WO2016186153A1

WO2016186153A1 - シート加工装置

Info

Publication number: WO2016186153A1
Application number: PCT/JP2016/064813
Authority: WO
Inventors: 隆三玉山; 弘幸浦辺
Original assignee: カール事務器株式会社
Priority date: 2015-05-19
Filing date: 2016-05-19
Publication date: 2016-11-24

Abstract

軽い力でシートを加工することができるコンパクトなシート加工装置を提供する。ベース（１０）に載置されたシートを加工するための加工具（４０）と、ベースに立設されたアーム（２０）と、一端枢止部（ｈ１）においてアームに回動可能に取り付けられたハンドル部材（３０）と、加工具を下降させる押下部材（４１）とによって構成されるシート加工装置（１）において、ハンドル部材と押下部材を連結するためのリンク部材（５０）を設けると共に、ハンドル部材の下面にカム部（３３）を設け、そのカム部をリンク部材が移動することで加工具が押下げられるようにした。

Description

シート加工装置

　本発明は、紙、フィルム、金属箔、布などのシート状の材料に加工を施すためシート加工装置に関し、特に、操作性の高いシート加工装置に関する。

　パンチ、ステープラ、スタンプなど、ベースに立設されたアームにハンドルを回動可能に設け、ハンドル操作により加工具を下降させてベース上のシートを加工する装置にあっては、ハンドルの回転操作力を、カム機構を介して加工具に伝達する構造のものが従来から提案されている。
　例えば、特許文献１には、操作ハンドルの回転中心から径方向へ離間した位置にカム面を設け、そのカム面に沿って穿孔刃を案内する構造のパンチが開示されている。

　このパンチは、ハンドルが直立姿勢から所定角度回転するまでの初期操作領域から、その後の穴開け開始位置からハンドルが水平姿勢に至るまでの穴開け操作領域にかけて、離間距離の単位角度あたりの変化の割合を大きくして穿孔刃の降下速度が速くなるようにすることで、穴開けの際の操作性を調節するものである。
特許第４１２０９８２号公報

　しかしながら、このようなシート加工装置では、ハンドルの操作量に対して加工具の降下速度が調節できるのみであるため、上方に向けてバネ付勢された状態のハンドルを押下げるには、初期操作において大きな力が必要となっていた。そのため、初期状態においてハンドルを直立姿勢とし、上から下へと一気に押下げてシートに加工を施す必要があり、構造が大型化していた。
　そこで、本発明は、軽い力でシートを加工することができるコンパクトなシート加工装置の提供を目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明に係るシート加工装置は、ベースに載置されたシートを加工するための加工具と、前記ベースに立設されたアームと、一端枢止部において前記アームに回動可能に取り付けられたハンドル部材と、前記加工具を下降させる押下部材と、を含んで構成されるシート加工装置であって、一端枢止部において前記アーム部材に取り付けられると共に、前記押下部材を揺動可能に取り付けるリンク部材を設け、前記ハンドル部材の下面にカム部を設け、該カム部を前記リンク部材の他端部が移動することで、前記押下部材が変位して前記加工具が下降するように構成されたことを特徴とするものである。

　この場合、前記リンク部材の他端部に回転ローラを設け、該回転ローラの周面が前記カム部に転接されるように構成してもよい。また、前記カム部を下方向に突出する湾曲面として構成してもよい。

　本発明のシート加工装置は、加工具を押下げるための押下部材とハンドル部材とを連結するリンク部材を設けたので、ハンドル部材の一端枢支部と他端操作部との距離が短い場合であっても、例えば、リンク部材の一端枢止部と他端部との間の距離を例えば２倍にすることで、押下部材に作用される力を２倍に増大させることができる。リンク部材の支点・力点・作用点間の距離を調節することによって、相応の押下げ力を得ることができるので、装置の小型化が可能となり、デザインの自由度が増す。

　特に、ハンドル部材の下面にカム部を設け、そのカム部をリンク部材の他端部が移動することで押下部材が変位されるようにしたので、ハンドル部材が回動された際に、リンク部材における支点力点間の距離や、ハンドル部材における支点作用点間の距離を、ハンドル位置に応じて可変とすることができる。そのため、シート加工において最も力を要するハンドル位置において、早い速度で加工具を下降させることができるように設計することができる。

