DE69321062T2

DE69321062T2 - Vorrichtung und Verfahren zum Orientieren eines gekrümmten Werkstückes

Info

Publication number: DE69321062T2
Application number: DE69321062T
Authority: DE
Inventors: Michael W. Bridgeport Ct 06606 Bogart; Richard J. West Haven Ct 06516 Smith
Original assignee: United States Surgical Corp
Current assignee: United States Surgical Corp
Priority date: 1992-10-09
Filing date: 1993-10-08
Publication date: 1999-03-18
Anticipated expiration: 2013-10-09
Also published as: EP0591995A2; CA2107039A1; EP0591995A3; US5323633A; EP0591995B1; DE69321062D1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausrichten eines gekrümmten Arbeitsstückes an einer Arbeitsstation. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Darreichen eines gekrümmten chirurgischen Nadelrohlings an einer Verarbeitungsstation in einer vorbestimmten Ausrichtung während der Nadelherstellung.

2. Diskussion des Standes der Technik

Die Herstellung von chirurgischen Nadeln beinhaltet viele Verarbeitungsschritte, um den Nadelrohling in ein hochpräzises chirurgisches Nadelprodukt zu überführen. Einige dieser Verfahren umfassen das Geradeziehen, Schneiden, Formen, Schleifen, Bohren, Pressen und Beschichten.
Derzeit wird die chirurgische Nadelherstellung an einer Reihe von Bearbeitungsstationen ausgeführt. Jede Station ist mit der angemessenen Maschinenausstattung versehen, um das gewünschte Verfahren am Nadelrohling auszuführen. Die derzeit zur Nadelherstellung verwendete Ausstattung benötigt ein relativ hohes Maß manuellen Eingriffen, um die Vorrichtung zu bedienen wie auch um den Nadelrohling in Bezug auf die Betriebskomponenten der Ausstattung anzuordnen und auszurichten.
Kürzlich richtete sich die Betonung auf die Automatisierung der Herstellung von chirurgischen Nadeln. Die Nutzen der Automatisierung sind schnell offensichtlich, nämlich eine erhöhte Produktivität und eine Verringerung der Anzahl von Ausschußexemplaren. Jedoch stellten sich Versuche in Richtung der Automatisierung der Nadelherstellung nicht als so erfolgreich heraus, wie ursprünglich vorhergesehen wurde. Dies ist insbesondere auf die Unfähigkeit von Konstrukteuren zurückzuführen, eine Herstellausrüstung zu entwickeln, welche die Nadeln in einer gewünschten Ausrichtung relativ zu den Betriebskomponenten der Ausrüstung positionieren und anordnen kann, ohne daß ein gewisses Maß von manuellem Eingriff benötigt wird. Insbesondere waren Konstrukteure mit spezieller Hinsicht auf die Herstellung gekrümmter chirurgischer Nadeln bislang erfolglos bei der Konzeption einer Maschinenausstattung mit Materialflußeigenschaften, welche die gekrümmte Gestalt der Nadeln aufnehmen könnte.
Demgemäß wäre es wünschenswert, eine Vorrichtung zur Herstellung von Nadeln vorzuschlagen, die eine gekrümmte Nadel in einer vorbestimmten gewünschten Ausrichtung an einer Verarbeitungsstation darreichen kann. Es wäre ebenfalls wünschenswert, solch eine Vorrichtung vorzuschlagen, die schnell zur Verwendung mit einer Vielzahl von Nadelverarbeitungsverfahren angepaßt werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Allgemein festgestellt richtet sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung, um ein gekrümmtes Arbeitsstück mit gekrümmten inneren und äußere Oberflächen einer Verarbeitungsstation darzureichen. Die Vorrichtung umfaßt eine Rahmeneinrichtung, Führungseinrichtung, die dem Rahmen zugeordnet ist, um ein gekrümmtes Arbeitsstück in einer im allgemeinen aufrechten Position zu empfangen, eine erste Schiebereinrichtung, die in einer Querrichtung relativ zur Führungseinrichtung hin- und herbewegbar ist, um in Eingriff zu treten mit dem Arbeitsstück und dieses mit seiner gekrümmten äußeren Oberfläche gegen eine Lageroberfläche der Führungseinrichtung zu positionieren, und eine zweite Schiebereinrichtung, die innerhalb der Führungseinrichtung zum verschiebbaren Vorrücken des Werkstückes vorrückbar ist und um das Arbeitsstück in einer vorbestimmten Drehausrichtung an der Arbeitsstation darzureichen. Die Vorrichtung ist insbesondere für die Verwendung bei der Herstellung gekrümmter chirurgischer Nadeln geeignet.
Die erste Schiebereinrichtung begrenzt eine bogenförmige Nadeleingriffsoberfläche, die dimensioniert ist, um in Eingriff zu treten mit der inneren gekrümmten Oberfläche der Nadel während einer Vorrückbewegung derselben, um die Nadel gegen die Lageroberfläche der Führungseinrichtung anzuordnen. Die bogenförmige Eingriffsoberfläche endet an einem Ende in einer ersten, im allgemeinen horizontalen Positionieroberfläche und an einem zweiten Ende in einer zweiten, im allgemeinen horizontalen Positionieroberfläche. Die ersten und zweiten Positionieroberflächen sind dimensioniert, um in Eingriff zu treten mit den ersten und zweiten Enden der Nadel während einer Vorrückbewegung der ersten Schiebereinrichtung in Richtung der Führungseinrichtung, um die Nadel in der vorbestimmten Drehausrichtung innerhalb der Führungseinrichtung anzuordnen.
