(57)【要約】【課題】金属シートに皺が発生することを抑制できる。【解決手段】ロール成形装置は、複数の円盤状の切刃１３，１４を積層することにより形成された上側成形ロール１０と、複数の円盤状の切刃２３，２４を積層することにより形成された下側成形ロール２０とを備えており、上側成形ロール１０と下側成形ロール２０とは対向配置されている。ロール成形装置は、互いに逆方向に回転される一対の成形ロール１０，２０の間に長尺状の金属シートを通すことで同金属シートを成形する。一対の成形ロール１０，２０には、幅方向の一部に切刃１３，１４，２３，２４の刃形状の異なる領域が設けられており、金属シートにおける一対の成形ロール１０，２０に通される前の部位に対して、送り方向とは逆方向に引張荷重を付与する荷重付与部５０を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の円盤状の切刃が積層されてなり、対向配置された一対の成形ロールを備え、
互いに逆方向に回転される前記一対の成形ロールの間に長尺状の金属シートを通すことで同金属シートを成形するロール成形装置において、
前記一対の成形ロールの少なくとも一方には、幅方向の一部に前記切刃の刃形状の異なる領域が設けられており、
金属シートにおける前記一対の成形ロールに通される前の部位に対して、送り方向とは逆方向に引張荷重を付与する荷重付与部を備えている、
ロール成形装置。
【請求項２】
前記荷重付与部は、前記一対の成形ロールのいずれか一方に対して金属シートにおける前記一対の成形ロールに通される前の部位を押付ける押付けロールを備えている、
請求項１に記載のロール成形装置。
【請求項３】
前記一対の成形ロールの少なくとも一方は、幅方向の一部にその他の部位に比べて前記切刃の刃部の高さの高い、または周方向における前記切刃の刃部の数の多い領域を有しており、
前記押付けロールは、前記一対の成形ロールのいずれか一方における幅方向の前記領域に対応して設けられている、
請求項２に記載のロール成形装置。
【請求項４】
前記押付けロールは弾性材により形成されている、
請求項２または請求項３に記載のロール成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺状の金属シートを成形するロール成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、例えば燃料電池のセパレータを構成する多孔体流路板の成形に用いられるロール成形装置が開示されている。図６に示すように、特許文献１に記載のロール成形装置は、対向配置された一対の成形ロール１１０，１２０を備えている。一対の成形ロール１１０，１２０は、複数の円盤状の切刃を積層することによりそれぞれ形成されている。そして、一対の成形ロール１１０，１２０を互いに逆方向に回転させるとともに、これら成形ロール１１０，１２０の間に長尺状の金属シート４０を通すことで金属シート４０が所定のメッシュ形状に成形される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２２１４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、こうしたロール成形装置により金属シートを成形する場合には、以下の不都合が生じるおそれがある。すなわち、図７に示すように、金属シート４０の幅方向の両端部４２を中央部４１とは異なる形状にするために、一対の成形ロール１１０，１２０の両端部の切刃の刃形状を異ならせると、金属シート４０の成形部分における送り方向Ｆの後端部に隣接する部位に両端部４２と中央部４１とに跨るように皺４３が発生する。その結果、金属シート４０の連続成形が困難となる。
【０００５】
本発明の目的は、金属シートに皺が発生することを抑制できるロール成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためのロール成形装置は、複数の円盤状の切刃が積層されてなり、対向配置された一対の成形ロールを備え、互いに逆方向に回転される前記一対の成形ロールの間に長尺状の金属シートを通すことで同金属シートを成形する。前記一対の成形ロールの少なくとも一方には、幅方向の一部に前記切刃の刃形状の異なる領域が設けられており、金属シートにおける前記一対の成形ロールに通される前の部位に対して、送り方向とは逆方向に引張荷重を付与する荷重付与部を備えている。
【０００７】
本願発明者は、金属シートに皺が発生するメカニズムを見出した。すなわち、一対の成形ロールの少なくとも一方における幅方向の一部に切刃の刃形状の異なる領域、例えばベース円からの刃部の高さや周方向における刃部の数の異なる領域が設けられている場合、金属シートには、切刃の形状差によって、切刃が早く食い込む部位と、それよりも遅れて切刃が食い込む部位とが生じる。そして、金属シートにおける切刃の早く食い込む部位が先に材料を呼び込むことにより、同部位の周囲の材料が同部位側に呼び込まれて皺が発生する。
【０００８】
この点、上記構成によれば、上記荷重付与部を備えているため、金属シートにおける一対の成形ロールに通される前の部位に対して、送り方向とは逆方向に引張荷重が付与される。すなわち、金属シートにおける材料を呼び込む力に対して抵抗となる力が付与される。これにより、金属シートにおける切刃の早く食い込む部位の周囲の材料が同部位側に呼び込まれることを抑制できる。したがって、金属シートに皺が発生することを抑制できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、金属シートに皺が発生することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ロール成形装置の一実施形態について、ロール成形装置全体の正面図。
