DE3604710C2 - Verwendung einer Erwärmungseinrichtung mittels Laserstrahlen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Erwärmung des den Kopf bildenden Teils eines Stiftmaterials bei der Bildung eines Kopfes an einem oder an beiden Enden von dünnen Metallstiften bis zu einem Durchmesser von 2,5 mm durch Materialverformung, bei dem das mit dem Kopf zu versehende Stiftende von einer Matrize eingespannt und auf dieses Ende mittels eines Köpfers ein Schlag oder mehrere Schläge ausgeübt wird bzw. werden. Erfindungsgemäß ist eine Lasereinrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen vorgesehen, durch die vor wenigstens einem Schlag des Köpfers der den Kopf bildende Teil des Stiftmaterials einmal oder mehrmals mit Laserstrahlen bestrahlt und hierdurch erwärmt wird.

Description

F i g. 1 einen spitzenlosen Stift mit einem kugelförmigen Kopf in Seitenansicht,

F i g. 2 einen spitzenlosen Stift mit scheibenförmigem Kopf in Seitenansicht,

Fig.3 die Vorrichtung zur Herstellung von Stiften mit Köpfen in schematischer Darstellung sowie Seitenansicht ohne deren Lasereinrichtung

Fig.4 die Matrize und den Köpfer der Vorrichtung gemäß F i g. 3 sowie deren Lasereinrichtung in schematischer Darstellung sowie Draufsicht und

F i g. 5 die Vorrichtung gemäß F i g. 3 mit einer anderen Lasereinrichtung in Endansicht sowie schematischer Darstellung unter Fortlassung ihres Köpf ers.

Die Fig. 1 und 2 stellen Beispiele für die an einem Ende mit einem Kopf versehenen Stifte dar, welche mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung herstellbar sind. Abgesehen von Stiften, welche den beiden Figuren entsprechend einen kugelförmigen oder einen scheibenartigen Kopf aufweisen, lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung aber auch Stifte herstellen, deren Köpfe eine andere Form besitzen.

Bei der in der Fig.3 dargestellten Vorrichtung erfolgt die Herstellung der Stifte aus Metalldraht, der direkt von einem nicht dargestellten Metallring verarbeitet wird. Zum Einzug des Drahtes 10 in die Vorrichtung ist ein Einzugschlitten U mit einer Drahtklemme 12 vorgesehen. Der Einzugschlitten 11 erfaßt den Draht und schiebt ihn durch eine ortsfeste weitere Drahtklemme 13, eine Abschneidebüchse 14 und die beiden Halften 15a, 156 (F i g. 4) einer beweglichen Matrize 15 so weit vor, daß er gegen einen Köpfer 16, der an dem matrizenseitigen Ende eines Hammers 17 angeordnet ist, stößt und in dem Bereich zwischen der Drahtklemme 13 und der Abschneidebüchse 14 einen Bogen bildet, wie dies in F i g. 3 dargestellt ist Danach wird der Draht durch Schließen der Drahtklemme 13 und der Matrize

15 in der eingeführten Stellung festgeklemmt. Dabei springt der zur Bildung des Stiftkopfes dienende Teil 18 des Drahtendes von der Matrize 15 bis zu dem Köpfer

16 vor, wie dies aus F i g. 4 zu ersehen ist

Die Matrize 15 und der Köpfer 16, welche die F i g. 4 zeigt, sind zur Bildung eines kugelförmigen Kopfes an den Stiftenden vorgesehen. Hierzu weisen die beiden Hälften 15a, 156 der Matrize 15 sowie der Köpfer 16 an ihren einander zugekehrten Flächen entsprechende Ausnehmungen auf.

