JP3921291B2

JP3921291B2 - 継ぎ合わせハニカム材

Info

Publication number: JP3921291B2
Application number: JP01217398A
Authority: JP
Inventors: 史男鈴木; 知雄千葉; 元昭寺井
Original assignee: Central Japan Railway Co
Current assignee: Central Japan Railway Co
Priority date: 1998-01-26
Filing date: 1998-01-26
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2018-01-26
Also published as: JPH11207423A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導磁石を収納する断熱容器等の外板などに用いる継ぎ合わせハニカム材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超電導磁石用のクライオスタット或は極低温装置の断熱のために内部を真空にする容器、即ち真空容器が一般に用いられている。その内で磁気浮上列車などの移動体に搭載された大形の真空容器等は、軽量化のためにハニカム材を使用しているものがある。例えば、実願昭47−21779号公報に記載のクライオスタットはハニカム材を使用した例を示している。
この公知例では、ハニカム材の接合部について記述がないが、この種の大きな容器を構成する場合、必ずハニカム材と他の部材或はハニカム材同志を溶接等により結合する部分が必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ハニカム材同志を結合するときの問題点を以下に述べる。
ハニカム材１は、図８に示すように、上下２枚の板状フランジ１−１、１−２と、両フランジに挾まれた蜂の巣状のハニカムコア１−３コアとから構成されている。２枚のハニカム材１、２を突き合わせて結合するときは、図９に示すように、フランジ同志を突合せて、すなわち、上フランジ１−１と上フランジ２−１を突合せると共に下フランジ１−２と下フランジ２−２を突き合わせて、これら突合せ部を溶接等により接合することが通常行われる。理想的には、ハニカムコア同志１−３と２−３も連結したいが、ハニカム材１、２の突合せ面でハニカムコア１−３、２−３それぞれの構成部材の位置が合わないので、一般にはハニカムコア同志は連結できない。
【０００４】
このようにフランジのみ溶接したハニカム材の接合部では、せん断力Ｆを伝達しようとすると、フランジしか連結しておらず、ハニカム部の位置がずれているので、図１０に示すような力の流れが生ずる。即ち、ハニカムのある所にのみ力が集中する。従ってせん断応力が大きくなる。また、ハニカムの位置がずれている（距離ｘ）ことによってこの間のせん断変形が大きくなる。
このため、従来は、真空容器の一部にのみハニカム材を使用し、強度を確保するために要所には厚肉部材を使用しており、軽量化が十分にできなかった。
【０００５】
本発明の目的は、接合部の強度向上と変形の低減を図った継ぎ合わせハニカム材を得ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の継ぎ合わせハニカム材は、薄い板の上下フランジ及びハニカムコアとからなる一方のハニカム材と、この一方のハニカム材と総厚さが同じで厚い板の上下フランジ及びハニカムコアからなる他方のハニカム材とを突き合わせて接合したものであって、両ハニカム材を突合せて、各ハニカムコアに形成された凹空間に挿入されて両ハニカム材の上下フランジ間を共に渡した段付き平板と、薄い板のフランジと厚い板のフランジの突合せ部と、を電子ビーム溶接又はレーザービーム溶接により、上下からそれぞれ溶接して構成したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の継ぎ合わせハニカム材を図面により説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態となる継ぎ合わせハニカム材の構成を示す断面図、図２はその継ぎ合わせハニカム材の平面図である。
【００１２】
