JP5042059B2 - 内視鏡用可撓管のエージング装置及びエージング方法 - Google Patents

内視鏡用可撓管のエージング装置及びエージング方法 Download PDF

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Description

本発明は、内視鏡用可撓管にエージング処理を施すエージング装置及びエージング方法に関する。
患者体腔内や配管内などに挿入される屈曲可能な細長の挿入部を有する軟性内視鏡(以下、内視鏡という)が知られている。内視鏡の挿入部は、細長の可撓管と、可撓管の先端に設けられた湾曲部と、湾曲部の先端に設けられた先端硬性部とからなり、可撓管が挿入部の主要部を構成している。可撓管は、金属帯片を螺旋状に巻回した螺旋管と、この螺旋管を覆う筒状網体と、筒状網体の外周面に積層された樹脂製の外皮とからなる。内視鏡の挿入部は複雑な経路に挿入されることがあり、その主要部を構成している可撓管には良好な可撓性が要求されている。
可撓管の製造では、螺旋管を筒状網体で覆って内部構造部材を形成し、この内部構造部材の表面全体に接着剤を塗布し、この接着剤の溶剤が蒸発した後に内部構造部材を軟化溶融した樹脂で被覆して外皮を形成している。しかし、接着剤塗布時に、接着剤が筒状網体の隙間に染み込んで、この接着剤が螺旋管などの好まざる箇所に付着することがあり、これが可撓管の柔軟な変形を妨げる原因になっていた。そこで、接着剤を好まざる箇所から剥離するために、製造後の可撓管を規定の湾曲曲率まで変形させるエージング処理が一般的に行われている。
特許文献1には、可撓管を自動でエージング処理するエージング装置が記載されている。このエージング装置は、可撓管が掛け渡される複数のプーリと、可撓管の両端部をそれぞれチャックするチャックユニットとを有しており、チャックユニットが移動することにより可撓管全体に渡ってエージング処理を行うことができる。一部のプーリは各種可撓管に対応できるようにその位置が変更可能に構成されている。
特開2006−281号公報
しかしながら、特許文献1記載の技術では、各プーリを一旦位置決めしたあとはプーリの位置を変更することはなく、すなわち可撓管の湾曲変形量(湾曲曲率)を一旦決定した後は湾曲変形量を変更することはなかった。このため、エージング処理においてはじめから目標の湾曲変形量となるように可撓管を変形させることから、可撓管に無理が生じて可撓管が損傷するおそれがあった。
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、可撓管を損傷させることなくエージング処理を施すことができるエージング装置及びエージング方法を提供することを目的とする。
本発明のエージング装置は、内視鏡用の可撓管が直線状になるようにその両端部を保持する可撓管保持機構と、前記可撓管の軸方向に並べられるとともに各々の軸が前記可撓管の長手方向に略直交する少なくとも3個のローラから構成され、中央のローラとその両脇のローラとが前記可撓管を挟んで対向配置されたローラ群と、前記ローラ群を支持する支持部材と、前記支持部材を前記可撓管の軸方向に移動する支持部材移動機構と、前記可撓管の一部が湾曲するように、前記中央のローラ及び前記両脇のローラのうち一方のローラを、他方のローラと平行を保ったまま前記可撓管に押し付けるローラ押付機構と、前記一方のローラを前記可撓管に押し付けたまま前記支持部材を移動させるエージング動作が繰り返されるように、かつ、そのエージング動作の繰り返し回数が多くなるにしたがって前記可撓管の湾曲変形量が大きくなるように、前記ローラ押付機構及び前記支持部材移動機構の駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
前記可撓管を前記可撓管保持機構に保持されたまま軸回りに回転する可撓管回転機構を備え、前記制御手段は、前記エージング動作が所定回数繰り返される度に前記可撓管が所定角度回転するように前記可撓管回転機構を駆動することが好ましい。
前記可撓管保持機構は、定荷重バネを介して前記可撓管の一端部を保持しており、前記エージング動作は、前記可撓管の他端部から一端部に向かう方向で行われることが好ましい。これにより、定荷重バネが可撓管の軸方向での移動を吸収することから、可撓管に無理な力がかからない。
