(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、該回転軸に設けられた駆動歯車と、前記回転軸に回転自在かつ前記回転軸の軸方向に移動可能に前記駆動歯車の両側に設けられた２つの従動歯車と、２つの該従動歯車を前記駆動歯車に向かって付勢する付勢手段とを有し、前記駆動歯車と２つの前記従動歯車には前記軸方向に対向して噛み合い可能かつラチェット機構を発現する傾斜を備えた歯が形成されており、一方向の回転では一方の前記従動歯車が前記歯により前記駆動歯車に対して噛み合うと同時に他方の前記従動歯車が前記歯の傾斜により前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動され、他方向の回転では他方の前記従動歯車が前記歯により前記駆動歯車に対して噛み合うと同時に一方の前記従動歯車が前記歯の傾斜により前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動される回転伝達装置であって、
前記従動歯車は歯筋が形成された外周部を有し、該外周部の歯筋に対して噛み合い可能な連結歯車を有し、
前記連結歯車は外周に部分的に切り欠きが形成された回転板を自らの軸に有し、
該回転板を前記従動歯車のそれぞれの側で所定期間において前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止する移動制限手段とし、
前記移動制御手段は、前記切り欠きに対応する前記連結歯車の回転角度範囲外においては前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止し、前記連結歯車の回転角度範囲内においては前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を可能とすることを特徴とする回転伝達装置。
【請求項２】
回転軸と、該回転軸に設けられた駆動歯車と、前記回転軸に回転自在かつ前記回転軸の
軸方向に移動可能に前記駆動歯車の両側に設けられた２つの従動歯車と、２つの該従動歯
車を前記駆動歯車に向かって付勢する付勢手段と、前記従動歯車のそれぞれの側で所定期
間において前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止する移動制限手段とを有し、前
記駆動歯車と２つの前記従動歯車には前記軸方向に対向して噛み合い可能かつラチェット
機構を発現する傾斜を備えた歯が形成されており、一方向の回転では一方の前記従動歯車
が前記歯により前記駆動歯車に対して噛み合うと同時に他方の前記従動歯車が前記歯の傾
斜により前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動され、他方向の回転では他方の前記従
動歯車が前記歯により前記駆動歯車に対して噛み合うと同時に一方の前記従動歯車が前記
歯の傾斜により前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動される回転伝達装置を備えてお
り、
一方の前記従動歯車にパンチ機構部Ａが連結され、他方の前記従動歯車にパンチ機構部
Ｂが連結され、前記回転伝達装置における一方向の回転により前記パンチ機構部Ａが駆動
され、他方向の回転により前記パンチ機構部Ｂが駆動されることを特徴とするシート材穿
孔装置。
【請求項３】
前記パンチ機構部Ａに２個および前記パンチ機構部Ｂに３個のパンチを具備し、前記パ
ンチ機構部Ａの駆動により２孔を、前記パンチ機構部Ｂの駆動により３孔の穿孔を可能と
することを特徴とする請求項２に記載のシート材穿孔装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同軸上に配置され軸方向に対向して歯が形成された歯車により回転力を伝達する回転伝達装置に関し、および、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これら複合機器などの画像形成装置の本体に、あるいは印刷機に搭載され、シート材に対して例えば２孔を穿孔するか、３孔もしくは４孔を穿孔するかの切替を前記回転伝達装置を用いて可能としたシート材穿孔装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、同軸上に配置され軸方向に対向して歯が形成された歯車により回転力を伝達する対向歯式の回転伝達機構は周知である。例えば特許文献１には、マイクロメータにおいて、同軸上において対向する鋸歯状突起が形成された回転伝達リングの係合または離間の動作を用い、所定圧力に達するまで前記鋸歯状突起が係合して回転伝達でき、所定圧力に達した後は前記鋸歯状突起が離間して回転伝達できないようにする、対向歯式のラチェット機構を適用した定圧機構が開示される。
【０００３】
本出願人は、上述した対向歯式の回転伝達機構を適用し、パンチ機構部Ａ、Ｂを有し、シート材に対して例えば２孔を穿孔するか、３孔もしくは４孔を穿孔するかの切替を可能としたシート材穿孔装置に係る発明を出願した（特許文献２）。具体的構成の一例を図１に示すが、回転軸１４２と、回転軸１４２に設けられた駆動歯車１４３と、回転軸１４２に回転自在かつ回転軸１４２の軸方向に移動可能に設けられた２つの従動歯車１４４Ａ、１４４Ｂと、これら従動歯車１４４Ａ、１４４Ｂを駆動歯車１４３に向かって付勢する付勢手段１４１Ａ、１４１Ｂとを有する構成とした。
【０００４】
さらに、回転軸１４２上で駆動歯車１４３を両側から挟むように従動歯車１４４Ａ、１４４Ｂを配置し、駆動歯車１４３に形成した歯１４３ａと従動歯車１４４Ａの歯１４５ａとの噛み合い、および駆動歯車１４３の歯１４３ｂと従動歯車１４４Ｂの歯１４５ｂとの噛み合いを可能とし、かつ歯１４３ａ、１４３ｂおよび従動歯車１４４Ａ、１４４Ｂの歯１４５ａ、１４５ｂをラチェット機構を発現する傾斜を備える歯形状に形成した。これにより、回転軸１４２の一方向の回転では、歯１４３ａ、１４５ａにより従動歯車１４４Ａが駆動歯車１４３に対して噛み合い、かつ歯１４３ｂ、１４５ｂの傾斜により従動歯車１４４Ｂが駆動歯車１４３から回転軸１４２上を離間移動され、また他方向の回転では、歯１４３ｂ、１４５ｂにより従動歯車１４４Ｂが駆動歯車１４３に対して噛み合い、かつ歯１４３ａ、１４５ａの傾斜により従動歯車１４４Ａが駆動歯車１４３から回転軸１４２上を離間移動される、回転伝達装置とした。
【０００５】
そして、該回転伝達装置の２つの従動歯車１４４Ａ、１４４Ｂの外周部に形成された歯筋１４４ａ、１４４ｂに対し、連結歯車４Ａを介してパンチ機構部Ａを連結し、連結歯車４Ｂを介してパンチ機構部Ｂを連結した。これにより、回転軸１４２の一方向の回転では、従動歯車１４４Ａが駆動歯車１４３と噛み合うと同時に従動歯車１４４Ｂが駆動歯車１４３から離間移動されてパンチ機構部Ａのみの片側駆動を可能とし、また他方向の回転では、従動歯車１４４Ｂが駆動歯車１４３と噛み合うと同時に従動歯車１４４Ａが駆動歯車１４３から離間移動されてパンチ機構部Ｂのみの片側駆動を可能とした。したがって、例えばパンチ機構部Ａ、Ｂにそれぞれ２個と３個のパンチを具備すれば、シート材への穿孔数を回転方向により２孔または３孔に切替可能なシート材穿孔装置が得られる。また、例えばパンチ機構部Ｂのパンチを４個にすれば、２孔または４孔に切替可能なものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２８７６０２号