Die zweite Schiebereinrichtung umfaßt eine Nadeleingriffsoberfläche mit einem Vorsprungselement, das sich von dieser erstreckt. Das Vorsprungselement ist positioniert und dimensioniert, um in Eingriff zu treten mit dem zweiten Ende der Nadel, um die Nadel in der vorbestimmten Drehausrichtung zu halten, wenn die Nadel zur Verarbeitungsstation vorgerückt wird. In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist das Vorsprungselement angeordnet und dimensioniert, um eine geringe Drehbewegung der Nadel um eine Mittelachse der hierdurch definierten Krümmung zu gestatten, wenn die Nadel entlang ihrer äußeren gekrümmten Oberfläche durch die Führungseinrichtung vorgerückt wird. Solch eine Drehbewegung der Nadel positioniert die Nadel in der vorbestimmten Drehausrichtung an der Verarbeitungsstation.
Die Nadeleingriffsoberfläche der zweiten Schiebereinrichtung weist auch einen bogenförmigen Oberflächenbereich auf. Der bogenförmige Oberflächenbereich ist besonders gestaltet und dimensioniert, um den Oberflächenkontakt zwischen der Eingriffsoberfläche der zweiten Schiebereinrichtung und der äußeren gekrümmten Oberfläche der Nadel zu erhöhen, um das Vorrücken der Nadel in die Verarbeitungsstation zu erleichtern.
Die Vorrichtung umfaßt weiterhin erste und zweite Antriebseinrichtungen, die betriebsmäßig mit den ersten und zweiten Schiebereinrichtungen jeweils verbunden sind. Die erste Antriebseinrichtung sorgt für eine hin- und hergerichtete Bewegung der ersten Schiebereinrichtung. Die zweite Antriebseinrichtung rückt die zweite Schiebereinrichtung von einer anfänglichen Nadeleingriffsposition in eine Nadelverarbeitungsposition nahe der Verarbeitungsstation vor. Die zweite Antriebseinrichtung kann auch geeignet sein, um die zweite Schiebereinrichtung von der Nadelverarbeitungsposition in eine Nadelabgabeposition vorzurücken, um die Nadeln von der Verarbeitungsstation auszugeben. Vorzugsweise umfassen die ersten und zweiten Antriebseinrichtungen pneumatische Einrichtungen.
Die vorliegende Erfindung richtet sich auch auf eine Vorrichtung, um zumindest einen Bereich einer gekrümmten chirurgischen Nadel zu pressen.
Diese Vorrichtung umfaßt weiterhin eine Seitenpreßeinrichtung mit einer Preßstempeleinrichtung umfassend erste und zweite Preßstempelelemente und eine Vorrückeinrichtung für den Preßstempel, um zumindest eines der Preßstempelelemente in Richtung des anderen Elementes vorzurücken, um die Nadel zu pressen. Die Preßstempelelemente begrenzen beide eine Preßfläche mit ersten, zweiten und dritten Oberflächen. Die drei Oberflächen sind dimensioniert und positioniert, um den Hauptbereich der Nadel zu pressen, während sie die Unversehrtheit des spitzen und stumpfen Endes bewahren.
Die vorliegende Erfindung richtet sich auch auf ein Verfahren zum Darreichen einer gekrümmten chirurgischen Nadel in einer vorbestimmten Drehausrichtung an einer Verarbeitungsstation. Das Verfahren des Einsetzens der gekrümmten chirurgischen Nadel in einer im allgemeinen aufrechten Position innerhalb einer Führungsrinne, das Vorrücken eines ersten Schieberelementes in einer im allgemeinen quer verlaufenden Richtung relativ zur Führungsrinne, so daß das erste Schieberelement in Eingriff tritt mit der inneren gekrümmten Oberfläche der Nadel, um die Nadel in einer vorbestimmten Drehausrichtung mit ihrer gekrümmten äußeren Oberfläche in Richtung auf die Lageroberfläche der Führungsrinne hin zugewandt zu positionieren und das Vorrücken eines zweiten Schieberelements innerhalb der Führungsrinne, um die Nadel vorzurücken und die Nadel in der vorbestimmten Drehausrichtung an der Verarbeitungsstation darzureichen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind im folgenden mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung ist, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, um ein gekrümmtes Werkstück, z. B. eine gekrümmte chirurgische Nadel in einer vorbestimmten Ausrichtung bei einem Preßverfahren darzureichen;
Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht von Fig. 1 ist, welche die vertikalen und horizontalen Schieberelemente der Vorrichtung in Fig. 1 darstellt;
Fig. 3 eine vergrößerte Querschnittsansicht ähnlich zu Fig. 2 ist, die die nach unten gerichtete Nadeleingriffsbewegung des vertikalen Schieberelementes darstellt;
Fig. 4 eine vergrößerte Querschnittsansicht ähnlich zur Fig. 3 ist, welche die horizontale Nadeleingriffsbewegung des horizontalen Schieberelementes darstellt;
Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht ähnlich zur Fig. 4 ist, welche das horizontale Schieberelement darstellt, das die gekrümmte chirurgische Nadel in Richtung des Preßverfahrens vorrückt;
Fig. 6 eine vergrößerte Querschnittsansicht ähnlich zur Fig. 5 ist, die das horizontale Schieberelement darstellt, das die gekrümmte chirurgische Nadel in einer vorbestimmten Ausrichtung bei dem Preßverfahren positioniert;
Fig. 7 eine vergrößerte Schnittansicht ähnlich zu Fig. 6 ist, die das horizontale Schieberelement in einer vollständigen vorgerückten Position beim Ausstoßen der gekrümmten chirurgischen Nadel von dem Preßverfahren darstellt;
Fig. 8 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Preßstempelelementes des Preßverfahrens ist, welche die verschiedenen Preßoberflächen der Preßstempel- Eingriffsfläche mit einer in der gewünschten Ausrichtung innerhalb des Preßstempelelementes angeordneten Nadel darstellt; und
Fig. 9 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Preßstempelelementes in Fig. 8 ist, das die chirurgische Nadel in einer geringfügig vorgerückten Position innerhalb der Preßstempel relativ zu der Position der Nadel in Fig. 8 darstellt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugte Ausführungsform(en)

