電子機器用筐体およびその製造方法
【課題】 金属板材の平面部にボスを備える電子機器用筐体であって、ボスにねじりや曲げ応力が集中し、しかも繰り返しかかっても、疲労によってボスが変形したり、変形が進んでボスの根元などへの亀裂の発生を防止することで、ノートパソコンなどの筐体としての意匠性を確保し、また表示部開閉のためのヒンジ機能が損なわれない筐体とその製造方法を得る。
【解決手段】 金属板材にボスの素材を仮接合した後、この金属板材とボスの素材とを仮接合部を含めて鍛造加工を施す。
【解決手段】 金属板材にボスの素材を仮接合した後、この金属板材とボスの素材とを仮接合部を含めて鍛造加工を施す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器用筐体およびその製造方法に関し、例えばノートブック型パーソナルコンピュータ（以下、「ノートパソコン」と言う）に代表される電子機器用筐体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、ノートパソコンの一例の側面図である。図７に示すノートパソコン７０は、主基板やキーボードなどが搭載される本体７７と、表示部７２からなっている。表示部７２は、主に、液晶表示装置７３（表示面７３ａ）と、この液晶表示装置７３を収納する筐体７４からなっている。筐体７４は、液晶表示装置７３の表示面７３ａ以外の面を保護する背面筐体（以下、「背面筐体」および「電子機器用筐体」を略して単に「筐体」という）７１と、表示面７３ａの周囲を保護する枠筐体７６により構成されている。表示部７２は、本体７７と適度な摩擦を持たせたヒンジ７８を介して開閉自在に取付けられ、液晶表示装置７３が見やすいように適宜な開き角度Θ１が保持されるようになっている。ヒンジ７８は、表示部７２側では、ヒンジ７８の取付部７８ａが、背面筐体７１のボス７５に小ネジなどで取り付けられている。
【０００３】
図７に示すようなボス７５に関連して、特許文献１（特開２０００−２１８３６９号公報）には、金属板にスタッド溶接して筐体とする提案がされている。図８は、特許文献１に提案される、（ａ）はスタッド溶接を説明するための概略図、（ｂ）はスタッド溶接後の溶接部の断面図である。図８（ａ）で、８１はアルミニウム板、８３は、絶縁物からなり、アルミニウム板８１を載置する保持台、８３ｐは保持台８３に設けた窪み、８５はボスの素材、８５ｐはボス８５先端のチップ、８６はボスの素材８５を押圧するばね、８７はコンデンサ、８７ａはアルミニウム板８１とボスの素材８５との間に電流を流すための結線、８７ｂはスイッチとしている。コンデンサ８７は、陽極（＋）を結線８７ａでアルミニウム板８１に接続し、陰極（−）をスイッチ８７ｂを介してボスの素材８５と接続している。そして、スイッチ８７ｂを接続すると共にの素材８５を押し下げて、アルミニウム板８１との素材８５とをスタッド溶接し、またスタッドアルミニウム板８１の一部を窪み８３ｃの中に突出させ、図５（ｂ）に示す溶接跡８１ｐを形成している。なお、８４はスタッド溶接時に発生する飛散物（スパッタ）である。スタッド溶接後、溶接跡８１ｐを切削除去している。特許文献１によれば、切削除去した後にブローホールを含む溶融部が表面８１ｆに現れないので、アルミニウム板８１への溶接跡８１ｐをなくして、ボス８５が形成できるとしている。
【０００４】
一方、特許文献２（特開２００２−２９００６８号公報）には、アルミニウム板とボスの素材との双方に低融点金属層を設けて摩擦接合する、アルミニウム筐体の製造方法が提案されている。図９（ａ）〜（ｄ）は、特許文献２に提案される製造工程を示す図である。詳細は省略するが、先ず、図９（ａ）に示すように、アルミニウム板９１上には、Ｚｎ系などの３５０℃以下で溶融する低融点金属層９１ａを設け、図９（ｂ）に示すように、ボスの素材９５にも、低融点金属層９５ａを設けている。次に、図９（ｃ）に示すように、ボスの素材９５をアルミニウム板９１に押圧（矢印Ｐ１）し、またアルミニウム板９１を揺動（両矢印Ｂ）させ、低融点金属層９１ａ、９５ａ同士を相互に擦り合わせている。これにより、図９（ｄ）に示すように、低融点金属層９１ａ、９５ａによるフィレット９３を形成している。特許文献２によれば、低融点金属層９１ａ、９５ａを重ね合わせて摩擦接合することにより、所要の接合強度として、ボス９５が形成できるとしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２１８３６９号公報
【特許文献２】特開２００２−２９００６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図７に戻り、ノートパソコン７０の表示部７２は、使用されるその都度、ヒンジ７８を介して開閉されるが、この開閉は通常、表示部７２の上端７２ａを持って行われる。その際、ヒンジ７８の取付部７８ａが取り付けられるボス７５には、ねじりや曲げ応力が集中し、しかも繰り返しかかることになる。本発明者ら試験によれば、特許文献１や特許文献２の提案によって筐体とした場合、アルミニウム板（図８の８１、図９の９１）とボス（図８の８５、図９の９５）との接合部に、ブローホールや溶け込み不足が発生することがあった。このような、接合部にブローホールや溶け込み不足が発生したボスに、ねじりや曲げ応力が集中し、しかも繰り返しかかると、ボス（図９の８５、図９の９５）が疲労によって変形し、これがボス裏側の筐体表面に僅かな段差となって現れ、さらに変形が進んでボス（図９の８５、図９の９５）の根元などに亀裂などが入ることもあった。ノートパソコンなどの筐体においては、筐体表面に僅かな段差でもあると、塗装や陽極酸化被膜処理などの表面処理を行っても、意匠性が損われことがあり、また、ボスの変形が進んでボスの根元などに亀裂などが入ると、表示部７２を開閉するためのヒンジ機能が損なわれるおそれもある。
【０００７】
したがって、本発明の課題は、金属板材の平面部にボスを備える電子機器用筐体であって、ボスにねじりや曲げ応力が集中し、しかも繰り返しかかっても、疲労によってボスが変形したり、変形が進んでボスの根元などへの亀裂の発生を防止することで、ノートパソコンなどの筐体としての意匠性を確保し、また表示部開閉のためのヒンジ機能が損なわれない筐体とその製造方法を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、金属板材にボスの素材を仮接合した後、この金属板材とボスの素材とを仮接合部を含めて鍛造加工を施すことで、上記課題が解決できるとの知見を得、本発明に想到した。
【０００９】
すなわち、本発明は、金属板材の平面部にボスを備える筐体であって、前記金属板材とボスの素材とが仮接合された後、鍛造加工が施されていることを特徴とする。ここで筐体とは、通常は箱状で部品を内蔵するもであるが、これに限らず、平板状、Ｌ字板状、曲板状などを含み、また部品の内蔵の有無は関係ないものとする。この構成とすることで、ボスにかかるねじりや曲げ応力に耐え得る筐体となる。
【００１０】
本発明において、前記筐体は、略矩形状の平面部と該矩形状の平面部の両側に立設する側壁とを備えていることを特徴とする。この構成とすることで、筐体とは別の部品を筐体内面に収納できるようになる。
【００１１】
本発明において、前記平面部は、前記側壁側に傾斜する接続面を有し、該接続面の一部にボスが形成されていても良い。ここで、側壁側に傾斜とは、断面で見て、平面部から側壁側に直線状に傾斜、または平面部と側壁とをＲなど曲線で結んだ形状を言う。この構成とすることで、ボスを含めた筐体全体の強度と曲げ剛性がさらに向上され、また筐体も部分的に縮小されるのでさらに軽量化することできる。
【００１２】
本発明において、前記筐体は、その内面に液晶表示装置を収納する、ノートパソコン用の筐体であり、前記ボスが、ヒンジを取り付けるためのヒンジ取付ボスであることが好ましい。
【００１３】
本発明において、前記筐体は、軽合金からなり、前記平面部の主要部肉厚が０．５〜０．８ｍｍ、前記ボスは、先端部の外径が４〜１０ｍｍ、高さが２〜１０ｍｍに形成されていることが好ましい。
軽合金としては、アルミニウム合金、マグネシウム合金などがある。このうち、マグネシウム合金は、密度が１．８であり、軽量化材料として多用されているアルミニウムの密度２．７と比較しても、非常に小さいので、マグネシウム合金を用いて携帯型情報機器とすることで、さらに軽量化することできる。また、平面部は主要部肉厚を０．５〜０．８ｍｍで、ボスは、先端部の外径が４〜１０ｍｍ、高さが２〜１０ｍｍに形成されていれば、ボスにかかるねじりや曲げ応力に耐え、表示部開閉のためのヒンジ機能が損なわれ難くなる。
