| Dokumentenidentifikation |
DE4034588A1 07.05.1992 |
| Titel |
Spannmechanismus in einem Füllminenstift |
| Anmelder |
A. W. Faber-Castell GmbH & Co, 8504 Stein, DE |
| Erfinder |
Oppel, Hans, 8501 Dietenhofen, DE; Heim, Otto, 8561 Weigendorf, DE |
| DE-Anmeldedatum |
31.10.1990 |
| DE-Aktenzeichen |
4034588 |
| Offenlegungstag |
07.05.1992 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
07.05.1992 |
| IPC-Hauptklasse |
B43K 21/22
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| Zusammenfassung |
Ein Spannmechanismus in einem Füllminenstift zum Spannen und Verschieben einer Festkörpermine mit einer Spannzange, die aus Halbschalen besteht und in einem Spannring unter Wirkung einer Feder anliegt. Die beiden Spannzangenteile sind starr ausgebildet und weisen einen durchgehenden Spalt zueinander auf, wobei durch einen Führungsring, der die Halbschalen umschließt durch Vorsprünge, die in den Spalt ragen, ein Drehpunkt gebildet wird.
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft einen Spannmechanismus in einem
Füllminenstift zum Spannen und Verschieben einer Festkörpermine
mit einer in der Stiftspitze gelagerten Minenbremse, einer
unter Wirkung einer Feder stehenden axial beweglichen
Spannzange mit einem konischen Spannelement, das aus Halbschalen
besteht und in einem Spannring anliegt, sowie mit einem
Minenbehälter, dessen Ende das Stiftgehäuse überragt und ein
Druckbetätigungsglied bildet.
Die Spannzange, die entweder selbst konisch ausgebildet ist
oder mit einem konischen Spannring zusammenwirkt, muß zum
schrittweisen Vorschieben der Mine geöffnet und geschlossen
werden. Sofern die Spannarme nicht selbst elastisch
ausgebildet sind, ist eine Art Dreh- bzw. Kipp-Punkt vorzusehen, um
welchen die schalenförmigen Klemmelemente zum Öffnen des
Spannkopfes schwenkbar sein müssen.
Nach der DE-OS 33 36 959 ist ein Spannzangenmechanismus mit
zwei Zangenelementen bekannt, die einander in Längsrichtung
gegenüberliegen, wobei eine sogenannte Drehpunkteinrichtung
für eine Schwenkbewegung der Zangenelemente vorgesehen ist.
Der Drehpunkt wird im hinteren Abschnitt des Zangenelementes
mit Hilfe von Vorsprüngen und Aussparungen gebildet. Als
vorteilhaft wird angesehen, wenn durch elastische Stifte oder
durch einen O-Ring das Öffnen der Spannelemente unterstützt
wird. Es sollte angestrebt werden, die Biegespannung der
Stifte bzw. des Ringes so klein wie möglich zu halten, damit
in der geschlossenen Lage der Klemmteile keine Belastung der
elastischen Elemente auftritt. Die elastischen Elemente
sollen deshalb ausschließlich das Öffnen der Spannzange
unterstützen.
Die Lebensdauer der elastischen Elemente ist jedoch auch dann
begrenzt, wenn diese zwar nicht in der Ruhelage, sondern nur
beim Öffnen und Schließen beansprucht werden. Darüber hinaus
ist die Montage der elastischen Elemente, die nur geringe
Dimensionen aufweisen, problematisch, da derartige elastische
Teile eine automatische Montage erschweren, wenn nicht gar
verhindern. Ein weiterer Nachteil wird darin gesehen, daß bei
Spannzangen, die einen fest angeordneten Drehpunkt bilden,
die axiale Lage der beiden Spannelemente genau fixiert ist.
Es kann deshalb auftreten, daß beim Anliegen des Spannkopfes
in dem Spannring unterschiedliche Kräfte an den feststehenden
Teilen, die den Drehpunkt bilden auftreten, wodurch
zusätzliche unerwünschte Reibungskräfte und damit eine gewisse
Schwergängigkeit beim Öffnen und Schließen auftritt.
