Verfahren zur Herstellung einer Schreibspitze eines Kugelschreibers und nach dem Verfahren hergestellte Schreibspitze Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel lung einer Schreibspitze eines Kugelschreibers und eine nach dem Verfahren hergestellte Schreibspitze.
Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Ver fahrens zur Herstellung einer Schreibspitze eines Ku gelschreibers, bei welchem ein rohrförmiger Körper mit einem zylindrischen Hinterteil und einem Vorder teil von kleinerem Durchmesser gebildet, eine Vertie fung am vorderen Ende des Vorderteiles durch Ver grösserung der Bohrung des Vorderendes erzeugt, wo durch der Durchmesser der Wand des Vorderendes verkleinert wird, und eine Kugel drehbar in diese Vertiefung eingebracht wird.
Das Verfahren nach dem Patent ist dadurch ge kennzeichnet, dass der rohrförmige Körper mittels einer Anzahl Ziehoperationen und einer weiteren Operation zur Erzeugung der Vertiefung am vorderen Ende gebildet wird.
Bei dem herkömmlichen Verfahren wurde die Schreibspitze mittels Bohren und Drehen aus dem Vollen herausgearbeitet, um den hohlen länglichen Rohling zu erzeugen. Daraufhin wurde im Rohling der Kugelsitz gebildet, die Kugel eingeführt und be festigt. Diese herkömmliche Art der Herstellung ist ziemlich kompliziert und daher teuer.
Mittels des vorliegenden Verfahrens kann der Schreibspitzenrohling aus einer aus einem Blech ge schnittenen Scheibe gezogen werden. Eine solche Schreibspitze kann daher zu einem Bruchteil der Ko sten einer herkömmlichen Schreibspitze hergestellt werden.
Zudem ist die so hergestellte Schreibspitze viel besser und dauerhafter als die herkömmliche Schreib spitze.
Auch kann die Schreibspitze auf einer Standard ziehmaschine mit nachstehend beschriebenen Zieh- werkzeugen mit einem Minimum an Zeit und Auf wand hergestellt werden.
In der Zeichnung sind die verschiedenen Verfah rensschritte zur Herstellung der nach dem erfindungs gemässen Verfahren hergestellten Schreibspitze bei spielsweise dargestellt; es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch ein Werkzeug zum Aus stanzen der Ausgangsscheibe, Fig. 2-10 ähnliche Schnitte durch Werkzeuge, welche aufeinanderfolgende Stufen der Herstellung der Schreibspitze zeigen, Fig. l1-13 Seitenansichten der Schreibspitze wäh rend ihrer Herstellung, aber vor der Bildung des Ku gelsitzes, Fig. 14 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Schreibspitze nach dem Drücken und der Bildung der Umfangsnute, um den Kugelsitz zu erhalten,
Fig. 15 eine Seitenansicht der Schreibspitze vor dem Einsetzen der Kugel, Fig. 16 eine Seitenansicht ähnlich Fig. 15 nach dem Einführen der Kugel, Fig. 17-25 Schnitte ähnlich den Fig.2-10 von Ziehwerkzeugen einer anderen Ausführungsform der Schreibspitze, Fig. 26-30 Längsschnitte der Schreibspitze, wel che die Herstellung des Kugelsitzes, das Einführen der Kugel und deren Befestigung zeigen, Fig. 31 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der gemäss Fig. 27-30 hergestellten Schreibspitze, welche in einer Plastikpatrone sitzt,
und Fig. 32 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der gemäss Fig. 1-16 hergestellten Schreibspitze, wel che in einer Plastikpatrone befestigt ist.
Die nachstehend beschriebenen Ziehoperationen können auf irgendeiner Ziehpresse durchgeführt wer- den, welche die nötigen Matrizen und Stempel auf weist.
In Fig. 1 bezeichnet 20 ein Werkzeug, das eine runde Bohrung 21 aufweist, welche bei 22 nach aussen verbreitert ist. Ein Blech 23 aus Kupfer, Messing, Gold, Silber oder einem anderen Metall oder Legie rung wird auf das Werkzeug 20 gelegt; beim Nieder gehen eines Stempels 24 mit einer Schneidkante 25 wird aus dem Blech eine Scheibe 26 ausgestanzt. Diese Operation wird wiederholt, und die Anzahl der Matrizen 20 und der Stempel 24 kann so vermehrt werden, dass aus jedem Blech 23 die maximale An zahl an Scheiben 26 ausgestanzt werden kann.
Die Scheiben werden auf irgendeine geeignete Weise zu einer zweiten Matrize 27 (Fig. 2) gebracht, welche einen Einsatz 28 mit einem konusförmigen Loch 28a aufweist, in welchem die Scheibe von einem Stempel 29 zu einer Hülse 30 mit einem nach aussen gerichteten Rand 31 verformt wird.
Daraufhin wird die Hülse 30 aus der Matrize 27 herausgenommen und zu einer weiteren Matrize 32 (Fig. 3) befördert, in welcher die Hülse 30 von einem Stempel 33 verlängert wird, so dass die Hülse 34 ent steht.
Nach dem Ausbringen aus der Matrize 32 wird die Hülse 14 zu einer weiteren Matrize 35 (Fig. 4) befördert und mittels eines Stempels 37, dessen vor derer Teil einen verminderten Durchmesser aufweist, um einen Absatz 37a zu bilden, zur Hülse 36 ver längert. Bei dieser Operation wird der Rand 38 weiter vergrössert.
Der Absatz 37a schneidet die Innenwand der Hülse 36 teilweise durch, um so eine Rille zu bilden. Der Zweck dieses teilweisen Durchschneidens besteht in der Erleichterung der nächsten Operation, bei wel cher der Rand ganz von der Hülse abgetrennt wird. Indem nun die Wand der Hülse 36 teilweise durch schnitten wird, wird der Verschleiss des bei der näch sten Operation verwendeten Werkzeuges stark herab gesetzt.
