JP5839909B2 - デンタルタービンハンドピースにデンタルツールを装着するためのチャック機構 - Google Patents

Description

本発明は、デンタルタービンハンドピースにデンタルツールを装着するためのチャック機構に係り、特に、毎分２００,０００から５００,０００回転程度の高回転で作動する高速エアタービンのためのチャック機構に関する。

エアタービンで駆動されるデンタルハンドピースは、滑り軸受もしくは玉軸受を介してハウジングに支持されたタービンロータを備えている。タービンロータは、その周囲にタービン翼を備えるとともに、デンタルツールのシャフトをハウジングの内側に装着するためのチャック機構を備え、ハウジングの外側には、タービン翼が装着されている。デンタルツールを装着したり付け替えたりする手段としては、ツールの交換に際して別の工具を必要としない、いわゆるプッシュボタン式チャックシステムが知られている。そのプッシュボタン式チャックシステムは、一般的に２通りの構成が普及している。そのうちの一つは、テーパ構造と圧縮ばねとの組み合わせによるものが用いられている。もう一つは、例えば特許文献１に示されているような、特別に構成された部材の弾性変形に基づく構成である。

特許文献２に記載されている公知のチャック機構は、複数個のチャック爪を有するコレットチャックと、それらのチャック爪と協働するクランプピースとを含む。そのクランプピースはこれらのチャック爪を外側から内側に向かってツールシャフトの方向に装着するので、チャック爪によりツールシャフトに対して同心のクランプ力が作用する。それによって、デンタルツールのシャフトは強くクランプされる。しかしながら、その場合、タービンモータが静止している時、そのデンタルツールのシャフトが引き続きチャック機構の中で強く保持されながらも、動作中の保持力が、チャック爪に作用する遠心力によって低下するという問題がある。それに加えて、この構造では、デンタルツールをクランプしたり開放したりする際、クランプピースを手で操作しなければならない。

上記特許文献２には、さらに、合成樹脂またはゴムによる弾性チャッキングでも、弾性チャック機構に遠心力が作用し、そのため、動作中においては、シャフトの中心方向に向かう保持力が低下するという問題があることが記載されている。

そこで、上記特許文献２では、タービンロータ体の中にクランプピースを備えたエアタービンハンドピースであって、その内部にコレットチャックが嵌め込まれているとともに滑り移動可能に軸方向に配設されたハンドピースが提案されている。そのコレットチャックの、前側部分は複数個のチャック爪を有しており、後側端部にはフランジがあって、そのフランジが弾性リングを支持するようになっている。タービンロータ体が回転する際には、そのリングが遠心力で広がり、チャックスリーブが押されてクランプピースの中で移動する。それによって、チャック爪は集中的に締め付けられるので、デンタルツールのシャフトは、回転数の上昇中もクランプされた状態が保たれる。

特許文献３でも、回転数の上昇による遠心力の増加に起因するクランプ力の低下に関する問題が取り上げられている。この文献では、デンタルツールのチャック機構に係る解決策として、ドリルスリーブが挿入されたハウジングを有するチャック機構が提案されている。この構成は、デンタルタービンが静止している時にドリルを容易に挿入し、そのドリルを、回転時に作用する遠心力によって装着することを目的としている。そのために、ハウジングの中にロックウェイトが設けられており、それらロックウェイトはそれぞれ支点で支持され、かつデンタルタービンの回転時にはその支点を中心として半径方向に膨出してデンタルドリルのシャフトに当たることでそのデンタルドリルを装着するようになっている。半径方向に膨出させることができるそれらのロックウェイトは突き出ていて、タービンヘッドの隣にのみ配設できる。それらのロックウェイトをタービン翼車の内周部に配設してスペースを節約するといったことは不可能である。

