JP2014008593A - 円筒状穿孔刃を具備する穿孔装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の板金製の中空刃に係る課題を解決し、穿孔抵抗がより小さい穿孔刃を具備する単動式や自転式の穿孔装置を提供する。
【解決手段】 穿孔刃が、金属板の２つの辺縁の突合せにより形成された円筒部と、該円筒部の軸方向の一端に形成された刃先部とを有し、前記円筒部は、前記金属板の一方の辺縁に形成された凹部と、該凹部に対応して他方の辺縁に形成された凸部とを有し、前記凹部と前記凸部とが、前記円筒部の円筒面内において組み合わされた円筒状穿孔刃とし、該円筒状穿孔刃を被穿孔物に接触させて穿孔する穿孔装置にする。前記凹部と前記凸部とが蟻継手になっていること、前記刃先部が２以上の尖頭刃に形成されていること、前記刃先部が波状刃に形成されていること、前記円筒状穿孔刃を前記円筒状穿孔刃の軸周りに回転しながら被穿孔物に接触させて穿孔できることなどが好ましい。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、紙類、樹脂フィルム類、金属箔類、あるいはこれらが積層されたもの（以下、まとめて「被穿孔物」という。）に対し、穿孔刃を接触させて穿孔する穿孔装置に関する。

従来、上述した被穿孔物に穿孔刃を接触させて穿孔する穿孔装置が使用されている。このような穿孔装置としては、例えば、ソレノイドの磁気力を利用したもの（特許文献１）やカム機構を利用したもの（特許文献２）があり、これらは穿孔刃が自らの軸周りに回転することなく被穿孔物に接触して穿孔する方式（以下「単動式」という。）である。また、２式のギヤ機構を利用したもの（特許文献３）や、一筋の螺旋状溝とこれに係合するピンを備えたクランク機構を利用したもの（特許文献４）があり、これらは穿孔刃が自らの軸周りに回転（自転）しながら被穿孔物に接触して穿孔する方式（以下「自転式」という。）である。穿孔抵抗を低減する観点からいえば、被穿孔物に対して刃先を喰い込ませながら打抜く単動式よりも、被穿孔物を自転する刃先で引き切りながら打抜く自転式が有利である。

また、上述した穿孔装置には、中実の円柱状に形成された穿孔刃（以下「中実刃」という。）や、中空の円筒状に形成された穿孔刃（以下「中空刃」という。）が使用されている。これら穿孔刃は、穿孔時の被穿孔物からの抗力を受けるため、穿孔刃の軸方向荷重や周方向荷重に対する機械的強度が問題になり、同じ外径であれば中実刃が優る。しかし、材料歩留や加工工数またはリードタイムの観点からいえば、専ら刃物用棒鋼から外形を切り出す中実刃よりも、専ら中空パイプの外周切削などで作製できる中空刃が有利である。また、穿孔抵抗を低減する観点からいえば、中実であるため面になる刃先部が被穿孔物を押圧しながら打抜く中実刃よりも、中空であるため薄肉になる刃先部が被穿孔物に喰い込みながら打抜く中空刃が有利である。

特許文献５に開示された中空刃の一例を図９に示す。この中空刃は、円筒状のスリーブ１１０の一端縁を鋭利にして一方傾斜の刃先１１２（１つの尖頭刃）としたものであり、穿孔時の抗力をスリーブ１１０の円筒面内において受けていると考えられる。板金を円筒状に曲げた両端辺が長手方向（軸方向）に隙間１１５を形成可能に突合せた構造になっており、スリーブ１１０の外周には環状にリブ１１３が形成されている。そして、穿孔時にスリーブ１１０が楔効果により拡径するときに隙間１１５が形成され、このスリーブ１１０の隙間１１５がリブ１１３の押圧により閉じてスリーブ１１０の外周面と被穿孔物との摩擦が軽減された結果、被穿孔物に突き刺さった中空刃を容易に引き抜くことができる旨が記載されている。

また、この中空刃は、外周切削などをする中空パイプを用いず、例えばプレス装置で打抜いて作製できる板金製であるため、中空パイプを用いるよりも生産効率が良く、材料や製造コストについても有利である。さらに、板金は中空パイプよりも薄肉のものが多く流通しており、板金の厚みを利用することで鋭利な薄刃が形成でき、良好な切れ味を有する刃先を得ることができる。

