JP2010076308A - サンドイッチハニカム構造の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハニカムセルの開口する端面に段差部が形成されるハニカムコアを容易に製造することのできるサンドイッチハニカム構造の製造方法を提供する。
【解決手段】複数のシート材を接着して積重することにより未展張ブロックを形成し、所望の展張後形状に対応する形状で未展張ブロックから未展張のハニカムコア１０を切り出した後に、この未展張のハニカムコア１０を展張する。展張されたハニカムコア１０の端面１２，１３には、ハニカムセル１１の延伸方向において段差を有する段差部１０ｄが形成されている。未展張ブロックを形成する際に、段差部１０ｄを形成するハニカムセル１１１のセル壁の数を減少すべく、同ハニカムセル１１１のセル壁のうち互いに平行な一対のセル壁１１１ａを同ハニカムセル１１１の延伸方向と垂直な方向において延長するようにシート材の接着部位を設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、サンドイッチハニカム構造の製造方法に関する。

材質の高強度と軽量化との両立を図るために、航空機の内装材等においてサンドイッチハニカム構造が広く採用されている。サンドイッチハニカム構造は通常、横断面が正六角形をなす中空柱状のハニカムセルの平面的集合体によって構成されるハニカムコアと、このハニカムコアにおいてハニカムセルが開口する端面に接着される表面材とによって構成されている。こうしたサンドイッチハニカム構造の製造方法としては、例えば特許文献１に記載の方法が知られている。すなわち、複数のシート材を所定の接着部で接着して積重することにより未展張ブロックを形成した後に、この未展張ブロックから平板状のハニカムコアを切り出す。そして、この未展張のハニカムコアをシート材の積重方向に引張することにより、同ハニカムコアは中空柱状のハニカムセルの平面的集合体になるように展張される。その後、展張されたハニカムコアにおいてハニカムセルが開口する端面に表面材を接着し、サンドイッチハニカム構造が完成する。
特開２００１−３８８３２号公報

ところで、近年、意匠性の向上等を図るため、段差部等の形状急変部を有する表面材を採用することが要求されている。ここで、展張された平板状のハニカムコアは中空柱状のハニカムセルの平面的集合体によって構成されており、そのハニカムコアにおいてハニカムセルが開口する端面が湾曲することが規制されている。そのため、形状急変部を有する表面材とハニカムコアとを密接させるためには、そのハニカムコアの端面を表面材の形状急変部の形状に合わせて切削する加工を行うことが必要となる。しかしながら、展張されたハニカムコアの端面を精確に切削することが困難であるため、こうした切削加工を採用すると、サンドイッチハニカム構造の製造に要する時間及びコストが増大するおそれがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ハニカムセルの開口する端面に形状急変部が形成されるハニカムコアを容易に製造することのできるサンドイッチハニカム構造の製造方法を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、複数のシート材を所定の接着部位で接着して積重することにより未展張ブロックを形成する積重工程と、所望の展張後形状に対応する形状で前記未展張ブロックから未展張のハニカムコアを切り出す切出工程と、前記切り出された未展張のハニカムコアを前記シート材の積重方向に引張することにより、同ハニカムコアが横断面の正六角形をなす中空柱状のハニカムセルの平面的集合体になるようにこれを展張する展張工程と、前記展張後のハニカムコアにおいて前記ハニカムセルが開口する端面に表面材を接着する表面材接着工程とを備えるサンドイッチハニカム構造の製造方法であって、前記展張後のハニカムコアにおいて前記ハニカムセルが開口する端面には、同ハニカムセルの延伸方向において形状が変化する形状急変部が形成されており、前記積重工程は、前記形状急変部を形成する前記ハニカムセルのセル壁の数を減少すべく、同ハニカムセルのセル壁のうち互いに平行な一対のセル壁を同ハニカムセルの延伸方向と垂直な方向において延長するように前記接着部位を設定することをその要旨とする。

