WO2018186092A1 - 筒状部材の溶接構造、および湾曲装置 - Google Patents

筒状部材の溶接構造、および湾曲装置 Download PDF

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WO2018186092A1
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猛 日高
隼平 大竹
晴崇 近藤
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オリンパス株式会社
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    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
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    • G02B23/2476—Non-optical details, e.g. housings, mountings, supports
    • G02B23/2484—Arrangements in relation to a camera or imaging device

Definitions

  • the present invention relates to, for example, a welding structure for a cylindrical member that welds a cylindrical wire receiver to a cylindrical node ring constituting a bending portion, and a bending device.
  • a distal end portion of an endoscope and a distal end portion of a manipulator are provided with a bending portion that can change the direction of each distal end by being bent.
  • the bending portion is composed of a plurality of node rings each having a cylindrical shape.
  • An operation wire for operating the bending portion is inserted through the plurality of node rings.
  • a wire receiver through which an operation wire is inserted is fixed to an inner peripheral surface of at least some of the plurality of node rings (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • the wire receiver is fixed to the node ring by welding.
  • the outer periphery of the wire receiver is aligned with the inner peripheral surface of the node ring, and the wire receiver is welded by welding the portions where the node ring and the wire receiver are combined at both ends in the insertion direction of the operation wire. It is fixed to the node ring.
  • a welded portion is formed at the center of the projection area where the wire receiver is projected on the outer peripheral surface of the node ring, and a surplus portion is provided at a position adjacent to the welded portion in the circumferential direction of the node ring.
  • the fixing strength between the node ring and the wire receiver is increased.
  • Patent Document 1 requires processing for aligning the wire receiver on the inner peripheral surface of the node ring, and this processing may increase the outer diameter of a part of the node ring.
  • this processing may increase the outer diameter of a part of the node ring.
  • a convex portion is formed on a part of the outer periphery by providing a recess as a mating surface on the inner periphery of the node ring
  • the outer diameter of the node ring is increased by the convex portion.
  • a process at the time of assembling the endoscope for example, a process of attaching the covering member to the node ring may be complicated.
  • the present invention has been made in view of the above, and has a tubular member welding structure and a bending device that can suppress an increase in the outer diameter of a node ring and improve strength against bending in a wire insertion direction.
  • the purpose is to provide.
  • the welded structure of the tubular member according to the present invention is arranged on the inner periphery of the first metallic tubular member from the inner diameter of the first tubular member.
  • a welded structure of a tubular member formed by welding a second tubular member made of metal having a small outer diameter, and a part of the first tubular member and one of the second tubular members.
  • the surface formed by melting and solidifying from the inner peripheral surface side of the first cylindrical member to the end surface of the second cylindrical member forms a smoothly continuous curved surface,
  • a plurality of welds that join the first and second tubular members, and a portion of each weld is a projection region in which the second tubular member is projected on the outer surface of the first tubular member It is located outside.
  • the welded structure of the cylindrical member according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the welded portion has a dot shape on the outer surface of the first cylindrical member.
  • the welded structure of the cylindrical member according to the present invention is parallel to a plane including the first central axis of the first cylindrical member and the second central axis of the second cylindrical member.
  • an angle formed by a tangent line of the welded portion at an intersection between the welded portion and the end portion of the second cylindrical member in the second central axis direction and a straight line extending along the end portion is formed. The obtuse angle.
  • the welded structure of the tubular member according to the present invention is the cross section parallel to the plane including the first and second central axes, and the welded portion and the inner peripheral surface of the first tubular member
  • the angle formed by the tangent line of the welded portion at the intersection and the straight line extending along the inner peripheral surface of the first tubular member is an obtuse angle.
  • the welded structure of the cylindrical member according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the center of the melt mark on the outer surface of the first cylindrical member of the welded portion is located outside the projection region.
  • the bending device according to the present invention is a bending device that has a bending portion that can be bent, and is capable of changing the direction of a distal end portion that is continuous with the bending portion by the bending portion, and is made of a plurality of metal pieces constituting the bending portion.
  • a node wire, a metal wire receiver for inserting an operation wire connected to the bending portion and bending the bending portion, and a part of at least some of the plurality of node rings A part of the wire receiver is melted and solidified, and the melted and solidified surface from the inner peripheral surface side of the node ring to the end surface of the wire receiver forms a smoothly continuous curved surface,
  • a plurality of welds for joining the wire receivers, and a part of each weld part is a projection obtained by projecting the wire receivers on the outer surface of the node ring in a direction perpendicular to the central axis of the node ring Located outside the region.
  • the present invention it is possible to suppress an increase in the outer diameter of the node ring and improve the strength against bending in the wire insertion direction.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an endoscope according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a main part of the endoscope according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view for explaining the configuration of the node ring and the wire receiver of the endoscope corresponding to the direction of arrow A shown in FIG.
  • FIG. 4 is a plan view showing a configuration of a main part of the endoscope according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged view of the region R shown in FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. FIG.
  • FIG. 7 is a view for explaining welding between the node ring and the wire receiver of the endoscope according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a configuration of a main part of the endoscope according to the first modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a configuration of a main part of the endoscope according to the second modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration of a main part of an endoscope according to the third modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a configuration of a main part of an endoscope according to the fourth modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an endoscope according to an embodiment of the present invention.
  • An endoscope 1 shown in FIG. 1 has an elongated shape, an insertion portion 2 to be inserted into a subject, and an operation portion 3 that is connected to the proximal end side of the insertion portion 2 and receives input of various operation signals.
  • the operation unit 3 is provided with a universal cord that includes various cables that extend in a direction different from the direction in which the insertion unit 2 extends from the operation unit 3 and that are connected to the processing apparatus.
  • the image signal acquired by the endoscope 1 is transmitted to the processing device via the universal code, and an image for display is generated in the processing device.