欧州特許公報 ＥＰ １２３２ ７３１ Ｂ１ スイス国特許公開公報 ＣＨ ６３１ ０６８ Ａ 米国出願公開公報 ＵＳ ２００２／０１０５１４９ Ａ１

上記各システムでは、回転に伴う遠心力によって生じる問題を既にある程度は改善することが可能である。ところがそれらの解決策は、実際には十分に有効なものではなかった。

基本的には、デンタルツールのチャック機構は、デンタルツールをできるだけ僅かな操作力で、しかも、別な工具を用いずに、交換できるようになっていることが求められる。ただし、その操作力は、例えば、患者の頬に接触するといった意図しない動きに伴う僅かな力さえもが操作力になってしまうほど低いものであってはならない。また、保持力は、デンタルツールをあらゆる動作条件下で強固、かつ確実に装着するに足る力でなければならない。したがって、簡単、かつ速やかに操作でき、デンタルピースを確実に装着するのに十分な保持力を備えるチャックシステムが望まれる。近年、デンタルツールにおいては規格にしたがって円筒状のシャフトを常に備えることから、そのデンタルツールのシャフトを形状結合によってクランプして、そのシャフトが軸方向にずれたりねじれたりするのを防ぐといったことは不可能である。それよりもむしろ、そのデンタルツールを力学的結合およびそこから生じる摩擦力によって所定位置に保持することが必要である。その場合、チャック機構は、毎分４５０,０００回転あるいはそれを超える回転数によって発生する遠心力が働いても、デンタルツールを確実に保持するよう構成される必要がある。これは、玉軸受によって支持されるデンタルハンドピースも、毎分４５０,０００回転にまで到達するからである。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる課題は、デンタルツールを装着するにあたり、簡易な手段で遠心力を利用してデンタルタービンの回転時における保持力を静止状態と比べても低下させないことにある。

本発明はデンタルタービンハンドピースにデンタルツールを装着するためのチャック機構であって、装着すべきデンタルツールのシャフトの軸方向に沿って延び、かつ、該シャフトが挿入された時にその周りを囲むように配設されるとともにハウジング内に軸方向に移動可能に支持されたコレットチャックの一部を構成し、仮想的な支点を中心として前記シャフトの径方向に揺動可能な少なくとも一つのチャック梃子を備え、該チャック梃子が、前記デンタルツールのシャフトをクランプ可能に形成および配設されるとともに、該チャック梃子は、当該チャック機構が前記シャフトとともに回転している時に、遠心力の作用によって前記仮想的な支点を中心として前記径方向外方に揺動させられることにより、前記デンタルツールのシャフトに作用するクランプ力が高まる構成であり、前記チャック梃子は、前記仮想的な支点を中心として前記径方向に揺動可能な第１の梃子アームと第２の梃子アームとを有し、前記デンタルツールのシャフトは第１の梃子アームによってクランプ可能とされ、前記チャック機構の回転中において第２の梃子アームが遠心力の作用により前記仮想的な支点を中心として前記径方向外方に揺動させられ、この第２の梃子アームの揺動の反動により前記第１の梃子アームによるクランプ力が高められ、前記チャック梃子が軸方向に移動した時に当接し、かつ前記第２の梃子アームを径方向外方に作用させる拡張エレメントが前記ハウジングに一体に結合されており、該拡張エレメントが前記チャック梃子の係合手段を構成するとともに、該拡張エレメントが、隣接する前記チャック梃子の前記第２の梃子アームの間に装入されて、該第２の梃子アームを互いに押し離すことを特徴とする。

本発明によれば、デンタルツールのシャフトをクランプする簡易な手段のチャック梃子を備え、該シャフトの回転時に生じる遠心力の作用によってチャック梃子のクランプ力が高まり、デンタルタービンの回転時における保持力が静止状態と比べても低下しない。チャック梃子によるクランプ力は、デンタルタービンの回転数の上昇とともに増加する。チャック梃子の仮想的な支点は、好適には、クランプすべきデンタルツールのシャフトの軸方向と垂直に延びる回転軸である。

本発明の前記チャック梃子は、上記のように、前記仮想的な支点を中心として前記径方向に揺動可能な第１の梃子アームと第２の梃子アームとを有し、前記デンタルツールのシャフトは第１の梃子アームによってクランプ可能とされ、前記チャック機構の回転中において第２の梃子アームが遠心力の作用により前記仮想的な支点を中心として前記径方向外方に揺動させられ、この第２の梃子アームの揺動の反動により前記第１の梃子アームによるクランプ力が高められる。デンタルツールは第１の梃子アームによってクランプされ、かつチャック機構の回転中は、第２の梃子アームが遠心力の作用により仮想的な支点を中心として径方向外方に揺動することで、第１の梃子アームによるクランプ力が上昇する。

