WO2001043915A1 - Method and device for machining and producing elongated structured components and a flexible shaft produced therewith - Google Patents

Method and device for machining and producing elongated structured components and a flexible shaft produced therewith Download PDF

Info

Publication number
WO2001043915A1
WO2001043915A1 PCT/EP2000/012140 EP0012140W WO0143915A1 WO 2001043915 A1 WO2001043915 A1 WO 2001043915A1 EP 0012140 W EP0012140 W EP 0012140W WO 0143915 A1 WO0143915 A1 WO 0143915A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
workpiece
machining
slots
tube
axis
Prior art date
Application number
PCT/EP2000/012140
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Eckhard Huber
Wilfried Lehmann
Helmut Lehmann
Original Assignee
Sandvik Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sandvik Ab filed Critical Sandvik Ab
Publication of WO2001043915A1 publication Critical patent/WO2001043915A1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/16Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans
    • A61B17/1613Component parts
    • A61B17/1631Special drive shafts, e.g. flexible shafts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B27/00Other grinding machines or devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B5/00Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • B24B5/36Single-purpose machines or devices
    • B24B5/38Single-purpose machines or devices for externally grinding travelling elongated stock, e.g. wire

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for processing and producing elongated, structured components, and to a flexible shaft produced therewith.
  • the method and the corresponding device from which the present invention is based relate in particular to the production of flexible shafts.
  • the method according to the invention and the corresponding device can also be used without difficulty for the production of other elongated and structured objects.
  • the scope of the present invention therefore essentially refers to a specific type of flexible shaft which is produced using corresponding methods and devices.
  • the present invention also relates to a corresponding flexible shaft itself, which is produced using the method according to the invention and the corresponding device.
  • Such a flexible shaft is used above all in the medical field and is intended to be used to move a processing tool on paths that are not exactly straight through the human body, in particular in the longitudinal direction through the large limb bones, such as for example the thigh and lower leg bones or the upper arm bones. pass therethrough.
  • Appropriate surgical measures are often necessary to heal broken bones or to anchor artificial components, such as brackets or screws, and in particular artificial joints in bones.
  • a guide wire or catheter is generally introduced into the inside of the bone on the desired path and the processing tool, which has a corresponding central bore for the guide wire at its tip and which is located at the front end of a rotatable and flexible shaft, is placed on the guide wire pushed on and moved by this on a corresponding track.
  • These flexible shafts essentially consist of a tube into which a multiplicity of parallel slots are made in the circumferential direction, with successive slots being offset relative to one another in the circumferential direction and with each of the slots over an angular range of more than 180 ° and up to extends the order of 270 °.
  • the slots are usually offset by approximately 120 ° in the circumferential direction relative to the preceding or following slot, so that the tube has essentially three different groups of slots, the slots of each group extending over the same angular range and different groups are each offset by 120 ° to each other, and in the order of the slots a slot from a first group is followed by another from the second group and preceded by a slot from the third group.
  • the slots are generally made by sawing or milling.
  • this has the disadvantage that there are often burrs, in particular on the edges and at the ends of the slots, which are not always noticed and on which, when used as intended, need the wave to accumulate the material through which the wave is passed, in the above example in particular bone marrow or bone cells.
  • the present invention is based on the object of creating a method and a device for producing and processing elongated, structured workpieces and an object produced therewith, which enable a significantly simplified manufacturing process.
  • this object is achieved by a method which has the following steps: a) clamping one of the ends of the elongated workpiece, b) moving the workpiece in its longitudinal direction into a predetermined first longitudinal position, c) rotating the workpiece about its longitudinal axis into a desired machining position, d) feeding a machining tool towards the workpiece essentially in the radial direction, e) supporting the workpiece on the side of the workpiece opposite the machining tool at least during machining by the machining tool, f) retracting the machining tool into a starting position, g) repeating steps b to f until machining has taken place at all desired positions of the elongated workpiece and h) wherein steps b and c are also interchangeable or can be carried out simultaneously.
  • the object on which the invention is based is achieved in that the device has the following features: a) a clamping device (2) for clamping one of the ends of the elongated workpiece, b) a feed device (3) for a feed movement of the clamped workpiece into a desired axial position, c) a rotating device (4) for rotating the elongated workpiece about its longitudinal axis (5), which is essentially parallel to the feed direction, and for holding the workpiece (1) in a desired rotational position, d) a processing device (6) with a processing tool (7 ), which can be adjusted essentially in the radial direction with respect to the axis of the workpiece (1) and e) a support device (8) for the workpiece (1), which is essentially on the side of the workpiece (1) opposite the machining device (6) is arranged.
  • a special object produced with such a method and a corresponding device is a flexible shaft made of a tube with slots, as has already been described above, the slots being produced by a suitable processing tool with a device according to the invention, in particular by grinding.
  • the method according to the invention and the corresponding devices allow an elongated object to be clamped at only one end, a corresponding feed device ensuring that it is moved into a desired first axial position and also rotated into a desired rotating position with the aid of a rotating device is, whereupon a processing tool is fed radially in the given position.
  • This machining tool then engages the workpiece from one side and produces the desired structure, it also being possible for a certain axial advance of the workpiece to take place in both directions of the longitudinal axis of the workpiece and also for the rotational position of the workpiece also during the Processing can be varied more or less in order to carry out the processing on a corresponding circumferential section.
  • the support device ensures that the workpiece can practically not deflect when the processing tool engages the workpiece from the opposite side.
  • the machining tool is withdrawn again in a predetermined section, and the workpiece is fed without machining into a desired new axial position in which, after the desired rotational position has been set appropriately, the machining tool can be re-engaged .
  • All feed and rotary movements are preferably carried out with the aid of a numerically controlled machine tool, so that the individual feed and rotary movements take place very quickly and very precisely.
  • the order of the feed and rotary movements is generally not important.
  • a tube in particular a stainless steel tube
  • a flexible shaft can be produced from such a tube by appropriate structuring, that is to say by introducing slots.
  • a method is particularly preferred in which the machining by Grinding takes place and, accordingly, a device is preferred in which the processing tool is a grinding tool, in particular a rotating grinding wheel, which is fed with its circumferential edge in the radial direction to the workpiece.
  • the machining tool in the form of the grinding wheel can also be rotated about an axis that runs parallel to the feed and return movement or direction. Closing the edge of a grinding wheel causes a slot in the thickness of the grinding wheel to be ground into a corresponding pipe or other elongate object.
  • the extent of the feed movement of the tool when it is fed onto the workpiece determines the depth of the slot and thus also the circumferential angle over which the slot extends if the workpiece is not additionally rotated.
  • the grinding wheel moves so far into the workpiece that there is a slot which extends over approximately 180 ° with respect to the axis of the workpiece.
  • the workpiece can then be rotated in one or both directions by an angle of, for example, 30 ° to 90 °, which results in a correspondingly larger circumferential extent of the ground slot.
  • the grinding wheel is pulled back into its starting position so that the workpiece can be advanced in order to be able to make another slot at a new axial position of the tube or generally to carry out further processing at a different axial position of the workpiece to be able to make.
  • the support device on the side opposite the processing tool and expediently at a very close axial distance from the engagement position of the tool, prevents the workpiece from evading in the lateral direction and enables precise work and manufacture of corresponding structures or slots.
  • the support device can be stationary, but optionally also adjustable, in order to be able to adapt to different workpieces and also to different processing tools, since the processing by the support device should not be obstructed or disturbed if possible. It is of course expedient if the support takes place as close as possible to the area where the machining tool also acts, in order to be able to intercept the forces occurring as well as possible and without disturbing workpiece movements.
  • the support device can also be divided and arranged at two different axial positions, close to and close to the engagement position of the machining tool.
  • the structuring of the objects with the aid of a grinding process or a grinding tool or a grinding wheel has the particular advantage that in general no post-processing of the workpiece is required anymore and that the structures on the workpiece are produced essentially without burrs, so that post-processing generally does not more are required or can have a much smaller scope than in the manufacture of the structures by milling or sawing.
  • the grinding wheel preferably has a thickness between 0.3 and 2 mm, so that accordingly there are also slots with a width between 0.3 and 2 mm.
  • the slots are preferably made with a width of approximately 1 mm and they should run essentially parallel to one another and extend in the circumferential direction of the tube over an angle of more than 180 °.
  • the repetition distance of successive (albeit offset in the circumferential direction) slots should be in the order of 1 to 5 mm, but can also be larger if the flexible shaft has a larger diameter of, for example, more than 8 or 10 mm.
  • the combination of the repetition distance of the slots and slot width ultimately determines the smallest possible bending radius of such a shaft.
  • the stability of the shaft also decreases the smaller the minimum bending radius.
  • the greatest possible circumferential extension of the slots reduces the bending stiffness, but also the stability of the shaft, so that sensible compromises are necessary.
  • the machining tool is rotatably mounted about an axis parallel to its feed movement, which means, for example in the case of a grinding wheel which is fed with its edge, that the plane of the grinding wheel is 90 ° with respect to the axis of the workpiece is inclined at different angles.
  • This angle of inclination should preferably be in the range between 60 ° and 85 °.
  • the flexible shaft mentioned above it can be used to produce slots which, in addition to their extension in the circumferential direction, also have an axial component.
  • This axial component can be selected or adjusted in relation to the intended direction of rotation of the shaft in such a way that the slots at a rotational movement of the shaft material, which may accumulate in the tube or the shaft, preferably in a direction away from the front end of the shaft.
  • the grinding wheel slightly conical in its edge region, so that the side surfaces of the slots are also slightly conical or the width of the slots increases towards the outside.
  • the shafts can be produced very quickly and efficiently with the method according to the invention and the corresponding device, they require little or no post-processing and have extremely favorable properties in use. Further advantages, features and possible uses of the present invention are clearly evident the following description of a preferred embodiment and the associated figures. Show it:
  • FIG. 1 shows a plan view of a processing device for pipes according to the invention for producing flexible shafts
  • Figure 2 is a side view of the device of Figure 1 and
  • Figure 3 shows schematically different processing stages in the manufacture of a flexible shaft from a tube with the device shown in Figures 1 and 2.
  • FIG. 1 a workpiece in the form of a tube 1, which is held with one of its ends in a clamping device 2, while the other end of the tube protrudes freely from the clamping device.
  • the clamping device is in turn mounted on a feed device 3 which is mounted on rails 13 in the direction of a Z-axis indicating the feed direction for the tool.
  • the tensioning device 2 can also be rotated with the aid of a rotation device 4, the rotation device 4 being able to set any fixed rotational positions.
  • the rotation device 4 comprises a shaft 14 which can be displaced in the direction of the Z axis, that is to say in the direction of the rotation axis, which is in turn connected to the rotatably mounted tensioning device 2.
  • the axis of the ball screw of the Z axis coincides with the axis of the tube 1 accommodated in the clamping device 2, so that the tube 1 can be rotated about its longitudinal axis, which is referred to here as the C axis.
  • FIG. 1 a processing tool in the form of a grinding wheel 7, which is attached to a corresponding grinding machine so as to be rotatable about its axis of symmetry, the grinding machine as a whole being movable in the direction of an X axis, which is at right angles to the C axis of the tube 1 runs.
  • a support device 8 in the form of a slide block is arranged opposite or slightly set back from the peripheral edge of the grinding wheel 7 and has either a bore or a partially cylindrical concave support surface for the tube 1.
  • the grinding spindle 6 can be pivoted about a pivot axis running through the center of the grinding wheel 7 and parallel to the X axis, essentially by an angle between ⁇ 30 °.
  • the mode of operation of the device according to the invention can best be seen from the various processing stages which are shown in FIG. 3 in stages a, b and c.
  • the clamping device 2 can be seen, which has one end of a ground tube 1 holds.
  • the feed device 3 has advanced the tube 1 so far that its free end protrudes somewhat beyond the support device 8 and rests with its side opposite a grinding wheel 7 in a corresponding guide surface of the support device 8.
  • the grinding wheel 7 is fed in the direction of the Z axis and radially to the C axis of the pipe 1, whereby a slot extending in the circumferential direction of the pipe is ground into the pipe wall.
  • the edge of the grinding wheel is moved so far into the tube that the slot extends at least over 180 °, possibly also about 270 ° or even more degrees with respect to the tube axis C. If necessary, even after a partially simple edge of the grinding wheel 7 in the tube 1, the tube can be rotated about the axis C by means of the rotation device 4 by a small angle of, for example, ⁇ 60 °, around the slot in the circumferential direction of the tube to expand a desired dimension. Subsequently, the grinding wheel 7 is moved back into the position recognizable in the partial picture A and the feed device 3 moves the clamping device 2 and thus also the tube 1 forward by one step, which corresponds to the repetition distance of the slots.
  • the rotation device 4 rotates the tube or before or after it by an angle which corresponds to the angular offset of successive slots. Then a slot is ground into the tube 1 again in the manner already described. This process is repeated, the tube being rotated through a predetermined angle before the next slot is made.
  • the tube for the production of the next slot is rotated through 120 °, so that there are a total of 3 different positions of the individual slots in the circumferential direction with respect to the C axis of the tube, with which three different slot groups are formed, as is the case with can be seen in the sub-images b and c, which show different stages of the manufacturing process, in stage c almost all the slots are produced which are required for the flexible shaft in question.
  • the plane of the grinding wheel can be tilted out of its position perpendicular to the C-axis of the tube 1 by a pivot axis 11 so that the slots thus produced have a corresponding inclination relative to the axis of the tube could.
  • slit profiles can be generated if necessary, which have either a constant or a varying inclination relative to the pipe axis C.

