EP1237682A1 - Handwerkzeug, insbesondere schraubwerkzeug - Google Patents

Handwerkzeug, insbesondere schraubwerkzeug

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EP1237682A1
EP1237682A1 EP00989968A EP00989968A EP1237682A1 EP 1237682 A1 EP1237682 A1 EP 1237682A1 EP 00989968 A EP00989968 A EP 00989968A EP 00989968 A EP00989968 A EP 00989968A EP 1237682 A1 EP1237682 A1 EP 1237682A1
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EP
European Patent Office
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hand tool
particular according
tool according
laser
hardness
Prior art date
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EP00989968A
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English (en)
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EP1237682B1 (de
Inventor
Martin Strauch
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Wera Werk Hermann Werner GmbH and Co KG
Original Assignee
Wera Werk Hermann Werner GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP1237682B1 publication Critical patent/EP1237682B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B15/00—Screwdrivers
    • B25B15/001—Screwdrivers characterised by material or shape of the tool bit
    • B25B15/002—Screwdrivers characterised by material or shape of the tool bit characterised by material used or surface finishing

Definitions

  • the invention relates to a hand tool, in particular
  • the invention further relates to a method for professionals
  • Protrude 00025 creates an oversized notch effect. This can be
  • 00026 can only be avoided by having a lower surface area
  • the claim 1 provides that the work surface of the 00054 tool is irradiated with energy, the 00055 irradiation is carried out in such a way that recesses are produced, 00056 which have raised edge ribs. In this case, 00057 the area close to the surface is melted with 00058 a melt that solidifies at the edge into ribs.
  • the 00059 process can be carried out without problems after heat treatment 00060, for example hardening the blank. This is suitably brought to a toughness corresponding to 00062 in the heat treatment 00061, so that a low material brittleness 00063 is present.
  • This tough core material 00064 rial is then preferably irradiated with a laser, 00065 whereby local surface hardening follows only in the engraving zones and not in the 00066 intermediate areas.
  • the melt is self-deterrent.
  • the 00069 spatial structure and in particular the topography of the 00070 surface also change.
  • 00072 material are in an environment of softer material
  • the radiation is preferably carried out with
  • the metallic surface is over the
  • the profiling process can
  • the first step can also be omitted.
  • 00123 has advantageously turned out to be nickel as a metal
  • 00134 can be directed perpendicular to the surface. It
  • 00145 layer can be a fusion connection with the
  • the melting can be done with light
  • FIG. 1 a screwdriver with laser-profiled 00190 working tip, 00191 00192 FIG. 2 the working tip, 00193 00194 FIG. 3 a detail from the workpiece engagement surface, 00196 00197 FIG. 4 a representation according to FIG. 3 of a second 00198 exemplary embodiment , 00199 00200
  • Fig. 5 shows a third embodiment of the invention 00201 in a perspective detailed view 00202 a roughened surface
  • Fig. 6 shows an illustration according to FIG. 5 after Profilie00205 tion
  • Fig. 7 shows an embodiment of the invention in 00208 the work surface intersecting trough-shaped 00209 channels, 00210 00211 FIG.
  • FIG. 8 shows a cross section of a trough-shaped channel
  • FIG. 9 shows a further exemplary embodiment of the invention, in which the depressions have the shape of 00215 craters, 00216 00217
  • FIG. 10 schematically shows a typical hardness curve of a 00218 50 ⁇ m thick solidified melt and a 00219 adjoining 30 ⁇ m thick event 00220 zone, 00221 00222
  • FIG. 11 a further embodiment of the invention, the tool being a screwdriver 00224 with a flat blade, 00225 00226 FIG.
  • the screw tool also is a 00228 screwdriver, although the 00229 blade is polygonal and the polygonal surfaces 00230 are laser beam profiled, 00231 00232 Fig. 13 shows an embodiment in which the tool 00233 is a file, 00234 00235 Fig. 14 the working tips of a saw ring pliers, 00236 00237 Fig. 15 modified working tips of a 00238 sowing machine clove clove clove clover and 00239 00240 Fig. 16 schematically shows a jaw profiled in accordance with the invention, for example 00242 pliers, a clamping tool or a wrench. 00244 00245 The exemplary embodiment shown in FIGS.
  • 00246 game is a screwdriver with a handle and one
  • the blade 2 has an ar-
  • the focused laser beam is preferably so
  • edge ribs are created by a thermo-dynamic-in-
  • 00279 tion lasers are used in particular a diode 00280 ser, which operates with an increased output power
  • 00294 is a structureless martensite. 00295
  • the steel core 4 is uncoated.
  • a diode laser was applied across the area of 00316.
  • the surface area 11 is melted.
  • the 00319 bubbles that are produced are frozen by the sudden solidification, so that roughening occurs.
  • 00321 00322 In the exemplary embodiment shown in FIG. 6, 00323 a steel core surface 11 00324 pretreated according to FIG. 5 was treated with writing 00325 with a focused laser beam. Line-shaped 00326 structures were applied to the surface.
  • the surface material of the 00327 steel body 4 was melted in some areas and 00328 was displaced towards the edge, so that wall-like structures 1032 are formed on both sides of the channel 9, which protrude beyond the 00330 surface 11.
  • 00331 00332 As shown in particular in FIGS. 1 and 2, the preferred area of application is the working tip of a screwdriver.
  • the line-shaped structures are preferably applied obliquely.
  • the contact surfaces of the screw00336 tip then dig into the screw head. This 00337 counteracts the cam-out effect.