【特許文献２】特願２０１０−１９９９４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した回転伝達装置を用いたシート材穿孔装置では、駆動歯車１４３に対して例えば従動歯車１４４Ａを噛み合わせてパンチ機構部Ａを駆動すると、所定の待機位置にあったパンチ機構部Ａがシート材穿孔位置を経て再び所定の待機位置へ停止することになる。このとき、特に一連の動作を高速で行った場合、駆動歯車１４３と噛み合うことで回転されていた従動歯車１４４Ａはパンチ機構部Ａ側に生じる慣性力により駆動歯車１４３よりも回転が先行してしまう可能性があった。これは、駆動歯車１４３に従動歯車１４４Ｂを噛み合わせてパンチ機構部Ｂを駆動した場合も同様である。
【０００８】
仮に、従動歯車１４４Ａの回転が例えば慣性により駆動歯車１４３よりも先行するようになると、従動歯車１４４Ａの歯１４５ａが駆動歯車１４３の歯１４３ａを乗り越して歯跳びを生じてしまい、ラチェット機構としての機能が損なわれることになる。こうなると、パンチ機構部Ａ、Ｂの相対的な位置関係がずれてしまい、パンチ機構部Ａ、Ｂのどちらか一方が所定の待機位置に停止されなくなってしまう。
また、一連の動作中、何らかの原因により例えばパンチ機構部Ａが異常停止してしまった場合、ラチェット機構の特性上、パンチ機構部Ａの所定の待機位置への復帰を駆動歯車１４３の逆回転によって行うことはできない。
【０００９】
本発明の目的は、上述した回転伝達装置におけるラチェット機構の歯跳びの問題が解決できる簡易な機械的構造でなる回転伝達装置を提供し、および該回転伝達装置を用いたシート材穿孔装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上述した回転伝達装置における問題に鑑みて、従動歯車の駆動歯車からの離間移動を所定期間において阻止する移動制限手段を設けることで、上述した従動歯車の過回転による歯跳び現象を阻止できることを見出し本発明に到達した。
【００１１】
すなわち本発明の回転伝達装置は、回転軸と、該回転軸に設けられた駆動歯車と、前記回転軸に回転自在かつ前記回転軸の軸方向に移動可能に前記駆動歯車の両側に設けられた２つの従動歯車と、２つの該従動歯車を前記駆動歯車に向かって付勢する付勢手段とを有し、前記駆動歯車と２つの前記従動歯車には前記軸方向に対向して噛み合い可能かつラチェット機構を発現する傾斜を備えた歯が形成されており、一方向の回転では一方の前記従動歯車が前記歯により前記駆動歯車に対して噛み合うと同時に他方の前記従動歯車が前記歯の傾斜により前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動され、他方向の回転では他方の前記従動歯車が前記歯により前記駆動歯車に対して噛み合うと同時に一方の前記従動歯車が前記歯の傾斜により前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動される回転伝達装置であって、前記従動歯車は歯筋が形成された外周部を有し、該外周部の歯筋に対して噛み合い可能な連結歯車を有し、前記連結歯車は外周に部分的に切り欠きが形成された回転板を自らの軸に有し、該回転板を前記従動歯車のそれぞれの側で所定期間において前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止する移動制限手段とし、前記移動制御手段は、前記切り欠きに対応する前記連結歯車の回転角度範囲外においては前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止し、前記連結歯車の回転角度範囲内においては前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を可能とする、回転伝達装置である。
【００１４】
上述した本発明の回転伝達装置を用い、穿孔数の切り替えが可能な本発明のシート材穿孔装置を得ることができる。
すなわち本発明のシート材穿孔装置は、回転軸と、該回転軸に設けられた駆動歯車と、前記回転軸に回転自在かつ前記回転軸の軸方向に移動可能に前記駆動歯車の両側に設けられた２つの従動歯車と、２つの該従動歯車を前記駆動歯車に向かって付勢する付勢手段と、前記従動歯車のそれぞれの側で所定期間において前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止する移動制限手段とを有し、前記駆動歯車と２つの前記従動歯車には前記軸方向に対向して噛み合い可能かつラチェット機構を発現する傾斜を備えた歯が形成されており、一方向の回転では一方の前記従動歯車が前記歯により前記駆動歯車に対して噛み合うと同時に他方の前記従動歯車が前記歯の傾斜により前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動され、他方向の回転では他方の前記従動歯車が前記歯により前記駆動歯車に対して噛み合うと同時に一方の前記従動歯車が前記歯の傾斜により前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動される回転伝達装置を備えており、一方の前記従動歯車にパンチ機構部Ａが連結され、他方の前記従動歯車にパンチ機構部Ｂが連結され、前記回転伝達装置における一方向の回転により前記パンチ機構部Ａが駆動され、他方向の回転により前記パンチ機構部Ｂが駆動される、シート材穿孔装置である。
【００１５】
本発明においては、前記パンチ機構部Ａに２個および前記パンチ機構部Ｂに３個のパンチを具備し、前記パンチ機構部Ａの駆動により２孔を、前記パンチ機構部Ｂの駆動により３孔の穿孔を可能とする、シート材穿孔装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の回転伝達装置は、所定期間においては回転伝達が確実となり、かつ不要な離間移動が防止される。これにより、従動歯車の歯が駆動歯車の歯に乗り上げて生じる上述したラチェット機構の歯跳びの問題が解決できる。
【００１７】
本発明の回転伝達装置を上述したパンチ機構部Ａ、Ｂを有するシート材穿孔装置に適用することで、パンチ機構部Ａあるいはパンチ機構部Ｂの駆動中の上述したラチェット機構の歯跳びが確実に防止されたシート材穿孔装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】特許文献２に記載する回転伝達装置の一構成を示す図である。
【図２】本発明の回転伝達装置における移動制限手段の構成例の模式図である。
【図３】本発明の回転伝達装置となる一構成を模式的に示す図である。
【図４】図３に示す駆動歯車と従動歯車の噛み合い部分を拡大した図である。
【図５】本発明のシート材穿孔装置となる一構成の平面図と正面図である。
【図６】パンチ機構部Ａを待機位置から駆動してシート材に２孔を穿孔した状態を示す図である。