Ein weiterer Spannmechnismus, insbesondere mit automatischem
Minenvorschub ist bereits nach der EP 01 46 128 A2 bekannt.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist auf die
Spannzangenhälften ein Sperr-Ring aufgesteckt, der zylindrische
Vorsprünge aufweist, die in den Schlitz, der die
Spannzangenhälften trennt ragen. Der Vorsprung ist als runder Zapfen
ausgebildet, um einen Drehpunkt zu bilden und die Bohrung des
Ringes ist entsprechend ballig ausgeführt, um eine
Schwenkbewegung der Spannzangenteile zu ermöglichen. Dieser Ring hat
jedoch den Nachteil, daß bei einer axialen Lageabweichung
unerwünschte Kräfteverhältnisse auftreten können, wodurch die
Funktion des Spannmechanismus verändert wird. Aus diesem
Grund haben auch die übrigen Ausführungsformen des Stiftes
nach diesem Stand der Technik eine formschlüssige bzw.
elastische Verbindung der beiden längsgeteilten
Spannzangenhälften. Bei allen Ausführungsformen wird jedoch die Anlagestelle
der Druckfeder, welche den Spannkopf zum Anliegen innerhalb
des Spannringes bringt an den Spannzangenteilen selbst durch
einen Stützbund bewirkt. Dies hat den Nachteil, daß je nach
Ausbildung des Federendes eine unterschiedlich Beaufschlagung
der Spannzangenhälften durch die Druckfeder erfolgt, wodurch
ein axialer Versatz derselben möglich ist. Insbesondere bei
der Verwendung des Sperr-Ringes mit den in den Schlitz
ragenden Vorsprüngen wird in diesem Fall noch zusätzlich die Lage
des Ringes gegenüber den Spannzangenhälften der Gefahr einer
Veränderung ausgesetzt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen
Spannmechanismus in einem Füllminenstift zu schaffen, der
unabhängig von den Einflüssen der Druckfeder eine sichere
Funktion gewährleistet, die sich auch nach längerer Lebensdauer
des Füllminenstiftes nicht wesentlich verändert. Deshalb sind
die unterschiedlichen Angriffspunkte der an der Spannzange
wirkenden Kräfte so zu gestalten, daß Veränderungen nicht
auftreten können. Weiterhin soll der erfindungsgemäße
Spannmechanismus aus einfach herstellbaren Teilen bestehen, die
auch maschinell montierbar sind.
Dazu besteht der erfindungsgemäße Spannmechanismus aus
Halbschalen, die einen etwa parallel verlaufenden Spalt bilden,
dessen Breite bestimmt ist vom Durchmesser der Mine, der
Tiefe der Klemmnuten sowie von Vorsprüngen die auf
Trennflächen schwenk- und längsverschiebbar anliegen und wobei ein
Führungsring zwischen dem Spannkopf und einem Stützbund, die
Halbschalen umschließt, der mit einer Stirnseite an dem
Stützbund und mit einer anderen Seite an der Druckfeder
anliegt. Durch die Vorsprünge, die auf den glatten Trennflächen
der Halbschalen aufliegen können sich die Halbschalen
entsprechend der Anlagefläche in dem Spannring in axialer
Richtung anpassen. Der Führungsring verbindet die Halbschalen, so
daß zur Vormontage eine erleichterte Handhabung möglich ist
und er bietet schließlich der Druckfeder an jeder Stelle der
Stirnseite eine Anlage, so daß sichergestellt wird, daß beide
Halbschalen gleichmäßig von der Druckfeder beaufschlagt
werden. Bei dieser Ausbildung ist es vorteilhaft, an jeweils
einer Halbschale auf der Trennfläche einen Vorsprung im Bereich
des Stützbundes anzuordnen. Die Halbschalen sind somit völlig
identisch wodurch offensichtlich Vorteile bei der Montage,
Lagerhaltung und hinsichtlich der Herstellungskosten erreicht
werden können.
Eine exakte Führung der Druckfeder an dem Stützring ergibt
sich durch die Ausbildung eines Kragens, der in das
stirnseitige Ende der Druckfeder ragt. Die Druckfeder wird somit
exakt zentriert und dadurch, daß der Kragen an beiden
Stirnseiten des Stützringes angeformt ist, bestehen keine
Schwierigkeiten bei einer automatischen Zuführung hinsichtlich der
Orientierung des Stützringes.
Insbesondere bei einer Ausführung der Halbschalen aus Metall
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Führungsring
in Richtung zur Längsmittelachse gerichtete, diametral
gegenüberliegende Vorsprünge aufweist, deren Dicke dem Spalt
zwischen den Halbschalen entspricht. Der Führungsring zentriert
somit die Druckfeder und bietet, infolge der Belastung durch
dieselbe einen vorbestimmten Drehpunkt, der sich auch bei
längerem Gebrauch des Spannmechanismus nicht verändern kann.
