JP2593282B2 - 湾曲装置 - Google Patents

湾曲装置

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JP2593282B2
JP2593282B2 JP5141641A JP14164193A JP2593282B2 JP 2593282 B2 JP2593282 B2 JP 2593282B2 JP 5141641 A JP5141641 A JP 5141641A JP 14164193 A JP14164193 A JP 14164193A JP 2593282 B2 JP2593282 B2 JP 2593282B2
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JP
Japan
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bending
vibration wave
voltage
switch
electrostrictive element
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JP5141641A
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Inventor
浩樹 日比野
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optic Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は湾曲部を湾曲操作する
構造を改良した湾曲装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の湾曲部を湾曲操作する構造として
は、例えば特開昭55−101240号公報に示されて
いるように、湾曲部の先端に設けた硬性部にモータを内
蔵し、このモータの回転をワイヤ吸引機構に伝え、この
吸引機構で湾曲部内に挿通されたワイヤを吸引すること
により湾曲部を湾曲変形させるようにしたものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術において
は、挿入部の先端に設けた硬性部にモータを内蔵させな
ければならず、挿入部先端の大型化、湾曲操作する構造
の複雑化を招いてしまうという問題があった。この発明
は、このような課題に着目してなされたもので、挿入部
を小型にでき、湾曲操作する構造を簡略化できる湾曲装
置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、この発明の湾曲装置は、一対の連結片を有する複数
の環状の関節駒を上記一対の連結片を介して連結してな
る湾曲部と、上記連結片の摺接部分に設けられ関節駒を
回転駆動する電歪素子からなる駆動手段と、上記電歪素
子に加えられる電圧を制御する制御手段とを具備してい
る。
【0005】
【作用】上記構成により、電歪素子からなる駆動手段に
供給する電圧を制御手段で制御することにより、関節駒
の連結片の摺接部分に設けられた電歪素子からなる駆動
手段は関節駒を回転駆動し、湾曲部を湾曲させる。
【0006】
【実施例】図1ないし図5はこの発明の実施例を示して
おり、内視鏡10は挿入部11、この挿入部11の基端
部に接続した操作部12、操作部12から延出して設け
られたユニバーサルコード13の端部に設けられたコネ
クタ14からなる。挿入部11は、先端部15、湾曲部
16、可撓管部17からなる。操作部12には接眼部1
8、送気送水、吸引スイッチ19,20及び湾曲操作ス
イッチ、21(DOWN)、22(UP)、23(LE
FT)、24(RIGHT)、アングルロック/フリー
を切換える切換スイッチ25が設けられている。
【0007】上記湾曲部16は図2に示すように短い円
筒状の多数の管状体からなる関節駒70を矢印で示す上
下方向と、左右方向とに回動できるように連結されてい
る。つまり、各関節駒70の両端面からは、各々一対の
連結部71,72が周方向に180度ずれ、かつ両端面
において各一対の連結部71,72が周方向に90度ず
れて突設されていて、隣り合う関節駒70の各一対の連
結片71,72がそれぞれ軸72cによって枢着されて
いる。なお、湾曲部16の最先端と最後端の関節駒70
は一方の端面にだけ連結片71が突設されている。した
がって、このような関節駒70が連結された湾曲部16
は、上述したように矢印で示す上下方向と、この上下方