【図７】パンチ機構部Ｂを待機位置から駆動してシート材に３孔を穿孔した状態を図５（ｂ）と反対方向の視点から示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の回転伝達装置における重要な特徴は、基本構成として、回転軸と、該回転軸に設けられた駆動歯車と、前記回転軸に回転自在かつ前記回転軸の軸方向に移動可能に前記駆動歯車の両側に設けられた２つの従動歯車と、２つの該従動歯車を前記駆動歯車に向かって付勢する付勢手段とを具備する回転伝達装置において、前記従動歯車のそれぞれの側で所定期間において前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止する移動制限手段を設けたことである。
【００２０】
まず、上述の基本構成における各要素について説明する。
回転軸は、駆動源に対して連結し、駆動源の駆動方向の切替に対応して双方向に回転可能な構成を有する機械的構成である。したがって、回転軸は、例えば、駆動源がモータなどの回転駆動源であれば、その回転運動をギヤなどの機械要素を有して自らの回転運動にできる軸構成であればよい。また、駆動源がシリンダなどの直線駆動源であれば、その直線運動をラックピニオンやクランクなどの機械的機構を有して自らの回転運動にできる軸構成であればよい。
【００２１】
駆動歯車は、前記回転軸に対して固定的に設けられる歯車であり、該回転軸と一体に形成されていてもよく、該回転軸と同じ回転軸心を有して双方向に回転可能に構成される。駆動歯車には、回転軸の軸方向に対向して従動歯車と噛み合い可能で、かつ従動歯車との間でラチェット機構を発現する傾斜を備えた歯が前記軸方向の両側に形成されている。そして、該歯は、従動歯車と連結する回転方向において前側となる前歯面および後側となる後歯面とで形成することができる。前記傾斜は後歯面を含む平面と駆動歯車の回転中心と直行する平面とでなす角度に対応し、該角度は噛み合い角度をもたせるために２０度以上とし、乗り上げ時の付勢手段からの付勢力を過剰に増大させないために５０度以下とすることが望ましい。また、前歯面を含む平面と駆動歯車の回転中心と直行する平面とでなす傾斜角は、該傾斜角が小さくなるに連れて伝達効率が低下するため、７０〜１１０度であることが望ましい。
【００２２】
前記歯の傾斜角は、７０度以上であれば９０度からの角度差分で生じる歯面間の滑りが低減して効率のよい回転伝達が可能となり、１１０度以下であれば歯先の肉厚が確保できて歯先が欠損するようなことがない。この傾斜角は、理想的には９０度近傍がよく、互いの歯の接触摩擦による影響がなくなって高効率の回転伝達が可能となる。
【００２３】
従動歯車は、自らが駆動歯車に対して連結したときに駆動歯車の回転運動を自らの回転運動として受けることができる構成を有する歯車である。２つの従動歯車はいずれも、駆動歯車に形成されている歯に対応する歯を有しており、回転軸の回転方向の違いで前記歯により前記駆動歯車に対して噛み合い、あるいは前記歯の傾斜により前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動することができる。
【００２４】
こうした駆動歯車と従動歯車の特殊な連結関係は、例えば、駆動歯車には回転軸心の周りに円環状に複数の歯を形成し、従動歯車には駆動歯車の歯形状に対応するように歯を形成することにより、回転により噛み合って接触する歯面間で、駆動歯車から従動歯車への回転伝達を可能とする構成にできる。加えて、上述した傾斜を備えて互いの歯を形成することにより、回転方向を違えると駆動歯車の歯が従動歯車の歯を乗り越えることができて互いの歯が噛み合うことがないため、ラチェット機構を発現させることができる。
【００２５】
付勢手段は、従動歯車を駆動歯車に向かって付勢する手段であり、例えばコイルバネや板バネといった弾性体の反発力を利用して回転軸方向への付勢を可能とする構成が簡便である。この付勢手段により、２つの従動歯車はいずれも、駆動歯車からの離間移動が阻止される方向に常時付勢され、駆動歯車に対して常時噛み合う状態になっている。このため、従動歯車と駆動歯車との間でラチェット機構の非回転状態が発現される場合、従動歯車が付勢手段による付勢力に抗して回転軸上を離間移動することで駆動歯車との噛み合いを解消することになる。したがって、前記非回転状態の発現を所望する場合、付勢手段において付勢力は、駆動歯車の回転により該駆動歯車の歯が従動歯車の歯を乗り越えられるように設定される。
【００２６】
以上、駆動歯車に対する２つの従動歯車の前記連結関係により、一方向の回転では一方の従動歯車が前記歯により駆動歯車に対して噛み合うと同時に他方の従動歯車が前記歯の傾斜により駆動歯車から回転軸上を離間移動され、他方向の回転では他方の従動歯車が前記歯により駆動歯車に対して噛み合うと同時に一方の従動歯車が前記歯の傾斜により駆動歯車から回転軸上を離間移動される、回転伝達装置を構成できる。
【００２７】
次に、本発明の特徴となる従動歯車に係る前記移動制限手段について説明する。
本発明において、前記移動制限手段は、所定期間において、前記付勢手段のように従動歯車を駆動歯車に向かって付勢するよりもむしろ、従動歯車の回転軸上の離間移動を阻止するための機能を有する手段であり、従動歯車の駆動歯車からの離間移動をより確実に阻止するための手段である。
【００２８】
すなわち、前記移動制限手段の適用により、所定期間においては前記付勢手段のみに拠る構成よりも従動歯車の駆動歯車に対する噛み合いをより確実にでき、駆動歯車の回転を従動歯車に対してより確実に伝達できる。また、所定期間外においては、回転方向に従う通常のラチェット機構の機能、例えば、従動歯車の駆動歯車からの離間移動を許容して回転伝達を妨げるか、従動歯車の駆動歯車との噛み合い状態を許容して回転伝達を可能にするか、といった機能を発現することができる。
【００２９】
本発明においては、上述した作用効果をもたらす前記移動制限手段を、２つの従動歯車のそれぞれに適用する。ここで、本発明における移動制限手段に適用可能な構成例を挙げて説明しておく。
図２（ａ）は、外周の一部に切欠き６０ｂを形成した回転板６０であって、軸６１により矢印で示す方向に回転可能に軸支されている。なお、回転板６０の回転機構は適宜構成すればよく、ここでは詳細を略す。また、従動歯車４４に関し、図の奥方向が付勢方向となり、手前方向が離間方向となる。
【００３０】
該回転板６０は、回転される切欠き６０ｂの位置と従動歯車４４の後端部４４ｓとの位置関係が重要となる。具体的には、回転軸４２上で付勢手段（図示せず）により付勢されて駆動歯車（図示せず）と噛み合う位置にある従動歯車４４の後端部４４ｓに対して外周部６０ａが当接されるように、かつ、回転板６０の回転により切欠き６０ｂが従動歯車４４の後端部４４ｓの位置に達した場合には、駆動歯車から離間移動した従動歯車４４の後端部４４ｓに対して切欠き４０ｂの辺縁が当接されないように、回転板６０を配置しておく。
【００３１】
さらに、回転板６０の１回転を全期間とし、切欠き６０ｂのない外周部６０ａが従動歯車４４の後端部４４ｓに対して当接する間を所定期間に、切欠き６０ｂが従動歯車４４の後端部４４ｓに位置する間を所定期間外に対応させておく。このように構成した回転板６０であれば、１回転する間に、所定期間に対応する回転板６０の外周部６０ａにおいて従動歯車４４の回転軸４２上の離間移動を阻止する前記移動制限手段としての機能を発現させることができる。
