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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer
metallischen medizinischen Nadel des Typs, der im Allgemeinen zum
Herstellen von Nähten
verwendet wird.
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Genauer
betrifft die vorliegende Erfindung ein derartiges Verfahren, das
die folgenden Schritte umfasst:
- a) Vorsehen
eines ersten Hauptabschnitts der Nadel, der ein zugespitztes erstes
Ende und ein zweites Ende, dessen Umfang in einer Ebene P1 enthalten
ist, aufweist,
- b) Vorsehen eines zweiten Abschnitts der Nadel in Form eines
Rohrs mit Längsachse
X2, wovon wenigstens ein erstes Ende einen Umfang aufweist, der
in einer Ebene P2 enthalten ist, die zu der Achse X2 im Wesentlichen
senkrecht ist, wobei die Abmessungen des zweiten Abschnitts der
Nadel in der Ebene P2 kleiner oder gleich den Abmessungen des ersten
Abschnitts in der Ebene P1 sind,
- c) Anordnen des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts
der Nadel Ende an Ende, derart, dass die Ebenen P1 und P2 zusammenfallen
und dabei eine Grenzfläche
zwischen den zwei Nadelabschnitten bilden,
- d) Ausführen
eines Verschweißens
des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts der Nadel durch
Einwirkung eines gepulsten Laserstrahls, der auf einen Schweißbereich
auftrifft, der sich auf Höhe
der Grenzfläche
befindet, und
während
des Schrittes d) Einführen
einer relativen Drehbewegung zwischen den zwei Abschnitten der Nadel
einerseits und dem auftreffenden Laserstrahl andererseits.
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Ein
solches Verfahren ist beispielsweise aus dem Dokument US-A-4935029
bekannt.
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Der
an dem nicht zugespitzten Ende der Nadel angeordnete rohrförmige Abschnitt
ist dazu bestimmt, die nachträgliche
Befestigung des Nähfadens
an der Nadel sicherzustellen.
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TECHNISCHER
HINTERGRUND
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Die
Herstellung solcher medizinischer Nadeln durch das Verschweißen von
zwei Abschnitten, wobei ein erster Abschnitt ein zugespitztes Ende
aufweist und der zweite Abschnitt die Form eines Rohrs besitzt,
ist seit langem, beispielsweise aus dem US-Patent 1.613.206, erteilt
am 4. Januar 1927, bekannt.
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Jedoch
weisen die gegenwärtig
am meisten verbreiteten medizinischen Nadeln keine Struktur auf,
die durch die Vereinigung von zwei anfänglich getrennten Teilen erhalten
wird. Tatsächlich
sind die heutigen Anforderungen, die die Fertigungsqualität dieser
Nadeln betreffen, mit den herkömmlichen Schweißverfahren
nur schwer erfüllbar.
Es sind Verfahren für
das Punktschweißen
zweier Teile mit zylindrischen Formen bekannt.
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Jedoch
sind solche "makroskopische" Verfahren auf Teile,
die so klein wie die Abschnitte von medizinischen Nadeln sind, deren
Durchmesser gewöhnlich
in der Größenordnung
von einigen Millimetern oder sogar kleiner sind, nicht anwendbar.
Tatsächlich
führte
die Anwendung eines Punktschweißverfahrens
zur Bildung von kleinen Bärten
um die gesamte Verbindungsstelle zwischen den zwei Nadelabschnitten.
Das Vorhandensein dieser Bärte
ist selbstverständlich
schädlich
für die
organischen Gewebe, an denen mit einer durch ein solches Schweißverfahren
erhaltenen Nadel eine Naht ausgeführt wird.
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Somit
werden die heutigen medizinischen Nadeln typischerweise ausgehend
von einem einzigen metallischen Abschnitt, wovon ein Ende zugespitzt
ist, während
das zweite Ende im Wesentlichen eben ist, hergestellt. In dem zweiten
Ende ist dann ein Sackloch ausgebildet, um nachträglich die
Befestigung eines Nähfadens
sicherzustellen. Im Allgemeinen wird das Sackloch durch ein Lochungsverfahren mittels
Laser oder Bohrer entsprechend den gewünschten Abmessungen hergestellt.