特開２０００−３０１４９５号公報 特開２０００−１４１２９４号公報 特開２００６−９４３号公報 特開平５−１３８５９９号公報 特表２００９−５０５８４９号公報

本発明者は、特許文献５が開示する板金製の中空刃の技術思想を、２つ以上の尖頭刃を有する中空刃に適用することを検討した。
例えば、２つの尖頭刃を刃先部に有する板金製の中空刃は、穿孔時、刃先に対して被穿孔物から不均等な軸方向荷重（抗力）を受けることがある。このとき、中空刃は、スリーブの円筒面内において軸方向荷重を受けており、その機械的強度にはスリーブの材質、肉厚（板厚）や長さが影響すると考えられる。

このような板金製の中空刃において、スリーブの長手方向（軸方向）に隙間を有していると、この隙間を形成する２つの辺縁が相対的にずれるような軸方向変位を起こしやすくなる。もし、この荷重が想定を超えて過大であると、一方の尖頭刃が他方の尖頭刃と相対的に軸方向に大きくずれて塑性変形し、穿孔刃として使用できなくなる。なお、スリーブの刃先部と反対の端部を支持して軸方向荷重を受けることは可能であるが、スリーブがより長尺になると隙間により機械的強度が低下するため、スリーブは刃先の近傍に止まらず全体的な変形を起こしやすくなる。

同様に、２つ以上の尖頭刃や波状刃を有する中空刃とし、これを穿孔時に大きな周方向荷重が作用する自転式に用いた場合、刃先に対して自転により生じる被穿孔物からの周方向荷重を円筒面内において受けることになる。この周方向荷重により、スリーブの刃先から続く板金の一方の辺縁が、隙間を拡大するような変位を起こしやすくなる。もし、この荷重が想定を超えて過大であるとスリーブが塑性変形し、穿孔刃として使用できなくなる。

また、スリーブの長手方向（軸方向）に明らかな隙間を有している場合には、スリーブの縮径により、スリーブの内側（中空部）に入った穿孔屑が脱落し難くなり、スリーブの内側が穿孔屑の残留により目詰まりして中実刃のようになり、穿孔抵抗が増大してしまう可能性がある。

本発明は、特許文献５が開示する板金製の中空刃に係る上述した課題を解決し、軸方向荷重や周方向荷重に対する機械的強度が高く、単動式さらには自転式の穿孔装置に適用可能な構成にでき、さらには生産性や製造コストについても有利であり、切れ味が良好な中空刃を得ることにより、この中空刃を具備する穿孔抵抗がより小さい穿孔装置を提供するものである。

本発明者は、中空刃を用いる穿孔メカニズムを詳細に検討し、金属板を曲げて円筒状に形成するにおいて、金属板の２つの辺縁を突合せて組み合わせることに係る新規な構成を見出し、本発明に到達した。

すなわち本発明は、被穿孔物に円筒状穿孔刃を接触させて穿孔する穿孔装置であって、前記円筒状穿孔刃は、金属板の２つの辺縁の突合せにより形成された円筒部と、該円筒部の軸方向の一端に形成された刃先部とを有し、前記円筒部は、前記金属板の一方の辺縁に形成された凹部と、該凹部に対応して他方の辺縁に形成された凸部とを有し、前記凹部と前記凸部とが、前記円筒部の円筒面内において組み合わされている、円筒状穿孔刃を具備する穿孔装置である。

本発明においては、前記凹部と前記凸部とが蟻継手になっていることが好ましい。また、前記刃先部が２以上の尖頭刃に形成されていることが好ましい。また、前記刃先部が波状刃に形成されている穿孔刃にすることができる。また、前記円筒状穿孔刃を前記円筒状穿孔刃の軸周りに回転しながら被穿孔物に接触させて穿孔する穿孔装置が好ましい。

本発明によれば、軸方向荷重や周方向荷重に対する機械的強度が高く、単動式や自転式の穿孔装置に適用でき、さらには生産性や製造コストについても有利であり、切れ味が良好な円筒状穿孔刃を得ることができる。そして、この円筒状穿孔刃を具備することにより、穿孔時の穿孔抵抗が従来よりも低減された単動式や自転式の穿孔装置を得ることができる。特に、この円筒状穿孔刃を自転式の穿孔装置に具備することにより、穿孔時の穿孔抵抗をより低減することができる。

本発明の穿孔装置の第一形態（単動式）の具体例の外観図である。 図１に示す穿孔装置の詳細構成を表す構成図である。 図１に示す穿孔装置に具備する穿孔刃（板金製の中空刃）の斜視図である。 図３に示す穿孔刃の正面図である。 本発明の穿孔装置の第二形態（自転式）の具体例の外観図である。 図５に示す穿孔装置の詳細構成を表す構成図である。 図５に示す穿孔装置に具備する穿孔刃（板金製の中空刃）の斜視図である。 図７に示す穿孔刃の正面図である。 特許文献５の図９から抜粋した穿孔刃部分の正面図である。

