(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに突起部を形成するためのプレス装置であって、
前記突起部の形状に対応するピン状の第１凸状部を有する第１ピン状金型と、
前記第１ピン状金型に対向し、前記突起部の先端形状に対応するピン状の第２凸状部を有する第２ピン状金型と、
前記第１ピン状金型が進退自在に配設される凸側金型と、
前記第２ピン状金型が進退自在に配設されるとともに、前記第１及び第２ピン状金型で前記ワークを挟持した状態で、前記第１ピン状金型が進入することにより、前記ワークに前記突起部を形成する凹側金型と、
前記第１ピン状金型又は前記第２ピン状金型の少なくともいずれかを、軸方向に位置調整するための位置調整部材と、
を備えることを特徴とするプレス装置。
【請求項２】
請求項１記載のプレス装置において、前記第２ピン状金型は、前記第２凸状部よりも大径なピン基体部を有する一方、
前記凹側金型は、前記突起部の外径寸法に対応し且つ前記第１凸状部との間に隙間を設ける孔部と、
前記孔部を形成する内周面に設けられ、前記第２凸状部と前記ピン基体部との境界肩部が係合する段部と、
を有することを特徴とするプレス装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のプレス装置において、前記第１ピン状金型は、前記第１凸状部よりも大径なピン基体部を有するとともに、
前記第１凸状部の外周端面には、面取り処理が施されることを特徴とするプレス装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のプレス装置において、前記凸側金型には、複数の前記第１ピン状金型を個別に挿通するための複数の第１貫通孔が設けられるとともに、
前記凹側金型には、複数の前記第２ピン状金型を個別に挿通するための複数の第２貫通孔が設けられることを特徴とするプレス装置。
【請求項５】
請求項４記載のプレス装置において、前記ワークに第１の加工処理を施す第１加工部位と、
前記第１加工処理が施された前記ワークに第２の加工処理を施す第２加工部位と、
を備えるとともに、
前記第１加工部位に配設される複数の前記第１及び第２ピン状金型と、前記第２加工部位に配設される複数の前記第１及び第２ピン状金型とは、互いに非対称の位置に設定されることを特徴とするプレス装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のプレス装置において、前記位置調整部材は、少なくとも前記第１ピン状金型又は前記第２ピン状金型の前記ワークとは反対側の端部に当接するシム部材であることを特徴とするプレス装置。
【請求項７】
ワークを少なくとも第１加工部位と第２加工部位とに順次配置させ、前記ワークに突起部を形成するためのプレス方法であって、
前記第１及び第２加工部位には、前記突起部の形状に対応するピン状の第１凸状部を有する複数の第１ピン状金型が配設される凸側金型と、前記第１ピン状金型に対向し、前記突起部の先端形状に対応するピン状の第２凸状部を有する複数の第２ピン状金型が配置される凹側金型と、前記第１ピン状金型又は前記第２ピン状金型の少なくともいずれかを、軸方向に位置調整するための位置調整部材とが設けられており、
前記プレス方法は、前記ワークを前記第１加工部位に配置させ、複数の前記第１及び第２ピン状金型で前記ワークを挟持した状態で、前記第１ピン状金型が前記凹側金型内に進入することにより、前記ワークに前記突起部を形成する工程と、
前記ワークを前記第１加工部位から前記第２加工部位に配置させ、複数の前記第１及び第２ピン状金型で前記ワークを挟持した状態で、前記第１ピン状金型が前記凹側金型内に進入することにより、前記ワークに前記第１加工部位で形成された前記突起部間に新たな前記突起部を形成する工程と、
を有することを特徴とするプレス方法。
【請求項８】
請求項７記載のプレス方法において、前記第１加工部位に配設される複数の前記第１及び第２ピン状金型と、前記第２加工部位に配設される複数の前記第１及び第２ピン状金型とは、互いに非対称の位置に設定されることを特徴とするプレス方法。
【請求項９】
請求項７又は８記載のプレス方法において、複数の前記第１ピン状金型と前記凹側金型とは、前記ワークの降伏点を越える付近で、前記ワークのプレス成形を行うことを特徴とするプレス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに突起部を形成するためのプレス装置及び前記プレス装置を用いたプレス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）は、電解質に酸化物イオン伝導体、例えば、安定化ジルコニアを用いており、この電解質の両側にアノード電極及びカソード電極を配設した電解質・電極接合体（ＭＥＡ）を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持している。この燃料電池は、通常、ＭＥＡとセパレータとが所定数だけ積層された燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
