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Verfahren und Werkzeug zur Herstellung einer Kugelschreibspitze
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Schreibspitzen für Kugelschreiber, bei denen die kalottenförmige Kugelsitzfläche zwischen einem zentralen Tintenzuführungskanal und der seitlichen Kugelfassungswand angeordnet und von mehreren, symmetrisch verteilten, tangentialen Nuten unterteilt ist. Die Nuten ermöglichen, dass die Tinte durch Rollen der Schreibkugel vom zentralen Tinten- zuführungskanal zu dem die Schreibkugel seitlich umgebenden, gewölbten Ringspalt gefördert wird. Zu- sätzlich ist es die Aufgabe dieser Nuten, bei der Herstellung der Kugelsitzfläche durch Einpressen der Schreib- kugel, die Verformung zu erleichtern.
Vor der Herstellung der Kugelsitzfläche hat der Boden der Kugel- fassung die Form einer kegeligen Fläche, die vom zentralen Tintenzuführungskanal bis zur Kugelfassungs- wand reicht. Der Durchmesser des die Mündung der Tintennuten umschreibenden Kreises ist etwas grösser als der Aussendurchmesser der in der weiteren Folge geformten Kugelsitzfläche. Beim Einpressen der Schreib- kugel fügt sich das in unmittelbarer Nähe der Tintennuten befindliche Sitzflächenmaterial mit weniger
Widerstand dem Druck, als das zwischen den Nuten befindliche Material dem sich der verbleibende Teil der Kegelfläche beinahe tangential anschliesst. Dies führt zu einem Zurückfedern des Materials und verur- sachet, dans nicht die ganze Oberfläche der kalottenförmigen Kugelsitzfläche mit der Oberfläche der Kugel übereinstimmt.
Dadurch werden auch die äusseren Begrenzungskanten der Kalottenflächen so ungünstig aus- gebildet, dass das Einziehen von an der Kugel haftenden Verunreinigungen in die Kugelfassung während des
Schreibvorganges im starken Masse erfolgen kann, wodurch die Schreibeigenschaften der Schreibspitze rasch verschlechtert werden.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Schreibspitze,, welche diese Mängel nicht aufweist. Der Grundgedanke der Erfindung liegt in der scharfen Ausbildung der Begrenzungskanten der Kugelsitzteilflä- chen, so dass von der rollenden Schreibkugel eingezogene Verunreinigungen vol diesen Kanten abgeschabt werden. Diese scharfe Kantenausbildung kann durch eine Änderung des bisherigen Herstellungsverfahrens erzielt werden.
Es wird von dem bekannten Verfahren zur Herstellung einer Kugelschreibspitze ausgegangen, bei dem, nach Herstellung der äusseren Form der Spitze und des zentralen Tintenzuführungskanals, der Seitenwand und des zur Seitenwand genau konzentrischen kegelflächigen Bodens der Kugelfassung sowie nach Einprägung der Tintennuten, durch Einpressen der Schreibkugel die Kugelsitzfläche und durch einen Bordelvorgang der gewölbte seitliche Ringspalt geformt werden.
Bei diesem Verfahren können gemäss der Erfindung die angestrebten scharfen Kanten dadurch erreicht werden, dass vor der Formung der Kugelsitzfläche im kegelflächigen Boden der Kugelfassung ei e zu deren seitlicher Wand konzentrische Ringstufe hergestellt wird, deren innerer Durchmesser dem späteren Aussen- durchmesser der Kugelsitzfläche gleich oder geringfügig kleiner als dieser ist und deren Stirnfläche mit der Achse der Schreibspitze einen um mindestens 150 grösseren Winkel einschliesst als der kegelflächige Boden der Kugelfassung.
Die Ringstufe wird vorzugsweise geprägt, u. zw. hat sich hiefür ein pendelnd eingespannter, sich in der Kegelfläche des Bodens zentrierender Stempel als zweckmässig erwiesen.
Um auch eine möglichst konzentrische Lage der Kante zwischen dem zentralen Tintenzuführungskanal und der Kugelfassung zu erzielen, kann bei der Fertigbearbeitung der Seitenwand und des kegelflächigen Bodens der Kugelfassung gleichzeitig eine zu diesen Flächen konzentrische Erweiterung des zentralen Tintenzuführungskanals hergestellt werden. Die Kante zwischen dem Boden der Kugelfassung und der Erweiterung ist bereits vor dem Pressen des Kugelsitzes scharf ausgebildet. Hiefür eignet sich ein Werkzeug, das zwei Stirnschneiden aufweist, und das sich nach der Erfindung dadurch kennzeichnet, dass der wirksame
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Teil der einen Stirnschneide axial näher dem Werkzeugschaft liegt und radial einen grösseren Abstand von der Werkzeugdrehachse aufweist als die andere Stirnschneide.
In der Zeichnung ist das erfindungsgemässe Verfahren in einzelnen seiner Phasen veranschaulicht und das erfindungsgemässe Werkzeug dargestellt. Es zeigen die Fig. 1 - 3 eine Schreibspitze im Schnitt, u. zw.
