DE102004061295A1 - Riffelungsformungsvorrichtung, Riffelungsformungsverfahren, und durch das Riffelungsformungsverfahren hergestellter Brennstoffzellen-Metallseparator - Google Patents

Riffelungsformungsvorrichtung, Riffelungsformungsverfahren, und durch das Riffelungsformungsverfahren hergestellter Brennstoffzellen-Metallseparator Download PDF

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Shinya Tatsumi
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Abstract

Eine Riffelungsformungsvorrichtung enthält als Formungselemente ein auf einem Gleittisch angebrachtes Zahnstangenwerkzeug und ein Ritzelwerkzeug, das mit der Drehung einer Welle rotiert. Außerdem enthält die Vorrichtung als einen Verschiebungssynchronisationsmechanismus eine mit dem Tisch fest verbundene Vorschubzahnstange und ein Vorschubritzel, das mit der Vorschubzahnstange in Eingriff läuft. Wenn eine Kurbel gedreht wird, wird ihre Drehkraft über das Vorschubritzel auf die Vorschubzahnstange übertragen, so dass sich das Zahnstangenwerkzeug entlang der Achsenrichtung bewegt, und das Ritzelwerkzeug rotiert synchron mit der Bewegung des Zahnstangenwerkzeugs. Dies ermöglicht die Ausbildung aufeinander folgender Vertiefungen und Erhebungen an der dünnen Metallplatte, während Zugrisse und Verwerfungen verringert werden.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung:
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Riffelungsformungsvorrichtung und auf ein Riffelungsformungsverfahren, die zur Ausbildung einer Vielzahl riefenförmiger Vertiefungen und Erhebungen (d.h. einer gewellten Form) ausgelegt ist; insbesondere auf eine Riffelungsformungsvorrichtung und auf ein Riffelungsformungsverfahren, die zur Ausbildung einer geriffelten Form auf einer dünnen Metallplatte ausgelegt sind, sowie auf einen Metallseparator für eine Brennstoffzelle, der mehrere riefenförmige Vertiefungen und Erhebungen hat, die durch das Riffelungsformungsverfahren hergestellt wurden.
  • Beschreibung des Standes der Technik:
  • Es besteht bisher ein Bedarf nach der Entwicklung einer Brennstoffzelle, die kompakt ist und einen hohen Wirkungsgrad bei der Erzeugung von Energie aufweist. Zum Beispiel weist eine Festelektrolytbrennstoffzelle eine Vielzahl gestapelter Zelleinheiten auf, die jeweils eine Sandwichstruktur aufweisen, die aus einem Separator, der Brennstoffdurchgänge aufweist, einer Brennstoffelektrode, einer Festpolymermembran, einer Luftelektrode und einem Separator mit Luftdurchgängen besteht. In einer solchen Festelektrolytbrennstoffzelle können die folgenden Mittel eingesetzt werden, um die Größe der Zelle selbst zu verringern und den Wirkungsgrad bei der Erzeugung von Energie zu verbessern. So besteht zum Beispiel ein Mittel zur Verringerung der Größe der Zelle darin, die beiden Separatoren dünner zu machen. Außerdem besteht zum Beispiel ein Mittel zur Verbesserung des Energieerzeugungswirkungsgrads darin, Brennstoff- und Luftdurchgänge mit kleinen Abständen zu definieren, um so die Reaktion zwischen dem Brennstoff und der Luft zu beschleunigen.
  • Zur Realisierung der oben erwähnten Mittel wurden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Separatoren für Festelektrolytbrennstoffzellen vorgeschlagen, die jeweils am Rand einen flachen Teil und eine Vielzahl darauf ausgebildeter geriffelter Vertiefungen und Erhebungen aufweisen, wie zum Beispiel in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung (Kokai) Nr. H2002-313354 gezeigt ist. Die in dieser Veröffentlichung offenbarte herkömmliche Herstellungsvorrichtung hat ein Paar Vorformungs-Zugwalzen, das aus einer oberen und einer unteren Walze besteht, in einer vorderen Stufe, und ein Paar Abschlussformungszugwalzen, das aus einer oberen und einer unteren Walze besteht, in einer hinteren Stufe. Die Vorformungszugwalzen haben Vertiefungen und Erhebungen zum Vorformen eines Materials, so dass es eine iterative Querschnittsform aufweist, die aufeinander folgende konvexe Teile und konkave Teile hat. Die Abschlussformungszugwalzen haben Vertiefungen und Erhebungen zur Endbearbeitung des vorgeformten Materials, so dass es eine endgültige iterative Querschnittsform aufweist, die aufeinander folgende konvexe Teile und konkave Teile hat. Wenn bei der herkömmlichen Herstellungsvorrichtung das Paar Vorformungszugwalzen und das Paar Abschlussformungszugwalzen rotiert werden, werden dem Material die Formen der Vertiefungen und der Erhebungen verliehen, wodurch ein Separator hergestellt wird, der eine iterative Querschnittsform aufweist, die aufeinander folgende konvexe Teile und konkave Teile hat.
  • Da bei der herkömmlichen Herstellungsvorrichtung und dem entsprechenden Verfahren aufeinander folgende Erhebungen und Vertiefungen jedoch in einem Mittelteil eines Materials ausgebildet werden, das einen flachen Teil an dessen Rand aufweist, werden in manchen Fällen beträchtliche Spannungen im Mittelteil erzeugt und angesammelt (insbesondere am Übergang zwischen dem Mittelteil und dem flachen Teil), was möglicherweise zur Erzeugung von Zugrissen führt. Die Erzeugung dieser Zugrisse wird insbesondere während der Ausbildung einer feinen Wellenform wahrscheinlich. Daher erfordert die Ausbildung einer feinen Wellenform während einer gleichzeitigen Vermeidung von Zugrissen Maßnahmen, wie zum Beispiel den Einsatz eines aus mehreren Stufen bestehenden Vorgangs; d.h. eines mehrstufigen Vorformungsvorgangs, was zu einer Erhöhung der Produktionskosten führen kann.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Angesichts des oben genannten Problems ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Riffelungsformungsvorrichtung und ein Riffelungsformungsverfahren vorzusehen, welche die Dehnbarkeit eines Materials während der Ausbildung einer geriffelten Form erhalten, um dadurch eine feine und exakte geriffelte Form auszubilden.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Metallseparator für eine Brennstoffzelle vorzusehen, der eine Vielzahl riefenförmiger Vertiefungen und Erhebungen aufweist, die durch das Riffelungsformungsverfahren ausgebildet sind. Die vorliegende Erfindung verbessert eine Riffelungsformungsvorrichtung und ein Riffelungsformungsverfahren, die zur Ausbildung riefenförmiger Vertiefungen und Erhebungen an einer dünnen Metallplatte ausgelegt sind, um hierdurch einen Metallseparator für eine Brennstoffzelle zu verbessern, der durch das Riffelungsformungsverfahren hergestellt wird.
