JP6088815B2 - 金属製双極板を製作するための方法および装置 - Google Patents
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Description
a)双極板用のブランクの端面エッジを切り抜き、又は端面エッジと側方エッジを切り抜き、この場合ブランクは金属箔テープにつながったままであり、
b)切り抜きパンチ、穿孔パンチおよび打抜きパンチの戻り行程時に金型を開放し、押圧変形、穿孔および打抜きのために、切り抜いたブランクを有する金属箔テープを供給し、この場合金属箔テープを新たに挟持した後で先ず最初に表面構造体の押圧変形、続いてブランク内の穿孔、そしてブランクの外形部の基準ジオメトリ部の打抜きが、ブランクを金属箔テープにつなげたままの状態で、第2作業段内において垂直方向において連続して実施され、
c)切り抜きパンチ、打抜きパンチおよび穿孔パンチが上死点に戻る際に金型を新たに開放し、切り抜かれ、押圧変形され、穿孔されそして打ち抜かれたブランクを、双極板の外側輪郭を打ち抜くために第3作業段に供給し、この場合ブランクが前もって挟持された金属箔テープから分離され、打抜き平面の下方へ垂直に落下した後でコンベヤベルトを用いて閉じた金型から搬出される。
2、3 双極板1の板
4 双極板1の中間板
5 板2、3の表面構造体
6 溶接継目
7、8、9 双極板1の供給穴
10、11、12 双極板1の排出穴
13、14、15 基準ジオメトリ部
16 金属箔テープ
17 金型下側部分
18 金型上側部分
19 金型
20 打抜きダイ
21 プレス支柱
22 ファインブランキングプレス
23 ファインブランキングプレス22のプレステーブル
24 刃形リングピストン
25 押圧ピン
26 変形のための押し型
27 保持板
28 上側金型交換板
29 上側受け台
30 切り抜きパンチ
31 穿孔パンチ
32 基準ジオメトリ部用打抜きパンチ
33 外側輪郭打抜きパンチ
34 パンチ案内インサート
34a 案内囲い
35 ばね要素
36 下側交換板
37 プレスプランジャ
38 下側受け台
39 押し板
40 カウンタピストン
41 第1打抜き穴
42 第2打抜き穴
43 第3打抜き穴
44 第4打抜き穴
45 第5打抜き穴
46、48、48a、50 排出通路
47、49、51 コンベヤベルト
52 受け型用ホルダ
53 受け型
101 冷却媒体
102、103 流れ場(フローフィールド)
104 膜
L 金属箔テープ16の走行方向
OT 上死点
UT 下死点
Z ブランク
I、II、III、IIIa 作業段
Claims (17)
- 流れ場用表面構造体と、内部成形部、つまり双極板(1)内の穴やスリットと、後で組み立てる際に、変形によって生じる形状誤差を補正するための、その外形部の基準ジオメトリ部(14,15,16)とを有する、金属箔テープからなる双極板(1)を製作するための方法であって、前記金属箔テープが、プレスのプランジャの下死点で開放し前記プレスのプランジャの上死点で閉じる金型(19)に供給され、前記金属箔テープが、少なくとも1個の切り抜きパンチ(30)、打抜きパンチ(32)、穿孔パンチ(31)およびガイドからなり、プレステーブル(23)に固定された金型上側部分と、打抜きダイを有し、上死点と下死点との間で行程運動を行う少なくとも1個の金型下側部分との間で、閉鎖時に挟持され、続いて前記金属箔テープが打抜き加工および変形加工される、上記方法において、
前記プレスとして、少なくとも3段の金型(19)を有する液圧式ファインブランキングプレスが使用され、この金型(19)の第1作業段(I)において、前記金属箔テープ内にブランク(Z)が部分的に切り抜かれ、続いて第2作業段(II)において、少なくとも2500〜3500kNの変形力で前記流れ場用表面構造体が押圧変形によってブランク(Z)に形成され、前記内部成形部、前記スリットおよび前記基準ジオメトリ部(14,15,16)が打抜きによって前記ブランク(Z)内と前記ブランク(Z)上に形成され、そして第3作業段(III)において、外側輪郭の打抜きと、前記双極板(1)用の出来上がったブランク(Z)の排出が行程運動のサイクルで順々に行われることを特徴とする方法。 - 金型下側部分の受け型と金型上側部分の押し型によって形成される前記流れ場用表面構造体と、金型上側部分の打抜きパンチ(32)および穿孔パンチ(31)と金型下側部分の打抜きダイによって形成される双極板(1)の内部成形部、つまり穴およびスリットが、同じ加工操作内で順々に発生させられることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記押圧変形によって、溝、または渦巻き状の通路の場あるいはこぶの場、つまり流れ場用表面構造体がブランク(Z)に形成されることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 任意の断面形状を有する、又は、u字状、楕円形、半円形、放物線状若しくはv字状の断面形状を有する溝または通路が発生させられることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- a)前記双極板(1)用の前記ブランク(Z)の端面エッジを切り抜き、又は端面エッジと側方エッジを切り抜き、この場合前記ブランク(Z)は前記金属箔テープにつながったままであり、
b)前記切り抜きパンチ(30)、穿孔パンチ(31)および打抜きパンチ(32)の戻り行程時に前記金型(19)を開放し、押圧変形、穿孔および打抜きのために、切り抜いた前記ブランク(Z)を有する前記金属箔テープを供給し、この場合前記金属箔テープを新たに挟持した後で先ず最初に前記流れ場用表面構造体の押圧変形、続いて前記ブランク(Z)内の穿孔、そして前記ブランク(Z)の外形部の前記基準ジオメトリ部(14,15,16)の打抜きが、前記ブランク(Z)を前記金属箔テープにつなげたままの状態で、第2作業段(II)において垂直方向において連続して実施され、
c)前記切り抜きパンチ(30)、打抜きパンチ(32)および穿孔パンチ(31)が上死点に戻る際に前記金型(19)を新たに開放し、切り抜かれ、押圧変形され、穿孔されそして打ち抜かれたブランク(Z)を、前記双極板(1)の外側輪郭を打ち抜くために第3作業段(III)に供給し、この場合前記ブランク(Z)が前もって挟持された前記金属箔テープから分離され、落下した後でコンベヤベルトを用いて閉じた前記金型(19)から搬出されることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記第2作業段(II)と第3作業段(III)との間で、空の行程の形態の他の作業段が実施されるので、連続するブランク(Z)が金属箔テープ内で間隔を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記金属箔テープとして、0.1〜0.5mm、又は0.1mmの厚さを有する特殊鋼、鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金およびハステロイ(登録商標)合金からなる箔が使用されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記基準ジオメトリ部(14,15,16)として、複数の基準が前記ブランク(Z)の外形部に打ち抜かれることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法を実施するための、金属箔テープからなる双極板(1)を製作するための装置であって、前記双極板(1)が流れ場用の表面構造体(5)と、双極板(1)内の内部成形部(7、8、9、10、11、12)、つまり穴やスリットと、その外形部の基準ジオメトリ部(14、15、16)を有し、前記装置がプレスのプランジャ(37)によって駆動される金型(19)を備え、前記プレステーブル(23)上に固定されたこの金型(19)の金型上側部分(18)が少なくとも1個の切り抜きパンチ(30)、穿孔パンチ(31)および打抜きパンチ(32)と、案内囲い(34a)を有し、前記プランジャ(37)の上死点と下死点との間で行程運動を行う金型(19)の金型下側部分(17)が少なくとも1個の打抜きダイ(20)を有する、上記装置において、
