Technisches Fachgebiet
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Das Fachgebiet, auf welches sich die Erfindung bezieht, sind die chirurgischen Nadeln und
insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von spitz zulaufenden chirurgischen Nadeln.
Hinter rund der Erfindung
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Chirurgische Nadeln und Verfahren zu ihrer Herstellung sind der Fachwelt wohlbekannt.
Chirurgische Nadeln bestehen typischerweise aus einem Schaft-Element, das gekrümmt
oder gerade sein kann. Das Element hat eine distale Durchstechspitze und ein proximales
Ende zur Befestigung bzw. zur Aufnahme von Nahtmaterial. Chirurgische Nadeln werden
typischerweise eingeteilt in spitz zulaufende Nadeln, bei welchen der Durchmesser des
Schaftes bis zu einer Durchstechspitze abnimmt sowie Schneidkanten-Nadeln, welche
ausgehend von der Durchstechspitze verschiedene Schneidkanten aufweisen, um das
Durchdringen verschiedener Arten von Gewebe zu unterstützen.
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Ein Verfahren zur Anbringung abgeschrägter Spitzen an Schaft-Elementen ist in der
Veröffentlichung GB 2 043 502 beschrieben. Dieses Verfahren ist jedoch dafür vorgesehen,
immer nur jeweils eine Spitze zu bearbeiten. Es wird eine Schleifeinrichtung angewandt,
welche über ein Planetengetriebe am Schaft-Element stationiert wird.
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Das chirurgische Nahtmaterial kann an den proximalen Enden der chirurgischen Nadeln in
verschiedener Weise befestigt werden. Eine übliche Verfahrensweise besteht darin, daß im
proximalen Ende der Nadel ein Kanal geformt worden ist. Der Kanal wird typischerweise
mittels eines Werkzeuges während des Herstellungsprozesses der Nadel geformt und
besteht aus einem Hohlraum. Wenn das Ende des chirurgischen Nahtmaterials in dem
Hohlraum plaziert worden ist, wird das Ende des Kanals mittels eines Werkzeuges ein oder
mehrere Male geschlagen, und unter Druck werden die Seitenwände dicht um das
Nahtmaterial-Ende geschlossen, so daß eine Trennung des Nahtmaterials von der Nadel
verhindert wird. Das Verfahren der Befestigung des Nahtmaterial-Endes am proximalen Ende
einer Nadel ist in der Fachwelt als Rundkneten bekannt. Eine andere Verfahrensweise, nach
welcher Nahtmaterial an einer chirurgischen Nadel befestigt werden kann, besteht darin,
ein Loch in das proximale Ende der Nadel zu bohren, das gewöhnlich als Sackloch
bezeichnet wird. Dies kann unter Verwendung herkömmlicher mechanischer Bohrmaschinen
oder herkömmlicher Laser-Bohrgeräte erfolgen. Das Ende bzw. die Spitze des
Nahtmaterials wird dann in das gebohrte Loch eingeführt, und der Querschnitt des proximalen Endes
der Nadel, welcher das Sackloch umgibt, wird in herkömmlicher Weise durch
Zusammendrücken mittels verschiedener herkömmlicher Werkzeuge rundgeknetet. Es ist auch
bekannt, Nahtmaterial an chirurgischen Nadeln mittels herkömmlicher Kleber zu befestigen.
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Chirurgische Nadeln werden in herkömmlicher Weise aus Legierungen von chirurgischer
Qualität, wie beispielsweise aus rostfreiem Stahl von chirurgischer Qualität, der von den
Herstellern in Stangen- oder Drahtform geliefert wird, hergestellt. Die Stangen werden zu
Draht gezogen und auf einer Spule aufgewickelt. Der erste Schritt bei der Herstellung
chirurgischer Nadeln besteht darin, den Draht von der Spule abzuwickeln, erforderlichenfalls
zu entfetten bzw. zu reinigen und dann den Draht in Abschnitte zu zerschneiden, die als
Nadel-Rohlinge bekannt sind. Jeder Rohling muß länger sein als die Länge der fertigen
Nadel, da während des Nadel-Herstellungsprozesses zwangsläufig Material von dem
Rohling abgetragen wird.
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Ein herkömmliches Verfahren zur Herstellung einer spitz zulaufenden Nadel besteht
typischerweise im Schneiden des Drahtes zu Nadel-Rohlingen, worauf jeder Rohling einer
Reihe von Schleifarbeitsgängen unterzogen wird. Dies geschieht gewöhnlich in folgender
Weise: Die Nadel-Rohlinge werden in eine herkömmliche Band- bzw.
Scheiben-Schleifmaschine eingegeben, wo sie eine distale Spitze erhalten. Die Nadeln werden dann einzeln
oder als Schüttung zu einer herkömmlichen Nadel-Bohrstation transportiert, wo die Nadeln
mittels herkömmlicher Carbid- oder Stahlbohrer gebohrt werden, um den proximalen
Hohlraum zur Befestigung des Nahtmaterials zu schaffen. Dann werden die Nadeln
typischerweise entfettet und als Schüttung zu einer herkömmlichen Band- bzw. Scheiben-
Schleifmaschine bewegt, um sie fertig zu schleifen und dann zu einer
Krümmungsmaschine, um die herkömmliche gekrümmte Anordnung zu erzielen. Dann werden die Nadeln
gesäubert sowie wärmebehandelt, und sie können als Endbehandlung zusätzlich noch
elektrochemisch behandelt werden. Das herkömmliche Verfahren ist ein Chargenverfahren, das
die Handhabung der Nadeln in Schüttbehältern erfordert, um sie zu den bzw. von den
verschiedenen Bearbeitungsstationen zu transportieren. Während solcher Überführungen als
Schüttung können die Nadeln beschädigt werden oder durcheinander geraten. Weiterhin
müssen die Nadeln typischerweise einzeln in jeder Maschine an jeder Bearbeitungsstation
in Spaunfuttern befestigt werden. Obwohl dieser Schritt der Befestigung in Spannfuttern
unter bestimmten Umständen automatisiert werden kann, ist es ein in typischer
zeitaufwendiger und arbeitsintensiver Arbeitsgang.
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Die Veröffentlichung DE-A-21 21 943 beschreibt eine Vorrichtung und ein
entsprechendes Verfahren zur Herstellung von Nägeln, das im einzelnen die Schritte der Befestigung
eines Rohlings in einem Träger und das gleichzeitige Schleifen eines Nadel-Rohlings,
während sich dieser dreht, umfaßt, um eine abgeschrägte Spitze zu erhalten.
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Ein herkömmliches Verfahren der Herstellung von Schneidkanten-Nadeln besteht darin,
zuerst einen Draht zu Rohlingen zu schneiden, wie es oben beschrieben wurde. Die distalen
Spitzen der Nadel-Rohlinge werden dann in einer Rundknetmaschine rundgeknetet, um
eine kegelige Spitze mit einer Abrundung zu erhalten. Die Abrundung wird dann teilweise
geschnitten, und die Nadel-Rohlinge werden dann zu einer Band- bzw.
Scheiben-Schleifmaschine gebracht und in Spannfuttern befestigt, wo die distale Spitze eines jeden Nadel-
Rohlings ihren endgültigen Schliff erhält, um diejenige Form zu schaffen, die zur Formung
im Werkzeug mit Bajonettverschluß erforderlich ist. Dann werden die Nadel-Rohlinge als
Schüttung oder im Spannfutter zu einer Werkzeugstation bewegt, wo jeder Nadel-Rohling
im Gesenk umgeformt wird. Die Nadel-Rohlinge werden dann einer Reihe von
Schleifarbeitsgängen in einer herkömmlichen Band- bzw. Scheiben-Schleifmaschine unterzogen,
um die Schneidkante herzustellen, wozu beispielsweise acht oder mehr einzelne Schliffe
notwendig sind. Die Nadel-Rohlinge müssen nach jedem Schliff aus den Spannfuttern
entnommen und wieder in Spannfutter eingesetzt werden, was typischerweise mittels eines
Schwingbalkenmechanismus erfolgt. Die umfangreiche manuelle Schüttungs-Handhabung,
die bei diesem Verfahren erforderlich ist, kann zu Beschädigungen der Nadeln führen
einschließlich der Abstumpfung der Spitzen. Weiterhin sind die bei den Verfahren nach dem
Stand der Technik verwendeten Maschinen zur Nadelbearbeitung vom Bediener abhängig.
