JP4501150B2

JP4501150B2 - ハニカムサンドイッチ構造物の製造方法及びこれに用いる加熱装置並びに加熱冷却式積層用ベース板

Info

Publication number: JP4501150B2
Application number: JP2004116117A
Authority: JP
Inventors: 幸治占部; 進的野
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2004-04-09
Filing date: 2004-04-09
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2024-04-09
Also published as: JP2005297334A

Description

本発明は、航空機等の構造部材として用いられるハニカムサンドイッチ構造物の製造方法及びこれに用いる加熱装置並びに加熱冷却式積層用ベース板に関するものである。

一般に、航空機の内壁用部材等として用いられるハニカムサンドイッチ構造物は、図９に示すようにアルミや樹脂で形成された板状のハニカムコア１の両面をプリプレグやアルミ板などの表面部材２、３によって被覆し、ハニカムコア１とそれぞれの表面部材２、３とを接着することによって形成されている。また、このハニカムサンドイッチ構造物を製造する方法としては、ハニカムコア１の両面に各表面部材２、３を配置して加熱冷却用積層用のベース板（以下単にベース板と言う。）４上に積層し、その上を真空引き用フィルム５で覆い、真空引き用フィルム５とベース板４との間をテープ６で密閉し、真空引き用フィルム５の一部に設けられている排気弁７から真空引きを行うことによりハニカムコア１と各表面部材２、３とを圧接させ、これらをベース板４と共に熱風循環式の加熱装置８に入れて所定の温度及び時間で加熱後にこれらを加熱装置８内で常温まで冷却することによりハニカムコア１と各表面部材２、３とを接着する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平７−２１４７０８号公報

ところで、前記製造方法では、加熱装置８における加熱時に、ベース板４の熱容量が大きいため、図１０に示すようにベース板４側の表面部材２の温度上昇が真空引き用フィルム５側の表面部材３の温度上昇に比べて遅くなる。また、冷却時もベース板４の熱容量が大きいため、ベース板４側の表面部材２の冷却が真空引き用フィルム５側の表面部材３の冷却に比べて遅くなる。このため、ベース板４側と真空引き用フィルム５側の各表面部材２、３の熱膨張及び硬化速度に差が発生し、ハニカムサンドイッチ構造物に反りを生ずるという問題点があった。さらに、反りによりハニカムコア１と各表面部材２、３との間に隙間が発生するため接着が不完全となり、ハニカムサンドイッチ構造物の強度が十分に得られないという問題点もあった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、
ハニカムコアとその両面に配置した各表面部材とをベース板の上で加熱した後に冷却して接着する際に、ハニカムサンドイッチ構造物に反りを生ずることがなく、常に安定した形状精度及び強度を確保することのできるハニカムサンドイッチ構造物の製造方法及びこれに用いる加熱装置並びに加熱冷却式積層用ベース板を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、ハニカムコアの両面にそれぞれ表面部材を配置し、加熱冷却式積層用のベース板の上に積層したハニカムコアと各表面部材とをベース板と共に加熱装置内で加熱及び冷却することにより接着するハニカムサンドイッチ構造物の製造方法において、前記ベース板として、前記表面部材が積層される積層面のほぼ全体に対応するように互いに幅方向に間隔をおいてベース部材内に設けられた複数本の流路と、１本の流路を除く各流路の一端を互いに連結する第１の連結管と、全ての流路の他端を互いに連結する第２の連結管と、第１の連結管における軸方向略中央部に設けられた熱媒体の流入口と、第１の連結管に連結されない流路の一端に設けられた熱媒体の流出口とを有するベース板を用い、前記ベース板の上に積層したハニカムコアと各表面部材とを加熱装置内で加熱しながらベース板に設けた各流路に熱媒体の流入口から熱媒体の流出口に向かって所定温度の加熱用の熱媒体を流通させた後、ベース板の各流路に熱媒体の流入口から熱媒体の流出口に向かって冷却用の熱媒体を流通させるようにしている。

これにより、ベース板の流路に所定温度の熱媒体を流通させることによりベース板の温度上昇が補助されることから、ベース板側の表面部材と他方側の表面部材とを温度差が生じないように加熱装置内で加熱することができる。また、ベース部材の内部に複数本の流路が設けられ、各流路は表面部材を積層する積層面のほぼ全体に対応するように互いに幅方向に間隔をおいて配置され、それぞれの流路の一端及び他端がそれぞれ第１及び第２の連結管で連結され、第１連結管の軸方向略中央部に流入口が設けられているので、各流路を流通する熱媒体に温度差が発生せず、ベース板の表面部材を積層する積層面全体を均一な温度に加熱または冷却することができる。