本発明では、前記第２の梃子アームの質量が前記第１の梃子アームの質量よりも大きい形態が、上記遠心力が発生しやすく、かつクランプ力の増加に効果的である。また、本発明のチャック梃子は、上記のようにクランプすべきデンタルツールのシャフトが挿入された時にその周りを囲むように配設されるコレットチャックの一部を構成している。そのコレットチャックは、前記径方向に互いに対向する二つ、またはそれ以上の前記チャック梃子を備える形態、あるいは、上記のようにハウジング内に軸方向に移動可能に支持されている形態を含む。ただし、本発明によるチャック機構のチャック梃子は、一つ、あるいは３つ、またはそれ以上の数のチャック梃子でも実現可能である。

本発明のチャック梃子は、クランプすべきデンタルツールのシャフトの軸方向に沿って延びるため、該シャフトの延長線上におけるデンタルタービンハンドピースの軸方向長さを、質量が相応に分配された比較的長い当該チャック梃子を収容するためのスペースとして活用することができる。これとは逆に、例えば上記特許文献３に記載されたロックウェイトは、デンタルツールのシャフトの径方向外方に延びている。これに比べ本発明によるチャック機構は、必要とされるスペースもより少なくて済む。本発明によるチャック機構は、デンタルタービンの駆動羽根車を貫く円筒状のハウジングに収容されるとよい。それゆえ、本チャック機構の外径は上記した駆動羽根車の外径よりも大きくないように設定される。

また、本発明の好適な形態としては、上記のようにコレットチャックがハウジング内において軸方向に移動可能に支持された形態で、そのハウジング内にはガイドスリーブが収容されており、しかも、そのコレットチャックの前記チャック梃子における前記第２の梃子アームがそのガイドスリーブに挿入可能で、挿入時において、その第２の梃子アームが径方向内側に押される形態を含む。この形態では、第２の梃子アームがガイドスリーブに挿入されて径方向内側に押されると、反動によって第１の梃子アームはクランプすべきデンタルツールのシャフトから離れるように作用し、これによってデンタルツールをより簡単に外すことができる。なお、この形態では、ガイドスリーブがハウジングに固定される形態や、ガイドスリーブが、第２の梃子アームを径方向内側に押すようにガイドする楔型の内側面を有している形態を含む。この形態では、第２の梃子アームは、ガイドスリーブに挿入される際に楔型の内側面に沿ってスライドして径方向内側に押され、この時、第１の梃子アームは上記のように反動によってクランプすべきデンタルツールのシャフトから離れるように動く。また、コレットチャックの第２の梃子アームがガイドスリーブから出る際、第２の梃子アームはデンタルツールのシャフトから離れることができ、その反動によって第１の梃子アームはクランプすべきシャフトに近づくように動く。

また、本発明は、前記チャック梃子を軸方向に解放可能の状態に規制するロック機構を有する形態を含む。この形態の具体例としては、前記ロック機構は、前記チャック梃子を前記ハウジングと相対的に所定位置に位置付けるロックメカニズムを備える形態が挙げられ、さらにロックメカニズムとしては、前記ハウジングと前記チャック梃子の間で径方向に移動可能な球状部材を備えるものが好適な形態とされる。また、本発明は、前記拡張エレメントは前記ガイドスリーブに設けられている形態を含む。

本発明は、上記のように前記チャック梃子が軸方向に移動した時に当接し、かつ前記第２の梃子アームを径方向外方に作用させる拡張エレメントを有する。拡張エレメントは、第２の梃子アームを、クランプすべきデンタルツールのシャフトから離れるように広げて第１の梃子アームのクランプ力を維持するために、第２の梃子アームに対して径方向外方、もしくは周方向に作用させるように機能する。この拡張エレメントは、前記ハウジングに一体に結合されており、前記チャック梃子の係合手段を構成する。二つまたはそれ以上のチャック梃子がコレットチャックを構成する場合、拡張エレメントは、隣接する前記チャック梃子の前記第２の梃子アームの間に装入されて、該第２の梃子アームを互いに押し離す。この場合、それら第２の梃子アームを拡張エレメントによって動かすと、その動きが開始される時の質量慣性によってねじれが生じ、それに伴って、それら第２の梃子アームがさらに広がる。それにより、チャック梃子がクランプすべきデンタルツールのシャフトから離れるように径方向外方に変位させられる遠心運動が増強されることになる。

