JP2005514250A - 回転ヘッド - Google Patents

Abstract

本発明は、ボールペン（１０）の先端の縁部を変形させるために用いられる、回転ヘッドと呼ばれる装置に関する。本発明の装置は、回転ヘッドの中を自由にピボット運動できるように取り付けられた２つの回転ローラを有している。２つのローラは、互いの間にスロットを形成する形成ディスク（１）を有している。Ｖ型の端面を有する舌（８）がスロットに配置され、ばねに対抗して動かされることができる。本発明は、（ｉ）両回転ローラが、一列に揃えられた２つの軸（１１）の周りを自由に回転することができ、かつ（ｉｉ）スロットが、形成ディスク（１）の両前面によって画定されていることを特徴としている。

Description

本発明は、互いの間にギャップを形成する形成ディスクを備え、Ｖ型の端面を有し、かつ、ばねに対抗して動かされることのできる舌がギャップの間を延びている２つの回転ロールが、内部を自由に回転できるように取り付けられた、ボールペンのペン先部の縁部を変形させる回転ヘッドとして知られている装置に関する。

ボールペンの硬いボールを、変形可能な材質からなるボールペンのペン先部の内部にあるシートに取り付けるときには、ボールはまず、ほぼ円筒形の盲穴に挿入され、次にボールの赤道の上方まで延びるペン先部の縁部が、赤道の「上方」の領域でボールを取り囲み保持するように、塑性変形によって締め付けられる。

ボールが着座する穴は、筆記用流体（以後、簡単のためにインクという。）が移送されることができるように、内側の端部領域に複数のソケットまたは溝を有している。ボールより直径の小さい孔が内側の端部領域からインク貯留部につながっているので、穴は実際には盲穴ではない。

縁部の締め付けは、長年、米国第３１３５２３１号明細書に開示された以下の方法によっておこなわれてきた。

回転ヘッドと呼ばれる締め付け装置は、互いに平行で鉛直方向を向いた２つのロッドを有している。ロッドは、下端部に、円形で硬く下方に向かって概ね円錐状に先細っている形成ディスクを支持している。ロッドと形成ディスクとによって形成されたアセンブリは回転ロールとして知られ、自由にピボット運動できるように取り付けられている。２つの形成ディスクの周縁部は、ギャップの形状をなす小さい間隔を有している。このギャップの中心には、Ｖ型の端面を持ち、ばねに対抗して軸方向に動くことのできる、硬くて薄い舌が設けられている。回転ヘッドは、２つの形成ディスクのシャフトの対称軸の周りを回転することができ、かつこの軸の周りを回転させられる。

操作方法は、以下の通りである。ボールが取り付けられたペン先部は、２つの形成ディスクの間のギャップを、回転ヘッドの回転軸に対して同軸に案内され、次に、ボールはまず、Ｖ型の先端面と接触する。ボールとペン先部は、こうして舌の平面内の中央にしっかりと位置決めされる。次に、舌は、舌のばねに対抗して動かされ、ペン先部は、自由にピボット運動できるように取り付けられた形成ディスクと接触する。この結果、ペン先部は、舌の面と垂直な面で芯出しされる。ペン先部と回転ヘッドとは、所定回数だけ相対的に回されて生じる所定の力で、互いに押し付けられる。ペン先部と回転ヘッド間との相対運動によって、形成ディスクの回転中にペン先部の位置がずれてくる。こうして、圧縮力と一連の回転とによって、形成ディスクの縁部はボールに押し付けられ、縁部の変形可能な材料は稠密化され、延伸されて、赤道の領域において、ボールの周囲に略同心のギャップが生じる。締め付け操作は完了する。

