JP2008200334A - 医科歯科用ハンドピース - Google Patents
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Abstract
【課題】傘歯車の耐久性を向上させて、工具を高速回転させることができる、医科歯科用ハンドピースを、提供すること。
【解決手段】医科歯科用ハンドピース1において、駆動源からの回転を伝達して、ヘッド部2のロータ24を回転させる、回転伝達機構を、備えており、回転伝達機構が、把持部3の伝達回転軸411と、ヘッド部2のロータ24と、を連結する一対の第3傘歯車83及び第4傘歯車84を、有しており、両傘歯車83、84の回転中心軸同士が、略直交しており且つ第1点にて交わっており、第4傘歯車84の各歯の両歯面が、平坦面に形成されており、上記両平坦面は、その平坦面を延長した延長面が第4傘歯車84の回転中心軸の延長と第2点にて交わるよう、形成されており、上記第2点は、第4傘歯車84に対して上記第1点が位置する側に位置していることを特徴としている。
【選択図】図2
【解決手段】医科歯科用ハンドピース1において、駆動源からの回転を伝達して、ヘッド部2のロータ24を回転させる、回転伝達機構を、備えており、回転伝達機構が、把持部3の伝達回転軸411と、ヘッド部2のロータ24と、を連結する一対の第3傘歯車83及び第4傘歯車84を、有しており、両傘歯車83、84の回転中心軸同士が、略直交しており且つ第1点にて交わっており、第4傘歯車84の各歯の両歯面が、平坦面に形成されており、上記両平坦面は、その平坦面を延長した延長面が第4傘歯車84の回転中心軸の延長と第2点にて交わるよう、形成されており、上記第2点は、第4傘歯車84に対して上記第1点が位置する側に位置していることを特徴としている。
【選択図】図2
Description
本発明は、コントラアングル型の医科歯科用ハンドピースに関し、特に、傘歯車の改良に関する。
一般に、医科歯科用ハンドピースにおいては、駆動源から把持部内の伝達回転軸に伝達された回転が、一対の傘歯車を介して、ヘッド部の保持軸に伝達され、これにより、保持軸が工具を伴って回転するようになっている。
図24は従来の一対の傘歯車98、99の噛合した状態を示している。図25は図24の噛合状態を上方から見た斜視図、図26は図24のXXVI矢視図である。この従来例では、従動側の傘歯車99の各歯990の両歯面991、992が、平坦面である。しかしながら、図27〜図29に示されるように、両平坦面をそれぞれ延長した延長面9910、9920は、傘歯車99の回転中心軸B2と平行である。
特開昭61−73646号公報
従来の一対の傘歯車98、99は、図26に示されるような噛合状態となるため、図30に示されるように、傘歯車98の各歯の、歯厚E、歯長F、及び歯高Gを全て小さく設計せざるを得なかった。そのため、傘歯車98の各歯980の耐久性が小さく、また、両傘歯車98、99を十分に噛み合わせることができなかった。したがって、従来の医科歯科用ハンドピースにおいては、一対の傘歯車98、99が高速回転に耐えることができないために、工具の高速回転を実現できなかった。
本発明は、傘歯車の耐久性を向上させて、工具を高速回転させることができる、医科歯科用ハンドピースを、提供することを目的とする。
本発明は、工具を着脱自在に保持する保持軸を、回転自在に保持する、ヘッド部と、ヘッド部を前端に支持し、且つ、操作者によって把持される、把持部と、からなり、把持部が、ヘッド部から延びた柄部と、柄部の後端から鈍角の方向に延びたボディ部と、からなっている、医科歯科用ハンドピースにおいて、駆動源からの回転を伝達して、ヘッド部の保持軸を回転させる、回転伝達機構を、備えており、回転伝達機構が、把持部内に設けられた伝達回転軸と、ヘッド部の保持軸と、を連結する一対の傘歯車を、有しており、上記一対の傘歯車の回転中心軸同士が、略直交しており且つ第1点にて交わっており、一方の傘歯車の各歯の両歯面が、平坦面に形成されており、上記両平坦面は、その平坦面を延長した延長面が上記一方の傘歯車の回転中心軸の延長と第2点にて交わるよう、形成されており、上記第2点は、上記一方の傘歯車に対して上記第1点が位置する側に位置していることを特徴としている。
本発明は、更に、次のような具体的構成を採用するのが好ましい。
(1)上記第1点と上記第2点とが一致している。
(2)上記一方の傘歯車が、保持軸に設けられた傘歯車である。
(3)上記(2)において、上記一方の傘歯車が、保持軸と一体に形成されている。
(4)上記一方の傘歯車が、伝達回転軸に設けられた傘歯車である。
(5)上記(2)〜(4)のいずれか1つにおいて、上記一方の傘歯車の歯数と他方の傘歯車の歯数とが、異なっている。
(6)上記(2)〜(4)のいずれか1つにおいて、上記一方の傘歯車のピッチ円錐角が、45度を超えている。
(1)上記第1点と上記第2点とが一致している。
(2)上記一方の傘歯車が、保持軸に設けられた傘歯車である。
(3)上記(2)において、上記一方の傘歯車が、保持軸と一体に形成されている。
