(57)【要約】【課題】  金属薄板を順次重ね合せた状態でコアを形成するための溶接をレーザによって行う際に、前記金属薄板の積層状態に適合させるように加圧することで、金属薄板同士の密着性を高めると共に、レーザ溶接部分の歪みを解消して精度よく溶接することができるハニカム構造体の製造方法を提供することである。【解決手段】  順次積層される最上位の金属薄板をマスクプレート１２Ａ，１２Ｂに設けられた溶接スリット５を通してレーザ光Ｌを照射し、最上位の金属薄板とその直下の金属薄板とを溶接する際、前記マスクプレート１２Ａ，１２Ｂの裏面に配設された弾性材１６が前記最上位の金属薄板に密着するようにした。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の金属薄板を一枚ずつ積層し、順次積層される最上位の金属薄板を溶接スリットが設けられたマスクプレートによって押圧すると共に、最上位の金属薄板とその直下の金属薄板とを前記マスクプレートの溶接スリットを通して溶接し、積層された複数枚の金属薄板を展張させることによって複数の多角形状のコアからなる構造体を形成するハニカム構造体の製造方法であって、
前記順次積層される最上位の金属薄板をマスクプレートの弾性作用によって押圧し、前記マスクプレートに設けられた溶接スリットを通してレーザ光を照射し、最上位の金属薄板とその直下の金属薄板とを溶接することを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項２】
前記順次積層される最上位の金属薄板を前記マスクプレートで押圧した際、マスクプレートの裏面に配設された弾性材が前記最上位の金属薄板に密着する請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項３】
前記マスクプレートは、前記溶接スリットの配列が異なる少なくとも２枚のマスクプレートで構成され、積層される金属薄板ごとに交互に配置される請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項４】
前記溶接スリットの間隔は、前記多角形状のコアの一辺の長さに対応して設定される請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項５】
前記弾性材は、前記マスクプレートの裏面に貼付されたシリコーンゴムシート又は前記マスクプレートの裏面にコーティングされたシリコーン樹脂である請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項６】
前記溶接スリットを通して照射されるレーザ光の出力が、前記金属薄板の二枚分の厚みに対応して調整される請求項１に記載の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、金属薄板を用いた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、金属材料を用いたハニカム構造体は、多角形状のコアの一部が形成された板状部材を複数用意し、この板状部材を組み合わせて接着や溶接等によって固定して形成する方法（特許文献１）と、複数の平板状の金属板を重ねた状態でコアの各辺となる間隔に合わせて部分的に接着や溶接等した後、各金属板を広げるようにして引き延ばすことによって形成する方法（特許文献２，３）とがある。
【０００３】
特許文献１に開示されているハニカムの製造方法は、薄板材製コア材でセルを粗に構成したコアと面板とでなる軽量ハニカムの製造法であって、コア材を組立てて、コア材相互の当接部のうち数個所をスポット溶接してコアを構成している。一方、特許文献２では、ハニカムコア材料とフェースシート材料を平板の状態であらかじめ接合しておいて、二枚の平板の間に圧力をかけて膨張成形させ、成形過程において、ハニカムコア材料をフェースシート部との接合部を支点として引き延ばすことにより、ハニカムコアを形成している。また、特許文献３には、金属板を順次重ねていきながらレーザで所定のパターンに沿って溶接する装置及び製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２５６３７２号公報
【特許文献２】特開平１１−９９５７７号公報
【特許文献３】特表平８−５０１２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の製造方法は、コアとなる部分の形状を予め形成しておかなければならず、また、前記コアの一部が形成された板状部材を組み合わせるに際してもある程度の強度や剛性が必要となるため、薄板状の材料を用いた製造方法には適さない。
【０００６】
特許文献２の製造方法にあっては、フェースシート材料とハニカムコア材料とが共に平板状の金属材料であるが、この金属材料が数十μｍ程度の厚みであると、表面に多少のうねりが生じやすくなる。このような状態の金属材料同士を互いに重ね合せながら直接レーザ溶接していくと、レーザ溶接部分がずれたり、レーザ溶接に伴う熱によって互いの金属材料の接合幅にムラが生じたりする場合がある。このように、レーザによる溶接精度が低下すると、ハニカムコアを均一に形成することができない。
【０００７】
