用线材为支架形成波形的装置和方法
【专利摘要】一种用线材（12）来形成支架波形的装置（10），该装置包括一对构造成围绕轴线转动的张紧线材（18、20）。张紧线材和轴线基本上正交于支架线材，该支架线材设置在张紧线材之间的间隙内。当张紧线材转动时，弯头（22）形成在设置于张紧线材之间的支架线材部分内。可控制张紧线材，以使得转动轴线与特定张紧线材对齐，为形成在支架线材内的每个特定弯头，支架线材围绕该特定张紧线材弯曲，由此，在转动过程中防止特定张紧线材平移，以使得张紧线材的行为就像转动管子弯曲模具，支架线材围绕该模具弯曲。馈送组件（14）将支架线材馈送到张紧线材之间的形成区域内。
【专利说明】用线材为支架形成波形的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明总地涉及一种用于为支架形成波形的装置和方法。具体来说，本发明涉及一种用线材形成波形的装置和方法。
【背景技术】
[0002]支架通常是中空的大致圆柱形医疗器械，其中体腔内从径向缩回的构造展开到径向膨胀开的构造，这使得器械接触和支承血管。在血管成形手术过程中，通过使用载有压缩的或“卷曲”的支架的气囊导管，该支架已经加载到气囊上，由此可植入可塑性变形的支架。当气囊充气时，支架径向膨胀，迫使支架接触体腔，由此，对血管壁形成支承。在借助于气囊导管将支架经皮肤引入，横过体腔运输和定位在要求的部位之后，便可实施展开。
[0003]支架可由线材形成，可从管子上割出，或可由材料板上割出，然后，卷成管形的结构。尽管某些支架可包括多个相连的环，它们基本上彼此平行并大致垂直于支架纵向轴线定向，但其它的支架可包括螺旋形的盘卷，该盘卷以非垂直的角度缠绕在纵向轴线周围。
[0004]包括螺旋形盘卷的支架可由包括波形的单一线材形成，该必须构造成允许支架径向地膨胀。鉴于同样尺寸的支架，可能在控制波形的同时难于从单一线材形成支架，从而，个别的波形会在尺寸和形状上有变化。此外，精确地和均匀地弯曲支架线而不会不利地使支架线变形是困难的。因此，需要有精确地和均匀地在支架内形成波形的装置和方法，以使波形的每个波在尺寸和形状上可得到个别地控制。
【发明内容】
[0005]本发明的实施例描述了用单一线材来形成支架波形的装置和方法。
[0006]根据一实施例，提供用一线材来形成支架波形的装置和方法。该装置包括一对基本上彼此平行地设置的张紧线材，两个线材之间有间隙。张紧线材处于张紧状态中并偶联到一装置，使得张紧线材相对于转动轴线转动。一部分支架线材设置在张紧线材之间的间隙之间，使得支架线材基本上垂直于张紧线材。张紧线材随设置在其间的支架线材一起转动，致使张紧线材弯曲支架线材，因此，在其中形成冠状。张紧线材转回到中性位置，且一定长度的支架线材在张紧线材之间馈送。张紧线材沿相反方向转动而弯曲支架线材，从而形成沿与第一冠状相反方向设置的第二冠状。张紧线材转回到中性位置，且一定长度的支架线材在张紧线材之间馈送。重复该过程以形成波形，其中，通过控制馈送的支架线材长度和张紧线材转动量，可控制波形的每个波的幅值、形状和波长。
[0007]根据一个实施例，提供用一线材来形成支架波形的装置和方法。该装置包括一对基本上彼此平行地设置的张紧线材，两个线材之间有间隙。张紧线材处于张紧状态中且每个张紧线材偶联到可转动和平移的线材保持器。个别线材保持器的平移允许转动轴线与张紧线材对齐，而支架线材可围绕张紧线材弯曲。个别的线材保持器的平移还允许张紧线材之间的间隙可动态地被调整，以在支架线材弯曲过程中使张紧线材邻接支架线材，并在线材保持器返回到中性位置时，且在支架线材馈送在张紧线材之间时，间隙变大。一部分支架线材设置在张紧线材之间的间隙中，以使支架线材基本上垂直于张紧线材。线材保持器平移，使得支架线材所围绕弯曲的第一张紧线材与转动轴线对齐，且张紧线材邻接支架线材。线材保持器沿第一方向转动而弯曲支架线材，以在支架线材中形成冠状。线材保持器被分离开，返回到中性位置，一定长度的支架线材被馈送在张紧线材之间。线材保持器平移，使得支架线材所围绕弯曲的第二张紧线材与转动轴线对齐，且张紧线材邻接支架线材。线材保持器沿与第一方向相反的第二方向转动而弯曲支架线材，以沿与第一冠状相对的方向形成第二冠状，由此，完成波形的波。线材保持器被分离开，返回到中性位置，一定长度的支架线材被馈送在张紧线材之间。重复该过程以形成波形，其中，通过控制馈送的支架线材长度和张紧线材转动量，可控制波形的每个波的幅值、形状和波长。
[0008]根据一个实施例，提供用一线材来形成支架波形的装置和方法。该装置包括细长的形成构件，其具有倒圆的端部以弯曲支架线材。该形成构件独立地受控，并可平移和转动。在一个实施例中，该形成构件安装到相应的转筒体或圆柱形筒体上，其可独立地平移和转动，由此，平移和转动与其附连的相应形成构件。支架线材设置在形成构件之间，而形成构件平移和相对于彼此转动，以在支架线材内形成弯头，和/或将附加长度的支架线材馈送到形成区域内，该细长的、倒圆的、相对刚性的形成构件弯曲支架线材，使支架线材变形最小或没有变形，尤其是支架线材的横截面变形。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]现将参照附图，借助于实例来描述本发明的实施例，附图中，相应的附图标记表示对应的零件，在附图中:
[0010]图1-8是用线材形成支架波形的装置和方法的实施例的示意图。
[0011]图9是可用图1-8所示装置和方法形成波形的示意图。
[0012]图10-21是用线材形成支架波形的装置和方法的实施例的示意图。
[0013]图22是围绕张紧线材弯曲以形成冠状的支架线材的示意放大图。
[0014]图23是用线材形成支架波形的装置的实施例的立体图。
[0015]图24是图23所示装置的立体图，但已移去了某些支承结构。
[0016]图25是图24所示装置的前视图。
[0017]图26是图24所示装置的后视图。
[0018]图27是图24所示装置的侧视图。
[0019]图28是带有所示张紧线材的图24所示装置的示意前视图。
[0020]图29是图23所示装置的卷轴区域的示意图。
[0021]图30是图24所示装置的转动组件的立体图。
[0022]图31是图30所示转动组件的线材保持器之一的立体图。