(4)上記一方の傘歯車が、伝達回転軸に設けられた傘歯車である。
(5)上記(2)〜(4)のいずれか1つにおいて、上記一方の傘歯車の歯数と他方の傘歯車の歯数とが、異なっている。
(6)上記(2)〜(4)のいずれか1つにおいて、上記一方の傘歯車のピッチ円錐角が、45度を超えている。
本発明によれば、他方の傘歯車の各歯の、歯厚、歯長、及び歯高を、全て大きく設計できる。それ故、他方の傘歯車の各歯の耐久性を大きく向上でき、また、他方の傘歯車と一方の傘歯車とを十分に噛み合わせることができるとともに、噛み合い面をピッチコーン上に位置させることができる。したがって、本発明の一対の傘歯車によれば、摩耗や振動等を抑制できる。また、医科歯科用ハンドピース内に使用する非常に小型の傘歯車であるが、一方の傘歯車においては、各歯の歯面を平面とすることで簡単な切削加工で製作でき、他方の傘歯車においても、各歯の歯厚、歯長及び歯高を大きく設計できるため、簡単な切削加工で製作できる。
上記構成(1)によれば、他方の傘歯車の各歯の歯厚を最大に設計できる。
上記構成(2)によれば、伝達回転軸に設けた傘歯車の、各歯の、歯厚、歯長、及び歯高を全て大きく設計できる。
上記構成(3)によれば、簡単な切削加工によって製作できる。
上記構成(4)によれば、保持軸に設けた傘歯車の、各歯の、歯厚、歯長、及び歯高を全て大きく設計できる。
上記構成(5)によれば、増速又は減速を任意に行うことができる。好ましくは、減速することによって、傘歯車の強度を増すように、設計できる。
上記構成(6)によれば、一方の傘歯車の軸方向寸法を小さくでき、したがって、一方の傘歯車を設けている部分を小型化できる。
以下、図を参照しながら、本発明の一実施形態の医科歯科用ハンドピースについて説明する。
(1)本実施形態の医科歯科用ハンドピースの構成
(1-1)全体
図1は医科歯科用ハンドピースの全体外観図、図2は図1のハンドピース1の断面図である。
(1-1)全体
図1は医科歯科用ハンドピースの全体外観図、図2は図1のハンドピース1の断面図である。
このハンドピース1は、コントラアングル型であり、治療用工具91を回転自在に保持するヘッド部2と、操作者によって把持される把持部3と、からなっている。把持部3は、操作者が手に持って操作できる大きさを有している。ヘッド部2は、把持部3の前端に支持されている。把持部3は、ヘッド部2から延びた柄部31と、柄部31の後端から鈍角(図中の角度α)の方向に延びたボディ部32と、からなっている。なお、αは、90度より大きく180度より小さい。ヘッド部2の径D1と、柄部31の径D2と、ボディ部32の径D3とは、D1<D2<D3の関係を有している。
図3はヘッド部2の拡大断面図である。ヘッド部2の外形は、筒状のハウジング21と、ハウジング21を上から塞ぐ蓋部22と、ハウジング22から横に延びている首部23とで、構成されている。一方、把持部3の外形は、図2に示されるように、3個の筒状のハウジングで構成されており、すなわち、前部ハウジング41、中央部ハウジング42、及び後部ハウジング43で、構成されている。なお、柄部31の外形は、前部ハウジング41及び中央部ハウジング42で構成されており、ボディ部32の外形は、後部ハウジング43で構成されている。
そして、ヘッド部2の首部23は、前部ハウジング41の前端部に嵌め込まれており、これにより、ヘッド部2が把持部3の前端に支持されている。また、前部ハウジング41の後端部には、中央部ハウジング42の前端部が嵌め込まれており、後部ハウジング43の前端部には、中央部ハウジング42の後端部が嵌め込まれている。これにより、3個のハウジング41、42、43が一体となって把持部3の外形を構成している。
ヘッド部2には、治療用工具91を着脱自在に保持するロータ(保持軸)24が、ベアリング251、252を介して、回転自在に保持されている。ロータ24には、第4傘歯車84が一体に形成されている。
把持部3において、後部ハウジング43の後端部には、給気給水用コネクタ92が挿入されて連結される挿入孔431が、形成されている。挿入孔431の下流側端面432からは、給気管433、給水管434、及び光ガイド管435が前方へ延びている。また、後部ハウジング43内の前端部には、軸流タービン5が設けられている。
軸流タービン5は、導入ノズル51と、第1タービン翼車52と、案内ノズル53と、第2タービン翼車54とを、後方から順に備えている。導入ノズル51は、給気管433から供給されて来た空気流を絞って第1タービン翼車52に導入するための、1個以上の導入ノズル通路6を有しており、把持部3内に固定されている。案内ノズル53は、第1タービン翼車52から排出された空気流を第2タービン翼車54に案内するための、1個以上の案内ノズル通路7を有しており、把持部3内に固定されている。軸流タービン5は、第1タービン翼車52及び第2タービン翼車54をハンドピース1の長手軸回りに回転させることによって、タービン回転軸55を回転させるようになっている。
