WO2017119309A1 - 引出装置および引出方法 - Google Patents

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和寿 山口
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    • C01B32/16Preparation
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    • D02YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02JFINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
    • D02J1/00Modifying the structure or properties resulting from a particular structure; Modifying, retaining, or restoring the physical form or cross-sectional shape, e.g. by use of dies or squeeze rollers
    • D02J1/22Stretching or tensioning, shrinking or relaxing, e.g. by use of overfeed and underfeed apparatus, or preventing stretch

Definitions

  • the present invention relates to a drawing device and a drawing method.
  • An object of the present invention is to provide a drawing device and a drawing method capable of suppressing an increase in size of the device.
  • the drawing device of the present invention is a drawing device for pulling out an extended body from a growth body on which carbon nanotubes are grown, and a support means for supporting a part of the growth body, and the support means And a moving means for relatively moving the growth body, and the support means has a plurality of support portions arranged in the width direction of the growth body perpendicular to the pulling-out direction of the extension body, and the plurality of support portions A configuration is adopted in which a plurality of the extension bodies are drawn out from a single growth body.
  • the support means includes auxiliary means for assisting the drawing so that the plurality of extended bodies to be drawn do not come into contact with each other.
  • the said moving means moves the said support part relatively so that the said adjacent support part may space apart.
  • the pulling method of the present invention is a pulling method for pulling out an extension from a growth body on which carbon nanotubes are grown, and includes a plurality of support portions arranged in the width direction of the growth body perpendicular to the pulling direction of the extension body.
  • a supporting step of supporting a part of the growth body, and a moving step of pulling out the plurality of extension bodies from the single growth body by relatively moving the plurality of support portions and the growth body. Is adopted.
  • the auxiliary means assists in pulling out the plurality of extensions, the plurality of extensions can be easily pulled out with a simple configuration. Moreover, if the support part is relatively moved so that the adjacent support parts are separated from each other, the plurality of extensions can be pulled out without being brought into contact with each other.
  • the X axis, the Y axis, and the Z axis are orthogonal to each other, the X axis and the Y axis are axes in a predetermined plane, and the Z axis is an axis that is orthogonal to the predetermined plane.
  • the arrow direction of the X axis when viewed from the direction of the arrow AR parallel to the Y axis, when indicating the direction, “up” is the arrow direction of the Z axis, “down” is the opposite direction, and “right”. Is the arrow direction of the X axis, “left” is the opposite direction, “front” is the arrow direction of the Y axis, and “rear” is the opposite direction.
  • an extraction device 10 extracts an elongated carbon nanotube sheet CS (hereinafter, simply referred to as “sheet CS”) as an extension from a growth body CB on which carbon nanotubes CT are grown.
  • sheet CS elongated carbon nanotube sheet CS
  • a holding unit 20 that holds the growth body CB
  • a support unit 30 that supports a part of the growth body CB
  • a moving unit 40 that relatively moves the support unit 30 and the growth body CB are provided.
  • the growth body CB is obtained by growing the carbon nanotube CT upward from one surface of the substrate SB, and is formed as an integrated object WK supported by the substrate SB.
  • the holding means 20 includes a table 21 having a holding surface 21A for sucking and holding the monolith WK from the other surface side of the substrate SB by a decompression means (not shown) such as a decompression pump or a vacuum ejector.
  • a decompression means such as a decompression pump or a vacuum ejector.
  • the support means 30 is supported by an output shaft 31A of a linear motion motor 31 as a drive device, and two support portions 32A arranged in the width direction (front-rear direction) of the growth body CB perpendicular to the drawing direction (right direction) of the sheet CS. And a supporting member 33 for assisting the pulling out so that the plurality of sheets CS to be pulled out do not come into contact with each other, so that two sheets CS are pulled out from the single growth body CB by the two supporting parts 32A. It is configured.
  • the auxiliary means 33 includes an auxiliary member 33C supported by an output shaft 33B of a direct acting motor 33A as a driving device.
  • the moving means 40 includes a linear motor 41 as a drive device that supports the linear motion motor 31 with the first slider 41A and supports the linear motion motor 33A with the second slider 41B.
  • FIG. 1A An operator starts automatic operation via an input means (not shown) such as an operation panel or a personal computer with respect to the drawer 10 in which each member is arranged at an initial position indicated by a solid line. Input the signal.
  • an unillustrated transport means such as an operator or an articulated robot or a belt conveyor places the integrated object WK at a predetermined position on the holding surface 21A
  • the holding means 20 drives a decompression means (not shown) so that the holding surface 21A can be integrated.
  • the object WK is adsorbed and held.
  • the moving means 40 drives the linear motor 41, moves the first slider 41 ⁇ / b> A so that the right end portion of the growth body CB is positioned directly below the support member 32, and then the support means 30 drives the linear motion motor 31.
  • the support member 32 is lowered and the right end portion of the growth body CB is pressed by the lower end of each support portion 32A.
