DE69706369T2

DE69706369T2 - Konstantstromglühen von Nädeln

Info

Publication number: DE69706369T2
Application number: DE69706369T
Authority: DE
Inventors: George Schob
Original assignee: Ethicon Inc
Current assignee: Ethicon Inc
Priority date: 1996-06-06
Filing date: 1997-06-05
Publication date: 2002-04-25
Anticipated expiration: 2017-06-06
Also published as: US5868994A; AU723695B2; BR9703480B1; EP0811699A1; US5968394A; IN191884B; CN1171448A; CA2206925C; JP4169378B2; CA2206925A1; JPH1096013A; DE69706369D1; ZA974979B; BR9703480A; EP0811699B1; AU2370897A

Description

Hintergrund der Erfindung

Fachgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum elektrischen Widerstandsheizen bzw. Widerstandsglühen von Draht unter Einsatz eines sehr schnellen konstanten Starkstroms und im besonderen auf eine Konstantstrom-Glühvorrichtung zum Glühen einer chirurgischen Nadel.

Diskussion des Standes der Technik

Chirurgische Nadeln werden in der Regel aus Draht gefertigt, der zur Herstellung von Nadelrohlingen entsprechend geschnitten wird. Nachdem dem einen Ende des Nadelrohlings die gewünschte Nadelform gegeben worden ist, wird der verbleibende Teil des Nadelrohlings abgeschnitten. Bevor man jedoch den verbleibenden Teil des Nadelrohlings abschneidet, wird der abzuschneidende Teil geglüht oder erhitzt. Auf diese Weise wird der abzuschneidende Teil weich gemacht, um das Schneiden und die weitere Bearbeitung zu erleichtern, wie zum Beispiel, die Ausformung eines Kanals oder das Bohren eines Loches in dem weichen Bereich zur späteren Einbringung eines Nahtmaterials.
Das Glühen kann durch Verwendung von Flammen, herkömmlichen Öfen, durch Induktionsheizung oder Widerstandsheizen erfolgen. Das US-Patent Nr. 4,295,033 (Lindgren) beschreibt einen Glühofen. Herkömmliche Glühvorrichtungen weisen eine Anzahl von Nachteilen auf, wie zum Beispiel, eingeschränkte Genauigkeit, Konstanz und Schnelligkeit. Einige Flammenglühvorrichtungen sind lediglich für Arbeitsabläufe per Hand oder unter Verwendung von Gestellen vorgesehen. Offene Flammen, einschließlich der Kontrollampen, erhöhen die Unfallgefahr, oxidieren die Nadel und bilden Kohle- und Rußablagerungen auf der Nadel. Des weiteren können Wärmeableitungen erforderlich sein, um die Glühzone zu begrenzen. Die Wärmeübertragung beim Flammenglühen ist auf Grund von Änderungen der Flammentemperatur, des Gasdrucks und der Dauer des Flammeneinsatzes oder der Verschiebegeschwindigkeit unstet. Darüber hinaus gibt es keine Rückmeldung oder Anzeige, ob das Glühen korrekt oder inkorrekt durchgeführt wird. Hinzu kommt, daß die Geschwindigkeit des Glühvorgangs gering ist, wodurch der Ausstoß der gesamten Nadelherstellung reduziert wird.
Verschiedene Typen von Glühvorrichtungen wurden dazu eingesetzt, um bestimmte Bereiche eines Drahtes oder eines Nadelrohlings zu glühen. So können Flammenglühvorrichtungen in einem kontinuierlichen Nadelfertigungsprozeß eingesetzt werden, wobei die Nadelrohlinge auf einem Trägerband 15 gehalten werden, wie in Fig. 1 dargestellt wird. In einer alternativen Ausführung wird die Flammenglühvorrichtung bei der Nadelfertigung im Chargenbetrieb eingesetzt. In dieser Nadelfertigung im Chargenbetrieb werden die Nadeln in Chargen ausgeformt. Dabei wird eine Charge von Nadelrohlingen manuell auf einer Aufspannvorrichtung oder in einem Gestell zur Bearbeitung angeordnet. Die Aufspannvorrichtung kann dabei ein integraler Bestandteil der Glühvorrichtung sein. Es ist aber auch möglich, daß die Aufspannvorrichtung eine separate Standvorrichtung aufweist, die an die Glühvorrichtung angebracht wird.
Die exakte Positionierung der im Gestell gelagerten Nadelrohlinge kann durch einen Motor gesteuert werden. Die im Gestell gelagerten Nadelrohlinge können verschiedenen Arbeitsgängen unterworfen werden, die eine geordnete Zuführung der Nadelrohlinge oder der Nadeln erfordern. Derartige Arbeitsgänge sind das Schleifen, die Ausformung von Kanälen, das Abrunden, das Abtrennen der Nadelrohlinge, das Bohren, Glühen, Formung der Nadelspitze, Formung des Nadelkörpers, Veränderung der Metalloberfläche, Entfetten, elektrolytisches Polieren, Waschen, Spülen, Trocknen und Überziehen mit einem Gleitmittel wie, zum Beispiel, mit einer Silikonmischung.
Vor dem Abschneiden kann durch Einsatz einer Flamme und durch gesteuertes Bewegen entweder der Flamme oder des Gestells das Glühen eines Bereiches des Nadelrohlings durchgeführt werden. Eine Ausführung dieser Flammenglühvorrichtungen, die als Kanalflammenglüher bezeichnet wird, verwendet ein langes feststehendes Brennerrohr als Konstantbrenner. Der dabei für die Flamme eingesetzte Brennstoff kann mit Luft oder Druckluft gemischtes Erdgas oder Flaschengas (Propangas oder Butangas) sein. Das Brennerrohr kann ein genormtes Rohr oder ein mit einer Gruppe oder Reihe von für die Flammen vorgesehenen Bohrungen versehenes Rohrmaterial sein. Dabei erzeugen größere Löcher eine größere Flamme, um größere Bereiche der Nadelrohlinge zu glühen.
Ein Zeitsteuerelement steuert die Brenndauer der Flamme, wobei es die Flamme an- oder ausstellt, oder es steuert die Verweilzeit der Nadelrohlinge in einer kontinuierlich brennenden Flamme. Auf diese Weise wird die Wärmeübertragung auf den jeweiligen Nadelrohlingbereich oder die Glühzone geregelt. Um die Glühzone zu begrenzen wird ein Wärmeableiter eingesetzt. Die Brenndauer der Flamme kann dadurch gesteuert werden, daß eine Magnetspule den Gasdurchlauf elektrisch regelt, wobei die Spule, wenn sie geöffnet wird, eine Kontrolleuchte oder ein piezoelektrisches Kristall zum Zünden des ganzen Brenners verwendet.
Als Alternative dazu kann die Verweildauer der Nadelrohlinge in der Brennzone dadurch gesteuert werden, daß man das Gestell unter Verwendung herkömmlicher mechanischer Mittel in die Brennzone hinein oder aus dieser heraus bewegt. So kann, zum Beispiel, eine das schwenkbare Gestell aufnehmende mechanische Vorrichtung eingesetzt werden, um das mit Nadelrohlingen bestückte Gestell in eine in dem Wirkungsbereich der Brennzone liegende Position abzusenken. Die Verweildauer in dem Wirkungsbereich kann unter Verwendung herkömmlicher Zeitsteuerungseinrichtungen voreingestellt werden. Die Einstellung der Zeitsteuerung kann durch mechanische Einrichtungen realisiert werden, wie zum Beispiel, durch das Einrücken einer Schwenkeinrichtung, die das mit Nadelrohlingen bestückte Gestell mit einer Schwenkbewegung beaufschlagt. Die Zeitsteuerungseinrichtung könnte ebenfalls durch eine pneumatische Einrichtung die Schwenkbewegung des mit Nadelrohlingen bestückten Gestells ermöglichen, wobei diese Schwenkbewegung durch eine Zylindervorrichtung übertragen wird. Auf diese Weise wird die korrekte Verweildauer der Nadelrohlinge in dem Wirkungsbereich der Brennzone realisiert.
Diese Kanalflammenglühvorrichtung kann halbautomatisch ausgeführt sein, wobei ein Mikroschalter das Vorhandensein des Gestells erkennt, den Zylinder, der das mit Nadelrohlingen bestückte Gestell ortet und klemmt, aktiviert und den Glühzyklus automatisch startet, zeitlich steuert und beendet.
In einer weiteren Flammenglühvorrichtung, als Präzisionsflammenglüher bezeichnet, wird der Brenner selbst in die Glühzonen einer Charge oder einzelner in einem Gestell gelagerter Nadelrohlinge hinein bewegt oder aus diesen heraus. Die Glühdauer wird durch herkömmliche Zeitsteuereinrichtungen geregelt. Der Brenner kann als Einzelbrenner mit kleiner Düse oder Mehrlochdüsengroßbrenner ausgeführt sein. Der kleine Brenner läuft über die in einem Gestell gelagerten Nadelrohlinge hinweg, wobei er jeweils eine Nadel in einem präzise abgegrenzten Bereich erhitzt. Die Wärmeübertragung wird dabei durch die Überquerungsgeschwindigkeit gesteuert. Der Brenner kann durch herkömmliche Einrichtungen bewegt werden, wie zum Beispiel, durch einen Linearmotor, eine motorgetriebene Gewindespindel oder eine Zeitsteuerungsspindel, durch einen Motor mit Zahnstangentrieb oder durch einen Druckluftkolben. Dieser Präzisionsflammenglüher kann halbautomatisch ausgeführt sein, wobei der Glühzyklus durch das Beladen des Gestells aktiviert wird.
