JPH07275802A - 破砕スクラップの選別方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、基準面積に対する
選別すべき素材の面積割合で破砕スクラップを取捨選択
する事により、ピックアップした破砕スクラップの選別
すべき素材含有量を所定比率以上に保つようにする事に
ある。 【構成】 １乃至複数の素材にて構成されてい
る切砕スクラップ(1)を間隔を明けて搬送し、選別すべ
き素材(1a)の基準色と、破砕スクラップ(1)の表面の色
から選別的に採取した該基準色部分の面積の基準面積に
占める割合で、採取する場合の基準面積割合を色相認識
装置(2)に予め入力しておき、搬送されて来た破砕スク
ラップ(1)の表面の色の内、前記予め入力されている基
準色だけを選択的に取り出して、前記選択的に取り出し
た基準色の面積の標準面積に占める面積割合を演算し、
予め定められている基準面積割合と比較して検出された
破砕スクラップ(1)が採取すべきものであるかどうかを
判断し、その判断に従って破砕スクラップ(1)を選別す
る事を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車や電車などの車
両、電化製品その他スクラップ製品の金属部分をシュレ
ッダにて破砕した破砕スクラップを金属の種類ごとに選
別する選別方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車や電車などの車両又は家電製品そ
の他各種製品の金属部分は、アルミニウム、ステンレ
ス、銅、亜鉛その他各種素材で構成されている。これら
製品が耐用年数を過ぎ、スクラップとして償却される
時、これら金属部分の素材を種類別に分けて選別して回
収する事が産業廃棄物の減少、リサイクル運動の促進し
環境保全の上で望ましい事である。

【０００３】そこで従来ではこれらスクラップから原料
素材の回収方法として、スクラップをシュレッダーで細
かく破砕し、比較的大きな部材は人手で選別し、粒径が
３５ｍｍ以下の細かい部材で比重の違う各種素材の入り
混じったものは、例えば重液物によって最も軽量なアル
ミニウムだけを選別し、磁石に吸着するような鉄などは
磁力選別を行い、続いて渦電流選別によりステンレス部
材を選別し、最後に残ったミックスメタルを再度作業者
が銅と亜鉛乃至黄銅に分別して収集し、これらをリサイ
クル素材として回収するという事がなされていた。

【０００４】この場合、最終工程である銅と黄銅又は亜
鉛の分別が人手に頼っているため、能率が悪くコストが
非常にかかり選別の生産性を落とすという問題があっ
た。そこでこの人手に頼っていた銅と亜鉛と真鍮と選別
工程を自動化する事が研究されてきたが、そのひとつの
方法として、以下のような選別方法が提案された。

【０００５】この選別方式は、銅の持つ赤色彩と鉛・亜
鉛の持つ灰色の色彩をカラービジョンにより受像し、次
いでこの映像の色をＲ(赤)、Ｇ(緑)、Ｂ(青)の三原色に
分解し、その濃淡を数値化してＣＰＵで識別し、この微
妙な色の差を瞬時に検出し(50ms以下)、その信号を受け
てエアノズルから圧縮空気を噴射し、銅を落下させて選
別し、亜鉛の場合は圧縮空気を噴射せずに通過させるこ
とにより、銅と亜鉛とを自動的に分別しようとするもの
である。

