JP7368295B2 - 燃料電池用セパレータの製造方法、および燃料電池用セパレータの製造装置 - Google Patents
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Description
これにより、打ち抜きによって生じるバリの発生を考慮しつつ、製品部としてのセパレータの搬出を適切に実行できる、順送プレス方法により成形する燃料電池用セパレータの製造方法を提供することができる。
これにより、順送プレス方法でセパレータ形状部を効率的に製造することを可能にしつつ、その後の工程でのバリの処理作業等が容易とすることができる。
これにより、順送プレス方法でセパレータ形状部を効率的に製造することを可能にしつつ、セパレータの凸部を他の部材に向けて組み付ける際に、セパレータの打ち抜きによって発生したバリと他の部材の干渉を防ぐことも可能となる。
爪部を用いて、セパレータ形状部が切り離された長尺状金属板を引っ掛けることにより、容易に長尺状金属板のリフトアップすることができる。
これにより、打ち抜きによって生じるバリの発生を考慮しつつ、製品部としてのセパレータの搬出を適切に実行できる、順送プレス方法により成形する燃料電池用セパレータの製造装置を提供することができる。
これにより、順送プレス方法でセパレータ形状部を効率的に製造することを可能にしつつ、その後の工程でのバリの処理作業等が容易となる。
これにより、順送プレス方法でセパレータ形状部を効率的に製造することを可能にしつつ、セパレータの凸部を他の部材に向けて組み付ける際に、セパレータの打ち抜きによって発生したバリと他の部材の干渉を防ぐことも可能となる。
爪部を用いて、セパレータ形状部が切り離された長尺状金属板を引っ掛けることにより、容易に長尺状金属板のリフトアップすることができる。
図1は、本実施形態の順送プレス装置1(燃料電池用セパレータの製造装置1)によって製造される燃料電池用セパレータ500を示す図である。
本実施形態の順送プレス装置1は、長尺状金属板100に燃料電池用のセパレータ500の形状部であるセパレータ形状部600を形成するための装置であり、燃料電池用セパレータ製造装置を構成する。
各プレス部によるプレス領域の搬送方向の長さは、基本的には、第1所定距離L1よりも短い。ただし、成形部10のプレス領域の搬送方向の長さのみ、第1所定距離L1よりも長い。
第1プレス部30より搬送方向下流側の各プレス部4は、第1所定距離L1のピッチで配置されている。ただし、成形部10と第1プレス部30は、他の各プレス部4間の距離よりも、第1所定距離L1だけ長く離れている。すなわち、第1プレス部30は、成形部10から、2ピッチ分(第1所定距離L1の2倍)、搬送方向下流側に配置されている。
各プレス部4はそれぞれ、成形や打ち抜きといったプレス加工を行うための金型を有する。
複数のプレス部4は、基本的には同じタイミングでプレス加工を行う。よって、複数また全部のプレス部4の上金型に対して、1つの荷重付与装置を用いて荷重Pをかけることもできる。
ビード成形部11は、長尺状金属板100の製品部となる領域190の側部に、長尺状金属板100の長手方向に延びる第2所定距離L2の長さを有するビード(図6A、図6Bにおいては、時系列順にビード101A、ビード101B)を成形する。第2所定距離L2は、第1所定距離L1よりも長い。すなわち、第2所定距離L2は、搬送部2による所定の送り量よりも長い。ビード成形部11は、繰り返し動作することにより、連続的に連なったビード101を成形する。本実施形態においては、図3に示すように、ビード101は、長尺状金属板100の短手方向両側(幅方向両側)において、製品部となる領域190の両側部に成形される。ビード101は、長尺状金属板100の長手方向の剛性を向上させる成形部である。
第1スリット形成部16によって形成された第1スリット106と、長尺状金属板100が第1所定距離L1だけ搬送された後に第2スリット形成部17によって形成された第2スリット107とによって、長尺状金属板100の短手方向に延びるスリット105が形成される。
