(57)【要約】【課題】紙又は他のシート媒体に穴を形成するのに必要な力を減少する穴パンチデバイスを提供する。【解決手段】穴パンチデバイスのパンチエレメントは、パンチ時にシート媒体に湾曲した細長い楕円形の穴を形成するため、局所的に傾斜した、又は窪みをなしたフロアを含む。パンチピンは、ピンを取り囲む拡張スリーブを含む。このスリーブは、カッティングストローク中に比較的大きな直径を形成し、引き出しストローク中にばね作用で戻って比較的小さな直径になる。コイル状トーション戻しばねが、パンチピンから遠方に、パンチピンとは同軸でなく位置決めされている。キーを持つピン及び支持フレーム構成により、カッティングを小さな切断力で順次行うため、ピンを所定の回転配向にする。ピン及び／又は他の構成要素は、随意であるが、摩擦及び磨耗を減少するため、構成要素又はピンの摺動面及び切断面に無電解ニッケルメッキを含む。
2009505849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴パンチデバイスの穴パンチエレメントにおいて、
複数のパンチピンを夫々のピン軸線に沿って案内するフレームを含み、
前記フレームはスロットを含み、前記ピン軸線は前記スロットの高さに沿って、前記スロットのシーリングから前記スロットのフロアまで延び、
前記スロットの前記フロアは、局所的湾曲部分を含む平坦でない紙経路を前記パンチピンと隣接して形成する、穴パンチエレメント。
【請求項２】
請求項１に記載の穴パンチエレメントにおいて、
前記スロットの前記フロアは、上フロア部分と、下フロア部分と、前記フロアの前記上部分と前記下部分との間の角度をなした部分とを含む、穴パンチエレメント。
【請求項３】
請求項１に記載の穴パンチエレメントにおいて、
前記スロットの前記フロアは、窪み部分を前記ピンと隣接して含む、穴パンチエレメント。
【請求項４】
請求項１に記載の穴パンチエレメントにおいて、
前記ピンと隣接した前記スロットの前記紙経路は、ピンの長さ方向軸線から垂直方向に対し、約５°乃至２５°の角度をなしている、穴パンチエレメント。
【請求項５】
パンチエレメントを含む穴パンチデバイスにおいて、前記パンチエレメントは、
ピン軸線を持つパンチピンと、
パンチピンを前記ピン軸線に沿って移動するよう案内するフレームであって、閉鎖端、反対側の開放端、シーリング、及びフロアを持つスロットを有するフレームとを含み、
前記ピン軸線は、前記スロットの高さに沿って、前記スロットの前記シーリングから前記スロットの前記フロアまで延び、
前記スロットの前記フロアは、前記スロットの前記閉鎖端から前記スロットの前記開放端に向かって、前記ピン軸線に対して垂直方向から角度をなしている、穴パンチデバイス。
【請求項６】
請求項５に記載のパンチエレメントにおいて、
前記スロットの前記フロアは、垂直方向から約５°乃至２５°の角度をなしている、パンチエレメント。
【請求項７】
請求項５に記載のパンチエレメントにおいて、
前記フレームはアンビルキャビティを含み、前記ピンは第１及び第２のカッティング点を含み、前記ピンは、前記第１カッティング点が前記第２カッティング点よりも前に前記アンビルキャビティに進入するように回転的に位置決めされている、パンチエレメント。
【請求項８】
穴パンチデバイスの穴パンチエレメントにおいて、
パンチピン軸線に沿って延びるパンチピンであって、円筒形の外面と、この円筒形の外面の二つの縁部を連結する平らな外面とを含む、パンチピンと、
前記パンチピンを内部に摺動自在に受け入れる穴を持ち、前記パンチピンを前記ピン軸線に沿って動くように案内するフレームとを含み、
前記フレームの前記穴は、前記ピンの前記平らな外面と接触して前記ピンを所定の回転配向に保持する平らな内面を含む、穴パンチエレメント。
【請求項９】
請求項８に記載のパンチエレメントにおいて、
前記ピンは、「Ｄ」形状横断面領域を前記平らな表面のところに有する、パンチエレメント。
【請求項１０】
請求項８に記載のパンチエレメントにおいて、
前記フレームはアンビルキャビティを含み、前記ピンは第１及び第２のカッティング点を含み、前記ピンは、前記第１カッティング点が前記第２カッティング点よりも前に前記アンビルキャビティに進入するように前記フレーム内に回転的に位置決めされている、パンチエレメント。
【請求項１１】
穴パンチデバイスの穴パンチエレメントにおいて、
長さ方向軸線を持つパンチピンと、
前記パンチピンを前記ピン軸線に関し横切るように案内するフレームであって、前記フレームの後部に向かって終端し、前記フレームの前部に向かって開放したシート媒体スロットを含むフレームとを含み、
前記フレームは部分的に包囲された空間を含み、前記ピンは、前記部分的に包囲された空間の後方に面する開口部に位置決めされ、更に、
前記ピンを前記後方に面する開口部に係合するタイバーを含む、穴パンチエレメント。
【請求項１２】
請求項１１に記載の穴パンチエレメントにおいて、
横スロットが前記ピン内に延びており且つ前記ピン内に上壁を形成し、
前記フレームはアンビルキャビティを含み、このアンビルキャビティ内にピンを延ばすことができ、前記タイバーは前記ピンの前記スロットの前記上壁を押圧し、前記ピンを前記アンビルキャビティから引っ込める、穴パンチエレメント。
【請求項１３】
請求項１２に記載の穴パンチエレメントにおいて、
前記ピンは、平らな外面に続く円筒形の外面を含み、前記フレームは前記ピンを内部で摺動自在に支持する穴を含み、前記フレームの前記穴は、前記ピンの前記平らな外面とぴったりと合って前記ピンを所定の回転配向に保持する平らな内面を含む、穴パンチエレメント。
【請求項１４】
請求項１２に記載の穴パンチエレメントにおいて、
前記ピンスロットはシーリングを含み、戻しばねが前記シーリングをプレスして前記ピンを押圧し、前記ピンを前記アンビルキャビティから引っ込める、穴パンチエレメント。
【請求項１５】
請求項１４に記載の穴パンチエレメントにおいて、
前記戻しばねはトーションばねを含む、穴パンチエレメント。
【請求項１６】
請求項１４に記載の穴パンチエレメントにおいて、
前記ピンスロットの前記シーリング及び前記ピンスロットの前記上壁は、共通の表面で一致する、穴パンチエレメント。
【請求項１７】
請求項１２に記載の穴パンチエレメントにおいて、
前記戻しばねは、前記タイバーを前記アンビルキャビティから遠ざかる方向に押圧する、穴パンチエレメント。
【請求項１８】
請求項１４に記載の穴パンチエレメントにおいて、
前記戻しばねのセグメントが前記ピンと接触し、前記ピンを前記ピンの所定の回転位置に保持する、穴パンチエレメント。
【請求項１９】
パンチエレメントを含む穴パンチデバイスにおいて、前記パンチエレメントは、
ピン軸線及び上端を持つピンと、
前記パンチピンをピン軸線に沿って案内するフレームであって、アンビルキャビティを有し、前記ピンは前記アンビルキャビティ内に延びる、フレームと、
前記ピンを押圧して前記ピンを前記アンビルキャビティから引っ込める戻しばねであって、前記戻しばねは、上端が前記ピンの上端をプレスするトーションばねと、前記ピンから遠方に位置決めされた前記戻しばねのコイルとを含む、パンチエレメント。
【請求項２０】
請求項１９に記載のパンチエレメントにおいて、
前記コイルは、前記フレームの包囲された空間内に位置決めされている、パンチエレメント。
【請求項２１】
請求項１９に記載のパンチエレメントにおいて、
前記ピンはスロットを有し、前記戻しばねの前記上端は前記スロットと係合する、パンチエレメント。
【請求項２２】
パンチエレメントを含む穴パンチデバイスにおいて、前記パンチエレメントは、
ピン軸線を含むパンチピンと、
上ガイド開口部及び下ガイド開口部を持つフレームであって、前記ピンは前記開口部を通って延び、そのため、前記フレームは、前記パンチピンを前記ピン軸線に沿って移動するように案内する、フレームと、
前記ピン軸線と平行な、前記上ガイド開口部の高さ近くと前記下ガイド開口部の高さとの間を延びる所定の長さを持つ、前記フレームのリードイン面とを含み、前記リードイン面は、前記上ガイド開口部の高さから始まって前記下ガイド開口部の高さに向かって前記ピンに近づくように延びる、パンチエレメント。
【請求項２３】
請求項２２に記載のパンチエレメントにおいて、
前記リードイン面は、前記フレームに形成されたシート媒体スロットで終端する、パンチエレメント。
【請求項２４】
請求項２２に記載のパンチエレメントにおいて、
前記リードイン面は、前記フレームに形成された前記包囲された空間の包囲壁を形成する、パンチエレメント。
【請求項２５】
パンチエレメントを含む穴パンチデバイスにおいて、前記パンチエレメントは、
拡張可能なスリーブ内で摺動できる中央ピンを含む、ピン軸線を持つピンアッセンブリと、
前記スリーブに形成された、周方向内方に延びるリブと、
前記中央ピンに形成された、前記リブを受け入れる溝と、
前記パンチピンアッセンブリを、前記ピン軸線に沿って、前記アンビルキャビティ内に及び前記アンビルキャビティ外に案内するフレームとを含み、
前記ピンアッセンブリに作用するプレス力により前記ピンアッセンブリを前記フレームの前記アンビルキャビティ内に移動し、
前記プレス力により前記リブを摺動させて前記溝から外し、前記スリーブの直径を拡大し、前記スリーブの直径は、前記リブが摺動により前記溝に戻ったとき、プレス力が取り除かれて収縮する、穴パンチデバイス。
【請求項２６】
パンチ力を最小にするための穴パンチデバイスにおいて、パンチエレメントを含み、このパンチエレメントは、
少なくとも二つのカッティング点を持ち、長さ方向軸線を有するパンチピンと、
前記パンチピンを前記長さ方向軸線に沿って移動するように案内するための支持体と、
シート媒体を保持するためのアンビルと、
前記パンチピンと近接して配置された、順次切断作用を行うための手段であって、
（ｉ）前記ピンと近接した、前記アンビルの局所的に角度をなしたフロア、
（ｉｉ）前記ピンと近接した、前記アンビルの局所的窪み、
（ｉｉｉ）前記パンチピンの平坦部と係合し、前記ピンの配向を回転的に固定する、前記支持体のキー溝、及び
（ｉｖ）前記アンビルを含む前記支持体の供給スロットであって、前記アンビル表面は、前記供給スロットの開口部に向かって傾斜している、スロット、のうちの少なくとも一つを含む手段とを含む、パンチエレメント。
【請求項２７】
請求項２６に記載のパンチエレメントにおいて、
前記パンチピンは所定のピン直径を含み、前記局所的に角度をなしたフロア及び局所的窪みの少なくとも一方が、ピン直径の約１０％乃至最大５倍の幅を有する、パンチエレメント。
【請求項２８】
請求項２６に記載のパンチエレメントにおいて、
前記二つのカッティング点は、前記ピン軸線に対して非対称に配置されている、パンチエレメント。
【請求項２９】
請求項２６に記載のパンチエレメントにおいて、
前記二つのカッティング点は高さが均等でない、パンチエレメント。
【請求項３０】
請求項２６に記載のパンチエレメントにおいて、
前記二つのカッティング点はＷ字形状輪郭を有する、パンチエレメント。
【請求項３１】
