JP2587164B2 - ろう付けサンドイッチパネルの製造方法及び製造用治具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、所定の曲面形状を有す
るろう付けサンドイッチパネルを製造する方法及びその
製造方法を実現するのに好適な製造用治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば曲面ハニカムパネル
等、曲面形状を有するろう付けサンドイッチパネルを製
造する場合には、図５に示すように、予め平板状のサン
ドイッチパネル１０１を作製しておき、これを、中央の
加圧ローラ１０５と、左右の支持ローラ１０６，１０７
との間に挿入することにより曲げ加工を行なう、ロール
ベンダーが使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、こうした従来
の方法では、２次元曲面を有するろう付けサンドイッチ
パネルを製造することはできるものの、３次元曲面を有
するろう付けサンドイッチパネルを製造することはでき
ないといった問題があった。

【０００４】また従来の方法では、芯材と表面材とがろ
う材により強固に固定されたろう付け後のサンドイッチ
パネルを曲げ加工することから、曲げ加工可能範囲には
限界があり、この曲げ限界を越えて曲げ加工を行なった
場合には、パネル強度が低下してしまうため、この限界
を越えてサンドイッチパネルを曲げ加工することはでき
ないといった問題があった。

【０００５】つまり、例えば、ハニカムパネルを曲げ限
界を越えて曲げ加工した場合には、図６に示す如く、芯
材（コア）に大きな皺がより、場合によっては表面材の
剥離、コアの破断を引き起こすことがある。また、ロー
ルによりハニカムパネルが圧縮されてコアが座屈すると
か、曲率の内側の表面材に窪み（ハンマートーン）が発
生するといった問題もある。従って、従来の方法では、
この曲げ限界を越えて曲率の小さな曲面を有するサンド
イッチパネルを製造することはできないのである。

【０００６】また更に従来の方法では、こうした曲げ限
界内において、サンドイッチパネルを、一定曲率もしく
は比較的曲率変化の少ない曲面のパネルに加工すること
は可能であるが、少し複雑な曲率変化を有するパネルに
なると製作することは難しく、更には、パネル端部の曲
げ加工はできないので、予め大きめのパネルを作製して
おいて、端部を切捨てるか、この部分の曲げ加工を実施
するために特別な処理が必要になり、生産性が悪いとい
った問題もある。

【０００７】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
ので、所望の曲率の３次元曲面を有するろう付けサンド
イッチパネルを、簡単に、しかも強度を低下させること
なく製造することのできる製造方法及び製造用治具を提
供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた請求項１に記載の発明は、芯材と該芯材の表
裏面にろう付けされる板状の表面材とからなるろう付け
サンドイッチパネルの製造方法であって、前記芯材の表
裏面に、ろう材を介して前記表面材を配設すると共に、
各表面材の外側面に、成形面が所定の曲面形状に形成さ
れた一対の治具の成形面を対向配設し、該治具を、ろう
付け可能な所定温度以上の熱間で加圧することにより、
所定の曲面形状を有するろう付けサンドイッチパネルの
ろう付け及びプレス成形を同時に行なうことを特徴とす
る。

【０００９】また請求項２に記載の発明は、ろう付け可
能な所定温度以上の熱間での加圧によって、所定の曲面
形状を有するろう付けサンドイッチパネルのろう付け及
びプレス成形を同時に行なうための製造用治具であっ
て、所定の曲面形状に形成された成形面を有する成形部
と、該成形部の上記成形面とは反対側面に設けられた網
目状の補強部と、を備えたことを特徴とし、更に、請求
項３に記載の発明は、請求項２に記載のろう付けサンド
イッチパネルの製造用治具において、表面に黒色系の耐
熱塗料を塗布してなることを特徴とする。

【００１０】

【作用及び発明の効果】このように請求項１に記載の製
造方法では、予め所定の曲面形状に形成された形成面を
有する治具を用いて、サンドイッチパネルを構成する芯
材及び表面材を熱間で加圧することにより、ろう付けサ
ンドイッチパネルのろう付け及びプレス成形を同時に行
なう。

【００１１】このため、治具の成形面の形状により、複
数の曲面が連続するような複雑な曲面を有するパネルで
も、或は３次元曲面を有するパネルでも、簡単且つ高精
度に製造することが可能になる。またろう付け後のパネ
ルを曲げ加工する従来方法のように、芯材に皺がよると
か、芯材の剥離、座屈が生じるとか、表面材にハンマー
トーンが発生する、といったことはなく、任意の曲率の
曲面を、パネル強度を低下させることなく形成すること
もできる。また従来のようにろう付け後のパネルを曲げ
加工する必要はないので、曲げ加工工程が不要となり、
生産性を向上することもできる。

