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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildung
eines Kopfes an einem Ende oder an beiden Enden von Metallstiften 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.
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Verfahren und Vorrichtungen dieser Art sind bekannt. Mit den bekannten
Verfahren und Vorrichtungen können je nach Kopfform und Materialqualität pro Minute
bis zu 500 mit einem Kopf versehene Stifte hergestellt werden.
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Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen erfolgt die Bildung
des Stiftkopfes durch Kaltverformung, und zwar Stauchen des mit dem Kopf zu versehenden
Stiftendes infolge des Schlages bzw. der Schläge des Köpfers. Dabei ist jedoch das
erzielbare Verhältnis des Durchmessers der sich ergebenden Stiftköpfe gegenüber
dem Querschnitt der Stiftschäfte begrenzt. In zunehmendem Maße werden aber mit Köpfen
versehene Stifte verlangt, bei denen das genannte Verhältnis größer ist, d. h. die
bei gleichem Schaftquerschnitt einen größeren Kopfquerschnitt aufweisen, als sich
dies mit den bekannten Verfahren und Vorrichtungen herstellen läßt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie
eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die Herstellung
von Stiften ermöglicht, die bei gleichem Schaftquerschnitt im Vergleich zu den bisher
herstellbaren Stiften einen größeren Kopfquerschnitt aufweisen, bei denen jedoch
keine Veränderung der physikalischen Eigenschaften und insbesondere der Festigkeitseigenschaften
des Schaftmaterials erfolgt.
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Hierzu sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, daß vor wenigstens
einem Schlag des Köpfers der den Kopf bildende Teil des Stiftmaterials einmal oder
mehrmals mit Laserstrahlen bestrahlt und hierdurch erwärmt wird.
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Ferner ist bei dem neuen Verfahren hierzu vorgesehen, daß aufgrund
entsprechender Intensität, Ausrichtung und Führung der Laserstrahlen der den Kopf
bildende Teil des Stiftmaterials derart erwärmt wird, daß der Köpfer die für die
vorgesehene Kopfbildung erforderliche Materialverformung bewirkt Zur Durchführung
des neuen Verfahrens dient eine Vorrichtung, welche eine Matrize für die Einspannung
der Stiftenden sowie einen Köpfer zur Bildung eines Kopfes an diesen aufweist und
sich erfindungsgemäß dadurch kennzeichnet, daß sie mit einer Lasereinrichtung zur
Erzeugung von Laserstrahlen versehen ist, daß die von dieser Einrichtung erzeugten
Laserstrahlen auf den zur Bildung des Stiftkopfes dienenden Teil des Stiftmaterials
gerichtet sind und daß die Einrichtung eine Steuerung aufweist, aufgrund welcher
der den Kopf bildende Teil des Stiftmaterials vor wenigstens einem Schlag des Köpfers
einmal oder mehrmals mit Laserstrahlen bestrahlt wird.
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Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Bestrahlung des den Kopf bildenden
Teils des Stiftmaterials mit Laserstrahlen wird erreicht, daß innerhalb kürzester
Zeit, und zwar innerhalb von Millisekunden, eine solche Menge an Wärmeenergie in
diesen Teil des Stiftmaterials eingebracht wird, daß sich dessen Festigkeitswerte
auf ein Maß reduzieren, welches die für die Herstellung von Stiften mit größerem
Kopfquerschnitt erforderliche bessere Verformbarkeit des den Kopf bildenden Teils
des Stiftmaterials ermöglicht. Die physikalischen Eigenschaften und insbesondere
die Festigkeitseigenschaften des Schaftes werden dabei nicht verändert. Ein Grund
hierfür liegt darin, daß die durch die Laserstrahlen in das Kopfmaterial eingebrachte
Energiemenge begrenzt wird. Ein weiterer Grund hierfür ist der schnelle Tempe-
raturabbau
in dem Kopfmaterial infolge Wärmeleitung in den Schaft. Wegen der großen Stückzahlen
pro Minute, in welchen die mit Köpfen versehenen Stifte herzustellen sind, kommt
dabei dem Umstand, daß durch die Laserbestrahlung innerhalb kürzester Zeit die erforderliche
lokale Erwärmung des den Kopf bildenden Teils des Stiftmaterials möglich ist, besondere
Bedeutung zu.
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Weiter wird mit der Erfindung bezweckt, das neue Verfahren und die
neue Vorrichtung so zu gestalten, daß bei der Stiftkopfherstellung eine Vergütung
des hergestellten Stiftkopfes erfolgt, was für manche Anwendungszwecke der Stifte
von Vorteil ist.
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Um dies zu erreichen, sieht eine Ausführungsform des neuen Verfahrens
vor, daß der gebildete Stiftkopf mit einer von dem Stiftmaterial verschiedenen Metallschicht
belegt wird und daß hierzu ein aus entsprechendem Material bestehendes Metallstück
zwischen dem Stiftkopf und dem Köpfer angeordnet sowie durch einen weiteren Schlag
des Köpfers auf den durch Laserstrahlen erwärmten Stiftkopf aufgebracht wird, wobei
es sich um eine Art Platinierung des Stiftkopfes handelt.
