JPWO2014208244A1 - 薄板状基材の成形装置および成形方法 - Google Patents

Abstract

上型（第２型，２０）の凸部（２０ａ）は，下型（第１型，１０）に向けて突出するように設けられ，予備成形体（２００）を部分的に押圧して伸長させた伸長部（２００ａ）を形成する先端と，下型との間に形成される空間（１０ｓ）において伸長部（２００ａ）に連続する部分を撓ませて撓み部（２００ｂ）を形成する側端とを備えている。引張部（３０）は，撓み部（２００ｂ）を引っ張って伸長させる。制御部（４０）は，下型（１０）または上型（２０）と，引張部（３０）との作動を制御する。下型（１０）と上型（２０）の凸部（２０ａ）とによって予備成形体（２００）の伸長部（２００ａ）を押圧したままの状態で，引張部（３０）によって撓み部（２００ｂ）を引っ張って伸長させ，凸部（２０ａ）の側端に沿わせて凸部（２０ａ）の形状を予備成形体（２００）に付与する。予備成形体（２００）の所定の凹凸形状は，撓み部（２００ｂ）が形成されるような凹凸形状である。

Description

本発明は、薄板状基材の成形装置および成形方法に関する。

薄板状基材を所定の凹凸形状に形成した薄板部材として、たとえば燃料電池用の金属セパレータを例示することができる（たとえば特許文献１参照）。金属セパレータは、プレスマシンおよび金型を用いて、プレス成形によって形成する。２枚の金属セパレータを重ね合わせることによって、燃料ガス、酸化ガスおよび冷却水（冷媒）がそれぞれ流通する各流路を形成する。

特開２００５−５６８２０号公報

ところで、一般的に、燃料電池用の金属セパレータは、板厚が比較的薄く、かつ長尺の基材をプレス成形して形成するため、しわなどの歪みが生じやすい。歪みが残存したままの金属セパレータでは、設計通りの流路断面形状の流路を形成することができなくなる。

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、薄板状基材を歪みが残存することなく成形可能な薄板状基材の成形装置および成形方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る薄板状基材の成形装置では、薄板状基材を所定の凹凸形状に予備成形した予備成形体をプレス成形する。薄板状基材の成形装置は、第１型および第２型と、凸部と、引張部と、制御部とを有している。第１型および第２型は、相対的に接近離反移動自在に設けられている。凸部は、第２型に第１型に向けて突出するように設けられ、予備成形体を部分的に押圧して伸長させた伸長部を形成する先端と、第１型との間に形成される空間において伸長部に連続する部分を撓ませて撓み部を形成する側端とを備えている。引張部は、撓み部を引っ張って伸長させる。制御部は、第１型または第２型と、引張部との作動を制御する。第１型と第２型の凸部とによって予備成形体の伸長部を押圧したままの状態で、引張部によって撓み部を引っ張って伸長させ、凸部の側端に沿わせて凸部の形状を予備成形体に付与する。予備成形体の所定の凹凸形状は、撓み部が形成されるような凹凸形状である。

上記目的を達成する本発明に係る薄板状基材の成形方法では、薄板状基材を所定の凹凸形状に予備成形した予備成形体を相対的に接近離反移動自在に設けられた第１型と第２型とによってプレス成形する。薄板状基材の成形方法は、撓み形成工程および引張工程を有している。撓み形成工程は、第１型と、第２型に設けられ第１型に向けて突出する凸部の先端とによって予備成形体を部分的に押圧して伸長させた伸長部を形成するとともに、第１型と第２型の凸部との間に形成される空間において伸長部に連続する部分を撓ませて撓み部を形成する。引張工程は、第１型と第２型の凸部とによって予備成形体の伸長部を押圧したまま、撓み部を引っ張って伸長させ、凸部の先端に連続する側端に沿わせて凸部の形状を予備成形体に付与する。予備成形体の所定の凹凸形状は、撓み形成工程において撓み部が形成されるような凹凸形状である。

第１実施形態に係る薄板状基材の成形装置を備えた加工機を示す模式図である。 第１実施形態に係る薄板状基材の成形装置を示す断面図である。 第１実施形態に係る薄板状基材を予備成形装置に搬入する状態を示す部分断面図である。 第１実施形態に係る予備成形装置による予備成形体の成形が完了した状態を示す部分断面図である。 第１実施形態に係る薄板状基材の成形方法を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る薄板状基材の成形装置の動作を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る予備成形体を成形装置に搬入する状態を示す部分断面図である。 第１実施形態に係る固定型および移動型により予備成形体を押圧する直前の状態を示す部分断面図である。 第１実施形態に係る固定型および移動型が予備成形体を押圧して撓み部を形成した状態を示す部分断面図である。 第１実施形態に係るすべての引張部が予備成形体の上面に接触する位置まで移動した状態を示す部分断面図である。 第１実施形態に係る引張部が予備成形体の中央の撓み部を引っ張って伸長する状態を示す部分断面図である。 第１実施形態に係る引張部が予備成形体の中央の撓み部に隣接する撓み部から端の撓み部にかけて順次各撓み部を引っ張って伸長する状態を示す部分断面図である。 第１実施形態に係る成形装置による成形体の成形が完了した状態を示す部分断面図である。 第１実施形態に係る成形体を成形装置から搬出する状態を示す部分断面図である。 第２実施形態に係る薄板状基材の成形装置を示す断面図である。 第２実施形態に係る薄板状基材の成形装置の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る成形装置による成形体の成形動作を説明するための図であり、（ａ）は、予備成形体を成形装置に搬入する状態を示す部分断面図であり、（ｂ）は、すべての引張部がすべての撓み部を引っ張って伸長する状態を示す部分断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図面の説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面における各部材の大きさや比率は、説明の都合上誇張されて実際の大きさや比率とは異なる場合がある。

＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る薄板状基材１００の成形装置１を備えた加工機７００、および成形装置１について、図１〜図１４を参照しながら説明する。

まず、薄板状基材１００の成形装置１を備えた加工機７００の構成について、図１を参照しながら説明する。加工機７００は、薄板状基材１００から金属セパレータを加工する装置である。成形装置１は、加工機７００に設けている。成形装置１は、成形体４００としての金属セパレータに流路を成形するために用いる装置である。加工機７００は、予備成形装置３００を備えている。予備成形装置３００は、成形装置１が成形体４００としての金属セパレータに流路を成形する前に、薄板状基材１００を所定の凹凸形状に予備成形して予備成形体２００を成形するために用いる装置である。

図１は、薄板状基材１００の成形装置１を備えた加工機７００を示す模式図である。

加工機７００は、長尺の薄板状基材１００のうち、金属セパレータとなる領域に対して、開口等を形成する。開口は、位置決め用のロケート孔や媒体を供給および排出するマニホールド孔に相当する。加工機７００は、図１に示すように、上型７１０、下型７２０、搬入フィーダー７３０、搬出コンベア７４０、搬出フィーダー７５０、制御部４０を含んでいる。

上型７１０および下型７２０は、薄板状基材１００に対して開口等を成形する複数種類のプレス型を有する。複数種類のプレス型は、薄板状基材１００の搬送方向に沿って配設している。複数種類のプレス型によって、薄板状基材１００に対して、ロケート孔、流路、マニホールド孔を成形する。その後、金属セパレータの外縁部分を打ち抜いて、打ち抜き孔を開口する。

搬入フィーダー７３０は、加工前の薄板状基材１００を上型７１０および下型７２０の間に搬入する。搬入フィーダー７３０は、上型７１０および下型７２０の上流側に設けている。搬出コンベア７４０は、薄板状基材１００から打ち抜かれた金属セパレータを搬出する。搬出フィーダー７５０は、金属セパレータを打ち抜いた後の破棄する薄板状基材１００を上型７１０および下型７２０の間から搬出する。搬出フィーダー７５０は、上型７１０および下型７２０の下流側に設けている。制御部４０は、搬入フィーダー７３０による薄板状基材１００の搬入速度やタイミング、および搬出フィーダー７５０による薄板状基材１００の搬出速度やタイミングを、それぞれ制御する。また、制御部４０は、移動型である上型７１０を、固定型である下型７２０に対して付勢させた後、その下型１２０から離間させるように制御する。なお、制御部４０は、上型７１０の作動を制御するとともに、上型７１０に含まれる成形装置１が有する上型２０（図２参照）の作動を制御する。さらに、制御部４０は、成形装置１が有する引張部３０（図２参照）の作動を制御する。

次に、薄板状基材１００の成形装置１の構成について、図２を参照しながら説明する。

図２は、薄板状基材１００の成形装置１を示す断面図である。

本発明の第１実施形態に係る成形装置１は、薄板状基材１００を所定の凹凸形状に予備成形した予備成形体２００をプレス成形する。成形装置１は、概説すると、相対的に接近離反移動自在に設けられた下型１０（第１型に相当する）と上型２０（第２型に相当する）とを有している。成形装置１は、上型２０に下型１０に向けて突出するように設けられた凸部２０ａを有している。凸部２０ａは、予備成形体２００を部分的に押圧して伸長させた伸長部２００ａを形成する先端面２０ｂと、下型１０との間に形成される空間１０ｓにおいて伸長部２００ａに連続する部分を撓ませて撓み部２００ｂを形成する側端面２０ｃとを備える。成形装置１はさらに、撓み部２００ｂを引っ張って伸長させる引張部３０と、上型２０と引張部３０との作動を制御する制御部４０とを有している。制御部４０は、下型１０と上型２０の凸部２０ａとによって予備成形体２００の伸長部２００ａを押圧したままの状態で、引張部３０によって撓み部２００ｂを引っ張って伸長させ、凸部２０ａの側端面２０ｃに沿わせて凸部２０ａの形状を予備成形体２００に付与する。予備成形体２００の所定の凹凸形状は、撓み部２００ｂが形成されるような凹凸形状に設定してある。図示例では、下型１０を固定側金型とし、上型２０を可動側金型としている。以下、成形装置１を詳述する。

下型１０は、図示しないベースに固定している下面１０ｇと、上型２０に向かい合う上面とを備えている。上面には、上型２０に向かう方向に突出する複数の凸部１０ａを設けている。複数の凸部１０ａは、所定の間隔を隔てて、隣り合って設けられる。凸部１０ａ同士の間に、押圧面１０ｂを形成している。それぞれの凸部１０ａは、予備成形体２００を押圧する先端面１０ｄと、先端面１０ｄと上面とを連続する側端面１０ｃと、先端面１０ｄに形成された溝１０ｅとを備えている。側端面１０ｃは、所定の傾斜角α（ただし、α＜９０度）を持って上面から伸びている。溝１０ｅの中に、引張部３０によって、予備成形体２００の一部分を押し出す。

