回転伝達装置およびこれを用いたシート材穿孔装置
【課題】 ラチェット機構を適用した回転伝達装置の歯跳びの問題が解決できる簡易な機械的構造でなる回転伝達装置、およびこれを用いたシート材穿孔装置を提供する。
【解決手段】 回転軸と、該回転軸に設けられた駆動歯車と、前記回転軸に回転自在かつ前記回転軸方向に移動可能に設けられた従動歯車と、該従動歯車を前記駆動歯車に向かって付勢する付勢手段とを有し、前記駆動歯車と前記従動歯車には前記回転軸方向に対向して噛み合い可能かつラチェット機構を発現する傾斜を備えた歯が形成されており、一方向の回転では前記歯により前記従動歯車が前記駆動歯車に対して噛み合い、他方向の回転では前記歯の傾斜により前記従動歯車が前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動される回転伝達装置であって、所定期間において前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止する移動制限手段を有する回転伝達装置である。これを用いたシート材穿孔装置である。
【解決手段】 回転軸と、該回転軸に設けられた駆動歯車と、前記回転軸に回転自在かつ前記回転軸方向に移動可能に設けられた従動歯車と、該従動歯車を前記駆動歯車に向かって付勢する付勢手段とを有し、前記駆動歯車と前記従動歯車には前記回転軸方向に対向して噛み合い可能かつラチェット機構を発現する傾斜を備えた歯が形成されており、一方向の回転では前記歯により前記従動歯車が前記駆動歯車に対して噛み合い、他方向の回転では前記歯の傾斜により前記従動歯車が前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動される回転伝達装置であって、所定期間において前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止する移動制限手段を有する回転伝達装置である。これを用いたシート材穿孔装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同軸上に配置され軸方向に対向して歯が形成された歯車により回転力を伝達する回転伝達装置に関し、および、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これら複合機器などの画像形成装置の本体に、あるいは印刷機に搭載され、シート材に対して例えば２孔を穿孔するか、４孔を穿孔するかの切替を前記回転伝達装置を用いて可能としたシート材穿孔装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、同軸上に配置され軸方向に対向して歯が形成された歯車により回転力を伝達する対向歯式の回転伝達機構は周知である。例えば特許文献１には、マイクロメータにおいて、同軸上において対向する鋸歯状突起が形成された回転伝達リングの係合または離間の動作を用い、所定圧力に達するまで前記鋸歯状突起が係合して回転伝達でき、所定圧力に達した後は前記鋸歯状突起が離間して回転伝達できないようにする、対向歯式のラチェット機構を適用した定圧機構が開示される。
【０００３】
本出願人は、上述した対向歯式の回転伝達機構を適用し、パンチ機構部Ａ、Ｂを有し、シート材に対して例えば２孔を穿孔するか、４孔を穿孔するかの切替を可能としたシート材穿孔装置に係る発明を出願した（特許文献２）。具体的には、図１に示すように、回転軸１４２と、回転軸１４２に設けられた駆動歯車１４３と、回転軸１４２に回転自在かつ回転軸方向に移動可能に設けられた従動歯車１４４と、従動歯車１４４を駆動歯車１４３に向かって付勢する付勢手段１４１Ａとを有し、駆動歯車１４３と従動歯車１４４には回転軸方向に対向して噛み合い可能かつラチェット機構を発現する傾斜を備えた歯１４３Ａ、１４４Ａが形成されており、一方向の回転では歯１４３Ａ、１４４Ａにより従動歯車１４４が駆動歯車１４３に対して噛み合い、他方向の回転では歯１４３Ａ、１４４Ａの傾斜により従動歯車１４４が駆動歯車１４３から回転軸１４２上を離間移動される、回転伝達装置を構成した。
【０００４】
そして、該回転伝達装置の駆動歯車１４３および従動歯車１４４の外周部に形成された歯筋１４３ａ、１４４ａに対し、連結歯車４Ａ、４Ｂを介して２組のパンチ機構部Ａ、Ｂが連結される。具体的には、従動歯車１４４には連結歯車４Ａを介してパンチ機構部Ａが、駆動歯車１４３には連結歯車４Ｂを介してパンチ機構部Ｂが連結される。この構成により、回転軸１４２の一方向の回転では従動歯車１４４が駆動歯車１４３に対して噛み合ってパンチ機構部Ａ、Ｂを同時駆動でき、他方向の回転では従動歯車１４４が駆動歯車１４３から離間移動されてパンチ機構部Ａは駆動されずにパンチ機構部Ｂのみを片側駆動できる。したがって、パンチ機構部Ａ、Ｂそれぞれに２個のパンチを具備することで、シート材に対して例えば２孔を穿孔するか、４孔を穿孔するかを切替可能なシート材穿孔装置となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２８７６０２号
【特許文献２】特願２０１０−１９９９４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した回転伝達装置を用いたシート材穿孔装置では、駆動歯車１４３に対して従動歯車１４４を噛み合わせてパンチ機構部Ａ、Ｂを同時駆動すると、所定の待機位置にあったパンチ機構部Ａ、Ｂは、シート材穿孔位置を経て再び所定の待機位置へ停止することになる。このとき、パンチ機構部Ｂは、所定の駆動トルクで回転される駆動歯車１４３側に連結されているため、一連の動作を高速で行った場合であっても特に問題を生じることはない。ところが、駆動歯車１４３が噛み合うことで回転されていた従動歯車１４４は、一連の動作が高速になった場合、パンチ機構部Ａ側に生じる慣性力により駆動歯車１４３よりも回転が先行してしまう可能性があった。
【０００７】
仮に、従動歯車１４４の回転が例えば慣性により駆動歯車１４３よりも先行するようになると、従動歯車１４４の歯１４４Ａが駆動歯車１４３の歯１４３Ａを乗り越して歯跳びを生じてしまい、ラチェット機構としての機能が損なわれることになる。こうなると、パンチ機構部Ａ、Ｂの相対的な位置関係がずれてしまい、パンチ機構部Ａ、Ｂのどちらか一方が所定の待機位置に停止されなくなってしまう。
また、一連の動作中、何らかの原因によりパンチ機構部Ａが異常停止すると、ラチェット機構の特性上、パンチ機構部Ａの所定の待機位置への復帰を駆動歯車１４３の逆回転によって行うことはできない。
【０００８】
本発明の目的は、上述した回転伝達装置におけるラチェット機構の歯跳びの問題が解決できる簡易な機械的構造でなる回転伝達装置を提供し、および該回転伝達装置を用いたシート材穿孔装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上述した回転伝達装置における問題に鑑みて、従動歯車の駆動歯車からの離間移動を所定期間において阻止する移動制限手段を設けることで、上述した従動歯車の過回転による歯跳び現象を阻止できることを見出し本発明に到達した。
【００１０】
すなわち本発明の回転伝達装置は、回転軸と、該回転軸に設けられた駆動歯車と、前記回転軸に回転自在かつ前記回転軸方向に移動可能に設けられた従動歯車と、該従動歯車を前記駆動歯車に向かって付勢する付勢手段とを有し、前記駆動歯車と前記従動歯車には前記回転軸方向に対向して噛み合い可能かつラチェット機構を発現する傾斜を備えた歯が形成されており、一方向の回転では前記歯により前記従動歯車が前記駆動歯車に対して噛み合い、他方向の回転では前記歯の傾斜により前記従動歯車が前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動される回転伝達装置であって、所定期間において前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止する移動制限手段を有する、回転伝達装置である。
【００１１】
本発明においては、前記従動歯車は歯筋が形成された外周部を有し、該外周部の歯筋に対して噛み合い可能な連結歯車を有することができる。
【００１２】
また、前記連結歯車は外周に部分的に切り欠きが形成された回転板を自らの軸に有し、該回転板を前記移動制限手段として、前記切り欠きに対応する前記連結歯車の回転角度範囲外においては前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止し、前記連結歯車の回転角度範囲内においては前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を可能とすることができる。
【００１３】
上述した本発明の回転伝達装置を用い、穿孔数の切り替えが可能な本発明のシート材穿孔装置を得ることができる。
すなわち本発明のシート材穿孔装置は、回転軸と、該回転軸に設けられた駆動歯車と、前記回転軸に回転自在かつ前記回転軸方向に移動可能に設けられた従動歯車と、該従動歯車を前記駆動歯車に向かって付勢する付勢手段と、所定期間において前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止する移動制限手段とを有し、前記駆動歯車と前記従動歯車には前記回転軸方向に対向して噛み合い可能かつラチェット機構を発現する傾斜を備えた歯が形成されており、一方向の回転では前記歯により前記従動歯車が前記駆動歯車に対して噛み合い、他方向の回転では前記歯の傾斜により前記従動歯車が前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動される回転伝達装置を備えており、前記従動歯車にパンチ機構部Ａが連結され、前記駆動歯車にパンチ機構部Ｂが連結され、前記回転伝達装置における一方向の回転により前記パンチ機構部Ａ、Ｂが同時駆動され、他方向の回転により前記パンチ機構部Ａが駆動される、シート材穿孔装置である。
【００１４】
本発明においては、前記パンチ機構部Ａ、Ｂそれぞれに２個のパンチを具備し、かつ前記パンチ機構部Ａのパンチを両端側に配置し、前記パンチ機構部Ａ、Ｂの同時駆動により４孔を、前記パンチ機構部Ａの片側駆動により２孔の穿孔を可能とする、シート材穿孔装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の回転伝達装置は、所定期間においては回転伝達が確実となり、かつ不要な離間移動が防止される。これにより、従動歯車の歯が駆動歯車の歯に乗り上げて生じる上述したラチェット機構の歯跳びの問題が解決できる。
【００１６】
本発明の回転伝達装置を上述したパンチ機構部Ａ、Ｂを有するシート材穿孔装置に適用することで、パンチ機構部Ａ、Ｂの同時駆動中の、もしくはパンチ機構部Ｂのみの片側駆動中の、上述したラチェット機構の歯跳びが確実に防止されたシート材穿孔装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】特許文献２に記載する回転伝達装置の一構成を示す図である。
【図２】本発明の回転伝達装置における移動制限手段の構成例の模式図である。
【図３】本発明の回転伝達装置となる一構成を模式的に示す図である。
【図４】図３に示す駆動歯車と従動歯車の噛み合い部分を拡大した図である。
【図５】本発明のシート材穿孔装置となる一構成の平面図と正面図である。
【図６】２組のパンチ機構部Ａ、Ｂを待機位置から同時駆動してシート材に４孔を穿孔した状態を示す図である。
【図７】パンチ機構部Ｂを待機位置から駆動してシート材に２孔を穿孔した状態を図４（ｂ）と反対方向の視点から示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の回転伝達装置における重要な特徴は、基本構成として、回転軸と、該回転軸に設けられた駆動歯車と、前記回転軸に回転自在かつ前記回転軸方向に移動可能に設けられた従動歯車と、該従動歯車を前記駆動歯車に向かって付勢する付勢手段とを具備する回転伝達装置において、所定期間において前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止する移動制限手段を設けたことである。
【００１９】
まず、上述の基本構成における各要素について説明する。
回転軸は、駆動源に対して連結し、駆動源の駆動方向の切替に対応して双方向に回転可能な構成を有する機械的構成である。したがって、回転軸は、例えば、駆動源がモータなどの回転駆動源であれば、その回転運動をギヤなどの機械要素を有して自らの回転運動にできる軸構成であればよい。また、駆動源がシリンダなどの直線駆動源であれば、その直線運動をラックピニオンやクランクなどの機械的機構を有して自らの回転運動にできる軸構成であればよい。