  • the insertion portion 2 receives a light and performs photoelectric conversion to generate an image signal to generate an image signal, a distal end portion 21, a bendable bending portion 22 constituted by a plurality of node rings, and a bending portion 22. And a long flexible tube portion 23 that is connected to the base end side and has flexibility.
  • the operation unit 3 includes, for example, a bending knob that bends the bending unit 22 in the vertical direction and the horizontal direction, a treatment tool insertion unit that inserts a treatment tool such as a biopsy forceps, an electric knife, and an inspection probe into the subject, A plurality of switches, which are operation input units for inputting operation instruction signals for peripheral devices such as means, water supply means, and screen display control, are provided.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a main part of the endoscope according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view for explaining the configuration of the node ring and the wire receiver of the endoscope corresponding to the direction of arrow A shown in FIG.
  • the plurality of node rings 25 are arranged along the longitudinal direction of the insertion portion 2.
  • the plurality of node rings 25 are formed using metal, and each has substantially the same shape.
  • FIG. 4 is a plan view showing the configuration of the main part of the endoscope according to the embodiment of the present invention, and is a plan view showing the node ring 25 viewed in the direction of arrow B in FIG.
  • the joint rings 25 whereas the central axis N 1 direction of the two coupling provided at one end side hole 25a and the center axis N 1 direction of the other end two connection provided on side hole 25b ( Figure 4 bending part 25 Only shown).
  • Coupling holes 25a, 25b each extends through in the direction perpendicular to the center axis N 1.
  • Two connecting holes 25a are formed opposite to each other via the center axis N 1.
  • Two connecting holes 25b similarly to the coupling hole 25a, is formed on the opposite side to each other through the central axis N 1.
  • the connecting holes 25a and 25b are respectively formed at positions shifted by 90 ° around the central axis. Further, the connecting hole 25a is located on the inner peripheral side of the node ring 25 with respect to the connecting hole 25
  • the two node rings 25 adjacent to each other in the longitudinal direction are holes formed by combining the connection hole 25 a of one node ring 25 and the connection hole 25 b of the other node ring 25.
  • the adjacent node rings 25 are rotatably connected around the central axis of the rivet 28.
  • one of the two node rings 25 adjacent in the direction of the central axis N 1 is rotated 90 ° around the central axis N 1 with respect to the other node ring 25,
  • the connection hole 25a of the ring 25 and the connection hole 25b of the other node ring 25 are overlapped.
  • the operation wire 26 that connects the operation unit 3 and the bending portion 22 and operates the bending portion 22 is inserted into the insertion portion 2.
  • the operation wire 26 has a linear shape.
  • the operation wire 26 is inserted through the wire receiver 27, one end is fixed to the bending piece on the distal end side of the bending portion 22, and the other end is fixed to the operation portion 3.
  • the operation wire 26 is configured by using a stranded wire formed by bundling a plurality of strands or a single strand.
  • the operation wire 26 moves forward and backward, and the bending portion 22 bends in conjunction with the forward and backward movement (see the broken line in FIG. 1).
  • the operation wire 26 is guided by the wire receiver 27.
  • the wire receiver 27 is fixed to one of the plurality of node rings 25 (see FIG. 2). At least one wire receiver 27 is provided for each operation wire 26 inserted through the insertion portion 2. That is, each operation wire 26 is inserted into at least one wire receiver 27 in the bending portion 22.
  • the wire receiver 27 is formed using a metal and has a cylindrical shape whose outer diameter is smaller than the inner diameter of the node ring 25.
  • the wire receiver 27 has an inner diameter through which the operation wire 26 can be inserted.
  • the length of the wire receiver 27 in the central axis N 2 direction is smaller than the length of the node ring 25 in the central axis N 1 direction.
  • the central axis N 1 and the central axis N 2 are parallel.
  • the wire receiver 27 is fixed to the inner peripheral side of the node ring 25 by welding.
  • the node ring 25 and the wire receiver 27 are formed with a welded portion 29 in which a part of each is melted and solidified by welding.
  • four welds 29 are formed with respect to the wire receiver 27.
  • the welded portion 29 is formed, for example, by spot welding with laser light, and has a dot shape (spot shape) on the outer surface of the node ring 25.
  • FIG. 5 is an enlarged view of the region R shown in FIG. Weld 29, the wire receiver 27 is disposed on the inner peripheral side of the bending part 25, respectively provided at a position including the corners of the projection area E 27 of the wire receiver 27 when projected onto the outer surface of the bending part 25 ing.
  • the projection region E 27 is a direction along the axis that is orthogonal to the central axis N 1 of the node ring 25 and passes through the central axis N 1 and the central axis N 2 of the wire receiver 27 on the outer surface of the node ring 25. This is a region when the wire receiver 27 is projected onto the rectangular shape, and has a rectangular shape composed of four edge portions constituting the outer edge.
  • the corner of the projection area E 27 is the position where the edges meet.
  • the welding center P N on the outer surface of the node ring 25 of the welded portion 29 is located outside the projection region E 27 .
  • the welding center P N here is a position through which the optical axis of the laser beam during welding passes, and is the center position of the melt mark.
  • the welded portion 29 indicates the entire melted and solidified portion, and the weld trace indicates a trace of welding that appears on the surface of the node ring 25.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. Figure 6 is a central axis N 1 (see FIG. 2) and the wire receiver 27 plane parallel to the plane including the central axis N 2 of the node ring 25, passes through the welding center P N of the outer surface of the welded portion 29 FIG.
  • a contact angle ⁇ 1 that is an angle formed by a tangent line Q 29A of the welded portion 29 at the intersection P 1 between the welded portion 29 and the end surface of the wire receiver 27 and a straight line Q 27 extending along the end surface of the wire receiver 27. Is an obtuse angle (90 ° ⁇ 1 ⁇ 180 °).
