JPS6022933B2 - 歯科用ハンドピ−スの駆動方法並びにその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は歯科用ハンドピースの駆動方法の改良、より詳
しくはェアドラィブ型ハンドピースの切削能力の向上、
すなわち、通常の回転範囲内における切削荷重の増大、
とりわけ低速回転域における切削荷重の増加を図つたも
のである。

本発明はまた上記万法を実施するための装置を併せて提
供するものである。従来公知のェアドラィブ型ハンドピ
ースに於ては、給気孔より排出された加圧高速流体（圧
縮エアー以下単にェアとす）はタービンブレードを衝圧
して該プレー日こ回転トルクを与えた後は再利用されな
いままに排気孔より排除されていた為にェアの運動量が
充分に活用されないのでブレードの回転トルクが注入運
動量に較べて低いと云う改善すべき点がある。

本出願人は上記に鑑み椿公昭５６一４２９４１によって
、ェアを対向するプレード‘こ衝圧するだけではなく、
一部をプレード耳こ設けた開所より回転方向に隣接する
前位のプレード‘こ衝圧せしめて新しい追加的なトルク
を付加させる結果、従来品に較べてトルクアップを約す
ることに成功したが、この方式は回転方向に噴出させる
ヱアの一部をトルク増大のために部分利用する考えであ
った。

本発明者等は上記に鑑み種々実験研究の結果、給気ノズ
ルより噴出されて対向ブレードを儀圧して回転せしめて
１枚１枚のブレード間の空間より外部に排出されるェア
（以下排出ェア）を新設したアダプタ内に導入しつつそ
の流出方向を前記ブレードの回転方向に沿わせて転向誘
導せしめ（望ましい実施例に於ては更に加速し）、ブレ
ードの回転空間域に回転方向に関して斜交関係で再導入
して回転中のブレードを更に衝圧せしめるようにしたも
の、すなわち、排出ェアの集約的再利用を図ったもので
前掲の先行技術（特公昭５６−４２９４ｉ）とは具体的
なェアの再利用の手法を異別しっつ、周知のハンドピー
スよりトルクを増大、特に低速回転城のトルクを改良す
ることに成功したのである。

本発明法を実施する装置としては、タービンブレードの
軸線方向の前後のうちいづれかもしくは両者に〜ほぼリ
ング状のアダプタを固定することによって実現出釆るも
ので、云わば一個の付加部材の適用により構造も簡単且
つ特殊な組立技腕を要さずになし得るものである。以下
に本発明の詳細を実施例図につき詳述するに、第包図は
本発明をヱアドラィブ、メカニカルジャーナル型のハン
ドピースに応用せる談ハンドピースの縦断側面図、第２
図は第１図のうちロータの概略斜視図、第３図は第１図
のｍ−ｍ線断面図、第４図は第３図のＷ−Ｗ線に沿った
展開図、第５図は公知例ハンドピースに於ける第４図同
様図、第６図は本発明で用いるアダプタの拡大斜視図、
第？図は本発明の別の実施例でヱアドラィブ、ェアジャ
ーナル型ハンドピースに本発明を適用した縦断面図「第
８図は本発明の更に別な実施例でアダプタをタービンブ
レードの両翼に設けた例の動作図、第ｇ図は第１図の実
施例の回転切削特性を公知品との比較にて示したグラフ
である。

