DE2646089C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Zungennadel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Zungennadel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4 bzw.des Patentanspruchs 5.

Der Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, ist in der DE-OS 23 30 483 dargestellt. Hierbei wird ein Encrgiestrahl entweder von einer Seite her auf

jfi die in das Lagerloch und der Zunge hinein verformten Wandabschnitte gerichtet, wobei der Energiestrahl auch von einer Seite her durch die beiden verformten Wandabschnitte hindurchgehen kann, oder der Energie-Strahl wird nacheinander gegen die Außenseiten beider

J5 vcrformtcr Wandabschnitte gerichtet. In der Praxis hat sich dabei herausgestellt, daß sich bei diesem Verfahren noch eine uneinheitliche und ungleichmäßige Struktur des Lagerzapfens ergibt, die bei feinen Zungennadeln zum Bruch des Lagerzapfens od-~r zu v_ber nicht ein wiindfrcicn Beweglichkeit der Nadelzunge führen kann. Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, den Schmelz- oder Schweißvorgang zu erleichtern bzw. zu verbessern und genauer ausführen zu können, der erforderlich ist, nachdem die Wandabschnitte

v> der Sciicnwändc des Nadclschafts in das Lagcrioch der Niulcl/.ungc hinein vorformI sind. Insbesondere soll das bei diesem Schmch'.- oder Schweißvorgang erzielte Ergebnis dahingehend verbessert werden, daß man einen einheitlichen l^iger/apfcn mit homogener Materialvcr teilung und-struktur erhält.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs I gelöst.

Der Energiestrahl, vorzugsweise ein Laserstrahl, wird also crfindungsgemaß in zwei möglichst genau gleiche Teile aufgeteilt, von denen je einer auf je einen der verformten Wandabschnitlc gerichtet wird. Durch das praktisch gleichzeitige Auflreffcn der Tcilstrahlen wird

M) der zwischen den beiden verformten Seitcnwandubsdinitlen des Schilds verbleibende freie Raum von beiden Seilen her mit schmelzendem und erhärtendem Metall ausgefüllt, das aus den Scitenwandabschnittcn stammt, so daß die fertige Verbindungsstelle einen ein-

t)5 heillichcn. durchgehenden Lagerzapfen mil homogener Struktur bildet. Trotzdem bleibt zwischen der Zunge und den beiden ihr benachbarten Seilcnwänden jeweils ein schmaler Spalt erhalten, so daß die Zunge im Betrieb

nicht klemmen kann, sondern bei ihrer Bewegung einwandfrei geführt wird.

Als Energiequellen können Laser oder Maser verwendet werden, deren Strahlen Teile der verformten Seitenwandabschnitte anschmelzen, so daß die geschmolzenen Teile miteinander in Berührung kommen und beim Erhärten den Raum zwischen den verformien Seitenwandabschnitten ausfüllen, so daß ein homogener Lagerzapfen gebildet wird.

Bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungen der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in den Ansprüchen 4 und 5 gekennzeichnet

Ausgestaltungen im Rahmen der Erfindung ergeben sich verfahrenstechnisch aus den Ansprüchen 2 und 3 sowie vorrichtungstechnisch aus den Ansprüchen 6 bis 8.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht des vorderen Endes einer bekannten Zungennadel,

F i g. 2 einen vergrößerten Schnitt durch e>nc mittels Pressen unter einem rechten Winkel hergestellte bekannte Zungenlagerung,

F i g. 3 einen Schnitt ähnlich F i g. 2, jedoch durch eine unter einem spitzen Winkel gepreßte bekannte Zungenlagerung,

Fig.4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig.5 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig.6 einen vergrößerten Schnitt der Zungenlagerung gemäß F i g. 2 nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig.7 einen Schnitt ähnlich Fig.6 nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an einer Ziingenlagerung gemäß F i g. 3.

Gemäß <?<:n F i g. 1 bis 3 hat die bekannte Zungennadel 10 einen Schaft mit einem Haken 12 an einem Ende. Eine Zunge 14 ist an einem Gelenk 16 gelagert, das sich quer über einen Schlitz 18 zwischen den beiden Scitcnwändcn 20 und 22 des Schafts der Nadel 10 erstreckt.

Gemäß F i g. 2 wird die bekannte Zungcnlagcrung dndurch gebildet, da3 die Zunge 14 mit ihrer Lagerbohrung in die richtige Stellung innerhalb des Schlitzes 18 eingelegt wird. Die Seitenwändc 20 und 22 des Nadcischaftes werden dann mit Hilfe von nicht dargestellten Stempeln eingedrückt, vodurch verformte zylindrische Seitenwandabschnitte 24 und 26 gebildet werden. Diese verformten Seitenwandabschnitte 24 und 26 ragen in die Lagerbohrung der Zunge 14 hinein, und sie sind parallel zu der Längsachse der Nadel 10.