【００３２】
また、図２（ｂ）は、桿状の腕をもつレバー６５であって、軸６６を支点として矢印で示すように揺動可能に軸支されている。なお、レバー６５の揺動機構は適宜構成すればよく、ここでは詳細を略す。また、従動歯車４４に関し、図の奥方向が付勢方向となり、手前方向が離間方向となる。
【００３３】
該レバー６５は、揺動による停止位置と従動歯車４４の後端部４４ｓとの位置関係が重要となる。具体的には、回転軸４２上で付勢手段（図示せず）により付勢されて駆動歯車（図示せず）と噛み合う位置にある従動歯車４４の後端部４４ｓに対し、レバー６５が一方の揺動による停止位置で当接されるように、かつ、他方の揺動による停止位置で当接されないように、レバー６５を配置しておく。このように構成されたレバー６５であれば、レバー６５を一方の揺動による停止位置に保持する間を所定期間に対応させておくことにより、従動歯車４４の回転軸４２上の離間移動を阻止する前記移動制限手段としての機能を発現させることができる。
【００３４】
また、図２（ｃ）は、矢印で示すように回転軸４２方向に往復動可能に構成されたピン６８である。なお、ピン６８の往復動機構は適宜構成すればよく、ここでは詳細を略す。なお、従動歯車４４に関し、図の右方向が付勢方向となり、左方向が離間方向となる。
【００３５】
該ピン６８は、往復動による停止位置と従動歯車４４の後端部４４ｓとの位置関係が重要となる。具体的には、回転軸４２上で付勢手段（図示せず）により付勢されて駆動歯車（図示せず）と噛み合う位置にある従動歯車４４の後端部４４ｓに対し、ピン６８が往動（図中においては前進）による停止位置で当接されるように、かつ、復動（図中においては後進）による停止位置で当接されないように、ピン６８を配置しておく。このように構成されたピン６８であれば、ピン６８を往動による停止位置に保持する間を所定期間に対応させておくことにより、従動歯車４４の回転軸４２上の離間移動を阻止する前記移動制限手段としての機能を発現させることができる。
【００３６】
本発明の回転伝達装置を、図２（ａ）に示す外周の一部に切欠き６０ｂを形成した円板６０を適用し、具体的に構成した一例を図３、図４に示す。
図３に示す回転伝達装置は、回転軸４２と、該回転軸４２に設けられた駆動歯車４３と、回転軸４２に回転自在かつ回転軸４２方向に移動可能に設けられた２つの従動歯車４４Ａ、４４Ｂと、従動歯車４４Ａ、４４Ｂを駆動歯車４３に向かって付勢する付勢手段となる２つのバネ４１Ａ、４１Ｂとを有する。また、駆動源であるモータ９は両端がフレーム８に固設され、モータ９の出力軸に固設されたギヤ１０が、軸７３に軸支されたギヤ７１を介し、１本の回転軸４２の一端に固設されたギヤ７２に連結される。
【００３７】
駆動歯車４３は、回転軸４２方向に突出する歯４３ａ、４３ｂを有し、モータ９の駆動方向の切替に対応して双方向に回転可能になっている。また、２つの従動歯車４４Ａ、４４Ｂのそれぞれは、駆動歯車４３のそれぞれの歯４３ａ、４３ｂに対して噛み合い可能に回転軸４２方向に突出して形成された歯４５ａ、４５ｂを有し、バネ４１Ａ、４１Ｂの弾性力により駆動歯車４３側に向かってそれぞれ付勢される。これら駆動歯車４３の歯４３ａ、４３ｂおよび従動歯車４４Ａ、４４Ｂの歯４５ａ、４５ｂは、図４に示すように、回転軸４２を中心として円環状に複数形成されている。
【００３８】
図４（ａ）において、駆動歯車４３の歯４３ａは、従動歯車４４Ａが連結可能な回転方向において前側となる前歯面４３ａｘおよび後側となる後歯面４３ａｙが主たる２面となる歯形状を有する。さらに、歯４３ａにおいて、主たる２面がなす歯先の向きに係る傾斜、すなわち前歯面４３ａｘを含む平面と駆動歯車４３の回転中心となる回転軸４２が直交する平面とでなす傾斜角は９０度に形成され、同様に後歯面４３ａｙを含む平面がなす傾斜角は６０度に形成される。また、従動歯車４４Ａの歯４５ａにおいても同様に、歯面４５ａｘ、４５ａｙに係る傾斜角は駆動歯車４３の歯４３ａに対応して形成される。
【００３９】
また、図４（ｂ）において、駆動歯車４３の歯４３ｂは、従動歯車４４Ｂが連結可能な回転方向において前側となる前歯面４３ｂｘおよび後側となる後歯面４３ｂｙが主たる２面となる歯形状を有する。さらに、歯４３ｂにおいて、主たる２面がなす歯先の向きに係る傾斜、すなわち前歯面４３ｂｘを含む平面と駆動歯車４３の回転中心となる回転軸４２が直交する平面とでなす傾斜角は９０度に形成され、同様に後歯面４３ｂｙを含む平面がなす傾斜角は６０度に形成される。また、従動歯車４４Ｂの歯４５ｂにおいても同様に、歯面４５ｂｘ、４５ｂｙに係る傾斜角は駆動歯車４３の歯４３ｂに対応して形成される。
【００４０】
また、２つの従動歯車４４Ａ、４４Ｂの外周部には歯筋４４ａ、４４ｂが形成され、各々の歯筋４４ａ、４４ｂは軸１２Ａ、１２Ｂに軸支された連結歯車４Ａ、４Ｂに対して噛み合い連結される。そして、連結歯車４Ａ、４Ｂには、軸１２Ａ、１２Ｂから半径方向に所定量離間された位置に、連接アーム６Ａ、６Ｂが連結された駆動ピン１３Ａ、１３Ｂが設けてある。したがって、駆動歯車４３の回転により、一方の従動歯車４４Ａが噛み合って回転すれば連結歯車４Ａが回転され、他方の従動歯車４４Ｂが噛み合って回転すれば連結歯車４Ｂが回転される。こうして連結歯車４Ａ、４Ｂのいずれかが回転され、回転された側にクランク機構が発現されて連接アーム６Ａ、６Ｂのいずれかが直動しながらも揺動する運動を行うことができる。
【００４１】
駆動歯車４３が静止状態にある場合、図３、図４に示すように駆動歯車４３の歯４３ａに対して従動歯車４４Ａ、４４Ｂの歯４５ａ、４５ｂは、バネ４１Ａ、４１Ｂの弾性力により見掛け上はいずれも噛み合った状態にある。この状態からモータ９を一方または他方へ回転すると、モータ９の回転はギヤ１０、７１、７２を介して回転軸４２へ伝達され、さらに回転軸４２に設けられた駆動歯車４３に対して一方または他方への回転として伝達される。
【００４２】
一方の回転により駆動歯車４３が実線で示す矢印方向に回転した場合、駆動歯車４３の歯４３ａは対応する従動歯車４４Ａの歯４５ａとの接触を強める方向に挙動し、互いの歯４３ａ、４５ａの歯面間の圧接力が増して噛み合いがより強固となる。同時に、駆動歯車４３の歯４３ｂは対応する従動歯車４４Ｂの歯４５ｂを離間させる方向に挙動し、終には互いの歯４３ｂと歯４５ｂに有する傾斜のために駆動歯車４３の歯４３ｂが従動歯車４４Ｂの歯４５ｂに乗り上げて乗り越すこととなる。
【００４３】
この場合、駆動歯車４３の実線で示す矢印方向への回転は、従動歯車４４Ａに対して伝達され、さらに従動歯車４４Ａの回転により連結歯車４Ａに対して伝達されるものの、回転方向の違いで駆動歯車４３の歯４３ｂに噛み合うことができない従動歯車４４Ｂに対しては伝達されることがない。したがって、駆動歯車４３の回転が従動歯車４４Ａに限り伝達されて連結歯車４Ａに限り駆動され、同時に従動歯車４４Ｂに伝達されないで連結歯車４Ｂが駆動されることがない。すなわち、一方の回転伝達を可能とし他方の回転伝達を不可能とするラチェット機構が発現される。
【００４４】
