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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Trägerelementes
für ein
endoskopisches Behandlungsinstrument, das durch einen in einem Endoskop
ausgebildeten Instrumentenkanal geführt wird, um in einer Körperhöhle eine
Behandlung durchzuführen.
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17 zeigt das distale Ende
einer Biopsiezange als eines der am weitläufigsten eingesetzten endoskopischen
Behandlungsinstrumente (vgl. z.B.
US 4 669 471 A ). Die Biopsiezange hat eine
flexible Hülle
1,
einen Betätigungsdraht
2,
der durch die Hülle
1 geführt und
dort in Längsrichtung
vor- und zurückbewegbar
ist, ein am distalen Ende der Hülle
1 angebrachtes
Trägerelement
3 und
ein Paar an dem Trägerelement
gehaltene Zangenbacken
7, die um einen Lagerbolzen
5 geschwenkt
und so gleichsam einem Schnabel geöffnet oder geschlossen werden können.
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Im
vorderen Teil des Trägerelementes 3 ist eine
Ausnehmung 3a ausgebildet, die zum vorderen Ende hin offen
ist. In der Ausnehmung 3a, welche die Form eines Schlitzes
hat, ist ein Antriebsmechanismus 10 gehalten, der über den
Betäti gungsdraht 2 so bewegt
werden kann, dass die Zangenbacken 7 geöffnet und geschlossen werden.
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In 18 ist das Trägerelement
für sich
dargestellt. Der hintere Teil 3A hat die Form eines Rohres,
in das die Spitze der Hülle 1 einzusetzen
ist. Wie vorstehend erläutert,
ist im vorderen Teil 3B des Trägerelementes 3 die
Ausnehmung 3a ausgebildet, in der der Haltemechanismus 3 gehalten
ist.
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Um
das Trägerelement 3 zu
fertigen, muss ein stangenförmiges
Werkstück
mindestens zwei Schneideoperationen unterzogen werden, nämlich einer,
bei der von hinten gebohrt wird, und einer anderen, bei der im vorderen
Teil eine Ausnehmung ausgebildet wird. Durch die Notwendigkeit,
eine Fräsmaschine
einzusetzen, erhöhen
sich die Kosten für
die Fertigung der Teile.
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In
der
US 5 716 374 A ist
ein Verfahren zum Herstellen eines Gabelkopfes für ein endoskopisches Behandlungsinstrument
beschrieben. Bei diesem Verfahren wird ein Stahlblech so geschnitten,
dass es mindestens einen vergleichsweise schmalen distalen Arm und
mindestens eine vergleichsweise breite proximale Basis aufweist.
Das Stahlblech wird dann in die gewünschte Form gebogen.
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In
der
US 5 172 700 A ist
eine für
den einmaligen Gebrauch bestimmte Biopsiezange offenbart, die einen
lang gestreckten, rohrförmigen
Körper
aufweist. Eine Klauenanordnung ist an dem distalen Ende des rohrförmigen Körpers montiert
und über
einen Steuerdraht mit einer Betätigungsvorrichtung verbunden.
Es sind verschiedene Ausführungen
der Klauenanordnung beschrieben.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein Trägerelement
für ein
endoskopisches Behandlungsinstrument zu geringen Kosten gefertigt
werden kann, wobei dieses Trägerelement
eine Ausnehmung zum Halten eines Antriebsmechanismus und einen Kopplungsteil
für eine
Hülle hat.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und des Anspruchs
5. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
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Gemäß der Erfindung
wird ein für
einen Antriebsmechanismus bestimmter Halteteil des Trägerelementes
geformt, indem der Teil eines zylindrischen Metallmaterials, der
sich näher
an dessen vorderem Ende befindet, so fließgepresst wird, dass er entlang
der Längsachse
des Metallmaterials extrudiert und so in der Mitte eine spaltförmige Ausnehmung,
d.h. eine Lücke
ausbildet. Ein für
eine Hülle
eines Behandlungsinstrumentes bestimmter Kopplungsteil wird geformt,
indem der Teil des Metallmaterials, der sich näher an dem hinteren Ende befindet, so
fließgepresst
wird, dass er in eine zu der ersten Extrudierrichtung entgegengesetzte
Richtung ringförmig
extrudiert. Die Erfindung ermöglicht
es so, zu geringen Kosten ein Trägerelement
eines endoskopischen Behandlungsinstrumentes herzustellen, wobei das
Trägerelement
einen Halteteil für
einen Antriebsmechanismus und einen Kopplungsteil für eine Hülle hat.
