CN101039783A - 打孔装置 - Google Patents

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CN101039783A CNA2004800441757A CN200480044175A CN101039783A CN 101039783 A CN101039783 A CN 101039783A CN A2004800441757 A CNA2004800441757 A CN A2004800441757A CN 200480044175 A CN200480044175 A CN 200480044175A CN 101039783 A CN101039783 A CN 101039783A
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Abstract

本发明的打孔装置，通过将从冲头轴中心线(O－O)偏移了规定量(c)的位置设为顶部(b)的剪切角，而使冲头(2)的刀尖部(2a)形成V字形的切口。左右的刀尖前端部(P3、P4)的高度(长度)不同，这些前端部(P3、P4)错开时间与薄片状物抵接，从而降低峰值。由此，降低由冲头引起的穿孔力的峰值，降低打孔驱动力。

Description

打孔装置
技术领域
本发明涉及一种利用冲头和冲模对薄片状的被穿孔件进行打孔的打孔装置，具体涉及附设于复印机、打印机及其复合机等的图像形成装置主体上或装备于印刷机中的适宜的打孔装置。
背景技术
以往，已知有如下一种打孔装置(参照例如JP特开2001-198889号公报)，即，其具有形成有规定形状的槽凸轮的凸轮盘、和与上述槽凸轮卡合且沿上下方向被引导的冲头，并通过往返驱动凸轮盘来上下移动冲头，由此对该冲头和冲模之间的纸张等的薄片状物进行打孔。上述打孔装置以销和冲头直交的方式被固定，该销被框架的长孔引导，并在上下方向上可自由移动地被支撑，而且与上述槽凸轮卡合，通过使具有该槽凸轮的凸轮盘在左右方向上往返运动(滑动)，而使得冲头在上下方向上移动。另外，如图12所示，以往的冲头2前端的刀尖部2a，如图12所示，形成有在侧视图下呈倒V字形的开口，由相同高度(长度)h形成的倒V字形的刀尖两侧部P1、P2几乎同时与薄片状物抵接，并在与冲模之间对薄片状物进行剪断、穿孔。
最近，随着复印机等的高性能化(高速以及高耐久性)，对于作为其附设设备的精加工工具中内置于的打孔装置，也要求同样的高速以及高耐久性。
另外，还要求装置的小型化以及节约电力，当采用大型马达来增大驱动转矩时，可以使打孔速度高速化以及一次对多个薄片状物进行打孔，但装置被大型化，并且电力消耗也增加。
发明内容
于是，本发明的目的在于提供一种通过改变冲头的刀尖形状来解决上述课题的打孔装置。
本发明的第一方式(例如参照图5)为，利用轴向往返运动的冲头2和被固定的冲模4、11对薄片状的被穿孔件进行打孔的打孔装置1，其具有如下特征，即，上述冲头的刀尖部2a以规定的剪切角a被切口成为V字形，并且上述剪切角的顶部b位于相对上述冲头的轴中心线O-O偏移规定量c的位置。
根据第一方式的本发明，由于冲头的刀尖部，因在从冲头的轴中心线偏移规定量的位置上具有顶部的剪切角，而被切口成为V字形，所以左右的刀尖前端部的高度(长度)不同，左右的刀尖前端部错开时间与被穿孔件抵接，所以将穿孔力均衡化而可以降低峰值，由此降低最大驱动转矩，可以使用小型马达。
本发明的第二方式(例如参照图6)，利用在轴向往返运动的冲头2和被固定的冲模4、11对薄片状的被穿孔件进行打孔的打孔装置1，其具有如下特征，即，上述冲头2的刀尖部2a以内侧的剪切角e、和比该内侧的剪切角小角度的外侧的剪切角f而被切口成为两段的V字形。
根据第二方式的本发明，由于冲头的刀尖部由两段的剪切角形成，所以通过外侧的较小的剪切角来锋利地剪断被穿孔件，并可以降低穿孔力的峰值，由此降低最大驱动转矩，可以使用小型马达。
