JPH03294032A - ハニカムコアパネル用のコアストリップおよびハニカムパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明はチタニウム等の薄金属から成るハニカムコア
パネルに関する。これらパネルは一対のフェースシート
にはさまれたハニカムコアから成る。通常、コアは複数
の波形リボンまたはストリップから形成され、これらは
溶接または他の手段により固着されハニカム構造を形成
している。フェースシートは溶接または拡散接合により
コアリボンのエツジに固定されている。このような構造
は非常に軽く極度に強固である。この種のパネルは一般
に航空機や船舶に使用される。

［従来の技術］ フェースシートのハニカムコアへの溶接を簡易化する為
に、コアを形成するために用いられるコアストリップに
は、そのエツジにフランジが設けられている。これらフ
ランジはコアストリップと一体的であり、平板の金属ス
トリップを波形コアストリップにパンチングする間に形
成される。フランジはコアストリップのエツジを波形に
垂直になるように折り曲げることにより形成される。コ
アストリップは谷部と山部を有し、該折り曲げ操作はフ
ランジ部材の谷部に於いてシワ寄りを生じさせる。ハニ
カムコアの形成において、コアストリップは、一方のコ
アストリップのフランジを隣の他のコアストリップのフ
ランジに重ねることにより巣状の関係となるように配置
される。一般に各ストリップの谷部に於けるフランジ部
は“ジョグル”状態、即ち若干内側に曲がった状態、と
なり該コアストリップの巣状形成を容易化する。

方のコアストリップの山部近傍のフランジ部分は他のコ
アストリップの谷部に於けるフランジ部分上をスライド
する。これによりフェースシートを固着するに十分な平
坦な表面を呈する構造となる。

特公昭６２−４７７１１号公報にはこのようなコアスト
リップとその製造方法が記載されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の従来技術はフランジを全てのコアストリップの両
端で同じ方向に折り曲げる為に、コアストリップに形成
すると、最上部のコアストリップとその１段下のコアス
トリップの溶接において、谷部又は山部に集中してシワ
がフランジに発生し。

コアストリップ同士の溶接において谷部、又は山部°に
おいてフランジの２重または３重の厚さに重なる為に、
後工程でのフェースシートのコアストリップへの接合が
均一に行う事が困難である。特にコアストリップの厚さ
が厚くなることを限定している。

従って、従来のものはコアストリップの厚みを厚くする
事は出来なかった。この発明は上述の点に顧みてなされ
たもので、コアストリップ間の溶接を高い均一性と溶接
性をもち、そして、ストリップ部材の厚さを従来技術の
構造の場合より厚く出来るようにし、そして、後工程で
のコアとフェースシートとの接合を容易で安定にするも
のである。

［課題を解決するための手段および作用コシワより部を
折重ねる事なしに、本発明ではコアストリップを台形型
に波型形成し、そのエツジをワイパー加工によってフラ
ンジを形成する。このフランジを折り曲げ方向をコアス
トリップの両端で逆にし、更に、フランジの構成を間欠
にし、コアストリップの重ね合わせ溶接を実施する際の
台部と底部で、どちらかの一方のフランジのみの構成に
し、コアストリップ間の溶接において、溶接用固定治具
の挿入、引出を容易化し、均一で溶接欠陥のない溶接を
可能としている。そして、フランジに切り込みを入れる
事により、フランジの重ね合わせによるシワ寄りや段差
の発生をなくし、フランジの幅広化を可能にし、フラン
ジとフェースシートの接合面にて７字型の先狭開先を構
成し、この先狭間先内にレーザビームを投入し、フラン
ジとフェースシートの表面での鏡面反射によってレーザ
ビームは先狭開先内を多重反射して集光し。

フェースシートとフランジの連続溶接を可能にしている
。この溶接により従来法による位置合わせ制御を不要に
し高速で無欠陥溶接とし高強度のハニカムパネルを提供
するものである。

