(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定ダイスと、パンチガイドで案内されるとともに後端部をカムで押圧して軸方向に往復運動され、前記固定ダイスと協働して被穿孔シート材に穿孔するパンチからなるシート材穿孔装置において、前記パンチは、回り止め手段を有し、前記パンチの先端の外周が前記パンチの軸心の回りの対称な２ヶ所で周方向に連続する山形の形状を有して軸方向に突出しており、前記被穿孔シート材は穿孔後、前記パンチの先端に山形に突出する突出部が周方向に連続する方向と同方向に排出されることを特徴とするシート材穿孔装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に固定ダイスとカム等で駆動されるパンチとからなるシート材穿孔装置の技術分野に属し、特に、パンチの先端の突出方向に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コピーした用紙等のシート材をファイルするときには、綴じ孔を穿孔する必要がある。
近年、事務用機器の発達に伴って、該事務用機器に穿孔装置を内臓させ、コピー等の処理と同時に穿孔することで人手による穿孔の煩わしさを排除するものがある。
従来、ファイリング用綴じ孔の穿孔装置の一例として、特開平４−１７１２００号で開示されているように、ダイスと、パンチガイドにより摺動案内されカムにより軸方向に往復駆動されるパンチからなるシート材穿孔装置が公知である。従来のこれらの穿孔装置におけるパンチの先端は、該公報の第2図に示されるように略矢筈状、つまり、パンチ軸に直角の方向のＶ字状等の谷が形成されて、軸心を挟んで対称な2方向の外周が軸方向に突出する形状、または先端面を軸心に対し非直角の単一面として、外周が一方向で突出する形状とされており、その突出部のパンチの軸心に対する方向はカム軸に直角とされていた。
【０００３】
パンチの先端面を矢筈状等突出部を設けることの効果は、▲１▼シート材のせん断が、パンチの突出部から凹部へ移動することで、せん断力が時間的に平均化され最大せん断力が低下する、▲２▼パンチ屑がパンチの先端面から容易に剥離され、次回等の穿孔でのトラブルや穿孔屑の所定位置外への飛散を防止する、等である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、前述の先端に突出部を有するパンチを、カムにより駆動するシート材穿孔装置において、先鋭であるべきパンチの先端の突出部が、使用の継続中に異常に摩滅し易いことを見出し、その原因について検討した。
その結果、カムがパンチを押圧する際の力は、パンチの後端に対して偏心して加わり、また、カムはパンチの頂面に対して摩擦力を与えるから、パンチは、純スラスト荷重の他に、パンチ軸心に直角の軸の回りのモーメントを受けつつパンチガイド内を摺動案内されるために、反復使用の間にパンチとパンチガイドの案内面に偏摩耗が生じ、かつ、この偏摩耗が前記開示の装置では、パンチの突出部側の方向と同方向であることから、この突出部とダイスのエッジが干渉するに至り、これにより、異常摩滅することが判った。
特に、小型化等のためパンチガイドの摺動部の長さが短い場合や、多数枚の穿孔等のためパンチ力が大きく、かつパンチガイドの下端とダイス面との間隔が広い場合、さらに、突出部の先端が鋭い形状等の場合にはこれらの影響が大きい。
【０００５】
そして、パンチの突出部の鋭利さが鈍化した場合等、穿孔後被穿孔シート材がパンチの先端から分離し難くなり、この不分離が生じたまま、つまり串刺し状となったまま紙等の被穿孔シート材を搬送して排出しようとすると、被穿孔シート材が破れる等の問題が生じることが判った。この不分離による問題は、例えば、パンチの先端をパンチガイドまたはストリッパの下端以上に上昇させ、その後被穿孔シート材を搬送・排出することで解決できるが、そのためにはパンチのストロークを大きくし、確実に分離後被穿孔シート材を排出すること等が必要であり、タクトの長時間化やシート材の油汚れの原因等となる。
本発明は、以上の検討結果から、穿孔後に被穿孔シート材を搬送して排出する際にシート材を破ることなくタクトを短縮し得るシート材穿孔装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被穿孔シート材とパンチの先端との不分離が生じた場合も、被穿孔シート材の排出方向を、パンチの先端に突出する突出部が周方向に連続する方向と同方向とすることにより、被穿孔シート材の破れが防止されることを見出したことによるものである。
【０００８】
すなわち本発明は、固定ダイスと、パンチガイドで案内されるとともに後端部をカムに押圧して軸方向に往復運動され、前記固定ダイスと協働して被穿孔シート材に穿孔するパンチからなるシート材穿孔装置において、前記パンチは、回り止め手段を有し、前記パンチの先端の外周が前記パンチの軸心の回りの対称な２ヶ所で周方向に連続する山形の形状を有して軸方向に突出しており、前記被穿孔シート材は穿孔後、前記パンチの先端に山形に突出する突出部が周方向に連続する方向と同方向に排出されることを特徴とするシート材穿孔装置である。
