CN110300638B

CN110300638B - 筒状部件的焊接构造以及弯曲装置

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Publication number: CN110300638B
Application number: CN201880012078.1A
Authority: CN
Inventors: 日高猛; 大竹隼平; 近藤晴崇
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2017-04-04
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2021-05-11
Anticipated expiration: 2038-03-06
Also published as: US11540705B2; US20200000313A1; CN110300638A; WO2018186092A1; JP2018175019A

Abstract

本发明的筒状部件的焊接构造是在金属制的第一筒状部件的内周焊接金属制的第二筒状部件而成的，该第二筒状部件具有比该第一筒状部件的内径小的外径，该筒状部件的焊接构造具有多个焊接部，该多个焊接部是第一筒状部件的一部分与第二筒状部件的一部分熔融并固化而成的，熔融并固化而成的表面从第一筒状部件的内周面侧至第二筒状部件的端面呈平滑地连续的曲面，所述多个焊接部对第一和第二筒状部件进行接合，各焊接部的一部分位于在第一筒状部件的外表面投影第二筒状部件时的投影区域的外侧。

Description

筒状部件的焊接构造以及弯曲装置

技术领域

本发明涉及例如在构成弯曲部的筒状节环上焊接筒状线承受件的筒状部件的焊接构造以及弯曲装置。

背景技术

以往，在内窥镜的前端部、机械手的前端部设置有能够通过弯曲来变更各个前端的朝向的弯曲部。弯曲部由各自呈筒状的多个节环构成。在多个节环中贯穿插入有对弯曲部进行操作的操作线。在多个节环中的至少一部分节环的内周面固定有供操作线贯穿插入的线承受件(例如，参照专利文献1、2)。

线承受件通过焊接固定在节环上。在专利文献1中，通过使线承受件的外周面与节环的内周面配合，并对操作线的贯穿插入方向的两端部的、节环与线承受件配合的部分进行焊接，将线承受件固定在节环上。在专利文献2中，通过在将线承受件投影到节环的外周面上的投影区域的中央部形成焊接部，并且在节环的周向上在与该焊接部相邻的位置设置堆焊部，增大了节环与线承受件的固定强度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平6-64240号公报

专利文献2：日本特开平8-146306号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在专利文献1中，需要进行用于使线承受件与节环的内周面配合的加工，因而有可能节环的一部分外径因该加工而变大。例如，当通过在节环的内周设置凹部作为配合面而在外周的一部分形成凸状部时，因该凸状部而导致节环的外径变大。其结果是，内窥镜的组装时的工序、例如在节环上安装包覆部件的工序有可能复杂化。

在专利文献2中，虽然在不增大节环的外径的情况下对节环和线承受件进行接合，但是未焊接线承受件中的操作线的贯穿插入方向的端部，针对该贯穿插入方向的拉动(煽り)的强度有可能不满足规定的强度。为了维持节环与线承受件的固定，关于针对操作线的拉动的强度，期望进一步提高强度。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能够抑制节环的外径的增大并且提高针对线贯穿插入方向的拉动的强度的筒状部件的焊接构造以及弯曲装置。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题并达成目的，本发明的筒状部件的焊接构造是在金属制的第一筒状部件的内周焊接金属制的第二筒状部件而成的，该第二筒状部件具有比该第一筒状部件的内径小的外径，其特征在于，该筒状部件的焊接构造具有多个焊接部，该多个焊接部是所述第一筒状部件的一部分与所述第二筒状部件的一部分熔融并固化而成的，所述熔融并固化而成的表面从所述第一筒状部件的内周面侧至所述第二筒状部件的端面呈平滑地连续的曲面，所述多个焊接部对所述第一筒状部件和第二筒状部件进行接合，各焊接部的一部分位于在所述第一筒状部件的外表面投影所述第二筒状部件时的投影区域的外侧。

本发明的筒状部件的焊接构造的特征在于，在上述发明中，所述焊接部在所述第一筒状部件的外表面呈点状。

本发明的筒状部件的焊接构造的特征在于，在上述发明中，在与包含所述第一筒状部件的第一中心轴和所述第二筒状部件的第二中心轴在内的平面平行的截面上，所述焊接部与所述第二筒状部件中在所述第二中心轴方向上的端部的交点处的所述焊接部的切线、与沿着所述端部延伸的直线所成的角为钝角。

