JP2015142971A - 複合部材、及び複合部材の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】金属板と樹脂部材とが強固に接合された複合部材及びその製造方法を提供する。
【解決手段】曲げ加工による曲げ部を有する金属板と、前記曲げ部の少なくとも一部に接合される樹脂部材とを備え、前記金属板は、前記曲げ部の内側に形成された開口部と前記曲げ部の外側から前記開口部に向かって先細りとなるテーパー状の凹部とを有し、前記樹脂部材は、前記凹部内に充填される内側樹脂部と、前記内側樹脂部と連続して、前記開口部の縁部を経て前記曲げ部の内面に及ぶように形成される露出樹脂部とを有する複合部材。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯用電気機器の筐体などに好適に利用できる複合部材、及びその複合部材の製造方法に関する。
携帯用電気機器の筐体は、その使用態様に応じて種々の後付け部品（例えば、ＩＣチップを実装した基板やモニターなど）が取り付けられることが一般的であり、筐体が金属部材で構成される場合、後付け部品の取付部を有することが望まれる。特許文献１には、マグネシウム合金の圧延板の縁部に、取付部として樹脂部材を備えるマグネシウム合金部材が開示されている。具体的には、マグネシウム合金の圧延板に貫通孔が形成され、この貫通孔の内面を埋めるように樹脂部材が接合されて、かつその樹脂部材が圧延板の一方の面と他方の面に至ることで、樹脂部材が圧延板に強固に接合されたマグネシウム合金部材である。このマグネシウム合金部材は、例えば、圧延板に打ち抜きにより貫通孔を形成し、この貫通孔を形成した圧延板を金型に配置した後、金型内に樹脂をインサート成形して製造される。
特開２０１０−６９６９９号公報
上記特許文献１の技術では、樹脂部材は、圧延板に形成された貫通孔の内周面から圧延板の両面に至って形成されて固定されるため、圧延板の両面に樹脂部材による盛り上がりが形成される。筐体の使用態様によっては、圧延板（金属板）の一面にのみ樹脂部材を備える形態が望まれる。例えば、筐体内部に部品を取り付ける場合、筐体の外側に樹脂部材を形成する必要はない。そこで、金属板の外側面に至って樹脂部材を形成せずに、金属板と樹脂部材とを強固に接合できる複合部材が望まれる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的の一つは、金属板と樹脂部材とが強固に接合された複合部材を提供することにある。また、本発明の別の目的は、金属板と樹脂部材とが強固に接合された複合部材を効率的に得られる複合部材の製造方法を提供することにある。
本発明の複合部材は、曲げ加工による曲げ部を有する金属板と、前記曲げ部の少なくとも一部に接合される樹脂部材とを備える。前記金属板は、前記曲げ部の内側に形成された開口部と前記曲げ部の外側から前記開口部に向かって先細りとなるテーパー状の凹部とを有する。前記樹脂部材は、前記凹部内に充填される内側樹脂部と、前記内側樹脂部と連続して、前記開口部の縁部を経て前記曲げ部の内面に及ぶように形成される露出樹脂部とを有する。
本発明の複合部材の製造方法は、以下の工程を備える。
（Ａ）平板状の金属板を準備する準備工程。
（Ｂ）前記金属板の曲げ加工を施す箇所の少なくとも一部に、開口部を有する凹部を形成する凹部形成工程。
（Ｃ）前記開口部を曲げの内側にして、前記金属板に曲げ加工を施す曲げ工程。
（Ｄ）前記凹部内に樹脂を充填すると共に、前記開口部の縁部を経て前記金属板の曲げの内面に及ぶように樹脂を成形する樹脂充填工程。
本発明の複合部材は、金属板と樹脂部材とが強固に接合される。
本発明の複合部材の製造方法は、金属板と樹脂部材とが強固に接合された複合部材を効率的に得られる。
実施形態１に係る複合部材を製造する方法を模式的に説明する工程説明図である。 実施形態１に係る複合部材と後付け部品との係合状態を例示する概略図である。 実施形態１に係る複合部材と後付け部品との係合状態を例示する概略図である。 実施形態１に係る複合部材における樹脂部材の配置形態を例示する概略図である。 実施形態１に係る複合部材における樹脂部材の配置形態を例示する概略図である。 実施形態２に係る複合部材を示す断面図である。 実施形態３に係る複合部材における樹脂部材の配置形態を例示する概略図である。 実施形態４に係る複合部材を示す断面図である。
［本発明の実施形態の説明］
