ES2272997T3 - Cabezal giratorio. - Google Patents

Abstract

Cabezal giratorio que sirve para la deformación del borde de puntas de bolígrafos e incluye dos rodillos giratorios instalados para poder girar libremente en el cabezal giratorio, que presentan discos de formación (1) que delimitan entre ellos una ranura en la que sobresale una lengüeta (8) que incluye una cara frontal en forma de V que puede desplazarse contra un muelle, caracterizado porque los rodillos giratorios pueden girar libremente alrededor de ejes coaxiales (11) y que la ranura está definida mediante las superficies frontales de los discos de formación.

Description

Cabezal giratorio.

Esta invención se refiere a un dispositivo denominado cabezal giratorio para la deformación del borde de puntas de bolígrafos, incluyendo rodillos giratorios instalados para poder girar libremente en el cabezal giratorio, que presentan discos de formación que delimitan entre sí una ranura en la que sobresale una lengüeta con cara frontal en forma de V que puede desplazarse contra un muelle.

Durante el montaje de bolas duras de bolígrafos en su asiento de la punta de escritura consistente en material modelable del bolígrafo, se insertan en primer lugar las bolas en un agujero ciego sustancialmente cilíndrico y, a continuación, se embrida el borde de la punta de escritura que sobrepasa por encima del ecuador de la bola, mediante deformación plástica para rodear y sujetar la bola en la zona situada "por encima" del ecuador.

El agujero en el que se asienta la bola presenta, en la zona de su fondo, unas bolsas o ranuras mediante las que se transporta el líquido de escritura, denominado en adelante "tinta" para simplificar. Tampoco se trata de un auténtico agujero ciego, ya que a partir de su fondo un mandrinado de un diámetro inferior al de la bola conduce a la reserva de tinta.

El embridado del borde se realiza desde hace numerosos años según el siguiente método, descrito en el documento US 3,135,231 A:

El dispositivo de embridado denominado cabezal giratorio presenta dos varillas dispuestas paralelas entre sí, orientadas en sentido vertical. Éstas soportan en sus extremos inferiores unos discos de formación duros, de forma circular, que se van estrechando sustancialmente en forma de cono hacia abajo. El conjunto de la varilla y el disco de formación se denomina rodillo giratorio y está instalado para poder girar libremente. La periferia de los discos de formación presenta un pequeño intervalo en forma de ranura. En el centro de dicha ranura está dispuesta una lengüeta dura y delgada con superficie frontal en forma de V, que puede desplazarse axialmente contra un muelle. El cabezal giratorio puede girar alrededor del eje de simetría de los dos árboles de los discos de formación y es arrastrado en rotación alrededor de dicho eje.

Por lo tanto, el modo de funcionamiento es el siguiente: Una punta de escritura con su bola es guiada coaxialmente con relación al eje de rotación del cabezal giratorio en la ranura, entre los discos de formación, y la bola entra entonces en contacto con la superficie frontal en V. Esto asegura el centrado y posicionamiento seguro de la bola y la punta de escritura en el plano de la lengüeta. A continuación, la lengüeta se desplaza contra su muelle y la punta de escritura entra en contacto con los discos de formación instalados, para poder girar libremente. Esto implica el centrado en el plano normalmente con relación al plano de la lengüeta. La compresión axial de la punta de escritura y del cabezal giratorio entre sí se realiza con una fuerza predefinida y mediante un número predefinido de rotaciones relativas. El movimiento relativo entre la punta de escritura y el cabezal giratorio implica el desplazamiento en rotación de los discos de formación. De este modo, debido a la fuerza de compresión y a la serie de giros, el borde de los discos de formación queda comprimido contra la bola, densificándose y estirándose el material maleable del borde, lo que genera una ranura aproximadamente concéntrica con relación a la bola en la zona del ecuador. La operación de embridado ha terminado.

Este aparato ha hecho sustancialmente sus pruebas, y más de la mitad de todos los bolígrafos fabricados en el mundo lo son según dicho procedimiento y mediante dichos dispositivos.

