JPH0335938B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、歯科の研削治療に使用される、例
えばエアータービンハンドピースやエアーモータ
ハンドピースといつた歯科用ハンドピースで、詳
しくは圧力エアーの供給により回転するロータと
その外周に沿つて位置するハウジングとをもつて
ハンドピースの駆動部を構成してある歯科用エア
ードライブ型ハンドピースにおいて、上記ロータ
の回転数を負荷変動にかかわらず常に設定範囲に
維持すべく構成する回転数制御装置に関するもの
である。

（従来の技術） 第５図は従来から一般的に採用されている所
の、この種の回転数制御装置の構成を示すブロツ
ク図であり、同図において、１０はエアータービ
ンやエアーモータなどのエアー駆動部であつて、
これにはロータリエンコーダ等の光学式センサー
や磁気センサーなどの回転数検出器１１１が組み
込まれている。又は、ロータ回転軸に直結付設さ
れている。１２は回転数設定部であり、１４は上
記設定部１２に入力された設定回転数に相当する
電圧VSと上記回転数検出器１１によつて検出さ
れ、検出部１３を経て出力されるロータの実回転
数に相当する電圧VSとが入力される比較部であ
る。１５は上記両電圧VS，VRの比較値、つま
り電圧差（△Ｖ）に基づいて、上記エアー駆動部
１０への供給エアーの圧力を、弁の開度調整など
によつて自動制御するエアー圧制御部である。

次に、上記構成の回転数制御装置による制御動
作を簡単に説明すると、圧力エアーの供給に伴な
うエアー駆動部１０の回転作動時において、負荷
変動などによる回転数変化が上記回転数検出器１
１でリアルタイムに検出され、その実検出回転数
に相当する電圧VRが比較器１４に入力される。
この比較器１４において、予め回転数設定部１２
に入力された設定回転数に相当する電圧VSと上
記の実検出回転数に相当する電圧VRが比較され
て、その比較値、つまり電圧差（△Ｖ）がエアー
圧制御部１５に伝達され、もつて、供給エアーの
圧力を制御してエアー駆動部１０の回転数を設定
値に保持すべく制御するものである。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のような従来の制御装置は、弁の開度調整
などにより供給エアーの圧力を直接制御するもの
であるが、エアーは圧縮性の流体であるため、負
荷変動に対する応答性（追随性）がにぶく、所期
の制御性能に劣る問題があつた。例えば、負荷が
急激に低下した場合は、回転数にオーバーシユー
ト現象が発生して術者や患者に危険を与え、また
逆に負荷が急激に上昇すると、実際の負荷以上の
現象、つまり回転が一時停止するとか、一旦、急
低下したのち、漸次実負荷に相当する回転数に復
帰するといつた不都合を生じる。これは、実際の
使用において負荷変動が激しい、この種のハンド
ピース使用者に与える精神的負担が大きいばかり
でなく、治療自体にも悪結果をもたらす問題があ
り、またロータを軸承するボールベアリングなど
の早期損耗を招く問題もあつた。

この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、ハンドピースの本来的構成を
有利に利用して全体を簡単、小型に構成でき、し
かも、負荷変動に対する応答性に優れ、所期の回
転数制御性能を著しく向上することができる歯科
用エアードライブ型ハンドピースの回転数制御装
置を提供することを目的とする。

（問題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、この発明に係る
歯科用エアードライブ型ハンドピースの回転数制
御装置は、ロータの全部又は一部に永久磁石を組
込むとともに、その外周の上記ハウジング側に巻
線を配置保持して発電機能をもたせ、かつ上記巻
線に発生する電圧による負荷電流を制御すること
により上記ロータの回転に制動をかけて回転数を
設定値に自動保持する回転数制御部を設けたとい
う構成に特徴を有するものである。

（作用） 上記のごとき特徴構成を有する、この発明に係
る歯科用エアードライブ型ハンドピースの回転数
制御装置によれば、圧力エアーの供給によりロー
タを回転させると、このロータに組込まれた永久
磁石からの磁束が外周の巻線を横切つて発電機能
を発揮することになり、このような発電機能によ
つて巻線に交流電圧が発生される。この交流電圧
及び周波数は負荷変動に対応して変化するが、回
転数にも比例するので、この交流電圧を取り出す
ことによりロータ、つまりエアー駆動部の実回転
数を検出し、その検出実回転数と設定回転数との
比較に基づいて、巻線に負荷電流を流し、この負
荷電流を制御することにより、ロータの回転に制
動をかけて回転数を設定値に自動保持するのであ
る。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

第１図及び第２図はこの発明の実施例によるエ
アータービン型ハンドピースの要部の構造を示す
もので、同図において１はロータであり、ボール
ベアリング２を介して略円筒形のハウジング３に
回転自在に枢支保持されている。４は上記ロータ
１の翼車部１Ａにそれの回転軌跡接線方向から圧
力エアーを供給する給気路であり、５は排気路で
あつて、これらは把持部８内に貫設されていて、
上記給気路４を介して圧力エアーを矢印イ方向に
供給することにより上記ロータ１をエアー圧力に
応じた速度で回転させて、このロータ１と一体回
転する軸６に装着の研削具やリーマ（図示省略）
などを駆動する駆動部、つまり、エアータービン
２０を構成してある。

上記構成の歯科用ハンドピースにおいて、上記
ロータ１の翼車部１Ａをフエライトなどの永久磁
石から構成するとともに、上記ハウジング３の内
周面で、上記永久磁石製翼車部１Ａの外周対応位
置に、プリント配線されたシート状コイルからな
る巻線７を配置保持し、もつて、上記ロータ１の
回転により、巻線７に交流電圧を発生する永久磁
石式発電機２１をエアータービン２０と一体に構
成してある。図中９は上記巻線７に接続されたリ
ード線であつて、巻線の電圧を外部の抵抗等に印
加して負荷電流を流すものである。