【図２】同実施形態のロール成形装置の断面図。
【図３】同実施形態の作用を説明する図であって、上側成形ロールの切刃の刃部の軌跡と、下側成形ロールの切刃の刃部の軌跡とを示す図。
【図４】同実施形態のロール成形装置により成形された金属シートの平面図。
【図５】変形例のロール成形装置の断面図。
【図６】従来のロール成形装置の断面図。
【図７】成形後に皺の発生した金属シートの平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１〜図４を参照して、一実施形態について説明する。
図１に示すように、ロール成形装置は、燃料電池のセパレータを構成する多孔体流路板を成形するものであり、基台３１と、基台３１に立設された一対の支持柱３２とを備えている。支持柱３２には、上側軸受３３及び下側軸受３４が上下に間隔をおいて設けられている。
【００１２】
上側軸受３３によって上側成形ロール１０の回転軸である上側軸部１１が回転可能に支持されている。また、下側軸受３４によって下側成形ロール２０の回転軸である下側軸部２１が回転可能に支持されている。これら軸部１１，２１は、互いに平行に配置されている。
【００１３】
上側成形ロール１０は、上側軸部１１に外嵌されて固定された中心孔を有する複数の円盤状の切刃１３，１４を備えている。切刃１３，１４の外周面には、ベース円から径方向外側に突出する複数の刃部が周方向に間隔をおいて形成されている。本実施形態の上側成形ロール１０では、幅方向の中央部に位置する切刃１３が両端部に位置する切刃１４に比べて、ベース円からの刃部の高さが高く、周方向における刃部の数の多いものとされている。切刃１３，１４はいずれも金属材料により形成されている。
【００１４】
下側成形ロール２０は、下側軸部２１に外嵌されて固定された中心孔を有する複数の円盤状の切刃２３，２４を備えている。切刃２３，２４の外周面には、ベース円から径方向外側に突出する複数の刃部が周方向に間隔をおいて形成されている。本実施形態の下側成形ロール２０では、幅方向の中央部に位置する切刃２３が両端部に位置する切刃２４に比べて、ベース円からの刃部の高さが高く、周方向における刃部の数の多いものとされている。切刃２３，２４はいずれも金属材料により形成されている。
【００１５】
なお、上側成形ロール１０及び下側成形ロール２０の両端には、上下方向における互いの位置合わせを行うためのカラー１２，２２が設けられている。
上側成形ロール１０と下側成形ロール２０とは対向配置されている。
【００１６】
上側軸部１１及び下側軸部２１の基端部には、互いに噛合するギア３５，３６がそれぞれ設けられている。また、下側軸部２１の基端には、スプロケット３７が固設されており、スプロケット３７と図示しない電動モータの出力軸との間には無端状のチェーンが掛け渡されている。したがって、これら軸部１１，２１は、電動モータによって、スプロケット３７及びギア３５，３６を介して互いに逆方向に回転駆動される。
【００１７】
図２に示すように、本実施形態では、図示しない搬送装置により、長尺状の金属シート４０が同図の左側から右側に向けて、すなわち一対の成形ロール１０，２０の間に向けて送られる。そして、互いに逆方向に回転される一対の成形ロール１０，２０の間に金属シート４０が通されることで同金属シート４０が成形される。金属シート４０は例えばチタンやステンレス綱などにより形成されている。
【００１８】
図１及び図２に示すように、本実施形態においては、金属シート４０における一対の成形ロール１０，２０に通される前の部位に対して、送り方向Ｆとは逆方向Ｇに所定の引張荷重を付与する荷重付与部５０を備えている。
【００１９】
図１に示すように、荷重付与部５０は、基台３１上に固定された支持台５１と、支持台５１によって回転可能に支持された回転軸部５２と、回転軸部５２に外嵌されて固定された硬質ウレタン樹脂により形成された押付けロール５３とを備えている。
【００２０】
押付けロール５３は、下側成形ロール２０における幅方向の中央部、すなわち切刃２３が積層されている領域に対応して設けられている。押付けロール５３によって、金属シート４０における一対の成形ロール１０，２０に通される前の部位が下側成形ロール２０に対して所定の荷重にて押付けられている。
【００２１】
次に、本実施形態の作用について説明する。
本願発明者は、金属シート４０に皺が発生するメカニズムを見出した。すなわち、本実施形態の一対の成形ロール１０，２０においては、幅方向の一部に切刃１３，１４，２３，２４の刃形状の異なる領域、すなわちベース円からの刃部１５，２５の高さや周方向における刃部１５，２５の数の異なる領域が設けられている。この場合、金属シート４０には、切刃１３，１４，２３，２４の形状差によって、切刃１３，２３が早く食い込む部位と、それよりも遅れて切刃１４，２４が食い込む部位とが生じる。例えば、図３に示すように、下側成形ロール２０の幅方向の中央部に位置する切刃２３の刃部２５は、両端部に位置する切刃２４の刃部２５よりも早いタイミングで上側成形ロール１０の切刃１４の刃部１５に接近することとなるため、金属シート４０に対して早く食い込む。その結果、図７に二点鎖線にて示すように、金属シート４０における切刃１３，２３の早く食い込む部位（幅方向の中央部４１）が先に材料を呼び込むことにより、幅方向の両端部４２の材料が中央部４１側に呼び込まれて皺４３が発生する。
