DE1118732B - Drueckwerkzeug fuer die Formgebung der Wandung einer Ausnehmung in der Spitze eines Werkstuecks - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drückwerkzeug für die Formgebung der Wandung einer Ausnehmung, wie sie insbesondere innerhalb der Schreibspitze eines Schreibgerätes, beispielsweise eines Kugelschreibers, vorgesehen ist, so daß eine in diese Ausnehmung eingesetzte Kugel sicher gehalten ist und allseitig freie Umlaufbewegungen ausführen kann.

Schreibgeräte dieser Art, deren Schreibspitze als Kugelspitze ausgebildet ist, haben ein Vorderteil, das eine im allgemeinen konische Außenform hat und in dem eine axiale Ausnehmung vorgesehen ist, die eine drehbare Kugel enthält, welche von einem Teil der Fläche dieser Ausnehmung gehalten wird und die über das Vorderende der Schreibspitze nach außen vorsteht.

Wie bekannt, befindet sich innerhalb des Schreibgerätes eine Patrone oder ein Reservebehälter für die Aufnahme von Tinte od. dgl., die durch einen Γ" geeigneten Kanal oder Durchlaß an die eingeschlossene Kugel geleitet wird. Wenn die Kugel beim Schreiben eine Drehbewegung ausführt, nimmt sie einen Teil der Tinte od. dgl. aus dem umschlossenen Teil an den nach außen aus dem Vorderende des Gerätes vorstehenden Teil mit, so daß die Tinte od. dgl. auf die Schreibfläche übertragen wird. Schreibgeräte dieser Art werden nicht nur für Tinte od. dgl, sondern auch für den Auftrag sonstiger Schreibmittel verwendet.

Allgemein wird das vorderste Ende einer solchen Schreibspitze nach innen auf die Kugel hin umgelegt, um dieselbe in der genannten Ausnehmung festzuhalten. Anschließend wird dieses Vorderende einer Drückbearbeitung unterworfen, so daß die metallische Wandung der Ausnehmung eine Härtung erfährt und derart von der Kugel abfedert, daß für letztere die allseitige freie Drehbewegung innerhalb der Ausnehmung gewährleistet ist. Diese Drückbearbeitung erfordert eine sehr genaue Arbeitsweise, um die Kugel in ihrem Sitz zu halten und trotzdem für ein genügendes Spiel zu sorgen, so daß der jeweilige Schreibstoff von der Kugel mitgenommen und auf die betreffende Schreibfläche übertragen wird. Das Spiel zwischen der Kugel und der gedrückten Wandung ihrer Ausnehmung muß sich unbedingt vollständig gleichförmig um die Kugel herum erstrecken, so daß die letztere sich stets leicht und frei drehen kann. Wenn man berücksichtigt, daß die bei derartigen Geräten zur Anwendung kommenden Kugeln nur einen Durchmesser von etwa 0,75 mm aufweisen, können die für die Drückbearbeitung vorzusehenden Werkzeuge ebenfalls nur sehr klein sein und sind daher besonders empfindlich.

Drückwerkzeug für die Formgebung

der Wandung einer Ausnehmung

in der Spitze eines Werkstücks

Anmelder:

Paper Mate Manufacturing Company,
Culver City, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
München 27, Pienzenauer Str. 2, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 7. Mai 1956 (Nr. 583 223)

Friedrich Schachter, Syracuse, N. Y. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

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Es ist bereits ein Drückwerkzeug für die Spitze von Kugelschreibern bekannt, bei dem eine Drückrolle exzentrisch und drehbar in der Stirnfläche eines umlaufenden Halters eingesetzt ist und mitsamt einer der Drückrolle als Gegenlager entsprechenden Gegenrolle so angeordnet ist, daß die zu bearbeitende Schreibspitze sich zwischen den Arbeitsflächen in einer zur Umlaufachse des Werkzeughalters gleichachsigen Lage befindet.

Dabei soll aber von diesen beiden Drückwerkzeugelementen lediglich das eine gegen den Endteil der Schreibgerätspitze zur Wirkung kommen, während das andere die Kugel im Sitz der Schreibspitze hält, ohne ebenfalls auf das Material der Schreibspitze direkt einzuwirken. Die Folge ist, daß lediglich ein geringer Abschnitt des Spitzenmaterials tatsächlich einem Verformungsvorgang unterworfen wird.

