Brevet FR2218969A1 — publié le 19740920

D'une manière générale, la présente invention concerne les aiguilles creuses pointues, telles que les aiguilles adaptables à une seringue et destinées à pratiquer des injections hypo derrniques intramusculaires ou intraveineuses et elle concerne plus particulièrement un procédé d'usinage et d'ébavurage de la pointe d'une telle aiguille. En raison de leurs conditions d'utilisation, les aiguilles de ce type doivent être stérilisables, etre parfaitement polies et brillantes et elles doivent avoir une solidité et une rigidité suffisante pour ne pas se plier ou se courber lorsqutel- les perforent la peau ou la paroi d'une veine d'un patient. En général, ces aiguilles sont fabriques å partir d'un tube mince en acier inoxydable 18-8 dont la haute teneur en nickel convient pratiquement à toutes les applications. Selon une technique classique, la fabrication de ces aiguilles s'effectue de la manière suivante. On prépare une série de tronçons de tubes d'acier inoxydable ayant tous une longueur identique et on les place parallèlement les uns par rapport aux autres dans un étau monté sur une machine à meuler.On meule d'abord les pointes du tube à un angle donné pour former le biseau principal On change ensuite l'angle de contact de la meule et des tubes et on rectifie successivement les deux côtés du biseau principal pour former les chanfreins latZ;ui m X1 déliszffent la -inte siguë de l'aiguille sur l'extrémité du biseau principal. En général, pendant les opérations de meulage, on re froidit les surfaces meulées en projetant en continu contre celles-ci de l'eau ou de l'huile de coupe. Cependant, même lorsque-le meulage s'effectue en présence d'un liquide réfrigérant, la nature même de l'acier inoxydable a pour conséquence qu'il se forme des bavures sur les bords du biseau principal et des chanfreins latéraux. Ces bavures doivent être supprimées par une opération ultérieure, ce qui crée un goulot d'étranglement dans la fabrication des aiguilles et rend impossible leur assemblage en série dans une channe de fabrlcation. Par ailleurs, cette opération d'ébavure affecte la qualité de la pointe de l'aiguille. Actuellement, l'ébavurage de la pointe des aiguilles s'effectue scion l'un de trois procédés classiques différents. Le premier est un procédé d'ébavurage par attaque chimique ou électrolytique, le second est un procédé d'ébavurage par sablage sec ou par projection d'un abrasif mélangé Q un liquide et le troisième est un procédé d'ébavurage par projection d'eau à haute pression. Chacun de ces procédés a des inconvénients qui lui sont particuliers. Dans le premier procédé, I attaque chimique ou électrolytique a pour effet d'émousser la pointe de l'aiguille, ce qui réduit considérablement son pouvoir de perforation.Par ailleurs, le tube lui-m8me est attaqué ce qui réduit son épaisseur, l'affaiblit et l'aiguille a tendance à se courber lorsqu'on effectue la pique. En outre, le meulage, l'ébavurage, le séchage et le contre des pièces finies doivent s'effectuer dans des postes différents. De ce fait, la cadence de fabrication est considérablement réduite et les pointes des aiguilles risquent entre endommagées au cours des transferts successifs entre les différents postes. Dans le procédé par sablabe, la projection des particules abrasives modifie la texture de la surface extérieure du tube et entraîne un dépolissage de l'aiguille qui perd son brillant initial. Dans ces conditions, l'aiguille ne semble pas parfaitement propre et semble rugueuse, ce qui donne à l'utilisateur un sentiment d'insécurité. Par ailleurs, les particules abrasives risquent de colmater le canal intérieur de llai- guille et son nettoyage risque d'endommager la pointe. Dans ce cas également, le meulage, l'ébavurage, le séchage et le contrôle doivent s'effectuer à des postes différents, comme dans le premier procédé. Le troisième procédé couramment utilisé est décrit notamment dans le brevet français N0 7 047 535.Ce procédé, qui en principe, élimine leqsinconvénients mentionnés ci-dessus, consiste à enlever l'aiguille