上型２０は、上型２０を上下動するための駆動部材２１が取り付けられる上面２０ｇと、下型１０に向かい合う下面とを備えている。下面には、下型１０に向かう方向に突出する複数の凸部２０ａを設けている。複数の凸部２０ａは、所定の間隔を隔てて、隣り合って設けられる。凸部２０ａ同士の間に、押圧面２０ｄを形成している。それぞれの凸部２０ａは、予備成形体２００を押圧する先端面２０ｂと、先端面２０ｂと下面とを連続する側端面２０ｃとを備えている。側端面２０ｃは、所定の傾斜角β（ただし、β＜９０度）を持って下面から伸びている。側端面２０ｃの傾斜角βは、側端面１０ｃの傾斜角αよりも小さい角度（傾斜角β＜傾斜角α）に設定してある。

下型１０と上型２０とを型締めすると、上型２０の先端面２０ｂが下型１０の押圧面１０ｂに向かい合い、下型１０の先端面１０ｄが上型２０の押圧面２０ｄに向かい合う。傾斜角β＜傾斜角αであるので、下型１０の側端面１０ｃと上型２０の側端面２０ｃとの間に、空間１０ｓを形成する（図９を参照）。先端面２０ｂと押圧面１０ｂとによって、予備成形体２００を部分的に押圧し、伸長させた伸長部２００ａを形成する。空間１０ｓにおいては、伸長部２００ａに連続する部分を撓ませて撓み部２００ｂを形成する。先端面１０ｄと押圧面２０ｄとによって、隣り合う撓み部２００ｂ同士の間に延在する延在部２００ｃを押圧する。

駆動部材２１は、たとえば油圧シリンダーから構成され、上型２０の上面２０ｇに取り付けられる移動部材２１ａと、移動部材２１ａを収容する筐体２１ｂとを有している。油圧によって移動部材２１ａを移動させることによって、上型２０が、下型１０に向かう方向または下型１０から離れる方向に上下動する。

引張部３０は、隣り合う凸部２０ａ同士の間に配置している。引張部３０は、隣り合う撓み部２００ｂ同士の間に延在する延在部２００ｃを押圧して移動させることによって、隣り合う撓み部２００ｂのそれぞれを引っ張って伸長させる。

引張部３０は、予備成形体２００の延在部２００ｃを押圧する凸状部３１ａを有している。凸状部３１ａは、少なくとも１以上の突起が形成されている。

引張部３０は、本実施形態においては、上型２０側に配置され、下型１０に対し接近離反移動可能（図中では上下動可能）な構成となっている。さらに詳しくは、引張部３０は、予備成形体２００の延在部２００ｃを押圧するための押圧治具３１と、押圧治具３１を下型１０に向かう方向に移動または下型１０から離れる方向に移動（図中では上下動）するための駆動部材３２とを有する。押圧治具３１に凸状部３１ａを設けている。凸状部３１ａによって、延在部２００ｃの一部を下型１０の溝１０ｅに押し出し、隣り合う撓み部２００ｂのそれぞれを引っ張って伸長させる。駆動部材３２は、たとえば油圧シリンダーから構成され、作動ロッド３２ａの先端に押圧治具３１を取り付けている。押圧治具３１は、上型２０に形成した貫通穴２０ｆ内で移動（図中において上下動）する。

制御部４０は、上型２０と引張部３０との作動を制御する。制御部４０は、駆動部材２１の上下動、駆動部材３２の上下動など、成形装置１全体の動作を制御する。制御部４０は、ＲＯＭ、ＣＰＵ、およびＲＡＭを含んでいる。ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）は、成形装置１の各部を制御するための各種制御プログラムを格納している。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）は、各種制御プログラムに基づいて、各部を制御する。ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）は、制御中の各種データを一時的に記憶する。

制御部４０は、引張部３０のそれぞれの作動タイミングを調整自在である。これによって、引張部３０は、予備成形体２００の中央に位置する撓み部２００ｂから両端に位置する各撓み部２００ｂに向けて順次各撓み部２００ｂを引っ張って伸長させることが可能となっている。

成形装置１の動作を説明する前に、成形装置１において押圧する予備成形体２００を予備成形するための動作について図３および図４を参照しながら説明を行う。

図３は、薄板状基材１００を予備成形装置３００に搬入する状態を示す部分断面図である。図４は、予備成形装置３００による予備成形体２００の成形が完了した状態を示す部分断面図である。

予備成形装置３００は、図３および図４に示すように、固定型である予備成形下型３０１、移動型である予備成形上型３０２を有している。

まず、図３に示すように、予備成形下型３０１と予備成形上型３０２との間に薄板状基材１００を搬入する。つぎに、予備成形上型３０２を予備成形下型３０１と薄板状基材１００に向けて移動する。予備成形下型３０１と予備成形上型３０２は、型締めにより薄板状基材１００の押圧を開始する。

予備成形下型３０１および予備成形上型３０２による薄板状基材１００の押圧が完了すると、図４に示すように、予備成形装置３００は、薄板状基材１００を所定の凹凸形状に予備成形した予備成形体２００を形成する。この予備成形体２００の所定の凹凸形状は、撓み部２００ｂが形成されるような凹凸形状になっている。

つぎに、薄板状基材１００の成形方法について、図５を参照しながら説明する。

図５は、薄板状基材１００の成形方法を示すフローチャートである。

薄板状基材１００の成形方法は、薄板状基材１００を所定の凹凸形状に予備成形した予備成形体２００を相対的に接近離反移動自在に設けられた下型１０（第１型に相当する）と上型２０（第２型に相当する）とによってプレス成形する。薄板状基材１００の成形方法は、撓み形成工程および引張工程を有している。撓み形成工程は、下型１０と、上型２０に設けられ下型１０に向けて突出する凸部１０ａの先端とによって予備成形体２００を部分的に押圧して伸長させた伸長部２００ａを形成するとともに、下型１０と上型２０の凸部２０ａとの間に形成される空間１０ｓにおいて伸長部２００ａに連続する部分を撓ませて撓み部２００ｂを形成する。引張工程は、下型１０と上型２０の凸部２０ａとによって予備成形体２００の伸長部２００ａを押圧したまま、撓み部２００ｂを引っ張って伸長させ、凸部２０ａの先端に連続する側端に沿わせて凸部２０ａの形状を予備成形体２００に付与する。予備成形体２００の所定の凹凸形状は、撓み形成工程において撓み部２００ｂが形成されるような凹凸形状である。上述した成形装置１は、薄板状基材１００の成形方法を具現化した成形装置である。