Beim sehr schnellen Glühen ist die beim Verbrennen des verwendeten Propangases oder von ähnlichen mit Luft gemischten Brennstoffen erzeugte Temperatur nicht hoch genug. An deren Stelle können Sauerstoff oder andere flammbare Gase, wie zum Beispiel, Wasserstoff, mit anderen herkömmlichen Brennstoffen oder mit Methan gemischt werden, um eine konstantere und höhere Brenntemperatur zu erreichen. Trotz der erhöhten Geschwindigkeit sind die Flammenglühvorrichtungen immer noch langsam und üblicherweise auf 20 Teile pro Minute beschränkt.
Anstelle des Lagerns der Nadelrohlinge auf einer Spannvorrichtung oder in einem Gestell können diese auch auf dem Trägerband 15, wie in Fig. 1 dargestellt, gelagert werden. Das erhöht die Glühgeschwindigkeit und den Produktionsausstoß an Nadeln. Bei Einsatz einer ortsfesten Flamme können die auf dem Band gelagerten Nadelrohlinge kontinuierlich oder indexierend bewegt werden, wobei die Nadelrohlinge für einen kurzen Zeitraum in der Flamme verweilen. Die leistungsbegrenzenden Faktoren sind wiederum die Kontinuität und die Reproduzierbarkeit der Wärmeübertragung. Verwendet man eine intensive Hitze, dann ist die Glühzeitgebung kritisch für einen korrekten Glühprozeß. Wegen der hohen intensiven Wärme führt eine geringfügig längere Glühzeit zum Verbrennen oder Schmelzen des in der Glühzone befindlichen Teils des Nadelrohlings. Deshalb ist eine genaue Regelung des Gasdrucks oder der Flammentemperatur erforderlich. Das ist aber schwer zu erreichen und führt, falls doch, nicht zu einem reproduzierbaren Glühen. Um das Glühen zu verbessern, wird ein Wasserstoffgaserzeuger eingesetzt, wobei eine kleine Menge an Alkohol als Explosionshemmer beigefügt wird.
Die herkömmlichen Flammenglühvorrichtungen sind wegen ihrer geringen Schnelligkeit nachteilig. Um die Glühgeschwindigkeit zu erhöhen, sind Laserbrenner verwendet worden. Sehr schnelle Glühvorrichtungen mit Laserbrennern liefern eine heiße Flamme mit ziemlich genauen Glühzonen und kommen ohne Wärmeableiter aus. Solche Glühvorrichtungen benötigen jedoch eine aufwendige Brennstoffzuführung und weisen außerdem gewisse Abweichungen in der Wärmeleistung auf. Das Fehlen einer Rückmeldung, das Vorhandensein von offenen Flammen und die Schwierigkeit, Reproduzierbarkeit zu erreichen, sind weitere Nachteile.
Widerstandsglüher erhitzen die Glühzone, indem ein Strom durch diese geleitet wird. Dabei wird der Strom durch ein voneinander beabstandetes Elektrodenpaar, das an den beiden Enden der Glühzone angeklemmt wird, geleitet. Dieser Strom erhitzt das Drahtstück 25 (Fig. 1), das zwischen den Elektroden eingeschlossen ist, auf die Glühtemperatur. Die an den Glühzonenbereich des Drahtes gelieferte Wärme ist gleich dem Produkt aus Zeit und dem Quadrat des Stromes wie in Gleichung (1) dargestellt:
H = I²·T, (1)
wobei H die Gesamtwärme,
I der Strom und
T die Zeit oder Dauer
sind.
Bei den herkömmlichen Widerstandsglühvorrichtungen treten jedoch einige der Nachteile der Flammenglühvorrichtungen nicht auf. So sind, zum Beispiel, Ruß- oder Kohleablagerungen ausgeschlossen. Die Glühvorrichtung weist doppelte Klemmkontakte auf, die durch Nocken betätigt werden. Der Glühzyklus wird über Nocken gesteuert. Jedoch arbeiten die herkömmlichen Widerstandsglühvorrichtungen mit einer geringen Geschwindigkeit von etwa 10 Teilen pro Minute und sind auf den Einsatz von kleinen Drahtgrößen beschränkt. Der Grund liegt darin, daß die herkömmlichen Widerstandsglühvorrichtungen mit einem maximalen Strom von ungefähr 20 A arbeiten. Hinzu kommt, daß es keine Rückkopplung gibt und das korrekte Glühen manuell kontrolliert wird, das heißt, daß man sich die Farbe des geglühten Drahtes anschaut. Die Farbe der geglühten Teilbereiche reicht jedoch von golden, über rot, blau bis silbern. Deshalb ist das Bestimmen eines korrekten Glühvorgangs durch Beobachtung ungenau und subjektiv.
Außerdem wird der Strom unter Verwendung eines Oszillografen überwacht und mittels Potentiometer durch Hand eingestellt. Die Dauer der Stromeinwirkung wird unter Verwendung eines elektromechanischen Zeitgebers bestimmt, wobei dieser Zeitgeber eine Auflösung von 0,1 s hat. Solche Glühvorrichtungen sind ungenau, langsam und erfordern den Eingriff des Bedienpersonals. Herkömmliche Widerstandsglühvorrichtungen sind kompliziert im Aufbau, können nicht mit hoher Geschwindigkeit gefahren werden, es mangelt ihnen an Präzision und sie weisen bei dem/den geglühten Draht/Nadeln eine hohe Ausschußrate auf.
Andere Ausführungen der herkömmlichen Widerstandsglühvorrichtungen messen die Spannung oder die Temperatur des geglühten Drahtes, um den durch diesen Draht fließenden Strom zu steuern. Eine Widerstandsglühvorrichtung, bei der die Temperatur gemessen wird, beschreibt das US-Patent Nr. 4.409.042 (Dornberger). Derartige Glühvorrichtungen erfordern aufwendige Reflektoren und sind für das sehr schnelle Glühen nicht geeignet. Die Geschwindigkeit wird durch die Ansprechzeit der Temperaturfühler begrenzt. Die UK Patentanmeldung GB 2 091 002 (Ash) beschreibt eine Drahtglühvorrichtung, wobei der Drahtwiderstand als Funktion der Drahttemperatur gemessen wird. Das US-Patent Nr. 3.746.582 (Gentry) beschreibt ebenfalls eine Drahtglühvorrichtung, wobei die Temperaturen durch Veränderung des Stroms durch die zueinander beabstandeten Kontakte, um die zwischen den Kontakten angeordneten Drahtbereiche zu heizen, gesteuert werden. Weitere Widerstandsglühvorrichtungen sind in den US-Patenten Nr. 3.842.239 (Ellinghausen) und Nr. 3.962.898 (Tillmann) beschrieben. Diese Glühvorrichtungen eignen sich nicht für ein sehr schnelles und sehr präzises Glühen.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Sehr schnelles Glühen, zum Beispiel, mit einer Rate von 120 Teilen pro Minute, erfordern hohe Präzision. Bei 120 Teilen pro Minute beträgt die Dauer bei jedem vollständigen Glühzyklus 0,5 s oder 500 Millisekunden (ms). Das schließt folgendes ein: indexierende Eingabe des Nadelrohlings, Klemmen der Elektroden oder Kontakte auf diesem, Einschalten des Stromes, Anlegen des Stromes für eine gewünschte Zeitspanne (Zeitüberwachung) und Abschalten des Stromes. Dabei verbrauchen die mechanischen Vorgänge des Eintaktens und des Anklemmens des Kontaktes nahezu 75% der zur Verfügung stehenden Zeit des Glühzyklus. Somit bleiben für das eigentliche Glühen 1/8 s oder 0,125 ms. In dieser kurzen Glühzeit ist die Wärmeabgabe dadurch kritisch, daß die Dauer und die Amplitude exakt gesteuert werden müssen. Herkömmliche Glühvorrichtungen sind nicht in der Lage, sehr schnelle reproduzierbar exakte Stromamplituden für eine genau festgelegte Zeitdauer zu liefern. Die Amplituden des Stroms bei den herkömmlichen Glühvorrichtungen sind Schwankungen unterworfen, die durch die Last oder Veränderungen in den Starkstromzuleitungen, durch Kontaktabnutzung und Verunreinigungen an den Nadeloberflächen verursacht werden.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Konstantstrom-Glühvorrichtung zu schaffen, welche die Probleme der herkömmlichen Widerstandsglühvorrichtungen beseitigt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Widerstandsglühvorrichtung zu schaffen, die einen konstanten Strom unbeeinflußt von der Last oder von Veränderungen in den Starkstromzuleitungen, von der Kontaktabnutzung und von Verunreinigungen an den Nadeloberflächen liefert.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Widerstandsglühvorrichtung zu schaffen, die eine hohe Stromabgabe für das Glühen langer Drähte aufweist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Widerstandsglühvorrichtung zu schaffen, die ein exaktes Glühen mit hoher Schnelligkeit ausführt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Widerstandsglühvorrichtung von schnellem Schaltverhalten zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Widerstandsglühvorrichtung zu schaffen, die sicher in ihrem Betrieb ist, abgedeckte Kontakte aufweist und nicht mit offener Flamme arbeitet.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Widerstandsglühvorrichtung zu schaffen, die für jeden Glühzyklus die gleiche hohe Präzision und Reproduzierbarkeit gewährt.