第１の実施の形態となる継ぎ合わせハニカム材は、同一サイズのハニカム材１、２を継ぎ合わせたものである。ハニカム材１は、その突合せする部分にそってハニカムコア１−３に形成された凹空間に上下フランジ１−１、１−２間を渡してかつ表面をフランジ端より突出させた平板１−５が挿入されている。ハニカム材２もハニカム材１と同様に構成されている。本実施の形態の継ぎ合わせハニカム材は、各ハニカム材１、２をそれぞれの平板１−５と平板２−５表面で突合せ、そしてハニカム材１側で平板１−５上端と上フランジ１−１と、平板１−５下端と下フランジ１−２とをそれぞれ隅肉溶接し、またハニカム材２側で平板２−５上端と上フランジ２−１と、平板２−５下端と下フランジ２−２と、をそれぞれ隅肉溶接すると共に、平板１−５と平板２−５を上下端で突合せ溶接したものである。
【００１３】
この継ぎ合わせハニカム材の製造は、次の手順で行う。
ハニカム材１の突合せ継手部を平面に加工すると共に、ハニカムコア１−３の構成部材を加工面より若干後退するように切り込み加工し、上下フランジ１−１、１−２間に凹空間を形成する。この凹空間に上下フランジを渡すよう平板１−６をはめ込み、かつ平板１−６の表面を加工面より突出させる。次にフランジ１−１と平板１−６の上端、及びフランジ１−２と平板１−６の下端それぞれを連結するように溶接する。同様に、ハニカム材１と接合する相手のハニカム材２も、面加工、切り込み加工を行い、平板２−６を溶接する。このようにあらかじめ平板を溶接したハニカム材１、２を、平板１−６、２−６の表面を合わせ、各平板端部を溶接することにより接合する。
【００１４】
上記のような構造の突合せ接合部をもってハニカム材を構成すると、接合されたハニカム材は、せん断力を受けるとき、平板１−６、２−６を介してせん断力が他方へ伝達されるので、図１０に示すような力の集中を防ぐことができ、せん断力を低減でき、ひいてはハニカム材全体の変形量を少くすることができる。
なお、ハニカムコア１−３（２−３）と平板１−６（２ー６)との間にできるすき間５は、極力小さくする事が重要で、すき間５を大きくとり過ぎると全体の変形が大きくなる。
【００１５】
図３に本発明の第２の実施の形態を示す。
第１の実施の形態では、接合するハニカム材のそれぞれにあらかじめ平板を溶接したが、第２の実施の形態の継ぎ合わせハニカム材は、両方のハニカム材１、２で共有するように一つの平板７を継手部に配置し、図３に示すように、平板７の上端にフランジ１−１及びフランジ２−１をそれぞれすみ肉溶接し、平板７の下端にフランジ１−２及びフランジ２−２をそれぞれすみ肉溶接して構成したものである。このような構造で一体化すれば、部材を省略できる利点がある。
なお、ハニカム材の突合せ継手部の平面加工及びハニカムコア切り込み加工は上記第１の実施の形態と同様に行う。以下の実施の形態でも同様である。
【００１６】
図４に本発明の第３の実施の形態を示す。
第２の実施の形態では、すみ肉溶接によりフランジと平板を溶接しているが、第３の実施の形態の継ぎ合わせハニカム材は、図４に示すように、電子ビーム溶接で接合する構造とした。すなわち、接合する２つのハニカム材１、２は、両ハニカム間に配置した平板７の各端で、両ハニカム材の上フランジ１−１、２−１の端面同士及び下フランジ１−２、２−２の端面同士を突合せ、この突合せ部分とこの突合せ部分に接する平板７端面の部位を電子ビーム溶接することにより、一体に継ぎ合わされる。
【００１７】
このような接合構造を用いると、フランジ材の上下面でそれぞれ、２つのフランジと平板の一端との溶接を１パスで行うことができるので、製造工程を短縮できる利点がある。なお、電子ビーム溶接の代わりにレーザービーム溶接を用いても、同様の溶接を行うことができる。
【００１８】
図５に本発明の第４の実施の形態を示す。
第３の実施の形態では、フランジ同士間の溶着面積はフランジの板厚と同等となるが、フランジと平板５との間の溶着面積は電子ビーム溶接の溶接ビード巾ｂ（図４参照）で決定される。一般に電子ビーム溶接のビート巾は非常に狭いので、場合によっては、溶着量が強度上の必要断面積に対して不足することがある。
【００１９】