同構成によれば、所望の展張後形状に対応する形状で未展張ブロックから未展張のハニカムコアを切り出すことにより、例えば未展張ブロックから平板状のハニカムコアを切り出して展張した後に同ハニカムコアを切削する方法と比較して、展張後のハニカムコアにおいてハニカムセルが開口する端面を切削することを回避することができ、ハニカムセルの開口する端面に形状急変部が形成されるハニカムコアを容易に製造することができるようになる。

ところで、積重工程においてシート材を接着して積重する際に、誤差等によりシート材の実際の接着部位と所望の接着部位との間にずれが発生するおそれがある。このようにずれが発生すると、未展張のハニカムコアを正確に切り出したとしても、展張後のハニカムコアの形状と所望の形状との間にずれが発生することとなる。特に、ハニカムコアの端面において形状急変部が形成された部分において、こうした不都合がより顕著になり、表面材をハニカムコアの端面に接着する際に、その形状急変部において表面材とハニカムコアの端面とが密接できないおそれがある。

この点、上記構成では、形状急変部を形成するハニカムセルのセル壁の数を減少すべく、同ハニカムセルのセル壁のうち互いに平行な一対のセル壁を同ハニカムセルの延伸方向と垂直な方向において延長するようにシート材の接着部位を設定するようにしている。これにより、形状急変部におけるシート材の接着箇所の数が減少するため、形状急変部においてシート材の実際の接着部位と所望の接着部位との間の偏差により展張後のハニカムコアの形状と所望の形状との間に偏差が発生することを抑制することができ、表面材をハニカムコアの端面に接着する際に形状急変部においてこれら表面材とハニカムコアの端面とが密接できないことを抑制することができるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のサンドイッチハニカム構造の製造方法において、前記形状急変部は、前記延長されるセル壁を備えて同セル壁と垂直な方向において排列する一列の前記ハニカムセルに含まれることをその要旨とする。

同構成によれば、形状急変部が延長されるセル壁を備えて同セル壁と垂直な方向において排列する一列のハニカムセルに含まれるため、その形状急変部を形成するハニカムセルのセル壁の数を極力減少させることができ、形状急変部においてシート材の実際の接着部位と所望の接着部位との間の偏差により展張後のハニカムコアの形状と所望の形状との間に偏差が発生することを好適に抑制することができるようになる。

なお、形状急変部としては、例えば請求項３に記載のように、前記ハニカムセルの延伸方向において段差を有する段差部等が挙げられる。

この発明に係るサンドイッチハニカム構造の製造方法によれば、ハニカムセルの開口する端面に形状急変部が形成されるハニカムコアを容易に製造することができるようになる。

以下、本発明に係るサンドイッチハニカム構造の製造方法を航空機の内装材を構成するサンドイッチハニカム構造の製造方法に適用した一実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。

まず、本実施形態に係るサンドイッチハニカム構造の完成後の態様について図１及び図２を参照して説明する。ここで、図１は、航空機の内装材を構成するサンドイッチハニカム構造を示す破断斜視図であり、図２は、図１の２−２線に沿った断面の構造を示す断面図である。これら図１及び図２に示されるように、板状のサンドイッチハニカム構造５０（以下、「ハニカム構造５０」と称する）は、横断面が正六角形をなす中空柱状のハニカムセル１１の平面的集合体によって構成されるハニカムコア１０と、このハニカムコア１０においてハニカムセル１１が開口する端面１２，１３に接着される表面材２０、３０とによって構成されている。なお、本実施形態では、ハニカムコア１０は、アルミニウムにより形成されており、表面材２０，３０は、プリプレグにより形成されている。

表面材２０，３０は、ハニカムセル１１を形成するセル壁のうち互いに平行な一対のセル壁１１ａと垂直な方向（図中では方向Ｘ）に沿って延伸するとともに、同方向Ｘと垂直な方向に向けて湾曲するように形成されている。また、これら表面材２０，３０には、ハニカムセル１１の延伸方向（図中では方向Ｚ）において段差を有する段差部２０ｄ，３０ｄが方向Ｘに沿って延伸するように形成されている。