Jeder Bediener neigt dazu, eine Maschine anders einzustellen, was zu einer Streuung in der
Nadel-Geometrie und bei den Leistungsparametern führt. Da chirurgische Nadeln vor der
Freigabe einer Qualitätskontrolle unterzogen werden, führen die Verfahren nach dem Stand
der Technik zum Ergebnis finanzieller Belastungen des Herstellers in beträchtlichem
Maße, wenn hergestellte Nadeln zurückgewiesen und entsorgt werden.
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Die Veröffentlichung EP-A-0 437 329 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Schleifen von Schneidkanten-Nadeln aus einem Rohling. Es wird ein hin- und herbewegtes
Band angewandt, um eine Vielzahl von Nadel-Rohlingen zu schleifen, die von einem
Träger gehalten werden. Die Oberflächen der Schneidkanten-Nadeln werden jeweils nacheinander
geschliffen. Die aus diesem Dokument bekannten Merkmale der vorliegenden
Erfindung wurden im Oberbegriff des angefügten Anspruches 1 genannt.
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Die zuvor beschriebenen Verfahren sind arbeitsintensiv und verwenden typische
Ausrüstungen mit geringer Geschwindigkeit und geringem Ausstoß. Die Nadeln werden
typischerweise manuell gehandhabt und in Schüttbehältern zwischen den verschiedenen
Bearbeitungsstationen bzw. Maschinen transportiert. Zusätzlich sind gewöhnlich zahlreiche
Schleifarbeitsgänge erforderlich. Oft werden die Nadeln wegen der extensiven
Handhabung und wegen der zahlreichen Schleifarbeitsgänge in diesem Prozeß beschädigt
einschließlich der Abstumpfung der Nadelspitze. Es ist bekannt, daß Schleifarbeitsgänge von
Natur aus ungenau sind, was zu starken Streuungen in den Abmessungen der fertigen
Nadeln führt. Diese Ungenauigkeit führt in starkem Maße zu geometrischen Streuungen.
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Demzufolge wird auf diesem Fachgebiet ein Verfahren zur Herstellung von spitz
zulaufenden Nadeln benötigt, welches effizient ist und sowohl die manuelle Handhabung als auch
das Schleifen minimiert.
Beschreibung der Erfindung
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren zur Herstellung
von spitz zulaufenden Nadeln zu schaffen.
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Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verbesserung der
Herstellung spitz zulaufender chirurgischer Nadeln zu schaffen, indem die Anzahl der
anzuwendenden Schleifarbeitsgänge minimiert wird.
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Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung spitz
zulaufender chirurgischer Nadeln zu schaffen, welches als im wesentlichen kontinuierlicher
Prozeß automatisiert werden kann, und dadurch die Notwendigkeit einer Chargen-
Bearbeitung zu erübrigen oder zu minimieren.
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Dementsprechend wird ein Verfahren zur Herstellung spitz zulaufender chirurgischer
Nadeln durch fortlaufendes Bearbeiten von Nadel-Rohlingen beschrieben. Das Verfahren
umfaßt die Schritte: Befestigen einer Vielzahl von Nadel-Rohlingen auf einem Träger und
Bewegen eines jeden Nadel-Rohlings zu einer Schleifeinrichtung und Schleifen des
distalen Endes des Nadel-Rohlings während dieser im Träger befestigt ist; dadurch gekennzeichnet,
daß das Verfahren zur Formung einer spitz zulaufenden chirurgischen Nadel
angewandt wird und die Schleifeinrichtung in einer Umlaufbahn um den Nadel-Rohling
herum geführt wird. Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung kann auch den
Anfangsschritt des Abschneidens von Nadel-Rohlingen von einer Drahtrolle umfassen.
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Der Nadel-Rohling wird mittels einer Hochgeschwindigkeits-Schleifscheibe parallel zu
seiner Längsachse geschliffen. Die Nadel kann dann gereinigt, wärmebehandelt und oder
elektrochemisch behandelt werden. Die fertige Nadel wird dann wahlweise noch
silikonisiert.
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An der Schleifstation wird die Schleifeinrichtung in einer Umlaufbahn um jeden Rohling
geführt um die spitz zulaufende Form herzustellen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer spitz zulaufenden
Nadel bzw. eines Draht-Elementes mit einer abgeschrägten Spitze, wobei eine Vielzahl von
Nadel- bzw. Draht-Rohlingen auf einem Träger befestigt wird. Der Träger kann zu einer
Beschneidungsstation bewegt werden, wo der Rohling in mehreren Ebenen beschnitten
bzw. abgeschert wird, bevor durch Schleifen die Abschrägung hergestellt wird. Das
Verfahren kann zusätzlich den Schritt der Bewegung der Rohlinge zu einem
Krümmungsamboß und des Krümmens eines jeden Rohlings umfassen.
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Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und
den beigefügten Zeichnungen noch deutlicher werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist ein Flußdiagramm eines Prozesses, bei welchem das distale Ende der Nadel vor
dem Schleifen beschnitten wird.
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Fig. 2 zeigt den Bearbeitungsfortschritt in perspektivischen Schnittansichten des Nadel-
Rohlings nach der Bearbeitung in jedem Prozeßschritt.
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Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Nadelrohlings nachdem er von der Rohlings-
Schneid- und Streifen-Formungsmaschine geschnitten wurde. Der Nadel-Rohling ist in
einem Stück des Trägerstreifens befestigt dargestellt, wobei das proximale Ende bzw. der
Schwanz gebogen ist.
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Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht einer spitz zulaufenden Nadel, die nach dem
Verfahren des vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
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Fig. 5 ist ein schematischer Entwurf der Anlage, wie sie zur Herstellung einer Nadel unter
Anwendung des Prozesses von Fig. 1 benutzt wird.
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Fig. 6 ist eine schematische Ansicht einer Dreh-Schleifbaugruppe mit umgebogenem Ende
der Nadel, wobei der Nadel-Rohling im Trägerstreifen im Uhrzeigersinn gedreht wird,
während die Drehscheiben-Schleifmaschine die Nadel in einer Richtung parallel zur
Längsachse des Nadel-Rohlings schleift.
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Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, welches einen alternativen Prozeß zur Formung spitz
zulaufender Nadeln zeigt, wobei die Nadel-Rohlinge vor dem Schleifschritt geprägt und
beschnitten werden.
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Fig. 8 zeigt den Bearbeitungsfortschritt in Schnittansichten des Nadel-Rohlings nach der
Bearbeitung in jedem Prozeßschritt von Fig. 7.
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Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht eines Nadel-Rohlings nachdem er von der Rohlings-
Schneid- und Streifen-Formungsmaschine geschnitten wurde, wobei der Nadelrohling mit
umgebogenem proximalen Ende bzw. Schwanz in einem Abschnitt des Trägerstreifens
dargestellt ist.
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Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht einer Nadel, welche im Prozeß nach Fig. 7
hergestellt wurde.
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Fig. 11 ist ein Schema der Konstruktion einer Fertigungsausrüstung zur Herstellung einer
Nadel unter Anwendung des Verfahrens von Fig. 7.
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Fig. 12 ist eine schematische Darstellung einer Schwanzdreh-Schleifbaugruppe. Der Nadel-
Rohling wird im Trägerstreifen im Uhrzeigersinn gedreht, während die Schleifscheibe die
Nadel in einer Richtung parallel zur Längsachse des Nadel-Rohlings schleift.