  • the growth body CB adheres to the lower end of each support portion 32A due to its own viscosity.
  • the moving means 40 drives the linear motor 41 and moves the support member 32 to the right until the auxiliary member 33 ⁇ / b> C can enter between the growth body CB and the support member 32.
  • the growth body CB is coupled by the intermolecular force of the carbon nanotube CT, and is pulled out as two strip-shaped sheets CS that are supported by the moving support member 32 and arranged along the pulling direction.
  • the moving means 40 and the support means 30 drive the linear motor 41 and the linear motion motor 33A, and insert the auxiliary member 33C between the two sheets CS.
  • the moving means 40 drives the linear motor 41 to move the support member 32 further to the right, thereby pulling out the two belt-like sheets CS.
  • the support unit 30 drives the linear motor 31, The sheet CS is transferred to the receiving means.
  • the holding unit 20 stops driving the decompression unit (not shown) and releases the adsorption holding of the integrated object WK (substrate SB).
  • a conveying means supports and collects the integrated object WK (substrate SB).
  • each means drives each drive device to return each member to the initial position, and thereafter the same operation as described above is repeated.
  • the drawer device has three support portions 35 ⁇ / b> A supported by the output shafts 34 ⁇ / b> A of the linear motion motors 34 as three drive devices instead of the support means 30.
  • the supporting means 30A having the supporting member 35 is employed, and instead of the moving means 40, the first linear motor 42 as a driving device for supporting the linear motion motor 34 by each of the three sliders 42A and the slider 43A are used.
  • the drawing apparatus 10 ⁇ / b> A may be employed that employs moving means 40 ⁇ / b> A including two second linear motors 43 as driving devices that support the means 20.
  • the moving means 40A drives the first and second linear motors 42 and 43, and the adjacent support portions 35A are connected to each other.
  • the support portion 35A is relatively moved so as to be separated, and the holding means 20 is moved to the right to pull out the three sheets CS.
  • at least one of the timing and speed at which the three support portions 35A and the holding means 20 are relatively moved may be the same or different.
  • at least one of the timing and speed at which the support portions 35A at both ends are moved may be the same or different.
  • the holding means 20 may be configured to hold the integrated object WK by chuck means such as a mechanical chuck or a chuck cylinder, coulomb force, adhesive, adhesive, magnetic force, Bernoulli suction, driving device, etc., or there is no structure to hold. Also good. When holding the integrated object WK with another apparatus, the holding means 20 may not be provided in the drawing apparatus 10 of FIGS. 1A, 1B, and 2.
  • the shapes of the support portions 32A and 35A may be the same or different.
  • the support means may be configured such that the growth body CB is supported by chuck means such as a mechanical chuck or a chuck cylinder, coulomb force, adhesive, adhesive, Bernoulli adsorption, drive equipment, or the like.
  • the support means 30 and 30A support the growth body CB by raising and lowering the integrated object WK without raising and lowering the support parts 32A and 35A, or raising and lowering both the support parts 32A and 35A and the integrated object WK.
  • the portions 32A and 35A may be supported.
  • the support member 32 may employ a round bar, a blade material, rubber, resin, sponge, or the like.
  • One support member 32A, 35A to be supported by one support member 32, 35 may be one, two or more support members 32, 35 may be one, or two or more support members 32, 35 may be used.
  • the auxiliary unit 33 moves the auxiliary member 33C between the plurality of sheets CS by moving the auxiliary member 33C up and down, or raising and lowering both the auxiliary member 33C and the growth body CB without raising and lowering the auxiliary member 33C. It may be inserted or not, may not be supported by the moving means 40, may be independent, and may not move in the left-right direction.
  • the auxiliary member 33C may employ a round bar, blade material, rubber, resin, sponge, or the like as an auxiliary member, or may assist the drawing so that the plurality of sheets CS do not come into contact with each other by air blowing.
  • the moving means 40, 40A may fix one of the holding means 20 or the supporting means 30, 30A and move the other, or may move both of them.
  • the holding means 20 may be moved in a direction intersecting the left-right direction such as obliquely below.
  • the extension in the present invention may be in the form of a thread.
  • only a plurality of thread-like extensions may be pulled out from a single growth body by a drawing device, or at least one thread-like extension in each case.
  • the sheet CS may be drawn from a single growth body.
  • the growth body CB may not be supported by the substrate SB.
  • the holding unit 20 may directly support the growth body CB.
  • the means and steps in the present invention are not limited in any way as long as they can perform the operations, functions, or steps described with respect to those means and steps.
  • the process is not limited at all.
  • the supporting means is not limited as long as it can support a part of the growth body, in light of the common general technical knowledge at the time of filing, and within the technical scope (other means and The description of the process is omitted).
  • the drive device in the embodiment includes an electric device such as a rotation motor, a linear motion motor, a linear motor, a single axis robot, an articulated robot, an actuator such as an air cylinder, a hydraulic cylinder, a rodless cylinder, and a rotary cylinder. In addition to these, a combination of them directly or indirectly may be employed (some of them overlap with those exemplified in the embodiment).