Das in F i g. 3 dargestellte bekannte winkelförmig gepreßte Gelenk wird durch Stempel hergestellt, die gegenüber den zur Herstellung des rechtwinklig gepreßten Gelenks gemäß F i g. 2 verwendeten Stempeln geringfügig in der Form abweichen. Bei diesem winkelförmig gepreßten Gelenk werden zylindrische Seitenwandabschnitte 28 und 30 unter einem Winkel in bezug auf die Längsachse der Nadel 10 in die Lagerbohrung der Zunge 14 hineingepreßt.

Nach dem Pressen der Zungcnlagcrung verbleiben in bekannter Weise wegen der Elastizität des Metalls /wischen den beiden verformten Scitenwiindabschnitten 24, 26 bzw. 28, 30 Iteic Räume oder Abstünde 32 (F i g. 2) oder 34 (F i g. 3). Diese freien Räume 32 und 34 sind zur klareren Darstellung in den Fig. 2 und 3 übertrieben groß dargestellt. Gewöhnlich handelt es sich um einen gegenseitigen Abstand der verformten Seitenwandabschnitte von etwa 0,025 bis 0,050 mm. Dieser Abstand wird gebildet durch das Zurückfedern des Metails, nachdem die verformten Seitenwandabschnitte 24, 26 bzw. 28,30 durch die Preßstempel hergestellt worden sind.

Von einer starken Energiequelle, beispielsweise einem Laser oder einem Maser, läßt man in bekannter Weise einen Energiestrahl gesteuert gegen die beiden verformten Seitenwandabschnitte einwirken, um zwischen diesen Wandabschnitten geschmolzenes Metall zu bilden bzw. um wenigstens einen Teil jedes der beiden Seitenwandabschnitte anzuschmelzen. Das geschmolzene Metall fließt in den zwischen den verformten Seitenwandabschnitten verbleibenden freien Raum hinein, wo man es zur Verbindung oder Verschmelzung der beiden verformten Wandabschnitte miteinander abkühlen läßt.

Da die Zungennadeln sehr klein si. v?, ist es notwendig, daß die Energiequelle die benötigte Wirme sehr gut gebündelt und sehr genau in der Intensität gesteuert liefert. Hierfür können insbesondere gewisse Arten von Lasern, aber auch Maser oder gewisse Arten von Elektronensirahlen benutzt werden.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren bzw. eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Aufbringen energiereicher Laserstrahlen auf beide Seiten der Zungennadel zur Bildung der Zungenlagerung ist in Fig. 4 veranschaulicht. Ein Laserstab 44 ist von Blitzlampen 40 und 42 umgeben. Außerdem sind Spiegel 46 und 48 in dem gemeinsamen Lasergehäuse 50 angeordnet Wenn sich die Blitzlampen 40, 42 entladen oder aufleuchten, wird im Laser 44 Energie erzeugt. Das Laserlicht schwingt in dem Stab 44 hin und her, und es wird durch die Spiegel 46 und 48 wiederholt in diesen hinein reflektiert. Während dieses Hin- und Herschwingens wird das Licht bzw. die Energie in dem Laser verstärkt und wird immer intensiver. Der Spiegel 46 ist ein dichter, fester Spiegel, der nur Licht reflektiert, aber kein Licht durchläßt. Der Spiegel 48 ist ein Teilspiegel, der bis zu einer bestimmten Lichtintensität oder -energie reflektiert, der aber oberhalb dieser Intensität oder dieses Energieniveaus das Licht durchläßt.

Wenn das erforderliche Energieniveau erreicht ist, wird der Spiegel 48 durchlässig, und der Laser 44 »schießt« bzw. entlädt sich und strahlt seine Energie ab. die durch den Spiegel 48 hindurchgeht. Der Energiestrahl gelangt auf einen halbdurchlässigen Spiegel 52, der 50% der auftretenden Energie glatt durchläßt und 50% reflektiert. Der Spiegel 52 spaltet somit den Energiestrahl in zwei getrennte Teilstrahleni 54 und 56 von etwa gleicher Intensität oder Energie auf. Der Teilstrahl 54 wird anschließend mehrfach durch Spiegel 58,6G und 62 reflektiert. Dann geht er durch eine Blende 64 und durch eine Linse 66, die ihn auf einen der verformten Seitenwandabschnitte der Nadel 10 fokussiert Der andere Teilstrahl 5" geht durch den halbdurchlässigen Spiegel 52 hindurch, anschließend durch eine Blende 68

to und eine Linse 70 und wird auf den anderen verformten Seitenwandabschnittder Nadel 10 fokussirrt.

