(57)【要約】      （修正有）【課題】形状精度と寸法精度を高めた、金属製双極板を製作するための方法および装置を提供する。【解決手段】プレスとして、少なくとも３段の連続複合金型を有する液圧式ファインブランキングプレス２２が使用され、この連続複合金型の第１段において、テープ１６内にブランクが部分的に切り抜かれ、続いて第２段において、少なくとも２５００〜３５００ｋＮの変形力で表面構造体が押圧変形によって、つながっているブランクに形成され、内部成形部、スリットおよび基準ジオメトリ部が打抜きによってブランク内とブランク上に形成され、そして第３段において、外側輪郭の打抜きと、双極板用の出来上がったブランクの排出が行程運動のサイクルで順々に行われる。【選択図】図３
2013132691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流れ場用表面構造体と、板内の穴やスリットのような内部成形部と、その外形部の基準ジオメトリ部を有する、金属箔テープからなる双極板を製作するための方法であって、前記テープが、プレスのプランジャの下死点で開放し前記プレスのプランジャの上死点で閉じる金型に供給され、前記テープが、少なくとも１個の変形パンチ、打抜きパンチ、穿孔パンチおよびガイドからなり、プレステーブルに固定された金型上側部分と、打抜きダイを有し、上死点と下死点との間で行程運動を行う少なくとも１個の金型下側部分との間で、閉鎖時に挟持され、続いて前記テープが打抜き加工および変形加工される、上記方法において、
前記プレスとして、少なくとも３段の連続複合金型を有する液圧式ファインブランキングプレスが使用され、この連続複合金型の第１段において、前記テープ内にブランクが部分的に切り抜かれ、続いて第２段において、少なくとも２５００〜３５００ｋＮの変形力で前記表面構造体が押圧変形によってブランクに形成され、前記内部成形部、前記スリットおよび前記基準ジオメトリ部が打抜きによって前記ブランク内と前記ブランク上に形成され、そして第３段において、外側輪郭の打抜きと、前記双極板用の出来上がったブランクの排出が行程運動のサイクルで順々に行われることを特徴とする方法。
【請求項２】
金型下側部分の受け型と金型上側部分の適切な押し型によって形成される前記表面構造体と、金型上側部分の打抜きパンチおよび穿孔パンチと金型下側部分の打抜きダイによって形成される双極板の内部成形部（穴）およびスリットが、同じ加工操作内で順々に発生させられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記押圧変形によって、いろいろな表面構造体、好ましくは溝、雷文模様または渦巻き状の通路の場あるいはこぶの場がブランクに形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
いろいろな断面形状、例えばｕ字状、楕円形、半円形、放物線状またはｖ字状の断面形状を有する溝または通路が発生させられることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
次の他の特徴：
ａ）前記双極板用の前記ブランクの端面エッジと任意選択的に側方エッジを切り抜き、この場合前記ブランクは前記テープにつながったままであり、
ｂ）前記変形パンチ、穿孔パンチおよび打抜きパンチの戻り行程時に前記金型を開放し、押圧変形、穿孔および打抜きのために、切り抜いた前記ブランクを有する前記テープを供給し、この場合前記テープを新たに挟持した後で先ず最初に前記表面構造体の押圧変形、続いて前記ブランク内の穿孔、そして前記ブランクの外形部の前記基準ジオメトリ部の打抜きが、前記ブランクを前記テープにつなげたままの状態で、第２作業段において垂直方向の順序で実施され、
ｃ）前記変形パンチ、打抜きパンチおよび穿孔パンチが上死点に戻る際に前記金型を新たに開放し、切り抜かれ、押圧変形され、穿孔されそして打ち抜かれたブランクを、前記双極板の外側輪郭を打ち抜くために第３作業段に供給し、この場合前記ブランクが前もって挟持された前記テープから分離され、打抜き平面の下方へ垂直に落下した後でコンベヤベルトを用いて閉じた前記金型から搬出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
