JP2021029836A - タービンハンドピース - Google Patents

Abstract

【課題】シール部材の機能の低下を防ぐことができるタービンハンドピースを提供する。【解決手段】タービンハンドピースは、ヘッドケース２１０、インナーハウジング２３０とスピンドル２２０を有する。スピンドルは、切削工具２６０を保持する回転筒２２１と、回転筒に取り付けられるタービンブレード２２５と、タービンブレードの上側で回転筒を回転自在に保持する上軸受２２２と、タービンブレードの下側で回転筒を回転自在に保持する下軸受３００を備える。インナーハウジングは、下軸受を保持する下軸受保持部２３１を備え、ヘッドケースの下方向に向く開口を塞ぐように、ヘッドケースの内部の下側に固定されて設けられる。下軸受は外輪３０２と内輪３０１を有し、下軸受保持部に弾性支持部材２３２を介して取り付けられる。回転筒は、下軸受において内輪の内側に保持されて、下軸受の外輪と回転筒の間の隙間を塞ぐシール部材３１０を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、ヘッドの隙間から、唾液や血液等の異物の浸入を防止するシール部材を用いた歯科用タービンハンドピースに関するものである。

従来から、ヘッドの切削工具保持具の周囲の隙間にシール部材を設け、切削工具または切削工具保持具に、このシール部材を接触させることで隙間を塞ぎ、ヘッドの内部へ異物の侵入を防ぐ歯科用タービンハンドピース（以下、タービンハンドピース）がある。
特に、このシール部材を、ヘッドの外郭を構成するアウターハウジング（「ヘッドケース」とも言う）に対して固定して取り付ける構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開第３７９５７２２号公報

特許文献１に開示されているハンドピースは、シール部材は、ヘッドの外郭を構成するアウターハウジングに対して取り付けられている。つまり、シール部材がアウターハウジング側に固定されている。
これに対して、切削工具を保持するスピンドルは、アウターハウジング内にＯリング等の弾性部材で弾性支持されている。この為、切削工具に負荷が加わった際に、アウターハウジング内において、スピンドルが動き、切削工具保持具がアウターハウジングに対して動く。
これにより、アウターハウジングに固定されているシール部材に、回転する切削工具保持部が偏って接触することがある。これにより、シール部材の機能が低下するという課題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためのものであり、シール部材の機能の低下を防ぐことができるタービンハンドピースを提供することを目的とする。

課題を解決するためには、タービンハンドピースにおいて、下方向に向けて開口するヘッドケースと、ヘッドケースの内部に備えられるインナーハウジングとスピンドルと、を有し、スピンドルは、切削工具を保持する回転筒と、回転筒に取り付けられるタービンブレードと、タービンブレードの上側で回転筒を回転自在に保持する上軸受と、タービンブレードの下側で回転筒を回転自在に保持する下軸受を備え、インナーハウジングは、下軸受を保持する下軸受保持部を備え、ヘッドケースの下方向に向く開口を塞ぐように、ヘッドケースの内部の下側に固定されて設けられ、下軸受は外輪と内輪を有し、下軸受保持部に弾性支持部材を介して取り付けられ、回転筒は、下軸受において内輪の内側に保持され、下軸受の外輪と回転筒の間の隙間を塞ぐシール部材を備えるように構成すればよい。

本発明によれば、シール部材の機能の低下を防ぐことができるタービンハンドピースを提供することが可能となる。

実施の形態１に係るタービンハンドピースの （ａ）側面図 （ｂ）斜視図 図１のＡ−Ａ断面図 （ａ）図２のＢ−Ｂ断面図 （ｂ）（ａ）の要部拡大図 実施の形態１に係るハンドピースに設けられるシール部材であって （ａ）平面図 （ｂ）（ａ）のＣ−Ｃ断面図 実施の形態１に係るハンドピースに設けられるシール保持体であって （ａ）平面図 （ｂ）（ａ）のＤ−Ｄ断面図 図３の要部拡大図であって （ａ）切削工具に負荷が作用していない状態 （ｂ）切削工具に前方から後方に向けて負荷が作用している状態 （参考図）図５（ａ）（ｂ）をわかり易く表現した図

