一種應用於廢棄線路板無損拆解的處理設備及方法
2023-05-26 20:02:31
專利名稱：一種應用於廢棄線路板無損拆解的處理設備及方法
技術領域：
本發明屬於電子垃圾處理及廢料回收再利用領域，具體涉及一種應用於廢棄線路板無損 拆解的處理設備及其處理方法。
背景技術：
印刷線路板(Printed Curcuit Board,簡稱PCB,或Printed wiring Board,簡稱PWB) 是電子信息產品、家用電器產品等的重要組成部分。我國是世界線路板生產大國，每年生產 過程中有數萬噸廢線路板產生；隨著電子電器產品的不斷更新換代，大量的電子電器產品被 淘汰，其關鍵部件之一印刷線路板也隨之被棄用，從廢棄線路板總量看，每年約達7千萬噸。 一方面，廢棄線路板是再生銅、鋁以及多種貴金屬的重要來源，另一方面，廢棄線路板上的 大部分元器件功能完好，使用壽命遠遠沒有終結，可以二次利用，因而從廢棄線路板中進行 材料的資源化回收及再利用是未來的一個重要發展方向。然而，由於廢棄線路板上含有部分 有毒有害物質，如回收方法不合理廢舊印刷線路板也將給社會和環境造成了巨大的壓力。因 此，開發高效、可靠、環保的廢棄線路板資源化回收和再利用技術及設備，降低廢棄線路板 各組元分離的技術難度，提高分離效率，降低了印刷線路板後續處理中物質分離的技術難度， 降低後續處理的成本具有重要的經濟效益和社會效益。為了降低廢棄線路板各組元分離的技 術難度，同時儘量保證元器件的無損拆解，在印刷線路板粉碎處理之前進行整板元器件與線 路板PCB基板的快速分離是非常有必要的。
中國發明專利CN1600458A提出了一種從焊有電子元件的印刷電路板分拆和回收電子 元件和焊料的方法。由裝置上方的吹風口對電路板上表面吹高於焊料熔點的熱空氣，保持電 路板上的焊料合金處於熔融狀態。通過緊貼著待處理電路板下表面的機械滾刷沿印刷電路板 運動反方向的滾動，藉助滾刷上的刷毛的機械力把電路板的電子元件掃下並被滾刷旁邊的強 力吸頭吸入鬆動和散落的電子和焊料合金。通過調節該吸氣裝置的功率，使得在電路板下表 面產生足夠大的負壓，在機械滾刷的幫助下能夠把電子元件和焊料從印刷電路板上拔下來。
其缺點是由於電路板在裝置中安裝時不可能很好地密封，加上其基板上本身帶有許多安裝 孔、引腳插孔等通孔，在電路板上表面不斷有熱風吹入的情況下，電路板下表面不容易產生 較大的負壓，因此對於插裝元器件的拆卸效果不佳；通過滾刷將電路板的電子元件掃下，很 容易傷及元器件；無法連續性拆解線路板。
發明內容
本發明為了提高廢棄線路板的拆解效率，並實現拆解後元器件的回收再利用，提供了一 種可以無損拆解廢棄線路板的處理設備及其方法。本發明的處理設備採用人工半自動裝卡和 全自動分離線路板相結合，自動終端控制，實現流水線生產作業，採用整體半密閉結構。
本發明所述的廢棄線路板無損拆解處理設備，包括加熱保溫單元、裝卡和卸除單元、震 動單元，還包括輸送單元、回收單元與除煙味單元。輸送單元用來傳輸線路板，並將其輸送 到加熱保溫單元進行加熱保溫，並通過與裝卡和卸除單元相互接觸的震動單元對線路板的震 動，實現對線路板的拆解，通過回收單元對焊錫顆粒、元器件與基板進行分離回收。所述除 煙味單元通過整體半密閉結構上的兩個進出氣口 ，實現對廢氣的過濾。
所述輸送單元包括傳動鏈條、傳動輪與傳動電機，傳動輪與傳動鏈條之間為嚙合連接， 傳動電機驅動傳動輪轉動同時帶動傳動鏈條運動；所述的裝卡和卸除單元包括夾具體，夾具 體安裝在傳動鏈條上。
