薄板凹凸部件的制造装置和制造方法
【专利说明】薄板凹凸部件的制造装置和制造方法
[0001]本申请基于2013年7月26日申请的日本专利申请即日本特愿2013_155762、2014年3月26日申请的日本专利申请即日本特愿2014-63414。
技术领域
[0002]本发明涉及例如使用由伺服马达驱动的压力机构来制造被用作燃料电池的隔离物等的薄板凹凸部件的制造装置和制造方法。
【背景技术】
[0003]作为汽车用、家庭用的小型的能量源，固体分子型燃料电池受到瞩目。作为该固体分子型燃料电池的主要构件，具有将反应气体供给至电极并进行集电的隔离物。由于一般的隔离物是将石墨固化并切削加工的，因此具有的问题是生产率差，制造成本高。由于这样的隔离物在每台汽车中重叠略少于1000片，家庭用的情况下重叠略少于100片来使用，因此燃料电池与其他电池相比价格非常高。所以，为了实现燃料电池的普及，需要实现隔离物的生产率大幅提高，成本下降。
[0004]因此，期望开发能冲压加工的金属性隔离物，进行了使用不锈钢类和钛类材料的金属隔离物的开发(例如参照日本特开2012-28047号公报、日本特开2005-63889号公报)。如果能够将这些材料利用冲压加工来成形为隔离物，那么能够以石墨制的隔离物的几十分之一的成本来制造隔离物。
[0005]另外，在日本特开平10-233220号公报中公开了如下固体高分子型燃料电池，利用1次冲压加工在金属薄板的两面形成槽状的流路而作为冲压板，将在该冲压板的两面上接合有在中央部具有开口的掩模板的构造用作隔离物。
【发明内容】
[0006]本发明欲解决的问题
[0007]该隔离物的成形加工所使用的压力机存在机械式和液压式。在机械式中，存在曲柄压力机和伺服压力机，在液压式中，存在伺服压力机，分别具有以下这样的特征。
[0008](1)曲柄压力机(机械式)
[0009]材料的塑性变形不能跟随冲压速度，由于材料的延伸不足、加工硬化而会产生薄壁、断裂。另外，即使压力机以最小速度运转，从压力机产生的微小振动传递至材料，也不能确保预想那样的尺寸、品质。因此，一般而言，在成形加工中多使用振动比曲柄压力机少且控制容易的伺服压力机。然而，在伺服压力机的情况下存在以下问题。
[0010](2)伺服压力机(机械式)
[0011]为了输出高推力(loot?600t)，冲压装置体积大，成本高。因此，隔离物的加工也使用液压式的伺服压力机。
[0012](3)伺服压力机(液压式)
[0013]能够以液压的流量、压力的控制来决定冲压速度、模具定位，与机械式的伺服压力机相比，能够较小型且高推力。然而，由于使液压栗始终旋转，从罐体大量吸起工作液，持续制造液压，因此具有的问题是:即使在驱动器停止的情况下，也持续消耗100%的电能，而且，无益地消耗的能量会转换为热量，使工作液的温度无限上升。
[0014]另外，在液压回路中，在由于泄压阀的工作延迟、切换阀的操作等而使液体的流动急剧变化时，流体的动能会变为压力能，发生压力的急剧变动，有的情况下会成为液压回路的故障的原因。
[0015]本发明是鉴于该情况而完成的，其目的在于提供一种薄板凹凸部件的制造装置和制造方法，与以往的伺服压力机(液压式)相比，以远远小的力产生高推力，进行实现了小型化、高精度、低成本的成形加工。
[0016]用于解决问题的方案
[0017]第1形态提供一种制造薄板凹凸部件的装置，其具有:下模，所述下模固定配置在压力机底座上；上模，所述上模固定在滑块上，且与所述下模对置配置；及按压驱动单元，所述按压驱动单元使用伺服马达作为动力，对所述滑块进行加压，其中，