本发明的筒状部件的焊接构造的特征在于，在上述发明中，在与包含所述第一中心轴和第二中心轴的平面平行的截面上，所述焊接部与所述第一筒状部件的内周面的交点处的所述焊接部的切线、与沿着所述第一筒状部件的内周面延伸的直线所成的角为钝角。

本发明的筒状部件的焊接构造的特征在于，在上述发明中，所述焊接部在所述第一筒状部件的外表面上的熔融痕的中心位于所述投影区域的外侧。

本发明的弯曲装置具有弯曲自如的弯曲部，并能够通过该弯曲部变更与所述弯曲部相连的前端部的朝向，其中，该弯曲装置具有：金属制的多个节环，它们构成所述弯曲部；金属制的线承受件，其与所述弯曲部连接，并供用于使该弯曲部弯曲的操作线贯穿插入；以及多个焊接部，它们是所述多个节环中的至少一部分节环的一部分与所述线承受件的一部分熔融并固化而成的，所述熔融并固化而成的表面从所述节环的内周面侧至所述线承受件的端面呈平滑地连续的曲面，所述多个焊接部对所述节环和所述线承受件进行接合，各焊接部的一部分位于投影区域的外侧，该投影区域是将所述线承受件沿与所述节环的中心轴垂直的方向投影于所述节环的外表面时的区域。

发明效果

根据本发明实现了如下效果：能够抑制节环的外径的增大并且提高针对线贯穿插入方向的拉动的强度。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的内窥镜的结构的示意图。

图2是示出本发明的实施方式的内窥镜的主要部分的结构的局部剖视图。

图3是用于说明与图2所示的箭头A方向对应的内窥镜的节环以及线承受件的结构的图。

图4是示出本发明的实施方式的内窥镜的主要部分的结构的俯视图。

图5是将图4所示的区域R放大后的图。

图6是图4的C-C剖视图。

图7是对本发明的实施方式的内窥镜的节环与线承受件的焊接进行说明的图。

图8是示出本发明的实施方式的变形例1的内窥镜的主要部分的结构的示意图。

图9是示出本发明的实施方式的变形例2的内窥镜的主要部分的结构的示意图。

图10是示出本发明的实施方式的变形例3的内窥镜的主要部分的结构的示意图。

图11是示出本发明的实施方式的变形例4的内窥镜的主要部分的结构的示意图。

具体实施方式

以下，根据附图详细地说明用于实施本发明的方式(以下称为“实施方式”)。另外，附图是示意性的，各部分的尺寸关系和比例与现实不同。另外，在附图的相互之间也包含相互的尺寸关系或比例不同的部分。

(实施方式)

图1是示出本发明的实施方式的内窥镜的结构的示意图。该图1所示的内窥镜1具有：插入部2，其呈细长形状，插入到被检体内；操作部3，其与插入部2的基端侧连接，接收各种操作信号的输入。在操作部3设置有通用线缆，该通用线缆从该操作部3向与插入部2所延伸的方向不同的方向延伸，并内置有与处理装置连接的各种线缆。内窥镜1所获取到的图像信号经由通用线缆发送到处理装置，在处理装置中生成显示用的图像。

插入部2具有：前端部21，其内置有接收光并进行光电转换从而生成图像信号的摄像部；弯曲自如的弯曲部22，其由多个节环构成；以及长条状的挠性管部23，其具有挠性，与弯曲部22的基端侧连接。

在操作部3例如设置有使弯曲部22在上下方向和左右方向上弯曲的弯曲旋钮、将活检钳子、电手术刀以及检查探针等处置器具插入到被检体内的处置器具插入部、以及作为操作输入部的多个开关，该操作输入部输入送气单元、送水单元以及画面显示控制等的周边设备的操作指示信号。

图2是示出本发明的实施方式的内窥镜的主要部分的结构的局部剖视图。图3是用于说明与图2所示的箭头A方向对应的内窥镜的节环和线承受件的结构的图。在弯曲部22中，多个节环25沿着插入部2的长度方向排列。多个节环25使用金属形成，各自呈大致相同的形状。

