JP2000343495A - ロータリパンチユニットおよび同用途用ダイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 せん断力の増加を抑制して、懸架系の軽量化
や駆動源の小容量化等が達成可能、懸架系の撓みによる
毛羽立ち等の穿孔品質の低下の抑制等の効果を単独また
は複合したロータリパンチユニットを提供すること。 【解決手段】 パンチとダイスとが切刃を噛合するロー
タリパンチユニットにおいて、ダイスの切刃を構成する
外周面として、パンチとの噛合終了側におけるダイス
の外形面を曲率中心が噛合終了側端と軸心を結ぶ直線よ
りもパンチとの噛合開始側である円筒面もしくはそれに
近似の面とする、パンチとの噛合開始側および噛合終
了側の少なくとも一方を軸心方向に谷状に窪ませる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紙や合成樹脂等の
シート材（以下、用紙ともいう）に単数または複数の綴
じ穴等を穿孔するロータリパンチユニットおよび同用途
用のダイス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が、従来これ
らの綴じ孔等を穿孔する方法として、コピーした単数ま
たは複数枚の用紙の端部を人手で揃え、孔明け機（手動
パンチ等）によって穿孔する方法が多用された。孔明け
機を用いて人手で穿孔する方法は、用紙の端部を揃えた
り穿孔する位置を確認する等の煩わしさがあるため、近
年コピー機等の内部に穿孔装置を内蔵させて、コピーと
並行的に穿孔したいという要望が生じてきた。この穿孔
方法の一つにロータリパンチユニットによる方法があ
る。ロータリパンチユニットは、例えば特開平7-9394の
図3に記載されているように、互いに逆方向に同期回転
する一対の軸の一方にダイス、他方にパンチがそれぞれ
装着され、該ダイスとパンチが前記同期回転によりそれ
ぞれの切刃を噛合（嵌め合い）して両軸間に供給された
シート材に穿孔動作を行うものであり、往復動型パンチ
に対して用紙の搬送中に穿孔できる特徴がある。これら
のロータリパンチユニットにおいても、小型軽量化の要
求から懸架系の小軸径化等の傾向がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】パンチとダイスを噛合
させるロータリパンチユニットにおけるパンチの先端部
の形状は、先端の切刃に続いて通常微小のランド部があ
り、その後方にダイスの切刃との干渉を避けるためのヌ
スミ部が形成されている。そしてこの形状は、パンチ素
材をその軸心の回りで回転させつつ切削または研削する
加工方法によるため、パンチはその軸心を軸とする回転
体となり、切刃はパンチ軸に垂直な面内の円形である。
一方、ダイスの切刃は、円筒または円錐面孔であるダイ
ス孔面と、外周面とで形成されるが、この外周面とし
て、通常はダイスの駆動回転の軸心を軸とする円柱面
（以下単に円柱面と記す）が採用されており、その他
の例としては、特開平６−７９６９７号、特開昭６３−
１５４１９９号等の提案のものがある。

【０００４】上記のダイスの切刃を円柱面内とするも
のは、図６Ａ、Ｂに示すように、軸直角断面でのせん断
角は、穿孔開始時Ａではパンチ１の切刃１hと、ダイス
２の切刃２h（円柱面）の穿孔開始側端sでの接線Ｔとが
成す角αsであるが、回転が進行して穿孔終了時Ｂでは
角αeと大きく減少する。そして、せん断角αが低下す
るせん断の後半では所要せん断力が急増して、軸等の懸
架系の強度や、大きな駆動トルクを負担するため大容量
の駆動源等を必要とし、また、懸架系の撓みにより噛合
が不正確となり、毛羽立ち等穿孔品質の低下を来たす原
因となる。特に小型軽量化のため、所定の穿孔径dに対
して、パンチ、ダイスの半径寸法Ｒp、Ｒdを小さくした
ロータリパンチユニットではせん断角αの変化範囲は大
きくなり、所要せん断力増加の問題を大きくする。さら
に、本発明者は、従来のロータリパンチユニットにおい
て、実際のせん断角は、穿孔開始側端および穿孔終了側
端で０となり、所要せん断力を増加することに着目し
た。なお、前述の提案は、上記のダイスの切刃を円柱
面とする場合のせん断の後半でのせん断角αの低下を緩
和すること、ドリルによるパンチ孔の加工位置精度を確
保すること等を主要な課題とするものである。