Durch das Drückwerkzeug nach der Erfindung üben zwei Drückwerkzeugelemente ihren Arbeitsdruck gleichzeitig auf zwei diametral einander gegenüberliegende Teile der Spitze des bearbeiteten Werkstückes aus, so daß in diesem Fall der Spitzenwerkstoff gleichzeitig auf den beiden einander gegenüberliegenden Spitzenteilen bearbeitet und geformt wird. Hieraus ergibt sich eine sehr viel gleichmäßigere Verteilung des Spitzenmaterials an der

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Fonnstelle, da die zur Wirkung kommenden Drückkräfte einander entgegengesetzt wirkend nach einwärts gegen die Wandung der Werkzeugspitze um die einzuschließende Kugel herum zum Einsatz kommen und nicht, wie bekannt, unter unterschiedlichen Wirkrichtungswinkeln. Im Gegensatz zu dem bekannten Werkzeug wird bei der Erfindung kein Druck über die Kugel auf den Kugelsitz ausgeübt.

Ein weiterer Vorteil .des erfindungsgemäßen Werkzeuges besteht auch darin, daß die Masse und damit die Massenträgheit des äußeren Drückwerkzeugelementes erheblich größer gewählt werden kann als für das innenliegende und arbeitende Drückwerkzeugelement. Diese erhöhte Masse wirkt sich insofern günstig aus, als ein erleichterter Werkstofffluß am Ende der bearbeiteten Werkstückspitze und eine erleichterte Anbringung der Drückkräfte gegen die Werkzeugspitze ermöglicht wird.

Ein Drückwerkzeug für die Formgebung der Wandung einer Ausnehmung, die in der Spitze eines Werkstückes, vorzugsweise innerhalb der Schreibspitze eines Schreibgerätes vorgesehen ist, so daß eine in diese Ausnehmung eingesetzte Kugel sicher gehalten ist und allseitig freie Umlaufbewegungen ausführen kann, enthält nach der Erfindung ein Paar konzentrisch einander zugeordneter Drückwerkzeugelemente, von denen das eine die Form eines äußeren Drückringes aufweist, welcher das andere in Form einer Drückscheibe ausgebildete Element konzentrisch umfaßt, so daß die Arbeitsflächen der beiden Elemente einen vorbestimmten Abstand voneinander einhalten und gegen einander gegenüberliegende Teile der Werkstückspitze zur Wirkung kommen, wobei beide Elemente mit ihrer gemeinsamen Spindel drehbar in einem Halter angebracht sind, der mittels der Antriebsspindel, deren Drehachse gleichachsig zur Werkstückachse verläuft, in Umlauf gesetzt werden kann.

Vorzugsweise liegen die Arbeitsflächen oder -kanten von Drückscheibe und -ring in einer gemeinsamen Ebene, welche quer zur Drehachse des Werkzeughalters verläuft.

Zweckmäßig ist die Arbeitsfläche an der Drückscheibe konvex und die Arbeitsfläche auf dem Drückring konkav ausgebildet.

Im allgemeinen verlaufen die Arbeitsflächen von Scheibe und Ring in Richtung des Einsetzens des Werkstückes nach außen hin schräg, so daß das Werkzeug während einer Drückbearbeitung des Werkstückes sich auf demselben im wesentlichen selbst zentriert.

. Die eine Arbeitsfläche kann relativ zu der Arbeitsfläche an der Drückscheibe drehbar sein.

Ein Werkzeug nach der Erfindung hat gegenüber bekannten Ausführungsformen noch eine Anzahl Vorteile, von denen einer darin zu sehen ist, daß Lager größerer Abmessungen zur Anwendung kommen können und daß das Werkzeug außerdem im wesentlichen selbstzentrierend ist, so daß die feststehende Spitze des Gerätes sich bei ihrer Bearbeitung durch das Werkzeug demselben schneller anpaßt. Hierdurch ist es möglich, daß das erfindungsgemäße Werkzeug einen gleichförmigen Rolldruck auf diametral gegenüberliegende Seiten der Schreibspitze ausüben kann. Die einander zugeordneten gegenüberliegenden konvexen und konkaven Drückflächen ermöglichen darüber hinaus eine verbesserte Drückwirkung, so daß die Drückarbeit erleichtert und die Anzahl fehlerhaft bearbeiteter Werkstücke wesentlich herabgesetzt wird.

