JP2006346452A - 柔軟性クランプを有する歯科用又は医科用ハンドピース - Google Patents

Abstract

【課題】 ハンドピースのヘッド（３）を小型化すること。
【解決手段】 従来技術とは逆のクランプ構成を有する本発明の歯科用／医科用のハンドピースは、ツールシャンク（１６）を保持する柔軟なクランプ（２０）を有する。本発明のクランプは、中空シャフト（６）に搭載され前進すると、シャフトの前端（即ち、ツール側）に固定された解放スリーブ（１９）に接触する。クランプ（２０）は、オペレータにより手動で操作されるプッシャー（２２）に軸方向で接続される。スナップヒット装置が、ツールの標準の軸方向最小引っ張り力より大きい、クランプに移動に抵抗する力を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、歯科用あるいは外科用のハンドピースに関する。

このハンドピースは、回転駆動手段に係合された中空シャフトを有する。この中空シャフトに、クランプと、解放スリーブと、スライド可能プッシャーとが搭載される。クランプが、取り外し可能なツール・シャンクを把持する。このプッシャーは前記中空シャフトの後端に配置され、前記クランプと解放スリーブとを互いに近づける方向に移動させる手動ボタンにより制御される。クランプは、動作状態にある前記ツール・シャンクを把持する配置されたあご部と環状部分とを有する。あご部は、前記環状部分から、軸方向に、解放スリーブの方に向かって延びる。解放スリーブは、前記あご部を開く方向に動かす為に、前記あご部の自由端に当接する外部傾斜表面を有する。

多くの場合、この種のハンドピースは、空気タービンで駆動され、毎分４０万回転の高速で回転する。このため、回転軸に対するツールの同心性に極めて高い要件が課される。作業中にツールを十分に把持するために、柔軟性のあるクランプは、ツールにかかる少なくとも２２Ｎの標準の引っ張り力に耐えなければならない。さらに、ツールを頻繁に交換するために、オペレータが容易にツールを装着することができなければならない。

通常、この種の歯科用ハンドピースに関し、特許文献１、２に開示されているものにおいては、クランプは、中空シャフト内に固定されている。その環状部品は、ツールの側面にすなわちシャフトの前端部に配置される。そのあご部は、後方に軸方向に沿って延びる。解放スリーブは、中空シャフト内をスライドすることができる。このスライドは、ハンドピースの可動バック・カバーに接続された手動のプッシャーにより行われる。解放スリーブは、その前端に外部コーンを有する。この外部コーンは、クランプのあご部の内側コーンの対向表面よりも大きな角度の開口を有する支持表面を具備する。その結果、２つのコーンの間の接触が、プッシャーの移動中に、各あご部上でその位置を変化させることのないラインに沿って発生する。

欧州特許第２７３２５９号明細書 欧州特許第５０５５９９号明細書

特許文献１の構成においては、クランプの環状部分は、回転部分の前端でツール・シャンクを中心に保持し、シャンクの後端は、解放スリーブ内で中心に配置される。この部分はスライドするために、若干の半径方向の遊びを必ず有し、同心性は優れていない。さらに、このようなクランプとガイド・ブッシュを形成する部品を製造すること及びバランスを取ることは、困難であり費用のかかる作業である。この構成の別の欠点は、クランプとスリーブとマニュアルのプッシャーを有する組立体の長い全長にある。この全長故に、ハンドピースのヘッドは、歯科医が患者の口の中に入れるには不便な程度の大きさを有する。

特許文献２は、この欠点を改善することを提案している。この改善点は、中空シャフトの前端にガイド・ブッシュを、後端に固定ガイドを配置することである。かくして、ツール・シャンクの同心性は改善するが、内側にツール・シャンクの停止部材を有し、このため、この組立体の長さは増加する。さらに、この構成は、別の欠点も有する。すなわち、解放スリーブは、開放クランプ内の摩擦によりブロックされ、ツール・シャンクを挿入することにより、このブロックを解除することは不可能である。その理由は、軸方向の停止部材がスリーブ上には存在しないからである。

本発明は、中空シャフト内に収納される要素、特にクランプとその制御部材の新規な配列に関する。これにより、同心性の高い精度即ち信頼性の高い動作、中でも全長を短くすることがの両方が可能となり、ハンドピースのヘッドを、小型化できる。

