外科器械用的末端封闭的管件的制造技术

专利名称：外科器械用的末端封闭的管件的制造技术
本发明涉及外科器械的制造，具体地说，涉及这样一种外科器械，它的带有切割器械的内管在一个外管内运动，而该外管上具有一个将该切割器械暴露在人体组织中的切割窗口。
一般，这种外科器械的内管和外管具有封闭的远端，并且，该切割器械和切割窗口是在该远端上或其附近作出的。通常，该切割器械为边缘磨得锋利的一个孔。在这种情况下，该切割窗口的边缘也是磨成锋利的。在某些情况下，该切割器械和窗口就作在封闭的远端本身上。
一般，该管件由二个零件构成-一个二端开放的金属管；和一个一端开放、另一端封闭的空心的延展金属尖物。该尖物的开放端利用，例如，等离子体弧焊与该管件的一端(例如远端)固定。然后利用，例如，无心磨将焊接接头磨光滑。
由一个零件制成该管件的一种方法称为“旋压成形”法。利用这种方法时，该管件的开放的远端上切出一个小角度，形成一个细长的、一般为在侧面上的孔。然而，使该管件和支承心轴高速旋转，并向前进入一个模具中。该管件与模具之间的摩擦，将该管件加热至塑性状态，因此，该模具将该孔周围的材料压向一侧。这可在该管件的远端尖端上形成一个圆形的封闭端，和靠近该远端尖端的一个侧面孔。
本发明的特点为利用下述方法和装置来制造用于外科器械的一个单件式的内管或外管制造包含一个配置在外管内作运动的内管的方法包括下列步骤构成一个作为内管或外管的管件，该管件具有一开口的远端并模锻该管件的远端，使其封闭；制造包含一个可以在一个外管内作运动的内管的装置包括一个模锻工位，用于接收具有一个开口远端的管件，并用于模锻该管件的远端，使其封闭，因此，该管件可以用作内管或外管。除了其它一些优点外利用本发明的模锻(swaging)方法封闭该管件，可减少制造的复杂性-取消了将二个零件固定的方法中相应的几个步骤(例如，拉直由二个零件构成的管件，和将尖物与管件之间的接头磨光滑)。另外，不需要如在旋压成形法中那样，在管件上切出一个细长的开口。
优选实施例可以包括一个或多个下述的特点。
模锻可以用旋转模锻法来进行。管件结构包括形成远端上的一个孔的远端边缘。模锻可使管件上靠近该远端边缘的区域挤压在一起的封闭该孔。在模锻之前，该远端边缘围绕着管件的轴线对称分布，并与管件轴线垂直；因此，模锻可使管件口相邻的区域，相对于管件轴线对称地挤在一起。
模锻在管件远端的材料上产生一条缝，并且这个材料可以在该缝处熔合在一起。优选的办法是，这种熔合由焊接远端来达到。
模锻还会使管件材料在该缝处凸出来。在焊接之前要切去所选择数量的凸出部分。进行这个工序有助于控制管件的最终长度，以及在远端的管件壁厚。
管件的封闭远端可以作成所选择的形状。优选办法是，将管件的远端压紧在形成所选定形状的二个模具之间。
根据一个可供选择的方案，该所选择的形状作成圆形，使管件的远端形成凸的(例如，基本上为半球形)内外表面。这使得该管件可以适用于标准半径的各种外科器械。根据另一个可供选择的方案，该所选择的形状作成平面形，使管件的远端形成平面形的内外表面。在这种情况下，该管件可用于末端切割的外科器械。
该管件可以作为外科器械的内管。在这种情况下，切割器械设置在该管件的远端。然后，使该管件在外科器械的外管内转动。
该管件也可以作为外科器械的外管。在这种情况下，在该管件的远端可以作出一个窗口，将内管上所带的切割器械露出。
可以提供第二根管作为另一个内管或外管。利用模锻将第二根管的开放远端封闭。
根据本发明的另一个方面，模锻、切割、熔合和成形工序是在不同的工位上进行的。在一个优选实施例中，管件在各个工位之间由传送装置传送，一个控制器控制传送的过程，并协调各个工位的工作。
本发明提供了一种单一一个零件组成的管件，其封闭远端的尺寸和形状精确，公差严格。这使得可将内外管之间的间隙设计得较小，以提高切割效率。另外，单一一个零件组成的管件结构的刚性，比一般二个零件组成的管件刚性高，因为没有需要利用无心磨削等磨光的焊接接头。即使管件在使用过程中，受到大的侧向负荷作用，刚性高可保持在管件远端整个圆周周围和管件的远端最顶端严格的转动配合。
本发明的其他特点和优点，从下面的说明中将会清楚。


