(57)【要約】【課題】金属板材の搬送時におけるプレス装置との干渉を抑制することができるプレス成形方法を提供する。【解決手段】金属板材２０から製品を打ち抜く打ち抜き工程よりも前に、金属板材２０に対して、打ち抜き予定部２０Ａの外周部分に打ち抜き予定部２０Ａの周方向に沿う突条２２を形成する突条形成工程を備えるようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間欠的に搬送される金属板材をプレス成形して製品を形成するプレス成形方法であって、
前記金属板材から前記製品を打ち抜く打ち抜き工程よりも前に、前記金属板材に対して、前記製品が打ち抜かれる予定の部位である打ち抜き予定部の外周部分に前記打ち抜き予定部の周方向に沿う突条を形成する突条形成工程を備える、
プレス成形方法。
【請求項２】
前記突条形成工程は、前記打ち抜き予定部よりも前記金属板材の搬送方向の前側部分及び後側部分に前記突条を形成する、
請求項１に記載のプレス成形方法。
【請求項３】
前記突条形成工程は、前記搬送方向において互いに隣り合う前記打ち抜き予定部同士の間に、前記搬送方向において１つの前記突条を形成する、
請求項２に記載のプレス成形方法。
【請求項４】
前記金属板材の板厚方向及び前記搬送方向の双方に直交する方向を幅方向とするとき、
前記突条形成工程は、前記打ち抜き予定部の前記幅方向の両側部分に一対の前記突条を形成する、
請求項２または請求項３に記載のプレス成形方法。
【請求項５】
前記打ち抜き予定部に対して形状を付与する形状付与工程を備え、
前記突条形成工程を前記形状付与工程と同時に行う、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のプレス成形方法。
【請求項６】
前記打ち抜き予定部に対して形状を付与する形状付与工程を備え、
前記突条形成工程を前記形状付与工程よりも前に行う、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のプレス成形方法。
【請求項７】
前記打ち抜き予定部に対して、前記金属板材の未加工部分における一方の面よりも前記金属板材の板厚方向に突出する突出部を形成する形状付与工程を備え、
前記突条形成工程は、前記突条を前記突出部の突出側に向けて突出させる、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のプレス成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、間欠的に搬送される金属板材をプレス成形して製品を形成するプレス成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子形燃料電池は、複数の単セルを積層して構成された燃料電池スタックを備えている。単セルは、膜電極接合体と、同膜電極接合体を挟持する一対のセパレータとを有している（例えば、特許文献１参照）。各セパレータには、燃料ガスや酸化剤ガスが流れる流路や、これらのガスが供給及び排出されるマニホールドなどが形成されている。
【０００３】
こうしたセパレータは、例えば、順送型のプレス装置により薄板状の金属板材を段階的にプレス成形することにより形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−４８６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載のセパレータの製造方法のように、薄板状の金属板材をプレス成形することにより製品を形成するプレス成形方法においては、金属板材をプレス成形することに伴って、当該金属板材に反りやひずみなどの変形が生じるおそれがある。その結果、金属板材が次工程に搬送される際に、プレス装置に干渉するおそれがある。特に、こうした問題は、金属板材の板厚が薄くなるほど顕著となる。
【０００６】
本発明の目的は、金属板材の搬送時におけるプレス装置との干渉を抑制することができるプレス成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためのプレス成形方法は、間欠的に搬送される金属板材をプレス成形して製品を形成するプレス成形方法であって、前記金属板材から前記製品を打ち抜く打ち抜き工程よりも前に、前記金属板材に対して、前記製品が打ち抜かれる予定の部位である打ち抜き予定部の外周部分に前記打ち抜き予定部の周方向に沿う突条を形成する突条形成工程を備える。
【０００８】
