JP2018183842A - 金属プレートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属プレートの加工面を精度よく加工することができる金属プレートの製造方法を提供する。【解決手段】エンドプレート４は、枠体２１のチャック２２によって厚さ方向に把持することが可能とされている第１把持部１６と、その第１把持部１６とは異なる位置にあってチャック２２によって厚さ方向に把持することが可能とされている第２把持部１７と、を有する。そして、チャック２２により第１把持部１６を把持した状態で、第２把持部１７におけるチャック２２による把持が行われる面を規定の形状に加工する基準面加工行い、その基準面加工後にチャック２２による第１把持部１６の把持を解除するとともにチャック２２により第２把持部１７を把持する。第２把持部１７をチャック２２により把持した状態でエンドプレート４の表面と裏面とにある加工面が加工される。【選択図】図４

Description

本発明は、金属プレートの製造方法に関する。

特許文献１に示されるように、金属プレートをチャックによって厚さ方向に把持した状態で、同金属プレートの厚さ方向の表面と裏面との少なくとも一方にある加工面に対し加工を施す金属プレートの製造方法が知られている。

特開平１０−２０２４５６号公報

ところで、金属プレートにおけるチャックにより把持される部分については、必ずしも規定の形状に精度良く形成されているとは限らないため、その部分をチャックで把持した状態で金属プレートの加工面に対し加工を施そうとするとき、その加工面の加工精度が悪化するおそれがある。従って、金属プレートの加工面を精度良く加工することが困難になる。

本発明の目的は、金属プレートの加工面を精度よく加工することができる金属プレートの製造方法を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する金属プレートの製造方法では、金属プレートをチャックによって厚さ方向に把持した状態で、同金属プレートの厚さ方向の表面と裏面との少なくとも一方にある加工面に対し加工が施される。詳しくは、上記金属プレートは、チャックによって厚さ方向に把持することが可能とされている第１把持部と、その第１把持部とは異なる位置にあってチャックによって厚さ方向に把持することが可能とされている第２把持部と、を有している。そして、チャックにより上記第１把持部を把持した状態で、上記第２把持部における同チャックによる把持が行われる面を規定の形状に加工する基準面加工を行い、その基準面加工を行った後、チャックによる上記第１把持部の把持を解除するとともにチャックにより上記第２把持部を把持する。このように第２把持部をチャックにより把持した状態で、金属プレートの加工面に対する加工が施される。

上記方法によれば、基準面加工を通じて規定の形状に加工された第２把持部をチャックで把持した状態で金属プレートの加工面に対し加工が施されるため、その加工面の加工精度が悪化することを抑制でき、金属プレートの加工面を精度よく加工することができるようになる。

燃料電池のセルスタックに対するエンドプレートの取付態様を示す略図。 図１のエンドプレートをセルスタック側から見た状態を概略的に示す平面図。 図２のエンドプレートを矢印Ａ−Ａ方向から見た状態を示す断面図。 エンドプレートの加工面を加工するための加工装置の枠体を示す正面図。 同装置の枠体及び回転工具を示す側面図。

以下、金属プレートであるエンドプレートの製造方法の一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、燃料電池１のセルスタック２におけるセル積層方向（図１の左右方向）の端部には、セルスタック２に対し水素（燃料ガス）、空気（酸化ガス）、及び冷却水（冷却液）といった流体を流すための機能を有するエンドプレート４が設けられている。このエンドプレート４は金属プレートであって、同エンドプレート４には上記流体を流すための複数の配管３が接続されている。エンドプレート４は、セルスタック２を囲むよう燃料電池１に設けられたケース１ａに取り付けられている。そして、セルスタック２は、エンドプレート４を介して給排される水素と空気とを利用して発電を行うとともに、エンドプレート４を介して給排される冷却水によって冷却される。