【０００６】しかしながら、この方法では破砕スクラッ
プ内に選別すべき素材がどのような割合で含まれていた
としても（換言すれば、選別すべき素材の含有量が少な
かったとしても）単に入力している色を検出すれば、選
別すべき素材を含むものとして判断し、その破砕スクラ
ップをピックアップしてしまい、結果的にピックアップ
した破砕スクラップに含まれる選別すべき素材の含有量
を低下させるという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の解決課題は、
基準面積に対する選別すべき素材の面積割合で破砕スク
ラップを取捨選択する事により、ピックアップした破砕
スクラップの選別すべき素材含有量を所定比率以上に保
つようにする事にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の破砕スクラップの選別方法は、『１乃至複数の素材に
て構成されている切砕スクラップ(1)を間隔を明けて搬
送し、選別すべき素材(1a)の基準色と、破砕スクラップ
(1)の表面の色から選別的に採取した該基準色部分の面
積の基準面積に占める割合で、採取する場合の基準面積
割合を色相認識装置(2)に予め入力しておき、搬送され
て来た破砕スクラップ(1)の表面の色の内、前記予め入
力されている基準色だけを選択的に取り出して、前記選
択的に取り出した基準色の面積の標準面積に占める面積
割合を演算し、予め定められている基準面積割合と比較
して検出された破砕スクラップ(1)が採取すべきもので
あるかどうかを判断し、その判断に従って破砕スクラッ
プ(1)を選別する』事を特徴とする。

【０００９】これによれば、破砕スクラップ(1)に含有
された、選別すべき素材(1a)の比率が基準面積に比例し
てカウントされる事になる。従って、素材(1a)の含有量
が少ない場合には当然基準面積に対して選別すべき素材
(1a)に対応する色の面積が少なくなり、素材(1a)の含有
量が少ないと判断され、判別公差以下であればピックア
ップすべきでないと判断される事になる。逆に、前記面
積比率が判別公差以上であれば、ピックアップすべき破
砕スクラップ(1)である判断してピックアップする事に
なる。これにより選別される破砕スクラップ(1)は、一
定比率以上の素材(1a)を含むもののみとなり、選別され
た破砕スクラップ(1)の選別精度が向上する。

【００１０】本発明の請求項２に記載の破砕スクラップ
の選別装置は、 １乃至複数の素材にて構成されている破砕スクラップ
を間隔を明けて搬送する搬送装置(3)と、 破砕スクラップ(1)の表面色を採取する撮像装置(4)
と、 選別すべき素材の基準色と、破砕スクラップの表面の
色から選別的に採取した該基準色部分の面積の基準面積
に占める割合で、採取する場合の基準面積割合が予め入
力されており、前記撮像装置を介して採取した搬送破砕
スクラップの表面の色の内、前記予め入力されている基
準色だけを選別的に取り出して、前記選択的に取り出し
た基準色の面積の標準面積に占める面積割合を演算し、
予め定められている基準面積割合と比較して検出された
破砕スクラップが採取すべきものであるかどうかを判断
する色相認識装置(2)と、 前記色相認識装置の判断に従って破砕スクラップ選別
する選別手段(5)とで構成された事を特徴とするもの
で、これにより前記方法を実施する事が出来る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って説明す
る。選別装置(A)は架台(6)、色相認識装置(2)、搬送装
置(3)、撮像装置(4)、及び選別手段(5)で構成されてい
る。破砕スクラップ(1)は、本発明に係る選別装置(A)に
適用されるものである。この破砕スクラップ(1)は一般
的に次のようにして形成される。自動車や電車又は家
電製品その他スクラップ製品をシュレッダにて破砕す
る。この破砕部材の内、大きいものは人手によって選
別される。続いて、人手による選別を経た材料は、重
液選別、磁力選別、渦電流選別などによって比重の小さ
いアルミニウム、鉄、ステンレスなどが取り除かれる。
最後に残ったものがここで適用される破砕スクラップ
(1)｛＝ミックスメタル｝で、主として銅と亜鉛乃至黄
銅によって構成されている。その平均粒度は一般的に３
５ｍｍ以下のものである。

【００１２】破砕スクラップ(1)は前述のように主とし
て銅、黄銅、亜鉛、その他素材の単体又は前述の素材が
交じり合って構成されているものであり、その割合も一
定ではない。又、選別精度を向上させるために、本発明
にかかる選別装置(A)にかけられるまでに予め洗浄さ
れ、その表面の汚れを多少落としておく必要がある。な
お、重液選別工程を経た場合は重液に接触して汚れが多
少落ちるので、洗浄作業は省略出来る。