【００１４】
次に、別発明の筐体の製造方法は、金属板材の平面部にボスを備える電子機器用筐体の製造方法であって、前記金属板材とボスの素材とが仮接合された後、鍛造加工が施されていることを特徴とする。この構成とすることで、ボスにかかるねじりや曲げ応力に耐え得る筐体を製造することができる。得られた筐体は、意匠性が確保され、また表示部開閉のためのヒンジ機能が損なわれ難くなる。
【００１５】
別発明の筐体の製造方法において、前記金属板材とボスの素材との仮接合は、前記金属板材が保持台上に配置され、該金属板材にボスの素材を押圧しつつスタッド溶接して行われることが好ましい。この構成とすることで、平面部にボスの素材が正確に位置決めして仮接合され、鍛造加工後、ボスの位置精度の良い筐体にすることができる。
【００１６】
別発明の筐体の製造方法において、前記保持台上の前記仮接合する部位に、窪みを設けてスタッド溶接されることが好ましい。この構成とすることで、ボスを仮接合する際に金属板材の裏面に接合跡を突出して形成させ、この突出部を後の鍛造加工により平坦にするで、筐体の意匠性を確保することができる。
【００１７】
別発明の筐体の製造方法において、前記鍛造加工の前、前記ボスの素材はその外周に勾配が形成されていることが好ましい。この構成とすることで、鍛造荷重を少なくして鍛造設備を小型化、また省エネを図ることができる。
【００１８】
別発明の筐体の製造方法において、前記筐体は、軽合金からなり、前記ボスは、先端部の外径が４〜１０ｍｍ、高さが２〜１０ｍｍで、前記ボスの素材の体積が、鍛造加工後のボスの体積に対して１．０５〜１．５とされていることが好ましい。この構成とするのは、ボスの素材の体積が、鍛造加工後のボスの体積に対して１．０５未満であると、鍛造加工後のボスが欠肉となることがあるからであり、一方、鍛造加工後のボスの体積に対して１．５を超えると、ボスの付根部が平面部まで広がった、いわゆる「かぶりさり」が発生し、これが、筐体表面の品質にも影響を与えるからである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の筐体およびその製造方法によれば、ボスにねじりや曲げ応力が集中してしかも繰り返しかかっても、疲労によってボスが変形したり、変形が進んでボスの根元などへの亀裂の発生が防止される。そして、ノートパソコンなどの筐体として、その意匠性が確保され、また表示部開閉のためのヒンジ機能が損なわれなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態の数例を、図面に基づき詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る筐体の製造方法を示し、（Ａ）は、素材となるボス１５と金属板材１１Ａ、（Ｂ）は、金属板材１１Ａの所定部位に、素材となるボス１５を仮接合している状態、（Ｃ）は、仮接合したボス１５を金属板材１１Ａと共に鍛造を施している状態の、左側は各工程の断面図、右側は成形体の断面図である。なお、各工程（Ａ）〜（Ｃ）ごとに、別体から一体に、また要部肉厚は変化するのであるが、説明の簡略化のため、各工程（Ａ）〜（Ｃ）を通じ、同符号で示している。
【００２１】
（Ａ）素材
図１（Ａ）で、ボスの素材１５は、（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１マグネシウム合金からなり、外径ｄがφ５ｍｍ、高さｈが、鍛造加工後のボス１５の体積（Ｖ２）に対してその体積Ｖ１を１．１倍とした７．７ｍｍとされ、その下端に微小突起のチップ１５ｐが形成されている。金属板材１１Ａは、（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１マグネシウム合金展伸材からなり、平面部の厚さｔ１２が０．７ｍｍ、鍛造後の筐体形状を見込んだ形状とされている。
【００２２】
（Ｂ）ボス仮接合
図１（Ｂ）で、金属板材１１Ａが、Ｘ−Ｙステージ付き自動スタッド溶接装置（図示せず）の保持台２３ａ上に配置された後、把持具２３ｂで把持されたボスの素材１５が、正確に位置決めされ、金属板材１１Ａに押圧（Ｐ１）しつつ、スタッド溶接されている。これにより、金属板材１１Ａとボス１５とが仮接合され、ボス仮接合材１１Ｂとされている。
【００２３】
（Ｃ）鍛造
図１（Ｃ）で、２４ａは下型、２４ｂは上型、２４ｃは金型キャビティである。下型２４ａ、上型２４ｂともに加熱保持され、鍛造前のボス仮接合材１１Ｂも加熱保持されている。ボス仮接合材１１Ｂは、下型２４ａ上に載置された後、上型２４ｂが下降され、適切な鍛造速度、荷重（Ｐ２）で鍛造されている。そして、鍛造加工が施された後、ボス１５の体積がＶ２で、根元になだらかな半径Ｒが付与された鍛造材１１Ｃとされている。鍛造材１１Ｃには、周辺にバリが発生するので、このバリを除去するトリミング処理が行われ、次いで、ボス１５へのネジ孔ほかの機械加工（図示せず）が施され、さらに表面処理が施され、筐体とされている。そして、実施の形態１に係る筐体の製造方法により得られた筐体は、ボス１５にかかるねじりや曲げ応力に耐え得るようになる。
【００２４】
（実施の形態２）
図２は、実施の形態２に係る筐体の製造方法を示し、（Ａ）は、素材となるボス１５と金属板材１１Ａ、（Ｂ）は、金属板材１１Ａの所定部位に素材となるボス１５を仮接合している状態、（Ｃ）は、仮接合したボス１５を金属板材１１と共に鍛造を施している状態の、左側は各工程の断面図、右側は成形体の断面図である。なお、各工程（Ａ）〜（Ｃ）ごとに、別体から一体に、また要部肉厚は変化するのであるが、説明の簡略化のため、各工程（Ａ）〜（Ｃ）を通じ、同符号で示している。
【００２５】
（Ａ）素材
図２（Ａ）で、素材となるスタッド１５は、アルミニウム合金からなり、外径ｄがφ６ｍｍ、高さｈが、鍛造加工後のボス１５の体積（Ｖ２）に対してその体積Ｖ１を１．２倍とした７．９ｍｍとされ、その下端に微小突起のチップ１５ｐが形成されている。金属板材１１Ａは、アルミニウム合金展伸材からなり、平面部の厚さｔ１２が０．７ｍｍ、鍛造後の筐体形状を見込んだ形状とされている。
【００２６】
（Ｂ）ボス仮接合
図２（Ｂ）で、Ｘ−Ｙステージ付き自動スタッド溶接装置（図示せず）の保持台２３ａには、後述の仮接合する部位に窪み２３ｐを設けている。そして、金属板材１１Ａが、この保持台２３ａ上に配置された後、把持具２３ｂで把持されたボスの素材１５が、正確に位置決めされ、金属板材１１Ａに押圧（Ｐ１）しつつ、スタッド溶接されている。これにより、金属板材１１Ａとボス１５とが仮接合され、突起部１１ｐが僅かに形成されたボス仮接合材１１Ｂとされている。
【００２７】
（Ｃ）鍛造
図２（Ｃ）で、２４ａは下型、２４ｂは上型、２４ｃは金型キャビティである。下型２４ａ、上型２４ｂともに加熱保持され、突起部１１ｐが僅かに形成されたボス仮接合材１１Ｂも加熱保持されている。突起部１１ｐが僅かに形成されたボス仮接合材１１Ｂは、下型２４ａ上に載置された後、上型２４ｂが下降され、適切な鍛造速度、荷重（Ｐ２）で鍛造されている。そして、鍛造加工が施された後、ボス１５の体積がＶ２で、根元になだらかな半径Ｒが付与され、しかも、突起部（１１ｐ）が無くなり平坦となった鍛造材１１Ｃとされている。鍛造材１１Ｃには、前述した実施の形態１と同様に、トリミング処理、機械加工、表面処理などが施され、筐体とされている。そして、実施の形態２に係る筐体の製造方法により得られた筐体は、ボス１５にかかるねじりや曲げ応力に耐え得るようになる。
【００２８】
（実施の形態３）
図３は、実施の形態３に係る筐体の製造方法を示し、（Ａ）は、素材となるボス１５と金属板材１１Ａ、（Ｂ）は、金属板材１１Ａの所定部位に素材となるボス１５を仮接合している状態、（Ｃ）は、仮接合したボス１５を金属板材１１と共に鍛造を施している状態の、左側は各工程の断面図、右側は成形体の断面図である。
【００２９】
（Ａ）素材
図３（Ａ）で、素材となるスタッド１５は、（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１マグネシウム合金からなり、外径ｄは先端φ６ｍｍで根元φ７ｍｍと勾配（テーパ）１５ｔを形成し、高さｈが、鍛造加工後のボス１５の体積（Ｖ２）に対してその体積Ｖ１を１．２倍とした８．０ｍｍとされ、その下端に微小突起のチップ１５ｐが形成されている。金属板材１１Ａは、（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１マグネシウム合金展伸材からなり、平面部の厚さｔ１２が０．８ｍｍ、鍛造後の筐体形状を見込んだ形状とされている。
