WO2012081069A1 - 筺体及びその製造方法 - Google Patents
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- Drawing 1 is a figure (the 1) explaining the manufacturing method of the frame concerning a 1st embodiment.
- Drawing 2 is a figure (the 2) explaining the manufacturing method of the frame concerning a 1st embodiment.
- Drawing 3 is a figure (the 3) explaining the manufacturing method of the frame concerning a 1st embodiment.
- Drawing 4 is a figure (the 4) explaining the manufacturing method of the frame concerning a 1st embodiment.
- Drawing 5 is a figure (the 5) explaining the manufacturing method of the frame concerning a 1st embodiment.
- FIG. 6 is a view (No. 6) for explaining the method of manufacturing the housing according to the first embodiment.
- FIG. 7 is a view (No. 7) for explaining the method of manufacturing the housing according to the first embodiment.
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Abstract
【課題】電子機器に適用でき、木のもつ風合いを生かした筺体及びその筺体を精度良く製造できる筺体製造方法を提供する。 【解決手段】複数枚の木の板を接着剤で貼り合わせてコア層13を形成する。次に、コア層13を、切り欠き部を有する所定の形状に切断する。次に、プレス成形機の金型21に設けられた穴に挿入したピン16と切り欠き部とによりコア層16の位置を決めて、金型21の上にコア層13を配置する。次に、コア層13をプレス成形し、切り欠き部の周囲を湾曲させて切り欠き部が閉じた所定の形状にするとともに、接着剤を硬化させて成形品を得る。次いで、成形品の上に木目が美麗な化粧板を貼り付ける。
Description
本発明は、木材を用いた筺体及びその製造方法に関する。
ノート型パソコンや携帯電話等の電子機器の筺体は、一般的に金属又はプラスチックにより形成されている。一方、木のもつ独特の風合いを好むユーザも多く、表面に木目をプリントした筺体が使用されることもある。しかし、単に木目をプリントしただけでは、木のもつ風合いを十分に再現することはできない。そのため、電子機器用筺体に木材を使用することが提案されている。
しかしながら、木のもつ風合いを生かしながら曲面を有する筺体を精度よく形成することは難しい。
以上から、電子機器に適用でき、木のもつ風合いを生かした筺体及びその筺体を精度良く製造できる筺体製造方法を提供することを目的とする。
開示の技術の一観点によれば、複数枚の木の板を接着剤で貼り合わせてコア層を形成する第1の工程と、前記コア層を、切り欠き部を有する形状に切断する第2の工程と、プレス成形機の金型に配置したピンと前記切り欠き部とにより前記コア層の位置を決めて前記金型の上に前記コア層を配置する第3の工程と、前記コア層をプレス成形し、前記ピンを前記切り欠き部の外縁で締め付け、前記接着剤を硬化させる第4の工程とを有する筺体の製造方法が提供される。
上記一観点によれば、木のもつ風合いを生かしながら曲面を有する筺体を精度よく形成することができる。
以下、実施形態について説明する前に、実施形態の理解を容易にするための予備的事項について説明する。
木製の筺体を製造する場合、一枚の厚板をくり抜いて立体的に加工することが考えられる。しかし、この方法では材料の無駄が多く、また強度的にも問題がある。そこで、合板を用いて筺体を製造することが考えられる。