第３図は上記したエアータービンハンドピース
における回転数制御装置の構成を示すブロツク図
であり、同図において、２３は上記発電機２１に
より発生する交流電圧から、これと比例関係にあ
るタービン回転数を検出する回転数検出部であ
る。２２は回転数設定部、２４は比較部であつ
て、上記の回転数設定部２２に予め入力された設
定回転数に相当る電圧VSと上記発電機２１から
回転数検出器２３を経て出力されるタービン実回
転数に相当する電圧VRとを比較して、その電圧
差に相当する制御信号を出力するものである。２
５は上記比較部２４から出力される制御信号にも
とづいて、リード線９を介して電圧を印加するこ
とにより、上記発電機２１に負荷電流を流し、そ
の負荷電流を制御する電流制御部であつて、例え
ば、回転負荷の軽減にともないタービン実回転数
が設定回転数よりも大きくなつた場合は負荷電流
を増大して、エアータービン２０の回転に対する
発電機２１を介しての制御力を上昇させることに
より、エアータービン２０の回転数を設定値にま
で下降させてそれを保持させ、また回転負荷の増
大にともないタービン実回転数が設定回転数より
も小さくなつた場合は、負荷電流を減少させて上
記の制動力を不降させることにより、エアーター
ビン２０の回転数を設定値にまで上昇させてそれ
を保持させるのである。

以上のように、回転数設定部２２と、比較部２
４ならびに、電流制御部２５とをもつて、上記発
電機２１による回転数検出結果に基づいてロータ
１、つまりエアータービン２０の回転数を常に設
定値に自動保持する回転数制御部２６を構成した
ものである。第３図中、２７はエアー圧制御部で
ある。

尚、上記の実施例では、エアータービンの回転
数検出を、エアータービンと一体の上記発電機２
１により発生する交流電圧の取出しにより的確、
合理的におこなつているが、磁気センサーや光セ
ンサーなどを用いて検出するも良い。

また、上記実施例では、ロータ１の全体を永久
磁石製としたが、第２図仮想線で示すように、ロ
ータ１の一部に永久磁石１Ｍを埋め込み固定した
ものであつてもよい。

さらに、第３図中の２８で示すように、回転数
表示部を設けてもよい。

第４図は別の実施例を示すもので、これは上記
ロータ１を、ボールベアリング２と上記給気路４
から分岐された分岐給気路４Ａを経てハウジング
３内に送給される空気を利用した空気軸受８とに
より回転自在に枢支保持させたエアータービンハ
ンドピースに適用した場合の要部の断面構造であ
り、その他の構成は上記の実施例と同様である。

（発明の効果） 以上の説明からも既に明らかなように、この発
明による時はエアードライブ型ハンドピースの駆
動部を構成するロータとハウジングとに永久磁石
と巻線とを組込んで、駆動部自体を、永久磁石式
発電機に構成し、この発電機により発生する交流
電圧を媒体として、回転数制御のために必要なロ
ータの実回転数検出が可能であるとともに、その
発電機の負荷電流制御による回転制御力の調整と
いつた電気−機械系のエネルギーでもつて回転数
の自動制御を行なうことができるから、ハンドピ
ースの本来構成を有効に活用して全体を構造簡
単、かつ小型に構成できるというハード面での利
点を有しながら、しかも負荷変動に対する制御の
応答性が早くて、所期の回転数制御性能を著しく
向上することができる。

従つて、負荷変動が激しいこの種のハンドピー
スの回転数制御を的確、安定良く行なえて、歯科
治療の適正化、効率化を図り得るとともに、ベア
リングなど構成要素の損耗を抑えて、耐久性の増
進にも効果を発揮するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係るエアータービ
ン型ハンドピースの要部の縦断側面図、第２図は
同横断面図、第３図は回転数制御装置の構成を示
すブロツク図、第４図は別の実施例を示す要部の
縦断側面図、第５図は従来の回転数制御装置の構
成を示すブロツク図である。 （符号の説明）、１……ロータ、３……ハウジ
ング、７……巻線、２０……駆動部、２１……発
電機、２２……回転数設定部、２４……比較部、
２５……電流制御部、２６……回転数制御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧力エアーの供給により回転するロータとそ
   の外周に沿つて位置するハウジングとから歯科用
   ハンドピースの駆動部を構成した歯科用エアード
   ライブ型ハンドピースの回転数制御装置であつ
   て、上記ロータの全部又は一部に永久磁石を組込
   むとともに、その外周の上記ハウジング側に巻線
   を配置保持して発電機能をもたせ、かつ上記巻線
   に発生する電圧による負荷電流を制御することに
   より上記ロータの回転に制動をかけて回転数を設
   定値に自動保持する回転数制御部を設けたことを
   特徴とする歯科用エアードライブ型ハンドピース
   の回転数制御装置。 ２ 上記ロータの回転に伴なつて巻線に発生する
   交流電圧から上記ロータの回転数を検出する回転
   数検出部を構成してある特許請求の範囲第１項に
   記載の歯科用エアードライブ型ハンドピースの回
   転数制御装置。 ３ 上記巻線がプリント配線されたシート状コイ
   ルである特許請求の範囲第１項に記載の歯科用エ
   アードライブ型ハンドピースの回転数制御装置。 ４ 上記回転数制御部が、回転数設定部と、そこ
   に入力されて設定回転数とロータの実検出回転数
   との比較部ならびに、その比較に基づいて負荷電
   流を増減変化させる電流制御部とから構成されて
   いる特許請求の範囲第１項に記載の歯科用エアー
   ドライブ型ハンドピースの回転数制御装置。