(57)【要約】      （修正有）【課題】穿孔時におけるピークトルクの低減を図りつつ、取り扱いやメンテナンスが容易であると共に、製造が容易なパンチを有する孔明け装置を提供する。【解決手段】軸方向に往復動するパンチ２と固定されたダイ１１とにより、シート状の被穿孔材に孔を明ける孔明け装置において、パンチ２は、断面が円形からなり、かつ全軸径方向に亘って直線状に傾斜した傾斜面２１を有する刃先部２０を備え、刃先部２０は、刃先角θが７０〜８０°の範囲に形成される。【選択図】図３
0003160687.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に往復動するパンチと固定されたダイとにより、シート状の被穿孔材に孔を明ける孔明け装置において、
前記パンチは、断面が円形からなり、かつ全軸径方向に亘って直線状に傾斜した傾斜面を有する刃先部を備え、
前記刃先部は、刃先角が７０〜８０°の範囲に形成される、
ことを特徴とする孔明け装置。
【請求項２】
電気モータと、所定形状の溝カムが形成されたカムと、前記電気モータの回転を往復動に変換し、該往復動を前記カムに伝達する伝達装置と、を備え、
前記溝カムにより前記パンチを軸方向に往復動してなり、かつ前記パンチの軸方向における刃の長さが２．０〜３．０[ｍｍ]であると共に、前記パンチの軸径が６．０〜８．０[ｍｍ]である、
ことを特徴とする請求項１に記載の孔明け装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、パンチとダイとによりシート状の被穿孔材に孔を明ける孔明け装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定形状の溝カムが形成されたカムと、溝カムに係合して上下方向に案内されるパンチと、パンチに対応するダイと、を備え、カムを直線方向又は回転方向に往復移動してパンチを上下方向に往復動させることにより、パンチとダイとの間に配置される紙等のシート材に孔を明ける孔明け装置が知られている。
【０００３】
この種の孔明け装置は、パンチにピンが直交するように固定されており、ピンがフレームの長孔に案内されて上下方向に移動自在に支持されると共に溝カムに係合する。そして、溝カムを有するカムが左右方向に往復動することにより、パンチは上下方向に往復動する。
【０００４】
ところで、従来のパンチの刃先は、側面視略Ｖ字状や側面視略Ｕ字状に形成されており、同じ高さ（長さ）に形成された一対の刃先両端部が、各々同時にシート材に当接してダイとの間でシート材をせん断し、穿孔する。しかしながら、上述のパンチを有する孔明け装置は、穿孔時におけるピークトルクが高い。そのため、トルクの大きな駆動モータを使用したり、パンチの剛性を高くする必要があり、孔明け装置の大型化及びコストが高くなるという問題があった。
【０００５】
これに対しては、パンチの刃先の高さを異ならして、刃先とシート材との穿孔時に位相差を設けることにより、穿孔時におけるピークトルクを低減させた孔明け装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１０９２９９号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のパンチは、刃形状が鋭利となるため、取り扱い時やメンテナンス時に注意を必要とする。また、刃形状の加工にかかる工程が増加するため、製造コストが高くなる。
【０００８】
そこで、本考案は、穿孔時におけるピークトルクの低減を図りつつ、取り扱いやメンテナンスが容易であると共に、製造が容易なパンチを有する孔明け装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本考案は、軸方向に往復動するパンチ（２）と固定されたダイ（１１）とにより、シート状の被穿孔材に孔を明ける孔明け装置（１）において、
前記パンチ（２）は、断面が円形からなり、かつ全軸径方向に亘って直線状に傾斜した傾斜面（２１）を有する刃先部（２０）を備え、
前記刃先部（２０）は、刃先角（θ）が７０〜８０°の範囲に形成される、ことを特徴とする孔明け装置（１）にある。
【００１０】
