(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外科用針をアニール処理するための定電流焼なまし装置において、
所望の焼なまし時間及び電流を設定するための少なくとも１つの参照回路と、
前記の針にクランプされた一対の離間された電極と、
前記の参照回路につながった定電流源と、
該定電流源と該電極対の間に連結された切換え装置であり、該参照回路からの設定電流又はアニール時間を表すタイミング信号に応答して切り換わる定電流を切り換える切換え装置とを具備し、
該定電流源は、該針を焼なましするために、該電極対を通して一定の電流を供給し、該切換え装置による電圧降下は、該電流が一定の状態を維持する如く、該針による電圧降下の変化に応答して変化する定電流焼なまし装置。
【請求項２】
外科用針をアニール処理するための定電流焼なまし装置において、
所望の焼なまし時間及び電流を設定するための少なくとも１つの参照回路と、
該針にクランプされた一対の離間した電極と、
該針をアニール処理するための定電流を供給する、該参照回路に連結した定電流源と、
該定電流源と該電極対の間に接続された切換え装置であり、該参照回路からの設定電流又はアニール時間を表すタイミング信号に応答して切り換わる定電流を切り換える切換え装置とを具備し、
該定電流源は、該切換え装置が一方の位置にある時、該電極対を通して一定電流を供給し、そして該切換え装置は、別の位置にある時、該電極対からの残余電流を分路する定電流焼なまし装置。
【請求項３】
外科用針をアニール処理するための定電流焼なまし装置において、
所望の焼なまし時間及び電流を設定するための少なくとも１つの参照回路と、
該針にクランプされた一対の離間した電極と、
該針をアニール処理するための定電流を供給する、該参照回路に連結した定電流源と、
該定電流源と該電極対の間に接続された切換え装置であり、該参照回路からの設定電流又はアニール時間を表すタイミング信号に応答して切り換わる定電流を切り換える切換え装置とを具備し、
該定電流源は、該切換え装置が一方の位置にある時、該電極対を通して一定電流を供給し、そして該切換え装置は、別の位置にある時、該電極対からの残余電流を分路し、該切換え装置による電圧降下は、該電流が一定の状態を維持する如く、該針による電圧降下の変化に応答して変化する定電流焼なまし装置。
【請求項４】
定電流焼なまし装置を用いて外科用針をアニール処理するための方法において、
（ａ）定電流振幅及び電流時間を設定する段階と、
（ｂ）該設定時間に対して一定電流を定電流を切り換える切換え装置を通して該針に供給する段階と、
（ｃ）該針による電圧降下変化に応答して、該切換え装置により針に流れる電流を一定の状態にするように電圧降下を変化させる段階とを具備する方法。
【請求項５】
定電流焼なまし装置を用いて外科用針をアニール処理するための方法において、
（ａ）定電流振幅及び時間を設定する段階と、
（ｂ）定電流を切り換える切換え装置を通して一定電流を該針に供給する段階と、
（ｃ）残余電流を下げるために該切換え装置を切り換える一方、該電流の発生を止めるためにスイッチを切り換える段階とを具備する方法。
【請求項６】
定電流焼なまし装置を用いて外科用針をアニール処理するための方法において、
（ａ）定電流振幅及び時間を設定する段階と、
（ｂ）定電流を切り換える切換え装置を通して該針に該一定電流を供給する段階と、
（ｃ）該針による電圧降下変化に応答して、該切換え装置により針に流れる電流を一定の状態にするように電圧降下を変化させる段階と、
（ｄ）該電流の発生を止めるためにスイッチを切り換えながら、残余電流を下げるために該切換え装置を切り換える段階とを具備する方法。
【請求項７】
外科用針をアニール処理するための方法において、
（ａ）定電流振幅及び時間を設定する段階と、
（ｂ）設定された該一定時間に対して該針を加熱し、アニール処理するために、設定された該一定振幅を有する電流を供給する段階と、
（ｃ）該針における該電流の該振幅が一定の状態を維持するように、該針による電圧降下変化に応答して、電圧降下を変化させる段階とを具備する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は、ワイヤの連続的な高速、高電流、電気抵抗加熱及び焼なましのために装置及び方法に向けられ、さらに詳細には、定電流外科用針焼なまし装置及び方法に向けられる。
【０００２】
【従来技術及びその課題】
外科用針は、針ブランクを提供するように切断されたワイヤから形成される。針ブランクの一方の端部を所望の針形状に加工した後、針ブランクの余剰部分は、切取られる。余剰針ブランクを切取る前に、切取られる部分は、焼なまし又は加熱される。これは、切取られる部分を軟らかにし、溝を形作る又は縫糸挿入のために軟らかな部分に穴をあける如く、切断と後の処理を容易にする。
【０００３】
焼なましは、火炎、従来の炉、誘導加熱又は抵抗加熱を用いて行われる。米国特許Ｎｏ．４，２９５，０３３（Ｌｉｎｄｇｒｅｎ）は、焼なまし炉を開示する。従来のアニーラーは、精度の限界、軟度及び速度の如く、多数の欠点を被る。幾つかの火炎アニーラーは、ラック又は手動操作に限定される。口火を含むはだか火は、事故の危険を増大させ、針を酸化させ、炭素及びすすを針に堆積する。更に、熱シンクは、焼なまし域を制限するために必要とされる。火炎焼なましからの熱伝達は、火炎温度、ガス圧力、及び、火炎印加時間又は横断率における変動のために一貫しない。更に、適正又は不適当な焼なましのフィードバック又は指示がない。加えて、焼なまし速度は、低く、こうして全針製造の生産高を低下させる。
【０００４】
様々な形式の火炎アニーラーが、ワイヤ又は針ブランクの特定部分を焼なますために使用された。図１において示された如く、火炎アニーラーは、針ブランクがキャリア細片１５に載置される連続針形成プロセスにおいて使用される。代替的に、火炎アニーラーは、バッチ針形成プロセスで使用される。バッチ針形成プロセスにおいて、針は、束で形成される。針ブランクの束は、処理のための固定具又はラック上に手動で配置される。固定具は、焼なまし機構の不可欠な部分である。代替的に、固定具は、焼なまし機構に取付けられる独自の自立機構を持つ。
【０００５】
モータは、ラック載置された針ブランクの正確な位置調整を制御する。ラック載置された針ブランクは、針ブランク又は針の編成された提示を必要とする様々な動作を受ける。そのような動作は、研磨、溝成形、湾曲、針ブランク切断、穴あけ、焼なまし、針先成形、針体成形、針不動態化、脱脂、電解研磨、洗浄、すすぎ、乾燥、例えばシリコン混合物の如く、潤滑油の被覆がある。
【０００６】
切断の前の針ブランクの部分の焼なましは、火炎を導入し、制御された方式で火炎又はラックのいずれかを移動させることによって行われる。溝火炎アニーラーと言われる一形式の火炎アニーラーは、長い固定した連続的なバーナ管を使用する。火炎の燃料は、空気又は圧縮空気と混合した天然又は液化石油ガス（プロパン又はブタン）である。バーナ管は、火炎を供給するために、ドリル穴の列又は行を持つ標準パイプ又は管である。広い穴は、針ブランクの広い部分を焼なましするために、広い火炎を供給する。
【０００７】
タイマは、火炎をオン／オフ切り換えて、火炎の持続時間を制御し、あるいは、連続的火炎における針ブランクの持続時間を制御する。これは、針ブランク部分又は焼なまし域への熱伝達を制御する。熱シンクは、焼なまし域を制限するために使用される。火炎の持続時間は、ガスソレノイドを電気的に制御することによって制御され、開かれた時、口火又は圧電結晶を使用して、全バーナが点火される。
【０００８】
