DE19904380B4

DE19904380B4 - Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine

Info

Publication number: DE19904380B4
Application number: DE19904380A
Authority: DE
Inventors: John F. Blanch; Robert A. Daniele; William F. Smith; Teresa M. Shaw; Richard P. Branco; Matthew Cafone; David D. Demarest; Anthony Esteves; Michael G. Hodulik; George H. Reinemuth
Original assignee: Ethicon Inc
Current assignee: Ethicon Inc
Priority date: 1998-02-06
Filing date: 1999-02-03
Publication date: 2010-04-22
Anticipated expiration: 2019-02-04
Also published as: US6032343A; DE19904380A1

Abstract

Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine zum Befestigen von Nahtmaterial (42) an einer chirurgischen Nadel (39) mit einer darin ausgebildeten Nahtmaterial-Aufnahmeöffnung (43) sowie zum automatischen Verpacken der Nadel (39) und des Nahtmaterials (42), wobei diese Maschine umfasst:
a) eine automatische Nadel-Sortier- und -Beschickungsstation (50) zum Vereinzeln und genauen Positionieren der chirurgischen Nadeln (39) für das nachfolgende Stauchen;
b) eine Nahtmaterial-Schneidestation (300) zum automatischen Schneiden eines Nahtmaterials (42) auf eine bestimmte Länge sowie zum automatischen Einsetzen des Nahtmaterials (42) in die Nahtmaterial-Aufnahmeöffnung (43), welche in der chirurgischen Nadel (39) ausgebildet ist;
c) eine Stauchstation (200) an einer vorgegebenen Position zum Stauchen der chirurgischen Nadel (39), um die Nahtmaterial-Aufnahmeöffnung (43) um das freie Ende des Nahtmaterials (42) herum zu schließen, wodurch das Nahtmaterial (42) befestigt und eine Nadel-Nahtmaterial-Anordnung (39, 42) gebildet wird und
d) eine Nadel-Verpackungsstation (500) mit einer Verpackungs-Beschickungsanordnung (570) und einer Nadel-Überführungsanordnung (590) zum automatischen Verpacken einer...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Maschinen zum automatischen Stauchen von Nadeln, wie beispielsweise zum Verbinden chirurgischer Nadeln mit Nahtmaterial, und insbesondere betrifft sie eine Vorrichtung, die unsortierte Nadeln automatisch vereinzelt und sie automatisch durch Stauchen mit dem Nahtmaterial verbindet, die Nadel-Nahtmaterial-Verbindung prüft und dann eine einzelne Nadel-Nahtmaterial-Anordnung automatisch verpackt.
Diese Anmeldung beschreibt im Detail Verbesserungen an der Maschine, die in dem US-Patent Nr. US 5.473.810 mit dem Titel ”Nadel-Nahtmaterial-Montage- und Verpackungs-System” beschrieben ist.
Die in dem oben erwähnten US-Patent beschriebenen automatischen Nadel-Nahtmaterial-Einfädel-Maschinen sind hochgradig automatisierte Maschinen, die für die Herstellung und Verpackung großer Stückzahlen von Nadeln und Nahtmaterial vorgesehen sind und in denen etwa 60 Nadeln mit Nahtmaterial pro Minute herzustellen und zu verpacken sind.
Vor der Schaffung einer solchen Maschine wurde das Einsetzen der Nadeln mit daran angebrachtem Nahtmaterial in Nahtmaterialpackungen oder geformte Kunststoff-Ablageschalen im wesentlichen manuell durchgeführt. In diesem Falle wurden die Nadeln manuell in der Ablageschale plaziert, so daß sie in einer geeigneten Nadel-Greifanordnung durch Einklemmen gehalten werden, und danach wurde das angebrachte Nahtmaterial innerhalb der Umrandung der Ablageschale aufgewickelt oder positioniert. Anschließend wurde ein geeigneter Deckel über die gefüllte Ablageschale gezogen, darauf befestigt und die fertige armierte Nahtmaterialpackung zu einer geeigneten Anord nung zur möglichen Sterilisation oder weiteren Umhüllung gefördert.
Sowohl diese automatisierten Maschinen als auch die vorige Generation von Maschinen sind im wesentlichen ausgebildet, um hocheffizient und in extrem schneller Weise kontinuierlich aufeinanderfolgende Ablageschalen des oben beschriebenen Typs mit einer Vielzahl chirurgischer Nadeln mit daran befestigtem Nahtmaterial zu füllen und anschließend zu veranlassen, daß das Nahtmaterial in die Umrandung der Ablageschale, beispielsweise in einen Umfangskanal, der sich rund um die Ablageschale erstreckt, gewickelt wird. Die Verpackungsmaschine war derart konstruiert, daß danach das automatische Positionieren und Verschließen der Ablageschalen mit den Nadeln und dem Nahtmaterial durchgeführt wurde, um komplette Nahtmaterialpackungen des oben beschriebenen Typs herzustellen, die dann zum Transport zu einem geeigneten Ort zur weiteren Behandlung ausgebildet sind, wie beispielsweise Sterilisation und/oder Anbringen einer weiteren Hülle, wie bei diesem Verfahren erforderlich ist.
Im einzelnen war die automatische Verpackungsmaschine so konstruiert, daß Packungen hergestellt wurden, deren jede eine Vielzahl von Nadeln mit daran befestigtem Nahtmaterial umhüllt. Die Verpackungsmaschine zur Durchführung des oben Gesagten ist beispielsweise in den nachfolgend genannten US-Patenten beschrieben, die üblicherweise an die Anmelderin dieser Patentanmeldung abgetreten wurden: US 5.487.212 ; US 5.473.584 ; US 5.469.689 ; US 5.473.810 ; US 5.511.670 ; US 5.452.636 ; US 5.438.746 ; US 5.500.991 ; US 5.477.609 ; US 5.485.668 und US 5.487.216 .
Die flache schalenförmige Nahtmaterialpackung, welche von den Maschinen hergestellt wird, die in den oben erwähnten Patenten beschrieben sind, ergibt eine Aufbewahrung vieler chirurgischer Nadeln mit daran befestigtem Nahtmaterial, während zugleich die Notwendigkeit beachtet werden muß, die einzelnen Nadeln mit dem daran befestigten Nahtmaterial sanft und ungehindert aus der Nahtmaterialpackung entnehmen zu können. Eine solche Nahtmaterialpackung ist beispielsweise im US-Patent Nr. 5.230.424 der Anmelderin beschrieben, das üblicherweise an die Anmelderin abgetreten wurde und bei welchem die Nahtmaterialpackung als RSO-Packung (Organisationsform mit verminderten Abmessungen) bezeichnet wird.
Bei der speziellen Konstruktion des flachen schalenförmigen Kunststoff-Behälters mit einem Umfangskanal, wie er im oben erwähnten Patent beschrieben ist, wird die Nahtmaterialpackung grundsätzlich von einer spritzgepreßten rechteckigen Kunststoff-Ablageschale mit abgerundeten Ecken und flachem Boden gebildet, welche einen flachen Mittelbereich mit einer erhabenen Nadel-Klemmanordnung aufweist, die dort angeordnet ist, um eine Vielzahl von Nadeln in einer vorgegebenen Abstandsanordnung zu erfassen und zu „parken”. Das Nahtmaterial ist an einem Ende der jeweiligen Nadel befestigt, um sogenanntes „armiertes Nahtmaterial” zu bilden. Das Nahtmaterial erstreckt sich von jeder Nadel in einen Kanal, der rund um den Außenumfang der Nahtmaterial-Ablageschale führt, und es wird in dem Kanal derart geführt, daß es im wesentlichen innerhalb der Außenumrandung der Nahtmaterial-Ablageschale aufgewickelt ist. Die Vielzahl der Nahtmaterialstränge, die in dem Nahtmaterial-Ablagekanal positioniert sind, werden durch die Anwesenheit einer Vielzahl stetig verteilter, elastischer Finger, die integriert an die Nahtmaterial-Ablageschale angeformt sind, sich über den Hauptteil der Länge des Kanals sowie über die Umrandungen des Kanals nach außen erstrecken, gegen ein unbeabsichtigtes Herausfallen geschützt. Zusammen bilden sie eine sogenannte „Reißverschluß-Anordnung”, bei welcher der elastische Charakter der Finger deren zeitweises Anheben ermöglicht, so daß das Nahtmaterial durch eine geeignete Nahtmaterial-Wickelvorrichtung in den Nahtmaterialkanal der Ablageschale eingebracht werden kann.
Obwohl die Maschine entsprechend den vorgenannten US-Patenten zum Verpacken armierten Nahtmaterials tatsächlich zum schnellen, vollautomatischen Verpacken armierten Nahtmaterials eingesetzt werden kann, indem schalenförmige Ablageschalen zugeführt werden, danach eine Vielzahl armierter Nahtmaterialien in die Ablageschalen eingesetzt wird, Deckel angebracht und die fertigen Nahtmaterialpackungen in einer schrittweisen Folge von Station zu Station aus der Maschine entnommen werden, war diese Maschine doch in erster Linie konstruiert worden, um Nahtmaterialpackungen herzustellen, deren jede eine Vielzahl armierter Nahtmaterialstränge enthält.
Der vorliegenden Erfindung liegt eine Aufgabe zugrunde, eine automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine mit einer vereinfachten Verpackungsentnahme aus einer Verpackungsstation bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die vorliegende Erfindung ist eine Baugruppe mit verbesserter automatischer Nadelvereinzelung, verbessertem Stauch-Drehtisch und ebensolcher Verpackungs-Baugruppe zum Stauchen und Verpacken einzelner Nadeln mit Nahtmaterial, das durch die Vorrichtung zugeführt und auf Länge geschnitten wird, in Verbindung mit Verbesserungen der Arbeitsweise der Vorrichtung.
Die vorliegende Erfindung ist auf Verbesserungen einer automatischen Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine gerichtet, die besonders geeignet ist, die automatische Vereinzelung von chirurgischen Nadeln zu unterstützen, um die nachfolgende automatische Handhabung der Nadeln, das automatische Stauchen, die automatische Zugprüfung der Nadel-Nahtmaterial-Kombination (armiertes Nahtmaterial) sowie die automatische Verpackung des armierten Nahtmaterials zu ermöglichen.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Maschine geschaffen, welche armierte chirurgische Nadeln in effizienter Weise vereinzelt, staucht, prüft und verpackt.
Durch die vorliegende Erfindung wird weiterhin eine Maschine geschaffen, welche flexibel in der Funktion ist und eine schnelle Umstellung zwischen Produktionschargen ermöglicht, wobei die Anzahl der, beim Übergang von einer Nadel- oder Nahtmaterialgröße zur anderen, auszutauschenden Teile minimiert wird.
Durch die vorliegende Erfindung wird auch eine neuartige automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine geschaffen, welche einen funktionellen Aufbau aufweist, um die Bearbeitungsköpfe auf einem Drehtisch, an dessen Außenumfang Bearbeitungsköpfe im Abstand voneinander befestigt sind, aufeinanderfolgend mit einzelnen Packungs-Ablageschalen zu beschicken und auf diese Weise zu ermöglichen, daß den Ablageschalen aufeinanderfolgend armiertes Nahtmaterial sowie Deckel oder Etiketten zugeführt werden und jene die Maschine in schneller Folge durchlaufen.
Dementsprechend wurde eine automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine geschaffen. Die Maschine weist eine Nadelvereinzelungs-Vorrichtung zum automatischen Vereinzeln von Nadeln für eine automatische Stauchmaschine auf, wobei die Vorrichtung Schwingförderer und Förderrinnen aufweist, welche eine zugeführte Schüttung chirurgischer Nadeln für den Transport zu einer Präzisions-Positionierungsvorrichtung vereinzeln. Die Präzisions-Positionierungsvorrichtung positioniert die Nadeln dann in einer vorgegebenen Position zur vollautomatischen Übergabe an eine automatische Stauchvorrichtung. Die Präzisions-Positionierungsvorrichtung positioniert die Nadel während der vollautomatischen Übergabe an einen Präzisions-Mehrachsgreifer, welcher die Nadel ergreift und während des Einsetzens des Nahtmaterials hält. Bei den Präzisions-Positionierungsstufen der vorliegenden Erfindung ist eine hohe Präzision unerläßlich, sonst kann beim nachfolgenden Stauchvorgang das Nahtmaterial nicht automatisch in den Nadelschaft eingesetzt werden.
Weiterhin ist eine Vielzahl auf dem Stauch-Drehtisch befestigter Mehrachsgreifer dafür vorgesehen, aufeinanderfolgend eine einzelne aus der Vielzahl der präzise positionierten Nadeln an einer ersten vorgegebenen Position aufzunehmen und jede der einzelnen aufeinanderfolgenden Nadeln in einer vorgegebenen Ausrichtung von der ersten vorgegebenen Position durch aufeinanderfolgende Positionen weiterzuschalten, um aufeinanderfolgende Bearbeitungen an den folgenden vorgegebenen Positionen vorzunehmen, wobei jeder der Mehrachsgreifer einen Nockenstift aufweist, welcher mit einem Nocken-Drehtisch zusammenwirkt, um als Reaktion auf die Drehung des Nocken-Drehtisches eine radiale Hin- und Herbewegung des Mehrachsgreifers relativ zum Stauch-Drehtisch zu bewirken. Die Maschine weist einen Stauch-Drehtisch und einen Nocken-Drehtisch auf, die um eine gemeinsame erste Drehachse drehbar sind, wobei der Stauch-Drehtisch von einer ersten Drehwelle gehalten und um eine erste Drehachse gedreht wird. Diese erste Drehwelle wird durch den ersten Antrieb mit Unterbrechungen angetrieben, um einen schrittweisen Vorschub des Stauch-Drehtisches zu erzeugen.
Es ist auch eine automatische Stauchvorrichtung mit einem verbesserten Stauch-Drehtisch vorgesehen, wobei der Stauch-Drehtisch eine zusätzliche Bewegung für die Mehrachsgreifer ausführt, um zu ermöglichen, daß die Mehrachsgreifer die Nadeln in einer Stauchvorrichtung plaziert und die dort gehaltenen Nadeln entnimmt. Die Stauchvorrichtung weist eine in einem festen Stauchwerkzeug ausgebildete Stauchwerkzeugöffnung auf, wobei die Mehrachsgreifer, welche durch den Stauch-Drehtisch zu jeder der vorgegebenen Positionen gedreht werden, durch den Nocken-Drehtisch an jeder aus der Vielzahl der vorgegebenen Positionen in eine Arbeitsposition und aus dieser heraus hin und her bewegt werden und eine zusätzliche Bewegung ausführen, um in der Lage zu sein, die Nadeln in der Stauchvorrichtung mit einer im festen Stauchwerkzeug ausgebildeten Stauchwerkzeugöffnung zu plazieren und die dort gehaltenen Nadeln wieder zu entfernen, um das Nahtmaterial durch Stauchen mit den Nadeln zu verbinden.
Die Stauchvorrichtung ist mit einem automatischen Zugprüfungs-System ausgestattet, das eine Minimal-Zugprüfung der Nadel-Nahtmaterial-Anordnung in kostengünstiger Weise und ohne manuellen Eingriff durchführen kann. Das automatische Zugprüfungs-System wird in Kombination mit der automatischen Stauchvorrichtung betätigt, in welcher die Nadel-Nahtmaterial-Anordnung automatisch zu einer automatischen Zugprüfungs-Station weitergeschaltet wird, nachdem das Nahtmaterial geschnitten und durch Stauchen mit der chirurgischen Nadel verbunden wurde, wobei die Zugprüfungs-Vorrichtung eine erste Greifeinrichtung zum Gebrauch bei einer nicht zerstörenden Prüfung und eine zweite Greifeinrichtung zum Gebrauch bei einer zerstörenden Prüfung der Nadel-Nahtmaterial-Anordnung enthält.
Das automatische Zugprüfungs-System kann eine zerstörende Zugprüfung der Nadel-Nahtmaterial-Anordnung durchführen und deren Maximal-Zugprüfungswerte für die statistische Analyse derselben sowie für die statistische Prozeßsteuerung speichern und diese wiederum kann zur automatischen Einstellung der stromaufwärts gelegenen Stauchwerkzeuge genutzt werden, um armierte Nadeln entsprechend den statistischen Prozeßsteuerungswerten herzustellen.
Schließlich ist eine automatische Verpackungsstation zum automatischen Verpacken der einzelnen Nadeln mit dem daran befestigten Nahtmaterial vorgesehen. Die automatische Verpackungsstation weist Arbeitsanordnungen für die aufeinanderfolgende Beschickung aufeinanderfolgender Bearbeitungsköpfe auf einem Drehtisch, an dessen Außenumfang eine Vielzahl von Bearbeitungsköpfen im Abstand voneinander befestigt ist, mit Packungs-Ablageschalen auf, um es zu ermöglichen, daß den Ablageschalen anschließend armiertes Nahtmaterial zugeführt wird, und dann in schneller Folge Ablageschalen-Deckel oder -Etiketten von der Maschine zur weiteren Verarbeitung zugeführt werden.
Dem vorliegenden Erfindungskonzept folgend, wurde die oben erwähnte automatische Maschine weiterhin derart in neuartiger und einzigartiger Weise derart verbessert, daß sie zur Herstellung von Nahtmaterialpackungen geeignet ist, deren jede ein einziges armiertes Nahtmaterial enthält. Solche Packungen sind mehr gefragt als Packungen, die eine Vielzahl von Nahtmaterial-Nadeln enthalten. Daher ist nach der vorliegenden Erfindung zur Erzielung hoher Produktivitäten, die im wesentlichen denjenigen entsprechen, die bei der Herstellung von Nahtmaterialpackungen angewandt werden, die jeweils eine Vielzahl von armierten Nahtmaterialien enthalten, eine voll automatisierte Verpackungsmaschine mit einer wesentlich erhöhten Arbeitsgeschwindigkeit und Produktionskapazität vorgesehen, um auf diese Weise die Verpackungsmaschine im Vergleich mit den zuvor beschriebenen Verpackungsmaschinen ökonomisch zu rechtfertigen, wobei die Bau- und Betriebszuverlässigkeit sowie der einfache Aufbau und die einfache Instandhaltung beibehalten werden sollen.
Um eine im wesentlichen automatische Verpackung einzeln verpackter bzw. einzelner chirurgischer Nadeln mit daran befestigtem Nahtmaterial zu erreichen, ist bei der beschriebenen erfindungsgemäßen automatischen Verpackungsmaschine ein Revolver oder Drehtisch mit einer Vielzahl von Bearbeitungsköpfen, deren jeder eine Ablageschalen-Auflagefläche hat, vorgesehen, die im gleichmäßigen Abstand am Außenrand des Drehtisches angeordnet sind. Der Drehtisch wird gedreht, um die Bearbeitungsköpfe, welche Packungs-Ablageschalen halten, zum Vorschub zu einer Vielzahl aufeinanderfolgender Bearbeitungsstationen weiterzuschalten, welche derart eingerichtet sind, daß sie die Zufuhr jeweils einer einzelnen chirurgischen Nadel mit daran befestigtem Nahtmaterial zu einer Ablageschale, die auf der Auflagefläche eines Bearbeitungskopfes positioniert ist, das Aufwickeln des Nahtmaterials in die Umrandung einer jeden Nadel-Nahtmaterial-Ablageschale, die Ausbildung eines Rasteingriffes zwischen einem Ablageschalen-Deckel und der Ablageschale sowie danach die Förderung der fertigen Nahtmaterialpackungen zu einer Station durchführen, wo sie aus der Maschine entnommen und in Stapelbehälter oder dergleichen überführt werden.
Funktionsmäßig synchron zur Schrittschaltdrehung des Drehtisches ist eine Karusselleinrichtung angeordnet, welche Stapel von Ablageschalen enthält und derart ausgebildet ist, daß sie leere Ablageschalen vom Boden des jeweiligen Stapels trennt und auf eine drehbare Plattform überführt und die eine Roboter-Schwenkarm-Anordnung aufweist, um die Ablageschalen aufeinanderfolgend von der drehbaren Plattform zu entnehmen und dieselben auf aufeinanderfolgenden Bearbeitungsköpfen zu befestigen, so daß sie in einer vertikalen Ebene orientiert sind und von dem Revolver aus in radialer Richtung nach außen zeigen. Danach wird jede Ablageschale aufeinanderfolgend durch den Drehtisch zu einer Bearbeitungsstation weitergeschaltet, welche einem Teil des Bearbeitungskopfes, der eine Ablageschale trägt, eine Bewegung überträgt, wodurch die Ablageschale im wesentlichen vertikal orientiert bleibt, aber winkelmäßig relativ zur horizontalen Drehebene des Revolvers gedreht wird. Diese Bewegung ermöglicht es einer Überführungseinrichtung mit einem Nadel-Nahtmaterial-Stauchmechanismus, die Nadelgreifer zu veranlassen, eine chirurgische Nadel mit ihrem daran befestigten Nahtmaterial in einer dazu ausgerichteten Ablageschale in den Halteeingriff mit einer Nadel-Halteanordnung zu bringen, die in der Ablageschale ausgebildet ist, um die Nadel darin einzusetzen und zu halten, wobei das Nahtmaterial sich von der Nadel aus erstreckt und aus der Ablageschale nach außen verläuft und nach unten herabhängt. Die Ablageschale mit der Nadel und dem Nahtmaterial wird dann auf ihrem jeweiligen Bearbeitungskopf in Abhängigkeit vom schrittweisen Vorschub des Drehrevolvers zur nächsten Bearbeitungsstation vorgeschoben, wo an einer ersten Nahtmaterial-Wickelstation die Anordnung funktionsmäßig mit der Ablageschale und dem dieselbe tragenden Bearbeitungskopf zusammenwirkt und der Ablageschale eine Anfangs-Drehbewegung um eine Achse senkrecht zur Ebene der Ablageschale überträgt, während das herabhängende Nahtmaterial unter Spannung gehal ten wird. An einer zweiten nachfolgenden Wickelstation wird auf die Ablageschale über mehrere vorgegebene Umdrehungen eine schnelle Wickelbewegung übertragen, so daß das herabhängende Nahtmaterial vollständig in dem Außenumfangskanal aufgewickelt wird, der sich um den Außenumfang der Ablageschale erstreckt.
Danach wird der Bearbeitungskopf, welcher die Ablageschale mit der eingesetzten Nadel mit daran befestigtem und in den Außenumfangskanal der Ablageschale gewickelten Nahtmaterial hält, als Reaktion auf die Schrittschaltdrehung des Drehrevolvers zu einer weiteren Bearbeitungsstation vorgeschoben. An dieser Bearbeitungsstation veranlaßt ein Betätigungsmechanismus, daß der unterste Deckel von einem Stapel von Deckeln getrennt und auf eine drehbare Plattform überführt wird. Der Deckel wird dann von einem robotergesteuerten Schwenkarm mittels Vakuumwirkung ergriffen, senkrecht über die Ablageschale geschwenkt und dann auf der Ablageschale angebracht und zugleich Druck auf denselben ausgeübt, um die damit zusammenwirkende Einrastanordnung zu veranlassen den Deckel festanliegend auf der Ablageschale mit der Nadel-Nahtmaterial-Anordnung zu befestigen. Nach Beendigung des Deckelanbringungs-Vorganges wird die fertige Nahtmaterialpackung zu einer weiteren Bearbeitungsstation weitergeschaltet, an welcher geeignete Vakuumgreifer an einem Schwenkarm-Mechanismus die Nahtmaterialpackung erfassen und dieselbe vom Bearbeitungskopf, an welchem sie auflag, lösen und in Aufnahmeeinheiten zur weiteren Bearbeitung, wie Sterilisation und erforderlichenfalls Außenumhüllung und dergleichen, überführen und dort stapeln.
Die vorgenannte Folge von Bearbeitungsschritten wird für jeden folgenden Bearbeitungskopf auf dem Drehrevolver oder Drehtisch ständig wiederholt, die aufeinanderfolgend leere Ablageschalen vom Karussell empfangen, während die vorhergehenden Bearbeitungsköpfe, die jeweils eine Ablageschale halten, durch den oben beschriebenen Verpackungszyklus bewegt werden. Daher werden die aufeinander folgenden Ablageschalen an einer folgenden oder späteren Bearbeitungsstation immer in eine Bereitschaftsposition gebracht und in entsprechender Weise bearbeitet, wie es zuvor bei der Schrittschaltbewegung des Drehrevolvers oder Drehtisches in Vorwärtsrichtung beschrieben wurde. Dies sichert einen ständig wiederholten Verpackungszyklus für aufeinanderfolgende Nahtmaterialpackungen bei hocheffizienter Hochgeschwindigkeitsarbeitsweise, ohne daß irgendwelche manuellen Eingriffe in die Funktion der Verpackungsmaschine notwendig sind.
Zwischen den verschiedenen Bearbeitungsstationen, wie sie hier beschrieben werden, können andere Bearbeitungsstationen mit Sensoren angeordnet werden, die derart eingerichtet sind, daß sie die Anwesenheit leerer Ablageschalen an der Anfangs-Bearbeitungsstation erkennen können, um zu prüfen, ob eine Nadel in die Ablageschalen eingesetzt wurde sowie zur Überprüfung der Ablageschalen im Anschluß an das Wickeln des Nahtmaterials in die Kanäle der Ablageschalen, zur Prüfung der Anbringung von Deckeln auf den Ablageschalen sowie zur Erleichterung des möglichen Auswurfes unvollständiger Ablageschalen oder zur Entfernung defekter Packungen aus der Maschine.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der Instrumente und Verfahren nach der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung, die angefügten Ansprüche sowie die beigefügten Zeichnungen noch klarer werden, wobei letztere darstellen:
1 ist eine schematische Draufsicht auf die automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine, welche eine automatische Nadel-Sortier- und Vereinzelungsstation zum Beschicken eines Mehrachsgreifers, der auf einem Stauch-Drehtisch befestigt ist, mit einzelnen Nadeln, eine automatische Stauch-Station, eine automatische Zugprüfungs-Station und eine automatische Verpackungsstation aufweist.
2 ist eine schematische Darstellung einer Nadel, welche typisch für die zu vereinzelnden, zu stauchenden und zu verpackenden Nadeln ist.
Die 3(a) bis 3(c) ergeben zusammen ein Flußdiagramm zur Darstellung des Verfahrens für das automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungssystem.
4 ist eine Vorderansicht von einer Nadel-Vereinzelungsstation, Teilen der Roboter-Handhabungseinrichtung, dem Stauchwerkzeug sowie der Verpackungsstation.
5 ist ein Blockdiagramm, das den Verfahrensfluß für die Nadelsortier- und -Präzisions-Positionierungsvorrichtung darstellt.
6 zeigt eine fertige Nahtmaterialpackung mit darauf aufgebrachtem Deckel.
7(a) ist eine Draufsicht auf die Nadel-Sortiervorrichtung, wobei die erste Schwingförderer-Beschickung, welche die Nadeln vereinzelt, der Linear-Gleitausgabe-Mechanismus, der erste und zweite durchsichtige Schrittschaltförderer, die Roboter-Baugruppen und der Präzisionsförderer gezeigt sind.
7(b) ist eine Seitenansicht der Nadel-Sortiervorrichtung von 3(a) und zeigt die Roboter-Baugruppe über der ersten Fördereinrichtung und das Sichtverfolgungssystem mit zwei Videokameras zur Erzeugung von Abbildungen der Nadeln sowie die Steuersystem-Einrichtung zur Verarbeitung der Abbildungsdaten.
8(a) ist eine detaillierte Seitenansicht des Linear-Gleitmechanismus, der zum Vereinzeln der Nadeln sowie zum Ablegen einzelner Nadeln auf den durchsichtigen Förderern verwendet wird.
8(b) ist eine detaillierte Schnittansicht der Linear-Gleitvorrichtung von 8(b) entlang der Schnittlinie B-B', und sie zeigt das Gleiten auf einem der durchsichtigen Förderer.
8(c) ist eine detaillierte Ansicht des in 8(a) dargestellten Linear-Gleitmechanismus.
8(d) ist eine detaillierte Draufsicht auf einen der Schwingförderer und die Nadelbahn für die Beschickung des Linear-Gleitmechanismus.
9 ist eine Draufsicht auf den Präzisionsförderer und zeigt den Förderer, den Nadel-Pflugmechanismus, den Nadel-Vorpositionierungsmechanismus, den verschiebbaren Anschlag und den Mehrachsgreifer, wobei der Förderer dargestellt ist, wie er auf ihm positionierte Nadeln fördert.
10 ist eine schematische Darstellung des Steuer- und Datenflusses für jeden der Steuerungsabläufe der Nadel-Sortiervorrichtung.
11(a) ist eine detaillierte Ansicht der Präzisions-Förderwanne mit Klemmbacken zum Erfassen und Halten einer orientierten Nadel für das nachfolgende Stauchen.
11(b) ist eine detaillierte Schnittansicht der Präzisions-Förderwanne entlang der Linie 11b-11b der in 11(a) dargestellten Wanne.
11(c) ist eine detaillierte Ansicht der Präzisions-Förderwanne mit ausgefahrenem beweglichen Klemmbacken zur Plazierung der für das automatische Stauchen ausgerichteten Nadel.
12 ist eine Seitenansicht des Roboter-Lade-Elektromagneten, welcher die Klemmbacken der Präzisions-Förderwanne betätigt.
13(a) ist eine Seitenansicht des Nadelwenders (Pflug), welcher eine einheitliche Orientierung der Nadel auf der Förderwanne vor dem automatischen Stauchen sichert.
13(b) ist eine Vorderansicht des Pfluges entlang der Linie 13b-13b von 13(a).
Die 13(c) bis 13(e) sind Vorderansichten, welche die Pflug-Orientierung einer Nadel in eine Richtung auf einer Wanne des Präzisions-Förderers zeigen.
14(a) ist eine Seitenansicht der Nadel-Vorpositionierungs-Baugruppe, welche die Nadel innerhalb der Klemmbacken der Förderwanne weiter orientiert.
14(b) ist eine Draufsicht auf die Nadel-Vorpositionierungs-Baugruppe zur weiteren Orientierung der Nadel innerhalb der Klemmbacken der Förderwanne.
15(a) ist eine Draufsicht auf die bewegliche Anschlagbaugruppe zur endgültigen Positionierung der Nadel in der Förderwanne.
15(b) ist eine Vorderansicht der in 15(a) dargestellten beweglichen Anschlagbaugruppe.
16 ist eine Seitenansicht der bei der beweglichen Anschlagbaugruppe zum Zurückziehen des Anschlages nach der Überführung der präzise positionierten Nadel verwendeten Nockenscheibe.
17(a) ist eine Draufsicht auf den in der beweglichen Anschlagbaugruppe verwendeten Anschlag.
17(b) ist eine Seitenansicht des in 17(a) dargestellten Anschlages.
18(a) ist eine Vorderansicht des Mehrachsgreifers.
18(b) ist ein Teilschnitt des Mehrachsgreifers von 18(a).
18(c) ist eine Draufsicht auf den Mehrachsgreifer und die Gleitbaugruppe, wobei die verschiedenen Funktionsbauteile derselben in gestrichelten Linien dargestellt sind.
18(d) ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Mehrachsgreifers und der Gleitbaugruppe, die in 18(c) dargestellt sind.
19 zeigt eine Vorderansicht des Servoturmes mit der durchgehenden Nahtmaterialbahn und der Anordnung der Hauptbaugruppen desselben.
20 ist eine vergrößerte Vorderansicht der Nahtmaterial-Anspitzbaugruppe, in welcher eine kurze Strecke des Nahtmaterials erhitzt wird, um das Nahtmaterial nach dem anschließenden Abkühlen zu versteifen, und sie zeigt auch die einstellbare Bewegung derselben entlang einer vertikalen Skala, die in der Nähe der Anspitzbaugruppe vorgesehen ist.
21 ist eine vergrößerte Draufsicht der in den 19 und 20 dargestellten Anspitzbaugruppe und zeigt ferner Details der Strömung erhitzter Luft durch die Anspitzbaugruppe und deren Steuerung, um eine kurze Strecke des Nahtmaterials selektiv zu erhitzen und anzuspitzen.
22 ist eine schematische Darstellung der verschiedenen Positionen des Servoturmes einschließlich, von unten her, der großen Leerlaufrolle, der unteren Servogreifer-Position, der Schneidemesser-Position, der Ausgangsposition des Servogreifers und der End-Einsetzposition des Servogreifers.
23 zeigt eine Draufsicht auf eine Schneidebaugruppe, dargestellt in einer zurückgezogen Position.
24 ist eine Draufsicht auf die Schneidebaugruppe von 23, dargestellt in der ausgefahrenen Schneideposition.
25 ist eine Vorderansicht der Schneidebaugruppe der 23 und 24, und sie zeigt weitere Details des Antriebsmechanismus für die Schneidebaugruppe.
26 ist eine vergrößerte Ansicht der Messerklinge in ihrer Befestigungsposition, relativ zu einer Kante des konkaven V-Einsatzes, und sie zeigt auch weitere Details des konkaven V-Einsatzes.
27(a) ist eine Ansicht eines Teiles der Vorrichtung, welche den Antrieb für den Nocken-Drehtisch und den Stauch-Drehtisch zeigt.
27(b) ist eine Seitenansicht des Antriebes für den in der Ansicht von 27(a) dargestellten Stauch-Drehtisch.
28 ist eine detaillierte, teilweise geschnittene Darstellung des Antriebes für den Stauch-Drehtisch entlang der Linie A-A in 27(a) welche einen Mehrachsgreifer zeigt, der zur Hin- und Herbewegung nach außen bereit ist, um eine orientierte chirurgische Nadel von einem Präzisionsförderer aufzunehmen.
29(a) ist eine Draufsicht auf die Stauch-Drehtisch-Baugruppe mit einer Stauch-Drehtischplatte mit vier darauf befestigten Mehrachsgreifer-Stationen.
29(b) ist eine Schnittansicht der Vier-Stationen-Stauch-Drehtisch-Baugruppe mit zwei Mehrachsgreifern in einer zurückgezogenen Position.
29(c) ist eine Schnittansicht der Vier-Stationen-Stauch-Drehtisch-Baugruppe mit zwei Mehrachsgreifern in einer ausgefahrenen Position.
30(a) ist eine detaillierte Draufsicht auf die Nocken-Drehtisch-Baugruppe mit einem Nocken-Taststift in einer zurückgezogenen Position in einer Nockenspur.
30(b) ist eine Draufsicht auf die Nocken-Drehtisch-Platte mit einem Nocken-Taststift in einer ausgefahrenen Position in der Nockenspur.
31(a) ist eine detaillierte Ansicht des Greifers beim Einsetzen der Nahtmaterialspitze in die Umfassung des Nahtmaterial-Aufnahmeendes der chirurgischen Nadel.
Die 31(b) bis 31(f) zeigen den Mehrachsgreifer sowie die Stauch- und Nahtmaterial-Ausrichtungswerkzeuge in verschiedenen Phasen der Folge von Einsetzen des Nahtmaterials und Stauchen der Nadel.
32(a) ist eine detaillierte Draufsicht auf die Stauchwerkzeuge der Stauch-Baugruppe, welche die in der dazwischen liegenden Stauchwerkzeugöffnung ausgebildeten Vertiefungen zeigt.
32(b) ist eine vergrößerte Ansicht der Stauchwerkzeugöffnung, welche in 32(a) von einem Kreis umgeben ist.
33(a) ist eine Draufsicht auf die Stauch-Baugruppe mit den schrittweise weitergeschalteten Mehrachsgreifern.
33(b) ist eine detaillierte Ansicht des Stauch-Stoppmechanismus für die Stauch-Baugruppe.
34 ist eine schematische Seitenansicht der Zugprüfungs-Vorrichtung und zeigt eine Kraftmeßzellen-Baugruppe, die Greiferbaugruppe und eine Zugprüfungs-Baugruppe sowie deren Beziehung zum Mehrachsgreifer.
35(a) ist eine Vorderansicht der Zugprüfungs-Baugruppe und zeigt die Greiferbaugruppe sowie die Gleitblock-Baugruppe.
35(b) ist eine Seitenansicht der Zugprüfungs-Baugruppe der 35(a) und zeigt die Greifer-Baugruppe sowie die Gleitblock-Baugruppe.
36(a) ist eine Draufsicht auf die Kraftmeßzellen-Baugruppe, welche den V-Platten-Nadelarm zeigt.
36(b) ist eine Ansicht der Kraftmeßzellen-Baugruppe, welche den V-Platten-Nadelarm zeigt.
37 ist eine Ansicht der Zugprüfungs-Baugruppe von hinten, welche die Federspannungs-Baugruppe zeigt, die für die nichtzerstörenden Zugprüfungen benutzt wird.
38 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer Nahtmaterial-Greifer-Baugruppe mit Greiferarmen, die in ihrer offenen (gestrichelte Linien) und in ihrer geschlossenen (Nahtmaterial-Greif-)Position dargestellt sind.
39 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht der bei der vorliegenden Erfindung benutzten Nadel-Abstreifer-Baugruppe.
40 zeigt im allgemeinen Überblick eine Draufsicht auf die automatische Verpackungsstation zum automatischen Verpacken einzelner chirurgischer Nadeln mit daran befestigtem Nahtmaterial entsprechend der vorliegenden Erfindung.
41 zeigt eine Seitenansicht des Maschinenrahmens für die in 40 gezeigte Verpackungsstation.
42 zeigt eine Draufsicht auf den Maschinenrahmen von 41.
Die 43, 44 und 45 zeigen jeweils eine teilweise geschnittene Seitenansicht, Draufsicht und Vorderansicht eines Bearbeitungskopfes, wie er in der Maschine von 40 verwendet wird.
46 ist eine Ansicht des Drehtisches, auf welchem die Bearbeitungsköpfe befestigt sind, von unten und zeigt die Vakuumanschlüsse zur Verbindung der Bearbeitungsköpfe mit einer Vakuum-Erzeugungseinrichtung.
47 zeigt eine Vakuumkammer zur Versorgung der Bearbeitungsköpfe mit einem gesteuerten Vakuum.
Die 48(a) bis 48(f) zeigen die Positionierungswerte für chirurgische Nadeln verschiedener Größe durch die Mehrachsgreifer und den Stauch-Tisch.
49 zeigt eine Packungs-Ablageschale zur Verpackung einer einzelnen chirurgischen Nadel mit daran befestigtem Nahtmaterial.
50 zeigt eine Draufsicht auf das Karussell und die Roboter-Schwenkarm-Anordnung der Ablageschalen-Lade- und Beschickungs-Bearbeitungsstation der Verpackungsstation.
51 zeigt eine Ansicht von der Linie 51-51 der 50 aus.
52 zeigt einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie 52-52 von 50.
Die 53 und 54 zeigen jeweils in Draufsicht und teilweise geschnittener Seitenansicht das Drehplattenelement zum Trennen der Ablageschalen vom Karussell der 52.
55 ist eine Draufsicht auf die Nahtmaterial-Wickelstationen der Verpackungsstation.
56 zeigt eine allgemein schematische Seitenansicht der Wickelstationen von 55.
56(a) ist eine teilweise geschnittene Ansicht der Nahtmaterial-Wickelanordnung mit dem Planetenradsystem.
Die 56(b) und 56(c) sind eine Vorderansicht und eine Draufsicht der Planetenrad-Unterbaugruppe.
Die 57 und 58 zeigen jeweils eine Vorder- und Seitenansicht eines Bearbeitungskopfes, der eine Packungs-Ablageschale hält, sowie eine Nahtmaterial-Vakuum-Erfassungs- und Klemmeinheit.
59 ist eine Draufsicht auf die Wickelstationen.
60 ist eine Seitenansicht der Vakuum-Spannanordnungen für das Nahtmaterial.
Die 61, 62 und 63 sind eine Vorder-, eine Seiten- und eine Hinteransicht des Wickelkopfes zum Wickeln des Nahtmaterials in die Ablageschalen.
64 ist eine Schnittansicht des Wickelkopfes im Funktionseingriff mit der Packungs-Ablageschale, um das Nahtmaterial in die Ablageschale zu wickeln.
65 ist eine schematische Draufsicht auf die Nahtmaterialpackungs-Entladeanordnung.
66 ist eine Seitenansicht der Nahtmaterial-Packungs-Entladeanordnung von 65.
67 zeigt eine Seitenansicht des Roboter-Schwenkarm-Teiles der Anordnung von 66.
68 zeigt eine Draufsicht auf den Roboter-Schwenkarm-Teil von 67, dargestellt mit dem Schwenkarm in der horizontal aufwärts geschwenkten Position.
69 zeigt eine Stirnseitenansicht der Anordnung von 66.
70 zeigt allgemein schematisch eine Seitenansicht des Vorratsgehäuseteiles der Anordnung von 66.
71 zeigt allgemein schematisch einen Ausschnitt des Vorratsgehäuseteiles der 70 mit einem Detail der Hubvorrichtung für die dort aufgenommenen Ablageschalen mit Nahtmaterial-Verpackungen.
Die vorliegende Erfindung hat das Ziel von Verbesserungen bei einer automatischen Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine, welche besonders geeignet ist, die automatische Vereinzelung chirurgischer Nadeln zu unterstützen, um die nachfolgende automatische Handhabung der Nadeln, das automatische Stauchen, die automatische Zugprüfung der Nadel-Nahtmaterial-Kombination sowie die automatische Verpackung der zuggeprüften Nadel-Nahtmaterial-Kombination zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung beschreibt Verbesserungen bei der automatischen Vereinzelung, beim Stauchen, bei den Verpackungs-Baugruppen, welche die Nadelnd vereinzeln, dieselben durch Stauchen mit dem Nahtmaterial verbinden sowie Verbesserungen in der Arbeitsweise der Vorrichtung. Die vorliegende Erfindung ermöglicht das Stauchen von Nadeln in symmetrischen Werkzeugen, sogar, wenn eines der Werkzeuge in seiner Position fixiert ist.
Die in dem US-Patent Nr. US 5.473.810 beschriebene automatische Nadel- und Nahtmaterial-Einfädelmaschine ist eine hoch automatisierte Maschine, die für eine hohe Nadel- und Nahtmaterial-Produktions- und Verpackungsleistung vorgesehen ist und von der 20.000 bis 40.000 Nadeln mit Nahtmaterial in einem einzigen Durchlauf produziert werden.
Die automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine vereint automatische Nadelvereinzelung, automatisches Stauchen, Nahtmaterial-Schneiden, Zugprüfung und automatisches Verpacken einzelner armierter Nahtmaterialien mit einer Geschwindigkeit von etwa einer Packung pro Sekunde. Anders als bei den vorgenannten Maschinen, welche acht Nadeln in etwa acht Sekunden in eine Packung einsetzen, wurde die vorliegende Maschine zur Erzielung höherer Verpackungsgeschwindigkeiten verbessert. Um somit hohe Produktionsgeschwindigkeiten vorzusehen, die im wesentlichen mit denjenigen kompatibel sind, welche bei der Herstellung von Nahtmaterial-Packungen kompatibel sind, die jeweils eine Vielzahl armierter Nahtmaterialien enthalten, wurde durch die vorliegende Erfindung eine vollständig automatisierte Maschi ne mit beträchtlich erhöhter Arbeitsgeschwindigkeit und Produktionskapazität entwickelt, um die Maschine im Vergleich zu den zuvor erwähnten automatischen Maschinen konkurrenzfähig zu machen, wobei auch die Zuverlässigkeit von Aufbau und Funktion sowie schnelle Umbaumöglichkeit der Anordnung sowie leichte Instandhaltung erhalten bleiben.
Wie in 2 dargestellt, weist eine Nadel 39 einen gebogenen Schneidenbereich 40 und einen Schaftabschnitt 41 mit daran befestigtem Nahtmaterial 42 auf, das, wie mit der Bezugszahl 44 bezeichnet, durch Stauchen am Nahtmaterial-Aufnahmeende (oder Fußende) 43 der Nadel 39 befestigt ist. Das Nahtmaterial 42 kann eine beliebige vorgegebene Länge haben, ist aber gewöhnlich in Längen vorgesehen, die ein Vielfaches von 228,6 mm (9 Zoll), das heißt, besonders verbreitete Größen des Nahtmaterials sind 457,2 mm, 685,8 mm und 914,4 mm (18, 27 und 36 Zoll).
Allgemein finden bei dem Nadel-Einfädel- und -Stauchsystem Arbeitsgänge an einer Vielzahl verschiedener Stationen gleichzeitig statt, um es zu ermöglichen, daß etwa sechzig armierte Nadeln pro Minute hergestellt und ausgegeben werden. Wie beispielsweise in 1 dargestellt ist, sortiert und vereinzelt eine automatische Sortier- und Vereinzelungsstation 50 die einzelnen Nadeln und übergibt sie auf durchsichtige Schrittschaltförderer 102 und 104, wo die vereinzelten Nadeln durch ein Bilderfassungssystem abgebildet, durch einen Computer ausgewählt und von den durchsichtigen Schrittschaltförderern 102 und 104 durch mindestens einen Roboter-Greifer 108 auf einen Präzisions-Schrittschaltförderer 106 überführt werden. Der Präzisions-Schrittschaltförderer 106 fördert präzise orientierte Nadeln zu einer Präzisions-Positionierungsstation 100, wo sie aufeinanderfolgend mittels einer Vielzahl von Greifern auf dem Stauch-Drehtisch 150 befestigt werden. Der Stauch-Drehtisch 150 dreht sich dann entgegen dem Uhrzeigersinn, wie es in 1 durch einen Pfeil dargestellt ist, um eine jede Nadel schrittweise zur automatischen Stauch-Station 200 weiterzuschalten, wo das Nahtmaterial geschnitten, in die Nadel 39 eingesetzt und dort automatisch durch Stauchen befestigt wird. Eine Nahtmaterial-Zieh- und -Schneidestation 300 zieht das Nahtmaterial, spitzt es an, schneidet es und setzt es in die zu stauchende Nadel ein. Die Nadel wird gestaucht, und der Stauch-Drehtisch 150 dreht sich dann, um das armierte Nahtmaterial zur automatischen Zugprüfungs-Station 400 weiterzuschalten, wo jede armierte Nadel auf Zug geprüft wird, um sicherzustellen, daß die Anforderungen der Mediziner bezüglich der Minimal-Zugprüfung und der bezüglich der zerstörenden Zugprüfung erfüllt werden. Schließlich schaltet der Stauch-Drehtisch die zuggeprüfte armierte Nadel zur automatischen Verpackungsstation 500 weiter, wo die chirurgische Nadel 39 mit dem Nahtmaterial verpackt wird.
Die 3(a) und 3(b) sind Blockdiagramme, welche den automatischen Nadel-Einfädel- und -Stauch-Prozeß darstellen. Beispielsweise werden an der Nadel-Vereinzelungsstation 50 die Nadeln bei Schritt 10 zuerst in Schwingförderer oder Fülltrichter geladen, automatisch vereinzelt und dann bei Schritt 11 automatisch einzeln auf einen der durchsichtigen Schrittschalt-Förderer 102 oder 104 gegeben. Bei Schritt 12 werden die Nadeln abgebildet und dann bei Schritt 13 bezüglich ihrer Orientierung und Position durch ein Bilderfassungs-Spurverfolgungssystem bewertet, bei Schritt 14 von einem Roboter aufgegriffen, bei Schritt 15 zur Positionierung durch die Roboter-Vorrichtung 108 auf einen Präzisions-Förderer 106 überführt und schließlich bei Schritt 16 zu einer Ladestation 100 gefördert, wo die Nadeln präzise positioniert und für die als Schritt 25 bezeichnete anschließende Überführung zur Stauch-Station 200 zu einem Mehrachsgreifer auf einem Stauch-Drehtisch 150 überführt werden. Eine detaillierte Erläuterung der zur Durchführung eines jeden Schrittes benutzten Vorrichtungen erfolgt nachfolgend mit weiteren Einzelheiten.
Zur gleichen Zeit, wie der oben im Zusammenhang mit den Schritten 10 bis 25 beschriebene Nadel-Sortierprozeß, läuft an der Nahtmaterial-Station 300 ein automatischer Nahtmaterial-Schneideprozeß ab, wie es in den 3(a) und 3(b) im Zusammenhang mit den Schritten 18 bis 28 dargestellt ist. Das Nahtmaterial wird auf verschiedenen Spulen oder in verschiedenen Anordnungen, die bis zu 4.572 m (5.000 Yards) Material tragen können, zugeführt. Dies ist als Schritt 18 in 3(a) angegeben, wo das Nahtmaterial in ein Ablaufgestell geladen wird. Wie bei Schritt 19 angegeben, wird das Nahtmaterial mit einer konstanten Zugkraft heruntergeladen. Eine Ziehturm-Vorrichtung weist Greifer aus, die abwechselnd Längen des Nahtmaterials von der Spule abziehen, um das Schneiden desselben in Längen zu ermöglichen, die bei Schritt 20 vorgegeben werden.
Während das Material abgezogen wird, kann eine besondere Behandlung oder Bearbeitung erforderlich sein. Wie weiter unten detailliert beschrieben werden wird, kann es erwünscht sein, das Nahtmaterial in einem Bereich, der zur Nahtmaterialspitze wird, unter Spannung zu erhitzen, um das Material zu versteifen und dadurch die Positionierung desselben in der Nahtmaterial-Aufnahmeöffnung der chirurgischen Nadel zu erleichtern. Daher kann bei Schritt 20 an einen Teil des Nahtmaterials Hitze angelegt werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird der Erhitzungsschritt stromaufwärts von der Zieh- und Schneidevorrichtung durchgeführt, um es dem Nahtmaterial zu ermöglichen, vor dem Schneiden teilweise abzukühlen und auszuhärten. Bei Schritt 21 des Blockdiagrammes von 3(a) wird das Nahtmaterial von Servogreifern ergriffen und geklemmt, und bei Schritt 22 wird der Nahtmaterialstrang auf eine vorgegebene Länge gezogen sowie zum Einsetzen in die Nahtmaterial-Aufnahmeöffnung der Nadel für das Stauchen positioniert. Wenn das Nahtmaterial für das Einsetzen positioniert ist, klemmt eine zweite Nahtmaterial-Klemmvorrichtung das Nahtmaterial an einer Position, welche bei einem Schritt 23 die unbestimmte Länge desselben halten wird, und das Nahtmaterial wird bei Schritt 24 geschnitten, um das Nahtmaterial bestimmter Länge von demjenigen unbestimmter Länge zu trennen.
Nachdem die chirurgische Nadel bei Schritt 25, wie oben beschrieben, zur Stauch-Station 200 weitergeschaltet wurde, positioniert der Mehrachsgreifer die Nadel in einer präzise ausgerichteten Position an der Stauchwerkzeugöffnung, die an den Enden der beiden Stauchwerkzeuge einer Stauch-Baugruppe ausgebildet sind, wie es in 3(b) als Schritt 26 angegeben ist. Gleichzeitig wird der Nahtmaterialstrang an der Nahtmaterialachse entlanggezogen, um seine Spitze für das Einsetzen zur Nahtmaterial-Aufnahmeöffnung der Nadel auszurichten. Als nächstes setzt die Greiferbaugruppe des Ziehturmes bei Schritt 27 die Spitze des Nahtmaterialstranges in eine untere Trichterführung zum genauen Positionieren innerhalb der Nahtmaterial-Aufnahmeöffnung der Nadel ein, welche zur Nahtmaterial-Ziehachse ausgerichtet ist. Bei Schritt 28 wird der Stauchzylinder aktiviert, um das Nahtmaterial automatisch durch Stauchen mit der Nadel zu verbinden. Der Mehrachsgreifer wird betätigt, um die Nadel zu greifen und dann, wie bei Schritt 29 dargestellt, auf den Stauch-Drehtisch zurückgezogen und bei Schritt 30 zu einer Zugprüfungs-Station 400 weitergeschaltet, so daß bei Schritt 31 die Minimal-Zugprüfung oder bei Schritt 34 die zerstörende Zugprüfung durchgeführt werden kann.
In Abhängigkeit von den Ergebnissen der Minimal-Zugprüfung wird die Nadel-Nahtmaterial-Anordnung entweder vom Stauch-Drehtisch zur Verpackungsstation 500 weitergeschaltet, wo die armierte Nadel verpackt wird, sofern die Anforderungen der Zugprüfung erfüllt wurden (wie als Schritt 32 in 3(b) dargestellt), oder sie wird an der Zugprüfungs-Station ausgegeben, wenn die Nadel die Minimal-Zugprüfung nicht erfüllt hat (als Schritt 35 in 3(b) dargestellt). Die zerstörende Zugprüfung macht die Nadel immer für die weitere Bearbeitung unbrauchbar, so daß sie an der Zugprüfungs-Station 400 immer ausgeworfen wird, wie bei Schritt 35 in 3(b) angegeben.