【００２０】
駆動歯車は、前記回転軸に対して固定的に設けられる歯車であり、該回転軸と一体に形成されていてもよく、該回転軸と同じ回転軸心を有して双方向に回転可能に構成される。駆動歯車には、回転軸方向に対向して従動歯車と噛み合い可能で、かつ従動歯車との間でラチェット機構を発現する傾斜を備えた歯が形成されている。そして、該歯は、従動歯車と連結する回転方向において前側となる前歯面および後側となる後歯面とで形成することができる。前記傾斜は後歯面を含む平面と駆動歯車の回転中心と直行する平面とでなす角度に対応し、該角度は噛み合い角度をもたせるために２０度以上とし、乗り上げ時の付勢手段からの付勢力を過剰に増大させないために５０度以下とすることが望ましい。また、前歯面を含む平面と駆動歯車の回転中心と直行する平面とでなす傾斜角は、該傾斜角が小さくなるに連れて伝達効率が低下するため、７０〜１１０度であることが望ましい。
【００２１】
前記歯の傾斜角は、７０度以上であれば９０度からの角度差分で生じる歯面間の滑りが低減して効率のよい回転伝達が可能となり、１１０度以下であれば歯先の肉厚が確保できて歯先が欠損するようなことがない。この傾斜角は、理想的には９０度近傍がよく、互いの歯の接触摩擦による影響がなくなって高効率の回転伝達が可能となる。
【００２２】
従動歯車は、自らが駆動歯車に対して連結したときに駆動歯車の回転運動を自らの回転運動として受けることができる構成を有する歯車である。従動歯車は、駆動歯車に形成されている歯に対応する歯を有しており、回転軸の一方向の回転では前記歯により前記駆動歯車に対して噛み合い、他方向の回転では前記歯の傾斜により前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動することができる。
【００２３】
こうした駆動歯車と従動歯車の特殊な連結関係は、例えば、駆動歯車には回転軸心の周りに円環状に複数の歯を形成し、従動歯車には駆動歯車の歯形状に対応するように歯を形成することにより、回転軸の一方向の回転で噛み合って接触する歯面間で、駆動歯車から従動歯車への回転伝達を可能とする構成にできる。加えて、上述した傾斜を備えて互いの歯を形成することにより、回転軸の他方向の回転では駆動歯車の歯が従動歯車の歯を乗り越えることができて互いの歯が噛み合うことがないため、ラチェット機構を発現させることができる。
【００２４】
付勢手段は、従動歯車を駆動歯車に向かって付勢する手段であり、例えばコイルバネや板バネといった弾性体の反発力を利用して回転軸方向への付勢を可能とする構成が簡便である。この付勢手段により、従動歯車は、駆動歯車からの離間移動が阻止される方向に常時付勢され、駆動歯車に対して常時噛み合う状態になっている。このため、従動歯車と駆動歯車との間でラチェット機構の非回転状態が発現される場合、従動歯車が付勢手段による付勢力に抗して回転軸上を離間移動することで駆動歯車との噛み合いを解消することになる。したがって、前記非回転状態の発現を所望する場合、付勢手段において付勢力は、駆動歯車の回転により該駆動歯車の歯が従動歯車の歯を乗り越えられるように設定される。
【００２５】
次に、本発明の特徴となる従動歯車に係る前記移動制限手段について説明する。
本発明において、前記移動制限手段は、所定期間において、前記付勢手段のように従動歯車を駆動歯車に向かって付勢するよりもむしろ、従動歯車の回転軸上の離間移動を阻止するための機能を有する手段であり、従動歯車の駆動歯車からの離間移動をより確実に阻止するための手段である。
【００２６】
すなわち、前記移動制限手段の適用により、所定期間においては前記付勢手段のみに拠る構成よりも従動歯車の駆動歯車に対する噛み合いをより確実にでき、駆動歯車の回転を従動歯車に対してより確実に伝達できる。また、所定期間外においては、回転方向に従う通常のラチェット機構の機能、例えば、従動歯車の駆動歯車からの離間移動を許容して回転伝達を妨げるか、従動歯車の駆動歯車との噛み合い状態を許容して回転伝達を可能にするか、といった機能を発現することができる。
【００２７】
ここで、上述した移動制限手段に適用可能な構成例を挙げて説明しておく。
図２（ａ）は、外周の一部に切欠き６０ｂを形成した回転板６０であって、軸６１により矢印で示す方向に回転可能に軸支されている。なお、回転板６０の回転機構は適宜構成すればよく、ここでは詳細を略す。また、従動歯車４４に関し、図の奥方向が付勢方向となり、手前方向が離間方向となる。
【００２８】
該回転板６０は、回転される切欠き６０ｂの位置と従動歯車４４の後端部４４ｓとの位置関係が重要となる。具体的には、回転軸４２上で付勢手段（図示せず）により付勢されて駆動歯車（図示せず）と噛み合う位置にある従動歯車４４の後端部４４ｓに対して外周部６０ａが当接されるように、かつ、回転板６０の回転により切欠き６０ｂが従動歯車４４の後端部４４ｓの位置に達した場合には、駆動歯車から離間移動した従動歯車４４の後端部４４ｓに対して切欠き４０ｂの辺縁が当接されないように、回転板６０を配置しておく。
【００２９】
さらに、回転板６０の１回転を全期間とし、切欠き６０ｂのない外周部６０ａが従動歯車４４の後端部４４ｓに対して当接する間を所定期間に、切欠き６０ｂが従動歯車４４の後端部４４ｓに位置する間を所定期間外に対応させておく。このように構成した回転板６０であれば、１回転する間に、所定期間に対応する回転板６０の外周部６０ａにおいて従動歯車４４の回転軸４２上の離間移動を阻止する前記移動制限手段としての機能を発現させることができる。
【００３０】
また、図２（ｂ）は、桿状の腕をもつレバー６５であって、軸６６を支点として矢印で示すように揺動可能に軸支されている。なお、レバー６５の揺動機構は適宜構成すればよく、ここでは詳細を略す。また、従動歯車４４に関し、図の奥方向が付勢方向となり、手前方向が離間方向となる。
【００３１】
該レバー６５は、揺動による停止位置と従動歯車４４の後端部４４ｓとの位置関係が重要となる。具体的には、回転軸４２上で付勢手段（図示せず）により付勢されて駆動歯車（図示せず）と噛み合う位置にある従動歯車４４の後端部４４ｓに対し、レバー６５が一方の揺動による停止位置で当接されるように、かつ、他方の揺動による停止位置で当接されないように、レバー６５を配置しておく。このように構成されたレバー６５であれば、レバー６５を一方の揺動による停止位置に保持する間を所定期間に対応させておくことにより、従動歯車４４の回転軸４２上の離間移動を阻止する前記移動制限手段としての機能を発現させることができる。
【００３２】
また、図２（ｃ）は、矢印で示すように回転軸４２方向に往復動可能に構成されたピン６８である。なお、ピン６８の往復動機構は適宜構成すればよく、ここでは詳細を略す。なお、従動歯車４４に関し、図の右方向が付勢方向となり、左方向が離間方向となる。
【００３３】
該ピン６８は、往復動による停止位置と従動歯車４４の後端部４４ｓとの位置関係が重要となる。具体的には、回転軸４２上で付勢手段（図示せず）により付勢されて駆動歯車（図示せず）と噛み合う位置にある従動歯車４４の後端部４４ｓに対し、ピン６８が往動（図中においては前進）による停止位置で当接されるように、かつ、復動（図中においては後進）による停止位置で当接されないように、ピン６８を配置しておく。このように構成されたピン６８であれば、ピン６８を往動による停止位置に保持する間を所定期間に対応させておくことにより、従動歯車４４の回転軸４２上の離間移動を阻止する前記移動制限手段としての機能を発現させることができる。
【００３４】
本発明の回転伝達装置を、図２（ａ）に示す外周の一部に切欠き６０ｂを形成した円板６０を適用し、具体的に構成した一例を図３、図４に示す。
図３に示す回転伝達装置は、回転軸４２と、該回転軸４２に設けられた駆動歯車４３と、回転軸４２に回転自在かつ回転軸４２方向に移動可能に設けられた従動歯車４４と、該従動歯車４４を駆動歯車４３に向かって付勢する付勢手段となるバネ４１Ａとを有する。また、駆動源であるモータ９は両端がフレーム８に固設され、モータ９の出力軸に固設されたギヤ１０が、軸７３に軸支されたギヤを介し、１本の回転軸４２の一端に固設されたギヤ７２に連結される。
【００３５】
駆動歯車４３は、回転軸４２方向に突出する歯４３Ａを有し、モータ９の駆動方向の切替に対応して双方向に回転可能になっている。また、従動歯車４４は、駆動歯車４３の歯４３Ａに対して噛み合い可能に回転軸４２方向に突出して形成された歯４４Ａを有し、バネ４１Ａの弾性力により駆動歯車４３側に向かって付勢される。これらの歯４３Ａ、４４Ａは、図４に示すように、回転軸４２を中心として円環状に複数形成されており、駆動歯車４３の歯４３Ａは、従動歯車４４が連結可能な回転方向において前側となる前歯面４３Ａａおよび後側となる後歯面４３Ａｂが主たる２面となる歯形状を有する。
【００３６】
さらに、歯４３Ａにおいて、主たる２面がなす歯先の向きに係る傾斜、すなわち前歯面４３Ａａを含む平面と駆動歯車４３の回転中心となる回転軸４２が直交する平面とでなす傾斜角は９０度に形成され、同様に後歯面４３Ａｂを含む平面がなす傾斜角は６０度に形成される。また、従動歯車４４の歯４４Ａにおいても同様に、歯面４４Ａａ、４４Ａｂに係る傾斜角は駆動歯車４３の歯４３Ａに対応して形成される。
【００３７】
また、駆動歯車４３および従動歯車４４の外周部には歯筋４３ａ、４４ａが形成され、各々の歯筋４３ａ、４４ａは軸１２Ａ、１２Ｂに軸支された連結歯車４Ａ、４Ｂに対して噛み合い連結される。そして、連結歯車４Ａ、４Ｂには、軸１２Ａ、１２Ｂから半径方向に所定量離間された位置に、連接アーム６Ａ、６Ｂが連結された駆動ピン１３Ａ、１３Ｂが設けてある。したがって、駆動歯車４３の回転により連結歯車４Ａが回転され、従動歯車４４の回転により連結歯車４Ｂが回転され、これら連結歯車４Ａ、４Ｂの回転によりクランク機構が発現されて連接アーム６Ａ、６Ｂは直動しながらも揺動する運動を行うことができる。
【００３８】
駆動歯車４３が静止状態にある場合、図３、図４に示すように互いの歯４３Ａ、４４Ａが、バネ４１Ａの弾性力により見掛け上は噛み合った状態にある。この状態からモータ９を一方または他方へ回転すると、モータ９の回転はギヤ１０、７１、７２を介して回転軸４２へ伝達され、さらに回転軸４２に設けられた駆動歯車４３に対して一方または他方への回転として伝達される。
【００３９】
一方の回転により駆動歯車４３が実線で示す矢印方向に回転した場合、駆動歯車４３の歯４３Ａは対応する従動歯車４４の歯４４Ａとの接触を強める方向に挙動し、互いの歯４３Ａ、４４Ａの歯面間の圧接力が増して噛み合いがより強固となる。したがって、駆動歯車４３の実線で示す矢印方向への回転が従動歯車４４に対して伝達され、さらに従動歯車４４の回転により連結歯車４Ｂに対して回転が伝達される。この場合、駆動歯車４３および従動歯車４４が同時駆動するため、回転伝達される連結歯車４Ａ、４Ｂもまた同時駆動することとなる。
【００４０】
また、他方の回転により駆動歯車４３が破線で示す矢印方向に回転した場合、駆動歯車４３の歯４３Ａは対応する従動歯車４４の歯４４Ａから離間する方向に挙動し、終には互いの歯４３Ａ、４４Ａに傾斜を有するために駆動歯車４３の歯４３Ａが従動歯車４４の歯４４Ａに乗り上げて乗り越すこととなる。したがって、互いの歯４３Ａ、４４Ａの噛み合いが解消されて、駆動歯車４３の破線で示す矢印方向への回転が従動歯車４４に対して伝達されず、当然ながら連結歯車４Ｂに対しても回転が伝達されない。すなわち、一方の回転伝達を可能とし他方の回転伝達を不可能とするラチェット機構が発現される。
【００４１】
上述の回転伝達を可能とする回転伝達装置に対し、本発明の特徴となる従動歯車４４の移動制限手段として、連結歯車４Ａの軸１２Ａに対して図２（ａ）に示す外周に部分的に切欠き６０ｂが形成された回転板６０を設け、該回転板６０の１回転を連結歯車４Ａの１回転に対応させている。なお、軸１２Ａが図２（ａ）に示す軸６１に対応する。
【００４２】
図３に示す連結歯車４Ａの１回転が連接アーム６Ａ側の１動作に対応するクランク機構においては、例えば連接アーム６Ａ側を確実に動作させたい場合はこの間を所定期間と考えて、回転板６０の外周部６０ａが従動歯車４４の後端部４４ｓに対して当接できるように回転板６０を配置することで、本発明の作用効果が得られる。つまり、この構成により、連接アーム６Ａ側が動作状態にある間は、連結歯車４Ａに同期回転する回転板６０の外周部６０ａが従動歯車４４の後端部４４ｓに当接し、従動歯車４４の回転軸４２上の離間移動が阻止されて従動歯車４４の噛み合いが維持される。したがって、連結歯車４Ａの回転が維持されるため、連接アーム６Ａ側の動作を確実にできる。
【００４３】
