(57)【要約】【課題】薄い金属板にロール成形によって凹凸を成形する場合に、金属板全体に反りや捩れが発生したり、凹凸部の周辺部に皺が発生することを防止する。【課題を解決するための手段】長尺金属板の幅方向中央部に凹凸を成形する成形型４の他に、金属板の幅方向両端部を挟み込む部分にも凹凸形状２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが形成されており、長尺金属板の送り速度を制御すると共に金属板の両端部にも凹凸を成形する。これにより、長尺金属板に生じる長手方向の応力を幅方向に均質化できるので、金属板全体の反りや捩れの発生や、凹凸部の周辺の皺の発生を防止することが可能となる。【選択図】　図２
2004090078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺金属板の幅方向中間部を長手方向に伸びる領域に凹凸を成形する方法であり、
長尺金属板の幅方向中間部に対応する長さ範囲に凹凸を有する他に、長尺金属板の幅方向両端部に対応する長さ範囲にも凹凸を有する一対のロールを用意し、
その一対のロール間に長尺金属板を通過させて、幅方向中間部と幅方向両端部に凹凸を成形することによって、長尺金属板に生じる長手方向の応力が幅方向で均質化した状態で成形することを特徴とする長尺金属板のロール成形方法。
【請求項２】
長尺金属板の幅方向両端部に成形される凹凸が、幅方向に伸びる峰部と谷部が長手方向に繰り返された凹凸であることを特徴とする請求項１に記載のロール成形方法。
【請求項３】
長尺金属板の幅方向両端部に成形される凹凸が、峰部または谷部が長手方向に伸びた凹凸であり、その長手方向の距離が幅方向中間部の凹凸成形領域の長手方向の距離よりも長いことを特徴とする請求項１に記載のロール成形方法。
【請求項４】
長尺金属板の幅方向両端部に成形される凹凸が、内側に配置された請求項３の凹凸と、外側に配置された請求項２の凹凸の組合わせからなることを特徴とする請求項１に記載のロール成形方法。
【請求項５】
長尺金属板にロール成形する装置であって、一対の成形ロールを備え、その成形ロールの長尺金属板の幅方向中間部に対応する長さ範囲に凹凸が形成されている他に、長尺金属板の幅方向両端部に対応する長さ範囲にも凹凸が形成されており、長尺金属板に生じる長手方向の応力が幅方向で均質化した状態で成形することを特徴とする長尺金属板のロール成形装置。
【請求項６】
前記一対のロールのロールシャフトと接する面から、シャフト軸とシャフト半径を含む面内で伸びる複数のスリットが放射状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載のロール成形装置。
【請求項７】
長尺金属板の幅方向両端部に対応する長さ範囲に、幅方向に伸びる峰部と谷部が長手方向に繰り返されている凹凸が形成されており、一方のロールの峰部に他方のロールの谷部が噛合うことを特徴とする請求項５に記載のロール成形装置。
【請求項８】
一方のロールの長尺金属板の幅方向両端部に対応する長さ範囲に長手方向に伸びる峰部が形成されており、他方のロールの長尺金属板の幅方向両端部に対応する長さ範囲に長手方向に伸びる谷部が形成されており、一方のロールの峰部に他方のロールの谷部が噛合い、前記峰部と谷部の長手方向に伸びる距離が幅方向中間部の凹凸成形領域の長手方向の距離よりも長いことを特徴とする請求項５に記載のロール成形装置。
【請求項９】
長尺金属板の幅方向両端部に対応する長さ範囲の内側に請求項８の凹凸が形成され、外側に請求項７の凹凸が形成されていることを特徴とする請求項５に記載のロール成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、長尺金属板を一対の成形ロール間に通過させて、長尺金属板に凹凸を成形する技術に関する。特に、成形された長尺金属板に、捩れや反りや皺が発生することを抑制するロール成形技術に関する。なおここでいう金属板は、金属箔と通称される程度に薄い金属板を含むものである。
