EP1327532A1

EP1327532A1 - Spinner head

Info

Publication number: EP1327532A1
Application number: EP02450004A
Authority: EP
Inventors: Friedrich SCHÄCHTER
Original assignee: Friedrich SCHÄCHTER
Current assignee: BIC SA
Priority date: 2002-01-10
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2003-07-16
Also published as: AU2003235710B2; ES2272997T3; MXPA04006723A; JP2005514250A; JP4436680B2; BR0306814A; CA2472356A1; AU2003235710A1; US20050034498A1; US7007533B2; WO2003059648A1; DE60308142T2; CN100358734C; EP1463639A1; EP1463639B1; CA2472356C; CN1615227A; DE60308142D1

Abstract

The device has two spin rollers freely rotatably mounted in the spinner head with shaping plates (1) that define a gap between them into which a tongue (8) with a V-shaped end protrudes movably against a spring. The spin rollers are freely rotatable about coaxial axles (11) and the gap is defined by the ends of the shaping plates.

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung, Spinner Head genannt, zur Umformung der Lippe von Kugelschreiberspitzen, mit zwei im Spinner Head frei drehbar gelagerten Spinrollen, die Formscheiben aufweisen, die zwischen sich einen Spalt definieren, in den eine gegen eine Feder verschiebliche Zunge mit V-förmiger Stirnseite ragt.This invention relates to a device, called a spinner head, for reshaping the Lip of ballpoint pen tips, with two freely rotatable in the spinner head Spin rolls that have shaped disks that define a gap between them in the a tongue that can be moved against a spring and has a V-shaped end face protrudes.

Bei der Montage von harten Kugelschreiberkugeln in ihren Sitz der aus formbaren Material bestehenden Schreibspitze des Kugelschreibers werden zuerst die Kugeln in ein im wesentlichen zylindrisches Sackloch eingesetzt und dann wird die Lippe der Schreibspitze, die über den Äquator der Kugel ragt, durch plastische Deformation umgebördelt, so dass sie die Kugel im Bereich "oberhalb" des Äquators umfaßt und hält.When mounting hard ballpoint pens in their seat made of malleable material Existing writing tip of the ballpoint pen is first the balls in one essentially cylindrical blind hole and then the lip of the writing tip, which protrudes over the equator of the sphere, flanged over by plastic deformation, so that it holds and holds the sphere in the area "above" the equator.

Das Loch, in dem die Kugel sitzt, weist im Bodenbereich Taschen bzw. Nuten auf, durch die beim Schreiben die Schreibflüssigkeit, im folgenden kurz "Tinte" genannt, transportiert wird. Auch ist es kein echtes Sackloch, da von seinem Grund eine Bohrung mit einem Durchmesser, kleiner als der der Kugel, zum Tintenvorrat führt.The hole in which the ball sits has pockets or grooves in the bottom area which transports the writing fluid, hereinafter referred to as "ink" becomes. Also it is not a real blind hole, because from its bottom a hole with one Diameter, smaller than that of the ball, leads to the ink supply.

Das Umbördeln des Randes geschieht seit vielen Jahren mit folgender, in der US 3,135,231 A beschriebenen Methode:
Die Bördelvorrichtung, Spinner Head genannt, weist zwei in vertikaler Richtung verlaufende, parallel zueinander angeordnete Schäfte auf. Diese tragen an ihren unteren Enden sich im wesentlichen konisch nach unten verjüngende, kreisförmige, harte Formscheiben. Die Gesamtheit von Schaft und Formscheibe wird Spinrolle genannt und ist frei drehbar gelagert. Die Peripherien der Formscheiben weisen einen kleinen spaltförmigen Abstand auf. In diesem Spalt ist mittig eine harte, dünne Zunge mit V-förmiger Stirnfläche axial gegen eine Feder verschieblich angeordnet. Der Spinner Head ist um die Symmetrieachse der beiden Wellen der Formscheiben drehbar, und wird auch um diese Achse rotierend angetrieben.The edge has been flanged for many years using the following method, which is described in US Pat. No. 3,135,231:
The flanging device, called the spinner head, has two shafts which run in the vertical direction and are arranged parallel to one another. At their lower ends, these bear essentially circular, hard shaped disks that taper conically downwards. The entirety of the shaft and shaped disc is called a spin roller and is freely rotatable. The peripheries of the shaped disks have a small gap-like distance. In the middle of this gap, a hard, thin tongue with a V-shaped end face is axially displaceable against a spring. The spinner head can be rotated about the axis of symmetry of the two shafts of the shaped disks and is also driven to rotate about this axis.

