JP2000233396A - シート材穿孔装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カム等の駆動要素による往復運動をパンチに
伝達する機構を合理化することにより、従来の性能を低
下することなく、より安価なシート材穿孔装置を提供す
る。 【解決手段】 本発明は、幅方向に複数個配置されたパ
ンチと、パンチと協動して穿孔する複数個のダイスと、
前記パンチを連結して幅方向に差し渡されたタイバー
と、該タイバーに所定の間隔をもって設置され、前記タ
イバーをパンチの穿孔方向および反穿孔方向に駆動する
複数のカムと、幅方向に差し渡され前記カムを回動する
カム軸を有するシート材穿孔装置である。本発明におい
ては、カムは偏心カムであること、またタイバーに連結
された複数のパンチは、穿孔タイミングが異なることが
望ましい。

Description

【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
カム等の駆動要素によって駆動され、前記ダイスと協動
してシート材に穿孔するパンチからなるシート材穿孔装
置の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】コピーした用紙等のシート材をファイル
する時には、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蔵さ
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
リング用綴じ孔を穿孔するための穿孔装置の一例とし
て、特開平３−２２８５９８号で開示されているよう
に、パンチガイドにより摺動案内され、カムにより往復
駆動されるパンチと、ダイスからなるシート材穿孔装置
が公知である。従来これらの穿孔装置では、穿孔数と同
数のパンチとダイスの対を有し、該パンチを押圧するカ
ムは前記パンチにそれぞれ対応した位置に配置されお
り、穴数と同数のカム等を要していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前者の従来技術のよう
に、従来は穿孔と同数のカム等の駆動系を有し、それぞ
れのカムがパンチを押圧する構造となっているため、穿
孔数が増加するほどカム等の駆動系の部品点数が多くな
り組み立てにも時間を要し、また、カム軸は、穿孔時の
反力による曲げモーメントを受けるため、とくに、Ａ３
以上等の大型の穿孔装置において太径化していた。カム
軸が太径となると、カムの外形も大きくなり、部品コス
トが増加する。また、装置全体の高さが高くなるため、
小型化するのが困難であった。さらに、このようなシー
ト材穿孔装置を搭載する事務用機器は、従来高価なもの
に限られていたが、近年では比較的安価な事務用機器に
も搭載したいと言う要望から、当然に穿孔装置の価格も
年々コストダウンの要求が厳しくなっており、より安価
な穿孔装置の開発が要求されている。そこで本発明は、
カム等の駆動要素による往復運動をパンチに伝達する機
構を合理化することにより、従来の性能を低下すること
なく、より安価なシート材穿孔装置を提供することを課
題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、パンチ毎に対
応したカムによって直接パンチを駆動する機構ではな
く、パンチを連結したタイバーを駆動することによっ
て、駆動部品の低減による製造性の向上と、駆動系への
負荷の低減が可能となることを見いだし、本発明に到達
した。すなわち、本発明は、幅方向に複数個配置された
パンチと、パンチと協動して穿孔する複数個のダイス
と、前記パンチを連結して幅方向に差し渡されたタイバ
ーと、該タイバーに所定の間隔をもって設置され、前記
タイバーをパンチの穿孔方向および反穿孔方向に駆動す
る複数のカムと、幅方向に差し渡され前記カムを回動す
るカム軸を有するシート材穿孔装置である。

【０００５】前記のタイバーは、断面係数を増加する如
く、断面が折り曲げられた形状を有することが好まし
く、パンチは回り止め手段を有し、該パンチの先端の外
周は、シート材の進行方向に対してパンチ先端を逃がす
如く尖っていることが望ましい。さらに望ましくはパン
チ先端は、底部がＶ字状となるキリ欠きを有するように
する。このような形状とすることにより、せん断力が最
大を経て低下した後終了することができる。また、本発
明においては、カムは偏心カムであることが望ましい。
また、タイバーに連結された複数のパンチは、穿孔タイ
ミングが異なることが望ましい。