【０００２】
【従来の技術】特開２００１−７１０４２号公報に、高低差が大きくてピッチが細かい凹凸をロール成形する技術が開示されている。ロールに設けられているポンチ部とダイス孔の位置と形状を最適化することにより、金属板に割れや亀裂が発生することを防止しながら高低差が大きくてピッチの細かい凹凸をロール成形することに成功している。
【０００３】
上記のロール成形技術は、金属板に割れや亀裂が発生することを防止しながら高低差が大きくてピッチの細かい凹凸を成形することに成功しており、非常に優れた技術である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】燃料電池のセパレータを生産する場合、凹凸が成形された金属板を複数枚積層する。凹凸が成形された金属板に、捩れや反りや皺が発生していると、積層したときに凹凸を利用して区画されるガス流路間の気密性が損なわれる。板厚が０．１ｍｍ以下の薄い金属板（又は箔）をロール成形する場合、捩れや反りや皺の発生を抑制しながら凹凸を成形することがひどく難しい。
特開２００１−７１０４２号公報に記載のロール成形技術は、高低差が大きくてピッチの細かい凹凸を成形する非常に優れた技術であるものの、板厚が薄い場合に、捩れや反りや皺の発生を抑制しながら成形できるようにするための改良が必要とされている。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ロール成形時に長尺金属板に生じる長手方向の応力を幅方向に均質化することにより、成形された長尺金属板に捩れや反りや皺が発生することを抑制できる加工方法と加工装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段と作用】請求項１の発明は、長尺金属板の幅方向中間部を長手方向に伸びる領域に凹凸を成形する方法であり、以下の工程を備えている。即ち、長尺金属板の幅方向中間部に対応する長さ範囲に凹凸を有する他に、長尺金属板の幅方向両端部に対応する長さ範囲にも凹凸を有する一対のロールを用意する。その一対のロール間に長尺金属板を通過させて、幅方向中間部と幅方向両端部の両方に凹凸を成形することによって、長尺金属板に生じる長手方向の応力が幅方向で均質化した状態で成形する。
【０００６】
幅方向の中間部を長手方向に伸びる領域に凹凸を成形する場合、凹凸成形領域の長手方向の長さは成形によって短縮される。それに対して幅方向両端部に凹凸が成形されない場合には、長手方向の長さは成形後にも短縮されない。この相違に対応して、長尺金属板に生じる長手方向の応力が幅方向で不均一となり、幅方向に不均一な応力分布が、成形された金属板に捩れや反りや皺を発生させる。
本発明の成形方法では、凹凸を必要とする幅方向の中間部だけでなく、本当なら凹凸を必要としない両端部にも凹凸を成形する。これによって、長尺金属板に生じる長手方向の応力が幅方向で均質化される。長手方向の応力が幅方向で均質化されることによって、成形された金属板に捩れや反りや皺が発生することを抑制できる。
【０００７】
請求項２の発明は、長尺金属板の幅方向両端部に、幅方向に伸びる峰部と谷部が長手方向に繰り返されている凹凸を成形することを特徴とする。
峰部と谷部が繰り返されることにより、金属板の幅方向中間部と幅方向両端部に生じる長手方向の応力分布を均質化することができる。
【０００８】
長尺金属板の幅方向両端部に成形される凹凸を、請求項３に示されるように、峰部が長手方向に伸びる凸（（これを裏から見れば谷部で構成される凹）とし、その長手方向の距離を幅方向中間部の凹凸成形領域の長手方向の距離よりも長くすることが有効である。
両端部に成形される峰状あるいは谷状の長手方向に伸びる凹凸形状は、金属板の幅方向両端部の剛性を高めることに寄与する。凹凸形状の長手方向の距離を、幅方向中間部の凹凸成形領域の長手方向の距離よりも長くすることで、幅方向の応力分布の違いに起因して生じる反りや皺の発生を防止することができる。
【０００９】