Vorzugsweise sind die verformten Seitenwandabschnitle der Nadel 10 geringfügig gegenüber den Brennpunkten der beiden Tcilstrahlen versetzt. Wenn dies ge-

b5 schicht, werden keine Löcher in die verformten Seilen· wandabschnitte gebohrt, sondern die verformten Seilcnwandabschnitlc werden wenigstens teilweise angeschmolzen Das geschmolzene Metall fließt in den Raum

oder Abstand zwischen den beiden verformten Seitcnwandabschnitten. Anschließend wird das Metall wieder hart und bildet einen einheitlichen homogenen Lagerzapfen.

Eine nach den bisherigen Erfahrungen noch bessere, einfachere und daher bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist schematisch in F i g. 5 dargestellt. Es ist möglich, einen Laser zu bauen, der sich gleichzeitig nach beiden Seiten oder an beiden Enden entladen kann. Ein solcher Laser kann dadurch hergestellt werden, daß am Ende eines Laserstabs 78 zwei exakt gleiche Spiegel 80 und 82 angeordnet werden. Blitzlampen 74 und 76 in dem Lasergehäuse 72 wirken in der gleichen Weise wie gemäß F i g. 4 mit dem Laserstab 78 zusammen. Wenn ein bestimmtes, vorherbestimmbares Energieniveau erreicht wird, werden zwei gleiche Energie-Teilstrahlen 84 und 84' durch die untereinander gleichen Spiegel 80 und 82 hindurch entladen. Man kann also sagen, dab der Laserstab 78 aus beiden Enden »schießt«. Die durch die identischen Spiegel 80 und 82 hindurchgehenden beiden Tcilstrahlcn 84 und 84' gelangen über gleiche Strahlenwege zu der Zungennadel 10.

Der Laser 78. die Spiegel 88,90 bzw. 96,98 und damit die Strahlenwege sind symmetrisch zu der Langsmittciachse der Nadel 10 angeordnet. Gleiche optische Wege ergeben somit eine sehr viel einfachere Anordnung. Insbesondere gelangen die beiden Teilstrahlen 84 und 84' zu dem gleichen Zeitpunkt an die Zungennadel bzw. die Arbeitsstelle. Der durch den Spiegel 80 austretende Teilstrahl 84 geht durch eine Blende 86. so daß dieser Laserstrahl den erforderlichen Querschnitt für die optische Abbildung aufweist, die durch Fokussierung mittels einer Linse 92 an einem verformten Seitcnwandabschnitt der Zungennadel 10 erzeugt wird. Dieser Teilstrahl 84 wird auf seinem Weg nacheinander durch Spiegel 88 und SO reflektiert, bevor cf durch die Linse 92 auf den einen Seitenwandabschnitt der Nadel 10 fokussiert wird, In gleicher Weise wird der andere, durch den Spiegel 82 hindurchtretende Teilstrahl 84' in seinem Querschnitt durch eine Blende 94 reduziert und dann nacheinander durch Spiegel 96 und 98 reflektiert und schließlich durch eine Linse 100 auf den anderen verformten Seitenwandabschnitt der Nadel 10 fokussiert. Wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.4 könnten die beiden Teilstrahlen 84,84' so fokussiert werden, daß die Brennpunkte in die verformten Seitenwandabschnittc fallen; aber vorzugsweise liegen die verformten Scitcnwandabschnitte geringfügig außerhalb der beiden Brennpunkte. w

F i g. 6 zeigt eine vergrößerte Ansicht des durch da* beschriebene Verfahren hergestellten festen Zungcngelenks entsprechend F i g. 2. Die nach innen verformten Seitenwandabschnitte 24 und 26. die durch die Lascr-Teilstrahlen getroffen wurden, wurden jeweils teilweise angeschmolzen. Da die geschmolzenen Metallteile sich berühren und gemeinsam erhärten, verbindet sich der gebildete Metallteil 102. der zur klareren Darstellung übertrieben groß gezeichnet ist, auch mit den Scitenwandabschnitten 24 und 26. An den Außenseiten dieser m> Scitenwandabschnitte bilden sich dabei konkave Formen 104 und 106. Der Metallteil 102 wird dabei durch die geschmolzenen Teile der verformten Seitenwandabschnitte 24 und 26 gebildet, wobei diese geschmolzenen Teile in den Raum zwischen diesen beiden Seitenwandabschnitten fließen und dort unter Verbindung miteinander erhärten. Auf diese Weise besteht der Metallteil 102 aus demselben Material bzw. Metall wie die Seitenwiiiidiibschniuc 24 und 2h.