  • the contact angle ⁇ 2 which is an angle formed by the tangent line Q 29B of the welded portion 29 at the intersection P 2 with the inner peripheral surface of 25 and the straight line Q 25 extending along the inner peripheral surface of the node ring 25, is an obtuse angle (90 ° ⁇ 2 ⁇ 180 °).
  • the welded portion 29 forms a curved surface, for example, a spline curved surface, whose surface is smoothly continuous from the inner peripheral surface side of the node ring 25 to the end surface of the wire receiver 27. As shown in FIG. 6, the curve connecting the intersections P 1 and P 2 along the surface of the welded portion 29 forms a smooth arc shape. The welded portion 29 reaches the inner peripheral surface of the wire receiver 27.
  • FIG. 7 is a view for explaining welding of the node ring and the wire receiver of the endoscope according to the embodiment of the present invention, and a part of the node ring 25 corresponding to the CC section of FIG. 3 is a cross-sectional view showing a wire receiver 27.
  • FIG. 7 is a view for explaining welding of the node ring and the wire receiver of the endoscope according to the embodiment of the present invention, and a part of the node ring 25 corresponding to the CC section of FIG. 3 is a cross-sectional view showing a wire receiver 27.
  • the wire receiver 27 is positioned with respect to the inner periphery of the node ring 25. At this time, if the wire receiver 27 is brought into close contact with the inner peripheral surface of the node ring 25 by using an actuator such as an air cylinder or a collet chuck, the position of the wire receiver 27 is fixed with respect to the node ring 25. It is preferable in that it can be performed.
  • the laser beam L is irradiated from the outer surface side of the node ring 25 to fix the wire receiver 27 to the node ring 25.
  • Optical axis N L of the laser light L is located outside of the projection area E 27 of the wire receiver 27 described above (e.g., see FIG. 7). In the case shown in FIG. 7, the optical axis N L of the laser light L is located outside the projection region E 27 described above.
  • a part of the melted node ring 25 flows into a gap formed between the node ring 25 and the wire receiver 27.
  • a part of the melted node ring 25 and a part of the wire receiver 27 are solidified to form a welded portion 29 (see, for example, FIG. 6).
  • the weld center P N of the weld 29 formed in this way is located outside the projection region E 27 (see FIG. 5).
  • the laser beam L used for forming the welded portion 29 can control the oscillation period in nanoseconds to several seconds.
  • the welded portion 29 may be formed by a single laser irradiation or may be formed by irradiating a plurality of times. From the viewpoint of controlling the welding position and the welding region, the laser light L is preferably generated using a device capable of controlling the irradiation region, such as a fiber laser.
  • a part of the node ring 25 and a part of the wire receiver 27 are located at positions including the corners of the projection area E 27 where the wire receiver 27 is projected on the outer surface of the node ring 25. Then, the node ring 25 and the wire receiver 27 are joined to each other by melting and solidifying them. In the present embodiment, since it is possible to weld even if there is a gap between the node ring 25 and the wire receiver 27, a process for aligning the wire receiver 27 on the inner peripheral surface of the node ring 25 is unnecessary. is there. Further, the center axis N 2 direction of tilt by forward and backward movement of the operation wire 26 (arrow Y 1 in FIG.
  • a wire receiver 27 is, in a plane including the central axis N 2, the center axis N 2 refers to rotate in a direction inclined.
  • the welded portion 29 is formed by spot welding, the welded portion 29 is formed by the minimum heat energy necessary for welding, and the welded portion is formed by excess heat energy. The deterioration of the node ring 25 and the wire receiver 27 around 29 can be suppressed.
  • the welded portion 29 has been described as reaching the inner peripheral surface of the wire receiver 27, but the welded portion 29 may not reach the inner peripheral surface of the wire receiver 27.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a configuration of a main part of the endoscope according to the first modification of the embodiment of the present invention. In this modified example 1, to form two welds 29 along a direction parallel to the central axis N 2.
  • the welded portion 29 is provided at the center portion of the edge portion that intersects the central axis N 2 among the four edge portions constituting the outer edge of the projection region E 27 of the wire receiver 27.
  • the welding center P N in the surface of the welded portion 29 of the outer surface of the bending part 25 is positioned outside the projection region E 27.
  • the contact angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are obtuse angles as in the embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a configuration of a main part of the endoscope according to the second modification of the embodiment of the present invention.
  • the second modification to form the welded portion 29 in the central portion of each side of the bounding rectangle that constitutes the outer edge of the projection area E 27.
  • the welding center P N in the surface of the welded portion 29 of the outer surface of the bending part 25 is positioned outside the projection region E 27.
  • the contact angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are obtuse angles as in the embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration of a main part of an endoscope according to the third modification of the embodiment of the present invention.
  • this modification 3 to form one or two welds 29 on each side of the bounding rectangle that constitutes the outer edge of the projection area E 27.
  • the welded portion 29 is provided on each side of the rectangular boundary that constitutes the outer edge of the projection region E 27 of the wire receiver 27. Specifically, one set of sides intersecting with the direction of the central axis N 2 is provided with one welded portion 29 at the center of each side. On the other hand, the center axis N 2 parallel to a pair of sides, the two welds 29 are provided, respectively.
  • the welding center P N in the surface of the welded portion 29 of the outer surface of the bending part 25 is positioned outside the projection region E 27.
  • the contact angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are obtuse angles as in the embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a configuration of a main part of an endoscope according to the fourth modification of the embodiment of the present invention.
  • the welded portion 29 is formed at each corner portion of the rectangular boundary that forms the outer edge of the projection region E 27 and at the center portion of a pair of sides parallel to the central axis N 2 of the wire receiver 27. .
  • the welding center P N in the surface of the welded portion 29 of the outer surface of the bending part 25 is positioned outside the projection region E 27.
  • the contact angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are obtuse angles as in the embodiment.
  • the present invention should not be limited only by the embodiment described above.
  • the configuration of the endoscope has been described as an example, but any bending device having a bending structure using a node ring and a wire receiver at the tip, such as a manipulator, can be applied.
