JP4166019B2 - プレス加工品の歪み除去方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス加工品の歪み除去方法に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
プレス加工品は、一般に、加工品または製品に歪みが残ることが多く、歪み除去は課題の一つである。特に、プレス加工品の素材として、薄肉金属板が採用される場合には、歪み除去は重要な課題である。薄肉金属板(板厚0.5mm以下)を素材としてプレス成形されて製造されるもの(その一例が特開2001−259752に開示されている)として、例えば、燃料電池用のセパレータがある。
【0003】
燃料電池用のセパレータaは、図13にて要部を拡大して概略的に例示したように、中心部に多数の凹凸部a1を有していて、一側にて電解質膜bを挟んで接合されて水素が流通供給される反応室cと酸素が流通供給される反応室dを形成するとともに、他側にてセパレータ同士直接に接合されて冷却水が流通供給される冷却室eを形成する。このため、2枚のセパレータaの密着度やセパレータaと電解質膜bの密着度を良好とするためには、セパレータ素材に歪みがないことが極めて重要である。なお、燃料電池用のセパレータ以外のプレス加工品においても、加工品または製品に歪みがないことが極めて重要である。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題に対処すべく、プレス装置のクランプ固定部材が薄肉金属板を素材とするプレス加工品の周縁部をクランプ固定した状態で、前記プレス装置の上型と下型を前記クランプ固定部材に対して上下方向に移動させることで、前記上型と前記下型で前記プレス加工品の中心部に多数の凹凸部を成形する第1の工程を経た後に、前記上型と前記下型が前記多数の凹凸部を挟んでその形状を維持した状態で、前記上型と前記下型を前記クランプ固定部材に対して下降させることで、前記プレス加工品における前記中心部を前記周縁部から離れる方向に移動させて前記中心部を囲む周囲部分を引き延ばして、同周囲部分と前記中心部の前記上型と前記下型にて挟まれていない部分を塑性変形させる第2の工程を経て、この塑性変形にてプレス加工品から歪みを除去するプレス加工品の歪み除去方法(請求項1に係る発明)に特徴がある。
【0005】
この場合において、前記周囲部分の引き延ばし量は前記多数の凹凸部の有無による断面長差に略等しい量であること(請求項2に係る発明)が好ましい。また、前記プレス加工品は、前記第2の工程後に、前記周囲部分の設定位置で前記周縁部をカットされて平板状に製品化されること(請求項3に係る発明)も可能であり、平板状に製品化される前記プレス加工品は燃料電池用のセパレータであること(請求項4に係る発明)も可能である。
【0006】
【発明の作用・効果】
本発明によるプレス加工品の歪み除去方法(請求項1に係る発明)においては、プレス加工品の形状を維持した状態(プレス装置の上型と下型がプレス加工品の中心部に成形した多数の凹凸部を挟んだ状態のプレス処理状態)で、前記上型と前記下型を前記クランプ固定部材に対して下降させることで、前記プレス加工品における前記中心部を前記周縁部から離れる方向に移動させて前記中心部を囲む周囲部分を引き延ばすのみの作業にて、プレス加工品の歪み除去を簡単に行うことが可能である。また、プレス工程(本発明の第1の工程)に歪み除去工程(プレス方向での引き延ばし工程である本発明の第2の工程)を無理なく組み込むことが可能である。
【0007】
また、プレス加工品が中心部に多数の凹凸部を有する薄肉金属板であって、プレス加工品における周囲部分の引き延ばし量が多数の凹凸部の有無による断面長差に略等しい量としたものである場合(請求項2に係る発明の場合)には、多数の凹凸部の有無による断面長差が薄肉金属板に多数の凹凸部を形成しても板割れが生じない長さであるため、プレス加工品に割れを生じさせることなく、プレス加工品から歪みを除去することが可能である。また、引き延ばし処理後(本発明による第2の工程後)に、プレス加工品における周囲部分の設定位置で周縁部(歪み除去の影響が大きく残っている部位)をカットして平板状に製品化する場合(請求項3に係る発明の場合)には、製品化された平板状のプレス加工品(プレス製品)に歪み除去の影響が残り難い。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態(燃料電池用のセパレータとなるプレス加工品の製造方法およびそのプレス装置)を図面に基づいて説明する。図1はプレス装置100において下型11と上型21が共に下死点にある状態を示している。下型11は、上下二層で構成されていて、ダイス12に上下動可能に収容されており、バッキングプレート13との当接によって下動を規制されるようになっている。ダイス12は、ダイリング14とともに、バッキングプレート13とクッションシリンダベース15の上に組付けられている。