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Bei dieser Ausführungsform des neuen Verfahrens ist erfindungsgemäß
vorzugsweise weiter vorgesehen, daß für das Belegen des Stiftkopfes mit einer Schicht
aus anderem Material ein Metallband verwendet wird, daß man das Ende dieses Bandes
jeweils zwischen den Stiftkopf und den Köpfer schiebt und daß durch den weiteren
Schlag des Köpfers ein Teil des Bandes ausgestanzt sowie auf den Stiftkopf aufgebracht
wird.
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Zur Durchführung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform des
neuen Verfahrens ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiterhin vorgesehen,
daß sie für die Belegung des Stiftkopfes mit einer Schicht aus anderem Material
eine Metallband- Zuführeinrichtung besitzt und daß diese Zuführeinrichtung für einen
der Stiftkopfbildung angepaßten, taktweisen Vorschub des freien Metallbandendes
zwischen den Stiftkopf und den Köpfer ausgebildet ist.
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Die mit einem Kopf zu versehenden Stifte werden meistens aus Drahtmaterial
mit einem Eisen- oder Stahlkern hergestellt. Bei der Materialschicht, die erfindungsgemäß
an dem Kopf der Stifte angebracht wird, kann es sich beispielsweise um ein korrosionsbeständiges
Metall und/oder ein Metall mit hoher Leitfähigkeit und/oder ein Metall mit guten
Löteigenschaften handeln. Ein Metall, das eine oder mehrere der vorgenannten Eigenschaften
hat, kommt u.a. dann in Betracht, wenn die hergestellten Stifte als Kontaktstifte
verwendet werden sollen.
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In den Zeichnungen sind mit einem Kopf versehene Stifte sowie das
Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung beispielsweise veranschaulicht,
und zwar zeigen Fig. 1 einen spitzenlosen Stift mit einem kugelförmigen Kopf in
Seitenansicht, Fig. 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 und Metallband-Zuführeinrichtung
und Fig. 4 die Matrize und den Köpfer der Vorrichtung gemäß Fig. 3 sowie deren Lasereinrichtung
und Metallband-Zuführeinrichtung in schematischer Darstellung sowie Draufsicht.
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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.
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Bei der in der Zeichnung 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
11 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 Hälften 15a, 15b 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 Fig. 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 Fig. 4 zu ersehen
ist.
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Die Matrize 15 und der Köpfer 16, welche die Fig. 4 zeigt, sind zur
Bildung eines kugelförmigen Kopfes an den Stiftenden vorgesehen. Hierzu weisen die
beiden Hälften 15a, 15b der Matrize 15 sowie der Köpfer 16 an ihren einander zugekehrten
Flächen entsprechende Ausnehmungen auf.
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Wie Fig. 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.
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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.
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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.
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Sofern mittels der Vorrichtung der an dem Drahtende gebildete Kopf
nicht noch zu vergüten ist, wird der Draht dann 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.
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Für die Herstellung von Stiften, deren Kopf eine Vergütung aufweist,
ist die Vorrichtung mit einer Zuführeinrichtung 21 für ein Metallband 22 ausgerüstet,
die sich seitlich von der Matrize 15 und dem Köpfer 16, und zwar an deren der Lasereinrichtung
19 gegenüberliegenden Seite befindet. Aufgrund einer nicht dargestellten Steuerung
vermag die Zuführeinrichtung 21 das freie Ende des Metallbandes 22 in einem der
Stiftkopfherstellung angepaßten Takt in den Bereich zwischen dem Köpfer 16 und den
von dem Drahtteil 18 gebildeten Kopf zu schieben.
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Ist die Herstellung von Stiften mit einem vergüteten Kopf erwünscht,
so wird nach der Ausübung des dritten Schlages des Köpfers 16 auf den Drahtteil
18 die Matrize 15 weiter geschlossen gehalten. Ferner kann dann mittels der Lasereinrichtung
19 noch eine Bestrahlung des gebildeten Kopfes zwecks Erwärmung desselben erfolgen.
Unmittelbar nach der Kopfherstellung oder, sofern dies vorgesehen ist, einer Laserbestrahlung
des gebildeten Kopfes wird mittels der Zuführeinrichtung 21 das freie Ende des Metallbandes
22 zwischen den gebildeten Kopf und den Köpfer 16 geschoben. Danach erfolgt durch
Betätigung des Hammers 17 ein weiterer Schlag des Köpfers 16, wobei von diesem ein
auf den gebildeten Kopf passender Teil des Bandes 22 ausgestanzt sowie in Art einer
Platinierung auf diesen aufgebracht wird. Ist dies geschehen, so findet schließlich
ein Abschneiden des Drahtes durch das Abschneidemesser 20, ein Öffnen der Matrize
15 und ein Ausstoßen des hergestellten Stiftes statt.
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Zur Ausübung der vorstehend beschriebenen Funktion ist das vordere
Ende des Köpfers 16 so gestaltet, daß von diesem ein auf den gebildeten Kopf passender
Teil des Metallbandes 22 ausgestanzt und auf diesen aufgebracht werden kann.
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Nach dem Ausstoßen eines hergestellten Stiftes wiederholt sich zwecks
Herstellung eines weiteren Stiftes das beschriebene Arbeitsspiel.
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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.