また、回転方向を違え、他方の回転により駆動歯車４３が破線で示す矢印方向に回転した場合、駆動歯車４３の歯４３ｂは対応する従動歯車４４Ｂの歯４５ｂとの接触を強める方向に挙動し、互いの歯４３ｂ、４５ｂの歯面間の圧接力が増して噛み合いがより強固となる。同時に、駆動歯車４３の歯４３ａは対応する従動歯車４４Ａの歯４５ａを離間させる方向に挙動し、終には互いの歯４３ａと歯４５ａに有する傾斜のために駆動歯車４３の歯４３ａが従動歯車４４Ａの歯４５ａに乗り上げて乗り越すこととなる。
【００４５】
この場合、駆動歯車４３の破線で示す矢印方向への回転は、従動歯車４４Ｂに対して伝達され、さらに従動歯車４４Ｂの回転により連結歯車４Ｂに対して伝達されるものの、回転方向の違いで駆動歯車４３の歯４３ａに噛み合うことができない従動歯車４４Ａに対しては伝達されることがない。したがって、駆動歯車４３の回転が従動歯車４４Ｂに限り伝達されて連結歯車４Ｂに限り駆動され、同時に従動歯車４４Ａに伝達されないで連結歯車４Ａが駆動されることがない。すなわち、一方の回転伝達を可能とし他方の回転伝達を不可能とするラチェット機構が発現される。
【００４６】
上述の回転伝達を可能とする回転伝達装置に対し、本発明の特徴となる従動歯車の移動制限手段として図２（ａ）に示す外周に部分的に切欠き６０ｂが形成された回転板６０を適用し、連結歯車４Ａ、４Ｂの軸１２Ａ、１２Ｂに対してそれぞれ回転板６０Ａ、６０Ｂを設けている。回転板６０Ａの１回転を連結歯車４Ａの１回転に対応させ、回転板６０Ｂの１回転を連結歯車４Ｂの１回転に対応させている。なお、軸１２Ａ、１２Ｂのそれぞれが図２（ａ）に示す軸６１に対応する。
【００４７】
図３に示す連結歯車４Ａの１回転が連接アーム６Ａ側の１動作に対応するクランク機構においては、例えば連接アーム６Ａ側を確実に動作させたい場合はこの間を所定期間と考えて、図２（ａ）に示す外周部６０ａと後端部４４ｓに対応する回転板６０Ａの外周部と従動歯車４４Ａの後端部とが当接できるように回転板６０Ａを配置することで、本発明の作用効果が得られる。つまり、この構成により、連接アーム６Ａ側が動作状態にある間は、連結歯車４Ａに同期回転する回転板６０Ａの外周部が従動歯車４４Ａの後端部に対して当接し、従動歯車４４Ａの回転軸４２上の離間移動が阻止され、駆動歯車４３に対する従動歯車４４Ａの噛み合いが維持される。したがって、連結歯車４Ａの回転が維持されるため、連接アーム６Ａ側の動作を確実にできる。
【００４８】
また、例えば連接アーム６Ａ側を動作させずに静止状態を維持したい待機位置にある場合などでは、前記所定期間外としておけばよい。具体的には、図２（ａ）に示す切欠き６０ｂと後端部４４ｓに対応する回転板６０Ａの切欠きが従動歯車４４Ａの後端部の位置となるように回転板６０Ａを配置すればよい。この構成により、連接アーム６Ａ側が静止状態にある間は、これに連結する連結歯車４Ａも回転していないため、回転板６０Ａの外周部が従動歯車４４Ａの後端部に対して当接することがなく、従動歯車４４Ａの駆動歯車４３からの離間移動を妨げない状態が維持される。したがって、この状態で駆動歯車４３が従動歯車４４Ａとの噛み合いを解消する方向に回転すると、従動歯車４４Ａが回転軸４２上を離間移動できて連結歯車４Ａに対して回転伝達されないため、連接アーム６Ａ側の動作を起動することがない。
【００４９】
従動歯車４４Ｂ側の上述した動作は、従動歯車４４Ｂ側でも同様である。すなわち、回転板６０Ａの配置と同様に、所定期間に対応して回転板６０Ｂの外周部と従動歯車４４Ｂの後端部とが当接できるように、所定期間外に対応して回転板６０Ｂの切欠きが従動歯車４４Ｂの後端部の位置となるように、回転板６０Ｂを配置すればよい。これにより、前記所定期間において従動歯車４４Ｂの回転軸４２上の離間移動が阻止され、駆動歯車４３に対する従動歯車４４Ｂの噛み合いが維持されて連結歯車４Ｂの回転および連接アーム６Ｂ側の動作を確実にできる。
【００５０】
以上より、本発明の回転伝達装置によれば、駆動歯車に噛み合って回転する従動歯車は移動制限手段によって回転軸上の離間移動が物理的に阻止されているため、たとえ回転中に慣性力などの負荷変動が作用したとしても、従動歯車の歯が駆動歯車の歯を乗り越すような歯跳びを生じることがない。また、何らかの原因により回転中の従動歯車４４Ａに連結する上述の連結歯車４Ａや連接アーム６Ａなどが異常停止した場合であっても、従動歯車４４Ａと駆動歯車４３の噛み合いが維持されているため、駆動歯車４３の逆回転により従動歯車４４Ａを回転して異常停止からの復帰を行うことが可能となる。これは従動歯車４４Ｂの回転中に上述の連結歯車４Ｂや連接アーム６Ｂなどが異常停止した場合も同様であって、駆動歯車４３の逆回転により噛み合いが維持されている従動歯車４４Ｂを回転して復帰させることができる。
【００５１】
上述した本発明の回転伝達装置を用い、穿孔数の切り替えが可能な本発明のシート材穿孔装置を得ることができる。
具体的には、回転軸と、該回転軸に設けられた駆動歯車と、前記回転軸に回転自在かつ前記回転軸の軸方向に移動可能に前記駆動歯車の両側に設けられた２つの従動歯車と、２つの該従動歯車を前記駆動歯車に向かって付勢する付勢手段と、前記従動歯車のそれぞれの側で所定期間において前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止する移動制限手段とを有し、前記駆動歯車と２つの前記従動歯車には前記軸方向に対向して噛み合い可能かつラチェット機構を発現する傾斜を備えた歯が形成されており、一方向の回転では一方の前記従動歯車が前記歯により前記駆動歯車に対して噛み合うと同時に他方の前記従動歯車が前記歯の傾斜により前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動され、他方向の回転では他方の前記従動歯車が前記歯により前記駆動歯車に対して噛み合うと同時に一方の前記従動歯車が前記歯の傾斜により前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動される、上述した本発明の回転伝達装置を備える。
【００５２】
その上で、２つのパンチ機構部Ａ、Ｂを具備し、一方の前記従動歯車にパンチ機構部Ａが連結され、他方の前記従動歯車にパンチ機構部Ｂが連結され、前記回転伝達装置における一方向の回転により前記パンチ機構部Ａが駆動され、他方向の回転により前記パンチ機構部Ｂが駆動される構成とすることで、シート材穿孔装置を得ることができる。
【００５３】
回転伝達装置側の駆動歯車および従動歯車に対するパンチ機構部Ａ、Ｂの連結は、２つの従動歯車の外周部に対して歯筋を設け、各々の歯筋に連結する連結歯車を設け、さらに一方の連結歯車の１回転をパンチ機構部Ａの１動作に対応させるクランク機構と、他方の連結歯車の１回転をパンチ機構部Ｂの１動作に対応させるクランク機構を具備する構成が望ましい。これにより、図１を示して説明した本発明の一例となる回転板を適用し、簡易な構成でなる前記移動制限手段をそれぞれの従動歯車側に構成できる。
【００５４】
上述の構成を有した上で、例えば、前記パンチ機構部Ａに２個および前記パンチ機構部Ｂに３個のパンチを具備し、前記パンチ機構部Ａの駆動により２孔を、前記パンチ機構部Ｂの駆動により３孔の穿孔を可能とする、２孔と３孔の穿孔数切替機構を有するシート材穿孔装置を得ることができる。なお、パンチ機構部Ｂのパンチが４個の場合は２孔と４孔の穿孔数切替が可能となる。このような構成でなるシート材穿孔装置はレシプロ式と称され、複写用紙等を使用する複写機やその後処理装置などの事務機器への搭載は特に好適となる。また、穿孔対象となるシート材は、シート状の形態を有する各種のシート材であってよく、例えば、紙、樹脂、食品、木材、金属、セラミックス、あるいはこれらの複合材等でなるものに適用可能である。