図２は、図１のエンドプレート４をセルスタック２側から見た状態を概略的に示している。このエンドプレート４は、一対の長辺及び一対の短辺を有する四角板状に形成されている。そして、エンドプレート４の外縁部には、エンドプレート４の一対の長辺及び一対の短辺に沿って延びる締結部５が設けられている。この締結部５は上記ケース１ａ（図１）に対しボルト等で締結されるものであって、同締結部５におけるセルスタック２側の面（図２の紙面手前側の面）は、同ケース１ａに接した状態で固定される取付面６となっている。

エンドプレート４における締結部５に囲まれた部分には、エンドプレート４を厚さ方向（図２の紙面と直交する方向）に貫通する孔７〜１１が形成されている。これらの孔７〜１１は上記流路を形成するためのものであって、孔７，８，１０，１１はエンドプレート４におけるセルスタック２のセル積層方向の端部と向かい合う対向面１２で開口している。更に、対向面１２には同対向面１２に沿ってエンドプレート４の長辺方向に延びる凹部１４が開口している。この凹部１４における上記長辺方向の一方の端部の底面１４ａには上記孔９が開口しており、これら孔９及び凹部１４によって流体上記流体を流すための流路が形成される。エンドプレート４においては、上記対向面１２、上記凹部１４の内面、及び上記孔７〜１１の内面を覆うように樹脂層１３が形成されている。

図３は、図２のエンドプレート４における孔７周りを矢印Ａ−Ａ方向から見た状態を示している。図３から分かるように、エンドプレート４において、対向面１２に対し厚さ方向の反対側に位置する反対面１５で上記孔７が開口しており、その反対面１５における孔７の開口周りにも上記樹脂層１３が形成されている。すなわち、上記樹脂層１３は反対面１５における孔７の開口周りを覆うように形成されている。なお、エンドプレート４の反対面１５における孔８〜１１（図２）の開口周りについても、上記孔７の開口周りと同様の構造が採用されている。

そして、エンドプレート４の締結部５（取付面６）をケース１ａに対し固定すると、孔７によって形成される流路がセルスタック２に対し接続されるとともに，孔８，１０，１１（図２）によって形成される流路もセルスタック２に対し接続される。また、このときには、対向面１２に形成された上記凹部１４の開口がセルスタック２のセル積層方向の端部によって閉塞され、その凹部１４の内部に液体を流すための流路が形成される。この流路もセルスタック２に対し接続される。更に、エンドプレート４の反対面１５には、孔７に接続されるよう配管３が取り付けられ、且つ、孔８〜１１に接続されるようにも配管３が取り付けられる。

エンドプレート４の締結部５（取付面６）をケース１ａに対し固定することにより、対向面１２がセルスタック２をセル積層方向に押圧して同セルスタック２の良好なセル積層構造が維持される。また、孔７，８，１０，１１によって形成される流路内の流体とエンドプレート４とが樹脂層１３で絶縁されるとともに、孔９及び凹部１４によって形成される流路内の流体とエンドプレート４とが樹脂層１３で絶縁される。更に、樹脂層１３におけるエンドプレート４とセルスタック２との間の部分により、その部分からの上記流路内の流体の漏れが抑制される（シールされる）とともに、エンドプレート４とセルスタック２との絶縁が行われる。また、樹脂層１３におけるエンドプレート４と配管３との間の部分により、その部分からの上記流路内の流体の漏れが抑制される。

次に、エンドプレート４における製造に関係する構造について説明する。
エンドプレート４は、ダイカスト法といった鋳造法を用いて形成された後、チャックによって厚さ方向に把持された状態のもと、取付面６、対向面１２、及び反対面１５に対する加工（切削加工等）が施される。なお、これら取付面６、対向面１２、及び反対面１５は、エンドプレート４における厚さ方向の表面と裏面との少なくとも一方にある加工面としての役割を担う。そして、エンドプレート４の加工面に対する加工が行われた後、インサート成形を通じてエンドプレート４の対向面１２、孔７〜１１及び凹部１４の内面、並びに、反対面１５における孔７〜１１の開口周りの部分を覆うように樹脂層１３が形成される。