また、例えば連接アーム６Ａ側を動作させずに静止状態を維持したい待機位置にある場合などでは、前記所定期間外としておけばよい。具体的には、回転板６０の切欠き６０ｂが従動歯車４４の後端部４４ｓの位置となるように回転板６０を配置すればよい。この構成により、連接アーム６Ａ側が静止状態にある間は、これに連結する連結歯車４Ａも回転していないため、回転板６０の外周部６０ａが従動歯車４４の後端部４４ｓに当接することがなく、従動歯車４４の駆動歯車４３からの離間移動を妨げない状態が維持される。したがって、この状態で駆動歯車４３が従動歯車４４との噛み合いを解消する方向に回転すると、従動歯車４４が回転軸４２上を離間移動できて連結歯車４Ａに対して回転伝達されないため、連接アーム６Ａ側の動作を起動することがない。
【００４４】
以上より、本発明の回転伝達装置によれば、駆動歯車に噛み合って回転する従動歯車は移動制限手段によって回転軸上の離間移動が物理的に阻止されているため、たとえ回転中に慣性力などの負荷変動が作用したとしても、従動歯車の歯が駆動歯車の歯を乗り越すような歯跳びを生じることがない。また、何らかの原因により回転中に従動歯車に連結する上述の連結歯車４Ａや連接アーム６Ａなどが異常停止した場合であっても、従動歯車と駆動歯車の噛み合いが維持されているため、駆動歯車の逆回転により従動歯車を回転して異常停止からの復帰を行うことが可能となる。
【００４５】
上述した本発明の回転伝達装置を用い、穿孔数の切り替えが可能な本発明のシート材穿孔装置を得ることができる。
具体的には、回転軸と、該回転軸に設けられた駆動歯車と、前記回転軸に回転自在かつ前記回転軸方向に移動可能に設けられた従動歯車と、該従動歯車を前記駆動歯車に向かって付勢する付勢手段と、所定期間において前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止する移動制限手段とを有し、前記駆動歯車と前記従動歯車には前記回転軸方向に対向して噛み合い可能かつラチェット機構を発現する傾斜を備えた歯が形成されており、一方向の回転では前記歯により前記従動歯車が前記駆動歯車に対して噛み合い、他方向の回転では前記歯の傾斜により前記従動歯車が前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動される、上述した本発明の回転伝達装置を備える。
【００４６】
その上で、２つのパンチ機構部Ａ、Ｂを具備し、前記従動歯車にパンチ機構部Ａが連結され、前記駆動歯車にパンチ機構部Ｂが連結され、前記回転伝達装置における一方向の回転により前記パンチ機構部Ａ、Ｂが同時駆動され、他方向の回転により前記パンチ機構部Ｂが駆動される構成とすることで、シート材穿孔装置を得ることができる。
【００４７】
回転伝達装置側の駆動歯車および従動歯車に対するパンチ機構部Ａ、Ｂの連結は、駆動歯車および従動歯車の外周部に対して歯筋を設け、各々の歯筋に連結する連結歯車を設け、さらに該連結歯車の１回転をパンチ機構部Ａ、Ｂの１動作に対応させるクランク機構を具備する構成が望ましい。これにより、図１を示して説明した本発明の一例となる回転板を適用し、簡易な構成でなる従動歯車の前記移動制限手段を構成できる。
【００４８】
上述の構成を有した上で、例えば、前記パンチ機構部Ａ、Ｂそれぞれに２個のパンチを具備し、かつ前記パンチ機構部Ａのパンチを両端側に配置し、前記パンチ機構部Ａ、Ｂの同時駆動により４孔を、前記パンチ機構部Ａの片側駆動により２孔の穿孔を可能とする、２孔と４孔の穿孔数切替機構を有するシート材穿孔装置を得ることができる。このような構成でなるシート材穿孔装置はレシプロ式と称され、複写用紙等を使用する複写機やその後処理装置などの事務機器への搭載は特に好適となる。また、穿孔対象となるシート材は、シート状の形態を有する各種のシート材であってよく、例えば、紙、樹脂、食品、木材、金属、セラミックス、あるいはこれらの複合材等でなるものに適用可能である。
【００４９】
以下、本発明のシート材穿孔装置につき、シート材に対して２孔または４孔の穿孔切替を可能とする構成例を挙げて、説明する。
図５は、本発明の一例となる２組のパンチ機構部Ａ、Ｂを有するシート材穿孔装置１（以下、穿孔装置１という。）であり、図５（ａ）は上方からの視点で、図５（ｂ）はシート材（図示せず）の挿入方向からの視点で、穿孔装置１の待機状態を示す。回転伝達装置の詳細構成については図３を参照する。また、２組のパンチ機構部Ａ、Ｂを図５（ｂ）に示す待機位置から同時駆動してシート材に４孔を穿孔した状態を図６に示し、パンチ機構部Ｂを図５（ｂ）に示す待機位置から駆動してシート材に２孔を穿孔した状態を図５（ｂ）と反対方向の視点から図７に示す。
【００５０】
図１に示す穿孔装置１は、梃子クランク機構により穿孔駆動を行う２組のパンチ機構部Ａ、Ｂとダイフレーム２０がシート材搬送方向との直交方向に互いに平行に配置され、その一端側に回転伝達装置Ｃが配置される。なお、穿孔対象となるシート材はダイフレーム２０とパンチフレーム７でなすパンチ列に沿った狭隘な空間に挿入され、このパンチ列方向がすなわちシート材幅方向に対応する。
【００５１】
回転伝達装置Ｃは、図３に示す構成であって、回転軸４２と、該回転軸４２に設けられた駆動歯車４３と、回転軸４２に回転自在かつ回転軸４２方向に移動可能に設けられた従動歯車４４と、該従動歯車４４を駆動歯車４３に向かって付勢する付勢手段となるバネ４１Ａとを有し、従動歯車４４の移動制限手段として外周に部分的に切欠き６０ｂが形成された回転板６０が従動歯車４４に連結する連結歯車４Ａの軸１２Ａに対して設けてある。そして、該回転板６０は、穿孔装置１が穿孔前の待機状態にあるとき、従動歯車４４が回転軸４２上を移動しても切欠き６０ｂが従動歯車４４の後端部４４ｓに対して干渉しない位置に配置されている。また、モータ９の両端はフレーム８に固設され、モータ９の出力軸に固設されたギヤ１０が、軸７３に軸支されたギヤを介し、回転軸４２の一端に固設されたギヤ７２に連結される。
【００５２】
各パンチ機構部Ａ、Ｂは、シート材に穿孔するための２個のパンチと、これを穿孔駆動する梃子クランク機構を備え、回転伝達装置Ｃにおける駆動歯車４３と従動歯車４４に対して各々が連結歯車４Ａ、４Ｂにより連結される。各々の連結歯車４Ａ、４Ｂは、連接アーム６Ａ、６Ｂと駆動ピン１２Ａ、１３Ｂとの関係により、回転伝達装置Ｃからの出力として伝達された回転駆動力を梃子クランク機構に対する入力に変換するためのクランクギヤ機能が発現される。
【００５３】
前記パンチ機構部Ａは、連接アーム６Ａの長手方向となるシート材幅方向に沿って２個のパンチ２Ａａ、２Ａｂが付設され、ダイフレーム２０にシート材幅方向に沿って設けた４個のダイ孔のうちの２個のダイ孔３Ａａ、３Ａｂと噛み合うことで、シート材に対して２孔の穿孔が可能である。同様に、前記パンチ機構部Ｂは、連接アーム６Ｂの長手方向に沿ってパンチ２Ａａ、２Ａｂとは異なる位置に２個のパンチ２Ｂａ、２Ｂｂが付設され、前記４個のダイ孔のうちの２個のダイ孔３Ｂａ、３Ｂｂと噛み合うことで、シート材のパンチ機構部Ａによる穿孔位置とは異なる位置に対して２孔の穿孔が可能である。
【００５４】
上述の構成を有する穿孔装置１において、回転伝達装置Ｃは、パンチ機構部Ａ、Ｂを同時駆動するか、あるいはパンチ機構部Ｂを駆動するかを、モータ９の駆動方向の切替により決定できる機械的機構となる。具体的には、パンチ機構部Ａ、Ｂの同時駆動は、モータ９が図３において実線で示す矢印方向すなわち駆動歯車４３と従動歯車４４の噛み合い状態を維持できる方向へ回転した場合に実現できる。モータ９の回転は各部材を介して駆動歯車４３に伝達される。そして、駆動歯車４３の回転は、連結歯車４Ｂに対して歯筋４３ａにより伝達され、同時に、従動歯車４４に対して互いの歯４３Ａ、４４Ａの噛み合いにより伝達され、さらに連結歯車４Ａに対して歯筋４４ａにより伝達され、連結歯車４Ａが回転する。
【００５５】
このとき、連結歯車４Ａの回転により、該連結歯車４Ａと同軸１２Ａ上に設けられた回転板６０もまた回転し、該回転板６０の切欠き６０ｂに代わって外周部６０ａが従動歯車４４の後端部４４ｓに対して当接可能な位置にくる。これにより、連結歯車４Ａが３６０度回転して回転板６０の切欠き６０ｂが当初の待機位置へ戻る所定期間において、たとえ従動歯車４４が回転軸４２上を移動して駆動歯車４３から離間しようとしても後端部４４ｓが回転板６０の外周部６０ａに対して当接して離間移動が阻止される。したがって、前記所定期間において駆動歯車４３に対する従動歯車４４の噛み合いが確実に維持できる。なお、前記所定期間外となる待機状態においては、切欠き６０ｂにより従動歯車４４の後端部４４ｓに対して回転板６０が干渉しないため、従動歯車４４の回転軸４２上の移動は阻止されることがない。
【００５６】
また、連結歯車４Ａに連結するパンチ機構部Ａは、連結歯車４Ａが回転する前記所定期間は穿孔駆動することになるが、過負荷などの不具合により異常停止を起こす場合が想定される。このような場合であっても、回転板６０の外周部６０ａが従動歯車４４の後端部４４ｓに対して当接可能に位置しているため、モータ９を逆方向に回転することで待機位置へ復帰させることができる。これは、従動歯車４４が回転軸４２上を移動して駆動歯車４３から離間しようとしても、回転板６０の外周部６０ａが当接することで従動歯車４４の離間移動が阻止され、駆動歯車４３に対する従動歯車４４の噛み合いが維持され解消されないからである。
【００５７】
上述のように駆動歯車４３および従動歯車４４に伝達された回転は、歯筋４３ａ、４４ａを介して連結歯車４Ａ、４Ｂに伝達され、軸１２Ａ、１２Ｂから離間して設けられた駆動ピン１３Ａ、１３Ｂを所定の回転半径で回転軌跡を描くように回転運動させる。これによりクランク機構が発現され、駆動ピン１３Ａ、１３Ｂの回転運動が連接アーム６Ａ、６Ｂの直線運動に変換されてパンチ機構部Ａ、Ｂを同時駆動する。
【００５８】
また、パンチ機構部Ｂのみの片側駆動は、図３において破線で示す矢印方向すなわち駆動歯車４３と従動歯車４４の噛み合い状態を解消可能な方向へモータ９が回転した場合に行われる。当該回転は、各部材を介して駆動歯車４３に対しては伝達されるものの、歯４３Ａ、４４Ａの噛み合いが傾斜により維持できずに解消されるため従動歯車４４に対しては伝達されない。したがって、駆動歯車４３に伝達された回転が歯筋４３ａで連結する連結歯車４Ｂにのみ伝達され、駆動ピン１３Ｂのみを上述のように回転運動させる。これにより、クランク機構が発現され、駆動ピン１３Ｂの回転運動が連接アーム６Ｂの直線運動に変換されてパンチ機構部Ｂに限り片側駆動する。
【００５９】
次に、パンチ機構部Ａ、Ｂの構成に関して説明する。
パンチ機構部Ａは、回転伝達装置Ｃの従動歯車４４と連結する連結歯車４Ａに対して駆動ピン１３Ａにより連接アーム４Ａを連結し、該連接アーム４Ａに伝達された駆動力が入力となって梃子クランク機構により穿孔駆動する。同様に、パンチ機構部Ｂは、回転伝達装置Ｃの駆動歯車４３と連結する連結歯車４Ｂに対して駆動ピン１３Ｂにより連接アーム４Ｂを連結し、該連接アーム４Ｂに伝達された駆動力が入力となって梃子クランク機構により穿孔駆動する。
【００６０】
パンチ機構部Ａ、Ｂを穿孔駆動する梃子クランク機構は、回転運動するクランク部材となる連結歯車４Ａ、４Ｂと、一端が揺動可能となるように他端をピン１４で軸支した梃子部材となる揺動アーム５Ａ、５Ｂと、揺動アーム５Ａと連結歯車４Ａとを連結するとともにパンチ機構部Ａ側のパンチ２Ａａ、２Ａｂが付設された連接部材となる連接アーム６Ａ、および揺動アーム５Ｂと連結歯車４Ｂとを連結するとともにパンチ機構部Ｂ側のパンチ２Ｂａ、２Ｂｂが付設された連接部材となる連接アーム６Ｂと、シート材のシート面に対向配置したパンチフレーム７と、これら部材を繋ぐ前記ピン１４およびピン１５Ａ、１５Ｂによって構成される。
【００６１】
連結歯車４Ａ、４Ｂは、上述したように駆動ピン１３Ａ、１３Ｂの回転運動を連接アーム６Ａ、６Ｂの直線運動に変換するクランクとしての機能を有する。
連接アーム６Ａ、６Ｂは、連結歯車４Ａ、４Ｂに具備する駆動ピン１３Ａ、１３Ｂに対して連結し、かつ、ピン１５Ａ、１５Ｂにより揺動アーム５Ａ、５Ｂに対して連結し、ダイ孔３Ａａ、３Ａｂの孔列方向に沿うように配置される。この構成により、連接アーム６Ａ、６Ｂは、連結歯車４Ａ、４Ｂの駆動ピン１３Ａ、１３Ｂと揺動アーム５Ａ、５Ｂとを連結しながら、駆動ピン１３Ａ、１３Ｂおよびピン１５Ａ、１５Ｂの個所を揺動支点として揺動可能となる。したがって、連接アーム６Ａ、６Ｂは、梃子クランク機構をなす連接棒としての機能を有することができる。
【００６２】
