(57)【要約】【課題】搬送重量を大きくすることなく、搬送時の可動範囲を拡張することのできる静電吸着搬送装置およびその方法を提供する。【解決手段】静電吸着によって載置面上に搬送部材としての被加工物（燃料電池セル１の構成部材）を吸着させて載置するための静電チャック２２０が、正極受電電極２２７および負極受電電極２２８を介して給電電極２０３の給電面２０２から受電した後、接地電極２２９を介してアース２１５で接地されることにより、静電バランスが崩された状態で静電吸着によって載置面上に被加工物（燃料電池セル１の構成部材）を吸着させて載置するようになっている。【選択図】図８
2019140208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
載置面に静電電極が配置され、前記載置面と異なる面に受電電極と接地電極とが配置され、静電吸着によって前記載置面上に搬送部材を吸着させて載置するための静電チャックと、
前記静電チャックを移動させるためのコンベアと、
前記静電チャック及び前記コンベアと別個に設けられ、前記静電チャックが前記コンベア上を移動する際に前記受電電極と接触することによって前記静電電極に電圧を印加するための給電面を有する電源と、
前記静電チャック及び前記コンベアと別個に設けられ、前記静電チャックが前記コンベア上を移動する際に前記接地電極と接触することによって前記静電チャックを接地するためのアースと、
前記載置面上に前記搬送部材を搭載するための搭載装置と、を備え、
前記給電面による給電開始位置は、前記搭載装置による前記載置面上への前記搬送部材の搭載位置より上流に設けられ、前記アースによる接地開始位置は、前記給電面による給電開始位置より下流に設けられ、前記アースによる接地終了位置は、前記給電面による給電終了位置より上流に設けられ、
前記静電チャックは、前記受電電極を介して前記給電面から受電した後、前記接地電極を介して前記アースで接地されることにより、静電バランスが崩された状態で静電吸着によって前記載置面上に前記搬送部材を吸着させて載置するようになっている、静電吸着搬送装置。
【請求項２】
前記アースによる接地開始位置と接地終了位置との間に前記搭載位置が設けられている、請求項１に記載の静電吸着搬送装置。
【請求項３】
前記載置面と異なる面にアルミプレートが配置され、
前記受電電極は、前記アルミプレートを通して前記静電電極に電気的に接続され、前記接地電極は、前記アルミプレートに電気的に接続されている、請求項１又は２に記載の静電吸着搬送装置。
【請求項４】
前記給電面と前記アースとが、前記コンベアに対して反対側に配置されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の静電吸着搬送装置。
【請求項５】
前記コンベアは、無端環状に設けられ、
前記静電チャックは、前記コンベア上を周回するようになっており、
前記コンベア上を移動する前記静電チャックに印加された電圧の極性を逆転させるための極性逆転用給電面が設けられている、請求項１から４のいずれか一項に記載の静電吸着搬送装置。
【請求項６】
前記極性逆転用給電面は、前記給電面と別個に設けられるとともに、前記極性逆転用給電面と前記給電面とがともに、前記電源の電圧を利用するようになっている、請求項５に記載の静電吸着搬送装置。
【請求項７】
前記電源がパルス電源で構成され、
前記パルス電源によって、前記給電面に前記極性逆転用給電面が形成されるようになっている、請求項５に記載の静電吸着搬送装置。
【請求項８】
載置面に静電電極が配置され、前記載置面と異なる面に受電電極と接地電極とが配置され、静電吸着によって前記載置面上に搬送部材を載置するための静電チャックと、前記静電チャックを移動させるためのコンベアと、前記静電チャック及び前記コンベアと別個に設けられ、前記静電電極に電圧を印加するための給電面を有する電源と、前記静電チャック及び前記コンベアと別個に設けられ、前記静電チャックを接地するためのアースと、前記静電チャックの前記載置面上に前記搬送部材を搭載するための搭載装置と、を備える静電吸着搬送装置によって、前記載置面上に載置された前記搬送部材を搬送する静電吸着搬送方法であって、
前記静電チャックが前記コンベア上を移動する際に前記受電電極を前記給電面に接触させることによって前記給電面から前記静電チャックに受電した後、前記接地電極を前記アースに接触させることによって前記静電チャックを接地し、静電バランスを崩した状態で静電吸着によって前記載置面上に前記搬送部材を吸着して載置する、静電吸着搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電吸着搬送装置およびその方法に係り、例えば、電源非搭載の静電チャックを用いた静電吸着によって燃料電池を構成する構成部材を高速で搬送する静電吸着搬送装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池（燃料電池スタックということもある）は、電解質膜をアノードとカソードとで挟んだものをセル（単電池）（燃料電池セルということもある）とし、セパレータを介して前記セルを複数個重ね合わせて（積層して）構成される。
【０００３】
例えば、固体高分子型燃料電池の燃料電池セルは、イオン伝導性の電解質膜と、該電解質膜を挟持するアノード側触媒層（電極触媒層）およびカソード側触媒層（電極触媒層）とからなる膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）を備えている。ＭＥＡの両側には、燃料ガスもしくは酸化剤ガスを提供するとともに電気化学反応によって生じた電気を集電するためのガス拡散層（ＧＤＬ：Gas Diffusion Layer）が形成されている。ＧＤＬが両側に配置されたＭＥＡは、ＭＥＧＡ（Membrane Electrode & Gas Diffusion Layer Assembly）と称され、ＭＥＧＡは、一対のセパレータにより挟持されている。ここで、ＭＥＧＡが燃料電池の発電部であり、ガス拡散層がない場合には、ＭＥＡが燃料電池の発電部となる。