所述傳動鏈條下方設置滾輪，傳動鏈條運動的時候，滾輪在滑動支架上滾動以支撐鏈條 自重；所述的滑動支架位於兩傳動輪之間，用於支撐兩傳動輪之間的傳動鏈條，使傳動鏈條 保持相對水平工作狀態。
所述的裝卡和卸除單元中的夾具體包括主體框架、夾具體左鉗口與夾具體右鉗口，夾具 體的主體框架上設有通孔，光杆螺栓穿過通孔與傳動鏈條連接。夾具體主體框架包括固定板、 框架連接杆和連接板，固定板之間通過框架連接杆和連接板連接，所述連接板位於框架連接 杆中間，連接板的下方接出支架，支架自由端設有震動輪。支架的長度使支架自由端的震動 輪與震動單元中的偏心輪相互接觸，從而通過偏心輪的轉動帶動震動輪轉動並帶動夾具體作
上下運動，在轉動的過程中實現對夾具體的震動作用。所述夾具體右鉗口固定在夾具體主體 框架右端固定板上，夾具體左鉗口套接在框架連接杆上，可沿框架連接杆自由滑動。夾具體 左鉗口與夾具體右鉗口內壁均設有曲面凹槽，凹槽用於裝卡固定線路板，夾具體左鉗口與夾 具體右鉗口之間的開合通過彈簧機構與牽引機構實現。
所述彈簧機構是指固定在左右鉗口之間的拉簧或固定在左端固定板與左鉗口之間的壓簧。
所述牽引機構是指固定在左鉗口外側的拉繩或其他可牽引左鉗口的機構。 夾具體固定板的兩端設有通孔，光杆螺栓穿過通孔與傳動鏈條固定連接，通孔的直徑大
於光杆螺栓的直徑，實現了夾具體與傳動鏈條的連接，並限定了對夾具體的最大振動幅度。
加熱保溫單元為筒狀的加熱保溫框架，包括預加熱區和加熱震動區，加熱保溫單元布置 陶瓷紅外輻射加熱體。
震動單元包括震動電機、震動軸與偏心輪，偏心輪固定在震動軸上，夾具體震動輪與震 動軸上的偏心輪接觸配合，震動電機驅動震動軸運轉同時帶動偏心輪旋轉，偏心輪的旋轉形
成夾具體的震動，使錫料、元器件脫離線路板基板。
回收單元位于震動單元下方，包括重力開合門、隔離柵、元器件收集筐、焊錫收集筐。 所述加熱保溫框架內的加熱震動區下方表面設有重力開合門，在隔離柵上開了很多直徑大於 焊錫顆粒伹小於元器件的小孔。從線路板上脫落的焊錫顆粒及元器件掉落到重力開合門，由 於重力作用，重力開合門打開，焊錫顆粒及元器件落入隔離柵，焊錫顆粒通過隔離柵落入焊 錫收集筐，而元器件則順隔離柵滑落入元器件收集筐，實現焊錫顆粒與元器件的分離。
所述的無損拆解處理設備處於半密閉結構內，半密閉結構上設有進氣口和出氣口，外接 除煙味單元，對半密閉結構內的廢氣進行過濾。
應用本發明的拆解設備可通過如下方法來實現，該方法設置裝卡工位、預加熱工位、加 熱震動工位、卸除工位，並通過傳動鏈條將線路板依次輸送至四個工位，實現四個工位的流 水線拆解作業；其中單一線路板拆解包括如下步驟
步驟l:在裝卡工位，打開夾具體鉗口，將線路板安裝在夾具體上；
步驟2:傳動電機得電運行，將該夾具體上的線路板輸送到加熱保溫單元的預加熱區，
即預加熱工位，進行加熱保溫；
步驟3:保溫3-30s後的線路板進入加熱震動區，即加熱震動工位，此時傳動電機斷電， 震動電機得電運行驅動震動軸並使偏心輪旋轉，使得與之接觸的震動輪旋轉，帶動夾具體及 其上的線路板震動；
步驟4:線路板上的元器件和焊錫顆粒經震動3-30s後落入回收單元，並經過重力開合 門落入隔離柵進行分離，元器件進入元器件收集筐，焊錫顆粒落入焊錫收集筐；
步驟5:震動電機停止，傳動電機啟動，該線路板隨傳動鏈條輸送至卸除工位，打開夾
具體鉗口，線路板基板在重力作用下自行脫落。 本發明的優點在於
1、 採用閉環鏈條傳動結構實現線路板裝卡、預熱、加熱、震動、卸除等工位的連續化操 作，拆解速度快，平均3-30秒/l塊，拆解效率高；