Die Nadel-Nahtmaterial-Anordnungen, welche die Minimal-Zugprüfung durchlaufen haben, werden bei Schritt 33 in 3(b) zur Verpackungsstation 500 gefördert, wo die einzelnen armierten Nahtmaterialien für die nachfolgende Sterilisation verpackt werden.
Die 3(c) ist ein Blockdiagramm, welches die automatische Verpackung der armierten Nadel-Nahtmaterial-Anordnung darstellt. Bei Schritt 1 wird eine leere Ablageschale auf eine erste Unterstation der Verpackungsstation geladen. Die leere Packung wird einen Schritt weiter zu einer zweiten Unterstation geschoben, wo die leere Ablageschale bei Schritt 2 für das nachfolgende Einsetzen der Nadel ausgerichtet wird. Bei Schritt 2a wird an einer dritten Unterstation der fakulative Schritt der Feststellung einer leeren Ablageschale durchgeführt.
Die ausgerichtete leere Ablageschale wird dann bei Schritt 3 einen Schritt weiter zu einer vierten Unterstation geschoben, wo eine armierte Nadel-Nahtmaterial-Anordnung in die leere Ablageschale eingesetzt wird. Bei Schritt 3a wird an einer fünften Unterstation der fakultative Schritt der Feststellung der Anwesenheit einer Nadel in der Ablageschale durchgeführt. Bei Schritt 4 wird die Ablageschale einen Schritt weiter zu einer sechsten Unterstation geschoben, wo das Nahtmaterial für das nachfolgende, bei Schritt 5 an einer siebenten Unterstation erfolgende Wickeln ausgerichtet und gespannt wird. Fakultativ stellt bei Schritt 5a an einer achten Unterstation ein Sensor fest, ob das Nahtmaterial vollständig in der Ablageschale aufgewickelt ist oder nicht.
Bei Schritt 6 wird die gewickelte Nadel-Nahtmaterial-Anordnung einen Schritt weiter zu einer neunten Unterstation geschoben, wo ein Deckel oder ein Etikett auf der Ablageschale, welche eine vollständige Nahtmaterialpackung bildet, angebracht wird. Die fertige Nahtmaterialpackung wird dann bei Schritt 7 einen Schritt weiter zu einer zehnten Unterstation weitergeschoben und dort entladen. Die Nahtmaterialpackung wird dann bei Schritt 7a in einem Aufnahmebehälter gelagert, und diese Aufnahmebehälter werden anschließend bei Schritt 7b manuell zur weiteren Bearbeitung, wie beispielsweise zur Sterilisation gebracht. Als letztes werden fehlerhafte Packungen nicht bei Schritt 7 entladen, sondern einen Schritt weiter zu einer elften Unterstation geschoben, wo sie bei Schritt 8 entfernt werden. Fehlerhafte Packungen werden wegen einer oder mehrerer Fehlerbedingungen, wie beispielsweise fehlender Deckel, fehlende Nadel oder nicht vollständig aufgewickeltes Nahtmaterial, nicht bei Schritt 7 entladen.
Eine detaillierte Erläuterung der Vorrichtungen, die zur Ausführung eines jeden Schrittes bei den Nahtmaterial-Schneide- und -Verpackungsprozessen eingesetzt werden, erfolgt hier später mit weiteren Einzelheiten.
Übersicht über die Vorrichtung
4 ist eine Draufsicht auf die automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine. Die 4 wird für den nachfolgenden beschreibenden Überblick über die Vorrichtung benutzt.
Diese Vorrichtung weist eine automatische Nadel-Vereinzelungs- und Überführungsstation 50 zum automatischen Sortieren der Nadeln sowie zur Vorbereitung derselben für das automatische Stauchen und Verpacken auf. Die Nadel-Sortiervorrichtung 50 umfaßt mindestens einen, vorzugsweise zwei Sammelbehälter 52 zur Aufnahme einer Vielzahl von Nadeln, wobei die Sammelbehälter 52 mit einer Einrichtung zur Vereinzelung der Nadeln, die einzeln ausgegeben werden, versehen sind. Dann werden die einzelnen Nadeln auf mindestens einem durchsichtigen Schrittschalt-Förderer 102 abgelegt, um eine bewegte Linie vereinzelter Nadeln für das nachfolgende Abbilden, Bewegen und Handhaben derselben bilden. Ein erster Satz entfernt angeordneter Videokameras erzeugt Abbildungen der einzelnen Nadeln auf dem durchsichtigen Förderer 102, und die Abbildungen werden nachfolgend digitalisiert, um die Verarbeitung durch einen Steuersystemcomputer zu ermöglichen. Die digitalisierten Signale werden verarbeitet, um sowohl Positions- als auch Orientierungsdaten für einzelne ausgewählte Nadeln auf dem Förderer 102 zu erhalten. Da die gekrümmten Nadeln 39 an einem ihrer Enden eine scharfe Spitze 40 aufweisen und an ihrem anderen oder Fußende 43 das Nahtmaterial aufnehmen, ist es notwendig, nicht nur die Position der Nadeln, sondern auch deren Orientierung zu bestimmen.
Zur Überführung der einzelnen ausgewählten und abgebildeten Nadeln von dem durchsichtigen Schrittschalt-Förderer 102 auf einen Präzisions-Förderer 106, um die Nadeln zu einer automatischen Stauchmaschine 200 zu fördern, ist eine Roboter-Baugruppe vorgesehen.
Der Steuersystemcomputer erzeugt auf der Grundlage der Positions- und Orientierungsdaten ausgewählter, nicht orientierter Nadeln zusätzlich Befehle für den Einsatz der Roboter-Baugruppe. Die Roboter-Baugruppe empfängt die Befehle vom Steuersystem, so daß der Roboter-Greifer 108 jede ausgewählte Nadel greifen und in einer Klemm-Wanne 56, die sich auf dem Präzisions-Förderer 106 befindet, positionieren kann.
Es sind eine oder mehrere Orientierungseinrichtungen vorgesehen, um sicherzustellen, daß alle Nadeln innerhalb eines Bereiches mit Promille-Toleranz gleichmäßig in ihrer vorgeschriebenen Position auf dem Präzisions-Förderer 106 orientiert sind, so daß die Überführung zum nachfolgenden Stauchen effektiv erfolgen kann.
Das Nadelsortiersystem kann auch mit einer zweiten Videokamera-Anordnung und einer zweiten Roboter-Baugruppe versehen sein, welche auf einem zweiten durchsichtigen Schrittschalt-Förderer 104 in der oben beschriebenen Weise funktionieren. In das System ist eine Redundanz hineinkonstruiert, um sicherzustellen, daß der automatischen Stauch-Station ein gleichmäßiger ununterbrochener Fluß von etwa 60 Nadeln pro Minute zugeführt wird.
Der Stauch-Drehtisch 150 weist einen Antriebsmotor sowie eine erste und eine zweite Schrittschaltübertragung auf, welche angewandt werden, um den Stauch-Drehtisch in einer Weise anzutreiben, die später im Detail erläutert werden wird.
Die von der Roboter-Vorrichtung 108 überführten Nadeln werden derart überführt, daß jeweils das Fußende 43 der Nadel von den Klemmbacken auf den Förderwannen 56 des Präzisions-Förderers 106 erfaßt werden. Während das Fußende am Aufgreifpunkt positioniert ist und von der Roboter-Vorrichtung 108 ergriffen wird, kann die Nadel in jeder Krümmungsrichtung orientiert sein. Insbesondere für kleine Nadeln kann für die Roboter-Vorrichtung eine Säule zur Anwendung bei der Korrektur der Krümmungsorientierung vorgesehen werden. Für größere Nadeln wird ein Nadel-Pflug angewandt, so daß die Krümmungsrichtung einer jeden Nadel gleich ist. Die Vorrichtung weist an dieser Station auch einen Vorpositionierer auf, welcher derart ausgebildet ist, daß er das Fußende der Nadel näherungsweise positioniert, sowie eine bewegliche Anschlagbaugruppe, die das Fußende der Nadel präzise auf 25 μm (0,001 Zoll) genau einstellt.
Nachdem die Nadel an der Präzisions-Positionierungsstation 100 aufgenommen wurde, wird sie von einem der Mehrachsgreifer ergriffen, die auf dem Stauch-Drehtisch 150 angeordnet sind, um schrittweise zu einer Vielzahl von Positionen weitergeschaltet zu werden, darunter eine Stauch-Station 200, wobei ein Nahtmaterial bestimmter Länge von der Spule mit dem Naht material an der Station 300 abgeschnitten wird und an der Stauch-Station 200 in die Nadel eingesetzt und mit dieser permanent verbunden wird. Nach dem Stauchen wird die Nadel zur Zugprüfungs-Station 400 vorgeschoben, um die Nadel-Nahtmaterial-Verbindung zu prüfen, und schließlich wird sie schrittweise zu einer automatischen Verpackungsstation 500 weitergeschaltet, wo die Nadeln für die weitere Bearbeitung einzeln verpackt werden.
Nun sollen die Präzisions-Fördervorrichtung sowie die Nahtmaterial-Zieh- und Schneidestation 300 besprochen werden. wie in 19 dargestellt, ist eine Nahtmaterialspule 302 an einer geeigneten Position angebracht, und das Nahtmaterial unbestimmter Länge wird der Nahtmaterial-Ziehstation über eine Vorpositionierungs-Vorrichtung, eine Spannrolle mit computergesteuerter konstanter Spannung, welche selektiv von der Computersteuerungs-Einrichtung heruntergeladen werden kann, um dem gerade verarbeiteten Nahtmaterial angepaßt zu werden sowie über einen Knotendetektor zugeführt, welcher verwendet werden kann, um dem Steuerungscomputer ein Knotenanwesenheitssignal zuzuleiten und diese Nahtmateriallänge nach dem Stauchen der Nadel zurückzuweisen. Vom Knotendetektor wird der Nahtmaterialstrang durch eine Anspitzstation geleitet, welche den Nahtmaterialstrang auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt, um das Anspitzen und Schneiden des Nahtmaterials für das Einsetzen in die chirurgische Nadel zu unterstützen. Von der Erhitzungs- und Anspitzstation wird das Nahtmaterial zum Boden der Maschine zu einer Umlenkrolle geleitet, wo es von einer ersten und zweiten Nahtmaterial-Klemmvorrichtung ergriffen und nach einem Übergabeverfahren vorgeschoben wird. Wie in 38 dargestellt, weist die Klemmvorrichtung 232 einen Transportschlitten 333 auf, der sich an einem Rahmenelement 338, angetrieben von einem am Punkt 368 am Schlitten befestigten Zahnriemen, auf und ab bewegt. Ein pneumatisches Betätigungselement 318 weist eine erste und eine zweite Klemmvorrichtung 212a bzw. 212b mit einer ersten und einer zweiten Greiffläche 366a bzw. 366b auf, welche das Nahtmaterial zwischen sich einklemmen.
In einem ersten Arbeitszyklus zieht die Klemmvorrichtung 232 das Nahtmaterial unbestimmter Länge bis zu einem Nahtmaterial-Einsetzpunkt in der unmittelbaren Nähe der Stauchplatten der Stauch-Station und verharrt dort, während eine zweite Nahtmaterial-Klemmvorrichtung das Nahtmaterial unbestimmter Länge unter der Nahtmaterial-Schneidevorrichtung 334 einklemmt (dargestellt in 19). Nachdem die zweite Nahtmaterial-Klemmvorrichtung das Nahtmaterial erfaßt hat, wird die Schneidevorrichtung 334 betätigt, um das Nahtmaterial und das spitze Ende des Nahtmaterials 42 zu schneiden, wie es in 19 sowie in die Nadel eingesetzt in 22 dargestellt ist. Das spitze Ende 42a des Nahtmaterials wird unter einem Trichter positioniert, der in den Nahtmaterial-Ausrichtungsplatten 211 und 213, die sich unmittelbar unter den Stauchplatten 201 und 202 hin und her bewegen, angebracht ist. Nachdem das spitze Ende 42a des Nahtmaterials in das Schaftende 43 der Nadel 39 eingesetzt worden ist, wird das Stauchsystem betätigt, um die Stauchplatte 202 gegen die Stauchplatte 201 zu bewegen und die Nahtmaterial-Spitze 42 durch Stauchen in der chirurgischen Nadel 39 zu befestigten.
Die armierten Nadeln werden dann durch die Mehrachsgreifer der Stauch-Drehtisch-Vorrichtung 150 zur Zugprüfungs-Station 400 und danach zur Verpackungsstation 500 weitergeschaltet. Die automatische Verpackungsstation 500 umfaßt einen Revolver oder Drehtisch mit einer Vielzahl von Bearbeitungsköpfen, deren jeder eine Nahtmaterial-Ablageschalen-Auflagefläche besitzt, wobei die Bearbeitungsköpfe rund um den Drehtisch verteilt sind. Der Revolver wird gedreht, um die Bearbeitungsköpfe nacheinander zu den Bearbeitungsstationen weiterzuschalten, welche jeweils derart ausgebildet sind, daß sie die Zufuhr einer jeden der Ablageschalen (in 6 dargestellt und mit der Bezugszahl 45 versehen) durchführen, welche auf den Auflageflächen der Bearbeitungsköpfe mit einer einzelnen chirurgischen Nadel und daran befestigtem Nahtmaterial positioniert sind, das Nahtmaterial in die Umrandung einer jeden Ablageschale zur Aufnahmen von Nadel und Nahtmaterial wickeln, einen Rasteingriff zwischen einer Ablageschalen-Hülle (Bezugszahl 46 in 6) und der Ablageschale ausbilden und danach jede vollständige Nahtmaterialpackung (Bezugszahl 47 in 6) zu einer Station zur Entnahme aus der Maschine sowie zur Überführung in Stapel-Aufnahmebehälter oder dergleichen zur Endverpackung und Sterilisation fördern.
Zwischen den Bearbeitungsstationen können weitere Bearbeitungsstationen angeordnet sein, die Sensoren enthalten, welche die Bestätigung der Anwesenheit leerer Ablageschalen an der ersten Bearbeitungsstation ermöglichen, welche prüfen, ob eine Nadel in die Ablageschalen eingesetzt wurde sowie zur Inspektion der Ablageschalen nach dem Wickeln des Nahtmaterials in die Ablageschalen-Kanäle geeignet sind. Weiterhin können sie eine Prüfung auf herabhängendes Nahtmaterial sowie der Anbringung der Hüllen auf den Ablageschalen durchführen und das eventuelle Auswerfen unvollständiger Ablageschalen oder die Ausgabe fehlerhafter Packungen aus der Maschine ermöglichen.
Eine detaillierte Erläuterung der Vorrichtung zur Durchführung eines jeden Schrittes wird nachfolgend vorgenommen. Es erfolgt hierin nachfolgend auch eine weitere Erläuterung des Computersteuerungs-Systems mit weiteren Einzelheiten.
Jede Station und jeder Aspekt der automatischen Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine werden nun im Detail beschrieben.
Automatische Nadel-Vereinzelung und -Überführung
Die automatische Nadel-Vereinzelungs- und -Überführungsstation 50 ist eine Nadel-Beschickungseinrichtung, welche derart konstruiert ist, daß sie chirurgische Nadeln unterschiedlicher Größe für die automatische Stauch-Station 200, wo das Nahtmaterial an den einzelnen Nadeln befestigt wird, automatisch vereinzelt, fördert und ausrichtet.
5 ist ein Blockdiagramm, welches allgemein den Prozeß 600 darstellt, der angewandt wird, um chirurgische Nadeln verschiedener Abmessungen vor dem automatischen Verbinden der derselben mit dem Nahtmaterial durch Stauchen sowie vor deren Verpackung zu vereinzeln und zu fördern.
6 zeigt eine Nadel, die für das Stauchen zu vereinzeln und zu positionieren ist, im verpackten Zustand. Jede Packung 47 umfaßt eine Ablageschale 45 und eine Ablageschalen-Hülle 46 und enthält eine chirurgische Nadel 39 mit einem Nahtmaterial-Aufnahmeende bzw. einer Öffnung 43, wo das Nahtmaterial 42 durch Stauchen befestigt wird.
Während die automatische Nadel-Vereinzelungs- und -Überführungsstation 50 der Vereinzelung der Nadeln dient, die von einem Schüttungs-Arbeitsgang her kommen, stellt sie auch ein Verfahren und eine Einrichtung bereit, um die Nadel während der Aufnahme durch einen Präzisions-Mehrachsgreifer, der die Nadel ergreift und sie während des Einsetzens an der Präzisions-Positionierungsstation 100 hält, automatisch präzise zu positionieren. Dies geschieht deshalb, weil bei den späteren Stufen der Station eine hohe Präzision unerläßlich ist, sonst kann das Nahtmaterial während des nachfolgenden Stauch-Vorganges nicht automatisch in den Nadelschaft eingesetzt werden.
In 5 ist der automatische Nadelsortier-Prozeß 600 allgemein dargestellt. Zuerst werden die Nadeln bei Schritt 602 in einen Schwingförderer gegeben, bei Schritt 604 zu einer Einzelausgabe vereinzelt und bei Schritt 606 einzeln auf einen durchsichtigen Schrittschalt-Förderer ausgegeben. Der durchsichtige Schrittschalt-Förderer ermöglicht bei Schritt 608 die Abbildung der Nadeln 39, wobei die Abbildungen in Digitaldaten umgewandelt und bei Schritt 610 durch ein Bilderfassungs-Spurverfolgungs-System, welches Teil eines Computersteuerungs-Systems ist, bezüglich Orientierung und Position bewertet. Nach der Bestimmung von Position und Orientierung werden die Nadeln bei Schritt 612 aufgegriffen und bei Schritt 614 durch die Roboter-Vorrichtung auf einen Präzisions-Förderer überführt. Beim letzten Schritt werden die Nadeln bei Schritt 616 vorpositioniert und dann präzise positioniert, während sie zu einer Mehrachs-Schrittsschalt-Einrichtung zur Förderung zur nachfolgenden Stauch-Bearbeitungsstation überführt werden.
Die bevorzugte Ausführungsform der Nadel-Sortier- und -Überführungsstation 50 ist in Draufsicht in der 7(a) sowie in Seitenansicht in 7(b) dargestellt. Wie dort dargestellt, werden die Nadeln 39 als Schüttung zu jedem der beiden Schwingförderer oder Fülltrichter 52a und 52b angeliefert, wo sie durch die Schwingförderer zu einer Einzelausgabe von Nadeln vereinzelt und mit Unterbrechungen den Linear-Gleitausgabe-Baugruppen 53a und 53b zugeführt werden und schließlich einzeln auf einem der beiden durchsichtigen Förderer 102 und 104 abgelegt werden. Die beiden durchsichtigen Förderer 102 und 104 befördern die vereinzelten und abgelegten Nadeln 39 in Richtung des Pfeiles A in 7(a), wobei deren Position und Orientierung durch ein entfernt angeordnetes Bilderfassungs-Spurverfolgungs-System bewertet wird, was im Detail im Zusammenhang mit 7(b) besprochen werden wird.
Das Spurverfolgungs-System bewertet die Position und die Orientierung einer jeden verfügbaren Nadel, während diese auf den durchsichtigen Förderern 102 und 104 über beleuchtete (Hintergrundbeleuchtung) Plattformen 54a und 54b vorwärts bewegt werden, und es bewertet auch die Position und die Orientierung einer jeden verfügbaren Nadel, nachdem diese auf den durchsichtigen Förderern 102 und 104 über beleuchtete (Hintergrundbeleuchtung) Plattformen 54a und 54b vorwärts bewegt wurden.
Die von dem Bilderfassungs-Spurverfolgungs-System erhaltenen Orientierungs- und Positions-Informationen werden verarbeitet und in Koordinaten umgewandelt, die für die beiden Roboter-Baugruppen 55a und 55b verwendbar sind, um den jeweiligen Roboter-Greifer 108 anzuweisen, die identifizierten Nadeln von einem der durchsichtigen Förderer aufzunehmen und in einzelne Klemmwannen 56 zu überführen, die auf einem Präzisions-Förderer 106 angeordnet sind, der, wie in 7(a) dargestellt, in der gleichen Richtung schrittweise weitergeschaltet wird, wie die durchsichtigen Förderer.
Der Steuersystemcomputer gibt einem Roboter-Greifer, beispielsweise dem Greifer 108a der Roboter-Baugruppe 55a den Befehl, in einem Rastzyklus, d. h., wenn der jeweilige Förderer pausiert, eine spurverfolgte Nadel von einem der beiden Förderer 102 oder 104 aufzunehmen. Wenn die vereinzelten Nadel 39 derart orientiert sind, daß wegen ihres begrenzten Bewegungsbereiches keiner der Roboter-Greifer 108a und 108b in der Lage ist, sie aufzugreifen bzw. auf dem Präzisions-Förderer 106 zu plazieren, dann wird ein Rückführungsvorgang durchgeführt, welcher sicherstellt, daß es keine Ableitung von Nadeln 39 gibt, die der Präzisions-Förderer 106 der automatischen Hochgeschwindigkeits-Stauch-Bearbeitungsstation 200 zuleiten soll, welche bis zu 80 Stauchvorgänge pro Minute ausführen kann.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Takt der beiden Förderer 102 und 104 identisch, wobei jedoch die Rastperioden außerhalb der Phase liegen. Wegen des Phasentaktes identifiziert das Bilderfassungs-Spurverfolgungs-System die Nadeln auf einem Schrittschaft-Förderer, beispielsweise 102, während der Roboter die Nadeln vom anderen Schrittschaft-Förderer 104 aufnimmt und jede Nadel in einer einzelnen Klemmwanne 56 auf dem Präzisions-Förderer 106 plaziert. In entsprechender Weise identifiziert das Bilderfassungs-Spurverfolgungs-System Nadeln auf dem anderen Schrittschalt-Förderer 104, während der Roboter Nadeln vom Schrittschalt-Förderer 102 aufgreift.
Der erste Schritt des automatischen Nadel-Vereinzelungs- und -Überführungsprozesses 600 umfaßt das Eingeben einer vorgegebenen Menge von Nadeln 39 von einer Beschickungsvorrichtung, wie beispielsweise einem Schwingförderer oder Fülltrichter 52a und 52b, welche die ersten Bestandteile der Nadel-Vereinzelungsstation 50 sind.
Dieser erste Schritt bei der Vereinzelung der Nadeln für die automatische Stauch- und Wickel-Station 200 führt zur Vereinzelung der einzelnen Nadeln aus den als Schüttung zugeführten Nadeln für die Einführung in das Bilderfassungs-Inspektions-System.
Die Verbesserung der automatischen Nadel-Vereinzelungs- und Überführungs-Station gegenüber früheren Maschinengenerationen umfaßt eine verbesserte Schwingförderer-Baugruppe, welche die Nadeln zu einer Einzelausgabe vereinzelt sowie einen Linear-Ausgabe-Gleitmechanismus, welcher für die taktmäßige und positionierte Plazierung der einzelnen Nadeln auf dem durchsichtigen Schrittschalt-Förderer sorgt.
Wie in 7(a) dargestellt, existiert ein Paar Schwingförderer 52a und 52b. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Fülltrichter 52a und 52b mit einer Vereinzelungsrinne versehen, um die Nadeln zu einer Einzelausgabe zu vereinzeln, wie es mit mehr Einzelheiten in 8(d) dargestellt ist. Ein Paar Linear-Gleitausgabe-Mechanismen 53a und 53b ist ebenfalls vorgesehen, um die einzelnen Nadeln von den Schwingförderern 52a und 52b zu den durchsichtigen Förderern 102 und 104 zu transportieren und dabei auszurichten, damit sie vom Inspektionssystem abgebildet werden können.
Die Funktion des verbesserten Beschickungsmechanismus, der einen Schwingförderer und einen Linear-Gleitausgabe-Mechanismus aufweist, besteht darin, einzelne Nadeln im Abstand voneinander auf dem durchsichtigen Förderer 102 oder 104 abzulegen, damit sie von dem Bilderfassungs-System für die nachfolgende Handhabung durch die Roboter-Baugruppen 55a und 55b abgebildet werden können.
Die beiden getrennten Nadel-Beschickungsmechanismen sind in 7(a) dargestellt, wie sie zwei getrennte durchsichtige Schrittschaft-Förderer beschicken. In den 8(a) bis 8(c) sind die Linear-Gleitmechanismen 53a und 53b mit mehr Einzelheiten dargestellt, und auch der Schwingförderer ist in 8(d) detailliert dargestellt. Teile, die bei den beiden getrennten Zufuhrmechanismen im wesentlichen identisch sind, sind mit den gleichen Bezugszahlen, jeweils mit angehängtem (a) oder (b) bezeichnet, je nachdem welchem Zufuhrmechanismus sie zugeordnet sind. Wenn ein Teil ohne eine solche Anhängung bezeichnet ist, versteht es sich, daß in der Beschreibung beide Nadel-Zufuhrmechanismen gemeint sind.
Wie in 8(d) dargestellt, nimmt eine Schwingförderer-Baugruppe in einem zentralen Bodenbereich 57 eine Vielzahl von Nadeln als Schüttung auf. Der Schwingförderer ist eine von der Fa. FMC Corp. hergestellte Beschickungsvorrichtung mit abgewandelten schwingenden Teilen, welche 60 bis 100 Teile pro Minute liefert. Der Fülltrichter ist aus rostfreiem Chirurgie-Stahl mit Polyurethan-Auskleidung einschließlich aller Gleitflächen der Rinnen-Baugruppe hergestellt, um Beschädigungen der Nadelspitzen zu vermeiden. Die Rinnen-Baugruppe 58 ist eine stetige Spiralrinne, welche am Punkt 58a am Boden des Fülltrichters beginnt und am Linear-Ausgabepunkt 58b endet. Die Spur weist über ihre ganze Länge eine vertikale Rippe 58c auf, welche die Nadel während des Schwingungstransportes hält, wie es durch die Nadel 39 an der Position C dargestellt ist. Die Nadeln werden vom Boden 57 an der Position A durch Impulsschwingungen bis zum Ausgabepunkt 58b transportiert, wobei die Schwingeinheit 59 durch eine Steuereinrichtung gesteuert wird. Die von der Einheit 59 gelieferten Schwingungen sind sowohl vertikal als auch horizontal und derart getaktet, daß sich maximale Geschwindigkeit für die Nadeln 39 ergibt. Das Rinnenelement 58 beginnt am Boden der Einheit 57 und windet sich aufwärts zur Oberseite des Schwingförderers, wobei der vertikale Teil 58c für ein Paar vertikaler Sperren 61 und 62 unterbrochen ist, welche sich überlappende oder miteinander verwirrte Nadeln in den Schwingtrichter 52 zurückführen. Eine zweite Spur und eine zweite Sperre 62 werden benutzt, um einander überlappende Nadeln, die durch die erste Sperre 61 durchgekommen waren, mit minimaler Beschädigung der Spitzen der Nadeln auf den Boden des Fülltrichters 57 zurückzuführen. Jeder der vertikalen Sperren 61 und 62 weist einstellbare Anschlagschrauben 61a und 61b sowie 62a und 62b auf, welche zur präzisen Einstellung der Sperren 61 und 62 für unterschiedliche Nadelgrößen vorgesehen sind. Rändelschrauben 61c und 61d sowie 62c und 62d dienen der Grobeinstellung der Tore, während die Anschlagschrauben 61a und 61b sowie 62a und 62b zu deren Feineinstellung dienen.
Wie schon früher festgestellt wurde, sind die gesamte Laufbahn 58 und der Einfülltrichter 52 mit Polyurethan beschichtet, um jegliche Schädigung der Nadelspitzen zu minimieren. Die Polyurethan-Beschichtung auf dem Fülltricher aus rostfreiem Stahl und eine Silikon-Beschichtung auf den Nadeln neigen während des Betriebes der Vorrichtung zu einer statischen Aufladung, welche die Bewegung der Nadeln entlang der Förderrinne 58 ernsthaft behindern kann. Dieser statischen Aufladung kann auf zweierlei Weise begegnet werden. Zum ersten, indem ein Strom ionisierter Luft über die Förderrinne geleitet wird und zum zweiten, indem die Polyurethan-Förderrinne 58 mit einem handelsüblichen Teflon-Schmierungs-Spray beschichtet wird. Es wurde gefunden, daß die Anwendung des Teflon-Schmierungs-Sprays für etwa 500.000 Nadeln wirksam bleibt.
Die pulsierende Schwingung der Schwingungseinheit 59 ergibt einen Einzelausgabe-Strom orientierter Nadeln auf der Förderrinne 58, wie es an den Positionen A und C durch Nadeln 39 angedeutet ist. Wenn sie das Ende der Förderrinne 58b erreichen, werden sie zuerst durch einen optischen Sensor 63 festgestellt, welcher durch die Reflexion der Nadel auf der Förderrinne 58 aktiviert wird. Wenn die Nadel bei 58b von der Förderrinne gefallen ist, dann wird durch einen zweiten optischen Detektor 64 ein zweites Detektorsignal erzeugt. Die elektrischen Signale der optischen Detektoren 63 und 64 werden der Steuereinrichtung 60 zugeführt, wo sie zur Steuerung des Schwingungserzeugers 59 benutzt werden, was später mit mehr Einzelheiten beschrieben werden wird.
Die beiden Schwingförderer 52a und 52b bewirken eine serielle Einzelausgabe von Nadeln, von denen immer nur eine an die Nadel-Beschickungsstationen 53a und 53b abgegeben wird, welche unter Bezugnahme auf die 8(a) bis 8(c) ausführlicher dargestellt und beschrieben werden.
Wie in 8(c) dargestellt, weisen die Nadel-Beschickungsstationen eine erste Linear-Gleitvorrichtung 53a und eine zweite Linear-Gleitvorrichtung 53b auf, welche durch die letztgenannten, zwischen zwei in 8(c) dargestellten Positionen hin- und herbewegt werden. In einer ersten Position wird, wie durch die Linear-Ausgabe-Gleitvorrichung 53b dargestellt, eine erste Nadeltasche 65 unter dem Fallpunkt 58b der Förderrinne 58, die von den Schwingförderern 52a und 52b weg führt, positioniert. Nachdem die Sensoreinrichtung 64 eine vom Ende der Förderrinne 58 herabfallende Nadel festgestellt hat, wird die Linear-Gleitvorrichtung in ihre zweite Position bewegt, welche durch die Gleitvorrichtung 53a in 8(c) illustriert wird. In dieser Position wird nun die zweite Nadelschale 66a unter dem Ende der Förderrinne 58b positioniert, die an der Schwingförderer-Baugruppe 52a ausgebildet ist. Die Impuls-Schwingungs-Einheit 59 wird dann ange schaltet, bis durch den optischen Sensor 64 festgestellt wird, daß eine zweite Nadel in die Nadeltasche 66a fällt.
Die Nadeltaschen 65 und 66 sind in einem Paar Schwenkblöcke 67 und 68 ausgebildet, welche auf den Gleitmechanismen 53a und 53b schwenkbar angebracht sind. Wie in 8(c) dargestellt, schwenkt das Blockelement 67a um Stifte 69, 70, während das Blockelement 68 um Stifte 71 und 72 schwenkt.
Die Schwenkbewegung ist in 8(b) dargestellt, wo die Blockelemente 67 und 68 um die Schwenkpunkte 69 und 71 in die mit 67e und 68e bezeichnete Position schwenken. Wenn die Blockelemente 67 und 68 schwenken, werden die Nadeltaschen geöffnet, wie es in 8(e) dargestellt ist, um die Nadel 39 auf dem durchsichtigen Schrittschalt-Förderer 102 abzulegen. Ein Luft-Gleitmechanismus 73 und Führungsschienen 74 und 75, welche die Hin- und Herbewegung der Gleitmechanismen 53a und 53b ermöglichen, sind im Schnitt gleichfalls in 8(b) dargestellt.
Bezugnehmend auf 8(c) werden die Blockelemente 67 und 68 mittels eines zweiten Paares von Luft-Gleitvorrichtungen 76a und 76b geschwenkt, wobei letztere an einer vertikalen Platte 77 befestigt sind, welche mittels eines Haltekörpers 78 über den durchsichtigen Förderern 102 und 104 aufgehängt ist. Jeder der Blöcke 67 und 68 ist auch mit Rollen 79 und 80 versehen, welche in eine rechteckige Förderrinne 81 eingreifen, wenn der Linear-Gleitmechanismus in seine vordere Position bewegt wird, wie durch die Gleitvorrichtung 53a in 8(c) dargestellt ist. Wenn die Rollen 79b und 80b in der rechteckigen Förderrinne 81b aufgenommen werden, wird die Luft-Gleitvorrichtung 76b betätigt, um die rechteckige Förderrinne 81b vertikal anzuheben. Da die Blockelemente 67 und 68 um die Stifte 69 und 71 an der Innenseite der Blöcke schwenkbar montiert sind, verursacht eine auf die Rollen 79 und 80 an der Außenseite der Blöcke übertragene Hubbewegung eine Schwenkbewegung um die Stifte 69 und 71, wenn die Rollen 79 und 80 in der rechteckigen Förderrinne 81 zusammenkommen. Nachdem die Nadeln auf dem durchsichtigen Förderer 102 abgelegt worden sind, wird die Luft-Gleitvorrichtung 76 abgesenkt, wodurch die Blockelemente 67 und 68 zur in der 8(c) dargestellten Position zurückkehren.
Im Arbeitsablauf schaltet die Einrichtung 60 den Schwingmotor 59 ein, so daß der Fülltrichter pulsierend in Schwingungen versetzt wird, wobei die Amplitude der Impulse durch einen Stellwiderstand gesteuert wird. Die Einstellung der einstellbaren Amplitude hängt von, den Abmessungen und der Menge der Nadeln ab, welche entlang der Förderrinne 58 transportiert werden. Die Nadeln werden dann zu einer Einzelausgabe entlang der ganzen Länge der Führungsrinne 58 vom Boden des Schwingtrichters 57 bis zum Abgabepunkt 58 vereinzelt. Wenn der optische Sensor 63 die Anwesenheit einer Nadel am Ende der Förderrinne feststellt, wird der Schwingungsmotor 59 gestoppt, bis die hin- und hergehende Gleitvorrichtung 58 zu ihrer hintersten Position zurückgekehrt ist, wie es durch die Gleitvorrichtung 53b in 8(c) dargestellt ist. Nachdem sich die Linear-Gleitvorrichtung 53b in ihrer Position befindet, schaltet die Steuereinrichtung 60 den Motor 59 ein, und die Nadel wird durch Schwingungen von der Förderrinne 58 in die Nadeltasche 65b bewegt. Wenn die Nadel von der Förderrinne in die Tasche fällt, wird ihre Anwesenheit von dem optischen Sensor 64 festgestellt. Die Steuerschaltung 60 hält den Motor in Schwingungen, bis eine andere Nadel von dem Sensor 63 in der Spur 58 festgestellt wird. Nach der Aufnahme einer Nadel wird die Linear-Gleitvorrichtung 53b in die Vorwärts-Position vorgeschoben, wie es durch die Gleitvorrichtung 53 in 8(c) dargestellt ist. Falls durch den optischen Detektor 63 eine zweite Nadel festgestellt wird, bevor das Gleitelement 53b seine vordere Position erreicht hat, wird der Antriebsmotor 59 gestoppt, bis sich das Gleitelement 53b in einer Position befindet, um eine zweite Nadel aufzunehmen. Es gibt daher zwei Steuerungssituationen zur Ablage einer Nadel in einer zweiten Tasche 66b. Wenn eine Nadel am Sensor 63 festge stellt wurde, dann wird der Schwingungsmotor 59 erneut eingeschaltet, um die Nadel durch Schwingungen vom Ende der Spur 58 in die Nadeltasche 66b zu bewegen. Wenn vom optischen Sensor 63 keine Nadel festgestellt wurde, dann hält die Steuereinrichtung den Schwingungserzeuger 59 im Anschluß auf das erste Herabfallen im Betriebszustand, und der Schwingungserzeuger läuft weiter, bis der Sensor 64 eine herabfallende Nadel feststellt. Nach jedem Herabfallen hält die Steuereinrichtung 60 den Schwingungsmotor 59 am Laufen, bis vom optischen Sensor 63 eine Nadel festgestellt wird. Nachdem beide Nadeltaschen 65b und 66b eine einzelne Nadel erhalten haben, wird die Luft-Gleitvorrichtung 76 betätigt, um die Nadelschalen zu öffnen und die darin befindlichen Nadeln vereinzelt und im Abstand voneinander auf dem durchsichtigen Förderer 102 abzulegen, so daß sie durch das optische System abgebildet und durch das Roboter-Spurverfolgungssystem weiter gehandhabt werden können.
Es versteht sich, daß beim vereinzelten Ablegen der Nadeln 39 mit Abstand voneinander auf dem durchsichtigen Förderer 102 und 104 dieselben weiterhin zufällig positioniert und dieselben nicht orientiert sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist jeder durchsichtige Förderer 102 und 104 ein Endlosband-Förderer, der mit einer Geschwindigkeit von 101,6 mm pro Sekunde (4 Zoll pro Sekunde) angetrieben wird und parallel zu einem Präzisions-Förderer 106 verläuft, wie es in 7(a) dargestellt ist.
Wie oben beschrieben und in 7(a) dargestellt, umfaßt die Roboter-Baugruppe zwei Roboter 55a und 55b, die stromabwärts von der jeweiligen Nadel-Vereinzelungs-Baugruppe 53a und 53b und in der Nähe der beiden Präzisions-Förderer und der beiden durchsichtigen Förderer gelegen sind. Bei der hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ist jede Roboter-Baugruppe 55a und 55b ein Roboter 604-S, der in der Lage ist, die Überführung der Nadeln mit einer Geschwindigkeit von etwa 40 Überführungen pro Minute durchzu führen und durch jeweils eine entsprechende Steuerung CC gesteuert wird. Jeder Roboter ist ein Vier-Achsen-SCARA (Selektiv nachgiebiger Baugruppen-Roboter-Arm) mit vier Gelenken: Gelenk 1 ist das Schultergelenk mit einem Drehbewegungsbereich von ±100°, Gelenk 2 ist das Ellbogengelenk mit einem Drehbewegungsbereich von ±140°, Gelenk 3 ermöglicht eine Auf- und Ab-Translationsbewegung einer Roboter-Pinole von bis zu 150 mm und Gelenk 4 ist das Handgelenk mit einem Drehbewegungsbereich der Pinole von ±360°. An der Pinole der jeweiligen Roboter-Baugruppe 55a und 55b sind Roboter-Greifer 108a und 108b angebracht und derart eingerichtet, daß ein von einem Pneumatikzylinder (nicht dargestellt) gelieferter Druck eine Greifwirkung auslöst.
Nunmehr bezugnehmend auf 7(b) ist ein Präzisions-Förderer 106 dargestellt, welcher von einer Antriebsmotor-Baugruppe 110 mit einer Geschwindigkeit angetrieben wird, welche ausreicht, eine orientierte chirurgische Nadel pro Sekunde weiterzuschalten und zur automatischen Stauch-Maschine 200 zu überführen. Eine entsprechende Antriebsmotor-Baugruppe 112 ist vorgesehen, um die Schrittschalt-Förderer 102 und 105 anzutreiben. Wie hier weiter unten im Detail erläutert werden wird, ist jede Antriebsmotor-Baugruppe 110 und 112 mit dem Steuersystem 114 verbunden und wird von diesem gesteuert, um die Schrittschaltbewegung zu unterbrechen und das Aufgreifen der Nadel von dem Schrittschalt-Förderer sowie deren Überführung zum Präzisions-Förderer zu ermöglichen.
9 illustriert den Präzisions-Förderer 106 sowie die Vielzahl der Klemmwannen 56, die auf jenen zur Erfassung der jeweiligen einzelnen chirurgischen Nadel 39 angeordnet sind, im Detail. Hier ist anzumerken, daß der Präzisions-Förderer 106 ebenfalls periodisch in einer gewünschten Zyklus-Geschwindigkeit Pausen einlegt, um die Überführung der Nadeln 39 von den Robotern 55a und 55b nach dort zu ermöglichen. Der Präzisions-Förderer nimmt Nadeln 39 in einer Grob-Positionierung von den Roboter-Baugruppen 55a und 55b in den Wannen 56 auf, wie es nachfolgend mit mehr Einzelheiten im Zusammenhang der 11(a) bis 11(c) und 12 beschrieben werden wird. Wenn die Nadeln in den Wannen 56 aufgenommen werden, sind sie nach Spitze und Schaftende orientiert, aber sie sind nicht bezüglich der Krümmungsrichtung der Nadeln orientiert. Wie weiter im Zusammenhang mit der 13 beschrieben wird, ist ein Nadel-Pflugmechanismus 156 vorgesehen, um die Nadeln nach ihrer Krümmung auszurichten. Es ist auch ein Nadel-Vorpositionierer 164 vorgesehen, um eine Vorpositionierung des Schaftendes einer jede zu Nadel zu erreichen, was nachfolgend in bezug auf die 14(a) und 14(b) beschrieben werden wird. Durch den beweglichen Anschlag-Mechanismus 120 werden die Nadeln endgültig präzise positioniert, wie es mit mehr Einzelheiten in den 15(a) und 15(b) dargestellt ist. Die einzelnen Nadeln werden dann durch einen Mehrachsgreifer 184 entnommen und zum Verbinden mit dem Nahtmaterial mittels Stauchen gehalten, was im einzelnen in der 18 beschrieben ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform enthält das Steuersystem 114 eine programmierbare Logiksteuerung (PLC) die in digitaler Verbindung mit den Roboter-Steuerungen und mit den Systemkomponenten des Bilderfassungs-Spurverfolgungs-Systems steht, um das Beschickungssystem zu steuern.
Wie in 7(b) dargestellt, umfaßt das Bilderfassungs-Spurverfolgungssystem eine Kamera-Baugruppe 124 mit zwei Videokameras 126 und 128, von denen je eine über der jeweiligen ausgeleuchteten Plattform 130a und 130b für ihren jeweiligen Schrittschaltförderer 102 oder 104 angeordnet ist. Wie weiter unten im Detail erläutert werden wird, werden die von jeder Kamera 126 und 128 erhaltenen Video-Abbildungen der Nadeln in Bildpunkte zerlegt oder in geeigneter Weise digitalisiert und über ein geeignetes Übertragungsmedium, wie die in 7(b) dargestellten Kommunikationsleitungen 132a und 132b zum entfernt angeordneten Steuersystemcomputer 114 geleitet, wo Bilderfassungs-Steuerungs-Rechenprozesse die Video-Abbildungen verarbeiten und jedem Roboter 55a und 55b über eine Kommunikationsleitung 134 Daten zuführen. Vorzugsweise sind die Förderer 102 und 104 durchsichtig und in den entsprechenden Abschnitten 130a und 130b hintergrundbeleuchtet, so daß die darüber angeordnete Kamera eine scharfe Videoabbildung zur weiteren Verarbeitung erhält.
Es versteht sich, daß aus Gründen der Beschreibung in 7(b) nur zwei Videokameras 126 und 128, welche zwei ausgeleuchteten Plattformen 130a und 130b entsprechen, dargestellt sind. Die automatische Nadel-Vereinzelungs- und -Überführungsstation weist jedoch einen zweiten Satz Videokameras (nicht dargestellt) auf, welche den ausgeleuchteten Plattformen 54a und 54b für den Förderer 104 entsprechen, so daß, wie oben erwähnt, binäre Abbildungen der Nadeln auf dem Förderer 104 erhalten werden können, während die Roboter Nadeln von dem Förderer 102 ergreifen und plazieren. Die in dieses System hinein konstruierte Redundanz stellt sicher, daß es keinen zeitweiligen Mangel an Nadeln gibt, welche der Stauch-Station 200 zugeleitet werden und ein maximaler Durchsatz orientierter Nadeln zur Eingabe in die Stauch-Station erreicht wird.
Für den Fall, daß die Roboter-Technik weiter verbessert wird und daß mittels Roboter-Baugruppen größere Bewegungs-Freiheitsgrade mit höherer Geschwindigkeit realisiert werden können, ist kein zweiter Kamerasatz und keine zweite Roboter-Baugruppe mehr erforderlich. Weiterhin kann eine Roboter-Baugruppe mit ausreichender Geschwindigkeit und Präzision die willkürlich abgelegten Nadeln von einem bewegten Förderer aufgreifen und in orientierter Stellung direkt in der Stauch-Station plazieren.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist jede Kamera 126 und 128 etwa einen Meter über dem hintergrundbeleuchteten Schrittschalt-Förderer 102 und 104 angeordnet, und es wird ein elektrisch gesteuertes Teleobjektiv mit einem Brennwei tenbereich von 10 mm bis 140 mm verwendet, das mittels geeigneter Adapter ausgewechselt werden kann. Es werden geeignete Objektivsteuerungen angewandt, um Belichtung, Blende, Brennpunkt und Bildfeld eines jeden Objektivs einzustellen, wobei diese über eine RS-232-Verbindung an die Steuerung angeschlossen sind.
Ein weiteres Bauteil des Steuersystems für die Nadel-Sortier- und -Beschickungs-Vorrichtung weist einen Überwachungs-Steuerungs- und Datenzugriffs-Knoten (nachfolgend als SCADA-Knoten bezeichnet) auf, welcher benutzt wird, um das Beschickungssystem zu überwachen und zu führen. Diese Knotenschnittstelle verbindet jede der Steuerungen über diskrete RS-232-Verbindungen, welches Verbindungen sind, die zum Herunterladen von Dateninformationen, wie beispielsweise Nadel-Parameter, Fehlermeldungen und Zustandsmeldungen während der Betriebszeit, an die Steuerungen dienen. Der SCADA-Knoten kann einen Personalcomputer oder eine andere geeignete Einrichtung umfassen, welche mit der handelsüblichen Software laufen. Während eines Nadel-Änderungs-Vorganges wird eine serielle Kommunikation genutzt, um das Beschickungssystem über die Art und Größe der zu bearbeitenden Nadeln zu informieren. Nachdem ein Bediener die Nadelparametereingegeben und die Nadeländerung ausgelöst hat, überträgt die Software die Informationen zur (zu den) Roboter-Steuerung(en).
Das Roboter- und Bilderfassungs-Steuersystem 114 der automatischen Nadel-Vereinzelungs- und -Überführungsstation 50 umfaßt zwei einzelne Computerprogramme, von denen jedes einem bestimmten, durch das Nadel-Sortier- und -Beschickungssystem 600 und gesteuert von der PLC 718 durchzuführenden Rechenprozeß zugeordnet ist. Wie in 10 dargestellt, führt die Softwarearchitektur zur Steuerung der Nadel-Sortiervorrichtung der automatischen Nadel-Vereinzelungs- und -Überführungsstation acht Haupt-Rechenprozesse durch: einen Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß 702, einen Bilderfassungs-Steuerungs- Rechenprozeß 704, einen Förderer-Schrittschalt-Steuerungs-Rechenprozeß 706, einen SCADA-Knoten-Schnittstellen-Rechenprozeß 708, einen Steuerpult-Rechenprozeß 710, einen Rechenprozeß-Manager 712, einen Förderer-Initialisierungs-Rechenprozeß 714 und einen Objektiv-Steuerungs-Rechenprozeß 716. Von diesen acht oben erwähnten Rechenprozessen sind die ersten sechs, wie nachfolgend erläutert werden wird, im stabilen Betriebszustand aktiv. Die 10 zeigt zusätzlich noch den Datenfluß zwischen den verschiedenen Rechenprozessen sowie die Signale zur Auslösung der Rechenprozesse. Es versteht sich, daß die bei der bevorzugten Ausführungsform verwendete Softwaresprache die V/V+-Sprache von Adept ist, welche in einer Multitask-Umgebung sowohl die Bilderfassungs-Steuerung als auch die Roboter-Steuerung unterstützt. Jeder dieser Rechenprozesse wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 10 allgemein beschrieben.
Für den Fachmann ist es selbstverständlich, daß für die ordnungsgemäße Funktion aller Roboter-Baugruppen, Steuerungen sowie des Kamera-Bilderfassungs-Spurverfolgungs-Systems eine sorgfältige Kalibrierung und Konfiguration erforderlich ist. Beispielsweise erfordert jede Roboter-Baugruppe, daß die Gelenk-Positionen eingestellt und die Gelenkbewegungsgrenzen konfiguriert werden, um sicherzustellen, daß mechanische Schäden der Roboter vermieden werden. Weiterhin ist eine Roboter-zu-Roboter-Kalibrierung erforderlich, so daß das Bilderfassungssystem die Positions-Koordinaten der Nadel genau berechnen kann, so daß der Roboter sich zur Aufgreif-Position bewegen kann. Dieser Vorgang ergibt eine Translationsmatrix zwischen dem Kamera-Bildfeld und der jeweiligen Roboter-Grundposition.
Die PLC 718 ist für die Anfangseinschaltung der Roboter-Steuerungen sowie der Roboter verantwortlich. Ein Roboter-Kalibrierungsvorgang kann nach dem Einschalten der Stromversorgung ausgelöst werden, um die Robotergelenke zu den be kannten Grundstellungen zu führen und die Digital-Codierer zu synchronisieren (nicht dargestellt).
Der Vorgang des Startens der PLC 718, der Roboter-Steuerungen sowie der Förderer 102, 104 und 106 ist zeitkritsch. Aus Sicht der Roboter-Steuerung: Wenn ein Signal ROBOTER-FREIGABE 720 infolge der PLC 718 ansteigt, beginnt ein normaler Zyklus durch Ausführung des Roboter-Steuerungs-Rechenprozesses 702, des Bilderfassungs-Steuerungs-Rechenprozesses 704, des Förderer-Schrittschalt-Steuerungs-Rechenprozesses 706 und des Förderer-Initialisierungs-Rechenprozesses 714, welcher die Bewegung des Förderers 102 auslöst, bis zu etwa 2 Sekunden wartet und dann die Bewegung des zweiten Förderers 104 auslöst, was nachfolgend noch im Detail beschrieben werden wird. Die PLC läßt zugleich auch das ROBOTER-FREIGABE-Signal des anderen Roboters ansteigen. Bei diesem Szenario integriert die PLC 718 auch den Start der Schüttungs-Beschickungs-Vorrichtung, der Schrittschalt-Förderer und der Stauchmaschine, indem das ROBOTER-FREIGABE-Signal 720 angehoben wird. Wie weiter unten mit mehr Einzelheiten erläutert werden wird, hält die Roboter-Steuerung ihren Standardablauf an, wenn das ROBOTER-FREIGABE-Signal auf den niedrigen Pegel übergeht. Die Steuerung reagiert dann auf Anforderungen vom SCADA-Knoten.
Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß
Jeder Steuerung für jede Roboter-Baugruppe 55a und 55b ist ein einziger Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß zugeordnet, obwohl in 10 nur einziger als Element 702 bezeichnet ist. Die Steuersystem-Software für den Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß 702 managt die jeweilige Roboter-Baugruppe 55a oder 55b als ein Betriebsmittel, liest den Zuerst-Ein-Zuerst-Aus-(FIFO-)Pufferspeicher 722 bezüglich identifizierter Nadel-Positionen, welche vom Bilderfassungs-Steuerungs-Rechenprozeß 704 erzeugt und eingegeben werden, nimmt Verbindung mit der programmierbaren Logik-Steuerung PLC 718 des Steuersystems 114 für die Nadel-Plazierung auf und löst die Schrittschaltbewegung der Förderbänder 102 und 104 aus.
Im stabilen Betriebszustand arbeitet der Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß 702 für jede Roboter-Baugruppe 55a (55b) wie folgt:
Zuerst fragt die jeweilige Roboter-Steuerung ständig ihren Eingabe-FIFO 722 über die Datenleitung 724 ab, um Positionskoordinaten-Daten für identifizierte Nadel-Positionen auf dem jeweiligen durchsichtigen Förderer 102 oder 104 zu erhalten. Die Daten für die Nadel-Positionen werden dem FIFO-Puffer von dem Bilderfassung-Steuerungs-Rechenprozeß 704 über entsprechende Datenleitungen 726 bereitgestellt, wie es weiter unten mit mehr Details erläutert werden wird. Wenn eine akzeptable (erkennbare) Nadelposition in den FIFO-Pufferspeicher 722 gelangt, entnimmt die Roboter-Steuerung die Nadelposition aus dem Pufferspeicher und führt den Roboter-Greiferarm 108a (108b) zu dieser Position auf dem Förderband. Als nächstes signalisiert der Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß 702 dem Roboter-Greiferarm 108a (108b) sich für jede erkannte Nadel um deren Schaftabschnitt 41 zu schließen und sie vom Förderer zu entfernen und an eine Position in der Nähe des Präzisions-Förderers 106 zu bringen. Der Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß erzeugt dann, wie angegeben, ein Signal 728 NADEL IM GREIFER an die PLC und wartet auf die Antwort von der PLC 718. Wenn die PLC, wie in 12 dargestellt, ein vom Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß erzeugtes Signal 728 NADEL IM GREIFER empfängt, wird die PLC 718 ein Signal 730 SICHER ZUM PLATZ zum Empfang durch jeden der Roboter 55a und 55b erzeugen. Der Zweck des Signals 730 SICHER ZUM PLATZ ist es, die jeweilige Roboter-Baugruppe 55a und 55b zu informieren, daß eine Nadel in einer Präzisions-Förderwanne 56 des Förderers 106 plaziert werden kann. Als eine Reaktion auf den Empfang des Signals 730 SICHER ZUM PLATZ, wird der Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß 702 ein Signal 732 PRÄZISIONS-FÖRDERER NICHT WEITERSCHALTEN für den Empfang durch die PLC 718 erzeugen, unmittelbar bevor diese die Nadel auf dem Präzisions-Förderer 106 plaziert. Während dieses Signal auf hohem Pegel, beispielsweise im Zustand logisch ”1” bleibt, beginnen die Roboter 55a oder 55b, die Nadel in einer Wanne 56 des Präzisions-Förderers 106 zu plazieren. Dies führt dazu, daß die Klemmbacken 136 und 137 der Präzisions-Förderer-Klemmwanne 56 zurückgezogen werden, um die Plazierung der Nadel dazwischen zu ermöglichen, wie es unten erläutert werden wird. Wenn die Bewegung des Roboters zur Ruhe gekommen und eine Nadel plaziert ist, erzeugt der Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß 702 ein Signal 734 NADEL PLAZIEREN BEENDET für den Empfang durch die PLC 718, und die PLC 718 wird ein geeignetes Steuersignal 736 erzeugen, um die Klemmbacken der Präzisions-Förderer-Klemmwanne 56 freizugeben, damit sie sich an der Nadel anlegen. Bei der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Rastdauer des Signals 734 NADEL PLAZIEREN BEENDET etwa 48 ms bis 64 ms. Nach der Aktivierung dieses Signals hält die Roboter-Baugruppe 55a oder 55b die Nadel für die gleiche Zeit (48 ms bis 64 ms) an Ort und Stelle. Unmittelbar danach öffnet der Roboter seine Greifer und bewegt sich von der Klemmwanne 56 weg in seine Annäherungsposition. Schließlich wird das Signal 732 PRÄZISIONS-FÖRDERER NICHT WEITERSCHALTEN aufgehoben, was anzeigt, daß der Präzisions-Förderer 106 nun frei zum Weiterschalten ist, was er auf Befehl der PLC 178 auch tut.
Als Sicherheitsunterbrechung für die Auslösung der Förderer-Schrittschaltbewegung signalisiert der Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß 702 dem Förderer-Schrittschalt-Steuerungs-Rechenprozeß 706 mit einem entsprechenden inneren Signal 738 oder 739 LETZES AUFGREIFEN, daß die Roboter-Baugruppe 55a oder 55b die letzte Nadel von dem gerade laufenden Förderer aufgegriffen hat, wie es in 10 angegeben ist. Wenn die maximale Anzahl Nadeln, die für das momentane Bildfeld (nachfolgend als ”FOV” bezeichnet) der Kamera erwartet wird, nicht von dem momentanen Beschickungs-Förderband 102 (oder 104) aufgegriffen wird, fordert der Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß 702 den Förderer-Steuerungs-Rechenprozeß 706 über die Signale 741 oder 742 FÖRDERER 1 FRÜH WEITERSCHALTEN oder FÖRDERER 2 FRÜH WEITERSCHALTEN auf, das Förderband ”früh” weiterzuschalten, wie es in 12 dargestellt ist. Da alle Signale, welche die Bewegung der Förderer beeinflussen, über den Förderer-Steuerungs-Rechenprozeß 706 geleitet werden, wird dieser Rechenprozeß ein entsprechendes Signal 741' FÖRDERER 1 FRÜH WEITERSCHALTEN oder ein Signal 742' FÖRDERER 2 FRÜH WEITERSCHALTEN für den Empfang durch den anderen Roboter erzeugen. Wenn während des normalen Betriebes ein Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß entweder das Signal FÖRDERER 1 FRÜH WEITERSCHALTER oder FÖRDERER 2 FRÜH WEITERSCHALTEN empfängt, löscht er die Inhalte seines FIFO-Pufferspeichers 722 und fährt so fort, als hätte er die letzte Nadel vom Förderer aufgegriffen.
Die Steuerungs-Software muß auch die Schwankungsbreite der digitalen Ausgabe von 16 ms bis 32 ms in Betracht ziehen, die auf dem Zeitscheiben-Verfahren von V/V+ beruht. Dies beeinflußt in Verbindung mit dem Einstellen und dem Zurücksetzen des Signals 732 PRÄZISIONS-FÖRDERER NICHT WEITERSCHALTER die Berechnung der minimal für die Plazierung erforderlichen Zeit.
Der Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß 702 führt eine Fehlerbehebung für zwei Arten von Fehlern durch. Diese Fehler werden als Schrittschaltfehler sowie grobe Fehler klassifiziert. Wie bei allen anderen Rechenprozessen, veranlassen grobe Fehler den Rechenprozeß-Manager 712 zu einer entsprechenden Fehlerbehebung und stoppen den Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß unmittelbar. Ein Schrittschaltfehler tritt auf, wenn ein Roboter auf eine zu plazierende Nadel wartet, die in seinem Teil des FIFO zu plazieren ist, und beide Förderbänder haben nicht innerhalb der richtigen Zeit weitergeschaltet. Der Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß 702 behebt diese Art von Fehler, indem vom anderen Roboter über die Signale 741 oder 742 FÖRDE RER 1 FRÜH WEITERSCHALTEN bzw. FÖRDERER 2 FRÜH WEITERSCHALTEN gefordert wird, früh weiterzuschalten. Dies zwingt die beiden Bilderfassungs-/Roboter-Steuerungs-Systeme, die Inhalte ihrer momentanen FIFOs zu löschen und die Förderbänder weiterzuschalten.
Förderer-Schrittschalt-Steuerungs-Rechenprozeß
Der Förderer-Schrittschalt-Steuerungs-Rechenprozeß 706 löst das schrittweise Weiterschalten des jeweiligen durchsichtigen Schrittschalt-Förderers 102 und 104 aus, und der Rechenprozeß wird durch den Förderer-Initialisierungs-Rechenprozeß 714 ausgelöst. Alle Signale, welche die Bewegung der Förderer beeinflussen, werden durch den Förderer-Steuerungs-Rechenprozeß 706 geleitet.
Wie in 10 dargestellt, besteht der erste Schritt des Förderer-Schrittschalt-Steuerungs-Rechenprozesses 706 darin, zu prüfen, ob das Signal 738 oder 739 LETZTES AUFGREIFEN vorliegt, das vom Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß 702 intern erzeugt wird und anzeigt, daß das letzte Nadel-Aufgreifen vom jeweiligen durchsichtigen Beschickungs-Förderer 102 oder 104 durch einen der Roboter 55a und 55b beendet wurde. Als Alternative erwartet der Förderer-Schrittschalt-Steuerungs-Rechenprozeß 706 die Signale 744 oder 745 FÖRDERER 1 FRÜH WEITERSCHALTEN oder FÖRDERER 2 FRÜH WEITERSCHALTEN, welche vom Bilderfassungs-Steuerungs-Rechenprozeß 704 intern erzeugt werden, wenn im momentanen Kamera-Bildfeld keine Nadeln beobachtet werden. Als ein Ergebnis des Empfanges der Signale 738 und 739 LETZTES AUFGREIFEN vom Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß erzeugt der Förderer-Steuerungs-Rechenprozeß entsprechende Signale 746 FÖRDERER 1 WEITERSCHALTEN oder 748 FÖRDERER 2 WEITERSCHALTEN zum Empfang durch die PLC 718. Es versteht sich, daß jede Roboter-Steuerung von der PLC 718 fordern muß, einen durchsichtigen Schrittschalt-Förderer 102 (104) weiterzuschalten, nachdem die letzte Nadel von dem jeweiligen Förderer aufgegriffen wurde. Daher muß der jeweils andere Roboter sein entsprechendes Signal FÖRDERER 1 WEITERSCHALTEN (oder FÖRDERER 2 WEITERSCHALTEN) für den Empfang durch die PLC erzeugen, bevor sie den jeweiligen durchsichtigen Förderer 102 (104) anweisen kann, weiterzuschalten. Als ein Ergebnis des Empfanges des Signals 741' FÖRDERER 1 FRÜH WEITERSCHALTEN oder des Signals 742' FÖRDERER 2 FRÜH WEITERSCHALTEN vom Förderer-Steuerungs-Rechenprozeß 706, welches anzeigt, daß die maximale Anzahl Nadeln nicht aufgegriffen wurde oder daß es im Bereich des jeweiligen Kamera-Bildfeldes keine oder nur unzureichend Nadeln gibt, wird der andere Roboter das entsprechende Signal 746' FÖRDERER 1 FRÜH WEITERGESCHALTET oder das Signal 746' FÖRDERER 2 FRÜH WEITERGESCHALTET zum Empfang durch den Förderer-Steuerungs-Rechenprozeß 706 erzeugen, wie es in 12 dargestellt ist. Diese Signale veranlassen den entsprechenden Förderer 102 (104) zum Abbruch der Bearbeitung und lösen das Weiterschalten des Bandes aus.
Nach dem Empfang der beiden Signale 746 oder 748 FÖRDERER 1 WEITERSCHALTEN oder FÖRDERER 2 WEITERSCHALTEN von jeder der Roboter-Baugruppen weist die PLC 718 den durchsichtigen Schrittschalt-Förderer 102 an, weiterzuschalten und erzeugt ein entsprechendes Signal 750 FÖRDERER 1 ZUR RUHE GEKOMMEN oder ein Signal 751 FÖRDERER 2 ZUR RUHE GEKOMMEN zum Empfang durch den Förderer-Steuerungs-Rechenprozeß 706. Man beachte, daß das Signal 750 FÖRDERER 1 ZUR RUHE GEKOMMEN und das Signal 751 FÖRDERER 2 ZUR RUHE GEKOMMEN etwa 2 Sekunden nachdem die PLC den Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß 702 aufgefordert hat, den Förderer 102 (104) Weiterschalten, angehoben werden. Der Förderer-Steuerungs-Rechenprozeß 706 informiert dann den Bilderfassungs-Steuerungs-Rechenprozeß 704, nach dem Empfang der internen Steuersignale 750' und 751', welche jeweils dem Signal 750 FÖRDERER 1 ZUR RUHE GEKOMMEN und dem Signal 751 FÖRDERER 2 ZUR RUHE GEKOMMEN entsprechen, mit der Abbildung der Nadeln zu beginnen. Wenn der Schrittschalt-Förderer 102 (104) weitergeschaltet hat und die entsprechenden Signale 750 bzw. 751 FÖRDERER ZUR RUHE GEKOMMEN empfangen worden sind, dann kann der Bilderfassungs-Steuerungs-Rechenprozeß 704 mit der Beobachtung der Nadeln in den entsprechenden Kamera-Bildfeldern beginnen. Im einzelnen werden, wie weiter unten erläutert werden wird, die Kameras 126 und 128 über den Förderern 102 und 104 eine Aufnahme des jeweiligen Bildfeldes in den jeweiligen ausgeleuchteten Abschnitten 103a und 103b des durchsichtigen Förderer machen, und der Bilderfassungs-Steuerungs-Rechenprozeß 704 wird die Bildverarbeitung steuern, um festzustellen, ob im Kamera-Bildfeld eine erkennbare Nadel vorhanden ist.
An dieser Stelle muß eine Unterscheidung zwischen der bloßen Anwesenheit oder Feststellung einer Nadel im Bildfeld und der Anwesenheit einer ”beobachtbaren” Nadel getroffen werden. Eine Nadel kann vorhanden sein, aber aus einer Vielzahl von Gründen kann der Bilderfassungs-Rechenprozeß 704 ihre Positionskoordinaten nicht erfassen, bis die Kamera-Bilderfassungs-Parameter durch den Ablauf eines Selbstabbildungs-Algorithmus, welcher automatisch die Blende und die Bilderfassungssystem-Ausleuchtungsparameter jeder Kamera einstellt, geändert werden, so daß die Kameras anschließend verstärkte Abbildungen erzeugen, welche verarbeitet werden können. Während des stabilen Betriebszustandes, wenn der Bilderfassungs-Rechenprozeß in seinem jeweiligen Bildfeld immer eine Nadel ”beobachtet”, wird der Selbstabbildungs-Algorithmus nicht wiederholt.
Einzelheiten des Selbstabbildungs-Algorithmus werden nachfolgend im Detail erläutert.
Bilderfassungs-Steuerungs-Rechenprozeß
Der Bilderfassungs-Steuerungs-Rechenprozeß 704 steuert und verarbeitet die Abbildungen, die von den beiden Kamera-Baugruppen 126 und 128 aufgenommen werden. Da der Takt der beiden durchsichtigen Förderer phasenverschoben ist, arbeitet zu einem bestimmten Zeitpunkt immer nur eine Kamera.
Im einzelnen ist der Bilderfassungs-Steuerungs-Rechenprozeß 704, wie in 7(b) dargestellt, mit beiden Kameras 126 und 128 verknüpft, um die Nadelpositionen beobachtbarer Nadeln im Bildfeld des jeweiligen Kamera-Objektives, welches eine Fläche auf der jeweiligen ausgeleuchteten Plattform 130a und 130b umfaßt, zu identifizieren. Der Bilderfassungs-Rechenprozeß 704 verarbeitet dann die Positions- und Orientierungsdaten der identifizierten Nadelpositionen und schreibt diese Positionen über Datenleitungen 726 in den Roboter-Rechenprozeß-FIFO 722. Wie oben bemerkt, ist der Bilderfassungs-Steuerungs-Rechenprozeß zusätzlich für die Auslösung der frühen Förderer-Weiterschaltung verantwortlich, wenn keine Nadeln in einem Kamera-Bildfeld abgebildet wurden.
Wie oben kurz beschrieben, läuft der Bilderfassungs-Steuerungs-Rechenprozeß jedes Mal, wenn einer der Förderer 102 oder 104 das Weiterschalten beendet. Die Nadelbeobachtung beginnt nach Empfang entweder eines Signals 750' FÖRDERER 1 ZUR RUHE GEKOMMEN oder eines Signals 751' FÖRDERER 2 ZUR RUHE GEKOMMEN, welche von der PLC 718 erzeugt und jedesmal dann durch den Förderer-Steuerungs-Rechenprozeß 706 geleitet werden, wenn der jeweilige durchsichtige Schrittschalt-Förderer 102 oder 104 gesteuert von den Steuerungen das schrittweise Weiterschalten beendet hat. Jedes Signal 750 und 751 FÖRDERER ZUR RUHE GEKOMMEN nimmt etwa zwei Sekunden, nachdem die PLC beim Roboter das Weiterschalten des durchsichtigen Schrittschalt-Förderers angefordert hat, seinen hohen Pegel (logisch ”1”) ein. Jedes der Signale 750 bzw. 751 FÖRDERER 1 oder 2 ZUR RUHE GEKOMMEN bleibt auf seinem hohen Pegel, bis die PLC 718 das nächste Signal 746 bzw. 748 FÖRDERER 1 oder 2 WEITERSCHALTEN von den Robotern empfängt.
Der Bilderfassungs-Rechenprozeß 704 aktiviert diejenige Kamera, welche mit dem Signal FÖRDERER ZUR RUHE GEKOMMEN verknüpft ist. Wenn sie aktiviert ist, nimmt eine der Kameras 126 und 128 ein Bild der hintergrundbeleuchteten Flächen 130a und 130b des Förderbandes 102 (104) auf. Jede erhaltene Abbildung wird für die nachfolgende digitale Verarbeitung vorzugsweise in binäre Bilddaten umgewandelt. Der Bilderfassungs-Steuerungs-Rechenprozeß 704 benutzt ”Bilderfassungs-Werkzeuge” um akzeptable Nadeln festzustellen und leitet die Koordinaten akzeptabler Nadel-Aufgreifpunkte für den Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß in den FIFO-Pufferspeicher 722. Eine ”akzeptable” Nadel im hintergrundbeleuchteten Bereich ist eine Nadel, deren Abmessungen im Toleranzbereich der Nadelparameter liegen, welcher zuvor während des Nadel-Änderungsvorganges akzeptiert worden waren. Der Nadel-Änderungsvorgang ist ein Prozeß, bei welchem die Software des Beschickungssystems über Typ und Größe der Nadeln in der momentan zu verarbeitenden Charge informiert wird, und dieser Prozeß muß durchgeführt werden, bevor die Nadelcharge gewechselt wird, wie es nachfolgend noch zu erläutern sein wird. Vorgeschriebene Nadeltoleranzen sind solche für den Nadelradius, die Schaftbreite und die Winkelcharakteristik der Nadel in bezug auf die Roboter sowie die aus den Nadelparametern berechnete Fläche.
Selbstabbildungs-Algorithmus
Wie oben bemerkt, wird der Selbstabbildungs-Algorithmus aufgerufen, um die Kamera-Bilderfassungsparameter zu ändern, wenn eine festgestellte Nadel nicht beobachtbar ist. Daher erfolgt nach der Verarbeitung der binären Abbildungsdaten eine Feststellung, ob die Nadelabbildung den vorgeschriebenen Radius hat, ob die Nadelabbildung die vorgeschriebene Schaftbreite hat, ob die Nadelabbildung die vorgeschriebene Winkelcharakteristik hat und ob die Fläche der Nadelabbildung in der vorgeschriebenen Toleranz liegt. Wenn eines dieser Krite rien außerhalb der Vorschrift liegt, dann wird der Selbstabbildungs-Algorithmus durchgeführt, welcher eine Serie von Bildern der gleichen Nadelabbildung im jeweiligen Kamera-Bildfeld aufnimmt, um dadurch die Nadelabbildung zu verstärken und die Nadelbeobachtung durch Verbesserung der Bilderfassungsparameter von Bild zu Bild zu verbessern. Daher wird nach jeder Serie aufgenommener Bilder der Selbstabbildungs-Algorithmus automatisch die Kamerablende und die Bilderfassungs-Beleuchtungsparameter einstellen, um es zu ermöglichen, daß das Bilderfassungssystem die Nadeln im Kamera-Bildfeld ordnungsgemäß abbildet. Wenn beispielsweise die Ausleuchtung des Bildfeldes eingestellt wird, können auch bestimmte Kamera-Bilderfassungsparameter, wie Verstärkung, Vorspannung und Binär-Schwellwert verändert werden. Der Selbstabbildungs-Algorithmus wird durchgeführt, bis in jedem Kamera-Bildfeld eine Nadel beobachtet wird, und er wird dann nicht wiederholt, bis eine Nadeländerung durchgeführt wird.
Es kann passieren, daß eine Nadel sogar dann noch immer nicht ordnungsgemäß abgebildet wird, wenn die Kameras vom Bilderfassungs-Steuerungs-Rechenprozeß 704 eingestellt werden. Dies hat seinen Grund darin, daß jedes Kamera-Bildfeld eine Hintergrundbeleuchtungs-Lichtquelle verwendet und Nadeln, welche sich überlappen, einander berühren oder durch die Bildfeld-Grenzen beschnitten werden, nicht als beobachtbar angesehen werden. Daher wird vom Bilderfassungs-Steuerungs-Rechenprozeß festgestellt, ob sich die Nadeln überlappen oder einander berühren und welche der Nadeln sich zu nahe an der Bildfeldkante befinden.
Nachdem alle in Frage kommenden Nadeln beobachtet wurden, berechnet der Bilderfassungs-Steuerungs-Rechenprozeß die Nadel-Aufgreif-Koordinaten akzeptabler Nadeln und plaziert diese im Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß-FIFO-Pufferspeicher 722, um es dem Roboter zu ermöglichen, die akzeptable Nadel aufzugreifen und auf dem Präzisions-Förderer abzulegen. Bei der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Maximalanzahl von Na deln, die während eines jeden Rastzyklus auf jedem durchsichtigen Schrittschalt-Förderer beobachtet werden kann, drei Nadeln. Wenn weniger als dieses Maximum oder wenn keine Nadeln beobachtet werden, dann kann einem Roboter signalisiert werden, den entsprechenden Förderer früher weiterzuschalten, was das Bilderfassungssystem veranlaßt, seine Datenverarbeitung, wie oben beschrieben, abzubrechen.
Der Bilderfassungs-Rechenprozeß 704 ist für die Begrenzung der Anzahl von Nadelpositionen, die in den FIFO-Pufferspeicher eingeschrieben werden, auf drei verantwortlich, da der Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß jede Nadel für jede Nadelposition, die in den FIFO 722 gelangt, aufgreifen und plazieren wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Funktionszeit des Bilderfassungs-Steuerungs-Rechenprozesses auf fünf Sekunden pro Zyklus des Schrittschalt-Förderers begrenzt.
Der Bilderfassungs-Steuerungs-Rechenprozeß 704 führt eine Fehlerbehebung für drei Typen von Fehlern durch. Diese Fehler werden klassifiziert in Abbildungsfehler, Verarbeitungsfehler und grobe Fehler. Die groben Fehler veranlassen den Rechenprozeß-Manager zu einer Fehlerbehebung, indem der Bilderfassungs-Steuerungs-Rechenprozeß 704 unverzüglich gestoppt wird. Wenn ein Abbildungsfehler auftritt, veranlaßt der Bilderfassungs-Steuerungs-Rechenprozeß 704 den Abbruch aller laufenden Bildfelder und fordert ein frühes Weiterschalten des Förderbandes durch Erzeugung der Signale 744 oder 745 FÖRDERER 1 FRÜH WEITERSCHALTEN oder FÖRDERER 2 FRÜH WEITERSCHALTEN, wie oben besprochen, an. Der Empfang dieser Signale veranlaßt, daß keine zu plazierende Nadeln in Teilen des FIFO aufgenommen werden und veranlaßt den Übergang beider Bilderfassungs- und Roboter-Systeme auf das momentane Bildfeld von Nadeln. Wenn ein Verarbeitungsfehler auftritt, unterbricht der Bilderfassungs-Steuerungs-Rechenprozeß alle Verarbeitungsvorgänge bezüglich der momentanen Nadel und beginnt die Verarbeitung der Daten einer neuen Nadel im gleichen Bildfeld, wenn eine andere Nadel verfügbar ist. Als ein Ergebnis gibt der Bilderfassungs-Steuerungs-Rechenprozeß keine Nadel in Teile des FIFO ein.
Förderer-Initialisierungs-Rechenprozeß
Der Förderer-Initialisierungs-Rechenprozeß 714 bewirkt die Auslösung des Förderer-Schrittschalt-Steuerungs-Rechenprozesses 706, und es wird gestartet, sofern das Signal 720 ROBOTER FREIGEBEN von der PLC 718 angehoben wird. Wenn dieser Rechenprozeß gestartet ist, fordert er ein Signal 753 BESCHICKUNGSFÖRDERER 1 (102) WEITERSCHALTEN an und wartet dann etwa zwei Sekunden und fordert dann ein Signal 754 BESCHICKUNGSFÖRDERER 2 (104) WEITERSCHALTEN an, wie es in 11 dargestellt ist. Der Rechenprozeß 714 wird dann beendet und nicht wieder gestartet, bis das Signal 720 ROBOTER FREIGEBEN abgesenkt und wieder angehoben wird.
Rechenprozeß-Manager
Der Rechenprozeß-Manager 712 initialisiert die Software- und Hardware-I/0-Signale, die globalen Variablen sowie die Bilderfassungs- und Roboter-System-Rechenprozesse. Wenn die Bilderfassungs- und Roboter-System-Rechenprozesse laufen, dann überwacht der Rechenprozeß-Manager die Unversehrtheit und den Zustand eines jeden gerade ablaufenden Rechenprozesses sowie der durch diese Rechenprozesse gesteuerten Betriebsmittel. Die Zustands-Abrufsignale 756a bis 756f sind in 12 angegeben. Die Betriebsmittel sind der Roboter, die Kommunikationsanschlüsse sowie die I/0-Signalleitungen. Der Rechenprozeß-Manager berichtet über das Signal 758 SYSTEMVERSAGEN und den SCADA-Knoten sowie über den SCADA-Knoten-Schnittstellen-Rechenprozeß 708 jegliche Fehler an die PLC. Das Signal 758 SYSTEMVERSAGEN wird erzeugt, wann immer ein Roboter (festgestellt vom Rechenprozeß-Manager) einen groben Fehler beobachtet hat, der die Fortsetzung seiner Funktion verhindert. Dieses Signal ist im aktiven Zustand auf niedrigem Pegel und es bleibt bis zum Zurückstellen des Roboters auf niedrigem Pegel. Daher muß die PLC das Signal 720 ROBOTER-FREIGABE sofort nach Empfang dieses Signals absenken.
Bei groben Fehlern, die bei der Bilderfassungs-/Roboter-Steuerungs-Software auftreten, wird der Rechenprozeß-Manager benutzt, um diese Fehler durch ständiges Abfragen des Zustandes und der Integrität alle Rechenprozesse im stabilen Betriebszustand sowie der Betriebsmittel während der Programmausführung festzustellen und zu beheben. Wenn festgestellt wird, daß sich ein grober Fehler ereignet hat, wird das Signal 758 SYSTEMVERSAGEN für die PLC 718 und die Rechenprozesse mit Ausnahme des SCADA-Knoten-Schnittstellen Rechenprozesses, des Steuerpult-Rechenprozesses und des Rechenprozeß-Managers gestoppt. Ein Code, welcher den Grund für den letzten nicht behebbaren Fehler anzeigt, wird über den SCADA-Knoten-Schnittstellen-Rechenprozeß für den SCADA-Knoten verfügbar. In einigen Fällen wird eine Fehlermeldung auf dem Monitorfenster der Roboter-Steuerung angezeigt.
Nach dem Ansteigen des Signals SYSTEMVERSAGEN versucht der Rechenprozeß-Manager jegliche am Roboter festgestellte Probleme zu beheben und zeigt dies dem Bediener über das Monitorfenster an. In den meisten Fällen hat der Bediener nur das Signal 720 ROBOTER FREIGEBEN anzuheben, um die Bilderfassungs-/Roboter-Steuerungs-Software zurückzusetzen.
Steuerpult-Rechenprozeß
Der Steuerpult-Rechenprozeß 710 weist ein mausgesteuertes Steuerpult auf, welches dem Bediener den Zugriff zu verschiedenen ”Fehlerbeseitigungs-Hilfsprogrammen”, den Zugriff zu diagnostischen Hilfsprogrammen, die Steuerung der Robotergeschwindigkeit sowie die Auswahl neuer Positionen, in welche der Roboter zum Aufgreifen und Plazieren von Nadeln bewegt wird, ermöglicht. Auch ermöglichtes es der Steuerpult-Rechenprozeß dem Bediener, die Ausführung des Bilderfassungs-/Roboter-System-Rechenprozesses zu stoppen.
SCADA-Knoten-Schnittstellen-Rechenprozeß
Der SCADA-Knoten-Schnittstellen-Rechenprozeß 708 ruft die SCADA-Knoten-RS-232-Schnittstelle für Meldungen vom SCADA-Knoten auf. Dieser Rechenprozeß ist den SCADA-Knoten-Anforderungen für Kamera-Einstellungs-Abläufe, wie sie bei Erzeugnis-Änderungen erforderlich sind, untergeordnet. Diese Anforderungen sind nur gültig, wenn das Signal 720 ROBOTER-FREIGABE deaktiviert ist.
Objektiv-Steuerungs-Rechenprozeß
Der Objektiv-Steuerungs-Rechenprozeß 716 wird nur ausgelöst, wenn der SCADA-Knoten fordert, ein neues Erzeugnis in das Bilderfassungssystem einzuführen und wird nur als Off-Line-Prozeß ausgeführt. Der Objektiv-Steuerungs-Rechenprozeß 716 akzeptiert die neuen Nadel-Paramter und stellt die Bildfeldgröße für die beiden Kameras ein, um sie an das neue Erzeugnis anzupassen. Sowohl die Zoom-Funktion, der Fokus und die Blende des Objektivs als auch innere Parameter des Bilderfassungssystems, wie beispielsweise die für die Abbildung benutzte Verstärkung, der Binär-Schwellwert und die Offset-Spannung werden durch die Einführung des neuen Erzeugnisses beeinflußt. Wenn die Kameras einmal eingestellt sind, wird der Rechenprozeß abgeschaltet, bis ein neues Erzeugnis in das Bilderfassungs-/Roboter-System eingeführt wird.
Erzeugnis-Änderung
Vor der Freigabe der Roboter zu Beginn des Nadel-Einfädel-Prozesses wird ein Nadel-Änderungs-Ablauf aufgerufen, um den Bilderfassungs- und den Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß der Steuersystem-Software über Typ und Größe der zu bearbeitenden Nadeln zu informieren. Dieser Nadel-Änderungs-Ablauf muß beendet sein, bevor die Nadelcharge gewechselt wird. Wenn die Änderung nicht beendet ist, bevor die erste Nadelcharge nach der Stromeinschaltung durchläuft, wird auf dem (SCADA-Knoten-)Bildschirm eine Fehlermeldung angezeigt, wenn die Roboter freigegeben werden und nicht laufen wollen. Wenn eine Änderung zwischen dem Durchlauf von zwei unterschiedlichen Nadel-Chargen nicht beendet ist, wird der Bilderfassungs-Rechenprozeß keine der durchlaufenden Nadeln identifizieren.
Wesentlich ist es, daß der Bediener des Systems die Nadelparameter in geeigneten Einheiten, beispielsweise in Millimetern und Grad, über die Datenleitungen 760 auf dem Bildschirm des SCADA-Rechenprozesses 708 eingibt. Solche Nadelparameter zur Verwendung durch die Bilderfassungs-Rechenprozesse umfassen den Nadelradius und die Radiustoleranz, akzeptable Nadelwinkel und deren Toleranzen sowie die Nadelbreite und die Breitentoleranz.
Zusätzlich zur Eingabe der Nadel-Änderungs-Parameter für die Bilderfassungs-Rechenprozesse werden auch die den zu bearbeitender Nadeln einer bestimmten Charge zugeordneten Anfangsparamter der Kameraeinstellung über den SCADA-Knoten zur Verwendung durch das System eingegeben. Die Software verwendet die vom Nutzer über den SCADA-Knoten eingegebene Information zum automatischen Justieren des Objektives auf die korrekte Bildfeldgröße, des Fokus und der Zoom-Parameter, bevor die Roboter freigegeben werden.
Der Präzisions-Förderer
Die 11(a) bis 11(c) zeigen die Präzisions-Förderer-Wanne 56, in welche eine jede Nadel 39 überführt wird. Jede Wanne ist vorzugsweise mit einem Paar Klemmbacken versehen. Ein Klemmbacken 136 ist fest montiert, und der zweite Klemmbacken 137 kann innerhalb einer Tasche 139 gleiten. In Funktion wird eine Schubstange 140 in Richtung eines Pfeiles „A” gepreßt, wie in 11(c) dargestellt, um die Feder 142 zusammenzupressen, welche ihrerseits die Position des beweglichen Klemmbackens 137 in die Richtung zieht, welche durch den Pfeil „B” gekennzeichnet ist, um die Plazierung der Nadel 39 in der Rille 144 der beiden Klemmbacken zu ermöglichen. Normalerweise ist die Feder 142, wie in 11(b) dargestellt, vorgespannt, um den beweglichen Klemmbacken 137 in seiner Klemmposition zum Halten der Nadel 39 in der Rille 144 zu halten. Es versteht sich, daß jede Art eines lösbaren Klemm-Mechanismus vorgesehen werden kann, um die Nadel 39 lösbar in der Förderwanne 56 zu halten, vorausgesetzt, daß jede Nadel in der jeweiligen Wanne für das nachfolgend stattfindende Stauchen korrekt orientiert ist.
12 zeigt einen Roboter-Lade-Elektromagnet-Mechanismus 146, der über eine Signalleitung 736 von der PLC 718 jedesmal dann aktiviert wird, wenn eine Nadel 39, wie oben beschrieben, von einem Präzisions-Förderer in eine Präzisions-Förderwanne 56 überführt wird. Der Roboter-Lade-Elektromagnet 146 kann mittels einer geeigneten Montageplatte 148 am Präzisions-Förderer befestigt werden. Ein auf dem Präzisions-Förderer befestigter Sensor ist dafür vorgesehen, die Annäherung einer Präzisions-Förderwanne 56 abzutasten. Zu diesem Zeitpunkt legt die Förderwanne eine Rast zur Überführung einer Nadel 39 in sie ein, ein Lösearm 151 des Roboter-Lade-Elektromagneten wird durch den Elektromagneten 146 betätigt, indem er um den Stift 152 geschwenkt wird, um auf die Schubstange 140 zu drücken und den beweglichen Klemmbacken 137 in die in 11(c) dargestellte Position zurückzuschieben.
Der Roboter-Arm 151 positioniert dann die Nadel 39 zwischen den Klemmbacken 136 und 137 der Förderwanne 56, damit sie dort geklemmt wird. Der Lösearm 151 wird dann durch die Feder 154 zurückgezogen, wenn sich die Förderwanne 56 in Bewegung setzt.
Damit an der Stauch-Station das automatische Stauchen erfolgen kann, ist es erforderlich, daß die Nadel in der Rille 144 der Klemmbacken 136 und 137 der Wanne 56 präzise positioniert ist. Dies hat seinen Grund darin, daß der im Flußdiagramm der 5 allgemein als Schritt 616 bezeichnete Mehrachsgreifer eine präzise positionierte Nadel aufnehmen muß, damit das Nahtmaterial in der Nahtmaterial-Aufnahmeöffnung 43 der Nadel 39 plaziert werden kann. Um sicherzustellen, daß jede Nadel für die Überführung in den Mehrachsgreifer der automatischen Stauch-Station gleichmäßig orientiert ist, ist eine Nadel-Orientierungseinrichtung (ein „Pflug”) 156 vorgesehen, wie sie in 13(a) dargestellt ist, um jede Nadel zu orientieren, während sie zwischen den Klemmbacken 136 und 137 der Förderwanne 56 eingeklemmt ist. Der Pflug umfaßt eine langgestreckte Bogenklinge 158, die aus einer Befestigungsklammer 160 herausragt, wie es am besten in den 13(a) und 13(b) zu sehen ist. Bei der in 13(c) dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist der Pflug an einem Ende 162 des Präzisions-Förderers 106 fest angebracht, um es der Bogenklinge 158 zu ermöglichen, die auf der Förderwanne 56 positionierte Nadel 39 während der Vorwärtsbewegung umzuwenden. Nachdem ein Kontakt erfolgt ist, wird der gebogene Teil 41 der Nadel 39 angehoben und rollt über die Bogenklinge 158 des Pfluges 156, wie es in den 13(c) bis 13(e) dargestellt ist. Der Einbau des Pfluges 156 stellt sicher, daß jede zur Stauch-Station geförderte Nadel in der gleichen Richtung orientiert ist.
Ein anderer, zur weiteren Orientierung der Nadel auf der Präzisions-Förderwanne vorgesehener Mechanismus ist die in den 14(a) und 14(b) dargestellte Vorpositionierungs-Bau gruppe 164. Die Vorpositionierungs-Baugruppe 164 umfaßt ein durch einen Antriebsmotor (nicht dargestellt) betätigbares Laufrad 165 und einen Zahnriemen 166 zum Antrieb eines Nockens 167, wie in 14(a) dargestellt. Es ist ein Nockenstößel 168 vorgesehen, um einen Betätigungsarm 169 zwischen einer ersten Position über den Klemmbacken 136 und 137 der Förderwanne 56 und einer Position hin und her zu bewegen, in welcher ein Flügel 170 des Armes 169 freigegeben wird, um sich auf das Fußende 43 der Nadel 39 aufzulegen, während die Präzisions-Förderwanne 56 in Vorwärtsrichtung bewegt wird, wie es durch den Pfeil „A” in 14(b) angegeben ist. Veranlaßt durch die Vorwärtsbewegung der Nadel 39 wird diese durch den Flügel 170 zu einer Bewegung innerhalb der Klemmbacken 136 und 137 der Förderwanne 56 gezwungen, so daß die Klemmbacken 136 und 137 die Nadel an einer präzise festgelegten Stelle erfassen, beispielsweise an ihrem Schaftabschnitt 41. Es ist anzumerken, daß der Nocken 167, wenn er vom Zahnriemen 166 angetrieben wird, dazu bestimmt ist, daß der Arm-Anschlag 169 im Takt abgestimmt mit der Vorwärtsbewegung der Wanne 56, wie sie durch die Roboter-Steuerungs-Prozesse 702 sowie durch die PLC 718 vorgegeben wird, hin und her bewegt wird, so daß jede Nadel in jeder Förderwanne 56 weiter vorpositioniert und orientiert wird. Nachdem die Nadel orientiert ist, wird der Arm-Anschlag 169 in seine Position über der Förderwanne 56 zurück bewegt, um die nächste Nadel zur weiteren Orientierung in der zuvor beschriebenen Weise zu erwarten.
Präzisions-Positionierung und bewegliche Anschlag-Baugruppe
Nachdem die Nadel 39 durch den Pflug in der Förderwanne 56 orientiert und in der zuvor im Zusammenhang mit den 13(a) bis 13(e) sowie 14(a) und 14(b) beschriebenen Weise vorpositioniert wurde, wird sie zur Präzisions-Positionierung vor der Aufnahme in das automatische Stauch-System 200 zu einer Präzisions-Positionierungs-Station gefördert. Die Präzi sions-Positionierungs-Station und eine bewegliche Anschlag-Baugruppe 120 sind in den 15(a) und 15(b) dargestellt, wobei die 15(a) eine Draufsicht und die 15(b) eine Seitenansicht der Vorrichtung ist. Die in den 15(a) und 15(b) dargestellte Anschlag-Baugruppe 120 ist der Mechanismus zur Realisierung eines Anschlages der in der Förderwanne 56 beförderten Nadel, wenn die Wanne am Aufnahmepunkt für die Nadel-Stauch-Station 200 ihr Ziel erreicht hat. Der Anschlag 120 (dargestellt in den 17(a) und 17(b)) ergibt eine genaue Positionierungsfläche für die Nadel in der Wanne 56. Typischerweise realisiert der Anschlag 120 eine auf 25 μm (0,001 Zoll) genaue Positionierung gegenüber einer bezeichneten Bezugsposition für das nachfolgende Stauchen. Der Anschlag unterscheidet sich vom Messerschneiden-Anschlag, wie er im Zusammenhang mit der vorigen Maschinengeneration beschrieben wurde, insofern, daß der Messerschneiden-Anschlag nach der vorhergehenden Anmeldung ein fester Anschlagmechanismus war, während der in den 15(a) und 15(b) dargestellte Mechanismus ein beweglicher Anschlag ist. Die bewegliche Anschlag-Baugruppe 120 wird aus der Bahn heraus bewegt, um Platz für die Förderwanne 56 zu schaffen, wenn sie ihre Abwärtsbewegung zur Rückkehr an das entgegengesetzte Ende des Förderers fortsetzt.
Wenn die Förderwanne 56, wie in 15(a) dargestellt, ihre Endposition erreicht, wird der bewegliche Anschlag 120 in den Präzisions-Förderer hinein bewegt, um das Schaftende 44 an seiner Nadel-Stirnfläche 120, wie in den 17(a) und 17(b) dargestellt, zu empfangen. Wenn die Wanne 56 ihre Endposition erreicht, erreichen die Greiferbacken 201 und 202 (dargestellt in den 31(a) bis 31(f) der Stauchvorrichtung die entgegengesetzte Seite des Nadel-Anschlages 120. Die Nadel wird somit während des Aufnehmens durch die Nadelfläche 120a des Anschlages 120 an einer Abwärtsbewegung gehindert. Sie wird weiterhin an einer seitlichen Bewegung durch die Klemmbacken 136 und 137 der Förderwanne, an einer Rückwärtsbewegung durch die Förderwanne 56 selbst und an ei ner Vorwärtsbewegung durch die Vorderseite des Mehrachsgreifers an der Stauchmaschine, welcher die Nadel aufnehmen soll, gehindert. Der Mehrachsgreifer hat drei Greiferstifte 180, 181 und 182, welche sich an die Nadel anlegen, um deren Position und Orientierung nach der Beendigung der Überführung beizubehalten. Nachdem die Klemmbacken 136 und 137 geöffnet und der Greiferstift 182 des Mehrachsgreifers geschlossen ist, wird der Anschlag 120 in Richtung des Pfeiles „A” in 15(a) zurückgezogen, um Platz für die Bewegung der Klemmbacken 137 und 138 in der Wanne 56 sowie für die Bewegung des Schaftendes der Nadel zu schaffen, wenn sie durch den Mehrachsgreifer aus ihrer Position bewegt wird. Um weiteren Platz für das Schaftende der Nadel zu schaffen und um deren Verlagerung aus der präzisen Position heraus zu verhindern, ist die Rückfläche des Anschlages 120 abgeschrägt, wie es in 17(b) mit 120b bezeichnet ist.
Der Anschlag 120 ist in einem Schwenkarm 172 mittels eines Schwenkstiftes 173 und einer Schraubenfeder 174 federnd befestigt, welche die Position des Anschlages halten, aber für den Fall einer Fehlausrichtung des Präzisions-Förderers eine Abkippmöglichkeit für den Anschlag schaffen. Die Abkippmöglichkeit verhindert jegliche Schäden durch den Anschlag 120 an der Förderwanne 56 im Falle irgendeiner Fehlfunktion der Vorrichtung. Der Schwenkarm 172 wird mittels einer Führungsrolle 176 und einer Nockenscheibe 177, welche durch eine lange Antriebswelle vom Camco-Antriebsmotor 110 über eine Riemenantriebs-Baugruppe 178 um den Schwenkpunkt 175 geschwenkt.
Die Nockenscheibe 177 ist in 16(c) dargestellt und bewirkt eine Hin- und Herbewgung des Anschlag-Mechanismus während jeder Rastperiode um etwa 3 mm (1/8 Zoll). Die mit A-A' bezeichnete Nockenfläche ist die Strecke der Hin- und Herbewegung, die Rastperiode B ist die Rastperiode im zurückgezogenen Zustand, die Rastperiode D ist die Eingriffs-Rastperiode und C ist eine der Übergangsperioden. Der Schwenkarm 172 wird durch eine Zugfeder 179 zur Anlage an die Nockenflä che gezogen. Wenn die Nockenscheibe 177 gedreht wird, wird der Anschlag über einen Drehwinkel der Nockenscheibe von etwa 195° in seiner Anlage-Position und über einen Drehwinkel von etwa 120° in seiner zurückgezogenen Position mit dazwischen liegenden Übergangsperioden gehalten. Die Übersetzungsverhältnisse des Riemenantriebes 178 sind derart gewählt, daß die Nockenscheibe 177 für jeden Vorschub-Schritt der Förderwanne 56 eine Umdrehung vollzieht.
Mehrachsgreifer
Nunmehr wird auf 18 Bezug genommen, wo der Mehrachsgreifer 184 eine Nadel vom Präzisions-Förderer 106 mit dem beweglichen Anschlag-Mechanismus 120 aufnimmt und diese Nadel durch den Stauchvorgang 200 transportiert, wobei Nahtmaterial in das Schaft-Ende der Nadel eingesetzt und das Metall der Nadel rund um das Nahtmaterial gestaucht wird. Es ist sicherlich verständlich, daß eine Handhabung mit hoher Präzision notwendig ist, wenn der Durchmesser der Schaftöffnung nur etwa 0,27 mm (0,0106 Zoll) und der Durchmesser des Nahtmaterials nur etwa 0,22 mm (0,0088 Zoll) betragen, insbesondere, wenn der Stauchvorgang in weniger als 0,5 Sekunden beendet sein muß, um eine Zyklusfrequenz von 80 Nadeln pro Minute einhalten zu können. Der Mehrachsgreifer 184 transportiert die Nadel auch durch die Zugprüfungs-Station 400, wo die Nahtmaterialverbindung geprüft wird sowie zum Verpackungsbereich 500, wo das armierte Nahtmaterial (Nadel und Nahtmaterial) automatisch verpackt werden.
Wie in 18(a) zusehen ist, ist der Greiferabschnitt des Mehrachsgreifers mit drei Nadel-Greiferstiften 180, 181 und 182 dargestellt, die sich von dem Greifer nach außen erstrecken, um sich an einen Teil der darin befindlichen Nadel 39 anzulegen. Die Stifte 180 und 181 sind fest, und der Stift 182 ist entlang eines Kanals 182 hin und her beweglich, um die Nadel 39 in einer Drei-Punkt-Anlage zu halten. Der beweglich Anschlag 120 ergibt einen präzisen Positionierungspunkt für das Schaftende der Nadel 39, und die Stifte 180 und 181 des Mehrachsgreifers ergeben eine exakte Bogen-Plazierung für die Nadel. Es ist wichtig anzumerken, daß die Mehrachsgreifer-Stiftanordnung an verschiedene Größen und Krümmungen von Nadeln angepaßt werden kann, wobei deren präzise Positionierung erhalten bleibt.
Wie in 18(b) dargestellt, ist ein Schieber 489 in einer Bohrung 1002 gelagert und darin längsbeweglich. Ein Hebel 1008 dreht sich um einen ersten Schwenkstift 1006 und ist über einen zweiten Schwenkstift 1004 an einem ersten Ende 1008a des Hebels 1008 drehbar und gleitend mit dem Schieber 489 verbunden. An einem zweiten Ende 1008b des Hebels 1008 ist ein Stift 182 fest angebracht, welcher um den ersten Schwenkstift 1006 rotiert. Der Hebel 1008 und damit auch der Stift 182 sind durch eine Feder 1010, welche an einem Anschlag 1012 anliegt, in Schließstellung vorgespannt. Wenn der Schieber 489 niedergedrückt wird, verschiebt er sich in der Bohrung 1002, was den Hebel 1008 zu einer Drehung um den ersten Schwenkpunkt 1006 veranlaßt. Dadurch wiederum wird der Stift 182 gegen die Vorspannung der Feder 1010 geöffnet, um die darin anliegende Nadel 39 freizugeben.
In Funktion wird eine Vielzahl von Mehrachsgreifern verwendet, deren jeder eine einzelne Nadel zum Stauchen, Zugprüfen und Verpacken ergreift. Bezugnehmend auf die 9, 15(a) und 18, wo der Mehrachsgreifer in Position bewegt wird, wird der Stift 182 geöffnet und der Greifer zur Nadel hin bewegt, so daß die offenen Stifte auf jeder Seite der Nadel dargestellt sind. Dann werden die Klemmbacken 136 und 137 der Präzisions-Förderwanne geöffnet, und während der Überführung ruht die Nadel auf dem beweglichen Anschlag 120. Dann wird der Stift 182 des Mehrachsgreifers geschlossen, um die Nadel zu erfassen, und der bewegliche Anschlag wird von der Anlage an der Nadel und von den Klemmbacken 136 und 137 des Präzisi ons-Förderers weg zurückgezogen, um es dem Präzisions-Förderer zu ermöglichen, die Nadel zur Nadel-Überführungs-Position vorzuschieben.
Nahtmaterial-Ziehen und -Schneiden
Gleichzeitig mit der Positionierung und Überführung der chirurgischen Nadel zum Mehrachsgreifer auf dem Stauch-Drehtisch werden an der Nahtmaterial-Zieh- und -Schneidestation 300 vorgegebene Längen von Nahtmaterial gezogen und geschnitten, wie es in den Schritten 18 bis 24 der 3(a) angegeben ist.
Die 19 zeigt eine Vorderansicht einer konstruierten Ausführungsform des Servoturmes 300 und zeigt auch die durchlaufende Nahtmaterialbahn. Das Nahtmaterial 42 wird mit einem Ende von einer Zufuhrrolle 302, die auf einer Seite des Servoturmes montiert ist, durch das Zentrum einer ringförmigen Führungsscheibe 302 in eine mechanische Spannvorrichtung 306 gezogen. Die mechanische Spannvorrichtung 306 kann einen stationären Führungsrahmen 308 und einen um einen Stift 312 schwenkbaren Führungsrahmen 310 am unteren Ende des stationären Führungsrahmens umfassen. Sowohl der stationäre Führungsrahmen als auch der schwenkbare Führungsrahmen weisen eine Serie im Abstand voneinander angeordneter Führungselemente auf, deren jedes eine zentrale Führungsöffnung hat, die abwechselnd angeordnet sind, so daß die im Abstand voneinander angeordneten Führungselemente des schwenkbar montierten Führungsrahmens mit den im Abstand voneinander angeordneten Führungselementen des stationären Führungsrahmens abwechseln. Der schwenkbar montierte Führungsrahmen 310 ist auf dem Montagestift 312 mittels einer Feder vorgespannt, so daß sein Oberteil vom Oberteil des stationären Führungsrahmens weg gedreht wird, und das sich abwechselnd zwischen den Elementen des stationären Führungsrahmens und den Elementen des schwenkbaren Führungsrahmens erstreckende Nahtmaterial wird gespannt, wenn es dort hindurchgezogen wird.
Das Nahtmaterial erstreckt sich dann zu einer Spannrolle 314, die es zweimal umschlingt und die mit einem Ende mit einem Drehmomenten-Motor 316 verbunden ist, welcher auf das Nahtmaterial 42 eine vorgegebene Spannung aufbringt, während es von der ersten und zweiten Greiferbaugruppe 232 bzw. 230 durch den Servoturm gezogen wird. Jede andere Nahtmaterialgröße und jedes andere Material erfordert eine andere daran angelegte Spannung, wenn das Material durch die Vorrichtung gezogen wird. Der Drehmomenten-Motor 316 liefert für jede(n) andere(n) Nahtmaterial-Größe und -Typ eine andere Spannkraft, und die spezifische Spannkraft (in Gramm pro an den Drehmomenten-Motor angelegtes Volt) wird bei jedem Wechsel der Nahtmaterial-Charge von einem Computerprogramm heruntergeladen. Die genaue mechanische Spannung ist für verschiedene hier beschriebene Arbeitsgänge von Bedeutung, und sie ist besonders wichtig für die Funktion der Schneidebaugruppe, um einen sauberen Schnitt ohne Pinselbildung zu erzielen.
Das Nahtmaterial erstreckt sich dann zu einem Kein-Nahtmaterial-Sensor 317 und dann durch ein Paar einander gegenüber liegender Rollen 318 und 320 eines Knotendetektors. Eine Rolle 318 dieses Rollenpaares ist an einem Ende eines Hebelarmes 322 montiert, und wenn ein Knoten zwischen diesem Paar einander gegenüber liegender Rollen durchläuft, stößt er den Hebelarm weg, und die Bewegung des Hebelarmes wird durch einen Photodetektor 324 festgestellt. Das Nahtmaterial 42 läuft dann zur Richtungsänderung um eine Leerlaufrolle 326, zur weiteren Richtungsänderung um eine weitere Leerlaufrolle 328, von wo sich das Nahtmaterial 42 senkrecht nach unten durch eine erhitzte Anspitz-Baugruppe 330 erstreckt, welche eine kurze Strecke des Nahtmaterials erhitzt und bleibend versteift. An dieser Stelle wird das Nahtmaterial anschließend geschnitten und die geschnittene Spitze in eine Nadel eingesetzt und diese gestaucht. Das Nahtmaterial 42 erstreckt sich dann von der Anspitz-Baugruppe zu einer großen Leerlaufrolle 332, die in der Nähe des Bodens der Maschine angebracht ist und einen Durchmesser von etwa 178 mm (7 Zoll) hat, wo das Nahtmaterial seine Richtung ändert und vertikal nach oben zur ersten und zweiten Greiferbaugruppe 228 und 229 weiterläuft. Von diesen ist nur eine (229) sowie weiterhin die Nahtmaterial-Schneidebaugruppe 334 und eine Nahtmaterial-Stauch-Station 200 in 19 sichtbar.
22 ist eine schematische Darstellung der verschiedenen Positionen im Servoturm einschließlich, von unten nach oben, der großen Leerlaufrolle 322, der unteren Servogreifer-Position 338, der Position 340 der Schneideklinge, der Ausgangsposition 342 des Servogreifers und der Einsetz-End-Position 344 des Servogreifers. Während des Einsetzvorganges wird das geschnittene Ende des Nahtmaterials durch eine trichterförmige Öffnung 203 in einem Trichterelement 213 in die Öffnung am Ende einer Nadel geführt, nachdem ein beweglicher Amboß 202 relativ zu einem festen Amboß 201 des Stauchwerkzeuges bewegt worden ist, um die Nadel zu stauchen und so das Nahtmaterial mit der Nadel zu verbinden.
Bei dieser Ausführungsform befindet sich nach der Initialisierung eine Greiferbaugruppe in einer Ausgangsposition 50,8 mm (2,000 Zoll) unter der Stirnseite der Stauchwerkzeug-Befestigungsfläche, was eine Bewegung von 51,6 mm (2,030 Zoll) von der Ausgangsposition in die Einsetzposition erlaubt. Ein Annäherungsschalter ist in jedem Turm 50,8 mm (2,000 Zoll) unter der Stirnseite der Stauchwerkzeug-Befestigungsfläche angeordnet, um während des Initialisierungsvorganges die Ausgangsposition festzulegen.
Angenommen, die Maschine ist anfangs zum Schneiden des Nahtmaterials auf die gewünschte Länge eingestellt, dann wird die Schneidebaugruppe 334 durch Betätigung der Handkurbel 494 zu einer vorgegebenen vertikalen Position in der Stauchmaschine bewegt. Dies erfolgt durch Ausrichten eines Zeigers für die Schneidebaugruppe zu einer vertikalen Skala, die bei 335 an der Seite der Stauchmaschine angeordnet ist, ähnlich der vertikalen Skala 354 für die Anspitz-Baugruppe, wie sie in den 19 und 20 dargestellt ist.
Es wird angenommen, daß die untere Greiferbaugruppe beim Betrieb der Vorrichtung sich gerade von der Ausgangsposition weg zu bewegen beginnt. In der Ausgangsposition stoppt die Greiferbaugruppe und wartet eine vorgegebene Zeit, während der die Nadel in einer Position zum Einsetzen in die Stauch-Station 200 vorgeklemmt ist, und bewegt sich dann in die Einsetzposition. Die folgenden Arbeitsgänge werden dann im wesentlichen gleichzeitig ausgeführt. Die untere Greiferbaugruppe schließt, zugleich werden die Anspitzbaugruppe 330 und das Stauchwerkzeug betätigt, um die Nadel rund um das Nahtmaterial zu stauchen und dieses dort zu befestigen. Danach wird die Schneidebaugruppe 334 aktiviert. Sie schneidet den angespitzten Bereich durch, um das Nahtmaterial auf die gegebene Länge zu schneiden. Danach öffnet die obere Greiferbaugruppe, und die Baugruppe kehrt in die Bodenposition zurück. Zugleich bewegt sich die untere Greiferbaugruppe nach oben in die Ausgangsposition, und der Zyklus wird wiederholt.
Nach der Entnahme der gestauchten Nadel, mit der daran befestigten Nahtmateriallänge aus der Vorrichtung, wird diese Anordnung einem Sterilisationsprozeß unterzogen, wobei die Nahtmateriallänge ein wenig schrumpft. Demzufolge muß das Nahtmaterial auf eine Länge geschnitten werden, die ein wenig größer ist als die gewünschte (bzw. auf dem Etikett angegebene) endgültige Länge, um diese Schrumpfung zu kompensieren.

