JP6651327B2 - シート材のエアフロート装置 - Google Patents

Description

本発明は、紙や樹脂フィルム、金属箔など、並びにこれらの表面に印刷やコーティングが施されたもの、金属箔の表面に電極用材料が成膜された電池用電極板など、厚みが薄く曲がりやすいシート材を非接触で浮上搬送するためのエアフロート装置に関する。

電池用電極板は、長尺ロールから巻き出されたアルミニウムや銅のシートの両面に電極用材料が塗布・乾燥され、圧密加工が施された後、所定の形状・寸法に切断（つまり、枚葉シート材に成形）されて、正極板や負極板として製造される。そして、これら正極板・負極板は、各々が移載ロボットにより移載され、セパレータに積層される（例えば、特許文献１）。

一方、半導体ウエハやガラス基板などの板状ワークを非接触で保持するために、搬送ヘッドの先端に環状の保持面と、この保持面よりも後退した位置に設けられた気体吐出部と、この気体吐出部と前記保持面とを結ぶ気体案内面とを形成し、この気体案内面に沿って放射状に空気を噴射させることで生じる負圧によりワークを保持する装置（いわゆる、ベルヌーイチャック）に関する技術が提案されている（例えば、特許文献２）。

また、帯状シート材（つまり、幅方向に対して搬送方向に長尺で、厚みが薄いもの）を搬送するために、帯状シート材の上方に設置したシート材案内面に沿って高速空気流を流し、シート材が近付くことにより、高速空気流と外気との差圧でシート材がシート材案内面へ向けて吸引されると共に、間に介在する高速空気流によってシート材がシート材案内面に対してほぼ一定の間隔を保った状態で浮遊保持されながら搬送される技術（つまり、エアフロート装置）が提案されている（例えば、特許文献３）。

特開２００９−９９１９号公報 特開平１０−１８１８７９号公報 特開平６−３２１３９５号公報

特許文献２の技術では、略円錐状の案内面に沿って放射状に空気を噴射させる搬送ヘッドを、静止している板状ワークの上面側から徐々に近づけ、搬送ヘッドの外周部の保持面と板状ワークの上面との間隙が平行で一定以下になることで吸引力がはたらく。

しかし、搬送ヘッドの外周部と板状ワークの上面との間隙が平行でなく傾いていたり、保持面の一部が塞がれていなければ、吸引力がはたらかない。つまり、搬送ヘッドの側方からシート材が近づく形態の場合、吸引力がはたらかない状態から、急に吸引力がはたらく状態に変化するため、所定の保持力を維持できないと言う課題があった。

また、特許文献３の様なエアフロート装置では、上流から放出されたエア流が下流側に流れるにつれてシート幅方向の間隙から漏れてしまう。そのため、対向する面の間を流れるエア流の速度が弱まり、上流側に比べて下流側の保持力が著しく低下するという課題があった。

そのため、長尺のシート材を搬送する局面では、いくつかのユニットを搬送方向に並べる必要があるが、強弱のむらができてしまい、シートが波打ち状態になるという課題があった。

一方、所定の寸法に成形または切断された枚葉状のシート材が順次搬送されてくる局面では、搬送方向下流側のシート端部が垂れ下がりやすくなる。そして、搬送中に枚葉状のシート材の下流側端部が垂れ下がり始めると、吸引保持が外れてカールしたり、シート材が落下するなど、種々の搬送不良を引き起こすという課題があった。

そこで本発明は、上流側から下流側までシート材の搬送中の姿勢を安定させつつ、一定の保持力を維持できる、シート材のエアフロート装置を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明に係る一態様は、
搬送されるシート材の重力上方側の面と対向して配置された対向面を備え、これらの面同士の間隙に流された噴流エアにより負圧を生じさせて当該シート材を非接触で浮上させるエアフロート装置において、
前記対向面には、一方向に延びた凹み部からなる噴流導流溝を備え、
噴流導流溝の一端側には、当該噴流導流溝の他端側に向けて噴流エアを放出するエア噴出口を備え、
前記噴流導流溝は、前記エアフロート装置の筐体内に所定の内部幅で前記一端側から前記他端側に亘って設けられており、かつ、所定の開口幅で前記対向面に設けられた開口部を有しており、
前記内部幅は、前記開口幅よりも幅広である
ことを特徴とする、シート材のエアフロート装置である。