本発明は、被穿孔物に円筒状穿孔刃を接触させて穿孔する穿孔装置であって、この穿孔装置に具備する円筒状穿孔刃の構成に技術的特徴がある。
本発明において、円筒状穿孔刃は、金属板の２つの辺縁の突合せにより形成された円筒部と、該円筒部の軸方向の一端に形成された刃先部とを有する。そして、前記円筒部の形成においては、前記金属板の一方の辺縁に形成された凹部と、該凹部に対応して他方の辺縁に形成された凸部とを有するようにし、凹部と凸部とが形成しようとする円筒部の円筒面内において組み合わされている。

この金属板の２つの辺縁を継ぐための凹部と凸部とによる組み合わせ構造こそが、特許文献５が開示する板金製の中空刃には認められない、本発明における重要な技術思想である。この凹部と凸部との組み合わせ構造により、スリーブの変形を効果的に防止できる。例えば、刃先に対して不均等な軸方向荷重を受けて金属板の２つの辺縁が相対的にずれて軸方向に変位しようとしたとしても、円筒面内において凹部と凸部とがジクソーパズルのパーツのように互いに組み合わされているため、上述の軸方向の変位を確実に抑止することができ、スリーブの好ましくない塑性変形を防止することができる。

また、例えば、刃先に対して大きな周方向荷重を受けて、刃先から遠い側の辺縁にくらべて刃先に近い側の辺縁の隙間がより大きく拡大しようとした場合には、凸部の角が凹部に当接し、互いに円筒面内の回転運動を妨げるように作用するため、穿孔の支障になる程に大きな円筒部の拡径による変形を抑止できる。この凹部と凸部が円周面内における回転運動を妨げるように互いに作用することについては、刃先から遠い側の辺縁にくらべて刃先に近い側の辺縁の隙間を閉じさせる周方向荷重を受ける場合も同様である。

本発明において、上述した凹部および凸部は、穿孔刃に対する負荷や使用条件などを考慮して選定するのがよく、四角形状、台形状や逆台形状、Ｔ字形状、ジグソーパズルのパーツの足のような風船状や茸状、半円形状や半楕円形状、あるいは三角形状などの形状にすることができる。このような形状であっても、凹部に対応する凸部に形成することにより、円筒面内において凹部と凸部とが軸方向の変位を互いに防止でき、また円周面内における回転運動を妨げるように互いが作用することができる。

また、凹部と凸部との組み合わせ箇所や金属板の２つの辺縁の突合せ箇所は、穿孔に支障しない程のスリーブの弾性的な変形ができる構造にしておくと、金属板の可撓性をより効果的に利用できるため好ましい。例えば、凹部と凸部との間に適度の隙間を設けるとともに、当該突合せ箇所を溶接や接着などで固着しないでおくことが簡易である。また、凹部と凸部とを中間嵌めや締り嵌めによる組み合わせ構造にすることもでき、スリーブの拡径や縮径に対する機械的強度を高めることができる。

以下、本発明における円筒状穿孔刃の一例を具体的に挙げ、詳細に説明する。
図３（斜視図）、図４（正面図）に示す穿孔刃１１は、金属板製の中空刃であって、プレス装置により所定形状に打抜いた金属板を円筒状に曲げ加工することにより、スリーブ１１ａ（円筒部）が形成されている。また、スリーブ１１ａの長手方向（軸方向）の一端が刃先部に形成され、２つの鋭利な刃先１１ｂ（尖頭刃）を有する。この刃先部は、１つの尖頭刃であってもよいし、波状刃に形成されていてもよい。

例えば、２つの刃先１１ｂを有する場合、２つの刃先１１ｂがなす谷底の位置に突合せ部１１ｆを対応させると、穿孔時の金属板の辺縁の引っ掛かりを回避しやすい。なお、刃先を１つの尖頭刃にする場合は、刃先部において刃先端から最も離れた位置に突合せ部（突合せ部１１ｆの相当箇所）を対応させることが好ましい。これにより、上述した引っ掛かり回避効果に加え、穿孔時に大きな軸方向荷重を受けても円筒部が座屈のような変形をし難くなる。