（実施の形態）
以下、発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
尚、本実施の形態において、下方向とは切削工具２６０がヘッド２００の内部から外部へと伸びる方向であり、上方向とはその逆側の方向である。また、径方向とは回転するスピンドル２２０の中心（切削工具２６０の位置）を基準に見た方向である。従って、径方向外側とはスピンドル２２０の回転中心から離れる方向であり、径方向内側とはスピンドル２２０の回転中心に近づく方向となる。

図１，図２を参照すると、示すタービンハンドピースＨは、外部から供給される圧縮エア（以下、エア）により回転駆動するスピンドル２２０の駆動力で、歯牙を切削する切削工具２６０を回転させて歯科治療に用いる。この様なハンドピースＨは、グリップ１００と、グリップ１００の先端に接続するヘッド２００を有する。
タービンハンドピースＨに供給するエアの流量（流速）は、供給されるエアの流路に設けられるフットペダル（図示せず）等のエア調整手段を操作することで行われる。

グリップ１００は、筒状の部材により外殻が形成されており、使用者が手で握る部位となる。このグリップ１００の内部には、エアをヘッド２００の内部に導く給気路１０１と、ヘッド２００の内部を経由したエアをタービンハンドピースＨの外部に導く排気路１０２が設けられる。給気路１０１と排気路１０２は、パイプ状の部材により構成されている。

また、グリップ１００の後端には、カップリング１１０が接続する。そして、カップリング１１０には、コード１１１が接続している。カップリング１１０は、タービンハンドピースＨとコード１１１側を接続するためのコネクタとなる部位である。コード１１１は、外部の機器からハンドピースＨに供給されるエアや、ハンドピースＨから排気されるエアを流す部位である。

次に、図２，図３を参照すると、ヘッド２００は、ヘッドケース２１０とスピンドル２２０とインナーハウジング２３０とヘッドキャップ２４０とプッシュボタン２５０と切削工具２６０を有する。
ヘッドケース２１０は、ヘッド２００の外殻を構成する筒形状の部材であり、上方向及び下方向に向けて開口し、後方に向けて突出する連結部２１１を備え、内部に後述する各機能部品を保持する空間が形成されている。

連結部２１１は、グリップ１００とヘッド２００を接続する部位である。連結部２１１の内部には、ヘッド２００の内部にエアを給気する給気孔２１２と、ヘッド２００内部から排気されるエアを取り込む排気孔２１３を備える。ヘッド２００とグリップ１００が接続した状態において、給気孔２１２は給気路１０１が接続し、排気孔２１３は排気路１０２が接続する。
このように給気孔２１２と排気孔２１３に給気路１０１と排気路１０２が接続することで、ハンドピースＨの外部機器からエアをヘッド２００内に供給し、ヘッド２００内からハンドピースＨの外部へと排気するエアの流れを可能とする。

次に、スピンドル２２０は、回転筒２２１と上軸受２２２と下軸受３００とチャック機構２２４とタービンブレード２２５を有する。また、下軸受３００に対して、シール部材３１０が固定されて設けられる。
回転筒２２１は、下方向に向けて開口する円筒状の部材であり、内部に切削工具２６０を保持するチャック機構２２４を備える。回転筒２２１は、チャック機構２２４を備えることにより、切削工具を保持する切削工具保持部となる。また、回転筒２２１の下に向く開口は、切削工具２６０をチャック機構２６に装着する為の装着開口２２１ａとなる。

チャック機構２２４は、回転筒２２１の内部に挿入された切削工具２６０を保持及び解除するものである。切削工具２６０は、チャック機構２２４に保持された状態において、回転筒２２１及びヘッド２００の下方向に突出した状態となる。
タービンブレード２２５は、回転筒２２１の周面に放射状に設けられ、供給されるエアを受けて回転トルクを発生させる部分となる。上軸受２２２は、タービンブレード２２２の上側に位置し、回転筒２２１の外周面に内輪を固定して設けられる。下軸受３００は、下側に位置し、回転筒２２１の外周面に内輪を固定して設けられる。

次に、インナーハウジング２３０は、ヘッドケース２１０の下方向に向く開口を塞ぐように、ヘッドケース２１０の内部の下側に固定されて設けられる。そして、インナーハウジング２３０は、上下方向に貫く開口の内周部分に、下軸受３００を保持する下軸受保持部２３１が形成されている。

