DE69408510T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Formung von rechteckigen gekrümmten Nadeln - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft Nadelverformeinrichtungen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Nadelverformungsvorrichtung mit mehreren Stationen, um gleichzeitig einen Nadelrohling flachzupressen, zu krümmen und dann seitenzupressen, um gebogene Nadeln mit rechteckigen Körpern zu bilden. Die Vorrichtung ist in der Lage, den Nadelrohling um ein einzelnes Verformungselement zu verformen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Verformen einer gekrümmten, flachseitigen chirurgischen Nadel.
• 2. Beschreibung des technischen Gebietes
• Die Herstellung von Nadeln bringt viele Verfahren und verschiedene Typen von Maschinenausstattung mit sich, um Qualitätsnadeln aus Rohmaterial herzustellen. Diese verschiedenen Verfahren und Maschinen werden bei der Herstellung von chirurgischen Nadeln kritischer, wo die Umgebung der beabsichtigten Verwendung in Menschen oder Tieren ist. Einige der Verfahren, die in der Herstellung von Nadeln chirurgischer Qualitä beteiligt sind, umfassen unter anderem: das Geradeziehen des spulenförmigen Draht- Rohmaterials, Schneiden von Nadelrohlingen von Rohmaterial, Zuspitzen oder Schleifen von Spitzen auf einem Ende des Rohlings, Vorsehen einer Bohrung zur Aufnahme von Nahtmaterialgarn am anderen Ende des Rohlings, dem Verleihen flacher Oberflächen auf entgegengesetzten Seiten des Rohlings durch das Flachpressen eines Bereichs des Nadelrohlings zum Erleichtern des Greifens durch eine chirurgische Instrumentierung, und das Krümmen der Nadel, wo gekrümmte Nadeln erwünscht sind. Eine zusätzliche Bearbeitung kann ausgeführt werden, um flache Oberflächen im wesentlichen senkrecht zu den flachgedrückten Bereichen des Nadelrohlings durch das Seitenpressen eines Bereichs des Nadelrohlings zu erzeugen, um weiter das Greifen durch eine chirurgische Instrumentierung und das Einführen in Menschen oder Tiere zu erleichtern. Die herkömmliche Nadelherstellung ist zum großen Teil ein arbeitsintensiver Vorgang, der hochqualifizierte Arbeiter erfordert. Im allgemeinen muß eine extreme Sorgfalt aufgeboten werden, um sicherzustellen, daß nur die beabsichtigte Bearbeitung der Nadel ausgeführt wird und die anderen Teile der Nadel unbeeinflußt verbleiben.
• Gekrümmte Nadeln mit rechteckigem Körper besitzen bei vielen chirurgischen Verfahren Vorteile gegenüber anderen Nadelgestalten aus einer Vielzahl von Gründen einschließlich der Gleichmäßigkeit der Eingriffstiefe für mehrere Nahtmaterialien und der ordnungsgemäße "Biß" des Gewebes, das den Einschnitt oder die Wunde umgibt. Wenn für chirurgische Verfahren gekrümmte Nadeln mit rechteckigem Körper bereitgestellt werden, ist es für die Nadeln wünschenswert, daß sie einen vorgeschriebenen, rechteckigen Querschnitt und eine vorgeschriebene Krümmung, d.h. einen vorbestimmten Krümmungsradius, besitzen. Der gewünschte Querschnitt und Krümmungsradius für die bearbeitete Nadel ändert sich mit speziellen Anwendungsbereichen.
• Bekannte Verfahren zum Verformen gekrümmter Nadeln mit rechteckigem Körper benötigen verschiedene getrennte und unterschiedliche Verfahren auf zahlreichen Bearbeitungsmaschinen. Der Nadelrohling muß erst flachgepreßt werden, um anfängliche flache Oberflächen entlang Körperbereichen des Nadelrohlings zu bilden, die zwischen einem sich verjüngenden spitzen Ende des Rohlings und einem gebohrten Ende angeordnet sind. Nach dem Flachpressen kann der Nadelrohling dann von den Flachpreßstempeln zu einer Krümmungsmaschine genommen werden, um dem Nadelrohling die ordnungsgemäße Krümmung zu verleihen. Beim Entfernen der Rohlinge von den Flachpreßstempeln und dem Positionieren des Nadelrohlings in der Krümmungsmaschine muß Sorge getragen werden, um eine Beeinträchtigung der im Flachpreßverfahren erzeugten flachen Oberflächen zu verhindern. Nach dem Krümmen können die flachgepreßten und gekrümmten Nadelrohlinge von dem Anschlagkörper zum Krümmen zu einer Seitenpreßstation gebracht werden, um flache Oberflächen zu bilden, die im wesentlichen senkrecht zu den flachgepreßten Seiten sind, um dem Nadelkörper das abschließende Profil von rechteckigem Querschnitt zu verleihen. Wiederum muß während des Entfernens der Nadelrohlinge von dem Anschlagkörper zum Krümmen und während des Seitenpressens Sorge getragen werden, um zu verhindern, daß die vorhergehend gebildeten, flachgepreßten und gekrümmten Bereiche des Nadelrohlings beeinträchtigt werden.
• Wenn Nadeln aus Stahl oder ähnlichen elastischen Materialien hergestellt sind, sollte der verwendete Anschlag oder Dorn einen geringeren Radius als der in der abschließenden Nadel gewünschte Radius aufweisen. Diese Anordnung erlaubt etwas Zurückfedern nach dem Biegevorgang und stellt sicher, daß der gewünschte Krümmungsradius erzielt wird. Eine Offenbarung solcher Merkmale kann z.B. im US-Patent Nr. 4,524,771 an Mcgregor et al. gefunden werden. Nicht ordnungsgemäß auf dem Anschlag angeordnete Nadeln können zu einer Verformung der vorher verliehenen, flachgepreßten Seiten führen und müssen noch einmal bearbeitet oder entsorgt werden.
