WO1993019933A1

WO1993019933A1 - Honeycomb panel and method for manufacturing the same

Info

Publication number: WO1993019933A1
Application number: PCT/JP1993/000399
Authority: WO
Inventors: Katsuhiro Minamida; Masashi Oikawa; Atsushi Sugihashi; Akira Ishibashi; Mamoru Takeda
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 1992-03-30
Filing date: 1993-03-30
Publication date: 1993-10-14
Also published as: KR960005425B1; EP0589054A1; EP0589054A4

Description

明細書ハニカムバネル及びその製造方法技術分野

本発明は、ステンレス鋼またはチタン等の金属よりなるハニカムパネルに関する。ハニカムバネルは上下面で一対のフヱースシートに挟まれたハニカムコアよりなる。通常ハニカムコアは波型断面であり、フユースシートとは接着または溶製等によって接合されている。このような構造のハニカムバネルは非常に軽く、かつ強度に優れている。この種のハニカムパネルは航空機や船舶、車輛等に使用される。背景技術

広い面積のハニカム構造物は、ハニカムバネル同士を相互に接合して製造する。第 1 0図は特開昭 6 2 — 2 3 8 0 7 2号に記載の接合方法の例である。第 1 0図でハニカムパネル 1 一 1 とハニカムバネル 1 一 2 とを接合する際に、フェースシート 2 a — l は 2 a - 2 と接合され、またフェースシート 2 b — 1 は 2 b — 2 と接合されるが、ハニカムコア 3 — 1 とハニカムコア 3 — 2 は板厚が薄く、且つ常につき合せ溶接ができる位置関係にあるとは限らない。このため、フェースシートのみの接合で.あるため、後で詳述する如く、ハニカムパネル同士の十分な接合強度が得られないという問題点がある。第 1 0図 Bではハニカムパネルの厚さよりも大きい高さのィンサート材 4を挟んで、インサート材 4を介してフェースシート 2 a — 1 と 2 a — 2 とを、またフェースシート 2 b — 1 と 2 b — 2 とを溶接する。しかし第 1 0図 Bの方法は、ハニカムコアの接合は行われずフユースシートのみの接合であるために、後で詳述する如く、十分な接合強度が得られないという問題点がある。また突出したィンサート材 4によって、接合部が盛り上がり美観が損なわれる。更に接合の都度ィンサート林を挿入する工程は煩瑣である。発明の開示

本発明は十分な接合強度を確保することができ、かつ接合部に盛り上がりがないために接合後の表面が美麗であり、更に溶接を容易に行うことができるハニカムパネルの提供を課題としている。

. 上記目的は本発明においては、金属製のハニカムコアとハニカムコァの上下面に配した金属製のフヱースシートとを有するハニカムパネルにおいて、少なくとも一つの側面に、他のハニカムパネルを相互に接続するための金属製の側板が前記フュースシートの間に接合されているハニカムバネルによつて達成される。

前記倒板に他のハニカムバネルを相互に接続するための突起物があるハニカムパネル、及び前記側板に他のハニカムパネルを相互に接続するための溝があるハニカムバネルによっても達成される。

さらに本発明において上記目的は、次の工程①波板状のハニカムコアにおける波形の端面とこの波形に垂直に接する側板とを溶接し、 ②ハニカムコァの波の頂部と上面フヱ一スシートとをハニカムコア側からエネルギービームを用いて溶接し、 ③ハニカムコアの波の底部と下面フェースシートとをフェースシート側からエネルギービームを用いて溶接し、 ④フヱ一スシートとハ二カムコァの波形に垂直に接する側板とを溶接し、 ⑤フェースシートと波形に平行に接する側板とを溶接するハニカムパネルの製造方法によって達成される。各部分の接合が可能ならば、前述のどの工程をも前後させても良い《例ば、ハニカムコアとフェースシートの溶接前であるならば、工程は①， ④， ②， ③及び⑤の順序となっても良い。図面の簡単な説明