この態様によれば、噴流エアが噴流導流溝の壁面に沿って一方向に整流された状態で流れるため、上流側から下流側にかけて噴流エアの流速がさほど低下せず、シート材の上面に作用する負圧による保持力（つまり、シート材を浮上させる力）を維持しやすくなる。

また、枚葉シート材が順次搬送されてくる局面では、上流側から下流側にかけて噴流エアの流速があまり低下しないため、枚葉シート材の下流側端部の垂れ下がりを防ぐことができる。

そのため、従来の技術よりも長い区間の上流側から下流側に亘って、シート材の搬送中の姿勢を安定させながら浮上搬送させることができる。

本発明を具現化する形態の一例の外観を示す斜視図である。 本発明を具現化する形態の一例の内部構造を示す断面図である。 本発明を具現化する形態の変形例を示す断面図である。 本発明を具現化する形態の変形例を示す断面図である。 本発明を具現化する形態の変形例を示す断面図である。

以下に、本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。なお各図はは、シート材Ｗの搬送方向（ＭＤ方向）と幅方向（ＴＤ方向）と厚み方向（ｚ方向）が互いに直交する直交座標系により表わされている。なお、シート材Ｗの搬送方向（ＭＤ方向）については、矢印の先端側を下流側、矢尻側を上流側と呼び、シート材Ｗの厚み方向（ｚ方向）については、重力がはたらく方向を下、重力に逆らう方向を上と表現する。

図１は、本発明を具現化する形態の一例の外観を示す斜視図であり、本発明に係るエアフロート装置１を下流側斜め下方から見上げた外観が示されている。
図２は、本発明を具現化する形態の一例の内部構造を示す断面図である。
図１，図２には、本発明に係るエアフロート装置１が、シート材Ｗを搬送するコンベアＣＶの搬送方向（ＭＤ方向）の下流側であって、シート材Ｗの搬送レベルよりも上方に所定の間隙Ｇを隔てて取り付けられている構成が示されている。

ここでは、シート材Ｗとして枚葉状の電池用電極板を例示する。この電池用電極板は、銅やアルミなどの金属箔の上面および下面に電極材料が塗布・乾燥・圧密加工が施されたあと、所定の寸法に切断された枚葉状のシート材である。

コンベアＣＶは、シート材Ｗを下面側から支えつつ矢印Ｖで示す搬送方向（ＭＤ方向）に搬送するものである。具体的には、コンベアＣＶは、所定の間隔で並設された複数のローラＲと、これらローラＲを所定の回転数で回転させる回転機構（不図示）とを備えている。

エアフロート装置１は、シート材Ｗの上面に大気圧よりも低い圧力状態（いわゆる、負圧）を生じさせ、シート材Ｗの上面を非接触で吸引保持するものである。具体的には、エアフロート装置１は、搬送されるシート材Ｗの重力上方側の面（つまり、上面）と対向して配置された対向面１６を備え、これらの面同士の間隙Ｇに流された噴流エアＡにより負圧を生じさせて、シート材Ｗを非接触で浮上させるものである。具体的には、エアフロート装置１は、エア供給部１０と負圧発生部１５とを備えている。

エア供給部１０は、噴流エアＡを負圧発生部１５へ供給するものである。具体的には、エア供給部１０は、エア供給口１１、マニホールド１２、エア噴出口１３を備えた筐体１０ｋにて構成されている。負圧発生部１５は、エア供給部１０から供給された噴流エアＡにより負圧を生じさせ、シート材Ｗを非接触で上方に浮上させるものである。具体的には、負圧発生部１５は、対向面１６、噴流導流路１７を備えた筐体１５ｋにて構成されている。

エア供給口１１は、後述するエア噴出口１３から噴流エアＡを放出させるために、圧縮空気ＣＡを外部から供給（導入ともいう）するためのポートである。

マニホールド１２は、エア供給口１１に供給された圧縮空気ＣＡを、複数のエア噴出口１３に各々分配するものである。マニホールド部１２は、筐体１０ｋ内部にて、外部から供給された圧縮空気ＣＡを幅方向（ＴＤ方向）に亘って溜める空間からなり、エア供給口１１と、エア噴出口１３と連通する構造をしている。