　この際、例えば、リンク部材の他端部に回転ローラを設け、その周面においてカム部を転がりながら移動するようにすれば、摩擦力を減少させることができるので、一層少ない力でシートを加工することが可能となる。
　また、カム部を下方向に突出する湾曲面とすれば、シート加工に際して最も力を要する位置で、押下部材の加速度が大きくなるように設計することができる。これによって、シート加工に要する力をより少なくすることが可能となる。

本発明に係るシート加工装置の第１実施形態としてのパンチを示す斜視図である。上記パンチを分解した状態を示す斜視図である。上記パンチの内部構造を示す断面図である。上記パンチの押下げ機構における支点・力点・作用点の関係を説明するための断面図である。穿孔刃が押下げられる状態を示す断面図である。シートが穿孔される状態を示し、（ａ）は穿孔開始位置における断面図であり、（ｂ）は穿孔終了位置における断面図である。上記パンチの第１変形例を示す断面図であり、（ａ）は初期状態、（ｂ）は穿孔開始位置における状態、（ｃ）は穿孔終了位置における状態を示す。上記パンチの第２変形例を示す断面図である。本発明に係るシート加工装置の第２実施形態としてのスタンプを示す断面図である。本発明に係るシート加工装置の第３実施形態としてのステープラを示す断面図である。

　本発明の好適な実施形態について、添付図面に基づいて説明する。なお、本発明の実施形態は以下の形態に限定されるものではなく、本発明の課題を解決しうるものであれば他の態様も実施可能である。　

　図１は、本発明の第１実施形態に係るシート加工装置の外観を示す斜視図である。このシート加工装置１は、紙や布、セロファン、フィルム、皮などのシート材に綴じ穴を開けたり、所望の形状の型抜き模様を形成するためのパンチとして構成したものである。
　このパンチは、図２に示すように、シートを載置するベース１０と、ベースに立設されたアーム２０と、アーム２０に回動可能に取り付けられたハンドル部材３０と、アーム２０に上下動可能に取り付けられた穿孔刃４０と、穿孔刃４０とハンドル部材３０とを連結するリンク部材５０と、によって構成されている。

　ベース１０は、シートが載置される部位であり、穿孔刃４０との協働でシートを穿孔するための開口部１１が所定位置に設けられている。
　ベース１０の上面には、シートを挿入して奥壁部１２において端部を当接させるためのスリット１３が設けられている。そのスリット１３にシートを挿入した状態で穿孔刃４０を下降させることによって、開口部１１から穿孔されたシート片が押し出されるようになっている。

　このベース１０は、亜鉛等の金属によって形成されており、図３に示すように、開口部１１の上縁部１１ａは、穿孔刃４０の刃先との協働によってシートを穿孔するための下刃として機能するように設計されている。内部には、開口部１１から連続する屑収容部１４が設けられており、底面部には、シートの側部を当接させて位置合わせをするためのサイドゲージ１５が引き出し可能に設けられている。

ベース１０の上面には、一対のアーム２０が立設されている。
アーム２０は筐体状の部材であり、その底面においてベースの後方に固定され、前方に向けて傾斜状に延びている。
　アーム２０の側壁面には、図２に示すように、３つの開口部（ｈ１，ｈ２，ｈ３）が設けられている。

　第１の開口部（ｈ１）は、ハンドル部材３０を回動可能に取り付けるためのハンドル軸３１が枢止されるものであり、第２の開口部（ｈ２）は、リンク部材５０の回動支軸５１を取り付けるためのものであり、第３の開口部（ｈ３）は、穿孔刃４０を押下げるための押下部材４１を上下動可能に取り付けるための長孔である。

　第１の開口部（ｈ１）に取付けられるハンドル部材３０は、捻りコイルバネによって上方に付勢されており、操作部３２を押下げることによって、リンク部材５０を介して穿孔刃４０を下降させる。
　ハンドル部材３０の下面にはカム部３３が設けられており、ハンドル操作の際には、このカム部３３をリンク部材５０が移動することによって、穿孔刃４０が押下げられる。