請求項２６に記載のパンチエレメントにおいて、
前記パンチエレメントは、更に、
前記パンチピンを前記シート媒体から遠ざかる方向に押圧するコイル状トーションばねを含む、パンチエレメント。
【請求項３２】
請求項３１に記載のパンチエレメントにおいて、
前記コイル状トーションばねは、前記パンチピンの周囲に同軸に配置されておらず、そのコイルは前記パンチピンから遠方に配置されている、パンチエレメント。
【請求項３３】
請求項２６に記載のパンチエレメントにおいて、
前記局所的に角度をなしたフロアは、約５°乃至２５°の角度で傾斜している、パンチエレメント。
【請求項３４】
請求項２６に記載のパンチエレメントにおいて、
順次切断作用を行うための手段は、長さ方向隙間を持つスリーブと、前記溝と選択的に係合するように前記パンチピン上に摺動自在に配置された半径方向内方に延びるリブとを含む、パンチエレメント。
【請求項３５】
紙穴パンチデバイスにおいて、
パンチピンをピン軸線に沿って案内するフレームを含み、
前記ピンは、無電解ニッケルで化学的にコーティングされており、前記無電解ニッケルはピンの鋼と紙の縁部との間に界面を提供する、紙穴パンチデバイス。
【請求項３６】
請求項３５に記載の穴パンチデバイスにおいて、
前記ピンは、カッティング点を含み、前記無電解ニッケルは、前記ピンの前記カッティング点をコーティングし、前記カッティング点に先の尖ったカッティングエッジを形成する、穴パンチデバイス。
【請求項３７】
請求項３５に記載のパンチデバイスにおいて、
前記無電解ニッケルは、ニッケル及び約２％乃至１３％の燐の合金を含む、パンチデバイス。
【請求項３８】
請求項３５に記載のパンチデバイスにおいて、
前記無電解ニッケルの厚さは、約０．００２５４ｍｍ乃至０．０２５４ｍｍ（約０．０００１インチ乃至０．００１インチ）である、パンチデバイス。
【請求項３９】
紙穴パンチデバイスにおいて、
パンチピンをピン軸線に沿って案内するフレームを含み、
前記ピンは、ピンの鋼と紙の縁部との間に界面を提供する低摩擦表面処理を含む、紙穴パンチデバイス。
【請求項４０】
請求項３９に記載の穴パンチデバイスにおいて、
前記表面処理は、無電解ニッケルメッキを含む、穴パンチデバイス。
【請求項４１】
請求項３９に記載の穴パンチデバイスにおいて、
前記ピンはカッティング点を含み、前記表面処理は前記カッティング点を含み、前記カッティング点に先の尖ったカッティングエッジを形成する、穴パンチデバイス。
【請求項４２】
請求項４０に記載のパンチデバイスにおいて、
前記無電解ニッケルは、ニッケル及び約２％乃至１３％の燐の合金を含む、パンチデバイス。
【請求項４３】
請求項４０に記載のパンチデバイスにおいて、
前記無電解ニッケルの厚さは、約０．００２５４ｍｍ乃至０．０２５４ｍｍ（約０．０００１インチ乃至０．００１インチ）である、パンチデバイス。
【請求項４４】
紙穴パンチデバイスのパンチピンにおいて、
高さが異なる先の尖ったカッティング点を持つ第１端を含む円筒形本体と、
前記パンチデバイスと係合するための形成部を持つ前記円筒形本体の第２端と、
前記カッティング点の一部を少なくとも覆う表面メッキとを含み、
前記表面メッキは、厚さが約０．００２５４ｍｍ乃至０．０２５４ｍｍ（約０．０００１インチ乃至０．００１インチ）の範囲の無電解ニッケルを含む、パンチピン。
【請求項４５】
請求項４４に記載のパンチピンにおいて、
前記無電解ニッケルメッキは、ニッケル及び約２％乃至１３％の燐の合金を含む、パンチピン。
【請求項４６】
請求項４４に記載のパンチピンにおいて、
前記無電解ニッケルメッキは、ニッケル及び約４％乃至６％の燐の合金を含む、パンチピン。
【請求項４７】
請求項４４に記載のパンチピンにおいて、
前記無電解ニッケルメッキの厚さは、約０．００７６２ｍｍ乃至０．０１５２４ｍｍ（約０．０００３インチ乃至０．０００６インチ）である、パンチピン。
【請求項４８】
請求項４４に記載のパンチピンにおいて、
前記先の尖ったカッティング点を覆う前記無電解ニッケルメッキは、球体を形成しない、パンチピン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００５年８月３０日に出願された現在継続中の米国特許出願第１１／２１５，４２３号の一部継続出願である。同特許出願に触れたことにより、この特許出願に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。
【０００２】
本発明は、シート材料に穴を形成するのに使用する穴パンチデバイスに関する。更に詳細には、本発明は、パンチピン及び支持構造に関する。
【背景技術】
【０００３】
紙パンチは、オフィスや学校にある一般的なデバイスである。紙パンチは、指や手の圧力で紙に穴を開けるのに使用される。代表的には、紙パンチエレメントは、ピンと、このピンを紙スロット上に支持するフレームとを含む。ピンは、紙内に軸線方向に又は垂直方向に移動する。紙のスタックに穴を開けるのに必要な力を小さくするのが望ましい。これは、これらの工具が、通常は、手や指の圧力で操作されるためである。モータを用いた紙パンチデバイスでも、力を減少することにより、比較的小型のモータを使用できるという利点が得られる。
【０００４】
この力を減少するための一つの方法は、穴の全周を一度に切断するのでなく、穴の周囲に亘って徐々に切断することである。徐々に切断するための周知の方法は、ピンの端面に「Ｖ」字形状の切断ノッチを形成する。これにより、カッティング点が一つ以上になる。ノッチが設けられた端部は、穴の二つの両側部から、穴の中心に向かって切断を行う。ノッチが設けられた端部は、紙スタックを同時にプレスする二つの同様の先の尖ったピン端部を形成する。他の設計は、非対称なカッティング点、又は三つ又はそれ以上のカッティング点を使用する。
【０００５】
別の問題は、紙でのピンのジャミングである。代表的には、ピンが穴の中に前進するとき、紙の内径の縁部が伸び、ピンとともに穴の中に引き込まれる。次いで、ピンを穴の外に引き出そうとすると、前記エッジが上方に引っ繰り返り、ピンの周囲にカム作用で強く押し付けられる。穴は、一方向戻し止めとして効果的に作用し、穴の内径は、ピンを穴に保持するダイヤフラムとして作用する。紙に切った穴の直径は、実際、ピンの直径よりも小さい。
【０００６】
従来技術の紙穴パンチは、代表的には、考えられる最大の引き出し力に打ち勝つのに十分強い圧縮型ダイばねを考えている。ピンは、代表的には、ばねだけで引っ込めることができる。従って、ばねは、全ての情況で機能しなければならない。米国特許第４，７５７，７３３号（バーロウ）は、代表的な構成を図６に示す。押縁４０が、各ピンの上にあるキャップ４７に圧力を伝達する。コイルばね４５がピンを取り囲んでいる。ピンが引っ込まない場合には、この種の設計では、紙がパンチデバイスでジャミングを引き起こしてしまう。これは、ピンを引き抜くための別の方法がないためである。この情況は、紙パンチの多くの使用者が経験する。更に、ダイばねを圧縮するのに必要な力は、手に直接加わるか或いは穴を切るのに必要な作動力に加わる。小さな紙スタックを切る場合には、ばね力は、多くの場合、実際の切断力よりも大きい。
【０００７】
穴パンチ工具及びピンには多くの設計がある。例えば、米国特許第５，７３０，０３８号（エバンス等）は、紙スタックの所定の高さに関して特定の溝深さを持つパンチピンカッティングエンドを示す。米国特許第５，２４３，８８７号（ボングジュニア）は、フレームの矩形のガイド穴に装着した矩形パンチ１８を示す。パンチはレバーに枢着されており、ピン２４によって軸線方向に固定されている。米国特許第４，７６３，５５２号（ワグナー）には、対称な角度をなしたカッティングエンドを持つパンチピンが開示されている。米国特許第４，７１３，９９５号（ダヴィ）は、ピンの周囲の戻しコイルばね及びピンを押すことしかできず、引っ張ることができないレバーを含む従来のパンチエレメント設計を示す。米国特許第４，４４９，４３６号（セマジャン等）は、頂部にスロットが設けられた円筒形パンチピンを示す。レバーリブがパンチピンの頂部と常に係合している。シートパンチについての非作動位置は、スロットがレバーリブと整合するようにパンチピンを回転することによって得られる。リブは、その場合、ピンの頂部をプレスするのでなく、スロット内に移動する。パンチピンをその作動的回転位置に保持するための機構を明らかに開示するものはない。セマジャンの米国特許第４，４４９，４３６号は、更に、一方のカッティング点が別のカッティング点よりも長い非対称なピンを示す。
【０００８】
米国特許第４，２５７，３００号（ムジク）には、凹所が環状溝のところで軸線方向に固定された円筒形パンチピンが開示されている。ピンの半径方向スロットに嵌着したピンがピンを回転的に位置決めする。米国特許第３，７２１，１４４号（ヤマモリ）は、薄い壁と先の尖った下端を持つチューブ状パンチダイエレメントを示す。米国特許第３，３２０，８４３号（スコットジュニア）は、カッティングエンドに研削を施して尖らせたチューブ状パンチエレメントを示す。米国特許４，５９４，９２７号（モリ）は、二つの方法で軸線方向に保持されたパンチピンを示す。一実施例では、パンチピンの上本体のドリル穴にロッド１０を通す。別の態様では、環状溝がプレスプレートのスロットに嵌着する。環状溝により、パンチピンは所定位置に回転しないように固定される。モリの米国特許４，５９４，９２７号は、ピンが穴を順次手順で切る傾斜したベースを示す。角度は非常に小さく、パンチデバイスに対して妥当な高さを維持しながら順次切断を行うのに丁度である。米国特許第４，６５６，９０７号（ハインマン）は、とりわけ、ジャミングを生じたピンを固定するために分解できる紙パンチを示す。米国特許第４，２４０，５７２号（ミツハシ等）は、パンチ順序の議論を含む多点パンチピンを示す。米国特許第５，４６３，９２２号（モリ）は、パンチピンを順次プレスするためのローラーシステムを示す。
【０００９】
日本国特許公開第６４−０８７１９２号（イズミ等）は、細長いカッティング点を持つパンチピンを示し、グラフが、パンチ作業中の二つのピークを示す。日本国特許公開第６１−１７２６２９号（ユキオ）は、パンチピン用の様々なカッティングエンド輪郭を示す。これには非対称な端が含まれる。米国特許第４，８２９，８６７号（ニールセン）は、螺旋状のカッティングエンドを持つ固定直径スリーブ型パンチピンを示す。米国特許第６，６８８，１９９号（ゴッドストン等）及び米国特許第４，０７７，２８８号（ホランド）は、垂直方向に配向された即ち直立した紙スロットを持つパンチを開示する。米国特許第６，６８８，１９９号では、周囲構造５３２が紙を使用者から遠い方に保持する。図４及び図９に示すように、スロット６２はフロア６４を含み、シーリング６８はパンチピン軸線５０に対して垂直である。
【００１０】
従来の紙パンチは、焼き入れを施した、コーティングが施してない、表面処理が施してない鋼をパンチに使用する。ピンの紙に対する耐磨耗抵抗及び潤滑性は、鋼材料の固有の表面特性によって制限される。
