JP5217970B2

JP5217970B2 - Molding apparatus and molding method

Info

Publication number: JP5217970B2
Application number: JP2008304911A
Authority: JP
Inventors: 学樋口; 和人上野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2028-11-28
Also published as: JP2010125505A

Description

本発明は、成形装置、および成形方法に関する。 The present invention relates to a molding apparatus and a molding method.

一対のロール成形金型によって薄板金属を成形する成形装置が知られている。ロール成形金型には、凹凸形状の成形面を形成している。成形装置は、薄板金属をロール成形金型の成形面同士の間に挟み込んで圧縮して成形する（特許文献１参照）。
特開２００４−９００７８ 2. Description of the Related Art A forming apparatus that forms a thin metal sheet with a pair of roll forming dies is known. The roll molding die has a concave and convex molding surface. The forming apparatus inserts a sheet metal between the forming surfaces of a roll forming die and compresses and forms them (see Patent Document 1).
JP2004-90078

一般に、薄板金属を成形する場合には、成形品質を確保するために高い寸法精度で成形面を加工することが必要になる。対にして用いられるロール成形金型のそれぞれに成形面を加工するため、ロール成形金型の製作には、多くの時間と手間が費やされる。また、ロール成形金型の成形面同士の高精度な位置決め機構が必要となり、成形装置の製造コストが増加し、成形作業時には、成形品質の低下を防止するため、高精度な位置決めによる作業効率の低下が生じる。 In general, when a thin metal sheet is formed, it is necessary to process the forming surface with high dimensional accuracy in order to ensure the forming quality. Since the molding surface is processed for each of the roll molding dies used as a pair, much time and labor are spent on the production of the roll molding dies. In addition, a highly accurate positioning mechanism between the molding surfaces of the roll molding dies is required, which increases the manufacturing cost of the molding apparatus and prevents deterioration in molding quality during molding operations. A decrease occurs.

このため、成形装置の製造コストが増加するという問題がある。また、成形作業時には、成形品質の低下を防止するため、ロール成形金型の成形面同士の高精度な位置決めが必要となり、位置決めによる作業効率の低下が生じる。 For this reason, there exists a problem that the manufacturing cost of a shaping | molding apparatus increases. Further, during molding work, in order to prevent the molding quality from being lowered, it is necessary to position the molding surfaces of the roll molding dies with high accuracy, and the work efficiency is lowered due to the positioning.

さらに、凹凸形状の成形面に挟み込んだ薄板金属を圧縮して成形する場合、スプリングバックによって薄板金属に変形が生じ得る。このため、成形品質の確保が困難になる。 Furthermore, when the sheet metal sandwiched between the concavo-convex shaped molding surfaces is compressed and molded, the sheet metal may be deformed by the spring back. For this reason, it becomes difficult to ensure molding quality.

そこで、本発明の目的は、ロール成形装置及びロール成形金型の製造コストを削減するとともに、成形作業時における成形面の位置決め作業を簡略化して作業効率が低下することを防止し、さらにスプリングバックによって薄板金属に生じる精度の低下を防止し得る成形装置、および成形方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to reduce the manufacturing cost of the roll forming apparatus and the roll forming die, simplify the positioning operation of the forming surface during the forming operation, and prevent the work efficiency from being lowered. It is an object of the present invention to provide a forming apparatus and a forming method capable of preventing a decrease in accuracy caused in a sheet metal.

本発明は、薄板金属を成形する成形装置であって、薄板金属を成形するための成形面を備えた回転自在な第１のロール成形型と、成形面との間で薄板金属を挟み込むとともに変形自在な押圧面を備える回転自在な第２のロール成形型と、を有している。さらに、第２のロール成形型に設けられ、第１のロール成形型に押し付けた押圧面を液圧により変形させることによって薄板金属を押圧して成形面に密着させる押圧手段を有している。そして、第２のロール成形型は、回転中心に配置される中心軸と、中心軸の軸方向に離間して配置され、中心軸から径方向外方へ広がる一対のフランジ部と、中心軸とフランジ部との間に形成された空間および一対のフランジ部の外周面を覆って配置され、液圧を付与する流体が供給される圧力室を中心軸とフランジ部との間に区画形成するとともに押圧面を一対のフランジ部の間に形成する弾性皮膜と、中心軸に設けられ、流体を圧力室に流入させる流路と、フランジ部に対して弾性皮膜を固定する固定部材と、を有している。 The present invention is a forming apparatus for forming a sheet metal, and the sheet metal is sandwiched between the first roll forming die having a forming surface for forming the sheet metal and the forming surface, and is deformed. And a rotatable second roll mold having a free pressing surface. Furthermore, it has a pressing means which is provided in the second roll forming die and presses the thin metal plate by causing the pressing surface pressed against the first roll forming die to be deformed by hydraulic pressure so as to be brought into close contact with the forming surface. The second roll forming die includes a central axis that is disposed at the center of rotation, a pair of flange portions that are spaced apart from each other in the axial direction of the central axis, and extend radially outward from the central axis, and the central axis. A space formed between the flange portion and the outer peripheral surface of the pair of flange portions is disposed and a pressure chamber to which a fluid for applying a hydraulic pressure is supplied is defined between the central shaft and the flange portion. An elastic coating that forms a pressing surface between the pair of flange portions; a flow path that is provided on the central axis and that allows fluid to flow into the pressure chamber; and a fixing member that fixes the elastic coating to the flange portion. ing.

また、本発明は、薄板金属を成形する成形方法であって、回転自在に設けられた第１のロール成形型の成形面と、回転自在に設けられた第２のロール成形型の変形自在な押圧面との間に薄板金属を挟み込んで配置する。そして、第２のロール成形型に設けられた押圧手段によって第１のロール成形型に押し付けた押圧面を液圧により変形させて薄板金属を押圧して成形面に密着させる。また、第２のロール成形型は、回転中心に配置される中心軸と、中心軸の軸方向に離間して配置され、中心軸から径方向外方へ広がる一対のフランジ部と、中心軸とフランジ部との間に形成された空間および一対のフランジ部の外周面を覆って配置され、液圧を付与する流体が供給される圧力室を中心軸とフランジ部との間に区画形成するとともに押圧面を一対のフランジ部の間に形成する弾性皮膜と、中心軸に設けられ、流体を圧力室に流入させる流路と、フランジ部に対して弾性皮膜を固定する固定部材と、を有している。そして、第１のロール成形型の成形面と第２のロール成形型の押圧面との間に薄板金属を挟み込みつつ、フランジ部によって薄板金属を第１のロール成形型に押さえ付けながら薄板金属を成形する。 Further, the present invention is a forming method for forming a thin metal plate, wherein the forming surface of the first roll forming die provided rotatably and the second roll forming die provided rotatably are deformable. A thin metal plate is interposed between the pressing surface and the pressing surface. Then, the pressing surface pressed against the first roll forming die by the pressing means provided on the second roll forming die is deformed by the hydraulic pressure to press the thin metal plate so as to adhere to the forming surface. The second roll forming die includes a central axis that is disposed at the center of rotation, a pair of flange portions that are spaced apart from each other in the axial direction of the central axis and that extend radially outward from the central axis, and the central axis. A space formed between the flange portion and the outer peripheral surface of the pair of flange portions is disposed and a pressure chamber to which a fluid for applying a hydraulic pressure is supplied is defined between the central shaft and the flange portion. An elastic coating that forms a pressing surface between the pair of flange portions; a flow path that is provided on the central axis and that allows fluid to flow into the pressure chamber; and a fixing member that fixes the elastic coating to the flange portion. ing. Then, the sheet metal is sandwiched between the forming surface of the first roll forming die and the pressing surface of the second roll forming die and the sheet metal is pressed against the first roll forming die by the flange portion. Mold.

第１のロール成形型と対にして用いられる第２のロール成形型は、変形自在な押圧面によって薄板金属を成形面に密着させて成形するため、第２のロール成形型に成形面を加工する必要がない。このため、成形面の加工に要するコストを削減することができるとともに、第１のロール成形型と第２のロール成形型との位置決め作業を簡略化することによって成形装置の製造コストを削減し、位置決めによる作業効率が低下することを防止でき、さらにスプリングバックによって薄板金属に生じる精度の低下を防止できる。 The second roll forming die used as a pair with the first roll forming die is formed by bringing a sheet metal into close contact with the forming surface by a deformable pressing surface, so that the forming surface is processed into the second roll forming die. There is no need to do. For this reason, the cost required for processing the molding surface can be reduced, and the manufacturing operation of the molding apparatus can be reduced by simplifying the positioning operation between the first roll molding die and the second roll molding die, It is possible to prevent a reduction in work efficiency due to positioning, and further, it is possible to prevent a reduction in accuracy that occurs in the thin metal plate due to the spring back.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、燃料電池スタック１０を示す概略斜視図、図２は、燃料電池スタック１０を構成する単セル５０を示す断面図、図３は、燃料電池用金属セパレータの製造装置２００を簡略化して示す正面図、図４（Ａ）は、第１のロール成形型３００を示す斜視図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の点線Ｂで示される要部を拡大して示す図、図５（Ａ）は、第２のロール成形型４００の説明に供する断面図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の矢印５Ａ方向から見た矢視図、図６および図７は、成形方法の説明に供する図、図８は、図６（Ｂ）の６Ｂ−６Ｂ線に沿う断面図、図９（Ａ）および（Ｂ）は、対比例の説明に供する断面図である。 FIG. 1 is a schematic perspective view showing a fuel cell stack 10, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a single cell 50 constituting the fuel cell stack 10, and FIG. 3 is a simplified apparatus 200 for manufacturing a fuel cell metal separator. FIG. 4A is a perspective view showing the first roll mold 300, FIG. 4B is an enlarged view showing the main part indicated by the dotted line B in FIG. 4A, 5A is a cross-sectional view for explaining the second roll forming die 400, FIG. 5B is an arrow view seen from the direction of the arrow 5A in FIG. 5A, and FIGS. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line 6B-6B of FIG. 6B, and FIGS. 9A and 9B are cross-sectional views provided for comparative explanation.