長尺金属板の幅方向両端部に成形される凹凸を、請求項４に示されるように、請求項３の凹凸を内側に配置し、請求項２の凹凸を外側に配置した組合わせで構成することが特に有効である。
請求項２と請求項３の凹凸を組み合わせることによって、長手方向に働く応力が幅方向で均質化され、幅方向両端部の剛性を高めることが可能となり、これにより金属板が捩れたり反ったり皺がよったりすることを抑制することができる。
【００１０】
本発明は、また、長尺金属板が捩れたり反ったり皺がよったりすることがないようにしながらロール成形する装置を創作した。このロール成形装置は、一対の成形ロールを備えている。その成形ロールには、長尺金属板の幅方向中間部に対応する長さ範囲に凹凸が形成されている他に、長尺金属板の幅方向両端部に対応する長さ範囲にも凹凸が形成されている。幅方向中間部に対応する凹凸と、幅方向両端部に対応する凹凸は、長尺金属板に生じる長手方向の応力が幅方向で均質化されるように設定されている。
【００１１】
金属板の幅方向中間部に対応する長さ範囲に形成された凹凸は、成形品に求められる凹凸と対応している。幅方向両端部に対応する長さ範囲にも凹凸が形成された成形ロールを用いることにより、長尺金属板の幅方向両端部にも幅方向中間部と同等の応力を生じさせて、長尺金属板に生じる長手方向の応力が幅方向で均質化した状態で成形することが可能となる。
【００１２】
請求項６の発明は、長尺金属板にロール成形する装置であって、成形ロールのロールシャフトと接する面から、シャフト軸とシャフト半径方向を含む面内で伸びる複数のスリットが放射状に形成されていることを特徴とする。
成形ロールは、一つの成形型もしくは複数の分割型を組み立てた成形型から構成されており、ロールシャフトと接するように固定される。成形ロールのロールシャフトと接する面から、シャフト軸とシャフト半径を含む面内で伸びる複数のスリットが放射状に形成されていると、成形ロールとロールシャフトとの密着性を向上させることができ、成形精度が向上する。
【００１３】
請求項７のロール成形装置は、金属板の幅方向両端部に対応する長さ範囲に、幅方向に伸びる峰部と谷部が長手方向に繰り返された凹凸が形成されていることを特徴とする。このとき、一方のロールの峰部に他方のロールの谷部が噛合う。
【００１４】
一対の成形ロールの、金属板の幅方向両端部に対応する長さ範囲に、幅方向に伸びる峰部と谷部が繰り返して形成されており、一方のロールの峰部に他方のロールの谷部が噛合う形状となっていると、ロールの間を通過する長尺金属板の幅方向の両端部に幅方向に伸びる峰部と谷部が長手方向に繰り返された凹凸が成形される。これにより、長尺金属板に生じる長手方向の応力が幅方向で均質化される。
【００１５】
請求項８に示されるように、一方の成形ロールの、長尺金属板の幅方向両端部に対応する長さ範囲に長手方向に伸びる峰部を形成し、他方のロールの、長尺金属板の幅方向両端部に対応する長さ範囲に長手方向に伸びる谷部を形成することが有効である。ここで、一方のロールの峰部に他方のロールの谷部が噛み合い、峰部と谷部の長手方向に伸びる距離が幅方向中間部の凹凸成形領域の長手方向の距離よりも長いことが好ましい。
本発明の成形ロールの間を通過して成形される長尺金属板には、幅方向両端部において、長手方向に伸びる距離が幅方向中間部の凹凸成形領域の長手方向の距離よりも長い、峰状あるいは谷状のリブが成形される。このリブが、成形された金属板に皺等が発生するのを抑制する。
【００１６】
さらに、請求項９に示されるように、長尺金属板の幅方向両端部に対応する長さ範囲の内側に請求項８の凹凸を形成し、外側に請求項７の凹凸を形成することが極めて有効である。
請求項７と請求項８の凹凸が形成された成形ロールの間を通過する長尺金属板には、長尺金属板の送り速度が制御された状態で、幅方向両端部に凹凸が成形される。これにより、長尺金属板に生じる長手方向の応力が幅方向で均質化され、幅方向両端部の剛性を高めることが可能となる。本発明によると、成形する金属板に皺等が発生することを効果的に抑制することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に説明する実施例の主要な特徴を次に列記する。