• Ein Nachteil herkömmlicher Nadelverformungstechniken ist es, daß typischerweise nur ein Nadelverarbeitungsvorgang gleichzeitig auf einem einzelnen Stück Maschinenausstattung ausgeführt werden kann, wie z.B. das Flachpressen zwischen einem Paar von Preßstempeln, das Krümmen um einen Anschlagaufbau oder das seitliche Pressen zwischen einem anderen Satz von Preßstempeln. Ein weiterer Nachteil liegt in der langen Verarbeitungszeit und den hohen benötigten Kosten, die zum Verformen und Transportieren der Nadeln zwischen den verschiedenen Bearbeitungsmaschinen benötigt werden. Schließlich ist ein noch weiterer Nachteil die Notwendigkeit, verschiedene Stücke von Bearbeitungsmaschinen neu anzupassen, um Nadeln verschiedener Längen und Durchmesser zu verarbeiten, was somit die Produktionszeit und Kosten erhöht.
• Daher besteht ein Bedürfnis nach einer einzelnen Nadelverformungsvorrichtung, die in der Lage ist, gleichzeitig einen Nadelrohling flachzupressen, zu krümmen und seitenzupressen, indem die Nadelrohlinge um ein einzelnes Verformugnselement derselben Vorrichtung verformt werden. Es ist ebenfalls erwünscht, eine Nadelverformungseinrichtung vorzusehen, die mit einer Nadelzufuhreinrichtung zusammenwirkt, um eine oder mehrere Nadeln nacheinander gegen die Verformungsoberfläche zu laden und zu positionieren, um die Produktionsgeschwindigkeit des Nadelherstellverfahrens zu erhöhen, indem ein kontinuierlicher Fluß von Nadelrohlingen durch die Einrichtung aufrechterhalten wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Die obige Aufgabe kann durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß Ansprüchen 1 und 12 jeweils gelöst werden.
• Es ist eine Vorrichtung offenbart, die einen Rahmenbereich und eine dem Rahmenbereich zugeordnete Einrichtung aufweist, um im wesentlichen gleichzeitig einen Körperbereich eines Nadelrohlings ein bogenförmiges Profil und ein erstes Paar von gegenüberliegenden flachen Oberflächen zu verleihen. Die Vorrichtung umfaßt weiterhin eine Einrichtung, die dem Rahmenbereich zugeordnet ist, um dem Körperbereich des Nadelrohlings ein zweites Paar von gegenüberliegenden flachen Oberflächen zu verleihen, so daß das zweite Paar von gegenüberliegenden flachen Oberflächen im wesentlichen parallel zum ersten Paar von gegenüberliegenden flachen Oberflächen ist. Insbesondere ist eine Vorrichtung offenbart, um eine gekrümmte chirurgische Nadel mit flachen Seiten zu formen, die umfaßt: ein Rahmenelement, das ein Anschlagelement mit einem bogenförmigen Oberflächenprofil aufweist; ein bewegbares erstes Preßstempelelement, um einem ersten Paar von gegenüberliegenden Seiten eines Körperbereichs eines Nadelrohlings ein bogenförmiges Profil zu verleihen und das dazu angepaßt ist, einen Nadelrohling aufzunehmen, wobei das erste Preßstempelelement eine bogenförmige Nadelverformungsoberfläche aufweist, die im wesentlichen parallel zur bogenförmigen Oberfläche des Anschlagelementes ist; und ein erstes Seitenwerkzeug, um einen sich verjüngenden Endbereich des Nadelrohlings um den Anschlagkörper zu krümmen; es ist ebenfalls ein Übertragungswerkzeug bereitgestellt, das dazu angepaßt ist, den Nadelrohling entlang des Anschlags zu verschieben; eine Seitenpresse, die dazu angepaßt ist, den zweiten gegenüberliegenden Seiten des Körperbereichs des Nadelrohlings flache Oberflächen zu verleihen; ein zweites Seitenwerkzeugelement, um einen gebohrten Endbereich des Nadelrohlings um den Anschlag zu krümmen; und ein Ausstoßwerkzeug, um den Nadelrohling vom Anschlag weg zu bewegen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind im folgenden mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen
• Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Nadelverformungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist;
• Fig. 2 eine Draufsicht auf die Nadelverformungsvorrichtung in Fig. 1 ist;
• Fig. 3 eine Seitenrißansicht des Nadelzufuhrmechanismus der Vorrichtung in Fig. 1 ist;
• Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der oberen Verschiebeplatte und der Hilfsverschiebeplatte derselben ist;
• Fig. 5 eine teilweise Draufsicht der oberen Verschiebeplatte und des Verformungsdorns vor dem Formen eines Nadelrohlings darauf ist;
• Fig. 6 eine teilweise Draufsicht der oberen Verschiebeplatte ist, die einen Nadelrohling um den Dorn derselben verformt;
• Fig. 7 eine teilweise perspektivische Ansicht des Biegewerkzeugstempels der rechten Seite ist;
• Fig. 8 eine teilweise Draufsicht auf den Biegewerkzeugstempel der rechten Seite ist, der das sich verjüngende spitze Ende der Nadel um den Dorn formt;
• Fig. 9 eine teilweise perspektivische Ansicht ist, die das Übertragungswerkzeug in Eingriff mit einem teilweise verformten Nadelrohling zeigt;
• Fig. 10 eine vergrößerte, teilweise Seitenansicht ist, welche die Seitenrisse verdeutlicht;
• Fig. 11 eine teilweise Draufsicht ist, die das Verformungswerkzeug der linken Seite in Eingriff mit dem Nadelrohling zeigt;