把持部3には、軸流タービン5の回転をロータ24へ伝達するための回転伝達機構が、設けられている。回転伝達機構は、軸流タービン5の回転を、タービン回転軸55、第1傘歯車81、第2傘歯車82、伝達回転軸411、第3傘歯車83、及び第4傘歯車84を経て、ヘッド部2のロータ24に伝達するよう、構成されている。
タービン回転軸55は、中央部ハウジング42の略中間位置まで延びている。そして、第1傘歯車81が、タービン回転軸55の先端に設けられている。
伝達回転軸411は、中央部ハウジング42及び前部ハウジング41に、ベアリング412、413を介して回転自在に保持されている。伝達回転軸411は、中央部ハウジング42の略中間位置からヘッド部2の首部23まで延びている。そして、第2傘歯車82が、伝達回転軸411の後端に設けられている。第2傘歯車82は、第1傘歯車81に対して、角度α(図1)の方向から、噛合している。一方、第3傘歯車83が、伝達回転軸411の前端に設けられている。第3傘歯車83は、第4傘歯車84に対して、略直交して、噛合している。
給水管434は、挿入孔431の下流側端面432から、把持部3内を前方へ延びて、ヘッド部2の下面の注水口437へ至っている。
光ガイド管435は、挿入孔431の下流側端面432から、把持部3内を前方へ延びて、前部ハウジング41の下面側の照射口438へ至っている。
(1-2)潤滑油供給機構
ハンドピース1は、潤滑油供給機構を有している。潤滑油供給機構は、ボディ部32に設けられた潤滑油供給管439と、タービン回転軸55の中空内部と、伝達回転軸411の中空内部とで、構成されている。潤滑油供給管439の後端は、後部ハウジング43に開口した潤滑油供給口(図示せず)に連結している。潤滑油供給管439の前端は、タービン回転軸55の後端に接続している。タービン回転軸55の中空内部は、第1傘歯車81内に開いており、伝達回転軸411の中空内部は、第3傘歯車83内に開いている。
ハンドピース1は、潤滑油供給機構を有している。潤滑油供給機構は、ボディ部32に設けられた潤滑油供給管439と、タービン回転軸55の中空内部と、伝達回転軸411の中空内部とで、構成されている。潤滑油供給管439の後端は、後部ハウジング43に開口した潤滑油供給口(図示せず)に連結している。潤滑油供給管439の前端は、タービン回転軸55の後端に接続している。タービン回転軸55の中空内部は、第1傘歯車81内に開いており、伝達回転軸411の中空内部は、第3傘歯車83内に開いている。
(1-3)軸流タービン5
(1-3-1)全体
図4は軸流タービン5の拡大断面図、図5は軸流タービン5の分解断面図である。軸流タービン5は、本体部50と、本体部50に外嵌する円筒状のカラー500とで、構成されている。カラー500は、ここでは上流側カラー部501と下流側カラー部502とに分割されている。図6は上流側カラー部501の斜視図、図7は下流側カラー部502の斜視図である。
(1-3-1)全体
図4は軸流タービン5の拡大断面図、図5は軸流タービン5の分解断面図である。軸流タービン5は、本体部50と、本体部50に外嵌する円筒状のカラー500とで、構成されている。カラー500は、ここでは上流側カラー部501と下流側カラー部502とに分割されている。図6は上流側カラー部501の斜視図、図7は下流側カラー部502の斜視図である。
一方、導入ノズル51は、導入ノズル本体部511と導入カラー部分(導入ノズルカラー)512とからなっており、第1タービン翼車52は、第1タービン本体部521と第1カラー部分522とからなっており、案内ノズル53は、案内ノズル本体部531と案内カラー部分532とからなっており、第2タービン翼車54は、第2タービン本体部541と第2カラー部分542とからなっている。そして、導入ノズル本体部511と第1タービン本体部521と案内ノズル本体部531と第2タービン本体部541とによって、軸流タービン5の本体部50が構成されている。また、導入カラー部分512と第1カラー部分522と案内カラー部分532の一部とが、一体となって、上流側カラー部501が構成されており、案内カラー部分532の一部と第2カラー部分542とが、一体となって、下流側カラー部502が構成されている。なお、上流側カラー部501の下流側端部5011(図6)と、下流側カラー部502の上流側端部5021(図7)とは、案内ノズル53及び第2タービン翼車54の部分において重なっており、下流側端部5011が外側に位置している。また、下流側カラー部502の下流側の小径部5022は、タービン回転軸55を覆っている。
(1-3-2)導入ノズル51
導入ノズル51は、3個の導入ノズル通路6を有している。導入ノズル通路6は、次のようにして、形成されている。
導入ノズル51は、3個の導入ノズル通路6を有している。導入ノズル通路6は、次のようにして、形成されている。