【０００６】

【発明の実施の形態】従来のシート材穿孔装置では、複
数のパンチ毎に対応した駆動要素を必要としていたが、
本発明では、パンチを連結したタイバーを用いたことに
よって、カムを最低両端部２個所に設置すれば駆動でき
る。したがって、穿孔数が増加しても部品を増加させ
ず、組立性も向上してコストダウンを計ることができる
ものである。また、従来のシート材穿孔装置において
は、穿孔反力がカム軸に直接加わり、かつ、その位置は
カム軸の軸受けの位置と隔てられているため、カム軸に
は大きな曲げモーメントが加わり、強度および剛性の点
からその小径化には限界があった。本発明では、タイバ
ーにより、カム軸にかかる曲げモーメントの低減を計る
こともできる。タイバーを介することにより、カムの位
置とパンチの位置を一致させる必要がない。したがっ
て、カムを軸受けの近傍に設けることにより、カム軸に
加わる曲げモーメントを低減することができるのであ
る。また、真直性が要求されるカム軸に比し、断面係数
を高める如く、板金加工等によりＬ字やコの字の断面等
の折り曲げ形状をタイバーに与えることにより、曲げモ
ーメントの負荷をタイバーに負担させることができ、駆
動軸を小径化し、総合的に低コスト化することができ
る。

【０００７】また、タイバーに連結されたパンチは回り
止め手段を有し、該パンチの先端の外周は、シート材の
進行方向に対してパンチ先端を逃がす如く尖っている形
状が望ましい。パンチの突出部が異常摩滅する理由は、
パンチに加わるカムによるモーメントの（軸心の）方向
と、先端の突出部のパンチ軸心に対する方向とが直交ま
たは交差するからである。たとえば、図２に示すカム３
が回転すると、カム３とタイバー４側の接点が図２中で
は左右に移動する。すなわち、力点が移動することにな
る。力点が動くということは、タイバーに連結されるパ
ンチ５が図２において、左右に傾くことになる。具体的
には図８ａに示すように、傾いたパンチの先端がシート
材の進行方向、すなわち図８ａのように左右方向に張り
出していると、ダイスとの衝突あるいは異常接触して先
端の異常摩耗の原因となる。一方、図８ｂに示すように
パンチ５の先端をシート材の進行方向に対して逃がすよ
うにすれば、パンチに左右の傾きが生じても、先端の異
常摩耗を防止することができる。より具体的には、図８
ｂに示す形状とするには、円柱状のパンチの先端をＶ字
型にキリ欠き、シート材の進行方向から見たときにキリ
欠きがＶ字に見えるように設置すればよい。こうすれ
ば、側面は図８ｂのようになる。

【０００８】また、パンチに設けるキリ欠きを底部がＶ
字状に形成することによって、パンチの負荷の変動する
ことを抑えることができる。すなわち、パンチがパンチ
の軸心方向に上下運動する本発明のシート材穿孔装置で
は、所要せん断力が最大を経た後、徐々に零に達するも
のがよいことがわかった。先端の谷状面に丸みがあるも
のでは、所要せん断力が最大に達した状態で突然零にな
る。この時、駆動系統内等に弾性変形の形で貯えられて
いたエネルギが一気に放出されるが、この際、ガタない
しバックラッシュの部分で騒音が発生し易いことがわか
った。Ｖ字状のパンチは、零になる直前の所要せん断力
が小さいから、放出エネルギが小さく、静粛性が良い。
なお、V字状は一直線に限らず、図６に示すような
（ａ）曲線や（ｂ）折れ線等、急峻なＶ字状に近い形状
であれば、同様の効果が得られる。

【０００９】また、カムは偏心カムとすることが望まし
い。図７（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、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、したがってリフト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。

【００１０】また、本発明では、パンチガイドを設ける
ことができる。たとえば、パンチの外周をその形状に沿
った内周面で常にガイドするパンチガイドによって、パ
ンチの傾きを防止することができ、パンチとダイスとの
同心性を確保してパンチとダイスが干渉することを防止
できる。また、本発明においては、複数のパンチの穿孔
タイミングをずらすことにより、穿孔装置にかかる負荷
を分散できる。具体的には、たとえば複数のパンチのダ
イスとのエッジ間隔がそれぞれ異なるように設置してお
き、同時穿孔を避ければよい。また、別の方法として
は、タイバーを駆動するカムを異なる位相で駆動すれ
ば、タイバーはダイスに対して傾斜度を変化しながら駆
動されることになり、穿孔タイミングをずらすことがで
きる。タイバーを駆動するカムを異なる位相で駆動する
ことは、パンチの必要ストロークを必要最小とでき、ま
たカム外径を大きくする必要もないので、小型化の上で
有利である。