• Fig. 12 eine teilweise perspektivische Ansicht ist, die das Ausstoßwerkzeug zeigt;
• Fig. 13 eine perspektivische Ansicht ist, die eine gemäß der Vorrichtung in Fig. 1 geformte chirurgische Nadel darstellt;
• Fig. 14 eine teilweise perspektivische Ansicht ist, welche die Beziehung des oberen Verschiebewerkzeugs, des Hilfsverschiebewerkzeugs, des Verschiebewerkzeugs der rechten Seite und des Übertragungswerkzeugs relativ zum Dornelement verdeutlicht; und
• Fig. 15 eine perspektivische Ansicht ähnlich zu Fig. 14 ist, welche den Betrieb des Seitenpreßstempels verdeutlicht
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
• Im allgemeinen wird die Nadelverformungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet, um gleichzeitig einen Nadelrohling zu krümmen und flachzupressen und dann einen Körperbereich des Rohlings seitenzupressen, um eine gekrümmte Nadel mit rechteckigem Körper zu bilden. Einrichtungen sind bereitgestellt, um die sich verjüngenden und gebohrten Endbereiche des Nadelrohlings während der Verformungsvorgänge zu schützen. Gemäß der Verwendung hierin betrifft der Begriff Nadelrohling eine chirurgische Nadel in verschiedenen Stufen der Herstellung.
• Bezugnehmend auf Fig. 1 und 2 umfaßt die Nadelverformungsvorrichtung 10 im allgemeinen eine Stützauflage oder einen Rahmen 12, einen Zufuhrtrichter 14, eine Nadelverformungsstation 16 und ein Förderband 18 zum Entladen. So wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Begriff "Rahmen 12" zu verschiedenen Zeitpunkten auf alle oder Teile der Auflage- oder Rahmenelemente der Vorrichtung 10, die verwendet werden, um die Betriebsvorrichtungen zu tragen, wie je nach Situation notwendig ist.
• Die Vorrichtung 10 umfaßt ebenfalls eine vordere Nockenwelle 20, eine Nockenwelle 22 auf der rechten Seite, eine Nockenwelle 24 auf der linken Seite und eine hintere Nockenwelle 26. Die Nockenwellen 20, 22, 24 und 26 werden von Motoren 28, 30, 32 und 34 jeweils angetrieben und sind bereitgestellt, um die Bewegungen der verschiedenen Preßplatten und Werkzeuge der Vorrichtung 10 durch bekannte Verfahren anzutreiben ünd in Abfolge zu bringen. Ein Kniehebelturm 36 beherbergt eine Kniehebelverbindung 38, die verwendet wird, um das Seitenpreßwerkzeug zu betätigen. Kontrollstationen 40 und 42 sind vorgesehen, um die verschiedenen Motoren und somit den Betrieb der Vorrichtung 10 zu regeln.
• Bezugnehmend noch auf Fig. 1 kann ein Schwungrad 44 auf einer der Wellen vorgesehen sein, um die Bewegungen der verschiedenen Nockenwellen zu stabilisieren. Ein Sicherheitsmechanismus in der Form einer Führungsschiene 46 ist vorgesehen, um den Verwender zu schützen. Ein Sensor (nicht dargestellt) kann in die Führungsschiene 46 eingebunden und dazu verwendet werden, die Vorrichtung 10 abzuschalten, wenn ein Bediener oder Unbeteiligter die Führungsschiene 46 überquert. Des weiteren kann ein Licht 48 bereitgestellt sein, um die Nadelverformungsstation 16 zu beleuchten, um das Betrachten der Nadelverformungsvorgänge zu unterstützen.
• Bezugnehmend auf Fig. 2 umfaßt die Nockenwelle 20 vier Nocken 50, 52, 54 und 56, welche die Bewegungen eines vorderen Werkzeugs 58, einer Hilfsplatte 60 und eines Übertragungswerkzeugs 62 jeweils regeln. Die Nocken 54 und 56 regeln jeweils die horizontalen und vertikalen Bewegungen des Übertragungswerkzeugs 62. Die Nockenwelle 22 auf der rechten Seite umfaßt eine Nocke 64, welche die Bewegungen eines Werkzeugs 66 auf der rechten Seite regelt. Die Nockenwelle 24 auf der linken Seite besitzt eine Nocke 68, welche die Bewegungen eines Werkzeugs 70 auf der linken Seite regelt. Die letzte Nockenwelle, die hintere Nockenwelle 26, besitzt ein Paar von Nocken 72 und 741 welche die Bewegungen der Kniehebelverbindung 38 und eines Ausstoßwerkzeugs 76 jeweils regeln. Wie oben festgestellt wurde, bestimmen die verschiedenen Nocken auf den Nockenwellen die Abfolge und regeln die Bewegung und Verweildauer der verschiedenen Preßwerkzeuge und Werkzeugelemente unter Verwendung bekannter Verfahren.
• Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Zufuhrtrichter 14 dazu geeignet, eine Mehrzahl von gebohrten und zugespitzten Nadelrohlingen zu halten und die Nadelrohlinge einzeln einem vorderen Werkzeug 58 zuzuführen. Der Zufuhrtrichter 14 umfaßt eine hintere Platte 78, ein Paar von Seitenplatten 80 und eine vordere Platte 82, die in bezug auf die hintere Platte 78 abgewinkelt ist, um dazwischen einen V-förmigen Nadelhaltetrichter zu bilden. Vorzugsweise sind die Seitenplatten 80 aus einem durchsichtigen Material, wie z.B. einem Kunststoffmaterial, gebildet, um die Beobachtung der Menge an Nadelrohlingen, die im Trichter 14 verbleiben, zu erleichtern. Die hintere Platte 78 kann einen Befestigungsblock 84 zum lösbaren Anbringen des Trichters 14 auf dem Rahmen 12 aufweisen. Der Trichter 14 umfaßt weiterhin einen Zufuhrmechanismus 86, um einen Nadelrohling gleichzeitig vom Trichter 14 zum vorderen Werkzeug 58 zu übertragen. Der Zufuhrmechanismus 86 umfaßt eine Box 88, die obere und untere Zufuhrstangen 90 und 92 jeweils enthält. Die obere Zufuhrstange 90 läßt eine Nadel gleichzeitig in einen Stufenbereich 94 fallen, und die untere Zufuhrstange 92 bewegt sich gegen eine Feder 96, um eine Nadel gleichzeitig im vorderen Werkzeug 58 abzulegen. Die Zufuhrstangen 90 und 92 sind durch mit Magnetventil geregelte pneumatische Zylinder steuerbar.
