JP3349045B2 - キーの製造方法及びキー製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、キーの製造技
術、特に金属粉末射出成形法を利用するキーの製造方法
及びキー製造装置に関連する。

【０００２】

【従来の技術】従来では、ロック装置を施錠又は解錠す
るキーは種々の方法で製造されている。例えば、金属製
のキーを製造する際に、まず、真鍮等の金属製コイル材
からプレス加工により、ヘッド部とブレード部とからな
るブランクキーを打ち抜く。次に、長さ方向に沿って溝
を切削によりブレード部に形成して、キーに所望の断面
を与える。続いて、ブランクキーの表面にクロムメッキ
処理を行った後、キーコードを与える切欠部をブレード
部に形成する山切り加工を行う。最後に、ブランクキー
からバリを除去して金属製のキーが形成される。各工程
ではブランクキー及びキーに対し１０μｍの精度が要求
される。

【０００３】また、特公昭５９−８４６３号公報には、
棒状材料を押し出して扁平な足部を形成し、つぶし加工
により扁平な頭部を形成し、次にキー輪郭形状をせん断
により形成し、最後に扁平な足部を外部にキー形状を形
成するキー加工方法が示されている。従来のキー加工方
法では、切欠部形成、キー山形成及びバリ取り工程を切
削により行っていたが、上記公報に記載のキー加工方法
では、これらの工程を押し込み、せん断により行い又は
省略できる。従って、材料から製品までの一貫自動加工
が可能となり、頭部のつぶし加工以後の工程をトランス
ファプレス等で効率よく加工できるので、生産性が著し
く向上する。

【０００４】他面、特公平５−６１０１２号公報には、
複数枚の薄板を所定の順序で重ね合わせて一体的に固着
して形成されるキーが提案されている。このキーを製造
する際に、素材から基準薄板と所定枚数の積層薄板とを
それぞれ打ち抜き、基準薄板には係合凹部を形成すると
共に、各積層薄板には係合凹部と係合凸部とを形成す
る。次に、各隣接して重ね合わされる２枚の薄板間にお
いて各係合凸部を各係合凹部に抜け出し不可能に係合さ
せて基準薄板に所定枚数の積層薄板を固着させる固着工
程を順に行う。これにより、積層された１枚のキーを容
易に製造するので、従来のような切削工程が不要とな
り、生産性を向上することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のキー
形成では生産性の向上及び材料の節減の見地から、樹脂
材料を使用する射出成形法又は金属材料の鋳造法を行う
ことが提案されてきた。例えば、実願昭５４−１７１２
７０号（実開昭５６−８７２５５号）明細書には、ダイ
カストにより成形した鍵を電子式金銭登録機のキースイ
ッチに使用する例を示している。しかしながら、この明
細書は異なるキーコードを鍵に与える技術を開示してお
らず、また、キーコードをどのように変更して鍵を製造
するかを示していないため、製造される鍵が多数のキー
コードを有する通常の鍵として使用することができな
い。

【０００６】また、射出成形法及び鋳造法では個別に異
なるキーコードを与えるキー山を形成することが必要で
あるが、従来では射出成形法又は鋳造法によりキー山を
形成できず、成形後又は鋳造後に切削によりキー山形成
を行うため、生産性の向上が不十分となった。また、樹
脂材料を使用して射出成形によりキーを形成すると、キ
ーの機械的強度が十分でなく、長期間の使用によりキー
山が損傷を受けて使用不能になる危険があった。また、
金属材料を使用して鋳造によりキーを形成すると、十分
な機械的強度のキーを製造できるが、鋳造装置が大型化
しかつ金型の劣化が激しいうえ、キー山を切削により形
成しなければならないため、必ずしも十分な生産性は得
られなかった。

