JP5987784B2 - プレス金型 - Google Patents

Description

この発明は、例えば燃料電池用セパレータ等の成形に用いられるプレス金型に関するものである。

一般に、燃料電池に用いられるセパレータとしては、例えば図６に示すように、チタン等の硬質材料よりなるプレート４１に凹凸部４２を連続して形成して、その凹凸部４２に水素や酸素等のガスや、冷却水等を流すためのガス流路を形成するようにした構成が知られている。

このような燃料電池用セパレータを成形する場合には、例えば図７に示すようなプレス金型装置が従来から使用されている。このプレス金型装置においては、上面に凹凸状の型面４３１を有する下金型４３と、その下金型４３上に接近離間可能に配置され、下面に下金型４３の型面４３１と対応する凹凸状の型面４４１を有する上金型４４とが備えられている。そして、下金型４３の型面４３１上にワークとしてのプレート４１が載置された状態で、上金型４４が下金型４３に向かって接近移動されることにより、両型４３，４４の型面４３１，４４１間でプレート４１に凹凸部４２がプレス成形されるようになっている。

前記のようなプレス金型装置の下金型４３及び上金型４４を製作する場合には、金属材料よりなる金型素材の表面に切削加工を施して、凹凸状の型面４３１，４４１を形成している。この切削加工において、金型素材が高速度鋼等の超硬質の金属材料よりなる場合、切削工具が磨耗等によって鈍化しやすいため、１つの切削工具により型面４３１，４４１の凹凸面をその延長方向へ一気に切削することは困難であった。

このような問題に対処するため、例えば図８に示すような構成のプレス金型装置も従来から提案されている。この従来構成においては、下金型４３が四角柱状等の複数の型ブロック４５に分割して構成され、それらの型ブロック４５が台４６上において枠４７内に嵌め込まれて整列配置されている。この構成によれば、各型ブロック４５の端面の狭い範囲に凹凸面を切削加工することで、それらの凹凸面の総合により凹凸状の型面４３１を形成することができて、型面４３１の切削加工が容易になる。上金型４４についても下金型４３の場合と同様に、複数の型ブロックの集合により構成されている。

一方、特許文献１には、パンチとダイとにより、ワークに打ち抜き加工を行うようにしたプレス金型装置が開示されている。このプレス金型装置においては、ダイが分割型によって構成されて、ダイプレート上に水平方向へ移動可能に支持されている。ダイプレート上には、ダイを水平方向へ移動調節するための楔部材が調節ネジにより垂直方向へ移動可能に配置されている。そして、調節ネジによって楔部材が垂直方向へ移動されたとき、その楔効果によりダイが水平方向に移動されて、パンチとダイとのクリアランスが調整されるとともに、ダイが調整位置に固定されるようになっている。

特開平１１−３３９８８号公報

ところが、前記の従来構成においては、次のような問題があった。
図８に記載の従来構成では、下金型４３が複数の型ブロック４５に分割して構成されているため、それらの型ブロック４５を枠４７内において正しく整列された状態に固定する必要があった。各型ブロック４５が正しい整列状態に配置されていないと、それらの型ブロック４５上に凹凸状等の型面４３１が連続して形成されず、ワークのプレス成形精度の著しい低下を招くおそれがあった。

また、特許文献１に記載の従来構成には、パンチとダイとのクリアランスが所定値となるように、ダイを楔部材の楔効果により移動調整して、その調整位置に固定する構成は示されている。しかしながら、ダイを常に一定の調整位置に位置決めする構成については示唆されていない。このため、ダイを分解した後に再び組み付ける場合等においては、調整状態の再現性が乏しくて、パンチとダイとのクリアランスを以前の状態に戻すことが困難であった。よって、この特許文献１に記載の技術構成を図８に記載のプレス金型装置に適用して、楔部材の楔効果により型ブロック４５を整列状態に調整して配置するように構成したとしても、型ブロック４５の交換時等において、各型ブロック４５を以前の整列状態に調整することは困難であった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、複数の型ブロックを枠内において整列状態に容易に調整して配置することができるとともに、型ブロックの交換時等において、型ブロックを以前の整列状態に簡単に戻すことができるプレス金型を提供することにある。

上記の目的を達成するために、このプレス金型は、枠内において、台上に複数の型ブロックを整列させるとともに、前記枠と型ブロックとの間に楔を介在させて、楔効果によって型ブロックを整列状態に固定したプレス金型であって、前記台と楔との間に楔効果の程度を所定レベルに保持するためのスペーサを設けたことを特徴としている。

