DE69416788T2

DE69416788T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Schleifen von Nadeln

Info

Publication number: DE69416788T2
Application number: DE69416788T
Authority: DE
Inventors: Eugene P. Jr. Seymour Ct 06483 Cybart; Marcelino P. Waterbury Ct 06105 Munoz; Scott W. Bristol Ct 06010 Samsel
Original assignee: United States Surgical Corp
Current assignee: United States Surgical Corp
Priority date: 1993-10-08
Filing date: 1994-09-27
Publication date: 1999-07-29
Anticipated expiration: 2014-09-28
Also published as: US5518438A; EP0656243B1; US5871022A; EP0656243A1; CA2131482A1; ES2127863T3; DE69416788D1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schleifen von Zuspitzungen auf einem langgestreckten Rohmaterial und insbesondere Schleifen von Spitzen auf Nadelrohmaterial.

2. Beschreibung des technischen Gebietes

Die Herstellung von Qualitätsnadeln aus Rohmaterial bringt viele verschiedene Verfahrensschritte und Maschinen mit sich. Diese unterschiedlichen Verfahren und Maschinenausstattungen werden bei der Herstellung von chirurgischen Nadeln kritischer, wo die Umgebung der beabsichtigten Verwendung in Menschen oder Tieren ist. Einige der bei der Herstellung von Nadeln chirurgischer Reinheit beteiligten Verfahren umfassen unter anderem das Geradeziehen eines aufgewickelten Drahtrohmaterials; das Schneiden von Nadelrohlingen vom Rohmaterial; das Vorsehen einer Bohrung zur Aufnahme eines Nahtmaterialgewindes an einem Ende des Rohlings; das Zuspitzen oder Schleifen von Spitzen am anderen Ende des Rohlings; das Flachpressen eines Bereichs der Nadeltrommel, um ein leichteres Greifen durch eine chirurgische Instrumentierung zu ermöglichen, und, wo gekrümmte Nadeln gewünscht sind, das Krümmen der Nadeln. Während jedem dieser verschiedenen Schritte muss extreme Sorgfalt aufgewandt werden, um sicherzustellen, dass nur die beabsichtigte Bearbeitung der Nadeln ausgeführt wird und die anderen Teile der Nadel unbeeinflusst verbleiben.
Vorrichtungen zum Schleifen von Spitzen von Nadeln sind bekannt. Solche Vorrichtungen umfassen die Typen NS6, 8, 11 und 15 der automatischen Spitzenschleifmaschinen, die von SCHUMAG Machinery Ing. in Norwood N. J. erhältlich sind. Diese Vorrichtungen verwenden z. B. ein Transportrad und eine Sattelanordnung, um Radschafte einem Schleifrad so zuzuführen, dass auf den Enden der Schafte Spitzen geschliffen werden. Ein mit Nuten versehenes Rad ist bereitgestellt, um die Radschafte voneinander zu beabstanden und sie der Oberfläche des Schleifrades zuzuführen. Genutete Räder unterschiedlicher Größe werden für unterschiedliche Drahtschaftdurchmesser benötigt. Somit muss, um den Durchmesser der geschliffenen Schafte zu verändern, zuerst das geeignete, mit Nuten versehene Rad eingerichtet werden, bevor das Schleifen der Nadelrohlinge mit unterschiedlichem Schaftdurchmesser stattfinden kann. Dies benötigt das Herunterfahren der Produktion und das Versehen der Vorrichtung mit dem geeigneten genuteten Rad, wann immer Rohmaterial mit einem nicht für das derzeitige Rad geeigneten Durchmesser zu schleifen ist.
Zusätzlich benötigen diese Vorrichtungen zum wirkungsvollen Betrieb, dass die minimale Drahtschaftlänge länger als viele derzeit in Verwendung befindliche chirurgische Nadeln sein muss, wodurch zusätzliche Bearbeitungsschritte erforderlich sind, um die Abmessungen der Nadeln zu bearbeiten. Somit müsste, um eine fertig bearbeitete Nadel zu bilden, mit z. B. einer Länge von 22 oder 23 mm (0,875 Inches), Rohmaterial mit zumindest 44,45 mm (1-3/4 Inches) zuerst geschliffen und dann auf die gewünschte Länge abzukappen sein. Dadurch, dass das Schleifen zuerst ausgeführt wird und dann der Nadelschaft auf die gewünschte Länge abgekappt werden muss, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass die Nadelspitze während des Umgangs und des Abkappens beschädigt werden wird. Darüber hinaus benötigt das Abkappen des Endes des Nadelrohlings eine zusätzliche Verarbeitung und Schritte der Qualitätskontrolle. Insbesondere müssen jegliche Grate oder andere vom Abkappen erzeugte Unregelmäßigkeiten entfernt werden und Proben betrachtet werden, um die Qualität der Bearbeitung sicherzustellen.
Vorrichtungen zum Schleifen von Nadelspitzen verwenden bekannterweise Zufuhrtrichter für die Werkstücke und Entladetrichter für die Werkstücke. Zufuhrtrichter für die Werkstücke stellen eine Lagereinrichtung bereit, um die Werkstücke zu lagern und eine Ausgabeeinrichtung, um die Werkstücke einem Zufuhrpunkt auf der Spitzenschleifmaschine auszugeben. Die Entladetrichter für die Werkstücke besitzen in ähnlicher Weise Einlasseinrichtungen zur Aufnahme der Werkstücke von einem Entladepunkt der Spitzenschleifmaschine und eine Lagerungseinrichtung zum Lagern der Werkstücke. Ein Problem, das sowohl mit den Zufuhrtrichtern für Werkstücke und den Entladetrichtern für Werkstücke auftritt, ist das Verklemmen der Werkstücke an den entsprechenden Zufuhr- und Entladepunkten. Das Verklemmen tritt typischerweise auf, wenn zwei oder mehrere Werkstücke gegeneinander an den Zufuhr- oder Entladepunkten verkeilt werden. In Antwort auf das Auftreten eines Verklemmens wurden Bewegungseinrichtungen eingesetzt, um die Werkstücke zu vibrieren, um das Verkeilen von Werkstücken zu verhindern, wie auch zu korrigieren. Obwohl die Verwendung von Bewegungseinrichtungen einen verbesserten Werkstückfluss zu und von der Spitzenschleifmaschine ermöglicht, verbleibt die Geometrie der Trichter derart, dass sich eine Mehrzahl von Werkstücken am Zufuhrpunkt und am Entladepunkt verklemmen kann, was zu einem Abschalten der Produktion führt, um die Verkeilung zu lokalisieren und die Blockade zu entfernen.
In bezug auf den Gesichtspunkt der Lagerung der Zufuhrentladetrichter für Werkstücke, sind bekannte Trichter an der Spitzenschleifmaschine in einer Weise montiert, die nicht ein zweckmäßiges Austauschen von Trichtern erleichtern. Typischerweise sind Zufuhrtrichter für Werkstücke mit einer gegebenen Menge oder Charge von zu verarbeitenden Werkstücken versehen oder gefüllt. Wenn der Zufuhrtrichter für Werkstücke leer ist, steht die Produktion still, bis ein Nachfüllvorgang auftritt. In ähnlicher Weise muß, wenn der Entladetrichter für die Werkstücke voll ist, die Produktion angehalten werden, bis der Trichter entladen werden kann. Das Beladen und Entladen des Zufuhr- und Entladetrichters für die Werkstücke ist zeitaufwendig und somit ein beträchtlicher Kostenfaktor. Es besteht ein Bedürfnis, Werkstückbehälter vorzusehen, welche die zum Beladen und Entladen der Werkstücke von den Behältern benötigte Zeit minimieren.
Eine Stillstandzeit bekannter Spitzenschleifmaschinen tritt auch auf, wenn ein Wechsel der Größe der Werkstücke gewünscht ist. Die Zufuhreinrichtung der Spitzenschleifmaschine ist, wie die Werkstücktrichter, in einer dauerhaften Weise an der Spitzenschleifmaschine befestigt. Die Zufuhreinrichtung, die nicht wirkungsvoll angebracht ist, um einen schnellen Austausch derselben zu erleichtern, muss eingestellt werden, damit sie ordnungsgemäß mit jeder Größe von Werkstück, welche durch diese hindurchtritt, in Wechselwirkung tritt.
Einstelleinrichtungen sind typischerweise vorgesehen, benötigen aber wiederum, dass die Produktion über einen beträchtlichen Zeitraum stillsteht, während das Einstellen stattfindet. Daher besteht ein Bedürfnis danach, eine Zufuhreinrichtung bereitzustellen, welche die Zeit minimiert, die benötigt wird, um ein Werkstück mit unterschiedlicher Größe einzustellen.
