專利名稱：紙片穿孔針結(jié)構(gòu)的制作方法
背景技術(shù)：
非平面穿孔針已被提出并用于紙片穿孔設(shè)備(美國(guó)專利說明書No.4,257,300；4,449,436和4,763,552)。雖然其中一些穿孔操作得令人滿意，但它們需要相當(dāng)大的力去通過一摞紙穿孔。這反過來又要求穿孔部件被制造得可承受這些力。要穿孔的紙堆越大，要求的穿孔力越高。對(duì)于手工操作的穿孔，即個(gè)人得施加穿孔力的情況，這一點(diǎn)尤其顯著。
發(fā)明概述本發(fā)明是現(xiàn)有穿孔技術(shù)的一種改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)穿孔操作所要求的力較小。概括地說，本發(fā)明包括一個(gè)帶有V型槽的穿孔針，調(diào)整槽的尺寸和結(jié)構(gòu)以給紙堆穿孔，紙堆的高度可在一定范圍內(nèi)改變。根據(jù)本發(fā)明，所制造槽的高度大于被穿孔紙堆的最大高度。此外，改動(dòng)了其他傳統(tǒng)穿孔針的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，以制造出所需操作力明顯降低的穿孔針。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是穿孔機(jī)的側(cè)面正視圖，包括本發(fā)明所制造的穿孔針；圖2是本發(fā)明穿孔針的局部放大正視圖；圖3是圖2中穿孔針的仰視圖；圖4是即將穿入一個(gè)多頁(yè)紙堆的本發(fā)明穿孔針的局部放大正視圖；圖5a-5c是顯示第一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)模型關(guān)于加載于穿孔針的力相對(duì)于穿孔針延伸量的曲線圖；圖5d-5f是類似于圖5a-5c的圖，顯示按照本發(fā)明制造的第一個(gè)模型關(guān)于加載力相對(duì)于穿孔針延伸量的關(guān)系；圖6a-6c是與圖5a-5c類似的顯示第二個(gè)現(xiàn)有技術(shù)模型的圖；圖6d-6f是類似于圖5d-5f的顯示按照本發(fā)明制造的第二個(gè)模型的圖；圖7a-7c是與圖5a-5c類似的顯示第三個(gè)現(xiàn)有技術(shù)模型的圖7d-7f是類似于圖5d-5f的顯示按照本發(fā)明制造的第三個(gè)模型的圖；圖8是一個(gè)局部截面示意圖，顯示一個(gè)位于各種延伸位置的現(xiàn)有技術(shù)穿孔針的實(shí)施例；圖9是一個(gè)類似于圖8的視圖，顯示了另一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)穿孔針的實(shí)施例；及圖10是一個(gè)類似于圖8的視圖，顯示了符合本發(fā)明的穿孔針在各種位置時(shí)的穿孔針延伸量。
發(fā)明詳述如圖1所示，本發(fā)明的穿孔機(jī)1包括一個(gè)帶有穿孔基座3的穿孔機(jī)框架2，基座有一個(gè)紙模出口開孔4。穿孔機(jī)框架也包括一個(gè)水平穿孔機(jī)框架部件5和一個(gè)紙厚度限制部件6。這些部件中的每一個(gè)都分別包括一個(gè)穿孔導(dǎo)向開孔7、8，用于安裝穿孔針9，使其沿著穿孔針的縱軸方向運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)向開孔7和8沿著穿孔針9的縱軸方向與紙模出口開孔4軸向?qū)R，穿孔針向下方向的縱向運(yùn)動(dòng)將導(dǎo)致穿孔針運(yùn)動(dòng)進(jìn)入紙出口開孔4。
穿孔針的運(yùn)動(dòng)通過穿孔針驅(qū)動(dòng)部件10來實(shí)現(xiàn)，用樞軸安裝的驅(qū)動(dòng)部件可繞點(diǎn)11旋轉(zhuǎn)。通過施加一個(gè)壓向驅(qū)動(dòng)部件延伸端11的力F，可實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)部件向下方向的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這將導(dǎo)致中間驅(qū)動(dòng)表面12與穿孔針9的第一上端13接合，并使其向下移動(dòng)。
