(57)【要約】【課題】金属部品を製造する分野、より具体的にモバイルデバイスケーシングを形成するための製造工程に関する技術を提供する。【解決手段】モバイルデバイスケーシングを漸進的に鍛造する方法及び装置を説明する。本方法は、押出シートから切断された初期モバイルデバイスケーシングをトランスファー金型アセンブリの複数のステーションを通して順送する段階を含むことができる。本方法はまた、漸進的に形成されたモバイルデバイスケーシングの少なくとも１つの空洞内に少なくとも１つの３次元特徴部が形成されたモバイルデバイスケーシングを漸進的に形成するために初期モバイルデバイスケーシングに対して一連の鍛造を実行する段階を含むことができる。【選択図】図１Ａ
2018171655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モバイルデバイスケーシングを漸進的に鍛造する方法であって、
押出シートから切断された初期モバイルデバイスケーシングをトランスファー金型アセンブリの複数のステーションを通して順送する段階と、
漸進的に形成されたモバイルデバイスケーシングの少なくとも１つの空洞内に少なくとも１つの３次元特徴部が形成されたモバイルデバイスケーシングを漸進的に形成するために前記初期モバイルデバイスケーシングに対して一連の鍛造を実行する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記漸進的に形成されたモバイルデバイスケーシングは、ボウル形モバイルデバイスケーシングの前側に空洞が形成され、かつボウル形モバイルデバイスケーシングの該前側の空洞内に１又は２以上の３次元特徴部が鍛造された丸み付き側壁を有するボウル形モバイルデバイスケーシングを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記初期モバイルデバイスケーシングに対して前記一連の鍛造を実行する段階は、前記ボウル形モバイルデバイスケーシングを漸進的に形成し、
少なくとも側壁高を持ち上げ、板厚を低減し、かつケーシング幅を低減する段階を含む第１の部分形成ボウル形モバイルデバイスケーシングを形成する前記一連の鍛造段における第１の鍛造作動を実行する段階と、
少なくとも前記側壁高を更に持ち上げ、第２の部分形成ボウル形モバイルデバイスケーシングの前側の空洞内の少なくとも１つの３次元特徴部の高さを持ち上げ、前記板厚を更に低減し、かつ前記ケーシング幅を更に低減する段階を含む第２の部分形成ボウル形モバイルデバイスケーシングを形成する前記一連の鍛造段における第２の鍛造作動を実行する段階と、
少なくとも前記側壁高を最終側壁高まで更に持ち上げ、完全形成ボウル形モバイルデバイスケーシングの前記前側の前記空洞内の前記少なくとも１つの３次元特徴部の前記高さを最終特徴部高さまで更に持ち上げ、前記板厚を最終板厚まで更に低減し、前記ケーシング幅を最終ケーシング幅まで更に低減する段階を含む前記ボウル形モバイルデバイスケーシングを完全に形成する前記一連の鍛造段における第３の鍛造作動を実行する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記漸進的に形成されたモバイルデバイスケーシングは、ｉフレームモバイルデバイスケーシングの前側及び裏側に空洞が形成され、かつｉフレームモバイルデバイスケーシングの該前側の該空洞内に少なくとも１つの３次元特徴部が鍛造されて該裏側の該空洞内に少なくとも１つの３次元特徴部が鍛造されたｉフレームモバイルデバイスケーシングを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記初期モバイルデバイスケーシングに対して前記一連の鍛造を実行する段階は、前記ｉフレームモバイルデバイスケーシングを漸進的に形成し、
少なくとも側壁高を持ち上げ、第１の部分形成ｉフレームモバイルデバイスケーシングの前記前側の前記空洞内の少なくとも１つの３次元特徴部の高さを持ち上げ、かつケーシング幅を増大する段階を含む第１の部分形成ｉフレーム形モバイルデバイスケーシングを形成する前記一連の鍛造段における第１の鍛造作動を実行する段階と、
少なくとも前記側壁高を更に持ち上げ、板厚の１又は２以上の領域を低減し、第２の部分形成ｉフレームモバイルデバイスケーシングの前記前側の前記空洞内の前記少なくとも１つの３次元特徴部の前記高さを更に持ち上げ、かつ前記ケーシング幅を更に増大する段階を含む第２の部分形成ｉフレーム形モバイルデバイスケーシングを形成する前記一連の鍛造段における第２の鍛造作動を実行する段階と、
少なくとも前記側壁高を最終側壁高まで更に持ち上げ、前記前側の前記空洞内の前記少なくとも１つの３次元特徴部の前記高さを最終特徴部高さまで更に持ち上げ、板厚の前記１又は２以上の領域を更に低減し、前記ケーシング幅を最終ケーシング幅まで更に増大し、かつ完全形成ｉフレームモバイルデバイスケーシングの少なくとも１つの側壁の近くに少なくとも１つの３次元特徴部を形成する段階を含む前記ｉフレームモバイルデバイスケーシングを完全に形成する前記一連の鍛造段における第３の鍛造作動を実行する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記初期モバイルデバイスケーシングに対して前記一連の鍛造を実行する段階は、
前記漸進的に形成されたモバイルデバイスケーシングの前側、裏側、側壁、又はその組合せの少なくとも一部分上にハニカムセル特徴部を形成する鍛造作動を該漸進的に形成されたモバイルデバイスケーシングに対して実行する段階、
