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JP2530775B2 - ハニカムパネル及びハニカムパネルの製造方法 - Google Patents

ハニカムパネル及びハニカムパネルの製造方法

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JP2530775B2
JP2530775B2 JP3189064A JP18906491A JP2530775B2 JP 2530775 B2 JP2530775 B2 JP 2530775B2 JP 3189064 A JP3189064 A JP 3189064A JP 18906491 A JP18906491 A JP 18906491A JP 2530775 B2 JP2530775 B2 JP 2530775B2
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Japan
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face sheet
honeycomb
core
flange
honeycomb core
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勝宏 南田
敦史 杉橋
昌志 及川
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はステンレスまたはチタ
ニウム等の金属箔からなるハニカムパネル及びその製造
方法に関する。これらのパネルは一対のフェースシート
に挟まれたハニカムコアよりなる。通常、コアは複数の
波型ストリップより形成され、これらは接着または他の
手段によって互いに固着されハニカム構造を形成してい
る。フェースシートは接着または他の手段によりハニカ
ムコアのエッジに固定されている。このような構造は、
非常に軽く、かつ強度に優れる。この種のパネルは一般
に航空機や船舶に使用される。
【0002】
【従来の技術】フェースシートのハニカムコアへの接合
は電気抵抗溶接あるいは接着剤により行われていた。電
気抵抗溶接法については、例えば特開昭62ー9434
3号公報に示されている。
【0003】これによると、図6(A)に示すように延
出する一対の電極ストリップ92、94をもつ電極バー
90を用意し、、コアストリップ96をそのフランジ部
30、32が電極ストリップの外側に出るように電極ス
トリップ上に設置する。次いで、この電極ストリップと
そこに装着されたコアストリップを一対のフェースシー
ト98、100の間に置き、図6(B)に示すようにコ
アストリップ102と巣状体を構成する。そして電極輪
104により電流を流して、コアストリップ96をフェ
ースシート98、100に溶接する。
【0004】その後、コアストリップ96の頂部を図6
(C)に示される結節点溶接器106により、既に接合
済のコアストリップ102の谷部に溶接する。以上をま
とめると、まずコアシートとフェースシートの接合を行
い、その後、コア同志の接合を行う。これを繰り返して
ハニカムパネルを製造するというものである。また、フ
ランジを持たないハニカムコアを用いて、接着剤により
フェースシートをハニカムコアに接合する方法もある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記に述べたように、
従来の電気抵抗溶接法によるハニカムコアとフェースシ
ートとの接合はコアを一枚ずつフェースシートに溶接す
るものであり、非常に手間のかかるものとなっている。
さらに電極輪と電極バーに、フェースシートとハニカム
コアフランジ部を挟み込んで電気抵抗溶接を行うため、
溶接部に変形が起き易く、フェースシート表面にうねり
が生じてしまう。また、溶接ではなく接着剤によりフェ
ースシートと、ハニカムコアを接合する場合、フェース
シートにうねりの発生はなくなるが、溶接による接合法
に比べ耐熱性に劣るという欠点がある。本発明は、この
ようなフェースシートにうねりの発生のない、しかも耐
熱性に優れた溶接によるハニカムパネルを、エネルギビ
ームを使用した溶接により、生産性よく製造するもので
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、フランジを付
加したハニカムコアとフェースシートとをエネルギ
ーム溶接により接合した、耐熱性に優れ、生産性に優
れ、強固であるハニカムパネルに関するものである。即
ち(1)フランジを有するハニカムコアと、一方および
他方のフェースシートよりなるハニカムパネルにおい
て、一方のフェースシートとハニカムコアとは重ね合わ
されエネルギービームをフェースシート側より照射する
事により接合されており、他方のフェースシートとハニ
カムコアとは該フランジ部とフェースシートの間に構成
するV字型の狭開先にエネルギービームを照射し多重反
射せしめて狭開先の奥に集光し溶接されている事を特徴
とするハニカムパネルである。
【0007】また(2)フランジを有するハニカムコア
と、一方および他方のフェースシートよりなるハニカム
パネルの製造方法において、一方のフェースシートを、
ハニカムコアに重ね合わせフェースシート側よりエネル
ギービームを照射する事により該フランジに溶接し、他
方のフェースシートを、該フランジの面とフェースシー