【０００９】
本発明において、同方向とは、４５度またはこれより平行に近い角度関係を意味し、パンチの先端に山形に突出する突出部が周方向に連続する方向と、被穿孔シート材の排出方向とがなす角は、３０度以内、または１５度以内とすることが望ましく、さらには平行とするのが良い。これらの角が４５度を越えると、不分離が生じたままで被穿孔シート材を排出しようとした時シート材の破れが発生し易い。
【００１０】
また、本発明においてカムは偏心カムとすることが望ましい。図５（ａ）〜（ｄ）は、半径Rｏの基円に対してリフトＬｉが同じになるように設計された４種のカムを示す。（ａ）〜（ｃ）は突出カムであり、（ｄ）は偏心カムである。各カムが回転してパンチを押圧する時、仮に基円と突出部円（半径：Ｒａ〜Ｒｃ）の２円を接線状に結んだときの該接線の長さＤａ〜ＤｃまたはＤｄが長くなるほど、パンチに加わるモーメントの腕の長さ、したがってモーメントが増加し、パンチおよびパンチガイドの偏摩耗が生じ易い。偏心カム（ｄ）では、この長さがＤｄと最も短く、パンチは偏心荷重の影響を受け難いから、また、カムが偏心カムであって、カムフォロアが相対する二面で該カムを挟むものである時は、復帰ばねが不要であるから、突出カムの場合に比し、カムがパンチに与えるべき押圧力が小さく、したがって腕の長さが同じであってもモーメントは小さくなり、偏摩耗に対して効果的である。
また、本発明において、パンチを案内するパンチガイドは、そのガイド部の長さを長くしてモーメントの支持能力を大きくし、またパンチの傾きを防止すること、具体的にはパンチガイドの長さ（図１  Ｌ）と、パンチガイド下端からカムの軸心までの距離（図１  ｌ）との比は0.25以上とすることが望ましく、さらには0.3以上とすることが望ましい。しかしながら、パンチガイドの長さを長くすると装置自体が大型となるため、この比は0.5以下さらには0.45以下とすることが小型化をするうえで望ましい。
また、本各発明において、パンチの軸心はカムの軸心に対し離心させることによって、パンチの穿孔ストローク（往行程）中にパンチに加わるモーメントを小さくしてパンチとパンチガイドの偏摩耗を低減することが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のシート穿孔装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図1Ａ、Ｂは、突出カムによる本願のシート穿孔装置の一実施例の、それぞれカム軸直角断面図および正面図である。
パンチガイド４で摺動案内されるとともに、復帰コイルばね６で上方に付勢され、後端（上端）をカム3で押圧されて、軸方向に往復駆動されるパンチ１は、固定ダイス２と協働して図示しないシート材に穿孔する。該パンチ１は、その先端面をV字形谷形状の面１ｆで構成され、したがって、先端の外周は、パンチ軸心を挟む対称な二個所で軸方向に突出する形状とされており、該突出部の軸心に対する方向はB図で左右方向であり、この方向はカム３の軸心の方向と平行とされており、また、この突出部の形状は、この方向と直角の方向に連続する形状である。
また、パンチ１はキー５により回り止めされるとともに、その軸心はカム３の軸心に対して、カム３が所定の回転方向ｄでパンチ１を押圧し始めるときのカム３の突出部側に寸法eだけ離心されている。
【００１２】
Ａ図において、カム３が矢印ｄ方向に回転すると、該カムは、パンチ１を押圧する。パンチ１は、復帰コイルばね６の付勢力に抗して下降し、その先端とダイス２とにより図示しないシート材を穿孔する。そして、穿孔後、下死点に達した後、復帰コイルばね６の付勢力により、カムと接触を保ちつつ元位置に復帰する。今、パンチ１に対する押圧力をP、その押圧点を軸心からqだけ偏心した点、摩擦係数をμとすると、パンチ１はそのパンチガイド４でのガイド中心位置に対して、
M=−P・q＋P・μ・ｆ（第1項はqにより正負に変化、第2項は常に正）
のモーメントを受けつつ往復動する。
このため、反復使用の間にパンチとパンチガイドの案内面に偏摩耗が生ずる。
【００１３】
図３A、Bは、上記偏摩耗が進行し、これによりパンチの軸心cが傾斜している状況をやや誇張して描いた図である。本発明Aと前述の装置Bの場合について、これらから、前述の装置（Bに相当）の場合には、最初にせん断作用を始めるため、鋭利であるべきでありかつ刃先角が小さく欠けや摩耗を生じ易い突出部が、ダイスと干渉して損傷を受けること、これに対し本発明の場合は突出部の方向と偏摩耗の方向が異なり、パンチの突出部とダイスとの有害な接触（干渉）は生じないこと、またパンチの谷部は、突出部に案内されて矢張り干渉は生じないことが判る。
【００１４】
