JP6685727B2 - 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成長体の一部をピンセットやテープ等の工具（保持部材）で保持して引き出し、カーボンナノチューブフィルム（延長体）を形成する引出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１８４９０８号公報

しかしながら、成長体の厚みは、場合によっては数百μｍ前後となるため、特許文献１に記載されたような従来の引出装置では、成長体の端部を保持部材で保持することができず、延長体を形成できなくなるという不都合がある。

本発明の目的は、成長体の一部を確実に保持して延長体を形成することができる引出装置および引出方法を提供することにある。

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、前記成長体に保持部材を当接させ、前記成長体の一部を前記保持部材で保持する保持手段と、前記成長体と前記保持部材とを互いに離間する方向に移動させて前記成長体から前記延長体を引き出す移動手段とを備え、前記保持手段は、前記保持部材に前記成長体の一部を巻き付ける巻付手段を備え、前記延長体の引出方向に交差する方向の軸を中心に前記保持部材を回転させることで、当該保持部材に前記成長体の一部を巻き付けることを特徴とする。

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、前記成長体に保持部材を当接させ、前記成長体の一部を前記保持部材で保持する保持工程と、前記成長体と前記保持部材とを互いに離間する方向に移動させて前記成長体から前記延長体を引き出す移動工程とを備え、前記保持工程は、前記延長体の引出方向に交差する方向の軸を中心に前記保持部材を回転させることで、当該保持部材に前記成長体の一部を巻き付ける巻付工程を備えていることを特徴とする。

以上のような本発明によれば、成長体の一部を保持部材に巻き付けて保持するため、当該成長体の一部を確実に保持して延長体を形成することができる。

また、延長体の引出方向に直交する方向の軸を中心に保持部材を回転させれば、成長体から延長体を引き出す際に、当該延長体を確実に保持することができる。

本発明の一実施形態に係る引出装置の側面図。 図１の引出装置の動作説明図。 本発明の変形例に係る引出装置の部分斜視図。

以下、本考案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（Ａ）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（Ａ）中手前方向で「後」がその逆方向とする。

図１において、引出装置１０は、カーボンナノチューブＣＴを成長させた成長体ＣＢから延長体としてのカーボンナノチューブシートＣＳ（以下、単に「シートＣＳ」という場合がある）を引き出す装置であって、成長体ＣＢの一部を保持部材としての線材２５で保持する保持手段２０と、成長体ＣＢと線材２５とを相対移動させる移動手段３０とを備え、成長体ＣＢを支持する成長体支持手段４０の近傍に配置されている。なお、成長体ＣＢは、基板ＳＢの一方の面上から上方にカーボンナノチューブＣＴを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、張力付与手段であって駆動機器としてのリニアモータ２１と、リニアモータ２１の一対のスライダ２１Ａそれぞれに支持され、線材２５に成長体ＣＢの一部を巻き付ける巻付手段であって駆動機器としての回動モータ２２と、回動モータ２２の出力軸２２Ａに支持され、そのスライダ２３Ａでチャック部材２４を支持する駆動機器としてのリニアモータ２３と、チャック部材２４に支持された線材２５とを備え、シートＣＳの引出方向（右方向）に直交する方向（前後方向）の軸を中心に線材２５を回転させることで、当該線材２５に成長体ＣＢの一部を巻き付ける構成になっている。

移動手段３０は、そのスライダ３１Ａでリニアモータ２１を支持する駆動機器としてのリニアモータ３１を備えている。

成長体支持手段４０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よって一体物ＷＫを基板ＳＢの他方の面側から吸着保持する保持面４１Ａを有するテーブル４１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、各部材が初期位置に配置された図１に示す引出装置１０に対し、作業者が図示しない操作パネルやパーソナルコンピュータ等の入力手段を介して自動運転開始の信号を入力する。すると、保持手段２０がリニアモータ２１を駆動し、一対のスライダ２１Ａを互いに離間する方向に移動させて線材２５に張力を付与し、スタンバイ状態となる。次に、作業者または図示しない搬送手段が、一体物ＷＫを保持面４１Ａの所定位置に載置すると、成長体支持手段４０が図示しない減圧手段を駆動し、保持面４１Ａで一体物ＷＫを吸着保持する。

そして、移動手段３０がリニアモータ３１を駆動し、線材２５を左方向に移動させ、図２（Ａ）中二点鎖線で示すように、線材２５を成長体ＣＢの引出方向先端部に当接させる。これにより、成長体ＣＢの一部が自身の粘性によって線材２５に接着する。その後、移動手段３０がリニアモータ３１を駆動し、図２（Ａ）中実線で示すように、線材２５を右方向に移動させると、成長体ＣＢは、カーボンナノチューブＣＴの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帯状のシートＣＳとなって引き出される。

次いで、保持手段２０および移動手段３０が回動モータ２２およびリニアモータ３１を駆動し、図２（Ｂ）に示すように、線材２５を回転させながら左方向に移動させることで、成長体ＣＢの一部であるシートＣＳを当該線材２５に巻き付ける。その後、移動手段３０がリニアモータ３１を駆動し、図２（Ｃ）に示すように、成長体ＣＢから再度シートＣＳを引き出す。