本願発明は次の方法発明と装置発明とを含む、即ち、切
削工具軸Ｔを把持せるタービンロー夕竃のタービンブレ
ード１０をプレードチヤンバ２内に回転自在に備え、こ
のブレード１０‘こ対して加圧高速流体を回転方向に衝
圧させて回転駆動せしめる方法に於て、ブレード１０を
最初に衝圧してブレード１０の回転空間城１８の側方外
部に排出された加圧高速流体を前記ブレード１０の回転
方向に沿って転向誘導せしめて上記ブレード１０の回転
方向に斜交する方向から前記ブレード１０の回転空間城
１８の再導入して回転中のブレード１０を同回転方向に
更に衝圧せしめることを特徴とする歯科用ハンドピース
の駆動方法、並びにこの方法を実施するための装置とし
て、切削工具軸Ｔを把持せるタービンロータ１のタービ
ンプレード亀０をプレードチャンバ２内に回転自在に備
え、このプレード１０１こ対し加圧高速流体を回転方向
に衝圧させて回転駆動せしめる装置に於て、円形リング
部材３０の周壁３１１こ流体入口３２を開設しこの入口
３２に一端が開通し上記周壁３１の厚み方向について円
周方向に沿って部分周溝３３を凹設しこの部分周溝３３
の他端に上記りング部材３０の周壁３１を貫く流体出口
３４を開設してアダプタ３を構成し、このアダプタ３を
前記タービンブレード１０の回転空間城１８にその麹線
方向に関して隣接するよう上記プレードチャンバ２内に
固定すると共に上記流体入口３２をプレードチャンバ２
内に閉口する給気路の開○４８の側方に位置せしめ上記
流体入口３２を前記回転空間城１燈の回転方向前位の上
記ブレ−ド１０の側方に蓮通せしめて成ることを特徴と
するものである。上記に於て高速加圧流体とは一般的に
高速圧縮ェアを意味することは既に述べた通りである。
本発明はェアドライブメカニカルジヤーナル型、ェアド
ラィプヱアジヤーナル型の両者について等しく適用され
ると共にチャック型としてメタルコレツトチャツク〜合
成樹脂「合成ゴム製のスリーブチャックいづれに於ても
適用可能である。第１図乃至第４図に示す例ではヱァド
ラィブメカニカルジャーナル型で合成ゴムチャックを備
えたハンドピースに本発明を応用したもの（第１実施例
）、第】図のものはヱアドラィブェアジャーナル型〜合
成樹脂スリーブチャックに応用した例（第２実施例）を
、第９図のものはジャーナル型、チャック型を問わずに
前述のアダプタの適用の別例を夫々示している。本発明
の駆動方法の理解のため第１，第２実施例装置から詳述
する。

先づ第１実施例装置に於ける符号１川まロータ軸でフロ
ントガイド１３及びリアガィド１４が前後両端より圧鼓
されその中間に合成ゴムよりなるチャック１２が同心状
に鞄着され切削工具Ｔを脱着目在に保持するものであり
、このロータ軸１１の前後両端はボールベアリングジャ
ーナル５，６によって夫々軸承されている。ロータ軸１
１、チャック１２及びタービンブレード１０を総括して
ロータ１の符番を付すことにする。ジャーナル５は弾性
○リング７，８によって保持されている。ハンドピース
ヘッド１５内に設けられた給気路４の関口４Ｍまプレー
ドチャンバ２に閉口し、第４図の如く関口４川こ対向す
るブレード１０（関口４０１こ最至近なブレードで閉口
４０に対向しているもの）の軸Ｄより梢々片側図中上側
）にェアの噴出方向を備えている。符号９は端蓋、１７
はプレードチャンバ２内に閉口する排気路である。上述
の構成は従来の同型のそれと何等変る所がない。本発明
ではこの構造の中に前述アダブタ３を装着したことを特
徴としている。すなわち、このアダブタ３は第６図にそ
の詳細が示され且つ既述の構成よりなるものであるが、
更に詳しくは、第６図にみられるように入口９２は出口
３４より閉口断面が大であり「部分周溝３３は入口３２
より周壁３１の円周方向に沿って設けられその溝底は入
口３２より出口３亀にかけて順次浅くなるように設計さ
れている。これは入口３２より取り入れた排出ェアを周
壁３１とタービンブレード１０・・・の一側との間で形
成される空間域内を上記周溝３３に沿って集約的に転向
させて出口３４側に誘導すると共に入口３２が出口３４
より関口断面が大であること及び溝底の順浅によって通
路断面を次第に絞って加速を与えるためである。但しこ
の加速は必須の要件ではない。開□４０と入口３２との
関係は同第６図のように入口３２は閉口４０の側方のブ
レード回転空間城１８の外側、実質的にはェアがブレー
ド１０を衝圧して側方に跳ね返る位置に設けてあるが、
図例の位置より梢々前方（出口３亀側）に入口３２がお
かれていてもよい。これは図示された対向プレード４が
衝圧の瞬間梢々前進するらである。しかし図示の入口３
２より後方にある場合は跳ね返ったヱアを受容する際ブ
レード１０の回転空間域軍８とアダプ夕３との間に介在
するギャップ１６によってェアロスを生ずるので望まし
くない。出口３４より噴出されるェアの噴出方向はター
ビンブレード１０の回転空間域１８の幅方向の中心線１
に斜交するように設計されている。上記緩成によって、
給気路４より噴出されたェアが対向するブレード１０を
衝圧した後ブレード１０の回転空間域１８の側方、すな
わち、アダプタ３の入口３２より部分周溝３３に案内さ
れブレード１０の一側と周壁３１との間で区切られた空
間城によって集約された状態で上記周溝３３に沿って出
口３４側に誘導されるものである。本発明のトルク増大
の作用の理解を助けるために、第４図に第１図Ｗ一Ｗ線
に沿った展開図及びアダプタを含まない公知のタービン
の同様展開図を示してある。