この種の燃料電池では、金属製のセパレータが用いられており、発電反応によって得られる電気を電解質・電極接合体から集電させるために、複数の突起部（エンボス）等が形成されている。通常、突起部の数が多くなる程、集電効率が高くなるため、一定面積の集電部には、多数の突起部を形成することが望まれている。
【０００４】
ところが、セパレータを構成する金属プレートに多数の突起部をプレス成形する際、前記突起部の形状を正確に維持しながら、一定面積内に前記突起部を緻密に成形することが困難であるという問題がある。しかも、多数の突起部について、それぞれの高さを管理して高精度に成形することができない。さらに、突起部を緻密に成形しようとすると、ワーク、特に薄肉金属プレートでは、前記突起部により局所的に減肉してしまい、セパレータ強度が相当に低下するという問題がある。
【０００５】
そこで、例えば、特許文献１に開示されているエンボス用プレス金型は、図１４に示すように、柱状のエンボスキー１を有する雄金型２と、前記エンボスキー１の先端部分が遊挿可能な凹部３が設けられた雌金型４とから構成されている。雄金型２には、エンボスキー１が挿入可能な貫通穴５を有する可動板６が、前記エンボスキー１に沿って上下動可能な状態で払出しバネ７を介して取付けられている。
【０００６】
エンボスキー１の先端部分は、払出しバネ７が圧縮されて可動板６が移動した際に前記可動板６の表面から突出し、雌金型４には、凹部３の輪郭周辺部分に隆起した段差部分８が設けられている。
【０００７】
このように構成されるエンボス用プレス金型は、雌金型４側に段差部８が設けられることによって、エンボススイッチ部間の間隔を２ｍｍ程度にまで小さくすることができる、としている。
【０００８】
また、特許文献２に開示されているピン状ボスのプレス成形方法では、先端テーパ状のパンチを板材に押し込んでテーパ状ダイとの間で金属プレート（板材）を圧潰して該金属プレートにテーパ付ボスを形成する予備工程と、該予備工程によって金属プレートに形成された前記テーパ付ボスを所定の径まで再絞りして垂直ボスを形成する再絞り工程と、該再絞り工程によって形成された前記垂直ボスの全体をリストライクするリストライク工程を経て金属プレートの一部にピン状ボスを一体成形している。
【０００９】
これにより、従来のように材料の伸びによってではなく、主に圧潰による材料の塑性流動と再絞りとの組合せによってピン状ボスを形成するため、高さが比較的高いピン状ボスを高精度に形成することができる、としている。
【００１０】
さらにまた、特許文献３に開示されている金属板のエンボス形成方法では、凸型と凹型とで構成される一対のプレス金型を用い、１工程でプレスによって金属板に複数の円形突起を形成する金属板のエンボス成形方法であって、エンボス成形の前に、重ね板を少なくともダイと接触する側の金属板表面に重ね合わせ、次いで金属板表面に重ね板を重ね合わせた状態で、複数の円形突起の縦壁部となる部分に対してしごき成形を行い、複数の円形突起を完成させることを特徴としている。
【００１１】
これにより、複数の凸部を設けたパンチと、それに対応する複数の凹部を設けたダイとからなる一対のプレス金型を用意するだけで、ステンレス鋼板や高張力鋼板などの成形の難しい素材の場合でも、高さの高い円形突起を配列したエンボス成形品を効率よく得ることができる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平５−１９２９９８
【特許文献２】特開２０００−１５８０５３
【特許文献３】特開２００８−２９６２４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記の特許文献１では、エンボスの間隔をさらに小さく設定することができず、実際上、一定面積の集電部に多数の突起部を形成するが困難である。さらに、複数のエンボスを緻密に成形することができない。しかも、エンボスの高さの変更等、設計変更に容易に対応することができないという問題がある。
【００１４】
また、上記の特許文献２では、金属プレートの一部にピン状ボスを一体成形することができるものの、前記金属プレートの全体に前記ピン状ボスを成形することができないという問題がある。しかも、ピン状ボスを作製するための工程数が多く、経済的ではないという問題がある。
【００１５】
さらに、上記の特許文献３では、成形する毎に重ね板を重ね合わせる必要がある。これにより、工程数が増加して経済的ではないという問題がある。その上、微細な突起部の成形には適用できないという問題がある。
【００１６】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、一定面積内に複数の突起部を緻密に且つ経済的に成形するとともに、前記突起部の高さ調整を簡素化して該突起部の設計変更に容易に対応可能なプレス装置及びプレス方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、ワークに突起部を形成するためのプレス装置に関するものである。
【００１８】
このプレス装置は、突起部の形状に対応するピン状の第１凸状部を有する第１ピン状金型と、前記第１ピン状金型に対向し、前記突起部の先端形状に対応するピン状の第２凸状部を有する第２ピン状金型と、前記第１ピン状金型が進退自在に配設される凸側金型と、前記第２ピン状金型が進退自在に配設されるとともに、前記第１及び第２ピン状金型で前記ワークを挟持した状態で、前記第１ピン状金型が進入することにより、前記ワークに前記突起部を形成する凹側金型と、前記第１ピン状金型又は前記第２ピン状金型の少なくともいずれかを、軸方向に位置調整するための位置調整部材とを備えている。