Obwohl, wie oben erwähnt wurde, Einstelleinrichtungen typischerweise an bekannten Spitzenschleifmaschinen vorgesehen sind, sorgen die Einstelleinrichtungen nicht im allgemeinen für eine Einstellmöglichkeit mehrerer Achsen zum Verändern det Abstandsbeziehung des Schleifrades und Transportrades. Als eine Folge kompensieren Einstelleinrichtungen nicht in angemessener Weise die Abnutzung des Schleifrades und daher besteht ein Bedürfnis, eine verbesserte Einstelleinrichtung bereitzustellen, die für eine maximale Kompensation der Abnutzung des Schleifrades sorgt, indem die Möglichkeit der Einstellung an verschiedenen Achsen gegeben ist. Zweitens werden, wobei bekannte Schleifräder eine Abnutzung erfahren, die nicht durch die Einstelleinrichtung kompensiert werden kann, die Räder erneut beschichtet, um die optimale Schleifoberflächengestalt beizubehalten. Verfahren zum erneuten Beschichten sind jedoch gefährlich und zeitaufwendig. Das erneute Beschichten wird benötigt, weil sich das Rad nicht gleichmäßig entlang der Radoberfläche abnutzt und daher die Bereiche mit größerer Abnutzung erneut beschichtet werden müssen, um die optimale Oberflächengestalt wieder zu erlangen. Wenn die Gestaltung der Räder so wäre, dass sich die Räder gleichmäßig entlang ihrer Oberfläche abnutzen würden und dabei eine optimale Oberflächengestalt beibehalten würden, während sie nur eine Verringerung des Durchmessers erfahren würden, wäre die Einstelleinrichtung dazu geeignet, die Abnutzung des Rades zu kompensieren, indem einfach die gewünschte Abstandsbeziehung zwischen dem Schleifrad und dem Transportrad wieder hergestellt wird. Daher besteht ein Bedürfnis nach einem Schleifrad, das eine feststehende, optimale Form besitzt, die gestaltet ist, damit sie sich gleichmäßig abnutzt und das erneute Beschichten des Rades minimiert und eine Kompensation der Abnutzung mittels der Einstelleinrichtung erleichtert.
Schließlich besitzen in diesen bekannten Einrichtungen verwendete Schleifräder typischerweise eine erste Kante und eine zweite Kante mit entsprechenden Durchmessern der ersten Kante und zweiten Kante mit einem im wesentlichen gleichen Wert. Ein Zwischenbereich des Schleifrades, das zwischen der ersten Kante und der zweiten Kante angeordnet ist, besitzt im allgemeinen einen geringeren Durchmesser als jener der ersten Kante und zweiten Kante. Typischerweise ist an einem Punkt auf dem Zwischenbereich in gleichem Abstand der ersten Kante und zweiten Kante der Durchmesser des Schleifrades geringer als jener an irgend einem anderen Punkt zwischen den ersten und zweiten Kanten. Wenn Werkstücke dem Schleifrad mit der oben beschriebenen herkömmlichen Gestaltung zugeführt werden, wird eine Oberfläche des Werkstückes zuerst mit dem Schleifrad an der ersten Kante in Kontakt gebracht. Wenn das Werkstück in Richtung des Mittelpunktes des Schleifrades gerichtet ist, sind kleinere Oberflächen des Werkstückes dem Schleifrad ausgesetzt und formen somit eine Verjüngung auf dem Werkstück. Wenn das Werkstück den Mittelpunkt des Schleifrades erreicht, ist typischerweise eine Spitze auf dem Werkstück gebildet worden. Wenn das Werkstück weiter von dem Mittelpunkt zur zweiten Kante des Schleifrades gerichtet wird, sorgt das Schleifrad nicht für ein Schleifen auf einem unbehandelten Bereich des Werkstückes, sondern ist auf die verjüngten und spitzen Bereiche des Werkstückes gerichtet. Die zweite Hälfte dieser bekannten Schleifräder, wobei die zweite Hälfte der Bereich des Schleifrades vom Mittelpunkt zur zweiten Kante ist, sorgen für einen übermäßigen Kontakt des Schleifrades mit dem Werkstück. Daher besteht ein Bedürfnis nach einem Schleifrad, das Verjüngungen und Spitzen auf langgestrecktem Rohmaterial schleifen kann, während die Zeit und Kosten minimiert werden, die mit dem übermäßigen Kontakt des Schleifrades mit dem Werkstück verbunden sind.
Wenn es notwendig ist, Werkstücke mit unterschiedlichen Größen zu schleifen, oder ein abgenutztes Schleifrad zu ersetzen, benötigen bekannte Schleifvorrichtung im allgemeinen eine beträchtliche Menge an Zeit, um zuerst das Schleifrad zu ersetzen und dann andere Komponenten der Schleifmaschine zur Aufnahme des neuen Rades einzustellen. Daher besteht ein Bedürfnis nach einer Schleifeinrichtung mit einem Schleifrad, das mit einer minimalen Stillstandszeit und minimaler mit dem Ersetzen verbundenen Kosten ersetzt werden kann.
Wenn das Schleifverfahren unter Verwendung bekannter Schleifräder ausgeführt wird, versuchen bekannte Verfahren, dass das selbe Schleifrad das gesamte Schleifen des Nadelrohmaterials ausführt, einschließlich das kritische Bilden einer Spitze. Typischerweise ist es sehr schwierig, die gewünschte Spitzengeometrie mit dem selben Schleifrad zu erreichen, das abrasive Eigenschaften besitzt, die in der Lage sind, große Mengen des Nadelrohmaterials zu entfernen. Daher wird, wenn ein Schleifrad verwendet wird, um das "Schruppen" und "Polieren" auszuführen, eine gewünschte Spitzengeometrie des Nadelrohlings oft nicht erzielt. Ein Beispiel einer bekannten Schleifmaschine ist in der US 1,486,435 offenbart, die einen Rahmen besitzt, eine gekrümmte Transportoberfläche für eine Abfolge von langgestreckten Werkstücken, ein Rad zum Zuführen der Werkstücke zur Transportoberfläche, einen Sattel zum Halten der Werkstücke in Kontakt mit dem Zufuhrrad und ein Schleifrad, um in Eingriff zu treten mit den Werkstücken, während diese vom Zufuhrrad gehalten werden, wobei das Schleifrad eine gekrümmte Schleifoberfläche zwischen Enden unterschiedlicher Durchmesser besitzt. Daher besteht ein Bedürfnis nach einem Verfahren zum Schleifen von Zuspitzungen und Spitzen von Nadelrohlingen, das eine gewünschte Nadelspitzengeometrie erzielt. Die vorliegende Erfindung ist auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schleifen von chirurgischen Nadeln hoher Qualität gerichtet, während die Nachteile der bekannten Einrichtungen vermieden werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Vorrichtung ist offenbart zum Schleifen langgestreckter Nadelwerkstücke umfassend eine Rahmeneinrichtung, eine Transporteinrichtung für ein Nadelwerkstück, das der Rahmeneinrichtung zugeordnet ist, um eine Mehrzahl von langgestreckten Nadelwerkstücken an dieser entlang zu fördern. Die Transporteinrichtung für das Nadelwerkstück besitzt eine vorbestimmte gekrümmte Transportoberfläche. Eine Zufuhreinrichtung für das Nadelwerkstück ist nahe der Rahmeneinrichtung und dazu geeignet, Nadelwerkstücke zur Transporteinrichtung für Nadelwerkstücke zuzuführen. Eine Halteeinrichtung für Nadelwerkstücke ist nahe der Zufuhreinrichtung für Nadelwerkstücke angeordnet, um die Nadelwerkstücke in Kontakt mit der Transporteinrichtung für Nadelwerkstücke zu halten. Ein Schleifrad ist nahe der Transporteinrichtung für das Nadelwerkstück angeordnet, um in Eingriff zu treten mit den Nadelwerkstücken, während sie von der Halteeinrichtung für das Nadelwerkstück getragen werden, wobei das Schleifrad ein erstes Ende mit einem größeren Durchmesser und ein zweites Ende mit einem kleineren Durchmesser besitzt und der größere Durchmesser größer als der kleinere Durchmesser ist. Die Durchmesser sind durch eine gekrümmte Schleifoberfläche verbunden, deren Durchmesser fortschreitend ansteigt. Der Krümmungsradius der Schleifoberfläche