• Bezugnehmend nun auf Fig. 3 und 4 ist ein vorderes Werkzeug 58 vorgesehen, um einen Nadelrohling vom Zufuhrmechanismus 86 aufzunehmen und gleichzeitig einen Körperbereich des Nadelrohlings gegen eine langgestreckte, gekrümmte Verformungsoberfläche oder Dorn 98, wie in Fig. 5 und 6 gezeigt, zu krümmen und flachzupressen. Das vordere Werkzeug-58 umfaßt einen Hauptkörperbereich 100 mit einem Paar von vorstehenden Bereichen 102, die beide mit einer Nadelhalteoberfläche 104 versehen sind. Der Körperbereich 100 weist weiterhin eine bogenförmige Preßstempelfläche 106 auf, die zwischen den vorstehenden Bereichen 102 angeordnet ist, die dimensioniert und gestaltet ist, um gleichzeitig einem Körperbereich des Nadelrohlings ein bogenförmiges Profil und ein Paar von gegenüberliegenden flachen Oberflächen zu verleihen, wenn er gegen den Dorn 98 gepreßt wird. Die Oberfläche 106 kann einen Radius von etwa 0,05 bis 3,00 und vorzugsweise von etwa 3,00 Inches besitzen. Die Oberfläche 106 ist parallel zum Dorn 98, um dem dazwischen gepreßten Nadelrohling gegenüberliegende flache Oberflächen zu verleihen. Das vordere Werkzeug 58 kann weiterhin mit einem Paar von schwenkenden Haltearmen 108 versehen sein, die auf dem Körperbereich 100 befestigt sind. Die Haltearme 108 helfen dahingehend, daß sie eine Aussparung zur Aufnahme eines Nadelrohlings begrenzen und das Lagefixieren des Nadelrohlings auf der Oberfläche 104 unterstützen, wenn das vordere Werkzeug 58 von einer Position neben der Zufuhrstation 16 zu einer Position nahe dem Dorn 98 bewegt wird.
• Wie in Fig. 5 und 6 gezeigt ist, ist das vordere Werkzeug 58 von einer ersten Position entfernt vom Dorn 98, wo das vordere Werkzeug 58 einen Nadelrohling aufnimmt und hält, zu einer zweiten Position bewegbar, wo die Haltearme 108 sich nach oben verschwenken, um es der Fläche 106 des Preßwerkzeugs zu gestatten, den Nadelrohling teilweise um den Dorn 98 herum zu verformen. Die Preßwerkzeugfläche 106 verformt teilweise den Nadelrohling, indem gleichzeitig der Körperbereich des Rohlings um den Dorn 98 gekrümmt wird und der Bereich des Nadelrohlingkörpers zwischen der Preßstempelfläche 106 und dem Dorn 98 flachgepreßt wird. Der Dorn 98 ist vorzugsweise mit einem Radius von etwa 0,05 bis etwa 3,00 und vorzugsweise etwa 3,00 Inches versehen. Wie weiterhin in Fig. 6 gezeigt ist, ist nur der Körperbereich des Nadelrohlings, der sich von den Punkten x zu y erstreckt, gegen den Dorn 98 durch einen Winkel β von etwa 135º gekrümmt. Dies vermeidet, daß die verjüngten und gebohrten Endbereiche des Nadelrohlings zwischen dem Dorn 98 und dem vorderen Werkzeug 58 flachgepreßt werden.
• Bezugnehmend wieder auf Fig. 4 ist eine Hilfsplatte 60 unter dem oberen Werkzeug 58 angeordnet und besitzt eine bogenförmige Oberfläche 110 an einem Ende derselben, die der bogenförmigen Oberfläche des vorderen Werkzeugs 58 entspricht. Die bogenförmige Oberfläche 110 der Hilfsplatte 60 hilft, einen Zwischenraum zwischen der Hilfsplatte 60 und dem Dorn 98 zur Aufnahme des Nadelrohlings zu begrenzen, wie in Fig. 9 gezeigt ist, und den Rohling gegen den Dorn während des Krümmens des gebohrten Endbereichs des Rohlings und des Seitenpressens des Körperbereichs des Rohlings zu halten. Ein Seitenblock 112, der an der Hilfsplatte 60 und vom vorderen Werkzeug 58 versetzt befestigt ist, ist bereitgestellt, um die Bewegungen der Nocke 52 aufzunehmen, um die Hilfsplatte 60 unabhängig vom vorderen Werkzeug 58 zu bewegen.
• Wie oben festgestellt wurde, ist das vordere Werkzeug 58 dazu angepaßt, den Körperbereich des Nadelrohlings zwischen der Preßwerkzeugfläche 106 und dem Dorn 98 zu krümmen. Um einen wirklich kontinuierlich gekrümmten Nadelrohling bereitzustellen, ist es auch wünschenswert, den verjüngten Endbereich und gebohrten Endbereich des Nadelrohlings zu krümmen. Dies muß jedoch in einer Weise ausgeführt werden, die sicherstellt, daß der verjüngte und gebohrte Endbereich nicht beschädigt oder verformt werden.
• Wie in Fig. 7 und 8 gezeigt ist, ist das Werkzeug 66 auf der rechten Seite bereitgestellt, um den verjüngten Endbereich des Nadelrohlings zu krümmen, während der Nadelrohling gegen den Dorn 98 durch das vordere Werkzeug 58 gehalten wird. Das Werkzeug 66 auf der rechten Seite umfaßt ein Körperelement 114 und ein Paar von Krümmungsarmen 116 und 118, die jeweils in Krümmungsoberflächen 120, 122 enden. Die Krümmungsflächen 120, 122 sind dimensioniert und gestaltet, um den verjüngten Endbereich eines Nadelrohlings um den Dorn 98 zu biegen, ohne den verjüngten Endbereich in irgendeiner Weise zu beschädigen. Des weiteren werden die Krümmungsarme 116 und 118 vom Körperelement 114 jeweils durch Federn 124 und 126 heraus vorgespannt, um weiterhin den Druck der Flächen 120 und 122 gegen den verjüngten Endbereich zu dämpfen. Noch einmal bezugnehmend auf Fig. 7 und 8 ist das Werkzug 66 auf der rechten Seite von einer Position entfernt von dem zwischen dem vorderen Werkzeug 58 und Dorn 98 gehaltenen Nadelrohling zu einer Position bewegbar, in der es gegen den verjüngten Endbereich des Nadelrohlings anstößt, um den Endbereich um den Dorn 98 sanft zu biegen. Wie oben festgestellt wurde, werden die Bewegungen des Werkzeugs 66 auf der rechten Seite durch die Nockenwelle 22 und insbesondere die Nocke 64 geregelt und in ihrer Abfolge ausgeführt.