（形態１）一対の成形ロールが近接して配置され、モータによって両成形ロールが同一速度で回転させられて長尺金属板のロール成形を行う。
（形態２）形態１の成形ロールは、ロールシャフトの軸方向中間部の外周に固定されて金属板の幅方向中間部に凹凸を成形する成形型と、成形型の軸方向両側に固定されて金属板の幅方向両端部に凹凸を成形する一対の分割型と、ロールシャフトを挟んで成形型の反対側に配置されて成形を行わないダミーが組み合わされて略円筒形に構成されている。
（形態３）成形ロールの中間部に固定される成形型には、成形する長尺金属板の幅方向中間部に対応する長さ範囲で、凸と凹が交互に形成された凹凸領域が形成されている。一対の成形ロールの間では、凹と凸の配置関係と凹凸量が、成形時に噛み合うように互いに逆になっている。
（形態４）成形ロールの両端部に固定される分割型には、幅方向に伸びる峰部と谷部が回転方向に繰り返されている凹凸が外側に形成されており、回転方向に伸びる峰部もしくは谷部が内側に形成されている。一対の成形ロールの間では、凹と凸の配置関係が成形時に噛み合うように逆になっている。
（形態５）形態４の分割型の峰部もしくは谷部の回転方向の距離が、幅方向に伸びる峰部と谷部が回転方向に繰り返されている長さよりも長い。
（形態６）幅方向中間部の凹凸が成形された領域と、幅方向両端部の凹凸が成形された領域との間に存在する平坦な未成形領域内で切断され、幅方向中間部に凹凸が成形されているとともに幅方向両端部に平坦領域が残された金属板が生産される。
【００１８】
【実施例】以下に、本発明のロール成形方法とロール成形装置の実施例を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
（第一実施例）
図１は、本発明の第一実施例に係わる、ロール成形装置の構成を模式的に示している。
本実施例のロール成形装置では、一対の成形ロール１ａ、１ｂが上下に近接して配置されている。上側の成形ロール１ａは、上側のロールシャフト２ａの軸方向中間部の外周に固定された成形型４ａと、成形型４ａの軸方向の両端部に固定された分割型６ａ，６ｃと、ロールシャフト２ａの直径を挟んで成形型４ａの反対側に固定された成形には関与しないダミー８ａとが組み合わされて構成されている。下側の成形ロール１ｂは、下側のロールシャフト２ｂの軸方向中間部の外周に固定された成形型４ｂと、成形型４ｂの軸方向の両端部に固定された分割型６ｂ，６ｄと、ロールシャフト２ｂの直径を挟んで成形型４ｂの反対側に固定された成形には関与しないダミー８ｂとが組み合わされて構成されている。ロールシャフト２ａ，２ｂの両端部は、ベアリングホルダー１４によって装置全体を支えるフレーム１６に対して回転可能に保持されている。ロールシャフト２ａ，２ｂには減速機１２が接続されており、減速機１２を介してモータ１１が接続されている。モータ１１によって成形ロール１ａ，１ｂが同一速度で反対方向に回転させられる。
【００１９】
図２は、上下に近接して配置された一対の成形ロール１ａ、１ｂを模式的に示す。
上側のロールシャフト２ａの軸方向中央部には成形型４ａが固定されている。成形型４ａには、成形する長尺金属板の幅方向中間部に対応する幅方向の長さ範囲に、成型品に求められる凹凸形状とほぼ同一の形状の凹部２３ａと凸部２５ａが幅方向に交互に形成された凹凸領域２４ａが形成されている。凹と凸の関係を図示するために、凹部２３ａと凸部２５ａに亘って湾曲するカーブを付加してある。成形型４ａの軸方向の両側には、分割型６ａと６ｃが固定されている。分割型６ａと６ｃの外側寄りには、幅方向に伸びる峰部と谷部が回転方向に繰り返されている凹凸部２０ａ，２０ｃが形成されており、内側寄りには回転方向に伸びる谷部２２ａ，２２ｃが形成されている。凹凸部２０ａ，２０ｃの回転方向の長さは、凹凸領域２４ａの回転方向の長さにほぼ等しいが、谷部２２ａ、２２ｃの回転方向の長さは、凹凸領域２４ａの回転方向の長さよりも長い。