　以下、ハンドル操作によって穿孔刃４０を押下げるための押下げ機構について、図４を参照して説明する。
　この押下げ機構は、一端枢止部としての第１の開口部ｈ１においてアーム２０に回動可能に取り付けられたハンドル部材３０と、一端枢止部としての第２の開口部ｈ２においてアーム２０に取り付けられたリンク部材５０と、第３の開口部ｈ３においてアーム部材２０に取り付けられた押下部材４１と、によって実現される（図２を参照）。

　押下部材４１は、穿孔刃４０を、刃先を下に向けた状態で取り付けるためのパンチング軸であり、その両端部はアーム部材２０の側壁面に設けられた長孔（即ち、第３の開口部ｈ３）で受けられている。
　リンク部材５０は、一端部に設けられた回動支軸５１においてアーム部材２０の開口部ｈ２に回動可能に取り付けられると共に、他端部においてハンドル部材３０のカム部３３に摺接される。この場合、リンク部材５０の他端部に回転ローラ５３を設けることで、その周面がハンドル部材３０の裏面の傾斜状の平面（即ち、カム部３３）に転接されるように設計するのが好ましい。

　リンク部材５０の前端部に長孔５４を設け、その長孔５４に回動支軸５１を挿入する。リンク部材５０の中間部に軸孔５５を設け、その軸孔５５に押下部材４１を揺動可能に取り付けることで、押下部材４１が上下動されるようにする。
　このように構成することで、ハンドル部材３０の回動によって、リンク部材５０が回動し、リンク部材５０の中間部に取り付けられた押下部材４１が、アーム２０に設けられた長孔（開口部ｈ３）に案内されて上下動する。

　この場合、図４に示すように、ハンドル部材３０の支点ｈ１（即ち、ハンドル軸３１）と、力点ｓ１（即ち、ハンドル操作部３２）との間の距離Ｍ１が、リンク部材５０の支点ｈ２（回動支軸５１）と、力点ｓ２（他端部に設けられた回転ローラ５３）との間の距離Ｍ２よりも大きくなるように設計する。
　そして、ハンドル部材３０の支点ｈ１と作用点ｓ２との間の距離Ｌ１を、リンク部材５０の支点ｈ２と作用点ｈ３との間の距離Ｌ２よりも大きくする。

　リンク部材５０の力点ｓ２はハンドル部材３０の作用点であり、リンク部材５０の作用点が押下部材４１となる。この際、夫々の部材における支点・力点間の距離（Ｍ１，Ｍ２）と、支点・作用点間の距離（Ｌ１，Ｌ２）との比率（Ｌ１／Ｍ１、Ｌ２／Ｍ２）を調節することで、穿孔刃４０が下降してシートが加工される位置において、最も効率的に力が作用されるようにする（図５を参照）。
　即ち、シートの穿孔枚数、穿孔刃の性状、ハンドル部材３０のサイズ、アーム２０の形状など、デザインや機能上の条件に合わせてリンク部材５０における支点・力点・作用点の位置を設定する。

　特に、ハンドル部材３０における支点力点間の距離（Ｍ１）を、リンク部材５０における支点力点間の距離（Ｍ２）よりも大きく設定したので、大型化することなく、少ない操作力でのシート加工が可能となる。また、ハンドル部材３０における支点力点間距離（Ｍ１）に対する支点作用点間距離（Ｌ１）の比率（Ｌ１／Ｍ１）を、リンク部材５０における支点力点間の距離（Ｍ２）に対する支点作用点間距離（Ｌ２）の比率（Ｌ２／Ｍ２）よりも小さく設定すれば、ハンドル部材３０による押圧力を効果的に増幅させることができる。

　リンク部材５０の他端部には、回転ローラ５３が設けられており、その周面を、ハンドル部材３０の下面に設けられた傾斜状のカム部３３に転接させている。このように、回転ローラ５３を介してリンク部材５０を変位させることで摩擦を低減させることができる。
　また、リンク部材５０の後端部に軸支される回転ローラ５３の周面が、傾斜状のカム部３３を移動するので、ハンドル部材３０を押下げる方向に回動させた際に、リンク部材５０における支点ｈ２から力点ｓ２（即ち、回動支軸５１から回転ローラが転接される周面の部位）までの距離（Ｍ２）を変えることができる（図５を参照）。