本発明によれば、加熱時における加熱冷却式積層用のベース板側の表面部材と他方側の表面部材とを温度差が生じないように加熱することができるので、ベース板側と他方側の表面部材の熱膨張及び硬化速度に差が発生せず、反りを生ずることなく常に安定した形状精度及び強度を有するハニカムサンドイッチ構造物を得ることができる。

図１乃至図６は本発明の第一の実施形態を示すもので、図１は本発明の第一の実施形態を示すハニカムサンドイッチ構造物及び加熱冷却式積層用ベース板の要部側面断面図、図２は加熱冷却式積層用ベース板の斜視図、図３は加熱冷却式積層用ベース板のＡ−Ａ線断面図、図４は加熱冷却式積層用ベース板を載置する前の加熱装置の構成図、図５は加熱冷却式積層用ベース板を載置した後の加熱装置の構成図、図６は温度と時間の関係を示すグラフである。

本実施形態で製造するハニカムサンドイッチ構造物は、アルミや樹脂で形成された板状のハニカムコア１の両面を表面部材２、３によって被覆し、ハニカムコアとそれぞれの表面部材２、３とを接着することによって形成されている。尚、各表面部材２、３はカーボンやガラス等に樹脂を含浸させた未硬化の繊維強化樹脂からなる表面部材であり、ハニカムコア１と圧接された状態で加熱されると樹脂が硬化し、ハニカムコア１と各表面部材２、３とが接着される。

次に、本実施形態のハニカムサンドイッチ構造物の製造方法及びこれに用いる加熱装置並びに加熱冷却式積層用のベース板を以下に説明する。即ち、本実施形態では、ベース板４に一方の表面部材２を積層し、表面部材２の上にハニカムコア１を積層し、ハニカムコア１の上に他方の表面部材３を積層する。また、この上を真空引き用フィルム５で覆い、真空引き用フィルム５とベース板４との間をテープ６で密閉する。さらに、真空引き用フィルム５の一部に設けられている排気弁７から真空引きを行うことによりハニカムコア１と各表面部材２、３とをそれぞれ圧接させ、これらをベース板４と共に加熱装置８に入れて所定の温度及び時間加熱した後にこれらを加熱装置８内で常温まで冷却することによりハニカムコア１と各表面部材２、３とを接着する。

ベース板４は内部に断面略四角形状の流路４ａが設けられ、流路４ａは表面部材２を積層する積層面のほぼ全体に対応するように互いに幅方向に間隔をおいて複数本配置されている。それぞれの流路４ａの一端部は連結管４ｂにより連結され、他端部は連結管４ｃにより連結されている。尚、各流路４ａ中の１本の一端部は連結管４ｂに連結されない。また、連結管４ｂの軸方向略中央部に熱媒体の流入口としての継ぎ手４ｄが設けられ、連結管４ｂに連結されない流路４ａの一端部に熱媒体の流出口としての継ぎ手４ｅが設けられている。さらに、ベース板４の積層面近傍にはベース板４の温度を検出するための温度センサ４ｆを備えている。

加熱装置８は図４及び図５に示すように熱風循環式であり、装置本体８ａ内にはベース板４を支持するためのレール８ｂが設けられている。また、加熱装置８はベース板４に設けられた継ぎ手４ｄ、４ｅにそれぞれ着脱自在に接続される継ぎ手８ｃ、８ｄを備えている。さらに、継ぎ手８ｃは熱媒体供給路８ｅを通じて制御弁８ｆ、８ｇ、８ｈ、８ｉに接続され、制御弁８ｆは高温蒸気供給装置９、制御弁８ｇは低温蒸気供給装置１０、制御弁８ｈは冷却水供給装置１１、制御弁８ｉは圧縮空気供給装置１２に接続されている。制御弁８ｆ、８ｇ、８ｈ、８ｉは制御装置１３により開閉され、高温蒸気供給装置９から供給される高温蒸気、低温蒸気供給装置１０から供給される低温蒸気、冷却水供給装置１１から供給される冷却水、圧縮空気供給装置１２から供給される圧縮空気を選択的に流通させるようになっている。また、継ぎ手８ｄには熱媒体排出路８ｊ及び制御弁８ｋを介して真空エジェクタ１４ａを備えた水循環ポンプ１４が接続されており、制御弁８ｋは制御装置１３により開閉され、流路４ａと水循環ポンプ１４との断続を行う。

さらに、加熱装置８の上部には、装置本体８ａ内に熱風を循環する加熱手段としての熱風循環装置１５が設けられ、熱風循環装置１５は通風路１５ａ内に送風機１５ｂ及びヒータ１５ｃを配置することによって構成されている。この場合、ヒータ１５ｃの熱源には高温蒸気供給装置９の高温蒸気が用いられる。