Beim nächsten Schritt wird die Hülse 36 in eine Matrize 39 gegeben und von einem Stempel 40 ge drückt, welcher eine Schneidkante 41 zur Entfernung des Randes 38 aufweist. Diese Schneidoperation kann eine leicht nach aussen gerichtete Lippe 42 erzeugen, wie in Fig. 5 stark vergrössert gezeigt ist. Falls mittels des Absatzes 37a eine Rille erzeugt worden ist, wie in bezug auf Fig.4 beschrieben worden ist, trennt die Schneidkante 41 die Hülse an dieser Rille ab.
Beim nächsten Schritt gelangt die Hülse zu einer relativ tiefen Matrize 43 (Fig. 6), welche auf einer weiteren Matrize 44 liegt; die Matrize weist eine zylindrische Bohrung 45 und die Matrize 44 eine sich nach unten verjüngende Bohrung 46 auf.
Beim Niedergehen des Stempels 47, welcher eine konische Spitze 48 und einen die Schreibspitze 46a um einen beträchtlichen Weg in die Bohrung 45 hineinstossenden Absatz 49 aufweist, wird die Hülse in der Bohrung 46 in die in Fig. 6 gezeigte Form ge bracht. Der Stempel 47 weist Rillen 47a auf, welche als Führung für einen Abstreifer dienen, der in die sen Rillen gleitet und die Hülse vom Stempel 47 abstreift. Bei diesem Vorgang wird die Lippe 42, wenn eine solche in Fig. 5 Gebildet worden ist, gerade gezogen, und der obere Rand der Hülse wird recht winklig abgeschnitten.
Beim Abschneidvorgang wird die Hülse auf die erforderlichen Dimensionen gebracht, deren Bedeu tung später erklärt wird.
Im in FiQ. 7 gezeigten Vorgang nimmt eine Ma trize 50 einen mit einer Rille 52 und einem konischen Teil 53 versehenen Stempel 51 auf. Dabei wird ein Teil 55 erhalten, der konisch ist und in einen zylin drischen Teil 56 mit einem flachen Boden 57 ausläuft. Die Rille 58 dient zur Entlüftung, um den Teil 55 vom Stempel 51 abziehen zu können.
Beim nächsten in Fig. 8 dargestellten Schritt nimmt eine Matrize 60 einen Stempel 61 auf, welcher einen konischen Teil 63 und eine zylindrische Spitze 62 aufweist. Der Stempel 61 drückt die Hülse in eine Bohrung 64, um eine Hülse 67 zu erhalten, welche einen engen, zylindrischen, von einem Boden 69 ab geschlossenen Endteil 66 aufweist.
Bei der in Fig. 9 gezeigten Stufe weist eine Ma trize 70 eine relativ enge Bohrung 71 auf, deren Durchmesser kleiner ist als der Boden 69 der Hülse 66. Ein Stempel 72 mit einem länglichen, schmalen Endteil 73, welcher eine Schneidkante 74 aufweist, durchstösst die Hülse 75, so dass an ihrem vorderen Ende eine Öffnung 76 entsteht. Der Kugelsitz ent steht später in der Öffnung 76.
Beim nächsten Schritt (Fig. 10) gelangt das Konus ende 81 der Hülse in eine Matrize 80, und die Hülse wird gleichzeitig vom Stempel 83 von oben und vom Stempel 84 von der Unterseite gedrückt, um eine hohle, längliche Hülse 82 zu erzeugen. Der obere Stempel 83 ist konisch, und der untere Stempel 84, welcher durch das untere offene Ende 85 des Matri- zenblocks 86 eingeführt wird, weist an seiner Spitze einen engen, zylindrischen Teil 88 auf, welcher in einem halbkugeligen Teil 87 von kleinerem Durch messer endet.
Der Aussendurchmesser des Teils 88 des Stempels 84 entspricht im wesentlichen dem Aussendurchmesser des Endes 89 der Hülse, was dazu dient, die von der Durchstossoperation in Fig. 9 her rührenden Grate zu entfernen und zu glätten. Die Stempel 83 und 84 werden gleichzeitig von einem Kurvenmechanismus betätigt.
Nun ist die Hülse fertig gezogen und gelangt zu einer Maschine, auf welcher der Kugelsitz hergestellt wird. Diese Maschine, deren erster Arbeitsgang in Fig. 11 gezeigt ist, weist eine Konusmatrize und -stempel auf. Die Hülse wird in ein Futter eingeführt, um sie für die folgenden Arbeitsgänge festzuhalten. Indem die Hülse in das Futter eingeführt wird, ent steht am Boden der Hülse ein Konus 90, welcher das Einführen der Hülse in das einen Teil der Patrone bildende Rohr erleichtert.
Beim nächsten Arbeitsgang (Fig. 12) wird von einer weiteren Matrize und Stempel am zylindrischen Ende 93 der Hülse 92 ein Konus 94 von z. B. 30 Neigung gebildet. Beim nächsten Arbeitsgang (Fig. 13) wird der Konus 95 von einer weiteren Matrize und Stempel noch vergrössert.
Der Rohling ist nun bereit für die Drückopera- tion (Fig. 14). Die in Fig. 9 gezeigte Öffnung 76 ist kleiner als der Durchmesser der Schreibkugel. Um der Öffnung 76 die richtige Grösse zu geben, drückt das Drückwerkzeug (Pfaff) das Metall der Öffnungswände nach unten, wodurch die Öffnung vergrössert und gleichzeitig die Wände des Sitzes geglättet werden. Das Drückwerkzeug hat dieselbe Grösse wie der zu erzeugende Sitz.