Bezugnehmend anfänglich auf Fig. 1 ist die Vorrichtung 10 zum Darreichen eines gekrümmten Werkstückes in einer vorbestimmten Ausrichtung, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, dargestellt.
Die Vorrichtung 10 ist dahingehend ausgestattet, um ein Preßverfahren einer gekrümmten chirurgischen Nadel auszuführen, und wird in Übereinstimmung mit solch einem Verfahren zum Zwecke des Beispiels beschrieben werden. Jedoch sollte deutlich sein, daß die Vorrichtung 10 in Verbindung mit Verarbeitungsstationen verwendet werden kann, die gestaltet sind, um andere Nadelherstellverfahren wie das Umbiegen, Schneiden, Schärfen, Beschichten, Formen etc. ausführen. Es sollte ebenfalls deutlich sein, daß die Vorrichtung 10 dazu angepaßt werden kann, eine Vielzahl anderer gekrümmter Arbeitsstücke außer gekrümmte chirurgische Nadeln aufzunehmen.
Die Vorrichtung 10 umfaßt einen Rahmen 12, der einen vertikalen Schiebermechanismus und einen horizontalen Schiebermechanismus trägt, die allgemein durch Referenzziffern 14, 16 jeweils identifiziert sind, sowie einen Nadelaufnahmebereich, der allgemein durch Referenzziffer 18 identifiziert ist.
Der vertikale Schiebermechanismus 14 umfaßt das vertikale Schieberelement 20, das für eine hin- und hergerichtete Querbewegung zwischen einer zurückgezogenen Position und einer ausgestreckten Position geeignet ist. In der ausgestreckten Position tritt der vertikale Schieber 20 in Eingriff mit einer Nadel, die innerhalb der Nadelaufnahme 18 empfangen worden ist, und positioniert die Nadel in einer gewünschten Drehausrichtung mit diesem. Der vertikale Schieber 20 ist betriebsmäßig mit dem Kolben 22 verbunden. Der Kolben 22 ist eine Komponente eines Antriebsmechanismus, der dazu geeignet ist, solch eine Querbewegung vorzusehen. In der bevorzugten Ausführungsform besitzt der Antriebsmechanismus vorzugsweise ein pneumatisches System.
Der horizontale Schiebermechanismus 16 umfaßt einen horizontalen Schieber 24, der innerhalb eines Längsschlitzes 26, der im Schiebergehäuse 28 gebildet ist, aufgenommen ist. Der horizontale Schieber 24 rückt innerhalb des Schlitzes 26 und in die Nadelaufnahme 18 vor, um in Eingriff zu treten mit der durch den vertikalen Schieber 20 angeordneten Nadel und die Nadel zur Verarbeitungsstation zum Preßverfahren vorzurücken. In der bevorzugten Ausführungsform ist der horizontale Schieber 24 auch durch ein pneumatisches System bewegbar. Insbesondere bewegt ein pneumatisch betätigter Kolben 30 das Schiebeelement 32, das betriebsmäßig mit dem horizontalen Schieber 24 verbunden ist, der innerhalb des Schiebergehäuses 28 angeordnet ist. Folglich rückt die Bewegung des Schiebeelementes 32 den horizontalen Schieber 24 durch die Nadelaufnahme 18 und zum Preßverfahren vor. Der horizontale Schieber 24 kann mit dem Schiebeelement 32 auf herkömmliche Art verbunden sein.
Der pneumatisch betätigte horizontale Schiebermechanismus ist vorzugsweise in zwei Positionen vorzurücken. Die erste Position entspricht einer Nadelverarbeitungsposition, in der der horizontale Schieber 24 die Nadel von der Nadelaufnahme 18 zur Verarbeitungsstation vorrückt, das heißt, wo das Preßverfahren durchgeführt wird. Die zweite Position entspricht einer Nadellöseposition, in der der horizontale Schieber 24 weiter vorgerückt wird, um die Nadel von der Verarbeitungsstation auf das Fertigstellen des Nadelpreßschrittes auszustoßen. Das pneumatische System weist auch einen Anpassungsmechanismus auf, um den Abstand zu regeln, den der horizontale Schieber 24 innerhalb der Vorrichtung vorrückt. Der Anpassungsmechanismus umfaßt den Kolbenanschlag, der auf dem Kolben angeordnet ist. Der Ort des Kolbenanschlages kann auf dem Kolben 30 angepaßt werden, was systemgemäß dem Bediener ermöglicht, das Maß an Vorrückbewegung des horizontalen Schiebers 24 und die Anordnung der Nadel relativ zur Verarbeitungsstation zu regeln. Diese Eigenschaft stellt eine Einrichtung für den Betätiger bereit, um die Größe des Oberflächenbereiches der Nadel in Eingriff von den Preßoberflächen der Preßstempel zu regeln, wie unten beschrieben werden wird. Es erleichtert auch die Anpassung der Vorrichtung an andere Herstellverfahren. Die Anordnung des Kolbenanschlags auf dem Kolben 30 kann durch ein herkömmliches Mittel, z. B. eine Schraubeneinrichtung oder ähnliches, eingestellt werden.
Bezugnehmend weiterhin auf Fig. 1 umfaßt die Vorrichtung 10 auch eine Nadelrampe 36 mit einer Zufuhrrinne 38, um den Betätiger beim Zuführen der chirurgischen Nadel 100 innerhalb der Nadelaufnahme 18 zu unterstützen. Vorzugsweise ist die Breite der Zufuhrrinne 18 im wesentlichen gleich oder geringfügig größer als der Krümmungsdurchmesser der Nadel, um die Nadel in der während des Einführens in die Nadelaufnahme 18 gezeigten Position zu halten. Solch eine Dimensionierung der Zuführrinne 38 stellt sicher, daß die Nadel in einer im allgemeinen aufrechten Position ist, wenn sie innerhalb der Nadelaufnahme 18 mit ihrer inneren gekrümmten Oberfläche in Richtung auf den vertikalen Schieber 20 gerichtet aufgenommen ist.
