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(11) | EP 0 066 541 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Verfahren zur Herstellung einer mit flüssiger Tinte gespeisten Kugelschreiberspitze und dadurch hergestellte Spitze |
| (57) Für die Herstellung der Spitze für Kugelschreiber geht man von einem Röhrchen (A)
mit etwa 1 mm Innendurchmesser und etwa 0,1 mm Wandstärke aus. Nach einem Zyklus von kombinierten linearen und durch Rotieren erhaltenen Arbeitsgängen besitzt die Spitze einen vorderen Querschnitt (A') dessen Innendurchmesser auf etwa den Durchmesser der Kugel (5) verringert ist, einen zentralen Querschnitt (A"') dessen Querschnitt dem des ursprünglichen Röhrchens entspricht und einen hinteren Querschnitt (A") mit einem der grösser als der vorausgehende Querschnitt (A"') ist. Der Sitz (S), gegen den sich die Kugel (5) abstützt, besteht aus konischen Einbuchtungen. Der Sitz (S) ist von einer Oeffnung durchquert in die das Ende (3") eines nadelförmigen Teils (3) eindringt, welches Teil die Uebertragung der Tinte, ausgehend von einem Bausch (2) bis zu der Kugel, bewerkstelligt. |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung einer mit flüssiger Tinte gespeisten Kugelschreiberspitze.
[0002] Die Erfindung betrifft desweitern die gemäss dem Verfahren hergestellte Kugelschreiberspitze.
[0003] Kugelschreiber mit pastöser Tinte sind bekannt. Diese haben den Nachteil, bei Schreibbeginn oft Flecken zu bilden.
[0004] Auch sind Filzschreiber bekannt, bei welchen die flüssige Tinte der Schreibspitze mittels einem Tampon aier Bausch angeliefert wird.
[0005] Ferner sind Kugelschreiber mit flüssiger Tinte bekannt (siehe beispielsweise die CH-PS 351'188), bei welchen die Tinte in Richtung der Kugel mittels einem aus Fibermaterial bestehenden Bausch und, anschliessend einem aus Fasern bestehenden spitzen Gegenstand, der von einem nicht porösen Röhrchen umhüllt ist, angeliefert wird.
[0006] Diese Schreiber haben jedoch den Nachteil, dass die Abgabe der Tinte oft anhält, infolgedessen zwischen Tinte und Kugel Luft eintritt und das Fortführen des Schreibens unmöglich wird.
[0007] In diesem Zusammenhang ist gemäss US-PS 3'960'455 ein Kugelschreiber bekannt, mit einer Spitze aus Metall und zur Aufnahme von zwei Kugeln. Dabei erfolgt die Zufuhr der pastösen Tinte auf herkömmliche Art, d.h. ohne Verwendung eines Speichers in Form eines Bausches und nadelförmigem Stift zur kapillaren Zuführung der Tinte bis an die Kugel. Nach der US-PS 2'879'586 besteht die Spitze aus einem Rohrteil mit starker Wandung und durchgehend gleichem Querschnitt, welcher Querschnitt dem Durchmesser der Kugel entspricht. Die Wandung der Lagerstelle der Kugel ist nicht verfestigt und nicht gleichzeitig verringert.
[0008] Die DE-PS 870'962 beschreibt einen Kugelschreiber für flüssige Tinte mit Warzen als Anlage für die Kugel. Hier ist der Weg, für die Zuführung der Tinte an die Kugel, ausgehend vom Behälter,sehr lang. Die Spitze besitzt durchgehend nur einen Durchmesser, der dem der Kugel entspricht. Die in der CH-PS 562'106 beschriebene Zuführung flüssiger Tinte an die Kugel erfolgt durch einen langen Kanal; ausserdem ist die Kugel in einer Spitze aus Plastik gelagert. Die Spitze gemäss DE-OS 2701694 besteht aus Plastikmaterial. Der nadelförmige Stift endigt weit entfernt von der Kugel. Hier bildet sich auch die Ansammlung von Tinte. Dabei ist die Gefahr der Ansaugung von Luft und folglich das Aussetzen der Tintenzufuhr an die Kugel sehr gross. Schlussendlich beschreibt die DE-OS 3000214 eine Spitze mit einem röhrenförmigen Teil aus Metall, der allgemein zylindrisch und mit stets demselben Querschnitt gefertigt ist.