Abstract

The invention relates to a method and device for machining and producing elongated structured components and a flexible shaft produced therewith. The inventive method has the following steps: Clamping one of the ends of the elongated workpiece (1); displacing the workpiece in the longitudinal direction thereof into a predetermined first longitudinal position; rotating the workpiece (7) around the longitudinal axis thereof into a desired machining position; advancing a machining tool in an essentially radial direction toward the workpiece; supporting the workpiece on the side thereof located opposite the machining tool, and; retracting the machining tool into an initial position. The inventive method enables the production and machining of elongated structured workpieces in a distinctly simplified production process.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung und Herstellung länglicher, strukturierter Bauteile und damit hergestellte biegsame Welle Method and device for processing and producing elongated, structured components and flexible shaft produced therewith
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung und Her- Stellung länglicher, strukturierter Bauteile, sowie eine damit hergestellte biegsame Welle.The present invention relates to a method and a device for processing and producing elongated, structured components, and to a flexible shaft produced therewith.
Im Stand der Technik gibt es eine Vielzahl länglicher, strukturierter Gegenstände, wie zum Beispiel Spindeln, Zahnstangen oder auch biegsame Wellen. Das Verfahren und die entsprechende Vorrichtung, von welchen die vorliegende Erfindung ausgeht, betrifft insbesondere die Herstel- lung biegsamer Wellen. Das erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechende Vorrichtung können jedoch ohne weiteres auch zur Herstellung anderer länglicher und strukturierter Gegenstände verwendet werden. Lediglich beispielhaft und zur Veranschaulichung wird daher im Rahmen der vorliegenden Erfindung im wesentlichen auf einen bestimmten Typ einer biegsamen Welle Bezug genommen, die mit entsprechenden Verfahren und Vorrichtungen hergestellt wird.In the prior art, there are a large number of elongated, structured objects, such as, for example, spindles, toothed racks or also flexible shafts. The method and the corresponding device from which the present invention is based relate in particular to the production of flexible shafts. However, the method according to the invention and the corresponding device can also be used without difficulty for the production of other elongated and structured objects. For example only and by way of illustration, the scope of the present invention therefore essentially refers to a specific type of flexible shaft which is produced using corresponding methods and devices.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung auch eine entsprechende biegsame Welle selbst, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung hergestellt ist.In particular, the present invention also relates to a corresponding flexible shaft itself, which is produced using the method according to the invention and the corresponding device.
Eine solche biegsame Welle wird vor allem im medizinischen Bereich eingesetzt und sie ist vor- gesehen, um ein Bearbeitungswerkzeug auf nicht gerade verlaufenden Wegen durch den menschlichen Körper, insbesondere in Längsrichtung durch die großen Extremitätenknochen, wie zum Beispiel Ober- und Unterschenkelknochen oder auch Oberarmknochen, hindurchzuführen. Entsprechende chirurgische Maßnahmen sind häufig notwendig, um gebrochene Knochen zu heilen oder um künstliche Bauteile, wie zum Beispiel Klammern oder Schrauben und insbesonde- re künstliche Gelenke in Knochen zu verankern. Zu diesem Zweck wird im allgemeinen ein Führungsdraht bzw. Katheter auf dem gewünschten Weg in das Knocheninnere eingeführt und das an seiner Spitze eine entsprechende zentrale Bohrung für den Führungsdraht aufweisende Bearbeitungswerkzeug, welches sich am vorderen Ende einer drehbaren und biegsamen Welle befindet, wird auf den Führungsdraht aufgeschoben und durch diesen auf einer entsprechenden Bahn bewegt.Such a flexible shaft is used above all in the medical field and is intended to be used to move a processing tool on paths that are not exactly straight through the human body, in particular in the longitudinal direction through the large limb bones, such as for example the thigh and lower leg bones or the upper arm bones. pass therethrough. Appropriate surgical measures are often necessary to heal broken bones or to anchor artificial components, such as brackets or screws, and in particular artificial joints in bones. For this purpose, a guide wire or catheter is generally introduced into the inside of the bone on the desired path and the processing tool, which has a corresponding central bore for the guide wire at its tip and which is located at the front end of a rotatable and flexible shaft, is placed on the guide wire pushed on and moved by this on a corresponding track.
Bei derartigen Wellen ist insbesondere die Einhaltung hygienischer Bedingungen außerordentlich wichtig, gleichzeitig aber auch außerordentlich schwierig. Es versteht sich, daß ein solches Werkzeug, nachdem es bei einem Patienten benutzt worden ist, gründlichst gereinigt und desinfi- ziert werden muß, bevor es erneut für einen anderen Patienten verwendet werden kann. Herkömmliche biegsame Wellen, die im wesentlichen aus einer Reihe überlappender und wechselseitig aneinander verankerter aber nicht trennbarer Ringe oder auch aus gewickelten Spiralen bestehen, sind hierfür weitgehend ungeeignet. In den schmalen Spalten, die sich zwischen den Ringen oder aufeinanderfolgenden Wicklungen von Spiralen befinden, können sich Reste von Knochen, Knochenmark, Blut oder anderen Gewebebestandteilen ansammeln, die nur schwer zu entfernen sind und nur schwer desinfiziert werden können. Wenn solche Bestandteile von fremdem Körpergewebe in den Knochen oder das Knochenmark eines anderen Patienten unbeabsichtigt eingetragen werden, so drohen schwerste Infektionen und Immunreaktionen, die in Extremfällen zum Verlust der betroffenen Gliedmaßen oder gar zum Tod führen können.With waves of this kind, it is particularly important to maintain hygienic conditions, but at the same time it is also extremely difficult. It is understood that such a tool, after being used on a patient, must be thoroughly cleaned and disinfected. must be decorated before it can be used again for another patient. Conventional flexible shafts, which essentially consist of a series of overlapping and mutually anchored but not separable rings or of coiled spirals, are largely unsuitable for this. Bone, bone marrow, blood or other tissue components that are difficult to remove and difficult to disinfect can accumulate in the narrow gaps between the rings or successive coils of spirals. If such components of foreign body tissue are inadvertently entered into the bones or bone marrow of another patient, there is a risk of the most serious infections and immune reactions, which in extreme cases can lead to the loss of the affected limbs or even death.
Es sind daher bereits andere biegsame Wellen entwickelt worden, die wesentlich leichter zu reinigen sind. Diese biegsamen Wellen bestehen im wesentlichen aus einem Rohr, in welches in Umfangsrichtung eine Vielzahl paralleler Schlitze eingebracht sind, wobei unmittelbar aufeinan- derfolgende Schlitze in Umfangsrichtung relativ zueinander versetzt sind und wobei sich jeder der Schlitze über einen Winkelbereich von mehr als 180° und bis in die Größenordnung von 270° erstreckt. In der Praxis sind die Schlitze gegenüber dem jeweils vorangehenden oder nachfolgenden Schlitz zumeist um ca. 120° in Umfangsrichtung versetzt, so daß das Rohr im wesentlichen drei verschiedene Gruppen von Schlitzen aufweist, wobei die Schlitze jeweils einer Gruppe sich über den selben Winkelbereich erstrecken und die verschiedenen Gruppen jeweils um 120° gegeneinander versetzt sind und wobei in der Reihenfolge der Schlitze jeweils auf einen Schlitz einer ersten Gruppe ein anderer aus der zweiten Gruppe folgt und ein Schlitz aus der dritten Gruppe vorangeht.Therefore, other flexible shafts have been developed that are much easier to clean. These flexible shafts essentially consist of a tube into which a multiplicity of parallel slots are made in the circumferential direction, with successive slots being offset relative to one another in the circumferential direction and with each of the slots over an angular range of more than 180 ° and up to extends the order of 270 °. In practice, the slots are usually offset by approximately 120 ° in the circumferential direction relative to the preceding or following slot, so that the tube has essentially three different groups of slots, the slots of each group extending over the same angular range and different groups are each offset by 120 ° to each other, and in the order of the slots a slot from a first group is followed by another from the second group and preceded by a slot from the third group.