Este dispositivo presenta sin embargo un inconveniente que se debe a las relaciones geométricas de tamaño predefinidas en estrechos límites de las distintas piezas. Debido a los dos árboles orientados paralelamente de los discos de formación, no es posible, incluso mediante una miniaturización extrema y utilizando cojinetes especiales que se montan planos en sentido radial, conseguir una separación entre ambos ejes de rotación que sea inferior a alrededor de 10 mm. Asimismo, el diámetro de los discos de formación se fija obligatoriamente a alrededor de 10 mm respectivamente. La punta de escritura tiene habitualmente un diámetro de entre 0,6 y 1,2 mm en la zona de su borde y, en consecuencia, está fuertemente curvada. La relación de las curvaturas punta de escritura:disco de formación son por lo tanto de entre 1:16 y 1:8. Dichas relaciones de tamaño tienen como consecuencia una superficie de contacto relativamente importante y por lo tanto una presión superficial Hertz débil. Con una presión superficial Hertz superior, se obtiene un mejor "amasado" del material de la punta de escritura. El medio más eficaz para conseguirlo consiste en reducir la superficie de contacto, lo que puede efectuarse incrementando la relación de curvatura hasta 1:4, por ejemplo.

Otro inconveniente del dispositivo ya conocido reside en la dificultad de ajustar con precisión la posición axial de ambos discos de formación.

El documento US 3,135,231 A describe asimismo un modo de realización en el que ambas varillas de los discos de formación no están dispuestas paralelamente al eje de rotación del cabezal giratorio, sino de bies con relación al mismo, de manera que sus ejes coinciden en el eje de rotación. El motivo de dicha disposición no está indicado, no se utiliza en la práctica probablemente debido al elevado coste de fabricación de asientos no paralelos para los cojinetes de las varillas.

El objeto de la invención es crear un dispositivo en el que se alcanzan las relaciones de curvatura indicadas anteriormente y en el que se puede respetar la posición deseada de los discos de formación.

La invención alcanza dicho objetivo según las características de la reivindicación 1, debido a que se utilizan dos discos de formación con ejes coaxiales, cuyas superficie frontales se sitúan una frente a otra liberando una ranura. Se consigue de este modo mantener el diámetro de los discos de formación sustancialmente más pequeño que en el estado de la técnica.

A continuación, se explica la invención con mayor precisión, sobre la base del dibujo. Se observa

en la figura 1, una vista esquemática de un cabezal giratorio según la invención,

en la figura 2, una vista esquemática de la parte superior del dispositivo de la figura 1, y

en la figura 3, un detalle a mayor escala.

Como se puede observar en la figura 1, un cabezal giratorio según la invención consiste esencialmente en dos discos de formación 1 dotados de varillas 2 dispuestas coaxialmente. El conjunto del disco de formación y la varilla que, en la mayoría de los casos, se realiza de una pieza, se denomina en adelante rodillo giratorio. Las varillas 2 son guiadas radialmente por medio de bolas 3 contenidas en portabolas no representados. El posicionamiento axial de cada varilla axial 2 está realizado por medio de una bola 5 que reposa en su superficie terminal desviada del disco de formación 1. La bola 5, que está contenida asimismo en un portabolas no representado, se apoya contra un apoyo 6 del cabezal giratorio. (El apoyo 6 está formado por un elemento depositado encima). Las bolas 5 y la longitud total de los rodillos giratorios definen la posición de la ranura y la posición del perfil giratorio de los discos de formación.

Cada disco de formación 1 presenta básicamente una superficie frontal y un perfil giratorio, mediante el que se entiende en esta solicitud la zona de la superficie que conforma el borde. Se observan las pequeñas dimensiones de los rodillos de formación comparando su tamaño con la punta de escritura asimismo representada. Se obtiene de este modo una reducción sustancial con relación al estado de la técnica de la masa de los rodillos giratorios compuestos preferiblemente de carburo de tungsteno. Debido a la reducción significativa del diámetro a alrededor de 4 mm, se obtiene la relación de curvatura de 1:4 y más indicada anteriormente y pretendida por la invención.

Entre las superficies frontales opuestas una a otra, sobresale una lengüeta 8 cargada por resorte en sentido axial (flecha hacia abajo en la figura 1), de la que se observa muy bien la superficie frontal configurada con forma de V, especialmente en la figura 3. La lengüeta 8 es guiada por medio de una varilla 7 de la que forma en extremo anterior. Se observa asimismo en la figura 3 una punta de escritura 10 en la que está insertada una bola 9, que ya ha desplazado un poco la lengüeta contra la fuerza del resorte en el sentido de la flecha.

El resalte de la transición entre la varilla 7 y la lengüeta 8 se encuentra, en la figura 1, en la periferia de los discos de formación 1, los discos de formación están inmóviles. En la figura 3, dicho resalte ya está un poco levantado y permite, durante la continuación del movimiento de la punta de escritura 10 en el sentido de la flecha, hasta el contacto con los discos de formación, la rotación de los mismos.

