内窥镜用激光焊接方法及内窥镜用激光焊接构件

摘要

在内窥镜用激光焊接方法中，当将筒状外侧构件的板厚设为h、将线圈状内侧构件的板厚设为hc、将在筒状外侧构件的内侧不存在线圈状内侧构件的位置不会使筒状外侧构件的内外径发生变化的激光焊接的最大焊接能量设为E1、将能够进行筒状外侧构件与线圈状内侧构件之间的焊接固定的最小焊接能量设为E2时，螺旋状焊缝不重叠，从筒状外侧构件到线圈状内侧构件的焊接深度H为h＜H＜h＋hc，将筒状外侧构件与线圈状内侧构件之间焊接固定起来，且焊接深度成为焊接深度H的焊接能量E满足E2≤E≤E1的关系。

权利要求

1.一种内窥镜用激光焊接方法，其通过从外周对内窥镜的筒状外侧构件呈以上述筒状外侧构件的轴线为中心的螺旋状照射激光，从而将上述筒状外侧构件与位于该筒状外侧构件的内侧的线圈状内侧构件之间焊接固定起来，其特征在于，当将上述筒状外侧构件的板厚设为h、将上述线圈状内侧构件的板厚设为hc、将在上述筒状外侧构件的内侧不存在上述线圈状内侧构件的位置不会使上述筒状外侧构件的内外径发生变化的激光焊接的最大焊接能量设为E1、将能够进行上述筒状外侧构件与上述线圈状内侧构件之间的焊接固定的最小焊接能量设为E2时，在上述螺旋状焊缝间设置间隙，而使在上述筒状外侧构件的外周面螺旋状焊缝不重叠，从上述筒状外侧构件到上述线圈状内侧构件的焊接深度H为h＜H＜h+hc，对上述筒状外侧构件与上述线圈状内侧构件之间进行焊接固定，焊接深度达到上述焊接深度H时的焊接能量E满足E2≤E≤E1的关系，在上述筒状外侧构件中的有上述线圈状内侧构件位于内侧的部分和无上述线圈状内侧构件位于内侧的部分照射相同激光照射条件的上述激光。

2.一种内窥镜用激光焊接构件，其特征在于，

该内窥镜用激光焊接构件包括利用权利要求1所述的内窥镜用激光焊接方法相互焊接固定起来的上述筒状外侧构件和上述线圈状内侧构件。

说明书

内窥镜用激光焊接方法及内窥镜用激光焊接构件

技术领域

[0001] 本发明涉及一种通过从外周对内窥镜的筒状外侧构件照射激光而将筒状外侧构件与位于其内侧的线圈状内侧构件之间焊接固定起来的内窥镜用激光焊接方法，以及包括利用该内窥镜用激光焊接方法互相焊接固定起来的筒状外侧构件和线圈状内侧构件在内的内窥镜用激光焊接构件。

背景技术

[0002] 以往，公知有如下手法：在使线圈状构件内接于内窥镜的管状构件的内表面并进行接合时，从管状构件的外侧使用对管材的外径进行加工的所谓的型锻等方法而对管状构件向缩径的方向塑性加工之后，利用激光焊接该塑性加工部分（例如，参照专利文献1）。

[0003] 另外，在上述专利文献1中记载有在管状构件与线圈状构件之间夹装金属箔并进行激光焊接的手法、在激光焊接之后切削焊接部的外周而进行整形加工的技术。

[0004] 另外，作为利用激光进行焊接的手法，公知有通过从管状构件的外周沿周向照射激光来进行焊接的手法（例如，参照专利文献2和专利文献3）。

[0005] 专利文献1：日本特公平6－16790号公报

[0006] 专利文献2：日本特开平5－161597号公报

[0007] 专利文献3：日本特开昭60－246741号公报

[0008] 但是，若像上述专利文献1那样进行型锻等塑性加工，则使管状构件和线圈状构件将会变形，管状构件和线圈状构件的外径和内径发生变化。

[0009] 因此，在使处理器具等贯穿于线圈状构件的内部来进行使用的内窥镜的情况下，需要估计由型锻引起的变形而进行设计，但是对于型锻来说，由于变形后的尺寸偏差变大，因此内窥镜用的管构件的外径较小，难以高精度地管理焊接后的零件的外径和内径。

