(57)【要約】【課題】プレス成形が多数回繰り返されても、高い加工精度を維持できるプレス金型を提供すること。【解決手段】型ユニット２３の外型２４の内側面に基準プレート２６が設けられる。その基準プレート２６に内型２７の型部材３６が位置決めされるとともに、基準プレート２６の反対側において外枠２２には押圧ボルト５１が支持され、その押圧ボルト５１により型部材３６が基準プレート２６に向かって押圧される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持枠内において、成形面を有する複数の型部材が整列されたプレス金型であって、
前記保持枠の内側面に基準部材が設けられるとともに、その基準部材に前記型部材が位置決めされるとともに、前記基準部材の反対側において前記保持枠には押圧ボルトが支持され、その押圧ボルトにより前記型部材が前記基準部材に向かって押圧されているプレス金型。
【請求項２】
前記保持枠は、外枠と、その外枠の内側に設けられ、成形面を有する内枠とにより構成され、前記基準部材及び型部材が前記内枠の内部に設けられるとともに、前記押圧ボルトが前記外枠に支持されている請求項１に記載のプレス金型。
【請求項３】
前記内枠及び型部材のうちの少なく一方に凹部が設けられ、その凹部に前記基準部材が嵌合されている請求項２に記載のプレス金型。
【請求項４】
前記押圧ボルトは、前記外枠のネジ部に螺合されている請求項２または３に記載のプレス金型。
【請求項５】
前記押圧ボルトが前記内枠の挿通部内に挿通されるとともに、前記押圧ボルトと挿通部との間には、前記内枠の前記成形面と直交する方向への移動を許容するクリアランスが設けられている請求項４に記載のプレス金型。
【請求項６】
前記押圧ボルトはロックナットにより前記外枠に締結されている請求項４または５に記載のプレス金型。
【請求項７】
前記押圧ボルトには前記ネジ部より先端側に小径部が設けられている請求項４〜６のうちのいずれか一項に記載のプレス金型。
【請求項８】
前記押圧ボルトの先端に球軸受が設けられ、その球軸受が前記型部材に押圧されている請求項４〜７のうちのいずれか一項に記載のプレス金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば燃料電池用セパレータ等の成形に用いられるプレス金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、燃料電池に用いられるセパレータとしては、チタン等の硬質材料よりなるワークプレートに凹凸部を形成して、その凹凸部により水素や酸素等を流すための流路を形成するようにした構成が知られている。
【０００３】
このようなセパレータを成形するためのプレス金型を有するプレス金型装置が特許文献１に開示されている。このプレス金型装置においては、上面に凹凸状の成形面を有する下金型と、その下金型上に接近離間可能に配置され、下面に下金型の成形面と対応する凹凸状の成形面を有する上金型とが備えられている。そして、下金型の型面上にワークプレートが載置された状態で、上金型が下金型に向かって接近移動されることにより、両型の成形面間においてワークプレートに凹凸部がプレス成形される。
【０００４】
前記特許文献１の従来構成においては、上下の金型が四角柱状等の複数の型部材を集合して構成され、それらの型部材が台上において枠内に嵌め込まれて整列配置されている。
そして、前記特許文献１には、前記枠と型部材との間に、楔ユニットが設けられ、その楔ユニットは、型部材に接する浮動状態の第１楔部材と、斜面を介して第１楔部材に接するとともに、前記枠に接し、ねじにより台上に固定された第２楔部材とが設けられている。そして、両楔部材の斜面の圧接による楔効果により型部材が整列状態において第１楔部材によって押圧されて整列状態で固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２３１０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、前記の従来構成においては、プレス成形が多数回繰り返されると、そのプレス成形にともなう振動や衝撃によって浮動状態の第１楔部材が楔効果のための斜面を介して第２楔部材と接しているにも関わらず、楔効果に逆らうようにして、少しずつワークプレート側に移動して、ワークプレートに接するおそれがある。このような場合、ワークプレートの成形精度に悪影響が及ぼされる。
【０００７】
これを防止するために、両楔部材間の斜面の角度を大きくすることも考慮される。しかし、このようにすれば、両楔部材の斜面どうしの圧接力が強くなる。このため、楔ユニットの外側の枠に作用する分力が大きくなって、その枠が変形したり、第２楔部材を固定しているネジに対して曲がり方向や軸方向に大きな力が作用して、ネジが変形したり、ネジとともに第２楔部材が所定位置から移動したりする。さらには、両楔部材の斜面の圧接状態における第１楔部材の移動によって前記斜面が損傷したりする問題がある。これらの問題は、ワークプレートに対する加工精度の悪化の原因となる。