下側のロールシャフト２ｂの軸方向中央部には成形型４ｂが固定されている。成形型４ｂには、成形する長尺金属板の幅方向中間部に対応する幅方向の長さ範囲に、成型品に求められる凹凸形状とほぼ同一の形状の凹部２３ｂと凸部２５ｂが幅方向に交互に形成された凹凸領域２４ｂが形成されている。凹と凸の関係を図示するために、凹部２３ｂと凸部２５ｂに亘って湾曲するカーブを付加してある。成形型４ａとは、幅方向の凹部と凸部の配置関係と凹凸量が逆であり、凹部２３ａと凸部２５ｂの幅方向位置が一致し、凸部２５ａと凹部２３ｂの幅方向位置が一致し、凹部２３ａと凸部２５ｂが噛合い、凸部２５ａと凹部２３ｂが噛合う。成形型４ｂの軸方向の両側には、分割型６ｂと６ｄが固定されている。分割型６ｂと６ｄの外側寄りには、幅方向に伸びる峰部と谷部が回転方向に繰り返されている凹凸部２０ｂ，２０ｄが形成されており、内側寄りには回転方向に伸びる峰部２２ｂ，２２ｄが形成されている。凹凸部２０ａと凹凸部２０ｂは、噛合う。即ち、一方の谷部に他方の峰部が対応し、一方の峰部に他方の谷部が対応する。同様に、凹凸部２０ｃと凹凸部２０ｄも噛合う。谷部２２ａと峰部２２ｂの幅方向位置が一致し、谷部２２ｃと峰部２２ｄの幅方向位置が一致し、谷部２２ａと峰部２２ｂが噛合い、谷部２２ｃと峰部２２ｄが噛合う。凹凸部２０ｂ，２０ｄの回転方向の長さは、凹凸領域２４ｂの回転方向の長さにほぼ等しいが、峰部２２ｂ、２２ｄの回転方向の長さは、凹凸領域２４ｂの回転方向の長さよりも長い。
【００２０】
ロールシャフト２ａには、成形型４ａと分割型６ａ，６ｃに対してロールシャフト２ａの直径を挟んだ反対側にダミー８ａが組合わされて固定されている。ダミー８ａと、成形型４ａと分割型６ａ，６ｃの間には、成形型４ａと分割型６ａ，６ｃを周方向に位置決めして固定するのためのキー１０が固定されている。
ロールシャフト２ｂには、成形型４ｂと分割型６ｂ，６ｄに対してロールシャフト２ｂの直径を挟んだ反対側にダミー８ｂが組合わされて固定されている。ダミー８ｂと、成形型４ｂと分割型６ｂ，６ｄの間には、成形型４ｂと分割型６ｂ，６ｄを周方向に位置決めして固定するのためのキー１０が固定されている。
成形型４ａと分割型６ａ，６ｃが固定されている側のロール半径は、ダミー８ａが固定されている側のロール半径よりも大きい。成形型４ｂと分割型６ｂ，６ｄが固定されている側のロール半径は、ダミー８ｂが固定されている側のロール半径よりも大きい。
ロールシャフト２ａ，２ｂに、成形型と分割型とダミーを組合わせて固定して構成した成形ロール１ａ，１ｂの形状は、略円筒形である。
【００２１】
一対の成形ロール１ａ，１ｂの図１のＩＩＩ―ＩＩＩ断面を図３に示し、ロールシャフト軸に沿った下側の成形ロール１ｂの断面を図４に示す。
成形型４ａ、４ｂのロールシャフト２ａ，２ｂと接する面からは、スリット１８が放射状に形成されている。各スリット１８は、シャフト軸とシャフト半径を含む面内で伸びている。ロールシャフト２ａ，２ｂには、成形型４ａ，４ｂの周方向の位置決め基準とするキー２６が設けられており、ロールシャフト２ａ，２ｂに対する成形型４ａ、４ｂの周方向の位置決めを容易に正確に行うことができる。
【００２２】
図４に示すように、分割型６ｂ，６ｄ（６ａ，６ｃ）は、成形型４ｂ（４ａ）に重ね合わせて固定される。図３の実線１９は、成形型４ａ，４ｂが分割型６ａ，６ｃ，６ｂ，６ｄに接する面を示している。
成形型４ａ、４ｂとロールシャフト２ａ，２ｂには、分割型６ａ，６ｃ，６ｂ，６ｄで最終的には充填される部分に、シャフト軸の中心方向に向かうボルト孔が複数設けられており、複数のボルト１７によって、成形型４ａ、４ｂはロールシャフト２ａ，２ｂへ固定されている。ボルト１７は、スリット１８で分割されるブロックの適宜な間隔で設けられている。スリット１８が放射状に形成されているために、複数のボルト１７で成形型４ａ、４ｂをロールシャフト２ａ，２ｂへ固定すると、成形型４ａ、４ｂの内面はロールシャフト２ａ，２ｂの外面に密着し、成形型４ａ、４ｂをロールシャフト２ａ，２ｂへ位置精度良く固定することができる。
【００２３】