[0023]图32和33是滑架块之一和图30所示转动组件的线材保持器组件的立体图。
[0024]图34是图30所示转动组件的多个步进电动机之一的一部分的立体图。
[0025]图35是图30所示转动组件的旋转电动机的立体图。
[0026]图36是图24所示装置的馈送组件部分的立体图。
[0027]图37A和37B是图36所示馈送组件的的立体图，分别移去和纳入了上部导向板。
[0028]图38是图36所示馈送组件的制动组件之一的立体图。[0029]图39是图38所示制动组件一部分的放大图。
[0030]图40-54是用线材形成支架波形的装置和方法的实施例的示意图。
[0031]图55是显示控制器和图40-54所示装置诸零件之间连通的方框图。
[0032]图56是显示控制器和图23-39所示装置诸零件之间连通的方框图。
【具体实施方式】
[0033]以下的详细描述本质上仅是示范性的，并不意图限制本发明或本发明的装置及其使用。此外，还不意图受上述的【技术领域】、技术背景、简要概述或以下详细描述中所呈现的任何表述或暗指理论的约束。
[0034]图1示意性地示出了用支架线材12形成支架波形的装置10的一部分。将线材12的供应源14提供给装置10。在一实施例中，该供应源14可包括其上缠绕线材12是卷轴。张紧线材18和20的一端附连到板材16。张紧线材18和20还在与板材16相对的一端处固定，使得线材18、20保持张紧，并大致垂直于/正交于线材12。张紧线材18和20彼此间距开，以使线材12可设置在张紧线材18和20之间，这将在下文中作详细描述。正如本【技术领域】内技术人员将会理解的，供应源14可以是提供线材12或馈送或推线材12通过张紧线材18、20之间空间的任何装置或方法。线材12可具有适用于所要支架应用的任何合适直径。例如，不欲加以限制，线材12可具有约0.0025英寸和约0.0075英寸之间的直径。线材12可用任何适用于所要应用的材料形成。例如，不欲加以限制，线材12可用不锈钢、镍钛合金(Nitinol?)、钴-铬合金(例如，L605、MP35N)、复合线(例如，带有钽芯线的MP35N壳)、贵金属合金、镍基超耐热合金、镁基合金、锌基合金以及各种聚合物形成。同样地，张紧线材18、20可用任何合适材料制成，并具有适于弯曲线材12的任何合适的直径，这将在下文中作详细描述，张紧线材18、20在弯曲线材12过程中提供足够的耐用性。例如，不欲加以限制，在一个实施例中，张紧线材18、20由镍钛合金(Nitinol?)制成，并具有范围在约
0.003英寸至约0.010英寸的直径。
[0035]板材16在图中显示为圆形。然而，板材16可以是任何合适的形状，以实现使线材
18、20保持张紧和转动的功能，使得张紧线材18、20弯曲线材12，这将在下文中作详细描述。在所示的实施例中，各个张紧线材18、20的一端附连到板材16，各个张紧线材18、20的相对端附连到装置，以使张紧线材18、20保持在张紧状态下。例如，且不欲加以限制，张紧装置可以是重量或张紧电动机。使用张紧电动机的实施例将在下文中作详细描述。
[0036]供应源14推线材12通过张紧线材18、20之间的空间，如图2所示。供应源14可由控制器控制，以使在张紧线材18、20之间推移的线材12长度得到控制。接下来，板材16与附连到其上的张紧线材18、20沿某一方向转动，以使张紧线材18、20也转动，如图3所示。在图3所示的一个实施例中,板材16逆时针方向转动,如图3中箭头所示。当板材16和张紧线材18、20转动时，张紧线材18、20弯曲设置在张紧线材18、20之间空间内的那部分线材12。板材16的转动量控制着在线材12上的弯曲量。例如，且不欲加以限制，板材16可在90和1802之间转动以弯曲线材12而在线材12内形成第一冠状22。
[0037]接下来，板材16顺时针方向转动回到中性位置，如图4所示。在张紧线材18、20之间有足够的空间，以使线材12不因板材16返回到中性位置而弯曲。供应源14然后将线材12推出要求长度的波形幅值，如图5所示。板材16然后沿顺时针方向转动，如图6所示，使得张紧线材18、20转动，而让线材12设置在其间。当板材16和张紧线材18、20转动时，张紧线材18、20弯曲设置在张紧线材18、20之间空间内的那部分线材12。由于板材16沿与先前转动相反的方向转动，在第一冠状22的相反方向，第二冠状24形成在线材12中，由此，完成波形的一个波。接下来，通过沿逆时针方向转回板材16，板材16返回到中性位置，如图7所示。
[0038]然后，另一要求长度的线材12可前进在张紧线材18、20之间，如图8所示，上述步骤可按需要重复多次以形成所要求的波形40。例如，图9示出波形40的实施例，该实施例可使用上述方法由装置10来形成。当然，也可形成许多其它的形状，图9所示的实施例绝不意图以任何方式加以限制。尤其是，偶联到供应源14的控制器和用来转动板材16的电动机(未示出)可各控制线材12的馈送和板材16的各个转动。因此，各个波与邻近的波形比可以不相同，即，可具有不同的幅值、波长、形状等。在一个实施例中，波形的各个波可具有独特的幅值和波长。
[0039]图10-21示意性地示出了根据本文另一实施例的用支架线材112形成支架波形的装置100 —部分。与图1-8中所示实施例相同，线材112通过供应源114提供给装置100。供应源114可包括卷轴，线材112就缠绕在该卷轴上。不是像图1-8中所述的单一板材16那样，装置100包括第一模具或线材保持器116和第二模具或线材保持器117。线材保持器116、117沿着分割线128、126分别彼此邻近地设置。在所示实施例中，分割线128、126呈弧形。这样，在波形成过程中，可阻止支架线材112在线材保持器116、117之间的滑动，这将在下文中详细描述。在波的全部形成过程中，支架线材112由一部分线材保持器116或一部分线材保持器117支承。每个线材保持器116、117包括凹入或槽130、132，它们的尺寸做成将对应的张紧线材118、120保持在其中。张紧线材118、120可与上述的张紧线材18、20相同。张紧线材118、120大致垂直于/正交于支架线材112延伸，以使支架线材112设置在张紧线材118、120之间。例如，且不欲加以限制，张紧线材118、120可大致垂直地延伸，而支架线材112可大致水平地延伸。