【０００５】本発明は、前記のせん断力の増加を抑制し
て、懸架系の軽量化や駆動源の小容量化等が達成可能、
懸架系の撓みによる毛羽立ち等の穿孔品質の低下の抑制
等の効果を単独または複合して有するロータリパンチユ
ニットおよびそれに用いるダイス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】本発明者は、せん断開始
および終了時のせん断角を増加する具体的方法等に付い
て種々検討した。その結果、穿孔の特に後半にせん断角
が低下するから、この部分のダイスの切刃を構成する外
周面の形状を、該外周面の同期回転の軸心からの距離が
回転角度とともに順次減少するようにすれば、せん断角
の低下が緩和できること、しかし、この方法のみでは、
噛合開始側、噛合終了側ともせん断角が０になることを
防止できない。このためダイスの切刃を構成する外周面
を、軸心方向に例えばＶ字状に窪ませることでせん断角
を確保できることに想到した。

【０００７】すなわち、本願の第１発明（請求項１）
は、互いに平行またはほぼ平行な一対の軸心の回りで同
期回転するパンチとダイスとが前記同期回転により相互
の切刃を噛合して両者間に供給されたシート材に穿孔す
るロータリパンチユニットにおいて、前記ダイスの切刃
を構成する外周面は、前記パンチとの噛合開始側は前記
ダイスの前記軸心を軸とする円柱面またはこれに近似の
曲面、前記パンチとの噛合終了側は曲率半径の中心が該
噛合終了側端と前記軸心を結ぶ直線よりも前記パンチと
の噛合開始側である第２の円柱面もしくは前記噛合終了
側端と前記曲率半径の中心を結ぶ直線に垂線な平面また
は前記第２の円柱面もしくは前記平面に近似の面をそれ
ぞれ有することを特徴とするロータリパンチユニットで
ある。

【０００８】また、本願の第２発明（請求項２）は、互
いに平行またはほぼ平行な一対の軸心の回りで同期回転
するパンチとダイスとが前記同期回転により相互の切刃
を噛合して両者間に供給されたシート材に穿孔するロー
タリパンチユニットにおいて、前記ダイスの切刃を構成
する外周面は、前記パンチとの噛合開始側および噛合終
了側の少なくとも一方で前記軸心の方向に窪んでいるこ
とを特徴とするロータリパンチユニットである。

【０００９】さらに、本願の第３および第４発明（請求
項３および４）は、上記第１および第２発明に用いるは
ロータリパンチユニット用ダイスである。ロータリパン
チユニット用ダイスは、形状が比較的複雑であり、また
最大肉厚も５ｍｍ程度以下と小さく、かつ、耐摩耗性を
要する等粉末焼結製品とすることが適当であり、セラミ
ック、サーメット等や特に耐欠け性の点からは高速度工
具鋼等の各種工具鋼等、金属または合金粉末の特に射出
成型製品とすることが望ましい。また、相手工具である
パンチもほぼ同様な理由から、ほぼ同様の合金製（溶製
または粉末焼結材）とすることが望ましい。また、ロー
タリパンチユニット用ダイスのうち、穿孔性能、耐久性
等材質的性能が要求されるのは切刃部分のみであるか
ら、上記粉末焼結製品等高価な材質は、切刃部分等に限
定し、他の部分は、量産製に優れた材料、特に合成樹脂
等のモールドまたは射出成形体とすることが望ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明を実施例の図面で説
明する。 （実施例１）図１は本願の第１発明を説明する図面であ
り、ダイス２′は、切刃として、噛合開始側端sから本
実施例では約４０％までの部分は、駆動回転軸心ｏを中
心とする半径Ｒdの円柱面、それ以後噛合終了側端eまで
は、噛合終了側端eと駆動回転軸心ｏを結ぶ直線Lよりも
パンチとの噛合開始側端s側である点ｏ′を中心とする
半径Ｒd′の円柱面とされている。これにより半径Ｒdの
円柱面での最終せん断角がα１から、半径Ｒd′の円柱
面に移った時点でせん断角はα２に増加し、その後この
例はせん断角をやや低下しつつ噛合を終了する（点ｏ′
の位置によっては、せん断角を増加しつつ噛合を終了さ
せることも可能）。また、外周面として、噛合終了側端
eと点ｏ′を通る直線に垂直な平面としてもよい。な
お、図からも明らかなように、噛合終了側端eとパンチ
１の切刃１hとは最大深さtの噛合代が確保されている。
本発明では、噛合開始側の切刃を駆動回転軸心ｏを軸と
する円柱面内として、いわば特殊な加工工程を要する面
である半径Ｒd′の円柱面を少なくして加工の便を図っ
た、また、噛合終了側の切刃を円柱面（第2の円柱面）
によるものとしたが、円柱面以外の平面またはこれらの
面に近似の面としても良い。一般に曲面より平面の加工
が容易であるから、加工の点からは半径Ｒd′の円柱面
に変えて平面とする方が良い。

