(57)【要約】【課題】破砕する電子機器に対して、過破砕や過度な衝撃を与えることなく、電子基板、バッテリ、筐体などの高速分離を実現する。【解決手段】衝撃解体装置は、投入された電子機器を保管して第１コンベヤ２に排出する排出口１ａを備えた保管機構１と、第１コンベヤ２上の電子機器を予め定められた姿勢となるよう位置決めする位置決め機構４と、位置決めされた状態で搬送される電子機器の両長辺に沿って、予め定められた幅で切断する切断機構５を備えている。切断機構５で両長辺の端部を切断された電子機器は、第２コンベヤ７に押し出され、第２位置決め機構８、第２切断機構９により、予め定められた幅で両短辺が切断された後、打撃装置１０により、その内方が同時に打撃される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投入された電子機器を保管して搬送装置に排出する排出口を備えた保管機構と、
前記搬送装置上の電子機器を予め定められた姿勢となるよう位置決めする位置決め機構と、
位置決めされた状態で搬送される電子機器の両端辺に沿って予め定められた幅で切断する切断機構と、
両端辺切断後に前記搬送装置から排出される電子機器に対し、切断された端辺の両端部に打撃を加えるよう配置された、少なくとも２個の打撃装置
とを備えた衝撃解体装置。
【請求項２】
切断する前記端辺を電子機器の長辺とし、前記打撃装置が電子機器の両短辺の両端部に打撃を加えるようにしたことを特徴とする請求項１に記載された衝撃解体装置。
【請求項３】
前記搬送装置、前記位置決め機構、前記切断機構を２系列配置し、電子機器の両長辺、両短辺を予め定められた幅で順次切断し、前記打撃装置に排出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載された衝撃解体装置。
【請求項４】
前記位置決め機構が、電子機器を位置決めした際に電子機器の端辺間の長さを計測する計測装置を備え、その計測結果に基づいて、前記切断機構の切断幅を自動的に調整するようにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載された衝撃解体装置。
【請求項５】
前記打撃装置の質量と先端速度により定まる運動エネルギーＥの下限値を、破砕する電子機器の形態に合わせて選定したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載された衝撃解体装置。
【請求項６】
破砕する電子機器が携帯電話の場合、前記運動エネルギーＥの下限値を６．４Ｊとしたことを特徴とする請求項５に記載された衝撃解体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話等の電子機器を廃棄処分する際に利用される衝撃解体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物として処理されるスマートフォン、携帯電話に代表される電子機器は年々増大しており、産業廃棄物の低減、資源の有効利用の観点から、前段階として、電子基板、バッテリ、筐体などに効率よく解体して大別し、個別に廃棄処分、リサイクル処理を行うことが強く求められている。
【０００３】
特許文献１には、刃物により携帯機器の側面を切断して筐体の一部を分離することが示されている。特許文献２には、加熱して筐体の接合強度を低下させた後、ヘラ等の工具により解体することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特願２０１８−１３３７９８号公報
【特許文献２】特願２０１６−０９４２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
こうした解体装置には、処理時間を１台当たり１秒以下までに短縮することが処理効率の目標とされている一方、電子基板を過破砕するとリサイクルが困難になる。さらには、電子機器に内蔵されているバッテリに過度な衝撃を加えると発火の危険性が高まり、処理の中断を余儀なくされる。