【００１３】(3)は搬送装置で、本実施例はパーツフィ
ーダ(3a)とベルトコンベア(3b)とで構成されている。パ
ーツフィーダ(3a)は回転方向の振動を電磁石の作用にて
発生させ、上部のボウル(3c)内に収納した破砕スクラッ
プ(1)をその搬送路に沿って整列させつつ移動させ、ボ
ウル(3c)の螺旋移送路に接続した直線移送路(3d)を介し
てベルトコンベア(3b)に破砕スクラップ(1)を供給する
ようになっている。

【００１４】ベルトコンベア(3b)はプーリ(8)間に懸架
された無端ベルト(7)と、無端ベルト(7)を駆動するため
の駆動輪(9)、無端ベルト(7)に張力を与えるためのテン
ションローラ(10)及び駆動モータ(11)にて構成されてい
る。(12)はベッドで、無端ベルト(7)の下面を支持する
板状のものである。

【００１５】(4)は撮像装置で、無端ベルト(7)を跨ぐよ
うに架台(6)に設置されている門型支持枠(13)に取り付
けられており、無端ベルト(7)上を搬送されている破砕
スクラップ(1)を撮影し、その映像を電気信号に変換し
て色相認識装置(2)に入力するためのもので、例えばＣ
ＣＤカメラのようなものが一般的に使用される。(14)は
照明装置で、撮像装置(4)の撮影対象領域を照明するた
めのものである。

【００１６】撮像装置(4)の撮影域に合わせて無端ベル
ト(7)の直上を横切るように一対の位置センサ(15)が無
端ベルト(7)の両脇に設置されており、破砕スクラップ
(1)の撮影領域通過時刻を検出している。位置センサ(1
5)の検出により、タイマ(T)が作動するようになってい
る。撮像装置(4)のシャッタースピードやピント合わせ
又は絞りは、撮像装置(4)の設置条件撮影部分の明る
さ、無端ベルト(7)の搬送速度に合わせて適当なものが
選定される。また、撮影領域の照明や光の照射方向、そ
の他撮影環境によって破砕スクラップ(1)の色が微妙に
変化するため、選択される素材の色が正確にキャッチ出
来るように調整可能となっている。

【００１７】色相認識装置(2)は、前記撮像装置(4)を通
じて撮影した破砕スクラップ(1)の取捨選択を行う機能
が組み込まれており、モニタＴＶ(16)が設置されてい
る。モニタＴＶ(16)には有効画面(17)が映し出されるに
なっていて、有効画面(17)の下方には設定表示部(17a)
があり、設定表示部(17a)にはチャンネル表示部(18)、
面積表示部(19)、彩度（明度）表示部(20)並びに公差表
示部(21)がある。

【００１８】色相認識装置(2)では、前記撮像装置(4)を
通じて撮影した破砕スクラップ(1)の内、選別すべき素
材(1a)の基準色（基準色は予め色相認識装置(2)に設定
されている。銅の場合は赤が選ばれ、黄銅の場合は黄色
が選ばれる。）の基準面積に対する面積割合が演算さ
れ、前記面積表示部(19)に面積割合が表示されるように
なっている。彩度（明度）表示部(20)では、撮影した映
像の彩度や明度を表示するセクションであり、公差表示
部(21)は、出力する範囲を表示するセクション（標準面
積に対する目的素材(1a)の含有量に対応する面積割合を
棒線でこのセクション(21)に表示し、設定公差以下であ
れば含有量が少なすぎてピックアップすべきでないと判
断し、設定公差以上であればピックアップすべきである
と判断する。）である。彩度表示と明度表示とはシフト
キー（図示せず）を押す事により切り替える事できる。