  • Die kennzeichnenden Merkmale der vorliegenden Erfindung sind die folgenden: eine dünne Metallplatte (Metallseparatormaterial) wird zwischen ein Paar Formungselemente eingelegt, die mit einem vorbestimmten Spiel im Eingriff miteinander laufen, das in einer Dickenrichtung der dünnen Metallplatte vorgesehen ist, um nacheinander riefenförmige Vertiefungen und Erhebungen auszubilden, die sich entlang einer Breitenrichtung der dünnen Metallplatte (Metallseparatormaterial) erstrecken. Die eingelegte dünne Metallplatte (Metallseparatormaterial) wird in einer solchen Weise in Vorschub gebracht, dass unterschiedliche Teile der dünnen Metallplatte nacheinander in einen Bereich vorgeschoben werden, in dem das Paar Formungselemente miteinander in Eingriff läuft, während das Paar Formungselemente in synchronisierter Art und Weise verschoben wird, um so riefenförmige Vertiefungen und Erhebungen an der dünnen Metallplatte (Metallseparatormaterial) auszubilden. Die dünne Metallplatte (Metallseparatormaterial), die nacheinander ausgebildete Vertiefungen und Erhebungen aufweist, wird entfernt. In diesem Fall werden vorzugsweise riefenförmige Vertiefungen und Erhebungen nacheinander an der dünnen Metallplatte (Metallseparatormaterial) ausgebildet, während die dünne Metallplatte in den Bereich einläuft, an dem das Paar Formungselemente miteinander in Eingriff läuft; wobei sie zuerst mit einem des Paares der Formungselemente in Kontakt gebracht wird. In diesem Fall werden Vertiefungen und Erhebungen mit gewünschten endgültigen Formen nacheinander an der dünnen Metallplatte (Metallseparatormaterial) ausgebildet, die nacheinander ausgebildete riefenförmige Vertiefungen und Erhebungen aufweist. Vorzugsweise ist in diesen Fällen die dünne Metallplatte (Metallseparatormaterial) eine Schmierstahlplatte, die aus einer Stahlplatte und einer darauf ausgebildeten Schmierbeschichtung besteht.
  • Aufgrund dieser Merkmale können Vertiefungen und Erhebungen nacheinander über die gesamte Breite der dünnen Metallplatte (Metallseparatormaterial) ausgebildet werden, und es gibt in der Breitenrichtung keine Grenze zwischen dem geriffelt ausgebildeten Teil und dem nicht geriffelt ausgebildeten Teil, wobei lokal erzeugte große Spannungen verringert werden können. Es können daher Zugrisse oder Verwerfungen, die von der Formgebung herrühren, in wirksamer Weise vermieden werden und eine feine geriffelte Form hergestellt werden. Da zusätzlich Vertiefungen und Erhebungen nacheinander durch die synchronisierte Bewegung der Formungselemente ausgebildet werden können, kann eine feine geriffelte Form in präziser Weise ausgebildet werden, ohne dass die dünne Metallplatte dabei unnötig zusammengepresst wird.
  • Außerdem kann der Formungsschritt in einem Zustand ausgeführt werden, in dem die dünne Metallplatte mit einem der Formungselemente in Kontakt ist, wodurch ein Anheben der dünnen Metallplatte verhindert werden kann. Daher kann die Erzeugung unnötiger Spannungen, der von Formgebung herrührt, unterdrückt werden, wodurch Zugrisse und Verwerfungen wirksam verhindert werden können.
  • Außerdem können nach einem Entfernen der dünnen Metallplatte, welche die nacheinander ausgebildeten riefenförmigen Vertiefungen und Erhebungen aufweist, Vertiefungen und Erhebungen mit der gewünschten endgültigen Form nacheinander an der dünnen Metallplatte ausgebildet werden. (Es kann eine endgültige Pressung ausgeführt werden.) Aufgrund dieser Tatsache können zum Beispiel in dem Fall, bei dem Brennstoffzellen-Metallseparatoren hergestellt werden, die Brennstoffzellen-Metallseparatoren präzise in eine gewünschte Form gebracht werden. Auf diese Weise kann die Genauigkeit bei der Montage der Metallseparatoren durch einen Stapelvorgang verbessert werden. Zusätzlich kann ein genügend großer Kontaktbereich zwischen den Metallseparatoren sichergestellt werden, wodurch ihre Elektrizitätsleitleistung beträchtlich verbessert werden kann. Demnach kann die Größe der Brennstoffzelle verringert werden und der Leistungserzeugungswirkungsgrad verbessert werden.
  • Da außerdem die dünne Metallplatte eine Schmierstahlplatte ist, kann die Reibung, die zwischen der dünnen Metallplatte (Metallseparatormaterial) und den Formungselementen auftritt, verringert werden. Auf diese Weise werden Spannungen aufgrund der auftretenden Reibung verringert, was auch Zugrisse und Verwerfungen wirksam verhindert.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung können das Paar Formungselemente ein Zahnstangenelement (Zahnstangenwerkzeug) und ein Ritzelelement (Ritzelelement) sein. In diesem Fall haben vorzugsweise die Zähne des Ritzelelements in einem Querschnitt senkrecht zu dessen Axialrichtung jeweils allgemein eine Trapezform, und haben die Zähne des Zahnstangenelements in einem Querschnitt parallel zu dessen Axialrichtung jeweils allgemein eine Trapezform. Noch mehr ist vorzuziehen, wenn die Zähne des Ritzelelements jeweils eine Evolventenform in einem Querschnitt senkrecht zu dessen Axialrichtung haben und die Zähne des Zahnstangenelements jeweils eine Evolventenform in einem Querschnitt parallel zu dessen Axialrichtung aufweisen.
  • Aufgrund dieser Merkmale kann ein Grad der Bearbeitungsbelastung der dünnen Metallplatte (Metallseparatormaterial) durch die Formungselemente im Vergleich zu dem Fall verringert werden, bei dem eine dünne Metallplatte in eine rechtwinklige Form gebracht wird, wodurch eine bei der Formgebung auftretende Verwerfung verringert werden kann. Außerdem ermöglicht der Einsatz des Zahnstangenelements der dünnen Metallplatte, während eines Zeitraums zwischen dem Abschluss der Formgebung und dem Entfernen der dünnen Metallplatte (Metallseparatormaterial) mit den Zähnen des Zahnstangenelements in Kontakt zu sein. Daher können Verwerfungen der dünnen Metallplatte (Metallseparatormaterial) nach der Formgebung wirksam unterdrückt werden, und kann zum Beispiel im Fall der Herstellung von Brennstoffzellen-Metallseparatoren eine Montagefähigkeit zum Zeitpunkt der Herstellung von Stapeln verbessert werden, wodurch die Produktivität erhöht wird. Außerdem kann durch die Anwendung von Evolventen-Zahnformen ein Laufen im Eingriff zwischen den Formungselementen als flüssige Bewegung gestaltet und eine Bildung von Kratzern oder dergleichen auf der dünnen Metallplatte verhindert werden.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind das Paar Formungselemente mittels eines Getriebemechanismus synchronisiert, der Komponenten aufweist, die als Einheit mit dem Paar Formungselemente laufen. In diesem Fall weist der Getriebemechanismus vorzugsweise eine Zahnstange und ein Ritzel auf, die im Eingriff miteinander laufen.
