JP4929583B2

JP4929583B2 - 転がり軸受

Info

Publication number: JP4929583B2
Application number: JP2004320093A
Authority: JP
Inventors: 弘典鈴木
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2004-11-04
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2024-11-04
Also published as: JP2006129967A

Description

本発明は、例えばストレートハンドピースやアングルハンドピースなどの歯科用ハンドピースに用いられる転がり軸受に関する。

従来から、例えばストレートハンドピースやアングルハンドピースなどの歯科用ハンドピースが知られている(例えば、特許文献１及び２)。その一例として図５(ａ)に示された歯科用ハンドピース(アングルハンドピース)は、歯科治療時に歯科医師が把持するハンドピース本体２と、その先端に設けられたヘッド部４とを備えており、ヘッド部４には、各種の回転切削工具６を着脱自在に装着できるようになっている。

図５(ｂ)に示すように、ヘッド部４には、回転切削工具６を所定方向に所定回転速度で回転させる回転機構が内蔵されている。具体的に説明すると、回転切削工具６は、回転機構の回転軸８に着脱自在に装着されるようになっており、回転軸８は、軸方向上下に設けられた一対の転がり軸受１０を介して回転自在に支持されている。一対の転がり軸受１０の間には、ロータ１２が介在されており、ロータ１２を制御して回転軸８を回転させることにより、回転切削工具６を所定方向に所定回転速度で回転させることができる。

また、回転軸８の外周には、回転切削工具６に向けて水を噴射する複数の水噴射孔１４と、回転切削工具６に向けて空気を噴射する複数の空気噴射孔１６とが配置されている。各水噴射孔１４は、回転軸８の周りに設けられた周溝１８を介して水導入路２０に接続され、各空気噴射孔１６は、回転軸８の周りに設けられた周溝２２を介して空気導入路２４に接続されている。各水噴射孔１４及び各空気噴射孔１６は互いに対を成し、回転軸８と同心円状に周方向に沿って所定間隔で配置されており、各水噴射孔１４から噴射された水と空気噴射孔１６から噴射された空気とが、回転切削工具６の向う途中で交差するように設計されている。なお、各空気噴射孔１６は、各水噴射孔１４の内側に配置されている。

このような構成において、回転切削工具６で歯科治療中、各水噴射孔１４から噴射された水は、空気噴射孔１６から噴射された空気の圧力により外方に押し出され、その噴射範囲が拡散される。これにより水を回転切削工具６の全体(切削作用面Ｓの全体)に亘って効率よく噴射させることができる。この場合、各水噴射孔１４及び各空気噴射孔１６の噴射圧力を適宜選択的に調整(増減)することにより、回転切削工具６に対する水の噴射範囲や噴射圧力を変化させることができ、歯科治療の状況変化に応じた水噴射が可能となる。

また、上述したような歯科用ハンドピースに用いられた転がり軸受１０は、例えば図５(ｃ)に示すように、回転軸Ｒを中心に相対回転可能に対向配置された内輪２６及び外輪２８と、内外輪の軌道溝(内輪軌道溝２６ｓ、外輪軌道溝２８ｓ)間に転動自在に配列された複数の転動体(例えば、玉、ころ)３０と、各転動体３０を回転自在に保持する保持器３２とを備えている。この場合、内輪２６は回転軸８の外周に外嵌されており、外輪２８はヘッド部４のハウジング３４に内嵌されている。なお、外輪２８には、その一端側(転がり軸受１０の一端側)にフランジ(外向フランジ)３６が突設されている。

外輪２８の胴部外径面２８ａには、例えば真鍮製の環状リング３８が外向フランジ３６に当接(隣接)して外嵌されていると共に、例えばゴム製のＯリング(オーリング)４０が環状リング３８に当接(隣接)して外嵌されている。この場合、転がり軸受１０をヘッド部４に組み込む際に、ハウジング３４とＯリング４０とを当接(圧接)させることにより転がり軸受１０の予圧が付加される。このとき、転がり軸受１０は、外輪２８の胴部外径面２８ａがハウジング３４の内径(特に参照符号は付さない)に案内されて所定箇所に位置決めされる。