Die Funktionsweise ist nun folgende: Es wird eine Schreibspitze samt Kugel, koaxial zur Drehachse des Spinner Heads in den Spalt zwischen den Formscheiben geführt dabei gelangt die Kugel zuerst in Kontakt mit der V-förmigen Stirnfläche der Zunge. Dadurch erfolgt eine sichere Zentrierung und Positionierung der Kugel und der Schreibspitze in der Ebene der Zunge. In der Folge wird die Zunge gegen ihre Feder verschoben und die Schreibspitze gelangt in Kontakt mit den frei drehbar gelagerten Formscheiben. Dies bewirkt die Zentrierung in der Ebene normal zur Zungenebene. Das axiale Aneinanderdrücken der Schreibspitze und des Spinner Head erfolgt mit vorbestimmter Kraft und über eine vorbestimmte Anzahl von Relativdrehungen. Durch die Relativdrehung zwischen Schreibspitze und Spinner Head werden die Formscheiben in Rotation versetzt. Dadurch, durch die Anpreßkraft und die Anzahl der Drehungen wird die Lippe von den Formscheiben gegen die Kugel gedrückt, das formbare Material der Lippe wird verdichtet und gestreckt, wodurch ein zur Kugel annähernd konzentrischer Spalt im Bereich des Äquators entsteht. Der Bördelvorgang ist beendet.The mode of operation is now as follows: It becomes a writing tip including a ball, coaxial to the The axis of rotation of the spinner head is guided into the gap between the shaped disks the ball first comes into contact with the V-shaped face of the tongue. Thereby the ball and the nib are securely centered and positioned in the Level of tongue. As a result, the tongue is moved against its spring and the The writing tip comes into contact with the freely rotatable shaped disks. This causes centering in the plane normal to the tongue plane. The axial Pressing the writing tip and the spinner head together takes place with predetermined Force and over a predetermined number of relative rotations. Through the Relative rotation between the writing tip and the spinner head are the shaped disks in Rotation offset. Because of this, through the contact pressure and the number of rotations Lip pressed against the ball by the shaped washers, the malleable material of the lip is compressed and stretched, resulting in a gap in the Area of the equator arises. The flaring process is finished.

Diese Apparatur hat sich im wesentlichen bewährt und es werden mehr als die Hälfte aller Kugelschreiber weltweit nach diesem Verfahren und mit derartigen Vorrichtungen hergestellt.This apparatus has essentially proven itself and more than half of all Ballpoint pens worldwide using this method and with such devices manufactured.

Dennoch weist diese Vorrichtung einen Nachteil auf, der in den in engen Grenzen vorgegebenen geometrischen Größenverhältnissen der einzelnen Teile begründet ist. Durch die beiden parallel verlaufenden Wellen der Formscheiben ist es auch bei extremer Miniaturisierung und Verwendung spezieller radial flach bauender Lager nicht möglich, unter einen Abstand der beiden Drehachsen zu kommen, der kleiner ist als etwa 10 mm. Damit sind die Durchmesser der Formscheiben mit jeweils etwa 10 mm ebenfalls zwingend vorgegeben. Die Schreibspitze hat im Bereich ihrer Lippe üblicherweise einen Durchmesser von etwa 0,6 bis 1,2 mm und ist dementsprechend stark gekrümmt. Die Verhältnisse der Krümmungen Schreibspitze:Formscheibe reichen somit von etwa 1:16 bis 1:8. Diese Größenverhältnisse bewirken eine relativ große Berührungsfläche und damit eine geringe Hertz'sche Flächenpressung. Mit größerer Hertz'scher Flächenpressung kommt man zu einer besseren "Durchknetung" des Materials der Schreibspitze. Der effektivste Weg dazu besteht in einer Verkleinerung der Kontaktfläche, erreichbar durch Anhebung des Krümmungsverhältnisses auf beispielsweise 1:4.Nevertheless, this device has a disadvantage that is within the narrow limits given geometrical proportions of the individual parts is justified. By the two parallel shafts of the shaped disks are also extreme Miniaturization and use of special radial flat bearings not possible, come under a distance of the two axes of rotation that is less than about 10 mm. The diameters of the shaped disks are also approximately 10 mm each mandatory. The writing tip usually has one in the area of its lip Diameter from about 0.6 to 1.2 mm and is accordingly heavily curved. The Ratios of the curvatures of the writing tip: the shaped disk thus range from about 1:16 to 1: 8. These proportions cause a relatively large contact area and thus a low Hertzian surface pressure. With greater Hertzian surface pressure the kneading material is better "kneaded". The The most effective way to do this is to reduce the contact area, which can be achieved by Raising the curvature ratio to 1: 4, for example.