また、上述の曲げ加工された金属板の２つの辺縁は、突合せ部１１ｅ、１１ｆの箇所で組み合わされている。この金属板の２つの辺縁を継ぐスリーブ１１ａの突合せ部１１ｅの構造こそが、本発明における重要な特徴である。この突合せ部１１ｅにおいては、角形溝状の凹部１１ｄを設けた金属板の一方の辺縁と、この凹部１１ｄに対応するように角形凸状の凸部１１ｃを設けた金属板の他方の辺縁とが、円筒状のスリーブ１１ａの円筒面内において組み合わされた構造になっている。

この組み合わせ構造は、スリーブ１１ａの軸方向において１箇所だけでも構わないが、穿孔刃の全長や穿孔荷重などの諸条件に適するように、複数の箇所に設けることもできる。なお、「円筒面内において」とは、穿孔の障害になる程には、前記凹部および前記凸部が、円筒（スリーブ１１ａ）の外径よりも外側に張り出さない態様をいう。

この凸部１１ｃと凹部１１ｄとの組み合わせ構造により、穿孔刃１１の刃先１１ｂに対して不均等な軸方向荷重が作用しても、金属板の両辺縁の相対的な変位が抑止でき、スリーブ１１ａの変形を防止できる。例えば、凸部１１ｃのある側の刃先１１ｂ（図４において右側に示す尖頭刃）に対する被穿孔物からの抗力がより大きく作用した場合には、凸部１１ｃのある側の金属板の辺縁が軸方向に変位しようとする。

しかし、凸部１１ｃと組み合わされた凹部１１ｄが凸部１１ｃを係止し続けて、凹部１１ｄと凸部１１ｃとがスリーブ１１ａ面内において一体で変位しようとする。このため、凸部１１ｃのある側の金属板の辺縁のみが軸方向へ変位することが妨げられる。よって、軸方向荷重を受けても軸方向に変形し難いためスリーブ１１ａを有する穿孔刃１１は、通常の不均等な軸方向荷重によっては変形し難いものとなる。

上述した凹部１１ｄと凸部１１ｃとの組み合わせにおいて、図４中にθとして示す、凹部１１ｄの辺縁が金属板の辺縁と交差してなす実部の角度（以下「溝角度」という。）は、言い換えれば凸部１１ｃの辺縁が金属板の辺縁と交差してなす虚部の角度であるが、力学的には９０度（軸方向と直角）が最も軸方向荷重に抗しやすく、０度（周方向に直角）に近づくにつれて軸方向荷重に抗し難くなる。

この溝角度θが９０度以上になると、スリーブ１１ａを縮径する周方向荷重には抗することができるが、スリーブ１１ａを拡径する周方向荷重には力学的に抗することができなくなる。したがって、主たる抗力が軸方向荷重である単動式の穿孔装置に具備する穿孔刃としては、溝角度θが９０度で形成された凹部１１ｄと、この凹部１１ｄに対応して形成された凸部１１ｃとの組み合わせ構造を有している穿孔刃１１は好ましいものになる。

また、穿孔刃１１において、穿孔時の楔効果が穿孔刃の引き抜きを困難にしない程度であれば、スリーブ１１ａを拡径可能に形成しておくことは好ましい。例えば、突合せ部１１ｅ、１１ｆにおいて、上述したように金属板の２つの辺縁を溶接や接着などで固着しない構造に形成しておくのである。これにより金属板の可撓性が利用でき、例えば、スリーブ１１ａの内側（中空部）に入り込んだ穿孔屑を刃先部とは反対端から押して排出しようとする場合などでは、スリーブ１１ａが弾性変形して拡径できるため穿孔屑の排出が容易になる。

次に、円筒状穿孔刃を拡径するような周方向荷重が作用する場合に好適と考える、凹部と凸部との組み合わせ例を挙げて説明する。
図７（斜視図）、図８（正面図）に示す穿孔刃３１は、上述した穿孔刃１１と同様に、スリーブ３１ａ（円筒部）と、２つの鋭利な刃先３１ｂ（尖頭刃）が形成された刃先部を有する。この刃先部は、１つの尖頭刃であってもよいし、波状刃に形成されていてもよい。なお、被穿孔物を引き切りながら穿孔する自転式の穿孔装置に具備する穿孔刃は、引き切りを営む刃数を考慮し、複数の尖頭刃を有するか、もしくは波状刃が好ましい。

また、穿孔刃３１は、曲げ加工された金属板の２つの辺縁が、突合せ部３１ｅ、３１ｆの箇所で組み合わされている。この突合せ部３１ｅにおいて、蟻溝（ありみぞ）状の凹部３１ｄを設けた金属板の一方の辺縁と、この凹部３１ｄに対応するように蟻形（ありがた）状の凸部３１ｃを設けた金属板の他方の辺縁とが、スリーブ３１ａの円筒面内において組み合わされた構造になっている。なお、穿孔刃１１と同様に、突合せ部３１ｅ、３１ｆにおいて、スリーブ３１ａが僅かに弾性変位して拡径できるようにしておくことは好ましい。