なお、転がり軸受１０の他端側には、密封装置(例えば、シール、シールド)４２が設けられており、潤滑剤(例えば、グリース、油)の漏洩防止及び異物(例えば、水、塵埃)の浸入防止が図られている。この場合、転がり軸受１０の一端側は、ロータ１２により遮蔽された状態となるため、特に密封装置は必要とされない。

ところで、歯科用ハンドピースに用いられた転がり軸受１０において、外輪２８は、その胴部外径面２８ａ及び外輪側面(外輪２８の両端面)２８ｂ、フランジ外径面３６ａ及びフランジ側面(胴部外径面２８ａに隣接した外向フランジ３６の立上面)３６ｂの表面全体に亘って研削加工が施されている。この場合、研削加工は、例えば研削砥石(図示しない)で外輪２８及び外向フランジ３６の表面28a,28b及び36a,36bを削って滑らかに仕上げる加工法である。なお、研削砥石は、砥粒及び結合剤並びに気孔を有して形成されており、砥粒は、加工物を削る切れ刃(例えば、バイトやフライスなど)に相当し、結合剤は、切れ刃を支持するホルダとしての機能を有し、気孔は、切りくずを排出する働きをする。

このような研削加工では、加工物である外輪２８及び外向フランジ３６の表面28a,28b及び36a,36bを効率良く高精度に仕上げることができる反面、研削加工に要する費用がかかり、その結果、転がり軸受１０の製造コストが上昇してしまうといった問題があった。また、歯科用ハンドピースの動作中には転がり軸受１０は比較的高温になるが、研削加工により外輪２８及び外向フランジ３６の表面28a,28b及び36a,36bを高精度に平坦化させた場合、表面28a,28b及び36a,36bの面積が小さくなって放熱効率を低下させてしまうといった問題もある。
特開２００１−３２１３９１号公報特開平７−２３９８０号公報

本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、外輪及びフランジの表面加工に要する費用を低減した放熱効率に優れた低価格な歯科用ハンドピース用の転がり軸受を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明は、歯科治療に用いる回転切削工具を着脱自在に装着可能な回転軸が内蔵されたヘッド部を有する歯科用ハンドピースに用いられる転がり軸受であって、転がり軸受は、その回転軸を中心に相対回転可能に対向配置された内輪及び外輪と、内外輪の軌道溝間に転動自在に配列された複数の転動体とを具備し、内輪は、回転軸の外周に外嵌され、外輪は、ヘッド部のハウジング内に設けられ、外輪には、Ｏリングが外嵌されていると共に、回転軸方向に沿った全幅のうち、軌道溝幅の２５％以上を含む幅領域に亘ってフランジが突設されており、フランジのフランジ外径面には、旋削加工が施されてから研削加工が施され、且つ外輪の胴部外径面及びフランジのフランジ側面には、旋削加工のみが施され、その胴部外径面及びフランジ側面の表面粗さを大きくして表面積を大きくすることで、当該胴部外径面及びフランジ側面がＯリングに触れる面積を増加させて、当該胴部外径面及びフランジ側面からハウジングに向けて放熱させる。
この発明において、外輪は、ヘッド部のハウジングに内嵌されている。
この発明において、前記旋削加工の許容誤差は、±０.０５ｍｍの精度範囲である。
この発明において、外輪の外輪側面には、旋削加工が施されてから研削加工が施されている。

この発明において、外輪の軌道溝は、外輪の全幅の中心位置に対して回転軸方向の一方側にオフセットして位置付けられている。例えば、外輪の軌道溝は、外輪の全幅の中心位置からフランジ寄りにオフセットして位置付けられている。
また、この発明において、内輪は、その回転軸方向に沿った全幅が外輪の全幅よりも小さく設定されており、内輪の軌道溝は、内輪の全幅の中心位置に位置付けられている。この場合、内輪は、その内輪側面が外輪側面と同一平面上に位置決めされるように、外輪に対向配置されている。
更に、この発明において、転がり軸受には、潤滑剤の漏洩及び異物の浸入を防止する密封装置が設けられており、密封装置は、少なくとも内輪の内輪側面に対向した領域まで延出している。