この下軸受保持部２３１には、上下方向に貫く開口を取り囲むようにＯリング２３２が設けられる。Ｏリング２３２は、ゴムなどの材料により構成されている弾性を有する部材である。この様に構成されたインナーハウジング２３０は、ヘッドケース２１０の下方向を向く開口を塞ぐように、ヘッドケース２１０に固定して設けられる。

次に、ヘッドキャップ２４０は、ヘッドケース２１０の上方向に向く開口を塞ぐように、ヘッドケース２１０の内部の上側に固定されて設けられる。そして、ヘッドキャップ２４０は、上下方向に貫く開口の内周部分に、上軸受２２２を保持する上軸受保持部２４１が形成されている。
この上軸受保持部２４１には、上下方向に貫く開口を取り囲むようにＯリング２４２が設けられる。Ｏリング２４２は、ゴムなどの材料により構成されている弾性を有する部材である。この様に構成されたヘッドキャップ２４０は、ヘッドケース２１０の上方向を向く開口を塞ぐように、ヘッドケース２１０に固定して設けられる。

また、ヘッドケース２１０の内部であって、インナーハウジング２３０とヘッドキャップ２４０の間には、スピンドル２２０が設けられる。スピンドル２２０は、上軸受２２２が上軸受保持部２４１にＯリング２４２を介して保持され、下軸受３００が下軸受保持部２３１にＯリング２３２を介して保持された状態となる。
尚、Ｏリング２３２は、弾性を有する部材で構成されている。従って、下軸受３００は、下軸受保持部２３１に、下軸受３００の外輪３０２の外周がＯリング２３２と密着した状態で弾性支持される。Ｏリング２３２は、適度に潰れて密着する下軸受３００の弾性支持部材である。

次に、ヘッドキャップ２４０の上には、プッシュボタン２５０が設けられる。そして、プッシュボタン２５０の下側には、切削工具２６０を保持するチャック機構２２４が位置する。プッシュボタン２５０は、チャック機構２２４と接続している。プッシュボタン２５０を押すことで、チャック機構２２４が開閉する。この様に構成されたプッシュボタン２５０は、切削工具２６０を回転筒２２１から外す際のチャック機構２２４の解除ボタンとしての機能を有する。

以上のようにヘッドケース２１０の内部にスピンドル２２０を設けられるので、スピンドル２２０は、給気孔２１２から供給されるエアをタービンブレード２２５が受け、そのエアの圧力でタービンブレード２２５が軸周りに回転する。
これにより、タービンブレード２２５が取り付けられている回転筒２２１が回転し、回転筒２２１に設けられた切削工具２６０が回転して、歯牙等の治療対象を切削することが可能となる。

次に、本発明の要部である下軸受３００に対するシール部材３１０の取付構造について詳細に説明する。
図３及び図４を参照すると、下軸受３００は、内輪３０１と外輪３０２と、この内輪３０１と外輪３０２の向かい合った隙間に位置するボール３０３を有する。内輪３０１の内側には、内輪開口３０１ａが開口する。この内輪開口３０１ａには、回転筒２２１が固定される。これにより、内輪３０１は、回転筒２２１と共に回転する。

次に、外輪３０２は、内輪３０１と向かい合う部分と、上端から径方向外側に延びる外周側フランジ３０２ａと、下端から径方向内側に延びる内周側フランジ３０２ｂと、内周側フランジ３０２ｂの端から下方向に延びる外輪突出部３０２ｃを備える。外輪突出部３０２ｃは、円筒形状であり、回転筒２２１の周囲を取り囲んでいる。

次に、シール部材３１０は、ヘッド２００の下方向を向く隙間からヘッド２００の内部に唾液や血液等の異物の浸入を防止する部材である。本実施の形態のシール部材３１０は、下軸受３００の隙間からヘッド２００の内部へと至る異物の侵入を防止する。
シール部材３１０は、柔軟性のある材料（シリコンゴム等）で構成されており、中心部分が開口するリング形状を成している。シール部材３１０は、もっとも厚さがある外周部３１１と、この外周部３１１からリングの内側へと延びる接触片３１２を備える。接触片３１２は柔軟性がある部分である。接触片３１２より更にリングの内側の部分は、リング開口３１３が開口する。

