JPH1133996A - パンチユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パンチとダイの相互位置の微調整を不要とし
たパンチユニットを提供することを目的とする。 【解決手段】 シート材への穿孔または切断線の形成
を、シート材を介してエッジと面との強圧によるものと
し、かつこれらエッジと面は、それらの軸心をとりまく
ものとすることで、自動調心作用を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紙や合成樹脂製の
フィルム等のシート材（以下、用紙ともいう）に複数の
綴じ穴を穿孔し、または例えばＣ字状の切断線を形成す
るのに好適なパンチユニットに関し、特にパンチとダイ
を互いに平行な一対の軸上に形成または装着したロータ
リパンチユニット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
する時には、穿孔された綴じ孔によることが多いが、従
来、この綴じ孔を穿孔する方法としては、コピーした複
数枚の用紙の縁部を人手で揃え、孔明け機（通称パンチ
または手動パンチと呼ばれる）等によって穿孔する方法
が多用される。孔明け機を用いて手動で穿孔する方法
は、用紙の端部を人手で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、コピーに続いて穿孔してしまいたい
という要望が生じてきた。

【０００３】この穿孔方法としてコピー機内で複数枚の
用紙の端部を機械的に揃え、この複数枚の用紙を動力を
用いて上下運動するパンチと固定ダイで打ち抜き、穿孔
する方法が知られている。また、他の穿孔装置において
は、シート材を一旦停止させてパンチを作動させるもの
と、パンチとダイを同期回転させつつ、シート材を停止
することなく穿孔するいわゆるフライング方式のロータ
リパンチがある。

【０００４】動力を用いて用紙に綴じ穴等を穿孔する例
は多く、例えば実開平5-29700号で開示されているよう
な、円盤体に固着されたパンチピンとリンクを連結し、
円盤体をモータ等の駆動源によって回転させて、穿孔体
（パンチ）を作動して穿孔するものや、実公平4-40877
号や実開昭63-154199号などで紹介されているような、
パンチとダイを同期回転させてパンチとダイを互いに平
行なそれぞれの軸に固定して取り付けるとともに、パン
チの先端がダイ孔に嵌入するごとく両軸を同期回転させ
て穿孔するものが知られている。また、パンチとダイを
同期回転させて穿孔する方式としては、特開昭49-9790
号で開示されているような方法も知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した実開平5-2970
0号に開示された穿孔方式では、複数枚の用紙をまとめ
て穿孔する用途には適しているが、搬送中の用紙を一旦
停止する必要があり、処理時間も長くなるという欠点が
ある。実公平4-40877号および実開昭63-154199号で紹介
されている穿孔方式のパンチユニットは、パンチ側とダ
イ側の双方の軸の回転同期を高精度に合わせ、かつパン
チとダイの相互の位置の調整を厳密に行うことが必要で
あり、パンチとダイの組数が多い場合は特に組立てが困
難となるという欠点がある。

【０００６】また、特開昭49-9790号で開示された装置
についても、パンチとダイの同期回転および位置を厳密
に調整する必要がある。本発明は、パンチとダイの相互
位置の調整を容易化したパンチユニットを提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、特に被穿孔
シート材を停止することなく穿孔できるロータリパンチ
において、パンチとダイスの相互位置および同期回転と
も高精度を要しないパンチユニットを提供するために種
々の検討をした。すなわち、本発明者は、剪断作用によ
る穿孔では、パンチがダイ孔に嵌入され、かつ美麗な切
り口とするためには、クリアランスを小さくする必要が
あり、したがって、パンチとダイ相互の位置を高精度に
保持する必要があることから、剪断作用によらず、面と
エッジとの圧潰によるダイカットロール方式を検討し
た。しかし、この方法ではエッジロール（アンビルロー
ルに対するロール）のエッジ加工が困難のため、毛羽立
ち等、切り口の性状が劣り、経済的にも実施困難と判断
された。