[0010] 另外，若像上述专利文献2和专利文献3那样通过沿管状构件的周向照射激光来进行焊接，则焊缝重叠且深度变得不均匀等，不能够可靠地进行激光焊接。

发明内容

[0011] 本发明的目的在于提供一种不需要在激光照射前对筒状外侧构件和位于其内侧的线圈状内侧构件进行用于接合的塑性加工、即使在于筒状外侧构件与线圈状内侧构件之间没有夹装用于接合的构件的情况下也能够可靠地进行激光焊接、并且不会使激光焊接后的筒状外侧构件的内外径的尺寸发生变化的内窥镜用激光焊接方法及内窥镜用激光焊接构件。

[0012] 本发明的内窥镜用激光焊接方法通过从外周对内窥镜的筒状外侧构件呈以上述筒状外侧构件的轴线为中心的螺旋状照射激光，从而将上述筒状外侧构件与位于该筒状外侧构件的内侧的线圈状内侧构件之间焊接固定起来，当将上述筒状外侧构件的板厚设为h、将上述线圈状内侧构件的板厚设为hc、将在上述筒状外侧构件的内侧不存在上述线圈状内侧构件的位置不会使上述筒状外侧构件的内外径发生变化的激光焊接的最大焊接能量设为E1、将能够进行上述筒状外侧构件与上述线圈状内侧构件之间的焊接固定的最小焊接能量设为E2时，螺旋状焊缝不重叠，从上述筒状外侧构件到上述线圈状内侧构件的焊接深度H为h＜H＜h＋hc，对上述筒状外侧构件与上述线圈状内侧构件之间进行焊接固定，焊接深度达到上述焊接深度H时的焊接能量E满足E2≤E≤E1的关系。

[0013] 本发明的内窥镜用激光焊接构件包括利用上述内窥镜用激光焊接方法相互焊接固定起来的上述筒状外侧构件和上述线圈状内侧构件。

[0014] 根据本发明，由于从外周对筒状外侧构件呈以筒状外侧构件的轴线为中心的螺旋状以不重叠的方式照射激光，因此不需要在激光照射前对筒状外侧构件和线圈状内侧构件进行用于接合的塑性加工，在于筒状外侧构件与线圈状内侧构件之间没有夹装用于接合的构件的情况下，即使在内侧没有线圈状内侧构件，也能够以筒状外侧构件的内外径不发生变化为前提可靠地进行激光焊接。