【０００４】
また、この種の燃料電池セルとして、膜電極接合体の保護や製造コストの削減等を目的として、膜電極接合体の周縁部に、ポリプロピレン（ＰＰ：polypropylene）、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン（ＰＥ：polyethylene）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ：Polyethylene terephthalate）などの合成樹脂からなるシート状かつ枠形状に形成された樹脂フレーム（樹脂シート）を配置した樹脂フレーム付きのＭＥＧＡ（以下、フレームＭＥＧＡということがある）が知られている。このフレームＭＥＧＡにおいて、膜電極接合体と樹脂フレームとは、接着剤を用いて接着されている。
【０００５】
このような樹脂フレーム付きの燃料電池セルは、例えば、膜電極接合体に接着剤を配置する工程、接着剤上に樹脂フレームを配置する工程、紫外線を照射して接着剤を硬化させる工程、膜電極接合体をプレスする工程等を経て製造される。
【０００６】
前記のように多くの工程を必要とする燃料電池（燃料電池セル）は、リニアコンベア上に各工程を設置し、被加工物（燃料電池を構成する構成部材）が載置されたパレットをリニアコンベア上で間欠的に順送りし、各工程にて適宜の加工処理を順次行うことによって製造される。
【０００７】
ところで、この種の燃料電池（燃料電池セル）の製造方法において、被加工物（燃料電池の構成部材）を高速搬送し、製造時間を短縮するために、従来の真空チャックに代えて、静電チャックによる静電吸着搬送を採用することが検討されている。
【０００８】
この静電吸着搬送は、電極を微細パターン化してグラディエント力を発生させ、これを利用して吸着力を増加させ、静電チャック上で絶縁性材料（被加工物）を吸着（静電吸着）させて搬送する方法である（例えば、下記特許文献１〜３等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３４５２７３号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４９９３５号公報
【特許文献３】特開２０１３−２５１３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしなから、例えば、上記特許文献１等に所載の従来技術では、静電チャックが、吸着用電圧（直流電圧）を印加する電源と電線で接続され、電線を介してグラディエント力（静電気力）を発生させているため、可動範囲が制限されてしまう。また、充電池を採用して電源も一緒に搬送することも考えられるが、筐体、充電池、電源回路等をともに搬送するために搬送重量が重くなって高速搬送が阻害される、充電に時間がかかる等の問題が発生する。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、搬送重量を大きくすることなく、搬送時の可動範囲を拡張することのできる静電吸着搬送装置およびその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決すべく、本発明による静電吸着搬送装置は、載置面に静電電極が配置され、前記載置面と異なる面に受電電極と接地電極とが配置され、静電吸着によって前記載置面上に搬送部材を吸着させて載置するための静電チャックと、前記静電チャックを移動させるためのコンベアと、前記静電チャック及び前記コンベアと別個に設けられ、前記静電チャックが前記コンベア上を移動する際に前記受電電極と接触することによって前記静電電極に電圧を印加するための給電面を有する電源と、前記静電チャック及び前記コンベアと別個に設けられ、前記静電チャックが前記コンベア上を移動する際に前記接地電極と接触することによって前記静電チャックを接地するためのアースと、前記載置面上に前記搬送部材を搭載するための搭載装置と、を備え、前記給電面による給電開始位置は、前記搭載装置による前記載置面上への前記搬送部材の搭載位置より上流に設けられ、前記アースによる接地開始位置は、前記給電面による給電開始位置より下流に設けられ、前記アースによる接地終了位置は、前記給電面による給電終了位置より上流に設けられ、前記静電チャックは、前記受電電極を介して前記給電面から受電した後、前記接地電極を介して前記アースで接地されることにより、静電バランスが崩された状態で静電吸着によって前記載置面上に前記搬送部材を吸着させて載置するようになっていることを特徴としている。
【００１３】
また、前記アースによる接地開始位置と接地終了位置との間に前記搭載位置が設けられていることが好ましい。
【００１４】
また、前記載置面と異なる面にアルミプレートが配置され、前記受電電極は、前記アルミプレートを通して前記静電電極に電気的に接続され、前記接地電極は、前記アルミプレートに電気的に接続されていることが好ましい。
【００１５】
また、前記給電面と前記アースとが、前記コンベアに対して反対側に配置されていることが好ましい。
【００１６】
また、前記コンベアは、無端環状に設けられ、前記静電チャックは、前記コンベア上を周回するようになっており、前記コンベア上を移動する前記静電チャックに印加された電圧の極性を逆転させるための極性逆転用給電面が設けられていることが好ましい。
【００１７】
また、前記極性逆転用給電面は、前記給電面と別個に設けられるとともに、前記極性逆転用給電面と前記給電面とがともに、前記電源の電圧を利用するようになっていることが好ましい。
【００１８】
また、前記電源がパルス電源で構成され、前記パルス電源によって、前記給電面に前記極性逆転用給電面が形成されるようになっていることが好ましい。
【００１９】