【０００８】そこで本発明者は、作業部の形状を工夫す
ることにより、パンチとダイが相互の接触により、その
軸心あるいは作業部の軸心同士を近接もしくはほぼ合致
（自動調心）させ得ることを見出し、本願の第１、２の
発明（請求項１，２）をなした。

【０００９】すなわち、本願の第１発明は、パンチとダ
イがそれぞれの作業部を互いに接近するごとく駆動され
て該作業部相互間に介在されたシート材に穿孔するパン
チユニットにおいて、前記パンチとダイはそれぞれの前
記作業部の直接もしくは間接の接触によって相互の前記
作業部の軸心を近接させるものであることを特徴とする
パンチユニットであり、第２発明はパンチとダイがそれ
ぞれの作業部を互いに接近するごとく駆動されて該作業
部相互間に介在されたシート材に、切断線を形成するパ
ンチユニットにおいて、切断線の形状は、その両端部の
相互間寸法が該切断線の該相互間を結ぶ方向の最大幅寸
法より小さい形状であり、前記パンチとダイはそれぞれ
の前記作業部の直接もしくは間接の接触によって相互の
前記作業部の軸心を近接させるものであることを特徴と
するパンチユニットである。

【００１０】軸心を近接させる具体的方法は、例えば、
パンチとダイの一方の作業部を、奥側を径とするテーパ
もしくはテーパ状穴または窪みとするか、または先細り
テーパもしくはテーパ状の軸または突出部（面）とし、
他方を該穴または窪み、または、軸または突出部に対し
て軸方向に接近した時、全円周的に接触し得るエッジと
し、両者を軸方向に接近、滑動させることにより、自動
調心作用を生じさせるものである。図５は、第１発明に
より、丸孔を穿孔する場合のパンチとダイの形状の概念
を示すものであり、ダイの作業部として、図５Ａ（イ）
はテーパ穴とした例、（ロ）、（ハ）はそれぞれエッジ
とした例であり、（ロ）はパンチの作業部として、テー
パ穴または窪み、（ハ）は同様に軸または突出部とした
ものである。なお、本発明において、ダイとは穿孔によ
る抜きカスを排出する穴を有する側の工具またはこれに
準ずるもの、パンチはそれに対する工具とする。

【００１１】次に、本願の第２発明は切断線がエンドレ
スに閉じているもの（穿孔）のみならず、例えばＣ字形
等、必ずしも閉鎖していない場合のものである。この場
合、抜きカスは生じないから、ダイは抜きカスに相当す
る舌状切断部を一時待避させる空間を有すれば足りる。
第２発明における切断線は、図５Ｂの切断線３０のよう
に、その両端部の相互間寸法ａが切断線の該相互間を結
ぶ方向の最大幅寸法ｂより小さいことが必要である。

【００１２】本願の第２発明の切断作用は、面とエッジ
との間での圧潰によるものであり、通常の打抜きのよう
に、パンチのエッジがダイス孔内に進入するものでない
から、舌状部がその根本部で引き裂かれることがない。
なお、切断線が閉じないものとする具体的方法は、エッ
ジの一部をヌスみ、エッジを非エンドレス形状とする方
法、またはテーパもしくはテーパ状面の一部をヌスみ、
エンドレスのエッジとの間に非接触部を設ける方法また
は両者の組合せが採用できる。

【００１３】また、本発明者は被穿孔材が特に紙等の繊
維質である場合、前記面とエッジの間の圧潰に加えてず
れ（面とエッジの相互間に直角の方向の運動）を加味す
ることが完全、美麗な切り口の実現に対し効果的である
ことを知見し、第３発明をなした。

【００１４】すなわち、第３発明（請求項４）は、パン
チとダイがそれぞれの作業部を互いに接近するごとく駆
動されて該作業部相互間に介在されたシート材に穿孔ま
たは切断線を形成するパンチユニットにおいて、前記パ
ンチとダイは、それぞれ自身の軸心をとりまく前記作業
部同士を前記シート材を介して圧接しつつ相互間で関節
運動することを特徴とするパンチユニットである。