つぎに、成形装置１の動作について、図６のフローチャートに加えて図７〜図１４を参照しながら説明する。

図６は、薄板状基材１００の成形装置１の動作を示すフローチャートである。図７は、予備成形体２００を成形装置１に搬入する状態を示す部分断面図である。図８は、下型１０および上型２０により予備成形体２００を押圧する直前の状態を示す部分断面図である。図９は、下型１０および上型２０が予備成形体２００を押圧して撓み部２００ｂを形成した状態を示す部分断面図である。図１０は、すべての引張部３０が予備成形体２００の上面に接触する位置まで移動した状態を示す部分断面図である。図１１は、引張部３０が予備成形体２００の中央の撓み部２００ｂを引っ張って伸長する状態を示す部分断面図である。図１２は、引張部３０が予備成形体２００の中央の撓み部２００ｂに隣接する撓み部２００ｂから端の撓み部２００ｂにかけて順次各撓み部２００ｂを引っ張って伸長する状態を示す部分断面図である。図１３は、成形装置１による成形体４００の成形が完了した状態を示す部分断面図である。図１４は、成形体４００を成形装置１から搬出する状態を示す部分断面図である。

成形装置１による成形を開始（スタート）すると、まず、図７に示すように、上型２０が下型１０と離反している状態において、下型１０と上型２０との間に予備成形体２００を搬入する（ステップＳ１１）。予備成形体２００を搬入後、下型１０の凹凸形状に、予備成形体２００の凹凸形状が対応するように予備成形体２００を下型１０に載置する（ステップＳ１２）。つぎに、図８に示すように、上型２０を下型１０および予備成形体２００に向けて下降する。上型２０は、下降によって予備成形体２００を図中下向きに押し出す。

上型２０の下降が完了すると、図９に示すように、下型１０の押圧面１０ｂと上型２０の凸部２０ａの先端面２０ｂは、予備成形体２００を部分的に押圧して伸長し伸長部２００ａを形成する。下型１０の側端面１０ｃと上型２０の側端面２０ｃとの間に形成する空間１０ｓにおいて、伸長部２００ａに連続する部分を撓ませて撓み部２００ｂを形成する（ステップＳ１３）。

撓み部２００ｂの形成後、引張部３０の各駆動部材３２は、図１０に示すように、各押圧治具３１の先端の凸状部３１ａが予備成形体２００の上面に接触する位置まで各作動ロッド３２ａを介して各押圧治具３１を押し出す（ステップＳ１４）。

つぎに、引張部３０は、上型２０の長手方向の中央に位置する押圧治具（中央の押圧治具）３１を下方向に押し出す。下方向に押し出した中央の押圧治具３１は、図１１に示すように、凸状部３１ａにおいて対応する位置にある延在部（中央の延在部）２００ｃを下型１０に設けた溝１０ｅへ向けて押し出す。中央の延在部２００ｃを下方向に押し出すと、中央の延在部２００ｃの両隣に位置する各撓み部（中央の撓み部）２００ｂは、引っ張られ伸長する（ステップＳ１５）。各中央の撓み部２００ｂは、上型２０の凸部２０ａの側端面２０ｃに沿って引っ張られるので、凸部２０ａの形状が予備成形体２００に付与される。

つぎに、引張部３０は、中央の押圧治具３１の両隣の各押圧治具３１から上型２０の両端に位置する各押圧治具３１に向けて順次各押圧治具３１を予備成形体２００に向けて押し出す。押し出した各押圧治具３１は、図１２に示すように、凸状部３１ａにおいて対応する位置にある延在部２００ｃを下型１０の溝１０ｅへ向けて押し出す。各延在部２００ｃが押し出されることにより、各延在部２００ｃに隣接する各撓み部２００ｂは、引っ張られ伸長する（ステップＳ１６）。このとき、各撓み部２００ｂは、上型２０の凸部２０ａの側端面２０ｃに沿って引っ張られるので、凸部２０ａの形状が予備成形体２００に付与される。

つぎに、引張部３０は、図１３に示すように、すべての撓み部２００ｂの引っ張りによる伸長を完了すると、上型２０を下型１０から離反するように移動する。上型２０が下型１０から離反することにより、薄板状基材１００の成形時に生じる歪みが除去された成形体４００の成形が完了する（ステップＳ１７）。成形が完了した成形体４００は、成形装置１から搬出される（ステップＳ１８）。