Ein anderer Nachteil der vorbekannten Vorrichtung liegt in der Schwierigkeit, die axiale Position der beiden Formscheiben genau einzustellen. Another disadvantage of the previously known device lies in the difficulty, the axial Adjust the position of the two shaped washers exactly.

Die US 3,135,231 A beschreibt auch eine Ausführungsform, bei der die beiden Schäfte der Formscheiben nicht parallel zur Drehachse des Spinner Heads angeordnet sind sondern schräg dazu, sodass sie sich ihre Achsen auf der Drehachse schneiden. Ein Grund für diese Anordnung ist nicht angegeben, in der Praxis wird sie, vermutlich wegen der kostspieligen Herstellung der nicht parallelen Sitze für die Schaftlager, nicht verwendet.US 3,135,231 A also describes an embodiment in which the two shafts of the Shaped discs are not arranged parallel to the axis of rotation of the spinner head but at an angle so that they intersect their axes on the axis of rotation. One reason for this Arrangement is not specified, in practice it will, probably because of the costly Manufacture of non-parallel seats for the shaft bearings, not used.

Es ist das Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die oben genannten Krümmungsverhältnisse erreicht werden und bei der die gewünschte Lage der Formscheiben eingehalten werden kann.It is the object of the invention to provide a device in which the above Curvature ratios can be achieved and at which the desired position of the Shaped discs can be adhered to.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass zwei Formscheiben mit fluchtenden Achsen verwendet werden, deren Stirnflächen unter Freilassung eines Spaltes einander gegenüber stehen. Auf diese Weise erreicht man es, dass der Durchmesser der Formscheiben wesentlich kleiner als im Stand der Technik gehalten werden kann.The invention solves this problem in that two shaped disks with aligned Axes are used, the end faces of each other leaving a gap face each other. In this way it is achieved that the diameter of the Shaped discs much smaller than can be kept in the prior art.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt
die Fig. 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Spinner Heads,
die Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf die Vorrichtung der Fig. 1 und
die Fig. 3 ein Detail im vergrößerten Maßstab.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows
1 is a schematic view of a spinner head according to the invention,
2 is a schematic top view of the device of FIGS. 1 and
3 shows a detail on an enlarged scale.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht ein erfindungsgemäßer Spinner Head im wesentlichen aus zwei mit koaxial angeordneten Schäften 2 versehenen Formscheiben 1. Die Gesamtheit von Formscheibe und Schaft, die zumeist einstückig ausgeführt ist, wird im folgenden Spinrolle genannt. Die Schäfte 2 sind radial mittels in nicht dargestellten Kugelkäfigen gehaltenen Kugeln 3 geführt. Die axiale Lagerung jedes Schaftes 2 erfolgt mittels einer Kugel 5, die an seiner der Formscheibe 1 abgewandten Endfläche anliegt. Die Kugel 5, die ebenfalls im nicht dargestellten Kugelkäfig gehalten wird, stützt sich gegen eine Auflage 6 des Spinner Heads ab. Die Kugeln 5 und die Gesamtlänge der Spinrollen bestimmen die Lage des Spaltes und Lage des Spinprofils der Formscheiben.As can be seen from FIG. 1, a spinner head according to the invention essentially exists of two shaped disks provided with coaxially arranged shafts 2. The whole of the shaped washer and shaft, which is usually made in one piece, is described below Called spin role. The shafts 2 are radial by means of ball cages, not shown held balls 3 out. Each shaft 2 is axially supported by means of a Ball 5, which rests on its end surface facing away from the shaped disk 1. The ball 5 that is also held in the ball cage, not shown, is supported against a support 6 of the spinner head. The balls 5 and the total length of the spin rolls determine the Position of the gap and position of the spin profile of the shaped disks.