図8は導入ノズル本体部511を説明するための拡大斜視図である。図8では、1個の導入ノズル通路6を構成する1個の流体通路60が示されている。導入ノズル本体部511には、上流側端面513から下流側端面514へ通じる流体通路60が、形成されている。流体通路60は、上流側端面513側から形成された第1穴部61と、下流側端面514側から導入ノズル本体部511の周面515に沿って形成された溝部62と、を連結して構成されている。溝部62は、導入ノズル本体部511の軸方向に対して、傾斜して、すなわち、螺旋の軌跡を描くように、形成されている。そして、溝部62は、導入ノズル本体部511に外嵌した導入カラー部分512によって塞がれることによって、図9に示されるように、第2穴部63を構成している。これにより、第1穴部61及び第2穴部63が、導入ノズル通路6を構成している。
溝部62は、底面621と両側面622、623とで構成されており、底面621が、下流側端面514側に行くに従って、浅くなっている。また、溝部62は、両側面622、623の間隔Tが、下流側端面514側に行くに従って、小さくなっている。
更に、第1穴部61と第2穴部63との連結部64は、拡張されて、流体溜まり部を構成している。連結部(流体溜まり部)64と溝部62との連結部分において、部分Aは略C面取りされており、部分Bは略R面取りされている。
なお、図9の例では、1個の導入ノズル通路6が、1個の第1穴部61と1個の第2穴部63とで構成されている。したがって、導入ノズル51に複数個の導入ノズル通路6を形成する場合には、図9の導入ノズル通路6を複数個形成すればよい。しかし、複数個の導入ノズル通路6は、次のように形成してもよい。すなわち、第1穴部61を共有し、共有した第1穴部61から複数個の第2穴部63を設ける。図10は、本実施形態の導入ノズル51の斜視図であり、2個の第1穴部61を共有し、共有した第1穴部61から3個の第2穴部63を設けた場合を、示している。図11は図10の導入ノズル51の導入ノズル本体部511の下流側から見た斜視図、図12は導入ノズル51の導入ノズル本体部511の上流側から見た斜視図である。
そして、本実施形態の導入ノズル51においては、3個の導入ノズル通路6の下流側端面514における各開口601、602、603の面積が、同じである。
(1-3-3)案内ノズル53
図13は案内ノズル53の側面図である。案内ノズル53は、円板状の案内ノズル本体部531と、案内ノズル本体部531に外嵌する円筒状のカラー部分(案内ノズルカラー)532と、からなっている。なお、カラー部分532は、上述したように、上流側カラー部501の下流側端部5011と下流側カラー部502の上流側端部5021とが重なって構成されている。そして、案内ノズル53は、6個の案内ノズル通路7を有している。案内ノズル通路7は、次のようにして、形成されている。
図13は案内ノズル53の側面図である。案内ノズル53は、円板状の案内ノズル本体部531と、案内ノズル本体部531に外嵌する円筒状のカラー部分(案内ノズルカラー)532と、からなっている。なお、カラー部分532は、上述したように、上流側カラー部501の下流側端部5011と下流側カラー部502の上流側端部5021とが重なって構成されている。そして、案内ノズル53は、6個の案内ノズル通路7を有している。案内ノズル通路7は、次のようにして、形成されている。
図14は案内ノズル本体部531の側面図、図15は案内ノズル本体部531の上流側から見た斜視図、図16は案内ノズル本体部531の下流側から見た斜視図である。案内ノズル本体部531は、上流側端面533から下流側端面534へ通じる流体通路70を6個有している。流体通路70は、案内ノズル本体部531の周面535に沿って形成された溝部72からなっている。溝部72は、底面721と両側面722、723とを有している。また、溝部72は、上流側溝部分73と下流側溝部分74とが連結されて構成されている。そして、上流側溝部分73は、第1タービン翼車52の各ブレードの下流側部分の、軸方向に対する傾斜方向に対して、略平行となるよう、軸方向に対して矢印Y1に示すように傾斜している。また、下流側溝部分74は、第2タービン翼車54の各ブレードの上流側部分の、軸方向に対する傾斜方向に対して、略平行となるよう、軸方向に対して矢印Y2に示すように傾斜している。そして、溝部72すなわち流体通路70が、案内ノズル本体部531に外嵌した案内カラー部分532によって塞がれることによって、図13に示されるような案内ノズル通路7を構成している。
更に、案内ノズル53は、案内ノズル本体部531の周面535に、凸部536を有している。本実施形態では、凸部536は、周面535の周方向に等間隔に3個設けられている。
(1-3-4)カラー500
上流側カラー部501の下流側エッジ5012には、下流側カラー部502の周面に形成された凹部503に嵌合する突片504が形成されている。また、下流側カラー部502の上流側エッジ5022には、案内ノズル53の3個の凸部536に外嵌する3個の切欠き部505が形成されている。切欠き部505の深さH1は、凸部536の軸方向長さL1と同じである。