まず、第1工程S1では、成形部10が、ビードおよびスリット形成工程を実行する。第2工程S2は、特にプレス加工は行われないパススルー工程である。第3工程S3では、第1プレス部30(第3ビード成形部30)が、第3ビード成形工程および、製品部となる領域190に対する第1プレス工程を実行する。第4工程S4では、第2プレス部40が、製品部となる領域190に対する第2プレス工程を実行する。第5工程S5では、第1ピアス部50が、一部の孔部を打ち抜く第1ピアス工程を実行する。第6工程では、第2ピアス部60が、残りの孔部を打ち抜く第2ピアス工程を実行する。第7工程S7では、トリム部70が、セパレータ形状部600の外周部を打ち抜くトリム工程を実行する。第8工程S8では、スクラップカット部80が、長尺状金属板100のスクラップとなる部分をカットするスクラップカット工程を実行する。
図5~図8も用いて、ビードおよびスリット形成工程S10について説明する。この工程は、上述の第1工程S1から第3工程S3に跨って実行される工程である。以下、長尺状金属板100における製品部となる領域190のうち、第1の製品部となる領域191および第2の製品部となる領域192に着目して説明する。このビードおよびスリット形成工程S10においては、プレス部4として、成形部10と、第1プレス部30(第3ビード成形部30)が用いられる。
ビードおよびスリット形成工程S10は、第1ビード成形工程S11と、第1搬送工程S12と、第2ビード成形工程S13とを含む。また、ビードおよびスリット形成工程は、第1ビード成形工程S11と同時に行われる第1スリット形成工程S11と、第2ビード成形工程S13と同時に行われる第2スリット形成工程S13と、を含む。さらに、ビードおよびスリット形成工程は、第2ビード成形工程S13および第2スリット形成工程S13の後に実行される、第2搬送工程S14とおよび第3ビード成形工程S15を含む。
図6Bは、その後、長尺状金属板100を長手方向に、第1所定距離L1の送り量で搬送した後、第2ビード成形工程S13および第2スリット形成工程S13において、成形部10によって、第2ビード101B、第1スリット106B、第2スリット107Bが成形された長尺状金属板100の状態を示す図である。
図6Cは、さらにその後、長尺状金属板100を長手方向に、第1所定距離L1の送り量で搬送した後、第3ビード成形工程S15において、第3ビード成形部30によって、第3ビード104が成形された長尺状金属板100の状態を示す図である。
なお、図6A~図6Cには、第1ビード成形工程S11(第1スリット形成工程S11)よりも前の工程で形成されたビードおよびスリットも破線で示されている。
まず、第1ビード成形工程S11において、ビード成形部11は、長尺状金属板100の第1の製品部となる領域191の側部に、長尺状金属板100の長手方向に延びる第2所定距離L2の長さを有する第1ビード101Aを成形する。なお、この工程は、第1の製品部となる領域191を対象として、前述の第1工程S1を実行したものに対応する。
まず、第1スリット形成工程S11において、第1スリット形成部16は、長尺状金属板100の第1の製品部となる領域191の搬送方向上流側(第1の製品部となる領域191と第2の製品部となる領域192の間)に、第1スリット106Aを形成する。また、第2スリット形成部17は、長尺状金属板100の第1の製品部となる領域191の搬送方向下流側に、第2スリット107Aを形成する。なお、この工程は、第1の製品部となる領域191を対象として、前述の第1工程S1を実行したものに対応する。このときの長尺状金属板100の状態が図6Aに示される。
また、長尺状金属板100の製品部となる領域190の両側部に連続的に連なるビード101を成形することに加えて、その両側部のビード101における第1ビード101Aと第2ビード101Bの重なり101Cの短手方向の内側であって、長尺状金属板100の隣り合う製品部となる領域190の間の領域にスリット105を形成することで、プレス加工時において、製品部となる領域190に発生するたわみを抑制する効果を相乗的に高めることができる。