[0018]所述按压驱动单元具有:运动转换机构，所述运动转换机构将固定配置在第1支持部件上的所述伺服马达的旋转变为升降部件的直线动作；及缸体，所述缸体上下直列地包括经由第2支持部件与所述升降部件连结的第1活塞、和直径大于该第1活塞的直径并对所述滑块进行加压的第2活塞，所述缸体与所述第1支持部件连结地固定配置。
[0019]在第1形态所涉及的装置中，也可以是在所述滑块的周围设置有多个引导杆，该多个引导杆能滑动地设置在所述第2支持部件上。
[0020]在第1形态所涉及的装置中，也可以是还具有能横向移动的成对的第1、第2滑动板，所述第1、第2滑动板装载在所述第2活塞的第2缸杆与所述滑块之间。
[0021]在第1形态所涉及的装置中，也可以是所述第1、第2滑动板在水平方向分为2个部分，在所述第2活塞的第2缸杆或者所述滑块上设置有定位止动器，该定位止动器成为所述第1、第2滑动板的前进极限。
[0022]在第1形态所涉及的装置中，也可以是在所述第1、第2滑动板所滑动的所述滑块上设置有气动滑动件。
[0023]而且，在第1形态所涉及的装置中，也可以是在所述上模的下部经由弹性部件设置有脱模板。
[0024]第2形态提供一种薄板凹凸部件的制造方法，对于驱动源使用伺服马达，使用帕斯卡原理来增大第1活塞的输出并驱动第2活塞，利用由于该第2活塞而升降的滑块，按压位于上模与下模之间的薄板，制造薄板凹凸部件，其中，所述方法具有:第1工序，驱动所述伺服马达，使所述滑块下降，在该滑块与所述第2活塞的第2缸杆之间形成间隙；及第2工序，其中，与所述第1活塞联动地使所述第2活塞工作，对所述滑块施加负荷，进行所述薄板的凹凸加工。
[0025]此外，也可以是如下的构成。伺服马达在内部具有编码器，利用设置在控制部的程序，以预定速度向预定位置移动。另外，由于第1、第2活塞由液压连结即可，因此第1、第2活塞所滑动移动的房间(缸室)能够分离配置，并利用配管连结。
[0026]在第2形态所涉及的方法中，也可以是在所述第2工序中，在所述滑块与所述第2缸杆的间隙中配置成对的第1、第2滑动板，缩短所述第2活塞的下降时间。
[0027]在第2形态所涉及的方法中，也可以是所述第1活塞和所述第2活塞上下连续地设置在1个缸体内。
[0028]在第2形态所涉及的方法中，也可以是所述薄板凹凸部件是燃料电池用隔离物，在所述第2工序中，利用对所述薄板进行的凹凸加工，在所述燃料电池用隔离物上形成流路槽。
[0029]在第2形态所涉及的方法中，也可以是在所述第2工序中，在所述流路槽的凹凸加工的同时，还进行在所述流路槽的周围形成的虚拟槽的凹凸加工。
[0030]在第2形态所涉及的方法中，也可以是在所述第2工序(或者所述第1工序)之前具有用第1模具装置来形成导向孔的导向孔形成工序；在所述第2工序之后具有用第3模具装置进行的冲裁工序。
[0031]在第2形态所涉及的方法中，也可以是在所述导向孔形成工序中，还进行在所述导向孔的周围形成槽的处理。
[0032]第2形态所涉及的方法中，也可以是部分去除所述薄板凹凸部件的轮廓来切断该轮廓的残余，将所述薄板凹凸部件从所述第3模具装置落料。
[0033]发明的效果
[0034]在第1、第2形态所涉及的薄板凹凸部件的制造装置和制造方法中，由于第2活塞使用帕斯卡原理而输出(准确而言为按压力)增大，因此第2活塞的速度相应地下降，能够提高第2活塞的位置精度。