Eine andere weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Widerstandsglühvorrichtung zu schaffen, die den Betreiber über eine Abweichung in der Amplitude des Glühstroms alarmiert und die den Glühvorgang nach einer vorher festgelegten Anzahl von Anzeigen falscher Stromwerte oder bei Abweichen der Stromamplituden um einen vorher festgelegten Betrag automatisch stoppt.
Diese und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch eine Konstantstrom- Glühvorrichtung zum Glühen von Draht oder chirurgischen Nadeln gemäß der Patentansprüche gelöst. Die Vorrichtung umfaßt eine Referenzschaltung zum Einstellen einer gewünschten Glühzeit und einer Stromamplitude. Die Referenzschaltung enthält vorzugsweise eine Stromeinstellvorrichtung, die ein Stromamplitudensignal erzeugt, und eine Zeiteinstellvorrichtung, die ein Zeitsteuersignal liefert. Als Beispiel können die Amplituden- und Zeiteinstellvorrichtungen als Ziffernradschalter ausgeführt sein.
Ein räumlich voneinander beabstandetes Elektrodenpaar wird auf die Nadel geklemmt. Eine Konstantstromquelle liegt an dem Referenzschaltkreis an und liefert einen konstanten Strom zum Glühen dieser Nadel. Zwischen dem Elektrodenpaar und der Konstantstromquelle ist eine Schaltvorrichtung vorgesehen. Wenn die Schaltvorrichtung sich in der einen Schaltstellung befindet, fließt ein von der Konstantstromquelle gelieferter konstanter Strom durch das Elektrodenpaar.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ändert sich ein Spannungsabfall über der Schaltvorrichtung in Abhängigkeit von Veränderungen eines Spannungsabfalls über der Nadel, so daß der durch die Nadel fließende Glühstrom konstant bleibt. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung schaltet die Schaltvorrichtung einen Reststrom parallel, so daß er nicht über das Elektrodenpaar fließt, wenn die Schaltvorrichtung sich in der anderen Schaltstellung befindet.
Die Konstantstromquelle ist vorzugsweise beispielsweise durch einen Schalter, in Abhängigkeit von einem Zeitsteuersignal, das den eingestellten Strom oder die Glühzeit realisiert, schaltbar. Auf diese Weise wird ein konstanter Strom für die eingestellte Glühdauer geliefert.
Die Konstantstromquelle enthält vorzugsweise einen Konstantspannungserzeuger, der in Abhängigkeit von der eingestellten Stromamplitude eine konstante Spannung erzeugt. Der Konstantstrom wird vorzugsweise von einem Netzgerät geliefert und ist mit einem ersten Anschluß eines Vergleichswiderstandes verbunden. Der zweite Anschluß des Vergleichswiderstandes ist zur Aufnahme der Konstantspannung geschaltet. Auf diese Weise findet ein konstanter Spannungsabfall über dem Vergleichswiderstand statt, wodurch ein konstanter Strom erzeugt wird.
Der Referenzschaltkreis enthält vorzugsweise eine programmierbare Logikzeitsteuereinheit und ein Festkörperrelais hoher Auflösung. Die programmierbare Logikzeitsteuereinheit steuert das Festkörperrelais, um ein Taktsignal zu erzeugen.
Mit einer der Elektroden ist vorzugsweise eine Strommeßvorrichtung zum Messen einer Amplitude des Konstantstroms verbunden. Die Strommeßvorrichtung kann ein Hall-Effekt- Wandler sein, der um eine Leitung zu einer der Elektroden angeordnet ist. Ein Display, zum Beispiel eine Digitalanzeige, kann mit der Strommeßvorrichtung verbunden sein, um eine Kontrollanzeige der Stromamplitude zu liefern.
Die programmierbare Logikzeitsteuereinheit wird vorzugsweise durch eine programmierbare Systemlogiksteuereinheit getaktet, um das Taktsignal zu erzeugen, wenn die Elektroden auf dem Draht geklemmt sind. Die programmierbare Systemlogiksteuereinheit schaltet den Konstantstrom in dem Fall aus, wenn die gemessene Amplitude um einen vorherbestimmten Betrag abweicht oder wenn die Anzahl der ungenauen Kontrollanzeigen eine vorher festgelegte Anzahl überschreitet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, welche die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung ausführlich beschreiben und darstellen, in einfacher Weise verdeutlicht, dabei werden in den Zeichnungen gleiche Komponenten durchgehend mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Nadelrohlings auf einem Abschnitt eines herkömmlichen Trägerstreifens nach dem Stand der Technik.
Fig. 2a eine perspektivische Darstellung einer mit einem Kanal versehenen Nadel gemäß dem Stand der Technik.
Fig. 2b eine perspektivische Darstellung eines aufgebohrten distalen Endes einer herkömmlichen Nadel gemäß dem Stand der Technik.
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Konstantstrom-Widerstandsglühvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ein Schaltbild der Glühvorrichtung nach Fig. 3 gemäß der vorliegenden Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Chirurgische Nadeln und Verfahren zu deren Herstellung sind in dem Fachgebiet gut bekannt. Die chirurgischen Nadeln werden aus Draht gefertigt, der so geschnitten wird, daß sich daraus Nadelrohlinge ergeben, die auf ein Transportband aufgelegt werden, um sie zu den verschiedenen Stationen einer kontinuierlich arbeitenden Nadelfertigungsvorrichtung zu transportieren. Solch eine Nadelfertigungsvorrichtung ist in dem US-Patent Nr. 5.477.604 mit dem Titel "Process for manufacturing Taper Point Surgical Needles" beschrieben, mit dem Erteilungsdatum vom 29.Dezember 1995, dem Anmelder der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde und Sachverhalte aufweist, die zu den Sachverhalten der vorliegenden Patentanmeldung in Beziehung stehen.
Fig. 1 zeigt einen Nadelrohling 10, der auf einem Träger 15 gelagert ist. Die Nadelrohlinge 10 werden behandelt, zum Beispiel wärmebehandelt, um die Nadelrohlinge zu verstärken und zu härten sowie das distale Ende 20 anzuspitzen und mit dem gewünschten Kurvenprofil zu versehen. Das Bearbeiten der Nadelrohlinge 10 schließt die Glühbehandlung der proximalen Bereiche 25 der Nadelrohlinge 10 ein, um den Bereich 25 vor dem Schneiden weichzumachen.
Durch das Glühen wird der Bereich 25 auf eine Temperatur nahe bei der Umwandlungstemperatur erhitzt, bleibt aber unter dieser. Der Bereich 25 wird dann langsam abgekühlt, was oft als partielles Glühen bezeichnet wird. Durch das partielle Glühen des Bereichs 25 wird das in dem Bereich 25 befindliche Metall bis zu einem Punkt erweicht, bei dem ein Teil der aus den vorhergegangenen Wärmebehandlungen erzielten Festigkeit und Härte erhalten bleiben.
Die vor dem Schneiden für den Bereich 25 des Nadelrohlings erforderliche Dauer des Glühvorgangs und die Glühtemperatur müssen genau gesteuert werden, um die gewünschte Weichheit des Drahtbereiches 25 zu erlangen. Abweichungen von der erforderlichen Glühtemperatur und Glühzeit führen dazu, daß der Bereich 25 entweder zu hart oder zu weich ist. Eine nicht korrekte Festigkeit des Bereiches 25 verursacht während der nachfolgenden Bearbeitungsschritte oder während der Benutzung Fehler.
Fig. 2a zeigt eine chirurgische Nadel 50, die ein spitzes distales Ende 55 aufweist. Das proximale Ende 60 ist der Bereich 25, der vor dem Schneiden des in Fig. 1 dargestellten Nadelrohlings 10 geglüht worden ist. Ein Kanal 65 ist in das distale Ende 60 eingeschnitten. Das Nahtmaterial wird in dem Kanal 65 eingelegt und durch Zusammenquetschen des Kanals 65 dort festgehalten. Statt einen Kanal 65 am distalen Ende 60 vorzusehen, kann auch ein Loch in dieses gebohrt werden. Fig. 2b zeigt das distale Ende 60 mit einer darin befindlichen Bohrung 70.