Die folgende Tabelle gibt für Seiden-Nahtmaterialien der linken Spalte die handelsübliche (bzw. auf dem Etikett angegebene) Nahtmateriallänge, in der mittleren Spalte die untere Servoposition der unteren Greiferbaugruppe unter der Stirnfläche der Stauchwerkzeug-Befestigungsplatte und in der rechten Spalte die Schnittlänge des Nahtmaterials vor der Schrumpfung an. Die Schrumpfung von VICRYL während der Sterilisation beträgt etwa 3% der Tabellenwerte für Seide.

Nennwert	Servo	zulässig für
457,2 mm (18 Z.)	419,4 mm (16,510 Z.)	466,9 mm (18,380 Z.)
685,8 mm (27 Z.)	648,0 mm (25,510 Z.)	695,5 mm (27,380 Z.)
762,0 mm (30 Z.)	724,2 mm (28,510 Z.)	771,7 mm (30,380 Z.)
914,4 mm (36 Z.)	876,6 mm (34,510 Z.)	924,1 mm (36,380 Z.)

Wie oben beschrieben, muß die vorgegebene Länge des Nahtmaterials nach dem Erhitzen in der Anspitzbaugruppe abkühlen, um das Erstarren und Aushärten des Nahtmaterials vor dem Schneiden desselben in dem ausgehärteten Abschnitt und dem Einsetzen des geschnittenen versteiften Endes in eine Nadel zu ermöglichen. Das Kühlen des Nahtmaterials ist bei dieser Ausführungsform in der Weise vorgesehen, daß man eine diskrete Anzahl von Maschinen-Schneidezyklen zwischen dem Anspitzen des Nahtmaterials und dem Schneiden des Nahtmaterials vergehen läßt. Dies erfolgt, indem eine Nahtmaterial-Bewegungsstrecke vorgegebener Länge zwischen der Anspitzbaugruppe und der Schneidebaugruppe vorgesehen ist. Daher verläuft die Bahn des Nahtmaterials von der Nahtmaterial-Anspitzbaugruppe 330, die in der Nähe des oberen Endes des Servoturmes angeordnet ist, zum Boden der Maschine rund um die große Leerlaufrolle 332 und dann wieder nach oben zur Schneidebaugruppe 334. Der relativ zu den anderen Leerlaufrollen 326 und 328 große Durchmesser der Leerlaufrolle 332 ist wegen der geringen Länge des in der in der Anspitzbaugruppe 330 erhitzen Nahtmaterials vorgesehen, welches in der Zeit zu erstarren und auszuhärten begonnen hat, in welcher der erhitzte Abschnitt die große Leerlaufrolle erreicht. Deren großer Durchmesser ermöglicht es dem Nahtmaterial, um sie herum zu laufen, ohne daß es eine dauernde Krümmung annimmt, weil ein gerades Nahtmaterial ohne Krümmung erwünscht ist, wenn es nachfolgend geschnitten und in eine Nadel eingesetzt wird. Die Leerlaufrollen 326 und 328 haben typischerweise einen Durchmesser von 12,7 mm (0,5 Zoll), während die Rolle 332 mit großem Durchmesser vorzugsweise einen solchen von mehr als 152 mm (6,0 Zoll) und bei einer Ausführungsform von 177,8 mm (7,0 Zoll) hat.
Die Wirkungsweise der Maschine hängt von der diskreten Anzahl von Schneidevorgängen ab, die zwischen dem Anspitzen und dem Schneiden durchgeführt werden. Entsprechend der jeweils unterschiedlichen Länge des geschnittenen Nahtmaterials, muß die Anspitzbaugruppe 330 an verschiedenen vorgegebenen Positionen innerhalb der Maschine positioniert werden, damit der angespitzte Abschnitt des Nahtmaterials nach einer gegebenen Anzahl von Maschinenzyklen richtig und genau an der Schneidebaugruppe 334 ankommt.

Die folgenden Tabellen geben in ihren Spalten von links nach rechts an: die Nahtmateriallänge laut Etikett, die tatsächliche Nahtmateriallänge, die Anzahl der Maschinenzyklen bzw. Schritte, die zwischen dem Anspitzen und dem Schneiden vorgesehen sind, die gesamte Bahnlänge des Nahtmaterials zwischen Anspitzen und Schneiden, die vertikale Position der Anspitzbaugruppe über der Oberseite des Tisches sowie die Zeigerposition der Anspitzbaugruppe über dem Tisch auf der Skala (wird nachfolgend näher erläutert).

Nahtmateriallänge				über Tischoberseite
Etikett	tatsächl.	Schritte	insgesamt	Anspitzer	Zeiger
457,2 mm (18 Zoll)	482,6 mm (19 Zoll)	6	2896 mm (114 Z.)	702,1 mm (27,64 Z.)	657,6 mm (25,89 Z.)
685,8 mm (27 Zoll)	711,2 mm (28 Zoll)	4	2845 mm (112 Z.)	651,3 mm (25,64 Z.)	606,8 mm (23,89 Z.)
762 mm (30 Zoll)	787,4 mm (31 Zoll)	4	3150 mm (124 Z.)	956,1 mm (37,64 Z.)	911,6 mm (35,89 Z.)
914,4 mm (36 Zoll)	920,8 mm (36,25 Z.)	3	2762 mm (108,75 Z)	568,7 mm (22,39 Z.)	524,3 mm (20,64 Z.)

20 zeigt eine vergrößerte Vorderansicht der Nahtmaterial-Anspitzbaugrupppe, in welcher ein Stück geringer Länge des Nahtmaterials erhitzt wird, um das Nahtmaterial bei der nachfolgenden Abkühlung desselben als Vorbereitung für das Schneiden auf eine gegebene Länge und Einsetzen des vorderen Schnittendes in das Ende einer Nadel zum Befestigen durch Stauchen zu versteifen. 20 zeigt die Bewegung der Anspitzbaugruppe 330 entlang einer vertikalen Skala 354, die neben der Anspitzbaugruppe 330 vorgesehen ist. Die vertikale Position der Anspitzbaugruppe in der Maschine ist mittels einer Handkurbel 356 und einer Präzisions-Leitspindel 358, ähnlich dem oben beschriebenen Positionierungsmechanismus für die Schneidebaugruppe, einstellbar. Wenn die Handkurbel gedreht wird, wird die vertikale Position der Anspitzbaugruppe 330 in der Maschine verändert und durch Ablesen der Stellung des an der Anspitzbaugruppe 330 angebrachten Zeigers 360 auf der Skala 354 präzise positioniert. Für die Maschine ist eine Karte vorgesehen, welche für jede gewünschte Nahtmateriallänge die richtige Position des Zeigers 360 der Anspitzbaugruppe 330 auf der senkrechten Skala 354 sowie die entsprechende Position des Schneidemechanismus 334 auf der vertikalen Skala 335 angibt.
Bei dieser Ausführungsform ist die Position des Schneidemechanismus entlang der Ziehachse einstellbar, um die Herstellung verschiedener Längen des geschnittenen Nahmaterials zu ermöglichen. Für jede unterschiedliche Schneideposition des Schneidemechanismus ist der Anspitzmechanismus an einer anderen vorgegebenen Position in der Maschine einstellbar, um dafür zu sorgen, daß der angespitzte Abschnitt nach einer ganzzahligen Anzahl von Maschinenzyklen präzise am Schneidemechanismus positioniert ist.
Bei einer alternativen Ausführungsform, welche nicht dieses Merkmal einer unbegrenzten Einstellbarkeit aufweist, werden verschiedene Standardlängen des Nahtmaterials empfohlen und durch verschiedene Standardpositionen vorgegeben, welche an der Maschine durch Stifte vorgegeben sind, in welchen der Schneidemechanismus durch Stiftaufnahmelöcher in den Stan dardpositionen an der Maschine fixiert wird. Beispielsweise könnte der Schneidemechanismus in eine Position zum Schneiden von 457,2 mm-(18 Zoll-)Nahtmaterial bewegt und am Rahmen durch Einsetzen von Plazierungsstiften in Stiftaufnahmelöcher in der Maschine, die dem 457,2 mm-(18 Zoll-)Nahtmaterial zugeordnet sind, fixiert werden. Der Schneidemechanismus könnte auch in Positionen zum Schneiden von 685,8 mm-(27 Zoll-), 762 mm-(30 Zoll-) oder 914,4 mm-(36 Zoll-)Nahtmaterial durch Einstecken der Plazierungsstifte in die Stiftaufnahmelöcher bewegt werden, die an der Maschine für Nahtmaterialien dieser Länge vorgesehen sind. Jede der verschiedenen Positionen kann einen gesondert dafür vorgesehenen Annäherungsschalter haben, welcher der Steuerung die Position des Schneidemechanismus anzeigt und jene Steuerung dann die richtige Servogreifer-Grundposition herunterlädt. Die richtige Position des Anspitzmechanismus ist für jede der unterschiedlichen Schneidemechanismus-Positionen bekannt.
Die 20 und 21 zeigen den Heizkörper 362 der Anspitzbaugruppe 330 und die Vertikalbewegung des Nahtmaterials 42 nach unten (Vorderansicht, 20) und durch eine Nahtmaterial-Anspitzöffnung 364 (Draufsicht, 21) hindurch, die an der rechten Seite der Anspitzbaugruppe angeordnet ist. Die 21 zeigt weitere Einzelheiten des Stromes erhitzter Luft durch die Anspitzbaugruppe hindurch sowie deren Steuerung, um die Spitze des Nahtmaterials selektiv zu erhitzen. Wie zuvor beschrieben, wird die Anspitzbaugruppe 330 in der Nähe des oberen Endes der Maschine befestigt, so daß eine diskrete Anzahl von Maschinenzyklen erforderlich ist, bis das Nahtmaterial die Schneideposition erreicht. Dies gibt dem angespitzten Bereich Zeit zum Abkühlen bevor er, die Schneide- und Einsetzarbeitsgänge erreicht. Die Anspitzbaugruppe arbeitet mit einer Luftströmung, die bei geregeltem Druck durch eine Lufeinlaßleitung 366 mit einer geregelten Strömungsgeschwindigkeit, die bei einer Ausführungsform 5,52 Kubikmeter pro Stunde (195 Kubikfuß pro Stunde) beträgt, über eine Heizspule geleitet wird, die im äußeren Heizkörpergehäuse 368 an gebracht ist. Die Luft wird mit geregeltem Druck einem Durchflußmesser zugeführt, um den Luftstrom von 5,52 Kubikmeter pro Stunde (195 Kubikfuß pro Stunde) über die Heizspule einzuhalten. Ein Thermoelement 370 ist am Aulaßende des Heizkörpergehäuses im Luftstrom angeordnet, um die Lufttemperatur mittels einer Steuerung in einer programmierbaren Logiksteuerung (PLC) zu überwachen und zu steuern. Die Anspitzbaugruppe 330 wird in Abhängigkeit vom speziellen durchlaufenden Nahtmaterial bei verschiedenen Temperatur zwischen 93°C (200°F) und 288°C (550°F) betrieben. Die spezielle Temperatur wird bei jeder Nahtmaterial-Chargenänderung als Parameter von einem Betriebsprogramm heruntergeladen. Die Anspitzbaugruppe führt das Nahtmaterial und weist eine 50,8 mm (2,000 Zoll) lange Heizöffnung 364 zum Anspitzen dieser Länge auf.
Die konstante Strömung erhitzter Luft am Auslaß 368 fließt entweder 1) durch die Heizöffnung 364, in welcher das Nahtmaterial 42 während des Anspitzvorganges mit Unterbrechungen gestoppt und positioniert wird, oder als Alternative 2) wird die erhitzte Luft durch einen Abzweigungskanal 372 schwallweise in die umgebende Atmosphäre geleitet, wie in 21 dargestellt. Der Strom heißer Luft wird durch einen Pneumatikzylinder 374, gesteuert von einem Elektromagneten 376 über Luftrohre 378 und 380 beeinflußt. Der Pneumatikzylinder 374 steuert die Position eines zurückziehbaren Gleitelementes mit einer Strömungsöffnung, welches in Abhängigkeit von der Position des Gleitelementes, welches durch einen Pneumatikzylinder gesteuert wird, wahlweise entweder vor 1) einem Kanal zur Heizöffnung 364 oder 2) dem Abzweigungskanal 372 positioniert wird.

