JP6413997B2 - ワークのトリム工法及びトリム金型 - Google Patents

Description

本発明は、ワークのトリム工法及びトリム金型に関する。

従来、プレス金型でワークをトリム加工する技術は、特許文献１、特許文献２等に示すように公知である。例えば、特許文献１では、下型にワークを載せ、このワークを上からパッドで押さえて、上型を下げると、前記上型に設けられたトリム刃で、前記ワークの縁を切断するようにしている。

特開２０１１−３６８７３号公報、図５ 特開昭６２−４４３３号公報

ところで、図１１（ａ）に示すように凹凸形状を有するワークＷに対してトリムラインＬでトリム加工する場合、型費を抑えるために上記トリム刃が直線刃であると、トリムラインで切断した部分の端面及びその近傍の形状を図１１（ｃ）に示すように成り行きで潰してしまう。図１１（ｂ）は、トリム加工により潰れていない場合のワークＷの断面であり、凹凸形状の厚さをａとする。図１１（ｃ）は成り行きで前記凹凸形状のワークＷが潰された場合のワークＷの断面であり、凹凸形状の厚さをｂとする。この場合、厚さａ＞ｂとなり、トリム加工による凹凸形状のワークＷの切断面の厚さが一定とならない不安定な形状となる。

また、図１１（ｄ）に示すようにトリム刃Ｔａを直線刃とした場合、前記凹凸形状のワークＷを切断しようとすると、前記直線刃の一部は切断中の状態となっていても、他の部位はいわゆる空中切りとなり、ワークＷの厚さ方向におけるトリム刃Ｔａの摺動距離が増えるため、摩耗を促進してしまう。図１１（ｄ）においては、空間領域Ｋが空中切りとなる領域である。また、図１１（ｄ）において、Ｔｂは、下型のトリム刃を表わしている。

一方、図１１（ｅ）に示すように、トリム刃（切刃）の形状を、ワークＷの凹凸形状に合わせて造ると、型の製作コストが上がる問題がある。
本発明の目的は、凹凸形状部を有するワークをトリム加工した際に、トリムされた切断部位の切断面形状を安定化できるとともに型コストを抑制できる凹凸形状を有するワークのトリム工法及びトリム型を提供することにある。

上記問題点を解決するために、本発明のワークのトリム工法は、複数の凹凸形状部を有するワークを下型上に載置する第１工程と、パッドを前記下型側へ相対移動して、相対移動した前記パッドと前記下型とにより、前記複数の凹凸形状部のうち前記ワークの一部の凹凸形状部を潰して潰し部位を形成するとともに、前記潰し部位を間にして残りの前記凹凸形状部が保持された非潰し部位と切断予定部位とを区画形成する第２工程と、直線刃であるトリム刃を有する上型を前記下型側へ相対移動することにより、前記下型の外縁部に設けられた直線刃であるトリム刃と、前記上型のトリム刃とにより、前記潰し部位から前記切断予定部位を切断する第３工程、を含むものである。

また、前記下型には、前記パッドと協働して前記潰し部位を形成する押圧部位と、前記押圧部位に隣接した収納凹部を有し、前記パッドの下型側の面は平面を有していて、前記第２工程では、前記パッドの前記平面により前記ワークが押圧されて、前記収納凹部内に前記非潰し部位を移動させるようにしてもよい。

また、前記パッドには、前記下型と協働して前記ワークの前記潰し部位を形成する押圧部位と、前記押圧部位に隣接した収納凹部を有し、前記第２工程では、前記下型により押圧されて前記収納凹部内に前記非潰し部位を移動させるようにしてもよい。

また、前記下型及び前記パッドには、前記ワークの前記潰し部位を協働して形成する第１押圧部位及び第２押圧部位とをそれぞれ有するとともに、前記下型及び前記パッドには、前記第１押圧部位に隣接する第１収納凹部及び前記第２押圧部位に隣接する第２収納凹部をそれぞれ有し、前記第２工程では、前記非潰し部位が前記パッド及び前記下型により押圧されて、前記第１収納凹部及び第２収納凹部内の両方に収納されるようにしてもよい。