2、 採用陶瓷紅外加熱器輻射加熱，加熱速度快，溫度可控，節能效果好，元器件無損拆 解率高；
3、 體積小，重量輕，安裝簡單，功率小，適於各種規模生產；
4、 自動化程度髙，加工操作簡單，易學易懂。
圖1為本發明無損拆解處理設備結構示意圖2為本發明無損拆解處理設備快速裝卡和自動卸除單元結構示意圖； ' 圖3為本發明無損拆解處理設備震動單元結構示意圖4為本發明無損拆解處理設備加熱保溫單元結構示意圖5為本發明無損拆解處理設備回收單元結構示意圖。
具體實施例方式
下面將結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。
本發明提供一種廢棄線路板無損拆解處理設備，主要由輸送單元l、裝卡和卸除單元2、 加熱保溫單元3、震動單元4、回收單元5、除煙味單元六個部分組成。
如圖1所示，輸送單元1包括傳動鏈條101、傳動輪106與傳動電機105，傳動輪106 與傳動鏈條101之間為嚙合連接，傳動輪106通過鏈輪支撐座103固定在地面上，同時在 其中的一個傳動輪106上連有一傳動電機105,傳動電機105用來驅動傳動輪106轉動， 進而帶動傳動鏈條101隨之傳動。傳動鏈條101下方設置滾輪104,傳動鏈條101運動的 時候，滾輪104在滑動支架102上滾動實現鏈條的順利運行。所述的滑動支架102位於兩 傳動輪106之間，用於支撐兩傳動輪106之間的傳動鏈條101 ，使傳動鏈條101保持相對 水平工作狀態。
裝卡和卸除單元2通過夾具體來實現，如圖2所示，夾具體包括夾具體左鉗口 202、夾 具體右鉗口 201、兩塊平行固定板203、兩條連接杆204和一根連接板205，兩塊固定板 203之間通過兩條連接杆204和一根連接板205連接，所述連接板205位於兩根連接杆204
中間,連接板205兩端的下方接出兩個支架206，每個支架206自由端設有一個震動輪207。 支架206的長度使支架206自由端的震動輪207與震動單元4中的偏心輪401相互接觸， 從而通過偏心輪401的轉動帶動震動輪207轉動並帶動夾具體作上下運動，從而實現對線 路板的震動作用。
所述夾具體右鉗口 201固定在夾具體右端固定板203上，夾具體左鉗口 202套接在兩 根連接杆204上，可沿連接杆204自由滑動。夾具體左鉗口 202與夾具體右鉗口 201內壁 均設有曲面凹槽212,凹槽212用於裝卡固定線路板，夾具體左鉗口 202與夾具體右鉗口 201之間用拉簧208連接夾緊線路板，如圖2所示，拉簧208兩端分別固定在左右鉗口上， 夾具體左鉗口 202在拉簧208的拉力作用下沿連接杆204滑動向夾具體右鉗口 201靠近， 從而通過拉簧208的彈力作用將線路板固定在夾具體的左右鉗口之間。
所述左右鉗口之間也可用壓簧實現加緊線路板，即將壓簧兩端固定在左鉗口與左端固定 板之間。
所述夾具體左鉗口 202的外側固定一拉繩209，該拉繩209穿過夾具體左側固定板203 上的放線槽210,人工控制拉繩209牽引使夾具體左鉗口 202沿連接杆204的自由滑動， 與拉簧208或壓簧一起實現夾具體左右鉗口之間的開合。夾具體兩固定板203的兩端設有 通孔211，光杆螺栓穿過通孔211與傳動鏈條101固定連接，實現了夾具體與傳動鏈條101 的連接，並同時限定了夾具體的最大振動幅度。通孔211的直徑大於光杆螺栓的直徑。
所述的夾具體左右鉗口之間的開合也可通過夾具體左鉗口 202外側連接的齒條齒輪與 拉簧208或壓簧一起實現。
