(57)【要約】【課題】  下金型の掘り込み部に対する注入ノズル支持板の反復動作に伴う位置ズレを解消して、不良品の発生や完成品の品質のバラツキを少なくすると共に、下金型の極めて小さな掘り込み部への液状成形材料の注入を可能にして、電子機器の小型化に対応したキートップが小さくて高密度の押釦スイッチ用カバー部材を提供する。  【解決手段】  押釦スイッチ用カバー部材のキートップ部の形状に対応した複数の掘り込み部３を有する下金型２上へ注入ノズル支持板７を移動可能とするロボットを備えた液状成形材料の注入装置１であって、ロボットは注入ノズル支持板７を三次元空間を自在に移動可能であるとともに、注入ノズル支持板７と下金型２との間に注入ノズル支持板７と下金型２との相対的な運動行程を決定する位置決め手段を有している。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押釦スイッチ用カバー部材のキートップ部の形状に対応した複数の掘り込み部を有する下金型の前記堀り込み部に液状成形材料を注入するための複数の注入ノズルを備えた注入ノズル支持板と、前記注入ノズルと前記液状成形材料の所定量を圧送する加圧供給体とを接続する可撓性管体と、前記注入ノズル支持板を移動可能とする移動手段とからなる液状成形材料の注入装置であって、
前記移動手段は前記注入ノズル支持板を三次元空間を自在に移動可能なロボットであるとともに、前記注入ノズル支持板と前記下金型との間に前記注入ノズル支持板と前記下金型との相対的な運動行程を決定する位置決め手段を有することを特徴とする液状成形材料の注入装置。
【請求項２】
前記位置決め手段は、一対のガイドピンと、該一対のガイドピンが嵌合する一対のガイド穴との組み合わせとからなることを特徴とする請求項１に記載の液状成形材料の注入装置。
【請求項３】
前記位置決め手段は、前記ロボットによる前記液状成形材料の注入作業を２回以上に分けて行うことを前提として、一対のガイドピンと該一対のガイドピンが嵌合する少なくとも二対のガイド穴との組み合わせからなることを特徴とする請求項１に記載の液状成形材料の注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、携帯電話、自動車電話等の移動体通信機器、計測器、リモートコントローラ、ハンディターミナル、キーボード等のデータ入力のためのスイッチ装置、その他の家庭電化製品等の電気・電子機器、通信機器等の分野の各種スイッチ等に用いられる押釦スイッチ用カバー部材を成形加工するための液状成形材料の注入装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の液状成形材料の注入装置は、例えば、図７に示すように、押釦スイッチ用カバー部材のキートップ部の形状に対応した掘り込み部３０を有する下金型２０と、掘り込み部３０に液状成形材料を注入するための複数の注入ノズル８０を備えた注入ノズル支持板７０と、注入ノズル８０と液状成形材料の所定量を圧送する加圧供給体とを接続する可撓性管体と、前記注入ノズル支持板７０を移動可能とする移動手段とで構成されている（特許文献１）。
【０００３】
そして、移動手段の腕部９０に支持された注入ノズル支持板７０を、水平及び垂直方向への移動を複数回繰り返しながら下金型２０の複数の堀り込み部３０に液状成形材料を注入している。
【０００４】
この移動手段の水平及び垂直方向への移動工程のプログラミングは目視によるティーチングにより行われているため、ティーチングに時間を要すると共に、堀り込み部３０の中心に注入ノズル８０の中心を位置合わせして液状成形材料を注入させるには熟練を要するものであった。
【０００５】
また、仮に、掘り込み部３０の中心に位置合わせできたとしても、移動手段が一つの下金型２０に対して複数回の水平及び垂直運動を繰り返すため、機械の振動、移動手段の腕部９０の変形等の様々な要因により注入位置にずれが生じ、注入ノズル８０からの液状成形材料が掘り込み部３０の側壁部に接触することがあった。このため、不良品の発生や完成品の品質のバラツキを余儀なくされている。
【０００６】
また、近年の電気・電子機器の小型化に伴い、小型のキートップの需要が増加しており、高密度で小さな掘り込み部３０に液状成形材料を注入するための位置精度が要求されているものの、これら高密度の押釦スイッチ用カバー部材の社会的な要求に答えられないという問題も発生している。ちなみに、以上のような従来の注入装置を使用した場合にあっては、平面形状が２．８ｍｍ以下×２．８ｍｍ以下の彫り込み部（凹部）３０への液状成形材料の注入は不良率が高くなり過ぎてしまい製作が困難であった。
