專利名稱：穿孔裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及使沖頭與沖模卡合、在片材上穿孔的穿孔裝置，尤其涉及適用于復印 機、打印機、傳真機、印刷機以及附屬在這些復合設備等圖像形成裝置上使用的、在紙上穿 裝訂孔的穿孔裝置。
背景技術：
本發明的申請人等曾經開發出一種穿孔裝置，這種穿孔裝置通過凸輪板的與沖頭 的移動方向正交的往復移動使沖頭上下移動，從而在紙上穿孔(參見專利文獻1)。該穿孔 裝置1如圖6所示，具有主體框架2，凸輪板3能夠沿左右方向自由移動地支承在該主體框 架2上，并且多個沖頭6能夠沿上下方向自由移動地支承在該主體框架2上。另外，還配設 有沖模板7，該沖模板7與主體框架2之間隔著供紙張通過的空間S，在該沖模板7上對著 上述沖頭6形成模孔9...。在上述凸輪板3上隔著規定間隔形成由槽孔構成的多個凸輪 10...，且在前述各沖頭6上分別植入設置有作動銷11。另外，在上述主體框架2上形成由 沿上下方向延伸的直線狀長孔構成的導向孔12，前述銷11受上述凸輪10及導向孔12的引 導。電動馬達13的旋轉經過減速裝置15而傳遞給小齒輪16，該小齒輪16與齒條17 嚙合而使凸輪板3往復移動。由于該凸輪板3的往復移動，銷11受凸輪10及導向孔12的 引導而使沖頭6沿上下方向移動，且與模孔9之間對位于空間S的紙進行穿孔。上述沖頭 6通過凸輪板3向一個方向移動而以位于凸輪10的一端直線部IOa的狀態被保持在上部， 且在凸輪10的V字狀部IOb沿上下方向往復移動，并在移動到另一端直線部IOc的狀態下 再次被保持在上部。此時，由于上述銷11是受由直線狀長孔構成的導向孔12引導，因此沖 頭6沿上下方向移動，而不圍繞軸線旋轉。專利文獻日本發明專利特開2001-9791號公報考慮到設置空間等因素，該穿孔裝置1要將驅動馬達13的容量限制在規定的尺 寸，由此凸輪板3的推力Q受到限制，為了在這種情況下得到沖頭6的較大穿孔力F，有效的 方法是將凸輪10的V字狀部IOb的傾斜角(楔形角)α設定得較小。為了在紙張上穿孔，必須確保必要的沖頭移動距離PL，因此如果將凸輪10的傾斜 角α設定得較小，就必須增大凸輪板3的移動距離(滑動沖程)SL。而一旦增大凸輪板3 的移動距離SL，穿孔所需的時間就會延長，而且穿孔裝置的尺寸也會增大，不能適應近來打 印機等圖像形成裝置的高速化要求，且不能適應在厚紙上的穿孔。因此希望出現一種設置 空間與以往相同、無須作大的變更的高性能的穿孔裝置。
發明內容
為此，本發明的目的在于提供一種穿孔裝置，該裝置結構較為簡單，無須增加凸輪 部件的移動距離，能夠可靠有效地在被穿孔物上穿孔，從而能夠解決已有技術的上述問題。本發明的技術方案1是一種通過使沖頭(6)與沖模(9)卡合而在被穿孔物上穿孔的穿孔裝置，其特征在于，具有作動銷(11)，其以從所述沖頭(6)的側面突出的方式被固定；凸輪部件(3)，其沿與所述沖頭的移動方向(例如上下方向)正交的方向(例如左 右直線或擺動方向)往復移動；凸輪(10)，其形成于所述凸輪部件、由與所述作動銷(11)卡合的槽孔構成、且該 凸輪具有V字狀部(10b)、從該V字狀部的一端延伸的一方直線部(IOa)及從所述V字狀部 的另一端延伸的另一方直線部(IOc)；規定形狀的導向孔(21)，其形成于固定部件(2)、用于對所述作動銷(11)進行引 導，所述導向孔(21)具有位于與所述凸輪的直線部(IOaUOc)對應的位置且其寬度