如圖1和4所示，紙厚度限制部件6位于穿孔基座3之上，兩者間的間隔限定了堆厚度為SH的紙堆開口，SH是沿穿孔針縱軸方向測(cè)量的。該堆厚度SH等于多頁(yè)紙堆S的最大厚度，紙堆S將通過穿孔針9打出一個(gè)孔來。
如圖1和4所示，穿孔針9的第二下端14在向下運(yùn)動(dòng)過程中，將從頂部頁(yè)面TS通過直至底部頁(yè)面BS，并進(jìn)入基座部件3的開孔4中，從而穿過紙堆S。在實(shí)踐中，穿孔機(jī)一般包括兩個(gè)或多個(gè)穿孔針，以在紙堆中打出兩個(gè)或多個(gè)孔。出于清楚的目的，在附圖中只顯示了一個(gè)穿孔針。
按照本發(fā)明的技術(shù)，加工穿孔針的下端14的形狀，以限定單個(gè)倒置的V型槽15。該槽包括位于穿孔針直徑相對(duì)的表面上的終止端面16，其垂直于穿孔針縱軸方向成平面延伸。穿孔針主體部分的截面是圓柱形的，至少其下端14處是這樣。V型槽15包括側(cè)平表面17和連接這兩個(gè)側(cè)表面17的上曲面18。帶有周邊的側(cè)表面和曲面一起形成了穿孔針的切割邊19(圖3)。
在打一個(gè)通過最大厚度紙堆的孔的過程中，為降低操作穿孔機(jī)所需要的最大力，已發(fā)現(xiàn)穿孔針下端的結(jié)構(gòu)是很關(guān)鍵的。最重要的是，V型槽15的高度GH需要大于堆開口的高度SH，紙堆S可插入該堆開口以便穿孔。同時(shí)，曲面18所加工形狀的半徑R以及V型槽側(cè)表面17之間的包容角V也是很重要的。
在下述表A中，給出了三個(gè)不同穿孔機(jī)模型槽高度與紙堆高度SH的比率、以及穿孔針的其他尺寸。其給出了原現(xiàn)有技術(shù)模型和符合本發(fā)明的相應(yīng)改制的新模型的信息。此外，表A顯示了原模型和本發(fā)明新模型實(shí)現(xiàn)穿孔操作所需的平均最大峰值力。
表A穿孔針結(jié)構(gòu)(舊和新)和所需最大峰值力
表A中包含的關(guān)于穿孔機(jī)所需的最大峰值力的信息是對(duì)表A中標(biāo)識(shí)的三個(gè)模型分別進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果。模型I的測(cè)試由圖5a-5f的曲線圖來代表，其中最大峰值力顯示于A。該最大峰值力處的穿孔針延伸量用曲線圖中的參考點(diǎn)C來指明。前三個(gè)曲線圖(5a-5c)代表對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中模型I的一個(gè)樣品的三次測(cè)試，其尺寸示于表A中。后三個(gè)曲線圖(5d-5f)代表相同的模型I的結(jié)果，其按照本發(fā)明制造，尺寸也列在表A中。圖6a-6f和圖7a-7f中的曲線圖代表對(duì)舊(圖6a-6c和7a-7c)和新(6d-6f和7d-7f)模型II和III的測(cè)試結(jié)果。
對(duì)于按本發(fā)明制造的每一個(gè)模型I、II和III的穿孔機(jī)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)穿孔操作所需的力分成了對(duì)應(yīng)于穿孔針延伸量C的最大峰值力A和其后的對(duì)應(yīng)于穿孔針延伸量D的第二峰值力B。見圖5d-5f、6d-6f和7d-7f?，F(xiàn)有技術(shù)的模型I和II沒有第二峰值力，只在穿孔針延伸量C處有單一的最大峰值力。在這方面，顯示于圖5b中的模型I的第二個(gè)測(cè)試指示出了雙峰值。然而，可確信這是一種異常，第二峰值是由于穿孔針的粘性或一些其他不明原因造成的?？汕宄闯觯Ｐ虸相同樣品的圖5a和5c的曲線中沒有第二峰值。
雖然前兩個(gè)模型的現(xiàn)有技術(shù)只有單個(gè)最大峰值力，模型III的現(xiàn)有技術(shù)的確產(chǎn)生了最大峰值力A和第二峰值力B，與按本發(fā)明制造的所有模型遇到的情況相似。