同方法によれば、金属板材に対して、打ち抜き予定部の外周部分に上記突条が形成された後に、当該金属板材から製品が打ち抜かれる。このため、金属板材の打ち抜き工程が行われるよりも前に、金属板材の打ち抜き予定部の外周部分における剛性を高めることができる。これにより、金属板材の変形が抑制されることで金属板材の姿勢が維持されやすくなる。したがって、金属板材の搬送時におけるプレス装置との干渉を抑制することができる。
【０００９】
上記プレス成形方法において、前記突条形成工程は、前記打ち抜き予定部よりも前記金属板材の搬送方向の前側部分及び後側部分に前記突条を形成することが好ましい。
同方法によれば、打ち抜き予定部よりも搬送方向の前側部分及び後側部分に突条が形成されるため、搬送方向において隣り合う打ち抜き予定部同士の間の部分における剛性が高められる。このため、打ち抜き予定部を加工することにより生じる金属板材の引き込みが上記打ち抜き予定部同士の間に位置する突条によって抑制される。したがって、製品の形状精度が低下することを抑制できる。
【００１０】
上記プレス成形方法において、前記突条形成工程は、前記搬送方向において互いに隣り合う前記打ち抜き予定部同士の間に、前記搬送方向において１つの前記突条を形成することが好ましい。
【００１１】
同方法によれば、搬送方向において互いに隣り合う打ち抜き予定部同士の間に位置する１つの突条のみによって、当該突条を挟む２つの工程間における金属板材の引き込みが抑制される。このため、互いに隣り合う打ち抜き予定部同士の間に、搬送方向において複数の突条を形成する場合に比べて、打ち抜き予定部同士の間隔を小さくすることができる。これにより、金属板材の歩留まりを高めることができる。
【００１２】
上記プレス成形方法において、前記金属板材の板厚方向及び前記搬送方向の双方に直交する方向を幅方向とするとき、前記突条形成工程は、前記打ち抜き予定部の前記幅方向の両側部分に一対の前記突条を形成することが好ましい。
【００１３】
同方法によれば、打ち抜き予定部の搬送方向の前側部分及び後側部分に加えて、幅方向の両側部分にも突条がそれぞれ形成される。これにより、金属板材の打ち抜き予定部の外周部分における剛性が更に高められるため、金属板材の姿勢が一層維持されやすくなる。したがって、金属板材の搬送時におけるプレス装置との干渉を一層抑制することができる。
【００１４】
上記プレス成形方法において、前記打ち抜き予定部に対して形状を付与する形状付与工程を備え、前記突条形成工程を前記形状付与工程と同時に行うことが好ましい。
同方法によれば、形状付与工程と突条形成工程とが同時に行われるため、突条形成工程をその他の工程とは独立した工程として行う場合と比較して、工程数の増加を回避できる。これにより、プレス成形に要する時間を短縮することができるとともに、プレス装置が大型化することを抑制できる。
【００１５】
上記プレス成形方法において、前記打ち抜き予定部に対して形状を付与する形状付与工程を備え、前記突条形成工程を前記形状付与工程よりも前に行うことが好ましい。
同方法によれば、形状付与工程よりも前に突条形成工程が行われるため、形状付与工程が行われる際には、打ち抜き予定部の外周部分に突条が既に形成されていることとなる。これにより、形状付与工程における金属板材の引き込みを抑制することができる。したがって、製品の形状精度が低下することを抑制できる。
【００１６】
上記プレス成形方法において、前記打ち抜き予定部に対して、前記金属板材の未加工部分における一方の面よりも前記金属板材の板厚方向に突出する突出部を形成する形状付与工程を備え、前記突条形成工程は、前記突条を前記突出部の突出側に向けて突出させることが好ましい。
【００１７】
同方法によれば、突条が打ち抜き予定部に形成される突出部の突出側に向けて突出される。このため、突条を形成することに伴って金属板材の体格が板厚方向において増大することを抑制できる。これにより、金属板材を搬送する際に、金属板材がプレス装置に干渉することを一層抑制できる。
【００１８】
また、金属板材の体格が板厚方向において増大することを抑制できることから、プレス成形におけるプレス装置のストロークが増大することを抑制できる。したがって、プレス成形に要する時間を短縮することができるとともに、プレス装置が大型化することを抑制できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、金属板材の搬送時におけるプレス装置との干渉を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】プレス成形方法の一実施形態について、同プレス成形方法により形成される製品を示す斜視図。
【図２】同実施形態のプレス成形装置を示す側面図。
【図３】同実施形態のプレス成形方法による金属板材の成形過程を示す斜視図。
【図４】図３のＡ部における搬送方向に沿った縦断面図。