以上の構成においては、ベース板４を加熱装置８内に載置して加熱する際、温度センサ４ｆ及び制御装置１３により、制御弁８ｆ、８ｇを順次開放してベース板４内の流路４ａに高温蒸気及び低温蒸気を流通させ、ベース板４側の表面部材２の温度を図６に示す真空引き用フィルム５側の表面部材３の温度曲線とほぼ一致するように、ベース板４を加熱する。また、ベース板４を加熱装置８内で冷却する時、温度センサ４ｆ及び制御装置１３により、制御弁８ｈを開放してベース板４内の流路４ａに冷却水を流通させ、ベース板４側の表面部材２の温度を図６に示す真空引き用フィルム５側の表面部材３の温度曲線とほぼ一致させるように、ベース板４を冷却する。尚、図６に示すグラフは実験等により得た各表面部材２、３の温度曲線を示すものである。

これにより、加熱時及び冷却時に各表面部材２、３の温度がほぼ一致するように表面部材２が加熱及び冷却されることから、各表面部材２、３の熱膨張及び硬化速度に差が発生せず、ハニカムサンドイッチ構造物に反りが発生しない。

尚、ベース板４を加熱装置８から取り外す前に、制御弁８ｉを開放して流路４ａに圧縮空気を流すことにより、流路４ａ内に残っている冷却水等を水循環ポンプ１４の真空エジェクタ１４ａ側に押し流す。これにより、ベース板４を加熱装置８から取り外す際にベース板４から冷却水等が流出することがない。

このように、本実施形態によれば、ハニカムコア１と各表面部材２、３とを互いに圧接させ、これらをベース板４と共に加熱装置８に載置して加熱する際、ベース板４に設けた流路４ａに高温蒸気及び低温蒸気を流通させることによりベース板４を加熱するようにし、また、冷却の際、ベース板４に設けた流路４ａに冷却水を流通させることによりベース板４を冷却するようにしたので、加熱時及び冷却時に各表面部材２、３の温度差が生じないように表面部材２が加熱及び冷却され、各表面部材２、３の熱膨張及び硬化速度に差が発生せず、反りを生ずることなく常に安定した形状精度及び強度を有するハニカムサンドイッチ構造物を製造することができる。また、流路４ａに加熱及び冷却を補助する熱媒体を流通させることにより、ベース板４の加熱及び冷却にかかる時間を短縮することができるので、生産性を高めてコストの低減を図ることができる。

尚、前記加熱の際、表面部材２の温度が所定の温度を越えて上昇しないように、図６に示すように温度Ｂ以上の範囲では、例えば主に低温蒸気を流通させることにより、ベース板４側の表面部材２を緩やかに加熱することもできる。

また、前記加熱装置に用いるベース板４は、ベース板４の内部に流路４ａを表面部材２を積層する積層面のほぼ全体に対応するように互いに幅方向に間隔をおいて複数本配置し、それぞれの流路４ａの一端部及び他端部をそれぞれ連結管４ｂ、４ｃで連結し、連結管４ｂの軸方向略中央部に流入口としての継ぎ手４ｄを設けるようにしたので、各流路４ａを流通する熱媒体に温度差が発生せず、ベース板４の表面部材２を積層する積層面全体を均一な温度に加熱または冷却することができる。さらに、流路４ａの流入口及び流出口にそれぞれ設けた継ぎ手４ｄ、４ｅを加熱装置８に備えた継ぎ手８ｃ、８ｄにそれぞれ着脱自在に接続することができるので、ベース板４の搬入及び搬出作業を容易に行うことができる。

尚、板厚、枚数、形状等が各表面部材２、３で異なる場合や、ハニカムコア１の板厚、形状等が均一でない場合には、各表面部材２、３の温度差が生じないように加熱及び冷却しても、形状等の不均一性により反りが生ずる場合があるが、このような場合には図７及び図８に示すように一方の表面部材２側の温度が他方の表面部材３側の温度よりも高くまたは低くなるようにベース板４に流通させる熱媒体の温度を調整することにより、反りを生ずることなく常に安定した形状精度及び強度を有するハニカムサンドイッチ構造物を製造することができる。また、ベース板４に流通させる熱媒体の昇温速度を調整することにより、任意にハニカムサンドイッチ構造物の反りを矯正することも可能である。