【0009】
クッションシリンダベース15は、それぞれ一対のクッションブッシュ16、クッションラム17、クッションライナー18等とによりクッション機構Aを構成するものであり、下型架台19上に組付けられている。各クッションブッシュ16は、クッションシリンダベース15に液密的に固着されていて、クッションラム17を上下動可能に支持している。
【0010】
各クッションラム17は、クッションブッシュ16に液密かつ上下動可能に組付けられてクッションシリンダベース15内に圧力室R1を形成しており、クッションライナー18を一体的に支持している。また、各クッションラム17は、圧力室R1内に供給される油圧によって上動してクッションブッシュ16と当接可能であり、クッションラム17がクッションブッシュ16に当接した状態では、クッションライナー18がバッキングプレート13の上面より0.5〜1.0mm(この値は、図11に示した多数の凹凸部W1aの有無による断面長差、すなわち多数の凹凸部W1aが有る部位での断面長Laと多数の凹凸部W1aが無い部位での断面長Lbとの差に略等しい量である)上方に突出するように設定されている。
【0011】
各クッションライナー18は、バッキングプレート13に設けた貫通孔を貫通可能に挿通されていて、圧力室R1内に油圧が供給されている状態ではバッキングプレート13の上面より上方に突出して下型11を下方から支持し、圧力室R1内から油圧が排出された状態ではバッキングプレート13の上面より下方に退避して下型11の下面から離れるようになっている。
【0012】
クッション機構Aは、下型11の下方に配置されていて、下型11と上型21によるプレス成形位置(図8に示した位置)より上型21と下型11の下死点(下型11がバッキングプレート13の上面に当接する図10の位置)への下降を許容するものであり、図11に示したプレス加工品Wの周囲部分W2(中心部W1を囲む部分)を中心部W1から離れる方向に引き延ばすとき(図8の状態から図10の状態に移行するとき)に反力を受けるようになっている。
【0013】
また、クッションシリンダベース15には、圧力室R1内に作動油を給排するための油路P1が形成されている。また、クッションシリンダベース15と下型架台19には、図4および図6に示したように、プレス加工品Wと下型11間に形成される圧力室R2内に作動液(例えば、油または水)を給排するための液路P2が形成されている。
【0014】
一方、上型21は、上下二層で構成されていて、パンチスペーサ22とパンチバッキングプレート23を介して上下動可能な上型架台24に固着されており、上型架台24と一体で上下動するようになっている。また、上型架台24には、ロッドガイド25を介してロッド26が上下動可能に組付けられていて、ロッド26にはブランクホルダー27、ブランクホルダーインサート28および液飛散防止カバー29が一体的に組付けられている。また、上型架台24とブランクホルダー27間には、相対的な上下動を弾撥的に許容するスプリングユニットSが介装されている。
【0015】
上記のように構成した本実施形態のプレス装置100は、図2に示した素材セット工程、図3に示した素材クランプ工程、図4に示した液圧成形工程、図6に示したハイドロリストライク工程(液介在状態での型成形工程)、図8に示したリストライク工程(液不介在状態での型成形工程)、図10に示した歪み除去工程等を経て図11に示したプレス加工品Wを成形製造する。
【0016】
図2に示した素材セット工程では、上型21側の各構成部材が図1の位置より所定量上動された状態で、プレス加工品Wの平板素材(板厚が0.5mm以下の薄肉金属板)が下型11を覆うようにしてダイス12の上にセットされる。この状態では、圧力室R1内に作動油が所定圧(図示省略のリリーフ弁によって設定されているリリーフ圧)で供給されていて、下型11は下死点より所定量(0.5〜1.0mm)上方に保持されている。また、圧力室R2内には作動液が満たされていて、圧力室R2内へのエアーのかみこみ対策がなされている。
【0017】
図3に示した素材クランプ工程では、プレス加工品Wの平板素材がその周縁部W3(図11参照)をダイス12とブランクホルダーインサート28によりクランプされる。この状態でも、圧力室R1内に作動油が所定圧で供給されていて、下型11は下死点より所定量(0.5〜1.0mm)上方に保持されており、また、圧力室R2内には作動液が満たされている。また、上型21がプレス加工品Wの平板素材より僅か上方にあってプレス加工品Wの平板素材に当接してはいない。
【0018】