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Abstract

引出装置(10)は、成長体(CB)の一部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)とを備え、支持手段(30)は、延長体(CS)の引出方向に直交する成長体(CB)の幅方向に並ぶ複数の支持部(32A)を有し、当該複数の支持部(32A)により単一の成長体(CB)から複数の延長体(CS)を引き出す。

Description

引出装置および引出方法
 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は、1つの成長体から所定幅の延長体を引き出すため、当該所定幅より短い延長体が必要な場合、引き出した延長体を裁断装置で裁断しなくてはならず、装置が大型化するという不都合がある。
 本発明の目的は、装置の大型化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、前記支持手段と前記成長体とを相対移動させる移動手段とを備え、前記支持手段は、前記延長体の引出方向に直交する前記成長体の幅方向に並ぶ複数の支持部を有し、当該複数の支持部により単一の前記成長体から複数の前記延長体を引き出す、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、前記支持手段は、引き出される前記複数の延長体が接触しないように引き出しを補助する補助手段を備えている、ことが好ましい。
 また、本発明の引出装置では、前記移動手段は、隣接する前記支持部が離間するように当該支持部を相対移動させる、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、前記延長体の引出方向に直交する前記成長体の幅方向に並ぶ複数の支持部により、前記成長体の一部を支持する支持工程と、前記複数の支持部と前記成長体とを相対移動させることにより、単一の前記成長体から複数の前記延長体を引き出す移動工程とを備えている、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、引き出した延長体を裁断装置で裁断する必要がなくなり、装置の大型化を抑制することができる。
 この際、補助手段が複数の延長体を引き出すことを補助すれば、簡素な構成で複数の延長体を引き出しやすくすることができる。
 また、移動手段が隣接する支持部が離間するように支持部を相対移動させれば、複数の延長体を接触させることなく引き出すことができる。
本発明の一実施形態に係る引出装置の斜視図。 本発明の一実施形態に係る引出装置の動作説明図。 本発明の変形例の引出装置の斜視図。
 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軸と平行な矢印AR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軸の矢印方向で「後」がその逆方向とする。
 図1A、図1B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帯状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とを備えている。なお、成長体CBは、カーボンナノチューブCT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、シートCSの引出方向(右方向)に直交する成長体CBの幅方向(前後方向)に並ぶ2つの支持部32Aを有する支持部材32と、引き出される複数のシートCSが接触しないように引き出しを補助する補助手段33とを備え、2つの支持部32Aにより単一の成長体CBから2つのシートCSを引き出すように構成されている。
 補助手段33は、駆動機器としての直動モータ33Aの出力軸33Bに支持された補助部材33Cを備えている。
 移動手段40は、第1スライダ41Aで直動モータ31を支持し、第2スライダ41Bで直動モータ33Aを支持する駆動機器としてのリニアモータ41を備えている。
 以上の引出装置10において、成長体CBから複数のシートCSを引き出す手順を説明する。
 先ず、図1A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を吸着保持する。その後、移動手段40がリニアモータ41を駆動し、支持部材32の直下に成長体CBの右端部が位置するように第1スライダ41Aを移動させ後、支持手段30が直動モータ31を駆動し、図1A中において二点鎖線で示すように、支持部材32を下降させて各支持部32Aの下端で成長体CBの右端部を押圧する。このとき、成長体CBは、自身の粘性により各支持部32Aの下端に接着する。
 次いで、図1Bに示すように、移動手段40がリニアモータ41を駆動し、成長体CBと支持部材32との間に補助部材33Cが入り込むことができる位置にまで支持部材32を右方に移動させる。すると、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、移動する支持部材32に支持されて引き出し方向に沿って配列された2つの帯状のシートCSとなって引き出される。その後、移動手段40および支持手段30がリニアモータ41および直動モータ33Aを駆動し、補助部材33Cを2つのシートCSの間に挿入する。次いで、移動手段40がリニアモータ41を駆動し、支持部材32をさらに右方に移動させることで2つの帯状のシート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、支持手段30が直動モータ31を駆動し、シートCSを受取手段に受け渡す。