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Fig. 13 ist ein Flußdiagramm des Verfahrens zur Herstellung von spitz zulaufenden Nadeln
nach dem Stand der Technik.
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Fig. 14 zeigt den Bearbeitungsfortschritt in Schnittansichten des Nadel-Rohlings nach der
Bearbeitung in jedem Prozeßschritt des Standes der Technik von Fig. 7.
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Fig. 15 ist eine perspektivische Ansicht einer Nadel, welche im Prozeß nach dem Stand der
Technik von Fig. 13 hergestellt wurde.
Die beste Art und Weise der Ausführung der Erfindung
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Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, wo ein Flußdiagramm für ein
Nadel-Herstellungsverfahren dargestellt ist.
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Zuerst wird ein Draht 6 von einer Rolle 5 durch eine herkömmliche Greifer-Zuführer-
Maschine 10 einer Rohlings-Schneid- und Trägerstreifen-Formungs-Maschine 30
zugeführt. Die Rolle 5 ist drehbar im Greifer-Zuführer 10 gelagert. Gleichzeitig wird der
Trägerstreifen 21 von der Trägerstreifernrolle 20, welche in einer herkömmlichen Greifer-
Zuführer-Maschine 25 drehbar gelagert ist, der Rohlings-Schneid- und Trägerstreifen-
Formungs-Maschine 30 zugeführt. In der Rohlings-Schneid- und Trägerstreifen-Formungs-
Maschine 30 wird der vom Greifer-Zuführer 10 zugeführte Draht 6 zu Stücken geschnitten,
welche herkömmlicherweise als Nadel-Rohlinge 31 bezeichnet werden. Wenn die Nadel-
Rohlinge 31 geschnitten werden, bearbeitet die Rohlings-Schneid- und Trägerstreifen-
Formungs-Maschine 30 gleichzeitig den Trägerstreifen 21. Der Trägerstreifen 21 besteht
typischerweise aus einem auch als Ladestreifen bekannten Stahlstreifen. Der Streifen soll
ausreichend dick, ausreichend breit und ausreichend flexibel sein, um die Nadel-Rohlinge
effektiv zu transportieren und zu halten, wobei er zugleich mittels Stanzwerkzeugen
gelocht und geformt werden kann. Vorzugsweise besteht der Ladestreifen aus einem flexiblen
Metall, wie kaltgewalzter Stahl und gleichwertige Materialien. Der Ladestreifen kann
jedoch auch aus entsprechend dimensionierten Polymermaterialien bestehen, wie
beispielsweise aus verstärkten Polymeren oder gleichwertigen Materialien. Der vom Greifer-
Zuführer 10 zugeführte Draht 6 wird in der Rohlings-Schneid- und
Trägerstreifen-Formungs-Maschine 30 in Stücke geschnitten, die herkömmlicherweise als Nadel-Rohlinge 31
bezeichnet werden. Wenn die Nadel-Rohlinge 31 geschnitten werden, bearbeitet die
Rohlings-Schneid- und Trägerstreifen-Formungs-Maschine 30 zugleich den Trägerstreifen 21
in der folgenden Weise. Der Trägerstreifen 21 wird bearbeitet, um die Nadel-Rohlinge 31
aufzunehmen und um an den verschiedenen Bearbeitungsstationen in die Weiterschalt-
Steuerungen einzugreifen. Der Trägerstreifen 21 wird mittels eines Werkzeuges
geschnitten, geformt und geprägt, uni einen Trägerstreifen mit Weiterschalt-Führungslöchern 25
und geprägten Befestigungszungen 26 zur Aufnahme, zum Erfassen und Halten von Nadel-
Rohlingen 31 herzustellen. Ein Stück eines Trägerstreifens 21 mit darin befestigten Nadel-
Rohlingen 31 ist in Fig. 3 dargestellt. Dann werden die Nadel-Rohlinge 31 geschnitten und
in die Befestigungszungen 26 des Trägers 21 eingesetzt, indem zunächst der Draht 6 in
jede der Zungen 26 eingeführt und dann vom entstehenden Nadel-Rohling 31 abgeschnitten
wird. Dann werden die Zungen 26 gequetscht, um die Nadel-Rohlinge 31 zu halten. Die
proximalen Enden 32 der Nadel-Rohlinge 31 werden um etwa 900 von der Längsachse des
Nadel-Rohlings 31 abgebogen, um den Schwanz 33 zu formen. Wenn es gewünscht wird,
kann der Trägerstreifen 21 ein kontinuierlicher endloser Träger sein, der beim
Nadel-Herstellungsprozeß wiederverwendet wird. Dieser Streifen könnte Führungslöcher 25 und
Zungen 26 aufweisen, und die Nadeln könnten an einer geeigneten Prozeßstufe aus dem
Endlos-Träger entnommen und auf einem oder mehreren zusätzlichen Trägerstreifen
wieder befestigt werden. Der Fachmann wird erkennen, daß die Nadel-Rohlinge 31 auch durch
alternative Verfahren auf dem Trägerstreifen 21 befestigt werden können, wozu, obwohl
nicht bevorzugt, das Schweißen, Klammern, Kleben, Rastfassungen und dergleichen
gehören. Der Ladestreifen könnte, wenn dies gewünscht wird, durch ein Element ersetzt
werden, das ein Gitter aus zwei oder mehr Drähten ist. Die Rohlings-Schneid- und
Trägerstreifen-Formungs-Maschine 30 besteht aus verschiedenen Maschinen und umfaßt mehrere
Arbeitsgänge, was weiter unten beschrieben werden wird, darunter eine Streifen-Formungs-
Werkzeugstation 39, in welcher die Führungslöcher 25 und die Zungen 26 geformt werden,
eine Streifen-Vorbereitungs-Werkzeugstation 38, wo die Zungen 26 geöffnet werden, eine
Draht-Abschneide- und Streifen-Quetschwerkzeug-Station 39, in welcher der Draht in die
Zungen 26 eingeführt wird sowie die Rohlinge 31 geschnitten und geformt werden, sowie
eine Schwanzbiege-Station 39A, wo der proximale Schwanz des Nadel-Rohlings 31
umgebogen wird, um die Drehung im Trägerstreifen 21 zu ermöglichen.
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Als nächstes wird der Trägerstreifen 21 mit den darin befestigten Nadel-Rohlingen 31
mittels eines herkömmlichen Greifer-Zuführer-Mechanismus zur ersten
Abscherungsstation 40 bewegt. Die Bewegung des Trägerstreifens zu den Bearbeitungsstationen erfolgt
schrittweise, um jeden Nadel-Rohling 31 in der folgenden Weise exakt in jeder der
Bearbeitungsstationen auszurichten. Der Trägerstreifen 21 hat Weiterschalt-Führungslöcher 25,
die durch die Rohlings-Schneid- und Trägerstreifen-Formungs-Maschine 30 eingestanzt
wurden. Die Führungslöcher passen auf Führungszapfen, die an jeder Bearbeitungsstation
angebracht sind und in die Führungslöcher eingreifen. Die Führungszapfen bestehen
jeweils aus einem beweglichen Stift, der sich in das Führungsloch 25 hinein erstreckt. Der
Streifen 21 wird durch die Streifenzufuhr weitergeschaltet, wobei der Führungszapfen in
den Trägerstreifen 21 eintritt, eingreift und ihn in einer exakt ausgerichteten Position in der
Werkzeug-Bearbeitungsstation arretiert. Die Nadel-Rohlinge 31 können in
unterschiedlichen Abständen auf dem Trägerstreifen 21 befestigt sein, beispielsweise in Abständen von
12,7 mm bis 25,4 mm (0,5 Zoll bis 1,0 Zoll). Wegen der räumlichen Auslegung der
Maschinen-Anordnung befindet sich zu einem gegebenen Zeitpunkt nicht jeder Nadel-Rohling
31 in einer Bearbeitungsstation. Einige Nadeln werden in eine spezielle
Bearbeitungsstation weitergeschaltet, während sich andere in Warteschlangen vor dem Eintritt in
Bearbeitungsstationen befinden.