図１および図２は、本発明の実施の形態である成形装置２３０によって流路溝１１０が成形された金属セパレータ１００を用いて構成した燃料電池スタック１０および単セル５０を示している。図３は、燃料電池用金属セパレータの製造装置２００に成形装置２３０を組み込んだ実施の形態を示している。 1 and 2 show a fuel cell stack 10 and a single cell 50 that are configured by using a metal separator 100 in which a flow channel 110 is formed by a forming apparatus 230 according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 shows an embodiment in which a molding apparatus 230 is incorporated in a fuel cell metal separator manufacturing apparatus 200.

図３および図５を参照して、成形装置２３０は、概説すれば、薄板金属１２０（以下、ワークとも記す）を成形するための成形面３３０を備えた回転自在なロール成形金型３００（第１のロール成形型に相当する）と、成形面３３０との間でワーク１２０を挟み込むとともに変形自在な押圧面４４０を備える回転自在な加圧ロール型４００（第２のロール成形型に相当する）と、加圧ロール型４００に設けられ、押圧面４４０を変形させることによってワーク１２０を押圧して成形面３３０に密着させる押圧手段４２０と、を有している。押圧手段４２０は、ロール成形金型３００に押し付けた押圧面４４０を液圧によって変形させる（図８をも参照）。加圧ロール型４００は、回転中心に配置される中心軸４１０と、中心軸４１０の軸方向に離間して配置され、中心軸４１０から径方向外方へ広がる一対のフランジ部４５５と、中心軸４１０とフランジ部４５５との間に形成された空間４３１を覆って配置され、液圧を付与する流体ｆが供給される圧力室４３０を中心軸４１０とフランジ部４５５との間に区画形成するとともに押圧面４４０を形成する弾性皮膜４７０と、中心軸４１０に設けられ、流体ｆを圧力室４３０に流入させる流路４５１と、フランジ部４５５に対して弾性皮膜４７０を固定する固定部材４８０と、を有している。以下、本発明の実施の形態について詳述する。 Referring to FIGS. 3 and 5, the forming apparatus 230 is generally described as a rotatable roll forming die 300 (first step) having a forming surface 330 for forming a thin metal plate 120 (hereinafter also referred to as a workpiece). 1) and a pressurizing roll mold 400 having a pressing surface 440 that can be deformed while sandwiching the work 120 between the forming surface 330 (corresponding to a second roll forming mold). And a pressing means 420 that is provided in the pressure roll mold 400 and presses the workpiece 120 by deforming the pressing surface 440 so as to be brought into close contact with the molding surface 330. The pressing means 420 deforms the pressing surface 440 pressed against the roll molding die 300 by hydraulic pressure (see also FIG. 8). The pressure roll mold 400 includes a central axis 410 disposed at the center of rotation, a pair of flange portions 455 that are spaced apart from each other in the axial direction of the central axis 410 and extend radially outward from the central axis 410, and the central axis A pressure chamber 430 is disposed between the central shaft 410 and the flange portion 455 and is provided so as to cover a space 431 formed between the flange 410 and the flange portion 455 and to which a fluid f for applying hydraulic pressure is supplied. An elastic coating 470 that forms the pressing surface 440, a flow path 451 that is provided on the central shaft 410 and flows the fluid f into the pressure chamber 430, and a fixing member 480 that fixes the elastic coating 470 to the flange portion 455. Have. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

図１および図２を参照して、燃料電池スタック１０、単セル５０、および金属セパレータ１００について説明する。 The fuel cell stack 10, the single cell 50, and the metal separator 100 will be described with reference to FIGS.

図１を参照して、燃料電池スタック１０は、燃料ガスと酸化剤ガスの反応によって起電力を生じさせる単位電池としての単セル５０を複数積層して構成している。燃料電池スタック１０の両端部には、燃料電池スタック１０において発電された電力を取り出す端子部材である集電板１１、絶縁板１２、およびエンドプレート１３を配置している。 Referring to FIG. 1, a fuel cell stack 10 is formed by stacking a plurality of single cells 50 as unit cells that generate an electromotive force by a reaction between a fuel gas and an oxidant gas. At both ends of the fuel cell stack 10, a current collector plate 11, an insulating plate 12, and an end plate 13, which are terminal members for taking out the electric power generated in the fuel cell stack 10, are arranged.

燃料電池スタック１０の内部を貫通した貫通孔（図示せず）にタイロッド１４を挿通し、そのタイロッド１４の端部を締結部材（図示せず）によって締結している。燃料電池スタック１０には、締結による加圧力を付与している。 A tie rod 14 is inserted into a through hole (not shown) penetrating the inside of the fuel cell stack 10, and an end of the tie rod 14 is fastened by a fastening member (not shown). A pressure applied by fastening is applied to the fuel cell stack 10.

燃料電池スタック１０の両端部に設けられたそれぞれのエンドプレート１３には、燃料電池スタック１０内に燃料ガス等の流体を流入させるための導入口１５ａ、１６ａ、１７ａ、および流通させた燃料ガス等の流体を排出する排出口１５ｂ、１６ｂ、１７ｂを設けている。燃料ガスは、燃料ガス導入口１５ａから流入させて燃料ガス排出口１５ｂから排出する。酸化剤ガスは、酸化ガス導入口１６ａから流入させて酸化ガス排出口１６ｂから排出する。冷却水は、冷却水導入口１７ａから流入させて冷却水排出口１７ｂから排出する。 The respective end plates 13 provided at both ends of the fuel cell stack 10 have inlets 15a, 16a, and 17a for allowing a fluid such as fuel gas to flow into the fuel cell stack 10 and the circulated fuel gas and the like. Discharge ports 15b, 16b, and 17b for discharging the fluid are provided. The fuel gas flows from the fuel gas inlet 15a and is discharged from the fuel gas outlet 15b. The oxidant gas flows from the oxidant gas inlet 16a and is discharged from the oxidant gas outlet 16b. The cooling water is introduced from the cooling water inlet 17a and discharged from the cooling water outlet 17b.

図２を参照して、単セル５０は、膜電極接合体６０および膜電極接合体６０を挟持する金属セパレータ１００によって構成している。 Referring to FIG. 2, the single cell 50 is configured by a membrane electrode assembly 60 and a metal separator 100 that sandwiches the membrane electrode assembly 60.

膜電極接合体６０は、燃料極７０と、空気極８０と、電解質膜９０と、を有している。燃料極７０は、触媒層７１およびガス拡散層７２を備えている。空気極８０も同様に、触媒層８１およびガス拡散層８２を備えている。 The membrane electrode assembly 60 includes a fuel electrode 70, an air electrode 80, and an electrolyte membrane 90. The fuel electrode 70 includes a catalyst layer 71 and a gas diffusion layer 72. Similarly, the air electrode 80 includes a catalyst layer 81 and a gas diffusion layer 82.

金属セパレータ１００は、ステンレス、チタン、アルミ等のワーク１２０に凹凸形状の流路溝１１０を成形した後、金属セパレータ１１０を構成する部位をワーク１２０から切り離して製造している。ワーク１２０は、切断加工等の後処理工程を行う処理部２４０において切断している(図３を参照）。 The metal separator 100 is manufactured by forming a concave and convex channel groove 110 on a workpiece 120 made of stainless steel, titanium, aluminum, or the like, and then separating a portion constituting the metal separator 110 from the workpiece 120. The workpiece 120 is cut in a processing unit 240 that performs post-processing steps such as cutting (see FIG. 3).

燃料極７０と金属セパレータ１００の流路溝１１０との間に、水素を流通させるための燃料ガス流路（Ｈ）を形成する。空気極８０と金属セパレータ１００との間に、酸化剤ガスを流通させるための酸化剤ガス流路（Ｏ）を形成する。向かい合わせて配置された金属セパレータ１００の流路溝１１０同士の間に、冷却水が流れる冷却水流路Ｗを形成する。 A fuel gas channel (H) for flowing hydrogen is formed between the fuel electrode 70 and the channel groove 110 of the metal separator 100. Between the air electrode 80 and the metal separator 100, an oxidant gas flow path (O) for allowing the oxidant gas to flow is formed. A cooling water flow path W through which the cooling water flows is formed between the flow path grooves 110 of the metal separator 100 arranged to face each other.

