JP2000141294A

JP2000141294A - シ―ト材穿孔装置

Info

Publication number: JP2000141294A
Application number: JP11163362A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takatsuka; 広志高塚
Original assignee: Hitachi Metals Ltd; HMY Ltd
Current assignee: HMY Ltd; Proterial Ltd
Priority date: 1998-09-01
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2000-05-23
Anticipated expiration: 2019-06-10
Also published as: JP4247939B2

Abstract

(57)【要約】【課題】パンチの突出部とダイスエッジとの干渉を防
止して耐久性に優れたシート材穿孔装置とその使用方
法、およびタクトを短縮し、また、シート材の油汚れ等
を防止し得るシート材穿孔装置を提供する。【解決手段】第1、第2発明は、固定ダイスと、カムで
駆動されるパンチからなるシート材穿孔装置において、
パンチは、回り止め手段を有し、先端が軸方向に突出し
ており、該突出部の軸心に対する方向が、第１発明では
カムの軸心の方向と同方向であるもの、第2発明は、パ
ンチをカムが押圧する力の作用線の移動方向と交差する
もの、第３発明は、同様の穿孔装置において、パンチ
は、回り止め手段を有し、先端が周方向に連続する形状
で軸方向に突出しており、被穿孔シート材は穿孔後突出
部の連続する方向に排出されるもの、第４発明は、同様
の穿孔装置の使用方法であって、穿孔装置の所定時間の
稼動後、カム軸の回転方向を逆方向とすることである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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、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、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】また、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
ことがある。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、パンチの
突出部とダイスエッジとの干渉を防止して耐久性に優れ
たシート材穿孔装置とその使用方法、およびタクトを短
縮し、また、シート材の油汚れ等を防止し得るシート材
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】前記のように、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。そこで本発明は、このカムによるモーメントの方向
と、先端の突出部のパンチ軸に対する方向とを同方向と
するような角度関係とすることで、ガイド面等の偏摩耗
が生じてもその方向と、そのパンチ軸心に対する突出部
の方向を違えることにより、突出部とダイスのエッジと
の干渉を防止することができること、また、上記干渉が
発生する以前等の時期にパンチに加わるモーメントの方
向を逆方向とすべく、カムの回転方向を逆とすること
で、突出部とダイスのエッジとの干渉を防止することが
できることに着目してなされたものである。また、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。

【０００７】すなわち、本願の第1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で
押圧して軸方向に往復駆動され、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、その先端の外周が該パンチの軸心の回りの一方向ま
たは対称な２方向で軸方向に突出しており、該突出部の
前記軸心に対する方向が、前記カムの軸心の方向と同方
向であることを特徴とするシート材穿孔装置である。次
に、第2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で押圧して軸方向に往復駆動
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、その先端の外周が該パン
チの軸心の回りの一方向または対称な２方向で軸方向に
突出しており、該突出部の前記軸心に対する方向が、前
記パンチを前記カムが押圧する力の作用線の移動方向と
交差することを特徴とするシート材穿孔装置である。

【０００８】また、第３発明（請求項６）は、固定ダイ
スと、パンチガイドで案内されて軸方向に往復運動し、
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、その先端の外周が該パンチの
軸心の回りの一方向または対称な２方向で周方向に連続
する形状で軸方向に突出しており、前記被穿孔シート材
は穿孔後前記突出部の前記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。さら
に、第４発明（請求項７）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で押圧して軸方
向に往復駆動され、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の使
用方法であって、前記パンチは回り止め手段を有するも
のであり、前記穿孔装置の所定時間の稼動後、前記カム
軸の回転方向を逆方向とすることを特徴とするシート材
穿孔装置の使用方法である。

【０００９】本願の第1および第3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、突出部のパンチ軸心に対する方向と、カム軸の軸心
の方向がなす角、およびパンチの先端の突出部の山形の
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、先端の突起部の異常摩滅が早期に発生し易
くなり、また、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破れが発生し易い。

【００１０】また、本願の第２発明において、交差とは
４５度またはこれより直角に近い角度関係を意味し、突
出部のパンチ軸心に対する方向と、カムがパンチを押圧
する力の作用線の移動方向がなす角は、６０度以上、ま
たは７５度以上とすることが望ましく、さらには直角と
するのが良い。この角が４５度未満では、先端の突起部
の異常摩滅が早期に発生し易くなる。また、本願の第
1、2および４の各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、本願の第1、2
および４の各発明において、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１Ｌ）と、パンチ
ガイド下端からカムの軸心までの距離（図１ｌ）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、本願の第1、2および４の各発明に
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、本願の第４発明によって、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４
A、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、Ｂ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、Ａ（本願第3発明）の排
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８
b、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、本願の第1、2発明
のシート穿孔装置は、鋭利であるべきパンチの先端の突
出部が長時間使用後も、ダイスとの有害な接触は生じ
ず、異常摩耗の発生がなく耐久性に優れ、また、タクト
の短縮、シート材の油汚れ等も防止できる。また、本願
の第３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
くい。さらに、本願の第４発明のシート穿孔装置の使用
方法の発明は、パンチとダイスとの有害な接触が始まる
時期を先に延ばすことができる場合もあり有益である。

【図面の簡単な説明】

【図1】本願の第１〜第３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】本発明の第１〜第３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】本願の第１、２発明の作用を説明する図で、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。

【符号の説明】

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

Claims

【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駆動さ
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、その先端の外周が該パンチ
の軸心の回りの一方向または対称な２方向で軸方向に突
出しており、該突出部の前記軸心に対する方向が、前記
カムの軸心の方向と同方向であることを特徴とするシー
ト材穿孔装置。
【請求項２】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駆動さ
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、その先端の外周が該パンチ
の軸心の回りの一方向または対称な２方向で軸方向に突
出しており、該突出部の前記軸心に対する方向が、前記
パンチを前記カムが押圧する力の作用線の移動方向と交
差することを特徴とするシート材穿孔装置。
【請求項３】カムは偏心カムであり、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であ
る請求項１または２のシート材穿孔装置。
【請求項４】パンチガイドのガイド部の長さと、パン
チガイド下端からカムの軸心までの距離との比は、0.25
以上である請求項１〜３のいずれかのシート材穿孔装
置。
【請求項５】パンチの軸心はカムの軸心に対し離心さ
れている請求項１〜４のいずれかのシート材穿孔装置。
【請求項６】固定ダイスと、パンチガイドで案内され
て軸方向に往復運動し、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、その先
端の外周が該パンチの軸心の回りの一方向または対称な
２方向で周方向に連続する形状で軸方向に突出してお
り、前記被穿孔シート材は穿孔後、前記突出部の前記連
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。
【請求項７】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駆動さ
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の使用方法であっ
て、前記パンチは、回り止め手段を有するものであり、
前記穿孔装置の所定時間の稼動後、前記カム軸の回転方
向を逆方向とすることを特徴とするシート材穿孔装置の
使用方法。