請求項２に係る本考案は、電気モータと、所定形状の溝カム（９）が形成されたカム（５）と、前記電気モータの回転を往復動に変換し、該往復動を前記カム（５）に伝達する伝達装置と、を備え、
前記溝カム（９）により前記パンチ（２）を軸方向に往復動してなり、かつ前記パンチ（２）の軸方向における刃の長さが２．０〜３．０[ｍｍ]であると共に、前記パンチ（２）の軸径が６．０〜８．０[ｍｍ] であることを特徴とする請求項１に記載の孔明け装置（１）にある。
【００１１】
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、考案の理解を容易にするための便宜的なものであり、実用新案登録請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。
【考案の効果】
【００１２】
請求項１に係る本考案によると、孔明け装置のパンチの刃先部は、全軸径方向に亘って直線状に傾斜した傾斜面からなるので、穿孔トルクのピークがパンチの切り初め時と切り終り時に分散され、穿孔時におけるピークトルクを低減することができる。これにより、パンチを駆動する駆動モータに小型のものを用いることが可能になり、孔明け装置の小型化を図ることができる。
【００１３】
また、パンチの刃先角が７０〜８０°からなるので、従来のパンチ刃先の刃先山部先端から谷部底までの長さと略同じ寸法からなり、従来の孔明け装置への取り付けの互換性を有するものでありながら、被穿孔材に対して切り始め点から円形孔の左右両方に同じ切り幅で切り進み、孔品位も損なうことなく、かつ、低い穿孔力での穿孔が可能となる。
【００１４】
なお、刃先角が７０°以下では、傾斜面の低い側での被穿孔材の切れ残りを生ずるおそれがあり、刃先角が８０°以上では、従来の位相差を設けた刃先に比して大きな穿孔力が必要となる。
【００１５】
また、孔明け装置は、例えば、刃先形状がＶ字状やＵ字状に形成されたパンチよりも刃先角が鈍角になるため、Ｖ字状やＵ字状に形成されたパンチよりも取り扱い時における安全性を向上させることができる。これにより、取り付けやメンテナンス作業等が容易になる。
【００１６】
また、孔明け装置は、刃先がＶ字状やＵ字状のパンチよりも加工が容易となると共に、製品寿命を延ばすことができる。これにより、製品コストを抑制することができる。
【００１７】
請求項２に記載の本考案によると、孔明け装置は、電気モータと、電気モータの回転を往復動に変化するカムと、電気モータの回転をカムに伝達する伝達装置と、を備えるので、自動で被穿孔材に孔明けを行う自動孔明け装置を構成することができる。
【００１８】
また、パンチの軸径６．０〜８．０[ｍｍ]に対して、パンチの軸方向における刃の長さが２．０〜３．０[ｍｍ]であるため、パンチの刃先角の７０〜８０°と対応して、切り残しのない高品位の孔を低い穿孔力にて明けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本考案の実施形態に係る孔明け装置を模式的に示す正面図である。
【図２】図１の孔明け装置のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図３】図１に示す孔明け装置のパンチを示す部分拡大図である。
【図４】（ａ）は、実施例１に係るパンチの刃先部が紙を貫通する状態を示す図であり、（ｂ）は、実施例１に係るパンチの刃先部が紙を貫通した状態を示す図である。
【図５】（ａ）は、比較例１に係るパンチのＶ字状刃先部が紙を貫通する状態を示す図であり、（ｂ）は、比較例１に係るパンチのＶ字状刃先部が紙を貫通した状態を示す図である。
【図６】（ａ）は、比較例２に係るパンチのＶ字状刃先部の一方が紙を貫通する状態を示す図であり、（ｂ）は、比較例２に係るパンチのＶ字状刃先部の他方が紙を貫通する状態を示す図である。
【図７】実施例に係るパンチと比較例に係るパンチの穿孔トルクと穿孔力とを示す図である。
【図８】実施例に係るパンチと比較例に係るパンチの切り初めから切り終りに至るまでの穿孔トルクを示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００２０】