[0009] Die Lagerung der Kugel ist nicht verfestigt und ist zugleich mit verringerter Wandung ausgeführt. Ausserdem entspricht der Zuführungskanal dem Durchmesser der Kugel und ist somit äusserst klein, derart, dass eine Zuführung der Tinte mittels einem fibrösen Stift bis ganz nahe an die Kugel ausgeschlossen ist.
[0010] Gegenstand der Erfindung bildet eine Spitze für Kugelschreiber dieser letztgenannten Art, bei welcher diese Nachteile verhindert sind.
[0012] Im folgenden wird anhand der anliegenden Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.
[0013]
Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt in grösserem Massstab des vorderen Teils eines Kugelschreibers;
Fig. 2 zeigt schematisch die Aufeinanderfolge der Arbeitsgänge zur Herstellung der Spitze, ausgehend von einem zylindrischen Röhrchen;
Fig. 3 zeigt das Arbeitsprinzip eines Gerätes, für die Verformung eines Röhrchens durch Rollvorgang;
Fig. 4 zeigt wie der vordere Teil der Spitze auf ein genaues Mass gebracht wird;
Fig. 5 zeigt, in grösserem Massstab, wie die ringförmige Halterung der Kugel hergestellt wird;
Fig. 6 zeigt, den Achsialschnitt eines Werkzeugs in grösserem Massstab, zum Bilden des Kugelsitzes;
Fig. 7 ist ein teilweiser Schnitt durch eine Einheit zur Ausführung einer als Kugelsitz dienenden Einbuchtung.
[0014] Bezugnehmend auf die Zeichnungen wird die Spitze aus einem Röhrchen erhalten, welches im Handel als "Mikro-Rohr" bekannt ist und, beispielsweise, für die Herstellung von Hohlnadeln für Spritzen, Katheter u. dgl. Verwendung findet. .
[0015] Diese Art von Rohr wird ausgehend von einem Metallband, insbesondere aus rostabweisendem Walzstahl erhalten, das aufgerollt wird und in Längsrichtung verschweisst ist. Die Dicke des Bandes beträgt etwa 0.1 mm und der Innendurchmesser des rohen, auf dem Markt angebotenen Rohres, etwa 1 mm.
[0016] Fig.1 zeigt schematisch die Spitze eines mit flüssiger Tinte gespeisten Kugelschreibers gemäss der Erfindung. Dabei ist mit 1 der äussere zylindrische Körper mit der Verjüngung 1' auf der Seite der Kugel dargestellt.
[0017] Der Körper 1 enthält einen-kleinen Zylinder oder Bausch 2 aus Filz oder schwammigem Material bekannter Art, welchem die Aufgabe eines Tintenspeichers zukommt. Die Tinte ist von der Art wie sie bei herkömmlichen Füllfedern Verwendung findet, wobei die Fluidität von den Temperaturunterschieden nicht besonders beeinflussbar ist.
[0018] In seinem vorderen Endbereich ist kraftschlüssig ein zylindrisches oder nadelförmiges Teil 3, das aus Fasern aus Kunststoff oder aus ebenbürtigem Material besteht, eingebracht. Dieses besitzt ebenfalls einen kreisrunden Querschnitt, dessen Endbereich 3' in Richtung der Kugel vorzugsweise mit verringertem, kreisrundem Qüerschnitt ausgeführt ist.
[0019] In den verjüngten vorderen Endbereich l' des Körpers 1 ist die mit Kugel 5 versehene Spitze 4 eingebracht. Dabei wird der Kugel die vom Bausch 2 aufgesaugte Tinte mittels dem nadelförmigen Teil 3 durch Kapillarität zugeführt.