Selbstverständlich ist es möglich, auch andere Abfolgen von Schlitzen zu wählen und auch das Versetzen in Umfangsrichtung muß nicht notwendigerweise um jeweils 120° vorgenommen werden, jedoch hat sich diese Form entsprechender biegsamer Wellen für den angegebenen Zweck bewährt, da auf diese Weise zum einen eine hinreichende Biegsamkeit eines Rohres erzielt wird, anderseits aber auch die durchgehenden Schlitze wesentlich besser zu reinigen sind als wech- selseitig überlappende Blechringe oder spiralförmig aufgewickelte Streifen.Of course, it is possible to choose other sequences of slots and the displacement in the circumferential direction does not necessarily have to be carried out by 120 ° in each case, but this form of corresponding flexible shafts has proven itself for the stated purpose, since in this way on the one hand a sufficient Flexibility of a pipe is achieved, but on the other hand the continuous slits are much easier to clean than alternately overlapping sheet metal rings or spirally wound strips.
Es versteht sich, daß die Biegsamkeit der Welle um so größer ist, je größer auch der Umfangs- winkel ist, über welchen sich die Schlitze erstrecken und je breiter die Schlitze sind und je kleiner der Abstand zwischen den einzelnen Schlitzen ist.It is understood that the more flexible the shaft, the greater the circumferential angle over which the slots extend and the wider the slots and the smaller the distance between the individual slots.
Die Schlitze werden im allgemeinen durch Sägen oder Fräsen hergestellt. Dies hat jedoch den Nachteil, daß sich insbesondere an den Rändern und an den Enden der Schlitze oftmals Grate befinden, die nicht immer bemerkt werden, und an denen sich beim bestimmungsgemäßen Ge- brauch der Welle das Material ansammeln kann, durch welches die Welle hindurchgeführt wird, bei dem obigen Beispiel insbesondere also Knochenmark oder Knochenzellen.The slots are generally made by sawing or milling. However, this has the disadvantage that there are often burrs, in particular on the edges and at the ends of the slots, which are not always noticed and on which, when used as intended, need the wave to accumulate the material through which the wave is passed, in the above example in particular bone marrow or bone cells.
Aus diesem Grunde ist häufig eine aufwendige Nachbearbeitung entsprechender Wellen durch Strahlen oder Schleifen der Oberflächen erforderlich, wobei insbesondere das Entgraten der inneren Oberfläche einer solchen Welle relativ aufwendig und schwierig ist. Dabei werden auch nicht immer die inneren Seiten- und Stirnflächen der einzelnen Schlitze hinreichend gut erfaßt.For this reason, complex post-processing of corresponding waves by blasting or grinding the surfaces is often necessary, in particular deburring the inner surface of such a wave is relatively complex and difficult. The inner side and end faces of the individual slots are not always sufficiently well covered.
Das Sägen oder Fräsen der einzelnen Schlitze in herkömmlichen Bearbeitungszentren ist außer- dem ein relativ aufwendiger und langwieriger Vorgang.Sawing or milling the individual slots in conventional machining centers is also a relatively complex and lengthy process.
Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung und Bearbeitung länglicher, strukturierter Werkstücke und einen damit hergestellten Gegenstand zu schaffen, die einen deutlich verein- fachten Herstellungsvorgang ermöglichen.Compared to this prior art, the present invention is based on the object of creating a method and a device for producing and processing elongated, structured workpieces and an object produced therewith, which enable a significantly simplified manufacturing process.
Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren, welches die folgenden Schritte aufweist: a) Einspannen eines der Enden des länglichen Werkstückes, b) Bewegen des Werkstückes in seiner Längsrichtung in eine vorgegebene erste Längsposition, c) Drehen des Werkstückes um seine Längsachse in eine gewünschte Bearbeitungsposition, d) Zustellen eines Bearbeitungswerkzeuges im wesentlichen in radialer Richtung auf das Werkstück zu, e) Abstützen des Werkstückes auf der dem Bearbeitungswerkzeug gegenüberliegenden Seite des Werkstückes mindestens während der Bearbeitung durch das Bearbeitungswerkzeug, f) Zurückziehen des Bearbeitungswerkzeuges in eine Ausgangsposition, g) Wiederholen der Schritte b bis f, bis eine Bearbeitung an allen gewünschten Positionen des länglichen Werkstückes stattgefunden haben und h) wobei die Schritte b und c auch vertauschbar oder gleichzeitig ausführbar sind.With regard to the method according to the invention, this object is achieved by a method which has the following steps: a) clamping one of the ends of the elongated workpiece, b) moving the workpiece in its longitudinal direction into a predetermined first longitudinal position, c) rotating the workpiece about its longitudinal axis into a desired machining position, d) feeding a machining tool towards the workpiece essentially in the radial direction, e) supporting the workpiece on the side of the workpiece opposite the machining tool at least during machining by the machining tool, f) retracting the machining tool into a starting position, g) repeating steps b to f until machining has taken place at all desired positions of the elongated workpiece and h) wherein steps b and c are also interchangeable or can be carried out simultaneously.
Hinsichtlich der entsprechenden Vorrichtung wird die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorrichtung die folgenden Merkmale aufweist: a) eine Spannvorrichtung (2) für das Einspannen eines der Enden des länglichen Werkstük- kes, b) eine Vorschubeinrichtung (3) für eine Vorschubbewegung des eingespannten Werkstük- kes in eine gewünschte axiale Position, c) eine Rotationseinrichtung (4) für das Drehen des länglichen Werkstückes um seine zur Vorschubrichtung im wesentlichen parallele Längsachse (5) und für das Halten des Werkstückes (1 ) in einer gewünschten Drehposition, d) eine Bearbeitungseinrichtung (6) mit einem Bearbeitungswerkzeug (7), welches bezüglich der Achse des Werkstücks (1 ) im wesentlichen in radialer Richtung zustellbar ist und e) eine Abstützeinrichtung (8) für das Werkstück (1 ), welche im wesentlichen auf der der Bearbeitungseinrichtung (6) gegenüberliegenden Seite des Werkstückes (1 ) angeordnet ist.With regard to the corresponding device, the object on which the invention is based is achieved in that the device has the following features: a) a clamping device (2) for clamping one of the ends of the elongated workpiece, b) a feed device (3) for a feed movement of the clamped workpiece into a desired axial position, c) a rotating device (4) for rotating the elongated workpiece about its longitudinal axis (5), which is essentially parallel to the feed direction, and for holding the workpiece (1) in a desired rotational position, d) a processing device (6) with a processing tool (7 ), which can be adjusted essentially in the radial direction with respect to the axis of the workpiece (1) and e) a support device (8) for the workpiece (1), which is essentially on the side of the workpiece (1) opposite the machining device (6) is arranged.
Ein spezieller, mit einem solchen Verfahren und einer entsprechenden Vorrichtung hergestellter Gegenstand ist eine aus einem Rohr hergestellte biegsame Welle mit Schlitzen, wie sie oben bereits beschrieben wurde, wobei die Schlitze durch ein geeignetes Bearbeitungswerkzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt wurden, insbesondere durch Schleifen.A special object produced with such a method and a corresponding device is a flexible shaft made of a tube with slots, as has already been described above, the slots being produced by a suitable processing tool with a device according to the invention, in particular by grinding.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechenden Vorrichtungen erlauben es, daß ein länglicher Gegenstand an nur einem Ende eingespannt wird, wobei eine entsprechende Vorschubeinrichtung dafür sorgt, daß er in eine gewünschte erste axiale Position verfahren wird und mit Hilfe einer Drehvorrichtung außerdem noch in eine gewünschte Drehposition gedreht wird, woraufhin in der gegebenen Position ein Bearbeitungswerkzeug radial zugestellt wird. Dieses Bearbeitungswerkzeug greift dann von einer Seite her an dem Werkstück an und stellt die gewünschte Struktur her, wobei wahlweise auch noch ein gewisser axialer Vorschub des Werkstük- kes in beiden Richtungen der Längsachse des Werkstückes stattfinden kann und wobei außerdem die Drehposition des Werkstückes auch während der Bearbeitung noch mehr oder weniger variiert werden kann, um die Bearbeitung auf einem entsprechenden Umfangsabschnitt vorzu- nehmen. Dabei sorgt die Abstützeinrichtung dafür, daß das Werkstück praktisch nicht ausweichen kann, wenn das Bearbeitungswerkzeug von der gegenüberliegenden Seite her an dem Werkstück angreift. Das Bearbeitungswerkzeug wird nach erfolgter Bearbeitung des Werkstückes in einem vorgegebenen Abschnitt wieder zurückgezogen, und es erfolgt eine Vorschubbewegung des Werkstückes ohne Bearbeitung bis in eine gewünschte neue axiale Position, in welcher, nach entsprechender Einstellung der gewünschten Drehposition, das