图1为制造外科器械管的装配线各个工位的方框图；图2A～2C表示旋转模锻工位和该工位的一些组成部分；图2D表示被该旋围模锻工位封闭的管件的末端；图3表示清洁工位；图4表示修整工位；图5表示熔合工位；图6表示检验工位；图7A表示将管的封闭端作成半球形形状的成形工位；而图8A则表示部分切开的这种成形管；图7B表示将管的封闭端作成平面形状的成形工位；而图8B则表示部分切开的这种成形管；图9A和9B表示具有由图1所示的装配线制造的管件的外科器械。
图1表示由管件坯料<例如二端开放的管件>制造一个外科器械的内外管的装配线10。装配线10包括如下所述的对管件坯料进行各种加工的工位12～26，和在各个工位12～26之间传送管件坯料的转移部件28a～29g。一个计算机控制装置30，通过将指令发送至总线32上来控制各个工位12～26的工作；并通过经由总线34，将控制信号送至转移部件28a～28g，而协调各个工位的工作与管件坯料在工位12～26之间的转移。
如下面将要说明的那样，通过适当地设置工位12～26，装配线10可以制造具有各种切割结构(例如，标准半径的切除器，末端切刀等)和尺寸(例如，名义外径为4.5mm，5mm等)的外科器械的内管和外管。一般，工位12～26调整至可以大批量生产(例如1000件)具有所选择的尺寸和切割结构(例如，外径为4.5mm的标准半径切除器的1000个内管)的管件。然后，重新布置各个工位12～26，以批量生产不同形状或尺寸的管件。
下面来详细说明工位12～26进行的工序。一般，装配线10利用旋转模锻方法来封闭每一根管的远端；然后分成各个阶段，处理该封闭的远端，为最终成形作准备；最后，将该封闭远端作成适合于在外科器械上使用的所选择的形状。例如，如果该管件坯料要成为一个标准半径切除器(例如Andover，MA的Smith & Nephew公司制造的锋利的标准半径和主要用于切牙的刀片)的内管或外管，则管的封闭远端作成凸形(例如，半球形)形状。另一种情况是，如果该管件坯料要成为一个末端切刀(例如Smith & Nephew公司制造的剃刀切刀和切刀刀片)的内管或外管，则管件的封闭远端在装配线10上被弄平。当然，还可以有其他的形状。
装配线10的第一个工位为上料工位12。该工位包括一个漏斗(没有单独示出)，可以装多达1000件管件坯料。在放到上料工位12上之前，管件坯料中的每一根管件应切断至适当长度。如下所述，管件坯料的正确长度对旋转模锻过程很重要。对于上述的Smith & Nephew公司的刀片，将作为内管的管件坯料的长度应为6.917英寸；而外管坯料的长度应为5.693英寸。不要将内管和外管的管件坯料与不同形状(或不同尺寸)的外科器械的管件坯料混合。即是说，对于装配线10的一个给定的生产批量，装入上料工位12的管件坯料应有一个选择的直径，并预先切断成适合于在该生产批量中制造的管件的长度。
上料工位12包括一个测量部件13，它测量由漏斗送来的每一根管的长度。如果测量结果是可接受的(例如，公差在0.005英寸以内)，则转移部件28a将该管传送至装配线10的下一个工位，即旋转模锻工位14。否则，该管被拒绝，而落入废品箱(没有示出)中。为了质量控制的目的，如果连续三根管都被拒绝，则控制装置30断开装配线10，因为很可能漏斗中装入了尺寸错误的管件。
参见图2A～2C，旋转模锻工位14包括一台旋转模锻机40，其型号为HE16D，由德国Stein市的Gehr.Felss GmbH公司销售。旋转模锻机40装有三个旋转模锻拼合模块42，它们彼此隔开120°。拼合模块42具有形状相同的模锻表面44，其尺寸与要加工的管件坯料的尺寸相适应。即是说，对于每一种尺寸的外科器械(例如，外径为4.5mm，5mm等)，使用尺寸不同的拼合模块42，来模锻分制作为内管和外管的管件坯料。对于给定尺寸的管件坯料，旋转模锻机40使用相同的拼合模块42来生产标准半径的器械和末端切割器械用的管件。
图2B为一个拼合模块42向放大的横截面图，它在二维平面上表示模锻表面44的形状。然而，大家知道，模锻表面44是三维的，它在第三个尺寸上是曲线形的(即杯子形)，以便容纳管件坯料的曲线形壁面。当在横截面看时，每一个模锻表面44都以一个向外扩张的近端区域43，通过一个直的中间区域45，延伸至基本上为S形的远端区域47。S形的远端区域47沿轴向方向，从一个较浅的凹形引导端46，通过一个较深地凹进去的中间区域48，最后终止在一个凸形的尾端50上。