在第二方式中(例如参照图6(e))，优选为，上述内侧的剪切角e由钝角形成，上述外侧的剪切角f由锐角形成。
由此，冲头刀尖部的外侧的剪切角由锐角形成，可以利用较低的穿孔力锋利地对被穿孔件进行打孔，并且由于内侧的剪切角由钝角形成，所以可以维持耐久性。
在第一以及第二方式中(例如参照图1)，具有在与上述冲头2的移动方向垂直的方向上被往返驱动、且具有槽凸轮9…的凸轮盘5，
多个上述冲头2…与上述槽凸轮9…的多个V字形部V…卡合，各个冲头21～24利用分别对应的上述V字形部V1～V4在轴向往返运动，
使上述各个冲头和与其对应的上述V字形部之间的距离S…分别不同。
由此，由于多个冲头分别错开时间与被穿孔件抵接来进行穿孔，所以在利用多个冲头进行多个打孔之时，分散最大驱动峰值，从而可以使用小型的马达。
在第一以及第二方式中(例如参照图2、图3)，优选为，在主体框架3中收纳上述冲头2以及凸轮盘5，上述凸轮盘5在与上述冲头的移动方向垂直的方向上被往返驱动，并且具有槽凸轮9…，
在上述冲头2上植设有销7，在该销的两侧面形成倒角部7a、7a，将上述销7以与上述倒角部7a、7a接触的方式插入到在上述主体框架3上形成的长孔10中，并在轴向可自由移动地引导上述冲头2，并且上述销7与上述槽凸轮9卡合，上述冲头2在轴向往返运动。
由此，由于在引导冲头的销上形成倒角部，由该倒角部与长孔接触，所以作为铁和铁的接触的销和长孔在由面接触形成的较大面积上滑动接触，降低摩擦力来减小动力损失，并且可以通过减小摩擦来提高耐久性。
在第一以及第二方式中(例如参照图2、图4)，优选为，在主体框架3中收纳上述冲头2以及凸轮盘5，上述凸轮盘5在与上述冲头2的移动方向垂直的方向上被往返驱动，并且具有槽凸轮9，
在上述主体框架3上形成有上述冲头2的引导孔6a、6b，在轴向自由移动地引导上述冲头，并且上述销2与上述槽凸轮9卡合而在轴向往返运动，
在成为上述主体框架3的冲头的刀尖侧的上述引导孔6b的周围，形成有利用卷边加工而成的凸缘部13。
由此，由于将引导冲头的刀尖侧的主体框架的引导孔，通过卷边加工而在其周围形成凸缘部，所以可以完全引导刀尖部，特别是可以防止被偏移来加长一侧的刀尖前端部的技术方案1记载的刀尖部、或通过两段的剪切角而使刀尖前端部锋利的技术方案2的刀尖部，咬入于引导孔中，并消除穿孔力增大的动力损失，而且可以防止销孔被削掉而耐久性降低的情况。
另外，上述符号是与附图对照的符号，并不会因此而对技术方案的记载造成任何影响。
附图说明
图1是表示可以适用本发明的打孔装置的主要部分的主视图。
图2是在该冲头部分沿轴线进行了截面的剖视图。
图3是放大表示引导冲头的部分的主视图。
图4是放大表示冲头的下引导孔部的下面剖视图。
图5是表示本发明的第一实施方式涉及的冲头刀尖部的图，(a)是主视图，(b)是左视图，(c)是主视图，(d)是右视图，(e)是仰视图，(f)是立体图。
图6是表示本发明的第二实施方式涉及的冲头刀尖部的图，(a)是主视图，(b)是主视图，(c)是侧视图，(d)是仰视图，(e)是放大主视图。
图7表示对本发明涉及的实施例1、实施例2与以往技术的例子进行比较试验的表。
图8是表示其曲线图的图。
图9表示实施例1的曲线图。
图10表示实施例2的曲线图。
图11表示以往技术的曲线图。
图12是表示以往的冲头刀尖部的主视图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示打孔装置的要部的主视图，图2是在该冲头部分进行了截面的剖视图，图1及图2中省略了马达、小齿轮以及齿条等的驱动装置。如图2所示，本打孔装置1具有支撑冲头2的主体框架3、和冲模框架4，主体框架的底板3a和冲模框架4的顶板4a通过隔板(未图示)而具有规定间隙C，两个框架3、4被固定为一体。
