JPS58103448A - 歯科用ハンドピ−スの回転数制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はハンドピースのヘッド内のロータに至近して設
けられた回転数検出器の出力によってロータ回転数を制
御するようにした歯科用ハンドピースの回転数制御方式
に関するものである。

貴書治療に用いられている切削用のハンドピース社ヘッ
ド部に取付は九工具を高速回転させているが、負荷時に
は回転数がかなり低下するのが普通である。この負荷時
の回転数を知ることは、適切な治療を行なう九めに望ま
しいことであシ、ま九臨床実験などにも有効であるほか
、回転数を一定に保つような制御を行なう場合などにも
必要となる。ζＯため、マイクロ毫−タ駆動式のハンド
ピースにおいては、モータの電圧や電流によって回転数
を検出し、回転数の表示や制御に利用することが試みら
れているが、これは電圧中電流などで間接的に回転数を
知るものであって誤差の憂いものであり、またエアー駆
動式のものにおいては、電気式のように間接的に回転数
を知ること４できな％／−％丸め負荷時の実際の回転数
が全く不明であり、いずれにしても回転数の適切な制御
を行なうことは困難であった。

本発明はこれらの問題点を解決することを目的としてな
されたものであり、ロータ回転数に正確に対応した信号
を検出する回転数検出器をハンドピースに設け、得られ
た信号を電気的に処理して駆動制御部にフィードパンク
することにより、ロータ回転数を制御するようにした歯
科用ハンドピースの回転数制御装置を提供したものであ
る。すなわち、本発明によれば回転しているロータなど
から直接検出した誤差のない信号によって制御するから
的確な制御を行なうことができるのであり、例えば電気
駆動式のハンドピースの場合には駆動電圧を制御し、エ
アー駆動式の場合には駆動用のエアー圧力を制御すれば
よく、各種の駆動方式に広く適用することができる。

以下、本発明をエアー駆動弐ノ・ンドビースの場合の実
施例について説明する。まず、７・ンドビースに内蔵さ
れた回転数検出器の例について説明すれば、第１図は従
来よシ周知のエアー駆動、エアー軸受タイプのノ・ンＹ
ピースにおける実施例であり、（１）はハンドピース、
（２）はヘッド、（３）はロータ軸（７）に王人された
フロントガイド、（４）はロータ軸供給するノズル、（
６）は水ノズルである。ロータ軸（７）の先端のロータ
軸先端部（７）には工具着脱のために面取）（８）を両
側に形成し、この面取シ（８）に接近して端末が位置す
るように光伝送用の２本のグラスファイバ（９）鱒が配
設されている。このグラスファイバ（ＩＩ）鱒は真鋳製
等のヘッド（２）Ｋ埋込まれたステンレス製め保護チュ
ーブ（６）（財）内に収納されている。ロータ軸先端部
（７）は円周の２個所が面取り（８）で切欠かれて不連
続となっており、面取り（８）以外の円周面の反射率を
面取シ（８）よシも高くして円周全体で断続反射面（至
）を形成しである。一方、グラスファイバ（９）（２）
は第２図（ａ）Ｋ示すようにハンドピース（ｒ）よシ導
出され、グラスファイバ（・）は連続光を発生する白熱
電球や発光ダイオードのような発光素子（ロ）に、また
グラスファイバ０１は７オ））ランジスタのような受光
素子（至）にそれぞれ接続されるものであり、グラスフ
ァイバ（９）の端末は発光部（至）となシ、グラスファ
イバ０１の端末は受光部卸となっている。すなわち、本
実施例ではロータ軸先端部（７）の円周に設けた断続反
射面（至）と、グラスファイバ（９）Ｑｃ＃の発光部（
２）及び受光部α力とで回転数検出器（至）を構成して
いるのであり、ロータ軸（７１０回転に応じて１回転当
り２個のパルス状の光信号が受光部面に入シ、受光素子
（至）において電気信号に変換される。なお、第２図（
ｂ）に示すように、発光素子Ｑ荀または受光素子（ハ）
の一方あるいは両方をハンドピース（１）内に設けても
よい。こうして得られた電気信号はロータ軸（７）の回
転数に正確に対応したものとなっているので、この信号
を電気的に処理して回転数を制御するのである。従って
電圧や電流を介して間接的に回転数を検出する場合に比
べて回転数の検出精度は大幅に向上し、より適切な制御
が可能となるのである。