【０００７】この発明は、キー山形状を含むキーの一体
生産が可能なキーの製造方法及びキー製造装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明によるキーの製
造方法は、固定型(3)及び固定型(3)に対向して配置され
た可動型(4)を有しかつキー(60)のブレード部(61)と相
補的形状にキャビティ(5)を形成する成形型(2)の間隙(2
a)内で複数のスライダ(6)の各々を個別に移動する工程
と、移動したスライダ(6)の先端部(6c,6d)により、キャ
ビティ(5)内に異なるキーコードを与えるキー(60)の切
欠部(62)と相補的形状にキャビティ(5)を形成する工程
と、溶融状態にある樹脂と金属粉との混合物を射出装置
(40)からキャビティ(5)内に注入して、キー(60)のブレ
ード部(61)と切欠部(62)とを有する成形物を形成する工
程と、樹脂の硬化後に成形物をキャビティ(5)から取り
出す工程とを含む。成形型(2)内に形成したキャビティ
(5)に対して成形型(2)の間隙内で複数のスライダ(6)の
各々を個別に移動して、製造すべきキー(60)の切欠部(6
2)の形状をキャビティ(5)に付与するので、異なる複数
のキーコードに対応して異なる形状の切欠部(62)を有す
るキー(60)を射出成形により容易かつ迅速に形成するこ
とが可能となり、得られるキー(60)は十分な機械的強度
を備えている。また、金属粉末射出成形によりキーコー
ドを与える切欠部(62)を有するキー(60)を高精度で短時
間に一体生産することができる。

【０００９】この発明の実施の形態では、キャビティ
(5)から取り出した成形物の不要部分を除去する工程、
キャビティ(5)から取り出した成形物から成形時に流動
性を付与する樹脂を除去する工程又は各スライダ(6)を
横方向に移動してスライダ(6)に設けられた複数の先端
部(6c,6d)の１つを固定型(3)と可動型(4)との間に形成
される間隙(2a)に配置しかつ成形型(2)内のキャビティ
(5)に対して成形型(2)の間隙(2a)内で複数のスライダ
(6)の各々を個別に移動して、製造すべきキー(60)の切
欠部(62)と相補的形状にキャビティ(5)を形成する工程
を含んでもよい。

【００１０】この発明では、キャビティ(5)から取り出
した成形物が十分な機械的強度を備えていれば、加熱焼
結せずに樹脂の硬化後に成形物をキャビティ(5)から取
り出してキー(60)として使用してもよいが、キャビティ
(5)から取り出した成形物を加熱して焼結する工程を含
んでもよい。

【００１１】この発明によるキー製造装置は、固定型
(3)及び固定型(3)に対向して配置された可動型(4)を有
しかつキー(60)のブレード部(61)の形状と相補的形状に
キャビティ(5)を形成する成形型(2)と、成形型(2)内の
キャビティ(5)に対して成形型(2)の間隙(2a)内で移動可
能に配置されかつ異なるキーコードを与えるキー(60)の
切欠部(62)と相補的形状にキャビティ(5)を形成する先
端部(6c,6d)を有する複数のスライダ(6)と、複数のスラ
イダ(6)を個別に移動しかつ固定する縦移動装置(22)
と、溶融状態にある樹脂と金属粉との混合物をキャビテ
ィ(5)内に注入する射出装置(40)とを備えている。縦移
動装置(22)又は横移動装置(50)により各スライダ(6)を
所定の位置に移動した後、溶融状態にある樹脂と金属粉
との混合物を射出装置(40)によりキャビティ(5)内に注
入して、キー(60)のブレード部(61)と切欠部(62)とを有
する成形物を形成する。この発明の実施の形態では、縦
移動装置(22)は、各スライダ(6)を押圧しかつキャビテ
ィ(5)に対するスライダ(6)の突出量を変更するカム(9)
と、各スライダ(6)をカム(9)に対して押圧するスプリン
グ(7)と、各カム(9)を回転するモータ(20)とを備えてい
る。複数のスライダ(6)はキャビティ(5)の両側に設けら
れる。

【００１２】この発明の実施の形態では、成形型(2)の
間隙(2a)内に配置されるスライダ(6)は異なる縦断面形
状を有する複数の先端部(6c,6d)を有し、横移動装置(5
0)によりスライダ(6)を横方向に移動して、スライダ(6)
の複数の先端部(6c,6d)の１つを固定型(3)と可動型(4)
との間に形成される間隙(2a)に配置する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明によるキーの製造
方法及びキー製造装置の実施形態を図１〜図８について
説明する。