• Um eine schnelle, einwandfreie und zuverlässige Verformung des Nadelrohlings sicherzustellen, ist es wünschenswert, die Nadelrohlinge in die Verformungsstationen 16 vom Trichter 14 oberhalb des vorderen Werkzeugs 58 einzuspeisen und den vollständig verformten Nadelrohling unter das vordere Werkzeug 58 und auf ein abtransportierendes Förderband 18 auszustoßen. Somit ist es, wenn einmal der verjüngte Endbereich der Nadel gekrümmt worden ist, bevorzugt, den Nadelrohling zwischen dem Dorn 98 und dem vorderen Werkzeug 58 in eine Position zwischen der Hilfsplatte 60 und dem Dorn 98 und neben einer Preßstempelfläche 128 auf der unteren Seite zu verschieben.
• Wie in Fig. 9, 14 und 15 gezeigt ist, ist ein Übertragungswerkzeug 62 vorgesehen, um den Nadelrohling nach unten entlang des Dorns 98 schnell und übereinstimmend zu bewegen. Das Übertragungswerkzeug 62 umfaßt einen Stößelbereich 130, der in einem bogenförmigen Übertragungsarm 132 endet. Der Übertragungsarm 132 besitzt in etwa denselben Krümmungsradius wie der Dorn 98 und besitzt eine Dicke weniger oder gleich der Dicke des flachgepreßten Nadelrohlings. Der Stößel 130 wird durch einen Block 134 gehalten, der nach oben durch Federn 136 vorgespannt ist. Das Übertragungswerkzeug 62 ist in horizontaler Richtung in Richtung und weg vom Dorn 98 mittels der Nocke 54 bewegbar und in vertikaler Richtung entlang des Dorns mittels der Nocke 56 verschiebbar. Auf diese Weise ist das Übertragungswerkzeug 62 entlang eines im wesentlichen rechteckigen Pfades bewegbar, um den Nadelrohling nach unten entlang des Dorns 98 anzutreiben, ihn mit dem vorderseitigen Werkzeug 58 zurückzubewegen, ihn anzuheben und nach vorne in eine Anfangsposition über dem vorderseitigen Werkzeug 58 zu bewegen.
• Wie oben festgestellt wurde, ist es, um eine gekrümmte Nadel mit rechteckigem Körper zu formen, notwendig, den Körperbereich des Nadelrohlings seitenzupressen, ohne die verjüngten oder gebohrten Endbereiche des Nadelrohlings zu beschädigen. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, ist ein oberes Seitenpreßwerkzeug 138 bereitgestellt, um den Seiten des Nadelrohlings, die im wesentlichen senkrecht zu den flachgepreßten Seiten sind, flache Oberflächen zu verleihen, indem der Körperbereich des Rohlings zwischen einem oberen Preßwerkzeug 138 und einer unteren Preßwerkzeugfläche 128 gepreßt wird, um den abschließenden rechtwinkligen und vorzugsweise quadratischen Querschnitt des Körperbereichs des Nadelrohlings zu-erzeugen. Um sicherzustellen, daß nur der Körperbereich des Nadelrohlings seitengepreßt wird, biegen das obere Preßwerkzeug 138 und die untere Preßwerkzeugfläche 128 von einem Übergangspunkt A ab oder winkeln sich zurück, um einen freien Zwischenraum für die verjüngten und gebohrten Endbereiche des Nadelrohlings vorzusehen. Das Maß dieser nach hinten gewinkelten Bereiche oder Verjüngungen ist in der Größenordnung von etwa 1º bis etwa 10º und vorzugsweise etwa 2º bis etwa 4º Wie ebenfalls in Fig. 10 gezeigt ist, winkelt sich eine vordere Oberfläche 140 der unteren Preßstempelfläche 128 nach unten ab, um dahingehend zu unterstützen, daß ein fertig bearbeiteter Nadelrohling auf das abtransportierende Förderband 18 während des Ausstoßens des Rohlings von der Nadelverformungsstation 16 geleitet wird.
• Der letzte Schritt beim Formen der gekrümmten Nadel mit rechteckigem Körper ist das Krümmen des gebohrten Endbereichs des Nadelrohlings, wieder ohne den gebohrten Endbereich zu beschädigen. Wie in Fig. 11 und 15 gezeigt ist, ist das Werkzeug 70 auf der linken Seite vorgesehen, um den gebohrten Endbereich des Nadelrohlings zu krümmen, während er auf dem Dorn 98 durch die Hilfsplatte 60 lagefixiert wird, und umfaßt eine bogenförmige Verformungsoberfläche 142. Die Oberfläche 142 ist dazu angepaßt, den gebohrten Endbereich der Nadel um den Dorn 98 zu biegen, ohne ihn zu beschädigen. Das Werkzeug 70 auf der linken Seite wird durch die Nocke 68 auf der Nockenwelle 24 angetrieben.
• Bezugnehmend nun auf Fig. 12 und 15 ist das Ausstoßwerkzeug 76 vorgesehen, um den vollständig geformten Nadelrohling weg vom Dorn 98 und auf das abtransportierende Förderband 18 zu drücken. Das Ausstoßwerkzeug 76 besitzt einen winkligen ersten Schiebearm 144 mit einer winkligen Spitze 146 und einen flachen zweiten Schiebearm 148 mit einer stumpfen oder flachen Spitze 150, um jeweils in Eingriff zu treten mit dem verjüngten oder gebohrten Endbereich des Nadelrohlings. Die Nocke 74 und die hintere Nockenwelle 26 treiben das Ausstoßwerkzeug 76 an, um einen Nadelrohling vom Dorn 98 in der Nadelverformungsstation 16 freizuschieben.
