(57)【要約】【課題】切刃の破損が防止できるとともに製品部成形時に製品部のみを切り出すことができるロール成形装置を提供する。【解決手段】第１ロール２０の第１切刃積層体２３の両端部に、それぞれ一対の第１スリット刃３０が第１回転軸１６に対して固定されている。第２ロール４０の第２切刃積層体１２３の両端部には、それぞれ一対の第２スリット刃１３０が第２回転軸１８に対して固定されて一対の第１スリット刃３０に対向配置されている。一対の第１スリット刃３０と一対の第２スリット刃１３０は、回転する第１ロール２０及び第２ロール４０間にワークＷが通されてワークＷ上にロール成形による製品部５０が形成される際に、製品部５０の両端側にある未成形部５２との間をせん断する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の切刃を積層した第１切刃積層体を有する第１ロールと、複数の切刃を積層した第２切刃積層体を有する第２ロールとを、回転自在に支持された第１回転軸及び第２回転軸に対してそれぞれ固定して対向配置し、回転する前記第１ロール及び前記第２ロール間にワークを通すことにより、前記ワークにロール成形による製品部を形成するロール成形装置において、
前記第１ロールの前記第１切刃積層体の両端部には、それぞれ一対の第１スリット刃が前記第１回転軸に対して固定され、
前記第２ロールの前記第２切刃積層体の両端部には、それぞれ一対の第２スリット刃が前記第２回転軸に対して固定されて前記一対の第１スリット刃に対向配置され、
前記一対の第１スリット刃と前記一対の第２スリット刃とは、回転する前記第１ロール及び前記第２ロール間に前記ワークが通されて前記ワーク上にロール成形による製品部が形成される際に、前記製品部と前記製品部の両端側にある未成形部との間をせん断するロール成形装置。
【請求項２】
前記第１スリット刃及び前記第２スリット刃のうち、いずれか一方のスリット刃の径を、前記第１切刃積層体及び前記第２切刃積層体のうち、前記一方のスリット刃と同軸に固定した一方の切刃積層体の切刃の径よりも大径にし、かつ、他方のスリット刃の径よりも大径にした請求項１に記載のロール成形装置。
【請求項３】
複数の切刃を積層した第１切刃積層体を有する第１ロールと、複数の切刃を積層した第２切刃積層体を有する第２ロールとを、回転自在に支持された第１回転軸及び第２回転軸に対してそれぞれ固定して対向配置し、回転する前記第１ロール及び前記第２ロール間にワークを通すことにより、前記ワークにロール成形による製品部を形成するロール成形方法において、
前記ワーク上にロール成形による製品部が形成される際に、
前記第１ロールの前記第１切刃積層体と同軸にその両端部に配置した一対の第１スリット刃と、前記第１スリット刃と対向するように前記第２ロールの前記第２切刃積層体と同軸にその両端部に配置した一対の第２スリット刃とにより、前記製品部と前記製品部の両端側にある未成形部との間をせん断するロール成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロール成形装置及びロール成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子型の燃料電池は、水素用の流路を形成するセパレータ、燃料極、固体高分子膜、空気極、空気用の流路を有するセパレータを積層して形成された単セルを、複数積層したスタックにより構成されている。前記セパレータは、導電性や機械強度などが必要とされ、材質として例えば金属等の導電性の板材を使用するとともに凹凸形状を形成して、前記凹凸形状を水素用の流路、或いは空気用の流路としている。
【０００３】
このような金属製等の板材に凹凸形状を形成するロール成形装置は、特許文献１で公知である。特許文献１の金型ロールは、上ロールと下ロールからなる。そして、上ロールと下ロールにそれぞれ凹凸形状の溝を全周にわたって設けて切刃を構成し、上ロールの突形状又は凹凸形状の間に下ロールの突形状又は凹凸形状を嵌合するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−３３７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記ロール成形装置のロールは、切刃が積層された切刃積層体で形成されている。そして、図８に示すようにロール成形装置を使用してロール成形を行う場合、ワーク（板材）Ｗを上ロール２００の切刃２１０と下ロール２２０の切刃２３０の間に通すことにより、切刃積層体２４０の模様を前記ワークＷに転写するようにしている。