また、本発明による静電吸着搬送方法は、載置面に静電電極が配置され、前記載置面と異なる面に受電電極と接地電極とが配置され、静電吸着によって前記載置面上に搬送部材を載置するための静電チャックと、前記静電チャックを移動させるためのコンベアと、前記静電チャック及び前記コンベアと別個に設けられ、前記静電電極に電圧を印加するための給電面を有する電源と、前記静電チャック及び前記コンベアと別個に設けられ、前記静電チャックを接地するためのアースと、前記静電チャックの前記載置面上に前記搬送部材を搭載するための搭載装置と、を備える静電吸着搬送装置によって、前記載置面上に載置された前記搬送部材を搬送する静電吸着搬送方法であって、前記静電チャックが前記コンベア上を移動する際に前記受電電極を前記給電面に接触させることによって前記給電面から前記静電チャックに受電した後、前記接地電極を前記アースに接触させることによって前記静電チャックを接地し、静電バランスを崩した状態で静電吸着によって前記載置面上に前記搬送部材を吸着して載置することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、静電チャックが、受電電極を介して給電面から受電した後、接地電極を介してアースで接地されることにより、静電バランスが崩された状態で静電吸着によって載置面上に搬送部材を吸着させて載置するようになっているので、搬送重量を大きくすることなく、搬送時の可動範囲を拡張することができる。
【００２１】
また、コンベア上を移動する静電チャックに印加された電圧の極性を逆転させるための極性逆転用給電面が設けられているので、同極性の電圧が印加され続けることによる吸着力の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る搬送部材としての燃料電池セルの一例を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る燃料電池セルの製造装置の概略を示す斜視図である。
【図３】図２の要部を拡大して示す要部拡大斜視図である。
【図４】図２および図３に示す静電吸着搬送装置の静電チャックを示す斜視図である。
【図５】図４のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図７】図４のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る静電吸着搬送装置の電極配置を示す図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す電極配置による給電（電圧印加）および接地のタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施形態に係る静電吸着搬送装置の電極配置の他例を示す図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す電極配置による電圧印加および接地のタイミングチャートである。
【図１０】本発明の実施形態に係る静電吸着搬送装置の電極配置の更なる他例を示す図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す電極配置による電圧印加および接地のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の構成を図面に示す実施形態の一例に基づいて詳細に説明する。以下では、一例として、燃料電池車に搭載される燃料電池またはこれを含む燃料電池システムに本発明を適用した場合を例示して説明するが、適用範囲がこのような例に限られることはない。また、以下では、一例として、燃料電池を構成する燃料電池セルを搬送部材として搬送する場合を例示して説明するが、適用範囲がこのような例に限られることはない。
【００２４】
［燃料電池セルの構成］
まず、本実施形態に係る静電吸着搬送装置２００の搬送対象としての燃料電池セル１の構成について、図１（Ａ）、（Ｂ）を参照して概説する。
【００２５】
本実施形態に係る燃料電池セル１は、燃料電池の電極部材であり、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＡｎＭＥＧＡ１０と、樹脂シート２０と、ＣａＧＤＬ３０と、接着剤４０とを備えている。
【００２６】
ＡｎＭＥＧＡ１０は、ＭＥＡ（膜電極接合体）とＡｎＧＤＬとで構成されている。ＭＥＡは、電解質膜と、電解質膜を挟み込むアノード側電極触媒層およびカソード側電極触媒層とで構成されている。電解質膜は、イオン伝導性を有する高分子膜を電解質とするイオン交換膜からなる。ＡｎＧＤＬは、ＭＥＡのアノード側電極触媒層の外側に配置されてアノード側ガス拡散層を構成するものであり、ガス流れの促進や集電効率を高める機能を有する。つまり、ＡｎＭＥＧＡ１０は、ＭＥＡとＡｎＧＤＬとの接合体からなる電極体となっている。
【００２７】
樹脂シート２０は、ポリプロピレン（ＰＰ）などの合成樹脂からなり、射出成形や押し出し成形などの加工方法によりシート状の矩形に形成される。樹脂シート２０の中央部には、ＡｎＭＥＧＡ１０の外形よりもひとまわり小さい矩形の貫通孔２１が形成されており、この貫通孔２１にはＣａＧＤＬ３０が（若干の隙間を持って）嵌め込まれるようになっている。また、樹脂シート２０の長手方向の両端部には、燃料ガス（例えば水素）、酸化剤ガス（例えば空気）、および冷却水の各流体を供給、排出するための流通孔として、複数の貫通孔２２ａ、２２ｂ、２２ｃと、貫通孔２３ａ、２３ｂ、２３ｃとが形成されている。
【００２８】
ＣａＧＤＬ３０は、ＡｎＭＥＧＡ１０のカソード側電極触媒層の外側に配置されてカソード側ガス拡散層を構成するものであり、ガス透過性および導電性を有する材料、例えば炭素繊維や黒鉛繊維などの多孔質の繊維基材で矩形のシート状に形成されている。このＣａＧＤＬ３０は、樹脂シート２０の貫通孔２１に（若干の隙間を持って）嵌め込まれて、ＡｎＭＥＧＡ１０に貼り合わされる。
【００２９】