第 1図は本発明のハニカムパネルを示し、第 1図 Aはハニカムバネルの斜視図、第 1図 Bは第 1図 Aの Y— Y断面図、第 1図 Cは第 1図 Aの X— X断面図及び第 1図 Dは部分断面斜視図である。第 2 図は本発明のハニカムバネルの接合部の部分断面図であり、第 3図は L字型倒板を有する本発明のハニカムパネルの接合部の部分断面図である。第 4図はコ字型側板を有する本発明のハニカムパネルを示し、第 4図 Aは前記パネルの全体断面図、第 4図 Bは前記バネルの接合部の部分断面図である。第 5図は凹凸型側扳を有する本発明のハニカムパネルを示し、第 5図 Aと Bは前記パネルの全体断面図、第 5図 Cは前記バネルの接合部の部分断面図である。第 6図は嵌合溝を設けた本発明の側板を示し、第 6図 Aは前記側板の部分斜視図、第 6図 Bは側板とハニカムコアの嵌合部の部分断面図である。第 7 図は段差を設けた本発明の側板の部分斜視図である。第 8図はハニカムコァが溝型材で形成される本発明のハニカムバネルの部分断面図である。第 9図は本発明のハニカムパネルの実施例を示し、第 9 図 Aはハニカムコアの平面図、第 9図 Bはハニカムコアと側板の接合部の斜視図、第 9図 Cはフースシートとハ二カムコア頂面接合部の断面図、第 9図 Dはフェースシートとハニカムコァ底面接合部の断面図、第 9図 Eはフユースシートと側板との接合部の断面図である。第 1 0図は従来技術のハニカムパネルとその接合部の部分斜視図である。発明を実施するための最良の形態

本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明する。第 1図は本発明のハニカムバネルの一例を示し、第 1図 Aは外観の斜視図、第 1図 Bは第 1図 Aの Y— Y断面図、第 1図 Cは第 1図 Aの X— X断面図である。本発明のハニカムバネルは金属製のハニカムコア 3 と該ハニ力ムコァの上下面に配した金属製のフヱースシート 2 a— 1 , 2 b— 1を有する角形形状のハニカムパネル 1であつて、少なくとも一の側面に、相互に接合するための金属製の側板 5 a— 1 , 5 a— 2 , 5 b - 1 , 5 b— 2が配されている。

第 1図の実施例ではハニカムパネルの 4つの倒面に側板 5 a— 1，

5 a — 2 , 5 b— 1 , 5 b— 2が配されている例であるがこれらの側扳は L字型に形成され、その垂直部分の上端面が上面フェースシ一ト 2 a - 1 の端部内面に接している。 2枚のハニカムバネルのみを相互に接合する際は、側板 5 はハニカムパネル 1 の惻面のみに配されたものであってもよい。また、第 1図において側板の断面が L 字型の例を示したが、側板の断面は板状ゃコ字状のものを用いることができ、また後で詳述するが、凹の断面形状ゃ凸の断面形状のものを用いることもできるが、いずれか倒板の上面が上面フヱースシート 2 a— 1の端部内面に接しかつ、相対する側面同士が接するように構成されている。

第 1図 Bの 6 a , 6 bはフェースシート 2 とハニカムコア 3 の接合部で、ハニカムコア 3 はエネルギービーム溶接等によってフエ一スシート 2 a— 1 と 2 b— 1 に接合されている。第 1図 Bにおいて

6 a , 6 bの溶接個所は 1佣所になっているが、必要とされるハニカムパネルの強度に応じて溶接個所の数を決定する。溶接方法はシ一ム镕接あるいはパルス溶接等の他の溶接方法でもよい。また第 1 図 Bと Cの 6 c , 6 d , 6 e , 6 ί はフユースシートと側板の接合部で、側板 5 a - 1 , 5 b - 1等はエネルギービーム溶接等によつてフェースシート 2 a— 1 と 2 b— 1 に接合されている。第 1図 Cにおいて側板 5 a - 1 と 5 a — 2 はハニカムコア 3 の波形の端面に沿って配された側板である。第 1図 Dは、側板 5 a 一 1 とハニカムコア 3の波形の端面の接合部の部分断面斜視図である。本発明のハニカムバネルにおいては、ハニカムコア 3 の波形の端面と側板 5 a — 1 の内面は、例えばエネルギービーム溶接によって接合されている。

第 2図は本発明のハニカムバネル 1 一 1 と 1 一 2 との接合部の部分断面図である。本発明でハニカムパネル 1 一 1 と 1 一 2の接合に際しては、フェースシート 2 a - 1 と 2 a — 2および 2 b — 1 と 2 .b — 2の接合の他に、更に側板 5 c — 1 と 5 c — 2 とを接合することができる。またこの方法はハニカムバネルの厚さよりも大きい高さの、第 1 0図 Bのインサート材 4 は用いないため、接合部が盛り上がることがなく、美麗な接合部を得ることができる。