顯示于圖5-7曲線中的力A和C的數(shù)值以及相應(yīng)的針延伸量數(shù)值B和D列于下列表B中。
表BA BC D模型和測(cè) 最大峰值力 第二峰值力 最大峰值力處 第二峰值力處試號(hào) (磅) (磅) 的穿孔針延伸 的穿孔針延伸量(英寸) 量(英寸)模型I測(cè)試舊1310.9 0.2361舊2303.4 0.2379舊3293.3 0.2333新4157.4 132.5 0.2501 0.2950新5167.7 134.4 0.2483 0.3060新6169.0 130.6 0.2483 0.2997模型II測(cè)試舊1467.7 0.2442舊2441.1 0.2428舊3417.4 0.2355新4173.0 166.3 0.2057 0.2979新5185.2 144.1 0.2083 0.2947新6183.4 142.8 0.2052 0.2915模型III測(cè)試舊1325.8 296.6 0.2756 0.3173舊2324.1 286.3 0.2769 0.3125舊3319.6 258.6 0.2726 0.3117新4233.0 180.0 0.3055 0.3636新5226.8 174.7 0.3089 0.3796新6252.6 172.6 0.3099 0.3780
從圖5-7的曲線和表A、B中可容易地看出新模型的最大峰值力顯著地小于相應(yīng)的現(xiàn)有技術(shù)舊模型。如表A的底部所示，本發(fā)明的改進(jìn)導(dǎo)致最大峰值力降低27％至59％。該最大峰值力的降低不但使操作員手工實(shí)現(xiàn)穿孔操作變得更容易，而且由于材料所受的力較小這個(gè)事實(shí)，可允許使用廉價(jià)材料來制造穿孔機(jī)。
圖8、9和10顯示了穿孔針在移動(dòng)穿孔操作中的各種位置。第一和最后位置代表穿孔針的起始和完成位置，而第二和第三位置代表遇到不同峰值力A和B時(shí)的穿孔針位置。
具體說，圖8顯示了模型I和II的舊的現(xiàn)有技術(shù)的穿孔針位置，其中只遇到單個(gè)最大峰值力A。另一方面，圖9顯示了模型III的現(xiàn)有技術(shù)的穿孔針位置，其中也遇到了第二個(gè)峰值力C。最后，圖10顯示了模型I、II和III的按本發(fā)明技術(shù)制造的穿孔針位置。
經(jīng)測(cè)定，在穿孔針通過紙堆時(shí)產(chǎn)生的切割操作中，切割并不總是嚴(yán)格作為穿孔針的切割邊和模開孔之間的剪切操作來發(fā)生的。在紙穿孔中，通過穿孔針進(jìn)入紙堆并將對(duì)齊的紙擠壓、彎入穿孔針的中心來進(jìn)行穿孔。在穿孔針移動(dòng)穿過紙堆并到達(dá)最大值，即頂部頁(yè)面TS接觸V型槽上曲面時(shí)，進(jìn)一步發(fā)生擠壓。如果在穿孔針中沒有足夠的空間容納紙，紙將被高度壓緊，而這會(huì)導(dǎo)致最大峰值力相應(yīng)變高。在某些情形下，這能導(dǎo)致穿孔針停止工作。
對(duì)于穿孔針的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)，其中V型槽的高度小于被穿孔紙堆的高度，因?yàn)闆]有足夠數(shù)量的空余空間來容納被穿孔的紙，將發(fā)生不合需要的紙堆高度擠壓。如圖8和9中現(xiàn)有技術(shù)穿孔針的第二個(gè)位置所示，最大峰值力相應(yīng)于穿孔針的位置是V型槽的曲面18’接觸紙堆頂部頁(yè)面(圖8)或非常接近頂部頁(yè)面(圖9)。此時(shí)穿孔針的終止面16’仍然位于紙堆S的內(nèi)部，在頂部頁(yè)面BS之上有相當(dāng)?shù)木嚯x。