以下図面によって１本発明を具体的に説明する。

第６図（イ）は本発明のコアストリップの例の説明図で
ある０本発明のコアストリップは、台部Ａと底部Ｃと台
部と底部を結ぶ斜部ＢおよびＤからなる同じ形状の凹凸
を連続せしめてなる波形に成形した金属帯板であって、
成形した金属帯板の幅の一方の端部（第６図（イ）で上
方の端部）が台部Ａおよび台部Ａの両側の斜部りおよび
Ｂが３０および３１で台部の凸を埋める方向に形成され
た金属帯板と垂直なフランジを有し、成形した金属帯板
の幅の他方の端部（第６図（イ）で下方の端部）が底部
Ｃおよび底部の両側の斜部ＢおよびＤが３２および３３
で底部の凹を埋める方向に形成され金属帯板と垂直なフ
ランジを有することを特徴とするコアストリップである
。

第６図（ロ）は本発明のコアストリップの製造方法の説
明図である０本発明のコアストリップの製造は、平坦な
金属帯板の幅の両端部に第６図（ロ）で示した切欠き部
を形成する。

次に金属帯板の一方の端部（第６図（ロ）で上方の端部
）の切欠き部３０．３１を図面の紙面の垂直上方に点線
に沿って折り曲げ、金属帯板の他方の端部（第６図（ロ
）で下方の端部）の切欠き部３２．３３は、３０．３１
とは逆方向に、図面の紙面の裏側に向けて、垂直下方に
点線に沿って折り曲げる。次に金属帯板を一点鎖状に沿
って折り曲げて、第６図（イ）に示した形状の波形に成
形する。切欠き部を形成した後で、切欠き部を折り曲げ
、その後で波形に成形する例について説明したが、切欠
き部の形成工程と切欠き部の折り曲げ工程と波形工程と
を、他の順序で行っても本発明のハニカムコアストリッ
プは製造できるし、また各工程を同時に行う装置を用い
ても本発明のハニカムコアストリップが製造できる事は
、いうまでもない。

第７図は、ハニカムコアの形成方法の説明図である。第
７図（イ）は２枚のハニカムコアストリップ１００と１
０１とを波形をずらせて重ね合せた平面図である。第７
図（ロ）はそのＰ−Ｐ側面の図で、第７図（ハ）はその
Ｑ−Ｑ側面の図である６本発明のハニカムコアでは、１
００と１０１との重ね合せ部を溶接する。第７図で１０
２は溶接に際して重ね合せ部を下方から上方に加圧する
下側固定治具で、また１０３は同様に重ね合せ部を上方
から下方に加圧する上側固定治具である。

重ね合せた板のＰ−Ｐ側の重ね合せ部は上部は１００の
フランジがあるために固定治具１０３は挿入できないが
下部の１０１にはフランジがないため固定治具１０３を
挿入する事ができる。従って下側固定治具１０３をコア
ストリップ１０１のフランジのない重ね合せ面に沿って
下方から矢印１０４方向に挿入し重ね合せ部を矢印１０
６の如く下方から上方へ向けて加圧する。

重ね合せた板のＱ−Ｑ側の重ね合せ部は下部は１０１の
フランジがあるため上側固定治具１０２は挿入できない
が上部の１００にはフランジがないため。

フランジがない重ね合せ面に沿って固定治具１０２を矢
印１０５方向に挿入し、重ね合せ部を矢印１０７の如く
上方から下方へ向けて加圧する。

重ね合せ部は、矢印１０６方向と矢印１０７方向から加
圧されて十分密着するため、重ね合せ部を健全にかつ容
易に接合する事ができる。具体的な溶接方法は、後で実
施例の欄で詳説する。

第７図で述べた方法で、他のコアストリップを更に重ね
合せて、重ね合せ部を接合する。この操作を繰り返す事
によって、多数のコアストリップが重ね合わされてハニ
カムを形成し、かつ重ね合せ部が相互に健全に接合され
ているハニカムコアが製造できる。このハニカムコアは
、第７図（イ）のＰ−Ｐ側面およびＱ−Ｑ側面には、ハ
ニカムの孔の周囲に沿った多数のフランジが形成されて
いる。本発明の請求項（４）ではこのフランジにフェー
スシートをレーザビームで接合する。具体的な方法は、
後で実施例欄で詳説する。

［実施例］ 以下添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。以下説明する実施例は本発明を原理的に説明する為
のものであり、発明を限定する意味合を持たないのは勿
論である１本発明の特許請求の範囲を参照することによ
り最も良く決定される。