接着剤４０は、ＡｎＭＥＧＡ１０と樹脂シート２０との間を接着し、かつ、ＡｎＭＥＧＡ１０とＣａＧＤＬ３０との間を接着するように塗布される。詳しくは、ＡｎＭＥＧＡ１０と樹脂シート２０とが重なる外側領域と、貫通孔２１内に突出してＡｎＭＥＧＡ１０とＣａＧＤＬ３０とが重なる内側領域を有するように、ＡｎＭＥＧＡ１０の上面の外枠部分に沿って所定幅で塗布される。接着剤４０は、例えば、ＵＶ（紫外線）硬化型でＵＶを接着部位に照射することで硬化されるとともに、加熱によっても硬化させることができる。この接着剤４０は、例えばロールスクリーン印刷などの塗布方法によってＡｎＭＥＧＡ１０に塗布される。
【００３０】
燃料電池セル１には、前記したＡｎＭＥＧＡ１０、樹脂シート２０、ＣａＧＤＬ３０、および接着剤４０以外の他の構成部材、例えばセパレータやガスケット等が組み込まれ、これら構成部材からなる燃料電池セル１が複数個重ね合わされて（積層されて）、図示しない燃料電池が作製される。
【００３１】
［燃料電池セルの製造装置の構成、動作］
次に、燃料電池セル１を製造する製造装置１００の構成について説明する。なお、以下において、製造装置１００のＸ方向とは、ほぼ水平に配置されたレール２１１の延設方向（すなわち、スライダー２１２に固定された静電チャック２２０の移動方向、搬送方向）、Ｙ方向とは、水平面においてレール２１１の延設方向に垂直な方向、Ｚ方向とは、鉛直方向（Ｘ方向およびＹ方向に垂直な方向）を表している。
【００３２】
製造装置１００は、図２に示すように、リニアコンベア２１０と、パレットとしての静電チャック２２０と、電源２０５と、アース２１５とを有する静電吸着搬送装置２００を備えている。
【００３３】
また、製造装置１００は、ＡｎＭＥＧＡ１０をリニアコンベア２１０の側方位置に供給するＭＥＧＡ供給装置２３０と、ＭＥＧＡ供給装置２３０上のＡｎＭＥＧＡ１０の姿勢を検出するカメラ２４０と、ＡｎＭＥＧＡ１０をＭＥＧＡ供給装置２３０から取り出して静電チャック２２０の上に載置するスカラロボット２５０と、静電チャック２２０の上に載置されたＡｎＭＥＧＡ１０の表面に接着剤４０を塗布する塗布装置２６０と、樹脂シート２０をリニアコンベア２１０の側方位置に供給する樹脂シート供給装置２７０と、樹脂シート２０を樹脂シート供給装置２７０から取り出して静電チャック２２０に載置するスカラロボット２８０と、ＡｎＭＥＧＡ１０の表面に塗布されている接着剤４０の一部をＵＶ硬化させるＵＶ照射装置３１０と、ＣａＧＤＬ３０をリニアコンベア２１０の側方位置に供給するＧＤＬ供給装置３３０と、ＧＤＬ供給装置３３０上のＣａＧＤＬ３０の姿勢を検出するカメラ３４０と、ＣａＧＤＬ３０をＧＤＬ供給装置３３０から取り出して静電チャック２２０の上に載置するスカラロボット３５０とを備えている。
【００３４】
なお、静電チャック２２０の上に搬送部材としてのＡｎＭＥＧＡ１０、樹脂シート２０、ＣａＧＤＬ３０を搭載する搭載装置としてのスカラロボット２５０、２８０、３５０は、前記リニアコンベア２１０等とともに、静電吸着搬送装置２００を構成するものである。
【００３５】
さらに、製造装置１００は、ＡｎＭＥＧＡ１０の表面に塗布されている接着剤４０のうち、ＵＶ硬化させなかった未硬化の部分を熱硬化させる加熱装置３６０と、接着剤４０硬化後の完成した燃料電池セル１を搬送する搬送装置３７０と、完成した燃料電池セル１をリニアコンベア２１０から取り出して搬送装置３７０に載置するスカラロボット３８０とを備えている。
【００３６】
製造装置１００は、図示しない制御装置を備えており、製造装置１００を構成する各構成要素の作動状態は、制御装置によってコントロールされるようになっている。
【００３７】
ここで、製造装置１００の構成要素のうち、静電吸着搬送装置２００の静電チャック２２０、電源２０５、アース２１５以外の構成要素は、従来知られたものとほぼ同様であるので、まず、それらの構成要素について概説する。
【００３８】
静電吸着搬送装置２００のリニアコンベア２１０は、燃料電池セル１の構成部材（搬送部材）を載置するパレットとしての静電チャック２２０を移動させるためのものであり、所定の場所に設置固定されるレール２１１と、レール２１１上を移動するスライダー２１２とを備え、不図示のリニアモータによりスライダー２１２はレール２１１上で移動されるようになっている。
【００３９】
本例では、リニアコンベア２１０は、燃料電池セル１の製造工程に応じた長さになるように鉛直方向（Ｚ方向）の上側に設置固定され、スライダー２１２を水平方向（Ｘ方向）に沿って一方側に向かって搬送する上側リニアコンベア２１０ａと、上側リニアコンベア２１０ａの下側に設置固定され、スライダー２１２を水平方向（Ｘ方向）に沿って他方側に向かって搬送する下側リニアコンベア２１０ｂとを備えている。
【００４０】
また、リニアコンベア２１０は、スライダー２１２を鉛直方向（Ｚ方向）に昇降させて循環させる一対の昇降循環機構２１３、２１４を備えている。一方の昇降循環機構２１３は、上側リニアコンベア２１０ａにおける搬送方向の下流端部と、下側リニアコンベア２１０ｂの上流端部との間に設置固定され、上側リニアコンベア２１０ａからスライダー２１２をレール２１３ａで受け取り、当該レール２１３ａを保持して降下させて下側リニアコンベア２１０ｂにスライダー２１２を受け渡すようになっている。他方の昇降循環機構２１４は、上側リニアコンベア２１０ａにおける搬送方向の上流端部と、下側リニアコンベア２１０ｂの下流端部との間に設置固定され、下側リニアコンベア２１０ｂからスライダー２１２をレール２１４ａで受け取り、当該レール２１４ａを保持して上昇させて上側リニアコンベア２１０ａにスライダー２１２を受け渡すようになっている。
【００４１】
この一対の昇降循環機構２１３、２１４、上側リニアコンベア２１０ａ、下側リニアコンベア２１０ｂにより、リニアコンベア２１０（のレール２１１）は無端環状に構成され、スライダー２１２に載置固定された静電チャック２２０は、当該リニアコンベア２１０（のレール２１１）上を循環（周回）するようになっている。
【００４２】