【特許文献１】米国特許出願第１１／２１５，４２３号
【特許文献２】米国特許第４，７５７，７３３号
【特許文献３】米国特許第５，７３０，０３８号
【特許文献４】米国特許第５，２４３，８８７号
【特許文献５】米国特許第４，７６３，５５２号
【特許文献６】米国特許第４，７１３，９９５号
【特許文献７】米国特許第４，４４９，４３６号
【特許文献８】米国特許第４，２５７，３００号
【特許文献９】米国特許第３，７２１，１４４号
【特許文献１０】米国特許第３，３２０，８４３号
【特許文献１１】米国特許４，５９４，９２７号
【特許文献１２】米国特許第４，６５６，９０７号
【特許文献１３】米国特許第４，２４０，５７２号
【特許文献１４】米国特許第５，４６３，９２２号
【特許文献１５】日本国特許公開第６４−０８７１９２号
【特許文献１６】日本国特許公開第６１−１７２６２９号
【特許文献１７】米国特許第４，８２９，８６７号
【特許文献１８】米国特許第６，６８８，１９９号
【特許文献１９】米国特許第４，０７７，２８８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
指や手の圧力で作動する工具で、又はコンパクトなモータで作動する工具で、紙又は他のシート媒体に一つ又はそれ以上の穴を切るためのピーク力を小さくするのが望ましい。パンチピンの端部の形状が重要である。一つの方法は、先の尖ったカッティングエンドの高さが異なるようにピンにノッチを形成することである。この場合、最も下の先の尖った端が、先ず最初に、高い方の先の尖った端よりも前に、紙又はシートに切り込む。そのため、必要とされる力は、同じ高さの二つの端が紙又はシートに同時に切り込む場合よりも小さい。切断点の高さを変えるための一つの方法は、切断点間にノッチを中心からずらして配置することである。別の方法は、尖った端が、傾斜したシートに異なる時期に切り込むようにパンチベースを平坦でなくすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
穴パンチの効率を更に改善するため、ピンの引き出し力を減少しなければならない。力を減少するための一つの方法は、紙にピンの直径よりも大きい穴を形成することである。穴の内周を円形以外の形状にすることにより、穴を円形のピンの周囲で拡げるのを容易にできる。例えば、長軸の径がパンチピンの直径よりも大きい楕円形の穴をシートに形成することにより、パンチピンの引き出しを容易にできる。楕円形の穴を円形のピンで形成するため、一実施例では、フレームのベース即ちアンビルを実質的に平坦でなくすか或いは角度を付けなければならない。ピンは、これによって、パンチピンに対して垂直方向からずれた角度で紙をプレスし、僅かに卵形の穴を形成する。このような構成により、卵形の穴の短軸の径は、ピンの直径と同じままであるか或いは小さいのに対し、卵形の穴の長軸の径は、ピンの直径よりも大きい。ピンは、紙をピンに対して垂直方向に再位置決めするとき、穴の狭幅の方向を容易に強制的に開放できる。これは、径が大きい方向で緩く嵌着しているのをピンに向かって撓ませることができるためである。卵形の穴は僅かに変形し、ピンによって通常の方法で形成された単なる円形の穴よりも大径の円形形状になる。
【００１３】
ピンの取り外しを容易にするための別の方法は、拡張ピンを使用することである。このような例示の実施例では、薄壁スリーブが、角度をなしたカッティングエンドを含む。このカッティングエンドは、研削により先が尖らせてあり、穴の一方の側部から反対側に向かって徐々に切断を行う。好ましい実施例では、スリーブは、シート金属ブランクから中空円筒体に形成され、形成したブランクの向き合った二つの縁部間に長さ方向隙間を有する。
【００１４】
スリーブは拡げることができる。これにより、スリーブは、紙に押し込んだときに大径であり、引き抜くときに小径である。長さ方向隙間が大きくなることにより、スリーブを拡げることができる。スリーブは、パンチピンを少なくとも部分的に取り囲んでいる。パンチピンは、頂部にへッドを有する。組み立てると、ピンは、スリーブ内で摺動できる。へッドは、通常は、スリーブの頂部の上方に間隔が隔てられている。ピン／スリーブアッセンブリを、ピンのへッドのところで押圧し、紙シートに押し込むことにより、ピンは下方に摺動し、へッドがスリーブに向かって移動する。ピンの周囲の溝は、スリーブに形成された半径方向内方に向いたリブ、又は等価の構造を受け入れる。その結果、ピンがスリーブ内で摺動するとき、リブが溝を割り拡げ、スリーブの直径を大きくする。下方へのカッティングストローク中、拡げたスリーブが、引き出しストローク中のスリーブの直径よりも大きい直径の穴を形成する。
【００１５】
パンチを行う上での労力を低減するための試みは、戻しばねの力を小さくすることである。戻しばねは、一般的には、作動ハンドルを開始位置に戻すため、及びパンチピンをシート材料のパンチ穴から引き出すために使用される。ばね力を比較的小さくするための第１の方法は、上文中に説明した引き出し力を減少することである。小さいばね力は、穿孔枚数が少ない用途で特に有利であり、更に任意の種類のパンチの用途で有利である。戻しばねの力を小さくするための第２の方法は、使用者がピンをパンチ穴から直接引き出すことを可能にする簡単なリンクである。戻しばねは、この場合、ピンを一杯に引っ込めるのに十分であるに過ぎず、戻しばねは、ピンを最悪の場合に引っ込めることができる程強い必要はない。このような最悪の場合の例には、非常に厚い紙スタックを通してパンチを行う場合、紙に接着剤等の汚染物が付着している場合、又はピンが鈍らになり、比較的多くの紙縁部を穴に引き込む場合が含まれる。このような最悪の場合には、使用者は、ピンを引っ込めるために作動ハンドルを上方に引っ張ることによって、戻しばねの力を増大できる。従って、ばね力が大幅に減少する。
【００１６】
低摩擦インターフェースにより、ピンの作動における摩擦及び磨耗を減少するのが望ましい。このようなインターフェースの一例は、グリス等の潤滑剤である。更に長期間に亘るアプローチには、メッキ及び表面処理が含まれる。表面処理には、ポリマーを含浸した樹脂コーティング、チタニウムナイトライド、カーボン、及び金属メッキが含まれる。処理は、電気的に、化学的に、静電的に、イオンインプランテーション、蒸着、及び他のプロセスにより施される。イオンインプランテーション等の特定のプロセスは、処理が施される構成要素の寸法を変えない。その他のプロセスは、構成要素の材料に厚さを追加する。ニッケルやクロム等の電気メッキは、或る程度の耐蝕性を提供し、場合によっては摩擦を或る程度低減する。しかしながら、電気メッキは、元の表面を正確に再現しない。
【００１７】
無電解ニッケルは、低摩擦で低磨耗の特性を鋼及び他の表面に提供する化学的なプロセスである。例えば穴パンチのパンチピン等の小さな部品で特に経済的である。これは、無電解ニッケルが、小さな部品の取り扱いを最少にするバッチプロセスであるためである。無電解ニッケルは、その下の表面を正確に再現する。例えば、メッキを施す前にカッティング点を研削し、先の尖った切断カッティングエッジを実質的に保存してもよい。これとは対照的に、電気メッキしたニッケルは層が不均等であり、特にピンのカッティング点等の先の尖った外側エッジに材料が集中して厚くなり、ニッケル又は他のメッキした金属がエッジ又は隅部で球形をなして成長する。このような丸みのある変形した鈍らな隅部は、紙を良好に切断できない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、穴パンチエレメントに関する。穴パンチエレメントは、パンチピンと定義され、又はピンや紙のスタック等のパンチされるべきシート媒体即ち基材を案内する構造を含む、ピンと近接した穴パンチデバイスの領域内の構造と定義される。例えば、ダイキャストパンチ支持構造がピンを案内し作動ハンドルを支持する。
【００１９】
図１乃至図７は、改良パンチエレメントの一つの例示の実施例を示す。ピン２０は、垂直方向に延びる破線で示す長さ方向ピン軸線に沿って、フレーム１０内で垂直方向に摺動でき、案内される。図１では、ピン２０は、最も上の位置と最も下の位置との間の中間位置で示してある。ピン２０の下カッティング点２１ａがアンビルキャビティ１３内に僅かに突出している。ピン２０の上カッティング点２１ｂは、図１のキャビティ１３に入り込んでいない。
【００２０】
タイバー１００がピン２０とリンクしている。タイバー１００は、例示の実施例では、好ましくは、側方に開放した「Ｕ字形状」チャンネルである。タイバーとして作用する、「Ｕ字形状」チャンネル以外の形状のリンクが考えられる。三穴パンチ等の多穴パンチでは、タイバー１００は、その長さに沿って間隔が隔てられた三つのパンチエレメントを作動する。タイバー１００は、ハンドル１０７として概略に示す別の作動機構とピンとをリンクさせる。ハンドル１０７は、図示のように枢着部１０４のところでフレーム１０に直接枢着されるか或いは、一つ又はそれ以上のフレーム又はパンチエレメント部分及び作動レバーシステムを支持するハウジング本体（図示せず）に枢着されるかのいずれかである。ハンドル１０７は、更に、タイバー１００に枢着されている。ハンドル１０７を図示のように回転移動する場合、枢着部１０３のところで或る程度の随意の摺動運動が許容される。好ましい実施例では、枢着部１０３を介して、ハンドル１０７をタイバー１００に向かって下方に押し付けてもよいし、随意であるがハンドル１０７でタイバー１００を上方に引っ張ってもよい。
【００２１】
ピン２０、タイバー１００、ハンドル１０７、又はこれらの構成要素又は等価の構造の任意の組み合わせは、使用者の手作業による力で直接駆動してもよいし、モータによって、又は液圧によって駆動してもよい。例えば、モータ（図示せず）が偏心カムを回転し、このカムがタイバー１００と上方から選択的に係合し、タイバー１００を図１に示すように下方に押圧してもよい。
【００２２】
使用者がハンドル１０７を押すと、ハンドル１０７は枢軸１０４を中心として回転し、枢軸１０３がハンドルの回転移動をタイバー１００の垂直方向並進移動に変換する。タイバー１００の上壁１０２がピン２０を上から押し、図２でわかるようにピン２０を紙５１又は他のシート材料に押し込む。図２に示すように、タイバー１００の下壁１０４の下縁部には、ピン２０の下本体部分２４を少なくとも部分的に取り囲む凹所１０５が形成されている。ばねクリップ７０をピン２０の周溝２５に嵌着する。タイバー１００の下壁１０４の凹所１０５は、ばねクリップ７０の下に嵌着する。タイバー１００は、使用者がハンドル１０７に押圧作用を加えるのに応じて、枢着部１０３及び／又はばねクリップ７０のところでピン２０と接触することにより、ピン２０を下方に押圧できる。更に、タイバー１００をハンドル１０７で枢着部１０３を介して持ち上げるとき、タイバー１００は、更に、凹所１０５とリンクしたばねクリップ７０を介してピン２０を上方へのストロークで持ち上げる。従って、使用者は、ピンが紙５１のスタックに切り込んだ穴にピンが引っ掛かってしまった場合にピン２０を容易に直接的に持ち上げることができる。これは、従来の穴パンチとは対照的である。従来の穴パンチは、作動ハンドルがパンチピンを押圧できるだけであって、ピンを持ち上げることができない。これは、引っ込めストロークを可能にするための引っ張りリンクがピンに設けられていないためである。