【００１９】モニタＴＶ(16)では、撮像装置(4)で撮影
された映像が移し出されるようになっている。この有効
画面(17)はカラー映像と白黒映像、生画像と２値化画像
の切替が出来るようになっている。２値化画像は抽出し
たい色の部分はそのまま有効画面に現れ、それ以外の色
は全て灰色で表されるようになっている。基準面積は、
図５、６に示すように有効画面(17)に映し出された撮像
装置(4)からの映像の内、抽出したい面積の事をいい、
任意の範囲を選択出来るようになっている。これによ
り、基準面積を小さくすると、抽出すべき素材(1a)の色
の面積が大きくなり（図６）、逆に基準面積を大きくす
ると、抽出すべき素材(1a)の色の面積が小さくなる（図
５）。従って、基準面積並びに公差の設定を適当に選択
する事により、破砕スクラップ(1)における目的素材(1
a)の最も好ましい含有率を選定する事が出来る。

【００２０】色相認識装置(2)において、破砕スクラッ
プ(1)のうち、銅単体で構成されているもの、又は銅の
構成部分が多い素材を破砕スクラップ(1)の内から選択
したい場合は銅の持つ固有の色に近い色(赤)を選択し
て、色相認識装置(2)に入力する。これにより撮像装置
(4)にて撮影された画像は２値化されて赤の色の部分だ
けが選択的に抽出され、有効画面(17)に表示される事に
なる。他の部分は全て灰色になる。銅に続いて黄銅を抽
出したい場合には、黄色を選定し色相認識装置(2)に記
憶させておく。これにより色相認識装置(2)は最初に赤
を検出し、次ぎに黄色を検出する事になる。勿論逆にす
る事も可能である。選別可能な素材(1a)はこれに限られ
ず、破砕スクラップ(1)に混ざっている素材がそれぞれ
が固有の色を持ち、それぞれ区別して識別出来る場合
は、それぞれの固有の色にあった色を選択して色相認識
装置(2)に入力しておく事により、次々と各部材の色が
選択的に抽出できるものである。色の選択方法は後述す
る。

【００２１】なお、抽出したい部分がはっきり有効画面
に出ていない場合、もしくは背景まで抽出されている場
合には彩度調整を行い適正な位置画像が有効画面(17)に
出力できるように調整する。また有効画面(17)の領域は
前述のように自由に拡縮する事ができる。有効画面(17)
の領域を定めると、これが基準面積となり、モニタＴＶ
(16)の全面に有効画面(17)として映し出される。

【００２２】公差表示部(21)は破砕スクラップ(1)中に
含まれている選択すべき素材(1a)の量を上・下限量を設
定するためのもので、本発明では下限量の設定が重要な
ファクタとなる。面積表示部(19)の面積表示（＝基準面
積に対する目的素材(1a)の含有量に比例する面積比率）
が公差表示部(21)の設定下限に達しない場合には、破砕
スクラップ(1)内に含まれている選択すべき素材(1a)の
量が０か、もしくは非常に少ない事を示しており、後述
する選別手段(5)によってその破砕スクラップ(1)は選択
されない事による。選別装置(A)の選別精度を向上させ
るためには公差表示部(21)の設定と標準面積の設定が大
きい意味を持つことになる。

【００２３】(5)は撮像装置(4)の下流に設置された選別
手段で、本実施例は噴射ノズル(22)と電磁弁(23)とで構
成され、電磁弁(23)は色相認識装置(2)によって制御さ
れるようになっている。また、本実施例の選別装置(A)
は破砕スクラップ(1)の内、最初に銅を２番目に黄銅を
選別するようになっているので、選別手段(5)は２セッ
ト設置されている。（勿論、１種類でもよいし、選別可
能であれば３以上でもよい。）

【００２４】(24)は第１シュートで、第１噴射ノズル(2
2a)に合わせて設置されており、第１噴射ノズル(22a)の
作動によって噴出、吹き飛ばされた破砕スクラップ(1)
を収納するようになっている。第２シュート(25)は第１
シュート(24)の下流側に隣接され配設され、第２噴射ノ
ズル(22b)に対応して設置され、第２噴射ノズル(22b)が
作動して吹き飛ばされた破砕スクラップ(1)を収納する
ようになっている。(26)は第３シュートで無端ベルト
(7)の下流に設置されていて、第１噴射ノズル(22a)、第
２噴射ノズル(22b)が作動しない場合に無端ベルト(7)か
ら放出された破砕スクラップ(1)を収納するようになっ
ている。

