JP2014151404A - 穿孔装置 - Google Patents

Abstract

【課題】穿孔刃の駆動機構を機械的にも制御的にも簡易なものとし、格段にコンパクト化された穿孔装置を提供する。
【解決手段】穿孔方向側で連続する逆巻関係の二筋の螺旋状溝を備えた回転軸体と、穿孔刃に連結して螺旋状溝に係合し回転軸体の回転を回転軸体自体の軸方向移動に変換する誘導体を有し、回転軸体の回転で、誘導体が一方の螺旋状溝を穿孔方向へ移動し穿孔刃を下降し、誘導体が他方の螺旋状溝を復帰方向へ移動し穿孔刃を復帰する穿孔装置。または、復帰方向側で連続する逆巻関係の二筋の螺旋状溝を備えた回転軸体と、螺旋状溝に係合し回転軸体の回転を回転軸体自体の軸方向移動に変換する誘導体を有し、回転軸体の回転で、誘導体が一方の螺旋状溝に係合した回転軸体が穿孔方向へ移動し穿孔刃を下降し、誘導体が他方の螺旋状溝に係合した回転軸体が復帰方向へ移動し穿孔刃を復帰する穿孔装置。
【選択図】図１

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としては、例えば、ソレノイドの磁気力を利用して穿孔刃を往復移動するもの（特許文献１）や、穿孔刃の一端に特別に設けたカム機構の押下力とこれに抗するバネ力により穿孔刃を往復移動するもの（特許文献２）が知られる。これらの穿孔装置は、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、例えば、１つのギヤ機構で穿孔刃を軸周りに回転しながら別のギヤ機構で穿孔刃を往復移動するダブルギヤ式のもの（特許文献３）や、穿孔刃の外周に一筋の螺旋状溝を設け、穿孔刃以外の装置本体に固定した係合ピンを前記螺旋状溝に係合した構成とした上で、クランク機構を利用し、リンクの押下により穿孔刃を軸周りに回転しながら往復移動するクランクリンク式（特許文献４）、が知られる。これらの穿孔装置は、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。

単動式の穿孔装置による被穿孔物への穿孔は、穿孔刃が穿孔方向へ移動して被穿孔物に接触し、その刃先が被穿孔物に突き刺さり、さらに刃先が被穿孔物に喰い込みながら打ち抜くような態様である。また、自転式の穿孔装置による被穿孔物への穿孔は、穿孔刃が自転しながら穿孔方向へ移動して被穿孔物に接触し、その刃先が被穿孔物の表面を切り裂き、さらに刃先が被穿孔物に切り込みながら貫くような態様である。刃先で被穿孔物を切り裂きながら穿孔する自転式は、穿孔抵抗が小さいため所要の穿孔力が小さくて済む利点があり、穿孔装置の駆動源の小型化や省エネルギー化の点で有利である。

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

従来の単動式や自転式の穿孔装置では、穿孔刃の駆動機構が、穿孔装置全体の形状寸法を決定付ける支配的要因のひとつになっている。近年、穿孔装置のコンパクト化が強く所望されているものの、穿孔刃の駆動機構のコンパクト化が容易でなく、穿孔装置のコンパクト化は満足できるものではない。例えば、ソレノイド式ではソレノイド自体の小型化や出力増強、カム押下式やダブルギヤ回転式では部品数の削減や占有空間の縮小、クランク押下回転式では機構動作に要する空間の縮小や、特殊材である穿孔刃に形成する螺旋状溝加工費用の低減、穿孔刃の回転制御の簡素化など、穿孔刃の駆動機構に係る課題の解決が望まれている。

本発明は、上述の解決課題に鑑みてなされたものである。その目的は、穿孔刃の駆動機構を機械的にも制御的にも簡易なものとし、格段にコンパクト化された単動式や自転式の穿孔装置を提供することである。

本発明者は、特に上述したクランクリンク式の穿孔刃に形成された螺旋状溝と係合ピンとの構成関係を詳細に検討し、駆動源に連結する回転軸の外周に二筋の螺旋状溝を形成し、該回転軸の一方回転によって穿孔刃を直線的に往復移動できる機械的構成を見出し、本発明の単動式並びに自転式の穿孔装置に係る構成に到達した。

すなわち、本発明の穿孔装置の第一形態は、穿孔刃を被穿孔物に接触させて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、ことを特徴とする。この第一形態においては、前記回転軸体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ことが好ましい。

また、本発明の穿孔装置の第二形態は、穿孔刃を該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、ことを特徴とする。この第二形態においては、前記回転軸体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ことが好ましい。