  • the welding center P N of the weld 29 has been described as being located outside the projection region E 27, located inside the projection area E 27 May be. In a region of the weld 29, if a part on the outside of the projection area E 27, it is possible to obtain the effect described above.
  • the plurality of welded portions 29 may be different from each other in shape or size in whole or in part. Also, as in the modified example 3 and Variation 4, when a plurality of welds 29 along the central axis N 2 is formed, the weld 29 adjacent may overlap in some.
  • the laser welding using laser light has been described.
  • the joining method is not limited to this.
  • a known welding technique such as electron beam welding can be used.
  • the welded structure of a cylindrical member and the bending device according to the present invention are useful for suppressing an increase in the outer diameter of the node ring and improving the strength against bending in the wire insertion direction.

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Abstract

本発明にかかる筒状部材の溶接構造は、金属製の第１の筒状部材の内周に、該第１の筒状部材の内径よりも小さい外径を有する金属製の第２の筒状部材を溶接してなる筒状部材の溶接構造であって、第１の筒状部材の一部と第２の筒状部材の一部とが溶融固化してなり、第１の筒状部材の内周面側から第２の筒状部材の端面にかけて溶融固化してなる表面が滑らかに連続する曲面をなし、第１および第２の筒状部材を接合する複数の溶接部、を備え、各溶接部の一部は、第１の筒状部材の外表面において第２の筒状部材を投影した投影領域の外側に位置する。

Description

筒状部材の溶接構造、および湾曲装置
　本発明は、例えば、湾曲部を構成する筒状の節輪に、筒状のワイヤ受けを溶接する筒状部材の溶接構造、および湾曲装置に関する。
　従来、内視鏡の先端部や、マニピュレータの先端部には、湾曲することによって各々の先端の向きを変更可能な湾曲部が設けられている。湾曲部は、各々が筒状をなす複数の節輪によって構成されている。複数の節輪には、湾曲部を操作する操作ワイヤが挿通されている。複数の節輪のうちの少なくとも一部の節輪の内周面には、操作ワイヤが挿通されるワイヤ受けが固定されている（例えば、特許文献１、２を参照）。
　ワイヤ受けは、溶接によって節輪に固定される。特許文献１では、節輪の内周面にワイヤ受けの外周面を合わせ、操作ワイヤの挿通方向の両端部の、節輪とワイヤ受けとが合わさっている部分を溶接することによって、ワイヤ受けを節輪に固定している。特許文献２では、節輪の外周面にワイヤ受けを投影した投影領域の中央部に溶接部を形成し、さらに、節輪の周方向でこの溶接部と隣り合う位置に余盛部を設けることによって、節輪とワイヤ受けとの固定強度を大きくしている。
特公平６－６４２４０号公報 特開平８－１４６３０６号公報
　しかしながら、特許文献１は、節輪の内周面に、ワイヤ受けを合わせるための加工が必要であり、この加工によって節輪の一部の外径が大きくなるおそれがあった。例えば、節輪の内周に合わせ面として凹みを設けることで外周の一部に凸状部が形成されると、この凸状部によって節輪の外径が大きくなる。この結果、内視鏡の組み立て時の工程、例えば、節輪に被覆部材を取り付ける工程が複雑化するおそれがある。
　特許文献２は、節輪の外径を大きくすることなく節輪とワイヤ受けを接合しているものの、ワイヤ受けにおける操作ワイヤの挿通方向の端部が溶接されておらず、この挿通方向の煽りに対する強度が所定の強度を満たさないおそれがあった。節輪とワイヤ受けとの固定を維持するため、操作ワイヤの煽りに対する強度に対して一層の強度向上が望まれている。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、節輪の外径の増大を抑制し、かつワイヤ挿通方向の煽りに対する強度を向上することができる筒状部材の溶接構造、および湾曲装置を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る筒状部材の溶接構造は、金属製の第１の筒状部材の内周に、該第１の筒状部材の内径よりも小さい外径を有する金属製の第２の筒状部材を溶接してなる筒状部材の溶接構造であって、前記第１の筒状部材の一部と前記第２の筒状部材の一部とが溶融固化してなり、前記第１の筒状部材の内周面側から前記第２の筒状部材の端面にかけて前記溶融固化してなる表面が滑らかに連続する曲面をなし、前記第１および第２の筒状部材を接合する複数の溶接部、を備え、各溶接部の一部は、前記第１の筒状部材の外表面において前記第２の筒状部材を投影した投影領域の外側に位置することを特徴とする。
