(57)【要約】【課題】軽量で強度が大きく、低コストで高速生産が可能なハニカム構造体の製造方法を提供する。【解決手段】実施形態に係るハニカム構造体の製造方法は、一枚の金属板にスリット２１及び２２を形成し、金属板を折り曲げ、複数の六角筒６１及び６２をハニカム状に有するハニカム構造体１の製造方法であって、金属板に、六角筒６１及び６２と、六角筒同士を連結する連結部４１及び４２と、が形成されるようにスリット２１及び２２を平行且つ交互に形成するとともに、連結部４１及び４２が六角筒６１及び６２の開口端の一方側及び他方側を交互に連結するように、山折り及び谷折りを繰り返し、連結部４１及び４２における曲内Ｒを、板厚以上にするとともに、曲成形では、負角及び座屈がない状態で曲げることを特徴とする。【選択図】図５
2020099936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一枚の金属板にスリットを形成し、前記金属板を折り曲げ、複数の六角筒をハニカム状に有するハニカム構造体の製造方法であって、
前記金属板に、前記六角筒と、前記六角筒同士を連結する連結部と、が形成されるように前記スリットを平行且つ交互に形成するとともに、
前記連結部が前記六角筒の開口端の一方側及び他方側を交互に連結するように、山折り及び谷折りを繰り返し、
前記連結部における曲内Ｒを、板厚以上にするとともに、曲成形では、負角及び座屈がない状態で曲げることを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、軽量化等の目的のため、ハニカム構造体の製造方法について、各種検討が進んできたが、そのハニカム構造の形状は、完全な六角形ではなく、強度も連結接合部分のみであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０６６６７２号公報
【特許文献２】特開２０１２−７１５１４号公報
【特許文献３】特開２００４−３２２３６９号公報
【特許文献４】特許第５５８６７０８号公報
【特許文献５】特開２００２−３５８７４号公報
【特許文献６】特許第４１３７６５８号公報
【特許文献７】特許第５４７９４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これに対して、サンドイッチ構造も考えられてきたが、軽量化を目的とする場合には、無駄な部材が生じていた。
【０００５】
特許文献１には、シート材を折り曲げて形成されたハニカム構造体が開示されている。特許文献１では、シート材の所定位置に予め設定された寸法を有するスリットが、予め設定された間隔を持って、千鳥状に形成されており、且つ、スリットに対し略直交する方向に折り曲げ用の凹線、凸線が形成されることが開示されている。そして、スリットを基準として山折り、谷折りして折り畳むとともに、凹線、凸線を基準として折ることが開示されている。しかし、特許文献１では、折り曲げ部の破損に関しては考慮されてなく、その点についての記載はない。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、軽量化等への欠点を低減する方法として、１枚のシートや帯状の鋼材材料からハニカム構造体を製造する際に、ハニカム部を連結させた連結部が割れないように製造する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係るハニカム構造体の製造方法は、一枚の金属板にスリットを形成し、前記金属板を折り曲げ、複数の六角筒をハニカム状に有するハニカム構造体の製造方法であって、前記金属板に、前記六角筒と、前記六角筒同士を連結する連結部と、が形成されるように前記スリットを平行且つ交互に形成するとともに、前記連結部が前記六角筒の開口端の一方側及び他方側を交互に連結するように、山折り及び谷折りを繰り返し、前記連結部における曲内Ｒを、板厚以上にするとともに、曲成形では、負角及び座屈がない状態で曲げることを特徴とする。このような構成とすることにより、軽量で強度が大きく、低コストで高速生産が可能なハニカム構造体の製造方法を提供することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、軽量で強度が大きく、低コストで高速生産が可能なハニカム構造体の製造方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係るハニカム構造体の製造方法を例示した工程斜視図である。