[0040]在所示的特殊实施例中，张紧线材118、120延伸通过线材保持器116、117，这将在下文中作详细描述。张紧线材118、120借助于本【技术领域】内技术人员熟知的装置来保持在张紧状态中。例如，且不欲加以限制，张紧线材118、120的对应端部可固定，重量或电动机与其偶联以提供拉力。张力电动机驱动器的一个实施例将在下文中作详细描述，并可用于文中所述的任何实施例。然而，可使用对张紧线材118、120提供张力的其它装置和方法。
[0041]如图10中箭头所示，线材保持器116、117可侧向平移和转动。尽管图10中箭头示出了大致垂直于支架线材方向平移的线材保持器116、117，但线材保持器116、117可沿着其转动平移在任何位置。因此，例如，且不欲加以限制，如果线材保持器116、117转动大致90度，则线材保持器116、117的平移将大致平行于支架线材112。
[0042]在形成支架线材112中波形的方法的实施例中，线材保持器116、117彼此移开，供应源114在张紧线材118、120之间馈送一定程度的支架线材112，如图11所示。接下来，线材保持器116、117朝向彼此移动，使得张紧线材118、120紧邻到/邻接到支架线材112。此外，线材保持器116、117移位到左边，使得右边的张紧线材118与线材保持器116、117的转动中心对齐，如图12所示。通过右张紧线材118与转动中心对齐，右张紧线材118在转动过程中不平移，其行为类似于转动管弯曲模具，支架线材112缠绕在该模具周围，如图22所示。
[0043]接下来，线材保持器116、117逆时针方向转动，如图13所示。如果右张紧线材位于转动中心，则该转动致使左张紧线材120围绕右张紧线材118转动。如此的转动致使设置在张紧线材118、120之间的支架线材112弯曲，如图13所示，由此，在支架线材112内形成第一冠状122。
[0044]线材保持器116、117然后平移而彼此分离，使得张紧线材118、120之间的间隙增大，如图14所示。这允许线材保持器116、117通过线材保持器116、117的顺时针转动而返回到中性位置，如图15所示，不弯曲支架线材112。由于线材保持器116、117仍然分离，另一长度的支架线材112从供应源114馈送出，如图16所示。
[0045]接下来，线材保持器116、117朝向彼此平移，并移位到右边，使得张紧线材118、120紧邻到/邻接支架线材112，而左张紧线材120设置在线材保持器116、117的转动中心，如图17所示。线材保持器116、117然后顺时针方向转动，如图18所示。如果左张紧线材120位于转动中心，则该转动致使右张紧线材118围绕左张紧线材120转动。如此的转动致使设置在张紧线材118、120之间的支架线材112弯曲，就如转动型管子的弯管机那样，如图18所示，由此，在支架线材112内形成第二冠状124，完成波形的波。
[0046]线材保持器116、117然后平移而彼此分离，使得张紧线材118、120之间的间隙增大,如图19所示。这允许线材保持器116、117通过线材保持器116、117的逆时针转动而返回到中性位置，如图20所示，不弯曲支架线材112。由于线材保持器116、117仍然分离，另一长度的支架线材112从供应源114馈送出，如图21所示。上述步骤然后可按需要重复多次以完成所要求的波形。通过控制从供应源14馈送出的支架线材112的长度和线材保持器116、117的转动量。便可控制各个别波的尺寸和形状。因此，从单一支架线材中可形成可变波长、幅值以及冠状内弯曲程度的波形。
[0047]图23-39示出了在支架线材内形成波形的装置200的实施例。该装置200使用以上参照装置100所讨论的原理，该原理在于，使用一对线材保持器，它们可平移和转动，并用来保持在支架线材中形成冠状的那些张紧线材。装置200的描述包括运行线材保持器、张紧线材和馈送支架线材的特殊实施例的许多细节。本【技术领域】内技术人员将会认识到，就如在文中描述的其它实施例中合适的那样，可个别地或组合地使用有关装置200所描述的各种特征。
[0048]图23是装置200的立体图。该装置200包括底板209、立架底座202，以及各端附连到底板209和立架底座202的多个腿206。此外，制动轮204附连到立架底座。底板209、立架底座202和腿206对底板组件208提供支承(图24)，底板组件208包括形成支架线材内波形的许多元件。装置200还包括电子板224，其容纳电源、伺服驱动器以及为本【技术领域】内技术人员熟知的其它电子器件，它们是本文描述的零件需要或要求的器件。
[0049]如图23-27中所示，左和右上部架子侧支承件210a、210b附连到底板209。左和右上部架子侧支承件210a、210b支承前上部架子212和后上部架子214。前上部架子212包括附连在其上的导向托盘213。左和右内上部架子支承件211a、211b从左和右上部架子侧支承件210a、210b朝向装置200内部延伸，以进一步支承上部架子212、214，如图25和26所示。设置在底板组件208后部内的后上部架子214和底板209之间的是馈送轴中心支承件215、左和右馈送轴侧支承件217a、217b，以及馈送轴支承架子219，如图26所示。它们支承馈送器组件240，这将在下文中作详细描述。
[0050]用于保持供应支架线材的卷轴216附连到后上部架子214，如图23大致地所示。在所示的实施例中，如图29详细所示，架子219附连到后上部架子214的下表面。卷轴臂218从架子219延伸到后上部架子214的后面。心轴223从卷轴臂218延伸出。卷轴216包括开口 216a，心轴223延伸通过开口 216a以支承卷轴216。
[0051]上部张紧驱动组件220附连到后上部架子214并向上延伸，如图23_28所示。上部张紧驱动组件220包括附连到后上部架子214的左和右上部张紧驱动提升器226a、226b。上部张紧电动机板230附连到左和右上部张紧驱动提升器226a、226b并跨越其间的间隙。上部张紧电动机板230用作安装左和右上部张紧电动机234a、234b的安装板。左和右上部张紧电动机234a、234b可操作地分别连接到左和右上部皮带轮236a、236b。在图23-28所示的实施例中，左和右上部张紧电动机234a、234b设置在上部张紧电动机板230的后侧上，左和右上部张紧皮带轮236a、236b设置在上部张紧电动机板230的前侧上，左和右电动机轴延伸通过上部张紧电动机板230内相应的开口，以使左和右上部张紧电动机234a、234b可操作地连接到左和右上部张紧皮带轮236a、236b。上部张紧驱动组件还包括左和右上部导向皮带轮238a、238b，如图所示。