【０００６】
切刃２１０、２３０の厚みが薄い場合、例えば厚みが１ｍｍ以下の薄板状からなる切刃の場合、ワークＷの幅方向端部が切刃２１０、２３０内に食い込むと、切刃２１０、２３０にかかる応力差により、切刃２１０、２３０が欠ける虞がある。なお、ワークＷの幅方向端部とは、ワークＷの送り方向とは直交する方向の端部である。図９において、矢印は、せん断時に切刃２１０、２３０にかかる応力の向きを示している。同図に示すように、せん断時応力により上ロール２００の切刃２１０において前記端部側の上側の切刃２１０には、ワークＷがないため、その隣の切刃２１０ａが二点鎖線で示すように変形し、近接する下側の切刃２３０ａと干渉して、欠損する場合が示されている。
【０００７】
このようなことを防止するためには、材料幅を切刃積層体２４０の長さより、十分に長くする必要がある。
また、ワークＷの幅方向端部は、材料の蛇行によっても切刃２１０、２３０内に食い込むことがある。このワークＷの蛇行を抑える方法として、ガイドによりワークＷの側面を保持することが行われている。しかし、材料自体の厚みが、例えば、０.５ｍｍ以下になっているように薄い場合、ワークＷの前記幅方向端部の端面面積が小さいため、ガイドによる保持が不十分となり、蛇行が抑えられない問題がある。
【０００８】
図１０に示すように成形品Ｗ１は、金型形状が転写された製品部２５０とその両側の未成形部２６０からなる部位を有するが、前記蛇行が抑えられないことにより、未成形部２６０の幅Ｌは、ワークＷの長さ方向にわたっては均等ではなくなる。このため、製品部２５０を切り出す際に材料外周形状を有した金型を使うことは困難となる。
【０００９】
このような場合、図１１に示すように後工程送り用にガイド穴２７０を設定することもある。しかし、この場合は、ガイド穴成形用金型の増加及びガイド穴成形工程が増加する問題があるとともに、さらにはガイド穴成形時に生じる抜きカスの処理工程、例えばガイド穴成形用金型への抜きカス混入を回避しなければならなくなるという課題も生じる。
【００１０】
本発明の目的は、切刃の破損が防止できるとともに製品部成形時に製品部のみを切り出すことができるロール成形装置及びロール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】
【００１１】
上記問題点を解決するために、本発明のロール成形装置は、複数の切刃を積層した第１切刃積層体を有する第１ロールと、複数の切刃を積層した第２切刃積層体を有する第２ロールとを、回転自在に支持された第１回転軸及び第２回転軸に対してそれぞれ固定して対向配置し、回転する前記第１ロール及び前記第２ロール間にワークを通すことにより、前記ワークにロール成形による製品部を形成するロール成形装置において、前記第１ロールの前記第１切刃積層体の両端部には、それぞれ一対の第１スリット刃が前記第１回転軸に対して固定され、前記第２ロールの前記第２切刃積層体の両端部には、それぞれ一対の第２スリット刃が前記第２回転軸に対して固定されて前記一対の第１スリット刃に対向配置され、前記一対の第１スリット刃と前記一対の第２スリット刃とは、回転する前記第１ロール及び前記第２ロール間に前記ワークが通されて前記ワーク上にロール成形による製品部が形成される際に、前記製品部と前記製品部の両端側にある未成形部との間をせん断するものである。
【００１２】
また、第１スリット刃及び第２スリット刃のうち、いずれか一方のスリット刃の径を、前記第１切刃積層体及び前記第２切刃積層体のうち、前記一方のスリット刃と同軸に固定した一方の切刃積層体の切刃の径よりも大径にし、かつ、他方のスリット刃の径よりも大径にすることが好ましい。
【００１３】
本発明のロール成形方法は、複数の切刃を積層した第１切刃積層体を有する第１ロールと、複数の切刃を積層した第２切刃積層体を有する第２ロールとを、回転自在に支持された第１回転軸及び第２回転軸に対してそれぞれ固定して対向配置し、回転する前記第１ロール及び前記第２ロール間にワークを通すことにより、前記ワークにロール成形による製品部を形成するロール成形方法において、前記ワーク上にロール成形による製品部が形成される際に、前記第１ロールの前記第１切刃積層体と同軸にその両端部に配置した一対の第１スリット刃と、前記第１スリット刃と対向するように前記第２ロールの前記第２切刃積層体と同軸にその両端部に配置した一対の第２スリット刃とにより、前記製品部と前記製品部の両端側にある未成形部の間をせん断するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、切刃の破損が防止できるとともに製品部成形時に製品部のみを切り出すことができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態のロール成形装置の概略図。