【００１９】
また、第２ピン状金型は、第２凸状部よりも大径なピン基体部を有する一方、凹側金型は、突起部の外径寸法に対応し且つ前記第１凸状部との間に隙間を設ける孔部と、前記孔部を形成する内周面に設けられ、前記第２凸状部と前記ピン基体部との境界肩部が係合する段部とを有することが好ましい。
【００２０】
従って、第２ピン状金型は、プレス面である第２凸状部がピン基体部よりも細径に構成されるため、可及的に小径な突起部を成形することができる。しかも、第２凸状部のみが小径に構成されるため、第２ピン状金型の強度の低下を抑制することが可能になる。
【００２１】
さらに、第１ピン状金型は、第１凸状部よりも大径なピン基体部を有するとともに、前記第１凸状部の外周端面には、面取り処理が施されることが好ましい。このため、第１ピン状金型は、プレス面である第１凸状部がピン基体部よりも細径に構成されるため、可及的に小径な突起部を成形することができる。しかも、第１凸状部のみが小径に構成されるため、第１ピン状金型の強度の低下を抑制することが可能になる。
【００２２】
その上、第１凸状部には、面取り処理が施されている。これにより、第１ピン状金型と凹側金型とで突起部を成形する際、ワークには、前記突起部によって絞られる部位に座屈が惹起されることがない。
【００２３】
さらにまた、凸側金型には、複数の第１ピン状金型を個別に挿通するための複数の第１貫通孔が設けられるとともに、凹側金型には、複数の第２ピン状金型を個別に挿通するための複数の第２貫通孔が設けられることが好ましい。
【００２４】
従って、第１ピン状金型を第１貫通孔に挿通させる一方、第２ピン状金型を第２貫通孔に挿通させるだけで、プレス装置の準備が完了し、プレス処理が迅速に遂行可能になる。しかも、例えば、第１ピン状金型のいずれかに損傷が発生した際には、この損傷した第１ピン状金型を新たな第１ピン状金型と交換するだけで、容易に対応することができる。
【００２５】
また、このプレス装置は、ワークに第１の加工処理を施す第１加工部位と、前記第１加工処理が施された前記ワークに第２の加工処理を施す第２加工部位とを備えるとともに、前記第１加工部位に配設される複数の第１及び第２ピン状金型と、前記第２加工部位に配設される複数の第１及び第２ピン状金型とは、互いに非対称の位置に設定されることが好ましい。
【００２６】
このため、ワークには、第１の加工処理によって複数の突起部が成形された後、第２の加工処理によって複数の突起部が成形される際、前記第１の加工処理で成形された前記複数の突起部と重なってプレスされることがない。従って、簡単な構成で、ワークには、一定面積内に複数の突起部を緻密に成形することができる。
【００２７】
さらに、位置調整部材は、少なくとも第１ピン状金型又は第２ピン状金型のワークとは反対側の端部に当接するシム部材であることが好ましい。これにより、シム部材の厚さを変更するだけで、突起部の高さを任意に設定することができ、簡単且つ経済的な構成で、前記突起部の設計変更に良好に対応することが可能になる。
【００２８】
さらにまた、本発明は、ワークを少なくとも第１加工部位と第２加工部位とに順次配置させ、前記ワークに突起部を形成するためのプレス方法に関するものである。
【００２９】
第１及び第２加工部位には、突起部の形状に対応するピン状の第１凸状部を有する複数の第１ピン状金型が配設される凸側金型と、前記第１ピン状金型に対向し、前記突起部の先端形状に対応するピン状の第２凸状部を有する複数の第２ピン状金型が配置される凹側金型と、前記第１ピン状金型又は前記第２ピン状金型の少なくともいずれかを、軸方向に位置調整するための位置調整部材とが設けられている。
【００３０】
そして、このプレス方法は、ワークを第１加工部位に配置させ、複数の第１及び第２ピン状金型で前記ワークを挟持した状態で、前記第１ピン状金型が凹側金型内に進入することにより、前記ワークに突起部を形成する工程と、前記ワークを前記第１加工部位から前記第２加工部位に配置させ、複数の前記第１及び第２ピン状金型で前記ワークを挟持した状態で、前記第１ピン状金型が前記凹側金型内に進入することにより、前記ワークに前記第１加工部位で形成された前記突起部間に新たな前記突起部を形成する工程とを有している。
【００３１】
また、このプレス方法では、第１加工部位に配設される複数の第１及び第２ピン状金型と、第２加工部位に配設される複数の第１及び第２ピン状金型とは、互いに非対称の位置に設定されることが好ましい。このため、第１加工部位と第２加工部位とで、ワークに順次プレス加工を施すことにより、前記ワークには、突起部同士が重なることがない。これにより、簡単な構成で、ワークには、一定面積内に複数の突起部を緻密に成形することが可能になる。
【００３２】