  • the grooves 00338 do not tend to clog with metal that has been rubbed out of the screw head. They act like a chip channel.
  • 00340 00341 It is regarded as particularly advantageous that 00342 the local hardening of the surface is accompanied by a local roughening. 00344 00345 Before treating the working tip, the entire 00346 blade can be chrome-plated. The work tip is completely or partially by 00347 the laser beam treatment / 43922
  • 00348 freed from the chrome again, so that the working tip 00349 also contrasts in color with the rest of the blade.
  • 00350 00351 The shape of the grooves, the direction of the grooves and the 00352 arrangement of the grooves can be adapted to the power output profile 00353 of the screwing tool. So the 00354 grooves can form a diamond shape. You can get fish-like in fishbones. But you can also leave 00356 transverse or parallel to the direction of extension of the blades. In contrast to the embossing of surface structures 00358, there are almost no 00359 limits to the shape and course of the grooves, as there are no demolding problems.
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of the 00371 invention.
  • the 00372 depressions with edge ribs were applied by means of a focused laser beam00373.
  • the groove-shaped 00374 depressions intersect here, so that four ridges form in the area of the edge ribs at the 00375 crossing point.
  • FIG. 10 shows a typical hardness curve.
  • the hardness is typically 65
  • Tempering is about hard in the tempering zone
  • 00400 is a screwdriver with a fla ⁇
  • a flat zone 15 is formed, which with profile strips
  • the polygonal surfaces 12 are also here
  • the exemplary embodiment 00419 shown in FIG. 13 is a file.
  • the file sheet is profiled in 00420 in the prescribed manner.
  • the special feature 00421 of the tool shown there is that 00422 the file sheet has an L-shape.
  • the level hollow areas are covered with profile strips 6.
  • the blade is connected to a handle 14 with a handle 00429.
  • 00430 00431 The exemplary embodiment 00432 shown in FIG.
  • FIG. 14 shows the tips 16 of a ring saw pliers.
  • the two Ar00433 tips of the pliers are tapered.
  • a profile 6 is applied there, in particular on the side facing 00435, 00436, with which the working tips 00437 are prevented from sliding out of the openings in the saw ring.
  • 00438 00439 Fig. 15 shows a modification.
  • the 00440 profiles 6 are designed in the axial distance from one another as 00441 circumferential rings.
  • FIG. 16 shows a jaw 17 profi00444 profi le according to the invention. This jaw can be assigned to a pair of pliers.
  • the pliers can have two 00446 jaws facing each other, each of which is profiled with intersecting Pro00447 fill lines. However, the jaw can also be assigned to 00448 a clamp. The same structure 00449 can also have the jaw opening of an open-end wrench. 00451 00452 In particular, it is provided that such a jaw

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Handwerkzeug, insbesondere in Form eines Schraubwerkzeuges oder einer Feile, mit ein oder mehreren vertiefungsprofilierten Arbeitsflächen. Erfindungsgemäss werden die Profilierungen durch mittels energiereicher Bestrahlung erzeugte, Randrippen aufweisende Vertiefungen erzeugt. Die Randrippen können dabei die Ränder einer zu einer wannenförmigen Struktur sofort erstarrenden Schmelze sein.

Description

00001 Handwerkzeuq, insbesondere Schraubwerkzeuq
00002
00003 Die Erfindung betrifft ein Handwerkzeug, insbesondere
00004 ein Schraubwerkzeug und bevorzugt einen Schraubendreher
00005 oder einen Maulschlüssel sowie eine Zange, ein Spann¬
00006 werkzeug oder auch eine Feile, mit einer vertiefungspro¬
00007 filierten Arbeitsfläche.
00008
00009 Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Profi¬
00010 lierung von Arbeitsflächen an Werkzeugen der vorbezeich¬
00011 neten Art.
00012
00013 Ein gattungsgemäßes Werkzeug zeigt das Gebrauchsmuster
00014 DE 95 00 780.2 Ul. Das Gebrauchsmuster beschreibt einen
00015 Schraubendrehereinsatz für Kreuzschlitzschrauben, bei
00016 dem die Arbeitsflächen linienförπiig profiliert werden,
00017 wobei sich abwechselnde Vertiefungen und Erhöhungen
00018 ausbilden. Es entsteht ein Kanalverlauf mit den Kanal
00019 flankierenden Rippen. Bei der Herstellung eines derarti¬
00020 gen Schraubendrehereinsatzes erfolgt zunächst das Prä¬
00021 gen der Rippen. Danach erfolgt die Härtung des Werkzeu¬
00022 ges. Die Oberflächenbeeinflussung beim Härten wirkt
00023 sich auch auf die Rippen aus. Bei einem zu spröden Werk¬
00024 zeug, bei dem harte Rippen aus einem harten Basiskörper
00025 ausragen entsteht eine übergroße Kerbwirkung. Dies kann
00026 nur vermieden werden, in dem man eine geringere Oberflä¬
00027 chenhärte einstellt. Dies führt dann allerdings zu
00028 relativ weichen Rippen, welche dann auch schnell ver¬
00029 schleißen können. Man ist hier einerseits mit dem Pro¬
00030 blem konfrontiert, daß eine verschleißfeste Rippe mit
00031 einer zu großen Sprödigkeit des Werkzeuges einhergeht
00032 und andererseits die Vermeidung der Sprödigkeit des
00033 gesamten Werkzeuges zu weichen und damit sich abreiben¬
00034 den Rippen führt.