上述した第１実施形態に係る薄板状基材１００の成形装置１により以下の作用効果を奏する。

本薄板状基材１００の成形装置１では、薄板状基材１００を所定の凹凸形状に予備成形した予備成形体２００をプレス成形する。成形装置１は、下型１０および上型２０と、凸部２０ａと、引張部３０と、制御部４０とを有している。下型１０および上型２０は、相対的に接近離反移動自在に設けられている。凸部２０ａは、上型２０に下型１０に向けて突出するように設けられ、予備成形体２００を部分的に押圧して伸長させた伸長部２００ａを形成する先端面２０ｂと、下型１０との間に形成される空間１０ｓにおいて伸長部２００ａに連続する部分を撓ませて撓み部２００ｂを形成する側端面２０ｃとを備えている。引張部３０は、撓み部２００ｂを引っ張って伸長させる。制御部４０は、下型１０または上型２０と、引張部３０との作動を制御する。下型１０と上型２０の凸部２０ａとによって予備成形体２００の伸長部２００ａを押圧したままの状態で、引張部３０によって撓み部２００ｂを引っ張って伸長させ、凸部２０ａの側端面２０ｃに沿わせて凸部２０ａの形状を予備成形体２００に付与する。予備成形体２００の所定の凹凸形状は、撓み部２００ｂが形成されるような凹凸形状である。

かかる構成によれば、成形装置１は、予備成形体２００を、下型１０と上型２０に設けられた凸部２０ａの先端面２０ｂとによって部分的に押圧して伸長させた伸長部２００ａを形成するとともに、伸長部２００ａに連続する部分を撓ませて撓み部２００ｂを形成する。その後、成形装置１は、伸長部２００ａを押圧したまま、撓み部２００ｂを引っ張って伸長させ、凸部２０ａの先端面２０ｂに連続する側端面２０ｃに沿わせて凸部２０ａの形状を予備成形体２００に付与する。このように、成形装置１は、予備成形体２００を押圧して伸長部２００ａを形成すると同時に撓み部２００ｂを形成し、押圧した状態のまま撓み部２００ｂを引っ張って伸長する。したがって、成形装置１は、薄板状基材１００の成形時に生じる歪みを除去することができ、薄板状基材１００を歪みが残存することなく成形可能である。

薄板状基材１００として、燃料電池用金属セパレータの基材を適用した場合には、歪みが残存しない金属セパレータを得ることができ、設計通りの流路断面形状の流路を形成することができる。歪みが残存しない金属セパレータ同士を重ね合わせたときには、金属セパレータ同士の間に形成される冷却水通路に関して、設計通りの流路断面形状の流路を形成することができる。このため、設計通りの冷却水の流速を得ることができ、冷却性能に偏りが生じることを防止して、放熱を円滑に行うことができる。この結果、安定して電力を供給することができる燃料電池を提供することが可能となる。

さらに、成形装置１では、複数の凸部２０ａが、隣り合って上型２０に設けられ、引張部３０は、隣り合う凸部２０ａ同士の間に配置され、隣り合う撓み部２００ｂ同士の間に延在する延在部２００ｃを押圧して移動させることによって、隣り合う撓み部２００ｂのそれぞれを引っ張って伸長させる。

かかる構成によれば、隣り合う凸部２０ａ同士が伸長部２００ａを押圧した状態において、延在部２００ｃを押圧する。このように延在部２００ｃを押圧することにより、簡単でかつ確実に引張力を調整しながら撓み部２００ｂを引っ張って伸長することができる。

さらに、成形装置１では、引張部３０は、予備成形体２００の延在部２００ｃを押圧する凸状部３１ａを有し、凸状部３１ａは、少なくとも１以上の突起が形成されている。

かかる構成によれば、凸状部３１ａに形成された少なくとも１以上の突起により延在部２００ｃを押圧する。このように突起により延在部２００ｃを押圧することにより、小さい押圧力で確実に撓み部２００ｂを引っ張って伸長することができる。

さらに、成形装置１では、引張部３０は、予備成形体２００の中央に位置する撓み部２００ｂから両端に位置する各撓み部２００ｂに向けて順次各撓み部２００ｂを引っ張って伸長させる。

かかる構成によれば、予備成形体２００の中央の撓み部２００ｂから撓みを取り除いて予備成形体２００の両端方向に順次撓みを押し出しながら各撓み部２００ｂを引っ張って伸長することができる。このように予備成形体２００の両端に撓みを押し出しながら各撓み部２００ｂを引っ張って伸長するので、薄板状基材１００の成形時に生じる歪みを確実に除去することができる。

上述した第１実施形態に係る薄板状基材１００の成形方法により以下の作用効果を奏する。

本薄板状基材１００の成形方法では、薄板状基材１００を所定の凹凸形状に予備成形した予備成形体２００を相対的に接近離反移動自在に設けられた下型１０と上型２０とによってプレス成形する。薄板状基材１００の成形方法は、撓み形成工程および引張工程を有している。撓み形成工程は、下型１０と、上型２０に設けられ下型１０に向けて突出する凸部２０ａの先端面２０ｂとによって予備成形体２００を部分的に押圧して伸長させた伸長部２００ａを形成するとともに、下型１０と上型２０の凸部２０ａとの間に形成される空間１０ｓにおいて伸長部２００ａに連続する部分を撓ませて撓み部２００ｂを形成する。引張工程は、下型１０と上型２０の凸部２０ａとによって予備成形体２００の伸長部２００ａを押圧したまま、撓み部２００ｂを引っ張って伸長させ、凸部２０ａの先端面２０ｂに連続する側端面２０ｃに沿わせて凸部２０ａの形状を予備成形体２００に付与する。予備成形体２００の所定の凹凸形状は、撓み形成工程において撓み部２００ｂが形成されるような凹凸形状である。