【００５５】
以下、本発明のシート材穿孔装置につき、シート材に対して２孔または３孔の穿孔切替を可能とする構成例を挙げて、説明する。
図５は、本発明の一例となる２組のパンチ機構部Ａ、Ｂを有するシート材穿孔装置１（以下、穿孔装置１という。）であり、図５（ａ）は上方からの視点で、図５（ｂ）はシート材（図示せず）の挿入方向からの視点で、穿孔装置１の待機状態を示す。回転伝達装置の詳細構成については図３を参照する。また、パンチ機構部Ａを図５（ｂ）に示す待機位置から駆動してシート材に２孔を穿孔した状態を図６に示し、パンチ機構部Ｂを図５（ｂ）に示す待機位置から駆動してシート材に３孔を穿孔した状態を図５（ｂ）と反対方向の視点から図７に示す。
【００５６】
図１に示す穿孔装置１は、梃子クランク機構により穿孔駆動を行う２組のパンチ機構部Ａ、Ｂとダイフレーム２０がシート材搬送方向との直交方向に互いに平行に配置され、その一端側に回転伝達装置Ｃが配置される。なお、穿孔対象となるシート材はダイフレーム２０とパンチフレーム７でなすパンチ列に沿った狭隘な空間に挿入され、このパンチ列方向がすなわちシート材幅方向に対応する。
【００５７】
回転伝達装置Ｃは、図３に示す構成であって、回転軸４２と、該回転軸４２に設けられた駆動歯車４３と、回転軸４２に回転自在かつ回転軸４２方向に移動可能に設けられた２つの従動歯車４４Ａ、４４Ｂと、駆動歯車４３に向かって従動歯車４４Ａを付勢する付勢手段となるバネ４１Ａと従動歯車４４Ｂを付勢するバネ４１Ｂとを有し、従動歯車４４Ａ、４４Ｂそれぞれの移動制限手段として従動歯車４４Ａ、４４Ｂに連結する連結歯車４Ａ、４Ｂの軸１２Ａ、１２Ｂのそれぞれに対して外周に部分的に切欠きが形成された回転板６０Ａ、６０Ｂが設けてある。
【００５８】
そして、それぞれの回転板６０Ａ、６０Ｂは、穿孔装置１が穿孔前の待機状態にあるとき、従動歯車４４Ａ、４４Ｂが回転軸４２上を移動しても回転板６０Ａ、６０Ｂのそれぞれの切欠きが従動歯車４４Ａ、４４Ｂのそれぞれの後端部に対して干渉しない位置に配置されている。また、モータ９の両端はフレーム８に固設され、モータ９の出力軸に固設されたギヤ１０が、軸７３に軸支されたギヤ７１を介し、回転軸４２の一端に固設されたギヤ７２に連結される。
【００５９】
パンチ機構部Ａはシート材に穿孔する２個のパンチとこれを穿孔駆動する梃子クランク機構を備え、回転伝達装置Ｃにおける一方の従動歯車４４Ａに対して連結歯車４Ａにより連結される。同様に、パンチ機構部Ｂは３個のパンチとこれを穿孔駆動する梃子クランク機構を備え、他方の従動歯車４４Ｂに対して連結歯車４Ｂにより連結される。各々の連結歯車４Ａ、４Ｂは、連接アーム６Ａ、６Ｂと駆動ピン１２Ａ、１３Ｂとの関係により、回転伝達装置Ｃからの出力として伝達された回転駆動力を梃子クランク機構に対する入力に変換するためのクランクギヤ機能が発現される。
【００６０】
前記パンチ機構部Ａは、連接アーム６Ａの長手方向となるシート材幅方向に沿って２個のパンチ２Ａａ、２Ａｂが付設され、ダイフレーム２０にシート材幅方向に沿って設けた５個のダイ孔のうちの２個のダイ孔３Ａａ、３Ａｂと噛み合うことで、シート材に対して２孔の穿孔が可能である。同様に、前記パンチ機構部Ｂは、連接アーム６Ｂの長手方向に沿ってパンチ２Ａａ、２Ａｂとは異なる位置に３個のパンチ２Ｂａ、２Ｂｂ、２Ｂｃが付設され、前記５個のダイ孔のうちの３個のダイ孔３Ｂａ、３Ｂｂ、３Ｂｃと噛み合うことで、シート材のパンチ機構部Ａによる穿孔位置とは異なる位置に対して３孔の穿孔が可能である。
【００６１】
上述の構成を有する穿孔装置１において、回転伝達装置Ｃは、パンチ機構部Ａを駆動するか、あるいはパンチ機構部Ｂを駆動するかを、モータ９の駆動方向の切替により決定できる機械的機構となる。例えばパンチ機構部Ａの駆動は、モータ９が図３において実線で示す矢印方向すなわち駆動歯車４３と従動歯車４４Ａの噛み合い状態を維持できる方向へ回転した場合に実現できる。具体的にモータ９の実線で示す矢印方向の回転は、ギヤ１０、７１、７３、および回転軸４２を介して駆動歯車４３に伝達され、歯４３ａ、４５ａの噛み合いにより従動歯車４４Ａに伝達される。このとき、駆動歯車４３の回転は、歯４３ｂ、４５ｂの傾斜により駆動歯車４３に対する噛み合いが維持できずに解消される従動歯車４４Ｂに対しては伝達されない。
【００６２】
従動歯車４４Ａに対して回転が伝達されると、該回転は歯筋４４ａにより連結歯車４Ａに伝達されるため連結歯車４Ａが回転される。このとき、連結歯車４Ａの回転により、該連結歯車４Ａと同じ軸１２Ａ上に設けられた回転板６０Ａもまた回転し、該回転板６０Ａの図２（ａ）に示す切欠き６０ｂに対応する切欠きに代わって回転板６０Ａの外周部が従動歯車４４Ａの後端部に対して当接可能な位置にくる。これにより、連結歯車４Ａが３６０度回転して回転板６０Ａの前記切欠きが当初の待機位置へ戻る所定期間において、たとえ従動歯車４４Ａが回転軸４２上を移動して駆動歯車４３から離間しようとしても従動歯車４４Ａの後端部が回転板６０Ａの外周部に対して当接して離間移動が阻止される。
【００６３】
したがって、前記所定期間において駆動歯車４３に対する従動歯車４４Ａの噛み合いが確実に維持できる。なお、前記所定期間外となる待機状態においては、前記切欠きにより従動歯車４４Ａの後端部に対して回転板６０Ａが干渉しないため、従動歯車４４Ａの回転軸４２上の移動は阻止されることがない。
【００６４】
また、連結歯車４Ａに連結するパンチ機構部Ａは、連結歯車４Ａが回転する前記所定期間は穿孔駆動することになるが、過負荷などの不具合により異常停止を起こす場合が想定される。このような場合であっても、回転板６０Ａの外周部が従動歯車４４Ａの後端部に対して当接可能に位置しているため、モータ９を逆方向に回転することで待機位置へ復帰させることができる。これは、従動歯車４４Ａが回転軸４２上を移動して駆動歯車４３から離間しようとしても、回転板６０Ａの外周部が当接することで従動歯車４４Ａの離間移動が阻止され、駆動歯車４３に対する従動歯車４４Ａの噛み合いが維持され解消されないからである。
【００６５】
上述のように駆動歯車４３から従動歯車４４Ａに伝達された回転は、歯筋４３ａ、４５ａを介して連結歯車４Ａに伝達され、軸１２Ａから離間して設けられた駆動ピン１３Ａを所定の回転半径で回転軌跡を描くように回転運動させる。これによりクランク機構が発現され、駆動ピン１３Ａの回転運動が連接アーム６Ａの揺動的な直線運動に変換されてパンチ機構部Ａを駆動する。
【００６６】
また、他方のパンチ機構部Ｂの駆動は、モータ９が図３において破線で示す矢印方向すなわち駆動歯車４３に対する従動歯車４４Ｂの噛み合いが維持され、かつ歯４３ａ、４５ａの傾斜により従動歯車４４Ａの噛み合いが解消される方向へ回転した場合に実現できる。駆動歯車４３から従動歯車４４Ｂへ伝達された回転は、歯筋４４ａにより連結歯車４Ｂに伝達されて該連結歯車４Ｂを回転させる。そして、さらに軸１２Ｂから離間して設けられた駆動ピン１３Ｂを所定の回転半径で回転軌跡を描くように回転運動させる。これによりクランク機構が発現され、駆動ピン１３Ｂの回転運動が連接アーム６Ｂの揺動的な直線運動に変換されてパンチ機構部Ｂを駆動する。このとき、回転が伝達されない従動歯車４Ａ側のパンチ機構部Ａは駆動しない。