また、本発明では、前記チャック梃子を軸方向に移動させるプッシュボタンを有する形態を含む。この形態では、チャック梃子を例えば上記ガイドスリーブと組み合わせる構成において、チャック梃子をガイドスリーブの中に押し込むことが可能であり、そうすることで第２の梃子アームをクランプすべきデンタルツールのシャフト側、すなわち径方向内側に押して、デンタルツールの交換を行う必要がある時に第１の梃子アームのクランプ力を低下させることができる。プッシュボタンを解放することでチャック梃子はガイドスリーブから滑り出し、第２の梃子アームは、本チャック機構が回転すると、遠心力のためにクランプすべきデンタルツールのシャフトから押しのけられる。チャック梃子をガイドスリーブから軸方向外側に移動させる動きは、復元メカニズムを使って促進させるか、もしくはガイドスリーブを適宜に構成した上で、遠心力による影響を利用して惹起されるようにしてよい。

本発明によれば、デンタルツールを装着するにあたり、簡易な手段で遠心力を利用してデンタルタービンの回転時における保持力を静止状態と比べても低下することのないチャック機構が提供されるといった効果を奏する。

本発明に係るデンタルタービンと、該デンタルタービンに挿入されるデンタルツールのシャフトを示す斜視図である。 図１に示すデンタルタービンに具備される本発明の第１実施形態に係るチャック機構を示す分解斜視図である。 第１実施形態のチャック機構の静止状態を示す一部断面図である。 図４の断面図である。 図１に示すデンタルタービンの断面図であって、本発明の第２実施形態に係るチャック機構を具備するデンタルタービンの断面図であって、デンタルツールを解放する状態を示す。 図５のVI−VI断面図である。 同チャック機構の断面図であって、デンタルツールが装着されている時の状態を示す。 図７のVIII−VIII断面図である。 本発明の第３実施形態に係るチャック機構の分解斜視図である。 第３実施形態のチャック機構の一部断面図であって、デンタルツールを解放する状態を示す。 図１０の断面図である。 第３実施形態のチャック機構の一部断面図であって、デンタルツールが装着されている時の状態を示す。 図１２の断面図である。 第３実施形態に基づくチャック機構の変形例を示す分解斜視図である。 同変形例の断面図であって、デンタルツールが装着されている時の状態を示す。

図１は、本発明に係るデンタルツールのチャック機構を含むデンタルタービンの斜視図である。デンタルタービンは、チャック機構を内蔵するハウジング１２と、ハウジング１２の外周面に設けられるタービン翼を有する駆動羽根車１０とを備えている。図１で符号５０はデンタルタービンに装着されるデンタルツールのシャフトであり、このシャフト５０は、矢印方向にハウジング１２内に挿入されてチャック機構にクランプされる。

ハウジング１２は、好適には、円筒状、もしく実質的に円筒状であって、駆動羽根車１０の内周部に適合するものになっている。ハウジング１２は、玉軸受を介してデンタルタービンハンドピース（図示せず）に支持されているとよい。デンタルタービンは、デンタルタービンハンドピースに収容されるように、その寸法は当然ながら小さくあるべきである。必要とされる切削能力を得るためには、例えば、毎分２００,０００から５００,０００回転といった高い回転数を達成することが必要である。

ところで、駆動羽根車１０の羽根の寸法が小さいことから、トルクが制限されてくる。負荷がかかると、回転数は、アイドル回転数と比べて大幅に落ちる。そこで、デンタルタービンが回転している間は大きな遠心力がチャック機構に作用するが、負荷がかかっている時は回転数とともに遠心力も低下することになる。本発明では、回転によって生じた遠心力が、チャック機構がデンタルツールを装着するクランプ力を高めるために有効利用され、さらには、ある実施形態では、回転数の落ち込みがあった時に低下する遠心力に対抗して作用する手段が設けられている。