【００１４】図１に示すように、この発明によるキー製
造装置１は、ランナ８ａ及びランナ８ａに接続するゲー
ト８を有する固定型３と、固定型３に対向して配置され
た可動型４とを有する金型を構成する成形型２を備えて
いる。固定型３の正面図を図３に示し、成形型２の平面
図を図４に示す。図１に示すように、固定型３と可動型
４との間に形成される間隙２ａにはスライダ６が移動可
能に配置され、各スライダ６は直線部６ａと折曲げ部６
ｂとからなるほぼＬ字状に形成される。複数のスライダ
６はキャビティ５の両側に設けられ、スライダ６の各先
端部６ｃは、異なるキーコードを与えるキー６０の切欠
部６２と相補的形状にキャビティ５を形成する。図２に
示すように、固定型３と可動型４により形成されるキャ
ビティ５に対してほぼ対称に一対のスライダ６が配置さ
れる。図１に示すように、スライダ６の折曲げ部６ｂは
スプリング７によりカム９に対して押圧される。カム９
の円滑な円周面には、図８に示すキー６０の切欠部６２
に４段の段差を与えるため、４つの突出部９ａ〜９ｄが
形成される。また、カム９には貫通孔１０と、貫通孔１
０に連結しかつ９０度の角度間隔で溝部１１が形成され
る。貫通孔１０には中空軸１２が配置され、中空軸１２
に固定されかつ径方向に突出する突起１３がカム９の溝
部１１に係合される。

【００１５】図４に示すように、中空軸１２の片側には
中空軸１２を回転するモータ２０が設けられ、中空軸１
２はモータ２０の出力軸として回転可能に取り付けられ
る。一対のガイド３３上に移動可能に取り付けられたモ
ータ２０のハウジングにはラック３０が取り付けられ、
固定されたモータ３１のピニオン３２はラック３０に噛
み合う。モータ２０及びモータ３１の回転はコントロー
ラ２１により制御され、カム９、モータ２０、モータ３
１及びコントローラ２１は個別に各スライダ６を間隙２
ａ内で移動しかつ固定する縦移動装置２２を構成する。
モータ２０が駆動されると、中空軸１２が回転され、モ
ータ３１が回転されると、ピニオン３２が回転するた
め、ラック３０とモータ２０は、カム９に対して接近又
は離間するように中空軸１２と共にガイド３３に沿って
移動される。これにより、モータ２０を回転してカム９
を所定の角度位置に回転させた後、モータ３１を駆動し
て中空軸１２を軸方向に移動できる。従って、中空軸１
２をカム９から離間すると共に、別のカム９と噛み合わ
せた後、モータ２０を回転して中空軸１２と噛み合う別
のカム９を所定の角度位置まで回転することができる。
この操作を反復すれば８つのカム９を全て所定の角度位
置に回転でき、所定の位置に各カム９を回転すると、ス
ライダ６はカム９とスプリング７により所定の位置に固
定される。従って、縦移動装置２２は、カム９を介して
各スライダ６を押圧しかつキャビティ５に対するスライ
ダ６の突出量を変更することができる。

【００１６】この発明により製造されるキー６０は、図
８に示すように、ブレード部６１と、ブレード部６１と
一体の切欠部６２とを有する。図２に示すように、キー
６０のブレード部６１と相補的形状を有するキャビティ
５が成形型２に形成され、８枚タンブラのキー６０を製
造する場合に、８個のスライダ６及びカム９のセットが
互いに隣接して配置される。複数のスライダ６は互いに
隣接しかつキーコードを与えるキー６０の切欠部６２に
対応する位置に配置される。また、スライダ６とカム９
のセットはキャビティ５の両側に設けられ、スライダ６
はカム９の４つの突出部９ａ〜９ｄにより点線１４で示
すように４つの異なる段差の位置に間隙２ａ内で移動さ
れる。段差のピッチは、例えば、０.５ｍｍである。図
３に示すように、本実施の形態では、キー６０の２個取
り用として成形型２が形成され、対向して形成される一
対のキャビティ５に対してゲート８から成形材料が各キ
ャビティ５に供給される。