Ein automatisierter Zufuhrmechanismus 39 ist nahe der Rampe 36 angeordnet. Der Zufuhrmechanismus 39 ist dazu geeignet, nacheinander gekrümmte Nadelrohlinge an die Nadelaufnahme 18 über die Rinne 38 heranzuführen. Der Zufuhrmechanismus kann ein Trichtermechanismus oder irgendeine andere herkömmliche Einrichtung sein, die für diesen Zweck geeignet ist, wie ein Fördersystem. Der Zufuhrmechanismus 39 kann auch dazu geeignet sein, direkt die Nadeln, dem Nadelaufnahmebereich 18 zuzuführen.
Die Vorrichtung 10 weist auch eine Preßstation 40 auf, die nahe der Nadelaufnahme 18 angeordnet ist. Die Preßstation 40 umfaßt ein Paar von entfernbaren Seitenpreßstempeln 42, die in Ausrichtung mit der Nadelaufnahme 18 sind, um die durch den horizontalen Schieber 24 vorgerückten Nadeln zu empfangen. Eine hydraulische Presse 44 rückt die Preßstempel 42 relativ zueinander vor, um den Preßvorgang auszuführen. Die Preßstation 40 weist auch einen Preßstempelpositioniermechanismus (nicht dargestellt) auf, um die vertikale Positionierung der Preßstempel 42 relativ zur Nadelaufnahme 18 einzustellen. Diese Eigenschaft ermöglicht es dem Bediener, die vertikale Positionierung der Preßoberflächen der Preßstempel 42 relativ zur Nadel so zu gestalten, um eine andere Einrichtung bereitzustellen, um die Menge an Oberflächenbereich der Nadel zu regeln, die in Eingriff durch die Preßoberflächen während des Preßverfahrens ist. Der Preßstempelpositioniermechanismus kann in der Form einer einstellbaren Platte sein, die unter den Preßstempeln angeordnet ist, oder irgendeiner anderen herkömmlichen Einrichtung, die für diesen Zweck geeignet ist.
Bezugnehmend nun auf Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht des Nadelaufnahmebereichs 18 und der Preßstation 14 gezeigt, um den Betrieb der vertikalen und horizontalen Schieberelemente 14, 16 der vorliegenden Erfindung darzustellen. Die Nadelaufnahme 18 umfaßt eine Rinne 46, die darin gebildet ist, um die Nadel 100 aufzunehmen, die vorher über die Zufuhrrampe 36 eingesetzt worden ist. Die Rinne 46 ist vorteilhafterweise dimensioniert, um die gekrümmte Nadel 100 in einer im allgemeinen aufrechten und vertikalen Position aufzunehmen und zu halten, das heißt in einer Position, in der die äußere gekrümmte Oberfläche anstelle der spitzen und stumpfen Enden der Nadel 100 gegen eine Anlageoberfläche 50 der Rinne 46 angeordnet werden kann. Die Breite der Rinne 46 ist im wesentlichen gleich oder geringfügig größer als der größte Querschnittsdurchmesser der Nadel 100, um die Nadel in einer vertikalen Position zu halten, wie auch um eine Kippbewegung von Seite zu Seite der Nadel während ihres Vorrückens durch die Rinne zu minimieren. Die Rinne 46 ist auch in Ausrichtung mit einem Schlitz 46 des Schiebergehäuses 28, um den horizontalen Schieber 24 aufzunehmen und den horizontalen Schieber während des Vorrückens durch die Nadelaufnahme 18 zu führen.
Die untere Oberfläche des vertikalen Schiebers 20 begrenzt eine bogenförmige Anlageoberfläche 48, die in Eingriff tritt mit der inneren gekrümmten Oberfläche der Nadel 100 während einer Vorrückbewegung, um die Nadel gegen die untere Anlageoberfläche 50 der Rinne 56 zu positionieren. Die bogenförmige Anlageoberfläche 48 endet an einem ersten Ende derselben in einer ersten horizontalen Positionieroberfläche 22 und an einem zweiten Ende derselben in einer zweiten horizontalen Positionieroberfläche 54. Die Positionieroberflächen 52, 54 sind dazu geeignet, während einer nach unten gerichteten Bewegung des vertikalen Schiebers 20 mit jedem Ende des Nadelrohlings 100 in Eingriff zu treten, um ordnungsgemäß den Nadelrohling innerhalb der Nadelaufnahme 18 in einer Weise auszurichten, so daß er nachfolgend durch den horizontalen Schieber 24 in Eingriff genommen werden kann. In der bevorzugte Ausführungsform treten die ersten und zweiten Positionieroberflächen 52, 54 jeweils in Eingriff mit dem spitzen Ende und stumpfen Ende des Nadelrohlings 100.
Die bogenförmige Anlageoberfläche 48 des vertikalen Schiebers 20 definiert vorzugsweise einen Krümmungsradius, der geringfügig geringer als der Krümmungsradius der Nadel 100 ist. Solch eine besondere Dimensionierung der bogenförmigen Oberfläche 48 wird die Möglichkeit eines blockierenden Eingriffs zwischen der bogenförmigen Oberfläche und der inneren gekrümmten Oberfläche der Nadel 100 während einer nach unten gerichteten Eingriffsbewegung des vertikalen Schiebers 20 verringern und demgemäß die Möglichkeit minimieren, daß sich die Nadel mit dem vertikalen Schieber nach oben verschiebt, wenn sich der Schieber in seine ursprüngliche, zurückgezogene Position zurückzieht. Bezugnehmend noch immer auf Fig. 2 besitzt die Vorrichtung auch eine Vakuumquelle 56, die unter der Rinne 46 der Nadelaufnahme 18 und in Ausrichtung mit dem vertikalen Schieber 20 angeordnet ist. Die Vakuumquelle 56 sorgt für einen im allgemeinen vertikalen Luftstrom (wie durch die Pfeile gezeigt) in Richtung der unteren Anlageoberfläche 50 der Rinne 46, wobei der Luftstrom in Verbindung steht mit in der unteren Anlageoberfläche der Rinne gebildeten Perforationen 58. Dieser Luftstrom unterstützt während der Zurückziehbewegung des vertikalen Schiebers 20 das Halten der Nadel 100 gegen die Anlageoberfläche 50. Es ist auch möglich, daß sich die Vakuumquelle 56 entlang der Länge der Rinne 46 innerhalb der Nadelaufnahme 18 erstreckt, um das Festhalten der Nadel 18 gegen der Anlageoberfläche 50 während des Vorrückens zum Preßverfahren 40 zu unterstützen.