なお、前記離心量eは、上記式のMの式のうち、第２項は第1項（振幅）に比し小さいことを勘案しつつ、穿孔行程のMの平均値が零となるように定め、偏摩耗をMの正負の両側に振り分けるとともに、両方の摩耗の絶対値の低減を図るようにすると良い。
本実施例は、パンチ１をカム３の軸心に対して、カム３の回転方向ｄ側に離心し、また、図2で述べる実施例とともにパンチ１のカム３との接触面（頂面）を平面とすることにより、パンチ１に対するモーメントを極力小さくして、パンチ１の先端の突出部の方向とカム軸の方向を一致させた等の特徴を有する。
【００１５】
上記偏摩耗は、例えば前述の装置（Ｂに相当）において、前記離心量eを勘案して定めても、Mの正負の両方向でバランスする場合はまれであるから、パンチの突出部とダイスとの有害な接触が生じ始めた頃またはそれ以前等の時期に、カムの回転方向を逆にすることにより、上記干渉が始まる時期を先に延ばすことができる場合もある。
次に、図４A、Bは、パンチ１の先端が損傷されたため等により、被穿孔シートaとパンチ１との間に前記不分離が生じた場合の被穿孔シートaの排出方向の適否を説明する図であり、図４Ｂにおいて被穿孔シートaを矢印ｂの方向に排出しようとすると破れが生ずるが、図４Ａにおいて矢印ｂで示す排出方向では、パンチ１とシートa間に滑りを生じ、破れが生じにくいことが判る。
【００１６】
次に、図２は、偏心カムを用いることで、前述のようにモーメントの腕を短くし、またカムフォロアは、該偏心カムを相対する二面でフォローするものとして復帰ばねを排することでモーメントの値を小さくし、これにより偏摩耗を低減しさらに、復帰コイルばねを排したほか、製造性を改善した本発明のシート穿孔装置の他の実施例を説明する図であり、Aは正面図、Bは側面図、Cはパンチのカムホルダ部の部品の斜視図である。
これらの図面で、パンチ１は、後端部にD字形の頭部1bと首部１aを、先端部に突出形状１ｆを成形されている。プラスチック製押え板７は、略短冊形状であり、その下面にピン部７aと前記頭部1bに対応する形状の凹部７bとを有する。
カムホルダ８は、略短冊状の板材を、両端がD字形の弦部の中央で対向するごとく曲げ成形され、その両端近傍に前記ピン部７aに対応するピン孔８b、両端には前記首部１aに対応する切り欠き８aおよび下方に折り曲げ成形された回り止め舌状部８cを有する。
【００１７】
これらの部品を、パンチ１の頭部1bが押え板７の凹部７bに嵌入され、カムホルダ８の両端の切り欠き８aがパンチ１の首部１aを囲み、押え板７のピン部７aがカムホルダ８のピン孔８bに嵌入されるように組み立てる。この組立て品の回り止め舌状部８cの方向が、パンチガイド４のD字形外形の弦部側となるようにして、パンチ1をパンチガイド穴４aに挿入した後、カムホルダ部に偏心カム３を挿入して組立てる。パンチ１はそのD字形の頭部1bが、押え板７、カムホルダ８を介して、パンチガイド４の弦部を経て回り止めされている。
【００１８】
本実施例は、前記のように、偏心カムを用いて加工を簡略化し、かつ復帰コイルばねを排したほか、パンチとして、小径の磨きプリハードン棒鋼をそのまま利用するようにした、エンジニアリングプラスチックを再機械加工することなく利用した等による低コスト化の特徴を有する。
【００１９】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明のシート穿孔装置は、パンチが摩耗したときも穿孔後のシート材の排出時のシートの破れが発生しにくく、タクトの短縮、シート材の油汚れも防止でき有益である。
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明のシート穿孔装置の一実施例のカム軸直角断面図および正面図である。
【図２】  本発明のシート穿孔装置他の実施例を説明する図であり、Aは正面図、Bは側面図、Cはパンチのカムホルダ部の部品の斜視図である。
【図３】  パンチの先端の突出部において摩耗が進行した時の状況を、本発明Aと従来の装置Bの場合について、やや誇張して描いた図である。
【図４】  被穿孔シートaとパンチ４との間に不分離が生じた場合の被穿孔シートaの排出方向との関係を述べる図である。
【図５】  半径Rｏの基円に対してリフトＬｉが同じになるように設計された４種のカムを示す図である。
【符合の説明】
１  パンチ、１a  首部、1b  頭部、1f  先端、２  ダイス、3  カム、4  パンチガイド、5  キー、6  復帰コイルばね、7  押え板、7a  ピン部、7b  凹部、8  カムホルダ、8a  切り欠き部、8b  ピン孔、8c  回り止め舌状部、９  シートガイド、a  穿孔済みシート、b  排出方向、c  パンチの中心線
【図１】
0004247939.tif 000002
【図２】
0004247939.tif 000003
【図３】
0004247939.tif 000004
【図４】
0004247939.tif 000005
【図５】
0004247939.tif 000006