【００１７】前記の構成において、成形型２を開いた状
態で、縦移動装置２２のモータ２０及びモータ３１を交
互に回転し、中空軸１２を移動しながら各カム９を順次
所定の角度位置に回転して、間隙２ａ内のスライダ６を
個別に所定の位置に移動する。これにより、移動したス
ライダ６の先端部６ｃ、６ｄにより、キャビティ５内に
異なるキーコードを与えるキー６０の切欠部６２と相補
的形状にキャビティ５を形成することができる。

【００１８】次に、可動型４を固定型３に型締めしてキ
ャビティ５を形成し、この状態で、射出装置４０の先端
部４１からランナ８ａ及びゲート８を通じて溶融状態に
ある樹脂と金属粉との混合物からなる成形材料をキャビ
ティ５内に圧入して、キー６０のブレード部６１と切欠
部６２とを有する成形物を形成する。成形材料は金属粉
末射出成形法（Metal Injection Molding Process又は
ＭＩＭ）に使用される平均粒径約１０μｍの粉末金属と
４０〜５０ボリューム％のバインダとしての樹脂との混
合物である。粉末金属は、例えば、粉末状の亜鉛、アル
ミニウム、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ４１
６Ｌ）、純鉄又は珪素含有鉄、鉄−ニッケル（Ｆｅ−Ｎ
ｉ）合金又は鉄−コバルト（Ｆｅ−Ｃｏ）合金の単体又
はこれらの組み合わせから選択される。本実施形態は切
断応力が大きく耐久性で優れた亜鉛又は軽量でかつ表面
研磨が容易でメッキ可能なアルミニウムを使用する。バ
インダとしての樹脂材料は、粉末状のポリエチレン、ポ
リプロピレン、アタクチックポリプロピレン、エチレン
−酢酸ビニル共重合体、ポリスチレン、酢酸ビニル、塩
化ビニル、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸
エステル等の熱可塑性樹脂が使用される。実際には、金
属粉末と樹脂粉末にワックス、可塑剤及び滑剤が混合さ
れる。粉末金属と粉末樹脂は混合され、十分に混練した
後、ペレット状に成形される。ペレット状の成形材料
（コンパウンド）はホッパから射出装置内に供給され、
射出装置内の成形材料はスクリューにより先端部に送ら
れると共に、加熱されて溶融状態となる。本実施例に記
載する射出装置及び成形型を含む金属粉末射出成形装置
は、キャビティ５の形状を除き、公知の樹脂用射出成形
装置と類似の構造を備えている。

【００１９】キャビティ５内の樹脂の硬化後に、成形型
２を開いて、成形物をキャビティ５から取り出す。成形
物として得られたキー６０は金属と樹脂との混合物で構
成される。ばり等の不要部分があれば、研磨工程又はタ
ンブリングによりばり等の不要部分を除去し又はトリミ
ングを行う。

【００２０】成形時に流動性を付与した樹脂（バイン
ダ）を成形物から除去（脱脂）するには、不活性ガス中
で成形体を加熱して樹脂を気化する熱分解又は溶液中に
成形物を浸漬して樹脂を溶出させて溶解を行う。

【００２１】キー６０の強度を更に増加するには、キャ
ビティ５から取り出したキー６０を真空炉等の焼結炉内
の不活性ガス雰囲気中で１２００〜１４００℃の温度で
加熱して焼結し、焼結炉から取り出し、更にキー６０の
トリミングを行う。この焼結によりキー６０は線収縮率
で１３〜２０％の大きな収縮を発生するが、金属粉末の
金型への充填が均一なため、ほぼ等方収縮が得られ、寸
法精度としては±０.３％の高い精度が可能であり、同
時に、微粉粒の焼結のため、高い焼結密度が得られる。
更に、キー６０に装飾が必要な場合に、クロムメッキ等
のメッキ処理を行う。

