DE888518C

DE888518C - Writing ball for writing instruments of any kind

Info

Publication number: DE888518C
Application number: DEB17112A
Authority: DE
Inventors: Hans Reinhard Fehling; Paul Otto Rosin
Original assignee: BIRO SWAN Ltd
Current assignee: BIRO SWAN Ltd
Priority date: 1950-10-13
Filing date: 1951-10-10
Publication date: 1953-09-03
Also published as: GB707543A; CH300350A; FR1060802A

Description

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an solchen Schreibgeräten, bei denen das Schreibende oder die Schreibspitze eine Kugel enthält, die drehbar in einem Gehäuse oder einer Fassung gelagert ist, aus ihr zum Teil herausragt und aus einem 'Vorratsbehälter mit Tinte versorgt wird, und zwar über einen Speisekanal, der am Boden des Kugelgehäuses mündet, so daß von der Kugel, wenn sie auf einer Schreibfläche, ζ. Β. einem Papierblatt, verschoben und dadurch gedreht wird, ein dünner Tintenfilm durch den engen Spalt zwischen ihr und ihrer Fassung mitgenommen und als Schreibspur auf die Schreibfläche gebracht wird.The invention relates to improvements in such writing implements in which the writer or the Writing tip contains a ball which is rotatably mounted in a housing or a socket her part protrudes and is supplied with ink from a 'reservoir, namely over a feed channel which opens at the bottom of the ball housing, so that of the ball when it is on a Writing surface, ζ. Β. a sheet of paper, shifted and thereby rotated, a thin film of ink taken through the narrow gap between her and her frame and as a trace on the Writing surface is brought.

Infolge der sehr kleinen Abmessung der verwendeten Kugel (etwa ι mm ■&) ist der Druck (in kg/cm²), den sie im Gebrauch aufzunehmen hat, erheblich, obgleich der gesamte Schreibdruck kaum 500 g erreicht oder gar übersteigt. Infolgedessen ist auch die Reibung der Kugel bei ihrer Drehung erheblich, und daher tritt Verschleiß ein, der die praktisch nutzbare Lebensdauer der Kugel und ihres Lagers begrenzt. Bisher nahm man an, daß die Abnutzung der Kugel ausschließlich eine Folge ihrer mechanischen Reibung in ihrer Fassung wäre, und daher wurden die Kugeln aus besonders hartem Stahl hergestellt.As a result of the very small dimensions of the ball used (about ι mm ■ &) the pressure (in kg / cm ² ) that it has to absorb in use is considerable, although the total writing pressure hardly reaches or even exceeds 500 g. As a result, the friction of the ball as it rotates is also significant, and therefore wear occurs which limits the useful life of the ball and its bearing. It was previously believed that the ball's wear was solely a result of its mechanical friction in its socket, and therefore the balls were made from particularly hard steel.

Eine genauere Untersuchung als Ausgangspunkt für diese Erfindung hat jedoch gezeigt, daß die Abnutzung zum Teil auf die chemische Wirkung der Schreibflüssigkeit gegenüber der Kugel zurückzuführen ist, selbst wenn diese Flüssigkeit ein Schmiermittel ist, das aus einem ölhaltigen Lösungsmittel, einem Verdickungsmittel und einem Farbstoff besteht und kein Wasser enthält. Außerdem hat man festgestellt, daß das Schreibpapier eine beträchtliche Schleifwirkung auf die Kugel ausübt, und zwar mittels solcher Stoffe wie der feinen Silicate in dem Staub, der sich auf dem PapierHowever, a closer examination as a starting point for this invention has shown that the wear partly due to the chemical effect of the writing fluid on the ball even if this liquid is a lubricant composed of an oily solvent, a thickener and a dye and does not contain water. Also has it was found that the writing paper exerts a considerable abrasive effect on the ball, by means of such substances as the fine silicates in the dust that is on the paper

ansammelt, oder der Silicatbestandteile des Papiersselbst, die eine größere Härte haben als Stahl.accumulates, or the silicate constituents of the paper itself, which have a greater hardness than steel.

Man weiß allgemein, daß Diamant das bisher bekannte härteste Mineral ist. und Korund das zweithärteste. Korund kommt in der Natur als Mineral vor oder wird synthetisch in verschiedenen Arten, wie z. B. als Rubin, Saphir, Smaragd usw. hergestellt. Es ist selbstverständlich, daß Kugeln / aus Rubin oder Saphir an Stelle von Stahlkugeln in ίο Schreibgeräten der erwähnten Art deren Preis erheblich erhöhen würden. Korund ist geschmolzenes Aluminiumoxyd der chemischen Formel Al₂ O₃. Er ist inert gegenüber den meisten Säuren, insbesondere gegenüber organischen Säuren, wie auch den verschiedenenBestandteilen, die inTffitenfürdieseArtIt is generally known that diamond is the hardest mineral known to date. and corundum the second hardest. Corundum occurs naturally as a mineral or is synthetically in various types, such as B. made as ruby, sapphire, emerald, etc. It goes without saying that balls made of ruby or sapphire instead of steel balls in ίο writing implements of the type mentioned would increase their price considerably. Corundum is molten aluminum oxide with the chemical formula Al ₂ O ₃ . It is inert to most acids, especially organic acids, as well as the various constituents used in affinity for this species

