(57)【要約】【課題】レーザー光を用いたブラウン管のパネル部とファンネル部との分割処理時において、ガラス屑の飛散や異常割れのない高精度なブラウン管分割方法を提供する。【解決手段】レーザーの照射エネルギーを、加工終点部では加工開始点における照射エネルギー密度に対して７５％になるように設定して、ブラウン管に対してレーザー光を照射する。これにより、加工後半においてレーザー光照射により発生する熱応力が低減されるため、加工開始点からのクラック発生による内部応力の集中と重なり合っても、加工表面ではクラックが発生するために適度な応力しか発生せず、照射部全面にわたってガラスの飛散がなく、良好なクラックが形成されるブラウン管分割処理が実現する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済みのブラウン管外周全周部にレーザー光を照射してブラウン管に熱応力を加えることにより、ガラス組成の異なるパネル部とファンネル部とに分割するブラウン管分割方法において、ブラウン管外周部に照射するレーザー光のエネルギー密度を、加工開始点から加工終端へ向けて徐々に小さくすることを特徴とするブラウン管分割方法。
【請求項２】
ブラウン管外周へのレーザー光照射時におけるアシストガスの流量を、加工開始点から加工終端へ向けて徐々に大きくすることを特徴とする請求項１に記載のブラウン管分割方法。
【請求項３】
ブラウン管外周へのレーザー光照射時において、ブラウン管４隅のコーナー部ではレーザー光をパルス化させ、かつブラウン管直線辺部と比較して単位面積あたりに照射するエネルギーを増加させて照射することを特徴とする請求項１または２に記載のブラウン管分割方法。
【請求項４】
ブラウン管外周へのレーザー光照射において、加工開始点におけるレーザー光のエネルギー密度を増加させて、照射部に貫通孔を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のブラウン管分割方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用済みのブラウン管をパネル部とファンネル部とに分割するブラウン管分割方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源の再利用および環境問題への対応として、家電製品のリサイクルに対する意識は高まっており、特に、テレビジョン，エアコン，洗濯機，冷蔵庫の主要４品目については、家電リサイクル法において使用済み製品の回収が義務付けられている。
【０００３】
テレビジョンのカラーブラウン管では、蛍光膜が形成されているパネル部と電子銃部と接続されたファンネル部とがフリットガラスにより溶着されている。ファンネル部には鉛成分を含むガラスが用いられているため、カラーブラウン管の解体および回収においては、パネル部とファンネル部とを分割し、個々のガラスを別々にして再利用する必要がある。この時、一方のガラスが他方へ混入してしまうと再利用効率が低下するため、パネル部とファンネル部は接合部近傍で分割することが望まれる。
【０００４】
従来のパネル部とファンネル部の分割方法としては、ディスクカッターで切断する方法（特許文献１参照）、熱線を押し付けて熱ひずみを発生させて分割する方法（特許文献２，特許文献３参照）、レーザー光をパネル部とファンネル部との接合部付近に照射して溶断することにより分割する方法（特許文献４参照）などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−２０８５２５号公報
【特許文献２】特開平９−１７１７７３号公報
【特許文献３】特開平１１−３４５５６９号公報
【特許文献４】特開平１１−８６７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来の技術において、ディスクカッターによる分割方法は、カッターの摩耗が生じるため、多量の製品をリサイクルする現場においては、摩耗による分割品質の低下や工具交換のための稼動ロス時間が発生するという問題がある。
【０００７】
また、熱線による分割方法は、表面加熱により熱ひずみを発生させる方法であり、加えられた熱は表面を等方的に伝わるために、急激に加熱するとブラウン管表面のみでしか熱応力が発生しないため、発生するクラックの進展方向が安定せず、結果として処理時間を短縮できないという問題がある。
【０００８】