代替的に、燃焼域における針ブランクの持続時間は、従来の機械的手段を用いて、燃焼域からラックを出入れすることにより制御される。例えば、旋回固定具収容機構が使用され、固定具載置された針ブランクを燃焼域との掛合位置に下降させる。掛合の持続時間は、従来のタイミング機構を用いてプリセットされる。タイマ設定は、旋回固定具収容機構に回転作用を適用する回転手段の掛合の如く、機械的手段によって実現される。タイマ機構はまた、空気作動手段を通して、固定具収容機構の旋回動作をシリンダー手段を経て伝達させる。これは、燃焼域と針ブランクの掛合の適切な持続時間を設ける。
【０００９】
このチャネル火炎アニーラーは、半自動であり、この場合、マイクロスイッチがラックの存在を検出し、シリンダを作動させ、針ブランクを持つラックをクランプして設置し、焼なましサイクルを自動的に開始し、計時し、そして停止させる。
【００１０】
精密火炎アニーラーと呼ばれる他の火炎アニーラーにおいて、、バーナ自体は、ラックに載置された束又は個々の針ブランクの焼なまし域から出入れされる。焼なましの持続時間は、従来のタイミング機構によって制御される。バーナは、単一の小ポートバーナ又は多ポートの長いバーナである。小バーナは、非常に精密な区域において一度に１本の針を加熱するために、ラック載置された針ブランクを横断する。熱伝達は、横断の速度によって制御される。バーナは、リニアモータ、モータ駆動ボールネジ又はタイミングネジ、ラック及びピニヨンを持つモータ、または、空気シリンダの如く、従来の方法によって移動される。この精密火炎焼なましは、半自動であり、この場合、ラックの装荷が、焼なましサイクルを作動させる。
【００１１】
高速焼なましにおいて、空気と混合されたプロパン又は同様の燃料は、十分に熱く燃焼しない。その代りに、酸素又は他の可燃性気体、例えば水素、が、従来の燃料又はメタンと混合され、更に一貫した高燃焼温度を達成する。速度の増大にも拘わらず、火炎アニーラーは、まだ遅く、典型的に、毎分２０部に制限される。
【００１２】
針ブランクを固定具又はラックに載置する代りに、針ブランクは、図１に示されたキャリア細片１５に載置される。これは、焼なまし速度及び針産出高を増大させる。静止した火炎に対して、細片載置された針ブランクは、連続的に移動又は割出され、火炎中で瞬間的に休止する。制限因子は、再び、熱伝達の一貫性及び反復性である。激熱の使用では、焼なましタイミングは、適切な焼なましにとって決定的である。高強度熱のために、僅かに長い焼なまし時間さえも、針ブランクの焼なまし域部分の燃焼又は溶解につながる。ガス圧力又は火炎温度の精密な調節が、必要とされる。これは、達成し難く、反復的な焼なましにつながらない。焼なましを向上させるために、水素ガス発生器が、使用され、そして、少量のアルコールが、フラッシュ抑制剤として添加される。
【００１３】
従来の火炎アニーラーは、低速の欠点をもった。焼なまし速度を増加するために、レーザ火炎アニーラーが、使用された。レーザの高速火炎アニーラーは、熱シンクの必要性なしに、かなり正確な焼なまし域において熱火炎を設ける。しかしながら、そのようなアニーラーは、複合的な燃料供給量を必要とし、そして、熱出力においてドリフトがある。他の欠点は、フィードバックの欠如、はだか火の存在、及び、反復性を達成することの困難を含む。
【００１４】
抵抗アニーラーは、電流を流すことにより、焼なまし域を加熱する。電流は、焼なまし域の２つの端部においてクランプされた一対の離間した電極に流される。この電流は、焼なまし温度までクランプされた電極の間に設置されたワイヤ部分２５（図１）を加熱する。ワイヤの焼なまし域部分へ送出された熱は、方程式（１）に示された如く、時間と電流の平方の積に等しい。
【００１５】
Ｈ  ＝  Ｉ2Ｔ                                （１）
ここで、Ｈは、全熱である。
【００１６】
Ｉは、電流である。
【００１７】
そして、Ｔは、時間又は持続期間である。
【００１８】
従来の抵抗アニーラーは、火炎アニーラーの欠点を被らない。例えば、すす又は炭素蓄積は、除去される。アニーラーは、カム作動される二重クランプ接点を有する。焼なましサイクルは、カム作動される。しかしながら、従来の抵抗アニーラーは、毎分１０部の如く、低速で動作し、そして、小ワイヤサイズでの使用に限定される。これは、従来の抵抗アニーラーが約２０アンペアの最大電流を有するからである。加えて、フィードバックは、設けられず、そして、適切な焼なましは、例えば、焼なましされたワイヤの色を見ることにより手動で検査される。焼なまし部分の色は、金、赤、青ないしは銀である。視覚による焼なましの適正度の判定は、不正確で、主観的である。
【００１９】
加えて、電流は、オシロスコープを用いて監視され、そして、電位差計により手動調節される。電流の持続時間は、０．１秒の分解能を持つ電気機械的なタイマを用いて決定される。そのようなアニーラーは、不正確で、遅速であり、そして、操作者介入を必要とする。従来の抵抗アニーラーは、複合的で、高速度で動作不能であり、そして、焼なましされたワイヤ又は針の不適切な精度及び高故障率の欠点をもつ。
【００２０】
他の従来の抵抗アニーラーは、電流を調整するために、焼なましされたワイヤの電圧又は温度を測定する。温度を測定する抵抗アニーラーは、米国特許Ｎｏ．４，４０９，０４２（Ｄｏｒｎｂｅｒｇｅｒ）において開示される。そのようなアニーラーは、複合的反射器を必要とし、高速焼なましのために適当ではない。速度は、温度センサの応答時間のために制限される。英国特許出願ＧＢ  ２  ０９１  ００２（Ａｓｈ）は、ワイヤ抵抗がワイヤ温度の表現として測定されるワイヤアニーラーを開示する。米国特許Ｎｏ．３，７４６，５８２（Ｇｅｎｔｒｙ）はまた、ワイヤ焼なましを開示し、この場合、温度は、離間された接点の間に設置されたワイヤ部分を加熱するために、接点を通った電流を変化させることにより制御される。他の抵抗アニーラーは、米国特許Ｎｏ．３，８４２，２３９（Ｅｌｌｉｎｇｈａｕｓｅｎ）、及び米国特許Ｎｏ．３，９６２，８９８（Ｔｉｌｌｍａｎｎ）において開示される。これらのアニーラーは、高速、高精度焼なましのために適切ではない。
【００２１】
例えば、毎分１２０部の率における高速焼なましは、高精度を必要とする。毎分１２０部において、各全焼なましサイクルの持続時間は、０．５秒、即ち５００ミリ秒（ｍｓｅｃ）である。これは、針ブランクを割出し、その上に電極又は接点をクランプし、電流のスイッチを入れ、所望の時間（タイミングアウト）電流を印加し、そして電流のスイッチを切ることを含む。割出しと接点クランプの機械的作用は、利用可能な焼なましサイクル時間の約７５％を消費する。これは、実際の焼なましのために１／８秒又は０．１２５ｍｓｅｃを残す。この短い焼なまし時間において、熱の供給は、電流の持続時間及び振幅が正確に制御されなければならないという点で、重要である。従来の焼なまし装置は、高速度における正確な持続時間に対して反復的正確な電流振幅を供給することができない。従来の焼なまし装置の電流振幅は、負荷又は交流送電線変化、接触摩耗、及び針表面の汚染のために変動する。
【００２２】
このため、本発明の目的は、従来の抵抗焼なましの問題を除去する定電流焼なまし装置及び方法を提供することである。
【００２３】
本発明の他の目的は、負荷又は交流送電線変化、接触摩耗、もしくは、針表面の汚染にかかわりなく一定の電流を供給する抵抗焼なまし装置を提供することである。
【００２４】
本発明の他の目的は、大きなワイヤの焼なましに対して高電流出力を有する抵抗焼なまし装置を提供することである。
【００２５】