以下、本考案の実施形態に係る孔明け装置１について図面を参照しながら説明する。本考案の実施形態に係る孔明け装置１は、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれら複合機器等の画像形成装置の本体、或いは印刷機に取り付け可能な孔明け装置である。
【００２１】
まず、本実施形態に係る孔明け装置１の基本構成について、図１から図３を参照しながら説明する。図１は、本考案の実施形態に係る孔明け装置１を模式的に示す正面図である。図２は、図１に示す孔明け装置のＢ−Ｂ矢視断面図である。図３は、図１に示す孔明け装置１のパンチ２を示す部分拡大図である。なお、図１から図３に示す孔明け装置１においては、駆動モータ（電気モータ）、及び減速歯車機構（伝達装置）は省略している。
【００２２】
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る孔明け装置１は、パンチ２を支持する長尺の本体フレーム３と、長尺のカム板５と、パンチ２と、長尺のダイフレーム４と、不図示の駆動モータ（電気モータ）と、不図示の減速歯車機構（伝達装置）と、不図示のラックと、を備える。本体フレーム３とダイフレーム４とは、本体フレーム３の底板３ａとダイフレーム４の上板４ａとが、スペーサ（図示せず）により所定間隔Ｃを有するように連結されている。
【００２３】
本体フレーム３は、前面側が開口した断面略コの字状に形成されている。本体フレーム３の上板３ｃ及び底板３ａには、一対のパンチ支持孔６ａ，６ｂが形成されている。一対のパンチ支持孔６ａ，６ｂは、パンチ２を本体フレーム３の上下方向（図１及び図２に示す「Ｙ方向」）に摺動自在に案内する。本実施形態においては、４個のパンチ２１，２２，２３，２４に対応した４対のパンチ支持孔６ａ，６ｂが形成されている。また、パンチ支持孔６ｂには、底板３ａをバーリング加工することにより、孔周囲に上方に突出する鍔部１３が形成されている。本体フレーム３の側板３ｂには、上下方向に伸びる所定長さの長孔１０が形成されている。長孔１０は、パンチ２の数に対応しており、本実施形態においては、４個の長孔１０が形成されている。
【００２４】
カム板５は、本体フレーム３の内部において、本体フレーム３の側板３ｂと略平行に配置されている。カム板５は、本体フレーム３の左右方向（図１に示す「Ｘ方向」）に往復移動自在に支持されており、不図示の駆動装置により、左右方向Ｘに往復移動される。
【００２５】
カム板５には、パンチ２の数に対応した溝カム９が形成されている。本実施形態においては、４個の溝カム９１，９２，９３，９４が形成されている。溝カム９１は、左右方向Ｘに伸びる第１直線部と、Ｖ字状に形成されたＶ字状部Ｖ１と、第１直線部と同じレベルで左右方向Ｘに伸びる第２直線部と、を備える。溝カム９２は、左右方向Ｘに伸びる第１直線部と、Ｖ字状に形成されたＶ字状部Ｖ２と、第１直線部と同じレベルで左右方向Ｘに伸びる第２直線部と、Ｖ字状に形成されたＶ字状部Ｖ５と、第１直線部と同じレベルで左右方向Ｘに伸びる第３直線部と、を備える。溝カム９３は、左右方向Ｘに伸びる第１直線部と、Ｖ字状に形成されたＶ字状部Ｖ３と、第１直線部と同じレベルで左右方向Ｘに伸びる第２直線部と、Ｖ字状に形成されたＶ字状部Ｖ６と、第１直線部と同じレベルで左右方向Ｘに伸びる第３直線部と、を備える。溝カム９４は、左右方向Ｘに伸びる第１直線部と、Ｖ字状に形成されたＶ字状部Ｖ４と、第１直線部と同じレベルで左右方向Ｘに伸びる第２直線部と、を備える。
【００２６】
図２及び図３に示すように、パンチ２は、軸径が６．０〜８．０（ｍｍ）の略円柱状に形成されている。また、パンチ２は、軸方向における刃の長さが２．０〜３．０（ｍｍ）の範囲となるように形成されている。パンチ２は、先端側に設けられる刃先部２０と、パンチ２の軸方向と直行する方向に伸びるピン７と、を備える。刃先部２０は、断面が円形からなり、かつ全軸径方向に亘って直線状に傾斜した傾斜面２１を備える。傾斜面２１は、一様に傾斜する平面状に形成されている。また、刃先部２０は、刃先角θが７０〜８０°の範囲に形成されている。
【００２７】
ピン７は、パンチ２に貫通してボルト等により固着されている。また、パンチ２からの突出部分は両側面が面取り７ａ，７ａされて小判形断面からなる。そして、平面からなる両面取り部７ａ，７ａが本体フレーム３の長孔１０に嵌挿しており、かつ上下の円孔部７ｂ，７ｂがカム板５の溝カム９に係合している。なお、本実施形態においては、パンチ２は、４個のパンチ２１，２２，２３，２４から構成されている。