次に、単セル５０において電気を生じさせるために行う化学反応を説明する。 Next, a chemical reaction performed to generate electricity in the single cell 50 will be described.

燃料極７０に供給された燃料ガスに含まれる水素は、触媒粒子により酸化され、プロトンおよび電子となる。生成されたプロトンは、燃料極７０の触媒層７１に含まれる電解質および燃料極７０の触媒層７１が接触している電解質膜９０を通って、空気極８０の触媒層８１に到達する。燃料極７０の触媒層７１で生成した電子は、燃料極７０の触媒層７１、燃料極７０のガス拡散層７２、燃料極７０の側に配置された金属セパレータ１００および外部回路（図示せず）を通って、空気極８０の触媒層８１に達する。そして、空気極８０の触媒層８１に達したプロトンおよび電子は空気極８０に供給されている酸化剤ガスに含まれる酸素と反応して水を生成する。単セル５０は、上記の化学反応を通して電気を生成する。 Hydrogen contained in the fuel gas supplied to the fuel electrode 70 is oxidized by the catalyst particles to become protons and electrons. The generated protons reach the catalyst layer 81 of the air electrode 80 through the electrolyte membrane 90 in contact with the electrolyte contained in the catalyst layer 71 of the fuel electrode 70 and the catalyst layer 71 of the fuel electrode 70. Electrons generated in the catalyst layer 71 of the fuel electrode 70 are the catalyst layer 71 of the fuel electrode 70, the gas diffusion layer 72 of the fuel electrode 70, the metal separator 100 disposed on the fuel electrode 70 side, and an external circuit (not shown). It passes through and reaches the catalyst layer 81 of the air electrode 80. The protons and electrons that have reached the catalyst layer 81 of the air electrode 80 react with oxygen contained in the oxidant gas supplied to the air electrode 80 to generate water. The single cell 50 generates electricity through the above chemical reaction.

次に、図３を参照して、燃料電池用金属セパレータの製造装置２００は、ロール部材に巻き付けて準備されたワーク１２０を供給するアンコイラー２１０と、アンコイラー２１０から供給されたワーク１２０のたわみを防止するたわみ防止治具２２０と、ワーク１２０に対して流路溝１１０を成形する成形装置２３０と、流路溝１１０が成形されたワーク１２０の切断や回収等の後処理を行う処理部２４０と、燃料電池用金属セパレータの製造装置２００の各部の動作を制御する制御部２５０と、を有している。金属セパレータ１００の製造工程は、図中矢印方向に進行する。 Next, referring to FIG. 3, the fuel cell metal separator manufacturing apparatus 200 prevents the deflection of the uncoiler 210 that supplies the workpiece 120 that is wound around the roll member and the workpiece 120 that is supplied from the uncoiler 210. A deflection preventing jig 220, a molding device 230 for molding the flow channel 110 with respect to the workpiece 120, a processing unit 240 for performing post-processing such as cutting and recovery of the workpiece 120 formed with the flow channel 110, And a control unit 250 that controls the operation of each unit of the fuel cell metal separator manufacturing apparatus 200. The manufacturing process of the metal separator 100 proceeds in the arrow direction in the figure.

ワーク１２０には、燃料電池用の金属セパレータの材料としてステンレス、チタン、アルミ等を用いる。金属セパレータの材料は、ロール部材に巻き付けた状態で搬入する。 For the work 120, stainless steel, titanium, aluminum or the like is used as a material for a metal separator for a fuel cell. The material of a metal separator is carried in the state wound around the roll member.

たわみ防止治具２２０は、アンコイラー２１０と成形装置２３０との間に配置する。支持部２２１と矯正ローラー２２２との間にワーク１２０を挟みこむことによって、ワーク１２０がたわむことを防止する。 The deflection preventing jig 220 is disposed between the uncoiler 210 and the molding device 230. The workpiece 120 is prevented from being bent by sandwiching the workpiece 120 between the support portion 221 and the correction roller 222.

成形装置２３０は、ロール成形金型３００および加圧ロール型４００を回転させる駆動手段２３１を備えている。駆動手段２３１は、制御部２５０からの制御信号に従って、ロール成形金型３００および加圧ロール型４００の回転動作を駆動する。ロール成形金型３００および加圧ロール型４００は、それぞれの中心軸３１０、４１０を中心にして回転し、成形面３３０と押圧面４４０との間で挟み込んだワーク１２０に流路溝１１０を成形する（図６（Ｂ）を参照）。 The molding apparatus 230 includes a driving unit 231 that rotates the roll molding die 300 and the pressure roll die 400. The drive unit 231 drives the rotation operation of the roll forming mold 300 and the pressure roll mold 400 in accordance with a control signal from the control unit 250. The roll forming mold 300 and the pressure roll mold 400 rotate around the respective central axes 310 and 410 to form the flow channel 110 in the work 120 sandwiched between the forming surface 330 and the pressing surface 440. (See FIG. 6B).

図４（Ａ）および（Ｂ）を参照して、ロール成形金型３００が備える成形面３３０は、縦壁部３３１および平坦部３３２からなる凹凸形状に形成している。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の矢印方向から見た成形面３３０の拡大図である。 Referring to FIGS. 4A and 4B, the molding surface 330 included in the roll molding die 300 is formed in a concavo-convex shape including a vertical wall portion 331 and a flat portion 332. FIG. 4B is an enlarged view of the molding surface 330 viewed from the direction of the arrow in FIG.

成形面３３０は、円筒研削盤やマシニングセンタを用いた型彫り加工によって金型ロール本体部３２０に形成している。金型ロール本体部３２０は、鉄やステンレス等の金属を円筒形状に加工して形成する。 The molding surface 330 is formed on the die roll main body 320 by die-sculpting using a cylindrical grinder or a machining center. The mold roll main body 320 is formed by processing a metal such as iron or stainless steel into a cylindrical shape.

図５を参照して、押圧手段４２０は、流体ｆを保管するとともに流体ｆを圧送するポンプ（図中省略する）を備えたチャンバ４２１と、チャンバ４２１から加圧ロール型４００の中心軸４１０に連結して設けられた注入管４２２と、を備えている。押圧手段４２０は、制御部２５０からの制御信号ｓに従って、予め定められた流量の流体ｆを加圧ロール型４００へ圧送する。チャンバ４２１内に保管された流体ｆは、注入管４２２から中心軸４１０へ送る。流体ｆは、中心軸４１０に設けられた流路４５１を通って圧力室４３０内へ流入する。 Referring to FIG. 5, the pressing means 420 stores a fluid f and also includes a chamber 421 having a pump (not shown) that pumps the fluid f, and the chamber 421 to the central axis 410 of the pressure roll mold 400. And an injection tube 422 provided in a connected manner. The pressing means 420 pressure-feeds a fluid f having a predetermined flow rate to the pressure roll mold 400 according to the control signal s from the control unit 250. The fluid f stored in the chamber 421 is sent from the injection tube 422 to the central shaft 410. The fluid f flows into the pressure chamber 430 through the flow path 451 provided in the central shaft 410.

制御部２５０は、圧力室４３０に供給する流量を調整することによって、加圧ロール型４００がロール成形金型３００に対して付与する押圧力を調整する。圧力室４３０に供給する流体ｆの流量を増加させた場合、加圧ロール型４００がロール成形金型３００に対して付与する押圧力は、流量を増加させる前と比較して増加する。このため、加圧ロール型４００が備える押圧面４４０は、より大きな押圧力によってワーク１２０を成形面３３０に対して密着させる（図８を参照）。これに対して、圧力室４３０に供給する流体ｆの流量を減少させた場合、加圧ロール型４００がロール成形金型３００に対して付与する押圧力は、流量を減少させる前と比較して減少する。このため、ワーク１２０と成形面３３０との密着性が低下する。 The controller 250 adjusts the pressing force applied to the roll molding die 300 by the pressure roll mold 400 by adjusting the flow rate supplied to the pressure chamber 430. When the flow rate of the fluid f supplied to the pressure chamber 430 is increased, the pressing force applied to the roll molding die 300 by the pressure roll mold 400 is increased as compared to before the flow rate is increased. For this reason, the pressing surface 440 included in the pressure roll mold 400 brings the workpiece 120 into close contact with the molding surface 330 with a larger pressing force (see FIG. 8). On the other hand, when the flow rate of the fluid f supplied to the pressure chamber 430 is decreased, the pressing force applied to the roll molding die 300 by the pressure roll mold 400 is compared with that before the flow rate is decreased. Decrease. For this reason, the adhesiveness of the workpiece | work 120 and the molding surface 330 falls.

押圧手段４２０は、流体ｆの液圧を利用して、押圧面４４０を変形させてワーク１２０を押圧する。このため、押圧面４４０に付与する液圧を調整することによって、ワーク１２０と成形面３３０との密着性を調整することができる。 The pressing unit 420 uses the hydraulic pressure of the fluid f to deform the pressing surface 440 and press the work 120. For this reason, the adhesiveness between the workpiece 120 and the molding surface 330 can be adjusted by adjusting the hydraulic pressure applied to the pressing surface 440.

流体ｆの種類は、特に限定されるものではないが、加圧ロール型４００の製作コストを削減するために、水等を用いることが望ましい。 The type of the fluid f is not particularly limited, but it is desirable to use water or the like in order to reduce the manufacturing cost of the pressure roll mold 400.