シール部材３１０の外径は回転筒２２１の直径より大きく、リング開口３１３の開口径は円筒筒２２１の直径より小さく構成されている。また、シール部材３１０の外径は、概ね外輪突出部３０２ｃの開口部分の直径と同じ大きさである。
この様に構成されたシール部材３１０は、外輪突出部３０２ｃと外周部３１１が上下の位置関係となるように、外輪突出部３０２ｃの下側に位置する。

次に、図３及び図５を参照すると、外輪突出部３０２ｃの外周には、シール保持体３２０が取り付けられる。シール保持体３２０は円筒形状を成し、下端が径方向内側にフランジ状に延びることでシール受部３２１が形成されている。
このシール受部３２１より内側の部分は、上下方向に連通する保持体開口３２２とが開口している。保持体開口３２２の大きさは、保持体開口３２２を軸方向に貫くように回転筒２２１とシール部材３１０の接触片３１２が通ることができる程度の大きさである。
また、シール保持体３２０の開口内径は、外輪突出部３０２ｃの外周部分に嵌ることができる程度の大きさである。

以上の様に構成されたシール保持体３２０は、内部に外輪突出部３０２ｃが入り込むように、外輪突出部３０２ｃの外周に嵌り込むことで、シール保持体３２０は外輪３０２に固定される。
この状態において、シール部材３１０は、外周部３１１を外輪３０２の外輪突出部３０２ｃとシール保持体３２０のシール受部３２１に挟まれることで、外輪３０２に対して固定される。つまり、シール部材３１０は、下軸受３００に対して固定される。

このようにシール部材３１０が外輪３０２に対して固定されているので、ヘッド２００の内部にエアが供給されていない状態において、シール部材３１０は接触片３１２が回転筒２２１の外周面に接触した状態となる。この時、シール部材３１０の接触片３１２は、保持体開口３２２から下方向に出ている状態となる。

シール部材３１０のリング開口３１３の開口径は回転筒２２１の外周の直径より小さく構成されている。従って、ヘッド２００の内部にエアが供給されていない状態において、シール部材３１０の接触片３１２は、弾性力による接触圧で、回転筒２２１の外周面と接触する。尚、接触片３１２が回転筒２２１と接触する位置は、リング開口３１３の開口縁である。

このように、ヘッド２００の内部にエアが供給されていない時は、回転筒２２１にシール部材３１０の接触片３１２が接して、外輪３０１と回転筒２２１の間の隙間を塞いだ状態（シールした状態）となる。
これにより、下軸受３００の内部に、唾液や血液等の異物の浸入を防止しすることができるので、下軸受３００の内部を経由したヘッド２００内部への異物の侵入を防止する状態となる。

また、ヘッド２００の内部にエアが供給されている状態においては、ヘッド２００の内部の気圧が高くなり、ヘッド２００の内部からエアが下軸受３００の隙間から漏れ出す。そして、このエアの流れが、シール部材３１０の接触片３１２をヘッド２００の外方向に押し広げ、接触片３１２と回転筒２２１との間に隙間が生じる。
つまり、ハンドピースＨにエアが供給されている時は、ヘッド２００の内部の気圧により接触片３１２が押し広げられ、回転筒２２１と接触片３１２に隙間ができる状態となり、回転筒２２１と接触片３１２との接触状態が緩和され、回転筒２２１が回転しやすい状態となる。

次に、図６及び図７を参照して、ハンドピースＨが動作する際に、切削工具２６０に対して一方向から負荷Ｆを受けている状態について説明する。
尚、本実施の形態では、前方向から後方向に向けて負荷Ｆが作用しているものとして説明する。図６及び図７においては、左側を前、右側を後とし、左側から右側に向けて負荷Ｆが切削工具２６０に作用する。

まず、切削工具２６０が前方向から後方向に向けて負荷Ｆを受けると、チャック機構２２４により回転筒２２１に固定された切削工具２６０が、回転筒２２１を後方に向けて押す。そして、後方に向けて押された回転筒２２１は、内輪３０１の内輪開口３０１ｂの内側から下軸受３００を後方に向けて押す。

更に、後方に向けて押された下軸受３００は、Ｏリング２３２の内面の後側を後方向に押す。Ｏリング２３２は、柔軟性のある材料により構成されているので、下軸受３００に押されることで潰れるように変形する。
これにより、直接負荷Ｆを受ける切削工具２６０と、この切削工具２６０を内部に保持する回転筒２２１が、下軸受３００と共にＯリング２３２の変形した分（Δｘ）だけ後方に向けて動く。