meulée de l'étau de la machine, à le placer dans un panier et à la soumettre à un jet d'eau à très haute pression, qui supprime mécaniquement les bavures de meulage. Ce procédé, dans lequel le nombre des opérations est réduit est plus rapide et plus efficace que les premier et second procédés cités ci-dessus Cependant, il a également certains in convénients particuliers.Ainsi, les opérations individuelles sont relativement difficiles à effectuer et l'eau projetée à très haute pre@@@@ est susceptible d'endomager la pointe de l'a@@@@. En fait, au@@ des trois procédés classiques mentionnés ci-dessus n'est perfaitement adapté à la fabrication en série d'aiguilles de haute qualité. L'invention a donc pour objet un nouveau procédé simple et efficace d'usinage, d'ébavure et de nettoyage de la pointe d'aiguilles creuses du type décrit ci-dessus. Le procédé de l'invention n'a pas les inconvénients des procédés classiques. Il ne provoque pas l'émoussage de la pointe de l'aiguille, il ne réduit pas l'épaisseur du tube et par conséquent il n'augmente pas la fragilité de l'aiguille et il n'altère pas le poli ni la coloration de la pointe. Il permet de produire des aiguilles très précises, robustes et parfaitement polies ayant une pointe aigu- permettant d'effectuer des injections dans des conditions optimales. Conformément au procédé de l'invention, le cycle complet d'usinage de la pointe de l'aiguille comprend une opération de meulage de la pointe, une phase d'ébavurage et une phase de nettoyage qui s'effectuent simultanément dans un poste de travail unique sans qu'il soit nécessaire de déplacer les aiguilles entre deux phases successives et sans provoquer une surcharge de la meule. De ce fait, l'opération complète d'usinage de la pointe de l'aiguille est considérablement simplifiée. En outre, les opérations d'ébavurage et de nettoyage n'augmentent pas sensiblement la durée du cycle complet et le procédé de ltin- vent ion permet de produire en gr,ande série des aiguilles de haute qualité a un prix de revient minimal. D'une manière générale, le procédé de l'invention con siste à meuler l'extrémit d'un tube mince pour former la pointe de l'aiguille, C projeter un jet à très haute pression d'eau ou d'huile de coupe sur la surface de contact de la meule et du tute, à continuer après le meulage à projeter le fluide à haute pression sous un angle prédéterminé contre la pointe formée de l'alguille maintenue par ltétau de la machine, de manière à finir de détacher les bavures produites par le meulage. Par ail leu le fluide projetK:' co-tre la meule protège la meule @@tre les surchaies. L'invention sera décrite en détail après, en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif, et sur lesquels les figures 1A à lE illustrent la formation des bavures sur la pointe d'une aiguille usinée par un procédé classique la figure 1A est une élévation de l'extrémité du tube dans laquelle est usinée la pointe de l'aiguille la figure 1B est une vue en plan représentant la formation d'une bavure adhérant au bord intérieur du biseau principal la figure 1c est une élévation correspondant à la figure 13 la figure 1D est une vue en plan illustrant la format ion des bavures sur les chanfreins latéraux la figure lE est- une élévation correspondant à la figure 1D ;; la figure 2A est une vue en plan de la pointe d'une aiguille usinée par le procédé de l'invention la figure 23 est une élévation correspondant à la figure 2A ; la figure 5 iliu le le anu1ege la ointe d'une aiguille par le procédé de l'invention la figure 4 représente la manière dont le jet d'eau est projeté contre les aiguilles au cours des opérations de meulage et de nettoyage ; et la figure 5 eSt une élévation schématique indiquant la direction du jet d'eau sous pression projeté contre la pointe de l'aiguille pendant la phase finale de nettoyage. En général, lorsqu'un tube mince en acier inoxydable est meulé dans un plan oblique indiqué par la ligne discontinue de la figure 1, pour farter le biseau principal m de la pointe de l'aiguille représentée sur la figure lA, il se forme