JP6586367B2 - 引出装置および引出方法 - Google Patents

Description

本発明は、引出装置および引出方法に関する。

従来、カーボンナノチューブを成長させたカーボンナノチューブアレイ（成長体）から、カーボンナノチューブシート（延長体）を引き出す方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−２５４５６７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたような従来の方法で引き出した延長体は、カーボンナノチューブ同士が分子間力のみで結合しているだけなので、結合状態が不安定で、延長体を引き出すときに一部が分離し、当該延長体の引き出し方向に沿う裂け目ができてしまい、当該延長体の生産効率が低下するという不都合がある。このような延長体の裂け目は、延長体の引き出し当初部分に発生しやすいことが分かった。

本発明の目的は、延長体の生産効率が低下することを抑制可能な引出装置および引出方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の引出装置は、カーボンナノチューブを成長させた成長体から延長体を引き出す引出装置であって、前記成長体の一部を支持する支持手段と、前記支持手段と成長体とを相対移動させて当該成長体から前記延長体を引き出す移動手段とを備え、前記支持手段は、前記延長体を所定長さ引き出した後に、当該延長体の所定位置および当該延長体に連続する成長体の一部の少なくとも一方を再度支持する重複支持を行う、という構成を採用している。

この際、本発明の引出装置では、前記支持手段が前記重複支持を行うときに、前記延長体を付勢する付勢手段を備えている、ことが好ましい。
また、本発明の引出装置では、前記支持手段は、前記成長体の引き出し方向に並ぶ２組以上の支持部材を備え、前記引き出し方向先端側の支持部材で延長体を引き出した後、引き出し方向後端側の支持部材で延長体の所定位置および当該延長体に連続する成長体の一部の少なくとも一方を再度支持する重複支持を行う、ことが好ましい。

一方、本発明の引出方法は、カーボンナノチューブを成長させた成長体から延長体を引き出す引出方法であって、支持手段で前記成長体の一部を支持する支持工程と、前記支持手段と成長体とを相対移動させて当該成長体から前記延長体を引き出す移動工程とを備え、前記支持工程は、前記延長体を所定長さ引き出した後に、当該延長体の所定位置および当該延長体に連続する成長体の一部の少なくとも一方を再度支持する重複支持を行う、という構成を採用している。

以上のような本発明によれば、重複支持を行うことで、裂け目が発生しやすい延長体の引き出し当初部分を過ぎた位置を再度支持し、成長体から延長体を引き出すことができ、延長体の生産効率が低下することを抑制することができる。

この際、付勢手段を設けることで、重複支持をするときに、延長体同士が接着することを防止することができる。
また、成長体の引き出し方向に並ぶ２組以上の支持部材を設けることで、重複支持する際に支持部材を引き出し方向に往復させる必要がなくなり、延長体の生産効率を向上させることができる。

（Ａ）、（Ｂ）は本発明の一実施形態に係る引出装置の側面図。 （Ａ）〜（Ｃ）は本発明の変形例に係る説明図。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、本実施形態におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれが直交する関係にあり、Ｘ軸およびＹ軸は、所定平面内の軸とし、Ｚ軸は、前記所定平面に直交する軸とする。さらに、本実施形態では、Ｙ軸と平行な図１中手前方向から観た場合を基準とし、方向を示した場合、「上」がＺ軸の矢印方向で「下」がその逆方向、「右」がＸ軸の矢印方向で「左」がその逆方向、「前」がＹ軸と平行な図１中手前方向で「後」がその逆方向とする。

図１（Ａ）、（Ｂ）において、引出装置１０は、カーボンナノチューブを成長させた成長体ＣＢから延長体としての帯状のカーボンナノチューブシート（以下、単に「シートＣＳ」という）を引き出す引出装置であって、成長体ＣＢを保持する保持手段２０と、成長体ＣＢの一部としての右端部ＣＢ１を支持する支持手段３０と、支持手段３０と成長体ＣＢとを相対移動させる移動手段４０と、シートＣＳを付勢する付勢手段５０とを備えている。なお、成長体ＣＢは、カーボンナノチューブを基板ＳＢの一方の面から上方に成長させたものであり、当該基板ＳＢに支持された一体物ＷＫとして形成されている。

保持手段２０は、減圧ポンプや真空エジェクタ等の図示しない減圧手段に接続された保持面２１Ａを有するテーブル２１を備えている。

支持手段３０は、駆動機器としての直動モータ３１の出力軸３１Ａに支持されるとともに、シートＣＳの引き出し方向に直交する成長体ＣＢの幅方向に延設された支持部材３２を備え、シートＣＳを所定長さ引き出した後に、当該シートＣＳの所定位置としての左端部ＣＬを再度支持する重複支持が可能に設けられている。