また、前記第２工程では、前記潰し部位が、前記ワークの少なくとも両端に形成されるようにしてもよい。
また、本発明のトリム金型は、複数の凹凸形状部を有するワークをトリムするトリム金型において、外縁部に直線刃であるトリム刃を有するとともに、前記ワークが載置される下型と、前記下型に対して相対的に接近離間配置されたパッドであって、前記下型側へ相対移動して、前記下型上に載置された前記ワークを押圧するとともに、前記ワークに対して、縁部にある凹凸形状部を潰した潰し部位を形成して、前記潰し部位を間にして残りの前記凹凸形状部が保持された非潰し部位と切断予定部位とを区画するパッドと、前記下型側へ相対移動したとき、前記下型の前記トリム刃と協働して、前記潰し部位から前記切断予定部位を切断する直線刃のトリム刃を有する上型とを備え、前記パッド及び前記下型の少なくともいずれか一方には、前記潰し部位を形成する際に、前記非潰し部位を収納する収納凹部を有するものである。

本発明の工法及びトリム金型によれば、凹凸形状部を有するワークをトリム加工した際に、トリムされた切断部位の切断面形状を安定化できるとともに型コストを抑制できる効果を奏する。

トリム加工が行われるワークの斜視図。 第１実施形態のトリム金型において、パンチにワークを載置した状態の概略図。 第１実施形態のトリム金型において、パッドを下降させてワークに潰し部位を形成した状態の概略図。 第１実施形態のトリム金型において、ダイを下降させて切断予定部位を切断した状態の概略図。 第１実施形態のトリム金型において、パッド及びダイを上昇させた状態の概略図。 （ａ）は、パンチにワークを載置した状態の要部拡大図、（ｂ）は、ワークに潰し部位を形成した状態の要部拡大図。 （ａ）はトリム加工された後のワークの側面図、（ｂ）は図７（ａ）の７ｂ−７ｂ線断面図、（ｃ）は図７（ａ）の７ｃ−７ｃ線断面図。 （ａ）は両端に非潰し部位が設けられたワークの平面図、（ｂ）は、四方側縁に非潰し部位が設けられたワークの平面図。 （ａ）は第２実施形態の第１工程の説明図、（ｂ）は第２工程の説明図、（ｃ）は第２実施形態の図７（ｂ）相当図。 （ａ）は第３実施形態の第１工程の説明図、（ｂ）は第２工程の説明図、（ｃ）は第３実施形態の図７（ｂ）相当図。 （ａ）はワークのトリムラインＬを示す説明図、（ｂ）はトリム加工により潰れていない場合のワークＷの断面図、（ｃ）はトリム加工により潰れている場合のワークＷの断面図、（ｄ）は直線刃でワークをトリムする場合の説明図、（ｅ）はワークを凹凸形状に合わせて造ったトリム刃（切刃）でワークをトリムする場合の説明図。

以下、本発明を具体化した、ワークのトリム工法及びトリム金型の一実施形態を図１〜図８を参照して説明する。
本実施形態のワークＷは、燃料電池の電極となる金属製のセパレータであって、全体を平面視した場合、長方形に形成されている。図１に示すように、ワークＷには、凹凸形状部としての凹部Ｗａ及び凹凸形状部としての凸部Ｗｂとが一方向において交互に繰返して配置されることにより全体が波板状に形成されている。本実施形態では、凹凸形状部は、上記のように複数回繰返して形成されていることにより、複数個有している。なお、凹凸形状部は、前記構成に限定するものではなく、ワークＷの表裏面に凹凸の形状を有するものであればよい。

次に、トリム金型について説明する。
図２に示すように、トリム金型は、下型としてのパンチ１０、上型としての一対のダイ２０及びパッド３０を有する。

パンチ１０は、ボルスタ１２上に固定されている。パンチ１０の上端面は長方形に形成されるとともに図２において左右の押圧部位１３を残して収納凹部１５が形成されている。収納凹部１５は、平面視した場合、長方形状であって、その深さは、ワークＷの凹凸部形状の頂面（すなわち、凸部Ｗｂの頂面）と、凹部Ｗａの下面との間の距離ｈ（図１参照）を超える深さを有していて、トリミング時に、後述する非潰し部位となるワークＷの領域を収納可能となっている。