本発明者らは、金属板と樹脂部材とを接合するにあたり、金属板の一方の面（筐体の外側の面）から他方の面（筐体の内側の面）に向かって先細りとなるテーパー状の凹部を設け、このテーパー状の凹部によって樹脂部材の抜け止め構造を構築することを考えた。テーパーの先細り部分に形成される開口部を境界にして、凹部内と、開口部の縁部を経て筐体の内側の面に及んで樹脂部材を設けることで、テーパー面から筐体の内側の面へと続く領域で、樹脂部材を係止することができる。テーパー状の凹部の形成は、平板状の金属板を準備→金属板に曲げ加工を施して筐体を成形→筐体の平坦部分において筐体の内面から外面に向かって真っ直ぐな凹部を形成→凹部に対してテーパーを形成、という方法が挙げられる。このテーパーの形成は、例えば、真っ直ぐな凹部の形成とは別の切削工程により行われる。
本発明者らは、テーパー状の凹部を効率的に形成することをさらに検討した。その結果、凹部を筐体の角部（曲げ加工による曲げ部分）に形成することで、製造工程を削減できることを見出した。具体的には、平板状の金属板を準備→金属板の平坦部分に真っ直ぐな凹部を形成→凹部の開口部分を曲げの内側にして曲げ加工を施し筐体を成形、という方法を考えた。真っ直ぐな凹部を曲げると、曲げに沿って曲げの外側から内側に向かって先細りとなるテーパー状の凹部が形成されるため、凹部に対してテーパーを切削工具などで形成する工程を省略できるとの知見を得て本発明を完成するに至った。以下、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
（１）実施形態の複合部材は、曲げ加工による曲げ部を有する金属板と、前記曲げ部の少なくとも一部に接合される樹脂部材とを備える。前記金属板は、前記曲げ部の内側に形成された開口部と前記曲げ部の外側から前記開口部に向かって先細りとなるテーパー状の凹部とを有する。前記樹脂部材は、前記凹部内に充填される内側樹脂部と、前記内側樹脂部と連続して、前記開口部の縁部を経て前記曲げ部の内面に及ぶように形成される露出樹脂部とを有する。
上記した実施形態の複合部材によれば、金属板の曲げ部に形成されたテーパー状の凹部が樹脂部材の抜け止め構造となり、金属板の一面（複合部材(筐体)の内側の面）にのみ樹脂部材を設ける場合であっても、金属板と樹脂部材とを強固に接合することができる。それは、凹部の開口部が先細り部分となっており、この先細り面から開口部の縁部を経て曲げ部の内面に及んで樹脂部材が接合されることで、テーパー面から曲げ部の内側の面へと続く領域で内側樹脂部及び露出樹脂部が引っ掛かるためである。よって、内側樹脂部及び露出樹脂部は、開口部を境界にして、曲げの内外のどちら側に力を加えたとしても、上記領域で引っ掛かるため、樹脂部材が金属板から外れ難い。
（２）実施形態の複合部材としては、前記凹部が貫通孔であることが挙げられる。
凹部が貫通孔であることで、複合部材を外側から見たときに、金属と樹脂の双方の質感を有することができる。樹脂に金属質感を有する塗装を施すことで、金属板と樹脂部材とを一様な材質であるかのような意匠とすることもできる。樹脂の色を変えたり、樹脂に装飾を施すことで、意匠性を高められる。また、貫通孔により部分的に金属が抜けていることで、貫通孔の箇所を電磁波の伝播個所として利用できる。例えば、金属板の内側における貫通孔の近傍にアンテナを配置すれば、アンテナが送受信する電磁波を金属板が遮蔽することがない。
（３）実施形態の複合部材としては、前記凹部が溝であることが挙げられる。
凹部が溝であることで、複合部材の外側に孔は存在しないため、複合部材を外側から見たときに、外側は全体に亘って金属質感を有することができる。
（４）実施形態の複合部材としては、前記金属板は、前記露出樹脂部が充填される嵌合凹部を備えることが挙げられる。
露出樹脂部が嵌合凹部に充填されることで、金属板と露出樹脂部との接合面積が広くなるし、金属板に引っ掛かるため、より金属板から樹脂部材が外れ難くなる。また、複合部材の内面において、露出樹脂部と金属板の内面とを面一とでき、内部空間を広くできる。
（５）実施形態の複合部材としては、前記複合部材が、電気機器の筐体であることが挙げられる。
本実施形態の複合部材は、金属板と樹脂部材とが強固に接合されているため、携帯機器やパソコンの筐体といった、各種の後付け部品を取り付けることが望まれる電気機器の筐体に好適に利用することができる。
（６）実施形態の複合部材の製造方法は、以下の工程を備える。
（Ａ）平板状の金属板を準備する準備工程。
（Ｂ）前記金属板の曲げ加工を施す箇所の少なくとも一部に、開口部を有する凹部を形成する凹部形成工程。
（Ｃ）前記開口部を曲げの内側にして、前記金属板に曲げ加工を施す曲げ工程。
（Ｄ）前記凹部内に樹脂を充填すると共に、前記開口部の縁部を経て前記金属板の曲げの内面に及ぶように樹脂を成形する樹脂充填工程。