揺動アーム５Ａ、５Ｂは、パンチフレーム７で軸支したピン１４に対して一端を固設し、他端はピン１５Ａ、１５Ｂにより連接アーム６Ａ、６Ｂに対して連結する。そして、ピン１４をパンチフレーム７で支持して回転可能になす。この構成により、揺動アーム５Ａ、５Ｂは、ピン１４を揺動支点として揺動可能となる。したがって、揺動アーム５Ａ、５Ｂは、梃子クランク機構をなす梃子としての機能を有することができる。なお、揺動アーム５Ａ、５Ｂの一端の支持は、梃子クランク機構をなす固定リンクとしての機能を有する後述のいずれかの構成を利用して行えばよい。
【００６３】
前記固定リンクの機能は、パンチフレーム７により揺動アーム５Ａ、５Ｂの一端を支持し、フレーム８に固設した軸１２Ａ、１２Ｂにより連結歯車４Ａ、４Ｂを軸支し、かつ、パンチフレーム７とフレーム８とを一体に組み立てる構造体によって得られる。さらに、ダイフレーム２０もまた、パンチフレーム７と一体に組み立てることで固定リンクとしての機能を有することができる。なお、パンチフレーム７とダイフレーム２０は、パンチ機構部Ａ、Ｂで共有可能に構成できる。これらパンチフレーム７、フレーム８、ダイフレーム２０は、構造体として一体化することができる。
【００６４】
また、前記ピン１４には、揺動アーム５Ａと一体となって同期回転するディテントカム５０Ａ、および揺動アーム５Ｂと一体となって同期回転するディテントカム５０Ｂが固設される。また、パンチフレーム７には、ディテントカム５０Ａ、５０Ｂに形成したそれぞれの凹部に対し、それぞれ嵌り込み可能な凸部を有してなるディテントバネ５１Ａ、５１Ｂが固設される。この構成により、ピン１４の移動により、ディテントバネ５１Ａ、５１Ｂの凸部いずれかが、もしくはいずれもが、ディテントカム５０Ａ、５０Ｂの凹部に嵌り込む位置関係となった場合は、凸部が凹部から離脱できる程の駆動力がピン１４に作用しない限り、揺動アーム５Ａ、５Ｂはその位置から揺動できずに振れ止めされる。したがって、揺動アーム５Ａ、５Ｂと連結する連接アーム６Ａ、６Ｂ、さらにこれに連結する連結歯車４Ａ、４Ｂもまた振れ止めされる。
【００６５】
穿孔装置１では、上述のように連接アーム６Ａに対して２個のパンチ２Ａａ、２Ａｂが付設され、連接アーム６Ｂに対して２個のパンチ２Ｂａ、２Ｂｂが付設される。パンチ２Ａａ、２Ａｂはその刃先と反対側の一端に設けたパンチ取付部３０Ａａ、３０Ａｂに対してパンチピン３１Ａａ、３１Ａｂが貫通して固設される。パンチ２Ｂａ、２Ｂｂに対するパンチ取付部３０Ｂａ、３０Ｂｂおよびパンチピン３１Ｂａ、３１Ｂｂの関係も同様である。そして、パンチ取付部３０Ａａ、３０Ａｂは、連接アーム６Ａに設けた２個の長孔１７Ａａ、１７Ａｂを連通する係止ピン１８Ａａ、１８Ａｂが貫通することで係止される。同様に、パンチ取付部３０Ｂａ、３０Ｂｂは、連接アーム６Ｂに設けた２個の長孔１７Ｂａ、１７Ｂｂを連通する係止ピン１８Ｂａ、１８Ｂｂが貫通することで係止される。
【００６６】
また、それぞれのパンチ２Ａａ、２Ａｂ、２Ｂａ、２Ｂｂは、パンチフレーム７に設けたパンチ案内部１６Ａａ、１６Ａｂ、１６Ｂａ、１６Ｂｂに挿入され、これにより穿孔方向および離間方向に移動自在に案内される。なお、連接アーム６Ａ、６Ｂに設けた長孔１７Ａａ、１７Ａｂ、１７Ｂａ、１７Ｂｂには、それぞれ連結歯車４Ａ、４Ｂ側に近づくにしたがって傾斜角度が大きくなるように、それぞれに好適となる所定の傾斜が設けられている。
【００６７】
連接アーム６Ａ、６Ｂが穿孔方向へ接近するとき、揺動する連接アーム６Ａ、６Ｂはシート材に対して平行を維持しながら移動することがないため、シート材とそれぞれのパンチ２Ａａ、２Ａｂ、２Ｂａ、２Ｂｂの刃先との距離は、連接アーム６Ａ、６Ｂの長手方向における付設位置によって差を生じる。そこで、それぞれのパンチ２Ａａ、２Ａｂ、２Ｂａ、２Ｂｂの穿孔方向への移動量を同等量に近似するために、当該付設位置における差分に対応して長孔１７Ａａ、１７Ａｂ、１７Ｂａ、１７Ｂｂの傾斜角度を調整することが望ましい。
【００６８】
以上より、穿孔装置１のパンチ機構部Ａでは、連結歯車４Ａ、駆動ピン１３Ａ、連接アーム６Ａ、ピン１５Ａ、揺動アーム５Ａの間を連結し、固定リンクを形成するかのように連結歯車４Ａの回転中心すなわち軸１２Ａ軸心とピン１４軸心との間をパンチフレーム７およびフレーム８とで固定し、この構成により連結歯車４Ａ、連接アーム６Ａ、揺動アーム５Ａの連動によるパンチ２Ａａ、２Ａｂの穿孔駆動が可能となる。同様に、パンチ機構部Ｂでは、連結歯車４Ｂ、駆動ピン１３Ｂ、連接アーム６Ｂ、ピン１５Ｂ、揺動アーム５Ｂの間を連結し、固定リンクを形成するかのように連結歯車４Ｂの回転中心すなわち軸１２Ｂ軸心とピン１４軸心との間をパンチフレーム７およびフレーム８とで固定し、この構成により連結歯車４Ｂ、連接アーム６Ｂ、揺動アーム５Ｂの連動によるパンチ２Ｂａ、２Ｂｂの穿孔駆動が可能となる。
【００６９】
以下、穿孔装置１によるシート材への４孔穿孔について説明する。
モータ９始動前、バネ４１Ａで押圧された従動歯車４４の歯４４Ａは駆動歯車４３の歯４３Ａに対して見掛け上は噛み合い状態にある。この状態から、モータ９が図３に示す実線の矢印方向に回転し始めると、駆動歯車４３と従動歯車４４とが噛み合い状態を維持して実線の矢印方向に同時に回転し始め、さらに連結歯車４Ａ、４Ｂが同時に回転し始める。すると、駆動ピン１３Ａ、１３Ｂが回転運動を開始し、これにより連接アーム６Ａ、６Ｂの直線運動が起動される。このとき、駆動歯車４３と従動歯車４４が十分に噛み合っているため、ディテントバネ５１Ａ、５１Ｂの凸部がディテントカム５０Ａ、５０Ｂの凹部から離脱できるだけの駆動力が伝達される。
【００７０】
連接アーム６Ａ、６Ｂの直線運動が起動されると、該連接アーム６Ａ、６Ｂがパンチの穿孔方向に揺動し始め、シート材のシート面に対して水平状態の姿勢にあった連接アーム６Ａ、６Ｂが駆動ピン１３Ａ、１３Ｂに連結する一端側が駆動ピン１３Ａ、１３Ｂの回転運動に追従するように動作し、シート材から離間する方向に移動する。また、連接アーム６Ａ、６Ｂの揺動アーム５Ａ、５Ｂにピン１５Ａ、１５Ｂで連結された他端側に着目すると、揺動アーム５Ａ、５Ｂのピン１５Ａ、１５Ｂ側がピン１４を揺動支点として穿孔方向と交差する方向に移動するため、連接アーム６Ａ、６Ｂのピン１５Ａ、１５Ｂ側が、あたかも揺動アーム５Ａ、５Ｂの移動に追従するかのように動作し、シート材に近づく方向へ移動する。そして、連結歯車４Ａ、４Ｂが回転を継続すると、駆動ピン１３Ａ、１３Ｂが最上点の位置を通過し、連結歯車４Ａ、４Ｂが穿孔前の待機状態から１２０度ほど回転した位置に達する。
【００７１】
このとき、パンチ機構部Ａでは、揺動アーム５Ａ側に位置するパンチ２Ａａは若干シート材へ近づく方向へ移動しており、連結歯車４Ａ側に位置するパンチ２Ａｂは若干シート材から離間する方向へ移動している。この状態から、さらに連結歯車４Ａが回転すると、連接アーム６Ａの駆動ピン１３Ａ側およびピン１５Ａ側がともにシート材に近づく方向に移動するようになるため、２個のパンチ２Ａａ、２Ａｂはともにシート材へ近づく方向へ移動するようになる。これはパンチ機構部Ｂのパンチ２Ｂａ、２Ｂｂも同様である。
【００７２】
さらに連結歯車４Ａ、４Ｂが回転を継続すると、パンチ機構部Ａにおいてはパンチ２Ａａの刃先がダイ孔３Ａａに到達し、次いで連結歯車４Ａが１５０度ほど回転した位置に達する頃にはパンチ２Ａｂの刃先がダイ孔３Ａｂに到達する。この間に、パンチ機構部Ｂにおいてはパンチ２Ｂａの刃先がダイ孔３Ｂａに到達し、パンチ２Ｂｂの刃先がダイ孔３Ｂｂに到達する。そして、連結歯車４Ａ、４Ｂの回転が１７０度を越える頃には、パンチ機構部Ａに具備する２個のパンチ２Ａａ、２Ａｂおよびパンチ機構部Ｂに具備する２個のパンチ２Ｂａ、２Ｂｂにより、シート材への４孔の穿孔が終了する。
【００７３】
この後は、連結歯車４Ａ、４Ｂの回転とともに、連接アーム６Ａ、６Ｂのピン１５Ａ、１５Ｂ側が最下点の位置に達した後にシート材から離間する方向へと移動方向を転じ、４個のパンチ２Ａａ、２Ａｂ、２Ｂａ、２Ｂｂが移動方向を転じるように移動し、終には元あった待機位置へ戻され、シート材に対する４孔穿孔の一連の動作が終了する。
【００７４】
上述した穿孔装置１による４孔の穿孔動作はパンチ機構部Ａ、Ｂの同時駆動による。一方、２孔の穿孔動作はパンチ機構部Ｂの片側駆動による。具体的には、待機状態から、駆動歯車４３と従動歯車４４の噛み合いが解消される図３に破線で示す矢印方向にモータ９を回転し、該回転を従動歯車４４には伝達させずに駆動歯車４３を片側駆動し、従動歯車４４に連結する連結歯車４Ａを回転させずに駆動歯車４３に連結する連結歯車４Ｂに限り回転させることによる。
【００７５】
連結歯車４Ｂに限り回転した場合、パンチ機構部Ｂの連接アーム６Ｂに限り直線運動が起動され、パンチ機構部Ｂ側にのみ駆動力が伝達される。この後のパンチ機構部Ｂの一連の穿孔動作は上述した４孔穿孔時と同様であるため説明を略すが、パンチ機構部Ｂに具備する２個のパンチ２Ｂａ、２Ｂｂが穿孔駆動され、シート材に対して２孔が穿孔される。
【符号の説明】
【００７６】
１：穿孔装置、Ａ，Ｂ：パンチ機構部、Ｃ：回転伝達装置、２Ａａ，２Ａｂ，２Ｂａ，２Ｂｂ：パンチ、３Ａａ，３Ａｂ，３Ｂａ，３Ｂｂ：ダイ孔、４Ａ，４Ｂ：連結歯車、５Ａ，５Ｂ：揺動アーム、６Ａ，６Ｂ：連接アーム、７：パンチフレーム、８：フレーム、９：モータ、１０：ギヤ、１２Ａ，１２Ｂ：軸、１３Ａ，１３Ｂ：駆動ピン、１４：ピン、１５Ａ，１５Ｂ：ピン、１６Ａａ，１６Ａｂ，１６Ｂａ，１６Ｂｂ：パンチ案内部、１７Ａａ，１７Ａｂ，１７Ｂａ，１７Ｂｂ：長孔、１８Ａａ，１８Ａｂ，１８Ｂａ，１８Ｂｂ：係止ピン、２０：ダイフレーム、３０Ａａ，３０Ａｂ，３０Ｂａ，３０Ｂｂ：パンチ取付部、３１Ａａ，３１Ａｂ，３１Ｂａ，３１Ｂｂ：パンチピン、４１Ａ：バネ、４２：回転軸、４３：駆動歯車、４３ａ：歯筋、４３Ａ：歯、４３Ａａ：前歯面、４３Ａｂ：後歯面、４４：従動歯車、４４ａ：歯筋、４４ｓ：後端部、４４Ａ：歯、４４Ａａ，４４Ａｂ：歯面、５０Ａ，５０Ｂ：ディテントカム、５１Ａ，５１Ｂ：ディテントバネ、６０：回転板、６０ａ：外周部、６０ｂ：切欠き、６１軸、６５：レバー、６６：軸、６８：ピン、６９：軸、７１，７２：ギヤ、７３：軸、１０８：フレーム、１０９：モータ、１１０，１１１，１１２：ギヤ、１１３：軸、１４１Ａ：バネ、１４２：回転軸、１４３：駆動歯車、１４３ａ：歯筋、１４３Ａ：歯、１４４：従動歯車、１４４ａ：歯筋、１４４Ａ：歯
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同軸上に配置され軸方向に対向して歯が形成された歯車により回転力を伝達する回転伝達装置に関し、および、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これら複合機器などの画像形成装置の本体に、あるいは印刷機に搭載され、シート材に対して例えば２孔を穿孔するか、４孔を穿孔するかの切替を前記回転伝達装置を用いて可能としたシート材穿孔装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、同軸上に配置され軸方向に対向して歯が形成された歯車により回転力を伝達する対向歯式の回転伝達機構は周知である。例えば特許文献１には、マイクロメータにおいて、同軸上において対向する鋸歯状突起が形成された回転伝達リングの係合または離間の動作を用い、所定圧力に達するまで前記鋸歯状突起が係合して回転伝達でき、所定圧力に達した後は前記鋸歯状突起が離間して回転伝達できないようにする、対向歯式のラチェット機構を適用した定圧機構が開示される。
【０００３】
本出願人は、上述した対向歯式の回転伝達機構を適用し、パンチ機構部Ａ、Ｂを有し、シート材に対して例えば２孔を穿孔するか、４孔を穿孔するかの切替を可能としたシート材穿孔装置に係る発明を出願した（特許文献２）。具体的には、図１に示すように、回転軸１４２と、回転軸１４２に設けられた駆動歯車１４３と、回転軸１４２に回転自在かつ回転軸方向に移動可能に設けられた従動歯車１４４と、従動歯車１４４を駆動歯車１４３に向かって付勢する付勢手段１４１Ａとを有し、駆動歯車１４３と従動歯車１４４には回転軸方向に対向して噛み合い可能かつラチェット機構を発現する傾斜を備えた歯１４３Ａ、１４４Ａが形成されており、一方向の回転では歯１４３Ａ、１４４Ａにより従動歯車１４４が駆動歯車１４３に対して噛み合い、他方向の回転では歯１４３Ａ、１４４Ａの傾斜により従動歯車１４４が駆動歯車１４３から回転軸１４２上を離間移動される、回転伝達装置を構成した。
【０００４】