加圧ロール型４００は、中心軸４１０と中心軸４１０の両端部の側にそれぞれ配置されたフランジ部４５５とを一体にして形成した基部４５０を備えている。 The pressure roll mold 400 includes a base portion 450 formed integrally with a central shaft 410 and flange portions 455 disposed on both ends of the central shaft 410.

基部４５０は、略Ｈ字形の断面形状を有している。フランジ部４５５のエッジ４５６は、弾性皮膜４７０に亀裂が生じることを防止するためにＲ形状に形成している。基部４５０の材質は、特に限定されるものではないが、例えば、鉄やステンレス等の金属材料によって形成することができる。 The base 450 has a substantially H-shaped cross-sectional shape. The edge 456 of the flange portion 455 is formed in an R shape in order to prevent the elastic coating 470 from cracking. The material of the base 450 is not particularly limited, but can be formed of a metal material such as iron or stainless steel, for example.

固定部材４８０は、フランジ部４５５との間で弾性皮膜４７０を挟持して固定する固定プレート４８１と、フランジ部４５５と固定プレート４８１とを締結する締結手段４８５と、を有している。締結手段４８５は、ボルトナット４８６と、ネジ穴４８７から構成している。ネジ穴４８７は、固定プレート４８１、フランジ部４５５、および後述する補強リブ４９０に設けている。 The fixing member 480 includes a fixing plate 481 that sandwiches and fixes the elastic film 470 with the flange portion 455, and fastening means 485 that fastens the flange portion 455 and the fixing plate 481. The fastening means 485 includes a bolt nut 486 and a screw hole 487. The screw hole 487 is provided in the fixing plate 481, the flange portion 455, and a reinforcing rib 490 described later.

弾性皮膜４７０は、中心軸４１０とフランジ部４５５との間に形成された空間４３１に圧力室４３０を形成し、圧力室４３０内に流体ｆを保持する。弾性皮膜４７０には、ＪＩＳ規格Ｋ６２５３で定められるＡ７０以上の硬度を有する軟質ゴム膜を用いている。弾性皮膜４７０には、高強度ＢＮＴｉ膜や、硬質窒化炭素系薄膜、薄膜金属ガラス等を用いることも可能である。 The elastic film 470 forms a pressure chamber 430 in a space 431 formed between the central shaft 410 and the flange portion 455, and holds the fluid f in the pressure chamber 430. As the elastic film 470, a soft rubber film having a hardness of A70 or higher defined by JIS standard K6253 is used. As the elastic film 470, a high-strength BNTi film, a hard carbon nitride thin film, a thin film metal glass, or the like can be used.

弾性皮膜４７０は、空洞の円筒形状に形成している。フランジ部４５５と固定部材４８０とによって、弾性皮膜４７０の軸方向の端部を挟持させた状態で固定している。 The elastic film 470 is formed in a hollow cylindrical shape. The flange portion 455 and the fixing member 480 are fixed in a state where the end portion in the axial direction of the elastic coating 470 is sandwiched.

弾性皮膜４７０の取り外しは、固定部材４８０とフランジ部４５５との固定を解除する簡易な作業によって行うことができる。弾性皮膜４７０の取り付けは、フランジ部４５５に対して弾性皮膜４７０を固定する簡易な作業によって行うことができる。このため、成形面３３０との圧接によって磨耗や硬化が生じた弾性皮膜４７０の交換作業を容易に行うことができ、交換作業に要するコストを削減することができる。 The elastic film 470 can be removed by a simple operation for releasing the fixing between the fixing member 480 and the flange portion 455. The elastic film 470 can be attached by a simple operation of fixing the elastic film 470 to the flange portion 455. For this reason, it is possible to easily replace the elastic film 470 that has been worn or hardened by pressure contact with the molding surface 330, and to reduce the cost required for the replacement.

加圧ロール型４００が備える中心軸４１０とフランジ部４５５との間に形成された空間４３１を覆うようにして弾性皮膜４７０を配置し、その弾性皮膜４７０を固定部材４８０によってフランジ部４５５に固定して圧力室４３０を区画形成している。弾性皮膜４７０は、流体ｆが圧力室４３０内から流出することを防止するとともに変形自在な押圧面４４０を形成する。中心軸４１０に形成された流路４５１から流入させた流体ｆを圧力室４３０内に満たすことによって、流体ｆの液圧によって押圧面４４０を成形面３３０の形状に追従させて変形させることができ、成形面３３０にワーク１２０を押圧して密着させることができる。このため、対として準備されるロール成形型３００、４００のうち、加圧ロール型４００には、成形面を加工する必要がない。 An elastic coating 470 is disposed so as to cover a space 431 formed between the central shaft 410 and the flange portion 455 provided in the pressure roll mold 400, and the elastic coating 470 is fixed to the flange portion 455 by the fixing member 480. The pressure chamber 430 is partitioned. The elastic film 470 prevents the fluid f from flowing out of the pressure chamber 430 and forms a deformable pressing surface 440. Filling the pressure chamber 430 with the fluid f introduced from the flow path 451 formed in the central shaft 410 allows the pressing surface 440 to be deformed by following the shape of the molding surface 330 by the fluid pressure of the fluid f. The workpiece 120 can be pressed and brought into close contact with the molding surface 330. For this reason, it is not necessary to process a molding surface in the pressure roll mold 400 among the roll molds 300 and 400 prepared as a pair.

フランジ部４５５は、固定プレート４８１に形成された丸状凸部４８３に合致した形状に形成された丸状凹部４６０を備えている。丸状凸部４８３および丸状凹部４６０は、弾性皮膜４７０を挟持し、厚み方向に圧縮させる。弾性皮膜４７０が圧縮するため、フランジ部４５５と固定プレート４８１との間のシール性を向上させることができ、流体ｆが流出することを防止できる。図示例にあっては、丸状凸部４８３と丸状凹部４６０との間のクリアランスを弾性皮膜４７０の厚さ寸法より小さく形成し、弾性皮膜４７０の圧縮量を増加させている。弾性皮膜４７０の圧縮量を増加させることによって、フランジ部４５５と固定プレート４８１との間のシール性をより向上させている。 The flange portion 455 includes a round concave portion 460 formed in a shape that matches the round convex portion 483 formed in the fixed plate 481. The round convex portion 483 and the round concave portion 460 sandwich the elastic film 470 and compress it in the thickness direction. Since the elastic film 470 is compressed, the sealing performance between the flange portion 455 and the fixed plate 481 can be improved, and the fluid f can be prevented from flowing out. In the illustrated example, the clearance between the circular convex portion 483 and the circular concave portion 460 is formed to be smaller than the thickness dimension of the elastic film 470, and the compression amount of the elastic film 470 is increased. By increasing the amount of compression of the elastic film 470, the sealing performance between the flange portion 455 and the fixed plate 481 is further improved.

フランジ部４５５には、丸状凹部４６０とともに角状凹部４６１を形成している。角状凹部４６１は、固定プレート４８１に形成された角状凸部４８４に合致した形状に形成している。弾性皮膜４７０を角状凸部４８４および角状凹部４６１のエッジに引っ掛けた状態で固定することができ、弾性皮膜４７０が位置ずれすることを防止できる。図示例にあっては、角状凸部４８４および角状凹部４６１のエッジによって弾性皮膜４７０に亀裂が生じることを防止するため、角状凸部４８４と角状凹部４６１との間のクリアランスを弾性皮膜４７０の厚さ寸法と同程度の寸法に形成している。 In the flange portion 455, a rectangular recess 461 is formed together with the round recess 460. The square recess 461 is formed in a shape that matches the square projection 484 formed in the fixed plate 481. The elastic film 470 can be fixed in a state where it is hooked on the edges of the square-shaped convex part 484 and the square-shaped concave part 461, and the elastic film 470 can be prevented from being displaced. In the illustrated example, in order to prevent the elastic film 470 from being cracked by the edges of the square convex portion 484 and the square concave portion 461, the clearance between the square convex portion 484 and the square concave portion 461 is elastic. The film 470 is formed to have the same size as the thickness.

角状凸部４８４および角状凹部４６１を形成する位置は特に限定されるものではないが、弾性皮膜４７０に応力が集中し易いフランジ部４５５のエッジ４５６から離反した位置に形成するのが望ましい。角状凸部４８４および角状凹部４６１のエッジによって弾性皮膜４７０に亀裂が生じることを防止するためである。 The positions at which the square convex portions 484 and the square concave portions 461 are formed are not particularly limited, but are desirably formed at positions separated from the edge 456 of the flange portion 455 where stress tends to concentrate on the elastic film 470. This is to prevent the elastic film 470 from being cracked by the edges of the square convex portion 484 and the square concave portion 461.

図中省略して示すが、丸状凹部４６０および角状凹部４６１は、加圧ロール型４００の周方向に沿って円周形状に形成している。丸状凸部４８３および角状凸部４８４も同様にして、加圧ロール型４００の周方向に沿って固定プレート４８１に円周形状に形成している。 Although omitted in the drawing, the round recess 460 and the square recess 461 are formed in a circumferential shape along the circumferential direction of the pressure roll mold 400. Similarly, the round convex portion 483 and the square convex portion 484 are formed in a circumferential shape on the fixed plate 481 along the circumferential direction of the pressure roll mold 400.