さらに、複数の第１ピン状金型と凹側金型とは、ワークの降伏点を越える付近で、前記ワークのプレス成形を行うことが好ましい。従って、ワークに永久歪を与えて突起部が成形される際、極度に降伏させることがなく、特に薄板状のワークが破損することを阻止することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係るプレス装置によれば、第１及び第２ピン状金型を交換するだけで、種々の異なる形状の突起部にも容易に対応することができる。しかも、位置調整部材の厚さを変更するだけで、突起部の高さを任意に設定することが可能になる。これにより、簡単且つ経済的な構成で、突起部の設計変更に良好に対応することができる。
【００３４】
また、本発明に係るプレス方法によれば、第１加工部位に配置されたワークに、複数の突起部が形成された後、前記ワークを第２加工部位に配置して複数の突起部が形成されている。その際、第１加工部位で形成された複数の突起部と、第２加工部位で形成された複数の突起部とは、互いに重なり合うことがない。従って、スプリングバックや金型歪等の発生を抑制し、簡単な工程で、ワークには、一定面積内に複数の突起部を緻密に且つ高精度に成形することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係るプレス装置の要部分解斜視説明図である。
【図２】前記プレス装置の、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】前記プレス装置の要部拡大断面図である。
【図４】前記プレス装置によりプレス成形されるセパレータが組み込まれる燃料電池の概略分解斜視説明図である。
【図５】前記燃料電池のガス流れ状態を示す一部分解斜視説明図である。
【図６】前記プレス装置を構成する下型の平面説明図である。
【図７】前記プレス装置の動作を示す拡大説明図である。
【図８】本発明の実施形態に係るプレス方法の説明図である。
【図９】前記プレス方法において、ワークが前記下型に配置された状態の説明図である。
【図１０】前記プレス方法において、上型が下降した状態の説明図である。
【図１１】前記プレス方法において、前記ワークに突起部を成形する際の説明図である。
【図１２】前記プレス方法において、前記ワークが反転された状態の説明図である。
【図１３】前記ワークである別のセパレータの正面説明図である。
【図１４】特許文献１に開示されているエンボス用プレス金型の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１〜図３には、本発明の実施形態に係るプレス装置１０が示されている。このプレス装置１０によりプレス成形されるワークは、例えば、図４及び図５に示すように、燃料電池１２を構成する第１及び第２セパレータ１４ａ、１４ｂである。
【００３７】
燃料電池１２は、固体電解質形燃料電池であり、例えば、安定化ジルコニア等の酸化物イオン導電体で構成される電解質（電解質板）１６の両面に、アノード電極１８及びカソード電極２０が設けられた電解質・電極接合体（ＭＥＡ）２２を備える。電解質・電極接合体２２は、円板状に形成されるとともに、少なくとも外周端面部には、酸化剤ガス及び燃料ガスの進入や排出を阻止するためにバリアー層（図示せず）が設けられている。
【００３８】
燃料電池１２は、第１及び第２セパレータ１４ａ、１４ｂ間に、複数、例えば、２個の電解質・電極接合体２２が挟持される。第１セパレータ１４ａ及び第２セパレータ１４ｂは、同一形状のセパレータ構造体を互いに１８０°反転させることにより構成される。
【００３９】
第１セパレータ１４ａは、例えば、ステンレス等の板金をプレス成形して構成される第１プレート２４ａ及び第２プレート２６ａを有する。第１プレート２４ａ及び第２プレート２６ａは、互いに拡散接合、抵抗シーム溶接、レーザ溶接又はろう付け等により接合される。
【００４０】
第１プレート２４ａは、略平板状に形成されるとともに、積層方向（矢印Ａ方向）に沿って燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔２８が形成される燃料ガス供給部３０を有する。この燃料ガス供給部３０から外方に延在する２つの第１橋架部３２ａ、３２ｂを介して第１挟持部３４ａ、３４ｂが一体に設けられる。
【００４１】
第１挟持部３４ａ、３４ｂは、電解質・電極接合体２２と略同一寸法に設定されるとともに、前記電解質・電極接合体２２に接触する面には、集電機能を有する複数の突起部３６ａ、３６ｂが設けられる。複数の突起部３６ａ、３６ｂと電解質・電極接合体２２との間には、アノード電極１８の電極面に沿って燃料ガスを供給するための燃料ガス通路３８ａ、３８ｂが形成される。第１挟持部３４ａ、３４ｂの略中央部には、アノード電極１８の略中央部に向かって燃料ガスを供給するための燃料ガス供給口４０ａ、４０ｂが形成される。
【００４２】
第２プレート２６ａは、燃料ガス供給連通孔２８が形成される燃料ガス供給部４２を有する。この燃料ガス供給部４２から外方に延在する２つの第１橋架部４４ａ、４４ｂを介して第１挟持部４６ａ、４６ｂが一体に設けられる。第２プレート２４ａの外周を周回して第１プレート２４ａ側に突出する周回凸部４８が設けられ、この周回凸部４８に前記第１プレート２４ａの外周部に設定された溶接部位４９が接合される。
【００４３】
燃料ガス供給部４２、第１橋架部４４ａ、４４ｂ及び第１挟持部４６ａ、４６ｂの第１プレート２４ａに向かう面には、前記第１プレート２４ａに接して積層方向の荷重に対する潰れ防止機能を有する複数の突起部５６が形成される。