【００６７】
また、連結歯車４Ｂが回転すると、該連結歯車４Ｂと同じ軸１２Ｂ上に設けられた回転板６０Ｂもまた回転する。この場合、上述した回転板６０Ａの場合と同様に、回転板６０Ｂの外周部が切欠きに代わって従動歯車４４Ｂの後端部に対して当接可能な位置にくる。これにより、連結歯車４Ｂが３６０度回転して回転板６０Ｂの前記切欠きが当初の待機位置へ戻る所定期間において、たとえ従動歯車４４Ｂが回転軸４２上を移動して駆動歯車４３から離間しようとしても従動歯車４４Ｂの後端部が回転板６０Ｂの外周部に対して当接して離間移動が阻止される。
【００６８】
したがって、前記所定期間において駆動歯車４３に対する従動歯車４４Ｂの噛み合いが確実に維持できる。なお、前記所定期間外となる待機状態においては、前記切欠きにより従動歯車４４Ｂの後端部に対して回転板６０Ｂが干渉しないため、従動歯車４４Ｂの回転軸４２上の移動は阻止されることがない。また、上述した異常停止が発生した場合であっても、回転板６０Ｂの外周部が従動歯車４４Ｂの後端部に当接可能に位置する。したがって、従動歯車４４Ｂは回転板６０Ｂの外周部により回転軸４２上の離間移動が阻止されて駆動歯車４３との噛み合いが解消されないため、モータ９の逆回転によりパンチ機構部Ｂを待機位置へ復帰させることができる。
【００６９】
次に、パンチ機構部Ａ、Ｂの構成に関して説明する。
パンチ機構部Ａは、回転伝達装置Ｃの従動歯車４４Ａ側に連結する連結歯車４Ａに対して駆動ピン１３Ａにより連接アーム４Ａを連結し、該連接アーム４Ａに伝達された駆動力が入力となって梃子クランク機構により穿孔駆動する。同様に、パンチ機構部Ｂは、回転伝達装置Ｃの従動歯車４４Ｂ側に連結する連結歯車４Ｂに対して駆動ピン１３Ｂにより連接アーム４Ｂを連結し、該連接アーム４Ｂに伝達された駆動力が入力となって梃子クランク機構により穿孔駆動する。
【００７０】
パンチ機構部Ａにおいて穿孔動作を発現する梃子クランク機構は、回転運動するクランク部材となる連結歯車４Ａと、一端が揺動可能となるように他端をピン１４で軸支した梃子部材となる揺動アーム５Ａと、揺動アーム５Ａと連結歯車４Ａとを連結するとともにパンチ２Ａａ、２Ａｂが付設された連接部材となる連接アーム６Ａと、シート材のシート面に対向配置したパンチフレーム７と、これら部材を繋ぐ前記ピン１４およびピン１５Ａによって構成される。同様に、パンチ機構部Ｂにおける梃子クランク機構は、回転運動するクランク部材となる連結歯車４Ｂと、一端が揺動可能となるように他端をピン１４で軸支した梃子部材となる揺動アーム５Ｂと、揺動アーム５Ｂと連結歯車４Ｂとを連結するとともにパンチ２Ｂａ、２Ｂｂ、２Ｂｃが付設された連接部材となる連接アーム６Ｂと、前記パンチフレーム７と、これら部材を繋ぐ前記ピン１４およびピン１５Ｂによって構成される。
【００７１】
連結歯車４Ａ、４Ｂは、上述したように駆動ピン１３Ａ、１３Ｂの回転運動を連接アーム６Ａ、６Ｂの揺動的な直線運動に変換するクランクとしての機能を有する。
連接アーム６Ａ、６Ｂは、連結歯車４Ａ、４Ｂに具備する駆動ピン１３Ａ、１３Ｂに対して連結し、かつ、ピン１５Ａ、１５Ｂにより揺動アーム５Ａ、５Ｂに対して連結し、ダイ孔列の方向に沿うように配置される。この構成により、連接アーム６Ａ、６Ｂは、連結歯車４Ａ、４Ｂの駆動ピン１３Ａ、１３Ｂと揺動アーム５Ａ、５Ｂとを連結しながら、駆動ピン１３Ａ、１３Ｂおよびピン１５Ａ、１５Ｂの個所を揺動支点として揺動可能となる。したがって、連接アーム６Ａ、６Ｂは、梃子クランク機構をなす連接棒としての機能を有することができる。
【００７２】
揺動アーム５Ａ、５Ｂは、パンチフレーム７で軸支したピン１４に対して一端を固設し、他端はピン１５Ａ、１５Ｂにより連接アーム６Ａ、６Ｂに対して連結する。そして、ピン１４をパンチフレーム７で支持して回転可能になす。この構成により、揺動アーム５Ａ、５Ｂは、ピン１４を揺動支点として揺動可能となる。したがって、揺動アーム５Ａ、５Ｂは、梃子クランク機構をなす梃子としての機能を有することができる。なお、揺動アーム５Ａ、５Ｂの一端の支持は、梃子クランク機構をなす固定リンクとしての機能を有する後述のいずれかの構成を利用して行えばよい。
【００７３】
前記固定リンクの機能は、パンチフレーム７により揺動アーム５Ａ、５Ｂの一端を支持し、フレーム８に固設した軸１２Ａ、１２Ｂにより連結歯車４Ａ、４Ｂを軸支し、かつ、パンチフレーム７とフレーム８とを一体に組み立てる構造体によって得られる。さらに、ダイフレーム２０もまた、パンチフレーム７と一体に組み立てることで固定リンクとしての機能を有することができる。なお、パンチフレーム７とダイフレーム２０は、パンチ機構部Ａ、Ｂで共有可能に構成できる。これらパンチフレーム７、フレーム８、ダイフレーム２０は、構造体として一体化することができる。
【００７４】
また、前記ピン１４には、揺動アーム５Ａと一体となって同期回転するディテントカム５０Ａ、および揺動アーム５Ｂと一体となって同期回転するディテントカム５０Ｂが固設される。また、パンチフレーム７には、ディテントカム５０Ａ、５０Ｂに形成したそれぞれの凹部に対し、それぞれ嵌り込み可能な凸部を有してなるディテントバネ５１Ａ、５１Ｂが固設される。この構成により、ピン１４の移動により、ディテントバネ５１Ａ、５１Ｂの凸部いずれかが、もしくはいずれもが、ディテントカム５０Ａ、５０Ｂの凹部に嵌り込む位置関係となった場合は、凸部が凹部から離脱できる程の駆動力がピン１４に作用しない限り、揺動アーム５Ａ、５Ｂはその位置から揺動できずに振れ止めされる。したがって、揺動アーム５Ａ、５Ｂと連結する連接アーム６Ａ、６Ｂ、さらにこれに連結する連結歯車４Ａ、４Ｂもまた振れ止めされる。
【００７５】
穿孔装置１では、上述のように連接アーム６Ａに対して２個のパンチ２Ａａ、２Ａｂが付設され、連接アーム６Ｂに対して３個のパンチ２Ｂａ、２Ｂｂ、２Ｂｃが付設される。パンチ２Ａａ、２Ａｂはその刃先と反対側の一端に設けたパンチ取付部３０Ａａ、３０Ａｂに対してパンチピン３１Ａａ、３１Ａｂが貫通して固設される。パンチ２Ｂａ、２Ｂｂ、２Ｂｃに対するパンチ取付部３０Ｂａ、３０Ｂｂ、３０Ｂｃおよびパンチピン３１Ｂａ、３１Ｂｂ、３１Ｂｃの関係も同様である。そして、パンチ取付部３０Ａａ、３０Ａｂは、連接アーム６Ａに設けた２個の長孔１７Ａａ、１７Ａｂを連通する係止ピン１８Ａａ、１８Ａｂが貫通することで係止される。同様に、パンチ取付部３０Ｂａ、３０Ｂｂ、３０Ｂｃは、連接アーム６Ｂに設けた３個の長孔１７Ｂａ、１７Ｂｂ、１７Ｂｃを連通する係止ピン１８Ｂａ、１８Ｂｂ、１８Ｂｃが貫通することで係止される。
【００７６】
また、それぞれのパンチ２Ａａ、２Ａｂ、２Ｂａ、２Ｂｂ、２Ｂｃは、パンチフレーム７に設けたパンチ案内部１６Ａａ、１６Ａｂ、１６Ｂａ、１６Ｂｂ、１６Ｂｃに挿入され、これにより穿孔方向および離間方向に移動自在に案内される。なお、連接アーム６Ａ、６Ｂに設けた長孔１７Ａａ、１７Ａｂ、１７Ｂａ、１７Ｂｂ、１７Ｂｃには、それぞれ連結歯車４Ａ、４Ｂ側に近づくにしたがって傾斜角度が大きくなるように、それぞれに好適となる所定の傾斜が設けられている。