を更に含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記初期モバイルデバイスケーシングに対して前記一連の鍛造を実行する段階は、
前記一連の鍛造における１又は２以上の段の後に前記モバイルデバイスケーシングを焼き鈍しする段階、
を更に含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記一連の鍛造における１又は２以上の段が、室温で実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
固溶熱処理及びそれに続く人工時効が、前記形成モバイルデバイスケーシングの均一な硬度を取得するために前記１又は２以上の段が室温で実行された後に部分形成モバイルデバイスケーシングに適用されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記一連の鍛造における１又は２以上の段が、鍛造作動を実行する前に最短持続時間にわたって部分形成モバイルデバイスケーシングを予め決められた温度まで予熱する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記形成モバイルデバイスケーシングの均一な硬度を取得する予熱段階を含む熱処理硬化及びそれに続く焼き戻しが、前記１又は２以上の段の後に部分形成モバイルデバイスケーシングに適用されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記鍛造作動を実行する前記トランスファー金型アセンブリのステーションのプレス板が、窒化チタンで被覆されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記モバイルデバイスケーシングは、アルミニウム合金から形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記モバイルデバイスケーシングは、鋼合金から形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記モバイルデバイスケーシングは、モバイル電話筐体、ファブレットコンピュータ筐体、タブレットコンピュータ筐体、ラップトップモニタ筐体、ラップトップ本体筐体、又はラップトップキーボード筐体のうちの１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
モバイルデバイスケーシングを漸進的に鍛造するための装置であって、
押出シートから切断された初期モバイルデバイスケーシングをトランスファー金型アセンブリの複数のステーションを通して順送するトランスファー金型アセンブリと、
漸進的に形成されたモバイルデバイスケーシングの少なくとも１つの空洞内に少なくとも１つの３次元特徴部が形成されたモバイルデバイスケーシングを漸進的に形成するために前記初期モバイルデバイスケーシングに対して一連の鍛造を実行する前記複数のステーションからの複数のステーションと、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項１７】
前記漸進的に形成されたモバイルデバイスケーシングは、ボウル形モバイルデバイスケーシングの前側に空洞が形成され、かつボウル形モバイルデバイスケーシングの該前側の空洞内に１又は２以上の３次元特徴部が鍛造された丸み付き側壁を有するボウル形モバイルデバイスケーシングを含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記初期モバイルデバイスケーシングに対して前記複数のステーションによって実行される前記一連の鍛造は、前記ボウル形モバイルデバイスケーシングを漸進的に形成し、
第１の鍛造ステーションが少なくとも側壁高を持ち上げ、板厚を低減し、かつケーシング幅を低減することを含む第１の部分形成ボウル形モバイルデバイスケーシングを形成する前記一連の鍛造段における第１の鍛造作動を実行する第１の鍛造ステーションと、
第２の鍛造ステーションが少なくとも前記側壁高を更に持ち上げ、第２の部分形成ボウル形モバイルデバイスケーシングの前側の空洞内の少なくとも１つの３次元特徴部の高さを持ち上げ、前記板厚を更に低減し、かつ前記ケーシング幅を更に低減することを含む第２の部分形成ボウル形モバイルデバイスケーシングを形成する前記一連の鍛造段における第２の鍛造作動を実行する第２の鍛造ステーションと、
第３の鍛造ステーションが少なくとも前記側壁高を最終側壁高まで更に持ち上げ、完全形成ボウル形モバイルデバイスケーシングの前記前側の前記空洞内の前記少なくとも１つの３次元特徴部の前記高さを最終特徴部高さまで更に持ち上げ、前記板厚を最終板厚まで更に低減し、かつ前記ケーシング幅を最終ケーシング幅まで更に低減することを含む前記ボウル形モバイルデバイスケーシングを完全に形成する前記一連の鍛造段における第３の鍛造作動を実行する第３の鍛造ステーションと、
を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記漸進的に形成されたモバイルデバイスケーシングは、ｉフレームモバイルデバイスケーシングの前側及び裏側に空洞が形成され、かつｉフレームモバイルデバイスケーシングの該前側の該空洞内に少なくとも１つの３次元特徴部が鍛造されて該裏側の該空洞内に少なくとも１つの３次元特徴部が鍛造されたｉフレームモバイルデバイスケーシングを含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
前記初期モバイルデバイスケーシングに対して前記複数のステーションによって実行される前記一連の鍛造は、前記ｉフレームモバイルデバイスケーシングを漸進的に形成し、