本発明は、段落０００２に記載したハンドピースにおいて、解放スリーブは、前記中空シャフトの前端に、前記ツール側に搭載される。クランプは、中空シャフト内にスライド可能に搭載され、そのあご部は前方向に向けられ、クランプは、プッシャーに軸方向で接続される。これにより、オペレータは、クランプを解放スリーブに当たるように動かすことができる。更に、解放スリーブは、前記中空シャフトに固定され、ツール・シャンクに対するフロントガイド・ブッシュを形成する。

シャンクの後端をガイドできる本発明の一実施例によれば、バックガイド・ブッシュをさらに有する。バックガイド・ブッシュは、ツール・シャンクを収納する円筒状ボアを具備する。バックガイド・ブッシュは、クランプの環状部分とプッシャーの横方向壁との間の中空シャフト内に固定して搭載される。バックガイド・ブッシュは、プッシャーをクランプに接続する軸方向アーム用のチャネルを有する。

この構成によって、従来製品に比較し、ハンドピースである回転装置の長さを減らすことができる。かくして、ツールの中心位置合わせ精度（同心性）を犠牲にすることなく、ヘッドが小さいハンドピースが得られる。このようにできる理由は、特に固定された解放スリーブがガイド・ブッシュとしても動作する二重機能によりシャフトの長さ方向に沿った部品を減らすことができること、及びツール・シャンクの端部はシャフトの後端まで延びることによる。

クランプは、軸方向に移動可能なために、ツールにかかる如何なる牽引力も、クランプを解放スリーブの方向に前方向に押し出す。かくして、牽引力が標準限界の２２Ｎ以下でも、クランプを開き、ツールを解放することがある。このような偶発的な開放を阻止するために、クランプとプッシャーにより形成される組立体は、スナップ・フィット保持機構を具備し、組立体が動作状態から前方向への移動するのに対抗する所定の初期抵抗力を与える。このスナップ・フィット保持機構は、柔軟性のある係止手段を有する。この手段が中空シャフトに当たり、クランプとプッシャーの移動に対抗する抵抗力を与える。これは２２Ｎの限界力を超えている。この抵抗力が、オペレータがツールを交換する際クランプを開くためにボタンを押した時に、オペレータが打ち勝たねばならない力である。

しかし、スナップヒットが起こりクランプが前方に移動を開始すると、ボタンにかかる抵抗力は、解放スリーブによりクランプにかけられた力の軸方向成分からのみ発生し、これは初期抵抗力より小さい。言い換えると、スナップヒットの後は、作業者は、少ない力をボタンに加えるだけでよく、これによりハンドピースの使用が易しくなる。

図１に示したハンドピース１は、空気タービンを駆動源とし、ハンドル２とヘッド３とを有する。ヘッド３の軸４は、ハンドル２に直交している。空気タービンのローター５は、中空シャフト６に固定される。この中空シャフト６は、ヘッド３の本体１０内のベアリング７、８により保持され、軸４の周囲を回転する。中空シャフト６は、筒形状をしており、その厚肉のバックエンド１２は、ベアリング８に軸方向で当接する。使用時には、ハンドピース１のハンドル２は、後端部で、すなわち図１に示す上方の位置で、移動カバーで包囲される。この移動カバーには、復帰スプリング１４により後ろ向き（図１の上方）に力が加えられる。この移動カバーがマニュアル制御ボタン１３を形成する。ツール・シャンク１６を、取り外し可能に軸４と同軸に保持するために、中空シャフト６は、前から後（図では下から上）へ、解放スリーブ１９と、柔軟性クランプ２０と、バックガイド・ブッシュ２１と、プッシャー２２とを有する。プッシャー２２は、その裏面にボール２３を有する。ボタン１３を押した時に、このボール２３にマニュアル制御ボタン１３のハードプレート２４が当たる。構成要素である解放スリーブ１９、柔軟性クランプ２０、バックガイド・ブッシュ２１は、中心ボアを有し、このボアがツール・シャンク１６を収納する。一方ツール・シャンク１６のバック・エンド２５は、プッシャー２２の横方向壁２６に当接する。環状溝２７がプッシャー２２の周囲に形成され、ワイヤスプリング２８を収納する。このワイヤスプリング２８は、中空シャフト６により半径方向に圧縮され、スナップ・フィットによりプッシャー２２の小さな内側の溝に固定される。これにより、スナップ・フィット保持装置を形成し、これがプッシャー２２を軸方向に通常位置に保持する。