かかる方法によれば、予備成形体２００を、下型１０と上型２０に設けられた凸部２０ａの先端面２０ｂとによって部分的に押圧して伸長させた伸長部２００ａを形成するとともに、伸長部２００ａに連続する部分を撓ませて撓み部２００ｂを形成する。その後、伸長部２００ａを押圧したまま、撓み部２００ｂを引っ張って伸長させ、凸部２０ａの先端面２０ｂに連続する側端面２０ｃに沿わせて凸部２０ａの形状を予備成形体２００に付与する。このように、予備成形体２００を押圧して伸長部２００ａを形成すると同時に撓み部２００ｂを形成し、押圧した状態のまま撓み部２００ｂを引っ張って伸長する。したがって、このような薄板状基材１００の成形方法および成形装置１によれば、薄板状基材１００の成形時に生じる歪みを除去することができ、薄板状基材１００を歪みが残存することなく成形可能である。

さらに、本成形方法では、複数の凸部２０ａが隣り合って上型２０に設けられ、引張工程においては、隣り合う凸部２０ａ同士の間において、隣り合う撓み部２００ｂ同士の間に延在する延在部２００ｃを押圧して移動させることによって、隣り合う撓み部２００ｂのそれぞれを引っ張って伸長させる。

かかる方法によれば、隣り合う凸部２０ａ同士が伸長部２００ａを押圧した状態において、延在部２００ｃを押圧する。このように延在部２００ｃを押圧することにより、簡単でかつ確実に引張力を調整しながら撓み部２００ｂを引っ張って伸長することができる。

さらに、本成形方法では、引張工程において、凸状部３１ａを用いて予備成形体２００の延在部２００ｃを押圧し、凸状部３１ａに少なくとも１以上の突起が形成されている。

かかる方法によれば、凸状部３１ａに形成された少なくとも１以上の突起により延在部２００ｃを押圧する。このように突起により延在部２００ｃを押圧することにより、小さい押圧力で確実に撓み部２００ｂを引っ張って伸長することができる。

さらに、本成形方法では、引張工程において、予備成形体２００の中央に位置する撓み部２００ｂから両端に位置する各撓み部２００ｂに向けて順次各撓み部２００ｂを引っ張って伸長させる。

かかる方法によれば、予備成形体２００の中央の撓み部２００ｂから撓みを取り除いて予備成形体２００の両端方向に順次撓みを押し出しながら各撓み部２００ｂを引っ張って伸長することができる。このように予備成形体２００の両端に撓みを押し出しながら各撓み部２００ｂを引っ張って伸長するので、薄板状基材１００の成形時に生じる歪みを確実に除去することができる。

＜第２実施形態＞
つぎに、第２実施形態に係る薄板状基材の成形方法およびその成形方法を具現化した成形装置２について図１５〜図１７を参照しながら説明する。第２実施形態においては、前述した第１実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。

本実施形態にあっては、引張部３０が固定型である下型５０に設けられている。このように引張部３０が下型５０側に設けられている点において、成形装置２は、第１実施形態の成形装置１と相違している。

まず、薄板状基材１００の成形装置２の構成について、図１５を参照しながら説明する。

図１５は、薄板状基材１００の成形装置２を示す断面図である。

成形装置２は、図１５に示すように、下型５０、上型６０、引張部３０、および制御部４０を有している。以下、成形装置２の各構成について、詳細に説明する。

下型５０は、下面１０ｇと、上型６０に向かい合う上面とを備えている。下面１０ｇに引張部３０の駆動部材３２を取り付けている。上面には、上型６０に向かう方向に突出する複数の凸部５０ａを設けている。複数の凸部５０ａは、所定の間隔を隔てて、隣り合って設けられる。凸部５０ａ同士の間に、押圧面１０ｂを形成している。それぞれの凸部５０ａは、予備成形体２００を押圧する先端面５０ｄと、先端面５０ｄと上面とを連続する側端面１０ｃと、引張部３０の押圧治具３１を移動（図中において上下動）するための貫通穴５０ｆを有している。貫通穴５０ｆは、先端面５０ｄに開口する。下型５０のその他の構成は、第１実施形態の下型１０の構成と同じである。

上型６０は、上面２０ｇと、下型１０に向かい合う下面とを備えている。下面には、下型５０に向かう方向に突出する複数の凸部２０ａを設けている。複数の凸部２０ａは、所定の間隔を隔てて、隣り合って設けられる。凸部２０ａ同士の間に、押圧面６０ｄを形成している。押圧面６０ｄは、引張部３０が予備成形体２００の撓み部２００ｂを引っ張った際に予備成形体２００の一部分を押し出すための溝６０ｅを有している。押圧面６０ｄは、第１実施形態の上型２０の押圧面２０ｄのように貫通穴２０ｆを有していない。上型６０のその他の構成は、第１実施形態の上型２０の構成と同じである。

下型５０と上型６０とを型締めすると、上型６０の先端面２０ｂが下型５０の押圧面１０ｂに向かい合い、下型５０の先端面５０ｄが上型２０の押圧面６０ｄに向かい合う。傾斜角β＜傾斜角αであるので、下型５０の側端面１０ｃと上型６０の側端面２０ｃとの間に、空間１０ｓを形成する（図１７（ｂ）を参照）。先端面２０ｂと押圧面１０ｂとによって、予備成形体２００を部分的に押圧し、伸長させた伸長部２００ａを形成する。空間１０ｓにおいては、伸長部２００ａに連続する部分を撓ませて撓み部２００ｂを形成する。先端面５０ｄと押圧面６０ｄとによって、隣り合う撓み部２００ｂ同士の間に延在する延在部２００ｃを押圧する。

引張部３０は、本実施形態においては、下型５０側に配置され、上型６０に対し接近離反移動可能（図中では上下動可能）な構成となっている。引張部３０の駆動部材３２は、作動ロッド３２ａを介して押圧治具３１を取り付け、押圧治具３１を上型６０に向かう方向に移動または上型６０から離れる方向に移動（図中では上下動）する。駆動部材３２は、押圧治具３１が上型６０に接近するように作動ロッド３２ａを上型６０に向けて押し出す。駆動部材３２は、押圧治具３１が上型６０から離反するように作動ロッド３２ａを上型６０から離す方向に引き下げる。