(а)與所述作動銷(11)適稱的一端部(21a)，以及位于與所述凸輪的V字狀部(IOb)對應 的位置且是從該一端部(21a)向所述凸輪部件(3)的移動方向的兩側擴開的傾斜面(21cl、 21c2)，該穿孔裝置以如下的方式進行作用，S卩、基于所述凸輪部件(3)的移動，所述作動 銷(11)與所述凸輪的V字狀部的傾斜面(IObl或10b2)卡合而使所述沖頭(6)沿軸向移 動，且在對被穿孔物進行穿孔的穿孔位置(Bi或B2)，所述作動銷(11)受所述導向孔(21) 的一方傾斜面(21cl或21c2)引導，使所述沖頭(6)圍繞其軸線(V-V)旋轉，同時將使該沖 頭沿軸向移動的所述凸輪的傾斜面的傾斜角(α)減小(α-β)。本發明的技術方案2是，所述導向孔(21)具有位于與所述凸輪的V字狀部(IOb) 的底部⑶對應的位置且其寬度(b)比所述一端部(21a)寬的另一端部(21b)，并且所述導 向孔通過所述一端部(21a)、兩個傾斜面(21cl、21c2)以及另一端部(21b)形成為瓶狀。本發明的技術方案3是，該穿孔裝置構成為，具有對所述凸輪部件(3)及所述沖頭
(б)進行自由移動地支承的主體框架(2)，在該主體框架⑵上形成所述導向孔(21)。不過，上述括號內的附圖標記只是用于與附圖對照，不影響權利要求的保護范圍。采用本發明技術方案1，是在對被穿孔物上穿孔的穿孔位置上，作動銷受導向孔的 傾斜面引導而將使沖頭沿穿孔方向移動的凸輪的傾斜面的傾斜角度減小，并得到較大的穿 孔力F，同時沖頭自身圍繞軸線旋轉，從而在由上述穿孔力所產生的剪斷(所謂沖切)上增 加由上述沖頭刀尖部的旋轉而產生的切斷(所謂拉斷)，能夠高效地、可靠且容易地對片材 等被穿孔物進行穿孔。沖頭在需要用較大穿孔力的穿孔位置上會延遲與導向孔的傾斜角度對應的量，但 在凸輪部件的至少一個行程中，例如返回行程中，上述沖頭的延遲會得到恢復，因此凸輪部 件的往復移動量(SL)以及沖頭的沖程(PL)相同，且由于上述高效率的穿孔，能夠對厚紙進 行穿孔，還能對用于高速化圖像形成的紙張進行批量處理。本發明只需對引導作動銷的導向孔的形狀作改變即可，能夠設置在與已有的穿孔 裝置相同的空間內，且能夠按照已有的圖像形成裝置的規格來安裝本穿孔裝置，還能夠與 已有的裝置進行置換。采用本發明技術方案2，由于導向孔的傾斜面與需要最大穿孔力的穿孔開始位置 對應，且由于沖頭在該穿孔開始位置附近的旋轉而產生的巨大穿孔力，能夠容易且可靠地在被穿孔物上穿孔。采用本發明技術方案3，由于在支承凸輪部件及沖頭的主體框架上形成導向孔，因此能夠在主體框架的前壁上容易且可靠地、結構緊湊且低成本地形成規定形狀的導向孔。
圖1是表示本發明的穿孔裝置的縱剖視圖。圖2是圖1的A向視圖。圖3表示穿孔裝置的動作，其中(a)表示凸輪板及沖頭的各種力及作動距離的關 系，(b)表示從前的裝置的動作，(c)表示本發明的裝置的動作。圖4表示本發明的穿孔裝置的效果，其中(a)是表格，(b)是曲線圖。圖5表示其他實施形態的導向孔，其中(a)、(b)、(c)分別表示不同的形狀。圖6是表示以往穿孔裝置整體的正面剖視圖。符號說明..穿孔裝置；2...固定部件(主體框架)；2a...前壁；3...凸輪部件(凸輪 板)；6...沖頭；9...沖模(模孔)；10...凸輪；10a…一方(一端)直線部；10b. ..V字 狀部；10c...另一方(另一端)直線部；11...作動銷；21...導向孔；21a... 一端部(上 部)；21b...另一端部(下部)；21cl，21c2...傾斜面；a...凸輪傾斜角；導向孔傾 斜角；P ...底部。
具體實施例方式以下結合