図4に示した液圧成形工程では、上型21がブランクホルダーインサート28より設定量下方に(下死点の0.7〜1.2mm前)まで下降されて保持されるとともに、圧力室R2内に作動液が加圧供給されて、その加圧作動液と上型21とによりプレス加工品Wの中心部W1(図11参照)に多数の凹凸部W1aが図5に示したように形成される。この状態では、圧力室R2内に加圧供給される作動液の圧力が圧力室R1内に加圧供給される作動油の圧力(リリーフ圧)より高くて、圧力室R1内の作動油がリリーフ排出されるため、下型11は下死点にまで下降する。
【0019】
図6に示したハイドロリストライク工程では、圧力室R2内の作動液が加圧されていない状態(加圧が解除されて排液可能な状態)で、上型21が図4に示した位置から設定量(0.1mm)下方に下降される。この状態でも、圧力室R1内には作動油が所定圧で供給されているため、図4の状態にて下死点にまで下降した下型11は下死点より所定量(0.5〜1.0mm)上方にまで持ち上げられる。このため、プレス加工品Wと下型11が係合し、圧力室R2内に作動液が介在する状態で上型21と下型11によりプレス加工品Wの中心部W1に多数の凹凸部W1aが図7に示したように膨出形成される。
【0020】
図8に示したリストライク工程では、圧力室R2内から作動液が排出される状態で、上型21が図6に示した位置から設定量(0.1mm)下方に下降されて、下型11と上型21がプレス加工品Wを挟んで嵌合し、下型11とプレス加工品W間に作動液が殆ど介在しない状態で上型21と下型11によりプレス加工品Wの中心部W1に多数の凹凸部W1aが図9に示したように所定の形状に成形される。この状態でも、圧力室R1内に作動油が所定圧で供給されていて、下型11は下死点より所定量(0.5〜1.0mm)上方に保持されている。
【0021】
図10に示した歪み除去工程では、圧力室R1内から作動油がリリーフ排出される状態で、上型21と下型11が図8に示した位置から設定量(0.5〜1.0mm)下方(図10の矢印方向)に下降されて、下型11と上型21がプレス加工品Wの凹凸部W1aを挟んだ状態(プレス処理状態)で、プレス加工品Wの中心部W1を囲む周囲部分W2が中心部W1から離れる方向に相対的に引き延ばされる。これにより、プレス加工品W1の周囲部分W2が塑性変形されて、この塑性変形にてプレス加工品Wから歪みが除去される。
【0022】
また、上記のようにして成形製造された図11のプレス加工品Wは、周囲部分W2の設定位置で周縁部W3をカット機(図示省略)によりカットされるとともに、周囲部分W2と中心部W1の貫通孔形成部もカットされることで図12に示したように平板状に製品化されて、燃料電池用のセパレータWoとされる。
【0023】
以上の説明から明らかなように、この実施形態においては、上型21と下型11によるプレス処理状態(上型21と下型11がプレス加工品Wの中心部W1に成形した多数の凹凸部W1aを挟んだ状態)にてプレス加工品Wの中心部W1を囲む周囲部分W2を中心部W1から離れる方向に引き延ばして、同プレス加工品Wの周囲部分W2を塑性変形させ、この塑性変形にてプレス加工品Wから歪みを除去するようにしている。このため、プレス加工品Wの形状を維持した状態(プレス処理状態)で、周囲部分W2を引き延ばすのみの作業にて、プレス加工品Wの歪み除去を簡単に行うことが可能である。
【0024】
また、この実施形態においては、プレス装置100のダイス12とブランクホルダーインサート28により周縁部W3をクランプ固定された状態で、上型21と下型11によりプレス成形されたプレス加工品Wの中心部W1を部分的に挟持した状態(凹凸部W1aを挟持した状態)にて下方(プレス方向)に移動させることで、プレス加工品Wから歪みを除去するようにしている。このため、図2〜図9に示したプレス工程に図10に示した歪み除去工程(プレス方向での引き延ばし工程)を無理なく組み込むことが可能である。
【0025】
また、プレス加工品Wが中心部W1に多数の凹凸部W1aを有する薄肉金属板であって、図10に示した歪み除去工程での下降量(引き延ばし量)が多数の凹凸部W1aの有無による断面長差(La−Lb)に略等しい量(0.5〜1.0mm)であり、多数の凹凸部W1aの有無による断面長差が薄肉金属板に多数の凹凸部W1aを形成しても板割れが生じない長さであるため、プレス加工品Wに割れを生じさせることなく、プレス加工品Wから歪みを除去することが可能である。また、引き延ばし処理後に、周囲部分W2の設定位置でプレス加工品Wの周縁部W3(歪み除去の影響が大きく残っている部位)をカットして平板状に製品化するようにしているため、製品化された平板状のプレス加工品(プレス製品)に歪み除去の影響が残り難い。
【0026】
また、この実施形態のプレス装置100においては、上型21が下型11に向けて下降することでプレス加工品Wの中心部W1にプレス処理がなされるプレス装置100における下型11の下方に、下型11と上型21の下降を許容するクッション機構Aを配置するようにしたものであるため、下型11の下方のクッション機構Aをコンパクトに組み込むことが可能である。