【００２３】
本発明の例示の実施例は、持ち上げストロークを可能にするために持ち上げアームへのピンの取り付けに使用されるだぼを保持する横方向ドリル穴を備えたピンよりも遥かに簡単な持ち上げ機構を提供する。円筒形のピンの中心線を通って横方向に穿孔を行うには費用がかかり、製造が困難である。
【００２４】
図２及び図５では、シェルフ１７が、ばねクリップ７０用の随意の上ストップを提供する。図２では、シェルフ１７の厚さは、タイバー１００の下壁１０４と同じであることがわかる。ピン２０が上方にその最も上の位置まで移動するとき、ばねクリップ７０がシェルフ１７と接触する。フレーム１０のシーリング１１とばねクリップ７０との間にタイバー１００の下壁１０４を嵌着できる隙間が残る。従って、例えばパンチエレメントの位置を二穴パンチ位置から三穴パンチ位置に変えるためにパンチエレメントを取り外したとき、シーリング１１とばねクリップ７０との間に隙間が残り、そのため、パンチエレメントを凹所１０５に再設置してタイバー１００と関連させることができる。かくして、本実施例には、パンチエレメントを迅速に且つ容易に相互交換できるという利点がある。更に、隙間は、ピン２０の周囲へのタイバー１００の初期製造組み立てを補助する。
【００２５】
フレーム１０は、部分的に包囲された随意の空間を形成するため、側壁と、後方に向いた即ち図５で左方に向いた開口部を備えている。ピン２０は、従って、フレーム１０で後方に露呈される。図５で最もよくわかるように、後方というのは、スロット１９が終端する方向であると定義され、この方向は、スロット１９が開放する方向とは逆方向である。この構成により、タイバー１００の下壁１０４を、タイバー１００の縁部に形成された単なる凹所１０５を使用して、ピン２０と係合させることができる。従って、上述の実施例は、簡単なリンクシステムによって、シート媒体に押し込むことができ且つ引き出すことができるパンチピンを提供する。
【００２６】
好ましい実施例の別の特徴は、ピンが紙５１のスタックに形成した穴からピンを引き出すのに必要な力が小さくなることである。図２に示す実施例では、スロット１９は、上フロア１８ａ及び下フロア１８ａ’を有する。スロット１９は、角度をなした断面を持つフロア１８ｃに形成されたアンビルキャビティ１３を含む。角度をなした断面を持つフロア１８ｃは、アンビルキャビティ１３を取り囲んでいるか或いはほぼ取り囲んでいる。フロア１８ａ、１８ａ’、及び１８ｃは、集合的に、平坦でない、即ち段のあるパンチエレメントフロアを形成する。好ましくは、角度をなした断面を持つフロア１８ｃは、ピン２０の直径に亘って約５°乃至２５°の所定の傾斜角度をなしている。この角度は、全体に平坦なフロア１８ａ又は１８ａ’に対し、これらの角度の間の全ての角度を含む。基本的三角法によれば、ピンの直径に亘る２５°の角度は、ピンの直径の約５０％の高さの変化と対応する。５°の角度は、ピンの直径の約８％の高さの変化と対応する。別の態様では、平坦でない又は段をなしたフロアは、局所的に、５°乃至２５°の所与の範囲よりも険しくなっていてもよい。このような実施例では、ほぼ垂直な又は全体として垂直なアンビルキャビティ１３の領域を、ピン２０の直径よりも小さい領域に、５°乃至２５°の角度をなした断面を持つフロア１８ｃの比較的大きな領域と組み合わせて、又はこの領域の代りに、形成できる。上文中に説明した三角法的関係によれば、この小さな領域では、ピンに亘る高さの変化は、好ましくは、ピンの直径の約８％乃至５０％である。更に別の変形例では、角度をなした断面を持つフロア１８ｃは、約２°乃至９０°の任意の角度をなしていてもよい。
【００２７】
上フロア１８ａとシーリング１８ｂとの間の距離は、紙の厚さ限度であってもよい。更に一般的には、スロット１９の最小高さは、紙厚制限器として役立ち、図２では、これは、スロット１９の左側の高さであり、即ちフロア１８ａとシーリング１８ｂとの間の距離である。紙厚限度は、パンチエレメント又は穴パンチデバイスの性能を決定し、パンチエレメント又は穴パンチデバイスを、所与の紙厚の所定数のシートで使用するように制限する。性能は、利用可能なてこの力又はプレス力、又は販売上の理由に適合するように選択してもよい。
【００２８】
局所的に角度をなした即ち段をなした断面を持つフロアを説明するための別の方法は、多エレメント穴パンチの紙ガイドスロットに関する。穴パンチ構造のこのようなアッセンブリ（図示せず）では、二つ又はそれ以上のパンチエレメントを間隔が隔てられて並べる。図２に示すように、各パンチエレメントは、紙のスタックに別々の穴を形成する。二つのパンチエレメントのスロット１９は、紙ガイドスロットを形成する。同一平面内にあるフロア１８ａ又は１８ａ’が、スロットの下フロアである。紙は、通常は、これらのフロア１８ａ又は１８ａ’が形成する平面に置かれる。この平面を「スロット平面」と呼んでもよい。この平面は、図２の紙５１の両縁部を延長することによって、その関連した方向で視覚化できる。この平面は、各パンチエレメント、例えば、各パンチエレメントのフロア１８ａ’上の同じ位置が形成する紙５１の位置を保持する間隔が隔てられた隣接したパンチエレメントのフロアについての全体としての高さによって、説明してもよい。従って、角度をなした断面を持つフロア１８ｃは、ピン２０に対して局所的な湾曲領域と説明される。この領域は、平面から約５°乃至２５°の角度で傾斜しており、即ち、ピン２０の直径に対する高さの変化が約８％乃至５０％である。フロア１８ｃのこの局所的湾曲領域は、紙スタックをピン２０で圧縮するとき、紙スタックを、ピン２０の近くでスロット平面の外に案内し、オフセットする。変形例では、スロットのフロアは、このようなオフセットを形成するため、局所的円弧状部分を含んでいてもよい。
【００２９】
特筆すべきことには、「平面」という用語は、内方及び外方に、又は図１で左方から右方に直線をなしていない、傾斜した、及び／又は円弧状のフロアを含もうとするものである。フロア１８ａ、１８ａ’及び角度をなした断面を持つフロア１８ｃによって形成された「紙経路」は、別の態様では、多数のエレメントを連結する湾曲した面でなく、多数のエレメントの夫々のピン軸線を二分する湾曲した線であると説明できる。紙は、多くのパンチエレメントのピン２０が紙をエレメントの夫々のベースに押し付けるとき、平坦でない又はキンクした紙経路に従って湾曲する。
【００３０】
従来の多パンチエレメント設計では、フロアは、直線状の滑らかな僅かに傾斜した経路を形成する。これとは対照的に、本発明の好ましい実施例の角度をなした即ち段をなした断面を持つフロア１８ｃ又は等価の構造は、全体に直線状の傾斜した経路から、オフセットした、平面から外れた、即ち線から外れた断面を形成し、各ピンと近接した紙に局所的湾曲部を形成する。経路が滑らかに傾斜している場合、夫々のエレメントのシーリング１８ｂが同じ高さにある場合には、各エレメントについてスロット高さが異なる。代表的には、最も小さなスロット１９の高さが最も小さい部分は、高さエレメント穴パンチデバイスの最大紙厚を決定する。
【００３１】
図２でわかるように、スロット１９に保持された紙５１にピン２０押し付けると、角度をなした断面を持つフロア１８ｃの表面輪郭に従って紙が強制的に曲げられる。その結果、ピン２０が紙に角度をなして進入することにより、紙のところでのピン２０の見掛け形状が楕円形になる。これによって、ピン２０が紙５１に形成した穴も楕円形であり、この楕円の長軸又は直径は、ピン２０の実際の直径よりも僅かに大きい。
【００３２】
随意であるが、経路と異なる断面を形成するため、フロアの全面が、角度をなした断面を持つフロア１８ｃと同じ角度をなしていてもよい。この実施例では、上述の実施例では平らであったフロア１８及び１８ａ’の表面が傾斜している。これは、ピンの一方の側部から他方の側部までの高さの変化を大きくならないようにするため、全体がパンチエレメントの下にあるフロア表面が側部から側部までの狭幅である場合に最も良く作用する。全体がピンの下にある局所的領域の幅は、ピンの直径よりも僅かに狭い幅から、ピンの直径五個分の幅までである。フロア１８ａ及び１８ｃの角度をなした断面の大きさを更に大きくする、即ち図２の左側を更に高くし、右側を更に低くすることによって、紙５１は必要以上にオフセットする。極端なオフセットは使用者に奇異に映り、紙をスロット１９に入れ難くなる。従って、極端にオフセットしている場合には、スロット１９の隙間を過度に高くすることが必要とされ、そのため、穴パンチデバイスが望ましからぬ程に嵩張るものとなってしまう。
【００３３】
同様に、多数のパンチエレメントを互いに連結する大きく傾斜した経路は、楕円形の穴を提供できる。しかしながら、その結果、フロアの最も下の領域でのスロットの高さは、多数のパンチエレメント間の代表的な間隔について満足のいくものではなくなってしまう。かくして、大きく傾斜しているが、大きさが直ぐ近くのピンの大きさに制限されたフロア又は経路を提供するのが望ましい。この構成により、全てのパンチエレメントについて妥当なスロット高さを維持し且つ支持構造を包囲しながら、穴を有効に楕円形にできる。
【００３４】
穴が楕円形形状であり、ピンの断面が円形である場合、ピン２０とパンチ穴の内壁との付着力が減少する。この利点は、ピンを引き抜く前に、紙５１をピン２０を中心として角度をなした位置から垂直位置まで傾けた場合に最大である。角度をなした位置では、楕円形の穴はピンの周囲にぴったりとくっついたままである。これは、穴がこの状態で形成されたためである。しかし、紙を傾けてピン２０に対して実質的に垂直にすると、穴が効果的に拡げられ、楕円形の穴の長軸に沿ってピンの直径よりも大きくなる。短軸は、ピンに対して同じ大きさのままである。上文中に説明したように、角度をなした断面を持つフロア１８ｃの水平なフロア１８ａに対する傾斜は、好ましくは、約５°以上でなければならず、そうでない場合には、楕円形形状は、非常に効果的であるにはあまりに微妙である。ピンの直径に亘る角度が約２５°以上である場合には、ピン２０は、紙を実際に切断するよりも、紙５１に沿って滑ってしまう。更に、ピンを強く押し過ぎると、ピン軸線が紙への進入角度からずれてしまい、外に強く押圧され、アンビルキャビティ１３に適正に進入しない。経験によれば、傾斜角度は、更に好ましくは、約１０°乃至１５°であり、これらの限度の間の全ての値が含まれ、最も好ましくは、上述の利点を最適化するためには、約１１°である。
【００３５】