本発明の他の目的は、高速で正確な焼なましを行う抵抗焼なまし装置を提供することである。
【００２６】
本発明の他の目的は、高速スイッチ応答を有する抵抗焼なまし装置を提供することである。
【００２７】
本発明のさらに別の目的は、閉接点を有し、はだか火のない、安全に動作する抵抗焼なまし装置を提供することである。
【００２８】
本発明の更なる目的は、焼なましサイクル毎に高精度と反復性を可能にする抵抗焼なまし装置を提供することである。
【００２９】
また、本発明の更なる目的は、焼なまし電流振幅の不精度を操作者に警告し、そして、所定数の誤った電流示度の後、もしくは、電流振幅が所定量だけ変化する時、焼なましを自動的に止める抵抗焼なまし装置を提供することである。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明のこれらと他の目的は、所望の焼なまし時間及び電流振幅を設定するための参照回路を具備する、ワイヤ又は外科用針をアニール処理するための定電流焼なまし装置によって達成される。参照回路は、電流振幅信号を発生する電流設定装置、及び、タイミング信号を発生する時間設定装置とを含む。実例として、振幅及び時間設定装置は、サムホイールスイッチである。
【００３１】
一対の離間した電極が、針にクランプされる。定電流源は、参照回路と接続され、針をアニール処理するために一定の電流を供給する。切換え装置は、定電流源と電極対の間に接続される。切換え装置が１つの位置にある時、定電流源は、電極対を通して一定の電流を供給する。
【００３２】
一実施態様において、切換え装置による電圧降下は、針による電圧降下の変化に応答して変化し、その結果、針に流れるアニール電流は、一定である。別の実施態様において、切換え装置は、別の位置にある時、電極対からの残余電流を分路する。
【００３３】
定電流源は、設定電流又はアニール時間を表すタイミング信号に応答して、例えばスイッチを通して、切換え可能である。これは、設定焼なまし持続時間に対して一定の電流を供給する。
【００３４】
定電流源は、設定電流振幅に応答して、一定の電圧を発生する定電圧ジェネレータを具備する。電源は、一定の電流を供給し、そして参照抵抗器の第１端子と接続される。参照抵抗器の第２端子は、一定の電圧を収容するために接続される。これは、参照抵抗器による一定の電圧降下を設け、一定の電流を発生させる。
【００３５】
参照回路は、タイミングプログラム可能な論理コントローラ、及び、高分解能を有する固体リレーを含む。タイミングプログラム可能な論理コントローラは、タイミング信号を発生するために、固体リレーを制御する。
【００３６】
電極の一方とつながっている電流測定装置は、一定の電流の振幅を測定する。電流測定装置は、電極の一方につながった線の周辺に置かれたホール効果変圧器である。ディジタルディスプレイの如く、ディスプレイは、電流振幅の示度を表示するために、電流測定装置と接続される。
【００３７】
システムプログラム可能な論理コントローラは、電極がワイヤにクランプされる時、タイミング信号を発生するために、タイミングプログラム可能な論理コントローラを始動する。測定振幅が所定量だけずれた後、もしくは、多数の不適当な示度が所定数を越える時、システムプログラム可能な論理コントローラは、一定の電流を遮断する。
【００３８】
本発明のこの実施態様において、定電流焼なまし装置を用いて外科用針をアニール処理するための方法は、
（ａ）定電流振幅及び電流時間を設定する段階と、
（ｂ）設定時間に対して切換え装置を通して一定の電流を針に供給する段階と、（ｃ）針による電圧降下変化に応答して、切換え装置による電圧降下を変化させる段階とを具備する。
【００３９】
他の実施態様において、段階（ｃ）は、残余電流を下げるために切換え装置を切り換える一方、電流の発生を止めるためにスイッチを切り換えることにより置き換えられる。
【００４０】
定電流供給段階は、
電源へ参照抵抗器の一方の端子を連結する段階と、
参照電圧ジェネレータを用いて参照電圧を発生する段階と、
演算増幅器を用いて、参照抵抗器の別の端子において参照電圧を供給するためにスイッチを切り換える段階とを具備する。別の段階は、タイミングプログラム可能な論理コントローラを用いて、電流タイミング信号を発生することを含む。
【００４１】
他の段階は、
電流振幅設定装置を用いて、電流振幅を設定することと、
電流持続時間設定装置を用いて、電流時間を設定することと、
ワイヤ又は針において一対の離間した電極をクランプする段階と、
クランピングの完了を指示する、システムプログラム可能な論理コントローラからのアニール信号を発生することと、
電流検出器を用いて一定の電流の振幅を測定することと、
監視装置において検出された電流振幅のレベルを指示することと、
指示された電流レベルが所定レベルを越える時、もしくは、多数の不適切な示度が所定数を越える時、焼なまし装置を停止させることとを含む。
【００４２】
発明のさらの他の特徴及び利点は、発明の好ましい実施態様を例証する添付の図面を参照して、次の詳細な説明の考察から容易に明らかになるであろう。この場合、同様の要素は、図面を通じて、同一の参照符号によって指定される。
【００４３】
【実施例】
外科用針及び外科用針の製造方法は、技術において公知である。外科用針は、連続針形成装置の様々なステーションに搬送されるキャリア細片上に配置された針ブランクを提供するように切断されたワイヤから形成される。そのような針形成装置は、１９９５年１２月２６日に発行され、本出願の譲渡人に譲渡され、本特許出願の主題に関連した主題を含む、”Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｔａｐｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｎｅｅｄｌｅｓ”と題する米国特許Ｎｏ．５，４７７，６０４において開示される。米国特許Ｎｏ．５，４７７，６０４の明細書は、参照によってここに組み込まれる。
【００４４】
図１は、キャリア１５上に載置された針ブランク１０を示す。針ブランク１０は、例えば熱処理等により処理され、針ブランクを強化及び硬化させ、遠位端部２０は、先鋭にされ、所望の曲率に成形される。針ブランク１０の処理は、切断の前に、部分２５を柔らかくするために、針ブランク１０の近位部分２５を焼なましすることを含む。
【００４５】
部分２５の焼なましは、変態点よりもわずかに低い温度までそれを加熱する。部分２５は、それからゆっくりと冷却される。これは、しばしば、部分的焼なましと言われる。部分２５の部分的焼なましは、前の熱処理から加えられた強度及び硬度を保存する点まで、部分２５に位置する金属を柔らかくする。
【００４６】
切断前の針ブランク部分２５の焼なまし持続時間及び温度は、ワイヤ部分２５の所望の軟調を獲得するために、正確に制御されなければならない。所望の焼なまし温度及び時間からの逸脱は、あまりにも軟らかい又は堅い部分２５を産出する。部分２５の不適当な強度は、次の製造段階、もしくは、使用中、故障を引き起こす。
【００４７】
図２ａは、鋭い遠位端部５５を持つ外科用針５０を示す。近位端部６０は、図１に示された針ブランク１０を切断する前に焼なまされた部分２５である。溝６５は、遠位端部６０に切られる。縫糸は、溝６５に置かれ、そして、溝６５にひだをつけることによって適所に保持される。溝６５の代りに、穴が、遠位端部６０にあけられる。図２ｂは、穴７０を有する遠位端部６０を示す。
【００４８】