第１図において、ハニカムコアパネル１は一対のフェー
スシート３，４に挟まれたハニカムコア２を有し、ハニ
カムコア２は複数の巣状でコアストリップ１８〜２フか
ら成る。このコアストリップは平板ストリップをパンチ
ングによりまたはプレス加工により波形に形成したもの
である。

各コアストリップはその各端部に一体的なフランジ３０
．３２を有しこのフランジは、フェースシートとの接続
のために平坦な表面を構成する。各コアストリップは接
続部３４、において長さ方向に沿ってお互いに溶接され
ており、フェースシート３．４はフランジ３０．３２に
おいてコアストリップと溶接により結合されている。

既に述べたように、フランジ３０．３２はコアストリッ
プと一体的である。これらフランジはパンチング工程で
形成され、パンチに近接したワイパーエレメントにより
波形コアストリップを曲げて形成する。

第２図は４つのお互いに巣状結合されたコアストリップ
４４．４６．４８．５０を示すハニカム構造の平面図で
ある。パンチング操作において、複数の接続部と谷部３
６、山部３８が形成される。これらを接合する時、コア
ストリップ４４の谷部３６とコアストリップ４６の山部
３８が結合される。コアストリップは平坦なシートから
構成される為、パンチングおよびフランジ３０．３２の
形成時にフランジは谷部３６において圧縮されシワが寄
ることになる。従来のコアストリップでは２このシワ寄
りはフランジを形成するパンチング時に、付加的な物に
より挟むことにより抑制している。更にフランジの谷部
３６周辺は対向するフランジに向けて内側に曲げられ、
所謂「ジョグリング」状態となる。その為隣接するコア
ストリップのフランジの山部３８は谷部３６上をスライ
ドして結合する。このジョグリングは全てのフランジを
実質的に共面とし、そのためフェースシートの装着を容
易にする。

第３図と第４図は従来法でのコアストリップの部分正面
図であり、谷部３６部分におけるフランジ３０．３２の
折り重なりと次のコアストリップの山部３８の重ね合わ
せ状況を示している。

第５図は本発明に関するコアストリップの部分正面図で
各コアストリップの結合において、第３図および第４図
に生じるフランジの谷部３６と山部３８の重なりはない
。

コアストリップはチタニウムやステンレスの金属材から
構成されている。第３図に示すように谷部３６ではフラ
ンジ厚は３倍になるから、このコアストリップを形成す
るのに用い得る材料の厚さはハニカムの巣状の縦、横径
を１部４インチ（６，４曹朧）とすると最大約５ミル（
１２７μ、）に限定される。更に谷部のジョグリング操
作はパンチング工程でなされ、交差近くまでコントロー
ルする事はできない。

また、第４図の従来法は谷部に於けるジ１グルと３倍厚
の部分を形成するのでなく、シワ寄りにより生じた余分
な部材をコアストリップの中心方向、フランジの表面反
対方向へと突出させ、第３図での３倍厚部を除去するよ
うにしているが、フランジ間の接合において依然として
２倍厚以上の重なりを生じ、コアストリップの使用可能
厚さに制限を生じる。このように従来法の第３図、第４
図のコアストリップ結合でのフランジの重なりは不均一
な表面性状の発生起因となり、フェースシートとの結合
の為に平坦な表面を構成する事が困難である。

第６図（イ）は本発明のコアストリップのパンチングと
プレス加工後の斜視図を示す、第６図（ロ）は第６図（
イ）の展開図である。コアストリップ１０の両エツジ１
１．１２にパンチングおよびプレスによってフランジ３
０．３１および３２．３３が間欠的に構成されている。

このフランジはコアストリップ１０の１つのエツジ１１
にて金型形成の時の台部（Ａ部）にフランジ３０をつけ
る場合は底部（０部）にはフランジを形成しない、一方
５反対のエツジ１２のフランジはこの反対になり底部（
０部）にフランジ３２を付ける場合は台部（Ａ部）には
フランジを付けない、また、斜め部（Ｂ部およびＤ部）
は全てフランジ３１．３３を付ける構成である。プレス
による波型形成において台部を中心とするフランジ３０
．３１は上側で台部で構成した窪みの内側に曲げられて
平坦な表面を構成する。また、底部を中心とするフラン
ジ３２．３３は下側で底部で構成した窪みの内側に曲げ
られて平坦な表面を構成する。