前記左右の押圧部位１３はその上面が平面となっているとともに、該上面の反収納凹側の外縁部には、直線刃であるトリム刃１４が紙面と直交方向に延出して形成されている。
一対のダイ２０は、後述するパッド３０を挟む位置においてプレス機のスライド４０にそれぞれ固定されている。ダイ２０の下端面において、内側縁には、直線刃であるトリム刃２２が紙面と直交方向にそれぞれ延出して形成されている。トリム刃２２は、パンチ１０のトリム刃１４と協働して、パンチ１０上に載置されたワークＷをトリミングすることが可能である。

図２に示すようにパッド３０は、一対のダイ２０の間に配置されるとともに、スライド４０に対してスプリング等の弾性支持部５０を介して吊下げられ支持されている。パッド３０は、弾性支持部５０により型開き時にはダイ２０より下方へ突出するように配置されるとともに、型閉め時には図４に示すように、弾性支持部５０の弾性に抗してダイ２０の下面よりも上方に位置するように配置可能である。

また、パッド３０は、図２においてその左側端面がパンチ１０の左側端面を含むように配置された図示しない仮想垂直面に対して含まれるように配置されている。また、パッド３０は、図２においてその右側端面がパンチ１０の右側端面を含むように配置された図示しない仮想垂直面に対して含まれるように配置されている。そして、パッド３０の左右両側端面は、各ダイ２０の対向する側端面に対して摺動自在に配置されている。

また、パッド３０の下端面（すなわち、パンチ１０側の面）は、平面に形成されている。該下端面は、押圧部位１３の上面と平行に配置されている。
（ワークのトリム工法）
次に、ワークのトリム工法について説明する。

図２、図６（ａ）に示すように、第１工程としてトリム金型を型開きした状態において、パンチ１０における左右の押圧部位１３上に、ワークＷを載置する。なお、本実施形態では、凹部Ｗａと凸部Ｗｂとが交互に繰返して配置されている方向を、紙面と直交方向に一致させるようにしてワークＷをパンチ１０上に載置する。この状態で、図２に示すように、ワークＷの左右両端は、パンチ１０の左右両側端面から左右方向にそれぞれ突出して配置される。図１、図２に示すように、ワークＷにおいて、パンチ１０からの左右両側端面から左右方向にそれぞれ突出した部位は、切断予定部位ｐに相当する。また、図１に示すワークＷにおいて、押圧部位１３に当接している部位は、潰し部位となる予定の部位ｑである。

図３に示すように、次の第２工程では、スライド４０をパンチ側へ相対移動（すなわち、降下）させて、パッド３０をワークＷに当てて押圧する。このパッド３０による押圧により、パッド３０とパンチ１０の押圧部位１３間のワークＷの前記部位ｑを潰して潰し部位ｑ１にする。上記のようにして押圧するパッド３０と押圧部位１３（パンチ１０）とによりこの部位ｑにある凹凸形状部が潰されることになる。

また、図３に示すように、この潰し部位の形成時に、ワークＷの両潰し部位ｑ１間の部位は、パッド３０に押圧されることにより、凹凸形状部の一部が変形して収納凹部１５内に収納される。そして、この収納された部位が凹凸形状部の形状が保持された非潰し部位ｒとなる。

このようにして潰し部位ｑ１が形成されることにより、潰し部位ｑ１を間にして凹凸形状部が保持された非潰し部位ｒと、切断予定部位ｐとが区画形成される。
次に、図４に示すように、第３工程では、さらに、スライド４０をパンチ側へ相対移動（すなわち、降下）させて、ダイ２０のトリム刃２２と、パンチ１０のトリム刃１４とにより、ワークＷの切断予定部位ｐを潰し部位ｑ１からトリム（切断）する。図６（ｂ）は、ワークに潰し部位を形成し、切断予定部位ｐを切断後の状態を示している。