Die vordere Kante des horizontalen Schiebers 24 definiert eine Nadelanlageoberfläche 60. Die Nadelanlageoberfläche 60 weist ein Vorsprungselement 62 an ihrem oberen Bereich auf, das in Eingriff tritt mit dem stumpfen Ende der Nadel 100 während des Vorrückens des horizontalen Schiebers 24 durch die Rinne 46 der Nadelaufnahme 18. Das Vorsprungselement 62 ist in etwa dimensioniert, um eine Drehbewegung der Nadel 100 zu verhindern, wenn die Nadel zur Seitenpreßstation 40 vorgerückt wird, um die Nadel in einer vorbestimmten Drehausrichtung innerhalb der Preßstempel 42 darzureichen, wie unten diskutiert werden wird. Die Nadelanlageoberfläche 62 ist vorzugsweise gering bogenförmig geformt. Solch eine Gestaltung erhöht den Oberflächenkontakt zwischen der Anlageoberfläche 60 und der äußeren gekrümmten Oberfläche der Nadel 100, um ein Vorrücken der Nadel durch die Rinne 46 zu erleichtern.
Ein weiteres Verständnis der wichtigen Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung wird durch die folgende Beschreibung ihres Betriebsverfahrens erfolgen.
Bezugnehmend wieder auf Fig. 2 ist die Vorrichtung 10 in ihrer nichtbetätigten Position, mit einer Nadel 100 innerhalb der Rinne 46 der Nadelaufnahme mittels der Rampe 36 eingesetzt, dargestellt. Die Nadel 100 wird in der Rinne 46 in einer im allgemeinen aufrechten Position mit ihrer inneren gekrümmten Oberfläche der Anlageoberfläche 48 des vertikalen Schiebers 20 zugewandt aufgenommen. Es ist jedoch festzustellen, daß die Nadel 100 höchstwahrscheinlich in einer etwas fehl ausgerichteten Position, wie gezeigt ist, und mit der unteren Anlageoberfläche 50 der Rinne 46 in Kontakt sein kann oder nicht.
Eine Betätigung der Vorrichtung 10 bewirkt anfänglich eine Bewegung des vertikalen Schiebers 20 von seiner anfänglichen zurückgezogenen Position in eine ausgestreckte Position. Während solch einer Bewegung tritt die Anlageoberfläche 48 des vertikalen Schiebers 20 in Kontakt mit der inneren gekrümmten Oberfläche der Nadel 100 und positioniert die Nadel gegen die untere Anlageoberfläche 50 der Rinne 46, während die Positionieroberflächen 52, 54 jeweils in Eingriff treten mit dem spitzen und stumpfen Ende der Nadel 100, um die Nadel in einer gewünschten Drehausrichtung innerhalb der Nadelaufnahme 18 für ein nachfolgendes in Eingriff nehmen durch den horizontalen Schieber 24 anzuordnen. Fig. 3 zeigt den vertikalen Schieber 20 in der vollständig ausgefahrenen Position und die Nadel 100 in der gewünschten Drehausrichtung mit ihrer äußeren gekrümmten Oberfläche in Kontakt mit der Anlageoberfläche 50 der Rinne 46.
Bezugnehmend nun auf Fig. 4 ist der vertikale Schieber 20 in seiner zurückgezogenen Position gezeigt, während der horizontale Schieber 24 vorgerückt und in Eingriff mit der Nadel 100 in der Aufnahme 18 gezeigt ist. Während der Zurückziehbewegung des vertikalen Schiebers 20 wird die Nadel 100 gegen der Anlageoberfläche 50 der Rinne 46 durch den Luftstrom gehalten, der durch die Vakuumquelle 56 erzeugt wird, und daran gehindert, sich mit dem vertikalen Schieber durch die relative Dimensionierung der bogenförmigen Anlageoberfläche 48 und der inneren gekrümmten Oberfläche der Nadel 100 nach oben zu bewegen.
Bezugnehmend nun auf Fig. 5 rückt der horizontale Schieber 24 weiter durch die Nadelaufnahme 18 vor, um die Nadel 100 in Richtung der Preßstempel 42 zu bewegen. Wenn die Nadel 100 entlang ihrer äußeren gekrümmten Oberfläche vorgerückt wird, neigt die Nadel dazu, sich aufgrund der Reibungskräfte, die zwischen dem Kontaktbereich der äußeren gekrümmten Oberfläche der Nadel und der Anlageoberfläche 50 der Rinne 46 auftreten, um ihren Krümmungsmittelpunkt in einer Gegenuhrzeigerrichtung zu drehen. Jedoch wird solch eine Drehbewegung der Nadel 100 durch das Vorsprungselement 63 des horizontalen Schiebers 24 verhindert. Im Detail tritt das Vorsprungselement 62 in Eingriff mit dem stumpfen Ende der Nadel 100, um die Nadel in der gewünschten Ausrichtung zu halten. Dies stellt sicher, daß die Nadel 100 in ihrer ordnungsgemäßen Drehausrichtung innerhalb der Preßstempel 42 der Preßstation 40, wie in Fig. 6 gezeigt ist, zugeführt wird.
