JP3827072B2 - 歯科用又は医療用エアータービンハンドピース - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本発明は、歯牙等の切削あるいは研削機器として用いられる歯科用又は医療用エアータービンハンドピースに関する。
【従来の技術】
【０００３】
医療において、特に、歯科治療においては、歯牙の切削、研削機器として、術者が手に持って口腔内で操作しやすいように小型軽量の歯科用又は医療用エアータービンハンドピース（以下、単に「エアータービンハンドピース」とも呼ぶ。）が近年多用されているが、このエアータービンハンドピースは、給気口と排気口を有するヘッドハウジング内部に、前記給気口からの給気エアーを受ける回転翼（以下、「ブレード」という）を有する回転軸が回転自在に収納され、この回転軸に取付けられた治療用工具を高速回転させて、歯科治療等を行うものである。
【０００４】
回転軸には、前記給気口を挟んで上下で回転自在に回転軸を支持する玉軸受（「ボールベアリング」とも呼ばれる。）が設けられており、この玉軸受には、その寿命が短くなるのを防ぐために、潤滑油を十分に充填しておく必要がある。
【０００５】
また、エアータービンハンドピースは使用中に汚染されるため、オートクレーブする必要もあった。
【０００６】
ところが、供給される供給エアーによって、玉軸受内の潤滑油が飛散して消耗することもあり、そのままの状態で玉軸受を使用すれば破損等してしまうため、使用毎又は1日に２〜３回程度は、潤滑油の給油を行う必要があった。
【０００７】
また、高温、高圧蒸気によるオートクレープの際に、玉軸受内の潤滑油が高温によって流出、蒸発したり、洗浄で洗い流されたりして消耗するため、オートクレープ毎に潤滑油の給油を行う必要もあった。
【０００８】
なお、潤滑油を玉軸受に給油するには、例えば、玉軸受内に一定量の潤滑油をスプレーで直接給油したり、或いは、潤滑油のミストを給気エアーと共に送って間接的に給油されている。
【０００９】
また、玉軸受内の潤滑油の消耗を防ぐため、この玉軸受にシーリングすることも考えられたが、このような非接触のシールドによるシーリングされた玉軸受では、非接触のシールドによる軸受内部に潤滑油を長時間保持できなかった。
【００１０】
また、玉軸受の両側面を接触シールドにすると、摩擦抵抗によりブレードを起動しにくかった。
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このような玉軸受に潤滑油を頻繁に供給する作業は、非常に面倒且つ手間のかかるという問題があった。
【００１２】
また、玉軸受に一定量の潤滑油を上手く給油できれば良いが、給油が多すぎたりすれば、潤滑油が玉軸受から溢れ出してしまい、その余分な潤滑油を拭き取らなければならならず、更に、給油作業に余計な手間を要するという問題もある。
【００１３】
本発明は、上記問題を解決しようとするもので、玉軸受に特別なシーリング構造を用いることで、使用時やオートクレープ時などに一々潤滑油の給油等を行う手間がなく、しかも、玉軸受の耐久性が維持されるメンテナンスフリーな歯科用又は医療用エアー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の手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースは、給気口と排気口を有するヘッドハウジングと、このヘッドハウジング内部に回転自在に収納され、前記給気口から給気エアーを受けるブレードを有する回転軸と、前記回転軸を前記ヘッドハウジング内部で前記給気口を挟んで上下で回転自在に支持する玉軸受と、から構成される歯科用又は医療用エアータービンハンドピースにおいて、前記玉軸受は、前記給気口に近い側に耐熱性メカニカルシールを設け、且つ、前記耐熱性メカニカルシールは、弾性を有する材料からなり、前記給気エアーの圧力が作用しているときには、前記玉軸受に接触されて、これを遮蔽し、前記給気エアーの圧力が停止しているときには、前記玉軸受に非接触となるように弾性変形可能に形成されたことを特徴にしている。
【００１５】
このものでは、給気口を挟んだ上下で回転軸を支持している玉軸受には、前記給気口に近い側に耐熱性メカニカルシールが設けられた構造にしている。
【００１６】
そのため、耐熱性メカニカルシールにより、玉軸受内に充填されている潤滑油の消耗を防止することができ、玉軸受の耐久性を維持しながら、一々潤滑油の給油を行う手間が必要のないメンテナンスフリーにできる。
【００１７】
また、耐熱性メカニカルシールは、前記給気エアーの圧力が停止しているときには、前記玉軸受と非接触となっているので、回転軸のブレードが起動されるときには、前記耐熱性メカニカルシールと前記内輪又は外輪との摩擦抵抗が無く、前記ブレードをスムーズに起動することができる。
【００１８】
更に、給気圧がかかった時には、メカニカルシールが給気圧により弾性変形して玉軸受に密着するので、潤滑油が玉軸受内から外へ抜け出るのを防止できる。
【００１９】
請求項２に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースは、請求項１に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースにおいて、前記耐熱性メカニカルシールは、前記回転軸又は前記玉軸受の内輪に保持され、少なくとも前記玉軸受の外輪の内径以上の外径を有することを特徴にしている。
【００２０】
このものでは、耐熱性メカニカルシールの一側が、前記回転軸又は前記玉軸受の内輪に保持され、他側が、少なくとも前記玉軸受の外輪の内径以上の外径を有しているので、シール性が良く、玉軸受内からの潤滑油の消耗を確実に防止できる。
【００２１】
請求項３に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースは、請求項１に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースにおいて、前記ヘッドハウジング又は前記玉軸受の外輪に保持され、少なくとも前記玉軸受の内輪の外径以下の内径を有することを特徴にしている。
【００２２】
このものでは、耐熱性メカニカルシールの一側が、前記ヘッドハウジング又は前記玉軸受の外輪に保持され、他側が、少なくとも前記玉軸受の内輪の外径以下の内径を有しているので、シール性が良く、玉軸受内からの潤滑油の消耗を確実に防止できる。
【００２３】