【００１５】なお、上記第３発明において、関節運動と
は、パンチとダイが、相互の作業部を互いに圧接（それ
ぞれの作業部はほぼ全周的に接触）したまで、相互の軸
心が交角を変化するように相対運動することをいい、こ
れによって作業部相互間にずれ運動が導入され、繊維質
のシート材料に対しても効果的に美麗な切り口となる。
また、本願各発明において、テーパ状面とは球面、円環
面（ドーナツ状面）、寄せ棟屋根状面等を含む。すなわ
ち、これらの面のうち、相手の作業部（エッジ）と直接
的または間接的に接触する部分はテーパとみなし得るか
らである。自動調心作用が発生するためには、被穿孔シ
ート材は、両作業部で挟圧されたとき、皿状に弾性また
は塑性変形することを要する。

【００１６】本願の各発明において、パンチとダイは、
互いに平行な二つの軸にそれぞれの作業部が回転の外側
となる方向にして、かつそれぞれの作業部が二つの軸心
間で接触するごとく、二軸を一対の外接ギヤ等により、
同期回転するように設けられると、フライング切断が可
能となり望ましい。また、本願の各発明において、パン
チとダイの軸心の相対的近接を許容する手段として、そ
れらやそれらを保持する保持手段の弾性変形を利用する
ことは有効であるが、この弾性変形のみでは希望する変
形態様を実現することが困難な場合がある。したがっ
て、これらの少なくとも一方を、保持手段に対して、遊
隙をもって保持すること、特に作業部を棒状部材の端面
部に設け、該棒状材の反作業部側端部を遊隙をもって嵌
合して保持することが望ましい。また少なくとも一方
を、作業部への他方からの押圧に対して抵抗力を示しつ
つ自身の軸方向に後退可能とすること、自身の軸心の周
りに自転可能にすることが望ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に本発明をその一実施例の図面
に基づいて説明する。図２において、２本の平行な回転
軸４,５は、それぞれ筐体６,７によりその（イ）、
（ロ）、（ハ）の３カ所で回転可能に支持され、筐体
６,７の外側の一対の等歯数の外接歯車８,９により連結
され、同期回転可能にして軸５の右端側の図示しない駆
動部により回転駆動される。一方の軸４にはパンチ１
（第１パンチ１ａ、第２パンチ１ｂ、第３パンチ１
ｃ）、他方の軸５にはこのパンチに対応するダイ２（第
１ダイ２ａ、第２ダイ２ｂ、第３ダイ２ｃ）が取り付け
られ、第１パンチ１a,第２パンチ１b,第３パンチ１c
と、第１ダイ２ａ、第２ダイ２ｂ、第３ダイ２ｃは、そ
れぞれ回転軸４,５の同期回転により、両軸間の中央で
それぞれの作業部をほぼ接触するような位置関係として
取り付けられている。なお、本実施例では回転軸４,５
を３カ所で支持したが、２カ所でも良いし４カ所以上と
しても良い。本発明は微妙な調整が不要であるから、孔
数が多いパンチユニットほどその効果が顕著となる。

【００１８】図３は、パンチ１の軸４での保持構造を示
す断面図である。パンチ１はステム部１２とそれより大
径の頭部１３からなり、作業部１１は、いずれもテーパ
である頂部１３ａと外周部１３ｂとの境界部の小曲率半
径ｒ部分（すなわちドーナツの外周面形状）を主とする
部分である。ステム部１２はその頭部に対して逆側の部
分を回転軸４に設けた孔に遊隙４ａをもって嵌入される
ことにより浮動支持とされ、最端部に抜け止め部材１０
（Ｅ型止め輪）を有する。パンチ頭部１３と回転軸４と
の間にはウレタンゴムリング３が圧縮予圧を与えて介在
させてある。本実施例では弾性部材としてウレタンゴム
を使用したが、板ばね、コイルばねを使用しても良く、
また、パンチ１は一体の削り出し部材として実施した
が、ステム部１２と頭部１１を別部材で形成しても良
く、ステム部１２を弾性部材としてウレタンゴムリング
３の役割と兼用することもできる。上記の構造とするこ
とによって、パンチ１は軸４への嵌合の中央部を中心と
する揺動運動、自身の軸心の周りの自転、および頭部頂
面方向からの圧下により反力を持っての軸方向への移動
が可能である。