本発明の第１実施形態を、図２〜図４に示す。
本発明の好適な実施形態では、チャック機構は、第１のチャック梃子１６と第２のチャック梃子１８を有するコレットチャック１４を備えている。チャック梃子１６、１８は、それぞれ、短い第１の梃子アーム１６’、１８’と、長い第２の梃子アーム１６’’、１８’’とを備えている。チャック梃子１６、１８は、図３で十字で表わされている仮想的な支点としての回転軸２０を中心として、Ａで表わされるシャフト５０の軸心に対し径方向外方に揺動可能となっている。

仮想的な回転軸２０は、クランプすべきデンタルツールのシャフト５０の軸心Ａに対して垂直に延び、好適にはこの軸心Ａに交差する。チャック梃子１６、１８は、実質的には、クランプすべきデンタルツールのシャフト５０の軸心Ａと平行に延び、さほど大きなスペースを必要とせずにハウジング１２の中に収容することができる。一方、翼とも称することができる長い方の第２の梃子アーム１６’’、１８’’は、僅かに径方向外方へ向かって撓んでも大きな梃子効果が得られるよう、できるだけ長く設定される。チャック梃子１６、１８は、好適には、例えばステンレス鋼のような金属からなり、弾性変形が可能であるが、その際、長い方の第２の梃子アーム１６’’、１８’’が振れることが、短い方の第１の梃子アーム１６’、１８’に伝わる。この時、短い方の梃子アーム第１の梃子アーム１６’、１８’は、長い方の第２の梃子アーム１６’’、１８’’が径方向外方に振れる反動で径方向内方に撓み、これにより、デンタルツールのシャフト５０を装着する働きないしは挟み込む働きをし、長い方の梃子アーム１６’’、１８’’は、クランプ力を強める翼の働きをする。

本チャック機構は、さらに、第１のガイドスリーブ２２と、復元ばね２４と、係合片（係合手段）２８を有する第２のガイドスリーブ２６と、プッシュボタン３０とを備えている。本チャック機構は、ハウジング１２の中で、静止している各ガイドスリーブ２２、２６および係合片２８を介して、回転不能の状態に取り付けられ支持されている。本チャック機構とハウジング１２とは、駆動羽根車１０と一体に回転する。

２個のチャック梃子１６、１８を有するコレットチャック１４は、プッシュボタン３０を押し込み操作することにより、ハウジング１２の中で軸方向に移動させることが可能である。プッシュボタン３０をハウジング１２の中に押し込むと（図３および図４で矢印方向が押し込む方向）、コレットチャック１４のチャック梃子１６、１８は、第１のガイドスリーブ２２の中に押し込まれる。ガイドスリーブ２２の内側面は、奥に向かうほど狭くなる楔型になっており、長い方の梃子アーム１６’’、１８’’は、第１のガイドスリーブ２２に進入する時、その内側面をスライドしながら進入することで先端が径方向内側に変位し、互いに近付く。その際、それらのチャック梃子１６、１８は弾性変形させられ、短い方の第１の梃子アーム１６’、１８’が反動で径方向外側に開き、第１の梃子アーム１６’、１８’間のクランプ径Ｄが拡幅する（図４参照）。最終的には、本チャック機構と収容すべきデンタルツールのシャフト（図１で示すシャフト５０）の間の密着度は、そのクランプ径Ｄによって決まる。クランプ径Ｄが拡幅すると、デンタルツールを、図３および図４で右側から、手で簡単に挿入できる。

プッシュボタン３０が解放されると、コレットチャック１４は復元ばね２４によって、ほぼ、もしくは完全に第１のガイドスリーブ２２から押し出され、これにより、チャック梃子１６、１８の梃子アーム１６’’、１８’’は解放される。そして梃子アーム１６’、１８’は、図３および図４に図示した初期位置、すなわち、デンタルツールがクランプ径Ｄの域において強くクランプされている位置に戻る。