第８図は第６図の波型成形したコアストリップＩＯの上
面図である１台部（Ａ部）のフランジ３０とその両側の
斜部フランジ３１は下側で向こう側に手前側に、底部（
０部）のフランジ３２とその両側の斜部フランジ３３は
上側に曲げられ従来法に於いて生じるフランジのシワよ
りの発生がなく平坦な表面を提供すると共に、巣状形成
において必ず巣状断面において下側または上側がフラン
ジのない構成になりコアストリップ間の溶接での溶接固
定治具の挿入、搬出を容易化している。

第９図はコアストリップ４０と４２の接合状況を示すも
のである。下側のコアストリップ４０の台部Ａに対し上
側のコアストリップ４２の底部Ｃが合致するように設定
する事によって巣状のコアを構成していく。

第１０図、第１１図はコアストリップのエツジでの台部
のフランジ３０（底部では３２）と斜部のフランジ３１
（底部側は３３）の形状を示すもので、曲げ加工に於い
て台部または底部でのフランジ間の重なりを無くす為に
、７字型またはＵ字型に切り込み状態を作りフランジを
金型にする。７字型の場合、例えば、コアの巣状形状が
正六角型の構成するときは角度θ１やθ２をそれぞれ６
０°にする。また。

Ｕ字型の場合は、７字型の切り込み面以上の大きさに設
定する。

第１２図は従来法によるコアストリップの波型成形とフ
ランジ加工のパンチＰＣ，ダイＤＳ、ワイパーＷＰを示
す。コアストリップをパンチとダイによって波型成形し
、コアストリップをパンチとダイで固定した状態でワイ
パーによって上方に押上げフランジを形成させる。この
加工時に波型での谷部にシワ寄りが発生する。

第１３図は本発明によるコアストリップの波型成形とフ
ランジ加工を示す、コアストリップをパンチＰＣとダイ
ＤＳによって波型に成形し、その状態で上側ワイパーＷ
ｕでエツジ部を下側に、下側ワイパーＷＬでエツジ部を
上側に、それぞれ曲げフランジを成形する。パンチＰＣ
と上側ワイパーＷｕおよびダイＤＳと下側ワイパーＷＬ
にコアストリップの厚みに相当するギャップを設定しフ
ランジ加工でのコアストリップに対してフランジが直角
を構成することを容易化している。

第１４図、第１５図、第１６図、第１７図、第１８図、
第１９図は本発明によるコアストリップ間の溶接法を示
すものである。

下側のコアストリップの台部Ａと上側のコアストリップ
の底部Ｃとを溶接する時に接合面間の空隙を極めて少な
くする必要がある。第１４図はその状況を示す側面図で
ある１台部側と底部側のそれぞれを上側固定治具Ｃυは
Ｌ−Ｒ方向にまた下側同定治具ＣＯはＲ−Ｌ方向に挿入
しそして台部Ａと底部Ｃを密着させ欠陥のない溶接を確
保する。

第１５図は第１４図でのｚ−ｚ’面でのレーザ２列溶接
用の固定治具（上側ＣＵ、下側ＣＤ）とコアストリップ
の台部Ａと底部Ｃの断面図を示す、上側固定治具ＣＵに
はレーザービームの導入穴ＬＨが、また下側固定治具Ｃ
Ｄには溶接ビード部に相当する部分に空隙ＯＬを設定し
、コアストップと固定治具が溶着せずにまたアルゴンガ
ス等による溶接面の酸化膜の形成防止を容易化する。

第１６図はレーザ１列溶接用の固定治具を示し、第１５
図のレーザ２列溶接用の固定治具と同じ作用をする。

第１７図は電気抵抗溶接法での２列溶接用固定治具を示
す、この治具は上側ＣＵ、下側ＣＤともに電極７６．７
７およびコンタクトチップ７８．７９によって構成され
、コアストリップ間の溶接を同時に複数の固定治具によ
って可能にしている。