上記した実施形態の複合部材の製造方法によれば、曲げ加工を利用して凹部にテーパーを形成することができるため、複合部材を効率的に製造することができる。凹部にテーパーを形成するには、真っ直ぐな凹部を形成し、その凹部にドリルなどでテーパーを形成することが一般的と考えられる。本実施形態の製造方法では、平板状の金属板に真っ直ぐな凹部を形成し、金属板に曲げ加工を施して筐体を成形する際に、凹部の開口部を曲げの内側とすることで、凹部に容易にテーパーを形成することができる。真っ直ぐな凹部を曲げると、曲げに沿って曲げの外側から内側に向かって先細りとなるテーパー状の凹部に塑性変形されるため、凹部に切削工具などでテーパーを形成する工程を省略でき、生産性を向上できる。特に、テーパー状の凹部を曲げにより形成された角部の稜線方向に沿って複数形成するに当たり、本実施形態の複合部材の製造方法は効果的となる。
（７）実施形態の複合部材の製造方法としては、前記準備工程は、素材板を所定の形状に打ち抜いて前記平板状の金属板とする打ち抜き工程を備え、前記打ち抜き工程と同時に前記凹部形成工程を行い、前記素材板の両面に貫通する貫通孔を穿孔して凹部を形成することが挙げられる。
凹部が貫通孔である場合、素材板を打ち抜く打ち抜き工程と同時に、貫通孔を穿孔することで、効率的にテーパー状の貫通孔（凹部）を形成することができる。特に、テーパー状の貫通孔を複数形成する際には、複数の貫通孔を同時に穿孔することができ、これら貫通孔の一方の開口部を曲げの内側にして曲げ加工を施すことで、複数の貫通孔にテーパーを形成することができるため、効率的にテーパー状の貫通孔を形成することができる。
（８）実施形態の複合部材として、上記（６）または（７）の実施形態の複合部材の製造方法によって製造されたものを提案する。
実施形態の複合部材は、金属板の曲げ部に形成されたテーパー状の凹部が樹脂部材の抜け止め構造となり、金属板と樹脂部材とを強固に接合することができる。また、金属板に真っ直ぐな凹部を形成し、金属板から筐体を成形する際の曲げ加工を利用して、凹部にテーパーを形成するため、効率的に複合部材を製造でき、生産性に優れる。
［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態の詳細を、以下に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。図において、同一符号は、同一名称物を示す。
＜実施形態１＞
《複合部材》
本実施形態の複合部材１は、図１の下図に示すように、金属板２０と樹脂部材３０とが、金属板２０の曲げ加工が施された曲げ部２１の箇所において接合されている。
〔金属板〕
金属板の材質は、例えば、純マグネシウム、マグネシウム合金、純チタニウム、チタニウム合金、純アルミニウム、アルミニウム合金、純鉄、鉄合金（鋼、ステンレス鋼を含む）が挙げられる。これらの金属はいずれも、ヤング率：４０ＧＰａ以上、０．２％耐力：１５０ＭＰａ以上、熱膨張率：８×１０−６／Ｋ以上を満たし、剛性が高く、凹みや反りなどの変形が生じ難く、長期に亘り形状を維持し易い。
特に、金属板の少なくとも一部が純マグネシウム、マグネシウム合金、純チタニウム、及びチタニウム合金の少なくとも一種から構成された形態であると、これらの金属が強度や剛性に優れることから、金属板を薄肉化し易い。また、純マグネシウム、マグネシウム合金、純チタニウム、チタニウム合金は、鉄や鉄合金よりも軽量であることから、複合部材を軽量化し易い。
とりわけマグネシウムやマグネシウム合金は、比強度、比剛性が高いため、高強度で高剛性な複合部材とし易い。マグネシウムは、Ｍｇ及び不可避不純物からなるもの、マグネシウム合金は、例えば、Ａｌ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｂｅ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｙ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｓｎ，Ｌｉ，Ｚｒ，Ｃｅ，Ｎｉ，Ａｕ及び希土類元素（Ｙ，Ｃｅを除く）から選択される１種以上の元素を合計で０．０１質量％以上２０質量％以下含有し、残部がＭｇ及び不可避不純物からなるものが挙げられる。特に、Ａｌを含有するマグネシウム合金は、耐食性に優れる上に強度といった機械的特性にも優れて好ましい。Ｍｇ−Ａｌ系合金のより具体的な組成は、例えば、ＡＳＴＭ規格におけるＡＺ系合金（Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金、Ｚｎ：０．２質量％〜１．５質量％）、ＡＭ系合金（Ｍｇ−Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ｍｎ：０．０５質量％〜０．５質量％）、ＡＳ系合金（Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ｓｉ：０．３質量％〜４．０質量％）、Ｍｇ−Ａｌ−ＲＥ（希土類元素）系合金、ＡＸ系合金（Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ系合金、Ｃａ：０．２質量％〜６．