【００７７】
連接アーム６Ａ、６Ｂが穿孔方向へ接近するとき、揺動する連接アーム６Ａ、６Ｂはシート材に対して平行を維持しながら移動することがないため、シート材とそれぞれのパンチ２Ａａ、２Ａｂ、２Ｂａ、２Ｂｂ、２Ｂｃの刃先との距離は、連接アーム６Ａ、６Ｂの長手方向における付設位置によって差を生じる。そこで、それぞれのパンチ２Ａａ、２Ａｂ、２Ｂａ、２Ｂｂ、２Ｂｃの穿孔方向への移動量を同等量に近似するために、当該付設位置における差分に対応して長孔１７Ａａ、１７Ａｂ、１７Ｂａ、１７Ｂｂ、１７Ｂｃの傾斜角度を調整することが望ましい。
【００７８】
以上より、穿孔装置１のパンチ機構部Ａでは、連結歯車４Ａ、駆動ピン１３Ａ、連接アーム６Ａ、ピン１５Ａ、揺動アーム５Ａの間を連結し、固定リンクを形成するかのように連結歯車４Ａの回転中心すなわち軸１２Ａ軸心とピン１４軸心との間をパンチフレーム７およびフレーム８とで固定し、この構成により連結歯車４Ａ、連接アーム６Ａ、揺動アーム５Ａの連動によるパンチ２Ａａ、２Ａｂの穿孔駆動が可能となる。同様に、パンチ機構部Ｂでは、連結歯車４Ｂ、駆動ピン１３Ｂ、連接アーム６Ｂ、ピン１５Ｂ、揺動アーム５Ｂの間を連結し、固定リンクを形成するかのように連結歯車４Ｂの回転中心すなわち軸１２Ｂ軸心とピン１４軸心との間をパンチフレーム７およびフレーム８とで固定し、この構成により連結歯車４Ｂ、連接アーム６Ｂ、揺動アーム５Ｂの連動によるパンチ２Ｂａ、２Ｂｂ、２Ｂｃの穿孔駆動が可能となる。
【００７９】
以下、穿孔装置１によるシート材への２孔穿孔について説明する。
モータ９始動前、バネ４１Ａで押圧された従動歯車４４Ａの歯４５ａは駆動歯車４３の歯４３ａに対して見掛け上は噛み合い状態にある。この状態から、モータ９が図３に示す実線の矢印方向に回転し始めると、駆動歯車４３と従動歯車４４Ａとが噛み合い状態を維持して実線の矢印方向に回転し始め、さらに連結歯車４Ａが回転し始める。すると、駆動ピン１３Ａが回転運動を開始し、これにより連接アーム６Ａが起動される。このとき、駆動歯車４３と従動歯車４４Ａが十分に噛み合っているため、ディテントバネ５１Ａの凸部がディテントカム５０Ａの凹部から離脱できるだけの駆動力が伝達される。
【００８０】
パンチ機構部Ａにおいて、シート材のシート面に対して水平状態の姿勢にあった連接アーム６Ａが起動されてパンチの穿孔方向に揺動し始めると、駆動ピン１３Ａに連結する連接アーム６Ａの一端側が駆動ピン１３Ａの回転運動に追従するように動作し、シート材から離間する方向に移動する。また、揺動アーム５Ａに対してピン１５Ａで連結された連接アーム６Ａの他端側に着目すると、揺動アーム５Ａのピン１５Ａ側がピン１４を揺動支点として穿孔方向と交差する方向に移動するため、連接アーム６Ａのピン１５Ａ側があたかも揺動アーム５Ａの移動に追従するかのように動作し、シート材に近づく方向へ移動する。そして、連結歯車４Ａが回転を継続すると、駆動ピン１３Ａが最上点の位置を通過し、連結歯車４Ａが穿孔前の待機状態から１２０度ほど回転した位置に達する。
【００８１】
このとき、揺動アーム５Ａ側に位置するパンチ２Ａａは若干シート材へ近づく方向へ移動しており、連結歯車４Ａ側に位置するパンチ２Ａｂは若干シート材から離間する方向へ移動している。この状態から、さらに連結歯車４Ａが回転すると、連接アーム６Ａの駆動ピン１３Ａ側およびピン１５Ａ側がともにシート材に近づく方向に移動するようになるため、２個のパンチ２Ａａ、２Ａｂはともにシート材へ近づく方向へ移動するようになる。
【００８２】
さらに連結歯車４Ａが回転を継続すると、パンチ２Ａａの刃先がダイ孔３Ａａに到達し、次いで連結歯車４Ａが１５０度ほど回転した位置に達する頃にはパンチ２Ａｂの刃先がダイ孔３Ａｂに到達する。そして、連結歯車４Ａの回転が１７０度を越える頃には、パンチ機構部Ａに具備する２個のパンチ２Ａａ、２Ａｂによる２孔がシート材に対して穿孔される。この後は、連結歯車４Ａの回転とともに、連接アーム６Ａのピン１５Ａ側が最下点の位置に達した後にシート材から離間する方向へと移動方向を転じ、２個のパンチ２Ａａ、２Ａｂが移動方向を転じるように移動し、終には元あった待機位置へ戻され、シート材に対する２孔穿孔の一連の動作が終了する。
【００８３】
一方、穿孔装置１による３孔の穿孔動作はパンチ機構部Ｂの駆動による。具体的には、待機状態から、図３に示す破線の矢印方向にモータ９が回転し始めると、見掛け上は噛み合い状態にあった駆動歯車４３と従動歯車４４Ａとが噛み合い状態を維持して実線の矢印方向に回転し始め、さらに連結歯車４Ｂが回転し始める。すると、駆動ピン１３Ｂが回転運動を開始し、これにより連接アーム６Ｂが起動される。このとき、駆動歯車４３と従動歯車４４Ｂが十分に噛み合っているため、ディテントバネ５１Ｂの凸部がディテントカム５０Ｂの凹部から離脱できるだけの駆動力が伝達される。
【００８４】
パンチ機構部Ｂにおいて、シート材のシート面に対して水平状態の姿勢にあった連接アーム６Ｂが起動されてパンチの穿孔方向に揺動し始めた後は、パンチ機構部Ｂにおける各部材が上述したパンチ機構部Ａの一連の穿孔動作の場合と同様な動作を行うことになる。この後のパンチ機構部Ｂの一連の穿孔動作は上述した２孔穿孔時と同様であるため説明を略すが、パンチ機構部Ｂに具備する３個のパンチ２Ｂａ、２Ｂｂ、２Ｂｃが穿孔駆動されてシート材に対して３孔を穿孔し、再び待機状態となって一連の３孔穿孔の動作が終了する。
【符号の説明】
【００８５】
１：穿孔装置、Ａ，Ｂ：パンチ機構部、Ｃ：回転伝達装置、２Ａａ，２Ａｂ，２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ：パンチ、３Ａａ，３Ａｂ，３Ｂａ，３Ｂｂ，３Ｂｃ：ダイ孔、４Ａ，４Ｂ：連結歯車、５Ａ，５Ｂ：揺動アーム、６Ａ，６Ｂ：連接アーム、７：パンチフレーム、８：フレーム、９：モータ、１０：ギヤ、１２Ａ，１２Ｂ：軸、１３Ａ，１３Ｂ：駆動ピン、１４：ピン、１５Ａ，１５Ｂ：ピン、１６Ａａ，１６Ａｂ，１６Ｂａ，１６Ｂｂ，１６Ｂｃ：パンチ案内部、１７Ａａ，１７Ａｂ，１７Ｂａ，１７Ｂｂ，１７Ｂｃ：長孔、１８Ａａ，１８Ａｂ，１８Ｂａ，１８Ｂｂ，１８Ｂｃ：係止ピン、２０：ダイフレーム、３０Ａａ，３０Ａｂ，３０Ｂａ，３０Ｂｂ，３０Ｂｃ：パンチ取付部、３１Ａａ，３１Ａｂ，３１Ｂａ，３１Ｂｂ，３１Ｂｃ：パンチピン、４１Ａ，４１Ｂ：バネ、４２：回転軸、４３：駆動歯車、４３ａ，４３ｂ：歯、４３ａｘ：前歯面、４３ａｙ：後歯面、４４Ａ，４４Ｂ：従動歯車、４４ａ，４４ｂ：歯筋、４４ｓ：後端部、４５ａ，４５ｂ：歯、４５ａｘ，４５ａｙ：歯面、５０Ａ，５０Ｂ：ディテントカム、５１Ａ，５１Ｂ：ディテントバネ、６０，６０Ａ，６０Ｂ：回転板、６０ａ：外周部、６０ｂ：切欠き、６１軸、６５：レバー、６６：軸、６８：ピン、７１，７２：ギヤ、７３：軸、１０８：フレーム、１０９：モータ、１１０，１１１，１１２：ギヤ、１１３：軸、１４１Ａ，１４１Ｂ：バネ、１４２：回転軸、１４３：駆動歯車、１４３ａ，１４３ｂ：歯、１４４Ａ，１４４Ｂ：従動歯車、１４４ａ，１４４ｂ：歯筋、１４５ａ，１４５ｂ：歯
【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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