des Schleifrades ist in einem ersten Drittelbereich neben dem ersten Ende von einer größeren mittleren Krümmung als die mittlere Krümmung des entsprechenden eingesetzten Bereichs der Transporteinrichtung des Nadelwerkstückes. Ein zweiter Drittelbereich des Schleifrades ist von einer größeren mittleren Krümmung als die mittlere Krümmung des entsprechenden gegenüberliegenden Bereichs der Transporteinrichtung des Nadelwerkstückes, wobei die mittlere Krümmungsdifferenz geringer als die Differenz zwischen der mittleren Krümmung des ersten Drittelbereichs des Schleifrades und des ersten entsprechenden gegenüberliegenden Drittelbereichs der Transporteinrichtung für das Nadelwerkstück ist. Ein dritter Drittelbereich neben dem zweiten Ende ist von einer geringeren mittleren Krümmung als der entsprechende gegenüberliegende Bereich der Transporteinrichtung des Nadelwerkstücks, so dass ein Oberflächenbereich eines Werkstückes, der fortschreitend mit der Schleifoberfläche zwischen den ersten und zweiten Enden in Kontakt tritt, sich relativ zur Position des Werkstückes in Bezug auf die Schleifoberfläche verändert. In einer Ausführungsform ist die Änderung so, dass die mittlere Krümmungsdifferenz zwischen dem dritten und zweiten Drittelbereich weniger als die mittlere Krümmungsdifferenz zwischen dem zweiten und ersten Drittelbereich ist. Vorzugsweise besitzt die Transporteinrichtung für das Nadelwerkstück eine im allgemeinen konvexe äußere Bearbeitungsoberfläche und das Schleifrad besitzt eine im allgemeinen konkave äußere Bearbeitungsoberfläche, die gegenüberliegend den Oberflächen der Transporteinrichtung angeordnet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Zufuhrlagerungseinrichtung neben der Transporteinrichtung für das Nadelwerkstück und der Halteeinrichtung für das Nadelwerkstück angeordnet, um die Werkstücke zu lagern und die Werkstücke einem Zufuhrpunkt zuzuliefern, der zwischen der Transporteinrichtung für das Nadelwerkstück und der Halteeinrichtung für das Nadelwerkstück angeordnet ist. Die Werkstücke werden einzeln zwischen die Transporteinrichtung für das Werkstück und die Halteeinrichtung für das Werkstück positioniert.
In einer anderen Ausführungsform ist eine Aufnahmeeinrichtung für das Nadelwerkstück neben dem Schleifrad angeordnet zur Aufnahme von Werkstücken von einem Entladepunkt, der zwischen der Schleifeinrichtung und der Aufnahmeeinrichtung für das Werkstück angeordnet ist, so dass die Werkstücke einzeln darin aufgenommen werden. Zusätzlich ist eine Lagerungseinrichtung für entnommene Nadelwerkstücke neben der Aufnahmeeinrichtung für das Nadelwerkstück zur Aufnahme der Werkstücke von diesem angeordnet.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Zufuhrlagerungseinrichtung abnehmbar und nahe der Zufuhreinrichtung für das Nadelwerkstück zum Lagern der Werkstücke und zum Zuführen der Werkstücke zur Zufuhreinrichtung für die Nadelwerkstücke angeordnet. Die Aufnahmeeinrichtung für die Nadelwerkstücke ist nahe dem Schleifrad angeordnet zur Aufnahme der Werkstücke von einem Entnahmepunkt, der zwischen der Schleifeinrichtung und der Aufnahmeeinrichtung für das Werkstück angeordnet ist, so dass Werkstücke einzeln darin aufgenommen werden. Weiterhin ist die Lagerungseinrichtung für entnommene Werkstücke nahe der Entnahmeeinrichtung angeordnet zur Aufnahme von Werkstücken von der Entnahmeeinrichtung.
In einer wieder anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst die abnehmbare Zufuhrlagerungseinrichtung ein Magazin mit einer Einlasseinrichtung zur Aufnahme der Werkstücke, einer Lagerungseinrichtung zum Lagern der Werkstücke und einer Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben der Werkstücke zu der Zufuhreinrichtung für die Nadelwerkstücke in einer kaskadenartigen Weise. Zusätzlich umfasst die Lagerungseinrichtung für ausgegebene Werkstücke ein Magazin mit einer Einlasseinrichtung zur individuellen Aufnahme der Werkstücke von der Werkstückaufnahmedeinrichtung und Lagerungseinrichtung zur Aufnahme der Werkstücke in einer kaskadenartigen Weise, wobei die Werkstücke gelagert werden. Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zum Einstellen der Position der Schleifeinrichtung relativ zur Halteeinrichtung des Nadelwerkstückes und der Transporteinrichtung.
Die Zufuhreinrichtung für das Nadelwerkstück umfasst vorzugsweise Einstelleinrichtungen mit zumindest einem Einstell-Mikrometer, der betriebsmäßig mit der Zufuhreinrichtung für das Nadelwerkstück verbunden ist. Zusätzlich umfasst die Zufuhreinrichtung für das Nadelwerkstück eine Zufuhrvertiefung, wobei die Zufuhreinrichtung für das Werkstück weiterhin eine Einstelleinrichtung auf der linken Seite und eine Einstelleinrichtung auf der rechten Seite umfasst. Die Zufuhrvertiefung besitzt einen Einlass zur Aufnahme der Werkstücke von der Zufuhrlagerungseinrichtung und einen Rinnenbereich, der zwischen dem Einlass- und Auslasspunkt angeordnet und gestaltet ist, um es den Werkstücken vom Einlass zu gestatten, durch diesen zum Zufuhrpunkt hindurchzutreten. Die Einstelleinrichtung auf der linken Seite und die Einstelleinrichtung auf der rechten Seite sind gestaltet, um die Größe und Position des Zufuhrpunktes zu verändern.
Die Aufnahmeeinrichtung für die entnommenen Nadeln ist nahe dem Schleifrad vorgesehen und zur Aufnahme von geschliffenen Nadelwerkstücken geeignet, wobei die Aufnahmeeinrichtung für die entnommenen Nadeln eine Entnahmevertiefung besitzt, welche einen Einlass zur Aufnahme der Werkstücke vom Entladepunkt besitzt, einen Auslass, und einen Rinnenbereich, der zwischen dem Einlass und dem Auslass angeordnet ist und gestaltet ist, um es den Werkstücken vom Einlass zu gestatten, durch diesen hindurchzutreten und über den Auslass zur Entnahme-Lagerungseinrichtung auszutreten.
Das Schleifrad besteht vorzugsweise aus einem Material, das aus der Gruppe bestehend aus Stahl oder Aluminium ausgewählt ist, und zumindest einen Bereich der Schleifoberfläche des Schleifrades ist aus einem abrasiven Schleifmaterial gebildet. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das Material aus der Gruppe bestehend aus kubischem Bornitrit, Diamant, Siliziumkarbit und Aluminiumoxid ausgebildet. Vorzugsweise ist das abrasive Schleifmaterial elektrobeschichtet. Wenn ein Polieren der Nadelwerkstücke gewünscht ist, wird ein Schleifrad mit weniger Schleifmaterial aber derselben Form verwendet. Vorzugsweise besteht beim Polieren das Schleifrad aus hartgebundenem oder gummigebundenem Material.
Ein Verfahren ist offenbart zum Schleifen und Polieren von Nadelwerkstücken, um eine zugespitzte Arbeitsspitze einer Nadel zu bilden, umfassend die Schritte des Aufnehmens von zumindest einem Nadelwerkstück mit einem Anfangsdurchmesser, dem Vorschleifen des zumindest einen Nadelwerkstückes, um einen Endbereich zu einem stumpfen Ende vorzuschleifen, so dass der resultierende Durchmesser des stumpfen Endes zwischen 20 und 40% des Anfangsdurchmessers des Nadelwerkstückes ist, und des Polierens des verjüngten Bereichs des zumindest einen Nadelwerkstückes, um eine Spitze zu bilden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind im folgenden mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
[Fide-type] Magazin gemäß einer Ausführungsform der Schleifvorrichtung der vorliegenden Erfindung
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 2, welche die Rinne des Magazins vom Kaskadentyp darstellt;