変形パンチ、穿孔パンチおよび打抜きパンチの戻り行程中に、前記第２作業段内で、前記ブランクの前記端面エッジが、前記下側部分内に設けられた、ファインブランキングプレスのプランジャで駆動される曲げパンチによって変形されて、上側部分の方へ直立する脚部を形成することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第２作業段と第３作業段との間で、空の行程の形態の他の作業段が任意選択的に実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記金属箔テープとして、０．１〜０．５ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍの厚さを有する、品質１．４４０４またはＸ２ＣｒＮｉＭｏ１８−１４−３の特殊鋼、鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金およびハステロイ合金からなる箔が使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記基準ジオメトリ部として、複数の基準が前記ブランクの外形部に打ち抜かれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法を実施するための、金属箔テープからなる双極板を製作するための装置であって、前記双極板が流れ場用の表面構造体（５）と、板（１）内の穴やスリットのような内部成形部（７、８、９、１０、１１、１２）と、その外形部の基準ジオメトリ部（１４、１５、１６）を有し、前記装置がプレスのプランジャ（３７）によって駆動される連続複合金型（１９）を備え、前記プレステーブル（２３）上に固定されたこの連続複合金型の金型上側部分（１８）が少なくとも１個の穿孔パンチ（３１）および打抜きパンチ（３２）と、案内囲い（３４）を有し、前記プランジャ（３７）の上死点と下死点との間で行程運動を行う連続複合金型の金型下側部分（１７）が少なくとも１個の打抜きダイ（２０）を有する、上記装置において、
連続複合金型が、前記双極板（１）用ブランク（Ｚ）の端面エッジ（Ｓ）と任意選択的に側方エッジ（ＳＲ）を部分的に切り抜くための少なくとも１個の第１段（Ｉ）と、前記ブランク（Ｚ）に表面構造体（５）を成形するため、内部成形部（７、８、９、１０、１１、１２）を穿孔するためおよび切り抜いた前記ブランク（Ｚ）において前記基準ジオメトリ部（４、１５、１６）を打ち抜くための第２段（ＩＩ）と、外側輪郭を打抜き、そして前記金型（１９）から出来上がった前記双極板を排出するための第３段（ＩＩＩ）を有し、プレスとして、前記金型上側部分（１８）と金型下側部分（１７）に互いに液圧的に作用する刃形リングピストン（２４）とカウンタピストン（４０）を有するファインブランキングプレス（２２）が設けられ、前記第２段（ＩＩ）において少なくとも１個の押し型（２６）が変形のために、穿孔パンチ（３１）と打抜きパンチ（３２）の行程運動中にこの穿孔パンチと打抜きパンチよりも先行するように、前記刃形リングピストン（２４）とカウンタピストン（４０）が調和していることを特徴とする装置。
【請求項１１】
前記第１段（Ｉ）が前記金型下側部分（１７）に、打抜きダイ（２０）内に配置された、ブランク（Ｚ）を部分的に切り抜くための少なくとも第１と第２の打抜き穴（４１、４３）を有し、そして前記金型上側部分（１８）に切り抜きパンチ（３０）を備え、この場合前記打抜き穴（４１、４３）に屑通路（４６、４８）が付設され、この屑通路が、前記金型下側部分（１７）の下方に配置された、前記金型（１９）から屑を搬出するためのコンベヤベルト（４７または４９）まで達していることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第２段（ＩＩ）が前記金型下側部分（１７）に、前記双極板（１）の前記表面構造体（５）の形状、構造および位置に適合した表面構造体を有する、囲い（５２）内に挿入された少なくとも１個の受け型（５３）と、打抜きダイ（２０）内に配置された、前記内部成形パンチ（３１）および打抜きパンチ（３２）のための少なくとも１つの第３と第４の打抜き穴（４２、４４）と、適応するように形成された表面構造体を有する、パンチ案内インサート（３４）に挿入された、受け型（５３）に適合する少なくとも１つの押し型（２６）とを備え、前記第２段が前記金型上側部分（１８）に、少なくとも前記内部成形パンチ（３１）と打抜きパンチ（３２）を備え、この場合打抜き穴（４２、４４）に各々１つの屑通路（４８ａ）が付設され、この屑通路が、前記金型下側部分（１７）の下方に配置された、前記金型から屑を搬出するためのコンベヤベルト（４７または４９）まで達していることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記第３段（ＩＩＩ）が前記金型上側部分（１８）に、前記ブランク（Ｚ）を完全に切り落とすための少なくとも１個の外側輪郭打抜きパンチ（３３）と、前記打抜きダイ（２０）内に配置された少なくとも１つの第５打抜き穴（４５）とを備え、この場合前記打抜き穴（４５）に排出通路（５０）が付設され、この排出通路が、前記金型下側部分（１７）の下方に配置された、閉じた前記金型（１９）から出来上がったブランク（Ｚ）を排出するためのコンベヤベルト（５１）まで達していることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記第２段（ＩＩ）と第３段（ＩＩＩ）との間に、空の行程の形をした他の段（ＩＩＩａ）が任意選択的に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】