【００１１】

【実施例】次に本発明のシート材穿孔装置をその実施例
の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明のシ
ート材穿孔装置の一実施例の正面図、図２、図３および
図４は、図１のそれぞれ断面図、組立て概念図およびタ
イバー４のカムフォロア部の斜視図、図５は、カム軸２
に加わる曲げモーメントを説明する図である。全体形状
をコ字形とされ、中辺を略溝形断面に成形されたフレー
ム７には、その中辺に直線に沿って多数の貫通穴を有し
そのうちの所定の穴に、下端部外形を段付き状とされた
管状パンチガイド片６が、その段部を圧入固定またはか
しめ固定されている。パンチガイド片６は、含油焼結合
金、銅台その他の軸受け合金製とするとよい。

【００１２】また、該フレーム７の下面には、長さ方向
中央部がフレーム７の下面と通紙隙間をもって対向する
ようにクランク状に段付けされ、かつ上記貫通穴に対応
する位置に直接ダイス穴が設けられた（但し、ダイス穴
を有するダイス部材を適当な方法により固着してもよ
い）溝形断面の板金製ダイスフレーム８（ダイス部材）
が、その両端部をねじまたはリベットにより固着され
て、フレーム７とともにフレームアセンブリを形成して
いる。カム軸アセンブリ１は、カム軸２、該軸の所定位
置にねじ、ピン等で固定された一対の偏心カム３、３、
両端部に嵌入された軸受け金７ａ、７ａおよび一方端に
装着されたクラッチ７ｂからなる。なお、カム３は本実
施例では互いに同一偏心量の偏心カムとされ、一方のカ
ム３より３０°位相差を傾けた状態でもう一方のカム３
を固定している。また、クラッチ７ｂに代えて、前記フ
レーム７の立ち上がり部等に固定したＤＣモータ、ステ
ッピングモータ等の回転を歯車等の伝達手段を介してカ
ム軸２を駆動してもよい。

【００１３】タイバー４は、両端部にカム３が摺動する
ためのカムフォロア部（図３参照）を有し、中央部を下
向きの溝形に折り曲げ成形され、該溝形の両フランジ部
に形成された多数の貫通長孔対の所定の対の間に差し渡
たされたパンチピンと、該ピンを介して連結された必要
数のパンチ５とともに、タイバーアセンブリを構成して
おり、両端部のカムフォロア部の窓状部をカム３、３が
貫通するごとく、カム軸アセンブリ１に組み込まれてい
る。なお、本実施例ではタイバー４は板金製の一体品で
あるが、両端のカムフォロア部を別部品のプラスチック
製にして、勘合または接着等で固着してもよいし、強度
的に問題が無ければ、プラスチック製の一体品にしても
よい。

【００１４】また、本実施例では片方のカム３を他方に
対して位相差を設けて固定したが、両フランジ部に形成
されたパンチピンを挿通する貫通長孔の高さ位置を０．
５ｍｍずつ違えることで、パンチとダイスの待機状態で
のエッジ間隔を違え、穿孔の時期をずらし負荷トルクを
平均化してもよい。その場合には両側のカムに位相差を
設けて固定する必要はなくなる。なお、両フランジ部と
パンチとの間のパンチピン上には騒音防止用のゴムブッ
シュを組み込んだ。また、パンチ５は、その先端面をV
字形谷形状の面で構成され、その先端の矢筈状突出部同
士を結ぶ方向をカム軸２の方向とされている。すなわ
ち、シート材の進行方向に対してパンチ先端を逃がす如
く尖っている状態となっている。

【００１５】タイバーアセンブリを組み込まれたカム軸
アセンブリ１は、パンチ５の先端をパンチガイド片６に
嵌入しつつ、カム軸２をフレーム７の両立ち上がり部の
切欠き部に上方から挿入し、軸受け金７ａ、７ａを前記
切欠き部に挿入して組立てられる。図１から分るよう
に、３対以上のパンチ・ダイスに対して駆動要素である
カムは、二箇所と最小数とされている。また、カム３
は、軸受け金の直ぐ近傍に配置されているから、カム軸
２に加わる曲げモーメントは小さく、小径化が可能であ
る。

