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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
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.

Beschreibung[de]

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


Anspruch[de]
  1. 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. 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. 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. 4. Spannmechanismus nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (25) an beiden Stirnseiten des Führungsringes (24) angeformt ist.
  5. 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. 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. 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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