• Vorzugsweise sind das Werkzeug und die Preßwerkzeugelemente der Vorrichtung 10 aus einem Stahl mit einer Härte gebildet, die im wesentlichen größer als oder gleich der der Nadelrohlinge ist. Die Werkzeuge und Preßwerkzeuge besitzen eine Rockwell-Härte von etwa (55C) bis (70C) und vorzugsweise etwa (62C).
• Beim Betrieb werden eine Vielzahl von zugespitzten und gebohrten Nadelrohlingen anfänglich in den Trichter 14 geladen. Die Geschwindigkeit der Vorrichtung 10 und die Bewegung der verschiedenen Elemente werden in die Maschine mittels von Kontrollschaltfeldern 40 einprogrammiert. In Abhängigkeit von den Größen der Nadelrohlinge wird das Verfahren, verschiedene Parameter, wie der Preßwerkzeugdruck, die Motorgeschwindigkeit und die Hubhöhen der Preßwerkzeuge auf den Kontrollstationen 40 eingestellt. Wie oben festgestellt wurde, kann ein Sicherheitsmechanismus in der Form eines Sensors in die Führungsschiene 46 eingebaut sein, um den Betrieb der Vorrichtung 10 zu verhindern, bis alle Benutzer und Anwesenden sich von der Vorrichtung entfernt haben. Dieses Sicherheitsmerkmal verhindert, daß Hände oder Finger in den verschiedenen Nocken und Preßelementen während des Betriebs geraten können.
• Bezugnehmend nun auf Fig. 3 bewegen sich die anfänglich in den Trichter 14 geladenen Nadelrohlinge zwischen der hinteren Platte 78, vorderen Platte 82 und den Seitenplatten 80 in Richtung des Stufenbereichs 94 nach unten. Die obere Zufuhrstange 90 wird ein ausreichendes Maß zurückgezogen, um es einem einzelnen Nadelrohling zu gestatten, in den Stufenbereich 94 zu fallen. Es wird festgestellt werden, daß bei einer anfänglichen Startposition jeder vollständigen Nadelverformungsabfolge die vordere Preßstempelplatte 58 mit den Nadelstützoberflächen 104 direkt unterhalb des Stufenbereichs 94 angeordnet positioniert wird. An diesem Punkt wird die untere Zufuhrstange 92 gegen die Vorspannung der Feder 96 zurückgezogen, um es einem einzelnen Nadelrohling zu gestatten, in den durch den Block 100, die Nadelstützoberfläche 104 und die Haltearme 108 begrenzte Fläche zu fallen. Wie oben festgestellt wurde, unterstützen die Haltearme 108 das Halten des Nadelrohlings gegen die Oberflächen 104, während die vordere Preßstempelplatte in Richtung des Dornelementes 98 vorgerückt wird.
• Bezugnehmend nun auf Fig. 5 und 6 verschwenken sich, wenn das vordere Werkzeug 58 in Richtung des Dorns 98 vorgerückt wird, die seitlichen Haltearme 108 nach oben, um es dem gebohrten Endbereich und dem zugespitzten Nadelbereich zu gestatten, sich nach vorne zu bewegen, wenn das Werkzeug 58 gleichzeitig den Körperbereich des Nadelrohlings gegen den Dorn 98 biegt und flachdrückt. Wie oben festgestellt wurde, besitzt die Krümmungsoberfläche 106 ein bogenförmiges Profil, das im wesentlichen ähnlich zu dem des Dorns 98 ist. Die Oberfläche des Dorns 98 und die Oberfläche 106 sind parallel, so daß, wenn ein Nadelrohling dazwischen gepreßt wird, flache Oberflächen den gegenüberliegenden Seiten des Nadelrohlings verliehen werden. Somit wird ein gleichzeitiges Krümmen und Flachpressen des Körperbereichs des Nadelrohlings durch das Pressen des Rohlings zwischen dem Dorn 98 und dem vorderen Werkzeug 58 erzielt. Wie oben weiterhin festgestellt wurde, ist es, wenn einmal der Nadelrohling gekrümmt und flachgepreßt worden ist, wünschenswert an diesem Punkt, das bogenförmige Profil um den zugespitzten Endbereich des Nadelrohlings fortzusetzen.
• Wie in Fig. 7 und 8 gezeigt ist, drückt das Werkzeug 66 auf der rechten Seite heran und läßt die Arme 116 und 118 sanft auf dem zugespitzten Endbereich des Nadelrohlings auftreffen und krümmt damit den zugespitzten Endbereich um den Dorn.
• Federn 124 und 126 unterstützen das Abschwächen des Aufpralles der Arme 116 und 118 jeweils gegen den gebohrten Nadelrohling. Die gekrümmten Flächen 120 und 122 sind ausreichend zurückgesetzt, um jegliche Beschädigung des zugespitzten Endbereichs des Nadelrohlings während dieses Krümmungsschrittes zu verhindern. Es wird festgestellt werden, daß während des Krümmens des verjüngten Endbereichs des Nadelrohlings der Nadelrohling gegen den Dorn 98 in einer Position etwas über der unteren Preßstempelfläche 128 mittels der Krümmungsfläche 106 des vorderen Werkzeugs 58 gehalten wird. Nach dem Krümmen des zugespitzten Endbereichs des Nadelrohlings zieht sich das Werkzeug 66 auf der rechten Seite in seine Anfangsposition vom Dorn 98 entfernt, wie in Fig. 7 und 15 gezeigt ist, zurück.
• Wie in Fig. 14 zu sehen ist, ist das Übertragungswerkzeug 62 anfänglich über dem gekrümmten und flachgedrückten Nadelrohling entlang des Dorns 98 angeordnet. Es ist an diesem Punkt erwünscht, den Nadelrohling nach unten entlang des Dorns 98 in eine Position neben der unteren Preßstempelfläche 128 zu bewegen, um den Nadelrohling seitenzupressen, den gebohrten Endbereich des Nadelrohlings zu krümmen und für ein abschließendes Ausstoßen des Nadelrohlings über die Oberfläche 140 nach unten auf das abtransportierende Förderband 18.
