CN101146489B - 机头及其防止回吸方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供用简单的构造防止回吸的机头及其驱动方法。机头(10)备有供操作者握持的把手部(11)、设在把手部前端部的头部(15)、可自由旋转地收容在形成于头部内的内空部中的叶轮(55)、向叶轮供给空气的供气口(25)、把供给叶轮的空气排出的排气口(28)、一个或若干个缓冲空间(47)、通路(66、67、68、34)、和侧壁部(44)。空气被叶轮旋转的离心力送入缓冲空间(47)，以加压状态蓄积在缓冲空间(47)内。上述通路把蓄积在缓冲空间内的加压空气，从与叶轮一起旋转的工具的周围放出到大气中。上述侧壁部(44)在排气口与上述叶轮之间，阻止空气从叶轮向排气口移动。

Description

机头及其防止回吸方法
技术领域
本发明涉及机头及其防止回吸方法，特别涉及利用加压空气使切削工具旋转的、医疗用及牙科用(下面将其总称为“医用”)的空气驱动式机头及其防止回吸方法。
背景技术
已往，在被广泛使用的、备有旋转切削工具的空气驱动式机头中，把加压空气吹喷到可自由旋转地收容在机头前端头内的叶轮上，使叶轮及该叶轮保持着的切削工具旋转。在该空气驱动式机头中，即使停止了加压空气的供给，叶轮也靠惯性维持旋转。这时，由于从供气口的空气供给已停止，所以，与叶轮一起旋转移动的空气被送入排气口。因此，头部内的一部分或全部成为负压状态。结果会存在下述危险，附着在切削工具上的异物及存在于工具周围的异物(例如患者的唾液、血液、牙齿等的切削粉)，通过头部与工具的间隙被吸入头部内、送到排气口，积存在机头内部和供给软管的内侧。这种回吸现象是专业人员所共知的。
为了防止回吸，提出了各种技术方案。例如，在专利文献1、专利文献2揭示的机头污染防止装置中，在机头停止时，把低压空气供给到机头，将该机头内部保持正压。但是，这些装置不是用机头的内部构造来消除回吸。
专利文献3中，揭示了在机头内部设置可动式阀，在叶轮停止时用阀阻断排气的构造。但是，对机头进行了几次灭菌处理后，作为可动部件的阀就不能正常动作，从而可能得不到预期的防止回吸效果。
在专利文献4揭示的机头中，相对于叶轮的旋转方向，在排气口的上游侧，形成了防止加压空气被放出到排气口的突起。但是，在该装置中，由于排气口对着叶轮，所以，不能防止排气口因叶轮的惯性旋转而成为负压，因此，不能完全防止回吸。
另外，在专利文献5揭示的机头中，用离心力把进入了机头内的切削屑等异物，通过异物排出路排出到外部。另外，在专利文献6揭示的机头中，把用于防止切削屑等异物侵入机头内部的部件安装在轴承上。但是，在这些装置中，不能完全防止含有微小污染粒子的唾液、血液及其雾沫的进入。
专利文献1：日本实公平6-20492号公报
专利文献2：日本特开平9-122146号公报
专利文献3：日本特开平9-108239号公报
专利文献4：日本特开2000-60870号公报
专利文献5：日本实公平6-28086号公报
专利文献6：日本特开2000-126203号公报
发明内容
为此，本发明的目的是提供用简单的内部构造、能长期地完全防止回吸的机头及其驱动方法。
为了实现上述目的，本发明的机头，备有供操作者握持的把手部；设在上述把手部前端部的头部；可自由旋转地收容在形成于上述头部的内空部中的叶轮；形成在上述头部中、用于向上述叶轮供给空气用的供气口以及用于将供给到上述叶轮的空气排出的排气口，其特征在于，备有一个或若干个缓冲空间、通路、和侧壁部；上述缓冲空间形成在上述头部，由上述叶轮的旋转产生的离心力而被送入有空气，并以加压状态将上述空气蓄积在该缓冲空间内；上述通路用于把蓄积在上述缓冲空间内的加压空气，从与上述叶轮一起旋转的工具的周围放出到大气中；上述侧壁部在上述排气口与上述叶轮之间，存在于对从上述叶轮朝上述排气口流动的空气进行阻挡的周向。
在本发明机头的另一方式1中，上述缓冲空间朝着与上述叶轮的旋转方向相向的方向开口。