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Dieser
Typ von Herstellungsverfahren weist jedoch aufgrund dessen, dass
die Abmessungen des so erhaltenen Sacklochs betreffend sehr genaue
Toleranzen eingehalten werden müssen,
mit dem Ziel, einen guten Halt des Nähfadens an der Nadel zu garantieren,
einen großen
Nachteil auf.
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Ein
weiterer Nachteil dieses Verfahrenstyps ist mit der Tatsache verknüpft, dass
dann, wenn das Sackloch schlecht positioniert oder dimensioniert
ist, die Wände
möglicherweise
zu dünn
sind, um die nachträglich
bei der Herstellung einer Naht erfahrenen mechanischen Spannungen
auszuhalten.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die oben erwähnten Nachteile
zu beseitigen, indem ein schnelles Verfahren für die Herstellung von medizinischen
Nadeln vorgeschlagen wird, das kostengünstig ist und einen guten Ertrag
ergibt, d. h. eine gute Reproduzierbarkeit der Qualität der erhaltenen
Nadeln aufweist.
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Mit
diesem Ziel betrifft die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren
des oben angegebenen Typs, das dadurch gekennzeichnet ist, dass
die Geschwindigkeit der relativen Drehbewegung und die Dauer der
Impulse des Lasers relativ zueinander in der Weise eingestellt werden,
dass wenigstens eine relative Umdrehung während der Dauer eines Impulses
des Laserstrahls erfolgt.
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Dank
dieser vorteilhaften Merkmale ist die erhaltene Schweißnaht über den
gesamten Umfang der Nadel durchgehend und von einheitlicher Qualität. Sofern
das an dem Hauptabschnitt der Nadel angeschweißte Rohr durch ein herkömmliches
und bewährtes
Verfahren hergestellt ist, sind seine Abmessungen in relativ genauer
Weise garantiert. Somit sind die Abmessungen der durch das Verfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung erhaltenen Nadel keinen Schwankungen von einer Nadel zur
anderen unterworfen, wie dies bei den Nadeln des Standes der Technik
der Fall ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist der erste Nadelabschnitt im Bereich seines zweiten Endes eine
im Wesentlichen zylindrische Form auf, vorzugsweise mit denselben
Abmessungen wie der zweite Nadelabschnitt. In dieser Weise weist
der Übergang
von einem Abschnitt zum anderen keine Unstetigkeit auf, wenn die
Nadel zusammengesetzt wird.
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Vorzugsweise
werden die zwei Nadelabschnitte vor dem Schweißvorgang mit einer gewissen Druckkraft
zusammengefügt.
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Gemäß einer
Variante ist ein dem Schweißvorgang
vorangehender Schritt vorgesehen, während dessen wenigstens zwei,
vorzugsweise drei, kleine Schweißpunkte zwischen dem ersten
und dem zweiten Nadelabschnitt ausgeführt werden, mit dem Ziel, diese
in einer Position relativ zueinander zu halten, die für den Schweißvorgang
geeignet ist.
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Gemäß einem
weiteren vorteilhaften Merkmal der vorliegenden Erfindung kann ein
zusätzlicher Schritt
der Ausbildung einer Fase am Ende des Rohrs, das dazu bestimmt ist,
den Nähfaden
aufzunehmen, vorgesehen sein, wobei diese Fa se zum Inneren des Sacklochs
orientiert ist. Vorzugsweise wird die Fase durch Abheben von Material
durch Erhitzung mittels Laser und derart, dass sie einen kreisbogenförmigen Querschnitt
aufweist, hergestellt. Das Vorhandensein einer solchen Fase kann
das nachträgliche
Einführen
des Nähfadens
in das Innere des Sacklochs erleichtern. Außerdem kann die Fase vorteilhaft
nach dem Vorgang des Verschweißens
der zwei Nadelabschnitte mit Hilfe desselben Laser-Bearbeitungskopfes
und derselben relativen Drehbewegung zwischen der gebildeten Nadel
und dem auftreffenden Laserstrahl ausgeführt werden. Tatsächlich wird
die Fase gegenwärtig
typischerweise durch Verwendung von zwei Laserstrahlen mit Einfallwinkeln, die
jeweils entgegengesetzt sind und das Herstellen der halben Fase
ermöglichen,
ausgeführt.