本發明的實施形態。本發明除了對銷11進行引導的導向孔外， 基本結構與圖6所示的相同。穿孔裝置^如圖1及圖2所示，具有主體框架2，沖頭6被支承為能夠在形成于主 體框架2的上壁2a及下壁2b上的孔19、20中上下方向自由移動。凸輪板(凸輪部件)3 被支承為能夠沿著主體框架2的前壁2c并在上壁及下壁2b之間被引導并在左右方向自由 移動。在所述沖頭6上以與沖頭6的軸線V-V正交的方式，通過螺絲固定等方式固定著圓 筒狀的作動銷11，且該作動銷11貫通在凸輪板3上形成的由槽孔構成的凸輪10以及在前 壁2c上形成的由規定形狀的缺口構成的導向孔21而延伸。不過，在以上說明中，沖頭6的移動方向為上下方向(Y方向)，凸輪板3的移動方 向為左右方向(X方向)，作動銷11的軸向方向為前后方向，這樣規定是因為一般來說，紙張 是沿水平方向運送，沖頭則垂直于紙張進行穿孔，但并不限于上述情況，上述各個方向只是 要相互正交的3個方向(X、Y、Z)即可。對著所述主體框架2的下壁2b配設著沖模板7。在沖模板7上，在對著上述沖頭6的位置上形成模孔9，并且沖模板7與主體框架的下壁2b兩者之間隔著紙張通過空 間S而定位。另外，沖頭6的前端成為V字狀的刀尖部6a，模孔9形成比該刀尖部6a的直 徑稍大的孔徑，通過刀尖部6a與沖模孔9的嵌合/卡合來切斷紙張而形成圓孔。不過，沖 頭的刀尖部不限于圖中所示的相對于中心線而左右對稱的形狀，也可以是其他形狀，例如 W02006/038291號公報所示的那樣，使切斷角的頂部偏離沖頭軸中心線若干量，或是做成2 段切斷角。
在所述凸輪板3上形成的凸輪10如圖2所示，由V字狀部10b、一端直線部10a及 另一端直線部10c構成，其中V字狀部10b由左下傾斜部10bl及右下傾斜部10b2構成，一 端直線部10a從左下傾斜部的上端沿水平方向延伸，另一端直線部10c從右下傾斜部的上 端沿水平方向延伸。不過，一端直線部10a比另一端直線部10c長，這一點如W02004/035274 號公報所述，這種凸輪形狀能夠將2孔或3孔等的第1組和4孔等的第2組用通用沖頭進 行切換穿孔，當然，本發明并不限于這種形狀，也可以采用其他的凸輪形狀，例如圖6所示 的凸輪和沖頭一對一的形狀。本發明涉及的形成于前壁2c上的導向孔21如圖2所示，構成下部21b比上部21a 寬的瓶狀。即，導向孔上部21a形成比銷11的直徑稍大(適合于銷11)的寬度a，并且形成 于與凸輪10的直線部10a、10c對應的位置(水平線)上，作動銷11處于上述凸輪直線部 lOaUOc時，對沖頭6進行保持而使其不轉動，并且引導沖頭6沿上下方向直線狀地移動。 導向孔下部21b位于與凸輪10的V字狀部10b的底部U對應的水平線上，形成比銷11的 直徑大的寬度b，例如下部的寬度b為上部的寬度a的1. 3 2. 0倍、最好是1. 5 1. 6倍， 從而形成能夠使銷11沿左右方向移動一定距離(b-a)的寬度。而且導向孔21的上部21a與下部21b之間用以規定角度0形成的傾斜面21cl、 21c2圓滑地進行連接。左右的傾斜面21c處于相同的高度位置并且左右對稱，且與凸輪10 的以角度a形成的傾斜面10bl、10b2對應，至少與包括沖頭6在紙張上穿孔時需要最大穿 孔力的部分在內的附近部分對應。以下結合附圖3說明采用上述結構的本實施形態的作用。一旦將凸輪板3向左右 方向中的一個方向、例如圖3(a)所示的右方移動，且設作用于凸輪板3上的推力為Q、設因 凸輪10的作用而沿上下方向變化的穿孔力為F、設在凸輪10與作動銷11間作用的摩擦系 數為P，則摩擦力為P*F。在此，如圖3(b)所示，如果導向孔12是直線狀的長孔(參見圖 6)，則在凸輪板的右方向一個行程中，沖頭6就經過作動銷11位于一端直線部10a的待機 位置A、位于V字狀部10b的左下傾斜面10bl的穿孔位置B、位于V字狀部10b的底部U的 排屑位置C、以及位于右下傾斜面10b2的返回行程(C —B)而回歸到作動銷11位于另一端 直線部10c的待機位置A。從該位置起，一旦使凸輪板3向左方移動，同樣，經過待機位置 A、穿孔位置B、排屑位置C以及返回行程(C —B)而回歸到作動銷11位于一端直線部10a 的待機位置A。