[0020] Wie sich aus Fig. 1 in grösserem Massstab ergibt, gelangt der nadelförmige Teil 3 mit seinem Endbereich 3' bis ganz nahe an die Kugel 5 heran. Der Abstand "a" ist sehr klein, d.h. derart, dass die Fasern daran gehindert sind die Kugel zu berühren, bzw. die Fasern nicht bis zwischen die Kugeloberfläche und den Lagersitz S der Kugel gelangen können.
[0021] Mit Vorteil ist der Abstand "a" kleiner als 3/4 des Kugeldurchmessers, jedoch um 1/4 grösser als die Kugel.
[0022] Erfindungsgemäss wird somit die Stirnfläche 3" des nadelförmigen Teils 3, d.h. die Oberfläche welche den Ausfluss einer Mehrzahl von Flüssigkeitsfilamenten aus dem nadelförmigen Teil bewirkt, bis in den Sitz S der Kugel hineingebracht, welchletzterer Sitz anschliessend näher erläutert sein wird.
[0023] Stets mit Bezug auf die Fig. 1 ist der Innendurchmesser d des Endbereichs 3' des nadelförmigen Teils 3, mit Bezug auf den Kugeldurchmesser, möglichst gross gewählt.
[0024] Infolgedessen wird eine Menge von kapillarförmigen Kanälen zur Führung der Tinte und eine Speicherung von Flüssigkeit, die vom Bausch 2 dem nadelförmigen Teil 3 angeliefert ist, bis Nahe an die zugehörige Kalotte der Kugel 5 herangebracht.
[0025] Der Durchmesser des nadelförmigen Teils ist ebenfalls möglichst gross ausgebildet vorgesehen.
[0027] Dies gewährleistet, dass der Kugel Tinte zugebracht wird die vom nadelförmigen Teil durch Kapillarität angesaugt ist, wobei die entsprechende Kugelkalotte ständig mit der Tinte benetzt ist, die sich zwischen dem vorderen Oberflächenbereich 3" und der Kugel ansammelt.
[0028] Infolge Drehung der Kugel, d.h. dann wenn diese mit dem Schreibpapier in Berührung ist, wird die volle Oberfläche der Kugel benetzt und kontinuierlich Tinte auf das Papier aufgetragen.
[0029] Der nadelförmige Teil 3 erfüllt somit eine sehr wichtige Aufgabe. Tatsächlich sind die Merkmale seiner Formgebung und das zu seiner Herstellung verwendete Material derart gewählt, dass die Zubringung der Tinte an die Kugel ununterbrochen und in der erforderlichen Menge, entsprechend der Schreibintensität, erfolgt.
[0030] Sollte die Zubringung von Tinte nicht genügen und derart sein, dass sie der momentanen Erfordernis nicht entspricht, dann würde die Unterbrechung ein ein Ansaugen von Luft zur Folge haben und folglich die Abgabe der Tinte anhalten.
[0031] Fig.2 zeigt die verschiedenen Vorgänge, d.h. die Aufeinanderfolge jener Arbeitsgänge die die Herstellung der Spitze gewährleisten. Die Arbeitsvorgänge, welche jeweils das Festhalten des entsprechenden Rohrteils mit Hilfe einer Spannzange P gewährleisten, sind folgende:
a) Trennen der Rohrteils aus Stahl, mit Vorteil aus rostbeständigem Stahl, und Entgraten der Ränder der beiden Stirnseiten,
b) Verjüngen, durch Walzen des Endbereichs, des vorderen Teils des Röhrchens für die Lagerung der Kugel, wobei im rück- wärtigen Teil des Röhrchens ein Stössel eingebracht ist der bis an die in Ausführung begriffene Verjüngung bewegt wird;
c) Verringerung, durch radiales Rotieren und Walzen, des zuvor verjüngten vorderen Teils des Röhrchens, wobei die Längsachse des vorderen Teils derart gesichert ist, dass sie mit dem restlichen Teil des Röhrchens koaxial liegt,
d) Erweitern des rückwärtigen Teils des Röhrchens, wobei der Innendurchmesser und der Aussendurchmesser des zwischen dem vorderen Teil und dem rückwärtigen Teil liegenden Rohrbereichs wenigstens annähernd dem ursprünglichen Durchmesser entspricht,