０質量％）、ＡＺＸ系合金（Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｃａ系合金、Ｚｎ：０．２質量％〜１．５質量％、Ｃａ：０．１質量％〜４．０質量％）、ＡＪ系合金（Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｒ系合金、Ｓｒ：０．２質量％〜７．０質量％）などが挙げられる。Ａｌの含有量は、３質量％以上とすることが好ましく５．５質量％、更には、７．３質量％以上とすると一層好ましい。但し、Ａｌの含有量が１２質量％を超えると塑性加工性の低下を招くことから、上限は１２質量％とする。Ａｌの含有量は、１１質量％以下、更に、１０．５質量％以下が好ましく、特に８．３質量％〜９．５質量％が好ましい。
金属板の少なくとも一部が純アルミニウム、アルミニウム合金、純鉄、及び鉄合金から選択される少なくとも一種の金属から構成された形態とすることができる。純アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金は、一般に、圧延やプレスなどの塑性加工の加工性に優れるため、所望の形状の塑性加工材を容易に形成することができる。純アルミニウム、アルミニウム合金は軽量であることから、純アルミニウムやアルミニウム合金からなる金属板を備えることで軽量な複合部材とすることができる。純アルミニウムは、Ａｌ及び不可避不純物からなるもの、アルミニウム合金は、例えば、ＪＩＳ Ｈ ４０００（２００６）などに規定されている各種の合金：Ａ１０５０、Ａ５０５２、Ａ５０８３などを利用することができる。純鉄や鉄合金は、一般に強度に優れることから、純鉄や鉄合金からなる金属板を備えることで高強度な複合部材とすることができる。純鉄は、Ｆｅ及び不可避不純物からなるもの、鉄合金は、例えば、炭素と鉄との合金である鋼、更にＮｉやＣｒを含むステンレス鋼、例えば、ＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６などを利用することができる。
金属板２０は、曲げ加工による曲げ部２１を有し、例えば、断面コ状、断面Ｌ状などの形状が挙げられる。複合部材が電気機器の筐体である場合、底板部と、この底板部から立設される側壁部とからなる有底箱状が挙げられ、底板部と側壁部とを繋ぐ角部が曲げ加工によって形成された曲げ部である。曲げ部は、底板部と側壁部の二面を繋ぐ角部のときもあれば、底板部と二つの側壁部の合計三面を繋ぐ角部のときもある。
曲げ部２１には、曲げ部２１に開口部２２を有する凹部２３が形成されている。本実施形態では、凹部２３は、曲げ部２１の内側及び外側の双方にそれぞれ内側開口部２２ｉ及び外側開口部２２ｏを有する貫通孔２３ａである。この貫通孔２３ａは、外側開口部２２ｏから内側開口部２２ｉに向かって先細りとなるテーパー状となっている。つまり、内側開口部２２ｉの大きさが外側開口部２２ｏの大きさよりも小さい断面扇状である。
貫通孔２３ａのテーパーの延長線上の交点における角度θ（図１の下図）は、６０度以上１５０度以下とすることが挙げられる。上記角度θが６０度以上であることで、貫通孔２３ａに樹脂を充填し、かつ曲げ部２１の内面に及ぶように樹脂部材３０を形成したとき、貫通孔２３ａに充填した樹脂が金属板２０から外れ難くできる。この角度θは９０度以上がさらに好ましい。上記角度θが９０度であると、複合部材１を筐体として用いるのに好ましい。上記角度θが大きいほど曲げ部２１の曲げ加工が大きくなるため、１３５度以下が好ましく、１２０度以下がさらに好ましい。
金属板２０は、厚さが０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である任意の形状のものが挙げられる。厚さが０．５ｍｍ以上であることで、貫通孔２３ａのテーパー面と樹脂部材３０との接合面積が広くなるため金属板２０から樹脂部材３０が外れ難くできる。厚さが厚いほど、複合部材１の強度や剛性が高められるため、１．０ｍｍ以上がさらに好ましい。厚さが厚くなるほど複合部材１が大型になるため、３．０ｍｍ以下がさらに好ましい。
金属板は、鋳造、押出、圧延、鍛造、プレス（代表的には、曲げ加工や絞り加工）などの種々の工程を経て製造することができる。製造には、公知の製造条件を適宜利用することができる。得られた金属板は、鋳造材、押出材、圧延材、鍛造材、プレス材、その他の塑性加工材、これらを素材として更に熱処理、研磨、矯正、切削、防食処理、表面加工といった少なくとも一つの処理を施した処理材などの種々の形態が挙げられる。金属板が鋳造材である場合、任意の立体形状を容易に形成できる。鋳造材などを素材として、この素材に押出、圧延、鍛造、プレスなどの塑性加工を施した金属板は、加工硬化により、強度や剛性が更に高い。研磨、矯正、表面加工などを施した金属板は、意匠性に優れる。防食処理を施した金属板は、耐食性に優れる。また、熱処理を施すことで、組成の均質化や塑性加工による歪みの除去などを行え、切削により、所定の大きさや厚さの金属板が得られる。所望の形状、形態となるように金属板を適宜製造して利用するとよい。