そして、該回転伝達装置の駆動歯車１４３および従動歯車１４４の外周部に形成された歯筋１４３ａ、１４４ａに対し、連結歯車４Ａ、４Ｂを介して２組のパンチ機構部Ａ、Ｂが連結される。具体的には、従動歯車１４４には連結歯車４Ａを介してパンチ機構部Ａが、駆動歯車１４３には連結歯車４Ｂを介してパンチ機構部Ｂが連結される。この構成により、回転軸１４２の一方向の回転では従動歯車１４４が駆動歯車１４３に対して噛み合ってパンチ機構部Ａ、Ｂを同時駆動でき、他方向の回転では従動歯車１４４が駆動歯車１４３から離間移動されてパンチ機構部Ａは駆動されずにパンチ機構部Ｂのみを片側駆動できる。したがって、パンチ機構部Ａ、Ｂそれぞれに２個のパンチを具備することで、シート材に対して例えば２孔を穿孔するか、４孔を穿孔するかを切替可能なシート材穿孔装置となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２８７６０２号
【特許文献２】特願２０１０−１９９９４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した回転伝達装置を用いたシート材穿孔装置では、駆動歯車１４３に対して従動歯車１４４を噛み合わせてパンチ機構部Ａ、Ｂを同時駆動すると、所定の待機位置にあったパンチ機構部Ａ、Ｂは、シート材穿孔位置を経て再び所定の待機位置へ停止することになる。このとき、パンチ機構部Ｂは、所定の駆動トルクで回転される駆動歯車１４３側に連結されているため、一連の動作を高速で行った場合であっても特に問題を生じることはない。ところが、駆動歯車１４３が噛み合うことで回転されていた従動歯車１４４は、一連の動作が高速になった場合、パンチ機構部Ａ側に生じる慣性力により駆動歯車１４３よりも回転が先行してしまう可能性があった。
【０００７】
仮に、従動歯車１４４の回転が例えば慣性により駆動歯車１４３よりも先行するようになると、従動歯車１４４の歯１４４Ａが駆動歯車１４３の歯１４３Ａを乗り越して歯跳びを生じてしまい、ラチェット機構としての機能が損なわれることになる。こうなると、パンチ機構部Ａ、Ｂの相対的な位置関係がずれてしまい、パンチ機構部Ａ、Ｂのどちらか一方が所定の待機位置に停止されなくなってしまう。
また、一連の動作中、何らかの原因によりパンチ機構部Ａが異常停止すると、ラチェット機構の特性上、パンチ機構部Ａの所定の待機位置への復帰を駆動歯車１４３の逆回転によって行うことはできない。
【０００８】
本発明の目的は、上述した回転伝達装置におけるラチェット機構の歯跳びの問題が解決できる簡易な機械的構造でなる回転伝達装置を提供し、および該回転伝達装置を用いたシート材穿孔装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上述した回転伝達装置における問題に鑑みて、従動歯車の駆動歯車からの離間移動を所定期間において阻止する移動制限手段を設けることで、上述した従動歯車の過回転による歯跳び現象を阻止できることを見出し本発明に到達した。
【００１０】
すなわち本発明の回転伝達装置は、回転軸と、該回転軸に設けられた駆動歯車と、前記回転軸に回転自在かつ前記回転軸方向に移動可能に設けられた従動歯車と、該従動歯車を前記駆動歯車に向かって付勢する付勢手段とを有し、前記駆動歯車と前記従動歯車には前記回転軸方向に対向して噛み合い可能かつラチェット機構を発現する傾斜を備えた歯が形成されており、一方向の回転では前記歯により前記従動歯車が前記駆動歯車に対して噛み合い、他方向の回転では前記歯の傾斜により前記従動歯車が前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動される回転伝達装置であって、所定期間において前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止する移動制限手段を有する、回転伝達装置である。
【００１１】
本発明においては、前記従動歯車は歯筋が形成された外周部を有し、該外周部の歯筋に対して噛み合い可能な連結歯車を有することができる。
【００１２】
また、前記連結歯車は外周に部分的に切り欠きが形成された回転板を自らの軸に有し、該回転板を前記移動制限手段として、前記切り欠きに対応する前記連結歯車の回転角度範囲外においては前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止し、前記連結歯車の回転角度範囲内においては前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を可能とすることができる。
【００１３】
上述した本発明の回転伝達装置を用い、穿孔数の切り替えが可能な本発明のシート材穿孔装置を得ることができる。
すなわち本発明のシート材穿孔装置は、回転軸と、該回転軸に設けられた駆動歯車と、前記回転軸に回転自在かつ前記回転軸方向に移動可能に設けられた従動歯車と、該従動歯車を前記駆動歯車に向かって付勢する付勢手段と、所定期間において前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止する移動制限手段とを有し、前記駆動歯車と前記従動歯車には前記回転軸方向に対向して噛み合い可能かつラチェット機構を発現する傾斜を備えた歯が形成されており、一方向の回転では前記歯により前記従動歯車が前記駆動歯車に対して噛み合い、他方向の回転では前記歯の傾斜により前記従動歯車が前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動される回転伝達装置を備えており、前記従動歯車にパンチ機構部Ａが連結され、前記駆動歯車にパンチ機構部Ｂが連結され、前記回転伝達装置における一方向の回転により前記パンチ機構部Ａ、Ｂが同時駆動され、他方向の回転により前記パンチ機構部Ａが駆動される、シート材穿孔装置である。
【００１４】
本発明においては、前記パンチ機構部Ａ、Ｂそれぞれに２個のパンチを具備し、かつ前記パンチ機構部Ａのパンチを両端側に配置し、前記パンチ機構部Ａ、Ｂの同時駆動により４孔を、前記パンチ機構部Ａの片側駆動により２孔の穿孔を可能とする、シート材穿孔装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の回転伝達装置は、所定期間においては回転伝達が確実となり、かつ不要な離間移動が防止される。これにより、従動歯車の歯が駆動歯車の歯に乗り上げて生じる上述したラチェット機構の歯跳びの問題が解決できる。
【００１６】
本発明の回転伝達装置を上述したパンチ機構部Ａ、Ｂを有するシート材穿孔装置に適用することで、パンチ機構部Ａ、Ｂの同時駆動中の、もしくはパンチ機構部Ｂのみの片側駆動中の、上述したラチェット機構の歯跳びが確実に防止されたシート材穿孔装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】特許文献２に記載する回転伝達装置の一構成を示す図である。
【図２】本発明の回転伝達装置における移動制限手段の構成例の模式図である。
【図３】本発明の回転伝達装置となる一構成を模式的に示す図である。
【図４】図３に示す駆動歯車と従動歯車の噛み合い部分を拡大した図である。
【図５】本発明のシート材穿孔装置となる一構成の平面図と正面図である。
【図６】２組のパンチ機構部Ａ、Ｂを待機位置から同時駆動してシート材に４孔を穿孔した状態を示す図である。
【図７】パンチ機構部Ｂを待機位置から駆動してシート材に２孔を穿孔した状態を図４（ｂ）と反対方向の視点から示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の回転伝達装置における重要な特徴は、基本構成として、回転軸と、該回転軸に設けられた駆動歯車と、前記回転軸に回転自在かつ前記回転軸方向に移動可能に設けられた従動歯車と、該従動歯車を前記駆動歯車に向かって付勢する付勢手段とを具備する回転伝達装置において、所定期間において前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止する移動制限手段を設けたことである。
【００１９】
まず、上述の基本構成における各要素について説明する。
回転軸は、駆動源に対して連結し、駆動源の駆動方向の切替に対応して双方向に回転可能な構成を有する機械的構成である。したがって、回転軸は、例えば、駆動源がモータなどの回転駆動源であれば、その回転運動をギヤなどの機械要素を有して自らの回転運動にできる軸構成であればよい。また、駆動源がシリンダなどの直線駆動源であれば、その直線運動をラックピニオンやクランクなどの機械的機構を有して自らの回転運動にできる軸構成であればよい。
【００２０】
駆動歯車は、前記回転軸に対して固定的に設けられる歯車であり、該回転軸と一体に形成されていてもよく、該回転軸と同じ回転軸心を有して双方向に回転可能に構成される。駆動歯車には、回転軸方向に対向して従動歯車と噛み合い可能で、かつ従動歯車との間でラチェット機構を発現する傾斜を備えた歯が形成されている。そして、該歯は、従動歯車と連結する回転方向において前側となる前歯面および後側となる後歯面とで形成することができる。前記傾斜は後歯面を含む平面と駆動歯車の回転中心と直行する平面とでなす角度に対応し、該角度は噛み合い角度をもたせるために２０度以上とし、乗り上げ時の付勢手段からの付勢力を過剰に増大させないために５０度以下とすることが望ましい。また、前歯面を含む平面と駆動歯車の回転中心と直行する平面とでなす傾斜角は、該傾斜角が小さくなるに連れて伝達効率が低下するため、７０〜１１０度であることが望ましい。
【００２１】
前記歯の傾斜角は、７０度以上であれば９０度からの角度差分で生じる歯面間の滑りが低減して効率のよい回転伝達が可能となり、１１０度以下であれば歯先の肉厚が確保できて歯先が欠損するようなことがない。この傾斜角は、理想的には９０度近傍がよく、互いの歯の接触摩擦による影響がなくなって高効率の回転伝達が可能となる。
【００２２】
従動歯車は、自らが駆動歯車に対して連結したときに駆動歯車の回転運動を自らの回転運動として受けることができる構成を有する歯車である。従動歯車は、駆動歯車に形成されている歯に対応する歯を有しており、回転軸の一方向の回転では前記歯により前記駆動歯車に対して噛み合い、他方向の回転では前記歯の傾斜により前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動することができる。
【００２３】
こうした駆動歯車と従動歯車の特殊な連結関係は、例えば、駆動歯車には回転軸心の周りに円環状に複数の歯を形成し、従動歯車には駆動歯車の歯形状に対応するように歯を形成することにより、回転軸の一方向の回転で噛み合って接触する歯面間で、駆動歯車から従動歯車への回転伝達を可能とする構成にできる。加えて、上述した傾斜を備えて互いの歯を形成することにより、回転軸の他方向の回転では駆動歯車の歯が従動歯車の歯を乗り越えることができて互いの歯が噛み合うことがないため、ラチェット機構を発現させることができる。
【００２４】
付勢手段は、従動歯車を駆動歯車に向かって付勢する手段であり、例えばコイルバネや板バネといった弾性体の反発力を利用して回転軸方向への付勢を可能とする構成が簡便である。この付勢手段により、従動歯車は、駆動歯車からの離間移動が阻止される方向に常時付勢され、駆動歯車に対して常時噛み合う状態になっている。このため、従動歯車と駆動歯車との間でラチェット機構の非回転状態が発現される場合、従動歯車が付勢手段による付勢力に抗して回転軸上を離間移動することで駆動歯車との噛み合いを解消することになる。したがって、前記非回転状態の発現を所望する場合、付勢手段において付勢力は、駆動歯車の回転により該駆動歯車の歯が従動歯車の歯を乗り越えられるように設定される。
【００２５】
次に、本発明の特徴となる従動歯車に係る前記移動制限手段について説明する。
本発明において、前記移動制限手段は、所定期間において、前記付勢手段のように従動歯車を駆動歯車に向かって付勢するよりもむしろ、従動歯車の回転軸上の離間移動を阻止するための機能を有する手段であり、従動歯車の駆動歯車からの離間移動をより確実に阻止するための手段である。
【００２６】
すなわち、前記移動制限手段の適用により、所定期間においては前記付勢手段のみに拠る構成よりも従動歯車の駆動歯車に対する噛み合いをより確実にでき、駆動歯車の回転を従動歯車に対してより確実に伝達できる。また、所定期間外においては、回転方向に従う通常のラチェット機構の機能、例えば、従動歯車の駆動歯車からの離間移動を許容して回転伝達を妨げるか、従動歯車の駆動歯車との噛み合い状態を許容して回転伝達を可能にするか、といった機能を発現することができる。
【００２７】
ここで、上述した移動制限手段に適用可能な構成例を挙げて説明しておく。
図２（ａ）は、外周の一部に切欠き６０ｂを形成した回転板６０であって、軸６１により矢印で示す方向に回転可能に軸支されている。なお、回転板６０の回転機構は適宜構成すればよく、ここでは詳細を略す。また、従動歯車４４に関し、図の奥方向が付勢方向となり、手前方向が離間方向となる。