【００１２】次に請求項２に記載の製造用治具は、請求
項１に記載の製造方法を実現するためのものであり、所
定の曲面形状に形成された成形面を有する成形部の、成
形面とは反対側面に、網目状の補強部を設けている。こ
のため、成形部の強度を確保するために成形部を厚く形
成する必要がなく、成形部を薄くすることができる。従
って、成形部の急速加熱・急速冷却を実現でき、所定の
曲面形状を有するろう付けサンドイッチパネルを熱間で
プレス接合（ろう付け及びプレス成形）するのに適した
治具を提供することが可能となる。そして、特に、請求
項３に記載のように、治具の表面に、表面に黒色系の耐
熱塗料を塗布すれば、治具の輻射伝熱性能を向上するこ
とができ、成形部の加熱をより急速に行なうことができ
る。

【００１３】また従来では、アルミニウム又はその合金
は、ろう付け用の治具として耐久性に乏しく、その強度
を確保するために治具を厚くすると加熱に時間がかかる
ため、一般的なろう付けにおいて、アルミニウムやその
合金が使用されることは殆どなかったが、本発明では、
治具を成形部と補強部とで構成することにより、成形部
の強度を確保しつつ、成形部を薄くして、急速加熱・急
速冷却を実現できるようにしているため、治具をアルミ
ニウムやその合金で製造することができる。従って、ア
ルミニウム又はその合金からなるサンドイッチパネルを
良好に製造することができるようになる。

【００１４】

【実施例】以下に、本考案の実施例を図面と共に説明す
る。まず図１は、２次元曲面を有するアルミニウム・ハ
ニカムパネルを製造する際に使用する製造用治具の一例
を表す斜視図である。

【００１５】図１に示すように、製造用治具は、上下一
対の治具（以下、上型，下型という。）２，４から構成
されている。上型２及び下型４は、２次元曲面形状に形
成され、互いに整合可能な一対の対向面が夫々成形面と
なる成形部２ａ，４ａと、各成形部２ａ，４ａの成形面
とは反対側面に設けられた格子状の補強部２ｂ，４ｂと
から構成されている。

【００１６】成形部２ａ，４ａは、夫々、アルミニウム
合金からなり、予めアルミニウム合金からなる板材を曲
げ加工することにより作製されている。また補強部２
ｂ，４ｂは、各成形部２ａ，４ａと同じ材質であるアル
ミニウム合金からなる板材を所定形状に切断して、各成
形部２ａ，４ａの裏面に格子状に配設し、各部材間及び
各部材と成形部２ａ，４ａとの間を溶接することによ
り、各成形部２ａ，４ａの裏面に固定されている。

【００１７】また上型２及び下型４の表面には、治具の
輻射伝熱性能を高めるために、黒色系の耐熱塗料が塗布
されている。このように構成された製造用治具を用いれ
ば、従来より平板状のハニカムパネルを作製する際に行
なわれているプレス接合と同様の手順で、２次元曲面を
有するアルミニウム・ハニカムパネルを製造することが
できる。

【００１８】即ち、例えば、図２に示す如く、まず成形
部４ａを上向きにして下型４を配置し、その上に、予め
ろう材が積層された、表面材１０、波形状の多数のコア
素材をその突出部が対向する状態に整列させることによ
り形成されてハニカムパネルの芯材を構成するハニカム
コア（以下単にコアともいう）１２、及び表面材１４を
位置合わせしながら順次積層し、更にその上から、成形
面を下向きにして上型２を積層して、真空炉中で加圧す
るようにすれば、表面材１０，コア１２，及び表面材１
４からなり、２次元曲面を有するアルミニウム・ハニカ
ムパネルを真空ろう付けにより簡単に製造することがで
きる。

【００１９】尚図２に示す上型２及び下型４は、形成部
２ａ，４ａが波状に形成されており、図１に示す上型２
及び下型４とは若干形状が異なるが、その構成及び材質
は図１に示すものと全く同様である。そして、表面材１
０，コア１２，表面材１４を図２のように配置し、これ
らを、製造用治具としての上型２及び下型４を用いて真
空炉中の熱間で加圧すれば、コア１２と表面材１０及び
表面材１４とのろう付けは勿論、コア１２を構成する波
形状のコア素材同士のろう付けも同時に行なうことがで
きる。従って、本発明の製造方法によれば、上記ハニカ
ムパネルのように、芯材が多数の部材からなるろう付け
サンドイッチパネルを製造する際には、芯材を予め板状
に形成しておく必要はなく、各部材を、芯材の形状に合
わせて配置し、その表裏面側に表面材を配設して、製造
用治具を用いた熱間での加圧を一回行うだけで、サンド
イッチパネルを構成する全ての部材のろう付けを行なう
ことができる。ここで、上記実施例においては、上型２
及び下型４の補強部２ｂ及び４ｂを、夫々、格子状に形
成したが、補強部２ｂ，４ｂとしては、格子状以外に
も、例えば放射状，くもの巣状等、所謂網目状であれば
どのように形成してもよい。