Das chirurgische Nahtmaterial kann an den proximalen Enden 60 in verschiedener Weise befestigt oder angebracht werden. Eine übliche Maßnahme besteht darin, in den proximalen Enden der Nadel 50 einen Kanal 65 auszuformen, wie in Fig. 2a gezeigt wird. Charakteristischerweise wird in der Nadel 50 das Kanalende mittels Gesenk während des Herstellungsprozeßes so geformt, daß eine Vertiefung entsteht. Nachdem man das Ende oder die Spitze eines chirurgischen Nahtmaterials in der Vertiefung 65 plaziert hat, werden die Seitenwände der Vertiefung, indem man auf das Kanalende 60 mit einem Stempel ein- oder mehrmals unter Druck einschlägt, so verformt, daß sie die Spitze des Nahtmaterials fest umschließen. Auf diese Weise wird verhindert, daß sich das Nahtmaterial von der Nadel lösen kann. Dieses Verfahren des Anbringens einer Spitze des Nahtmaterials an das proximale Ende 60 einer Nadel 50 ist in dem Fachgebiet als Rundkneten bekannt.
Wie in Fig. 2b gezeigt wird, besteht eine weitere Möglichkeit der Anbringung des Nahtmaterials an der chirurgischen Nadel darin, daß man in das proximale Ende 60 der Nadel 50 ein Loch 70 bohrt, in dem Fachgebiet als Sackloch bezeichnet. Das Bohren kann durch Anwendung herkömmlicher mechanischer Bohrvorrichtungen erfolgen oder durch herkömmliche Laserbohreinrichtungen. Das Ende oder die Spitze des Nahtmaterials wird dann in das Bohrloch 70 eingeführt, und der Abschnitt des das Sackloch 70 umgebenden proximalen Endes der Nadel in herkömmlicher Weise durch Pressen mit verschieden herkömmlichen Preßwerkzeugen rundgeknetet.
Verschiedene Probleme entstehen durch unrichtiges und unstetes Glühen des proximalen Endes 60. Wenn der Glühvorgang zu lange erfolgt oder wenn dieser den zu glühenden Bereich 25 mit einer übermäßigen Hitze beaufschlagt, dann wird der Bereich 25 zu weich. Ein Nahtmaterial kann dann nicht richtig in dem Kanal 65 oder der Bohrung 70 des proximalen Endes 60 nach dem Rundkneten gehalten werden. Das Nahtmaterial könnte sich von der Nadel lösen oder die Nadel könnte sich während einer nachfolgenden Weiterverarbeitung, einer Handhabung oder Benutzung verbiegen.
Wenn der Glühvorgang keine ausreichende Hitze liefert, um das proximale Ende 60, wie erforderlich, weichzumachen, dann kann das harte und brüchige proximale Ende 60 während des Rundknetens brechen. Hinzu kommt, daß das harte proximale Ende 60 die Schneiden der Schneidwerkzeuge, wie zum Beispiel, des Schnittstempels, der Bohrschneiden und der Rundknetwerkzeuge, schnell abnutzt. Das erfordert ein häufiges Auswechseln der Werkzeuge und ist deshalb teuer. Die Kosten steigen nicht nur wegen der Auswechslung der Schneidwerkzeuge, sondern auch durch den reduzierten Nadelausstoß wegen der Unterbrechungen eines kontinuierlichen Produktionsprozesses.
Die Notwendigkeit eines kontinuierlichen Glühvorgangs wird noch deutlicher bei Nadeln, die anstatt in einem kontinuierlichen Produktionsprozeß in Chargen hergestellt werden, bei dem der Zerstörungstest auf Zugfestigkeit an einer ausgewählten Nadel aus der Charge vorgenommen wird.
Wesentlich ist, daß der Glühvorgang präzise gesteuert abläuft. Indem man die Glühtemperatur, die Glühdauer und den Kühlzyklus steuert, kann eine umfangreiche Reihe von metallurgischen Eigenschaften erreicht werden, einschließlich der entsprechenden Festigkeit, Härte oder Verformbarkeit.
Fig. 3 zeigt zur Veranschaulichung ein Blockschaltbild einer Konstantstrom-Widerstandsglühvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 100 umfaßt mindestens einen Referenzschaltkreis 162, der zur Einstellung der Dauer und der Amplitude des während des Glühens einer Nadel 135 angelegten Stromes dient. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, umfaßt dieser Schaltkreis 162 zwei einstellbare Vorrichtungen, die diskrete Schaltkreise zum Einstellen der Glühstromzeit und der Amplitude aufweisen. Die erste einstellbare Vorrichtung dient zur Einstellung der gewünschten Amplitude des Glühstroms, wird als Stromamplituden-Einstellvorrichtung 105 bezeichnet, wobei diese ein Ziffernradschalter sein kann. Der Ziffernradschalter 105 erzeugt ein voreingestelltes Signal zur Bestimmung der während des Glühschritts anzulegenden Stromamplitude. Dieses Vorgabesignal wird in einen Referenzspannungserzeuger 110 eingegeben. Als Anschauungswert liefert der Referenzspannungserzeuger 110 eine Referenzspannung Vref von 0 bis 10 V und ist mit dem Eingang eines Pufferverstärkers A1-3 verbunden. Ein Potentiometer kann zwischen dem Referenzspannungserzeuger 110 und dem Pufferverstärker A1-3 geschaltet sein, um die Amplitude der Referenzspannung Vref einzustellen. Der Ausgang des Pufferverstärkers A1-3 ist über einen Schalter 112 mit dem Eingang eines weiteren Pufferverstärkers A1-4 verbunden. Zum Zweck der Trennung haben die Pufferverstärker A1-3 und A1-4 hohe Eingangsimpedanzen und niedrige Ausgangsimpedanzen. Auf diese Weise wird die Spannung an dem Ausgang des Puffers A1-4 konstant gehalten und so wird verhindert, daß diese konstante Ausgangsspannung zum Rauschen neigt. Der Ausgang des Pufferverstärkers A1-4 liegt an dem Eingang der Konstantstromquelle 115 an.
Die Konstantstromquelle 115 umfaßt einen Konstantspannungserzeuger A1-1, der ein Operationsvertärker sein kann (OA) mit invertierenden und nicht-invertierenden Eingängen. Der nicht-invertierende Eingang des OA A1-1 erhält eine justierte Trenngleichspannung (die von der Referenzspannung Vref gewonnen wird) vom Ausgang des Puffers A1-4. Der Ausgang des OA A1-1 ist mit einer Konstantstromschaltvorrichtung 120 verbunden. Der invertierende Eingang von OA A1-1 liegt an einem Anschluß 18 eines Referenzwiderstandes Krer an. An beiden Eingängen von OA A1-1 liegt der gleiche Spannungspegel an. Dadurch liegt die Gleichspannung am nicht-invertierenden Eingang des OA A1-1 (wobei diese Gleichspannung durch den Referenzspannungserzeuger 110 über das Potentiometer und die Pufferverstärker A1-3, A1-4 und den Schalter 112 geliefert wird) auch an dem Knoten oder Anschluß 18 über den invertierenden Eingang des OA A1-1 an. Diese über dem Knoten 18 anliegende Referenzspannung bleibt konstant, egal ob die Ausgangsspannung des OA A1-1 rauscht oder Veränderungen in ihr vorliegen.
Der andere Anschluß 3 des Referenzwiderstandes Rref ist mit der Stromversorgung PS1 verbunden. Diese liefert den Konstantstrom I, der zum Glühen der Nadel 135 eingesetzt wird. Als Beispiel ist die Stromversorgung PS1 mit einer Gleichstromspannung von +12 V, 125 A angegeben, wobei diese eine Auflösung von 10 mA besitzt.
Die Schaltvorrichtung 120 ist mit einem ersten Kontakt oder einer ersten Elektrode 125 verbunden. Diese erste Elektrode 125 ist räumlich zu einer zweiten Elektrode 130 beabstandet. Beide Elektroden 125, 130 sind auf einen Draht oder eine Nadel 135 geklemmt. Aus Sicherheitsgründen sind die Elektroden 125, 130 eingehaust, um eine zufällige Berührung mit diesen zu verhindern. Die zweite Elektrode 130 ist mit der Rückleitung von -12 V Gleichspannung der Stromversorgung PS1 verbunden. Der Konstantstrom I fließt durch einen Bereich 140 der zwischen den räumlich zueinander beabstandeten Elektroden 125, 130 angeordneten Nadel 135.
Trotz Veränderungen des Last/Nadelwiderstandes bleibt der Strom I konstant. Das ist deshalb so, weil sich der Spannungsabfall über der Schaltvorrichtung 120 in Abhängigkeit von dem Spannungsabfall über dem Nadelbereich 140 ändert. Die Veränderung im Spannungsabfall über der Schaltvorrichtung 120 tritt deshalb ein, weil die Gesamtspannung zwischen den beiden Anschlüssen (positiver und negativer Pol) der Stromversorgung PS1 konstante 12 V Gleichspannung beträgt und der Spannungsabfall über dem Referenzwiderstand Rref wegen der Konstantspannung V18 am Knoten 18 konstant ist.