如圖1所示，震動單元4位於加熱保溫單元3下方，如圖3所示，震動單元4包括震動 軸402、偏心輪401與震動電機403。兩個偏心輪401分別固定在震動軸402上，其相互 位置與夾具體上的兩個支架206自由端的震動輪207相配合，震動電機403控制震動頻率。
如圖1所示，該加熱保溫單元3位於兩傳動輪106之間，是一個筒狀的加熱保溫框架 303。如圖4所示，加熱保溫單元包括預加熱區301和加熱震動區302,預加熱區301 與加熱震動區302均布置有加熱體304,使線路板得到良好加熱，加熱震動區302使電路 板上的焊錫在震動狀態下熔化。加熱體304固定在保溫框架303內壁上，廢棄線路板在預 加熱區301進行預加熱並且等待前一正在加熱震動區302的電路板加熱震動完畢，隨傳動 鏈條101進入加熱震動區302進行錫料的加熱熔化。
如上所述加熱體304可為陶瓷紅外輻射加熱體。
所述加熱保溫單元3加熱溫度的選擇由線路板的不同而有所區別，在進行線路板拆解之 前預設，以避免或最小限度傷及元器件。在加熱震動區302下表面上有一重力開合門305， 作為出料口，加熱振動過程中錫料與元器件落入重力開合門305，重力開合門305在重力的 作用下打開，焊錫顆粒與元器件通過打開的出料口進入回收單元5，如圖1所示。
如圖1所示，回收單元5位于震動單元4下方。如圖5所示，回收單元5包括重力開合 門305、隔離柵501、元器件收集筐503、焊錫收集筐502組成。隔離柵501上有很多孔, 孔的直徑大小剛好可以將焊錫顆粒與元器件進行分離。 '
從線路板脫落的焊錫顆粒及元器件掉落入重力開合門305，由於重力作用，重力開合門 305打開，焊錫顆粒及元器件落入隔離柵501，焊錫顆粒通過隔離柵501落入焊錫收集筐 502,而元器件則從隔離柵501滑落入元器件收集筐503,實現焊錫顆粒與元器件的分離；
所述的無損拆解處理設備處於半密閉結構內，半密閉結構上設有進氣口和出氣口，外接 除煙味單元，對半密閉結構內的廢氣進行過濾。
本發明還提供一種應用上述廢棄線路板無損拆解處理設備的處理方法，該方法設置裝卡 工位、預加熱工位、加熱震動工位、卸除工位，並通過傳動鏈條101將線路板依次輸送至四 個工位，實現四個工位的流水線拆解作業；其中單一線路板拆解包括如下步驟
步驟l:在裝卡工位，打開夾具體左鉗口 202，將線路板安裝在夾具體上；
步驟2:傳動電機105得電運行，將該夾具體上的線路板輸送到加熱保溫單元3的預加 熱區301,即預加熱工位，進行加熱保溫；
步驟3:保溫3-30s後的線路板進入加熱震動區302,即加熱震動工位，此時傳動電機 105斷電，震動電機403得電運行驅動震動軸402並使偏心輪401旋轉，使得與之接觸的 震動輪207旋轉，帶動夾具體及其上的線路板震動；
步驟4:線路板上的元器件和焊錫顆粒經震動3-30s後落入回收單元5，並經過重力開 合門305落入隔離柵501進行分離，元器件進入元器件收集筐503,焊錫顆粒落入焊錫收 集筐502;
步驟5:震動電機403停止，傳動電機105啟動，該線路板隨傳動鏈條101輸送至卸 除工位，打開夾具體左鉗口 202，線路板基板在重力作用下自行脫落。
權利要求
1、一種廢棄線路板無損拆解處理設備，包括加熱保溫單元、裝卡和卸除單元、震動單元，其特徵在於還包括輸送單元，所述輸送單元包括傳動鏈條、傳動輪與傳動電機；傳動輪與傳動鏈條之間為嚙合連接，傳動電機驅動傳動輪轉動同時帶動傳動鏈條運動；所述的裝卡和卸除單元包括夾具體，夾具體安裝在傳動鏈條上；夾具體下方接出支架，支架自由端設有震動輪，震動輪與震動單元中的偏心輪相互接觸。