請求項４に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースは、請求項１〜３に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースにおいて、前記玉軸受は、前記給気口に近い側に非接触シールドを設けると共に、前記給気口から遠い側に接触シールドを設けたことを特徴にしている。
【００２４】
請求項５に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースは、請求項１〜３に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースにおいて、前記玉軸受は、前記給気口に近い側に接触シールドを設けると共に、前記給気口から遠い側にも接触シールドを設けたことを特徴にしている。
【００２５】
請求項６に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースは、請求項１〜３に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースにおいて、前記玉軸受は、前記給気口に遠い側に接触シールド又は非接触シールドを設けたことを特徴にしている。
【００２６】
これらの請求項４〜６に記載されたものでは、前記給気口に近い側に耐熱性メカニカルシールが設けられた前記玉受軸の構造を更に具体化している。
【００２７】
すなわち、前記玉軸受は、前記給気口に近い側に非接触シールドを設けると共に、前記給気口から遠い側に接触シールドを設けるか、前記給気口に近い側に接触シールドを設けると共に、前記給気口から遠い側にも接触シールドを設けるか、或いは、前記給気口に遠い側に接触シールド又は非接触シールドを設けるかの構造にされているので、玉軸受の給気口に遠い側からの潤滑油の消耗をも防止することができ、耐熱性メカニカルシールが玉軸受に密着されたときには、玉軸受内からの潤滑油の消耗をより確実に防止できる。
【００２８】
請求項７に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースは、請求項１〜６に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースにおいて、前記歯科用又は医療用エアータービンハンドピースの玉軸受には、密閉構造に適した流出しにくい潤滑油又は、口腔内で安全に使用可能な潤滑油を封入したことを特徴とする。
【００２９】
請求項８に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースは、請求項７に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースにおいて、前記潤滑油は、使用時の許容最高温度が１４０℃から２６０℃であって、滴点が１４０℃から２６０℃であることを特徴とする。
【００３０】
これら請求項７及び請求項８に記載されたものでは、潤滑油の内容を詳細に規定したもので、このような潤滑油を用いることによって、玉軸受の高速回転対応性、耐熱性、起動時のトルク負荷の軽減、オートクレープに対する耐久性を保つことができ、請求項１〜６の効果をより確実に発揮する。
【発明の実施の形態】
【００３１】
以下、添付図を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
【００３２】
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースの一例を示す要部の縦断面図である。図１（ａ）は、給気エアーが給気口１１から供給されていない状態を示し、図１（ｂ）は、給気エアーが給気口１１から供給されている状態を示している。
【００３３】
この歯科用又は医療用エアータービンハンドピースＡ（以下、単に「エアータービンハンドピース」とも呼ぶ。）は、歯科、医科、耳鼻科など医療用の切削、研削機器の回転手段として用いられ、特に、歯科治療においては、歯牙の切削、研削機器として、術者が手に持って口腔内で操作しやすいものであり、その先端には、給気口１１と排気口（不図示）を有するヘッドハウジング１が形成され、このヘッドハウジング１内部には、給気口１１からの給気エアーを受けるブレード２１を有する回転軸２が回転自在に収納されており、この回転軸２の内部に設けられたチャック２２に着脱可能に取付けられた治療用工具（不図示）を高速回転させて、歯科治療等を行うものである。
【００３４】
尚、排気は、殆どが給気口１１の近くに設けた排気口（不図示）から排気されるが、一部は玉軸受３を介してエアータービンハンドピースＡのヘッドハウジング１の上下から外部に排出される。玉軸受３を介して下向きに排出される排気は、排気路１２から外部に排出される。
【００３５】
また、回転軸２には、これを円滑に回転支持させるため、給気口１１を挟んだ上下に玉軸受３、３が設けられている。
【００３６】
このエアータービンハンドピースＡは、上述の基本構成において、給気口１１を挟んだ上下で回転軸２を支持している玉軸受３には、給気口１１に近い側に耐熱性メカニカルシール４が設けられた構造にしたことを特徴にしている。以下、詳述する。
【００３７】
ヘッドハウジング１の軸心部に設けられた回転軸２には、これと一体となって回転されるブレード２１が一体的に固定して取り付けられている。
【００３８】
このブレード２１は、ヘッドハウジング１内部に回転自在に収納され、給気口１１からの給気エアーを受けて、高速回転されるもので、その回転数は毎分３０万回転以上にも達する。
【００３９】
回転軸２は、その上下を一対の玉軸受３、３によって各々支承されているが、この玉軸受３、３は、給気口１１を挟んだ上下、つまり、ブレード２１が収納されている給気口１１の上下に各々設けられている。
【００４０】
玉軸受３は、ヘッドハウジング１側に固定された外輪３２と、回転軸２側に固定された内輪３１との間に、球状の転動体３３が介在された市販されている構造のものであって、この転動体３３の転動によって、その回転軸２をスムーズに回転可能にしている。
【００４１】
また、玉軸受３には、転動体３３の保持器等が付加されているもの、いないものなど、様々な形式のものがあるが、その形式は特に限定されない。
【００４２】
尚、７は、スペーサであり、耐熱性メカニカルシール４が直接外輪３２と接触しないようにしている。このスペーサ７は、耐熱性メカニカルシール４と一体に構成されていても良い。
【００４３】
図２は、本発明の玉軸受の一部を縦断し、その構造を概略的に示した部分拡大図である。
【００４４】
