(57)【要約】      （修正有）【課題】刃受け台を使用せず、切り屑の飛散がない紙葉穿孔機を提供する。【解決手段】円筒の一端の内側に円錐状の傾斜を加工して鋭利刃先とした上下に移動する円筒刃１８と、前記円筒刃に対向配置した前記円筒刃の外径よりわずかに大きい径の穴を有する円孔台２８と、前記円筒刃の内部で上下に摺動する円柱形の排出棒１９を備え、前記円孔台の上に積層載置された紙葉２９に対して前記円筒刃を下方に駆動して前記紙葉に穿孔した後に前記排出棒を下方に駆動して前記円筒刃の内部に蓄積した切り屑を前記円孔台の下方に排出する【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒の一端の内側に円錐状の傾斜を加工して鋭利刃先とした上下に移動する円筒刃と、前記円筒刃に対向配置した前記円筒刃の外径よりわずかに大きい径の穴を有する円孔台と、前記円筒刃の内部で上下に摺動する円柱形の排出棒を備え、前記円孔台の上に積層載置された紙葉に対して前記円筒刃を下方に駆動して前記紙葉に穿孔した後に前記排出棒を下方に駆動して前記円筒刃の内部に蓄積した切り屑を前記円孔台の下方に排出する構造を特徴とする紙葉穿孔機。
【請求項２】
排出棒の先端に凹部を設けて円筒刃内に蓄積した紙葉の切り屑の周縁のみを押圧して下方に排出する構造を特徴とする請求項１記載の紙葉穿孔機。
【請求項３】
揺動回転運動を往復直線運動に変換するクランク機構を用いて、円筒刃の駆動は前記揺動回転運動の下死点近傍で終わり、排出棒の駆動は前記揺動回転運動の上死点近傍から始まる配置として、駆動桿の一回の操作により穿孔と切り屑排出を順次行う構造を特徴とする請求項１記載の紙葉穿孔機。
【請求項４】
ねじによって回転運動を直線運動に変換する駆動機構を用いて、一対（２個）のナットをねじに直列にならべ、前記一対のナットのうち前記ねじの先端側のナットを円筒刃の駆動用、他方のナットを排出棒の駆動として、前記ねじを前記円筒刃が穿孔を完了した後に噛み合いが外れる長さとし、穿孔完了後に前記他方のナットによって駆動された前記排出棒が前記円筒刃のなかに蓄積された切り屑の排出を行う構造を特徴とする請求項１記載の紙葉穿孔機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、書類、雑誌や書籍など５０枚以上積層した紙葉に綴じ穴を穿孔するために使用する紙葉穿孔機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  現在５０枚以上積層した紙葉に穿孔する装置として、円筒刃とこれに対向配置した樹脂の刃受け台上に置いた積層紙葉に対して円筒刃を押し込む構造のもの（特許文献１）が広く用いられている。【０００３】  特許文献１に記載された従来の紙葉穿孔機では、次のような欠点があった。第一には円筒刃の刃受け台の材質としては円筒刃の刃先に損傷を与えないように低硬度の樹脂などが用いられるので紙葉穿孔機の繰り返し使用により刃受け台の表面には溝状の損傷を生じ、数百回の使用で最下層（刃受け台の直上）の紙葉には穿孔できなくなってしまう。このために刃受け台の位置を適宜移動させることにより新しい面を使い、未使用部分がなくなれば新しい刃受け台に交換しなくてはならないという煩わしさがあった。【０００４】  第二に円筒刃の先端はその内側に円錐状の傾斜を加工して鋭利刃先としているので、穿孔終了後円筒刃を上方に引き上げると円筒刃の先端部分の切り屑が脱落して周辺に散らばってしまうという欠点があった。【０００５】  第一の欠点を解決するために樹脂の平板の受け台でなく、円筒刃の外径よりもわずかに大きい径の穴を有する円孔台とする構造のもの（特許文献２）が提案されている。この構造の紙葉穿孔機では、刃受け台の定期位置変更と交換という煩わしさはなくなる一方、切り屑が円孔台下方と円筒刃内部を通して上方との両方に堆積するので、屑入れを二ヵ所に設置しなくてはならず、また切り屑の飛散という第二の欠点の解決にはならない。【０００６】  特許文献２に提案された装置の欠点を解決するものとして、円孔台中央に突起を設けて切り屑を円筒刃内部に押し込む構造のもの（特許文献３）が提案されている。この構造は次の理由により安定に機能させることは難しい。すなわち円筒刃を用いて積層した紙葉に穿孔を行うとき、切り屑は刃先径よりも小さい円筒刃内周部に蓄積されるため径方向に強く圧縮され、繰り返して穿孔を行えば円筒刃内の全長にわたって切り屑が蓄積された状態となり、これをさらに上方に押し上げるに要する力は非常に大きくなる。