レーザーによる分割方法は、エネルギー密度の高いレーザー光を接合部に照射することにより短時間で熱ひずみを与えることが可能であり、また、レーザー光の直進性を利用して深さ方向へクラックを与えることが可能である。
【０００９】
図７にレーザー光を用いた一般的なブラウン管の分割方法の説明図を示す。
【００１０】
図７において、ターンテーブル上に設置されたブラウン管２０に対して、パネル部とファンネル部の接合部近傍に対してレーザーヘッド２１によりレーザー光Ｌを照射しながらブラウン管２０を回転させることにより、ブラウン管２０の全周に対してレーザー光Ｌを照射し、照射部分にクラックを発生させた後、ハンマーなどの工具を用いて衝撃を加えることにより、レーザー光照射線上でブラウン管２０を分割する。
【００１１】
前記レーザー光による分割方法においては、点状に集光されたレーザー光Ｌを加工開始点から順次照射していくため、ブラウン管２０に生じるクラックはレーザー走査と共に徐々に進展していく。
【００１２】
しかしながら、ブラウン管にはパネル部とファンネル部の接合時に生じる内部引張応力が存在しており、レーザー光の照射によりクラックが発生すると、照射部における内部応力が開放されるため、加工途中においては、レーザー光未照射部に対して偏って応力が集中した状態となる。
【００１３】
このように応力が集中した部分に対してレーザー光を照射して熱応力を発生させると、クラックは集中した応力のために表面付近で様々な方向に進展する。このため、結果として加工後半部の加工表面ではガラスが細かく砕け、クラックが所定の分割位置とは異なる方向に進展して、一部が崩落してしまう。
【００１４】
また、一般的なブラウン管は、４隅のコーナー部に円弧形状を有する長方形をしているが、このコーナー部は、製品として必要な強度を保つために直線辺部と比較して、ガラス材の板厚が厚い構造となっている。この傾向は近年製造されたワイドフラット形状のブラウン管において特に顕著である。
【００１５】
このため、レーザー光照射によるブラウン管の分割においては、コーナー部では直線辺部を割断するために必要な照射エネルギーと同等のエネルギーを加えても、ガラス板厚の違いのために、分割に必要なクラックを形成することができない。
【００１６】
コーナー部を分割するためには、直線辺部と比較して大きなエネルギーを照射する必要があるが、一方で、コーナー部は、その形状のためにレーザー照射時により形成されるクラックの発生により、開放される内部応力が局所的に大きくなるという特徴がある。
【００１７】
このため、コーナー部に対して大きな熱応力を発生させると、コーナー部では、局所的に集中した内部応力と熱応力が重なることにより、表面においてガラスが砕けたり、発生するクラックが所望の位置とは異なる方向に進展して、一部が崩落したりするという問題がある。
【００１８】
このように加工装置内においてガラスが細かく砕け、ブラウン管の一部が崩落してしまうと分割品質が低下するため、リサイクル効率が低下するという問題に加えて、分割装置の駆動部に悪影響を与えるため、装置内部の清掃を頻繁に実施する必要があり、装置処理能力が低下するという問題がある。
【００１９】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、レーザー光を用いたブラウン管のパネル部とファンネル部との分割方法において、分割処理時におけるガラス屑の飛散や異常割れのない高精度なブラウン管分割方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載のブラウン管分割方法は、ブラウン管外周部に照射するレーザー光のエネルギー密度を加工開始点から加工終端へ向けて徐々に小さくすることを特徴とする。
【００２１】
通常、レーザー光が照射されたブラウン管の外周表面では、レーザー光照射による熱応力によりクラックが発生する。クラックが発生した箇所ではパネル部とファンネル部との接合時に生じている内部引張応力が開放されるため、レーザー光未照射部の接合部付近に対して、より大きな内部応力が集中するようになる。この大きな内部応力が発生している箇所に対して、レーザー光を照射すると、内部応力と熱ひずみによる熱応力が重なり合うために、加工表面においてガラスが砕けたり、ブラウン管の一部が崩落したりする。
【００２２】
本方法では、加工開始点から加工終端に向けてクラックの発生による内部応力集中の増加を考慮して、照射するレーザー光のエネルギー密度を徐々に小さくして、発熱による熱応力発生を小さくし、内部応力と熱応力の総和が一定値以下となるようにすることにより、ブラウン管全外周にわたって分割に必要な適度なクラックのみを発生させることができる。