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Die
Ausführung
der relativen Drehbewegung zwischen den zwei Nadelabschnitten und
dem auftreffenden Laserstrahl betreffend sieht eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung vor, die zwei unbeweglichen Nadelabschnitte
auf einer festen Werkstückauflage
anzuordnen, während der
Laserstrahl in einer Drehung um die Achse X2 des rohrförmigen Abschnitts
geführt
wird. Eine schnelle Bewegung der zwei Abschnitte, die in Bezug zueinander
fest bleiben müssen,
ist tatsächlich schwierig
auszuführen,
ohne die Genauigkeit der Schweißung
zu gefährden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher
beim Lesen der folgenden genauen Beschreibung, die erstellt worden
ist unter Bezugnahme auf die beigefügte, anhand von nicht einschränkenden
Beispielen gegebene Zeichnung, worin:
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1 eine
schematische Ansicht, teilweise als Schnitt, einer durch ein Verfahren
gemäß dem Stand
der Technik gefertigten medizinischen Nadel zeigt;
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2 eine
der Ansicht von 1 ähnliche schematische Ansicht,
teilweise als Schnitt, einer durch das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung gefertigten medizinischen Nadel zeigt;
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3 eine
schematische Ansicht einer Vorrichtung zeigt, die für die Ausführung einer
ersten Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird; und
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4 eine
schematische Ansicht einer Vorrichtung zeigt, die für die Ausführung einer
zweiten Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, zeigt.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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1 zeigt,
teilweise im Schnitt, eine medizinische Nadel 100 des heutzutage
verwendeten und oben beschriebenen Typs. Diese Nadel ist typischerweise
aus einem einzigen Teil zwischen einem ersten zugespitzten Ende 101 und
einem zweiten Ende 102, dessen Querschnitt im Wesentlichen
eben ist, hergestellt. Zugunsten größerer Klarheit ist die Nadel 100 nur
teilweise gezeigt, wobei ihr Mittelteil nicht sichtbar ist und das
erste Ende 101 in der Perspektive gezeigt ist, während der
Bereich des zweiten Endes in einem Schnitt dargestellt ist. Herkömmlicherweise
kann der Mittelteil eine geradlinige oder eine gekrümmte Form aufweisen.
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Sobald
die "Rohnadel" gebildet ist, wird
im Bereich des zweiten Endes 102 ein Sackloch 103 ausgeführt, mit
dem Ziel, die Befestigung eines Nähfadens (nicht gezeigt) in
einem nachträglichen
Fertigungsschritt sicherzustellen. Herkömmlicherweise wird das Sackloch 103 durch
ein Lochungsverfahren mittels Laser hergestellt.
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Jedoch
weist dieses Lochungsverfahren mittels Laser die Positionierungsgenauigkeit
des Lochs 103 in Bezug auf die Nadel sowie die Genauigkeit
der Dimensionierung des erhaltenen Lochs betreffend einen großen Nachteil
auf.
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Tatsächlich sind
bei der Positionierung des Lochs sehr genaue Toleranzen einzuhalten,
sofern die Wände 104,
die aus der Bildung des Lochs 103 hervorgehen, relativ
dünn sind.
So kann eine schlechte Positionierung des Lochs 104 die
Bildung von Wänden 104 mit
sich bringen, die zu dünn
sind, um einen gute mechanische Widerstand der Nadel 100 gegen
die Verformung oder gar das Brechen bei der Herstellung einer Naht
zu garantieren.