【００２８】
ダイフレーム４は、パンチ２に対応したダイ孔１１を備える。ダイ孔１１は、本体フレーム３に形成されたパンチ支持孔６ａ，６ｂと対向する位置に形成されており、パンチ支持孔６ａ，６ｂに案内されたパンチ２を挿入自在に形成されている。
【００２９】
不図示の駆動モータは、本体フレーム３に取り付けられている。駆動モータは、減速歯車機構及びラックを介してカム板５に連動し、カム板５を左右方向Ｘに移動させる駆動源として機能する。
【００３０】
不図示の減速歯車機構は、駆動モータの回転力を直線往復移動力に変換してカム板５に伝達し、パンチ２１，２２，２３，２４を上下方向に往復動させる伝達装置を構成する。減速歯車機構は、駆動歯車と、大径歯車と、小径歯車と、を備える。駆動歯車は、駆動モータの出力軸に固定されている。大径歯車は、駆動歯車と噛合する。小径歯車は、大径歯車と一体に形成されており、大径歯車及び小径歯車は、本体フレーム３に回転自在に支持されている。不図示のラックは、小径歯車と噛合すると共に、カム板５に連結されている。
【００３１】
次に、上述の孔明け装置１の穿孔動作について説明する。
【００３２】
不図示の駆動モータ及び減速歯車機構等によりカム板５を左右方向Ｘに往復移動すると、長孔１０により上下方向の移動のみ許容されているピン７が溝カム９に係合することにより、パンチ２は上下方向Ｙに往復動する。パンチ２が上下方向Ｙに往復動すると、上下フレーム３，４の空隙Ｃに挿入された紙等のシート材（被穿孔材）が、パンチ２とダイ孔１１により穿孔される。この際、溝カム９…は、上下移動用のＶ字状部Ｖ…が１個のもの９１，９４と２個のもの９２，９３がある。
【００３３】
図１に示す初期状態をホームポジションとすると、ホームポジションからカム板５を左右方向Ｘにおける左方向（矢印Ａ方向）に移動すると、各溝カム９１，９２，９３，９４のＶ字状部Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４により４個のパンチ２１，２２，２３，２４が上下方向に往復動する。そして、シート材に４個の孔が明けられる。
【００３４】
また、カム板５を左方向に移動したホームポジションＰからの矢印Ａ方向の移動により、溝カム９２のＶ字状部Ｖ５及び溝カム９３のＶ字状部Ｖ６により、２個のパンチ２２，２３が上下方向に往復動して、シート材に２個の孔があけられる。なおこの際、他のパンチ２１，２４は、溝カムの水平部Ｈを移動して上方位置に保持される。
【００３５】
次に、実施例及び比較例を挙げて、本考案を具体的に説明する。なお、本考案は、下記の実施例のみに限定されるものではない。また、下記の実施例においては、直線方向に往復動する板カムを用いて説明するが、円周方向に往復動する柱状のカムを用いるものであってもよい。まず、パンチの最大穿孔力（ピークトルク）について、図４（ａ）から図６（ｂ）を参照しながら、実施例１、比較例１及び比較例２を用いて説明する。
【００３６】
図４（ａ）は、実施例１に係るパンチの刃先部が紙を貫通する状態を示す図である。図４（ｂ）は、実施例１に係るパンチの刃先部が紙を貫通した状態を示す図である。図５（ａ）は、比較例１に係るパンチのＶ字状刃先部が紙を貫通する状態を示す図である。図５（ｂ）は、比較例１に係るパンチのＶ字状刃先部が紙を貫通した状態を示す図である。図６（ａ）は、比較例２に係るパンチのＶ字状刃先部の一方が紙を貫通する状態を示す図である。図６（ｂ）は、比較例２に係るパンチのＶ字状刃先部の他方が紙を貫通する状態を示す図である。
【００３７】
（実施例１）
実施例１では、パンチ径（ｄ）：８（ｍｍ）、軸方向における刃の長さ（Ｓ）：２．３１（ｍｍ）、刃先角（θ１）：７３．８９８（°）のパンチを用いた孔明け装置を使用して、厚さ（ｔ）：０．２３１（ｍｍ）の紙（１８５ｇ相当）を穿孔した。刃先が穿孔する角度（β１）に単位当りの紙の穿孔抵抗を乗じて、パンチの最大穿孔力（Ｆ１）を得た。
【００３８】
図４（ａ）に示すように、パンチの刃先が紙を貫通する状態においては、
β１＝ａｒｃｃｏｓ｛（ｄ−２*ｔ*ｔａｎθ１）／ｄ｝＝３６．８７５（°）