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Die Abscherungsstation 40 besteht aus einem herkömmlichen Werkzeug und einem
Stempel. Der Nadel-Rohling 31 wird in der Station 40 beschnitten bzw. abgeschnitten, indem
das distale Ende 34 des Nadel-Rohlings 31 unter einem Winkel, vorzugsweise unter einem
spitzen Winkel, zur Längsachse des Nadel-Rohlings 31 in mindestens einer Ebene,
vorzugsweise in zwei einander gegenüberliegenden Ebenen, beschnitten bzw. abgeschert wird.
Vor dem Eintritt in die Abscherungsstation 40 hat der Nadel-Rohling eine distale Gestalt,
wie sie in Fig. 2A dargestellt ist. Der Nadel-Rohling 31, welcher die Beschneidungsstation
40 verläßt, kann eine Gestalt haben, wie sie in Fig. 2B dargestellt ist. Als nächstes wird der
Nädel-Rohling 31 zu einer fakultativen Station 50 bewegt, wo er im Träger 21,
vorzugsweise um 90º, gedreht wird, wie es in Fig. 2C dargestellt ist. Wenn es gewünscht wird,
können mehrere Beschneidungsstationen angewandt werden, um Nadel-Rohlinge 31 zu
formen, welche mehr als vier beschnittene Ebenen aufweisen. Beispielsweise können
mehrfache Beschneidungen angewandt werden, um einen Nadel-Rohling mit einem
distalen Querschnitt zu formen, der n-polyedrisch ist. Als nächstes werden der Träger 21 und
der Nadel-Rohling 31 zur Abscherungsstation 60 bewegt, wo die Nadel entlang der
verbliebenen einander gegenüberliegenden unbeschnittenen Seiten beschnitten wird, um eine
Gestalt zu erhalten, wie sie in Fig. 2D dargestellt ist. Wenn es gewünscht wird, kann der
Nadel-Rohling 31 auch nur einmal beschnitten werden, um eine einzige
Beschneidungsebene zu formen, oder er kann mehr als viermal beschnitten werden, um mehrfache Ebenen
zu formen. Der Nadel-Rohling 31 wird dann zu den Oberseiten- und Seiten-
Abflachungsstationen 70 und 75 bewegt, wo der Nadel-Rohling 31 in geeigneter Weise
abgeflacht wird. Dann wird der Nadel-Rohling 31 zu einer Schwanzdreh-Schleifstation 80
bewegt. Unter Bezugnahme auf Fig. 6 besteht die Schwanzdreh-Schleifstation 80 aus einer
Schwanzdreh-Vorrichtung 61 und vorzugsweise einem Paar Schleifscheiben 85, obwohl
auch nur eine Schleifscheibe angewandt werden kann. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform besteht die Vorrichtung 81 aus einem Stift 82, der auf einer rotierenden Scheibe 83
befestigt ist und sich an den Schwanz 33 anlegt und den Nadel-Rohling 31 auf diese Weise
im Trägerstreifen 21 um seine Längsachse dreht (siehe Fig. 3 und 6). Das distale Ende des
Nadel-Rohlings 31 wird gleichzeitig durch die Schleifscheiben 85 spitz zulaufend geschliffen.
Der Nadel-Rohling. 31 und die Scheiben 85 werden vorzugsweise während des
Schleifvorganges relativ zueinander bewegt. Jede Schleifscheibe 85 weist die Hälfte des
Profils der gewünschten spitz zulaufenden Form der Nadel auf. Wenn es jedoch gewünscht
wird, können auch eine einzige Schleifscheibe oder auch eine herkömmliche
Schleifscheibe ohne Profil angewandt werden. Die Schleifscheibe bzw. die Schleifscheiben 85 können
ein Winkelprofil oder ein anderes Profil aufweisen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist
in Fig. 6 nur eine einzige Schleifscheibe 85 dargestellt. Wenn der Nadel-Rohling 31 durch
die Vorrichtung 81 gedreht wird, schleifen die Schleifscheiben 85 das distale Ende des
Nadel-Rohlings 31 parallel zur Längsachse desselben. Nach dem Verlassen der Schleifstation
80 hat der Nadel-Rohling 31 eine distale Gestalt, wie sie in Fig. 2E zu sehen ist. Der
Trägerstreifen 21 und der Nadel-Rohling 31 werden als nächstes zur
Schwanzdreh-Schleifstation 90 bewegt, wo unter Anwendung einer ähnlichen oder gleichen Ausrüstung wie bei
Station 80 eine ähnliche oder gleiche Bearbeitung wie dort erfolgt. Der Nadel-Rohling 31
wird nach der Bearbeitung in der Schwanzdreh-Schleifstation 90 eine distale Gestalt haben,
wie sie in Fig. 2F zu sehen ist. Die Schwanzdreh- und die Schleifscheibendrehzahl sind
ausreichend, um die gewünschte spitz zulaufende Gestalt der Spitze zu erzielen. Dies wird
sowohl von Art und Größe des Materials als auch vom Material und der Scheibenform des
Schleifmediums abhängen. Das Schleifmedium wird typischerweise in der ersten
Schleifstation gröber und in der zweiten und weiteren Schleifstationen feiner sein. Bei
einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Nadel-Rohling 31
beispielsweise durch Verschweißung fest im Träger gehalten. Die Schleifscheibe 85 wird
in einer Umlaufbahn um den Nadel-Rohling 31 herumgeführt. Es dürfte zu erkennen sein,
daß auch entsprechende Vorrichtungen zur Materialabtragung angewandt werden können
einschließlich einer Abscherungsvorrichtung, die wie ein Bleistiftspitzer funktioniert.
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Der Begriff "spitz zulaufend", wie er hier verwendet wird, ist so definiert, daß das distale
Ende einer Nadel oder eines Nadel-Rohlings (oder auch eines Draht-Elementes) ein
abgeschrägtes Profil hat, das von einer Maximalabmessung zu einer distalen
Minimalabmessung abfällt, wobei die distale Spitze eine Vielfalt von Radien aufweist, die von einer
Durchstechspitze bis zum Originaldurchmesser des Drahtes reicht, der zur Herstellung der
Nadel oder des Nadel-Rohlings (oder auch eines Draht-Elementes) verwendet wird.
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Der Trägerstreifen 21 und jeder der Nadel-Rohlinge 31 werden dann zu den fakultativen
mehrfachen Krümmungsamboß-Stationen 100, 110 und 120 bewegt, wo dem Nadel-
Rohling 31 die herkömmliche gekrümmte Gestalt einer chirurgischen Nadel gegeben wird.
Als nächstes werden die Nadel-Rohlinge 31 in der Nadel-Rohlings-Drehstation 125
fakultativ unter Anwendung herkömmlicher mechanischer Einrichtungen in den Zungen 26 des
Trägers 21 gedreht, um beispielsweise das Aufwickeln auf eine Spule zu erleichtern. Dann
werden die Nadel-Rohlinge 31 und der Trägerstreifen 21 fakultativ in einer Waschstation
130 gewaschen. Die Nadel-Rohlinge 31 und der Trägerstreifen 21 werden dann in
herkömmlicher Weise unter Verwendung einer herkömmlichen Aufspul-Vorrichtung auf eine
Spule aufgewickelt. Wenn es gewünscht wird, kann der Trägerstreifen 21 mit den Nadel-
Rohlingen 31 zur weiteren Bearbeitung in Streifen geschnitten werden. Als nächstes
werden die Spule oder eine Schale mit den Nadel-Rohlingen 31 und dem Trägerstreifen 21 zu
einer fakultativen Spulen-Wärmebehandlungsstation 140 bewegt, wo die Nadel-Rohlinge
31 in einem Ofen mit oder ohne gesteuerter Gas-Atmosphäre ausreichend lange auf eine
Temperatur erwärmt werden, welche die mechanische Festigkeit der Nadel-Rohlinge 31
wirksam verbessert.