Somit ist festzustellen, daß die kombinierten Betätigungen des vertikalen Schieberelementes 20 und horizontalen Schieberelementes 24 die Nadel 100 in einer gewünschten Drehausrichtung innerhalb der Preßstempel 42 für das Preßverfahren positionieren und transportieren. In der vorher beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung positioniert die nach unten gerichtete Eingriffsbewegung des vertikalen Schiebers 20 die Nadel 100 in einer gewünschten Drehausrichtung, während der horizontale Schieber 24 die Nadel 100 in dieser gewünschten Ausrichtung während des Vorrückens zum Preßverfahren hält.
In einer alternativen Ausführungsform kann der Vorsprung 62 des horizontalen Schiebers 24 angemessen dimensioniert und positioniert sein, um eine geringe Drehbewegung der Nadel 100 zu erlauben, so daß die Nadel die gewünschte Drehausrichtung während des Vorrückens entlang ihrer äußeren gekrümmten Oberfläche in Richtung des Preßverfahrens 40 einnimmt. Daher positioniert gemäß dieser Ausführungsform der vertikale Schieber 20 die Nadel 100 innerhalb der Rinne 46 in einer im allgemeinen ausgerichteten Weise, während der horizontale Schieber 24 die Nadel in der präzise gewünschten, vorbestimmten Drehausrichtung während des Vorrückens zu den Preßstempeln 42 positioniert.
Bezugnehmend wieder auf Fig. 6 wird mit der Nadel 100 in ihrer vorbestimmten Drehausrichtung innerhalb der Preßstempel 42 der Preßmechanismus 40 aktiviert, um die Preßstempel relativ zueinander zum Auftreffen auf die Nadel vorzurücken. Danach wird die Nadel 100 aus dem Raum innerhalb der Preßstempel durch das weitere Vorrücken des horizontalen Schiebers 24 entfernt, der demgemäß die Nadel von innerhalb der Preßstempel 42, wie in Fig. 7 gezeigt, ausstößt.
Bezugnehmend nun auf Fig. 8 in Verbindung mit Fig. 6 ist die Neugestaltung der Preßelemente 42 des Preßverfahrens 40 des Preßvorganges 40 detailliert dargestellt. Das Preßelement 42 definiert eine Preßfläche mit drei Oberflächen, nämlich der Preßoberfläche 64, einer ersten abgeschrägten Oberfläche 66 und einer zweiten abgeschrägte Oberfläche 68. Die Preßoberfläche 64 ist dimensioniert, um in Eingriff zu treten mit dem Hauptbereich der Nadel 100 während des Preßvorgangs, um im allgemeinen gerade gepreßte Oberflächen auf der Nadel zu bilden. Die gepreßten Oberflächen erleichtern das Greifen der Nadel 100 mit einem Greifinstrument während einer Operation. Die erste abgeschrägte Oberfläche 66 ist dimensioniert, um das spitze Ende der Nadel 100 während des Preßvorganges aufzunehmen, um zu verhindern, daß die Nadelspitze von den Preßflächen berührt wird, um die Unversehrtheit des spitzen Endes zu bewahren. In ähnlicher Weise ist die zweite abgeschrägte Oberfläche 68 dimensioniert, um das stumpfe Ende der Nadel 100 während des Preßvorgangs aufzunehmen, um zu verhindern, daß das stumpfe Ende ebenfalls von den Preßflächen berührt wird.
Wie oben beschrieben wurde, kann der Bereich der Längsbewegung des horizontalen Schiebers 24 durch das Verändern des Ortes des Kolbenanschlags 34 auf dem Kolben 30 (siehe Fig. 1) eingestellt werden. Demgemäß kann die Positionierung der Nadel 100 relativ zu den Preßstempeln 42 ebenfalls eingestellt werden, um die Größe des Oberflächenbereichs zu regeln, der von den Preßoberflächen 64 der Preßstempel in Eingriff genommen wird. Zum Beispiel ist in Fig. 8 der Kolbenanschlag so eingestellt, daß er die Nadel 100 derart vorrückt, daß die Nadelspitze einen Abstand "a1" von der Preßoberfläche 64 entfernt ist. Fig. 9 zeigt die Nadel 100 in einer vorgerückten Position innerhalb der Preßstempel 43 relativ zu der Position der Nadel innerhalb der Preßstempel in Fig. 8. In dieser vorgerückten Position, bei der die Nadelspitze einen Abstand "a2" von der Preßoberfläche 64 entfernt ist, nehmen die Preßoberflächen einen kleineren Bereich der Nadeloberfläche in Eingriff im Vergleich zu dem Oberflächenbereich, der durch die Preßstempel berührt wird, wenn die Nadel in der in Fig. 8 gezeigten Position ist. Es ist auch festzustellen, daß die horizontale Positionierung der Preßstempel 42 ebenfalls, wie oben beschrieben, variiert werden kann, um eine andere Einrichtung zum Regeln der Größe des durch die Preßoberflächen in Eingriff genommenen Oberflächenbereichs vorzusehen.
Die Vorrichtung 10 umfaßt vorzugsweise einen Kontrollmechanismus (nicht dargestellt), um den aufeinanderfolgenden Betrieb des vertikalen Schiebers 20, des horizontalen Schiebers 24 und der Preßstation 40 zu regeln. Der Kontrollmechanismus kann ein Mikroprozessor eines bekannten Typs sein, der den Betrieb der Vorrichtung 10 vollständig automatisiert.
Die Vorrichtung 10 kann dazu angepaßt sein, gekrümmte Nadeln mit einer Vielfalt verschiedener Größen einer Bearbeitungsstation zuzuführen. Vertikale und horizontale Schieberelemente sind leicht von der Vorrichtung entfernbar und können durch andere vergleichbare Schieberelemente mit unterschiedlichen Abmessungen ersetzt werden, um Nadeln verschiedener Größen aufzunehmen. Die Vorrichtung ist nicht im Hinblick auf ihre Verwendung mit einem Seitenpreßmechanismus beschränkt, sondern kann leicht zur Verwendung mit anderen Nadelherstellverfahren angepaßt werden.
Die folgenden Ansprüche bezeichnen Ausführungsformen der Erfindung zusätzlich zu jenen im Detail oben beschriebenen.