この後、図５に示すように、スライド４０を反パンチ側へ相対移動（すなわち、上昇）させることにより、ダイ２０及びパッド３０を上昇させて、型開きする。
このようにして、ワークＷは、潰し部位ｑ１と切断予定部位ｐ間がトリム（切断）されることにより、切断部位となる潰し部位ｑ１の切断面形状は何ら変わることがなく、すなわち、安定化できる。この結果、トリム刃（切刃）１４、２２の形状は、直線刃になっており、トリム刃１４，２２の切断時のワークＷに対する摺動距離を短くできるため、トリム刃の摩耗を抑制できる。

また、トリム刃１４、２２をワークＷの凹凸形状に合わせて造る必要もなく、型の製作コストが上がることはない。
また、トリム金型から取出されたワークＷは、図７（ａ）図７（ｂ）、図７（ｃ）及び図８（ａ）に示す通りとなり、図７（ｂ）に示すように潰し部位ｑ１の表面は、凸部Ｗｂの頂面と面一となる。

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態のワークのトリム工法は、複数の凹部Ｗａ、凸部Ｗｂ（凹凸形状部）を有するワークＷをパンチ１０（下型）上に載置する。続く第２工程では、パッド３０をパンチ１０側へ相対移動して、相対移動したパッド３０とパンチ１０とにより、複数の凹凸形状部のうちワークＷの一部の凹凸形状部を潰して潰し部位ｑ１を形成するとともに、潰し部位ｑ１を間にして残りの凹凸形状部が保持された非潰し部位ｒと切断予定部位ｐとを区画形成する。次の第３工程では、ダイ２０をパンチ１０側へ相対移動することにより、パンチ１０の外縁部に設けられた直線刃であるトリム刃１４と、ダイ２０に設けられた直線刃であるトリム刃１４とにより、潰し部位ｑ１から切断予定部位ｐを切断する。

この結果、本実施形態によれば、凹凸形状部を有するワークをトリム加工した際に、トリムされた切断部位の切断面形状を安定化できるとともに型コストを抑制できる。すなわち、切断部位となる潰し部位ｑ１の形状は何ら変わることがなく、安定化できる。また、トリム刃（切刃）１４、２２の形状は、直線刃になっており、トリム刃１４、２２の切断時のワークＷに対する摺動距離を短くできるため、トリム刃の摩耗を抑制できてトリム刃の寿命の向上ができる。また、トリム刃１４、２２をワークＷの凹凸形状に合わせて造る必要もなく、型の製作コストが上がることはない。

（２）本実施形態のワークのトリム工法では、パンチ１０（下型）には、パッド３０と協働して潰し部位ｑ１を形成する押圧部位１３と、押圧部位１３に隣接した収納凹部１５を有する。また、本トリム工法では、パッド３０のパンチ１０側の面は平面を有していて、第２工程では、パッド３０によりワークＷが押圧されて、収納凹部１５内に非潰し部位ｒを移動させる。この結果、本実施形態によれば、潰し部位ｑ１の表面は、凸部Ｗｂの頂面と面一とすることができる。

（３）本実施形態のワークのトリム工法は、第２工程では、潰し部位ｑ１が、ワークＷの両端に形成される。この結果、ワークＷの両端に潰し部位ｑ１を有するワークを得ることができる。

（４）本実施形態のトリム金型は、外縁部に直線刃であるトリム刃１４を有するとともに、ワークＷが載置されるパンチ１０（下型）を有する。また、トリム金型は、パンチ１０に対して相対的に接近離間配置されたパッド３０を有する。該パッドは、パンチ１０側へ相対移動して、パンチ１０上に載置されたワークＷを押圧するとともに、ワークＷに対して、一部の縁部にある凹凸形状部を潰した潰し部位ｑ１を形成して、潰し部位ｑ１を間にして残りの凹凸形状部が保持された非潰し部位ｒと切断予定部位ｐとを区画する。

また、トリム金型は、パンチ１０側へ相対移動したとき、パンチ１０のトリム刃１４と協働して、潰し部位ｑ１から切断予定部位ｐを切断する直線刃のトリム刃２２を有するダイ２０を備える。また、パンチ１０には、潰し部位ｑ１を形成する際に、非潰し部位ｒを収納する収納凹部１５を有するパンチ１０を備える。この結果、本実施形態によれば、凹凸形状部を有するワークをトリム加工した際に、トリムされた切断部位の形状を安定化できるとともに型コストを抑制できる。