Jede Formscheibe 1 weist im wesentlichen eine Stirnfläche auf und ein Spinprofil, worunter in dieser Anmeldung der Bereich der Oberfläche verstanden wird, der die Lippe bearbeitet. Die kleinen Abmessungen der Formrollen sind aus dem Größenvergleich mit der ebenfalls abgebildeten Schreibspitze ersichtlich. Damit erreicht man auch eine wesentliche Reduktion der Masse der vorzugsweise aus Wolframcarbid bestehenden Spinrollen gegenüber denen des Standes der Technik. Durch die wesentliche Reduktion des Durchmessers auf etwa 4 mm erzielt man das oben erwähnte, erfindungsgemäß angestrebte Krümmungsverhältnis von 1:4 und darüber.Each shaped disk 1 essentially has an end face and a spin profile, which in this application means the area of the surface that is the lip processed. The small dimensions of the form rollers are included in the size comparison the writing tip also shown. You also achieve one Substantial reduction in the mass of those preferably made of tungsten carbide Spin rolls over those of the prior art. By the substantial reduction of the diameter to about 4 mm, the above-mentioned is achieved according to the invention target curvature ratio of 1: 4 and above.

Zwischen die einander gegenüberstehenden Stirnflächen ragt eine in axialer Richtung (Pfeil nach unten in Fig. 1) federbelastete Zunge 8, deren V-förmig ausgebildete Stirnfläche insbesondere in Fig. 3 gut zu erkennen ist. Die Zunge 8 wird mittels eines Schaftes 7, dessen vorderes Ende sie bildet, geführt. In Fig. 3 ist auch eine Schreibspitze 10 mit eingesetzter Kugel 9 ersichtlich, die bereits die Zunge etwas gegen die Kraft der Feder in Richtung des Pfeiles verschoben hat.One protrudes in the axial direction between the opposing end faces (Down arrow in Fig. 1) spring-loaded tongue 8, the V-shaped The end face can be seen particularly well in FIG. 3. The tongue 8 is by means of a Shaft 7, the front end of which it forms. In Fig. 3 there is also a writing tip 10 with inserted ball 9 can already be seen, the tongue somewhat against the force of Spring has moved in the direction of the arrow.

Die Schulter am Übergang zwischen dem Schaft 7 und der Zunge 8 liegt in Fig. 1 an den Peripherien der Formscheiben 1 an, die Formscheiben stehen still. In Fig. 3 ist diese Schulter bereits etwas angehoben und ermöglicht beim weiteren Bewegen der Schreibspitze 10 in Richtung des Pfeiles bis zum Kontakt mit den Formscheiben deren Rotation.The shoulder at the transition between the shaft 7 and the tongue 8 lies in Fig. 1 on the Peripheries of the shaped disks 1 on, the shaped disks stand still. 3 this is Shoulder already slightly raised and allows the further movement of the Writing tip 10 in the direction of the arrow until it contacts the shaped disks Rotation.

In der Endphase der Relativbewegung zwischen der Schreibspitze und dem Spinner Head erfolgt die plastische Deformation der Lippe unter Ausbildung des bekannten, eingangs erwähnten, gekrümmten, zur Kugel 9 konzentrischen Tintenspaltes.In the final phase of the relative movement between the writing tip and the spinner head the lip undergoes plastic deformation with the formation of the known input mentioned, curved, to the ball 9 concentric ink gap.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann verschiedentlich abgewandelt und ausgestaltet werden. In der Beschreibung ist immer der Spinner Head oberhalb der Schreibspitze angeordnet, doch ist dies nicht notwendig, es kann die Drehachse zwischen Spinner Head und Schreibspitze auch horizontal verlaufen bzw. die Schreibspitze, bei vertikaler Drehachse, von oben in den unter ihr angeordneten Spinner Head bewegt werden. Auch kann die Lage der Auflage 6 mittels eines Stellmechanismus (Stellschraube, Unterlagsplättchen, etc.) verändert werden, sie braucht nicht die in Fig. 2 gezeigte Kreisform aufweisen. Die Bewegungen, die im Beispiel als Auf- Abbewegung des Schreibkopfes und Drehbewegung des Spinner Heads definiert waren, können anders erfolgen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Spinner Head um seine Hauptachse rotiert, aber axial nicht beweglich ist. Die Schreibspitze rotiert nicht, wird axial bewegt, bis die Schreibkugel zuerst mit einer Flanke und anschließend mit der anderen Flanke der federbelasteten, V-förmigen Zunge in Berührung kommt. Beim weiteren Vorschub der Schreibspitze gegen den Spinner Head wird die Schreibspitze in Kontakt mit beiden Formscheiben gebracht und auch in der Richtung normal zur V-förmigen Zunge zentriert. Schließlich werden bei fortgesetzter Axialbewegung die frei rotierbar gelagerten Formscheiben durch die Rotation des Spinner Heads in Drehung versetzt und die Umformung der Lippe erfolgt.The invention is not limited to the illustrated embodiment, but can be modified and designed in various ways. In the description is always that Spinner Head is located above the writing tip, but this is not necessary the axis of rotation between spinner head and writing tip can also run horizontally or the writing tip, with vertical axis of rotation, from above into the ones below it Spinner Head can be moved. The position of the support 6 can also be determined by means of a Adjusting mechanism (adjusting screw, washer, etc.) are changed, it needs do not have the circular shape shown in FIG. 2. The movements in the example as Define up and down movement of the print head and rotary movement of the spinner head goods can be done differently. It has proven advantageous that the spinner head rotates about its main axis, but is not axially movable. The nib is not rotating, is moved axially until the writing ball first with a flank and then with the other side of the spring-loaded, V-shaped tongue comes into contact. At the Further advancement of the writing tip against the spinner head will result in the writing tip in Brought contact with both form washers and also in the direction normal to V-shaped tongue centered. Eventually, if the axial movement continues, they will become free rotatably mounted shaped discs by the rotation of the spinner head in rotation offset and the lip is reshaped.