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 2, welche die Verriegelungsstifte des Magazins vom Kaskadentyp darstellt;
Fig. 5 ist eine teilweise Ansicht der Schleifvorrichtung der vorliegenden Erfindung, welche die rechte Seitenplatte und die Zufuhr- und Entnahmevertiefungen darstellt;
Fig. 6 ist eine teilweise Rückansicht der Schleifeinrichtung der vorliegenden Erfindung, welche den Transportradmotor darstellt;
Fig. 7 ist eine teilweise Ansicht von oben des Verschlussarms der Schleifvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 ist eine Teilansicht, die den Verschlussarm der Schleifvorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 9 ist eine Ansicht ähnlich zu Fig. 8, welche den Verschlussarm der Zufuhrvertiefung in einer geschlossenen Position darstellt;
Fig. 10 ist eine teilweise Seitenansicht eines [w], das durch ein Schleifrad gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geschliffen wird;
Fig. 11 ist eine teilweise Vorderansicht des Entnahmepunkts der Schleifvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 ist eine Vorderansicht eines Schleifrades einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12a ist eine Vorderansicht eines bekannten Schleifrades;
Fig. 13 ist eine Vorderansicht des Schleifrades einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 ist eine Vorderansicht des Schleifrades einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15 ist eine Vorderansicht eines Schleifrades der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15a ist eine Vorderansicht eines Schleifrades und Nadelrohlings einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15b ist eine Vorderansicht, die das Schleifrad in Fig. 15a darstellt;
Fig. 15c ist eine Schnittansicht des Schleifrades in Fig. 15b mit dem Nadelrohling entlang der Linie 15c-15c;
Fig. 15d ist eine Schnittansicht des Schleifrades in Fig. 15b mit einem Nadelrohling in Position entlang der Linien 15d-15d;
Fig. 15e ist eine Schnittansicht des Schleifrades in Fig. 15b mit dem Nadelrohling in Position entlang der Linie 15e-15e;
Fig. 16 ist eine Vorderansicht eines Magazins vom Kaskadentyp gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 17 ist eine teilweise Seitenaufbruchsansicht des Magazins vom Kaskadentyp gemäß Fig. 16;
Fig. 18 ist eine Rückansicht des Magazins vom Kaskadentyp gemäß Fig. 16;
Fig. 19 ist eine stark vergrößerte Vorderansicht eines Endschieberaufbaus zum Halten der Nadel gemäß der vorliegenden Erfindung zum Halten und Leiten eines Mikronadelvorrates zum Zufuhrpunkt des Schleifrades der Vorrichtung;
Fig. 20 ist eine vergrößerte Vorderansicht des Abstreifaufbaus der vorliegenden Erfindung zum selektiven Durchtritt und Blockieren von Mikronadelrohmaterial zum Zufuhrpunkt; und
Fig. 21 ist eine Teilansicht des Schieberaufbaus in Fig. 19.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Referenzziffern ähnliche oder identische Elemente in den verschiedenen Ansichten. Zusätzlich wird dem Durchschnittsfachmann deutlich sein, dass, obwohl die folgende Beschreibung auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schleifen von Spitzen auf chirurgischen Nadeln gerichtet ist, die vorliegende Erfindung verwendet werden kann, um andere Gegenstände ebenso zu schleifen. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung verwendet werden, um Spitzen auf verschiedenen Typen von langgestreckten Rohmaterialwerkstücken zu schleifen.
In der folgenden Beschreibung wird der gekrümmte Charakter solcher Oberflächen, wie die Oberfläche eines Schleifrades oder Transportrades das Nadelwerkstück über seine Krümmung oder mittlere Krümmung definiert. In anderen Worten nimmt, wenn die Krümmung einer Oberfläche zunimmt, der entsprechende Radius jener Oberfläche ab. Des weiteren wird, weil die gekrümmte Oberfläche des Schleifrades und des hierin betrachteten Transportrades im allgemeinen relativ komplexe Aufbauten verschiedener kontinuierlicher Krümmungen unterschiedlicher Radien umfassen, die Krümmung solcher Oberflächen hierin als die "mittlere Krümmung", d. h. ein mathematisches Mittel der verschiedenen Radien kontinuierlicher gekrümmter Bereiche, die einander angrenzen, um eine größere gekrümmte Oberfläche darzustellen, bezeichnet.
Bezugnehmend anfänglich auf Fig. 1 ist eine Vorrichtung 10 zum Schleifen von Spitzen auf Nadelrohmaterial dargestellt. Der hierin betrachtete Nadelvorrat umfasst jeglichen bekannten Nadelvorrat und deren Größen einschließlich Mikronadelmaterial. Die Vorrichtung umfasst im allgemeinen einen Rahmen 12, ein Schleifrad 14, das auf einem Dorn 16 montiert ist und durch einen Antriebsmotor 18 angetrieben wird; und ein Transportrad 20, das durch einen Motor 22 über den Antriebsriemen 24 (Fig. 6) angetrieben wird. Wenn nicht anders festgestellt, sind die Komponenten der Vorrichtung 10 im allgemeinen aus Aluminium, Werkzeugstahl oder Gummi von optimalem Durometer und Dicke hergestellt und das Schleifrad 14 ist vorzugsweise von einem elektrobeschichteten Typ mit einem Kern, der aus Aluminium oder einem anderen geeigneten Material hergestellt ist, das mit einem abrasiven Material wie Borazon beschichtet ist. Alternativ können andere bekannte abrasive Materialien und Bindeverfahren für diese ebenfalls für Borazon ersetzt werden, z. B. Diamant, Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;) oder Siliziumcarbid (SiC).
Bezugnehmend auf Fig. 10 bis 11 ist ein Sattel 26 geformt, um an die Krümmung des Transportrades 20 angepasst zu sein, und so bereitgestellt, dass Nadelmaterial 28 in Kontakt mit dem Transportrad 20 gehalten wird, wenn dieses quer über die Schleifoberfläche 30 des Schleifrades 14 verfährt. Gummilagen 32 und 34 sind zwischen dem Sattel 26 und dem Transportrad 20 jeweils vorgesehen, um Reiboberflächen 36 und 38 vorzusehen, die für eine Traktion für das Nadelmaterial 28, das zwischen den zwei Reiboberflächen verfährt, sorgen.
Bezugnehmend wieder auf Fig. 1 ist ein Lager für vorgeschliffenes Nadelwerkstückmaterial durch den Zufuhrbehälter 40 vorgesehen und das Lager für geschliffene Werkstücke ist durch einen Entnahmebehälter 43 vorgesehen. Die Behälter 14 und 42 sind jeweils vorgesehen, um Nadelwerkstücke zum Zufuhrpunkt 44 über die Zufuhrvertiefung 46 abzugeben und von der Entnahmevertiefung 48 über den Entnahmepunkt 50, der zwischen dem Sattel 26 und Transportrad 20 angeordnet ist, aufzunehmen, bevor und nachdem das Schleifen stattfindet. Das Schleifen von Nadelmaterial wird bewirkt, wenn Nadelmaterial 28 durch ein Transportrad 20 in Kontakt mit dem Schleifrad 14 gebracht wird, wie in der US 5,388,374 beschrieben ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform, die in Fig. 2 bis 4 beschrieben ist, sind die Zufuhr- und Entnahmebehälter 40 und 42 in der Form von abnehmbaren und austauschbaren Magazinen vom Kaskadentyp, die im Folgenden als "Zufuhrmagazin 40" und "Entnahmemagazin 42" jeweils bezeichnet sind. Magazine vom Kaskadentyp gestatten den Durchtritt von Werkstücken nach unten in einer im allgemeinen serpentinenförmigen Rinne in einer etwas kaskadenartigen Weise.
Bezugnehmend wieder auf Fig. 2 bis 4 umfasst das Zufuhrmagazin 40 einen linken Halbabschnitt 52 und einen rechten Halbabschnitt 54, welche die Rinne 56 dazwischen begrenzen. Der linke Halbabschnitt 52 und rechte Halbabschnitt 54 sind an der vorderseitigen Platte 58 und hinterseitigen Platte 60 befestigt. Der Anschlagknopf 62 ist an Anschlagstiften 64 zur selektiven Bewegung der Anschlagstifte 64 in und aus der Rinne 56 zum Zwecke des Blockierens und Freimachens des Durchflusses von Nadelmaterial-Werkstücken in und aus der Rinne 56 verbunden.