その場合、図５に示すように、フランジ厚さの異る２種類のハニカム材の接合部に段付き平板８を設ける事により、必要な溶着量を確保することができる。すなわち、本実施の形態の継ぎ合わせハニカム材は、フランジ厚さの小さいハニカム材１とフランジ厚さの大きいハニカム材３との突合せ継手部に、ハニカム材１のフランジ１−１、１−２間を渡す基板部分とハニカム材３のフランジ３−１、３−２間を渡す段部分とからなる一つの段付き平板８を介在させ、ハニカム材の上下面でそれぞれ、電子ビーム溶接により２つのフランジと段付き平板とを１パスで溶接したものである。
【００２０】
このように段付き平板を用いた接合構造とすることにより、段付き平板８の基板部分の厚さ（ハニカム材１に入り込んだ厚さ）が接合部の強度に寄与することになり、接合部の強度を上げることができる利点がある。
【００２１】
図６に本発明の第５の実施の形態を示す。
第１から第４の実施の形態までは、ハニカム材に平板を溶接する例を示しているが、小形の容器等では、強度があまり必要でない場合がある。その場合、ハニカム材１、２は、図４に示すような継手とし、図６に示すように、フランジ同士及び各フランジと平板を接着材によリ接合しても良い。この場合、製作が簡便にできる利点がある。
【００２２】
以上に述べた実施の形態は、蜂の巣状のハニカムコア、即ち６角形のコアを基本としているが、本発明は、ハニカムコアの形状が６角形以外の場合でも、同様に適用できる。
６角形以外の形状のハニカム材の例を示す。
図１１は３角形のハニカムコア、
図１２は４角形のハニカムコア、
図１３は一方向のハニカムコア、
図１４は一方向でかつ上下フランジに対して角度を有するハニカムコア、である。
この中で、図１３、図１４に示す一方向のハニカムコア材は、長尺物の大量生産に適した構造である。
【００２３】
【実施例】
図７は、本発明の継ぎ合わせハニカム材を外壁の一部に採用した磁気浮上列車に搭載する真空容器の概略を示す。この場合、継ぎ合わせハニカム材は、磁気浮上の際に磁気力を受ける強度部材として用いている。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、継ぎ合わせハニカム材はハニカム材同志の接合部に平板を挿入してフランジと一体的に接合して構成したので、接合部における応力集中を緩和し、せん断変形を低減できる。したがって、このような継ぎ合わせハニカム材を容器、例えば真空容器に採用することにより、軽量な真空容器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態となる継ぎ合わせハニカム材の断面図である。
【図２】第１の実施の形態の継ぎ合わせハニカム材の平面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態を示す断面図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態を示す断面図である。
【図７】本発明の継ぎ合わせハニカム材を用いた容器を示す図である。
【図８】ハニカム材を示す外観図である。
【図９】従来例の継ぎ合わせハニカム材を示す断面図である。
【図１０】従来の継ぎ合わせハニカム材におけるせん断力の流れを説明する図である。
【図１１】３角形のハニカムコアを有するハニカム材を示す図である。
【図１２】４角形のハニカムコアを有するハニカム材を示す図である。
【図１３】一方向のハニカムコアを有するハニカム材を示す図である。
【図１４】一方向でかつ上下フランジに対して傾斜するハニカムコアを有するハニカム材を示す図である。
【符号の説明】
１ハニカム材
１−１、１−２フランジ
１−３ハニカムコア
２ハニカム材
２−１、２−２ハニカム材フランジ
２−３ハニカムコア
３ハニカム材
３−１、３−２ハニカム材フランジ
３−３ハニカムコア
５ハニカムコアと平板間のすき間
６平板
７平板
８段付き平板

Claims

薄い板の上下フランジ及びこれらのフランジ間に挾まれた蜂の巣状のハニカムコアとからなる一方のハニカム材と、この一方のハニカム材と総厚さが同じで厚い板の上下フランジ及び両フランジ間に挾まれた蜂の巣状のハニカムコアからなる他方のハニカム材とを突き合わせて接合した継ぎ合わせハニカム材において、両ハニカム材を突合せて、各ハニカムコアに形成された凹空間に挿入されて両ハニカム材の上下フランジ間を共に渡した段付き平板と、薄い板のフランジと厚い板のフランジの突合せ部と、を電子ビーム溶接又はレーザービーム溶接により、上下からそれぞれ溶接して構成したことを特徴とする継ぎ合わせハニカム材。
請求項１に記載の継ぎ合わせハニカム材を外板として用いた容器。