〔樹脂部材〕
樹脂部材３０は、金属板２０の貫通孔２３ａ内に充填される内側樹脂部３１と、この内側樹脂部３１と連続して、内側開口部２２ｉの縁部を経て曲げ部２１の内面に及ぶように形成される露出樹脂部３２とを有する。ここでは、樹脂部材３０は、曲げ部２１の外面には及んでおらず、樹脂部材３０（内側樹脂部３１）の外面が金属板２０の外面と面一となっている。樹脂部材３０は、さらに、内側樹脂部３１と連続して、外側開口部２２ｏの縁部を経て曲げ部２１の外面に及ぶように形成されていても構わない（図示せず）。
露出樹脂部３２は、曲げ部２１の内面において、貫通孔２３ａ（内側開口部２２ｉ）の中心軸から少なくとも対向して二方向に形成されることが挙げられる。例えば、複合部材が底板部と側壁部とを有する筐体の場合、底板部及び側壁部とに亘って形成される。露出樹脂部３２は、貫通孔２３ａの内側開口部２２ｉの縁部から曲げ部２１の内面に沿って及ぶ長さ（図１の下図に示す長さｍ）が、貫通孔２３ａの中心軸から内側開口部２２ｉの縁部までの長さ（図１の中図に示す長さｎ）の０．８倍以上となるように設けることが挙げられる。露出樹脂部３２を上記０．８倍以上で形成することで、露出樹脂部３２と金属板２０との接合面積を広くでき、樹脂部材３０が金属板２０から外れ難くできる。具体的には、貫通孔２３ａがテーパー状であることで、内側樹脂部３１が曲げ部２１の内側に抜け難く、露出樹脂部３２が内側開口部２２ｉの縁部から曲げ部２１の内面の広域に及んでいることで、露出樹脂部３２が曲げ部２１の外側に抜け難くなっている。長さｍは、長さｎの０．９倍以上がより好ましく、２倍以上がさらに好ましい。特に、長さｍは、貫通孔２３ａの中心軸から外側開口部２２ｏの縁部までの長さ（図１の中図に示す長さｋ）と同等以上であることが好ましい。それにより樹脂部材３０が金属板２０から外れ難くできる。また、貫通孔２３ａの縁部から曲げ部２１の内面に沿って及ぶ長さｍを貫通孔２３ａの周方向に均等にすることで、後述する後付け部品との係合部の形成位置を決め易い。他に、露出樹脂部３２は、内側開口部２２ｉの縁部から放射状に形成することもできる。
露出樹脂部３２は、金属板２０の内面に沿って厚さが実質的に均一な板状のものが挙げられる。その他、部分的に厚さが異なるもの、例えば、突出部を有することが挙げられる。露出樹脂部３２は、上記板状部分の金属板２０の厚さ方向の厚さが０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることが挙げられる。厚さが０．５ｍｍ以上であることで、後述する後付け部品１００との接合部を形成し易く、その接合面積を広くすることで、複合部材１と後付け部品１００とを外れ難くできる。厚さが厚いほど露出樹脂部３２において上記接合部を形成し易いため、１．０ｍｍ以上がさらに好ましい。厚さが厚くなるほど露出樹脂部３２が大型になるため、３．０ｍｍ以下がさらに好ましい。
樹脂部材３０の材料は、材質の硬度や耐食性、耐久性、耐熱性などを考慮して、複合部材１の用途に応じて適宜選択すれば良く、特に限定されない。例えば、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂、具体例としては、ポリプロピレン樹脂や、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂などを挙げることができる。また、樹脂部材３０の材料としてゴム材料、具体的には、天然ゴム、あるいはイソプレンゴムやスチレンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴムなどの合成ゴムなどを挙げることができる。これらの材料からなる樹脂部材には、フィラーや、カラーバッチなどを配合しても良い。
〔金属板と樹脂部材との接合〕
金属板２０と樹脂部材３０とは、図１の下図に示すように、金属板２０に形成されたテーパー状の凹部２３（貫通孔２３ａ）に内側樹脂部３１が充填され、この内側樹脂部３１と連続して露出樹脂部３２が形成されることで接合される。露出樹脂部３２が、内側開口部２２ｉの縁部を経て曲げ部２１の内面に及ぶように形成されることで、テーパー面の先細り面から曲げ部２１の内側の面へと続く領域で内側樹脂部３１及び露出樹脂部３２が引っ掛かる。よって、上記テーパー状の凹部２３が抜け止め構造となって、金属板２０と樹脂部材３０とが強固に接合される。
《複合部材の製造方法》
本実施形態の複合部材の製造方法は、以下の準備工程、凹部形成工程、曲げ工程、樹脂充填工程を備える。以下、図１に基づいて、各工程を順に説明する。
〔準備工程（打ち抜き工程）〕