附图说明

[0015] 图1是表示本发明的一实施方式的内窥镜用激光焊接构件的概略剖视图。

[0016] 图2是用于说明本发明的一实施方式的内窥镜用激光焊接方法的管状构件（外侧构件）的概略立体图。

[0017] 图3A是用于说明本发明的一实施方式的内窥镜用激光焊接方法的焊接区域的局部剖视图（其1）。

[0018] 图3B是用于说明本发明的一实施方式的内窥镜用激光焊接方法的焊接区域的局部剖视图（其2）。

[0019] 图3C是用于说明本发明的一实施方式的内窥镜用激光焊接方法的焊接区域的局部剖视图（其3）。

[0020] 图3D是用于说明本发明的一实施方式的内窥镜用激光焊接方法的焊接区域的局部剖视图（其4）。

[0021] 图4是表示应用了本发明的一实施方式的内窥镜用激光焊接方法的内窥镜的立体图。

[0022] 图5是表示应用了本发明的一实施方式的内窥镜用激光焊接方法的内窥镜的蛇管接合部的剖视图。

[0023] 图6是表示应用了本发明的一实施方式的内窥镜用激光焊接方法的内窥镜用夹具装置（内窥镜处理器具）的主要部分剖视图。

具体实施方式

[0024] 以下，参照附图说明本发明的实施方式的内窥镜用激光焊接方法和内窥镜用激光焊接构件。

[0025] 图1是表示本发明的一实施方式的激光焊接构件1的概略剖视图。

[0026] 图2是用于说明本发明的一实施方式的激光焊接方法的管状构件10的概略立体图。

[0027] 图3A～图3D是用于说明上述激光焊接方法的焊接区域R的局部剖视图。

[0028] 如图1所示，激光焊接构件1包括作为筒状外侧构件的例如金属制的管状构件10和位于其内侧的作为线圈状内侧构件的、例如金属制且截面矩形的线圈状构件20。

[0029] 管状构件10和线圈状构件20呈大致圆筒状。在管状构件10的端部10a侧的一部分内周面上嵌合有线圈状构件20的端部20a侧的一部分。管状构件10与线圈状构件20利用由图2所示的激光照射装置200照射的激光L相互焊接固定起来。作为螺旋状焊缝的焊接部30通过从管状构件10的外周对图1所示的焊接区域R照射例如作为YAG激光的激光L而形成。

[0030] 如图2所示，相嵌合的管状构件10和线圈状构件20在保持于未图示的保持装置的状态下沿旋转方向D1旋转并且沿输送方向D2输送。激光照射装置200对该状态下的管状构件10和线圈状构件20照射激光L。

[0031] 另外，关于旋转方向D1和输送方向D2，只要管状构件10及线圈状构件20与激光照射装置20相对旋转或移动即可，因此例如也可以采用使激光照射装置200沿输送方向D2移动等的结构。

[0032] 如图2所示，利用激光L焊接的焊接部30是从外周对管状构件10呈以管状构件10的轴线（中心轴线）A为中心的螺旋状连续地照射激光L而成的。另外，激光L也可以断续地进行照射，但是通过连续地进行照射，能够高精度地形成焊接部30。

[0033] 如图3A所示，位于管状构件10的内侧的线圈状构件20是没有利用板状线圈使线圈之间紧密接触的线圈状构件的应用例。焊接部30在管状构件10的外周中的供线圈状构件20位于内侧的部分（焊接部31）及其他部分（焊接部32）照射相同激光照射条件的激光L。该激光照射条件可列举例如波长、光输出、光斑直径、振荡脉冲宽度、移动速度等。

[0034] 在本实施方式中，首先第一，线圈状构件20不位于内侧的焊接部32通过调整激光照射条件而设定为不使管状构件10的内外径发生变化的条件。此时的焊接部32的宽度为w2。

[0035] 在上述激光照射条件下，在内侧存在线圈状构件20的焊接部31的焊缝宽度为w1。以焊接部30不重叠的方式控制移动速度与输送速度，焊接部30（31、32）之间的间隙x1、x2设定为“x1、x2＞0”。

[0036] 另外，当将管状构件10的板厚设为h、将线圈状构件20的板厚设为hc、将在管状构件10的内侧不存在线圈状构件20的位置不会使管状构件10的内外径发生变化的激光焊接的最大焊接能量设为E1、将能够进行管状构件10与线圈状构件20之间的焊接固定的最小焊接能量设为E2时，焊接部31、32呈以管状构件10的轴线A为中心的螺旋状，焊接部31、32不重叠，从管状构件10到线圈状构件20的焊接深度为h＜H＜h＋hc，成为焊接深度（溶融深度）H的焊接能量E满足E2≤E≤E1的关系。

[0037] 另外，在管状构件10的内侧不存在线圈状构件20的位置不会使管状构件10的内外径发生变化的激光焊接的最大焊接能量E1是指管状构件10的内径和外径的变化这两者均只产生直径1%以下的变化的焊接能量的最大值。在此，在本实施方式中，在于管状构件10的内侧不存在线圈状构件20的位置不会使管状构件10的内外径发生变化时的焊接能量中，在管状构件10的内侧存在线圈状构件20的位置不会使线圈状构件20的内外径发生变化（只产生直径1%以下的变化）。