となる。
【００３９】
そのため、パンチの穿孔すべき全角度は、
β１×２＝７３．７５（°）
となる。
【００４０】
一方、図４（ｂ）に示すように、パンチの刃先が紙を貫通した状態においては、
β１＝ａｒｃｃｏｓ｛（ｄ−２*ｔ*ｔａｎθ１）／ｄ｝＝１６．２６３（°）
となる。
【００４１】
そのため、パンチの穿孔すべき全角度は、
β１×２＝３２．５２５（°）
となる。
【００４２】
これにより、パンチの最大穿孔力（Ｆ１）は、パンチの刃先が紙を貫通するとき（７３．７５（°））であり、
Ｆ１＝（π*ｄ）*（２*β１／３６０）*（１／２）*ｔ*ｆ*τ＝２．２３（Ｋｇ）
となる。
【００４３】
ただし、ｆ＝１．２（パンチとダイのクリアランスファクタ）、τ＝３．０ｋｇ／ｍｍ２（紙のせん断力）
【００４４】
（比較例１）
比較例１では、パンチ径（ｄ）：８（ｍｍ）、軸方向における刃の長さ（Ｓ）：２．３１（ｍｍ）、Ｖ字状刃先角（θ２）：６０（°）のパンチを用いた孔明け装置を使用して、厚さ（ｔ）：０．２３１（ｍｍ）の紙（１８５ｇ相当）を穿孔した。刃先が穿孔する角度（β２）に単位当りの紙の穿孔抵抗を乗じて、パンチの最大穿孔力（Ｆ２）を得た。
【００４５】
図５（ａ）に示すように、パンチのＶ字状刃先の各々が紙を貫通する状態においては、
β２＝２５．８４５（°）、となる。
【００４６】
そのため、パンチの穿孔すべき全角度は、β２×２×２＝１０３．３８（°）、となる。
【００４７】
一方、図５（ｂ）に示すように、パンチのＶ字状刃先の各々が紙を貫通した状態においては、β２＝１１．０３０（°）、となる。
【００４８】
そのため、パンチの穿孔する全角度は、β２×４＝４４．１１９（°）、となる。
【００４９】
これにより、パンチの最大穿孔力（Ｆ２）は、パンチのＶ字状刃先の各々が紙を貫通したときであり、Ｆ２＝３．１３（ｋｇ）、となる。
【００５０】
ただし、ｆ＝１．２（パンチとダイのクリアランスファクタ）、τ＝３．０ｋｇ／ｍｍ２（紙のせん断力）
【００５１】
（比較例２）
比較例２では、パンチ径（ｄ）：８（ｍｍ）、軸方向における刃の長さ（Ｓ）：２．３１（ｍｍ）、先端側のＶ字状刃先角（θ３）：６１．１９５（°）、軸心に対して谷部が軸心よりδ＝０．２（ｍｍ）ピッチをずらしたパンチを用いた孔明け装置を使用して、厚さ（ｔ）：０．２３１（ｍｍ）の紙（１８５ｇ相当）を穿孔した。刃先が穿孔する角度（β３）に単位当りの紙の穿孔抵抗を乗じて、パンチの最大穿孔力（Ｆ３）を得た。
【００５２】
図６（ａ）に示すように、パンチのＶ字状刃先の先端側が紙を貫通する状態においては、比較例２に係るパンチは、β３＝２６．４９５（°）、となる。
【００５３】
そのため、パンチの穿孔すべき全角度は、β３×２＝５２．９９（°）、となる。
【００５４】
一方、図６（ｂ）に示すように、パンチの両方のＶ字状刃先が紙を貫通した状態においては、比較例２に係るパンチは、α＋β３＝２６．４９５＋１１．３２４＝３７．９１９（°）、となる。
【００５５】
そのため、パンチの穿孔する全角度は、（α＋β３）×２＝７５．８３８（°）となる。
【００５６】
これにより、パンチの最大穿孔力（Ｆ３）は、パンチの両方のＶ字状刃先が紙を貫通したときであり、Ｆ３＝２．３０（ｋｇ）、となる。
【００５７】
以上より、実施例１に係るパンチは、刃先の高さが同じ高さに形成されたＶ字状刃先のパンチ（比較例１）よりも、最大穿孔力が小さいことがわかる。また、実施例１に係るパンチは、刃先の高さが異なるＶ字状刃先のパンチ（比較例２）の最大穿孔力と同等又は小さいことがわかる。
【００５８】
次に、パンチの切り初めから切り終りまでの穿孔トルクと穿孔力について、図４（ａ）及び図６（ｂ）に加え、図７及び図８参照しながら、実施例１−１〜１−３及び比較例２−１〜２−３を用いて説明する。図７は、実施例１−１〜１−３に係るパンチと比較例２−１〜２−３に係るパンチの穿孔トルク（ｋｇｍｍ）と穿孔力（ｋｇ）とを示す図である。図８は、実施例に係るパンチと比較例に係るパンチの切り初めから切り終りに至るまでの穿孔トルクを示す図である。
【００５９】
（実施例１−１）