【００４４】
第１橋架部３２ａ、４４ａ間及び第１橋架部３２ｂ、４４ｂ間には、燃料ガス供給連通孔２８に連通する燃料ガス供給通路５８ａ、５８ｂが形成される。燃料ガス供給通路５８ａ、５８ｂは、第１挟持部３４ａ、４６ａ間及び第１挟持部３４ｂ、４６ｂ間に形成される燃料ガス充填室６０ａ、６０ｂを介して、燃料ガス供給口４０ａ、４０ｂに連通する。
【００４５】
第２セパレータ１４ｂは、第１セパレータ１４ａと同一形状に構成されており、第１プレート２４ａ及び第２プレート２６ａに対応する第１プレート２４ｂ及び第２プレート２６ｂを有する。第１プレート２４ｂ及び第２プレート２６ｂは、積層方向に沿って酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔６２が形成される酸化剤ガス供給部６４、６６を有する。
【００４６】
第１プレート２４ｂ及び第２プレート２６ｂは、酸化剤ガス供給部６４、６６から外方に突出する２つの第２橋架部６８ａ、６８ｂ及び７０ａ、７０ｂを介して第２挟持部７２ａ、７２ｂ及び７４ａ、７４ｂが一体に設けられる。
【００４７】
第２挟持部７２ａ、７２ｂは、電解質・電極接合体２２と略同一寸法に設定されるとともに、前記電解質・電極接合体２２を構成するカソード電極２０に接する面には、集電機能を有する複数の突起部７５ａ、７５ｂが設けられる。複数の突起部７５ａ、７５ｂと電解質・電極接合体２２との間には、カソード電極２０の電極面に沿って酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス通路７６ａ、７６ｂが形成される。第２挟持部７２ａ、７２ｂの略中央部には、カソード電極２０の略中央部に向かって酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給孔７８ａ、７８ｂが形成される。
【００４８】
第２プレート２６ｂ内には、第１プレート２４ｂが接合されることにより酸化剤ガス供給連通孔６２に連通する酸化剤ガス供給通路８０ａ、８０ｂが、第２橋架部６８ａ、７０ａ間及び第２橋架部６８ｂ、７０ｂ間に対応して形成される。第２挟持部７４ａ、７４ｂ内には、酸化剤ガス供給連通孔６２と酸化剤ガス供給通路８０ａ、８０ｂを介して連通する酸化剤ガス充填室８２ａ、８２ｂが形成される。
【００４９】
図１〜図３に示すように、プレス装置１０は、例えば、第１プレート２４ａに複数の突起部３６ａ、３６ｂ（及び第１プレート２４ｂに複数の突起部７５ａ、７５ｂ）を成形するものであり、固定型である下型９０と、前記下型９０に対して進退（昇降）自在な可動型である上型９２とを備える。
【００５０】
下型９０は、固定されるパンチプレート９４を備え、このパンチプレート９４の四隅には、ガイドロッド９６が立設される。各ガイドロッド９６には、昇降ロッド９８がばね１００を介して昇降自在に配置される（図１及び図２参照）。パンチプレート９４の中央には、パンチホルダ（凸側金型）１０２が固定されるとともに、前記パンチホルダ１０２には、複数本の第１ピン状金型１０４が交換自在に配置される。
【００５１】
図３に示すように、第１ピン状金型１０４は、突起部３６ａ、３６ｂ、７５ａ及び７５ｂ（以下、単に突起部３６ａともいう）の形状に対応するピン状の第１凸状部１０４ａを有する。第１凸状部１０４ａは、所定の長さに設定されるとともに、後端部に大径なピン基体部１０４ｂが一体に設けられる。第１凸状部１０４ａの先端部には、例えば、電子ビーム加工等による面取り処理が施される。
【００５２】
図２及び図４に示すように、パンチホルダ１０２には、第１プレート２４ａ、２４ｂ（以下、単に第１プレート２４ａともいう）の形状に対応し、前記第１プレート２４ａに第１の加工処理を施す第１加工部位１０６ａと、前記第１プレート２４ａに第２の加工処理を施す第２加工部位１０６ｂとが設けられる。第１加工部位１０６ａには、複数の第１ピン状金型１０４を配置するために、複数の段付孔部を構成する第１貫通孔１０８ａが形成される。第２加工部位１０６ｂには、同様に複数の第１ピン状金型１０４を配置するために、複数の段付孔部を構成する第１貫通孔１０８ｂが形成される。
【００５３】
各第１貫通孔１０８ａ、１０８ｂの数は、第１プレート２４ａに形成される突起部３６ａの半数に設定されるとともに、前記第１貫通孔１０８ａと１０８ｂは、互いに非対称の位置に設定される（図６参照）。
【００５４】
パンチプレート９４とパンチホルダ１０２との間には、第１ピン状金型１０４の第１プレート２４ａとは反対側の端部に当接する円板状の第１調整シム部材１１０ａ、１１０ｂが、第１及び第２加工部位１０６ａ、１０６ｂに対応して配置される。第１調整シム部材１１０ａ、１１０ｂは、位置調整部材を構成しており、厚さを調整することによって、第１ピン状金型１０４の軸方向に対する位置調整を行う。パンチホルダ１０２には、第１及び第２加工部位１０６ａ、１０６ｂの外方に位置し、複数本のブランク位置決めピン１１２が上方に突出して設けられる。
【００５５】
図１及び図２に示すように、上型９２は、図示しない昇降機構を介して昇降自在なダイプレート１１４を備える。ダイプレート１１４の四隅には、下型９０のガイドロッド９６に設けられている昇降ロッド９８が嵌合する筒部１１６が設けられる。ダイプレート１１４には、コネクトプレート１１８が固定されるとともに、前記コネクトプレート１１８には、ダイホルダ（凹側金型）１２０が取り付けられる。