00035 00036 Im Stand der Technik werden deshalb auch andere Metho00037 den verwendet, um eine Erhöhung der Oberflächenrauhig00038 keit an Schraubendrehereinsätzen zu erzielen. Beispiels00039 weise zeigen die DE 40 29 734 AI und die EP 0 521 256 00040 A2 die Beschichtung der Arbeitsflächen mit Reibstoff00041 teilchen. Eine Kombination von Oberflächenprofilierung 00042 mit Beschichtung zeigen die GB 950 544 und DE 197 20 00043 139 Cl. 00044 00045 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungs- 00046 gemäßes Werkzeug insbesondere von geringer Sprödigkeit 00047 mit harten Rippen und ein Verfahren zu dessen Herstel00048 lung anzugeben. 00049 00050 Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen 00051 angegebene Erfindung. 00052 00053 Der Anspruch 1 sieht vor, daß die Arbeitsfläche des 00054 Werkzeuges energiebestrahlt wird, dabei erfolgt die 00055 Bestrahlung derart, daß Vertieftingen erzeugt werden, 00056 welche aufgeworfene Randrippen aufweisen. Dabei wird 00057 der oberflächennahe Bereich zum Schmelzen gebracht mit 00058 einer am Rand zu Rippen erstarrenden Schmelze. Der 00059 Vorgang kann problemlos nach einer Wärmebehandlung 00060 bspw. dem Härten des Rohlinges erfolgen. Dieser wird 00061 bei der Wärmebehandlung in geeigneter Weise auf eine 00062 entsprechende Zähigkeit gebracht, so daß eine geringe 00063 Materialsprödigkeit vorhanden ist. Dieses zähe Kernmate00064 rial wird dann bevorzugt mit einem Laser bestrahlt, 00065 wobei dabei nur in den Gravurzonen und nicht in den 00066 Zwischenbereichen eine lokale Oberflächenhärtung er00067 folgt. Die Schmelze ist selbstabschreckend. Einherge00068 hend mit der Härtung des Materials ändert sich auch die 00069 räumliche Struktur und insbesondere die Topographie der 00070 Oberfläche. Es entstehen insbesondere kanalartige Ver- 00071 tief ngen mit Randrippen. Diese Rinnen aus härterem
00072 Material sind in einem Umfeld aus weicherem Material
00073 eingebettet. Die erzeugten Rippen besitzen eine hohe
00074 Abriebsfestigkeit und können andererseits elastisch in
00075 das Kernmaterial eintauchen, wenn auf sie ein Druck in
00076 Richtung der Flächennormalen ausgeübt wird. Das erfin-
00077 dungsgemäße Verfahren hat darüber hinaus den Vorteil,
00078 daß man in der Wahl der Geometrie der Vertiefungen
00079 nahezu völlig frei ist. Bevorzugt werden Randrippen
00080 erzeugt, welche extra-hart sind. Diese können sich beim
00081 Schrauben mit einem so profilierten Schraubwerkzeug in
00082 die Wände der Schraubeingriffsöffnung eindrücken, so
00083 daß das Werkzeug in der Schraube festhängt. Dieses
00084 Eingraben der gewölbten Rippen in den Schraubenkopf
00085 erfolgt besonders ausgeprägt bei mit Zink galvanisier-
00086 ten Schrauben. Bevorzugt erfolgt die Bestrahlung mit
00087 einem insbesondere fokussierten Laser. Auch zum Feilen
00088 eignen sich diese Profilierungen. 00089
00090 Es ist aber auch denkbar, den Laserstrahl aufzuweiten
00091 und flächig über die Werkstückangriffsfläche zu strei-
00092 chen. Dabei wird die metallische Oberfläche über den
00093 Schmelzpunkt hinaus erhitzt und erkaltet zufolge des
00094 hohen Temperaturgradienten schockartig. Einhergehend
00095 mit dem Aufschmelzen und Verdampfen des Metalls wird
00096 die Oberfläche aufgerauht. Mit dem schlagartigen Ein-
00097 frieren der durch die hohe Energiebeaufschlagung ent-
00098 standenen Morphologie erfolgt auch eine Härtung der
00099 Oberfläche. Die Härte der durch Laserbestrahlung aufge-
00100 brachten Rippen-/Vertiefungsstruktur ist größer als die
00101 Materialhärte des umgebenden Bereichs, weshalb diese
00102 Strukturen elastisch gelagert sind. 00103
00104 Die Laserbeaufschlagung kann unmittelbar auf den Stahl-
00105 grundkörper des Werkzeuges erfolgen. Es ist aber auch 00106 denkbar, vorher eine Metallbeschichtung, beispielsweise
00107 galvanisch aufzubringen. Der Profilierungsprozeß kann
00108 auch zweistufig erfolgen. Beispielsweise kann zunächst
00109 durch flächige Beaufschlagung die Gesamtfläche aufge-
00110 rauht werden. Dann kann mit einem fokussiertem Laser-
00111 strahl eine linienförmige Struktur aufgebracht werden.
00112 Der erste Schritt kann auch weggelassen werden. Das
00113 Aufbringen der linienförmigen Strukturen mit einem
00114 fokussiertem Laserstrahl geht mit der Ausbildung von
00115 Rinnen einher, die durch wallartige Ränder begrenzt
00116 sind. Diese wallartigen Ränder stehen über die Oberflä-
00117 ehe der Werkstückangriffsfläche hervor und bilden ein
00118 hartes und rauhes Werkstückangriffsprofil aus. Es hat
00119 sich herausgestellt, daß insbesondere dann, wenn eine
00120 Metallbeschichtung galvanisch aufgebracht ist an den
00121 mit dem Laser beaufschlagten Flächenbereichen eine
00122 Verdichtung der Metallbeschichtung erzeugt wird. Als
00123 vorteilhaft hat sich herausgestellt, Nickel als Metall-
00124 beschichtung zu verwenden. Insbesondere ist es vorteil-
00125 haft, wenn in der Nickelschicht Hartstoffpartikel,
00126 insbesondere Diamantsplitter eingebettet sind. Auch
00127 diese Diamantsplitter erhalten durch die Laserbeauf-
00128 schlagung eine festere Fassung in der Metall-Matrix.