第１８図は第１５図〜第１７図で説明した溶接用固定治
具をハニカムコアの寸法に合わせ複数個（上側Ｃυ１〜
ＣＵｎ、下側ＣＤ□〜ＣＤｎ）並べた溶接用固定治具列
である。第１８図にて（ａ）、　（ｂ）はそれぞれ下側
および上側の溶接用の固定治具列である。

位置制御用の上側ガイドレールＣＵＬ、ＣＵＲと下側ガ
イドレールＣＤＬ、ＣＤＲによって各々の固定治具の位
置を正確にコアストリップの台部Ａと底部Ｃを突き合わ
せ、上側ＣＵ１〜ＣＵｎは下側コアストリップの台部Ａ
を押さえ、下側ＣＤユ〜ＣＤｎは上側コアストリップの
底部Ｃを押さえて、全ての台部Ａと底部Ｃの間隙を“ゼ
ロ”に近付は欠陥のない溶接を可能とする。この発明は
、常に最上段のコアストリップとその直下のコアストリ
ップの溶接を考慮するのみでよく、コアストリップの積
み重ね溶接による歪みの累積が全くない。

第１９図は第１８図の溶接用固定治具を重ねたｘ−ｘ’
での断面図である１位置制御用の上側ガイドレールＣＵ
Ｌ、ＣＵＲと下側ガイドレールＣＤＬ、ＣＤＲのコアス
トリップ固定後の間隙ｇ２を溶接用上側治具ＣＵ、〜Ｃ
Ｕｎと下側治具ＣＤユ〜ＣＤｎの間隙ｇ１より５〜１０
μ膳少なくしコアストリップの板厚変化および形状変化
に対応し溶接面間隙を極力少なくするものである。

第２０図はハニカムコア２とフェースシート３．４をレ
ーザビームによって溶接しハニカムパネルｌを製造する
概念図である。スクイズロール６２．６２ａによりハニ
カムコア２にフェースシート３．４を圧下刃Ｆにて押さ
え込み、ガイドロール６４，６４ａにて溶接を行う為に
コア２とフェースシート３．４間に開き角θを保ち、そ
の先端に溶接部となる先狭開先を構成する。レーザビー
ムＬＢ、をレンズ６５で集光し収斂中のレーザビームＬ
Ｂ、を狭開先内に投入する。

第２１図は第２０図の先狭開先内の拡大図である。レー
ザビームＬＢ１をフェースシート３（または４）とコア
ストリップの７ランジ３０（または３１．３２．３３）
によって構成されている狭開先に投入するとレーザビー
ムＬＢ、はフェースシート３の表面とフランジ３０の表
面にて多重反射し次第に奥に進み狭開先の頂点付近に集
光する。これによってレーザビームの集光部付近のフェ
ースシート３の表面とフランジ３０の表面を溶融し溶接
される。ロール６０は駆動用ロールでコアとパネルを同
時に速度Ｖで引き抜く作用を行う、引き抜く速度はパネ
ルの帽とレーザビームの出力および接合部の薄い方の厚
み１例えばフランジの厚みによって決る。

［発明の効果］ 本発明はハニカムパネルの製造でのコアストリップとそ
の製造方法およびパネル製造に関する技術を提供するも
ので、従来法でのパンチ成形工程の結果生じるシワ寄り
の問題がなく、フランジの重なりやフランジ間の溶接が
なく、コアストリップ間の溶接が高速で安定化する。そ
の結果十分に厚いコア材の使用を可能にしている。また
、フェースシートとの接合に必要であるコアストリップ
のフランジの幅を大きく出来、そして平坦面となるので
フェースシートとコアストリップの溶接が均一で無欠陥
となりハニカムパネルの強度を大きく向上させる。