【０００７】
この他にも、下金型２０と注入ノズル支持板７０の四隅に設けられた支柱で垂直方向に摺動可能に支持されて、下金型２０の複数の彫り込み部３０に一気に液状成形材料を注入するという技術もあるが、汎用性に乏しく、多品種少ロット生産には向かず、且つ、下金型への注入ノズル支持板７０へのセットにも多くの時間が掛かり、さらに注入ノズル支持板７０を含む注入装置の製作には膨大な費用を必要とするため、採用することが難しいものであった。
【特許文献１】特開昭６０−１８３１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の液状成形材料の注入装置の以上のような問題を解消すべく、この発明では、下金型の掘り込み部に対する注入ノズル支持板の反復動作に伴う位置ずれを解消して、不良品の発生や完成品の品質のバラツキを少なくすると共に、下金型に設けた密集した小さな彫り込み部への液状成形材料の注入を可能にして、社会的な要求である近年の電気・電子機器の小型化に伴うキートップが小さくて高密度の押釦スイッチ用カバー部材を提供することを課題としている。
【０００９】
また、多品種少ロット生産を可能にする汎用性に富んだ比較的安価な液状成形材料の注入装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる課題を達成するため、請求項１に記載の発明は、押釦スイッチ用カバー部材のキートップ部の形状に対応した複数の掘り込み部を有する下金型の前記堀り込み部に液状成形材料を注入するための複数の注入ノズルを備えた注入ノズル支持板と、前記注入ノズルと前記液状成形材料の所定量を圧送する加圧供給体とを接続する可撓性管体と、前記注入ノズル支持板を移動可能とするロボットとからなる液状成形材料の分配注入装置であって、前記ロボットは前記注入ノズル支持板を三次元空間を自在に移動可能であるとともに、前記注入ノズル支持板と前記下金型との間に前記注入ノズル支持板と前記下金型との相対的な運動行程を決定する位置決め手段を有することを特徴としている。
【００１１】
これにより、下金型の掘り込み部に対する注入ノズル支持板の反復動作を実施した際に、装置自体の振動や摺動部の精度上等の要因による注入位置にずれが生じた場合であっても、下金型と注入ノズル支持板との間に設けられている位置決め手段が下金型と注入ノズル支持板との相対的な運動行程を正しい位置に案内することとなる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加えて、前記位置決め手段は、一対のガイドピンと、該一対のガイドピンが嵌合する一対のガイド穴との組み合わせとからなることを特徴としている。
【００１３】
これにより、一対のガイドピンがこれに対応する一対のガイド穴に嵌合して相対運動を繰り返すことで、注入ノズル支持板が下金型に対する配置と向きとを一定の状態に保たれたまま接近したり離脱したりする。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加えて、前記位置決め手段は、前記ロボットによる前記液状成形材料の注入作業を２回以上に分けて行うことを前提として、一対のガイドピンと該一対のガイドピンが嵌合する少なくとも二対のガイド穴との組み合わせからなることを特徴としている。
【００１５】
これにより、第一行程で少なくとも二対のガイド穴のうち、一対のガイド穴に一対のガイドピンが嵌合するようにし、第二行程以降で他の一対のガイド穴に一対のガイドピンが嵌合するようにすれば、注入ノズル支持板に取り付けられている注入ノズル数の正数倍の数の彫り込み部を有する下金型への液状成形材料の注入が正確に行なわれる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明してきたように、請求項１に記載の発明によれば、下金型の掘り込み部に対する注入ノズル支持板の反復動作を実施した際に、装置自体の振動や摺動部の精度上等の要因による注入位置にずれが生じた場合であっても、下金型と注入ノズル支持板との間に設けられている位置決め手段が下金型と注入ノズル支持板との相対的な運動行程を正しい位置に案内するので、下金型と注入ノズル支持板の位置ずれがなく、注入ノズルの位置精度が向上するので、不良品の発生や完成品の品質のバラツキが少なくすると共に、下金型に密集して設けられた小さな彫り込み部への液状成形材料の注入が可能になり、近年の電気・電子機器の小型化に伴うキートップが小さくて高密度の押釦スイッチ用カバー部材が得られる。