穿孔刃３１における凸部３１ｃと凹部１１ｄとの組み合わせ構造は、蟻継手（ありつぎて）と呼ばれる接合態様に属するものである。この蟻継手は、一般に、溝形状が逆ハの字状あるいは台形状に形成された蟻溝と呼ばれる凹部（雌型）に対し、この蟻溝に対応するよう形成された蟻形と呼ばれる凸部（雄型）を挿入して組み合わせることにより、凹部のある側と凸部のある側とを継ぐ、継手構造の一種である。

上述した蟻継手に属する凹部と凸部との組み合わせ構造においては、凹部と凸部が互いにそれぞれの側の水平位置および垂直位置を相対的に拘束し合うように作用する。穿孔刃３１では、この蟻継手の性質を利用した凹部３１ｄと凸部３１ｃとによる組み合わせ構造により、金属板の２つの辺縁がスリーブ３１ａ面内において軸方向および周方向に相対的に変位することを妨げている。

つまり、凹部３１ｄと凸部３１ｃとが互いを係止し続け、スリーブ３１ａ面内において互いが一体で変位しようとし、あるいはスリーブ３１ａ面内におけるモーメントを互いが解消しようとする。このため、金属板の辺縁の一方のみが、スリーブ３１ａ面内において軸方向あるいは周方向へ変位することが妨げられる。よって、軸方向荷重あるいは周方向荷重を受けてもスリーブ３１ａを有する穿孔刃３１は、単動式で生じる通常の軸方向荷重や、あるいは自転式で生じる通常の周方向荷重によっては変形し難いものとなる。

上述した蟻溝状の凹部３１ｄにおいて、図８中にθとして示す、前記逆ハの字状あるいは前記台形状の傾斜をなす溝角度θは、穿孔時に作用する軸方向荷重や周方向荷重、および凹部や凸部の機械的強度を考慮して決定すべきである。この溝角度θは、穿孔刃３１を軸方向荷重よりも周方向荷重を重視する自転式に具備する場合は、０度に近づけ過ぎると機械的強度が低下してしまうため、好ましくは４０〜８５度であり、より好ましくは５０〜７５度である。また、周方向荷重よりも軸方向荷重を重視する単動式に具備する場合は、溝角度θはより大きな７０〜８５度にしておくことが好ましい。

本発明における穿孔刃は、金属板を用いる中空刃であり、上述したように中空パイプを用いる中空刃よりも、生産効率、材料コスト、市場流通性、切れ味など幾多の点で有利である。特に、刃先の薄肉化による穿孔抵抗の低減効果は重要であり、これによる穿孔刃の寿命向上、穿孔装置のコンパクト化、省エネルギー化など、貢献度は大きい。例えば、中空パイプよりも薄肉の金属板の板厚を使用し、刃先の鋭利性に係る刃先角をなす斜面を狭く形成することができる。この刃先角をなす斜面がより狭いほど、機械的強度は低減するものの、この分以上に被穿孔物に対する刃先の切り込みによる穿孔抵抗が小さくなり、これに続く刃先部の喰い込みによる抵抗も小さくできる。

したがって、本発明における金属板を用いる穿孔刃は、穿孔抵抗が小さくできるとともに、良好な切れ味を得ることができる。また、本発明において金属板の板厚は０．２〜１．０ｍｍが好ましく、薄いほど穿孔抵抗を低減でき、厚いほど機械的強度を向上できる。被穿孔物が、軟質または薄い場合には０．０５〜０．２ｍｍの板厚が好ましく、硬質または厚い場合には１．０ｍｍ以上の板厚を適用することもできる。

次に、上述した穿孔刃１１あるいは穿孔刃３１を具備する本発明の穿孔装置の具体例を挙げて、図面を引用して説明する。なお、穿孔時に穿孔刃が移動する方向を穿孔方向といい、穿孔後に穿孔刃が元の待機位置へ戻るために移動する方向を復帰方向という。