クランプ２０は、単一部品から構成され、図２に示すように、環状部分３０を有する。この環状部分３０の外側円筒状表面は、中空シャフト６内をスライドする。柔軟性のあるあご部３１は、環状部分３０から軸方向スロット３２により、（図２においては２個に）分離されて延びる。各あご部３１の前部分には、円筒形状の内側表面があり、把持部材３３を形成し、ツール・シャンク１６を把持する。把持部材３３の前端部では、あご部の内側表面が、テーパ状となっており、長手方向に傾斜した傾斜表面３４を形成し、これによりあご部同士を分離する。各あご部の後部分３５は、細くなっており、半径方向の力成分が傾斜表面３４にかかった時に、曲がりやすくなる。

静止時には、あご部の把持部材３３の間に入るスペースの直径は、使用されるツール・シャンク１６の標準直径よりも小さい。かくして、あご部は、シャンク１６が把持部材３３の間に配置された時に、柔軟性をもってシャンク１６を把持する。このあご部のサイズは、把持する力とその結果発生する摩擦力が、標準限界よりも高い如何なる引っ張り力に対しても十分な抵抗力を与える程度の大きさである。

クランプ２０の後端部は、軸方向アーム３６を有する。この軸方向アーム３６は、半径方向に柔軟性があり、この図では３個であるが、環状部分３０から延びて、その自由端３７の外側表面はフック形状を有する。軸方向アーム３６の機能は、クランプ２０をプッシャー２２にフックする（引っかける）ことである。このために、図１に示すように、プッシャー２２は、環状エッジ３８を有する。この環状エッジ３８が、横方向壁２６の前面に延びて、内側にクランプ２０の軸方向アーム３６の外形（即ち自由端３７）に勘合するフッキング・プロファイルを有する。さらに、環状エッジ３８は、軸方向で軸方向アーム３６に当接して、クランプ２０を前方向に押し出す。２個の勘合する係合外形３７，３８と軸方向アーム３６のフレキシビリティとが組合わさって、ハンドピースが用いられる如何なる状態においても、クランプ２０を保持するのに必要な軸方向力を保証する。また分解するために、より大きな力をかけることにより分離することもできる。各軸方向アーム３６の自由端３７は、面取り部を有する。これにより、２つの部分３７，３８が軸方向アーム３６の柔軟性により、スナップ・フィットで再結合できる。

解放スリーブ１９の実施例の詳細を図３、４に示す。その内側ボア４０は、ツール・シャンク１６を収納できるよう修正される。その結果、解放スリーブ１９がフロントガイド・ブッシュを形成する。その外側表面４１は、円筒形状をしており、中空シャフト６内に遊びなく適合する。この中空シャフト６に解放スリーブ１９が溶接（一体化）される。前部において、解放スリーブ１９は、外側コーン４２を有する。この外側コーン４２は、円錐角の異なる異な２つの部分即ち第１傾斜表面４３と第２傾斜表面４４を有する。軸４に対する第１傾斜表面４３の円錐角は、第２傾斜表面４４のそれより大きい（図４）。第１傾斜表面４３と第２傾斜表面４４は、丸め表面４５により接続される。第２傾斜表面４４の後に横方向表面４６が形成される。スリーブの表面４３−４６は、柔軟性クランプ２０の各あご部の端部と共働する。

図５は、図１、２に示すクランプ２０のあご部３１の自由端の拡大断面図である。あご部３１の内側表面上で把持部材３３の表面の前方に傾斜表面３４がある。この傾斜表面３４は、この実施例では平面であるが、他の実施例では円錐構造を採ることもできる。前部分には、傾斜表面３４があご部の前端表面５２に丸め表面５１により接続される。傾斜表面３４とあご部の丸め表面５１は、解放スリーブ１９の第２傾斜表面４４に当接し、対向するあご部３１を離す（開く）方向に動かす。前端表面５２は、解放スリーブ１９の横方向表面４６に当接して、クランプが開放状態に移行するのを阻止する。