Bearbeitungswerkzeug erneut in Eingriff gebracht werden kann. Vorzugsweise erfolgen alle Vorschub- und Drehbewegungen mit Hilfe einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, so daß die einzelnen Vorschub- und Drehbewegungen sehr schnell und sehr exakt erfolgen. Auf die Reihenfolge von Vorschub- und Drehbewegung kommt es dabei im allgemeinen nicht an.The method according to the invention and the corresponding devices allow an elongated object to be clamped at only one end, a corresponding feed device ensuring that it is moved into a desired first axial position and also rotated into a desired rotating position with the aid of a rotating device is, whereupon a processing tool is fed radially in the given position. This machining tool then engages the workpiece from one side and produces the desired structure, it also being possible for a certain axial advance of the workpiece to take place in both directions of the longitudinal axis of the workpiece and also for the rotational position of the workpiece also during the Processing can be varied more or less in order to carry out the processing on a corresponding circumferential section. The support device ensures that the workpiece can practically not deflect when the processing tool engages the workpiece from the opposite side. After the workpiece has been machined, the machining tool is withdrawn again in a predetermined section, and the workpiece is fed without machining into a desired new axial position in which, after the desired rotational position has been set appropriately, the machining tool can be re-engaged , All feed and rotary movements are preferably carried out with the aid of a numerically controlled machine tool, so that the individual feed and rotary movements take place very quickly and very precisely. The order of the feed and rotary movements is generally not important.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß als Werkstück ein Rohr, insbesondere ein Edelstahlrohr, verwendet wird. Aus einem solchen Rohr kann durch entsprechende Strukturierung, das heißt durch Einbringen von Schlitzen, eine biegsame Welle hergestellt werden. Besonders bevorzugt ist dabei ein Verfahren, bei welchem die Bearbeitung durch Schleifen erfolgt und dementsprechend ist auch eine Vorrichtung bevorzugt, bei welcher das Bearbeitungswerkzeug ein Schleifwerkzeug, insbesondere eine rotierende Schleifscheibe ist, die mit ihrer umlaufenden Kante in radialer Richtung auf das Werkstück zugestellt wird. Dabei kann auch noch das Bearbeitungswerkzeug in Form der Schleifscheibe um eine Achse verdreht werden, die parallel zu der Zustell- und Rückholbewegung bzw. -Richtung verläuft. Das Zustellen der Kante einer Schleifscheibe bewirkt das Einschleifen eines Schlitzes in der Dicke der Schleifscheibe in ein entsprechendes Rohr oder einen anderen länglichen Gegenstand. Das Ausmaß der Vorschubbewegung des Werkzeuges beim Zustellen auf das Werkstück bestimmt dabei die Tiefe des Schlitzes und somit auch den Umfangswinkel, über welchen der Schlitz sich erstreckt, wenn nicht das Werkstück zusätzlich gedreht wird. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung fährt die Schleifscheibe so weit in das Werkstück ein, daß sich ein Schlitz ergibt, der sich über ca. 180°, bezogen auf die Achse des Werkstückes, erstreckt. Anschließend kann das Werkstück noch in einer oder in beiden Richtungen um einen Winkel von zum Beispiel 30° bis 90° verdreht werden, wodurch sich eine entsprechend größere Umfangserstreckung des eingeschliffenen Schlitzes ergibt.In the preferred embodiment of the invention it is provided that a tube, in particular a stainless steel tube, is used as the workpiece. A flexible shaft can be produced from such a tube by appropriate structuring, that is to say by introducing slots. A method is particularly preferred in which the machining by Grinding takes place and, accordingly, a device is preferred in which the processing tool is a grinding tool, in particular a rotating grinding wheel, which is fed with its circumferential edge in the radial direction to the workpiece. The machining tool in the form of the grinding wheel can also be rotated about an axis that runs parallel to the feed and return movement or direction. Closing the edge of a grinding wheel causes a slot in the thickness of the grinding wheel to be ground into a corresponding pipe or other elongate object. The extent of the feed movement of the tool when it is fed onto the workpiece determines the depth of the slot and thus also the circumferential angle over which the slot extends if the workpiece is not additionally rotated. In the preferred embodiment of the invention, the grinding wheel moves so far into the workpiece that there is a slot which extends over approximately 180 ° with respect to the axis of the workpiece. The workpiece can then be rotated in one or both directions by an angle of, for example, 30 ° to 90 °, which results in a correspondingly larger circumferential extent of the ground slot.
Nach der Fertigstellung des Schlitzes wird die Schleifscheibe wieder in ihre Ausgangsposition zurückgezogen, so daß ein Vorschub des Werkstückes stattfinden kann, um einen weiteren Schlitz an einer neuen Axialposition des Rohres anbringen zu können bzw. um allgemein eine weitere Bearbeitung an einer anderen axialen Position des Werkstückes vornehmen zu können.After the completion of the slot, the grinding wheel is pulled back into its starting position so that the workpiece can be advanced in order to be able to make another slot at a new axial position of the tube or generally to carry out further processing at a different axial position of the workpiece to be able to make.
Darüber hinaus ist es aber auch möglich, eine begrenzte Vorschubbewegung des Werkstückes vorzunehmen, während noch die Schleifscheibe in Eingriff mit dem Werkstück steht, um beispielsweise die Breite eines Schlitzes zu vergrößern.In addition, however, it is also possible to carry out a limited feed movement of the workpiece while the grinding wheel is still in engagement with the workpiece, for example to increase the width of a slot.
Die Abstützeinrichtung auf der dem Bearbeitungswerkzeug gegenüberliegenden Seite, und zweckmäßigerweise in sehr engem axialen Abstand zu der Eingriffsposition des Werkzeuges, verhindert ein Ausweichen des Werkstückes in seitlicher Richtung und ermöglicht ein präzises Arbeiten und Herstellen entsprechender Strukturen bzw. Schlitze.The support device on the side opposite the processing tool, and expediently at a very close axial distance from the engagement position of the tool, prevents the workpiece from evading in the lateral direction and enables precise work and manufacture of corresponding structures or slots.
Die Abstützeinrichtung kann ortsfest, wahlweise aber auch verstellbar sein, um Anpassungen an verschiedene Werkstücke und auch an verschiedene Bearbeitungswerkzeuge vornehmen zu können, da die Bearbeitung durch die Abstützvorrichtung nach Möglichkeit nicht behindert oder gestört werden soll. Selbstverständlich ist es zweckmäßig, wenn die Abstützung möglichst nahe an dem Bereich erfolgt, an dem auch das Bearbeitungswerkzeug angreift, um die dabei auftretenden Kräfte möglichst gut und möglichst ohne störende Werkstückbewegungen abfangen zu können. Die Abstützeinrichtung kann auch geteilt sein und an zwei verschiedenen axialen Positionen, dicht vor und dicht hinter der Eingriffsposition des Bearbeitungswerkzeuges angeordnet sein. Die Strukturierung der Gegenstände mit Hilfe eines Schleifvorganges bzw. eines Schleifwerkzeuges oder einer Schleifscheibe hat dabei den besonderen Vorteil, daß im allgemeinen keinerlei Nachbearbeitungen des Werkstückes mehr erforderlich sind und daß die Strukturen an dem Werkstück im wesentlichen gratfrei hergestellt werden, so daß Nachbearbeitungen im allgemeinen nicht mehr erforderlich sind oder aber einen wesentlich geringeren Umfang haben können, als bei der Herstellung der Strukturen durch Fräsen oder Sägen. Die Schleifscheibe hat vorzugsweise eine Dicke zwischen 0,3 und 2 mm, so daß sich dementsprechend auch Schlitze in einer Breite zwischen 0,3 und 2 mm ergeben. Vorzugsweise werden die Schlitze in einer Breite von ca. 1 mm hergestellt und sie sollten im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und sich in Umfangsrichtung des Rohres über einen Winkel von mehr als 180° erstrecken. Der Wiederholabstand aufeinanderfolgender (wenn auch in Umfangsrichtung versetzter) Schlitze sollte in der Größenordnung von 1 bis 5 mm liegen, kann aber auch größer sein, wenn die biegsame Welle eine größeren Durchmesser von zum Beispiel mehr als 8 oder 10 mm hat. Die Kombination aus Wiederholabstand der Schlitze und Schlitzbreite bestimmt letztlich den kleinstmöglichen Biegeradius einer solchen Welle. Je größer die Schlitzbreite und je kleiner der Wiederholabstand ist, desto kleiner kann der Biegeradius sein. Dabei nimmt allerdings auch die Stabilität der Welle um so mehr ab, je kleiner ihr minimaler Biegeradius ist. Durch eine möglichst große Umfangserstrek- kung der Schlitze wird die Biegesteifigkeit verringert, ebenso aber auch die Stabilität der Welle, so daß insoweit sinnvolle Kompromisse notwendig sind.The support