Schließlich sind die Drückteile des Werkzeuges

nach der Erfindung besonders leicht auszuwechseln und einzustellen und haben eine erhöhte Lebens-

.; dauer . ;.

Nachstehend wird an Hand der schematischen Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zum leichteren Verständnis derselben beschrieben,

ίο ohne daß die Erfindung auf dieses Beispiel beschränkt sein soll.

Fig. 1 zeigt eine teilweise axial geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeuges;

Fig. 2 ist eine Ansicht von unten auf die Stirnoder Arbeitsfläche des Werkzeuges nach Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine Einzelheit des Werkzeuges nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, um zu erläutern, wie die Bearbeitung einer Schreibspitze mit dem erfindungsgemäßen Drückwerkzeug durchgeführt wird.

Entsprechend den Zeichnungen umfaßt das neue Werkzeug einen Halter 10 mit einer rückwärtigen Fläche 11, an welcher nach rückwärts axial vorstehende Teile vorgesehen sind, um das Werkzeug

, mit einer geeigneten Antriebsvorrichtung verbinden zu können. Nach der Zeichnung ist das Verbindungsorgan eine Antriebsspindel 12 mit Gewinde. Die Stirn- oder Arbeitsseite des Werkzeuges ist mit einer exzentrisch angeordneten Aussparung oder Ausnehmung 13 versehen, in der drehbar eine Drückscheibe 14 gehalten wird. Diese Scheibe 14 kann wie im vorliegenden Beispiel mit einer Spindel 15 verr sehen sein. Die Aussparung 13 nimmt mit bestimmtem Abstand voneinander angeordnete Lager 16, 16' mit Preßsitz auf, wobei diese beiden Lager durch einen Abstandring 17 voneinander getrennt sind. Mittels dieser beiden Lager werden die Drückscheibe 14 und ihre Spindel 15 um eine Achse drehbar gehalten, welche zur Achse der Antriebsspindel 12 exzentrisch liegt.

Der aus der Aussparung 13 vorstehende Teil der zylindrischen Fläche der Spindel 15 nimmt im vorliegenden Beispiel eine Buchse 18 auf, auf deren Außenfläche 20 Kugellager 21, 21' aufgesetzt sind, mittels deren der obere Flanschteil 23 eines Drückringes 22 drehbar gehalten wird, so daß dieser Drückring 22 und dessen Flanschteil 23 frei um eine Achse umlaufen können, die mit der Achse der Drückscheibe 14 identisch ist.

Die Umrisse der Arbeitsflächen oder -kanten sowohl der Scheibe 14 wie auch des Ringes 22 können die unterschiedlichsten Formen aufweisen. Im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel weisen diese Flächen oder Kanten je eine Abrundung 24 bzw. 24' auf. Die Fläche 24 der Drückscheibe 14 geht in eine nach unten bzw. nach aufwärts konisch auslaufende Fläche 25 bzw. 26 über und liegt in einer Ebene, die quer zur Drehachse der Scheibe 14 verläuft. Vorzugsweise ist der Winkel zwischen der unteren Konusfläche 25 und der genannten Querebene geringer als der Winkel zwischen dieser Ebene und der oberen Konusfläche 26.

Beispielsweise kann der Winkel der Fläche 25 gegen die Querebene etwa 30° (+ oder —10%) betragen, während der Winkel der Konusfläche 26 gegen die genannte Querebene einen Betrag von etwa 45 bis 65° aufweisen kann, wenn das neue

Werkzeug gemäß der Erfindung für die Bearbeitung der Schreibspitzen von Kugelschreibern Verwendung finden soll.

Die vorgenannte Arbeitsfläche oder -kante 24' des Drückringes 22 ist vorzugsweise der Fläche oder Kante 24 entsprechend ausgebildet und geht in eine konische obere bzw. untere Fläche 26', 25' über.