エア噴出口１３は、噴流導流溝１７の一端側１８から他端側１９に向けて噴流エアＡを放出するものである。なお、噴流導流溝１７の一端側１８とは搬送方向（ＭＤ方向）上流側を差し、他端側１９とは搬送方向（ＭＤ方向）下流側を差す。

対向面１６は、搬送されるシート材の重力上方側の面と対向して配置された面であり、負圧発生部１５の筐体１５ｋの重力下方側の面で構成されている。さらに、対向面１６には、下述する噴流導流路１７の開口部１７ｓを有している。

噴流導流路１７は、対向面１６に設けられた流路であり、一方向（つまり、ＭＤ方向）に延びた凹み部からなる。また、噴流導流路１７は、エアフロート装置９の筐体１５ｋ内に所定の内部幅ｄで一端側（上流側）１８から他端側（下流側）１９に亘って設けられている。さらに、噴流導流路１７は、所定の開口幅Ｈで対向面１６に設けられた開口部１７ｓを有している。噴流導流路１７は、断面の一部分が開放した管状の流路構造をしている。そして、噴流導流路１７の内部幅ｄは、開口幅Ｈよりも幅広である。また、噴流導流路１７の他端側（下流側）１９は、開放状態となっている。また、エア噴出口１３は、噴流導流路１７の開口部１７ｓから遠い位置（つまり、開口部１７ｓから上方に最も遠い壁面側）に配置されている。

なお、図１，図２に示したエアフロート装置１は、一対のエア噴出口１３と噴流導流溝１７とが、幅方向（ＴＤ方向）に所定の間隔で４組並んだ状態で備えらており、マニホールド部１２は、筐体１０ｋ内部の幅方向（ＴＤ方向）に亘って長い空間を有し、各エア噴出口１３と連通している。

この様な構成をしているためエアフロート装置１のエア噴出口１１に圧縮空気ＣＡを供給すると、エア噴出口１３から放出された噴流エアＡが、噴流導流溝１７の壁面で囲まれた空間を一直線状に下流側に向かって流れ、他端側１９から吹き抜ける。このとき、噴流導流溝１７は、所定の開口幅Ｈで開放されているが、この部分には上流側から下流側（つまり、ＭＤ方向）に所定の流速で噴出エアＡが流れ続けている。また、外部から供給された圧縮空気ＣＡが、マニホールド１２を経由して各エア噴出口１３に均等に分配することができ、各噴流導流路１７を流れる噴流エアＡの流速を均一化することが容易となる。

そして、噴流導流路１７は、エア噴出口１３から放出された噴流エアＡの大部分が噴流導流路１７内に溜まりやすく、開口部１７ｓから漏れ出しにくい構造をしている。そのため、エア噴出口１３から放出された噴流エアＡは、搬送方向（ＭＤ方向）に延びる噴流導流路１７内に閉じ込められた状態を保ちつつ壁面に沿って下流側に流れ、上流側から下流側の比較的長い区間に亘って噴流エアＡの流速が低下しにくい構造をしている。つまり、開口部１７ｓ付近は、所定以上の流速の噴流エアＡが下流側に向かって流れ続ける。そして、この噴流エアＡの流速による生じるベルヌーイ効果でシート材Ｗの上面には周囲の大気圧よりも低い負圧状態となり、シート材Ｗの下面にはたらく大気圧との差で矢印Ｆに示す様なシート材Ｗを浮上させる力がはたらく。

よって、本発明に係るエアフロート装置１は、上流側から一方向に搬送されてくるシート材Ｗの上面を直接接触せずに（いわゆる、非接触で）、所定の保持力で浮上させることができ、シート材Ｗを下面側からの支えなくても、重力による自由落下や図中の破線に示す様なシート材の下流側先端部の垂れ下がり等を防止することができる。

［噴流導流路について］
図３は、本発明を具現化する形態の変形例を示す断面図であり、搬送方向（ＭＤ方向）と直交する方向（ＴＤ−ｚ方向）の、噴流導流路の断面形状の変形例が例示列挙されている。
図３（ａ）には、開口幅Ｈ１で内部幅ｄ１の円形の断面形状をした噴流導流路１７ａを備えたエアフロート装置１ａが記載されている。
図３（ｂ）には、開口幅Ｈ２で内部幅ｄ２の縦長の円形の断面形状をした噴流導流路１７ｂを備えたエアフロート装置１ｂが記載されている。
図３（ｃ）には、開口幅Ｈ３で内部幅ｄ３の横長の円形の断面形状をした噴流導流路１７ｃを備えたエアフロート装置１ｃが記載されている。
図３（ｄ）には、開口幅Ｈ４で内部幅ｄ４のあり溝型の断面形状をした噴流導流路１７ｄを備えたエアフロート装置１ｄが記載されている。
図３（ｅ）には、開口幅Ｈ５で内部幅ｄ５のかぎ溝型の断面形状をした噴流導流路１７ｅを備えたエアフロート装置１ｅが記載されている。