【００３０】
（Ｂ）ボス仮接合
図３（Ｂ）で、金属板材１１Ａが、Ｘ−Ｙステージ付き自動スタッド溶接装置（図示せず）の保持台２３ａ上に配置された後、把持具２３ｂで把持されたボスの素材１５が、正確に位置決めされ、金属板材１１Ａに押圧（Ｐ１）しつつ、スタッド溶接されている。スタッド溶接のとき、把持具２３ｂは、吸引装置によりボスの素材１５を吸引しつつ勾配（テーパ）１５ｔを把持している。
【００３１】
（Ｃ）鍛造
図３（Ｃ）で、２４ａは下型、２４ｂは上型、２４ｃは金型キャビティである。下型２４ａ、上型２４ｂともに加熱保持され、勾配（テーパ）１５ｔが形成されたボス仮接合材１１Ｂも加熱保持されている。勾配（テーパ）１５ｔが形成されたボス仮接合材１１Ｂは、下型２４ａ上に載置された後、上型２４ｂが下降され、適切な鍛造速度、荷重（Ｐ２）で鍛造されている。そして、鍛造加工が施された後、ボス１５の体積がＶ２で、根元になだらかな半径Ｒが付与され、テーパ１５ｔが形成された鍛造材１１Ｃとされている。鍛造材１１Ｃには、前述した実施の形態１と同様に、トリミング処理、機械加工、表面処理などが施され、筐体とされている。実施の形態３に係る筐体の製造方法は、勾配（テーパ）１５ｔが形成されたボス仮接合材１１Ｂに、鍛造加工を施すので、鍛造荷重を少なくして鍛造設備を小型化、また省エネを図ることができる。そして、実施の形態３に係る筐体の製造方法により得られた筐体は、ボス１５にかかるねじりや曲げ応力に耐え得るようになる。
【００３２】
（実施の形態４）
図４は、実施の形態４に係るノートパソコン用の筐体１１を示し、（ａ）はヒンジの取付面１３側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）でのＸ−Ｘ断面図、（ｃ）は（ａ）でのＹ−Ｙ断面図、（ｄ）は（ｃ）でのＺ部拡大図である。図４で、筐体１１は、マグネシウム合金からなり、略矩形状の平面部１２と、この平面部１２の一部の角隅に補強面１３と、平面部１２の両側に立設する側壁１４とを備えている。補強面１３には、ヒンジ（図示せず）が取り付られるボス１５ａ〜１５ｄが、スタッド溶接により接合されている。そして、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３が、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２より厚肉に形成され、かつ、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４が、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３と同じかまたは厚肉に形成されている。具体的には、筐体１１は、（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１マグネシウム合金からなり、平面視で、幅Ｗが２６０ｍｍ、奥行きＤが２１０ｍｍ、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２が０．７ｍｍ、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３が０．９ｍｍ、補強面１３の寸法が（Ｅ）４０ｍｍ×（Ｆ）２５ｍｍ、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４が１．２ｍｍで、側壁の高さＨが１０ｍｍとされている。前後壁１６の中央部の主要部肉厚ｔ１２は、平面部１２の肉厚ｔ１２と同じにされている。また、補強面１３に接合されるボス１５ａ〜１５ｄは、外径が６ｍｍとしてスタッド溶接後、鍛造加工が施され、ヒンジ（図示せず）を固定するための雌ねじ１５ｓが形成されている。このように、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３が０．９ｍｍと、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２の０．７ｍｍより厚肉に形成されているので、補強面１３の強度と曲げ剛性が向上されている。さらに、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４が１．２ｍｍと、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３の０．９ｍｍより厚肉に形成されているので、筐体１１全体の強度と曲げ剛性が向上されている。したがって、筐体１１が、ヒンジ（図示せず）を介して開閉され、ボス１５にねじりや曲げ応力が集中し、しかも繰り返しかかっても、疲労によってボス１５が変形したり、変形が進んでボス１５の根元などへの亀裂の発生が防止されている。これにより、ノートパソコンの筐体として意匠性が確保され、また表示部開閉のためのヒンジ機能が損なわれなくなっている。
【００３３】
次に、図５に基づき、図４に示した筐体１１の製造方法について説明する。図５で、（Ａ）は、ボスの素材１５ａ〜１５ｄと展伸材１１Ａ、（Ｂ）は、所定部位にボスの素材１５ａ〜１５ｄをスタッド溶接している状態、（Ｃ）は、スタッド溶接後、鍛造加工を施している状態の、左側は各工程の断面図、右側は成形体の平面図である。なお、各工程（Ａ）〜（Ｃ）ごとに、別体から一体に、また要部肉厚は変化するのであるが、説明の簡略化のため、各工程（Ａ）〜（Ｃ）を通じ、同符号で示している。
【００３４】
（Ａ）素材
図５（Ａ）で、スタッド１５ａ〜１５ｄは、（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１マグネシウム合金からなり、外径ｄがφ５ｍｍ、高さｈが、鍛造加工後のボス１５ａ〜１５ｄに対して各々その体積を１．１倍とした７．７ｍｍとされ、その先端に微小突起のチップ１５ｐが形成されている。展伸材１１Ａは、押出加工後、切断された（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１マグネシウム合金からなり、中央部の厚さｔ１２が０．７ｍｍ、中間部の厚さｔ1３が０．９ｍｍ、外側の厚さｔ１４が１．１ｍｍで、３段に肉厚が増された不等肉厚材となっている。マグネシウム合金板１１Ａは、鍛造後の筐体形状を見込んだ形状とされ、幅Ｗｂが３００ｍｍ、奥行きＤｂが２５Ｏｍｍ、隅角にＲａ加工が施されている。
【００３５】
（Ｂ）ボス仮接合
図５（Ｂ）で、Ｘ−Ｙステージ付きの自動スタッド溶接装置（図示せず）の保持台２２ａ上に載置された展伸材１１Ａに、把持具で把持されたスタッド１５ａ〜１５ｄが、各々、正確に位置決めされた後、スタッド溶接されている。これにより、展伸材１１Ａと４個のスタッド１５ａ〜１５ｄが仮接合されている。
【００３６】
（Ｃ）鍛造
図５（Ｃ）で、２４ａは下型、２４ｂは上型である。下型２４ａ、上型２４ｂともに３８０℃に加熱保持され、鍛造前の展伸材１１Ａとスタッド１５ａ〜１５は、４３０℃に加熱されている。ボス仮接合材１１Ｂは、下型２４ａ上に載置された後、上型２４ｂが下降され、鍛造速度３０ｓｐｍ、荷重９０００ｋＮで鍛造加工が施されている。鍛造加工後、鍛造材１１Ｃは、側壁１４が立ち上げられ、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２が０．７ｍｍ、ボス１５が形成される面１３の主要部肉厚ｔ１３が０．９ｍｍ、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４が１．１ｍｍ、図示しないが、ボス１５ａ〜１５ｄの根元にはなだらかなＲが付与されている。鍛造材１１Ｃには、周辺にバリが発生するので、このバリを除去するトリミング処理が行われ、次いで、ボス１５への雌ねじ（１５ｓ）ほかの機械加工（図示せず）が施され、さらに、仮防食の後、塗装や陽極酸化皮膜処理などの表面処理が施され、図４に示す筐体１１とされている。
【００３７】
上記（Ａ）〜（Ｃ）の製造工程によれば、平面部１２とボス１５とをスタッド溶接で仮接合し、次いで鍛造加工を施しているので、スタッド溶接のみ、または摩擦圧接のみでは発生しやすいブローホールがないので、機械的性質のバラツキがない筐体１１とすることができる。また、不等肉厚とした展伸材１１Ａに鍛造加工を施すことで、部位ごとに所望の所定肉厚とした筐体１１を容易に得ることができる。