Wenn nun ein Werkzeug der vorbeschriebenen Art auf eine im wesentlichen feststehende Schreibspitze 30 heruntergeführt wird, die eine äußere konische *° Fläche 31, eine Aussparung 32 innerhalb ihres Vorderendes und eine in dieser Aussparung eingesetzte Kugel 33 aufweist, dann treten, wie ersichtlich, die abgerundeten Kanten 24 und 24' der Drückscheibe 14 und des Drückringes 22 mit der Außen- ¹S fläche der Wandung dieser Aussparung 32 in Berührung. Wird nun das gesamte Werkzeug in Drehung versetzt, dann erfolgt ein Umlauf unter gleichzeitigem Abrollen von Drückring und Drückscheibe um die · und auf der Außenfläche der genannten Schreibspitze, wodurch eine geeignete Bearbeitung zur Federhärtung des Wandungsmetalls der Schreibspitze derart bewirkt wird, daß ein ausreichendes Spiel für eine freie Umlaufbewegung der Kugel 33 innerhalb deren Ausnehmung 22 gewährleistet ist. Um einen wünschenswerten Gewichtsausgleich des Werkzeuges während der Drückbearbeitung zu erhalten, kann der Halter 10 zusätzlich mit einem geeigneten Gegengewicht 19 versehen werden, welches beispielsweise die in Fig. 1 und 2 dargestellte Form haben kann.

Die allgemeine Arbeitsweise des neuen Werkzeuges ist am einfachsten an Hand von Fig. 2 zu erläutern und zu verstehen. Da die Drehachse des Halters 10 mit der Mittelachse der Spitze 30 identisch ist, ergibt sich, daß die Drückscheibe 14 nach beiden Riehtungen auf dieser Spitze je nach der Drehrichtung des Halters 10 Abrollbewegungen ausführen kann. Wird angenommen, daß dieser Halter 10 sich im Uhrzeigersinn dreht (Pfeil 40), dann wird durch den Gleitreibungseingriff zwischen Spitze 30 und Drückscheibe 14 eine Drehbewegung dieser Scheibe gegenüber der Spitze im Uhrzeigersinn bewirkt (Pfeil 42). Hierbei tritt ein Rolleingriff zwischen der Spitze 30 und dem Drückring 22 ein, durch welchen wiederum eine Umlaufbewegung dieses Ringes im Uhrzeigersinn erreicht wird (Pfeil 44). Hauptsächlich wegen der unterschiedlichen Durchmesser von Drückscheibe und Drückring sowie deren exzentrischer Lage gegenüber der Drehachse des Werkzeuges erfolgt nun die Drehbewegung des Ringes 22 mit einer sehr viel geringeren Geschwindigkeit gegenüber derjenigen der Scheibe 14. Daher ergibt sich eine einzige zusammengesetzte Drückwirkung, bei welcher die Drückscheibe 14 im Uhrzeigersinn (42) an der Spitze 30 mit einer verhältnismäßig größeren Geschwindigkeit umläuft als der Drückring 22, wodurch ein Umlauf der Scheibe 14 bezüglich des Ringes 22 im Uhrzeigergegensinn eintritt. Infolge dieser Bearbeitung der Spitze 30 wird eine sehr schnelle und gleichförmige Drückwirkung erreicht, da die Scheibe 14 wie auch der Ring 22 um das Vorderende der Ausnehmungswandung der Schreibspitze eine Roll- und eine Gleitbewegung ausführen.

Hierbei ist besonders zu beachten, daß die Arbeitsfläche 24' des Ringes 22 als im Grundriß konkave Arbeitskante ausgebildet ist, welche eine wesentlich größere Oberfläche der Ausnehmungswandung der Spitze 30 berührt als die konvexe, im Durchmesser kleinere Arbeitsfläche 24_- der Drückscheibe 14. Es hat sich erwiesen, daß die größere konkave Fläche des außen arbeitenden Drückringes 22 den Drückvorgang verbessert, beschleunigt und die Anzahl der bei der üblichen Produktion normalerweise anfallenden Ausschußteile wesentlich verringert. Darüber hinaus ermöglichen die schräg zusammenlaufenden, einander gegenüberliegenden und zugeordneten Arbeitsflächen, die auf einen Punkt gerichtet sind, der mit der Drehachse des Werkzeuges zusammenfällt, eine Arbeitsweise, bei welcher das Werkzeug nach der Erfindung sich auf der Spitze 30 des Schreibgerätes im wesentlichen selbst zentriert, so daß die in dieser Beziehung bisher auftretenden Schwierigkeiten durch die Erfindung ausgeschaltet werden.