その後、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、保持手段20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。その後、各手段が各駆動機器を駆動し、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、引き出したシートCSを裁断装置で裁断する必要がなくなり、装置の大型化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、引出装置は、図2に示すように、支持手段30の代わりに、3体の駆動機器としての直動モータ34のそれぞれの出力軸34Aに支持された1つの支持部35Aを有する3体の支持部材35を備えた支持手段30Aを採用し、移動手段40の代わりに、3体のスライダ42Aそれぞれで直動モータ34を支持する駆動機器としての第1リニアモータ42と、スライダ43Aで保持手段20を支持する駆動機器としての2体の第2リニアモータ43とを備えた移動手段40Aを採用した引出装置10Aでもよい。この場合、各支持部材35が近接した状態で、各支持部材35が成長体CBを支持した後、移動手段40Aが第1、第2リニアモータ42、43を駆動し、隣接する支持部35Aが離間するように当該支持部35Aを相対移動させるとともに、保持手段20を右方に移動させることで3枚のシートCSを引き出す。この際、3つの支持部35Aと保持手段20とを相対移動させるタイミングおよび速度の少なくとも一方は、同じであってもよいし異なっていてもよい。中央の支持部35Aに対して両端の支持部35Aを離間させる場合、両端の支持部35Aを移動させるタイミングおよび速度の少なくとも一方は、同じであってもよいし異なっていてもよい。
 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。
 他の装置で一体物WKを保持する場合、図1A、図1B、図2の引出装置10において保持手段20はなくてもよい。
 支持部32A、35Aの形状は、同じであってもよいし異なっていてもよい。
 支持手段は、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、30Aは、支持部32A、35Aを昇降させずに、一体物WKを昇降させたり、支持部32A、35A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32A、35Aに支持させてもよい。
 支持部材32は、丸棒、ブレード材、ゴム、樹脂、スポンジ等を採用してもよい。
 1体の支持部材32、35に支持させる支持部32A、35Aは、1つでもよいし、2つ以上でもよいし、支持部材32、35は1体でもよいし、2体以上でもよい。
 補助手段33は、補助部材33Cを昇降させずに、一体物WKを昇降させたり、補助部材33Cと成長体CBとの両方を昇降させたりすることで補助部材33Cを複数のシートCSの間に挿入してもよいし、なくてもよいし、移動手段40に支持されることなく、独立していていてもよいし、左右方向に移動しなくてもよい。
 補助部材33Cは、丸棒、ブレード材、ゴム、樹脂、スポンジ等を補助部材として採用してもよいし、エア噴き付けにより複数のシートCSが接触しないように引き出しを補助してもよい。
 移動手段40、40Aは、保持手段20または支持手段30、30Aの一方を固定しておき、他方を移動させてもよいし、両方を移動させるものであってもよいし、右斜め上方や右斜め下方等の左右方向に交差する方向に保持手段20を移動させてもよい。
 本発明における延長体は、糸状であってもよく、この場合、引出装置で糸状の複数の延長体のみを単一の成長体から引き出してもよいし、少なくともそれぞれ1つずつの糸状の延長体とシートCSとを単一の成長体から引き出してもよい。
 成長体CBは、基板SBに支持されていなくてもよく、この場合、保持手段20は、直接成長体CBを支持してもよい。
 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、支持手段は、成長体の一部を支持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、10A 引出装置
 30、30A 支持手段
 31A、35A 支持部
 33 補助手段
 40、40A 移動手段
 CB 成長体
 CS カーボンナノチューブシート(延長体)
 CT カーボンナノチューブ

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、
     前記支持手段と前記成長体とを相対移動させる移動手段とを備え、
     前記支持手段は、前記延長体の引出方向に直交する前記成長体の幅方向に並ぶ複数の支持部を有し、当該複数の支持部により単一の前記成長体から複数の前記延長体を引き出すことを特徴とする引出装置。
  2.  前記支持手段は、引き出される前記複数の延長体が接触しないように引き出しを補助する補助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.  前記移動手段は、隣接する前記支持部が離間するように当該支持部を相対移動させる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、
     前記延長体の引出方向に直交する前記成長体の幅方向に並ぶ複数の支持部により、前記成長体の一部を支持する支持工程と、
     前記複数の支持部と前記成長体とを相対移動させることにより、単一の前記成長体から複数の前記延長体を引き出す移動工程とを備えていることを特徴とする引出方法。
     
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