上述した本発明の第一形態や第二形態とした穿孔装置は、これらを複数用いて多数穿孔用の穿孔装置に構成することができる。
また、上述した本発明の第一形態や第二形態とした穿孔装置は、１つの駆動源に連結されている構成にすることができる。

また、本発明においては、前記穿孔刃は、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が好ましい。また、より好ましくは、前記凹部と前記凸部とが蟻継手になっていることである。

本発明によれば、特殊材である穿孔刃に対して螺旋状溝などの特別な加工は不要になり、穿孔刃の動作や駆動機構に要する空間を縮小できる。穿孔抵抗をより低減できる自転式である上述した第二形態は、特に好適である。また、回転軸体への簡易な加工の追加により、回転軸体の回転方向を切り替える構成にすることなく、穿孔刃を連続して往復移動する構成にもできる。したがって、穿孔刃の駆動機構が機械的にも制御的にも簡易化でき、格段にコンパクト化された単動式や自転式の穿孔装置を提供することができる。

加えて、１つの穿孔刃を１つの駆動機構で往復移動できる本発明によれば、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はなく、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を適用することができる。また、複数の穿孔装置を１つの駆動源で駆動できる穿孔装置にも構成できる。したがって、た、多数穿孔用の穿孔装置の低コスト化に寄与できる。

本発明の穿孔装置の第一形態（単動式）の具体例を表す外観図である。 図１に示す穿孔装置の詳細構成を表す構成図である。 本発明の穿孔装置の第二形態（自転式）の一例を表す外観図である。 図３に示す穿孔装置の詳細構成を表す構成図である。 本発明において適用可能な回転軸体の二筋の螺旋状溝の具体例を表す模式図である。 本発明において適用可能な回転軸体の螺旋状溝とこれに係合する誘導体との係合関係の一例を表す模式図である。 本発明において適用可能な穿孔刃の一例を表す正面図である。 図７に示す穿孔刃とは別の穿孔刃を表す正面図である。

本発明は、穿孔刃を被穿孔物に接触させて穿孔する穿孔装置であって、技術的に重要な特徴は、穿孔刃を駆動するための機械的機構にある。具体的には、穿孔刃駆動機構の要部を、互いに逆巻きの関係の二筋の螺旋状溝を外周に備えた回転軸体と、前記螺旋状溝に対して係合し、前記回転軸体の回転を軸方向の移動に変換する誘導体とで、構成したことにある。なお、前記回転軸体の外周に設けられた二筋の螺旋状溝が、上述の第一形態では穿孔方向側で連続し、上述の第二形態では復帰方向側で連続する。

上述の二筋の螺旋状溝に関し、連続とは、一方の螺旋状溝と他方の螺旋状溝が繋がって、前記誘導体が、一方の螺旋状溝から他方の螺旋状溝へ、またその逆へ、移動可能に形成されていることを意味する。また、穿孔刃が被穿孔物を穿孔するために移動する方向を穿孔方向、被穿孔物への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い、上述の回転軸体において、穿孔方向側とは軸体の被穿孔物に近い側を、復帰方向側とは軸体の被穿孔物から遠い側を意味する。

以下、本発明の穿孔装置の具体例を挙げ、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。

（穿孔装置の第一形態）
図１（外観図）および図２（構成図）に示す穿孔装置は、本発明の穿孔装置の第一形態であり、単動式である。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を被穿孔物に向かって移動する穿孔刃駆動機構とを含み、直進する穿孔刃１１の刃先が被穿孔物に突き刺さり、被穿孔物に喰い込みながら打ち抜くように穿孔する。

穿孔刃１１の駆動機構は、穿孔刃１１の移動方向（穿孔方向）に沿うように軸が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の前記貫通孔に直交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。なお、回転軸体の回転による誘導体の移動については、後段で詳述する。したがって、誘導体５が、穿孔方向に沿うようにし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。

よって、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を打ち抜くことができる。この後は、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し、待機位置に戻ることができる。

（穿孔装置の第二形態）
図３（外観図）および図４（構成図）に示す穿孔装置は、本発明の穿孔装置の第二形態であり、自転式である。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を軸周りに回転させながら被穿孔物に向かって移動する穿孔刃駆動機構とを含み、自転しながら直進する穿孔刃３１の刃先が被穿孔物を切り裂き、切り込みながら直進して穿孔する。

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）に沿うように軸が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のガイド孔に直交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。なお、回転軸体の回転による回転軸体自体の軸方向への移動については、後段でも詳述する。

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。

よって、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できる。また、穿孔後は、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されるため、穿孔刃３１は、回転されながら復帰方向へ移動され、待機位置に戻ることができる。