Fig. 1 in der rechten Hälfte vor der Herstellung der Ringschulter, in der linken Hälfte nach der Herstellung derselben, Fig. 2 in der rechten Hälfte nach Entfernung des Prägestempels für die Ringstufe, in der linken Hälfte nach Herstellung der Kugelsitzfläche, Fig. 3 in der linken Hälfte eine nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte und in der rechten Hälfte eine nach dem bisher üblichen Verfahren hergestellte Schreibspitze, und die Fig. 4 und 5 ein Bohrwerkzeug in Seiten- und in Stirnansicht.
Die Schreibspitze 1 wird innen und aussen so weit bearbeitet, dass sie eine äussere Konusfläche 2, eine innere Seitenfläche 3 und eine kegelige Bodenfläche 4 aufweist. Ferner ist sie mit einem zentralen Tintenz\. 1- führungskanal 5 ausgestattet, der eine zu der Wandung 3 der Kugelfassung genau zentrische Erweiterung 6 besitzt. Der kegelflächige Boden 4 bildet mit der Erweiterung 6 eine scharfe Kante 7. Die Spitze weist ihre endgültigen Abmessungen auf.
Nunmehr wird ein Prägestempel 8 in die Kugelfassung eingeführt. Der Stempel 8 ist pendelnd in der Maschine eingespannt, so dass er sich bei Berührung des kegelflächigen Bodens 4 der Kugelfassung genau zentrisch einstellen kann. Sodann wird eine Ringstufe 9 mit diesem Stempel hergestellt. Die Stirnfläche 10 dieser Stufe ist beispielsweise eben und bedingt eine geringe Aufwölbung 11 der kegeligen Bo- denfläche4, die nunmehr durch die Stufe 9 unterbrochen ist. Die Mantelfläche 12 dieser Stufe soll möglichst konzentrisch zur Seitenwand 3 und damit zur Achse der Schreibspitze sein.
Die Stirnfläche 10 muss nicht eben sein, sondern sie kann. auch eine Kegelfläche bilden, deren halber Spitzenwinkel ex ist. Dieser soll mindestens 150 grösser sein alsderhalbe Spitzenwinkel e. derkegeligenbo- denfläche 4.
Vor oder nach dem Einprägen der Ringstufe 9 sind in üblicher Weise die Tintennuten eingeprägt worden, z. B. mit Hilfe eines Sterndornes. Diese Tintennuten verbinden den zentralen Tintenzuführungskanal 5 mit der Ringstufe 9 und mit dem die Kugel umgebenden Ringraum innerhalb der Kugelfassung. Sie sind in Fig. 2 der Einfachheit halber nicht gezeichnet.
Sodann wird in üblicher Weise durch Einpressen der Schreibkugel 13 die Kugelsitzfläche 14 hergestellt, wobei eine Aufwölbung an den Übergangsstellen der Kugelsitzfläche 14 zur Ringstufe 10 und zur Erweiterung 6 des zentralen Tintenkanales eintritt, so dass an diesen Stellen eine scharfe Kante entsteht.
Wird diese Schreibkugel, nach Herstellung des üblichen seitlichen Ringspaltes zwischen der Kugelfassungswand 3 und der Schreibkugel13 durch einen Börde1vorgang, ohne Einfüllung einer Tinte in ihrer Fassung gedreht. z. B. durch Führen der Schreibspitze über Papier, und sodann mittels einer durch den Tin- tenzuführungskanal 5 eingeführten Nadel ausgestossen, so ergeben sich bei den bekannten und bei den er-
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hergestellten Kugelschreibspitzen,16. Die rechte Hälfte der Fig. 3 zeigt die in der üblichen Weise hergestellte Kugelschreibspitze.
Beim Einpressen der Schreibkugel zur Bildung der Kugelsitzfläche 14'konnte das Material im Bereich des zentralen Tintenzuführungskanals nach innen, im Bereich der Tintennuten 17 in der Umfangsrichtung fliessen, nicht aber konnte das Material in radialer Richtung nach aussen gepresst werden, da dem die massive Ausbildung des Bodens 4 der Kugelfassung entgegenstand. Das Material hat sich im Zentrum der Kugelsitzfläche zwi- schen den Tintenzuführungsnuten 17 verdichtet und federt dort stärker zurück als an den übrigen Teilen der Kugelsitzfläche.
Bei dem oben beschriebenen Trockenrolltest ist die Kugel nur in der mit 15 bezeichneten Fläche angelegen, während die übrigen Teile der Kugelsitzfläche 14'nicht berührt worden sind. Die Flächen des Kugelsitzes und der Schreibkugel stimmen also bei den bekannten Kugelschreibern nicht überein. Dadurch entstehen keilförmige Zwischenräume zwischen diesen beiden Flächen, die das Einziehen von Verunrei- nigungenbegünstigen, welche beim Führen der Schreibkugel über Papier von dieser aufgenommen und zur Kugelsitzfläche transportiertwerden. Bei Betrachtung der Fläche 15 unter dem Mikroskop erkennt man zahlreiche Kratzer in unregelmässiger Richtung.