另外，在本发明机头的另一方式2中，上述缓冲空间形成于如下方向，在上述叶轮外周端的轮廓圆的切线外侧、与该切线成大约30～60°的角度。
另外，在本发明机头的另一方式3中，上述侧壁部占据了上述排气口与上述叶轮相向区域的大约全部。
另外，在本发明机头的另一方式4中，相对于上述叶轮的旋转方向，在上述排气口的上游侧附近形成上述缓冲空间。
在本发明机头的另一方式5中，上述头部分开构成外侧壳体和内侧壳体；内侧壳体可自由装卸、可分离地安装在上述外侧壳体的内侧，形成有用于收容上述叶轮的内空部；上述缓冲空间和上述侧壁部形成在上述内侧壳体上。
另外，本发明的机头防止回吸方法，在该机头中，在供操作者握持的把手部的前端部设有头部，叶轮可自由旋转地收容在该头部内，利用从供气口喷射的空气，使上述叶轮及其保持着的工具旋转，并将与上述叶轮一起旋转移动的空气从排气口排出，其特征在于，停止了从上述供气口向上述叶轮的空气喷射后，在上述叶轮惯性旋转期间，用介于上述叶轮与上述排气口之间的侧壁部阻止从上述叶轮向上述排气口移动的空气流动；与上述叶轮一起旋转的空气，受到付与空气的离心力，以加压状态蓄积在形成于上述叶轮外侧的缓冲空间内；把上述蓄积的空气通过形成在上述头部的通路从上述工具的周围放出到大气中。
根据具有上述构成的本发明机头及防止回吸方法，即使空气的供给停止后、叶轮处于惯性旋转的状态，缓冲空间也保持加压状态，由于该加压的空气放出到大气中，所以，即使在停止驱动空气的供给、叶轮惯性旋转时，附着在工具上的异物、存在于工具周围的异物，也不会被吸入机头内部。因此，机头及供给管的内部可常时地保持清洁状态。
另外，根据方式1及方式2的机头，由于缓冲空间朝着与叶轮的旋转方向相向的方向开口，所以，空气可以被高效地送入缓冲空间、保持高压状态。
另外，根据方式3的机头，由于侧壁部占据了排气口与叶轮相向区域的全部，所以，在叶轮惯性旋转时，与叶轮一起旋转移动的空气不被推入排气口，反而可形成从排气口朝向叶轮的空气流动。
另外，根据方式4的机头，由于相对于叶轮的旋转方向，在排气口的上游侧附近形成缓冲空间，所以，供给到叶轮的空气以充分加速的状态被推入缓冲空间，所以，缓冲空间内能保持充分的加压状态。
在本发明机头的另一方式5中，可容易地形成缓冲空间和侧壁部。
附图说明
图1是本发明机头的侧视图。
图2是图1所示机头的局部放大剖面图。
图3是图1所示机头的局部放大横剖面图。
图4是内侧壳体的立体图。
图5是内侧壳体的俯视图。
图6是内侧壳体的侧视图。
图7是内侧壳体的纵剖面图。
图8是旋转件的立体图。
图9是图2的A-A线剖面图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的机头及其防止回吸方法。在以下说明所用的各图中，对相同的部件注以相同标记。
(1)概略构造
图1是表示本发明机头的整体构造的侧视图。在该图中，机头10备有把手部11，该把手部11是供操作者治疗时用手握持的部分。在把手部11的一端备有连接部12，该连接部12连接着供给管13，该供给管13内置着若干根供给空气、水等媒体的可挠性管(图未示)。在把手部11的另一端，备有连接着后述头部15的颈部14。
头部15在颈部14的前端一体地备有轴部16、和收容后述切削工具旋转机构21(见图2)的筒状外侧壳体17。在本实施方式中，外侧壳体17的中心轴(相当于后述切削工具20的旋转中心轴，下面称为“旋转轴”)19垂直于或大致垂直于轴部16的中心轴18。
(2)头部的轴部
如图2所示，头部15的轴部16具有截面缩小部22，该截面缩小部22加工成能插入固定在把手部11前端的大小和形状。如图3所示，在轴部16上形成了若干个供气路(供气喷嘴)23，这些供气路23用于向切削工具旋转机构21供给动力用的空气。这些供气路23的一端(图中右侧端部)连接着一个空气供给管24(图未示)。该空气供给管24与内置在供给管13内的空气供给管(图未示)连接。各供气路23的另一端侧朝向切削工具20的旋转方向(图3中顺时针方向)，从各供气路23的供气口25喷出的空气高效地用于切削工具20的旋转。再如图2所示，在轴部16上还形成了排气路26，该排气路26用于把从切削工具旋转机构21排出的空气排出。排气路26的一端(图中右侧端部)经由机头10的内部空间27和形成在机头10上的排气孔(图未示)而与大气连通。位于排气路26另一端侧(图中左侧端部)的排气口28，在供气口25的下方，对着切削工具旋转机构21。
