WO2016137090A1

WO2016137090A1 - 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법

Info

Publication number: WO2016137090A1
Application number: PCT/KR2015/012709
Authority: WO
Inventors: 홍성천
Original assignee: (주)파인테크닉스
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2015-11-25
Publication date: 2016-09-01
Also published as: KR101550241B1

Abstract

본 발명은 휴대단말기의 프레임을 금속으로 제작하기 위한 방법으로, 특히 압연공법을 이용하여 가공 정밀도가 높고 가공 시간이 짧은 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법에 관한 것이다. 본 발명의 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법은, 외주면에 제1 형상부가 형성되어 있는 제1 롤러와 외주면에 제2 형상부가 형성되어 있는 제2 롤러 사이로 금속 선재를 통과시켜 한 쌍의 제1 프레임부재를 성형하고, 상기 제1 롤러와 제2 롤러 사이로 금속 선재를 통과시켜 한 쌍의 제2 프레임부재를 성형하며, 한 쌍의 상기 제1 프레임부재와 한 쌍의 상기 제2 프레임부재를 결합시켜 휴대단말기의 외곽 프레임을 제작한다.

Description

압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법

본 발명은 휴대단말기의 프레임을 금속으로 제작하기 위한 방법으로, 특히 압연공법을 이용하여 가공 정밀도가 높고 가공 시간이 짧은 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법에 관한 것이다.

최근에는 휴대단말기의 내부에 실장되는 각종 전자부품 들을 보호하고 내구성을 높이면서 외관을 고급스럽게 표현하기 위하여 휴대단말기의 측면 프레임을 금속으로 제작하고 있다.

일반적으로 휴대단말기의 금속 프레임은 다음과 같은 방법으로 제작할 수 있다.

먼저 NC가공을 통해 금속 블록을 금속 프레임으로 제작할 수 있다. 그러나 NC가공을 통해 금속 블록을 금속 프레임으로 제작할 경우 가공 시간이 매우 길기 때문에 생산성이 떨어지고 제조 비용이 상승하기 때문에 대량생산에 적합하지 않다.

금속 프레임을 제작하기 위한 다른 방법으로는 1차 형상 가공 후 2차 NC가공을 혼합하여 금속 프레임을 제작하는 방법이 있다. 구체적으로 프레스 가공 또는 압출공법으로 1차 형상을 가공한 후 2차로 NC가공을 통해 정밀한 가공이 이루어진다. 그러나 이러한 가공방법은 1차 가공에서 정밀한 가공이 어렵기 때문에 정밀한 가공을 위하여 2차 NC가공이 필수이기 때문에 낮은 생산성 및 비용 증가의 문제를 해결할 수 없다.

한편, 등록특허공보 제10-1453067호에는 휴대단말기용 메탈케이스 제조방법이 개시되어 있다. 도 1 및 도 2는 종래의 휴대단말기용 메탈케이스를 제조하기 위해서 메탈프레임을 제작하는 방법을 나타낸 도면이다. 종래의 휴대단말기용 메탈케이스 제조방법은, 알루미늄 빌렛(1)을 압출시켜 중공파이프(10)를 제작하는 제1 단계; 중공 파이프(10)를 사전에 설정된 두께로 절단하여 메탈프레임(100) 형태로 가공하는 제2 단계; 인서트사출 공법을 이용하여 메탈프레임(100)에 레진(200)을 사출시키는 제3 단계; 레진(200)을 냉각시키고 메탈프레임(100)을 열처리시키는 제4 단계; 메탈프레임(100)과 레진(200)에 성형되어 있는 잉여부분을 제거하고 표면처리를 하는 제5 단계를 포함한다. 이러한 메탈케이스 제조방법은 메탈프레임(100)의 가공시간이 현저히 단축되고 사용되는 원재료의 사용량을 줄여 제조원가를 대폭 줄임으로써 메탈프레임의 생산성을 향상시킬 수 있지만, 메탈프레임(100)을 제작하기 위한 압출공법 및 절단 가공방법으로는 메탈프레임을 정밀하게 가공이 어렵다. 메탈프레임(100)의 가공 정밀도가 떨어지게 되면 서로 결합되는 부붐 사이에 유격이 발생할 수 있고, 외관의 고급스럼움이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 생산 시간 및 비용을 감소시켜 생산성을 향상시키면서 정밀한 가공이 가능한 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법은, 외주면에 제1 형상부가 형성되어 있는 제1 롤러와 외주면에 제2 형상부가 형성되어 있는 제2 롤러 사이로 금속 선재를 통과시켜 한 쌍의 제1 프레임부재를 성형하고, 상기 제1 롤러와 제2 롤러 사이로 금속 선재를 통과시켜 한 쌍의 제2 프레임부재를 성형하며, 한 쌍의 상기 제1 프레임부재와 한 쌍의 상기 제2 프레임부재를 결합시켜 휴대단말기의 외곽 프레임을 제작한다.

