JP7384781B2 - シート分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、積層されたシートを分離しながら取り出すシート分離装置に関する。

紙や樹脂等のシートが積層された状態から、最上層に位置するシートのみを１枚ずつ取り出す装置が知られている。積層されたシートは、帯電しているため、静電気によって互いに吸着し合った状態である。そのため、このような装置では、静電気により吸着し合った複数枚のシートを分離して、最上層のシートだけを１枚ずつ取り出す手段がとられる。

特許文献１には、多数枚のシートが積層されたシート群から最上層のシートを順次取出すシート取出し装置は、本体に対して昇降するように支持され、多数枚のシート群が載置される支持部材と、該支持部材を昇降する昇降部材と、支持部材に相対して上下方向へ移動可能で、シートの長手方向に対して互いに近づく方向及び離間する方向へ移動するように設けられて支持部材に載置されたシート群の最上層に位置するシートをそれぞれ吸着する吸着部材と、各吸着部材を上下方向へ移動する上下動部材と、各吸着部材を互いに近づく方向及び離間する方向へ移動する水平移動部材と、支持部材に載置されたシート群の少なくとも上部側面に空気を噴射する空気噴射部材と、吸着部材に保持されたシートの端縁に当接して弾性変形可能な分離部材とを備えるシート取出し装置及びシート取出し方法が開示されている。

特開２００５－４７６９４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、シートに帯電した静電気を完全に除電することが困難である。そのため、特許文献１に記載の技術では、静電気によって互いに吸着し合ったシート同士の分離が不十分になることにより、最上層のシートを１枚ずつ取り出せないことがあるという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、積層されたシートをより確実に分離して１枚ずつ取り出すことができるシート分離装置を提供することを目的とするものである。

一実施の形態にかかるシート分離装置は、複数のシートを積層したシート積層体が載置される載置部と、シートの積層方向と直交する方向に互いに接近又は離間するように移動可能に設けられ、シート積層体のうち最上層に位置するシートを吸着する少なくとも２つの吸着部材と、互いに離間した位置で最上層のシートに吸着した状態の吸着部材同士が接近することにより最上層のシートが撓んで形成される最上層のシートと２層目に位置するシートとの間の空間の静電気を除電する除電装置と、を有し、載置部と吸着部材とは、積層方向に互いに接近又は離間するように移動可能に設けられ、静電気を除電した後に、載置部と吸着部材とが除電装置に対してそれぞれが反対方向に離間する方向に移動する。

本発明により、積層されたシートをより確実に分離して１枚ずつ取り出すことができるシート分離装置を提供することができる。

実施の形態１にかかるシート分離装置の全体構成を示す模式図である。 実施の形態１にかかるシート分離装置の動作を説明するフローチャートである。 図１に示すシート分離装置を用いてシート間の静電気を除電する態様を示す図である。 図１に示すシート分離装置を用いて最上層のシートを取り出す態様を示す図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

まず、図１を参照して、本実施形態にかかるシート分離装置の構成について説明する。図１は、実施の形態１にかかるシート分離装置の全体構成を示す模式図である。

本実施形態にかかるシート分離装置は、複数のシートを積層したシート積層体が載置される載置部と、シートの積層方向と直交する方向に互いに接近又は離間するように移動可能に設けられ、シート積層体のうち最上層に位置するシートを吸着する少なくとも２つの吸着部材と、互いに離間した位置で最上層のシートに吸着した状態の吸着部材同士が接近することにより最上層のシートが撓んで形成される最上層のシートと２層目に位置するシートとの間の空間の静電気を除電する除電装置と、を有し、載置部と吸着部材とは、積層方向に互いに接近又は離間するように移動可能に設けられ、静電気を除電した後に、載置部と吸着部材とが除電装置に対してそれぞれが反対方向に離間する方向に移動する。

図１に示すように、シート分離装置１は、載置ユニット１０と、フレーム部２０と、除電装置３０と、搬送ユニット４０と、を有する。シート分離装置１は、複数のシートＳが積層されたシート積層体Ｌから、最上層に位置するシートＳを１枚ずつ取り出し、次の工程に供給する際に用いられる。

このようなシートＳの一例としては、自動車用のリチウムイオン電池の製造工程において、複数枚のセルを金属製ケースに収容してモジュール化する際に、セルと金属ケースとの絶縁を確保するために、両者の間に配置される樹脂シートが挙げられる。このようなシートＳは、表面が滑らかであるため、シートＳには静電気が発生しやすい。したがって、積層されたシートＳ同士は、静電気により吸着し合った状態になる。これにより、シート積層体Ｌから最上層のシートＳを取り出す際には、２層目のシートＳ又は２層目のシートＳを含む下層のシートＳが吸着して複数のシートＳが重ね取りされる場合がある。