2、 如權利要求1所述一種廢棄線路板無損拆解處理設備，其特徵在於所述傳動鏈條下方 設置滾輪；傳動鏈條運動的時候，滾輪在滑動支架上滾動以支撐鏈條自重；所述的滑動 支架位於兩傳動輪之間，用於支撐兩傳動輪之間的傳動鏈條，使傳動鏈條保持相對水平 工作狀態。
3、 如權利要求1所述一種廢棄線路板無損拆解處理設備，其特徵在於所述的裝卡和卸除 單元中的夾具體包括主體框架、夾具體左鉗口與夾具體右鉗口，夾具體的主體框架上設 有通孔，光杆螺栓穿通孔與傳動鏈條連接。
4、 如權利要求3所述一種廢棄線路板無損拆解處理設備，其特徵在於所述通孔的直徑大於光杆螺栓的直徑。
5、 如權利要求1所述一種廢棄線路板無損拆解處理設備，其特徵在於所述震動單元包括 震動電機、震動軸和偏心輪，偏心輪固定在震動軸上，震動電機驅動震動軸運轉同時帶 動偏心輪旋轉。
6、 如權利要求1所述一種廢棄線路板無損拆解處理設備，其特徵在於所述的加熱保溫單 元包括預加熱區和加熱震動區，預加熱區與加熱震動區布置有加熱體；該加熱保溫單元 為一個筒狀的加熱保溫框架；
7、 如權利要求6所述一種廢棄線路板無損拆解處理設備，其特徵在於所述加熱震動區底 部設有重力開合門。
8、 如權利要求1所述一種廢棄線路板無損拆解處理設備，其特徵在於還包括一個回收單 元，所述回收單元包括重力開合門、隔離柵、元器件收集筐、焊錫收集筐；線路板上脫 落的元器件和焊錫顆粒通過重力開合門，在隔離柵上進行分離後，元器件進入元器件收 集筐，焊錫顆粒落入焊錫收集框。
9、 如權利要求1所述一種廢棄線路板無損拆解處理設備，其特徵在於所述的無損拆解處 理設備處於半密閉結構內，半密閉結構上設有進氣口和出氣口，外接除煙味單元。
10、 一種廢棄線路板無損拆解處理方法，其特徵在於該方法設置裝卡工位、預加熱工位、 加熱震動工位、卸除工位，並通過傳動鏈條將線路板依次輸送至四個工位，實現四個工 位的流水線拆解作業；其中單一線路板拆解包括如下步驟步驟l:在裝卡工位，打開夾具體鉗口，將線路板安裝在夾具體上；步驟2:傳動電機得電運行，將該夾具體上的線路板輸送到加熱保溫單元的預加熱區，即預加熱工位，進行加熱保溫； 步驟3:保溫3-30s後的線路板進入加熱震動區，即加熱震動工位，此時傳動電機斷電，震動電機得電運行驅動震動軸並使偏心輪旋轉，使得與之接觸的震動輪旋轉，帶動夾具體及其上的線路板震動； 步驟4:線路板上的元器件和焊錫顆粒經震動3-30s後落入回收單元，並經過重力開合門落入隔離柵進行分離，元器件進入元器件收集筐，焊錫顆粒落入焊錫收集筐； 步驟5:震動電機停止，傳動電機啟動，該線路板隨傳送鏈條輸送至卸除工位，打開夾具 體鉗口，線路板基板通過重力作用下自行脫落。
全文摘要
本發明公開了一種廢棄線路板無損拆解處理設備及方法，包括輸送單元、加熱保溫單元、裝卡和卸除單元、震動單元、回收單元、除煙味單元六個部分。輸送單元實現對線路板的輸送；加熱保溫單元使線路板上的焊錫熔化；裝卡和卸除單元實現線路板的快速裝卡和自動卸除；震動單元用於使焊錫、元器件脫離線路板；回收單元用於實現焊錫與元器件的分離回收；除煙味單元，用來過濾設備工作時產生的廢氣煙塵與異味。本發明的優點在於連續化操作，拆解效率高；加熱速度快，溫度可控，節能，元器件無損拆解率高；體積小，重量輕，安裝簡單，功率小，自動化程度高，加工操作簡單。
文檔編號B23K3/00GK101386016SQ20081022488
公開日2009年3月18日 申請日期2008年10月24日 優先權日2008年10月24日
發明者吳國清, 吳超章, 張宗科, 琳 李 申請人:北京航空航天大學