00129 Die Laserbeaufschlagung erfolgt mit einer derartigen
00130 Intensität und Dauer, daß die so erzeugten Profilzonen
00131 gegenüber der sie umgebenden nicht profilierten Werk-
00132 Stückangriffsfläche geringfügig zurückspringen. Die
00133 Strahlrichtung des die Profilierung erzeugenden Lasers
00134 kann dabei senkrecht zur Oberfläche gerichtet sein. Es
00135 ist aber auch eine spitzwinklige Ausrichtung möglich.
00136 Dadurch wird erreicht, daß die Randflanken der zurück-
00137 springenden Zonen spitzwinklig in die Werkstückangriffs-
00138 Oberfläche auslaufen. Der Fokus des Laserstrahls wird
00139 schreibend über die Oberfläche bewegt. Dabei schmilzt
00140 im Fokus das Stahlgrundmaterial oder die auf dem Stahl- 00141 grundmaterial aufgebrachte Nickel-Phosphor-Beschichtung
00142 bereichsweise auf. Es findet eine Materialumwandlung
00143 statt. Das aufgeschmolzene Stahlmaterial bildet ein
00144 Härtegefüge. Die aufgeschmolzene Nickel-Phosphor-
00145 Schicht kann dabei eine Schmelz-Verbindung mit dem
00146 Stahlgrundkörper eingehen. Diese Art der Profilierung
00147 ist insbesondere vorteilhaft, für die Arbeitsflächen
00148 von Schraubendreher-Bits mit einem Kreuzprofil. Die
00149 Profillinien können dabei schräg in Drehrichtung verlau-
00150 fen, so daß dem Cam-Out-Effekt entgegengewirkt wird. Es
00151 findet gleichsam ein Eingraben des Werkzeuges in die
00152 Schraubenöffnung statt. Ferner wird durch die Gestalt
00153 der Rinnen vermieden, daß sich diese mit Abrieb füllen.
00154 Sie wirken als Spankanäle. 00155
00156 Bei der erfindungsgemäßen Anwendung von energiereichen,
00157 insbesondere fokussierten Strahlen wird die Oberfläche
00158 des Werkzeuges im Bereich des Fokus des Strahles kurz-
00159 zeitig aufgeschmolzen. Das Aufschmelzen kann mit Licht,
00160 also einem Laserstrahl oder auch mit Elektronenstrah-
00161 lern oder durch Sputtern erfolgen. Das nur lokale und
00162 nahezu spontane Aufschmelzen der Oberfläche hat sehr
00163 hohe Temperaturgradienten im Werkstoff zur Folge. Die
00164 Konsequenz davon ist, daß die Schmelze nach Aufhebung
00165 der Energiezufuhr, also durch Weiterbewegen beispiels-
00166 weise des Laserstrahles, sofort erstarrt. Die beim
00167 Aufschmelzen wirkenden dynamischen Kräfte bewirken die
00168 Ausbildung einer Strömung innerhalb der Schmelze zu
00169 deren Rand hin. Hierdurch entstehen zum Rand hin laufen-
00170 de Wellen. Das Verfahren sollte so geführt werden, daß
00171 die Wellen zwar möglichst steile Flanken bekommen, aber
00172 nicht brechen. Die Energiebeaufschlagung muß deshalb
00173 abrupt enden, wenn die Wellen ihre optimale Flankenform
00174 einnehmen. Bei Beendigung der nur kurzzeitigen Energie-
00175 zufuhr erstarrt die Schmelze sofort. Hierdurch erhält 00176 die erstarrte Schmelze eine große Härte. Diese kann 00177 größer als 62 HRC sein. Sie kann zwischen 64 und 66 HRC 00178 liegen. Unterhalb der wannenartigen Struktur, die etwa 00179 eine Dicke von 50 μm besitzt, wird das Volumenmaterial 00180 zufolge der Temperaturbeaufschlagung angelassen. Der 00181 Werkstoff erweicht dort. Die Wanne aus härterem Materi00182 al liegt deshalb in einer Weichzone eingebettet. Die 00183 Härte dieser Weichzone steigt bis zur Härte des Grundma00184 terials an. 00185 00186 Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend 00187 anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen: 00188 00189 Fig. 1 einen Schraubendreher mit laserprofilierter 00190 Arbeitsspitze, 00191 00192 Fig. 2 die Arbeitsspitze, 00193 00194 Fig. 3 einen Ausschnitt aus der Werkstückangriffsflä00195 che, 00196 00197 Fig. 4 eine Darstellung gemäß Fig. 3 eines zweiten 00198 Ausführungsbeispiels, 00199 00200 Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung 00201 in einer perspektivischen Detaildarstellung 00202 einer aufgerauten Oberfläche, 00203 00204 Fig. 6 eine Darstellung gemäß Fig. 5 nach Profilie00205 rung, 00206 00207 Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung bei der 00208 die Arbeitsfläche sich kreuzende wannenförmige 00209 Rinnen ausbildet, 00210 00211 Fig. 8 einen Querschnitt einer wannenförmigen Rinne, 00212 00213 Fig. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin00214 dung, in welcher die Vertiefungen die Form von 00215 Kratern aufweisen, 00216 00217 Fig. 10 schematisch einen typischen Härteverlauf einer 00218 50 μm dicken erstarrten Schmelze und einer 00219 sich daran anschließenden 30 μm dicken Anlaß00220 zone, 00221 00222 Fig. 11 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin00223 dung, wobei das Werkzeug ein Schraubendreher 00224 mit flacher Klinge ist, 00225 00226 Fig. 12 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin00227 dung, wobei das Schraubwerkzeug ebenfalls ein 00228 Schraubendreher ist, wobei allerdings die 00229 Klinge mehrkantig ist und die Mehrkantflächen 00230 laserstrahlprofiliert sind, 00231 00232 Fig. 13 ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Werkzeug 00233 eine Feile ist, 00234 00235 Fig. 14 die Arbeitsspitzen einer Sägeringzange, 00236 00237 Fig. 15 modifiziert gestaltete Arbeitsspitzen einer 00238 Sägeringzange und 00239 00240 Fig. 16 schematisch eine gemäß der Erfindung vertie00241 fungsprofilierte Backe beispielsweise einer 00242 Zange, eines Spannwerkzeuges oder eines Maul00243 schlüssels . 00244 00245 Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ausführungsbei-
00246 spiel ist ein Schraubendreher mit einem Griff und einer
00247 Klinge 2. Die Klinge 2 besitzt an ihrem Ende eine Ar-
00248 beitsspitze 3. Diese Arbeitsspitze 3 bildet eine Werk-
00249 Stückangriffsfläche 8 aus. Diese besitzt im Ausführungs-
00250 beispiel die Form eines Kreuzprofils. Durch mehrmali-
00251 ges, paralleles Überfahren dieser Werkstückangriffsflä-
00252 ehe 8 mit einem Laserstrahl werden eine Vielzahl paral-
00253 lel zueinander verlaufende, linienförmige Profilstrei-
00254 fen 6 erzeugt. Die Beaufschlagung der Metallbeschicht-
00255 ung 5, die auf den Stahlkern 4 aufgebracht ist, bewirkt
00256 eine WerkstoffVerfestigung. Diese Werkstoffverfestigung
00257 im Bereich des Werkstoffangriffsprofils 6 ist mit einer
00258 etwa hundertprozentigen Oberflächenhärtezunahme verbun-
00259 den. Die energiebeaufschlagte Zone 6 weicht auch gering-
00260 fügig gegenüber der sie umgebenden nicht energiebeauf-
00261 schlagten Zone zurück. Durch die Laserstrahlbeaufschla-
00262 gung entsteht eine Schmelze, die der Spur der Laser-
00263 Strahles folgt. Wegen des sehr hohen Temperaturgradien-
00264 ten zum Volumenmaterial wird die Schmelze sehr schnell
00265 abgekühlt. Die erstarrte Rinne besitzt dann eine erheb-
00266 lieh größere Härte als das die Rinne umgebende Materi-
00267 al. Der fokussierte Laserstrahl wird vorzugsweise so
00268 geführt und ausgerichtet, daß die Schmelze an Ihren
00269 Rändern wallartig ansteigt, um so aufgeglühte Randrip-
00270 pen zu erzeugen. Das Material für diese Welle entstammt
00271 der zwischen den Wellen liegenden Vertiefung. Bevorzugt
00272 entstehen die Randrippen durch eine thermo-dynamisch-in-
00273 dizierte Fließbewegung in der Schmelze, derart, daß das
00274 Material vom Zentrum der Schmelze zum Rand hin weg-
00275 strömt, um dort zu erstarren. 00276
00277 Die Energiebeaufschlagung erfolgt mit einem fokussier-
00278 tem Laserstrahl als Laserstrahlquelle kann ein Beschrif-
00279 tungslaser verwendet werden insbesondere ein Diodenla- 00280 ser, der mit einer erhöhten Ausgangsleistung betrieben
00281 wird. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbei-
00282 spiel trägt der Stahlkern 4 eine Metallbeschichtung 5,
00283 bei der es sich um Nickelphosphid handeln kann. Der
00284 schreibend über die Oberfläche geführte Laserstrahl
00285 bewirkt ein lokales Aufschmelzen nicht nur der Schicht
00286 5, sondern auch der daran angrenzenden Zone des Stahl-
00287 grundkorpers 4. Danach erfolgt eine schlagartige Erstar-
00288 rung der Schmelze. Dabei bildet sich ein länglicher
00289 Krater aus in Form einer Rinne 9 mit zwei wallartigen
00290 Rändern 10, die über die Oberfläche der Metallbeschicht-
00291 ung 5 hinausragen. Dies führt zu einer Aufrauhung der
00292 Oberfläche, wobei das aufgeschmolzene und schlagartig
00293 erkaltete Material eine erhöhte Härte besitzt. Es han-
00294 delt sich um ein strukturloses Martensit. 00295
00296 Bei dem Ausführungsbeispiel, welches in Fig. 4 darge-
00297 stellt ist, sind in der Nickelbeschichtung 5 zusätzlich
00298 Diamantsplitter 7 eingebracht, die bereichsweise über
00299 die Oberfläche der Beschichtung hinausragen. Die lokale
00300 Erwärmung mittels fokussiertem Laserstrahl bildet auch
00301 hier einen linienförmigen Profilstreifen 6 aus. Dieser
00302 Profilstreifen 6 bildet einen Rinne 9 mit randseitigen
00303 Wellen 10, die über die Oberfläche hinausragen. Bei der
00304 lokalen Energiebeaufschlagung wird der metallische
00305 Werkstoff nicht nur aufgeschmolzen. Es kommt auch zur
00306 Verdampfung desselben. Die dabei energiebeaufschlagten
00307 Diamantsplitter machen dabei bereichsweise eine Phasen-
00308 Umwandlung durch. Sie können am Rand derartig oxydie-