  • Da aufgrund dieses Merkmals das Getriebe miteinander in Eingriff laufende Komponenten, insbesondere ein Zahnstangengetriebe, aufweist, können Verschiebungen der Formungselemente zuverlässig synchronisiert werden, ohne dass dabei ein Spiel entsteht. Dadurch entsteht kaum eine relative Verschiebung zwischen den Formungselementen, wodurch Verwerfungen oder Zugrisse der dünnen Metallplatte (Metallseparatormaterial), die sonst aufgrund einer solchen relativen Verschiebung auftreten würden, verhindert und feine Vertiefungen und Erhebungen nacheinander mit großer Genauigkeit ausgebildet werden können.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Verschiedene andere Aufgaben, Merkmale und viele der damit einhergehenden Vorteile der vorliegenden Erfindung sind leicht zu ersehen, da sie anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform bei ihrer Betrachtung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich werden. Es zeigt:
  • 1 eine perspektivische Darstellung, die schematisch eine Riffelungsformungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 2 eine Querschnittsdarstellung der Riffelungsformungsvorrichtung von 1, entlang der Linie II-II von 1;
  • 3 eine Querschnittsdarstellung, die ein Laufen im Eingriff zwischen einem Zahnstangenwerkzeug und einem Ritzelwerkzeug der Riffelungsformungsvorrichtung von 1 zeigt;
  • 4 eine Querschnittsdarstellung, die schematisch einen Pressmechanismus zeigt, der an der Riffelungsformungsvorrichtung von 1 angebracht ist;
  • Die 5A bis 5D perspektivische Darstellungen zum Beschreiben eines Verfahrens zur Ausbildung von Riffelungen durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Riffelungsformungsvorrichtung;
  • 6 eine schematische Querschnittsdarstellung zur Beschreibung eines abschließenden Pressschritts; und
  • 7A und 7B perspektivische Darstellungen, die eine Riffelungsformungsvorrichtung gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Es wird nun eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. 1 und 2 zeigen eine Riffelungsformungsvorrichtung A gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die zum aufeinander folgenden Ausbilden von Vertiefungen und Erhebungen an einer dünnen Metallplatte Z ausgelegt ist. Die Riffelungsformungsvorrichtung A enthält einen Tisch 11, der auf einer Grundplatte fest angeordnet ist, und einen Gleittisch 14, der auf der oberen Oberfläche des Tischs 11 gelagert ist, um entlang der Längsrichtung des Tischs 11 über ein Paar Führungsschienen 12 zu laufen, die auf der oberen Oberfläche des Tischs 11 befestigt sind und sich entlang der Längsrichtung erstrecken, sowie mehrere Führungswalzen 13.
  • Ein Zahnstangenwerkzeug 15, dessen Zähne breiter als die dünne Metallplatte Z sind, ist mittels Schrauben fest auf der oberen Oberfläche des Gleittischs 14 angebracht. Ein Ritzelwerkzeug 16, dessen Ritzelzähne breiter als die dünne Metallplatte Z sind, ist so über dem Zahnstangenwerkzeug 15 angeordnet, dass seine Ritzelzähne mit den Zahnstangenzähnen im Eingriff laufen. Für eine aufeinander folgende Ausbildung riefenförmiger Vertiefungen und Erhebungen an der dünnen Metallplatte Z sind, wie in 3 gezeigt, die Zahnstangenzähne des Zahnstangenwerkzeugs 15 und die Ritzelzähne des Ritzelwerkzeugs 16 in gegenseitigem Eingriff mit einem zwischen ihnen ausgebildeten vorbestimmten Spiel, wobei das Spiel geringfügig größer als die Dicke der dünnen Metallplatte Z ist. Außerdem ist in einem Zustand, in dem die Zahnstangenzähne des Zahnstangenwerkzeugs 15 und die Ritzelzähne des Ritzelwerkzeugs 16 miteinander im Eingriff laufen, ein Spiel, das größer als die Dicke der dünnen Metallplatte Z ist, zwischen den Köpfen (bzw. den Füßen) der Zahnstangenzähne und den Füßen (bzw. den Köpfen) der Ritzelzähne ausgebildet.
  • Wie in 3 gezeigt, sind die Zahnstangenzähne des Zahnstangenwerkzeugs 15 und die Ritzelzähne des Ritzelwerkzeugs 16 Evolventenzähne. Daher können die Zahnstangenzähne und die Ritzelzähne in sehr glatt laufender Weise im Eingriff miteinander laufen und üben keine unnötige Kompressionsbelastung auf die dünne Metallplatte Z aus, wenn sie sich voneinander trennen. Das Zahnstangenzähne aufweisende Zahnstangenwerkzeug 15 und das Ritzelzähne aufweisende Ritzelwerkzeug 16 dienen als die paarweise auftretenden Formungselemente der vorliegenden Erfindung. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Zahnstangenzähne des Zahnstangenwerkzeugs 15 und die Ritzelzähne des Ritzelwerkzeugs 16 Evolventenzähne. In manchen Anwendungsbereichen können das Zahnstangenwerkzeug 15 und das Ritzelwerkzeug 16 jedoch auch Zähne aufweisen, die flache Flankenflächen und einen allgemein trapezförmigen Querschnitt aufweisen.
  • Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist das Ritzelwerkzeug 16 in einer solchen Art und Weise koaxial auf eine Welle 17 aufgesetzt, dass das Ritzelwerkzeug 16 relativ zur Welle 17 nicht verdreht werden kann. Die Welle 17 ist über Lager auf einem Paar stehender Elemente 18 gelagert, die auf der oberen Oberfläche des Gleittischs 14 angeordnet sind. Die Welle 17 dreht sich mit einer Drehung einer Kurbel 19, die auf ein Ende der Welle 17 aufgesetzt ist. Die stehenden Elemente 18 haben jeweils eine annähernd rechtwinklige U-Form; d.h. zwei nach oben stehende Teile. Ein nach oben stehender Teil stützt die Welle 17 über das entsprechende Lager drehbar ab. Der andere nach oben stehende Teil hält eine Begrenzungsführung 20 zur Verhinderung einer seitlichen Verschiebung der dünnen Metallplatte Z, wenn sie einläuft.