ここで、図１と共通する部位には、共通の番号を付し、その説明は省略する。
【００４５】
また、図面中、玉軸受３の下側が給気口側であるものとして、これらの構造を図１を参酌しつつ説明する。
【００４６】
図２の玉軸受３は、給気口１１に近い側（図中では下側）に耐熱性メカニカルシール４を設けた最も簡易な構造のものである。
【００４７】
この耐熱性メカニカルシール４は、厚さ0.05〜0.3ミリ程度の弾性を有するリング状の薄いテフロン（登録商標）樹脂板からなり、その内周４１又は外周４２の何れか一方が玉軸受３２と非接触となるように形成している。
【００４８】
具体的には、耐熱性メカニカルシール４の内周４１は、回転軸２又は玉軸受３の内輪３１の適所に固定接触して保持され、その外周４２は、少なくとも玉軸受３の外輪３２の内径３２ａ以上の外径となるように形成するか、或いは、その外周４２は、ヘッドハウジング１又は玉軸受３の外輪３２の適所に固定接触して保持され、その内周４１は、少なくとも玉軸受３の内輪３１の外径３１ａ以下の内径となるように形成している。
【００４９】
そのため、耐熱性メカニカルシール４は、図１（ｂ）の矢印に示すように、給気口１１において前記給気エアーの圧力が作用しているとき、つまり、ブレード２１が回転されているときには、玉軸受３に接触するように弾性変形して、これを遮蔽し、一方、図１（ａ）に示すように、前記給気エアーの圧力が停止しているとき、つまり、ブレード２１の回転が停止されているときには、玉軸受３に非接触となるように元の状態に戻る。
【００５０】
この耐熱性メカニカルシール４の外周４２の先端部は、外周ほど薄くなるようにテーパー状に構成され、弾性変形しやすい構成となっている。
【００５１】
尚、耐熱性メカニカルシール４は、上記の通り、弾性変形するものが最も良いが、玉軸受３の側面に、ごく僅かな隙間を保って保持される構成であれば、必ずしも弾性変形しない材料であっても良い。
【００５２】
このような玉軸受３内には、密閉構造に適した流出しにくい潤滑油として、エステル系基油にリチウム石鹸系増ちょう剤を添加した潤滑油（不図示）が充填されており、前記潤滑油は、使用時の許容最高温度が１４０℃から２６０℃であって、滴点が１４０℃から２６０℃であるものが望ましく、このような潤滑油を用いると、玉軸受３の高速対応性、耐熱性、高温での液化防止、耐久性を保ことができ、玉軸受３の効果をより確実に発揮する。
【００５３】
また、上記潤滑油に代えて、口腔内で使用可能な安全性のあるパラフィン系の潤滑油を玉軸受３内に封入しても良い。
【００５４】
なお、上記の条件を全て充足するものが望ましいことではあるが、選択された潤滑油によっては、一つの成分で、上記の複数の条件を選択的に満たす場合もあるが、そのような潤滑油も使用可能である。
【００５５】
上記の通り、本発明のエアータービンハンドピースＡによれば、回転軸２を支持している玉軸受３には、その給気口１１に近い側に耐熱性メカニカルシール４が設けられている。
【００５６】
そのため、使用時に玉軸受３内部にかかる供給エアーの圧力により、玉軸受３内部に充填された潤滑油が抜け出てしまうことを防げるので、耐熱性メカニカルシール４により、玉軸受３内に充填されている潤滑油の消耗を防止することができ、玉軸受３の耐久性も維持されたメンテナンスフリーにできる。
【００５７】
また、ブレード２１の回転が停止されているときには、ヘッドハウジング１内の給気口１１では大気圧状態になっており、その耐熱性メカニカルシール４は、玉軸受３と非接触となって、これを開放しているので、回転軸２のブレード２１が起動されるときには、耐熱性メカニカルシール４とブレード２１との摩擦抵抗が無く、ブレード２１をスムーズに起動することができる。
【００５８】
また、耐熱性メカニカルシール４は、玉軸受３の内輪３１の外径３１ａ乃至外輪３２の内径３２ａを完全に被覆するように形成されているため、玉軸受３内からの潤滑油の消耗を確実に防止できる。
【００５９】
図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の玉軸受の他例を示すもので、その一部を縦断して構造を概略的に示した部分拡大図である。
【００６０】
ここで、図１、図２と共通する部位には、共通の番号を付し、その説明は省略する。
【００６１】
図３（ａ）で示す玉軸受３は、図２のものに加え、給気口１１に近い側に非接触シールド６を設けると共に、給気口１１から遠い側に接触シールド５を設けたものを示している。
【００６２】
この接触シールド５は、シール体５１とシール支持リング５２とで構成され、非接触シールド６は、下方シールド６１とシールド止め輪６２から構成されている。
【００６３】
シール体５１の材料としては、フッ素ゴム、耐熱ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、テフロン樹脂などの耐熱性、耐水性、耐薬品性のある薄いゴム、樹脂又は金属が好適である。
【００６４】
また、このシール体５１の外周と外輪３２の内周、シール体５１の内周と内輪３１の外周とが接する部分の形状も、耐熱性、高速回転耐用性を考慮しながら、シール性を高めたものとなっている。
【００６５】
このような構造の玉軸受３は、図１で示したように、最も好適な構造と考えられるもので、回転軸２のブレード２１が起動されるときには、耐熱性メカニカルシール４とブレード２１との摩擦抵抗が軽減されて、ブレード２１がスムーズに起動できると共に、玉軸受３の給気口１１に遠い側からの潤滑油の消耗をも防止することができ、耐熱性メカニカルシール４が玉軸受３に密着されたときには、玉軸受３内からの潤滑油の消耗をより確実に防止できる。
【００６６】
また、図３（ｂ）で示す玉軸受３は、図２のものに加え、給気口１１に近い側に接触シールド５を設けると共に、給気口１１から遠い側にも接触シールド５を設けたものを示している。
【００６７】
このような構造の玉軸受３によれば、玉軸受３からの潤滑油の消耗を接触シールド５によって防止しているので、耐熱性メカニカルシール４が玉軸受３に密着されたときには、玉軸受３内からの潤滑油の消耗をより確実に防止できる。
【００６８】
図４は、本発明の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースの他例を示す要部の一部を縦断し、その構造を概略的に示した部分拡大図である。
【００６９】
このエアータービンハンドピースＡは、図１R>１で示されたものと基本的な構造を共通にしているため、図４では、その特徴部分についてのみ説明する。
【００７０】
ここで、図１〜図３と共通する部位には、共通の番号を付し、その説明は省略する。