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Als nächstes werden die Spule oder die Schale mit den Trägerstreifen 21 und den Nadel-
Rohlingen 31 zu einer fakultativen Glühvorrichtung 150 bewegt, wo die proximalen Enden
der Nadel-Rohlinge 31 geglüht werden. Die Nadeln werden in einem herkömmlichen
Glühprozeß ausreichend lange auf eine ausreichende Temperatur erwärmt, um die
proximalen Enden der Nadel-Rohlinge 31 wirksam zu glühen. Ein Grund für das Glühen kann
die Verbesserung des Rundknetens sein. Die Glühvorrichtung 150 kann eine herkömmliche
Vorrichtung mit Flammen-, Widerstands- oder induktiver Heizung usw. sein.
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Als nächstes werden die Trägerstreifen 21 mit den Nadel-Rohlingen 31 zur
Laser-Bohrstation 160 bewegt. Wahlweise können die Nadeln aus dem Trägerstreifen 21 entnommen
und in einem zweiten Trägerstreifen wieder befestigt werden. Vorzugsweise verbleiben die
Nadel-Rohlinge 31 im Trägerstreifen 21, und dieser Trägerstreifen 21 mit den
Nadel-Rohlingen 31 wird der Laser-Bohrvorrichtung zugeführt, wo in das proximale Ende eines jeden
Nadel-Rohlings ein Loch zur Befestigung des Nahtmaterials gebohrt wird. Das mittels
Laser gebohrte Loch wird gewöhnlich als Sackloch bezeichnet. Das Loch zur Befestigung des
Nahtmaterials kann, wenn dies gewünscht wird, auch mechanisch oder nach anderen
herkömmlichen Verfahren einschließlich von Elektronenenstrahlentladungen usw. gebohrt
werden. Die losen Nadel-Rohlinge 31 können dann zusätzlich gereinigt und auch in einem
zusätzlichen Träger befestigt werden. Dann werden die Nadel-Rohlinge 31 wahlweise
gewaschen und können, wenn dies gewünscht wird, in ein fakultatives elektrochemisches
Bad 170 gegeben werden. Die Nadel-Rohlinge 31 bleiben eine ausreichende Zeit in dem
Bad 170, um sie fertig zu bearbeiten. Die fertig bearbeiteten Nadeln 180 werden dann aus
dem elektrochemischen Bad 170 entnommen und erforderlichenfalls gewaschen. Wenn es
gewünscht wird, können die Nadeln 180 in einer Silikonisierungsstation 190 silikonisiert
werden, indem sie mit herkömmlichen Silikonisierungsmaterialien in herkömmlicher Weise,
beispielsweise durch Eintauchen in einen Tank mit Silikonisierungsmaterial, behandelt
werden.
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Wenn es gewünscht wird, kann der oben beschriebene Prozeß in der Weise modifiziert
werden, daß vor dem Schleifen des Nadel-Rohlings nur ein einziger Beschneidungsschritt
erfolgt.
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Ein alternativer Prozeß ist in Fig. 7 dargestellt. Bei diesem Prozeß wird ein Draht 206 von
einer Rolle 205 durch eine herkömmliche Greifer-Zuführer-Maschine 210 einer Rohlings-
Schneid- und Trägerstreifen-Formungs-Maschine 230 zugeführt. Die Rolle 205 ist drehbar
im Greifer-Zuführer 210 gelagert. Gleichzeitig wird der Trägerstreifen 221 von der
Trägerstreifenrolle 220, welche in einer herkömmlichen Greifer-Zuführer-Maschine 225 drehbar
gelagert ist, der Rohlings-Schneid- und. Trägerstreifen-Formungs-Maschine 230 zugeführt.
In der Rohlings-Schneid- und Trägerstreifen-Formungs-Maschine 230 wird der vom
Greifer-Zuführer 210 zugeführte Draht 206 zu Stücken geschnitten, welche
herkömmlicherweise als Nadel-Rohlinge 231 bezeichnet werden. Wenn die Nadel-Rohlinge 231 geschnitten
werden, bearbeitet die Rohlings-Schneid- und Trägerstreifen-Formungs-Maschine 230
gleichzeitig den Trägerstreifen 221. Der Trägerstreifen 221 besteht typischerweise aus
einem auch als Ladestreifen bekannten Stahlstreifen. Der Träger soll ausreichend dick,
ausreichend breit und ausreichend flexibel sein, um die Nadel-Rohlinge effektiv zu
transportieren und zu halten, wobei er zugleich gelocht und geformt werden kann. Vorzugsweise
besteht der Ladestreifen aus einem flexiblen Metall, wie kaltgewalzter Stahl und
gleichwertige Materialien. Der Ladestreifen kann jedoch auch aus entsprechend dimensionierten
Polymermaterialien bestehen, wie beispielsweise aus verstärkten Polymeren oder
gleichwertigen Materialien. Der vom Greifer-Zuführer 210 zugeführte Draht 206 wird in der
Rohlings-Schneid- und Trägerstreifen-Formungs-Maschine 230 in Stücke geschnitten, die
herkömmlicherweise als Nadel-Rohlinge 231 bezeichnet werden. Wenn die Nadel-
Rohlinge 231 geschnitten werden, bearbeitet die Rohlings-Schneid- und Trägerstreifen-
Formungs-Maschine 230 zugleich den Trägerstreifen 221 in der folgenden Weise. Der
Trägerstreifen 221 wird bearbeitet, um die Nadel-Rohlinge 231 aufzunehmen und um an
den verschiedenen Bearbeitungsstationen in die Weiterschalt-Steuerungen einzugreifen.
Der Trägerstreifen 221 wird mittels eines Werkzeuges geschnitten, geformt und geprägt,
um einen Trägerstreifen mit Weiterschalt-Führungslöchern 225 und geprägten
Befestigungszungen 226 zur Aufnahme, zum Erfassen und Halten von Nadel-Rohlingen 231
herzustellen. Dann werden die Nadel-Rohlinge 231 geschnitten und in die
Befestigungszungen 226 des Trägers 221 eingesetzt, indem zunächst der Draht 206 in jede der Zungen 226
eingeführt und dann vom entstehenden Nadel-Rohling 231 abgeschnitten wird. Dann werden
die Zungen 226 gequetscht, um die Nadel-Rohlinge 231 zu halten. Die proximalen
Enden 232 der Nadel-Rohlinge 231 werden um etwa 90º von der Längsachse des Nadel-
Rohlings 231 abgebogen, um den Schwanz 233 zu formen. Nun wird auf Fig. 9 Bezug
genommen, wo ein Stück des Trägerstreifens 221 mit Nadel-Rohlingen 231 zu sehen ist. Wie
oben bei der Beschreibung des Prozesses von Fig. 1 erwähnt, besteht die Rohlings-
Schneid- und Trägerstreifen-Formungs-Maschine 230 in entsprechender Art und Weise aus
mehreren Bearbeitungsstationen.