前記金型上側部分（１８）が前記第２段（ＩＩ）のために、前記ブランク（Ｚ）の端面エッジを曲げるための少なくとも１個の曲げパンチを備えていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１６】
前記受け型（５３）と押し型（２６）が、溝または雷文模様または渦巻き状の通路またはこぶからなる表面構造体を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１７】
前記溝または通路がいろいろな断面形状、例えばｕ字形、楕円形、半円形、放物線状またはｖ字状の断面形状を有することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記金属箔テープが、０．１〜０．５ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍの厚さを有する、好ましくは品質１．４４０４またはＸ２ＣｒＮｉＭｏ１８−１４−３の特殊鋼、鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金およびハステロイ合金からなっていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１９】
前記ブランク（Ｚ）が多数の基準ジオメトリ部を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流れ場用表面構造体と、板内の穴やスリットのような内部成形部と、その外形部の少なくとも１つの基準ジオメトリ部を有する、金属箔テープからなる双極板（又はバイポーラ板）を製作するための方法に関し、さらに詳しくはテープが、プレスのプランジャの下死点で開放しプレスのプランジャの上死点で閉じる金型に供給され、テープが、少なくとも１個の変形パンチ、打抜きパンチ、穿孔パンチおよびガイドからなり、プレステーブルに固定された金型上側部分と、打抜きダイを有し、上死点と下死点との間で行程運動（又はストローク運動）を行う少なくとも１個の金型下側部分との間で、閉鎖時に挟持され、続いてテープが打抜き加工および変形加工される、方法に係わる。
【０００２】
本発明はさらに、請求項１に記載の方法を実施するための、金属箔テープからなる双極板を製作するための装置に関し、さらに詳しくは双極板が流れ場用の表面構造体と、内部成形部、すなわち板内の穴やスリットと、板の外形部の基準ジオメトリ部を有し、装置がプレスのプランジャによって駆動される連続複合金型を備え、プレステーブル上に固定されたこの連続複合金型の金型上側部分が少なくとも１個の穿孔パンチおよび打抜きパンチと、案内囲いを有し、プランジャの上死点と下死点との間で行程運動を行う連続複合金型の金型下側部分が少なくとも１個の打抜きダイを有する、装置に係わる。
【背景技術】
【０００３】
燃料電池用双極板は公知のごとく、中間板（相互接続板）によって任意選択的に互いに分離されたアノード側とカソード側とからなっている。アノード側とカソード側は構造体を有する平らな板として形成されている。燃料電池におけるこの板の機能は、燃料電池の電気的な接続と、燃料電池への酸化剤としての空気と水素の供給を保証することにある。燃料電池への供給がその横断面にわたって均一に行われるようにするために、双極板は並べて設けられた多数の通路または溝によって形成された流れ場を有する。プロセスガスがこの通路または溝を通って溝に沿って反応領域へ流れ、発生する生成水を排出する。同時に、双極板は互いに分離された穴を有する。燃焼ガスとしての水素、酸化剤としての空気／酸素および冷媒としての水がこの穴を経てそれぞれの流路に供給される。
【０００４】
双極板には複雑な技術的要求が課せられる。この要求は、小さな電気抵抗でガスと流れを案内することと、攻撃的な化学的条件に対して大きな抵抗力を有することと、発生する反応熱を排出することと、燃焼ガス、酸素および水によって腐食しないことと、ガスを互いに分離することと、高い耐熱性、大きな機械的強度、軽量での形状安定性および小さな容積を有することにある。
【０００５】
このような双極板のために薄い金属箔を使用することが知られている。この金属箔は型押し、深絞り、打抜きまたは作用媒体に基づく変形法、例えばハイドロフォーミングによって所望な形にされる（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４）。