[0052]同样地，下部张紧驱动组件222附连到底板209并向下延伸，如图23_28所示。下部张紧驱动组件222包括附连到底板209的左和右下部张紧驱动提升器228a、228b。下部张紧电动机板232附连到左和右下部张紧驱动提升器228a、228b并跨越其间的间隙。下部张紧电动机板232用作安装左和右下部张紧电动机234c、234d的安装板。左和右下部张紧电动机234c、234d可操作地分别连接到左和右下部皮带轮237a、237b。在图23-28所示的实施例中，左和右下部张紧电动机234c、234d设置在下部张紧电动机板232的后侧上，左和右下部张紧皮带轮237a、237b设置在下部张紧电动机板232的前侧上，左和右电动机轴延伸通过上部张紧电动机板230内相应的开口，以使左和右下部张紧电动机234c、234d可操作地连接到左和右下部张紧皮带轮237a、237b。下部张紧驱动组件还包括左和右下部导向皮带轮239a、239b，如图所示。
[0053]例如，且不欲加以限制，左和右上部张紧电动机234a、234b和左和右下部张紧电动机234c、234d可以是诸如Danaher AKM-2Ix那样的Danaher AKM齿轮电动机，或其它类似电动机。在操作中，如图28所示，左和右张紧的线材318、320通过上部和下部张紧驱动组件220、222保持在张紧状态中。左和右张紧的线材318、320可类似于参照以上实施例描述的张紧的线材18、20和118、120。在所示的特殊实施例中，左张紧的线材318缠绕在左上部皮带轮236a周围，沿着左上部导向皮带轮238a的内测或右侧延伸，向下通过左线材保持器(未在图28中示出)。左张紧的线材318沿着左下部导向皮带轮239a的内侧或右侧继续向下延伸，并缠绕在左下部皮带轮237a周围。同样地，右张紧的线材320缠绕在右上部皮带轮236b周围，沿着右上部导向皮带轮238b的内侧或左侧向下延伸通过右线材保持器(未在图28中示出)。右张紧的线材320沿着右下部导向皮带轮239b的内侧或左侧继续向下延伸，并缠绕在左下部皮带轮237b周围。
[0054]在操作中，张紧电动机234a、234b、234c、234d提供力，以使张紧的线材318、320保持在张紧状态中。尤其是，左上部张紧电动机234a提供逆时针力，左下部张紧电动机234c提供顺时针力以将左张紧线材318保持在张紧状态中，如图28中箭头所示。右上部张紧电动机234b提供顺时针力，右下部张紧电动机234d提供逆时针力以将右张紧线材320保持在张紧状态中，如图28中箭头所示。然而，每个张紧电动机也可以相反方向步进，以移动相应的张紧线材。例如，右上部张紧电动机236b可以逆时针方向步进，而右下部张紧电动机236d可以顺时针方向步进对应量，使得右张紧的线材318向下移位。这些步进可以小到移动对应的张紧线材0.001英寸。该运动减小张紧的线材318、320上的磨损，这使得张紧的线材有较长的寿命，并在张紧的线材弯曲支架线材时，减小支架线材上磨损的标记或变化。尤其是，在支架线材内的各个冠状如参照图10-21所描述地形成之后，每个张紧的线材318、320可上下地移位，使得张紧的线材的“新的”部分可用于下一冠状。例如，且不欲加以限制，如果支架线材直径为0.0035英寸，则在各个冠状形成之后，张紧的线材可位移各个冠状形成过程中接触支架线材的那部分张紧线材的长度。例如，0.002英寸。在形成1000个冠状时，仅2英寸的张紧线材将会被用到，使用张紧线材的未磨损的部分来形成各个冠状。张紧的线材318、320可卷绕着相应的皮带轮236a、237a、236b、237b周围，使得上万个冠状可被形成，无需多次使用张紧的线材318、320的相同部分。当张紧的线材318、320已经沿一个方向移动到其极限时，张紧的线材318、320可沿相反方向递增地移位，以形成上万个之多的冠状，其中，张紧的线材318、320形成各个冠状的那个部分仅用过一次。该过程可按需要重复多次，并减小在其它的形成支架线材中波形的方法和装置中所出现的由形成构件上的磨损对支架线材造成的损坏。
[0055]图30示出转动组件270的立体图。转动组件270包括线材保持器300a、300b，它们偶联到步进电动机272a、272b以平移线材保持器300，并偶联到旋转电动机290(见图35，旋转电动机290的内顶部298显示在图30中)，以转动线材保持器300。
[0056]尤其是，图30示出了可操作地连接到步进电动机272a、272b和旋转电动机290的线材保持器300a、300b (未在图30中示出，旋转电动机290的内顶部298显示在图30中)。线材保持器300a、300b是以上参照图10-21描述的线材保持器118、120的实施例。图31示出单个线材保持器300。线材保持器300a、300b是镜面对称的，这样，参照图31对线材保持器300的描述适用于线材保持器300a、300b。如图31所示，每个线材保持器300包括大致半圆柱形的部分302，其具有弧形的分割表面304和槽306。各个线材保持器的弧形分割表面304形成线材保持器300a、300b彼此分离并一起朝向彼此。各个线材保持器300中的槽306的尺寸和构造做成将其中一个张紧的线材318、320保持在其中。线材保持器300a、300b的形状一起是大致的圆柱形，各具有将相应的线材保持器300连接到相应的步进电动机272的底板308。
[0057]步进电动机272a、272b显示在图30中，其各个部分显示在图32_34中。就线材保持器300、步进电动机272和与相应的线材保持器相连的连接器来说，将参照图32-34进行描述。显然，步进电动机272a、272b是相同的，例外之处是，它们沿相反方向安装到滑架板298 上。
