DE1752551A1

DE1752551A1 - Verfahren zum Verbinden von Roehrchen unterschiedlichen Durchmessers mittels Presssitz

Info

Publication number: DE1752551A1
Application number: DE19681752551
Authority: DE
Inventors: Ciol Joseph J; Franz Wieland
Original assignee: Rapidograph Inc
Current assignee: Rapidograph Inc
Priority date: 1967-08-17
Filing date: 1968-06-14
Publication date: 1971-08-05
Also published as: US3388455A; GB1193724A; CH470980A; DE1752551B2; JPS4912297B1; FR1573334A

Description

betreffend

Verfahren zum Verbinden von Röhrchen unterschiedlichen Durohmessers mittels Preßsitz.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, um Röhrchen in koachsialer Pluohtung duroh Preß- bzw. Paßtitz zu verbinden, und insbesondere auf ein Verfahren zum Einpassen von Spitzen aus Metall, wie z.B. Wolframkarbid, in Halter aus rostfreiem Stahl, wie sie bei stylographlsohen Sohreibgeräten verwendet werden, wobei die Durohmesser der Metallspitzen im Bereich von 0,006 bis 0,052 Zoll (0,015-0,132 cm) liegen.

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Eine früher eingereichte ähnliche Anmeldung bezieht sich auf das Einsetzen von edelsteinartigen Spitzen in Halter aus rostfreiem Stahl, wobei man den Edelstein (Jewel) mit Klebstoff versieht und koaohslal in ein mit Versenkung versehenes Röhrchen von größerem Durohmesser aus rostfreiem Stahl drückt.

Viele Jahre lang wurden Zelohenfederspitzen aus rostfreien Stahlröhrohen hergestellt. In letzter Zeit hat aber die Verwendung von überzogenen, aus Kunststoff bestehenden und eine hohe Sohlelfwirkung aufweisenden Zeichenmitteln bzw. -materialien die Anwendung von weniger dem Versohlelfi unterliegenden Federspitzen nötig gemacht. Harte Metallkarblde, wie z.B. Wolframkarbid, und Endstücke aus Edelstein wurden verwendet. Diese beiden Arten von Endstücken arbeiten einwandfrei auf den zur Zeit verwendeten Zeiohenmaterialien bzw. -mitteln; aber das Verfahren zum Einsetzen der Endstücke In die Zelohenfederhalter war äußerst ungenau, zeitraubend und unbeständig. Da die versohleififesten Spitzen aus Wolframkarbid oder Edelsteinen außerordentlich spröde sind, haben frühere Erfinder ihre Versuche in Bezug auf ein Zusammenfügen mittels Paßbzw. Preßsitz aufgegeben und sioh auf die Verwendung von Lötmetall oder Epoxyharz verlassen, um die Wolframkarbldspitze in einem Halter aus rostfreiem Stahl festzuhalten,

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oder aber den Metallhalter eingezogen bzw. eingeschnürt, um ein Endstück aus Edelstein in seiner Stellung zu halten. Das Lötmetall unterliegt jedoch dem Angriff durch die Azetatbestandteile der Tirte. Bei Verwendung von Epoxyharz ist eine Wärmehärtung erforderlich, die schädlich für das bei Überhitzen zur Verformung und Brüchigkeit neigende Wolframkarbid 1st. Ferner wird bei Anwendung von Lötmetall oder Epoxyharz eine zusätzliche

zeitraubende und teure Kontrolle erforderlich. ^

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Verwendung von Lötmetall oder Epoxyharz dadurch unnötig, daß man eine Metallspitze, z.B. Wolframkarbid, durch Preßsitz in den Metallhalter einpaßt. Dieses Zusammenfügen mittels Preßsitz erfordert die Einhaltung außergewöhnlich genauer Toleranzen bei der Herstellung von Halter und Metallendstüok. Durch Wahrung dieser innerhalb des präzisen Bereiohes von einem Tausendstel eines Zolls liegenden Toleranzen können Zeichenfedern mit einem Durohmesser im Bereich von 0,006 Zoll (0,015 om) fortlaufend und fehlerfrei in Massenproduktion hergestellt werden.