在上述沖頭6的上下移動(A-B-C)過程中，除了由槽孔構成的凸輪10與作動銷11 間的摩擦力P * F外，作為其反力，在凸輪板3與主體框架2之間也會作用相同的摩擦力 U * F，因此摩擦力變成〔2 * u *F〕。由于凸輪10的傾斜面10bl、10b2的傾斜角(楔形 角)為a，因此作用于凸輪板3上的推力Q和作用于沖頭6上的穿孔力F便成為Q = F * (tan a +2 * ii )(1)傾斜角(楔形角)a的效果(穿孔力F/凸輪板推力Q)的關系成為F/Q = l/(tana+2 * ii )(2)這時，凸輪板3沿左右方向移動距離SL，由此使沖頭6沿上下方向移動距離PL。另外，在進行上述圖3(b)中所示的穿孔時，沖頭6受直線狀的導向孔12引導，因 此不會以軸線V-V為中心旋轉，而只是利用基于上述穿孔力的、與模孔9之間的剪斷力、也 就是使沖頭垂直地按壓紙張而穿孔的沖切方法進行穿孔。
以下結合圖3 (c)說明本發明的穿孔過程。從作動銷11位于凸輪10的一端直線部 10a的待機位置A的狀態開始，一旦以規定推力Q使凸輪板3向右方向移動，作動銷11便進 入凸輪10的V字狀部的左下傾斜面10bl，并且轉移成從導向孔21的直線狀的上部21a與 傾斜面21cl抵接的狀態。隨著凸輪板3進一步向右方向移動，作動銷11受到由凸輪的傾斜 角a構成的傾斜面10bl的引導而向下方移動，與此同時，受導向孔的傾斜面21cl的引導， 沖頭6以軸線V-V為中心轉動規定量。一旦凸輪板3進一步向右方向移動，作動銷11便從 導向孔的傾斜面21cl移動到較寬的下部21b的右直線壁，沖頭6的旋轉停止，與此同時，到 達凸輪的V字狀部10b的底部U。沖頭6的與上述凸輪及導向孔的傾斜面10bl及21cl部 分對應的部分成為穿孔位置B1，與底部U及下部21b對應的部分成為排屑位置C1。在上述穿孔位置B1上，沖頭6向對凸輪10的傾斜角a減去導向孔21的傾斜角 3的方向(縮小方向)起作用。由此使沖頭6向著相對于凸輪10的傾斜面而延遲的方向 圍繞軸線轉動，且使因凸輪10的傾斜面而導致的向下方向的移動按導向孔的傾斜角3延 遲，相應地，沖頭6就得到較大的穿孔力F。S卩，凸輪板3的推力Q與沖頭6的穿孔力F之間 的關系為Q = F * {(tan ( a -旦)+2 * ii )}(3)傾斜角的效果(穿孔力F/推力Q)為F/Q = l/{tan(a-旦)+2 * ii )}(4)從而，導向孔21的傾斜角3就補充了凸輪10的傾斜角(楔形角)，相應地(以傾 斜角0的量)就增大了沖頭的穿孔力F。進而，在上述穿孔位置B1上，沖頭6沿著導向孔21的傾斜面21cl轉動，在利用上 述穿孔力F進行切斷的沖切過程中增加了通過使沖頭的刀尖部6a旋轉來進行進行切削的 所謂拉斷方法(通過螺紋使管狀的刀尖部一邊按壓一邊旋轉以進行穿孔的方法)，能夠有 效地在紙張上穿孔。若凸輪板3進一步向右方向移動，作動銷11便從凸輪的底部U受右下傾斜面10b2 引導而向上方移動，同時沿著寬幅下部21b的右壁面r移動(C1 — B1)、且沿著導向孔的傾 斜面21cl使沖頭6 —邊逆向旋轉一邊轉移到上部21a，同時轉移到另一方直線部10c，使沖 頭6處于待機位置A。雖然在此行程中在上述位置B1上向著相對于凸輪傾斜角a而使傾 斜角0前進的方向、即凸輪傾斜角增大的方向起作用，但該行程是返回行程，無須對沖頭6 作用太大的力，能夠使沖頭6迅速地返回待機位置A。一旦使凸輪板3向左方向移動，作動銷11就從另一端直線部10c經由V字狀部 10b而移動到一端直線部10a，同時與導向孔21的左壁面1抵接移動，從而按A — B2 — C2、 進而C2 — B2 — A的順序轉移，且沖頭6如先前說明的那樣，在穿孔位置B2上增大穿孔力 F，同時進行旋轉，從而能夠有效地穿孔。