一方、ハニカムコア１０には、その端面１２，１３において方向Ｚにおける段差を有する段差部１０ｄが段差部２０ｄ，３０ｄに対応して形成されている。なお、この段差部１０ｄは、ハニカムセル１１のセル壁１１ａと垂直な方向、すなわち方向Ｘにおいて排列する一列のハニカムセル１１１に含まれている。この一列のハニカムセル１１１において他のハニカムセル１１のセル壁１１ａに対応するセル壁１１１ａは、同ハニカムセル１１１の延伸方向と垂直な方向（図中では方向Ｙ）において延長されており、このセル壁１１１ａの方向Ｙにおける幅Ｗ１は、段差部１０ｄの方向Ｙにおける幅Ｗ２よりも大きく設定されている。

次に、本実施形態に係るハニカム構造５０の製造方法について図３〜図８を参照して説明する。なお、図３〜図８における方向Ｘ，Ｙ，Ｚは、図１の方向Ｘ，Ｙ，Ｚにそれぞれ対応する。

本実施形態に係るハニカム構造５０の製造方法は、シート材を所定の接着部位で接着して積重することにより未展張ブロックを形成する積重工程、未展張ブロックから未展張のハニカムコアを切り出す切出工程、ハニカムコアを展張する展張工程、及び展張されたハニカムコアに表面材を接着する表面材接着工程を備えている。

［積重工程］
図３は、本実施形態に係る積重工程においてシート材を積重する態様を模式的に示す斜視図であり、図４は、後述の展張工程において展張された後のシート材の態様及び同シート材の接着部位を模式的に示す説明図である。これら図３及び図４に示されるように、本実施形態の積重工程では、異なる接着部位に接着剤が塗布される２種類のシート材ＳＡ，ＳＢを方向Ｘに沿って交互に積重することにより、未展張ブロックＭＢを形成するようにしている。

シート材ＳＢおいて上述のハニカムセル１１に対応する位置には、方向Ｚに延伸する複数の接着部位ＳＢ１に接着剤が塗布されている。これら接着部位ＳＢ１の方向Ｙにおける幅は、上述したハニカムセル１１の横断面の辺の長さＨと等しく設定されている。また、上述の延長されるハニカムセル１１１のセル壁１１１ａに対応する位置には、方向Ｚに延伸する１つの接着部位ＳＢ２に接着剤が塗布されている。この接着部位ＳＢ２の方向Ｙにおける幅は、図２に示される幅Ｗ１と等しく設定されている。なお、これら接着部位ＳＢ１，ＳＢ２の方向Ｙにおける間隔の幅は、長さＨの３倍（「３Ｈ」）に設定されている。

一方、シート材ＳＡにおいてシート材ＳＢの接着部位ＳＢ１及びＳＢ２に対応する位置から長さＨの２倍（「２Ｈ」）だけずれた位置に、方向Ｚに延伸する複数の接着部位ＳＡ１に接着剤が塗布されている。これら接着部位ＳＡ１の方向Ｙにおける幅は、長さＨに設定されている。なお、上述のハニカムセル１１１に対応する位置における２つの接着部位ＳＡ１の間の距離は、「Ｗ１＋２Ｈ」に設定されている。

ここで、このように形成された未展張ブロックＭＢにおいて、シート材ＳＢの接着部位ＳＢ２及び同接着部位ＳＢ２に接着されるシート材ＳＡの部位は、上述したハニカムコア１０の段差部１０ｄを形成するハニカムセル１１１のセル壁１１１ａを形成する。すなわち、本実施形態の積重工程では、上述のハニカムコア１０の段差部１０ｄが一列のハニカムセル１１１に含まれるように、同ハニカムセル１１１のセル壁１１１ａを同ハニカムセル１１１の延伸方向と垂直な方向において延長するようにシート材ＳＡ，ＳＢの接着部位を設定している。これにより、段差部１０ｄを形成するハニカムセル１１１のセル壁の数を極力減少させることができる。