上流側カラー部501の下流側エッジ5012には、下流側カラー部502の周面に形成された凹部503に嵌合する突片504が形成されている。また、下流側カラー部502の上流側エッジ5022には、案内ノズル53の3個の凸部536に外嵌する3個の切欠き部505が形成されている。切欠き部505の深さH1は、凸部536の軸方向長さL1と同じである。
カラー500は、本体部50に対して下流側カラー部502を下流側から外嵌させるとともに切欠き部505を凸部536に外嵌させ、その後、本体部50に対して上流側カラー部501を上流側から外嵌させて、下流側端部5011を上流側端部5021の上に重ねるとともに突片504を凹部503に嵌合させることにより、構成されている。これにより、カラー500は、本体部50に固定されている。
(1-4)第3傘歯車83及び第4傘歯車84
図17は、第3傘歯車83及び第4傘歯車84の拡大側面図である。第3傘歯車83の回転中心軸A1と第4傘歯車84の回転中心軸A2とは、略直交しており、且つ、点X1にて交わっている。
図17は、第3傘歯車83及び第4傘歯車84の拡大側面図である。第3傘歯車83の回転中心軸A1と第4傘歯車84の回転中心軸A2とは、略直交しており、且つ、点X1にて交わっている。
図18は第4傘歯車84の下方から見た斜視図、図19は第4傘歯車84の上方から見た斜視図である。第4傘歯車84は、ロータ24と一体に形成されている。第4傘歯車84の各歯840の両歯面841、842は、平坦面に形成されている。そして、その両平坦面は、図20及び図21に示されるように、その平坦面を延長した延長面8410、8420が第4傘歯車84の回転中心軸A2の延長と点X2にて交わるよう、形成されている。なお、図21は図20のXXI矢視図である。点X2は、第4傘歯車84に対して点X1と同じ側に位置している。ここでは、点X1と点X2とは、一致している。
(2)本実施形態の医科歯科用ハンドピースの作動及び効果
以下、上記構成のハンドピース1の作動及び効果について、説明する。
以下、上記構成のハンドピース1の作動及び効果について、説明する。
(2-1)全体
治療用工具91がヘッド部2に保持され、且つ、コネクタ92が把持部3の挿入孔431に連結された状態で、スイッチ(図示せず)がオンされると、給気管433によって空気流が軸流タービン5に向けて供給され、また、給水管434によって水が注水口437へ向けて供給され、また、光ガイド管435によって光が照射口438へ向けて案内される。
治療用工具91がヘッド部2に保持され、且つ、コネクタ92が把持部3の挿入孔431に連結された状態で、スイッチ(図示せず)がオンされると、給気管433によって空気流が軸流タービン5に向けて供給され、また、給水管434によって水が注水口437へ向けて供給され、また、光ガイド管435によって光が照射口438へ向けて案内される。
軸流タービン5へ至った空気流は、導入ノズル51によって絞られて高速となって、第1タービン翼車52へ導入される。これにより、第1タービン翼車52の第1タービン本体部521が回転する。更に、空気流は、第1タービン翼車52から排出されて、案内ノズル53によって第2タービン翼車54へ案内される。これにより、第2タービン翼車54の第2タービン本体部541が回転する。したがって、タービン回転軸55が回転する。
タービン回転軸55の回転は、第1傘歯車81と第2傘歯車82との噛合を経て、伝達回転軸411に伝わる。これにより、伝達回転軸411が回転する。
伝達回転軸411の回転は、第3傘歯車83と第4傘歯車84との噛合を経て、ロータ24に伝わる。これにより、ロータ24が、工具91を保持して回転する。
一方、給水管434からの水は、注水口437から工具91の先端側に向けて噴出され、また、光ガイド管435からの光は、照射口438から工具91の先端側に向けて照射される。
以上のように、上記構成のハンドピース1においては、工具91を、把持部3のボディ部32に内蔵された軸流タービン5によって、回転伝達機構を介して、回転させることができる。
ところで、ボディ部32は、その径D3がヘッド部2の径D1に比して大きいので、大型の軸流タービン5を内蔵することができる。したがって、上記構成のハンドピース1においては、大型の軸流タービン5によって、タービン回転軸55を高速で回転させることができ、第1傘歯車81及び第2傘歯車82を経て、伝達回転軸411を高速で回転させることができ、更には、第3傘歯車83及び第4傘歯車84を経て、ロータ24を、高速で、具体的には16万回以上/分の回転数で、回転させることができる。
そして、上記構成のハンドピース1においては、伝達回転軸411を高速で回転させることができるので、第3傘歯車83及び第4傘歯車84によって大きく増速を行う必要がない。したがって、上記構成のハンドピース1によれば、第3傘歯車83の歯数を、第4傘歯車84の歯数の0.3倍以上1.4倍以下、好ましくは0.3倍以上1.0倍以下に、設計でき、それ故、第4傘歯車84のピッチ円錐角θ(図3)を、45度より大きく設計できる。これによって、第4傘歯車84の軸方向寸法を小さくでき、したがって、ヘッド部2の長さ寸法S(図1)を小さくできる。