中心軸４１０に形成された流路４５１は、中心軸４１０の周方向にそれぞれ等間隔に位相をずらして配置した複数の流路穴４５２を有している。図示例にあっては、周方向に沿って４つの流路穴４５２をそれぞれ等間隔に位相をずらして配置している。このため、流路穴４５２間の位相θ１は、９０°となっている（図５（Ｂ）を参照）。 The flow path 451 formed in the central axis 410 has a plurality of flow path holes 452 that are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the central axis 410. In the illustrated example, four flow path holes 452 are arranged at equal intervals along the circumferential direction. Therefore, the phase θ1 between the flow path holes 452 is 90 ° (see FIG. 5B).

流路穴４５２の位相を等間隔ずらして配置することによって、流路穴４５２の形成によって生じる中心軸４１０の剛性の低下を抑制している。 By disposing the phase of the flow path hole 452 at equal intervals, a decrease in the rigidity of the central shaft 410 caused by the formation of the flow path hole 452 is suppressed.

中心軸４１０の両端部の側に配置されたフランジ部４５５の間には、圧力室４３０内において、それぞれのフランジ部４５５同士を支持する補強リブ４９０を設けている。 Reinforcing ribs 490 that support the flange portions 455 are provided in the pressure chamber 430 between the flange portions 455 disposed on both ends of the central shaft 410.

補強リブ４９０は、フランジ部４５５の剛性を高める。このため、フランジ部４５５を薄肉化して形成することができ、フランジ部４５５の材料コストを削減することができる。フランジ部４５５を薄肉化することによって、軸方向の幅寸法を広げて押圧面４４０を形成することができ、成形に必要となる押圧面４４０の面積を確保することができる。 The reinforcing rib 490 increases the rigidity of the flange portion 455. For this reason, the flange portion 455 can be formed to be thin, and the material cost of the flange portion 455 can be reduced. By reducing the thickness of the flange portion 455, the axial width dimension can be increased to form the pressing surface 440, and the area of the pressing surface 440 required for molding can be ensured.

補強リブ４９０にネジ穴４８７を設けているため、固定プレート４８１をフランジ部４５５および補強リブ４９０に対して締結することが可能になっている。このため、フランジ部４５５の厚さ寸法をボルトナット４８６の締結に必要とするネジ穴４８７の深さ寸法より小さくすることが可能になっている。 Since the screw holes 487 are provided in the reinforcing rib 490, the fixing plate 481 can be fastened to the flange portion 455 and the reinforcing rib 490. For this reason, the thickness dimension of the flange part 455 can be made smaller than the depth dimension of the screw hole 487 required for fastening the bolt nut 486.

流路穴４５２と、補強リブ４９０とは、中心軸４１０の周方向に等間隔に位相をずらして形成している（図５（Ｂ）を参照）。図示例にあっては、流路穴４５２と補強リブ４９０との間の位相θ２を４５°に設定している。 The flow path holes 452 and the reinforcing ribs 490 are formed with their phases shifted at equal intervals in the circumferential direction of the central axis 410 (see FIG. 5B). In the illustrated example, the phase θ2 between the flow path hole 452 and the reinforcing rib 490 is set to 45 °.

中心軸４１０に流路穴４５２を形成する作業は、例えば、ドリル等の加工器具を中心軸４１０に押し当てて行う。流路穴４５２と補強リブ４９０との間に位相θ２を設けることによって、加工器具を中心軸４１０に対して容易に接近させることができ、加工作業を迅速に行うことが可能になる。 The operation of forming the flow path hole 452 in the central shaft 410 is performed by pressing a processing tool such as a drill against the central shaft 410, for example. By providing the phase θ2 between the flow path hole 452 and the reinforcing rib 490, the processing tool can be easily brought close to the central axis 410, and the processing operation can be performed quickly.

次に、成形方法について説明する。 Next, the molding method will be described.

図６（Ａ）を参照して、押圧手段４２０は、制御部２５０からの制御信号ｓに従ってチャンバ４２１内に保持した流体ｆを圧送する。流体ｆは、注入管４２２を通って中心軸４１０に設けられた流路４５１に送られる。 With reference to FIG. 6A, the pressing means 420 pumps the fluid f held in the chamber 421 in accordance with the control signal s from the control unit 250. The fluid f is sent to the flow path 451 provided in the central shaft 410 through the injection pipe 422.

流体ｆを流路穴４５２から圧力室４３０内へ流入させる。圧力室４３０内は、流体ｆが満たされた状態になる。 The fluid f is caused to flow into the pressure chamber 430 from the flow path hole 452. The pressure chamber 430 is filled with the fluid f.

固定プレート４８１に形成された丸状凸部４８３およびフランジ部４５５に形成された丸状凹部４６０は、弾性皮膜４７０を圧縮して挟持し、圧力室４３０から流体ｆが流出することを防止する。 The circular convex portion 483 formed on the fixing plate 481 and the circular concave portion 460 formed on the flange portion 455 compress and sandwich the elastic film 470 and prevent the fluid f from flowing out from the pressure chamber 430.

成形面３３０と押圧面４４０とが圧接する部位を確認し、駆動手段２３１を動作させてロール成形金型３００および加圧ロール型４００を回転させる。 A part where the molding surface 330 and the pressing surface 440 are in pressure contact is confirmed, and the driving unit 231 is operated to rotate the roll molding die 300 and the pressure roll die 400.

アンコイラー２１０は、加工進行方向に沿ってワーク１２０を供給する。 The uncoiler 210 supplies the workpiece 120 along the machining progress direction.

図６（Ｂ）を参照して、ワーク１２０をロール成形金型３００の成形面３３０と加圧ロール型４００の押圧面４４０との間で挟み込む。 With reference to FIG. 6B, the workpiece 120 is sandwiched between the molding surface 330 of the roll molding die 300 and the pressing surface 440 of the pressure roll die 400.

押圧手段４２０は、押圧面４４０に液圧を付与し、成形面３３０の形状に追従させて押圧面４４０を変形させる。押圧面４４０は、ワーク１２０を成形面３３０に押圧して密着させる。ワーク１２０は、成形面３３０に密着した状態で圧縮して成形され、流路溝１１０を形成する（図８を参照）。 The pressing means 420 applies hydraulic pressure to the pressing surface 440 and causes the pressing surface 440 to deform by following the shape of the molding surface 330. The pressing surface 440 presses the workpiece 120 against the molding surface 330 to bring it into close contact therewith. The work 120 is compressed and formed in close contact with the forming surface 330 to form the flow channel 110 (see FIG. 8).

押圧手段４２０は、押圧面４４０に付与する液圧を調整し、ワーク１２０と成形面３３０との密着性を調整する。 The pressing unit 420 adjusts the hydraulic pressure applied to the pressing surface 440 and adjusts the adhesion between the workpiece 120 and the molding surface 330.

ここで、図９（Ａ）および（Ｂ）には、従来のロール成形金型による成形方法の対比例を示す。 Here, FIGS. 9A and 9B show the proportionality of the molding method using the conventional roll molding die.

一対のロール成形金型８１０、８２０は、凹凸形状の成形面８１１、８２１のエッジによってワークを押さえ付けるようにして成形を行う（図９（Ａ））。エッジによって押さえ付けられた部位には、他の部位と比較してロール成形金型による押圧力が集中する（図９（Ｂ））。一方、エッジによって押え付けられなかった部位には、十分に押圧力が付与されず、成形面８１１、８２１の形状に追従させてワークを圧縮して成形することができない。このため、ワークには、スプリングバックが発生する。スプリングバックの発生に伴ってワークに変形が生じるため、成形品質を確保することが困難になる。 The pair of roll forming dies 810 and 820 is formed so as to press the workpiece with the edges of the uneven forming surfaces 811 and 821 (FIG. 9A). The pressing force by the roll molding die is concentrated on the portion pressed by the edge as compared with the other portions (FIG. 9B). On the other hand, a pressing force is not sufficiently applied to the portion that is not pressed by the edge, and the workpiece cannot be compressed and formed by following the shape of the forming surfaces 811 and 821. For this reason, spring back occurs in the work. Since the workpiece is deformed with the occurrence of the spring back, it is difficult to ensure the molding quality.

これに対して、本実施形態にあっては、成形面３３０の形状に追従させて押圧面４４０を変形させることができ、成形面３３０と押圧面４４０との間に挟み込んだワーク１２０に対して、成形面３３０に沿って均一に押圧力を付与することができる。このため、スプリングバックが生じることを防止でき、ワーク１２０の成形品質を確保することが可能になる。 On the other hand, in the present embodiment, the pressing surface 440 can be deformed by following the shape of the molding surface 330, and the workpiece 120 sandwiched between the molding surface 330 and the pressing surface 440 can be deformed. A pressing force can be applied uniformly along the molding surface 330. For this reason, it is possible to prevent the occurrence of springback, and to ensure the molding quality of the workpiece 120.

図７（Ａ）を参照して、ロール成形金型３００と加圧ロール型４００との間を通過したワーク１２０には、流路溝１１０が形成される。 With reference to FIG. 7A, a flow channel 110 is formed in the workpiece 120 that has passed between the roll forming mold 300 and the pressure roll mold 400.