【００５６】
ダイホルダ１２０には、下型９０の第１及び第２加工部位１０６ａ、１０６ｂに対応して、第１及び第２加工部位１２２ａ、１２２ｂが設けられる。前記第１及び第２加工部位１２２ａ、１２２ｂには、それぞれ複数の第２ピン状金型１２４が交換自在に配置される。図２及び図３に示すように、第２ピン状金型１２４は、突起部３６ａの先端形状に対応するピン状の第２凸状部１２４ａを有し、前記第２凸状部１２４ａの後端側には、大径なピン基体部１２４ｂが一体成形される。
【００５７】
図３及び図７に示すように、ダイホルダ１２０には、第１及び第２加工部位１２２ａ、１２２ｂに対応してそれぞれ複数の孔部１２６が形成される。孔部１２６は、図７に示すように、突起部３６ａの外径寸法に対応し、且つ第１ピン状金型１０４の第１凸状部１０４ａとの間に隙間Ｓを設ける。孔部１２６を形成する内周面には、第２ピン状金型１２４の第２凸状部１２４ａとピン基体部１２４ｂとの境界部位である肩部１２４ｃが係合する段部１２８が設けられる。各孔部１２６は、第２貫通孔１３０ａ、１３０ｂと同軸上に一体形成される。
【００５８】
第１加工部位１２２ａに設けられる複数の第２貫通孔１３０ａと、第２加工部位１２２ｂに設けられる複数の第２貫通孔１３０ｂとは、必要な突起部３６ａの数の半数ずつに分配されるとともに、互いに非対称の位置に設定される。
【００５９】
コネクトプレート１１８とダイホルダ１２０との間には、各第２ピン状金型１２４の第１プレート２４ａとは反対側の端部に当接する第２調整シム部材（位置調整部材）１３２ａ、１３２ｂが配置される。図２に示すように、ダイプレート１１４には、ボルト１３４及びばね１３６を介して、ブランクホルダ１３８が昇降自在に支持される。ブランクホルダ１３８には、ブランク位置決めピン１１２が嵌合する位置決め用孔部１３９が形成される。
【００６０】
このように構成されるプレス装置１０を用いて、第１セパレータ１４ａを構成する第１プレート２４ａに複数の突起部３６ａをプレス成形する方法について、以下に説明する。
【００６１】
先ず、第１プレート２４ａの突起部３６ａの高さに応じて、第１調整シム部材１１０ａ、１１０ｂ及び第２調整シム部材１３２ａ、１３２ｂの厚さが設定される。その際、第１プレート２４ａのプレス加工時に、この第１プレート２４ａの降伏点を越える付近でプレス成形するように、第１及び第２ピン状金型１０４、１２４の軸方向位置が調整される。
【００６２】
図８及び図９に示すように、下型９０上のパンチホルダ１０２に第１プレート２４ａが配置されると、この下型９０では、複数の第１ピン状金型１０４の第１凸状部１０４ａがパンチホルダ１０２の上面から上方に所定量だけ突出している。このため、第１プレート２４ａを構成する第１挟持部３４ａ、３４ｂは、第１及び第２加工部位１０６ａ、１０６ｂにおいて、それぞれ複数の第１凸状部１０４ａ上に配置される。
【００６３】
次に、上型９２が図示しない昇降機構を介して下降すると、ブランクホルダ１３８が、第１プレート２４ａの外周部を保持するとともに、前記ブランクホルダ１３８は、下型９０のブランク位置決めピン１１２と位置決め用孔部１３９との嵌合作用下に、前記下型９０に対して位置決めされる。
【００６４】
図１１に示すように、第１プレート２４ａがブランクホルダ１３８により位置決め保持された状態で、ダイホルダ１２０が下降すると、このダイホルダ１２０が第１プレート２４ａに接触してプレス加工を開始する。ここで、ダイホルダ１２０には、第１及び第２加工部位１２２ａ、１２２ｂに対応して、それぞれ複数の第２ピン状金型１２４が第２貫通孔１３０ａ、１３０ｂに進退自在に配置されている。
【００６５】
このため、ダイホルダ１２０が下降して第１プレート２４ａを押圧すると、各第２貫通孔１３０ａ、１３０ｂの先端側に連通する孔部１２６に同軸上に配置されて、パンチホルダ１０２から上方に突出する第１凸状部１０４ａが、前記孔部１２６に相対的に進入する（図７参照）。従って、第２ピン状金型１２４は、第１凸状部１０４ａの先端と第１プレート２４ａを挟持した状態で、ダイホルダ１２０に対して相対的に上昇する。
【００６６】
これにより、第１ピン状金型１０４は、パンチとしてダイホルダ１２０の孔部１２６に進入し、第１プレート２４ａには、第１及び第２加工部位１０６ａ、１０６ｂでそれぞれ所望の数の半数の突起部３６ａがプレス成形される。その際、第１ピン状金型１０４は、第１調整シム部材１１０ａ、１１０ｂに下端部が当接して第１凸状部１０４ａの先端位置が規制されている。一方、第２ピン状金型１２４は、第２調整シム部材１３２ａ、１３２ｂに上端部が当接して第２凸状部１２４ａの先端位置が規制されている。従って、プレス成形される突起部３６ａは、所望の高さに正確に成形される。
【００６７】
次に、上型９２が上昇されてこの上型９２が下型９０から離間された後、第１プレート２４ａが一旦取り出される。この第１プレート２４ａは、鉛直軸回りに１８０度反転された後、下型９０上に載置される。
【００６８】