まず、平板状の金属板を準備する。この平板状の金属板は、上記金属板の材質の素材板を矩形などの所定の形状に打ち抜いて平板状とする打ち抜き工程によって得ることができる。または、所定の形状に打ち抜き後の金属板を用いることもできる。素材板を打ち抜いて平板状の金属板とする場合、この素材板は、鋳造、押出、圧延、鍛造などの種々の工程を経て製造することができる。
〔凹部形成工程〕
次に、図１の上図に示すように、平板状の金属板２０にパンチＰなどで凹部２３を形成する。ここでは、金属板２０の両面にそれぞれ開口部２２（内側開口部２２ｉ及び外側開口部２２ｏ）を有する貫通孔２３ａを穿孔して凹部２３を形成する。貫通孔２３ａは、後述する曲げ工程において曲げ加工を施す箇所の少なくとも一部に形成する。貫通孔２３ａの形成箇所については、後の複合部材と後付け部品との係合の説明の際に詳述する。
貫通孔２３ａは、開口部２２が円形状や矩形状、楕円形状など種々の形状が挙げられる。貫通孔２３ａの開口部２２の大きさは、貫通孔２３ａに樹脂を充填し、かつ金属板２０の曲げ部２１の内面に及ぶように樹脂部材３０を形成したとき、貫通孔２３ａに充填した樹脂が金属板２０から外れない大きさであればよい。例えば、貫通孔２３ａの開口部２２が円形状の場合、開口部２２の直径は１．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下が挙げられる。
貫通孔２３ａの穿孔は、上記素材板を所定の形状に打ち抜くと同時に行うことができる。上記打ち抜き工程と凹部形成工程とを同時に行うことで、工程を省略でき、効率的に貫通孔２３ａを有する金属板２０を得ることができる。
〔曲げ工程〕
次に、図１の中図に示すように、内側開口部２２ｉを曲げの内側にして、金属板２０に曲げ加工を施す。内側開口部２２ｉを曲げの内側にして曲げ加工を施すことで、曲げに沿って曲げの外側（外側開口部２２ｏ）から曲げの内側（内側開口部２２ｉ）に向かって先細りとなるテーパーが貫通孔２３ａに形成される。
曲げ加工は、内側曲げ半径Ｒと、貫通孔２３ａの内側開口部２２ｉの径ｄとの比率Ｒ／ｄが１．０以下で行うことが挙げられる。この比率Ｒ／ｄが１．０以下で曲げ加工を行うことで、貫通孔２３ａのテーパーの延長線上の交点における角度θを約６０度以上とすることができ、比率Ｒ／ｄが０のときに上記角度θを実質的に９０度とすることができ、複合部材１の内部空間を広くすることができる。よって、貫通孔２３ａに樹脂を充填し、かつ金属板２０の曲げ部２１の内面に及ぶように樹脂部材３０を形成したとき、貫通孔２３ａに充填した樹脂が金属板２０から外れ難くできる。
〔樹脂充填工程〕
次に、図１の下図に示すように、貫通孔２３ａに樹脂を充填すると共に、内側開口部２２ｉの縁部を経て曲げ部２１の内面に及ぶように樹脂を成形する。樹脂の成形は、金属板２０のうち凹部２３の形成箇所近傍を金型に配置し、金型内に未硬化の樹脂を注入する射出成形が挙げられる。
上述した複合部材の製造方法によって製造される複合部材１は、図１の下図に示すように、金属板２０の曲げ部２１に形成されたテーパー状の貫通孔２３ａ内に樹脂（内側樹脂部３１）が充填され、内側樹脂部３１と連続して、内側開口部２２ｉの縁部を経て曲げ部２１の内面に及ぶように樹脂（露出樹脂部３２）が形成される。貫通孔２３ａが内側開口部２２ｉ側に先細りとなるテーパー状であるため、テーパー面から曲げ部２１の内面へと続く領域で内側樹脂部３１及び露出樹脂部３２が引っ掛かることで、金属板２０と樹脂部材３０とを強固に接合することができる。
《複合部材と後付け部品との係合》
樹脂部材３０を後付け部品の取付部とする場合、両者を機械的に接合することができる形状に形成すればよい。
例えば、図２に示すように、樹脂部材３０のうち露出樹脂部３２にねじ加工を施して雌ねじ部ｆｓを形成することが挙げられる。この場合、樹脂部材３０の雌ねじ部ｆｓと後付け部品１００の雄ねじ部ｍｓとを螺合させることで、複合部材１に後付け部品１００を取り付けることができる。逆に、露出樹脂部３２に突出部（図示せず）を形成し、この突出部にねじ加工を施して雄ねじ部を形成することが挙げられる。この場合、後付け部品の雌ねじ部と螺合させることで、複合部材１に後付け部品を取り付けることができる。
その他、図３に示すように、後付け部品１００にテーパー部ｔを形成し、樹脂部材３０のうち露出樹脂部３２にテーパー部ｔの形状に一致する嵌合部ｃを形成することが挙げられる。嵌合部ｃは、後付け部品１００のテーパーｔの形状に対応した円錐台状の中子を用いて形成することができる。この場合、嵌合部ｃは、後付け部品１００の挿入側の開口縁近傍に、嵌合部ｃの内側に突出する薄肉部を設けることが好ましい。この薄肉部が薄くて変形し易いことで、嵌合部ｃを形成する際に中子を取り出すことができ、後付け部品１００を着脱自在とできる。樹脂部材３０がゴム素材で形成されている場合は、この薄肉部の形成は省略してもよい。逆に、露出樹脂部３２に突出部（図示せず）を形成し、この突出部にテーパー部を形成し、後付け部品にテーパー部の形状に一致する嵌合部を形成することが挙げられる。