【００２８】
該回転板６０は、回転される切欠き６０ｂの位置と従動歯車４４の後端部４４ｓとの位置関係が重要となる。具体的には、回転軸４２上で付勢手段（図示せず）により付勢されて駆動歯車（図示せず）と噛み合う位置にある従動歯車４４の後端部４４ｓに対して外周部６０ａが当接されるように、かつ、回転板６０の回転により切欠き６０ｂが従動歯車４４の後端部４４ｓの位置に達した場合には、駆動歯車から離間移動した従動歯車４４の後端部４４ｓに対して切欠き４０ｂの辺縁が当接されないように、回転板６０を配置しておく。
【００２９】
さらに、回転板６０の１回転を全期間とし、切欠き６０ｂのない外周部６０ａが従動歯車４４の後端部４４ｓに対して当接する間を所定期間に、切欠き６０ｂが従動歯車４４の後端部４４ｓに位置する間を所定期間外に対応させておく。このように構成した回転板６０であれば、１回転する間に、所定期間に対応する回転板６０の外周部６０ａにおいて従動歯車４４の回転軸４２上の離間移動を阻止する前記移動制限手段としての機能を発現させることができる。
【００３０】
また、図２（ｂ）は、桿状の腕をもつレバー６５であって、軸６６を支点として矢印で示すように揺動可能に軸支されている。なお、レバー６５の揺動機構は適宜構成すればよく、ここでは詳細を略す。また、従動歯車４４に関し、図の奥方向が付勢方向となり、手前方向が離間方向となる。
【００３１】
該レバー６５は、揺動による停止位置と従動歯車４４の後端部４４ｓとの位置関係が重要となる。具体的には、回転軸４２上で付勢手段（図示せず）により付勢されて駆動歯車（図示せず）と噛み合う位置にある従動歯車４４の後端部４４ｓに対し、レバー６５が一方の揺動による停止位置で当接されるように、かつ、他方の揺動による停止位置で当接されないように、レバー６５を配置しておく。このように構成されたレバー６５であれば、レバー６５を一方の揺動による停止位置に保持する間を所定期間に対応させておくことにより、従動歯車４４の回転軸４２上の離間移動を阻止する前記移動制限手段としての機能を発現させることができる。
【００３２】
また、図２（ｃ）は、矢印で示すように回転軸４２方向に往復動可能に構成されたピン６８である。なお、ピン６８の往復動機構は適宜構成すればよく、ここでは詳細を略す。なお、従動歯車４４に関し、図の右方向が付勢方向となり、左方向が離間方向となる。
【００３３】
該ピン６８は、往復動による停止位置と従動歯車４４の後端部４４ｓとの位置関係が重要となる。具体的には、回転軸４２上で付勢手段（図示せず）により付勢されて駆動歯車（図示せず）と噛み合う位置にある従動歯車４４の後端部４４ｓに対し、ピン６８が往動（図中においては前進）による停止位置で当接されるように、かつ、復動（図中においては後進）による停止位置で当接されないように、ピン６８を配置しておく。このように構成されたピン６８であれば、ピン６８を往動による停止位置に保持する間を所定期間に対応させておくことにより、従動歯車４４の回転軸４２上の離間移動を阻止する前記移動制限手段としての機能を発現させることができる。
【００３４】
本発明の回転伝達装置を、図２（ａ）に示す外周の一部に切欠き６０ｂを形成した円板６０を適用し、具体的に構成した一例を図３、図４に示す。
図３に示す回転伝達装置は、回転軸４２と、該回転軸４２に設けられた駆動歯車４３と、回転軸４２に回転自在かつ回転軸４２方向に移動可能に設けられた従動歯車４４と、該従動歯車４４を駆動歯車４３に向かって付勢する付勢手段となるバネ４１Ａとを有する。また、駆動源であるモータ９は両端がフレーム８に固設され、モータ９の出力軸に固設されたギヤ１０が、軸７３に軸支されたギヤを介し、１本の回転軸４２の一端に固設されたギヤ７２に連結される。
【００３５】
駆動歯車４３は、回転軸４２方向に突出する歯４３Ａを有し、モータ９の駆動方向の切替に対応して双方向に回転可能になっている。また、従動歯車４４は、駆動歯車４３の歯４３Ａに対して噛み合い可能に回転軸４２方向に突出して形成された歯４４Ａを有し、バネ４１Ａの弾性力により駆動歯車４３側に向かって付勢される。これらの歯４３Ａ、４４Ａは、図４に示すように、回転軸４２を中心として円環状に複数形成されており、駆動歯車４３の歯４３Ａは、従動歯車４４が連結可能な回転方向において前側となる前歯面４３Ａａおよび後側となる後歯面４３Ａｂが主たる２面となる歯形状を有する。
【００３６】
さらに、歯４３Ａにおいて、主たる２面がなす歯先の向きに係る傾斜、すなわち前歯面４３Ａａを含む平面と駆動歯車４３の回転中心となる回転軸４２が直交する平面とでなす傾斜角は９０度に形成され、同様に後歯面４３Ａｂを含む平面がなす傾斜角は６０度に形成される。また、従動歯車４４の歯４４Ａにおいても同様に、歯面４４Ａａ、４４Ａｂに係る傾斜角は駆動歯車４３の歯４３Ａに対応して形成される。
【００３７】
また、駆動歯車４３および従動歯車４４の外周部には歯筋４３ａ、４４ａが形成され、各々の歯筋４３ａ、４４ａは軸１２Ａ、１２Ｂに軸支された連結歯車４Ａ、４Ｂに対して噛み合い連結される。そして、連結歯車４Ａ、４Ｂには、軸１２Ａ、１２Ｂから半径方向に所定量離間された位置に、連接アーム６Ａ、６Ｂが連結された駆動ピン１３Ａ、１３Ｂが設けてある。したがって、駆動歯車４３の回転により連結歯車４Ａが回転され、従動歯車４４の回転により連結歯車４Ｂが回転され、これら連結歯車４Ａ、４Ｂの回転によりクランク機構が発現されて連接アーム６Ａ、６Ｂは直動しながらも揺動する運動を行うことができる。
【００３８】
駆動歯車４３が静止状態にある場合、図３、図４に示すように互いの歯４３Ａ、４４Ａが、バネ４１Ａの弾性力により見掛け上は噛み合った状態にある。この状態からモータ９を一方または他方へ回転すると、モータ９の回転はギヤ１０、７１、７２を介して回転軸４２へ伝達され、さらに回転軸４２に設けられた駆動歯車４３に対して一方または他方への回転として伝達される。
【００３９】
一方の回転により駆動歯車４３が実線で示す矢印方向に回転した場合、駆動歯車４３の歯４３Ａは対応する従動歯車４４の歯４４Ａとの接触を強める方向に挙動し、互いの歯４３Ａ、４４Ａの歯面間の圧接力が増して噛み合いがより強固となる。したがって、駆動歯車４３の実線で示す矢印方向への回転が従動歯車４４に対して伝達され、さらに従動歯車４４の回転により連結歯車４Ｂに対して回転が伝達される。この場合、駆動歯車４３および従動歯車４４が同時駆動するため、回転伝達される連結歯車４Ａ、４Ｂもまた同時駆動することとなる。
【００４０】
また、他方の回転により駆動歯車４３が破線で示す矢印方向に回転した場合、駆動歯車４３の歯４３Ａは対応する従動歯車４４の歯４４Ａから離間する方向に挙動し、終には互いの歯４３Ａ、４４Ａに傾斜を有するために駆動歯車４３の歯４３Ａが従動歯車４４の歯４４Ａに乗り上げて乗り越すこととなる。したがって、互いの歯４３Ａ、４４Ａの噛み合いが解消されて、駆動歯車４３の破線で示す矢印方向への回転が従動歯車４４に対して伝達されず、当然ながら連結歯車４Ｂに対しても回転が伝達されない。すなわち、一方の回転伝達を可能とし他方の回転伝達を不可能とするラチェット機構が発現される。
【００４１】
上述の回転伝達を可能とする回転伝達装置に対し、本発明の特徴となる従動歯車４４の移動制限手段として、連結歯車４Ａの軸１２Ａに対して図２（ａ）に示す外周に部分的に切欠き６０ｂが形成された回転板６０を設け、該回転板６０の１回転を連結歯車４Ａの１回転に対応させている。なお、軸１２Ａが図２（ａ）に示す軸６１に対応する。
【００４２】
図３に示す連結歯車４Ａの１回転が連接アーム６Ａ側の１動作に対応するクランク機構においては、例えば連接アーム６Ａ側を確実に動作させたい場合はこの間を所定期間と考えて、回転板６０の外周部６０ａが従動歯車４４の後端部４４ｓに対して当接できるように回転板６０を配置することで、本発明の作用効果が得られる。つまり、この構成により、連接アーム６Ａ側が動作状態にある間は、連結歯車４Ａに同期回転する回転板６０の外周部６０ａが従動歯車４４の後端部４４ｓに当接し、従動歯車４４の回転軸４２上の離間移動が阻止されて従動歯車４４の噛み合いが維持される。したがって、連結歯車４Ａの回転が維持されるため、連接アーム６Ａ側の動作を確実にできる。
【００４３】
また、例えば連接アーム６Ａ側を動作させずに静止状態を維持したい待機位置にある場合などでは、前記所定期間外としておけばよい。具体的には、回転板６０の切欠き６０ｂが従動歯車４４の後端部４４ｓの位置となるように回転板６０を配置すればよい。この構成により、連接アーム６Ａ側が静止状態にある間は、これに連結する連結歯車４Ａも回転していないため、回転板６０の外周部６０ａが従動歯車４４の後端部４４ｓに当接することがなく、従動歯車４４の駆動歯車４３からの離間移動を妨げない状態が維持される。したがって、この状態で駆動歯車４３が従動歯車４４との噛み合いを解消する方向に回転すると、従動歯車４４が回転軸４２上を離間移動できて連結歯車４Ａに対して回転伝達されないため、連接アーム６Ａ側の動作を起動することがない。
【００４４】
以上より、本発明の回転伝達装置によれば、駆動歯車に噛み合って回転する従動歯車は移動制限手段によって回転軸上の離間移動が物理的に阻止されているため、たとえ回転中に慣性力などの負荷変動が作用したとしても、従動歯車の歯が駆動歯車の歯を乗り越すような歯跳びを生じることがない。また、何らかの原因により回転中に従動歯車に連結する上述の連結歯車４Ａや連接アーム６Ａなどが異常停止した場合であっても、従動歯車と駆動歯車の噛み合いが維持されているため、駆動歯車の逆回転により従動歯車を回転して異常停止からの復帰を行うことが可能となる。
【００４５】
上述した本発明の回転伝達装置を用い、穿孔数の切り替えが可能な本発明のシート材穿孔装置を得ることができる。
具体的には、回転軸と、該回転軸に設けられた駆動歯車と、前記回転軸に回転自在かつ前記回転軸方向に移動可能に設けられた従動歯車と、該従動歯車を前記駆動歯車に向かって付勢する付勢手段と、所定期間において前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止する移動制限手段とを有し、前記駆動歯車と前記従動歯車には前記回転軸方向に対向して噛み合い可能かつラチェット機構を発現する傾斜を備えた歯が形成されており、一方向の回転では前記歯により前記従動歯車が前記駆動歯車に対して噛み合い、他方向の回転では前記歯の傾斜により前記従動歯車が前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動される、上述した本発明の回転伝達装置を備える。
【００４６】
その上で、２つのパンチ機構部Ａ、Ｂを具備し、前記従動歯車にパンチ機構部Ａが連結され、前記駆動歯車にパンチ機構部Ｂが連結され、前記回転伝達装置における一方向の回転により前記パンチ機構部Ａ、Ｂが同時駆動され、他方向の回転により前記パンチ機構部Ｂが駆動される構成とすることで、シート材穿孔装置を得ることができる。
【００４７】
回転伝達装置側の駆動歯車および従動歯車に対するパンチ機構部Ａ、Ｂの連結は、駆動歯車および従動歯車の外周部に対して歯筋を設け、各々の歯筋に連結する連結歯車を設け、さらに該連結歯車の１回転をパンチ機構部Ａ、Ｂの１動作に対応させるクランク機構を具備する構成が望ましい。これにより、図１を示して説明した本発明の一例となる回転板を適用し、簡易な構成でなる従動歯車の前記移動制限手段を構成できる。
【００４８】
上述の構成を有した上で、例えば、前記パンチ機構部Ａ、Ｂそれぞれに２個のパンチを具備し、かつ前記パンチ機構部Ａのパンチを両端側に配置し、前記パンチ機構部Ａ、Ｂの同時駆動により４孔を、前記パンチ機構部Ａの片側駆動により２孔の穿孔を可能とする、２孔と４孔の穿孔数切替機構を有するシート材穿孔装置を得ることができる。このような構成でなるシート材穿孔装置はレシプロ式と称され、複写用紙等を使用する複写機やその後処理装置などの事務機器への搭載は特に好適となる。また、穿孔対象となるシート材は、シート状の形態を有する各種のシート材であってよく、例えば、紙、樹脂、食品、木材、金属、セラミックス、あるいはこれらの複合材等でなるものに適用可能である。
【００４９】
以下、本発明のシート材穿孔装置につき、シート材に対して２孔または４孔の穿孔切替を可能とする構成例を挙げて、説明する。
図５は、本発明の一例となる２組のパンチ機構部Ａ、Ｂを有するシート材穿孔装置１（以下、穿孔装置１という。）であり、図５（ａ）は上方からの視点で、図５（ｂ）はシート材（図示せず）の挿入方向からの視点で、穿孔装置１の待機状態を示す。回転伝達装置の詳細構成については図３を参照する。また、２組のパンチ機構部Ａ、Ｂを図５（ｂ）に示す待機位置から同時駆動してシート材に４孔を穿孔した状態を図６に示し、パンチ機構部Ｂを図５（ｂ）に示す待機位置から駆動してシート材に２孔を穿孔した状態を図５（ｂ）と反対方向の視点から図７に示す。