　本発明に係る筒状部材の溶接構造は、上記発明において、前記溶接部は、前記第１の筒状部材の外表面において、点状をなしていることを特徴とする。
　本発明に係る筒状部材の溶接構造は、上記発明において、前記第１の筒状部材の第１の中心軸と、前記第２の筒状部材の第２の中心軸とを含む平面と平行な断面において、前記溶接部と前記第２の筒状部材における前記第２の中心軸方向の端部との交点における前記溶接部の接線と、前記端部に沿って延びる直線とのなす角が、鈍角であることを特徴とする。
　本発明に係る筒状部材の溶接構造は、上記発明において、前記第１および第２の中心軸を含む平面と平行な断面において、前記溶接部と前記第１の筒状部材の内周面との交点における前記溶接部の接線と、前記第１の筒状部材の内周面に沿って延びる直線とのなす角が、鈍角であることを特徴とする。
　本発明に係る筒状部材の溶接構造は、上記発明において、前記溶接部の前記第１の筒状部材の外表面における溶融痕の中心は、前記投影領域の外側に位置していることを特徴とする。
　本発明に係る湾曲装置は、湾曲自在な湾曲部を有し、該湾曲部によって前記湾曲部に連なる先端部の向きを変更可能な湾曲装置であって、前記湾曲部を構成する金属製の複数の節輪と、前記湾曲部に接続して該湾曲部を湾曲させるための操作ワイヤを挿通する金属製のワイヤ受けと、前記複数の節輪のうちの少なくとも一部の節輪の一部と、前記ワイヤ受けの一部とが溶融固化してなり、前記節輪の内周面側から前記ワイヤ受けの端面にかけて前記溶融固化してなる表面が滑らかに連続する曲面をなし、前記節輪と前記ワイヤ受けとを接合する複数の溶接部と、を備え、各溶接部の一部は、前記節輪の外表面において前記ワイヤ受けを、前記節輪の中心軸と直交する方向に投影した投影領域の外側に位置する。
　本発明によれば、節輪の外径の増大を抑制し、かつワイヤ挿通方向の煽りに対する強度を向上することができるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態に係る内視鏡の構成を示す模式図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る内視鏡の要部の構成を示す部分断面図である。 図３は、図２に示す矢視Ａ方向に対応する内視鏡の節輪およびワイヤ受けの構成を説明するための図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る内視鏡の要部の構成を示す平面図である。 図５は、図４に示す領域Ｒを拡大した図である。 図６は、図４のＣ－Ｃ断面図である。 図７は、本発明の実施の形態に係る内視鏡の節輪とワイヤ受けとの溶接について説明する図である。 図８は、本発明の実施の形態の変形例１に係る内視鏡の要部の構成を示す模式図である。 図９は、本発明の実施の形態の変形例２に係る内視鏡の要部の構成を示す模式図である。 図１０は、本発明の実施の形態の変形例３に係る内視鏡の要部の構成を示す模式図である。 図１１は、本発明の実施の形態の変形例４に係る内視鏡の要部の構成を示す模式図である。
　以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面は模式的なものであり、各部の寸法の関係や比率は、現実と異なる。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる。
（実施の形態）
　図１は、本発明の実施の形態に係る内視鏡の構成を示す模式図である。同図に示す内視鏡１は、細長形状をなし、被検体内に挿入される挿入部２と、挿入部２の基端側に接続され、各種の操作信号の入力を受け付ける操作部３と、を備える。操作部３には、該操作部３から挿入部２が延びる方向と異なる方向に延び、処理装置に接続する各種ケーブルを内蔵するユニバーサルコードが設けられる。内視鏡１が取得した画像信号は、ユニバーサルコードを介して処理装置に送信され、処理装置において表示用の画像が生成される。
　挿入部２は、光を受光して光電変換を行うことにより画像信号を生成する撮像部を内蔵した先端部２１と、複数の節輪によって構成された湾曲自在な湾曲部２２と、湾曲部２２の基端側に接続され、可撓性を有する長尺状の可撓管部２３と、を有する。
　操作部３には、例えば、湾曲部２２を上下方向および左右方向に湾曲させる湾曲ノブ、被検体内に生検鉗子、電気メスおよび検査プローブ等の処置具を挿入する処置具挿入部、送気手段、送水手段、ならびに画面表示制御等の周辺機器の操作指示信号を入力する操作入力部である複数のスイッチが設けられている。
　図２は、本発明の実施の形態に係る内視鏡の要部の構成を示す部分断面図である。図３は、図２に示す矢視Ａ方向に対応する内視鏡の節輪およびワイヤ受けの構成を説明するための図である。湾曲部２２において、複数の節輪２５は、挿入部２の長手方向に沿って並んでいる。複数の節輪２５は、金属を用いて形成され、それぞれが略同形状をなしている。
　図４は、本発明の実施の形態に係る内視鏡の要部の構成を示す平面図であって、図２の矢視Ｂ方向でみた節輪２５を示す平面図である。節輪２５には、節輪２５の中心軸Ｎ1方向の一端側に設けられる二つの連結孔２５ａと、中心軸Ｎ1方向の他端側に設けられる二つの連結孔２５ｂ（図４では一方のみ図示）とが形成されている。連結孔２５ａ、２５ｂは、各々が、中心軸Ｎ1と直交する方向に貫通している。二つの連結孔２５ａは、中心軸Ｎ1を介して互いに反対側に形成されている。二つの連結孔２５ｂは、連結孔２５ａと同様に、中心軸Ｎ1を介して互いに反対側に形成されている。連結孔２５ａ、２５ｂは、中心軸のまわりに９０°ずれた位置にそれぞれ形成されている。また、連結孔２５ａは、連結孔２５ｂよりも節輪２５の内周側に位置している。