(3)内侧壳体
在外侧壳体17的内侧，安装着收容切削工具旋转机构21的内侧壳体30。如图4至图7所详示的那样，内侧壳体30由圆筒体构成，该圆筒体的上部和下部的开口部31、32处是开放的。在内侧壳体30的内侧，从下依次形成了若干个同轴的圆筒空间部，即、工具支承部收容空间33、下部轴承收容空间34、叶轮收容空间35、上部轴承收容空间36。如图7所示，形成叶轮收容空间35的下部区域及其附近区域的壳体部分37，具有上部的大径空间部38和下部的小径空间部39。在形成上部大径空间部38的轮廓的环状薄壁部40上，形成了贯通其内周面与外周面的供气口连通孔41。另外，从外侧把形成下部小径空间部39的轮廓的环状厚壁部42切削预定深度，就形成了弧形的凹部43和弧形的侧壁部44。该弧形凹部43在周向具有预定的长度，并且从外侧朝径向内侧凹入。上述弧形的侧壁部44在内侧定义小径空间部39的一部分。另外，弧形凹部43的上部通过开口部45与大径空间部38连通，弧形凹部43的下部通过位于侧壁部44之下的开口部46而与小径空间部39连通。如图2的A-A线剖面图即图9所示，弧形凹部43的下部，通过位于侧壁部44之下的开口部46，与小径空间部39的下部涡轮叶片部58周围的空间连通。这样，在内侧壳体30安装在外侧壳体17内的状态下，小径空间部39的下部涡轮叶片部58周围的空间与排气路26连通。
如图4、图5所示，在环状厚壁部42中，在位于侧壁部44的逆时针方向一侧(与工具旋转方向相反的方向)的部分形成了缓冲空间47，该缓冲空间47由贯通内周面和外周面的若干个槽状的贯通孔构成。缓冲空间47的上部向大径空间部38开放。在本实施方式中，形成了2个缓冲空间47。另外，在本实施方式中，各缓冲空间47的方向这样设定：各缓冲空间47的中心线L1与下部小径空间部39的内周面48的切线L0，在内周面48的径向外侧且中心线L1的顺时针方向侧(工具旋转方向下游侧)，以预定的锐角α(例如30～60°)交叉。这样构成的内侧壳体30，如图2所示地安装在外侧壳体17的内部。在安装着的状态下，供气口连通孔41对着头部15的若干个供气口25。另外，弧形凹部43和侧壁部44对着头部15的排气口28。在内侧壳体30与外侧壳体17之间，配置着若干个密封环(O形环)47a，将它们之间加以密封。另外，关于缓冲空间47，在图2中，缓冲空间47的位置与图4、图5不同，在内部盒30中，设在了供气连通口41对面的部位。这是为了清楚起见，利用图2表示缓冲空间47内空气的流动。当然，缓冲空间47也可以不设在图4、图5所示位置，而设在图2所示位置。另外，除了设置图4、图5所示的2个缓冲空间47外，还可以再设置图2所示的缓冲空间47。
(4)工具旋转机构
如图2所示，收容在内侧壳体30内的切削工具旋转机构21，具有沿着旋转轴19支承切削工具20的工具支承部50。工具支承部50备有距下端部预定深度的孔(工具支承孔)51、和将插入到工具支承孔51内的切削工具20保持住的夹持机构(图未示)。对于工具支承部50，在将下部插入了工具支承部收容空间33的状态下，由配置在下部轴承收容空间34和上部轴承收容空间36的下部轴承部52和上部轴承部53支承着，并能以旋转轴19为中心自由旋转。在本实施方式中，上部轴承部53装在环形的轴承套54内，通过该轴承套54固定在内侧壳体30上。切削工具20通过下部的开口部32，可自由装卸地安装在被这样支承着的工具支承部51上。