第１の鍛造段が少なくとも側壁高を持ち上げ、第１の部分形成ｉフレームモバイルデバイスケーシングの前記前側の前記空洞内の少なくとも１つの３次元特徴部の高さを持ち上げ、かつケーシング幅を増大することを含む第１の部分形成ｉフレーム形モバイルデバイスケーシングを形成する前記一連の鍛造段における第１の鍛造作動を実行する第１の鍛造段と、
第２の鍛造段が少なくとも前記側壁高を更に持ち上げ、板厚の１又は２以上の領域を低減し、第２の部分形成ｉフレームモバイルデバイスケーシングの前記前側の前記空洞内の前記少なくとも１つの３次元特徴部の前記高さを更に持ち上げ、かつ前記ケーシング幅を更に増大することを含む第２の部分形成ｉフレーム形モバイルデバイスケーシングを形成する前記一連の鍛造段における第２の鍛造作動を実行する第２の鍛造段と、
第３の鍛造段が少なくとも前記側壁高を最終側壁高まで更に持ち上げ、前記前側の前記空洞内の前記少なくとも１つの３次元特徴部の前記高さを最終特徴部高さまで更に持ち上げ、板厚の前記１又は２以上の領域を更に低減し、前記ケーシング幅を最終ケーシング幅まで更に増大し、かつ完全形成ｉフレームモバイルデバイスケーシングの少なくとも１つの側壁の近くに少なくとも１つの３次元特徴部を形成することを含む前記ｉフレームモバイルデバイスケーシングを完全に形成する前記一連の鍛造段における第３の鍛造作動を実行する第３の鍛造段と、
を更に含むことを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記モバイルデバイスケーシングは、モバイル電話筐体、ファブレットコンピュータ筐体、タブレットコンピュータ筐体、ラップトップモニタ筐体、ラップトップ本体筐体、又はラップトップキーボード筐体のうちの１つを含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔先行出願への相互参照〕
本発明の出願は、現在係属中の「モバイルデバイスケーシングを漸進的に鍛造する方法及び装置」という名称の２０１７年３月３１日出願の中国特許出願第２０１７１０２０９１０５号に対する優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明の実施形態は、一般的に金属部品を製造する分野に関し、より具体的には、モバイルデバイスケーシングを形成するための製造工程に関する。
【背景技術】
【０００３】
手持ち式デバイス（例えば、モバイル電話、ゲーミングデバイス、音楽プレーヤ、医療デバイスなど）、タブレットコンピュータデバイス、ラップトップコンピュータデバイス本体、ラップトップコンピュータキーボード、ラップトップコンピュータデバイスディスプレイ、並びに他のモバイルデバイスのためのハウジングのようなモバイルデバイスのハウジングは、典型的に、接着剤及び／又はネジを用いてハウジングに取り付けられて筐体を形成するガラスカバーを含み、又は筐体を形成するためにハウジングに固定されたガラス又はセラミックのカバーの間に挟まれる。筐体は、モバイルデバイスアセンブリを支持及び保護し、プリント回路基板、プロセッサ、メモリ、バッテリ、冷却ファン、カメラレンズ、ガラスディスプレイ、可撓性ケーブル、ヒンジ、ブラケットのような部品、並びに様々なモバイルデバイスケーシング内に典型的に含められる他の部品を支持及び保護することを含む。
【０００４】
モバイルデバイスケーシングを形成するための１つの従来の製造工程は、金属ブロックからハウジングを完全に機械加工する段階を含む。機械加工作動は、全ての特徴部（例えば、モバイルデバイスケーシングの側壁、装着孔、エンボス、レリーフ面など）の更に別の機械加工を含む。しかし、機械加工されるハウジングは、典型的にモバイルデバイスケーシングを製造する時間及びコストを増大する。
【０００５】
モバイルデバイスケーシングを製造するための別の典型的な手法は、金属シートをプレス加工又は「深絞り」してハウジングを形成する段階を含む。プレス加工の後に、特徴部は、次に、モバイルデバイスケーシングを形成する完全機械加工工程と同様に機械加工される。金属シートをプレス加工してモバイルデバイスケーシングを形成することは、ハウジング全体を通して均等な材料厚を有するハウジングをもたらす。典型的に、材料厚は、プレス加工された元のシート材料と同じシート厚である。次いで、モバイルデバイスケーシングを形成する時の特徴部及び／又は異なる材料厚を達成するために、モバイルデバイスケーシングを形成する際の時間及び費用を増大する追加の機械加工作動が必要である。更に、機械加工の後に非常に薄い材料厚を有するレリーフ面が存在する場合があり、それによってハウジングの剛性に悪影響を与える。
【０００６】
本発明の実施形態を添付図面の図に限定ではなく一例として例示する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】ケーシングの少なくとも１つの空洞内に形成された３次元特徴部を有するモバイルデバイスケーシングを漸進的に鍛造するためのシステムの一実施形態を示す図である。
【図１Ｂ】ケーシングの少なくとも１つの空洞内に形成された３次元特徴部を有するモバイルデバイスケーシングを漸進的に鍛造するためのシステムの別の実施形態を示す図である。
【図２】ハウジングの少なくとも１つの空洞内に形成された少なくとも１つの３次元特徴部を有するモバイルデバイスケーシングを漸進的に鍛造する方法２００のブロック図である。
【図３Ａ】ボウル形モバイルデバイスケーシングを形成するための漸進的鍛造作動の異なる段の断面図である。
【図３Ｂ】完全形成ボウル形モバイルデバイスケーシングの前側の図の一実施形態を示す図である。