【００１９】一方ダイ２は、図４に示すように、カップ
形状であり、その外周面の一部に削り出しにより平面２
２を設け、該平面２２に垂直に穿孔すべき孔径と同径の
ダイ孔２１を加工し、この孔と平面２２とでエッジ（作
業部）２３が形成され、該ダイ２は回転軸５に固定され
ている。なお、ダイ孔２１は拡径された逃げ部２４を有
する。本実施例では、エッジ２３を形成する一方の面を
平面２２としたが、この面は必ずしも平面でなくてもよ
く、またダイ２をカップ形状の一体物として説明した
が、複合材とすることもでき、また、ダイ孔２１に逃げ
部は必須ではなく、またその形状も種々変更してよい。

【００２０】次に上記実施例のパンチユニットの動作を
図１により説明する。図１Ａは本実施例のパンチユニッ
トにおける一対のパンチ１とダイ２の待機状態での軸直
角断面図を示す。また、図１Ｂは（イ）〜（ニ）の順
に、ダイ２とパンチ１の接触開始からの経時的接触関係
を示す図である。まず、穿孔されるべき用紙の搬送が、
図示しないセンサにより検出され、穿孔指令が発せられ
ると、図２における図示しないパンチユニットの駆動部
（軸５の右端側）により軸５が回転駆動され、この回転
は歯車８,９を介して回転軸４が駆動されることによ
り、回転軸４,５が同期回転駆動され、パンチ１とダイ
２は、図１Ａの矢印で示すように互いに反対方向に等速
で公転することにより、待機位置から徐々に接近し、や
がて用紙を介して互いの作業部のうち、公転の前側の部
分同士を接触する（イ）。

【００２１】次いで、パンチ１は、ダイ２のエッジとの
接触反力を受け、かつ回転軸４に設けた孔とステム部１
２との間に遊隙４aが存在することにより、その頭部１
３側が回転軸４に対し、主に回転が遅れる方向へ揺動す
ることにより、互いの軸心を近接（自動調心）し
（ロ）、この揺動運動によりパンチ１とダイ２は互いに
干渉が防止される。さらに回転が進むとパンチ１は、そ
の頭部の先端部１３ａをダイ２のダイ孔２１内にわずか
に進入させ、これに伴って揺動角をさらに大きくし、ま
た、その軸心方向への力を受け、ウレタンゴムリング３
を軸方向に圧縮し始める（ハ）。

【００２２】パンチ１とダイ２の公転がさらに進行する
と、（ニ）に示すようにパンチ１の軸心とダイのエッジ
２３の軸心とが平行状になる位置となるが、それよりわ
ずか手前で、パンチ１とダイ２は、それぞれの公転や回
転軸４，５への取付位置の多少の誤差等にもかかわら
ず、相互の作業部の軸心を近接する作用（自動調心作
用）により、相互の作業部をほぼ全円周に亘って被穿孔
用紙（図示せず）を介して、ウレタンゴムリング３の圧
縮圧力をもって圧接する。この状態で用紙はその柔軟性
により皿状に変形する。これ以降、（ニ）の状態に達す
るまでは、接触圧力が増加するとともに、前記揺動角度
を減少しつつ、パンチ１とダイ２は関節運動する。通
常、穿孔作用は、（ニ）の段階で完了すると思われる
が、この後もウレタンゴムリング３による圧接力は減少
するものの、関節運動の作用で穿孔作用は、暫時継続さ
れる。