Der Drückvorgang umfasst die Bildung einer halb kugeligen Vertiefung 97 am vorderen Ende 91 der Hülse und die Bildung von mehreren Längskanälen 98 und einer Umfangsnute 96. Die Kanäle und die Nute dienen zur Zuführung der Tinte entlang der Kugel. Der Durchmesser der Umfangsnute 96 ent spricht dem grösseren Durchmesser der Kanäle 98.
Beim Arbeitsgang 5 (Fig. 15) wird die Kugel 99 in die halbkugelige Vertiefung 97 eingeführt.
Beim Arbeitsgang 6 (Fig. 16) wird die Schreib spitze durch Gesenkschmieden oder durch anderwei tiges Vermindern des Durchmessers des Randes 100 auf jenseits des Umfanges der Kugel fertiggestellt, um die Kugel festzuhalten. Die fertige Schreibspitze wird nun in ein Rohr 100a eingeführt, welches das Tintenreservoir der Patrone bildet (Fig.32). Diese Patrone kann nun in irgendeinem Kugelschreiber ver wendet werden.
In den Fig. 17-31 ist ein anderes Verfahren zur Herstellung der Schreibspitze gezeigt. Eine gemäss der Fig. 1 hergestellte Scheibe wird in eine Matrize 102 (Fig. 17) gegeben, wo mittels eines Stempels 101 eine Hülse 103 mit nach aussen gebogenem Rand 104 gebildet wird. Die Hülse 103 wird dann in eine Ma trize 105 (Fig. 18) gebracht, wo sie mittels eines Stempels 106 zu einer Hülse 107 gezogen wird, wel che im Vergleich zur Hülse 103 länger und schmäler ist. Der Rand 108 ist auch grösser geworden.
Die Hülse 107 wird nun in eine Matrize 109 (Fig. 19) gebracht, wo sie mittels eines Stempels 110 noch weiter zu einer Hülse 111 mit einem Rand 112 verlängert wird. Der Stempel 111 weist einen Absatz 110a auf, welcher das Innere der Hülsenwand zur Erzeugung einer Rille 111a teilweise abtrennt.
Der Zweck dieses teilweisen Abtrennens besteht in der Erleichterung des folgenden Arbeitsganges, wo der überschüssige Rand völlig abgetrennt wird. Dieses teilweise Abtrennen hat eine beträchtliche Verminde rung des Verschleisses des beim folgenden Arbeits gang verwendeten Werkzeuges zur Folge.
Beim nächsten Arbeitsgang (Fig. 20) wird mittels einer Matrize 113 und eines Stempels 114 der Rand 112 abgetrennt, so dass eine Hülse 116 mit zylindri schen Wänden entsteht. Der Stempel 114 ist mit einer Schneidkante <B>115</B> versehen, welche die Hülse bei der Rille 111n abtrennt, falls eine solche vorgängig gebildet worden ist. Es ist klar, dass der in den früheren Arbeitsgängen gebildete Rand aus überschussmaterial besteht, des sen Menge von Fall zu Fall ändert. Dieser überschuss muss entfernt werden, um eine masshaltige Schreib spitze zu erhalten.
Dieser Materialüberschuss wird also durch die Abschneidoperation entfernt, um eine Hülse mit zylindrischen Wänden und von bestimmter Grösse zu erhalten. Dieses Ablängen ist nicht nur notwendig, um die Länge der fertigen Hülse festzulegen, sondern liefert auch Hülsen von gleichmässiger Grösse, welche in allen nachfolgenden Arbeitsgängen verwendet wer den können.
Wenn die Hülsen nicht gleichmässig wären, würde nicht nur das Endprodukt nicht gleichmässig sein, son dern auch die bei den nachfolgenden Arbeitsgängen verwendeten Werkzeuge würden unter Umständen beschädigt oder zerstört werden. Daher bildet die Schneidoperation ein wichtiges Element zum Erhal ten und Aufrechterhalten der erforderlichen Toleranz, um identische Massenprodukte zu erhalten.
Bei korrekten Arbeitsbedingungen, d. h., wenn die Schneidkante <B>115</B> (Fig. 20) scharf ist, wird ein sauberer Schnitt erzeugt, wodurch eine Hülse mit genau zylindrischen Wänden und rechtwinklig dazu verlaufendem Rand erhalten wird. Wenn die Schneid kante nicht mehr ganz scharf ist, ist der Rand nicht mehr genau abgewinkelt und kann Grate aufweisen. Eine sehr starke Abnützung kann auch die Bildung einer kleinen Lippe zur Folge haben. Falls solche Bil dungen auftreten, werden sie im Arbeitsgang gemäss Fig. 22 entfernt. Überdies rundet der Stempel 114 (Fig. 20) gleichzeitig den Boden der Hülse 116 ab.
Die Hülse mit zylindrischen Wänden und abge rundetem Boden wird zu einer Matrize<B>117</B> (Fig. 21) gebracht, wo mittels eines eine Stange 120 aufweisen den Stempels 118 eine zylindrische Hülse 119 mit einem gelochten Boden 121 erzeugt wird.
Bei der ersten Herstellungsart wurde die Hülse in die in Fig. 8 gezeigte Form gezogen. Wenn der Boden der Hülse ausgestanzt wird (Fig. 9), ist der Durchmesser der Stange 73 des Stempels praktisch der gleiche wie der Innendurchmesser des zylindri schen Endes 66 der Hülse. Daher steht während der Stanzoperation der Fig. 9 die Stanze wiederholt mit der Innenseite der Wand des Endes 66 in Berührung, wodurch die Stanze geschwächt und die Schneidkante abgestumpft wird, so dass die Lebensdauer der Stanze verkürzt wird.