分割型６ａ，６ｃ，６ｂ，６ｄに形成された、幅方向に伸びる峰部と谷部が回転方向に繰り返されている凹凸部２０ａ〜２０ｄは、成形ロール１ａ、１ｂの回転時に長尺金属板を挟んで保持し、長尺金属板の送り速度を適切に制御する。また、通過する長尺金属板の両端部に、幅方向に伸びる峰部と谷部が長手方向に繰り返されている凹凸形状を成形することができる。
凹凸部２０ａ〜２０ｄの峰部と谷部の高低差は、成形品の凹凸に対応する２３ａ，２３ｂ，２５ａ，２５ｂの凹凸部の高低差よりも高く、峰部と谷部の繰り返しのピッチは長尺金属板の板厚の１０倍以上が好ましい。
【００２４】
本実施例のロール成形装置で成形した長尺金属板２７の一例を図５に示す。幅方向中間部を長手方向に伸びる領域には、成形型４ａ，４ｂの間に挟み込まれることによって成形された凸部３２と凹部３０が幅方向に交互に成形されている。凸部３２と凹部３０の表面形状は、凹部２３ａと凸部２５ｂ、ならびに、凸部２５ａと凹部２３ｂの表面形状にほぼ等しい。長尺金属板２７の幅方向両端部には、凹凸部２０ａ〜２０ｄの間に挟み込まれることによって成形された、幅方向に伸びる峰部と谷部が長手方向に繰り返された波形形状３６が成形されている。波形形状３６は、平面視すると波形に見えないために、図５では斜めに見下ろした様子で図示している。波形形状は左右対称である。凸部３２と凹部３０が幅方向に繰り返されている領域と、波形形状３６との間に、峰部（裏から見れば谷部）が長手方向に伸びるリブ３４が成形されている。凸部３２と凹部３０が幅方向に繰り返されている領域と、長手方向に伸びるリブ３４との間に、成形されないで平坦面を維持している領域２６が確保されている。
【００２５】
成形ロール１ａ，１ｂの回転に伴って、長尺金属板２７は、成形型４ａ、４ｂ間と、分割型６ａ，６ｃと６ｂ，６ｄ間に挟み込まれて長手方向の距離が圧縮されながら成形される。幅方向の中間部と両端部に同時に凹凸形状が成形されために、長手方向の圧縮の程度は、長尺金属板２７の幅方向に均一化される。即ち、長尺金属板に生じる長手方向の応力は幅方向で均質化されている。また、凹凸部３０、３２の長手方向の長さよりもリブ３４の方が長いために、凹凸部３０、３２とその周囲の平坦領域２６では、長手方向の応力が長手方向にも均質化されている。平坦領域２６に皺が発生することがない。
長尺金属板２７がダミー８ａと８ｂの間に挟み込まれている間は、ダミー８ａと８ｂ間の間隔が広いためにダミー８ａと８ｂが空転し、長尺金属板２７は送られない。図５に示すように、長尺金属板２７には、幅方向中間部を長手方向に伸びる凹凸成形領域に凹部３０と凸部３２が長手方向に断続的に成形される。凹部３０と凸部３２が長手方向に不連続な領域は、凹凸が成形されないで平坦面を維持している
【００２６】
ロール成形された長尺金属板２７は、長手方向の距離が短縮化している。短縮化の程度は幅方向でほぼ一様である。長手方向の距離を短縮化させながら成形するために、金属板２７に割れや亀裂が生じにくく、成形形状の自由度が非常に高く、高低差が大きくてピッチの細かい凹凸を成形する事ができる。また、凹凸形状３６とリブ３４とによって幅方向両端部に生じる応力状態と、幅方向中間部に生じる応力状態が均質化されており、凹凸成形領域の周辺領域２６に皺が発生しない。さらに、リブ３４によって周辺部の剛性が増しているため、長尺金属板２７の全体が捩れたり反ったりすることもない。
【００２７】
成形された長尺金属板２７は点線２５で切断され、凹凸成形領域とその周囲の平坦領域が切り出されて使用される。切り出された金属板２８を複数枚積層して作成した燃料電池のセパレータを図６に示す。高分子電解質膜５２を挟んだ平板の電極５４ａと５４ｂが複数枚積層された間に、凹凸が成形された金属板２８が２枚ずつ、凹部４２が凸部４４に接するように配置され、水素ガス流路４８と酸素ガス流路５０と冷却水流路４６を仕切る。このとき、本発明によるロール成形方法とロール成形装置によって成形された金属板２８には、捩れや反りや皺がないため、ガスシール性が高い。
【００２８】