拼合模块42放置在一个模锻轴头的三个零件52之间的径向导向槽中。在该导向槽中的每一个拼合模块42的外端，沿径向方向放置一个止推件54和一个垫片56。该模锻轴头由一个滚子隔圈58包围，该隔圈包括一系列在圆周方向彼此隔开一定距离的滚子60。滚子60按将要说明的方式，与止推件54的倾斜末端表面64接合。滚子隔圈58放在一个外环66内。
旋转模锻机40是所谓的内转子机。即是说，在模锻过程中，模锻轴头转动(按箭头68的方向)，而外环66保持静止不动。由转动的模锻轴头作用在拼合模块42上的离心力，迫使拼合模块沿径向方向向外运动。当止推件54位于滚子60之间时，拼合模块42打开最大。当止推件54转动，进入与滚子60接合时，止推件被迫沿径向方向向内运动，将拼合模块42推到一起。当止推件54在滚子60下面定心时，拼合模块42完全关闭(虽然在尾端50处，拼合模块之间会保留一个小的间隙)。这样，在模锻轴头转动过程中，拼合模块42在径向，按照箭头70的方向振动。滚子隔圈58也可以在外环66内转动，因此，模锻轴头的转动也可使滚子隔圈58转动，如箭头74所示那样。
现参见图2C。在讨论旋转模锻工位14的工作之前，先简要地说明从上料工位12接收的管件80的结构。管80由304L不锈钢制成，并沿着纵轴线82，在一个开放的近端84和一个开放的远端86之间延伸。管80的壁88为圆柱形，其终端在相应的近端和远端的环形边缘90、92处。该环形边缘围绕着轴线82是对称的，并与轴线82垂直。因此，近端84和远端86上的孔，在与轴线82垂直的平面内。
旋转模锻工位14包括一个心轴和管件驱动机构102。该机构根据从控制装置30的总线32上传来的指令，使一个前进组件106动作，将管件和送入旋转模锻机40中。虽然，图中没有表示与总线32的连接，然而，控制装置30也可控制旋转模锻机40的工作。在将管80送入旋转模锻工位14中以后(如箭头103所示)，作动器102使心轴100前进，进入管件80中，直至心轴100的圆形远端104稍微靠近管件的远端86为止。控制装置30起动旋转模锻机40，让拼合模块42在径向振动(如箭头70所示)，并起动作动器102，使前进组件106，沿轴间方向推动心轴100和管件80一起前进，进入旋转模锻机40中(沿着箭头108的方向)。
拼合模块42上的有锥度的近端区域43，保证管件80的远端86在进入模锻机40时，不会损坏。在制造内管过程中使用的拼合模块42的中间区域45的尺寸作成，可使得当拼合模块42完全关闭时，该中间区域45形成一个比管件80的外径略大的通道。结果，当管件向着上述拼合模块上的S形区域47前进时，该拼合模块上的中间区域不会对管件的远端86进行模锻。
相反，当调整模锻机40模锻管件80以形成外管时，使用的拼合模块42的中间区域45的尺寸作成，当该拼合模块42关闭时，形成一个比管件80的外径略小的通道。结果，当这些管件的远端进入旋转模锻机40中时，拼合模块上的中间区域45重复地锤击管壁88，驱使或“敲击”管壁对称地向内延伸，从而使管件80变窄。结果，管壁88的外径和内径减小，因此，外管的远端区域比其近端区域，更紧密地与内管配合(用以提高切割效率)。
旋转模锻方法使管件的远端封闭(内管或外管)的工作是如下这样进行的。当管件80在拼合模块42的S形远端区域47之间前进时，该拼合模块上的模锻表面46、48、50重复地锤击靠近管件远端边缘92的管壁88的区域。管壁88的这些区域，是相对于管件轴线82对称地被敲击在一起的。这种“冷加工”可使管件材料变硬。在模锻过程中，喷射器(未示出)连续地将油喷射至管件80和拼合模块42之间。油有助于避免拼合模块42卡住，和对模锻的管件造成损坏。一种适合的油是由Conshohocken，PA的Twin Specialties公司销售的Twin-Draw#244。在模锻过程中，心轴100在径向支承着管件80邻近近端的区域，以防止由拼合模块42产生的大的作用力造成的变形。心轴100的圆形远端104保证管壁88的模锻区域为圆形形状，以便于接下去的制造容易进行。
当管件80在拼合模块42之间前进时，模锻就继续下去。这时，模锻表面44上的一部分48，在管壁88向远端延伸时，使管壁88更加靠近在一起。当管件80完全进入旋转模锻机40中时，模锻表面44上的尾端50迫使管壁88靠近在一起，从而封闭管件的远端86，并形成一个延伸至管件远端边缘92的，由管壁材料压缩构成的乳头状突出部分87。虽然，在乳头状突出部分87处的管壁88的内表面之间形成一条缝89，但因缝89是不漏气的，因此，管件的远端86完全封闭。