第３図は従来より周知のエアー−動、ボールベアリング
軸受タイプのハンドピースにおける実施例であるが、第
１図に示したものと基本的な構成は変らないので同一部
分を同一符号で表わし、詳細な説明を省略する。

以上の実施例では、断続反射面（至）をロータ軸先端部
（７）の２個の面取り（８）を利用して形成しているが
、第４図′のように円筒状の円周面の一部に反射率の異
なる部分（ｎを形成したものとすることもでき、その個
数も１個から複数個まで任意に選定できる。

また断続反射面（至）は羽根車（４）の先端部分に設け
ることができる。すなわち、第５図のように羽根車の凹
凸を利用して羽根の先端の円筒面部分を断続反射面（至
）としたものであシ、この場合にはロータ軸（７）の１
回転ととに羽根の枚数に等しいパルス状の光信号が受光
部＠に入力されることになる。

なお、ハンドピースにはヘッドに照明装置を設り、照明
用の光をグラスファイバで伝送するようにしたものもあ
り、照明用グラスファイバは伝送量を大きくするために
かなり太いものが用いられているが、上述の各実施例に
おけるグラスファイバ（９）（至）は信号の伝送が可能
であればよいので、照明用よシもかな夛細いものでよい
。また発光素子（財）から光を伝送するグラス７アイパ
（９）を別徐に設けず、照明用のものを利用するように
すること本可能である。

第６図は発光部と受光部を内蔵した反射型のフォトイン
タラプタに）を使用し、これを第５図と同様に羽根車（
４）の羽根を利用した断続反射面（至）と組み合わせて
回転数検出器（至）を構成したものであシ、信号の伝送
はすべて電気的に行なえるので、グラスファイバを用い
たものより取扱いが答易であり構造も簡単となる利点が
ある。

上述の実施例は、すべて光を利用した非接触式の回転数
検出器について述べたものであるが、光線外に磁気や音
波を利用することもでき、−例として第７図に磁気を利
用した実施例を示す、この実施例ではロータ軸（７）の
一部に着磁部（２）を設ｖ１この着磁部（財）に対応し
て磁気検出素子（ホ）を配置して回転数検出器（至）を
構成しである０着磁部（ハ）は例えば小型の磁石をロー
タ軸（７）の一部に装着したり、ロータ軸（７）の構成
部材自体を磁化させたシして形成し、また磁気検出素子
（ハ）としてはホール素子のように磁気の変化を電気信
号に変換するものを用いればよい。

次に１回転数検出器（ロ）によって得られた検出信号の
電気的な処理と、これＫよる回転数制御について述べる
。第８図は光を利用した回転数検出器を用いた場合のブ
ロック図であシ、第９図はそのタイミングチャートであ
る。（社）は発光素子（ロ）Ｋよシハンドピース（１）
に連続光を供給する光源、（至）はハンドピースα）の
回転数検出器−からの断続光を受光素子（至）によシミ
気信号に変換する受光部であり、受光部（２）の出力信
号は回転数検出器（ロ）からの断続光と同じ周波数を持
った第９図のａの信号となる。仁の出力信号１はムＣ増
幅回路（２）で増幅されて第９図のｂの波形となり、波
形整形回路■で９９図のｃＫ示す矩形波に変換される。

