JP5511192B2 - 鋳造金属構造体及びその製造方法並びに電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、鋳造法で形成された鋳造金属構造体及びその製造方法に関し、特に、平面部分の面の余りを低減させた鋳造金属構造体及びその製造方法並びにそれを用いて構成した電子機器に関する。

近年、ノート型コンピュータのような軽量化が要求される電子機器の筐体には、比強度（強度／比重）の高いマグネシウム材料が用いられることが多くなっている。

電子機器の筐体をマグネシウム材料で形成する場合、主としてダイキャスト法や射出成形法が用いられている。なお、本明細書においては、ダイキャスト法や射出成形法などを含め、溶融した金属を型内で冷却する工法全般を「鋳造法」という。

ダイキャスト法によって形成されたマグネシウム材料製の筐体は、特許文献１に開示されている。

図４に、特許文献１に開示されるようなマグネシウムダイキャスト構造体の構成を示す。図４に示すマグネシウムダイキャスト構造体は、略平板状の平面部と、その一方の面に周縁を取り囲むように形成された壁部とを有する構成である。壁部の厚さは、筐体の嵌合形状によっては平面部の厚さと比較して数倍の厚さのものもある。

このマグネシウムダイキャスト構造体を鋳造する際に、鋳型内では図５に示すように外周に位置する壁部（図４ａ部）の方が早く冷える傾向にあることに加え、壁部は高さのあるリブ形状に類似であって収縮量は薄肉な平面部（図４ｂ部）に対して大きいため、平面部で面が余る現象が発生する。

しかも、平面部の四隅の近傍では、平面部の余剰分が壁部の収縮につられて引き延ばされるが、平面部の中央付近ではそれが無いため、平面部の中央付近では面の余りが大きくなる。このため、鋳造後の冷却の過程では、平面部が全体的が膨らむだけでなく、その中央付近が局所的に大きく凸又は凹となるように変形する。

鋳造時に発生した平面部の全体的な膨らみは、焼きなましを行ったり、塗装冶具を装着して矯正すると、図６に示すように、分散して小さなうねりとなる場合と、大きな膨らみのまま熱硬化によって張り出る場合とがある。これらのうち、小さなうねりとなる場合は外観に支障が無ければ製品として用いることが可能であるが、大きな膨らみのまま張り出る場合には、外観上で製品として不適となる。また、大きく膨らんだ部分は押すことによって変形を起こすが、その際に音が発生するため、この点でも製品として不適となる。

したがって、塗装冶具を取り外した後でないと、製品としての合否が判定できないこととなるが、それでは最終的には不良と判定されるものにまで塗装を施すこととなるため、製造効率が低くなってしまう。

また、このような平面部の全体的な膨らみは、特許文献２に開示される発明のように平板状の部分に凹凸を設けたり、予め凸面としたり、筐体の短手方向に段差を付けたりすることによって目立たなくすることはできるが、これでは筐体のデザインに制約を伴うこととなってしまう。

流動方向には壁部を設けない構造とすることで膨らみを小さくできるが、このような構造とすると筐体の剛性が低下してしまう。

また、平面部に格子状に数本の極低幅広の凸を設けることによって膨らみを強制的に小さなうねりとすることも可能であるが、鋳造のばらつきにより変形が発生する。変形の発生を防止するために細く高いリブを設けると、内部部品の破損や意匠面での引けが発生するという問題がある。

特開２００３−６４４３９号公報（図１） 特開２００７−２９３８０８号公報

このような、筐体中央部分と周縁の壁部との収縮量の違いによる面の余りは、マグネシウム材料を用いた場合や、ダイキャスト法で形成した場合に限定されることはなく、金属を鋳造法で成形して形成される鋳造金属構造体全般に共通して発生する問題である。

このように、筐体の中央部分を平面状に維持したまま膨らみの発生を抑えた鋳造金属構造体及びその製造方法は提供されていなかった。

本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、平面部分の面の余りを低減させた鋳造金属構造体及びその製造方法並びに電子機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、略平板状の平面部と、平面部の一方の面にその周縁を取り囲むように形成された壁部とを有する鋳造金属構造体であって、平面部の壁部が形成された側の面の中央近傍に肉厚部が形成され、肉厚部の長手方向の端部において対向する壁部との間に所定の間隔が隔てられていることを特徴とする鋳造金属構造体を提供するものである。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、略平板状の平面部と、平面部の一方の面にその周縁を取り囲むように形成された壁部とを有する鋳造金属構造体の製造方法であって、平面部の壁部が形成された側の面の中央近傍に肉厚部を形成し、肉厚部の長手方向の端部において対向する壁部との間に所定の間隔を隔てることを特徴とする鋳造金属構造体の製造方法を提供するものである。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第３の態様として、機器としての機能を実現するための機能部品を筐体内に収容した電子機器であって、筐体の一部が、金属を鋳造することによって形成された鋳造金属構造体を含んで構成されており、該金属鋳造構造体は、略平板状の平面部と、平面部の一方の面にその周縁を取り囲むように形成された壁部とを有し、平面部の壁部が形成された側の面の中央近傍に肉厚部が形成され、肉厚部の長手方向の端部において対向する壁部との間に所定の間隔が隔てられていることを特徴とする電子機器を提供するものである。