図６は、バックガイド・ブッシュ２１の形状を示す。このバックガイド・ブッシュ２１は、円筒状ボア５４を有する。この円筒状ボア５４内にツール・シャンク１６が正確にガイドされる。バックガイド・ブッシュ２１は、円筒形状の外周表面５５を有し、この外周表面５５が中空シャフト６に適合し、例えば溶接によりそれに取り付けら（一体化さ）れる。この外周表面５５とバックガイド・ブッシュ２１の後部端５６の間に、小径のセクション５７が形成されて、プッシャー２２の環状エッジ３８用のスペースを形成する。外周表面５５は、チャネル５８を形成する３本の軸方向溝により削り取られる。このチャネル５８内にクランプの軸方向アーム３６が半径方向の遊びをもって通る（図１）。その結果、軸方向アーム３６は、内側に曲がってプッシャー２２にスナップ・フィットする。クランプ２０は、回転する中空シャフト６に、チャネルである環状エッジ３８にスナップ・フィットする軸方向アーム３６で、固定される。

ハンドピースの製造過程において、２個の固定ガイドブッシュ、即ちフロントガイド・ブッシュでもある解放スリーブ１９とバックガイド・ブッシュ２１が、中空シャフト６内に固定して配置されることにより、中空シャフト６の外側表面が、２個のガイド・ブッシュ１９，２１を具備したシャフト６を、交換可能なツール・シャンク１６の場所に基準シャンクを代わりに配置して、研磨される。これにより、ベアリング７と８の軸受け部分は、基準シャフト上で研磨され、２個のガイド・ブッシュ１９，２１のボアの完全な同心性が確保できる。

次に、上記のように構成した装置の動作を述べる。図１の動作状態において、クランプ２０は、解放スリーブ１９には当たっていない。スリーブ１９をシャフトに溶接する代わりに、スリーブ１９は、スリーブ１９とクランプ１０との間のスペースを調整するために、軸方向に調整可能に搭載される。歯科用ツールのツール・シャンク１６が、２つのブッシュであるスリーブ１９とブッシュ２１により横（半径）方向ではガイドされ、軸方向では後部でプッシャー２２に当接し、クランプ２０の把持部材により、標準限界を超えない力に引っ張り力に抗して、その場所に保持される。この力は、クランプ２０の軸方向アーム３６により、プッシャー２２に伝搬され、その後、ワイヤスプリング２８により中空シャフト６に、そしてベアリング７、８に伝搬される。ボール２３は、マニュアル制御ボタン１３には接触しておらず、その結果、タービンのローター５により駆動される中空シャフト６は、摩擦なく高速で回転する。

歯科医がツールを交換するときには、歯科医は、マニュアル制御ボタン１３を指で復帰スプリング１４の力に抗して押し、プッシャー２２と柔軟性クランプ２０を前方向に進める。中空シャフト６内のワイヤスプリング２８のスナップ・フィットが、限界力２２Ｎ以上の対抗軸方向力例えば２５Ｎ以上の対抗軸方向力を提供する。その後歯科医は、この対抗軸方向力に打ち勝ち、クランプを前方向に移動させる。その結果、あご部３１の端部は、解放スリーブ１９の第２傾斜表面４４上をスライドし、分離し（開き）、ツールを解放する。クランプの傾斜表面３３とスリーブの傾斜表面４４の傾斜は、歯科医が使用し易いように、解放時に加える軸方向力が、比較的小さくなるよう選択される。その結果、歯科医は、操作の開始時に比較的大きな力をかけるだけで、最初のスナップ・フィットを生成できる。

クランプ２０は開放状態に保持されると、歯科医は、新たなツールのシャンク１６を挿入することができる。このツール・シャンク１６は、プッシャー２２に当接して、プッシャー２２とクランプを上方向に、ワイヤスプリング２８が再び中空シャフト６の溝にスナップ・フィットするまで、押す。これにより、クランプを動作状態に維持する。