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Ebenso
kann, wie oben bereits erwähnt
worden ist, eine schlechte Dimensionierung des Lochs 103 ebenso
wie eine unregelmäßige Form
des Lochs 103 einen schlechten Halt des Nähfadens
(nicht gezeigt), der dazu bestimmt ist, dort eingefädelt zu
werden, nach sich ziehen.
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Die
oben erwähnten
Probleme weiten sich noch aus, wenn es darum geht, Löcher zu
bohren, die einen Durchmesser aufweisen, die größer als etwa 0,4 mm sind. Folglich
wird das Einhalten der Fertigungstoleranzen unter diesen Bedingungen schwierig,
was zu einer hohen Anzahl von Nadeln führt, die nicht zur Verwendung
geeignet sind.
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Die
Anmelderin hat im Versuch, diese Probleme durch Verbessern der bekannten
Herstellungsverfahren zu lösen,
das Verfahren für
die Herstellung von medizinischen Nadeln gemäß der vorliegenden Erfindung
entwickelt.
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2 zeigt
eine medizinische Nadel 1, die durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung erhalten worden ist, in einer Ansicht, die der Ansicht
von 1 gleicht.
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Die
Nadel 1 umfasst zwei Abschnitte, einen ersten Hauptabschnitt 2,
der teilweise gezeigt ist, und einen zweiten Abschnitt 3 in
Form eines Rohrs.
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Der
erste Hauptabschnitt 2 weist ein erstes zugespitztes Ende 4 und
ein zweites Ende 5 auf, das in einer Ebene P1 enthalten
ist. Der Mittelabschnitt des ersten Hauptabschnitts 2,
der nicht gezeigt ist, kann eine beliebige Form besitzen, was heißt, dass er
geradlinig oder gekrümmt
sein kann, ohne dass seine Form einen Einfluss auf das Herstellungsverfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung hätte.
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Der
zweite Abschnitt 3 ist vorzugsweise zur Achse X2 achsensymmetrisch
und weist ein erstes Ende 6 auf, das dazu bestimmt ist,
mit dem ersten Abschnitt 2, der in einer Ebene P2, die
zur Achse X2 im Wesentlichen senkrecht ist, enthalten ist, verschweißt zu werden.
Der zweite Abschnitt 3 weist außerdem ein zweites Ende 7 auf,
durch das in einem nachträglichen
Fertigungsschritt ein Nähfaden
eingeführt
werden soll, um diesen mit der Nadel 1 zu verbinden. Somit
muss der Nähfaden
schließlich
im Inneren des durch die Vereinigung des ersten Abschnitts 2 und
des zweiten Abschnitts 3 der Nadel 1 gebildeten
Sacklochs 8 untergebracht werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, den Rand des Sacklochs 8, d.
h. die Verbindungsstelle zwischen dem Ende 7 des zweiten Abschnitts 3 und
der Umfangsfläche 9 des
Lochs 8 mit einer Fase 10 zu versehen. Die Fase 10 besitzt vorzugsweise
einen im Wesentlichen kreisbogenförmigen Querschnitt mit einem
Krümmungsradius
in der Größenordnung
von einigen dutzend oder hundert Mikrometern, vorzugsweise im Bereich
zwischen 10 und 200 Mikrometern, und ermöglicht das Erfüllen einer
Funktion zum Führen
des Nähfadens,
wenn dieser in die Nadel eingefädelt
wird. Diese Maßnahme
ermöglicht
insbesondere das Erleichtern der Bedingungen des Einführens des
Nähfadens
und äußert sich
durch einen großen
Zeitgewinn seitens des Vorgangs des Zusammenfügens des Fadens mit der Nadel,
der typischerweise bei einem hohen Betriebstakt in der Größenordnung
von mehreren Zusammenfügungen
pro Sekunde automatisiert ist.