樹脂部材３０は金属板２０の曲げ部２１の内面に及んで形成されているため、曲げ部２１の内側の角部を保護する役割も果たすことができる。また、本実施形態では、樹脂部材３０のうち内側樹脂部３１が金属板２０の外面の角部に形成されているため、外側の角部を保護することもできる。
金属板２０と樹脂部材３０との接合箇所は、例えば複合部材１が底板部と側壁部とを有する筐体の場合、図４に示すように、金属板２０の曲げ部２１の一部に複数設けることが挙げられる。ここでは、同じ形状の二つの樹脂部材３０を、曲げ部の稜線方向に離間して配置している。図４の上図は、複合部材１を内側から見た図であり、図４の下図は、複合部材１を外側から見た図である。樹脂部材３０のうち露出樹脂部３２の各々は、図４の上図に示すように、曲げ部２１の底板部から側壁部に及ぶように形成され、かつ底板部及び側壁部に沿って互いに等しい長さで形成されている。樹脂部材３０のうち内側樹脂部３１は、図４の下図に示すように、貫通孔に充填されており、内側樹脂部３１の外面が金属板２０の外面と面一となっている。そして、曲げ部２１の外側から内側に向かって先細りするような形状となっている。内側樹脂部３１と露出樹脂部３２とは連続しており、露出樹脂部３２は貫通孔の内側開口部を経て曲げ部２１の内面に及んで形成されているため、内側樹脂部３１と露出樹脂部３２とは金属板２０に引っ掛かって接合されている。
その他、図５に示すように、金属板２０の曲げ部２１に沿って一つの樹脂部材３０を配置することが挙げられる。図５の上図は、複合部材１を内側から見た図であり、図５の中図及び下図は、複合部材１を外側から見た図である。樹脂部材３０のうち露出樹脂部３２は、図５の上図に示すように、曲げ部２１の稜線方向に伸びる断面がＬ型の長尺片状に形成され、かつ貫通孔の中心軸から底板部及び側壁部に沿って伸びる露出樹脂部３２の長さが互いに等しい。樹脂部材３０のうち内側樹脂部３１は、図５の中図に示すように、曲げにより形成される角部の稜線方向に沿って等間隔に離間して配置する形態が挙げられる。つまり、凹部形成工程において、貫通孔を等間隔に三つ穿孔し、樹脂充填工程において、各貫通孔に樹脂を充填して内側樹脂部３１を形成すると共に、各内側樹脂部３１と連続して露出樹脂部３２を一つ形成している。そうすることで、一つの露出樹脂部３２を三か所で固定することになり、樹脂部材３０と金属板２０とをより強固に接合することができる。内側樹脂部３１の他の形態として、図５の下図に示すように、角部の稜線方向に沿って一つ配置する形態が挙げられる。この形態の場合、凹部形成工程において細長い長尺の貫通孔を形成する。貫通孔は、後の曲げ工程において曲げ部２１が形成された際に、曲げ部２１の稜線方向に沿った方向に伸びるように形成する。一つの内側樹脂部３１と連続して一つの露出樹脂部３２を形成している。
複合部材１を外側から見たときに、内側樹脂部３１が見える箇所を所望の位置とすることで、金属と樹脂の双方の質感を有することができ、例えば樹脂の色を変えたり、樹脂に装飾を施すことで、意匠性を高めることができる。また、複合部材１の外側において保護したい部分に内側樹脂部３１を形成することで、金属板２０の曲げによる外側角部を保護することができる。
他に、樹脂部材３０が透明や半透明の場合、金属板２０の内側にＬＥＤ（発光ダイオード）などの照明を配置することで、照明の点灯により樹脂部材３０を介して複合部材１の外側に発光させることができる。さらに、貫通孔が、複合部材１の外側から見て文字形状となるように形成されれば、曲げ部に発光する文字を有するデザインとすることができる。
＜実施形態２＞
図６を参照して実施形態２の複合部材２を説明する。複合部材２の基本的構成は、実施形態１の複合部材１と同様であり、金属板２０の形態のみが異なる。ここでは、この相違点を説明し、その他の構成については説明を省略する。
金属板２０は、樹脂部材３０のうち露出樹脂部３２が充填される嵌合凹部２４を備える。嵌合凹部２４は、図６に示すように、露出樹脂部３２の厚さ分の深さを有することが挙げられる。そうすることで、金属板２０と樹脂部材３０との接合面積が広くなるし、露出樹脂部３２が金属板２０に引っ掛かるため、金属板２０と樹脂部材３０とをより強固に接合できる。また、複合部材２の内面において、露出樹脂部３２の内面と金属板２０の内面とを面一とでき、内部空間を広くできる。ここでは、嵌合凹部２４の深さは、露出樹脂部３２の厚さと等しくしているが、露出樹脂部３２の厚さよりも小さくてもよい。
＜実施形態３＞
図７を参照して実施形態３の複合部材３を説明する。複合部材３の基本的構成は、実施形態２の複合部材２と同様であり、樹脂部材３０の形態のみが異なる。ここでは、この相違点を説明し、その他の構成については説明を省略する。図７の上図は、複合部材３を内側から見た図であり、図７の中図及び下図は、複合部材３を外側から見た図である。