【図２】一実施形態の第１ロール（第２ロール）の縦断面図。
【図３】一実施形態のロール成形装置の板材の成形の説明図。
【図４】（ａ）は一実施形態のロール成形装置の概略断面図、（ｂ）は一実施形態のロール成形装置の剪断クリアランスの説明図。
【図５】第１スリット刃と第２スリット刃の作用の説明図。
【図６】第１スリット刃と第２スリット刃の作用の説明図。
【図７】一実施形態のロール成形装置によりワークが切断される状態の概略斜視図。
【図８】従来のロール成形の説明図。
【図９】ロール成形時に切刃に係る応力の説明図。
【図１０】成形品の概略斜視図。
【図１１】後工程送り用のガイド穴を有する成形品概略斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のロール成形装置及びロール成形方法を具体化した一実施形態を、図１〜図７を参照して説明する。
図１に示すようにロール成形装置は、ベース１０に立設された側壁１２、１３と、側壁１２、１３に対して軸受１４、１５にて回動自在支持された第１回転軸１６、第２回転軸１８と、各軸にそれぞれ固定された第１ロール２０、第２ロール４０とを備えている。前記第１回転軸１６と第２回転軸１８とは平行に、かつ対向して配置されている。
【００１７】
前記第１回転軸１６及び第２回転軸１８の一端は、相互に噛合したギヤ１６ａ，１８ａが固定されている。また、第２回転軸１８の一端にはスプロケット１８ｂが固定されている。このスプロケット１８ｂは、該スプロケット１８ｂに巻回された図示しない無端状のチェーンを介して図示しない電動モータにより回転駆動される。前記スプロケット１８ｂ及びギヤ１６ａ，１８ａにより、第１回転軸１６は、第２回転軸１８と同一回転速度で同期回転する。
【００１８】
第１ロール２０及び第２ロール４０は、同一構成のため、第１ロール２０について説明し、第２ロール４０の構成及びその周辺部材については、第１ロール２０の各構成及びその周辺部材に付した番号に「１００」を加算した番号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００１９】
図２に示すように、第１ロール２０は、複数の切刃２２が積層されてなる第１切刃積層体２３がリテーナ２１を介して第１回転軸１６に対して取付け固定されている。切刃２２は、硬質の金属、例えば合金工具鋼（ＳＫＤ）や高速度工具鋼（ＳＫＨ）或いは超硬合金よりなり、略リング状をなす。
【００２０】
図１に示すように第１回転軸１６には、軸受１４に近位に位置する一対のリテーナ３１を介して第１スリット刃３０が固定されている。第１スリット刃３０は、第１切刃積層体２３の端部に位置する切刃２２に重ねるように配置されている。また、第２スリット刃１３０は、第２切刃積層体１２３の端部に位置する切刃１２２に重ねるように配置されている。
【００２１】
また、リテーナ３１に隣接してリテーナ３１の端部に当接する一対のカラー２９が固定されている。カラー２９は金属製で円筒状をなし、第１回転軸１６に対して貫通されて図示しないネジ等により固定されている。カラー２９により、リテーナ３１の第１回転軸１６に対する位置決めがされている。なお、図２ではカラー２９は、二点鎖線で一部が図示されている。
【００２２】
又、カラー１２９により、第２ロール４０のリテーナ１３１の位置決めがされている。前記位置決めは、第１ロール２０と第２ロール４０間の相対する第１切刃積層体２３、第２切刃積層体１２３の後述する剪断クリアランスＬ１（図４（ｂ）参照）が適正な範囲に収まるようにするための前提としている。
【００２３】
切刃２２の周部には、図４（ａ）に示すように外周に突部からなる刃部２６が所定ピッチで複数個形成されている。また、刃部２６間には凹部２７が形成されている。図４（ａ）に示すように、軸長方向において隣接する切刃２２同士は、互いに刃部２６が前記所定ピッチの１／２分ずれるようにして配置されている。なお、前記複数の切刃２２において、前記突部からなる複数の刃部２６の径は、同一径である。また、複数の切刃２２において、前記凹部の径は、同一径である。