Es 1st bekannt, aus Edelsteinen bestehende Spitzen in Halter aus rostfreiem Stahl einzupassen, wobei eine konische, aus Edelstein bestehende Spitze an einem

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Haar-röhrchen aus Metall dadurch befestigt wird, daß das Haar-röhrchen an seinem Ende nach außer erweitert bzw. ausgebuohtet 1st (flaring outwardly), so daß es das abgerundete Ende des Edelsteinstüokes überlagert. Die Abnutzung der aus Edelstein bestehenden Spitze während der Benutzung führt aber auoh zum Abschleifen der Erweiterung bzw. Ausbuchtung des Haarröhrchens und damit zu einer Verschiebung des aus Edelstein bestehenden Endstücks.

Was die Befestigung eines rohrförmigen Endstüokes aus Wolframkarbid in einem Halter aus rostfreiem Stahl betrifft, so heißt es in Spalte 3, Zelelen 21 bis Zk der US Patentschrift 3 292 599» "Da auf die dünne W_and des Endstüokes (aus Wolframkarbid) keine Kraft aufgebracht wird, um dieses in seiner Aussparung 33 zu halten, weil die Halterung duroh Löten erfolgt, besteht keine Gefahr, daß das relativ spröde Endstück (aus Wolframcarbid) während der Herstellung brioht". Das Endstüok aus Wolframkarbid ist in der Gehäuseaussparung so angebracht, daß es von der Aussparung aus um einen Betrag vorspringt, der "etwas geringer 1st, als die Tiefe der Aussparung¹¹, und das Endstüok muß mit der rohrförmigen Unterstützung wie bei 36 durch Löten "verbunden" (bonded) sein.

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Beim Einpassen eines "abgerichteten bzw. durchbohrten Edelsteins" (drilled jewel) in eine Goldfassung 1st nach dem Stand der Technik dieser Edelstein spitz zulaufend, was das Schreiben einer fortlaufenden dünnen Linie ausschließt, und natttrlioh ist eine Goldbörtelung oder Goldeinfassung der Stirnseite des Edelsteins nioht hart genug, um das Endstüok zum Zeichnen in zeitgemäßen automatischen Zeichenmaschinen verwendbar zu machen. Λ

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Wolframkarbidröhrchen oder ein ähnliohes Endstück aus Metall in einen rohrförmigen Halter aus rostfreiem Stahl dadurch eingepaßt, daß man das Wolframkarbldröhrohen mit kleinerem Durchmesser auf die gewünschte Länge zuschneidet{ das Röhrchen mit kleinerem Durohmesser auf einen Außendurohmesser mit einer Toleranz von plus oder minus 0,0001 Zoll (0,00025*1· cm) abschleift; mindestens ein inneres Ende des Röhrchens mit kleinerem Durohmesser verrundet, um ein Einschneiden im Halter aus rostfreiem Stahl zu verhindern} dann ein Gehäuse in dem Böhrohen mit größerem Durohmesser aus rostfreiem Stahl dadurch ausbildet, daß man an einem Ende eine koachslale Bohrung naoh Innen bohrt, deren Innendurchmesser um 0,0003 bis 0,0006 Zoll (0,00076-0,001524 om) geringer ist, als der Außendurohmesser des Wolframkarbidröhrohens mit kleinerem Durchmesser! daß man dann die

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Böhrohen In glelohaohslge Fluohtung bringt während man das Rohr mit größerem Durohmesser zur Vermeidung einer horizontalen Verschiebung unterstützt, und durch horizontales Vorschieben des Röhrchens mit kleinerem Durohmesser In das Gehäuse des Röhrchens mit größerem Durohmesser diese duroh Preßsitz zusammenfügt. Duron sorgfältiges Sehneiden, Verrunden und Abschrägen bzw· Abfasen Innerhalb der angegebenen Toleranzen kann eine wirksame, wirtschaftliche und haltbare Preßsitz- bzw. Paßsitzverbindung erreloht werden.