Ausserdem war es schwierig, die Kon- zentrizität der Innen- und Aussenseite der Wand des Endes 66 zu erhalten.
Diese Schwierigkeiten werden , in der Variante gemäss Fig. 21 vermieden, da die Lochung 121 ge macht wird, bevor der Durchmesser des Vorderendes des Rohlings verkleinert wird. Dadurch wird genü gend Spiel zwischen der Innenseite der Wand und der Stange 120 erhalten, so dass die Konzentrizität der Aussen- und Innenseite der Wand erhalten bleibt.
Beim nächsten Arbeitsgang (Fig. 22) wird mittels eines Stempels mit einem Absatz 124 und Matrizen 122 und- 122n eine Hülse 125 gebildet, welche einen zylindrischen Hinterteil 128, einen konischen Zwi schenteil 126 und einen zylindrischen Vorderteil <B>127</B> von kleinerem Durchmesser als der Teil 128 erzeugt.
Der Stempel 123 weist Rillen 123a auf, welche die gleiche Funktion haben wie die Rillen 47a in Fig. 6, nämlich um den Abstreifer zu führen, welcher in diesen Rillen gleitet und die Hülse vom Stempel abstreift. Ein Absatz 124 des Stempels hat eine dop pelte Aufgabe. Erstens treibt er die Hülse in die Matrize hinein, um das untere Ende der Hülse zu verlängern. Zweitens, falls im Arbeitsgang gemäss Fig. 20 der Rand nicht sauber abgetrennt worden ist, winkelt er den Rand sauber ab und entfernt all fällige Grate.
Im nächsten Arbeitsgang (Fig. 23) wird mittels eines Stempels 129 und mittels Matrizen 130 und 130a die Hülse 132 erzeugt, die noch länger ist und deren vorderer Durchmesser kleiner ist. Der Stempel 129 weist Rillen 129a und einen Absatz 131 auf, wel che die gleiche Aufgabe haben wie die Rillen 123a und der Absatz 124.
Im Arbeitsgang gemäss Fig. 24 wird mittels Ma trizen 133 und 133a und eines mit einem Konusende 140 versehenen Stempels 134 eine Hülse 138 gebil det, deren vorderes Ende 142 einen kleineren Durch messer aufweist.
Beim folgenden Arbeitsgang (Fig. 25) wird mit tels Matrizen 143, 151, 144 und 152 und mittels Stempeln 147 und 145 ein Wulst 150 in der Hülse gebildet. Der untere Stempel 147 ist an seinem oberen Ende mit einem Konus 148 versehen. Dieses Konus ende schrägt unter Mithilfe der Matrize 151 das Ende 149 der Hülse 153 an, um es für die nach folgenden Operationen vorzubereiten. Das untere Ende 146 des Stempels 145 ist konisch und formt zusammen mit der Matrize 144 das obere Ende der Hülse 153, um das Einführen der fertigen Schreib spitze in das Patronenrohr zu erleichtern. Der Stempel 145 dient auch zum Ausstossen der Hülse aus den Matrizen am Ende dieses Arbeitsganges.
Die vom letzten Arbeitsgang erzeugte Hülse 153 ist der fertige Schreibspitzenrohling, welcher nun zur Bildung des Kugelsitzes bereit ist.
Der Kugelsitz kann gemäss den Fig. 11-14 her gestellt werden. Jedoch wird vorgezogen, den Sitz teilweise gemäss Fig. 26 zu bilden, indem durch Aus bohren die Spitze des Rohlings erweitert wird (170).
Beim nächsten Arbeitsgang (Fig. 27) wird der Sitz durch Räumen oder Drücken fertiggestellt, wodurch das Metall der Hülse nach hinten gedrückt wird, um eine halbkugelige Vertiefung 171 mit Kanälen und Rillen 174 ähnlich wie bei Fig. 14 zu bilden. Bei diesem Arbeitsgang wird ein Werkzeug, dessen Form am Vorderende dem Kugelsitz 171 entspricht, par allel zur Hülsenachse bewegt, um ein Fliessen des Me talls nach hinten zu bewirken, wodurch ein glatter Kugelsitz ohne Metallabnahme erhalten wird.
Beim folgenden Arbeitsgang (Fig. 28) wird eine Kugel 165 in den Sitz eingeführt, worauf beim folgen den Arbeitsgang (Fig. 29) der Rand<B>172</B> der Hülse leicht konisch gemacht wird, um die Kugel lose zu halten, während beim Arbeitsgang gemäss Fig.30 der Rand 173 um die Kugel z. B. durch Gesenk- schmieden gedrückt wird, wodurch die Kugel fest sitzt.
Die fertige Schreibspitze wird in einer rohr- förmigen Patrone (Fig.31) montiert. Der hintere zylindrische Teil 161 ist in das Rohr 166 eingetrie ben, bis der Rand des Patronenrohres auf dem Absatz 160 der Schreibspitze aufliegt.
Die Schreibspitze umfasst einen hinteren zylindri schen Teil<B>161,</B> einen Zwischenwulst 160 und einen vorderen zylindrischen Teil 163, welcher in einem eine Kugel 165 an ihrem Ende aufweisenden Konus teil 164 endet. Die Patrone 166 besteht vorzugsweise aus Plastik, wie z. B. Polyäthylen, obwohl sie aus Metall oder irgendeinem anderen Material bestehen kann.
Tinte 167 wird in die Patrone gebracht, welche beim Schreiben von der Patrone durch die Innenbohrung der Schreibspitze durch die Kanäle und Rillen um die Kugel herumfliesst.
Wie aus dem Vorgehenden hervorgeht, wurde die Schreibspitze aus Blech gezogen, ohne dass als Aus gangsmaterial Vollmaterial verwendet werden musste, welches gebohrt und spanabhebend bearbeitet wer den müsste.