【００２３】続いて、パンチ１は揺動運動（回転軸４の
回転に対し進み方向）とウレタンゴム３の弾発力により
突出方向の運動を行なった後、ダイ２との接触を絶ち、
続いて待機位置に達する。本実施例は、パンチ１とダイ
２を互いに平行な軸にそれぞれ設けて公転中に穿孔する
ものとしたので、フライング穿孔に特に有利であり、ま
た効果的に関節運動を行なうものである。しかし、本願
の第１または第２発明は、パンチとダイの一方を固定、
他方を往復動駆動するとともに、これらの一方の軸心を
他方に対して近接可能に保持することにより、自動調心
作用を利用するようにしてもよい。

【００２４】また、本実施例では、パンチ１を公転駆動
手段（軸４）に対する支持方法としてその最も反作業部
側の端部を軸４との間に隙間嵌めする揺動形式としたの
で構造が簡単で、かつ作業部での軸心に直角方向の軽微
な接触圧力分力に対しても容易に応動する特徴がある。
しかし、軸（４，５）またはパンチ１やダイ２の弾性変
形によって軸心の近接を許容することも可能であるか
ら、本願第１発明にとって遊隙支持は必須でなく、また
遊隙支持はダイ側に採用してもよい。なお、ウレタンゴ
ムリング３は、パンチ１に対し、軸方向に適当な付勢力
を与えると共に、揺動運動に対してゴム材料一般が有す
る振動減衰作用を有する。

【００２５】次に、本実施例では、パンチの主要な作業
部を小曲率半径ｒの部分（円環面の一部）として、作業
部での接触圧力（単位面積当りの圧力）を大きくしてい
る。これに対して、パンチの作業部（面）を球面または
これに近くしてもよく、こうすれば、全円周接触の継続
時間が長くなり、関節運動を併用した効率的な、したが
って低接触圧での穿孔が可能となり、これは作業部の平
均的摩耗、したがってパンチ、ダイの寿命向上に繋がる
ことになる。また、本実施例では、作業部をその軸心の
周りに回転可能とすることにより、摩耗の円周方向平均
化が図られている。

【００２６】以上、本発明を書類の綴り孔である小径、
かつ円形の孔の穿孔を主として説明したが、本発明は円
形以外の例えば、三角形、四角形、楕円、その他比較的
単純な平面図形、およびこれらや円弧等の組み合わせた
形状の穴、またはより大きい形状のもの、さらにはエン
ドレスに閉じていない開放形の切断線にも適用可能であ
る。なお、円形以外の穿孔の場合、穿孔穴の方向を工夫
することにより、パンチまたはダイの一方の軸心の周り
の角度を、本発明の自動調心作用と同様にして自動的に
合致または修正させることもできる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のパンチユ
ニットによれば、パンチとダイの一方は、他方に習って
位置を修正されるから、その厳密な位置調整は不要で、
パンチユニットの組立や調整が安価、容易にできるとい
う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２の実施例のパンチユニットの作動を説明す
る図であり、Ａは待機状態、Ｂは噛み合いの進行状況を
説明する概念図である。

【図２】本発明の一実施例のパンチユニットに係る一実
施例の組立図を示す正面図である。

【図３】図２の実施例のパンチユニットのパンチ１の軸
４への取付けの状況を示す断面図である。

【図４】図２の実施例のパンチユニットのダイ２の軸５
への取付けの状況を示す図である。

【図５】本願の第１発明により円形孔を穿孔する場合の
パンチとダイの組合せ例を示す図（Ａ）および本願の第
２発明の切断線の形状を説明する図（Ｂ）である。

【符号の説明】

１：パンチ、１ａ：第１パンチ、１ｂ：第２パンチ、１
ｃ：第３パンチ、１１：作業部、１２：ステム部、１
３：頭部、２：ダイ、２ａ：第１ダイ、２ｃ：第３ダ
イ、２１：ダイ孔、２２：平面、２３：エッジ（作業
部）、３：ウレタンゴムリング、４：軸、４ａ：遊
隙：、５：軸、６：筐体、７：筐体、８：歯車、９：歯
車、１０：抜け止め部材