[0058]如图32-33所示，每个线材保持器300安装到线材保持器的调整器307上。线材保持器的调整器307通过线材保持器夹具309安装到线材保持器安装件308上。线材保持器安装件308附连到滑架块310，其随步进电动机272的运动一起移动，由此，移动线材保持器300。滑架板310是步进电动机272的部分，将在下文中详细描述，其通过螺杆螺母317偶联到步进电动机272的螺杆281 (见图34)，螺杆螺母317通过螺母块305偶联到滑架板310。滑架板310沿着十字滚动轨道311移动。本地板(home flag) 315和限制板(limitflag) 314,316偶联到滑架块310，并与本地传感器286和限制传感器285、287协调(见图34)，以提供有关滑架板310的位置和线材保持器300位置的反馈。暗销313也偶联到滑架块310 (图中仅示出两个暗销中的一个)。当相应的暗销313碰到限制挡块284 (见图34)时，该暗销313阻止滑架块310沿每个方向移动超越某一点。步进电动机272显示在图34中，其中，滑架块310已移去。显然，文中所述的步进电动机272是示范的，也可使用其它的步进电动机或类似装置来移动线材保持器300a、300b。例如，且不欲加以限制，这里所述的步进电动机272可以是由Micro Motion Technology,LTD出品的AM1-0401-3S动力的分级AM串联电动机。模块的编码器274可偶联到步进电动机272。例如，且不欲加以限制，可采用由RENCO编码器公司出品的R35i串联模块编码器。如图34所示，步进电动机272还包括安装在电动机支架278上的步进电动机276，该电动机支架安装在底板280上。底板280包括支承块282和安装在其上的端部块283。支承块280和端部块283支承其间的螺杆281。螺杆281的转动致使滑架块310经通过螺杆螺母317的连接而平移。十字滚动轨道311也安装在底板280上，但只有一个显示在图34中。限制挡块284也安装在底板280上。由于滑架块310偶联到螺杆281 ;限制挡块284设置在偶联到滑架块310上的暗销313之间。因此，暗销313和限制挡块284限制滑架块310沿各个方向的运动，因为限制挡块284将碰击其中一个暗销313，根据滑架块310究竟沿哪个方向移动而定。本地传感器286和限制传感器285、287通过传感器块279也连接到底板280。传感器285、286、287设置成让安装在滑架块310上的板314、315、316触发传感器285、286、287，以对控制单元提供有关滑架块310位置的反馈。
[0059]如图30所示，步进电动机272a、272b和由此偶联到其上的线材保持器300a、300b安装在滑架板288上。滑架板288附连到旋转电动机290的内顶部298上。如图35所示，旋转电动机包括本体294、底部292、外部环296和内部环298。旋转电动机290沿顺时针或逆时针方向转动内部环292，由此，沿顺时针或逆时针方向转动滑架板288和安装在其上的物项。因此，旋转电动机290沿顺时针或逆时针方向转动线材保持器300a、300b。外部环296和内顶部298可各包括本地标记297，其指示内顶部298的本地或中性位置。旋转电动机290还包括本【技术领域】内技术人员熟知的电缆/套管299。旋转电动机290可以是可按照需要转动滑架板288的任何旋转电动机。例如，且不欲加以限制，旋转电动机290可以是由Motion Control Products, LTD出品的AO)串联无芯扭矩电动机。
[0060]图36-39示出了将支架线材馈送到张紧线材318、320之间形成区域内的馈送组件240的实施例。本【技术领域】内技术人员将会认识到也可使用其它馈送组件。
[0061]如图36、37A和37B所示，馈送组件240包括馈送轴臂242，其包括槽244。馈送组件240还包括第一制动组件250a和第二制动组件250b，将在下文中详细描述。支架线材馈送通过制动组件250a、250b中的开口，并馈送在如图37A所示的下部承载板246上。本【技术领域】内技术人员将会认识到，分开的承载板不是必要的。图37B示出图37A中相同的区域，例外之处是，上部导向板248显示为覆盖下部承载板246的总体区域。在操作中，支架线材在下部承载板246和上部导向板248之间馈送，以便将支架线材导向到线材保持器300a,300b处的形成区域。
[0062]馈送轴臂242可操作地偶联到馈送电动机260，如图36所示。在该实施例中，馈送电动机260与步进电动机272相同，例外之处在于，馈送电动机260的滑架块附连到馈送轴臂242，而不是附连到线材保持器安装件308。馈送电动机260操作而沿槽244的纵向方向前后地平移。尽管馈送电动机260显示和描述为与步进电动机272相同，但本【技术领域】内技术人员将会认识到，馈送电动机可以是可沿纵向方向移动馈送轴臂242的任何装置。例如，且不欲加以限制，馈送电动机260可以是由Micro Motion Technology, LTD出品的AM1-0401-3S动力的分级AM串联电动机。
[0063]制动组件250a、250b操作而保持或释放支架线材，以使支架线材馈送到形成区域内。前制动组件250 a安装到后上部架子214，并基本上是固定的。在一个实施例中，前制动组件可略微侧向地移位，这样，当线材保持器300移位而使转动中心与其中一个张紧的线材318、320对齐时(参照图10-21)，支架线材对齐。后制动组件250 b可操作地偶联到馈送轴臂242，使得后制动组件250 b随馈送轴臂242移动。
[0064]本实施例中的制动组件250a、250b相同，因此，图38_39中只图示和描述其中一个制动组件250。本【技术领域】内技术人员将会认识到，这里的描述适用于这两种制动组件。此夕卜，本【技术领域】内技术人员将会认识到制动组件250a、250b不需要是相同的，不需要如本文中所描述的那样。也可使用将支架线材馈送到形成区域内的其它组件。制动组件250包括制动弯曲底部252，用于将制动组件安装在后上部架子214或馈送轴臂242上。制动组件250还包括其各端偶联到制动弯曲底部252上的制动桥架254。制动弯曲顶侧256设置在制动弯曲底部252的顶部上。压电致动器258安装在制动桥架254和制动弯曲顶侧256之间，如图39所示，每个制动弯曲底部252和制动弯曲顶侧256包括位于其匹配表面内的相应的槽262、264，以形成可让支架线材馈送通过的孔。