図２に示すように、エンドプレート４は、チャックによって厚さ方向に把持することが可能とされている第１把持部１６を有している。第１把持部１６は、エンドプレート４における一対の短辺のうち、一方の短辺に沿って延びる締結部５に二つ設けられているとともに、もう一方の短辺に沿って延びる締結部５に一つ設けられている。詳しくは、図２の左側の短辺に沿って延びる締結部５の長手方向（図２の上下方向）の両端部にそれぞれ第１把持部１６が設けられているとともに、図２の右側の短辺に沿って延びる締結部５の長手方向両端部の間に一つの第１把持部１６が設けられている。

また、エンドプレート４は、上記第１把持部１６とは異なる位置にあってチャックによって厚さ方向に把持することが可能とされている第２把持部１７も有している。第２把持部１７は、エンドプレート４における一対の短辺のうち、一方の短辺に沿って延びる締結部５に二つ設けられているとともに、もう一方の短辺に沿って延びる締結部５に一つ設けられている。詳しくは、図２の右側の短辺に沿って延びる締結部５の長手方向の両端部にそれぞれ第２把持部１７が設けられているとともに、図２の左側の短辺に沿って延びる締結部５の長手方向両端部の間に一つの第２把持部１７が設けられている。

次に、エンドプレート４の製造方法について説明する。
図４及び図５は、エンドプレート４の加工面を加工するための加工装置の概略を示している。図４に示すように、加工装置は、エンドプレート４よりも若干大きい四角形状の枠体２１を備えている。この枠体２１の下辺２１ａには二つのチャック２２が設けられている一方、枠体２１の上辺２１ｂには一つのチャック２２が設けられている。また、枠体２１は鉛直方向に延びる中心線Ｌｃ周りに回転することが可能となっている。

上記枠体２１の内側には鋳造後のエンドプレート４が配置される。そして、枠体２１における下辺２１ａの二つのチャック２２でエンドプレート４における一方の短辺の両端に位置する二つの第１把持部１６が厚さ方向に把持されるとともに、上辺２１ｂの一つのチャック２２でエンドプレート４におけるもう一方の短辺の両端間に位置する一つの第１把持部１６が厚さ方向に把持される。このようにエンドプレート４をチャック２２で把持することにより、エンドプレート４が枠体２１に取り付けられて同枠体２１と一体的に中心線Ｌｃ周りに回転することが可能となる。

図５に示すように、加工装置における枠体２１の側方には、切削刃２３ａ，２４ａを有する回転工具２３，２４が設けられている。これら回転工具２３，２４は、エンドプレート４に対する加工（この例では切削加工）を施すためのものである。なお、回転工具２３と回転工具２４とについては、広い面に対する加工と狭い面に対する加工とで使い分けたり、或いは加工後に要求される面粗度が粗いか細かいかに応じて使い分けたりすることが考えられる。

そして、枠体２１を中心線Ｌｃ周りに回転させて枠体２１の内側のエンドプレート４における表面もしくは裏面を回転工具２３，２４側に向けた状態で、回転工具２３又は回転工具２４を回転させつつ、回転工具２３，２４と枠体２１とを相対移動させることにより、エンドプレート４に対する所定の部分が回転工具２３，２４を用いて加工される。加工装置の回転工具２３，２４によるエンドプレート４の加工は、以下の（Ａ）〜（Ｃ）の行程で行われる。

（Ａ）枠体２１のチャック２２によりエンドプレート４の第１把持部１６を厚さ方向に把持した状態で、第２把持部１７におけるチャック２２による把持が行われる面を規定の形状、すなわち面粗度が所定値未満の滑らかな平面に加工する基準面加工を行う。なお、この基準面加工については、例えば第２把持部１７におけるエンドプレート４の表面（図５の右面）側のみに対し行ってもよいし、表面側と裏面（図５の左面）側との両方に対し行ってもよい。