以上より、自転しながら移動した穿孔刃３１が被穿孔物に接触し、その刃先がシート材などの被穿孔物を切り裂き、さらに被穿孔物に切り込みながら穿孔することができる。強引な打ち抜きによる単動式とは異なり、回転による引き切り効果を利用しながら穿孔できる自転式は、穿孔抵抗をより低減することができる。

（回転軸体の二筋の螺旋状溝）
本発明で適用できる二筋の螺旋状溝は、互いに逆巻きの関係で、溝の断面形状が継続されて、第一形態では穿孔方向側で連続するように、第二形態では復帰方向側で連続するように、形成されている。その構成について、図５を用いて説明する。なお、図５に示す螺旋状溝は、その構成をより明確にするために、図２に示す回転軸体４の螺旋溝４ａよりも、また図４に示す回転軸体２４の螺旋溝２４ａよりも、螺旋状溝の巻き数を増してある。

図５に示す二筋の螺旋状溝は、互いに逆巻きの関係で、穿孔方向側と復帰方向側の両側で連続し、溝に入り込んで係合する誘導体（図示せず）が各矢印で示すように自在に移動可能となるように形成されている。二筋の螺旋状溝が両側で連続する構成の回転軸体は、本発明の第一形態と第二形態の両方に適用できる。なお、二筋の螺旋状溝が穿孔方向側に限り連続する構成の回転軸体は第一形態に、復帰方向側に限り連続する構成の回転軸体は第二形態に、それぞれ適用できる。

（回転軸体と誘導体との係合関係）
図６に、図４に示す第二形態の具体例に基づき、回転軸体２４と誘導体２５の係合関係例を、一部断面を含んで示す。
誘導体２５は、図示しないフレーム２７に固定された支持体２６と、板２９とによって、誘導体２５の係合による回転軸体２４自体の軸方向への移動を妨げないように、凸部２５ａを回転軸体２４の螺旋状溝２４ａに入り込ませて組み付けている。そして、支持体２６に設けた孔に挿入された誘導体２５は、該孔において回転および前後微動が自在であるため、凸部２５ａが螺旋状溝２４ａの壁面の当接状態に対応して好適な姿勢になることができる。このような誘導体２５の凸部２５ａの螺旋状溝２４ａへの入り込みによって、回転軸体２４と誘導体２５との係合関係を保つことができる。なお、螺旋状溝や凸部の形状や材質などは、回転軸体の径や長さ、穿孔刃などの可動部分の質量や機械的構成を考慮し、適宜設計することができる。

（回転軸体の回転による誘導体の移動）
図６に示す構成の場合、回転軸体２４の回転により、固定された誘導体２５は移動できず、回転軸体２４は回転しながら自ら軸方向に移動できる。また、図示は略すが、誘導体側を固定せず移動自在とし、回転軸体の軸方向への移動を止めた場合、回転軸体の回転により、回転軸体は移動できず、誘導体側が軸方向に移動できる。

さらに詳細に説明すると、図５において、例えば図５の右方を穿孔方向とした場合、回転軸体の一方回転により、一方の螺旋状溝を矢印Ａで示すように移動した誘導体（図示せず）は、二筋の螺旋状溝が連続する穿孔方向側の箇所において、矢印Ｂから矢印Ｃそして矢印Ｄで示すように他方の螺旋状溝へと移行されることになる。同様に、回転軸体の同じ一方回転により、一方の螺旋状溝を矢印Ａ’で示すように移動した誘導体（図示せず）は、復帰方向側の箇所において、矢印Ｂ’から矢印Ｃ’そして矢印Ｄ’で示すように他方の螺旋状溝へと移行される。

したがって、互いに逆巻きの関係で穿孔方向側で連続する二筋の螺旋状溝に対して誘導体を上述のように係合させる構成により、回転軸体の一方回転により、つまり回転軸体の回転方向を切り替えることなく、回転軸体の穿孔方向側で穿孔方向から復帰方向へと、回転軸体の復帰方向側で復帰方向から穿孔方向へと、誘導体の移動方向を連続的に切り替えることができる。なお、二筋の螺旋状溝が穿孔方向側あるいは復帰方向側のどちらかに限り連続する構成の回転軸体を適用する場合は、１回の穿孔動作を回転軸体の一方回転によって行い、次回の穿孔動作を回転軸体の他方回転によって行うことができる。