【００１７】
さらには、個別で大がかりな設備を必要としないため、多品種少ロット生産にも適する汎用性に富んだ、比較的安価な液状成形材料の注入装置が得られる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、一対のガイドピンがこれに対応する一対のガイド穴に嵌合して相対運動を繰り返すことで、注入ノズル支持板が下金型に対する配置と向きとを一定の状態に保たれたまま接近したり離脱したりするので、請求項１に記載の効果に加えて、簡単な構成で位置決め手段を実現することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、一対のガイドピンがこれに対応する一対のガイド穴に嵌合して相対運動を繰り返すことで、注入ノズル支持板が下金型に対する配置と向きとを一定の状態に保たれたまま接近したり離脱したりできるので、請求項１に記載の効果に加えて、広い面積を有する下金型上を移動しながら複数回に分けて液状成形材料の分配注入を行っても位置ずれの心配がなく、注入ノズル支持板を大きくする必要がないためロボットへの負荷も少なくて済み、さらには液状成形材料の注入装置の小型低価格化が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２１】
図１はこの発明の実施の形態を示した側面の要部断面図である。図２は同実施の形態の下金型の平面図であり、図３は図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００２２】
実施の形態に係る液状成形材料の注入装置１は、押釦スイッチ用カバー部材のキートップ部の形状に対応した掘り込み部３を有する下金型２の彫り込み部３に液状成形材料を注入するための複数の注入ノズル８を備えた注入ノズル支持板７と、注入ノズル８と液状成形材料の所定量を圧送する加圧供給体１０とを接続する可撓性管体１３と、注入ノズル支持板７を移動可能とするロボット（図示せず）とで構成されている。
【００２３】
ロボットは注入ノズル支持板７を三次元空間を自在に移動可能であり、注入ノズル支持板７と下金型２との間に注入ノズル支持板７と下金型２との相対的な運動行程を決定する位置決め手段を有している。
【００２４】
下金型２には、押釦スイッチ用カバー部材のキートップ部の形状に対応した複数の凹部状の掘り込み部３が形成されていて、下金型２の下面及び外側面の一部はヒーターが配設された加熱体６で覆われている。
【００２５】
成形用の金型は、少なくとも下金型２と、上金型（図示せず）とで構成されていて、複数の堀り込み部３は下金型２又は上金型のいずれか一方、又は下金型２及び上金型にまたがるように形成される。複数の堀り込み部３は、それぞれに連通していない独立したものでもよく、両金型の合わせ面において、連通間隙により互いに、または部分的に連通させたものであってもよい。また、この間隙は、両金型のいずれか一方の金型に設けてもよいし、或いは両金型に設けてもよい。
【００２６】
図４は同実施の形態の注入ノズル支持板の平面図であり、図５は図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００２７】
注入ノズル支持板７には、下金型２のキートップ部の全数と同じ数又はその公約数だけ用意された注入ノズル８を有している。それらの複数の注入ノズル８は、下金型２のすべてのキートップ部に対応する配列で注入ノズル支持板７に固定されている。
【００２８】
ここで、注入ノズル支持板７に固定されている複数の注入ノズル８を下金型２の彫り込み部３上に位置決めして液状成形材料を注入すればよいが、下金型２の掘り込み部３の数が注入ノズル支持板７に固定されている数よりも多い場合には、注入ノズル支持板７が取り付けられているロボットの腕部１４を複数回に分けて動作させることで、下金型２のキートップ配列に沿って複数のブロック単位で注入ノズル支持板７に固定された注入ノズル８と下金型２の掘り込み部３との位置合わせをして、所定の位置で注入ノズル８から液状成形材料を注入するようにすればよい。
【００２９】
注入ノズル支持板７は、腕部１４を介してロボットにより支持されていて、三次元空間を最短距離により自在に下金型２上面の所定位置に移動可能となっている。注入ノズル支持板７の下面は、必要に応じて、対向する両端部寄りに板状のスペーサ７ａを設けて、下金型２との間に一定の隙間を形成するようにしてもよい。
【００３０】