図７（Ｂ）を参照して、処理部２４０は、ワーク１２０を切断し（図中点線ｃ−ｃ′で示す）、金属セパレータ１００を形成する。 With reference to FIG. 7B, the processing unit 240 cuts the workpiece 120 (indicated by a dotted line cc ′ in the figure) to form the metal separator 100.

従来のロール成形金型を備えた成形装置にあっては、対となるロール成形金型のそれぞれに成形面を形成している。薄板金属の成形品質を確保するためには、成形面を高い寸法精度で加工することが必要になる。対として用いられるロール成形金型のそれぞれに成形面を加工するため、ロール成形金型の製作には多くの時間と手間が費やされる。このため、ロール成形金型および成形装置の製作コストが増加するという問題がある。また、成形作業時には、成形品質の低下を防止するため、成形面同士の高精度な位置決めが必要になり、位置決めによる成形作業の作業効率の低下が生じ得る。 In a molding apparatus provided with a conventional roll molding die, a molding surface is formed on each pair of roll molding dies. In order to ensure the forming quality of the sheet metal, it is necessary to process the forming surface with high dimensional accuracy. Since the molding surface is processed in each of the roll molding dies used as a pair, a lot of time and labor are spent on the production of the roll molding dies. For this reason, there exists a problem that the manufacturing cost of a roll molding die and a shaping | molding apparatus increases. Moreover, in order to prevent deterioration of the molding quality during the molding operation, it is necessary to position the molding surfaces with high accuracy, and the efficiency of the molding operation due to the positioning may be reduced.

これに対して本実施形態にあっては、加圧ロール型４００には、成形面を加工する必要がないため、成形面の加工に要する時間と手間を省くことができ、成形装置２００の製造コストを削減することができる。さらに、成形面同士の高精度な位置決めを行う必要がないため、ロール成形金型３００と加圧ロール型４００との位置決め作業を簡略化することができ、成形作業の作業効率が低下することを防止できる。 On the other hand, in the present embodiment, since it is not necessary to process the molding surface in the pressure roll mold 400, the time and labor required for processing the molding surface can be saved. Cost can be reduced. Furthermore, since it is not necessary to position the molding surfaces with high accuracy, the positioning operation between the roll molding die 300 and the pressure roll die 400 can be simplified, and the working efficiency of the molding operation is reduced. Can be prevented.

上述したように、本実施形態によれば、加圧ロール型４００には、成形面を形成する必要がないため、成形面の加工に要する時間と手間を省くことができ、成形装置の製造コストを削減することができる。ロール成形金型３００と加圧ロール型４００との位置決め作業を簡略化することができるため、成形作業の作業効率が低下することを防止できる。ワーク１２０に対して成形面３３０に沿って均一に押圧力を付与することができるため、スプリングバックが発生することを防止でき、ワーク１２０が変形することを防止できる。 As described above, according to the present embodiment, since it is not necessary to form a molding surface on the pressure roll mold 400, the time and labor required for processing the molding surface can be saved, and the manufacturing cost of the molding apparatus can be reduced. Can be reduced. Since the positioning operation between the roll forming die 300 and the pressure roll die 400 can be simplified, it is possible to prevent the working efficiency of the forming operation from being lowered. Since a pressing force can be uniformly applied to the workpiece 120 along the molding surface 330, the occurrence of springback can be prevented and the workpiece 120 can be prevented from being deformed.

押圧手段４２０は、流体ｆの液圧を利用して、押圧面４４０を変形させる。押圧面４４０に付与する液圧を調整することによって、ワーク１２０と成形面３３０との密着性を調整することができる。 The pressing means 420 deforms the pressing surface 440 using the fluid pressure of the fluid f. By adjusting the hydraulic pressure applied to the pressing surface 440, the adhesion between the workpiece 120 and the molding surface 330 can be adjusted.

弾性皮膜４７０の取り外しおよび取り付けを簡易な作業によって行うことができる。このため、成形面３３０との圧接によって磨耗や硬化が生じた弾性皮膜４７０の交換作業を容易に行うことができ、交換作業に要するコストを削減することができる。 Removal and attachment of the elastic coating 470 can be performed by a simple operation. For this reason, it is possible to easily replace the elastic film 470 that has been worn or hardened by pressure contact with the molding surface 330, and to reduce the cost required for the replacement.

固定プレートに４８１に形成した丸状凸部４８３およびフランジ部４５５に形成した丸状凹部４６０は、弾性皮膜４７０を厚み方向に圧縮して挟持する。このため、フランジ部４５５と固定プレート４８１との間のシール性を向上させて、流体ｆが流出することを防止できる。 A circular convex portion 483 formed on the fixed plate 481 and a circular concave portion 460 formed on the flange portion 455 compress the elastic film 470 in the thickness direction and sandwich it. For this reason, the sealing performance between the flange portion 455 and the fixed plate 481 can be improved, and the fluid f can be prevented from flowing out.

流路穴４５２の位相を等間隔ずらして配置することによって、流路穴４５２の形成によって生じる中心軸４１０の剛性の低下を抑制することができる。 By disposing the phase of the flow path hole 452 at equal intervals, it is possible to suppress a decrease in the rigidity of the central shaft 410 caused by the formation of the flow path hole 452.

圧力室４３０内においてフランジ部４５５を支持する補強リブ４９０は、フランジ部４５５の剛性を高める。このため、フランジ部４５５を薄肉化して形成することができ、フランジ部４５５の材料コストを削減することができる。フランジ部４５５を薄肉化することによって、軸方向の幅寸法を広げて押圧面４４０を形成することができ、成形に必要な押圧面４４０の面積を確保することができる。 The reinforcing rib 490 that supports the flange portion 455 in the pressure chamber 430 increases the rigidity of the flange portion 455. For this reason, the flange portion 455 can be formed to be thin, and the material cost of the flange portion 455 can be reduced. By reducing the thickness of the flange portion 455, the axial width dimension can be increased to form the pressing surface 440, and the area of the pressing surface 440 necessary for molding can be ensured.

加圧ロール型４００は、実施形態において示された構成に限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。例えば、丸状凹部４６０および角状凹部４６１の個数や設ける位置は、必要に応じて変更することが可能である。流体のシール性を向上させることが可能な形状であればよく、丸形状や角形状に限定されるものではない。丸状凹部４６０や角状凹部４６１の形成は、省略することも可能である。 The pressure roll mold 400 is not limited to the configuration shown in the embodiment, and can be changed as appropriate. For example, the number and positions of the round recesses 460 and the square recesses 461 can be changed as necessary. Any shape that can improve the fluid sealability is acceptable, and the shape is not limited to a round shape or a square shape. The formation of the round recess 460 and the square recess 461 can be omitted.

流路穴４５２の形状や個数は特に限定されるものではない。流路穴４５２の個数を増減させることによって、位相θ１を、９０°以外に設定することも可能である
補強リブ４９０は、圧力室４３０内において、フラン部４５５同士を支持する形態で設けられていればよく、図示された形状や個数に限定されるものではない。補強リブ４９０の形成は、省略することが可能である。 The shape and number of the channel holes 452 are not particularly limited. It is also possible to set the phase θ1 to other than 90 ° by increasing or decreasing the number of the channel holes 452. The reinforcing rib 490 is provided in a form that supports the furan portions 455 in the pressure chamber 430. What is necessary is just to be sufficient, and it is not limited to the shape and number shown in figure. The formation of the reinforcing rib 490 can be omitted.

本実施形態にあっては、成形装置２３０によって、燃料電池用の金属セパレータ１００を成形しているが、成形装置２３０の適用は、金属セパレータの成形のみに限定されるものではない。成形装置２３０は、ロール成形金型３００および加圧ロール型４００によって薄板金属を成形することを目的とした加工に広く適用することが可能である。
（変形例）
図１０（Ａ）は、本実施形態の変形例に係る押圧手段６００を備えた加圧ロール型５００の説明に供する断面図、図１０（Ｂ）は、変形例に係る加圧ロール型５００による成形方法の説明に供する断面図である。図１〜８に示した部材と共通する部材には同一の符号を付し、その説明は一部省略する。 In the present embodiment, the metal separator 100 for a fuel cell is molded by the molding device 230, but the application of the molding device 230 is not limited to the molding of the metal separator. The forming apparatus 230 can be widely applied to processing for forming a thin metal sheet by the roll forming mold 300 and the pressure roll mold 400.
(Modification)
FIG. 10A is a cross-sectional view for explaining the pressure roll mold 500 provided with the pressing means 600 according to the modification of the present embodiment, and FIG. 10B is based on the pressure roll mold 500 according to the modification. It is sectional drawing with which it uses for description of a shaping | molding method. Members that are common to the members shown in FIGS.