図２では、角度をなした断面を持つフロア１８ｃは、ピン軸線に関して垂直方向から角度をなしている。シーリング１８ｂは、水平である。ピン２０を上方へのストロークで引き抜くとき、紙５１はピンにくっつく傾向がある。紙は引き上げられてシーリング１８ｂに当たる。この時点で、紙５１を傾け、垂直方向に向かって再配向する。これは、シーリング１８ｂがピン２０の軸線に対して垂直であるためである。その結果、図６に示すように、楕円形の穴５０は、ピン２０の円形断面の周囲に緩く嵌着する。楕円形の穴５０は、その比較的平らな配向において、ピン２０よりも全体に面積が大きく、図６に示すように、２つの接線方向領域だけでピンと接触する。穴は、かくして、円形形状に向かって容易に変形し、ピン２０の周囲に緩く嵌着し、これによりピン２０を小さな力で引き抜くことができる。従来の円形の穴又はほぼ円形の穴は、ピンの全周にぴったりと嵌着し、紙材料を伸ばしたり破ったりしなければ、ピンの周囲での嵌着を緩くするために変形させることはできない。従って、本発明によるピンをパンチ穴から引き抜くのに必要な力は、大幅に減少する。
【００３６】
従来のパンチ装置で、楕円形形状のピン及び楕円形のアンビルキャビティ１３が楕円形の穴を形成する。しかしながら、本明細書中に開示したように、穴が実際にピンよりも大きくないと、引き出し力を減少するという利点は小さい。かくして、一つの変形例では、楕円形のピン（図示せず）を図１及び図２のアッセンブリに設置し、同様の楕円形形状のアンビルキャビティを同様の楕円形にすることにより、引き出し力を減少する。一般的には、本発明によれば、ピンが正確に円形であることは必要とされない。
【００３７】
本発明は、更に、切断力を低減できる効率的な穴パンチ設計を考えている。詳細には、ピーク力を低減するのが好ましい。好ましい実施例では、ピンのカッティングエンドを非対称にすることにより、ピーク力を低減できる。図２及び図４において、非対称カッティングエンドでは、下カッティング点２１ａが上カッティング点２１よりも前に紙５１を切る。これは、これらのカッティング点の高さが異なるためである。従って、これらの二つのカッティング点２１ａ、２１ｂは、様々なアプローチで、及び様々な時点で、及びピン２０の任意の位置で、紙５１に切り込む。カッティング点２１ａ、２１ｂの切り込み係合が異なるため、ピーク力が全体として低下する。これは、ピーク力が、カッティング点２１ａ、２１ｂ及び上頂部２１ｃに作用する力の和であるためである。下カッティング点２１ａは、上カッティング点２１ｂが困難な切断作用を行っていないとき、所与の位置でその切断作用を生じる。図２では、下カッティング点２１ａは、紙５１の最後のページを破って通過し、アンビルキャビティ１３に入り込んでいる。下カッティング点２１ａからの力はブレースルーピークを越えている。この時点で、上カッティング点２１ｂがピーク力進入切断を行う。そのため、ピン２０で必要とされる力は、主に、二つの点のうちの一方、即ち図２に示す位置にある上カッティング点２１ｂだけから生じる。
【００３８】
順番について述べると、切断力は、先ず最初に下カッティング点２１ａが紙５１に進入するとき、次いで上カッティング点２１ｂが紙と係合するとき、及び最後に上頂部２１ｃが最初に紙に入り込むときにピークを迎える。スタックの中間にある複数のページ、即ち中間ページを切断するときにピン２０に作用する力は小さい。下カッティング点２１ａが中間ページを通って切断するとき、上カッティング点２１ｂが一番上のページに進入する。二つのカッティング点は、上頂部２１ｃのところで合一する。上頂部２１ｃは、図４に示すように中心からずらされている。そのため、二つのカッティング点は、夫々、上位置及び下位置にある。この際、カッティング点を形成する切断ノッチの角度は、上頂部２１ｃの各側で同じである。カッティング点２１ａ、２１ｂは、上頂部２１ｃから所定の軸線方向距離のところにあり、これにより溝の高さを形成する。溝の高さが、好ましくは、フロア１８ａとシーリング１８ｂとの間の最小スロット高さの二倍であるとき、切断力を最小にできる。
【００３９】
図３ａは、ピンのカッティングエンドの変形例を示す。中央点２１ｄは、追加のカッティング点及び追加の頂点を提供し、図示のようにほぼ逆「Ｗ」輪郭を形成する。「Ｗ」輪郭は、ピン２０のストロークの終わり近くに滑らかな切断作用を提供する。これは、紙を剪断する上で追加の頂点を利用できるためである。更に、「Ｗ」輪郭の中央頂点は、好ましくは、ピン２０の中央軸線から僅かに離れている。更に、様々な変形例において、「Ｗ」輪郭は、数個の追加の頂点を持つように変更してもよい。これらの頂点は、高さが均等であるか或いは異なり、鋸歯状面を形成する。図３ａの「Ｗ」輪郭は、随意であるが、図４に示すピン２０の非対称な外カッティング点２１ａ、２１ｂと同様の非対称な外カッティング点２１ａ及び２１ｂを含む。
【００４０】
図２では、角度をなした断面を持つフロア１８ｃは、上文中に論じたピン引き上げ力を低減する追加の機能を果たす。対称なカッティングエンドをピン２０に使用し、カッティング点２１ａ及び２１ｂがピン２０の同じ軸線方向位置即ち高さにある場合、対称なカッティング点は、この場合でもカッティングを順次、即ち時間的に異なる時点で行う。これは、高い方のフロア１８ａ（図２の左側）と隣接した点が、最初に、他方の点よりも前にカッティングを行うためである。従って、角度をなした断面を持つフロア１８ｃを使用することにより、対称なカッティング点を用いた場合でも切断力が低減される。順次カッティングエンド作用を提供するため、非対称なピンを、角度をなしたフロア１８ｃと組み合わせて使用してもよい。又は、僅かに非対称なピンを使用してもよく、この場合、角度をなしたフロアにより順次切断作用を高める。
【００４１】
ピン２０は、特にスロット１９のフロアがピン軸線に対して垂直でない場合、フレーム１０内で所定の回転位置を維持するのが望ましい。ピンの回転位置を固定した状態で、この場合にはカッティング点２１ａである特定のカッティング点が常に図２の左側にあり、図１でページ内にあり、この点はアンビルキャビティ１３の最も高い部分と隣接している。回転位置を固定することによる一つの利点は、上文中に説明した順次切断作用を確実にするということである。図２では、カッティング点２１ａ及び２１ｂは、スロット１９のフロアの段の各側に保持される。そのため、カッティングエンドが同じ高さにある場合でも、カッティング点は切断を順次行い、即ち、先ず最初にカッティング点２１ａが、次いでカッティング点２１ｂが行う。
【００４２】
図３及び図４の実施例ピン２０は、随意の平らな外面２２を有する。かくしてピン２０は、平らな側面２２を持つ部分に広幅のＤ形状横断面領域を備えている。平らな面２２は、ピン２０の湾曲した外面に続く。フレーム１０の上穴１５は、図５で最もよくわかるように、キー溝として作用する実質的に平らな内面１６を含む。表面１６は僅かに円弧状をなしていてもよい。かくして、夫々の平面１６、２２は互いにキー止めされる。互いに組み立てたとき、ピン２０は、上穴１５及びガイド穴１４によって支持された状態でフレーム１０内で軸線方向に摺動する。しかしながら、ピン２０は、キー作用をなす平らな側部２２が対応する平らな表面１６と係合するため、回転できない。
【００４３】
変形例では、ピン２０は、ピンの長さ方向溝（図示せず）に突出部が嵌着することによってフレーム１０にキー止めされてもよい。例えば、内方に延びるタブが上穴１５に設けられていてもよく、このタブを受け入れる対応する長さ方向溝がピン２０に設けられていてもよい。例示の実施例のキー平面１６、２２は、ピンに機械加工を施して溝を形成するよりも製造が容易である。これは、平面２２が、ピン２０の円筒形の外面の二つの縁部を連結するように延びる単一の表面であるためである。平面２２は、ピン軸線に対して垂直な方向に切削できる。逆に、長さ方向溝即ちキー溝は、ピン軸線の方向に沿って研削しなければならず、そのため製造費が増大し複雑になる。
【００４４】
紙のパンチが不完全であると、紙のチップが紙のスタックにくっついたままとなり、垂れ下がってしまう。従来技術の穴パンチでは、この状態は、多くの場合、ジャミングを引き起こしてしまう。即ち、チップがスロット１９に食い込んで紙を穴パンチデバイスから取り外すことができなくなってしまう。他方、本発明は、円形のチップを所定方向に切断した場合、チップが食い込まなくできると考えている。
【００４５】
例示のため、部分的にパンチした紙スタックを図７に示す。チップ５３は、小さな積み重なった切除されるべき円形の紙を示す。個々のチップは、紙スタックから完全に切断されておらず、これらのチップを垂れ下がらせるタブ５２によって取り付けられている。本発明の例示の実施例では、上頂部２１ｃは、図示のように、頂部２１ｃの最も下の部分が、スロット１９の開放端から遠方の位置に、即ち図７の左側に位置決めされた状態で、回転的に配向される。かくして、頂部２１ｃの最も高い端は、タブ５２に最も近いように回転的に配向される。切断が不完全であると、多くの場合、タブ５２がスロット１９の開放端の近くに配置される。ピン２０及び頂部２１ｃがこのように配向されている場合には、チップ５３がタブ５２のところで紙スタックにくっついたままであっても、ピン２０を持ち上げた後に紙をスロット１９から強制的に取り出すことができる。これは、タブ５２がピン２０又は周囲の穴パンチ構造に捕捉されないためである。更に、紙をスロット１９から引っ張ったとき、即ち図７で右方に向かって引っ張ったとき、チップ５３は、タブ５２を中心として撓んで揺動し、周囲紙材料と同一平面内に戻る。
【００４６】
他方、頂部２１ｃが図７に示す状態とは逆方向に角度をなしている場合には、頂部２１ｃの下部分がスロット１９の開放端に近くなる。その場合、切断が部分的になされた後、チップ５３がジャミングを引き起こす場合がある。詳細には、チップの縁部がアンビルキャビティ１３の内側に押し付けられ、チップが穴の中に向かって曲がってしまう。このことは、紙５１を図７で左方に強制的に移動した（スロット１９の左側壁が終端していることを無視する）と仮定すると、視覚的に理解できる。チップ５３は、下方に折れ曲がってキャビティ１３に入り、紙の厚さを実質的に二倍にする。紙はもはやスロット１９に戻らず、ジャミングを引き起こす。経験的試験により、このジャミング挙動が確認された。
【００４７】
ピン２０のカッティングエンドは、図示した以外の様々な形体を備えていてもよい。例えば、対称なカッティングエンドを使用してもよい。スロット１９のフロアが図１４を参照して以下に論じるように角度をなしている場合には、対称なピンが、図７について論じたピンと同じ利点を有する。ジャミング防止効果を提供するため、切断されるべき最後の領域、及び従って、ピン２０のカッティングエッジの最も高いところ又はフロアの最も低い領域を、少なくとも全体としてスロット１９の開放端に向かって面しなければならない。カッティングエッジをこの配向に維持するため、上文中に説明した平面１６、２２等の回転位置特徴を使用してもよい。
【００４８】
簡単に述べると、ピン２０には、様々なカッティングエンド設計が可能であり、これには対称カッティング点及び非対称カッティング点が含まれる。これらのカッティングエンドは、スロット１９のフロアの角度をなしたセグメントについての、上文中に論じた様々な角度又は形状等の様々な設計と関連して使用してもよい。これらの変更の各組み合わせについて、上述のジャミングを最小にする、ピン２０についての最適の回転位置を経験的に決定できる。図７は、ピン２０についての一つのこのような組み合わせ及び回転配向を示す。任意の組み合わせにおいて、ピンの上部分にある上述の構造は、ピンのカッティングエンドを、必要とされる選択された配向に保持できる。