そして、シートＣＳの引出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、保持手段２０がリニアモータ２３を駆動し、線材２５でシートＣＳを受取手段に受け渡す。その後、移動手段３０がリニアモータ３１を駆動し、線材２５を箱や袋等の図示しない回収手段上に移動させた後、保持手段２０がリニアモータ２３、２１を駆動し、線材２５の支持を解除することで、線材２５を図示しない回収手段内に落下させる。そして、基板ＳＢ上の成長体ＣＢがシートＣＳとなって全てまたは所定量引き出されると、成長体支持手段４０が図示しない減圧手段の駆動を停止し、一体物ＷＫ（基板ＳＢ）の吸着保持を解除した後、図示しない搬送手段が一体物ＷＫ（基板ＳＢ）を支持して回収する。次いで、作業者または多関節ロボット等の図示しない搬送手段が一対のチャック部材２４の間に別の線材２５を位置させると、保持手段２０がリニアモータ２３、２１を駆動し、チャック部材２４で線材２５を支持する。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、成長体ＣＢの一部を線材２５に巻き付けて保持するため、当該成長体ＣＢの一部を確実に保持してシートＣＳを形成することができる。

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、保持部材は、糸、丸棒、角棒、針金、ブレード材等でもよく、その材質は、金属、木材、硝子、磁器、ゴム、樹脂、スポンジ等であってもよい。
保持部材は、成長体ＣＢの一部を螺旋状に巻き付けてもよい。
保持手段２０は、一対のスライダ２３Ａで直接線材２５を支持してもよいし、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、粘着シート、磁力、ベルヌーイ吸着、駆動機器等で線材２５を支持してもよい。
線材２５は、１つのリニアモータ２３に片持ちで支持されてよい。
リニアモータ２３は、なくてもよく、この場合、例えば、回動モータ２２の出力軸２２Ａで直接線材２５を支持すればよい。
保持手段２０は、図２（Ａ）中二点鎖線で示す状態（線材２５を成長体ＣＢの引出方向先端部に当接させた状態）で、当該線材２５を回転させて成長体ＣＢの一部を線材２５に巻き付けてもよい。
保持手段２０は、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、左右方向や上下方向およびその他の方向から成長体ＣＢに保持部材としての線材２６を挿入し、当該線材２６を回転させて成長体ＣＢの一部を巻き付けてもよい。この場合、例えば、回動モータ２２の出力軸２２Ａや、リニアモータ２３のスライダ２３Ａに線材２６を片持ちで支持させ、当該線材２６が各方向に向くように、保持手段２０や移動手段３０等を適宜な方向に向けて配置すればよい。
保持手段は、成長体ＣＢの表面に外周面を当接させた線材２５、２６をその軸回りに回転させながら成長体ＣＢの表面に沿わせて移動させることで、線材２５、２６に成長体ＣＢの一部を巻き付けてもよい。
リニアモータ２１は、なくてもよい。

移動手段３０は、シートＣＳを線材２５、２６に巻き付けるとき、左右上下前後および、それらの方向に交差する方向に線材２５、２６を移動させてもよいし、何れの方向にも移動させなくてもよい。
移動手段３０は、線材２５の位置を固定しておきテーブル４１を移動させてもよいし、線材２５およびテーブル４１の両方を移動させてもよい。
移動手段３０は、左右上下前後および、それらの方向に交差する方向に線材２５を移動させてもよい。

成長体支持手段４０は、保持面４１Ａで成長体ＣＢを直接保持してもよい。
成長体支持手段４０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、粘着シート、磁力、ベルヌーイ吸着、駆動機器等で一体物ＷＫや成長体ＣＢを支持する構成でもよい。

引出装置１０は、シートＣＳを図示しない受取手段に受け渡した後、使用済みの線材２５を再利用可能に洗浄するブラシ、ブレード、吹付ノズル等の清掃手段で洗浄するようにしてもよいし、回収手段や清掃手段に搬送することなく、再度使用してもよい。
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。

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、成長体と保持手段とを相対移動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
２０ 保持手段
２２ 回動モータ（巻付手段）
２５、２６ 線材（保持部材）
３０ 移動手段
ＣＢ 成長体
ＣＴ カーボンナノチューブ
ＣＳ カーボンナノチューブシート（延長体）

Claims (2)

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、
   前記成長体に保持部材を当接させ、前記成長体の一部を前記保持部材で保持する保持手段と、
   前記成長体と前記保持部材とを互いに離間する方向に移動させて前記成長体から前記延長体を引き出す移動手段とを備え、
   前記保持手段は、前記保持部材に前記成長体の一部を巻き付ける巻付手段を備え、前記延長体の引出方向に交差する方向の軸を中心に前記保持部材を回転させることで、当該保持部材に前記成長体の一部を巻き付けることを特徴とする引出装置。
2. 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、
   前記成長体に保持部材を当接させ、前記成長体の一部を前記保持部材で保持する保持工程と、
   前記成長体と前記保持部材とを互いに離間する方向に移動させて前記成長体から前記延長体を引き出す移動工程とを備え、
   前記保持工程は、前記延長体の引出方向に交差する方向の軸を中心に前記保持部材を回転させることで、当該保持部材に前記成長体の一部を巻き付ける巻付工程を備えていることを特徴とする引出方法。

Images