従って、このブレス金型においては、枠と型ブロックとの間に介在された楔の位置を調整することで、その楔効果により型ブロックを枠内において整列状態に容易に調整して固定することができる。また、型ブロックの交換時等において、各型ブロックを再び整列状態に調整する場合には、台と楔との間に設けられたスペーサにより、楔の移動調整量が規制されて、その楔効果の程度が所定レベルに保持される。よって、各型ブロックを以前の整列状態に簡単かつ正確に戻すことができる。

前記のプレス金型によれば、複数の型ブロックを枠内において整列状態に容易に調整して配置することができるとともに、型ブロックの交換時等において、型ブロックを以前の整列状態に簡単に戻すことができるという効果を発揮する。

一実施形態のプレス金型を示す平面図。 図１の２−２線における部分拡大断面図。 図１の３−３線における部分拡大断面図。 プレス金型の型ブロックを整列状態に固定する方法を示す部分断面図。 型ブロックの固定方法を図４に続いて示す部分断面図。 一般的な燃料電池用セパレータを示す部分斜視図。 図６の燃料電池用セパレータを成形するための従来のプレス金型装置を示す断面図。 従来のプレス金型装置における下金型の別の構成を示す断面図。

以下、プレス金型を備えたプレス金型装置の一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１及び図２に示すように、この実施形態のプレス金型装置においては、上端面に凹凸状等の型面１１１を形成したプレス金型としての下金型１１が備えられている。図示しないが、下金型１１の上部には、下面に下金型１１の型面１１１と対応する凹凸状等の型面を形成した上金型が接近離間可能に対向した状態で配置されている。そして、下金型１１上にワークが載置された状態で、上金型が下金型１１に向かって接近移動されることにより、両金型の型面間でワークが凹凸状等の所定形状にプレス成形される。

図１及び図２に示すように、前記下金型１１は、複数の四角柱状の型ブロック１２に分割して構成されている。各型ブロック１２は、平面横長四角状の枠１３内において台１４上にシム１５を介して配置されている。枠１３及び台１４は、支持板１６上に固定されている。そして、この実施形態においては、各型ブロック１２が同一寸法をなすように形成されて、枠１３内で横方向及び縦方向に整列状態で配置されている。

図１及び図２に示すように、前記枠１３の長さ方向の一側内面とそれに隣接する型ブロック１２との間、及び枠１３の幅方向の一側内面とそれに隣接する型ブロック１２との間には、ブロック状のスペース部材１７，１８が介在されている。枠１３の長さ方向の他側内面とそれに隣接する型ブロック１２との間、及び枠１３の幅方向の他側内面とそれに隣接する型ブロック１２との間には、各型ブロック１２と対応する複数の楔としての楔ユニット１９，２０が介在されている。そして、各楔ユニット１９，２０の楔効果により、横方向及び縦方向に配列された複数の型ブロック１２がスペース部材１７，１８に向かって押圧されて整列状態に固定されるようになっている。枠１３内の１つのコーナ部において隣接する楔ユニット１９，２０間には、小片状のスペース部材２１が介在されている。

次に、前記楔ユニット１９，２０の構成について詳細に説明する。なお、両楔ユニット１９，２０は同一の構成となっているため、一方の楔ユニット１９について説明して、他方の楔ユニット２０については説明を省略する。

図１及び図２に示すように、楔ユニット１９は、型ブロック１２側において台１４上に配置された第1楔部材２２と、その第1楔部材２２と枠１３との間に介在された第２楔部材２３とによって構成されている。両楔部材２２，２３の対向する側面には、互いに接合する斜面２２１，２３１が形成されている。この斜面２２１，２３１は、上端部から下端部に向かって枠１３側へ次第に接近するように形成されている。第２楔部材２３の上下両面間には、ネジ２４を挿通するための一対の挿通孔２５が貫設されている。台１４上において挿通孔２５に対応する位置には、ネジ２４が螺入する一対のネジ孔２６が形成されている。

そして、第２楔部材２３の上方から挿通孔２５を介してネジ孔２６にネジ２４が螺入されて締め付けられることにより、第２楔部材２３が台１４側に向かう移動力が付与されて、両楔部材２２，２３の斜面２２１，２３１の楔効果で、第１楔部材２２が型ブロック１２側に押し付けられる。これにより、横方向に配列された複数の型ブロック１２がスペース部材１７に向かって押圧状態で移動され、相互間に隙間の存在しない整列状態に配置されて固定されるようになっている。