Eine deutliche Erhöhung der Festigkeit kann durch die
Merkmale des Anspruchs 8 erreicht werden. Durch die Abstufungen
im Bereich der Verdickung lassen sich wesentlich breitere
Vorsprünge in dem Führungsring verwenden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen
Füllminenstift mit Spannvorrichtung,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung
einer Halbschale der Spannvorrichtung,
Fig. 3 eine Halbschale der Spannvorrichtung in
einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch die
Spannvorrichtung in einer Halbschale gem. Fig. 3
und
Fig. 5 einen Querschnitt durch die
Spannvorrichtung in Höhe des Führungsringes mit
verbreiterten Vorsprüngen.
In der Fig. 1 ist der erfindungsgemäße Füllminenstift im
Längsschnitt in Schreibbereitschaft dargestellt. In ein
Gehäuse 1 ist mittels eines Gewindes 2 eine Spitze 5
eingeschraubt, die an einem Ringbund 10 einer Hülse 9 anschlägt
und letztlich im Gehäuse 1 an einer Ringschulter 3 abgestützt
wird. In der Spitze 5 ist in bekannter Weise ein Schreibrohr
6 eingesetzt, das eine Minenbremse 7 aufweist, die
reibschlüssig an einer Mine 8 anliegt. Das eigentliche
Spannelement, das aus Halbschalen 12 besteht ist in der Hülse 9 axial
beweglich gelagert. Die Ruhelage wird bestimmt durch einen
Anschlag 11, an dessen einer Seite sich eine Druckfeder 26
abstützt, während an der gegenüberliegenden Seite ein
Spannring 27 angeordnet ist, der einen Anschlagbund 29 und einen
Innenkonus 28 aufweist. Die Halbschalen 12 bilden einen Spalt
13, der sich über die gesamte Länge erstreckt. An der zur
Spitze 5 weisenden Seite des Spannelementes ist ein Spannkopf
14 angeformt mit jeweils einer Anlagefläche 15 und einer sich
im Bereich des Spannkopfes 14 erstreckenden Klemmnut 16 zum
Halten der Mine 8 dient. Am anderen Ende des Spannelementes
befindet sich eine Verdickung 17 und daran anschließend ein
Stützbund 18 und ein Endstück 19. Im Bereich des Endstückes
19 ist ein Einführtrichter 20, der das Zuführen der Minen 8
aus einem Minenbehälter 31 in eine Zuführbohrung 21
erleichtert. Der Spalt 13 zwischen den Halbschalen 12 wird durch die
Dicke der Mine 8 sowie die Höhe der jeweiligen Vorsprünge 22,
die auf Trennflächen 23 angeordnet sind, gebildet. Die
Halbschalen 12 sind identisch ausgebildet, so daß jeweils ein
Vorsprung 22 auf der Trennfläche 23 der gegenüberliegenden
Halbschale 12 aufliegt. Das in der Hülse 9 gelagerte
Spannelement liegt im Bereich des Spannkopfes 14 an dem Innenkonus
28 an und an dem gegenüberliegenden Ende in einer
Führungsbohrung 30 der Hülse 9 mit Hilfe des Stützbundes 18. Eine
zusätzlich Führung des Spannelementes in der Hülse 9 wird durch
einen Führungsring 24 erreicht, der ebenfalls in der
Führungsbohrung 30 axial beweglich gelagert ist. An dem
Führungsring 24 stützt sich die Druckfeder 26 ab, die durch
einen Kragen 25 eine zusätzliche radiale Lageorientierung
erfährt.
Der Minenbehälter 31 weist in bekannter Weise einen
Öffnungskonus 32 auf, der dem Endstück 19 angepaßt ist und somit bei
der Bewegung des Minenbehälters 31 das Öffnen der
Spannelemente beim axialen Verschieben gegen die Wirkung der
Druckfeder 26 unterstützt. In dem Gehäuse 1 wird der Minenbehälter
31 durch einen Anschlagring 33 gehalten, der gegen den
Sicherungsring 4 mit Hilfe einer zweiten Feder 35 zum
Spielausgleich gegenüber dem Endstück 19 gedrückt wird. Nach hinten
ist der Minenbehälter 31 durch einen Abschlußknopf 34
verschlossen, der als Druckbetätigungsglied dient.