Eine Strommeßeinrichtung oder Abtasteinrichtung 145 ist mit einer der Elektroden 125, 130 verbunden, um die Amplitude des Konstantstroms I zu messen oder nachzuweisen. Als Beispiel wurde ein Hall-Effekt-Wandler für die Strommeßeinrichtung 145 ausgewählt, der in Schleifen um eine Leitung gelegt ist, welche die zweite Elektrode 130 mit der -12 V Gleichstrom- Rückleitung der Stromversorgung PS1 verbindet.
Ein Display 150, zum Beispiel eine Digitalanzeige, ist mit der Strommeßeinrichtung 145 verbunden, um durch direkte kontinuierliche Rückkopplung Alarmsignale auszugeben, wobei die Alarmsignale zusätzlich zu einer visuellen Anzeige ein akustisches Alarmsignal sein kann. Weiterhin kann das Display den numerischen Wert des Konstantstroms I anzeigen. Alternativ dazu oder auch zusätzlich kann das Display mit Kontrollanzeige, wie zum Beispiel, mit drei Lampen ausgestattet sein, welche die Amplitude des Konstantstroms I als "hoch", "tief" oder "OK" anzeigen. Die "hoch"- und "tief"-Alarmsignale werden auch in die programmierbare Systemlogik-Steuereinheit (PLC) 155 eingegeben.
Das PLC-System 155 kann in jeder gewünschten Konfiguration programmiert werden, um eine automatische Abschaltung zu steuern oder um Alarmsignale zu liefern. Wenn beispielsweise der Wert des abgetasteten oder gemessenen Stroms von dem gewünschten Konstantstromwert um einen vorher festgelegten Wert abweicht, dann kann das PLC- System 155 den Glühvorgang abschalten und einen Bereich der Nadelfertigungslinie stoppen. Abweichend davon kann das PLC-System 155 so programmiert sein, daß es zwei aufeinander folgende unrichtige Stromablesewerte zuläßt und den Glühvorgang erst nach drei aufeinander folgenden unrichtigen Ablesewerten für die Glühstromamplituden abschaltet.
Die zweite einstellbare Vorrichtung des Referenzschaltkreises 162 enthält eine Zeiteinstellvorrichtung 160, die wiederum ein Ziffernradschalter sein kann. Die Zeiteinstellvorrichtung 160 und die Stromamplituden-Einstellvorrichtung 105 bilden den Referenzschaltkreis 162, der zum Einstellen der gewünschten Glühzeit und Amplitude dient. Der Ziffernradschalter 160 für die Zeiteingabe ist mit einem Zeiteinstell-PLC 165 verbunden, der wiederum mit dem PLC-System 155 verbunden ist. Wenn der Zeiteinstell-PLC 165 durch ein Glühsignal vom PLC-System 155 getriggert wird, erzeugt der Zeiteinstell-PLC 165 ein digitales Taktsignal. Das Glühsignal zeigt an, daß die Elektroden 125, 130 auf dem/der zum Glühen bereiten Draht oder Nadel 135 geklemmt sind.
Die Dauer oder Impulsbreite des digitalen Taktsignals ist eine Funktion der Einstellung des Ziffernradschalters 160 für die Zeiteingabe. Die Dauer und die Amplitude des Konstantstroms liefern die richtige Glühtemperatur, wie sie in Verbindung mit der Gleichung (1) diskutiert worden ist. Als Beispiel weist die Konstantstromamplitude einen Bereich von Null bis 100 A in 10 mA Inkrementen auf, wohingegen die Dauer des Konstantstroms oder der Impulsbreite des Taktsignals von 1 bis 999 Millisekunden (ms) in Inkrementen von 1 ms reicht.
Der Ausgang des Zeiteinstell-PLC 165 ist mit einem Festkörperrelais SSR1 verbunden, um dessen Schalten zu steuern. Das Festkörperrelais SSR1 hat beispielsweise eine Auflösung von 1 ms. Das Festkörperrelais SSR1 liefert ein Taktsignal oder einen Impuls von einer Impulsbreite, das/der ähnlich dem des digitalen Taktsignals, aber genauer als dieses ist. Hinzu kommt, daß das von dem Festkörperrelais SSR1 gelieferte Taktsignal eine Amplitude aufweist, die verschieden von der Amplitude des vom Zeiteinstell-PLC 165 gelieferten digitalen Taktsignals ist. Um ein Beispiel zu geben: der Taktimpuls weist eine Basislinie von Null Volt und eine +15 V Amplitude auf. Das Festkörperrelais SSR1 ist mit einer EIN- Zeitsteuerung 170 verbunden, die einen Taktimpuls an den Schalter 112 und die Schalteinrichtung 120 liefert:
Wenn das Taktsignal auf "hoch" liegt, dann läßt der Schalter 112 die von dem Referenzspannungserzeuger 110 in Abhängigkeit von der Einstellung durch den Amplituden- Ziffernradschalter 105 erzeugte Referenzspannung zu dem nicht-invertierenden Eingang des OA A1-1 passieren. Der OA A1-1 wiederum liefert eine konstante Spannung an den Kontakt 18 des Referenzwiderstandes Rref. Gleichzeitig bewirkt das hohe Taktsignal, daß der Konstantstromschalter 120 den Strom zu den Kontakten 125, 130 fließen läßt, um den Nadelbereich 140 zu glühen. Hinzu kommt, daß der Konstantstromschalter 120 den Glühstrom auf einer konstanten Amplitude hält.
Da die Spannung am anderen Anschluß 3 des Referenzwiderstandes Ref konstante +12 Volt Gleichstrom beträgt, die durch die Stromversorgung PS1 geliefert wird, ist der Spannungsabfall über dem Referenzwiderstand Rref konstant. Außerdem beträgt der Spannungsabfall über dem positiven und dem negativen Pol der Stromversorgung PS1 (die an dem Knoten 3 bzw. an dem Kontakt 135 anliegen) 12 Volt Gleichstrom. Der konstante Spannungsabfall über dem Referenzwiderstand Rref und über den zwei Anschlüssen der Stromversorgung PS1 liefert einen konstanten Glühstrom I. Dieser Glühstrom I bleibt konstant, egal ob die Last sich verändert, wie zum Beispiel durch Abnutzung der Kontakte 125, 130, da sich der Spannungsabfall über dem Konstantstromschalter 120 in Abhängigkeit von den Veränderungen des Spannungsabfalls über der Nadel 135 ändert, so daß der Gesamtspannungsabfall zwischen den zwei Anschlüssen der Stromversorgung PS1 konstante 12 Volt Gleichstrom bleibt.
Wenn das Taktsignal von der EIN-Zeitsteuerung niedrig ist, dann verhindert der Schalter 112, daß die Referenzspannung von dem Referenzspannungserzeuger 110 zu dem OA A1-1 gelangt. Statt dessen liefert der Schalter 112 +15 Volt Gleichstrom an den OA A1-1, der die Spannung und den Knoten 18 bei +15 Volt Gleichstrom hält. So wird verhindert, daß der Strom von der Stromversorgung PS1 fließt, da die Spannung (+15 Volt Gleichstrom) über dem Knoten 18 größer als die Spannung (+12 Volt Gleichstrom) über dem Knoten 3 ist.
Gleichzeitig bewirkt das niedrige Taktsignal von dem Festkörperrelais SSR1, daß der Konstantstromschalter 120 jeglichen Reststrom parallel zu oder weg von dem Kontakt 125 leitet. Auf diese Weise werden eine schnelle Ansprechzeit und schnelle und steile Übergänge zwischen den Strom/Glühen-AN Zuständen und den Strom/Glühen-AUS Zuständen erreicht.
Fig. 4 zeigt anschaulich ein detailliertes Schaltbild eines elektrischen Schaltkreises 200, das dazu verwendet werden kann, das Blockschaltbild der Widerstandsglühvorrichtung 100 von Fig. 3 zu realisieren. Der elektrische Schaltkreis 200 liefert einen exakten konstanten Glühstrom über einen exakten Zeitraum und umfaßt einen Ziffernradschalter 105 für die Amplitude des Stroms, wobei der Ziffernradschalter 105 mit dem Eingang eines 0-10 V Referenzspannungserzeugers 110 verbunden ist. So liefert beispielsweise eine Einstellung auf 00.00 auf dem Amplituden-Ziffernradschalter 105 eine Referenzspannung von 0V, wohingegen eine Einstellung auf 99.99 eine Referenzspannung von 10 V liefert. Der Ausgang des Referenzspannungserzeugers 110 ist auf den nicht-invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers (OA) A1-1 über einen ersten Spannungsteiler, zwei Spannungsfolge- oder Pufferverstärker A1-3 und A1-4 und einen zweiten Spannungsteiler R8, R9 geschaltet. Der erste Spannungsteiler umfaßt den Widerstand R4 und das Potentiometer R3. Der eine Abgriff eines zweiten Potentiometers R26, dessen eines Ende an dem +15 Volt Gleichspannungsbus anliegt, ist mit dem ersten Potentiometer R3 verbunden. Das Potentiometer R26 liefert an dem einen Anschluß des Potentiometers R3 eine Gleichspannung von +12 V. Das Potentiometer R3 wiederum liefert eine Referenzgleichspannung von 0 bis 12 V. Verschiedene Widerstände sind zwischen dem Referenzspannungserzeuger 110 und dem OA A1-1 geschaltet, um die Spannungsteilung zu erzeugen und die richtige Vorspannung zu liefern.