以下の説明では、シートＳの積層方向をＺ方向、Ｚ方向と直交し、略矩形状を有するシートＳの長辺方向をＸ方向、Ｘ方向及びＺ方向と直交し、シートＳの短辺方向をＹ方向とする。

載置ユニット１０は、載置部１１と、押圧部１２と、昇降駆動機構１３と、を有する。載置部１１は、シート積層体Ｌが載置される台である。載置部１１は、シート積層体Ｌの位置合わせを行うためのガイド部材１１ａを備えている。ガイド部材１１ａは、載置部１１の上端面からＺ方向に複数個が立設されるとともに、シート積層体Ｌの外周に沿って互いに離間した位置に設けられる。ガイド部材１１ａは、後述する除電装置３０が発生する帯電した空気を所望の位置に吹き付けることができるように、帯電した空気の流れを妨げないように配置されることが好ましい。

また、載置部１１には、押圧部１２を介して流体圧シリンダ等の昇降駆動機構１３が設けられる。昇降駆動機構１３は、Ｚ方向に動作する構成である。押圧部１２は、載置部１１の下端面からＺ方向の下方に向かって延びている。例えば、昇降駆動機構１３のピストンロッドと押圧部１２とは、併設された状態で、Ｚ方向と直交する水平方向に延在する連結部材１２ａにより連結されている。したがって、昇降駆動機構１３の動作に伴って、押圧部１２はＺ方向に昇降する。これにより、押圧部１２は載置部１１を下側から押し上げることができる。すなわち、載置部１１は、昇降駆動機構１３の動作に伴って、Ｚ方向に昇降するように移動可能である。

フレーム部２０は、載置部１１の下方においてＺ方向と直交する水平方向に延在する底部２１と、底部２１のＹ方向の両端においてＺ方向に立設される一対の支持フレーム２２とを有する。支持フレーム２２は、載置部１１及び載置部１１に積層されたシート積層体Ｌを合わせたＺ方向の長さよりも、Ｚ方向の長さが十分に長い寸法を有する部材である。フレーム部２０の内部空間には、載置部１１と載置部１１に載置されたシート積層体Ｌとを収容可能である。

支持フレーム２２の内壁面２２ｓの所定の位置には、シート積層体Ｌの位置を検出するためのフォトセンサ、リミットスイッチ等の検出器（不図示）が設けられる。このような検出器は、例えば支持フレーム２２の上部に配設され、載置部１１に載置されたシート積層体Ｌの上端を検出する。シート分離装置１は、最上層のシートＳの取り出し等に伴って、シート積層体Ｌの上端が検出されなくなった場合に、検出器が検出可能な位置まで載置部１１が上昇するように動作する。これにより、シート分離装置１は、載置部１１に載置されたシート積層体Ｌの上端を常に一定の高さ位置に調整することができる。

除電装置３０は、シートＳに発生する静電気を電気的に中和して除電するものであり、例えばイオナイザを用いることができる。本実施形態では、最上層のシートＳと２層目のシートＳとの間に空間Ｇを形成し、当該空間Ｇに向けて除電装置３０から所要の電荷に帯電した空気を吹き付けて、当該空間Ｇに発生する静電気を除電する。

また、帯電した空気を狙った位置に吹き付けることができるように、除電装置３０は支持フレーム２２の内壁面２２ｓの所定の高さ位置に設けられる。さらに、帯電した空気を噴出する除電装置３０の噴出口３０ａは、Ｘ方向に沿って配設されることが好ましい。除電装置３０は、後述する吸着部材４３ａの移動方向（Ｘ方向）と直交するＹ方向において、２つの除電装置３０が対向するように配置される。この除電装置３０の詳細は図２以降で説明する。

搬送ユニット４０は、昇降駆動機構４１と、昇降部材４２と、吸引部４３と、を有する。搬送ユニット４０は、シート積層体Ｌの上から順にシートＳを１枚ずつ取り出し、取り出したシートＳを所定の位置に供給することができる。

流体圧シリンダ等で構成される昇降駆動機構４１は、Ｚ方向に動作する構成である。昇降駆動機構４１は、昇降部材４２に連結される。昇降部材４２は、昇降駆動機構４１の動作によりＺ方向に昇降可能に設けられる。また、昇降部材４２の下端には、吸引部４３が設けられる。