なお、短手方向に一列に並ぶ第1スリット106および第2スリット107を、一度に打ち抜かない工程としているため、長尺状金属板100がたわむ等の問題が発生しにくい。また、ビード成形工程とスリット形成工程を同時に行っているため、加工時間の短縮を図ることができる。また、ビード成形部11、第1スリット形成部16および第2スリット形成部17が1つの成形部10により構成されているため、装置の大型化を防ぐことができる。よって、装置のフットプリントの縮小にもつながる。
図8に示すように、第1スリット106と、第2スリット107との間に存在する長尺状金属板100の残部108は、屈曲部108Aを有する。より詳細には、残部108は、第1の製品部となる領域191と連結し、搬送方向上流側に向かって延びる第1の引き出し部108Bと、第1の引き出し部108Bの搬送方向上流側と一端側が連結し、短手方向に延びる中間部108Cと、中間部108Cの他端側と連結し、搬送方向上流側に向かって延びて第2の製品部となる領域192と連結する第2の引き出し部108Dと、を有する。中間部108Cの一端側と他端側は屈曲部108Aとなっている。
図9~図13も用いて、プレス工程S20について説明する。プレス工程S20では、長尺状金属板100の製品部となる領域190に、2段階プレス加工を行う。プレス工程S20は、上述の第3工程S3および第4工程S4を含む。このプレス工程S20においては、プレス部4として、第1プレス部30および第2プレス部40が用いられる。
プレス工程S20は、第1プレス工程S21と、搬送工程S22と、第2プレス工程S23とを含む。
第1プレス工程S21の下金型31の上面の円弧形状は、0.5mm~2.0mmの半径を有する。第2プレス工程S23の下金型41の上面RTの円弧形状は、0.5mm~10.0mmの半径であり、その幅方向の長さは1.0mm~2.0mmであり、第1プレス工程S21の下金型31よりも幅方向に長い。また第2プレス工程S23の下金型41の両方の角部REの半径は0.1mm~0.5mmである。これら金型の寸法は適宜設定することが可能である。
図13Bは、図1に示すセパレータ500のガス流路部510のJ-J線に沿った断面に対応する断面図であって、第1プレス工程S21後の断面形状(第1ガス流路形状511)を示す断面図である。また、図13Bには、第2プレス工程S23において使用される、ガス流路部510となる領域に対する、第2プレス部40の下金型41および上金型42の形状が示されている。図13Cは、第2プレス工程S23後の第2ガス流路形状512であって、金型を除去した後の図である。ガス流路部510はシール部520のような高い強度は求められていない。よって、第1ガス流路形状511を成形するにあたっては、均一な加工硬化の付与を目的としていない。
図14も用いて、ピアス工程について説明する。ピアス工程S30では、長尺状金属板100に対して、2回に分けて孔部の打ち抜き加工を行う。ピアス工程S30は、上述の第5工程S5および第6工程S6を含む。このピアス工程S30においては、プレス部4として、第1ピアス部50および第2ピアス部60が用いられる。
ピアス工程S30は、第1ピアス工程S31と、搬送工程S32と、第2ピアス工程S33とを含む。
図15~図20も用いて、トリムおよび搬出工程S40について説明する。トリムおよび搬出工程S40では、長尺状金属板100からセパレータ形状部600を切り離し、切り離したセパレータ形状部600および長尺状金属板100のスクラップとなる部分100Bを搬出する。トリムおよび搬出工程S40は、上述の第7工程S7および第8工程S8を含む。このトリムおよび搬出工程S40においては、プレス部4として、トリム部70およびスクラップカット部80が用いられる。
長尺状金属板100は非常に薄いため、リフタ部3のみによるリフトアップでは曲がってしまうことがある。そこで、爪部73を用いて、セパレータ形状部600が切り離された長尺状金属板100を引っ掛けることにより、長尺状金属板100のリフトアップを補助することができる。
なお、トリム部70の搬送方向下流側に配置されているリフタ部3に替えて、爪部73を用いてもよい。
これにより、セパレータ形状部600の外周部や孔部で発生するバリの方向が同じ方向となり、その後のバリ除去作業等が容易になる。
次に、図21、図22を用いて、リフタ部3の構成およびその動作内容について説明する。