この装置はその性能が実質的に認められ、世界中で製造されるボールペンの過半数がこのプロセスとこのような装置で製造される。

しかしながら、この装置は、種々の要素が、狭く限定された範囲で所定の幾何学的寸法比しか取れないことによる欠点がある。形成ディスクと平行に向いた２本のシャフトがあるため、たとえ極端に縮小して、径方向に特別の平たい軸受を用いても、２つの回転軸の間のギャップを約１０ｍｍ以下にすることはできなかった。形成ディスクの直径もこうして、各々約１０ｍｍに不可避的に固定される。ペン先部は縁部の領域で、通常０．６〜１．２ｍｍの直径を有しており、したがって鋭く曲がっている。このように、ペン先部と形成ディスクとの曲率比は、約１：１６から１：８の範囲にある。このような寸法比では、接触面積は相対的に大きくなり、表面圧力は低ヘルツとなる。ペン先部の材料は、高ヘルツの表面圧力が与えられると、よく「こねられる」。これを実現する最も効率的な方法は接触面積を減らすことである。これは曲率比を、例えば１：４まで高めることで実現可能である。

公知の装置の他の欠点は、２つの形成ディスクの軸方向の位置を正確に調整することが難しいという点である。

米国特許第３１３５２３１号明細書は、また、形成ディスクの２本のロッドが、回転ヘッドの回転軸に対して平行に配置されず、ロッドの２つの軸が回転軸上で交差するように、回転軸に対して斜めに配置されている実施形態を開示している。このような構成の理由は示されておらず、また、おそらくはロッドの軸受の平行でないシートの製作に高いコストがかかるため、実際に用いられてもいない。

本発明の目的は、上述の曲率比が得られ、形成ディスクの所望の位置が得られる装置を作ることにある。

本発明は、この目的を、一列に揃えられた軸を有し、間にあるギャップを介して前面同士が互いに対向して配置されている２つ形成ディスクを用いることによって達成している。この手段によって、形成ディスクの径を従来技術に対して実質的に小さく維持することが可能である。

本発明は、図面に基づき、以下に、より詳細に説明される。

図１は、本発明による回転ヘッドの概略図である。

図２は、図１に示す装置の概略上面図である。

図３は、拡大した比率の詳細図である。

図１に見られるように、本発明の回転ヘッドは本質的には、同軸に配置されたロッド２を備えた２つの形成ディスク１を有している。形成ディスクとロッドとによって形成されたアセンブリは、通常一体で作られ、以下、回転ロールという。ロッド２はボールケージ（図示せず）に保持された複数のボール３によって径方向に案内されている。各ロッド２は、形成ディスク１から遠い側のロッド２の端面に置かれたボール５によって、軸方向の位置が定められている。ボール５もまた、ボールケージ（図示せず）に保持され、回転ヘッドの支持部６に支えられている（支持部６は頂部に置かれた部品によって形成されている。）。ボール５と回転ロールの全長とは、ギャップの位置と形成ディスクの回転断面の位置とを画定する。

各形成ディスク１は、基本的に前面と、本出願において縁部を形成する表面の一部を意味する回転断面とを有している。形成ロールが小さいことは、その大きさが同じく図示されているペン先部の大きさと比べることで明らかであろう。従来技術と比較すると、好ましくはタングステン炭素で作られる回転ロールの質量も、このようにして実質的に減少される。直径が約４ｍｍまで実質的に減少することにより、本発明の目的とされた上述の１：４以上の曲率比が実現される。

ばね力を受け、特に図３において極めて明瞭に示されたＶ型の先端面を有する舌８が、互いに対向する前面間を軸方向に延びている（図１の下向き矢印。）。舌８は、舌８が前方端部を形成するロッド７によって案内される。同じく図３に示されるように、ペン先部１０には、舌を、ばね力に対抗して、矢印の向きにすでにわずかに動かしたボール９が挿入されている。

ロッド７と舌８との間の遷移領域の肩部は、図１では、２つの形成ディスク１の周縁部に置かれている。ここで、形成ディスクは動かない。図３では、肩部はすでにわずかに持ち上げられ、ペン先部１０が形成ディスクと接触するまで矢印の向きに動き続けながら、形成ディスクが回転することを可能としている。