合板を使用する場合、表面には節や虫食いなどがない美麗な木材を使用し、内部には安価で且つ加工性が良好な木材を使用することができる。また、複数の薄板を積層することにより、十分な強度を確保することができる。
合板を用いて曲面を有する筺体を製造する場合、高温のスチーム(蒸気)に晒すことで合板に柔軟性を付与し、その後所定の形状の金型を用いて合板をプレス成形することが考えられる。しかし、ノート型パソコンや携帯電話の筺体を製造するためには、急激な曲げや深絞り加工が必要なことが多く、上述の方法では曲げ部に亀裂やしわが発生しやすい。また、プレス成形後に不要箇所を切断する際にチッピング(欠け)が発生しやすく、歩留まりが低下する。
更に、電子機器用筺体には配線基板等の部品を固定するためにボスやスペーサ等の固定用部材を取り付ける必要がある。これらの固定用部材を接着剤で筺体に取り付けることも考えられるが、その場合は接着剤を塗布する工程、固定用部材を位置決めする工程及び接着剤を硬化させる工程等が必要になり、工程数が多くなるという問題が発生する。筺体に穴をあけてねじ等により固定用部材を固定することも考えられるが、その場合はねじ等が筺体表面に露出するため、デザインの面から問題となる。
このため、加工精度が高く、外観が美麗であって、歩留まりが良好な筺体の製造方法が望まれる。
以下、実施形態について説明する。
(第1の実施形態)
図1~図15は、第1の実施形態に係る筺体の製造方法を説明する図である。
図1~図15は、第1の実施形態に係る筺体の製造方法を説明する図である。
まず、図1の断面図のように、複数枚の木の薄板11を熱硬化性接着剤12で貼り合わせてコア層13を形成する。但し、ここでは硬化前の熱硬化性接着剤12のもつ粘着力により各薄板11を貼り合わせればよく、熱硬化性接着剤12は硬化させないでおく。薄板11の厚さは例えば0.5mm~1.0mm程度とし、強度を確保するために一層毎に木目が交差するように積層することが好ましい。また、薄板11には、予め難燃剤を含浸させて、難燃性を付与しておくことが好ましい。
コア層13となる薄板11には美麗さが要求されないため、ある程度の節や虫食い等は許容される。また、図1のように複数枚の薄板11を横方向に並べて一つの層とすることができるため、間伐材から形成した狭幅の薄板を使用することもできる。
次に、図2の平面図のように、コア層13を所定の形状に切断する。この切断は打ち抜きプレスにより行ってもよく、バンドソー等により行ってもよい。このとき、後述のプレス成形時に大きく湾曲させる部分に切り欠き部13aを設けておく。切り欠き部13aはプレス成形時に閉じて消失することが重要であり、成形後の形状に応じて切り欠く部分を決定する。
次に、コア層13の端部に装着するフレーム14を用意する。図3(a)はフレーム14の平面図、図3(b)はフレーム14を図3(a)中に矢印Aで示す方向から見た側面図、図3(c)は図3(b)中のI-I線の位置における断面図である。
図3(b),(c)のように、フレーム14はコア層13の端面に対向する第1の面14aと、コア層13の端部を表裏両側から挟み込む第2の面14b及び第3の面14cを有している。また、フレーム14の所定の位置には、円筒状のボス15がその中心軸を第2の面14bと平行且つフレーム14の延びる方向に直交する方向に向けて配置されている。
フレーム14はコア層13よりも強度が高い材料により形成されていることが好ましい。本実施形態では、フレーム14及びボス15は樹脂により一体的に形成されているものとする。フレーム14及びボス15は、アルミニウム等の金属により形成してもよい。また、フレーム14とボス15とを個別に形成し、溶接等により一体化してもよい。
次に、図4のように、コア層13を囲むようにフレーム14をコア層13の端部(切り欠き部13aの端部を含む)に装着する。その後、プレス成形加工の前処理として、コア層13をスチームに例えば30秒間程度晒して柔軟性を付与する。
次に、図5(a)の断面図のように、コア層13をプレス成形機の下金型21の上に配置する。この場合、下金型21の角部(コア層13を大きく湾曲させる部分)には穴を設けておき、その穴にスペーサとなるピン16を挿入しておく。そして、図5(b)の平面図のように、ピン16をガイドとして下金型21の上にコア層13を配置する。すなわち、ピン16がコア層13の切り欠き部13aの角部に位置するように、コア層13を下金型21の上に配置する。これにより、コア層13を下金型21の上に正確に位置決めして配置することができる。なお、ピン16は、コア層13の上に突出しない長さとすることが好ましい。図5(a)中の符号22はコア層加工用の上金型である。