이러한 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법은, 상기 제1 롤러와 제2 롤러 사이로 금속 선재를 통과시켜 상기 제1 프레임부재와 제2 프레임부재를 각각 성형하는 프레임 성형단계; 상기 제1 프레임부재 또는 제2 프레임부재에 홀을 가공하는 홀 가공단계; 상기 제1 프레임부재의 양단을 절곡시켜 상기 프레임의 모서리 부분인 절곡부를 성형하는 절곡단계; 및 한 쌍의 상기 제1 프레임부재와 한 쌍의 상기 제2 프레임부재를 금속시트의 네 측면에 각각 결합시키는 조립단계를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 절곡단계는 가압부가 상기 제1 프레임부재를 어느 일 방향으로 가압하고 지지부가 상기 제1 프레임부재를 반대 방향으로 지지하여 상기 제1 프레임부재의 양단에 절곡부를 형성하며, 상기 조립단계는 한 쌍의 상기 제1 프레임부재를 서로 마주하도록 상기 금속시트의 양측에 배치시키고 한 쌍의 상기 제2 프레임부재를 각각 상기 절곡부 사이에 배치시킨다.

또한, 본 발명의 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법은 상기 홀이 가공된 상기 제1 프레임부재를 프레스 가공하는 프레스 가공단계를 더 포함하여 이루어지고, 상기 제1 프레임부재는 상기 제1 롤러와 제2 롤러에 의해 상기 프레임의 외곽을 이루는 측면부와 상기 측면부로부터 상기 프레임의 내측으로 돌출되는 돌출부로 형성되며, 상기 프레스 가공단계는 상기 절곡부에 대응되는 위치에 형성되어 있는 돌출부를 제거한다.

또한, 본 발명의 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법은, 외주면에 제1 형상부가 형성되어 있는 제1 롤러와 외주면에 제2 형상부가 형성되어 있는 제2 롤러 사이로 금속 선재를 통과시켜 프레임부재를 성형하는 프레임 성형단계; 상기 프레임부재의 서로 이격된 제1 부분과 제2 부분을 각각 절곡시켜 제1 프레임부를 성형하는 제1 절곡단계; 상기 프레임부재의 제2 부분과 이격된 제3 부분을 절곡시켜 상기 제1 프레임부와 이웃하는 제2 프레임부를 성형하는 제2 절곡단계; 상기 프레임부재의 양단이 서로 마주하도록 상기 프레임부재의 제3 부분과 이격된 제4 부분을 절곡시켜 상기 제2 프레임부와 이웃하는 제3 프레임부를 성형하고, 상기 제1 프레임부 및 제3 프레임부와 이웃하는 제4 프레임부를 성형하는 제3 절곡단계; 및 상기 제1, 제2, 제3, 제4 프레임부로 성형된 프레임부재와 금속시트를 결합시키는 조립단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법은, 제1 롤러와 제2 롤러 사이로 금속 선재를 통과시켜 한 쌍의 제1 프레임부재와 제2 프레임부재를 성형하고, 한 쌍의 제1 프레임부재와 한 쌍의 제2 프레임부재를 결합시켜 휴대단말기의 외곽 프레임을 제작함으로써, 정밀한 가공이 가능하고, 생산 시간 및 생산 비용을 감소시켜 금속 프레임의 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 휴대단말기용 메탈케이스의 제조방법에 따른 중공파이프의 사시도.