相反，當(dāng)?shù)竭_(dá)最大峰值力時(shí)，本發(fā)明的穿孔針在頂部頁(yè)面TS和V型槽上表面18之間仍提供相當(dāng)大的空間。同時(shí)，穿孔針的終止面16已幾乎整個(gè)切穿紙堆S的體部，向下直至底部頁(yè)面BS。因此，現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)遇到的高度擠壓在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中將不會(huì)遇到。這反過來導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)穿孔操作所需的最大力降低了。
此外，對(duì)于本發(fā)明的穿孔針，與模型III現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)在不同的穿孔針位置處遇到第二峰值載荷。圖10顯示了當(dāng)V型槽的上曲面18普遍與位于穿孔針之下的紙堆頂部頁(yè)面TS水平對(duì)齊時(shí)，發(fā)生第二峰值力。此時(shí)下終止面16已穿出紙堆的底部頁(yè)面BS。對(duì)于遇到第二峰值力的模型III現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)終止面16’恰好通過紙堆底部頁(yè)面BS、且上曲面18’位于紙堆S內(nèi)部時(shí)，將遇到這個(gè)力。
最后應(yīng)說明表B中C列和D列中的穿孔針延伸量數(shù)值包含一個(gè)增量，其相應(yīng)于開始位置時(shí)穿孔針在紙堆之上的垂直間隔，如圖8、9和10的左側(cè)所示。同樣，關(guān)于圖8所示的現(xiàn)有技術(shù)穿孔針的位置，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)最大峰值力而沒有第二峰值力，圖8中從左起第三個(gè)圖所示的穿孔針位置，相應(yīng)于沿著示于圖5a、5c、6a、6b和6c的曲線斜率下移的穿孔針。至于示于圖5b中的第二峰值力，確信在穿孔針的下終止面16’穿出紙堆的底部頁(yè)面BS時(shí)可產(chǎn)生該峰值。因此，穿孔針的該位置顯示于圖8中。
權(quán)利要求
1.一種紙穿孔機(jī)，包括a)一個(gè)帶有一縱軸的穿孔針；b)一個(gè)帶有一穿孔基座和一框架部件的穿孔機(jī)框架，其中基座有一個(gè)紙出口開孔，框架部件位于所述基座之上，用于安裝所述穿孔針，使其沿縱軸運(yùn)動(dòng)并進(jìn)入所述出口開孔；c)一個(gè)紙厚度限制部件，包括一個(gè)穿孔導(dǎo)向開孔，沿所述縱軸與所述出口開孔對(duì)齊，所述紙厚度限制部件在所述穿孔基座上方隔開一個(gè)預(yù)定高度，以限定一個(gè)帶有沿所述縱軸測(cè)量的紙堆高度的紙堆開口，其等于待穿孔的多重頁(yè)面紙堆的最大厚度，即從所述紙堆的頂部頁(yè)面到底部頁(yè)面；e)一個(gè)安裝于所述穿孔機(jī)框架上的穿孔針驅(qū)動(dòng)部件，需要一個(gè)預(yù)定的最大峰值力和一個(gè)后續(xù)的第二峰值力來移動(dòng)所述穿孔針，使其通過所述最大厚度的紙堆；及f)所述穿孔針帶有一個(gè)圓柱形截面的主體部分和相對(duì)的第一和第二端；i)定位所述第一端，以便與所述驅(qū)動(dòng)部件接合，以實(shí)現(xiàn)所述穿孔針朝向所述基座開孔的運(yùn)動(dòng)，ii)定位所述穿孔針的所述第二端，以便在第一端面與所述驅(qū)動(dòng)部件接合后，沿著紙堆開孔運(yùn)動(dòng)并進(jìn)入所述基座開孔，iii)加工所述第二端的形狀，以限定單個(gè)倒置的V型槽，其帶有下終止端、側(cè)表面和一個(gè)預(yù)定半徑的、連接所述側(cè)表面的上曲面，iv)帶有周邊的所述側(cè)表面，和曲面一起限定切割邊，及v)所述槽帶有一個(gè)沿所述縱軸測(cè)量的從所述終止端到所述曲面的槽高度，其充分大于所述紙堆開口的高度，當(dāng)所述穿孔針移動(dòng)穿過所述紙堆時(shí)，所述V型槽的上曲面位于所述紙厚度限制部件和所述紙堆頂部頁(yè)面之上一個(gè)預(yù)定高度，以形成所述預(yù)定的最大峰值力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿孔機(jī)，其特征在于a)所述槽高度充分大于所述紙堆開口的高度，使所述V型槽的上曲面距所述紙厚度限制部件一個(gè)預(yù)定的高度，并和所述紙堆頂部頁(yè)面接觸，以形成所述第二峰值力。