Bezugnehmend wieder auf Fig. 2 bis 4 umfasst das Zufuhrmagazin 40 einen Einlass 66 zur Aufnahme der Nadelmaterial-Werkstücke 28, und einen Auslass 68, wobei die Rinne 56 dazwischen angeordnet ist und gestaltet ist, um es den Werkstücken zu gestatten, individuell vom Einlass 66 durch diese hindurch zum Auslass 68 hindurchzutreten. Die Rinne 56 ist am besten in dieser bevorzugten Ausführungsform gezeigt, und bildet eine im allgemeinen sinusförmige oder serpentinenartige Form mit einer Mehrzahl von abwechselnd umgekehrten Kurven, um einen gleichmäßigen Durchtritt der Nadelmaterial-Werkstücke ohne eine Wechselwirkung oder ein Verklemmen miteinander zu unterstützen. Es sollte dem Fachmann sofort deutlich sein, dass die Rinne 56 in vielen alternativen Formen und Gestaltungen bereitgestellt sein könnte.
Eine Werkstück-Bewegungseinrichtung 70 ist vorzugsweise auf der Vorrichtung 10 bereitgestellt, um Vibrationen innerhalb der Zufuhrvertiefung 46 zu erzeugen. Zum Beispiel ist in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in Fig. 1 gezeigt ist, ein Vibrator 70 am Rahmen 12 nahe der Zufuhrvertiefung 46 angebracht, um direkt Vibrationen innerhalb der Zufuhrvertiefung 46 einzuführen. Andere Einrichtungen können verwendet werden, z. B. pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch betätigte Einrichtungen können auf der Vorrichtung 10 montiert sein, um das Nadelmaterial 28 so zu vibrieren, dass das Nadelmaterial daran gehindert wird, sich am Zufuhrpunkt 44 zu verkeilen. Beim Schleifen von Mikronadelmaterial, das heißt Nadelmaterial in der Größenordnung von etwa 0,4 mm oder weniger bezüglich des Durchmessers, auf der Vorrichtung 10 ist die Größe des Nadelmaterials ausreichend klein, um besondere Schwierigkeiten beim Handling darzustellen. Demgemäß ist ein Schieberaufbau für Mikronadeln umfassend eine Schiebereinrichtung vorzugsweise bereitgestellt, um die Schwerkraft zu unterstützen, und um selektiv die Mikronadeln am Zufuhrpunkt 44, der in Fig. 1 gezeigt ist, anzuordnen.
Ein Schieberaufbau für eine Mikronadel gemäß der Erfindung ist in Fig. 19 bis 21 gezeigt. Der Schieberaufbau 120 ist auf der Vorrichtung 10 in Fig. 1 bereitgestellt, um Mikronadeln 28, 28 m zum Zufuhrpunkt 44 zu speisen. Der Schieberaufbau 25 ist am Rahmen 12 nahe der Zufuhrvertiefung 46 angebracht und umfasst Luftzylinder 122, die gestaltet und angeordnet sind, um Druckluft von einer Quelle (nicht dargestellt) über Luftschläuche 124 zu empfangen. Der Luftzylinder 122 ist am Verbindungselement 126 angebracht, wobei das Verbindungselement 126 gestaltet ist, um in horizontaler Richtung in Richtung auf und weg von dem Luftzylinder 122 hin- und herbewegt zu werden. Der Schieberarm 128 ist am Verbindungselement 126 angebracht, um in horizontaler Richtung auf und weg von dem Zufuhrpunkt 44 bewegt zu werden. Eine Vakuumquelle 130 ist innerhalb einer Belüftungsplatte 132 angeordnet, um die Schwerkraft dahingehend zu unterstützen, das Mikronadelmaterial 28 m aus der Rinne 56 der Zufuhrrinne 46 zu ziehen. Die Belüftungsplatte 133 begrenzt eine Mehrzahl von Belüftungsfächern, um einen Luftstrom von der Rinne 56 durch diese hindurch zur Vakuumquelle 130 zu gestalten. Bezugnehmend auf Fig. 20 ist ein Abstreifaufbau 134 auf dem Rahmen 12 nahe der Zufuhrvertiefung 46 zum Zwecke des Abtastens des Zuganges von Mikronadelmaterial 28 m zum Zufuhrpunkt 44 angeordnet. Der Abstreifaufbau 134 umfasst ein Blockelement 136, das an einer Feder 138 angebracht ist, wobei die Feder 138 das Blockelement 136 in Richtung der Belüftungsplatte 130 vorspannt und dabei den Zugang zum Zufuhrpunkt 44 mit einer Türe versieht.
Bezugnehmend wieder auf Fig. 19 bis 21 wird beim Betrieb Mikronadelvorrat 28m aus der Rinne 56 der Zufuhrvertiefung 46 durch eine Kombination von Schwerkraft, Bewegungskräften von der Bewegungseinrichtung 70 und einer von der Vakuumquelle 130 bereitgestellten Saugwirkung gezogen. Wenn der Mikronadelvorrat 28m aus der Rinne 56 gezogen wird, ist er auf einer oberen Oberfläche der belüfteten Platte 132 angeordnet. Der Schieberarm 128 wird in horizontalter Richtung in Richtung des Zufuhrpunktes 44 und in Kontakt mit dem Mikronadelvorrat 28m bewegt. Der Schieberarm 128 setzt seine Bewegung in Richtung des Zufuhrpunktes 44 fort und schiebt das Mikronadelmaterial 28m auch an diesem entlang. Der Mikronadelvorrat 28 wird dann d es Abstreifaufbaus 134 gerichtet. Der Kontakt zwischen dem Mikronadelvorrat 28m und Blockelement 136 verursacht, dass sich das Blockelement 136 in vertikaler Richtung in Richtung der Feder 138 bewegt und die Feder 138 in einem ausreichenden Maß zusammendrückt und es somit dem Mikronadelvorrat 28m mit dem Schieberarm 128 dahinter gestattet, am Blockelement 136 vorbeizutreten. Der Schieberarm 128 wird weiterhin durch den Schieberaufbau 120 zum Zufuhrpunkt 44 gerichtet, wobei das Mikronadelmaterial 28m mit dem Transportrad 20 in Kontakt tritt. Der Schieberarm 128 wird dann wieder vom Zufuhrpunkt 44 weg gerichtet, am Blockelement 136 vorbei in eine Position auf der distalen Seite der Rinnen 56.
Bezugnehmend wieder auf Fig. 1 ist die linke Seitenplatte 72 am Rahmen 12 befestigt. Einstelleinrichtungen, z. B. Einstellmikrometer 74 und 76, sind zum Einstellen der linken Seitenplatte in horizontaler Richtung und vertikaler Richtung jeweils vorgesehen. Ein Abstandshalter 78 ist an der linken Seitenplatte 72 wie gezeigt angebracht und ist durch Einstellmikrometer 74 und 76 positioniert, um den Zugang zum Zufuhrpunkt 44 für Nadelmaterial-Werkstücke unterschiedlicher Seiten zu regeln. In ähnlicher Weise ist die rechte Seitenplatte 80 am Rahmen 12, wie in Fig. 5 gezeigt, angebracht. Wiederum ist eine Einstelleinrichtung in der Form eines Einstellmikrometers 82 bereitgestellt, um die horizontale Position der rechten Seitenplatte 80 einzustellen. Die rechte Seitenplatte 80 besitzt eine Oberfläche 84, die entgegengesetzt dem Abstandshalter 70 und auf diesen zu gerichtet angeordnet ist. Durch das Verändern der Position der rechten Seitenplatte 76 und somit der Oberfläche 80 kann der Zugang zum Zufuhrpunkt 38 für Werkstücke unterschiedlicher Größen eingestellt werden.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, umfasst der Rahmenbereich 86 eine Entnahmevertiefung 48, Zufuhrvertiefung 40, einen Einstellmikrometer 82 und eine darauf angebrachte rechte Seitenplatte 80. Der Rahmenbereich 86 ist am Rahmen 12 durch Schrauben (nicht dargestellt) in Öffnungen 88 montiert, um das Abnehmen des Rahmenbereichs 86 vom Rahmen 12 zu erleichtern. Demgemäß kann der Rahmenbereich 86 schnell vom Rahmen 12 abgenommen werden, um das Austauschen und Anbringen eines anderen vorher Off-line eingestellten Rahmenbereiches zur Aufnahme von Werkstücken unterschiedlicher Größen zu gestatten.
Bezugnehmend wieder auf Fig. 1 ist die Schleifrad- Einstelleinrichtung, z. B. der Dorn 16, zum Einstellen der Position der Drehachse des Schleifrades 14 relativ zum Transportrad 20 vorgesehen. Der Dorn 16 und somit das Schleifrad 14 können in Längsrichtung bewegt werden (d. h. in der Richtung der Drehachse), um die Beziehung zwischen dem Schleifrad und dem Transportrad zu verändern und somit zahlreiche Schleifmöglichkeiten vorzusehen.