图4是示出本发明的实施方式的内窥镜的主要部分的结构的俯视图，是示出在图2的箭头B方向上观察的节环25的俯视图。在节环25上形成有设置在节环25的中心轴N₁方向的一端侧的两个连结孔25a和设置在中心轴N₁方向的另一端侧的两个连结孔25b(在图4中仅图示一个)。连结孔25a、25b分别沿与中心轴N₁垂直的方向贯通。两个连结孔25a隔着中心轴N₁形成在彼此相反的一侧。两个连结孔25b与连结孔25a同样地，隔着中心轴N₁形成在彼此相反的一侧。连结孔25a、25b分别形成在绕中心轴错开90°的位置。另外，连结孔25a位于比连结孔25b靠节环25的内周侧的位置。

如图2所示，在沿着长度方向相邻的两个节环25中，通过在使一个节环25的连结孔25a与另一个节环25的连结孔25b对齐而形成的孔中贯穿插入铆钉28，将该相邻的节环25彼此连结为绕铆钉28的中心轴旋转自如。此时，使中心轴N₁方向上相邻的两个节环25中的一个节环25相对于另一个节环25绕中心轴N₁旋转90°，使一个节环25的连结孔25a与另一个节环25的连结孔25b重叠。

在插入部2中贯穿插入有操作线26，该操作线26连接操作部3和弯曲部22，并对弯曲部22进行操作。操作线26呈线状。操作线26贯穿插入于线承受件27，并且一端固定在弯曲部22的前端侧的弯曲块，另一端固定在操作部3。操作线26使用将多根单线捆束而成的绞合线或一根单线构成。当用户操作操作部3(例如上述的弯曲旋钮)时，操作线26进行进退动作，弯曲部22与该进退动作联动地弯曲(参照图1的虚线)。

在弯曲部22中，操作线26被线承受件27引导。线承受件27固定在多个节环25中的任意一个节环25上(参照图2)。针对贯穿插入于插入部2的各操作线26，至少设置一个线承受件27。即，各操作线26在弯曲部22处贯穿插入于至少一个线承受件27。

线承受件27使用金属形成，呈外径比节环25的内径小的筒状。线承受件27具有能够供操作线26贯穿插入的内径。线承受件27的中心轴N₂方向的长度比节环25的中心轴N₁方向的长度小。另外，在本实施方式中，中心轴N₁与中心轴N₂平行。

另外，线承受件27通过焊接固定在节环25的内周侧。在节环25和线承受件27形成各自的一部分通过焊接而熔融并固化而成的焊接部29。在本实施方式中，针对线承受件27形成有四个焊接部29。焊接部29例如通过利用激光的点焊而形成，在节环25的外表面呈点状(斑点状)。

图5是将图4所示的区域R放大后的图。焊接部29分别设置在包含投影区域E₂₇的角部的位置，该投影区域E₂₇是将配置在节环25的内周侧的线承受件27向节环25的外表面投影时的线承受件27的投影区域。投影区域E₂₇是在沿着如下轴的方向上将线承受件27投影于节环25的外表面时的区域，该轴与节环25的中心轴N₁垂直并且通过该中心轴N₁和线承受件27的中心轴N₂，所述投影区域E₂₇呈由构成外缘的四个缘部构成的矩形。投影区域E₂₇的角部是缘部彼此相交的位置。另外，焊接部29在节环25的外表面上的焊接中心P_N位于投影区域E₂₇的外侧。这里所说的焊接中心P_N是焊接时的激光的光轴通过的位置，是熔融痕的中心位置。这里，焊接部29是指熔融并固化的部分整体，焊接痕是指在节环25的表面出现的焊接的痕迹。

图6是图4的C-C剖视图。图6是将通过焊接部29的外表面的焊接中心P_N的平面作为切断面的剖视图，该平面是与包含节环25的中心轴N₁(参照图2)和线承受件27的中心轴N₂在内的平面平行的平面。在该截面中，焊接部29与线承受件27的端面的交点P₁处的焊接部29的切线Q_29A与沿着线承受件27的端面延伸的直线Q₂₇所成的角度即接触角θ₁为钝角(90°＜θ₁＜180°)。