00309 ren, daß sie eine gerundete Struktur bekommen. Die
00310 Diamantsplitter 7 ' , die im Bereich des Profilstreifens
00311 6 liegen ragen dann nicht mehr über die Oberfläche
00312 hinaus. 00313 1/43922
10
00314 Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist 00315 der Stahlkern 4 unbeschichtet. Er wurde flächig bei00316 spielsweise mit einem Diodenlaser beaufschlagt . Einher00317 gehend mit dieser Beaufschlagung erfolgt eine AufSchmel00318 zung des Oberflächenbereichs 11. Die dabei entstehenden 00319 Blasen werden durch das schlagartige Erstarren eingefro00320 ren, so daß sich eine Aufrauhung ergibt. 00321 00322 Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist 00323 eine gemäß Fig. 5 vorbehandelte Stahlkernoberfläche 11 00324 mit einem fokussiertem Laserstrahl schreibend behandelt 00325 worden. Dabei wurden auf die Oberfläche linienförmige 00326 Strukturen aufgebracht . Das Oberflächenmaterial des 00327 Stahlkörpers 4 wurde bereichsweise aufgeschmolzen und 00328 zum Rand hin verdrängt, so daß sich wallartige Struktu00329 ren 10 beidseitig der Rinne 9 ausbilden, die über die 00330 Oberfläche 11 hinausragen. 00331 00332 Wie insbesondere die Fig. 1 und 2 zeigen ist das bevor00333 zugte Anwendungsgebiet die Arbeitsspitze eines Schrau00334 bendrehers . Bevorzugt werden die linienförmigen Struktu00335 ren schräg aufgebracht. Die Angriffsflächen der Schraub00336 spitze graben sich dann in den Schraubkopf hinein. Dies 00337 wirkt dem Cam-Out-Effekt entgegen. Die Rillen neigen 00338 nicht zum Verstopfen mit aus dem Schraubkopf abgeriebe00339 nen Metall. Sie wirken ähnlich einem Spankanal. 00340 00341 Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, daß mit 00342 der lokalen Härtung der Oberfläche eine lokale Aufrau00343 hung einhergeht. 00344 00345 Vor dem Behandeln der Arbeitsspitze kann die gesamte 00346 Klinge verchromt werden. Die Arbeitsspitze wird durch 00347 die Laserstrahl-Behandlung ganz oder bereichsweise /43922
11
00348 wieder vom Chrom befreit, so daß sich die Arbeitsspitze 00349 auch farblich gegenüber dem Rest der Klinge absetzt. 00350 00351 Die Form der Rillen, die Richtung der Rillen und die 00352 Anordnung der Rillen können an das Kraftabtriebsprofil 00353 des Schraubwerkzeuges angepaßt werden. So können die 00354 Rillen eine Rautenform ausbilden. Sie können fisch00355 grätartig verlaufen. Sie können aber auch quer oder 00356 parallel zur Erstreckungsrichtung der Klingen verlau00357 fen. Anders als beim Prägen von Oberflächenstrukturen 00358 sind der Form und dem Verlauf der Rillen nahezu keine 00359 Grenzen gesetzt, da es keine Entformungsprobleme gibt. 00360 00361 Der geringfügige Überstand, den der wallartige Rand der 00362 Rille gegenüber der Werkstückangriffsoberfläche be00363 sitzt, bewirkt auch einen Hafteffekt des Schraubwerkzeu00364 ges in der Schraubenöffnung, da zufolge dieses Walles 00365 ein gewisses Übermaß erzielt ist. Eine auf das Schraub00366 werkzeug aufgesteckte Schraube kann dort ohne zusätzli00367 che Kräfte, wie beispielsweise Magnetkräfte oder der00368 gleichen gehalten sein. 00369 00370 Die Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der 00371 Erfindung. Auch hier wurden die Randrippen aufweisenden 00372 Vertiefungen mittels fokussiertem Laserstrahl aufge00373 bracht. Allerdings kreuzen sich hier die rinnenförmigen 00374 Vertiefungen, so daß sich im Bereich der Randrippen im 00375 Kreuzungspunkt vier Erhöhungen ausbilden. 00376 00377 Der Flankenverlauf wird in der Fig. 8 dargestellt. Die 00378 Flanken der Randrippen sind relativ steil. Die Randrip00379 pen entstehen als Folge sich bei der Energiezufuhr 00380 entwickelnden Wellen. Das Erstarren der Wellen erfolgt 00381 kurz bevor sie brechen. 00382 00383 Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 9 wird die Arbeits-
00384 Oberfläche nur punktweise mit einem Laserstrahl beauf¬
00385 schlagt, so daß sich ringförmige Randrippen ergeben.
00386
00387 Die Fig. 10 zeigt einen typischen Härteverlauf. Die
00388 Härte ist in Rockwell angegeben. Der Bereich zwischen 0
00389 und 50 μm (Wanne) besitzt eine wesentlich gleichbleiben¬
00390 de Härte. Dieser Bereich entspricht der erstarrten
00391 Schmelze. Hier liegt die Härte typischerweise bei 65
00392 HRC. Der Bereich zwischen 50 und 80 μm ist die unter¬
00393 halb der erstarrten Schmelze liegende Anlaßzone. Das
00394 sich daran anschließende Volumenmaterial besitzt im
00395 Ausführungsbeispiel eine Härte von 60 HRC. Zufolge des
00396 Anlassens verläuft die Härte in der Anlaßzone von etwa
00397 50 HRC ansteigend bis auf 60 HRC.