[0065]压电致动器258可以是可将压力施加到制动弯曲顶侧256的任何装置，以使夹紧压力施加到设置在制动弯曲顶侧256和制动弯曲底部252之间的支架线材上。在所示的实施例中，致动压电致动器258而沿箭头266方向压缩，使压电致动器258附连到制动桥架254和制动弯曲顶侧256的那些部分沿箭头268所示的方向膨胀。该膨胀提供作用于制动弯曲顶侧256的力，其压缩由槽252、254形成的孔，由此，夹紧设置在孔内的支架线材。例如，且不欲加以限制，压电致动器258可以是由Central Technologies公司出品的诸如型号APA-60S那样的放大压电系列(Amplified Plezo Series).[0066]在操作中，当一定长度的支架线材要馈送到形成区域内时，致动第二制动组件250b，使得夹紧压力施加到支架线材上，此时，第一制动组件250a保持未被致动，而使支架线材可通过其中。当第二制动组件250b被致动时，馈送电动机260被致动而移动馈送轴臂242朝向馈送区域，由此，还移动第二制动组件250b和被擒获在其中的支架线材朝向馈送区域。该运动也可被描述为移动馈送轴臂242和第二制动组件250b朝向第一制动组件250a。第一制动组件250a然后被致动而夹住支架线材，同时，第二制动组件250b未被致动而释放支架线材，馈送电动机260使馈送轴臂242移离馈送区域/第一制动组件250a。因此，在第一种运动过程中，一定长度的支架线材移入馈送区域内，而第二种运动使馈送轴臂242和第二制动组件250b返回到中性位置，同时，第一制动组件250a将支架线材保持就位，使支架线材不从馈送区域撤回。对馈送到形成区域内的各个长度的支架线材，重复该过程，以弯曲支架线材而形成波形的波。
[0067]在操作中，如图56中示意地示出的控制器330连通第一和第二步进电动机272a、272b、旋转电动机290、馈送电动机260、第一和第二制动组件250a、250b的压电致动器258，以及左上、右上、左下和右下的张紧电动机234a、234b、234c、234d。因此，压电致动器258和馈送电动机260受控而将支架线材馈送到张紧线材318、320之间的形成区域内，第一和第二步进电动机272a、272b受控而平移线材保持器300a、300b，从而将线材保持器保持在一起、分离开它们或移位它们，以使转动轴线与其中一个张紧线材318、320对齐，旋转电动机290受控而转动线材保持器300a、300b并由此转动线材318、320，张紧电动机234受控而使张紧线材318、320保持在张紧状态中，并在支架线材每次弯曲之后纵向地移位张紧线材318,320以使磨损为最小。一旦要求的波形已经连通到控制器330，则该控制器330能够读取计算机可读介质，该可读介质含有形成所要求波形的方法，如上所述，控制器330可对如上所述的电动机和致动器发送信号，以使装置200形成要求的波形。
[0068]图40-55示意地示出根据本发明另一实施例在支架线材412内形成波形的装置400，以及在支架线材内形成波形的方法。其不使用张紧的线材来弯曲支架线材，装置400使用形成构件，这将在下文中作详细描述。
[0069]装置400包括上部或第一转筒或圆柱402以及下部或第二转筒或圆柱404。第一转筒402包括第一表面414,而第二转筒404包括第二表面416。第一表面414和第二表面互相面对。第一转筒402还包括设置在第一表面414上的第一弯曲或形成构件406。第一转筒402还包括设置在第一表面414上的第一弯曲或形成构件406。第二转筒404包括设置在第二表面416上的第二弯曲或形成构件408。第一转筒402和第二转筒404彼此可独立地移动，且各可沿一方向转动，并可在x-y平面内沿四个方向平移，如图40中箭头所示。第一和第二转筒402、404可围绕局部的ζ轴转动，并通过本【技术领域】内技术人员熟知的机构平移。例如，且不欲加以限制，可使用上述用于转动和平移的机构。此外，尽管转筒402、404显示为几何上圆柱形的转筒，但本【技术领域】内技术人员将会认识到，它们可以是不同的形状，只要它们可执行下述的功能即可。
[0070]形成构件406、408可以是带有倒圆端部的细长构件。例如，且不欲加以限制，形成构件406、408可以是带有倒圆端部418、419代替直的端部的大致矩形的形状，如图41所示。各个形成构件406、408安装到相应转筒402、404的相应表面414、416上，使得形成构件406、408的倒圆端部418、419的转动中心410、411与对应转筒402、404的转动中心对齐。形成构件可以是不同的形状。例如，且不欲加以限制，图42示意地示出形成构件422的实施例。形成构件422大致为三角形的形状，其在三角形顶点处具有倒圆的边缘424、426、428。图42示出形成构件422的平面图。形成构件422还包括一定深度或厚度，这从图40中可看到。如果使用诸如形成构件422的形成构件，则形成构件422安装到转筒402、404，使得形成构件424的倒圆顶部424的转动中心430与安装形成构件422的转筒402、404的转动中心对齐。形成构件406、408或422可用任何适于抗弯曲支架线材的磨损的材料制成，这将在下文中描述，其足够光滑以在支架线材内不形成不希望的表面标记或变形。例如，且不欲加以限制，形成构件可用硬质工具钢(高速钢)、钨合金或碳化钨、钴或钴-钢合金制成。形成构件406、408、422的表面还可进行涂敷以减小磨损。例如，且不欲加以限制，形成构件可用黑色氧化物、氮化钛(TiN)、氮化钛铝(TiAIN)、氮化钛碳(TiCN)、氮化铝铬硅(AlCrSiN)、氮化钛硅(TiSiN)，或金刚石进行涂敷。装置400的操作将在下文中描述并以形成构件406、408示出。然而，本【技术领域】内技术人员将会理解到，也可使用其它的形成构件，诸如形成构件422或其它构件。
[0071]图43-54在形成支架线材412内波形的方法实施例中，示意地示出装置400的操作实施例。图43示出已经馈送在形成构件406、408之间以及第一转筒402的第一表面414和第二转筒404的第二表面416之间的一定长度的支架线材412。支架线材412可用装置和以上描述的用于馈送支架线材的方法、其它为本【技术领域】内技术人员熟知的装置和方法，或使用形成构件406、408和转筒402、404的运动来进行馈送，这将在下文中描述。