【００２４】
また、図４（ａ）に示すように、金属板（ワーク）をプレス成形（ロール成形）する際に、第１ロール２０の切刃２２の刃部２６は、第２ロール４０の切刃１２２の凹部１２７に入るように配置されている。
【００２５】
また、図４（ａ）、及び図４（ｂ）に示すように、第１ロール２０の切刃２２と、第２ロール４０の切刃１２２とは、刃部２６、１２６が相互に相対する他のロールの凹部１２７、２７にそれぞれ入った際に、他のロールの該凹部に隣接した刃部とは剪断クリアランスＬ１が設けられている。
【００２６】
具体的には、剪断クリアランスＬ１を形成するために、切刃２２、１２２には、それぞれボス状、すなわち、円筒状のクリアランス形成部２８，１２８が形成されている。本実施形態では、クリアランス形成部２８，１２８は切刃１２２の製造時に、研削により形成されている。なお、剪断クリアランスＬ１は、ワーク（金属板）の材質、板厚に応じて設定すればよい。剪断クリアランスＬ１が設けられていることにより、剪断時のバリ発生が抑制されるとともに、加工精度を安定させることができる。なお、切刃２２、１２２の厚みが、薄い(例えば、１ｍｍ以下)ため、剪断クリアランスＬ１は、切刃２２、１２２の厚みよりもさらに短い間隙である。
【００２７】
なお、図４（ｂ）では、説明の便宜上、クリアランス形成部２８，１２８を明示するために第１回転軸１６の軸長方向を実際の長さよりも誇張して図示するとともに、第１ロール２０の切刃２２を交互に断面視及び側面視で示している。
【００２８】
本実施形態では、このロール成形装置の第１ロール２０と第２ロール４０間にワーク（金属板）Ｗを送出してプレス成形すると、ワークＷは、図４（ａ）に示すように、第１ロール２０の各切刃２２の各刃部２６と第２ロール４０の各切刃１２２の各凹部１２７により、図３に示すように列状をなした複数の凹凸形状が連続して形成される。
【００２９】
なお、図３では、第１ロール２０及び第２ロール４０の外形を、説明の便宜上刃部２６、１２６の最外周の軌跡で図示している。
本実施形態では、図３に示すように、ワークＷにおいて、第１ロール２０の第１切刃積層体２３と、第２ロール４０の第２切刃積層体１２３により、凹凸形状が連続的に形成された製品部５０が形成される。
【００３０】
また、図２に示す第１スリット刃３０及び第２スリット刃１３０は、円形刃であって、ワークＷの幅方向端部側の部位を挟み込みしてスリットにするためのものである。すなわち、第１スリット刃３０及び第２スリット刃１３０は、前記ワークＷにおいて、凹凸形状が形成されないワークＷの両幅方向端部側の部位である未成形部５２と製品部５０との間をせん断する。なお、図２では説明の便宜上切断刃の径を同じとしているが、実際の第１スリット刃３０は第２スリット刃１３０よりも大径である。また、第１スリット刃３０の径は、第１スリット刃３０と同軸の第１切刃積層体２３の切刃２２の刃部２６の径よりも大径としている。
【００３１】
そして、図５、図６に示すように、ワークＷの製品部５０と未成形部５２との間のせん断時には、第１スリット刃３０は、第２切刃積層体１２３の直近の切刃１２２の側面に摺接するようにしている。
【００３２】
なお、図５は、第１スリット刃３０に直近の切刃２２と直近の切刃１２２とにより製品部５０において凹凸形状の凸を形成する場合が図示されている。また、図６は、第１スリット刃３０に直近の切刃２２と直近の切刃１２２とにより製品部５０において凹凸形状の凹を形成する場合が図示されている。
【００３３】
（実施形態の作用）
上記のように構成されたロール成形装置の作用を説明する。
図７に示すように、本実施形態のロール成形装置に対して、ワークＷを送り込むと、第１ロール２０の第１切刃積層体２３と、第２ロール４０の第２切刃積層体１２３により、ワークＷの送り方向に凹凸形状を連続的に有する製品部５０が形成される。なお、図７では、説明の便宜上、カラー１２９、１２９は省略されているが、あるものと理解されたい。一方、凹凸形状が形成されていないワークＷの両幅方向端部側は、未成形部５２となり、未成形部５２と製品部５０との間は、第１スリット刃３０と第２スリット刃１３０によりせん断される。
【００３４】
そして、図５、図６に示すように、未成形部５２と製品部５０間のせん断時に、第１スリット刃３０は、第２スリット刃１３０よりも大径であるため、第２切刃積層体１２３の切刃１２２の側面と摺接する。