Claims

1. Vorrichtung zum Zuführen eines gekrümmten Werkstückes (100) mit inneren und äußeren gekrümmten Oberflächen zu einer Verarbeitungsstation (40), die umfaßt:

eine Rahmeneinrichtung (12);

eine Führungseinrichtung (46), die der Rahmeneinrichtung zugeordnet ist, um ein gekrümmtes Werkstück in einer im allgemeinen aufrechten Position aufzunehmen;

eine erste Schiebereinrichtung (14), die in einer Querrichtung relativ zur Führungseinrichtung hin- und herbewegbar ist, um in Eingriff zu treten mit dem Werkstück mit seiner gekrümmten äußeren Oberfläche gegen eine Anlageoberfläche (50) der Führungseinrichtung und um dieses zu positionieren; und

eine zweite Schiebereinrichtung (16), die innerhalb der Führungseinrichtung vorrückbar ist, um verschiebbar das Werkstück vorzurücken und das Werkstück in einer vorbestimmten Drehausrichtung der Bearbeitungsstation (40) darzureichen.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, weiter umfassend eine erste Antriebseinrichtung (22), die betriebsmäßig mit der ersten Schiebereinrichtung (14) verbunden ist, um für eine hin- und hergerichtete Bewegung der ersten Schiebereinrichtung zu sorgen; und eine zweite Antriebseinrichtung (30), die betriebsmäßig mit der zweiten Schiebereinrichtung (16) verbunden ist, um die zweite Schiebereinrichtung von einer anfänglichen Position in Eingriff mit dem Werkstück in eine Position zur Bearbeitung des Werkstückes nahe der Bearbeitungsstation (40) vorzurücken, wobei die Antriebseinrichtung (30) dazu geeignet ist, die zweite Schiebereinrichtung von der Position zur Bearbeitung des Werkstückes in eine Position zum Abgeben des Werkstückes vorzurücken, um die Nadel aus der Bearbeitungsstation auszugeben.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Werkstück eine gekrümmte chirurgische Nadel (100) mit inneren und äußeren gekrümmten Oberflächen ist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die erste Schiebereinrichtung (14) für den Eingriff der inneren gekrümmten Oberfläche des Werkstückes ist, um das Werkstück in einer vorbestimmten Drehausrichtung innerhalb der Führungseinrichtung (46) anzuordnen.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei das Werkstück eine Nadel ist und die Nadel innerhalb der Führungseinrichtung (46) in einer im allgemeinen vertikalen Position aufgenommen wird, wobei die erste Schiebereinrichtung (14, 20) eine bogenförmige Nadeleingriffsoberfläche (48) begrenzt, die dimensioniert ist, um in Eingriff zu treten mit der inneren gekrümmten Oberfläche der Nadel, während einer Vorrückbewegung der ersten Schiebereinrichtung, um die Nadel gegen die Anlageoberfläche (50) der Nadeleinrichtung (46) zu positionieren.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Krümmungsradius der bogenförmigen Eingriffsoberfläche (48) der zweiten Schiebereinrichtung (14, 20) geringer als der Krümmungsradius der chirurgischen Nadel (100) ist.