Dadurch kann der Materialabfall auf einem Mini mum gehalten werden. Da beim Rohling die Wand eine gleichmässige Dicke aufweist, wird mit einem Minimum an Material ausgekommen. Es ist fast un möglich, die Innenform spanabhebend zu erhalten, was übrigens nur zu einem weiteren Materialver schleiss führen würde.
Da die Schreibspitze auf einer normalen Zieh maschine mit hin und her gehenden Werkzeugen her gestellt wird, stellt sich das Problem des überschuss- materials (nach aussen gebogenen Rand), das während der anfänglichen Ziehoperationen der Hülse aus der flachen Scheibe gebildet wird. Dieses überschuss- material muss entfernt werden, wobei gleichzeitig die genauen Dimensionen der Hülse für die nachfolgen den Arbeitsgänge beibehalten werden müssen.
Dieses überschussmaterial wird also mittels eines parallel zur Rohlingsachse hin und her gehenden Schneidwerkzeuges entfernt, wodurch die Hülse eine genau bestimmte Grösse erhält. Dieses ist besonders wichtig, um die zur Massenherstellung erforderliche Toleranz zu erhalten.
Als weiterer Vorteil sei erwähnt, dass die vorlie gende Schreibspitze bessere Festigkeit und Verschleiss festigkeit aufweist als spanabhebend hergestellte Schreibspitzen.
Bei der spanabhebend hergestellten Schreibspitze entstehen beim Bohren der Innenbohrung runde Werkzeugspuren, welche die Tintenzufuhr zur Kugel beeinträchtigen. Dagegen ist beim gezogenen Gegen stand die Innenwand vollständig glatt.
Zudem wird beim Ziehvorgang das Material ge härtet, so dass die gezogene Schreibspitze härter ist als die spanabhebend bearbeitete. Dadurch wird auch der Kugelsitz härter, so dass er den Beanspruchungen der rotierenden Kugel besser widerstehen kann. Das hat auch zur Folge, dass die Kugel viel freier und besser rollen kann.
Da die die Kugel umgebende Wand sehr dünn ist, ist es klar, dass eine grössere Festigkeit dieser Wand die Lebensdauer der Schreibspitze verlängert.
Ein Problem bei der spanabhebenden Bearbeitung der Schreibspitze besteht in der Entfernung der Späne nach dem Bohren. Falls diese Späne nicht gänzlich entfernt werden, wird die Tintenzufuhr behindert und/oder die Späne können die Rotation der Kugel beeinträchtigen. Diese Nachteile treten beim vorlie genden Ziehverfahren dagegen nicht auf.
Zudem wird der Sitz gemäss Fig. l1-16 ohne jeg liche Bohroperation erzeugt. Bei dieser Variante ist nur eine einzige Bohroperation erforderlich (Fig. 26). Mittels beider Verfahren wird ein vollkommen glatter Sitz erzeugt. Bei früheren Verfahren war es notwen dig, den Sitz zu polieren oder mit einem weichen Metall zu plattieren.
Es ist zu beachten, dass mittels des vorliegenden Ziehverfahrens sehr kleine Gegenstände hergestellt werden. Die mittels der ersten Verfahrensvariante her gestellte Schreibspitze weist eine Gesamtlänge von etwa 15 mm auf, während der Aussendurchmesser des zylindrischen Hinterteiles etwa 2,5 mm und der Durchmesser des Vorderteiles etwa 1,2 mm beträgt. Die Wanddicke der Schreibspitze beträgt etwa 0,5 mm und der Durchmesser des Kugelsitzes weniger als 1 mm. Die Dimensionen der zweiten Variante sind von derselben Grössenordnung.
Wenn solche kleinen Gegenstände an den automatischen Maschinen zur Durchführung der verschiedenen Arbeitsgänge mani puliert werden müssen, sind die Grössenvariationen des nach aussen gebogenen Randes und der rauhen Kanten genügend gross, um eine schädliche Wirkung zu haben. Aus diesem Grund wird der Rand bei der Schneidoperation abgetrennt, um eine masshaltige Schreibspitze zu erhalten. Zudem wird bei dieser Schneidoperation (Fig. 20) und beim Abwinkeln oder Glätten (falls nötig) gemäss Fig.22 der Rand des offenen Endes der Schreibspitze praktisch fertig bearbeitet. Mit anderen Worten, ändern die nach folgenden Operationen diesen Rand praktisch nicht mehr.
Wenn der obengenannte, unregelmässige Rand nicht abgeschnitten würde, ergäbe ein blosses Egali sieren dieses Randes keine masshaltigen Schreib spitzen.
Der ganze Vorderteil der Schreibspitze besteht aus einer zylindrischen Oberfläche, d. h. sie weist keine Rillen oder Einbuchtungen auf. Zudem ist der Vor derteil schmäler als der Hinterteil der Schreibspitze. Im besonderen übersteigt der Durchmesser des Vor derteils in einer mit der Äquatorialebene der Kugel zusammenfallenden Ebene auf keinen Fall irgend einen Durchmesser des Vorderteils hinter der Kugel. In anderen Worten ausgedrückt, ist die Schreibspitze in der Nähe der Kugel nicht erweitert, um einen un erwünschten Wulst zu bilden.
Method for producing a nib of a ballpoint pen and a nib produced by the method The invention relates to a method for producing a nib of a ballpoint pen and a nib produced by the method.
The purpose of the invention is to create a process for producing a writing tip of a Ku gel pen, in which a tubular body with a cylindrical rear part and a front part of smaller diameter is formed, a recess at the front end of the front part by enlarging the bore of the front end is generated, where the diameter of the wall of the front end is reduced, and a ball is rotatably inserted into this recess.