  • Eine Vorschubzahnstange 21 ist an einem Seitenteil (in 2 dem linken Seitenteil) des Zahnstangenwerkzeugs 15 fest befestigt, um so den Gleittisch 14 und das Zahnstangenwerkzeug 15 entlang der Längsrichtung des Tischs 11 zu bewegen. Die Vorschubzahnstange 21 weist Zahnstangenzähne auf, die im gleichen Abstand wie diejenigen der Zahnstangenzähne des Zahnstangenwerkzeugs 15 ausgebildet sind. Ein Vorschubritzel 22 ist über der Vorschubzahnstange 21 angeordnet und sitzt koaxial auf der Welle 17, so dass es neben dem Ritzelwerkzeug 16 in einer solchen Art und Weise angeordnet ist, dass das Vorschubritzel 22 relativ zur Welle 17 nicht verdrehbar ist. Das Vorschubritzel 22 hat Zähne, die mit der gleichen Teilung wie die Ritzelzähne des Ritzelwerkzeugs 16 ausgebildet sind, und hat den gleichen Flankendurchmesser wie die Ritzelzähne des Ritzelwerkzeugs 16. Das Vorschubritzel 22 läuft mit der Vorschubzahnstange 21 in einer solchen Weise im Eingriff, dass zwischen ihnen kein Spiel besteht, weshalb eine Drehung des Vorschubritzels 22 präzise auf die Vorschubzahnstange 21 übertragen wird. Die Vorschubzahnstange 21 und das Vorschubritzel 22 stellen den Verschiebungs-Synchronisationsmechanismus der vorliegenden Erfindung dar.
  • Die Riffelungsformungsvorrichtung A ist mit einem Pressmechanismus B zum in Kontakt Bringen der dünnen Metallplatte Z mit dem Zahnstangenwerkzeug 15 ausgerüstet, wenn die dünnen Metallplatte Z in einen Bereich eingefahren wird, in dem das Zahnstangenwerkzeug 15 und das Ritzelwerkzeug 16, die als die paarweise auftretenden Formungselemente dienen, im Eingriff miteinander laufen. Wie in 4 gezeigt, enthält der Pressmechanismus B einen Kontaktteil 31, eine Kontaktwalze 32, eine Welle 33 und eine Feder 34, die auf einer Seite angeordnet sind, von der die dünne Metallplatte Z einläuft. Der Kontaktteil 31 bringt die dünne Metallplatte Z, die in den Bereich einläuft, in dem das Zahnstangenwerkzeug 15 und das Ritzelwerkzeug 16 miteinander in Eingriff kommen, zuverlässig mit der Oberfäche des Zahnstangenwerkzeugs 15 in Kontakt. Die Kontaktwalze 32 bringt die dünne Metallplatte Z, die in den Kontaktteil 31 einläuft, mit der Oberfläche des Zahnstangenwerkzeugs 15 in Kontakt. Die Welle 33 überträgt die nach unten drückende Kraft der Feder 34 auf den Kontaktteil 31 und die Kontaktwalze 32.
  • Der Pressmechanismus B enthält ferner eine Druckwalze 35, eine Welle 36 und eine Feder 37, die auf der Seite angeordnet sind, zu welcher die dünne Metallplatte Z ausläuft. Die Druckwalze 35 bringt die dünne Metallplatte Z, auf der nacheinander Vertiefungen und Erhebungen ausgebildet wurden, in Kontakt mit der Oberfläche des Zahnstangenwerkzeugs 15. Die Welle 36 überträgt eine nach unten drückende Kraft der Feder 37 auf die Druckwalze 35.
  • Als Nächstes folgt anhand der 5A bis 5D die Beschreibung eines Riffelungsformungsverfahrens zum aufeinander folgenden Ausbilden von riefenförmigen Vertiefungen und Erhebungen auf der dünnen Metallplatte Z durch die Verwendung der Riffelungsformungsvorrichtung A mit dem oben beschriebenen Aufbau. In der folgenden Beschreibung ist die dünne Metallplatte Z aus einem Metallseparatormaterial, aus dem ein Metallseparator für eine Brennstoffzelle hergestellt wird. Ferner ist in der folgenden Beschreibung die dünne Metallplatte Z eine Schmierstahlplatte mit einer auf ihr ausgebildeten Schmierbeschichtung und einer Dicke von 0,1 mm.
  • Als Erstes wird ein Werkstückeinlegeschritt beschrieben. In diesem Werkstückeinlegeschritt wird, wie in 5A gezeigt, eine dünne Metallplatte Z einer Streifenform durch die Begrenzungsführung 20 geführt und wird ein Vorderendenteil der dünnen Metallplatte Z in einem Einspannmechanismus befestigt, der an einem Ende des Gleittischs 14 vorgesehen ist. Der Einspannmechanismus wird hier nicht im Einzelnen beschrieben. Vor diesem Befestigungsvorgang wird der Gleittisch 14 (insbesondere das Zahnstangenwerkzeug 15) auf die rechte Seite in 5A bewegt und sind die Zahnstangenzähne des Zahnstangenwerkzeugs 15 und die Ritzelzähne des Ritzelwerkzeugs 16 voneinander gelöst. Hierdurch kann die dünne Metallplatte Z leicht durch ein Spiel zwischen dem Zahnstangenwerkzeug 15 und dem Ritzelwerkzeug 16 laufen, um so den Vorderendenteil der dünnen Metallplatte Z mittels des Einspannmechanismus zu befestigen. Da die dünne Metallplatte Z auf diese Weise befestigt ist, können Vertiefungen und Erhebungen nacheinander auf der dünnen Metallplatte Z ausgebildet werden, wobei ein kleiner flacher Teil am Vorderendenteil der dünnen Metallplatte Z verbleibt.
  • Als Nächstes wird, wie in 5B gezeigt, der Pressmechanismus B auf der Riffelungsformungsvorrichtung A angebracht. Das heißt, dass der Pressmechanismus B auf der Riffelungsformungsvorrichtung A in einem in 4 gezeigten Zustand angebracht wird. Bei der Anbringung des Pressmechanismus B auf diese Weise wird die eingelegte dünne Metallplatte Z in Kontakt mit der Zahnstangen-Zahn-Ausbildungsoberfläche des Zahnstangenwerkzeugs 15 mittels des Kontaktteils 31 und der Kontaktwalze 32 gehalten, auf welche die Druckkraft der Feder 34 über die Welle 33 übertragen wird. Wenn, wie unten noch zu beschreiben ist, ein Formungsschritt in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem die dünne Metallplatte Z mit der Zahnstangen-Zahn-Ausbildungsoberfläche des Zahnstangenwerkzeugs 15 in Kontakt ist, wird ein Anheben der dünnen Metallplatte Z verhindert und werden daher Vertiefungen und Erhebungen in korrekter Weise ausgebildet.
  • Als Nächstes folgt eine Beschreibung eines Formungsvorgangs zum nacheinander Ausbilden von Vertiefungen und Erhebungen auf der dünnen Metallplatte Z. Wie in den 5C und 5D gezeigt, wird dieser Formungsschirtt mittels Drehen der Kurbel 19 in der durch einen Pfeil angezeigten Richtung durchgeführt. Dieser Formungsschritt wird nun im Einzelnen beschrieben. Wenn die Kurbel 19 in der durch den Pfeil angezeigten Richtung gedreht wird, nachdem die dünne Metallplatte Z und der Pressmechanismus B in dem oben beschriebenen Werkstückeinlegeschritt eingestellt wurden, dreht sich die mit der Kurbel 19 verbundene Welle 17 in der Richtung des Pfeils, so dass sich das Ritzelwerkzeug 16 und das Vorschubritzel 22 drehen. Zu dieser Zeit laufen die Ritzelzähne des Ritzelwerkzeugs 16 mit den Zahnstangenzähnen des Zahnstangenwerkzeugs 15 in Eingriff, während ein vorbestimmtes Spiel (z.B. 0,12 mm) zwischen ihnen besteht. Währenddessen läuft das Vorschubritzel 22 mit der Vorschubzahnstange 21 derart im Eingriff, dass zwischen ihnen kein Spiel besteht.
