JPS5951A - 歯科用ハンドピ−スの駆動方法並びにその装置 - 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】 本発明は歯科用ハンドピースの駆動方法の改良、より詳
しくはエアドライ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ったも
のである。本発明はまた上記方法を実施するための装置
を併せて提供するものである。

従来公知のエアドライ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・・・以下単
にエアとす）はタービンブレードを衝圧して該ブレード
に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エ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特公昭５６−４２９４１によって
、エアを対向するブレードに衝圧するだけではなく、一
部をブレードに設けた開所より回転方向に隣接する前位
のブレードに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エアの
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衝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エア
（以下排出エア）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、排出エ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５６−４２９４１）とは具体的
なエアの再利用の手法を異別しつつ、周知のハンドピー
スよりトルクを増大、特に低速回転域のトルクを改良す
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
れがもしくは両者に、はぼリング状のアダプタを固定す
ることによって実現出来るもので、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個を要さず
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１
図は本発明をエアドライブ、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８図は第
１図のｌ−■線断面図、第４ｉ図は第８図のＷ−ＩＶ線
に沿った展開図、第５図ぼ公知例ハンドピースに於ける
第４図同様図、ｉ６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エアドライブ。

エ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。

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タ１のタービンブレ
ード１０をブレードチャンバ２内に回転自在に備え、こ
のブレード１０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１０を最
初に衝圧してブレード１０の回転空間域１８の側方外部
に排出された加圧＾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の回転空間域１
８に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１
、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をプレードチャンバ２内に回転自在に備え
、このブレードｌＯ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
８０の周壁８１に流体人口８２を開設しこの人口８２に
一端が開通し上記周壁８１の厚み方向について円周方向
に沿って部分周溝８８を凹設しこの部分周溝８８の他端
に上記リング部材８０の周壁８１を貫く流体出口８４を
開設してアダプタ８を構成し、このアダプタ８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ャンバ２内に固定す
ると共に上記流体人口８２をプレードチャンバ２内に開
口する給気路４の開口４ｏの側方に位置せしめ上記流体
人口８２を前記回転空間域１８の回転方向前位の上記ブ
レード１ｏの側方に連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
圧縮エアを意味すΔことは既に述べた通りである。本発
明はエアドライブメカニカルジャーナル型、エアドライ
ブエアジャ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ットチャック、合成樹
脂１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図に示す例ではエアドライ
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７図のものはエアドライブエアジャーナル型、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個を夫々示している。

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１１はロ
ータ軸でフロントガイド１８及びリアカイト１４が前後
両端より圧嵌されその中間に合成ゴムよりなるチャック
１２が同心状に軸着され切削工具Ｔを脱着自在に保持す
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
。

ロータ輔１１．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０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の開口４
ｏはブレードチャンバ２に開口し、第４図の如く開口４
ｏに対向するプレーＦＩＯ（開口４ｏに最至近なブレー
ドで開口４０に対向しているもの）の軸心より稍々片側
（図中上側）にエ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内に開口する排気路で
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プタ８を装着し
たことを特徴としている。

すなオ）も、このアダプタ８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８２は出口８４より開口
断面が大であり、部分周溝８８は入口ｔ、２より周Ｗ８
１の円周方向に沿って設けられその溝底は入口８２より
出口８４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８２より取り入れた排出エアを周壁８１とタ
ービンブレード１０・・・の−側との間で形成される空
間域内を上記周溝８８に沿って集約的に転向させて出口
８４側に誘導すると共に入口８２が出口８４より開口断
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。開口４０と入口８
２との関係は同第６図のように入口８２は開口４０の側
方のブレード回転空間域１８の外側、実質的にはエアが
ブレードｌＯを衝圧して側方に跳ね返る位置に設けであ
るが、図例の位置より稍々鮪方（出口８４側）に入口８
２がおかれていてもよい。これは図示された対向ブレー
ド４が衝圧の瞬間梢々前進するからである。しかし図示
の入口８２より後方にある場合は跳ね返ったエアを受容
する際ブレード１０の回転空間域１８とアダプタ８との
間に介在するギャップ１６によってニアロスを生ずるの
で望ましくない。出口８４より噴出されるエアの噴出方
向はタービンブレード１０の回転堅間域１８の幅方向の
中心線ｌに斜交するように設計されている。上記構成に
よって、給気路４より噴出されたエ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８の入口８２より部分周溝８８
に案内されブレード１０の一側と周壁８１との間で区切
られた空間域によって集約された状態で上記周溝８８に
沿って出口８４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Ｎ４線に沿った展開図及びアダプダを含まな
い公知のタービンの同様展開図を示しである。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
られてきた圧縮エアは、その圧力エネルギを速度エネル
ギに変換するための給気路４により高速度のエアの流れ
となる。この加圧高速エアはタービンブレード１０を衝
圧してそのベクトル成分を有する運動員の変化によって
２０−タ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６図に於て、給気路４より噴出されるエアの噴出
方向がブレード１０・・・の回転空間域１８の幅方向の
中心線ｌに対する斜角をα、最初の衝圧の後排出される
時の斜角をβ、第４図に於て出口８４より噴出されるエ
アの上記中心線ｌに対する斜角をβ、このエアがブレー
ド１０・・・を再度衝圧して排出される斜角をβ１とな
し、給気路４でのエア流量をＱ（Ｎｌ／督［Ｈ）＋流速
をｖｔ　（ＣＩＩＩ／ｒ、　、）、第４．６図の最初の
排出エアの流速をＶｓＩ　（ｃｙｇ／Ｂ　）、周溝８８
内のエアの流速をｖ８、第２の衝圧後の排出エアの流速
をＶ４、エ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　（ｚ）とすると、上記
起動トルクは角運動量保存則より、第５図の公知例の場
合のトルクＴ１は； Ｔｔ＝（σｑ／６０・ｖ１ｃｏｓａ＋ｃｒＱ１ｑ／６Ｑ
・ｙ、ｃｏｓβ）Ｘ　１／９８０　Ｘ　ｒ　　（ｆ　−
ｃＮ）となる。ここでσはＩＮ１当りのエアの質量（ｆ
ｌｘ／′Ｎｌｌ　）でありＱｌは給気路４より出たエア
の洩れ係数、すなわち、ｑＱｓ　（ｌ　ＣＮＩ／ｍか）
がタービンブレード１０とヘッド１５とのギャップ１６
よりの１　ｍｉｎ　”３りのエアの洩れ量を示す。