【図面の簡単な説明】

第１図はハニカムコアの一部切欠斜視図、第２図はハニ
カムの構造を示す平面図。 第３図および第４図は従来技術のコアストリップのフラ
ンジの重なりを示す図、 第５図は本発明での２第３ＷＪに相当するフランジを示
す図、 第６図は本発明のコアストリップを示す図、第７図は本
発明のハニカムコアの形成方法の説明図、 第８図は本発明のコアストリップの上面図、第９図は本
発明の一対のコアストリップを結合した時の上面図、 第１０図、第１１図は本発明のコアストリップのエツジ
の形状を示す展開図。 第１２図は従来技術のコアストリップおよびフランジの
形成方法を示す概念正面図、 第１３図は本発明のコアストリップおよびフランジの形
成方法を示す概念正面図。 第１４図は本発明のコアストリップ間の溶接用の固定治
具と固定法の概念を示す第９図でのＹ−Ｙ’線線図図 第１５図は本発明のコアストリップ間の溶接用の固定治
具でレーザビームの２列溶接の固定法の概念を示す第１
４図でのｚ−ｚ’矢視図。 第１６図は本発明のレーザビームの１列溶接法用の固定
治具で第１５図に相当した断面図。 第１７図は本発明の電気抵抗溶接による２列溶接用の固
定治具の第１５図に相当した断面図。 第１８９！ｌは本発明のコアストリップ間の溶接用の固
定治具で複数の巣状のコアストリップを同時に固定する
概念を示す平面図、 第１９図は第１８図でのｘ−ｘ’視線図、第２０図は本
発明のコアとフェースシートを溶接する概念図、 第２１図は第２０図での狭開先部の拡大図でレーザビー
ムの多重反射による集光と溶接の概念図。 １：ハニカムパネル、　２：コアストリップ。 ３．４：フェースシート、　ＰＣ：パンチ、ＤＳ：ダイ
、　ＷＰ：従来法でのフランジ加工用ワイパー Ｗｕ、ＷＬＳ本発明でのフランジ加工用の上側および下
側ワイパー ＣＵ。 ＣＤ：上側および下側の溶接治具、 ＬＢｌ：レーザビーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）台部と底部および台部と底部を結ぶ斜部からなる
   同じ形状の凹凸を連続せしめてなる波形に成形した金属
   帯板であって、該成形した金属帯板の幅の一方の端部が
   台部および台部の両側の斜部のみが台部の凸を埋める方
   向の垂直なフランジを有し、該成形した金属帯板の幅の
   他方の端部が底部および底部の両側の斜部のみが底部の
   凹を埋める方向の垂直なフランジを有することを特徴と
   する、ハニカムコアパネルに用いるコアストリップ（２
   ）金属帯板の幅の両端部にフランジ用の切欠き部を形成
   する工程と、金属帯板に形成したフランジ用の切欠き部
   を金属帯板の幅の一方の端部と他方の端部で逆方向にそ
   れぞれ金属帯板と垂直に折り曲げる工程と金属帯板を波
   形に成形する工程とを有することを特徴とする、請求項
   （１）に記載のハニカムコアパネルに用いるコアストリ
   ップの製造方法。 （３）請求項（１）に記載の２以上のコアストリップを
   、一方のコアストリップの底部を他方のコアストリップ
   の台部に重ね合せて、重ね合せ部を上方から下方に向け
   て加圧する上側固定治具をフランジのない重ね合せ面に
   沿って重ね合せたコアストリップの一方の側面から、ま
   た重ね合せ部を下方から上方に向けて加圧する下側固定
   治具をフランジのない重ね合せ面に沿って重ね合せたコ
   アストリップの他方の側面から、それぞれ逆方向に挿入
   し、重ね合せ部を上側固定治具と下側固定治具とで挟み
   加圧して、一方のコアストリップの底部と他方のコアス
   トリップの台部をレーザビーム法または電気抵抗法にて
   溶接し、ハニカムコアを形成することを特徴とする、ハ
   ニカムコアパネルの製造方法。 （４）請求項（３）で形成したハニカムコアを用いて、
   ハニカムコアの両側面にフェースシートを送給し、ハニ
   カムコアを形成しているコアストリップのフランジとフ
   ェースシートの間にＶ字型の先狭開先を構成し、この先
   狭開先にレーザビームを投入し、多重反射せしめてレー
   ザビームを先狭開先の奥に集光し、ハニカムコアを形成
   しているコアストリップのフランジにフェースシートを
   レーザビームで接合することを特徴とする、ハニカムコ
   アパネルの製造方法。