【0027】
また、プレス加工品Wの周囲部分W2を中心部W1から離れる方向に引き延ばすときにプレス加工品Wと相対移動可能に接触するプレス型すなわちダイス12と上型21の角部(周縁部)が図10に示したようにR面取りされているため、プレス加工品Wをプレス型(ダイス12と上型21)に対して滑らかに相対移動させることができて、プレス加工品Wから歪みを円滑に除去することが可能である。
【0028】
上記実施形態においては、下型11の下方にクッション機構Aを配置して、ダイス12とブランクホルダーインサート28により周縁部W3をクランプ固定した状態で、上型21と下型11によりプレス成形されたプレス加工品Wの中心部W1を部分的に挟持した状態にて下方に移動させることで、プレス加工品Wの中心部W1を囲む周囲部分W2を中心部W1から離れる方向に引き延ばすようにして実施したが、上型21と下型11によりプレス成形されたプレス加工品Wの中心部W1を部分的に挟持した状態にて、プレス加工品Wの周囲部分W2および周縁部W3を側方(横方向)に移動させることで、プレス加工品Wの中心部W1を囲む周囲部分W2を中心部W1から離れる方向に引き延ばすようにして実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 プレス装置の上型と下型が共に下死点にある状態を示した縦断側面図である。
【図2】 図1に示したプレス装置が素材セット工程にある状態の要部縦断側面図である。
【図3】 図1に示したプレス装置が素材クランプ工程にある状態の要部縦断側面図である。
【図4】 図1に示したプレス装置が液圧成形工程にある状態の要部拡大縦断側面図である。
【図5】 図4のX部拡大断面図である。
【図6】 図1に示したプレス装置がハイドロリストライク工程にある状態の要部縦断側面図である。
【図7】 図6のY部拡大断面図である。
【図8】 図1に示したプレス装置がリストライク工程にある状態の要部縦断側面図である。
【図9】 図8のZ部拡大断面図である。
【図10】 図1に示したプレス装置が歪み除去工程にある状態の要部縦断側面図である。
【図11】 図1に示したプレス装置にて成形製造されたプレス加工品の概略的な斜視図である。
【図12】 図11に示したプレス加工品から平板状に製品化された燃料電池用のセパレータの概略的な斜視図である。
【図13】 図12に示したセパレータを採用して構成した燃料電池の概略的な要部断面図である。
【符号の説明】
11…下型、12…ダイス、13…バッキングプレート、14…ダイリング、15…クッションシリンダベース、16…クッションブッシュ、17…クッションラム、18…クッションライナー、19…下型架台、21…上型、22…パンチスペーサ、23…パンチバッキングプレート、24…上型架台、25…ロッドガイド、26…ロッド、27…ブランクホルダー、28…ブランクホルダーインサート、29…液飛散防止カバー、100…プレス装置、A…クッション機構、S…スプリングユニット、R1,R2…圧力室、P1…油路、P2…液路、W…プレス加工品、W1…中心部、W1a…凹凸部、W2…周囲部分、W3…周縁部。
Claims (4)
- プレス装置のクランプ固定部材が薄肉金属板を素材とするプレス加工品の周縁部をクランプ固定した状態で、前記プレス装置の上型と下型を前記クランプ固定部材に対して上下方向に移動させることで、前記上型と前記下型で前記プレス加工品の中心部に多数の凹凸部を成形する第1の工程を経た後に、前記上型と前記下型が前記多数の凹凸部を挟んでその形状を維持した状態で、前記上型と前記下型を前記クランプ固定部材に対して下降させることで、前記プレス加工品における前記中心部を前記周縁部から離れる方向に移動させて前記中心部を囲む周囲部分を引き延ばして、同周囲部分と前記中心部の前記上型と前記下型にて挟まれていない部分を塑性変形させる第2の工程を経て、この塑性変形にてプレス加工品から歪みを除去するプレス加工品の歪み除去方法。
- 請求項1に記載のプレス加工品の歪み除去方法において、前記周囲部分の引き延ばし量は前記多数の凹凸部の有無による断面長差に略等しい量であることを特徴とするプレス加工品の歪み除去方法。
- 請求項1または2に記載のプレス加工品の歪み除去方法において、前記プレス加工品は、前記第2の工程後に、前記周囲部分の設定位置で前記周縁部をカットされて平板状に製品化されることを特徴とするプレス加工品の歪み除去方法。
- 請求項3に記載のプレス加工品の歪み除去方法において、平板状に製品化される前記プレス加工品は燃料電池用のセパレータであることを特徴とするプレス加工品の歪み除去方法。
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