device can be stationary, but optionally also adjustable, in order to be able to adapt to different workpieces and also to different processing tools, since the processing by the support device should not be obstructed or disturbed if possible. It is of course expedient if the support takes place as close as possible to the area where the machining tool also acts, in order to be able to intercept the forces occurring as well as possible and without disturbing workpiece movements. The support device can also be divided and arranged at two different axial positions, close to and close to the engagement position of the machining tool. The structuring of the objects with the aid of a grinding process or a grinding tool or a grinding wheel has the particular advantage that in general no post-processing of the workpiece is required anymore and that the structures on the workpiece are produced essentially without burrs, so that post-processing generally does not more are required or can have a much smaller scope than in the manufacture of the structures by milling or sawing. The grinding wheel preferably has a thickness between 0.3 and 2 mm, so that accordingly there are also slots with a width between 0.3 and 2 mm. The slots are preferably made with a width of approximately 1 mm and they should run essentially parallel to one another and extend in the circumferential direction of the tube over an angle of more than 180 °. The repetition distance of successive (albeit offset in the circumferential direction) slots should be in the order of 1 to 5 mm, but can also be larger if the flexible shaft has a larger diameter of, for example, more than 8 or 10 mm. The combination of the repetition distance of the slots and slot width ultimately determines the smallest possible bending radius of such a shaft. The larger the slot width and the smaller the repetition distance, the smaller the bending radius can be. However, the stability of the shaft also decreases the smaller the minimum bending radius. The greatest possible circumferential extension of the slots reduces the bending stiffness, but also the stability of the shaft, so that sensible compromises are necessary.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Bearbeitungswerkzeug um eine zu seiner Vorschubbewegung parallelen Achse drehbar gelagert, was zum Beispiel im Falle einer mit ihrer Kante zugestellten Schleifscheibe bedeutet, daß die Ebene der Schleifschei- be gegenüber der Achse des Werkstückes um einen von 90° verschiedenen Winkel geneigt ist. Dieser Neigungswinkel sollte vorzugsweise im Bereich zwischen 60° und 85° liegen. Im Falle der bereits angesprochenen biegsamen Welle lassen sich damit Schlitze herstellen, die neben ihrer Erstreckung in Umfangsrichtung auch eine axiale Komponente haben, diese axiale Komponente läßt sich in Bezug auf die vorgesehene Rotationsrichtung der Welle so auswählen bzw. einstel- len, daß die Schlitze bei einer Drehbewegung der Welle Material, welches sich eventuell in dem Rohr bzw. der Welle ansammelt, vorzugsweise in eine Richtung weg vom vorderen Ende der Welle befördern. Darüber hinaus ist es selbstverständlich auch möglich, die Schleifscheibe in ihrem Kantenbereich leicht konisch zu gestalten, so daß die Seitenflächen der Schlitze ebenfalls leicht konisch verlaufen bzw. die Breite der Schlitze nach außen zunimmt.In a particularly preferred embodiment of the invention, the machining tool is rotatably mounted about an axis parallel to its feed movement, which means, for example in the case of a grinding wheel which is fed with its edge, that the plane of the grinding wheel is 90 ° with respect to the axis of the workpiece is inclined at different angles. This angle of inclination should preferably be in the range between 60 ° and 85 °. In the case of the flexible shaft mentioned above, it can be used to produce slots which, in addition to their extension in the circumferential direction, also have an axial component. This axial component can be selected or adjusted in relation to the intended direction of rotation of the shaft in such a way that the slots at a rotational movement of the shaft material, which may accumulate in the tube or the shaft, preferably in a direction away from the front end of the shaft. In addition, it is of course also possible to make the grinding wheel slightly conical in its edge region, so that the side surfaces of the slots are also slightly conical or the width of the slots increases towards the outside.
Die Wellen lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung sehr schnell und rationell herstellen, sie erfordern keine oder nur eine äußerst geringe Nachbearbeitung und haben im Gebrauch äußerst günstige Eigenschaften. Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich an Hand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen:The shafts can be produced very quickly and efficiently with the method according to the invention and the corresponding device, they require little or no post-processing and have extremely favorable properties in use. Further advantages, features and possible uses of the present invention are clearly evident the following description of a preferred embodiment and the associated figures. Show it:
Figur 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Bearbeitungsvorrichtung für Rohre zur Herstellung biegsamer Wellen,FIG. 1 shows a plan view of a processing device for pipes according to the invention for producing flexible shafts,
Figur 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Figur 1 undFigure 2 is a side view of the device of Figure 1 and
Figur 3 schematisch verschiedene Bearbeitungsstufen bei der Herstellung einer biegsamen Welle aus einem Rohr mit der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Vorrichtung.Figure 3 shows schematically different processing stages in the manufacture of a flexible shaft from a tube with the device shown in Figures 1 and 2.
Man erkennt in Figur 1 ein Werkstück in Form eines Rohres 1 , welches mit einem seiner Enden in einer Spannvorrichtung 2 gehalten wird, während das andere Ende des Rohres frei aus der Spannvorrichtung hervorsteht.One can see in FIG. 1 a workpiece in the form of a tube 1, which is held with one of its ends in a clamping device 2, while the other end of the tube protrudes freely from the clamping device.
Die Spannvorrichtung ist ihrerseits auf einem Vorschubeinrichtung 3 gelagert, der in Richtung einer die Vorschubrichtung für das Werkzeug angebenden Z-Achse auf Schienen 13 gelagert ist. Außerdem ist die Spannvorrichtung 2 noch mit Hilfe einer Rotationsvorrichtung 4 drehbar, wobei die Rotationsvorrichtung 4 beliebige feste Drehpositionen einstellen kann.The clamping device is in turn mounted on a feed device 3 which is mounted on rails 13 in the direction of a Z-axis indicating the feed direction for the tool. In addition, the tensioning device 2 can also be rotated with the aid of a rotation device 4, the rotation device 4 being able to set any fixed rotational positions.
Die Rotationsvorrichtung 4 umfaßt eine in Richtung der Z-Achse, also in der Richtung der Rotati- onsachse verschiebbare Welle 14, die wiederum mit der drehbar gelagerten Spannvorrichtung 2 verbunden ist. Die Achse der Kugelumlaufspindel der Z-Achse fällt mit der Achse des in der Spannvorrichtung 2 aufgenommenen Rohres 1 zusammen, so daß das Rohr 1 um seine hier als C-Achse bezeichnete Längsachse drehbar ist.The rotation device 4 comprises a shaft 14 which can be displaced in the direction of the Z axis, that is to say in the direction of the rotation axis, which is in turn connected to the rotatably mounted tensioning device 2. The axis of the ball screw of the Z axis coincides with the axis of the tube 1 accommodated in the clamping device 2, so that the tube 1 can be rotated about its longitudinal axis, which is referred to here as the C axis.
Weiterhin erkennt man in Figur 1 noch ein Bearbeitungswerkzeug in Form einer Schleifscheibe 7, die um ihre Symmetrieachse drehbar an einer entsprechenden Schleifmaschine befestigt ist, wobei die Schleifmaschine als ganzes in Richtung einer X-Achse bewegbar ist, die im rechten Winkel zu der C-Achse des Rohres 1 verläuft.Furthermore, one can see in FIG. 1 a processing tool in the form of a grinding wheel 7, which is attached to a corresponding grinding machine so as to be rotatable about its axis of symmetry, the grinding machine as a whole being movable in the direction of an X axis, which is at right angles to the C axis of the tube 1 runs.