実施例１のパンチを用いた孔明け装置を使用して、８０ｇの紙を穿孔し、穿孔トルク（ｋｇｍｍ）及び穿孔力（ｋｇ）を測定した。測定した穿孔トルク（ｋｇｍｍ）及び穿孔力（ｋｇ）を図７に示す。また、このときのパンチの食込み深さと紙の穿孔範囲の関係を図４（ａ）及び図４（ｂ）に示し、パンチの切り初めから切り終りに至るまでの穿孔トルクの変化を図８に示す。
【００６０】
図４（ａ）に示すように、紙の切り初めから刃先が紙の厚さまで食込んだとき、パンチによる紙の切断範囲（β１×２）が最大となるためにパンチにかかる負荷が最大となり、穿孔トルクの第１ピークをむかえる（図８参照）。その後、図４（ｂ）に示すように、パンチは、パンチの輪郭に沿って紙を穿孔するが、刃先形状が全軸径方向に亘って直線状に傾斜した傾斜面からなり、切断範囲（β１×２）も減少するため、図８に示すように、穿孔トルクは徐々に低くなる。円形のパンチ孔の略半分を穿孔すると、次に刃先部の後端に向かうにつれ、穿孔トルクは徐々に高くなる。そして、刃先部の後端が紙に食込むとき（切り終わり）、パンチによる紙の切断範囲（β１×２）が再び最大となるためにパンチにかかる負荷が最大となり、穿孔トルクの第２ピークをむかえる（図８参照）。なお、穿孔トルクの第２ピークは、穿孔トルクの第１ピークと略同じ値となる。穿孔トルクの第２ピークを向かえた後、穿孔は終了する。
【００６１】
（実施例１−２）
実施例１のパンチを用いた孔明け装置を使用して、２００ｇの紙を穿孔し、穿孔トルク（ｋｇｍｍ）及び穿孔力（ｋｇ）を測定した。測定した穿孔トルク（ｋｇｍｍ）及び穿孔力（ｋｇ）を図７に示す。また、このときのパンチの食込み深さと紙の穿孔範囲の関係を図４（ａ）及び図４（ｂ）に示し、パンチの切り初めから切り終りに至るまでの穿孔トルクの変化を図８に示す。
【００６２】
図４（ａ）に示すように、紙の切り初めから刃先が紙の厚さまで食込んだとき、パンチによる紙の切断範囲（β１×２）が最大となるためにパンチにかかる負荷が最大となり、穿孔トルクの第１ピークをむかえる（図８参照）。なお、このときのピークトルクは、８０ｇの紙を穿孔したときよりも高くなり、パンチの食込み深さも深くなる。その後、図４（ｂ）に示すように、パンチは、パンチの輪郭に沿って紙を穿孔するが、刃先形状が全軸径方向に亘って直線状に傾斜した傾斜面からなり、切断範囲（β１×２）も減少するため、図８に示すように、穿孔トルクは徐々に低くなる。円形のパンチ孔の略半分を穿孔すると、次に刃先部の後端に向かうにつれ、穿孔トルクは徐々に高くなる。そして、刃先部の後端が紙に食込むとき（切り終わり）、パンチによる紙の切断範囲（β１×２）が再び最大となるためにパンチにかかる負荷が最大となり、穿孔トルクの第２ピークをむかえる（図８参照）。なお、穿孔トルクの第２ピークは、穿孔トルクの第１ピークと略同じ値となる。穿孔トルクの第２ピークを向かえた後、穿孔は終了する。
【００６３】
（実施例１−３）
実施例１のパンチを用いた孔明け装置を使用して、３１０ｇの紙を穿孔し、穿孔トルク（ｋｇｍｍ）及び穿孔力（ｋｇ）を測定した。測定した穿孔トルク（ｋｇｍｍ）及び穿孔力（ｋｇ）を図７に示す。また、このときのパンチの食込み深さと紙の穿孔範囲の関係を図４（ａ）及び図４（ｂ）に示し、パンチの切り初めから切り終りに至るまでの穿孔トルクの変化を図８に示す。
【００６４】
図４（ａ）に示すように、紙の切り初めから刃先が紙の厚さまで食込んだとき、パンチによる紙の切断範囲（β１×２）が最大となるためにパンチにかかる負荷が最大となり、穿孔トルクの第１ピークをむかえる（図８参照）。なお、このときのピークトルクは、２００ｇの紙を穿孔したときよりも高くなり、パンチの食込み深さも深くなる。その後、図４（ｂ）に示すように、パンチは、パンチの輪郭に沿って紙を穿孔するが、刃先形状が全軸径方向に亘って直線状に傾斜した傾斜面からなり、切断範囲（β１×２）も減少するため、図８に示すように、穿孔トルクは徐々に低くなる。円形のパンチ孔の略半分を穿孔すると、次に刃先部の後端に向かうにつれ、穿孔トルクは徐々に高くなる。そして、刃先部の後端が紙に食込むとき（切り終わり）、パンチによる紙の切断範囲（β１×２）が再び最大となるためにパンチにかかる負荷が最大となり、穿孔トルクの第２ピークをむかえる（図８参照）。なお、穿孔トルクの第２ピークは、穿孔トルクの第１ピークと略同じ値となる。穿孔トルクの第２ピークを向かえた後、穿孔は終了する。
【００６５】