【図３Ｃ】完全形成ボウル形モバイルデバイスケーシングの前側の図の別の実施形態を示す図である。
【図３Ｄ】完全形成ボウル形モバイルデバイスケーシングの側面図の一実施形態を示す図である。
【図４Ａ】ｉフレームモバイルデバイスケーシングを形成するための漸進的鍛造作動の異なる段の断面図である。
【図４Ｂ】完全形成ｉフレームモバイルデバイスケーシングの前側の図の一実施形態を示す図である。
【図５Ａ】モバイルデバイスケーシングの少なくとも１つの空洞内に３次元特徴部を有する漸進的鍛造モバイルデバイスケーシングの前側の斜視図の一実施形態を示す図である。
【図５Ｂ】漸進的鍛造モバイルデバイスケーシングの裏側の斜視図の一実施形態を示す図である。
【図６Ａ】ラップトップモニタケーシングの少なくとも１つの空洞内に３次元特徴部を有する漸進的鍛造ラップトップ底部ケーシングの前側の斜視図の一実施形態を示す図である。
【図６Ｂ】漸進的鍛造ラップトップ底部ケーシングの裏側の斜視図の一実施形態を示す図である。
【図７Ａ】ラップトップモニタケーシングの少なくとも１つの空洞内に３次元特徴部を有する漸進的鍛造ラップトップ画面ケーシングの前側の斜視図の一実施形態を示す図である。
【図７Ｂ】漸進的鍛造ラップトップ画面ケーシングの裏側の斜視図の一実施形態を示す図である。
【図８Ａ】ラップトップモニタケーシングの少なくとも１つの空洞内にキーボード筐体を含む３次元特徴部を有する漸進的鍛造ラップトップ本体ケーシングの前側の斜視図の一実施形態を示す図である。
【図８Ｂ】漸進的鍛造ラップトップ本体ケーシングの裏側の斜視図の一実施形態を示す図である。
【図９Ａ】モバイルデバイスケーシングの少なくとも第１の空洞内に３次元特徴部を有する漸進的鍛造ｉフレームモバイルデバイスケーシングの前側の斜視図の一実施形態を示す図である。
【図９Ｂ】モバイルデバイスケーシングの少なくとも第２の空洞内に３次元特徴部を有する漸進的鍛造ｉフレームモバイルデバイスケーシングの裏側の斜視図の一実施形態を示す図である。
【図１０Ａ−１０Ｂ】図１０Ａは、モバイルデバイスケーシングの空洞の少なくとも一部分内に鍛造されたハニカム特徴部を有する漸進的鍛造モバイルデバイスケーシングの前側の図の一実施形態を示す図である。図１０Ｂは、ハニカム特徴部の一実施形態の拡大図である。
【図１０Ｃ】ハニカム特徴部の一実施形態の別の拡大図である。
【図１０Ｄ】ハニカム特徴部の一実施形態の断面図である。
【図１１Ａ】漸進的鍛造モバイルデバイスケーシングの一実施形態の断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａの漸進的鍛造モバイルデバイスケーシングの各部分の粒状構造及び流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
１又は２以上の３次元特徴部を有するモバイルデバイスケーシングを漸進的に鍛造する方法を説明する。本明細書で解説するように、モバイルデバイスケーシングは、手持ち式デバイス（例えば、モバイル電話、ゲーミングデバイス、医療デバイス、音楽プレーヤなど）、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータディスプレイ、ラップトップコンピュータ本体、ラップトップコンピュータキーボード本体のうちの１つのためのケーシング、並びに他のモバイルデバイスのケーシングとすることができる。実施形態では、モバイルデバイスケーシングは、モバイルデバイスケーシングの前側に形成された空洞を有し、更にその前面内の空洞内に鍛造された１又は２以上の３次元特徴部を有するボウル形ケーシングとすることができる。実施形態では、モバイルデバイスケーシングは、各々がその中に形成された３次元特徴部を有する前側空洞と裏側空洞とを有するｉフレーム（例えば、ｉ字形）モバイルデバイスケーシングとすることができる。いずれの実施形態においても、モバイルデバイスケーシングは、本明細書でより詳細に説明するように一連の漸進的鍛造作動にわたって漸進的に形成される。
【０００９】
実施形態では、アルミニウム、鋼、又は他の適切な金属材料のような材料の押出シートから初期モバイルデバイスケーシングが切断される。次いで、この初期モバイルデバイスケーシングに対して特定の一連の鍛造が実施され、モバイルデバイスケーシングの少なくとも１つの空洞内に１又は２以上の３次元特徴部を有するモバイルデバイスケーシングが漸進的に形成される。この一連の漸進的鍛造は、トランスファー金型アセンブリの複数のステーションを通して初期モバイルデバイスケーシング（例えば、金属シートから切断されたブランク、押出シートから切断されたブランクなど）を順送するトランスファー金型アセンブリのようなシステムによって実施することができる。多重ステーションからの複数のステーションは、モバイル電話筐体、タブレットコンピュータ筐体、ラップトップモニタ筐体、ラップトップ本体筐体のようなモバイルデバイスケーシングを形成するための一連の漸進的鍛造を実行する。一実施形態では、漸進的鍛造段は、室温で実行することができる。別の実施形態では、これらの漸進的段のうちの１又は２以上は、鍛造作動を実行する前に部分形成モバイルデバイスケーシングを予め決められた温度まで最短持続時間にわたって予熱する段階を含む。実施形態では、室温鍛造段と予熱鍛造段との組合せを一連の漸進的鍛造作動に対して使用することができる。
【００１０】