第 1 0図 Dの説明で述べた如く、本発明のハニカムバネルでは、ハニカムコア 3の波形の端部と側板 5 c 一 1 は溶接により接合されている。第 2図の 6 e — l はこの溶接部である。従って側板 5 c — 1 はハニカムコア 3の全ての剛性や強度を受けついでいる。同様にハニカムコア 3 — 2の波形の端部と側板 5 c — 2 は溶接部 6 e — 2 で接合されているため、側板 5 c — 2 はハニカムコア 3—— 2の全ての剛性や強度を受けついでいる。このため側板 5 c — 1 と側板 5 c 一 2 とを溶接すると、ハニカムコア 3 — 1や 3 — 2 の剛性や強度は, 全て接合部 6 e — 1 , 6 e — 2に受けつがれて、接合部で剛性や強度が劣化する事はない。従って本発明のハニカムパネルを相互に接合したハニカム構造物は、維目がない長尺のハニカムバネルと同じ剛性や強度を有する。

第 3図は L字型の側板 5 d - 1を有する本発明のハニカムバネルの部分断面図である。例えば横梁 9上にハニカムパネル 1 一 1 と 1 - 2の端部を載置し、ハニカムバネル 1 一 1 と 1 — 2 とを接合する場合、従来のハニカムパネルでは、ハニカムコアを取り除いたりあるいは後述する蓋 1 1の溶接が難しいという問題がある。本発明では L字型の側板 5 d— 1 , 5 d— 2を有するハニカムバネル 1 — 1 , 1 一 2を用いて、側板 5 d— 1 , 5 d— 2のフランジ部と横梁 9 とを溶接接合 1 0 — 1および 1 0 — 2を形成して、容易に接合することができる。尚図中 1 1 は、囬のない表面とするための蓋で、フエ一スシート 2 a — 1 , 2 a— 2 に接合して用いることができる。

第 4図はコ字型の側板を有する本発明のハニカムパネルの断面図で、第 4図 Aは全体断面図、第 4図 Bは接合部の部分断面図である < この際もフェースシート 2 a— 1 と 2 a— 2および 2 b— l と 2 b 一 2の接合の他に、更に側板 5 e— 1 と 5 e— 2を溶接接合 1 0 — 1 , 1 0— 2によつて相互に接合することができる。このため、従来のフースシート相互の接合のみの場合に比べて、大きな接合強度が得られる。また模梁 9を挟み込んだ側板 5 e — 1 と横梁 9 とを, また倒板 5 e— 2 と横梁 9 とを接合し強固な接合強度を得ることができる。また前述の第 2図の説明で述べたと同様の理由でこの方法の接合部も盛り上がりがなく美麗である。

第 5図は倒板が、接合する他のハニカムパネルの側板の凸の断面形状に嵌合せる横向き凹の断面形状の、あるいは接合する他のハニカムパネルの側板の凹の断面形状に嵌合せる横向き凸の断面形状の側板を有するハニカムパネルの断面図である。第 5図において、 A および Bはハニカムバネルの断面図で、 Cはその嵌合せの部分断面図である。

第 5図 Cでは嵌合せた例を示したが、嵌合せた後で必要に応じて側扳 5 f — 1 と 5 g — 1を溶接接合することもできる。第 5図 A , Bの側板を有するハニカムパネルは嵌合せによつて簡易に接合することができ、また嵌合せと溶接とを併用することによって強固に接合することができる。尚第 5図のハニカムパネルも、接合部が盛り上がることがなく美麗な接合部を得ることができる。

第 6図は、ハニカムコアの波形の端面を嵌合せる波形の嵌合溝 7 を設けた側板 5を示す。ハニカムコア 3 の板厚よ，りも大きい溝幅の嵌合溝 7を、予め側板 5に、例えば切削加工等により設けておく。ハニカムコァの波形の端面と側板 5 との溶接接合に際しては、ハニカムコア 3の波形の端面を側板の嵌合溝 7に先ず嵌合せ、その後第 9図 Bで示した波形の切断面に沿って溶接を行う。この方法によると、ハニカムコアと側板との溶接に際して、溶接部が相互に固定されるために、溶接作業が容易であり、また寸法精度が優れた接合部を形成することができる。