制御部４０は、上型６０と引張部３０の作動を制御する。

制御部４０は、駆動部材２１の上下動、駆動部材３２の上下動など、成形装置２全体の動作を制御する。

つぎに、成形装置２の動作について、図１６のフローチャートに加えて図１７を参照しながら説明する。

図１６は、薄板状基材１００の成形装置２の動作を示すフローチャートである。図１７は、成形装置２による成形体５００の成形動作を説明するための図であり、（ａ）は、予備成形体２００を成形装置２に搬入する状態を示す部分断面図であり、（ｂ）は、すべての引張部３０がすべての撓み部２００ｂを引っ張って伸長する状態を示す部分断面図である。

成形装置２による成形を開始（スタート）すると、まず、図１７（ａ）に示すように、上型６０が下型５０と離反している状態において、下型５０と上型６０との間に予備成形体２００を搬入する（ステップＳ２１）。予備成形体２００を搬入後、下型５０の凹凸形状に、予備成形体２００の凹凸形状が対応するように予備成形体２００を下型５０に載置する（ステップＳ２２）。つぎに、上型６０を下型５０および予備成形体２００に向けて下降する。上型６０は、下降によって予備成形体２００を図中下向きに押し出す。

上型６０の下降が完了すると、下型５０の押圧面１０ｂと上型６０の凸部２０ａの先端面２０ｂは、予備成形体２００を部分的に押圧して伸長し伸長部２００ａを形成する。そして、下型５０の側端面１０ｃと上型６０の側端面２０ｃとの間に形成する空間１０ｓにおいて、伸長部２００ａに連続する部分を撓ませて撓み部２００ｂを形成する（ステップＳ２３）。

撓み部２００ｂの形成後、各駆動部材３２は、各押圧治具３１の先端の凸状部３１ａが予備成形体２００の下面に接触する位置まで各作動ロッド３２ａを介して各押圧治具３１を押し出す（ステップＳ２４）。

つぎに、引張部３０は、上型６０の長手方向の中央に位置する押圧治具（中央の押圧治具）３１を上方向に押し出す。上方向に押し出した中央の押圧治具３１は、凸状部３１ａにおいて対応する位置にある延在部（中央の延在部）２００ｃを上型６０に設けた溝６０ｅへ向けて押し出す。中央の延在部２００ｃを上方向に押し出すと、中央の延在部２００ｃの両隣に位置する各撓み部（中央の撓み部）２００ｂは、引っ張られ伸長する（ステップＳ２５）。各中央の撓み部２００ｂは、上型６０の凸部２０ａの側端面２０ｃに沿って引っ張られるので、凸部２０ａの形状が予備成形体２００に付与される。

つぎに、引張部３０は、中央の押圧治具３１の両隣の各押圧治具３１から上型６０の両端に位置する各押圧治具３１に向けて順次各押圧治具３１を予備成形体２００に向けて押し出す。押し出した各押圧治具３１は、凸状部３１ａにおいて対応する位置にある延在部２００ｃを上型６０の溝６０ｅへ向けて押し出す。各延在部２００ｃが押し出されることにより、各延在部２００ｃに隣接する各撓み部２００ｂは、引っ張られ伸長する（ステップＳ２６）。このとき、各撓み部２００ｂは、上型６０の凸部２０ａの側端面２０ｃに沿って引っ張られるので、凸部２０ａの形状が予備成形体２００に付与される。

つぎに、引張部３０は、図１７（ｂ）に示すように、すべての撓み部２００ｂの引っ張りによる伸長を完了すると、上型６０を下型５０から離反するように移動する。上型６０が下型５０から離反することにより、薄板状基材１００の成形時に生じる歪みが除去された成形体５００の成形が完了する（ステップＳ２７）。成形が完了した成形体５００は、成形装置２から搬出される（ステップＳ２８）。

上述した第２実施形態に係る薄板状基材１００の成形装置２では、引張部３０を下型５０側に配置し、予備成形体２００の撓み部２００ｂを引っ張って伸長する。かかる構成によれば、第１実施形態の成形装置１と同様に、薄板状基材１００を歪みが残存することなく成形可能である。

そのほか、本発明は、特許請求の範囲に記載された構成に基づき様々な改変が可能であり、それらについても本発明の範疇である。

たとえば、本実施形態では、第１型を固定側の下型１０または５０、第２型を移動側の上型２０または６０とする構成として説明した。しかしながら、このような構成に限定されることなく、たとえば第１型および第２型を横向きに配置する構成にすることができる。また、本実施形態では、片方を固定型、他方を移動型とする構成として説明したが、このような構成に限定されることなく、両方の型が互いに接近離反可能な構成にすることができる。

また、本実施形態では、成形装置１（２）は、予備成形体２００を成形して金属セパレータ用の成形体４００（５００）を成形する構成として説明した。しかしながら、このような構成に限定されることなく、たとえば他の用途に用いる成形体を成形する構成にすることができる。

さらに、本実施形態では、引張部３０は、予備成形体２００の延在部２００ｃを押圧して撓み部２００ｂを引っ張る構成として説明した。しかしながら、このような構成に限定されることなく、たとえば押圧治具３１および駆動部材３２の代わりに吸引ポンプを装着し、吸引ポンプが延在部２００ｃを吸引して撓み部２００ｂを引っ張る構成にすることができる。