手術用縫糸は、様々な方法において近位端部６０に付着又は装着される。一般的な一方法は、図２ａに示された如く、針５０の近位端部に溝５０を形成することである。溝端部は、典型的に、製造工程中に針５０に型成形され、そして、空洞から成る。手術用縫糸端部又は先端が空洞６５に置かれる時、溝端部６０は、圧力下で一度以上ダイで打たれ、溝側壁を縫糸先端の周りでしっかりと閉じさせる。これは、針からの縫糸分離を防止する。縫糸先端を針５０の近位端部６０に取り付けるプロセスは、スエージングとして技術において公知である。
【００４９】
図２ｂに示された如く、縫糸を外科用針に取り付ける別の方法は、技術において盲穴と呼ばれる穴７０を、針５０の近位端部６０へあけることによる。これは、従来の機械的な穿孔装置又は従来のレーザ穿孔装置を用いて行われる。縫糸の端部又は先端は、ドリル穴７０へ挿入され、そして、盲穴７０の周囲の針の近位端部の区分は、様々な従来のダイで圧縮することにより、従来の方法でスエージングされる。
【００５０】
近位端部６０の不適当な相反する焼なましは、様々な問題を引き起こす。焼なましがあまりにも長く発生するか、もしくは、過剰の熱を焼なましされる部分２５に送り出すならば、部分２５は、過度に軟らかくなる。縫糸は、スエージングの後、近位端部６０の溝６５又は穴７０に適正に保持されない。縫糸は、針から分離され、あるいは、針は、次の処理、取扱い又は使用中曲がることがある。
【００５１】
近位端部６０を適切に和らげるために焼なましが十分な熱を伝えないならば、堅い又はもろい近位端部６０は、スエージング中亀裂する。加えて、堅い近位端部６０は、切削ダイ、ドリルビット、スエージングツールの如く、ツールの切削縁を急速に摩耗させる。これは、頻繁なツール交換を必要とし、そして、高価である。費用は、切削ツール交換の費用によるばかりではなく、例えば、連続的製造工程の中断に起因する針出力の減少により増大する。
【００５２】
一貫した焼なましの必要性は、連続的な製造工程におけるよりも、バッチで生産された針に対してより明白であり、この場合、破壊的な引っ張り強度テストが、バッチからの代表針について行われる。
【００５３】
焼なましが正確に制御されることは、本質的である。焼なまし温度、持続時間及び冷却サイクルを制御することにより、相対強度、硬度、又は延性を含む広範囲の冶金特性が、獲得される。
【００５４】
図３は、本発明による定電流抵抗焼なまし装置１００の例証的なブロック図を示す。装置１００は、針１３５の焼なまし中、印加された電流の持続時間及び振幅を設定するための少なくとも１つの参照回路１６２を含む。図３に例証された如く、この参照回路１６２は、アニール電流時間及び振幅を設定するための個々の回路を有する２つの調整可能な装置を含む。第１の調節可能な装置は、サムホイールスイッチである電流振幅設定装置１０５と呼ばれる所望の焼なまし電流振幅を設定するためのものである。サムホイールスイッチ１０５は、焼なまし段階中、印加された電流振幅を決定するためのプリセット信号を発生する。このプリセット信号は、参照電圧ジェネレータ１１０に供給される。例証的に、参照電圧ジェネレータ１１０は、０〜１０ボルトの参照電圧Ｖrefを発生させ、そして、バッファ増幅器Ａ１−３の入力に連結される。電位差計は、参照電圧ジェネレータ１１０とバッファ増幅器Ａ１−３の間に接続され、参照電圧Ｖrefの振幅を調整する。バッファ増幅器Ａ１−３の出力は、スイッチ１１２を通して別のバッファ増幅器Ａ１−４の入力に連結される。バッファ増幅器Ａ１−３、Ａ１−４は、絶縁を行うために、高入力インピーダンス及び低出力インピーダンスを有する。これは、バッファＡ１−４の出力における電圧を一定に保ち、そして、この一定出力電圧がノイズに影響されるのを防止する。バッファ増幅器Ａ１−４の出力は、定電流源１１５の入力に連結される。
【００５５】
定電流源１１５は、反転及び非反転入力を有する演算増幅器（オペアンプ）である定電圧ジェネレータＡ１−１を具備する。オペアンプＡ１−１の非反転入力は、バッファＡ１−４の出力から絶縁された調整ＤＣ電圧（参照電圧Ｖrefから導出）を受け取る。オペアンプＡ１−１の出力は、定電流切換え装置１２０に連結される。オペアンプＡ１−１の反転入力は、参照抵抗器Ｒrefの一方の端子１８に連結される。オペアンプＡ１−１の両入力の電圧レベルは、等しい。こうして、オペアンプＡ１−１の非反転入力におけるＤＣ電圧（このＤＣ電圧は電位差計とバッファー増幅器Ａ１−３、Ａ１−４、及びスイッチ１１２を通して参照ジェネレータ１１０によって供給される）はまた、オペアンプＡ１−１の反転入力を通してノード又は端子１８に供給される。ノード１８におけるこの参照電圧は、オペアンプＡ１−１の出力電圧におけるノイズ又は変動に関係なく一定の状態を維持する。
【００５６】
参照抵抗器Ｒrefのもう一方の端子３は、電源ＰＳ１と接続される。電源ＰＳ１は、針１３５をアニール処理するために使用される定電流Ｉを供給する。例証的に、電源ＰＳ１は、１０ミリアンペアの分解能を有する＋１２ｖｄｃ、１２５アンペア電源である。
【００５７】
切換え装置１２０は、第１接点又は電極１２５に接続される。第１電極１２５は、第２電極１３０から離間される。両電極１２５、１３０は、ワイヤ又は針１３５にクランプされる。安全のために、電極１２５、１３０は、偶然の接触を防止するために密閉される。第２電極１３０は、電源ＰＳ１の帰路−１２ｖｄｃと接続される。定電流Ｉは、離間した電極１２５、１３０の間に位置する針１３５の部分１４０を通過する。
【００５８】
電流Ｉは、負荷／針抵抗変化にかかわらず一定の状態を維持する。これは、切換え装置１２０による電圧降下が針部分１４０による電圧降下の変化に応答して、変化するためである。切換え装置１２０による電圧降下変化は、電源ＰＳ１の２つの端子（正及び負端子）の間の全電圧が、一定の１２ｖｄｃであるために発生し、そして参照抵抗器Ｒrefによる電圧降下は、ノード１８における一定電圧Ｖ18のために、一定である。
【００５９】
電流測定又は検出装置１４５は、定電流Ｉの振幅を測定又は検出するために、電極１２５、１３０の一方に連結される。例証的に、電流検出装置１４５は、第２電極１３０を電源ＰＳ１の−１２ｖｄｃ帰路につなぐ線の周辺にループにされたホール効果変圧器である。
【００６０】
ディジタルディスプレイの如く、ディスプレイ１５０は、視覚的表示器に加えて、可聴アラームであるインライン連続フィードバックアラーム出力を設けるために、電流検出装置１４５と接続される。ディスプレイは、定電流Ｉの数値を指示する。代替的に、もしくは、更に、ディジタルディスプレイには、「高」、「低」、又は「ＯＫ」として定電流Ｉの振幅を示す３つのランプの如く表示器がある。「高」及び「低」アラーム信号はまた、システムプログラム可能な論理コントローラ１５５（ＰＬＣ）に連結される。
【００６１】
システムＰＬＣ１５５は、自動遮断を制御し、もしくは、アラーム信号を供給するために、所望のコンフィギュレーションにおいてプログラムされる。例えば、検出又は測定電流の値が、所定量だけ所望の定電流値からそれるならば、システムＰＬＣ１５５は、焼なましプロセスを停止し、そして、針製造組立ラインの部分を停止する。代替的に、システムＰＬＣ１５５は、例えば、２つの連続した誤った電流示度を許容するようにプログラムされ、そして、焼なまし電流振幅の３つの連続した誤った示度により、焼なましを停止する。
【００６２】
参照回路１６２の第２の調節可能な装置は、別のサムホイールスイッチである時間設定装置１６０を含む。時間設定装置１６０及び電流振幅設定装置１０５は、所望の焼なまし時間及び振幅を設定するための参照回路１６２を形成する。タイミングサムホイール１６０は、システムＰＬＣ１５５と接続されたタイミングＰＬＣ１６５とつながっている。タイミングＰＬＣ１６５は、システムＰＬＣ１５５からのアニール信号によって始動されることにより、ディジタルタイミング信号を発生する。アニール信号は、電極１２５、１３０が、焼なましの準備が整っているワイヤ又は針１３５にクランプされることを指示する。