（Ｂ）上記基準面加工を行った後、チャック２２による第１把持部１６の把持を解除し、図４に示すエンドプレート４の上下の向きを逆にする。このとき、枠体２１における下辺２１ａの二つのチャック２２がエンドプレート４における一方の短辺の両端に位置する二つの第２把持部１７に対応して位置するとともに、上辺２１ｂの一つのチャック２２がエンドプレート４におけるもう一方の短辺の両端間に位置する一つの第２把持部１７に対応して位置する。すなわち、このようなことが実現されるようエンドプレート４における各第１把持部１６及び各第２把持部１７の位置、並びに、枠体２１における各チャック２２の位置が予め定められている。そして、上下の向きが逆にされたエンドプレート４における各第２把持部１７はそれぞれ、枠体２１のチャック２２によって厚さ方向に把持される。

（Ｃ）枠体２１のチャック２２で第２把持部１７が把持されたエンドプレート４に対し、取付面６、対向面１２、及び反対面１５といった加工面の加工を行う。なお、エンドプレート４の加工面のうち、取付面６及び対向面１２を加工する際には取付面６及び対向面１２側（表面側）が回転工具２３，２４と向かい合うよう枠体２１が中心線Ｌｃ周りに回転され、反対面１５を加工する際には反対面１５側（裏面側）が回転工具２３，２４と向かい合うよう枠体２１が中心線Ｌｃ周りに回転される。

上述した（Ａ）〜（Ｂ）の行程が行われた後、チャック２２によるエンドプレート４の第２把持部１７の把持が解除され、枠体２１からエンドプレート４が取り外される。そして、枠体２１から取り外されたエンドプレート４に対し、インサート成形による樹脂層１３の形成が行われる。詳しくは、インサート成形を通じて、エンドプレート４の対向面１２、孔７〜１１の内面及び凹部１４の内面、並びに、反対面１５における孔７〜１１の開口周りを覆うように樹脂層１３が形成される。

本実施形態におけるエンドプレート４の製造方法によれば、以下に示す作用効果が得られる。
（１）エンドプレート４の第１把持部１６をチャック２２で把持した状態のもと、第２把持部１７を規定の形状に加工する基準面加工が行われる。この基準面加工後の第２把持部１７をチャック２２で把持した状態で、エンドプレート４の加工面に対し加工が施されるため、その加工面の加工精度が悪化することを抑制でき、エンドプレート４の加工面を精度よく加工することができる。

（２）エンドプレート４における加工面の一つである取付面６を精度良く加工することができるとともに、樹脂層１３で覆われる加工面である対向面１２及び反対面１５における孔７〜１１の開口周りを精度良く加工することができる。このため、エンドプレート４の取付面６をケース１ａに取り付けたとき、対向面１２の位置を適正な位置として同対向面１２によりセルスタック２を良好なセル積層構造を維持できるように押し付けることができる。また、このときには、反対面１５における孔７〜１１の開口周りの部分の位置を適正な位置とすることができ、それによって反対面１５で開口する孔７〜１１に対し流体を給排するための配管３を適正に繋ぐことができる。

（３）上述したようにエンドプレート４の対向面１２及び反対面１５における孔７〜１１の開口周りを精度良く加工することができるため、インサート成形を通じて樹脂層１３を形成したときに同樹脂層１３における対向面１２及び反対面１５における孔７〜１１の開口周りを覆う部分の完成度（厚さ等の正確さ）を高めることができる。樹脂層１３における対向面１２の孔７，８，１０，１１及び凹部１４の開口周りを覆う部分、並びに、反対面１５の孔７〜１１の開口周りを覆う部分は、セルスタック２に対し給排される流体の漏れを防ぐためのシールに関わる。このため、樹脂層１３における上記部分の完成度を高めることにより上記シールの性能を高めることができる。

（４）チャック２２による第１把持部１６に対する把持と第２把持部１７に対する把持とのいずれの場合も、エンドプレート４における一対の短辺のうち、一方の短辺における二箇所でチャック２２による把持が行われるとともに、もう一方の短辺の一箇所でチャック２２による把持が行われる。これにより、エンドプレート４における第２把持部１７を加工する際、並びに、取付面６、対向面１２、及び反対面１５を加工する際、チャック２２により把持する部分をできる限り少なくしつつ、上記加工時におけるチャック２２によるエンドプレート４の把持を適切に行うことができる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・エンドプレート４における一方の短辺に二つの第１把持部１６を設けたが、この第１把持部１６を三つ以上にしてもよい。また、エンドプレート４におけるもう一方の短辺に一つの第１把持部１６を設けたが、この第１把持部１６を二つ以上にしてもよい。