図２に示すように、前記第２楔部材２３と台１４との間には、平板状のスペーサ２７が介在されている。スペーサ２７には、ネジ２４を挿通するための一対の挿通孔２８が形成されている。そして、このスペーサ２７によって、ネジ２４の締め付け時における第２楔部材２３の台１４側への移動量が規制される。これにより、両楔部材２２，２３の楔効果の程度、つまり横方向に配列された複数の型ブロック１２をスペース部材１７に向かって移動させる押圧力が所定レベルに保持されるようになっている。

図１及び図３に示すように、前記第２楔部材２３の中央部において台１４側の下面とその反対側の上面との間には、貫通孔２９が形成されている。この貫通孔２９は、台１４と第２楔部材２３との間にスペーサ２７を介在させない状態で、ネジ２４の締め付けにより第２楔部材２３を台１４側へ移動させて、型ブロック１２を整列状態に調整して配置する際に、第２楔部材２３の移動位置を測定するために用いられる。

すなわち、図５に示すように、型ブロック１２が整列状態に配置された状態で、ゲージ３０により貫通孔２９を通して、第２楔部材２３の移動位置、つまり第２楔部材２３の上面から台１４の上面までの距離Ｌ１が測定される。その距離Ｌ１の測定値から第２楔部材２３の厚さ寸法Ｌ２を減算することにより、第２楔部材２３の下面から台１４の上面までの空間距離Ｌ３が求められる。そして、この空間距離Ｌ３に基づいてスペーサ２７の厚さが研削により調整されて、調整後のスペーサ２７が第２楔部材２３と台１４との間に挿入される。

図１及び図２に示すように、前記枠１３の外周側の上面には、楔部材２２，２３の楔効果に起因する枠１３の変形を測定するための被測定面３１が形成されている。そして、図４に示すように、台１４と第２楔部材２３との間にスペーサ２７を介在させない状態で、ネジ２４の締め付けにより第２楔部材２３を台１４側へ移動させて、型ブロック１２を整列状態に配置する際に、位置ゲージ３２を用いて被測定面３１の位置が測定される。これにより、楔部材２２，２３の楔効果に起因する枠１３の変形量が認識されて、型ブロック１２が所定の整列状態に配置されたことが確認される。

なお、図示しないが、プレス金型装置における上金型についても、前記下金型１１の場合と同様に、複数の四角柱状の型ブロックに分割して構成され、枠内において台上に整列して配置されている。そして、枠と型ブロックとの間には、楔効果によって型ブロックを整列状態に固定するための楔ユニットが介在されるとともに、台と楔ユニットとの間には、楔効果の程度を所定レベルに保持するためのスペーサが設けられている。

次に、前記のように構成されたプレス金型装置の作用を説明する。
下金型１１を構成する複数の型ブロック１２を枠１３内において整列状態に調整して配置する場合には、図４に示すように、台１４と第２楔部材２３との間にスペーサ２７を介在させない状態で、第２楔部材２３をネジ２４により台１４に向かって締め付ける。すると、両楔部材２２，２３の斜面２２１，２３１の楔効果により、横方向に配列された複数の型ブロック１２がスペース部材１７側に押圧により移動されて整列状態に配置される。このとき、楔部材２２，２３の楔効果により、枠１３が外側に押圧されて変形する。この枠１３の変形量を、枠１３上の被測定面３１において位置ゲージ３２により測定して、その測定変形量が所定値に達していることを知ることにより、型ブロック１２が所定の整列状態に調整されたことを確認することができる。

続いて、図５に示すように、型ブロック１２が所定の整列して配置された状態で、ゲージ３０により貫通孔２９を通して、第２楔部材２３の上面から台１４の上面までの距離Ｌ１を測定する。そして、この距離Ｌ１の測定値から第２楔部材２３の厚さ寸法Ｌ２を減算することにより、第２楔部材２３の下面から台１４の上面までの空間距離Ｌ３を求める。その後、この空間距離Ｌ３に基づいてスペーサ２７の厚さを研削により調整して、調整後のスペーサ２７を第２楔部材２３と台１４との間に介在させる。

このように、第２楔部材２３と台１４との間にスペーサ２７を介在させることにより、型ブロック１２の交換時等において、各型ブロック１２を再び整列状態に調整する場合に、その調整作業が簡単になる。すなわち、型ブロック１２の整列配置のために、ネジ２４により第２楔部材２３を台１４側に締め付けると、両楔部材２２，２３の楔効果の程度が所定レベルになったとき、図２に示すように、第２楔部材２３の下面がスペーサ２７に当接する。これにより、第２楔部材２３の台１４側への移動が規制されて、型ブロック１２が所定の整列状態に調整されて配置される。