【００４９】
変形例では、ピンの引き出し力を低減するため、拡張スリーブを使用する。図８は、この変形例による紙パンチエレメントの構成要素を示す。ハウジング１６０は、紙スタックの縁部を入れるスロット１６５を有する。ピンアッセンブリをチャンバ１６４に摺動自在に嵌着する。この実施例によれば、ピンアッセンブリは、スリーブ１１０に嵌着した中央ピン１２０の二つの構成要素を含む。ピン１２０の上端にはピンへッド１２４が設けられている。このピンへッド１２４は直径が僅かに大きく、底部の近くで、ピンの周囲に亘って溝１２２が形成されている。スリーブ１１０は、端部から端部まで延びる長さ方向隙間１１５を有し、内方に延びるリブ１１３がその底部の近くで周囲に形成されている。
【００５０】
ピン１２０は通常は休止位置にあり、図８Ａでスリーブ上縁部１１４とへッド下面１２４ａとの間の間隔でわかるように、スリーブ１１０に対して僅かに持ち上がった位置にある。更に、休止位置にあるとき、リブ１１３が溝１２２に嵌着し、隙間１１５が閉鎖されているか或いはほぼ閉鎖されている。ピンへッド１２４を下に押すことにより、スリーブのカッティングエンド１１２を紙（図示せず）に押し込む。その結果、スリーブ１１０に上方への軸線方向力が作用し、ピン１２０に下方への力が作用し、これにより、ピン１２０をスリーブ１１０内で更に下方に摺動させ、縁部１１４のところの間隔を減少するか或いはなくす。縁部１１４のところの間隔が減少するか或いはなくなったとき、へッド１２４を下に押し続けるとスリーブ１１０が下方に変位する。
【００５１】
ピン１２０の溝１２２は、上壁１２３及び下壁１２６を含む。ピン１２０がスリーブ１１０内で下方に摺動するにつれて、上壁１２３が周囲リブ１１３を押圧する。結果的な楔作用により、図８Ｂに最もよく示すように、スリーブ１１０が拡張し、僅かに拡径する。図９及び図１０でわかるように、隙間１１５が大きく拡がることにより、拡径を可能にする。隙間１１５の拡大によるこの拡径範囲は、スリーブの直径の約１％乃至３％である。上方引っ張りストローク中、スリーブ１１０は、リブ１１３が溝の下壁１２６と係合することによってピン１２０上に保持される。
【００５２】
スリーブのカッティングエンド１１２は、穴が、穴の直径の一方の側から反対側まで徐々に切断されるように、連続的に角度をなしていてもよい。又はカッティングエンド１１２は、二つ又はそれ以上のカッティング点を備えていてもよい。スリーブ１１０は、シート状の鋼から形成されていてもよい。その場合、スリーブを丸めて図示のチューブ形状にする前に、図示の先の尖ったカッティングエンドを研削する。シート状の鋼は、好ましくは、或る程度の弾性を有する。かくして、ピン１２０及びスリーブ１１０を含むピンアッセンブリを紙に押し込むとき、スリーブ１１０が容易に拡がる。下方への圧力を解放すると、スリーブ１１０は、ばね作用で戻ることによりその休止位置まで収縮し、ピン１２０を押し上げ、上縁部１１４のところの隙間を回復し、隙間１１５を閉鎖する。スリーブ１１０の直径は、このとき、紙に形成した穴よりも小さく、そのためピンアッセンブリを紙の穴から低摩擦で引き抜くことができる。直径方向での拡大を、好ましくは約１％乃至３％に維持することによって、隙間１１５は、スリーブ１１０の下縁部の切断作用を損なう程大きくならない。最後に、リブ及び溝の位置を逆にし、溝をスリーブに形成し、リブをピンに形成してもよいと考えられる。
【００５３】
図１１乃至図１６は、中実のピンを用いた図１乃至図７のパンチエレメントの変形例を示す。この実施例では、図１５でわかるように、ピン８０は、段８３を持つ横スロット８４を有する。フレーム６０は、戻しばね９０を装着するための中空内部を有する。戻しばね９０は、好ましくは、コイルばねである。ばねは、上端９１及び下端９３、及び好ましくはデュアルコイル９２を有する。これらのコイル９２は、従来技術の戻しコイルばねのようにピンと同軸であったりピンと隣接しているのではなく、ピン８０から離して位置決めされている。図示のように、コイル９２は、外観を改善し、ばねを保護するため、フレーム６０の包囲された空間内に収容される。勿論、フレーム６０は、随意であるが、前壁６５及び／又は一つ又はそれ以上の側壁に開口部を備えていてもよい。ストップ構造の一実施例によれば、ピン８０が最も上の位置（図示せず）にあるとき、ピン８０の面８５がフレーム６０の縁部６１と接触する。
【００５４】
ばねの上端９１は、スロット８４の段８３と係合する。図１２でわかるように、下端９３は、好ましくは、随意の湾曲セグメントを備えている。このセグメントは、図示のように、凹所６２内に延びている。上端９１は、ピン８０のスロット８４のシーリング８４ｃを押圧する。シーリング８４ｃは、随意であるが、図１４に示すように角度をなしており、これにより戻しばね９０を押圧し、図１４で左方に垂直シェルフ８３に押し付ける。戻しばね９０は、従って、ピン８０に持ち上げ押圧力を提供する。ピンの下方へのパンチングストローク中、使用者によって、この力に抗して作用が加えられなければならない。
【００５５】
好ましい実施例では、戻しばね９０はダブルトーションばねであり、実質的に同心の二つのコイル９２を含むが、リーフばねや片持ちばね等のこの他のばね形体を使用してもよい。コイル９２の機能は、ばねのコイル状部分によって提供される。この場合、コイルは、この目的のため、トーションばねのコイルである。図１６の戻しばね９０では、二つのアーム９５が上端９１の連結セグメントによって接合されている。これらのアーム９５は、互いに向かって角度をなしており、上端９１からコイル９２に向かって延びている。ばねをピンに対して保持するため、アーム９５をピン８０の本体の一部に巻き付けてもよい。こうした巻き付け保持は、シーリング８４ｃについて論じた角度をなした押圧に加えて、又はその代わりに作用してもよい。アーム９５は、更に、ピンをその後方から更に完全に取り囲むため、別個の屈曲部（図示せず）を含んでいてもよい。上文中に説明したように戻しばね９０の上下をフレーム８０に装着することによって、ばねをアッセンブリに固定的に保持する。
【００５６】
トーションばねコイル９２は、従来の戻しばねとは異なり、コンパクトな空間に大きなエネルギを蓄えることができる。このような従来のばねは、代表的には、ピンを取り囲み、ピンの周囲に装着したばねクリップを押圧する簡単な圧縮ばねであった。従来技術におけるような低エネルギの圧縮コイルばねでは、押圧力は、ピンを下方に押圧したとき、大幅に増大する。しかし、従来の圧縮ばねは、ピンを取り囲む限られた空間に多数のコイルを装着できない。コイルの数が少ないということは、ばね定数ｋが高く、かたくて作動しにくいということを意味する。ばねがかたくて作動しにくいため、作動ハンドルをその限度に向かって下方に押圧するとき、従来の穴パンチを作動するための力が不必要に高いということは避けることができない。このことは、積み重ねた数枚の紙シートをパンチする場合に特に明らかである。この場合、従来の穴パンチの場合には、多くの用途において、労力の多くが、戻しばねの力に打ち勝つためにだけ使用される。このことは、紙を挿入せずに従来のパンチを押圧することにより最もよく観察される。紙がないのにも関わらず、ハンドルに作用する下方への力は不必要に高い。
【００５７】
これとは対照的に、トーションばねコイル９２は、図１４でわかるように、ピン８０から離して、ピン８０と同軸でないように位置決めされる。ばね９０のアーム９５は比較的長い。この場合、ピンの所与の変位によるコイル９２の角度的変形が比較的小さく、そのため、ばねの押圧力の上昇が小さい。これは、戻しばねとして機能するトーションばねの、パンチピンと同軸に又は平行に装着した圧縮コイルばねよりも優れた特定的利点である。
【００５８】
随意であるが、長く平らなばね又は他の細長い軸線方向に曲がることができるばねを、パンチデバイスに、ピン８０から離した位置に取り付けてもよい。このばねが延びるとき、ピン８０が上方に押圧され、パンチ穴から引き出される。更に別の変形例では、上下のアームが半径方向に延びる圧縮コイルばね（図示せず）をピン８０から離して取り付けてもよい。更に特定的には、コイルばねのコイルを、ピン８０の側部に沿って軸線方向に平行に、しかしピン８０と同軸でないように配置してもよい。この場合、コイルは、上端及び下端の夫々の標準的ワイヤアームで終端する。これらの末端のワイヤは、ピン８０に向かって半径方向外方に延びる。この場合、コイルばねは、圧縮状態に置かれておらず、変形中、伸ばしたアームがピン８０とともに互いに向かって移動するとき、その軸線に沿って湾曲する。この実施例に適用したコイルばねの曲げ作用及び押圧作用は、かくして、トーションばねコイル９０と同様である。
【００５９】
図１乃至図７について上文中に論じたように、ピン８０は、フレーム６０内で、下ガイド開口部６８及び上ガイド開口部６４内で軸線方向に移動でき、又は摺動できる。ピンは、図１３で最もよくわかるように、ピン８０の平坦部８２を開口部６４の平坦部６６に当接させることによって、回転しないように取り付けられている。製造を効率的に行うため、スロット８４及び平面８２は、図示のように、平行な方向に横方向に延びている。
【００６０】
ピン８０は、更に、上文中に説明したように、ばね９０との係合により、回転自在に位置決めされる。上端９１にある連結セグメントは、随意であるが図示のように二つの隅部を含む。ばね９０がピンに巻き付けられているため、上端９１のこれらの二つのばね隅部が段８３と係合し、ピン８０を回転的に保持する。変形例では、ピン８０は、主として、ばね９０との係合によって位置が定められてもよい。ピン８０をばね９０に回転自在にリンクするために他の形状を使用してもよい。例えば、コイルばねは、ピン又はフレーム６０に設けられた凹所又はスロットと係合するため、半径方向に延びる一つ又はそれ以上のワイヤを含んでもよい。別の態様では、平らなリーフばねが、その縁部のところでピン８０と接触してもよい。
【００６１】
パンチピンをレバーやハンドル等の作動機構とリンクするための様々な構造がある。例えば、ピンに設けられた環状溝を作動部材のスロットに嵌着してもよい。しかしながら、溝は、ピンを回転に関して固定したり動かないようにすることはできない。この回転に対処するため、キー溝等のノッチをピンに設け、支持フレームに設けられた延長部即ちキーを受け入れてもよい。これによりピンを回転に関して固定する。しかし、このようなノッチは、代表的なピンの円筒形表面に切り込むのが困難である。ピンに設けたドリル穴に通しただぼがピンを二分してもよい。これは、ピンを回転に関して固定できるが、この場合も、製造が困難である。詳細には、円筒形の部品をドリルで穿孔するのは複雑なプロセスであり、だぼをこのようなアッセンブリに組み込むには時間がかかる。
【００６２】