【００２２】
この点、本実施形態によれば、荷重付与部５０を備えているため、金属シート４０における一対の成形ロール１０，２０に通される前の部位に対して、送り方向Ｆとは逆方向Ｇに引張荷重が付与される。すなわち、金属シート４０における材料を呼び込む力に対して抵抗となる力が付与される。これにより、金属シート４０における切刃１３，２３の早く食い込む部位の周囲の材料が同部位側に呼び込まれることを抑制できる。したがって、図４に示すように、金属シート４０に皺が発生することを抑制できる。
【００２３】
以上説明した本実施形態に係るロール成形装置によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）一対の成形ロール１０，２０には、幅方向の一部に切刃１３，１４，２３，２４の刃形状の異なる領域が設けられており、金属シート４０における一対の成形ロール１０，２０に通される前の部位に対して、送り方向とは逆方向に引張荷重を付与する荷重付与部５０を備えている。
【００２４】
こうした構成によれば、上記荷重付与部５０を備えているため、上述した作用を奏することができ、金属シート４０に皺が発生することを抑制できる。また、皺の発生を抑制できることにより、金属シート４０の連続成形が可能となる。
【００２５】
（２）荷重付与部５０は、下側成形ロール２０に対して金属シート４０における一対の成形ロール１０，２０に通される前の部位を押付ける押付けロール５３を備えている。
こうした構成によれば、押付けロール５３により、下側成形ロール２０に対して金属シート４０における一対の成形ロール１０，２０に通される前の部位を押付けることで、金属シート４０に対して上記引張荷重を付与することができる。したがって、荷重付与部５０の構成を簡易なものとすることができる。
【００２６】
（３）一対の成形ロール１０，２０は、幅方向の中央部に両端部に比べて切刃１３，２３の高さが高く、且つ周方向における切刃１３，２３の刃部１５，２５の数の多い領域を有している。押付けロール５３は、下側成形ロール２０における幅方向の上記領域に対応して設けられている。
【００２７】
こうした構成によれば、金属シート４０の幅方向において材料を呼び込む力が発生する部位に対して上記引張荷重が付与される。したがって、押付けロール５３の幅方向の体格を小さくすることができる。
【００２８】
（４）押付けロール５３が弾性材（硬質ウレタン）により形成されている。このため、押付けロール５３により金属シート４０を下側成形ロール２０に押付けることに起因して金属シート４０が傷つくことを抑制できる。
【００２９】
＜変形例＞
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・図５に示すように、金属シート４０を下側成形ロール２０の下方を通して一対の成形ロール１０，２０の間に向けて送るようにしてもよい。
【００３０】
・押付けロール５３により上側成形ロール１０に対して金属シート４０を押付けるようにしてもよい。
・押付けロール５３は、成形ロールを構成する金属材料よりも弾性変形しやすい弾性材により形成されていればよく、例えばシリコーンゴムなどの他の弾性材によって形成することもできる。
【００３１】
・押付けロール５３が成形ロールの幅方向全体にわたって押付けられるように押付けロール５３の幅を変更することもできる。
・上記実施形態では、一対の成形ロール１０，２０の切刃１３，１４，２３，２４の刃形状が幅方向の中央部に位置する切刃１３，２３と両端部に位置する切刃１４，２４とで異なるものについて例示したが、成形ロールの刃形状が幅方向の一端部とその他の部位とで異なるものについても本発明を適用することができる。
【００３２】
・幅方向の一部に他の部位に比べて切刃の刃部の高さのみが高い領域を有する成形ロールや、幅方向の一部に他の部位に比べて周方向における切刃の刃部の数の多い領域を有する成形ロールを備えたロール成形装置に対して本発明を適用してもよい。
【００３３】
・上記実施形態及びその変形例では、金属シート４０に対して押付けロール５３を用いて引張荷重を付与する例について説明したが、本発明は押付けロールを備えるものに限定されない。要するに、金属シートにおける一対の成形ロールに通される前の部位に対して、送り方向とは逆方向に引張荷重を付与する荷重付与部を備えるものであればよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０…上側成形ロール、１１…上側軸部、１２…カラー、１３…切刃、１４…切刃、１５…刃部、２０…下側成形ロール、２１…下側軸部、２２…カラー、２３…切刃、２４…切刃、２５…刃部、３１…基台、３２…支持柱、３３…上側軸受、３４…下側軸受、３５，３６…ギア、３７…スプロケット、４０…金属シート、４１…中央部、４２…両端部、４３…皺、５０…荷重付与部、５１…支持台、５２…回転軸部、５３…押付けロール。
【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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