・エンドプレート４における一方の短辺に二つの第２把持部１７を設けたが、この第２把持部１７を三つ以上にしてもよい。また、エンドプレート４におけるもう一方の短辺に一つの第２把持部１７を設けたが、この第２把持部１７を二つ以上にしてもよい。

・第１把持部１６及び第２把持部１７はエンドプレート４の長辺にあってもよい。この場合、枠体２１におけるチャック２２の位置も、エンドプレート４における第１把持部１６及び第２把持部１７の位置に合わせて調整される。

・エンドプレート４以外の金属プレートに適用してもよい。
・加工面は金属プレートの表面と裏面との一方にあるだけでもよい。

１…燃料電池、１ａ…ケース、２…セルスタック、３…配管、４…エンドプレート、５…締結部、６…取付面、７…孔、８…孔、９…孔、１０…孔、１１…孔、１２…対向面、１３…樹脂層、１４…凹部、１４ａ…底面、１５…反対面、１６…第１把持部、１７…第２把持部、２１…枠体、２１ａ…下辺、２１ｂ…上辺、２２…チャック、２３…回転工具、２３ａ…切削刃、２４…回転工具、２４ａ…切削刃。

Claims (3)

1. 金属プレートをチャックによって厚さ方向に把持した状態で、同金属プレートの厚さ方向の表面と裏面との少なくとも一方にある加工面に対し加工を施す金属プレートの製造方法において、
   前記金属プレートは、前記チャックによって厚さ方向に把持することが可能とされている第１把持部と、その第１把持部とは異なる位置にあって前記チャックによって厚さ方向に把持することが可能とされている第２把持部と、を有しており、
   前記チャックにより前記第１把持部を把持した状態で、前記第２把持部における前記チャックによる把持が行われる面を規定の形状に加工する基準面加工を行い、
   前記基準面加工を行った後、前記チャックによる前記第１把持部の把持を解除するとともに前記チャックにより前記第２把持部を把持し、
   前記第２把持部を前記チャックにより把持した状態で、前記金属プレートの前記加工面に対する加工を施すことを特徴とする金属プレートの製造方法。
2. 前記金属プレートは、燃料電池におけるセルスタックを囲むケースに対し取り付けられることによって前記セルスタックのセル積層方向の端部に設けられるエンドプレートであり、
   前記加工面は、前記ケースに取り付けられる取付面、その取付面を前記ケースに取り付けたときに前記セルスタックにおけるセル積層方向の端部と対向する対向面、及び、前記取付面を前記ケースに取り付けたときに前記対向面に対し前記エンドプレートの厚さ方向の反対側に位置する反対面であり、
   前記エンドプレートは、前記セルスタックに対し給排される流体を流すための流路を形成するために前記対向面と前記反対面とにそれぞれ開口している孔を有しており、
   前記第２把持部を前記チャックにより把持した状態で、前記エンドプレートの前記加工面に対する加工を施した後、インサート成形を通じて前記エンドプレートの前記対向面、前記孔の内面、及び前記反対面を覆うように樹脂層を形成する請求項１に記載の金属プレートの製造方法。
3. 前記エンドプレートは、一対の長辺及び一対の短辺を有する四角板状となっており、
   前記第１把持部は、前記エンドプレートにおける前記一対の短辺のうち、一方に少なくとも二つ設けられているとともに、もう一方に少なくとも一つ設けられており、
   前記第２把持部は、前記エンドプレートにおける前記一対の短辺のうち、一方に少なくとも二つ設けられているとともに、もう一方に少なくとも一つ設けられている請求項２に記載の金属プレートの製造方法。