さて之に対し第４図の本発明の場合は、Ｔ２＝（（σｑ
Ｘｖ１ｃｏｓａ＋ｃｒＱ１ｑｙｇｃｏｓβ）＋（ｃｒＱ
ｔＱ２ｑｖｇｃｏｓａｌ＋ｙＱｔＱ２Ｑｓ（１ｖ４ＣＱ
Ｓβ１））ここでＱ２　、　Ｑａは第４図に於ける各段
落Ｘ、Ｙに於けるエアの洩れ係数を示す。

■、■画式に於て、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−且つこれ
らに於けるエアを同流量、同給気圧トスレば、両式中（
Ｄ　’　＋　ｑ　＊　Ｑｌ　＋　Ｖｌ　ｅ　Ｖ２　＋　
α及びβは同一の値となる。従って０式は となり理論上間らかに、 ６０　Ｘ　９８０ だけトルクアップとなる。

実験によるとアダプタ８のない公知例の起動トルクは、
エア流Ｊ１８０　Ｎ　ｌｌ１ｍ１ｎ　ｒ給気圧２．８　
ｋｇ　ｆ／ｃｒｌ　（７）時、１０ｙ−α前後であるの
に対し本発明のトルクは１８ｇ・個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ブは本発明の場合、
点線カーブは公知技術を示す。同図によると、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（１００，０００〜２００．００Ｏ
ｒ、ｐ、ｍ）範囲についても認められている。切削能力
は負荷と回転数の槓と考えられるから、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図からも実験上明白であ
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
図に示したエアドライブエ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１２は合成樹脂製スリーヴチャ
ックを示す）のブレード１０の軸線方向後側に前実施例
のアダプタ８を隣接的に固定したものである。この実施
例におけるアダプタ８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、対応符号を記入するに
とどめてある。但しエアジャーナルには別符号５０．６
０を付し、新たにエアジャーナルへのエア供給口を１９
．１９として付加した。

第８図に示した第８実施例のものはハンドピースの型種
から稲麦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、第８図では給気路４がタービンブレー
ド１ｏの回転空間域１８の幅方向のほぼ中心部、すなわ
ち、中心線ｌに合致するように設計され、最初にブレー
ド１゜を衝圧したエアがブレードｉｏの両サイドにほぼ
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１０の両サイドに一対宛のアダプタ８．８
を対設し両者のアダプタ８．８のエアの出口８４．８４
を上記中心線ｌに沿ってずらせた状態で回転空間域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
つのアダプタ８゜８の適用によりタービンブレード１ｏ
・・・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。

この他図示していないが、既述の実施例におけるアダプ
タ８の出口８４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エ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たよ
うに、給気路より噴出された高速加圧エアが対間するタ
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エアはなお充分
な運動量及び圧力エネルキを保存しているのに着目し、
この排出エ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エ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アあっ
て、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リ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ブレードチャツバ
内に装設すればよいので構造簡単且つ特殊な組立技イ両
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図は本発明をエアドライブ、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８
図は第１図のトｌ線断面図、第４図は第、８図のＮ　−
ＩＶ線に沿った展開図、第６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エアドラ
イブ、エ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・・・ブレードチャンバ、
８・・・アダプタ、４・・・給気路、ｌｏ・・・タービ
ンブレード、１８・・・回転空間域、８ｏ・・・円形リ
ング部材、８１・・・周壁、８２・・・流体入口、８８
・・・部分周溝、８４・・・流体出口、４０・・・開口
、Ｔ・・・切削工具軸。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、切削工具軸を把持せるタービンロータのタービンブ
   レードをブレードチャ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って転向誘導せしめ
   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、プレードチャ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。 ８、切削工具軸（至）を把持せるタービンロータ（１）
   のタービンブレードＱＯをブレードチャンバ（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■の周壁ｅ◇に流体入口に）を開設し
   仁の入口（２）に一端が開通し上記周壁ｅＯの厚み方向
   について円周方向に沿って部分周溝■を凹設しこの部分
   周溝（至）の他端に上記リング部材−の周壁（２）を貫
   く流体出口（ロ）を開設してアダプタ（３）を構成し、
   このアダプタ（８）を前記タービンブレードαゆ・・・
   の回転空間域（至）にその軸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
   流体入口に）をプレードチャンバ（２）内に開口する給
   気路（４）の関口−の側方に位置せしめ上記流体出口（
   ロ）を前記回転空間域（ト）の回転方向前位の何方に連
   通せしめて成る仁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（イ）が流体出口−より開口断面が大であ
   り部分周溝■が入口（２）側より出口■側にかけて順次
   浅くされている特許請求の範囲第８項記載の装置。