　長手方向に沿って隣り合う二つの節輪２５は、図２に示すように、一方の節輪２５の連結孔２５ａと、他方の節輪２５の連結孔２５ｂとを合わせて形成される孔にリベット２８を挿通することによって、この隣り合う節輪２５同士をリベット２８の中心軸のまわりに回転自在に連結する。この際、中心軸Ｎ1方向で隣り合う二つの節輪２５のうちの一方の節輪２５は、他方の節輪２５に対して中心軸Ｎ1のまわりに９０°回転させて、一方の節輪２５の連結孔２５ａと他方の節輪２５の連結孔２５ｂとを重ねている。
　挿入部２には、操作部３と湾曲部２２とを接続し、湾曲部２２を操作する操作ワイヤ２６が挿通されている。操作ワイヤ２６は、線状をなしている。操作ワイヤ２６は、ワイヤ受け２７を挿通するとともに、一端が湾曲部２２の先端側の湾曲駒に固定され、他端が操作部３に固定されている。操作ワイヤ２６は、複数の素線を束ねてなる撚り線や、一つの素線を用いて構成される。ユーザが操作部３（例えば上述した湾曲ノブ）を操作すると、操作ワイヤ２６が進退動作し、この進退動作に連動して湾曲部２２が湾曲する（図１の破線参照）。
　湾曲部２２では、ワイヤ受け２７によって操作ワイヤ２６が案内されている。ワイヤ受け２７は、複数の節輪２５のうちいずれかの節輪２５に固定される（図２参照）。ワイヤ受け２７は、挿入部２を挿通する各操作ワイヤ２６に対し、少なくとも一つ設けられる。すなわち、各操作ワイヤ２６は、湾曲部２２において、少なくとも一つのワイヤ受け２７に挿通している。
　ワイヤ受け２７は、金属を用いて形成され、外径が、節輪２５の内径よりも小さい筒状をなしている。ワイヤ受け２７は、操作ワイヤ２６を挿通可能な内径を有している。ワイヤ受け２７は、中心軸Ｎ2方向の長さが、節輪２５の中心軸Ｎ1方向の長さよりも小さい。なお、本実施の形態において、中心軸Ｎ1と中心軸Ｎ2とは、平行である。
　また、ワイヤ受け２７は、溶接によって、節輪２５の内周側に固定される。節輪２５とワイヤ受け２７とには、各々の一部が溶接により溶融固化してなる溶接部２９が形成されている。本実施の形態において、溶接部２９は、ワイヤ受け２７に対して四つ形成される。溶接部２９は、例えばレーザ光によるスポット溶接によって形成され、節輪２５の外表面において点状（スポット状）をなしている。
　図５は、図４に示す領域Ｒを拡大した図である。溶接部２９は、節輪２５の内周側に配置されるワイヤ受け２７を、節輪２５の外表面に投影した際のワイヤ受け２７の投影領域Ｅ27の角部を含む位置にそれぞれ設けられている。投影領域Ｅ27は、節輪２５の外表面において、節輪２５の中心軸Ｎ1と直交し、かつこの中心軸Ｎ1とワイヤ受け２７の中心軸Ｎ2とを通過する軸に沿った方向にワイヤ受け２７を投影した際の領域であり、外縁を構成する四つの縁部からなる矩形をなしている。投影領域Ｅ27の角部とは、縁部同士が交わる位置である。また、溶接部２９の、節輪２５の外表面における溶接中心ＰNは、投影領域Ｅ27の外側に位置している。ここでいう溶接中心ＰNとは、溶接時のレーザ光の光軸が通過する位置であって、溶融痕の中心位置である。ここで、溶接部２９は、溶融固化した部分全体をさし、溶接痕は、節輪２５の表面に現れる溶接の痕跡をさす。
　図６は、図４のＣ－Ｃ断面図である。図６は、節輪２５の中心軸Ｎ1（図２参照）およびワイヤ受け２７の中心軸Ｎ2を含む平面と平行な平面であって、溶接部２９の外表面の溶接中心ＰNを通過する平面を切断面とする断面図である。この断面において、溶接部２９とワイヤ受け２７の端面との交点Ｐ1における溶接部２９の接線Ｑ29Aと、ワイヤ受け２７の端面に沿って延びる直線Ｑ27とがなす角度である接触角θ1は、鈍角（９０°＜θ1＜１８０°）である。
　また、上述した平面（中心軸Ｎ1および中心軸Ｎ2を含む平面と平行な平面であって、溶接部２９の外表面の溶接中心ＰNを通過する平面）において、溶接部２９と節輪２５の内周面との交点Ｐ2における溶接部２９の接線Ｑ29Bと、節輪２５の内周面に沿って延びる直線Ｑ25とがなす角度である接触角θ2は、鈍角（９０°＜θ2＜１８０°）である。
　溶接部２９は、節輪２５の内周面側からワイヤ受け２７の端面にかけて表面が滑らかに連続する曲面、例えばスプライン曲面をなしている。図６に示すように、溶接部２９の表面に沿って交点Ｐ1、Ｐ2を繋ぐ曲線は、滑らかな弧状をなす。溶接部２９は、ワイヤ受け２７の内周面に達している。
　次に、上述したワイヤ受け２７の節輪２５への接合方法について、図７を参照して説明する。図７は、本発明の実施の形態に係る内視鏡の節輪とワイヤ受けとの溶接について説明する図であって、図４のＣ－Ｃ断面に対応する節輪２５の一部、およびワイヤ受け２７を示す断面図である。
　まず、ワイヤ受け２７を節輪２５の内周に対して位置決めする。この際、エアシリンダ等のアクチュエータや、コレットチャック等を用いることによって、ワイヤ受け２７を節輪２５の内周面に密接させるようにすれば、節輪２５に対してワイヤ受け２７の位置を固定できる点で好ましい。
　ワイヤ受け２７を節輪２５の内周に対して位置決めした後、節輪２５の外表面側からレーザ光Ｌを照射して、ワイヤ受け２７を節輪２５に固定する。レーザ光Ｌの光軸ＮLは、上述したワイヤ受け２７の投影領域Ｅ27の外側に位置している（例えば、図７参照）。図７に示す場合、レーザ光Ｌの光軸ＮLは、上述した投影領域Ｅ27の外側に位置する。レーザ光Ｌを照射すると、節輪２５の一部と、ワイヤ受け２７の一部とが溶融する。この際、溶融した節輪２５の一部は、節輪２５とワイヤ受け２７との間に形成される隙間に流れ込む。レーザ光Ｌの照射を停止して溶融部分が冷めると、溶融した節輪２５の一部、およびワイヤ受け２７の一部が固化し、溶接部２９が形成される（例えば、図６参照）。このようにして形成された溶接部２９の溶接中心ＰNは、投影領域Ｅ27の外側に位置する（図５参照）。