　シートを穿孔するのに必要な力に応じて、リンク機構による作用点（即ち、押下部材４１）の変位量（Ｎ３）を設定し、それに合わせて支点力点間の距離（Ｍ２）と支点作用点間の距離（Ｌ２）を設計し、更にそれに合わせて回転ローラ５３の径を設定する。
　カム部３３や回転ローラ５３の形状は、シートを加工する際の機能に即したリンク構造が実現されるように、加工具（穿孔刃４０）の性状や、加工されるシートの性状や枚数に応じて設計する。

　本実施例のごとくシートに穿孔を施すためのシート加工装置にあっては、最も強い力が必要となる位置（即ち、図６（ａ）に示す穿孔開始位置）において穿孔刃４０が降下する際の加速度が大きくなるように設計する。
　刃先がＶ字型にカットされた穿孔刃の場合は、刃先凹部においてシートを穿ち落とす位置（即ち、図６（ｂ）に示す穿孔終了位置）でも穿孔刃４０に大きな力が作用するように設計する。
上記構成のシート加工装置１の使用状態を説明する。

図３に示す初期状態において、ベース１０上のスリット１３に穿孔しようとするシートを挿入する。
そして、図６（ａ）に示すように、操作部材３０の操作部３２を下方に押下げる。すると、リンク部材５０における力点ｓ２（即ち、回転ローラ５３）が押下げられ、側壁面に設けられた長孔５４に導かれて、支点（ｈ２）を前方へと変位させる。

　その際、支点（ｈ２）を中心にリンク部材５０が回動し、作用点（ｈ１）において揺動可能に取り付けられた押下部材４１が、アーム２０の長孔に案内されて下降する。これによって、穿孔刃４０が下降し、刃先とベースの開口部１１との協働によってシートが穿孔される。

これにより、例えば、ハンドル部材３０の支点ｈ１から力点ｓ１までの距離Ｍ１と、支点ｈ１から作用点ｓ１までの距離２の比率を６：１にし、リンク部材５０の支点ｈ２から力点ｓ２までの距離Ｍ２と、支点（ｈ２）から作用点（ｈ３）までの距離（Ｌ２）の比率を２：１にした場合、穿孔刃４０を押下げる力（即ち、Ｇ２）の約１／１２の力（即ち、Ｆ１）で操作を行うことが可能になる。

　特に、ハンドル部材３０の下面にカム部３３を設け、そこをリンク部材５０の力点が移動することで、リンク部材５０が回動されるようにしたので、ハンドル部材３０の回動量に対する穿孔刃４０が押下げ量を増大させることができる。
　更に、ハンドル部材３０のカム部３３を移動するリンク部材５０の他端部（力点）を回転ローラ５３として構成したので、ローラの径を調節することでリンク部材５０における支点力点間の距離Ｍ２を最適な値に設計することができる。そのため、デザイン上の制約が少ない。

　なお、ハンドル部材３０のカム部３３は、回転ローラ５３の周面が安定的に転接しうる性状であれば、平面であっても曲面であってもよい。
　本実施例のように、傾斜状の平面とすれば、ハンドル部材３０の操作量（回転角度）に対する穿孔刃４０の移動量（下降距離）を、均一の割合で増加させることができるが、カム部３３を凸状又は凹状の湾曲面とすれば、最も穿孔荷重のかかる位置において、穿孔刃４０の加速度が大きくなるようにすることが可能となる。

　この場合、図７に示すカム部３３’のように、下方向に突出する凸状の湾曲面とすれは、ハンドル部材３０を押下げる力を直接下方向に作用させることができる。また、穿孔操作において最も大きな力を要する高さ（即ち、シートを打ち抜く位置）で、穿孔刃４０の加速度が大きくなるようにすることができる。これにより、より軽い力でシートを穿孔できるパンチが実現される。
　加工しようとするシートの枚数や材質に応じて、カム部３３の湾曲形状を調節することで、多様なデザインに対応させることができる。　

　上記実施例では、リンク部材５０の他端部（ｓ２）として、回転ローラ５３を用いることで、カム部３３を回転ローラ５３の周面によって移動させ、これによって押下部材４０の変位量を増大させたり、ハンドル部材３０の操作力を減少させたりしたが、図８に示すように、ローラを用いることなく、滑りのよい形状の他端部５８がレール等の上をスライドするようにしてもよい。