Der Umfangskante der Schleifscheibe 7 gegenüberliegend bzw. in axialer Richtung geringfügig zurückversetzt ist eine Abstützeinrichtung 8 in Form eines Gleitbockes angeordnet, der entweder eine Bohrung oder eine teilzylindrische konkave Stützfläche für das Rohr 1 aufweist. In der Seitenansicht gemäß Figur 2 ist darüber hinaus noch schematisch angedeutet, daß die Schleifspindel 6 um eine durch das Zentrum der Schleifscheibe 7 und parallel zur X-Achse verlaufende Schwenkachse verschwenkbar ist, und zwar im wesentlichen um einen Winkel zwischen ± 30°.A support device 8 in the form of a slide block is arranged opposite or slightly set back from the peripheral edge of the grinding wheel 7 and has either a bore or a partially cylindrical concave support surface for the tube 1. In the side view according to FIG. 2, it is also indicated schematically that the grinding spindle 6 can be pivoted about a pivot axis running through the center of the grinding wheel 7 and parallel to the X axis, essentially by an angle between ± 30 °.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird am besten an Hand verschiedener Bearbeitungsstufen deutlich, die in Figur 3 in den Stufen a, b und c dargestellt sind. In der Bearbeitungsstufe a erkennt man die Spannvorrichtung 2, die ein Ende eines geschliffenen Rohres 1 festhält. Die Vorschubeinrichtung 3 hat das Rohr 1 so weit vorgeschoben, daß sein freies Ende etwas über die Abstützvorrichtung 8 hinausragt und mit seiner einer Schleifscheibe 7 gegenüberliegenden Seite in einer entsprechenden Führungsfläche der Abstützvorrichtung 8 anliegt. Nunmehr wird die Schleifscheibe 7 in Richtung der Z-Achse und radial zur C-Achse des Rohres 1 zugestellt, wodurch ein sich in Umfangsrichtung des Rohres erstreckender Schlitz in die Rohrwand eingeschliffen wird. Dabei wird die Schleifscheibe mit ihrer Kante so weit in das Rohr hineinbewegt, daß sich der Schlitz mindestens über 180°, gegebenenfalls auch über etwa 270° oder gar mehr Grad bezüglich der Rohrachse C erstreckt. Bei Bedarf kann auch nach einem teilweise einfachen der Kante der Schleifscheibe 7 in das Rohr 1 das Rohr um die Achse C mit Hilfe der Rotationseinrichtung 4 um einen kleinen Winkel von zum Beispiel ± 60° gedreht werden, um den Schlitz in Umfangsrichtung des Rohres bis auf ein gewünschtes Maß auszudehnen. Anschließend wird die Schleifscheibe 7 wieder in die in dem Teilbild A erkennbare Position zurückgefahren und die Vorschubeinrichtung 3 bewegt die Spannvorrichtung 2 und damit auch das Rohr 1 um einen Schritt nach vorn, der dem Wiederholabstand der Schlitze entspricht. Die Rotationsein- richtung 4 dreht dabei oder auch vorher oder nachher das Rohr um einen Winkel, der dem Winkelversatz aufeinanderfolgender Schlitze entspricht. Dann wird erneut in der bereits beschriebenen Art und Weise ein Schlitz in das Rohr 1 eingeschliffen. Dieser Vorgang wiederholt sich, wobei das Rohr vor dem Einbringen des jeweils nächsten Schlitzes um einen vorgegebenen Winkel verdreht wird. Im vorliegenden Fall wird das Rohr für die Herstellung des jeweils nächsten Schlit- zes um 120° gedreht, so daß sich bezüglich der C-Achse des Rohres insgesamt 3 verschiedene Positionen der einzelnen Schlitze in Umfangsrichtung ergeben, mit den drei verschiedene Schlitzgruppen entstehen, wie man in den Teilbildern b und c erkennen kann, die unterschiedliche Stadien des Herstellungsvorganges zeigen, wobei in dem Stadium c nahezu sämtliche Schlitze hergestellt sind, die für die betreffende biegsame Welle erforderlich sind.The mode of operation of the device according to the invention can best be seen from the various processing stages which are shown in FIG. 3 in stages a, b and c. In processing stage a, the clamping device 2 can be seen, which has one end of a ground tube 1 holds. The feed device 3 has advanced the tube 1 so far that its free end protrudes somewhat beyond the support device 8 and rests with its side opposite a grinding wheel 7 in a corresponding guide surface of the support device 8. Now the grinding wheel 7 is fed in the direction of the Z axis and radially to the C axis of the pipe 1, whereby a slot extending in the circumferential direction of the pipe is ground into the pipe wall. The edge of the grinding wheel is moved so far into the tube that the slot extends at least over 180 °, possibly also about 270 ° or even more degrees with respect to the tube axis C. If necessary, even after a partially simple edge of the grinding wheel 7 in the tube 1, the tube can be rotated about the axis C by means of the rotation device 4 by a small angle of, for example, ± 60 °, around the slot in the circumferential direction of the tube to expand a desired dimension. Subsequently, the grinding wheel 7 is moved back into the position recognizable in the partial picture A and the feed device 3 moves the clamping device 2 and thus also the tube 1 forward by one step, which corresponds to the repetition distance of the slots. The rotation device 4 rotates the tube or before or after it by an angle which corresponds to the angular offset of successive slots. Then a slot is ground into the tube 1 again in the manner already described. This process is repeated, the tube being rotated through a predetermined angle before the next slot is made. In the present case, the tube for the production of the next slot is rotated through 120 °, so that there are a total of 3 different positions of the individual slots in the circumferential direction with respect to the C axis of the tube, with which three different slot groups are formed, as is the case with can be seen in the sub-images b and c, which show different stages of the manufacturing process, in stage c almost all the slots are produced which are required for the flexible shaft in question.
Zur Erhöhung der Stabilität der Schleifscheibe 7 ist nur deren radial äußerster Bereich T auf die schmale Schlitzbreite eingestellt, während der radial weiter innen liegende Schleifscheibenbereich deutlich dicker ist, wobei ein konischer Übergang 16 zwischen dem schmalen äußeren Bereich und dem dickeren inneren Bereich vorgesehen ist. Bei Bedarf kann dieser konische Bereich so plaziert werden bzw. die radiale Erstreckung des schmaleren Bereiches so begrenzt werden, daß die eine Seitenfläche der Schlitze während der Schlitzherstellung noch von dem konischen Bereich erfaßt wird, so daß sich eine leicht konisch nach außen abfallende Schlitzwand ergibt. Dies kann den Transport von Material durch die Welle während ihrer Drehung und auch die Reinigungsfähigkeit der Welle noch weiter verbessern. Es versteht sich, daß entsprechende koni- sehe Flanken auf beiden Seiten der Schleifscheibe vorgesehen werden können. Darüber hinaus ist, wie sich aus Figur 2 ergibt, die Ebene der Schleifscheibe aus ihrer zur C-Achse des Rohres 1 senkrechten Position heraus um eine Schwenkachse 1 1 zu verkippen, so daß die damit hergestellten Schlitze eine entsprechende Neigung relativ zur Achse des Rohres haben könnten. Je nach Eingriffsposition der Schleifscheibe, das heißt je nach dem, ob der in Figur 2 mittlere Be- reich, der untere oder obere Bereich der Schleifscheibe mit dem Rohr in Eingriff tritt, können bei Bedarf auch Schlitzverläufe erzeugt werden, die entweder eine konstante, oder aber eine variierende Neigung relativ zur Rohrachse C haben.To increase the stability of the grinding wheel 7, only its radially outermost region T is set to the narrow slot width, while the radially further inside grinding wheel region is significantly thicker, a conical transition 16 being provided between the narrow outer region and the thicker inner region. If necessary, this conical area can be placed or the radial extent of the narrower area can be limited so that one side surface of the slots is still covered by the conical area during slot production, so that a slightly conical sloping wall results. This can further improve the transport of material through the shaft as it rotates and the cleanability of the shaft. It goes without saying that corresponding conical flanks can be provided on both sides of the grinding wheel. In addition, as can be seen from FIG. 2, the plane of the grinding wheel can be tilted out of its position perpendicular to the C-axis of the tube 1 by a pivot axis 11 so that the slots thus produced have a corresponding inclination relative to the axis of the tube could. Depending on the engagement position of the grinding wheel, that is, depending on whether the middle rich, the lower or upper area of the grinding wheel engages with the pipe, slit profiles can be generated if necessary, which have either a constant or a varying inclination relative to the pipe axis C.
Der besondere Vorteil der Herstellung der Schlitze mit Hilfe einer Schleifscheibe und der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit entsprechender Einstell- und Abstützmöglichkeit des Rohres 1 liegt in einer praktisch gratfreien Herstellung der Schlitze, die keine oder nur eine geringe Nachbearbeitung der biegsamen Welle erfordert. The particular advantage of producing the slots with the aid of a grinding wheel and the device according to the invention with corresponding adjustment and support possibility of the tube 1 lies in a practically burr-free production of the slots, which requires little or no reworking of the flexible shaft.
Bezuαszeichen listeReference list
I Rohr/ Werkstück 2 SpannvorrichtungI tube / workpiece 2 clamping device
3 Vorschubeinrichtung3 feed device
4 Rotationsachse/ Drehvorrichtung4 rotation axis / rotating device
5 Rohrachse/5 pipe axis /
6 Bearbeitungseinrichtung/ Schleifspindel 7 Bearbeitungswerkzeug/ Schleifscheibe6 Machining device / grinding spindle 7 Machining tool / grinding wheel
8 Abstützeinrichtung8 support device
9 Schlitze9 slots
I I Schwenkachse 13 Schienen 14 Kugelumlaufspindel der Z-AchseI I swivel axis 13 rails 14 ball screw of the Z axis
16 konischer Übergang 16 conical transition