【図５】第１変更例のプレス成形方法による金属板材の成形過程を示す斜視図。
【図６】第２変更例のプレス成形方法による金属板材の成形過程を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図１〜図４を参照して、一実施形態について説明する。
まず、本実施形態の金属板材のプレス成形方法により形成される製品について説明する。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態の製品は、固体高分子形燃料電池に適用されるセパレータ１０である。セパレータ１０は、平面視略長方形状をなしている。セパレータ１０は、例えば、厚さ０．１ｍｍ程度のステンレス鋼などの金属板材からなる。
【００２３】
セパレータ１０の長手方向の両端部には、セパレータ１０の板厚方向に貫通するマニホールド孔１０ａ〜１０ｃがそれぞれ形成されている。各マニホールド孔１０ａ〜１０ｃを通じて、燃料電池の反応ガスや冷却水の供給及び排出が行われる。セパレータ１０の中央部には、上記反応ガスや冷却水が流れる溝状の複数の流路部１０ｄが形成されている。
【００２４】
次に、金属板材２０をプレス成形するプレス装置３０について説明する。
図２に示すように、プレス装置３０は、金属板材２０がコイル状に巻き付けられたコイル部４０と、コイル部４０の金属板材２０が供給される金型部５０とを備えている。
【００２５】
コイル部４０と金型部５０との間には、金属板材２０を所定のピッチにて金型部５０に間欠的に搬送するフィーダ（図示略）が設けられている。なお、以降において、金属板材２０の搬送方向を搬送方向Ｘと称し、金属板材２０の板厚方向を板厚方向Ｙと称し、搬送方向Ｘ及び板厚方向Ｙの双方に直交する方向を幅方向Ｚと称する。また、搬送方向Ｘの前側及び後側を単に前側及び後側と称する。
【００２６】
金型部５０は、後述するプレス成形における各工程の金型を含む下型５１及び上型５２を備えている。
金型部５０は、金属板材２０に円形状のパイロット孔２１を形成するパイロット孔形成部５３を備えている。また、プレス装置３０は、金属板材２０に対してセパレータ１０の形状を予備成形する予備成形部５４と、金属板材２０の予備成形された部分に対してセパレータ１０の形状を本成形する本成形部５５と、金属板材２０からセパレータ１０を打ち抜く打ち抜き部５６とを備えている。
【００２７】
図３に示すように、セパレータ１０は、長手方向が金属板材２０の幅方向Ｚと一致する姿勢にて形成される。
本実施形態では、予備成形部５４により、金属板材２０に対して各マニホールド孔１０ａ〜１０ｃ及び流路部１０ｄが予備成形されることに加えて、突条２２が形成される。突条２２は、金属板材のうちセパレータ１０が打ち抜かれる予定の部位である打ち抜き予定部２０Ａの外周部分に打ち抜き予定部２０Ａの周方向に沿って形成される。より詳しくは、平面視略長方形状をなす打ち抜き予定部２０Ａの各辺に沿う都合４つの突条２２が形成される。すなわち、搬送方向Ｘに沿う一対の突条２２と、幅方向Ｚに沿う一対の突条２２とが形成される。以降において、各突条２２のうち、搬送方向Ｘに沿う一対の突条２２を突条２２Ａと称し、幅方向Ｚに沿う一対の突条２２を突条２２Ｂと称する。なお、各突条２２Ａの両端は、打ち抜き予定部２０Ａの各短辺の両端よりも搬送方向Ｘの内側に位置している。また、各突条２２Ｂの両端は、打ち抜き予定部２０Ａの各長辺の両端よりも幅方向Ｚの内側に位置している。
【００２８】
次に、金属板材２０のプレス成形方法について説明する。
図３に示すように、まず、パイロット孔形成部５３により、金属板材２０の打ち抜き予定部２０Ａの各隅部の外周部分に都合４つのパイロット孔２１を形成する（パイロット孔形成工程）。
【００２９】
各パイロット孔２１にパイロットピン（図示略）が挿通されることで、金属板材２０の位置決めが行われる。
次に、予備成形部５４及び本成形部５５により打ち抜き予定部２０Ａに対して形状を付与する（形状付与工程）。
【００３０】
上記形状付与工程は、予備成形工程と本成形工程とを備えている。
予備成形工程においては、予備成形部５４により、打ち抜き予定部２０Ａに対して各マニホールド孔１０ａ〜１０ｃ及び流路部１０ｄの形状を予備成形する。
【００３１】
このとき、予備成形部５４により、上記予備成形と同時に各突条２２を形成する（突条形成工程）。すなわち、本実施形態では、予備成形部５４により、予備成形工程と突条形成工程とが同時に行われる。
【００３２】