本発明によれば、平面部分の面の余りを低減させた鋳造金属構造体及びその製造方法並びに電子機器を提供できる。

本発明の好適な実施の形態に係るマグネシウムダイキャスト構造体の構成を示す図である。 本発明の好適な実施の形態に係るマグネシウムダイキャスト構造体の冷却時の収縮の状態を示す図である。 本発明の好適な実施の形態に係るマグネシウムダイキャスト構造体に熱加圧処理を加えた状態を示す図である。 特許文献１に開示されるようなマグネシウムダイキャスト構造体の構成を示す図である。 特許文献１に開示されるようなマグネシウムダイキャスト構造体の冷却時の収縮の状態を示す図である。 特許文献１に開示されるようなマグネシウムダイキャスト構造体の平面部の膨らみを矯正した状態を示す図である。

本発明の好適な実施の形態について説明する。図１に、本実施形態に係るマグネシウムダイキャスト構造体の構成を示す。
このマグネシウムダイキャスト構造体は、略平板状の平面部１と、平面部１の一方の面にその周縁を取り囲むように形成された壁部２とを有する。平面部１の壁部２が形成された側の面には、湯の流動方向と直交する方向の中央近傍に、流動方向を長手方向とし、該長手方向の端部において隣接する壁部２から所定の間隔を隔てて肉厚部３が形成されている。

鋳込みの際には、平面部１の一方（図１のおいては下側）に位置する壁部２が形成する稜線全体をゲート（湯口）として溶融金属を型内に注入する。この際、肉厚部３が形成されている部分ではゲート幅を狭くし、湯の流れを細くする。なお、図１のように肉厚部３の長手方向を湯の流動方向と一致させることにより、型内に溶融金属を注入する際の抵抗を小さくできる。

鋳込みの後、薄肉の部分から凝固が始まるが、本実施形態に係るマグネシウムダイキャスト構造体は平面部１の中央に肉厚部３が形成されているため、平面部１の中央ではなくその両脇の部分（図２のＡ、Ａ’部）から凝固していく。このため、壁部２が凝固し始めるタイミングと平面部１の中央部分（すなわち肉厚部３）が凝固し始めるタイミングとの差が小さくなり、収縮の差分が減少する。

また、図２に示すように、平面部１の他の部分よりも厚さ寸法が大きい肉厚部３は収縮量が大きいため、平面部１の面の余剰分は、肉厚部３が収縮することによって吸収される。

平面部１に面の余りがなくとも、鋳造後は壁部２が全体的に平面部１側に変形した状態（壁部２の中央部分が平面部１側に凸となるように湾曲した状態）となっているため、鋳造後に融点以下の所定の温度に再加熱した状態で平面部１に荷重を負荷する。これにより、図３（ａ）に示すように、壁部２の変形が矯正され、平面部１は平坦な状態となる。
なお、肉厚部３を備えない構成の場合は、壁部２が変形するのみならず平面部１に面の余りが生じるため、図３（ｂ）に示すように、壁部２の変形を矯正しても、平面部１は反対側に凸となるように変形してしまい平坦とはならない。

肉厚部３の幅は、平面部１の大きさや厚さ、壁部２の厚さに応じて適宜変化させるが、肉厚部３を形成しないと局所的な変形が生じる領域を概ね貫通するように（局所的な変形が生じる領域を長手方向には貫通し、短手方向には貫通しないように）すれば良い。なお、局所的な変形が生じる領域を肉厚部３が完全に覆ってしまうと、肉厚部３内で局所的な変形が発生する。このため、肉厚部３は、局所的な変形を生じる領域の一部分のみに係るように形成する。
一例として、幅を平面部１の幅の約１／５、厚さを平面部１の約１．８倍とし、長手方向では壁部２から約１０ｍｍ離して肉厚部３を形成すれば良い。