一方、回転数設定回路（２）は目標とする回転数に相当
する周波数のパルス波ｄ（第９図の波形ｄ）を発生して
おり、矩形波Ｃとパルス波ｄはタイミング信号発生回路
（至）によって作られる第９図のｅＫ示すゲートパルス
により、それぞれ第９図のＣ及びｄの波形に変換されて
カウンターラッチ回路ム（財）とカウンターランチ回路
Ｂｅ１ｌに入力される。これにより、カウンターランチ
回路Ａｖ）にはハンドピースのロータ回転数が、カウン
ターラッチ回路Ｂ（至）には設定回転数がそれぞれ入力
されたことＫなる。次に、タイミング信号発生回路■か
らのラッチパルスｆ（第９図の波形ｆ）によって、各カ
ウンターラッチ回路＠（ロ）の内容が回転数表示回路（
２）及び設定回転数表示回路−に出力されてそれぞれデ
ィジタル表示が行なわれると同時に、比較回路顧によっ
て実際の回転数と設定回転数の大小を比較し、加圧減圧
判定回路−が加圧か減圧かの指令を駆動制御部＠に送る
。甘た、ラッチパルスｆＫよってカウンターラッチ回路
Ｂ０１の内容が演算回路−にプリセントされる。演算回
路−はアップダウンカウンターによシー成されていて、
ラッチパルスｆによってダウンカクントモード罠なって
いる０次に第９図のｇＫ示ス演算ハパルによって、パル
スＣ（第９図の波形Ｃ）すなわち回転数を表わすパルス
が演算回路−のクロック端子に入力され、カウンターの
内容がカウントダクンされる。ここでパルスｄ′とパル
スＣの大小関係がｄ’）ｃの場合にはカウンターに残っ
た内容はｄ′−ｃ′となり、またｄ′＜Ｃの場合にはカ
ウンターの内容は一度零となり、キャリーアクト信ｆＫ
よシクリップフロンプの出力が反転してカウンターはア
ンプヵクントモードになシ、残少のパルスでカクントア
ップするように構成しである。従って、この時のカウン
ターのｂＦｃ示ｔ５ッチパルスによって、演算回路−の
内容がランチ回路−を経てＤ−直変換回路−に出力され
る。Ｄ−直変換回路−はラダー抵抗よりなるもので、ラ
ッチ回路−からの信号をアナログ量に変換してその出力
を’Ｖ−Ｆ変換回路＠に送シ込み、Ｖ−Ｆ変換回路（Ｅ
ｌ）Ｋよって入力信号に比例した周波数のパルスが加圧
減圧判定回路−に出方される。

駆動制御部■はパルスモータ駆動回路＆８）、パルスモ
ータ−１圧力調節介■からなるものであり、加圧減圧判
定回路−からの加圧あるいは減圧の指令モータ駆動回路
に）がパルスモータ−を駆動し、パルス′ｅ−夕■が圧
力調節弁（至）を操作するようになっている。すなわち
、ハンドピースのロータにかかる負荷が大きくなって実
際の回転数が設定回転数よりも低くなると、圧力調節弁
−が加圧方向に調節されて駆動用のエアー圧力を高くし
、回転数が設定回転数より高くなると、圧力調節弁−は
減圧方向に調節されてエアー圧力を低クシ、実際の回転
数が設定回転数に一致するように自動的に制御されるの
であり、また回転数と設定回転数との差が大きいほどパ
ルスモータ−は早く回転し、速やかに回転数を設定値に
回復させて、ロータ回転数を常に一定に保つように作動
する。第９図のｉはタイミング信号発生回路（至）から
のリセット信号であり、リセット信号ｉによって各カク
ンターラッグー回路＠（至）はリセットされ、再び次の
ゲートパルスｅによって上記の動作が繰返される。こう
して一定の周期で小刻みに回転数の比較と修正が行なわ
れるのであり、この比較と修正が行なわれる周期は、タ
イミング信号発生回路（至）内で発生していル制御パル
スｊ　（第９図の波形ｊ）によって決定され、制御パル
スｊの周期を変えることによって調整する仁とができる
。