先づ両者に於てヘッド１５の体内を既知のチューブ等に
よって送られてきた圧縮ェアは、その圧力ェネルギを速
度ェネルギに変換するための給気路４により高速度のェ
アの流れとなる。この加圧高速ェアはタービンプレード
１０を衝圧してそのベクトル成分を有する運動量の変化
によってローダ１の回転トルクを生み出す訳であるが、
その時の起動トルクは次式によって夫々与えられる。但
し第４図、第５図に於て、給気路４より噴出されるェア
の噴出方向がブレ−ドＩＱ…の回転空間城１８の幅方向
の中心線いこ対する斜角をａ、最初の衝圧のの後排出さ
れる時の斜角を８、第４図に於て出口３４より噴出され
るェアの上記中心線１に対する斜角を８、このヱアがブ
レード１０…を再度衝圧して排出される斜角を８，とな
し、給気路４でのェア流量をｑ（Ｎ１ｍｉｎ）、流速を
ｖ，（弧／ｓ）、第４，５図の最初の排出ェアの流速を
ｖ２（弧／ｓ）「周溝３３内のェアの流速をｖ３、第２
の衝圧後の排出ェァの流速をｖ４、ェアによってタービ
ンブレード１０が受ける力の中心と回転中心との距離を
ｒ（伽）とすると、上記起動トルクは角運敷量保存則よ
り、第５図の公知例の場合のトルクＴ，は；ＴＩニ（〇
ｑ／６０．Ｖ。

ＣＧＱ＋ひＱ，ｑ／６０，Ｖ２Ｃｏｓ８）ＸＩ／９８０
×ｒ （ｇ，肌） 。

ｑＫｖ，ｃｏｓＱ＋Ｑ，ｖ２Ｃｏｓ８ ……
■６０×９８０となる。

ここで〇はＩＮＩ当りのェアの質量（奪ｒ／ＮＩ）であ
りＱ，は給気路４より出たェアの洩れ係数、すなわち、
ｑ−Ｑ，ｑ（ＮＩノｍｉｎ）がタービンプレード竃０と
ヘッド１５とのギャップ亀Ｓよりのｌｍｉｎ当りのェア
の洩れ量を示す。さて之に対し第４図の本発明の場合は
、Ｌニ ｛（びｑＸＶＩＣ。

Ｓぱ十ひＱｌｑＶ２ＣＯＳ８）十（ ＧＱＩＱ２ｑＶ３
ＣＯＳ の・ 十 ○Ｑ，Ｑ２Ｑ３ｑｖ４ｃｏｓ３，）
｝ｘ恵ｏｘ誌ｘｒ ……■ここでＱ２，Ｑ３は第４図に於ける各段落Ｘ、Ｙ
に於けるヱァの洩れ係数を示す。