（５）本実施形態では、ワークＷは、燃料電池の電極となるセパレータとして使用される。従来は、上記のように切断面形状が安定していないセパレータの場合、燃料電池の電極部品としては電池性能をばらつかせる原因となるが、本実施形態の工法及びトリム金型によれば、燃料電池の電極部品としては電池性能のばらつきを抑制できる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・パッド３０をパンチ１０側へ相対移動する例として、前記実施形態では、パンチ１０を固定して、ダイ２０を可動としたが、パッド３０をパンチ１０側へ相対移動する例として、ダイ２０を固定し、パンチ１０を可動してもよい。また、前記相対移動にはダイ２０及びパンチの両方を相対移動することも含む。

・前記実施形態では、図８（ａ）に示すように、ワークＷの左右両端に潰し部位ｑ１を形成するようにしたが、この構成に代えて、図８（ｂ）に示すようにワークＷの四辺全体に、潰し部位ｑ１、潰し部位ｑ２を形成するようにしてもよい。すなわち、トリム金型のパンチ１０には、潰し部位ｑ２を形成するための押圧部位を形成するとともに、潰し部位ｑ２を形成した時に該潰し部位ｑ２に連結されている切断予定部位を切断するためのトリム刃をダイ２０に設けてもよい。

・前記実施形態では、ワークＷの厚さ方向において、潰し部位ｑ１を、凸部Ｗｂ側に配置して、図７（ｂ）に示すように潰し部位ｑ１の表面が、凸部Ｗｂの頂面と面一となるようにした。これに代えて、ワークＷの厚さ方向において、その厚さの１／２のところに潰し部位ｑ１を配置するようにしてもよい。

この場合、図９（ａ）に示すように、パッド３０の下面であるパンチ対向面には、パンチ１０の押圧部位１３、及び収納凹部１５とは鏡像対称的に、押圧部位１３及び前記収納凹部１５と同一の大きさの押圧部位３３及び収納凹部３５を形成する。また、収納凹部３５は、図９（ｂ）に示すように、第２工程では、ワークＷの厚さ方向における上半分を収納できる深さを有している。また、収納凹部１５は、第２工程では、ワークＷの厚さ方向における下半分を収納できる深さを有している。

このようにすると、第２工程では、図９（ｂ）、図９（ｃ）に示すように、押圧部位１３、３３とにより潰し部位ｑ１を形成するとともに非潰し部位ｒの上下半分を収納凹部３５、１５のそれぞれに収納する。こうすることにより、潰し部位ｑ１をワークＷの厚さ方向において、１／２の厚さのところに配置することができる。

ここで、収納凹部１５は、第１収納凹部に相当する。収納凹部３５は、第２収納凹部に相当する。押圧部位１３は、第１押圧部位に相当し、押圧部位３３は、第２押圧部位に相当する。

・また、ワークＷの厚さ方向において、潰し部位ｑ１を、凹部Ｗａ側に配置するようにしてもよい。この場合、前記実施形態の押圧部位１３及び収納凹部１５を省略して、パンチ１０の下面であるパンチ対向面には、図１０（ａ）に示すように、押圧部位３３及び押圧部位３３に隣接した収納凹部３５を形成する。また、収納凹部３５は、図１０（ｂ）に示すように、第２工程では、ワークＷを収納できる深さを有している。

押圧部位３３は、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、パッド３０の下端面から突出して、潰し部位ｑ１を形成するためのものである。なお、本実施形態では、前記実施形態の図２において、パンチ１０の押圧部位１３を省略する代りに、該押圧部位１３の上方側のパッド３０に、押圧部位３３を設けるようにすればよい。

このようにすると、第２工程では、非潰し部位ｒの全体を収納凹部３５に収納して、潰し部位ｑ１をワークＷの厚さ方向において、凹部Ｗａ側に寄せて配置することができる。
・もちろん、図７（ｂ）、図９（ｃ）及び図１０（ｃ）で示す実施形態において、潰し部位ｑ１のワークＷの厚さ方向における位置は例示であって、ワークＷの厚さ方向における位置はこれ以外の位置であってもよい。