図２に示すＭＥＧＡ供給装置２３０は、ベルトコンベアなどの搬送機構を備えており、ＡｎＭＥＧＡ１０のＡｎＧＤＬ側が下面となり、ＭＥＡのカソード側電極触媒層側が上面となる姿勢状態で、ＡｎＭＥＧＡ１０をリニアコンベア２１０（の上側リニアコンベア２１０ａ）の搬送方向における上流側の端部の所定の位置に供給するようになっている。カメラ２４０は、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary metal-oxide-semiconductor）イメージセンサなどの撮像素子で構成されており、ＭＥＧＡ供給装置２３０から供給されるＡｎＭＥＧＡ１０の姿勢を撮像し、撮像データを制御装置を介してスカラロボット２５０に伝達するようになっている。スカラロボット２５０は、水平方向にアームが動作する水平多関節ロボット（ＳＣＡＲＡ：Selective Compliance Assembly Robot）で構成されおり、カメラ２４０で撮像されて制御装置を介して送られるＡｎＭＥＧＡ１０の画像に基づいて得られる姿勢に応じてアームを動作させ、ＭＥＧＡ供給装置２３０からＡｎＭＥＧＡ１０を取り出して搬送中の静電チャック２２０上の所定の位置に搭載する。スカラロボット２５０は、静電チャック２２０の動きに同期して制御され、静電チャック２２０の動きを止めることなく、ＡｎＭＥＧＡ１０を搬送中の静電チャック２２０上の予め設定された位置に正確に搭載することができる。
【００４３】
なお、燃料電池セル１の構成部材（被加工物）を静電チャック２２０に搭載する搭載装置としては、上記のような高速搭載が可能なスカラロボット２５０に代えて、多関節ロボットや直交ロボットなどを採用してもよい。
【００４４】
塗布装置２６０は、静電チャック２２０上に載置されて搬送されているＡｎＭＥＧＡ１０の表面の予め設定された塗布領域（図１（Ｂ）参照）に、ロールスクリーン印刷などの塗布方法によって接着剤４０を塗布するようになっている。
【００４５】
樹脂シート供給装置２７０は、前記ＭＥＧＡ供給装置２３０と同様に構成され、樹脂シート２０をリニアコンベア２１０（の上側リニアコンベア２１０ａ）の側方位置に供給する。スカラロボット２８０は、前記スカラロボット２５０と同様に構成され、樹脂シート供給装置２７０から樹脂シート２０を取り出して搬送中の静電チャック２２０上の予め設定された位置に搭載する。スカラロボット２８０による樹脂シート２０の搭載により、樹脂シート２０とＡｎＭＥＧＡ１０とは、間に接着剤４０が介在された状態で貼り合わされる。
【００４６】
ＵＶ照射装置３１０は、紫外線を所定のスポット領域に照射するＬＥＤで構成され、照射する紫外線が外部に漏出しないように、静電チャック２２０の上部を覆うケース３２０を備えている。ＵＶ照射装置３１０は、静電チャック２２０上で樹脂シート２０をＡｎＭＥＧＡ１０に押さえ付けるとともに、接着剤４０の樹脂シート２０と重なっている外側領域のみに紫外線を照射し、当該外側領域の接着剤４０をＵＶ硬化させ、樹脂シート２０とＡｎＭＥＧＡ１０とを接着させる。
【００４７】
ＧＤＬ供給装置３３０は、前記ＭＥＧＡ供給装置２３０および樹脂シート供給装置２７０と同様に構成され、ＣａＧＤＬ３０をリニアコンベア２１０（の上側リニアコンベア２１０ａ）の側方位置に供給する。カメラ３４０は、前記カメラ２４０と同様に構成されており、ＧＤＬ供給装置３３０から供給されるＣａＧＤＬ３０の姿勢を撮像し、撮像データを制御装置を介してスカラロボット３５０に伝達するようになっている。スカラロボット３５０は、前記スカラロボット２５０およびスカラロボット２８０と同様に構成されており、カメラ３４０で撮像されて制御装置を介して送られるＧＤＬ供給装置３３０におけるＣａＧＤＬ３０の画像に基づいて得られる姿勢に応じてアームを動作させ、ＧＤＬ供給装置３３０からＣａＧＤＬ３０を取り出し、搬送中の樹脂シート２０の貫通孔２１に嵌め込むようにして搬送中の静電チャック２２０上に搭載する。樹脂シート２０の貫通孔２１に嵌め込まれたＣａＧＤＬ３０は、ＡｎＭＥＧＡ１０のカソード側電極触媒層側の面に貼り合わされ、ＡｎＭＥＧＡ１０に塗布されている接着剤４０のうち、貫通孔２１内に突出している内側領域の接着剤４０によって接着される。
【００４８】
加熱装置３６０は、静電チャック２２０の搬送方向でスカラロボット３５０の下流側に配置されており、静電チャック２２０で搬送中のＣａＧＤＬ３０をＡｎＭＥＧＡ１０に押さえ付けるとともに加熱し、接着剤４０のうち、ＣａＧＤＬ３０と重なっている内側領域の接着剤４０を熱硬化させる。この熱硬化により、ＣａＧＤＬ３０がＡｎＭＥＧＡ１０に接着され、ＣａＧＤＬ３０、樹脂シート２０およびＡｎＭＥＧＡ１０が一体化され、フレーム付ＭＥＧＡである燃料電池セル１が完成する。
【００４９】
搬送装置３７０は、前記ＧＤＬ供給装置３３０、樹脂シート供給装置２７０およびＭＥＧＡ供給装置２３０と同様に構成されており、完成した燃料電池セル１を所定の場所に搬送するようになっている。スカラロボット３８０は、前記スカラロボット３５０、スカラロボット２８０およびスカラロボット２５０と同様に構成されており、搬送中の静電チャック２２０から完成した燃料電池セル１を取り出して搬送装置３７０に載置するようになっている。
【００５０】
ここで、完成した燃料電池セル１を最終的に吸着離脱させるときには、不図示の電源を用いて静電チャック２２０の電極２２１（の正極２２２および負極２２３）（後で詳述）にプラスとマイナスを逆にした電圧を印加してもよい。
【００５１】
上側リニアコンベア２１０ａ上でパレットとしての静電チャック２２０が空になると、その静電チャック２２０が固定されたスライダー２１２は、昇降循環機構２１３のレール２１３ａに挿入されて鉛直方向（Ｚ方向）に降下し、下側リニアコンベア２１０ｂのレール２１１に挿入され、高速度で下側リニアコンベア２１０ｂの下流端部に搬送され、昇降循環機構２１４のレール２１４ａに挿入されて鉛直方向（Ｚ方向）に上昇し、上側リニアコンベア２１０ａのレール２１１に挿入され、上側リニアコンベア２１０ａで搬送開始時と同様に再び搬送方向（Ｘ方向）に搬送される。
【００５２】
［静電吸着搬送装置２００の構成、動作］
次いで、製造装置１００の構成要素のうち、本実施形態の特徴部分である静電吸着搬送装置２００の静電チャック２２０、電源２０５、アース２１５について、図２とともに図３〜図８を参照して説明する。
【００５３】