Wie F i g. 4 ebenfalls zeigt, ist seitlich von der Matrize 15 und dem Köpfer 16 eine Lasereinrichtung 19 angeordnet. Nach dem Festklemmen des Drahtes durch die Drahtklemme 13 und die Matrize 15 wird aufgrund der nicht dargestellten Steuerung der Lasereinrichtung 19 der zur Bildung des Stiftkopfes dienende Teil 18 des Drahtendes zwecks Erwärmung kurzzeitig mit Laserstrahlen bestrahlt, wobei durch entsprechende Strahlführung der Teil 18 größtenteils von den Laserstrahlen beaufschlagt wird. Bei durch ihre Steuerung abgeschalteter Lasereinrichtung 19 wird durch entsprechende Bewegung des Hammers 17 von dessen Köpfer 16 anschließend ein erster Schlag auf den Teil 18 des Drahtendes ausgeführt. Dies hat ein erstes Stauchen des Drahtteils 18 zur Folge.

Nach diesem ersten Stauchen wird die Matrize 15 geöffnet, während die Drahtklemme 13 geschlossen bleibt. Infolgedessen und des zwischen der Drahtklemme 13 sowie der Abschneidebüchse 14 befindlichen Drahtbogens springt der Draht vor, bis er erneut gegen den Köpfer 16 zur Anlage gelangt. Ist dies der Fall, so wird die Matrize 15 wiederum geschlossen, wobei sich die Biegung des Drahtbogens vermindert. Ferner erfolgt mittels der Lasereinrichtung 19 eine erneute kurzzeitige Bestrahlung des bereits teilweise gestauchten, zur Bildung des Stiftkopfes dienenden Teils 18 des Drahtendes. Im Anschluß daran wird durch entsprechende Bewegung des Hammers 17 von dem Köpfer 16 ein zweiter Schlag auf den Drahtteil 18 ausgeübt und dieser dadurch zur Bildung des Stiftkopfes weiter gestaucht.

Nach dieser zweiten Stauchung erfolgt wiederum ein öffnen der Matrize 15, während die Drahtklemme 13 geschlossen bleibt Infolgedessen sowie des zwischen der Drahtklemme 13 und der Abschneidebüchse 14 noch vorhandenen Drahtbogens schiebt sich das Drahtende dann wiederum vor, bis es gegen den Köpfer 16 stößt Dabei nimmt der zwischen der Drahtklemme 13 und der Abschneidebüchse 14 befindliche Teil des Drahtes eine geradlinige Gestalt an. Nachdem die Matrize 15 erneut geschlossen worden ist, erfolgt durch die Lasereinrichtung 19 eine dritte kurzzeitige Bestrahlung des bereits zweimal gestauchten, zur Bildung des Stiftkopfes dienenden Drahtteils 18. Hiernach wird durch Betätigung des Hammers 17 von dem Köpfer 16 auf den Drahtteil 18 ein dritter Schlag ausgeübt wobei dieser weiter gestaucht und hierdurch zu der gewünschten Kopfform verformt wird.

Der Draht wird dann schließlich durch ein an dem matrizenseitigen Ende der Abschneidebüchse 14 vorgesehenes Abschneidemesser 20 abgeschnitten, um hierdurch den spitzenlosen mit einem Kopf versehenen Stift herzustellen. Nach dem Abschneidevorgang erfolgt ein öffnen der Matrize 15 und ein Ausstoßen des hergestellten Stiftes in eine Gleitrinne, was jedoch nicht dargestellt ist.

Bei entsprechender Einstellung bzw. Steuerung der Vorrichtung sowie ihrer Einrichtungen kann mit dieser natürlich auch die Bildung eines Kopfes an einem Ende von Metallstiften durch nur einen oder zwei Schläge auf den zur Bildung des Kopfes dienenden Teil des Stiftmaterials erfolgen, und zwar dann, wenn die Stiftköpfe im Verhältnis zu ihrem Schaftquerschnitt nur verhältnismäßig geringe Abmessungen aufzuweisen brauchen.

Wie bereits erwähnt kann je nach Art des verwendeten Stiftmaterials bzw. der erwünschten Kopfform oder mehrerer Kopfformen es zweckmäßig sein, die Bestrahlung des Materials von verschiedenen Seiten aus durchzuführen. Hierzu ist die in F i g. 5 dargestellte Lasereinrichtung 19 vorgesehen. Bei dieser erfolgt die Leitung der Laserstrahlen zu dem zu erwärmenden Abschnitt des Drahtes 10, und zwar zu drei um je 120° versetzten Stellen desselben, mittels drei Glasfaserkabeln 21,22,23. Wenn dies auch nicht dargestellt ist, so könnten im übrigen die die Laserstrahlen abgebenden Enden der Glasfaserkabel 21,22,23 zusätzlich auch über die Länge des zu erwärmenden Abschnittes des Drahtes 10 gegeneinander versetzt angeordnet sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. ι ²

   nicht beliebig verkürzt werden.