図１０（Ａ）を参照して、変形例にあっては、加圧ロール型５００が備える押圧手段４２０を、弾性変形自在な弾性部材６００によって押圧面４４０と一体にして形成している。弾性部材６００には、成形面３３０に対する押し付けによって、押圧面４４０を弾性的に変形させることが可能なウレタン材を用いている。ウレタン材には、例えば、高荷重用ウレタンおよび高タワミ用発泡ウレタンのような硬質ウレタンや、低反発ウレタンを利用することができる。 Referring to FIG. 10A, in the modification, the pressing means 420 provided in the pressure roll mold 500 is formed integrally with the pressing surface 440 by an elastic member 600 that can be elastically deformed. The elastic member 600 is made of a urethane material that can elastically deform the pressing surface 440 by being pressed against the molding surface 330. As the urethane material, for example, hard urethane such as urethane for high load and foamed urethane for high deflection, and low-resilience urethane can be used.

中心軸４１０は、フランジ部４５５と一体にして形成している。弾性部材６００は、貫通穴６１０に中心軸４１０を挿通した状態で配置する。 The central shaft 410 is formed integrally with the flange portion 455. The elastic member 600 is disposed in a state where the central shaft 410 is inserted through the through hole 610.

固定部材４８０は、フランジ部４５５との間で弾性部材を挟持する固定プレート４８１と、フランジ部４５５と固定プレート４８１とによって挟持した弾性部材６００を固定する締結手段６２０と、を有している。締結手段６２０は、ネジが切られた中心軸４１０に対して固定プレート４８１を締め付けるナットによって構成している。 The fixing member 480 includes a fixing plate 481 that holds the elastic member between the flange portion 455 and a fastening unit 620 that fixes the elastic member 600 held between the flange portion 455 and the fixing plate 481. The fastening means 620 is constituted by a nut that fastens the fixing plate 481 with respect to the central shaft 410 that is threaded.

図１０（Ｂ）を参照して、弾性部材６００は、ロール成形金型３００の成形面３３０との間でワーク１２０を挟み込む。弾性部材６００は、ワーク１２０を挟み込んだ状態で成形面３３０の形状に追従して弾性的に変形する。ワーク１２０は、成形面３３０に密着した状態で圧縮して成形され、流路溝１１０を形成する。 With reference to FIG. 10B, the elastic member 600 sandwiches the workpiece 120 with the molding surface 330 of the roll molding die 300. The elastic member 600 is elastically deformed following the shape of the molding surface 330 in a state where the work 120 is sandwiched. The work 120 is compressed and formed in a state of being in close contact with the forming surface 330 to form the flow channel 110.

変形例に係る加圧ロール型５００は、弾性部材６００を利用することによって、押圧手段４２０を押圧面４４０と一体にして形成している。液圧を利用する押圧手段４２０を備えた加圧ロール型４００と比較して、簡素な構成にして製作することができ、製作コストをより削減することができる。 The pressure roll mold 500 according to the modification uses the elastic member 600 to form the pressing unit 420 integrally with the pressing surface 440. Compared with the pressure roll mold 400 provided with the pressing means 420 using the hydraulic pressure, it can be manufactured with a simple configuration, and the manufacturing cost can be further reduced.

加圧ロール型５００の構造は、弾性部材６００によって、押圧面４４０を弾性的に変形させてワーク１２０を成形面３３０に密着させることが可能な構造であればよく、図示された形態に限定されるものではない。
（第２の実施形態）
図１１（Ａ）は、第２の実施形態に係る成形装置２３０の要部を拡大して示す正面図、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の点線Ｂで示される要部を拡大して示すである。図１〜１０に示した部材と共通する部材には同一の符号を付し、その説明は一部省略する。 The structure of the pressure roll mold 500 may be any structure as long as the pressing surface 440 can be elastically deformed by the elastic member 600 and the work 120 can be brought into close contact with the molding surface 330, and is not limited to the illustrated form. It is not something.
(Second Embodiment)
11A is an enlarged front view showing the main part of the molding apparatus 230 according to the second embodiment, and FIG. 11B is an enlarged main part shown by a dotted line B in FIG. 11A. It is shown. Members that are the same as those shown in FIGS.

図１１を参照して、本実施形態に係る成形装置２３０は、ロール成形金型３００が備える成形面３３０と加圧ロール型４００が備える押圧面４４０とがワーク１２０を介して圧接する部位ｐ（以下、単に「圧接部位」と記す）の周方向前後に押圧面４４０に外接させて一対のガイドロール７１０を配置している。 Referring to FIG. 11, in the molding apparatus 230 according to the present embodiment, a part p () where the molding surface 330 included in the roll molding die 300 and the pressing surface 440 included in the pressure roll mold 400 are pressed through the workpiece 120. Hereinafter, a pair of guide rolls 710 are disposed so as to circumscribe the pressing surface 440 around the circumferential direction of “pressure contact portion”).

上記の周方向前後とは、加圧ロール型４００の回転方向に沿う押圧面４４０の上流側および下流側を意味する。なお、加工は図中矢印ａ方向に進行する。 The front and rear in the circumferential direction mean the upstream side and the downstream side of the pressing surface 440 along the rotation direction of the pressure roll mold 400. The processing proceeds in the direction of arrow a in the figure.

ロール成形金型３００のロール径の寸法ｄ１を、加圧ロール型４００のロール径の寸法ｄ２より大きな寸法に形成している。図示例にあっては、押圧手段４２０に液圧を利用した形態の加圧ロール型４００を適用している。 The roll diameter dimension d1 of the roll forming mold 300 is formed to be larger than the roll diameter dimension d2 of the pressure roll mold 400. In the illustrated example, a pressure roll mold 400 in a form using hydraulic pressure is applied to the pressing means 420.

ロール成形金型３００のロール径の寸法ｄ１を加圧ロール型４００のロール径の寸法ｄ２より大きな寸法で形成しているため、ワーク１２０を介してロール成形金型３００に圧接する押圧面４４０の面積が相対的に小さくなる。ガイドロール７１０は、加圧ロール型４００の回転に従動して回転し、押圧面４４０のたわみを矯正する。ガイドロール７１０は、ワーク１２０を介してロール成形金型３００に圧接する押圧面４４０の面積が広がることを防止する。 Since the roll diameter dimension d1 of the roll forming mold 300 is larger than the roll diameter dimension d2 of the pressure roll mold 400, the pressing surface 440 that is pressed against the roll forming mold 300 via the workpiece 120 is formed. The area becomes relatively small. The guide roll 710 rotates following the rotation of the pressure roll mold 400 to correct the deflection of the pressing surface 440. The guide roll 710 prevents the area of the pressing surface 440 that is in pressure contact with the roll molding die 300 via the workpiece 120 from being increased.

ワーク１２０を介してロール成形金型３００に圧接する押圧面４４０の面積を大きくした場合には、図中一点鎖線で示されるように、圧接部位ｐの上流側および下流側においてワーク１２０を押圧することになる。このため、成形品質の低下を招く虞がある。 When the area of the pressing surface 440 that is pressed against the roll molding die 300 via the workpiece 120 is increased, the workpiece 120 is pressed on the upstream side and the downstream side of the pressing portion p as shown by the one-dot chain line in the figure. It will be. For this reason, there exists a possibility of causing the fall of molding quality.

これに対して本実施形態にあっては、ワーク１２０を介してロール成形金型３００に圧接する押圧面４４０の面積を相対的に小さくしている。このため、成形面３３０と押圧面４４０との間以外でワーク１２０が押圧されることを防止でき、成形品質が低下することを防止できる。 On the other hand, in the present embodiment, the area of the pressing surface 440 that is in pressure contact with the roll molding die 300 via the workpiece 120 is relatively small. For this reason, it can prevent that the workpiece | work 120 is pressed except between between the shaping | molding surface 330 and the press surface 440, and can prevent that shaping | molding quality falls.

上述したように、ガイドロール７１０は、周方向前後に生じる押圧面４４０のたわみを矯正する。ワーク１２０に対して付与する押圧力が分散することを防止でき、効率的にワーク１２０を成形面３３０に押圧することができる。図示例にあっては、ガイドロール７１０に外接させて補助ロール７２０を配置している。補助ロール７２０は、ガイドロール７１０の回転に従動して回転する。補助ロール７２０は、押圧面４４０からの反発力によってガイドロール７１０が押圧面４４０から離反することを防止する。 As described above, the guide roll 710 corrects the deflection of the pressing surface 440 that occurs in the circumferential direction. Dispersion of the pressing force applied to the workpiece 120 can be prevented, and the workpiece 120 can be efficiently pressed against the molding surface 330. In the illustrated example, the auxiliary roll 720 is disposed so as to circumscribe the guide roll 710. The auxiliary roll 720 rotates following the rotation of the guide roll 710. The auxiliary roll 720 prevents the guide roll 710 from separating from the pressing surface 440 due to the repulsive force from the pressing surface 440.

上述したように、本実施形態にあっては、ロール成形金型３００のロール径の寸法ｄ１を加圧ロール型４００のロール径の寸法ｄ２より大きな寸法で形成することによって、成形面３３０と押圧面４４０との間以外でワーク１２０が押圧されることを防止する。このため、成形品質が低下することを防止できる。ガイドロール７１０によって押圧面４４０のたわみを矯正するため、効率的にワーク１２０を成形面３３０に押圧することができる。 As described above, in this embodiment, the roll surface mold 300 is pressed against the molding surface 330 by forming the roll diameter dimension d1 of the roll molding die 300 larger than the roll diameter dimension d2 of the pressure roll mold 400. The workpiece 120 is prevented from being pressed except between the surface 440. For this reason, it can prevent that molding quality falls. Since the deflection of the pressing surface 440 is corrected by the guide roll 710, the workpiece 120 can be efficiently pressed against the molding surface 330.