도 2는 종래의 중공파이프를 절단하여 메탈프레임 형태로 가공하는 단계를 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법에 있어서 프레임 성형단계를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법에 있어서 프레스 가공단계를 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법에 있어서 절곡단계를 나타낸 도면.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법에 있어서 조립단계를 나타낸 도면.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 휴대단말기용 금속 프레임의 사시도.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 프레임부재의 사시도.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 내지 제3 절곡단계를 나타낸 도면.

본 발명은 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법으로서, 제1 롤러와 제2 롤러 사이로 금속 선재를 통과시켜 한 쌍의 제1 프레임부재와 제2 프레임부재를 성형한 후, 한 쌍의 제1 프레임부재와 한 쌍의 제2 프레임부재를 결합시켜 휴대단말기의 외곽 프레임을 제작한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법에 대하여 상세히 설명한다.

제1 실시예

본 발명의 제1 실시예에 따른 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법은 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 프레임 성형단계, 홀 가공단계, 프레스 가공단계, 절곡단계 및 조립단계로 이루어진다.

프레임 성형단계는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 롤러(110)와 제2 롤러(120) 사이로 금속 선재를 통과시켜 프레임부재(210)를 성형한다. 제1 롤러(110)의 외주면에는 제1 형상부(111)가 형성되어 있고, 제2 롤러(120)의 외주면에는 제2 형상부(121)가 형성되어 있다. 이에 따라 금속 선재가 회전하는 제1 롤러(110)와 제2 롤러(120) 사이를 통과하면서 제1 형상부(111) 및 제2 형상부(121)에 따라 프레임부재(210)가 성형된다. 구체적으로 프레임부재(210)는 측면부(211)와 측면부(211)로부터 내측으로 돌출되는 돌출부(212)로 형성되고, 프레임(410)을 구성하는 제1 프레임부재(210a)와 제2 프레임부재(210b)로 제작될 수 있다. 제1 프레임부재(210a)와 제2 프레임부재(210b)는 기본적인 형상이 동일하나 프레임(410)이 가로 부분과 세로 부분으로 구성됨에 따라 그 길이가 상이하게 형성된다. 이러한 제1 프레임부재(210a)와 제2 프레임부재(210b)는 홀 가공단계, 프레스 가공단계 및 절곡단계에 따라 세부적인 형상이 달라질 수 있다. 홀 가공단계, 프레스 가공단계 및 절곡단계는 멀티 포밍 장치에서 모든 작업이 이루어진다.

한편, 프레임 성형단계 이후에는 제1 프레임부재(210a)와 제2 프레임부재(210b)를 더욱 정밀하게 가공하기 위하여 치수보정압연 및 평탄보정압연 단계를 더 추가하여 실시할 수 있다. 치수보정압연과 평탄보정압연 단계는 프레임 성형단계와 같이 롤러와 롤러 사이에 프레임부재(210)를 통과시켜 프레임부재(210)의 치수 및 평탄도를 보정한다. 또한, 홀 가공단계 이전에 멀티 포밍 장치에서 평탄보정작업이 추가로 실시될 수 있다.

홀 가공단계는 제1 프레임부재(210a)와 제2 프레임부재(210b)에 홀(미도시)을 가공한다. 홀은 휴대단말기의 측면에 케이블 접속구 등을 형성하거나 다른 부품과의 조립을 위하여 형성할 수 있다. 제1 프레임부재(210a)와 제2 프레임부재(210b)에 형성되는 홀은 휴대단말기의 종류 및 휴대단말기의 좌우, 상하 위치에 따라 달라질 수 있다. 한편, 홀을 형성하지 않을 경우 홀 가공단계를 생략할 수 있다.