　溶接部２９の形成に用いるレーザ光Ｌは、発振周期をナノ秒から数秒単位で制御可能である。溶接部２９は、一回のレーザ照射により形成されてもよいし、複数回照射することによって形成されてもよい。レーザ光Ｌは、溶接位置および溶接領域を制御するという観点で、ファイバレーザなど、照射領域を制御可能な装置を用いて生成されることが好ましい。
　以上説明した本発明の実施の形態では、節輪２５の外表面にワイヤ受け２７を投影した投影領域Ｅ27の角部を含む位置に、節輪２５の一部と、ワイヤ受け２７の一部とを溶融固化させて溶接部２９を形成することによって、節輪２５とワイヤ受け２７とを接合するようにした。本実施の形態では、節輪２５とワイヤ受け２７との間に隙間があっても溶接することが可能であるため、節輪２５の内周面においてワイヤ受け２７を合わせるための加工は不要である。また、操作ワイヤ２６の進退動作による中心軸Ｎ2方向の煽り（図６の矢印Ｙ1）や、中心軸Ｎ2と直交する方向の煽り（図３の矢印Ｙ2）に対する強度を向上することができる。特に、操作ワイヤ２６が進退動作する際に大きくなる中心軸Ｎ2方向の煽りに対する強度を向上することによって、節輪２５とワイヤ受け２７との固定を維持することができる。本実施の形態によれば、節輪２５の外径の増大を抑制し、かつワイヤ挿通方向の煽りに対する強度を向上することができる。この結果、操作ワイヤ２６の操作性や、節輪２５とワイヤ受け２７との固定状態を一層確実に維持することができる。なお、ここでいう煽りとは、例えば、ワイヤ受け２７が、中心軸Ｎ2を含む平面において、この中心軸Ｎ2が傾斜する方向に回転することをさす。
　例えば、内径がφ５ｍｍ、厚さが０．１２ｍｍの節輪２５に、内径がφ０．４ｍｍ、厚さが０．２ｍｍのワイヤ受け２７を、図６に示すように溶接した場合、中心軸Ｎ2方向の煽り（図６の矢印Ｙ1）に対する強度は、約９０Ｎであった。なお、この溶接には、レーザ出力が９３Ｗ、パルス幅１０ｍｓの条件でマルチモードファイバから出射されるレーザ光を用いた。一方で、同じ節輪２５とワイヤ受け２７とを用いて、上述した投影領域Ｅ27の内部に四つの溶接部２９を同様に形成して溶接した場合、中心軸Ｎ2方向の煽り（図６の矢印Ｙ1）に対する強度は、約６０Ｎであった。したがって、本実施の形態のように投影領域Ｅ27の外部で溶接することによって、煽りに対する強度を向上できることがわかる。
　また、上述した実施の形態によれば、スポット溶接により溶接部２９を形成するようにしたので、溶接に必要な最低限の熱エネルギーによって溶接部２９を形成し、余分な熱エネルギーによって、溶接部２９の周りの節輪２５やワイヤ受け２７が劣化することを抑制できる。
　なお、上述した実施の形態では、溶接部２９が、ワイヤ受け２７の内周面に達しているものとして説明したが、ワイヤ受け２７の内周面に溶接部２９が達していなくてもよい。
（実施の形態の変形例１）
　図８は、本発明の実施の形態の変形例１に係る内視鏡の要部の構成を示す模式図である。本変形例１では、中心軸Ｎ2と平行な方向に沿って二つの溶接部２９を形成する。
　本変形例１において、溶接部２９は、ワイヤ受け２７の投影領域Ｅ27の外縁を構成する四つの縁部のうち、中心軸Ｎ2と交わる縁部の中央部にそれぞれ設けられている。本変形例１においても、節輪２５の外表面側の溶接部２９の表面における溶接中心ＰNは、投影領域Ｅ27の外側に位置している。また、接触角θ1、θ2についても、実施の形態と同様に、それぞれが鈍角となっている。
　以上説明した本変形例１では、二つの溶接部２９を中心軸Ｎ2方向に沿って形成するようにした。これにより、操作ワイヤ２６の進退動作によって生じる中心軸Ｎ2方向の煽り（図６の矢印Ｙ1）に対する強度を確保し、節輪２５とワイヤ受け２７とを固定することができる。
（実施の形態の変形例２）
　図９は、本発明の実施の形態の変形例２に係る内視鏡の要部の構成を示す模式図である。本変形例２では、投影領域Ｅ27の外縁を構成する矩形の境界の各辺の中央部に溶接部２９を形成する。
　本変形例２においても、節輪２５の外表面側の溶接部２９の表面における溶接中心ＰNは、投影領域Ｅ27の外側に位置している。また、接触角θ1、θ2についても、実施の形態と同様に、それぞれが鈍角となっている。
　以上説明した本変形例２では、投影領域Ｅ27の外縁を構成する矩形の境界の各辺の中央部に溶接部２９を形成するようにした。これにより、操作ワイヤ２６の進退動作によって生じる中心軸Ｎ2方向の煽り（図６の矢印Ｙ1）や、中心軸Ｎ2と直交する方向の煽り（図３の矢印Ｙ2）に対する強度を確保し、節輪２５とワイヤ受け２７とを固定することができる。
（実施の形態の変形例３）
　図１０は、本発明の実施の形態の変形例３に係る内視鏡の要部の構成を示す模式図である。本変形例３では、投影領域Ｅ27の外縁を構成する矩形の境界の各辺に一つまたは二つの溶接部２９を形成する。
　本変形例３において、溶接部２９は、ワイヤ受け２７の投影領域Ｅ27の外縁を構成する矩形の境界の各辺にそれぞれ設けられている。具体的に、中心軸Ｎ2方向と交わる一組の辺には、各辺の中央部に一つの溶接部２９がそれぞれ設けられている。他方、中心軸Ｎ2と平行な一組の辺には、二つの溶接部２９がそれぞれ設けられている。本変形例３においても、節輪２５の外表面側の溶接部２９の表面における溶接中心ＰNは、投影領域Ｅ27の外側に位置している。また、接触角θ1、θ2についても、実施の形態と同様に、それぞれが鈍角となっている。
　以上説明した本変形例３では、投影領域Ｅ27の外縁を構成する矩形の境界の各辺において、一つまたは二つの溶接部２９をそれぞれ形成するようにした。これにより、操作ワイヤ２６の進退動作によって生じる中心軸Ｎ2方向の煽り（図６の矢印Ｙ1）や、中心軸Ｎ2と直交する方向の煽り（図３の矢印Ｙ2）に対する強度を確保し、節輪２５とワイヤ受け２７とを固定することができる。
