DE69102269T2

DE69102269T2 - Verfahren zum biegen einer kugelschreiberspitze.

Info

Publication number: DE69102269T2
Application number: DE69102269T
Authority: DE
Inventors: Robert L. Boston Ma 02110 Brown
Original assignee: Gillette Co LLC
Current assignee: Berol Corp
Priority date: 1990-03-28
Filing date: 1991-03-26
Publication date: 1994-12-08
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: DE69102269D1; EP0522051A4; JPH05505777A; US5012663A; WO1991014521A1; CA2076653A1; EP0522051A1; CA2076653C; JP3207421B2; EP0522051B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Schreibgeräte des Typs mit Kugelspitze, und insbesondere ein Kugelspitzenelement zur Verwendung in einem Kugelschreiber sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Es werden verschiedene Kugelschreiber hergestellt und vertrieben, die von den Benutzern gut aufgenommen werden und sowohl den Typ umfassen, wo eine auswechselbare Tintenmine in einem permanent vorhandenen äußeren Gehäuse verwendet wird, als auch den Typ, wo der gesamte Stift weggeworfen wird, wenn der Tintenvorrat aufgebraucht ist. Sowohl in dem Fall, wo eine Ersatzinine verwendet wird, als auch im Fall des Einwegstiftes wird im allgemeinen ein durch eine dünne Wand gebildetes rohrförmiges Element verwendet, das in einem Ende eine sphärische Kugel enthält und am anderen Ende offen ist, um Schreibflüssigkeit aufzunehmen und diese dann zur Oberfläche der Kugel zu leiten.
Bei den heute auf dem Markt befindlichen Kugelschreibern ragen Kugel und Kugelfassung von der Spitze des Stiftes weg und liegen auf der Längsachse der Spitze oder des Nachfüllröhrchens, so daß in einer senkrecht zur Achse des Stiftes verlaufenden Ebene am meisten von der Kugeloberfläche freiliegt. Dies würde bedeuten, daß die beste Funktionsfähigkeit des Gerätes erreicht wird, wenn der Benutzer während des Gebrauchs des Stiftes des Gehäuse des Stiftes im rechten Winkel zur Schreibfläche ausrichtet. Dies ist im allgemeinen jedoch nicht die Ausrichtung, die der Benutzer wählen würde, da eine bequemere Schreibposition erreicht wird, wenn der Stift im Winkel zur Schreibfläche ausgerichtet ist. Man hat festgestellt, daß manche Leute in einem so flachen Winkel schreiben, daß der Rand der Kugelfassung beim Schreiben das Papier berührt, was vielleicht zu einer ruckartigen oder kratzigen Schreibweise führt. Man erreicht also nicht die optimale Leistung der Kugel, was vielleicht zu einem Verwackeln in der Schreiblinie führt oder zu einer Veränderung der Liniendicke oder -qualität während des Gebrauchs des Stiftes.
Um die obengenannten Mängel zu beseitigen, wurde vorgeschlagen, die Spitze des Stiftes so zu biegen, daß die Kugel auf ihrer größten Fläche freiliegt, während der Benutzer den Stift in einem angenehmen Winkel zur Schreibfläche verwendet. Das Ausbilden einer Biegung in dem relativ dünnwandigen Röhrchen der Spitze oder der Ersatzmine stellt jedoch insoweit ein Problem dar als die Wand, die vielleicht nur 10 Tausendstel Zoll dick ist, während des Biegevorgangs leicht solange gedehnt wird, bis sie bricht. Außerdem kann das Dehnen des Röhrchenmaterials die Wand an der Kugelfassung, wo die Kugel gehalten wird, beeinträchtigen. Eine Schwankung in der Genauigkeit an Kugel und Fassung von ein oder zwei 10/1000 Zoll würde in vielen Fällen dazu führen, daß der Stift nicht mehr schreibt, verwackelt, keine Tinte mehr hat oder auf der Schreibfläche einen Tintenklecks produziert.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Kugelspitze zur Verwendung in einem Kugelschreiber anzugeben, wo der rohrförmige Körper gebogen wird, ohne daß Kugel und Kugelfassung des Stiftes beschädigt werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Kugelspitze anzugeben, wo die Spitze des Stiftes ohne Einsatz teurer Werkzeuge gebogen wird, und wo dies auch auf bestehenden Anlagen zur Herstellung von Stiften durchgeführt werden kann.