在主体框架3上与其侧板3b平行地收纳/支撑有较长的(滑动)凸轮盘5，该凸轮盘5通过未图示的驱动装置，即马达、与该马达的输出轴连动的小齿轮、和被固定于凸轮盘且与上述小齿轮啮合的齿条，而可以在图1中的左右方向上进行往返运动。另外，在主体框架3的顶板3c、底板3a上形成有冲头支撑用的孔6a、6b，冲头2通过这些孔而沿上下方向可自由移动地被引导。再者，在冲头2上以可与其直交的方式植设有销7。
如图1所示，在上述凸轮盘5上形成有(四个)槽凸轮9…(91、92、93、94)，另外，上述冲头2(21、22、23、24)也对应于槽凸轮而配置四个。另外，如图2所示，在上述主体框架的侧板3b上形成有在上下方向上延伸的规定长度的长孔10(四个)。此外，植设于上述各个冲头2上的销7分别与上述槽凸轮9以及长孔10卡合。另外，在冲模框架4上对应于各个冲头2而形成有冲模孔11。
从而，在利用驱动装置使凸轮盘5在左右方向上往返运动时，利用长孔10只允许沿上下方向移动的销7与槽凸轮9卡合，由此冲头2在上下方向上被驱动，且插入到上下框架3、4的空隙C中的纸张等的薄片状物被上述冲头2和冲模孔11穿孔。此时，在槽凸轮9…中，91、94具有一个上下移动用的V字部V…，92、93具有两个上下移动用的V字部V…。当如图1所示，将凸轮盘5从原始位置向左侧方向(箭头A方向)移动时，通过各个槽凸轮91、92、93、94的V字部V1、V2、V3、V4而使四个冲头21、22、23、24上下移动，并在薄片状物上形成四个孔。另外，通过将凸轮盘从移动至左侧方向的原始位置P向箭头A方向的移动，而利用槽凸轮92的V字部V5以及槽凸轮93的V字部V6，使得两个冲头22、23上下移动，由此在薄片状物上形成两个孔。另外，此时其它冲头21、24沿槽凸轮的水平部H移动，并被保持于上方位置。
此外，从各个冲头2…到各个槽凸轮9…的V字部V…位置的距离分别被错开(不同)。即，在将第一冲头21到第一槽凸轮91的V字部V1的距离设为S时，第二冲头22到第二槽凸轮92的V字部V2的距离被设定为(S+3)mm；第三冲头23到第三槽凸轮93的V字部V3的距离被设定为(S+6)mm；第四冲头24到第四槽凸轮94的V字状V4的距离被设定为(S+9)mm。
由此，如图1所示，当将凸轮盘5从原始位置向箭头A方向移动时，首先第一冲头21到达V字部V1并下降，开始薄片状物的打孔，然后第二冲头22到达V字部V2并下降，开始薄片状物的打孔，其次第三冲头23到达V字部V3并下降，开始薄片状物的打孔，最后第四冲头24到达V字部V4并下降，开始薄片状物的打孔。
这样，由于各个冲头2…依次与薄片状物抵接并开始打孔，所以与以往所示的各个冲头瞬时与薄片状物抵接并同时开始打孔的情况相比，各个冲头2的打孔转矩被分散，且错开动作时间，由此可降低最大转矩。其中，上述说明是对利用四个冲头的四孔打孔进行了说明，但两孔的情况也同样，另外当然也可适用于三孔等的其它数量的打孔。另外，各个冲头的时间错开量不限于上述的3、6、9mm，也可以是其它数值。
另外，如图2以及图3详细所示，植设于上述各个冲头2…的销7，贯通于冲头2并被螺栓等固定，并且从冲头突出的部分的两侧面形成倒角7a、7a且呈椭圆形截面。另外，由平面形成的两个倒角部7a、7a嵌插于主体框架3的长孔10中，并且上下的圆孔部7b、7b与凸轮盘5的槽凸轮9卡合。
由此，在上下方向上引导冲头2的销7和长孔10，在销7的倒角部7a、7a进行面接触，因此与以往的由截面圆形形成的销的点(线)接触相比，通过较大的接触面积而滑动，因而可以抑制两者均为铁制的销和框架长孔的滑动(滑接)部的摩损的发行。另外，虽然形成销7的倒角部7a，但销7的上下面仍为圆弧面不变，因此在凸轮盘5的槽凸轮9上卡合该圆弧面7b、7b，因而销7沿着槽凸轮9的曲面被顺滑地引导。
另外，如图4详细所示，对主体框架的冲头下引导孔6b而言，通过对底板3a进行卷边加工，而在孔周围形成有向上方突出的凸缘部13。