프레스 가공단계는 홀이 가공된 제1 프레임부재(210a)를 프레스 가공한다. 제1 프레임부재(210a)를 프레스 가공할 때는, 도 4(a) 및 도 4(b)에 도시된 바와 같이 절곡부(213)가 형성될 부분에 형성되어 있는 돌출부(212)를 제거한다. 이에 따라 절곡단계에서 제1 프레임부재(210a)에 절곡부(213)를 형성하기 용이하도록 하였다. 또한, 프레스 가공단계는 연속적으로 투입되는 제1 프레임부재(210a)에 불필요한 부분을 제거한 후 휴대단말기의 가로 길이에 맞게 절단하여 도 4(c)에 도시된 바와 같이 하나의 제1 프레임부재(210a)를 제작한다.

한편, 홀 가공 후 연속적으로 투입되는 제2 프레임부재(210b) 또한 프레스 가공단계를 통해 휴대단말기의 세로 길이에 맞게 절단하여 하나의 제2 프레임부재(210b)를 제작한다.

절곡단계는 제1 프레임부재(210a)의 양단을 절곡시켜 프레임의 모서리 부분인 절곡부(213)를 성형한다. 구체적으로 도 5에 도시된 바와 같이, 절곡단계는 가압부가 제1 프레임부재(210a)를 어느 하방향으로 가압하고 지지부가 제2 프레임부재(210b)를 상방향으로 지지하여 제1 프레임부재(210a)의 양단에 절곡부(213)를 형성한다. 전술한 바와 같이 제1 프레임부재(210a)는 프레스 가공단계에서 절곡부(213)를 형성할 부분에 형성되어 있는 돌출부(212)를 제거하였기 때문에 제1 프레임부재(210a)을 용이하게 절곡하여 절곡부(213)를 형성할 수 있다.

조립단계는 한 쌍의 제1 프레임부재(210a)와 한 쌍의 제2 프레임부재(210b)를 금속시트(420)의 네 측면에 각각 결합시킨다. 즉 조립단계는 도 6에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제1 프레임부재(210a)를 서로 마주하도록 금속시트(420)의 양측에 배치시키고 한 쌍의 제2 프레임부재(210b)를 각각 절곡부(213) 서로 다른 제1 프레임부재(210a)의 절곡부(213) 사이에 배치시킨 후 금속시트(420)에 결합시킨다. 이때, 금속시트(420)는 돌출부(212) 상부에 안착된다. 그리고 제1 프레임부재(210a) 및 제2 프레임부재(210b)는 레이저 용접으로 금속시트(420)에 결합시킨다. 또한, 제1 프레임부재(210a) 및 제2 프레임부재(210b)는 리벳 체결 등 다양한 방법으로 금속시트(420)에 결합시킬 수 있다.

이와 같이 조립된 금속시트(420)와 프레임부재는 다른 부품과 함께 사출하여 휴대단말기를 제작하며, 제1 프레임부재(210a)와 제2 프레임부재(210b)는 휴대단말기의 금속 테두리가 된다.

제2 실시예

본 발명의 제2 실시예에 따른 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법은 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 프레임 성형단계, 제1 절곡단계, 제2 절곡단계, 제3 절곡단계 및 조립단계로 이루어진다.

제2 실시예에 따른 프레임 성형단계 및 프레임부재(510)는 제1 실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

제1 절곡단계는 도 8에 도시된 바와 같이 프레임부재(510)를 하나의 금속 프레임을 제작하기 위한 적정 길이로 절단한 후, 도 9(a)에 도시된 바와 같이 프레임부재의 서로 이격된 제1 부분(P1)과 제2 부분(P2)을 각각 절곡시켜 제1 프레임부(510a)를 성형한다.

제2 절곡단계는 도 9(b)에 도시된 바와 같이 프레임부재의 제2 부분(P2)과 이격된 제3 부분(P3)을 절곡시켜 제1 프레임부(510a)와 이웃하는 제2 프레임부(510b)를 성형한다.

제3 절곡단계는 도 9(c)에 도시된 바와 같이 프레임부재의 양단이 서로 마주하도록 프레임부재의 제3 부분(P3)과 이격된 제4 부분(P4)을 절곡시켜 제2 프레임부(510b)와 이웃하는 제3 프레임부(510c)를 성형하고, 제1 프레임부(510a) 및 제3 프레임부(510c)와 이웃하는 제4 프레임부(510d)를 성형한다.