［切出工程］
図５は、切出工程において未展張のハニカムコア１０を切り出す態様を示す斜視図である。

図５に示されるように、本実施形態の切出工程では、積重工程において形成された未展張ブロックＭＢから図１及び図２に示される展張後形状に対応する形状で未展張のハニカムコア１０を切り出す。具体的には、ハニカムコア１０の段差部１０ｄが接着部位ＳＢ２に対応するように、未展張のハニカムコア１０をシート材ＳＡ，ＳＢの積重方向（図中では方向Ｘ）に沿って切り出す。なお、この切出工程において切り出される未展張のハニカムコア１０の形状とその展張後形状との関係については、後述する。

［展張工程］
図６は、ハニカムコア１０の展張に伴うその平面形状の変化態様を示す平面図であり、図７は、ハニカムコア１０の展張に伴うその側面形状の変化態様を示す側面図である。

図６に示されるように、本実施形態の展張工程では、切出工程において切り出された未展張のハニカムコア１０をシート材ＳＡ，ＳＢの積重方向（図中では方向Ｘ）に引張することにより、同ハニカムコア１０が横断面の正六角形をなす中空柱状のハニカムセル１１の平面的集合体になるようにこれを展張する。このようにハニカムコア１０が展張された状態において、段差部１０ｄは、方向Ｘにおいて排列する一列のハニカムセル１１１に含まれている。なお、上述したように、この段差部１０ｄを形成するハニカムセル１１１の互いに平行な一対のセル壁１１１ａは、シート材ＳＢの接着部位ＳＢ２及びこの接着部位ＳＢ２に接着されるシート材ＳＡの部位によって形成されている。

また、ハニカムコア１０は上述のように方向Ｘにおいて展張されると、同ハニカムコア１０の方向Ｙにおける幅が短くなり、ハニカムコア１０の平面形状及び側面形状が変化する。具体的には、図６及び図７に示されるように、展張された後のハニカムコア１０の方向Ｙにおける幅Ｌ２が、展張される前の幅Ｌ１よりも小さくなり、展張された後のハニカムコア１０の湾曲度合が展張される前の湾曲度合よりも大きくなる。なお、ハニカムコア１０の段差部１０ｄは、方向Ｘにおいて排列する一列のハニカムセル１１１に含まれているため、ハニカムコア１０が展張されることにより同段差部１０ｄの側面形状が変化することはない。

ここで、実験や幾何計算により、ハニカムコア１０の展張される前の形状と展張された後の形状との対応関係を算出することができる。上述の切出工程では、所望のハニカムコア１０の展張後形状、すなわち表面材２０，３０に対応する形状に基づいて、その展張後形状に対応する形状で未展張のハニカムコア１０を切り出すようにしている。

［表面材接着工程］
上述のようにハニカムコア１０が展張された後に、図８に示されるように、表面材２０，３０をその展張後のハニカムコア１０の端面１２，１３にそれぞれ接着して、サンドイッチハニカム構造が完成する。

以上説明した実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）所望の展張後形状に対応する形状で未展張ブロックＭＢから未展張のハニカムコア１０を切り出すようにした。これにより、例えば未展張ブロックＭＢから平板状のハニカムコアを切り出して展張した後に同ハニカムコアを切削する方法と比較して、展張後のハニカムコアにおいてハニカムセルが開口する端面を切削することを回避することができ、ハニカムセル１１が開口する端面１２，１３に段差部１０ｄが形成されるハニカムコア１０を容易に製造することができる。