The method according to the patent is characterized in that the tubular body is formed by means of a number of drawing operations and a further operation for creating the recess at the front end.
In the conventional process, the nib was machined from the solid by drilling and turning to produce the hollow elongated blank. Then the ball seat was formed in the blank, the ball was introduced and fastened. This conventional method of manufacture is quite complicated and therefore expensive.
By means of the present method, the nib blank can be drawn from a disc cut from sheet metal. Such a nib can therefore be manufactured at a fraction of the cost of a conventional nib.
In addition, the writing tip produced in this way is much better and more durable than the conventional writing tip.
The nib can also be produced on a standard drawing machine with the drawing tools described below with a minimum of time and effort.
In the drawing, the various procedural steps for producing the nib produced by the method according to the Invention are shown for example; 1 shows a section through a tool for punching out the starting disc, FIG. 2-10 shows similar sections through tools showing successive stages in the manufacture of the nib, FIG. 11-13 side views of the nib during its manufacture, but before the formation of the ball seat, Fig. 14 is a partially sectioned side view of the writing tip after pressing and the formation of the circumferential groove to obtain the ball seat,
15 shows a side view of the writing tip before the ball is inserted, FIG. 16 shows a side view similar to FIG. 15 after the ball has been inserted, FIGS. 17-25 sections similar to FIGS. 2-10 of drawing tools of another embodiment of the writing tip, 26-30 longitudinal sections of the nib, showing the manufacture of the ball seat, the insertion of the ball and its attachment, Fig. 31 a partially sectioned side view of the nib manufactured according to Fig. 27-30, which is seated in a plastic cartridge,
and FIG. 32 is a partially sectioned side view of the writing tip manufactured according to FIG. 1-16, which is fastened in a plastic cartridge.
The drawing operations described below can be carried out on any drawing press that has the necessary dies and punches.
In FIG. 1, 20 denotes a tool which has a round bore 21 which is widened outward at 22. A sheet 23 made of copper, brass, gold, silver or another metal or alloy tion is placed on the tool 20; when a punch 24 with a cutting edge 25 goes down, a disk 26 is punched out of the sheet metal. This operation is repeated, and the number of dies 20 and punches 24 can be increased so that the maximum number of discs 26 can be punched out of each sheet 23.
The disks are brought in any suitable manner to a second die 27 (Fig. 2) which has an insert 28 with a conical hole 28a in which the disk deforms from a punch 29 to a sleeve 30 with an outwardly directed edge 31 becomes.
The sleeve 30 is then removed from the die 27 and conveyed to a further die 32 (FIG. 3), in which the sleeve 30 is extended by a punch 33 so that the sleeve 34 is ent.
After removal from the die 32, the sleeve 14 is transported to a further die 35 (FIG. 4) and extended to the sleeve 36 by means of a punch 37, the front part of which has a reduced diameter to form a shoulder 37a. During this operation, the edge 38 is enlarged further.
The shoulder 37a partially cuts through the inner wall of the sleeve 36 so as to form a groove. The purpose of this partial cutting is to facilitate the next operation in which the edge is completely severed from the sleeve. By now the wall of the sleeve 36 is partially cut through, the wear of the tool used in the next surgery is greatly reduced.
In the next step, the sleeve 36 is placed in a die 39 and ge pressed by a punch 40, which has a cutting edge 41 for removing the edge 38. This cutting operation can produce a slightly outwardly directed lip 42, as shown in FIG. 5, greatly enlarged. If a groove has been produced by means of the shoulder 37a, as has been described with reference to FIG. 4, the cutting edge 41 cuts off the sleeve at this groove.
In the next step, the sleeve arrives at a relatively deep die 43 (FIG. 6), which lies on a further die 44; the die has a cylindrical bore 45 and the die 44 has a bore 46 which tapers downwards.
When the stamp 47 descends, which has a conical tip 48 and a shoulder 49 which pushes the writing tip 46a by a considerable distance into the bore 45, the sleeve in the bore 46 is brought into the shape shown in FIG. The punch 47 has grooves 47 a, which serve as a guide for a stripper that slides into the grooves and strips the sleeve from the punch 47. In this process, the lip 42, if one has been formed in FIG. 5, is pulled straight and the upper edge of the sleeve is cut off at right angles.
During the cutting process, the sleeve is brought to the required dimensions, the meaning of which will be explained later.
Im in FiQ. 7 takes a Ma trize 50 provided with a groove 52 and a conical part 53 punch 51 on. A part 55 is obtained which is conical and expires in a cylin drical part 56 with a flat bottom 57. The groove 58 is used for ventilation in order to be able to pull off the part 55 from the punch 51.
In the next step shown in FIG. 8, a die 60 receives a punch 61, which has a conical part 63 and a cylindrical tip 62. The punch 61 presses the sleeve into a bore 64 in order to obtain a sleeve 67 which has a narrow, cylindrical end part 66 closed from a bottom 69.
In the stage shown in FIG. 9, a die 70 has a relatively narrow bore 71, the diameter of which is smaller than the bottom 69 of the sleeve 66. A punch 72 with an elongated, narrow end part 73, which has a cutting edge 74, pierces the sleeve 75, so that an opening 76 is formed at its front end. The ball seat is created later in the opening 76.
In the next step (Fig. 10) the cone end 81 of the sleeve enters a die 80, and the sleeve is simultaneously pressed by the punch 83 from above and the punch 84 from the bottom to produce a hollow, elongated sleeve 82. The upper punch 83 is conical, and the lower punch 84, which is inserted through the lower open end 85 of the die block 86, has at its tip a narrow, cylindrical part 88, which in a hemispherical part 87 of smaller diameter ends.