e) die dem vorderen und dem rückwärtigen Teil des Röhrchens zugehörigen zylindrischen Bohrungen auf ein genaues Mass bringen,
f) gleichzeitig inneres und äusseres Walzen des vorderen Teils des Röhrchens mit einem als "Drilling" benannten Werkzeug, mit daraus sich ergebender Verringerung der Wandstärke und dessen Verlängerung,
g)Ausführung des Kugelsitzes mit Hilfe von zentral wirkenden Stempeln mit konisch ausgebildeter Spitze, wobei der Kugelsitz aus Einbuchtungen besteht deren Spitze in Richtung der Achse des Röhrchens sich erstreckt, und darauffolgendem Egalisieren der Stützpunkte für die Kugel mit Hilfe eines Stössels der koaxial zu der Achse des Röhrchens wirkt,
h) den äusseren Endbereich des Röhrchens, insbesondere den vor dem Kugelsitz angeordneten Teil mit Hilfe eines als "Drilling" benannten Werkzeugs gleichzeitig von Innen und von Aussen auf ein genaues Mass bringen, wobei für diesen Arbeitsgang der Zapfen für die Kalibrierung von Innen,.mit Bezug auf die den Kugelsitz darstellenden Stellen, zentriert ist,
i) Abrennen des Endes t des vorderen Teils, welcher infolge den vorausgehenden Bearbeitungen des Röhrchens überschüssig geworden ist,
k) Herstellung des Randbereichs oder Kreisringes für das spätere Aufliegen der Kugel,
t) Umbiegen des Randbereichs nach Innen,
m) Einbringen der Kugel durch Einschnappen infolge Vorhandenseins der nachgiebigen, ringförmigen Umbiegung im äussersten Bereich der Spitze (in den Zeichnungen nicht gezeigt).
[0032] Mit Bezug auf die Aufeinanderfolge der Arbeitsgänge für die Herstellung der Spitze wird somit von einem Röhrchen von äusserst dünner Wandstärke ausgegangen, verringert dieses Röhrchen im vorderen Teil durchKaltverformung bis das Innenmass bis nahe an den Durchmesser der Kugel herankommt; erweitert dann den rückwärtigen, d.h. den dem vorderen Teil entgegengesetzten Endbereich bis ein Innenquerschnitt erreicht ist der ein Teil des nadelförmigen Teils aufnehmen kann und diesem gewährleistet bis ganz nahe an die Kugel vorzudringen, wobei der dem vorderen Teil A' und dem rückwärtigen Teil A" zwischengelagerte Teil A"' seinen ursprünglichen Querschnitt beibehält.
[0033] Die Verformungsarbeiten, insbesondere mit'Bezug auf den vorderen Teil des Röhrchens bezwecken, ausser der Herstellung des erforderlichen Innendurchmessers zur Aufnahme der Kugel, ausserdem eine Verfestigung und eine Verringerung der ursprünglichen Wandstärke um damit das Einbuchten zu erleichtern und das für das Einschnappen der Kugel erforderliche elastische Nachgeben des Randbereiches zu gewährleisten. Damit wird einer vorzeitigen Abnutzung der gesamten Lagerfläche der Kugel zuvorgekommen,indem dem Werkstoff die erforderliche Härte erteilt wird.
[0034] Diese Vereinigung von Verengung und Erweiterung der gegenüberliegenden Teile eines Röhrchens mit Bezug auf eine mittlere Abmessung desselben, so wie die Herstellung eines zentral angeordneten Durchganges, der von einer Mehrzahl von konisch ausgebildeten Einbuchtungen als Sitz für die Kugel begrenzt ist, und schlussendlich die Verringerung der vorderen Wandstärke für die Lagerung der Kugel sind die Grundmerkmale der erfindungsgemässen Spitze. Diese wird somit im wesentlichen durch Kaltverformung und nicht durch Zerspanen verwirklicht.