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Verfahren zum Bearbeiten und/ oder Herstellen länglicher, strukturierter Werkstücke mit den Schritten: a) Einspannen eines der Enden des länglichen Werkstückes, b) Bewegen des Werkstückes in seiner Längsrichtung in eine vorgegebene erste Längsposition, c) Drehen des Werkstückes um seine Längsachse in eine gewünschte Bearbeitungspositi- on, d) Zustellen eines Bearbeitungswerkzeuges im wesentlichen in radialer Richtung auf das Werkstück zu, e) Abstützen des Werkstückes auf der dem Bearbeitungswerkzeug gegenüberliegenden Seite des Werkstückes mindestens während der Bearbeitung durch das Bearbeitungs- Werkzeug, f) Zurückziehen des Bearbeitungswerkzeuges in eine Ausgangsposition und g) Wiederholen der Schritte b bis f, bis eine Bearbeitung an allen gewünschten Positionen des länglichen Werkstückes stattgefunden hat, h) wobei die Schritte b und c auch vertauschbar oder gleichzeitig ausführbar sind.1. A method for machining and / or producing elongated, structured workpieces with the steps: a) clamping one of the ends of the elongated workpiece, b) moving the workpiece in its longitudinal direction into a predetermined first longitudinal position, c) rotating the workpiece about its longitudinal axis in a desired machining position, d) feeding a machining tool towards the workpiece essentially in the radial direction, e) supporting the workpiece on the side of the workpiece opposite the machining tool at least during machining by the machining tool, f) retracting the machining tool in a starting position and g) repeating steps b to f until machining has taken place at all desired positions of the elongated workpiece, h) steps b and c also being interchangeable or executable simultaneously.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstück ein Rohr, insbesondere ein Edelstahlrohr verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that a tube, in particular a stainless steel tube is used as the workpiece.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück durch Schleifen bearbeitet wird, insbesondere durch eine rotierende, mit einer Umfangskante im rechten Winkel zur Längsachse des Werkstückes zugeführten Schleifscheibe.3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the workpiece is processed by grinding, in particular by a rotating grinding wheel supplied with a peripheral edge at a right angle to the longitudinal axis of the workpiece.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bearbeitungswerkzeug in eine bezüglich einer zur Zustellachse (X) parallelen Drehachse veränder- bare Drehposition eingestellt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the machining tool is set in a rotational position changeable with respect to an axis of rotation parallel to the infeed axis (X).
5. Vorrichtung zur Herstellung und/ oder Bearbeitung länglicher, strukturierter Werkstücke, mit: a) einer Spannvorrichtung (2) für das Einspannen eines der Enden des länglichen Werkstückes, b) einer Vorschubeinrichtung (3) für eine Vorschubbewegung des eingespannten Werkstük- kes in eine gewünschte axiale Position, c) einer Rotationseinrichtung (4) für das Drehen des länglichen Werkstückes um seine zur Vorschubrichtung im wesentlichen parallele Längsachse (Z) und für das Halten des Werkstückes (1 ) in einer gewünschten Drehposition, d) einer Bearbeitungseinrichtung (6) mit einem Bearbeitungswerkzeug (7), welches bezüglich der Achse des Werkstücks (1 ) im wesentlichen in radialer Richtung zustellbar ist und e) einer Abstützeinrichtung (8) für das Werkstück (1), welche im wesentlichen auf der der Bearbeitungseinrichtung (6) gegenüberliegenden Seite des Werkstückes (1) angeordnet ist.5. Device for producing and / or machining elongated, structured workpieces, with: a) a clamping device (2) for clamping one of the ends of the elongated workpiece, b) a feed device (3) for a feed movement of the clamped workpiece Desired axial position, c) a rotating device (4) for rotating the elongated workpiece about its longitudinal axis (Z), which is essentially parallel to the feed direction, and for holding the workpiece (1) in a desired rotational position, d) a machining device (6) with a machining tool (7), which can be adjusted with respect to the axis of the workpiece (1) essentially in the radial direction and e) a support device (8) for the workpiece (1), which is essentially on the the machining device (6) opposite side of the workpiece (1) is arranged.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützeinrichtung (8) der Bearbeitungseinrichtung (6) unmittelbar gegenüberliegend auf im wesentlichen der selben axialen Länge des Werkstückes angeordnet ist, auf welcher das Bearbeitungswerkzeug (7) angreift.6. The device according to claim 5, characterized in that the support device (8) of the machining device (6) is arranged directly opposite on substantially the same axial length of the workpiece on which the machining tool (7) engages.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützeinrichtung als ein bezüglich des Bearbeitungswerkzeugs (7) feststehender oder in Längsrichtung beweglicher Gleitbock mit einer teilzylindrischen, konkaven Stützfläche ausgebildet ist.7. The device according to claim 5 or 6, characterized in that the support device is designed as a fixed with respect to the machining tool (7) or movable in the longitudinal direction slide block with a partially cylindrical, concave support surface.
8. Biegsame Welle (1 ) bestehend aus einem Rohr, welches eine Reihe von Schlitzen aufweist, um dadurch die Biegsamkeit des Rohres zu erhöhen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (9) durch Schleifen hergestellt sind.8. Flexible shaft (1) consisting of a tube which has a series of slots, thereby increasing the flexibility of the tube, characterized in that the slots (9) are made by grinding.
9. Biegsame Welle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Schlitze zwischen 0,3 und 2 mm, vorzugsweise etwa ein 1 mm beträgt, daß die Schlitze (9) im wesentlichen parallel um das Rohr über einen Umfangswinkel von mehr als 180° verlaufen, und daß der Wiederholabstand der Schlitze im Bereich zwischen 1 mm und 5 mm liegt.9. Flexible shaft according to claim 8, characterized in that the width of the slots between 0.3 and 2 mm, preferably about 1 mm, that the slots (9) substantially parallel to the tube over a circumferential angle of more than 180 ° run, and that the repeat distance of the slots is in the range between 1 mm and 5 mm.
10. Biegsame Welle nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (9) gegenüber der Rohrachse (5) geneigt verlaufen, vorzugsweise mit einem Neigungswinkel zwischen 60° und 85° relativ zur Rohrachse (5). 10. Flexible shaft according to claim 8 or 9, characterized in that the slots (9) with respect to the tube axis (5) are inclined, preferably with an inclination angle between 60 ° and 85 ° relative to the tube axis (5).
PCT/EP2000/012140 1999-12-15 2000-12-02 Method and device for machining and producing elongated structured components and a flexible shaft produced therewith WO2001043915A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1999160331 DE19960331A1 (en) 1999-12-15 1999-12-15 Method and device for processing and producing elongated, structured components and flexible shaft produced therewith
DE19960331.6 1999-12-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2001043915A1 true WO2001043915A1 (en) 2001-06-21

