含有スクラップとして分離されたス
   クラップを冷媒用液化ガスを用いて鉄の脆性破壊温度以
   下に冷却して衝撃破砕し； ６）衝撃破砕の結果生成される破砕屑を磁気的に選別し
   鉄スクラップと銅スクラップとに分離する；ことによ
   り、常温破砕後のスクラップ片のうち磁性を有するスク
   ラップ群から鉄と銅を識別分離回生する方法。