从而，通过在上下方向形成规定长度的卷边凸缘部13，而冲头2的刀尖部2a被完全地引导，因而可以消除刀尖部2a咬入冲头下引导孔6b，而产生较大的动力损失并削掉引导孔6b的危险。特别是如下所述，在冲头刀尖发生规定量的偏移时，在V字状刀尖的前端部P3、P4发生上下方向的偏移，此时，上述刀尖相对下引导孔6的咬入以及削掉的可能性较高，但即使在这样的情况下，也可以通过利用上述卷边凸缘部13引导冲头刀尖部2a，能够可靠地防止这些不良情况的发生。
以下，根据图5，对作为本发明的要部的冲头2的刀尖(第一实施方式)进行说明。冲头2为截面圆形，并且其刀尖部2a被开口为V字形。该V字形的开口角(剪切角度)a为60～140度左右，优选为约120度。此外，V字形的顶角部b从冲头2的中心线O-O偏移规定量c。该偏移量c为0.1～1.2mm左右，优选为约0.2mm。从而，刀尖部2a的一侧的前端部P3形成为比另一侧的前端部P4长出规定量d。其中，该规定量d由冲头2的轴径以及上述偏移量c决定，但优选为相当于一张被穿孔件的厚度(纸张厚度)。在从正面观察时(参照(a)(c))，刀尖部2a是V字形，但从底面观察时为圆形(参照(e))，而在从左右侧面观察时为由圆弧形曲面构成(参照(b)(d))。具体而言，在直径8Φ的冲头2中，顶角a为120度，将该顶角的偏移量c被设定为0.2mm，两个前端部P3、P4的长度之差d为0.23mm。该d＝0.23mm被设定为一般使用的普通纸张(重量200g)的约一张的厚度。其中，(b)～(e)中的线的单位刻度是0.23mm。
接着，如图6所示，本发明的其它(第二)实施方式涉及的冲头的刀尖部2a，虽然其顶角b位于冲头中心线O-O上，但V字形的切口为两段。即，如(e)详细所示，内侧的剪切角由钝角e形成，外侧的剪切角由锐角f形成。具体而言，优选为，内侧的剪切角e为约120度，外侧的刀尖前端部分的剪切角f为约60度。
由此，在冲头直径为8Φ的冲头中，刀尖外周部分的锐角部分g为0.2mm，且切口高度h为2.46mm，另外前端部P5、P6为左右相同高度。其中，在(b)～(d)中，在图6中也同样，单位刻度为0.23mm。
另外，也可以考虑将如图6所示的两段的剪切角的刀尖，形成为具有如图5所示的顶部b偏移了规定量c的刀尖的冲头。
接着，说明对上述图5所示的冲头(实施例1)、图6所示的冲头(实施例2)、图12所示的冲头(以往技术)的比较。各个冲头2直径均为8mm，实施例1的剪切角a为120度，偏移量c为0.2mm、由切口引起的刀尖长度h的长者P3为2.37mm、短者P4为比其还短d＝0.23mm的2.14mm。
实施例2的内侧剪切角f为120度，外侧剪切角为60度，外侧的60度的宽度为0.2mm，刀尖长度h为2.46。以往技术的冲头刀尖中，在冲头中心线O-O上具有顶角部的剪切角为120度，刀尖长度h为左右P1、P2均相同且为2.23mm。
图7是表示使用由上述实施例2、以往技术以及实施例1的刀尖构成的冲头，对一张大致0.23mm的纸张进行穿孔时，作用于各个冲头的刀尖的负荷(穿孔力)(×10Kgf)的表格。另外，刀尖2a通过剪切角具有左右两个前端部，在实施例2中，由于左右前端部高度相同，所以用合计来表示，在以往技术中，左右前端部的高度也相同，但为了与实施例3进行比较，而分别表示作用于左右前端部P1、P2的负荷，并进行合计，在实施例3中，由于顶部b以规定量(C＝0.2mm)偏移而使前端部P3比另一前端部高0.23mm，所以将高者的前端部P3设为大，将低者的前端部P4设为小，而表示两个负荷并进行合计。
由图7可知，由两段刀尖构成的实施例2的冲头，对第一张纸张的负荷较小，而相对于对该第一张的荷重显著较大(1.54)的以往技术而言，为均衡化的负荷，不产生较大的峰值。可以认为这是利用锐角的外侧剪切角f来轻易地剪断第一张纸张的结果。