ここで、搬送方向Ｘにおいて互いに隣り合う２つの打ち抜き予定部２０Ａ同士の間には、１つの突条２２Ｂが形成されている。これは、打ち抜き予定部２０Ａの前側の突条２２Ｂと、当該打ち抜き予定部２０Ａよりも先に打ち抜かれる予定の打ち抜き予定部２０Ａにおける後側の突条２２Ｂとが共通の突条２２Ｂにより構成されているためである。したがって、予備成形部５４により突条２２Ｂを形成する際、打ち抜き予定部２０Ａの前側には突条２２Ｂが既に形成されている。このため、予備成形部５４のうち打ち抜き予定部２０Ａの前側の突条２２Ｂを形成する部分は、直前の突条形成工程により形成された突条２２Ｂの内部に逃げることとなる。ただし、金属板材２０における最初の突条形成工程においては、直前の突条形成工程が存在しないため、この限りではない。
【００３３】
また、図４に示すように、予備成形工程では、金属板材２０の未加工部分２０Ｂにおける一方の面よりも板厚方向Ｙに突出する突出部２３がセパレータ１０の形状として形成される。上記突条形成工程では、各突条２２を板厚方向Ｙにおいて突出部２３の突出側に向けて突出させる。
【００３４】
そして、本成形工程においては、本成形部５５により、予備成形された打ち抜き予定部２０Ａに対して、各マニホールド孔１０ａ〜１０ｃ及び流路部１０ｄの形状を本成形する。このとき、予備成形工程において予備成形された各マニホールド孔１０ａ〜１０ｃに対応する部分が打ち抜かれることで、各マニホールド孔１０ａ〜１０ｃが形成される。
【００３５】
最後に、打ち抜き部５６により、打ち抜き予定部２０Ａの外周縁を打ち抜く（打ち抜き工程）。
このようにして、製品、すなわちセパレータ１０が成形される。
【００３６】
本実施形態の作用について説明する。
本実施形態のプレス成形方法によれば、金属板材２０に対して、打ち抜き予定部２０Ａの外周部分に突条２２が形成された後に、当該金属板材２０からセパレータ１０が打ち抜かれる。このため、打ち抜き工程が行われるよりも前に、金属板材２０の打ち抜き予定部２０Ａの外周部分における剛性を高めることができる。これにより、金属板材２０の変形が抑制されることで金属板材２０の姿勢が維持されやすくなる。
【００３７】
本実施形態の効果について説明する。
（１）金属板材２０から製品を打ち抜く打ち抜き工程よりも前に、金属板材２０に対して、打ち抜き予定部２０Ａの外周部分に打ち抜き予定部２０Ａの周方向に沿う突条２２を形成する突条形成工程を備えるようにした。
【００３８】
こうした方法によれば、上記作用を奏することから、金属板材２０の搬送時におけるプレス装置３０との干渉を抑制することができる。
（２）突条形成工程では、打ち抜き予定部２０Ａよりも搬送方向Ｘの前側部分及び後側部分に突条２２Ｂを形成するようにした。
【００３９】
こうした方法によれば、打ち抜き予定部２０Ａよりも搬送方向Ｘの前側部分及び後側部分に突条２２Ｂが形成されるため、搬送方向Ｘにおいて隣り合う打ち抜き予定部２０Ａ同士の間の部分における剛性が高められる。このため、前後の工程間において、打ち抜き予定部２０Ａを加工することにより生じる金属板材２０の引き込みが上記工程間に位置する突条２２Ｂによって抑制される。したがって、セパレータ１０の形状精度が低下することを抑制できる。
【００４０】
（３）突条形成工程では、搬送方向Ｘにおいて互いに隣り合う打ち抜き予定部２０Ａ同士の間に、搬送方向Ｘにおいて１つの突条２２Ｂを形成するようにした。
こうした方法によれば、搬送方向Ｘにおいて互いに隣り合う打ち抜き予定部２０Ａ同士の間に位置する１つの突条２２Ｂのみによって、当該突条２２Ｂを挟む２つの工程間における金属板材２０の引き込みが抑制される。このため、搬送方向Ｘにおいて複数の突条２２Ｂを形成する場合に比べて、打ち抜き予定部２０Ａ同士の間隔を小さくすることができる。これにより、金属板材２０の歩留まりを高めることができる。
【００４１】
（４）突条形成工程では、打ち抜き予定部２０Ａの幅方向Ｚの両側部分に一対の突条２２Ａを形成するようにした。
こうした方法によれば、打ち抜き予定部２０Ａの搬送方向Ｘの前側部分及び後側部分に加えて、幅方向Ｚの両側部分にも突条２２がそれぞれ形成される。これにより、金属板材２０の打ち抜き予定部２０Ａの外周部分における剛性が更に高められるため、金属板材２０の姿勢が一層維持されやすくなる。したがって、金属板材２０の搬送時におけるプレス装置３０との干渉を一層抑制することができる。
【００４２】
（５）打ち抜き予定部２０Ａに対して形状を付与する形状付与工程を備え、突条形成工程を形状付与工程と同時に行うようにした。
こうした方法によれば、形状付与工程と突条形成工程とが同時に行われるため、突条形成工程をその他の工程とは独立した工程として行う場合と比較して、工程数の増加を回避できる。これにより、プレス成形に要する時間を短縮することができるとともに、プレス装置３０が大型化することを抑制できる。
【００４３】