在凸輪板3向右方向移動時，作動銷11由于與凸 輪10之間的摩擦力而必然與導向孔21的右壁面r抵接，在凸輪板3向左方向移動時，同樣 地，作動銷11與導向孔21的左壁面1抵接，以規定的限定運動正確地引導沖頭6。當利用上述公式⑷且設摩擦系數P為0. 2而進行計算時，就成為圖4(a)、(b) 所示的情況。當凸輪10的傾斜角a為45°時，如果設導向孔21的傾斜角3為20°，則 導向孔與直線狀長孔(0 = 0)的情況相比，能夠得到1.62倍的穿孔力F。圖5表示導向孔為其他形狀的實施形態。其中圖5(a)所示的導向孔為長橢圓形狀，上端部分與下端部分在左右方向處于相同位置，由于凸輪板向一個方向移動，使傾斜角 3以中間為0的方式向上下漸漸變化。圖5(b)所示的導向孔為3角形狀，傾斜角0從上 端部分到下端部分是固定不變的。圖5(c)所示的導向孔為燈籠形狀，上端部分和下端部分 在左右方向處于相同位置，在與穿孔位置B1、B2對應的位置上的傾斜角0最大，然后傾斜 角為0，進而為負數，在下端部分返回左右方向的原始位置。導向孔的形狀不限于上述實施 形態，只要導向孔在用沖頭進行的穿孔位置上具有那種使沖頭向著與凸輪的傾斜面對應地 使該傾斜角減小的方向轉動的傾斜面，可以是任何形狀。
權利要求
一種穿孔裝置，其通過使沖頭與沖模卡合，在被穿孔物上穿孔，其特征在于，具有作動銷，其以從所述沖頭的側面突出的方式被固定；凸輪部件，其沿與所述沖頭的移動方向正交的方向往復移動；凸輪，其形成于所述凸輪部件，由與所述作動銷卡合的槽孔構成，且該凸輪具有V字狀部、從該V字狀部的一端延伸的一方直線部及從所述V字狀部的另一端延伸的另一方直線部；規定形狀的導向孔，其形成于固定部件，用于對所述作動銷進行引導，所述導向孔具有位于與所述凸輪的直線部對應的位置且其寬度與所述作動銷適稱的一端部、以及位于與所述凸輪的V字狀部對應的位置且是從該一端部向所述凸輪部件的移動方向的兩側擴開的方向的傾斜面，該穿孔裝置以如下的方式進行作用，即、基于所述凸輪部件的移動，所述作動銷與所述凸輪的V字狀部的傾斜面卡合而使所述沖頭沿軸向移動，且在對被穿孔物進行穿孔的穿孔位置，所述作動銷受所述導向孔的一方傾斜面引導，使所述沖頭圍繞其軸線旋轉，同時減小使該沖頭沿軸向移動的所述凸輪的傾斜面的傾斜角。
2.如權利要求1所述的穿孔裝置，其特征在于，所述導向孔具有位于與所述凸輪的V字狀部的底部對應的位置且其寬度比所述一端 部寬的另一端部，并且所述導向孔通過所述一端部、兩個傾斜面以及另一端部形成為瓶狀。
3.如權利要求1或2所述的穿孔裝置，其特征在于，該穿孔裝置構成為，具有對所述凸輪部件及所述沖頭進行自由移動地支承的主體框架，在該主體框架上形成所述導向孔。
全文摘要
本發明目的在于提供一種穿孔裝置，把沿上下方向引導沖頭(6)的導向孔(21)做成下部(21b)比寬度較窄的上部(21a)寬的形狀(b＞a)，且在上部(21a)與下部(21b)之間形成傾斜面(21c1、21c2)。通過使作動銷(11)與凸輪(10)卡合并利用凸輪板(3)的往復移動使沖頭(6)上下移動進行穿孔。在穿孔位置上，作動銷(11)與導向孔的傾斜面(21c1)抵接，在使沖頭(6)旋轉的同時使凸輪傾斜角(α)減小導向孔傾斜角(β)，從而得到較大的穿孔力。本發明的穿孔裝置能夠在基本結構與以往的裝置相同的前提下獲得更大的穿孔力，并能利用沖頭的旋轉進行高性能的穿孔。
文檔編號B26F1/02GK101987463SQ20101021551
公開日2011年3月23日 申請日期2010年6月24日 優先權日2009年8月3日
發明者西村和夫, 間嶋利幸 申請人:大同工業株式會社