【０００６】
これらの公知の解決策はすべて、要求される形状精度を保証することができないという欠点を有する。そのため、双極板の通路ジオメトリと穴のずれが生じ、安全上重要な燃料電池の機能不良をもたらすことになる。
【０００７】
熱的方法（特許文献５参照）は発生するまくれのため、通常はコストのかかる再加工を必要とする。
【０００８】
特許文献６によってさらに、燃料電池スタック用金属製双極板を製作するための方法が知られている。この双極板はそれぞれその両側にガス分配構造体を有する。このガス分配構造体は部分的な剪断によって両側に同時に形成される。
【０００９】
この公知の方法は、０．５〜５ｍｍの厚さ範囲に制限されるので、双極板は非常に重くなり、かつ非常に大きな外寸になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００５０２１４８７Ａ１号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００９０５９７６９Ａ１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２００４０１６３１８Ａ１号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１０２００９０３６０３９Ａ１号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第１０２０１００２２０９４Ａ１号明細書
【特許文献６】独国特許出願公開第１０２０１００２０１７８Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この技術水準において、本発明の根底をなす課題は、輪郭のいかなる再加工も必要とせず、かつ経済的な利点を保証しつつ、ファインブランキングプレスでの変形によって、双極板の形状精度と寸法精度を大幅に高めることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題は、請求項１の特徴を有する冒頭に述べた種類の方法と、請求項１０の特徴を有する装置によって解決される。
【００１３】
方法と装置の有利な実施形は従属請求項から明らかである。
【００１４】
本発明に係る解決策の本質は、少なくとも３段の連続複合金型を用いて、ファインブランキングプレスの中央でできるだけ大きな変形力で金属箔の変形加工を行うことにあり、この連続複合金型の第１段において、テープ内にブランクが部分的に切り抜かれ、続いて第２段において、少なくとも２５００〜３５００ｋＮの変形力で表面構造体が押圧変形によってブランクに形成され、内部成形部、スリットおよび基準ジオメトリ部が打抜きによってブランク内とブランク上に形成され、そして第３段において、外側輪郭の打抜きと、双極板用の出来上がったブランクの排出が行程運動のサイクルで順々に行われる。
【００１５】
金型下側部分の受け型と金型上側部分の適切な押し型によって形成される表面構造体と、金型上側部分の打抜きパンチおよび穿孔パンチと金型下側部分のダイ板内に配置されたダイ穴とによって形成される双極板の内部成形部（穴）およびスリットが、同じ加工操作内で順々に発生させられると有利である。
【００１６】
これにより、すべての重要な部品ジオメトリが最良の寸法精度を互いに達成し、変形されてさらに打ち抜かれた輪郭の寸法精度を保証するために、案内ピンがもはや不要である。
【００１７】
押圧変形によって、いろいろな表面構造体、好ましくは溝、雷文模様または渦巻き状の通路の場あるいはこぶの場をブランクに形成することができ、そしていろいろな断面形状、例えばｕ字状、楕円形、半円形、放物線状またはｖ字状の断面形状を有する溝または通路が発生させられ、それによって本発明に係る方法が板メーカーの市場要求に関してきわめて可変性を有することがさらに有利である。
【００１８】
本発明に係る方法の好ましい実施形では、次の他の手段が実施される。
ａ）双極板用のブランクの端面エッジと任意選択的に側方エッジを切り抜き、この場合ブランクはテープにつながったままであり、
ｂ）変形パンチ、穿孔パンチおよび打抜きパンチの戻り行程時に金型を開放し、押圧変形、穿孔および打抜きのために、切り抜いたブランクを有するテープを供給し、この場合テープを新たに挟持した後で先ず最初に表面構造体の押圧変形、続いてブランク内の穿孔、そしてブランクの外形部の基準ジオメトリ部の打抜きが、ブランクをテープにつなげたままの状態で、第２作業段内において垂直方向順序で実施され、