【図２】実施形態に係るハニカム構造体の製造方法を例示した工程斜視図である。
【図３】実施形態に係るハニカム構造体の製造方法を例示した工程斜視図である。
【図４】実施形態に係るハニカム構造体の製造方法を例示した工程斜視図である。
【図５】実施形態に係るハニカム構造体の製造方法を例示した工程斜視図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、実施形態に係るハニカム構造体の連結部を例示した断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、金属の板材を折り曲げる際に用いられる拘束の手法を例示した図である。
【図８】コルゲートシートをプレス加工で圧着させて製造したハニカム構造体を例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１１】
（実施形態）
実施形態に係るハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法を説明する。はじめに、実施形態に係るハニカム構造体の製造方法を説明する。その後、製造されたハニカム構造体を説明する。図１〜図５は、実施形態に係るハニカム構造体の製造方法を例示した工程斜視図である。本実施形態のハニカム構造体の製造方法は、一枚の板材にスリットを形成し、板材を折り曲げ、複数の六角筒をハニカム状に有するハニカム構造体の製造方法である。
【００１２】
まず、図１に示すように、一枚の板材１０を準備する。板材１０は、１枚のシート材でもよいし、帯状の鋼板でもよい。本実施形態のハニカム構造体は、例えば、電池ケースへの適用を主眼に置いたものであり、板材１０の材料としては、亜鉛メッキの鋼板が好ましい。また、板材１０の板厚は０．８［ｍｍ］が好ましい。しかしながら、本実施形態のハニカム構造体は、電池ケースへの適用に限定されない。他の用途に用いてもよい。よって、板材１０の材料及び板厚は、製品仕様から選択されてもよい。例えば、板材１０は、熱延鋼板、冷延鋼板等の鉄板でもよいし、アルミニウム、ステンレス、チタンを含む金属板であってもよい。また、金属、非金属を問わず、樹脂を含む板材１０でもよい。一枚のシート材または帯状の材料から、強度を受け持つ骨格部材のハニカム構造を連続して形成させる。
【００１３】
板材１０の一方の板面を主面１１とする。主面１１の反対側の板面を裏面１２とする。ここで、ハニカム構造体の製造方法を説明するために、ＸＹＺ直交座標軸を導入する。主面１１に平行な面をＸＹ平面とする。主面１１に直交する方向をＺ軸方向とする。上方を＋Ｚ軸方向、下方を−Ｚ軸方向ともいう。また、ＸＹ平面における一方向をＸ軸方向とした場合に、ＸＹ平面における一方向に直交した他方向は、Ｙ軸方向である。
【００１４】
次に、図２に示すように、一枚の板材１０に複数のスリット２１及び２２を形成する。複数のスリット２１及び２２は、主面１１に列状に形成する。例えば、列３１は、一枚の板材１０の主面１１において、Ｘ軸方向に延びた複数のスリット２１をＸ軸方向に間隔を空けて並べて形成されたものである。このような列を複数形成する。例えば、列３２は、列３１に対してＹ軸方向に間隔を空けて形成されたものである。列３２は、列３１と同様に、複数のスリット２１がＸ軸方向に間隔を空けて並べて形成されたものである。また、列３３は、列３１と列３２との間に形成されたものである。列３３は、Ｘ軸方向に延びた複数のスリット２２をＸ軸方向に間隔を空けて並べて形成されたものである。列３１と列３３とのＹ軸方向の間隔は、列３３と列３２とのＹ軸方向の間隔と略等しい。
【００１５】