【００７１】
この玉軸受３は、給気口１１に近い側又は遠い側の何れか一方に接触シールド５を設けたものを示している。
【００７２】
すなわち、図４では、図１〜図３で示された耐熱性メカニカルシール４を設けることなく、給気口１１に近い側又は遠い側の何れか一方に接触シールド５を設けることで、これを構成している。
【００７３】
例えば、図４（ａ）では、玉軸受３は、給気口１１に近い側及び遠い側の双方に接触シールド５を設けたものであり、図４（ｂ）では、給気口１１に遠い側のみに接触シールド５を設け、給気口１１に近い側には、非接触シールド６を設けたものを示している。
【００７４】
このような構造のエアータービンハンドピースＡによれば、回転軸３の上下で支持されている玉軸受３には、給気口１１に近い側又は遠い側の何れか一方のみに接触シールド５を設けているため、この接触シールド５によって、玉軸受３内からの潤滑油の消耗を防止することができる。
【発明の効果】
【００７５】
以上説明したように、本発明によれば、以下の効果がある。
【００７６】
請求項１に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースによれば、給気口を挟んだ上下で回転軸を支持している玉軸受には、前記給気口に近い側に耐熱性メカニカルシールが設けられた構造にしている。
【００７７】
そのため、耐熱性メカニカルシールにより、玉軸受内に充填されている潤滑油の消耗を防止することができ、玉軸受の耐久性を維持しながら、一々潤滑油の給油を行う手間が必要のないメンテナンスフリーにできる。
【００７８】
また、耐熱性メカニカルシールは、前記給気エアーの圧力が停止しているときには、前記玉軸受と非接触となっているので、回転軸のブレードが起動されるときには、前記耐熱性メカニカルシールと前記内輪又は外輪との摩擦抵抗が無く、前記ブレードをスムーズに起動することができる。
【００７９】
更に、給気圧がかかった時には、メカニカルシールが給気圧により弾性変形して玉軸受に密着するので、潤滑油が玉軸受内から外へ抜け出るのを防止できる。
【００８０】
請求項２に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースによれば、耐熱性メカニカルシールの一側が、前記回転軸又は前記玉軸受の内輪に保持され、他側が、少なくとも前記玉軸受の外輪の内径以上の外径を有しているので、シール性が良く、玉軸受内からの潤滑油の消耗を確実に防止できる。
【００８１】
請求項３に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースによれば、耐熱性メカニカルシールの一側が、前記ヘッドハウジング又は前記玉軸受の外輪に保持され、他側が、少なくとも前記玉軸受の内輪の外径以下の内径を有しているので、シール性が良く、玉軸受内からの潤滑油の消耗を確実に防止できる。
【００８２】
請求項４、５、６に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースによれば、玉受軸の構造が具体化され、玉軸受は、前記給気口に近い側に非接触シールドを設けると共に、前記給気口から遠い側に接触シールドを設けるか、前記給気口に近い側に接触シールドを設けると共に、前記給気口から遠い側にも接触シールドを設けるか、或いは、前記給気口に遠い側に接触シールド又は非接触シールドを設けるかの構造にされているので、玉軸受の給気口に遠い側からの潤滑油の消耗をも防止することができ、耐熱性メカニカルシールが玉軸受に密着されたときには、玉軸受内からの潤滑油の消耗をより確実に防止できる。
【００８３】
請求項７、８に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースによれば、潤滑油の内容が詳細に規定されており、このような潤滑油を用いることによって、玉軸受の高速回転対応性、耐熱性、起動時のトルク負荷の軽減、オートクレープに対する耐久性、生体安全性を保つことができ、請求項１〜６の効果をより確実に発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図 １】（ａ）、（ｂ）は、本発明の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースの一例を示す要部の縦断面図
【図 ２】本発明の玉軸受の一部を縦断し、その構造を概略的に示した部分拡大図
【図 ３】（ａ）、（ｂ）は、本発明の玉軸受の他例を示すもので、その一部を縦断して構造を概略的に示した部分拡大図
【図 ４】本発明の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースの他例を示す要部の一部を縦断し、その構造を概略的に示した部分拡大図
【符号の説明】
Ａ エアータービンハンドピース
１ ヘッドハウジング
１１ 給気口
１２ 排気路（排気口）
２ 回転軸
２１ ブレード
３ 玉軸受
３１ 内輪
３１ａ外径（内輪）
３２ 外輪
３２ａ内径（外輪）
４ 耐熱性メカニカルシール
４１ 内径（耐熱性メカニカルシール）
４２ 外径（耐熱性メカニカルシール）
５ 接触シールド
６ 非接触シールド
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本発明は、歯牙等の切削あるいは研削機器として用いられる歯科用又は医療用エアータービンハンドピースに関する。
【従来の技術】
【０００３】
医療において、特に、歯科治療においては、歯牙の切削、研削機器として、術者が手に持って口腔内で操作しやすいように小型軽量の歯科用又は医療用エアータービンハンドピース（以下、単に「エアータービンハンドピース」とも呼ぶ。）が近年多用されているが、このエアータービンハンドピースは、給気口と排気口を有するヘッドハウジング内部に、前記給気口からの給気エアーを受ける回転翼（以下、「ブレード」という）を有する回転軸が回転自在に収納され、この回転軸に取付けられた治療用工具を高速回転させて、歯科治療等を行うものである。
【０００４】
回転軸には、前記給気口を挟んで上下で回転自在に回転軸を支持する玉軸受（「ボールベアリング」とも呼ばれる。）が設けられており、この玉軸受には、その寿命が短くなるのを防ぐために、潤滑油を十分に充填しておく必要がある。
【０００５】
また、エアータービンハンドピースは使用中に汚染されるため、オートクレーブする必要もあった。
【０００６】
ところが、供給される供給エアーによって、玉軸受内の潤滑油が飛散して消耗することもあり、そのままの状態で玉軸受を使用すれば破損等してしまうため、使用毎又は1日に２〜３回程度は、潤滑油の給油を行う必要があった。