モバイルデバイスケーシングの鍛造は、一連の鍛造段にわたって漸進的鍛造作動を利用して各鍛造作動によって材料を変位させる塑性変形を管理する。一連の鍛造段にわたって初期モバイルデバイスケーシングの材料の塑性変形を利用することにより、ケーシングを製造するための材料の使用が有意に低減されることになる。更に、漸進的鍛造は、得られるモバイルデバイスケーシングの加工硬化をもたらし、従って、完全形成モバイルデバイスケーシングの剛性及び引張強度のような機械的特性を改善する。すなわち、ケーシング及びその中に形成された特徴部の材料の不均一応力歪みが低減され、加工硬化効果からより密集した粒子構造を有することになる。例えば、図１１Ａは、湾曲壁セクション１１０２と、モバイルデバイスケーシングの空洞内の３次元特徴部１１０４と、別の湾曲壁セクション１１０６とを含む漸進的鍛造モバイルデバイスケーシング１１００の断面図を示している。初期モバイルデバイスケーシングブランク（例えば、押出シート、金属シート等から切断されたブランク）は、鍛造前には均一サイズの微細等軸粒子を有することになるが、図１１Ｂは、漸進的鍛造作動から得られた湾曲壁部分１１０２及び１１０６、並びに３次元特徴部１１０４の粒状構造及び流れの拡大図を示している。実施形態では、本明細書で解説する漸進的鍛造作動の後に、図１１Ｂに示すように、形成モバイルデバイスケーシングの金属材料の変形方向に引き延ばされた粒状構造及び流れが存在し、それによって形成モバイルデバイスケーシングの高い強度及び剛性が与えられる。
【００１１】
更に、一連の鍛造段にわたる漸進的鍛造作動は、モバイルデバイスケーシングの１又は２以上の空洞（例えば、ボウル形モバイルデバイスケーシングの前側空洞、並びにｉフレームモバイルデバイスケーシングの前側及び／又は裏側の空洞）内に１又は２以上の３次元特徴部を形成することができる。形成された３次元特徴部は、これらの特徴部の最終形態に形状が似ており、漸進的鍛造モバイルデバイスケーシングの壁は従来手法でのものよりも薄い。従って、モバイルデバイスケーシングの構造を完成させる際に部品及び／又は壁の形成ではなく精緻化だけが実施されるので、モバイルデバイスケーシングを仕上げる時の機械サイクル時間及びコストが有意に低減される。更に、薄い壁厚が、モバイルデバイスケーシングの全重量、従って、得られるモバイルデバイスの重量を低減する。実施形態では、本明細書で解説する鍛造工程には３０００系、５０００系、６０００系、７０００系のアルミニウム又はステンレス鋼が利用され、従来法によって形成されたケーシングと比較して優れた剛性、引張強度、及び粒状構造を有するモバイルデバイスケーシングがもたらされることになる。
【００１２】
図１Ａは、モバイルデバイスケーシングの少なくとも１つの空洞内に１又は２以上の３次元特徴部を有するモバイルデバイスケーシングを漸進的に鍛造するためのシステム１００の一実施形態を示している。一実施形態では、システム１００は、様々なプレス鍛造段（例えば、段１２０−１から１２０−Ｎまで）において１又は２以上の鍛造作動を室温で実施する（冷間鍛造）。図１Ａに示すシステムを用いて漸進的鍛造作動を実行する段階は、鍛造されたモバイルデバイスケーシング内の不均一応力歪みを低減し、焼き戻し度４及びそれ以下のアルミニウム合金を利用することができる。更に、モバイルデバイスケーシングの均一な硬度が最終製品設計の一部である場合に、図１Ａに示す段のいずれかのものの後に当該部分に対して固溶熱処理及びそれに続く人工時効を実施することができる。
【００１３】
一実施形態では、モバイルデバイスケーシング１５０を形成するための一連の漸進的鍛造段（例えば、段１２０−１から１２０−Ｎまで）にわたって一連のトランスファー金型内で押出成形金属シート１１０が漸進的に形成される。実施形態では、形成モバイルデバイスケーシング１５０は、ボウル形、ｉフレーム、又は他の形態のモバイルデバイスケーシングとすることができる。鍛造作動を実行するトランスファー金型のプレス板は、その硬度を高めるために、及びそのツール寿命を延ばすために、並びに鍛造の効率を改善するために、窒化チタン（「ＴｉＮ」）コーティングで被覆されるか、又は高速度鋼又は超硬工具鋼から製造される。一実施形態では、ＴｉＮコーティングは、トランスファー金型機械から定期的に（すなわち、約３００，０００回のプレス加工毎に）除去され、新しいＴｉＮコーティングが鍛造プレス板に付加される。一実施形態では、モバイルデバイスケーシングを更に形成するために、追加の機械（図示せず）によって切り取り、穿刺、刻印、圧印、又は他の適切な工程を含む追加のプレス加工作動が追加の段において実施される。しかし、モバイルデバイスケーシング１５０及びそこに含まれる３次元特徴部の最終形状は、完成モバイルデバイスケーシングの最終形状に近い。
【００１４】
一実施形態に関して、ボウル形モバイルデバイスケーシングを形成するのに使用されるアルミニウム合金、ステンレス鋼、又は他の金属材料は、様々なファクタ、例えば、設計要件、望ましい材料特性、モバイルデバイスケーシングのための原材料の低い汚染（すなわち、シリコン、銅、亜鉛のような汚染）、及びモバイルデバイスケーシングの低い自然磁気に基づいて選択することができる。一実施形態に関して、モバイルデバイスケーシングを形成するためのブランクを与えるために押出シート１１０の形態にあるアルミニウム合金が最初に使用される。押出シート１１０の厚み及びプロファイルは、特定の製品設計に依存して変化する場合がある。
【００１５】