図１２及び図１４には、タイバー２００が、スロット８４内に延びる随意の脚部２０１とともに示してある。図１５を更に参照されたい。タイバー２００は、図１のハンドル１０７と同様の作動ハンドル（図示せず）を含む穴パンチデバイスの一部である。ハンドルは、タイバー２００を下方に押圧するため、タイバー２００とリンクしている。ハンドルは、更に、好ましくは、例えば図１にレバー１０７として示すリンクにより、タイバーを引き上げることができるようにタイバー２００とリンクしている。タイバー２００を動かすため、カム、ノブ、モータ、又は当該技術分野で周知の他の使用者インターフェース等の他の作動デバイスを使用してもよい。タイバー２００についても、Ｕ字形状チャンネル、Ｚ字形状形態、湾曲ロッド、又は平らな形態等を使用してもよい。
【００６３】
タイバー２００がピン８０を下に押すと、脚部２０１がスロット８４の水平な下壁８４ａを押圧する。ピン８０を引き上げると、脚部２０１がスロット８４の水平な上壁８４ｂを押圧する。上文中に論じたように、戻しばね９０が、上壁８４ｂの直ぐ上のシーリング８４ｃを押圧する。「スロット」という用語は、壁８４ａ及び８４ｂ、及びシーリング８４ｃの機能を提供する上述の様々な構造を含もうとするものである。変形例では、スロットは、段、押縁、歯、鋸歯、窪み、溝、等の形態であってもよい。随意であるが、シーリング８４ｃ及び上壁８４ｂは、共通の表面であってもよい。この場合も、脚部２０１は戻しばね９０の下にあるが、ばね９０の上端９１を上方に直接押圧する。又は別の態様では、戻しばね９０を脚部２０１の下に配置してもよい。脚部２０１は、下壁８４ａを戻しばね９０の厚さ又は直径を介して押圧する。この場合、ばね９０は、脚部２０１の厚さを介してピン８０を上方に押圧する。
【００６４】
スロット８４及び平坦部８２は、好ましくは、ピン８０の直径の約半分の深さまで切ってある。これにより、図１３でわかるように、平坦部６６及び脚部２０１の夫々の作用に対して大きな表面を提供する。平坦部８２及びスロット８４は、図示のように、同じ方向から切ってあり、そのため、スロット８４及び平坦部８２の端壁は、同じ半径方向に面している。このような構造は、一回の機械加工でこのような特徴全てを形成できるため、製造上最適である。変形例では、平坦部８２及びスロット８４は、逆方向又は異なる半径方向に面していてもよい。平坦部８２は、軸線方向に沿って（側面図）又は半径方向に沿って（端面図）のいずれかで湾曲した円弧状部分を持つように変更してもよい。
【００６５】
別の実施例では、ばね９０は、個々のピン８０と係合しない。というよりはむしろ、戻しばねがタイバー２００を上方に押圧するように作用するのである。タイバーは、上壁８４ｂを押圧することにより、ピン８０を上方に押圧する。戻しばねは、トーションばね、コイルばね、平ばね、又は棒状ばねであってもよい。
【００６６】
タイバー２００は、好ましくは、一つ以上のパンチエレメントとリンクしており、これらのエレメントを作動する。勿論、タイバーは、随意であるが、単一のパンチエレメントとリンクして、このエレメントを作動してもよい。図１のレバー１０７、又は同様の作動デバイスがタイバー２００を作動し、タイバー２００が単一の又は多数のパンチエレメントを作動する。パンチエレメントは、周囲穴パンチ構造（図示せず）によって支持されている。このような構造は、通常は、例えばパンチエレメントをデバイスに対して保持する取り付け部材、ハンドル又はレバーを作動するリンク、パンチエレメントを所定距離だけ正確に離間するための戻り止めを備えた定規、及び打ち抜いた紙チップを受け入れるための受けを含む。
【００６７】
図１１、図１２、及び図１３では、フレーム６０は、フロア６９ａ及びシーリング６９ｂを持つスロット６９を備えている。フロア６９ａは、図１乃至図７と関連して説明したように、局所的に角度をなした部分を有する。しかしながら、図１２に示す実施例では、局所的に角度をなした部分は、フロア６９ａに、「Ｖ」字形状の窪みを有する。この窪みは、ピン軸線に対して垂直方向から角度をなした側部６７を有する。これらの側部６７は、頂部６７ａのところで合一する。「Ｖ」字形状の窪みは、フロア６９ａの全体に平らな表面から下方に湾曲した両側部６７で形成される。「Ｖ」字形状の窪みの脚部は、各ピン８０に対して局所的な、即ち各ピン８０と近接したフロア６９ａの領域に亘って延びている。様々な好ましい実施例では、「Ｖ」字形状の窪みの脚部の長さは、ピンの直径の１０％以下から、最大でピンの直径の五個分までの範囲内にある。窪みの側部６７の一部を図１３に示す。図１２では、紙５１は、「Ｖ」字形状輪郭に従って平面の外に撓んでいる紙５１に穴を切った後にピン８０を引っ込めるとき、紙は、僅かに持ち上げられて平らにされ、シーリング６９ｂに当たる。このように持ち上げて平らにすることにより、ピンの領域での紙の角度を元に戻し、ピンの長さ方向軸線に対してほぼ垂直にする。
【００６８】
パンチ穴は、基本的な円形の開口部の各側を延長した形体を有し、図６に示すのと同様の楕円形形状の穴を形成する。かくして、上文中に論じたように、引っ込め力及び引き出し力が減少する。別の態様では、フロア６９ａの窪みは、「Ｕ」字形状の溝、窪み、チャンネル、段、又は単に中央領域を下げた形状を含む他の輪郭であってもよい。性能を最適にするため、側部６７の角度は、好ましくは、周囲フロア６９ａに対し、又はピンの長さ方向軸線に対して垂直方向に対し、約５°乃至２５°であり、これらの角度間の全ての角度が含まれるということが、経験的に決定される。更に他の変形例では、側部６７の角度は、約２°乃至９０°の範囲内にある。図２について論じたように、好ましい角度は、高さの変化と対応する。ピンの直径に亘り、図１２の窪みを持つ設計の高さの変化は、等しいセグメント角度について単一の角度をなしたセグメントと比較して半分である。これは、角度が、現在の三角法関係に従って、距離の半分、即ちピンの直径の半分に亘って延びているためである。従って、図１乃至図７の議論から図を使用するため、５°乃至２５°の角度範囲は、ピンの直径の約４％乃至２５％の範囲の深さだけフロア６９ａよりも低い頂部６７ａと対応する。
【００６９】
角度をなした断面を持つフロアを説明するための別の方法は、多エレメント穴パンチの紙ガイドスロットに関する。穴パンチ構造（図示せず）のアッセンブリでは、図１２に示すパンチエレメントと同様の二つ又はそれ以上のパンチエレメントが側方に並んでおり、紙のスタックに別々の穴を形成する。二つのパンチエレメントの個々の供給スロット６９が、紙ガイドスロットを集合的に形成する。フロア６９ａの少なくとも一部がスロットの底部である。紙は、通常は、間隔が隔てられた各パンチエレメントのフロア６９ａの同じ部分が形成する平面内に置かれる。この平面を、「スロット平面」と呼んでもよい。スロット平面は、図１２の紙５１の延長方向によって、その関連した方向で可視化できる。紙５１の位置を決定するため、間隔が隔てられた隣接したエレメントのフロアについての全体としての高さによって説明される。窪みを形成する傾斜した側部６７は、平面から約５°乃至２５°の局所的領域即ち湾曲領域を各ピン８０の近くに有する。この局所的傾斜即ち湾曲は、紙をピン８０で押圧したとき、紙をピン８０の近くで平面の外に案内し、即ちオフセットする。「平面」という用語は、内方及び外方に、即ち図１１で左方から右方に直線状以外の形状をなしたフロアを含もうとするものである。フロア６９ａ及び窪みを形成する側部６７が形成する経路は、別の態様では、多数のパンチエレメントを連結する湾曲した平面でなく、多数のパンチエレメントのピンの夫々の軸線を二分する湾曲線と特徴付けることができる。
【００７０】
本発明の更に別の実施例を図１４に示す。フロア３６９は、前方から後方に供給スロット６９内に、即ち図１４で側方に、又は供給スロット６９の閉鎖した後端６９ｃと反対側の開放した前端との間で角度をなしている。フロア３６９の角度は、下から上に、図１４で左右方向に傾斜しており、大きく開放した前端を形成していてもよいし、上から下に（図示せず）傾斜しており、小さく開放した前端を形成していてもよい。
【００７１】
前方から後方に角度をなしたフロア３６９で幾つかの利点が実現される。図１４では、ピン８０が中間位置で示してある。この例示の実施例では、カッティング点２１は対称である。このことは、これらのカッティング点が、ピン８０の同じ軸線方向位置にあるということを意味する。しかしながら、図示の選択された回転位置のピン８０について、カッティング点は、フロア３６９が角度をなしているため即ち傾斜しているため、供給スロット６９に保持された紙（図示せず）に右から左への順序で押し込まれる。この対称なピンで穴を切る上で必要とされる力は、非対称なピンを用いた場合と同様に比較的に減少する。
【００７２】
側部６７が形成する図１２の「Ｖ」字形状の窪みの中心が、ピン軸線に関して中心をずらして配置されている場合（図示せず）にも、切断力を減少できる。このような構成では、対称なピンが各側部６７でプレスを行う。この場合、紙が、この手順で側部６７に押し付けられる。これらの効果は、角度をなした断面を持つフロア１８ｃについて、図２と関連して上文中に論じたのと同じである。上述のように、パンチピンの点は、非対称なピン及び／又は紙スロットの垂直でないフロアのうちの一方又は組み合わせを通して、ピン軸線に関して、順次切り込むことができる。対称なピンを用いたピンカッティングの別の順序を提供するため、フロア３６９の角度は、好ましくは、約５°以上でなければならない。
【００７３】
内方に角度をなしたフロア３６９の別の利点は、供給スロット６９を垂直配向にしてパンチエレメントを使用した場合に実現される。フロア３６９の角度により、角度をなしたフロア３６９を、随意であるが、使用者に向かって傾けた場合、使用者にとって、供給スロット６９の深さ全体が更に見易くなる。例えば、パンチデバイスは、図１４に示す位置から時計廻り方向に９０°回転させた位置にエレメントを装着するように設計されていてもよい。デバイスは、カッティング点２１を通常は使用者に向けて使用するように設計されていてもよい。この構成では、供給スロット６９は上方に延びており、上方に開放している。供給スロット６９もまた使用者に向かって角度をなしており、かくして使用者にとっての利便性を高める。随意の周囲構造が紙を供給スロット６９に向かってこのスロット内に案内する。
【００７４】
図１４の本発明の例示の実施例では、シーリング６９ｂは、ピン軸線に対して垂直である。随意であるが、シーリング６９ｂは、紙の挿入方向を更に明らかに形成するため、フロア３６９と同じ方向に角度をなしていてもよい。又は、図１４のシーリング６９ｂ、又は任意の他の例示のパンチエレメントは、紙の挿入を容易にする広幅の開口部を供給スロット６９に提供するため、フロア３６９又は６９ａから角度をなして遠ざかっていてもよい。これらの例のいずれでも、シーリング６９ｂは、ピン軸線に対して垂直でない。
【００７５】
