ペンのクリップが折れないための樹脂厚と金型ゲート位置設計

はじめに－ペンのクリップ設計が製造業で注目される理由

みなさんは、普段何気なく使っているボールペンのクリップについて考えたことがあるでしょうか。

ペンのクリップとは、シャツやノートの表紙にペンを固定するためのパーツです。

一見シンプルに見えるこの部品ですが、実は数多くの技術的課題と設計ノウハウが詰め込まれています。

特にクリップ部分は「折れやすい」「変形しやすい」などのクレームが発生しがちで、製品価値やブランドイメージに直結する品質的な“要注意ポイント”です。

この記事では、ペンのクリップを折れにくくするための樹脂厚、金型ゲート位置設計について、長年製造現場で培った知見と最新業界動向も織り交ぜて深く解説します。

購買担当、設計担当だけでなく、サプライヤーや製造現場の方まで幅広く役立てていただける内容を目指します。

なぜペンのクリップが折れやすいのか？現場視点からの課題整理

力が集中するクリップの構造的課題

ペンのクリップは、細く・長い形状のため、荷重が先端や根元に一点集中しやすい構造です。

特にシャツやノートに引っかけるときの“しなり”や、“元に戻るバネ性”が求められます。

このとき、適切な樹脂厚や材料を設計できていない場合、以下のようなトラブルが起こりやすくなります。

– クリップ根元が急に折れる（割れ）
– 繰返し使用で微細な亀裂が生まれる（クラック）
– 先端部分が曲がったまま戻らない（永久変形）

昭和から続く製造現場でよく見かけるのは、「コストダウン優先で極限まで薄肉化」して「その分だけ折れやすさが増した」という失敗例です。

クレーム原因は「設計」と「生産」の板挟みになりがち

品質担当や現場の意見 “もう少し厚くしたい、ゲートを変えたい” が出ても、
– コスト・意匠優先の設計からは受け入れられない
– 金型改造には多額の費用や納期遅延が伴う
といった調整の難しさが、昭和アナログ現場では今も多く根付いています。

一度設計・金型が決まると「後戻りできない風土」、
これが業界の固定観念となり“本質的な対策”が後回しになるケースが多いです。

樹脂クリップ設計の本質～失敗から学ぶラテラルシンキングのすすめ

樹脂厚の常識を疑え～薄くても強い設計のポイント

一般的に「厚くすれば強くなる」と思いがちですが、これは大きな誤解です。

重要なのは
– 厚み（t）だけでなく、断面形状（高さ×幅）
– 曲げモーメントが掛かる部分の“リブ補強”
– 荷重を分散させる曲線やアール処理
– 部材の“急激な断面変化”を避ける滑らかな設計

例えば、単純な板状よりは、山型やコの字型、あるいは桁のようにリブを配した設計の方が、同じ樹脂厚でもはるかに高い耐荷重性能が得られます。

また、厚みを一律に増すよりも“必要な分だけ”重点的に肉盛りする方が、見た目・コスト・強度バランスも最適化しやすいです。

ゲート位置は命～金型段階で決まる寿命と歩留まり

製造現場で最も苦労するのが金型ゲート（樹脂の流入口）の設置位置と形状です。

意匠面を嫌って、端部や裏面など目に触れない部分に回しがち。

しかしこれが
– 樹脂の流動バランス悪化
– ウェルドライン（樹脂の合流線）発生
– ボイド（気泡）残り
– 狙った厚み・寸法の確保失敗
に直結します。

特にクリップ根元付近にウェルドやボイドが来る設計は厳禁です。

折損クレームの90％以上がこの部分の“潜在的な内部欠陥”がトリガーになっています。

加工現場が語る「賢いクリップ設計」へのアプローチ

事前検証が重要！流動解析の活用

現場目線で強くおすすめしたいのは、初期設計時からの樹脂流動解析ソフト活用です。

金型・ゲート位置を数パターンでシミュレーションし
– 流れ切りやすさ
– ウェルド発生箇所
– 空気抜きの最適化
を“数字と画像”で共通言語化できます。

設計・品質・金型メーカー・生産現場がワンチームで改善策を議論することで、設計段階から“起こりうる失敗”をほぼつぶせるようになります。

現場の微調整ノウハウも大切

現場では、金型の温度調整・樹脂温度・圧力・冷却時間など
「ちょっとした条件調整」で充填ムラや強度不良が大きく減ることがあります。

材料ロットの違いや、夏冬の外気温差による“成形波”も要注意ポイント。

昭和的な属人技術の伝承を「デジタル帳票」や「暗黙知の見える化」として組織全体の財産にしましょう。

“昭和業界”に根強い課題と、その乗り越え方

後工程まかせの失敗構造からの脱却

「設計⇔生産⇔品質⇔購買」が“縦割り”で、それぞれの利害調整ができていない現場。

とにかくコスト重視・納期第一で設計し、「あとは現場でなんとかして」という丸投げ体質が
– 折れやすいクリップ
– 潜在的な不具合
– 無駄な手直し工数
– 品質クレームによる信用低下
を招きます。

これを打破するカギは「上流からの現場巻き込み」と「横断型のコミュニケーション」です。

クリップ一つでも設計→金型→現場→購買が意見交換する場を設け、ダイバーシティや女性視点、多様な使い方（高齢者・子ども向け）などラテラルな視野で製造業の進化を議論しましょう。

購買・バイヤーが果たすべき役割

伝統的な「価格競争」だけのバイヤー像から脱し、サプライヤーに対して
「どこを攻めればモノが強く・安くなるのか」
「現場で起きうるクレームや改善課題は何か」
「この設計変更は納期や工場負荷にどう影響するのか」
といった現場・技術目線の対話を増やしましょう。

サプライヤーもバイヤーの思考回路を理解すれば
– コストダウン提案
– 品質保証策
– 改善実績のアピール
が有効に響きます。

ペンのクリップ設計～成功事例から学ぶ「強さ」と「美しさ」の両立

リーディングメーカーの取り組み

実際に有名筆記具メーカーでは、“本当に折れないクリップ”を目指し
– 部分的に樹脂厚を強化するが、全体は薄肉化
– 金属芯＋樹脂オーバーモールドの複合設計
– クリップ付け根に目立たぬリブ追加
– 金型ゲート位置を極限まで最適化
– 生産前のCAE解析徹底
– 成形後の全数強度検査を自動化
といった新しいアプローチにチャレンジしています。

また、リサイクル樹脂や再生材を用いながらも、強度や美観をベストバランスに保つ工夫が進んでいます。