  • Daher bewegt sich bei einer Übertragung der Rotation des Vorschubritzels 22 auf die Vorschubzahnstange 21 der Gleittisch 14 in präziser Weise entlang der Längsrichtung des Tischs 11 in dem Zustand, in dem kein direkter Kontakt zwischen den Ritzelzähnen des Ritzelwerkzeugs 16 und den Zahnstangenzähnen des Zahnstangenwerkzeugs 15 besteht. Außerdem bewegt sich der Gleittisch 14, d.h. das Zahnstangenwerkzeug 15, in exakter Weise mit der Rotation der Kurbel 19 und haben die Zähne des Ritzels 22 und diejenigen des Ritzelwerkzeugs 16 den gleichen Flankendurchmesser. Daher ändert sich das vorbestimmte Spiel zwischen den Ritzelzähnen des Ritzelwerkzeugs 16 und den Zahnstangenzähnen des Zahnstangenwerkzeugs 15 nicht, d.h. die Rotationsverschiebung der Ritzelzähne 16 läuft synchron mit der Axialverschiebung des Zahnstangenwerkzeugs 15.
  • Da der Vorderendenteil der dünnen Metallplatte Z mittels des Einspannmechanismus im Werkstückeinlegeschritt befestigt wurde, bewegt sich die dünne Metallplatte Z nicht bezüglich des Gleittischs 14 (insbesondere des Zahnstangenwerkzeugs 15). Wenn sich daher der Gleittisch 14 bei einer Drehung der Kurbel 19 in exakter Weise verschiebt, wird die dünne Metallplatte Z in exakter Weise in einen Bereich geführt, in dem die Zahnstangenzähne des Zahnstangenwerkzeugs 15 und die Ritzelzähne des Ritzelwerkzeugs 16 miteinander in Eingriff laufen. Wie in 3 gezeigt, werden in dem Bereich, in dem die Zahnstangenzähne des Zahnstangenwerkzeugs 15 und die Ritzelzähne des Ritzelwerkzeugs 16 miteinander in Eingriff laufen, nacheinander riefenförmige Vertiefungen und Erhebungen auf der dünnen Metallplatte Z ausgebildet, die während einer Rotation der Kurbel 19 kontinuierlich vorgeschoben wird. Da die dünne Metallplatte Z eine Schmierstahlplatte ist, kann die Reibung in Kontaktzonen zwischen den Zahnstangenzähnen des Zahnstangenwerkzeugs 15 und den Ritzelzähnen des Ritzelwerkzeugs 16 verringert werden. Auf diese Weise wird die Erzeugung von Verzerrungen, die von einer Reibung nach einer Bildung der riefenförmigen Vertiefungen und Erhebungen herrühren, verringert, wodurch Verwerfungen und Risse wirksam verringert werden können.
  • Die dünne Metallplatte Z, die aus dem Bereich ausläuft, wo die Zahnstangenzähne des Zahnstangenwerkzeugs 15 und die Ritzelzähne des Ritzelwerkzeugs 16 miteinander in Eingriff laufen, wird mittels der Druckwalze 35 des Pressmechanismus B gegen die Zahnstangenzähne des Zahnstangenwerkzeugs 15 gedrückt. Auf diese Weise wird nach der Ausbildung von riefenförmigen Vertiefungen und Erhebungen die dünne Metallplatte Z gehalten, während sie gegen die Zahnstangenzähne des Zahnstangenwerkzeugs 15 gedrückt wird. Auf diese Weise können nach der Formung auftretende Spannungen bis zu einem gewissen Grad verhindert werden und können Verwerfungen und Risse wirksam verringert werden.
  • Nach Abschluss des oben beschriebenen Formungsschritts wird die dünne Metallplatte Z, an welcher die Formung durchgeführt wurde, entfernt. Auf der entfernten dünnen Metallplatte Z wurden nacheinander riefenförmige Vertiefungen und Erhebungen ausgebildet, von denen jede einen allgemein trapezförmigen Querschnitt hat, der demjenigen der Zahnstangenzähne des Zahnstangenwerkzeugs und der Ritzelzähne des Ritzelwerkzeugs 16 ähnlich ist. Die dünne Metallplatte Z, die auf diese Weise vorgeformt wurde, wird mittels eines abschließenden Pressschritts nachbearbeitet, durch den ein Metallseparator für eine Brennstoffzelle erhalten wird. Auch wenn dieser abschließende Pressschritt unten beschrieben wird, wird eine Beschreibung eines detaillierten Aufbaus und eines Betriebs dafür weggelassen, weil der abschließende Pressschritt ein sogenannter Pressformungsschritt ist.
  • Der abschließende Pressschritt ist ein Schritt zum abschließenden Formen der vorgeformten dünnen Metallplatte Z in die Form eines Brennstoffzellen-Metallseparators. Die vorgeformte dünne Metallplatte Z wird durch die Verwendung eines oberen Prägestempels U und eines unteren Prägestempels S pressgeformt, welche die Form einer flachen Platte haben. Wie in 6 gezeigt, sind auf dem oberen Prägestempel U und dem unteren Prägestempel S mehrere Vertiefungen und Fortsätze ausgebildet und haben die Vertiefungen und Fortsätze allgemein rechtwinklige Querschnitte, die der gewünschten Form des Brennstoffzellen-Metallseparators entsprechen. Die vorgeformte dünne Metallplatte Z wird auf den unteren Prägestempel S gelegt, und der oberen Prägestempel U wird auf den unteren Prägestempel S abgesenkt und gegen diesen gedrückt, wodurch ein Brennstoffzellen-Metallseparator mit der gewünschten Form erhalten wird. Auch wenn die dünne Metallplatte Z während des abschließenden Pressschritts mittels des oberen Prägestempels U und des unteren Prägestempels S pressgeformt wird, kann die Bildung von Rissen oder Kratzern wirksam verhindert werden, weil die dünne Metallplatte Z eine Schmierstahlplatte ist.
  • Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, gibt es, da die Riffelungsformungsvorrichtung A gemäß der vorliegenden Erfindung Vertiefungen und Erhebungen über die gesamte Breite der dünne Metallplatte Z ausbilden kann, keine Grenze zwischen dem mit Riffelungen versehenen Teil und dem mit Riffelungen nicht versehenen Teil bezüglich der Breitenrichtung, wodurch größere lokal erzeugte Spannungen verringert werden können. Daher können Zugrisse und Verwerfungen, die von der Formung herrühren, wirksam unterdrückt werden und kann eine feine Riffelungsform ausgebildet werden. Da außerdem Vertiefungen und Erhebungen durch die synchronisierte Bewegung des Zahnstangenwerkzeugs 15 und des Ritzelwerkzeugs 16 nacheinander ausgebildet werden können, kann eine feine Riffelungsform in exakter Weise ausgebildet werden.