吸引部４３は、少なくとも２つの吸着部材４３ａと、各吸着部材４３ａに対応する数量の軸部４３ｂ及び水平駆動機構４３ｃと、を有する。吸着部材４３ａは、シートＳを吸着可能な部材であり、例えば真空パッドを用いることができる。真空パッドは、真空ポンプ等と管を介して接続され、真空による吸引力によってシートＳを吸着するものである。

本実施形態では、搬送ユニット４０が４つの吸着部材４３ａを有するものとして説明する。当該４つの吸着部材４３ａは、シートＳの中心位置を通ってＹ方向に延在するシートＳの中心線に対して対称的な位置に、２つずつ設けられる。そして、当該中心線を挟んで同じ側にある２つの吸着部材４３ａをそれぞれ１組として、２組の吸着部材４３ａがＸ方向に互いに離間して配置されている。

なお、吸着部材４３ａは、Ｘ方向に互いが接近又は離間するように移動可能に設けられればよく、吸着部材４３ａの数量はシートＳの大きさや形状に応じて適宜設計されるものである。例えば、２つの吸着部材４３ａをシートＳの中心線に対して対称的な位置に１つずつ設ける構成であってもよい。

水平駆動機構４３ｃは、昇降部材４２の下端面に設けられる。水平駆動機構４３ｃは、例えば流体圧シリンダ等により構成される。水平駆動機構４３ｃは、Ｚ方向に延びる各軸部４３ｂを介して各吸着部材４３ａを支持するとともに、これらをＸ方向に往復移動させることができる。軸部４３ｂの下端には、吸着部材４３ａが備えられ、軸部４３ｂの上端は、水平駆動機構４３ｃに連結される。本実施形態では、各吸着部材４３ａは、軸部４３ｂを介して個別の水平駆動機構４３ｃに設けられている。これにより、２組の吸着部材４３ａは、シートＳの中心線を挟んで対称的な位置にある吸着部材４３ａ同士がＸ方向に沿って互いに接近又は離間するように移動可能である。

すなわち、上記の構成を有する搬送ユニット４０において、２組の吸着部材４３ａは、昇降駆動機構４１の動作に伴って、Ｚ方向に昇降するように移動可能であるとともに、水平駆動機構４３ｃの動作に伴って、Ｘ方向に沿って互いに接近又は離間するように移動可能である。

次に、図２～図４を参照して、シート分離装置１を用いたシートＳの取り出し動作について説明する。図２は、実施の形態１にかかるシート分離装置の動作を説明するフローチャートである。図３は、図１に示すシート分離装置を用いてシート間の静電気を除電する態様を示す図である。図４は、図１に示すシート分離装置を用いて最上層のシートを取り出す態様を示す図である。

なお、図３及び図４は、図１に示すシート分離装置１の要部を側方（Ｙ方向）から見た図であり、図３及び図４において紙面の手前側に配置される支持フレーム２２及び除電装置３０を破線で示して、奥側に配置されるものを透視するように示している。また、図３は、図２に示すフローチャートのステップＳ３～Ｓ４に対応した図である。図４は、図２に示すフローチャートのステップＳ５に対応した図である。

シートＳの取り出しを行うにあたり、載置部１１にシート積層体Ｌをセットする。載置部１１は、セットされたシート積層体Ｌの上端が検出器により検出される位置まで上昇する。その後、図２に示すように、吸着部材４３ａが吸着位置に下降する（ステップＳ１）。ステップＳ１では、シート分離装置１は、昇降駆動機構４１の動作により、吸引部４３を待機位置から下降させる。吸引部４３は、吸着部材４３ａが最上層のシートＳに密着する吸着位置まで下降する。これにより、吸着部材４３ａが最上層のシートＳに吸着する（ステップＳ２）。ステップＳ２では、２組の吸着部材４３ａがＸ方向において互いに所要の間隔をあけて離間した位置で最上層のシートＳに吸引を伴って吸着する。

続いて、吸着部材４３ａが互いに接近することにより、シートＳ間に空間Ｇを形成する（ステップＳ３）。ステップＳ３では、水平駆動機構４３ｃの動作により、最上層のシートＳに吸着した２組の吸着部材４３ａであって、シートＳの中心線を挟んで対称的な位置にある吸着部材４３ａ同士が互いに接近する方向及び離間する方向に往復移動する。この往復移動を複数回行って最上層のシートＳを撓ませる。図３に示すように、２組の吸着部材４３ａが往復移動した後、２組の吸着部材４３ａが初期位置よりも互いに接近した位置に移動することによって最上層のシートＳが上方へ撓む。上方へ撓んだ最上層のシートＳと２層目のシートＳとの間には、Ｙ方向に貫通する空間Ｇが形成される。