図７は、図３、４に示された解放スリーブ１９の変形例である。傾斜表面４３、４４は、対向する一対の傾斜面表面６３、６４と、それらの間の丸め円筒表面６５で置換されている。この構成は、前の実施例と同様に動作するが、柔軟性クランプ２０のあご部と解放スリーブ１９のあご部との間の線形接触を比較的広くする効果がある。

図８、９は、中空シャフト６上のプッシャー２２とスナップ・フィット保持装置の他の実施例を示す。図１に示すワイヤスプリング２８によるスナップ・フィットによるプッシャー２２の柔軟性のあるフッキング（係止）による係合を置換するために、プッシャー２２は、フレキシブルな軸方向アーム７０（ここでは３個）を具備する。フック７１の各端部は、中空シャフト６のバックエンド１２のエッジ７４を、フックの傾斜表面７２でキャッチできる。各軸方向アーム７０は、ノッチ７３が軸方向アーム７０をプッシャー２２の中央ボディから分離することにより、形成される。傾斜表面７２と軸方向アーム７０の傾斜角が、限界引っ張り力を決定するが、これは、前述したツールの最小引っ張り力よりも大きくなければならない。歯科医がマニュアル制御ボタン１３を押すことにより、この力に打ち勝ってクランプを開くと、スナップ・フィットが、対抗軸方向力の減少により発生し、オペレータ（歯科医）は、解放スリーブ１９により柔軟性クランプ２０にかかる力に打ち勝つだけでよい。前述の実施例と同様に、柔軟性クランプ２０の軸方向アーム３６は、バックガイド・ブッシュ２１のチャネル５８内を通過して、クランプを回転させ、プッシャー２２の環状エッジ３８上にその自由端３７を介してキャッチする。

他のスナップ・フィット保持手段を、図に示したものの代わりに、具備することもできる。例えば、クランプ２０は、軸方向アーム３６のように、その後部に柔軟性のあるアームを２本を具備して、プッシャー２２上をキャッチし、他の柔軟性のあるアームが、バックガイド・ブッシュ２１の他端をキャッチする、あるいは中空シャフト６のオリフィスのエッジ上をキャッチする。これによりスナップ・フィットで軸方向の保持を確実にする。

他の変形例として、バックガイド・ブッシュ２１は、ある場合には取り除くことができる。その機能は、クランプの環状部分３０またはプッシャー２２で置換でき、中空シャフト６に取り付けられたキー結合で回転を駆動する。さらに、プッシャー２２は、クランプ２０に、これらの要素の組立体を分解する必要がない場合には、溶接することができる。

以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。

本発明の第１実施例による空気タービンを具備したハンドヘルド医科用装置のヘッド部分の軸方向断面図。 図１のクランプの斜視図。 図１の解放スリーブの斜視図。 図３の解放スリーブの軸方向断面図。 図２のクランプの軸方向断面図。 図１のバックガイド・ブッシュの斜視図。 図３に類似した解放スリーブの変形例を表す図。 本発明の他の実施例の軸方向断面図。 図８のプッシャーの斜視図。

符号の説明

１ ハンドピース
２ ハンドル
３ ヘッド
４ 軸
５ ローター
６ 中空シャフト
７，８ ベアリング
１０ 本体
１２ バックエンド
１３ マニュアル制御ボタン
１４ 復帰スプリング
１６ ツール・シャンク
１９ 解放スリーブ
２０ 柔軟性クランプ
２１ バックガイド・ブッシュ
２２ プッシャー
２３ ボール
２４ ハードプレート
２５ バック・エンド
１９，２０，２１ 構成要素
２６ 横方向壁
２７ 環状溝
２８ ワイヤスプリング
３０ 環状部分
３１ 柔軟性あご部
３２ 軸方向スロット
３３ 把持部材
３４ 傾斜表面
３５ 後部分
３６ 軸方向アーム
３７ 自由端
３８ 環状エッジ
４０ 内側ボア
４１ 外側表面
４２ 外側コーン
４３ 第１傾斜表面
４４ 第２傾斜表面
４５ 丸め表面
４６ 横方向表面
５１ 丸め表面
５２ 前端表面
５４ 円筒状ボア
５５ 球状表面
５６ 後部端
５７ セクション
５８ チャネル
６３、６４ 傾斜面表面
６５ 丸め円筒表面
７０ 軸方向アーム
７１ フック
７２ 傾斜表面
７３ ノッチ
７４ エッジ