3.一種穿孔機(jī)，包括a)一個(gè)帶有一縱軸的穿孔針；b)一個(gè)帶有一穿孔基座和一框架部件的穿孔機(jī)框架，其中基座有一個(gè)紙出口開孔，框架部件位于所述基座之上，用于安裝所述穿孔針，使其沿縱軸運(yùn)動(dòng)并進(jìn)入所述出口開孔；c)一個(gè)紙厚度限制部件，包括一個(gè)穿孔導(dǎo)向開孔，沿所述縱軸與所述出口開孔對(duì)齊，所述紙厚度限制部件在所述穿孔基座上方隔開，以限定一個(gè)帶有沿所述縱軸測(cè)量的紙堆高度的紙堆開口，其等于待通過所述穿孔針穿孔的多重頁(yè)面紙堆的最大厚度；e)一個(gè)安裝于所述穿孔機(jī)框架上的穿孔針驅(qū)動(dòng)部件；及f)所述穿孔針帶有一個(gè)圓柱形截面的主體部分和相對(duì)的第一和第二端；i)定位所述第一端，以便與所述驅(qū)動(dòng)部件接合，以實(shí)現(xiàn)所述穿孔針朝向所述基座開孔的運(yùn)動(dòng)，ii)定位所述第二端，在第一端面與所述驅(qū)動(dòng)部件接合后，以沿著紙堆開孔運(yùn)動(dòng)并進(jìn)入所述基座開孔，iii)加工所述第二端的形狀，以限定單個(gè)倒置的V型槽，其帶有下終止端、側(cè)表面和一個(gè)預(yù)定半徑的、連接所述側(cè)表面的上曲面，iv)帶有周邊的所述側(cè)表面和曲面一起限定了切割邊，及v)所述槽帶有一個(gè)沿所述縱軸測(cè)量的從所述終止端到所述曲面的槽高度，其約是所述紙堆開口高度的1.2到2.0倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3中任一項(xiàng)所述的穿孔機(jī)，其特征在于a)所述V型槽的所述側(cè)表面是平表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的穿孔機(jī)，其特征在于a)所述V型槽的曲面限定一個(gè)約.04至.06英寸的半徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的穿孔機(jī)，其特征在于a)V型槽在所述側(cè)表面間帶有一個(gè)包容角，約在60°到75°之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的穿孔機(jī)，其特征在于a)所述V型槽帶有一個(gè)約為0.130至0.160英寸的高度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的穿孔機(jī)，其特征在于a)所述穿孔針的主體部分帶有一個(gè)約介于0.25至0.28英寸間的直徑；b)紙堆開口有一個(gè)約介于.104至.149英寸間的堆高度；c)所述V型槽的曲面形成一個(gè)約.05英寸的半徑；及d)V型槽帶有一個(gè)約為紙堆開口高度的1.25至1.56倍之間的高度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的穿孔機(jī)，其特征在于a)所述穿孔針的下終止端位于穿孔針主體部分直徑相對(duì)的表面上，沿垂直于所述縱軸成平面延伸。
全文摘要
一種帶有一個(gè)V型槽(18)的穿孔針(9),調(diào)整槽的尺寸和結(jié)構(gòu)以在紙堆(s)上穿孔,紙堆的高度可在一定范圍內(nèi)變化。根據(jù)本發(fā)明,所制造槽的高度大于被穿孔紙堆的最大高度。
文檔編號(hào)B26F1/14GK1244828SQ97181425
公開日2000年2月16日 申請(qǐng)日期1997年11月14日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月18日
發(fā)明者A·J·埃文斯, B·坎德薩米, D·Q·芬 申請(qǐng)人:阿科美國(guó)公司