第１０図は圧力調節弁−として用いられる可愛式減圧弁
の一例を示すもので、バルブ本体−の内部に設けられた
弁輔によって接手＠−間が開閉される構造となっている
。弁（２）の両側には圧縮スプリング（至）−が設けら
れ、接手−からのエアーの供給圧力が高くなると、その
圧力とスプリング■との合力がスプリング（至）の力よ
り大きくなって弁−が上昇して接手ｔ４−間が遮断され
、遮断されると弁Ｏ）と一体になったピストン−に働く
カが小すくなって弁（２）が降下して接手−輪間が開く
という動作が細かく繰返され、接手−から供給されるエ
アー圧力はほぼ一定に保たれる。一方、スプリング■の
上端を支えるねじ軸（至）はカンプリング−を介して伝
達軸（ハ）Ｋ連結されており、パルスモータ−の作動に
応じて伝達軸（至）が回転してねじ軸−が上下動し、ス
プリング（至）の圧縮力を変えることによって接手−か
ら供給するエアー圧カが調整される。

こうして、前述したような制御が行なわれるのである。

第１１図は第１０図に示し九圧力調節弁−を用いたエア
ー管路の一例であシ、■はエアー源、幅はストップパル
プ、（２）はフィルター及びエアー内の水を除去するた
めのオートドレイン、−はエアー源（１）の圧力を減圧
して一定に保つ減圧弁であシ、減圧弁−によってＩ・ン
Ｆピース（１）に供給される最高圧力が決定される。（
２）はエアー内のごみを除去するためのコツトンフィル
ター、■ハ／・ンドピース（１）に供給されるエアー流
量を決定する絞り弁、■はエアー管路のオン、オフを制
御する電磁弁である。圧力調節弁−はコツトンフィルタ
ー（へ）と絞り弁幼の間に挿入されておシ、前述したよ
うな作・動によってハンドピース（１）に供給されるエ
アー圧力を調整してロータ回転数を制御するのである。

以上の実施例から明らかなように、本発明は歯科用ハン
ドピースに設けられた回転数検出器によってロータ回転
数を誤差なく正確に検出し、この信号によってロータ回
転数を制御するものであり、ロータ回転数を設定値に保
つなど目的に応じた回転数制御を的１［Ｋ行なうことが
できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図はいずれも本発明における回転数検出
器の実施例であ夛、第１図（ａ）Φ）はエアー軸受タイ
プのハンドピースの要部の側断面図及び底面図、第２図
伽）（ｂ）は接続状況を示す側面図、第３図（ａ）（ｂ
）ａボールベアリング軸受タイプのハンドピースの要部
の側断面図及び底面図、第４図（ａＸｂ）は他の実施例
の要部の側面図及び斜視図、第５図は更に他の実施例の
要部の斜視図、第６図は別の実施例の要部の斜視図、第
７図（ａ）（ｂ）は更に別の実施例の要部の側面図及び
斜視図である。第８図は本発明の回転数制御方式の一実
施例のプロンク図、第９図は同上のタイミングチャート
図、第１０図は同突雄側における圧力調節弁の一部破断
側面図、第１１図は同上におけるエアー管路図である。 （符号の説明） （１）・・・ハンドピース、（７）・・・ロータ軸、（
至）・・・回転数検出器、幀）・・・比較回路、−・・
・駆動制御部、輔・・・圧力調節弁。 −以上一

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハンドピースのヘッド内のロータに至近して設け
   られた回転数検出器によってロータ回転数に正確に対応
   し良信号を検出し、この回転数に対応した信号を電気的
   に旭理してロータの駆動制御部にフィードバックするこ
   とによシ、セータ回転数を制御することを特徴とする歯
   科用ハンドピースの回転数制御方式。 ０）検出され九〇−タ回転数と予め設定されたロータ回
   転数とを比較回路によって比較し、両者の差をなくすよ
   うに駆動制御部を制御してロータ回転数を設定された値
   に一定に保つようにした特許請求の範囲第１項記載の歯
   科用ハンド、ピースの回転数制御方式。