ところで、積重工程においてシート材ＳＡ，ＳＢを接着して積重する際に、誤差等によりシート材ＳＡ，ＳＢの実際の接着部位と所望の接着部位との間にずれが発生するおそれがある。このようにずれが発生すると、未展張のハニカムコア１０を正確に切り出したとしても、展張後のハニカムコア１０の形状と所望の形状、すなわち表面材２０，３０に対応する形状との間にずれが発生することとなる。特に、ハニカムコア１０の端面１２，１３において段差部１０ｄが形成された部分については、こうした不都合がより顕著になり、表面材２０，３０をハニカムコア１０の端面１２，１３に接着する際に、その段差部１０ｄにおいて表面材２０，３０とハニカムコア１０の端面１２，１３とが密接できないおそれがある。

そこで、上記実施形態の積重工程では、段差部１０ｄを形成するハニカムセル１１１のセル壁の数を減少すべく、同ハニカムセル１１１のセル壁のうち互いに平行な一対のセル壁１１１ａを同ハニカムセル１１１の延伸方向と垂直な方向において延長するようにシート材ＳＡ，ＳＢの接着部位を設定するようにしている。これにより、段差部１０ｄにおけるシート材ＳＡ，ＳＢの接着箇所の数が減少するため、段差部１０ｄにおいてシート材ＳＡ，ＳＢの実際の接着部位と所望の接着部位との間の偏差により展張後のハニカムコア１０の形状と所望の形状との間に偏差が発生することを抑制することができ、表面材２０，３０をハニカムコア１０の端面１２，１３に接着する際に段差部１０ｄにおいてこれら表面材２０，３０とハニカムコア１０の端面１２，１３とが密接できないことを抑制することができる。

（２）ハニカムコア１０の段差部１０ｄが延長されるセル壁１１１ａを備えて同セル壁１１１ａと垂直な方向において排列する一列のハニカムセル１１１に含まれることとした。これにより、その段差部１０ｄを形成するハニカムセルのセル壁の数を極力減少させることができ、段差部１０ｄにおいてシート材ＳＡ，ＳＢの実際の接着部位と所望の接着部位との間の偏差により展張後のハニカムコア１０の形状と所望の形状との間に偏差が発生することを好適に抑制することができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、ハニカムコア１０の段差部１０ｄが一列のハニカムセル１１１に含まれるように、そのハニカムセル１１１のセル壁１１１ａを延長する構成を採用している。これに限らず、例えば段差部１０ｄが一列のハニカムセル１１１に含まれるようにそのセル壁１１１ａを延長したときにハニカム構造５０の強度が要求される強度を満たさない場合には、図９に示されるように、段差部１０ｄが二列のハニカムセル１１１に含まれるようにそれらのセル壁１１１ａを延長する構成を採用することができる。また、段差部１０ｄが三列以上のハニカムセルに含まれるようにそれらのセル壁を延長する構成を採用することもできる。要するに、段差部１０ｄを形成するハニカムセルのセル壁の数を減少するようにそのセル壁を延長する構成であれば、表面材２０，３０をハニカムコア１０の端面１２，１３に接着する際に段差部１０ｄにおいてこれら表面材２０，３０とハニカムコア１０の端面１２，１３とが密接できないことを抑制することができる。

・上記実施形態では、端面１２，１３に段差部１０ｄが形成されたハニカムコア１０を備えるハニカム構造５０の製造方法に本発明を適用した場合について例示した。これに限らず、端面１２，１３に急カーブ等、ハニカムセル１１の延伸方向において形状が変化する他の形状急変部が形成されるハニカムコアを備えるハニカム構造の製造方法に本発明を適用することもできる。

・上記実施形態では、図５に示されるように、切出工程において未展張ブロックＭＢから同図の方向Ｘに沿って延伸するハニカムコア１０を切り出すようにしている。これに限らず、例えば図１０に示されるように、所望の展張後形状に合わせて方向Ｘと垂直な方向に向けて湾曲するとともに、方向Ｙと垂直な方向に向けて湾曲する形状等、いわば三次元形状を有するハニカムコア１０を未展張ブロックＭＢから切り出すこともできる。