第 6図 Aの X— X断面を示した第 6図 Bで、嵌合溝 7 の溝幅を大きくすると、ハニカムコア 3を側扳 5に容易にセッ卜する事が - できるが、ハニカムコア 3 と嵌合溝 7の隙間が大きくなり、溶接欠陥の発生を余儀なくされる。この場合には第 6図 Bに示したように、嵌合溝 7 とハニカムコア 3 の隙間を金属充塡材（ペースト等）で充塡し、その後で波形の端面に沿った第 9図 Bで示した溶接を行う。この方法によると、ハニカムコアと側板を容易にセットする事ができ、且つ安定な溶接を行うことができる。金属充塡材としては市販のニッケル粉末と有機溶剤とを混練したペーストゃ、金属線等を用いることができる。

第 7図は、ハニカムコアの波形の端面と嵌合せる波形の、厚さが d . と d ₂ とで形成された段差を有する側板 5の例である。この側板 5を用いると、ハニカムコアを側板 5に容易に密着してセットする事ができる。この際には、第 9図 Bで述べた溶接接合を、ハニカムコア 3の波形の端部を側板 5の段差に嵌合せた後で行う。この方法を用いると、簡易に且つ高能率で、ハニカムコア 3 と側板 5 とを溶接接合することができる。

第 8図は本発明のハニカムバネルの断面の説明図である。本発明のハニカムバネルは、上フェースシート 2 a - 1 と下フェースシート 2 b— 1の簡に、外向きに傾斜した両側面 1 2 — 1 と 1 2— 2 とを有し、雨俚面の上端にそれぞれ外向きに配されたフランジ 1 4— 1 と 1 4— 2 とを有する溝型材 1 3 — 1 と同じ形状の溝型材 1 3— 1 , 1 3— 2， ···， 1 3— nが多数本平行に配されてハニカムコア 3が形成され、各溝型材 1 3— 1 , 1 3 — 2 , ···, 1 3 — nは底面 1 5が下フェースシート 2 b— 1 と接合され、雨フランジ 1 4— 1 , 1 4 - 2がそれぞれ上フヱースシート -2 a一 1 と接合されている。即ち本発明のハニカムコア 3 は、 1セル単位の溝型材 1 3— 1 , ···, 1 3 一 nを並べて構成され、各溝型材 1 3 — 1 , ···, 1 3 — n はそれぞれが上フエースシート 2 a— 1 と下フェースシート 2 b— 1 とに接合されている。

第 9図 Bおよび第 6図は波扳 3 と側板 5の接合及びハニカムパネル製造の説明図である。波板 3 と側扳 5の接合は第 9図 Bおよび第 6図に示すように、前述の成形後のハニカムコァの波形の端部を側板 5に予め設けた溝に嵌め合わせ、二ッケル粉を舍有するペーストを用い溶接用レーザビーム Lを照射した。この波板と側板の接合ェ程をハニカムパネルの 2端面に行った。なお、ハニカムコアの端面形状によって、側板は第 6図で示した溝加工を施していない側板を使用し、接合は他の手段を用いてもかまわない。

この後第 9図 Cのようにハニカムコア 3 と同じ材質のフヱースシート 2 a— 1 とハニカムコア 3 とを重ね合わせハニカムコア側よりフェースシート表面に溶接痕のでない条件にてフヱースシート 2を接合し、次いで第 9図 Dでもう一方のフヱ一スシート 2 b— 1 とハ二カムコア 3を溶接した。側板 5 とフェースシート 2 a — 1 , 2 b - 1 との接合 6 dは溶接痕がフヱ一スシート表面にでないよう側板 5の横側から接合を行う。実施例

以下本発明の実施例を説明する。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いを持たないのは勿論である。

実施例で用いたハニカムバネルを構成するハニカムコアは、第 9 図 Aに示すようにステンレス製でその厚みは 3 0 0 u ia であり、台形形状を連続せしめた波板で、波の周期は 3 5 mm . 波の高さは 4 0 m m、フヱースシートと接する面が台形の底に相当し、 5 m tnの幅を持つ。フェースシートは、 2 a , 2 b両シートとも厚さ 2 mmである。側板 5 は第 9図 B〜Eに示すように L字型のステンレス製で、高さ幅ともに 4 0 m m、長さ 3 0 0 m m、肉厚 5 m mである。

波板 3 と側板 5 との接合は第 9図 Bに示すように、前述の成形後のハニカムコアの波形端部と側板 5を接触させ、該接触部に溶接用レーザビーム Lを照射した。なお、レーザは一般の溶接によく用いられる連続波発振の Y A G レーザを用い光ファィバー L Fにてレーザ溶接ヘッド L Hまでビームを伝送し溶接を行った。この時の加工条件は出力 2 4 0 W、加工速度毎分 1 mであった。