The outer diameter of the part 88 of the punch 84 corresponds essentially to the outer diameter of the end 89 of the sleeve, which serves to remove and smooth the burrs caused by the piercing operation in FIG. The punches 83 and 84 are operated simultaneously by a cam mechanism.
Now the sleeve is completely drawn and arrives at a machine on which the ball seat is manufactured. This machine, the first operation of which is shown in FIG. 11, has a conical die and punch. The sleeve is inserted into a chuck to hold it in place for subsequent operations. By inserting the sleeve into the chuck, there is a cone 90 at the bottom of the sleeve, which makes it easier to insert the sleeve into the tube forming part of the cartridge.
In the next step (FIG. 12), a cone 94 of z. B. 30 inclination formed. In the next working step (FIG. 13) the cone 95 is enlarged by a further die and punch.
The blank is now ready for the pressing operation (Fig. 14). The opening 76 shown in FIG. 9 is smaller than the diameter of the writing ball. In order to give the opening 76 the correct size, the pressing tool (Pfaff) presses the metal of the opening walls downwards, whereby the opening is enlarged and at the same time the walls of the seat are smoothed. The pressing tool is the same size as the seat to be created.
The spinning process comprises the formation of a hemispherical recess 97 at the front end 91 of the sleeve and the formation of a plurality of longitudinal channels 98 and a circumferential groove 96. The channels and the grooves serve to feed the ink along the ball. The diameter of the circumferential groove 96 corresponds to the larger diameter of the channels 98.
In operation 5 (FIG. 15) the ball 99 is inserted into the hemispherical recess 97.
In operation 6 (Fig. 16), the writing tip is completed by die forging or otherwise reducing the diameter of the edge 100 on the other side of the circumference of the ball to hold the ball. The finished writing tip is then inserted into a tube 100a which forms the ink reservoir of the cartridge (FIG. 32). This cartridge can now be used in any ballpoint pen.
Another method of making the nib is shown in Figures 17-31. A disk produced according to FIG. 1 is placed in a die 102 (FIG. 17), where a sleeve 103 with an outwardly bent edge 104 is formed by means of a punch 101. The sleeve 103 is then brought into a Ma trize 105 (Fig. 18), where it is drawn by means of a punch 106 to a sleeve 107, wel che compared to the sleeve 103 is longer and narrower. The edge 108 has also become larger.
The sleeve 107 is now placed in a die 109 (FIG. 19), where it is extended even further to a sleeve 111 with an edge 112 by means of a punch 110. The punch 111 has a shoulder 110a which partially separates the interior of the sleeve wall to produce a groove 111a.
The purpose of this partial separation is to facilitate the following operation, where the excess edge is completely separated. This partial separation results in a considerable reduction in the wear and tear of the tool used in the following work gear.
In the next operation (FIG. 20), the edge 112 is separated by means of a die 113 and a punch 114, so that a sleeve 116 with cylindrical walls is produced. The punch 114 is provided with a cutting edge 115, which separates the sleeve at the groove 111n, if one has been previously formed. It is clear that the margin formed in the previous operations consists of excess material, the amount of which will vary from case to case. This excess must be removed in order to obtain a dimensionally accurate writing tip.
This excess material is thus removed by the cutting operation in order to obtain a sleeve with cylindrical walls and of a certain size. This cutting to length is not only necessary to determine the length of the finished tube, but also provides tubes of uniform size, which can be used in all subsequent operations.
If the sleeves were not uniform, not only would the end product not be uniform, but also the tools used in the subsequent operations would possibly be damaged or destroyed. Therefore, the cutting operation is an important element in obtaining and maintaining the tolerance required to obtain identical mass products.
With correct working conditions, i. That is, if the cutting edge 115 (FIG. 20) is sharp, a clean cut is produced, whereby a sleeve with precisely cylindrical walls and an edge running at right angles to them is obtained. If the cutting edge is no longer quite sharp, the edge is no longer precisely angled and can have burrs. Very heavy wear and tear can also result in the formation of a small lip. If such formations occur, they are removed in the operation shown in FIG. In addition, the punch 114 (FIG. 20) rounds off the bottom of the sleeve 116 at the same time.
The sleeve with cylindrical walls and rounded bottom is brought to a die 117 (FIG. 21), where a cylindrical sleeve 119 with a perforated bottom 121 is produced by means of a punch 118 having a rod 120.
In the first method of manufacture, the sleeve was drawn into the shape shown in FIG. When the bottom of the sleeve is punched out (Fig. 9), the diameter of the rod 73 of the punch is practically the same as the inner diameter of the cylindri's end 66 of the sleeve. Therefore, during the punching operation of Fig. 9, the punch repeatedly contacts the inside of the wall of the end 66, weakening the punch and dulling the cutting edge, thereby shortening the life of the punch.
In addition, it was difficult to maintain the concentricity of the inside and outside of the wall of the end 66.
These difficulties are avoided in the variant according to FIG. 21, since the perforation 121 is made before the diameter of the front end of the blank is reduced. As a result, sufficient play is obtained between the inside of the wall and the rod 120 so that the concentricity of the outside and inside of the wall is maintained.
In the next operation (FIG. 22), a sleeve 125 is formed by means of a stamp with a shoulder 124 and dies 122 and 122n, which has a cylindrical rear part 128, a conical intermediate part 126 and a cylindrical front part 127 of a smaller diameter than the part 128 is produced.
The punch 123 has grooves 123a which have the same function as the grooves 47a in FIG. 6, namely to guide the scraper, which slides in these grooves and strips the sleeve from the punch. A paragraph 124 of the stamp has a double function. First, it drives the sleeve into the die to elongate the lower end of the sleeve. Second, if the edge has not been cut cleanly in the operation according to FIG. 20, it angles the edge cleanly and removes any burrs.