【０００８】
本発明の目的は、プレス成形が多数回繰り返されても、加工精度に問題が生じることを抑制できるプレス金型を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明のプレス金型は、保持枠内において、成形面を有する複数の型部材が整列されたプレス金型であって、前記保持枠の内側面に基準部材が設けられるとともに、その基準部材に前記型部材が位置決めされるとともに、前記基準部材の反対側において前記保持枠には押圧ボルトが支持され、その押圧ボルトにより前記型部材が前記基準部材に向かって押圧されていることを特徴とする。
【００１０】
以上の構成においては、型部材が押圧ボルトによって押圧されて、基準部材によって位置決めされるため、プレス成形が多数回に及んだとしても、プレス成形の振動や衝撃によって楔部材のような特定の部材が移動して、加工精度の悪影響が与えられる事態を回避できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、プレス成形が多数回繰り返されても、加工精度に問題が生じることを抑制できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】燃料電池用セパレータの平面図。
【図２】プレス金型の平面図。
【図３】プレス金型の断面図。
【図４】プレス金型の押圧ボルトの部分を示す断面図。
【図５】押圧ボルトの先端部分の断面図。
【図６】図４の６−６線断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施形態を図面に従って説明する。
プレス金型装置１１は図１に示す燃料電池用のセパレータ１００を成形するためのものである。
【００１４】
図２及び図３に示すように、プレス金型装置１１においては、上端面に凹凸状の成形面（凹凸形状は図示しない）１２を形成したプレス金型としての下金型１３が備えられている。この下金型１３の上部には、下面に前記成形面１２と凹凸関係で対応する凹凸状の成形面１５を形成したプレス金型としての上金型１４が下金型１３に対して接近離間可能に対向した状態で配置されている。そして、下金型１３上に前記セパレータ１００となるワークプレート１０１が載置された状態で、上金型１４が下金型１３に向かって接近移動されることにより、両金型１３，１４の成形面１２，１５間においてワークプレート１０１が凹凸形状を有するセパレータ１００としてプレス成形される。
【００１５】
下金型１３と上金型１４とは、成形面１２、１５の形状が凹凸関係で対応しているため、凹凸の形状がわずかに異なるが、その他の構成は同じであるため、本実施形態では、下金型１３の構成について説明し、上金型１４の構成の説明は省略する。
【００１６】
図２及び図３に示すように、前記下金型１３の基台２１上には四角枠状の外枠２２が図示しないボルトによって固定されている。外枠２２の内側には型ユニット２３が収容されている。この型ユニット２３は、四角枠状の外型２４と、その外型２４の隣接する２辺の内周面の凹部２５に嵌合された基準プレート２６と、外型２４の内側に配置された内型２７とにより構成されている。本実施形態においては、外枠２２と外型２４とによって保持枠が構成され、前記外型２４により内枠が構成され、基準プレート２６により基準部材が構成されている。
【００１７】
前記外型２４は、基台２１上に載置され、ボルト２８により固定された型台２９と、その型台２９上にシム３０を介して設置された型部材３１とよりなり、型部材３１はボルト３２により基台２１に固定されている。
【００１８】
前記内型２７は、基台２１上に載置され、ボルト３３によって固定された１基の型台３４と、その型台３４上にそれぞれシム３５を介して整列状態で設置された複数のブロック状の型部材３６とよりなり、型部材３６はボルト３７により基台２１に固定されている。なお、各型部材３６及びシム３５は、組み付け作業時において位置決めピン３８により仮位置決めされる。
【００１９】
前記型部材３１，３６の上面に前記成形面１２が形成されている。
図２〜図４に示すように、前記基準プレート２６が設置された２辺と対向する他の２辺の位置において、前記外枠２２には複数の挿通孔４１が内外周間において貫設され、その外周側の部分にネジ部としての雌ネジ４２が形成されている。図４及び図６に示すように、前記外型２４には、挿通孔４１と連通する挿通部としての挿通凹部４３が内外周間において貫設されている。この挿通孔４１及び挿通凹部４３は、前記の他の対向する２辺に位置する型部材３６の側面に対向している。また、挿通凹部４３は下方へ延びて断面逆Ｕ字状をなし、型部材３１の下面に開口されている。