第3傘歯車83の歯数が、第4傘歯車84の歯数の1.4倍を越えると、ヘッドの長さ寸法Sは大きくなり、特に奥歯の治療をする時に工具91が届かないといった問題や、更なる増速によって、摩耗等が激しくなり、ギアの寿命が短くなり、それに伴ってハンドピース自体の寿命も短くなるという新たな問題点も出てくる。
また、第3傘歯車83の歯数が、第4傘歯車84の歯数の0.3倍未満であると、ヘッド部2の長さ寸法Sは更に小さくできるが、歯の噛み合い面が小さくなるため、第3傘歯車83及び第4傘歯車84の耐久性が落ち、高速回転を行った時に摩耗等により、ギアの寿命が短くなり、それに伴ってハンドピース自体の寿命も短くなるという新たな問題点も出てくる。
また、上記構成のハンドピース1においては、タービン回転軸55を高速で回転させることができるので、第1傘歯車81及び第2傘歯車82によって増速を行う必要がない。したがって、上記構成のハンドピース1によれば、第1傘歯車81の歯数を、第2傘歯車82の歯数と同じに設計でき、よって、内部構造を簡素化できる。
(2-2)潤滑油供給機構
潤滑油供給口(図示せず)から潤滑油が供給されると、潤滑油は、潤滑油供給管439とタービン回転軸55の中空内部とを経て、第1傘歯車81及び第2傘歯車82に供給され、更に、伝達回転軸411の中空内部を経て、第3傘歯車83、第4傘歯車84、及びロータ24に供給される。これにより、第1〜第4傘歯車81〜84及びロータ24の潤滑を維持できる。
潤滑油供給口(図示せず)から潤滑油が供給されると、潤滑油は、潤滑油供給管439とタービン回転軸55の中空内部とを経て、第1傘歯車81及び第2傘歯車82に供給され、更に、伝達回転軸411の中空内部を経て、第3傘歯車83、第4傘歯車84、及びロータ24に供給される。これにより、第1〜第4傘歯車81〜84及びロータ24の潤滑を維持できる。
上記潤滑油供給機構は、潤滑油供給管439を設けるとともに、回転伝達機構の構成部品であるタービン回転軸55及び伝達回転軸411を中空構造にするだけであるので、簡素な構造で実現できる。
(2-3)軸流タービン5
(2-3-1)導入ノズル51
給気管433を通って軸流タービン5の導入ノズル51に至った空気流は、導入ノズル通路6の第1穴部61へ流入して連結部(流体溜まり部)64に至り、連結部64から各第2穴部63に流入して各開口601、602、603から噴出する。
(2-3-1)導入ノズル51
給気管433を通って軸流タービン5の導入ノズル51に至った空気流は、導入ノズル通路6の第1穴部61へ流入して連結部(流体溜まり部)64に至り、連結部64から各第2穴部63に流入して各開口601、602、603から噴出する。
このとき、導入ノズル通路6を通る空気流は、次のように変動する。
(a)導入ノズル通路6の第2穴部63を構成する溝部62の、底面621が、下流側端面514側に行くに従って、浅くなっているので、空気流は、次第に絞られていく。それ故、空気流は、高速となる。したがって、導入ノズル51は、導入ノズル通路6から第1タービン翼車52へ向けて、高速の空気流を噴出できる。
(b)第2穴部63を構成する溝部62の両側面622、623の間隔Tが、下流側端面514側に行くに従って、小さくなっているので、空気流は、次第に絞られていく。それ故、この点からも、空気流は、高速となる。したがって、導入ノズル51は、導入ノズル通路6から第1タービン翼車52へ向けて、高速の空気流を噴出できる。
(c)第1穴部61から連結部64に至った空気流は、連結部64に瞬間的に溜まった後に、各第2穴部63に流入していく。それ故、空気流は、第2穴部63に大量に流入して、第2穴部63において絞られていく。よって、この点からも、空気流は、高速となる。したがって、導入ノズル51は、導入ノズル通路6から第1タービン翼車52へ向けて、高速の空気流を噴出できる。
(d)連結部64と第2穴部63を構成する溝部62との連結部分A、Bが、略C面取りされたり略R面取りされたりしているので、連結部分A、Bが滑らかな曲面となっている。それ故、空気流は、連結部64から第2穴部63へ円滑に流入していく。よって、この点からも、空気流は、高速となる。したがって、導入ノズル51は、導入ノズル通路6から第1タービン翼車52へ向けて、高速の空気流を噴出できる。
(e)第2穴部63を構成する溝部62は、軸方向に対して傾斜して形成されているので、導入ノズル51は、タービン本体部521の各ブレードに対して効果的な角度から空気流を吹き付けることができる。したがって、導入ノズル51は、第1タービン本体部521を高速で回転させることができる。
(f)各開口601、602、603の面積が同じであるので、導入ノズル51は、第1タービン本体部521の各ブレードに対して均一的に空気流を吹き付けることができる。したがって、導入ノズル51は、第1タービン本体部521を良好に回転させることができる。
以上のように、導入ノズル51は、導入ノズル通路6から第1タービン翼車52へ向けて、より高速の空気流を噴出して、第1タービン本体部521を高速で且つ良好に回転させることができる。