金型(19)が、前記双極板(1)用ブランク(Z)の端面エッジ(S)を部分的に切り抜くため、又は端面エッジと側方エッジ(S,SR)を部分的に切り抜くための少なくとも1個の第1作業段(I)と、前記ブランク(Z)に流れ場用表面構造体(5)を成形するため、内部成形部(7、8、9、10、11、12)を穿孔するためおよび切り抜いた前記ブランク(Z)において前記基準ジオメトリ部(14、15、16)を打ち抜くための第2作業段(II)と、外側輪郭を打抜き、そして前記金型(19)から出来上がった前記双極板(1)を排出するための第3作業段(III)を有し、プレスとして、前記金型上側部分(18)と金型下側部分(17)に互いに作用する刃形リングピストン(24)とカウンタピストン(40)を有するファインブランキングプレス(22)が設けられ、前記第2作業段(II)において少なくとも1個の押し型(26)が変形のために、穿孔パンチ(31)と打抜きパンチ(32)の行程運動中にこの穿孔パンチ(31)と打抜きパンチ(32)よりも先行するように、前記刃形リングピストン(24)とカウンタピストン(40)が調和していることを特徴とする装置。 - 前記第1作業段(I)が前記金型下側部分(17)に、打抜きダイ(20)内に配置された、ブランク(Z)を部分的に切り抜くための少なくとも第1と第2の打抜き穴(41、43)を有し、そして前記金型上側部分(18)に切り抜きパンチ(30)を備え、この場合前記第1と第2の打抜き穴(41、43)に屑通路(46、48)が付設され、この屑通路が、前記金型下側部分(17)の下方に配置された、前記金型(19)から屑を搬出するためのコンベヤベルト(47または49)まで達していることを特徴とする請求項9に記載の装置。
- 前記第2作業段(II)が前記金型下側部分(17)に、前記双極板(1)の前記流れ場用表面構造体(5)の形状、構造および位置に適合した流れ場用表面構造体を有する、囲い(52)内に挿入された少なくとも1個の受け型(53)と、打抜きダイ(20)内に配置された、前記穿孔パンチ(31)および打抜きパンチ(32)のための少なくとも1つの第3と第4の打抜き穴(42、44)と、適応するように形成された流れ場用表面構造体を有する、案内囲い(34a)により収容されるパンチ案内インサート(34)に挿入された、受け型(53)に適合する少なくとも1つの押し型(26)とを備え、前記第2作業段(II)が前記金型上側部分(18)に、少なくとも前記穿孔パンチ(31)と打抜きパンチ(32)を備え、この場合第3と第4の打抜き穴(42、44)に各々1つの屑通路(48a)が付設され、この屑通路が、前記金型下側部分(17)の下方に配置された、前記金型(19)から屑を搬出するためのコンベヤベルト(47または49)まで達していることを特徴とする請求項9に記載の装置。
- 前記第3作業段(III)が前記金型上側部分(18)に、前記ブランク(Z)を完全に切り落とすための少なくとも1個の外側輪郭打抜きパンチ(33)と、前記打抜きダイ(20)内に配置された少なくとも1つの第5の打抜き穴(45)とを備え、この場合前記第5の打抜き穴(45)に排出通路(50)が付設され、この排出通路が、前記金型下側部分(17)の下方に配置された、閉じた前記金型(19)から出来上がったブランク(Z)を排出するためのコンベヤベルト(51)まで達していることを特徴とする請求項9に記載の装置。
- 前記第2作業段(II)と第3作業段(III)との間に、空の行程の形をした他の作業段(IIIa)が設けられているので、連続するブランク(Z)が金属箔テープ内で間隔を有することを特徴とする請求項9に記載の装置。
- 前記受け型(53)と押し型(26)が、溝または渦巻き状の通路またはこぶからなる流れ場用表面構造体を備えていることを特徴とする請求項9に記載の装置。
- 前記溝または通路が、任意の断面形状、又はu字形、楕円形、半円形、放物線状若しくはv字状の断面形状を有することを特徴とする請求項14に記載の装置。
- 前記金属箔テープが、0.1〜0.5mm、又は0.1mmの厚さを有する特殊鋼、鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金およびハステロイ(登録商標)合金からなっていることを特徴とする請求項9に記載の装置。
- 前記ブランク(Z)が多数の基準ジオメトリ部(14,15,16)を備えていることを特徴とする請求項9に記載の装置。
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