【００２２】前記のように、成形型２内に形成したキャ
ビティ５に対して成形型２の間隙内で複数のスライダ６
の各々を個別に移動して、製造すべきキー６０の切欠部
６２の形状をキャビティ５に付与するので、異なる複数
のキーコードに対応して異なる形状の切欠部６２を有す
るキー６０を射出成形により容易かつ迅速に形成するこ
とが可能となり、得られるキー６０は十分な機械的強度
を備えている。また、金属粉末射出成形によりキーコー
ドを与える切欠部６２を有するキー６０を高精度で短時
間に一体生産することができる。

【００２３】図６〜図８はこの発明の他の実施形態を示
す。図６〜図８では図１〜図５に示す部分と同一の箇所
には同一の符号を付して説明を省略する。

【００２４】図６及び図７に示すように、スライダ６は
ほぼＴ字状に形成され、直線部６ａの２又状に形成され
た端部には形状が異なる２つの先端部６ｃと６ｄが形成
される。一方の先端部６ｃは２つの面取り部６ｅにより
ほぼ台形断面に形成され、他方の先端部６ｄには面取り
部６ｅと突起６ｆが形成される。また、スライダ６の折
曲げ端部６ｂの一端にはスライダ６の横移動装置として
のプッシュプルソレノイド５０のプランジャ５１にピン
５２を介して接続される。また、カム９には４段の段差
１４に対応する４つの突出部９ａ〜９ｄと、平坦部９ｅ
とが設けられる。平坦部９ｅを折曲げ部６ｂに接触させ
ると、スライダ６が一対のスプリング７により成形型２
から外側に移動する。この状態で、プッシュプルソレノ
イド５０を作動して、先端部６ｃと６ｄとを間隙２ａ内
に選択的に配置することができる。これにより、図８に
示すように、円滑なキー６０の切欠部６２をブレード部
６１に形成することができ、キー６０の切欠部６２の不
要部分を切断し又は研磨する工程を省略することができ
る。

【００２５】この発明の前記実施形態は変更が可能であ
る。縦移動装置２２は、カムの代わりにステッピングモ
ータを使用してもよい。成形型２は、キー１個取り又は
３個取り以上でもよい。図６及び図７ではスライダ６の
直線部６ａに２つの先端部６ｃ及び６ｄを形成する例を
示したが、異なる断面を有する３つ以上の先端部を設け
て、ソレノイド５０に代わるモータで適宜直線部６ａの
先端部を選択してもよい。

【００２６】本実施の形態では、下記の特徴がある。 (1) 切削工程、研磨工程及び後処理を省略して生産工
程を短縮化できる。 (2) キーを高精度でかつ安価に製造できる。 (3) 焼結により高密度で高強度のキーが得られる。 (4) 金属粉末を使用するため、チタンを含む種々の金
属組成のキーを製造することができる。 (5) ３次元構造を含む複雑な形状のキーでも１工程で
製造できるため、ニーズに合わせたキーデザインに対応
できる。 (6) 焼結時の等方収縮のため、金型面の転写性が優れ
ている。 (7) キー製造の自動化が容易となる。

【００２７】

【発明の効果】前記のように、この発明では、精密鋳造
法によるキー山形状を含むキーの一体生産及び量産化が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明によるキー製造装置の断面図