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2 bringt
außerdem
eine konstruktive Einzelheit der Nadel 1 zum Vorschein,
die mit ihrem Herstellungsverfahren verbunden ist. Tatsächlich lässt sich
das Vorhandensein einer Schweißnaht 11 auf
Höhe der
Grenzfläche
zwischen dem ersten Abschnitt 2 und dem zweiten Abschnitt 3 der
Nadel feststellen. Vorzugsweise erstreckt sich die Schweißnaht über die
gesamte Dicke der Wand des rohrförmigen zweiten
Abschnitts, wie in 2 gezeigt ist, derart, dass
eine optimale Steifigkeit der Verbindung zwischen den zwei Abschnitten
der Nadel garantiert ist. Außerdem
ermöglicht
das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung das Bilden einer Schweißnaht 11, die kontinuierlich über den
gesamten Umfang des zweiten Abschnitts 3 führt und
sowohl in mechanischer Hinsicht als auch vom Aussehen her von ausgezeichneter
Qualität
ist.
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Der
erste Abschnitt 2 und der zweite Abschnitt 3 der
Nadel sind hier mit gleichen Abmessungen in den Bereichen ihrer
jeweiligen Enden, die verschweißt
werden sollen, gezeigt. So weist die Nadel 1 von ihrem
zugespitzten Ende 4 bis zu ihrem Ende 7, das zum
Befestigen des Nähfadens
dient, eine Einhüllende
ohne Unregelmäßigkeit
ihrer Oberfläche auf.
Selbstverständlich
ist dieses Merkmal, das einer bevorzugten Variante entspricht, nicht
einschränkend.
Der Fachmann könnte
die relativen Abmessungen des ersten und des zweiten Nadelabschnitts ohne
besondere Schwierigkeit und ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung
zu verlassen, seinen eigenen Bedürfnissen
gemäß anpassen.
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Es
sollte jedoch angemerkt werden, dass aufgrund der nachträglichen
Verwendung der Nadel, insbesondere aufgrund der Richtung ihrer Verlagerungen
in den organischen Geweben, die Abmessungen in Querrichtung des
zweiten Nadelabschnitts kleiner oder gleich jenen des ersten Abschnitts
sind.
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Die 3 und 4 stellen
zwei Beispiele für
die Ausführung
des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung mit unterschiedlichen Schweißvorrichtungen dar.
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3 zeigt
in schematischer Weise eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
nach dem der erste Abschnitt 2 und der zweite Abschnitt 3 der
Nadel 1 gegenüber
einem unbeweglichen auftreffenden Laserstrahl rotatorisch angetrieben
werden.
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Zu
diesem Zweck kann ein Arbeitstisch 30 verwendet werden,
dessen Neigung der Arbeitsfläche 31 vorzugsweise
um wenigstens eine Drehachse, wie sie durch den Pfeil F angegeben
ist, verstellt werden kann, um, falls erforderlich, den Einfallwinkel des
Laserstrahls auf den Schweißbereich
einzustellen.
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Ein
Motor 32 ist mit der Arbeitsfläche 31 fest verbunden
und treibt eine Welle 33 rotatorisch an. Die Welle 33 trägt eine
Werkstückauflage 34,
die ihrerseits in starrer Weise befestigt ist und dazu vorgesehen
ist, eine Nadel 1 während
des Schweißvorgangs
zu tragen.
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Die
Werkstückauflage 34 ist
mit herkömmlichen
Mitteln zum Sicherstellen des Halts der Nadel 1 versehen.
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Zum
anderen umfasst die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Ausführungsform
von 3 eine Laserquelle 35, die einen Laserstrahl 36 mit
optischen Eigenschaften aussendet, die für die in Betracht gezogenen
Betriebsbedingungen, insbesondere hinsichtlich der Leistung und
der Frequenz von Impulsen, geeignet sind.
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Außerdem umfasst
die Vorrichtung von 3 herkömmliche optische Mittel zum
Modulieren der Form des Laserstrahls 36, wie etwa Linsen 37, 38 und 39 sowie
optische Mittel zum Modifizieren der Richtung des Laserstrahls 36 wie
etwa im vorliegenden Fall einen Spiegel 40. Auf dem Umweg über diese
optischen Mittel wird ein auftreffender Laserstrahl 41 erhalten,
dessen Brennpunkt im Bereich der Grenzfläche zwischen dem ersten Abschnitt 2 und dem
zweiten Abschnitt 3 der Nadel 1 liegt.