In the next operation (FIG. 23) the sleeve 132 is produced by means of a punch 129 and by means of dies 130 and 130a, which is even longer and the front diameter of which is smaller. The punch 129 has grooves 129 a and a shoulder 131, which have the same function as the grooves 123 a and the shoulder 124.
In the operation according to FIG. 24, a sleeve 138 is formed by means of Ma trims 133 and 133a and a punch 134 provided with a cone end 140, the front end 142 of which has a smaller diameter.
In the following operation (FIG. 25) a bead 150 is formed in the sleeve with means of dies 143, 151, 144 and 152 and by means of punches 147 and 145. The lower punch 147 is provided with a cone 148 at its upper end. This cone end bevels with the help of the die 151 the end 149 of the sleeve 153 in order to prepare it for the following operations. The lower end 146 of the punch 145 is conical and together with the die 144 forms the upper end of the sleeve 153 in order to facilitate the insertion of the finished writing tip into the cartridge tube. The punch 145 also serves to eject the sleeve from the dies at the end of this operation.
The sleeve 153 produced by the last operation is the finished nib blank, which is now ready for the formation of the ball seat.
The ball seat can be made according to FIGS. 11-14. However, it is preferred to partially form the seat as shown in FIG. 26 by expanding the tip of the blank by drilling out (170).
The next operation (FIG. 27) completes the seat by broaching or pressing, which forces the metal of the sleeve backwards to form a hemispherical recess 171 with channels and grooves 174 similar to FIG. In this operation, a tool, the shape of which at the front end corresponds to the ball seat 171, is moved par allel to the sleeve axis to cause the metal to flow backwards, whereby a smooth ball seat is obtained without removing metal.
In the following operation (Fig. 28) a ball 165 is inserted into the seat, whereupon in the following operation (Fig. 29) the edge 172 of the sleeve is made slightly conical in order to keep the ball loose , while in the operation according to Fig. 30, the edge 173 around the ball z. B. is pressed by die forging, whereby the ball sits firmly.
The finished nib is mounted in a tubular cartridge (Fig. 31). The rear cylindrical part 161 is ben in the tube 166 until the edge of the cartridge tube rests on the shoulder 160 of the writing tip.
The writing tip comprises a rear cylindrical part 161, an intermediate bead 160 and a front cylindrical part 163 which ends in a conical part 164 having a ball 165 at its end. The cartridge 166 is preferably made of plastic, such as. B. polyethylene, although it may be made of metal or any other material.
Ink 167 is brought into the cartridge, which flows when writing from the cartridge through the inner bore of the writing tip through the channels and grooves around the ball.
As can be seen from the above, the nib was drawn from sheet metal without having to use solid material as the starting material, which would have to be drilled and machined.
This allows the material waste to be kept to a minimum. Since the wall of the blank has a uniform thickness, a minimum of material is used. It is almost impossible to get the inner shape by cutting, which, by the way, would only lead to further material wear.
Since the nib is made on a normal drawing machine with reciprocating tools, the problem of excess material (outwardly bent edge) that is formed from the flat disk during the initial drawing operations of the sleeve arises. This excess material must be removed, while at the same time maintaining the exact dimensions of the sleeve for the subsequent operations.
This excess material is thus removed by means of a cutting tool that moves back and forth parallel to the axis of the blank, so that the sleeve is given a precisely defined size. This is particularly important in order to obtain the tolerance required for mass production.
It should be mentioned as a further advantage that the present writing tip has better strength and wear resistance than machined writing tips.
In the case of the machining tip, round tool marks are created when the inner hole is drilled, which impair the ink supply to the ball. In contrast, when the object is drawn, the inner wall is completely smooth.
In addition, the material is hardened during the drawing process, so that the drawn writing tip is harder than the machined tip. This also makes the ball seat harder so that it can better withstand the stresses of the rotating ball. This also means that the ball can roll much more freely and better.
Since the wall surrounding the sphere is very thin, it is clear that a greater strength of this wall extends the life of the writing tip.
A problem with the machining of the writing tip is the removal of the chips after drilling. If these chips are not completely removed, the supply of ink will be impeded and / or the chips may affect the rotation of the ball. In contrast, these disadvantages do not occur in the present drawing process.
In addition, the seat according to Fig. L1-16 is generated without any drilling operation. With this variant, only a single drilling operation is required (Fig. 26). Both methods create a completely smooth fit. In previous methods, it was necessary to polish the seat or to plate it with a soft metal.
It should be noted that very small objects are produced using the present drawing process. The writing tip produced by means of the first variant of the method has a total length of about 15 mm, while the outside diameter of the cylindrical rear part is about 2.5 mm and the diameter of the front part is about 1.2 mm. The wall thickness of the writing tip is about 0.5 mm and the diameter of the ball seat is less than 1 mm. The dimensions of the second variant are of the same order of magnitude.
If such small objects have to be manipulated on the automatic machines to carry out the various operations, the size variations of the outwardly curved edge and the rough edges are sufficiently large to have a harmful effect. For this reason, the edge is cut off during the cutting operation in order to obtain a dimensionally accurate writing tip. In addition, during this cutting operation (FIG. 20) and during angling or smoothing (if necessary) according to FIG. 22, the edge of the open end of the writing tip is practically finished. In other words, the following operations practically no longer change this margin.
If the above-mentioned, irregular edge were not cut off, simply equalizing this edge would not result in true-to-size writing tips.
The whole front part of the nib consists of a cylindrical surface, i.e. H. it has no grooves or indentations. In addition, the front part is narrower than the rear part of the writing tip. In particular, the diameter of the front part in a plane coinciding with the equatorial plane of the ball does not exceed any diameter of the front part behind the ball. In other words, the nib in the vicinity of the ball is not expanded to form an undesirable bead.