在下部轴承部52与上部轴承部53之间设有旋转件(叶轮)55。该旋转件55利用从供气口25喷射的加压空气使工具支承部50旋转，再通过该工具支承部50将旋转传递给切削工具20。如图8所详示的那样，旋转件55由大致环形的部件构成，工具支承部50插入并固定在其中央的贯通孔56内。在本实施方式中，旋转件55是采用上层有大径的涡轮叶片部57、下层有小径的涡轮叶片部58的、所谓两级式旋转件。上层的涡轮叶片部57收容在大径空间部38(见图7)内，下层的涡轮叶片部58收容在小径空间部39(见图7)内。如图2所示，在收容在内侧壳体30内的状态下，上层的涡轮叶片部57对着供气口连通孔41和供气口25，下层的涡轮叶片部58对着形成在内侧壳体30上的缓冲空间47和侧壁部44。下面，具体地说明与侧壁部44的关系。下部涡轮叶片部58从其上端到下端区域的整个圆周部都对着侧壁部44，下部涡轮叶片部58与排气口28相向的区域H的全部或大致全部都被侧壁部44占据，与下部涡轮叶片58一起旋转移动的空气，借助下部涡轮叶片58的旋转移动产生的离心力，不被直接地推入排气口28。
在内侧壳体30上且外侧壳体17的内侧，安装着包围轴承套54的环形的外侧固定环60和内侧固定环61，覆盖工具旋转机构21上部的盖62被这两个固定环60、61保持着。盖62被配置在其下面的弹簧63朝上方施力，通过抵抗弹簧63的弹力来推压盖62，就可以释放上述夹持机构来更换切削工具20，另外，在拆下了盖62的状态下，可以将切削工具20锁定。
(5)机头的动作
当用上述构造的机头10进行牙齿的切削时，按照目的选择适合的切削工具20，从下方安装在工具支承部50上。接着，从图未示的加压空气供给源供给的加压空气，从若干个供气路23经由供气口25和供气口连通孔41喷射，撞击旋转件55的上层涡轮叶片部57。结果，旋转件55被付与图3～图5中箭头65方向的旋转力而旋转。
如图2所示，撞击上层涡轮叶片部57的加压空气，一边与旋转件55的旋转一起旋转移动，一边被供给到下层涡轮叶片部58，通过该下层涡轮叶片部58再付与旋转件55旋转力。然后，加压空气通过形成在弧形侧壁部44之下的开口部46进入弧形凹部43，再从此处自排气口28经过排气路26排出到机头10的内部空间27，然后，从形成在机头10上的排气孔(图未示)放出到大气中。另一方面，与下层涡轮叶片部58一起旋转移动的加压空气的一部分，基于作用在该空气上的离心力，被推入形成在内侧壳体30上的缓冲空间47。这时，由于缓冲空间47的方向如上述那样设定，即各缓冲空间47的中心线L1与下部小径空间部39的内周面48的切线L0以锐角α(例如30～60°)交叉，所以，与下层涡轮叶片部58一起移动的空气被高效地推入缓冲空间47并加压。结果，缓冲空间47的内部空间成为加压状态。另外，缓冲空间47的加压空气，通过下部涡轮叶片部58之下，再经由下部轴承部52的间隙(通路)66、内侧壳体30与工具支承部50的间隙(通路)67，从外侧壳体17的下端开口部(通路)68和/或工具支承部收容空间33(图7)，放出到切削工具20的周围。
(6)防止回吸
当停止了加压空气的供给时，不再从供气口25向旋转件55供给新的加压空气。但是，旋转中的旋转件55靠惯性还继续旋转。结果，与旋转件55一起旋转移动的空气，在离心力作用下，被推入缓冲空间47，使该缓冲空间47内部成为加压状态。如上所述，由于缓冲空间47的方向被设定为，使得与旋转件55一起旋转移动的空气被高效地推入，所以，即使是惯性旋转时，缓冲空间47也保持充分的加压状态。缓冲空间47的加压空气进入到旋转件55的下面，经由间隙66、67，从外侧壳体17的下端开口部68和/或工具支承部收容空间33放出到切削工具20的周围。因此，借助上述的空气流动，防止附着在切削工具20上的异物以及存在于工具周围的异物(例如唾液、血液、牙齿等的切削粉)通过下端开口部68和/或工具支承部收容空间33而进入壳体17中。
如果没有侧壁部44，与旋转件55一起旋转移动的空气则被推入排气路26，这样，形成了从下部开口部68和/或工具支承部收容空间33通过间隙66、67流向排气路26的空气流动，该空气流动把附着在切削工具20上的异物以及存在于工具周围的异物(例如唾液、血液、牙齿等的切削粉)带入壳体17中。但是，在本发明的机头10中，由于在排气口28与旋转件55相向的区域H，有侧壁部44存在，所以，与旋转件55一起旋转移动的空气因侧壁部44的存在而受到阻挡，不被推入排气路26而是放出到头部外部。因此，在旋转件55的惯性旋转过程中以及旋转完全停止的时刻，头部内的一部分或全部不成为负压。也就是说，旋转件55旋转过程中自不必说，就是在旋转件55完全停止的状态，排气路26也保持无压或正压的状态。