图2D详细地表示用作外管的一个管80的封闭的远端86。(注意在管件80的远端区域和管件80的其余区域之间，有一个环形的过渡区域81。如上所述，管件的远端区域已被模锻成一个狭窄的形状)。在该管件的封闭远端86上，管壁88的内表面形成一个会切点83。该会切点83靠近在乳头状突出部分87上的缝89。会切点83的深度为管壁88与缝89的交点，与代表管件远端86的半球形的一条假想曲线85之间的距离。如果会切点深度太浅，则管壁88将太厚(甚至在工位18经过修整后)，并且在成形工位24，难以将该管件的封闭远端86作成所希望的最终形状。相反，如果会切点太深，则在修整后管壁88太薄；这样，在熔合过程中(工位20)，在管件的远端86上可能形成许多孔。利用外径为4.5mm的外科器械作为一个例子，我们发现，对于用作外管的管件80，该会切点深度应为0.0138英寸；而对于用作内管的管件80，该会切点深度应为0.0014英寸。
会切点深度与作动器102推动管件80进入旋转模锻机40中的距离(称为行程距离D，见图2C)成反比。如果该行程距离D太长，则管件80进入上述三个拼合模块42的三个尾端表面50之间太多，会使会切点83太浅。相反，如果行程距离D不够长，则管件80达到上述拼合模块的尾端表面50的长度不够，因此，会切点83将太深。行程距离D还影响在修整上述乳头状突出部分87以后(在修整工位18)，留下的管件80的总长度。即是说，如果行程距离D太长，则乳头状突出部分87也太长，这样，修整的管件80会太短。另一方面，如果行程距离D不够长，则乳头状突出部分87太短，这样，即使在下述的修整和成形步骤后，对于外科器械而言，该管件80将太长。
当模锻完成时，作动器102使前进组件106的动作反向，将管件80从旋转模锻机40中抽出，并将心轴100从管件中取出。接着，转移部件28b将管件80传送至清洁工位16(图1)。
参见图3，清洁工位16喷射压缩空气至管件80的内表面和外表面上，清除在旋转模锻工位14上残留的润滑油。根据经过总线32送出的控制装置30的指令，作动器120将一个通气杆122向前送入管件80中，靠近管件封闭的远端86处；并将一个空气喷咀124放置在管件远端86附近，靠近管件80的外表面处。通气杆122和喷咀124将压缩空气(例如，压力为60磅/平方英寸)喷射在管件的内表面和外表面上，同时，作动器120将通气杆122和喷咀124退回至管件近端(沿着箭头126的方向)。压缩空气将多余的油，沿着管件的内表面和外表面吹至管件80的近端84。在近端84处，油被真空收集系统(未示出)收集起来。
再参见图4，当清洁工作完成时，转移部件28C将管件80送至修整工位18。在修整工位，磨削乳头状突出部分87，以除去多余的管件材料。修整工序可以在成形工位24(图1)上最终成形后，有助于控制管件86的总长度和封闭远端86的壁厚。
根据从控制装置30发出的指令，在修整工位18，管件80被锁紧就位(利用一个夹具，图中没有示出)，作动器136使一个切削砂驻132前进(在箭头134所示的方向上)，与乳头状突出部分87接触。切削砂轮132以高速回转。当作动器136继续沿着箭头134，推动砂轮132前进时，砂轮132将该乳头状突出部分87的大部分磨掉。作动器136使砂轮132前进一个预先确定的距离，然后将砂轮132退回。这个距离对于内管和外管是不同的，它应这样选择如果适当调整上述的行程距离D(图2C)，使管件80具有正确的长度，则在砂轮132退回后在乳头状突出部分87处留下的壁厚应为0.008～0.010英寸。当乳头状突出部分87修整过后，控制装置30操纵作动器136，将砂轮132退回，并起动转移部件28d(图1)，将管件80传送至熔合工位20。
参见图5，在熔合工位20上，通过焊接将缝89周围的管壁88熔合在一起，从而消除了缝89，并在管件封闭远端的最尖端形成一个单一的整体结构。另外，熔合过程可将管件封闭远端86的尖端倒圆，消除在管壁88的模锻区域上的皱皮、折痕或其他结构上的缺陷。焊接还可使管件远端尖端退火，减少材料的硬度。如下所述，在成形工位2 4，该尖端的材料会再次硬化。