Durch die Ringstufe 9 bei der erfindungsgemäss hergestellten Schreibspitze hat nun das Material Gelegenheit, beim Einpressen der Schreibkugel auch in der radialen Richtung zu fliessen, was die Aufwöl- bung 18, Fig. 2, beweist. Hier ergibt sich keine ungleiche Zurückfederung des Materials im Bereich der Kugelsitzfläche 14, so dass diese Fläche und die Kugeloberfläche vollständig übereinstimmen.
Der oben erläuterte Trockenrolltest zeigt, dass die gesamte Sitzfläche 14 von der Kugel berührt wird und unter dem Mikroskop glänzt und die Berührungsfläche 16 mit der Sitzfläche 14 übereinstimmt. Die von der Kugel vom Papier aufgenommenen Verunreinigungen werden infolge der scharfen Ausbildung der Kanten 19 und 20
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von diesen von der Schreibkugel abgestreift und ausserhalb der Kugelsitzfläche 14 angehäuft.
Die schädliche unterschiedliche Zurückfederung des Materials wird beim erfindungsgemässen Verfahren auch dadurch verhindert, dass infolge der Möglichkeit des Materials, nach allen Seiten auszuweichen, der anzuwendende Druck auf die Schreibkugel bei Herstellung der Kugelschreibfläche geringer ist als beim üblichen Verfahren.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Tintennuten 17 beim neuen Verfahren weniger tief eingeprägt werden müssen, so dass sich eine geringere Verformung der Kegelfläche 4 ergibt.
Die Ringstufe 9 kann auch mittels eines schneidenden Werkzeuges hergestellt werden, doch ergibt sich die konzentrische Ausbildung bei der Herstellung mittels eines pendelnd eingespannten Prägestempels infolge der eintretenden Selbstzentrierung leichter.
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Der Durchmesser der Erweiterung 6 des zentralen Tintenzuführungskanals 5 ist vorzugsweise 62-67% des
Schreibkugeldurchmessers. Je nach den Erforde, nissen werd"n 4 - 12 tangentiale Tintenkanäle 17 vorge- sehen.
Es ist zur Erzielung der zueinander genau zentrischen Lage von der Wandung 3 der Kugelfassung, der
Kegelfläche4 und der Wandung der Erweiterung 6 des zentralen Tintenkanales 5 zweckmässig, diese Flä- chen gleichzeitig herzustellen. Ferner kann die Forderung, dass die Kante zwischen der Zylinderfläche der
Erweiterung 6 und des kegelflächigen Bodens 4 scharf ist, am besten durch das in den Fig. 4 und 5 darge- stellte Kombinationswerkzeug erfüllt werden. Dieses Werkzeug besitzt zwei angenähert einander gegen- überliegende Schneiden 21, 22. Die eine Schneide 22 dient zur Bearbeitung der zylindrischen Wandung 3 der Kugelfassung und die andere Schneide 21 zur Herstellung der Erweiterung 6 des zentralen Tintenzufüh- rungskanales 5.
Ferner sind zwei, eine Spitze 23 bildende Stirnschneiden 24,25 ungleicher Länge vorge- sehen, von denen die kurze Schneide 24 die Übergangsfläche zwischen der Erweiterung 6 und dem Tinten- zuführungskanal 5 und die längere Schneide 25 den Boden 4 der Kugelfassung herstellt. Mit 26 ist der Werk- zeugschaft und mit 27 die Werkzeugdrehachse bezeichnet. Der Teil 28 der Stirnschneide 25 liegt in bezug auf die Stirnschneide 24 axial näher dem Schaft 26 und radial weiter von der Achse 27 entfernt. Dadurch schneidet die Schneide 24 der Schneide 25 vor.
Selbstverständlich kann dieses Werkzeug überall dort benutzt werden, wo eine Bohrung zwei Abschnit- te aufweist, von denen der Durchmesser des einen Abschnittes grosser ist als der des andern.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsformen beschränkt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung einer Kugelschreibspitze, bei dem, nach Herstellung der äusseren Form der Spitze und des zentralen Tintenkanal, der Seitenwand und des kegelflächigen Bodens der Kugelfassung sowie nach Einprägung der Tintennuten, durch Einpressen der Schreibkugel die Kugelsitzfläche und durch einen Bördelvorgang der gewölbte seitliche Ringspalt geformt werden, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Formung der Kugelsitzfläche (14) im kegelflächigen Boden (4) der Kugelfassung eine zu deren seitlicher Wand (3) konzentrische Ringstufe (9) hergestellt wird, deren Innendurchmesser dem späteren äusseren Durchmesser der Kugelsitzfläche gleich oder geringfügig kleiner als dieser ist und deren Stirnfläche (10) mit der Achse der Schreibspitze einen um mindestens 150 grösseren Winkel einschliesst als der kegelflächige Boden der Kugelfassung.