Claims (9)

1. 回転駆動手段（５）に係合された中空シャフト（６）を有する医科用又は歯科用のハンドピースにおいて、
   前記中空シャフト（６）に、クランプ（２０）と、解放スリーブ（１９）と、（Ｃ） スライド可能なプッシャー（２２）と が搭載され、
   前記クランプ（２０）が、取外し可能なツール・シャンク（１６）を把持し、
   前記プッシャー（２２）は、前記中空シャフトの後端に配置され、手動ボタン（１３）により制御され、
   前記手動ボタン（１３）が、前記クランプ（２０）と解放スリーブ（１９）とを互いに近づける方向に移動させ、
   前記クランプ（２０）は、動作状態にある前記ツール・シャンク（１６）を把持する配置されたあご部（３１）と環状部分（３０）とを有し、
   前記あご部は、前記環状部分から、軸方向に、解放スリーブ（１９）の方に向かって延び、
   前記解放スリーブ（１９）は、前記あご部を開く方向に動かす為に、前記あご部の自由端に当接する外部傾斜表面（４４、４６）を有し、
   前記解放スリーブ（１９）は、前記中空シャフト（６）の前端に、前記ツール側に搭載され、
   前記クランプ（２０）は、前記中空シャフト内にスライド可能に搭載され、
   前記あご部（３１）は、前方向に向けられ、
   前記クランプ（２０）は、前記プッシャー（２２）に軸方向で接続され、
   これにより、オペレータは、前記クランプ（２０）を解放スリーブ（１９）に当たるように動かすことができる
   ことを特徴とする医科用又は歯科用のハンドピース。
2. 前記解放スリーブ（１９）は、前記中空シャフト（６）に固定され、前記ツール・シャンク（１６）に対するフロントガイド・ブッシュを形成する
   ことを特徴とする請求項１記載のハンドピース。
3. 前記プッシャー（２２）は、横方向壁（２６）を有し、
   前記横方向壁（２６）は、前記ツール・シャンク（１６）に対する軸方向停止部材を構成する
   ことを特徴とする請求項１記載のハンドピース。
4. バックガイド・ブッシュ（２１）をさらに有し、
   前記バックガイド・ブッシュ（２１）は、前記ツール・シャンクを収納する円筒状ボア（５４）を具備し、
   前記バックガイド・ブッシュ（２１）は、前記クランプの環状部分（３０）と前記プッシャーの横方向壁（２６）との間の中空シャフト内に固定して搭載され、
   前記バックガイド・ブッシュ（２１）は、前記プッシャー（２２）をクランプ（２０）に接続する軸方向アーム（３６）用のチャネル（５８）を有する
   ことを特徴とする請求項１−３のいずれかに記載のハンドピース。
5. 前記軸方向アーム（３６）の少なくとも１本は、半径方向に柔軟性があり、前記クランプ（２０）とプッシャー（２２）との間のスナップ・フィット結合を提供する
   ことを特徴とする請求項４記載のハンドピース。
6. 前記クランプ（２０）とプッシャー（２２）により形成された組立体は、スナップ・フィット保持装置を具備し、
   前記スナップ・フィット保持装置は、前記組立体が動作位置から前方に動くのに対抗する所定の初期抵抗力を提供する
   ことを特徴とする請求項１記載のハンドピース。
7. 前記スナップ・フィット保持装置は、前記中空シャフトに搭載される柔軟性のある係止手段（２８、７０、７１）を有する
   ことを特徴とする請求項６記載のハンドピース。
8. 前記係止手段は、前記プッシャー（２２）の周囲に配置され、前記中空シャフトの内側溝と共働するスプリング（２８）により形成される
   ことを特徴とする請求項７記載のハンドピース。
9. 前記係止手段は、前記クランプの柔軟性のある軸方向アーム（７０）上あるいは前記プッシャー（２２）上に配置され、前記中空シャフト（６）の少なくとも一端（７４）上に係止される
   ことを特徴とする請求項７記載のハンドピース。

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