【００３８】
（実施の形態５）
図６は、実施の形態６に係る筐体を示し、（ａ）は平面部１２を平坦とした筐体１１、また（ｂ）は平面部１２を突出させた筐体１１の一部断面図である。図６（ａ）（ｂ）で、各筐体１１は、平面部１２から側壁１４側に傾斜する接続面１２ｂを有し、この接続面１２ｂの一部にボス１５が形成されている。実施の形態５に係る筐体１１によれば、ボス１５が側壁１４側に近接しているので、曲げ剛性が向上され、ボス１５にねじりや曲げ応力が集中して繰り返しかかっても、疲労によってボス１５が変形したりせず、また亀裂の発生が防止されるので、ノートパソコンなどの筐体での意匠性が確保され、また表示部開閉のためのヒンジ機能が損なわれなくなる。なお、実施の形態５の筐体１１は、前述した実施の形態１〜４の鍛造における、下型２４ａ、上型２４ｂのキャビティ２４ｃの形状を変えることで容易に得ることができる。
【実施例】
【００３９】
実施の形態４に係る筐体１１を作製し、実施例１とした。一方、特許文献１に提案される、図８に示す方法により、実施例１と同じ形状・寸法で筐体を作製し、比較例１とした。また、特許文献２に提案される、図９に示す方法により、実施例１と同じ形状・寸法で筐体を作製し、比較例２とした。次いで、実施例１、比較例１、および比較例２の各筐体に所定の機械加工を施した後、筐体表面に黒色塗装を施した。次いで、試験治具（図示せず）により、図７に示すノートパソコン７０を模して開閉耐久試験を行った。この開閉耐久試験は、試験治具（本体７７に相当）に設けたヒンジ７８の取付部７８ａを各筐体のボスに小ネジで取り付けて完全拘束し、ヒンジトルクを０．５２Ｎｍ、開き角度Θ１を１３５度として１５，０００回と、全開き角度Θ２を１８０度として３，０００回行った。そして、開閉耐久試験後、（１）ボスの変形による黒色塗装を施した筐体表面の、意匠性への影響が無いものを優（○）、意匠性への影響が有るものを劣（×）として、また、（２）ボスの根元への亀裂などの発生がなく、ヒンジ機能が損なわれないと思われるものを優（○）、ボスの根元に亀裂の発生が見られ、ヒンジ機能が損なわれると思われるものを劣（×）として、評価した。その結果、実施例１は、（１）（２）とも優（○）であった。一方、比較例１と比較例２は何れも、（１）（２）が劣（×）であった。
【００４０】
なお、実施の形態１〜５、および実施例では、金属板材として軽合金により説明したが、本発明は軽合金に限らず、チタン合金、ステンレス材を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施の形態１に係る筐体の製造方法を示し、（Ａ）は、素材となるボス１５と金属板材１１Ａ、（Ｂ）は、金属板材１１Ａの所定部位に素材となるボス１５を仮接合している状態、（Ｃ）は、仮接合したボス１５を金属板材１１と共に鍛造を施している状態の、左側は各工程の断面図、右側は成形体の断面図である。
【図２】実施の形態２に係る筐体の製造方法を示し、（Ａ）は、素材となるボス１５と金属板材１１Ａ、（Ｂ）は、金属板材１１Ａの所定部位に素材となるボス１５を仮接合している状態、（Ｃ）は、仮接合したボス１５を金属板材１１と共に鍛造を施している状態の、左側は各工程の断面図、右側は成形体の断面図である。
【図３】実施の形態３に係る筐体の製造方法を示し、（Ａ）は、素材となるボス１５と金属板材１１Ａ、（Ｂ）は、金属板材１１Ａの所定部位に素材となるボス１５を仮接合している状態、（Ｃ）は、仮接合したボス１５を金属板材１１と共に鍛造を施している状態の、左側は各工程の断面図、右側は成形体の断面図である。
【図４】実施の形態４に係るノートパソコン用の筐体１１を示し、（ａ）はヒンジの取付面１３側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）でのＸ−Ｘ断面図、（ｃ）は（ａ）でのＹ−Ｙ断面図、（ｄ）は（ｃ）でのＺ部拡大図である。
【図５】実施の形態４に係る筐体の製造工程の説明図を示し、（Ａ）は、ボスの素材１５ａ〜１５ｄと展伸材１１Ａ、（Ｂ）は、所定部位にボスの素材１５ａ〜１５ｄをスタッド溶接している状態、（Ｃ）は、スタッド溶接後、鍛造加工を施している状態の、左側は各工程の断面図、右側は成形体の平面図である。
【図６】実施の形態６に係る筐体を示し、（ａ）は平面部１２を平坦とした筐体１１、また（ｂ）は平面部１２を突出させた筐体１１の一部断面図である。
【図７】ノートパソコンの一例の側面図である。
【図８】特許文献１に提案される、（ａ）はスタッド溶接を説明するための概略図、（ｂ）はスタッド溶接後の溶接部の断面図である。
【図９】特許文献２に提案される製造工程を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１、７１：筐体（背面筐体、電子機器用筐体）
１１Ａ：金属板材、または展伸材
１１Ｂ：ボス仮接合材
１１Ｃ：鍛造材
１１ｐ：突起部
１２：平面部
１２ｂ：接続面
１３：補強面
１４：側壁
１５（１５ａ〜１５ｄ）、７５、８５、９５：ボス、またはボスの素材
１５ｐ、８５ｐ：チップ
１５ｓ：雌ねじ
１５ｔ：勾配（テーパ）
２３ａ、８３：保持台
２３ｂ：把持具
２３ｐ、８３ｐ：窪み
２４ａ：下型
２４ｂ：上型
２４ｃ：金型キャビティ
７０：ノートパソコン
７２：表示部
７２ａ：上端
７３：液晶表示装置
７３ａ：表示面
７６：枠筐体
７７：本体
７８：ヒンジ
７８ａ：取付部
８１、９１：アルミニウム板
８１ｆ：表面
８１ｐ：溶接跡
８４：飛散物（スパッタ）
８６：ばね
８７：コンデンサ
８７ａ：結線
８７ｂ：スイッチ
９１ａ、９５ａ：低融点金属層
９３：フィレット
Ｄ、Ｄｂ：奥行き
ｄ：ボスの外径
Ｅ×Ｆ：補強面の寸法
ｈ：ボスの高さ
Ｐ１：押圧
Ｐ２：荷重
Ｒ：なだらかな半径
ｔ１２：平面部の主要部肉厚（中央部の厚さ）
ｔ１３：厚肉とした平面部の主要部肉厚（中間部の厚さ）
ｔ１４：側壁の主要部肉厚（外側の厚さ）
Θ１：開き角度
Θ２：全開き角度
Ｖ１：鍛造加工前のボス素材の体積
Ｖ２：鍛造加工後のボスの体積
Ｗ、Ｗｂ：幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器用筐体およびその製造方法に関し、例えばノートブック型パーソナルコンピュータ（以下、「ノートパソコン」と言う）に代表される電子機器用筐体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、ノートパソコンの一例の側面図である。図７に示すノートパソコン７０は、主基板やキーボードなどが搭載される本体７７と、表示部７２からなっている。表示部７２は、主に、液晶表示装置７３（表示面７３ａ）と、この液晶表示装置７３を収納する筐体７４からなっている。筐体７４は、液晶表示装置７３の表示面７３ａ以外の面を保護する背面筐体（以下、「背面筐体」および「電子機器用筐体」を略して単に「筐体」という）７１と、表示面７３ａの周囲を保護する枠筐体７６により構成されている。表示部７２は、本体７７と適度な摩擦を持たせたヒンジ７８を介して開閉自在に取付けられ、液晶表示装置７３が見やすいように適宜な開き角度Θ１が保持されるようになっている。ヒンジ７８は、表示部７２側では、ヒンジ７８の取付部７８ａが、背面筐体７１のボス７５に小ネジなどで取り付けられている。
【０００３】
図７に示すようなボス７５に関連して、特許文献１（特開２０００−２１８３６９号公報）には、金属板にスタッド溶接して筐体とする提案がされている。図８は、特許文献１に提案される、（ａ）はスタッド溶接を説明するための概略図、（ｂ）はスタッド溶接後の溶接部の断面図である。図８（ａ）で、８１はアルミニウム板、８３は、絶縁物からなり、アルミニウム板８１を載置する保持台、８３ｐは保持台８３に設けた窪み、８５はボスの素材、８５ｐはボス８５先端のチップ、８６はボスの素材８５を押圧するばね、８７はコンデンサ、８７ａはアルミニウム板８１とボスの素材８５との間に電流を流すための結線、８７ｂはスイッチとしている。コンデンサ８７は、陽極（＋）を結線８７ａでアルミニウム板８１に接続し、陰極（−）をスイッチ８７ｂを介してボスの素材８５と接続している。そして、スイッチ８７ｂを接続すると共にの素材８５を押し下げて、アルミニウム板８１との素材８５とをスタッド溶接し、またスタッドアルミニウム板８１の一部を窪み８３ｃの中に突出させ、図５（ｂ）に示す溶接跡８１ｐを形成している。なお、８４はスタッド溶接時に発生する飛散物（スパッタ）である。スタッド溶接後、溶接跡８１ｐを切削除去している。特許文献１によれば、切削除去した後にブローホールを含む溶融部が表面８１ｆに現れないので、アルミニウム板８１への溶接跡８１ｐをなくして、ボス８５が形成できるとしている。