[0038] 另外，焊接能量E用“单位时间的焊接能量×焊接时间”来表示，因此即使激光L的强度恒定，也能够利用输送方向D2的输送速度等简单地调节焊接时间甚至焊接能量E。但是，需要调整旋转方向D1和输送方向D2上的速度、激光的强度等以使焊接部30不重叠。

[0039] 作为焊接部30的形成方向的图2所示的旋转方向D3设为与图3A所示的线圈状构件20的螺旋的旋转方向（线圈方向D4）相同的方向即可。另外，焊接部30通过以在管状构件10的外周面不重叠的方式设置间隙x1、x2而形成，能够防止焊接深度等形成得不均匀，从而高精度地形成焊接部30。另外，焊接部31的宽度w1比焊接部32的宽度w2小，由于激光照射条件恒定，因此焊接部31、31的间隙x1比焊接部31、32的间隙x2大。

[0040] 如图3B所示，位于管状构件10的内侧的线圈状构件20也可以利用板状线圈使线圈之间相接近。焊接部30仅由在管状构件10的内侧存在线圈状构件20的焊接部31构成。即使在该情况下，焊接部31之间的间隙x1也设定为“x1＞0”。

[0041] 另外，如图3C所示，线圈状内侧构件20也可以是利用截面圆形的线圈使线圈之间不紧密接触的构件。如图3C所示，焊接部31、32的间隙x2和焊接部32、32的间隙x3也满足“x2、x3＞0”的关系。

[0042] 另外，如图3D所示，线圈状内侧构件20也可以是利用截面圆形的线圈使线圈之间相接近的构件。在该情况下，焊接部30仅由在管状构件10的内侧存在线圈状构件20的焊接部31构成，这些间隙x1也满足“x1＞0”的关系。

[0043] 另外，在本实施方式中，图示了焊接部30沿着管状构件10的外周旋转了数圈的情况，但是根据成为对象的焊接区域R的大小或所需强度、或者激光L的种类等，也能够设为旋转几十圈、几百圈或其以上的情况。

[0044] 另外，在本实施方式中，说明了使用截面矩形或截面圆形的线圈状构件20作为线圈状内侧构件的例子，但是只要线圈状内侧构件是与筒状外侧构件相焊接的构件，就也能够设为其他形状。关于筒状外侧构件，也能够设为多边管状等其他形状。

[0045] 另外，也可以在从管状构件10的外周对管状构件10与线圈状构件20之间进行铆接（塑性变形）、或者在管状构件10与线圈状构件20之间夹装金属箔等用于接合的构件之后进行上述激光照射。

[0046] 根据本实施方式，由于从外周对管状构件10呈以管状构件10的轴线A为中心的螺旋状且以不重叠的方式照射激光，因此不必在激光照射前对管状构件10和线圈状构件20进行用于接合的塑性加工，在于管状构件10与线圈状构件20之间没有夹装用于接合的构件的情况下，即使在内侧没有线圈状构件20，也能够以管状构件10的内外径也不会发生变化为前提可靠地进行激光焊接。而且，即使是例如大范围的焊接区域R，也能够以简单的结构在短时间内进行激光焊接。

[0047] 另外，在本实施方式中，呈以管状构件10的轴线A为中心的螺旋状连续地照射激光L。因此，能够保持管状构件10和线圈状构件20的尺寸精度，能够进行更高精度的激光焊接。

[0048] 另外，在本实施方式中，使用线圈状构件20作为线圈状内侧构件，呈线圈状构件20的螺旋（旋转方向D4）与旋转方向（焊接部30的形成方向）D3为相同方向的螺旋状照射激光L。因此，易于对管状构件10的外周中的在内侧存在线圈状构件20的部分照射激光L，能够进行更高精度的激光焊接。

[0049] 图4是表示应用了本实施方式的激光焊接方法的内窥镜100的立体图。

[0050] 图5是表示上述内窥镜的蛇管接合部的剖视图。

[0051] 如图4所示，内窥镜100包括插入狭小空间内的插入部110、配设于该插入部110的基端部的操作部120以及自该操作部120延伸的通用线缆130。

[0052] 插入部110包括顶端硬质部111、配设于该顶端硬质部111的基端部的弯曲部112以及配设于该弯曲部112的基端部的蛇管（挠性管）113。

[0053] 操作部120包括具有把持部121a的操作部主体121、配设于该操作部主体121的弯曲操作旋钮122以及配设于蛇管113的基端部并且配设于操作部主体121的把持部121a的防折断件123。