【００２５】次ぎに本発明の作用について説明する。ま
ず、破砕スクラップ(1)の選別作業に先立って、色相認
識装置(2)の設定を行う。色相認識装置(2)の電源を投入
し撮像装置(4)によって破砕スクラップ(1)が明瞭に映し
出されるように撮像装置(4)の取付位置、シャッタース
ピード、ピント絞り、ホワイトバランス等を設定する、
次ぎに撮像装置(4)によって取り出された映像の内、色
抽出に必要な範囲の画像面積を設定する。この面積が基
準面積となる。次ぎにチャンネルを選択し、抽出した色
を選択して色相認識装置(2)に入力する。銅を抽出した
い場合には、銅の固有の色である色に近い赤を選択し、
黄銅を抽出したい場合には黄銅の固有の色に近い黄色を
選択し、それぞれ色相認識装置(2)に入力する。続いて
明度、彩度の矯正を行い抽出すべき色が正確に２値化画
像としてモニタＴＶ(16)に表示されるように設定を行
う。次ぎに判別公差設定、抽出された部分の面積に対し
て出力される範囲（上限／下限）を設定する。ここで、
抽出された部分の面積＝基準面積、出力させる範囲＝２
値化により抽出した色の面積である。最後に実際の破砕
スクラップ(1)を撮像装置(4)で撮影し、安定して出力さ
れているかどうかを確認を行う。その確認の結果、連続
運転に問題がなければ自動運転に切り替え、自動運転を
行う。

【００２６】次に、破砕スクラップ(1)の自動選別操作
について説明する。平均粒子３５ｍｍ以下の破砕スクラ
ップ(1)をパーツフィーダ(3a)に投入し、パーツフィー
ダ(3a)を作動させてボウル(3c)の周囲を周回させつつ整
列させ、直線移送路(3d)を介して無端ベルト(7)に一列
にて供給する。

【００２７】無端ベルト(7)上に供給された破砕スクラ
ップ(1)は、ある間隔を保って一方向に（即ち、撮像装
置(4)方向に向かって）搬送され、撮像装置(4)の直下に
入った所で位置センサ(15)によってセンシングされ、位
置センサ(15)のセンシングと同時に撮像装置(4)によっ
て破砕スクラップ(1)の表面が撮影される。そして、こ
の映像がデジタル信号化された電気的信号となって色相
認識装置(2)に入力される。

【００２８】色相認識装置(2)では入力した画像信号を
２値化し、予め色相認識装置(2)に入力されている指定
信号（例えば、銅を選別する場合、赤の信号）のみを抽
出し、２値化画面として有効画面(17)に出力する。ここ
で前述の色相認識装置(2)において予め設定されている
基準面積に対する映像の基準色部分の面積の割合を演算
し、その面積割合が予め設定されている判別考査の下限
を越えているかどうかを演算し、判別考査の下限を前記
面積割合が越えている場合は検査対象となった破砕スク
ラップ(1)内に回収目標となる選択すべき素材(1a)が基
準量以上含有されていると判断し、第１噴射ノズル(22
a)を作動させ、破砕スクラップ(1)を第１シュート(24)
に向かって吹き飛ばして回収するようになっている。

【００２９】第１噴射ノズル(22a)の作動タイミングは
タイマ(T)によって設定されている。同様に破砕スクラ
ップ(1)が真鍮に富む材料の場合には、赤色は抽出され
ず、黄色が抽出される事になる。黄色が抽出され、基準
面積に対するその面積割合が判別考査の下限以上の場合
には第２噴射ノズル(22b)が作動するように色相認識装
置(2)に入力されており、これによって撮像装置(4)の通
過後、第２噴射ノズル(22b)の直前を破砕スクラップ(1)
が通過するタイミングに合わせて電磁弁(23b)を作動さ
せ、破砕スクラップ(1)を第２シュート(25)方向に向か
って吹き飛ばし、破砕スクラップ(1)を分別するように
なっている。