（比較例２−１）
比較例２のパンチを用いた孔明け装置を使用して、８０ｇの紙を穿孔し、穿孔トルク（ｋｇｍｍ）及び穿孔力（ｋｇ）を測定した。測定した穿孔トルク（ｋｇｍｍ）及び穿孔力（ｋｇ）を図７に示す。また、このときのパンチの食込み深さと紙の穿孔範囲との関係を図６（ａ）及び図６（ｂ）に示し、パンチの切り初めから切り終りに至るまでの穿孔トルクの変化を図８に示す。
【００６６】
図６（ａ）に示すように、パンチの第１の刃先が紙の切り初めから紙の厚さまで食込んだとき、パンチによる紙の切断範囲（β３×２）が増加するためにパンチにかかる負荷が増加し、穿孔トルクの第１ピークをむかえる（図８参照）。このときの穿孔トルクの第１ピークは、実施例１−１の穿孔トルクの第１ピークよりも低い。その後、第１の刃先がパンチの輪郭に沿って紙を穿孔することにより穿孔トルクは減少する。次に、図６（ｂ）に示すように、第２の刃先が紙の穿孔を開始し、第２の刃先が紙の厚さまで食込むと、パンチによる紙の切断範囲（β３×２＋α×２）が最大となるためにパンチにかかる負荷が最大となり、穿孔トルクの第２ピークをむかえる。第２ピークでは、第１ピーク以上の穿孔トルクを生じる（図８参照）。その後、パンチは、パンチの輪郭に沿って紙を穿孔するが、紙の切断範囲（β３×２＋α×２）が減少するために穿孔トルクも減少し、穿孔が終了する。なお、比較例２−１の最大穿孔トルク（第２ピーク）は、同じ８０ｇの紙を用いて穿孔トルク（ｋｇｍｍ）及び穿孔力（ｋｇ）を測定した実施例１−１の最大穿孔トルク（第１及び第２ピーク）と略同じであることがわかる。
【００６７】
（比較例２−２）
比較例２のパンチを用いた孔明け装置を使用して、２００ｇの紙を穿孔し、穿孔トルク（ｋｇｍｍ）及び穿孔力（ｋｇ）を測定した。測定した穿孔トルク（ｋｇｍｍ）及び穿孔力（ｋｇ）を図７に示す。また、このときのパンチの食込み深さと紙の穿孔範囲との関係を図６（ａ）及び図６（ｂ）に示し、パンチの切り初めから切り終りに至るまでの穿孔トルクの変化を図８に示す。
【００６８】
図６（ａ）に示すように、パンチの第１の刃先が紙の切り初めから紙の厚さまで食込んだとき、パンチによる紙の切断範囲（β３×２）が増加するためにパンチにかかる負荷が増加し、穿孔トルクの第１ピークをむかえる（図８参照）。このときの穿孔トルクの第１ピークは、実施例１−２の穿孔トルクの第１ピークよりも低い。その後、第１の刃先がパンチの輪郭に沿って紙を穿孔することにより穿孔トルクは減少する。次に、図６（ｂ）に示すように、第２の刃先が紙の穿孔を開始し、第２の刃先が紙の厚さまで食込むと、パンチによる紙の切断範囲（β３×２＋α×２）が最大となるためにパンチにかかる負荷が最大となり、穿孔トルクの第２ピークをむかえる。第２ピークでは、第１ピーク以上の穿孔トルクを生じる（図８参照）。その後、パンチは、パンチの輪郭に沿って紙を穿孔するが、紙の切断範囲（β３×２＋α×２）が減少するために穿孔トルクも減少し、穿孔が終了する。なお、比較例２−２の最大穿孔トルク（第２ピーク）は、同じ２００ｇの紙を用いて穿孔トルク（ｋｇｍｍ）及び穿孔力（ｋｇ）を測定した実施例１−２の最大穿孔トルク（第１及び第２ピーク）と略同じであることがわかる。
【００６９】
（比較例２−３）
比較例２のパンチを用いた孔明け装置を使用して、３１０ｇの紙を穿孔し、穿孔トルク（ｋｇｍｍ）及び穿孔力（ｋｇ）を測定した。測定した穿孔トルク（ｋｇｍｍ）及び穿孔力（ｋｇ）を図７に示す。また、このときのパンチの食込み深さと紙の穿孔範囲との関係を図６（ａ）及び図６（ｂ）に示し、パンチの切り初めから切り終りに至るまでの穿孔トルクの変化を図８に示す。
【００７０】
図６（ａ）に示すように、パンチの第１の刃先が紙の切り初めから紙の厚さまで食込んだとき、パンチによる紙の切断範囲（β３×２）が増加するためにパンチにかかる負荷が増加し、穿孔トルクの第１ピークをむかえる（図８参照）。このときの穿孔トルクの第１ピークは、実施例１−３の穿孔トルクの第１ピークと略同じである。その後、第１の刃先がパンチの輪郭に沿って紙を穿孔することにより穿孔トルクは減少する。次に、図６（ｂ）に示すように、第２の刃先が紙の穿孔を開始し、第２の刃先が紙の厚さまで食込むと、パンチによる紙の切断範囲（β３×２＋α×２）が最大となるためにパンチにかかる負荷が最大となり、穿孔トルクの第２ピークをむかえる。第２ピークでは、第１ピーク以上の穿孔トルクを生じる（図８参照）。その後、パンチは、パンチの輪郭に沿って紙を穿孔するが、紙の切断範囲（β３×２＋α×２）が減少するために穿孔トルクも減少し、穿孔が終了する。なお、比較例２−３の最大穿孔トルク（第２ピーク）は、同じ３００ｇの紙を用いて穿孔トルク（ｋｇｍｍ）及び穿孔力（ｋｇ）を測定した実施例１−３の最大穿孔トルク（第１及び第２ピーク）よりも高いことがわかる。