【００１６】カム軸２を、クラッチ７ｂを経て図示しな
い駆動源により1回転すると、タイバー４は、その両端
のカムフォロア部の左右がずれて下降上昇するように駆
動され、これにより各パンチ９は、パンチガイド６で摺
動案内されつつ上下方向に順々に１往復駆動され、その
間に固定ダイス５と協働して図示しないシート材を穿孔
する。この際、穿孔は、左右先に下降した側から順に進
行する。パンチ５はシート材を穿孔後、さらに下降し下
死点に到達した後上死点に復帰する。

【００１７】図５は、従来（Ａ）および本発明（Ｂ）に
ついて、穿孔反力Fとカム軸２に作用する曲げモーメン
トを説明する線図である。今、簡単のため、３孔用の左
右対称の装置を想定し、穿孔反力Fは、各パンチそれぞ
れに順に一瞬間だけ加わるものと仮定し、各寸法関係を
位置を図５に示す通りとすると、従来の装置（Ａ）でカ
ム軸２に加わる最大曲げモーメントは、 M=F・n/4 （中央のパンチで穿孔するとき、該中央
で） これに対し、本発明の装置でカム軸２に加わる最大曲げ
モーメントは、 M=F・ｂ（ｎ−a）・／ｎ（左パンチで穿孔するとき、左
カム中心で） となる。

【００１８】（ｎ−a）／ｎは１より小であるから、ｂ
をｎ／４程度より小とすることにより、軸２に加わる最
大曲げモーメントを小さく、したがって、カム軸２の直
径を小径化することができる。本実施例ではカム軸２の
外径をφ８とすることができた。本実施例は、左右のカ
ムを、同一偏心量の偏心カムとして、組み立ての単純
化、部品点数の節減、復帰用のばねの省略を達成し、ま
た、カムフォロア部を摺動式として構造の簡略化を図っ
た等の特徴を有する。しかし、本発明は、その主旨を逸
脱しない範囲において種々に変形させることができる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明のシート材穿
孔装置は、カムの駆動力伝達機構にタイバーを使用する
ことで駆動機構を簡略可能とし、また、カム軸に加わる
曲げモーメントを小さくしてその小径化を可能とするも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシート材穿孔装置の一実施例の正面図
である。

【図２】図１の装置の断面図である。

【図３】図１の装置の組立て概念図である。

【図４】図１タイバーのカムフォロア部の斜視図であ
る。

【図５】カム軸に加わる曲げモーメントを説明する図で
ある。

【図６】パンチの先端がV字形状に類似した例を示す図
である。

【図７】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。

【図８】パンチに生ずる傾きを説明する図である。

【符号の説明】

１ カム軸アセンブリ、２ カム軸、３ カム、４ タ
イバー、５ パンチ、６ パンチガイド、７ フレー
ム、７a 軸受け金、７b クラッチ、8 ダイスフレー
ム（ダイス部材）、９ ねじまたはリベット

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 幅方向に複数個配置されたパンチと、パ
   ンチと協動して穿孔する複数個のダイスと、前記パンチ
   を連結して幅方向に差し渡されたタイバーと、該タイバ
   ーに所定の間隔をもって設置され、前記タイバーをパン
   チの穿孔方向および反穿孔方向に駆動する複数のカム
   と、幅方向に差し渡され前記カムを回動するカム軸を有
   することを特徴とするシート材穿孔装置。
2. 【請求項２】 タイバーは、断面係数を増加する如く、
   断面が折り曲げられた形状を有することを特徴とする請
   求項１に記載のシート材穿孔装置。
3. 【請求項３】 パンチは回り止め手段を有し、該パンチ
   の先端の外周は、シート材の進行方向に対してパンチ先
   端を逃がす如く尖っている請求項１または２に記載のシ
   ート材穿孔装置。
4. 【請求項４】 パンチ先端は、底部がＶ字状となるキリ
   欠きを有することを特徴とする請求項１ないし３のいず
   れかに記載のシート材穿孔装置。
5. 【請求項５】 パンチによる穿孔は、せん断力が最大を
   経て低下した後終了するものである請求項１ないし４の
   いずれかに記載のシート材穿孔装置。
6. 【請求項６】 カムは偏心カムである請求項１ないし５
   のいずれかのシート材穿孔装置。
7. 【請求項７】 タイバーに連結された複数のパンチは、
   穿孔タイミングが異なることを特徴とする請求項１ない
   し７のいずれかのシート材穿孔装置。