同じ列におけるスリット２１同士の間の部分を連結部４１という。連結部４１のＸ軸方向の長さは、連結部４１の＋Ｘ軸方向側のスリット２１における−Ｘ軸方向側の端部から、連結部４１の−Ｘ軸方向側のスリット２１における＋Ｘ軸方向側の端部までの長さである。同じ列におけるスリット２２同士の間の部分を連結部４２という。連結部４２のＸ軸方向の長さは、連結部４２の＋Ｘ軸方向側のスリット２２における−Ｘ軸方向側の端部から、連結部４２の−Ｘ軸方向側のスリット２２における＋Ｘ軸方向側の端部までの長さである。連結部４１のＸ軸方向の長さと、連結部４２のＸ軸方向の長さは、略等しい。
【００１６】
スリット２１のＸ軸方向の長さは、スリット２１の＋Ｘ軸方向側の端部から、スリット２１の−Ｘ軸方向側の端部までの長さである。スリット２２のＸ軸方向の長さは、スリット２２の＋Ｘ軸方向側の端部から、スリット２２の−Ｘ軸方向側の端部までの長さである。スリット２１のＸ軸方向の長さと、スリット２２のＸ軸方向の長さは、略等しい。スリット２１及び２２のＸ軸方向の長さは、連結部４１及び４２のＸ軸方向の長さの略３倍である。
【００１７】
列３１、列３２及び列３３を形成する際に、列３１におけるスリット２１のＸ軸上の位置と、列３２におけるスリット２１のＸ軸上の位置とが一致するように形成する。よって、列３１における複数のスリット２１と、列３２における複数のスリット２１とは、列３３に対して線対称となる。すなわち、列３１における各スリット２１は、列３２における各スリット２１の＋Ｙ軸方向に位置している。列３１における各連結部４１は、列３２における各連結部４１の＋Ｙ軸方向に位置している。
【００１８】
また、列３１、列３２及び列３３を形成する際に、列３１における連結部４１と、列３２における連結部４１との間に、スリット２２が配置されるようにする。さらに、列３１におけるスリット２１と、列３２におけるスリット２１との間に、連結部４２が配置されるようにする。
【００１９】
このように、各スリットをＹ軸方向に平行に形成するとともに、スリット２１とスリット２２をＸ軸方向に対して交互に形成する。これにより、後述するように、板材１０に、六角筒と、六角筒同士を連結する連結部４１及び４２とが形成される。
【００２０】
次に、図３に示すように、山折り線５１（一点鎖線で示す。）及び谷折り線５２（点線で示す。）を設定する。例えば、連結部４１上にＸ軸方向に延びた山折り線５１を設定する。また、連結部４２上にＸ軸方向に延びた谷折り線５２を設定する。さらに、スリット２１のＸ軸方向における端部を通りＹ軸方向に延びた谷折り線５２を設定する。また、スリット２２のＸ軸方向における端部を通りＹ軸方向に延びた山折り線５１を設定する。なお、図面が煩雑にならないように符号を適宜省略している。以下の図面も同様である。
【００２１】
次に、図４に示すように、山折り線５１を山折りに折り曲げる。谷折り線５２を谷折りに折り曲げる。そうすると、スリット２１は、上方に開口する。スリット２１とスリット２１の間の連結部４１は、山折りにされる。一方、スリット２２は下方に開口する。スリット２２とスリット２２の間の連結部４２は、谷折りにされる。そして、主面１１のスリット２２の両側の部分が六角筒の内周面になり、主面１１のスリット２１の両側の部分が六角筒の外周面になるように折り曲げる。連結部４１及び４２が六角筒の開口端の上側及び下側を交互に連結するように、山折り及び谷折りを繰り返す。よって、山折りの連結部４１の隣は、谷折りの連結部４２になる。谷折りの連結部４２の隣は、山折りの連結部４１になる。山折りと谷折りが交互に六角筒を連結する。
【００２２】
また、連結部４１及び４２は、六角筒の上側及び下側を交互に連結する。連結部４１及び４２が六角筒を連結するので、接合部及び溶接部を不要とすることができる。よって、ハニカム構造体の強度は、接合部及び溶接部に依存せず、板材１０の材料強度になる。よって、ハニカム構造体の強度を向上させることができる。
【００２３】
山折り及び谷折りの曲成形では、負角及び座屈がない状態で曲げるようにする。例えば、プレス方向に対し負角が存在しない状態で成形する。また、連結部４１及び４２を曲成形する場合には、連結部４１及び４２における曲内Ｒは、板厚以上にする。このようにして、図５に示すように、ハニカム構造体１を製造することができる。
【００２４】