une bavure large 2 qui adhère au bord intérieur du biseau m et recouvre l'orifice la du trou central du tube 1. il se forme également une bavure plus petite 2' (figures lb et lc) qui adhère au bord extérieur du biseau m. Par ailleurs, lors du meulage des chanfreins latéraux s, il se forme une bavure importante 3 qui adhère au bord intérieur du chanfrein et recouvre également l'orifice ia du tube. En outre, il se forme une petite bavure 3' à l'intersection des deux biseaux latéraux s. Ces bavures 2, 2t, 3- et 3' doivent obligatoirement être supprimées pour que l'aiguille soit utilisable. Dans les techniques habituelles, l'ébavurage s'effectue après le meulage de la pointe de l'aiguille à un autre poste de travail, et, selon l'un des trois procédés classiques décrits ci-dessus. Au contraire, dans le procédé de llinvention, I'ébavurage final et le nettoyage des surfaces intérieure et extérieure de la pointe de l'aiguille s'effectuent pratiquement en m8me temps- que ltoperatlon de meulage proprement dite et dans le même poste de travail. Dans l'exemple qui sera décrit ci-après, l'usinage de la pointe de l'aiguille s'effectue sur une machine à meuler classique. lie meulage du biseau principal m et des chanfreins latéraux s s'effectue de la manière habituelle. Cependant, conformément à l'invention, l'opération de meulage proprement dite est suivie d'une phase additionnelle. lies ébauches des aiguilles sont constituées par des tronçons de tube mince en aclBr iny- dable ayant tous une longueur donnée.On place une série d'ébauchesdans l'étau 5 de la machine, c'est-à-dire entre les deux plateaux 5a et5b. L'extrémité supérieure de chaque tube 1 est en butée axiale dans l'étau et son extrémité infetrieure se prolonge au-delà du bord intérieur de celui-ci. l'étau 5 est fixé sur un chariot 6 qui se déplace horizontalement vers la gauche ou vers la droite selon la figure 3. Lorsque l'extré- mité inférieure des tubes 1 vient en contact avec la meule rotative 7, celle-ci usine le biseau principal m à un angle déter- miné par l'inclinaison de l'étau 5. lorsque le biseau m a été usiné, on change l'angle de contact des tubes t et de la meule. A cet effet, on déplace transversalement le plateau Sa de l'étau par rapport au plateau fixe 5b de manière à faire tourner les tubes I d'un angle donné. Lorsque le premier chanfreIn a été usiné, on fait à nouveau tourner les tubes 1 en déplaçant le plateau 5a en sens inverse pour que la meule usine le second chanfrein s. Apres ces opérations de meulage, la pointe 4 de l'aiguille a été formée sur l'extrémité du tube. el qu'il vient d'être décrit jusqu'ici, ce procédé de meulage est classique. Cependant, conformément à l'invention un rideau 9 d'eau à haute pression est projeté contre les surfaces meulées des tubes et sur la surface abrasive de la meule par une rampe 8. La longueur de ce rideau d'eau est plus grande que la largeur de la meule 7 et après l'opération de meulage on décale latéralement le tube ébauché 1b qui doit être étavuré, par rapport à la meule 7. On fait alors pivoter l'étau 5 pour que l'axe de projection de la rampe 8 soit incliné d'un angle compris entre O et 900 et de préférence de 450 par rapport au plan du biseau principal. L'eau à haute pression est ensuite, admise dans la rampe d'arrosage 8, et elle est projetée à nouveau contre l'extrémité libre des tubes. En général, au cours du meulage, il se forme des bavures sur les bords intérieur et extérieur du biseau principal m et sur les deux bords des chanfreins latéraux s. Du fait que la quantité de matière enlevée est plus grande pour former le biseau principal i bavure intérieur de celui-ci est plus épaisse et la plus rigide et est la plus difficile à supprimer. Cependant, étant donné que conformément à l'inven tion le meulage ateffectue en mme temps que l'eau est projetée à haute pression contre l'extrémité du tube, ces bavures se détachent au fur et à mesure qu'elles se forment, ctest-à-dire avant qu'elles soient devenues auffisamment épaisses pour pouvoir titre enlevées facilement. En particulier, la bavure intérieure 