[0054] 通用线缆130包括自操作部主体121延伸的挠性管131、配设于该挠性管131中的相对于操作部主体121位于远位侧的端部的连接器132以及配设于挠性管131中的相对于操作部主体121位于近位侧的端部的防折断件133。

[0055] 如图5所示，蛇管113经由作为筒状外侧构件的一例的连接管头114而与图4所示的弯曲部112相连接。

[0056] 蛇管113包括作为线圈状内侧构件的一例的挠性件113a、配设于该挠性件113a的外侧的编织物113b以及配设于该编织物113b的外侧的外皮113c。

[0057] 挠性件113a是例如不锈钢钢材制的带状薄板材料呈线圈状成形而成的，形成为大致圆筒状。挠性件113a的顶端以相对于挠性件113a的长度方向的中心轴线成为90度或大致90度的方式被切断。

[0058] 编织物113b是编入有由例如不锈钢钢材制的多个线材成束而成的线材束的材料呈大致圆筒状形成的。

[0059] 外皮113c由例如橡胶材料等具有柔性的树脂材料以覆盖编织物113b的外侧的方式形成为大致圆筒状。

[0060] 连接管头114由例如不锈钢钢材等金属材料等形成为大致圆筒状。在连接管头114上形成有朝向径向外侧突出的凸缘部114a。另外，在连接管头114的基端部的内周面上形成有内径形成为比连接管头114的顶端部的内径大的凹部114b。

[0061] 另外，连接管头114的凹部114b的内径形成为与挠性件113a的外径相同或比挠性件113a的外径小，以便在将挠性件113a单体置于自然状态（未施加有外力的状态）下时使挠性件113a的外周面与凹部114b的内周面紧密接触（嵌合）。

[0062] 另外，由于如上所述挠性件113a的顶端与其轴线方向成大致90度地被切断，因此对挠性件113a的外周面向连接管头114的凹部114b的内周面施力，并且挠性件113a的顶端与凹部114b的顶端的台阶部分相抵接。即，挠性件113a的顶端以定位于连接管头114的凹部114b的状态嵌合。

[0063] 同参照图1～图3D说明的管状构件10（筒状外侧构件）与线圈状构件（线圈状内侧构件）20之间的激光焊接相同，如此嵌合的作为筒状外侧构件的一例的连接管头114与作为线圈状内侧构件的一例的挠性件113a在焊接区域R中呈以连接管头114的轴线（中心轴线）B为中心的螺旋状焊接固定起来。

[0064] 另外，配设于编织物113b的外侧的铆接构件115由例如不锈钢钢材等金属材料形成。铆接构件115例如在与连接管头114的凸缘部114a相抵接的编织物113b的顶端侧铆接（塑性变形加工）于连接管头114的外侧。之后，也可以进行上述本实施方式的激光焊接。本实施方式的激光焊接适合于线圈状的蛇管113（挠性件113a）等的焊接，但是也可以将其他部分作为焊接区域R。

[0065] 另外，也可以在将连接管头114铆接于挠性件113a的外侧之后将连接管头114与挠性件113a之间焊接固定起来，但是由于连接管头114与挠性件113a通过上述激光焊接而可靠地固定在一起，因此为了避免变形而更期望采用没有铆接的结构。

[0066] 图6是表示应用了本实施方式的激光焊接方法的内窥镜用夹具装置300的主要部分剖视图。

[0067] 如图6所示，作为内窥镜处理器具的内窥镜用夹具装置300贯穿于例如未图示的内窥镜插入部的处理器具贯穿通道内，并与内窥镜组合使用。因此，由管状体310、操作线320等构成的插入部形成得比处理器具贯穿通道足够长。插入部具有挠性，以便与内窥镜插入部的弯曲相配合地弯曲。