本発明によれば、フランジのフランジ外径面及び外輪の外輪側面に研削加工が施し、且つフランジのフランジ側面及び外輪の胴部外径面に旋削加工が施したことにより、外輪及びフランジの表面加工に要する費用を低減した放熱効率に優れた低価格な歯科用ハンドピース用の転がり軸受を実現することができる。

以下、本発明の歯科用ハンドピース用の転がり軸受について、添付図面を参照して説明する。なお、歯科用ハンドピースとしては、例えばストレートハンドピースやアングルハンドピースなどを想定することができるが、ここでは一例として上述した歯科用ハンドピース(図５(ａ),(ｂ))を例示して説明する。

図１には、本発明の一実施の形態に係る歯科用ハンドピース用の転がり軸受１０の構成が示されている。なお、本実施の形態の転がり軸受１０は、上述した構成(図５(ｃ))と同様であるため、以下では、その特徴部分の説明に止める。

本実施の形態の転がり軸受１０において、外輪２８には、その一端側(転がり軸受１０の一端側)にフランジ(外向フランジ)３６が突設されている。本実施の形態において、外向フランジ３６は、転がり軸受１０(外輪２８)の回転軸Ｒ(図５(ｃ))方向に沿った全幅Ｗのうち、軌道溝幅Ｗｇの２５％以上を含む幅領域Ｗｆに亘って突設されている。なお、図面上において、軌道溝幅Ｗｇの２５％以上の領域は参照符号Ｗｈで示されている。

この場合、外向フランジ３６のフランジ外径面３６ａ及び外輪２８の外輪側面(外輪２８の両端面)２８ｂには研削加工が施され、且つ外向フランジ３６のフランジ側面(胴部外径面２８ａに隣接した外向フランジ３６の立上面)３６ｂ及び外輪２８の胴部外径面２８ａには旋削加工が施されている。なお、研削加工の説明については、既に上述したのでここでは省略する。また、旋削加工は、加工物である胴部外径面２８ａ及びフランジ側面３６ｂを例えば普通旋盤や卓上旋盤或いはＮＣ旋盤などで切削する加工法であり、その加工許容誤差は、±０.０５ｍｍの範囲の精度に保たれている。

転がり軸受１０の外輪２８をヘッド部４のハウジング３４(図５(ｂ))に内嵌(位置決め)する場合、外輪２８の胴部外径面２８ａやフランジ側面３６ｂの加工精度はある程度必要であるが、その場合でも旋削加工で充分な位置決め精度を出すことができる。この結果、加工コストの高い研削加工を施す部位をフランジ外径面３６ａと外輪側面２８ｂのみに限定することができる。これにより、従来では外輪２８の外表面28a,28b,36a,36b全体に亘って研削加工を施していた場合に比べて、表面加工に要する費用を大幅に低減することができるため、転がり軸受１０の製造コストを大幅に削減することができる。

また、従来の転がり軸受１０では、研削加工を施した胴部外径面２８ａを外輪軌道溝２８ｓの研削基準面とし、外輪軌道溝２８ｓの研削精度を維持しているが、本実施の形態において、外輪２８の全幅Ｗのうち、軌道溝幅Ｗｇの２５％以上を含む幅領域Ｗｆに亘って突設したフランジ外径面３６ａに研削加工を施し、当該フランジ外径面３６ａを外輪軌道溝２８ｓの研削基準面としている。この場合、フランジ外径面３６ａの幅領域Ｗｆを軌道溝幅Ｗｇの２５％以上を含む設定としたことで、外輪軌道溝２８ｓの研削精度を維持するのに充分な研削基準面を確保することが可能となる。これにより、胴部外径面２８ａやフランジ側面３６ｂに旋削加工を施せば足りることとなり、その結果、従来に比べて表面加工に要する費用を大幅に低減することができるため、転がり軸受１０の製造コストを大幅に削減することができる。