如下所述，熔合工位20包括二个等离子体焊头140、142，它们交替地焊接管件80。熔合工位20还包括单一一个焊枪144和作动器146。如下所述，作动器146根据从控制装置30接收到的指令，操纵该二个等离子体焊头140、142和焊枪144。
焊头140、142是相同的，因此图中只详细地表示了一个焊头140。每一个焊头140、142包括一个套筒147和一个尺寸与具体的管件尺寸相适应的焊接心轴148。即是说，为了制造内管和外管和不同尺寸的外科器械的管，在焊头140、142中应装入不同的一对套筒147和心轴148。焊接心轴148由青铜制成，例如铜和铬的C-2合金(CDA18200，RWMA组A，二级，洛氏硬度至少为65B)。每一个焊头140、142还包括一个挡块149，用于使管件80相对于焊枪144正确定位。
当管件80被送入二个焊头140、142中的一个中时，转移部件28d将管件80放入套筒147中。作动器146推动焊接心轴148前进，通过管件80，直至心轴148的远端尖端与管件封闭远端86处的管壁88的内表面接触，和将乳头状突出部分87推压在挡块149(在图5中用虚线表示的位置)上为止。然后，作动器将套筒147围绕着管件80合拢，牢固地夹紧管件80；并将挡块149拉回，使乳头状突出部分87暴露在焊枪144之下。(虽然在图5中，只在管件80的两侧表示了套筒147，应当理解，当合拢时，套筒147完全包围管件80的外表面)。
接着，作动器146使焊枪144前进，在乳头状突出部分87处，与管件的远端86接触；并起动焊枪144。焊枪144，焊接心轴148和管件80之间的电流，将乳头状突出部分87处的管壁88的材料加热至熔融状态，使管件封闭远端86的尖端处的材料熔合在一起，将缝89消除。远端尖端为圆形的焊接心轴148用作一个散热装置，以防止对管件远端86的损坏，还可以控制熔融的管壁材料流动，因此，焊接心轴的远端尖端作成圆形。为了保证管件80的远端尖端均匀地熔合，在焊枪144起动时，作动器146使套筒147(因而也是管件80)以100转/分的转速转动。当焊接完成时，作动器146使焊枪144和焊接心轴148退回，并打开套筒147，使转移部件28e(图1)抓住管件80和传送至检验工位22。
控制装置使焊头140、142，焊枪144和转移部件28d、28e的工作同步。例如，当一根管件80在焊头140中焊接时，控制装置30命令转移部件28d将第二根管件送入焊头142中。当在焊头140中，焊枪144完成焊接时，控制装置30命令作动器146将焊枪144移动至焊头142中的焊接位置(如箭头150所示)，起动转移部件28e，将焊接完成的管件80从焊头140，传送至检验工位22，并命令转移部件28d将另一根管件80送入焊头140中。在焊枪144完成在焊头142中对管件80的焊接以后，控制装置30重复这个过程。
对于各种不同尺寸的管件80，和各种形式要制造的管件(半球形末端，平的末端)，熔合过程都用同样的方法进行。因为要作内管的管件80比作为外管的管件80的直径小，在熔合过程中，作动器146控制焊枪144，将较小的电流加在作为内管的管件80上。
参见图6，在检验工位22，作动器162驱动一个检验装置160(例如，一个大功率光源)前进，通过管件80，到达管件的封闭远端86；并起动该检验装置。所有这些工作都是由控制装置30控制的。检测器164检测从该光源发出的光是否照亮了管壁88，并将结果报告给控制装置30。检测到从光源发出的光，意味着在管件的远端86上有气泡孔或其他孔(这是由例如，若在乳头状突出部分87处，管件的远端86的壁太薄，在熔合工位22进行焊接过程中的烧接造成的)。控制装置30命令转移部件28f，将这种有缺陷的管件80从装配线10上取下，并放入一个废品漏斗(未示出)中。另一方面，如果检测器164没有检测到光，则控制装置30起动转移部件28f，将管件80传送至成形工位24。