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パンチとダイがそれぞれの作業部を互い
   に接近するごとく駆動されて該作業部相互間に介在され
   たシート材に穿孔するパンチユニットにおいて、前記パ
   ンチとダイはそれぞれの前記作業部の直接もしくは間接
   の接触によって相互の前記作業部の軸心を近接させるも
   のであることを特徴とするパンチユニット。
2. 【請求項２】 パンチとダイがそれぞれの作業部を互い
   に接近するごとく駆動されて該作業部相互間に介在され
   たシート材に、切断線を形成するパンチユニットにおい
   て、切断線の形状は、その両端部の相互間寸法が該切断
   線の該相互間を結ぶ方向の最大幅寸法より小さい形状で
   あり、前記パンチとダイはそれぞれの前記作業部の直接
   もしくは間接の接触によって相互の前記作業部の軸心を
   近接させるものであることを特徴とするパンチユニッ
   ト。
3. 【請求項３】 相互の作業部の軸心の近接は、パンチと
   ダイの一方が自身の軸心をとりまくエッジと、他方の軸
   心をとりまくテーパまたはテーパ状面とが軸心方向に接
   近、接触して滑動することによるものである請求項１ま
   たは２のパンチユニット。
4. 【請求項４】 パンチとダイがそれぞれの作業部を互い
   に接近するごとく駆動されて該作業部相互間に介在され
   たシート材に穿孔または切断線を形成するパンチユニッ
   トにおいて、前記パンチとダイは、それぞれ自身の軸心
   をとりまく前記作業部同士を前記シート材を介して圧接
   しつつ相互間で関節運動することを特徴とするパンチユ
   ニット。
5. 【請求項５】 パンチとダイは、平行な公転軸心の周り
   で作業部を半径の外側とするごとくそれぞれ公転駆動さ
   れるものである請求項１ないし４のいずれかのパンチユ
   ニット。
6. 【請求項６】 パンチとダイの少なくとも一方は、保持
   手段で保持されており、かつ該保持手段に対して遊隙を
   もって支持されている請求項１ないし５のいずれかのパ
   ンチユニット。
7. 【請求項７】 パンチとダイの少なくとも一方は、作業
   部への他方からの押圧に対して抵抗力を示しつつ、自身
   の軸心方向に後退可能とされている請求項１ないし６の
   いずれかのパンチユニット。
8. 【請求項８】 パンチとダイの少なくとも一方は、自身
   の軸心の周りに自転可能である請求項１ないし７のいず
   れかのパンチユニット。
9. 【請求項９】 パンチの作業部は、テーパまたはテーパ
   状部であり、ダイの作業部は、自身の軸心に対しほぼ垂
   直な面と円形穴面から形成されたエッジである請求項１
   ないし８のいずれかのパンチユニット。
10. 【請求項１０】 ダイはそのエッジ径より大径の逃げ部
    を有する請求項１ないし９のいずれかのパンチユニッ
    ト。
11. 【請求項１１】 複数組のパンチおよびダイが互いに平
    行な軸心の周りに公転可能に設けられている請求項１な
    いし１０のいずれかのパンチユニット。
12. 【請求項１２】 ダイの作業部の主要部は自身の軸心に
    対し、ほぼ垂直な平面と円形穴面とから形成されるエッ
    ジであり、パンチはステム部と頭部からなり、該ステム
    部の前記頭部と反対側の端部に抜け止め部材を有し、該
    抜け止め部材と前記頭部間の前記抜け止め部材側の部分
    を、その半径方向の遊隙をもって公転運動のための軸部
    材に設けた孔に嵌入されており、該軸部材と前記頭部と
    の間にリング形状の弾性部材を外嵌され、さらに前記頭
    部の前記ステム側と反対の部分に作業部が形成されてい
    る請求項１ないし１１のパンチユニット。