I·' i g. 7 zeigt das aus den winkelförmig gepreßten Scitenwandabschnitten 28 und 30 gemäß F i g. 3 hergestellte feste Gelenk. Eine konkave Form 108 ist auf der Außenseite des verformten Scilcnwandabschnittcs 28 gebildet, und eine konkave Form 110 ist auf der Außenseite des verformten Scitcnwandubschnittes 30 gebildet. Diese konkaven Formen 108 und 110 entstehen durch diis Fließen des geschmolzenen Metalls in den Raum hinein, der zwischen den beiden verformten Seitenwandabschniuen 28 und 30 besteht. Das geschmolzene und erhärtete Metall 112 bildet gemeinsam mit den Scitenwandabseihnitten 28 und 30 das fertige, einheitliche, homogene und feste Lagergelenk bzw. den Lagerzapfen für die Nadelzunge 14.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Zungennadel mit einem Schaft und einer zwischen einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Schafts schwenkbar gelagerten Zunge mit einem durchgehenden Lagerloch, wobei zur Lagerung der Zunge Wandabschnitte der Seitenwände in das Lagerloch hinein verformt und die verformten Wandabschnitte durch Wärmeeinwirkung miteinander verschmolzen werden, indem man einen scharf gebündelten Energiestrahl (Laserstrahl) auf wenigstens einen der verformten Wandabschnitte gesteuert derart einwirken läßt, daß zwischen den beiden Wandabschnitten geschmolzenes Metall gebildet wird, und man anschließend das geschmolzene MetalS zur Verschmelzung der Wandabschnitte miteinander abkühlen läßt, d a -durch gekennzeichnet, daß der Energiestrahl (Laserstrahl) in zwei möglichst genau gleiche Teile (54,56; is=?} aufgeteilt wird, von denen je einer auf je einen der verformten Wandabschnitte (24,26; 28, 30) gerichtet wird, derart, daß die beiden Teilstrahlen praktisch gleichzeitig auf entgegengesetzte Seiten der zu bearbeitenden Zungennadel (10) auftreffen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Energiestrahl als einheitlichen Strahl an einer Stelle der Energiequelle (Laser 44) austreten läßt und daß dieser Strahl anschließend in zwei im weseotüchen gleiche Teile (54,56) aufgeteilt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den EnergicMrahl zu gleichen Teilen (84,84') an zwei Stellen der Enei giequcllc (Laser 78) austreten läßt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2 mit einer Energiestrahlquelle, die auf diejenigen Scitcnwandabschnitte einer Zungennadel gerichtet ist, die durch Pressen in das Lagerloch der Zunge hinein verformt sind, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Energiequelle (Laser 44) im Strahlenweg als Sirahlicilcr ein halbdurchlässiger Spiegel (52) vorgesehen ist. der so angeordnet ist, daß durch ihn hindurch ein erster Knergie-Teilstrahl (56) unmittelbar auf einen der verformten Wandabschnitte (24, 26; 28,30) gelangt, und daß im Strahlenweg des von dem halbdiirchüissigcn Spiegel (52) abgelenkten zweiten Encrgie-Tcilstrahls (54) mindestens ein weiterer Spiegel (58, 60, 62) angeordnet ist, von dem der zweite Tcilstrahl um die Zungennadel (10) herum auf den anderen verformten Wandabschnitt gelangt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 3 mit einer Encrgicstrahlquelle, die auf diejenigen Scitcnwandabschniite einer Zungennadel gerichtet ist. die durch Pressen in das Lagerloch der Zunge hinein vcrformi sind, gekennzeichnet durch eine Energiequelle (Laser 78), die an zwei einander gegenüberliegenden Stellen gleich starke Lncrgic-Tcilstrahlcn (84,84') austreten IiIUl. und durch in den Slrahlenwegen dieser Tcilstrahlen angeordnete Spiegel (88, 90; 96,98), die die Teilstrahlen (84, 84') auf die einander gegenüberliegenden verformten Wandabschnittc der Zungennadel (10) richten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle (78) und die Spiegel (88,90; 96,98) und damit die Strahlenwege der Teilstrahlcn (84, 84') symmetrisch zu der Längsmittclachsc der zu bearbeitenden Zungennadel (10) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlenweg beider Teilsirahlen (54,56; 84, 84') vor den zu bearbeitenden Zungennadel (Iu) Linsen (66, 70; 92,100) zum Fokussieren der Teilslrahlcn auf die verfomrten to Wandabschnitte (24,26; 28,30) vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlenweg beider Teilstrahlen (54, 56; 84, 84') zwischen der Energiequelle (44; 78) und der zu bearbeitenden Zungennais -!el (10) Blenden (64,68; 86,94) zum Steuern der an die Zungennadel gelangenden Energiemengen der Tcilstrahlen vorgesehen sind.