  • Darüber hinaus werden nach der Entfernung der dünnen Metallplatte Z, an der nacheinander Vertiefungen und Erhebungen ausgebildet wurden, Vertiefungen und Erhebungen jeweils mit einer endgültigen Form an der dünnen Metallplatte Z ausgeführt (d.h. es wird eine endgültige Pressung durchgeführt). Wenn daher Brennstoffzellen-Metallseparatoren hergestellt werden, können die Brennstoffzellen-Metallseparatoren in exakter Weise in eine gewünschte Form gebracht werden. Hieraus ergibt sich, dass eine Genauigkeit bei der Zusammensetzung von Metallseparatoren durch Stapelbildung verbessert werden kann und eine genügend große Kontaktfläche zwischen den Metallseparatoren sichergestellt werden kann, wodurch ihre Elektrizitätsleitleistung erheblich verbessert werden kann. Dementsprechend kann auch die Größe einer dabei entstehenden Brennstoffzelle verringert und der Energieerzeugungswirkungsgrad verbessert werden. Da außerdem die dünne Metallplatte Z eine Schmierstahlplatte ist, kann auch eine Reibung, die während der Formungsschritte zwischen der dünnen Metallplatte Z und den Zahnstangenzähnen des Zahnstangenwerkzeugs 15 oder den Ritzelzähnen des Ritzelwerkzeugs 16 entsteht, verringert werden. Auf diese Weise werden aus der Reibung herrührende Spannungen verringert, was auch von der Formung herrührende Zugrisse und Verwerfungen wirksam unterdrückt.
  • Da die Zahnstangenzähne des Zahnstangenwerkzeugs 15 und die Ritzelzähne des Ritzelwerkzeugs Evolventenzähne sind, die eine allgemein trapezförmige Form haben, kann eine Bearbeitungsbelastung der dünnen Metallplatte Z mittels des Zahnstangenwerkzeugs 15 und des Ritzelwerkzeugs 16 verringert werden. Daher kann auch eine in der dünnen Metallplatte Z aus der Formung herrührende Verzerrung verringert werden. Außerdem ermöglicht die Verwendung des Zahnstangenwerkzeugs 15 es der dünnen Metallplatte Z, während eines Zeitraums vom Abschluss der Formung bis zur Entfernung der dünnen Metallplatte Z mit den Zahnstangenzähnen des Zahnstangenwerkzeugs 15 in Kontakt gehalten zu werden. Daher kann eine Verformung der dünnen Metallplatte Z nach der Formung wirksam unterdrückt werden und kann zum Beispiel im Fall der Herstellung von Brennstoffzellen-Metallseparatoren eine Montagefähigkeit zur Zeit der Herstellung von Stapeln (Stacks) verbessert werden, wodurch die Produktivität gesteigert werden kann.
  • Außerdem können durch den Einsatz eines aus der Vorschubzahnstange 21 und dem Vorschubritzel 22 zusammengesetzten Getriebes als einem Verschiebungssynchronisationsmechanismus Verschiebungen des Zahnstangenwerkzeugs 15 und des Ritzelwerkzeugs 16 zuverlässig synchronisiert werden. Daher können Verwerfungen oder Zugrisse der dünnen Metallplatte Z, die sonst aufgrund der relativen Verschiebung zwischen dem Zahnstangenwerkzeug 15 und dem Ritzelwerkzeug 16 erzeugt würden, verhindert werden und können feine Vertiefungen und Erhebungen mit großer Genauigkeit nacheinander ausgebildet werden. In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Riffelungsformungsvorrichtung in einer solchen Weise konfiguriert, dass ein Betreiber die Kurbel 19 dreht, um die Welle 17 zu drehen. Die Riffelungsformungsvorrichtung kann jedoch auch so konfiguriert sein, dass die Welle 17 durch die Verwendung eines Elektromotors anstelle der Kurbel 19 gedreht wird.
  • Außerdem kann die Riffelungsformungsvorrichtung in einer solchen Weise konfiguriert sein, dass das Zahnstangenwerkzeug 15 unverschiebbar ist und das Ritzelwerkzeug 16 entlang der axialen Richtung des Zahnstangenwerkzeugs 15 relativ bewegt wird. In diesem Fall wird die Vorrichtung so konfiguriert, dass sich die stehenden Elemente 18 relativ zum Tisch 11 entlang dessen Längsrichtung bewegen können. Insbesondere sind dann die stehenden Elemente 18 am Tisch 11 über Führungsschienen 12 und die Führungswalzen 13 befestigt und ist die Vorschubzahnstange 21 daran befestigt. Durch diese Konfiguration bewegen sich, wenn eine Rotation des Vorschubritzels 22 auf die Vorschubzahnstange 21 übertragen wird, die stehenden Elemente 18 relativ zum Tisch 11, so dass sich das Ritzelwerkzeug 16 relativ zum Zahnstangenwerkzeug 15 bewegt. Als Ergebnis werden nacheinander Vertiefungen und Erhebungen an der dünnen Metallplatte Z ausgebildet.
  • Bei der oben beschriebenen Ausführungsform verwendet die Riffelungsformungsvorrichtung A das Zahnstangenwerkzeug 15, um so nacheinander riefenförmige Vertiefungen und Erhebungen auszubilden, und das Zahnstangenwerkzeug 15 hat eine flache, plattenartige Form. Um jedoch im Vergleich mit der Riffelungsformungsvorrichtung A eine größere Produktivität zu erreichen, ist es wünschenswert, eine dünne Metallplatte Z, die in der Form einer Spule aufgewickelt ist, kontinuierlich vorzuschieben und die riefenförmigen Vertiefungen und Erhebungen nacheinander an der dünnen Metallplatte Z auszubilden. In diesem Fall wird, wie in den 7A und 7B gezeigt, eine Riffelungsformungsvorrichtung A' eines Typs zur kontinuierlichen Formung verwendet. Auch wenn diese Modifikation im Folgenden beschrieben wird, sind im Wesentlichen mit denjenigen der oben beschriebenen Ausführungsform identische Teile mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet und wird ihre detaillierte Beschreibung weggelassen.
  • Die Riffelungsformungsvorrichtung A' enthält ein Rad 114, das dem Gleittisch 14 der oben beschriebenen Ausführungsform entspricht. Das Rad 114 wird mittels eines nicht gezeigten Elektromotors mit einer konstanten Geschwindigkeit rotiert. Mehrere (in 7A, 3) Zahnstangenwerkzeuge 115 können in gewünschten Abständen auf dem Außenumfang des Rads 114 befestigt werden. Wie in 7B in einem vergrößerten Maßstab gezeigt, sind beim auf der Riffelungsformungsvorrichtung A' befestigten Zahnstangenwerkzeug 115 im Gegensatz zum Zahnstangenwerkzeug 15 der oben beschriebenen Ausführungsform, die Zahnstangenzähne auf dessen gewölbter Oberfläche ausgebildet, was an der Art der Befestigung liegt.