【００２０】また、上記実施例において、上型２及び下
型４を、被製造物であるアルミニウム・ハニカムパネル
と同じアルミニウム合金で作製したのは、ろう付け時に
積層される各部の膨張係数を一致させて、ろう付けの際
の加熱時とろう付け後の冷却時とで、上型２及び下型４
の成形面と表面材１０及び１４の表面との位置ずれが生
じるのを防止するためである。

【００２１】つまり、上型２及び下型４の材質として
は、 (1) 熱膨張係数が被製造物（ここではアルミニウム合
金）と等しいかそれに近いこと。 (2) 熱伝導性が良好なこと。

【００２２】(3) 比熱が小さいこと。 が望ましく、これらのうち、加熱・冷却サイクルを経る
ろう付けにとって、特に重要なのは(1) であるため、本
実施例では、被製造物と同じ材質であるアルミニウム合
金を治具の材料として使用しているのである。

【００２３】なお、ろう付けを行なう被製造物が充分に
小さかったり、図１に示す如き治具を用いて一定の曲率
の２次元曲面（円弧面）を有する被製造物をろう付け加
工する場合には、被製造物とは異なる材質の治具を使用
することもできる。そしてこの場合、上記(2)及び(3)の
条件を満足するために、治具の材質としては、上記アル
ミニウムの他、ステンレス、銅、チタン等の金属又はそ
の合金や、カーボン、セラミックス等を使用することが
望ましい。

【００２４】また次に上記実施例では、成形部２ａ，４
ａと補強部２ｂ，４ｂとを溶接することにより、上型２
及び下型４を形成したが、上型２及び下型４は溶接以外
でも作製できる。つまり、本実施例では、ろう付けの際
に成形部２ａ，４ａから被製造物に熱が速やかに達する
ように、補強部２ｂ，４ｂを設けて、成形部２ａ，４ａ
を薄くしているのであるが、このように成形部２ａ，４
ａと補強部２ｂ，４ｂとを一体成形するには、その材質
が金属類の場合には、上記実施例のように溶接により組
み立てる方法以外に、 (1) 鋳型を用いて上記各部を同時に一体成形する方法。

【００２５】(2) (1)と同様に上記各部を一体成形し、
更に成形面を機械加工する方法。 (3) 溶接によらず、上記各部をボルト等で機械的に接合
する方法。 があり、また上記各部の材質が、カーボンやセラミック
スの場合には、 (1) 型等を用いて上記各部を形成して一体焼成する方
法。

【００２６】(2) (1)と同様に一体焼成し、更に成形面
を機械加工する方法。 (3) 上記各部を個々に焼成した後、ボルト等で機械的に
接合する方法。 がある。また更に上記実施例では、輻射熱によりヒータ
からの熱が成形部２ａ，４ａに直接達する真空ろう付け
によりアルミニウム・ハニカムパネルを製造したため、
補強部２ｂ，４ｂに何等加工を施さなかったが、例え
ば、雰囲気炉中でろう付けする場合には、各補強部２
ｂ，４ｂの中央付近に通風用の穴を設け、ヒータからの
熱が成形部２ａ，４ａに速やかに達するようにすること
が望ましい。

【００２７】また、被製造物の曲率半径が大きい場合を
例外として、被製造物を構成する材料（例えば、表面材
など）を、予めプレスや曲げによって成形しておく方が
望ましい。なお、治具はそれらの成形にも活用でき、し
かも、冷間、熱間を問わず使用することができるため、
あらゆる曲面の形成が可能となる。

【００２８】以上、２次元曲面を有するアルミニウム・
ハニカムパネルを製造する際に使用する製造用治具及び
この治具を用いたハニカムパネルの製造方法について説
明したが、本発明は、芯材として押出型材を列方向に配
置したサンドイッチパネル等、芯材としてハニカムコア
を備えたハニカムパネル以外のサンドイッチパネルの製
造にも適用できるのはいうまでもない。また、本発明
は、３次元曲面を有するサンドイッチパネルの製造にも
適用できる。そこで、次に３次元曲面を有するアルミニ
ウム・ハニカムパネルを製造する際に使用する製造用治
具及びこの治具を用いたハニカムパネルの製造方法につ
いて説明する。