【００６３】
ディジタルタイミング信号の持続時間又はパルス幅は、時間サムホイール１６０の設定の機能である。方程式（１）に関連して論じられたように、定電流の持続時間及び振幅は、適切な焼なまし温度を与える。例証的に、定電流振幅は、１０ミリアンペアの増分において、ゼロ〜１０アンペアの範囲を取るが、定電流の持続時間又はタイミング信号のパルス幅は、１ｍｓｅｃの増分において、１〜９９９ミリ秒の範囲を取る。
【００６４】
タイミングＰＬＣ１６５の出力は、切り換えを制御するために、固体リレーＳＳＲ１に連結される。例証的に、固体リレーＳＳＲ１は、１ｍｓｅｃの分解能を有する。固体リレーＳＳＲ１は、ディジタルタイミング信号と同様であるが、より正確であるパルス幅を有するタイミング信号又はパルスを出力する。加えて、固体リレーＳＳＲ１によって与えられたタイミング信号は、タイミングＰＬＣ１６５からのディジタルタイミング信号の振幅とは異なる振幅を有する。例証的に、タイミングパルスは、ゼロボルト基線、及び、＋１５ボルト振幅を有する。固体リレーＳＳＲ１は、タイミングパルスをスイッチ１１２及び切換え装置１２０に供給するオンタイムコントローラ１７０とつながっている。
【００６５】
タイミング信号が高である時、スイッチ１１２は、振幅サムホイール１０５の設定に応答して、参照電圧ジェネレータ１１０から発生された参照電圧を、オペアンプＡ１−１の非反転入力に到達させる。また、オペアンプＡ１−１は、定電圧を参照抵抗器Ｒrefの端子１８に供給する。同時に、高タイミング信号により、定電流スイッチ１２０は、針部分１４０をアニール処理するために、接点１２５、１３０に電流を流れさせる。加えて、定電流スイッチ１２０は、一定の振幅において焼なまし電流を維持する。
【００６６】
参照抵抗器Ｒrefの他方の端子３の電圧は、電源ＰＳ１によって供給された一定の＋１２ｖｄｃであるために、参照抵抗器Ｒrefによる電圧降下は、一定である。加えて、電源ＰＳ１の正負端子（ノード３及び接点１３５にそれぞれ接続される）による電圧降下は、一定の１２ｖｄｃである。一定の参照抵抗器Ｒrefと電源ＰＳ１の２つの端子による一定の電圧降下は、一定の焼なまし電流Ｉを供給する。電源ＰＳ１の２つの端子の間の全電圧降下が一定１２ｖｄｃの状態を維持する如く、定電流スイッチ１２０による電圧降下が、針１３５による電圧降下変化に応答して変化するために、アニール電流Ｉは、接点１２５、１３０の摩耗の如く、負荷変動に関係なく一定の状態を維持する。
【００６７】
オンタイムコントローラ１７０からのタイミング信号が低である時、スイッチ１１２は、参照電圧ジェネレータ１１０からの参照電圧がオペアンプＡ１−１に達するのを防止する。その代りに、スイッチ１１２は、＋１５ｖｄｃで電圧及びノード１８を保持するオペアンプＡ１−１に、＋１５ｖｄｃを供給する。これは、ノード１８の電圧（＋１５ｖｄｃ）がノード３の電圧（＋１２ｖｄｃ）より大きいために、電源ＰＳ１からの電流の流出を防止する。
【００６８】
同時に、固体リレーＳＳＲ１からの低タイミング信号により、定電流スイッチ１２０は、接点１２５からの残余電流を分路又は下降させる。これは、高速応答時間と、電流／アニールオン状態と電流／アニールオフ状態の間の迅速で明確な遷移を設ける。
【００６９】
図４は、図３のブロック図の抵抗アニーラー１００を実現するために使用される電気回路２００の例証的な詳細配線図である。電気回路２００は、正確な持続時間に対して正確な一定のアニール電流を供給し、そして、０〜１０ｖ参照電圧ジェネレータ１１０の入力に連結された電流振幅サムホイールスイッチ１０５を具備する。例えば、振幅サムホイール１０５の００．００の設定は、０ｖ参照電圧を設けるが、９９．９９の設定は、１０ｖ参照電圧を設ける。参照電圧ジェネレータ１１０の出力は、第１抵抗分割器、２つの電圧フォロア又はバッファアンプＡ１−３とＡ１−４、及び、第２抵抗分割器Ｒ８、Ｒ９を通して演算増幅器（オペアンプ）Ａ１−１の非反転入力に連結される。第１抵抗分割器は、抵抗器Ｒ４及び電位差計Ｒ３を含む。＋１５ｖｄｃバスに一方の端部を連結した第２電位差計Ｒ２６は、電機子を第１電位差計Ｒ３に連結している。電位差計Ｒ２６は、＋１２ｖｄｃを電位差計Ｒ３の一方の端子に供給する。また、電位差計Ｒ３は、０から１２ｖｄｃまでの参照電圧を設ける。様々な抵抗器が、電圧分割と適切なバイアスを設けるために、参照ジェネレータ１１０とオペアンプＡ１−１の間に接続される。
【００７０】
オペアンプＡ１−１の２つの入力、即ち、反転及び非反転入力、における電圧は、等しい。オペアンプＡ１−１の出力２１０は、２つのＡ１−１入力を等しい状態に保つように変化する。このように、アニールオンモードにおいて、電位差計Ｒ３からの参照電圧はまた、オペアンプＡ１−１の反転入力において存在し、この反転入力は、一定のコレクター電圧Ｖ18を供給するために、ノード１８に連結される。ノード１８は、参照抵抗器Ｒrefの一方の端子であり、ｎｐｎトランジスタ２２０、２２５の共通コレクタである。
【００７１】
一定のコレクター電圧Ｖ18は、電位差計Ｒ３からの参照電圧に等しく、そして、バッファＡ１−３、Ａ１−４によって雑音排除性から保護される。更に、コレクター電圧Ｖ18は、オペアンプＡ１−１の出力２１０の電圧変化に関係なく、一定の状態を維持する。
【００７２】
オペアンプＡ１−１の出力２１０と反転入力の間に接続されたダイオードＤ２は、出力２１０が、ダイオード電圧降下、例えば、０．７ボルトよりも、反転入力を越えるのを防止する。コンデンサＣ５と抵抗器Ｒ１４は、オペアンプＡ１−１の出力２１０と反転入力の間に直列に接続され、フィードバック及び安定性を設ける。
【００７３】
オペアンプＡ１−１の出力２１０はまた、バイアス抵抗分割器Ｒ１５、Ｒ１６を通してｐｎｐトランジスタＱ２のベースに連結される。トランジスタＱ２は、出力２１０の電圧の値に応じて、オン／オフに切り換わる。トランジスタＱ２のコレクタは、１０オームの値を有する小バイアス抵抗器Ｒ１７を通してｎｐｎトランジスタ２２０のベースＢ１に接続される。ｐｎｐトランジスタＱ２のエミッタは、ｎｐｎトランジスタ２２０、２２５の共通コレクターに接続される。アニールオンモードにおいて、トランジスタＱ２は、オンであり、そして、トランジスタ２２０をオンにし、トランジスタ２２５をオンにする。トランジスタ２２０、２２５は、集合的に、Ｑ５と呼ばれ、そして、トランジスタＱ２、Ｑ３、Ｑ４（トランジスタＱ３とＱ４は以下で論じられる）と共に、図３と図４に示された定電流切換え装置１２０の一部を形成する。
【００７４】
並列に接続された２つの精密参照抵抗器Ｒ１２、Ｒ１３はまた、Ａ１−１オペアンプ出力２１０に接続される。例証的に、２つの並列抵抗器Ｒ１２、Ｒ１３は、各々、０．１オームの値を持ち、０．０５オームの実効値を持つ標準抵抗Ｒrefを生ずる。参照抵抗器Ｒ１２、Ｒ１３の他方の端子は、＋１２ｖｄｃ、１２５アンペア電源ＰＳ１の正端子３と連結される。電源ＰＳ１は、一対の電極１２５、１３０を通して針１３５に一定の電流Ｉを供給する。２つの電極１２５、１３０は、離間され、そしてアニール処理される針部分１４０において針１３５にクランプされる。
【００７５】
一方の電極１２５は、ｎｐｎトランジスタ２２５のエミッタＥ１とつながっている。他方の電極１３０は、＋１２ｖｄｃ電源ＰＳ１の帰路側とつながっている。
【００７６】