Zum Verschieben der Mine 8 ist der Druckknopf 34 zu
betätigen, wobei der Öffnungskonus 32 das Endstück 19 des
Spannmechnismus beaufschlagt. Dabei ist zunächst die Kraft der
Feder 35 zu überwinden, die jedoch ausschließlich dazu dient,
den Minenbehälter 31 spielfrei in dem Gehäuse 1 zu halten.
Bei der Vorwärtsbewegung des Spannelementes trifft der
Anschlagbund 29 auf den Gegenanschlag in der Spitze 2 auf und
bei einer weiteren Axialbewegung öffnet sich der Spannkopf 14
infolge der von dem Öffnungskonus 32 auf das Endstück 19
übertragenen Kräfte. Bei dieser Bewegung ist sicherzustellen,
daß zwischen dem Innendurchmesser des Führungsringes 24 und
dem Außendurchmesser der Verdickung 17 ein gewisses Spiel
vorhanden ist um die Schwenkbewegung, die um die Vorsprünge
22 als Drehpunkt erfolgt, zu ermöglichen.
Sobald der Druck auf den Abschlußknopf 34 aufgehoben wird,
nimmt das Spannelement wieder die ursprüngliche Lage ein.
Unter Wirkung der Druckfeder 26 werden die Halbschalen 12 in
die Ausgangslage zurückgebracht, bis der Spannring 27 wieder
an dem Anschlag 11 anliegt und die Spannzange sich innerhalb
des Innenkonus 28 schließt. Bei dieser Bewegung wird die Mine
8 in der Minenbremse 7 gehalten und verbleibt somit in der
vorgestellten Lage, die wie bereits erwähnt durch das Drücken
des Abschlußknopfes 34 und Vorstellen des in dem Spannring 27
geschlossenen Spannkopfes 14 bewirkt wurde.
Die Montage des Spannmechanismus erfolgt als vormontierte
Baueinheit innerhalb der Hülse 9. Dazu werden zunächst die
beiden Halbschalen 12 aneinandergelegt und der Führungsring
24 mit der Druckfeder 26 aufgesteckt. Diese Teile werden in
die Hülse 9 von der in der Zeichnung nach oben weisenden
Seite eingesteckt, bis die Druckfeder 26 an dem Anschlag 11
anliegt. Vorher wurde bereits in die Hülse 9 der Spannring 27
eingesetzt. Um den Spannkopf 14 durch die kleinere Bohrung
des Spannringes 27 zu schieben, werden die beiden Halbschalen
12 zueinander axial versetzt und die Spannköpfe 14
nacheinander durch den Spannring 27 geschoben. Wird nun kein Druck
mehr auf die Halbschalen 12 ausgeübt, so führt die Druckfeder
26 die Halbschalen in die in der Fig. 1 dargestellte Lage
zurück. Diese vormontierte Baueinheit kann nun in das Gehäuse
1 eingesetzt und durch die Spitze 5 gehalten werden. Beim
axialen Versetzen der Halbschalen 12, das zum Durchschieben
durch den Spannring 27 notwendig ist, stehen die Vorsprünge
22 nicht im Wege, da diese auf der ebenen Trennfläche 23
jeweils anliegen und keinen Formschluß aufweisen. Die
Bestimmung des Drehpunktes erfolgt danach ausschließlich durch den
Führungsring 24, der an dem Stützbund 18 anliegt.
In den Fig. 3, 4 und 5 ist eine weitere vorteilhafte
Ausbildung der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung dargestellt.
Die Halbschalen 40 sind im wesentlichen identisch mit den
Halbschalen 12 nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1. Im
Bereich der Verdickung 45 ist jedoch eine Abstufung 42
vorgesehen, wodurch sich ein bei der Montage entstehender Spalt 41
verbreitert. Auch hier ist ein Führungsring 43 vorgesehen,
der nach innen weisende Vorsprünge 46 trägt, die in die durch
die Abstufungen 42 gebildete Nut ragen. Auch dieser
Führungsring 43 liegt an einem Stützbund 44 an. Hervorzuheben ist bei
dieser Konstruktion, daß sie besonders geeignet ist, um
spanabhebend zum Beispiel aus Metall hergestellt zu werden.
Die Vorsprünge 22 nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1
und 2 sind dagegen vorzugsweise geeignet um im
Spritzgußverfahren hergestellt zu werden.