[0035] Die Zahl der Einbuchtungen 6 als Stütze, welche den Sitz S für die Kugel 5 bilden, liegt vorteilhaft bei 3, 4 oder 5, und dies in Abhängigkeit der Grösse des Kugeldurchmessers. Dann, wenn beispielsweise der Kugeldurchmesser grösser als 0,6 mm ist liegen fünf Einbuchtungen vor, während bei einem kleineren Durchmesser als 0,8 mm Kugeldurchmesser die Zahl der Einbuchtungen sich auf vier, im Grenzfall auf drei beschränken wird.
[0036] Das als "Drilling" bekannte Werkzeug, dessen Einsatz für die Kaltverformung bereits in zahlreichen Zweigen der Industrie bekannt ist, umfasst (Fig. 3) einen Zylindermantel 7 mit Schaft. Innerhalb des Mantels 7 sind um die eigene Achse und parallel zur Achse des Zylinders drei Rollen 7' drehbar angeordnet, welche ihrerseits gegen die in Verformung begriffene Wand des Röhrchens A drücken. Fig. 4 zeigt, mit Bezug auf die Fig. 2 h, in grösserem Massstab, wie nach erfolgter Ausführung des Sitzes S der Endbereich des Vorderteils A' des Röhrchens erneut auf ein genaues Mass gebracht wird. Dabei ist mit 8 ein Teil einer äusseren Rolle und mit 9 ein konzentrisch angeordneter Zapfen gezeigt der mittels seiner Spitze 9' gegen den Bereich der Einbuchtung 9", welche die Abstützung für die Kugel bilden wird, drückt. Gleichzeitig drückt diese auch gegen die Zylinderwandung 9"', wobei ein äusserst genaues Zentrieren des Kugelsitzes S mit Bezug auf die Achse des Röhrchens und insbesondere mit Bezug auf die Wandung 9"', welche die Kugel umschliessen wird, zugesichert ist.
[0037] Zur Verwirklichung der ringförmigen Halterung N (Fig. 5) ist zusätzlich zu einem mit Bezug auf die Achse des Röhrchens und gleichzeitig zu der Achse des Sitzes S konzentrischen Zapfen 10 ein äusserer "Drilling" vorgesehen. Seine äusseren Rollen 11 besitzen eine Nut 12 zum Umbiegen des ringförmigen Randes 4"' nach Innen, um ein möglichst geringes radiales Mass wie es zum Einbringen, durch Einschnappen, der Kugel 5 d.h. durch elastisches Nachgeben des Randes, erforderlich ist.
[0038] Für die Herstellung des Sitzes S für die Kugel 5 (Fig. 2g) wird das in grösserem Massstab in Fig. 6 dargestellte Werkzeug verwendet. Dabei ist ein zu dem Werkzeug achsial angeordnetes Röhrchen A ersichtlich und, in einer vertikalen Ebene, zwei koachsial angeordnete Stempeleinheiten 13. Jede Einheit 13 umfasst einen Hohlkörper 14 der vorne und nahe bei der Achse des Werkzeuges konisch verjüngt ist. Gegen die Verjüngung 14' drückt die zusätzliche Verjüngung 15' einer Buchse 15, die zu der vorgenannten Spitze 4 gleichachsig liegt und in der zentralen Bohrung 16 lösbar befestigt ist. Die Buchse 15 bezweckt, in einer zur Achse des Röhrchens A senkrechten Ebene die gemeinsame Lage der Einheiten 13 festzulegen. Ein Stempel 17 mit zugespitztem Vorderteil 17' ist im Höhlkörper 14 achsial verschiebbar angeordnet. Das gegenüberliegende, äussere Ende 17" des Stempels besitzt gegenüber dem Schaft einen grösseren Durchmesser um diesen achsial zu führen und zur Bildung einer Abstützung für eine vorgespannte Zylinderfeder 18. Das äussere Ende 17" wirkt ausserdem als Stössel und ist von der konischen Fläche 19 beaufschlagt. Die konische Fläche 19 gehört der Innenwandung einer Buchse 20 an, die mit Bezug auf die Achse der zu bearbeitenden Spitze koaxial verschiebbar ist.