ペン先部と回転ヘッドとの相対運動の最終的な局面では、導入部で述べられた公知の曲線状のインクギャップがボール９と同心に形成されながら、縁部が塑性変形される。

本発明は、図面によって説明した実施形態に限定されず、異なる形態に修正され、構成されることができる。明細書では回転ヘッドは常にペン先部の上にあるが、これは必須ではなく、回転ヘッドとペン先部との間の回転軸はまた、水平に延びていてもよい。あるいは、回転軸が垂直であっても、ペン先部が、ペン先部の下にある回転ヘッドの中に、下向きに動かされてもよい。支持部６の位置も、調整機構（調整ねじ、シム等）を用いて修正できる。支持部６は、必ずしも図２で示されるような円形形状である必要はない。例示において、筆記ヘッドの上下の動きと回転ヘッドの回転運動として規定された動きは、他の方法によっても実現できる。回転ヘッドはその主軸の周りを回転し、軸方向に動かないようにするのが有利であることが見出されている。ペン先部は回転せず、筆記ボールがばね力を受けているＶ型の舌の第１の側面と接触し、次いで他の側面に接触するまで、軸方向に動く。ペン先部が回転ヘッドに向けて進み続けると、ペン先部は２つの形成ディスクと接触し、Ｖ型の舌と直角方向に芯出しされる。最後に、縁部が軸方向に動き続け、変形を受け続けながら、自由にピボット運動するように取り付けられた形成ディスクは、回転ヘッドの回転によって、回転中に位置がずれる。

本発明の特に好適な実施形態においては、ペン先部と装置の双方に形状的な欠陥があっても、上述の困難なく、ペン先部が確実に芯出しされるように、ペン先部はわずかに径方向への遊びをもって取り付けられたクランプに保持される。

ペン先部は、制御されたカーブにしたがって軸方向に進み、固定された停止部によって進行が制限される。進行力の最大値もまた、軸方向に働くばねによって制限することができる。このばねはまず、Ｖ型の舌に取り付けられたはるかに弱いばね（回転ヘッドの内側に設置されている。）から与えられる反力に打ち勝たなければならず、次に縁部を変形させる力を与える。

形成ディスクは、回転するとき、縁部との接触によって、無視できる程度の傾きで最初にずれることが重要である。これは、回転ロールとその軸受のための本発明によって実現される回転ロールの小質量と、回転ロールと縁部との間の圧力とによって実現される。

Claims (6)

1. 互いの間にギャップを形成する形成ディスク（１）を備え、Ｖ型の先端面を有し、かつ、ばねに対抗して動かされることのできる舌（８）が該ギャップの間を延びている２つの回転ロールが、内部を自由にピボット運動できるように取り付けられている、ボールペンのペン先部の縁部を変形させる回転ヘッドにおいて、前記両回転ロールは、一列に揃えられた２つの軸（１１）の周りを自由に回転することができ、前記ギャップは前記形成ディスクの両前面によって形成されていることを特徴とする、回転ヘッド。
2. 前記回転ロールの各々の軸方向の位置は、前記回転ヘッドの各々の支持部（６）によって定められることを特徴とする、請求項１に記載の回転ヘッド。
3. 前記支持部（６）の前記位置は調整可能であることを特徴とする、請求項２に記載の回転ヘッド。
4. 前記舌（８）はロッド（７）の一部を構成し、該ロッドの少なくとも１つの肩部が、前記ばねの力によって、少なくとも１つの前記形成ディスク（１）の周縁部に載置されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の回転ヘッド。
5. 前記のＶ型の舌（８）が前記の載置位置にあるときに、Ｖ型断面の前記舌の両側面と前記形成ディスクとが軸方向に離れていることによって、前記ペン先部（１０）の縁部（１２）が前記形成ディスクと接触する前に、ボール（９）が該Ｖ型断面の両側面に確実に接触することを特徴とする、請求項４に記載の回転ヘッド。
6. 前記ペン先部の支持部は、前記ボール（９）の直径の０．２倍以下の径方向の遊びを有していることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の回転ヘッド。

Images