本実施形態のハニカム構造体１の製造方法は、１枚のシート材または帯状の材料等の板材１０から、連続したハニカム構造体１を製造する方法である。また、１枚の板材１０から繋がった複数の六角筒を有する連続したハニカムを製造するため、連結部４１及び４２は、折り曲げ形状を有している。これらは、帯状の金属板等の板材１０に、スリット２１及び２２を開け、複数の曲成形を繰り返しながら、ハニカム構造体１を形成する。一方向に連続した六角筒であれば、容易に形成できる。連結部４１及び４２を上方側と下方側とに交互に設けることで、これら六角筒を連結させることが可能である。これらの製造は、曲成形で行われ、かつ、プレス方向に対し負角が存在しない状態で成形することが可能である。よって、帯状の板材１０を順送、もしくはロール成形など、生産性に優れた工法を採用しても、連続したハニカム構造体１を製造することができる。
【００２５】
次に、製造されたハニカム構造体１を説明する。図５に示すように、本実施形態のハニカム構造体１は、複数の六角筒６１及び六角筒６２を含んでいる。各六角筒６１及び６２は、６つの側壁に囲まれた空洞を有している。空洞の開口部は、六角形である。六角筒６１の開口部及び六角筒６２の開口部は、例えば、同じ大きさの正六角形である。
【００２６】
ここで、ハニカム構造体１の説明の便宜のために、ＸＹＺ直交座標軸系を導入する。空洞の開口方向をＺ軸方向とする。よって、Ｚ軸方向から見て、開口部は、六角形である。
【００２７】
ハニカム構造体１は、複数の六角筒６１及び６２が繋がった配列７１~７３を有している。配列７１及び７２は、Ｘ軸方向に複数の六角筒６１が連結部４１を介して繋がった配列である。配列７３は、Ｘ軸方向に複数の六角筒６２が連結部４２を介して繋がった配列である。配列７２は、配列７１に対してＹ軸方向に間隔を空けて形成されている。配列７３は、配列７１と配列７２との間に配置されている。
【００２８】
配列７１における六角筒６１と、配列７２における六角筒６１とは、Ｙ軸方向に並んで配置されている。配列７１における六角筒６１の−Ｙ軸方向側の側壁と、配列７２における六角筒６１の＋Ｙ軸方向側の側壁とは対向している。Ｙ軸方向に隣り合った六角筒６１の対向する側壁は、配列７３における連結部４２を形成している。すなわち、六角筒６１のＹ軸方向に直交した側壁は、連結部４２を形成している。一方、六角筒６２のＹ軸方向に直交した側壁は、連結部４１を形成している。六角筒６１のＹ軸方向に直交した側壁以外の側壁は、六角筒６２のＹ軸方向に直交した側壁以外の側壁と共有している。
【００２９】
図６（ａ）及び（ｂ）は、実施形態に係るハニカム構造体の連結部を例示した断面図である。図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、連結部４１は、上部、すなわち、＋Ｚ軸方向側に曲成形された曲部４１ａを有している。したがって、連結部４１をＸ軸方向に直交した面で切断すると、上下を逆にしたＵ字状となっている。曲部４１ａの内Ｒは、板厚以上であり、以下の（１）式を満たしている。
【００３０】
内Ｒ≧板厚                                  （１）
【００３１】
連結部４２は、下部、すなわち、−Ｚ軸方向側に曲成形された曲部４２ａを有している。したがって、連結部４２をＸ軸方向に直交した面で切断すると、Ｕ字状となっている。曲部４２ａの内Ｒも板厚以上であり、上記の（１）式を満たしている。本実施形態では、ハニカム構造体１を製造する際に、（１）式のように、連結部４１及び４２における曲内Ｒを、板厚以上にしている。例えば、小さな内Ｒで曲げると割れが発生する場合がある。しかしながら、本実施形態のように、内Ｒを板厚以上とすることにより、割れにくい強度に向上させることができる。
【００３２】
図７（ａ）〜（ｃ）は、金属の板材を折り曲げる際に用いられる拘束の手法を例示した図である。金属の板材１０に曲成形を加えると、スプリングバックが発生することがある。製品の必要寸法精度が厳しい場合には、このスプリングパックが課題になる。そこで、折り曲げ部を拘束することで、これら必要寸法精度を満たすことができる。拘束の手法としては、図７（ａ）に示すような接着、溶接(スポット、アーム等)などの接合方法、図７（ｂ）に示すように、例えば、幅Ｗ２及び厚さＤでカシメを行う手法、図７（ｃ）に示すように、ヘミングなどの形状で端を折り曲げて拘束する手法がある。板材１０を折り曲げる際には、このような手法を用いてもよい。