Schreibgeräte benutzt werden. ■··*■' - ·■Writing implements are used. ■ ·· * ■ ' - · ■

Die der Erfindung zugrunde liegende Auf gäbe bestand in der Herstellung einer preiswerten Kugel mit erhöhter Widerstandsfähigkeit gegen mechanisehen und chemischen Verschleiß. Zur Lösung dieser Aufgaben hat nach der Erfindung die Kugel für Schreibgeräte der erwähnten Art mindestens eine Außenschicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, deren Außenhaut elektrisch oxydiert ist, z. B. nach einem der bekannten Verfahren, die allgemein mit Eloxieren bezeichnet werden.The underlying to the invention existed in the manufacture of an inexpensive ball with increased mechanical resistance and chemical wear. To solve these problems, according to the invention, the ball for Writing implements of the type mentioned have at least one outer layer made of aluminum or an aluminum alloy, whose outer skin is electrically oxidized, e.g. B. by one of the known methods that are generally can be referred to as anodizing.

Zum besseren Verständnis der Erfindung soll ein Ausführungsbeispiel beschrieben werden.For a better understanding of the invention, an embodiment will be described.

Bei der Ausführung der-Erfindung wird die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellte Kugel sorgfältig eloxiert, so daß auf ihrer Oberfläche ein dünner Film aus„. Aluminmmoxyd entsteht.In practicing the invention, that is made from aluminum or an aluminum alloy Ball carefully anodized so that a thin film of “. Aluminum oxide arises.

Wenn das Eloxieren richtig durchgeführt wird, besteht dieser Film pralctisch aus Korund. Auf diese 1 Weise wird eine billige Kugel aus verhältnismäßig weichem Werkstoff, z. B. Aluminium, in eine Kugel verwandelt, die im entscheidenden Punkt die äußeren Eigenschaften des massiven Korunds besitzt, Das Herstellungsverfahren für die eloxierten Oberflächen der Kugeln ist nicht Gegenstand der Erfindung. Es kann in jeder bekannten, bewährten Weise erfolgen. Natürlich sind Einrichtungen erforderlich, die die Kugeln in dauernden Kontakt mit einer festen Anode bringen. Solche Verfahren, z. B. Rüttelverfahren, sind bekannt und werden benutzt, um Gegenstände zu eloxieren, die zu klein sind, um an die Elektrode angeklammert werden zu können. Eine Tiefe der eloxierten Außenhaut von etwa 3 bis 5 Mikron reicht aus, da eine Abnutzung größeren Ausmaßes das Schreibgerät wegen des unzulässig großen Spielraumes zwischen Kugel und Gehäuse ohnehin unbrauchbar machen würde. Die Härte der Außenhaut selbst {die sogenannte Brinellhärte) ist so groß, daß selbst ein äußerst scharfer Diamant keinen meßbaren Riß in ihr erzeugt, es sei denn, er würde so stark belastet, daß er durch die harte Haut in den verhältnismäßig weichen Metallkern einbricht. Die Außenhaut zeigt eine punktförmige Belastbarkeit in der Größenordnung von ioo t/cm².If the anodizing is done correctly, this film will practically be made of corundum. In this 1 way, a cheap ball made of relatively soft material, such. B. aluminum, transformed into a ball, which has the external properties of the solid corundum in the crucial point, the manufacturing process for the anodized surfaces of the balls is not the subject of the invention. It can be done in any known, time-tested manner. Means are of course required to bring the spheres into permanent contact with a solid anode. Such methods, e.g. B. vibration methods are known and are used to anodize objects that are too small to be clipped to the electrode. A depth of the anodized outer skin of about 3 to 5 microns is sufficient, since extensive wear and tear would make the writing instrument unusable anyway because of the inadmissibly large clearance between the ball and the housing. The hardness of the outer skin itself (the so-called Brinell hardness) is so great that even an extremely sharp diamond does not produce a measurable crack in it, unless it is so heavily stressed that it breaks through the hard skin into the relatively soft metal core. The outer skin shows a punctiform loading capacity in the order of magnitude of 100 t / cm ² .