Als ein Beispiel wurden die folgenden Parameter für das Anspitzen von geflochtenen VICRYL-Nahtmaterialien der Größen 1, 0, 2/0, 3/0 und 4/0 mittels Hitze ermittelt. Die Nahtmaterial-Spannung bezieht sich auf die Zugkraft im Gramm, welche die Spannrolle 314 und der Drehmomentenmotor 316 auf das Nahtmaterial aufbringen, wenn es von den Greifern durch die Maschine gezogen wird.

Nahtmaterialgröße	Anspitztemperatur ±13,8 K (±25°F)	Anspitzdauer ±25 ms	Nahtmaterialspannung ±25 Gramm
4/0	191°C (375°F)	380	275
3/0	202°C (395°F)	380	275
2/0	210°C (410°F)	380	275
0	218°C (425°F)	380	275
1	224°C (435°F)	380	275

Als ein weiteres Beispiel wurden die folgenden Steuerungsparameter für die Nahtmaterialspannung und die Hitze beim Anspitzen von Seiden-Nahtmaterial der Größen 2/0, 3/0 und 4/0 ermittelt. In der nachfolgenden Tabelle gibt die linke Spalte die handelsüblichen Nadeltypen, die nächste Spalte die Nadelgrößen, die nächste Spalte die Nahtmaterialgröße, die nächste Spalte die Nahtmaterialspannung, ausgedrückt durch die von der Spannrolle 314 aufgebrachte Kraft in Gramm, die nächste Spalte die Rastzeit beim Anspitzen, die nächste Spalte den Durchfluß an erhitzter Luft in Normal-Kubikmeter pro Minute (Standard-Kubikfuß pro Minute) und schließlich die rechte Spalte die Nahtmaterial-Anspitztemperatur an.

Die vorhergehenden Tabellen betrafen geflochtenes VICRYL- und Seiden-Nahtmaterial; entsprechende Tabellen könnten auch für andere Nahtmaterialien, wie beispielsweise Ethibond (geflochtenes Polyester) sowie Monofil- oder geflochtenes Nylon erstellt werden. Anspitz-Parameter für Seiden-Nahtmaterial

Nadeltyp	Nadelgröße in mm (1/1000 Zoll)	Nahtmaterialgröße	Nahtmaterialspanng. in Gramm	Anspitz-Rastdauer in Sekund.	Anspitz Luftstrom m³/min (SCFM)	Anspitz Temperatur °C (°F)
Toleranz	N/A	N/A	±10 Gramm	±0,02 Sekund.	±0,14 (±5)	±8,3 (±15)
CT-1	0,99 (39)	2-0	275	0,380	5,38 (190)	149 (300)
CT-2	0,99 (39)	2-0	275	0,380	5,38 (190)	149 (300)
SH	0,66 (26)	2-0	275	0,380	5,38 (190)	149 (300)
SH	0,61 (24)	3-0	275	0,380	5,38 (190)	149 (300)
SH	0,56 (22)	4-0	275	0,380	5,38 (190)	149 (300)
SH-1	0,56 (22)	3-0	275	0,380	5,38 (190)	149 (300)
SH-1	0,46 (18)	4-0	275	0,380	5,38 (190)	149 (300)

23 zeigt eine Draufsicht auf eine Schneidebaugruppe, welche in zurückgezogener Position dargestellt ist. 24 ist eine Draufsicht auf die Schneidebaugruppe von 23, dargestellt in ausgefahrener Schneideposition. 25 ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht, ähnlich derjenigen von 19, von der Schneidebaugruppe 334 der 23 und 24 und stellt den Antriebsmechanismus für die Schneidebaugruppe mit mehr Einzelheiten dar.
Die Schneidebaugruppe wird durch einen Pneumatikzylinder 384 betätigt, welcher während des Schneidevorganges einen Gleitmechanismus (Klingen-Überfahrblock) 386 aus der zurückgezoge nen Position der 23 in die ausgefahrene Position der 24 bewegt. Der Pneumatikzylinder 384 hält zwei Antriebsstangen 386, welche sich durch die Anordnung hindurch erstrecken und welche der Pneumatikzylinder hin und zurück bewegt, um die Schneidebaugruppe auszufahren und zurückzuziehen. Eine Querstange 388 verbindet die beiden Antriebsstangen 386 an ihren vom Schneidemechanismus entfernten Enden. Die anderen Enden der beiden Antriebsstangen 386 sind mit dem Gleitmechanismus (Klingen-Überfahrblock) 390 verbunden, auf welchem die Messerklinge 392 in geeigneter Weise zur gemeinsamen Bewegung mit jener zusammen befestigt ist.
Bezugnehmend auf die 23, 24 und 25 wird ein erster Lokalisierungsarm 394 an seinem inneren Ende um einen ersten stationären Stift (in 23 nicht dargestellt, aber ähnlich dem Stift 406) geschwenkt und ist zugleich mittels eines Antriebsstiftes 398 schwenkbar mit einem ersten Verbindungsarm 400 in der Nähe von dessen Mittelabschnitt verbunden. In entsprechender Weise wird ein zweiter gegenüberliegender Lokalisierungsarm 404 an seinem inneren Abschnitt um einen zweiten stationären Stift 406 geschwenkt und ist zugleich mittels eines Antriebsstiftes 408 schwenkbar mit einem zweiten Verbindungsarm 410 in der Nähe von dessen Mittelabschnitt verbunden. Die zweiten Enden des ersten und des zweiten Verbindungsarmes 400 und 410 sind an den Überfahr-Stiften 412, angebracht welche am Klingen-Überfahrblock 390 befestigt sind, wie es in 25 dargestellt ist.
Während der Funktion, wenn der Überfahrblock 390 durch den Pneumatikzylinder 384 angetrieben und damit in seine ausgefahrene Position bewegt wird, werden der erste und der zweite Verbindungsarm 492 durch die Überfahrstifte 412 mitgezogen und ziehen ihrerseits an den Antriebsstiften 398 und 408 des ersten und des zweiten Lokalisierungsarmes 394 und 404. Dies veranlaßt den ersten und zweiten Lokalisierungsarm 394 und 404 zur Drehung aus der offenen Position der 23 in die geschlossene Position von 24, und dies wiederum veran laßt die Drehung des ersten und des zweiten Verbindungsarmes in die in den 24 und 25 dargestellte Position. Der erste Lokalisierungsarm 394 hat einen ersten Einsatz 414, der an seinem Ende entnehmbar positioniert ist und eine konvexe V-Form 416 hat, und der zweite Lokalisierungsarm 404 hat einen zweiten Einsatz 418, der an seinem Ende entnehmbar positioniert ist und eine konkave V-Form 420 hat. Wenn der erste und der zweite Verbindungsarm durch Drehen zusammengeführt werden, wie es in 24 dargestellt ist, dann drückt der konvexe V-Einsatz 416 gegen den konkaven V-Einsatz 418, um das Nahtmaterial dazwischen in den Spitzen der V's festzuhalten. Die Einsätze sind entnehmbar und werden durch Klemmschrauben 422 in den Verbindungsarmen an Ort und Stelle gehalten.
Die Überfahrstifte 412 sind auf dem Überfahrblock 386 fest angebracht, aber sie sind in langgestreckten Schlitzen 424 im Überfahrblock 390 gegen durch Federn 426 belastete Kolben 428 angebracht. Nachdem die Lokalisierungsarme 394 und 404 gegeneinander gepreßt wurden, veranlaßt eine weitere Bewegung des Überfahrblockes 390 die Überfahrstifte 412 zum Zusammendrücken der mittels Federn 426 vorgespannten Kolben 428 sowie zu deren Längsbewegung in ihren Schlitzen 424.
Während des Schneidevorganges, wenn der Pneumatikzylinder 384 den Überfahrblock 390 aus der zurückgezogenen Position der 23 nach rechts in die ausgefahrene Position der 24 bewegt, dann werden der erste Verbindungsarm 492 sowie der Lokalisierungsarm 394 zu einer Drehung im Uhrzeigersinn veranlaßt, wie es in den 23 und 24 dargestellt ist, und der zweite Verbindungsarm 410 sowie der Lokalisierungsarm 404 werden zu einer Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn veranlagt, wie es gleichfalls in den 23 und 24 dargestellt ist. Sie werden angetrieben, bis der konvexe V-Einsatz 416 am fernen Ende des ersten Lokalisierungsarmes 394 am konkaven V-Einsatz 418 am Ende des zweiten Lokalisierungsarmes 404 zur Anlage kommt, um die Position der 24 einzunehmen, wenn das Nahtmaterial zwischen den Spitzen der V's der Einsätze eingeklemmt ist. Die Messerklinge 392 wird an dem Klingen-Überfahrblock 390 gehalten und von diesem auch nach rechts bewegt, um die in 24 dargestellte Position einzunehmen. Eine weitere Bewegung durch den Klingen-Überfahrblock 390 nach rechts veranlaßt ein Zusammendrücken der hinter den Kolben 428 angeordneten Federn 426, so daß die Einsätze 416 und 418 mit dem eingeklemmten Nahtmaterial nunmehr ortsfest sind. Jedoch veranlaßt eine weitere Bewegung durch den Klingen-Überfahrblock nach rechts, die Messerklinge 392 zur Fortsetzung der Linearbewegung nach rechts relativ zu den dann ortsfesten Positionierungseinsätzen 416 und 418, um das dazwischen gehaltene Nahtmaterial durchzuschneiden. Die Schneideklinge 392 bewegt sich dann an den Seitenflächen der Einsätze entlang, wie es am besten in 26 dargestellt ist, und schneidet das Nahtmaterial.
26 zeigt ein Seitenprofil des konkaven V-Einsatzes 418, welcher drei getrennte konkave V-Arme 419 hat, um das Nahtmaterial zu positionieren. Der konvexe V-Einsatz hat drei entsprechende konvexe V-Arme, und die Messerklinge gleitet in der Nähe der mittleren V-Arme, wie es in 26 dargestellt ist, um das Nahtmaterial zu schneiden. 26 zeigt auch die Messerklinge 392, wie sie in einem Positionierungsschlitz 436 zwischen einer Klingenbefestigungsanordnung 432 und einer abnehmbaren Klingenkappe 434, welche mittels einer abnehmbaren Schraube 437 auf der Klingenbefestigungsanordnung 432 befestigt ist, gelagert ist.
Die Stauch-Drehtisch-Antriebs-Baugruppe
Die Antriebs-Baugruppe für den Stauch-Drehtisch 150 ist in den 27(a) und 27(b) dargestellt. Wie in 27(a) dargestellt, weist die Stauch-Drehtisch-Baugruppe 150 einen Stauch-Drehtisch 185 und eine Nocken-Drehtisch-Baugruppe 186 auf, die beide durch die Antriebseinrichtungen unabhängig voneinander angetrieben werden. Ein Antriebsmotor 187 treibt diese beiden Drehtische über eine erste Schrittschalt-Antriebs-Transmission 188 und eine zweite Schrittschalt-Antriebs-Transmission 189 über eine 90°-Untersetzungs-Transmission 190 an. Sie sind über einen Zahnriemen 191 miteinander gekoppelt. Die Schrittschalt-Antriebs-Baugruppen 188 und 189 sind „CAMCO”-Schrittschalt-Antriebe, Modell 350RGD 4H24-180, mit einer 10:1-Untersetzung in der Transmission 190 sowie einer Schwingbewegung für die Nocken-Drehtisch-Baugruppe 186. Der erste CAMCO-Schrittschalt-Antrieb führt bei jeder Umdrehung des Transmissions-Antriebes 190 einen Antrieb über 180° sowie eine Rast über 180° aus, was für den ersten Schrittschalt-Antrieb 188 einen 90°-Rast-Antriebs-Zyklus ergibt. Der erste Schrittschalt-Antrieb 188 treibt eine Welle 192 um eine einzige Antriebsachse D-D', dargestellt in den 27 und 28, an. Sie ist in den Lagern 193a, 193b, 193c und 193d drehbar gelagert und wird durch eine Mitnehmerkappe 94 sowie durch einen Druckhals 196, welcher am Ausgang des ersten Schrittschalt-Antriebes 188 angebracht ist, an Ort und Stelle gehalten. Eine Modular-Rahmen-Baugruppe 195 trägt die Antriebselemente um die Zentralachse D-D'.
Der zweite Schrittschalt-Antrieb 189 führt bei jeder Umdrehung des Eingangs-Riemenantriebes 191 ebenfalls einen Antrieb über 180°, einen zweiten Antrieb über 60°, eine Rast über 30°, einen Antrieb über 60° und eine Rast über 30° aus. Der Schrittschalt-Antrieb 189 liegt mit den Antriebs- und Rastzyklen des ersten Antriebes 188 in Phase. Während jeder Rastperiode des Stauch-Drehtisches 185 wird die Nocken-Drehtisch-Baugruppe 186 in einer Rastposition gehalten und dann gedreht, um die radiale Hin- und Herbewegung der Mehrachsgreifer bezüglich des Stauch-Drehtisches 185 zu ermöglichen.
Die Nocken-Drehtisch-Baugruppe 186 ist auf einem Antriebsring 197 montiert, welcher den Ausgang des zweiten Schrittschalt-Antriebes 189 mit der Nocken-Drehtisch-Platte 186 verbindet, wie es in 28 besser dargestellt ist. Der Antriebsring 197 ist mittels Nadellagern 198 drehbar auf einer Antriebswelle 192 gelagert, um einen einzigen Antriebszugang D-D' zur Drehung der Stauch-Drehtisch-Baugruppe 150 zu schaffen. Der Ringantrieb ergibt eine Auflage und einen Drehantrieb für die Nocken-Drehtisch-Baugruppe 186. Die Verwendung dieses Ringantriebes trennt auch den Nocken-Drehtisch und den Stauch-Drehtisch von der Antriebsvorrichtung und gibt dem Bediener einen Arbeitsbereich zur Ausrichtung der Vorrichtung sowie erforderlichenfalls zum Auswechseln von Teilen. Der Ringantrieb 197 ist, wie bei Position 197a dargestellt, durch einen Bolzen mit dem Ausgangs-Antriebsflansch des Schrittschalt-Antriebes 189 verbunden.
Der Stauch-Drehtisch 185 ist drehbar auf einer Kugel-Rast-Kupplung 199a gelagert, welche fest an der Welle 192 angebracht ist und ermöglicht im Falle eines Festfressens eine Unterbrechung der Drehung zwischen den Antriebs-Kupplungsplatten 298 und 299. Die Kupplung 199 und die Welle 192 ergeben auch eine Auflage und einen Drehantrieb für den Stauch-Drehtisch 185.
Der ringförmige Nockenantrieb 197 ist durch einen Bolzen mit dem Ausgang des zweiten Schrittschalt-Antriebes 189 verbunden, wie es bei 197a dargestellt ist, und ermöglicht somit sowohl eine Auflage als auch eine Drehung der Nocken Drehtisch-Baugruppe 186. In entsprechender Weise ermöglicht die Rast-Kupplung 199 wegen ihrer starren Befestigung auf der Welle 192 im Punkt 199a eine körperliche Auflage sowie einen Drehantrieb für den Stauch-Drehtisch 185.
Der Stauch-Drehtisch
Nun soll der Vorgang des Ausfahrens eines jeden der Mehrachsgreifer 184 zur Bearbeitung der Nadeln an jeder der Stationen 100, 200, 400 und 500 erläutert werden. Wie in den 29(a), 29(b) und 29(c) dargestellt, ist jeder Mehrachsgreifer 184 mit einem Schlitten 297 und einem Nocken-Gleitelement 296 verbunden. Die Nockenstifte 295a, 295b, 295c und 295d sind an einem Ende mit dem Nocken-Gleitelement 296 und am anderen Ende mit dem Mehrachsgreifer verbunden. Das Nocken-Gleitelement 296 kann in ortsfesten Führungen 294 und 293 gleiten und wird bei Betätigung des Nockenstiftes 295 zu einer Hin- und Herbewegung veranlaßt. Bei der in 30(a) dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind die Nockenstifte 295a bis 295d Rollen, welche in die Nockenspur einer drehbaren Nocken-Drehtisch-Baugruppe 186 eingepaßt sind. Wie in 30(a) dargestellt, umfaßt die Nocken-Drehtisch-Baugruppe 186 eine Nocken-Drehtisch-Platte 292 mit einer durchgehenden Nockenspur 291, welche jeweils die an den Mehrachsgreifern 184a, 184b, 184c und 184d angebrachten Nockenstifte 295a bis 295d aufnimmt. Jeder Nockenstift 295 wird in der Nockenbahn positioniert, damit an jeder Station die Bewegung darin erfolgen kann.
Wie in 30(a) dargestellt, ist der Nocken-Drehtisch 292 über dem Stauch-Drehtisch 185 positioniert und koaxial zu diesem angeordnet. Der Nocken-Drehtisch 292 ist um eine zentrale Achse drehbar und wird durch eine gesonderte Dreh-Schrittschalt-Transmission gesteuert, wie es zuvor beschrieben wurde, so daß er sich unabhängig von der Stauch-Drehtisch-Platte 185 drehen kann. Der Nocken-Drehtisch wird mit mehrfachen Antriebs- und Rastphasen angetrieben, wie es zuvor erläutert wurde, und das Ausmaß einer jeden Phase ist in 30(a) schematisch dargestellt. 30(a) zeigt auch die Nockenstifte 295a bis 295d in einer ersten zurückgezogenen Position in der Nockenspur 291. Wenn sich die Drehtische in dieser Position befinden, befindet sich jeder der hin- und her beweglichen Schlitten und folglich auch die Mehrachsgreifer 184 in ihrer zurückgezogenen Position, wie es in den oben besprochenen 29(a) und 29(b) dargestellt ist. Um die Mehrachsgreifer 184 am Ort ihrer jeweiligen Stationen auszufahren, wird der Nocken-Drehtisch 292 relativ zur Stauch-Drehtisch-Platte 185 im Uhrzeigersinn um etwa 25 Grad bis 45 Grad gedreht, wie es durch den Pfeil A in 30(a) angedeutet ist, wodurch die Nockenstifte 295a bis 295d in ihrer Nockenspur 291 gezwungen werden, sich zum Außenrand des Drehtisches zu bewegen, wie es in 30(b) dargestellt ist. Folglich bewegt sich jeder der Nockenstifte 296, der hin und her bewegliche Schlitten 297a und der Mehrachsgreifer 184 in die ausgefahrene Position, wie in 29(c) dargestellt. Um sie zurück in die zurückgezogene Position zu bewegen, wird die Nocken-Drehtisch-Platte 292 relativ zur Stauch-Drehtisch-Platte 185 um etwa 20 Grad bis 30 Grad entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, wodurch die Nockenstifte 295a bis 295d in der Nockenspur 292 zur Bewegung in ihre zurückgezogene Position (30(a)) gezwungen werden. Folglich werden das Nocken-Gleitelement 296, der hin und her bewegliche Schlitte 297a und der Mehrachsgreifer 184 zurück in die zurückgezogene Position bewegt, wie es in 29(b) dargestellt ist und oben beschrieben wurde.
Es versteht sich, daß bei jeder Drehung der Nocken-Drehtisch-Platte 292 relativ zum Stauch-Drehtisch 185 jeder Mehrachsgreifer 184 durch die Nockenspur entweder ausgefahren oder zurückgezogen wird. Somit ist das System derart konstruiert, daß alle Prozesse an jeder Station gleichzeitig und etwa mit der gleichen Zeitdauer durchgeführt werden, wenn sich die Mehrachsgreifer in ihrer ausgefahrenen Position befinden, beispielsweise zum Aufgreifen der Nadel, zum Stauchen der Nadel, zur Nadel-Zugprüfung oder zum Verpacken der Nadel.
Wenn der Mehrachsgreifer 184 zurückgezogen wird, kann die von ihm ergriffene Nadel dann zu einer anderen Station zur weiteren Bearbeitung weitergeschaltet werden. Um die Nadel zu einer anderen Station weiterzuschalten, werden sowohl die Stauch-Drehtisch-Platte 185 als auch die Nocken-Drehtisch-Platte 292 gemeinsam um etwa 90 Grad gedreht, um den Mehrachsgreifer an der nächsten Station zu positionieren. Wenn beispielsweise in 29 die Nocken-Drehtisch-Platte 292 und die Stauch-Drehtisch-Platte 185 gemeinsam um 90 Grad entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden, hat der Greifer 184 die Nadel an Station 100 übernommen und wird nun zu Station 200 weitergeschaltet, damit sie dort durch Stauchen mit dem Nahtmaterial verbunden wird. Nach dem Stauchen werden die Nocken-Drehtisch-Platte 292 sowie die Stauch-Drehtisch-Platte 185 in entsprechender Weise gleichzeitig entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, so daß die armierte Nadel an Station 200 zur Zugprüfungs-Station 400 zur Durchführung der Zugprüfung weitergeschaltet wird. Die gleichzeitig an jeder Station rund um den Stauch-Drehtisch durchgeführten Arbeitsgänge steigern den Durchsatz, um bei der bevorzugten Ausführungsform einen Ausstoß von etwa 80 zugeprüften, armierten chirurgischen Nadeln pro Minute zu erreichen.
29(a) zeigt die Roll-Nockenoberfläche 1100, welche auf den Mehrachsgreifer wirkt. Jeder der Mehrachsgreifer 184 ist mittels einer Aufsetz-Gleit-Baugruppe bezüglich des Nocken-Gleitelementes 296 linear beweglich angebracht, wobei die diesbezüglichen Einzelheiten im Zusammenhang mit den 18(c) und 18(d) erläutert werden sollen. Wie dort angegeben, ist das Gehäuse 1102 des Mehrachsgreifers 184 auf einem Montageblock 1104 und einem Gleitelement 1106 befestigt, wobei das Gleitelementen 1106 durch ein Federelement 1110 während der Hin- und Herbewegung des Gleitschlittens 1108 in Richtung der Ruheposition vorgespannt wird. Diese zweite Hin- und Herbewegung erfolgt quer zur Hin- und Herbewegung, welche durch das Nocken-Gleitelement 296 übertragen wird.
Bezugnehmend auf die 31(a) sowie 31(c) bis 31(f) wird der Rollen-Nocken 1100 dazu benutzt, eine Überlagerungsbewegung des Mehrachsgreifers auszuführen, wenn dieser durch die Stauchwerkzeug-Nockenplatte 186 nach außen bewegt wird. 29(a) zeigt einen typischen Überlagerungsantrieb, der benutzt wird, um die Nockenrolle 1100 zur Präzisions-Positionierungs-Station zu bewegen. Der Rollennocken 1100 ist auf einem Linear-Gleitelement 1112 befestigt, welches durch einen am Stauchwerkzeug-Rahmen befestigten Pneumatikmotor 1114 bewegt wird. 29(a) zeigt auch die Relativbewegungen des Mehrachsgreifers 184, wobei der Pfeil A die Überlagerungsbewegung und der Pfeil B die Hin- und Herbewegung zeigt, welche aus der radialen Hin- und Herbewegung des Mehrachsgreifers 184 zum Punkt 184a in 29(a) resultiert, und der Pfeil C zeigt die Drehbewegung des Stauchwerkzeuges 185.
Nadel-Stauch-Station
Nun soll der Stauchvorgang beschrieben werden, der an der Stauch-Station erfolgt. Die 31(a) bis 31(f) zeigen den Mehrachsgreifer 184 sowie die Stauch- und Nahtmaterial-Ausrichtwerkzeuge in verschiedenen Stufen der Aufeinanderfolge des Einsetzens des Nahtmaterials sowie des Stauchens der Nadel. Diese Folge sowie die Wechselwirkung der Werkzeuge in ihrer Beziehung zueinander, mit der Nadel sowie dem Einsetzen des Nahtmaterials, realisieren die Einsetz- und die Stauchfunktion mit einem Minimum an Einzelteilen und einfachen Bewegungen.
Nach dem Fördern der Nadel zur Stauch-Baugruppe 200, wie in den 33(a) und 33(b) dargestellt, wird der Mehrachsgreifer 184 vom Stauch-Drehtisch in radialer Richtung in einer Weise ausgefahren, die oben beschrieben wurde, um das Nahtmaterial-Aufnahmeende 43 der Nadel 39 in der trichterförmigen Werkzeugöffnung zu positionieren, die an den Enden der beiden Stauchwerkzeuge 201 und 202 ausgebildet ist und die in der 31(a) sowie in der perspektivischen Teilansicht der 31(b) dargestellt sind. Wie noch erläutert werden wird, ist das Stauchwerkzeug 201 ortsfest, während das Stauchwerkzeug 202 seitlich zum festen Stauchwerkzeug 201 hin bewegt wird, wie es durch den Pfeil angedeutet ist, um das Stauchen des Nahtmaterial-Aufnahmeendes einer dazwischen angeordneten Nadel auszuführen. Die trichterförmige Werkzeugöffnung 203 hat einen Austrittsdurchmesser, der ein wenig größer ist als der Durchmesser des Nahtmaterial-Aufnahmeendes 43 der Nadel 39, und er wird gebildet, wenn die beiden Stauchwerkzeuge 201 und 202 nebeneinander angeordnet sind, wie es in den 31(e) und 31(f) dargestellt ist. Bei der in den 32(a) und 32(b) dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind die Enden der beiden Stauchwerkzeuge 201 und 202 jeweils mit Vertiefungen 204 und 205 versehen, daß die als Folge des Stauchens der Nadel 39 auftretende Metallverformung nicht zur Grat- oder Spanbildung am Nahtmaterial-Aufnahemende 43 der Nadel führt. Man beachte, damit in Abhängigkeit von der Größe (Durchmesser) der Nadeln und des Nahtmaterials verschiedene Sätze von Stauchwerkzeugen vorgesehen werden können.
Um das Nahtmaterial-Aufnhame-Ende 43 der Nadel 39 präzise in der Werkzeugöffnung 203 zu positionieren, die von den Enden der Stauchwerkzeuge 201 und 202 gebildet werden, wird das bewegliche Stauchwerkzeug 202 zeitweilig wegbewegt. In der Darstellung der Stauch-Baugruppe 200 in 33(a) ist das Stauchwerkzeug 202 durch Betätigung des Pneumatikzylinders 206 vom festen Stauchwerkzeug 201 weg bewegt worden, wobei Kraft auf eine Zylinderstange 207 ausgeübt wird, so daß der Stauchwerkzeug-Betätigungshebel 208 um die Schraube 209 schwenkt und das bewegliche Stauchwerkzeug 202 um eine vorgegebene Strecke vom festen Stauchwerkzeug 201 weg bewegt. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird der Hebel 208 durch eine Feder 210 vorgespannt, so daß das bewegliche Stauchwerkzeug 202 infolge der gespeicherten Federwirkung zum festen Stauchwerkzeug zurückkehrt, wenn der Druck im Pneumatikzylinder 206 abgeschaltet wird.
Die 31(c) zeigt das Werkzeug 201 in seiner festen Position und das bewegliche Werkzeug 202 in seiner Abstands-Position vor der Aufnahme der Nadel 39, die vom Mehrachsgreifer 184 dargeboten wird. Das Nahtmaterial-Ausrichtungswerkzeug 211 mit der Nahtmaterial-Führungstrichterhälfte 211b ist unter dem Stauchwerkzeug 201 angeordnet und kann innerhalb bestimmter Grenzen frei seitlich gleiten. Das Aus richtungswerkzeug 211 hat einen Zapfen 211a, welcher in einen Hohlraum 201a ragt, der in dem Stauchwerkzeug 201 ausgebildet ist. Eine Druckfeder 201c liegt an der Rückwand des Hohlraumes 201a und an dem Zapfen 211a an, so daß das Trichterwerkzeug 211 vorwärts gleitet, bis es an die Wandung des Hohlraumes 201b anstößt. In dieser Position liegt es vor der Mittelachse, welche durch das Nahtmaterial-Aufnahmeende der Nadel definiert ist und dient als eine Auflage 211c, welche sicherstellen hilft, daß sich das Nahtmaterial-Aufnahmeende 43 der Nadel 39 in der Position zum Stauchen befindet. In dieser Stufe des Zyklus sind die Teile nicht für das Einsetzen des Nahtmaterials positioniert, und der Nahtmaterial-Greifer 212a, der das Nahtmaterial 42 mit seinem versteiften Ende 42a greift, befindet sich in einer Rastphase. Das Nahtmaterial-Ausrichtungswerkzeug 213 mit der Trichterhälfte 214 ist mittels geeigneter Befestigungsmittel, die weiter unten im Detail beschrieben werden, am Stauchwerkzeug 202 befestigt und wandert mit diesem zusammen in die dargestellte offene Position.
Während sich die Stauchwerkzeuge im Abstand voneinander befinden, wird der Mehrachsgreifer 184 ausgefahren, um das Nahtmaterial-Aufnahmeende 43 der Nadel 39 in der Öffnung 203 zu positionieren, wie in den 31(c) und 33(a) dargestellt. Nach dem Positionieren der Nahtmaterial-Aufnahmeöffnung 43 der Nadel 39 an der Stauchwerkzeug-Öffnung 203 werden das Stauchwerkzeug 202 und das Nahtmaterial-Ausrichtungswerkzeug 213 zur Nadel 39 hin bewegt, wobei die Federkraft der Feder 210 (33(a)) ausreicht, das Werkzeug 202 in die Lage zu versetzen, das Nahtmaterial-Aufnahmeende 43 präzise gegen das feste Stauchwerkzeug 201 zu drücken, ohne jedoch den dort ausgebildeten Hohlraum der Nahtmaterial-Aufnahmeöffnung 43 zu verformen. Gleichzeitig wird der Nadel-Haltestift 182 im Mehrachsgreifer 184 durch eine nach unten gerichtete äußere Kraft auf einen Schieber 489, wie oben beschrieben, angehoben, so daß die Nadel freigegeben wird und ihre Position jetzt durch den Griff der Stauchwerkzeuge 201 und 202 bestimmt wird. Die Bewegung der Werkzeuge 213 und 202 veranlaßt die Stirnfläche 213a des Nahtmaterial-Ausrichtungswerkzeuges 213 zum Kontakt mit der entsprechenden Stirnfläche 211c des Nahtmaterial-Ausrichtungswerkzeuges 211. Die diese Bewegung veranlassende Federkraft ist stark genug, um die Feder 201c zusammenzudrücken und bewegt das Trichterwerkzeug 211b nach links, so daß der Zapfen 211a nicht mehr an der Wandung 201b des Hohlraumes anliegt. Die Bemessung der Werkzeuge 202 und 213 ist derart, daß diese Bewegung zur Bildung von zwei Trichterhälften 211b und 214 führt, welche eine sanfte Kegelform bilden, die koaxial zum Nahtmaterial-Aufnahmeende 43 der Nadel 39 liegt. 31(d) zeigt das von den Stauchwerkzeugen 201 und 202 ergriffene Nahtmaterial-Aufnahmeende 43 vor dem Einsetzen des Nahtmaterials. Man beachte, daß der Austritts-Durchmesser der von den beiden Trichterhälften 211b und 214 gebildeten kegeligen Trichterführung vorzugsweise gleich oder größer ist als der Durchmesser des angespitzten Nahtmaterialendes 42a und kleiner als der Durchmesser des Nahtmaterial-Aufnahmeendes 43 der Nadel 39, wie es in 31(e) dargestellt ist, so daß das angespitzte Ende 42a des Nahtmaterialstranges dort leicht eingesetzt werden kann.
31(e) zeigt einen Nahtmaterialgreifer 212a, der vertikal in die Einsetzposition bewegt wird, was das versteifte Nahtmaterialende 42a veranlaßt, in den Trichter 211b und 214 einzutreten, von welchem es in die Nahtmaterial-Aufnahmeöffnung 43 der axial dazu ausgerichteten Nadel geführt wird. Wenn der Strang in das Nahtmaterial-Aufnahmeende 43 der Nadel 39 (Schritt 23), wie oben beschrieben, eingesetzt ist, dann erfolgt das automatische Stauchen der Nahtmaterial-Aufnahmeöffnung. Bei der in 33(a) dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Stauch-Baugruppe 200 liefert ein Pneumatikzylinder 219 den Druck, um den Nocken 215 zu betätigen, welcher einen Hebel 208 stützt, um das bewegliche Stauchwerkzeug 202 gegen das feste Stauchwerkzeug 201 zu pressen und somit das Stauchen des dazwischen plazierten Nahtmaterial-Aufnahmeendes der Nadel durchzuführen. Der Luftdruck wird dem Stauchzylinder 219 über Einlässe 216 und 217 gesteuert vom Steuersystemcomputer 114 zugeführt.
Die 31(f) zeigt den vollständigen Stauchhub. Das Stauchwerkzeug 202 ist durch den Stauchzylinder bis zu einem festen Anschlag gepreßt worden, wobei die ausgeübte Kraft ausreicht, das Nahtmaterial-Aufnahmeende 43 der Nadel 39 zu verformen. Wenn die Verformung erfolgt, verschiebt das Nahtmaterial-Ausrichtungswerkzeug 213 das Trichterwerkzeug 211, was eine zusätzliche Zusammenpressung der Feder 201c bewirkt. Bei der bevorzugten Ausführungsform schlägt das bewegliche Stauchwerkzeug 202 an einem automatischen Anschlag des hier beschriebenen Stauch-Stopp-Mechanismus an.
Wie in 33(b) dargestellt, werden das bewegliche Stauchwerkzeug 202 und das Nahtmaterial-Ausrichtungswerkzeug 213 durch eine mit einer Schulter versehene Säule 202a mechanisch in Übereinstimmung gehalten, deren kleinerer Durchmesser sich leicht in die Passung des Werkzeuges 202 einfügt. Eine Kopfschraube 202c mit einer Unterlegscheibe 202b hält die Säule im Werkzeug 202. Der größere Durchmesser der Säule 202a unterhalb des Werkzeuges 202 erstreckt sich durch ein Loch mit leichter Preßpassung im Trichterwerkzeug 213, so daß das rechte Stauchwerkzeug und das rechte Trichterwerkzeug zu einer gemeinsamen seitlichen Bewegung während des Stauchzyklus verbunden sind. Der untere Teil der mit einer Schulter versehenen Säule 202a erstreckt sich durch das Trichterwerkzeug 213 in die Rille 218b, welche quer in den Rahmen 218a der Stauchbaugruppe eingearbeitet ist. wenn der Stauchhub durchgeführt wird, bewegt der Stauchzylinder diese Werkzeugbaugruppe nach links, bis sie zwangsläufig vom unteren Teil der Säule 202a gestoppt wird, welche an die Wand 218c der Rille 218b anschlägt. Dadurch wird der Pneumatikzylinder 219 angehalten, so daß der Hub der beweglichen rechten Werkzeug-Baugruppe für alle wiederholten Maschinenzyklen stets der gleiche ist.
Bei einer alternativen Ausführungsform sind beide Werkzeuge 201 und 202 aufeinander zu beweglich, um das Stauchen durchzuführen. Weiterhin kann ein einstellbarer Stauch-Stoppmechanismus zur Änderung des Stauch-Hubes eines der beiden beweglichen Werkzeuge vorgesehen werden, um den auf die Nahtmaterial-Aufnahmeöffnung ausgeübten Druck weiterhin zu steuern und eine Feineinstellung des festen Stauchwerkzeuges zu vermeiden.
Wie in der Draufsicht von 33(a) dargestellt, ist eine Nadel-Führungslineal-Baugruppe 220 vorgesehen, um sicherzustellen, daß die Nadel 39 nicht übersteht oder fehlausgerichtet wird, wenn das Ende 43 der freigegebenen Nadel zwischen den Stauchwerkzeugen positioniert wird. Die Nadel-Führungslineal-Baugruppe 220 umfaßt eine Nadel-Führungslineal-Platte 221, deren Abstand von der abgeschrägten Stauchwerkzeugöffnung 203 in Abhängigkeit von der Größe der chirurgischen Nadel einstellbar ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform werden das Ausmaß der auf die Nadel übertragenen Pressung und die daraus resultierende Festigkeit des Griffes der Nadel um das Nahtmaterial durch genaue Positionierung des festen Werkzeuges 201 eingestellt. Wie in 33(a) dargestellt, treibt ein Servomotor 222 das Laufrad 223 über einen Zahnriemen 224 an, welcher die Einstellschraube 225 dreht. Die Steigung der Stauch-Einstellschraube 225 ist derart gewählt, daß der Gleitkeil 226 nur eine kurze Strecke bewegt wird. Das Stauchwerkzeug 201 hat am entgegengesetzten Ende einen komplementären Rampenwinkel 227, welcher auf dem Keil 226 aufliegt, um die Position des Stauchwerkzeuges um eine präzise Strecke proportional zur Bewegung des Gleitwinkels zu bewegen. Somit führen die Drehung der Stauch-Einstellschraube 225 und die Bewegung des Gleitkeiles 226 zu einer Querbewegung des Stauchwerkzeuges 201, welches dadurch in seiner festen Position fein eingestellt wird. Wenn beispielsweise ein stärkeres Nahtmaterial durch Stauchen mit einer Nadel verbunden werden soll, muß die Position des festen Werkzeuges 201 weiter von der Nahtmaterial-Ziehachse weg bewegt werden, um dafür zu sorgen, daß die Verformung nur im gewünschten Umfang erfolgt, wenn durch das bewegliche Werkzeug 202 der Stauchdruck auf die Nadel aufgebracht wird. Bei der in 33(a) gezeigten bevorzugten Ausführungsform sendet der Steuersystemcomputer 114 geeignete Signale, um den Servomotor 222 zu steuern, um die Position der Stauch-Einstellschrauben 225 und damit die Position des festen Werkzeuges 201 entsprechend den Zugprüfungs-Ausziehwerten der Verbindung der Nadel-Nahtmaterial-Anordnung einzustellen, wie es weiter unten detailliert erläutert werden wird. Im einzelnen können geeignete Steuersignale erzeugt werden, um den Servomotor 222 anzuweisen, die Drehposition der Stauch-Einstellschraube 225 entsprechend den gespeicherten statistischen Resultaten der Zugprüfung, wie sie an der Zugprüfungsstation erhalten werden, einzustellen. Die automatische Zugprüfung der armierten Nadel ist erwünscht, um sicherzustellen, daß die stromaufwärts gelegenen Stauchwerkzeuge optimal positioniert sind, um ein Über-Stauchen der Nadel-Nahtmaterial-Verbindung und damit die Wahrscheinlichkeit eines Aufschneidens und ebenso ein Unter-Stauchen der Nadel-Nahtmaterial-Verbindung und damit die Wahrscheinlichkeit eines Ausziehens zu vermeiden.
Nach dem Stauchen der Nadel wird das bewegliche Werkzeug 202 durch den Pneumatikzylinder 219 wieder zurückgezogen, und der Stift 182 des Mehrachsgreifers 184 wird betätigt, um die armierte Nadel in der oben beschriebenen Weise zu erfassen. Anschließend wird der Mehrachsgreifer 184 zum anschließenden Weiterschalten zur Zugprüfungsstation 400 zur weiteren Bearbeitung (Schritte 31 bis 33) in seine Position am Stauch-Drehtisch 150 zurückgezogen (Schritt 29).
Unmittelbar nach dem kurzen Hub des rechten oder oberen Greifers 228 und nach dem Stauchzyklus wird eine neue Nahtmateriallänge für das Stauchen positioniert, indem der linke Greifer 229 den Nahtmaterialstrang hält und das Nahtmaterial 42 durch die Schneidebaugruppe 334 in der oben beschriebenen Weise und wie es als Schritt 24 in 3(b) angegeben ist geschnitten wird. Wie es in 19 dargestellt ist, wird die Schneidebaugruppe 334 ein wenig über dem linken Greifer 229 positioniert, so daß der Nahtmaterialstrang 42 unbestimmter Länge ergriffen wird, wenn der gestauchte Strang abgeschnitten wird. Somit ergreift jetzt der linke Greifer 229 das Nahtmaterial 42 mit einem angespitzten Ende 42a und wird nun zum oberen Greifer.
Der Zyklus an der Stauch-Station setzt sich nun fort, indem der neue obere Greifer das Material 42 entlang der Höhe des Ziehturmes 300 in die Höhe zieht, um den nächsten zu schneidenden Strang für das Einsetzen in die chirurgische Nadel zu positionieren. Der Vorgang des Vorschiebens des Nahtmaterials 42 durch in jedem Zyklus abwechselnde Greifer vermeidet die Rückführungszeit, indem jeder Greifer in seiner jeweiligen Position verbleibt.
Nachdem die Nadel durch Stauchen mit dem Nahtmaterial verbunden wurde, schließt nun unter Bezugnahme auf die 31(a) der Mehrachsgreifer 184 den Stift 182 auf dem Nadelschaft-Ende 43, wenn die Antriebsrolle 488 aus der Anlage an dem Schieber 489 zurückgezogen wird. Zugleich wird die bewegliche Stauchplatte 202 zurückgezogen, um die Bewegung der Nadel 39 durch den Mehrachsgreifer 184 zu ermöglichen. Bevor der Stauch-Drehtisch 185 gedreht wird, wird die Zusatz-Antriebs-Nockenrolle 110 wieder vorgeschoben, um sich auf der Nockenplatte 1116 aufzulegen und für die Entnahme der Nadel 39 aus der Stauchwerkzeugöffnung in der festen Stauchplatte 201 zu sorgen. Wenn der Mehrachsgreifer 184 und die Nadel 39 von der festen Stauchplatte 201 losgekommen sind, wird die Nocken-Drehtisch-Baugruppe 186 gedreht, um die Nockenrollen 295 nach innen vorzuschieben, den Mehrachsgreifer 184 in radialer Richtung zurückzuziehen und die Drehung des Stauch-Drehtisches 185 zu ermöglichen. Der Stauch-Drehtisch 185 dreht dann die Nadel-Nahtmaterial-Anordnung zur Zugprüfungsstation 400 zur Prüfung.
Automatische Zugprüfungs-Station
Die automatische Zugprüfungs-Station 400 führt die automatische Zugprüfung einer chirurgischen Nadel-Nahtmaterial-Anordnung durch, wie es allgemein in den 34 bis 37 dargestellt ist. Wie in 34 dargestellt, umfaßt die automatische Zugprüfungs-Baugruppe 400 allgemein eine Kraftmeßzellen-Befestigungs-Baugruppe 430 zur Befestigung einer Kraftmeßzelle 435, die auf die Belastung eines Nadel-V-Platten-Haltearmes 436 reagiert, welcher die armierte Nadel 39 vom Mehrachsgreifer 184 übernimmt. Eine Nadel-Löse-Nockenrolle 488 ist für das Freigeben der armierten Nadel aus dem Griff des Mehrachsgreifers 184 vorgesehen. Eine Zugprüfungs-Führungslineal-Baugruppe 440 ist vorgesehen, um die armierte Nadel 39 am Überkippen oder einer Fehlausrichtung zu hindern, wenn diese gelöst wird.
Die Nahtmaterial-Greif-Baugruppe 470 weist zwei Paare zurückziehbarer Greifer 425a und 425b sowie 426a und 426b zum Ergreifen des Nahtmaterials während der Zugprüfungen auf. Die Greifer 425a und 425b sind funktionell mit der belasteten Gleitblock-Baugruppe 472 zur Durchführung der nicht zerstörenden Zugprüfungen verbunden, wie es im Zusammenhang mit den 35 und 37 beschrieben werden wird. Zwei separate Pneumatikzylinder werden zum Antrieb der Greifer 426a und 426b bei den zerstörenden Zugprüfungen verwendet.
Eine detaillierte Beschreibung jeder dieser Baugruppen sowie deren Wechselwirkung soll nachfolgend im einzelnen beschrieben werden.
Wie nachfolgend in 34 dargestellt, wird eine chirurgische Nadel 39 mit daran befestigtem Nahtmaterial von einem Mehrachsgreifer 184 gehalten und, in der oben beschriebenen Weise, durch den Stauch-Drehtisch 150 zur automatischen Zugprüfungsstation 400 zu der in 34 dargestellten Position weitergeschaltet. Um die armierte Nadel 39 in der Kraftmeßzelle 435 zu positionieren, wird der Mehrachsgreifer vom Stauch-Drehtisch 150 von der Mittellast ”A” zur Mittellast ”B” ausgefahren, so daß der Endbereich 44 der Nadel 39 über einem entsprechenden Aufnahme-V-Platten-Nadelarm 439 der Kraftmeßzellen-Anordnung 430 positioniert wird, wie es in 34 dargestellt ist.
36(a) a zeigt eine Draufsicht der Kraftmeßzellen-Baugruppe 430 mit der daran angebrachten Kraftmeßzelle 435. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die Kraftmeßzelle 435 durch einen schwenkbar montierten Nadel-V-Platten-Nadelarm 439 belastet, welcher eine dünne Nadel-Halte-Schneide 439a aufweist, um das Nahtmaterial-Aufnahmeende 44 chirurgischer Nadeln unterschiedlicher Größe mit von diesen herabhängendem Nahtmaterial 42 zu stützen. Es können verschiedene V-Platten-Arme für verschiedene Nadel-Nahtmaterial-Kombinationen vorgesehen werden, welche sich größeren oder kleineren Nahtmaterialien mit Durchmessern von etwa 0,229 mm bis 0,432 mm ± 0,025 mm (etwa 0,009 Zoll bis 0,017 Zoll ± 0,001 Zoll) anpassen. In Abhängigkeit von der Charge chirurgischer Nadeln, die momentan auf Zug geprüft werden, wird der geeignete Nadel-V-Platten-Haltearm 436 positioniert, um die Nadel vom Mehrachsgreifer aufzunehmen.
Die nicht zerstörende Zugprüfung der armierten chirurgischen Nadel 39 wird wie folgt durchgeführt:
Nach der Positionierung des Mehrachsgreifers 184 in der ausgefahrenen Position, wie zuvor beschrieben, werden die Greifer 425a und 425b der Nahtmaterial-Greifer-Baugruppe 470 aus einer offenen Stellung heraus geschlossen, um den Nahtmaterialstrang ein wenig oberhalb des Nadel-V-Platten-Haltearmes 436 der Kraftmeßzellen-Baugruppe 430 zu ergreifen, wie in 38 dargestellt. Es ist ein einzelnes pneumatisches Betätigungselement 472 (dargestellt in 35(a)) vorgesehen, um die Greiferarme 425a und 425b zu öffnen und zu schließen, und dieser Zylinder wird durch das Steuersystemprogramm gesteuert, welches im Steuersystemcomputer 114 abgelegt ist.
Die 35(a) und 35(b) illustrieren die Gleitblock-Baugruppe 472, die aus Gleitstäben 422a und 422b sowie einem unteren Gleitblock 472a, der sich auf den Gleitstäben 422a und 422b vertikal hin und her bewegt, zusammengesetzt ist. Der Gleitblock 472 weist eine Last-Balancier-Platte 424 auf, auf welche die Pneumatikzylinder 474 und 479 in Abhängigkeit von der durchzuführenden Zugprüfung jeweils aufwärts und abwärts gerichtete Kräfte ausüben. Wie in 27 dargestellt, ist der Pneumatikzylinder 479 in seiner ausgefahrenen Position gezeigt, die eine aufwärts gerichtete Kraft ausübt, welche die Last-Balancier-Platte 424 stützt und folglich den Gleitblock 472a der Gleitbaugruppe 472 in einer festen vertikalen Position hält.
Der Gleitblock 472a hat ein entsprechend dimensioniertes Gegengewicht 476, um sein Gewicht etwa zu kompensieren. Es ist an der Last-Balancier-Platte am Punkte 424a befestigt und wirkt über ein Kabel 473 rund um eine Laufrolle 477 bis zu einem Befestigungspunkt 476a. Dieses Gegengewicht 476 bewirkt die Kompensation der Nettobelastung auf dem Gleitblock 472a in einer neutralen Position. Es ist eine einstellbare, abwärts gerichtete Kraft von 57 p bis 851 p (2 Unzen bis 30 Unzen) vorgesehen, die durch eine einstellbare Federspannvorrichtung 425 aufgebracht wird, welche in 37 deutlicher dargestellt ist. Ein Ende der Federspannvorrichtung 425 ist an einem festen Punkt am Rahmen 426 durch Befestigungsschrauben 427 angebracht. Das andere Ende der Federspannvorrichtung 425 ist am Punkt 424a an der Last-Balancier-Platte 424 angebracht und übt eine einstellbare, nach unten gerichtete Belastung zwischen der Last-Balancier-Platte 424 und dem festen Rahmenelement 426 aus. Diese einstellbare, nach unten gerich tete Spannung wird normalerweise durch den Pneumatikmotor 479 aufgebracht, welcher den unteren Gleitblock 424 aufwärts in die Ausgangsposition bringt.
Das Ausmaß der während einer nicht zerstörenden Zugprüfung angelegten Spannung kann durch Drehen eines Knopfes (nicht dargestellt) auf einer Welle 428 zwischen 57 p und 851 p (2 Unzen bis 30 Unzen) eingestellt werden, und die tatsächlich wirksame Zugprüfungsbelastung wird durch einen Zeiger 429 auf der Skala 430 angezeigt.
Um die nicht zerstörende Zugprüfung durchzuführen, wird der Pneumatikzylinder 479, der am Untergestell 480 befestigt ist und vom Systemcomputer 114 gesteuert wird, aus seiner ausgefahrenen Position, in welcher er die Last-Balancier-Platte 424 stützt (35(a)), gelöst. Dadurch entfällt die aufwärts gerichtete Kraft auf die Last-Balancier-Platte 424, wie in 35(a) dargestellt, um dadurch die gewählte Federkraft von netto 57 p bis 851 p (2 Unzen bis 30 Unzen) in Abwärtsrichtung auf den Gleitblock 472a zu übertragen und von dort über die Gleitstäbe 422a und 422b auf die Greiferbaugruppe 470 und die Greifer-Klemmbacken 425a und 425b, um das an der gestauchten Nadel 39 befestigte Nahtmaterial nach unten in Richtung des Pfeiles „A” zu ziehen. Die Genauigkeit dieses Systems wird erhöht, indem der Gleitblock 472 von Gleitstäben 422a und 422b gehalten wird, welcher in Kugelbuchsen mit geringer Reibung gelagert ist, die ihrerseits in das Rahmenelement 471 eingepreßt sind, wodurch sich ein minimaler mechanischer Reibungswiderstand des Systems ergibt.
In 34 wird man bemerken, daß der feste Gleitblockrahmen 426 parallel zur Achse 444 des von der Nadel 39 herabhängenden Nahtmaterials angeordnet ist und einen Abstand von der Achse hat, welcher der Länge der versetzten Arme 420a und 420b der Greifer-Klemmbacken 425a und 425b entspricht.
Gleichzeitig oder ein wenig vor dem Freigeben der Gleitbaugruppe 472 wird die Nadellöse-Nockenrolle 488 betätigt, um es dem Mehrachsgreifer 184 zu ermöglichen, seinen Griff auf der armierten Nadel 39 zu lösen. Das Lösen der armierten Nadel aus dem Griff des Greifers 184 ist notwendig, um sicherzustellen, daß sie sicher auf der V-Platten-Nadel-Halte-Schneide 439a positioniert ist. Darüber hinaus muß die Nadel zur Durchführung einer genauen Zugprüfung gelöst sein, so daß es keinerlei aufwärts gerichtete Kräfte gibt, welche die Ergebnisse verfälschen könnten.
Wie in den 28 und 34 dargestellt, umfaßt die Nadellöse-Nockenrollen-Baugruppe einen Nadellöse-Elektromagneten 491a, welcher betätigt wird, um den Schwenk-Hebelarm 490 zu drehen. Der Schwenk-Hebelarm 490 schwenkt um den Stift 490a, um den Schieber 489 des Mehrachsgreifers 184 herabzudrücken, wie es zuvor im Zusammenhang der 31a bis 31d beschrieben wurde. Das Herabdrücken des Schiebers 489 öffnet den Stift 182, um die dort eingeklemmte Nadel zu freizugeben.
Bezugnehmend auf 34 ist eine Nadel-Führungslineal-Baugruppe 440 vorgesehen, um zu verhindern, daß die Nadel 39 fehlausgerichtet wird oder überkippt, nachdem der Mehrachsgreifer 184 seinen Griff an der Nadel gelöst hat. Wie in 34 dargestellt, weist die Nadel-Führungslineal-Baugruppe 440 eine vertikale Führungslineal-Platte 442 auf, welche so justiert werden kann, daß sie um einen Nadeldurchmesser von der Stirnseite des Greifers 184 entfernt liegt und dadurch die Nadel für die Prüfung in einer aufrechten Stellung hält. Die Einstellung der seitlichen Positionierung der vertikalen Führungslineal-Platte 442 erfolgt durch Drehen von Leitschrauben 443 (dargestellt in 34), um das Führungslineal um die richtige Strecke vorzuschieben oder zurückzuziehen. Bei der bevorzugten Ausführungsform kann die Gestaltung der Stirnseite der vertikalen Nadel-Führungslineal-Platte 442 (nicht dargestellt) geändert werden, um sie der Gestalt von Nadeln unterschiedlicher Größe anzupassen.
Das gesteuerte Freigeben bei der Minimal-Zugprüfung ist von kurzer Dauer, vorzugsweise im Bereich von Millisekunden. Wenn die Prüfung erfolgreich ist, d. h. das Nahtmaterial hält die Anforderungen der Minimal-Zugprüfung ein, dann wird die Nadel 39 wiederum vom Mehrachsgreifer 184 ergriffen, indem der Nadellöse-Elektromagnet 176a abgeschaltet wird, wodurch die Nockenrolle 488 zurückkehrt und die nach unten gerichtete Kraft auf den Schieber 489 löst. Die Nahtmaterial-Greifer-Klemmbacken 425a und 425b werden dann in ihre offene Position zurückgezogen, um den Griff am Nahtmaterial, gesteuert vom Steuersystem, zu lösen. Anschließend wird der Mehrachsgreifer 184 zurückgezogen und der Stauch-Drehtisch 150 gedreht, um die armierte Nadel stromabwärts zum automatischen Verpacken an Station 500 zu fördern.
Wenn das Nahtmaterial die Minimal-Zugprüfung nicht besteht, d. h. wenn das Nahtmaterial als Folge der nicht zerstörenden Prüfung aus der chirurgischen Nadel 39 gelöst wird, wird dem Steuersystemcomputer 114 angezeigt, daß die Nadel 39 mit der gelösten Armierung an der Zugprüfungsstation ausgeworfen wird. Der gelöste Nahtmaterialstrang wird in eine Vakuum-Baugruppe (nicht dargestellt) gezogen und die Nadel durch eine Nadel-Abstreifer-Baugruppe 487 ausgeworfen, welche allgemein in 22(a) sowie im Detail in 39 dargestellt ist. Wie in 39 gezeigt, wird ein Nadel-Abstreifer-Elektromagnet 491 durch ein Steuersignal betätigt, welches vom Steuersystemcomputer 114 ausgegeben wird, um einen Nadel-Abstreifer-Stift 486 in den Raum zwischen der Nadel 39 und der Stirnseite des Mehrachsgreifers 184 auszufahren. Wenn sich die Nadel somit in ihrem gelösten Zustand auf dem Mehrachsgreifer 184 befindet und die Minimal-Zugprüfung nicht bestanden hat, dann wird der Nadel-Abstreifer-Stift 486 ausgefahren, um die Nadel aus dem Mehrachsgreifer 184 zu entfernen. Die Nadel-Abstreifer-Baugruppe 487 ist mittels einer Befestigungsklammer 485 an der Stauch-Drehtisch-Baugruppe befestigt. Die Nadel fällt herab und wird durch eine geeignete Sammeleinrichtung (nicht dargestellt) an der Zugprüfungs-Station gesammelt.
Nach der Zugprüfung, sei sie nun erfolgreich oder erfolglos gewesen, wird die Vorrichtung für die Zugprüfung der nächsten armierten Nadel vorbereitet. Die Gleitblock-Baugruppe 472 und die zurückgezogenen Greifer-Klemmbacken werden durch eine geeignete, aufwärts gerichtete Kraft, die vom Pneumatikzylinder 479, gesteuert vom Steuersystemcomputer 114, aufgebracht wird, relativ zum festen Gleitvorrichtungs-Rahmen 426 in die Ausgangsstellung zurückgeschoben. Zu diesem Zeitpunkt kann ein anderes Datensignal zur Speicherung in einer Datenbank, die vom Steuersystemcomputer aufrechterhalten wird, ausgesandt werden, welches anzeigt, daß die an einer speziellen Nadel 39 durchgeführte Zugprüfung entweder erfolgreich oder erfolglos war und zwar in Verbindung mit einem Datensignal, welches die Kraft an der Kraftmeßzelle 435 wiedergibt. Es kann auch eine Signalmarke ausgesandt werden, welche anzeigt, daß die Nadel-Nahtmaterial-Anordnung stromabwärts zum Bündeln derselben befördert wird.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die in den 34 und 36(a) dargestellte Kraftmeßzelle 435 ein piezoelektrischer Wandler, welcher die von der Gleitblock-Baugruppe an die Nadel-Nahtmaterial-Anordnung 39 angelegte Kraft mißt. Die Kraft wird von dem Nadel-V-Platten-Arm am Punkt 439a aufgenommen und zur Kraftmeßzelle 435 geleitet, die unmittelbar unter dem V-Platten-Arm 436 mittels der Schwenkmontage des Nadel-V-Platten-Armes auf einem Bolzen 438 angebracht ist. Diese Ein-Punkt-Montage erleichtert den Austausch von Teilen für den Nadel-V-Platten-Arm, wenn abweichende Nadel- oder Nahtmaterialgrößen eine andere Öffnung am Punkt 439a erfordern. Die Wandler-Kraftmeßzelle 435 kann über herkömmliche Einrichtungen an den Steuersystemcomputer 114 angeschlossen sein. Bei der bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um einen 11,34 kp-(25 Pfund-)Wandler, der von der Firma Techniques Co. (Modell Nr. MDB-25PH) hergestellt wird. Die an das Nahtmaterial 42 angelegten und von dem Kraftmeßzellen-Wandler 435 während der zerstörenden Zugprüfung gemessenen Kräfte können für statistische Zwecke oder zur Echtzeit-Überwachung während des Stauchwerkzeug-Einstellungs-Unterprogrammes, welches abläuft, wenn eine neue Charge chirurgischer Nadeln gestaucht werden soll, gespeichert werden. Wenn beispielsweise bei der nicht zerstörenden Prüfung ein Ausfall auftritt, und die vom Wandler 435 gemessene Kraft liegt am unteren Ende eines vorgegebenen Bereiches, dann nimmt der Steuersystemcomputer dies zu Kenntnis und sendet geeignete Signale zur stromaufwärts gelegenen, zuvor beschriebenen Stauch-Baugruppe und veranlaßt das feste Stauchwerkzeug 201 zu einem kleinen Vorschubschritt in Richtung zum beweglichen Stauchwerkzeug 202 hin, was zur Folge hat, daß die nachfolgenden Stauchungen fester ausfallen. In entsprechender Weise muß keine Einstellung erfolgen, wenn die vom Wandler gemessenen Kräfte zwischen einem Minimal- und einem Maximal-Belastungswert liegen.
Wie oben erwähnt, wird die automatische Zugprüfungs-Station 400 angewandt, um eine Minimal-Zugprüfung an jeder armierten chirurgischen Nadel durchzuführen, bevor diese zum automatischen Verpacken weitergeschaltet wird. Eine zerstörende Zugprüfung wird bei Erzeugnisänderungs-Einstellung und an jeder danach weitergeschalteten n-ten Nadel durchgeführt. Der Zweck der Durchführung einer zerstörenden Zugprüfung besteht darin, die Stauchwerkzeuge an der stromaufwärts gelegenen Stauch-Station für den richtigen, maximalen Stauchverbindungs-Ausziehwert einzustellen. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit einer zerstörenden Prüfung, und die Prüfhäufigkeit, welche programmierbar ist, ist hoch genug einzustellen, um die Funktion zu steuern und niedrig genug, um übermäßigen Erzeugnis-Abfall zu vermeiden. Bei der bevorzugten Ausführungsform kann diese Prüfhäufigkeit auf jede 50ste Nadel eingestellt werden, sie könnte aber auch bei jeder 75sten oder 100sten Nadel liegen.
Ein anderer Zweck der zerstörenden Zugprüfung ist die Hilfestellung beim Einbau eines neuen Stauchwerkzeugsatzes während eines Erzeugnis-Änderungsvorganges, wobei sie dazu dient, die Nadel-Stauchvorrichtung (die Stauchwerkzeuge) auf die Verarbeitung einer neuen Charge von Nadeln einzurichten, wenn sich diese von der zuvor bearbeiteten Charge unterscheidet. Im Gegensatz zur oben beschriebenen nicht zerstörenden Zugprüfung, wird die Zugprüfungs-Vorrichtung für eine 100%ig zerstörende Prüfung der gestauchten Nadel programmiert, während die Stauch-Baugruppe arbeitet und der Zugprüfungs-Station armierte Nadeln zuführt. Das Werkzeug-Einstellsystem an der stromaufwärts gelegenen Stauch-Baugruppe wird bei jedem Maschinenzyklus ein Signal von der Wandler-Kraftmeßzelle 435 über den Computer 114 erhalten und schnell eine richtige Einstellung der Stauchwerkzeuge vornehmen.
Die Ausziehwerte der zerstörenden Zugprüfung werden im Computersystem 114 registriert und zur Berechnung einer statistischen Prozeßsteuerungsinformation verwendet, welche dem Maschinenbediener über Anzeigebildschirme zurückgemeldet werden.
Die zerstörende Zugprüfung der armierten chirurgischen Nadel 39 läuft in ähnlicher Weise ab, wie sie oben in bezug auf die Minimal-Zugprüfung beschrieben wurde. Sie wird jedoch von eifern zweiten Paar Greifer-Klemmbacken 426a und 426b sowie einem Pneumatikzylinder 474 speziell für die zerstörende Zugprüfung durchgeführt. Der grundlegende Unterschied zwischen beiden Prüfungen besteht jedoch darin, daß ein festgelegter mechanischer Hub ausgeführt wird, der stets stark genug ist, das Nahtmaterial aus der Nadel herauszuziehen. Dieser zerstörende Hub tritt an die Stelle der variablen Kraft von 57 p bis 851 p (2 Unzen bis 30 Unzen) nach dem Minimal-Zugprüfungs-Programm.
Wie in 35(a) dargestellt, ist ein zweiter Pneumatikzylinder 474 dem Pneumatikzylinder 479 gegenüber gelegen, und er wird derart programmiert, daß er von seiner in 28(a) dargestellten Ausgangsposition aus einen festgelegten Hub gegenüber der Last-Balancier-Platte 424 durchführt. Dies führt zu einer nach unten gerichteten vertikalen Verschiebung der unteren Gleitblock-Baugruppe 472 von der in 35(a) gezeigten Position aus. Dies führt auch zu einer abwärts gerichteten Bewegung auf den Gleitstäben 472a und 472b, wodurch die Greifer-Baugruppe 470 einschließlich der GreiferKlemmbacken 426a und 426b und des von ihnen ergriffenen Nahtmaterials in Richtung des Pfeiles „A” in 35(a) bewegt werden. Der dem Pneumatikzylinder 474 zugeführte Luftdruck wird hoch genug eingestellt, um das Nahtmaterial stets aus der Nadel 39 herauszuziehen. Dieser Hub wird durch das Bodenteil der Gleitbaugruppe 472 begrenzt, das auf der Oberseite des stationären Rahmens 426 anschlägt. Die Klemmbacken 426a und 426b für die zerstörende Zugprüfung sind auf ihren Greifflächen geriffelt, wie es in 35(a) dargestellt ist, um während des zerstörenden Zyklus einen zwangsläufigen, nicht gleitenden Griff auf dem Nahtmaterial zu erreichen. Ferner werden die Klemmbacken 426a und 426b für die zerstörende Prüfung durch ein Paar Pneumatikzylinder 441 und 442 über winklige versetzte Arme 443 und 444 angetrieben.
Die Achsen der Hin- und Herbewegung jedes der Klemmbackensätze sind in 35(a) dargestellt und umfassen die Achse 445 für die Greifer der nicht zerstörenden Prüfung sowie die Achse 446 für die Hin- und Herbewegung der Greifer-Klemmbacken für die zerstörende Prüfung.
Die zur Durchführung der zerstörenden Zugprüfung erforderliche Kraft wird durch die piezolektrische Kraftmeßzelle 435 gemessen, wie es oben besprochen wurde, und die Daten, welche diese Kraft wiedergeben, werden zum Steuercomputer 114 gesandt. Wenn durch den Prozeß-Steuerungs-Algorithmus (wird weiter unten beschrieben) festgestellt wird, daß die Kräfte bei der zerstörenden Zugprüfung, wie sie von der Wandler-Kraftmeßzelle gemessen wurden, geringer sind als ein vorgege bener Bereich von Zugprüfungs-Werten, dann sendet der Steuersystemcomputer 114 geeignete Steuersignale, um den beim Stauchen zum Verbinden des Nahtmaterials mit der Nadel an der stromaufwärts gelegenen Stauch-Station angewandten Hub des Stauchwerkzeuges zu vergrößern. Wenn festgestellt wird, daß die Kräfte bei der zerstörenden Zugprüfung, wie sie von der Wandler-Kraftmeßzelle gemessen wurden, höher sind als ein vorgegebener Bereich, dann sendet der Steuersystemcomputer 114 geeignete Steuersignale, um bei der stromaufwärts gelegenen Stauch-Station das feste Stauchwerkzeug um einen kleinen Schritt vom beweglichen Stauchwerkzeug weg zu bewegen, wodurch der beim Verbinden des Nahtmaterials mit der Nadel angewandte Stauchdruck vermindert wird.
Da die zerstörende Zugprüfung zwangsläufig dazu führt, daß das Nahtmaterial von der Nadel 39 getrennt wird, wird die Nadel 39 wiederum, wie oben beschrieben, durch den Nadel-Abstreiferstift 486a aus dem Mehrachsgreifer 184 entfernt. Anschließend werden die Greifer-Klemmbacken 426a und 426b in ihre offene Position zurückgezogen, und der Pneumatikzylinder 479 übt eine aufwärts gerichtete Kraft aus, um die Greifer-Baugruppe 470 und die Gleitblock-Baugruppe 472 zur Vorbereitung der nächsten Zugprüfung zurück in ihre Normalposition zu bringen.
Automatische Verpackungsstation
Unter Bezugnahme auf die 40 bis 71 soll nun eine erfindungsgemäße automatische Verpackungsstation beschrieben werden.
Bezugnehmend speziell auf Einzelheiten dieser Zeichnungen zeigen die 40 bis 42 allgemeine schematische Ansichten der erfindungsgemäßen automatischen Nadel-Nahtmaterial-Verpackungsmaschine 500. Die Maschine 500 umfaßt einen Drehtisch 512, welcher im wesentlichen ein Verpackungsdrehtisch auf einer im wesentlichen stationären Maschinenrahmen- Anordnung 514 ist. Die starre Rahmenanordnung 514, wie sie in den 41 und 42 dargestellt ist, weist grundsätzlich vertikale Träger 516 und 518 auf, welche durch horizontale Träger 520, 522 und 524 mit der ganzen Rahmenanordnung 514 verbunden sind, die derart ausgebildet ist, daß sie über einstellbare Ausrichtungs-Füße 526 direkt auf dem Fußboden aufgestellt ist. Die Rahmenanordnung 514 umfaßt eine äußere, stationäre Rahmenanordnung 515 und eine innere, in vertikaler Richtung verstellbare Rahmenanordnung 517 mit horizontalen Trägern 528, 530 und 532 sowie damit verbundenen vertikalen Trägern 534 und 536, welche den Drehtisch 512 halten, so daß dieser relativ zu den stationären Rahmen-Bauteilen in vertikaler Richtung einstellbar ist. Die vertikale Einstellung der Rahmenanordnung 517 erfolgt durch einen zentralen Servomotor, welcher eine Hubspindel 538 betätigt, welche zugleich die vertikale Einstellung aller Verpackungseinrichtungen an den verschiedenen Bearbeitungsstationen der Maschine durchführt, um auf diese Weise die Anpassung an einen großen Bereich chirurgischer Nadeln unterschiedlicher Größe durchzuführen, ohne daß irgendwelche Bauteile der Maschine geändert werden müssen.
Wie in den 48a bis 48f dargestellt, können chirurgische Nadeln unterschiedlicher Größe, die beispielsweise mit den Symbolen RB-1, SH-1, SH, CT-1, CTX und CT bezeichnet sind, grundsätzlich in identische Packungs-Ablageschalen 45 eingesetzt werden, und die Figuren zeigen die unterschiedlichen Einstellungen der Verpackungsmaschine über einer festen Bezugslinie der Stauch-Drehtisch-Vorrichtung 150 und dem Stauchtisch 185, von wo die chirurgischen Nadeln mit daran befestigtem Nahtmaterial durch den Mehrachsgreifer 184 in die Ablageschale 45 überführt werden, welche auf einem Bearbeitungskopf 560 der Verpackungsstation 500 befestigt ist.
Um die Verpackungsstation 500 an chirurgische Nadeln unterschiedlicher Größe anzupassen, welche in Packungs-Ablageschalen 45 von im wesentlichen identischer Größe zu verpacken sind, die sich ihrerseits einem großen Bereich von Nadelgrößen ohne Änderung der Nahtmaterial-Packung anpassen, sind der Drehtisch 512 und die darauf befestigten Bearbeitungsköpfe 560 einschließlich der verschiedenen Bauteile der Bearbeitungsstationen in ihrer Höhe relativ zu den Mehrachsgreifern 184 einstellbar, um auf diese Weise Änderungen in der Nadelgröße zu kompensieren, ohne daß die Funktion der Verpackungsstation 500 geändert werden oder an den verschiedenen Bearbeitungsstationen irgend ein Bauteil ausgewechselt werden muß.
Wie in der 41 angegeben, weist der Maschinenrahmen 514 den stationären Rahmenteil 515 auf, welcher im wesentlichen unbeweglich auf einer geeigneten ebenen Auflagefläche oder auf dem Fußboden aufliegt. Innerhalb der stationären Anordnung des Rahmenteiles 515 für die Verpackungsstation 500 ist der Rahmenteil 517 angeordnet, welcher relativ zum Rahmenteil 515 beweglich ist und über die Hubspindelanordnung 538, die mit dem Drehtisch 512 verbunden ist, in vertikaler Richtung verstellt werden kann, wodurch es ermöglicht wird, die Höhe des letzteren entsprechend der speziellen Größe der chirurgischen Nadel einzustellen, welche in die Ablageschale 45 überführt werden soll.
Die Höhen-Einstellbarkeit des beweglichen Rahmens 517 und demzufolge des Drehtisches 512 und der Bearbeitungsköpfe 560 kann vorprogrammiert oder in anderer Weise durch das Bedienungspersonal der Verpackungsstation 500 festgelegt und gesteuert werden. Diese Möglichkeit zur vertikalen Einstellung des beweglichen Rahmens 517 und dadurch der Arbeitshöhe des Drehtisches 512 mit den darauf befestigten Bearbeitungsköpfen 560 ergibt eine Vielseitigkeit der Maschine, durch welche sie leicht an das Verpacken eines weiten Bereiches von Größen chirurgischer Nadeln angepaßt werden kann.
Innerhalb der Rahmenanordnung sind die verschiedenen Riemenantriebe 540, 542, 544, 546 und 548 sowie die Antriebs- Bauteile 550 der Maschine sowie weiterhin die Systeme 552 zur Erzeugung des in den Verpackungszyklen von Nahtmaterial-Packungen angewandten Vakuums angeordnet. Der Drehtisch 512 ist in einer horizontalen Ebene ausgerichtet, und durch die Zwischenschaltung einer programmgesteuerten Antriebsanordnung ist er schrittweise bzw. in Winkelschritten um eine vertikale Mittelachse 554 drehbar. In diesem Falle wird der Drehtisch 512 während der Funktion der Maschine von, oben gesehen entgegen dem Uhrzeigersinn in Schritten von 30°, weitergeschaltet, wie es durch den Pfeil A angedeutet ist.
Der Drehtisch 512 besteht im wesentlichen aus einem runden scheibenförmigen Element oder Verpackungs-Drehtisch, auf welchem eine Vielzahl von Bearbeitungsköpfen 560 montiert ist. Die Bearbeitungsköpfe 560 sind am Außenumfang, gleichmäßig über den Umfang verteilt, auf der Oberseite des Verpackungs-Drehtisches oder Revolvers 512 befestigt, wobei jeder Bearbeitungskopf 560 ein äußeres, radial über die Umfangskante des Revolvers oder Drehtisches 512 herausragendes Teil hat.
Bei dieser speziellen Konstruktion der Verpackungsmaschine 500 sind beispielsweise zwölf Bearbeitungsköpfe in Winkelabständen von 30° am Außenumfang des Drehtisches oder Revolvers 512 verteilt.
Wie nachfolgend festgestellt werden wird, ist der Revolver oder Drehtisch 512 der Verpackungsmaschine derart ausgebildet, daß er in Richtung des Pfeiles A in 40 in Winkelschritten von 30° bzw. schrittweise gedreht wird, so daß die Bearbeitungsköpfe 560, welche jeweils zur Befestigung einer Nahtmaterial-Ablageschale oder -Verpackung ausgebildet sind, nacheinander schrittweise zu einer Folge von Bearbeitungsstationen vorgeschoben werden, die hier als Bearbeitungsstationen (1) bis (12) bezeichnet werden und gleichmäßig über den Außenumfang des Revolvers 512 verteilt sind, wie es in 40 der Zeichnungen dargestellt ist.
Die aufeinander folgenden Bearbeitungsstationen, welche kombiniert die automatische Maschine 50 zur Verpackung chirurgischer Nadeln mit daran befestigtem Nahtmaterial bilden, werden nachfolgend kurz beschrieben. Es sind in Drehrichtung des Pfeils A:

(1) Eine erste Bearbeitungsstation 570 betrifft die Behandlung leerer Nahtmaterial-Packungs-Ablageschalen, die nacheinander vom Boden eines Stapels solcher Ablageschalen getrennt werden, der in einem drehbaren Karussell 572 enthalten ist, indem sie unter der Einwirkung eines Vakuums auf eine drehend weitergeschaltete Platte 574 überführt und dann durch eine nockengesteuerte Roboter-Schwenkarm-Anordnung 576 aufgegriffen und auf aufeinander folgende Bearbeitungsköpfe 560 überführt werden, so daß sie dort gehalten werden, während sie durch den Revolver oder Drehtisch 512 zu den aufeinander folgenden Bearbeitungsstationen gefördert werden, wie es nachfolgend noch erläutert werden wird.

An der Bearbeitungsstation 570 (1), wo die leeren Nahtmaterial-Packungs-Ablageschalen oder Grundkörper auf den Bearbeitungsköpfen 560 der automatischen Verpackungsstation 500 angebracht werden, muß insbesondere auf die 49 bis 54 der Zeichnungen Bezug genommen werden.
Die Nahtmaterial-Packungs-Ablageschale 45, wie sie in 49 der Zeichnungen dargestellt ist, besteht im wesentlichen aus geformtem Kunststoff und weist einen ebenen Grundkörper 802 mit parallelen Seiten und halbrunden Enden auf. Eine vertikale Wand 804 erstreckt sich rund um den Außenumfang der Ablageschale, während sich im Abstand von dort nach innen eine zweite vertikale Wand 806 erstreckt, von der aus sich Finger 808 radial nach außen erstrecken, welche flexibel sind und an der Oberkante bis nahe an die äußere Wand 804 reichen, so daß sie eine hohle Kanalanordnung begrenzen. An die Ablageschale sind Öffnungen sowie eine Nadel-Klemmanordnung angeformt.
Im wesentlichen in der Nähe des Revolvers oder Drehtisches 512 ist die Ablageschalen-Ladeanordnung 810 angebracht, wobei jene, wie in den 41 und 42 dargestellt, von der vertikal einstellbaren Rahmenanordnung 517 gehalten wird und zwölf Bearbeitungsköpfe gleichmäßig um dessen Umfang verteilt angebracht sind, so daß ein schnelles Weiterschalten aufeinanderfolgender Bearbeitungsköpfe 560 mit Ablageschalen 45 möglich ist. Die Ladeanordnung, welche ebenfalls von der einstellbaren Rahmenanordnung 517 gehalten wird, weist ein drehbares Karussell 572 auf, welches acht vertikale Fallschächte 812 aufweist, die speichenartig rund um eine vertikale Steuerungswelle 814 angebracht sind. Jeder Fallschacht 812 ist derart ausgebildet, daß er einen vertikalen Stapel übereinander angeordneter leerer Packungs-Ablageschalen 45 hält, wie in den Zeichnungen dargestellt. Das Karussell 572 ist derart ausgebildet, daß es mittels eines geeigneten Antriebsmechanismus 816 schrittweise um die Welle 814 weitergeschaltet werden kann, wodurch jederzeit einer der Fallschächte, der mit einem Stapel von Ablageschalen 45 gefüllt ist, sich mit seinem offenen Boden unmittelbar über der Oberseite 818 einer runden scheibenförmigen Platte 820 befindet. Die Platte 820 ist unter dem unteren Ende des Karussells 572 angeordnet, wobei sich ein Teil ihrer Oberfläche unter das untere Ende desjenigen Fallschachtes 812 des Karussells erstreckt, der ihr am nächsten liegt. Die runde Drehplatte 820, wie sie in den 53 und 54 dargestellt ist, hat vier sich radial erstreckende Vertiefungen oder Ausnehmungen 822, deren jede eine Tiefe hat, die im wesentlichen der Höhe der vertikalen Wand 804 und der Umfangsform der Packungs-Ablageschale 45 entspricht, und jede der Vertiefungen 822 hat einen Winkelabstand von 90° zur benachbarten Vertiefung. Jede Vertiefung 822 hat in ihrer Bodenfläche eine Öffnung 824, die mit einem Durchlaß 828 in Verbindung steht, der zu einer gesteuerten Vakuum-Erzeugungs-Anordnung innerhalb der Verpackungsstation 500 führt.
Zwischen dem Fallschacht 812 und der scheibenförmigen Platte 820 befindet sich ein einzelner Mehr-Ablageschalen-Pufferbereich 823, welcher einen Puffer-Stapel von Ablageschalen 45 enthält. Nachdem ein Fallschacht 812 leer ist, ermöglicht der Pufferbereich 823 eine gewisse Zeit zum Weiterschalten des nächsten Fallschachtes 812 auf dem drehbaren Karussell 572 in die Position ohne Unterbrechung der Maschine. Daher können die Ablageschalen 45 aus dem Puffer-Stapel von Ablageschalen kontinuierlich der scheibenförmigen Platte 820 zugeführt werden, ohne den Verpackungsprozeß zu unterbrechen.
Wenn eine der Vertiefungen 822 der Drehplatte 820 zum Boden des Puffer-Bereiches 823 mit dem Puffer-Stapel an Ablageschalen 45 ausgerichtet ist, wird die unterste Ablageschale 45 vom verbleibenden Puffer-Stapel abgespalten und in der darunter befindlichen Vertiefung 824 unter Einwirkung eines Vakuums, das an der Bodenfläche 826 der Vertiefung 824 angelegt wird, abgelegt.
Wenn die Platte 820 mittels einer Antriebseinheit 830 drehend weitergeschaltet wird, wird in jeder der aufeinanderfolgenden Vertiefungen 822 die jeweils unterste Ablageschale 45 aus dem Puffer-Stapel von Ablageschalen 45, die untereinander ausgerichtet sind, abgelegt. Wenn die Platte 820 ihre Schrittschalt-Drehung fortsetzt, wird ein Roboter oder ein nockengesteuerter Schwenkarm 832, der in einer Gehäuseanordnung 834 montiert ist, wie es in den 50 und 51 dargestellt ist und der an seinem vorderen Ende 836 eine Greiferanordnung 835 trägt, abgesenkt, bis er die in einer Vertiefung 822 auf der Platte 820 befindliche Ablageschale 45 berührt. Das Vakuum in der Vertiefung 822 wird abgeschaltet, und die Greiferanordnung 835 ergreift die Ablageschale 45. Der Schwenkarm 832 wird dann aufwärts in eine horizontale Orientierung geschwenkt, wie in 51 dargestellt und dann vorwärts in Richtung des Pfeiles C ausgefahren, um zu veranlassen, daß die Bodenfläche der von ihm gehaltenen Ablageschale 45 mit der Ablageschalen-Aufnahmefläche auf dem vertikalen Plat tenelement 670 des dazu ausgerichteten Bearbeitungskopfes 560 auf dem Drehtisch 512 in Kontakt kommt.
Daraufhin löst sich die Greiferanordnung 835 von der Ablageschale 45, während an das Plattenelement 670 ein Vakuum angelegt wird, mit der Folge, daß die Ablageschale 45 dort angezogen und gehalten wird. Der Schwenkarm 832 wird zurückgezogen und nach unten geschwenkt, wie es in 51 dargestellt ist, um sich an die nachfolgende Ablageschale 45 anzulegen, die in der nächsten Vertiefung 822 in der Platte 820 gelagert ist, und danach wiederholt sich synchron zum Weiterschalten des Drehtisches 512 in Richtung des Pfeiles A der vorhergehende Zyklus der Positionierung von Ablageschalen 45 auf den Plattenelementen 670 nachfolgender Bearbeitungsköpfe 560, die funktionell zur Roboter-Schwenkarm-Anordnung 832 ausgerichtet werden.
Wenn der Fallschacht 812 des Karussells 572, der sich über der Platte 820 befindet, von Ablageschalen 45 entleert ist, und nachdem die letzte verbliebene Ablageschale 45 des Stapels von Ablageschalen 45 in diesem Fallschacht 812 auf die Drehplatte 820 überführt wird, wird das Karussell 572 durch einen Schrittschaltmechanismus 839 zum nächsten bzw. benachbarten, mit Ablageschalen gefüllten Fallschacht 812 weitergeschaltet, so daß ein mit Ablageschalen gefüllter Fallschacht 812 zur Drehplatte ausgerichtet ist und die ununterbrochene fortgesetzte Zufuhr leerer Ablageschalen 45 in die Vertiefungen 822 der Drehplatte 820 und danach durch die wiederholten Funktions-Zyklen des zwischengeschalteten Roboter-Schwenkarm-Elementes 832 auch zu den Bearbeitungsköpfen 560 des Drehtisches 512 der automatischen Verpackungsstation 500 ermöglicht. Die leeren Fallschächte 812 am Karussell 572 können erforderlichenfalls manuell mit neuem Stapeln von Packungs-Ablageschalen 45 gefüllt werden.
Danach wird der Bearbeitungskopf 560 mit der Ablageschale 45 an der radial nach außen gerichteten Stirnfläche des Plat tenelementes 670 unter Vakuum gehalten, wobei die Längsachse 45a der durch die Wände 804 begrenzten Ablageschale 45 allgemein waagerecht ausgerichtet ist und das Vakuum in der Anordnung in einem Vakuumraum 686 erzeugt wird, der über den Drehtisch 512 und das Gehäuse 660 mit dem Plattenelement 670 in Verbindung steht. Er wird dann durch den schrittweisen Vorschub des Drehtisches 512 (Drehung um 30° in Richtung des Pfeiles A) zur Bearbeitungsstation 580 in der Position (2) vorgeschoben.