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Kugelspitze zur Verwendung in einem Kugelschreiber anzugeben, wo der rohrförmige Körper zu einem Winkel von mindestens 30º gebogen wird, ohne die Unversehrtheit der Kugelspitze zu zerstören oder deren Qualität zu beeinträchtigen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die obengenannten Aufgaben und sonstigen Ziele, die im Verlauf der Beschreibung offensichtlich werden, werden erreicht mit Hilfe eines Verfahrens zur Herstellung einer Kugelspitze zur Verwendung in einem Kugelschreiber, welches die folgenden Schritte umfaßt: Bereitstellen einer zylindrischen Stiftspitze, die aus einem durch eine dünne Wand gebildeten rohrförmigen Körper besteht, in dessen einem Ende eine sphärische Kugel gehalten wird, und der am anderen Ende offen ist, um Schreibflüssigkeit darin aufzunehmen. Mindestens eine Nut ist am Umfang auf der Außenseite der dünnen Wand ausgebildet, die weniger als den gesamten Umfang der Wand einnimmt und noch eine Fläche ohne Nut beläßt. Der rohrförmige Körper wird in eine Richtung gebogen, so daß sich die mit der Nut versehene Fläche auf der Druckseite der Biegung befindet, und die Fläche ohne Nut sich auf der Spannungsseite der Biegung befindet.
Im einzelnen wird das Verfahren so durchgeführt, daß während des Biegens auf dem gesamten Umfang des rohrförmigen Körpers eine axiale Druckkraft aufrechterhalten wird, was dadurch erreicht werden kann, daß der rohrförmige Körper um einen Biegemittelpunkt gebogen wird, der von einer von der Längsachse des rohrförmigen Körpers durch die ohne Nut belassene Fläche des rohrförmigen Körpers verlaufenden Linie versetzt ist.
Das Verfahren läßt sich im allgemeinen mit Hilfe eines Paars von Klemmeinrichtungen durchführen, die den rohrförmigen Körper auf beiden Seiten der Nuten greifen und zwischen sich festhalten. Eine der Klemmeinrichtungen befindet sich auf einem drehbaren Element, und die andere ist in bezug auf das drehbare Element festgestellt, wobei die Längsachse des rohrförmigen Körpers von dem Drehmittelpunkt des drehbaren Elementes versetzt ist. Das Biegen erfolgt durch die Bewegung des drehbaren Elementes.
Die Nuten werden im allgemeinen durch Drehen des rohrförmigen Körpers gegen ein Schneidwerkzeug auf einer von der Längsachse des rohrförmigen Körpers versetzten Achse hergestellt, um auf der Druckseite der Biegung eine größtmögliche Nutentiefe zu erreichen. Es können zwei Nuten vorgesehen sein, und ihre größte Tiefe entspricht ungefähr der halben Wanddicke des rohrförmigen Körpers.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die obigen und weitere Merkmale der Erfindung werden in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform und mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Kugelschreiber, der gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine typische Stiftspitze, die bei der Herstellung des Kugelschreibers von Fig. 1 zu verwenden ist;
Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III von Fig. 2, die Einzelheiten des oberen Bereichs der Stiftspitze von Fig. 2 zum besseren Verständnis in einem vergrößerten Maßstab zeigt;
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Stiftspitze von Fig. 2 während der Herstellung unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine Draufsicht ähnlich wie Fig. 3, in der weitere Einzelheiten des Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung gezeigt sind;
Fig. 6 eine schematische Drauf sicht auf eine typische Vorrichtung, die so konstruiert ist, daß das Verfahren der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden kann; und
Fig. 7 eine Draufsicht ähnlich wie Fig. 2 bis 4, in der eine Stiftspitze gezeigt ist, die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Mit Bezug auf die Zeichnung und insbesondere mit Bezug auf Fig. 1 ist nun ein Schreibgerät 10 des Typs mit Kugelspitze dargestellt, umfassend ein Gehäuse 12 und ein in dem Gehäuse angeordnetes tintenführendes Element 14. Das tintenführende Element 14 kann eine Tintenmine sein, wenn es sich bei dem Schreibgerät 10 um einen nachfüllbaren Typ handelt, oder kann zusammen mit dem Gehäuse weggeworfen werden, wenn es sich bei dem Schreibgerät um einen Einwegstift handelt.