【００２９】まず図３は、３次元曲面を有するアルミニ
ウム・ハニカムパネルを製造する際に使用する製造用治
具を表しており、（ａ）は上型２２の正面図、（ｂ）は
上型２２の左側面図、（ｃ）は上型２２の上面図、
（ｄ）は下型２４の正面図、（ｅ）は下型２４の左側面
図、（ｆ）は下型２４の下面図である。

【００３０】図３に示すように、本実施例の製造用治具
も、上記実施例と同様、上下一対の治具（以下、上型，
下型という。）２２，２４から構成されている。また、
上型２２及び下型２４は、３次元曲面形状に形成され、
互いに整合可能な一対の対向面が夫々成形面となる成形
部２２ａ，２４ａと、各成形部２２ａ，２４ａの成形面
とは反対側面に設けられた格子状の補強部２２ｂ，２４
ｂとから構成されている。

【００３１】また更に本実施例の上型２２及び下型２４
は、成形部２２ａ，２４ａを複雑な３次元形状に形成す
るため、予め鋳型を作製し、この鋳型にアルミニウム合
金を流し込むことにより、成形部２２ａ，２４ａと補強
部２２ｂ，２４ｂとを一体成形し、更に成形面を機械加
工することにより作製されている。なお、上型２２及び
下型２４の表面には、黒色系の耐熱塗料が塗布されてい
る。

【００３２】このように構成された本実施例の製造用治
具を用いて３次元曲面を有するアルミニウム・ハニカム
パネルを製造する際には、図４に示す如く、コア３２
に、通常の六角形ではなく、正三角形の凹部が並んだコ
アを用いる。そして、このコア３２の表裏面に積層する
表面材３０，３４を、上記上型２２及び下型２４を用い
て予め３次元曲面形状に形成しておき、その後、上記実
施例と同様の手順で、これら各部を同時にプレス接合す
る。

【００３３】この結果、３次元曲面を有するアルミニウ
ム・ハニカムパネルを簡単に製造することが可能とな
る。なお、上記コア３２については、本願出願人が先に
出願した特願平２−４０３３２４号に詳しく開示されて
いるので、その詳細については説明を省略する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ２次元曲面を有するアルミニウム・ハニカム
パネルを製造する際に使用される製造用治具を表す斜視
図である。

【図２】 ２次元曲面を有するアルミニウム・ハニカム
パネルを製造する手順を説明する説明図である。

【図３】 ３次元曲面を有するアルミニウム・ハニカム
パネルを製造する際に使用される製造用治具を表す説明
図である。

【図４】 ３次元曲面を有するアルミニウム・ハニカム
パネルを製造する手順を説明する説明図である。

【図５】 曲面を有するサンドイッチパネルを作製する
従来の方法を説明する説明図である。

【図６】 従来方法により曲面を有するハニカムパネル
を作製した際の問題点を説明する説明図である。

【符号の説明】

２，２２…上型 ４，２４…下型 ２ａ，４ａ，２
２ａ，２４ａ…成形部 ２ｂ，４ｂ，２２ｂ，２４ｂ…補強部 １０，１４，
３０，３４…表面材 １２，３２…コア

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 3/00 ３１０ Ｂ２３Ｋ 3/00 ３１０Ｋ // Ｂ２３Ｋ 101:02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯材と該芯材の表裏面にろう付けされる
   板状の表面材とからなるろう付けサンドイッチパネルの
   製造方法であって、 前記 芯材の表裏面に、ろう材を介して前記表面材を配設
   すると共に、各表面材の外側面に、成形面が所定の曲面
   形状に形成された一対の治具の成形面を対向配設し、該
   治具を、ろう付け可能な所定温度以上の熱間で加圧する
   ことにより、所定の曲面形状を有するろう付けサンドイ
   ッチパネルのろう付け及びプレス成形を同時に行なうこ
   とを特徴とするろう付けサンドイッチパネルの製造方
   法。
2. 【請求項２】 ろう付け可能な所定温度以上の熱間での
   加圧によって、所定の曲面形状を有するろう付けサンド
   イッチパネルのろう付け及びプレス成形を同時に行なう
   ための製造用治具であって、 所定の曲面形状に形成された成形面を有する成形部と、 該成形部の上記成形面とは反対側面に設けられた網目状
   の補強部と、 を備えたことを特徴とするろう付けサンドイッチパネル
   の製造用治具。
3. 【請求項３】 表面に黒色系の耐熱塗料を塗布してなる
   ことを特徴とする請求項２に記載のろう付けサンドイッ
   チパネルの製造用治具。