00398
00399 Bei dem in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel
00400 handelt es sich um einen Schraubendreher mit einer fla¬
00401 chen Spitze. Im Bereich hinter der flachen Spitze 3
00402 bildet sich eine Flachzone 15 aus, die mit Profilstrei¬
00403 fen 6 versehen ist. Mit dieser Flachzone 15 kann eine
00404 spanabhebende Bearbeitung erfolgen. Zufolge dieser
00405 Ausgestaltung kann mit einem Werkzeug geschraubt und
00406 gefeilt werden.
00407
00408 Eine gleiche Bearbeitung ist mit dem in Fig. 12 darge¬
00409 stellten Ausführungsbeispiel möglich. Hier besitzt die
00410 Klinge eine kantige, insbesondere vierkantige Quer¬
00411 schnittskontur. Die Mehrkantflächen 12 sind auch hier
00412 mit parallel verlaufenden, schräg zur Klingenerstreck-
00413 ungsrichtung ausgerichteten Profilstreifen versehen.
00414 Diese bilden eine Rippenstruktur aus, so dass diese
00415 Planflächen als Feilen wirken können. Die Spitze 3 ist
00416 dort mit Rippen profiliert.
00417 00418 Bei dem in Fig. 13 dargestellten Ausführungsbeispiel 00419 handelt es sich um eine Feile. Das Feilenblatt ist in 00420 der vorgeschriebenen Weise profiliert. Die Besonderheit 00421 des dort dargestellten Werkzeuges besteht darin, dass 00422 das Feilenblatt eine L-Form besitzt. Die ebenen Höh00423 lungsflächen sind mit Profilstreifen 6 belegt. Zusätz00424 lich befindet sich im Scheitel eine Schmalfläche 15, 00425 die ebenfalls durch Laserbestrahlung eine spanabhebende 00426 Rippung 6 erhalten hat. Mit diesem Werkzeug ist es 00427 möglich, Entgratungen in einem Arbeitsgang durchzufüh00428 ren. Das Blatt ist mit einem Stiel 14 mit einem Griff 00429 verbunden. 00430 00431 Das in der Fig. 14 dargestellte Ausführungsbeispiel 00432 zeigt die Spitzen 16 einer Sägeringzange. Die beiden Ar00433 beitsspitzen der Zangen verlaufen konusförmig. Parallel 00434 zu der Konusachse ist dort insbesondere auf der nach 00435 außen weisenden Seite eine Profilierung 6 aufgebracht, 00436 mit welcher verhindert wird, dass die Arbeitsspitzen 00437 aus den Öffnungen des Sägerings herausgleiten können. 00438 00439 Die Fig. 15 zeigt eine Modifikation. Dort sind die 00440 Profilierungen 6 im axialen Abstand zueinander als 00441 umlaufende Ringe gestaltet. 00442 00443 Die Fig. 16 zeigt eine entsprechend der Erfindung profi00444 lierte Backe 17. Diese Backe kann einer Zange zugeord00445 net sein. Die Zange kann zwei aufeinander zugerichtete 00446 Backen aufweisen, die jeweils mit sich kreuzenden Pro00447 fillinien profiliert sind. Die Backe kann aber auch 00448 einer Spannzwinge zugeordnet sein. Die gleiche Struktur 00449 kann auch die Maul-Öffnung eines Maulschlüssels aufwei00450 sen. 00451 00452 Insbesondere ist vorgesehen, dass eine derartige Backe
00453 an einem verstellbaren Schraubwerkzeug beispielsweise
00454 an einem Engländer vorgesehen ist. 00455
00456 Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswe-
00457 sentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit
00458 auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten
00459 Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) voll-
00460 inhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale
00461 dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung
00462 mit aufzunehmen.

Claims

00463 An s p rü c h e
00464
00465 1. Handwerkzeug, insbesondere ein Schraubwerkzeug oder
00466 einen Maulschlüssel sowie eine Zange, ein Spannwerkzeug
00467 oder eine Feile, mit ein oder mehreren vertiefungsprofi¬
00468 lierten Arbeitsflächen, gekennzeichnet durch mittels
00469 energiereicher Bestrahlung erzeugte, Randrippen aufwei¬
00470 sende Vertiefungen.
00471
00472 2. Handwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherge¬
00473 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
00474 gekennzeichnet, daß die sich gegenüberliegenden Randrip¬
00475 pen (10) die Ränder einer zu einer wannenförmigen Struk¬
00476 tur sofort erstarrten Schmelze sind.
00477
00478 3. Handwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherge¬
00479 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
00480 gekennzeichnet, daß die wannenartige Struktur etwa 50
00481 μm dick ist .
00482
00483 4. Handwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherge¬
00484 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
00485 gekennzeichnet, daß die wannenartige Struktur härter
00486 ist als der sie umgebende Bereich der Arbeitsfläche und
00487 insbesondere eine Härte größer 62 HRC bevorzugt 64 bis
00488 66 HRC besitzt.
00489
00490 5. Handwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherge¬
00491 henden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeich¬
00492 net durch eine unterhalb der wannenartigen Struktur
00493 liegenden Anlaßzone aus weicherem Material, deren Härte
00494 mit zunehmender Tiefe bis zur Härte des Grundmaterials
00495 ansteigt, bevorzugt von 50 HRC bis 60 HRC.