Damit der Film oder die Außenhaut der Kugel den höchstmöglichen Widerstand .gegen Schleifwirkung hat, wird vorzugsweise das -Oxalsäureeloxierverfahren mit Gleichstrom und nicht Wechselstrom verwendet. Die Kugeln werden aus reinem Aluminium hergestellt oder aus einer Magnesium-Aluminium-Legierung-mit bis zu 9% Magnesium. Anstatt einer Aluminiumriitteleiinrichtung als Anode zu benutzen, wie beim Piatieren, kann man auch eine einzelne Schicht von Kugeln zwischen zwei flache Scheiben oder Platten legen, deren eine oder beide aus Aluminium bestehen. Eine Anzahl von 50 000 Kugeln von 1 mm Durchmesser kann leicht auf-einer Scheibenfläche von etwa 1000 cm² untergebracht werden. Die Flächen der Scheiben, die den Kontakt mit den Kugeln herstellen, sollen geriffelt oder stark geätzt sein, um einen guten Punktkontakt zu" gewährleisten.So that the film or the outer skin of the ball has the highest possible resistance against abrasive action, the oxalic acid anodizing process with direct current and not alternating current is preferably used. The balls are made of pure aluminum or a magnesium-aluminum alloy with up to 9% magnesium. Instead of using an aluminum belt device as an anode, as in piatering, one can place a single layer of spheres between two flat disks or plates, one or both of which are made of aluminum. A number of 50,000 balls with a diameter of 1 mm can easily be accommodated ^{on a disk area of approximately 1,000 cm 2.} The surfaces of the disks that make contact with the balls should be corrugated or heavily etched to ensure good point contact.

Es_ ist zuzugeben, daß bei der eben beschriebenen Anordnung die Eloxalschicht an. den Kontaktpunkten zwischen Kugeln und Scheiben unterbrochen ist, jedoch verursacht diese Unterbrechung selbst keinerlei größere Schwierigkeiten. Dadurch kann nur ein kleines nadelspitzengroßes Loch od. dgl. in der eloxierten Schicht verbleiben, und da der Zweck der Erfindung mehr der ist, die ganze Kugeloberfläche verschleißfest zu machen als korrosionsfest, sind derartige nadelspitzenfeine Löcher ohne wesentliche Bedeutung. goIt is to be admitted that in the case of the just described Arrange the anodized layer. interrupted the contact points between balls and discs is, however, this interruption itself does not cause any major trouble. This can only a small needle-point-sized hole or the like remain in the anodized layer, and there the purpose the invention is more about making the entire surface of the sphere wear-resistant than corrosion-resistant, such pinpoint fine holes are of no essential importance. go

Man muß dafür sorgen, daß der Elektrolyt gut zwischen, den Scheiben. zirkuliert, und das kann durch Pump- oder Rühreinrichtungen erreicht werden.Care must be taken to keep the electrolyte well between, the panes. circulates, and that can can be achieved by pumping or stirring devices.

Es. ist nicht zu erwarten, daß der Eloxiervorgang genau die gleiche Hautdicke an allen Stellen der Kugeloberfläche und bei jeder einzelnen Kugel erzeugt. . Diese Unterschiedlichkeiten können jedoch durch leichtes Läppen ausgeglichen werden. Ein solches Läppen ist praktisch durchführbar, da der Eloxälfilm oder -überzug (da er etwas porös ist) nicht ganz so hart wie Korund ist, der als Pulver zum Läppen benutzt wird.It. it is not to be expected that the anodizing process will produce exactly the same skin thickness at all points of the Spherical surface and generated for each individual sphere. . However, these differences can can be compensated for by light lapping. Such lapping is practical because the Anodized film or coating (because it is somewhat porous) is not quite as hard as corundum, which is powder used for lapping.

Die Vorteile der Benutzung von Kugeln nach dieser Erfindung sind folgende: a) Die Härte der Oberfläche ist tatsächlich der des Korunds ebenbürtig, ohne daß die Glätte der bearbeiteten Oberfläche durch das Eloxieren beeinträchtigt wird; b) die Oberfläche, die chemisch dem Korund gleicht, ist gegen Säuren und andere Bestandteile der Schreibflüssigkeiten (ölartige oder wäßrige) im wesentlichen unempfindlich; c) eine zusätzliche Sicherheit gegen Beschädigungen der Oberfläche ergibt der nachgiebige Metallkern, der unter der sehr harten und verhältnismäßig spröden Außenhaut liegt, weil er augenscheinlich die sehr hohe punktförmige Belastung über eine größere Fläche verteilt, als es sonst der Fall wäre.The advantages of using balls in accordance with this invention are as follows: a) The hardness of the The surface is actually equal to that of the corundum without affecting the smoothness of the machined surface is affected by anodizing; b) the surface, which is chemically similar to corundum, is against acids and other components of the writing fluids (oily or aqueous) im essential insensitive; c) provides additional security against damage to the surface the resilient metal core under the very hard and relatively brittle outer skin because it apparently distributes the very high point load over a larger area, than would otherwise be the case.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Writing ball for writing implements of any type, characterized in that at least its outer layer consists of aluminum or aluminum alloy and its outer skin is oxidized or electrically oxidized.

2. writing ball according to claim i, characterized in that the thickness of the oxidized Outer skin is about 3 to 5 microns.

3. writing ball according to claim 1 or 2, characterized in that the entire spherical core made of aluminum or an aluminum alloy.

4. writing ball according to one of claims 1 to 3, characterized in that it consists of a Made of magnesium-aluminum alloy.

5. 'A method for producing balls according to claim 1 or its subclaims, characterized marked that balls in which at least! the outer layer made of aluminum or an aluminum alloy, provided with a coating by electrical oxidation will.

6. The method according to claim 5, characterized in that that the ball is lapped at the end.