2 du biseau principal m peut titre enlevée complètement car ce biseau est soumis à la projection d'eau à haute pression non seulement pendant son meulage mais également au cours du meulage ultérieur des chanfreins latéraux. En outre, les bavures 3 et 3' qui se forment sur les chanfreins latéraux s et qui sont moins importantes sont pratiquement détachées au fur et à mesure de leur formation par le jet d'eau 9. En outreS le- jet plat 9 qui se prolonge au-delà des côtés de la lexie a un accès airect aux extrémités des tubes 1 dès qu'elles ne sont plus en contact avec la meu1c ] 7. De ce fait, la reste des bavures qui n'ont pas été détachées du biseau principal ou des chanfreins latéraux au cours de leur meulage est complètement supprimé par le jet d'eau lorsque l'étau 5 éloigne les tubes de la meule 7 et que le jet est projeté directement contre les surfaces meulées des tubes. Si après l'opération de meulage proprement dite, l'axe de projection de liteau fait un angle compris entre O et environ 900 et, de préférence de 450/avec le plan du biseau principal, m et si l'eau à haute pression continue à être projetée par la rampe 8, les surfaces intérieure et extérieure de la pointe de l'aiguille sont nettoyées et toutes les particules de matière sont chassées, de ce fait la pointe de l'aiguille a un contour précis parfaitement net. Etant donné que le jet d'eau 9 sous pression est projeté non seulement contre les surfaces meulées des tubes, mais également contre la surface abrasive de la meule 7, celle-ci est protégée contre les surcharges et un grand nombre de tubes t peuvent être meulés successivement à une vitesse de coupe constante et les pointes des aiguillee ne s'échauffent pas car elles sont refroidies par le jet d'eau. La pression de plateau; la forme du jet, l'angle de projection du jetcontre les tubes en cours de meulage et le mode de projection sont choisis en fonction des caractéristiques des tubes constituant les ébauches d'aigurille. En particulier, ces facteurs doivent être déterminés en fonction du diamètre ex térieur des tubes, de l'épaisseur de leur paroi, de leur rigidité, de leur résistance mécanique, de l'état de leur surface intérieure et de leur ovalisation éventuelle. D'une manière générale, la pression de liteau est de l'ordre de 5 bars pour des tubes d'un diamètre extérieur de 0,3 mm-, de 10 bars pour des tubes de 0,4 ma, de 20 bars pour des tubes de o16 mm, de 35 bars pour des tubes de 0,8 mm et de 50 bars pour des tubes d'un diamètre extérieur de 1 à 2 millimètres. Le li quide projeté par la rampe 8 peut être soit. de l'eau, soit une huile de coupe couramment utilisée dans les opérations de meu låge. Pendant la phase de nettoyage, la pression du jet 9 d'eau ou d'huile de coupe qui détache le reste des bavures et évacue les particules de métal est de l'ordre de 10 bars quel que sot le diamètre du tube. Pendant la phase de nettoyage, 1 'angle de projection du jet 9 par rapport au plan du biseau principal m de la poin -te est compris entre O et 900 et il est fonction du diamètre extérieur du tube 1. Ainsi, lorsque le tube 1 est mince et risque donc de fléchir sous l'effet de la pression du jet 9, ce qui est le cas lorsque le diamètre extérieur du tube est de l'ordre de 0,3 à 0,4 mm, l'angle de projection-doit être compris entre et 300 et il est de Iléférence de l'ordre de 250. Au contraire, lorsque l'aiguille est suffisamment rigide pour ne pas fléchir sous l'effet d'un jet à une pression d'environ 10 bars, c'est-à-dire lorsque son diamètre extérieur est par exemple de l'ordre de un millimètre ou plus, l'angle de projection est compris entre 300 et 900 et il est de préférence de 450. De cette manière, les particules de métal qui adhèrent aux bords intérieur et extérieur de la pointe de l'aiguille sont totalement éliminées La rampe qui promette le jet dtezug 9 est reliée à une pompe à haute pression.Elle comporte par exemple une fente dont la longueur est plus grande que la largeur de la meule 7 ou comme représenté sur la figure 4, elle est munie de plusieurs gicleurs 8 qui projettent ensemble