特許文献３の製造方法では、レーザ光の照射溝が形成された加圧手段（加圧バー）を用いて、積層された金属薄板を順次加圧させながらレーザ溶接を行っている。しかしながら、前記金属薄板が非常に薄い材質のものであると、レーザ溶接される箇所に歪が生じ、溶接された金属薄板にうねりが生じる場合がある。このようなうねりが生じた金属薄板を前記加圧バーによって無理に平坦化させながらレーザ溶接を繰り返すと、金属薄板の積層方向に対して溶接個所が次第にずれていく場合がある。このような溶接ずれが生じると、前記複数積層された金属薄板を展張させて複数のコアを形成する際に、各コアの形状が不均一になるといった問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、金属薄板を順次重ね合せた状態でコアを形成するための溶接をレーザによって行う際に、前記金属薄板の積層状態に適合させるように加圧することで、金属薄板同士の密着性を高めると共に、レーザ溶接部分の歪みを解消して精度よく溶接することができるハニカム構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のハニカム構造体の製造方法は、複数枚の金属薄板を一枚ずつ積層し、順次積層される最上位の金属薄板を溶接スリットが設けられたマスクプレートによって押圧すると共に、最上位の金属薄板とその直下の金属薄板とを前記マスクプレートの溶接スリットを通して溶接し、積層された複数枚の金属薄板を展張させることによって複数の多角形状のコアからなる構造体を形成するハニカム構造体の製造方法であって、前記順次積層される最上位の金属薄板をマスクプレートの弾性作用によって押圧し、前記マスクプレートに設けられた溶接スリットを通してレーザ光を照射し、最上位の金属薄板とその直下の金属薄板とを溶接することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のハニカム構造体の製造方法によれば、マスクプレートの弾性作用を利用して積層された金属薄板を押圧するので、順次積層される金属薄板のうねりに沿った状態で複数の金属薄板同士を自然に密着させることができる。これによって、各金属薄板間の積層方向に対する溶接ずれを抑えることができ、展張した際の多角形状のコアの形状を均一にすることができる。
【００１１】
また、前記マスクプレートの押圧面をシリコーン製の弾性材とすることによって、溶接スリットを通して照射されるレーザ光の熱の拡散を抑えることができるので、順次積層される金属薄板の前記溶接スリットに対応した部分に集中して精度よく溶接させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の製造方法によって形成されるハニカム構造体の展張前（ａ）及び展張後（ｂ）の斜視図である。
【図２】上記ハニカム構造体の展張前の平面図である。
【図３】上記ハニカム構造体の展張後の平面図である。
【図４】冶具を用いたハニカム構造体の製造方法を示す断面図である。
【図５】ハニカム構造体の製造方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明のハニカム構造体の製造方法の実施の形態について説明する。図１は本発明の製造方法によって形成された蜂の巣状の複数のコア３からなるハニカム構造体の展張前（ａ）及び展張後（ｂ）の一部を示したものである。このハニカム構造体１は、図２に示すように、マスクプレート１２Ａ，１２Ｂを交互に使用して、複数枚の金属薄板２を幅方向に沿って所定の間隔ごとに溶接し、図３に示すように、積層されたそれぞれの金属薄板２を引き剥がすようにして展張することによって形成されたものである。
【００１４】
図２に示した複数の金属薄板からなる積層体は、帯状の金属薄板２を一枚ずつ重ね合せる度に溶接スリット５の配置が異なる前記マスクプレート１２Ａ，１２Ｂを交互に用い、押圧しながら前記溶接スリットに沿ってレーザ光を照射する工程を繰り返し行うことに形成される。
【００１５】
図１に示したように、本発明の製造方法によって形成されたハニカム構造体１は、隣接する金属薄板２同士がレーザ光の照射による微細なライン状の溶接部４のみによって形成されるため、前記溶接部４が目立たず、また、耐熱性にも優れたものとなっている。
【００１６】
本発明の製造方法では、ステンレス、アルミニウムあるいは銅等の薄膜状の金属材料を使用することができる。以下に示す実施形態では、厚みが２０μｍ〜１００μｍ程度の帯状のステンレス材（ＳＵＳ３０４）を６枚使用した場合の製造例を示す。
【００１７】
図３は上記ハニカム構造体１を製造するための冶具１０の構成例を示したものである。この冶具１０は、金属薄板２ａ，２ｂを位置決めして積載する加工フレーム１１と、この加工フレーム１１上に載置される最上位の金属薄板２ｂを弾性的に押圧すると共にこの金属薄板とその直下の金属薄板とを所定の間隔で溶接するための溶接スリット５を複数有するマスクプレート１２Ａ，１２Ｂとを備えている。前記マスクプレート１２Ａ，１２Ｂは、積層された金属薄板を押圧する押圧面１３及びレーザが照射される照射面１４からなる耐熱性を有したプレート本体１５と、前記押圧面１３に被着される弾性材１６とで構成されている。前記プレート本体１５は、金属薄板のサイズに合わせた金属材料によって形成されている。前記弾性材１６は、溶接スリット５を除いた前記押圧面１３に貼付されるシリコーンゴムシート又は押圧面１３にコーティングされるシリコーン樹脂などによって形成されている。
【００１８】