Die Spannungen an den beiden Eingängen, das heißt an dem invertierenden und dem nichtinvertierenden Eingang des OA A1-1 sind gleich. Der Ausgang 210 des OA A1-1 ändert sich, damit die beiden A1-1 Eingänge gleichgehalten werden können. Folglich liegt in der Betriebsweise "Glühen AN" die Referenzspannung vom Potentiometer R3 auch über dem invertierenden Eingang des OA A1-1 an, wobei der invertierende Eingang mit dem Knoten 18 verbunden ist, um eine konstante Kollektorspannung V&sub1;&sub8; zu liefern. Der Knoten 18 ist ein Anschluß des Referenzwiderstandes Rref und ein gemeinsamer Kollektor der npn- Transistoren 220, 225.
Die konstante Kollektorspannung V18 ist gleich der Referenzspannung vom Potentiometer R3 und ist gegen Rauschen durch die Puffer A1-3, A1-4 geschützt. Hinzu kommt, daß die Kollektorspannung V18 selbst bei Spannungsschwankungen im Ausgang 210 des OA A1-1 konstant bleibt.
Eine Diode D2, die zwischen dem Ausgang 210 und dem invertierenden Eingang des OA A1-1 geschaltet ist, verhindert, daß der Ausgang 210 den invertierenden Eingang um mehr als den Spannungsabfall über der Diode überschreitet, zum Beispiel um 0,7 V. Eine Reihenschaltung aus Kondensator C5 und Widerstand R14 ist zwischen dem Ausgang 210 und dem invertierenden Eingang des OA A1-1 geschaltet, um eine Rückkopplung und Stabilität zu schaffen.
Der Ausgang 210 des OA A1-1 ist weiterhin über die eine Vorspannung liefernden Spannungsteiler R15 und R16 mit der Basis des pnp-Transistors Q2 verbunden. Der Transistor Q2 schaltet oder steuert auf oder zu in Abhängigkeit von dem Spannungswert am Ausgang 210. Der Kollektor des Transistors Q2 ist mit der Basis B 1 eines npn-Transistors 220 über einen kleinen Vorspannungswiderstand R17 verbunden, der eine Größe von 10 Ohm haben kann. Der Emitter des pnp-Transistors Q2 ist mit den gemeinsamen Kollektoren der npn- Transistoren 220,225 verbunden. Im Glühen-AN-Modus ist der Transistor Q2 offen und steuert den Transistor 220 auf, der wiederum den Transistor 225 öffnet. Die Transistoren 220 und 225 werden zusammen mit Q5 bezeichnet, und diese bilden gemeinsam mit den Transistoren Q2, Q3, Q4 (von denen die Transistoren Q3 und Q4 im folgenden diskutiert werden) einen Teil der Konstantstromschaltvorrichtung 120, die in Fig. 3 und 4 dargestellt wird.
Die parallel geschalteten Referenzwiderstände R12 und R13 sind ebenfalls mit dem Ausgang 210 des OA A1-1 verbunden. Um ein Beispiel anzugeben, ist für jeden der zwei parallelen Widerstände R12, R13 eine Größe von 0,1 Ohm gewählt, was einen Referenzwiderstand Rref mit einer effektiven Größe von 0,05 Ohm ergibt. Die weiteren Anschlüsse der Referenzwiderstände R12, R13 sind mit dem positiven Pol 3 der auf +12 Volt Gleichspannung, 125A liegenden Stromversorgung PS1 verbunden. Die Stromversorgung PS1 liefert über ein Elektrodenpaar 125, 130 einen Konstantstrom I an die Nadel 135. Die zwei Elektroden 125, 130 sind räumlich zueinander beabstandet auf der Nadel 135 in dem zu glühenden Nadelbereich 140 geklemmt.
Die eine Elektrode 125 ist mit dem Emitter E1 des npn-Transistors 225 verbunden. Die andere Elektrode 130 ist mit der Rückleitung der +12 Volt Gleichspannungsstromversorgung PS1 verbunden.
Ein zur Zeitsteuerung dienender Ziffernradschalter 160 wird durch den Bediener eingestellt, um den Nadelbereich 140 für eine bestimmte Dauer mit einem Strom I zu beaufschlagen. Der Zeitsteuerungsziffernradschalter 160 und der Stromamplitudenziffernradschalter 105 bilden den Referenzschaltkreis 162 zum Einstellen der Dauer und der Amplitude des Glühstroms I. Der Zeitsteuerungsziffernradschalter 160 ist über ein Zeit-PLC 165 mit einem Festkörperrelais SSR1 verbunden. Das Festkörperrelais SSR1 ist über eine Reihe von Invertern und Vorspannungswiderständen mit der Basis eines pnp-Transistors Q3 verbunden. Ein Ausgang 270 eines Inverters liegt an den Vorspannungswiderständen an.
Der Kollektor des pnp-Transistors Q3 liegt über einen Widerstand an der Basis eines npn- Transistors Q4 an. Der Emitter des npn-Transistors Q4 ist mit dem -15 Volt Gleichstrom- Spannungsverteiler verbunden, während der Kollektor des Transistors Q4 mit der Basis B1 des npn-Transistors 220 verbunden ist. Eine zweite in Fig. 3 gezeigte Spannungsversorgung PS2 liefert +15 Volt Gleichstrom hoch und -15 Volt Gleichstrom/Rückstrom. Die zweite Spannungsversorgung PS2 besitzt auch eine gemeinsame Gleichstromleitung. Ein kleiner Widerstand R28 von beispielsweise 22 Ohm ist zwischen dem Kollektor des Transistors Q4 und Masse geschaltet.
Zusätzlich zu seiner Schaltung auf den Vorspannungswiderstand des pnp-Transistors Q3 liegt der Ausgang des Inverters 270 auch an der Basis des pnp-Transistors Q1 über den Vorspannungswiderstand R7 an. Ein weiterer Vorspannungswiderstand R6 ist zwischen der Basis des Transistors Q1 und dem +15 Volt Gleichspannungsverteiler geschaltet. Der Emitter des Transistors Q1 ist ebenfalls über die Diode D1 mit dem +15 Volt Gleichspannungsverteiler verbunden. Der Kollektor des pnp-Transistors Q1 ist über einen Widerstand R9 mit einem nicht-invertierenden Eingang des Spannungsfolgereglers A1-4 verbunden. Verschiedene Kondensatoren leiten Rauschen gegen Masse ab. Der Transistor Q1 wirkt wie ein Schalter, ähnlich dem in Fig. 3 gezeigten Schalter 112. In dem Glühen-AUS Modus ist der Transistor Q1 aufgeschaltet, um +15 Volt Gleichspannung (vom +15 Volt Gleichspannungsbus über die Diode D1 und den Pufferverstärker A1-4) auf den nicht-invertierenden Eingang des OA A1-1 zu legen. Das zieht die Spannung an dem Knoten 18 des Referenzwiderstandes Rref auf +15 Volt Gleichspannung, wodurch verhindert wird, daß ein Glühstrom von der Stromversorgung PS1 fließt.
Die Funktion der Vorrichtung 200 wird jetzt erläutert. Ein Betreiber stellt mit dem Ziffernradschalter 105 die Amplitude des Stroms auf eine gewünschte Ziffer zwischen 00.00 und 99.00, was einem konstanten Glühstrom von 0 bis 100 A entspricht, der von der +12 Volt Gleichstrom/125A Stromversorgung PS1 geliefert wird. Der Ausgang des Ziffernradschalters 105 zur Einstellung der Stromamplitude bewirkt, daß der 0-10 Volt Referenzspannungserzeuger 110 eine Referenzspannung, die als Vref/2 dargestellt ist, an den nichtinvertierenden Eingang des Puffers A1-3 anlegt. Wie weiter unten erläutert wird, beauf schlagt diese Referenzspannung den Knoten 18 während des Glühvorgangs oder des Glühen-AN-Zustands mit einer konstanten Steuerspannung V18.
Der Betreiber stellt ebenfalls den Taktimpuls über den Ziffernradschalter 160 ein, damit ein Taktimpuls von erforderlicher Dauer zur Verfügung steht. Beispielsweise sind die Ziffernradschalter 105, 160 lineare Schalter, wobei lineare Veränderungen der Einstellungen lineare Änderungen der Stromamplitude bzw. der Dauer zur Folge haben. Der Zeiteinstell-PLC 165 wird durch ein Glühsignal von dem PLC-System 155, welches anzeigt, daß die Elektroden 125, 130 angeklemmt und der Draht oder die Nadel 135 zum Glühen bereit sind, getriggert oder aufgesteuert. Der Zeiteinstell-PLC 165 liefert einen Logikimpuls, der die gewünschte, durch den Ziffernradschalter 160 zur Zeiteinstellung gewählte, Impulsbreite oder Dauer aufweist. Der Logiktaktimpuls dient dazu, das Festkörperrelais SSR1 auf oder zuzusteuern. Das Schalten des Festkörperrelais SSR1 liefert einen Taktimpuls, der die gleiche gewünschte Impulsbreite aufweist wie der Logiktaktimpuls, jedoch mit einer höheren Genauigkeit und Auflösung zum Beispiel, von einer Auflösung von 0,1 ms. Die Amplitude des Taktimpulses beträgt beispielsweise +15 Volt, wenn das Festkörperrelais SSR1 abgeschaltet ist und 0 Volt (zum Beispiel, gegen Masse), wenn das Festkörperrelais aufgeschaltet ist.
Der Taktimpuls, der in der Zeichnung mit 280 bezeichnet wird, liegt nach Durchlaufen der Inverter A2-1, A2-3 und A2-5, welche die in Fig. 3 und 4 gezeigte Ein-Zeitsteuerung 170 bilden, am Ausgang 270 des Inverters A2-5 an. Der Taktimpuls 280 liegt über die Vorspannungswiderstände an der Basis der Transistoren Q1 und Q2 an.