un jet plat dont la longueur est plus grande que la largeur de la meule. Comme on le voit, le procédé de l'invention n'a pratiquement aucun des inconvénients des procédés classiques. Plus particulièrement, dans le procédé de l'ínvention, un jet d'eau à haute pression est projeté contre ltextrémité du tube sur laquelle le biseau principal et les chanfreins latéraux sont formés par meulage et de ce fait, toutes les bavures sont éliminées par l'eau sous pression au fur et à mesure de leur formation au cours de l'opération de meulage et.la pointe de l'aiguille ne comporte aucune bavure suffisamment rigide pour qu'elle soit difficile à détacher. Si les bavures subsistent après l'opération de meulage, elles sont totalement éliminées par l'eau projetée sous pression orsque l'aiguille s' écarte de la meule. De ce fait, ltébavu- rage s'effectue pratiquement en même temps que l'opération de meulage au contraire des procédés classiques dans lesquels l'é- bavurage s'effectue séparément dans un autre poste de travail. Ainsi, le procédé de l'invention permet de réduire considérablement la durée totale de la fabrication des aiguilles. Après la formation de la pointe de l'aiguille et ce premier ébavurage, les aiguilles restent serrées dans l'étau de la machine et un jet d'eau à haute pression élimine le reste des bavures et nettoie les surfaces intérieure et extérieure de la pointe. Au contraire, dans les procédés classiques, cette opéde nettoyage s'effectue indépendamment des opérations successives de meulage et d'ébavurage1 ce qui contribue également à réduire la durée totale de la fabrication des aiguilles. Par ailleurs, dans le procédé de l'invention, la pression de l'eau projetée contre la pointe de l'aiguille correspond environ à la moitié de la pression utilisée dans le procédé clas sique d'abavurage hydraulique. De ce fait, la pointe de l'aiguille ne risque pas d'être endommagée par le jet ce qui réduit considérablement la proportion des pièces défectueuses. Enfin, la meule est protégée contre les surcharges car elle est arrosée en permanence, ainsi que les surfaces meulées par l'eau sous pression. La meule travaille-donc à vitesse constante, même lorsqu'elle effectue le meulage de nombreuses pièces successives. En résumé, le procédé de l'invention élimine tous les inconvénients des procédés classiques. il n'affecte ni la rigidité ni la résistance mécanique de l'aiguille elle-mme, il permet d'obtenir des pointes parfaitement aiguës parfaitement polies et de couleur uniforme. En outre, il simplifie consi dérablement la fabrication des aiguilles. Enfin, il prolonge considérablement la longévité de la meule. il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux éléments décrits ci-dessus, sans sortir du cadre @@ l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé d'usinage par meulage de la pointe d'une aiguille creuse telle qutune aiguille de seringue, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à diriger un jet d'eau ou d'huile de coupe à haute pression sur la zone dans laquelle la meule vient en contact avec L'extrémité d'un tube mince constituant le corps de l'aiguille afin d'usiner la pointe de celleci, puis à diriger le jet à haute pression selon un angle approprié sur la pointe usinée, tandis que le tube reste serré dans l'étau de la machine, de manière à obtenir en ane seule opération de meulage une aiguille dont la pointe est complètement finie. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le jet à haute pression est plat et en ce que sa longueur est plus grande que la largeur de la meule. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après ltopération de meulage, le jet à haute pression est dirigé contre la pointe de l'aiguille, sous un angle compris entre O et 900 par rapport à l'axe de l'aíguille. 4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pression du jet est comprise entre 5 et 50 bars. 5 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le jet d'eau ou d'hulle de coupe est projeté par un gicleur unique ou par plusieurs gicleurs coopérant pour produire un seul jet