樹脂部材３０のうち露出樹脂部３２は、図７の上図に示すように、曲げ部２１の稜線方向に伸びる断面がＬ型の短片状のＬ型片３２Ｌと、そのＬ型片の略中心に形成された仕切り片３２ｐとを備える。そして、Ｌ型片３２Ｌは、実施形態２で説明した嵌合凹部に配置されている。つまり、複合部材３の内面において、露出樹脂部３２のＬ型片３２Ｌの内面と金属板２０の内面とは面一である。樹脂部材３０のうち内側樹脂部３１は、図５を参照した実施形態１と同様に、一つもしくは二つ以上形成することができる。内側樹脂部３１を二つ形成する場合、図７の中図に示すように、曲げにより形成される角部の稜線方向に沿って仕切り片３２ｐを挟んで配置することが挙げられる。内側樹脂部３１を一つ形成する場合、図７の下図に示すように、角部の稜線方向の中心に仕切り片３２ｐが位置するように配置することが挙げられる。
＜実施形態４＞
図８を参照して実施形態４の複合部材４を説明する。複合部材４の基本的構成は、実施形態１の複合部材１と同様であり、金属板２０の凹部２３の形態のみが異なる。ここでは、この相違点を説明し、その他の構成については説明を省略する。
凹部２３は、曲げ部２１の内側に内側開口部２２ｉを有する溝２３ｂである。つまり、曲げ部２１の外側には開口部を有しておらず、貫通していない。ここでの溝には、ある程度の長さを有する一般的な長尺状の凹部は勿論、開口部が円形の穴も含む。この溝２３ｂは、溝２３ｂの底部から内側開口部２２ｉに向かって先細りとなるテーパー状となっている。このテーパーの傾斜面の角度は実施形態１と同様である。
溝２３ｂの深さは、溝２３ｂに樹脂を充填し、かつ金属板２０の曲げ部２１の内面に及ぶように樹脂部材３０を形成したとき、溝２３ｂに充填した樹脂が金属板２０から外れない深さであればよい。例えば、溝２３ｂの深さは０．２ｍｍ以上３．０ｍｍ以下が挙げられる。
凹部２３が溝２３ｂであることで、複合部材４の外面に貫通孔は存在しないため、複合部材４を外側から見たときに、複合部材４の外側全体に亘って金属質感を有することができる。
本発明の複合部材は、携帯機器やパソコンの筐体といった、各種の部品を取り付けることが望まれる部材に好適に利用することができる。また、本発明の複合部材の製造方法は、各種筐体に用いられる複合部材を得るのに好適に利用可能である。
１，２，３，４ 複合部材
２０ 金属板
２１ 曲げ部
２２ 開口部 ２２ｉ 内側開口部 ２２ｏ 外側開口部
２３ 凹部 ２３ａ 貫通孔 ２３ｂ 溝 ２４ 嵌合凹部
３０ 樹脂部材
３１ 内側樹脂部 ３２ 露出樹脂部 ３２Ｌ Ｌ型片 ３２ｐ 仕切り片
１００ 後付け部品
ｍｓ 雄ねじ部 ｆｓ 雌ねじ部
ｔ テーパー部 ｃ 嵌合部
Ｐ パンチ

Claims (8)

  1. 曲げ加工による曲げ部を有する金属板と、
    前記曲げ部の少なくとも一部に接合される樹脂部材とを備え、
    前記金属板は、
    前記曲げ部の内側に形成された開口部と
    前記曲げ部の外側から前記開口部に向かって先細りとなるテーパー状の凹部とを有し、
    前記樹脂部材は、
    前記凹部内に充填される内側樹脂部と、
    前記内側樹脂部と連続して、前記開口部の縁部を経て前記曲げ部の内面に及ぶように形成される露出樹脂部とを有する複合部材。
  2. 前記凹部は、貫通孔である請求項１に記載の複合部材。
  3. 前記凹部は、溝である請求項１に記載の複合部材。
  4. 前記金属板は、前記露出樹脂部が充填される嵌合凹部を備える請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の複合部材。
  5. 前記複合部材が、電気機器の筐体である請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の複合部材。
  6. 平板状の金属板を準備する準備工程と、
    前記金属板の曲げ加工を施す箇所の少なくとも一部に、開口部を有する凹部を形成する凹部形成工程と、
    前記開口部を曲げの内側にして、前記金属板に曲げ加工を施す曲げ工程と、
    前記凹部内に樹脂を充填すると共に、前記開口部の縁部を経て前記金属板の曲げの内面に及ぶように樹脂を成形する樹脂充填工程とを備える複合部材の製造方法。
  7. 前記準備工程は、素材板を所定の形状に打ち抜いて前記平板状の金属板とする打ち抜き工程を備え、
    前記打ち抜き工程と同時に前記凹部形成工程を行い、前記素材板の両面に貫通する貫通孔を穿孔して凹部を形成する請求項６に記載の複合部材の製造方法。
  8. 請求項６に記載の複合部材の製造方法によって製造された複合部材。
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