【０００７】
また、高温、高圧蒸気によるオートクレープの際に、玉軸受内の潤滑油が高温によって流出、蒸発したり、洗浄で洗い流されたりして消耗するため、オートクレープ毎に潤滑油の給油を行う必要もあった。
【０００８】
なお、潤滑油を玉軸受に給油するには、例えば、玉軸受内に一定量の潤滑油をスプレーで直接給油したり、或いは、潤滑油のミストを給気エアーと共に送って間接的に給油されている。
【０００９】
また、玉軸受内の潤滑油の消耗を防ぐため、この玉軸受にシーリングすることも考えられたが、このような非接触のシールドによるシーリングされた玉軸受では、非接触のシールドによる軸受内部に潤滑油を長時間保持できなかった。
【００１０】
また、玉軸受の両側面を接触シールドにすると、摩擦抵抗によりブレードを起動しにくかった。
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このような玉軸受に潤滑油を頻繁に供給する作業は、非常に面倒且つ手間のかかるという問題があった。
【００１２】
また、玉軸受に一定量の潤滑油を上手く給油できれば良いが、給油が多すぎたりすれば、潤滑油が玉軸受から溢れ出してしまい、その余分な潤滑油を拭き取らなければならならず、更に、給油作業に余計な手間を要するという問題もある。
【００１３】
本発明は、上記問題を解決しようとするもので、玉軸受に特別なシーリング構造を用いることで、使用時やオートクレープ時などに一々潤滑油の給油等を行う手間がなく、しかも、玉軸受の耐久性が維持されるメンテナンスフリーな歯科用又は医療用エアー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の手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースは、給気口と排気口を有するヘッドハウジングと、このヘッドハウジング内部に回転自在に収納され、前記給気口から給気エアーを受けるブレードを有する回転軸と、前記回転軸を前記ヘッドハウジング内部で前記給気口を挟んで上下で回転自在に支持する玉軸受と、から構成される歯科用又は医療用エアータービンハンドピースにおいて、前記玉軸受は、前記給気口に近い側に耐熱性メカニカルシールを設け、且つ、前記耐熱性メカニカルシールは、弾性を有する材料からなり、前記給気エアーの圧力が作用しているときには、前記玉軸受に接触されて、これを遮蔽し、前記給気エアーの圧力が停止しているときには、前記玉軸受に非接触となるように弾性変形可能に形成されたことを特徴にしている。
【００１５】
このものでは、給気口を挟んだ上下で回転軸を支持している玉軸受には、前記給気口に近い側に耐熱性メカニカルシールが設けられた構造にしている。
【００１６】
そのため、耐熱性メカニカルシールにより、玉軸受内に充填されている潤滑油の消耗を防止することができ、玉軸受の耐久性を維持しながら、一々潤滑油の給油を行う手間が必要のないメンテナンスフリーにできる。
【００１７】
また、耐熱性メカニカルシールは、前記給気エアーの圧力が停止しているときには、前記玉軸受と非接触となっているので、回転軸のブレードが起動されるときには、前記耐熱性メカニカルシールと前記内輪又は外輪との摩擦抵抗が無く、前記ブレードをスムーズに起動することができる。
【００１８】
更に、給気圧がかかった時には、メカニカルシールが給気圧により弾性変形して玉軸受に密着するので、潤滑油が玉軸受内から外へ抜け出るのを防止できる。
【００１９】
請求項２に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースは、請求項１に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースにおいて、前記耐熱性メカニカルシールは、前記回転軸又は前記玉軸受の内輪に保持され、少なくとも前記玉軸受の外輪の内径以上の外径を有することを特徴にしている。
【００２０】
このものでは、耐熱性メカニカルシールの一側が、前記回転軸又は前記玉軸受の内輪に保持され、他側が、少なくとも前記玉軸受の外輪の内径以上の外径を有しているので、シール性が良く、玉軸受内からの潤滑油の消耗を確実に防止できる。
【００２１】
請求項３に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースは、請求項１に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースにおいて、前記ヘッドハウジング又は前記玉軸受の外輪に保持され、少なくとも前記玉軸受の内輪の外径以下の内径を有することを特徴にしている。
【００２２】
このものでは、耐熱性メカニカルシールの一側が、前記ヘッドハウジング又は前記玉軸受の外輪に保持され、他側が、少なくとも前記玉軸受の内輪の外径以下の内径を有しているので、シール性が良く、玉軸受内からの潤滑油の消耗を確実に防止できる。
【００２３】
請求項４に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースは、請求項１〜３に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースにおいて、前記玉軸受は、前記給気口に近い側に非接触シールドを設けると共に、前記給気口から遠い側に接触シールドを設けたことを特徴にしている。
【００２４】
請求項５に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースは、請求項１〜３に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースにおいて、前記玉軸受は、前記給気口に近い側に接触シールドを設けると共に、前記給気口から遠い側にも接触シールドを設けたことを特徴にしている。
【００２５】
請求項６に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースは、請求項１〜３に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースにおいて、前記玉軸受は、前記給気口に遠い側に接触シールド又は非接触シールドを設けたことを特徴にしている。
【００２６】
これらの請求項４〜６に記載されたものでは、前記給気口に近い側に耐熱性メカニカルシールが設けられた前記玉受軸の構造を更に具体化している。
【００２７】