7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 3, 4, 5 und 6, wobei die zweite Schiebereinrichtung (16, 24) eine Nadeleingriffsoberfläche (60) umfaßt mit einem Vorsprungselement (62), das sich von dieser erstreckt, wobei das Vorsprungselement positioniert und dimensioniert ist, um in Eingriff zu treten mit dem zweiten Ende der Nadel, um die Nadel in der vorbestimmten Drehausrichtung zu halten, wenn die Nadel zur Bearbeitungsstation (40) vorgerückt wird.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Nadeleingriffsoberfläche (60) der zweiten Schiebereinrichtung (16, 24) einen bogenförmigen Oberflächenbereich umfaßt, der gestaltet und dimensioniert ist, um den Oberflächenkontakt zwischen der Nadeleingriffsoberfläche der zweiten Schiebereinrichtung und der äußeren gekrümmten Oberfläche der Nadel zu erhöhen, um das Vorrücken der Nadel zur Bearbeitungsstation zu erleichtern.

9. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend eine Einrichtung, die an der Verarbeitungsstation angeordnet ist, um das Werkstück zu greifen.

10. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend eine Einrichtung, die an der Bearbeitungsstation angeordnet ist, um ein Nahtmaterial an dem Werkstück anzubringen.

11. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend eine Einrichtung, die an der Bearbeitungsstation angeordnet ist, um das Werkstück zu beschichten.

12. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend eine Einrichtung (42), die an der Bearbeitungsstation angeordnet ist, um zumindest einen Bereich des Werkstückes zu pressen.

13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die Preßeinrichtung eine Preßstempeleinrichtung umfaßt, die erste und zweite Preßstempelelemente (42) und eine Preßstempelvorrückeinrichtung aufweist, um zumindest eines der Preßstempelelemente in Richtung des anderen Preßstempelelementes zum Verpressen des Werkstückes vorrückt.

14. Vorrichtung gemäß Anspruch 13 zum Pressen von Nadeln, wobei die Preßelemente (42) beide eine Preßfläche begrenzen, mit ersten (64), zweiten (66) und dritten (68) Preßoberflächen, wobei die erste Preßoberfläche (64) eine erste Ebene definiert und dimensioniert ist, um einen Hauptbereich der Nadel (100) während der Betätigung der Vorrückeinrichtung zu pressen, die zweite Preßoberfläche (66) eine zweite Ebene definiert, die sich mit der ersten, durch die erste Preßoberfläche definierten Ebene schneidet, wobei die zweite Preßoberfläche (66) dimensioniert und positioniert ist, um das zugespitzte Ende der Nadel (100) aufzunehmen, um zu verhindern, daß das zugespitzte Ende mit den Preßflächen während der Betätigung der Preßvorrückeinrichtung in Eingriff gerät, und die dritte Preßoberfläche (68) eine dritte Ebene definiert, welche die durch die erste Preßoberfläche definierte erste Ebene an einem oberen Bereich der Preßfläche schneidet, wobei die dritte Preßoberfläche (68) dimensioniert und positioniert, um das stumpfe Ende der Nadel (100) aufzunehmen, um ein in Eingriff treten des stumpfen Endes mit den Preßflächen während einer Betätigung der Preßvorrückeinrichtung zu verhindern.

15. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend eine Zufuhreinrichtung, um eine Abfolge gleicher Werkstücke in die Führungseinrichtung einzuspeisen.

16. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend eine Vakuumeinrichtung (56, 58) die unter der Führungseinrichtung (46) angeordnet ist, um das Werkstück gegen die Anlageoberfläche (50) der Führungseinrichtung während einer Rückziehbewegung der ersten Schiebereinrichtung zu halten.

17. Verfahren zum Zuführen einer gekrümmten chirurgischen Nadel mit inneren und äußeren gekrümmten Oberflächen in einer vorbestimmten Drehausrichtung zu einer Bearbeitungsstation, umfassend die Schritte:

Einsetzen der gekrümmten chirurgischen Nadel in einer im allgemeinen vertikalen Position in eine Führungsrinne;

Vorrücken eines ersten Schieberelementes in einer im allgemeinen quer verlaufenden Richtung relativ zur Führungsrinne, so daß das erste Schieberelement in Eingriff tritt mit der inneren gekrümmten Oberfläche der Nadel, um die Nadel in einer vorbestimmten Drehausrichtung mit ihrer gekrümmten äußeren Oberfläche in Richtung auf eine Anlageoberfläche der Führungsrinne gerichtet anzuordnen; und

Vorrücken eines zweiten Schieberelementes in der Führungsrinne, um die Nadel vorzurücken und die Nadel in der vorbestimmten Drehausrichtung der Bearbeitungsstation darzureichen.

18. Verfahren zum Pressen von der Seite einer gekrümmten chirurgischen Nadel mit inneren und äußeren gekrümmten Oberflächen umfassend die Schritte:

Zuführen einer gekrümmten chirurgischen Nadel innerhalb einer Führungsrinne, so daß die Nadel in einer im allgemeinen vertikalen Position ist;

Vorrücken eines ersten Schieberelementes in einer im allgemeinen quer verlaufenden Richtung relativ zur Führungsrinne, so daß das erste Schieberelement in Eingriff tritt mit der Nadel und die Nadel mit ihrer äußeren gekrümmten Oberfläche gegen eine Anlageoberfläche der Führungsrinne anordnet;

Vorrücken eines zweiten Schieberelementes innerhalb der Führungsrinne, um die Nadel zu einem Seitenpreßmechanismus vorzurücken, wobei das zweite Schieberelement die Nadel in einer vorbestimmten Drehausrichtung innerhalb des Seitenpreßmechanismus darreicht; und

Aktivieren des Seitenpreßmechanismus, um zumindest einen Bereich der Nadel zu pressen.