【００２３】
また、請求項２に記載のブラウン管分割方法は、ブラウン管外周へのレーザー照射時におけるアシストガスの流量を加工開始点から終端へ向けて徐々に大きくすることを特徴とする。
【００２４】
通常、レーザー光による切断、割断などの加工においては、加工表面での溶融物を除去し、また飛散する溶融物から加工レンズを保護するために、レーザー光と同軸でアシストガスをノズルより噴出する。また、この作用に加えて、アシストガスは、レーザー照射加工表面を冷却し、ガラス表面に発生する熱応力を低減させるという作用を有する。
【００２５】
そこで本方法では、ブラウン管へのレーザー光照射時に、加工開始点から加工終端へ向けてクラックの発生による内部応力集中の増加を考慮して噴出するアシストガスの流量を徐々に大きくすることによって、照射表面部における過剰な応力発生を抑制し、分割異常の発生を抑制することができる。
【００２６】
請求項３に記載のブラウン管分割方法は、ブラウン管４隅のコーナー部ではレーザー光をパルス化させ、かつブラウン管直線辺部と比較して単位面積あたりに照射するエネルギーを増加させて照射することを特徴とする。
【００２７】
このように本方法では、コーナー部で照射するレーザー光をパルス化することにより、加工表面における発熱を抑えて加工表面における不要な熱応力の発生を抑制すると共に、直線辺部と比較して単位面積当たりに照射するエネルギーを増加させることにより、ガラス板厚が厚いコーナー部においても、割断に十分なクラックを形成することができる。
【００２８】
請求項４に記載のブラウン管分割処理方法は、加工開始点におけるレーザー光のエネルギー密度を増加させて、照射部に貫通孔を形成することを特徴とする。
【００２９】
これにより本方法では、加工開始点において形成された貫通孔によりクラックを安定して進展させることができるため、多品種のブラウン管に対して同一の照射条件により処理することが可能になる。
【発明の効果】
【００３０】
以上のように、本発明のブラウン管分割方法によれば、多種多様なブラウン管において、ガラス屑の飛散や異常割れがなく、高精度にパネル部とファンネル部との分割処理が可能になり、後処理のリサイクルが良好に行われる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１におけるブラウン管分割方法にて使用するブラウン管分割装置の要部を示す平面図
【図２】実施の形態１におけるブラウン管分割方法にて使用するブラウン管分割装置の概略構成を示す斜視図
【図３】実施の形態１におけるブラウン管回転角度とレーザー照射エネルギー密度の関係を示す図
【図４】実施の形態１におけるブラウン管回転角度とアシストガス流量の関係を示す図
【図５】本発明の実施の形態２におけるブラウン管回転角度とレーザー照射エネルギー密度の関係を示す図
【図６】実施の形態２においてガラス板厚が厚い場合の分割方法の説明図
【図７】レーザー光を用いた従来の一般的なブラウン管の分割方法の説明図
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるブラウン管分割方法にて使用するブラウン管分割装置の要部を示す平面図、図２は実施の形態１におけるブラウン管分割方法にて使用するブラウン管分割装置の概略構成を示す斜視図である。
【００３４】
図１において、レーザー光を出射するレーザーヘッド１は、ブラウン管分割装置内に設置された３軸ロボット３上に設置され、ターンテーブル５上に固定されたブラウン管２の分割線上における水平面内において、前後左右方向であるＸＹ方向とレーザーヘッド１の先端を回転中心としたθ方向に±６０°回転可能な構成となっている。また、レーザーノズル４からはアシストガスが供給され、アシストガスの供給流量を制御することができる。
【００３５】
レーザーヘッド１の先端部には、ブラウン管２の表面において焦点位置が一定となるように、転がりガイド（図示せず）が設けられている。レーザーヘッド１は、エアばねによりブラウン管２に対して一定圧で押し付けられ、ターンテーブル５を用いてブラウン管２を回転させながら、３軸ロボット３によりレーザーヘッド１を位置決めしてレーザー光を照射する。
【００３６】
ブラウン管分割装置の全体構成は、図２に示すように、レーザー光が、レーザー発振器７より生成され、フレキシブルアーム伝送系８により分割装置内に取り付けられたレーザーヘッド１へと伝送されて出射される。