  • Ein Ritzelwerkzeug 116 ist über dem Zahnstangenwerkzeug 115 angeordnet und hat an ihm ausgebildete Ritzelzähne, wobei diese Zähne mit den Zähnen des Zahnstangenwerkzeugs 115 im Eingriff laufen. Das Ritzelwerkzeug 116 ist auf eine nicht dargestellte Welle in einer solchen Weise aufgesetzt, dass das Ritzelwerkzeug 116 relativ zur Welle nicht verdrehbar ist. Das Zahnstangenwerkzeug 115 und das Ritzelwerkzeug 116 dienen als die als Paar auftretenden Formungselemente der vorliegenden Erfindung. Eine Stützplatte 118, welche den stehenden Elementen 18 der oben beschriebenen Ausführungsform entspricht, ist auf einer Seite des Rads 114 vorgesehen. Die oben beschriebene Welle und eine Begrenzungsführung 120 sind auf der Stützplatte 118 befestigt.
  • Eine bogenförmige Vorschubzahnstange 121 ist einstückig an einem Seitenteil des jeweiligen Zahnstangenwerkzeugs 115 befestigt. Ein Vorschubritzel 122, das mit der Vorschubzahnstange 121 im Eingriff läuft, ist über der Vorschubzahnstange 121 vorgesehen. Dieses Vorschubritzel 122 ist ebenfalls koaxial auf die oben erwähnte nicht gezeigte Welle in einer solchen Weise aufgesetzt, dass das Vorschubritzel 122 relativ zur Welle nicht verdrehbar ist. Die Zähne des Vorschubritzels 122 haben den gleichen Flankendurchmesser wie die Ritzelzähne des Ritzelwerkzeugs 116.
  • Die Riffelungsformungsvorrichtung A' hat einen Kontaktteil 131, der dem Kontaktteil 31 des Pressmechanismus B der oben beschriebenen Ausführungsform entspricht. Außerdem hat die Riffelungsformungsvorrichtung A' einen Aufnahmeführungsmechanismus C, der die geformte dünne Metallplatte Z aufnimmt und fördert, ohne dass eine unnötige Zugkraft an die dünne Metallplatte Z angelegt wird. Der Aufnahmeführungsmechanismus C ist aus mehreren Walzen gebildet, die auf der Stützplatte 118 drehbar angebracht sind.
  • Die Riffelungsformungsvorrichtung A' unterscheidet sich von der Vorrichtung der oben beschriebenen Ausführungsform dahingehend, dass die dünne Metallplatte Z von der Rolle kontinuierlich vorgeschoben wird, und die Antriebskraft wird auf die Seite des Zahnstangenwerkzeugs 115 übertragen. Die verbleibenden Teile werden jedoch in der gleichen Art und Weise wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform betrieben. Daher können durch die Ausführung eines Schritts, der dem Vorformungsschritt der oben beschriebenen Ausführungsform ähnlich ist, nacheinander Vertiefungen und Erhebungen auf der dünnen Metallplatte Z ausgebildet werden. Anschließend wird die dünne Metallplatte Z, an der der Vorformungsschritt ausgeführt wurde, auf eine vorbestimmte Länge geschnitten und dann einem abschließendem Pressschritt unterzogen, wodurch ein Brennstoffzellenmetallseparator hergestellt wird. Auf diese Weise können Effekte erzielt werden, die denjenigen ähnlich sind, die bei der oben beschriebenen Ausführungsform erreicht werden. Da außerdem die Vorformung an der von der Rolle einlaufenden dünnen Metallplatte Z kontinuierlich ausgeführt werden kann, kann die Produktivität erheblich gesteigert werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist auf die oben beschriebene Ausführungsform und Modifikation nicht eingeschränkt, und es sind verschiedene andere Modifikationen möglich.

Claims (26)

  1. Riffelungsformungsvorrichtung zur Formung riefenförmiger Vertiefungen und Erhebungen an einer dünnen Metallplatte, umfassend: – ein Paar Formungselemente, die mit einem vorbestimmten Spiel, das in einer Dickenrichtung der dünnen Metallplatte gebildet wird, miteinander in Eingriff laufen, um nacheinander riefenförmige Vertiefungen und Erhebungen auszubilden, die sich entlang einer Breitenrichtung der dünnen Metallplatte erstrecken; und – einen Verschiebungssynchronisationsmechanismus zum Synchronisieren von Verschiebungen des Paares von Formungselementen zum Formen der Metallplatte.
  2. Riffelungsformungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Paar Formungselemente aus einer Paarung eines Zahnstangen- und eines Ritzelelements besteht.
  3. Riffelungsformungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei Zähne des Ritzelelements in einem Querschnitt senkrecht zu einer Axialrichtung des Ritzelelements jeweils allgemein trapezförmig sind und Zähne des Zahnstangenelements in einem Querschnitt parallel zur Axialrichtung des Zahnstangenelements jeweils allgemein trapezförmig sind.
  4. Riffelungsformungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei Zähne des Ritzelelements in einem Querschnitt senkrecht zu einer Axialrichtung des Ritzelelements jeweils eine Evolventenform haben und Zähne des Zahnstangenelements in einem Querschnitt parallel zu einer Axialrichtung des Zahnstangenelements jeweils eine Evolventenform haben.
  5. Riffelungsformungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Verschiebungssynchronisationsmechanismus aus einem Getriebemechanismus besteht, dessen Komponenten mit dem Paar Formungselemente jeweils eine einheitliche Bewegung vollführen.
  6. Riffelungsformungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Getriebemechanismus ein Zahnstangengetriebe beinhaltet, das miteinander im Eingriff läuft.
  7. Riffelungsformungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Pressmechanismus zum Bringen der dünnen Metallplatte, die in einen Bereich eingeführt wird, wo das Paar Formungselemente miteinander in Eingriff läuft, in Kontakt mit einem des Paares von Formungselementen.
  8. Riffelungsformungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, wobei die dünne Metallplatte eine Schmierstahlplatte ist, die aus einer Stahlplatte und einer darauf ausgebildeten Schmierbeschichtung besteht.
  9. Riffelungsformungsverfahren zur Herstellung riefenförmiger Vertiefungen und Erhebungen an einer dünnen Metallplatte, umfassend: – einen Einlegeschritt zum Einlegen der dünnen Metallplatte zwischen in einer Paarung vorliegenden Formungselementen, die mit einem zwischen ihnen in einer Dickenrichtung der dünnen Metallplatte ausgebildeten Spiel in Eingriff miteinander laufen, um nacheinander riefenförmige Vertiefungen und Erhebungen zu bilden, die sich entlang einer Breitenrichtung der dünnen Metallplatte erstrecken; – einen Formungsschritt zum Vorschieben der im Einlegeschritt eingelegten dünnen Metallplatte in einer solchen Art und Weise, dass unterschiedliche Teile der dünnen Metallplatte nacheinander in einen Bereich vorgeschoben werden, in dem das Paar Formungselemente in Eingriff miteinander laufen, während das Paar Formungselemente in einer synchronisierten Art und Weise verschoben wird, um auf diese Weise nacheinander riefenförmige Vertiefungen und Erhebungen auf der dünnen Metallplatte auszubilden; und – einen Entfernungsschritt zum Entfernen der dünnen Metallplatte, an der nacheinander Vertiefungen und Erhebungen ausgebildet wurden.