• Bezugnehmend nun auf Fig. 9 kann an diesem Punkt festgestellt werden, daß sich das vordere Werkzeug 58 geringfügig zurückzieht, um es dem Übertragungswerkzeug 62 zu gestatten, sich nach unten zwischen der inneren Oberfläche 106 des vorderen Werkzeugs 58 und dem Dorn 98 zu bewegen und damit den Nadelrohling in den zwischen der Hilfsplatte 60 und dem Dorn 98 gebildeten Spalt zu schieben. Das Übertragungswerkzeug 62 wird nach unten in Richtung der Vorspannung der Federn 136 mittels der Nocke 56 auf der vorderen Nockenwelle 20 und dem Kipphebel 57 getrieben. Speziell verschwenkt die Nocke 56 den Kipphebel 57, der das Übertragungswerkzeug 62 plötzlich gegen den Nadelrohling bewegt, um diesen nach unten zwischen dem durch die Hilfsplatte 90, die Hilfsplatte 60, dem Dorn 98 und die untere Preßstempeloberfläche 128 gebildeten Spalt zu bewegen. Wie oben festgestellt wurde und in Fig. 10 zu sehen ist, besitzt die Hilfsplatte 60 eine Dicke, die in etwa geringfügig geringer als oder gleich der Dicke der abschließenden Querschnittsfläche des seitengepreßten Nadelrohlings ist. Wenn sich einmal der Nadelrohling am Dorn 98 durch das Übertragungswerkzeug 62 hinabbewegt hat, ziehen sich das vordere Werkzeug 58 und Übertragungswerkzeug 62 zurück, um für einen Freiraum für das obere Preßwerkzeug 138 zu sorgen und kehren in ihre ursprünglichen Startpositionen zurück.
• Bezugnehmend nun auf Fig. 10 betätigt an diesem Punkt die Nocke 72 auf der hinteren Nockenwelle 26 die Kniehebelverbindung 38 im Kniehebelturm 36, um das obere Preßwerkzeug 138 nach unten gegen den Nadelrohling anzutreiben und damit den Nadelrohling zwischen dem oberen Preßwerkzeug 138 und der unteren Preßwerkzeugoberfläche 128 seitenzupressen, um dem Körperbereich des Nadelrohlings eine abschließende rechteckige Querschnittsform zu verleihen. Wie oben festgestellt wurde, sorgen Abschrägungen in dem oberen Preßwerkzeug 138 und der unteren Preßwerkzeugoberfläche 128 für Freiraumbereiche für den zugespitzten Endbereich und gebohrten Endbereich des Nadelrohlings, so daß das Material in diesen Bereichen nicht seitengepreßt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform sind diese abgeschrägten Bereiche oder diese winkligen Bereiche oder Verjüngungen in der Größenordnun von etwa 1º bis etwa 10º, und mehr vorzugsweise in der Größenordnung von etwa 2º bis etwa 4º.
• Bezugnehmend nun auf Fig. 11 bis 13 und 15 kann, wenn einmal die Nadel durch das obere Preßwerkzeug 138 seitengepreßt worden ist, das abschließende Verarbeiten des Rohlings durch das Werkzeug 70 auf der linken Seite ausgeführt werden, das durch die Nocke 68 auf der linken Nockenwelle 24 angetrieben wird, um dem gebohrten Endbereich des Nadelrohlings die abschließende Krümmung zu verleihen. Das Werkzug 70 preßt den gebohrten Endbereich des Nadelrohlings zwischen der Oberfläche 142 des linken Werkzeugs 70 und dem Dornelement 98, wie in Fig. 11 gezeigt ist. Es wird festgestellt werden, daß während sowohl des Seitenpreßverfahrens mit den Preßwerkzeugen 129 und 138 und dem Krümmungsverfahren mit dem Werkzeugelement 70 auf der linken Seite, der Nadelrohling gegen das Dornelement 98 mittels der Hilfsplatte 60 gehalten wird. Nach dem abschließenden Krümmen des gebohrten Endbereichs des Nadelrohlings ziehen sich die Hilfsplatte 60 gemeinsam mit dem vorderen Werkzeug 58 und Übertragungswerkzeug 62 vom Dornelement 98 zurück, wie in Fig. 14 gezeigt ist. Das obere Preßelement 138 und das Werkzeug 70 auf der linken Seite ziehen sich in ähnlicher Weise von dem nun vollständig geformten Nadelrohling, wie in Fig. 15 gezeigt ist, zurück.
• Bezugnehmend nun auf Fig. 12 und 15 wird, nachdem der Nadelrohling vollständig geformt worden ist, das Ausstoßwerkzeug 76 durch eine Ausstoßnocke 74 auf der hinteren Nockenwelle 34 nach vorne getrieben, um den Nadelrohling vom Dorn 98 weg und nach unten über die winklige Oberfläche 140 auf das abtransportierende Förderband 18 zu bewegen. Die winklige Oberfläche 146 am Ende des Arms 144 des Ausstoßwerkzeugs 76 verkeilt sich zwischen der verjüngten Spitze des Nadelrohlings und dem Dorn 98, um diesen Bereich des Nadelrohlings von Dorn 98 weg zu verschieben. In ähnlicher Weise stößt das flache oder stumpfe Ende 150 des Arms 158 des Ausstoßelements 176 gegen den gebohrten Endbereich des Nadelrohlings an, um, in Verbindung mit der winkligen Oberfläche 146, den Nadelrohling vom Dorn 98 und auf das abtransportierende Förderband 18 zu bewegen.
• Die Vorrichtung 10 ist dazu angepaßt, Nadeln mit Längen im Bereich von etwa 0,300 bis 2,5 Inches zu verarbeiten. Ein vollständiger Verformungszyklus kann von etwa 0,3 Sekunden bis etwa 2 Sekunden und vorzugsweise 1 Sekunde dauern. Somit ist die Vorrichtung dazu geeignet, etwa 60 Nadeln pro Minute zu verformen. Eine gekrümmte Nadel 152 mit rechteckigem Körper, die auf der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung geformt wurde, ist in Fig. 13 dargestellt.
• Die Ansprüche, die folgen, beschreiben Ausführungsformen der Erfindung zusätzlich zu jenen im Detail oben beschriebenen.