移動手段４０は、駆動機器としてのリニアモータ４１を備え、そのスライダ４１Ａで直動モータ３１を支持する構成となっている。

付勢手段５０は、吹出孔５１Ａに加圧ポンプやタービン等の図示しない気体供給手段が接続された吹付ノズル５１を備えている。

以上の引出装置１０において、成長体ＣＢからシートＣＳを引き出す手順を説明する。
先ず、図１（Ａ）に示すように、各部材が実線で示す初期位置に配置された状態の引出装置１０に対し、作業者が操作パネルやパーソナルコンピュータ等の図示しない入力手段を介して自動運転開始の信号を入力する。そして、作業者または多関節ロボットやベルトコンベア等の図示しない搬送手段が、一体物ＷＫを保持面２１Ａの所定位置に載置する。すると、保持手段２０が図示しない減圧手段を駆動し、保持面２１Ａで一体物ＷＫを吸着保持した後、移動手段４０がリニアモータ４１を駆動し、成長体ＣＢの右端部ＣＢ１の直上に支持部材３２を配置する。その後、支持手段３０が直動モータ３１を駆動し、図１（Ａ）中左側の二点鎖線で示すように、支持部材３２を下降させて成長体ＣＢの右端部ＣＢ１を押圧する。これにより、成長体ＣＢは、自身の粘性によって支持部材３２の下端に接着する。

次いで、移動手段４０がリニアモータ４１を駆動し、図１（Ａ）中右側の二点鎖線で示すように、支持部材３２を右方に所定距離移動させた後、リニアモータ４１の駆動を停止すると、成長体ＣＢからシートＣＳが所定長さ引き出される。このとき、シートＣＳは、カーボンナノチューブ同士が分子間力によって結合し、引き出し方向に沿って配列されたシート状となる。ここで、シートＣＳには、支持部材３２での引き出し当初部分に、当該シートＣＳの引き出し方向に沿う裂け目ができてしまうことがある。このような現象は、支持部材３２と成長体ＣＢ（カーボンナノチューブ）との初期の接着力が弱いことが原因の一つと考えられる。そこで、支持手段３０および移動手段４０が直動モータ３１およびリニアモータ４１を駆動し、図１（Ｂ）中実線で示すように、支持部材３２を初期位置に一旦戻した後、当該支持部材３２を下降させてシートＣＳの左端部ＣＬを再度押圧する重複支持を行う。このとき、付勢手段５０が図示しない気体供給手段を駆動し、折り返されるシートＣＳ同士が接着することを防止するとよい。次いで、移動手段４０がリニアモータ４１を駆動し、図１（Ｂ）中右側の二点鎖線で示すように、支持部材３２を右方に移動させることで再度シートＣＳを引き出す。

そして、シートＣＳの引き出し方向先端部がシートＣＳを巻き取る巻取装置や、シートＣＳを切断する切断装置等の図示しない受取手段に達すると、支持手段３０が直動モータ３１を駆動し、支持部材３２でシートＣＳを受取手段に引き渡す。その後、各手段がそれぞれの駆動機器を駆動し、各部材を初期位置に復帰させ、以降上記同様の動作が繰り返される。

以上のような実施形態によれば、重複支持を行うことで、裂け目が発生しやすいシートＣＳの引き出し当初部分を過ぎた位置を再度支持し、成長体ＣＢからシートＣＳを引き出すことができ、シートＣＳの生産効率が低下することを抑制することができる。

以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。また、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれる。

例えば、保持手段２０は、メカチャックやチャックシリンダ等のチャック手段、クーロン力、接着剤、粘着剤、磁力、ベルヌーイ吸着、駆動機器等で一体物ＷＫを保持する構成でもよいし、保持する構成がなくてもよい。
保持手段２０は、保持面２１Ａで成長体ＣＢを直接保持してもよい。
他の装置で成長体ＣＢを保持する場合、保持手段２０はなくてもよい。