図１２に示すように、第１プレート２４ａは、第１加工部位１０６ａで半数の突起部３６ａが成形された第１挟持部３４ａが、第２加工部位１０６ｂに配置される一方、前記第２加工部位１０６ｂで半数の突起部３６ｂが成形された第１挟持部３４ｂが、第１加工部位１０６ａに配置される。この状態で、上記と同様に、上型９２が下降することにより、第１プレート２４ａには、第１挟持部３４ａ、３４ｂに所定数の突起部３６ａ、３６ｂが成形される。
【００６９】
この場合、本実施形態では、パンチホルダ１０２の第１ピン状金型１０４及びダイホルダ１２０の第２ピン状金型１２４を、それぞれ交換するだけで、種々の異なる形状の突起部３６ａ等にも容易に対応することができる。
【００７０】
しかも、位置調整部材である第１調整シム部材１１０ａ、１１０ｂ及び第２調整シム部材１３２ａ、１３２ｂの厚さを変更するだけで、突起部３６ａの厚さを任意に設定することが可能になる。これにより、簡単且つ経済的な構成で、突起部３６ａの設計変更に良好に対応することができるという効果が得られる。
【００７１】
また、第２ピン状金型１２４は、大径なピン基体部１２４ｂの端部に小径な第２凸状部１２４ａが一体成形されており、前記第２ピン状金型１２４の肩部１２４ｃは、ダイホルダ１２０の孔部１２６に連なる段部１２８に保持されている。従って、第２ピン状金型１２４は、プレス面である第２凸状部１２４ａがピン基体部１２４ｂよりも細径に構成されるため、可及的に小径な突起部３６ａを成形することが可能になる。しかも、第２凸状部１２４ａのみが小径に構成されるため、第２ピン状金型１２４の強度の低下を抑制することができる。
【００７２】
さらに、第１ピン状金型１０４は、同様にプレス面である第１凸状部１０４ａがピン基体部１０４ｂよりも細径に構成されるため、可及的に小径な突起部３６ａを成形することが可能になる。しかも、第１凸状部１０４ａのみが小径に構成されるため、第１ピン状金型１０４の強度の低下を抑制することができる。
【００７３】
その上、第１凸状部１０４ａの先端部には、例えば、電子ビーム加工等によって面取り処理が施されている。これにより、第１ピン状金型１０４で突起部３６ａを成形する際、第１プレート２４ａには、前記突起部３６ａによって絞られる部位に座屈が惹起されることがない。
【００７４】
さらにまた、パンチホルダ１０２には、複数の第１ピン状金型１０４を個別に挿通するための複数の第１貫通孔１０８ａ、１０８ｂが設けられるとともに、ダイホルダ１２０には、複数の第２ピン状金型１２４を個別に挿通するための複数の第２貫通孔１３０ａ、１３０ｂが設けられている。従って、第１ピン状金型１０４を第１貫通孔１０８ａ、１０８ｂに挿通させる一方、第２ピン状金型１２４を第２貫通孔１３０ａ、１３０ｂに挿通させるだけで、プレス装置１０の準備が完了し、プレス処理が迅速に遂行可能になる。
【００７５】
しかも、例えば、第１ピン状金型１０４の何れかに損傷が発生した際には、この損傷した第１ピン状金型１０４を新たな第１ピン状金型１０４と交換するだけで、容易に対応することができる。
【００７６】
また、第１ピン状金型１０４及び第２ピン状金型１２４は、それぞれ第１調整シム部材１１０ａ、１１０ｂ及び第２調整シム部材１３２ａ、１３２ｂに端部が当接して、軸方向の位置調整が可能である。このため、第１調整シム部材１１０ａ、１１０ｂの厚さと第２調整シム部材１３２ａ、１３２ｂの厚さとを、それぞれ変更するだけで、突起部３６ａの高さを任意に設定することができる。これにより、簡単且つ経済的な構成で、突起部３６ａの設計変更に良好に対応することが可能になる。
【００７７】
さらに、第１加工部位１０６ａ、１２２ａに配設される複数の第１及び第２ピン状金型１０４、１２４と、第２加工部位１０６ｂ、１２２ｂに配置される複数の第１及び第２ピン状金型１０４、１２４とは、互いに非対称の位置に設定されている。従って、第１プレート２４ａの第１挟持部３４ａには、第１加工部位１０６ａ、１２２ａで複数の突起部３６ａが形成された後、前記第１プレート２４ａが１８０度反転されて、この第１挟持部３４ａが第２加工部位１０６ｂ、１２２ｂに配置されることにより、複数の突起部３６ａが成形される。
【００７８】
その際、第１の加工処理で成形された複数の突起部３６ａと、第２の加工処理で成形された複数の突起部３６ａとは、互いに重なってプレス成形されることがない。このため、簡単な構成で、第１挟持部３４ａには、一定面積内に複数の突起部３６ａを緻密に成形することができる。
【００７９】
さらにまた、本発明のプレス方法では、上記のように第１加工部位１０６ａ、１２２ａで形成された複数の突起部３６ａと、第２加工部位１０６ａ、１２２ｂで形成された複数の突起部３６ａとは、互いに重なり合うことがない。これにより、第１挟持部３４には、スプリングバックや金型歪が発生することを抑制することができ、簡単な工程で、第１挟持部３４ａには、一定面積内に複数の突起部３６ａを緻密に且つ高精度に成形することが可能になるという効果が得られる。
【００８０】
さらに、複数の突起部３６ａのプレス成形は、第１プレート２４ａの降伏点を越える付近で行われている。従って、第１プレート２４ａに永久歪を与えて突起部３６ａが成形される際、極度に降伏させることがなく、特に薄板状の前記第１プレート２４ａが破損することを阻止することができる。
【００８１】
ところで、プレス装置１０によりプレス成形された第１プレート２４ａは、次段のパンチ成形装置に搬送され、燃料ガス供給連通孔２８や燃料ガス供給口４０ａ、４０ｂ等の孔開け処理が施される。