穿孔終了後の刃先の近傍の切り屑はほぼ刃先径と同じであり、円孔台中央の突起はこれを円筒刃内周径まで圧縮変形させながら円筒刃内に押し込まなくてはならない。さらに穿孔行程の始めには円筒刃の鋭利刃先によって積層紙葉は一枚ずつ円形に切断されるが、穿孔行程の終端において残り５枚ないし１０枚程度の紙葉は円筒刃先端と円孔台との間の剪断力によって一気に切断され、このとき剪断によって発生する切り屑は円筒刃内部には存在しないので、円孔台中央の突起は、円筒刃の先端の円錐部に蓄積した１０枚程度の切り屑に加えてこのとき発生した切り屑を円筒刃内に押し込まなくてはならないので、実際には突起先端が切り屑の中央に穴を開けて突起周辺に堆積する、円筒刃内径と突起周辺に切り屑が挟まれて操作できない状態となる、さらには過大な圧力によって円筒刃が破損するなどの重大な欠陥を生じる。【０００７】  このような理由により、現在実際に広く使用されているこの種の紙葉穿孔機は特許文献１に記載された構造のものが多く、特許文献３に提案されたものは実用に供されてはいないと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−９２３１号公報
【特許文献２】特開平９−１２３１００号公報
【特許文献３】実公平６−１８７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  解決しようとする課題は、５０枚以上積層した紙葉に穿孔する装置で、頻繁な調整や部品交換がなく、同時に切り屑の飛散がない紙葉穿孔機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本発明は、円筒の一端の内側に円錐状の傾斜を加工して鋭利刃先とした上下に移動する円筒刃と、円筒刃に対向配置した円筒刃の外径よりわずかに大きい径の穴を有する円孔台と、円筒刃の内部で上下に摺動する円柱形の排出棒を備え、円孔台の上に積層載置された紙葉に対して円筒刃を下方に駆動して紙葉に穿孔した後に排出棒を下方に駆動して円筒刃の内部に蓄積した切り屑を円孔台の下方に排出する構造を特徴とする紙葉穿孔機である。
【発明の効果】
【００１１】  本発明の紙葉穿孔機は、円筒刃とこれに対向配置した円孔台との間に積層載置された紙葉を円筒刃の下降によって穿孔する構造であるので、従来構造において必要であった刃受け台の頻繁な移動や交換作業がなくなり、また穿孔完了後に円筒刃内の切り屑を排出棒によって円孔台の下方に押し出してしまうために切り屑が飛散することもないという構造を特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本願発明に係る紙葉穿孔装置の実施例１の正面図である。説明のためカバーなどの部品を外した状態を示す。
【図２】図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は実施例１の動作状態を示す部分断面図である。（ａ）は待機状態、（ｂ）は穿孔を完了した状態、（ｃ）は切り屑を排出した状態を示す。
【図４】図４は本願発明に係る紙葉穿孔装置の実施例２の断面図である。
【図５】図５は図４のＢ−Ｂ断面図である。（ａ）は待機位置、（ｂ）は穿孔を完了した状態、（ｃ）は切り屑を排出した状態を示す。
【図６】図６は本願発明に係る紙葉穿孔機の排出棒先端の形状を示す部分断面図である。（ａ）は円錐形の逃げ、（ｂ）は球面状の逃げの形状を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】  円孔台の上に積層載置された紙葉に対して前記円筒刃を下方に駆動して前記紙葉に穿孔した後に前記排出棒を下方に駆動して前記円筒刃の内部に蓄積した切り屑を前記円孔台の下方に排出する構造として、従来の装置において不可欠であった刃受け台の移動や交換作業を廃し、同時に切り屑の飛散を防止する紙葉穿孔機を実現した。
【実施例】