■「■両式に於ても今公知技術及び本発明技術を比較す
るため給気路、タービンブレードの形状を同一且つこれ
らに於けるェアを同流量、岡給気圧とすれば「両式中の
びトｑ、Ｑ，〜ｖ，〜ｖ２し 技及び８は同一の値とな
る。

従って■式はＴ２＝Ｔ，十りｑｒ（Ｑ，Ｑ２ｖ３ｃｏｓ
Ｑ，十Ｑ，Ｑ２Ｑ３ｖ４ｃｏｓ８，）６ｏ×９８０
…．．．■となり理論上明らかに、 。

ｑて（ＱＩＱ２Ｖ３ＣＯＳＱＩ＋ＱＩＱ２Ｑ３Ｖ４ＣＯ
Ｓ８１）６０×９８０だけトルクアツプとなる。

実験によるとアダプ夕３のない公知例の起動トルクは「
ェァ流量３側ｉノｍｉｎ「給気圧２．３ｋ９ｆノ雌の
時、ｌｏｇ・肌前後であるのに対し本発明のトルクは１
３タ揮弧に増大し明らかな差を示した。

次に両者を無負荷で同一回転数とした時の負荷と回転数
の関係を第９図に示す図中実線カーヴは本発明の場合も
点線力−ヴは公知技術を示す。同図によるとｔ同一無負
荷回転時に於て「負荷をかけた時の回転数の低下は本発
明の場合の方が遥かに少ないことが判明している。この
性向は回転数の低い（１０００００〜２００００位．ｐ
．ｍ）範囲についても認められている。切削能力は負荷
と回転数の積と考えられるから「本発明のものの方が遥
かに高い切削能力を有することになる。前掲の理論式■
■■では回転停止時のトルクについて述べたが．回転時
のトルクについても公知例に較べて本発明のものの方が
増加していることが第９図からも実験丑明白である。上
記は実施例１の装置についてであるが「本発明は第７図
に示したェアドラィブェアジャーナル型のハンドピース
についても等しく適用され得る。第２実施例として示し
た第７図のものは公知の上記ハンドピース（但しチャッ
ク亀２は合成樹脂製スリーヴチヤツクを示す）のブレー
ド１０の舷線方向後側に前実施例のアダプタ３を隣接的
に固定したものである。この実施例におけるアダプ夕３
を含む要部構成は第１実施例の場合と変らないので詳述
は割愛しｔ対応符号を記入するにとどめてある。但ちェ
アジャーナルには別符号５０，６０を付し、新たにェア
ジャーナルへのェア供給口を１９，１９」として付加し
た。第８図に示した第３実施例のものはハンドピースの
型種から種差される実施例ではなく、給気路とタービン
ブレードとの相対関係及びアダプタの数から種別される
例である。

すなわちも第８図では給気路４がタービンブレード１０
の回転空間城曾遼の幅方向のほぼ中心部、すなわちｔ中
心線１に合致するように設計され〜最初にブレード１０
を衝圧したェアがブレードＩＱの両サィ門こほぼ等しい
流量をもって分岐排出される場合で、この例に於てはブ
レードＩＱの両サィド‘こ一対宛のアダプタ３，３を対
設し両者のアダプタ３，３のェアの出口３４，３母を上
記中心線量‘こ沿ってずらせた状態で回転空間城１８側
方に連通せしめたものである。この実施例によると２つ
のアダプ夕３９ ３の適用によりタービンブレードａｏ
・・・に付加する衝圧運動量が増えることから〜付加さ
れるトルクは更に改善される。この池図示していないが
「既述の実施例におけるアダプタ３の出口３４をブレー
ド回転方向に関して更に分岐多設することによって更に
トルク増大を図ることが出来る。