ｃ）変形パンチ、打抜きパンチおよび穿孔パンチが上死点に戻る際に金型を新たに開放し、切り抜かれ、押圧変形され、穿孔されそして打ち抜かれたブランクを、双極板の外側輪郭を打ち抜くために第３作業段に供給し、この場合ブランクが前もって挟持されたテープから分離され、打抜き平面の下方へ垂直に落下した後でコンベヤベルトを用いて閉じた金型から搬出される。
【００１９】
双極板の電気的な接触のために、変形パンチ、穿孔パンチおよび打抜きパンチの戻り行程中に、第２作業段内で、ブランクの端面エッジが、上側部分内に設けられた曲げパンチによって変形されて、上側部分の方へ直立する脚部を形成することが合目的であることが分かった。それによって、ブランクの形状精度と寸法精度が悪影響を受けなくなる。というのは、ブランクがまだ挟持された状態にとどまるからである。
【００２０】
第２作業段と第３作業段の間で、空の行程の形態の他の作業段が任意選択的に実施されると特に有利である。これにより、大きな変形力によって生じる応力状態が後続のブランクに作用しない。というのは、連続するブランクがテープ内で十分な間隔を有するからである。
【００２１】
本発明に係る方法の他の実施形では、金属箔テープとして、０．１〜０．５ｍｍの厚さを有する、好ましくは品質１．４４０４またはＸ２ＣｒＮｉＭｏ１８−１４−３の特殊鋼、鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金およびハステロイ合金からなる箔が適している。
【００２２】
もちろん、金属複合合金を使用することも本発明に含まれる。
【００２３】
本発明に従って製作されたブランクの組み立てのために、ブランクの外形部に複数の基準部が打ち抜かれると特に有利である。この基準部は嵌め込みや取付け時に個々のブランクの正確な方向づけおよび位置づけを保証する。
【００２４】
本発明に係る装置は、連続複合金型が、双極板用ブランクの端面エッジと任意選択的に側方エッジを部分的に切り抜くための少なくとも１個の第１段と、ブランクに表面構造体を成形するため、内部成形部を穿孔するためおよび切り抜いたブランクにおいて基準ジオメトリ部を打ち抜くための第２段と、外側輪郭を打抜き、そして金型から出来上がった双極板を排出するため第３段を有し、プレスとして、金型上側部分と金型下側部分に互いに液圧的に作用する刃形リングピストンとカウンタピストンを有するファインブランキングプレスが設けられ、第２段において少なくとも１個の押し型が変形のために、穿孔パンチと打抜きパンチの行程運動中にこの穿孔パンチと打抜きパンチよりも先行するように、刃形リングピストンとカウンタピストンが互いに調和していることを特徴とする。
【００２５】
本発明に係る装置の他の合目的な実施形では、金型下側部分が双極板の表面構造体と穴の形状、構造および位置に適合した構造体を有する、囲いに挿入された少なくとも１個の受け型を備え、金型上側部分が適応するように形成された表面構造体を有する、ガイドに挿入された、受け型に適合する少なくとも１個の押し型を備えている。
【００２６】
本発明に係る装置の他の実施形では、第１段が金型下側部分に、打抜きダイ内に配置された、ブランクを部分的に切り抜くための少なくとも第１と第２の打抜き穴と、切り抜きパンチを備え、この場合打抜き穴に屑通路が付設され、この屑通路が、金型下側部分の下方に配置された、金型から屑を搬出するためのコンベヤベルトまで達している。
【００２７】
本発明に係る装置の他の有利な実施形では、第２段が金型下側部分に、双極板の表面構造体の形状、構造および位置に適合した表面構造体を有する、囲い内に挿入された少なくとも１個の受け型と、打抜きダイ内に配置された、内部成形パンチおよび打抜きパンチのための少なくとも１つの第３と第４の打抜き穴と、適応するように形成された表面構造体を有する、パンチ案内インサートに挿入された、受け型に適合する少なくとも１つの押し型とを備え、第２段が金型上側部分に、少なくとも内部成形パンチと打抜きパンチを備え、この場合打抜き穴に各々１つの屑通路が付設され、この屑通路が、金型下側部分の下方に配置された、金型から屑を搬出するためのコンベヤベルトまで達している。
【００２８】
本発明に係る他の有利な実施形では、第３段が金型上側部分に、ブランクを完全に切り落とすための少なくとも１個の外側輪郭打抜きパンチと、打抜きダイ内に配置された少なくとも１つの第５打抜き穴とを備え、この場合打抜き穴に排出通路が付設され、この排出通路が、金型下側部分の下方に配置された、閉じた金型から出来上がったブランクを排出するためのコンベヤベルトまで達している。
【００２９】
本発明に係る装置の有利な実施変形例では、第２段と第３段との間に、空の段の形をした他の段を挿入することができる。
【００３０】