【００５０】
図１に示す穿孔装置１は、梃子クランク機構により穿孔駆動を行う２組のパンチ機構部Ａ、Ｂとダイフレーム２０がシート材搬送方向との直交方向に互いに平行に配置され、その一端側に回転伝達装置Ｃが配置される。なお、穿孔対象となるシート材はダイフレーム２０とパンチフレーム７でなすパンチ列に沿った狭隘な空間に挿入され、このパンチ列方向がすなわちシート材幅方向に対応する。
【００５１】
回転伝達装置Ｃは、図３に示す構成であって、回転軸４２と、該回転軸４２に設けられた駆動歯車４３と、回転軸４２に回転自在かつ回転軸４２方向に移動可能に設けられた従動歯車４４と、該従動歯車４４を駆動歯車４３に向かって付勢する付勢手段となるバネ４１Ａとを有し、従動歯車４４の移動制限手段として外周に部分的に切欠き６０ｂが形成された回転板６０が従動歯車４４に連結する連結歯車４Ａの軸１２Ａに対して設けてある。そして、該回転板６０は、穿孔装置１が穿孔前の待機状態にあるとき、従動歯車４４が回転軸４２上を移動しても切欠き６０ｂが従動歯車４４の後端部４４ｓに対して干渉しない位置に配置されている。また、モータ９の両端はフレーム８に固設され、モータ９の出力軸に固設されたギヤ１０が、軸７３に軸支されたギヤを介し、回転軸４２の一端に固設されたギヤ７２に連結される。
【００５２】
各パンチ機構部Ａ、Ｂは、シート材に穿孔するための２個のパンチと、これを穿孔駆動する梃子クランク機構を備え、回転伝達装置Ｃにおける駆動歯車４３と従動歯車４４に対して各々が連結歯車４Ａ、４Ｂにより連結される。各々の連結歯車４Ａ、４Ｂは、連接アーム６Ａ、６Ｂと駆動ピン１２Ａ、１３Ｂとの関係により、回転伝達装置Ｃからの出力として伝達された回転駆動力を梃子クランク機構に対する入力に変換するためのクランクギヤ機能が発現される。
【００５３】
前記パンチ機構部Ａは、連接アーム６Ａの長手方向となるシート材幅方向に沿って２個のパンチ２Ａａ、２Ａｂが付設され、ダイフレーム２０にシート材幅方向に沿って設けた４個のダイ孔のうちの２個のダイ孔３Ａａ、３Ａｂと噛み合うことで、シート材に対して２孔の穿孔が可能である。同様に、前記パンチ機構部Ｂは、連接アーム６Ｂの長手方向に沿ってパンチ２Ａａ、２Ａｂとは異なる位置に２個のパンチ２Ｂａ、２Ｂｂが付設され、前記４個のダイ孔のうちの２個のダイ孔３Ｂａ、３Ｂｂと噛み合うことで、シート材のパンチ機構部Ａによる穿孔位置とは異なる位置に対して２孔の穿孔が可能である。
【００５４】
上述の構成を有する穿孔装置１において、回転伝達装置Ｃは、パンチ機構部Ａ、Ｂを同時駆動するか、あるいはパンチ機構部Ｂを駆動するかを、モータ９の駆動方向の切替により決定できる機械的機構となる。具体的には、パンチ機構部Ａ、Ｂの同時駆動は、モータ９が図３において実線で示す矢印方向すなわち駆動歯車４３と従動歯車４４の噛み合い状態を維持できる方向へ回転した場合に実現できる。モータ９の回転は各部材を介して駆動歯車４３に伝達される。そして、駆動歯車４３の回転は、連結歯車４Ｂに対して歯筋４３ａにより伝達され、同時に、従動歯車４４に対して互いの歯４３Ａ、４４Ａの噛み合いにより伝達され、さらに連結歯車４Ａに対して歯筋４４ａにより伝達され、連結歯車４Ａが回転する。
【００５５】
このとき、連結歯車４Ａの回転により、該連結歯車４Ａと同軸１２Ａ上に設けられた回転板６０もまた回転し、該回転板６０の切欠き６０ｂに代わって外周部６０ａが従動歯車４４の後端部４４ｓに対して当接可能な位置にくる。これにより、連結歯車４Ａが３６０度回転して回転板６０の切欠き６０ｂが当初の待機位置へ戻る所定期間において、たとえ従動歯車４４が回転軸４２上を移動して駆動歯車４３から離間しようとしても後端部４４ｓが回転板６０の外周部６０ａに対して当接して離間移動が阻止される。したがって、前記所定期間において駆動歯車４３に対する従動歯車４４の噛み合いが確実に維持できる。なお、前記所定期間外となる待機状態においては、切欠き６０ｂにより従動歯車４４の後端部４４ｓに対して回転板６０が干渉しないため、従動歯車４４の回転軸４２上の移動は阻止されることがない。
【００５６】
また、連結歯車４Ａに連結するパンチ機構部Ａは、連結歯車４Ａが回転する前記所定期間は穿孔駆動することになるが、過負荷などの不具合により異常停止を起こす場合が想定される。このような場合であっても、回転板６０の外周部６０ａが従動歯車４４の後端部４４ｓに対して当接可能に位置しているため、モータ９を逆方向に回転することで待機位置へ復帰させることができる。これは、従動歯車４４が回転軸４２上を移動して駆動歯車４３から離間しようとしても、回転板６０の外周部６０ａが当接することで従動歯車４４の離間移動が阻止され、駆動歯車４３に対する従動歯車４４の噛み合いが維持され解消されないからである。
【００５７】
上述のように駆動歯車４３および従動歯車４４に伝達された回転は、歯筋４３ａ、４４ａを介して連結歯車４Ａ、４Ｂに伝達され、軸１２Ａ、１２Ｂから離間して設けられた駆動ピン１３Ａ、１３Ｂを所定の回転半径で回転軌跡を描くように回転運動させる。これによりクランク機構が発現され、駆動ピン１３Ａ、１３Ｂの回転運動が連接アーム６Ａ、６Ｂの直線運動に変換されてパンチ機構部Ａ、Ｂを同時駆動する。
【００５８】
また、パンチ機構部Ｂのみの片側駆動は、図３において破線で示す矢印方向すなわち駆動歯車４３と従動歯車４４の噛み合い状態を解消可能な方向へモータ９が回転した場合に行われる。当該回転は、各部材を介して駆動歯車４３に対しては伝達されるものの、歯４３Ａ、４４Ａの噛み合いが傾斜により維持できずに解消されるため従動歯車４４に対しては伝達されない。したがって、駆動歯車４３に伝達された回転が歯筋４３ａで連結する連結歯車４Ｂにのみ伝達され、駆動ピン１３Ｂのみを上述のように回転運動させる。これにより、クランク機構が発現され、駆動ピン１３Ｂの回転運動が連接アーム６Ｂの直線運動に変換されてパンチ機構部Ｂに限り片側駆動する。
【００５９】
次に、パンチ機構部Ａ、Ｂの構成に関して説明する。
パンチ機構部Ａは、回転伝達装置Ｃの従動歯車４４と連結する連結歯車４Ａに対して駆動ピン１３Ａにより連接アーム４Ａを連結し、該連接アーム４Ａに伝達された駆動力が入力となって梃子クランク機構により穿孔駆動する。同様に、パンチ機構部Ｂは、回転伝達装置Ｃの駆動歯車４３と連結する連結歯車４Ｂに対して駆動ピン１３Ｂにより連接アーム４Ｂを連結し、該連接アーム４Ｂに伝達された駆動力が入力となって梃子クランク機構により穿孔駆動する。
【００６０】
パンチ機構部Ａ、Ｂを穿孔駆動する梃子クランク機構は、回転運動するクランク部材となる連結歯車４Ａ、４Ｂと、一端が揺動可能となるように他端をピン１４で軸支した梃子部材となる揺動アーム５Ａ、５Ｂと、揺動アーム５Ａと連結歯車４Ａとを連結するとともにパンチ機構部Ａ側のパンチ２Ａａ、２Ａｂが付設された連接部材となる連接アーム６Ａ、および揺動アーム５Ｂと連結歯車４Ｂとを連結するとともにパンチ機構部Ｂ側のパンチ２Ｂａ、２Ｂｂが付設された連接部材となる連接アーム６Ｂと、シート材のシート面に対向配置したパンチフレーム７と、これら部材を繋ぐ前記ピン１４およびピン１５Ａ、１５Ｂによって構成される。
【００６１】
連結歯車４Ａ、４Ｂは、上述したように駆動ピン１３Ａ、１３Ｂの回転運動を連接アーム６Ａ、６Ｂの直線運動に変換するクランクとしての機能を有する。
連接アーム６Ａ、６Ｂは、連結歯車４Ａ、４Ｂに具備する駆動ピン１３Ａ、１３Ｂに対して連結し、かつ、ピン１５Ａ、１５Ｂにより揺動アーム５Ａ、５Ｂに対して連結し、ダイ孔３Ａａ、３Ａｂの孔列方向に沿うように配置される。この構成により、連接アーム６Ａ、６Ｂは、連結歯車４Ａ、４Ｂの駆動ピン１３Ａ、１３Ｂと揺動アーム５Ａ、５Ｂとを連結しながら、駆動ピン１３Ａ、１３Ｂおよびピン１５Ａ、１５Ｂの個所を揺動支点として揺動可能となる。したがって、連接アーム６Ａ、６Ｂは、梃子クランク機構をなす連接棒としての機能を有することができる。
【００６２】
揺動アーム５Ａ、５Ｂは、パンチフレーム７で軸支したピン１４に対して一端を固設し、他端はピン１５Ａ、１５Ｂにより連接アーム６Ａ、６Ｂに対して連結する。そして、ピン１４をパンチフレーム７で支持して回転可能になす。この構成により、揺動アーム５Ａ、５Ｂは、ピン１４を揺動支点として揺動可能となる。したがって、揺動アーム５Ａ、５Ｂは、梃子クランク機構をなす梃子としての機能を有することができる。なお、揺動アーム５Ａ、５Ｂの一端の支持は、梃子クランク機構をなす固定リンクとしての機能を有する後述のいずれかの構成を利用して行えばよい。
【００６３】
前記固定リンクの機能は、パンチフレーム７により揺動アーム５Ａ、５Ｂの一端を支持し、フレーム８に固設した軸１２Ａ、１２Ｂにより連結歯車４Ａ、４Ｂを軸支し、かつ、パンチフレーム７とフレーム８とを一体に組み立てる構造体によって得られる。さらに、ダイフレーム２０もまた、パンチフレーム７と一体に組み立てることで固定リンクとしての機能を有することができる。なお、パンチフレーム７とダイフレーム２０は、パンチ機構部Ａ、Ｂで共有可能に構成できる。これらパンチフレーム７、フレーム８、ダイフレーム２０は、構造体として一体化することができる。
【００６４】
また、前記ピン１４には、揺動アーム５Ａと一体となって同期回転するディテントカム５０Ａ、および揺動アーム５Ｂと一体となって同期回転するディテントカム５０Ｂが固設される。また、パンチフレーム７には、ディテントカム５０Ａ、５０Ｂに形成したそれぞれの凹部に対し、それぞれ嵌り込み可能な凸部を有してなるディテントバネ５１Ａ、５１Ｂが固設される。この構成により、ピン１４の移動により、ディテントバネ５１Ａ、５１Ｂの凸部いずれかが、もしくはいずれもが、ディテントカム５０Ａ、５０Ｂの凹部に嵌り込む位置関係となった場合は、凸部が凹部から離脱できる程の駆動力がピン１４に作用しない限り、揺動アーム５Ａ、５Ｂはその位置から揺動できずに振れ止めされる。したがって、揺動アーム５Ａ、５Ｂと連結する連接アーム６Ａ、６Ｂ、さらにこれに連結する連結歯車４Ａ、４Ｂもまた振れ止めされる。
【００６５】
穿孔装置１では、上述のように連接アーム６Ａに対して２個のパンチ２Ａａ、２Ａｂが付設され、連接アーム６Ｂに対して２個のパンチ２Ｂａ、２Ｂｂが付設される。パンチ２Ａａ、２Ａｂはその刃先と反対側の一端に設けたパンチ取付部３０Ａａ、３０Ａｂに対してパンチピン３１Ａａ、３１Ａｂが貫通して固設される。パンチ２Ｂａ、２Ｂｂに対するパンチ取付部３０Ｂａ、３０Ｂｂおよびパンチピン３１Ｂａ、３１Ｂｂの関係も同様である。そして、パンチ取付部３０Ａａ、３０Ａｂは、連接アーム６Ａに設けた２個の長孔１７Ａａ、１７Ａｂを連通する係止ピン１８Ａａ、１８Ａｂが貫通することで係止される。同様に、パンチ取付部３０Ｂａ、３０Ｂｂは、連接アーム６Ｂに設けた２個の長孔１７Ｂａ、１７Ｂｂを連通する係止ピン１８Ｂａ、１８Ｂｂが貫通することで係止される。
【００６６】
また、それぞれのパンチ２Ａａ、２Ａｂ、２Ｂａ、２Ｂｂは、パンチフレーム７に設けたパンチ案内部１６Ａａ、１６Ａｂ、１６Ｂａ、１６Ｂｂに挿入され、これにより穿孔方向および離間方向に移動自在に案内される。なお、連接アーム６Ａ、６Ｂに設けた長孔１７Ａａ、１７Ａｂ、１７Ｂａ、１７Ｂｂには、それぞれ連結歯車４Ａ、４Ｂ側に近づくにしたがって傾斜角度が大きくなるように、それぞれに好適となる所定の傾斜が設けられている。
【００６７】
連接アーム６Ａ、６Ｂが穿孔方向へ接近するとき、揺動する連接アーム６Ａ、６Ｂはシート材に対して平行を維持しながら移動することがないため、シート材とそれぞれのパンチ２Ａａ、２Ａｂ、２Ｂａ、２Ｂｂの刃先との距離は、連接アーム６Ａ、６Ｂの長手方向における付設位置によって差を生じる。そこで、それぞれのパンチ２Ａａ、２Ａｂ、２Ｂａ、２Ｂｂの穿孔方向への移動量を同等量に近似するために、当該付設位置における差分に対応して長孔１７Ａａ、１７Ａｂ、１７Ｂａ、１７Ｂｂの傾斜角度を調整することが望ましい。
【００６８】
以上より、穿孔装置１のパンチ機構部Ａでは、連結歯車４Ａ、駆動ピン１３Ａ、連接アーム６Ａ、ピン１５Ａ、揺動アーム５Ａの間を連結し、固定リンクを形成するかのように連結歯車４Ａの回転中心すなわち軸１２Ａ軸心とピン１４軸心との間をパンチフレーム７およびフレーム８とで固定し、この構成により連結歯車４Ａ、連接アーム６Ａ、揺動アーム５Ａの連動によるパンチ２Ａａ、２Ａｂの穿孔駆動が可能となる。同様に、パンチ機構部Ｂでは、連結歯車４Ｂ、駆動ピン１３Ｂ、連接アーム６Ｂ、ピン１５Ｂ、揺動アーム５Ｂの間を連結し、固定リンクを形成するかのように連結歯車４Ｂの回転中心すなわち軸１２Ｂ軸心とピン１４軸心との間をパンチフレーム７およびフレーム８とで固定し、この構成により連結歯車４Ｂ、連接アーム６Ｂ、揺動アーム５Ｂの連動によるパンチ２Ｂａ、２Ｂｂの穿孔駆動が可能となる。