向に直交する左右方向とに屈曲自在となっている。
【0008】連結部71は、図4に示すように先端側の
関節駒から突設した連結腕71a,71bを固定する回
動軸71cからなる。同様に連結部72も連結腕72
a,72b,軸72cからなる。連結腕71aは弾性振
動体から構成され、図3に示すようにその外周面には電
歪素子73a,73bが定在振動波を発生させるのに最
も適した間隔で貼着される。連結腕72aも弾性振動体
から構成され、その外周面には電歪素子74a,74b
が同様な間隔で貼着される。
【0009】図5に上記駆動手段の駆動を制御する制御
手段としての制御回路を示す。スイッチ制御回路39,
40,41,42はOR回路47の入力端に接続される
と共にスイッチボックス80,81,82,83の制御
入力端にそれぞれ接続される。スイッチ制御回路48は
OR回路47の入力端に接続される。OR回路47の出
力端はスイッチボックス84及び85の制御入力端に接
続される。駆動電源50はV=Vosinωtという電
圧を発生し、その一端は連結腕71a及び71bに接続
され、他端は90度位相器51,51´及びスイッチボ
ックス84及び85の入力端に接続される。90度位相
器51は入力電圧の位相を90度進ませるもので、その
出力端はスイッチボックス80,82の入力端に接続さ
れる。また、90度位相器51´は入力電圧の位相を9
0度遅らせるもので、その出力端はスイッチボックス8
1,83の入力端に接続される。スイッチボックス8
4,85の出力端それぞれ電歪素子73a,74aに接
続される。スイッチボックス80及び81の出力端は電
歪素子73bに共通に接続され、スイッチボックス82
及び83の出力端は電歪素子74bに共通に接続され
る。
【0010】ここで、振動波モータ(圧電モータ,超音
波モータ等とも称する)の動作原理を説明する。図6に
おいて、30は力Fで加圧されている移動体としての湾
曲ワイヤ、34は電気−機械エネルギ変換手段としての
(例えばPZT等)により弾性振動を行う固定体として
の嵌合部材を模式的に示した図であり、X軸を固定体3
4の表面上の方向、Z軸をその法線方向とする。電歪素
子により、固定体34の表面に屈曲振動を与えると、進
行振動波が発生し、固定体34の表面上を伝搬してい
く。この進行振動波は縦波と横波を伴った表面波で、そ
の質点の運動は楕円軌道を描く。質点Aに着目すると、
縦振幅u,横振幅wの楕円運動を行っており、表面波は
一波長毎に頂点A,A´……を有し、その頂点速度はX
成分のみであって、μ=2πfu(fは振動数)であ
る。そこで、移動体30の表面を固定体53の表面に摩
擦接触させると、移動体30の表面は摩擦力により矢印
Nの方向に駆動される。
【0011】移動体30の速度は振動数fに比例する。
また、加圧接触による摩擦駆動のために、縦振動uばか
りでなく、横振動wにも依存する。即ち、移動体52の
速度は楕円運動の大きさに比例する。したがって、移動
体30の速度は電歪素子に加える電圧に比例する。図7
は進行振動波と定在振動波の発生を説明する図である。
電歪素子35a,35bは単独で動作すると、固定体3
4が共振するような状態、即ち、定在振動波が存在する
ような位置に配置され、且つ電歪素子35aによる定在
振動波長とが等しくなり、90度位相がずれる(4分の
1波長だけ物理的位置がずれる)ように配置される。駆
動用電源50はV=Vosinωtという電圧を供給す
る。電歪素子35aにはライン36aにより駆動用電源
50から直接、電圧Vosinωtが印加され、電歪素
子35bには90°移相器51を経てライン37aによ
り電圧Vosin(ωt±π/2)の±は移動体30を
動かす方向によって切り換えられる。図8のイ〜ヘは電
圧Vosin(ωt+π/2)が印加されている場合の
振動波の状態を示す。イは電歪素子35aのみにより定
在振動波を発生させている状態、ロは電歪素子35bの
みにより90°位相進みのある定在振動波を発生させて
いる状態を、それぞれ示す。ハ〜ニは二つの電歪素子3
5a,35bを同時に動作させて、進行振動波を発生さ
せている状態を示す。ハは時刻t=0+2nπ/ω、ニ
は時刻t=π/2ω+2nπ/ω、ホは時刻t=π/ω
+2nπ/ω、ヘは時刻t=3π/2ω+2nπ/ωの
進行振動波の位相をそれぞれ示す。進行振動波は図8の
左方向に進むが、固定体34の摩擦接触面の任意の質点
は時計方向の楕円運動を行う。したがって、移動体30
は右方向に移動する。 イ、ロの定在振動波の発生状態
において、固定体34の摩擦接触面上の節以外の質点で