Das tintenführende Element 14 umfaßt im allgemeinen eine Metallspitze 16, die durch Preßsitz oder auf andere Weise mit einem tintenführenden Röhrchen 18 verbunden ist, das nach hinten in das Schreibgerät 10 hineinragt. Die Spitze 16 kann aus nichtrostendem Stahl oder einem sonstigen Metall hergestellt sein, und das Röhrchen 18 besteht aus Metall oder Kunststoff, wie im Stand der Technik wohlbekannt.
Bis hierher handelt es sich bei den beschriebenen Elementen um die für ein Schreibgerät des Typs mit Kugelspitze typischen Elemente. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß bei dem Schreibgerät 10 die Spitze 16 um einen Winkel A gebogen wurde, um eine Kugelspitzenstruktur zu erreichen, die leichter verwendet werden kann, wenn das Gehäuse 12 im Winkel zur Schreibfläche gehalten wird. Der Winkel A beträgt im allgemeinen 30º oder mehr, damit während des Gebrauchs durch den Benutzer die optimale Kugelspitzenfläche auf der Schreibfläche aufliegt.
Mit Bezug auf Fig. 2 bis 4 ist nun die Spitze 16 in ihrem Zustand vor dem Biegen dargestellt, und man sieht, daß sie einen durch eine dünne Wand 22 gebildeten rohrförmigen Körper 20 umfaßt, in dessen einem Ende eine sphärische Kugel 24 gehalten wird, und der an seinem anderen Ende offen ist, um Schreibflüssigkeit darin aufzunehmen. Die sphärische Kugel wird in einer Fassung 23 gehalten, bei der enge Toleranzen im Bereich von ein oder zwei 10/1000 Zoll aufrechterhalten werden, was nach jedem bekannten Verfahren erreicht werden kann, das auf dem Gebiet der Kugelschreiberkonstruktion verwendet wird. Es ist eine Öffnung 25 vorgesehen, um durch eine Vielzahl von Tintenkanälen 28, die auf dem Umfang der Kugel 24 zum offenen Ende der Fassung 23 gerichtet sind, die Tinte zur Oberfläche der Kugel zu leiten. Die dünne Wand 22 besitzt eine unterschiedliche Dicke und hat ihre dünnste Abmessung im allgemeinen im Bereich von zehn Tausendstel bis zwanzig Tausendstel Zoll Dicke.
Wie bereits vorher angedeutet, besteht beim Biegen der dünnen Wand 22 des Röhrchens 18 das Problem, daß durch das Dehnen des Materials auf der Spannungsseite des Röhrchens die Kugelfassung 23 reißt oder sich verzieht, während durch das Zusammendrücken der dünnen Wand ein Zustand entstehen könnte, wo die Tintenversorgung abgeschnitten wird, weil die Wand nach innen zusammenfällt.
Anhand von Fig. 4 und 5 sieht man nun, daß durch das Vorsehen einer Nut bzw. in der dargestellten Ausführungsform einer Vielzahl von Nuten 26 und 27, die am Umgang auf der Außenseite der dünnen Wand 22 angeordnet sind, so daß die Nut bzw. die Nuten weniger als den gesamten Umfang der Wand bedecken und auf der Spannungsseite eine Fläche ohne Nut(en) belassen, das oben beschriebene Problem an der Stelle, wo die dünne Wand 22 gebogen wird, behoben werden kann. Die Nuten 26 und 27 entsprechen an ihrer tiefsten Stelle in der Wand ungefähr der Hälfte der Dicke der dünnen Wand 22 und können, wie gezeigt, mit Hilfe eines speziell für diesen Zweck entwickelten Schneidwerkzeugs in einem Winkel von 90º ausgebildet werden. Wie am besten in Fig. 4 zu sehen ist, können die Nuten 26 und 27 durch Drehen des Körpers 20 gegen ein geeignetes Schneidwerkzeug auf einer von der Mittellinie des Körpers 20 versetzten Achse LC hergestellt werden. Wenn die Nuten 26 und 27 in dieser Weise hergestellt werden, nimmt die Tiefe der Nut von einem Maximum an dem für ein maximales Zusammendrücken während des Biegens wünschenswerten Punkt bis zu einer minimalen Tiefe im Bereich der Spannungsseite des Körpers 20 ab.
Während das Röhrchen 18 unter Verwendung der Nuten 26 und 27 zur Behebung der oben beschriebenen Probleme gebogen werden kann, wurde festgestellt, daß durch Aufrechterhalten einer axialen Druckkraft auf dem gesamten Umfang des Körpers 20 eine wünschenswertere Biegung entsteht, und die Unversehrtheit der dünnen Wand 22 in einem größeren Ausmaß beibehalten wird, und was noch wichtiger ist, daß die Kugelfassung 23 nicht verzogen wird.