前記可撓管の軸方向において、前記両脇のローラのうち前記エージング動作が行われる方向の前側のローラと前記中央のローラとの間隔は、前記両脇のローラのうち前記エージング動作が行われる方向の後側のローラと前記中央のローラとの間隔よりも大きくなっていることが好ましい。これにより、可撓管において、前記前側のローラと前記中央のローラとの間の部位の湾曲変位量よりも、前記後側のローラと前記中央のローラとの間の部位の湾曲変位量が大きくなることから、可撓管は無理なく徐々に湾曲変形する。
本発明のエージング方法は、内視鏡用の可撓管をエージングして可撓管の可撓性を増す内視鏡用可撓管のエージング方法において、前記可撓管が直線状になるようにその両端部を保持する可撓管保持工程と、前記可撓管の軸方向に並べられるとともに各々の軸が可撓管の長手方向に略直交する少なくとも3個のローラからなるローラ群を用い、中央のローラとその両脇のローラとのうち一方のローラを他方のローラと平行を保ったまま可撓管に押し付けることにより、前記可撓管の一部が湾曲するように可撓管を挟む込む可撓管挟み工程と、前記ローラ群を前記可撓管の軸方向に移動させるエージング動作を複数回繰り返し行なうローラ群移動工程とからなり、前記一方のローラを可撓管に押し付ける押付力は、前記エージング動作の回数に依らず一定、又は前記エージング動作の回数が増加するにしたがって大きくなるように制御され、前記エージング動作の繰り返し回数が多くなるにしたがって前記可撓管の湾曲変形量が大きくなるようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、エージング動作の繰り返し回数が多くなるにしたがって可撓管の湾曲変形量が大きくなってやがて目標の湾曲変形量になることから、可撓管を無理に湾曲変形させることがなくなり、エージング処理において可撓管が損傷することがなくなる。
本発明のエージング装置及びエージング方法を説明する前に、エージング処理を施す内視鏡用可撓管(以下、可撓管という)について説明する。可撓管は内視鏡の挿入部の主要部を構成するものである。図1に示すように、可撓管10は、細長に形成されており、その両端に円筒状の口金11が設けられている。各口金11には径方向で対向する一対の取付孔11aが形成されている。口金11には略コ字形状の接続部材12が取り付け可能である。接続部材12は一対の爪部12aを有し、この一対の爪部12aを一対の取付孔11aに係合させることにより接続部材12を口金11に取り付けることができる。
図2に示すように、可撓管10は、金属帯片を螺旋状に巻回した螺旋管13と、螺旋管13を覆う筒状網体14と、筒状網体14の外周面に積層された樹脂製の外皮15とから構成されている。筒状網体14及び外皮15は接着剤16を介して密着している。エージング処理を施す前の可撓管10は、接着剤16が筒状網体14の隙間に入り込んでおり、この接着剤16が螺旋管13などの好まざる箇所に付着し、可撓管10の可撓性が良好でない状態になっている。
以下、エージング装置20について説明する。図3に示すエージング装置20は、可撓管10の全長及び全周に渡ってエージング処理を施すものであり、同時に最大3本の可撓管10を処理することが可能である。
エージング装置20は、可撓管10を直線状にしてその一端部を保持する一端側保持機構21及びその他端部を保持する他端側保持機構22と、前ローラ23、中央ローラ24、及び後ローラ25と、これらのローラ22,23,24を支持するテーブル(支持部材)26と、テーブル26を可撓管10の軸方向に移動させるテーブル移動機構(支持部材移動機構)27と、可撓管10を湾曲変形させるために中央ローラ24を昇降させるエアシリンダ(ローラ押付機構)28と、可撓管10を軸回りに回転させる回転機構(可撓管回転機構)29とを備えている。
一端側保持機構21及び他端側保持機構22が可撓管保持機構を構成している。また、前ローラ23、中央ローラ24、及び後ローラ25がローラ群を構成している。なお、以下の説明においては、保持された可撓管10の軸方向をX方向に設定して、XYZ座標系を用いて方向を説明するが、便宜上、X方向を前後(左側が前)で表現したり、Z方向を上下で表現することがある。