タイミングサムホイールスイッチ１６０は、所望の持続時間に対して、針部分１４０を経て電流Ｉを印加するために、操作者によってセットされる。タイミングサムホイールスイッチ１６０、及び、電流振幅サムホイールスイッチ１０５は、アニール電流Ｉの持続時間及び振幅を設定するための参照回路１６２を形成する。タイミングサムホイールスイッチ１６０は、時間ＰＬＣ１６５を通じて固体リレーＳＳＲ１とつながっている。固体リレーＳＳＲ１は、一連のインバーターとバイアス抵抗器を経てｐｎｐトランジスタＱ３のベースに連結される。インバーターの出力２７０は、バイアス抵抗器とつながっている。
【００７７】
ｐｎｐトランジスタＱ３のコレクターは、ｎｐｎトランジスタＱ４のベースに抵抗器を経て連結される。トランジスタＱ４のエミッタは、−１５ｖｄｃパワーバスとつながっている一方、トランジスタＱ４のコレクタは、ｎｐｎトランジスタ２２０のベースＢ１とつながっている。図３に示された第２電源ＰＳ２は、＋１５ｖｄｃ高、−１５ｖｄｃ帰路を設ける。第２電源ＰＳ２はまた、ＤＣ（直流）共通線を有する。例えば２２オームの小抵抗器Ｒ２８が、トランジスタＱ４のコレクターと接地の間に連結される。
【００７８】
ｐｎｐトランジスタＱ３のバイアス抵抗器と接続されるほかに、インバーター出力２７０はまた、バイアス抵抗器Ｒ７を通してｐｎｐトランジスタＱ１のベースとつながっている。別のバイアス抵抗器Ｒ６は、トランジスタＱ１のベースと＋１５ｖｄｃバスの間につながっている。トランジスタＱ１のエミッタはまた、ダイオードＤ１を通して＋１５ｖｄｃバスとつながっている。ｐｎｐトランジスタＱ１のコレクターは、抵抗器Ｒ９を通して電圧フォロアＡ１−４の非反転入力につながれる。様々なコンデンサは、ノイズを接地に分路させる。トランジスタＱ１は、図３に示されたスイッチ１１２と同様のスイッチとして作用する。アニールオフモードにおいて、トランジスタＱ１は、オンであり、（＋１５ｖｄｃバスからダイオードＤ１及びバッファアンプＡ１−４を通して）オペアンプＡ１−１の非反転入力へ＋１５ｖｄｃを供給する。これは、電源ＰＳ１からのアニール電流の流出を防止するために、参照抵抗器Ｒrefのノード１８における電圧を＋１５ｖｄｃに引きあげる。
【００７９】
装置２００の動作が、以下に説明される。操作者は、＋１２ｖｄｃ、１２５アンペアＰＳ１から送出された０〜１００アンペアの一定アニール電流に対応する、００．００〜９９．００の所望の数に電流振幅サムホイールスイッチ１０５をセットする。電流振幅設定サムホイールスイッチ１０５の出力により、０〜１０参照電圧ジェネレータ１１０は、Ｖref／２として示された参照電圧をバッファＡ１−３の非反転入力に供給する。以下に説明される如く、この参照電圧は、焼なまし又はアニールオン状態中、ノード１８において一定制御電圧Ｖ18を印加する。
【００８０】
操作者はまた、所望の持続時間を持つタイミングパルスを供給するようにタイミングパルスサムホイールスイッチ１６０をセットする。例証的に、サムホイールスイッチ１０５、１６０は、直線であり、この場合、設定の変更は、電流振幅と持続時間をそれぞれ直線的に変化させる。タイミングＰＬＣ１６５は、電極１２５、１３０がクランプされ、ワイヤ又は針１３５が、焼なましの準備が整っていることを指示する、システムＰＬＣ１５５からのアニール信号によって始動又はオンにされる。タイミングＰＬＣ１６５は、タイミングサムホイールスイッチ１６０をセットすることによって選択される如く、所望のパルス幅又は持続時間を持つ論理パルスを出力する。論理タイミングパルスは、固体リレーＳＳＲ１をオン／オフに切り換えるために、供給される。固体リレーＳＳＲ１の切り換えは、論理タイミングパルスと同じ所望のパルス幅を持つタイミングパルスを供給するが、高精度及び分解能、例えば、０．１ｍｓｅｃの分解能を有する。しかし、タイミングパルスの振幅は、例えば、固体リレーＳＳＲ１がオフに切り換えられる時、＋１５ボルトであり、固体リレーＳＳＲ１が、スイッチを入れられる時、ゼロボルトである（即ち、接地とつながっている）。
【００８１】
参照２８０として示されたタイミングパルスは、図３と図４に示されたオン時間コントローラ１７０を形成するインバーターＡ２−１、Ａ２−３、及び、Ａ２−５を通して伝搬した後、インバーターＡ２−５の出力２７０において存在する。タイミングパルス２８０は、バイアス抵抗器を通してトランジスタＱ１及びＱ３のベースに供給される。
【００８２】
アニール処理オン
ワイヤ又は針部分１４０は、タイミングパルス２８０が高である時、例えば、＋１５ボルトである時、一定の電流Ｉによってアニール処理される。高タイミング信号２８０は、一定の焼なまし電流Ｉを、ＰＳ１の＋１２ｖｄｃの高端子から参照抵抗器Ｒref、トランジスタＱ５、及び、針部分１４０を通して−１２ｖｄｃ帰路端子への流れさせる。これは、次の如く達成される。
【００８３】
タイミングパルス２８０が高である時、Ｑ１は、オフになる。これは、一定の制御電圧Ｖ18がノードに現れるように、０〜１０ボルト参照ジェネレータ１１０からの参照電圧をバッファＡ１−２、Ａ１−４及びオペアンプＡ１−１に通過させる。ノード１８は、参照抵抗器Ｒref端子であり、＋１２ｖｄｃ電源ＰＳ１高につながっている反対の端子３である。オペアンプＡ１−１の出力２１０はＶ18のエミッタ電圧を下回っているために、トランジスタＱ２は、同じくオンである。  オンにされたトランジスタＱ２は、トランジスタＱ５をオンにする。トランジスタＱ５はオンであるために、電流Ｉは、＋１２ｖｄｃ、１２５アンペア電源ＰＳ１の高側から電極１２５へ流れる。制御電圧Ｖ18及び電源ＰＳ１電圧は一定であるために、電流Ｉは、一定である。これは、参照抵抗器Ｒrefによる一定電圧降下、及び電源ＰＳ１の２つの端子による一定の１２ｖｄｃ電圧降下を設ける。こうして、針１３５での電圧変化は、参照抵抗器Ｒrefと電源ＰＳ１の２つの端子による電圧降下が一定の状態を維持するために、トランジスタＱ５による相補的電圧降下変化によって補償される。即ち、トランジスタＱ５は、負荷変化を補償する。
【００８４】
実例が、以下に示される。電流振幅サムホイールスイッチ１０５が、１１．５ボルト（即ち、Ｖ18＝１１．５ｖｄｃ）のノード１８において一定の電圧を供給するようにセットされる時、０．５ボルトの電圧降下を持つ０．０５オーム参照抵抗器Ｒrefの電流は、１０アンペア（Ｉ＝Ｖ／Ｒ＝０．５ボルト／０．０５オーム）である。そのような変化はトランジスタＱ５による電圧降下の変化によって補償されるために、この電流Ｉは、接触摩耗又は針抵抗の変化に無関係に一定の状態を維持する。トランジスタＱ５及びオペアンプＡ１−１は、焼なまし電流Ｉが、針及び接触抵抗の変化にかかわらず一定の状態を維持することを保証する。トランジスタＱ５と共に、一定の抵抗器Ｒrefと電源ＰＳ１の２つの端子による一定の電圧降下は、一定の電流を供給する。
【００８５】
一定電流Ｉは、第１電極１２５及び針アニール部分１４０を通って流れる。一定の電流Ｉは、第２電極１３０から流出し、電源ＰＳ１の帰路端子−１２ｖｄｃに戻る。電源ＰＳ１は、針１３５又はシャーシ接地から絶縁されているために、電流Ｉは、針１３５の残部を流れない。この電流又はアニールオン状態において、＋１５ボルトのタイミングパルス２８０は、トランジスタＱ３及びＱ４をオフにする。
【００８６】
アニール処理オフ
焼なまし一定電流Ｉは、タイミング信号２８０のパルス幅と対応する所望のアニール時間の後、除去される。トランジスタＱ１は、タイミングパルス２８０がゼロボルトである時、オンになる。オンにされたトランジスタＱ１は、バッファＡ１−３の出力をバッファＡ１−４の入力とつなぐ抵抗器Ｒ８及びＲ９の間に位置するノード２８５に、ダイオードＤ１を通して、＋１５ｖｄｃを供給する。ノード２８５の＋１５電圧は、ノード１８において約＋１５ｖｄｃを生成する。ノード１８の＋１５ｖｄｃ電圧は、参照抵抗器Ｒrefの他方の端子、即ち、＋１２ｖｄｃ電源ＰＳ１とつながっているノード３の電圧より高いために、電流は、＋１２ｖｄｃ電源ＰＳ１から参照抵抗器Ｒrefへ流出しない。