電気的な接触のために、ブランクの端面エッジを曲げるための金型上側部分の少なくとも１個の曲げパンチをきわめて有利に第２段に組み込むことできる。この曲げパンチは型押しパンチ、穿孔パンチおよび打抜きパンチの戻り行程中に、下側部分の方へ垂直に移動し、それによってブランクの端面エッジを変形して突出する脚部を形成する。
【００３１】
受け型と押し型が、溝または雷文模様または渦巻き状の通路またはこぶからなる表面構造体を備えているので、大きなコストをかけずに、本発明に係る装置をいろいろな表面構造体に装備変えすることができる。それによって、表面構造体の溝または通路はいろいろな所望の断面形状、例えばｕ字形、楕円形、半円形、放物線状またはｖ字状の断面形状を有することができる。
【００３２】
同様に、本発明に係る装置によって、０．１〜０．５ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍの厚さを有する、好ましくは品質１．４４０４またはＸ２ＣｒＮｉＭｏ１８−１４−３の特殊鋼、鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金およびハステロイ合金からなる金属箔テープを使用することができる。
【００３３】
本発明に係る解決策は、輪郭のいかなる再加工も必要とせず、かつ経済的な利点を保証しつつ、高い形状精度と寸法精度を有するアノード側とカソード側の双極板を製作することができる点が優れている。
【００３４】
添付の図を参照した次の説明から、他の効果および詳細が明らかになる。
【００３５】
次に、実施の形態に基づいて本発明を詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】表面構造体、内部成形部および基準ジオメトリ部を有する、従来技術に係る双極板を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】本発明に係る装置の開放状態を示す断面図である。
【図４】本発明に係る方法の経過を示す概略図である。
【図５】表面構造体を成形するための受け型の斜視図である。
【図６】表面構造体を成形するための押し型の斜視図である。
【図７】本発明に係る方法によって双極板用ブランクに成形可能ないろいろな表面構造体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１と図２は従来技術に係る金属製多層双極板１の一例を示す。この公知の双極板は第１板２、第２板３および第１板２と第２板３との間に挿入された中間板４とからなっている。板２と３には、例えば通路または溝の形をした表面構造体５が板の縦方向に穿設されている。それによって、中間板４の一方の側が第１板２と共に、冷却媒体１０１用のいわゆる流れ場（フローフィールド）を形成し、中間板４の他方の側が第２板３と共に、冷却媒体１０１のための他の流れ場を形成している。流れ場（フローフィールド）１０２、１０３は、反応物質（水素、空気／空気中の酸素）を陽子案内膜１０４の左側と右側に均一に分配することを可能にする。溶接継目６ａによって、双極板１がばらばらにならないように束ねられ、かつ電気抵抗が最小限に抑えられる。
【００３８】
板２、３、４はその端面エッジＳと側方エッジＳＲにおいて周囲を溶接継目６によって液体を漏らさぬように連結されている。
【００３９】
板２または３は端面エッジＳと側方エッジＳＲの一部に、水素用供給穴７、空気用供給穴８および冷却媒体用供給穴９並びに冷却媒体と反応生成物用の排出穴１０、１１、１２を備えている。
【００４０】
双極板１１の両端面エッジＳには基準ジオメトリ部１３、１４、１５が穿設されている。この基準ジオメトリ部１３、１４、１５により、後で組み立てる際に、変形によって生じる形状誤差を補正し、特に双極板の個々の層のずれを最小限に抑えることができる。
【００４１】
図３には、本発明に係る装置が概略的に示してある。図示していないコイルに巻き取った、０．１ｍｍの厚さを有する、材料１．４４０４またはＸ２ＣｒＮｉＭｏ１８−１４−３からなる金属箔テープ１６は、金型下側部分１７と金型上側部分１８の間で、開放した金型１９内に供給される。金属箔テープ１６は金型下側部分１７の打抜きダイ２０上に平らに載る。
【００４２】
金型上側部分１８は、ファインブランキングプレス２２のプレス支柱２１によって保持された上側プレステーブル２３に動かないように固定されている。ファインブランキングプレス２２のは刃形リング液圧装置によって操作可能な刃形リングピストン２４がプレステーブル２３の中を案内されている。この刃形リングピストンは押圧ピン２５を介して受け（Ｇｅｓｅｎｋｅｎ）の押し型２６に作用する。押圧ピン２５が上側金型交換板２８によって収容された保持板２７と、上側受け台２９との中を軸方向に摺動可能であるので、傾動モーメントを生じることなく変形力を押し型２６に伝達することができる。
【００４３】