【００３７】
ブラウン管分割装置には、パレット６が設置されており、加工前のブラウン管２をレーザー加工室９内へ搬入したり、加工されたブラウン管２をレーザー加工室９外へ排出することができる。レーザー加工室９の内部には、ブラウン管２を保持するための吸着パッド（図示せず）を備えたターンテーブル５が設置されており、ターンテーブル５は図示しないモータにより回転駆動される。
【００３８】
次に、前記構成の実施の形態１におけるブラウン管分割処理について、処理全体のフローについては図２を参照し、ブラウン管へのレーザー照射方法については図１を参照しながら説明する。
【００３９】
実施の形態１においては、レーザー発振器７のレーザーには波長１０．６μｍのＣＯ２レーザーを用い、アシストガスには圧縮空気を用いた。アシストガスとしては他にも窒素ガス等を用いてもよい。
【００４０】
図２において、分割処理されるブラウン管２は投入側のパレット６上に設置された後、処理開始の指令によりレーザー加工室９内へと搬入される。レーザー加工室９の内部へ搬送されたブラウン管２はターンテーブル５上に設置された後、ブラウン管２の長辺方向および短辺方向に、ターンテーブル５の回転中心に対してセンタリングされた後、図示しない吸着パッドにより固定される。
【００４１】
次に、ブラウン管分割位置をレーザーヘッド１の照射軸上に一致させるようにブラウン管２を昇降させる。昇降位置は、ブラウン管２をセンタリングしたときに、計測するブラウン管２の外形寸法を用いて、予め作成されたデータテーブルにより決定することができるが、もちろん認識カメラなどを用いて監視して決定するようにしてもよい。
【００４２】
レーザー照射方法について、図１を参照しながら説明する。まず、レーザーヘッド１を、３軸ロボット３によりブラウン管２上の加工開始点へとアプローチし、加工開始点へと到達した後、レーザー照射を開始する。加工開始点は、本例ではブラウン管２の長辺側の中点とした。
【００４３】
レーザー照射は、ブラウン管２の各回転位置においてレーザー光が加工面に対して垂直に入射されるように、ターンテーブル５によるブラウン管２の回転と同期して、レーザーヘッド１を３軸ロボット３により位置決めしながら照射する。
【００４４】
ブラウン管２の表面におけるレーザー光の照射エネルギー密度は、レーザーの出力と、ブラウン管２の回転角速度と、各加工点の回転中心からの距離の積により決定される。ブラウン管２は矩形形状であるため、各加工点の回転中心からの距離は、ブラウン管２を１回転させる間に変化するので、前記変化に応じてブラウン管２の回転速度、またはレーザー出力を可変とすることにより、レーザー照射エネルギーを制御することが可能となる。
【００４５】
ブラウン管２の全外周にレーザーを照射した後は、再び図２において、パレット６により加工したブラウン管２をレーザー加工室９から排出側へと取り出した後、ブラウン管２のレーザー照射部に対してハンマーなどの治具を用いて衝撃を加えることにより分割する。
【００４６】
加工の一例として、外形形状アスペクト比４：３の２１インチブラウン管の加工について説明する。レーザーの出力は２５００Ｗ、アシストガス流量を１００Ｌ／ｍｉｎとした。
【００４７】
加工面全周におけるレーザーエネルギ密度を一定の３０Ｊ／ｍとして加工した場合では、加工の進行と並行して加工開始点より順次発生するクラックにより、パネル部とファンネル部との接合時に生じている内部引張応力が徐々に開放されて、未加工部に対して内部応力が集中し、レーザー照射による熱応力と重なることによって、加工表面ではクラックの発生に対して過度の応力集中状態となり、加工開始点から３つ目のコーナー部以降では、加工面のガラスが飛散する分割異常が発生する結果となった。
【００４８】
そこで、レーザーの照射エネルギーを、図３に示すように、加工終点部では加工開始点における照射エネルギー密度に対して７５％の２３Ｊ／ｍとなるように、ターンテーブル５の回転速度を制御して加工すると、加工後半においてレーザー照射により発生する熱応力が低減されるために、加工開始点からのクラック発生による内部応力の集中と重なり合っても、加工表面でクラックが発生するために適度な応力しか発生せず、照射部全面にわたってガラスの飛散なく、良好なクラックが形成されている加工が実現できた。
【００４９】
なお、ここでは、加工開始点から加工終点に向けて線形にエネルギー密度を変化させているが、処理するブラウン管のサイズ，ガラス厚みに応じて曲線的にエネルギー密度を変化させるようにしてもよい。