Wie aus den Fig. 3 bis 5 hervorgeht, ist damit eine
Montage durch axiales Versetzen der Halbschalen 40 möglich, um
diese - wie bereits vorbeschrieben - durch den Spannring 27
hindurchzuführen. Wie weiterhin aus der Fig. 4 hervorgeht,
kann der Spannmechanismus ebenfalls mit einer Kugeltasche 48
zur Aufnahme einer Kugel 49 ausgeführt werden um auf diese
Weise die Reibung zwischen Spannkopf 14 und dem Innenkonus 28
des Spannringes 27 zu reduzieren.
Bezugszeichen
Fig. 1 und 2
1 Gehäuse
2 Gewinde
3 Ringschulter
4 Sicherungsring
5 Spitze
6 Schreibrohr
7 Minenbremse
8 Mine
9 Hülse
10 Ringbund
11 Anschlag
12 Halbschale
13 Spalt
14 Spannkopf
15 Anlagefläche
16 Klemmnut
17 Verdickung
18 Stützbund
19 Endstück
20 Einführtrichter
21 Zuführbohrung
22 Vorsprung
23 Trennfläche
24 Führungsring
25 Kragen
26 Druckfeder
27 Spannring
28 Innenkonus
29 Anschlagbund
30 Führungsbohrung
31 Minenbehälter
32 Öffnungskonus
33 ringf. Anschlag
34 Abschlußknopf
35 Feder
36 Abschnitt
37 zylindr. Ansatz
Fig. 3 bis 5
40 Halbschalen
41 Spalt
42 Abstufung
43 Führungsring
44 Stützbund
45 Verdickung
46 Vorsprung
47 Trennfläche
48 Kugeltasche
49 Kugel
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| Anspruch[de] |
- 1. Spannmechanismus in einem Füllminenstift zum Spannen und
Verschieben einer Festkörpermine, mit einer in der
Stiftspitze gelagerten Minenbremse, einer unter Wirkung einer
Feder stehenden axial beweglichen Spannzange mit einem
konischen Spannelement, das aus Halbschalen besteht und in
einem Spannring anliegt, sowie mit einem Minenbehälter,
dessen Ende das Stiftgehäuse überragt und ein
Druckbetätigungsglied bildet,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Halbschalen (12) einen etwa parallel verlaufenden
Spalt (13) bilden, dessen Breite bestimmt ist vom
Durchmesser der Mine (8), der Tiefe der Klemmnuten (16) sowie
von Vorsprüngen (22, 46), die auf Trennflächen (23, 47)
schwenk- und längsverschiebbar anliegen und daß zwischen
dem Spannkopf (14) und einem Stützbund (18, 44) ein
Führungsring (24, 43) die Halbschalen (12, 40) umschließt,
der mit einer Stirnseite an dem Stützbund (18, 44) und mit
der anderen Seite an der Druckfeder (26) anliegt.
- 2. Spannmechanismus nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß an jeweils einer Halbschale (12) auf der Trennfläche
(23) ein Vorsprung (22) im Bereich des Stützbundes (18)
angeordnet ist.
- 3. Spannmechanismus nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß an dem Führungsring (24) ein Kragen (25) angeformt
ist, der in das stirnseitige Ende der Druckfeder (26)
ragt.
- 4. Spannmechanismus nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kragen (25) an beiden Stirnseiten des
Führungsringes (24) angeformt ist.
- 5. Spannmechanismus nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Führungsring (43) zwei in Richtung zur
Längsmittelachse gerichtete, diametral gegenüberliegende
Vorsprünge (46) aufweist, deren Dicke dem Spalt (41)
zwischen den Halbschalen (40) entspricht.
- 6. Spannmechanismus nach den Ansprüchen 1 und 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß an parallel zur Längsmittelachse gegenüberliegenden
Seiten der Halbschalen (40) zumindest an der Verdickung
(45) Abstufungen (42) vorgesehen sind, an denen die
Vorsprünge (46) des Führungsringes (43) anliegen und dabei
einen Spalt (41) zwischen den Halbschalen (40) bilden.
- 7. Spannmechanismus nach den Ansprüchen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Halbschalen (12) axial verschiebbar in einer Hülse
(9) gelagert sind, die sich etwa über die gesamte Länge
der Halbschalen (12, 40) erstreckt und die einen
Innenkonus (28) und eine Führungsbohrung (39) aufweist, in
welcher der Führungsring (24, 43) axial verschiebbar
gelagert ist.
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