（第二実施例）　図７は、本発明の第二実施例に係わるロール成形装置の構成を模式的に示している。ロールシャフト軸に直交する一対の成形ロール１ａ，１ｂの断面を図８に示し、ロールシャフトの軸に沿った上側成形ロール１ａの断面を図９に示す。第一実施例と同一のものについては、同一符号を付与して重複説明を割愛する。
本実施例の下側の成形ロール１ｂは、ロールシャフト２ｂの軸方向中間部に固定された成形型４ｂと、成形型４ｂの軸方向両端部に固定される２対の分割型７ｂ，７ｄ，９ｂ，９ｄと、成形を行わないダミー８ｂが組み合わされた略円筒形をしている。上側の成形ロール１ａは、ロールシャフト２ａの軸方向中間部に固定された成形型４ａと、成形型４ａの軸方向両端部に固定される２対の分割型７ａ，７ｃ，９ａ，９ｃと、成形を行わないダミー８ａが組み合わされた略円筒形をしている。
【００２９】
図９に示すように、下側のロールシャフト２ｂの軸方向中間部に固定された成形型４ｂには、成形する凹凸形状にほぼ一致する形状の凹部２３ｂと凸部２５ｂが幅方向に交互に配置された凹凸領域２４ｂが形成されている。成形型４ｂの軸方向両側に固定された分割型７ｂと７ｄには、回転方向に伸びる峰部２２ｂ，２２ｄが形成されている。その外側に配置されている分割型９ｂと９ｄには、幅方向に伸びる峰部と谷部が回転方向に繰り返されている凹凸部２０ｂ，２０ｄが形成されている。軸方向両端部の分割型７ｂ，７ｄ，９ｂ，９ｄは成形型４ｂに重ね合わせて、ロールシャフト２ｂに固定される。
上側の成形型４ａには、成形型４ａと幅方向の凹部と凸部の配置関係と凹凸量が反転した凹凸領域が形成されている。上側の分割型７ａ，７ｃ，９ａ，９ｃは下側の対になる分割型の形状に対応し、凸部と凹部が逆となって噛み合うことのできる凹凸形状が形成されている。
【００３０】
本実施例のロール成形装置によって成形した長尺金属板２７の一例を図１０に示す。幅方向の中間部に形成される凹凸形状は、凹部３０ｂが途中で分岐してピッチの細かい凹部３０ａを成形している。これに対応して、凸部３２ａは、凸部３２ｂの本数の２倍の本数に分割されており、幅が狭くなっている。このため、凹凸形状３０ｂ，３２ｂが成形されている領域と、凹凸形状３０ａ，３２ａが成形されている領域とでは、成形後の残留応力の値が異なる。
【００３１】
本実施例では、長尺金属板２７の中間部の残留応力の変化に対応して、両端部に２種類の凹凸が形成されている。分割型９ａ〜９ｄで成形される峰部と谷部が繰り返されている凹凸形状３６のピッチは、凹凸３０ａ，３２ａに対応する部分では細かく、凹凸３０ｂ，３２ｂに対応する部分では粗い。ピッチが細かい凹凸形状３６ａによって、長尺金属板２７の長手方向の圧縮量を大きくしている。また図８に示すように、分割型７ａ〜７ｄに形成した凹凸形状２２の高さＨは、凹凸３０ｂと３２ｂに対応する部分での高さＨ２よりも、凹凸３０ａと３２ａに対応する部分での高さＨ１の方を高くして剛性を高めるとともに、応力分布を幅方向に均質化している。
長尺金属板２７の残留応力の値が成形の途中で変化する場合でも、幅方向の応力状態を均質化することにより、捩れや反りの発生を抑制し、平坦部に皺がよるのを抑制することができる。
【００３２】
本実施例の成形ロール１ａは、軸方向中間部に固定される成形型４ａの他に、軸方向両端部に固定される分割型を４個（７ａ，７ｃ，９ａ，９ｃ）に分割し、一対の分割型７ａ，７ｃには回転方向に伸びるリブ３４を成形する凹凸部２２が形成され、他方の対の分割型９ａ，９ｃには幅方向に伸びる峰部と谷部が回転方向に繰り返されている凹凸部２０が形成されている。これにより、リブ３４の高低差や、峰部と谷部の繰り返し３６のピッチや高低差のいずれか一方のみを調整することが可能であり、長尺金属板２７の様々な応力状態に対応ができる。これにより、長尺金属板２７に捩れや反りや皺が発生することを容易に防止できる。
【００３３】
（第三実施例）　この実施例では、図１１に示す凹凸形状を長尺金属板２７に成形する。長尺金属板２７の中央には、幅の広い凸部３８が設けられており、その頂部に凹部４０が長手方向に断続的に残されている。凸部３８の両側には、凹部３０と凸部３２が交互に形成されている。