供給スロット６９の角度をなしたフロア３６９の更に別の利点は、ピン軸線から垂直方向に対する角度が約５°よりも大きく、約２５°よりも小さい場合、ピン８０が紙に楕円形の穴を形成するということである。フロア３６９は、図１４に示すように、閉鎖した後端６９ｃに向かって上方に前方から後方へ角度をなしていてもよいし、別の態様では、閉鎖した後端６９ｃに向かって下方に角度をなしていてもよい。上文中に説明した切断の利点及び引き出しの利点は等しい。このピン引き出し力の低減は、図２及び側方に角度をなしたフロア１８ｃと関連して、及び図１２の実施例の側部６７によって形成された窪みと関連して論じた力の利点と等価である。シーリング６９ｂがピン軸線に対して垂直である場合には、ピン引き出し力は、図２及び図１２と関連して論じたように減少する。
【００７６】
更に、角度をなしたベース３６９を使用して楕円形の穴を形成することにより、鋭い角度を可能にし、コンパクトなスロット高さを維持する。これは、長い距離に亘って高さの増大が蓄積されないためである。図２の角度をなしたフロア１８ｃ及び側部６７が形成する図１２の「Ｖ」字形状の窪みと同様に、ベース３６９の角度及び関連した高さの変化は、各パンチエレメントに対して局所的である。
【００７７】
図１１及び図１４では、フレーム６０は、角度をなした外上リードイン面６５と、下リードイン面６３とを含む。上リードイン面６５は、スロット６９の末端に向かって、ピン８０に近づくにつれて角度をなしている。図１４では、リードイン面６５は、スロット６９内への紙リードインガイドを提供する。重要なことには、リードイン面６５は、スロット６９の上方のフレーム６０の実質的に全高に亘って角度をなしている。これとは対照的に、従来のパンチエレメントのフレームは、このようなリードイン面を、上リードイン面６５がシーリング６９ｂに接合する隅部として図１１に示す領域と同様に、紙スロットと外面との間の隅移行部としてだけ備えている。しかし、上リードイン面６５は、従来の設計とは異なり、ピン８０の長さのほとんど又は全てに沿って、角度をなした又は湾曲した輪郭を備えている。確かに、フレーム６０は、下ガイド開口部６８及び上ガイド開口部６４を含む。上リードイン面６５は、夫々の開口部６８、６４の高さ間を延びる、ピン軸線と平行な所定の長さを有する。上リードイン面６５は、その長さに沿って、上ガイド開口部６４の高さから下方に下ガイド開口部６８に向かってピン８０に近づくように角度をなしている。リードイン面６５は、別の態様では、図示のフレーム６０の包囲空間の包囲壁を形成してもよい。上リードイン面６５は、かくして、紙をスロット６９内に位置決めするのを補助する効果的ガイドをパンチエレメントの位置に提供する。
【００７８】
様々な変形例において、低摩擦コーティング又は材料をピン２０又は８０に追加してもよい。ピン２０又は８０は、好ましくは、焼き入れ鋼で形成される。随意であるが、無電解ニッケルが、ピンの少なくとも溝２５の下（図３参照）又はスロット８４の下（図１５参照）の領域をコーティングする。図１７では、メッキ３００がピン２０、８０をコーティングする。
【００７９】
更に、無電解ニッケルメッキは、化学ニッケルメッキとして、又は自触媒ニッケルメッキとして当該技術で周知である。電気メッキ技術と異なり、無電解ニッケルメッキは、外部電源なしで作用する化学ニッケルメッキ浴を必要とする。メッキ作業は、メッキが施される表面上でのニッケルイオンの触媒還元に基づく。無電解ニッケルメッキには、カッティングピンの小さな輪郭をメッキするという一つの利点がある。コーティングは、構成要素の表面に亘って均等な速度で成長する。細かな輪郭を、それらの表面輪郭に従って均等に非常に正確に覆うことができる。これに続いて機械加工を行うことは不要である。
【００８０】
一般的な種類の三つの無電解ニッケルコーティングは、ニッケル燐合金、ニッケル硼素合金、及びポリ合金である。ニッケル燐合金は、穴パンチ構成要素のメッキについて好ましい。代表的には、無電解ニッケルメッキは、ニッケルイオンをハイポホスフェートナトリウムでｐＨ４．５乃至５．０の酸浴中で約８５℃乃至９５℃の温度で触媒還元することによって付着する。得られたメッキ合金は、溶液及び作業条件で決まる。燐成分は、メッキ条件及び随意の熱処理後の両方で、その化学的及び物理的特性に大きな影響を及ぼす。
【００８１】
燐含有量が約３％乃至７％と低い無電解ニッケルメッキは、耐磨耗性が高く且つ表面硬度が高い（例えば、ロックウェルＣ硬度で最大６０）。燐含有量が約９％乃至１２％の場合には、耐蝕性及び耐磨耗抵抗を示すが、表面硬度が低い（例えば、ロックウェルＣ硬度で約４５乃至５０）。最後に、燐含有量が約１０％乃至１３％の場合には、非常に延性で耐蝕性のコーティングが形成される。燐含有量が高ければ高い程、塩素に対する耐蝕性の要求を満たすと同時に、機械的応力を提供する。
【００８２】
かくして、無電解ニッケルを含有する燐とともにコーティングすると、耐磨耗性が向上し、耐化学薬品性が向上する。紙パンチの用途では、耐磨耗性が重要である。燐の含有量は、約２％乃至１３％であり、これには上限及び下限、及びこれらの間の全ての量が含まれ、燐の含有量が低いと、良好な耐磨耗性及び潤滑性を示す。本発明の穴パンチの用途では、燐の含有量は、更に好ましくは、約４％乃至６％である。この他の硬質で低摩擦の表面処理をピンに施して低摩擦で低磨耗の界面を鋼製のピンと紙の縁部との間に提供してもよい。
【００８３】
無電解ニッケルは、好ましくは、約０．００２５４ｍｍ乃至０．０２５４ｍｍ（約０．０００１インチ乃至０．００１インチ）の厚さで適用される。これには上限及び下限、及びこれらの間の全ての量が含まれる。この好ましい範囲外の厚さも可能である。この特定の厚さ範囲は、部品の寸法を過度に大きくしたり処理を困難にしたりすることなく、所望の改良された特性を提供する。更に好ましくは、ピンに施した無電解ニッケルは、約０．００７６２ｍｍ乃至０．０１５２４ｍｍ（約０．０００３インチ乃至０．０００６インチ）のメッキ厚さを有する。
【００８４】
ピンにメッキを施すと、無電解ニッケルが、パンチ穴のところで、ピン本体と紙の縁部との間に界面を提供する。例えば、図２の紙５１の部分的な穴は、紙の縁部を押圧するピン２０を含む。上文中に説明したように、無電解ニッケルは、特に、表面に何も備えていない剥き出しのピンの鋼製の表面と比較して、低摩擦材料である。従って、メッキを施したピン２０、８０が穴内で摺動するとき、ピンは、低い摩擦で穴内に移動し、穴からの引っ込められる。メッキを施したピン２０、８０の移動が容易であるため、ハンドルに加えられる力が減少し、戻しばね９０又は他のばねの力が減少する。
【００８５】
ピン２０、８０のカッティング点２１ａ及び２１ｂは、図１７のメッキを施したエッジ即ち点３２０のところが鋭いままである。これとは対照的に、パンチピンに電気メッキを施すと、メッキがエッジ３２０に集中して厚くなり、先端が丸くなったり鈍くなってしまう。先が丸くなると、ピンの切断作用の有効性が低下する。先の尖った部分を覆う無電解ニッケルメッキの硬質で潤滑性であるという利点は、これらの点での磨耗を減少する。無電解ニッケルは、図１７に示すように、先の尖ったカッティングエッジをカッティング点に形成する。随意であるが、ピンは、メッキを施した後、先の尖ったカッティング点を形成するため、研削等の機械加工を施してもよい。スリーブ１１０（図８、図９、及び図１０参照）にも無電解ニッケルメッキを施してもよい。これにより、カッティングエンド１１２は鋭いままであり、スリーブは中央ピン１２０上で更に容易に摺動する。
【００８６】
上文中に説明した好ましい実施例の様々な変形及び変更は、当業者には明らかであるということは理解されよう。このような変形及び変更は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、このような変形及び変更は、特許請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】図１は、ピンを隠された状態で破線で示す、パンチエレメントの側面図である。
【図２】図２は、図１の２−２線に沿ったパンチエレメントの部分断面図である。
【図３】図３は、ピン及び保持クリップのアッセンブリを上方から見た斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、「Ｗ」字形状の輪郭を持つ変形例のピンのカッティングエンドの詳細図である。
【図４】図４は、ピンを下方から見た斜視図である。
【図５】図５は、図１のパンチエレメントフレームを下方から見た斜視図である。
【図６】図６は、紙のスタックに形成された楕円形の穴内のピンの断面図である。
【図７】図７は、ピンを中間位置まで下方に移動させた、図１のエレメントの部分断面図である。
【図８】図８は、変形例の穴パンチエレメントアッセンブリの断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、ピンへッドに当たったパンチスリーブの頂部分を示す、図８の詳細図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、ピンの溝を押圧するスリーブのリブを示す、図８の詳細図である。
【図９】図９は、ピン及びスリーブアッセンブリの側断面図である。
【図１０】図１０は、図９のピン及びスリーブアッセンブリを下方から見た斜視図である。
【図１１】図１１は、作動バーがピンと係合し、戻しばねが仮想線で示してある、中間位置の変形例のパンチエレメントの側面図である。
【図１２】図１２は、図１１のパンチエレメントの部分断面図である。
【図１３】図１３は、図１１のパンチエレメントを後方及び側方から見た斜視図である。
【図１４】図１４は、図１１のパンチエレメントの側面図である。
【図１５】図１５は、図１１乃至図１４のパンチピンを後方及び側方から見た斜視図である。
【図１６】図１６は、ダブルトーション戻しばねの斜視図である。
【図１７】図１７は、無電解ニッケルメッキを施したピンの詳細図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０  フレーム
１３  アンビルキャビティ
２０  ピン
２１ａ  下カッティング点２１ａ
２１ｂ  上カッティング点
２４  下本体部分
２５  周溝
５１  紙
７０  ばねクリップ
１００  タイバー
１０２  上壁
１０３  枢着部
１０４  枢着部
１０５  凹所
１０７  ハンドル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３ａ】
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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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【図８】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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