[0072]支架线材412设置在形成构件406、408之间，使形成构件406、408大致垂直于支架线材412设置。此外，形成构件406、408沿着支架线材412的方向彼此偏离，如图43示意地所示。形成构件406、408设置有相应的端部418、419，转动中心410、411与邻近支架线材412的转筒402、404的转动中心对齐，如图43所示。如图43中箭头所示，第一转筒402顺时针方向转过大约180度，导致第一形成构件406围绕端部418转动，以使第一形成构件大致平行于第二形成构件408，如图44所示。当第一转筒402转动时，支架线材412通过第一和第二形成构件406、408弯曲，如图44示意地所示，以在支架线材412中第一冠状432。
[0073]接下来，如图44中箭头所示，第一转筒402逆时针转过大致90度，导致第一形成构件406大致垂直于第二形成构件408，如图45所示。第一转筒402继续其顺时针的转动，另外转过大约180度，如图45中箭头所示，导致第一形成构件406围绕端部418转动，如图46中示意地所示。接下来，第二转筒404沿大致平行于支架线材412的馈送方向的方向平移,如图46中箭头所示,导致第一形成构件406推动支架线材412,如图47所示。该运动导致一定长度的支架线材412设置在第一冠状432和第一形成构件406之间，如图47所示。该运动还导致第二转筒404偏离第一转筒402，使得第二形成构件408偏离第一形成构件406，也如图47所示。
[0074]接下来，如图47中箭头所示，第二转筒404和对应的第二形成构件408沿与支架线材412的馈送方向相反的方向平移返回到图46所示的位置，如图48所示。该运动导致第一和第二形成构件406、408位于形成第二冠状434的位置中。接下来，如图48中箭头所示，第二转筒404逆时针转动,使得对应的第二形成构件408逆时针转动,如图48中箭头所示。第二形成构件408的转动致使设置在第二形成构件408和第一形成构件406之间的支架线材412的部分弯曲而形成第二冠状434的第一部分，如图49所示。
[0075]接下来，第二转筒404和对应的第二形成构件408顺时针转动，如图49和50中箭头所示。该转动导致第一和第二形成构件406、408彼此平行，并平行于支架线材412的馈送方向，如图51所示。接下来，第一和第二转筒402、404朝向彼此平移，使得第一和第二形成构件406、408朝向彼此移动，并朝向设置在第一和第二形成构件406、408之间的支架线材412移动，如图51中箭头所示。第一和第二形成构件406、408在支架线材412上施加足够的压力，使得支架线材412随第一和第二形成构件406、408移动。尤其是，第一和第二转筒402、404然后一起沿支架线材412的馈送方向平移，也如图51中箭头所示。该运动导致一定长度的支架线材412从支架线材供应源(未示出)馈送出。
[0076]接下来，第一和第二转筒402、404彼此离开地平移，使得第一和第二形成构件406、408彼此移开，以释放施加到支架线材412上的压力，如图52中箭头所示。第一和第二转筒402、404还沿与支架线材412的馈送方向相反的方向平移，也如图52中箭头所示。第一和第二转筒的该运动导致一定长度的支架线材412设置在第二冠状434的第一部分和第一和第二形成构件406、408之间，如图53所示。第二转筒404也沿顺时针方向转动，如图53中转动箭头所示，导致第二形成构件408大致垂直于第一形成构件406，如图53所示。
[0077]接下来，第一转筒402沿支架线材412的馈送方向平移，如图53中箭头所示，由此，沿馈送方向平移第一形成构件406。第一转筒402然后顺时针转动，如图53中转动箭头所示，导致第一形成构件406转动而弯曲设置在第一形成构件406和第二形成构件408之间的支架线材412，从而形成第二冠状434的第二部分，完成波形的波和形成第三冠状436，其是波形下一个波的第一冠状，如图54示意地所示。
[0078]上述步骤然后可按照需要重复多次以形成要求的波形。通过控制从第一和第二形成构件406、408之间馈送出支架线材412的长度，以及第一和第二转筒402、404的转动量，使各个别波的大小和形状可受到控制。因此，可从单一支架线材中形成变化波长、幅值和冠状中的弯曲程度的波形。如上所指出的，在图40-54中所描述的实施例中，支架线材412可通过第一和第二转筒402、404和对应的第一和第二形成构件406、408的运动进行馈送。在如此的实施例中，支架线材412的供应可以简单地是支架线材412的卷轴或其它类似的供应源。替代地，可对支架线材412提供主动的馈送系统，诸如是文中其它实施例所描述的或本【技术领域】内技术人员熟知的馈送组件240，可去除掉使用第一和第二形成构件406、408用于馈送支架线材412的上述诸步骤。
[0079]图55示意地示出控制器440和图40_54中所示装置400的其它部件之间的连通。如图所示，控制器440构造成与第一转筒402和第二转筒404连通。如上文中所讨论的，第一和第二转筒402、404构造成可转动和平移。因此，用来转动和平移第一和第二转筒402、404的装置，诸如是线性滑动器/致动器、步进电动机和旋转电动机(未示出)与控制器440连通。一旦要求的波形已经连通到控制器440，控制器440能够读取计算机可读介质，该介质含有用来形成所要求波形的方法，如文中所描述的，控制器440可对第一和第二转筒402,404发送信号，以使装置400形成要求的波形。
[0080]尽管本发明的以上详细描述中呈现了若干个示范的实施例，但应该认识到，还存在着许多变化。还应该认识到，示范实施例仅是实例而已，绝无意限制本发明的范围、应用性或构造。相反，以上的详细描述将向本【技术领域】内技术人员提供实施本发明示范实施例的方便的地图，应该理解到，在示范实施例中描述的构件的功能和布置结构中，可作出各种改变，而不会脱离由附后权利要求书所阐述的本发明的范围。
【权利要求】