Fig. 16 bis 18 zeigen verschiedene alternative Ausführungsformen der Zufuhr- und Entnahmemagazine 40 und 42, in denen ein Fluideinlass 90 zum Eintritt eines fluiden Mediums, wie Flüssigkeit oder Gas, vorgesehen ist, um das Nadelmaterial 28 zu reinigen oder in einer anderen Weise zu behandeln. Der Fluideinlass 90 steht mit dem linken Halbabschnitt 52 in Verbindung, um das Einführen von Fluid in einen Raum (nicht dargestellt) im Magazin zwischen der vorderen Platte 58 und der Rinne 66 zu gestatten. Wo ein Reinigen gewünscht ist, wird Nadelmaterial 28 innerhalb des entsprechenden Kaskadenmagazins 40, 42 angeordnet, wobei die Nadelspitzen in Richtung der vorderen Platte 58 gerichtet sind und gewaschen werden, wenn sie durch das Magazin hindurchtreten. Ein oberes Dichtelement 92 und ein unteres Dichtelement 94 sorgen für eine Dichteinrichtung zum selektiven Halten und Abführen von Fluid in und aus dem entsprechenden Kaskadenmagazin 40, 42. Es ist ebenfalls daran gedacht, dass die Kaskadenmagazine 40, 42 mit einem Lufteinlass versehen sein könnten, um selektiv Druckluft über die darin enthaltenen Nadelmaterial-Werkstücke zu führen.
Bezugnehmend auf die bevorzugten Ausführungsformen des Schleifrades, die in Fig. 12 bis 15 gezeigt sind, ist die Geometrie des Schleifrades dahingehend einzigartig, dass es im allgemeinen eine kegelstumpfförmige Form mit einer konkaven äußeren Schleifoberfläche besitzt. Das Schleifrad 14 weist ein erstes Ende 98 zur Anbringung an einen Dorn 16 und ein zweites Ende 98 wie gezeigt auf. Der Durchmesser des Schleifrades 14 ist am zweiten Ende 98 am kleinsten und nimmt fortschreitend in Richtung des ersten Endes 96 zu, weil die Krümmung der Schleifradoberfläche zunimmt. Diese im allgemeinen kegelstumpfförmige Form ist am besten in Fig. 15 gezeigt, in der die Schleifoberfläche 100 des Schleifrades 14 mit nicht gleichen Durchmessern D&sub1; und D&sub2; an entsprechend unterschiedlichen Orten gezeigt ist.
Wie dargestellt ist, unterscheiden sich die entsprechenden Durchmesser jedes Schleifrades an irgend einem gegebenen Ort von dem verbleibenden Durchmesser des Rades. Zum Beispiel ist der Durchmesser D&sub1;, der in Fig. 15 gezeigt ist, größer als der Durchmesser D&sub2;, da D&sub1; an einem Ort auf dem Schleifrad 14 gemessen ist, da weiter vom zweiten Ende 98 entfernt ist als der Abstand zwischen dem Durchmesser D&sub2; und dem ersten Ende 96. Somit sind die Schleifräder, die einen Teil der vorliegenden Erfindung bilden, im allgemeinen kegelstumpfförmig und "glocken-"förmig, wie durch einen kleineren Durchmesser an einem Ende und einen größeren Durchmesser am anderen Ende, der mit der äußeren konkaven Schleifoberfläche gekoppelt ist, definiert ist. Solch eine Gestaltung des Rades steht in beträchtlichem Unterschied zu dem in Fig. 12a gezeigten Rad 107 im Stand der Technik, das entgegengesetzt Enden 104 und 106 gleicher Durchmesser aufweist, wobei der kleinste Durchmesser in der Mitte dazwischen angeordnet ist. Wie aus Fig. 12a ersichtlich ist, ist der äußere Umriss des Rades 107 im Stand der Technik ähnlich bezüglich des Querschnitts zu einer vollständigen hyperbolischen Kurve.
Bezugnehmend nun auf Fig. 15a ist das Schleifrad 14 in etwa ein in Drittel-Abschnitte zum Zwecke der Beschreibung unterteilt. Das Schleifrad 14 besitzt einen ersten Drittelbereich 108a neben dem größeren Durchmesserende 96, einen dritten Drittelbereich 108c neben dem kleineren Durchmesserende 98, und einen zweiten Drittenbereich 108b, der zwischen dem ersten Drittelbereich 108a und dem dritten Drittelbereich 108b angeordnet ist. Der größere Durchmesser "D" ist am ersten Ende 96 wie gezeigt angeordnet und stellt den größten Durchmesser des Schleifrades 14 dar. Der kleinere Durchmesser d ist am Schleifrad 14 am zweiten Ende 98 angeordnet und stellt den kleinsten Durchmesser des Schleifrades 14 dar. Die konkave Oberflächenkurve 110 ist repräsentativ für den Umriss des Schleifrades 14 und erstreckt sich vom größeren Durchmesser "D" zum kleineren Durchmesser "d" wie gezeigt.
Bezugnehmend wieder auf Fig. 15a ist das stellvertretende Nadelmaterial 28 ebenfalls als in drei etwa Ein-Drittel- Abschnitten unterteilt gezeigt mit einem ersten Drittel- Abschnitt 28a neben der Nadelspitze 111, einem zweiten Drittel-Abschnitt 28b neben dem ersten Drittel-Abschnitt 28a und einem dritten Drittelabschnitt 28c neben dem zweiten Drittel-Abschnitt 28b. Wie graphisch in Fig. 15a gezeigt ist, sind die entsprechenden Drittelabschnitte 28a, 28b und 28c des Nadelmaterials im Wesentlichen durch die entsprechenden Drittelbereiche 108a, 108b und 108c des Schleifrades geformt und entsprechend im Allgemeinen diesem. Die Schleifrad- Oberflächenkurve 110 besitzt ihr größtes mittleres Gefälle entlang des ersten Drittelabschnitts 108a, um die maximale mittlere Verjüngung des Nadelmaterials 28 auf dem ersten Drittelabschnitt 28a zu formen. Die Oberflächenkurve 110 besitzt ein mittleres Zwischengefälle, das geringer als das mittlere Gefälle des ersten und dritten Abschnittes 108 ist entlang einem zweiten Drittel des Radabschnittes 108b. Schließlich bildet der zweite Drittelabschnitt 108b des Rades eine dazwischenliegende mittlere Verjüngung auf dem zweiten Drittelabschnitt 28b der Nadel. Die mittlere Verjüngung des zweiten Drittelabschnittes 28b der Nadel ist geringer als jene des ersten Drittelabschnittes 28a der Nadel. Schließlich ist das mittlere Gefälle der Oberflächenkurve 110 am geringsten entlang dem dritten Drittelabschnitt 108c des Rades 14, um die minimale mittlere Verjüngung auf dem dritten Drittelabschnitt 28c des Nadelmaterials 28 zu bilden. Demgemäß ist die mittlere Verjüngung des dritten Drittelabschnittes 28c der Nadel geringer als jene des zweiten Drittelabschnittes 28b der Nadel.
Bezugnehmend wieder auf Fig. 15 und 15a ist in einer bevorzugten Ausführungsform, in der das Transportrad 20 einen beispielhaften Durchmesser von 101,6 mm (4 Inches) besitzt, das Schleifrad 14 dazu verwendet, Nadelmaterial 28 zu schleifen. Um die gewünschte Verjüngung und das Schleifen der Spitze auf dem Nadelmaterial 20 zu erhalten, das durch das Transportrad 20 mit einem Durchmesser von 101,6 mm (4 Inches) gerichtet wird, wird das Schleifrad 14 einen Durchmesser von zwischen etwa 73,66 mm und etwa 78,74 mm (2,09 und 3,1 Inches) am ersten Ende 96, einen Durchmesser von zwischen etwa 20,32 mm und etwa 25,4 mm (0,80 und 1,00 Inches) am zweiten Ende 28, einen Durchmesser D&sub1; zwischen etwa 38,1 und etwa 43,18 mm (1,5 und 1,7 Inches), und einen Durchmesser von D&sub2; zwischen etwa 24,13 und etwa 29,21 mm (0,95 und 1,15 Inches) besitzen.
Bezugnehmend auf Fig. 15b bis e, in denen Nadelrohmaterial 28 schematisch an Positionen eines fortschreitend geringeren Durchmessers entlang der Oberfläche des Schleifrades 14 gezeigt ist, ist das Nadelmaterial 28 anfänglich dargestellt, wie es durch den Bereich 118A mit großem Durchmesser des Schleifrades 14 geschliffen wird, um die größte Menge an Material vom Nadelmaterial 28 zu entfernen. Bezugnehmend auf Fig. 15d, ist das Nadelmaterial 28 am Zwischendurchmesserbereich 118b des Schleifrades 14 gezeigt, das eine dazwischenliegende Menge an Material vom Nadelmaterial 28 entfernt. Schließlich zeigt Fig. 15e Nadelmaterial 28 an einem Bereich 118c mit geringem Durchmesser auf dem Schleifrad 14, das eine geringe Menge an Material vom Nadelmaterial 28 entfernt.