本発明の第１の実施形態を示すハニカムサンドイッチ構造物及び加熱冷却式積層用ベース板の要部側面断面図加熱冷却式積層用ベース板の斜視図加熱冷却式積層用ベース板のＡ−Ａ線断面図加熱冷却式積層用ベース板を載置する前の加熱装置の構成図加熱冷却式積層用ベース板を載置した後の加熱装置の構成図温度と時間の関係を示すグラフ加熱冷却式積層用ベース板に流通させる熱媒体の昇温を遅くした場合の温度と時間の関係を示すグラフ加熱冷却式積層用ベース板に流通させる熱媒体の昇温を速くした場合の温度と時間の関係を示すグラフ従来のハニカムサンドイッチ構造物及び加熱冷却式積層用ベース板の要部側面断面図従来例の温度と時間の関係を示すグラフ

符号の説明

１…ハニカムコア、２…表面部材、３…表面部材、４…加熱冷却式積層用ベース板、４ａ…流路、４ｄ…継ぎ手、４ｅ…継ぎ手、５…真空引き用フィルム、６…テープ、７…排気弁、８…加熱装置、８ｅ…熱媒体供給路、８ｊ…熱媒体排出路、９…高温蒸気供給装置、１０…低温蒸気供給装置、１１…冷却水供給装置、１２…圧縮空気供給装置、１３…制御装置、１４…水循環ポンプ、１４ａ…真空エジェクタ、１５…熱風循環装置。

Claims

ハニカムコアの両面にそれぞれ表面部材を配置し、加熱冷却式積層用のベース板の上に積層したハニカムコアと各表面部材とをベース板と共に加熱装置内で加熱及び冷却することにより接着するハニカムサンドイッチ構造物の製造方法において、
前記ベース板として、前記表面部材が積層される積層面のほぼ全体に対応するように互いに幅方向に間隔をおいてベース部材内に設けられた複数本の流路と、１本の流路を除く各流路の一端を互いに連結する第１の連結管と、全ての流路の他端を互いに連結する第２の連結管と、第１の連結管における軸方向略中央部に設けられた熱媒体の流入口と、第１の連結管に連結されない流路の一端に設けられた熱媒体の流出口とを有するベース板を用い、
前記ベース板の上に積層したハニカムコアと各表面部材とを加熱装置内で加熱しながらベース板に設けた各流路に熱媒体の流入口から熱媒体の流出口に向かって所定温度の加熱用の熱媒体を流通させた後、ベース板の各流路に熱媒体の流入口から熱媒体の流出口に向かって冷却用の熱媒体を流通させる
ことを特徴とするハニカムサンドイッチ構造物の製造方法。
前記流路に流通させる加熱用の熱媒体の温度を段階的に変化させる
ことを特徴とする請求項１記載のハニカムサンドイッチ構造物の製造方法。
前記流路に温度の高い熱媒体を流通させた後、温度の低い熱媒体を流通させることにより、加熱用の熱媒体の温度を変化させる
ことを特徴とする請求項２記載のハニカムサンドイッチ構造物の製造方法。
前記加熱用の熱媒体として、蒸気または加圧温水を使用する
ことを特徴とする請求項１、２または３記載のハニカムサンドイッチ構造物の製造方法。
ハニカムコアの両面にそれぞれ表面部材を配置したハニカムサンドイッチ構造物を積層する加熱冷却式積層用のベース板と、ベース板を収容する装置本体と、装置本体内を加熱する加熱手段とを備え、ベース板に積層したハニカムコアと各表面部材とを装置本体内でベース板と共に加熱するハニカムサンドイッチ構造物の加熱装置において、
前記ベース板に、前記表面部材が積層される積層面のほぼ全体に対応するように互いに幅方向に間隔をおいてベース部材内に設けられた複数本の流路と、１本の流路を除く各流路の一端を互いに連結する第１の連結管と、全ての流路の他端を互いに連結する第２の連結管と、第１の連結管における軸方向略中央部に設けられた熱媒体の流入口と、第１の連結管に連結されない流路の一端に設けられた熱媒体の流出口とを設け、
前記ベース板に設けた各流路に熱媒体の流入口から熱媒体の流出口に向かって熱媒体を流通させる熱媒体流通手段を備えた
ことを特徴とするハニカムサンドイッチ構造物の加熱装置。
前記ベース部材の温度を検出するための温度センサを備えた
ことを特徴とする請求項５に記載のハニカムサンドイッチ構造物の加熱装置。
前記熱媒体流通手段を、
ベース板の流路に熱媒体を供給する熱媒体供給路と、
ベース板の流路から熱媒体を排出する熱媒体排出路とから構成した
ことを特徴とする請求項５または６の何れかに記載のハニカムサンドイッチ構造物の加熱装置。