1.一种用支架线材来形成支架波形的装置，所述装置包括: 第一张紧线材； 第二张紧线材，其大致平行于所述第一张紧线材设置，并包括位于所述第一张紧线材与所述第二张紧线材之间的间隙，所述间隙足够大以使所述支架线材设置在所述间隙内，其中所述第一和第二张紧线材处于张紧状态中；以及 偶联到所述第一张紧线材和所述第二张紧线材的线材保持器，其中所述线材保持器构造成围绕转动轴线沿顺时针和逆时针方向转动所述第一和第二张紧线材，所述转动轴线大致平行于所述第一和第二张紧线材，此时所述支架线材设置在所述间隙中，以便所述第一和第二张紧的线材在第一方向或与所述第一方向相对的第二方向中形成所述支架线材内的弯头。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述线材保持器是板材，所述第一和第二张紧线材的各第一端附连到所述板材上，所述第一和第二张紧线材的各第二端保持在张紧状态中。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述线材保持器包括偶联到所述第一张紧线材上的第一线材保持器和偶联到所述第二张紧线材上的第二线材保持器，其中，所述第一线材保持器和所述第二线材保持器可沿大致正交于所述转动轴线的方向平移，以使所述第一和第二线材保持器以及所述第一和第二张紧线材彼此朝向和背离移动并可移位，以便使所述第一张紧线材或所述第二张紧线材大致与所述转动轴线对齐。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一线材保持器和所述第二线材保持器一起形成大致圆柱形本体，其中用分割线使所述第一线材保持器和所述第二线材保持器分隔开。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述分割线是弧形的。
6.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一线材保持器包括大致平行于所述第一张紧线材设置的第一槽，其中所述第一槽构造成接纳所述第一张紧线材。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二线材保持器包括大致平行于所述第二张紧线材设置的第二槽，其中所述第二槽构造成接纳所述第二张紧线材。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一张紧线材的两个相对端可操作地偶联到相应的第一张紧电动机上，所述第一张紧电动机构造成将张力施加到所述第一张紧线材上，所述第二张紧线材的两个相对端可操作地偶联到相应的第二张紧电动机上，所述第二张紧电动机构造成将张力施加到所述第二张紧线材上。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一和第二张紧线材的每个的至少一端缠绕在卷轴上，以使所述第一和第二张紧电动机可沿大致纵向方向移动所述第一和第二张紧线材。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支架线材的直径范围在约0.0025英寸至约0.0075英寸之间。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一和第二张紧线材的直径范围在约0.003英寸至约0.010英寸之间。
12.—种用支架线材来形成支架波形的方法，所述方法包括: 馈送所述支架线材，以使所述支架线材的第一部分设置在第一张紧线材与第二张紧线材之间，其中所述支架线材大致正交于所述第一和第二张紧线材； 围绕大致平行于所述第一和第二张紧线材的转动轴线沿第一方向转动所述第一和第二张紧线材，以使所述支架线材的第一部分沿第一方向弯曲； 馈送所述支架线材，以使所述支架线材的第二部分设置在所述张紧线材之间；以及 围绕转动轴线沿基本上与第一方向相反的第二方向转动所述第一和第二张紧的线材，以使所述支架线材的第二部分沿基本上与第一方向相对的第二方向弯曲。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括: 在沿第一方向转动所述第一和第二张紧线材之前，平移所述第一张紧线材，以使所述第一张紧线材大致与转动轴线对齐。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括: 在沿第二方向转动所述第一和第二张紧线材之前，平移所述第二张紧的线材，以使所述第二张紧线材大致与转动轴线对齐。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括:在使所述支架线材弯曲之后，纵向地移动所述第一和第二张紧线材，以使得所述第一和第二张紧线材的每个的不同部分邻近于所述支架线材设置。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在沿第一方向转动所述第一和第二张紧线材之前，所述第一和第二张紧线材邻接所述支架线材。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，在沿第一方向转动所述第一和第二张紧线材之后，将所述第一和第二张紧线材分隔开，以使得所述支架线材和各个第一和第二张紧线材之间有间隙。
18.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括:在沿第一方向转动所述第一和第二张紧线材之后以及在沿第二方向转动所述第一和第二线材之前，将所述第一和第二张紧线材转动到中性位置。
19.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括: 在各个弯曲步骤之前，控制所馈送的支架线材的长度，并对每个弯曲步骤，控制支架线材的转动量。
【文档编号】B21F45/00GK103717325SQ201280036960
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年6月6日 优先权日:2011年7月26日
【发明者】M·科斯塔, L·茵赛恩, D·汤普森, P·寇蒂斯, R·兰姆, L·蔡尔兹, J·艾克哈特, J·沃马丹, C·道森, B·鲍丁格 申请人:美敦力瓦斯科尔勒公司