（単動式の穿孔装置）
本発明の穿孔装置の第一形態は、穿孔刃を直線的に移動して被穿孔物に穿孔する穿孔装置であって、穿孔方向側で連続する互いに逆巻きの関係の二筋の螺旋状溝を軸の外周に備え、前記穿孔刃の移動方向に沿って前記軸が延長された回転軸体と、前記穿孔刃に連結し、前記螺旋状溝に対して係合し、前記回転軸体の回転を軸方向の移動に変換する誘導体と、を有し、前記回転軸体の回転により、前記誘導体が前記螺旋状溝の一方に沿って穿孔方向へ移動することによって、前記誘導体に連結した前記穿孔刃が穿孔方向へ移動し、前記穿孔刃が前記被穿孔物を穿孔した後、前記誘導体が前記螺旋状溝の他方に沿って復帰方向へ移動することによって、前記誘導体および前記穿孔刃が復帰方向へ移動する、穿孔装置である。

上述した第一形態の具体例を、図１（外観図）、図２（構成図）に示す。なお、図３、図４の符号も参照する。
図１に示す穿孔装置は、図３、図４に例示した穿孔刃１１を具備し、この穿孔刃１１が軸周りに回転することなく直線的に移動し、被穿孔物に対して穿孔する単動式のものである。この穿孔装置は、駆動源であるモータ１と、被穿孔物（図示せず）に穿孔するための穿孔刃１１と、該穿孔刃１１を直線的に移動する穿孔刃駆動機構とを含み、直進する穿孔刃１１の刃先１１ｂが被穿孔物に喰い込むようにして打抜く穿孔態様を呈する。

穿孔刃１１の駆動機構は、穿孔刃１１の移動方向（穿孔方向）に沿うようにして配置された回転軸体４と、穿孔刃１１を連結する側であって回転軸体４と係合する誘導体５とを有する。回転軸体４は、軸が支持体６に設けられた穿孔方向に沿った貫通孔に連通され、両端側がフレーム７、８によって回転自在に支持されている。回転軸体４の外周には、互いに逆巻きの関係の二筋の螺旋状溝４ａが設けられ、それぞれの螺旋状溝が穿孔方向側で連続に形成されている。また、回転軸体４のフレーム７側の軸端部には歯車３が設けられ、フレーム７に取り付けられたモータ１の回転軸には歯車２が設けられ、歯車２と歯車３とが噛み合っている。

誘導体５は、凸部５ａを有し、支持体６の前記貫通孔に直行して設けられた孔に、凸部５ａが回転軸体４の螺旋状溝に入り込む位置まで挿入されている。そして、誘導体５が後退して螺旋状溝から離脱しないように、板９を用いて飛び出し防止が図られている。これにより、誘導体５は、回転軸体４の螺旋状溝に対して係合し、回転軸体４の回転によって螺旋状溝に沿って回転軸体４の軸方向へ移動可能となる。

また、好ましい実施態様においては、凸部５ａの先端は力の伝達および部材の耐久性を考慮して板状に構成されており、螺旋状溝の角度の変化に従って誘導体５が支持体６に設けられた前記孔の中で自在に回転できるように構成されている。このような誘導体５が、穿孔方向に沿って軸が配置された回転軸体４の螺旋状溝を穿孔方向または復帰方向へ移動すると、支持体６もまた誘導体５と同方向に移動される。

上述した誘導体５を取り付けた支持体６に対し、穿孔刃１１はピン１０によって取り付けられている。したがって、穿孔刃１１は、誘導体５が回転軸体４の回転を軸方向の移動に変換して移動するとき、誘導体５と同方向へ移動する支持体６によって、誘導体５と同方向へ移動されることになる。なお、回転軸体４の二筋の螺旋状溝が復帰方向側においても連続していると、モータ１の一方回転により穿孔から復帰の一連の動作を実施することができる。

以上より、上述した構成によれば、回転軸体４の一方回転により、穿孔刃１１は、誘導体５が一方の螺旋状溝に沿って穿孔方向へ移動されて穿孔方向へ移動し、被穿孔物となるシート材などに喰い込むようにして打抜くことができる。このとき、スリーブ１１ａの刃先１１ｂに対して大きな軸方向荷重が作用する。しかし、突合せ部１１ｅにおける凹部１１ｄと凸部１１ｃとの組み合わせ構造は、スリーブ１１ａの円筒面内において作用する当該軸方向荷重によっては解体され難い。

したがって、凹部１１ｄまたは凸部１１ｃの軸方向への変位が抑止されて穿孔刃１１は容易に変形することがないため、誘導体５が他方の螺旋状溝に沿って復帰方向へ移動されて復帰方向へ移動する動作が阻害せれず、穿孔刃１１は待機位置に戻ることができる。