特許文献１や特許文献２に示されている技術では、このように相反する課題を一挙に解決することは困難であった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、一部切断処理された携帯電話等の電子機器に対して、複数箇所に同時に、最適化された衝撃を与えることにより、過破砕や過度な衝撃を与えることなく、電子基板、バッテリ、筐体などの高速分離を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決するため、本発明の衝撃解体装置は、投入された電子機器を保管して搬送装置に排出する排出口を備えた保管機構と、搬送装置上の電子機器を予め定められた姿勢となるよう位置決めする位置決め機構と、位置決めされた状態で搬送される電子機器の両端辺に沿って予め定められた幅で切断する切断機構と、両端辺切断後に搬送装置から排出される電子機器に対し、切断された端辺の両端部を打撃するよう配置された、少なくとも２個の打撃装置を備えるようにした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、少なくとも２個の打撃装置が切断された端辺の両端部を確実に打撃するので、電子機器１個あたり１秒以内で、過破砕、バッテリ発火等が発生することのない、最適な破砕を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、打撃装置としてチェーンを用い、その回転速度を変化させた際の携帯電話端部切断態様毎の破砕評価点を示す表である。
【図２】図２は、両端打撃、一端打撃毎に評価点が２以上の破砕状態となったケースの発生確率を示す表である。
【図３】図３は、本発明の実施例を示す全体図である。
【実施例】
【００１０】
発明者らは、上記のように相反する課題を同時に解決するため、破砕容器内でチェーンを回転させ、投入された被破砕物を打撃粉砕する、いわゆるクロスフローシュレッダーを用いて様々な実験を行った。
この実験では、ＳＵＳ製でリンク径８ｍｍ、6リンク、長さ２０８ｍｍ（６リンク）、幅２８ｍｍ、重量２４８ｇ（６リンク）のチェーンを使用し、そのリンクひとつ分の質量ｍ（４１．３ｇ）と先端速度ｖにより定まる運動エネルギーＥ（Ｅ＝ｍ・ｖ２／２）を様々に変化させ、運動エネルギー毎の破砕、粉砕状態を分析した。
【００１１】
さらに、破砕品のサンプルとして、携帯電話の廃棄物を使用し、端部を切断しないケース（Ｍ０）、長辺の端部（端辺）を切断幅３ｍｍで２辺を切断したケース（Ｍ２）、長辺の端部を切断幅３ｍｍ及び短辺の端部を切断幅５ｍｍで４辺切断するケース（Ｍ４）に区分して実験を行った。
ここで、ＩＣ等の電子部品が最も多く搭載された基板を「メイン基板」と呼称し、評価点３を、メイン基板が筐体から分離し、かつバッテリが基板から分離した、最も望ましい破砕状態、評価点２を、メイン基板の１面が露出し、かつバッテリが基板から分離した状態、評価点１を、メイン基板が露出しておらず、あるいは（かつ）バッテリが基板から分離していない状態、評価点０は、メイン基板が破砕又は粉砕した状態と規定した。
なお、評価点２以上であれば、バッテリを傷つけることなく基板から電子部品を剥離させる次工程を実施できるため、工業的に解体成功だと判断できる。
【００１２】
実験結果は、図１の表に示すとおりである。
チェーン回転速度（４）（運動エネルギー６．４Ｊ）以上のケースで、サンプルに切断処理を加えたＭ２、Ｍ４のケースでは、評価点２以上となり、解体に成功した。一方で、サンプルに切断処理を加えないＭ０のケースでは、いかなるチェーン回転速度においても評価点が２未満となり、解体に成功しなかった。
このことから、得られる破砕状態は、チェーン回転速度、チェーン先端速度、運動エネルギーに大きく依存し、運動エネルギーＥが６．４Ｊを超えればよいことが確認できた。しかし、運動エネルギーＥを過度に大きくすると、前述のようにバッテリの破壊の原因となる。
【００１３】
そこで、高い評価点が得られた実験例をさらに詳細に分析すると、長辺の端部を切断した（Ｍ２）の場合、その両端に、長辺に直交する方向（短辺に沿う方向）にチェーンが衝突した際、高い評価点が安定的に得られていることが明らかとなった。
【００１４】
これを検証するため、追加実験として、Ｍ２について、チェーン回転速度（３）、すなわち、回転速度が１７１５ｒｐｍでの破砕機内部での挙動をハイスピードカメラにより観測した。