すなわち、前記玉軸受は、前記給気口に近い側に非接触シールドを設けると共に、前記給気口から遠い側に接触シールドを設けるか、前記給気口に近い側に接触シールドを設けると共に、前記給気口から遠い側にも接触シールドを設けるか、或いは、前記給気口に遠い側に接触シールド又は非接触シールドを設けるかの構造にされているので、玉軸受の給気口に遠い側からの潤滑油の消耗をも防止することができ、耐熱性メカニカルシールが玉軸受に密着されたときには、玉軸受内からの潤滑油の消耗をより確実に防止できる。
【００２８】
請求項７に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースは、請求項１〜６に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースにおいて、前記歯科用又は医療用エアータービンハンドピースの玉軸受には、密閉構造に適した流出しにくい潤滑油又は、口腔内で安全に使用可能な潤滑油を封入したことを特徴とする。
【００２９】
請求項８に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースは、請求項７に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースにおいて、前記潤滑油は、使用時の許容最高温度が１４０℃から２６０℃であって、滴点が１４０℃から２６０℃であることを特徴とする。
【００３０】
これら請求項７及び請求項８に記載されたものでは、潤滑油の内容を詳細に規定したもので、このような潤滑油を用いることによって、玉軸受の高速回転対応性、耐熱性、起動時のトルク負荷の軽減、オートクレープに対する耐久性を保つことができ、請求項１〜６の効果をより確実に発揮する。
【発明の実施の形態】
【００３１】
以下、添付図を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
【００３２】
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースの一例を示す要部の縦断面図である。図１（ａ）は、給気エアーが給気口１１から供給されていない状態を示し、図１（ｂ）は、給気エアーが給気口１１から供給されている状態を示している。
【００３３】
この歯科用又は医療用エアータービンハンドピースＡ（以下、単に「エアータービンハンドピース」とも呼ぶ。）は、歯科、医科、耳鼻科など医療用の切削、研削機器の回転手段として用いられ、特に、歯科治療においては、歯牙の切削、研削機器として、術者が手に持って口腔内で操作しやすいものであり、その先端には、給気口１１と排気口（不図示）を有するヘッドハウジング１が形成され、このヘッドハウジング１内部には、給気口１１からの給気エアーを受けるブレード２１を有する回転軸２が回転自在に収納されており、この回転軸２の内部に設けられたチャック２２に着脱可能に取付けられた治療用工具（不図示）を高速回転させて、歯科治療等を行うものである。
【００３４】
尚、排気は、殆どが給気口１１の近くに設けた排気口（不図示）から排気されるが、一部は玉軸受３を介してエアータービンハンドピースＡのヘッドハウジング１の上下から外部に排出される。玉軸受３を介して下向きに排出される排気は、排気路１２から外部に排出される。
【００３５】
また、回転軸２には、これを円滑に回転支持させるため、給気口１１を挟んだ上下に玉軸受３、３が設けられている。
【００３６】
このエアータービンハンドピースＡは、上述の基本構成において、給気口１１を挟んだ上下で回転軸２を支持している玉軸受３には、給気口１１に近い側に耐熱性メカニカルシール４が設けられた構造にしたことを特徴にしている。以下、詳述する。
【００３７】
ヘッドハウジング１の軸心部に設けられた回転軸２には、これと一体となって回転されるブレード２１が一体的に固定して取り付けられている。
【００３８】
このブレード２１は、ヘッドハウジング１内部に回転自在に収納され、給気口１１からの給気エアーを受けて、高速回転されるもので、その回転数は毎分３０万回転以上にも達する。
【００３９】
回転軸２は、その上下を一対の玉軸受３、３によって各々支承されているが、この玉軸受３、３は、給気口１１を挟んだ上下、つまり、ブレード２１が収納されている給気口１１の上下に各々設けられている。
【００４０】
玉軸受３は、ヘッドハウジング１側に固定された外輪３２と、回転軸２側に固定された内輪３１との間に、球状の転動体３３が介在された市販されている構造のものであって、この転動体３３の転動によって、その回転軸２をスムーズに回転可能にしている。
【００４１】
また、玉軸受３には、転動体３３の保持器等が付加されているもの、いないものなど、様々な形式のものがあるが、その形式は特に限定されない。
【００４２】
尚、７は、スペーサであり、耐熱性メカニカルシール４が直接外輪３２と接触しないようにしている。このスペーサ７は、耐熱性メカニカルシール４と一体に構成されていても良い。
【００４３】
図２は、本発明の玉軸受の一部を縦断し、その構造を概略的に示した部分拡大図である。
【００４４】
ここで、図１と共通する部位には、共通の番号を付し、その説明は省略する。
【００４５】
また、図面中、玉軸受３の下側が給気口側であるものとして、これらの構造を図１を参酌しつつ説明する。
【００４６】
図２の玉軸受３は、給気口１１に近い側（図中では下側）に耐熱性メカニカルシール４を設けた最も簡易な構造のものである。
【００４７】
この耐熱性メカニカルシール４は、厚さ0.05〜0.3ミリ程度の弾性を有するリング状の薄いテフロン（登録商標）樹脂板からなり、その内周４１又は外周４２の何れか一方が玉軸受３２と非接触となるように形成している。
【００４８】
具体的には、耐熱性メカニカルシール４の内周４１は、回転軸２又は玉軸受３の内輪３１の適所に固定接触して保持され、その外周４２は、少なくとも玉軸受３の外輪３２の内径３２ａ以上の外径となるように形成するか、或いは、その外周４２は、ヘッドハウジング１又は玉軸受３の外輪３２の適所に固定接触して保持され、その内周４１は、少なくとも玉軸受３の内輪３１の外径３１ａ以下の内径となるように形成している。
【００４９】
そのため、耐熱性メカニカルシール４は、図１（ｂ）の矢印に示すように、給気口１１において前記給気エアーの圧力が作用しているとき、つまり、ブレード２１が回転されているときには、玉軸受３に接触するように弾性変形して、これを遮蔽し、一方、図１（ａ）に示すように、前記給気エアーの圧力が停止しているとき、つまり、ブレード２１の回転が停止されているときには、玉軸受３に非接触となるように元の状態に戻る。