また、導入ノズル51の導入ノズル通路6は、ドリル加工によって第1穴部61を形成し、また、エンドミル加工等の切削加工によって第2穴部63を構成する溝部62を形成することにより、形成できる。すなわち、第2穴部63を構成する溝部62は、導入ノズル本体部511の周面515を切削加工して形成できる。それ故、任意の、寸法、形態、及び方向性、を有する溝部62を、容易に形成することができる。したがって、高性能なノズル特性を有する導入ノズル51を容易に実現できる。
(2-3-2)案内ノズル53
第1タービン翼車52から排出された空気流は、案内ノズル53の案内ノズル通路7へ流入し、案内ノズル通路7を通って第2タービン翼車54へ至る。
第1タービン翼車52から排出された空気流は、案内ノズル53の案内ノズル通路7へ流入し、案内ノズル通路7を通って第2タービン翼車54へ至る。
このとき、空気流は、次のように変動する。すなわち、案内ノズル通路7を構成する溝部72において、上流側溝部分73が、図14の矢印Y1に示すように、第1タービン翼車52の各ブレードの下流側部分の、軸方向に対する傾斜方向に対して、略平行となるよう、軸方向に対して傾斜しているので、第1タービン翼車52から排出された空気流は、効率良く案内ノズル通路7へ流入する。しかも、下流側溝部分74が、第2タービン翼車54の各ブレードの上流側部分の、軸方向に対する傾斜方向に対して、略平行となるよう、軸方向に対して傾斜しているので、案内ノズル通路7を通った空気流は、第2タービン翼車54の各ブレードに対して効果的な角度から吹き付けられる。したがって、案内ノズル53は、第1タービン翼車52から排出された空気流を、高速に維持したまま、第2タービン翼車54へ案内できる。
また、案内ノズル53の案内ノズル通路7は、案内ノズル本体部531の周面535を切削加工して溝部72を形成することにより、形成できる。それ故、任意の、寸法、形態、及び方向性、を有する溝部72を、容易に形成することができる。したがって、高性能なノズル特性を有する案内ノズル53を容易に実現できる。
(2-4)第3傘歯車83及び第4傘歯車84
伝達回転軸411の回転は、第3傘歯車83及び第4傘歯車84を経て、ロータ24に伝達される。
伝達回転軸411の回転は、第3傘歯車83及び第4傘歯車84を経て、ロータ24に伝達される。
ところで、第4傘歯車84の各歯840の両歯面841、842は、図17〜図21に基づいて説明した構成を有している。それ故、第3傘歯車83及び第4傘歯車84との噛合の状態は、図17のXXII矢視図である図22に示されるようになっている。一方、図24〜図26に示される従来の一対の傘歯車では、図27〜図29に示されるように、従動側の傘歯車99の各歯990の両歯面991、992が、平坦面であるが、両平坦面をそれぞれ延長した延長面9910、9920が傘歯車99の回転中心軸B2と平行である。
図23は本実施形態の駆動側の第3傘歯車83の斜視図、図30は従来例の駆動側の傘歯車98の斜視図である。ここで、本実施形態の噛合状態を示す図22と、従来例の噛合状態を示す図26と、を比較するとともに、本実施形態の第3傘歯車83と従来例の傘歯車98とを比較すると、第3傘歯車83の方が、傘歯車98に比して、各歯の歯厚E、歯長F、及び歯高Gを全て大きく設計できている。それ故、本実施形態では、第3傘歯車83の各歯830の耐久性を大きく向上でき、また、第3傘歯車83及び第4傘歯車84を十分に噛み合わせることができるとともに、噛み合い面をピッチコーン上に位置させることができる。したがって、本実施形態の一対の第3傘歯車83及び第4傘歯車84によれば、摩耗や振動等を抑制できる。また、第4傘歯車84のピッチ円錐角θ(図3)を45度より大きく設計できる。
また、点X1と点X2とが一致しているので、第3傘歯車83の各歯830の歯厚を最大に設計できる。
また、第4傘歯車84がロータ24と一体に形成されているので、第4傘歯車84を簡単な切削加工によって製作できる。
また、第3傘歯車83の歯数と第4傘歯車84の歯数とが、異なっているので、増速又は減速を任意に行うことができる。
更に、第4傘歯車84のピッチ円錐角θが45度より大きいので、第4傘歯車84の軸方向寸法を小さくでき、したがって、第4傘歯車84が設けられているヘッド部2を小型化できる。
なお、本実施形態の医科歯科用ハンドピースは、上記構成に限るものではなく、次のような変形構成を採用してもよい。
(i)軸流タービン5は、前部ハウジング41又は中央部ハウジング42に設けてもよい。
(ii)導入ノズル51の導入ノズル通路6は、3個に限らず、1〜2個、又は4個以上でもよい。
(iii)案内ノズル53の案内ノズル通路7は、6個に限らず、1〜5個、又は7個以上でもよい。
(iv)第4傘歯車84の各歯840の両歯面841、842に関する上記構成を、第4傘歯車84に代えて、第3傘歯車83に持たせてもよい。この場合には、次のような効果を発揮できる。
(i)軸流タービン5は、前部ハウジング41又は中央部ハウジング42に設けてもよい。
(ii)導入ノズル51の導入ノズル通路6は、3個に限らず、1〜2個、又は4個以上でもよい。