【００２０】
前記挿通孔４１及び挿通凹部４３には押圧ボルト５１が挿通され、この押圧ボルト５１と挿通凹部４３との間には、外型２４の成形面１２と直交する方向への移動を許容するクリアランスが設けられている。押圧ボルト５１はその基端部にネジ部５２を有し、そのネジ部５２が前記雌ネジ４２に螺合されている。ネジ部５２には、一対のナット５３１，５３２によって構成されたダブルナットよりなるロックナット５３が螺合され、このロックナット５３が外枠２２の外周面に締め付けられている。従って、このロックナット５３の作用により押圧ボルト５１が回転を阻止された状態でロックされている。なお、ロックナット５３は、前記ナット５３１，５３２が凹凸の嵌合関係で対応するとともに、互いに偏心した円錐状の斜面５３３，５３４を有し、その偏心に基づく斜面５３３，５３４どうしの圧接によって、ロックナット５３により押圧ボルト５１のネジ部５２に圧接力が作用して、押圧ボルト５１のロック作用を得るものである。
【００２１】
図４及び図５に示すように、各押圧ボルト５１のネジ部５２より先端側には小径部５４が形成されている。押圧ボルト５１の先端には雌ネジ５５が形成され、この雌ネジ５５には六角形をなす先端部材５６がそのネジ部５７において螺合されている。先端部材５６の先端面には凹状球面よりなる支持部５８が形成され、その支持部５８には前面に平坦面５９を有する押圧部材６０が凸状の球面部６１において回転可能に支持されている。押圧部材６０は球軸受を構成する。そして、各押圧ボルト５１の締め付けにより、押圧部材６０の平坦面５９が前記基準プレート２６の反対側の２辺に位置する内型２７の型部材３６を押圧し、このため、型部材３６が基準プレート２６に向かって押圧されて、位置規制されている。
【００２２】
次に、以上のように構成された実施形態の作用を説明する。
下金型１３において、複数の内型２７の型部材３６が外型２４内に配置されて、その型部材３６が押圧ボルト５１によって基準プレート２６に向かって押圧されて、固定されるとともに、その基準プレート２６によって位置決めされている。これにより、型部材３６の移動が規制されて、その型部材３６が所定の整列状態に配置される。なお、押圧ボルト５１の押圧による型部材３６の移動量は、ボルト３２のネジ部と型部材３６の雌ネジとの間のクリアランス及び位置決めピン３８とその位置決めピン３８が挿入される孔との間のクリアランス分を最大としている。
【００２３】
このとき、押圧ボルト５１に対する締め付け力が過大である場合は、押圧ボルト５１の小径部５４が押圧ボルト５１に作用する応力と直角方向に向かって歪むため、言い換えれば、押圧ボルト５１に作用する軸方向の締結力によって小径部５４が膨らむように変形して小径部５４の全長が短くなるため、過大な締め付け力が緩和される。
【００２４】
そして、この状態で、下金型１３と上金型１４との間において、ワークプレート１０１に対するプレス成形が行なわれ、セパレータ１００が成形される。なお、セパレータ１００の外周部には、燃料電池の冷却水が通る孔が設けられるが、この孔は、セパレータ１００の成形加工前に打ち抜かれる。
【００２５】
プレス成形においては、そのプレス成形が多数回にわたっても、両金型１３，１４には浮動状態の部材が存在しないとともに、各内型２７の型部材３６が押圧ボルト５１により押えられて、基準プレート２６によって位置規制されているため、型部材３６の整列状態が保持され、セパレータ１００の成形に対する悪影響を防止できる。
【００２６】
そして、多数回のプレス成形により外型２４及び内型２７の成形面１２が摩耗した場合は、その成形面１２が加工機によって研削されて、新たな成形面１２が削り出し形成される。そして、その研削及び削り出しにより、型部材３１，３６の高さが低くなった分だけ、シム３０，３５が厚さの厚いものと交換され、型部材３１，３６の設置位置が高くされ、その結果、成形面１２の高さは維持される。この場合、外型２４の型部材３１においては、挿通凹部４３が下方に延びているため、厚いシム３０の使用により、型部材３１の設置位置が高くなっても、型部材３１と押圧ボルト５１とが干渉することはない。
【００２７】
従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）前記外型２４の内側面に基準プレート２６を設けるとともに、その基準プレート２６に内型２７の型部材３６を当て、前記基準プレート２６の反対側において前記外枠２２に螺着された押圧ボルト５１により前記型部材３６を前記基準プレート２６に向かって押圧している。このため、特許文献１とは異なり、浮動状態の楔を用いるユニットは不要になり、多数回のプレス成形の振動，衝撃によって上昇してワークプレート１０１に当たるような部材は存在しない。従って、プレス成形回数の多寡に関わらず、セパレータ１００の成形において高い加工精度を維持できる。