Die Erfindung wird Im folgenden anhand sohematlsoher Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Flg. 1 zeigt In einer perspektivischen Darstellung einen nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten Zelohenfederhalter mit Endstück.

Flg. 2 zeigt In einer sohematlsohen Darstellung die zur Herstellung des Preßsltzes gemäß der vorliegenden Erfindung erforderlichen Schritte.

Flg. 3 zeigt In einem vertikalen Sohnitt in auseinandergezogener Darstellung die Teile des Endstücke aus Metallkarbid und des Halters aus rostfreiem Stahl, dl· vor dem Ineinanderpassen mittel· Prefleitz In koaohelal· Fluohtung gebraoht wurden, wobei Bit den gestrichelten Linien ein Dorn angedeutet 1st.

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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden kleine Metallröhrohen verschiedener Durohmesser duroh Paß- bzw. Preßsitz miteinander verbunden. Es werden insbesondere Spitzen aus Metall oder Wolframkarbid in Halter aus rostfreiem Stahl, wie sie für Zeiohenfedern verwendet werden_f duroh Preßsitz eingepaßt. In Fig. 1 ist eine allgemein mit 10 bezeichnete und ein Außengewinde 12 zur Unterstützung in ihrem Halter aufweisende Schreibspitze für eine Zeichenfeder dargestellt und weist eine konische Spitze l*l· auf, duroh welche sich der Halter 16 aus rostfreiem Stahl erstreckt. Die aus Wolframkarbid bestehende rohrförmige Spitze 18 1st mit Preßsitz im Halter 16 aus rostfreiem Stahl angebracht und springt von diesem aus etwas vor. Tinte wird auf herkömmliche Weise duroh die Schreibspitze, den Halter aus rostfreiem Stahl und das Endstück 18 aus Wolframkarbid mittels eines sich aohslal erstreckenden (nicht gezeigten) Drahtes bzw· durch dessen Kapillarwirkung zugeführt.

Wie in Fig. 2 veranschaulicht 1st,lird ein Röhrchen aus Wolframkarbid oder einem ähnlichen Metallkarbid mittels herkömmlicher Diamantschneidvorrichtungen unter einem vollkommen rechten Winkel auf die gewünschten Längen zugeschnitten, z.B. auf eine Länge von 0,030 Zoll (O,O?62 cm).

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Im Röhrchen mit kleinerem Durchmesser wird dann eine Innenbohrung mit einer Toleranz von plus oder minus 0,0002 Zoll (0,000508 om) ausgeräumt, so daß eine innere Oberflächengüte von 4 Mikron oder mehr erzielt wird. Dieses Ausräumen kann mit herkömmlichen, mit Diamantstaub arbeitenden Drahtinstrumenten durchgeführt werden. Wolframkarbid ist für seine Eigenschaft bekannt, porös und rauh zu sein; deshalb ist eine Ausräumung und Felnbearbeitung bis auf das gewünsohte Maß erforderlioh. Dann wird das Röhrohen mit kleinerem Durohmesser auf einen Außendurohmesser mit einer Toleranz von plus oder minus 0,0001 Zoll (0,000254 om) abgesohliffen, so daß es in Bezug auf den Innendurchmesser eine Gesamttoleranz TIR (total indioator reading) von 0,0002 aufweist.

Danaoh wird das Gehäuse aus korrosionsbeständigem rostfreiem Stahl höohster Güte hergestellt, wobei der Außen·* durchmesser dieses Röhrchens mit größerem Durohmesser eine Toleranz von plus oder minus 0,00025 Zoll (0,000635 pm) und der Innendurohmesser eine Toleranz von plus oder minus 0,00025 Zoll (0,000635 om) mit einer Gesamttoleranz von 0,0003 TIR (total indioator reading) aufweist.