(iii)案内ノズル53の案内ノズル通路7は、6個に限らず、1〜5個、又は7個以上でもよい。
(iv)第4傘歯車84の各歯840の両歯面841、842に関する上記構成を、第4傘歯車84に代えて、第3傘歯車83に持たせてもよい。この場合には、次のような効果を発揮できる。
(iv-1)第4傘歯車84の各歯840の歯厚、歯長、及び歯高を全て大きく設計できる。それ故、第4傘歯車84の各歯840の耐久性を大きく向上でき、また、第3傘歯車83及び第4傘歯車84を十分に噛み合わせることができるとともに、噛み合い面をピッチコーン上に位置させることができる。したがって、摩耗や振動等を抑制できる。また、第3傘歯車83のピッチ円錐角を45度より大きく設計できる。
(iv-2)点X1と点X2とが一致しているので、第4傘歯車84の各歯840の歯厚を最大に設計できる。
(iv-3)第3傘歯車83のピッチ円錐角を45度より大きく設計できるので、第3傘歯車83の軸方向寸法を小さくでき、したがって、第3傘歯車83が設けられている把持部3の軸方向寸法を小さくできる。
(v)第4傘歯車84の向きを逆にし、第3傘歯車及び第4傘歯車の噛み合い面を工具91に近い側のピッチコーン上に設けても良い。
(vi)伝達回転軸411は、軸流タービン5によって回転駆動されているが、図31に示されるように、ハンドピース1の後端に取り付けられる駆動源97によって回転駆動されてもよい。駆動源97は、電気モータ971を内蔵しており、ワンタッチ係合手段972によってハンドピース1に着脱自在に取り付けられる。
本発明の医科歯科用ハンドピースは、ヘッド部を大きくすることなく、ヘッド部に保持された工具を高速で回転させることができるので、産業上の利用価値が大である。
1 ハンドピース(回転駆動装置) 5 軸流タービン 51 導入ノズル 511 導入ノズル本体部 512 導入ノズルカラー 513 上流側端面 514 下流側端面 52 第1タービン翼車 53 案内ノズル 531 案内ノズル本体部 532 案内ノズルカラー 533 上流側端面 534 下流側端面 54 第2タービン翼車 6 導入ノズル通路 60 流体通路 601、602、603 開口 61 第1穴部 62 溝部 621 底面 622、623 側面 63 第2穴部 64 連結部(流体溜まり部) 7 案内ノズル通路 70 流体通路 72 溝部
Claims (7)
- 工具を着脱自在に保持する保持軸を、回転自在に保持する、ヘッド部と、
ヘッド部を前端に支持し、且つ、操作者によって把持される、把持部と、からなり、
把持部が、ヘッド部から延びた柄部と、柄部の後端から鈍角の方向に延びたボディ部と、からなっている、医科歯科用ハンドピースにおいて、
駆動源からの回転を伝達して、ヘッド部の保持軸を回転させる、回転伝達機構を、備えており、
回転伝達機構が、把持部内に設けられた伝達回転軸と、ヘッド部の保持軸と、を連結する一対の傘歯車を、有しており、
上記一対の傘歯車の回転中心軸同士が、略直交しており且つ第1点にて交わっており、
一方の傘歯車の各歯の両歯面が、平坦面に形成されており、
上記両平坦面は、その平坦面を延長した延長面が上記一方の傘歯車の回転中心軸の延長と第2点にて交わるよう、形成されており、
上記第2点は、上記一方の傘歯車に対して上記第1点が位置する側に位置していることを特徴とする医科歯科用ハンドピース。 - 上記第1点と上記第2点とが一致している、請求項1記載の医科歯科用ハンドピース。
- 上記一方の傘歯車が、保持軸に設けられた傘歯車である、請求項1記載の医科歯科用ハンドピース。
- 上記一方の傘歯車が、保持軸と一体に形成されている、請求項3記載の医科歯科用ハンドピース。
- 上記一方の傘歯車が、伝達回転軸に設けられた傘歯車である、請求項1記載の医科歯科用ハンドピース。
- 上記一方の傘歯車の歯数と他方の傘歯車の歯数とが、異なっている、請求項3乃至5のいずれか1つに記載の医科歯科用ハンドピース。
- 上記一方の傘歯車のピッチ円錐角が、45度を超えている、請求項3乃至5のいずれか1つに記載の医科歯科用ハンドピース。
Priority Applications (3)
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JP2007040856A JP2008200334A (ja) | 2007-02-21 | 2007-02-21 | 医科歯科用ハンドピース |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011092480A (ja) * | 2009-10-30 | 2011-05-12 | Morita Mfg Co Ltd | 空気駆動回転切削器 |
-
2007
- 2007-02-21 JP JP2007040856A patent/JP2008200334A/ja active Pending
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