本実施形態の加圧ロール型には、押圧手段４２０に弾性部材６００を利用した形態の加圧ロール型５００を適用することも可能である。 It is also possible to apply the pressure roll mold 500 using the elastic member 600 as the pressing means 420 to the pressure roll mold of the present embodiment.

ロール成形金型３００のロール径の寸法ｄ１と加圧ロール型４００のロール径の寸法ｄ２との比率は、特に限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。 The ratio of the roll diameter dimension d1 of the roll molding die 300 to the roll diameter dimension d2 of the pressure roll mold 400 is not particularly limited and can be changed as appropriate.

ガイドロール７１０および補助ロール７２０を設ける個数は特に限定されるものではない。例えば、加圧ロール型４００の下部においてガイドロール７１０をさらに配置した場合、加圧ロール型４００が図中下方にたわむことを防止し、より効率的にワーク１２０を押圧することが可能になる。 The number of guide rolls 710 and auxiliary rolls 720 provided is not particularly limited. For example, when the guide roll 710 is further arranged in the lower part of the pressure roll mold 400, the pressure roll mold 400 is prevented from being bent downward in the drawing, and the work 120 can be pressed more efficiently.

燃料電池スタックを示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows a fuel cell stack. 燃料電池スタックを構成する単セルを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the single cell which comprises a fuel cell stack. 燃料電池用金属セパレータの製造装置を簡略化して示す正面図である。It is a front view which simplifies and shows the manufacturing apparatus of the metal separator for fuel cells. 図４（Ａ）は、第１のロール成形型を示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の点線Ｂで示される要部を拡大して示す図である。FIG. 4A is a perspective view showing a first roll forming die, and FIG. 4B is an enlarged view showing a main part indicated by a dotted line B in FIG. 4A. 図５（Ａ）は、第２のロール成形型の説明に供する断面図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の矢印５Ｂ方向から見た矢視図である。5A is a cross-sectional view for explaining the second roll forming die, and FIG. 5B is an arrow view seen from the direction of the arrow 5B in FIG. 5A. 図６は、成形方法の説明に供する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the molding method. 図７は、成形方法の説明に供する図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the molding method. 図６の６Ｂ−６Ｂ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the 6B-6B line of FIG. 図９（Ａ）および（Ｂ）は、対比例の説明に供する断面図である。FIGS. 9A and 9B are cross-sectional views provided for comparative explanation. 図１０（Ａ）は、変形例に係る加圧ロール型の説明に供する断面図、図１０（Ｂ）は、変形例による成形方法の説明に供する断面図である。FIG. 10A is a cross-sectional view for explaining a pressure roll mold according to a modification, and FIG. 10B is a cross-sectional view for explaining a forming method according to the modification. 図１１（Ａ）は、第２の実施形態に係る成形装置２３０の要部を拡大して示す正面図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の点線Ｂで示される要部を拡大して示すである。FIG. 11A is an enlarged front view showing a main part of the molding apparatus 230 according to the second embodiment, and FIG. 11B is a main part indicated by a dotted line B in FIG. Is shown enlarged.

Explanation of symbols

１０燃料電池スタック、
５０単セル、
６０膜電極接合体、
７０燃料極、
８０空気極、
９０電解質膜、
１００金属セパレータ、
１１０流路溝、
１２０ワーク（薄板金属）、
２００燃料電池用金属セパレータの製造装置、
２１０アンコイラー、
２２０たわみ防止治具、
２２１支持部、
２２２矯正ローラー、
２３０成形装置、
２３１駆動手段、
２４０処理部、
２５０制御部、
３００ロール成形金型（第１のロール成形型）、
３１０、４１０中心軸、
３２０金型ロール本体部、
３３０成形面、
３３１縦壁部、
３３２平坦部、
４００、５００加圧ロール型（第２のロール成形型）、
４２０押圧手段、
４２１チャンバ、
４２２注入管、
４３０圧力室、
４３１中心軸とフランジ部との間に形成された空間、
４４０押圧面、
４５０基部、
４５１流路、
４５２流路穴、
４５５フランジ部、
４５６フランジ部のエッジ、
４６０丸状凹部（シール用凹凸部）、
４６１角状凹部、
４７０弾性皮膜、
４８０固定部材、
４８１固定プレート、
４８３丸状凸部（固定部材に形成された凹凸部）、
４８４角状凸部、
４８５、６２０締結手段、
４８６ボルトナット、
４８７ネジ穴、
４９０補強リブ、
６００弾性部材（押圧手段）、
６１０貫通穴、
７１０ガイドロール、
７２０補助ロール、
ｓ制御信号、
ｆ流体、
ｐ薄板金属を介して成形面と押圧面とが圧接する部位、
ｄ１、ｄ２ロール径の寸法、
θ１、θ２位相。 10 Fuel cell stack,
50 single cells,
60 membrane electrode assembly,
70 Fuel electrode,
80 air electrode,
90 electrolyte membrane,
100 metal separator,
110 channel groove,
120 workpieces (thin metal),
200 Manufacturing apparatus of metal separator for fuel cell,
210 decoiler,
220 Deflection prevention jig,
221 support,
222 Straightening roller,
230 molding equipment,
231 driving means,
240 processing unit,
250 control unit,
300 roll mold (first roll mold),
310, 410 central axis,
320 mold roll body,
330 molding surface,
331 vertical wall,
332 flat part,
400, 500 Pressure roll mold (second roll mold),
420 pressing means,
421 chamber,
422 injection tube,
430 pressure chamber,
431 A space formed between the central axis and the flange portion,
440 pressing surface,
450 base,
451 flow path,
452 channel hole,
455 flange,
456 flange edge,
460 round recess (uneven portion for sealing),
461 square recess,
470 elastic coating,
480 fixing member,
481 fixing plate,
483 round convexity (unevenness formed on the fixing member),
484 square convex part,
485, 620 fastening means,
486 bolts and nuts,
487 screw holes,
490 reinforcing ribs,
600 elastic member (pressing means),
610 through-hole,
710 guide roll,
720 auxiliary roll,
s control signal,
f fluid,
p The part where the molding surface and the pressing surface are pressed through a thin metal plate,
d1, d2 roll diameter dimensions,
θ1, θ2 phase.

Claims

A rotatable first roll mold having a forming surface for forming a sheet metal;
A rotatable second roll forming die having a pressing surface that is deformable while sandwiching the thin metal sheet with the forming surface;
A pressing means provided on the second roll forming die and pressing the sheet metal by closely deforming the pressing surface pressed against the first roll forming die by hydraulic pressure ; and Yes, and
The second roll mold is
A central axis arranged at the center of rotation;
A pair of flange portions spaced apart in the axial direction of the central axis and extending radially outward from the central axis;
A space formed between the central shaft and the flange portion and an outer peripheral surface of the pair of flange portions are disposed so as to supply a pressure chamber to which fluid for applying the hydraulic pressure is supplied. An elastic coating that forms a section between the pair of portions and forms the pressing surface between the pair of flange portions,
A flow path provided on the central axis and allowing the fluid to flow into the pressure chamber;
And a fixing member that fixes the elastic film to the flange portion .

The flange portion includes a concavo-convex portion for sealing that seals the fluid by being formed in a shape that matches the concavo-convex portion formed on the fixing member and sandwiching the elastic film with the concavo-convex portion. The molding apparatus as described.

The molding apparatus according to claim 1, wherein the flow path has a plurality of flow path holes arranged at equal intervals in the circumferential direction of the central axis .

The shaping | molding apparatus of any one of Claims 1-3 which further has a reinforcement rib which supports each said flange part in the said pressure chamber .

Further comprising a pair of guide rolls arranged so as to circumscribe the pressing surface around the circumferential direction of the portion where the molding surface and the pressing surface are pressed through the thin metal plate,
The molding apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the first roll mold has a larger roll diameter than the second roll mold .

  A sheet metal is interposed between the forming surface of the first roll forming die provided rotatably and the deformable pressing surface of the second roll forming die provided rotatably, and the second A molding method in which the pressing surface pressed against the first roll molding die by a pressing means provided in the roll molding die is deformed by hydraulic pressure to press the thin metal plate and closely contact the molding surface,
  The second roll mold is
  A central axis arranged at the center of rotation;
  A pair of flange portions spaced apart in the axial direction of the central axis and extending radially outward from the central axis;
  A space formed between the central shaft and the flange portion and an outer peripheral surface of the pair of flange portions are disposed so as to supply a pressure chamber to which fluid for applying the hydraulic pressure is supplied. An elastic coating that forms a section between the pair of portions and forms the pressing surface between the pair of flange portions;
  A flow path provided on the central axis and allowing the fluid to flow into the pressure chamber;
  A fixing member for fixing the elastic film to the flange portion,
  The sheet metal is pressed against the first roll forming die by the flange portion while the sheet metal is sandwiched between the forming surface of the first roll forming die and the pressing surface of the second roll forming die. A forming method of forming the sheet metal while forming.