그리고 조립단계는 제1 내지 제4 프레임부(501a,510b,510c,501d)로 성형된 프레임부재와 금속시트를 결합시킨다. 프레임부재와 금속시트를 결합시키는 방법은 제1 실시예와 동일하다.

이와 같이 프레임부재와 금속시트를 결합시킨 후에는 프레임부재에 안테나 슬릿 등을 가공한다.

본 발명인 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

Claims

외주면에 제1 형상부가 형성되어 있는 제1 롤러와 외주면에 제2 형상부가 형성되어 있는 제2 롤러 사이로 금속 선재를 통과시켜 한 쌍의 제1 프레임부재를 성형하고, 상기 제1 롤러와 제2 롤러 사이로 금속 선재를 통과시켜 한 쌍의 제2 프레임부재를 성형하며, 한 쌍의 상기 제1 프레임부재와 한 쌍의 상기 제2 프레임부재를 결합시켜 휴대단말기의 외곽 프레임을 제작하는 것을 특징으로 하는 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법.
청구항 1에 있어서,

상기 제1 롤러와 제2 롤러 사이로 금속 선재를 통과시켜 상기 제1 프레임부재와 제2 프레임부재를 각각 성형하는 프레임 성형단계;

상기 제1 프레임부재 또는 제2 프레임부재에 홀을 가공하는 홀 가공단계;

상기 제1 프레임부재의 양단을 절곡시켜 상기 프레임의 모서리 부분인 절곡부를 성형하는 절곡단계; 및

한 쌍의 상기 제1 프레임부재와 한 쌍의 상기 제2 프레임부재를 금속시트의 네 측면에 각각 결합시키는 조립단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법.
청구항 2에 있어서,

상기 절곡단계는 가압부가 상기 제1 프레임부재를 어느 일 방향으로 가압하고 지지부가 상기 제1 프레임부재를 반대 방향으로 지지하여 상기 제1 프레임부재의 양단에 절곡부를 형성하며,

상기 조립단계는 한 쌍의 상기 제1 프레임부재를 서로 마주하도록 상기 금속시트의 양측에 배치시키고 한 쌍의 상기 제2 프레임부재를 각각 상기 절곡부 사이에 배치시키는 것을 특징으로 하는 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법.
청구항 3에 있어서,

상기 홀이 가공된 상기 제1 프레임부재를 프레스 가공하는 프레스 가공단계를 더 포함하여 이루어지고,

상기 제1 프레임부재는 상기 제1 롤러와 제2 롤러에 의해 상기 프레임의 외곽을 이루는 측면부와 상기 측면부로부터 상기 프레임의 내측으로 돌출되는 돌출부로 형성되며,

상기 프레스 가공단계는 상기 절곡부에 대응되는 위치에 형성되어 있는 돌출부를 제거하는 것을 특징으로 하는 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법.
외주면에 제1 형상부가 형성되어 있는 제1 롤러와 외주면에 제2 형상부가 형성되어 있는 제2 롤러 사이로 금속 선재를 통과시켜 프레임부재를 성형하는 프레임 성형단계;

상기 프레임부재의 서로 이격된 제1 부분과 제2 부분을 각각 절곡시켜 제1 프레임부를 성형하는 제1 절곡단계;

상기 프레임부재의 제2 부분과 이격된 제3 부분을 절곡시켜 상기 제1 프레임부와 이웃하는 제2 프레임부를 성형하는 제2 절곡단계;

상기 프레임부재의 양단이 서로 마주하도록 상기 프레임부재의 제3 부분과 이격된 제4 부분을 절곡시켜 상기 제2 프레임부와 이웃하는 제3 프레임부를 성형하고, 상기 제1 프레임부 및 제3 프레임부와 이웃하는 제4 프레임부를 성형하는 제3 절곡단계; 및

상기 제1, 제2, 제3, 제4 프레임부로 성형된 프레임부재와 금속시트를 결합시키는 조립단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압연공법을 이용한 휴대단말기용 금속 프레임 제작방법.