製造装置１００を構成する静電吸着搬送装置２００は、前記のような導電性及び絶縁性を有する燃料電池セル１の構成部材を吸着させて載置・搬送するものであり、前述したように、静電チャック２２０と、給電面２０２を持つ給電電極２０３を有する電源２０５と、アース２１５とを備えている。
【００５４】
静電チャック２２０は、図３に拡大図示するように、スライダー２１２より大きな矩形に形成されており、長手方向の両端部がスライダー２１２から（Ｙ方向に向けて）延在するように、スライダー２１２の上面に載置固定（例えば、ボルトによる締結固定）されている。
【００５５】
静電チャック２２０は、図４および図５を参照すればよく分かるように、上面（被加工物を載置するための載置面）側に電極（静電電極や微細配置電極ともいう）２２１が形成されるとともに、下面（載置面とは反対側の裏面）側に、支持板としてのアルミプレート２２５が設けられている。電極２２１は、正極２２２と負極２２３とを有し、正極２２２および負極２２３を高誘電性を有する絶縁材２２４で板状にモールドしたものをアルミプレート２２５上に貼り付けて作製されている。電極２２１は、強いグラディエント力（静電気力）を発生させるため、例えば、正極２２２と負極２２３との極間が印加する電圧に耐える限界の隙間に設定されている。図示例では、正極２２２と負極２２３とは、一対の櫛刃状に配置されているが、正極２２２と負極２２３の配線パターンは、この例に限られない。
【００５６】
図６を参照すればよく分かるように、アルミプレート２２５の下面（裏面）の長手方向（Ｙ方向）の一端部付近には、電極２２１（の正極２２２および負極２２３）への給電を行うための正極受電電極２２７と負極受電電極２２８とが設けられるとともに、その長手方向（Ｙ方向）の他端部付近には、当該静電チャック２２０を接地させるための接地電極２２９が設けられている。つまり、アルミプレート２２５の下面において、リニアコンベア２１０（のレール２１１およびスライダー２１２の中心）を挟む位置（反対側）に、正極受電電極２２７および負極受電電極２２８と接地電極２２９とが配設されている。
【００５７】
詳しくは、アルミプレート２２５は、腐食防止を目的として、表面全体が絶縁性の酸化アルミで覆われており、その下面に、正極受電電極２２７、負極受電電極２２８、および接地電極２２９を収納し得る大きさの収納穴２２６ａが設けられた電極取付部材２２６が設置されている。収納穴２２６ａの下端部には、内鍔状係止部２２６ｂが（内向きに）突設され、正極受電電極２２７、負極受電電極２２８、および接地電極２２９はそれぞれ、下端部（接点となる部分）を突出させるようにして、収納穴２２６ａの内側に上下動可能かつ内鍔状係止部２２６ｂにより抜け止め係止された状態で配在されている。また、収納穴２２６ａの内側において、正極受電電極２２７、負極受電電極２２８、および接地電極２２９とアルミプレート２２５の下面との間には、正極受電電極２２７、負極受電電極２２８、および接地電極２２９を下方（後述する給電電極２０３の給電面２０２やアース２０５側）に付勢するとともに、給電電極２０３の給電面２０２やアース２０５と接する際の力を（弾性的に）逃がすための圧縮コイルばね２２６ｃが縮装されている。つまり、本例では、アルミプレート２２５の下面に設けられる正極受電電極２２７、負極受電電極２２８、および接地電極２２９は、圧縮コイルばね２２６ｃを内蔵したプランジャー構造になっている。
【００５８】
前記電極取付部材２２６の収納穴２２６ａに収納された正極受電電極２２７および負極受電電極２２８はそれぞれ、アルミプレート２２５を貫通する貫通穴２２５ａに通された電線２２７ａ、２２８ａを介して正極２２２および負極２２３に（電気的に）接続されている。また、接地電極２２９は、電線２２９ａを介してアルミプレート２２５に（電気的に）接続されている。換言すれば、給電レスで吸着を維持するため（後で詳述）、アルミプレート２２５は、（電線２２９ａを介して）接地電極２２９と電気的に接続されている。
【００５９】
静電チャック２２０は、正極受電電極２２７および負極受電電極２２８を介した正極２２２および負極２２３への電圧の印加により電極２２１に発生する静電気によって、静電チャック２２０上に搭載される被加工物（燃料電池セル１の構成部材）を吸着するようになっている。この静電チャック２２０は、電極２２１の構造と絶縁材２２４の誘電性から、導電性材料と絶縁性材料の双方を吸着することができる。
【００６０】
すなわち、本実施形態において、静電チャック２２０には、高速搬送を行うために、充電池等の電源や、電源と電極２２１とを接続する配線などは搭載されていない。
【００６１】
電源２０５は、正極受電電極２２７および負極受電電極２２８を介して電極２２１（正極２２２および負極２２３）に電圧を印加するためのものであり、直流電源からなる。電源２０５は、前記リニアコンベア２１０および静電チャック２２０と別個に設けられており、リニアコンベア２１０の上側リニアコンベア２１０ａの側方の要所（図示例では、ＭＥＧＡ供給装置２３０やスカラロボット２５０、樹脂シート供給装置２７０やスカラロボット２８０、ＧＤＬ供給装置３３０やスカラロボット３５０の付近）に配置されている。各電源２０５は、スライダー２１２に載置固定された静電チャック２２０（のアルミプレート２２５）の下方に位置するように配置された給電電極２０３を備えており、各給電電極２０３は、スライダー２１２の移動により当該スライダー２１２に搭載された静電チャック２２０がリニアコンベア２１０上を移動する際、その上面（給電面２０２）が静電チャック２２０（のアルミプレート２２５）の下面に設けられた正極受電電極２２７および負極受電電極２２８と接触する位置に設置固定されている（図７参照）。各電源２０５と給電電極２０３とは、配線２０４を介して（電気的に）接続されている。
【００６２】