（自転式の穿孔装置）
次いで、本発明の穿孔装置の第二形態は、穿孔刃を回転させながら直線的に移動して被穿孔物に穿孔する穿孔装置であって、復帰方向側で連続する互いに逆巻きの関係の二筋の螺旋状溝を軸の外周に備え、前記穿孔刃の移動方向に沿って前記軸が延長され、かつ、前記軸の穿孔方向端部に前記穿孔刃が連結した回転軸体と、前記螺旋状溝に対して係合し、前記回転軸体の回転を前記回転軸体自体の軸方向の移動に変換する誘導体と、を有し、前記回転軸体の回転により、前記回転軸体が穿孔方向へ移動することによって、前記回転軸体に連結した前記穿孔刃が回転しながら穿孔方向へ移動し、前記穿孔刃が前記被穿孔物を穿孔した後、前記誘導体の前記螺旋状溝の他方への係合によって、前記回転軸体および前記穿孔刃が復帰方向へ移動する、穿孔装置である。

上述した第二形態の具体例を、図５（外観図）、図６（構成図）に示す。なお、図７、図８の符号も参照する。
図５に示す穿孔装置は、図７、図８に例示した穿孔刃３１を具備し、この穿孔刃３１が軸周りに回転しながら直線的に移動し、被穿孔物に対して穿孔する自転式のものである。この穿孔装置は、駆動源であるモータ２１と、被穿孔物（図示せず）に穿孔するための穿孔刃３１と、該穿孔刃３１を回転しながら直線的に移動する穿孔刃駆動機構とを含み、回転しながら直進する穿孔刃３１の刃先３１ｂにより、被穿孔物を引き切るように穿孔していく穿孔態様を呈する。

穿孔刃３１の駆動機構は、穿孔刃３１を連結する側であって該穿孔刃３１の移動方向（穿孔方向）に沿うようにして配置された回転軸体２４と、該回転軸体２４と係合する誘導体２５とを有する。回転軸体２４は、２つの回転軸体フレーム２７、２８の組み合わせによって軸受として機能するガイド孔により、回転自在に穿孔方向に沿うように支持されている。回転軸体２４の外周には、互いに逆巻きの関係の二筋の螺旋状溝２４ａが設けられ、それぞれの螺旋状溝が復帰方向側で連続に形成されている。

また、回転軸体２４には、穿孔方向側の軸端部に対して穿孔刃３１がピン３０で取り付けられ、復帰方向側の軸端部に対して歯車２３が取り付けられている。この歯車２３は、モータフレーム２６に支持されたモータ２１の回転軸に取り付けられた歯車２２と噛み合っている。なお、歯車２３は回転軸体２４の軸方向への移動に伴って移動するため、歯車２２および歯車２３の噛み合いが外れないように、モータフレーム２６により歯車２３の軸方向への逃げを抑制しておくことが好ましい。

誘導体２５は、凸部２５ａを有し、上述した回転軸体２４のガイド孔に直行するように回転軸体フレーム２８に設けられた孔に対し、凸部２５ａが回転軸体２４の螺旋状溝に入り込む位置まで挿入されている。このように、回転軸体２４外の回転軸体フレーム２８に固定された誘導体２５が、軸方向に移動自在に配置された回転軸体２４と係合することにより、回転軸体２４が自らの回転すなわち軸周りの自転により穿孔方向へ移動されるのである。したがって、回転軸体２４の回転（自転）により、固定された誘導体２５が回転軸体２４の案内標点となって、一方または他方の螺旋状溝２４ａへ誘導体２５が係合し、回転軸体２４自体が穿孔方向または復帰方向へ移動することとなる。

上述した回転軸体２４の穿孔方向側の軸端部に対し、穿孔刃３１は取り付けられている。したがって、上述のように回転軸体２４自体が軸方向への移動を生じた場合、回転軸体２４に連結する穿孔刃３１もまた回転軸体２４と同方向へ移動されることになる。なお、回転軸体２４の二筋の螺旋状溝が穿孔方向側においても連続していると、モータ２１の一方回転により穿孔から復帰の一連の動作を実施することができる。

上述した構成によれば、回転軸体２４の一方回転により、穿孔刃３１は、誘導体２５の一方の螺旋状溝への係合によって回転軸体２４自体が穿孔方向へ回転しながら移動されるため、穿孔刃３１もまた回転されながら、すなわち自転した状態で、穿孔方向へ移動されることになる。なお、穿孔刃３１の移動量は、検出器３２による検知情報（回転軸体２４の移動量）に基づくモータ２１の回転制御により、制御することができる。