・上記実施形態では、アルミニウムにより形成されたハニカムコア１０を備えるハニカム構造５０の製造方法に本発明を適用した場合について例示したが、これに限らず、例えばアラミド紙等、他の材料により形成されるハニカムコアを備えるハニカム構造の製造方法に本発明を適用することもできる。また、上記実施形態では、プリプレグにより形成された表面材２０，３０を採用しているが、アルミニウム等、他の材料により形成される表面材を採用することもできる。

・上記実施形態では、航空機の内装材を構成するサンドイッチハニカム構造の製造方法に本発明を適用した場合について例示したが、これに限らず、例えば車両の内装材や部屋の壁材等を構成するサンドイッチハニカム構造の製造方法についても、基本的に同様の態様をもって本発明を適用することができる。

本発明の一実施形態に係るサンドイッチハニカム構造の完成後の態様を示す破断斜視図。 図１の２−２線に沿った断面の構造を示す断面図。 同実施形態に係る積重工程においてシート材を積重する態様を模式的に示す斜視図。 同実施形態に係る展張工程において展張された後のシート材の態様及び同シート材の接着部位を模式的に示す説明図。 同実施形態に係る切出工程において未展張のハニカムコアを切り出す態様を示す斜視図。 同実施形態に係るハニカムコアの展張に伴うその平面形状の変化態様を示す平面図。 同実施形態に係るハニカムコアの展張に伴うその側面形状の変化態様を示す側面図。 同実施形態に係る表面材接着工程において表面材をハニカムコアに接着する態様を示す側面図。 上記ハニカムコアの変形例を示す説明図。 上記切出工程において切り出されるハニカムコアの変形例を示す斜視図。

符号の説明

ＳＡ，ＳＢ…シート材、ＳＡ１，ＳＢ１，ＳＢ２…接着部位、１０…ハニカムコア、１０ｄ…段差部、１１…ハニカムセル、１１ａ…セル壁、１２，１３…端面、２０，３０…表面材、２０ｄ，３０ｄ…段差部、５０…サンドイッチハニカム構造、１１１…ハニカムセル、１１１ａ…セル壁。

Claims (3)

1. 複数のシート材を所定の接着部位で接着して積重することにより未展張ブロックを形成する積重工程と、所望の展張後形状に対応する形状で前記未展張ブロックから未展張のハニカムコアを切り出す切出工程と、前記切り出された未展張のハニカムコアを前記シート材の積重方向に引張することにより、同ハニカムコアが横断面の正六角形をなす中空柱状のハニカムセルの平面的集合体になるようにこれを展張する展張工程と、前記展張後のハニカムコアにおいて前記ハニカムセルが開口する端面に表面材を接着する表面材接着工程とを備えるサンドイッチハニカム構造の製造方法であって、
   前記展張後のハニカムコアにおいて前記ハニカムセルが開口する端面には、同ハニカムセルの延伸方向において形状が変化する形状急変部が形成されており、前記積重工程は、前記形状急変部を形成する前記ハニカムセルのセル壁の数を減少すべく、同ハニカムセルのセル壁のうち互いに平行な一対のセル壁を同ハニカムセルの延伸方向と垂直な方向において延長するように前記接着部位を設定する
   ことを特徴とするサンドイッチハニカム構造の製造方法。
2. 請求項１に記載のサンドイッチハニカム構造の製造方法において、
   前記形状急変部は、前記延長されるセル壁を備えて同セル壁と垂直な方向において排列する一列の前記ハニカムセルに含まれる
   ことを特徴とするサンドイッチハニカム構造の製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載のサンドイッチハニカム構造の製造方法において、
   前記形状急変部は、前記ハニカムセルの延伸方向において段差を有する段差部である
   ことを特徴とするサンドイッチハニカム構造の製造方法。

Images