另外，在上述的平面(是与包含中心轴N₁和中心轴N₂的平面平行的平面，并且是通过焊接部29在外表面的焊接中心P_N的平面)中，焊接部29与节环25的内周面的交点P₂处的焊接部29的切线Q_29B与沿着节环25的内周面延伸的直线Q₂₅所成的角度即接触角θ₂为钝角(90°＜θ₂＜180°)。

焊接部29形成为从节环25的内周面侧至线承受件27的端面表面平滑地连续的曲面、例如样条曲面。如图6所示，沿着焊接部29的表面连接交点P₁、P₂的曲线呈平滑的弧状。焊接部29到达线承受件27的内周面。

接下来，参照图7对上述的线承受件27与节环25的接合方法进行说明。图7是对本发明的实施方式的内窥镜的节环与线承受件的焊接进行说明的图，是示出与图4的C-C截面对应的节环25的一部分以及线承受件27的剖视图。

首先，将线承受件27相对于节环25的内周进行定位。此时，如果通过使用气缸等致动器、弹簧夹头等使线承受件27与节环25的内周面紧密接触，则在能够将线承受件27的位置相对于节环25固定这一点上是优选的。

将线承受件27相对于节环25的内周定位后，从节环25的外表面侧照射激光L，将线承受件27固定在节环25上。激光L的光轴N_L位于上述的线承受件27的投影区域E₂₇的外侧(例如，参照图7)。在图7所示的情况下，激光L的光轴N_L位于上述的投影区域E₂₇的外侧。当照射激光L时，节环25的一部分和线承受件27的一部分熔融。此时，熔融的节环25的一部分流入到在节环25与线承受件27之间形成的间隙中。当停止激光L的照射而使熔融部分冷却时，熔融的节环25的一部分和线承受件27的一部分固化，形成焊接部29(例如参照图6)。这样形成的焊接部29的焊接中心P_N位于投影区域E₂₇的外侧(参照图5)。

用于形成焊接部29的激光L能够以纳秒至几秒为单位控制振荡周期。焊接部29可以通过一次激光照射来形成，也可以通过多次照射来形成。从控制焊接位置和焊接区域的观点出发，激光L优选使用光纤激光器等能够控制照射区域的装置来生成。

在以上说明的本发明的实施方式中，通过在包含在节环25的外表面投影了线承受件27的投影区域E₂₇的角部的位置，使节环25的一部分和线承受件27的一部分熔融并固化而形成焊接部29，对节环25和线承受件27进行接合。在本实施方式中，由于即使在节环25与线承受件27之间存在间隙也能够进行焊接，因此不需要进行用于使线承受件27与节环25的内周面配合的加工。另外，能够提高针对由操作线26的进退动作引起的中心轴N₂方向的拉动(图6的箭头Y₁)、与中心轴N₂垂直的方向的拉动(图3的箭头Y₂)的强度。特别是，通过提高针对在操作线26进行进退动作时变大的中心轴N₂方向的拉动的强度，能够维持节环25与线承受件27的固定。根据本实施方式，能够抑制节环25的外径的增大并且提高针对线贯穿插入方向的拉动的强度。其结果是，能够更可靠地维持操作线26的操作性、节环25与线承受件27的固定状态。另外，这里所说的“拉动”例如是指线承受件27在包含中心轴N₂的平面中，向该中心轴N₂倾斜的方向旋转。

例如，在内径为

厚度为0.12mm的节环25上像图6所示那样焊接内径为

厚度为0.2mm的线承受件27的情况下，针对中心轴N₂方向的拉动(图6的箭头Y₁)的强度约为90N。另外，在该焊接中，使用了在激光输出为93W、脉冲宽度为10ms的条件下从多模光纤射出的激光。另一方面，在使用相同的节环25和线承受件27，在上述的投影区域E₂₇的内部同样地形成四个焊接部29而进行焊接的情况下，针对中心轴N₂方向的拉动(图6的箭头Y₁)的强度约为60N。因此，可知通过像本实施方式那样在投影区域E₂₇的外部进行焊接，能够提高针对拉动的强度。

