JP6327903B2 - 薄板凹凸部材の製造装置及び製造方法 - Google Patents
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Description
(1)クランクプレス(機械式)
プレススピードに材料の塑性変形が追従できず、材料の伸び不足や加工硬化により肉痩せや破断が発生してしまう。また、プレスを最小速度で運転しても、プレスから発生する微小な振動が材料に伝わり思うような寸法、品質が確保できない。
そのため、成形加工にはクランクプレスよりも振動が少なく制御が容易なサーボプレスを用いることが多く、一般的となっている。しかしながら、サーボプレスの場合、以下のような問題点があった。
高推力(100t〜600t)を出すためには、プレス装置が大掛かりとなり、コスト高となる。そこで、油圧式のサーボプレスもセパレータの加工に使用されている。
油圧の流量や、圧力のコントロールでプレス速度、金型の位置決めが可能であり、機械式のサーボプレスよりも小型で高推力が可能となる。しかしながら、油圧ポンプを常時回転させ、タンクから作動油を大量に吸い上げ、油圧を作り続けているため、アクチュエータが停止している場合でも100%電気エネルギーを消費し続け、更に無駄に消費したエネルギーが熱に変換され、作動油の温度を際限なく上昇させてしまうという問題がある。
前記押圧駆動手段は、第1の支持部材に固定配置される前記サーボモータの回転を昇降部材の直線動作に変える運動変換機構と、前記昇降部材に第2の支持部材を介して連結される第1のピストン及び該第1のピストンより大径で前記ラムの加圧を行う第2のピストンを上下直列に備え、前記第1の支持部材に連結して固定配置されたシリンダブロックを有する。
前記サーボモータを駆動して、前記ラムを下降させて、該ラムと前記第2のピストンの第2のシリンダロッドの間に隙間を形成させる第1工程と、
前記第1のピストンに連動させて、前記第2のピストンを作動し、前記ラムに荷重を加え、前記薄板の凹凸加工を行う第2工程とを有する。
また、パスカルの原理を用いて、第2のピストンを駆動しているので、第1のピストンを駆動するサーボモータは小型でも、高出力を得ることができる。
これによって、装置を小型化でき、更に従来のように油圧ポンプを作動させるための、電気エネルギーも不要となり、大幅にコストを削減できる。
なお、上型の加圧力は、第1、第2のピストンが配置されているシリンダブロックの油圧計、又は第1のシリンダロッドに別に設けたロードセル等で測定可能であり、サーボモータと組み合わせて正確なプレス制御ができる。
図1に示すように、本発明の一実施の形態に係る薄板凹凸部材の製造装置10は、固定配置された板状の第1の支持部材11と、第1の支持部材11に4本の断面円形の支持ロッド12を介して連結されるシリンダブロック14とを有している。なお、第1の支持部材11は図示しない固定フレームに取り付けられて、上下動はしない。
また、ガイドポスト25の頂部にはストッパ25aが設けられ、ガイドポスト25に対して第2の支持部材19が一定位置で固定されるようになっている。
上型28の下部には、薄板41を押圧するストリッパープレート44が弾性部材の一例であるスプリング45を介して設けられ、プレス加工が終わって上型28が上昇する場合に、製品となった薄板凹凸部材40が上型28に連れて上昇しないようになっている。
図2に示すようにサーボモータ21を回転させて、昇降部材22を上昇させ、第1、第2のピストン16、17を上昇させる。これによって、第2のシリンダロッド30とラム27との間には隙間が形成されると共に、上型28と下型29の間にも十分な隙間が形成される。なお、この状態がラム27の上死点となる。
図7〜図9に示すように、燃料電池用セパレータ47を形成する薄板48は、厚みが例えば、0.3〜0.7mm程度のステンレス、チタン板等からなって、幅は燃料電池用セパレータ47の縦幅より十分広くなっている。
なお、第1の金型装置50はクランク機構の通常のプレス装置、油圧駆動又はサーボモータ駆動の通常のプレス装置が適用される。この第1の金型装置50によって加工された薄板48は巻き取り装置58でリール巻される。
この場合、流路溝59とダミー溝(補強リブ60、67、68、71)の凹凸加工を同時に行うため、流路溝加工時に薄板48が中央に引き伸ばされることをダミー溝加工によって防止している。更に、縦幅方向両側に補強リブ60、67を形成することで、薄板48に剛性を持たせることができ、第3の金型装置78での材料の供給や送りが容易となる。なお、図8(B)において、75は薄板48の巻き解き装置を、76は薄板48の巻き取り装置を示す。
ステーションcでは、第1、第2のスロット82、83の上下に、第5〜第8のスロット(長孔)90〜93を形成する。ステーションdは何も打ち抜き加工をしないアイドルステションである。