　本実施形態に係るシート加工装置１は、加工具として、刃先を下に向けた状態の穿孔刃４０を用いることで穴開けパンチとして構成したが、ハンドル部材３０を押下げることでシートを加工する装置であれば何でもよく、例えばスタンプやステープラとして構成してもよい。
　スタンプの場合、図９に示すシート加工装置１００のように、穿孔刃４０に代えて、先端部に所定の文字や図形の押印又は刻印が可能なスタンプ部１４２を有するスタンプ部材１４０を取り付ける。スタンプ部材１４０は、シートに所定形状の色彩又は凹凸を設けることができるスタンプ部１４２を下面部に有しており、その面を下に向けた状態で押下部材１４１に取り付けられる。

　スランプ部材１４０を、所定色彩の文字又は形状を押印するための部材とする場合は、内部にインクを充填し、そのインクが下端のスタンプ部１４２に浸出されるように設計する。ハンドル部材３０を回動することによって、リンク部材５０を介して押下部材１４１が下降し、シートにスタンプ部１４２が圧接されることで、スタンプ部１４２へと滲出されたインクがシートに付着する。刻印部材とする場合は、スタンプ部１４２を硬質な素材で形成し、ベース１１０の表面を柔軟な部材で形成することで、下降した際にシートを刻印を施すことができる。

　この実施例においても、ハンドル部材３０の一端枢止部（ハンドル軸３１）と他端操作部３２との間の距離を、リンク部材５０の一端枢支部（回動支軸５１）と他端部（回転ローラ５３）との間の距離よりも大きく設定し、ハンドル部材３０の一端枢止部（３１）とカム部３３との間の距離を、前記リンク部材５０の一端枢支部（回動支軸５１）と押下部材１４１の間の距離よりも大きく設定している。
　ハンドル部材３０における支点力点間距離に対する支点作用点間距離の比率を、リンク部材５０における支点力点間の距離に対する支点作用点間距離の比率よりも小さく設定することにより、ハンドル部材３０による押圧力をより一層増幅させることができる。
　また、カム部３３’を、図７に示すように下方向に突出する凸状の湾曲面とし、シート加工に際して最も力を要する位置において押下部材１４１の加速度が大きくなるように設計すれば、より軽い力でシートを加工することが可能なスタンプが実現される。

　また、図１０に示すように、加工具をステープルの押し出し具２４０とすることもできる。
　この加工具は、束状のステープルが収容されたケース２１５を備えてなり、押下部材２４１を下降させることで、ケース２１５の底面に設けられた開口部２１６からステープルを押し出すように構成されている。
　ステープルが収容されるケース２１５は、シートが載置されるベース２１０とアーム２２０の間に設けられており、束状のステープルが前方に向けて付勢された状態となっている。ケース２１５の前方位置の底面には、束状のステープルから１つの芯が押し出されるようにするための開口部２１６が設けられている。ハンドル部材３０を操作することによって、リンク部材５０が押下部材２４１を押下げ、ステープルが押し出される。

　この場合も、ハンドル部材３０の一端枢止部（ハンドル軸３１）と他端操作部３２との間の距離を、リンク部材５０の一端枢支部（回動支軸５１）と他端部（回転ローラ５３）との間の距離よりも大きく設定し、ハンドル部材３０の一端枢止部（ハンドル軸３１）とカム部３３との間の距離を、前記リンク部材５０の一端枢支部（回動支軸５１）と押下部材２４１の間の距離よりも大きく設定している。
　ハンドル部材３０における支点力点間距離に対する支点作用点間距離の比率を、リンク部材５０における支点力点間の距離に対する支点作用点間距離の比率よりも小さく設定することにより、ハンドル部材３０による押圧力を一層増幅させることができる。
　また、カム部３３’を、図７に示すように下方向に突出する凸状の湾曲面とし、シート加工に際して最も力を要する位置において押下部材２４１の加速度が大きくなるように設計すれば、より軽い力でシートを加工することが可能なステープラが実現される。