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Als nächstes wird der Trägerstreifen 221 mit den darin befestigten Nadel-Rohlingen 231
durch einen herkömmlichen Greifer-Zuführer-Mechanismus zu einer ersten Prägestation
240 bewegt. Die Bewegung des Trägerstreifens zu den Bearbeitungsstationen erfolgt
schrittweise, um jeden Nadel-Rohling 231 in der folgenden Weise exakt in jeder der
Bearbeitungsstationen auszurichten. Der Trägerstreifen 221 hat Weiterschalt-Führungslöcher
225, die durch die Rohlings-Schneid- und Trägerstreifen-Formungs-Maschine 230 in den
Trägerstreifen 221 eingestanzt wurden, wie es in Fig. 9 zu sehen ist. Die Führungslöcher
225 passen auf Führungszapfen, die an jeder Bearbeitungsstation angebracht sind und in
die Führungslöcher eingreifen. Die Führungszapfen bestehen jeweils aus einem
beweglichen Stift, der sich in das Führungsloch 225 hinein erstreckt. Der Streifen 221 wird durch
die Streifenzufuhr weitergeschaltet, wobei der Führungszapfen in den Trägerstreifen 221
eintritt, eingreift und ihn in einer exakt ausgerichteten Position in der Werkzeug-
Bearbeitungsstation arretiert. Die Nadel-Rohlinge 231 können in unterschiedlichen
Abständen auf dem Trägerstreifen 221 befestigt sein, beispielsweise in Abständen von 0,5
Zoll bis 1,0 Zoll. Wegen der räumlichen Auslegung der Maschinen-Anordnung befindet
sich zu einem gegebenen Zeitpunkt nicht jeder Nadel-Rohling 231 in einer
Bearbeitungsstation. Einige Nadel-Rohlinge 231 werden in eine spezielle Bearbeitungsstation
weitergeschaltet, während sich andere Nadel-Rohlinge 231 in Warteschlangen vor dem Eintritt in
eine Bearbeitungsstation befinden. Die Prägestation 240 besteht aus einem herkömmlichen
zweiteiligen Werkzeugsatz mit einem geschlossenen Hohlraum. Der Nadel-Rohling 231
wird in der Station 240 geprägt, indem das distale Ende 234 des Nadel-Rohlings 231 in den
Hohlraum des Werkzeuges gepreßt wird. Vor dem Eintritt in die Prägestation 240 hat der
Nadel-Rohling 231 eine Gestalt, wie sie in Fig. 8A dargestellt ist. Der Nadel-Rohling 231,
welcher die Prägestation 240 verläßt, hat eine Gestalt, wie sie in Fig. 8B dargestellt ist.
Wenn es gewünscht wird, obwohl dies nicht bevorzugt wird, kann der Nadel-Rohling 231
vor der Prägestation 240 wahlweise in einem Werkzeug mit offenem Radius geprägt
werden, d. h. in einem Werkzeug ohne Hohlraum. Als nächstes wird der Nadel-Rohling 231 zu
einer Beschneidungsstation 250 bewegt, wo er mittels eines Schneidwerkzeuges
beschnitten wird. Nach dem Verlassen der Beschneidungsstation 250 hat der Nadel-Rohling 231
die in Fig. 8C dargestellte Gestalt. Wenn es gewünscht wird, kann der Nadel-Rohling 231
in weiteren zusätzlichen fakultativen Präge- und Beschneidungsstationen, wie in der
Prägestation 390 und der Beschneidungsstation 400, wie sie in Fig. 7 dargestellt sind,
fertschreitend geformt werden. Der Nadel-Rohling 231 wird dann zur
Oberseiten-Abflachungsstation 260 bewegt, wo er eine ebene Ober- und Unterseite erhält. Dann wird der
Nadel-Rohling 231 zu einer Schwanzdreh-Schleifstation 270 bewegt. Die Schwanzdreh-
Schleifstation 270 besteht aus einem Schwanzdreh-Spannfutter 271 und einem Paar
Schleifscheiben 275. Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Spannfutter 271
aus einem Stift 272, der auf einer rotierenden Scheibe 273 befestigt ist und sich an den
Schwanz 233 anlegt und den Nadel-Rohling 231 auf diese Weise im Trägerstreifen 221 um
seine Längsachse dreht (siehe Fig. 9 und 12). Das distale Ende 234 des Nadel-Rohlings
231 wird gleichzeitig durch die Schleifscheiben 275 spitz zulaufend geschliffen. Jede
Schleifscheibe 275 weist die Hälfte des Profils der gewünschten spitz zulaufenden Form
der Nadel auf. Wenn es jedoch gewünscht wird, können auch eine einzige Schleifscheibe
275 oder auch eine herkömmliche Schleifscheibe 275 ohne Profil angewandt werden. Die
Schleifscheibe 275 bzw. die Schleifscheiben 275 kann (können) ein Winkelprofil oder ein
anderes Profil aufweisen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in Fig. 12 nur eine einzige
Schleifscheibe 275 dargestellt. Wenn der Nadel-Rohling 231 durch das Spannfutter gedreht
wird, schleifen die Schleifscheiben das distale Ende 234 des Nadel-Rohlings 231 parallel
zur Längsachse desselben. Nach dem. Verlassen der Schleifstation 270 hat der Nadel-
Rohling 31 eine distale Gestalt, wie sie in Fig. 8D zu sehen ist. Der Trägerstreifen 221 und
der Nadel-Rohling 231 werden als nächstes zur Schwanzdreh-Schleifstation 280 bewegt,
wo unter Anwendung einer ähnlichen oder gleichen Ausrüstung wie bei Station 270 eine
ähnliche oder gleiche Bearbeitung wie dort erfolgt, obwohl die Körnung der
Schleifscheiben hier feiner sein kann. Der Nadel-Rohling 231 wird nach der Bearbeitung in der
Schwanzdreh-Schleifstation 280 eine distale Gestalt haben, wie sie in Fig. 8E zu sehen ist.
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Der Trägerstreifen 221 und die Nadel-Rohlinge 231 werden dann zu den fakultativen
mehrfachen Krümmungsamboß-Stationen 290, 300 und 310 bewegt, wo dem Nadel-
Rohling 231 die herkömmliche gekrümmte Gestalt einer chirurgischen Nadel gegeben
wird. Als nächstes können die Nadel-Rohlinge 231 in den Zungen 226 des Trägers 221
ausreichend gedreht werden, um das Aufwickeln der Nadel-Rohlinge 231 auf eine Spule zu
ermöglichen. Dann werden die Nadel-Rohlinge 231 und der Trägerstreifen 221 fakultativ
in einer Waschstation 320 gewaschen. Die Nadel-Rohlinge 231 und der Trägerstreifen 221
werden dann in herkömmlicher Weise unter Verwendung einer herkömmlichen Aufspul-
Vorrichtung auf eine Spule aufgewickelt. Wenn es gewünscht wird, kann der
Trägerstreifen 221 zur weiteren Bearbeitung in Streifen geschnitten werden. Als nächstes wird die
Spule mit den Nadel-Rohlingen 231 und dem Trägerstreifen 221 zu einer fakultativen
Spulen-Wärmebehandlungsstation 330 bewegt, wo die Nadel-Rohlinge 231 in einem Ofen
mit oder ohne gesteuerter Gas-Atmosphäre ausreichend lange auf eine Temperatur erwärmt
werden, welche die mechanische Festigkeit der Nadel-Rohlinge 231 wirksam verbessert
und sie zäher macht.
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Als nächstes wird die Spule mit den Trägerstreifen 221 und den Nadel-Rohlingen 231 zu
einer Glühvorrichtung 340 bewegt, wo die proximalen Nahtmaterial-Befestigungs-Enden
der Nadel-Rohlinge 231 fakultativ geglüht werden. Die Nadeln werden in einem
herkömmlichen Glühprozeß ausreichend lange auf eine ausreichende Temperatur erwärmt, um
die proximalen Enden der Nadel-Rohlinge 231 wirksam zu glühen. Die Glühvorrichtung
340 kann eine herkömmliche Glühvorrichtung wie zuvor beschrieben einschließlich einer
solchen mit Flammen-Heizung sein.
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Als nächstes werden die Trägerstreifen 221 mit den Nadel-Rohlingen 231 zur
Laser-Bohrstation 350 bewegt, wo in das proximale Ende eines jeden Nadel-Rohlings 231 ein Loch
zur Befestigung des Nahtmaterials gebohrt wird. Das mittels Laser gebohrte Loch wird
gewöhnlich als Sackloch bezeichnet. Dann werden die Nadel-Rohlinge 231 in ein
elektrochemisches Bad 360 gegeben und bleiben dort eine ausreichende Zeit, um sie fertig zu
bearbeiten. Die fertig bearbeiteten Nadeln 370 werden dann aus dem elektrochemischen Bad
360 entnommen. Wenn es gewünscht wird, können die Nadeln 370 in einer
Silikonisierungsstation 380 silikonisiert werden, indem sie mit herkömmlichen
Silikonisierungsmaterialien in herkömmlicher Weise, beispielsweise durch Eintauchen in einen Tank mit
Silikonisierungsmaterial, behandelt werden.