En la fase final del movimiento relativo entre la punta de escritura y el cabezal giratorio, la deformación plástica del borde tiene lugar al mismo tiempo que se forma la ranura curvada para tinta ya conocida, concéntrica con relación a la bola 9, mencionada en la introducción.

La invención no se limita al ejemplo de realización presentado, pero también puede modificarse y organizarse de distinta manera, como se define en las reivindicaciones. En la descripción, el cabezal giratorio está siempre dispuesto por encima de la punta de escritura, pero esto no es obligatorio, el eje de rotación entre el cabezal giratorio y la punta de escritura puede extenderse asimismo horizontalmente o la punta de escritura, en el caso de un eje vertical de rotación, puede desplazarse a partir de arriba en el cabezal giratorio dispuesto por debajo de la misma. La posición del apoyo 6 puede modificarse asimismo por medio de un mecanismo de ajuste (tornillo de ajuste, plaqueta de calzado, etc.), no necesita presentar la forma circular ilustrada en la figura 2. Los movimientos que se definían en el ejemplo como movimientos hacia arriba y hacia abajo del cabezal de escritura y el movimiento de rotación del cabezal giratorio pueden realizarse de otra forma. Se ha revelado ventajoso que el cabezal giratorio gire alrededor de su eje principal, pero que no sea móvil en sentido axial. La punta de escritura no gira, se desplaza axialmente hasta que la bola de escritura entra en contacto en primer lugar con un flanco y, a continuación, con el otro flanco de la lengüeta en forma de V cargada por resorte. Durante la continuación del avance de la punta de escritura hacia el cabezal giratorio, la punta de escritura entra en contacto con los dos discos de formación y es asimismo centrada en el sentido normalmente con relación a la lengüeta en forma de V. Finalmente, los discos de formación instalados para poder girar libremente son desplazados en rotación gracias a la rotación el cabezal giratorio durante la continuación del movimiento axial, teniendo lugar la deformación del borde.

En un modo de realización privilegiado de la invención, la punta de escritura reposa en una pinza de apriete que está instalada con escaso juego radial, con objeto de garantizar, a pesar de los defectos geométricos presentados tanto por la punta de escritura como por el dispositivo, que la punta de escritura pueda centrarse sin obstáculos, como se ha descrito anteriormente.

El avance axial se realiza siguiendo una curva comandada, al mismo tiempo que está limitado por un tope fijo. Además, es posible limitar la fuerza máxima de avance por medio de un muelle que actúa axialmente. Dicho muelle debe, en primer lugar, superar la contra-fuerza ejercida por los muelles netamente más débiles de la lengüeta en forma de V previstos en el cabezal giratorio, garantizando entonces la fuerza de deformación del borde.

Es fundamental que los discos de formación sean desplazados en primer lugar en rotación mediante contacto con el borde, con un deslizamiento despreciable, lo que se obtiene gracias a la escasa masa alcanzada en el marco de la invención para los rodillos giratorios y sus cojinetes, así como a la fuerza presión Hertz entre los rodillos giratorios y el borde.

Claims (6)

1. Cabezal giratorio que sirve para la deformación del borde de puntas de bolígrafos e incluye dos rodillos giratorios instalados para poder girar libremente en el cabezal giratorio, que presentan discos de formación (1) que delimitan entre ellos una ranura en la que sobresale una lengüeta (8) que incluye una cara frontal en forma de V que puede desplazarse contra un muelle, caracterizado porque los rodillos giratorios pueden girar libremente alrededor de ejes coaxiales (11) y que la ranura está definida mediante las superficies frontales de los discos de formación.

2. Cabezal giratorio, según la reivindicación 1, caracterizado porque la posición axial de los rodillos giratorios está definida por un apoyo (6) del cabezal giratorio.

3. Cabezal giratorio, según la reivindicación 2, caracterizado porque la posición del apoyo (6) es ajustable.

4. Cabezal giratorio, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la lengüeta (8) es una parte de una varilla (7) y que por lo menos un resalte de la varilla reposa por la fuerza del muelle en la periferia de por lo menos uno de los discos de formación (1).

5. Cabezal giratorio, según la reivindicación 4, caracterizado porque con la lengüeta (8) con forma de V en posición de reposo, la separación axial entre los flancos del perfil en forma de V y los discos de formación garantiza que la bola (9) toque los dos flancos del perfil con forma de V antes de que el borde (12) de la punta de escritura (10) entre en contacto con los discos de formación.

6. Cabezal giratorio, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el soporte de la punta de escritura (10) presenta un juego radial que equivale como máximo a 0,2 veces el diámetro de la bola (9).