   Patentanspruch: Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, daß die

   vorbeschriebenen Nachteile bekannter Erwärmungs-Verwendung einer Erwärmungseinrichtung mit- einrichtungen für die Erwärmung des den Kopf bildenteis Laserstrahlen zur Erwärmung des den Kopf bil- 5 den Teils von Stiftmaterial bei der Bildung eines Kopfes denden Teils eines Stiftmaterials bei der Bildung ei- an einem oder beiden Enden von dünnen Metallstiften nes Kopfes an einem oder an beiden Enden von bis zu einem Durchmesser von 2^mmdujrch die Verdünnen Metallstiften bis zu einem Durchmesser von Wendung einer Erwärmungseinrichtung* mittels Laser-2,5 mm durch Materialverformung, bei dem das mit strahlen gemäß dem Patentanspruch vermieden werden dem Kopf zu versehende Stiftende von einer Matri- io können und daß die Verwendung einer Erwärmungseinze eingespannt und auf dieses Ende mittels eines richtung mittels Laserstrahlen hierfür besonders geeig-Köpfers ein Schlag oder mehrere Schläge ausgeübt net ist, wenn je nach Kopfform und Materialqualität pro wird bzw. werden und wobei vor wenigstens einem Minute bis zu 500 mit einem Kopf versehene Stifte her-Schlag des Köpfers der den Kopf bildende Teil des zustellen sind. Dabei ist die Erfindung vor allem vorteil-Stiftmaterials durch ein oder mehrmalige kurzzeiti- 15 haft anzuwenden bei solchen Metallstiften, die lediglich ge Bestrahlung mit Laserstrahlen erwärmt wird. einen Durchmesser von 0,2 bis 1,5 mm aufweisen.

   Unabhängig von der Frage, ob es für den anzustre-

   benden Erfolg vorteilhafter ist, die kurzzeitige Bestrahlung mit Laserstrahlen einmal oder mehrmals durchzu-20 führen, kann es sich bei den zur Anwendung gelangen-

   Die Erfindung betrifft die Erwärmung des den Kopf den Laserstrahlen um solche handeln, die mit Pulsbebildenden Teils eines Stiftmaterials bei der Bildung ei- trieb oder mit Dauerbetrieb arbeiten. Es sind aber auch nes Kopfes an einem oder an beiden Enden von dünnen Fälle denkbar, in denen einem Dauerbetrieb ein Pulsbe-Metallstiften bis zu einem Durchmesser von 2,5 mm trieb überlagert ist

   durch Materialverformung, bei dem das mit dem Kopf 25 Für den beabsichtigten Zweck kann es bei den hier in zu versehende Stiftende von einer Matrize eingespannt Betracht kommenden Materialstärken weiterhin beson- und auf dieses Ende mittels eines Köpfers ein Schlag ders vorteilhaft sein, wenn das zu erwärmende Stiftma- oder mehrere Schläge ausgeübt wird bzw. werden. terial nicht Tiur von einer Seite, sondern von zwei oder

   Durch die DE-OS 16 27 688 ist es bekannt, für das mehreren Seiten mittels der Laserstrahlen beaufschlagt Warmverformen von kopfprofilierten Elementen, wie 30 wird. Dies kann auf besonders einfache Weise durch Bolzen, Stiften, Stanzstempeln und dgl, die Köpfe oder Verwendung eines Spiegelsystems oder mittels Glasfa-Enden der zuvor in entsprechende Ausformmatrizen serkabeln erreicht werden. Durch die zwei- oder mehreingesetzten Werkstücke elektrisch aufzuheizen und an seitige Laserbestrahlung des Stiftmaterials ist eine beder Stelle der Aufheizung mittels eines Stempels dann sonders geringe Oberflächenbelastung des Materials erzu verformen, wenn sie die vorbestimmte Arbeitstem- 35 reichbar.