图7A表示成形工位24，它被调整至将管件的远端86作成适用于一个标准半径的切割器的内管或外管的半球形形状。该半球形形状是由一个模具170和一个心轴176形成的。该模具的外表面172上作出一个半球形的凹部174，而该心轴的远端178则具有与该凹部互补的形状。(下面还要讨论用于制造末端切割器械的、带有平面形远端的内管或外管的成形工位24的结构配置。)模具170由硬质合金材料制成(例如，82％的碳化钨加上18％的钴粘合剂)，其硬度为87.5(RWA)，横向断裂强度为448000磅/平方英寸。心轴176由M2器械钢制成，其硬度为61～63洛氏C级。为了减小心轴与管件远端86之间的表面摩擦，从而避免擦伤或冷焊合，心轴176上涂敷一个/微末厚的硝酸钛层。
转移部件28f将管件80送入夹具180中。该夹具沿着管件80的整个长度延伸，以便在成形过程中支承管件80。(虽然，图中只在管件80的两侧表示了夹具180，但应理解，夹具180是完全包围管件80的外表面的)。
成形工位24是根据通过总线32，由控制装置30送出的指令，按下述方式工作的。首先，作动器182使夹具180围绕着管件80紧密地合抛，然后，由气动装置推动心轴176前进，通过管件80，直至心轴的远端178位于邻近(仍离一定距离，例如0.1英寸)管件80的封闭远端86的内表面的位置为止。气动装置使心轴176快速前进，以减少成形循环的总时间。
另外，作动器182给一个液压驱动装置184发信号，将模具170锤击管件80的夹紧的远端86(按照箭头186的方向)。这个动作可在凹入的表面172和心轴远端178(作为第二模具)之间压缩管件的远端86，将该远端86作成半球的形状。为了保证管件远端86充分成形，作动器182驱动液压驱动装置184，使它将模具170稍微地从管件80上退回，然后再重复锤击的步骤。当成形过程完成时，作动器182将心轴176退回，并松开夹具180。
因为管件远端86具有预先确定的壁厚(如上所述，由旋转模锻和修整工序决定)，因此，当接受成形加工时，一定量的管件材料移动，得到最终的形状(在这个例子中为半球形)，并使管壁88的厚度减小，使远端86的硬度增加。即是说，成形过程的冷加工迫使管壁材料的晶粒边界互相摩擦，从而使管壁变薄，硬度增加。因此，可以看出，在装配线10上，管件远端86的材料硬度首先是增加(在旋转模锻工位14)，再减小(在熔合工位20)，最后再增加(在成形工位24)。在成形以后，管件远端的最终硬度最好在210威氏硬度～390威氏硬度范围内(例如，254威氏硬度或23洛氏C硬度)。
参见图8A，这时将完成在装配线10上管件80的制造。管件80的远端86已经变成圆形，形成了可适用于标准半径的切割器的远端半球形外表面190和相应的远端半球形内表面191。(图8A还表示了以上讨论的模锻的过渡区81。)控制装置30指示转移部件28g将管件80从夹具180上取下，并将管件80传送至卸料工位26。
再参见图7B和图8B，如果管件80要成为一个末端切刀的内管或外管，则在成形工位24中使用模具170’和心轴176’代替半球形的模具170和心轴176。模具170’的外表面172’形成一个凹部174’。该凹部带有一个平的底面和与该底面相交的圆柱形侧面，拐角处倒圆。心轴176’的远端178’的形状，与凹部174’的平面形状互补。(该模具和心轴的材料，与上述的半球形模具和心轴的材料相同。)成形工位24与上述同样方式使用。结果，模具170’和心轴176’将管件80的远端86压平，形成可适用于(例如)一个末端切割器械的远端平的外表面190’和相应的远端平的内表面191’。
根据要由管件80制成给定尺寸(例如，外径为5.5mm)的外科器械的内管还是或外管的不同，模具凹部174，174’和心轴176、176’的尺寸不同。另外，还可以使用其他各种的模具(未示出)来制造其他尺寸(例如，外径为4.5mm)的外科器械的内管和外管。
卸料工位26(图1)包括装有由转移部件28g送来的加工完毕的管件80的二个贮存托盘27。当一个托盘27装满时，控制装置30给操作者发信号更换该托盘，并起动转移部件28g，将管件80装入另一个托盘27中。卸下的管件80再经进一步的制造(未示出)，将它们制成外科器械的内管和外管。
例如，在管件80的远端86上作出相应形状的窗口，并将该窗口的边缘磨得锋利(带有光滑或锯齿形的表面)，以形成组织切割器械。管件80的近端84固定在塑料轮毂零件上，使该外科器械能装在一个电动的机头(未示出)中和被该电动机头驱动进行工作。作成外科器械外管的管件80的远端区域经过模锻，减小其内径，并使它与内管更好地转动配合。