一端側保持機構21は、可撓管10の一端側の接続部材12が引っ掛けられるフック30と、可撓管10のねじりを防止するためのヨリ戻し31と、可撓管10の一端部を一定の力で引っ張る定荷重バネ32と、定荷重バネ32が取り付けられた取付柱33とからなる。
また、他端側保持機構22は、可撓管10の他端側の接続部材12を挟み込むチャック34と、チャック34による挟持/解放時に回転操作される摘み35とからなる。一端側保持機構21及び他端側保持機構22は、X方向で対向配置されており、可撓管10をX方向に直線状にして保持することができる。一端側保持機構21及び他端側保持機構22はY方向に3組並べられており、最大3本の可撓管10を保持することができる。
前ローラ23、中央ローラ24、後ローラ25は、X方向に順に並べられている。図4に示すように、前ローラ23は、Y方向に延びる軸36にベアリング37を介して取り付けられており、軸36回りにフリーに回転可能である。前ローラ23は、Y方向に3組並べられており、両端の前ローラ23の側方にはそれぞれスペーサリング38が設けられている。前ローラ23間や、前ローラ23とスペーサリング38との間にはコイルバネ39が配置されており、各前ローラ23は所定位置に位置決めされるとともにY方向に移動可能になっている。これにより、前ローラ23と可撓管10とが接触している状態で、可撓管10にY方向への力がかかったときであっても、前ローラ23が可撓管10と共にY方向に逃げて力を吸収することができるため、可撓管10の損傷が防止できる。軸36の両端部はそれぞれ2本の支持柱40に支持されており、2本の支持柱40はベース板41に支持されている。
図3に戻って、中央ローラ24及び後ローラ25は前ローラ23と同様の構成である。中央ローラ24は2本の支持柱42及びベース板43に支持されており、後ローラ25は2本の支持柱44及びベース板45に支持されている。ただし、前ローラ23及び後ローラ25はテーブル26に対して固定されている(ベース板41及びベース板45がテーブル26の上面に固定されている)のに対し、中央ローラ24はテーブル26に対してZ方向に移動可能(ベース板43がZ方向に移動可能)である。各前ローラ23及び後ローラ25は、直線状に保持された各可撓管10よりも下に位置するとともに、そのローラ上端が各可撓管10に接触するようにして配置されている。
エアシリンダ28はテーブル26の下面に固定されており、このエアシリンダ28のピストンロッド46はテーブル26に形成された貫通孔47を介して上方に延びている。ピストンロッド46の上端部はベース板43の下面に固定されており、エアシリンダ28が駆動してピストンロッド46が上下移動するとこれに伴って中央ローラ24が上下移動する。中央ローラ24は前ローラ23及び後ローラ25に対して平行を保って移動する。
エアシリンダ28には図示しないエアタンク及びエアコンプレッサが接続されている。エアコンプレッサで生成された圧縮エアがエアタンクに貯留され、この貯留された圧縮エアがエアシリンダ28に供給される構成になっている。エアシリンダ28はローラ昇降制御部48に駆動を制御されている。ローラ昇降制御部48は、全体制御部49から押付信号が入力された場合には、中央ローラ24が可撓管10を上から一定の力で押し付ける押付状態となるようにエアシリンダ28を駆動し、一方、全体制御部49から退避信号が入力された場合には、中央ローラ24が可撓管10から上方に離れる退避状態となるようにエアシリンダ28を駆動する。
テーブル移動機構27は、ボールネジ50と、ボールネジ50を軸回りに回転させるボールネジ回転モータ51と、ボールネジ50が回転したときにX方向に移動する移動体52と、X方向に延びるガイドレール53と、このガイドレール53上を滑るスライド体54とを有する。移動体52はテーブル26のY方向の一端部に固定されており、スライド体54はテーブル26のY方向の他端部に固定されている。テーブル26は水平に配置されている。ボールネジ回転モータ51はテーブル移動制御部55に駆動を制御されている。
図5に示すように、テーブル26は、最も後側に位置する開始位置(実線で示す)と、最も前側に位置する終了位置(二点鎖線で示す)との間で前進/後進する。開始位置では、後ローラ25が可撓管10の後端部に接触し、終了位置では、前ローラ23が可撓管10の前端部に接触する。