【００１１】（実施例２）図２A、B、Cは、本願の第２
発明を説明する図であり、窪みをダイスの外周に鉢巻き
状に形成した場合の駆動回転軸心ｏおよびダイス孔Dの
軸心を含む面での断面図である。いずれも噛合開始側お
よび噛合終了側とも同形状の深さuのＶ字形またはこれ
に近似の溝状窪みで描かれている。ここで溝底面Ｓ_１〜
Ｓ_３の軸心ｏに対する角度βは、ほぼ噛合開始および噛
合終了時のせん断角に相当する。ＡはＶ字状溝の溝幅を
ダイス孔径dとほぼ等しくしたもので、溝底面の角度は
β１である。Bは溝幅をダイス孔径dより狭くして、同じ
深さuの溝で溝底面Ｓの角度をβ２と大きくして、該第
２発明の効果を噛合の開始および終了時に集中したもの
である。Cは溝の断面形状を朝顔状とし、噛合の前半お
よび後半それぞれでのせん断角がほぼ一定に推移するよ
うに工夫したものである。上述の実施例は、溝をダイス
の外周全体に（鉢巻き状）形成したのもで、加工が容易
であり、また噛合の終了側のみならず開始もせん断角を
形成することができる特徴があるが、該第２発明はこれ
に限定されず、窪みを形成する部分を噛合開始および噛
合終了側の一方とすること、溝の形状、寸法をそれぞれ
の位置で変化する等としてもよい。

【００１２】図３は本願の第２発明のダイスの周面の窪
みの形成について説明する図であり、Ａの窪みは、溝底
を直線とした例、Ｂはフライス切削等による溝底を凹状
とした例であり、また、図示は略すが溝底を、Ｂとは逆
に凸状としてもよい。いずれもダイス孔は、二点鎖線a
またはbのようにその円周方向の位置を選定できる。な
お、Ｖ字の角度が小さいと、シート材穿孔時、穴付近に
しわが発生する可能性があるが、その場合には、図示は
略すが溝底を微小のＲ形状としてもよい。なお、窪みの
深さuは大きくする程せん断角を大きくできるが、溝底
はパンチの切刃に対して噛合代（図１の寸法tに相当）
を確保できる深さとする。