Wie in Pig. 3 veranschaulicht, _{lst ln dea} Röhrohen

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aus rostfreiem Stahl mit größerem Durchmesser ein Gehäuse 20 dadurch ausgebildet worden, daß man von einem Ende aus nach Innen eine gleiohaohsige Bohrung ausbohrte, deren Innendurchmesser um 0,0003 bis 0,0006 Zoll (0,00076-0,00152^ cm) geringer ist, als der Außendurohmesser des Wolframkarbldrohrchens. Dann wird die Innensohulter 22 atsehen dem Gehäuse 20 und der Bohrung Zk des Röhrohens aus rostfreiem Stahl mit einem eingeschlossenen Winkel von 120° geformt. Diese Bohrung M sollte mit Werkzeug gesenkt bzw. abgefast (chamfered) werden, um Grate aus dem Gehäuse zu entfernen und dieses für den nächsten Arbeitsgang zu säubern. Ein Plaohräumer kann in das Gehäuse 20 eingesetzt werden, um die genauen Maße des Innendurchmessers für das Einpassen des Wolframkarbid-Endstückes mittels Preßsitz zu schaffen. Das Gehäuse aus rostfreiem Stahl kann dann an seiner Hinterkante 26 verrundet werden. Die Vorderkante 28 kann radial naoh Innen zum Endstück aus Wolframkarbid hin abgeschrägt werden.

In der letzten Stufe des vorliegenden Verfahrens wird das Endstück aus Wolframkarbid in einer frei sohwimmenden Spindel in koachsiale Pluchtung mit dem Halter aus rostfreiem Stahl gebracht, der ortsfest in einem Spannfutter unterstützt sein kann. Ein sich von der Spindel aus durch das Endstüok aus Wolframkarbid erstreckender

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Draht dient als Dorn. Dann wird das Wolframkarbld-Endstüok mittels Preßsitz eingepaßt» Indem man es horizontal In das Gehäuse aus rostfreiem Stahl einsohlebt. Mit Hilfe des Dorne wird dabei das Endstück In glelohaohslger Pluohtung mit dem Gehäuse geführt. Durch das Sohneiden, Bohren und Verrunden von Teilen Innerhalb der genau angegebenen Toleranzen sowie das Ausrichten mit Hilfe des Dorne wird das Einpassen duroh Preßsitz mit einem Minimum an Druck erreloht.

Da das Löten oder aber das Härten von Epoxyharz ausgesohaltet wird, ist dann die Einsatzspitze fertig, um an ihrem äußeren Ende duroh Bürsten (brushing) verrundet zu werden· Nach dem Verrunden können die Teile gereinigt und im Halber 10 zusammengesetzt werden.

In der auseinandergezogenen Darstellung von Fig. 3 ist ein Wolframkarbld-Endstüok dargestellt, das auf dem (in gestriohelten Linien angedeutete«) Dorn der frei

ι schwimmenden Spindel unterstützt und gegen den Halter aus rostfreiem Stahl gedrückt wird. Die Bemessungen dieser besonderen Teile sowie die Toleranzen sind nur zur besseren Erläuterung angegeben worden.

Natürlich können diese Bemessungen verändert werden, ohne daß man vom Geist und Rahmen der Erfindung abgeht.

Claims

Patentansp r ü ehe zur Patentanmeldung der

1. Verfahren, um aus Metallkarbid bestehende Röhrchen von unterschiedlichem Durchmesser mittels Preßsitz einzupassen, daduroh gekennzeichnet, daß

A. ein aus Metallkarbid bestehendes Röhrchen mit kleinerem Durohmesser auf die gewünschte Länge zugeschnitten wird,

B. dieses Röhrchen mit kleinerem Durohmesser auf einen Außendurohmesser mit einer Toleranz von plus oder minus 0,0001 Zoll (0,00025^ om) gebracht bzw. abgeschliffen wird,

C. ein Gehäuse Innerhalb eines Metallröhrohens mit größerem Durohmesser ausgebildet wird, indem man an einem Ende eine koaohsiale Bohrung naoh Innen bohrt, die um 0,0003 bis 0,0006 Zoll (0,00076-0,0015Zk cm) kleiner ist als der Außendurohmesser des Röhrchens mit kleinerem Durchmesser.