次に、図6のように、上金型22を下降させて下金型21と上金型22との間にコア層13を挟み込み、圧力と熱とを加えてコア層13を金型21,22に倣った所定の形状に成形(曲げ加工)する。これにより、図7(a)~(c)のようにコア層13が立体的な形状となる。図7(a)はプレス成形後のコア層13(成形品)を上から見た図、図7(b)は同じくそのコア層13を下から見た図、図7(c)は同じくそのコア層13を側方から見た図である。
このプレス成形加工では、コア層13の湾曲にともなって切り欠き部13aが閉じて消失する。また、ピン16がフレーム14に挟まれて固定される。更に、このプレス成形加工の初期段階では各薄板11間の接着剤12が硬化していないため、各薄板11が湾曲する際に相互にずれが生じ、その後接着剤12が金型21,22からの熱により硬化して形状が固定される。従って、コア層13は、金型21,22から外した後も、プレス成形時の形状を良好な精度で維持する。
なお、コア層13の端部では、図8のように各薄板11の端面が相互にずれるが、コア層13の端部にはフレーム14が装着されているため、外見から薄板11のずれは認識できない。
また、プレス成形時には、金型21,22から加えられる圧力によりフレーム14の第2の面14b及び第3の面14cがコア層13に食い込んで、成形品の端部に凹凸がなくなる。なお、本実施形態では、図9の部分断面図に示すように下金型21のフレーム14が当接する部分に凸部21aが設けられているので、フレーム14の第1の面14aは内側に湾曲される。
次に、図10(a)の平面図のように、厚さが例えば0.5mm~1.0mm程度の化粧板17を用意する。そして、図10(b)の断面図のように、化粧板17の一方の面側に熱硬化性接着剤18を塗布する。化粧板17には、木目が美麗な薄板を使用する。
次に、化粧板17をスチームに晒して柔軟性を付与した後、図11のように接着剤18を塗布した面を下側にしてコア層13の上に配置する。なお、図11中の符号23は化粧板加工用の上金型である。
次いで、図12のように、上金型23を下降させて下金型21と上金型23との間にコア層13及び化粧板17を挟み込み、圧力と熱とを加えて化粧板17をコア層13の表面に貼り付け、接着剤18を硬化させる。本実施形態では、化粧板17として厚さが0.5mm~1.0mmの薄板を使用しているので、プレス成形時に化粧板17に亀裂やしわが発生しにくい。
なお、化粧板17が薄くてコア層13が透けて見えてしまう場合は、化粧板17を2枚以上重ねてもよい。図13は、成形品を金型から外した状態を示す模式的断面図である。この図13のように、プレス成形後の段階では、化粧板17はフレーム14の下方まで延びている。
次いで、図14のようにフレーム14に沿って化粧板17をカッター又はバンドソー等により切断(トリミング)する。本実施形態では、化粧板17はフレーム14により支持されているので、切断時にピッチング等の欠陥が発生しにくい。また、例えばカッターをフレーム14に当てながら移動させることにより、切断位置が一定になる。
このようにして、図15(a)~(c)に例示する本実施形態に係る筺体10が完成する。図15(a)は筺体10を上から見た図、図15(b)は同じくその筺体10を下から見た図、図15(c)は同じくその筺体10を側方から見た図である。本実施形態によれば、フレーム14は化粧板17に覆われるため、フレーム14により筺体10の外観が損なわれることはない。
図16は、筺体10に電子部品25を搭載した状態を例示する模式図である。この図16のように、電子部品25は、ねじ26によりボス15に固定されるとともに、ピン16により支持される。
上述したように、本実施形態においては、コア層13を下金型21の上に配置する際に、コア層13に切り欠き部13aを設け、この切り欠き部13aとピン16とによりコア層13の位置を決めている。これにより、コア層13と金型21,22との間の位置精度が良好になり、切り欠き部13aを設けていることと相まってプレス成形時に亀裂やしわが発生することが回避され、コア層13を所定の形状にプレス成形することができる。