图9A表示一个标准半径的切割器200，它具有外管202和内管204。外管和内管中的每一根管均由装配线10生产的管件80制成。在外管202和内管204的远端，具有相应的切割器械206、208(在这种情况下是带有光滑的、磨得锋利的边缘的窗口)。外管202和内管204的近端，分别固定在一个塑料轮毂214的静止零件210和转动零件212上。
图9B表示带有外管222和内管224的一个末端切刀220。该外管和内管均由装配线10生产的管件80制成。在外管222和内管224的远端，形成相应的切割器械216、218；而外管222和内管224的近端，则分别固定在轮毂234的塑料零件230和232上。
在外科手术过程中使用带有电动机头的器械200和220是大家所熟知的，这里仅利用外科器械200作为一个例子作简要的说明。将轮毂214插入机头中，使得轮毂的静止零件210牢固地固定，让轮毂的转动零件212与机头的电机接合。当起动电机时，电机使内管204在外管202内高速转动(例如，转速高达5000转/分)，使切割器械206、208切断通过外管窗口进入的身体组织。切断的组织碎片，通过内管204被吸出清除掉。
装配线10上进行的制造工序，可以制造出单一一个零件构成的管件80。该管件80具有形状精确的封闭远端190和190’，这些远端可以适应外科器械200和220的高回转速度。制造由一个零件构成的管件，不需要将成形的远端固定在一个末端开放的管件上，因此可使制造简单。另外，一个零件构成的管件结构，比一般的二个零件构成的管件的刚度高，因为没有需要用无心磨削等方法来磨光的焊接接头。即使在使用过程中，管件受到大的侧向负荷作用，刚度高也可保持在管件远端的整个圆周周围和该管件远端的尖端上的精确的转动配合。
其他实施在下述权利要求书的范围内。
例如，可以使用其他形式的模锻机，例如外转子式的旋转模锻机。
检验工位22可以使用其他形式的检验装置和检测器。例如，检验装置可将压缩空气喷射至管件的封闭远端上，检测器则检测喷射空气的压力。这样，可以检测在管壁上是否有孔。
还可以使用其他形式的熔合方法。例如，可以利用不同的焊接方法(例如，tigweloling，激光束焊或电阻焊)来代替等离子体弧焊。
装配线10可以包括其他适当的工位，例如在装配线的其他地方的检验工位。
装配线10还可用来制造远端具有其他形状的管件。
权利要求
1.一种制造外科器械的方法，该外科器械包含在一个配置在外管内作运动的内管；该方法包括下列步骤构成一个作为内管或外管的管件，该管件具有一开口的远端并模锻该管件的远端，使其封闭。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于它还包括利用旋转模锻的方法进行模锻。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该管件包括在远端限定一个孔的远端边缘；并且该模锻工序包括将该管件邻近其远端边缘的区域挤压在一起，将该孔封闭起来。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在模锻之前，要将管件的远端边缘围绕着管件的轴线对称配置，所述模锻包括将该管件的相邻区域，相对于该轴线对称地挤压在一起。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在模锻之前，使该管件的远端边缘与管件的轴线垂直配置。
6.如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，模锻工序在该管件的远端材料上形成一项缝，并且还包括将该缝处的材料熔合在一起。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该熔合工序是通过焊接管件的远端来进行的。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，模锻工序在该管件的上述缝的材料上形成一个突出部分，并且还包括在进行熔合之前，切去所选定数量的该突出部分的步骤。