加圧供給体１０は、液状成形材料を下金型２の掘り込み部３に注入するために、液状成形材料を貯溜するためのタンク（図示せず）、液状成形材料のシリンダ１１と駆動モータ１２とで構成され、シリンダ１１内を移動するプランジャーの移動量を制御することで、常時一定量の液状成形材料が押し出されるようにすればよい。また、このときに要求される吐出量の精度はキートップの大きさやその形状によって異なるが、一つの注入ノズルから吐出する１回の吐出量が２０ｍｌ未満という条件下にあっては±０．０１ｍｌよりも優れた精度であることが好ましい。
【００３１】
加圧供給体１０は、ロボットの腕部１４を介して支持させても、或いは長い可撓性管体１３を用いて離れた位置にある支持部に支持させてもよい。
【００３２】
可撓性管体１３は、加圧供給体１０下端部のノズル１１ａと注入ノズル支持板７に固定された複数の注入ノズル８の上端部とに接続されるが、素材としては、テフロン（登録商標）、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、シリコーン、天然ゴム、合成ゴム、等で形成された耐圧性、耐久性、耐候性に優れた材質のものがよく、必要によっては、繊維や補強材で可撓性管体１３の周囲を覆ったり、可撓性管体内部に介在させたものでもよい。この可撓性管体１３はできれば必要以上に長くならないことが好ましく、内部に気泡などが入らないように注意する必要があり、液状成形材料は事前に十分に脱気・脱泡をしておくことが好ましい。
【００３３】
位置決め手段は、下金型２上面の堀り込み部３を挟んだ対向する位置に設けた二対のガイド穴４，４，４，４と、注入ノズル支持板７の下面で、ガイド穴４，４，４，４に嵌合する位置に突設された一対のガイドピン９，９とで構成されている。図示した構成に代え、ガイド穴４，４，４，４とガイドピン９，９は、下金型２側にガイドピン９，９を設け、注入ノズル支持板７側にガイド穴４，４，４，４を設ける方法でもよい。このような構成であれば、下金型２の掘り込み部３に対する注入ノズル８の位置決めを確実に実行することができ、ロボットのティーチングによる誤差や繰り返し動作に伴う注入ノズル支持板７の位置ずれが解消される。
【００３４】
また、下金型７に直接穿設したガイド穴４，４，４，４には、必要に応じて、ガイドブッシュ５，５，５，５を嵌入して使用することにより、使用に伴い穴が拡大してガタが発生した場合にガイドブッシュ５を交換して下金型の保守管理が容易なものとすることで、管理コストの低減が図れる。
【００３５】
堀り込み部３を挟んだ対向する位置に当たる下金型２の上面に設けた少なくとも二対のガイド穴４，４，４，４と、このガイド穴４，４，４，４に嵌合する一対のガイドピン９，９を注入ノズル支持板７の下面に突設された構成としたことにより、注入ノズル支持板７を２回に分けて同一の下金型２に接近し退避させる動作をロボットにより行った場合に、２回の行程間におけるロボットの腕部の位置ずれが僅かに生じていたとしても、その位置ずれをガイド穴４又はガイドブッシュ５とガイドピン９との位置合わせ手段がその位置ずれを修正することになるので、液状成形材料を注入する際の注入ノズル８と下金型２の彫り込み部３との位置関係は毎回正しい位置に保たれる。そのため、下金型２が大型であっても注入ノズル支持板７自体を大型化することもなく、これにより注入ノズル支持板７の製作が安価にできると共に、重量の軽量化が図れるので、ロボットへの負担も少なくて済み、ロボットを大型化することもないので費用の増大を招くこともない。
【００３６】
なお、下金型２にはキートップ部の数が多く密集している高密度の押釦スイッチ用カバー部材を２個又は４個同時に成形（２個又は４個取り）できるような彫り込み部３を有し、この彫り込み部３に対して２回に分けて液状成形材料を注入することの他、下金型２にキートップ部の数が多く密集している高密度の押釦スイッチ用カバー部材に１個に対応させた彫り込み部３を有し、この彫り込み部３に対して２回に分けて液状成形材料を注入することであってもよい。
【００３７】
また、実施の形態では、位置決め手段として一対のガイドピン９，９に対して二対のガイド穴４，４，４，４を設けた場合について説明したが、これに限らず、一対のガイドピン９，９に対して三対以上のガイド穴４，４，・・・を設けた構成としてもよい。その場合には、その一組（一対）のガイド穴４，４の正数倍だけ彫り込み部３に液状成形材料を注入する行程が増えることとなる。
【００３８】