【００３０】赤色も黄色も抽出されない破砕スクラップ
(1)、もしくは赤色や黄色が抽出されたとしても判別考
査の下限に達しない破砕スクラップ(1)は選別すべき素
材選択すべき素材(1a)が含まれていない、もしくはその
含有量が基準に達しない位置と判断され、そのまま通過
して第３シュート(26)に投入される事になる。これによ
り破砕スクラップ(1)は素材ごとに分別回収される事に
なる。

【００３１】この実施例では銅と真鍮、及びその他の材
料に分けて回収される選別装置(A)が述べられている
が、勿論これに限られず、撮像装置(4)によって撮影さ
れ、デジタル信号化された電気信号がその素材毎の固有
の色に分別されて２値化される場合には、これ以外の素
材の分別も可能であるし、またはこの２種類以上の分別
も当然可能になる事は言うまでもない。また、本実施例
は選別手段(5)として噴射ノズル(22)を使用したが、勿
論これに限られず、例えば図７に示すように、首振りア
ーム(27)を用いる事も可能である。

【００３２】

【発明の効果】本発明は上記のように破砕スクラップの
内、選別したい素材の色を予め記憶させておき、その色
と同じ又は似通った色を持つ素材の色のみ抽出するよう
にし、更に、予め入力されている素材の色と同じか、ま
たは類似している色の、基準面積に占める面積割合でそ
の採取の可否を判定しているので、一定割合以上の採取
すべき素材を含む破砕スクラップのみを選別採取する事
が出来、採取精度を高める事が出来るという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の選別装置の平面図。

【図２】第１図の正断面図。

【図３】本発明の選別方法のフローチャート。

【図４】本発明に使用される色相認識装置の設定手順を
示すフローチャート。

【図５】本発明における有効画面と面積表示の関係を示
す正面図。

【図６】本発明における有効画面と面積表示の関係を示
す他の正面図。

【図７】本発明の選別手段の他の実施例の平面図。

【符号の説明】

(1)…破砕スクラップ (2)…色相認識装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １乃至複数の素材にて構成されて
   いる破砕スクラップを、間隔を明けて搬送し、選別すべ
   き素材の基準色と、破砕スクラップの表面の色から選択
   的に採取した該基準色部分の面積の基準面積に占める割
   合で、採取する場合の基準面積割合を色相認識装置に予
   め入力しておき、搬送されて来た破砕スクラップの表面
   の色の内、前記予め入力されている基準色だけを選択的
   に取り出して、前記選択的に取り出した基準色の面積の
   標準面積に占める面積割合を演算し、予め定められてい
   る基準面積割合と比較して検出された破砕スクラップが
   採取すべきものであるがどうかを判断し、その判断に従
   って破砕スクラップを選別する事を特徴とする破砕スク
   ラップの選別方法。
2. 【請求項２】 １乃至複数の素材にて構成されて
   いる破砕スクラップを、間隔を明けて搬送する搬送装置
   と、破砕スクラップの表面色を採取する撮像装置と、選
   別すべき素材の基準色と、破砕スクラップの表面の色か
   ら選択的に採取した該基準色部分の面積の基準面積に占
   める割合で、採取する場合の基準面積割合が予め入力さ
   れており、前記撮像装置を介して採取した搬送破砕スク
   ラップの表面の色の内、前記予め入力されている基準色
   だけを選択的に取り出して、前記選択的に取り出した基
   準色の面積の標準面積に占める面積割合を演算し、予め
   定められている基準面積割合と比較して検出された破砕
   スクラップが採取すべきものであるがどうかを判断する
   色相認識装置と、前記色相認識装置の判断に従って破砕
   スクラップを選別する選別手段とで構成された事を特徴
   とする破砕スクラップの選別装置。