また、既に述べたようにチャックの型式としてメタルコ
レットチャックを用いても同じ効果が確認されている。
更に実施例のように排出ェアの流れの変更と加速とを同
時に実現する代りに流れの変更のみによってもトルクア
ップが得られることも判明している。叙述した実施例の
説明から本発明法は既に理解されるように、給気路より
噴出された高速加圧ェアが対向するタービンブレードを
最初に衝圧することにより之に回転力を付与せしめるも
のの側方に排出されたェアはなお充分な運動量及び圧力
ェネルギを保存しているのに着目し、この排出ェアの流
れの方向を変え及び望ましくは更に加速することによっ
て排出ェアの運動量を回転中のブレードの再衝圧に役立
たせてトルクアップさせるものであってｔ理論的にも実
験的にもこのトルクアップは実証されハンドピースの適
性の増大に寄与し得るものである。

また「 この方法を実現する装置として本発明のものは
簡単な加工を施したりング状のアダプタの適用、すなわ
ち、アダプタをブレードに隣接的にプレードチヤンバ内
に装設すればよいので構造簡単且つ特殊な組立技術を要
さずに実現し得るので実用性に富むものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をヱアドラィブ、メカニカルジャーナル
型のハンドピースに応用せる該ハンドピースの縦断側面
図、第２図は第１図のうちロータの概略斜視図、第３図
は第１図のｍ−ｍ線断面図、第４図は第３図のＷ−Ｎ線
に沿った展開図、第５図は公知例ハンドピースに於ける
第４図同様図、第６図は本発明で用いるアダプタの拡大
斜視図、第７図は本発明の別の実施例でヱァドラィフ、
ェアジャーナル型ハンドピースに本発明を適用した縦断
面図、第８図は本発明の更に別な実施例でアダプタをタ
ービンブレードの両翼に設けた例の動作図、第９図は第
１図の実施例の回転切削特性を公知品との比較にて示し
たグラフである。 符号の説明、１・・・タービンロータ、２…プレードチ
ャンバ、３・・・アダプタ、４・・・給気路、１０・・
・タービンブレード、１８・・・回転空間域、３０…円
形リング部材、３１・・・周壁、３２…流体入口、３３
・・・部分周溝、３４・・。流体出口、４０…開□、Ｔ
・・・切削工具軸。第２図 第１図 第４図 第５図 第３図 第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 切削工具軸を把持せるターピンロータのタービンブ
   レードをブレードチヤンバ内に回転自在に備え、このブ
   レードに対して加圧高速流体を回転方向に衝圧させて回
   転駆動せしめる方法に於て、ブレードを最初に衝圧して
   ブレードの回転空間域の側方外部に排出された加圧高速
   流体を前記ブレードの回転方向に沿つて転向誘導せしめ
   て上記ブレードの回転方向に斜交する方向から前記ブレ
   ードの回転空間域に再導入して回転中のブレードを同回
   転方向に更に衝圧せしめることを特徴とする歯科用ハン
   ドピースの駆動方法。 ２ ブレードチヤンバ内に再導入される加圧高速流体が
   加速されてなる特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 切削工具軸Ｔを把持せるタービンロータ１のタービ
   ンブレード１０をブレードチヤンバ２内に回転自在に備
   え、このブレード１０に対し加圧高速流体を回転方向に
   衝圧させて回転駆動せしめる装置に於て、円形リング部
   材３０の周壁３１に流体入口３２を開設しこの入口３２
   に一端が開通し上記周壁３１の厚み方向について円周方
   向に沿つて部分周溝３３円凹設しこの部分周溝３３の他
   端に上記リング部材３０の周壁３１を貫く流体出口３４
   を開設してアダプタ３を構成し、このアダプタ３を前記
   タービンブレード１０…の回転空間域１８にその軸線方
   向に関して隣接するよう上記ブレードチヤンバ２内に固
   定すると共に上記流体入口３２をブレードチヤンバ２内
   に開口する給気路４の開口４０の側方に位置せしめ上記
   流体出口３４を前記回転空間域１８の回転方向前位の側
   方に連通せしめて成ることを特徴とする歯科用ハンドピ
   ースの駆動装置。 ４ 流体入口３２が流体出口断面が大であり部分周溝３
   ３が入口３２側より出口３４側にかけて順次浅くされて
   いる特許請求の範囲第３項記載の装置。