【０００４】
一方、特許文献２（特開２００２−２９００６８号公報）には、アルミニウム板とボスの素材との双方に低融点金属層を設けて摩擦接合する、アルミニウム筐体の製造方法が提案されている。図９（ａ）〜（ｄ）は、特許文献２に提案される製造工程を示す図である。詳細は省略するが、先ず、図９（ａ）に示すように、アルミニウム板９１上には、Ｚｎ系などの３５０℃以下で溶融する低融点金属層９１ａを設け、図９（ｂ）に示すように、ボスの素材９５にも、低融点金属層９５ａを設けている。次に、図９（ｃ）に示すように、ボスの素材９５をアルミニウム板９１に押圧（矢印Ｐ１）し、またアルミニウム板９１を揺動（両矢印Ｂ）させ、低融点金属層９１ａ、９５ａ同士を相互に擦り合わせている。これにより、図９（ｄ）に示すように、低融点金属層９１ａ、９５ａによるフィレット９３を形成している。特許文献２によれば、低融点金属層９１ａ、９５ａを重ね合わせて摩擦接合することにより、所要の接合強度として、ボス９５が形成できるとしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２１８３６９号公報
【特許文献２】特開２００２−２９００６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図７に戻り、ノートパソコン７０の表示部７２は、使用されるその都度、ヒンジ７８を介して開閉されるが、この開閉は通常、表示部７２の上端７２ａを持って行われる。その際、ヒンジ７８の取付部７８ａが取り付けられるボス７５には、ねじりや曲げ応力が集中し、しかも繰り返しかかることになる。本発明者ら試験によれば、特許文献１や特許文献２の提案によって筐体とした場合、アルミニウム板（図８の８１、図９の９１）とボス（図８の８５、図９の９５）との接合部に、ブローホールや溶け込み不足が発生することがあった。このような、接合部にブローホールや溶け込み不足が発生したボスに、ねじりや曲げ応力が集中し、しかも繰り返しかかると、ボス（図９の８５、図９の９５）が疲労によって変形し、これがボス裏側の筐体表面に僅かな段差となって現れ、さらに変形が進んでボス（図９の８５、図９の９５）の根元などに亀裂などが入ることもあった。ノートパソコンなどの筐体においては、筐体表面に僅かな段差でもあると、塗装や陽極酸化被膜処理などの表面処理を行っても、意匠性が損われことがあり、また、ボスの変形が進んでボスの根元などに亀裂などが入ると、表示部７２を開閉するためのヒンジ機能が損なわれるおそれもある。
【０００７】
したがって、本発明の課題は、金属板材の平面部にボスを備える電子機器用筐体であって、ボスにねじりや曲げ応力が集中し、しかも繰り返しかかっても、疲労によってボスが変形したり、変形が進んでボスの根元などへの亀裂の発生を防止することで、ノートパソコンなどの筐体としての意匠性を確保し、また表示部開閉のためのヒンジ機能が損なわれない筐体とその製造方法を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、金属板材にボスの素材を仮接合した後、この金属板材とボスの素材とを仮接合部を含めて鍛造加工を施すことで、上記課題が解決できるとの知見を得、本発明に想到した。
【０００９】
すなわち、本発明は、金属板材の平面部にボスを備える筐体であって、前記金属板材とボスの素材とが仮接合された後、鍛造加工が施されていることを特徴とする。ここで筐体とは、通常は箱状で部品を内蔵するもであるが、これに限らず、平板状、Ｌ字板状、曲板状などを含み、また部品の内蔵の有無は関係ないものとする。この構成とすることで、ボスにかかるねじりや曲げ応力に耐え得る筐体となる。
【００１０】
本発明において、前記筐体は、略矩形状の平面部と該矩形状の平面部の両側に立設する側壁とを備えていることを特徴とする。この構成とすることで、筐体とは別の部品を筐体内面に収納できるようになる。
【００１１】
本発明において、前記平面部は、前記側壁側に傾斜する接続面を有し、該接続面の一部にボスが形成されていても良い。ここで、側壁側に傾斜とは、断面で見て、平面部から側壁側に直線状に傾斜、または平面部と側壁とをＲなど曲線で結んだ形状を言う。この構成とすることで、ボスを含めた筐体全体の強度と曲げ剛性がさらに向上され、また筐体も部分的に縮小されるのでさらに軽量化することできる。
【００１２】
本発明において、前記筐体は、その内面に液晶表示装置を収納する、ノートパソコン用の筐体であり、前記ボスが、ヒンジを取り付けるためのヒンジ取付ボスであることが好ましい。
【００１３】
本発明において、前記筐体は、軽合金からなり、前記平面部の主要部肉厚が０．５〜０．８ｍｍ、前記ボスは、先端部の外径が４〜１０ｍｍ、高さが２〜１０ｍｍに形成されていることが好ましい。
軽合金としては、アルミニウム合金、マグネシウム合金などがある。このうち、マグネシウム合金は、密度が１．８であり、軽量化材料として多用されているアルミニウムの密度２．７と比較しても、非常に小さいので、マグネシウム合金を用いて携帯型情報機器とすることで、さらに軽量化することできる。また、平面部は主要部肉厚を０．５〜０．８ｍｍで、ボスは、先端部の外径が４〜１０ｍｍ、高さが２〜１０ｍｍに形成されていれば、ボスにかかるねじりや曲げ応力に耐え、表示部開閉のためのヒンジ機能が損なわれ難くなる。
【００１４】
次に、別発明の筐体の製造方法は、金属板材の平面部にボスを備える電子機器用筐体の製造方法であって、前記金属板材とボスの素材とが仮接合された後、鍛造加工が施されていることを特徴とする。この構成とすることで、ボスにかかるねじりや曲げ応力に耐え得る筐体を製造することができる。得られた筐体は、意匠性が確保され、また表示部開閉のためのヒンジ機能が損なわれ難くなる。
【００１５】
別発明の筐体の製造方法において、前記金属板材とボスの素材との仮接合は、前記金属板材が保持台上に配置され、該金属板材にボスの素材を押圧しつつスタッド溶接して行われることが好ましい。この構成とすることで、平面部にボスの素材が正確に位置決めして仮接合され、鍛造加工後、ボスの位置精度の良い筐体にすることができる。
【００１６】
別発明の筐体の製造方法において、前記保持台上の前記仮接合する部位に、窪みを設けてスタッド溶接されることが好ましい。この構成とすることで、ボスを仮接合する際に金属板材の裏面に接合跡を突出して形成させ、この突出部を後の鍛造加工により平坦にするで、筐体の意匠性を確保することができる。
【００１７】
別発明の筐体の製造方法において、前記鍛造加工の前、前記ボスの素材はその外周に勾配が形成されていることが好ましい。この構成とすることで、鍛造荷重を少なくして鍛造設備を小型化、また省エネを図ることができる。
【００１８】
別発明の筐体の製造方法において、前記筐体は、軽合金からなり、前記ボスは、先端部の外径が４〜１０ｍｍ、高さが２〜１０ｍｍで、前記ボスの素材の体積が、鍛造加工後のボスの体積に対して１．０５〜１．５とされていることが好ましい。この構成とするのは、ボスの素材の体積が、鍛造加工後のボスの体積に対して１．０５未満であると、鍛造加工後のボスが欠肉となることがあるからであり、一方、鍛造加工後のボスの体積に対して１．５を超えると、ボスの付根部が平面部まで広がった、いわゆる「かぶりさり」が発生し、これが、筐体表面の品質にも影響を与えるからである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の筐体およびその製造方法によれば、ボスにねじりや曲げ応力が集中してしかも繰り返しかかっても、疲労によってボスが変形したり、変形が進んでボスの根元などへの亀裂の発生が防止される。そして、ノートパソコンなどの筐体として、その意匠性が確保され、また表示部開閉のためのヒンジ機能が損なわれなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態の数例を、図面に基づき詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る筐体の製造方法を示し、（Ａ）は、素材となるボス１５と金属板材１１Ａ、（Ｂ）は、金属板材１１Ａの所定部位に、素材となるボス１５を仮接合している状態、（Ｃ）は、仮接合したボス１５を金属板材１１Ａと共に鍛造を施している状態の、左側は各工程の断面図、右側は成形体の断面図である。なお、各工程（Ａ）〜（Ｃ）ごとに、別体から一体に、また要部肉厚は変化するのであるが、説明の簡略化のため、各工程（Ａ）〜（Ｃ）を通じ、同符号で示している。