また、本実施形態では、プレス成形時の初期段階では接着剤12が硬化していないので、コア層13を形成する各薄板11が湾曲する際に相互にずれて容易に金型21,22の形状に変形する。その後、金型21,22からの熱により加熱されて接着剤12が硬化する。これにより、コア層13を金型21,22から外しても、プレス成形時の形状が良好な精度で維持される。
更に、本実施形態では、コア層13の端部に装着したフレーム14により化粧板17が支持されるので、化粧板17の余分な部分を切断(トリミング)する際に、チッピング等の欠陥が発生しにくい。
更にまた、本実施形態では、フレーム14にボス15が一体的に形成されているので、ボスを個別に形成して筺体に接続する必要がない。これにより、工程数が削減できる。更にまた、本実施形態では、コア層13の上に切り欠き部がない化粧板17を貼り付けているので、表面の木目が連続しており、木のもつ風合いを損ねることがない。
以下、上述の実施形態に係る筺体製造方法により実際に筺体を製造して歩留まりを調べた結果について、比較例と比較して説明する。
(実施例)
まず、コア層13の材料として、間伐材から形成した厚さが0.5mmの薄板11を用意した。そして、薄板11に熱硬化性接着剤をスキージで塗布した後、木目が交互に交差するように薄板11を4層に積層して貼り合わせ、コア層13とした。
まず、コア層13の材料として、間伐材から形成した厚さが0.5mmの薄板11を用意した。そして、薄板11に熱硬化性接着剤をスキージで塗布した後、木目が交互に交差するように薄板11を4層に積層して貼り合わせ、コア層13とした。
次に、コア層13を打ち抜きプレスで打ち抜いて、図2に示す形状とした。その後、このコア層13の端部にフレーム14を装着した(図4参照)。フレーム14は樹脂により形成され、所定の位置には円筒状のボス15が設けられている。
次に、このコア層13を高温のスチームに約30秒間晒して柔軟性を付与した。その後、このコア層13をプレス成形機の下金型21の上に配置した。このとき、図5(a),(b)のように、ピン16をガイドとしてコア層13の位置を決定した。
次に、コア層13を下金型21と上金型22との間に挟み込んで温度と圧力とを加え、5分間保持した。このときの下金型21の温度は140℃、上金型22の温度は130℃であり、加圧力は90MPaである。
次に、厚さが0.5mmの2枚の化粧板17を用意し、それらの化粧板17にそれぞれ熱硬化性樹脂を塗布し、木目を揃えて貼り合わせた。そして、この化粧板17を高温のスチームに約30秒間晒して柔軟性を付与した後、プレス成形機によりコア層13の上に積層した。
このようにして得た成形品のサイズ(外形寸法)は、長さが30cm、幅が45cm、高さが約3cmである。また、角部の曲率半径は3cmである。ここまでの工程で、50個の成形品を製造したうち不良品の数は2個であり、歩留まりは96%であった。
次に、筺体10の高さが25mmとなるように、バンドソーにより成形品を水平に切断した。このとき、フレーム14を基準として成形品を切断した。その結果、40個の成形品に対しピッチングの発生数は0であり、歪み(2mm以上の面内高さのばらつき)の発生数が1であった。つまり、化粧板17のトリミング工程での歩留まりは97.5%であった。
(比較例)
実施例と同様に、厚さが0.5mmの薄板を4層に積層してコア層とした。そして、このコア層に高温のスチームを約30秒間晒して柔軟性を付与した後、プレス成形機によりプレス成形加工した。但し、実施例とは異なり、比較例ではコア層には切り欠き部を設けてなく、フレームも装着していない。プレス成形時の条件は、実施例と同様である。
実施例と同様に、厚さが0.5mmの薄板を4層に積層してコア層とした。そして、このコア層に高温のスチームを約30秒間晒して柔軟性を付与した後、プレス成形機によりプレス成形加工した。但し、実施例とは異なり、比較例ではコア層には切り欠き部を設けてなく、フレームも装着していない。プレス成形時の条件は、実施例と同様である。
次に、厚さが0.5mmの2枚の化粧板を用意し、それらの化粧板にそれぞれ熱硬化性樹脂を塗布し、木目を揃えて貼り合わせた。そして、この化粧板を高温のスチームに約30秒間晒して柔軟性を付与した後、プレス成形機によりコア層の上に積層した。
このようにして得た成形品のサイズ(外形寸法)は、長さが30cm、幅が45cm、高さが約3cmである。また、角部の曲率半径は3cmである。ここまでの工程で50個の成形品を製造したうち、不良品の数は29個であり、歩留まりは42%であった。内訳は、コア層の成形時に発生した不良品(亀裂の発生)の数が25個、化粧板貼り付け時に発生した不良品の数が4個であった。