Eine Beschreibung der hydraulisch oder ■ mit Druckluft betriebenen Mittel für das Anheben oder Absenken des neuen Werkzeuges bzw. dessen Halter 10 für die Bearbeitung des Werkstückes, der Mittel für den Antrieb des Werkzeughalters 10 sowie für die Halterung der einzelnen Schreibspitzen 30, einer Drehscheibe, mit welcher diese Schreibspitzen jeweils in ihre Arbeitsstellung gebracht werden können, usw. erscheint aus dem Grunde nicht erforderlich, da diese Mittel und Teile keinen Teil der Erfindung bilden und darüber hinaus in der Technik bekannt sind.

Aus der vorangehenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Erfindung ergibt sich, daß diese erstmals ein Drückwerkzeug schafft, welches sich im wesentlichen auf dem jeweiligen Werkstück, beispielsweise der Schreibspitze eines Schreibgerätes, selbst zentriert, und zwar hauptsächlich infolge der Ausrichtung zueinander konzentrischer, konkaver und konvexer Schrägflächen einer Drückscheibe und eines Drückringes zu der Drehachse des Werkzeuges. Darüber hinaus wird mit den zusammengehörigen konkaven und konvexen Arbeitsflächen der Scheibe und des Ringes eine bisher nicht übliche wirksame Bearbeitung durch »Druckhärten« desjenigen metallischen Endes des Werkstückes erreicht, in welchem beispielsweise die Kugel einer Schreibspitze gehalten ist, so daß diese Kugel sich innerhalb der Spitze völlig frei bewegen kann und auch genügend Spiel für die Förderung von Schreibstoff auf die Schreibfläche gewährleistet. Schließlich ist es möglich, mittels des neuen Werkzeuges der Erfindung den Drückring und die Drückscheibe als zusammengehörige Einheit innerhalb des Werkzeuges zu halten, so daß das gesamte Werkzeug ohne weiteres für eine Bearbeitung des jeweiligen Werkstückes ausgetauscht werden kann.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Drückwerkzeug für die Formgebung der Wandung einer Ausnehmung, die in der Spitze eines Werkstückes, vorzugsweise innerhalb der Schreibspitze eines Schreibgerätes vorgesehen ist, so daß eine in diese Ausnehmung eingesetzte Kugel sicher gehalten ist und allseitig freie Umlauf bewegungen ausführen kann, gekennzeich net durch ein Paar konzentrisch einander zugeordneter Drückwerkzeugelemente, von denen das eine die Form eines äußeren Drückringes (22) aufweist, welcher das andere in Form einer Drückscheibe (14) ausgebildete Element konzentrisch umfaßt, so daß die Arbeitsflächen (25, 25')

der beiden Elemente (14, 22) einen vorbestimmten Abstand voneinander einhalten und gegen einander gegenüberliegende Teile der Werkstückspitze (30) zur Wirkung kommen, wobei beide Elemente (14, 22) mit ihrer gemeinsamen Spindel 5 (15) drehbar in einem Halter (10) angebracht sind, der mittels der Antriebsspindel (12), deren Drehachse gleichachsig zur Werkstückachse verläuft, in Umlauf gesetzt werden kann.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß die Arbeitsflächen oder -kanten von Drückscheibe und -ring in einer gemeinsamen Ebene liegen, welche quer zur Drehachse des Werkzeughalters (10) verläuft.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche (25) an der

Drückscheibe konvex, die Arbeitsfläche (25') auf dem Drückring konkav ausgebildet ist.

4. Werkzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsflächen von Scheibe und Ring in Richtung des Einsetzens des Werkstückes nach außen hin schräg verlaufen, so daß das Werkzeug während einer Drückbearbeitung des Werkstückes sich auf demselben im wesentlichen selbst zentriert.

5. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche (25') relativ zu der Arbeitsfläche (25) an der Druckscheibe drehbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2498 009.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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