   peratur erreicht haben. Dabei ist es weiterhin bekannt, Je nach der Querschnittsform des zu behandelnden

   die elektrische Aufheizung entweder mittels einer elek- Stiftmaterials wie auch der Form des an dem Stiftmatetrischen Heizspirale oder mittels einer elektrischen In- rial zu bildenden Kopfes, kann es vorteilhaft sein, die duktionsspirale durchzuführen. Beide Erwärmungsver- Laserbeaufschlagung des Stiftmaterials nicht kreisförfahren stoßen jedoch dann an technisch-wirtschaftliche 40 mig, sondern in Form von rechteckigen Flächen erfol-Grenzen, wenn es sich um sehr dünne Metallstifte han- gen zu lassen. Werden von einem Quadrat abweichende delt, welche einen Durchmesser von maximal 2,5 mm Rechteckflächen verwendet, so kann es vorteilhaft sein, aufweisen. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die zu er- wenn die Längsseiten der Rechteckflächen mindestens wärmende Stelle lokal sehr eng begrenzt sein muß, was annähernd in Drahtlängsrichtung orientiert sind,
   besonders bei den hier in Betracht kommenden dünnen 45 Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Bestrah-Materialstärken mit Hilfe der vorbeschriebenen Erwär- lung des für die Formänderung vorgesehenen Teiles des mungsmethoden infolge der hohen Wärmeleitfähigkeit Stiftmaterials mit Laserstrahlen wird erreicht, daß inkaum zu erreichen ist Andererseits soll die Erwärmung nerhalb kürzester Zeit, und zwar innerhalb von Milliseauf eine vorbestimmte Temperatur möglichst kurzzeitig künden, eine solche Menge an Wärmeenergie in diesen erfolgen, d. h. es soll eine sehr hohe aber räumlich eng 50 Teil des Stiftmaterials eingebracht wird, daß sich dessen begrenzte Wärmeenergie zugeführt werden. Festigkeitswerte auf ein Maß reduzieren, welches die

   Dies wäre zwar durch das induktive Erwärmen theo- für die Herstellung von Stiften mit größerem Kopfquerretisch möglich, jedoch sind dem praktische Grenzen schnitt erforderliche Verformbarkeit des Stiftmaterials gesetzt Dabei ist als ein besonders wesentlicher Nach- ermöglicht Die physikalischen Eigenschaften, und insteil hervorzuheben, daß die Frequenz zur induktiven 55 besondere die Festigkeitseigenschaften des Schaftes Erwärmung um so höher sein muß, je kleiner der Durch- werden dabei nicht verändert Ein Grund hierfür liegt messer des zu erwärmenden Materials ist. Einer unbe- darin, daß die durch die Laserstrahlen in das Material grenzten Erhöhung der Frequenz stehen jedoch insbe- eingebrachte Energiemenge eng begrenzt wird. Ein weisondere zwei technische Grenzen gegenüber. Die eine terer Grund hierfür ist der schnelle Temperaturabbau in besteht in der Mindestgröße der Induktionsspule, wel- 60 dem Material infolge Wärmeleitung in den Schaft We-

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   Um jedoch überhaupt ein Kühlmittel durch die Induk- Köpfen zu versehenden Stifte herzustellen sind, kommt

   tionsspule hindurchpumpen zu können, ist ein innerer dabei dem Umstand eine besondere Bedeutung zu, daß

   Mindestdurchmesser von mehreren Millimetern erfor- durch die Laserbestrahlung innerhalb kürzester Zeit die derlich. Die andere technische Grenze besteht in der 65 erforderliche lokale Erwärmung des zu verformenden

   Länge der zu erwärmenden Stelle. Da aus elektrischen Teils des Stiftmaterials möglich ist.

   Gründen meist mehrere Windungen für eine Spule not- Anhand der in den Figuren dargestellten Ausfüh-

   wendig sind, kann die Länge der zu erwärmenden Stelle rungsbeispiele sei die Erfindung näher erläutert Es zeigt