一連の漸進的鍛造作動によってモバイルデバイスケーシング１５０を形成するのに利用される漸進的金型アセンブリは、段１２０−１から１２０−Ｎまでの複数のステーションを含むことができる。複数の漸進的鍛造の各々を完了するために、初期モバイルデバイスケーシング（例えば、押出シート１１０）は、ステーションからステーションに順送される。各ステーションは、１よりも多い状態からの鍛造、並びに他の機械加工作動を実行することができる。特定の鍛造作動は、モバイルデバイスケーシングが一連の段を通して順送される時にモバイルデバイスケーシング内の部品を部分的又は全体的のいずれかで形成する。一連の漸進的鍛造は、鍛造作動によって引き起こされる材料の移動を管理し、得られる完全形成モバイルデバイスケーシング１５０の均一な厚みを確実にするために、特定の段においてモバイルデバイスケーシングの１又は２以上の空洞内に特定の部品を部分的又は全体的のいずれかで形成する。更に、異なる部品の鍛造作動及び形成の順序は、モバイルデバイスケーシングの１又は２以上の空洞内の３次元特徴部が正確かつ適切に形成されることを確実にする。
【００１６】
実施形態では、形成モバイルデバイスケーシングの内部応力を焼き鈍しによって除去することができる。焼き鈍しは、モバイル電話筐体を１又は２以上の鍛造金型アセンブリ段に順送する前に実施することができる。上記で解説したように、鍛造の漸進的な段のうちの１又は２以上は室温で実行され、連続した漸進的な工程の１又は２以上の段の間で焼き鈍しを使用することができる。例えば、連続した漸進的な段によって鍛造されるモバイルデバイスケーシングは、２段毎、３段毎、選択段の間等で焼き鈍しすることができる。一実施形態では、焼き鈍しは、鍛造されているモバイルデバイスケーシングを約セ氏３９０度まで加熱し、次いで、筐体を冷却させることによって実施される。
【００１７】
実施形態では、冷間鍛造工程中に加工硬化によって引き起こされる材料の可鍛性に起因して、モバイルデバイスケーシング壁高及び／又は３次元特徴部の高さを延ばすために、１又は２以上の鍛造段の間で予熱による熱間鍛造が利用される。
【００１８】
図１Ｂは、モバイルデバイスケーシングの１又は２以上の空洞内に形成された１又は２以上の３次元特徴部を有するモバイルデバイスケーシングを鍛造するためのシステム１６０の別の実施形態１６０を示している。図１Ｂに示すシステムは、１又は２以上のその後の鍛造段の前に部分形成モバイルデバイスケーシングの予熱が望ましい場合に使用することができる。上述の場合のように、最終製品設計によってアルミニウムケース材料に関してモバイルデバイスケーシングの均一な硬度が望ましい場合に、部分形成モバイルデバイスケーシングに対して固溶熱処理及びそれに続く人工時効を使用することができる。最終製品設計によって鋼材料のモバイルデバイスケーシングに対して均一な硬度が望ましい場合に、熱処理硬化及びそれに続く焼戻しを使用することができる。
【００１９】
図１Ｂに示すように、鍛造段１２０−１、１２０−２、１２０−Ｎまでのうちの１又は２以上の段間に部分形成モバイルデバイスケーシングを１又は２以上の炉１４０−１、１４０−２、１４０−Ｍまでに移動するために、ロボット１３０−１、１３０−２、１３０−Ｐまで又は他の機械的ピックアンドプレース手段が使用される。実施形態では、これらの炉は、その後のプレス鍛造段に移し戻す前に部分形成モバイルデバイスケーシングを予熱する。一実施形態では、部分形成モバイルデバイスケーシングは、３００℃のような予め決められた温度まで加熱される。更に、温度が予め決められた温度に達した後に、モバイルデバイスケーシングは、プレス鍛造段に移し戻す前に炉内で当該温度に３０〜４５分のような最短持続時間にわたって保持される。部分形成モバイルデバイスケーシングは、１又は２以上のその後の鍛造作動の前に予熱されるので、側壁高及び／又は１又は２以上の空洞内の３次元特徴部の高さを従来の手法よりも十分に増大することができる。
【００２０】
炉と様々なプレス鍛造段（例えば、１２０−２、１２０−３、１２０−Ｎまで）との間を出入りする移動は時間的制約の厳しい作動であるので、この移動をロボットアーム又は他の機械的手段が実施する。すなわち、炉と様々なプレス鍛造段との間を出入りする移動中の熱損失を阻止するために、この移動を例えば８秒よりも長くない最大移動持続時間の下で達成することができるようなロボットアーム及び／又は他の機械的手段が使用される。次いで、次の鍛造作動がプレス鍛造段の次のプレスにおいて実施される。これらの鍛造作動は、本明細書で解説するように、モバイルデバイスケーシングの既存又は追加の部品を部分的又は全体的に形成する段階を含むことができる。
【００２１】
図２は、ハウジングの少なくとも１つの空洞内に形成された少なくとも１つの３次元特徴部を有するモバイルデバイスケーシングを漸進的に鍛造する方法２００のブロック図を示している。図２で示す方法に使用される漸進的金型アセンブリは複数のステーションを含むことができ、モバイルデバイスケーシングはステーションからステーションに順送され、任意的に複数の段のうちの１又は２以上の間で予熱される。本方法は、トランスファー金型アセンブリを用いて一連の漸進的鍛造を実行する段階を含む。
【００２２】
本方法は、最初にモバイルデバイスケーシングを形成するための一連の漸進的鍛造段のうちの第１の鍛造段にモバイルデバイスケーシングのための初期ブランクを順送することによって始まる（ブロック２０２）。次いで、一連の鍛造作動においてモバイルデバイスケーシングに対して鍛造作動が実施され、モバイルデバイスケーシングの少なくとも１つの空洞内に１又は２以上の３次元特徴部を有するモバイルデバイスケーシングが漸進的に形成される（ブロック２０４）。本明細書で解説するように、一連の漸進的鍛造作動を実行することができ、ブロック２０４を様々な漸進的鍛造作動の回数に対応するいずれかの回数だけ繰り返すことができる。更に、本明細書で解説するように、追加の作動、例えば、１又は２以上の鍛造作動の前の予熱、鍛造後の焼き鈍し、固溶熱処理を実施する段階などを漸進的鍛造段のうちの１又は２以上の前／後に実施することができる。