リフタ部3は、長尺状金属板100の搬送および長尺状金属板100に対するプレス加工をより円滑かつ適切なものとするために、搬送部2によって搬送される長尺状金属板100をリフトアップおよびリフトダウンするための機構である。
さらに第3の状態は、上側プレート330が第1弾性体313の付勢力のみに抗してリフトピン310を押し下げた状態C1と、上側プレート330が第1弾性体313の付勢力および第2弾性体321の付勢力に抗してリフトピン310およびリフトプレート320を押し下げた下死点の状態C2を含む。リフタ部3が第2弾性体321を備える構成の場合は、好ましくは、各プレス部4は、リフタ部3がこの下死点の状態C2となったときに、長尺状金属板100をプレスする。
そして、搬送部2は、リフタ部3が第1の状態Aのときに、フィーダー230を送り出し状態にする。次に、フィーダー230による搬送を停止し、かつフィーダー230をリリース状態としてリフタ部3を第2の状態Bとする。次に、リフタ部3が第3の状態Cにおける、上側プレート330が第1弾性体313の付勢力のみに抗してリフトピン310を押し下げた状態C1となるまでは、フィーダー230をリリース状態のまま維持しておくことが好ましい。そして、リフタ部3が下死点の状態C2となったときに、長尺状金属板100の自由な移動が規制される送り出し準備状態とする。
これにより、長尺状金属板100の剛性を向上させるための成形部としてのビード101を連続的に、効率的な工程で成形することができる。
これにより、プレス加工時において、長尺状金属板100に生じる応力を効果的に吸収することが可能となる。
これにより、スリット105を一度に形成する場合に比べて、長尺状金属板100がたわむ等の問題が発生しにくくなる。
これにより、第2スリット形成工程時に、長尺状金属板100が変形しにくい。
これにより、プレス加工時において、製品部となる領域191に発生するたわみを抑制する効果を高めることができる。
このように、複数の工程を同時に実行する態様とすることにより、加工時間の短縮や、装置の小型化を図ることができる。
燃料電池用セパレータを製造する場合において、長尺状金属板100の剛性を向上させるための成形部を連続的に、効率的な工程で成形することができる。
これにより、長尺状金属板100の剛性を向上させるための成形部を連続的に、効率的な工程で成形することができる。
これにより、プレス加工時において、長尺状金属板100に生じる応力を効果的に吸収することが可能となる。
これにより、スリット105を一度に形成する場合に比べて、長尺状金属板100がたわむ等の問題が発生しにくくなる。
これにより、第2スリット形成工程時に、長尺状金属板100が変形しにくい。
これにより、屈曲部108Aが、その後の各プレス部4によるプレス加工程時において、長尺状金属板100に生じる応力をより効果的に吸収することが可能となる。
これにより、第1スリット106および第2スリット107が、その後の各プレス部4によるプレス加工程時において、長尺状金属板100に生じる応力をより効果的に吸収することが可能となる。
これにより、プレス加工時において、製品部となる領域190に発生するたわみを抑制する効果を高めることができる。
燃料電池用セパレータ500を製造する場合において、長尺状金属板100の剛性を向上させるための成形部を連続的に、効率的な工程で成形することができる。
これにより、凸形状のシール部520の強度を高めることができる。
これにより、ガス流路部510とシール部520の両方の部分を対象に2段階プレスを行うことによってガス流路部510とシール部520を同時に成形しつつ、完成後のシール部520については、高い強度を確保することができる。
これにより、第1プレス工程において、シール部520を構成する凸形状となる領域全体に加工硬化を付与することができる。
これにより、凸形状のシール部520の強度を高めることができる。
これにより、第1プレス工程において、安定してシール部520を構成する凸形状となる領域全体に加工硬化を付与することができるとともに、第2プレス工程において、完成後のシール部520の強度を確保できるように、シール部520の形状を整えることが可能となる。