各給電電極２０３は、図８（Ａ）に示すように、搬送方向（Ｘ方向）に所定の長さを持つレール状になっており、各給電電極２０４の上面（給電面２０２）は、搬送方向（Ｘ方向）に所定の長さを持つ平坦面からなっている。スライダー２１２の移動により静電チャック２２０がリニアコンベア２１０上を移動するとき、静電チャック２２０と給電電極２０３（の給電面２０２）との搬送方向（Ｘ方向）における相対移動によって、搬送方向（Ｘ方向）に所定の長さ分だけ（言い換えれば、所定の時間幅だけ）、静電チャック２２０（のアルミプレート２２５）の下面に設けられた正極受電電極２２７および負極受電電極２２８と給電電極２０３の給電面２０２とが接触するようになっており、電源２０５は、正極受電電極２２７および負極受電電極２２８が給電電極２０３の給電面２０２と接触する間、正極受電電極２２７、負極受電電極２２８、電線２２７ａ、２２８ａを介して正極２２２および負極２２３に電圧を印加するようになっている。
【００６３】
アース２１５は、静電チャック２２０（のアルミプレート２２５）を接地させるためのものである。アース２１５は、前記電源２０５と同様、前記リニアコンベア２１０および静電チャック２２０と別個に設けられており、リニアコンベア２１０の上側リニアコンベア２１０ａの側方の要所（図示例では、ＭＥＧＡ供給装置２３０やスカラロボット２５０、樹脂シート供給装置２７０やスカラロボット２８０、ＧＤＬ供給装置３３０やスカラロボット３５０の付近）に配置されている。各アース２１５は、スライダー２１２に載置固定された静電チャック２２０（のアルミプレート２２５）の下方に位置するように配置されるとともに、スライダー２１２の移動により当該スライダー２１２に搭載された静電チャック２２０がリニアコンベア２１０上を移動する際、静電チャック２２０（のアルミプレート２２５）の下面に設けられた接地電極２２９と接触する位置に設置固定されている。
【００６４】
つまり、本実施形態において、アース２１５は、給電電極２０３に対して、上側リニアコンベア２１０ａ（のレール２１１の中心）を挟む位置（反対側）に配設され、これにより、リニアコンベア２１０の上側リニアコンベア２１０ａの偏芯荷重を抑制して、荷重を分散させることができる。
【００６５】
各アース２１５は、図８（Ａ）に示すように、搬送方向（Ｘ方向）に所定の長さを持つレール状になっている。スライダー２１２の移動により静電チャック２２０がリニアコンベア２１０上を移動するとき、静電チャック２２０とアース２１５との搬送方向（Ｘ方向）における相対移動によって、搬送方向（Ｘ方向）に所定の長さ分だけ（言い換えれば、所定の時間幅だけ）、静電チャック２２０（のアルミプレート２２５）の下面に設けられた接地電極２２９とアース２１５とが接触するようになっており、接地電極２２９が当該アース２１５と接触する間、接地電極２２９、電線２２９ａを介して静電チャック２２０（のアルミプレート２２５）が接地されるようになっている。
【００６６】
ここで、給電レスで静電チャック２２０の吸着を維持するため、電源２０５（の給電電極２０３）による給電とアース２１５による接地の位置・タイミングは、以下のようになっている。
【００６７】
すなわち、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、電源２０５に接続された給電電極２０３の給電面２０２の上流端部は、アース２１５の上流端部より（搬送方向（Ｘ方向）で視て）上流に設定され、給電電極２０３の給電面２０２の下流端部は、アース２１５の下流端部より（搬送方向（Ｘ方向）で視て）下流に設定されている。これにより、スライダー２１２の移動により静電チャック２２０がリニアコンベア２１０上を移動するとき、正極受電電極２２７および負極受電電極２２８と給電電極２０３の給電面２０２とが接触するタイミング（つまり、給電開始位置）は、接地電極２２９とアース２１５とが接触するタイミング（つまり、接地開始位置）より上流となり、正極受電電極２２７および負極受電電極２２８と給電電極２０４の給電面２０２とが離れる（非接触となる）タイミング（つまり、給電終了位置）は、接地電極２２９とアース２１５とが離れる（非接触となる）タイミング（つまり、接地終了位置）より下流となっている。言い換えれば、アース２１５による接地開始位置は、給電電極２０３の給電面２０２による給電開始位置より下流に設けられ、アースに２１５よる接地終了位置は、給電電極２０３の給電面２０２による給電終了位置より上流に設けられている。
【００６８】
なお、ここでは、スカラロボット２５０、２８０、３５０による静電チャック２２０への被加工物（燃料電池セル１の構成部材）の搭載位置は、給電電極２０３の給電面２０２による給電開始位置と給電終了位置との間、かつ、アース２１５による接地開始位置と接地終了位置との間に設定されている。
【００６９】
このように、製造装置１００の各構成要素の配置関係を設定することにより、リニアコンベア２１０（の上側リニアコンベア２１０ａ）によって静電チャック２２０が所定位置（スカラロボット２５０、２８０、３５０による搭載位置より上流側の位置）まで搬送されると、前記のように、静電チャック２２０（の電極２２１）が電源２０５から給電されて電圧が印加され、その後、静電チャック２２０（のアルミプレート２２５）がアース２１５を通して接地される。すなわち、給電状態で静電チャック２２０の裏面のアルミプレート２２５を（接地電極２２９を介して）接地して絶縁性の樹脂シート２０内に蓄積されている静電気バランスを崩した後、給電を停止（電源２０５を分離）し、吸着力（静電吸着力）を維持して、被加工物（燃料電池セル１の構成部材）を静電チャック２２０（の載置面）に吸着させて載置することができる。
【００７０】
そのため、本実施形態では、例えば、リニアコンベア２１０（の上側リニアコンベア２１０ａ）において、ＭＥＧＡ供給装置２３０やスカラロボット２５０と樹脂シート供給装置２７０やスカラロボット２８０との間、樹脂シート供給装置２７０やスカラロボット２８０とＧＤＬ供給装置３３０やスカラロボット３５０との間、および、ＧＤＬ供給装置３３０やスカラロボット３５０と搬送装置３７０やスカラロボット３８０との間において、給電レスで（給電または電圧印加しなくても）、搬送中の静電チャック２２０上に搭載された被加工物（燃料電池セル１の構成部材）を静電チャック２２０（の載置面）に吸着して載置することができる。