トの間に構成するV字型の狭開先にエネルギービームを
投入し多重反射せしめて狭開先の奥に集光することによ
り該フランジに溶接することを特徴とするハニカムパネ
ルの製造方法である。
【0008】
【作用】以下添付図面を参照して本発明の作用を詳細に
説明する。以下に説明する作用は本発明を原理的に説明
するものであり、発明を限定する意味合を持たないのは
勿論である。
【0009】本発明に使用するフランジ付きハニカムコ
アは、予め形成されたハニカムコアであり、その両面に
フェースシートとの溶接代となるフランジを有している
(図2)。ハニカムパネルの形成は、一方のフェースシ
ートとハニカムコアとは、該ハニカムコアのフランジ部
をフェースシートに重ね合わせ接触部分とし、該接触部
分にフェースシート側よりエネルギビームを投入し重ね
合わせ溶接し、フェースシートとハニカムコアを接合す
ることで行う(図1)。この時、エネルギビームの投入
条件を選択し、あるいは、溶接部近傍の抜熱を並行さ
せ、溶接部とその周辺の歪、フェースシートのうねりの
発生をなくすことが可能である。
【0010】方のフェースシートとハニカムコアと
、ハニカムコアのフランジ部とフェースシートの間に
V字型の狭開先を構成し、暫時狭開先部分を移動しつ
つ、この狭開先にエネルギービームを投入し、多重反射
せしめてエネルギービームを狭開先の奥に集光し、ハニ
カムコアのフランジ部にフェースシートを溶接する(図
3)。この方法によると、方のフェースシートには溶
接痕が全く残らないハニカムパネルが製造される。
【0011】本発明の方法は、フランジが付加されたハ
ニカムコアとフェースシートの溶接によるハニカムパネ
ルの形成であるので、コアエッジ部とフェースシートを
接着剤の使用により接合するハニカムパネルとは異な
り、高温下での接合部の破壊がなく耐熱性に優れ、かつ
フランジの付加によるハニカムコアとフェースシートの
接合面積の増加により強固であるという特徴を有する。
【0012】また、本発明は、ハニカムコアの形成とフ
ェースシートとハニカムコアの接合を別の工程に分けて
行うものであり、両者の接合の際に一度位置決めを行っ
た後は、エネルギービームを被溶接部に向けて高速にス
キャンニングする事、あるいは、フェースシートとハニ
カムコアをエネルギービームに対して高速に動かす事に
より非常に短時間でフェースシートとハニカムコアの接
合が行えるので、生産性も従来法に比べて大幅に向上し
たものとなっている。
【0013】なお、本発明におけるハニカムコアの形状
は、フランジを有しているものであればよい。従って、
角柱形状のハニカムコアや、実施例に記述の六角柱形状
に特にこだわることはない。また、フランジは必ずしも
ハニカムコアのセルの各辺に存在する必要はない。
【0014】また、フランジの形状あるいはコアストリ
ップの形状は、前述の例に示したようフランジ部の存在
箇所を必ずしも2面にすることはなく、フランジ部の存
在面やその形状の選択が可能で、特にこだわるものでは
ない。従って、ハニカムパネルの用途により、例えば、
高温箇所での使用では断熱効果の優れた材料を用い耐熱
効果を向上させ、高温側の面を本発明の方法にて接合し
それに対する面については接合部となるフランジを形成
させずにコアエッジ部とフェースシートを接着剤により
接合しても問題はない。
【0015】
【実施例】以下添付図面を参照して本発明の実施例を詳
細に説明する。以下に説明する実施例は本発明を原理的
に説明するものであり、発明を限定する意味合を持たな
いのは勿論である。
【0016】実施例で用いたハニカムコアを構成するコ
アストリップは、ステンレス製でその厚み100μmで
あり、ハニカムコアのセル形状が正六角柱の集合体とな
る様、一辺が4mm、隣合う辺とのなす角度が60度の
台形を周期的に連続せしめた形状であり、フランジ部分
はコアストリップの長手方向に平行な辺を交互に選択し
その辺の片側とそれととなりあう辺にプレス加工により
打ち抜き、エッジ部に対して垂直に曲げ加工を行い成形
した(図4)。該コアストリップをその長手方向に平行
な辺に存在するフランジ同士が背中合わせになるように
組み合わせ(図5(A))、YAGレーザの照射により
コアストリップ間の重ね溶接を行ない、ハニカムコアを
予め形成した(図2(A))。このときのYAGレーザ
を焦点距離100mmのレンズにて集光し、焦点位置に
て500mJのパルスエネルギを照射した。
【0017】(1)上記のハニカムコアとフェースシー
トの接合には、エネルギビームとしては代表的なYAG
レーザを用いた。フェースシートは、ステンレス製でそ
の厚みは300μmである。本発明者等は先ずハニカム
コアの両面にフェースシートをあてがい、ハニカムコア
フランジ部とフェースシートを接触させ、該接触部分に
対してフェースシート側よりYAGレーザを照射しハニ
カムコアへのフェースシートの接合を行った(図1)。
YAGレーザは焦点距離100mmのレンズを用い集光
し、焦点位置にて加工物に900mJの照射エネルギで
あった。
【0018】(2)本発明者等はまた下記の方法で本発
明のハニカムパネルを製造した。即ち前記ハニカムコア
にフェースシートを接合する際に、一方のフェースシー
トを上記実施例(1)の方法によりハニカムコアに接合
し、他方のフェースシートをハニカムコアのフランジ部
とフェースシートの間にV字型の狭開先を構成し、この
狭開先にYAGレーザビームを投入し暫時V字型開先部