（回転軸体と誘導体の間の移動）
上述した回転軸体と誘導体の構成において、軸方向への移動を止めた回転軸体を適用した場合、回転軸体の回転により、回転軸体が螺旋状溝を介して誘導体を押して駆動し、螺旋状溝に沿って誘導体を回転軸体の軸方向へ移動できる。また、回転軸体外に固定した誘導体を適用した場合、回転軸体の回転により、回転軸体が螺旋状溝を介して誘導体を押そうとするものの誘導体が固定されているため、誘導体が螺旋状溝を介して回転軸体を押して駆動し、回転する回転軸体を軸方向へ移動できる。したがって、上述した構成関係にあれば、誘導体と回転軸体とは、誘導体が移動するか、回転軸体が移動するか、の相対移動ができる構成となる。

（穿孔刃）
本発明の穿孔装置に具備する穿孔刃は、パイプ状ではない中実刃を適用してもよいし、パイプ状である中空刃を適用してもよい。中空刃を適用する場合、金属板を曲げて円筒状にした２つの辺縁が凹部と凸部との組み合わせにより突合せてある構造が好ましい。すなわち、本発明において穿孔刃は、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、図７に示すように、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が好ましい。また、より好ましくは、前記凹部と前記凸部とが、図８に示すような蟻継手になっていることである。

例えば、上述した穿孔装置の第一形態に具備する穿孔刃１１は、図７（正面図）に示すような金属板製で円筒状の中空刃である。スリーブ１１ａ（円筒部）は、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して形成され、スリーブ１１ａの長手方向（軸方向）の一端が２つの鋭利な刃先１１ｂ（尖頭刃）を有する刃先部になっている。この刃先部には、２つの尖頭刃に限らず、１つでも複数でもよい。

金属板の曲げ加工された２つの辺縁は、突合せ部１１ｅ、１１ｆで継がれている。そして、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であり、スリーブ１１ａの変形を効果的に防止できるようになっている。

例えば、刃先１１ｂ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１１ｄと凸部１１ｃ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１１ａの好ましくない塑性変形を防止することができる。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。

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。

なお、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、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、例えば、上述した穿孔装置の第二形態に具備する穿孔刃３１は、図８（正面図）に示すような金属板製で円筒状の中空刃である。スリーブ３１ａや刃先部の２つの刃先３１ｂは上述した穿孔刃１１と同様に形成され、突合せ部３１ｆと刃先の位置関係もまた穿孔刃１１と同様に考慮されている。自転式に具備する穿孔刃の場合、被穿孔物の切り裂きを営む刃数を考慮し、２以上の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。こ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。

この蟻継手に属する凹部３１ｄと凸部３１ｃとの組み合わせ構造においては、凹部３１ｄと凸部３１ｃ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ため、上述したジクソーパズルのパーツのような組み合わせ効果をさらに高めることができる。この蟻継手の性質を利用し、穿孔刃３１では、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し、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を妨げている。よって、穿孔刃３１は、通常の軸方向荷重や、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。

また、上述した金属板製の中空刃は、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。

以上述べたように、本発明の穿孔装置は、穿孔刃駆動機構の要部に、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、を有する。あるいは、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、を有する。すなわち、本発明の穿孔装置は、誘導体と回転軸体との相対移動を、簡易かつ新規な機械的機構で実現して穿孔刃の往復移動を可能としたものである。

したがって、穿孔装置において、穿孔刃の駆動機構の動作に要する空間や駆動機構部品による占有空間が縮小でき、特殊材である穿孔刃に螺旋状溝などの加工を施す必要もなくなる。また、駆動系の構成部品点数が低減されて機械的効率が向上できるため、消費電力や騒音・振動の低減も可能となる。さらに、二筋の螺旋状溝の両端とも連続させることにより、回転軸体の回転方向を切り替えることなく穿孔刃の往復移動を連続して行うことも可能となる。よって、本発明の穿孔装置は、機械的に格段にコンパクトな穿孔装置となり、さらには制御的にも簡易化された穿孔装置にもなる。

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、θ：溝角度

Claims (9)

1. 穿孔刃を被穿孔物に接触させて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、ことを特徴とする穿孔装置。
2. 前記回転軸体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ことを特徴とする請求項１に記載の穿孔装置。
3. 請求項１または２に記載の穿孔装置を複数用いて多数穿孔用に構成されていることを特徴とする穿孔装置。
4. 穿孔刃を該穿孔刃の軸周りに回転させながら被穿孔物に接触させて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、ことを特徴とする穿孔装置。
5. 前記回転軸体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ことを特徴とする請求項４に記載の穿孔装置。
6. 請求項４または５に記載の穿孔装置を複数用いて多数穿孔用に構成されていることを特徴とする穿孔装置。
7. １つの駆動源に連結されていることを特徴とする請求項３または６に記載の穿孔装置。
8. 前記穿孔刃は、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、ことを特徴とする請求項１または４に記載の穿孔装置。
9. 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８に記載の穿孔装置。