Betrieb

Bezugnehmend wieder auf Fig. 1 bis 4, 6 bis 11 und 16 bis 18 wird nun der Betrieb der Schleifvorrichtung 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Das kaskadenförmige Zufuhrmagazin 40, das mit Nadelmaterial 28 off-line versorgt wurde, wird am Rahmen 12 mit Hilfe der Befestigungsplatte 112 angebracht, die, nicht dargestellt, in einen Schlitz im Rahmen 12 hineinfährt. Die Befestigungsplatte 112 erleichtert die Anbringung, das Abnehmen und Ersetzen des kaskadenartigen Magazins 40. Der Anschlagknopf 62 wird dann betätigt (d. h. herausgezogen, wie durch Pfeile "B" in Fig. 3 dargestellt ist), um zugehörige Anschlagstifte 64 in eine offene Position oder Durchtrittsposition für das Nadelmaterial zu setzen. Alternativ kann der Knopf 62 und der zugehörige Stift 64 hergestellt sein, um entfernt zu werden, gedreht zu werden oder in einer anderen Weise äquivalent betätigt zu werden, um den Durchtritt des Nadelmaterials durch die Rinne 56 zu gestatten. Das Nadelmaterial 28 wird durch die Zufuhrvertiefung 46 und in Kontakt mit dem Verschlussarm 116 geführt, der in einer offenen Position in Fig. 8 und in einer geschlossenen Position in Fig. 7 und 9 gezeigt ist. Der Verschlussarm 116 wird durch den Verschlussmotor 118 in eine offene Position bewegt und gestattet es somit dem beabstandeten Nadelmaterial 28, von der Zufuhrvertiefung 46 herabzufallen, um sich am Zufuhrpunkt 44 zu sammeln.
Das Schleifrad 14 wird entgegen der Uhrzeigerrichtung durch einen Antriebsmotor 18 über den Dorn 16 gedreht. Die bevorzugte Betriebsgeschwindigkeit des Schleifrades 14 und Transportrades 20 hängen vom Durchmesser des Nadelmaterials 28, dem Durchmesser des Rades 14, den Typen von Nadelmaterial und den gewählten Materialien des Schleifrades ab. Zusätzlich werden auch die Anforderungen an das Oberflächenfinish des fertiggestellten Nadelmaterials die Radgeschwindigkeit beeinflussen.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist die Drehachse des Transportrades 20 im allgemeinen quer zur Drehachse des Schleifrades 14. Weiterhin dreht sich das Transportrad 20 in einer Uhrzeigerrichtung, wie durch den Pfeil A in Fig. 1 angezeigt ist. Zusätzlich ist die Drehgeschwindigkeit des Transportrades 20 beträchtlich geringer als die Drehgeschwindigkeit des Schleifrades 14.
Bezugnehmend wieder auf Fig. 10 bis 11 werden Nadelrohlinge 28 zwischen das Transportrad 20 und den Sattel 26 am Zufuhrpunk 44 eingespeist und reibschlüssig durch Gummilagen 38 und 36 des Transportrades 20 und Sattel 26 jeweils gehalten. Eine Kontaktkraft wird auf das Nadelrohmaterial 28 durch das Aufbringen eines Drucks nach unten, das durch das Transportrad 20 bereitgestellt wird, aufgebracht. Diese Kraft nach unten führt dazu, dass der erste und dritte Abschnitt 28a des Nadelmaterials 28 das Schleifrad 14, wie in Fig. 10 gezeigt, berührt. Bezugnehmend wieder auf Fig. 10 bis 11 führt, wenn das Nadelmaterial 28 entlang der Oberfläche des Schleifrades 14 vorgerückt wird, die Drehung des Transportrades 20 und der reibschlüssige Kontakt mit den Gummilagen 36 und 38 dazu, dass sich das Nadelmaterial in der Pfeilrichtung "D" dreht, so dass die Enden des Nadelmaterials 28 gleichmäßig der Schleifwirkung des Schleifrades 14 ausgesetzt sind.
Bezugnehmend nun auf Fig. 10 bis 15 tritt, wenn das Nadelmaterial 28 entlang der Oberfläche des Schleifrades 14 bewegt wird, ein fortschreitend zunehmender Bereich der Länge jedes Nadelrohlings in Kontakt mit dem Schleifrad 14, so dass die gewünschte Kombination von Verjüngungen auf dem Nadelmaterial-Werkstück gebildet wird, wenn die Nadel das kleinere Ende 98 des Schleifrades 14 erreicht. Ungeachtet anderer Einstellungen wird dieses fortschreitend zunehmende Aussetzen eines Längsbereichs des Nadelmaterials zur Schleifoberfläche, um vorbestimmte Kombinationen ausgewählter Verjüngungen bereitzustellen, durch die besondere Gestaltung und Geometrie des Schleifrades 14, wie oben dargelegt, erzeugt. Dieses nach und nach zunehmende Aussetzen des Nadelmaterials der Schleifoberfläche erleichtert die Bildung der einzigartigen Ausrichtung der zulaufenden Spitze, d. h. mehr Material, das vom extremen Endbereich des Rohlings entfernt wird, während proportional weniger Material von der Länge des Nadelrohlingschaftes proximal zu dem Endbereich entfernt wird. Die besondere Gestaltung des Schleifrades 14 gestattet, dass dieses abschnittsweise Schleifen auftritt, während das Schleifrad quer zum Transportrad 20, wie gezeigt, verbleibt. Angemessene Einstellungen können, wie in der obigen Beschreibung dargelegt wurde, ausgeführt werden, um die horizontalen und vertikalen Achsen des Transport- und Schleifrades einzustellen, wenn dies wünschenswert oder notwendig sein sollte, wie z. B. um diese Achsen zu neigen, um eine besondere Kombination vorbestimmter Verjüngungen vorzusehen.
Am Ende eines Durchgangs über das Schleifrad 14 treten die geschliffenen Nadelrohlinge 28 am Entnahmepunkt 42 aus und werden in die Entnahmevertiefung 44 abgelegt. Das Nadelmaterial 28 g wird dann durch die Entnahmevertiefung 48 hindurchtreten unter der Annahme, dass der Anschlagknopf 96 in einer offenen oder "geöffneten Durchtritts"-Position ist, und danach in das Entnahmemagazin 42. Wie festgestellt wurde, erleichtert die Befestigungsplatte 112 das Abnehmen des Entnahmemagazins 42 und gestattet somit ein Austauschen und Anbringen eines leeren Entnahmemagazins 42. Gewisse Spitzengestaltungen können mehr als einen Durchgang über die Schleifoberfläche benötigen oder unterschiedliche Einstellungen der relativen Ausrichtung des Transport- und/oder Schleifrades in Abhängigkeit vom Typ des zu schleifenden Materials und der gewünschten Spitze.
Vorzugsweise wird Nadelmaterial 28 durch ein Schleifrad geschliffen mit einer Oberfläche einer vorbestimmten Abrasivität, so dass eine stumpfe oder flache Oberfläche auf dem distalen Ende des geschliffenen Nadelmaterials 28g verbleibt. Der Durchmesser der stumpfen oder flachen Oberfläche ist zwischen etwa 20 bis etwa 40% des Durchmessers des vorgeschliffenen Nadelmaterials 28, aber vorzugsweise etwa ein Drittel oder etwa 33, 33%. Die Schleifmaschine wird dann mit einem Schleifrad versehen, das zum Polieren gestaltet ist und eine Oberfläche vorbestimmter Rauhigkeit und Krümmung besitzt. Geschliffenes Nadelmaterial 28g wird dann durch eine Schleifmaschine geschliffen, so dass eine Spitze auf dem distalen Ende des Nadelmaterials 28b gebildet ist.
Die Ansprüche, die folgen, bezeichnen Ausführungsformen der Erfindung zusätzlich zu jenen im Detail oben beschriebenen.