上記のマグネシウムダイキャスト構造体は平面部１が平坦であるため、平面部１が天面となるようにし、筐体を構成する部品として用いることで、天面に大きな膨らみや小さなうねりが存在しない筐体を実現できる。したがって、その内部に基板や電子部品等の機能部品を収納した電子機器は、デザイン上の制約が無く、高い意匠性を備える。なお、平面部１が底面となるように筐体を構成しても良いことは言うまでもない。

また、ノート型コンピュータなどの電子機器の筐体は一般的には横長形状であり、長辺の一方に枢軸が位置するようにヒンジによって連結されるため、ヒンジを開閉する際に平面部１には短手方向の曲げ応力が発生する。本実施形態に係るマグネシウムダイキャスト構造体は、平面部１の短手方向と肉厚部３の長手方向とが一致しているため、平面部１は短手方向への曲げに対する剛性が高くなる。従って、ノート型コンピュータなどの電子機器の筐体部品として好適に適用可能である。

なお、折り畳み式携帯電話端末のように、短辺の一方に枢軸が位置するようにヒンジを介して連結される構造の場合には、平面部１の長手方向と肉厚部３の長手方向とを一致させることで、端末開閉時に筐体に作用する力によって平面部１が変形することを防止できる。

このように、本実施形態に係るマグネシウムダイキャスト構造体は、平面部に面の余りが発生することを防止できる。これにより、電子機器の筐体に適用した場合は、フラットな形状を実現できるため、デザイン上の制約を無くし意匠性を高めることができる。

なお、上記実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることはない。
例えば、上記実施形態ではマグネシウムダイキャスト構造体を例として説明を行ったが、アルミニウムなどの他の金属を材料して用いることも可能である。また、ダイキャスト法以外の鋳造方法、例えば射出成形法に適用することも可能である。
このように、本発明は様々な変形が可能である。

１ 平面部
２ 壁部
３ 肉厚部

Claims (10)

1. 略平板状の平面部と、前記平面部の一方の面にその周縁を取り囲むように形成された壁部とを有する鋳造金属構造体であって、
   前記平面部の前記壁部が形成された側の面の中央近傍に肉厚部が形成され、前記肉厚部の長手方向の端部において対向する前記壁部との間に所定の間隔が隔てられていることを特徴とする鋳造金属構造体。
2. 前記平面部は矩形状であり、該平面部の短手方向と前記肉厚部の長手方向とが一致することを特徴とする請求項１記載の鋳造金属構造体。
3. 前記平面部は矩形状であり、該平面部の長手方向と前記肉厚部の長手方向とが一致することを特徴とする請求項１記載の鋳造金属構造体。
4. 略平板状の平面部と、前記平面部の一方の面にその周縁を取り囲むように形成された壁部とを有する鋳造金属構造体の製造方法であって、
   前記平面部の前記壁部が形成された側の面の中央近傍に肉厚部を形成し、前記肉厚部の長手方向の端部において対向する前記壁部との間に所定の間隔を隔てることを特徴とする鋳造金属構造体の製造方法。
5. 前記肉厚部を、湯の流動方向を長手方向として鋳造することを特徴とする請求項４記載の鋳造金属構造体の製造方法。
6. 前記肉厚部の長手方向の端部と対向する壁部が形成する稜線全体を湯口とし、
   前記肉厚部が形成されている部分への前記湯口の湯口幅を前記肉厚部が形成されていない部分への前記湯口の湯口幅よりも狭くして鋳造を行うことを特徴とする請求項４又は５記載の鋳造金属構造体の製造方法。
7. 鋳造後に、融点以下の所定の温度に再加熱した状態において、前記平面部の前記壁部が形成された側とは反対側の面から荷重を負荷し、前記側壁部の歪みを矯正することを特徴とする請求項４から６のいずれか１項記載の鋳造金属構造体の製造方法。
8. 機器としての機能を実現するための機能部品を筐体内に収容した電子機器であって、
   前記筐体は、金属を鋳造することによって形成された鋳造金属構造体を含んで構成されており、
   該金属鋳造構造体は、略平板状の平面部と、前記平面部の一方の面にその周縁を取り囲むように形成された壁部とを有し、前記平面部の前記壁部が形成された側の面の中央近傍に肉厚部が形成され、前記肉厚部の長手方向の端部において対向する前記壁部との間に所定の間隔が隔てられていることを特徴とする電子機器。
9. 前記筐体が、前記平面部が天面をなすように構成されたことを特徴とする請求項８記載の電子機器。
10. 前記筐体が、その周縁部において回動自在に他の筐体と連結された折り畳み型であることを特徴とする請求項８又は９記載の電子機器。

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