続いて、シートＳ間を狙って除電装置３０から帯電した空気を吹き付ける（ステップＳ４）。図３に示すように、ステップＳ４では、除電装置３０は帯電した空気を発生し、噴出口３０ａから帯電した空気を噴出する。帯電した空気は、最上層及び２層目のシートＳ間と、ステップＳ３において形成された空間Ｇと、に向けて吹き付けられる。これにより、当該シートＳ間及び空間Ｇに発生する静電気を除電する。なお、除電装置３０から帯電した空気を吹き付ける操作は、少なくともステップＳ３の工程で行われるものであるが、シートＳの取り出し動作（ステップＳ１～Ｓ５）の間、継続して行ってもよい。

最上層のシートＳと２層目のシートＳとの間に発生する静電気を効果的に除電するために、載置部１１上に積層された最上層のシートＳと２層目のシートＳとの境界に向けて帯電した空気を吹き付けることが好ましい。したがって、除電装置３０の噴出口３０ａは、両支持フレーム２２の各内壁面２２ｓにおいて、当該境界に対応する位置に配設されることが好ましい。

また、噴出口３０ａは、Ｘ方向に沿うとともに当該境界に渡って設けられるものであるが、少なくとも、接近した状態の２組の吸着部材４３ａの間に設けられることが好ましい。これにより、空間Ｇを狙って帯電した空気を吹き付けることができる。このようにして吹き付けられた帯電した空気は、Ｙ方向に流れる。空間Ｇに発生する静電気を除電することにより、最上層のシートＳと２層目のシートＳとの静電気による吸着をより確実に低減し、互いの分離を容易にする。

その後、吸着部材４３ａが上昇すると同時に、載置部１１が下降する（ステップＳ５）。図４に示すように、ステップＳ５では、ステップＳ４における静電気の除電後、シート分離装置１は、昇降駆動機構４１の動作により、吸引部４３を上昇させる。これに伴い、吸着部材４３ａが吸着位置から待機位置に向かって上昇する。

このとき、シート分離装置１においては、吸着部材４３ａによって最上層のシートＳを上方に向けて持ち上げる動作を行うが、最上層のシートＳに２層目のシートＳ又は２層目を含む複数のシートＳが静電吸着した状態で、複数のシートＳを持ち上げる場合がある。

これは、除電装置３０を用いてシートＳ間に発生する静電気を完全に除去することが困難であることが原因として考えらえる。このため、かかる除電後にもなお残留する静電気によって、シートＳ同士が互いに吸着してしまう。このように、互いに吸着し合ったシートＳ同士の分離が不十分になると、最上層のシートＳを１枚ずつ取り出すことができないという問題が生じる。

そこで、シート分離装置１は、吸着部材４３ａの上昇時に、昇降駆動機構１３の動作により、載置部１１を下降させる。なお、載置部１１とフレーム部２０の底部２１との間には、載置部１１が下降するための十分な間隔が形成されている。そして、ステップＳ５において、吸着部材４３ａが上昇する動作と、載置部１１が下降する動作とは、ほぼ同時に行われるように制御することが好ましい。

ここで、最上層のシートＳと２層目のシートＳとの間の静電気の帯電量をＣ１とし、２層目のシートＳと２層目より下層のシートＳ（載置部１１上に残ったシート積層体Ｌ）との間の静電気の帯電量をＣ２とする。なお、以下の説明では、最上層のシートＳに２層目のシートＳが吸着して２枚取りされた例について説明する。ただし、最上層のシートＳに吸着して取り出されるシートＳは２層目のシートＳだけに限らず、２層目のシートＳを含む下層の複数のシートＳが重ね取り出される場合もある。

ステップＳ５における、帯電量Ｃ１と帯電量Ｃ２とを比較した場合、ステップＳ４で行った除電によって帯電量Ｃ１が低下しているため、帯電量Ｃ１よりも帯電量Ｃ２の方が大きい状態である。この状態で、載置部１１と吸着部材４３ａとが除電装置３０に対してそれぞれが反対方向に離間する方向に移動する。

帯電量Ｃ１＜帯電量Ｃ２の状態下では、吸着部材４３ａが最上層のシートＳを上方へ持ち上げる一方で、最上層のシートＳに吸着して２枚取りされた２層目のシートＳは、帯電量がより大きな載置部１１上に残ったシート積層体Ｌ側に吸引される。図４には、２層目のシートＳが静電気によって吸引される方向を白抜き矢印で示しており、当該矢印の大きさの違いは、吸引力の大小を表している。