【００１３】ダイスはパンチと協働して穿孔するととも
に、穿孔屑の不規則な散乱を防止する役割も一般に要求
される。このため、パンチ全体をカップ状形態として、
穿孔屑を軸方向の一方の開口のほぼ最下部から排出する
ことで、穿孔屑の不規則な散乱を防止するようにするこ
とが一般的である。また、粉末の射出成形および焼結に
よる製法は、複雑形状を二アネットシェイプで得られ、
また、肉厚が厚くなると脱脂に長時間を要する特徴を有
するが、本発明に係るダイスは形状がかなり複雑で、肉
厚もほぼ５ｍｍ以下と薄いから、その製造方法として適
当である。このうち、セラミック、サーメットは、高速
度鋼等の工具鋼とともに穿孔性能に優れており、特に、
工具鋼は欠けに対する抵抗性が高く望ましい。 （実施例３）図４、図５は、ダイスの切刃を構成する外
周面が、本願の第１または第２発明の形状とされたダイ
スにおける、切刃部分を粉末の射出成形および焼結によ
る製品で構成するときの推奨構成例を説明する図であ
る。図４Ａは、カップ状の全体を該焼結による製品とす
る例、Ｂは該焼結製品部分（イ）とプラスチック等の射
出成形体によるカバー部分（ロ）との組立型とする例で
あり、それぞれダイス孔、軸穴３、止めねじ穴４を有す
る。なお、Ｂにおいて（ハ）は、ダイス部と軸固定部の
両部分を、前者は穿孔性能、耐久性能等の面から工具鋼
等の高級材料とする焼結製品、後者は低級溶製材料とし
て両者を溶接、ろう接等で接合する場合の接合位置の例
を示す。ＢはＡに比し適材を適所に配することで、穿孔
性能とコストの両立性を向上し得る特徴がある。図４Ｃ
は、ダイス部２とそれに続く軸保持部１の全体を高速度
鋼射出成形、焼結体とした例の正面図と縦断面図であ
り、上記の接合による方法では両部材の機械加工による
切り出し加工等によるコストに加え、接合工数が加わる
ため、大幅な低コスト化はできず、また、ろう接、溶接
等による熱影響のため、ダイス部の硬さ低下を伴う場合
があることに対し、駄肉を削り多量生産でのコスト低下
と上記硬さ低下の問題を解決した例である。なお、図４
のＡ、Ｂ、Ｃのいずれも溶製材による削り出しとするこ
と、一体またはろう接、溶接等により接合し、さらに合
成樹脂成型体等との複合体としてもよい。

【００１４】次に、図５は、ダイスの切刃を構成する外
周面は、本願の第１または第２発明の形状とされた、本
発明のダイスの推奨される材質構成の例を説明するさら
なる図であり、切刃部分をリング状の粉末焼結品とし、
これを合成樹脂の射出成体によりモールドする等により
保持する例を示す図である。Ａは、鋳鉄（ＦＣ）等の易
加工性の金属等の胴体に、リング状切刃部分を圧入等で
保持する例であり、製造数量が比較的少量の場合に適す
る。Ｂは、リング状切刃部分の外周または軸心側端面に
“つの（角）状”に突出した突出部を形成して比較的低
強度の合成樹脂によるモールドの場合に対しても強い結
合力を保持させ、かつ軸貫入穴部に鍔付き溶製金属材等
によるブッシュを配した例であり、量産性に優れるもの
である。Ｃは、リング状切刃部分の外周に鍔状としてプ
ラスチックモールドとの強い結合力を保持させ、止めね
じ穴部分を金属等とし、さらにモールド部分に空洞を設
けた例である。Ｄは、プラスチックモールドの穿孔屑排
出空間の形状を改良して穿孔屑の飛散を効果的の抑制し
た例である。

【００１５】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明のロータリ
パンチユニットおよび同用途用ダイスでは、噛合時のせ
ん断角の低下を抑制または防止されているから、懸架系
の撓みによる毛羽立ち等の穿孔品質の低下の抑制、懸架
系の軽量化や駆動源の小容量化等の達成が単独または複
合して可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の第１発明を説明する軸直角断面図であ
る。