次に、成形品の上面を基準面とし、筺体の高さが25mmとなるようにバンドソーにより成形品を水平に切断した。この場合、20個の成形品に対しピッチングが発生した成形品の数は9個、歪み(2mm以上の面内高さのばらつき)が発生した成形品の数は1個であり、トリミング工程での歩留まりは50%であった。
上述の実施例及び比較例から、本実施形態の有用性が確認された。
(第2の実施形態)
図17(a),(b)は、第2の実施形態に係る筺体の製造方法を説明する図である。なお、本実施形態が第1の実施形態と異なる点は、コア層13をプレス成形する際に使用するピンの形状が異なることにあり、その他の構成は基本的に第1の実施形態と同様である。そのため、ここでは第1の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
図17(a),(b)は、第2の実施形態に係る筺体の製造方法を説明する図である。なお、本実施形態が第1の実施形態と異なる点は、コア層13をプレス成形する際に使用するピンの形状が異なることにあり、その他の構成は基本的に第1の実施形態と同様である。そのため、ここでは第1の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
第1の実施形態では、コア層13をプレス成形する際に、下金型21の角部に設けられた穴にピン16を挿入し、このピン16をガイドとしてコア層13を下金型21の上に配置している(図5参照)。これに対し、第2の実施形態では、図17(a)のように、円盤状の頭部を有する釘状のピン31を使用する。このピン31を、図17(b)のようにフレーム14を装着したコア層13の切り欠き部13bに配置し、ピン31の先端側が金型21の角部に設けられた穴21bに入るように、コア層13を下金型21の上に配置する。これにより、コア層13を下金型21の上に正確に位置決めして配置することができる。
このピン31の頭部は、コア層13をプレス成形する際にコア層13に食い込む。このため、成形品の表面は平坦になる。従って、図18のように、コア層13の上に化粧板17を接着剤18で貼り付けた後も、化粧板17の表面は平坦になる。本実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第3の実施形態)
図19~図26は、第3の実施形態に係る筺体の製造方法を説明する図である。
図19~図26は、第3の実施形態に係る筺体の製造方法を説明する図である。
まず、図19の断面図のように、複数枚の木の薄板41を熱硬化性接着剤42で貼り合わせてコア層43を形成する。但し、ここでは硬化前の熱硬化性接着剤42のもつ粘着力により各薄板41を貼り合わせればよく、熱硬化性接着剤42は硬化させないでおく。
次に、図20の平面図のように、コア層43を所定の形状に切断する。このとき、後述のプレス成形時に大きく湾曲させる部分に切り欠き部43aを設けておく。切り欠き部43aはプレス成形時に閉じて消失することが重要であり、成形後の形状に応じて切り欠く部分を決定する。
次に、図21(a)の断面図及び図21(b)の平面図のように、コア層43をプレス成形機の下金型51の上の所定の位置に配置する。なお、図21(a)中の符号52はコア層加工用の上金型である。
次に、図22のように、上金型52を下降させて下金型51と上金型52との間にコア層43を挟み込み、圧力を熱とを加えてコア層43を金型51,52に倣った所定の形状に成形する。
このプレス成形加工では、コア層43の湾曲にともなって切り欠き部43aが閉じて消失する。また、プレス成形加工の初期段階では各薄板41間の接着剤42が硬化していないため、各薄板41が湾曲する際に相互にずれが生じ、その後接着剤42が金型51,52からの熱により硬化して形状が固定される。従って、コア層43は、金型51,52から外した後も、プレス成形時の形状を良好な精度で維持する。
次に、図23のように、厚さが例えば0.5mm~1.0mm程度の化粧板(木目が美麗な木の薄板)47を用意する。そして、この化粧板47の一方の面側に熱硬化性接着剤48を塗布する。
次に、化粧板47を高温のスチームに晒して柔軟性を付与した後、図24のように接着剤48を塗布した面を下側にしてコア層43の上に配置する。なお、図24中の符号53は、化粧板加工用の上金型である。
次いで、図25のように、上金型53を降下させて下金型51と上金型53との間にコア層43及び化粧板47を挟み込み、圧力と熱とを加えて化粧板47をコア層43の表面に貼り付け、接着剤48を硬化させる。