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Somit
wird die Werkstückauflage 34,
wenn die relative Positionierung zwischen der Nadel 1 und dem
auftreffenden Laserstrahl 4i der für die Ausführung des Schritts des Verschweißens des
ersten und des zweiten Abschnitts der Nadel erforderlichen Position
entspricht, um sich selbst drehend in der durch den Pfeil F2 angegebenen
Richtung angetrieben, derart, dass sich die Nadel um sich selbst
dreht und die Grenzfläche
zwischen ihren zwei Abschnitten gegenüber dem auftreffenden Laserstrahl 41 angeordnet
bleibt.
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In
wichtiger Parameter des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung
besteht also darin, die Werte der Dauer der Impulse des Laserstrahls 36 und
der Geschwindigkeit der Drehung der Werkstückauflage 34 so aufeinander
abzugleichen, dass während
der Dauer eines vollständigen
Impulses des Laserstrahls die Werkstückauflage 34 wenigstens eine
volle Umdrehung um sich selbst ausführt.
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So
wird eine saubere und durchgehende Schweißnaht über den gesamten Umfang der
Nadel 1 erhalten.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsvariante
des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung wird das Verschweißen
des ersten und des zweiten Nadelabschnitts in zwei Schritten ausgeführt. Es
kann tatsächlich
ein vorbereitender Schweißschritt
vorgesehen sein, in dem der erste Abschnitt 2 und der zweite
Abschnitt 3 der Nadel durch wenigstens zwei kleine Schweißpunkte
zusammengefügt
werden.
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Zu
diesem Zweck kann eine Muffe 42 des Typs, der beispielhalber
und nicht einschränkend
in 3 gezeigt ist, verwendet werden. Die Muffe 42 besitzt
eine zylindrische Grundform und weist eine Abstützfläche 43 auf, gegen
die der zweite Abschnitt 3 der Nadel 1 angeordnet
wird. Die Muffe 42 wird dann über das Ende 5 des
ersten Abschnitt 2 der Nadel geschoben, der durch die Werkstückauflage 34 getragen
ist, derart, dass der erste und der zweite Abschnitt der Nadel aneinander
anliegen.
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Die
Muffe verfügt
ferner über
mehrere Öffnungen 44,
die regelmäßig um ihren
Umfang verteilt sind und sich gegenüber dem Grenzflächenbereich zwischen
dem ersten und dem zweiten Nadelabschnitt befinden. Die gezeigte
Muffe 42 weist 3 Öffnungen 44 auf,
die unter 120° zueinander
angeordnet sind.
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Folglich
bestrahlt der auftreffende Strahl 41, wenn die Werkstückauflage 34 wenigstens
eine erste Umdrehung um sich selbst ausführt, die Bereiche der Grenzfläche zwischen
dem ersten und dem zweiten Nadelabschnitt, die sich gegenüber den Öffnungen 44 befinden,
um kleine Schweißpunkte
auszubilden.
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Sobald
die kleinen Schweißpunkte
verwirklicht sind, wird die Muffe 42 im Fall des gezeigten
Beispiels abgezogen und die Werkstückauflage 34 erneut
rotatorisch angetrieben, um die durchgehende Schweißnaht zu
bilden, wie oben erwähnt
worden ist.
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Es
kann angemerkt werden, dass das Verfahren für die Herstellung von medizinischen
Nadeln gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
der Erfindung auf Nadeln anwendbar ist, deren Querschnitt nicht
kreisförmig
ist. Jedoch führt
die Anwendung dieses Verfahrens bei der Herstellung von Nadeln unterschiedlicher
Form, soweit der Rückgriff
auf Unterstützungsmittel
des Typs robotergestützter
Arm erforderlich ist, hinsichtlich der Fertigungsgeschwindigkeit
zu weitaus schlechteren Ergebnissen. Tatsächlich sind die durch einen
robotergestützten
Arm ausgeführten Bewegungen
in diesem Fall komplexer, weshalb das Schweißverfahren insgesamt langsamer
ist.