【図２】本願の第２発明のダイスの外周面の窪みの形状
を説明する図である。

【図３】本願の第２発明のダイスの外周面の窪みの他の
形成方法を説明する図である。

【図４】切刃を粉末の射出成形および焼結による製品で
構成するときの推奨構成例を説明する図である。

【図５】切刃を粉末の射出成形および焼結による製品で
構成するときの推奨構成例を説明する図である。

【図６】ダイスの切刃を円筒面とする従来の例で、せん
断角が減少する状況を説明する図である。

【符号の説明】

１：パンチ、１ｈ：パンチ切刃、２、２′：ダイス、２
ｈ：ダイス切刃 α：軸直角断面でのせん断角、β：溝底面の軸心ｏに対
する角度、ｄ：穿孔直径、ｅ：噛合終了側端、ｏ：駆動
回転軸心、ｓ：噛合開始側端、ｔ：噛合終了側端eとパ
ンチ１の切刃１hとの最大噛合深さ、ｕ：鉢巻き状溝深
さ、Ｄ：ダイス孔、Ｒp：パンチ半径、Ｒd：ダイスの半
径、Ｓ：溝面、Ｌ：噛合終了側端ｅと駆動回転軸心ｏを
結ぶ直線、Ｔ：接線

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに平行またはほぼ平行な一対の軸心
   の回りで同期回転するパンチとダイスとが前記同期回転
   により相互の切刃を噛合して両者間に供給されたシート
   材に穿孔するロータリパンチユニットにおいて、前記ダ
   イスの切刃を構成する外周面は、前記パンチとの噛合開
   始側は前記ダイスの前記軸心を軸とする円柱面またはこ
   れに近似の曲面、前記パンチとの噛合終了側は曲率半径
   の中心が該噛合終了側端と前記軸心を結ぶ直線よりも前
   記パンチとの噛合開始側である第２の円柱面もしくは前
   記噛合終了側端と前記曲率半径の中心を結ぶ直線に垂線
   な平面または前記第２の円柱面もしくは前記平面に近似
   の面をそれぞれ有することを特徴とするロータリパンチ
   ユニット。
2. 【請求項２】 互いに平行またはほぼ平行な一対の軸心
   の回りで同期回転するパンチとダイスとが前記同期回転
   により相互の切刃を噛合して両者間に供給されたシート
   材に穿孔するロータリパンチユニットにおいて、前記ダ
   イスの切刃を構成する外周面は、前記パンチとの噛合開
   始側および噛合終了側の少なくとも一方で前記軸心の方
   向に窪んでいることを特徴とするロータリパンチユニッ
   ト。
3. 【請求項３】 互いに平行またはほぼ平行な一対の軸心
   の回りで同期回転するパンチとダイスとが前記同期回転
   により相互の切刃を噛合して両者間に供給されたシート
   材に穿孔するロータリパンチユニットに用いる前記ダイ
   スにおいて、前記ダイスの切刃を構成する外周面は、前
   記パンチとの噛合開始側は前記ダイスの前記軸心を軸と
   する円柱面またはこれに近似の曲面、前記パンチとの噛
   合終了側は曲率半径の中心が該噛合終了側端と前記軸心
   を結ぶ直線よりも前記パンチとの噛合開始側である第２
   の円柱面もしくは前記噛合終了側端と前記曲率半径の中
   心を結ぶ直線に垂線な平面または前記第２の円柱面もし
   くは前記平面に近似の面をそれぞれ有することを特徴と
   するロータリパンチユニット用ダイス。
4. 【請求項４】 互いに平行またはほぼ平行な一対の軸心
   の回りで同期回転するパンチとダイスとが前記同期回転
   により相互の切刃を噛合して両者間に供給されたシート
   材に穿孔するロータリパンチユニットに用いる前記ダイ
   スにおいて、前記ダイスの切刃を構成する外周面は、前
   記パンチとの噛合開始側および噛合終了側の少なくとも
   一方で前記軸心の方向に窪んでいることを特徴とするロ
   ータリパンチユニット用ダイス。
5. 【請求項５】 ダイスの切刃部は、粉末の射出成形およ
   び焼結の工程を経たものである請求項３または４のロー
   タリパンチユニット用ダイス。
6. 【請求項６】 ダイスは、その切刃部を除く部分の一部
   または全部が射出成形体である請求項３、４または５の
   ロータリパンチユニット用ダイス。
7. 【請求項７】 パンチは高速度工具鋼製であり、ダイス
   は請求項３〜６のいずれかである請求項１または２のロ
   ータリパンチユニット。