これらエアフロート装置１ａ〜１ｅの噴流導流路１７ａ〜１７ｅは、いずれも内部幅が開口部の開口幅よりも幅広（つまり、ｄ１＞Ｈ１、ｄ２＞Ｈ２、ｄ３＞Ｈ３、ｄ４＞Ｈ４、ｄ５＞Ｈ５の大小関係）になっている。

この様な断面形状の噴流導流路１７ａ〜１７ｅであれば、搬送方向（ＭＤ方向）に延びる凹み部からなる管状の壁面に沿って、下流側端部まで一直線上に噴流エアＡが流れる。そのため、噴流導流路１７の長さを比較的長く設定しても、上流側から下流側の比較的長い区間に亘って整流効果が持続させることができる。つまり、従来の技術のような平面同士を対向させる場合に比べて、上流側から下流側への流速低下（つまり、保持力の低下）を最小限に抑えることができ、非常に好ましい。

なお本発明を構成する噴流導流路の断面形状は、上述の構成に限らず、以下に示すような断面形状をしていても良い。

図４は、本発明を具現化する形態の変形例を示す断面図であり、搬送方向（ＭＤ方向）と直交する方向（ＴＤ−ｚ方向）の、噴流導流路１７の断面形状が例示列挙されている。
図４（ａ）には、円弧状の断面形状をした噴流導流路１７ｆを備えたエアフロート装置１ｆが記載されている。
図４（ｂ）には、波状の断面形状をした噴流導流路１７ｇを備えたエアフロート装置１ｇが記載されている。
図４（ｃ）には、三角溝状の断面形状をした噴流導流路１７ｈを備えたエアフロート装置１ｈが記載されている。
図４（ｄ）には、矩形溝状の断面形状をした噴流導流路１７ｊを備えたエアフロート装置１ｊが記載されている。

この様に、噴流導流路の内部幅が開口部の開口幅よりも幅広とならない断面形状であっても、搬送方向（ＭＤ方向）に延びる凹み部の壁面に沿って噴流エアＡが流れ、ある程度の区間において整流効果が持続する。そのため、従来の技術のような平面同士を対向させる場合に比べて、上流側から下流側への流速低下（つまり、シート材Ｗを浮上させる力の低下）を防ぐことができる。

なお、噴流導流路の内部幅は、上述の様に上流側から下流側にかけて一定の幅（つまり、平行）であっても良いし、徐々に狭くなる形状ないし徐々に広くなる形状（つまり、所定の幅）であっても良い。

また、噴流導流路の開口部の開口幅は、上述の様に上流側から下流側にかけて一定の幅（つまり、平行）であっても良いし、徐々に狭くなる形状ないし徐々に広くなる形状（つまり、所定の幅）であっても良い。

また、シート材の上面対向面との距離は、上述の様に上流側から下流側にかけて一定（つまり、平行）であっても良いし、徐々に狭くなる様に配置ないし徐々に広くなる様に配置されていても良い。

［エア噴出口について］
図５は、本発明を具現化する形態の変形例を示す断面図であり、噴流導流路１７の壁面上端部とエア噴出口１３の壁面上端部との位置関係の変形例が例示列挙されている。なお、これら壁面上端部とは、開口幅Ｈから遠ざかる方向（ｚ方向上側）に最も遠い壁面の端部をいう。
図５（ａ）には、噴流導流路１７の壁面上端部とが同じ高さに、エア噴出口１３ａの壁面上端部が設定されている構成が示されている。
図５（ｂ）には、噴流導流路１７の壁面上端部よりもｚ方向上側に、エア噴出口１３ｂの壁面上端部が設定されている構成が示されている。
図５（ｃ）には、噴流導流路１７の壁面上端部よりもｚ方向下側に、エア噴出口１３ｃの壁面上端部が設定されている構成が示されている。