更に、軌道溝幅Ｗｇの２５％以上を含む幅領域Ｗｆに亘って突設したフランジ外径面３６ａに研削加工を施したことにより、転がり軸受１０の外輪２８をヘッド部４のハウジング３４(図５(ｂ))に内嵌(位置決め)する際に、当該フランジ外径面３６ａにより充分な位置決め精度を出すことができる。これにより、外輪２８の胴部外径面２８ａやフランジ側面３６ｂに旋削加工を施しても、フランジ外径面３６ａを位置決め基準面として転がり軸受１０をハウジング３４に対して正確に位置決めして組み込むことができる。

また、旋削加工は、研削加工に比べて加工精度(平滑精度)が低いため、当該旋削加工が施された胴部外径面２８ａやフランジ側面３６ｂは、その表面粗さが比較的大きくなって表面積が大きくなる。この場合、表面積が大きくなると、胴部外径面２８ａやフランジ側面３６ｂが外部(例えば、ハウジング３４やＯリング４０)に触れる面積も増加するため、その分だけ放熱効率を向上させることができる。

従って、歯科用ハンドピースの動作中に転がり軸受１０が比較的高温になった場合でも胴部外径面２８ａやフランジ側面３６ｂからハウジング３４に向けて効率的に放熱することができる。この結果、転がり軸受１０の焼き付きや異音の発生を抑えることができ、転がり軸受１０の回転性や潤滑性を長期に亘って維持させることが可能となる。これにより歯科用ハンドピースの性能を長期に亘って維持することができる。

更に、外向フランジ３６を軌道溝幅Ｗｇの２５％以上を含む幅領域Ｗｆに亘って突設したことにより、転がり軸受１０全体の剛性を向上させることができると共に、共振回転数(危険速度回避)を正確に設計することができる。この結果、歯科治療中に歯科医師がハンドピース本体２(図５(ａ))に把持力を加えた場合、その把持力はヘッド部４のハウジング３４(図５(ａ))から転がり軸受１０及び回転軸８(図５(ａ))を介して回転切削工具６(図５(ａ))に正確に伝達される。この結果、歯科医師の把持力の変化に追従した正確な歯科治療を行うことが可能となる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されることは無く、以下のように変更することが可能である。
第１の変形例として図２に示すように、転動体３０及び密封装置４２が外向フランジ３６寄りにオフセットされた転がり軸受１０に対して本発明を適用しても上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。具体的に説明すると、本変形例の転がり軸受１０において、外輪軌道溝２８ｓは、外輪２８の全幅Ｗの中心位置に対して回転軸Ｒ(図５(ｃ))方向の一方側(外向フランジ３６寄り)にオフセットして位置付けられている。なお、その他の構成は上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
このような構成によれば、外輪軌道溝２８ｓが外向フランジ３６の略直下に位置付けられるため、当該外向フランジ３６に基づく外輪軌道溝２８ｓに対する研削精度を更に向上させることができる。なお、その他の効果は上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。

第２の変形例として図３に示すように、内輪２６及び転動体３０並びに密封装置４２が外向フランジ３６寄りにオフセットされていると共に、内輪２６は、回転軸Ｒ(図５(ｃ))方向に沿った全幅が外輪２８の全幅Ｗよりも小さく設定されている。この場合、内輪軌道溝２６ｓは、内輪２６の全幅の中心位置に位置付けられていると共に、一方側の内輪側面２６ａが外輪側面２８ｂと同一平面上に位置決めされている。また、密封装置４２は、少なくとも内輪２６の他方側の内輪側面２６ｂに対向した領域まで延出している。なお、その他の構成は上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
このような構成によれば、上述した第１の変形例の効果に加えて、内輪軌道溝２６ｓを内輪２６の全幅の中心位置に位置付けたことにより内輪２６の構成が対称形を成し、内輪２６の製造コストを低減することができると共に、転がり軸受１０の組立方法を簡易化させることができる。この結果、転がり軸受１０の製造コストを大幅に削減することができる。更に、密封装置４２の延出端と内輪２６の内輪側面２６ｂとの間に隙間(ラビリンス)を構成することができるため、潤滑剤の漏洩防止効果や異物の浸入防止効果を高めることができる。なお、その他の効果は上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。