Mit Bezug auf Fig. 5 ist es beim Biegen des Körpers 20 möglich, auf dem gesamten Umfang der dünnen Wand 22 eine Druckkraft aufrechtzuerhalten, indem man um einen Biegemittelpunkt CB biegt, der von der Längsachse des rohrförmigen Körpers 20 versetzt ist. Die Lage des Biegemittelpunktes CB kann so berechnet werden, daß ein Momentenarm entsteht, der ausreicht, um eine Druckkraft in der dünnen Wand 22 an ihrer dem Biegemittelpunkt CB am nächsten gelegenen Punkt aufrechtzuerhalten, wenn eine axiale Kraft in ausreichender Größe auf den Körper 20 einwirkt, um die gewünschte Biegung im Punkt 16 zu erzeugen. Das Biegen erfolgt also ohne Dehnung der dünnen Wand 22, was zu einer Beeinträchtigung der Fassung 23 führen könnte.
Mit Bezug auf Fig. 6 ist nun eine Vorrichtung 30 schematisch dargestellt, die sich zur Durchführung des oben beschriebenen Biegeverfahrens eignet. Die Vorrichtung 30 umfaßt einen drehbaren Tisch 32 mit einer auf seiner Oberfläche befestigten Klammer 34, die innere Klemmflächen 35 und 36 besitzt. Eine zweite Klemmeinrichtung in Form einer Klammer 38 ist auf einer feststehenden Fläche 40 befestigt und besitzt innere Klemmflächen 41 und 42, die mit den Flächen 35 und 36 ausgerichtet sind. Die Klammern 34 und 38 können von jedem im Stand der Technik bekannten Typ sein, der in der Lage ist, den Körper 20 so zu halten, daß das Kugelende fest zwischen den Flächen 41 und 42 und das offene Ende zwischen den Flächen 35 und 36 gehalten wird, so daß der Abschnitt des Körpers mit den daran ausgebildeten Nuten 26 und 27 sich während des Biegevorgangs ungehindert umformen kann. Das Röhrchen 18, welches einen Tintenspeicher 50 bildet, wird normalerweise vor dem Biegen am Körper 20 angebracht, wie in Fig. 6 zu sehen ist.
Wie des weiteren in Fig. 6 zu sehen ist, sind die Klammern 34 und 38 so zueinander ausgerichtet, daß die Längsachse des Körpers 20 im rechten Winkel zur Mittellinie C der Drehung steht. Die Mittellinie C steht senkrecht zur Tischoberfläche und ist zu der den Nuten gegenüberliegenden Seite hin versetzt. Bei Verwendung der Vorrichtung 30 wird die Mittellinie C des Tisches des weiteren zum Biegemittelpunkt CB des Körpers 20, und daher ist die Längsachse des Körpers von der Mittellinie C um die Strecke beabstandet, die für den Biegevorgang berechnet wurde, während die Druckkraft am Umfang der dünnen Wand 22 aufrechterhalten wird, wie oben erläutert.
Es versteht sich, daß in der gezeigten Ausführungsform die Klammer 34 zwar an dem drehbaren Tisch 32 befestigt ist und die Klammer 38 feststeht, aber die Klammer 38 auch an dem drehbaren Tisch 32 befestigt sein könnte und die Klammer 34 feststehen könnte, um dasselbe Biegeergebnis zu erreichen, wenn man den Tisch 32 in die entgegengesetzte Richtung dreht.
Wenn der Körper 20 in den Klammern 34 und 38 befestigt ist, wird der Tisch 32 um einen Winkel gedreht, bis die Biegung erreicht ist, so daß man einen Körper 20 gemäß Fig. 7 erhält.
Wie in Fig. 7 gezeigt, erfolgt die Biegung um den Biegemittelpunkt CB, so daß die Nuten 26 und 27 zusammengedrückt werden, wobei sich die Innenwand der dünnen Wand 22 auf der Druckseite wenig oder gar nicht verzieht; und weil die Druckkraft auf der Spannungsseite der dünnen Wand 22 aufrechterhalten wird, kommt es in der Wand zu einer minimalen Dehnung, so daß die Fassung 23 unversehrt bleibt. Durch Verwendung der Nuten 26 und 27 in Kombination mit der Biegung um einen von der Längsachse des Körpers 20 versetzten Biegemittelpunkt, hat sich gezeigt, daß die Kugel 24 ihre Maße in bezug auf die Kapselfläche der Kugelfassung 23 über einen Biegewinkel A von 30º oder mehr unverändert beibehält.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Kugelspitze zur Verwendung in einem Kugelschreiber (10), umfassend die folgenden Schritte:

Bereitstellen eines zylindrischen Spitzenelements (16), das aus einem durch eine dünne Wand (22) gebildeten rohrförmigen Körper (20) besteht, in dessen einem Ende eine sphärische Kugel (24) gehalten wird, und der am anderen Ende offen ist, um Schreibflüssigkeit darin aufzunehmen;

Ausbilden von mindestens einer Umfangsnut (26, 27) auf der Außenseite der dünnen Wand (22), die weniger als den gesamten Umfang der Wand einnimmt und noch eine Fläche ohne Nut beläßt; und

Biegen des rohrförmigen Körpers (20) in eine Richtung, in der sich die mit der Nut versehene Fläche auf der Druckseite der Biegung befindet, und die Fläche ohne Nut sich auf der Spannungsseite der Biegung befindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem während des Biegens eine axiale Druckkraft auf dem gesamten Umfang des rohrförmigen Körpers (20) aufrechterhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Nuten (26, 27) durch Drehen des rohrförmigen Körpers (20) an einem Schneidwerkzeug auf einer von der Achse des rohrförmigen Körpers (20) versetzten Achse hergestellt werden, so daß auf der Druckseite der Biegung eine maximale Tiefe der Nut entsteht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Biegung des rohrförmigen Körpers (20) im voraus um einen Biegemittelpunkt erfolgt, der längs einer von der Achse des rohrförmigen Körpers (20) durch die Fläche des rohrförmigen Körpers (20) ohne Nut verlaufenden Linie versetzt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Nuten (26, 27) mit einem Innenwinkel von im wesentlichen 90º ausgebildet sind.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Nuten (26, 27) an ihrer größten Tiefe ungefähr der Hälfte der Wandstärke des rohrförmigen Körpers (20) entsprechen.

7. Verfahren nach Anspruch 1, des weiteren umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Paares von Klemmeinrichtungen (34, 38), die den rohrförmigen Körper (20) zwischen sich festhalten, indem sie ihn auf beiden Seiten der Nuten (26, 27) packen;

Verbinden von einer der Klemmeinrichtungen (34) mit einem drehbaren Element und Befestigen der anderen Klemmeinrichtung (38) in bezug auf das drehbare Element, wobei die Längsachse des rohrförmigen Körpers (20) von dem Drehmittelpunkt des drehbaren Elements (32) versetzt ist, und wobei die Biegung durch die Bewegung des drehbaren Elements (32) erreicht wird.

8. Kugelspitze (16) zur Verwendung in einem Kugelschreiber (10), umfassend:

eine zylindrische Spitze (16) bestehend aus einem durch eine dünne Wand (22) gebildeten rohrförmigen Körper (20), in dessen einem Ende eine sphärische Kugel (24) gehalten ist, und dar am anderen Ende offen ist, um Schreibflüssig keit darin aufzunehmen, wobei die dünne Wand (22) wenigstens eine auf ihrer Außenseite ausgebildete Umfangsnut (26, 27) aufweist, die weniger als den gesamten Umfang der Wand (22) einnimmt und eine Fläche ohne Nut beläßt, wobei der Körper (20) in eine Richtung gebogen ist, in der sich die mit der Nut versehene Fläche auf der Druckseite der Biegung befindet, und die Fläche ohne Nut sich auf der Spannungsseite der Biegung befindet.

9. Kugelspitze nach Anspruch 8, bei der die Nuten (26, 27) zwei an der Zahl sind.

10. Kugelspitze nach Anspruch 8, bei der der rohrförmige Körper (20) in einem Winkel von mindestens 30º gebogen ist.