同样由图7可知，由偏心的剪切角构成的实施例1的冲头，由于高度不同的左右的刀尖前端部发生偏移，而与纸张抵接，所以在左右(大小)前端部中负荷不同，特别是相对于以往技术中左右前端部同时抵接的第一张纸张而言，仅一侧前端部抵接的本实施例的负荷较小，整体上被均衡化且峰值较小。
图8是表示上述图7的合计的曲线图，可知与以往技术相比，实施例1以及实施例2被均衡化，特别是相对第一张纸张的穿孔力较小。其中，在该曲线图中，纵轴是冲头的穿孔力(×10Kgf)，横轴是刀尖对纸张进行穿孔的位置(n-1)×0.23mm。另外，在图9、图10、图11中，纵轴以及横轴也同样。
图9是表示实施例1涉及的冲头的高者的前端部(大)、低者的前端部(小)及其合计值的曲线图，图10是表示实施例2涉及的冲头的合计值的曲线图，图11是表示以往技术涉及的冲头的一者的前端部以及两个前端部的合计值的曲线图。与以往技术相比可知，实施例1以及2的值被均衡化而峰值较小。
可知，根据冲头的刀尖形状的不同，峰值减小，驱动马达的最大转矩减小，而使用小型马达来提高处理速度，并且冲头的穿孔力矩减小，可以降低电力的消耗，但又如图1所示，通过错开各个冲头的动作时间，可以更进一步降低穿孔的最大转矩。
另外，如图2、图3所示，对销7进行倒角加工，并增大与长孔10的接触面积，而实现因铁和铁的接触引起的摩擦以及摩擦阻力的减少，另外如图4所示，通过在下冲头引导孔6b上形成卷边凸缘部13，而适用于冲头刀尖部2a，特别是图5所示的两个前端部P3、P4的高度不同的、或如图6所示的外侧剪切角f由锐角形成的刀尖，从而可以防止刀尖咬入引导孔6b而产生较大的滑动阻力或削掉引导孔6b的情况。由此，减少滑动阻力并可以使用小型的马达，且可以提高耐久性。另外，与此同时可以实现打孔装置的小型化、高速化、节能化以及长寿命化。
另外，上述实施方式中，对适用于将凸轮盘往返驱动来上下移动冲头的打孔装置的情况进行了说明，但冲头刀尖部的形状，也同样可适用于利用旋转凸轮使冲头上下移动的装置等其它驱动装置的情况。

Claims (6)

1.一种打孔装置，利用在轴向往返运动的冲头和被固定的冲模对薄片状的被穿孔件进行打孔，该打孔装置的特征在于：
上述冲头的刀尖部以规定的剪切角被切口成为V字形，并且上述剪切角的顶部位于相对上述冲头的轴中心线偏移规定量的位置。
2.一种打孔装置，利用在轴向往返运动的冲头和被固定的冲模对薄片状的被穿孔件进行打孔，该打孔装置的特征在于：
上述冲头的刀尖部，以内侧的剪切角、和比该内侧的剪切角小角度的外侧的剪切角，而被切口成为两段的V字形。
3.根据权利要求2所述的打孔装置，其特征在于：上述内侧的剪切角由钝角形成，上述外侧的剪切角由锐角形成。
4.根据权利要求1或2所述的打孔装置，其特征在于：
具备在与上述冲头的移动方向直交的方向上往返驱动、且具有槽凸轮的凸轮盘，
多个上述冲头与上述槽凸轮的多个V字形部卡合，各个冲头利用分别对应的上述V字形部在轴向往返运动，
上述各个冲头和与其对应的上述V字形部之间的距离分别被设定为不同。
5.根据权利要求1或2所述的打孔装置，其特征在于：
在主体框架上收纳上述冲头以及凸轮盘，上述凸轮盘在与上述冲头的移动方向直交的方向上往返驱动，且具有槽凸轮，
在上述冲头上植设有销，在该销的两侧面形成倒角部，将上述销以与上述倒角部接触的方式插入到在上述主体框架上形成的长孔中，并在轴向可自由移动地引导上述冲头，且上述销与上述槽凸轮卡合，而使上述冲头在轴向往返运动。
6.根据权利要求1或2所述的打孔装置，其特征在于：
在主体框架上收纳上述冲头以及凸轮盘，上述凸轮盘在与上述冲头的移动方向直交的方向上往返驱动，且具有槽凸轮，
在上述主体框架上形成有上述冲头的引导孔，并在轴向自由移动地引导上述冲头，且上述冲头与上述槽凸轮卡合而在轴向往返运动，
在成为上述主体框架的冲头的刀尖侧的上述引导孔的周围，形成有利用卷边加工而成的凸缘部。
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