【００８７】
トランジスタＱ１がオンである時、（抵抗分割器Ｒ１５、Ｒ１６を通してトランジスタＱ２のベースとつながっている）オペアンプＡ１−１の出力２１０は、＋１２ｖｄｃを超え、ノード１８のトランジスタＱ２エミッタ電圧より高いために、トランジスタＱ２は、オフである。オフにされたトランジスタＱ２は、トランジスタＱ５をオフにする。このオフにされたトランジスタＱ５は、参照抵抗器Ｒrefからの第１電極１２５を電気的に切断し、更に、＋１２ｖｄｃ電源ＰＳ１から第１電極１２５への電流の流出を防止する。アニールオフモードにおいて、トランジスタ２２０、２２５のエミッタの電圧レベルは、ゼロボルトである。
【００８８】
更に、電流オン及びオフ状態の間の急速な鋭い遷移を行うために、トランジスタＱ３及びＱ４は、オンになり、トランジスタＱ５からの残余電流を分路又は下降させる。オンにされたトランジスタＱ４は、−３ｖｄｃをトランジスタ２２０のベースに供給する。−３ｖｄｃは、−１５ｖｄｃバスとトランジスタＱ４のエミッタの間にツェナーダイオードＤ３を連結することによって生成される。トランジスタ２２０のベースの−３ｖｄｃ及びトランジスタ２２０のエミッタのゼロボルトレベルは、トランジスタ２２０、２２５の急速な鋭いオフを設ける。
【００８９】
タイミング信号２８０のゼロボルトレベルは、トランジスタＱ３、Ｑ４をオンにする。トランジスタＱ３、Ｑ４によるこの電流シンクは、オン及びオフ状態の間の遷移中、電流のオーバシュート又はアンダシュートスパイクを除去する。これは、定電流抵抗アニール装置２００に高速スイッチ応答を備えさせる。トランジスタＱ４は、トランジスタＱ３によってオンにされる分路スイッチであり、この場合、トランジスタＱ３自体は、タイミング信号２８０がゼロボルトである時、オンにされる。
【００９０】
トランジスタＱ２、Ｑ４のコレクタとそれぞれ接続された抵抗器Ｒ１７、Ｒ２８は、電流オン及びオフ状態の間の急速な鋭い遷移を設けるために低値を有する。これは、焼なまし装置に高速応答時間を許容し、精密かつ正確な所定時間中、一定のアニール電流Ｉを供給する。
【００９１】
本発明において、定電流焼なまし装置を用いてワイヤ部分をアニール処理するための方法は、
（ａ）参照回路１６２によって一定電流振幅及び時間を設定する段階と、
（ｂ）切換え装置１２０を通して一定電流Ｉを針に供給する段階と、
（ｃ）針１３５の抵抗変化に応答して、切換え装置１２０の抵抗値を変化させる段階とを具備する。
【００９２】
他の実施態様において、段階（ｃ）は、残余電流を下げるために切換え装置１２０を切り換える一方、電流Ｉの発生を止めるためにスイッチ１１２を切り換えることにより置き換えられる。
【００９３】
定電流供給段階は、
電源ＰＳ１へ参照抵抗器Ｒrefの一方の端子３を接続する段階と、
参照電圧ジェネレータ１１０を用いて参照電圧を発生する段階と、
演算増幅器Ａ１−１を用いて、参照抵抗器Ｒrefの別の端子１８において参照電圧を設けるためにスイッチ１１２を切り換える段階とを具備する。別の段階は、タイミングプログラム可能な論理コントローラ１６５を用いて、電流タイミング信号を発生することを含む。
【００９４】
他の段階は、
複数の外科用針をキャリヤ細片１５（図１）上に載置することと、
焼なまし装置を通して載置した針を移動させることと、
電流振幅設定装置１０５を用いて電流振幅を設定することと、
電流持続時間設定装置１６０を用いて電流時間を設定することと、
ワイヤ又は針１３５において一対の離間した電極１２５、１３０をクランプすることと、
クランピングの完了を指示する、システムプログラム可能な論理コントローラ１５５からのアニール信号を発生することと、
電流検出器１４５を用いて、一定電流Ｉの振幅を測定することと、
監視装置１５０において検出された電流振幅のレベルを指示することと、
指示された電流レベルが所定レベルを越える時、もしくは、多数の不適切な示度が所定数を越える時、焼なまし装置を停止させることとを含む。
【００９５】
定電流焼なまし装置は、高速でワイヤ又は針部分を正確にアニール処理するために、インライン又はオフラインで使用される。例えば、毎分１２０〜２４０部の速度が、達成される。正確な振幅及び持続時間を持つ一定の電流は、ワイヤ部分を急速に加熱し、アニール処理する。電流は、例えば、１００アンペアまでの高振幅を有する。より大きな電流は、振幅サムホイールスイッチ１０５及び電位差計Ｒ３を再構成することによって送出される。１２５アンペア能力を超える電源はまた、より大きなアニール電流能力のために電源ＰＳ１の代りに使われる。
【００９６】
定電流焼なまし装置は、適切な焼なましのために大きい電流を必要とする大きなワイヤとともに、小さなワイヤの高速の正確な焼なましを可能にする。針は、ステッパモータ割出しを用いて、搬送され、この場合、各針は、移動され、焼なましの位置に止められ、そして、焼なましの後、再び移動される。電極は、金属、セラミックス、又はそれらの結合である。電極は、空気駆動シリンダ、又は、モータ駆動された機械的クランプ装置を通して、針にクランプされる。これは、電極のクランプから生ずる変動を縮小し、急速に減衰させ、針出力速度をさらに増大させる。
【００９７】
定電流焼なまし装置は、高反復性を設け、そして高速スイッチ応答を持つ。同一の正確な電流（振幅及び持続時間）が、接触摩耗、針表面の汚染、又はＡＣ送電線変動に関係なく、各針に適用される。更に、定電流焼なまし装置は、自動アニール処理を提供し、この場合、インライン連続フィードバック及びアラーム出力は、不適当な焼なましを自動的に指示する。所定の不適切な焼なましが発生する時、定電流焼なまし装置は、自動的に停止する。
【００９８】
定電流焼なまし装置は、接点又は電極が閉じられ、はだか火がないために、安全である。火炎の欠如はまた、アニール処理された表面上のすす／炭素蓄積を防止する。
【００９９】
発明が、例証的な前形成された実施態様に関して詳細に示され、記載されたが、技術における当業者には、形態と詳細の前述及び他の変更が、添付のクレイムの範囲によって記載された発明の精神及び範囲に反することなく、行われることが理解される。
【０１００】
本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。
【０１０１】
１．外科用針をアニール処理するための定電流焼なまし装置において、
所望の焼なまし時間及び電流を設定するための少なくとも１つの参照回路と、
前記の針にクランプされた一対の離間された電極と、
前記の参照回路につながった定電流源と、
該定電流源と該電極対の間に連結された切換え装置であり、該参照回路からのタイミング信号に応答して切り換わる切換え装置とを具備し、
該定電流源は、該針を焼なましするために、該電極対を通して一定の電流を供給し、該切換え装置による電圧降下は、該電流が一定の状態を維持する如く、該針による電圧降下の変化に応答して変化する定電流焼なまし装置。
【０１０２】
２．該定電流源が、
該設定電流に応答して定電圧を発生する定電圧ジェネレータと、
該定電流を供給する電源と、
第１端子を該電源に接続し、該一定電圧を収容するために第２端子を接続した参照抵抗器とを具備する上記１に記載の定電流焼なまし装置。
【０１０３】