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Wenn es gewünscht wird, kann der Prozeß von Fig. 7 dadurch modifiziert werden, daß die
Beschneidungsstation nach der ersten Prägestation weggelassen wird. Entsprechend der
vorliegenden Erfindung wird dieser Prozeß modifiziert, indem die Nadel beim Schleifen
nicht im Träger gedreht wird. Das Schleifen erfolgt indem die Schleifmaschine in einer
Umlaufbahn um den Nadel-Rohling herum geführt wird.
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Der oben beschriebene Prozeß kann auch bei der Herstellung von Draht-Elementen mit
spitz zulaufenden Enden angewandt werden. Typischerweise wären diejenigen
Verfahrensschritte identisch, bei denen Draht-Rohlinge von einer Drahtspule abgeschnitten und
fortschreitend, wie oben beschrieben, geformt werden. Die Wärmebehandlung und die
Krümmungsschritte könnten in Abhängigkeit von der späteren Verwendung weggelassen
werden. Weiterhin könnten in Abhängigkeit von Art und Typ des zur Herstellung der Draht-
Rohlinge verwendeten Drahtmaterials ein oder mehrere Schleifschritt(e) weggelassen
werden. Solche Verfahren könnten beispielsweise zur Herstellung von Halbleiter-
Anschlußelementen, Befestigungsklammern, Stifter usw. angewandt werden.
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Die Begriffe "geprägt" und "prägen", wie sie hier verwendet werden, haben die Bedeutung
von Formen und Umformen eines Metall-Elementes durch Anwenden eines ausreichenden
Druckes auf das Element, um das Metall zu veranlassen, in einem Hohlraum oder auf einer
Werkzeugoberfläche zu fließen und dadurch ganz oder teilweise die Form des Hohlraumes
oder der Werkzeugoberfläche anzunehmen.
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Nadeldrähte, die im Verfahren nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden können,
umfassen herkömmliche Nadeldrähte aus solchen Metallen, wie rostfreier Stahl der Serie
300, rostfreier Stahl der Serie 400 sowie jegliche andere Drähte, die geformt werden
können einschließlich herkömmlicher bzw. bekannter Legierungen.
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Der Durchmesser der im Verfahren nach der vorliegenden Erfindung verwendeten
Nadeldrähte kann einen Wert haben, welcher von der speziellen verwendeten Legierung
abhängt. Beispielsweise kann der Nadeldraht einen Durchmesser im Bereich von etwa 0,0254
mm (0,001 Zoll) bis etwa 2,54 mm (0,100 Zoll) haben. Besonders typisch sind
verwendbare Drähte mit einem Durchmesser von etwa 0,254 mm (0,010 Zoll) bis etwa 2,03 mm
(0,080 Zoll) und vorzugsweise von etwa 0,381 mm (0,015 Zoll) bis etwa 2,03 mm (0,080
Zoll). Es können jedoch auch andere Durchmesser verwendet werden. Die Länge des
Nadel-Rohlings 31 wird in Abhängigkeit davon, welcher Nadel-Typ hergestellt werden soll,
variieren. Die Länge der Nadel-Rohlinge wird in Abhängigkeit von einer Vielzahl von
Parametern variieren einschließlich Drahtdurchmesser, gewünschte Länge und Typ der
fertigen Nadel.
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Die im Prozeß entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendeten Krümmungsamboß-
Maschinen sind herkömmliche Krümmungsamboß-Maschinen, die in herkömmlicher
Weise arbeiten. Die Krümmungsamboß-Maschinen können Formungselemente mit den
gewünschten Radien enthalten. Die Krümmungsamboß-Maschinen sind auf einem
Trägerrahmen montiert.
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Das Reinigungsbad funktioniert in der folgenden Weise: Die Trägerstreifen und die Nadel-
Rohlinge werden in einen Behälter gebracht, der eine herkömmliche wäßrige
Reinigungslösung enthält, wie beispielsweise eine wäßrige Lösung eines herkömmlichen nicht
basischen Reinigungsmittels. In dem Behälter ist ein herkömmlicher Ultraschall-Wandler angebracht.
Ein herkömmlicher Ultraschall-Generator speist den Wandler. Nach der
Entnahme aus dem Bad werden die Nadel-Rohlinge und die Streifen mit heißem klaren Wasser
abgespült und anschließend durch einen Hochgeschwindigkeits-Gasstrom getrocknet.
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Wenn an Stelle des Aufwickelns ein Trägerstreifen-Schneidgerät verwendet wird,
funktioniert dies in der folgenden Weise. Wenn der Trägerstreifen in das
Trägerstreifen-Schneidgerät eingeführt wird, wird ein herkömmliches Stanzwerkzeug angewandt, um den Streifen
in Stücke vorgegebener Länge zu schneiden.
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Die Wärmebehandlungs-Vorrichtung arbeitet in der folgenden Weise nach folgendem
Zyklus. Trägerband-Rollen mit Nadel-Rohlingen werden auf Schalen plaziert. Die Schalen
werden dann in einen herkömmlichen Wärmebehandlungsofen eingebracht. Der Ofen wird
über eine ausreichend lange Zeit auf eine ausreichend hohe Temperatur gebracht, um die
Nadel-Rohlinge einer wirksamen Wärmebehandlung zu unterziehen. Temperatur und
Dauer der Wärmebehandlungszyklen entsprechen dem, was bei der Behandlung von Metallen
üblich ist.
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Die bei der vorliegenden Erfindung verwendete Glühvorrichtung besteht, wie zuvor
beschrieben, aus einer herkömmlichen Vorrichtung. Die Laser-Bohrvorrichtung besteht aus
einem herkömmlichen Lasersystem mit ausreichender Leistung und Genauigkeit, um in die
Nadel-Rohlinge bzw. Nadeln wiederholt und effektiv Sacklöcher zu bohren.
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Das elektrochemische Bad besteht aus einem herkömmlichen anodischen
elektrochemischen Bad. Die Verweildauer der Nadel-Rohlinge in dem Bad soll ausreichen, um auf den
Nadel-Rohlingen 31 vorhandene Restmaterialien wirksam zu entfernen und die
Oberflächengüte zu verbessern. Die chemische Zusammensetzung des Bades und die Spannungen
entsprechen dem auf dem Fachgebiet üblichen. Das Gemisch des elektrochemischen Bades
ist ein wäßriges saures Gemisch.
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Das elektrochemische Bad funktioniert in der folgenden Weise. Die Nadeln werden auf
einem Metall-Förderband plaziert, welches die Nadeln über eine ausreichende Zeit und bei
einer ausreichende Spannung durch das wäßrige Bad transportiert, um restliche Metall-
Grate von den Nadel-Rohlingen zu entfernen und dadurch fertige Nadeln herzustellen.
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Die im Verfahren nach der vorliegenden Erfindung angewandten Prägestationen,
Schleifstationen und Beschneidungsstationen bestehen aus Stempeln und Werkzeugen, die
in Rahmen montiert sind, welche ihrerseits vorzugsweise in einem einheitlichen Maschinenrahmen
befestigt sind (siehe Fig. 5 und 11). Es dürfte ersichtlich sein, daß der Nadel-
Rohling bei einem automatisierten fortschreitenden Formungsprozeß vom beschriebenen
Typ nacheinander durch die verschiedenen Bearbeitungsstationen bewegt wird. Wenn zu
einem bestimmten Zeitpunkt ein Nadel-Rohling 31 in eine bestimmte Station eintritt,
werden andere Nadel-Rohlinge in nachfolgende oder vorhergehende Stationen eintreten. Alle
Stationen bearbeiten im wesentlichen zum gleichen Zeitpunkt verschiedene
Nadel-Rohlinge, so daß, wenn beispielsweise der Nadel-Rohling 31 von der Rohlings-Schneid- und
Streifen-Formungsmaschine 30 zur Abscherungsstation 40 bewegt wird, auch ein Nadel-
Rohling 31 von der Schwanzdreh-Schleifstation 90 zum Krümmungsamboß 110 bewegt
wird. Die Reinigungsbäder, die Spulen-Wärmebehandlungsstationen, die
Glühvorrichtungen, die Laser-Bohrvorrichtungen und das elektrochemische Bad 170 sind typischerweise
nicht an der Formungsmaschine angebracht.