X方向において、前ローラ23と中央ローラ24との間隔L1は、中央ローラ24と後ローラ25の間隔L2よりも大きくなっている。エージング装置20はテーブル26が前進するときにだけ中央ローラ24が押付状態になる構成(テーブル26が後進するときには中央ローラ24が退避状態になる構成)である。中央ローラ24が押付状態になってテーブル26が前進すると、可撓管10において、前ローラ23と中央ローラ24との間の部位の湾曲変形量よりも、中央ローラ24と後ローラ25との間の部位の湾曲変形量が大きくなることから、可撓管10は段階的に湾曲変形量が大きくなるため、可撓管10は無理なく湾曲変形する。
各ローラ23,24,25の直径D1は、可撓管10の目標の湾曲変形量(湾曲曲率)と同じ大きさになっている。直径D1は例えば60mmに設定する。中央ローラ24が押付状態になったときに、中央ローラ24の周面において少なくとも下半分に可撓管10が沿う状態になると、可撓管10は目標の湾曲変形量まで変形したことになる。
図3に戻って、回転機構29は、駆動プーリ60及び従動プーリ61と、これらのプーリに掛け渡されたベルト62と、駆動プーリ60を回転させるプーリ回転モータ63とを有する。各チャック34にはX方向に延びる回転軸64が取り付けられており、各チャック34は回転軸64と共に回転する構成になっている。Y方向の最も奥の回転軸64に従動プーリ61が固定されており、プーリ回転モータ63が駆動すると最も奥の回転軸64及びチャック34が回転することにより可撓管10が回転する。可撓管10の一端側にはヨリ戻し31が設けられているため可撓管10の一端側がねじれて損傷することはない。
回転機構29は、3本の回転軸64にそれぞれ固定された3個の歯車65と、これらの歯車65間に設けられた2個の歯車66とを有し、これらの歯車65,66によって最も奥の回転軸64の回転が手前の2本の回転軸64に伝達される構成になっている。これらの歯車65,66の働きにより、各チャック34が同期して回転して、最大3本の可撓管10が同期して回転する。
プーリ回転モータ63はチャック回転制御部67に駆動を制御されている。チャック回転制御部67は、全体制御部49から回転信号が入力されると、チャック34を所定角度(例えば、45°)回転するようにプーリ回転モータ63を駆動する。
全体制御部49は、テーブル26が開始位置と終了位置で往復するようにテーブル移動制御部55に前進及び後進信号を入力する。全体制御部49は、テーブル26の往復回数をカウントするカウンタ68を有する。カウンタ68は、予め設定された所定回数(例えば、5回)に達するとリセットされる構成になっている。また、全体制御部49は、テーブル26が前進しているときには中央ローラ24が押付状態になり、テーブル26が後進しているときに中央ローラ24が退避状態になるようにローラ昇降制御部48を制御する。
また、全体制御部49は、テーブル26が所定回数往復する度(カウンタ68がリセットされる度)に、可撓管10(チャック34)が所定角度(例えば45°)ずつ回転するように、チャック回転制御部67に回転信号を入力する。なお、この所定角度としては、360°を2以上の整数で割ったときの値を設定することが好ましく、例えば、180°、120°、90°、72°、60°などを設定してもよい。全体制御部49は、可撓管10がセットされた開始角度から軸回りに一周(360°回転)したか否かを判断する一周判断部70を有し、一周判断部70が一周したと判断したときに回転信号の入力を停止する。
全体制御部49には操作部69が接続されており、この操作部69を操作してエージング装置20によるエージング処理を開始したり、エージング処理における各種設定を行うことができる。各種設定としては、中央ローラ24の押付力の設定、テーブル26の往復回数の設定(すなわち、カウンタ68をリセットまでの所定回数の設定)、可撓管10(チャック34)を回転させるときの所定角度の設定、テーブル26の移動速度の設定などが挙げられる。全体制御部49、テーブル移動制御部55、ローラ昇降制御部48、及びチャック回転制御部67が、制御手段を構成している。
以下、エージング装置20によるエージング処理(エージング方法)について、図6,図7のフローチャート、並びに図8を用いて説明する。エージング装置20は、テーブル26が開始位置に位置し、中央ローラ24が退避状態になっている。