Glühen eingeschaltet

Der Draht oder Nadelbereich 140 wird durch einen Konstantstrom I, der durch den Draht oder den Nadelbereich fließt, wenn der Taktimpuls 280 hoch ist (beispielsweise +15 Volt liegt) geglüht. Das "hoch"-Taktsignal 280 bewirkt, daß der konstante Glühstrom I von dem auf +15 Volt "hoch" Gleichspannung liegenden Pol des PS1 über den Referenzwiderstand Rref, den Transistor Q5 und den Nadelbereich 140 zu dem auf -12 Volt Gleichstrom/Rückstrom liegenden Pol fließt. Das wird auf folgende Weise erreicht: Q1 schaltet sich ab, wenn der Taktimpuls hoch ist. Dadurch kann die Referenzspannung des Referenzspannungserzeugers 110 von 0-10 Volt durch die Puffer A1-2, A1-4 und den OA A1-1 fließen, so daß eine konstante Steuerspannung V&sub1;&sub8; am Knoten 18 anliegt. Der Knoten 18 ist der Anschluß des Referenzwiderstand Rref, der dem Anschluß 3, welcher mit der auf +12 Volt Gleichspannung "Hoch" liegenden Stromversorgung PS1 verbundenen ist, gegenüberliegt. Der Transistor Q2 ist ebenfalls auf, weil der Ausgang 210 des OA A1-1 unter der Emitterspannung V&sub1;&sub8; liegt.
Der geöffnete Transistor Q2 steuert den Transistor Q5 auf. Weil der Transistor Q5 offen ist, fließt der Strom I von der auf +12 Volt Gleichstrom "Hoch", 125 A liegenden Stromversorgung PS1 zu der Elektrode 125. Der Strom I ist konstant, da die Spannung der Steuerspannung V&sub1;&sub8; und die Stromversorgung PS1 konstant sind. Das führt zu einem konstanten Spannungsabfall über dem Referenzwiderstand Rref und einem konstanten Spannungsabfall von 12 Volt Gleichstrom über den beiden Anschlüssen der Stromversorgung PS1. Auf diese Weise wird jede Spannungsveränderung über der Nadel 135 durch die sich ergänzenden Spannungsabfalländerungen über dem Transistor Q5 ausgeglichen, damit die Spannungsabfälle über den Referenzwiderstand Rref und über den beiden Anschlüssen der Stromversorgung PS1 konstant bleiben. Das heißt, daß der Transistor Q5 jede Veränderung in der Last ausgleicht.
Im folgenden wird zur Veranschaulichung ein Beispiel gegeben: Wenn mittels des Ziffernradschalters 105 die Stromamplitude so eingestellt wird, daß am Knoten 18 eine konstante Spannung von 11,5 Volt (zum Beispiel, V&sub1;&sub8; = 11,5 Volt Gleichstrom) anliegt, dann beträgt der durch den Referenzwiderstand Kr 0,05 Ohm, der einen Spannungsabfall von 0,5 Volt aufweist, fließende Strom 10 A (I = V/R = 0,5V/0,05 Ohm). Dieser Strom I bleibt auch bei Kontaktabnutzung und bei Veränderungen des Widerstandswertes der Nadel konstant, da solche Veränderungen durch die Veränderungen des Spannungsabfalls über dem Transistor Q5 ausgeglichen werden. Der Transistor Q5 und der OA A1-1 sichern, daß der Glühstrom I trotz Veränderungen des Widerstandswertes in der Nadel oder der Kontakte konstant bleibt. Das Vorhandensein der konstanten Spannungsabfälle über dem Konstantwiderstand Rref und über den beiden Anschlüssen der Stromversorgung PS1 zusammen mit dem Transistor Q5 liefert den Konstantstrom I.
Der Konstantstrom I fließt durch die erste Elektrode 125 und den Nadelglühbereich 140. Über die zweite Elektrode 130 verläßt der Konstantstrom I diesen und fließt über die Rückleitung zum auf -12 Volt Gleichstrom liegenden Minuspol der Stromversorgung PS1 zurück. Der Strom I fließt nicht durch die verbleibenden Teile der Nadel 135, da die Stromversorgung PS1 von der Nadel 135 oder der Masse des Trägers getrennt ist. In diesem Zustand des Stroms oder dem Glühen-AN-Zustand schalten die +15 Volt des Taktimpulses 280 die Transistoren Q3 und Q4 ab.

Glühen ausgeschaltet

Nach Ablauf der erforderlichen Glühzeit wird der konstante Glühstrom I entsprechend der Impulsbreite des Taktsignals 280 abgeschaltet. Wenn der Taktimpuls 280 Null Volt beträgt, schaltet sich der Transistor Q1 ein. Der eingeschaltete Transistor Q1 liefert über die Diode D1 +15 Volt Gleichstrom an den Knoten 285, der zwischen den Widerständen R8 und R9 angeordnet ist, wobei diese Widerstände den Ausgang des Puffers A1-3 mit dem Eingang des Puffers A1-4 verbinden. Die +15 Volt am Knoten 285 erzeugen ungefähr +15 Volt Gleichstrom am Knoten 18. Da die Spannung von +15 Volt Gleichstrom am Knoten 18 höher ist als die Spannung über dem anderen Anschluß des Referenzwiderstandes Krer, das heißt, am Knoten 3, der mit den +12 Volt Gleichstrom der Stromversorgung PS1 verbunden ist, so fließt von der auf +12 Volt Gleichstrom liegenden Stromversorgung PS1 kein Strom zum Referenzwiderstand Rref.
Wenn der Transistor Q 1 angeschaltet ist, ist der Transistor Q2 ausgeschaltet, weil der Ausgang 210 des OA A1-1 (der an der Basis des Transistors Q2 über dem Widerstandsteiler R15, R16 anliegt) größer als +15 Volt Gleichspannung ist, was wiederum größer als die Emitterspannung des Transistors Q2 am Knoten 18 ist. Der ausgeschaltete Transistor Q2 schließt den Transistor Q5. Dieser abgeschaltete Transistor Q5 trennt elektrisch die erste Elektrode 125 von dem Referenzwiderstand Rref, wodurch jeder weitere Stromfluß von der +12 Volt Gleichstrom Stromversorgung PS1 an die erste Elektrode 125 unterbunden wird. In dem Glühen-AUS Modus ist der Spannungspegel an den Emittern der Transistoren 220, 225 0 Volt.
Hinzu kommt, daß die Transistoren Q3 und Q4 aufsteuern, um etwaige Restströme vom Transistor Q5 parallel zu schalten oder abzuleiten, damit ein schneller und steiler Übergang zwischen den Strom-AN- und Strom-AUS-Zuständen erzeugt werden kann. Der angeschaltete Transistor Q4 liefert -3 Volt Gleichstrom an die Basis des Transistors 220. Diese -3 Volt Gleichstrom werden durch Zwischenschalten einer Zenerdiode D3 zwischen dem -15 Volt Gleichspannungsbus und dem Emitter des Transistors Q4 erzeugt. Diese -3 Volt Gleichstrom an der Basis des Transistors 220 und der Spannungspegel von 0 Volt an dem Emitter des Transistors 220 bewirken ein schnelles und steiles Abschalten der Transistoren 220, 225.
Der Null Volt Pegel des Taktsignals 280 schaltet die Transistoren Q3 und Q4 an. Dieses Ableiten des Stroms durch die Transistoren Q3, Q4 eliminiert während der Übergänge zwischen Ein- und Ausschalten überschwingende oder unterschwingende Stromspitzen. So wird für die Widerstandsglühvorrichtung 200 mit Konstantstrom eine schnelle Schaltansprechzeit erreicht. Der Transistor Q4 ist ein Shunt-Schalter, der durch den Transistor Q3 geöffnet wird, wobei der Transistor Q3 selbst geöffnet wird, wenn das Taktsignal 280 auf Null Volt liegt.
Die Widerstände R17 und R28, die mit den Kollektoren der Transistoren Q2 bzw. Q4 verbunden sind, haben einen niedrigen Wert, so daß ein schneller und steiler Übergang zwischen den EIN- und AUS-Zuständen des Stroms erreicht wird. So wird für die Glühvorrichtung eine schnelle Ansprechzeit erreicht und es wird ein konstanter Glühstrom I für eine genaue und exakt vorherbestimmte Zeit geliefert.
Ein Verfahren zum Glühen eines Drahtstückes unter Verwendung einer Konstantstrom- Glühvorrichtung umfaßt die folgenden Schritte:
(a) Setzen einer Konstantstromamplitude und Konstantstromzeit durch den Referenzschaltkreis 162,
(b) Anlegen eines Konstantstroms I an die Nadel 135 über die Schaltvorrichtung 120, und
(c) Variieren eines Widerstandswertes der Schaltvorrichtung 120 in Abhängigkeit von Änderungen des Widerstandswertes in der Nadel 135.
Eine Alternative wird dadurch erreicht, daß Schritt (c) durch Schalten der Schaltvorrichtung 120 ersetzt wird, wobei dieses Schalten einen Reststrom ableitet, während das Schalten eines Schalters 112 die Erzeugung des Stroms I stoppt.
Der Schritt Anlegen eines Konstantstroms umfaßt folgende Schritte:
Verbinden eines Anschlusses 3 des Referenzwiderstandes Rref mit der Stromversorgung PS1,
Erzeugen einer Referenzspannung unter Verwendung des Referenzspannungserzeugers 110, und
Schalten des Schalters 112, um die Referenzspannung an einen weiteren Anschluß 18 des Referenzwiderstandes Rref unter Verwendung des Operationsverstärkers A1-1 anzulegen.
Ein weiterer Schritt umfaßt die Erzeugung eines Strom- Taktsignals unter Verwendung einer programmierbaren Takt-Logik-Steuereinheit 165.