エア噴出口１３ａ，１３ｂは、噴流導流溝１７の開口幅Ｈからなるべく遠くの壁面の端部側に位置（つまり、最深部の壁面側）にオフセットした状態で設けられている。そのため、噴流エアＡは、最も流速の速い部分が噴流導流路１７の中心よりも上側（つまり、開口幅Ｈよりも遠い位置）にオフセットした状態で下流側に向けて流れる。そのため、噴流導流路１７の長さを比較的長く設定しても、上流側から下流側の比較的長い区間に亘って整流効果が持続させることができるので、非常に好ましい。

しかし、本発明を構成するエア噴出口は、このような構成に限定されず、噴流導流路１７の壁面上端部よりも低い位置にエア噴出口１３ｃの壁面上端部が設定されていても良い。

また上述では、エアフロート装置１には、噴流導流溝１７とエア噴出口１３が、シート材の幅方向に４組並んだ状態で備えられている構成を示した。この様な構成であれば、重量のあるシート材や、変形しやすいシート材などを浮上搬送させたい局面においては、噴流導流溝１７とエア噴出口１３は、複数組、より好ましくは多数組を配置した方が、シート全面に亘って負圧を生じさせることができる。しかし、噴流導流溝１７とエア噴出口１３は、このような構成に限定されず、少なくとも１組あれば、本発明を具現化することができる。

［シート材について］
なお上述では、シート材Ｗとして枚葉状の電池用電極板を例示した。しかし、本発明に係るエアフロート装置１は、これ以外のシート材（例えば、紙や樹脂フィルム、金属箔など、並びにこれらの表面に印刷やコーティングが施されたものなど）であっても、枚葉状のシート材Ｗを非接触で浮上させることができ、シート材Ｗの下流側端部の垂れ下がりや自重による落下を防ぐことができる。

また上述では、枚葉状のシート材ＷがコンベアＣＶで搬送されてくる構成を例示したが、ロール・トゥ・ロール方式で搬送されてくる長尺のシート材であっても、本発明を適用することができる。そうすることで、従来の技術よりも長い区間の上流側から下流側に亘って、長尺のシート材を上面側から所定の保持力で浮上させ、搬送中の姿勢を安定させることができる。

１ エアフロート装置
１０ エア供給部
１０ｋ 筐体
１１ エア供給口
１２ マニホールド
１３ エア噴出口
１５ 負圧発生部
１５ｋ 筐体
１６ 対向面
１７ 噴流導流路
１７ｓ 開口部
１８ 一端側（上流側）
１９ 他端側（下流側）
ｄ，ｄ１〜ｄ５ 内部幅
Ｈ，Ｈ１〜Ｈ５ 開口幅
Ｇ 間隙
Ｆ 大気圧
Ａ 噴流エア
ＣＡ 圧縮空気
Ｗ シート材
ＣＶ コンベア
Ｒ ローラ

Claims (3)

1. 搬送されるシート材の重力上方側の面と対向して配置された対向面を備え、これらの面同士の間隙に流された噴流エアにより負圧を生じさせて当該シート材を非接触で浮上させるエアフロート装置において、
   前記対向面には、前記搬送されるシート材の搬送方向に延びた凹み部からなる噴流導流溝を備え、
   前記噴流導流溝の一端側には、当該噴流導流溝の他端側に向けて前記噴流エアを放出するエア噴出口を備え、
   前記噴流導流溝は、前記エアフロート装置の筐体内に所定の内部幅で前記一端側から前記他端側に亘って設けられており、かつ、所定の開口幅で前記対向面に設けられた開口部を有しており、
   前記内部幅は、前記開口幅よりも幅広である
   ことを特徴とする、シート材のエアフロート装置。
2. 前記エア噴出口は、前記噴流導流溝の前記開口部から遠い上端部に配置されている
   ことを特徴とする、請求項１に記載のシート材のエアフロート装置。
3. 前記噴流導流溝と前記エア噴出口が、前記シート材の幅方向に複数備えられており、
   前記噴流導流溝の一端側には、外部から供給された圧縮空気を前記幅方向に亘って溜める空間からなるマニホールド部を備え、
   前記マニホールド部は、複数の前記エア噴出口と連通されて前記噴流エアを各々分配することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のシート材のエアフロート装置。

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