分を移動しつつ、多重反射せしめてYAGレーザビーム
を狭開先の奥に集光する事によりハニカムコアに接合
し、ハニカムパネルを製造した(図3)。
【0019】(3)上記(1)のハニカムパネルにおい
て、溶接後の外観テストからは、フェースシート表面に
は溶接歪、うねりを確認することはできなかった。上記
(2)の本発明のハニカムパネルにおいては、溶接後の外
観テストからは、フェースシート表面には溶接歪、うね
りを確認することはできない事はもちろん、更に狭開先
にYAGレーザビームを投入したため、ハニカムコアに
接合した側のフェースシートには全く溶接痕が見られな
かった。
【0020】(4)本ハニカムパネルの機械的特性の評
価として、一辺が約75mmのハニカムパネルを形成し
圧縮テストを行ったところ、最大耐荷重が約6tonで
あり、かつフェースシートとの剥離を認めることはでき
なかった。また、耐熱テストとして1400℃の電気炉
に約15分間放置し徐冷を行ったが、同様にコアフラン
ジ部分とフェースシートの剥離は認めることはできなか
った。従って、従来の製造方法によるハニカムパネルに
比較し、強固であり、耐熱性に優れていることを、これ
らのテストより確認できた。
【0021】なお、前述のハニカムコアの形成は同じコ
アストリップを用いて、その長手方向に平行な辺に存在
するフランジ接触しないように組み合わせる事も可能で
ある(図5(B))。この場合も、ハニカムコアの表面
と裏面においてどちらか一方のみフランジが存在するよ
うな特徴をもつハニカムコアの形成が可能である(図2
(B))。そして、このようなハニカムコアに対しても
全く同じ方法でフェースシートの接合を行う事が出来
る。
【0022】また、本実施例に用いたコアストリップは
フランジがその両端で反対側に折り曲げられているが、
これはフェースシートとハニカムコアの接合部がハニカ
ムパネル内で出来るだけ均等な数、即ち均等な強度にな
るように考慮して行ったものであり、必ずしもフランジ
部がその両端で反対側に折り曲げられている必要はな
い。本実施例のようにフランジをコアストリップの両端
に有するで反対側に設ける事によりハニカムコアを形成
する六角形の何れの辺に対してもフランジを有するよう
にする事ができるので、ハニカムパネルの強度を向上さ
せる事ができる。
【0023】
【発明の効果】フランジを付加したハニカムコアとフェ
ースシートの接合にエネルギビームを使用することで、
従来の接着に比較し高速度で安定に製造でき、従来の接
着剤による接合ではないので高温状態の場所でも使用で
き、かつ、フランジを付加することでコアとフェースシ
ートの接触面積の増加により、強固なハニカムパネルの
提供が可能である。更に本発明のハニカムコアは片側の
フェースシートの表面には溶接痕がなく美麗である。
【図面の簡単な説明】図1(A)はフェースシートとハ
ニカムコアの接合の概念図、図1(B)はSS’線にそ
った断面からみたフェースシートとハニカムコアの接合
の概念図、図2(A)はハニカムコア模式図、図2
(B)はハニカムコア模式図、図3はハニカムコアと他
方のフェースシートの接合方法の説明図、図4はコアス
トリップの例の模式図、図5はコアストリップとハニカ
ムコアの例の説明図、図6は従来のハニカムパネルの製
造方法の例の説明図、である。
【符号の説明】
1:ハニカムパネル、 2:ハニカムコア、 3:フェースシート、 4:フェースシート、 21〜29:ハニカムコアストリップ、 30〜33:フランジ部、 90:電極バー、 92:電極ストリップ、 94:電極ストリップ、 96:コアストリップ、 98:フェースシート、 100:フェースシート、 102:コアストリップ、 104:電極輪、 106:結節点溶接器、 EB:エネルギービーム。
フロントページの続き (72)発明者 及川 昌志 神奈川県相模原市淵野辺5−10−1 新 日本製鐵株式会社エレクトロニクス研究 所内 (56)参考文献 特公 昭62−47711(JP,B2)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フランジを有するハニカムコアと、一方
    および他方のフェースシートよりなるハニカムパネルに
    おいて、一方のフェースシートとハニカムコアとは重ね
    合わされエネルギービームをフェースシート側より照射
    する事により接合されており、他方のフェースシートと
    ハニカムコアとは該フランジ部とフェースシートの間に
    構成するV字型の狭開先にエネルギービームを照射し多
    重反射せしめて狭開先の奥に集光し溶接されている事を
    特徴とするハニカムパネル。
  2. 【請求項2】 フランジを有するハニカムコアと、一方
    および他方のフェースシートよりなるハニカムパネルの
    製造方法において、一方のフェースシートをハニカムコ
    アに重ね合わせフェースシート側よりエネルギービーム
    を照射する事により該フランジに溶接し、他方のフェー
    スシートを該フランジの面とフェースシートの間に構成
    するV字型の狭開先にエネルギービームを投入し多重反
    射せしめて狭開先の奥に集光することにより該フランジ
    に溶接することを特徴とするハニカムパネルの製造方
    法。
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