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Die im Prozeß nach Fig. 1 benutzte Formungsmaschine 195 besitzt einen Zentralrahmen
bzw. Grundkörper 196. An diesem Grundkörper 196 sind die verschiedenen
Bearbeitungsstationen angebracht, die in erster Linien Stanzen, Formungswerkzeuge und Schleifma-
schinen 85 umfassen. Die Stanzen und Formungswerkzeuge werden in herkömmlicher
Weise angetrieben. Beispielsweise können die Bearbeitungsstationen durch einen Motor
angetrieben werden, der ein Schwungrad mit einer Kupplung antreibt, von welchem aus die
Leistung über Wellen, Stirnzahnräder und Schiebezahnräder auf die Bearbeitungsstationen
übertragen wird. Das Schwungrad dient auch dazu, die Antriebsbewegung für verschiedene
Elemente in verschiedenen Richtungen zu liefern, um den Prozeß zu erleichtern, d. h. es
werden beispielsweise Bewegungen von Rädern an Führungen entlang und und von diesen
weg sowie andere Bewegungen ausgenutzt. Die Schleifmaschinen 85 werden durch
Elektromotoren angetrieben. Bei der Rohlings-Schneid- und Streifen-Formungsstation 30 ist zu
erkennen, daß sie aus vier einzelnen Stationen besteht, nämlich einer Streifenformungs-
Bearbeitungsstation 37, einer Streifenbvorbereitungs-Bearbeitungsstation 38, einer
Drahtschneide- und Streifenprägungs-Bearbeitungsstation 39 und einer Schwanzbiege-Einheit
39A. Die schematische Konstruktion der Formungsmaschine 195 ist in Fig. 6 dargestellt.
Durch die Stanzen wird eine ausreichende Kraft ausgeübt, um die Draht-Rohlinge an jeder
Prägestation wirksam zu Prägen. Die Kräfte werden vom Drahtmaterial, vom
Drahtdurchmesser, von der Werkzeuganordnung, von der Formanordnung usw. abhängen.
Typischerweise werden die Kräfte im Bereich von bis zu etwa 30 Tonnen oder mehr liegen. Es dürfte
jedoch auch einzusehen sein, daß die Kräfte in Abhängigkeit von der Anordnung der
Werkzeuge sowie vom Durchmesser und Material des Nadel-Rohlings 31 höher oder
niedriger sein können. Die Formungsmaschine 195 ist vorzugsweise modular aufgebaut, so daß
verschiedene Stationen hinzugefügt, entnommen oder ausgetauscht werden können, wenn
man den Prozeßablauf ändern möchte.
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Eine entsprechende Konstruktion der Formungsmaschine 410, die zur Herstellung von
Nadeln im Prozeß nach Fig. 7 angewandt wird, ist in Fig. 11 dargestellt. Die
Formungsmaschine 410 arbeitet in ähnlicher Weise wie die Maschine 195. Die Formungsmaschine 410
hat einen Rahmen 415. Die Maschinen sind identisch mit der Ausnahme, daß die Maschine
410 anstelle der Abscherungsstationen Präge- und Beschneidungsstationen aufweist. Auf
dem Grundkörper 415 sind die verschiedenen Bearbeitungsstationen montiert, die im
wesentlichen aus Stanzen, Formwerkzeugen und Schleifmaschinen 285 bestehen. Die Stanzen
und Formungswerkzeuge werden in herkömmlicher Weise angetrieben. Beispielsweise
können die Bearbeitungsstationen durch einen Motor angetrieben werden, der ein
Schwungrad mit einer Kupplung antreibt, von welchem aus die Leistung über Wellen,
Stirnzahnräder und Schiebezahnräder auf die Bearbeitungsstationen übertragen wird. Die
Schleifmaschinen 285 werden durch Elektromotoren angetrieben. Bei der Rohlings-
Schneid- und Streifen-Formungsstation 230 ist zu erkennen, daß sie aus vier einzelnen
Stationen besteht, nämlich einer Streifenformungs-Bearbeitungsstation 237, einer
Streifenbehandlungs-Bearbeitungsstation 238, einer Drahtschneide- und
Streifenprägungs-Bearbeitungsstation 239 und einer Schwanzbiege-Einheit 239A. Die Formungsmaschine 410 ist
vorzugsweise modular aufgebaut, so daß verschiedene Stationen hinzugefügt, entnommen
oder ausgetauscht werden können, wenn man den Prozeßablauf ändern möchte.
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Ein Prozeß zur Herstellung spitz zulaufender Nadeln nach dem Stand der Technik ist in
Fig. 13 dargestellt. Bei diesem Prozeß werden die Nadel-Rohlinge 500 in einer Rohlings-
Schneidmaschinenstation 510 von einer Drahtspule abgeschnitten und in einen
Schüttbehälter gegeben. In Fig. 14A ist ein Nadel-Rohling 500 vor der Bearbeitung dargestellt. Zu
Beginn erhält der Rohling 500 von einer ersten riemengetriebenen Schleifscheibe 520 eine
grobe distale Spitze, wie sie in Fig. 14B dargestellt ist. Die Nadel-Rohlinge 500 werden
dann als Schüttung überführt und in einzelnen Spannfuttern in der Bohrmaschine 530
befestigt. Nach dem Bohrvorgang in der Maschine 530 hat der Nadel-Rohling 500 die Form,
wie sie in Fig. 14C dargestellt ist. Als nächstes werden die Nadeln in Station 540 in einer
herkömmlichen Entfettungsvorrichtung entfettet. Dann werden die Nadel-Rohlinge 500 als.
Schüttung zur Maschinenstation 550 bewegt, wo jeder Nadel-Rohling 500 seine endgültige
gekrümmte Gestalt erhält und die endgültige Spitze am Nadel-Rohling 500 geschliffen
wird (siehe Fig. 14D). Die Nadel-Rohlinge erhalten bei Station 550 ihre abgeflachten
Ober- und Unterseiten. Dann werden die Nadeln als Schüttung zu einer herkömmlichen
Wärmebehandlungsstation 570, zu einer Station 580 zum anodischen Polieren und zu einer
Chargen-Silikonierungsstation 560 bewegt, um fertige Nadeln 600 herzustellen. Eine
fertige Nadel 600 ist in Fig. 15 zu sehen.
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Mit dem Prozeß nach dem Stand der Technik sind zahlreiche Nachteile verbunden, zu
diesen Nachteilen gehören geringer Herstellungs- und Prozeßausstoß, Unstetigkeit und
Streuung der Fertigungstoleranzen. Zusätzlich unterliegen die Nadeln im Prozeß nach dem
Stand der Technik der Gefahr von Beschädigungen einschließlich Abstumpfung der Spitze.
Ein anderer Nachteil besteht darin, daß die beim Prozeß nach dem Stand der Technik
verwendeten Fertigungsausrüstungen infolge ihrer Konstruktion zur Erhöhung der
Prozeßstreuung neigen. Ferner erfordert der Prozeß nach dem Stand der Technik eine häufige
Materialüberführung von Maschine zu Maschine in Form loser Nadel-Rohlinge.
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Obwohl die Erfindung in bezug auf detaillierte Ausführungsformen derselben dargestellt
und beschrieben wurde, versteht es sich für den Fachmann von selbst, daß verschiedene
Änderungen in Form und Details derselben vorgenommen werden können, ohne den
Schutzumfang der beanspruchten Erfindung zu verlassen.