デンタルタービンが動作時すなわち回転している時、その際に生じる遠心力によって、チャック梃子１６、１８には梃子効果が生じ、それによって、長い方の第２の梃子アーム１６’’、１８’’が、クランプすべきデンタルツールのシャフトから径方向外方に押し離され、かつ短い方の第１の梃子アーム１６’、１８’が反動で径方向内方に押し込まれる。そのため、デンタルツールを直交する方向に作用するチャック梃子１６、１８からのデンタルツールに作用する力（クランプ力）は、大幅に増幅される。その梃子効果を保障するため、コレットチャック１４は、長い方の第２の梃子アーム１６’’、１８’’が、短い方の第１の梃子アーム１６’、１８’よりも明らかに長いだけでなく、その質量も、短い方の第１の梃子アーム１６’、１８’よりも重くなるように構成されている。その比率は、およそ４：１であるとよい。

コレットチャック１４がハウジング１２の中で滑るのを防ぐため、コレットチャック１４は、係合片２８を介して、第２のガイドスリーブ２６ならびにハウジング１２に対して回転不能に係合されている。

本発明の第２実施形態を、図５〜図８の断面図で示す。この実施形態は本発明を発展させたもので、本チャック機構のクランプ力が、回転数が低下した時も保持されるようにしたものである。第２実施形態が第１実施形態と一致している部分については、同じ符号を用いることとする。また、双方の実施形態に共通する個々の部材に係る説明については、上記説明をもって代える。

第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、まず、係合片（係合手段）３２が第２のガイドスリーブ２６にではなく第１のガイドスリーブ２２に形成されている点にある。それによって、ここで必要とされる、コレットチャック１４を回転方向に一体に回転させる動作が、第１実施形態のようにクランプ側、すなわち、クランプ径Ｄの側では行われず、長い方の第２の梃子アーム１６’’、１８’’側に置き換えられる。したがって、この第２実施形態では、デンタルタービンが回転している時、係合片３２は長い方の第２の梃子アーム１６’’、１８’’をさらに広げる働きをし、それをもって、その動きが開始される時の質量慣性によってクランプ力が増強される。それに対して、先に述べた第１実施形態では、係合片２８を経てデンタルツールに印加されたトルクがクランプ力に影響を及ぼす。その影響とは、周方向の摩擦力が、コレットチャック１４が開くのを助長するというものである。しかしながら、デンタルツールの安全な取り付け状態を損ねるものではない。すなわち、回転速度が上昇すると、長い方の第２の梃子アーム１６’’、１８’’に作用する遠心力の寄与により、短い方の第１の梃子アーム１６’、１８’の領域におけるクランプ力が上昇するからである。

本発明の第２実施形態では、係合片３２は、コレットチャック１４が第１のガイドスリーブ２２から抜ける時、二つの翼、すなわち、コレットチャック１４の、長い方の第２の梃子アーム１６’’、１８’’が互いに押し離されるように構成されている。そのため、係合片３２の端部には肉厚部が設けられている。それに加えて、本実施形態では、翼すなわち梃子アーム１６’’、１８’’が広げられている時、コレットチャック１４を軸方向において所定位置に保持するためのロックメカニズムが具備されている。そのロックメカニズムは、図示した実施形態では、球状のロック素子（球状部材）３４を備えている。このロック素子３４は、駆動羽根車１０の中に収容されている収納スペース３６とコレットチャック１４に設けられた孔３８の間で、別な孔４０を通してハウジング１２を貫くようにして半径方向に移動可能となっている。ロック素子３４は、収容スペース３６の中で、ばね４５によって負荷を与えられた楔４２により、径方向内方に向かう方向に予圧がかけられている。