さらに、金属箔テープ１６からブランクＺを部分的に切り抜くための切り抜きパンチ３０、内部成形部（供給穴７、８、９と排出穴１０、１１、１２）を穴あけするための内部成形パンチ３１、基準ジオメトリ部１３、１４、１５を打ち抜くための打抜きパンチ３２並びに外側輪郭打抜きパンチ３３のような他の作動要素が、上側受け台２９に据え付けられている。切り抜きパンチ３０、内部成形パンチ３１、打抜きパンチ３２および外側輪郭打抜きパンチ３３は案内囲い３４ａ内にあるパンチ案内インサート３４内を案内されている。
【００４４】
金属箔テープ１６を挟持し、かつ作動要素３０、３１、３２、３３の打抜き通過を可能にするために、パンチ案内インサート３４と上側受け台２９との間にばね要素３５が設けられている。
【００４５】
金型下側部分１７はファインブランキングプレス２２のプレスプランジャ３７に直接連結された下側交換板３６を備えている。このプレスプランジャは下死点ＵＴと上死点ＯＴの昇降運動を行う。下側交換板３６には下側受け台３８が固定されている。この下側受け台内に下側押圧板３９が収容されている。カウンタ液圧装置のカウンタピストン４０が下側押圧板の方へ作動する。
【００４６】
下側受け台３８上には打抜きダイ２０が設けられている。この打抜きダイは切り抜きパンチ３０のための第１と第２の打抜き穴４１または４３と、内部成形パンチ３１のための第３の打抜き穴４２と、基準ジオメトリ部のための第４の打抜き穴４４と、外側輪郭打抜きパンチ３３のための第５の打抜き穴４５を有する。打抜き穴４１、４２にはそれぞれ１つの排出通路４６が付設されている。この排出通路は下側受け台３８を通過し、打抜き穴４１、４２の下方に配置された共通のコンベヤベルト４７まで案内されている。それによって、金型が閉じている場合でも打抜き屑を問題なく排出することができる。
【００４７】
同様に、打抜き穴４３、４４には各々１つの排出通路４８が付設されている。打抜き屑がこの排出通路を通って共通のコンベヤベルト４９上に排出される。打抜き穴４５の下方には、出来上がったブランクＺを他のコンベヤベルト５１上に排出するための排出通路５０が下側受け台３８を通って垂直に延在するように設けられている。さらに、下側受け台３８上のホルダ５２内にはダイ５３が配置されている。このダイは金型上側部分１８に属する、変形するための押し型２６と調和している。
【００４８】
次に、図４を参照しておよび図３に関連して、本発明に係る方法の経過を詳しく説明する。図４には、見やすくするために、金型下側部分１７だけが走行方向Ｌに供給された金属箔テープ１６と共に示してある。
【００４９】
本発明に係る方法を実施するための本発明に係る装置は本例では、４段からなっている。すなわち、双極板１用ブランクＺの端面エッジＳと側方エッジＳＲを部分的に切り抜くための第１段Ｉと、ブランクＺに表面構造体５を成形し、供給穴７、８、９と排出穴１０、１１、１２を穿孔し、そして切り抜かれたブランクＺにおいて基準ジオメトリ部１３、１４、１５を打ち抜くための第２段ＩＩと、空の段としての付加的な段ＩＩＩａと、外側輪郭を打抜いて、出来上がったブランクＺを金型から排出するための段ＩＩＩとからなっている。互いに金型上側部分１８と金型下側部分１７に液圧的に作用する刃形リングピストン２４とカウンタピストン４０を備えたファインブランキングプレス２２がプレスとして使用される。
【００５０】
金属箔テープ１６は加工開始前に、金型上側部分１８のパンチ案内インサート３４と金型下側部分１７の打抜きダイ２０との間で挟持される。第１段ＩにおいてブランクＺは切り抜きパンチ３０を用いて、打抜きダイ２０の対応する打抜き穴４１または４２のところで、端面エッジＳと側方エッジＳＲを部分的に切り抜かれる。ブランクＺの残りの領域は金属箔テープ１６につながったままである。
【００５１】
金型は作動要素の戻り行程の際に開放し、挟持した金属箔テープ１６を解放する。図示していない送り行程は、つながったブランクＺを有する金属箔テープ１６を段ＩＩへ送る。この段では、金型を閉じるときに金属箔テープ１６が新たに挟持される。
【００５２】
刃形リング液圧装置は、押し型２６がその行程運動中に穿孔パンチ３１および打抜きパンチ３２よりも先行するように調整されている。これは、段ＩＩ内で変形と打抜きを垂直方向の順序で順々に行うことを可能にする。この場合、ブランクＺは引き続き金属箔テープ１６につながったままである。
【００５３】
押し型２６と受け型５３は互いに調和した表面構造体を有する。この表面構造体は双極板１の流れ場内の所望な表面構造体５に一致する（図７参照）。
【００５４】
つながったブランクＺに表面構造体を成形するための変形力は、少なくとも２５００〜３５００ｋＮである。従って、流れ場全体が均一な構造となる。
【００５５】