【００３３】
本実施形態のハニカム構造体１は、次のような特徴を有している。すなわち、一枚の板材１０から複数の六角筒が連結されたハニカム構造体１を製造する。具体的には、一枚の板材１０に複数のスリット２１及び２２を形成する。そして、連結部４１及び４２、並びに、各スリット２１及び２２の端部を通る山折り線５１、谷折り線５２で折り曲げることにより製造する。このように、本実施形態では、一枚の板材１０からハニカム構造体１を製造するため、接合部がない構造とすることができる。よって、軽量で強度が大きく、順送やロール形成等の高速生産を可能とし、低コストで大面積のハニカム構造を製造することができる。
【００３４】
また、六角筒同士を連結する連結部４１及び４２は、上下、すなわち、六角筒の開口端の一方側及び他方側を交互に連結している。よって、軽量にしつつ強度を向上させることができる。
【００３５】
さらに、曲成形における内Ｒを、板厚以上としているので、割れの発生を抑制し、軽量で強度が大きいハニカム構造体とすることができる。
【００３６】
また、山折り及び谷折り等の曲成形では、負角及び座屈がない状態で曲げる。よって、軽量で強度が大きく、順送やロール形成等の高速生産を可能とし、低コストで大面積のハニカム構造を製造することができる。
【００３７】
これに対して、例えば、特許文献１〜７には、軽量化を目的としたハニカム構造体の各種構造が開示されている。しかし、これらのハニカム構造体は、完全な六角形の形状を有しておらず、六角形の２辺は、隣り合った六角形と連結されていない。特許文献５では、図８に示すように、コルゲートシート１００をプレス加工して複数の凸部１０１を形成し、凸部１０１の山同士を圧着させてハニカム構造体１０２を製造している。このようなハニカム構造体１０２は、接合部１０３が存在し、接合部１０３の接合強度が、ハニカム構造体の全体の強度を律速している。よって、接合部１０３の強度不足により全体の強度が低下する恐れがある。特許文献６には、化学処理を施す等により接合強度を向上させることが開示されている。しかしながら、接合部の接合強度が全体の強度を律速することに変わりはない。特許文献２及び３には、サンドイッチハニカムが開示されている。特許文献２及び３のサンドイッチハニカムは、ハニカム構造体の上下に、軽量化という観点からは不利な部材が設けられている。このように、特許文献１〜７のハニカム構造体は、軽量化しつつ強度を向上させることができない。
【００３８】
一方、本実施形態では、上述したように、一枚の板材１０から連結したハニカムを製造し、ハニカム同士の連結は、上方側と下方側とが交互であり、曲成形における内Ｒを板厚以上にし、曲成形では、負角がない状態で曲げている。よって、接合部がないので、軽量化しつつ強度を向上させることができる。また、順送やロール形成等の高速生産を可能とし、低コストで大面積のハニカム構造を製造することができる。
【００３９】
以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、上記の構成に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。例えば、実施形態１及び実施形態２を組み合わせた半導体装置の製造方法も、本発明の技術的思想の範囲である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  板材
１１  主面
１２  裏面
２１、２２  スリット
３１、３２、３３  列
４１、４２  連結部
４１ａ、４２ａ  曲部
５１  山折り線
５２  谷折り線
６１、６２  六角筒
７１、７２、７３  配列
１００  コルゲートシート
１０１  凸部
１０２  ハニカム構造体
１０３  接合部
【図１】
2020099936.tif 000003
【図２】
2020099936.tif 000004
【図３】
2020099936.tif 000005
【図４】
2020099936.tif 000006
【図５】
2020099936.tif 000007
【図６】
2020099936.tif 000008
【図７】
2020099936.tif 000009
【図８】
2020099936.tif 000010