以上より、穿孔刃３１は、自転しながら移動して被穿孔物に接触し、刃先３１ｂがシート材などの被穿孔物を周方向へ引き切りながら食い込み、被穿孔物に穿孔することができる。このとき、スリーブ３１ａの刃先３１ｂに対して大きな周方向荷重が作用する。しかし、突合せ部３１ｅにおいて蟻継手のような凹部３１ｄと凸部３１ｃとの組み合わせ構造を有するため、穿孔刃３１は、スリーブ３１ａの円筒面内においてスリーブ３１ａを拡径するように作用する当該周方向荷重により、穿孔の支障になる程の変形を生じ難い。

したがって、凹部３１ｄまたは凸部３１ｃの周方向へ拡径するような変位が抑止された穿孔刃３１は容易に変形しなくなるため、誘導体２５の他方の螺旋状溝への係合によって回転軸体２４自体が回転しながら復帰方向へ移動する動作が阻害されず、穿孔刃３１は自転しながら復帰方向へ移動して待機位置に戻ることができる。また、このように自転しながら直線的に移動できる穿孔刃３１のような穿孔刃であれば、穿孔抵抗をさらに低減できることや、被穿孔物に喰い込んだまま抜けなくなるといった不具合を生じ難いことなどからして、多数のシート材などを積層した被穿孔物用の穿孔装置には好適である。

本発明の穿孔装置は、第一形態や第二形態として上述したように、１つの穿孔刃を１つの駆動機構で往復移動できるため、例えば本発明の穿孔装置を所望の穿孔数分だけ複数用いて多数穿孔用の穿孔装置として構成することができる。この構成によれば、複数の駆動機構の駆動と非駆動を選択的に連動制御する複雑な制御方式でなく、個々の穿孔刃に対応した個々の駆動機構を個別に制御する簡易な制御方式が適用できるため、多数穿孔用の穿孔装置の低コスト化に寄与できる。

また、例えば、２組の本発明の穿孔装置を、平歯車、ラック・ピニオン、ベルト・プーリ、ワイヤ・プーリなどを利用して１つのモータに連結することにより、１つのモータの回転により２孔の穿孔を同時に実施することも可能になる。
上述したいずれの場合であっても、軸方向荷重が主となる単動式には上述した穿孔刃１１のような形態の穿孔刃を、周方向荷重が主となる自転式には上述した穿孔刃３１のような形態の穿孔刃を、適用することが好ましい。

１．モータ、２．歯車、３．歯車、４．回転軸体、４ａ．螺旋状溝、５．誘導体、５ａ．凸部、６．支持体、７．フレーム、８．フレーム、９．板、１０．ピン、１１．穿孔刃、１１ａ．スリーブ、１１ｂ．刃先、１１ｃ．凸部、１１ｄ．凹部、１１ｅ．突合せ部、１１ｆ．突合せ部、２１．モータ、２２．歯車、２３．歯車、２４．回転軸体、２４ａ．螺旋状溝、２５．誘導体、２５ａ．凸部、２６．モータフレーム、２７．回転軸体フレーム、２８．回転軸体フレーム、２９．穿孔刃支持体、３０．ピン、３１．穿孔刃、３１ａ．スリーブ、３１ｂ．刃先、３１ｃ．凸部、３１ｄ．凹部、３１ｅ．突合せ部、３１ｆ．突合せ部、３２．検出器、１１０．スリーブ、１１２．刃先、１１３．リブ、１１５．隙間、θ：溝角度

Claims (5)

1. 被穿孔物に円筒状穿孔刃を接触させて穿孔する穿孔装置であって、前記円筒状穿孔刃は、金属板の２つの辺縁の突合せにより形成された円筒部と、該円筒部の軸方向の一端に形成された刃先部とを有し、前記円筒部は、前記金属板の一方の辺縁に形成された凹部と、該凹部に対応して他方の辺縁に形成された凸部とを有し、前記凹部と前記凸部とが、前記円筒部の円筒面内において組み合わされていることを特徴とする円筒状穿孔刃を具備する穿孔装置。
2. 前記凹部と前記凸部とが蟻継手になっていることを特徴とする請求項１に記載の円筒状穿孔刃を具備する穿孔装置。
3. 前記刃先部が２以上の尖頭刃に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の円筒状穿孔刃を具備する穿孔装置。
4. 前記刃先部が波状刃に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の円筒状穿孔刃を具備する穿孔装置。
5. 前記円筒状穿孔刃を前記円筒状穿孔刃の軸周りに回転しながら被穿孔物に接触させて穿孔することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の円筒状穿孔刃を具備する穿孔装置。