【００３５】
このせん断時に、各切刃２２、１２２の両側面に係る応力は、図５、図６に示す矢印方向にかかるものとなる。そして、図５、図６に示すように、第２切刃積層体１２３の端部に位置する切刃１２２にかかる応力を、第１スリット刃３０、第２スリット刃１３０が受けることになる。また、第１切刃積層体２３の端部に位置する切刃２２にかかる応力を、第１スリット刃３０が受けることになる。この結果、本実施形態では、切刃欠損が生ずることはない。
【００３６】
また、この第１スリット刃３０と第２スリット刃１３０によるせん断により、製品部５０のみをワークＷから切り出すことができる。この結果、後工程送り用にガイド穴を設定する必要がなく、また、ガイド穴成形用金型が増加することがないとともにガイド穴成形工程が増加することはない。
【００３７】
本実施形態では、下記の特徴を有する。
（１）本実施形態のロール成形装置は、第１ロール２０の第１切刃積層体２３の両端部に、それぞれ一対の第１スリット刃３０が第１回転軸１６に対して固定されている。また、第２ロール４０の第２切刃積層体１２３の両端部には、それぞれ一対の第２スリット刃１３０が第２回転軸１８に対して固定されて一対の第１スリット刃３０に対向配置されている。また、一対の第１スリット刃３０と一対の第２スリット刃１３０は、回転する第１ロール２０及び第２ロール４０間にワークＷが通されてワークＷ上にロール成形による製品部５０が形成される際に、前記製品部５０と製品部５０の両端側にある未成形部５２との間をせん断する。
【００３８】
この結果、本実施形態によれば、切刃の破損が防止できるとともに製品部成形時に製品部のみを切り出すことができる。また、本実施形態によれば、後工程送り用にガイド穴を設定する必要がなく、また、ガイド穴成形用金型が増加することがないとともにガイド穴成形工程が増加することはない。すなわち、後工程設備、後工程型、及び搬送段取りの省略を行うことができ、コストの低減を図ることができる。
【００３９】
(２)本実施形態のロール成形装置は、第１スリット刃３０の径は、第２スリット刃１３０の径及び第１スリット刃３０と同軸に配置された第１切刃積層体２３の切刃２２の刃部２６の径よりも大径としている。この結果、本実施形態によれば、上記(１)の効果を容易に実現できる。
【００４０】
(３)本実施形態のロール成形方法は、ワークＷ上にロール成形による製品部５０が形成される際に、一対の第１スリット刃３０と、一対の第２スリット刃１３０とにより、製品部５０の両端側にある未成形部５２との間をせん断するようにした。この結果、本実施形態の方法によれば、上記(１)の効果を容易に実現できる。
【００４１】
なお、本発明の実施形態は以下のようにしてもよい。
・前記実施形態においては、第１スリット刃３０の径を第２スリット刃１３０の径よりも大径としたが、第２スリット刃１３０の径を第１スリット刃３０の径よりも大径にしてもよい。この場合、第２スリット刃１３０の径は、第２スリット刃１３０と同軸に配置された第２切刃積層体１２３の切刃１２２の刃部１２６の径よりも大径とする。また、この場合、ワークＷの製品部５０と未成形部５２との間のせん断時には、第２スリット刃１３０は、第１切刃積層体２３の切刃２２の側面に摺接するようにしている。このようにしても、前記実施形態と同様の効果を奏する。
【００４２】
・製品部５０の凹凸形状は、図７で図示されたものに限定されるものではなく、種々の形状に変形してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１０…ベース、１２…側壁、１３…側壁、１４…軸受、１５…軸受、
１６…第１回転軸、１６ａ…ギヤ、１８…第２回転軸、
１８ａ…ギヤ、１８ｂ…スプロケット、
２０…第１ロール、２１…リテーナ、２２…切刃、２３…第１切刃積層体、
２６…刃部、２７…凹部、２８…クリアランス形成部、２９…カラー、
３０…第１スリット刃、３１…リテーナ、
４０…第２ロール、５０…製品部、５２…未成形部、１２１…リテーナ、
１２２…切刃、１２３…第２切刃積層体、１２６…刃部、
１２７…凹部、１２８…クリアランス形成部、１２９…カラー、
１３０…第２スリット刃。
【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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