このように負荷Ｆが切削工具２６０に作用する時、シール部材３１０は、下軸受３００とシール保持体３２０に挟まれて固定されているので、下軸受３００と共に後方に動く。つまり、回転筒２２１と下軸受３００とシール部材３１０は、Ｏリング２３２を介して取り付けられているインナーハウジング２３０やヘッドケース２１０に対して、一体となって動く。
つまり、回転筒２２１とシール部材３１０の取付位置である下軸受３００は、切削工具２６０が負荷Ｆを受けた場合、一体となって動くので、回転筒２２１とシール部材３１０の相対的な位置関係に変化が無い。

従って、切削工具２６０が負荷Ｆを受けても、回転筒２２１とシール部材３１０の距離が変わらないことから、接触片３１２が回転筒２２１に、偏って接触することが無い。
つまり、ヘッド２００の内部にエアが供給されている状態において、切削工具２６０が負荷を受けるときでも、シール部材３１０の接触片は回転筒２２１に対して偏って接触して、回転筒２２１の回転を阻害したり、接触片３１２が偏って摩耗することを防ぐことができる。

また、シール部材３１０がスピンドルの回転を止める為のブレーキゴムとしての役割を果たす場合、常に一定の接触圧力でシール部材３１０と回転筒２２１は接触するので、安定してスピンドルの回転を止めることができる。

更に、ヘッド２００の内部圧力が高い状態から低下して、シール部材３１０と回転筒２２１が接触する時、接触片３１２と円筒筒２２１は、接触面の全体において、おおよそ均一の接触圧力で接触する。
これにより、シール部材３１０の偏った摩耗を防ぐと共に、ヘッド２００の下方から下軸受３００の内部に繋がる隙間が形成されないので、下軸受３００の内部に異物が侵入を防止できる。つまり、下軸受３００の内部を経由して異物がヘッド２００の内部に侵入することを防止できる。

本実施の形態では、外輪突出部３０２ｃは外輪３０２と一体の部材であるが、外輪３０２に対して、外輪３０２とは別体の部品として外輪突出部３０２ｃを取り付けたものでもよい。つまり、下軸受３００に対して、シール部材３１０を固定することができればよい。
また、シール部材３１０は、切削工具２６０を保持する回転筒２２１に接触させる構成で説明したが、切削工具２６０に接触させるものでもよい。

Ｈ 歯科用タービンハンドピース
１００ グリップ
１０１ 給気路
１０２ 排気路
１１０ カップリング
１１１ コード
２００ ヘッド
２１０ ヘッドケース
２１１ 連結部
２１２ 給気孔
２１３ 排気孔
２２０ スピンドル
２２１ 回転筒
２２２ 上軸受
３００ 下軸受
３１０ シール部材
３２０ シール保持体
２２４ チャック機構
２２５ タービンブレード
２３０ インナーハウジング
２４０ ヘッドキャップ
２５０ プッシュボタン
２６０ 切削工具

Claims (3)

1. 下方向に向けて開口するヘッドケースと、
   前記ヘッドケースの内部に備えられるインナーハウジングとスピンドルと、
   を有し、
   前記スピンドルは、切削工具を保持する回転筒と、前記回転筒に取り付けられるタービンブレードと、前記タービンブレードの上側で前記回転筒を回転自在に保持する上軸受と、前記タービンブレードの下側で前記回転筒を回転自在に保持する下軸受を備え、
   前記インナーハウジングは、前記下軸受を保持する下軸受保持部を備え、前記ヘッドケースの下方向に向く開口を塞ぐように、前記ヘッドケースの内部の下側に固定されて設けられ、
   前記下軸受は外輪と内輪を有し、前記下軸受保持部に弾性支持部材を介して取り付けられ、
   前記回転筒は、前記下軸受において内輪の内側に保持され、
   前記下軸受の外輪と前記回転筒の間の隙間を塞ぐシール部材を備えたことを特徴とするタービンハンドピース。
2. 前記シール部材は、前記下軸受の外輪に対して固定されていることを特徴とする請求項１に記載のタービンハンドピース。
3. 前記シール部材は、前記下軸受と該下軸受に取り付けられるシール保持体に挟まれることで、前記下軸受の外輪に対して固定されることを特徴とする請求項３に記載のタービンハンドピース。

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