支持手段３０は、図２（Ａ）に示すように、シートＣＳに連続する成長体ＣＢの一部である新たな右端部ＣＢ２を支持してもよいし、図２（Ｂ）に示すように、シートＣＳの左端部ＣＬとシートＣＳに連続する成長体ＣＢの新たな右端部ＣＢ２との両方にまたがる位置を支持してもよい。
支持手段３０は、メカチャックやチャックシリンダ等のチャック手段、クーロン力、接着剤、粘着剤、ベルヌーイ吸着、駆動機器等で成長体ＣＢを支持する構成でもよい。
支持手段３０は、支持部材３２を昇降させずに、一体物ＷＫを昇降させたり、支持部材３２と一体物ＷＫとの両方を昇降させたりすることで、成長体ＣＢを支持部材３２に支持させてもよい。
支持手段３０は、図２（Ｃ）に示すように、左右方向に並ぶ２組以上の支持部材３２および直動モータ３１を備えていてもよく、右側の支持部材３２でシートＣＳを引き出した後、左側の支持部材３２でシートＣＳの左端部ＣＬおよび右端部ＣＢ２の少なくとも一方を支持してシートＣＳを更に引き出してもよい。
支持手段３０は、重複支持を行う際、シートＣＳの左端部ＣＬより引き出し方向下流側を支持してもよいし、引き出したシートＣＳ全部を支持してもよい。
支持手段３０は、重複支持を２回以上行ってもよい。
支持部材３２は、丸棒、ブレード材、ゴム、樹脂、スポンジ等を支持部材として採用してもよい。

移動手段４０は、支持手段３０を移動しないようにしておき、一体物ＷＫを移動させてもよいし、支持手段３０と一体物ＷＫとの両方を移動させてもよい。
移動手段４０は、支持手段３０を右斜め上方向や右斜め下方向に移動させてもよい。

付勢手段５０は、大気や単体ガスおよび混合ガス等を吹き付けることができる。
付勢手段５０は、シートＣＳを吸引して付勢する構成であってもよいし、吹付ノズル５１に代えてまたは併用して丸棒、ブレード材、ゴム、樹脂、スポンジ、駆動機器等を付勢部材として採用し、それらをシートＣＳに接触させて付勢してもよく、これら接触タイプの付勢部材の場合、シートＣＳが接着し難くなるようにフッ素樹脂やシリコン樹脂等の不接着処理が施されていてもよいし、施されていなくてもよい。
付勢手段５０は、シートＣＳを成長体ＣＢの厚み方向に付勢するものであってもよい。

延長体は、糸状のカーボンナノチューブ結合体であってもよい。
成長体ＣＢから引き出されたシートＣＳに形成された裂け目を検出するカメラ等の撮像手段や光学センサ等の検出手段を設け、当該検出手段で裂け目が検出されたときに、重複支持を行うように構成してもよい。

本発明における手段および工程は、それら手段および工程について説明した動作、機能または工程を果たすことができる限りなんら限定されることはなく、まして、前記実施形態で示した単なる一実施形態の構成物や工程に全く限定されることはない。例えば、移動手段は、支持手段と成長体とを相対移動させて当該成長体から延長体を引き出すことが可能なものであれば、出願当初の技術常識に照らし合わせ、その技術範囲内のものであればなんら限定されることはない（他の手段および工程についての説明は省略する）。
また、前記実施形態における駆動機器は、回動モータ、直動モータ、リニアモータ、単軸ロボット、多関節ロボット等の電動機器、エアシリンダ、油圧シリンダ、ロッドレスシリンダおよびロータリシリンダ等のアクチュエータ等を採用することができる上、それらを直接的又は間接的に組み合せたものを採用することもできる（実施形態で例示したものと重複するものもある）。

１０ 引出装置
３０ 支持手段
３２ 支持部材
３３ 付勢手段
４０ 移動手段
５０ 付勢手段
ＣＢ 成長体
ＣＬ 左端部（所定位置）
ＣＳ カーボンナノチューブシート（延長体）

Claims (4)

1. カーボンナノチューブを成長させた成長体から延長体を引き出す引出装置であって、
   前記成長体の一部を支持する支持手段と、
   前記支持手段と成長体とを相対移動させて当該成長体から前記延長体を引き出す移動手段とを備え、
   前記支持手段は、前記延長体を所定長さ引き出した後に、当該延長体の所定位置および当該延長体に連続する成長体の一部の少なくとも一方を再度支持する重複支持を行うことを特徴とする引出装置。
2. 前記支持手段が前記重複支持を行うときに、前記延長体を付勢する付勢手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の引出装置。
3. 前記支持手段は、前記成長体の引き出し方向に並ぶ２組以上の支持部材を備え、前記引き出し方向先端側の支持部材で延長体を引き出した後、引き出し方向後端側の支持部材で延長体の所定位置および当該延長体に連続する成長体の一部の少なくとも一方を再度支持する重複支持を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の引出装置。
4. カーボンナノチューブを成長させた成長体から延長体を引き出す引出方法であって、
   支持手段で前記成長体の一部を支持する支持工程と、
   前記支持手段と成長体とを相対移動させて当該成長体から前記延長体を引き出す移動工程とを備え、
   前記支持工程は、前記延長体を所定長さ引き出した後に、当該延長体の所定位置および当該延長体に連続する成長体の一部の少なくとも一方を再度支持する重複支持を行うことを特徴とする引出方法。

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