（６）形状付与工程では、打ち抜き予定部２０Ａに対して、金属板材２０の未加工部分２０Ｂにおける一方の面よりも金属板材２０の板厚方向Ｙに突出する突出部２３を形成するようにした。突条形成工程では、突条２２を突出部２３の突出側に向けて突出させるようにした。
【００４４】
こうした方法によれば、突条２２が打ち抜き予定部２０Ａに形成される突出部２３の突出側に向けて突出される。このため、突条２２を形成することに伴って金属板材２０の体格が板厚方向Ｙにおいて増大することを抑制できる。これにより、金属板材２０を搬送する際に、金属板材２０がプレス装置３０に干渉することを一層抑制できる。
【００４５】
また、金属板材２０の体格が板厚方向Ｙにおいて増大することを抑制できることから、プレス成形におけるプレス装置３０のストロークが増大することを抑制できる。したがって、プレス成形に要する時間を短縮することができるとともに、プレス装置３０が大型化することを抑制できる。
【００４６】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・本実施形態の形状付与工程は、予備成形工程と本成形工程とを備えるものであったが、形状付与工程は、上記２つの工程に加えてその他の工程を備えるものであってもよいし、本成形工程のみを備えるものであってもよい。
【００４７】
・突条形成工程において、突条２２を突出部２３の突出側とは反対側に向けて突出させるようにしてもよい。
・突条形成工程において、突出部２３の突出側に向けて突出する突条２２と、突出部２３の突出側とは反対側に向けて突出する突条２２とを形成するようにしてもよい。
【００４８】
・図５に示すように、突条形成工程を形状付与工程よりも前に行うようにしてもよい。こうした方法によれば、形状付与工程よりも前に突条形成工程が行われるため、形状付与工程が行われる際には、打ち抜き予定部２０Ａの外周部分に突条２２が既に形成されていることとなる。これにより、形状付与工程における金属板材２０の引き込みを抑制することができる。したがって、セパレータ１０の形状精度が低下することを抑制できる。
【００４９】
・本実施形態では、突条形成工程と予備成形工程とを同時に行うものであったが、突条形成工程と本成形工程とを同時に行うようにしてもよい。
・突条２２Ａと突条２２Ｂとが各端部において連なるように形成してもよい。
【００５０】
・図６に示すように、一対の突条２２Ａを省略して、一対の突条２２Ｂのみを形成するようにしてもよい。また、一対の突条２２Ｂを省略して、一対の突条２２Ａのみを形成するようにしてもよい。
【００５１】
・突条形成工程において、突条２２Ｂは、打ち抜き予定部２０Ａの後側にのみ形成されるものであってもよい。この場合であっても、金属板材２０における最初の突条形成工程を除いて、打ち抜き予定部２０Ａの搬送方向の前側部分及び後側部分に突条２２Ｂが形成されることとなる。このため、上記効果（１）に準じた効果を奏することができる。
【００５２】
・複数の突条２２を搬送方向Ｘまたは幅方向Ｚにおいて並列して形成するようにしてもよい。
・複数の突条２２を搬送方向Ｘまたは幅方向Ｚに互いに間隔をおいて形成するようにしてもよい。
【００５３】
・各突条２２Ａの両端は、打ち抜き予定部２０Ａの各短辺の両端よりも搬送方向Ｘの外側に位置していてもよい。また、各突条２２Ｂの両端は、打ち抜き予定部２０Ａの各長辺の両端よりも幅方向Ｚの外側に位置していてもよい。なお、これらの場合、各パイロット孔２１の位置を変更すればよい。
【００５４】
・本実施形態の製品の長手方向は、幅方向Ｚに沿うものであったが、長手方向が搬送方向Ｘに沿う製品であっても、本発明を適用することができる。
・本発明が適用される製品は、燃料電池のセパレータ１０に限定されない。間欠的に搬送される金属板材２０をプレス成形して形成される製品であれば、種々の形状を有する製品に対して本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０…セパレータ、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…マニホールド孔、１０ｄ…流路部、２０…金属板材、２０Ａ…打ち抜き予定部、２０Ｂ…未加工部分、２１…パイロット孔、２２，２２Ａ，２２Ｂ…突条、２３…突出部、３０…プレス装置、４０…コイル部、５０…金型部、５１…下型、５２…上型、５３…パイロット孔形成部、５４…予備成形部、５５…本成形部、５６…打ち抜き部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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