【００５０】
この耐熱性メカニカルシール４の外周４２の先端部は、外周ほど薄くなるようにテーパー状に構成され、弾性変形しやすい構成となっている。
【００５１】
尚、耐熱性メカニカルシール４は、上記の通り、弾性変形するものが最も良いが、玉軸受３の側面に、ごく僅かな隙間を保って保持される構成であれば、必ずしも弾性変形しない材料であっても良い。
【００５２】
このような玉軸受３内には、密閉構造に適した流出しにくい潤滑油として、エステル系基油にリチウム石鹸系増ちょう剤を添加した潤滑油（不図示）が充填されており、前記潤滑油は、使用時の許容最高温度が１４０℃から２６０℃であって、滴点が１４０℃から２６０℃であるものが望ましく、このような潤滑油を用いると、玉軸受３の高速対応性、耐熱性、高温での液化防止、耐久性を保ことができ、玉軸受３の効果をより確実に発揮する。
【００５３】
また、上記潤滑油に代えて、口腔内で使用可能な安全性のあるパラフィン系の潤滑油を玉軸受３内に封入しても良い。
【００５４】
なお、上記の条件を全て充足するものが望ましいことではあるが、選択された潤滑油によっては、一つの成分で、上記の複数の条件を選択的に満たす場合もあるが、そのような潤滑油も使用可能である。
【００５５】
上記の通り、本発明のエアータービンハンドピースＡによれば、回転軸２を支持している玉軸受３には、その給気口１１に近い側に耐熱性メカニカルシール４が設けられている。
【００５６】
そのため、使用時に玉軸受３内部にかかる供給エアーの圧力により、玉軸受３内部に充填された潤滑油が抜け出てしまうことを防げるので、耐熱性メカニカルシール４により、玉軸受３内に充填されている潤滑油の消耗を防止することができ、玉軸受３の耐久性も維持されたメンテナンスフリーにできる。
【００５７】
また、ブレード２１の回転が停止されているときには、ヘッドハウジング１内の給気口１１では大気圧状態になっており、その耐熱性メカニカルシール４は、玉軸受３と非接触となって、これを開放しているので、回転軸２のブレード２１が起動されるときには、耐熱性メカニカルシール４とブレード２１との摩擦抵抗が無く、ブレード２１をスムーズに起動することができる。
【００５８】
また、耐熱性メカニカルシール４は、玉軸受３の内輪３１の外径３１ａ乃至外輪３２の内径３２ａを完全に被覆するように形成されているため、玉軸受３内からの潤滑油の消耗を確実に防止できる。
【００５９】
図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の玉軸受の他例を示すもので、その一部を縦断して構造を概略的に示した部分拡大図である。
【００６０】
ここで、図１、図２と共通する部位には、共通の番号を付し、その説明は省略する。
【００６１】
図３（ａ）で示す玉軸受３は、図２のものに加え、給気口１１に近い側に非接触シールド６を設けると共に、給気口１１から遠い側に接触シールド５を設けたものを示している。
【００６２】
この接触シールド５は、シール体５１とシール支持リング５２とで構成され、非接触シールド６は、下方シールド６１とシールド止め輪６２から構成されている。
【００６３】
シール体５１の材料としては、フッ素ゴム、耐熱ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、テフロン樹脂などの耐熱性、耐水性、耐薬品性のある薄いゴム、樹脂又は金属が好適である。
【００６４】
また、このシール体５１の外周と外輪３２の内周、シール体５１の内周と内輪３１の外周とが接する部分の形状も、耐熱性、高速回転耐用性を考慮しながら、シール性を高めたものとなっている。
【００６５】
このような構造の玉軸受３は、図１で示したように、最も好適な構造と考えられるもので、回転軸２のブレード２１が起動されるときには、耐熱性メカニカルシール４とブレード２１との摩擦抵抗が軽減されて、ブレード２１がスムーズに起動できると共に、玉軸受３の給気口１１に遠い側からの潤滑油の消耗をも防止することができ、耐熱性メカニカルシール４が玉軸受３に密着されたときには、玉軸受３内からの潤滑油の消耗をより確実に防止できる。
【００６６】
また、図３（ｂ）で示す玉軸受３は、図２のものに加え、給気口１１に近い側に接触シールド５を設けると共に、給気口１１から遠い側にも接触シールド５を設けたものを示している。
【００６７】
このような構造の玉軸受３によれば、玉軸受３からの潤滑油の消耗を接触シールド５によって防止しているので、耐熱性メカニカルシール４が玉軸受３に密着されたときには、玉軸受３内からの潤滑油の消耗をより確実に防止できる。
【００６８】
図４は、本発明の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースの他例を示す要部の一部を縦断し、その構造を概略的に示した部分拡大図である。
【００６９】
このエアータービンハンドピースＡは、図１R>１で示されたものと基本的な構造を共通にしているため、図４では、その特徴部分についてのみ説明する。
【００７０】
ここで、図１〜図３と共通する部位には、共通の番号を付し、その説明は省略する。
【００７１】
この玉軸受３は、給気口１１に近い側又は遠い側の何れか一方に接触シールド５を設けたものを示している。
【００７２】
すなわち、図４では、図１〜図３で示された耐熱性メカニカルシール４を設けることなく、給気口１１に近い側又は遠い側の何れか一方に接触シールド５を設けることで、これを構成している。
【００７３】
例えば、図４（ａ）では、玉軸受３は、給気口１１に近い側及び遠い側の双方に接触シールド５を設けたものであり、図４（ｂ）では、給気口１１に遠い側のみに接触シールド５を設け、給気口１１に近い側には、非接触シールド６を設けたものを示している。
【００７４】
このような構造のエアータービンハンドピースＡによれば、回転軸３の上下で支持されている玉軸受３には、給気口１１に近い側又は遠い側の何れか一方のみに接触シールド５を設けているため、この接触シールド５によって、玉軸受３内からの潤滑油の消耗を防止することができる。
【発明の効果】
【００７５】
以上説明したように、本発明によれば、以下の効果がある。
【００７６】
請求項１に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースによれば、給気口を挟んだ上下で回転軸を支持している玉軸受には、前記給気口に近い側に耐熱性メカニカルシールが設けられた構造にしている。
【００７７】