　本発明は、あらゆる産業分野におけるシート加工装置に適用することができる。

１，１００，２００・・・シート加工装置
１０，１１０，２１０・・・ベース
１１・・・開口部
１２・・・奥壁部
１３・・・スリット
１４・・・屑収容部
１５・・・サイドゲージ
２０・・・アーム
３０・・・ハンドル部材
３１・・・ハンドル軸（一端枢止部）
３２・・・操作部（他端操作部）
３３・・・カム部
４０・・・穿孔刃（加工具）
４１，１４１，２４１・・・押下部材
５０・・・リンク部材
５１・・・回動支軸（一端枢止部）
５３・・・回転ローラ（リンク部材の他端部）
５４・・・長孔
５５・・・軸孔
１４０・・・スタンプ部材（加工具）
２４０・・・ステープルの押し出し具（加工具）
２１５・・・ケース

Claims

　ベース（１０，１１０，２１０）に載置されたシートを加工するための加工具（４０）と、
　前記ベース（１０，１１０，２１０）に立設されたアーム（２０）と、
　一端枢止部（ｈ１）において前記アーム（２０）に回動可能に取り付けられたハンドル部材（３０）と、
　前記加工具（４０，１４０，２４０）を下降させる押下部材（４１，１４１，２４１）と、を含んで構成されるシート加工装置（１，１００，２００）であって、
　一端枢止部（ｈ２）において前記アーム部材（２０）に取り付けられると共に、前記押下部材（４１，１４１，２４１）を揺動可能に取り付けるリンク部材（５０）を設け、
　前記ハンドル部材（３０）の下面にカム部（３３）を設け、該カム部（３３）を前記リンク部材（５０）の他端部（５３）が移動することで、前記押下部材（４１，１４１，２４１）が変位して前記加工具（４０，１４０，２４０）が下降するように構成されたことを特徴とするシート加工装置。
　前記リンク部材（５０）の他端部に回転ローラ（５３）を設け、該回転ローラ（５３）の周面が前記カム部（３３）に転接されるように構成したことを特徴とする請求項１に記載のシート加工装置。
　前記カム部（３３’）は下方向に突出する湾曲面からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシート加工装置。
　前記加工具は、刃先を下に向けた状態で前記押下部材（４１）の下方位置に配設された穿孔刃（４０）であり、
　前記ハンドル部材（３０）の一端枢止部（ｈ１）と他端操作部（３２）との間の距離（Ｍ１）を、前記リンク部材（５０）の一端枢支部（ｈ２）と他端部（５３）との間の距離（Ｍ２）よりも大きく設定し、
　前記ハンドル部材（３０）の一端枢止部（ｈ１）と前記カム部（３３）との間の距離（Ｌ１）を、前記リンク部材（５０）の一端枢支部（ｈ２）と前記押下部材（４１）の間の距離（Ｌ２）よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１つの請求項に記載のシート加工装置。
　前記加工具は、シートに所定形状の色彩又は凹凸を設けるためのスタンプ部（１４２）を有し、該スタンプ部（１４２）を下に向けた状態で前記押上げ部材（１４１）の下方位置に配設されたスタンプ部材（１４０）であり、
　前記ハンドル部材（３０）の一端枢止部（３１）と他端操作部（３２）との間の距離を、前記リンク部材（５０）の一端枢支部（５１）と他端部（５３）との間の距離よりも大きく設定し、
　前記ハンドル部材（３０）の一端枢止部（３１）と前記カム部（３３）との間の距離を、前記リンク部材（５０）の一端枢支部（５１）と前記押下部材（１４１）の間の距離よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１つの請求項に記載のシート加工装置。
　前記加工具は、ステープルが収容されたケース（２１５）を備えてなり、前記押下部材（２４１）を下降させることで、前記ケース（２１５）に設けられた開口部（２１６）から前記ステープルを押し出すように構成された押出し具（２４０）であり、
　前記ハンドル部材（３０）の一端枢止部（３１）と他端操作部（３２）との間の距離を、前記リンク部材（５０）の一端枢支部（５１）と他端部（５３）との間の距離よりも大きく設定し、
　前記ハンドル部材（３０）の一端枢止部（３１）と前記カム部（３３）との間の距離を、前記リンク部材（５０）の一端枢支部（５１）と前記押下部材（２４１）の間の距離よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１つの請求項に記載のシート加工装置。