また、本実施形態では、凸状部３１ａが１つの突起を有する構成として説明した。しかしながら、このような構成に限定されることなく、たとえば凸状部３１ａが２つ以上の突起を有する構成にすることができる。２つ以上の突起を有する場合、２つ以上の突起に沿う長さつまり撓み部２００ｂを引っ張り得る長さを大きくできることから、１つの突起を有する構成と比べて凸状部３１ａの移動量を短くでき、予備成形体２００の延在部２００ｃに形成される凸状部３１ａの押圧に基づく凹凸形状の高さ寸法を低減することができる。

本出願は、２０１３年６月２５日に出願された日本特許出願番号２０１３−１３３０６２号に基づいており、その開示内容は、参照され、全体として、組み入れられている。

１、２ 成形装置、
１０、５０ 下型（第１型）、
１０ａ、５０ａ 凸部、
１０ｂ 押圧面、
１０ｃ 側端面、
１０ｄ、５０ｄ 先端面、
１０ｅ 溝、
１０ｇ 下面、
１０ｓ 空間、
２０、６０ 上型（第２型）、
２０ａ 凸部、
２０ｂ 先端面、
２０ｃ 側端面、
２０ｄ、６０ｄ 押圧面、
２０ｆ 貫通穴、
２０ｇ 上面、
２１ 駆動部材、
２１ａ 移動部材、
２１ｂ 筐体、
３０ 引張部、
３１ 押圧治具、
３１ａ 凸状部、
３２ 駆動部材、
３２ａ 作動ロッド、
４０ 制御部、
５０ｆ 貫通穴、
６０ｅ 溝、
１００ 薄板状基材、
２００ 予備成形体、
２００ａ 伸長部、
２００ｂ 撓み部、
２００ｃ 延在部、
３００ 予備成形装置、
３０１ 予備成形下型、
３０２ 予備成形上型、
４００、５００ 成形体、
７００ 加工機、
７１０ 上型、
７２０ 下型、
７３０ 搬入フィーダー、
７４０ 搬出コンベア、
７５０ 搬出フィーダー。

Claims (8)

1. 薄板状基材を所定の凹凸形状に予備成形した予備成形体をプレス成形する薄板状基材の成形装置であって、
   相対的に接近離反移動自在に設けられた第１型と第２型と、
   前記第２型に前記第１型に向けて突出するように設けられ、前記予備成形体を部分的に押圧して伸長させた伸長部を形成する先端と、前記第１型との間に形成される空間において前記伸長部に連続する部分を撓ませて撓み部を形成する側端とを備える凸部と、
   前記撓み部を引っ張って伸長させる引張部と、
   前記第１型または前記第２型と、前記引張部との作動を制御する制御部と、を有し、
   前記第１型と前記第２型の前記凸部とによって前記予備成形体の前記伸長部を押圧したままの状態で、前記引張部によって前記撓み部を引っ張って伸長させ、前記凸部の前記側端に沿わせて前記凸部の形状を前記予備成形体に付与してなり、
   前記予備成形体の前記所定の凹凸形状は、前記撓み部が形成されるような凹凸形状である、薄板状基材の成形装置。
2. 複数の前記凸部が、隣り合って前記第２型に設けられ、
   前記引張部は、隣り合う前記凸部同士の間に配置され、隣り合う前記撓み部同士の間に延在する延在部を押圧して移動させることによって、隣り合う前記撓み部のそれぞれを引っ張って伸長させる請求項１に記載の薄板状基材の成形装置。
3. 前記引張部は、前記予備成形体の前記延在部を押圧する凸状部を有し、
   前記凸状部は、少なくとも１以上の突起が形成されている請求項２に記載の薄板状基材の成形装置。
4. 前記引張部は、前記予備成形体の中央に位置する撓み部から両端に位置する各撓み部に向けて順次各撓み部を引っ張って伸長させる請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄板状基材の成形装置。
5. 薄板状基材を所定の凹凸形状に予備成形した予備成形体を相対的に接近離反移動自在に設けられた第１型と第２型とによってプレス成形する薄板状基材の成形方法であって、
   前記第１型と、前記第２型に設けられ前記第１型に向けて突出する凸部の先端とによって前記予備成形体を部分的に押圧して伸長させた伸長部を形成するとともに、前記第１型と前記第２型の前記凸部との間に形成される空間において前記伸長部に連続する部分を撓ませて撓み部を形成する撓み形成工程と、
   前記第１型と前記第２型の前記凸部とによって前記予備成形体の前記伸長部を押圧したまま、前記撓み部を引っ張って伸長させ、前記凸部の前記先端に連続する側端に沿わせて前記凸部の形状を前記予備成形体に付与する引張工程と、
   を有し、
   前記予備成形体の前記所定の凹凸形状は、前記撓み形成工程において前記撓み部が形成されるような凹凸形状である、薄板状基材の成形方法。
6. 複数の前記凸部が隣り合って前記第２型に設けられ、
   前記引張工程においては、隣り合う前記凸部同士の間において、隣り合う前記撓み部同士の間に延在する延在部を押圧して移動させることによって、隣り合う前記撓み部のそれぞれを引っ張って伸長させる請求項５に記載の薄板状基材の成形方法。
7. 前記引張工程において、凸状部を用いて前記予備成形体の延在部分を押圧し、
   前記凸状部は、少なくとも１以上の突起が形成されている請求項６に記載の薄板状基材の成形方法。
8. 前記引張工程において、前記予備成形体の中央に位置する撓み部から両端に位置する各撓み部に向けて順次各撓み部を引っ張って伸長させる請求項５〜７のいずれか１項に記載の薄板状基材の成形方法。