【００１４】  図１は、本発明の実施例１の実施態様を示す正面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は実施例１の動作状態を示す部分断面図で、（ａ）は待機状態、（ｂ）は穿孔を完了した状態、（ｃ）は切り屑を排出した状態である。実施例１は二つの綴じ穴を同時に穿孔する構造であるので左右対称に同じ部品が配置されている。【００１５】  円筒刃１はその内側に排出棒２を上下に摺動できる状態で備えており、円筒刃１は保持具３を介して軸４に取り付けられている。軸４の上方には軸５があり、軸５は下方に移動したとき排出棒２の頭部を圧して下方へ駆動する目的のものである。これらの軸４および軸５はその両端を側板６に加工された長穴（図示せず）に篏合して上下方向にのみ移動が可能である。軸５よりさらに上方には軸７があって、駆動板８は駆動桿９に固定されており軸７の周りに約１００度の搖動回転が可能である。駆動板８は２か所の軸１０および軸１１を備えており、連桿１３および連桿１４を介して、それぞれ軸４および軸５に連結されている。【００１６】  図３（ａ）に示す待機状態においては、軸１１は上死点近傍にあり、一方軸１０は軸１１より約９０度進んだ位置に配置されている。この状態から駆動桿９を約５０度駆動方向（時計方向）に回転して、図３（ｂ）に示す先行を完了した状態とすると、軸１０に連桿１３を介して連結された円筒刃１は下降して積層紙葉１５に穴をあけるが、軸１１に連桿１４を介して連結された軸５は、上死点近傍から回転を始めることと排出棒２の頭部との間の空隙があることとが相まって、積層紙葉１５よりも上方位置にとどまっている。駆動桿９をさらに５０度回転すると軸１１は下死点近傍にあるため円筒刃１はあまり移動しない一方、軸１０に連結された軸５は排出棒２を下方に移動させて、円筒刃１の内部に蓄積された切り屑１６を円孔台１７の下方に排出して図３（ｃ）の切り屑１６を排出した状態となる。ついで駆動桿９を復帰方向（反時計方向）に約１００度まわせば装置は元の待機状態に復する。【００１７】  駆動板８と連桿１３および連桿１４を介して、それぞれ軸４および軸５に連結された機構は通常「スライダー−クランク機構」と呼ばれるもので、このように回転運動を往復直線運動に変換する機構では、回転角と直線移動距離との関係は略々正弦状となるので、その位相差を利用して穿孔と切り屑排出とを順次行って搖動桿の単一の操作で穿孔と切り屑排出を可能とする構造とすることができる。回転角と直線運動とが略々正弦関係となる機構はこのほかにも「早戻り機構」、「トグル機構」あるいはカムや偏心軸を使って実現することができる。【００１８】  図４は、本発明の実施例２の実施態様を示す断面図、図５は実施例２の動作状態を示すＢ−Ｂ断面図で（ａ）は待機状態、（ｂ）は穿孔を完了した状態、（ｃ）は切り屑を排出した状態である。【００１９】  円筒刃１８は、その内側に排出棒１９を上下に摺動できる状態で備え、円筒刃１８は保持具２０に取り付けられスペーサとねじを介してナット２１に固定されている。排出棒１９の上方には押さえ板２２がありスペーサとねじを介してナット２３に固定されている。保持具２０と押さえ板２２との間には圧縮ばね２４があり、保持具２０と押さえ板２２とを離間するように付勢している。ナット２１とナット２３の中央にはめねじが加工されている。待機状態では、ねじ２５はナット２１とのみ噛み合っており、ねじ２５のナット２３との重なり部分には逃げ加工がほどこされているので噛み合いはない。ねじ２５の上方には歯車２５が取り付けられており、モーター２７によりねじ２５は回転駆動される。【００２０】  図５（ａ）の待機状態よりモーター２７が回転を開始するとナット２１は下方に移動を始め、ナット２１と一体に固定された保持具２０と円筒刃１８も下降して円孔台２８の上に載置された紙葉２９に穿孔する。図５（ｂ）の穿孔を完了した状態以後、ナット２１は押さえ板２２を下方に圧するのでナット２３はねじ２５と噛み合い始めて下降を開始し、ナット２１はねじ２５の先端よりも下降することなく、その位置にとどまる。【００２１】  押し板２２は排出棒１９を加工させて円筒刃１８の内部に蓄積した切り屑３０を円孔台２７の下方に排出して図５（ｃ）の切り屑を排出した状態となる。押し板２２あるいはナット２３が図５（ｃ）の切り屑を排出した状態となった位置を検出してモーター２７を逆転すればナット２３およびナット２１は順次上昇するのでナット２３あるいは保持具２０の待機位置を検出してモーター２７を停止すれば装置は待機状態にもどる。【００２２】  実施例２ではねじ２５のナット２３との重なり部分に逃げ加工がほどこされているが、ナット２１の移動距離だけナット２３を上方に配置すれば、この部分にねじ加工があってねじ２５のナット２３が常時噛み合う構造としてもよいが、実施例２の構造のほうが装置を小型にすることができる。