デンタルツールをクランプするためには、本チャック機構を、図５および図６に示す状態とする。そのためには、プッシュボタン３０を図５で矢印方向に押す。その際、二つの長い方の梃子アーム１６’’、１８’’が第１のガイドスリーブ２２に押し込まれ、そのガイドスリーブ２２に設けられている楔型の内側面によって互いに近付くように押され、この反動で、対向する短い方の梃子アーム１６’、１６’が互いに離れる。それによってクランプ径Ｄが拡張され、デンタルツールを本チャック機構に挿入したり、デンタルツールを本チャック機構から取り出したりすることができる。長い方の梃子アーム１６’’、１８’’の端部は、それら梃子アーム１６’’、１８’’が係合片３２の肉厚部の周囲をグリップし、梃子アーム１６’’、１８’’が互いに近付くことができるよう構成されている。コレットチャック１４の外側面はハウジング１２の孔４０を塞ぐので、球状のロック素子３４は収納スペース３６の中に押し込まれる。

プッシュボタン３０が解放されると（図７および図８参照）、二つの長い方の梃子アーム１６’’、１８’’は解放され、その弾性により、コレットチャック１４は第１のガイドスリーブ２２から押し出される。コレットチャック１４を第１のガイドスリーブ２２から押し出す働きは、デンタルタービンがアイドル回転数で回転している状態において促進される。その回転で生じる遠心力によって、梃子アーム１６’’、１８’’は径方向外方に弾性変形させられる。ガイドスリーブ２２の楔型の内側面に沿ってガイドされることにより、梃子アーム１６’’、１８’’の図７および図８の矢印Ｂで示す広がり方向の変位は軸方向の直進変位に置き換えられ、これによりコレットチャック１４は、図７の矢印Ｃで示されているように軸方向にハウジング１２と相対的に移動する。ガイドスリーブ２２とその係合片３２の形状により、二つの梃子アーム１６’’、１８’’は広がったままの状態に保持される。僅かな動きは、係合片３２に与えられる形状ゆえに妨げられるようになっている。

それに加えて、球状のロック素子３４によりコレットチャック１４はこの位置で規制されるが、その際の、ロック素子３４による規制は、ばね４５によって負荷を与えられた楔４２によって確実なものとされる。したがって、この実施形態では、回転数が低下した時、現在の回転数によって発生する遠心力が利用されるだけでなく、アイドル回転数における梃子アーム１６’’、１８’’の広がりも利用されることになり、遠心力が最も大きい時には、さながら「蓄え」がなされる。コレットチャック１４を解放するには、ロックメカニズムとそのコレットチャックの弾性変形を克服する必要がある。そのためには、図５および図６に示す通り、プッシュボタン３０を中に押し込まなければならない。

図９〜図１３は、本発明によるチャック機構の別な実施形態である第３実施形態を示す。そのチャック機構の作動原理は、基本的には、先に述べた実施形態と同じである。上記実施形態と一致する構成要素には同じ符号を付している。第３実施形態においては、コレットチャック１４の空間的配置が先に説明した実施形態と異なる。すなわち、これまでに述べた実施形態とは異なり、図９〜図１３に示す実施形態では、そのコレットチャック１４における二つの長い方の梃子アーム１６’’、１８’’がプッシュボタン３０の方向に延びる一方で、二つの短い方の梃子アーム１６’、１８’はガイドスリーブ２２と協働し、プッシュボタン３０から離れている。

この第３実施形態では、本チャック機構は、先に述べた実施形態と同様に、ハウジング１２と、第１のチャック梃子１６および第２のチャック梃子１８を備えるコレットチャック１４とを備えている。コレットチャック１４は、ハウジング１２の中で、第１のガイドスリーブ２２と第２のガイドスリーブ２６によって固定され、かつ作動させられる。第１のガイドスリーブ２２は係合片３２を備え、第２のガイドスリーブ２６は拡張エレメント２８を備える。コレットチャック１４は、プッシュボタン３０および間に介在させたばねアッセンブリ４４を介して作動させられる。そのばねアッセンブリ４４は、下記でさらに詳しく説明するように、復元メカニズムとしての働きをする。

この第３実施形態では、コレットチャック１４は、ハウジング１２の中で、軸方向に形状結合的に、かつねじれを確実に防ぐようにして、第１のガイドスリーブ２２の係合片３２によるトルク伝達に対応すべく保持されている。