【００２３】
漸進的鍛造作動が完了した後に、モバイルデバイスケーシングを仕上げ段に移動することができ、そこでモバイルデバイスケーシングが仕上げられる（ブロック２０６）。上記で解説したように、モバイルデバイスケーシングを仕上げる段階は、余剰材料を切り取る段階、孔を押抜き、穿刺、又は穿孔する段階、１又は２以上の洗浄工程を実施する段階、被覆工程、並びに他の仕上げ作動を実行する段階のうちの１又は２以上を含むことができる。
【００２４】
例示してはいないが、ケーシングの１又は２以上の空洞内に鍛造された１又は２以上の３次元特徴部を有する完成モバイルデバイスケーシングは、次いで、モバイルデバイス組立工程の別の段（例えば、完成モバイルデバイスケーシング上にディスプレイ、センサ、プロセッサ、入力デバイス、カメラなどの部品を設置する段階）に移動することができる。
【００２５】
図３Ａは、ボウル形モバイルデバイスケーシングを形成するための漸進的鍛造作動の異なる段の断面図を示している。モバイルデバイスは、丸み付き側壁と、モバイルデバイスケーシングの前面のうちの実質的に全てを構成する空洞とを含むので、モバイルデバイスケーシングをボウル形と呼ぶ。金属材料の初期の平坦な矩形シート３０２（アルミニウム合金又は鋼合金の押出シート）は、初期幅３０６と初期材料厚３０４とを有する。材料厚とシートのプロファイルとの選択は、完成ボウル形モバイルデバイスケーシングの特定の設計要件に依存する。更に、鍛造作動の順序及び様々な部品（例えば、３次元特徴部）の形成は、モバイルデバイスケーシングの入り組んだ細部が適切に形成されることを確実にする。
【００２６】
初期シート３０２に対して鍛造作動が実施され、部分形成ボウル形モバイルデバイスケース３１０が得られる。第１の鍛造段は、側壁の高さを厚み３０４から高さ３１２まで持ち上げ、板厚３１４と全幅３１６の両方を低減する。第２の鍛造段の後に、部分形成ボウル形モバイルデバイスケース３２０は、側壁の高さ３２２及びモバイルデバイスケーシングの前面の空洞内の１又は２以上の３次元特徴部３２８を更に持ち上げ、同時に板厚３２４と幅３２６の両方を同じく低減する金型に供給される。本明細書で解説するように、その後の漸進的鍛造段の間で材料を変位させるために塑性変形が使用される。次いで、第３の鍛造段の後に、完全形成ボウル形モバイルデバイスケーシング３３０が形成され、側壁の高さ３２２及び３次元特徴部の高さ３３８が高められ、同時にケーシング３３０の幅３３６及び板厚３３４が低減される。実施形態では、３次元特徴部は、側壁と同じ高さを有する必要はなく、各３次元特徴部は、完成モバイルデバイスケーシングの１又は２以上の設計制約条件によって指定される異なる高さを有することができる。
【００２７】
図３Ｂは、完全形成ボウル形モバイルデバイスケーシング３５０の前側の図の一実施形態を示している。形成モバイルデバイスケーシング３３０の断面線Ｘ−Ｘ３４０が、同じく幅３３６と高さ３５８とを有するケーシング３５０の前面図に示されている。更に、断面線Ｘ−Ｘ３４０は、ボウル形モバイルデバイスケーシングの前側空洞内に追加の３次元特徴部３６０及び他の特徴部を含むことができる図３Ｃの３次元特徴部を示している。実施形態では、ケーシングにボウル形の外見を与えるために、ボウル形モバイルデバイスケーシングの側壁３５４は、漸進的鍛造作動中に湾曲されるように形成される。図３Ｄは、完全形成ボウル形モバイルデバイスケーシングの壁の高さ３７０を示している。
【００２８】
図４Ａは、ｉフレームモバイルデバイスケーシングを形成するための漸進的鍛造作動の異なる段の断面図を示している。上記で解説した図３Ａと同様に、金属材料の初期の平坦な矩形シート４０２（アルミニウム合金又は鋼合金の押出シート）は、初期幅４０６と初期材料厚４０４とを有する。上記で解説したように、材料厚とシートのプロファイルとの選択は、完成ｉフレームモバイルデバイスケーシングの特定の設計要件に依存する。更に、異なる部品（例えば、３次元特徴部）の鍛造作動及び形成の順序は、モバイルデバイスケーシングの入り組んだ細部が適切に形成されることを確実にする。
【００２９】
一連の漸進的鍛造段内の第１の鍛造作動の後に、初期シートの厚み４０４から側壁高４１２まで持ち上げられた側壁高さを有する部分形成ｉフレームモバイルデバイスケース４１０が形成される。更に、板の他の厚みが厚み４１８及び厚み４１３に低減される。他の材料移動及び鍛造作動が、高さ４１４を有する３次元特徴部をもたらし、板幅が幅４１６に増大される。
【００３０】
一連の鍛造段での第２の鍛造作動の後に、高さ４２１に低減された側壁高、低減された両方の板厚４２３及び４２４、高められた特徴部高さ４２２、及び幅４２６に増大された幅を含む部分形成ｉフレームモバイルデバイスケーシング４２０が更に形成される。図３Ａの場合と同様に、完全形成モバイルデバイスケーシングの望ましい及び／又は均一な厚みを達成するために、材料を変位させ、漸進的鍛造段による材料移動を管理するのに塑性変形技術が利用される。
【００３１】
次いで、一連の鍛造段での第３の鍛造作動の後に、ｉフレームモバイルデバイスケーシング４３０が完全に形成される。特に、側壁の高さが高さ４３１まで高められ、３次元特徴部の高さが高さ４３２まで高められ、ケーシングの全幅が幅４３６まで増大され、板厚が厚み４３３まで低減され、側壁の近くの特徴部が形成される。上述のように、３次元特徴部は同じ高さを有する必要はなく、１又は２以上の設計要件に基づいて異なる高さを有することができる。図４Ｂは、ケーシングが、幅４３６、高さ４０８、モバイルデバイスケーシングの前側及び／又は裏側の空洞内に形成された１又は２以上の３次元特徴部を有する完全形成ｉフレームモバイルデバイスケーシング４５０の前側の図の一実施形態を示している。