その結果、衝撃の態様が長辺の両端に打撃が加えられるもの（両端打撃）と長辺の一端のみに打撃が加えられるもの（一端打撃）の２種類に大別された。
両端打撃、一端打撃ともに９ケース発生し、評価点が２以上になったケースの発生確率を図２の表に示す。
一端打撃では、評価点の平均が１．３３であったのに対し、両端打撃では、２．４４の評価点が得られ、両端打撃により、高い評価点が安定的に得られることが分かる。
【００１５】
そこで、両端打撃が確実に発生するよう、本発明の実施例では、衝撃解体装置として、図３に示されるような技術的手段を採用した。
ホッパー等の保管機構１に投入された携帯電話等、廃棄対象の小型電子機器は、排出口１ａを介して、一個ずつ第１コンベヤ２上に排出される。
ロボットアーム等の整列機構３は、小型電子機器の姿勢を画像解析し、小型電子機器の長辺が搬送方向に対し平行となり、第１コンベヤ２の幅方向中心に配置させるよう整列させる。
【００１６】
次に、第１コンベヤ２と同一速度で移動する第１位置決め機構４が、小型電子機器の両長辺を同時に押圧し、整列された状態に位置決め固定し、内蔵する計測装置により、小型電子機器の短辺長さが計測される。
短辺長さの計測結果に基づき、プレス、グラインダ等の第１切断機構５による切断幅が自動的に調整され、第１位置決め機構４に固定された小型電子機器の長辺側端部を予め定められた幅で同時に切断する。
【００１７】
両長辺が切断された小型電子機器は、押し出し機構６により、第１コンベヤ２の端部で第２コンベヤ７上に押し出され、第２コンベヤ７と同一速度で移動する第２位置決め機構８が、小型電子機器の両短辺を同時に押圧して位置決め固定し、内蔵する計測装置により、小型電子機器の長辺長さが計測される。
長辺長さの計測結果に基づき、プレス、グラインダ等の第２切断機構９による切断幅が自動的に調整され、第２位置決め機構８に固定された小型電子機器の短辺側端部を予め定められた幅で同時に切断する。
【００１８】
このように、四辺を予め定められた幅で切断された小型電子機器は、第２位置決め機構８により姿勢が維持された状態で、回転駆動されるチェーン等を利用した打撃装置１０に投入される。
打撃装置１０は、複数のチェーンやハンマー等を回転させて打撃を与えるもので、第２位置決め機構８が計測した小型電子機器の長辺長さに基づいて、少なくとも小型電子機器の両長辺の端部内方において、短辺に沿って打撃を加えるよう、回転軸における位置を調整する調整機構を備えている。
【００１９】
以上の構成により、打撃装置１０による打撃は、小型電子機器当たり１秒以下の短時間で行われ、２．４４以上の高い評点を得ることができた。
なお、上記の実施例では、四辺を切断する上記Ｍ４で行ったが、小型電子機器の形態によっては、押し出し機構６、第２コンベヤ７、第２位置決め機構８、第２切断機構９を省略し、両長辺あるいは両短辺が切断された小型電子機器を第１コンベヤ２の終端に設置した直接打撃装置１０に投入しても高い評点を安定して得ることができる。
その他、破砕対象物に応じて、打撃機構、切断された両辺に対する打撃点、位置決め機構、切断機構など、市販の製品から好適なものを選定し種々変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、必要最小限の衝撃で過破砕やバッテリの発火を確実に防止しながら、電子機器１個あたり１秒以内で、効率的な破砕を実現することができるので、衝撃解体装置として広く採用されることが期待できる。
【符号の説明】
【００２１】
１：保管機構            ２：第１コンベヤ        ３：整列機構
４：第１位置決め機構    ５：第１切断機構        ６：押し出し機構
７：第２コンベヤ        ８：第２位置決め機構    ９：第２切断機構
１０：打撃装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年6月27日(2019.6.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2020203239.tif 000006
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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