さらに、シート分離装置１においては、載置部１１が下降する動作を行うことより、載置部１１上に残ったシート積層体Ｌは除電装置３０から離れるように移動する。この移動によって、２層目のシートＳから見てシート積層体Ｌ側に対して、帯電した空気の除電作用が及ぶことを抑制できる。

ここで、例えば吸着部材４３ａの上昇時に載置部１１が下降しない場合について説明する。この場合、２層目のシートＳと載置部１１上に残ったシート積層体Ｌとの間において、静電気を除電するための帯電した空気が滞留する虞がある。そして、２層目のシートＳから見てシート積層体Ｌ側に対して帯電した空気の除電作用が及ぶと、帯電量Ｃ２が低下する。帯電量Ｃ２が低下することにより、帯電量Ｃ１との差が小さくなると、持ち上げられた２層目のシートＳをシート積層体Ｌ側に吸引する力が低下する。その結果、最上層のシートＳと２層目のシートＳとの分離が不十分になり、最上層のシートＳに２層目のシートＳが張り付いたまま重ね取りされる可能性がある。

これに対し、本実施形態にかかるシート分離装置では、最上層のシートＳと２層目のシートＳとの間の静電気を除電した後に、吸着部材４３ａと載置部１１が互いに離間する方向に移動する構成を有する。このような構成により、シート積層体Ｌ側に対して、帯電した空気の除電作用が及ぶことを抑制できる。そのため、シートＳの取り出し動作を行う際に、帯電量Ｃ２が低下しにくく、２層目のシートＳはより強い力でシート積層体Ｌ側に吸引される。

また、本実施形態にかかるシート分離装置では、吸着部材４３ａの水平方向の往復動作によって最上層のシートＳを撓ませて形成されるシートＳ間の空間Ｇに向けて、静電気を除電するための帯電した空気を吹き付ける。このような構成により、帯電量Ｃ１を低下させ、帯電量Ｃ２の方が大きくなるように調整することができる。

帯電量を調整すると、２層目のシートＳと載置部１１に残ったシート積層体Ｌとの間に発生する静電気を利用して、２層目のシートＳを最上層のシートＳから引き剥がし、シート積層体Ｌ側に引き寄せることができる。これにより、シート積層体Ｌから最上層のシートＳを取り出す際の重ね取りを抑制することができる。

したがって、本実施形態にかかるシート分離装置によれば、帯電量の差を利用して、最上層のシートと２層目のシートとを確実に分離し、最上層のシートを１枚ずつ取り出すことができる。さらに、シート同士の分離を非接触で行うことができるため、シートの損傷を抑制できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、本実施形態にかかるシート分離装置は、積層されたシート同士が静電気を発生し得るものであれば、樹脂製のシートに限らず、紙、金属、シリコン等のあらゆる材質のシートに適用できる。

また、上記実施の形態では、除電装置をフレーム部に固定して設けた例を示したが、除電装置の設置態様はこれに限定されるものではない。除電装置は、静電気の除電を行うための電荷を最上層のシートと２層目のシートとの間に供給できるように構成されればよい。

１ シート分離装置
１０ 載置ユニット
１１ 載置部
１１ａ ガイド部材
１２ 押圧部
１２ａ 連結部材
１３、４１ 昇降駆動機構
２０ フレーム部
２１ 底部
２２ 支持フレーム
２２ｓ 内壁面
３０ 除電装置
３０ａ 噴出口
４０ 搬送ユニット
４２ 昇降部材
４３ 吸引部
４３ａ 吸着部材
４３ｂ 軸部
４３ｃ 水平駆動機構
Ｇ 空間
Ｌ シート積層体
Ｓ シート

Claims (1)

1. 複数のシートを積層したシート積層体が載置される載置部と、
   前記シートの積層方向と直交する方向に互いに接近又は離間するように移動可能に設けられ、前記シート積層体のうち最上層に位置する前記シートを吸着する少なくとも２つの吸着部材と、
   互いに離間した位置で最上層の前記シートに吸着した状態の前記吸着部材同士が接近することにより最上層の前記シートが撓んで形成される最上層の前記シートと２層目に位置する前記シートとの間の空間の静電気を除電する除電装置と、
   を有し、
   前記載置部と前記吸着部材とは、前記積層方向に互いに接近又は離間するように移動可能に設けられ、前記静電気を除電した後に、前記載置部と前記吸着部材とが前記除電装置に対してそれぞれが反対方向に離間する方向にほぼ同時に移動するシート分離装置。

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