【００３２】
一実施形態では、ボウル形モバイルデバイスケーシング又はｉフレームモバイルデバイスケーシングのいずれかの前側及び／又は裏側には、完全形成モバイルデバイスケーシングに対して実施される追加の鍛造作動を用いてハニカムセル特徴部を追加／形成することができる。図１０Ａは、幅１００２と長さ１００４とを有し、更に少なくとも領域１０１０内にハニカム特徴部を有する漸進的鍛造モバイルデバイスケーシング１０００の前側の図の一実施形態を示している。１又は２以上のハニカム特徴部は、本明細書での解説と矛盾することなくモバイルデバイスケーシング１０００の他の領域上に形成することができる。実施形態では、ハニカム特徴部１０１０は、モバイルデバイスケーシングの空洞の少なくとも一部分、側壁の一部分、裏側の一部分等内に鍛造される。ハニカムセル特徴部の追加は、形成モバイルデバイスケーシングの剛性及び堅牢性を高める。図１０Ｂは、モバイルデバイスケーシングの側壁１０１２の近くに形成されたハニカム特徴部１０１０の拡大図１０１４を示している。図１０Ｃは、図１０Ａの断面Ａ−Ａに沿うハニカム特徴部に対する寸法１０２０の一実施形態を含む別の拡大図を示している。図１０Ｄは、ハニカム特徴部の厚みと板厚との相対的な高さ及び深さを含むハニカム特徴部の一実施形態の断面図を示している。図１０Ｃ及び図１０Ｄに示すセルの間隔、深さ、及び体積のような特定の寸法は例示的ものであり、かつこれらのそれぞれの寸法の相対サイズで表したものであり、様々な設計要件に基づいて変更することができる。更に、図１０Ｂ〜図１０Ｄには六角形のセル形状細部を示すが、他の寸法及び形状、例えば、円、八角形などを強度及び剛性を高めるためにモバイルデバイスケーシング内に鍛造されるセル特徴部として利用することができる。更に、一連の漸進的鍛造での鍛造作動によってハニカム特徴部を追加することにより、ダイカスト法又は機械加工法を用いてそのような特徴部を生成する場合の高いコスト、品質管理問題、及び商業的実施不能性を有することなく、ハニカムセル特徴部をモバイルデバイスケーシングの前側及び／又は裏側に高い精度及び正確性で追加することができる。
【００３３】
本明細書で解説するように、漸進的鍛造作動は、図３Ｂ〜図３Ｄ及び図４Ｂに示すセルラー電話ケーシングのようなボウル形モバイルデバイスケーシング又はｉフレームモバイルデバイスケーシングを形成するのに利用することができる。しかし、本明細書で解説する技術は、モバイルデバイスケーシングの少なくとも１つの空洞内に３次元特徴部が鍛造された他のモバイルデバイスケーシングを形成するのに使用することができる。図５Ａ及び図５Ｂには、一実施形態での漸進的鍛造タブレット／ファブレットケーシング５００（例えば、モバイル電話ケーシングよりも大きい寸法を有する）の前面図及び背面図５５０を示している。モバイル電話ケーシングと同様に、タブレット／ファブレットケーシング５００は、丸み付き側壁５０２及び５５２と、タブレット／ファブレットケーシング５００の空洞内に鍛造された複数の３次元特徴部５０４とを有する。
【００３４】
別の実施形態では、図６Ａ及び図６Ｂに丸み付き側壁６０２及び６５２、並びに３次元特徴部６０４を有する漸進的鍛造ラップトップ本体コンピュータケーシングの内面図６００及び外面図６５０を示している。同様に、図７Ａ及び図７Ｂは、ディスプレイに対するラップトップコンピュータケーシングを示している。内面図７００は、３次元特徴部７０４と丸み付き側壁７０２とを含み、一方、外面図７５０も丸み付き側壁を有する。図８Ａ及び図８Ｂには、丸み付き側壁８０２及び８５２、並びに３次元特徴部８０４を有するキーボードのための漸進的鍛造ラップトップ本体コンピュータケーシング８００の別の実施形態を示している。
【００３５】
更に別の実施形態では、図９Ａにタブレットコンピュータデバイス又はファブレットコンピュータデバイスのための漸進的鍛造ｉフレームモバイルデバイスケーシング９００の前側を示している。ハウジング９００は、モバイルデバイスケーシング９００の少なくとも第１の空洞内に形成された３次元特徴部９０４を含む。ｉフレームモバイルデバイスケーシング９００はｉフレーム本体（例えば、図４Ｂと類似）を有し、モバイルデバイスケーシング９００の周囲の周りの丸み付き側壁９０２を含む。図９Ｂは、ハウジング９５０の裏側の第２の空洞内に形成された追加の３次元特徴部９５４と、ハウジングの周囲の周りの側壁９０２とを有する漸進的鍛造ｉフレームモバイルデバイスケーシングの裏側の斜視図９５０を示している。
【００３６】
以上の明細書において、本発明をその特定の例示的実施形態を参照して説明した。しかし、説明した本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々な修正及び変更をこれらの実施形態に加えることができることは明らかであろう。従って、本明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示として考えるものとする。
【符号の説明】
【００３７】
１００  モバイルデバイスケーシングを漸進的に鍛造するためのシステム
１１０  押出成形金属シート
１２０−１、１２０−Ｎ  漸進的プレス鍛造段
１５０  形成モバイルデバイスケーシング
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ−１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【外国語明細書】
2018171655000001.pdf