従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） この実施形態においては、枠１３内において、台１４上に複数の型ブロック１２が整列状態で配置されている。枠１３と型ブロック１２との間には楔ユニット１９が介在され、その楔効果によって型ブロック１２が整列状態に固定されるようになっている。台１４と楔ユニット１９との間には、楔効果の程度を所定レベルに保持するためのスペーサ２７が設けられている。

このため、このブレス金型においては、枠１３と型ブロック１２との間に介在された楔ユニット１９を移動して位置調整することで、その楔効果により型ブロック１２を枠１３内において整列状態に容易に位置調整して固定することができる。また、型ブロック１２の交換時等において、各型ブロック１２を再び整列状態に調整する場合には、台１４と楔ユニット１９との間に設けられたスペーサ２７により、楔ユニット１９の移動量が規制されて、その楔効果の程度が所定レベルに保持される。よって、各型ブロック１２を以前の整列状態に簡単かつ正確に戻すことができる。

（２） この実施形態においては、前記台１４のネジ孔２６に螺入されるネジ２４が備えられ、そのネジ２４によって楔ユニット１９が楔効果の発揮方向に締め付けられるようになっている。このため、ネジ２４の締め付けにより楔ユニット１９を調整することができるとともに、その楔ユニット１９を型ブロック１２の整列状態に固定することができる。

（３） この実施形態においては、前記楔ユニット１９に、楔ユニット１９の台１４側の面とその反対側の面との間を貫通する貫通孔２９が形成されている。このため、台１４と楔ユニット１９との間にスペーサ２７を介在させない状態で、楔ユニット１９を移動させて型ブロック１２を整列状態に配置する際に、型ブロック１２が整列状態に配置された状態で、貫通孔２９を介して楔ユニット１９の移動位置を測定することができる。そして、その測定値に応じて、台１４と楔ユニット１９との間に挿入するスペーサ２７の高さ寸法を加減することができる。

（４） この実施形態においては、前記楔ユニット１９が斜面２２１，２３１同士を接合させた一対の楔部材２２，２３によって構成され、一方の楔部材２３に前記貫通孔２９と前記ネジ２４が挿通される挿通孔２５とが形成されるとともに、その一方の楔部材２３側に前記スペーサ２７が設けられている。このため、型ブロック１２の側面に斜面を設ける必要がなく、一対の楔部材２２，２３に設けられた斜面２２１，２３１同士を接合させることにより、楔効果を発揮させることができる。

（５） この実施形態においては、前記枠１３に、楔効果に起因する枠１３の変形を測定するための被測定面３１が形成されている。このため、台１４と楔ユニット１９との間にスペーサ２７を介在させない状態で、楔ユニット１９を移動させて型ブロック１２を整列状態に配置する際に、枠１３の変形を被測定面３１において測定することにより、型ブロック１２が所定の整列状態に配置されたことを確認することができる。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 型ブロック１２の整列配置時に、位置ゲージ３２により枠１３の変形状態を測定することなく、目視や画像処理によって型ブロック１２が整列状態に配置されたことを確認すること。

・ スペーサ２７として、複数枚のスペーサ片を積層したものを用いること。
・ 楔ユニット１９，２０の構成を任意に変更すること。例えば、ネジ２４のための挿通孔２５を一箇所のみに設けて、第２楔部材２３を１本のネジ２４によって固定すること。

１１…プレス金型としての下金型、１２…型ブロック、１３…枠、１４…台、１９，２０…楔ユニット、２２…第１楔部材、２２１…斜面、２３…第２楔部材、２３１…斜面、２４…ネジ、２５…挿通孔、２６…ネジ孔、２７…スペーサ、２９…貫通孔、３１…被測定面。

Claims (5)

1. 枠内において、台上に複数の型ブロックを整列させるとともに、前記枠と型ブロックとの間に楔を介在させて、楔効果によって型ブロックを整列状態に固定したプレス金型であって、
   前記台と楔との間に楔効果の程度を所定レベルに保持するためのスペーサを設けたプレス金型。
2. 前記台のネジ孔に螺入されたネジを備え、そのネジによって楔を楔効果の発揮方向に締め付けるようにした請求項１に記載のプレス金型。
3. 前記楔には、楔の台側の面とその反対側の面との間を貫通する貫通孔を形成した請求項１または２に記載のプレス金型。
4. 前記楔を斜面同士が接合する一対の楔部材によって構成し、一方の楔部材に前記貫通孔と、前記ネジが挿通される挿通孔とが形成されるとともに、その一方の楔部材側に前記スペーサを設けた請求項３に記載のプレス金型。
5. 前記枠には、楔効果に起因する枠の変形を測定するための被測定面を形成した請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載のプレス金型。