次いで、金型51,53から成形品を取り出し、カッター又はバンドソーにより成形品の下部(不要部分)を切断する。これにより、図26に示すような筺体40が完成する。図26(a)は筺体40を上から見た図、図26(b)は同じくその筺体40を下から見た図、図26(c)は同じくその筺体40を側方から見た図である。
第1の実施形態では、ピン16を用いて下金型21とコア層13との位置決めを行っている(図5参照)のに対し、本実施形態ではピンを用いていない。そのため、プレス成形時にコア層43を金型41に対し精度よく位置決めすることが重要になる。しかし、本実施形態では、コア層43に切り欠き部43aを設けているので、コア層43を金型41に対し精度よく位置決めすれば、第1の実施形態と同様に亀裂やしわの発生を回避することができる。また、本実施形態においても、コア層43の上に切り欠き部がない化粧板47を貼り付けているので、筺体表面の木目が連続しており、木のもつ風合いを損ねることがない。
Claims (16)
- 複数枚の木の板を接着剤で貼り合わせてコア層を形成する第1の工程と、
前記コア層を、切り欠き部を有する形状に切断する第2の工程と、
プレス成形機の金型に配置したピンと前記切り欠き部とにより前記コア層の位置を決めて前記金型の上に前記コア層を配置する第3の工程と、
前記コア層をプレス成形し、前記ピンを前記切り欠き部の外縁で締め付け、前記接着剤を硬化させる第4の工程と
を有することを特徴とする筺体の製造方法。 - 前記第1の工程と前記第2の工程との間に、前記コア層の端部にフレームを装着する工程を有し、前記第4の工程では前記ピンが前記フレームに挟まれて固定されることを特徴とする請求項1に記載の筺体の製造方法。
- 前記フレームには、ねじ止め用のボスが設けられていることを特徴とする請求項2に記載の筺体の製造方法。
- 前記フレームの強度は、前記コア層の強度よりも高いことを特徴とする請求項2に記載の筺体の製造方法。
- 前記第4の工程の後に、プレス成形後の前記コア層の上に化粧板を貼りつける工程を有することを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の筺体の製造方法。
- 前記第2の工程と前記第3の工程との間に、前記コア層をスチームに晒して柔軟性を付与する工程を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の筺体の製造方法。
- 前記化粧板を前記フレームに沿って切断する工程を有することを特徴とする請求項5に記載の筺体の製造方法。
- 前記コア層を形成する木の板には、難燃剤が含浸されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の筺体の製造方法。
- 前記金型には、前記フレームの前記コア層の端面に対向する面を内側に湾曲させる凸部が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の筺体の製造方法。
- 前記ピンは円盤状の頭部を有することを特徴とする請求項1に記載の筺体の製造方法。
- 前記コア層を形成する木の板の厚さが0.5mm乃至1.0mmであることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の筺体の製造方法。
- 複数枚の木の板を接着剤で貼り合わせてコア層を形成する工程と、
前記コア層を、切り欠き部を有する所定の形状に切断する工程と、
前記コア層をプレス成形し、前記切り欠き部の周囲を湾曲させて前記切り欠き部が閉じた形状にするとともに、前記接着剤を硬化させる工程と、
プレス成形後の前記コア層の上に化粧板を貼り付ける工程と
を有することを特徴とする筺体の製造方法。 - 複数枚の木の板を積層し形成されて所定の形状に曲げ加工されたコア層と、
前記コア層の端面に挟まれて保持されたピンと、
前記コア層を覆う化粧板と
を有することを特徴とする筺体。 - 前記コア層の端面にフレームが装着されていることを特徴とする請求項13に記載の筺体。
- 前記フレームには、ねじ止め用のボスが設けられていることを特徴とする請求項14に記載の筺体。
- 前記コア層には難燃剤が含浸されていることを特徴とする請求項13乃至15のいずれか1項に記載の筺体。
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