Family

ID=7932655

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2000/012140 WO2001043915A1 (en) 1999-12-15 2000-12-02 Method and device for machining and producing elongated structured components and a flexible shaft produced therewith

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE19960331A1 (en)
WO (1) WO2001043915A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103481139A (en) * 2013-08-21 2014-01-01 蚌埠市广瑞机械有限公司 Automatic rapid grinding device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1128691A (en) * 1965-04-01 1968-10-02 Bristol Aeroplane Plastics Ltd Methods of and machines for cutting slots in tubes
GB1401569A (en) * 1973-11-12 1975-07-16 Valsemey P Slitting machine
US4567795A (en) * 1984-04-30 1986-02-04 Pool James R Slot cutting apparatus
EP0445918A1 (en) * 1990-02-07 1991-09-11 SMITH & NEPHEW DYONICS INC Surgical cutting instrument
WO1997003611A1 (en) * 1995-07-18 1997-02-06 Edwards, Garland, U. Flexible shaft
US5782834A (en) * 1993-01-29 1998-07-21 Smith & Nephew, Inc. Surgical instrument

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3603666A1 (en) * 1986-02-06 1987-08-13 Schmid & Wezel Method and die for the production of the end of a flexible shaft, the end having a polygonal cross-section and being twisted over a certain length
DE3829648A1 (en) * 1988-06-14 1989-12-21 Ravensburg Maschf Method for producing grooves in cylindrical rolls and grinding machine for carrying out the method
DE4208221A1 (en) * 1992-03-14 1993-09-16 Reiner Gessler Flexible shaft for use as guide in medicine - comprising hose formed by layers of spirally wound wire
DE29914846U1 (en) * 1999-08-26 1999-12-16 Reiss Bueromoebel Gmbh Flexible shaft

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1128691A (en) * 1965-04-01 1968-10-02 Bristol Aeroplane Plastics Ltd Methods of and machines for cutting slots in tubes
GB1401569A (en) * 1973-11-12 1975-07-16 Valsemey P Slitting machine
US4567795A (en) * 1984-04-30 1986-02-04 Pool James R Slot cutting apparatus
EP0445918A1 (en) * 1990-02-07 1991-09-11 SMITH & NEPHEW DYONICS INC Surgical cutting instrument
US5782834A (en) * 1993-01-29 1998-07-21 Smith & Nephew, Inc. Surgical instrument
WO1997003611A1 (en) * 1995-07-18 1997-02-06 Edwards, Garland, U. Flexible shaft

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103481139A (en) * 2013-08-21 2014-01-01 蚌埠市广瑞机械有限公司 Automatic rapid grinding device

Also Published As

Publication number Publication date
DE19960331A1 (en) 2001-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011015570B4 (en) Bending head for bending rod and tubular workpieces
EP1260310B1 (en) Machine tool for working an elongated workpiece
WO1991000061A1 (en) Device for guiding an osteotome during osteotomy of long bones
EP0118778A1 (en) Fixing nail
WO2016150691A1 (en) Method and device for gear cutting work wheels by means of gear skiving
EP0550877A1 (en) Method for generating undercuts in straight internal or external toothings of toothed workpieces
DE60036458T2 (en) DRIVEN ROLLING DEVICE
DE102017107999A1 (en) Deburring device and CNC gear cutting machine with such a deburring device
AT515692B1 (en) Process for producing a stator or for working the inner wall of a stator
WO2009056132A2 (en) Device for creating a screw-shaped, particularly worm-shaped recess in a bone
AT520511B1 (en) Method of severing a section of a pipe
EP0362502A2 (en) Method for sizing the cross-section of a work piece by reduction during its rotation
DE4212238A1 (en) Turning process for machining pockets in bearing cage and similar parts - involves feeding rotating workpiece towards tool tip rotating in circular path to scoop out pockets in successive revolutions of workpiece
WO2001043915A1 (en) Method and device for machining and producing elongated structured components and a flexible shaft produced therewith
DE19548677A1 (en) Procedure for machine cutting to lengths of long workpieces
DE10145674B4 (en) Machine tool to work rod-shaped workpieces has an initial workpiece holder, for machining in one position, and a second rotating or swing holder to move the workpiece into a further working position
DE102018132771A1 (en) Surface treatment method, rolling bearing component and device
DE2108338A1 (en) For the exact subdivision of material lengths, especially made of plastic, suitable cutting device
DE1802228A1 (en) Tool and device for non-cutting fine machining of face and bevel gears
DE102007052769A1 (en) Helical-shaped i.e. spiral-shaped, recess producing device i.e. surgical hand tool, for accommodating spiral-shaped anchorage part of bone implant, has motors, hollow shaft, worm shaft, worm and worm wheel applying torques on tool
DE2259120A1 (en) METHOD FOR EXTERIOR WORKPIECES AND DEVICE FOR PERFORMING THE METHOD
EP2190607B1 (en) Machine tool for providing workpieces with toothed sections and method for providing a workpiece with a toothed section using a machine tool
DE2129088C3 (en) Method and device for producing a helical drill base body
EP1221354A1 (en) Device for treatment of corner joints of frames, particularly window or door frames
DE1098899B (en) Tool for rolling a toothing on a cylindrical outer surface of a workpiece

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

DPE2 Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)