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Die
Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin
zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf das distale Ende einer erfindungsgemäßen endoskopischen
Biopsiezange im geschlossenen Zustand, wobei verschiedene Schnitte
dargestellt sind,
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2 eine
Seitenansicht des distalen Endes der Biopsiezange im geschlossenen
Zustand, wobei verschiedene Schnitte dargestellt sind,
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3 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht des distalen Endes der Biopsiezange
im geöffneten
Zustand,
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4 eine
perspektivische Darstellung eines als einstückige Kombination aus Zangenbacke und
Antriebshebel ausgebildeten Elementes der Biopsiezange,
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5 den
Schnitt V-V nach 4, der den Grenzbereich zwischen
Zangenbacke und Antriebshebel zeigt,
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6 eine
perspektivische Darstellung des Trägerelementes der Biopsiezange,
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7 eine
geschnittene Vorderansicht zur Darstellung eines Verfahrensschrittes
zum Herstellen des Trägerelementes
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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8 den
Schnitt VIII-VIII nach 7,
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9 eine
geschnittene Vorderansicht zur Darstellung eines nachfolgenden Verfahrensschrittes zum
Herstellen des Trägerelementes
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel,
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10 eine
geschnittene Vorderansicht zur Darstellung eines dritten Verfahrensschrittes
zum Herstellen des Trägerelementes
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
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11 eine
geschnittene Vorderansicht eines vierten Verfahrensschrittes zum
Herstellen des Trägerelementes
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel,
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12 eine
geschnittene Vorderansicht zur Darstellung eines in dem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehenen
Verfahrensschrittes, bei dem eine Umrissabschabung vorgenommen wird,
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13 eine
geschnittene Seitenansicht zur Darstellung eines in dem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehenen
Verfahrensschrittes zum Ausbilden einer Aufnahmebohrung für einen
Lagerbolzen,
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14 eine
geschnittene Seitenansicht zur Darstellung eines in dem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehenen,
nachfolgenden Schrittes zum Ausbilden der Aufnahmebohrung,
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15 eine
geschnittene Seitenansicht zur Darstellung eines in dem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehenen
dritten Schrittes zum Ausbilden der Aufnahmebohrung,
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16 eine
geschnittene Vorderansicht zur Darstellung eines in einem zweiten
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
vorgesehenen Verfahrensschrittes,
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17 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht des distalen Endes einer herkömmlichen
endoskopischen Biopsiezange, und
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18 eine
perspektivische Darstellung eines herkömmlichen Trägerelementes.
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Im
Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
erläutert.
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1 zeigt
das distale Ende einer endoskopischen Biopsiezange in teilweise
geschnittener Draufsicht. 2 zeigt
das distale Ende in teilweise geschnittener Seitenansicht. Dabei
sind in einer Figur jeweils verschiedene Schnitte dargestellt.
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Eine
flexible Hülle 1,
die durch einen nicht dargestellten, in einem Endoskop ausgebildeten
Instrumentenkanal geführt
und aus diesem entfernt werden kann, ist als Spiralrohr ausgebildet,
das aus einem Metalldraht, typischerweise einem Edelstahldraht besteht,
der zu eng aneinanderliegenden Windungen vorbestimmten Durchmessers
gewunden ist.
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Die
Hülle 1 kann
auch in anderer Weise aufgebaut sein. Beispielsweise kann die Hülle 1 aus dem
Spiralrohr und einem flexiblen Rohr bestehen, welches das Spiralrohr
umgibt. Die Hülle 1 hat
eine Länge
von etwa 1 bis 2,5 m und einen Durchmesser von etwa 1,5 bis 3 mm.
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Ein
Betätigungsdraht 2 verläuft derart über die
gesamte Länge
durch die Hülle 1,
dass er durch Betätigen
eines mit dem Basisende der Hülle 1 verbundenen,
nicht dargestellten Bedienteils in Längsrichtung vor- und zurückbewegt
werden kann.
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An
dem distalen Ende der Hülle 1 ist
ein Trägerelement 3 befestigt.
Das in 6 gezeigte Trägerelement 3 hat
einen Kopplungsteil 31, der so in eine Ringform gebracht
ist, dass er mit dem distalen Ende der Hülle 1 verbunden werden
kann, und einen für
einen Antriebsmechanismus bestimmten Halteteil 32 mit einer
schlitz- oder spaltförmigen
Ausnehmung 32a, die sich von dem distalen Ende aus erstreckt und
ausgebildet ist, einen für
ein Behandlungsinstrument bestimmten Antriebsmechanismus (z.B. Antriebshebel 8 und
Gelenkplatten 13) beweglich zu halten. Das Verfahren zum
Herstellen des Trägerelementes 3 wird
später
genauer erläutert.