これにより、打ち抜きによって生じるバリ199の発生を考慮しつつ、製品部としてのセパレータ形状部600の搬出を適切に実行できる、順送プレス方法により成形する燃料電池用セパレータの製造方法を提供することができる。
これにより、順送プレス方法でセパレータ形状部600を効率的に製造することを可能にしつつ、その後の工程でのバリ199の処理作業等が容易とすることができる。
これにより、順送プレス方法でセパレータ形状部600を効率的に製造することを可能にしつつ、セパレータ形状部600の凸部198を他の部材に向けて組み付ける際に、セパレータ形状部600の打ち抜きによって発生したバリ199と他の部材の干渉を防ぐことも可能となる。
爪部73を用いて、セパレータ形状部600が切り離された長尺状金属板100を引っ掛けることにより、容易に長尺状金属板100をリフトアップすることができる。
これにより、打ち抜きによって生じるバリ199の発生を考慮しつつ、製品部としてのセパレータ形状部600の搬出を適切に実行できる、順送プレス方法により成形する燃料電池用セパレータの製造装置1を提供することができる。
これにより、順送プレス方法でセパレータ形状部600を効率的に製造することを可能にしつつ、その後の工程でのバリ199の処理作業等が容易となる。
これにより、順送プレス方法でセパレータ形状部600を効率的に製造することを可能にしつつ、セパレータ500の凸部198を他の部材に向けて組み付ける際に、セパレータ形状部600の打ち抜きによって発生したバリ199と他の部材の干渉を防ぐことも可能となる。
爪部73を用いて、セパレータ形状部600が切り離された長尺状金属板100を引っ掛けることにより、容易に長尺状金属板100のリフトアップすることができる。
これにより、長尺状金属板100の搬送および長尺状金属板100に対するプレス加工を円滑かつ適切に実行できる順送プレス装置を提供することができる。
これにより、第2の状態Bにおいて、長尺状金属板100にテンションがかかることなく、位置決めピン350と位置決め穴109を係合させることができるため、精度の高い位置決めを行うことができる。
このような機構により、長尺状金属板100の搬送および長尺状金属板100に対するプレス加工を円滑かつ適切に実行できる順送プレス方法を提供することができる。
これにより、適切な動作を行うリフタ部3の機構を構成することができる。
これにより、長尺状金属板100のたるみが非常に少ない状態で、プレス加工を行うことができる。
これにより、長尺状金属板100を確実に位置決めおよび保持した状態でプレス加工を行うことができる。よって、長尺状金属板100のたるみが非常に少ない状態で、プレス加工を行うことができる。
これにより、長尺状金属板100を確実に位置決めおよび保持した状態でプレス加工を行うことができる。よって、長尺状金属板100のたるみが非常に少ない状態で、プレス加工を行うことができる。
これにより、長尺状金属板100を確実に位置決めおよび保持した状態でプレス加工を行うことができる。よって、長尺状金属板100のたるみが非常に少ない状態で、プレス加工を行うことができる。
これにより、部品点数を削減できる。また、プレス部4の動作と連動するため装置の動作制御も容易となる。
燃料電池用セパレータ500を製造する場合においても、長尺状金属板100の搬送および長尺状金属板100に対するプレス加工を円滑かつ適切に実行することができる。
2 搬送部
3 リフタ部
4 プレス部
5 制御部
10 ビードおよびスリット成形部(成形部)
11 ビード成形部
15 スリット形成部
16 第1スリット形成部
17 第2スリット形成部
30 第1プレス部(第3ビード成形部)
31 下金型
32 上金型
40 第2プレス部
41 下金型
42 上金型
50 第1ピアス部
60 第2ピアス部
70 トリム部
71 下金型
72 上金型
73 爪部
80 スクラップカット部
81 下金型
82 上金型
100 長尺状金属板
100B スクラップとなる部分
101 ビード
101A 第1ビード
101B 第2ビード
104 第3ビード
105 スリット
106 第1スリット
107 第2スリット
108 残部
108A 屈曲部
108B 第1の引き出し部