【００２１】
（Ａ）素材
図１（Ａ）で、ボスの素材１５は、（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１マグネシウム合金からなり、外径ｄがφ５ｍｍ、高さｈが、鍛造加工後のボス１５の体積（Ｖ２）に対してその体積Ｖ１を１．１倍とした７．７ｍｍとされ、その下端に微小突起のチップ１５ｐが形成されている。金属板材１１Ａは、（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１マグネシウム合金展伸材からなり、平面部の厚さｔ１２が０．７ｍｍ、鍛造後の筐体形状を見込んだ形状とされている。
【００２２】
（Ｂ）ボス仮接合
図１（Ｂ）で、金属板材１１Ａが、Ｘ−Ｙステージ付き自動スタッド溶接装置（図示せず）の保持台２３ａ上に配置された後、把持具２３ｂで把持されたボスの素材１５が、正確に位置決めされ、金属板材１１Ａに押圧（Ｐ１）しつつ、スタッド溶接されている。これにより、金属板材１１Ａとボス１５とが仮接合され、ボス仮接合材１１Ｂとされている。
【００２３】
（Ｃ）鍛造
図１（Ｃ）で、２４ａは下型、２４ｂは上型、２４ｃは金型キャビティである。下型２４ａ、上型２４ｂともに加熱保持され、鍛造前のボス仮接合材１１Ｂも加熱保持されている。ボス仮接合材１１Ｂは、下型２４ａ上に載置された後、上型２４ｂが下降され、適切な鍛造速度、荷重（Ｐ２）で鍛造されている。そして、鍛造加工が施された後、ボス１５の体積がＶ２で、根元になだらかな半径Ｒが付与された鍛造材１１Ｃとされている。鍛造材１１Ｃには、周辺にバリが発生するので、このバリを除去するトリミング処理が行われ、次いで、ボス１５へのネジ孔ほかの機械加工（図示せず）が施され、さらに表面処理が施され、筐体とされている。そして、実施の形態１に係る筐体の製造方法により得られた筐体は、ボス１５にかかるねじりや曲げ応力に耐え得るようになる。
【００２４】
（実施の形態２）
図２は、実施の形態２に係る筐体の製造方法を示し、（Ａ）は、素材となるボス１５と金属板材１１Ａ、（Ｂ）は、金属板材１１Ａの所定部位に素材となるボス１５を仮接合している状態、（Ｃ）は、仮接合したボス１５を金属板材１１と共に鍛造を施している状態の、左側は各工程の断面図、右側は成形体の断面図である。なお、各工程（Ａ）〜（Ｃ）ごとに、別体から一体に、また要部肉厚は変化するのであるが、説明の簡略化のため、各工程（Ａ）〜（Ｃ）を通じ、同符号で示している。
【００２５】
（Ａ）素材
図２（Ａ）で、素材となるスタッド１５は、アルミニウム合金からなり、外径ｄがφ６ｍｍ、高さｈが、鍛造加工後のボス１５の体積（Ｖ２）に対してその体積Ｖ１を１．２倍とした７．９ｍｍとされ、その下端に微小突起のチップ１５ｐが形成されている。金属板材１１Ａは、アルミニウム合金展伸材からなり、平面部の厚さｔ１２が０．７ｍｍ、鍛造後の筐体形状を見込んだ形状とされている。
【００２６】
（Ｂ）ボス仮接合
図２（Ｂ）で、Ｘ−Ｙステージ付き自動スタッド溶接装置（図示せず）の保持台２３ａには、後述の仮接合する部位に窪み２３ｐを設けている。そして、金属板材１１Ａが、この保持台２３ａ上に配置された後、把持具２３ｂで把持されたボスの素材１５が、正確に位置決めされ、金属板材１１Ａに押圧（Ｐ１）しつつ、スタッド溶接されている。これにより、金属板材１１Ａとボス１５とが仮接合され、突起部１１ｐが僅かに形成されたボス仮接合材１１Ｂとされている。
【００２７】
（Ｃ）鍛造
図２（Ｃ）で、２４ａは下型、２４ｂは上型、２４ｃは金型キャビティである。下型２４ａ、上型２４ｂともに加熱保持され、突起部１１ｐが僅かに形成されたボス仮接合材１１Ｂも加熱保持されている。突起部１１ｐが僅かに形成されたボス仮接合材１１Ｂは、下型２４ａ上に載置された後、上型２４ｂが下降され、適切な鍛造速度、荷重（Ｐ２）で鍛造されている。そして、鍛造加工が施された後、ボス１５の体積がＶ２で、根元になだらかな半径Ｒが付与され、しかも、突起部（１１ｐ）が無くなり平坦となった鍛造材１１Ｃとされている。鍛造材１１Ｃには、前述した実施の形態１と同様に、トリミング処理、機械加工、表面処理などが施され、筐体とされている。そして、実施の形態２に係る筐体の製造方法により得られた筐体は、ボス１５にかかるねじりや曲げ応力に耐え得るようになる。
【００２８】
（実施の形態３）
図３は、実施の形態３に係る筐体の製造方法を示し、（Ａ）は、素材となるボス１５と金属板材１１Ａ、（Ｂ）は、金属板材１１Ａの所定部位に素材となるボス１５を仮接合している状態、（Ｃ）は、仮接合したボス１５を金属板材１１と共に鍛造を施している状態の、左側は各工程の断面図、右側は成形体の断面図である。
【００２９】
（Ａ）素材
図３（Ａ）で、素材となるスタッド１５は、（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１マグネシウム合金からなり、外径ｄは先端φ６ｍｍで根元φ７ｍｍと勾配（テーパ）１５ｔを形成し、高さｈが、鍛造加工後のボス１５の体積（Ｖ２）に対してその体積Ｖ１を１．２倍とした８．０ｍｍとされ、その下端に微小突起のチップ１５ｐが形成されている。金属板材１１Ａは、（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１マグネシウム合金展伸材からなり、平面部の厚さｔ１２が０．８ｍｍ、鍛造後の筐体形状を見込んだ形状とされている。
【００３０】
（Ｂ）ボス仮接合
図３（Ｂ）で、金属板材１１Ａが、Ｘ−Ｙステージ付き自動スタッド溶接装置（図示せず）の保持台２３ａ上に配置された後、把持具２３ｂで把持されたボスの素材１５が、正確に位置決めされ、金属板材１１Ａに押圧（Ｐ１）しつつ、スタッド溶接されている。スタッド溶接のとき、把持具２３ｂは、吸引装置によりボスの素材１５を吸引しつつ勾配（テーパ）１５ｔを把持している。
【００３１】
（Ｃ）鍛造
図３（Ｃ）で、２４ａは下型、２４ｂは上型、２４ｃは金型キャビティである。下型２４ａ、上型２４ｂともに加熱保持され、勾配（テーパ）１５ｔが形成されたボス仮接合材１１Ｂも加熱保持されている。勾配（テーパ）１５ｔが形成されたボス仮接合材１１Ｂは、下型２４ａ上に載置された後、上型２４ｂが下降され、適切な鍛造速度、荷重（Ｐ２）で鍛造されている。そして、鍛造加工が施された後、ボス１５の体積がＶ２で、根元になだらかな半径Ｒが付与され、テーパ１５ｔが形成された鍛造材１１Ｃとされている。鍛造材１１Ｃには、前述した実施の形態１と同様に、トリミング処理、機械加工、表面処理などが施され、筐体とされている。実施の形態３に係る筐体の製造方法は、勾配（テーパ）１５ｔが形成されたボス仮接合材１１Ｂに、鍛造加工を施すので、鍛造荷重を少なくして鍛造設備を小型化、また省エネを図ることができる。そして、実施の形態３に係る筐体の製造方法により得られた筐体は、ボス１５にかかるねじりや曲げ応力に耐え得るようになる。
【００３２】
（実施の形態４）
図４は、実施の形態４に係るノートパソコン用の筐体１１を示し、（ａ）はヒンジの取付面１３側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）でのＸ−Ｘ断面図、（ｃ）は（ａ）でのＹ−Ｙ断面図、（ｄ）は（ｃ）でのＺ部拡大図である。図４で、筐体１１は、マグネシウム合金からなり、略矩形状の平面部１２と、この平面部１２の一部の角隅に補強面１３と、平面部１２の両側に立設する側壁１４とを備えている。補強面１３には、ヒンジ（図示せず）が取り付られるボス１５ａ〜１５ｄが、スタッド溶接により接合されている。そして、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３が、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２より厚肉に形成され、かつ、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４が、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３と同じかまたは厚肉に形成されている。