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An
der Grenze zwischen dem Kopplungsteil 31 und dem Halteteil 32 ist
ein Loch 39 ausgebildet, durch das längs der Mittelachse des Trägerelementes 3 ein
später
genauer beschriebenes Drahtverbindungsglied 12 geführt ist.
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Das
Trägerelement 3 hat
ein Lagerloch 4, das nahe dem distalen Ende des Trägerelementes 3, d.h.
nahe dem distalen Ende des Halteteils 32 senkrecht zur
Längsachse
gestanzt ist. Durch das Lagerloch 4 ist ein Lagerbolzen 5 geführt und
dort durch Crimpen seiner beiden Enden fixiert.
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An
dem Lagerbolzen 5 sind zwei Sätze von Elementen schwenkbar
gehalten, die jeweils eine einstückige
Anordnung aus Zangenbacke 7 und Antriebshebel 8 bilden.
Ein Paar Zangenbacken 7, die mit ihren Backenöffnungen
einander zugewandt sind, stehen aus dem Trägerelement 3 heraus.
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Die
Antriebshebel 8 sind bewegbar in der spaltförmigen Ausnehmung 32a gehalten,
die in dem Halteteil 32 ausgebildet ist. Der an seinen
beiden Enden an dem Trägerelement 3 gehaltene
Lagerbolzen 5 ist durch Lagerlöcher 11 geführt, die
in den Antriebshebeln 8 ausgebildet sind. Schwenken die
Antriebshebel 8 um den Lagerbolzen 5, so öffnen und schließen sich
die Zangenbacken 7 einstückig mit den Antriebshebeln 8 gleichsam
einem Schnabel. 3 zeigt die Zangenbacken 7 im
geöffneten
Zustand.
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Die
Zangenbacken 7 und die Antriebshebel 8 werden
aus einem einzigen Edelstahlblech durch Pressen geformt. 4 zeigt
die einstückige
Kombination aus Zangenbacke 7 und Antriebshebel 8 in perspektivischer
Darstellung. Eine Draufsicht dieser Kombination ist teilweise geschnitten
in 1 dargestellt.
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Die
Kombination aus Zangenbacke 7 und Antriebshebel 8 hat
etwa die Form eines Löffels
mit kurzem Stiel. Die Zangenbacke 7 ist ein halbovales Element
mit einer Ausnehmung 7a an seiner Rückseite und einer Schneide,
die entlang der Kante der Backenöffnung
ausgebildet ist.
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Ein
Grenzbereich 9 zwischen der Zangenbacke 7 und
dem Antriebshebel 8 hat im wesentlichen U-förmigen Querschnitt,
wie in 5 gezeigt ist, die den Schnitt V-V nach 4 darstellt.
Auch der Antriebshebel 8 hat in seiner Fortsetzung von
dem Grenzbereich 9 einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt.
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Das
rohrförmig
ausgebildete distale Ende des Verbindungsgliedes 12, das
an dem distalen Ende des Betätigungsdrahtes 2 befestigt
ist, befindet sich in der in dem Trägerelement 3 ausgebildeten spaltförmigen Ausnehmung 32a.
Zwei Gelenkplatten 13, die sich auf den entgegengesetzten
Seiten des distalen Endes des Drahtverbindungsgliedes 12 befinden,
sind über
eine Niete 14 mit dem Drahtverbindungsglied 12 verbunden,
und zwar in einem Bereich nahe dessen distalem Ende.
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Die
Niete 14 ist lose und drehbar durch ein in dem Drahtverbindungsglied 12 ausgebildetes
Loch 15 geführt.
Diese beiden entgegengesetzten Enden sind in den Gelenkplatten 13 ausgebildeten
Löchern 16 gehalten
und durch Crimpen fixiert.
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In
den im wesentlichen U-förmigen
Antriebshebeln 8 sind Hohlräume 8b ausgebildet,
die parallele, senkrecht zur Längsachse
des Lagerbolzens 5 verlaufende Ausnehmungen bilden. Das
andere Ende der jeweiligen Gelenkplatte 13 ist in die ihr
zugeordnete Ausnehmung 8b eingeführt. Die Gelenkplatten 13 sind über Nieten 18 (stiftförmige Elemente) schwenkbar
mit den Antriebshebeln 8 verbunden, wobei die Nieten 18 jeweils
an ihren beiden Enden an dem jeweiligen Antriebshebel 8 gehalten
sind.