【００７１】
（結果）
図７及び図８に示すように、８０ｇの紙を用いた場合には、実施例１−１に係るパンチは、比較例２−１に係るパンチと同等又はわずかに低い穿孔力及び穿孔トルクにより作動することがわかる。また、ピーク時の穿孔トルクにおいても、実施例１−１に係るパンチを用いた孔明け装置と比較例２−１に係るパンチを用いた孔明け装置とは、同等であることがわかる。
【００７２】
また、２００ｇの紙を用いた場合には、実施例１−２に係るパンチは、比較例２−２に係るパンチと同等又はわずかに低い穿孔力及び穿孔トルクにより作動することがわかる。また、ピーク時の穿孔トルクにおいても、実施例１−２に係るパンチを用いた孔明け装置と比較例２−２に係るパンチを用いた孔明け装置とは、同等であることがわかる。
【００７３】
また、３００ｇの紙を用いた場合には、実施例１−３に係るパンチは、比較例２−３に係るパンチよりも低い穿孔力及び穿孔トルクにより作動していることがわかる。また、ピーク時の穿孔トルクにおいても、実施例１−２に係るパンチを用いた孔明け装置は、比較例２−２に係るパンチを用いた孔明け装置より低いことがわかる。
【００７４】
以上より、実施例に示すパンチは、比較例に示す刃先の高さが異なるＶ字状刃先のパンチよりも、低い穿孔力及び穿孔トルクによって作動させることができることがわかる。
【００７５】
また、実施例に示す孔明け装置は、パンチの刃先部が全軸径方向に亘って直線状に傾斜した傾斜面からなるので、穿孔トルクのピークがパンチの切り初め時と切り終り時に分散され、穿孔時におけるピークトルクを低減することができることがわかる。これにより、パンチを駆動する駆動モータに小型のものを用いることが可能になり、孔明け装置の小型化を図ることができる。
【００７６】
また、実施例に示す孔明け装置は、パンチの刃先角が７３．８９８°（７０〜８０°）からなるので比較例に示すような、従来のパンチ刃先の刃先山部先端から谷部底までの長さと略同じ寸法（軸方向における刃の長さ（２．３１ｍｍ）が略同じ寸法）からなり、従来の孔明け装置への取り付けの互換性を有するものでありながら、被穿孔材に対して切り始め点から円形孔の左右両方に同じ切り幅で切り進み、孔品位も損なうことなく、かつ、低い穿孔力での穿孔が可能となることがわかる。なお、刃先角が７０°以下では、傾斜面の低い側での被穿孔材の切れ残りを生ずるおそれがあり、刃先角が８０°以上では、従来の位相差を設けた刃先に比して大きな穿孔力が必要となる。
【００７７】
また、実施例に示す孔明け装置は、例えば、比較例に示すような刃先形状がＶ字状やＵ字状に形成されたパンチよりも刃先角が鈍角になるため、取り扱い時における安全性を向上させることができることがわかる。これにより、取り付けやメンテナンス作業等が容易になる。
【００７８】
また、実施例に示す孔明け装置は、比較例に示すような刃先がＶ字状やＵ字状のパンチよりも加工が容易となることがわかる。また、製品寿命を延ばすことができる。これにより、製品コストを抑制することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１    孔明け装置
２    パンチ
３    本体フレーム
４    ダイフレーム
５    カム板
９    溝カム
１１    ダイ孔（ダイ）
２０    刃先部
２１    傾斜面
θ    刃先角
【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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【図８】
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