因此，用通常的灭菌处理(不拆开机头状态下的灭菌处理)就可以保持机头10的清洁状态，即使是灭菌困难的供给管13的内部，也不会附着因回吸所带来的异物，能总是保持清洁状态。另外，由于切削粉等异物不进入壳体17而不会积存在工具支承部50的夹持机构、轴承部52、53等上，所以，可以长期稳定地使用这些夹持机构、轴承部等。另外，也不会因异物侵入轴承部而导致滚动面的精度降低，也不产生令人不愉快的噪音。另外，在本发明中，不使用可动部分，而是用固定部(侧壁部44、缓冲空间47、放出到大气中用的通路66、67、68、34)来防止回吸，所以，可长期得到可靠性高的防止回吸效果。
具体地，采用上述本发明的机头10、和采用没有侧壁部及缓冲空间的已往的若干个机头，测定在加压空气的供给停止后、即旋转件惯性旋转时的排气路的压力。结果是，在本发明的机头10中，排气路中未产生负压，但在已往的几个机头中，在排气路中都产生了负压(约10～400mmaq)。从该实验可知，本发明的机头能有效地防止回吸。
(7)其它方式
在上述实施方式中，在旋转件55与排气口28的相向区域H的整个区域，设置了侧壁部44。但是，并不一定要在整个的相向区域H设置侧壁部44，如上所述，也可以在旋转件55惯性旋转时能防止回吸的范围，使旋转件55与排气口28的一部分直接相向。
另外，在上述实施方式中，旋转件55使用的是两级式旋转件，但是，也可以使用只备有一个涡轮叶片部的单级式旋转件，也可以使用内侧壳体30和外侧壳体17构成为一体的头部。

Claims (7)

1.一种机头，备有供操作者握持的把手部；设在上述把手部前端部的头部；可自由旋转地收容在形成于上述头部的内空部中的叶轮；形成在上述头部中、用于向上述叶轮供给空气用的供气口以及用于将供给到上述叶轮的空气排出的排气口，其特征在于，备有通路、侧壁部和一个或若干个缓冲空间；
上述缓冲空间形成在上述头部，由上述叶轮的旋转产生的离心力而被送入有空气，并以加压状态将上述空气蓄积在该缓冲空间内；
上述通路用于把蓄积在上述缓冲空间内的加压空气，从与上述叶轮一起旋转的工具的周围放出到大气中；
上述侧壁部在上述排气口与上述叶轮之间，存在于对从上述叶轮朝上述排气口流动的空气进行阻挡的周向。
2.如权利要求1所述的机头，其特征在于，上述缓冲空间朝着与上述叶轮的旋转方向相向的方向开口。
3.如权利要求2所述的机头，其特征在于，上述缓冲空间形成于如下方向，在上述叶轮的外周端的轮廓圆的切线外侧、与该切线成30～60°的角度。
4.如权利要求1至3中任一项所述的机头，其特征在于，上述侧壁部占据了上述排气口与上述叶轮相向区域的全部。
5.如权利要求4所述的机头，其特征在于，相对于上述叶轮的旋转方向，在上述排气口的上游侧附近形成上述缓冲空间。
6.如权利要求2所述的机头，其特征在于，上述头部分开构成外侧壳体和内侧壳体；内侧壳体可自由装卸、可分离地安装在上述外侧壳体的内侧，形成有用于收容上述叶轮的内空部；上述缓冲空间和上述侧壁部形成在上述内侧壳体上。
7.一种机头的防止回吸方法，在该机头中，在供操作者握持的把手部的前端部设有头部，叶轮可自由旋转地收容在该头部内，利用从供气口喷射的空气，使上述叶轮及其保持着的工具旋转，并将与上述叶轮一起旋转移动的空气从排气口排出，其特征在于，停止了从上述供气口向上述叶轮的空气喷射后，在上述叶轮惯性旋转期间，用介于上述叶轮与上述排气口之间的侧壁部阻止从上述叶轮向上述排气口移动的空气流动；与上述叶轮一起旋转的空气，受到付与空气的离心力，以加压状态蓄积在形成于上述叶轮外侧的缓冲空间内；把上述蓄积的空气通过形成在上述头部的通路从上述工具的周围放出到大气中。
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