Weitere Schritte umfassen:

Plazieren einer Vielzahl von chirurgischen Nadeln auf einem Trägerband 15 (Fig. 1), Bewegen der plazierten Nadeln durch die Glühvorrichtung,
Einstellen einer Stromamplitude unter Verwendung der Stromamplituden-Einstellvorrichtung 105,
Einstellen einer Stromdauer unter Verwendung der
Strom-Zeiteinstellvorrichtung 160,
Klemmen eines räumlich zueinander beabstandeten Elektrodenpaars 125, 130 auf dem Draht oder auf der Nadel 135,
Erzeugen eines Glühsignals durch eine programmierbare Logiksteuereinheit 155, die den Abschluß des Klemmvorgangs anzeigt,
Messen einer Amplitude des Konstantstroms I unter Verwendung einer Strommeßeinrichtung 145,
Anzeigen des Pegels der nachgewiesenen Stromamplitude auf einer Anzeigevorrichtung 150 und
Stoppen des Glühvorgangs, wenn der angezeigte Strompegel einen festgelegten Pegel überschreitet oder wenn eine Anzahl von unrichtigen Anzeigen eine vorbestimmte Anzahl überschreitet.
Die Konstantstrom-Glühvorrichtung kann direkt oder indirekt eingesetzt werden, um Draht oder Nadelbereiche bei hoher Geschwindigkeit exakt zu glühen. So werden beispielsweise Geschwindigkeiten von 120 bis 240 Stück pro Minute erreicht. Ein Konstantstrom von präziser Amplitude und Dauer erhitzt schnell und glüht die Drahtbereiche. Der Strom kann eine hohe Amplitude von beispielsweise bis zu 100 A aufweisen. Durch andere Ausgestaltung des Amplituden-Ziffernradschalters 105 und des Potentiometers R3 sind größere Ströme einsetzbar. Eine Stromversorgung mit mehr als 125 A kann ebenfalls an Stelle der Stromversorgung PS 1 eingesetzt werden, um größere Glühströme zu ermöglichen.
Die Konstantstrom-Glühvorrichtung erlaubt ein sehr schnelles und exaktes Glühen von sowohl kleinen Drähten als auch von großen Drähten, die zum korrekten Glühen große Ströme erfordern. Die Nadeln können unter Verwendung von indexierenden Schrittmotoren transportiert werden, wobei jede einzelne Nadel bewegt und in einer glühgerechten Position angehalten wird, um nach dem Glühen weiterbefördert zu werden. Die Elektroden können aus Metall, aus Keramik oder aus einer Kombination von beidem sein. Weiterhin können die Elektroden auf der Nadel durch einen mit Druckluft betriebenen Zylinder oder durch motorgetriebene mechanische Klemmvorrichtungen geklemmt werden. Dadurch werden die aus dem Klemmen der Elektroden resultierenden Schwingungen reduziert und schnell gedämpft, um auf diese Weise die Schnelligkeit des Nadelausstoßes weiter zu erhöhen.
Die Konstantstrom-Glühvorrichtung weist eine hohe Reproduzierbarkeit auf und zeigt eine schnelle Schaltansprechreaktion. Identische und präzise Ströme (Amplitude und Dauer) werden an jeder Nadel angelegt, wobei diese unbeeinflußt sind von Kontaktabnutzung, Verunreinigungen der Nadeloberfläche oder von Schwankungen in den Wechselstromzuleitungen. Hinzu kommt, daß die Konstantstrom-Glühvorrichtung ein automatisches Glühen ermöglicht, wobei direkte kontinuierliche Rückkopplung und Alarmausgaben automatisch ein inkorrektes Glühen anzeigen. Die Konstantstrom-Glühvorrichtung schaltet sich automatisch ab, wenn ein vorher definiertes inkorrektes Glühen sich ereignet.
Die Konstantstrom-Glühvorrichtung ist sicher, da die Kontakte oder Elektroden abgedeckt sind und es keine offenen Flammen gibt. Auch verhindert das Fehlen von Flammen Ruß- oder Kohleablagerungen auf den geglühten Flächen.
Obwohl die Erfindung im einzelnen in bezug auf anschauliche und vorgefertigte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurde, ist es für den Fachmann selbstverständlich, daß vorgenannte und weitere Änderungen in Form und Detail ausgeführt werden können, ohne den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche zu verlassen.

Claims

1. Konstantstrom-Glühvorrichtung (100) zum Glühen einer chirurgischen Nadel (135), wobei diese Vorrichtung umfaßt:

mindestens eine Referenzschaltung (162) zum Einstellen einer gewünschten Glühzeit und des Stromes;

ein Paar Elektroden (125, 130), welche beim Gebrauch einen Abstand voneinander haben und auf die Nadel geklemmt sind;

eine an die Referenzschaltung angeschlossene Konstantstromquelle (115) und

eine zwischen der Konstantstromquelle und dem Elektrodenpaar angeordnete Schaltvorrichtung (120), wobei diese Schaltvorrichtung beim Gebrauch als Reaktion auf ein Taktsignal der Referenzschaltung schaltet und

wobei die Konstantstromquelle beim Gebrauch einen konstanten Strom durch das Elektrodenpaar liefert, um die Nadel zu glühen und ein Spannungsabfall über der Schaltvorrichtung als Reaktion auf Änderungen eines Spannungsabfalles über der Nadel variiert wird, so daß der Strom konstant bleibt.

2. Konstantstrom-Glühvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Konstantstromquelle umfaßt:

einen Konstantspannungsgenerator (A1-1), welcher beim Gebrauch als Reaktion auf den eingestellten Strom eine konstante Spannung erzeugt;

eine Stromversorgung (PS1), welche beim Gebrauch den Konstantstrom (I) liefert und einen Refereazwiderstand (Rref) mit einem ersten Anschluß (3), der an die Stromversorgung angeschlossen ist und einem zweiten Anschluß (18), der an die konstante Spannung angeschlossen ist.

3. Konstantstrom-Glühvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Konstantstromquelle durch einen Schalter (112) als Reaktion auf die eingestellte Glühzeit zwischen einem Ein- und einem Auszustand umschaltbar ist.

4. Konstantstrom-Glühvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Referenzschaltung umfaßt:

eine Stromamplituden-Einstellvorrichtung (105), welche beim Gebrauch ein Stromamplitudensignal erzeugt und

eine Zeit-Einstellvorrichtung (160), welche beim Gebrauch ein Taktsignal erzeugt.

5. Konstantstrom-Glühvorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher die Stromamplituden- Einstellvorrichtung einen Amplituden-Rändel-Einstellrad-Schalter und die Zeit-Einstellvorrichtung einen Zeit-Rändel-Einstellrad-Schalter aufweist.

6. Konstantstrom-Glühvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Referenzschaltung eine programmierbare Takt-Logik-Steuereinheit (165) und ein an diese programmierbare Takt-Logik-Steuereinheit angeschlossenes Festkörper-Relais (SSR1) aufweist, wobei die programmierbare Takt-Logik-Steuereinheit beim Gebrauch das Festkörper-Relais steuert, um ein Taktsignal zu erzeugen.

7. Konstantstrom-Glühvorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin eine programmierbare System-Logik-Steuereinheit (155) aufweist, welche die programmierbare Takt-Logik- Steuereinheit auslöst, um das Taktsignal zu erzeugen, wenn das Elektrodenpaar auf der Nadel festgeklemmt wird.

8. Konstantstrom-Glühvorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin eine Strommeßvorrichtung (145) aufweist, welche an eine der Elektroden angeschlossen ist, um die Amplitude des Konstantstromes zu messen.

9. Konstantstrom-Glühvorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher die Strommeßvorrichtung ein Hall-Effekt-Wandler ist, der rund um eine Leitung zu einer der Elektroden angeordnet ist, und der Konstantstrom durch diese Leitung fließt.

10. Konstantstrom-Glühvorrichtung nach Anspruch 8, welche weiterhin eine an die Strommeßvorrichtung angeschlossene Anzeigevorrichtung (150) umfaßt, die beim Gebrauch eine Anzeige der Amplitude des Konstantstromes liefert.

11. Konstantstrom-Glühvorrichtung nach Anspruch 8, welche weiterhin eine programmierbare System-Lugik-Steuereinheit umfaßt, welche beim Gebrauch die Konstantstromquelle ausschaltet, nachdem die gemessene Stromamplitude um einen vorgegebenen Betrag vom gewünschten Wert des Konstantstromes abgewichen ist.

12. Konstantstrom-Glühvorrichtung (100) zum Glühen einer chirurgischen Nadel (135), wobei diese Vorrichtung umfaßt:

eine an die Referenzschaltung angeschlossene Konstantstromquelle (115), welche beim Gebrauch einen Konstantstrom (I) zum Glühen der Nadel liefert und

wobei die Konstantstromquelle beim Gebrauch einen Konstantstrom durch das Elektrodenpaar liefert, wenn sich die Schaltvorrichtung in einem Zustand befindet und die Schaltvorrichtung einen Reststrom im Nebenschluß am Elektrodenpaar vorbeileitet, wenn sie sich in einem anderen Zustand befindet.