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D. das Röhrchen mit kleinerem Durchmesser und das

koaohslale Röhrchen mit größerem Durohmesser zusammen 1η/Fluchtung

gebraoht werden, während das Röhrohen mit größerem Durohmesser zweoks Vermeidung einer horizontalen Verschiebung unterstützt wird, und

E. das Röhrohen mit kleinerem Durohmesser duroh horizontales Versohleben In das Gehäuse des Röhrohens

^ mit größerem Durohmesser mittels Preßsitz eingepaßt

wird.

2. Verfahren, um aus Metallkarbid bestehende Röhrohen von unterschiedlichem Durohmesser mittels Preßsitz einzupassen, cbdurch gekennzeichnet, daß A* ein aus Netallkarbid bestehendes Röhrohen mit

kleinerem Durohmesser auf die gewünschte Länge

zugesohnitten wird,

B. inftem Röhrohen mit kleinerem Durohmesser eine

ψ Innendurohmesserbohrung mit einer Toleranz von plus

oder minus 0,0002 Zoll (0,000508 om) ausgeräumt wird,

C. das Röhrohen mit kleinerem Durohmesser auf einen Außendurohmesser mit einer Toleranz von plus oder minus 0,0001 Zoll (0,000254 om) abgeschliffen wird,

D. ein inneres Ende des Röhrohens mit kleinerem Durohmesser verrundet wird,

E. ein Gehäuse innerhalb eines Metallröhrohens alt größerem Durchmesser ausgebildet wird, indem man an einem Ende eine koaohslal Bohrung ausbohrt, dl·

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um 0,0003 bis 0,0006 Zoll (0,00076-0,001524 cm) kleiner 1st als der Außendurohmesser des Höhrohens mit kleinerem Durchmesser,

F* das Höhrohen mit kleinerem Durohmesser und das Höhrohen mit größerem Durohmesser In koaohsiale Pluohtung gebracht werden, während das Röhrchen mit größerem Durohmesser zwecks Vermeidung einer horizontalen Verschiebung unterstützt wird, und

G. durch horizontales Verschieben das Höhrohen mit kleinerem Durohmesser mit seinem abgerundeten Ende In das G_ehäuse des Röhrohens mit größerem Durchmesser mittels Preßsitz eingepaßt wird.

3· Verfahren, um Höhrohen von unterschiedlichem Durohmesser mittels Preßsitz einzupsassen, naeh Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine sioh radial nach Innen erstreckende Vorderkante des Gehäuses in der Nähe von dessen Berührungsfläche mit dem Röhrchen von kleinerem Durohmesser abgefast wird.

k. Verfahren nach Anspruoh 3* daduroh gekennzeichnet, daß am Inneren Ende des Gehäuses eine radial naoh Innen geneigte Sohulter geschnitten wird.

$· Verfahren naoh Anspruoh k_t daduroh gekennzeichnet, daß die Hinterkante des Gehäuses verrundet wird.

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6. Verfahren naeh Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daft das Gehäuse mit Werkzeug gesenkt bzw. abgefast wird (ohasferring), ehe man das Röhrchen mit kleinerem Durohmes ser duroh Prefisitz elnapaßt.

7· Verfahren naoh Anspruch 6, daduroh gekennzeichnet, daj der AuBendurohmesser des Röhrohens mit größerem Durohmesser Innerhalb einer Toleranz von plus oder minus 0,00025 Zoll (0,000635 om) abgesohllffen wird.

8. Verfahren naoh Anspruoh 1, daduroh gekennzeichnet, daß das Röhrohen mit kleinerem Durohmesser auf einem mittleren Draht unterstützt wird, der sloh von einer frei sohwlmmenden Spindel aus erstreckt, während das Röhrohen mit größerem Durohmesser innerhalb eines ortsfesten Spannfutters gegen eine Horizontalbewegung gesichert eist. .

9. Verfahren naoh Anspruoh 1, daduroh gekennzeichnet, daß das Verrunden des inneren Endes des Röhrchen« mit kleinerem Durohmesser im Bereloh von zwlsohen 0,001 und 0,002 Zoll (0,00t54- 0,00508 cm) liegt, um zu verhindern, daß scharfe Koken in da« Gehäuse einschneiden.

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