まず、最大3本の可撓管10をエージング装置20に取り付ける作業を行う。可撓管10の一端側の接続部材12をフック30に引っ掛けた上で、可撓管10の他端を、前ローラ23の上、中央ローラ24の下、後ローラ25の上に通し、さらに可撓管10の他端側の接続部材12をチャック34で把持する。可撓管10はX方向に直線状になり、前ローラ23及び後ローラ25はその上端で可撓管10に接触し、中央ローラ24は可撓管10より上方に位置している(図8(A))。
操作部69が操作されると全体制御部49にエージング処理スタート信号が入力される。全体制御部49は、ローラ昇降制御部48に押付信号を入力し、これを受けてエアシリンダ28が駆動して、中央ローラ24が一定の力で可撓管10を押す押付状態になる。可撓管10はその後端部が下に凸となるように湾曲変形する(図8(B))。
全体制御部49は、テーブル移動制御部55に前進信号を入力し、これを受けてテーブル移動機構27が駆動して、テーブル26が開始位置から終了位置まで移動する。可撓管10は、その湾曲変形部位が後端部から前端部に移動してゆく(図8(C))。このとき、可撓管10は、前ローラ23と中央ローラ24との間の部位の湾曲変形量(湾曲曲率)よりも、中央ローラ24と後ローラ25との間の部位の湾曲変形量のほうが大きくなることから、湾曲変形量は段階的に大きくなり、可撓管10は無理なく湾曲変形する。
全体制御部49は、ローラ昇降制御部48に退避信号を入力し、中央ローラ24が退避状態になる。続いて、全体制御部49は、テーブル移動制御部55に後進信号を入力し、テーブル26が終了位置から開始位置に戻る。中央ローラ24が押付状態となってテーブル26が終了位置まで前進する動作をエージング動作とし、中央ローラ24が退避状態となってテーブル26が開始位置まで後進する動作を戻り動作とする。エージング動作及び戻り動作が一回終わると、カウンタ68が1カウントアップする。
全体制御部49は、カウンタ68のカウント値を参照し、カウント値が所定回数(例えば、5回)に達していないときには、再びエージング動作及び戻り動作を行うように各部を制御する。結果的に、エージング動作及び戻り動作が所定回数行われることになる。エージング動作の回数に関係なく中央ローラ24は一定の力で可撓管10を押し続け、エージング動作の回数が増加するにしたがって可撓管10の湾曲変形量が大きくなる(中央ローラ24がより下方に移動する)ので、無理なく可撓管10にエージング処理を施すことができる。エージング動作が所定回数目のときには、可撓管10は目標とする湾曲変形量となる(図8(D))。
全体制御部49は、カウンタ68のカウント値を参照し、カウント値が所定回数に達しているときには、チャック回転制御部67に回転信号を入力する。これを受けて回転機構29が駆動し、チャック34及び可撓管10が所定角度回転する。このとき、カウンタ68がリセットされる。
可撓管10が最初に取り付けられたときの開始角度から所定角度ずれた角度にて、再び所定回数のエージング動作及び戻り動作が行われる。この角度にて所定回数のエージング動作及び戻り動作が終わると、可撓管10はさらに同じ方向に所定角度回転されて所定回数のエージング動作及び戻り動作が行われ、以後この一連の動作が繰り返される。やがて、可撓管10が一周(360°回転)すると、一周判断部70で可撓管10が一周したことが判断され、回転制御部67への回転信号の入力が停止され、全てのエージング処理が完了する。
全てのエージング処理が完了してから可撓管10を取り外す。取り外された可撓管10は、全長にわたり且つ全周にわたってエージング処理が施されており、螺旋管13に付着した接着材16はほとんどが剥離した状態であり、良好な可撓性を有している。
なお、上記実施形態では、ローラ群は、前ローラ23、中央ローラ24、及び後ローラ25の3個のローラから構成されていたが、4個以上のローラから構成してもよい。この場合、隣り合うローラが可撓管を挟んで対向するように各ローラを配置する。
上記実施形態では、中央ローラ24を昇降させたが、この替わりに、中央ローラ24を固定し、前ローラ23及び後ローラ25を昇降させてもよい。