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Die
beiden Nieten 18 sind drehbar und lose durch in den Gelenkplatten 13 ausgebildete
Löcher geführt und
jeweils an ihren beiden Enden an einem Loch 20 gehalten,
das in dem zugeordneten Antriebshebel ausgebildet ist. Im Bodenteil
eines jeden Antriebshebels 8 ist eine Ausnehmung 8a ausgebildet,
die den Durchtritt der zugeordneten Gelenkplatte 13 ermöglicht.
Das Drahtverbindungsglied 12 sowie die Gelenkplatten 13 und
die Antriebshebel 8 bilden einen Gelenkmechanismus in Form
eines Panthografen. Betätigt
der Benutzer den Draht 2, dass dieser vor- und zurückbewegt
wird, so bewegt sich auch das Drahtverbindungsglied 12 in
entsprechender Weise vor und zurück,
und die Antriebshebel 8 schwenken mittels der Gelenkplatten 13 um
den Lagerbolzen 5, so dass sich die Zangenbacken 7 gleichsam
einem Schnabel öffnen
und schließen.
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Die
Gelenkplatten 13 befinden sich innerhalb der in den Antriebshebeln 8 ausgebildeten
parallelen Ausnehmungen 8b und in Anlage mit den Nieten 8, die
jeweils an ihren entgegengesetzten Enden an dem zugeordneten Antriebshebel 8 aufgenommen sind.
Die Gelenkplatten 13 und die Antriebshebel 8 arbeiten
so glatt und gleichmäßig, ohne
an den Verbindungsstellen zu verkanten oder zu klemmen, was ein
formschlüssiges Öffnen und
Schließen
der Zangenbacken 7 ermöglicht.
Im Gebrauch wird das Schleimhautgewebe des zu behandelnden oder
zu untersuchenden lebenden Organismus fest zwischen den zwei Zangenbacken 7 gehalten
und dann herausgerissen, um es in die Zangenbacken 7 aufzunehmen.
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Im
Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren
erläutert,
mit dem das Trägerelement 3 durch
Schmieden gefertigt wird.
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In
den 7 bis 15 ist gezeigt, wie das Trägerelement 3 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung gefertigt werden kann.
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Ein
Gesenk 100 (Pressform, Gegenstempel) hat ein Aufnahmeloch 101,
das nach oben hin offen ist, so dass ein Werkstück oder Gut 3' in Form einer kurzen,
zylindrischen Edelstahlstange von oben eingepasst werden kann, wobei
die Längsachse
der Edelstahlstange senkrecht orientiert ist.
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8 ist
der Schnitt VIII-VIII nach 7 und zeigt
ein Paar Formbohrungen 102, die so durch den Boden des
Aufnahmeloches 101 gelocht sind, dass die Mündungen
der Formlöcher 102 der
Querschnittsform des für
den Antriebsmechanismus bestimmten Halteteils 32 angepasst
sind. Wie aus 7 hervorgeht, verlau fen die
Formlöcher 102 unter
allmählicher
Zunahme ihrer Querschnittsfläche geradlinig
nach unten.
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Ausstoßstifte 103,
mit denen der geformte Artikel aus dem Gesenk 100 herausgedrückt wird, sind
von unten eingeführt,
und zwar nur so weit, dass die erforderliche Länge des Halteteils 32 sichergestellt
ist.
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In
dem betrachteten Ausführungsbeispiel
hat das Werkstück 3' einen Durchmesser,
der etwas größer als
der des Trägerelementes 3 ist.
Wie in 9 gezeigt, wird das in das Aufnahmeloch 101 eingepasste
Werkstück 3' mit einem ersten
Stempel 200 so mit Druck beaufschlagt, dass der untere
Teil des Materials 3' in
die Formlöcher 102 extrudiert.
Der Durchmesser des ersten Stempels 200 ist so bemessen,
dass der Stempel 200 gerade in das Gesenk 100 passt.
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Der
Teil des Werkstücks 3', der in die
Formlöcher 102 extrudiert
ist, hat eine Querschnittsform, die mit den Mündungen der Formlöcher 102 übereinstimmt
(vgl. 8). Als Ergebnis dieses Extrudierschrittes wird
der für
den Antriebsmechanismus bestimmte Halteteil 32 (und die
spaltförmige
Ausnehmung 32a), der den vorderen Teil des Trägerelementes 3 bildet,
durch Fließpressen
geformt.