具体的には、筐体１１は、（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１マグネシウム合金からなり、平面視で、幅Ｗが２６０ｍｍ、奥行きＤが２１０ｍｍ、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２が０．７ｍｍ、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３が０．９ｍｍ、補強面１３の寸法が（Ｅ）４０ｍｍ×（Ｆ）２５ｍｍ、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４が１．２ｍｍで、側壁の高さＨが１０ｍｍとされている。前後壁１６の中央部の主要部肉厚ｔ１２は、平面部１２の肉厚ｔ１２と同じにされている。また、補強面１３に接合されるボス１５ａ〜１５ｄは、外径が６ｍｍとしてスタッド溶接後、鍛造加工が施され、ヒンジ（図示せず）を固定するための雌ねじ１５ｓが形成されている。このように、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３が０．９ｍｍと、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２の０．７ｍｍより厚肉に形成されているので、補強面１３の強度と曲げ剛性が向上されている。さらに、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４が１．２ｍｍと、補強面１３の主要部肉厚ｔ１３の０．９ｍｍより厚肉に形成されているので、筐体１１全体の強度と曲げ剛性が向上されている。したがって、筐体１１が、ヒンジ（図示せず）を介して開閉され、ボス１５にねじりや曲げ応力が集中し、しかも繰り返しかかっても、疲労によってボス１５が変形したり、変形が進んでボス１５の根元などへの亀裂の発生が防止されている。これにより、ノートパソコンの筐体として意匠性が確保され、また表示部開閉のためのヒンジ機能が損なわれなくなっている。
【００３３】
次に、図５に基づき、図４に示した筐体１１の製造方法について説明する。図５で、（Ａ）は、ボスの素材１５ａ〜１５ｄと展伸材１１Ａ、（Ｂ）は、所定部位にボスの素材１５ａ〜１５ｄをスタッド溶接している状態、（Ｃ）は、スタッド溶接後、鍛造加工を施している状態の、左側は各工程の断面図、右側は成形体の平面図である。なお、各工程（Ａ）〜（Ｃ）ごとに、別体から一体に、また要部肉厚は変化するのであるが、説明の簡略化のため、各工程（Ａ）〜（Ｃ）を通じ、同符号で示している。
【００３４】
（Ａ）素材
図５（Ａ）で、スタッド１５ａ〜１５ｄは、（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１マグネシウム合金からなり、外径ｄがφ５ｍｍ、高さｈが、鍛造加工後のボス１５ａ〜１５ｄに対して各々その体積を１．１倍とした７．７ｍｍとされ、その先端に微小突起のチップ１５ｐが形成されている。展伸材１１Ａは、押出加工後、切断された（ＡＳＴＭ規格）ＡＺ３１マグネシウム合金からなり、中央部の厚さｔ１２が０．７ｍｍ、中間部の厚さｔ1３が０．９ｍｍ、外側の厚さｔ１４が１．１ｍｍで、３段に肉厚が増された不等肉厚材となっている。マグネシウム合金板１１Ａは、鍛造後の筐体形状を見込んだ形状とされ、幅Ｗｂが３００ｍｍ、奥行きＤｂが２５Ｏｍｍ、隅角にＲａ加工が施されている。
【００３５】
（Ｂ）ボス仮接合
図５（Ｂ）で、Ｘ−Ｙステージ付きの自動スタッド溶接装置（図示せず）の保持台２２ａ上に載置された展伸材１１Ａに、把持具で把持されたスタッド１５ａ〜１５ｄが、各々、正確に位置決めされた後、スタッド溶接されている。これにより、展伸材１１Ａと４個のスタッド１５ａ〜１５ｄが仮接合されている。
【００３６】
（Ｃ）鍛造
図５（Ｃ）で、２４ａは下型、２４ｂは上型である。下型２４ａ、上型２４ｂともに３８０℃に加熱保持され、鍛造前の展伸材１１Ａとスタッド１５ａ〜１５は、４３０℃に加熱されている。ボス仮接合材１１Ｂは、下型２４ａ上に載置された後、上型２４ｂが下降され、鍛造速度３０ｓｐｍ、荷重９０００ｋＮで鍛造加工が施されている。鍛造加工後、鍛造材１１Ｃは、側壁１４が立ち上げられ、平面部１２の主要部肉厚ｔ１２が０．７ｍｍ、ボス１５が形成される面１３の主要部肉厚ｔ１３が０．９ｍｍ、側壁１４の主要部肉厚ｔ１４が１．１ｍｍ、図示しないが、ボス１５ａ〜１５ｄの根元にはなだらかなＲが付与されている。鍛造材１１Ｃには、周辺にバリが発生するので、このバリを除去するトリミング処理が行われ、次いで、ボス１５への雌ねじ（１５ｓ）ほかの機械加工（図示せず）が施され、さらに、仮防食の後、塗装や陽極酸化皮膜処理などの表面処理が施され、図４に示す筐体１１とされている。
【００３７】
上記（Ａ）〜（Ｃ）の製造工程によれば、平面部１２とボス１５とをスタッド溶接で仮接合し、次いで鍛造加工を施しているので、スタッド溶接のみ、または摩擦圧接のみでは発生しやすいブローホールがないので、機械的性質のバラツキがない筐体１１とすることができる。また、不等肉厚とした展伸材１１Ａに鍛造加工を施すことで、部位ごとに所望の所定肉厚とした筐体１１を容易に得ることができる。
【００３８】
（実施の形態５）
図６は、実施の形態６に係る筐体を示し、（ａ）は平面部１２を平坦とした筐体１１、また（ｂ）は平面部１２を突出させた筐体１１の一部断面図である。図６（ａ）（ｂ）で、各筐体１１は、平面部１２から側壁１４側に傾斜する接続面１２ｂを有し、この接続面１２ｂの一部にボス１５が形成されている。実施の形態５に係る筐体１１によれば、ボス１５が側壁１４側に近接しているので、曲げ剛性が向上され、ボス１５にねじりや曲げ応力が集中して繰り返しかかっても、疲労によってボス１５が変形したりせず、また亀裂の発生が防止されるので、ノートパソコンなどの筐体での意匠性が確保され、また表示部開閉のためのヒンジ機能が損なわれなくなる。なお、実施の形態５の筐体１１は、前述した実施の形態１〜４の鍛造における、下型２４ａ、上型２４ｂのキャビティ２４ｃの形状を変えることで容易に得ることができる。
【実施例】
【００３９】
実施の形態４に係る筐体１１を作製し、実施例１とした。一方、特許文献１に提案される、図８に示す方法により、実施例１と同じ形状・寸法で筐体を作製し、比較例１とした。また、特許文献２に提案される、図９に示す方法により、実施例１と同じ形状・寸法で筐体を作製し、比較例２とした。次いで、実施例１、比較例１、および比較例２の各筐体に所定の機械加工を施した後、筐体表面に黒色塗装を施した。次いで、試験治具（図示せず）により、図７に示すノートパソコン７０を模して開閉耐久試験を行った。この開閉耐久試験は、試験治具（本体７７に相当）に設けたヒンジ７８の取付部７８ａを各筐体のボスに小ネジで取り付けて完全拘束し、ヒンジトルクを０．５２Ｎｍ、開き角度Θ１を１３５度として１５，０００回と、全開き角度Θ２を１８０度として３，０００回行った。そして、開閉耐久試験後、（１）ボスの変形による黒色塗装を施した筐体表面の、意匠性への影響が無いものを優（○）、意匠性への影響が有るものを劣（×）として、また、（２）ボスの根元への亀裂などの発生がなく、ヒンジ機能が損なわれないと思われるものを優（○）、ボスの根元に亀裂の発生が見られ、ヒンジ機能が損なわれると思われるものを劣（×）として、評価した。その結果、実施例１は、（１）（２）とも優（○）であった。一方、比較例１と比較例２は何れも、（１）（２）が劣（×）であった。
【００４０】
なお、実施の形態１〜５、および実施例では、金属板材として軽合金により説明したが、本発明は軽合金に限らず、チタン合金、ステンレス材を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施の形態１に係る筐体の製造方法を示し、（Ａ）は、素材となるボス１５と金属板材１１Ａ、（Ｂ）は、金属板材１１Ａの所定部位に素材となるボス１５を仮接合している状態、（Ｃ）は、仮接合したボス１５を金属板材１１と共に鍛造を施している状態の、左側は各工程の断面図、右側は成形体の断面図である。
【図２】実施の形態２に係る筐体の製造方法を示し、（Ａ）は、素材となるボス１５と金属板材１１Ａ、（Ｂ）は、金属板材１１Ａの所定部位に素材となるボス１５を仮接合している状態、（Ｃ）は、仮接合したボス１５を金属板材１１と共に鍛造を施している状態の、左側は各工程の断面図、右側は成形体の断面図である。
【図３】実施の形態３に係る筐体の製造方法を示し、（Ａ）は、素材となるボス１５と金属板材１１Ａ、（Ｂ）は、金属板材１１Ａの所定部位に素材となるボス１５を仮接合している状態、（Ｃ）は、仮接合したボス１５を金属板材１１と共に鍛造を施している状態の、左側は各工程の断面図、右側は成形体の断面図である。