３．該定電流源が、該設定焼なまし時間に応答して、オン及びオフ状態の間でスイッチを通して切り換わる上記１に記載の定電流焼なまし装置。
【０１０４】
４．該参照回路が、
電流振幅信号を発生する電流振幅設定装置と、
タイミング信号を発生する時間設定装置とを具備する上記１に記載の定電流焼なまし装置。
【０１０５】
５．該電流振幅設定装置が、振幅サムホイールスイッチを含み、そして該時間設定装置が、時間サムホイールスイッチを含む上記４に記載の定電流焼なまし装置。
【０１０６】
６．該参照回路が、タイミングプログラマブル論理コントローラと、該タイミングプログラマブル論理コントローラに連結された固体リレーとを含み、該タイミングプログラマブル論理コントローラコントロールは、タイミング信号を発生するために該固体リレーを制御する上記１に記載の定電流焼なまし装置。
【０１０７】
７．該電極対が該針にクランプされた時、該タイミング信号を発生するために、該タイミングプログラマブル論理コントローラを始動するシステムプログラマブル論理コントローラをさらに具備する上記６に記載の定電流焼なまし装置。
【０１０８】
８．該定電流の振幅を測定するために、該電極対の一方に連結された電流測定装置をさらに具備する上記１に記載の定電流焼なまし装置。
【０１０９】
９．該電流測定装置が、該電極の一方に連結された線の周りに置かれたホール効果変圧器であり、該定電流は、該線を流れる上記８に記載の定電流焼なまし装置。
【０１１０】
１０．該定電流の該振幅の指示を表示する、該電流測定装置に連結されたディスプレイをさらに具備する上記８に記載の定電流焼なまし装置。
【０１１１】
１１．該振幅が所定量だけずれた後、該定電流源を遮断するシステムプログラマブル論理コントローラをさらに具備する上記８に記載の定電流焼なまし装置。
【０１１２】
１２．外科用針をアニール処理するための定電流焼なまし装置において、
所望の焼なまし時間及び電流を設定するための少なくとも１つの参照回路と、
該針にクランプされた一対の離間した電極と、
該針をアニール処理するための定電流を供給する、該参照回路に連結した定電流源と、
該定電流源と該電極対の間に接続された切換え装置であり、該参照回路からのタイミング信号に応答して切り換わる切換え装置とを具備し、
該定電流源は、該切換え装置が一方の位置にある時、該電極対を通して一定電流を供給し、そして該切換え装置は、別の位置にある時、該電極対からの残余電流を分路する定電流焼なまし装置。
【０１１３】
１３．外科用針をアニール処理するための定電流焼なまし装置において、
所望の焼なまし時間及び電流を設定するための少なくとも１つの参照回路と、
該針にクランプされた一対の離間した電極と、
該針をアニール処理するための定電流を供給する、該参照回路に連結した定電流源と、
該定電流源と該電極対の間に接続された切換え装置であり、該参照回路からのタイミング信号に応答して切り換わる切換え装置とを具備し、
該定電流源は、該切換え装置が一方の位置にある時、該電極対を通して一定電流を供給し、そして該切換え装置は、別の位置にある時、該電極対からの残余電流を分路し、該切換え装置による電圧降下は、該電流が一定の状態を維持する如く、該針による電圧降下の変化に応答して変化する定電流焼なまし装置。
【０１１４】
１４．定電流焼なまし装置を用いて外科用針をアニール処理するための方法において、
（ａ）定電流振幅及び電流時間を設定する段階と、
（ｂ）該設定時間に対して一定電流を切換え装置を通して該針に供給する段階と、（ｃ）該針による電圧降下変化に応答して、該切換え装置による電圧降下を変化させる段階とを具備する方法。
【０１１５】
１５．該設定段階が、
電流振幅設定装置を用いて該電流振幅を設定する段階と、
電流持続時間設定装置を用いて該電流時間を設定する段階とを具備する上記１４に記載の方法。
【０１１６】
１６．該供給段階が、
参照抵抗器による一定電圧降下を設けることにより該定電流を発生する段階と、該時間に対してスイッチと切換え装置を切り換えるための電流タイミング信号を発生する段階とを具備する上記１４に記載の方法。
【０１１７】
１７．段階（ａ）の前に、
該針において一対の離間した電極をクランプする段階と、
該クランプの完了を指示する、システムプログラマブル論理コントローラからのアニール信号を発生する段階とをさらに具備する上記１４に記載の方法。
【０１１８】
１８．該供給段階が、
該参照抵抗器の一方の端子を電源に連結する段階と、
参照電圧ジェネレータを用いて参照電圧を発生する段階と、
演算増幅器を用いて、該参照抵抗器の別の端子において該参照電圧を供給するためにスイッチを切り換える段階とを具備する上記１４に記載の方法。
【０１１９】
１９．該供給段階が、タイミングプログラマブル論理コントローラを用いてタイミング信号を発生する上記１４に記載の方法。
【０１２０】
２０．電流検出器を用いて該一定電流の振幅を測定する段階と、
監視装置における該検出電流振幅のレベルを指示する段階とをさらに具備する上記１４に記載の方法。
【０１２１】
２１．該指示電流レベルが所定レベルを越える時、該焼なまし装置を停止させることをさらに具備する上記２０に記載の方法。
【０１２２】
２２．不適当な示度の数が所定数を越える時、該焼なまし装置を停止させることをさらに具備する上記２０に記載の方法。
【０１２３】
２３．定電流焼なまし装置を用いて外科用針をアニール処理するための方法において、
（ａ）定電流振幅及び時間を設定する段階と、
（ｂ）該切換え装置を通して一定電流を該針に供給する段階と、
（ｃ）残余電流を下げるために該切換え装置を切り換える一方、該電流の発生を止めるためにスイッチを切り換える段階とを具備する方法。
【０１２４】
２４．定電流焼なまし装置を用いて外科用針をアニール処理するための方法において、
（ａ）定電流振幅及び時間を設定する段階と、
（ｂ）切換え装置を通して該針に該一定電流を供給する段階と、
（ｃ）該針による電圧降下変化に応答して、該切換え装置による電圧降下を変化させる段階と、
（ｄ）該電流の発生を止めるためにスイッチを切り換えながら、残余電流を下げるために該切換え装置を切り換える段階とを具備する方法。
【０１２５】
２５．外科用針をアニール処理するための方法において、
（ａ）定電流振幅及び時間を設定する段階と、
（ｂ）設定された該一定時間に対して該針を加熱し、アニール処理するために、設定された該一定振幅を有する電流を供給する段階と、
（ｃ）該針における該電流の該振幅が一定の状態を維持するように、該針による電圧降下変化に応答して、電圧降下を変化させる段階とを具備する方法。
【０１２６】
２６．キャリア細片に複数の外科用針を載置する段階と、
焼なまし手段を通して載置した針を移動させる段階と、
該電流の発生を止めている間、残余電流を下げる段階とをさらに具備する上記２５に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術において公知な如く、従来のキャリア細片の区分に載置された針ブランクの斜視図である。
【図２】先行技術において公知な如く、溝を有する従来の針の斜視図ａ、及び先行技術において公知な如く、従来の針の穿孔遠位端部の斜視図ｂである。
【図３】本発明による定電流抵抗アニーラーのブロック図である。
【図４】本発明による図３のアニーラーの概略図である。
【符号の説明】
１０  針ブランク
１５  キヤリア
２０  遠位端部
２５  近位部分
５０  針
６５  溝
７０  穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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