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Im
nächsten
Schritt wird, wie in 10 gezeigt, der erste Stempel 200 durch
einen zweiten Stempel 300 ersetzt, der zwischen seiner
Spitze und dem Innenumfang des in dem Gesenk 100 ausgebildeten
Aufnahmeloches 101 einen ringförmigen Freiraum hat. Das in
dem Aufnahmeloch 101 angeordnete Werkstück 3' wird mit diesem zweiten Stempel 300 mit
Druck beaufschlagt.
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In
Folge dieser Druckbeaufschlagung wird der obere Teil des Werkstücks 3' in den zwischen
der Spitze des zweiten Stempels 300 und dem in dem Gesenk 100 ausgebildeten
Aufnahmeloch 101 vorhandenen Freiraum gedrückt, wodurch
der Kopplungsteil 300, der den hinteren Teil des Trägerelementes 3 bildet,
durch Fließpressen
geformt wird.
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Sind
der für
die Hülle
bestimmte Kopplungsteil 31 und der für den Antriebsmechanismus bestimmte
Halteteil 32 einmal geformt, so wird der geformte Artikel
umgedreht und in einem zylindrischen Gesenk 400 aufgenommen,
wie in 11 gezeigt ist. Dann wird ein
erster Stanzstempel 401, der die Form einer Stange hat,
eingesetzt, um den Teil des geformten Artikels, der sich zwischen
dem Kopplungsteil 31 und dem Halteteil 32 befindet,
in eine Richtung parallel zur Längsachse
herauszudrücken,
wodurch das Durchgangsloch 39 durch Ausstanzen ausgebildet wird.
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Dann
wird, wie in 12 gezeigt, eine Schulter 34,
die im mittleren Bereich des geformten Artikels von dessen Außenfläche absteht,
mittels eines zum Abschaben des Umrisses bestimmten Gesenkes 403 und
eines Stempels 404 weggeschnitten, wodurch ein Teil gefertigt
wird, das abgesehen davon, dass es kein Lagerloch 4 hat,
in seiner Form identisch mit dem Trägerteil 3 ist.
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Wie
in der in den 13 bis 15 dargestellten
Abfolge gezeigt ist, wird dieses Teil schließlich seitlich auf einem Gesenk 500 platziert
und mit einem zweiten Stanzstempel 501 gestanzt, um das Lagerloch 4 auszubilden.
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Das
Lagerloch 4 ist eine Durchgangsbohrung, die die in dem
Halteteil 32 ausgebildete spaltförmige Ausnehmung 32a durchquert
und zu dessen beiden Seiten hin offen ist. Um dieses Loch auszubilden,
wird die Seite des Halteteils 32, die zuerst in Kontakt
mit dem zweiten Stanzstempel 501 kommt, gestanzt, um ein
Loch auszubilden. Ein aus diesem Vorgang resultierendes Bruchstück 4' wird dann nach vorne
gedrückt,
so dass es die spaltförmige
Ausnehmung 32a durchquert, bis es in Kontakt mit der anderen
Seite des Halteteils 32 kommt und diese andere Seite durchstanzt,
um so das andere Loch auszubilden. Aus dem zweiten Stanzschritt
ergibt sich schließlich
ein zweites Bruchstück 4''. Die vorstehend erläuterte Stanzoperation
kann auch angewendet werden, um andere Löcher auszubilden, z.B. die in
den Zangenbacken 7 vorgesehenen Lagerlöcher 11.
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16 zeigt
einen Fließprozess,
der angewendet wird, um ein Trägerelement
eines endoskopischen Behandlungsin strumentes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zu fertigen. Ein Stempel 600, dessen Spitzendurchmesser
um so viel kleiner als der Durchmesser des in dem Gesenk 100 vorgesehenen
Aufnahmeloches 101 ist, wie es der Wanddicke des für die Hülle bestimmten
Kopplungsteils 31 entspricht, wird in das Werkstück 3' gedrückt, so
dass der Kopplungsteil 31 und der für den Antriebsmechanismus bestimmte
Halteteil 32 gleichzeitig geformt werden. Dieses Ausführungsbeispiel
hat gegenüber
dem ersten Ausführungsbeispiel
den Vorteil, dass es keine Schulter 34 erzeugt, der dann
weggeschnitten werden muss.
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Die
Erfindung ist auf die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele
nicht beschränkt.
Sie kann auch auf die Fertigung von Teilen angewendet werden, die
für andere
endoskopische Behandlungsinstrumente als Biopsiezangen bestimmt
sind.