[0039] Auf die Einheiten 13 wirken die konisch ausgebildeten Endbereiche 21' zweier Schrauben 21. Diese sind parallel zu der Achse des Werkzeugs angeordnet und bezwecken das Ausrichten der entsprechenden Achsen der Einheiten 13, sodass sich diese mit der Achse des Werkzeugs schneiden.
[0040] Bei der Herstellung der Einbuchtungen, und infolge der Verschiebung der Buchse 20, erfolgt'das Eindringen eines Kalibrierstössels 22 in das Röhrchen. Die Tiefe der Einbuchtungen S und der Verschiebeweg des Stössels 22 sind durch die entsprechenden, vom Körper C und von der Buchse 20 ausgeführten Verschiebungen Z und Z' begrenzt. Auf den Körper C wird die Druckkraft K ausgeübt; der Körper C und die Buchse 20 sind ihrerseits durch die Federn 23 und 24 vorgespannt.
a) Trennen des Rohrteils (A) aus Stahl, mit Vorteil aus rostbeständigem Stahl, und Entgraten der Ränder der beiden Stirnseiten (Fig. 2a),
b) Verjüngen , durch Walzen des Endbereichs des vorderen Teils des Röhrchens (A), für die Lagerung der Kugel (5), wobei im rückwärtigen Teil des Röhrchens ein Stössel (T) in eingebracht ist der bis an die Ausführung begriffene Verjüngung bewegt wird (Fig. 2b),
c) Verringerung durch radiales Rotieren und Walzen des zuvor verjüngten vorderen Teils (A') des Röhrchens, wobei die Längsachse des vorderen Teils (A') derart gesichert ist, dass sie mit dem restlichen Teil (A" und A"') des Röhrchens (A) koaxial liegt (Fig. 2c),
d) Erweitern des rückwärtigen Teils (A") des Röhrchens (A), wobei der Innendurchmesser und der Aussendurchmesser des zwischen dem vorderen Teil (A') und dem rückwärtigen Teil (A") liegenden Rohrbereichs (A"') wenigstens annähernd dem ursprünglichen Durchmesser entspricht (Fig. 2d),
e) Die dem vorderen (A') und dem rückwärtigen Teil (A") des Röhrchens zugehörigen zylindrischen Bohrungen auf ein genaues Mass bringen (Fig. 2e),
f) gleichzeitiges inneres und äusseres Walzen des vorderen Teils (A') des Röhrchens mit einem als "Drilling" benannten Werkzeug, mit daraus sich ergebender Verringerung der Wandstärke und dessen Verlängerung (Figuren 2f und 4),
g) Ausführung des Kugelsitzes (S) mit Hilfe von zentral wirkenden Stempeln mit konisch ausgebildeter Spitze, wobei der Kugelsitz aus Einbuchtungen besteht deren Spitze in Richtung der Achse des Röhrchens sich erstreckt, und darauffolgendem Egalisieren der Stützpunkte für die Kugel mit Hilfe eines Stössels (22) der koaxial zu der Achse des Röhrchens wirkt (Fig. 2g und Fig. 6),
h) den äusseren Endbereich der Röhrchens, insbesondere den vor dem Kugelsitz angeordneten Teil (A') mit Hilfe eines als "Drilling" benannten Werkzeugs gleichzeitig von Innen und von Aussen auf ein genaues Mass bringen, wobei für diesen Arbeitsgang der Zapfen für die Kalibrierung von Innen, mit Bezug auf die den Kugelsitz darstellenden Stellen zentriert ist (Figuren 2g und 4),
i) Abtrennen des Endes (
) des vorderen Teils (A'), welcher infolge den vorausgehenden Bearbeitungen des Röhrchens
überschüssig geworden ist (Fig. 2i),
k) Herstellen des Randbereichs oder Kreisringes für das spätere Zurückhalten der Kugel (Fig. 2k),
1) Biegen des Randbereichs nach Innen (Fig. 5),
m) Einbringen der Kugel durch Einschnappen infolge Vorhandenseins der nachgiebigen, ringförmigen Einbiegung im äussersten Bereich der Spitze (in den Zeichnungen nicht gezeigt).