段ＩＩにおいて変形、穿孔および打抜きが終了した後で、作動要素が再び戻り行程を行い、金型が開放する。
【００５６】
変形され、打ち抜かれたつながっているブランクＺを有する金属箔テープ１６は、送り装置によって段ＩＩＩに送ることが可能である。この段では空の行程だけが行われる。これにより、個々のブランクＺの間に十分な間隔が生じ、大きな変形力による不所望な応力状態が後続のブランクに波及しなくなる。
【００５７】
金型を新たに開放した後で、送り装置はつながったブランクＺを有する金属箔テープ１６を段ＩＩＩに送る。テープとブランクＺが挟持される。外形打抜きパンチ３３は打抜き穴４５でブランクＺを金属箔テープ１６から完全に分離する。続いて、出来上がったブランクＺは搬出通路５０を経てコンベヤベルト５１上に落下する。このコンベヤベルトは金型からブランクを運び出す。
【００５８】
図５と図６は、金型下側部分の下側交換板３６に固定された受け型５３と、金型上側部分のパンチ案内インサート３４に収容された押し型２６を示している。
【００５９】
図７は、押し型２６と受け型５３の表面構造体の例を示している。この押し型と受け型はいろいろな表面構造体のための交換可能なユニットとして在庫準備することができる。
【００６０】
本発明に係る方法によって、双極板用のアノード側とカソード側の板と中間板を、高い寸法精度および効率で問題なく経済的に製作することが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１                  従来技術の双極板
２、３              双極板１の板
４                  双極板１の中間板
５                  板２、３の表面構造体
６                  溶接継目
７、８、９          双極板１の供給穴
１０、１１、１２    双極板１の排出穴
１３、１４、１５    基準ジオメトリ部
１６                金属箔テープ
１７                金型下側部分
１８                金型上側部分
１９                金型
２０                打抜きダイ
２１                プレス支柱
２２                ファインブランキングプレス
２３                ファインブランキングプレス２２のプレステーブル
２４                刃形リングピストン
２５                押圧ピン
２６                変形のための押し型
２７                保持板
２８                上側金型交換板
２９                上側受け台
３０                切り抜きパンチ
３１                内部成形パンチ
３２                基準ジオメトリ部用打抜きパンチ
３３                外側輪郭打抜きパンチ
３４                パンチ案内インサート
３４ａ              案内囲い
３５                ばね要素
３６                下側交換板
３７                プレスプランジャ
３８                下側受け台
３９                押し板
４０                カウンタピストン
４１                第１打抜き穴
４２                第２打抜き穴
４３                第３打抜き穴
４４                第４打抜き穴
４５                第５打抜き穴
４６、４８、４８ａ、５０      排出通路
４７、４９、５１              コンベヤベルト
５２                受け型用ホルダ
５３                受け型
１０１              冷却媒体
１０２、１０３      流れ場（フローフィールド）
１０４              膜
Ｌ                  金属箔テープ１６の走行方向
ＯＴ                上死点
ＵＴ                下死点
Ｚ                  ブランク
Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＩＩａ      作業段
【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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