【００７１】
なお、上記実施形態では、燃料電池セル１を構成する構成部材を確実に静電チャック２２０（の載置面）に吸着させるために、燃料電池セル１を構成する構成部材（ＡｎＭＥＧＡ１０、樹脂シート２０、ＣａＧＤＬ３０）を積み重ねるたびに、図８（Ａ）、（Ｂ）に示される位置・タイミングで給電と接地とを行っているが、全ての積み重ね工程で給電と接地とを行わなくてもよい。
【００７２】
［燃料電池セルの製造装置（静電吸着搬送装置）の作用効果］
以上で説明したように、本実施形態では、静電吸着によって載置面上に搬送部材としての被加工物（燃料電池セル１の構成部材）を吸着させて載置するための静電チャック２２０が、正極受電電極２２７および負極受電電極２２８を介して給電電極２０３の給電面２０２から受電した後、接地電極２２９を介してアース２１５で接地されることにより、静電バランスが崩された状態で静電吸着によって載置面上に被加工物（燃料電池セル１の構成部材）を吸着させて載置するようになっているので、搬送重量を大きくすることなく、搬送時の可動範囲を拡張することができる。
【００７３】
また、チャック時にのみ正極受電電極２２７および負極受電電極２２８を介して外部から電源供給を行えばよいので、配線を取り回す必要がなく、当該静電チャック２２０の構成を簡素化できるといった利点もある。
【００７４】
［燃料電池セルの製造装置（静電吸着搬送装置）の他例］
ところで、静電チャック２２０は、毎回同じ極性で帯電させると、その電荷が溜まってしまい、吸着力が低下する。
【００７５】
そこで、図９（Ａ）、（Ｂ）及び図１０（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、吸着給電の前に静電チャック２２０に一旦逆電圧を与えることで、この吸着力低下を防止することができる。
【００７６】
図９（Ａ）、（Ｂ）に示す例では、給電電極２０３の給電面２０２の上流側に、静電チャック２２０に印加された電圧の極性を逆転させるための極性逆転用給電面２０２ａを持つレール状（搬送方向（Ｘ方向）に所定の長さ）の極性逆転用給電電極２０３ａが設けられ、給電電極２０３（の給電面２０２）と極性逆転用給電電極２０３ａ（の極性逆転用給電面２０２ａ）とがともに、電源２０５に接続されて当該電源２０５の電圧を利用するようになっている。
【００７７】
なお、極性逆転用給電電極２０３ａ（の極性逆転用給電面２０２ａ）の位置や長さ（時間幅）等は、適宜に設定できることは勿論である。
【００７８】
また、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示す例では、電源２０５ａが極性逆転可能なパルス電源で構成され、静電チャック２２０の搬送速度と電源２０５ａ（パルス電源）のパルス幅を適宜に設定することで、給電電極２０３の給電面２０２に吸着用の電圧をかける前に、当該給電電極２０３の給電面２０２に逆転用の電圧をかける（換言すれば、パルス電源によって、当該給電電極２０３の給電面２０２に、静電チャック２２０に印加された電圧の極性を逆転させるための極性逆転用給電面を予め形成する）ようになっている。
【００７９】
なお、図示例では、電源２０５ａ（パルス電源）の切換えにより、給電電極２０３の給電面２０２に吸着用の電圧をかける直前に、当該給電電極２０３の給電面２０２に逆転用の電圧をかけているが、当該給電電極２０３の給電面２０２に逆転用の電圧をかける（言い換えれば、当該給電電極２０３の給電面２０２に極性逆転用給電面を形成する）位置・タイミングや長さ（時間幅）、電圧の大きさ等は、適宜に設定できることは勿論である。
【００８０】
このように、リニアコンベア２１０（の上側リニアコンベア２１０ａ）上を移動する静電チャック２２０に印加された電圧の極性を逆転させるための極性逆転用給電面を設けることにより、同極性の電圧が印加され続けることによる吸着力の低下を防ぐことができる。
【００８１】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８２】
１…燃料電池セル（セル）、１０・・・ＡｎＭＥＧＡ、２０・・・樹脂シート、２１、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ・・・貫通孔、３０・・・ＣａＧＤＬ、４０・・・接着剤、１００・・・製造装置、２００・・・静電吸着搬送装置、２０２・・・給電面、２０３・・・給電電極、２０４・・・配線、２０５・・・電源、２１０・・・リニアコンベア（コンベア）、２１０ａ・・・上側リニアコンベア、１０ｂ・・・下側リニアコンベア、２１１、２１３ａ、２１４ａ・・・レール、２１２・・・スライダー、２１３、２１４・・・昇降循環装置、２１５・・・アース、２２０・・・静電チャック、２２１・・・電極（静電電極）、２２２・・・正極、２２３・・・負極、２２４・・・絶縁材、２２５・・・アルミプレート、２２５ａ・・・貫通穴、２２６・・・電極取付部材、２２７・・・正極受電電極、２２８・・・負極受電電極、２２９・・・接地電極、２２７ａ、２２８ａ、２２９ａ・・・電線、２３０・・・ＭＥＧＡ供給装置、２４０、３４０・・・カメラ、２５０、２８０、３５０・・・スカラロボット（搭載装置）、２６０・・・塗布装置、２７０・・・樹脂シート供給装置、３１０・・・ＵＶ照射装置、３２０・・・ケース、３３０・・・ＧＤＬ供給装置、３６０・・・加熱装置、３７０・・・搬送装置、３８０・・・スカラロボット
【図１】
2019140208.tif 000003
【図２】
2019140208.tif 000004
【図３】
2019140208.tif 000005
【図４】
2019140208.tif 000006
【図５】
2019140208.tif 000007
【図６】
2019140208.tif 000008
【図７】
2019140208.tif 000009
【図８】
2019140208.tif 000010
【図９】
2019140208.tif 000011
【図１０】
2019140208.tif 000012