実施例２は、単穴加工でモーター駆動としたので複写機や印刷機において自動穿孔するのに適しており、必要に応じて穿孔穴の数（円筒刃の数）を増したり、装置を複数配置したりすることができる。【００２３】  円筒刃によって穿孔を行えば紙葉の切り屑は円筒刃の内部に蓄積されるが、このとき切り屑は円筒刃の厚さに相当するだけ径方向に圧縮され上方に凸の球面状となる。このような形状の切り屑の中央部を押して下方に排出しようとすれば、切り屑はその径を拡げるような変形を生じて円筒刃内面に食いついた状態となり切り屑の排出は困難となる。この状他のまま排出棒に加える力を大きくして行けば、ついには円筒刃を破損させてしまうことにもなる。このような不具合を避けるために本発明の紙葉穿孔機は、排出棒の先端に凹部を設けて紙葉の切り屑の周縁のみを押圧して下方に排出するものである。図６（ａ）は先端に円錐状の逃げ３１を加工したもので通常のドリルにより容易に加工である。図６（ｂ）は球面状の逃げ３２を加工したもので、球面の半径を切り屑に生じた凸形状に合わせるか幾分小さくすれば切り屑に変形を生じさせないで安定に排出できる。【００２４】  排出棒の先端に凹部を加工するとき先端を鋭利な角とするとしばしば切り屑を輪状に切断してしまうので、幅０．２ｍｍ以上の平面部３３を残すことが望ましい。【００２５】  本発明の紙葉穿孔機において５０枚以上積層した紙葉に穿孔しようとすると初期には円筒刃の下降により紙葉は一枚ずつ切断され、主として円筒刃内に蓄積された切り屑の圧縮と移動のため円筒刃の下降に必要な力は次第に増加するのであるが、穿孔行程の終端において残り５枚ないし１０枚程度の紙葉は円筒刃先端と円孔台との間の剪断力によって一気に穿孔される。剪断される紙葉の枚数は円筒刃刃先の鋭利さ、紙葉の種類などによって変化する。【００２６】  円筒刃の外径６ｍｍ、刃の厚さ０．３ｍｍ、刃先の角度２０度、円筒刃の材質を炭素工具鋼（ＪＩＳ鋼種記号ＳＫ８５）、熱処理硬度ロックウェルＣスケール６０としてコピー用普通紙（厚さ０．０９ｍｍ）を１００枚積層した紙葉に穿孔するとき、円筒刃の駆動に必要な力は１２０〜１０００Ｎ程度で、その内訳は、（ａ）穿孔に必要とする力１００〜２００Ｎ、（ｂ）円筒刃外径と穿孔された紙葉との摩擦による抵抗力１０〜２００Ｎ、（ｃ）円筒刃の内部に蓄積された切り屑の変形と摩擦抵抗１０〜６００Ｎと推定される。（ｂ）と（ｃ）は穿孔が進むにつれて増大し、特に（ｃ）の増大は著しい。【００２７】  穿孔行程の終端において剪断による穿孔が起きると（ａ）および（ｃ）の抵抗は直ちに０となるので、駆動系のバックラッシュ（空隙）や行程終端の係止部との衝突などによる衝撃や騒音を発する。これを軽減するために円筒刃先端あるいは円孔台に５度程度の傾斜（剪断角）を設けることが望ましい。最終段の５〜１０枚の紙葉の剪断力を低減することが目的であるのであまり大きな傾斜（剪断角）とする必要はない。【００２８】  円筒刃の内部に蓄積された切り屑の変形と摩擦による抵抗力は極めて大きいので、排出棒の駆動を例えば圧縮ばねのような弾性体に蓄積した仕事（エネルギー）によって賄おうとすると穿孔行程において必要とされる力は２倍近く大きくなり、また穿孔終段において排出棒が紙葉を突き破ってしまうので望ましくない。排出棒の駆動は、穿孔行程が終了した後に行わなくてはならない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】  簡単な構造でありながら高頻度の部品の調整や交換を行うことなく、切り屑の飛散がない紙葉穿孔機を提供できる。
【符号の説明】
【００３０】１、１８                  円筒刃
２、１９                  排出棒
３、２０                  保持具
４、５、７、１１、１３    軸
９                        駆動桿
１３、１４                連桿
１５、２９                積層紙葉
１７、２８                円孔台
２７                      モーター
３１、３２                逃げ
３３                      平面部
【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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