下金型２の彫り込み部３へ注入する液状成形材料としては、常温硬化性或いは熱硬化性樹脂が使用されるが、作業性の点から通常は熱硬化性樹脂を用いる場合が多く、シリコーンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、ポリブタジエンゴム、ポリウレタンゴム、ＳＢＲ、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、フッ素ゴム等のエラストマー、或いはシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等の樹脂等が使用される。
【００３９】
下金型２の掘り込み部３に液状成形材料を注入した後には、注入ノズル支持板７を所定の場所に退避させ、次いで、下金型２の掘り込み部３上面にシリコーンゴムシート状物が供給され、さらに、この上に上金型（図示せず）が載せられ、これらを閉じることによって押釦スイッチ用カバー部材のキートップ部の脚部形成の準備が整うことになる。
【００４０】
シリコーンゴムシート状物の挿入後、この両金型は１０〜４０ｋｇｆ／ｃｍ２ 、１５０〜１８０℃に加圧加熱されるのであるが、この加圧加熱によってシリコーンゴムシート状物は流動して脚部に転写され、硬化して脚部が形成されると共にこのものは彫り込み部（凹部）の材料と共に架橋されるので、ここに目的とする押釦スイッチ用カバー部材が形成される。そして、金型から取り出した時点では、加熱によって架橋して硬化したキートップ部がこの脚部と架橋されて接着一体化される。
【実施例】
【００４１】
次に、この発明の実施の形態に対応する液状成形材料の注入装置の実施例について説明する。
【００４２】
下金型２は、一つの下金型２上面に、二つのブロックに分かれて３６個の掘り込み部３が形成されている。掘り込み部３の寸法は、短手方向で２．１５ｍｍ、長手方向で６．０ｍｍ、深さ１．４ｍｍである。
【００４３】
注入ノズル支持板７は、下金型２の上方に配置され、かつロボットの腕部１４を介して支持され、三次元空間を移動可能にロボットに支持されている。下金型２の彫り込み部の１／２の数に対応する１８本の注入ノズル８が金属製の腕部１４に穿設された透穴に嵌入固定されている。注入ノズル８の寸法は、外形が０．８１ｍｍ、内径が０．５１ｍｍとした。
【００４４】
加圧供給体１０には、６個のシリンダ１１が取り付けられており、１個のシリンダ１１で３本の注入ノズル８にシリコーンゴムを供給するものとした。
【００４５】
以上のような構成の液状成形材料の注入装置１を使用して、下金型の掘り込み部（凹部）３にシリコーンゴムの液状成形材料を注入した結果、掘り込み部３寸法が、短手方向で２．１５ｍｍに対して、注入ノズルから滴下する滴の大きさが直径約１．５ｍｍで、その差が０．６５ｍｍとなり、片側で０．３２５ｍｍのクリアランスしかなかったが、２回に分けて注入作業を行ったにもかかわらず、注入ノズル８は彫り込み部２に対して平面視で０．１ｍｍを越える位置ずれが発生することはなく、下金型２の３６個の掘り込み部３に１６個の注入ノズル８を介して正確な量の液状成形材料を注入することができた。
【００４６】
その結果、短手方向で２．１５ｍｍ、長手方向で６．０ｍｍ、高さ１．４ｍｍの３６個のキートップが約１．５ｍｍ間隔で配置された押し釦スイッチ用カバー部材が製作できた。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の実施の形態を示した側面の要部断面図である。
【図２】同実施の形態の下金型の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】同実施の形態の注入ノズル支持板の平面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図６】同実施の形態の下金型と注入ノズルとの位置関係を示した説明図である。
【図７】従来技術に係る位置ずれのある下金型と注入ノズルとの位置関係を示した説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  注入装置
２  下金型
３  堀り込み部（凹部）
４  ガイド穴
５  ガイドブッシュ
６  加熱体
７  注入ノズル支持板
８  注入ノズル
８ａ  注入ノズル先端
９  ガイドピン
１０  加圧供給体
１１  シリンダ
１１ａ  ノズル
１２  駆動モータ
１３  可撓性管体
１４  腕部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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