【００８２】
なお、プレス装置１０によりプレス成形されるワークとしては、例えば、図１３に示す金属製のセパレータ１４０を用いることができる。このセパレータ１４０は、燃料ガス供給連通孔２８が形成される燃料ガス供給部１４２を有し、前記燃料ガス供給部１４２を中心に等角度間隔（９０度間隔）離間して外方に延在する４本の橋架部１４４には、それぞれ挟持部１４６が一体成形される。
【００８３】
各挟持部１４６には、図示しない電解質・電極接合体（ＭＥＡ）に接触する面に、それぞれ複数の突起部１４８が設けられるとともに、前記挟持部１４６の中央部には、燃料ガス供給口１５０が形成される。セパレータ１４０は、実質的には、燃料電池１２を構成する第１及び第２セパレータ１４ａ、１４ｂと同様に構成されるものであり、各セパレータ１４０間には、４枚のＭＥＡが配置される。
【００８４】
上記のセパレータ１４０は、プレス装置１０により複数の突起部１４８のプレス成形を行うことができる。その際、プレス装置１０では、セパレータ１４０の互いに対角位置に配置される挟持部１４６が、第１加工部位１０６ａ、１２２ａ及び第２加工部位１０６ｂ、１２２ｂに配置され、前記挟持部１４６に対して半数の突起部１４８がプレス成形される。
【００８５】
次いで、セパレータ１４０を鉛直軸回りに９０度旋回させて、新たな挟持部１４６を第１加工部位１０６ａ、１２２ａ及び第２加工部位１０６ｂ、１２２ｂに配置する。この新たな２つの挟持部１４６には、第１加工部位１０６ａ、１２２ａ及び第２加工部位１０６ｂ、１２２ｂを介して半数の突起部１４８がプレス成形される。
【００８６】
さらに、セパレータ１４０を鉛直軸回りに９０度旋回させて、第１の加工処理で半数の突起部１４８が成形された挟持部１４６を、第１加工部位１０６ａ、１２２ａ及び第２加工部位１０６ｂ、１２２ｂに配置させる。
【００８７】
その際、第１加工部位１０６ａ、１２２ａには、第２加工部位１０６ｂ、１２２ｂによって半数の突起部１４８が成形された挟持部１４６が配置される一方、前記第２加工部位１０６ｂ、１２２ｂには、前記第１加工部位１０６ａ、１２２ａにより半数の突起部１４８が成形された挟持部１４６が配置される。このため、挟持部１４６には、予め成形された半数の突起部１４８間に、残りの半数の突起部１４８が成形され、所望の数の前記突起部１４８が得られる。
【００８８】
次に、セパレータ１４０が鉛直軸回りに９０度反転され、予め半数の突起部１４８が成形された挟持部１４６は、第１加工部位１０６ａ、１２２ａ及び第２加工部位１０６ｂ、１２２ｂに配置される。これにより、挟持部１４６には、予め成形された半数の突起部１４８と、前記突起部１４８間に成形される新たな半数の突起部１４８とにより、所望の数の前記突起部１４８が得られる。
【００８９】
このように、セパレータ１４０では、４つの挟持部１４６を有しており、第１加工部位１０６ａ、１２２ａ及び第２加工部位１０６ｂ、１２２ｂに各挟持部１４６が順次配置されて、それぞれ半数の突起部１４８が２工程のプレス成形により得られることにより、所望の数の前記突起部１４８が成形される。従って、上記のセパレータ１４ａ、１４ｂと同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００９０】
１０…プレス装置                      １２…燃料電池
１４ａ、１４ｂ、１４０…セパレータ
２４ａ、２４ｂ、２６ａ、２６ｂ…プレート
３４ａ、３４ｂ、７２ａ、７２ｂ、７４ａ、７４ｂ、１４６…挟持部
３６ａ、３６ｂ、５６、７５ａ、７５ｂ、１４８…突起部
９０…下型                            ９２…上型
９４…パンチプレート                  １０２…パンチホルダ
１０４、１２４…ピン状金型            １０４ａ、１２４ａ…凸状部
１０４ｂ、１２４ｂ…ピン基体部        
１０６ａ、１０６ｂ、１２２ａ、１２２ｂ…加工部位
１０８ａ、１０８ｂ、１３０ａ、１３０ｂ…貫通孔
１１０ａ、１１０ｂ、１３２ａ、１３２ｂ…調整シム部材
１１４…ダイプレート                  １２０…ダイホルダ
１２６…孔部                          １２４ｃ…肩部
１２８…段部
【図１】
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【図２】
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【図３】
0005437094.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005437094.tif 000008
【図８】
0005437094.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005437094.tif 000011
【図１１】
0005437094.tif 000012
【図１２】
0005437094.tif 000013
【図１３】
0005437094.tif 000014
【図１４】
0005437094.tif 000015