9.如上述权利标中任何一项所述的方法，其特征在于它还包括将该管件的封闭远端作成所选定的形状的步骤。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该所选定的形状为圆形，使该管件的远端限定凸形的远端内、外表面。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，该二个凸形的远端表面基本上为半球形。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该所选择的形状为平面形，使该管件的这端限定平的远端内、外表面。
13.如权利要求9～12中任何一项所述的方法，其特征在于，它还包括通过将该管件的远端，在限定所选定形状的二个模具之间进行压缩来完成所述的成形。
14.如上述权利要求中任何一项的所述的方法，其特征在于，将该管件构成外科器械的内管包括下列步骤在模锻以后，将一个切割器械配置在该管件的远端。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，它还包括将该管件这样配置，使它在外科器械外管内能转动。
16.如权利要求1～13中任何一项所述的方法，其特征在于，它还包括下列步骤提供该管件作为外科器械的外管，在模锻以后，在该管件的远端作出一个窗口，露出内管所带的切割器械。
17.如权利要求1～13中任何一项所述的方法，其特征在于，它还包括下列步骤提供第二管件，作为另一个内管或外管，该第二管件具有一开口的远端，并模锻该第二个管件的远端，使其封闭。
18.如权利要求9～13中任何一项所述的方法，其特征在于，它还包括如下步骤使管件在进行模锻、切割、熔合和成形的工位之间传送，并控制该传送与协调各个工位的操作。
19.一种制造外科器械的装置，该外科器械包含一个可以在一个外管内运动的内管，该装置包括一个模锻工位，用于接收具有一个开口远端的管件，并用于模锻该管件的远端，使其封闭，因此，该管件可以用作内管或外管。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，该模锻工位包括一台旋转模锻机。
21.如权利要求19或20所述的装置，其特征在于，模锻在该管件远端的材料上形成一项缝，该装置还包括一个熔合工位、用于将在该缝处的材料熔合在一起。
22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，该熔合2位包括一台焊接装置。
23.如权利要求21或22所述的装置，其特征在于，模锻在该管件的上述缝处的材料上形成一个突出部分，该装置还包括一个位于模锻工位和熔合工位之间的一个切割工位，用于切去所选定数量的该突出部分。
24.如权利要求19～23中任何一项所述的装置，其特征在于，它还包括一个成形工位，用于将该管件的封闭远端作成所选定的形状。
25.如权利要求24所述的装置，其特征在于，该所选定的形状为圆形，使该管件远端限定凸形的远端内、外表面。
26.如权利要求25所述的装置，其特征在于，该二个凸形的远端表面基本上为半球形。
27.如权利要求24～26中任何一项所述的装置，其特征在于，它还包括在各个工位之间传送管件的一些装置和一个用于控制这些传送装置并协调各个工位操作的控制器。
全文摘要
本发明说明了制造外科器械用的由一个零件构成的管件的制造方法。该管件的内管(204)带有一个切割器械(208);可在一个外管(200)中运动。外管上有一个切割窗口(206),用于将该切割器械暴露在组织中。利用模锻来使可作为内管或外壳的管件(80)的远端(86)封闭。还进行其他的加工工序。例如,切去由模锻形成的突出部分(87)的一个所选择的量;在模锻形成的缝(89)处,使管件材料熔合在一起;和将该管件(80)的封闭远端作成所选择的形状。该所选择的形状,例如,可为圆形,因此该管件远端形成凸形(例如,基本上为半球形)的远端内表面和远端外表面(190)。这使该管件可适用于标准半径的外科器械。另一种可供选择的方案是,该所选择的形状为平面形。因此,该管件的远端形成平的远端内表面(191’)和平的远端外表面(190’)。在这种情况下,该管件可用于末端切割外科器械中。
文档编号B23K9/00GK1390162SQ00815772
公开日2003年1月8日 申请日期2000年9月13日 优先权日1999年9月20日
发明者E·蒂安, R·A·梅维勒, J·F·赫克斯特拉, J·L·奥布里恩 申请人:史密夫和内修有限公司