【図４】実施の形態４に係るノートパソコン用の筐体１１を示し、（ａ）はヒンジの取付面１３側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）でのＸ−Ｘ断面図、（ｃ）は（ａ）でのＹ−Ｙ断面図、（ｄ）は（ｃ）でのＺ部拡大図である。
【図５】実施の形態４に係る筐体の製造工程の説明図を示し、（Ａ）は、ボスの素材１５ａ〜１５ｄと展伸材１１Ａ、（Ｂ）は、所定部位にボスの素材１５ａ〜１５ｄをスタッド溶接している状態、（Ｃ）は、スタッド溶接後、鍛造加工を施している状態の、左側は各工程の断面図、右側は成形体の平面図である。
【図６】実施の形態６に係る筐体を示し、（ａ）は平面部１２を平坦とした筐体１１、また（ｂ）は平面部１２を突出させた筐体１１の一部断面図である。
【図７】ノートパソコンの一例の側面図である。
【図８】特許文献１に提案される、（ａ）はスタッド溶接を説明するための概略図、（ｂ）はスタッド溶接後の溶接部の断面図である。
【図９】特許文献２に提案される製造工程を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１、７１：筐体（背面筐体、電子機器用筐体）
１１Ａ：金属板材、または展伸材
１１Ｂ：ボス仮接合材
１１Ｃ：鍛造材
１１ｐ：突起部
１２：平面部
１２ｂ：接続面
１３：補強面
１４：側壁
１５（１５ａ〜１５ｄ）、７５、８５、９５：ボス、またはボスの素材
１５ｐ、８５ｐ：チップ
１５ｓ：雌ねじ
１５ｔ：勾配（テーパ）
２３ａ、８３：保持台
２３ｂ：把持具
２３ｐ、８３ｐ：窪み
２４ａ：下型
２４ｂ：上型
２４ｃ：金型キャビティ
７０：ノートパソコン
７２：表示部
７２ａ：上端
７３：液晶表示装置
７３ａ：表示面
７６：枠筐体
７７：本体
７８：ヒンジ
７８ａ：取付部
８１、９１：アルミニウム板
８１ｆ：表面
８１ｐ：溶接跡
８４：飛散物（スパッタ）
８６：ばね
８７：コンデンサ
８７ａ：結線
８７ｂ：スイッチ
９１ａ、９５ａ：低融点金属層
９３：フィレット
Ｄ、Ｄｂ：奥行き
ｄ：ボスの外径
Ｅ×Ｆ：補強面の寸法
ｈ：ボスの高さ
Ｐ１：押圧
Ｐ２：荷重
Ｒ：なだらかな半径
ｔ１２：平面部の主要部肉厚（中央部の厚さ）
ｔ１３：厚肉とした平面部の主要部肉厚（中間部の厚さ）
ｔ１４：側壁の主要部肉厚（外側の厚さ）
Θ１：開き角度
Θ２：全開き角度
Ｖ１：鍛造加工前のボス素材の体積
Ｖ２：鍛造加工後のボスの体積
Ｗ、Ｗｂ：幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板材の平面部にボスを備える電子機器用筐体であって、前記金属板材とボスの素材とが仮接合された後、鍛造加工が施されていることを特徴とする電子機器用筐体。
【請求項２】
前記筐体は、略矩形状の前記平面部と該平面部の両側に立設する側壁とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器用筐体。
【請求項３】
前記平面部は、前記側壁側に傾斜する接続面を有し、該接続面の一部にボスが形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電子機器用筐体。
【請求項４】
前記筐体は、その内面に液晶表示装置を収納する、ノートパソコン用の背面筐体であることを特徴とする請求項１乃至請求項３何れかに記載の電子機器用筐体。
【請求項５】
前記ボスが、ヒンジを取り付けるためのヒンジ取付ボスであることを特徴とする請求項１乃至請求項４何れかに記載の電子機器用筐体。
【請求項６】
前記筐体は、軽合金からなり、前記平面部の主要部肉厚が０．５〜０．８ｍｍ、前記ボスは、先端部の外径が４〜１０ｍｍ、高さが２〜１０ｍｍに形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５何れかに記載の電子機器用筐体。
【請求項７】
金属板材の平面部にボスを備える電子機器用筐体の製造方法であって、前記金属板材とボスの素材とが仮接合された後、鍛造加工が施されていることを特徴とする電子機器用筐体の製造方法。
【請求項８】
前記金属板材とボスの素材との仮接合は、前記金属板材が保持台上に配置され、該金属板材とボスの素材とがスタッド溶接して行われることを特徴とする請求項９に記載の電子機器用筐体の製造方法。
【請求項９】
前記保持台上の前記仮接合する部位に、窪みを設けてスタッド溶接されることを特徴とする請求項８に記載の電子機器用筐体の製造方法。
【請求項１０】
前記鍛造加工の前、前記ボスの素材はその外周に勾配が形成されていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の電子機器用筐体の製造方法。
【請求項１１】
前記筐体は、軽合金からなり、前記ボスは、先端部の外径が４〜１０ｍｍ、高さが２〜１０ｍｍで、前記ボスの素材の体積が、鍛造加工後のボスの体積に対して１．０５〜１．５とされていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の電子機器用筐体の製造方法。
【請求項１】
金属板材の平面部にボスを備える電子機器用筐体であって、前記金属板材とボスの素材とが仮接合された後、鍛造加工が施されていることを特徴とする電子機器用筐体。
【請求項２】
前記筐体は、略矩形状の前記平面部と該平面部の両側に立設する側壁とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器用筐体。
【請求項３】
前記平面部は、前記側壁側に傾斜する接続面を有し、該接続面の一部にボスが形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電子機器用筐体。
【請求項４】
前記筐体は、その内面に液晶表示装置を収納する、ノートパソコン用の背面筐体であることを特徴とする請求項１乃至請求項３何れかに記載の電子機器用筐体。
【請求項５】
前記ボスが、ヒンジを取り付けるためのヒンジ取付ボスであることを特徴とする請求項１乃至請求項４何れかに記載の電子機器用筐体。
【請求項６】
前記筐体は、軽合金からなり、前記平面部の主要部肉厚が０．５〜０．８ｍｍ、前記ボスは、先端部の外径が４〜１０ｍｍ、高さが２〜１０ｍｍに形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５何れかに記載の電子機器用筐体。
【請求項７】
金属板材の平面部にボスを備える電子機器用筐体の製造方法であって、前記金属板材とボスの素材とが仮接合された後、鍛造加工が施されていることを特徴とする電子機器用筐体の製造方法。
【請求項８】
前記金属板材とボスの素材との仮接合は、前記金属板材が保持台上に配置され、該金属板材とボスの素材とがスタッド溶接して行われることを特徴とする請求項９に記載の電子機器用筐体の製造方法。
【請求項９】
前記保持台上の前記仮接合する部位に、窪みを設けてスタッド溶接されることを特徴とする請求項８に記載の電子機器用筐体の製造方法。
【請求項１０】
前記鍛造加工の前、前記ボスの素材はその外周に勾配が形成されていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の電子機器用筐体の製造方法。
【請求項１１】
前記筐体は、軽合金からなり、前記ボスは、先端部の外径が４〜１０ｍｍ、高さが２〜１０ｍｍで、前記ボスの素材の体積が、鍛造加工後のボスの体積に対して１．０５〜１．５とされていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の電子機器用筐体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−５０４２４（Ｐ２００７−５０４２４Ａ）
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３７０１１（Ｐ２００５−２３７０１１）
【出願日】平成１７年８月１７日（２００５．８．１７）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月１７日（２００５．８．１７）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
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