Claims (17)

1. Vorrichtung (10) zum Formen einer gekrümmten, flachseitigen, chirurgischen Nadel, umfassend:

a) einen Rahmenbereich; und

b) eine Verformungseinrichtung, die dem Rahmenbereich (12) zugeordnet ist, um im wesentlichen gleichzeitig einem Körperbereich eines Nadelrohlings ein bogenförmiges Profil und ein erstes Paar von gegenüberliegenden flachen Oberflächen zu verleihen.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Verformungseinrichtung umfaßt:

a) ein Verformungselement mit einer bogenförmigen Oberfläche;

b) eine erste Werkzeugeinrichtung, die in bezug auf das Rahmenelement bewegbar ist, um gleichzeitig einem Körperbereich eines Nadelrohlings ein bogenförmiges Profil und zumindest ein erstes Paar von gegenüberliegenden flachen Oberflächen zu verleihen; und

c) eine Einrichtung, um die erste Werkzeugeinrichtung von einer ersten Position entfernt von dem Verformungselement zu einer zweiten Position nahe dem Verformungselement zu bewegen.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei

a) das Verformungselement einen Anschlag (98) mit einer bogenförmigen Oberfläche umfaßt; und

b) die erste Werkzeugeinrichtung ein erstes bewegbares Preßwerkzeugelement (100) aufweist, das dazu angepaßt ist, einen Nadelrohling aufzunehmen, wobei das erste Preßwerkzeugelement eine bogenförmige Nadelverformungsoberfläche (106) besitzt, die im wesentlichen parallel zur bogenförmigen Oberfläche des Anschlagelementes ist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, weiter umfassend eine Einrichtung, um den Nadelrohling von einer ersten Position auf dem Verformungselement zu einer zweiten Position auf dem Verformungselement zu bewegen.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Bewegungseinrichtung eine Übertragungsstange (62) aufweist, die dazu angepaßt ist, den Nadelrohling entlang des Verformungselementes von der ersten Position zu der zweiten Position zu verschieben.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, 3, 4 oder 5, weiter umfassend eine Einrichtung, um einen gebohrten Endbereich um das Verformungselement zu krümmen.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Krümmungseinrichtung ein Werkzeug (70) auf der zweiten Seite umfaßt, das von einer Position entfernt von dem Verformungselement zu einer Position, die den gebohrten Endbereich zwischen dem Werkzeug auf der zweiten Seite und dem Verformungselement biegt, bewegbar ist.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, weiter umfassend eine Seitenpreßeinrichtung (128, 138), um zweiten gegenüberliegenden Seiten des Körperbereichs des Nadelrohlings flache Oberflächen zu verleihen, so daß die zweiten flachen Oberflächen im wesentlichen senkrecht zu den ersten flachen Oberflächen sind.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Seitenpreßeinrichtung eine erste Seitenpreßoberfläche ortsfest in bezug auf das Verformungselement und eine zweite Seitenpreßoberfläche verschiebbar entlang des Verformungselementes aufweist, wobei der Körperbereich des Nadelrohlings zwischen den ersten und zweiten Seitenpreßoberflächen gepreßt wird.

10. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend eine Werkzeugeinrichtung auf der ersten Seite, um einen zugespitzten Endbereich des Nadelrohlings zu krümmen.

11. Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Werkzeugeinrichtung auf der ersten Seite ein Werkzeug (66) auf der ersten Seite umfaßt mit einer bogenförmigen, ausgesparten Nadeleingriffsoberfläche an einem Ende derselben, wobei das Werkzeug auf der ersten Seite von einer Position entfernt von dem Verformungselement zu einer Position, in der das erste Preßwerkzeug den zugespitzten Endbereich zwischen der bogenförmigen ausgesparten Oberfläche und dem Verformungselement biegt, bewegbar ist.

12. Verfahren zum Formen einer gekrümmten, flachseitigen, chirurgischen Nadel, umfassend die Schritte:

a) Einsetzen eines Nadelrohlings auf ein erstes Werkzeug; und

b) gleichzeitiges Krümmen und zumindest einem ersten Paar von gegenüberliegenden Seiten eines Körperbereichs des Nadelrohlings erste flache Oberflächen verleihen.

13. Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei das Krümmen und Verleihen das Positionieren des Nadelrohlings neben einer bogenförmigen Oberfläche des ersten Werkzeugs und das Pressen des Körperbereichs des Nadelrohlings zwischen dem ersten Werkzeug und einer bogenförmigen Oberfläche (106) eines Verformungselementes an einer ersten Position auf dem Verformungselement umfaßt.

14. Verfahren gemäß Anspruch 13, weiter umfassend Übertragung des Nadelrohlings zu einer zweiten Position auf der bogenförmigen Oberfläche des Verformungselements.

15. Verfahren gemäß Anspruch 12, weiter umfassend das Biegen des zugespitzten Endbereichs des Nadelrohlings zwischen einer Verformungsoberfläche und einem Werkzeugelement (66) auf einer ersten Seite.

16. Verfahren gemäß Anspruch 12, 13, 14 oder 15, weiter umfassend das Seitenpressen des Nadelrohlings, um zweiten gegenüberliegenden Seiten des Körperbereichs des Nadelrohlings zweite flache Oberflächen zu verleihen, indem der Körperbereich des Nadelrohlings zwischen einem oberen Element und einem unteren Preßwerkzeugelement gepreßt wird, wobei die zweiten flachen Oberflächen im wesentlichen senkrecht zu den ersten flachen Oberflächen gebildet werden.

17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, weiter umfassend das Krümmen eines gebohrten Endbereichs des Nadelrohlings, indem der gebohrte Endbereich um die Verformungsoberfläche mit einem Werkzeug (70) auf der zweiten Seite verformt wird.