【００２８】
（２）外枠２２の内側に外型２４を設け、その外型２４の内側に基準プレート２６及び型部材３６を設けるとともに、押圧ボルト５１を前記外枠２２の雌ネジ５５に螺合した。従って、型部材３６を外型２４内の基準プレート２６に向かって適切に押し当てて、型部材３６を整列状態の正確な位置関係に維持できるとともに、型部材３６と外型２４との位置関係も正確に維持できて、セパレータ１００の高精度加工が可能になる。
【００２９】
（３）外型２４の成形面１２が摩耗後に再加工されて、外型２４の高さが低くなった場合、その低くなった分を補うように、シム３０が厚いものと交換されて、外型２４の成形面１２の高さが維持される。この場合、押圧ボルト５１が挿通される外型２４の挿通凹部４３が下方へ向かって延びていることにより、シム３０が厚いものと交換されて、外型２４の設置位置が上方移動されても、押圧ボルト５１と挿通凹部４３の内周面との干渉を避けることができる。
【００３０】
（４）押圧ボルト５１をロックナット５３により外枠２２に締結したことにより、多数回プレス成形を行なっても、押圧ボルト５１が緩むことを回避できる。従って、型部材３６を所定の設置位置に押圧保持でき、加工精度の低下を防止できる。
【００３１】
（５）押圧ボルト５１の先端に球面部６１を介して押圧部材６０を回転可能に支持し、その押圧部材６０により型部材３６を押圧するようにした。従って、型部材３６の側面が傾いていても、型部材３６の傾いた面に対して押圧部材６０を自在に追従させて、押圧部材６０により、つまり押圧ボルト５１により型部材３６を適切に押圧できて、高精度加工に寄与できる。
【００３２】
（６）押圧ボルト５１の先端とネジ部５７との間の部分に小径部５４を設けた。このため、押圧ボルト５１を締め付け過ぎたり、なんらかの原因により型部材３６側から押圧ボルト５１に過大な圧力が作用したりした場合は、前記の締め付け過ぎや過大な圧力による負荷を小径部５４の変形によって吸収することができる。従って、型部材３６や押圧ボルト５１の損傷等を防止できる。
【００３３】
（７）基準プレート２６を外型２４の凹部２５に嵌合したため、基準プレート２６の上下方向の移動，つまりプレス方向及びその逆方向への移動を拘束できて、定位置において型部材３６を位置規制できて、型部材３６を定位置に保持できる。また、基準プレート２６として厚さの厚いものを使用できて、基準プレート２６の破損を防止できる。さらには、基準プレート２６として厚いものを用いても、外型２４と型部材３６との間の隙間を狭くすることができて、外型２４の成形面１２と型部材３６の成形面１２との離間を最小限にすることができて、加工精度の向上に有用である。
【００３４】
なお、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・前記実施形態では基準プレート２６を外型２４の凹部２５に嵌合したが、外型２４の凹部２５に代えて、型部材３６に凹部を設けてその凹部に基準プレート２６を嵌合したり、あるいは外型２４及び型部材３６の双方に凹部を設けて、基準プレート２６を両凹部に嵌合したりすること。
【００３５】
・外枠２２と外型２４との間に、外型２４の位置を規制するための基準プレートを設けること。
・外型２４を有しない金型において本発明を適用すること。すなわち、外枠２２内に、外型２４を設けることなく内型２７を設けること。この場合、外枠２２に成形面１２を形成することも可能である。従って、この構成においては、内枠が存在せず、外枠２２が単独で保持枠を構成する。
【００３６】
・挿通凹部４３を外型２４の下面に開口させることなく、縦長形状，つまり、断面長円形状の挿通部とすること。従って、この挿通部と押圧ボルト５１との間には、外型２４の成形面１２と直交する方向への移動を許容するクリアランスが設けられる。
【００３７】
・押圧ボルト５１の先端における押圧部材６０の平坦面５９にゴム性の弾性材を設けること。このようにすれば、型部材３６の側面の傾きに対する押圧部材６０の追従性をさらに向上できるとともに、押圧部材６０と型部材３６との間の過大な圧力やプレス成形時の衝撃等を緩和できる。
【符号の説明】
【００３８】
１１…プレス金型装置、１２…成形面、１３…下金型、１４…上金型、１５…成形面、２２…外枠、２３…型ユニット、２４…外型、２５…凹部、２６…基準プレート、２７…内型、３１…型部材、３６…型部材、４２…雌ネジ、４３…挿通凹部、５１…押圧ボルト、５２…ネジ部、５３…ロックナット、５４…小径部、５７…ネジ部、５８…支持部、６０…押圧部材、６１…球面部。
【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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