は横振動、即ち、図7で上下運動だけである。したがっ
て、移動体30と固定体34との摩擦接触は、静止摩擦
状態でなく、動摩擦状態であり、摩擦係数が小さくな
り、接触面積も小さくなる。そのため、移動体30は外
力により容易に動かすことができる。
【0012】つぎに実施例の作用について説明する。ま
ず、切換スイッチ25をアングルロック操作した場合に
ついて湾曲部を上下方向に湾曲操作する場合を例にあげ
て説明する。湾曲操作スイッチ22をONすると、スイ
ッチ制御回路40はHレベルを出力するので、スイッチ
ボックス81,84,85の各入出力端が導通する。そ
の結果、電歪素子73a,74aにはV=Vosinω
tという電圧が、電歪素子73bにはV=Vosin
(ωt−π/2)という電圧がそれぞれ供給される。よ
って、連結腕71aには湾曲部をUP操作する向きの進
行振動波が発生するので湾曲部がUPする。つぎに湾曲
操作スイッチ21をONすると、スイッチ制御回路39
はHレベルを出力するので、スイッチボックス80,8
4,85の各入出力端が導通する。その結果、電歪素子
73a,74aにはV=Vosinωtという電圧が、
電歪素子73bにはV=Vosin(ωt+π/2)と
いう電圧がそれぞれ供給される。よって、連結腕71a
には先程とは反対方向の進行振動波が発生するので湾曲
部がDOWNする。湾曲部を左右方向に湾曲させる場合
の説明は省略する。
【0013】切換スイッチ25をアングルフリー操作し
た場合は、スイッチ制御回路48はHレベル信号を出力
するので、スイッチボックス84,85の入出力端が導
通する。従って、連結腕71a,72aには、V=Vo
sinωtという電圧が常にかかっているので、定在振
動波が常に発生している。よって、例えば、内視鏡を体
腔内から引き抜く時でもスムーズに引き抜くことができ
る。
【0014】また、上記連結腕を関節駒ごとに別々に制
御すれば、複雑な湾曲操作も可能である。
【0015】
【発明の効果】この発明によれば、挿入部を小型にで
き、しかも、湾曲ワイヤが必要でないので湾曲操作する
構造を簡略化できる。また、湾曲操作の追従性を著しく
向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示し、内視鏡を示した図。
【図2】この発明の実施例を示し、湾曲部を示した図。
【図3】連結腕を示した図。
【図4】連結部を示した断面図。
【図5】連結部を駆動制御する回路を示した図。
【図6】ワイヤ駆動部に用いられた振動波モータの駆動
原理を説明した図。
【図7】振動波モータにおける進行振動波と定在振動波
の発生を説明した図。
【符号の説明】
10 内視鏡 16 湾曲部 70 関節駒 71a,71b 連結部

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一対の連結片を有する複数の環状の関節駒
    を上記一対の連結片を介して連結してなる湾曲部と、上
    記連結片の摺接部分に設けられ関節駒を回転駆動する
    歪素子からなる駆動手段と、上記電歪素子に加えられる
    電圧を制御する制御手段とを具備することを特徴とする
    湾曲装置。
JP5141641A 1993-06-14 1993-06-14 湾曲装置 Expired - Lifetime JP2593282B2 (ja)

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JP5141641A JP2593282B2 (ja) 1993-06-14 1993-06-14 湾曲装置

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JP59229530A Division JPH066101B2 (ja) 1984-10-31 1984-10-31 内視鏡装置

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JPH0690895A JPH0690895A (ja) 1994-04-05
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5724324Y2 (ja) * 1977-05-16 1982-05-26
JPH0673516B2 (ja) * 1984-01-26 1994-09-21 オリンパス光学工業株式会社 内視鏡

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