（実施の形態の変形例４）
　図１１は、本発明の実施の形態の変形例４に係る内視鏡の要部の構成を示す模式図である。本変形例４では、投影領域Ｅ27の外縁を構成する矩形の境界の各角部と、ワイヤ受け２７の中心軸Ｎ2と平行な一組の辺の中央部とに溶接部２９を形成する。
　本変形例４においても、節輪２５の外表面側の溶接部２９の表面における溶接中心ＰNは、投影領域Ｅ27の外側に位置している。また、接触角θ1、θ2についても、実施の形態と同様に、それぞれが鈍角となっている。
　以上説明した本変形例４では、投影領域Ｅ27の外縁を構成する境界の各角部、および中心軸Ｎ2と平行な一組の辺の中央部に溶接部２９をそれぞれ形成するようにした。これにより、操作ワイヤ２６の進退動作によって生じる中心軸Ｎ2方向の煽り（図６の矢印Ｙ1）や、中心軸Ｎ2と直交する方向の煽り（図３の矢印Ｙ2）に対する強度を確保し、節輪２５とワイヤ受け２７とを固定することができる。
　ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。例えば、上述した実施の形態では、内視鏡の構成を例に説明したが、マニピュレータ等、節輪とワイヤ受けとを用いた湾曲構造を先端に有する湾曲装置であれば適用可能である。
　また、上述した実施の形態および変形例では、溶接部２９の溶接中心ＰNが、投影領域Ｅ27よりも外側に位置しているものとして説明したが、投影領域Ｅ27の内側に位置していてもよい。溶接部２９の形成領域において、一部が投影領域Ｅ27の外側にあれば、上述した効果を得ることができる。
　また、上述した実施の形態および変形例にかかる複数の溶接部２９は、形状や大きさがすべてにおいて、または一部において互いに異なっていてもよい。また、変形例３や変形例４のように、中心軸Ｎ2に沿って複数の溶接部２９が形成される場合に、隣り合う溶接部２９が一部において重複してもよい。
　また、上述した実施の形態および変形例では、レーザ光によるレーザ溶接を行うものとして説明したが、接合方法はこれに限らない。例えば、電子ビーム溶接等の公知の溶接技術を用いることも可能である。
　このように、本発明は、特許請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、様々な実施の形態を含みうるものである。
　以上のように、本発明にかかる筒状部材の溶接構造、および湾曲装置は、節輪の外径の増大を抑制し、かつワイヤ挿通方向の煽りに対する強度を向上するのに有用である。
　１　内視鏡
　２　挿入部
　３　操作部
　２１　先端部
　２２　湾曲部
　２３　可撓管部
　２５　節輪
　２６　操作ワイヤ
　２７　ワイヤ受け
　２８　リベット
　２９　溶接部

Claims (6)

  1. 　金属製の第１の筒状部材の内周に、該第１の筒状部材の内径よりも小さい外径を有する金属製の第２の筒状部材を溶接してなる筒状部材の溶接構造であって、
    　前記第１の筒状部材の一部と前記第２の筒状部材の一部とが溶融固化してなり、前記第１の筒状部材の内周面側から前記第２の筒状部材の端面にかけて前記溶融固化してなる表面が滑らかに連続する曲面をなし、前記第１および第２の筒状部材を接合する複数の溶接部、
    　を備え、
    　各溶接部の一部は、前記第１の筒状部材の外表面において前記第２の筒状部材を投影した投影領域の外側に位置する
    　ことを特徴とする筒状部材の溶接構造。
  2. 　前記溶接部は、前記第１の筒状部材の外表面において、点状をなしている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の筒状部材の溶接構造。
  3. 　前記第１の筒状部材の第１の中心軸と、前記第２の筒状部材の第２の中心軸とを含む平面と平行な断面において、前記溶接部と前記第２の筒状部材における前記第２の中心軸方向の端部との交点における前記溶接部の接線と、前記端部に沿って延びる直線とのなす角が、鈍角である
    　ことを特徴とする請求項１に記載の筒状部材の溶接構造。
  4. 　前記第１および第２の中心軸を含む平面と平行な断面において、前記溶接部と前記第１の筒状部材の内周面との交点における前記溶接部の接線と、前記第１の筒状部材の内周面に沿って延びる直線とのなす角が、鈍角である
    　ことを特徴とする請求項３に記載の筒状部材の溶接構造。
  5. 　前記溶接部の前記第１の筒状部材の外表面における溶融痕の中心は、前記投影領域の外側に位置している
    　ことを特徴とする請求項１に記載の筒状部材の溶接構造。
  6. 　湾曲自在な湾曲部を有し、該湾曲部によって前記湾曲部に連なる先端部の向きを変更可能な湾曲装置であって、
    　前記湾曲部を構成する金属製の複数の節輪と、
    　前記湾曲部に接続して該湾曲部を湾曲させるための操作ワイヤを挿通する金属製のワイヤ受けと、
    　前記複数の節輪のうちの少なくとも一部の節輪の一部と、前記ワイヤ受けの一部とが溶融固化してなり、前記節輪の内周面側から前記ワイヤ受けの端面にかけて前記溶融固化してなる表面が滑らかに連続する曲面をなし、前記節輪と前記ワイヤ受けとを接合する複数の溶接部と、
    　を備え、
    　各溶接部の一部は、前記節輪の外表面において前記ワイヤ受けを、前記節輪の中心軸と直交する方向に投影した投影領域の外側に位置する
    　ことを特徴とする湾曲装置。
PCT/JP2018/008508 2017-04-04 2018-03-06 筒状部材の溶接構造、および湾曲装置 WO2018186092A1 (ja)

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