・前記実施形態ではワークＷは、全体を平面視した場合、長方形に形成したが、長方形以外の他の形状であってもよい。トリム金型は、そのワークの形状に応じて、構成すればよい。

１０…パンチ（下型）、１２…ボルスタ、１３…押圧部位（第１押圧部位）、
１４…パンチ１０のトリム刃、１５…収納凹部（第１収納凹部）、
２０…ダイ（上型）、２２…ダイ２０のトリム刃、
３０…パッド、３３…押圧部位（第２押圧部位）、３５…収納凹部（第２収納凹部）、
４０…スライド、５０…弾性支持部、
Ｌ…トリムライン、Ｗ…ワーク、
Ｗａ…凹部（凹凸形状部）、Ｗｂ…凸部（凹凸形状部）、
ｐ…切断予定部位、ｑ…潰し部位となる予定の部位、ｑ１…潰し部位、
ｒ…非潰し部位。

Claims (6)

1. 複数の凹凸形状部を有するワークを下型上に載置する第１工程と、
   パッドを前記下型側へ相対移動して、相対移動した前記パッドと前記下型とにより、前記複数の凹凸形状部のうち前記ワークの一部の凹凸形状部を潰して潰し部位を形成するとともに、前記潰し部位を間にして残りの前記凹凸形状部が保持された非潰し部位と切断予定部位とを区画形成する第２工程と、
   直線刃であるトリム刃を有する上型を前記下型側へ相対移動することにより、前記下型の外縁部に設けられた直線刃であるトリム刃と、前記上型のトリム刃とにより、前記潰し部位から前記切断予定部位を切断する第３工程、
   を含むワークのトリム工法。
2. 請求項１のワークのトリム工法において、
   前記下型には、前記パッドと協働して前記潰し部位を形成する押圧部位と、前記押圧部位に隣接した収納凹部を有し、
   前記パッドの下型側の面は平面を有していて、
   前記第２工程では、前記パッドの前記平面により前記ワークが押圧されて、前記収納凹部内に前記非潰し部位を移動させる、ワークのトリム工法。
3. 請求項１のワークのトリム工法において、
   前記パッドには、前記下型と協働して前記ワークの前記潰し部位を形成する押圧部位と、前記押圧部位に隣接した収納凹部を有し、
   前記第２工程では、前記下型により押圧されて前記収納凹部内に前記非潰し部位を移動させる、ワークのトリム工法。
4. 請求項１のワークのトリム工法において、
   前記下型及び前記パッドには、前記ワークの前記潰し部位を協働して形成する第１押圧部位及び第２押圧部位とをそれぞれ有するとともに、前記下型及び前記パッドには、前記第１押圧部位に隣接する第１収納凹部及び前記第２押圧部位に隣接する第２収納凹部をそれぞれ有し、
   前記第２工程では、前記非潰し部位が前記パッド及び前記下型により押圧されて、前記第１収納凹部及び第２収納凹部内の両方に収納される、ワークのトリム工法。
5. 前記第２工程では、前記潰し部位が、前記ワークの少なくとも両端に形成されるものである、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載のワークのトリム工法。
6. 複数の凹凸形状部を有するワークをトリムするトリム金型において、
   外縁部に直線刃であるトリム刃を有するとともに、前記ワークが載置される下型と、
   前記下型に対して相対的に接近離間配置されたパッドであって、前記下型側へ相対移動して、前記下型上に載置された前記ワークを押圧するとともに、前記ワークに対して、縁部にある凹凸形状部を潰した潰し部位を形成して、前記潰し部位を間にして残りの前記凹凸形状部が保持された非潰し部位と切断予定部位とを区画するパッドと、
   下型側へ相対移動したとき、前記下型の前記トリム刃と協働して、前記潰し部位から前記切断予定部位を切断する直線刃のトリム刃を有する上型とを備え、
   前記パッド及び前記下型の少なくともいずれか一方には、前記潰し部位を形成する際に、前記非潰し部位を収納する収納凹部を有するトリム金型。

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