第３の変形例として図４に示すように、内輪２６は、回転軸Ｒ(図５(ｃ))方向に沿った全幅が外輪２８の全幅Ｗよりも小さく設定され、且つ外輪２８の略中央に位置付けられており、内輪軌道溝２６ｓは、内輪２６の全幅の中心位置に位置付けられている。また、密封装置４２は、少なくとも内輪２６の他方側の内輪側面２６ｂに対向した領域まで延出している。なお、その他の構成は上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
このような構成によれば、上述した第１及び第２の変形例の効果に加えて、内外輪軌道溝26s,28sを内外輪26,28の中心位置に位置付けたことにより内外輪26,28の構成が対称形を成し、内外輪26,28の製造コストを低減することができると共に、転がり軸受１０の組立方法を簡易化させることができる。この結果、転がり軸受１０の製造コストを大幅に削減することができる。なお、その他の効果は上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。

本発明の一実施の形態に係る歯科用ハンドピース用の転がり軸受の構成を示す断面図。本発明の第１の変形例に係る歯科用ハンドピース用の転がり軸受の構成を示す断面図。本発明の第２の変形例に係る歯科用ハンドピース用の転がり軸受の構成を示す断面図。本発明の第３の変形例に係る歯科用ハンドピース用の転がり軸受の構成を示す断面図。 (ａ)は、歯科用ハンドピースの外観図、(ｂ)は、ヘッド部に内蔵された回転機構の構成を示す断面図、(ｃ)は、ヘッド部に用いられた転がり軸受の構成を部分的に示す断面図。

符号の説明

２ハンドピース本体
４ヘッド部
６回転切削工具
１０転がり軸受
２６内輪
２６ｓ内輪軌道溝
２８外輪
２８ｓ外輪軌道溝
２８ａ胴部外径面
２８ｂ外輪側面
３０転動体
３２保持器
３４ハウジング
３６フランジ(外向フランジ)
３６ａフランジ外径面
３６ｂフランジ側面
４２密封装置

Claims

歯科治療に用いる回転切削工具を着脱自在に装着可能な回転軸が内蔵されたヘッド部を有する歯科用ハンドピースに用いられる転がり軸受であって、
転がり軸受は、その回転軸を中心に相対回転可能に対向配置された内輪及び外輪と、内外輪の軌道溝間に転動自在に配列された複数の転動体とを具備し、
内輪は、回転軸の外周に外嵌され、外輪は、ヘッド部のハウジング内に設けられ、
外輪には、Ｏリングが外嵌されていると共に、回転軸方向に沿った全幅のうち、軌道溝幅の２５％以上を含む幅領域に亘ってフランジが突設されており、
フランジのフランジ外径面には、旋削加工が施されてから研削加工が施され、且つ外輪の胴部外径面及びフランジのフランジ側面には、旋削加工のみが施され、その胴部外径面及びフランジ側面の表面粗さを大きくして表面積を大きくすることで、当該胴部外径面及びフランジ側面がＯリングに触れる面積を増加させて、当該胴部外径面及びフランジ側面からハウジングに向けて放熱させることを特徴とする転がり軸受。
外輪は、ヘッド部のハウジングに内嵌されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
前記旋削加工の許容誤差は、±０.０５ｍｍの精度範囲であることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受。
外輪の外輪側面には、旋削加工が施されてから研削加工が施されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受。
外輪の軌道溝は、外輪の全幅の中心位置に対して回転軸方向の一方側にオフセットして位置付けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の転がり軸受。
外輪の軌道溝は、外輪の全幅の中心位置からフランジ寄りにオフセットして位置付けられていることを特徴とする請求項５に記載の転がり軸受。
内輪は、その回転軸方向に沿った全幅が外輪の全幅よりも小さく設定されており、
内輪の軌道溝は、内輪の全幅の中心位置に位置付けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の転がり軸受。
内輪は、その内輪側面が外輪側面と同一平面上に位置決めされるように、外輪に対向配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の転がり軸受。
転がり軸受には、潤滑剤の漏洩及び異物の浸入を防止する密封装置が設けられており、密封装置は、少なくとも内輪の内輪側面に対向した領域まで延出していることを特徴とする請求項７又は８に記載の転がり軸受。