なお、第3の金型装置78において、各ステーションa〜c内の打ち抜き加工の順番を変えることは可能である。
また、第1〜第3の金型装置50、10、78に供給する薄板48は巻き解き装置から供給し、第1、第2の金型装置50、10から巻き取り装置によって巻き取られているので、各金型装置50、10、78の操業時間も変えることができる。
Claims (14)
- プレスベッドに固定配置された下型と、ラムに固定され、かつ前記下型に対向して配置された上型と、サーボモータを動力として用い前記ラムの加圧を行う押圧駆動手段とを有する薄板凹凸部材の製造装置において、
前記押圧駆動手段は、第1の支持部材に固定配置される前記サーボモータの回転を昇降部材の直線動作に変える運動変換機構と、前記昇降部材に第2の支持部材を介して連結される第1のピストン及び該第1のピストンより大径で前記ラムの加圧を行う第2のピストンを上下直列に備え、前記第1の支持部材に連結して固定配置されたシリンダブロックを有することを特徴とする薄板凹凸部材の製造装置。 - 請求項1記載の薄板凹凸部材の製造装置において、前記ラムの周囲には複数のガイドポストが設けられ、該ガイドポストは前記第2の支持部材に摺動可能に設けられていることを特徴とする薄板凹凸部材の製造装置。
- 請求項1又は2記載の薄板凹凸部材の製造装置において、前記第2のピストンの第2のシリンダロッドと前記ラムとの間に装着される横移動可能な対となる第1、第2のスライドプレートを有することを特徴とする薄板凹凸部材の製造装置。
- 請求項3記載の薄板凹凸部材の製造装置において、前記第1、第2のスライドプレートは水平方向に2分割され、前記第2のピストンの第2のシリンダロッド又は前記ラムには、前記第1、第2のスライドプレートの前進限となる位置決めストッパが設けられていることを特徴とする薄板凹凸部材の製造装置。
- 請求項3又は4記載の薄板凹凸部材の製造装置において、前記第1、第2のスライドプレートが摺動する前記ラムにはエアスライダが設けられていることを特徴とする薄板凹凸部材の製造装置。
- 請求項1〜5のいずれか1記載の薄板凹凸部材の製造装置において、前記上型の下部には、弾性部材を介してストリッパープレートが設けられていることを特徴とする薄板凹凸部材の製造装置。
- 駆動源にサーボモータを用い、第1のピストンの出力をパスカルの原理を用いて増大して第2のピストンを駆動し、該第2のピストンによって下降するラムによって、上型及び下型の間にある薄板を押圧して薄板凹凸部材を製造する方法であって、
前記サーボモータを駆動して、前記ラムを下降させて、該ラムと前記第2のピストンの第2のシリンダロッドの間に隙間を形成させる第1工程と、
前記第1のピストンに連動させて、前記第2のピストンを作動し、前記ラムに荷重を加え、前記薄板の凹凸加工を行う第2工程とを有することを特徴とする薄板凹凸部材の製造方法。 - 請求項7記載の薄板凹凸部材の製造方法において、前記第2工程では、前記ラムと前記第2のシリンダロッドとの隙間に対となる第1、第2のスライドプレートを配置して、前記第2のピストンの下降時間を短縮することを特徴とする薄板凹凸部材の製造方法。
- 請求項7又は8記載の薄板凹凸部材の製造方法において、前記第1のピストン及び前記第2のピストンは一つのシリンダブロック内に上下連続して設けられていることを特徴とする薄板凹凸部材の製造方法。
- 請求項7〜9のいずれか1記載の薄板凹凸部材の製造方法において、前記薄板凹凸部材は燃料電池用セパレータであって、前記第2工程で、前記薄板に行われる凹凸加工によって、前記燃料電池用セパレータに流路溝が形成されることを特徴とする薄板凹凸部材の製造方法。
- 請求項10記載の薄板凹凸部材の製造方法において、前記第2工程で、前記流路溝の凹凸加工と同時に、前記流路溝の周囲に形成されるダミー溝の凹凸加工も行うことを特徴とする薄板凹凸部材の製造方法。
- 請求項10又は11記載の薄板凹凸部材の製造方法において、前記第2工程の前に、第1の金型装置でパイロット孔を形成するパイロット孔形成工程を、前記第2工程の後に、第3の金型装置で行われる打ち抜き工程を有することを特徴とする薄板凹凸部材の製造方法。
- 請求項12記載の薄板凹凸部材の製造方法において、前記パイロット孔形成工程で、前記パイロット孔の周囲に、スリットを形成する処理も行われることを特徴とする薄板凹凸部材の製造方法。
- 請求項12又は13記載の薄板凹凸部材の製造方法において、前記薄板凹凸部材の輪郭を部分抜きして該輪郭の残りを切断して、前記薄板凹凸部材を前記第3の金型装置から抜き落とすことを特徴とする薄板凹凸部材の製造方法。
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