108C 中間部
108D 第2の引き出し部
109 位置決め穴
190 製品部となる領域
191 第1の製品部となる領域
192 第2の製品部となる領域
210 アンコイラー
220 たわみ防止部
221 矯正ローラ
230 フィーダー
231 送り出しローラ
240 搬出部(セパレータ形状部搬送部)
250 可動式搬出部
260 コンベア
310 リフトピン
311 先端
312 段部
313 第1弾性体
320 リフトプレート
321 第2弾性体
322 押上部材
330 上側プレート
350 位置決めピン
500 セパレータ(燃料電池用セパレータ)
510 ガス流路部
511 第1ガス流路形状
512 第2ガス流路形状
520 シール部
521 第1シール部形状
522 第2シール部形状
530 ガス連通孔
540 冷媒連通孔
600 セパレータ形状部(製品部)
610 外周部
Claims (8)
- 長尺状金属板に複数のセパレータ形状部を成形する順送プレス方法による燃料電池用セパレータの製造方法であって、
前記長尺状金属板にセパレータ形状部をプレスにより形成するプレス工程と、
前記長尺状金属板に形成された前記セパレータ形状部の外周部を前記プレス工程と同じプレス方向で打ち抜くことにより前記長尺状金属板から前記セパレータ形状部を切り離すトリム工程と、
前記セパレータ形状部が切り離された前記長尺状金属板をリフトアップするリフト工程と、
前記リフト工程により前記長尺状金属板がリフトアップされている最中に、前記切り離された前記セパレータ形状部を搬送方向下流側に搬送するセパレータ形状部搬送工程と、を有する燃料電池用セパレータの製造方法。 - 前記セパレータ形状部は孔部を有し、前記孔部と、前記セパレータ形状部の外周部は、前記プレス工程および前記トリム工程において、同じ打ち抜き方向で打ち抜かれる、請求項1に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
- 前記セパレータ形状部は、前記プレス工程において上側が凸形状となるように成形される凸部を有する、請求項1または請求項2に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
- 前記リフト工程において、
前記トリム工程で前記セパレータ形状部を切り離すために用いられた上金型に設けられた爪部を用いて、前記切り離された長尺状金属板をリフトアップする、請求項1~3のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。 - 長尺状金属板に複数のセパレータ形状部を順送プレス方法により成形する燃料電池用セパレータの製造装置であって、
前記長尺状金属板にセパレータ形状部をプレスにより形成するプレス部と、
前記長尺状金属板に形成された前記セパレータ形状部の外周部を前記プレス部によるプレス方向と同じプレス方向で打ち抜くことにより前記長尺状金属板から前記セパレータ形状部を切り離すトリム部と、
前記セパレータ形状部が切り離された前記長尺状金属板をリフトアップするリフタ部と、
前記リフタ部により前記長尺状金属板がリフトアップされている最中に、前記切り離された前記セパレータ形状部を搬送方向下流側に搬送するセパレータ形状部搬送部と、を有する燃料電池用セパレータの製造装置。 - 前記セパレータ形状部は孔部を有し、前記プレス部による前記孔部の打ち抜き方向と、前記トリム部による前記セパレータ形状部の外周部の打ち抜き方向は、同じ打ち抜き方向である、請求項5に記載の燃料電池用セパレータの製造装置。
- 前記セパレータ形状部は、前記プレス部によるプレスによって上側が凸形状となるように成形される凸部を有する、請求項5または請求項6に記載の燃料電池用セパレータの製造装置。
- 前記トリム部の上金型には、前記セパレータ形状部が切り離された前記長尺状金属板をリフトアップするための爪部が設けられている、請求項5~7のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレータの製造装置。
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