  10. Riffelungsformungsverfahren nach Anspruch 9, wobei im Formungsschritt nacheinander riefenförmige Vertiefungen und Erhebungen an der dünnen Metallplatte in einem Zustand ausgebildet werden, in dem die dünne Metallplatte, die in den Bereich vorgeschoben wird, in dem das Paar Formungselemente miteinander in Eingriff läuft, mit einem aus dem Paar Formungselemente in Kontakt gebracht wird.
  11. Riffelungsformungsverfahren nach Anspruch 9 oder 10, weiter umfassend einen abschließenden Pressschritt, der nach dem Entfernungsschritt durchgeführt wird, zum aufeinander folgenden Formen von Vertiefungen und Erhebungen, die erwünschte abschließende Formen haben, an der dünnen Metallplatte.
  12. Riffelungsformungsverfahren nach Anspruch 9, wobei das Paar Formungselemente aus einem Zahnstangenelement, gepaart mit einem Ritzelelement, besteht.
  13. Riffelungsformungsverfahren nach Anspruch 12, wobei Zähne des Ritzelelements in einem Querschnitt senkrecht zu einer Axialrichtung des Ritzelelements jeweils allgemein trapezförmig sind und Zähne des Zahnstangenelements in einem Querschnitt parallel zur Axialrichtung des Zahnstangenelements jeweils allgemein trapezförmig sind.
  14. Riffelungsformungsverfahren nach Anspruch 12, wobei Zähne des Ritzelelements in einem Querschnitt senkrecht zu einer Axialrichtung des Ritzelelements jeweils eine Evolventenform haben und Zähne des Zahnstangenelements in einem Querschnitt parallel zu einer Axialrichtung des Zahnstangenelements jeweils eine Evolventenform haben.
  15. Riffelungsformungsverfahren nach einem der Ansprüche 9-11, wobei im Formungsschritt das Paar Formungselemente mittels eines Getriebemechanismus synchronisiert ist, dessen Komponenten mit dem Paar Formungselemente jeweils eine einheitliche Bewegung vollführen.
  16. Riffelungsformungsverfahren nach Anspruch 15, wobei der Getriebemechanismus ein Zahnstangengetriebe beinhaltet, das miteinander im Eingriff läuft.
  17. Riffelungsformungsverfahren nach einem der Ansprüche 9-16, wobei die dünne Metallplatte eine Schmierstahlplatte ist, die aus einer Stahlplatte und einer darauf ausgebildeten Schmierbeschichtung besteht.
  18. Metallseparator für eine Brennstoffzelle, der eine Vielzahl riefenförmiger Vertiefungen und Erhebungen aufweist, die durch ein Riffelungsformungsverfahren gebildet werden, welches umfasst: – einen Einlegeschritt zum Einlegen eines aus einer dünnen Metallplatte bestehenden Metallseparatormaterials zwischen in einer Paarung vorliegenden Formungselementen, die mit einem zwischen ihnen in einer Dickenrichtung des Metallseparatormaterials ausgebildeten Spiel in Eingriff miteinander laufen, um nacheinander riefenförmige Vertiefungen und Erhebungen zu bilden, die sich entlang einer Breitenrichtung des Metallseparatormaterials erstrecken; – einen Formungsschritt zum Vorschieben des Metallseparatormaterials, das im Einlegeschritt eingelegt wurde, in einer solchen Art und Weise, dass unterschiedliche Teile des Metallseparatormaterials nacheinander in einen Bereich vorgeschoben werden, in dem das Paar Formungselemente in Eingriff miteinander läuft, während das Paar Formungselemente in einer synchronisierten Art und Weise verschoben wird, um auf diese Weise nacheinander riefenförmige Vertiefungen und Erhebungen auf dem Metallseparatormaterial auszubilden; und – einen Entfernungsschritt zum Entfernen des Metallseparatormaterials, auf dem nacheinander Vertiefungen und Erhebungen ausgebildet wurden.
  19. Metallseparator für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 18, wobei im Formungsschritt des Riffelungsformungsverfahrens nacheinander riefenförmige Vertiefungen und Erhebungen auf dem Metallseparatormaterial in einem Zustand ausgebildet werden, in dem das Metallseparatormaterial, das in den Bereich vorgeschoben wird, in dem das Paar Formungselemente miteinander in Eingriff laufen, mit einem des Paares der Formungselemente in Kontakt gebracht wird.
  20. Metallseparator für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 18 oder 19, wobei das Riffelungsformungsverfahren weiter einen abschließenden Pressschritt umfasst, der nach dem Entfernungsschritt durchgeführt wird, zum aufeinander folgenden Formen von Vertiefungen und Erhebungen, die gewünschte endgültige Formen aufweisen, am Metallseparatormaterial.
  21. Metallseparator für eine Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 18-20, wobei das Paar Formungselemente, das im Riffelungsformungsverfahren verwendet wird, aus einem Zahnstangenelement, gepaart mit einem Ritzelelement, besteht.
  22. Metallseparator für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 21, wobei Zähne des im Riffelungsformungsverfahren verwendeten Ritzelelements in einem Querschnitt senkrecht zu einer Axialrichtung des Ritzelelements jeweils allgemein trapezförmig sind und Zähne des im Riffelungsformungsverfahren verwendeten Zahnstangenelements in einem Querschnitt parallel zu einer Axialrichtung des Zahnstangenelements jeweils allgemein trapezförmig sind.
  23. Metallseparator für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 21, wobei Zähne des im Riffelungsformungsverfahren verwendeten Ritzelelements in einem Querschnitt senkrecht zu einer Axialrichtung des Ritzelelements jeweils eine Evolventenform haben und Zähne des im Riffelungsformungsverfahren verwendeten Zahnstangenelements in einem Querschnitt parallel zu einer Axialrichtung des Zahnstangenelements jeweils eine Evolventenform haben.
  24. Metallseparator für eine Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 18-20, wobei das Paar Formungselemente, das im Riffelungsformungsverfahren eingesetzt wird, mittels eines Getriebemechanismus synchronisiert ist, dessen Komponenten mit dem Paar Formungselemente eine einheitliche Bewegung vollführen.
  25. Metallseparator für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 24, wobei der im Riffelungsformungsverfahren verwendete Getriebemechanismus ein im Eingriff laufendes Zahnstangengetriebe ist.
  26. Metallseparator für eine Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 18-25, wobei das Metallseparatormaterial eine Schmierstahlplatte ist, die aus einer Stahlplatte und einer darauf ausgebildeten Schmierbeschichtung besteht.
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