(2) An dieser Bearbeitungsstation 580, zu welcher der jeweilige Bearbeitungskopf 560 die auf ihm angebrachte leere Ablageschale durch die Drehschaltbewegung des den Bearbeitungskopf haltenden Drehtisches 512 vorgeschoben hat, und zwar um 30° in Vorwärtsrichtung, legt sich eine gleitgesteuerte Schwenkanordnung 582 an ein Plattenelement am äußeren Ende des Bearbeitungskopfes 560, welcher die leere Ablageschale und Vakuumeinwirkung hält, an und dreht das Plattenelement und die Ablageschale entgegen dem Uhrzeigersinn in ihrer vertikalen Ebene um einen Winkel von etwa 16,5° um eine horizontale radiale Achse des Bearbeitungskopfes 560, so daß sich eine geeignete Winkelorientierung relativ zu einer horizontalen Achse ergibt, um das nachfolgende Einsetzen und Halten einer chirurgischen Nadel mit daran angebrachtem Nahtmaterial in der Ablageschale zu erleichtern.
(3) Diese Bearbeitungsstation 584 weist einen Sensor 586 auf, der stationär an einer Klammeranordnung 588 angebracht und dem Bearbeitungskopf 560 zugewandt ist, so daß er die Anwesenheit einer leeren Ablageschale auf dem Bearbeitungskopf feststellen kann. Der Sensor 586 wird in geeigneter Weise auf einen schwarzen Punkt ausgerichtet, der sich auf dem Verpackungs-Bearbeitungskopf befindet und beim Fehlen einer Ablageschale zu erkennen ist, und er löst die Deaktivierung des Vorwärts-Vorschubes des Drehtisches 512 aus und sendet gleichzeitig ein Signal, um das Personal bezüglich der fehlenden Ablageschale zu alarmieren.
(4) Die nächste Bearbeitungsstation 590 an der Dreh-Bewegungsbahn des Drehtisches in Richtung des Pfeiles A ist ein Greifer-Mechanismus 592 zum Einsetzen einer einzelnen chirurgischen Nadel und des damit verbundenen Nahtmaterials in die Nahtmaterial-Ablageschale, welche durch den Revolver 512 bis zur funktionellen Ausrichtung zum Nadel-Beschickungsmechanismus vorgeschoben wurde. Die Nadeln werden durch einen Mechanismus befördert, um in einer geeigneten Klemm- oder Ablageanordnung, die integraler Bestandteil der Ablageschale ist, befestigt zu werden. Vakuumgesteuerte Nahtmaterial-Erfassungs- und Spannvorrichtungen, die unter jedem Bearbeitungskopf 560 angeordnet sind, werden an dieser Bearbeitungsstation wirksam, um diejenigen Abschnitte des Nahtmaterials, die von der in der Ablageschale befestigten chirurgischen Nadel nach außen herabhängen, zu erfassen und zu spannen.
(5) An dieser Bearbeitungsstation 594 ist in radialer Richtung außerhalb des Drehtisches 512 ein Sensor 595 angeordnet, welcher benutzt werden kann, um die Anwesenheit einer chirurgischen Nadel mit daran befestigtem Nahtmaterial, die an der vorigen Bearbeitungsstation 590 ordnungsgemäß in die Ablageschale eingesetzt wurden, zu prüfen.
(6) Ein erster Ablageschalen-Wickelmechanismus 596 an dieser Bearbeitungsstation 598 erfaßt das die Ablageschale tragende Plattenelement auf dem Bearbeitungskopf, während die Nahtmaterial-Erfassungs- und -Spannvorrichtung sicherstellt, daß der nach außen und nach unten herabhängende Teil des Nahtmaterials durch die angeschlossene vakuumbetätigte Spannvorrichtung unter Spannung gehalten wird, und er dreht die Ablageschale in ihrer vertikalen Ebene um etwa 163,5° entgegen dem Uhrzeigersinn, um eine horizontale Orientierung einzunehmen, die gegenüber der ursprünglichen Orientierung im Bearbeitungskopf 560 an der Bearbeitungsstation (1) um 180° gedreht ist, wobei die verbleibende Länge des Nahtmaterials weiterhin durch die Vakuumvorrichtung außerhalb der Ablageschale gespannt wird.

Nunmehr wird auf die 40 sowie 55 bis 60 Bezug genommen, in welchen der erste Nahtmaterial-Wickelmechanismus mit mehr Einzelheiten dargestellt ist. An der ersten Wickel-Bearbeitungsstation 598 (6), die in der Drehrichtung des Drehtisches 512 in Richtung des Pfeiles A stromabwärts von der Nadel-Überführungs-Bearbeitungsstation 590 (4), wo eine chirurgische Nadel mit daran befestigtem Nahtmaterial durch einen geeigneten Überführungsmechanismus in die Packungs-Ablageschale eingesetzt wird, gelegen ist, überträgt eine Funktionsanordnung 596, wie nachfolgend detailliert beschrieben wird, eine Schwenkbewegung auf die Packungs-Ablageschale 45. Zugleich erfaßt eine vakuumbetätigte Klemmeinheit 840 das Nahtmaterial, und die Vakuumdüse 842 zum Spannen eines Teiles oder der ganzen Länge des nach außen aus der Ablageschale 45 herabhängenden Nahtmaterials hält ihre Funktion aufrecht. In diesem Zusammenhang erfaßt die vakuumbetätigte Einheit das Nahtmaterial, bis dasselbe vollständig in die Packungs-Ablageschale 45 gewickelt ist, während zugleich eine Vielzahl von Vakuumdüsen eine Spannung auf das Nahtmaterial überträgt, um zu verhindern, daß sich das Nahtmaterial während des Aufwickelvorganges in die Packungs-Ablageschale 45 an der zweiten Wickelstation 620 (7) irgendwo verklemmt.
An der ersten Wickel-Bearbeitungsstation 598 (6) weist ein Wickelkopf 844 der Wickelvorrichtung 596 eine Stiftanordnung 846 auf, welche nach dem Vorschub einer Gleitklammer 848 zum Bearbeitungskopf 560 hin in die Halteplatte 670 auf dem Bearbeitungskopf 560, auf dem die Packungs-Ablageschale befestigt ist, eingreift, wobei dieser Vorschub durch ein Schwekarmelement 850 verursacht wird, und eine Antriebseinrichtung (nicht dargestellt) überträgt eine Drehung um einen Winkel von etwa 163,5° entgegen dem Uhrzeigersinn. Dadurch wird die Längsorientierung der Packungs-Ablageschale 45 um ihre Achse 45a sowie diejenige der darin enthaltenen Nadel tatsächlich geän dert, während bei der in 57 gezeigten horizontalen Orientierung der Längsachse der Ablageschale ihr zuvor eine Schwenkbewegung um etwa 16,5° entgegen dem Uhrzeigersinn übertragen worden war, um das Einsetzen der chirurgischen Nadel mit dem daran befestigten Nahtmaterial an der Nadel-Überführungs-Bearbeitungsstation 590 (4) zu erleichtern. Die Vorrichtung zur Durchführung der vorhergehenden Anfangswicklung weist einen drehbaren Wickelkopf 844 auf, welcher mittels der Gleitklammer 848 mit Unterbrechungen vorgeschoben und durch das Schwenkarmelement 850 aktiviert wird, um über den Stift 846 am Bearbeitungskopf 560 zur Anlage zu kommen und dadurch eine Drehung auf die Ablageschale 45 zu übertragen. Nach der oben erwähnten Drehung des Bearbeitungskopf-Plattenelementes 670 und der darauf befestigten Packungs-Ablageschale um einen Winkel von 163,5° wird der Wickelkopf zurückgezogen. In diesem Zusammenhang ist die Welle 664 im Bearbeitungskopf durch den Pneumatikmotor im Bearbeitungskopf-Gehäuse 660 freigegeben worden, um dessen Drehung sowie die Axialbewegung im Kontakt mit einem auf dem Drehtisch 512 angebrachten Nocken 852 zu ermöglichen. Dies ermöglicht dem Plattenelement 670 die Drehung mit dem Wickelkopf 844, und nach der Beendigung der Drehung wird der Pneumatikmotor im Gehäuse 660 des Bearbeitungskopfes 560 deaktiviert, um so die Welle 664 sowie die Stifte im Gehäuse, welche das Plattenelement 670 halten, in ihrer gedrehten Stellung zurückzuziehen.

(7) An einer nachfolgenden Bearbeitungsstation 620 greift ein weiterer Wickelmechanismus 622 an den Bearbeitungskopf und die darauf befestigte Ablageschale an und überträgt eine schnelle Drehung auf die Ablageschale, um es dadurch den Teilen des Mechanismus, welche an der Ablageschale anliegen, zu ermöglichen, die gesamte verbliebene Länge des Nahtmaterials in die Außenumfangsrille innerhalb der Umrandung der Ablageschale einzubringen und vollständig aufzuwickeln.

Nachdem die Ablageschale 45 an Station (6) ausgerichtet wurde, wird die umgekehrt orientierte Packungs-Ablageschale 45, wie in den 57 und 58 dargestellt, vom Drehtisch 512 zur zweiten Wickelstation (7) vorgeschoben, wobei noch ein Teil des Nahtmaterials nach unten herabhängt und von der Vakuum-Klemmeinheit 840 mittels Vakuumdüsen oder -fingern 842 erfaßt, gespannt und zwischen Vakuum-Führungsplatten-Elementen 854 und 856 unter der Klemmeinheit 840 geführt wird. Die Welle 664 im Bearbeitungskopfgehäuse 660 wird, wie im Falle der ersten Wickel-Bearbeitungsstation, freigegeben und, wie oben beschrieben, bis zum Kontakt mit dem Nocken 852 auf dem Drehtisch 512 zurückgezogen, um der Platte 670 zusammen mit der Ablageschale 45 die Drehung zu ermöglichen. Die erhabenen Fläche 858 auf dem Wickelkopf 860, wie in den 61 bis 64 dargestellt, haben eine Form mit langgestreckten geraden Seiten 862 und 864 sowie konvexen Enden 866 und 868 sind derart ausgebildet, daß sie mit der Fingeranordnung zusammenwirken, die sich über den Außenumfangs-Kanal in der Ablageschale 45 erstrecken. Während der Drehung des Plattenelementes 670 mit der Ablageschale 45 auf dem Bearbeitungskopf 560 werden demzufolge die angehobenen Finger der Ablageschale 45 die Einführung des Nahtmaterials in den Außenumfangs-Kanal der Ablageschale ermöglichen. Ein solcher Wickelmechanismus wird als „Reißverschluß”-Wickelmechanismus bezeichnet. Diese Wickeldrehung des Wickelkopfes 622 wird mittels eines Antriebes 870 übertragen, der die Packungs-Ablageschale 45 mit hoher Drehzahl über mehrere Umdrehungen dreht, deren Anzahl mit der Länge des im speziellen Falle herabhängenden, in einer oder mehreren Windung(en) in den Außenumfangskanal der Packungs-Ablageschale 45 aufzuwickelnden Nahtmaterials übereinstimmt.
Um die Lage des Nahtmaterials beizubehalten, während der Wickelkopf 860 gedreht wird, wird ein Gegendrehungs-Planetenrad-System 1200 angewandt. Bezugnehmend auf die 56(a) bis 56(c) ist das Planetenrad-System 1200 mit mehr Einzelheiten dargestellt. Das Planetenrad-System 1200 umfaßt ein getriebenes Zahnrad 1202, welches durch den Wickelkopfmotor über ein geeignetes Zahnradsystem 1204 entgegengesetzt zum Wickelkopf 860 angetrieben wird. Das angetriebene Zahnrad 1202 treibt seinerseits über einen dort im Eingriff stehenden Zahnriemen 1208 ein Leerlauf-Zahnrad 1206 an. Das angetriebene Zahnrad 1202, das Leerlauf-Zahnrad 1206 und der Zahnriemen 1208 bilden die in den 56(b) und 56(c) dargestellte Unter-Baugruppe 1210, welche sich um eine zentrale Welle 1212 frei dreht. Somit dreht sich die Planetenrad-Unter-Baugruppe 1210 in entgegengesetzter Richtung zum Wickelkopf 860 um die gleiche zentrale Achse. Am Leerlauf-Zahnrad 1208 ist eine Nahtmaterial-Führungs-Baugruppe 1213 angebracht, welche einen festen Stift 1214 mit einer Rille 1214a zur Lokalisierung des Nahtmaterials sowie einen beweglichen Stift 1216 umfaßt, welcher sich in einem Schlitz 1218 bewegt. Der bewegliche Stift 1216 bewegt sich zur Anlage an den stationären Stift 1214, um das Nahtmaterial zwischen beiden einzuklemmen, indem Luftdruck an einen angeschlossenen Kolben (nicht dargestellt) angelegt wird. Das Anlegen eines Vakuums an den gleichen Kolben zieht den beweglichen Stift 1216 zurück.
Vor dem Wickeln des Nahtmaterials wird dasselbe sowohl durch die Klemmeinheit 840 als auch durch die Nahtmaterial-Führungs-Baugruppe 1213, welche die Bahn des Nahtmaterials während des Wickelns begrenzt, gehalten. Diese begrenzte Bahn wird während der Drehung des Wickelkopfes 860 beibehalten, weil das Planetenrad-System 1200 die Nahtmaterial-Führungs-Baugruppe 1213 durch die Gegendrehung relativ zum Wickelkopf 860 an einem festen Punkt hält.
Danach wird der Wickelkopf 860 vom Bearbeitungskopf 560 zurückgezogen, die Welle 664 wird aus dem Kontakt mit dem Nocken 858 gelöst, indem der Pneumatik-Motor im Gehäuse 660 deaktiviert wird, und der bewegliche Stift 1216 der Nahtmaterial-Führungs-Baugruppe 1213 wird zurückgezogen, was zur Verriegelung des Plattenelementes 670 in einer vorgegebenen, sich horizontal erstreckenden Position führt.

(8) An dieser Bearbeitungsstation 626 ist ein stationärer Sensor 624 radial außerhalb des Drehtisches 512 angeordnet und dazu eingerichtet, die Positionierung der Nadel in der Ablageschale zu überprüfen.
(9) An dieser Bearbeitungsstation 630 ist eine Vorrichtung zur Anbringung eines Deckels oder eines Etiketts auf der Ablageschale mit der chirurgischen Nadel mit daran befestigtem Nahtmaterial vorgesehen, um eine komplette Nahtmaterial-Packung herzustellen. Eine drehbar schrittweise weitergeschaltete scheibenförmige Platte 632 weist eine Vielzahl gleichmäßig über den Umfang verteilter Deckel-Aufnahmebereiche auf, und sie wird derart unter einen vertikalen Stapel 634 von Deckeln oder Etiketten gedreht, daß unter der Einwirkung eines Vakuums der jeweils unterste der Deckel aus dem Stapel gelöst und in dem jeweiligen Bereich der Platte unter der Einwirkung eines dort anliegenden Vakuums abgelegt sowie danach in eine radial zu einem Bearbeitungskopf 560 ausgerichtete Position gedreht wird, wobei dieser eine Ablageschale mit einer chirurgischen Nadel und daran befestigtem Wund-Nahtmaterial trägt. Eine nockengesteuerte Roboter-Schwenkarm-Anordnung 636 hebt den Deckel von der Platte ab, während ein nachfolgender Bereich einen weiteren Deckel von dem Stapel zur Überführung auf eine nachfolgende Ablageschale erhält. Sie schwenkt dann nach oben und fährt horizontal vorwärts aus, um den Deckel auf der Ablageschale einrasten zu lassen und dadurch die vollständige Nahtmaterialpackung zu bilden.
(10) Ein schwenkbarer Roboter-Greifarm 640 entfernt an dieser nachfolgenden Bearbeitungsstation 642 die vervollständigte Packung vom Bearbeitungskopf 560 und schwingt nach unten, um die vervollständigte Nahtmaterialpackung in einem Sammelbehälter oder in Behältern auf langgestreckten Ablage-Elementen 644 abzulegen, wobei nach der Ablage einer gewissen Anzahl von Ablageschalen zum Füllen der Ablageelemente letztere weitergeschaltet werden, um einen weiteren Behälter mit Ablageelementen zu den Bearbeitungsköpfen auszurichten. Die verschiedenen gefüllten Behälter mit Ablageelementen werden dann zu einer Lagereinheit 646 gefördert und automatisch durch andere, leere Ablageelemente ersetzt.

Es wird jetzt wiederum auf 6 Bezug genommen, wo die Packungs-Ablageschale 45 mit dem Deckel 46 dargestellt ist, der aufgesetzt wurde, um eine vollständige Nahtmaterialpackung 47 herzustellen, welche eine einzelne Nadel mit daran befestigtem und in die Packung eingelegtem Nahtmaterial enthält. Der Deckel 46 erstreckt sich nur über einen Teil der Packungs-Ablageschale, um eine visuelle Inspektion des Inhaltes der Nahtmaterial-Packung zu gestatten und die Entnahme der Nadel mit daran befestigtem Nahtmaterial zu ermöglichen, ohne den Deckel entfernen zu müssen. Ineinandergreifende Verriegelungsanordnungen 48, wie beispielsweise Ausschnitte und Zungen, die an dem Deckel und an die Packungs-Ablageschale angeformt sind, sichern deren Rasteingriff nach dem Aufsetzen des Deckels 46 auf die Packungs-Ablageschale 45. Die Oberfläche 49 des Deckels kann mit geeigneten Aufdrucken, im wesentlichen einem Etikett für die Nahtmaterialpackung, versehen sein.
Nun wird speziell auf die Beschreibung der Nahtmaterialpackungs-Entlade-Bearbeitungsstation 642 (10) und damit auf die 65 bis 71 Bezug genommen. Grundsätzlich werden die Bauteile der Bearbeitungsstation 642 auf einer stationären horizontalen Plattform 872 gehalten. Die hier im einzelnen beschriebenen Haupt-Bauteile sind eine Roboterarm-Anordnung 874, langgestreckte parallel verschiebbare Gestelle mit Behälterablagen 876, deren jede eine Vielzahl von Behältern 878 besitzt, die geeignet sind, jeweils einen Stapel einer vorgegebenen Anzahl vollständiger Nahtmaterialpackungen 47 aufzunehmen, welche mittels der Roboterarm-Anordnung 874 nacheinander von den Bearbeitungsköpfen 560 auf dem Drehtisch 512 der Verpackungsstation 500 entnommen wurden.
Die Behälterablagen 876 sind jeweils so montiert, daß sie entlang paralleler Träger 880 und 882 gleiten können, die sich in der Nähe und unter dem Drehtisch 512 der Verpackungsstation in radialer Richtung erstrecken.
Wie aus den Zeichnungen der 65 und 66 hervorgeht, ist jede Behälterablage 876 durch Ablagen-Eingriffselemente 884, die am Boden jedes der Träger 880 und 882 in Abständen voneinander angeordnet sind, entlang ihrer Längsachse beweglich. Der gleitfähige Träger 880 ist derart ausgebildet, daß leere Behälterablagen 876 zum Drehtisch 512 gefördert werden können. Umgekehrt ist der gleitfähige Träger 882 derart ausgebildet, daß er Behälterablagen unter der Roboterarm-Anordnung 874 schrittweise weiterschaltet, so daß die Behälter 878 mit Stapeln von Nahtmaterialpackungen 47 gefüllt und dann die mit Nahtmaterialpackungen gefüllten Behälterablagen vom Drehtisch 512 weg gefördert werden, um sie mit Hilfe eines Aufzugsmechanismus 888 in einem Lager 886 zu stapeln. Wie in 69 dargestellt, erfolgt die axiale oder Längsförderung des gleitfähigen Trägers 880 durch eine Antriebseinheit 890, während die Schrittschaltbewegung und die Förderung des gleitfähigen Trägers 882 durch eine Schrittschalt- und Antriebseinheit 892 erfolgen, die sich unter der Plattform 872 befindet.
Nun wird im einzelnen besonders auf die 66 bis 69 Bezug genommen, wo die Roboterarm-Anordnung 874 über dem gleitfähigen Träger 882 angeordnet ist und ein Gehäuse 894 aufweist, welches auf dem Träger 882 aufsitzt, wobei dieses Gehäuse zwischen der Behälterablage-Lagerung 886 und dem Drehtisch 512 der Verpackungsstation 500 angeordnet ist und somit faktisch entlang der Bahn der axialen Bewegung der Behälterablagen 876, die mit Nahtmaterialpackungen 47 gefüllt und zur Lagerung 886 transportiert werden.
Im wesentlichen ist eine kontinuierliche Folge leerer Behälterablagen 876 derart ausgebildet, daß sie entlang einer Bahn zum Drehtisch 512 vorgeschoben werden kann, wie es durch den Pfeil A in 66 angedeutet ist, so daß sich die vorderste Behälterablage in einer Position in der Nähe einer Schubplat te 880 des Antriebsmechanismus 896 zur seitlichen Verschiebung der vordersten Behälterablage 876 in Richtung des Pfeiles B befindet. Wenn eine Behälterablage 876 mit ihrem hintersten Behälter 898 zur Roboter-Schwenkarm-Anordnung 874 ausgerichtet ist, wird der Behälter nach und nach mit einer vorgegebenen Anzahl von Nahtmaterialpackungen 47, wie beispielsweise zehn Packungen, gefüllt. An diesem Punkt wird die Behälterablage in Richtung des Pfeiles C um eine Strecke weitergeschaltet, die einem Behälter 898 entspricht, so daß es möglich wird, den nachfolgenden Behälter mit Nahtmaterialpackungen 47 zu füllen. Die Folge wird wiederholt, bis alle Behälter mit Nahtmaterialpackungen gefüllt worden sind, worauf die gefüllte Behälterablage zur Lagerung 886 vorgeschoben wird, wie es nachfolgend beschrieben werden wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die vorderste Behälterablage 876 durch die Schubplatte 894, die auf Stützstäben 900 und 902 in der Nähe einer Kolbeneinheit 904 des Antriebsmechanismus 896 gleitet, auf dem gleitfähigen Träger 880 seitlich verschoben, so daß der hinterste darauf befindliche Behälter 898 unter der Roboter-Schwenkarm-Anordnung 874 positioniert wird. Daraufhin wird der Abgabezyklus für die Behälterablage 876 wie bisher wiederholt, während eine nachfolgende leere Behälterablage 876 entlang des Pfeiles A vorgeschoben wird, so daß sie in der Nähe der zurückgezogenen Schubplatte 884 positioniert wird.
Zum Aufbau der Roboter-Schwenkarm-Anordnung 874 zurückkehrend ist zu sagen, daß das Gehäuse 894 einen Antriebsmechanismus (nicht dargestellt) enthält, der in einem Gehäuseteil 906 gelegen ist, das einen herabreichenden Arm 908 mit einer Schwenkarm-Vorrichtung 910 zum Fördern der Nahtmaterialpackungen 47 von dazu ausgerichteten Bearbeitungsköpfen 560 in die Behälter 898 der Behälterablagen 876 aufweist.
Die Roboter-Schwenkarm-Anordnung 874 hat eine Schwenkarm-Vorrichtung, die in einem Gelenkpunkt 912 derart gelenkig gelagert ist, daß sie durch Schwenken und axiale Bewegungen nach unten ausgerichtet werden kann, wie es in den 66 und 67 dargestellt ist, um Nahtmaterialpackungen 47 in den Behälter der Behälterablagen 876 abzulegen. Sie kann auch horizontal hin- und herbeweglich ausgefahren werden, wie es in 68 dargestellt ist. Die Schwenkarm-Vorrichtung ist derart ausgebildet, daß sie während dieser horizontal ausgerichteten axialen Hin- und Herbewegung Nahtmaterial-Ablageschalen 47 vom Plattenelement 670 eines dazu ausgerichteten Bearbeitungskopfes 560 entfernt. Das freie oder distale Ende 914 der Schwenkarm-Vorrichtung 910 weist eine Greiferanordnung 916 auf. Nachdem eine Nahtmaterialpackung 47 auf dem Bearbeitungskopf 560, der sich an dieser Bearbeitungsstation des Drehtisches 512 befindet, angeordnet worden ist, wird der Arm 918 horizontal ausgerichtet und zum Bearbeitungskopf 560 hin ausgefahren, so daß die Greiferanordnung 916 Kontakt zur Nahtmaterialpackung bekommt. Während das Vakuum, das die Nahtmaterialpackung 47 auf dem Bearbeitungskopf 560 hält, zur gleichen Zeit abgeschaltet wird, wird die Nahtmaterialpackung 47 durch den Schwenkarm 918 vom Bearbeitungskopf 560 entfernt.
Der Schwenkarm 918 mit der von der Greiferanordnung 916 ergriffenen Nahtmaterialpackung 47 wird dann zurückgezogen und nach unten geschwenkt, wie es in den 66 und 67 dargestellt ist, worauf der Greifer die Nahtmaterialpackung 47 freigibt, so daß sie in den darunter befindlichen Behälter 898 fällt. Zugleich wird der Drehtisch 512 in Vorwärtsrichtung weitergeschaltet, wie es in 40 dargestellt ist, so daß der nächste, eine vollständige Nahtmaterialpackung 47 tragende Bearbeitungskopf 560 an der Packungs-Entlade-Bearbeitungsstation positioniert werden kann, und der Schwenkarm 918, welcher die vorhergehende Nahtmaterialpackung schon freigegeben hat, wird nach unten in seine horizontale Position geschwenkt und nach vorn ausgefahren, um die auf dem Bearbeitungskopf 560 befindliche Nahtmaterialpackung 47 zu berühren. Wie beim vorigen Mal greift die Greiferanordnung 916 zu, während das Vakuum im Bearbeitungskopf 560 abgeschaltet wird.
Dann wird, wie zuvor, der Schwenkarm zurückgezogen, nach unten geschwenkt und der Greifer gelöst, so daß die Nahtmaterialpackung 47 in den Behälter 898 fallen kann, welcher darunter zum Aufstocken auf die vorige Nahtmaterialpackung angeordnet ist oder, wenn der Behälter voll ist und die Behälterablage 876 um eine Behälterlänge in Richtung der Pfeiles B weitergeschaltet worden ist, die Nahtmaterialpackung in einen leeren Behälter fällt.
Jetzt sollen speziell die 65 bis 70 besprochen werden, wo die gefüllten Behälterablagen 876, von denen jede beispielsweise eine Reihe von acht Behältern 898 mit jeweils zehn darin aufgestapelten Nahtmaterialpackungen 47 enthält, mittels des gleitfähigen Trägers 882 nacheinander zu einer Position unter der Lagerung 886 gefördert werden. Die Lagerung 886 besteht aus einer offenen Gehäuseanordnung 920 mit zwei benachbart angeordneten vertikal verlaufenden Fallschächten 922 und 924, von denen der eine für darin aufgestapelte leere Behälterablagen 876 und der andere für gefüllte Behälterablagen 876 vorgesehen ist. Die Gehäuseanordnung 920 hat eine damit verbundene Hubanordnung 922, wobei es sich um einen Pneumatikzylinder handeln kann, sowie Schubstangen 1120 und 1122, die an einer Schubplatte 1124 befestigt sind, wie in 66 dargestellt, welche die Behälterablagen 876 nach und nach anheben, wie es Schematisch in den 70 und 71 dargestellt ist. In diesem Falle schwenken schwenkbare Finger 926 um Schwenkpunkte 928 unter der Vorspannwirkung von Spannfedern 930 ein, um die gefüllten Behälterablagen 876 nach dem Anheben in dieser Position zu halten, so daß es möglich wird, weitere Ablagen darunter zu positionieren, wobei die schwenkbaren Finger mit gleitenden Rahmenelementen 932 verbunden sind, die ihrerseits durch einen Hub- bzw. Förderantrieb 934 betätigt werden. Die Stapel gefüllter Behälterablagen 876 können manuell aus der offenen Seite 936 der Gehäuseanordnung 970, d. h. aus dem Fallschacht 924, entnommen werden, und leere Ablagen 874 können in den benachbarten Fallschacht einge setzt werden, so daß dieser auf den gleitfähigen Träger 880 abgesenkt werden kann.

(11) Falls eine Nahtmaterialpackung schadhaft ist, also beispielsweise der Deckel fehlt oder verschoben ist und die betreffende Packung demzufolge an der vorhergehenden Packungs-Entlade-Bearbeitungsstation 642 nicht entladen worden ist, dann greift an dieser Bearbeitungsstation 650 eine Anordnung 652 mit einem hin- und hergehenden Arm mit einem Greiferkopf an und entfernt die fehlerhaften Packungen von den Bearbeitungsköpfen und legt sie auf einem Förderband ab, um sie in einen geeigneten Abfallbehälter zu fördern.
(12) An der letzten Bearbeitungsstation der Verpackungsmaschine 500 prüft ein Sensor 577 die Anwesenheit von Packungen, die möglicherweise an den Stationen (10) und (11) noch nicht entfernt wurden. Dies ist eine weitere, in die Verpackungsmaschine 500 eingebaute Sicherheitsmaßnahme, um zu gewährleisten, daß der Bearbeitungskopf an Station (1) leer und zur Aufnahme einer leeren Packungs-Ablageschale bereit ist.

Wie in den 43 bis 45 dargestellt, weist jeder Bearbeitungskopf 560 ein Gehäuse 660 auf, welches auf der Oberseite 662 des Revolvers 512 fest angebracht ist. Jedes der Gehäuse 660 weist eine horizontal durchgehende zentrale Durchgangsbohrung mit einer Welle 664 auf, die darin drehbar gelagert ist. Die Welle 664 ist im Gehäuse 660 normalerweise gegen Drehung gesichert. Jedoch kann die Welle 664 an vorgegebenen Bearbeitungsstationen mittels eines Lokalisierungsstiftes 661 gelöst werden, so daß sie drehbar sowie in radialer Richtung axial in das Gehäuse 660 hinein gegen eine stationäre Nockenanordnung 663, die im Revolver oder Drehtisch 512 zentral angebracht ist, verschiebbar wird, wodurch die auf die Welle 664 übertragene Dreh-Verschiebung geregelt werden kann, wie es nachfolgend noch mit weiteren Einzelheiten diskutiert werden wird.
Die radial nach außen gewandte Anordnung 668 des Plattenelementes 670, das am radialen äußeren Ende der Welle 664 fest angebracht ist, ist dafür vorgesehen, Teile der Nahtmaterialpackungen zu halten, insbesondere die Packungs-Ablageschalen, die bei der Herstellung von Packungen chirurgischer Nadeln mit daran befestigtem Nahtmaterial verwendet werden.
Im wesentlichen umfaßt die radiale äußere Anordnung des Bearbeitungskopf-Gehäuses 660 zur Befestigung von Nahtmaterial-Ablageschalen ein Plattenelement 670, welches ein langgestrecktes, vertikal orientiertes Plattenteil 672 mit allgemein parallelen, einander gegenüber liegenden Seiten 674 und konvex abgerundeten, einander gegenüber liegenden Enden 676 aufweist, das somit allgemein der Form des Außenumfanges einer Packungs-Ablageschale entspricht. Eine ebene Außenfläche des Plattenteiles 672 weist eine hervorstehende Außenumfangs- oder Randanordnung 678 auf, in welcher eine Nahtmaterial-Ablageschale gelagert werden kann und anliegen soll, wobei das Plattenteil 672 fest am äußeren Ende der Welle 664 angebracht ist, um mit dieser zusammen zu rotieren. Von der ebenen Außenfläche des drehbaren Plattenteiles 652 des Bearbeitungskopfes 560 ragen Vorsprünge oder Führungsstifte 580 hervor, welche dazu gedacht sind, die Packungs-Ablageschale auf dem Plattenteil 672 in geeigneter Weise auszurichten, wobei die Ablageschale derart ausgebildet ist, daß sie durch das Anlegen von Vakuum über Durchlässe durch das Gehäuse 660 des Bearbeitungskopfes hindurch, die an eine Vakuumquelle angeschlossen sind, an der Außenfläche des Plattenteiles gehalten wird.
Die Vakuum-Durchlässe erstrecken sich durch die Unterseite des Drehtisches 512, wie in 46 dargestellt, welche eine Vielzahl von Öffnungen 684 aufweist, deren jede mit Durchlässen in Verbindung steht, die zu einem angeschlossenen Bearbeitungskopf 560 führen. Das Vakuum wird über die Öffnungen 684 selektiv gesteuert und über einen zwischengeschalteten stationären Vakuumraum 686 zugeführt, welcher, wie in 41 dargestellt, unter dem Drehtisch 512 angeordnet ist. Der Vakuumraum 686 weist, wie in 47 dargestellt, Auslaßschlitze 688 sowie Anschlüsse 689 zur Anlegung oder Abschaltung eines Vakuums auf, wobei die jeweiligen Bearbeitungsköpfe 560 entsprechend der Drehposition des Drehtisches 512 mit Öffnungen oder Anschlüssen 684 an der Unterseite 682 zusammenfallen, so daß eine Verbindung zu den Vakuumraum-Auslaßschlitzen oder -Anschlüssen hergestellt wird.
Obwohl diese Erfindung im Hinblick auf detaillierte Ausführungsformen derselben dargestellt und beschrieben wurde, ist es für den Fachmann selbstverständlich, daß verschiedene Änderungen in Form und Detail derselben vorgenommen werden können, ohne den Erfindungsgedanken und den Schutzumfang der beanspruchten Erfindung zu verlassen.

17: Nockenscheibe
30: Nahtmaterial-Station
39: Nadel
40: Schneidenbereich
41: Schaftabschnitt
42: Nahtmaterial
42a: spitzes Ende des Nahtmaterials
43: Nahtmaterial-Aufnahmeöffnung
44: Schaftende
45: Packungs-Ablageschale
45a: Längsachse (der Packungs-Ablageschale)
46: Deckel
47: Nahtmaterialpackung
48: Verriegelungsanordnung
49: Oberfläche des Deckels
50: Sortier- und Vereinzelungsstation
52: Sammelbehälter
52a: Fülltrichter (Schwingförderer)
52b: Fülltrichter (Schwingförderer)
53a: Linear-Gleitausgabe-Baugruppe
53b: Linear-Gleitausgabe-Baugruppe
54a: Plattform
54b: Plattform
55a: Roboter-Baugruppe
55b: Roboter-Baugruppe
56: Klemmwanne
58: Förderrinne
58b: Ende der Förderrinne
58b: Fallpunkt der Förderrinne
58c: Rippe
59: Impuls-Schwingungs-Einheit, Schwingungsmotor
60: Steuereinrichtung
61: erste vertikale Sperre
61a: Anschlagschraube
61b: Anschlagschraube
61c: Rändelschraube
61d: Rändelschraube
62: zweite vertikale Sperre
62a: Anschlagschraube
62b: Anschlagschraube
62c: Rändelschraube
62d: Rändelschraube
63: optischer Sensor
64: optischer Sensor
65: Nadeltasche
65b: Nadeltasche
66: Nadelschale
66a: Nadeltasche
66b: Nadeltasche
67: (Schwenk-)Blockelement
68: (Schwenk-)Blockelement
69: Stift
70: Stift
71: Stift
76: Luft-Gleitvorrichtung
76a: Luft-Gleitvorrichtung
76b: Luft-Gleitvorrichtung
77: vertikale Platte
78: Haltekörper
79: Rolle
79b: Rolle
80: Rolle
80b: Rolle
81: Förderrinne, rechteckig
81b: Förderrinne, rechteckig
100: Präzisions-Positionierungsstation
101: Schrittschalt-Förderer, durchsichtig
102: Schrittschalt-Förderer, durchsichtig
103a: Abschnitt, ausgeleuchtet
103b: Abschnitt, ausgeleuchtet
104: Schrittschalt-Förderer, durchsichtig
105: Schrittschalt-Förderer
106: Präzisions-Schrittschalt-Förderer
108: Roboter-Greifer
108a: Roboter-Greifer
108b: Roboter-Greifer
110: Antriebsmotor-Baugruppe
112: Antriebsmotor-Baugruppe
114: Steuersystemcomputer
120: Anschlag-Baugruppe, beweglich
120b: Rückfläche des Anschlages
124: Kamera-Baugruppe
126: Kamera-Baugruppe
128: Videokamera
130a: Plattform (Fläche), ausgeleuchtet
130b: Plattform (Fläche), ausgeleuchtet
132a: Kommunikationsleitung
132b: Kommunikationsleitung
134: Kommunikationsleitung
136: Klemmbacken, fest
137: Klemmbacken, beweglich
138: Klemmbacken
139: Tasche
140: Schubstange
142: Feder
144: Rille
146: Roboter-Lade-Elektromagnet-Mechanismus
148: Montageplatte
150: Stauch-Drehtisch
151: Roboter-Arm
152: Stift
154: Feder
156: Nadel-Orientierungseinrichtung (”Pflug”)
158: Bogenklinge, langgestreckt
160: Befestigungsklammer
162: festes Ende (des Präzisions-Förderers 106)
164: Vorpositionierungs-Baugruppe
165: Laufrad
166: Zahnriemen
167: Nocken
168: Nockenstößel
169: Betätigungsarm
170: Flügel (des Armes 169)
172: Schwenkarm
173: Schwenkstift
174: Schraubenfeder
175: Schwenkpunkt
176: Führungsrolle
176a: Nadellöse-Elektromagnet
177: Nockenscheibe
178: Riemenantriebs-Baugruppe
179: Zugfeder
180: Nadel-Greiferstift, fest
181: Nadel-Greiferstift, fest
182: Nadel-Greiferstift, beweglich
184: Mehrachsgreifer
185: Stauch-Drehtisch
186: Nocken-Drehtisch-Baugruppe
187: Antriebsmotor
187: Antriebsmotor
188: Schrittschalt-Antriebs-Transmission, erste
189: Schrittschalt-Antriebs-Transmission, zweite
190: 90°-Untersetzungs-Transmission
191: Zahnriemen
192: Welle
193a: Lager
193b: Lager
193c: Lager
193d: Lager
194: Mitnehmerkappe
195: Modular-Rahmen-Baugruppe
196: Druckhals
197: Antriebsring
197a: Position
198: Nadellager
199: Rast-Kupplung
199a: Kugel-Rast-Kupplung
200: Stauch-Station
201: Stauchwerkzeug, ortsfest
201c: Druckfeder
201a: Rückwand des Hohlraumes
201b: Wandung des Hohlraumes
201c: Feder
202: Stauchwerkzeug, beweglich
202a: Säule, mit Schulter
202b: Unterlegscheibe
202c: Kopfschraube
203: Werkzeugöffnung
204: Vertiefung
205: Vertiefung
206: Pneumatikzylinder
207: Zylinderstange
208: Stauchwerkzeug-Betätigungshebel
209: Schraube
210: Feder
211: Nahtmaterial-Ausrichtungsplatte
211a: Zapfen
211b: Nahtmaterial-Führungstrichterhälfte
211c: Auflage
212a: Klemmvorrichtung, erste
212b: Klemmvorrichtung, zweite
213: Nahtmaterial-Ausrichtungsplatte
213a: Stirnfläche (der Nahtmaterial-Ausrichtungspl. 213)
214: Trichterhälfte
215: Nocken
216: Einlaß
217: Einlaß
218a: Rahmen
218b: Rille
218c: Wand (der Rille 218b)
219: Pneumatikzylinder
219: Stauchzylinder
220: Nadel-Führungslineal-Baugruppe
221: Nadel-Führungslineal-Platte
222: Servomotor
223: Laufrad
224: Zahnriemen
225: Stauch-Einstellschraube
226: Gleitkeil
227: Rampenwinkel, komplementär (Keilstößel)
228: Greiferbaugruppe, erste
229: Greiferbaugruppe, zweite
230: Greiferbaugruppe, erste
232: Greiferbaugruppe, zweite
291: Nockenspur, durchgehend
292: Nocken-Drehtisch-Platte
293: Führung, ortsfest
294: Führung, ortsfest
295: Nockenstift
295a: Nockenstift
295b: Nockenstift
295c: Nockenstift
295d: Nockenstift
296: Nocken-Gleitelement
297: Schlitten
297a: Schlitten
298: Antriebs-Kupplungsplatte
299: Antriebs-Kupplungsplatte
300: Nahtmaterial-Zieh- und Schneidestation
302: Nahtmaterial-Spule
306: Spannvorrichtung, mechanisch
308: Führungsrahmen, stationär
310: Führungsrahmen, schwenkbar
312: Stift
314: Spannrolle
316: Drehmomenten-Motor
317: Kein-Nahtmaterial-Sensor
318: Betätigungselement
320: Rolle
322: Hebelarm
324: Photodetektor
326: Leerlaufrolle
328: Leerlaufrolle
330: Anspitz-Baugruppe
332: Leerlaufrolle, groß
333: Transportschlitten
334: Schneidebaugruppe
335: Skala, vertikal
338: Rahmenelement
340: Position der Schneideklinge
342: Ausgangsposition des Servogreifers
344: Einsatz-End-Position des Servogreifers
354: Skala, vertikal
356: Handkurbel
358: Präzisions-Leitspindel
360: Zeiger
362: Heizkörper
364: Heizöffnung
366: Lufteinlaßleitung
366a: Greiffläche, erste
366b: Greiffläche, zweite
368: Punkt am Schlitten
370: Thermoelement
372: Abzweigkanal
374: Pneumatikzylinder
376: Elektromagnet
378: Luftrohr
380: Luftrohr
386: Gleitmechanismus (Klingen-Überfahrblock)
388: Querstange
390: Gleitmechanismus (Klingen-Überfahrblock)
392: Schneideklinge
394: Lokalisierungsarm, erster
398: Antriebsstift
400: Zugprüfungs-Station
404: Lokalisierungsarm
406: Stift
408: Antriebsstift
410: Verbindungsarm, zweiter
412: Überfahrstift
414: Einsatz, erster
416: V-Einsatz, konvex
418: V-Einsatz, konkav
419: V-Arm
419a: Nadellöse-Nockenrollen-Baugruppe
420: V-Einsatz, konkav
420a: Arm, versetzt
420b: Arm, versetzt
422: Klemmschraube
422a: Gleitstab
422b: Gleitstab
424: Last-Balancier-Platte
425: Federspannvorrichtung
425a: Greifer-Klemmbacken
425b: Greifer-Klemmbacken
426: Feder
426a: Greifer-Klemmbacken
426b: Greifer-Klemmbacken
427: Befestigungsschraube
428: Kolben
429: Zeiger
430: Skala
432: Klingenbefestigungsanordnung
434: Klingenkappe, abnehmbar
435: Kraftmeßzelle, piezoelektrisch
436: Positionierungsschlitz
437: abnehmbare Schraube
438: Bolzen
439: V-Platten-Nadelarm
439a: Nadel-Halte-Schneide
440: Zugprüfungs-Führungslineal-Baugruppe
442: Führungslineal-Platte, vertikal
443: Leitschraube
443: Arm, winklig versetzt
444: Arm, winklig versetzt
446: Achse
470: Nahtmaterial-Greifer-Baugruppe
471: Rahmenelement
472: Gleitblock-Baugruppe
472a: Gleitblock
473: Kabel
474: Pneumatikzylinder
476: Gegengewicht
476a: Befestigungspunkt
477: Laufrolle
479: Pneumatikzylinder
480: Untergestell
485: Befestigungsklammer
486: Nadel-Abstreifer-Stift
486a: Nadel-Abstreifer-Stift
487: Nadel-Abstreifer-Baugruppe
488: Nadellöse-Nockenrolle
489: Schieber
490: Schwenk-Hebelarm
490a: Stift
491: Nadel-Abstreifer-Elektromagnet
494: Handkurbel
500: Verpackungsstation
512: Drehtisch
514: Maschinenrahmen-Anordnung
515: Rahmenteil, stationär
517: Rahmenteil, beweglich (einstellbar)
518: Träger, vertikal
520: Träger, horizontal
522: Träger, horizontal
524: Träger, horizontal
526: Ausrichtungsfuß
528: Träger, horizontal
530: Träger, horizontal
532: Träger, horizontal
534: Träger, vertikal
536: Träger, vertikal
538: Hubspindelanordnung
540: Riemenantrieb
542: Riemenantrieb
544: Riemenantrieb
546: Riemenantrieb
548: Riemenantrieb
550: Antriebsbauteil
552: System (zur Vakuumerzeugung)
554: Mittelachse
560: Bearbeitungskopf
570: Bearbeitungsstation
572: Karussell
574: Platte (Drehplatte)
576: Roboter-Schwenkarm-Anordnung
577: Sensor (Bearbeitungssation)
580: Bearbeitungsstation
582: Schwenkanordnung
584: Bearbeitungsstation
586: Sensor
588: Klammeranordnung
590: Nadel-Überführungs-Bearbeitungsstation
592: Greifer-Mechanismus
594: Bearbeitungsstation
595: Sensor
596: Ablageschalen-Wickelmechanismus
598: Wickel-Bearbeitungsstation, erste
600: Nadel-Sortier- und -Beschickungssystem
620: Wickelstation, zweite
622: Wickelkopf
624: Sensor, stationär
626: Bearbeitungsstation
630: Bearbeitungsstation
632: Platte, scheibenförmig
634: Stapel, vertikal (von Deckeln)
636: Roboter-Schwenkarm-Anordnung
640: Roboter-Greifarm, schwenkbar
642: Nahtmaterialpackg.-Entlade-Bearbeitungsstation
644: Ablage-Element
646: Lagereinheit
650: Bearbeitungsstation
652: Plattenteil, drehbar
660: Bearbeitungskopfgehäuse
661: Lokalisierungsstift
662: Oberseite (des Revolvers)
663: Nockenanordnung, stationär
664: Welle
668: Anordnung (des Plattenelementes 670)
670: Plattenelement
672: Plattenteil, langgestreckt, vertikal
674: Seiten (des Plattenteiles 672)
676: Enden, konvex abgerundet
678: Außenumfangs- oder Randanordnung
680: Führungsstift
682: Unterseite
684: Öffnung
686: Vakuumraum
688: Auslaßschlitz
689: Anschluß
702: Roboter-Steuerungs-Rechenprozeß
704: Bilderfassungs-Steuerungs-Rechenprozeß
706: Förderer-Schrittschalt-Steuerungs-Rechenprozeß
708: SCADA-Knoten-Schnittstellen-Rechenprozeß
710: Steuerpult-Rechenprozeß
712: Rechenprozeß-Manager
714: Förderer-Initialisierungs-Rechenprozeß
716: Objektiv-Steuerungs-Rechenprozeß
718: programmierbare logische Steuerung (PLC)
722: Zuerst-Ein-Zuerst-Aus-(FIFO-)Pufferspeicher
724: Datenleitung
726: Datenleitung
728: NADEL IM GREIFER
730: SICHER ZUM PLATZ
732: PRÄZISIONS-FÖRDERER NICHT WEITERSCHALTEN
734: NADEL PLAZIEREN BEENDET
736: Signalleitung
738: LETZTES AUFGREIFEN
739: LETZTES AUFGREIFEN
741: FÖRDERER 1 FRÜH WEITERSCHALTEN
741': FÖRDERER 1 FRÜH WEITERSCHALTEN
742: FÖRDERER 2 FRÜH WEITERSCHALTEN
742': FÖRDERER 2 FRÜH WEITERSCHALTEN
744: FÖRDERER 1 FRÜH WEITERSCHALTEN
745: FÖRDERER 2 FRÜH WEITERSCHALTEN
746: FÖRDERER 1 FRÜH WEITERSCHALTEN
746': FÖRDERER 1 FRÜH WEITERGESCHALTET
748: FÖRDERER 2 FRÜH WEITERSCHALTEN
748': FÖRDERER 2 FRÜH WEITERGESCHALTET
750: FÖRDERER 1 ZUR RUHE GEKOMMEN
750': FÖRDERER 1 ZUR RUHE GEKOMMEN
751: FÖRDERER 2 ZUR RUHE GEKOMMEN
751': FÖRDERER 2 ZUR RUHE GEKOMMEN
753: BESCHICKUNGS-FÖRDERER 1 (102) WEITERSCHALTEN
754: BESCHICKUNGS-FÖRDERER 2 (104) WEITERSCHALTEN
756a: Zustands-Abrufsignal
756b: Zustands-Abrufsignal
756c: Zustands-Abrufsignal
756d: Zustands-Abrufsignal
756e: Zustands-Abrufsignal
756f: Zustands-Abrufsignal
758: SYSTEMVERSAGEN
760: Datenleitung
802: Grundkörper, eben
804: Wand, vertikal
806: Wand, zweite vertikale
808: Finger
810: Ablageschalen-Ladeanordnung
812: Fallschacht, vertikal
814: Steuerungswelle
816: Antriebsmechanismus
818: Oberseite (einer runden Platte)
820: Platte, rund, scheibenförmig (Drehplatte)
822: Vertiefung
823: Mehr-Ablageschalen-Pufferbereich
824: Vertiefung
826: Bodenfläche
828: Durchlaß
830: Antriebseinheit
832: Roboter-Schwenkarm-Anordnung
834: Gehäuseanordnung
835: Greiferanordnung
836: Ende, vorderes (vom Schwenkarm 832)
839: Schrittschaltmechanismus
840: Vakuum-Klemmeinheit
842: Vakuumdüse oder -finger
844: Wickelkopf, drehbar
846: Stift
848: Gleitklammer
850: Schwenkarmelement
852: Nocken
854: Vakuum-Führungsplatten-Element
856: Vakuum-Führungsplatten-Element
858: Fläche, erhabene
860: Wickelkopf
862: Seite, langgestreckt, gerade
864: Seite, langgestreckt, gerade
866: Ende, konvex
868: Ende, konvex
870: Antrieb
872: Plattform, stationär, horizontal
874: Roboterarm-Anordnung
876: Behälterablage
878: Behälter
880: Träger, parallel
882: Träger, parallel
884: Ablagen-Eingriffselement, Schubplatte
886: Behälterablage-Lager
888: Aufzugsmechanismus
890: Antriebseinheit
892: Schrittschalt- und Antriebseinheit
894: Gehäuse
896: Antriebsmechanismus
898: Behälter, hinterster
900: Stützstab
902: Stützstab
904: Kolbeneinheit
906: Gehäuseteil
908: Arm, herabreichend
910: Schwenkarm-Vorrichtung
912: Gelenkpunkt
914: Ende, frei oder distal
916: Greiferanordnung
918: Schwenkarm
920: Gehäuseanordnung
922: Hubanordnung
924: Fallschacht
926: Finger, schwenkbar
928: Schwenkpunkt
930: Spannfeder
932: Rahmenelement
934: Hub- bzw. Förderantrieb
936: Seite, offen (der Gehäuseanordnung)
970: Gehäuseanordnung
1002: Bohrung
1004: Schwenkstift, zweiter
1006: Schwenkstift, erster
1008: Hebel
1008a: erstes Ende (des Hebels 1008)
1008b: zweites Ende (des Hebels 1008)
1010: Feder
1012: Anschlag
1100: Rollennocken
1102: Gehäuse
1104: Montageblock
1106: Gleitelement
1108: Gleitschlitten
1110: Federelement
1112: Linear-Gleitelement
1114: Pneumatikmotor
1116: Nockenplatte
1120: Schubstange
1122: Schubstange
1124: Schubplatte
1200: Planetenrad-System
1202: Zahnrad, angetrieben
1204: Zahnradsystem
1206: Leerlauf-Zahnrad
1208: Zahnriemen
1210: Planetenrad-Unter-Baugruppe
1212: Welle, zentrale
1213: Nahtmaterial -Führungs-Baugruppe
1214: Stift, fest
1214a: Rille
1216: Stift, beweglich
1218: Schlitz