00496
00497 6. Handwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherge00498 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch ge00499 kennzeichnet, daß die Anlaßzone ca. 30 μm dick ist. 00500 00501 7. Handwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherge00502 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00503 gekennzeichnet, daß die Profilierung auf eine Metallbe00504 schichtung (5) aufgebracht ist. 00505 00506 8. Handwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherge00507 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00508 gekennzeichnet, daß die Metallbeschichtung eine galva00509 nisch aufgebrachte Nickel- bzw. Nickel-Phosphor-Schicht 00510 oder Chrom-Schicht ist. 00511 00512 9. Handwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherge00513 henden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeich00514 net durch in der Metallschicht (5) eingebrachte Hart- 00515 stoffpartikel (7) (Diamanten) , insbesondere Diamant- 00516 Splitter. 00517 00518 10. Handwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherge00519 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00520 gekennzeichnet, daß die Vertiefungen eine zufolge Teil- 00521 verdampfen und Materialumwandlung erzeugte Aufrauhung 00522 ausbildet . 00523 00524 11. Handwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherge00525 henden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeich00526 net durch Vertiefungen in Form einer Vielzahl von insbe00527 sondere nebeneinander verlaufenden Rinnen (9) mit wall- 00528 ar igen Rändern (10) . 00529
00530 12. Handwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherge00531 henden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeich00532 net durch sich kreuzende Rinnen. 00533 00534 13. Handwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherge00535 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00536 gekennzeichnet, daß von den wallbegrenzten Vertiefungen 00537 gebildete Profillinien über nahezu ihre gesamten Linien00538 breite eine etwa doppelt so große Oberflächenhärte 00539 besitzen, als die unprofilierten Bereich der Angriffs00540 fläche (8) . 00541 00542 14. Handwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherge00543 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00544 gekennzeichnet, daß die Vertiefungen kraterförmige 00545 Einzelvertiefungen sind. 00546 00547 15. Handwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherge00548 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00549 gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche (8) die Arbeits00550 spitze (3) einer Klinge (2) eines Schraubwerkzeuges ist. 00551 00552 16. Handwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherge00553 henden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeich00554 net durch eine der Arbeitsspitze eines Schraubendrehers 00555 benachbarte, insbesondere als Planfläche ausgebildete 00556 Fläche, die mit Profilstreifen versehen ist. 00557 00558 17. Handwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherge00559 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00560 gekennzeichnet, daß die Planfläche die spitzennahe 00561 Abflachung eines Schlitzschraubendrehers ist. 00562 00563 18. Handwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherge00564 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00565 gekennzeichnet, daß die Planfläche eine Mehrkantfläche 00566 einer mehrkantigen Klinge (2) ist. 00567 00568 19. Handwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherge00569 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00570 gekennzeichnet , daß das Handwerkzeug eine Feile ist . 00571 00572 20. Handwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherge00573 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00574 gekennzeichnet, daß das Handwerkzeug eine Hohlfeile 00575 ist, insbesondere mit im Scheitel der Höhlung angeordne00576 ter Längsschmalflache (15) . 00577 00578 21. Verfahren zur Profilierung von Arbeitsflächen an 00579 Werkzeugen insbesondere nach einem oder mehreren der 00580 vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 00581 die Arbeitsfläche (8) kurzzeitig großflächig und/oder 00582 örtlich derart energiereich bestrahlt wird, daß der 00583 oberflächennahe Bereich der bestrahlten Zone schmilzt 00584 und am Rand zu einer Rippe erstarrt. 00585 00586 22. Verfahren nach Anspruch 21 oder insbesondere da00587 nach, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung mit 00588 einem Laser- oder Elektronenstrahl erfolgt. 00589 00590 23. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen00591 den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn00592 zeichnet, daß die Laserbestrahlung nach dem Härten des 00593 Werkzeuges erfolgt. 00594 00595 24. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen00596 den Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet 00597 durch einen spitzwinklig auf die Werkstückangriffsflä00598 che ausgerichteten Laserstrahl. 00599
00600 25. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen00601 den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn00602 zeichnet, daß die Werkstückangriffsfläche (8) vor der 00603 Laserbehandlung metallbeschichtet wird. 00604 00605 26. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen00606 den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn00607 zeichnet, daß die Werkstückangriffsfläche (8) vor der 00608 Laserbehandlung verchromt wird. 00609 00610 27. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen00611 den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn00612 zeichnet, daß die Energie so gewählt ist, daß sich beim 00613 Überfahren der Metalloberfläche mit einem fokussiertem 00614 Laserstrahl durch kurzzeitiges Aufschmelzen und/oder 00615 Verdampfen von Metall Rinnen (9) aus strukturlosem 00616 Martensid ausbilden, die im Randbereich (10) wallartig 00617 die benachbarte, unbehandelte Oberfläche überragt. 00618 00619 28. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen00620 den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn00621 zeichnet, daß auf dem Stahlgrundkörper (4) aufgebrachte 00622 Diamanten (7) bei der Laserstrahlbeaufschlagung teilwei00623 se verrunden. 00624 00625 29. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen00626 den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn00627 zeichnet, daß die Laserleistung und die Überstreichge- 00628 schwindigkeit des Lasers so aufeinander abgestimmt 00629 sind, daß die sich in der Schmelze bildenden, zum Rand 00630 der energiebeaufschlagten Zone sich bewegenden Wellen 00631 kurz vor ihrem Brechen augenblicklich erstarren.
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