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4 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung in schematischer Weise. Es ist zur Veranschaulichung absichtlich
eine Nadel des gekrümmten
Typs gezeigt, wobei die Form der Nadel keinen Einfluss auf das Verfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung hat, wie oben erwähnt
worden ist.
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Gemäß dieser
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung und im Gegensatz zu der obigen Ausführungsform
sind der erste Abschnitt 2' und
der zweite Abschnitt 3' der
Nadel 1' während des Schweißvorgangs
in einer festen Position gehalten, während der auftreffende Laserstrahl
in eine Drehbewegung angetrieben wird.
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Die
vorliegende Ausführungsform
ist folglich sowohl vom Gesichtspunkt der Stabilität der relativen Position
der zwei zu verschweißenden
Werkstücke als
auch vom Gesichtspunkt ihrer Positionierung gegenüber dem
auftreffenden Laserstrahl aus vorteilhafter.
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Zu
diesem Zweck kann vorzugsweise eine optische Vorrichtung, die insbesondere
das Erzeugen eines sich mit großer
Drehgeschwindigkeit drehenden Laserstrahls ermöglicht, verwendet werden. Eine
solche Vorrichtung ist in der europäischen Patentanmeldung Nr.
03011210.6 mit dem Titel "Apparatus
for generating a rotating laser beam", eingereicht am 16. Mai 2003 durch
die Anmelderin, beschrieben.
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Die
spezifizierten technischen Mittel, die in dieser optischen Vorrichtung
ausgeführt
sind, werden daher in der vorliegenden Anmeldung nicht ausführlich beschrieben.
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Für die Ausführung des
Verfahrens ist vorgesehen, auf eine Laserquelle 50 zurückzugreifen,
die einen Laserstrahl 51 durch ein mechanisches System 52 hindurch,
das herkömmliche
optische Mittel zum Einstellen der Eigenschaften des auftreffenden Laserstrahls 53 umfasst,
aussendet. Das System 52 umfasst außerdem eine reflektierende
Oberfläche 54 sowie
mechanische Mittel (nicht gezeigt), die dazu bestimmt sind, die
reflektierende Oberfläche 54 in
der durch den Pfeil F3 in 4 angegebenen
Richtung zum Drehen zu bringen.
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Der
Laserstrahl wird dann in Richtung einer zweiten reflektierenden
Oberfläche 55 mit
ringförmiger
Grundform, die in einem Querschnitt eine konkave Form besitzt, wie
in 4 zu erkennen ist, abgelenkt. Der auftreffende
Laserstrahl 53 wird dann von der zweiten reflektierenden
Oberfläche 55 ausgehend
bei einem bestimmten über
den Umweg der mechanischen Mittel des Systems 52 einstellbaren Einfallwinkel
in Richtung der Nadel 1 ausgesendet.
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Im Übrigen ist
die Nadel 1 in einer Werkstückauflage 56 angeordnet,
wobei die Positionierung des Systems 52 und der Nadel relativ
zueinander in der Weise eingestellt wird, dass der auftreffende
Laserstrahl seinen Brennpunkt im Wesentlichen im Bereich der Grenzfläche zwischen
dem ersten Abschnitt 2 und dem zweiten Abschnitt 3 der
Nadel 1 aufweist.
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Sobald
die Nadel 1 korrekt positioniert ist, wird der Laserstrahl
ausgesendet und über
den Umweg der Drehung der reflektierenden Oberfläche in eine Drehbewegung angetrieben,
derart, dass der auftreffende Laserstrahl den Umfang der Nadel auf Höhe der Grenzfläche zwischen
den zwei Abschnitten der Letzteren durchläuft bzw. überstreicht.