本実施例のロール成形装置とロール成形方法も第一実施例とほぼ同様であり、成形型４ａと４ｂが有する表面の凹凸形状が異なっている。従来、中央部に幅の広い凸部３８や凹部４０を有する形状を成形する場合には、中間の凹凸部３０，３２との応力状態が均質化しにくく、反りや捩れの解消が一層困難であった。本実施例では、幅方向に伸びる峰部と谷部が回転方向に繰り返されている凹凸部２０ａ〜２０ｄが、成形ロールの回転時に長尺金属板２７を挟んで保持し、長尺金属板２７を長手方向に圧縮しながら成形を行うことができる。また、長尺金属板の両端部に成形されるリブ３４と、幅方向に伸びる峰部と谷部が繰り返されている凹凸形状３６が成形されることで、長尺金属板２７に生じる長手方向の応力を幅方向で均質化することが可能となった。このため、本実施例の長尺金属板２７は、成形後も反りや捩れや周辺部の皺の発生が防止される。
【００３４】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、実施例では一対の成形ロールが上下に配置されるが、左右若しくは一定の角度を有して上下に配置することも可能である。また実施例では、ダミーを用いてロールの１回転で１枚の金属板を成形するが，ダミーに代わって成形型を用いると、ロールの１回転で２枚の金属板を成形することができる。また、１本の成形ロールの長さを長くして、長さ方向に２個の成形型を繰り返して固定することも可能であり、この場合には、左右一対の長尺金属板を同時に成形加工することができる。ロール成形装置の構成は、成形品の特性が変わらない範囲で、自由に追加したり変更したりすることができる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。
【００３５】
【発明の効果】以上のように、本願発明の長尺金属板のロール成形方法とロール成形装置によると、板厚が０．１ｍｍ以下の薄い金属板に凹凸を成形する場合に、長尺金属板にかかる長手方向の応力を幅方向に均質化することができる。これにより、板厚の薄い長尺金属板が捩れたり反ったり皺がよったりすることを抑制しながらロール成形することが可能となった。
本願発明のロール成形方法とロール成形装置によって凹凸が成形された金属板を用いて燃料電池のセパレータを製造する場合、積層作業が容易であり、積層したときに凹凸を利用して形成されるガス流路間の気密性が高いセパレータを製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例のロール成形装置の構成を模式的に示す図。
【図２】本発明の第一実施例の一対の成形ロールの構成を模式的に示す図。
【図３】本発明の第一実施例の一対の成形ロールの横断面図。
【図４】本発明の第一実施例の上側成形ロールの縦断面図。
【図５】本発明の第一実施例で成形される長尺金属板の形状を示す図。
【図６】本発明の第一実施例で成形された金属板を積層して製造する燃料電池のセパレータの断面を模式的に示す図。
【図７】本発明の第二実施例のロール成形装置の構成を模式的に示す図。
【図８】本発明の第二実施例の一対の成形ロールの横断面図。
【図９】本発明の第二実施例の上側成形ロールの縦断面図。
【図１０】本発明の第二実施例で成形される長尺金属板の形状を示す図。
【図１１】本発明の第三実施例で成形される長尺金属板の形状を示す図。
【符号の説明】
４ａ、４ｂ：成形型
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ：分割型
２３ａ、２３ｂ：凹部
２５ａ，２５ｂ：凸部
２２ａ，２２ｃ：谷部
２２ｂ、２２ｄ：峰部
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ：凹凸
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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