另外，根据上述的实施方式，由于通过点焊形成焊接部29，因此通过焊接所需的最低限度的热能形成焊接部29，通过多余的热能，能够抑制焊接部29周围的节环25和线承受件27劣化。

另外，在上述的实施方式中，对焊接部29到达线承受件27的内周面的情况进行了说明，但焊接部29也可以不到达线承受件27的内周面。

(实施方式的变形例1)

图8是示出本发明的实施方式的变形例1的内窥镜的主要部分的结构的示意图。在本变形例1中，沿着与中心轴N₂平行的方向形成两个焊接部29。

在本变形例1中，焊接部29分别设置在构成线承受件27的投影区域E₂₇的外缘的四个缘部中的、与中心轴N₂相交的缘部的中央部。在本变形例1中，节环25的外表面侧的焊接部29的表面的焊接中心P_N也位于投影区域E₂₇的外侧。另外，对于接触角θ₁、θ₂，也与实施方式同样地，分别为钝角。

在以上说明的本变形例1中，沿着中心轴N₂方向形成两个焊接部29。由此，能够确保针对通过操作线26的进退动作而产生的中心轴N₂方向的拉动(图6的箭头Y₁)的强度，从而能够固定节环25和线承受件27。

(实施方式的变形例2)

图9是示出本发明的实施方式的变形例2的内窥镜的主要部分的结构的示意图。在本变形例2中，在构成投影区域E₂₇外缘的矩形边界的各边的中央部形成焊接部29。

在本变形例2中，节环25的外表面侧的焊接部29的表面的焊接中心P_N也位于投影区域E₂₇的外侧。另外，对于接触角θ₁、θ₂，也与实施方式同样地，分别为钝角。

在以上说明的本变形例2中，在构成投影区域E₂₇外缘的矩形边界的各边的中央部形成焊接部29。由此，能够确保针对通过操作线26的进退动作而产生的中心轴N₂方向的拉动(图6的箭头Y₁)、与中心轴N₂垂直的方向的拉动(图3的箭头Y₂)的强度，固定节环25和线承受件27。

(实施方式的变形例3)

图10是示出本发明的实施方式的变形例3的内窥镜的主要部分的结构的示意图。在本变形例3中，在构成投影区域E₂₇外缘的矩形边界的各边形成一个或两个焊接部29。

在本变形例3中，焊接部29分别设置在构成线承受件27的投影区域E₂₇外缘的矩形边界的各边。具体而言，在与中心轴N₂方向相交的一组边上，在各边的中央部分别设置有一个焊接部29。另一方面，在与中心轴N₂平行的一组边上分别设置有两个焊接部29。在本变形例3中，节环25的外表面侧的焊接部29在表面的焊接中心P_N也位于投影区域E₂₇的外侧。另外，对于接触角θ₁、θ₂，也与实施方式同样地，分别为钝角。

在以上说明的本变形例3中，在构成投影区域E₂₇外缘的矩形边界的各边，分别形成一个或两个焊接部29。由此，能够确保针对通过操作线26的进退动作而产生的中心轴N₂方向的拉动(图6的箭头Y₁)、与中心轴N₂垂直的方向的拉动(图3的箭头Y₂)的强度，固定节环25和线承受件27。

(实施方式的变形例4)

图11是示出本发明的实施方式的变形例4的内窥镜的主要部分的结构的示意图。在本变形例4中，在构成投影区域E₂₇外缘的矩形边界的各角部和与线承受件27的中心轴N₂平行的一组边的中央部，形成焊接部29。

在本变形例4中，节环25的外表面侧的焊接部29在表面的焊接中心P_N也位于投影区域E₂₇的外侧。另外，对于接触角θ₁、θ₂，也与实施方式同样地，分别为钝角。

在以上说明的本变形例4中，在构成投影区域E₂₇外缘的边界的各角部、以及与中心轴N₂平行的一组边的中央部分别形成焊接部29。由此，能够确保针对通过操作线26的进退动作而产生的中心轴N₂方向的拉动(图6的箭头Y₁)、与中心轴N₂垂直的方向的拉动(图3的箭头Y₂)的强度，固定节环25和线承受件27。