そのため、耐熱性メカニカルシールにより、玉軸受内に充填されている潤滑油の消耗を防止することができ、玉軸受の耐久性を維持しながら、一々潤滑油の給油を行う手間が必要のないメンテナンスフリーにできる。
【００７８】
また、耐熱性メカニカルシールは、前記給気エアーの圧力が停止しているときには、前記玉軸受と非接触となっているので、回転軸のブレードが起動されるときには、前記耐熱性メカニカルシールと前記内輪又は外輪との摩擦抵抗が無く、前記ブレードをスムーズに起動することができる。
【００７９】
更に、給気圧がかかった時には、メカニカルシールが給気圧により弾性変形して玉軸受に密着するので、潤滑油が玉軸受内から外へ抜け出るのを防止できる。
【００８０】
請求項２に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースによれば、耐熱性メカニカルシールの一側が、前記回転軸又は前記玉軸受の内輪に保持され、他側が、少なくとも前記玉軸受の外輪の内径以上の外径を有しているので、シール性が良く、玉軸受内からの潤滑油の消耗を確実に防止できる。
【００８１】
請求項３に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースによれば、耐熱性メカニカルシールの一側が、前記ヘッドハウジング又は前記玉軸受の外輪に保持され、他側が、少なくとも前記玉軸受の内輪の外径以下の内径を有しているので、シール性が良く、玉軸受内からの潤滑油の消耗を確実に防止できる。
【００８２】
請求項４、５、６に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースによれば、玉受軸の構造が具体化され、玉軸受は、前記給気口に近い側に非接触シールドを設けると共に、前記給気口から遠い側に接触シールドを設けるか、前記給気口に近い側に接触シールドを設けると共に、前記給気口から遠い側にも接触シールドを設けるか、或いは、前記給気口に遠い側に接触シールド又は非接触シールドを設けるかの構造にされているので、玉軸受の給気口に遠い側からの潤滑油の消耗をも防止することができ、耐熱性メカニカルシールが玉軸受に密着されたときには、玉軸受内からの潤滑油の消耗をより確実に防止できる。
【００８３】
請求項７、８に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースによれば、潤滑油の内容が詳細に規定されており、このような潤滑油を用いることによって、玉軸受の高速回転対応性、耐熱性、起動時のトルク負荷の軽減、オートクレープに対する耐久性、生体安全性を保つことができ、請求項１〜６の効果をより確実に発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図 １】（ａ）、（ｂ）は、本発明の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースの一例を示す要部の縦断面図
【図 ２】本発明の玉軸受の一部を縦断し、その構造を概略的に示した部分拡大図
【図 ３】（ａ）、（ｂ）は、本発明の玉軸受の他例を示すもので、その一部を縦断して構造を概略的に示した部分拡大図
【図 ４】本発明の歯科用又は医療用エアータービンハンドピースの他例を示す要部の一部を縦断し、その構造を概略的に示した部分拡大図
【符号の説明】
Ａ エアータービンハンドピース
１ ヘッドハウジング
１１ 給気口
１２ 排気路（排気口）
２ 回転軸
２１ ブレード
３ 玉軸受
３１ 内輪
３１ａ外径（内輪）
３２ 外輪
３２ａ内径（外輪）
４ 耐熱性メカニカルシール
４１ 内径（耐熱性メカニカルシール）
４２ 外径（耐熱性メカニカルシール）
５ 接触シールド
６ 非接触シールド
Claims (8)
- 給気口と排気口を有するヘッドハウジングと、このヘッドハウジング内部に回転自在に収納され、前記給気口から給気エアーを受けるブレードを有する回転軸と、前記回転軸を前記ヘッドハウジング内部で前記給気口を挟んで上下で回転自在に支持する玉軸受と、から構成される歯科用又は医療用エアータービンハンドピースにおいて、前記玉軸受は、前記給気口に近い側に耐熱性メカニカルシールを設け、且つ、前記耐熱性メカニカルシールは、弾性を有する材料からなり、前記給気エアーの圧力が作用しているときには、前記玉軸受に接触されて、これを遮蔽し、前記給気エアーの圧力が停止しているときには、前記玉軸受に非接触となるように弾性変形可能に形成されたことを特徴にしている歯科用又は医療用エアータービンハンドピース。
- 前記耐熱性メカニカルシールは、前記回転軸又は前記玉軸受の内輪に保持され、少なくとも前記玉軸受の外輪の内径以上の外径を有することを特徴にしている請求項１に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピース。
- 前記耐熱性メカニカルシールは、前記ヘッドハウジング又は前記玉軸受の外輪に保持され、少なくとも前記玉軸受の内輪の外径以下の内径を有することを特徴にしている請求項１に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピース。
- 前記玉軸受は、前記給気口に近い側に非接触シールドを設けると共に、前記給気口から遠い側に接触シールドを設けたことを特徴にしている請求項１〜３に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピース。
- 前記玉軸受は、前記給気口に近い側に接触シールドを設けると共に、前記給気口から遠い側にも接触シールドを設けたことを特徴にしている請求項１〜３に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピース。
- 前記玉軸受は、前記給気口に遠い側に接触シールド又は非接触シールドを設けたことを特徴にしている請求項１〜３に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピース。
- 前記歯科用又は医療用エアータービンハンドピースの玉軸受には、密閉構造に適した流出しにくい潤滑油又は、口腔内で安全に使用可能な潤滑油を封入したことを特徴とする請求項１〜６に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピース。
- 前記潤滑油は、使用時の許容最高温度が１４０℃から２６０℃であって、滴点が１４０℃から２６０℃であることを特徴とする請求項７に記載の歯科用又は医療用エアータービンハンドピース。
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