前記各溶接スリット５は、金属薄板の長手方向に対して直交する方向に所定の間隔を有して設けられている。前記溶接スリット５は、レーザ光を照射する長さ及び幅を規制するものであり、前記金属薄板の長手方向と直交して設けられている。
【００１９】
前記マスクプレート１２Ａ，１２Ｂに形成される溶接スリット５の位置は、互いに入れ違いとなるように、金属薄板の長手方向に沿って設けられている。このため、積載される金属薄板毎にマスクプレート１２Ａ，１２Ｂを交互に差し替えるようにしてセットすることで、図２に示したように、相互に重なり合う２枚の金属薄板の接合位置が規定される。そして、束状に積層されている外側の一対の金属薄板を互いに逆方向に引き離すことで、図３に示したように、溶接スリット間の矩形領域がそれぞれ台形状に延び、六角形状のコア３が形成される。
【００２０】
次に、上記冶具１０を用いたハニカム構造体の製造方法を図５に基づいて説明する。最初に図４及び図５（ａ）に示したように、加工フレーム１１上に２枚の金属薄板２ａ，２ｂを重ねた状態でセットする。そして、上側の金属薄板２ｂの上に弾性材１６の押圧面１６ａを下向きにしたマスクプレート１２Ａを押圧させながら載置する。前記金属薄板２ａ，２ｂは厚みが２０μｍ〜１００μｍと非常に薄いため、多少のうねりを有した表面状態となっている。このため、前記金属薄板２ｂをマスクプレート１２Ａで押圧する際に、金属薄板２ｂの表面状態に抗しないように前記押圧面１６ａが自然に撓む。次に、前記マスクプレート１２Ａの照射面１４から押圧面１３及び弾性材１６を貫通する溶接スリット５に沿ってレーザ光Ｌを照射する。このレーザ光Ｌは、下側の金属薄板２ａを貫通しないようにして上側の金属薄板２ｂが溶接されるようにレーザ出力を調整する。このレーザ光Ｌによる溶接は高温の熱を発するが、耐熱性の高いシリコーン製の弾性材１６を介して金属薄板に局所的に照射されるため、金属薄板全体に過度な熱の伝導を抑えることができる。
【００２１】
続いて、図５（ｂ）に示すように、１枚目の金属薄板２ａに溶接された２枚目の金属薄板２ｂの上に３枚面の金属薄板２ｃを載置し、その上に前記マスクプレート１２Ａをマスクプレート１２Ｂに替えてセットする。前記金属薄板２ｃについては、当初うねりのない平面状態となっているが、前記マスクプレート１２Ｂで押圧する際に、既に溶接されている下層側の金属薄板２ａ，２ｂの表面状態に沿って多少のうねりが生じた状態となる。このような前記金属薄板２ｃの表面状態に応じて弾性材１６の押圧面１６ａが撓むことで、その直下の金属薄板２ｂに無理なく自然に密着させることができる。そして、マスクプレート１２Ｂの溶接スリット５を通してレーザ光Ｌを照射して、３枚目と２枚目の金属薄板２ｃ，２ｂを溶接する。このとき、レーザ光Ｌは２枚目の金属薄板２ｂを貫通しないように調整されるため、１枚目の金属薄板２ａが溶接されることがない。
【００２２】
図５（ｃ）に示すように、前記３枚目の金属薄板２ｃの上に４枚目の金属薄板２ｄを溶接する場合は、図５（ａ）に示したように、前記マスクプレート１２Ｂを再びマスクプレート１２Ａに替えてレーザ照射を行う。
【００２３】
このようにして、２枚目以降の偶数枚の金属薄板に対しては、前記マスクプレート１２Ａを対応させ、３枚目以降の奇数枚の金属薄板に対しては、マスクプレート１２Ｂを対応させていくことで、所定枚数の金属薄板を交互に段違いに溶接することができる。
【００２４】
最後に、用意されたすべての金属薄板の積層溶接が終了した後、この束状となった金属薄板の積層体を加工フレームから取り出し、一対の外側の金属薄板を相対する方向に均等に引き離すようにして展張させる。この展張は、各ハニカムコア部の形状が正六角形状となるように実施される。
【００２５】
以上説明したように、積層された金属薄板を押圧する際、マスクプレート１２Ａ，１２Ｂの押圧面に設けられるシリコーンを素材とした弾性材を介して行うため、この弾性作用によって金属薄板の反りや撓みを無理なく矯正することができ、金属薄板同士の密着性を高めた状態で所定箇所をレーザ溶接することができる。これによって、レーザ溶接された金属薄板を展張させた際、均一な多角形状のコアを形成することができる。
【００２６】
本実施形態では、帯状に幅サイズを規定した金属薄板を複数枚用意し、このサイズの金属薄板に対応するマスクプレート１２Ａ，１２Ｂを用いてレーザ溶接を行う場合における製造例を示したが、幅サイズが広い金属薄板とこの金属薄板に対応するマスクプレートを用いてレーザ溶接を行った後に、任意の幅サイズの積層体に分割することもできる。この後者の製造方法によれば、コアを形成するためのレーザ溶接を行った後に任意の幅サイズに切り分けることができるので、複数のハニカム構造体を一括して製造することができる。また、積層した金属薄板に対して切断幅を変えながら切り分けることもできるので、部分的に厚みが変化するようなデザイン性に富んだハニカム構造体を形成することもできる。
【符号の説明】
【００２７】
Ｌ  レーザ光
１  ハニカム構造体
２  金属薄板
３  コア
４  溶接部
５  溶接スリット
１０  冶具
１１  加工フレーム
１２Ａ  マスクプレート
１２Ｂ  マスクプレート
１３  押圧面
１４  照射面
１５  プレート本体
１６  弾性材
１６ａ  押圧面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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