至此，对用于实施本发明的方式进行了说明，但本发明不应仅受上述的实施方式限定。例如，在上述的实施方式中，以内窥镜的结构为例进行了说明，但只要是机械手等在前端具有弯曲构造的弯曲装置就能够应用，该弯曲构造使用了节环和线承受件。

另外，在上述的实施方式和变形例中，对焊接部29的焊接中心P_N位于比投影区域E₂₇靠外侧的位置的情况进行了说明。但也可以位于投影区域E₂₇的内侧。只要在焊接部29的形成区域中，一部分位于投影区域E₂₇的外侧，则能够得到上述的效果。

另外，上述的实施方式和变形例所涉及的多个焊接部29的形状以及大小也可以在全部或一部分彼此不同。另外，在像变形例3和变形例4那样沿着中心轴N₂形成多个焊接部29的情况下，相邻的焊接部29也可以在一部分重复。

另外，在上述的实施方式和变形例中，对利用激光进行激光焊接的情况进行了说明，但接合方法不限于此。例如，也可以使用电子束焊接等公知的焊接技术。

这样，本发明在不脱离权利要求书所记载的技术思想的范围内，可以包含各种实施方式。

产业上的可利用性

如上所述，本发明的筒状部件的焊接构造以及弯曲装置对于抑制节环的外径的增大并且提高针对线贯穿插入方向的拉动的强度是有用的。

标号说明

1：内窥镜；2：插入部；3：操作部；21：前端部；22：弯曲部；23：挠性管部；25：节环；26：操作线；27：线承受件；28：铆钉；29：焊接部。

Claims

1.一种筒状部件的焊接构造，其是在金属制的第一筒状部件的内周焊接金属制的第二筒状部件而成的，该第二筒状部件具有比该第一筒状部件的内径小的外径，其特征在于，

该筒状部件的焊接构造具有多个焊接部，该多个焊接部是所述第一筒状部件的一部分与所述第二筒状部件的一部分熔融并固化而成的，所述焊接部的表面从所述第一筒状部件的内周面侧至所述第二筒状部件的端面呈平滑地连续的曲面，所述多个焊接部对所述第一筒状部件和第二筒状部件进行接合，

各焊接部的一部分位于在所述第一筒状部件的外表面投影所述第二筒状部件时的投影区域的外侧。

2.根据权利要求1所述的筒状部件的焊接构造，其特征在于，

所述焊接部在所述第一筒状部件的外表面呈点状。

3.根据权利要求1所述的筒状部件的焊接构造，其特征在于，

在与包含所述第一筒状部件的第一中心轴和所述第二筒状部件的第二中心轴在内的平面平行的截面上，所述焊接部与所述第二筒状部件中在所述第二中心轴方向上的端部的交点处的所述焊接部的切线、与沿着所述端部延伸的直线所成的角为钝角。

4.根据权利要求3所述的筒状部件的焊接构造，其特征在于，

在与包含所述第一中心轴和第二中心轴的平面平行的截面上，所述焊接部与所述第一筒状部件的内周面的交点处的所述焊接部的切线、与沿着所述第一筒状部件的内周面延伸的直线所成的角为钝角。

5.根据权利要求1所述的筒状部件的焊接构造，其特征在于，

所述焊接部在所述第一筒状部件的外表面上的熔融痕的中心位于所述投影区域的外侧。

6.一种弯曲装置，其具有弯曲自如的弯曲部，并能够通过该弯曲部变更与所述弯曲部相连的前端部的朝向，其特征在于，

该弯曲装置具有：

金属制的多个节环，所述多个节环构成所述弯曲部；

金属制的线承受件，其与所述弯曲部连接，并供用于使该弯曲部弯曲的操作线贯穿插入；以及

多个焊接部，所述多个焊接部是所述多个节环中的至少一部分节环的一部分与所述线承受件的一部分熔融并固化而成的，所述焊接部的表面从所述节环的内周面侧至所述线承受件的端面呈平滑地连续的曲面，所述多个焊接部对所述节环和所述线承受件进行接合，

各焊接部的一部分位于投影区域的外侧，该投影区域是将所述线承受件沿与所述节环的中心轴垂直的方向投影于所述节环的外表面时的区域。