【００５０】
他の例として、１５インチなどの比較的小型のブラウン管を処理する場合には、割断に必要とされるエネルギー密度が小さいため、ブラウン管の回転速度も大きい。この場合、上記と同様に加工終端に向けてエネルギー密度を小さくするためには、ターンテーブル５をさらに高速に回転させる必要がある。
【００５１】
しかし、装置構成上、ターンテーブル５の回転速度には上限がある。このような場合には、図４に示すように、アシストガスの流量を徐々に増やすと、加工表面における冷却効果が増加するために、加工点における温度が低下し、結果として加工表面における熱応力が低減する。これにより、加工表面における過度の応力集中による分割異常を抑制することができる。
【００５２】
外形形状アスペクト比４：３の１５インチブラウン管の加工においては、加工開始点から加工終了点までの加工条件として、レーザー照射エネルギー密度を２２Ｊから２０Ｊへ、さらにアシストガス流量を１００Ｌ／ｍｉｎから１２５Ｌ／ｍｉｎとすることによって、異常のない良好な分割を実現することができた。
【００５３】
（実施の形態２）
１９９０年代以降に製造されたブラウン管は、大型かつパネル部前面がフラット形状で外形形状のアスペクト比が１６：９のワイド形状をしたものが多い。このようなブラウン管では、製品強度を確保するために、特に板厚の厚いガラス材が用いられており、４：３のノーマル形状のブラウン管と比較して、特にコーナー部の板厚が厚く、パネル部とファンネル部とを接着したときに生じる内部応力も、コーナー部で特に大きいという特徴がある。
【００５４】
このようなブラウン管に対するレーザーによる分割処理においては、コーナー部に対して、特に大きなエネルギーを照射する必要があるが、上記のように大型かつフラットワイドのブラウン管は、コーナー部に大きな内部応力を有しているために、レーザー照射により大きな熱応力を与えると、クラックが異常方向へと進展して、崩落するという問題がある。
【００５５】
そこで、本発明の実施の形態２におけるブラウン管分割方法では、図５に示すように、レーザー光の照射条件をパルス化し、かつ単位面積当たりの照射エネルギーを大きくすることにより、コーナー部表面において、必要以上の熱応力を発生させることなく、割断に十分なクラックを形成させることが可能となる。
【００５６】
加工の一例として、３６インチワイドフラットのブラウン管に対して、直線辺部に対して加工開始点から加工終点へ向けて４０Ｊ／ｍ〜３５Ｊ／ｍのレーザー光を照射し、コーナー部ではパルス間隔１０ｍｓｅｃ，パルス幅５ｍｓｅｃの条件で５０Ｊ／ｍのレーザー光を照射したところ、全周にわたり良好な分割を実現できた。
【００５７】
また、前記ブラウン管のガラス板厚は１６ｍｍであって、１４インチサイズのガラス板厚７ｍｍに対して２倍以上の厚みがあるために、レーザー光照射後にハンマーなどの治具で加える衝撃に大きな力が必要となる。ハンマーなどの治具により加える力の大きさ、位置は、作業者により異なるため、必要以上に大きな力を加えると、ブラウン管が所定部位以外の位置で割れてしまうという問題がある。
【００５８】
この場合、図６に示すように、加工開始点において、レーザー照射エネルギーを特に強くしてブラウン管２に貫通孔１０を形成しておき、レーザー光照射後にハンマーなどで貫通孔１０部分を叩くと、貫通孔１０を起点としてレーザー光照射部１１に沿ってクラックが進展するため、分割するためにハンマーで加える力を小さくすることが可能となり、作業効率が向上し、分割品質をさらに向上させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明のブラウン管分割方法は、ブラウン管リサイクル現場において、レーザー照射により高品質かつ作業効率の良いパネル部とファンネル部との分割処理が可能となり、リサイクル率の向上および環境保全に対して有効である。
【符号の説明】
【００６０】
１  レーザーヘッド
２  ブラウン管
３  ３軸ロボット
４  レーザーノズル
５  ターンテーブル
６  パレット
７  レーザー発振器
８  フレキシブルアーム伝送系
９  レーザー加工室
１０  貫通孔
１１  レーザー照射部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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