【図２】 図１に示すキー製造装置の異なる断面を示す
部分断面図

【図３】 図１に示すキー製造装置に使用する固定型の
正面図

【図４】 図１に示すキー製造装置に使用する成形型の
平面図

【図５】 図１に示すキー製造装置の拡大断面図

【図６】 この発明によるキー製造装置の他の実施の形
態を示す断面図

【図７】 図６に示すキー製造装置に使用するスライダ
の部分斜視図

【図８】 キー製造装置により製造されるキーの側面図

【符号の説明】

１・・キー製造装置、 ２・・成形型、 ３・・固定
型、 ４・・可動型、５・・キャビティ、 ６・・スラ
イダ、 ６ａ・・直線部、 ６ｂ・・折曲げ部、 ６
ｃ、６ｄ・・先端部、 ７・・スプリング、 ８・・ゲ
ート、 ９・・カム、 ９ａ〜９ｄ・・突出部、 ９ｅ
・・平坦部、 １０・・貫通孔、 １１・・溝部、 ２
０・・モータ、 ２２・・縦移動装置、 ３０・・ラッ
ク、 ３１・・モータ、 ３２・・ピニオン、 ４０・
・射出装置、 ５０・・プッシュプルソレノイド（横移
動装置）、 ６０・・キー、 ６１・・ブレード部、
６２・・切欠部、

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−170106（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−126712（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−40095（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−43476（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−290505（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−80541（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−5870（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E05B 19/00 B22F 3/02

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定型及び固定型に対向して配置された
   可動型を有しかつキーのブレード部と相補的形状にキャ
   ビティを形成する成形型の間隙内で複数のスライダの各
   々を個別に移動する工程と、 移動したスライダの先端部により、キャビティ内に異な
   るキーコードを与えるキーの切欠部と相補的形状にキャ
   ビティを形成する工程と、 溶融状態にある樹脂と金属粉との混合物を射出装置から
   キャビティ内に注入して、キーのブレード部と切欠部と
   を有する成形物を形成する工程と、 樹脂の硬化後に成形物をキャビティから取り出す工程と
   を含むことを特徴とするキーの製造方法。
2. 【請求項２】 キャビティから取り出した成形物の不要
   部分を除去する工程を含む請求項１に記載のキーの製造
   方法。
3. 【請求項３】 キャビティから取り出した成形物から成
   形時に流動性を付与する樹脂を除去する工程を含む請求
   項１又は２に記載のキーの製造方法。
4. 【請求項４】 キャビティから取り出した成形物を加熱
   して焼結する工程を含む請求項１〜３のいずれか１項に
   記載のキーの製造方法。
5. 【請求項５】 各スライダを横方向に移動してスライダ
   に設けられた複数の先端部の１つを固定型と可動型との
   間に形成される間隙に配置しかつ成形型内のキャビティ
   に対して成形型の間隙内で複数のスライダの各々を個別
   に移動して、製造すべきキーの切欠部と相補的形状にキ
   ャビティを形成する工程を含む請求項１〜３のいずれか
   １項に記載のキーの製造方法。
6. 【請求項６】 固定型及び固定型に対向して配置された
   可動型を有しかつキーのブレード部の形状と相補的形状
   にキャビティを形成する成形型と、 成形型内のキャビティに対して成形型の間隙内で移動可
   能に配置されかつ異なるキーコードを与えるキーの切欠
   部と相補的形状にキャビティを形成する先端部を有する
   複数のスライダと、 複数のスライダを個別に移動しかつ固定する縦移動装置
   と、 溶融状態にある樹脂と金属粉との混合物をキャビティ内
   に注入する射出装置とを備え、 縦移動装置又は横移動装置により各スライダを所定の位
   置に移動した後、溶融状態にある樹脂と金属粉との混合
   物を射出装置によりキャビティ内に注入して、キーのブ
   レード部と切欠部とを有する成形物を形成することを特
   徴とするキー製造装置。
7. 【請求項７】 縦移動装置は、各スライダを押圧しかつ
   キャビティに対するスライダの突出量を変更するカム
   と、各スライダをカムに対して押圧するスプリングと、
   各カムを回転するモータとを備えた請求項６に記載のキ
   ー製造装置。
8. 【請求項８】 複数のスライダはキャビティの両側に設
   けられる請求項６又は７に記載のキー製造装置。
9. 【請求項９】 成形型の間隙内に配置されるスライダ
   は、異なる縦断面形状を有する複数の先端部を有し、横
   移動装置によりスライダを横方向に移動して、スライダ
   の複数の先端部の１つを固定型と可動型との間に形成さ
   れる間隙に配置する請求項６〜８のいずれか１項に記載
   のキー製造装置。