上記実施形態では、中央ローラ24の押付力は、エージング動作の回数に関係なく一定であったが、エージング動作の回数が増加するにしたがって押付力が大きくなる構成にしてもよい。
上記実施形態では、テーブル26の移動速度は、エージング動作の回数に関係なく一定であったが、エージング動作の回数が増加するにしたがって移動速度が速くなる構成にしてもよい。
可撓管の外観斜視図である。 軸方向に切断した可撓管の断面図である。 エージング装置の外観斜視図である。 軸方向に切断した中央ローラの断面図である。 Y方向から見たエージング装置を示す図である。 エージング処理の全体の流れを示すフローチャートである。 エージング動作及び戻り動作の流れを示すフローチャートである。 エージング装置の動きを示す図である。
符号の説明
10 可撓管
21 一端側保持機構
22 他端側保持機構
23 前ローラ
24 中央ローラ
25 後ローラ
26 テーブル
27 テーブル移動機構
29 回転機構
48 ローラ昇降制御部
49 全体制御部
55 テーブル移動制御部
67 チャック回転制御部

Claims (5)

  1. 内視鏡用の可撓管が直線状になるようにその両端部を保持する可撓管保持機構と、
    前記可撓管の軸方向に並べられるとともに各々の軸が前記可撓管の長手方向に略直交する少なくとも3個のローラから構成され、中央のローラとその両脇のローラとが前記可撓管を挟んで対向配置されたローラ群と、
    前記ローラ群を支持する支持部材と、
    前記支持部材を前記可撓管の軸方向に移動する支持部材移動機構と、
    前記可撓管の一部が湾曲するように、前記中央のローラ及び前記両脇のローラのうち一方のローラを、他方のローラと平行を保ったまま前記可撓管に押し付けるローラ押付機構と、
    前記一方のローラを前記可撓管に押し付けたまま前記支持部材を移動させるエージング動作が繰り返されるように、かつ、そのエージング動作の繰り返し回数が多くなるにしたがって前記可撓管の湾曲変形量が大きくなるように、前記ローラ押付機構及び前記支持部材移動機構の駆動を制御する制御手段と
    を備えたことを特徴とする内視鏡用可撓管のエージング装置。
  2. 前記可撓管を前記可撓管保持機構に保持されたまま軸回りに回転する可撓管回転機構を備え、
    前記制御手段は、前記エージング動作が所定回数繰り返される度に前記可撓管が所定角度回転するように前記可撓管回転機構を駆動することを特徴とする請求項1記載の内視鏡用可撓管のエージング装置。
  3. 前記可撓管保持機構は、定荷重バネを介して前記可撓管の一端部を保持しており、
    前記エージング動作は、前記可撓管の他端部から一端部に向かう方向で行われることを特徴とする請求項1または2記載の内視鏡用可撓管のエージング装置。
  4. 前記可撓管の軸方向において、前記両脇のローラのうち前記エージング動作が行われる方向の前側のローラと前記中央のローラとの間隔は、前記両脇のローラのうち前記エージング動作が行われる方向の後側のローラと前記中央のローラとの間隔よりも大きくなっていることを特徴とする請求項3記載の内視鏡用可撓管のエージング装置。
  5. 内視鏡用の可撓管をエージングして可撓管の可撓性を増す内視鏡用可撓管のエージング方法において、
    前記可撓管が直線状になるようにその両端部を保持する可撓管保持工程と、
    前記可撓管の軸方向に並べられるとともに各々の軸が可撓管の長手方向に略直交する少なくとも3個のローラからなるローラ群を用い、中央のローラとその両脇のローラとのうち一方のローラを他方のローラと平行を保ったまま可撓管に押し付けることにより、前記可撓管の一部が湾曲するように可撓管を挟む込む可撓管挟み工程と、
    前記ローラ群を前記可撓管の軸方向に移動させるエージング動作を複数回繰り返し行なうローラ群移動工程とからなり、
    前記一方のローラを可撓管に押し付ける押付力は、前記エージング動作の回数に依らず一定、又は前記エージング動作の回数が増加するにしたがって大きくなるように制御され、前記エージング動作の繰り返し回数が多くなるにしたがって前記可撓管の湾曲変形量が大きくなるようにしたことを特徴とする内視鏡用可撓管のエージング方法。
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