その後第 9図 C , 第 9図 Dに示すようにハニカムコアと同様の材質のフヱースシートをハニカムコアに重ね合わせ、先ず第 9図じの如くハニカムコア側からフヱースシート 2 a の表面に溶接痕ができない条件で接合を行う。この時 C 0 ₂ レーザを用い、その加工条件は出力 1 . 5 kWで毎分加工速度は 4 . 5 mであった。次に反対側のフヱースシート 2 bの溶接を行った。この時 C O ₂ レーザを用い、その加工条件は出力 5 . 0 kWで毎分加工速度は 4 . ひまであった。さらに側板とフェースシ一トの接合をフヱースシートの表面に溶接痕が出ないように横から行った。この時 C 0 ₂ レーザを用い、その加工条件は出力 2 kWで毎分加工速度は 4 . 0 mであった。

これによつて、一辺が 3 0 0 mmの正方形のハニカムパネルを成形した。このような側扳付きのハニカムパネルを用い、ハニカムパネルの側板のフランジ先端部同士を T I G溶接によって接合した。また、第 3図に示すように側板 5 と T形の他部材 9 との接合を行った《このようにして相互に接合したハニカムパネルを用い、曲げテストを行ったところ、接合部ゃハニカムパネルの破断がなく強固で、かつ少なくとも一方の表面に溶接痕のなぐ耐食性に優れたハニカムパネル構造物を得ることができた。産業上の利用可能性

本発明は、ハニカムバネル同士のあるいは他部材への接合が容 ¾ で、従来のハニカムバネル同士の接合では強度が十分得られずまたハニカムバネル表面に溶接痕ができるという問題がなく、かつ惻扳の使用による強固なハニカムパネルが得られ溶接痕がハ二力ムパネル構造物の表面にないハニカムバネルを提供するものである。その結果、従来よりも組み立てが容易であり、かつ耐食性に優れたハニカムバネルを使用することが可能になった。さらに、ハニカムコアとフヱースシートの溶接の際に、八二カムコァの形成のために発生する形状のバラツキによる寸法精度の低下をさけることができ、ハ二カムコアのフランジ部とフュースシートの密着が確保され、かつ

A二カムコアとフェースシートを溶接不良なく溶接することができ

1 ひ

Claims

請求の範囲

1 . 金属製のハ二カムコアとハニカムコァの上下面に配した金属製のフヱースシートとを有するハニカムバネルにおいて、少なくとも一つの側面に、他のハニカムバネルを相互に接続するための金属製の側板が前記フュースシートの間に接合されていることを特徴とするノヽニカムノヾネル。

2 . 前記側板に、他のハニカムパネルを相互に接続するための突起物があることを特徴とする請求項 1 に記載のハニカムパネル。

3 . 前記側板に、他のハニカムバネルを相互に接続するための溝があることを特徴とする請求項 1 に記載のハニカムバネル。

4 . 波板状のハニカムコァにおける波形の端面と側板とを波形の端面に沿って溶接し、ハニカムコァの波の頂部と上面フースシートとをハニカムコア側からエネルギービームを用いて溶接し、ハニカムコアの波の底部と下面フヱースシートとをフヱースシート側からエネルギービームを用いて溶接し、ハニカムコアとフヱ一スシートとの溶接前あるいは溶接後にフュースシートと側板とを溶接することを特徴とするハニカムパネルの製造方法。

5 . ハニカムコアの端部と嵌合できるための溝を持った側板と、ハニカムコアを嵌合し、その後嵌合部分に沿って溶接することを特徴とする請求項 4 に記載のハニカムバネルの製造方法。

6 . ハニカムコァの端部と嵌合できるための段差を持った側板と、ハニカムコアを嵌合し、その後嵌合部分に沿って溶接することを特徴とする請求項 4 に記載のハニカムパネルの製造方法。

7 . 前記側板の溝とハニカムコァの端部の隙間を金属充塡剤で充塡し、その後溶接することを特徴とする請求項 5に記載のハニカムパネルの製造方法。

8 . 前記側板の段差とノ、二カムコアの端部の隙間を金属充瑱剤で充填し、その後溶接することを特徴とする請求項 6に記載のハニカムパネルの製造方法。