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Wie
bei der oben beschriebenen Ausführungsform
werden die Werte der Drehgeschwindigkeit der reflektierenden Oberfläche 54 und
der Dauer der Impulse des Laserstrahls 51 so aufeinander
abgeglichen, dass während
der Dauer eines vollständigen
Impulses des Laserstrahls die reflektierende Oberfläche 54 wenigstens
eine volle Umdrehung um sich selbst ausführt.
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Dank
einer Vorrichtung des in der zitierten Patentanmeldung beschriebenen
Typs ist es möglich,
Drehgeschwindigkeiten der reflektierenden Oberfläche 54 in der Größenordnung
von 20000 Umdrehungen pro Minute zu erzielen. Es ist folglich offensichtlich,
dass die Anwendung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
bei der Herstellung von medizinischen Nadeln einen großen Vorteil
hinsichtlich der Fertigungsgeschwindigkeit verschafft. Die erwähnte Vorrichtung
ist insofern, dass es ausreicht, das Aussenden des Laserstrahls
zwischen zwei zu bearbeitenden Nadeln zu unterbrechen, wobei das
mechanische System seine Drehbewegung fortsetzt, was gleichfalls
einen wesentlichen Zeitgewinn verschafft, besonders vorteilhaft.
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In
einer Variante, die jener, die im Zusammenhang mit der obigen Ausführungsform
beschrieben worden ist, gleicht, ist vorgesehen, die Schweißnaht zwischen
dem ersten und dem zweiten Nadelabschnitt in zwei Schritten herzustellen,
wobei ein vorbreitender Schritt das Ausführen kleiner Schweißpunkte
ermöglicht,
die längs
des Umfangs der Nadel gleichmäßig verteilt
sind, um die Abschnitte fest miteinander zu verbinden.
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Zu
diesem Zweck könnte
vorgesehen sein, eine Muffe 42, wie sie im Zusammenhang
mit der genauen Beschreibung von 3 beschrieben
worden ist, zu verwenden.
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Es
sollte angemerkt werden, dass bei jeder der beschriebenen Ausführungsformen
die Fase 10 (2) vorzugsweise unter Verwendung
desselben Laser-Bearbeitungskopfs ausgebildet wird. In jedem der
Fälle reicht
es tatsächlich
aus, die Position der Nadel und des auftreffenden Laserstrahls relativ
zueinander zwischen den Schweiß-
und Fasenausbildungsvorgängen
zu modifizieren. Selbstverständlich kann
es erforderlich sein, ferner die Leistung des Lasers und/oder die
Dauer seiner Impulse zu verändern.
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Überdies
sind, wie oben erwähnt
worden ist, vorzugsweise herkömmliche
Mittel zum Ausüben
einer relativen Druckkraft zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt
der Nadel vor dem Schweißschritt
vorgesehen, mit dem Ziel, die Bildung von Lufttaschen in der erhaltenen
Schweißnaht
zu vermeiden. Solche Mittel werden nicht näher beschrieben; ihre Ausführung in
herkömmlicher
Weise liegt im Ermessen des Fachmanns.
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Im Übrigen kann
vorgesehen sein, dass das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
einen zusätzlichen
Polierschritt der Einhüllenden
der nach der Ausführung
der Schweißung
erhaltenen Nadel 1 umfasst.
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Die
vorangehende Beschreibung entspricht besonderen Ausführungsformen
und ist insbesondere die beschriebene und gezeigte Form für die Nadel und
für die
Muffe sowie die Struktur der Vorrichtungen betreffend, die verwendet
werden, um diese zum Drehen zu bringen oder um den auftreffenden
Laserstrahl zum Drehen zu bringen, keinesfalls als begrenzend anzusehen.
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Zudem
könnte
der Fachmann vorsehen, je nach seinen Bedürfnissen eine direkte optische Kopplung
zwischen der Laserquelle und den optischen Vorrichtungen für die Modifikation
des Laserstrahls oder auch eine Lichtwellenleiterkopplung zu verwenden,
ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.