[0068] 操作线320沿着管状体310延伸并且以进退自如的方式贯穿配置于管状体310内。另外，操作线320在顶端连接有供未图示的夹具单元以自由装卸的方式卡合的、直径大于基端侧直径的钩330。

[0069] 钩330为了钩挂未图示的夹具单元而使用。另外，钩330由例如不锈钢钢材等金属材料形成，包括钩挂并卡合上述夹具单元的大致圆锥形状的卡合部331和借助于轴部332利用例如焊接等将卡合部331连接于操作线320的线连接部333。

[0070] 管状体310包括配置于基端侧的手边侧线圈311、与该手边侧线圈311的顶端相连接并具有比手边侧线圈311的内径大的内径的顶端侧线圈312、以及连接手边侧线圈311与顶端侧线圈312之间的线圈连接管313。该线圈连接管313比手边侧线圈311和顶端侧线圈312硬质。

[0071] 对于手边侧线圈311来说，将例如不锈钢钢材制的大致圆形截面的圆线被压扁为平线状而形成为平线311a的材料呈螺旋状密卷而形成为筒状。

[0072] 对于顶端侧线圈312来说，将例如不锈钢钢材制的大致矩形截面的平线312a呈螺旋状密卷而形成为筒状。

[0073] 在顶端侧线圈312的顶端配置有例如不锈钢钢材制且形成为环状的顶端片340。

[0074] 线圈连接管313形成为由例如不锈钢钢材构成的大致管形状，是外径与顶端侧线圈312的内径大致相同的顶端侧连接部313a和外径与手边侧线圈311大致相同的手边侧连接部313b相连接而形成的。顶端侧连接部313a的内径与手边侧连接部313b的内径大致相同。

[0075] 在此，线圈连接管313（手边侧连接部313b）作为上述筒状外侧构件的一例发挥功能，手边侧线圈311作为位于线圈连接管313内侧的线圈状内侧构件的一例发挥功能。

[0076] 同参照图1～图3D说明的管状构件10（筒状外侧构件）与线圈状构件（线圈状内侧构件）20之间的激光焊接相同，线圈连接管313与手边侧线圈311在焊接区域R中呈以线圈连接管313的轴线（中心轴线）C为中心的螺旋状被激光焊接。

[0077] 另外，只要能够从顶端侧线圈312的外侧照射激光，就也能够通过使用顶端侧线圈312作为筒状外侧构件、使用线圈连接管313（顶端侧连接部313a）作为线圈状内侧构件来实施激光焊接方法。本实施方式的激光焊接适合于线圈状的手边侧线圈311等的焊接，但是也可以将其他部分作为焊接区域。

[0078] 例如，也能够对钩330的卡合部331与操作线320之间的连接部分或其他连接部分进行本实施方式的激光焊接。

[0079] 另外，在以上说明中，将包括利用上述激光焊接方法焊接固定的筒状外侧构件和线圈状内侧构件在内的内窥镜100（图4和图5）以及作为内窥镜处理器具的夹具装置300（图6）作为适用于本实施方式的激光焊接方法的应用例进行了说明，但是本实施方式的激光焊接方法只要是与内窥镜的筒状外侧构件和线圈状内侧构件之间的焊接，就能够进行应用。

[0080] 附图标记说明

[0081] 1激光焊接构件；10管状构件；10a端部；20线圈状构件；20a端部；30、31、32焊接部；100内窥镜；110插入部；111顶端硬质部；112弯曲部；113蛇管；113a挠性件；113b编织物；113c外皮；114连接管头；114a凸缘部；114b凹部；115铆接构件；120操作部；121操作部主体；121a把持部；122弯曲操作旋钮；123防折断件；130通用线缆；131挠性管；132连接器；133防折断件；200激光照射装置；300夹具装置；310管状体；311手边侧线圈；
311a平线；312顶端侧线圈；312a平线；313线圈连接管；313a顶端侧连接部；313b手边侧连接部；320操作线；330钩；331卡合部；332轴部；333线连接部；340顶端片。