Claims

1. Schleifvorrichtung für chirurgische Nadeln umfassend:

(a) eine Rahmeneinrichtung (12);

(b) eine Transporteinrichtung (20) für Nadelwerkstücke, die der Rahmeneinrichtung zugeordnet ist, um eine Mehrzahl von langgestreckten Nadelwerkstücken (28) entlang dieser zu transportieren, wobei die Transporteinrichtung für Nadelwerkstücke eine vorbestimmte, gekrümmte Transportoberfläche (38) besitzt;

(c) eine Zufuhreinrichtung (46) für Nadelwerkstücke nahe der Rahmeneinrichtung und geeignet zum Einspeisen von Nadelwerkstücken in die Transporteinrichtung für Nadelwerkstücke;

(d) eine Halteeinrichtung (26) für Nadelwerkstücke, die nahe der Zufuhreinrichtung für Nadelwerkstücke angeordnet ist, um die Nadelwerkstücke in Kontakt mit der Transporteinrichtung für Nadelwerkstücke zu halten; und

(e) ein Schleifrad (14), das nahe der Transporteinrichtung für Nadelwerkstücke angeordnet ist, um in Eingriff zu treten mit den Nadelwerkstücken, während diese durch die Halteeinrichtung für die Nadelwerkstücke gehalten werden, wobei das Schleifrad ein erstes Ende (96) mit einem größeren Durchmesser und ein zweites Ende (98) mit einem kleineren Durchmesser besitzt und der größere Durchmesser größer als der kleinere Durchmesser ist, wobei die ersten und zweiten Enden durch eine gekrümmte Schleifoberfläche (100) verbunden sind, deren Durchmesser fortschreitend zunimmt;

und weiterhin wobei

(f) der Krümmungsradius der Schleifoberfläche (100) des Schleifrades (14) in einem ersten Drittelbereich (108a) neben dem ersten Ende (96) eine größere mittlere Krümmung besitzt als die mittlere Krümmung des entsprechenden gegenüberliegenden Bereichs der Transporteinrichtung für das Nadelwerkstück,

(g) der zweite Drittelbereich (108b) des Schleifrades (14) eine größere mittlere Krümmung besitzt als die mittlere Krümmung des entsprechenden gegenüberliegenden Bereichs der Transporteinrichtung für Nadelwerkstücke, wobei die mittlere Krümmungsdifferenz weniger als die Differenz zwischen der mittleren Krümmung des ersten Drittelbereichs (108a) des Schleifrades und dem ersten entsprechenden gegenüberliegenden Drittelbereich der Transporteinrichtung für Nadelwerkstücke ist, und

(h) einen dritten Drittelbereich (108c) neben dem zweiten Ende (98), der von einer geringeren mittleren Krümmung ist als der entsprechende gegenüberliegende Bereich der Transporteinrichtung für Nadelwerkstücke, so dass ein Oberflächenbereich eines Werkstückes, das fortschreitend die Schleifoberfläche zwischen den ersten und zweiten Enden berührt, sich relativ zur Position des Werkstückes in Bezug auf die Schleifoberfläche verändert.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, weiter umfassend: eine Zufuhrlagerungseinrichtung (40), die nahe der Zufuhreinrichtung (46) für Nadelwerkstücke angeordnet ist, um die Werkstücke zu lagern und die Werkstücke der Zufuhreinrichtung für Nadelwerkstücke zu liefern.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend: eine Aufnahmeeinrichtung (48) für Nadelwerkstücke, die nahe dem Schleifrad angeordnet ist, um Werkstücke von einem Entnahmepunkt (50) aufzunehmen, der zwischen der Schleifeinrichtung und der Aufnahmeeinrichtung für Werkstücke angeordnet ist, so dass die Werkstücke einzeln darin aufgenommen werden.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, weiter umfassend: eine Lagerungseinrichtung (42) für die entnommenen Nadelwerkstücke, die neben der Aufnahmeeinrichtung (40) für Nadelwerkstücke zur Aufnahme von Werkstücken von dieser angeordnet ist.

5. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: eine abnehmbare Lagerungseinrichtung (40) für die Zufuhreinrichtung, die nahe der Transporteinrichtung für Nadelwerkstücke der Halteeinrichtung für Nadelwerkstücke angeordnet ist, um die Werkstücke zu lagern und die Werkstücke einem Zufuhrpunkt (44) auf der Vorrichtung zuzuführen, der zwischen der Transporteinrichtung für Nadelwerkstücke und der Halteeinrichtung für Nadelwerkstücke so angeordnet ist, dass die Werkstücke einzeln zwischen der Transporteinrichtung für Nadelwerkstücke und der Halteeinrichtung für Nadelwerkstücke angeordnet sind.

6. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und umfassend ein Magazin mit einer Einlasseinrichtung (66) zur Aufnahme der Werkstücke, einer Lagerungseinrichtung (56) zum Lagern der Werkstücke und eine Auslasseinrichtung (68) zur Ausgabe der Werkstücke zu der Zufuhreinrichtung für Nadelwerkstücke in einer kaskadenartigen Weise.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Lagerungseinrichtung für entnommene Werkstücke ein Magazin umfasst, mit einer Einlasseinrichtung zur einzelnen Aufnahme der Werkstücke von der Aufnahmeeinrichtung für Werkstücke und eine Lagerungseinrichtung zur Aufnahme der Werkstücke in einer kaskadenartigen Weise, in der die Werkstücke gelagert werden.

8. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend eine Einrichtung (16), um die Position der Schleifeinrichtung relativ zur Halteeinrichtung für Nadelwerkstücke und der Transporteinrichtung einzustellen.

9. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zufuhreinrichtung für Nadelwerkstücke eine Einstelleinrichtung umfasst, mit zumindest einem Einstellmikrometer (82), der betriebsmäßig mit der Zufuhreinrichtung für Nadelwerkstücke verbunden ist.

10. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zufuhreinrichtung für Nadelwerkstücke eine Zufuhrvertiefung (46) umfasst, und die Zufuhreinrichtung weiterhin eine Einstelleinrichtung (74) auf der linken Seite und eine Einstelleinrichtung (82) auf der rechten Seite umfasst, wobei die Zufuhrvertiefung einen Einlass zur Aufnahme von Werkstücken von der Zufuhrlagerungseinrichtung besitzt, und einen Rinnenbereich, der zwischen dem Einlass und dem Zufuhrpunkt angeordnet ist und gestaltet ist, um es den Werkstücken von dem Einlass zu gestatten, durch diesen hindurch zum Zufuhrpunkt hindurchzutreten, wobei die Einstelleinrichtung auf der linken Seite und die Einstelleinrichtung auf der rechten Seite gestaltet wird, um die Größe und Position des Zufuhrpunktes zu verändern.

11. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufnahmeeinrichtung für das Nadelwerkstück eine Entnahmevertiefung (48) besitzt, die Entnahmevertiefung einen Einlass zur Aufnahme von Werkstücken von dem Entnahmepunkt, einen Auslass, und einen Rinnenbereich besitzt, der zwischen dem Einlass und dem Auslass angeordnet ist und gestaltet ist, um es den Werkstücken vom Einlass zu gestatten, durch diese hindurch zu treten und über den Auslass zu der abnehmbaren Entnahmelagerungseinrichtung auszutreten.

12. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine abnehmbare Lagerungseinrichtung für die Zufuhreinrichtung umfassend einen Behälter, wobei der Behälter einen Einlass zur Aufnahme der Werkstücke besitzt und einen Rinnenbereich, der zwischen dem Einlass und dem Zufuhrpunkt angeordnet ist und gestaltet ist, um es den Werkstücken vom Einlass zu gestatten, durch diese hindurch zu einem Zufuhrpunkt hindurchzutreten.

13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei der Rinnenbereich eine im allgemeine sinusförmige Form mit einer Mehrzahl von Krümmungsradien besitzt.