Claims

Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine zum Befestigen von Nahtmaterial (42) an einer chirurgischen Nadel (39) mit einer darin ausgebildeten Nahtmaterial-Aufnahmeöffnung (43) sowie zum automatischen Verpacken der Nadel (39) und des Nahtmaterials (42), wobei diese Maschine umfasst: a) eine automatische Nadel-Sortier- und -Beschickungsstation (50) zum Vereinzeln und genauen Positionieren der chirurgischen Nadeln (39) für das nachfolgende Stauchen; b) eine Nahtmaterial-Schneidestation (300) zum automatischen Schneiden eines Nahtmaterials (42) auf eine bestimmte Länge sowie zum automatischen Einsetzen des Nahtmaterials (42) in die Nahtmaterial-Aufnahmeöffnung (43), welche in der chirurgischen Nadel (39) ausgebildet ist; c) eine Stauchstation (200) an einer vorgegebenen Position zum Stauchen der chirurgischen Nadel (39), um die Nahtmaterial-Aufnahmeöffnung (43) um das freie Ende des Nahtmaterials (42) herum zu schließen, wodurch das Nahtmaterial (42) befestigt und eine Nadel-Nahtmaterial-Anordnung (39, 42) gebildet wird und d) eine Nadel-Verpackungsstation (500) mit einer Verpackungs-Beschickungsanordnung (570) und einer Nadel-Überführungsanordnung (590) zum automatischen Verpacken einer einzelnen Nadel (39) mit daran befestigtem Nahtmaterial (42), um eine Nahtmaterialpackung (47) herzustellen, wobei die Nadel-Verpackungsstation (500) eine Einrichtung für das automatische Wickeln des Nahtmaterials (42) innerhalb der Umrandung einer Ablageschale (45) und das Anbringen eines Deckels (46) auf der Ablageschale (45) zur Bildung einer Nahtmaterialpackung (47) umfasst, die Verpackungsstation (500) mindestens einen Bearbeitungskopf (560) zur Aufnahme der Ablageschale (45) sowie eine Einrichtung (512) aufweist, welche auf den Bearbeitungskopf (560) und die darauf gelagerte Ablageschale (45) eine Vorwärtsbewegung überträgt, um dieselben schrittweise zu einer Vielzahl von Bearbeitungsstationen (570 (1), 580 (2), 584 (3), 590 (4), 594 (5), 598 (6), 620 (7), 626 (8), 630 (9), 642 (10), 650 (11), 577 (12)) vorzuschieben, die ortsfest in der Nähe der Bahn der Vorschubbewegung des mindestens einen Bearbeitungskopfes (560) angeordnet sind, wobei die Verpackungs-Beschickungsanordnung (570) eine erste Bearbeitungsstation (570) mit einer Befestigungseinrichtung zur Befestigung einer leeren Ablageschale (45) auf der Auflagefläche (670), die an dem mindestens einen Bearbeitungskopf (560) positioniert ist, umfasst und diese Befestigungseinrichtung eine Ablageschalen-Stapelungseinrichtung zum Stapeln zugeführter leerer Ablageschalen (45) und eine Roboter-Einrichtung (832) zur Überführung der Ablageschale (45) auf die Auflagefläche (670) des mindestens einen Bearbeitungskopfes (560) umfasst; und wobei die Nadel-Überführungsanordnung (590) eine Einrichtung (592) zum Einsetzen der einzelnen Nadel und des damit verbundenen Nahtmaterials in die leere Ablageschale (45) umfasst, wodurch unsortierte Nadeln (39) und Nahtmaterial (42) automatisch in eine Vielzahl orientierter Nadel-Nahtmaterial-Anordnungen (39, 42) überführt und nacheinander jeweils eine einzelne Anordnung (39, 42) in eine einzelne Packungs-Ablageschale (45) verpackt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung eine Ablageschalen-Ladeanordnung (810) mit einer Karusselleinrichtung (572) mit mehreren Fallschächten (812) mit offenem Boden umfasst, die jeweils einen vertikalen Stapel von darin angeordneten Ablageschalen (45) enthalten und die Ablageschalen-Ladeanordnung weiterhin folgendes aufweist: – eine Drehplatte (574, 820), die horizontal angeordnet ist und sich nahe unter dem Boden eines Fallschachtes (812) befindet und bei der dann, wenn eine von mehreren Vertiefungen der Drehplatt (820) unter einem Fallschacht ausgerichtet ist, die unterste Ablageschale (45) abgespalten und in eine darunter befindliche Vertiefung (822, 824) unter Einwirkung eines Vakuums, das an einer Bodenfläche (826) der Vertiefung angelegt ist, abgelegt wird; und – eine Antriebseinheit (830) zum schrittweisen Weiterschalten der Drehplatte (574, 820) vorwärts in vorgegebenen Winkelschritten; und dass die Roboter-Einrichtung (832) eine Roboter-Schwenkarm-Anordnung (832) zum anschließenden Ergreifen der Ablageschale (45) aufweist, damit die Bodenfläche der von ihm gehaltenen Ablageschale (45) mit der Ablageschalen-Aufnahmefläche des dazu ausgerichteten Bearbeitungskopfes (560) in Kontakt kommen kann.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 1, bei welcher die Stauchstation (200) ein erstes und ein zweites Stauchwerkzeug (201, 202) aufweist, wobei das erste Stauchwerkzeug (201) ein Ende hat, das einen Teil der Stauchwerkzeug-Öffnung (203) begrenzt und das zweite Stauchwerkzeug (202) ein Ende hat, das einen anderen Teil der Stauchwerkzeug-Öffnung (203) begrenzt und das zweite Stauchwerkzeug (202) möglichst nahe am ersten Stauchwerkzeug (203) positioniert ist, um eine Stauchwerkzeug-Öffnung (203) zur Aufnahme der Nadel (39) zu bilden.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 2, bei welcher das erste Stauchwerkzeug (201) in seiner Position fixiert ist, während das zweite Stauchwerkzeug (202) in seitlicher Richtung zum ersten festen Stauchwerkzeug (201) hin und von diesem weg bewegbar ist.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 3, bei welcher die Stauchstation (200) eine Einrichtung (206, 207, 208, 210) aufweist, um das zweite Stauchwerkzeug (202) vor der Positionierung der Nadel (39) in der Stauchwerkzeug-Öffnung (203) von dem ersten Stauchwerkzeug (201) weg zu bewegen.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 4, bei welcher die Bewegungseinrichtung (206, 207, 208, 210) das zweite Stauchwerkzeug (202) zum ersten Stauchwerkzeug (201) hin bewegt, um die dazwischen plazierte Nadel (39) zu ergreifen.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 5, bei welcher die Bewegungseinrichtung (206, 207, 208, 210) eine Federvorspannungs-Einrichtung (210) umfasst, um eine Kraft zu erzeugen, die ausreicht, um das zweite Stauchwerkzeug (202) in Richtung des ersten Stauchwerkzeuges (201) zu bewegen, um die Nadel (39) ohne Verformung von deren Nahtmaterial-Aufnahmeöffnung (43) zu ergreifen, wenn die Nadel (39) in der Stauchwerkzeug-Öffnung (203) plaziert ist.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 6, bei welcher die Bewegungseinrichtung (206, 207, 208, 210) einen Pneumatikzylinder (206) aufweist, um die erforderliche Kraft zu liefern, welche das bewegliche Stauchwerkzeug (202) gegen das erste Stauchwerkzeug (201) presst, um das Stauchen der dazwischen ergriffenen Nadel (39) durchzuführen.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 7, bei welcher das zweite Stauchwerkzeug (202) durch einen Hub über eine vorgegebene Strecke gegen das erste Stauchwerkzeug (201) gepresst wird, um das Stauchen durchzuführen.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 8, bei welcher die Bewegungseinrichtung (206, 207, 208, 210) eine Stoppeinrichtung (202a, 218b, 218c) aufweist, um die Bewegung des zweiten Stauchwerkzeuges (202) beim Stauchhub zu beenden.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 9, bei welcher die Klemmeinrichtung (182) zu einer Nicht-Klemmposition geöffnet wird, um die Nadel (39) in der Stauchwerkzeug-Öffnung (203) nach dem Greifen aber vor dem Stauchen derselben freizugeben.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 10, bei welcher die Staucheinrichtung (200) weiterhin ein Führungslineal (221) aufweist, um die Position der Nadel (39) in der Stauchwerkzeug-Öffnung (203) während des Stauchens derselben aufrecht zu erhalten.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 11, bei welcher die Stauch-Einrichtung (200) weiterhin eine Einrichtung zum Einstellen der Position des ersten Stauchwerkzeuges (201) aufweist, um das Ausmaß der Stauchverformung zu ändern, welche an der Nahtmaterial-Aufnahmeöffnung (43) während des Stauchens derselben auftritt.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 12, bei welcher das erste, feste Stauchwerkzeug (201) an einem seiner Enden einen Keilstößel (227) und die Einrichtung zur Änderung der Position des ersten, festen Stauchwerkzeuges eine Keilbaugruppe (226) aufweist, welche derart angeordnet ist, dass sie quer zum Keilstößel (227) bewegt wird, um diesen zusammen mit dem ersten, festen Stauchwerkzeug (201) entsprechend der Querbewegung der Keilbaugruppe (226) seitlich zu bewegen.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 13, bei welcher die Querbewegung der Keilbaugruppe (226) durch eine Servomotor-Baugruppe (222) steuerbar ist, um die Stauch-Einstellschraube (225) mit einer vorgegebenen Steigung zu drehen, wobei die Drehung der Stauch-Einstellschraube (225) in eine Linearbewegung der Keilbaugruppe (226) umgewandelt wird.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 14, bei welcher die Computersteuerungs-Einrichtung (114) die optimale Position des ersten Stauchwerkzeuges (201) bestimmt, um ein übermäßiges oder ein zu geringes Stauchen der Nadel (39) zu vermeiden.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 1, bei welcher die Drehplatte (820) mit einer Vakuumquelle (552) in Verbindung steht, um ein Vakuum an die Oberseite (818) der Drehplatte (820) zu übertragen und die Ablageschale (45) dort während mindestens eines Schrittvorschubes der Drehplatte (820) zu halten.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 1, bei welcher die Roboter-Einrichtung eine Schwenkarm-Anordnung (832) mit einer Ablageschalen-Erfassungseinrichtung (835) umfasst, um die Ablageschale (45) von der Drehplatte (820) abzuheben und dieselbe auf die Auflagefläche (670) des mindestens einen Bearbeitungskopfes (560) zu überführen.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 17, bei welcher die Drehplatte (820) mit einer Vakuumquelle (552) in Verbindung steht, um ein Vakuum nach dort zu übertragen und die Ablageschale (45) auf der Drehplatte (820) zu halten, wobei das Vakuum abgeschaltet wird, nachdem die Ablageschalen-Erfassungseinrichtung (835) die Ablageschale (45) berührt hat und eine Vakuum-Erfassungseinrichtung die Ablageschale (45) berührt und ein Vakuum in der Vakuum-Erfassungseinrichtung (822) dieselbe dort hält, um den Transport der Ablageschale (45) auf die Auflagefläche (670) des mindestens einen Bearbeitungskopfes (560) zu ermöglichen.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 18, bei welcher die Ablageschalen-Erfassungseinrichtung (835) die Ablageschale (45) auf der Auflagefläche (670) des mindestens einen Bearbeitungskopfes (560) befestigt, das Vakuum in der Ablageschalen-Erfassungseinrichtung (835) abgeschaltet sowie gleichzeitig ein Vakuum an die Auflagefläche (670) des mindestens einen Bearbeitungskopfes (560) angelegt wird, um die Ablageschale (45) dort zu halten.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 1, bei welcher ein Karussell (572) eine Vielzahl von Fallschächten (812) in einer kreisförmigen drehbaren Anordnung umfasst, wodurch, nachdem ein Fallschacht (812) mit Ablageschalen (45) entleert wurde, ein benachbarter, mit Ablageschalen (45) gefüllter Fallschacht (812) in die Position über der Drehplatte (820) gedreht wird, um die Zufuhr von Ablageschalen (45) zur Drehplatte (820) zu ermöglichen.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 1, bei welcher der Roboterarm einen nockengesteuerten Roboter-Schwenkarm (832) umfasst, welcher derart ausgebildet ist, dass er zwischen einer vertikalen Orientierung in eine horizontale und Vorwärtsrichtung schwingen kann, um die Ablageschale (45) von der Drehplatte (820) zur Auflagefläche (670) auf dem Bearbeitungskopf (560) zu überführen.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 1, bei welcher eine zweite Bearbeitungsstation (580) eine Einrichtung (582) aufweist, um der Ablageschale (45) und der Auflagefläche (670) auf dem mindestens einen Bearbeitungskopf (560), welche die Ablageschale (45) hält, eine Winkelverschiebung zu übertragen, um das nachfolgende Einsetzen einer chirurgischen Nadel (39) in die Ablageschale (45) zu ermöglichen.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 22, bei welcher die Einrichtung zum Übertragen der Winkelverschiebung eine Anordnung (582) für den Eingriffskontakt mit der Auflagefläche (670) umfasst.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 23, bei welcher die Anordnung ein Gleitelement mit einer Kontakteinrichtung zur Anlage an die Auflagefläche (670) sowie eine Schwenkarm-Einrichtung (582) zur Übertragung einer Bewegung auf die Kontakteinrichtung zur Auflagefläche (670) hin umfasst, um die Winkelbewegung auf diese zu übertragen.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 22, bei welcher die Auflagefläche (670) auf dem mindestens einen Bearbeitungskopf (560) auf einer drehbaren Welle (664) befestigt ist, welche sich durch den mindestens einen Bearbeitungskopf (560) erstreckt, wobei eine Einrichtung (1216) diese Welle (664) normalerweise gegenüber einer Relativdrehung sichert, und diese Einrichtung (1216) die Welle für eine Axialbewegung und eine Drehung auf dem mindestens einen Bearbeitungskopf (560) freigibt, um es der Winkelverschiebungseinrichtung (582) zu ermöglichen die Winkelverschiebung auf die Ablageschale (45) und die Auflagefläche (670) zu übertragen.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 25 bei welcher die Nockenanordnung (852) vom entgegengesetzten Ende der Welle (664) berührt wird, um die axiale Bewegung derselben zu begrenzen.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 1, bei welcher der mindestens eine Bearbeitungskopf (560) einen Raststift (1216) zum Einrasten der Ablageschale (45) und der Auflagefläche (670) in der Winkelverschiebungsposition aufweist.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 22, bei welcher die Winkelverschiebung der Ablageschale (45) und der Auflagefläche (670) auf dem mindestens einen Bearbeitungskopf (560) um einen Winkel von etwa 16,5° um eine horizontale Achse (45a) der Ablageschale (45) erfolgt.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 1, bei welcher eine Vielzahl von Bearbeitungsköpfen (560) auf einem Drehtisch (512) befestigt ist, wobei die Bearbeitungsstationen (570 (1), 580 (2), 584 (3), 590 (4), 594 (5), 598 (6), 620 (7), 626 (8), 630 (9), 642 (10) 650 (11), 577 (12)) in Abständen um den Drehtisch (512) herum angeordnet sind.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 1, welche weiterhin eine Schrittschalt-Einrichtung (185) umfasst, um die Nadel-Nahtmaterial-Anordnungen (39, 42) schrittweise nacheinander zu einer Zugprüfungs-Station (400) weiterzuschalten, die zwischen der Stauchstation (200) und der Nadel-Verpackungsstation (500) angeordnet ist, wobei die Zugprüfungs-Station (200) eine Einrichtung zur automatischen Prüfung der Stauchverbindungs-Festigkeit einer jeden zur ihr weitergeschalteten Nadel-Nahtmaterial-Anordnung (39, 42) umfasst.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 1, wobei die automatische Nadel-Sortier- und -Beschickungsstation (50) eine einzelne Nadel (39) aus einer zugeführten Schüttung vereinzelt und eine einzelne Nadel (39) auf einer ersten Fördereinrichtung (102, 104) ablegt; eine Computersteuerungs-Abbildungseinrichtung (124) zur Erzeugung und Verarbeitung einer digitalen Abbildung der Nadel (39), um Positions- und Orientierungsdaten für jede der vereinzelten und abgebildeten Nadeln (39) auf der ersten Fördereinrichtung (102, 104) zu erhalten und eine Überführungseinrichtung (108) zur Entnahme der Nadel (39) von der ersten Fördereinrichtung (102, 104) entsprechend ihrer individuellen Positions- und Orientierungsdaten sowie zur Überführung dieser Nadel (39) auf einen zweiten Präzisionsförderer (106) zur Förderung zu einer nachfolgenden Stauchstation (200); und wobei die Nadel-Verpackungsstation (500) eine Nahtmaterial-Wickelanordnung (596) zum automatischen Verpacken der Nadel-Nahtmaterial-Anordnung (39, 42) zum Herstellen einer Nahtmaterialpackung (47) umfasst, wobei die Nahtmaterial-Wickelanordnung (596) umfasst: I) eine erste Bearbeitungsstation (598) mit einer Einrichtung zur Übertragung einer Vor-Drehbewegung auf die Ablageschale (45), welche eine darin gehaltene chirurgische Nadel (39) mit daran befestigtem Nahtmaterial (42), von dem ein Teil sich aus der Ablageschale (45) heraus nach unten erstreckt, enthält und II) eine zweite Bearbeitungsstation (620) mit einer Einrichtung (622) zur Übertragung einer schnellen Drehbewegung auf die vorgedrehte Ablageschale (45), um dadurch den herabhängen den Teil des Nahtmaterials (42) vollständig in die Umrandung der Ablageschale (45) zu wickeln.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 31, bei welcher die automatische Nadel-Sortier- und -Beschickungsstation (50) weiterhin eine Einrichtung (52, 52a, 52b) zum Vereinzeln jeder der Nadeln (39) vor ihrer Ablage auf der ersten Fördereinrichtung (102, 104) aufweist, wobei jede der vereinzelten Nadeln (39) auf der ersten Fördereinrichtung (102, 104) im Abstand voneinander abgelegt ist.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 31, bei welcher die Überführungseinrichtung (108) eine oder mehrere Roboter-Einrichtung(en) (55a, 55b) aufweist, wobei jede Roboter-Einrichtung (55a, 55b) eine Greifeinrichtung (108a, 108b) zum Aufgreifen von Nadeln (39) von der ersten Fördereinrichtung (102, 104) und deren anschließender Plazierung auf der zweiten Fördereinrichtung (106) aufweist.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 31, bei welcher die zweite Fördereinrichtung (106) eine oder mehrere Klemmeinrichtung(en) (56) zum Greifen der jeweiligen Nadeln (39) aufweist, wobei die Überführungseinrichtung (108) eine jede Nadel (39) in einer entsprechenden Klemmeinrichtung (56) plaziert.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 31, bei welcher die Computersteuerungs-Abbildungseinrichtung (124) weiterhin eine Speichereinrichtung (722) zur Speicherung der Positions- und Orientierungsdaten aufweist, die der jeweils abgebildeten Nadel (39) entsprechen.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 31, bei welcher die Computersteuerungs-Abbildungseinrichtung (124) zur Erzeugung und Verarbeitung einer digitalen Abbildung der einzeln abgelegten Nadeln (39) eine oder mehrere Kameraeinrichtung(en) (126, 128) enthält, wobei jede der einen oder mehreren Kameraeinrichtung(en) (126, 128) mit der Computersteuerungs-Abbildungseinrichtung (124) in Verbindung steht.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 36, bei welcher jede der Kameraeinrichtungen (126, 128) eine Videoabbildung der Nadeln (39) auf der ersten Fördereinrichtung (102, 104) an jeweils einer oder mehreren Positionen im Bildfeld der einen oder mehreren Kameraeinrichtung(en) (126, 128) erhält.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 32, bei welcher die automatische Nadel-Sortier- und -Beschickungsstation (50) weiterhin eine Schwingförderer- und Führungsbahn-Baugruppe (52a, 52b) aufweist, um eine Einzelausgabe der Nadeln (39) an einen linearen Ausgabe-Gleitmechanismus (53a, 53b) zu erreichen, welcher die Nadeln (39) im Abstand voneinander auf der ersten Fördereinrichtung (102, 104) ablegt.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 33, bei welcher die Roboter-Einrichtung (55a, 55b) mit der Speichereinrichtung (722) in Verbindung steht und die Roboter-Einrichtung (55a, 55b) Zugriff zur Speichereinrichtung (722) hat, um die Positions- und Orientierungsdaten entsprechend der einzelnen abgebildeten Nadeln (39) zu erhalten.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 34, bei welcher jede der Klemmeinrichtungen (56) ein Paar Klemmbacken (136, 137) zum Ergreifen der zwischen ihnen positionierten Nadeln (39) von der Überführungseinrichtung (108) aufweist.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 40, bei welcher die Klemmeinrichtung (56) weiterhin eine Federeinrichtung (142) aufweist, um einen ersten beweglichen Klemmbacken (137) von dem Paar der Klemmbacken (136, 137) an einem zweiten festen Klemmbacken (136) von dem Paar der Klemmbacken (136, 137) zur Anlage zu bringen, um die dazwischen positionierte Nadel (39) zu halten.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 41, bei welcher jede der Klemmeinrichtungen (56) weiterhin eine Einrichtung (140) zum Zurückziehen des ersten beweglichen Klemmbackens (137) von der Anlage am zweiten festen Klemmbacken (136) vor der Positionierung der Nadel (39) zwischen ihnen aufweist.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 42, bei welcher die Einrichtung (140) zum Zurückziehen des ersten beweglichen Klemmbackens (137) von der Anlage am zweiten festen Klemmbacken (136) eine Schubstange (140) ist, um den ersten beweglichen Klemmbacken (137) entgegen der Vorspannung der Federeinrichtung (142) zu verschieben.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 34, welche weiterhin eine erste Orientierungseinrichtung (156) zur Orientierung einer jeden Nadel (39) während der Positionierung auf der zweiten Fördereinrichtung (106) in eine gleiche Richtung aufweist.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 44, welche weiterhin eine zweite Orientierungseinrichtung (164) zur weiteren Orientierung der Nadel (39) axial zum dem Paar der Klemmbacken (136, 137) aufweist.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 45, welche weiterhin eine dritte Orientierungseinrichtung (120) zur weiteren Orientierung der Nadel (39) auf 25 μm (0,001 Zoll) einer vorgegebenen Orientierung genau auf der zweiten Fördereinrichtung (106) aufweist.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 31, bei welcher die Einrichtung (596) zur Übertragung einer Drehbewegung die Ablageschale (45) an der ersten Bearbeitungsstation (598) derart dreht, dass sie eine Orientierung einnimmt, die um 180 DEG relativ zur anfänglichen Orientierung der Ablageschale (45) am Bearbeitungskopf (560) gedreht ist.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 47, bei welcher die Einrichtung zur Übertragung der Drehbewegung einen Wickelkopf (844) umfasst, der zur Ablageschale (45) auf der Auflagefläche (670) des mindestens einen Bearbeitungskopfes (560) hin oder von dieser weg bewegbar ist, wobei der Wickelkopf (844) in seiner nach vorn ausgefahrenen Position mit der Auflagefläche (670) zum Eingriff gebracht werden kann und wobei die Einrichtung weiterhin eine Antriebseinrichtung umfasst, um auf den Wickelkopf (844) eine Drehung zum Drehen der Ablageschale (45) zu übertragen.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 48, bei welcher die Auflagefläche (670) des mindestens einen Bearbeitungskopfes (560) an einer drehbaren Welle (664) befestigt ist, die sich durch den mindestens einen Bearbeitungskopf (560) hindurch erstreckt und eine Einrichtung vorgesehen ist, welche diese Welle (664) normalerweise gegen eine relative Drehung sichert, und diese Einrichtung die Welle (644) für eine axiale Bewegung und Drehung freigibt, um es dem Wickelkopf (844) zu ermöglichen, eine Drehbewegung auf die Ablageschale (45) sowie auf die Auflagefläche (670) zu übertragen.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 49, bei welcher eine Nockenanordnung (850) am entgegengesetzten Ende der Welle (664) anliegt, um die axiale Bewegung derselben zu begrenzen.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 50, bei welcher der mindestens eine Bearbeitungskopf (560) eine Raststiftanordnung (846) aufweist, um die Welle (664) als Reaktion auf eine Deaktivierung der Freigabeeinrichtung in einer vorgegebenen Drehposition einrasten zu lassen, so dass die Ablageschale (45) in der umgekehrten Drehposition auf der Auflagefläche (670) gehalten wird.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 49, bei welcher die Wellen-Freigabeeinrichtung einen Druckluftmotor umfasst.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 31, bei welcher die Einrichtung (622) zur Übertragung der schnellen Drehbewegung an der zweiten Bearbeitungsstation (620) eine Wickelkopf-Anordnung (860) umfasst, die mit der Ablageschale (45) und der Auflagefläche (670) zum Eingriff gebracht werden kann, um den herabhängenden Teil des Nahtmaterials (42) in die Ablageschale (45) zu wickeln.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 53, bei welcher die Wickelkopf-Anordnung (860) an der zweiten Bearbeitungsstation (620) eine herausragende Einrichtung (862, 864, 866, 868) aufweist, welche mit der Oberflächenanordnung auf der Ablageschale (45) zum Eingriff gebracht werden kann, um das Wickeln des herabhängenden Nahtmaterialteiles in den in der Ablageschale ausgebildeten Umfangskanal zu ermöglichen.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 53, bei welcher die Wickelkopf-Anordnung (860) an der zweiten Bearbeitungsstation (620) mit hoher Drehzahl angetrieben wird.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 53, bei welcher die Auflagefläche (670) auf dem mindestens einen Bearbeitungskopf (560) an einer drehbaren Welle (664) befestigt ist, die sich durch den mindestens einen Bearbeitungskopf (560) hindurch erstreckt, wobei eine Einrichtung (1216) vorgesehen ist, welche diese Welle (664) normalerweise gegen eine relative Drehung sichert, und diese Einrichtung die Welle (664) für eine axiale Bewegung und Drehung freigibt, um es dem Wickelkopf (622) zu ermöglichen, eine Drehbewegung auf die Ablageschale (45) sowie auf die Auflagefläche (670) zu übertragen.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 56, bei welcher eine Nockenanordnung (852) am entgegengesetzten Ende der Einrichtung (1216) anliegt, um die axiale Bewegung der Welle (664) zu begrenzen.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 57, bei welcher der mindestens eine Bearbeitungskopf (560) eine Raststiftanordnung (1216) aufweist, um die Welle (664) als Reaktion auf eine Deaktivierung der Freigabeeinrichtung in einer vorgegebenen Drehposition einrasten zu lassen, so dass die Ablageschale (45) in der umgekehrten Drehposition bis zur Beendigung des Wickelns des Nahtmaterials (42) in die Ablageschale (45) auf der Auflagefläche (670) gehalten wird.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 56, bei welcher die Wellen-Freigabeeinrichtung einen Druckluftmotor umfasst.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 31, bei welcher eine Nahtmaterial-Spanneinrichtung (840) vor dem und während des Wickeln(s) des Nahtmaterials (42) in die Ablageschale (45) eine Spannung auf das Nahtmaterial (42) überträgt.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 60, bei welcher die Nahtmaterial-Spanneinrichtung (840) eine Vielzahl von Vakuumdüsen (842) umfasst.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 60, bei welcher eine weitere Vakuum-Spanneinrichtung (854, 856) eine Spannung auf das Schlepp-Ende des herabhängenden Teiles des Nahtmaterials (42) überträgt, bis das Nahtmaterial (42) vollständig in die Ablageschale (45) gewickelt ist.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 31, bei welcher eine Vielzahl von Bearbeitungsköpfen (560) auf einem Drehtisch (512) befestigt sind, wobei sie auf dem Umfang desselben verteilt sind.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 31, welche weiterhin eine Schrittschalt-Einrichtung (150) zum aufeinanderfolgenden schrittweisen Weiterschalten der Nadel-Nahtmaterial-Anordnungen (39, 42) zu einer Zugprüfungs-Station (400) umfasst, welche zwischen der Stauchstation (200) und der Nadel-Verpackungsstation (500) angeordnet ist, wobei die Zugprüfungs-Station (400) eine Einrichtung zum automatischen Prüfen der Festigkeit der Stauchverbindung einer jeden nach dort schrittweise weitergeschalteten Nadel-Nahtmaterial-Anordnung (39, 42) umfasst.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 1, wobei die Nahtmaterial-Schneidestation (300) aufweist: I) eine Anspitz-Einrichtung (330) zum Erhitzen einer vorgegebenen kurzen Strecke des Nahtmaterials (42), um diese kurze Strecke des Nahtmaterials (42) während dessen nachfolgender Abkühlung zu versteifen als Vorbereitung für das Schneiden des Nahtmaterials (42) an der ver steiften kurzen Strecke sowie für das Einsetzen des versteiften vorderen Schnittendes in ein Ende (43) der Nadel (39) zum Stauchen derselben; II) eine erste und eine zweite Greifeinrichtung (228, 229) zum Greifen des Nahtmaterials (42) und abwechselndem Ziehen desselben entlang einer Ziehachse, wobei die erste und zweite Greifeinrichtung (228, 229) hin- und herbeweglich an mindestens einem Längselement (338) angebracht sind; III) eine Einrichtung (334) zum Schneiden des Nahtmaterials (42) an der versteiften kurzen Strecke, um gleichmäßige Längen des Nahtmaterials (42) zu erhalten, wobei die Schneideinrichtung (334) eine zurückziehbare Klinge (392) sowie sich gegeneinander drehende Lokalisierungsarme (394, 404) aufweist, zwischen denen die versteifte kurze Strecke eingeklemmt wird, während das Schneidelement (392) das eingeklemmte Nahtmaterial (42) trennt; und wobei die Nadel-Verpackungsstation (500) einen Serromotor, welcher eine Hubspindeleinrichtung umfasst (538) zum Einstellen der Höheneinstellung des mindestens einen Bearbeitungskopfes (560) relativ zur Nadel-Stauchstation (200), von wo die chirurgischen Nadeln mit daran befestigtem Nahtmaterial in die Ablageschale überführt werden, aufweist, um die Überführung chirurgischer Nadeln (39) unterschiedlicher Größe in die Ablageschale (45) ohne wesentliche Änderungen irgendeines Bauteiles der Maschine zu ermöglichen.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 65, bei welcher die Anspitz-Einrichtung (330) in der Vorrichtung an unterschiedlichen Positionen positionierbar ist.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 66, bei welcher die Position der Anspitz-Einrichtung (330) in der Vorrichtung mittels einer Handkurbel (356) und einer Präzisions-Leitspindel (358) einstellbar ist, indem durch Drehen der Handkurbel (356) die Position der Anspitz-Einrichtung (330) in der Maschine geändert wird.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 67, bei welcher die Anspitz-Einrichtung (330) einen an einer Linear-Messskala (354) positionierten Zeiger (360) aufweist, so dass die Position der Anspitz-Einrichtung (330) durch Ausrichten des Zeigers (360) an einer vorgegebenen Ablesung an der Linear-Messskala (354) präzise gesteuert wird.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 66, bei welcher die Anspitz-Einrichtung (330) einen an einer Linear-Messskala (354) positionierten Zeiger (360) aufweist, so dass die Position der Anspitz-Einrichtung (330) durch Ausrichten des Zeigers (360) an einer vorgegebenen Ablesung an der Linear-Messskala (354) präzise gesteuert wird.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 65, welche eine Einrichtung aufweist, in welcher ein konstanter Strom erhitzter Luft entweder durch eine Heizöffnung (364), in welcher das Nahtmaterial (42) während des Anspitz-Vorganges intermittierend angehalten wird oder durch einen Abzweigungskanal (372) geleitet wird, um die erhitzte Luft in der umgebenden Atmosphäre freizusetzen.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 70, bei welcher der Strom der heißen Luft durch ein zurückziehbares Gleitelement gesteuert wird, das eine Strömungsöffnung hat, welche selektiv entweder vor einem Einlass zur Heizöffnung (364) oder zum Abzweigungskanal (372) positioniert wird.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 71, bei welcher ein Thermoelement (370) in dem Luftstrom am Auslassende des Heizers (362) positioniert ist, um die Lufttemperatur mittels einer Steuerung in einer programmierbaren logischen Steuerung zu überwachen und zu steuern.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 72, bei welcher die Anspitz-Einrichtung (330) in Abhängigkeit von dem speziellen durchlaufenden Nahtmaterial (42) bei verschiedenen Temperaturen zwischen 93°C und 288°C (zwischen 200°F und 550°F) betrieben wird, und die spezielle Temperatur ein aus dem Betriebsprogramm bei jeder Änderung der Nahtmaterialcharge heruntergeladener Parameter ist.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 65, bei welcher ein Thermoelement (370) in dem Luftstrom am Auslassende des Heizers (362) positioniert ist, um die Lufttemperatur mittels einer Steuerung in einer programmierbaren logischen Steuerung (718) zu überwachen und zu steuern.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 65, bei welcher die Anspitz-Einrichtung (330) in Abhängigkeit von dem speziellen durchlaufenden Nahtmaterial (42) bei verschiedenen Temperaturen zwischen 93°C und 288 DEG C (zwischen 200°F und 550°F) betrieben wird, und die spezielle Temperatur ein aus dem Betriebsprogramm bei jeder Änderung der Nahtmaterialcharge heruntergeladener Parameter ist.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 65, bei welcher sich das Nahtmaterial (42) zu einer Spannrolle (314) erstreckt, die an einem Ende eines Drehmomenten-Motors (316) befestigt ist und die Spannrolle (314) umschlingt, wodurch eine vorgegebene Spannung auf das Nahtmaterial (42) aufgebracht wird, wenn dieses mittels der ersten und zweiten Greifeinrichtung (228, 229) durch die Vorrichtung (330) gezogen wird.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 76, bei welcher durch den Drehmomenten-Motor (316) je nach Abmessung und Material des Nahtmaterials (42) unterschiedliche Spannungen auf dasselbe aufgebracht werden, wenn es durch die Vorrichtung (330) gezogen wird.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 77, bei welcher das Nahtmaterial (42) mehrfach um die Spannrolle (314) geschlungen wird.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 78, bei welcher das Nahtmaterial (42) zweimal um die Spannrolle (314) geschlungen wird.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 65, bei welcher ein Drehtisch (512) eine Vielzahl von Bearbeitungsköpfen (560) an seinem Außenumfang im Abstand voneinander zum schrittweisen Vorschub zu aufeinanderfolgenden Bearbeitungsstationen (570 (1), 580 (2), 584 (3), 590 (4), 594 (5), 598 (6), 620 (7), 626 (8), 630 (9), 642 (10), 650 (11), 577 (12)) trägt, wobei die Hubspindeleinrichtung (538) an den Drehtisch (512) zu dessen Höheneinstellung angeschlossen ist.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 80, bei welcher die Bearbeitungsstationen (570 (1), 580 (2), 584 (3), 590 (4), 594 (5), 598 (6), 620 (7), 626 (8), 630 (9), 642 (10), 650 (11), 577 (12)) rund um den Drehtisch (512) an einem ortsfesten Rahmen (515) der Maschine befestigt sind, wobei der Drehtisch (512) von einem vertikal beweglichen Rahmen (517) innerhalb des ortsfesten Rahmens (515) der Maschine gehalten wird.
Automatische Stauch-, Wickel- und Verpackungsmaschine nach Anspruch 65, welche weiterhin eine Schrittschalt-Einrichtung (185) zum schrittweisen Weiterschalten der Nadel-Nahtmaterial-Anordnungen (39, 42) zu einer Zugprüfungs-Station (400) umfasst, welche zwischen der Stauchstation (200) und der Nadel-Verpackungsstation (500) angeordnet ist, wobei die Zugprüfungs-Station (400) eine Einrichtung zum automatischen Prüfen der Festigkeit der Stauchverbindung einer jeden nach dort schrittweise weitergeschalteten Nadel-Nahtmaterial-Anordnung (39, 42) umfasst.