Die Schreibspitze sitzt in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer Spannzange, die mit geringem radialen Spiel gelagert ist, um zu gewährleisten, dass trotz geometrischer Fehler, sowohl der Schreibspitze als auch der Vorrichtung, die Schreibspitze unbehindert, wie oben beschrieben, zentriert werden kann.In a preferred embodiment of the invention, the writing tip sits in one Collet that is mounted with little radial play to ensure that despite geometric error, both of the nib and the device, the nib can be centered freely as described above.

Der Axialvorschub ist kurvengesteuert, wobei er durch einen fixen Anschlag begrenzt wird. Es ist möglich, zusätzlich durch eine axial wirkende Feder die maximale Vorschubkraft zu begrenzen. Diese Feder muss die Gegenkraft der im Spinner Head vorgesehenen, deutlich schwächeren Feder der V-förmigen Zunge zuerst überwinden und gewährleistet sodann die Kraft für die Umformung der Lippe.The axial feed is cam-controlled, whereby it is limited by a fixed stop becomes. It is also possible to increase the maximum by an axially acting spring Limit feed force. This spring must be the counterforce of the spinner head intended to overcome and significantly weaker spring of the V-shaped tongue first then ensures the force for reshaping the lip.

Wesentlich ist, dass die Formscheiben erst durch den Kontakt mit der Lippe, mit vernachlässigbarem Schlupf, in Drehung versetzt werden, was durch die erfindungsgemäß erreichte geringe Masse der Spinrollen und ihrer Lagerung sowie die hohe Hertz'sche Pressung zwischen den Spinrollen und der Lippe erreicht wird.It is essential that the shaped washers only come into contact with the lip negligible slip, are set in rotation, which by the invention achieved low mass of the spin rolls and their storage as well as the high Hertzian Pressure between the spin rollers and the lip is reached.

Claims

Spinner head, for reshaping the lip of ballpoint pen tips, with two spin rollers freely rotatably mounted in the spinner head, which have shaped disks (1) that define a gap between them, into which a tongue (8) with a V-shaped end face that can be moved against a spring protrudes, characterized in that the spin rollers are freely rotatable about aligned axes (11) and that the gap is defined by the end faces of the shaped disks.

Spinner head according to claim 1, characterized in that the axial position of the spin rollers is defined by a support (6) of the spinner head.

Spinner head according to claim 2, characterized in that the position of the support (6) is adjustable.

Spinner head according to one of the preceding claims, characterized in that the tongue (8) is part of a shaft (7) and that at least one shoulder of the shaft rests on the periphery of at least one of the shaped disks (1) under the force of the spring.

Spinner head according to claim 4, characterized in that in the rest position of the V-shaped tongue (8) the axial distance between the flanks of the V-shaped profile and the shaped disks ensures that the ball (9) touches both flanks of the V-shaped profile before the lip (12) of the writing tip (10) comes into contact with the shaped disks.

Spinner head according to one of the preceding claims, characterized in that the holder of the writing tip (10) has a radial play which corresponds to a maximum of 0.2 times the diameter of the ball (9).