【００６９】
以下、穿孔装置１によるシート材への４孔穿孔について説明する。
モータ９始動前、バネ４１Ａで押圧された従動歯車４４の歯４４Ａは駆動歯車４３の歯４３Ａに対して見掛け上は噛み合い状態にある。この状態から、モータ９が図３に示す実線の矢印方向に回転し始めると、駆動歯車４３と従動歯車４４とが噛み合い状態を維持して実線の矢印方向に同時に回転し始め、さらに連結歯車４Ａ、４Ｂが同時に回転し始める。すると、駆動ピン１３Ａ、１３Ｂが回転運動を開始し、これにより連接アーム６Ａ、６Ｂの直線運動が起動される。このとき、駆動歯車４３と従動歯車４４が十分に噛み合っているため、ディテントバネ５１Ａ、５１Ｂの凸部がディテントカム５０Ａ、５０Ｂの凹部から離脱できるだけの駆動力が伝達される。
【００７０】
連接アーム６Ａ、６Ｂの直線運動が起動されると、該連接アーム６Ａ、６Ｂがパンチの穿孔方向に揺動し始め、シート材のシート面に対して水平状態の姿勢にあった連接アーム６Ａ、６Ｂが駆動ピン１３Ａ、１３Ｂに連結する一端側が駆動ピン１３Ａ、１３Ｂの回転運動に追従するように動作し、シート材から離間する方向に移動する。また、連接アーム６Ａ、６Ｂの揺動アーム５Ａ、５Ｂにピン１５Ａ、１５Ｂで連結された他端側に着目すると、揺動アーム５Ａ、５Ｂのピン１５Ａ、１５Ｂ側がピン１４を揺動支点として穿孔方向と交差する方向に移動するため、連接アーム６Ａ、６Ｂのピン１５Ａ、１５Ｂ側が、あたかも揺動アーム５Ａ、５Ｂの移動に追従するかのように動作し、シート材に近づく方向へ移動する。そして、連結歯車４Ａ、４Ｂが回転を継続すると、駆動ピン１３Ａ、１３Ｂが最上点の位置を通過し、連結歯車４Ａ、４Ｂが穿孔前の待機状態から１２０度ほど回転した位置に達する。
【００７１】
このとき、パンチ機構部Ａでは、揺動アーム５Ａ側に位置するパンチ２Ａａは若干シート材へ近づく方向へ移動しており、連結歯車４Ａ側に位置するパンチ２Ａｂは若干シート材から離間する方向へ移動している。この状態から、さらに連結歯車４Ａが回転すると、連接アーム６Ａの駆動ピン１３Ａ側およびピン１５Ａ側がともにシート材に近づく方向に移動するようになるため、２個のパンチ２Ａａ、２Ａｂはともにシート材へ近づく方向へ移動するようになる。これはパンチ機構部Ｂのパンチ２Ｂａ、２Ｂｂも同様である。
【００７２】
さらに連結歯車４Ａ、４Ｂが回転を継続すると、パンチ機構部Ａにおいてはパンチ２Ａａの刃先がダイ孔３Ａａに到達し、次いで連結歯車４Ａが１５０度ほど回転した位置に達する頃にはパンチ２Ａｂの刃先がダイ孔３Ａｂに到達する。この間に、パンチ機構部Ｂにおいてはパンチ２Ｂａの刃先がダイ孔３Ｂａに到達し、パンチ２Ｂｂの刃先がダイ孔３Ｂｂに到達する。そして、連結歯車４Ａ、４Ｂの回転が１７０度を越える頃には、パンチ機構部Ａに具備する２個のパンチ２Ａａ、２Ａｂおよびパンチ機構部Ｂに具備する２個のパンチ２Ｂａ、２Ｂｂにより、シート材への４孔の穿孔が終了する。
【００７３】
この後は、連結歯車４Ａ、４Ｂの回転とともに、連接アーム６Ａ、６Ｂのピン１５Ａ、１５Ｂ側が最下点の位置に達した後にシート材から離間する方向へと移動方向を転じ、４個のパンチ２Ａａ、２Ａｂ、２Ｂａ、２Ｂｂが移動方向を転じるように移動し、終には元あった待機位置へ戻され、シート材に対する４孔穿孔の一連の動作が終了する。
【００７４】
上述した穿孔装置１による４孔の穿孔動作はパンチ機構部Ａ、Ｂの同時駆動による。一方、２孔の穿孔動作はパンチ機構部Ｂの片側駆動による。具体的には、待機状態から、駆動歯車４３と従動歯車４４の噛み合いが解消される図３に破線で示す矢印方向にモータ９を回転し、該回転を従動歯車４４には伝達させずに駆動歯車４３を片側駆動し、従動歯車４４に連結する連結歯車４Ａを回転させずに駆動歯車４３に連結する連結歯車４Ｂに限り回転させることによる。
【００７５】
連結歯車４Ｂに限り回転した場合、パンチ機構部Ｂの連接アーム６Ｂに限り直線運動が起動され、パンチ機構部Ｂ側にのみ駆動力が伝達される。この後のパンチ機構部Ｂの一連の穿孔動作は上述した４孔穿孔時と同様であるため説明を略すが、パンチ機構部Ｂに具備する２個のパンチ２Ｂａ、２Ｂｂが穿孔駆動され、シート材に対して２孔が穿孔される。
【符号の説明】
【００７６】
１：穿孔装置、Ａ，Ｂ：パンチ機構部、Ｃ：回転伝達装置、２Ａａ，２Ａｂ，２Ｂａ，２Ｂｂ：パンチ、３Ａａ，３Ａｂ，３Ｂａ，３Ｂｂ：ダイ孔、４Ａ，４Ｂ：連結歯車、５Ａ，５Ｂ：揺動アーム、６Ａ，６Ｂ：連接アーム、７：パンチフレーム、８：フレーム、９：モータ、１０：ギヤ、１２Ａ，１２Ｂ：軸、１３Ａ，１３Ｂ：駆動ピン、１４：ピン、１５Ａ，１５Ｂ：ピン、１６Ａａ，１６Ａｂ，１６Ｂａ，１６Ｂｂ：パンチ案内部、１７Ａａ，１７Ａｂ，１７Ｂａ，１７Ｂｂ：長孔、１８Ａａ，１８Ａｂ，１８Ｂａ，１８Ｂｂ：係止ピン、２０：ダイフレーム、３０Ａａ，３０Ａｂ，３０Ｂａ，３０Ｂｂ：パンチ取付部、３１Ａａ，３１Ａｂ，３１Ｂａ，３１Ｂｂ：パンチピン、４１Ａ：バネ、４２：回転軸、４３：駆動歯車、４３ａ：歯筋、４３Ａ：歯、４３Ａａ：前歯面、４３Ａｂ：後歯面、４４：従動歯車、４４ａ：歯筋、４４ｓ：後端部、４４Ａ：歯、４４Ａａ，４４Ａｂ：歯面、５０Ａ，５０Ｂ：ディテントカム、５１Ａ，５１Ｂ：ディテントバネ、６０：回転板、６０ａ：外周部、６０ｂ：切欠き、６１軸、６５：レバー、６６：軸、６８：ピン、６９：軸、７１，７２：ギヤ、７３：軸、１０８：フレーム、１０９：モータ、１１０，１１１，１１２：ギヤ、１１３：軸、１４１Ａ：バネ、１４２：回転軸、１４３：駆動歯車、１４３ａ：歯筋、１４３Ａ：歯、１４４：従動歯車、１４４ａ：歯筋、１４４Ａ：歯
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、該回転軸に設けられた駆動歯車と、前記回転軸に回転自在かつ前記回転軸方向に移動可能に設けられた従動歯車と、該従動歯車を前記駆動歯車に向かって付勢する付勢手段とを有し、前記駆動歯車と前記従動歯車には前記回転軸方向に対向して噛み合い可能かつラチェット機構を発現する傾斜を備えた歯が形成されており、一方向の回転では前記歯により前記従動歯車が前記駆動歯車に対して噛み合い、他方向の回転では前記歯の傾斜により前記従動歯車が前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動される回転伝達装置であって、
所定期間において前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止する移動制限手段を有することを特徴とする回転伝達装置。
【請求項２】
前記従動歯車は歯筋が形成された外周部を有し、該外周部の歯筋に対して噛み合い可能な連結歯車を有することを特徴とする請求項１に記載の回転伝達装置。
【請求項３】
前記連結歯車は外周に部分的に切り欠きが形成された回転板を自らの軸に有し、該回転板を前記移動制限手段として、前記切り欠きに対応する前記連結歯車の回転角度範囲外においては前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止し、前記連結歯車の回転角度範囲内においては前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を可能とすることを特徴とする請求項２に記載の回転伝達装置。
【請求項４】
回転軸と、該回転軸に設けられた駆動歯車と、前記回転軸に回転自在かつ前記回転軸方向に移動可能に設けられた従動歯車と、該従動歯車を前記駆動歯車に向かって付勢する付勢手段と、所定期間において前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止する移動制限手段とを有し、前記駆動歯車と前記従動歯車には前記回転軸方向に対向して噛み合い可能かつラチェット機構を発現する傾斜を備えた歯が形成されており、一方向の回転では前記歯により前記従動歯車が前記駆動歯車に対して噛み合い、他方向の回転では前記歯の傾斜により前記従動歯車が前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動される回転伝達装置を備えており、
前記従動歯車にパンチ機構部Ａが連結され、前記駆動歯車にパンチ機構部Ｂが連結され、前記回転伝達装置における一方向の回転により前記パンチ機構部Ａ、Ｂが同時駆動され、他方向の回転により前記パンチ機構部Ｂが駆動されることを特徴とするシート材穿孔装置。
【請求項５】
前記パンチ機構部Ａ、Ｂそれぞれに２個のパンチを具備し、かつ前記パンチ機構部Ａのパンチを両端側に配置し、前記パンチ機構部Ａ、Ｂの同時駆動により４孔を、前記パンチ機構部Ａの片側駆動により２孔の穿孔を可能とすることを特徴とする請求項４に記載のシート材穿孔装置。
【請求項１】
回転軸と、該回転軸に設けられた駆動歯車と、前記回転軸に回転自在かつ前記回転軸方向に移動可能に設けられた従動歯車と、該従動歯車を前記駆動歯車に向かって付勢する付勢手段とを有し、前記駆動歯車と前記従動歯車には前記回転軸方向に対向して噛み合い可能かつラチェット機構を発現する傾斜を備えた歯が形成されており、一方向の回転では前記歯により前記従動歯車が前記駆動歯車に対して噛み合い、他方向の回転では前記歯の傾斜により前記従動歯車が前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動される回転伝達装置であって、
所定期間において前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止する移動制限手段を有することを特徴とする回転伝達装置。
【請求項２】
前記従動歯車は歯筋が形成された外周部を有し、該外周部の歯筋に対して噛み合い可能な連結歯車を有することを特徴とする請求項１に記載の回転伝達装置。
【請求項３】
前記連結歯車は外周に部分的に切り欠きが形成された回転板を自らの軸に有し、該回転板を前記移動制限手段として、前記切り欠きに対応する前記連結歯車の回転角度範囲外においては前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止し、前記連結歯車の回転角度範囲内においては前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を可能とすることを特徴とする請求項２に記載の回転伝達装置。
【請求項４】
回転軸と、該回転軸に設けられた駆動歯車と、前記回転軸に回転自在かつ前記回転軸方向に移動可能に設けられた従動歯車と、該従動歯車を前記駆動歯車に向かって付勢する付勢手段と、所定期間において前記従動歯車の前記回転軸上の離間移動を阻止する移動制限手段とを有し、前記駆動歯車と前記従動歯車には前記回転軸方向に対向して噛み合い可能かつラチェット機構を発現する傾斜を備えた歯が形成されており、一方向の回転では前記歯により前記従動歯車が前記駆動歯車に対して噛み合い、他方向の回転では前記歯の傾斜により前記従動歯車が前記駆動歯車から前記回転軸上を離間移動される回転伝達装置を備えており、
前記従動歯車にパンチ機構部Ａが連結され、前記駆動歯車にパンチ機構部Ｂが連結され、前記回転伝達装置における一方向の回転により前記パンチ機構部Ａ、Ｂが同時駆動され、他方向の回転により前記パンチ機構部Ｂが駆動されることを特徴とするシート材穿孔装置。
【請求項５】
前記パンチ機構部Ａ、Ｂそれぞれに２個のパンチを具備し、かつ前記パンチ機構部Ａのパンチを両端側に配置し、前記パンチ機構部Ａ、Ｂの同時駆動により４孔を、前記パンチ機構部Ａの片側駆動により２孔の穿孔を可能とすることを特徴とする請求項４に記載のシート材穿孔装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２１０６８８（Ｐ２０１２−２１０６８８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７８１２３（Ｐ２０１１−７８１２３）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（３０５０２２５９８）株式会社日立メタルプレシジョン (69)
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（３０５０２２５９８）株式会社日立メタルプレシジョン (69)
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
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