図１０および図１１は、本チャック機構の解放メカニズム、すなわち、デンタルツールを挿入するために解放された状態のチャック機構を示す。本実施形態では、第２のガイドスリーブ２６がハウジング１２の中に、軸方向に移動可能に支持されている。第２のガイドスリーブ２６は、該第２のガイドスリーブ２６がコレットチャック１４の方向に移動させられる時、チャック梃子１６、１８の、長い方の第２の梃子アーム１６’’、１８’’が、クランプすべきデンタルツールのシャフトの軸心Ａの方向（径方向内方）に押されるように構成されている。それによって、短い方の第１の梃子アーム１６’、１８’がクランプすべきデンタルツールのシャフトから遠ざかり、そのデンタルツールをより簡単に解放できるようになされている。そのために、移動可能な第２のガイドスリーブ２６は楔型の内側面を有している。その楔型の内側面に沿ってチャック梃子１６、１８における第２の梃子アーム１６’’、１８’’がスライドし、第２のガイドスリーブ２６に挿入される際に、クランプすべきデンタルツールのシャフト側、すなわち径方向内側に押され、その第２のガイドスリーブ２６から抜け出る際には、クランプすべきデンタルツールのシャフトから離れることができるようになっている。

上述した特徴と組み合わせることができる本発明の第３実施形態では、第２のガイドスリーブ２６を軸方向に移動させる目的で、その第２のガイドスリーブ２６に軸方向に作用するプッシュボタンメカニズムが具備されている。それによって、チャック梃子１６、１８を、例えば、ガイドスリーブ２６の中に押し込んで、第２の梃子アーム１６’’、１８’’をクランプすべきデンタルツールのシャフト側に押し、デンタルツールの入れ替えが必要な時に、第１の梃子アーム１６’、１８’のクランプ力を低下させるようにすることができる。

すなわち、プッシュボタン３０の解放により、チャック梃子１６、１８はガイドスリーブ２６から滑り出る。それに加えて、本チャック機構が回転している時には、第２の梃子アーム１６’’、１８’’が、遠心力により、クランプすべきデンタルツールのシャフトから押し離される。第２のガイドスリーブ２６の軸方向移動は、例えば、ばねアッセンブリ４４といった復元メカニズムを使って促進させてもよいし、ガイドスリーブ２６を相応に構成した上で遠心力の作用を使って実行されるようにしてもよい。

図１２および図１３は、デンタルツールを固定するための位置に関する第３実施形態のチャック機構を示している。この実施形態では、拡張エレメント２８が、第２の梃子アーム１６’’、１８’’の近傍であって、例えば、第２のガイドスリーブ２６に設けられており、その第２のガイドスリーブ２６がコレットチャック１４から滑り出る時に、チャック梃子１６、１８が拡張エレメント２８に当接するようになっている。拡張エレメント２８は、第２の梃子アーム１６’’、１８’’に対して半径方向外方もしくは周方向に作用する力を与え、その第２の梃子アーム１６’’、１８’’を、クランプすべきデンタルツールのシャフトから離れるように押し広げて、第１の梃子アーム１６’、１８’のクランプ力を保持する働きをする。ばねアッセンブリ４４が追加されていることで、上記作用は遠心力の作用がなくても維持され、アイドル状態におけるクランプ力が高められることになる。

遠心力の働きにより、長い方の第２の梃子アーム１６’’、１８’’は、クランプすべきデンタルツールのシャフトからさらに離れるようにして広がることができる。復元メカニズム、例えば、ばねアッセンブリ４４は、第２のガイドスリーブ２６を強制的にさらにコレットチャック１４から遠ざける。その際、拡張エレメント２８は、コレットチャック１４の長い方の梃子アーム１６’’、１８’’によって自由とされる断面スペースの中で動く。拡張エレメント２８は、その動きの終わりに、長い方の梃子アーム１６’’、１８’’がクランプすべきデンタルツールのシャフトと平行の平らな面に来るよう構成されている。その上に、拡張エレメント２８の端部は、チャック梃子１６、１８が遠心力によって開放される断面スペースよりも大きな断面を備える。それにより、第２のガイドスリーブ２６はプッシュボタン３０と復元メカニズム（ばねアッセンブリ４４）によってハウジング１２に保持される。

図１４および図１５は、図９〜図１３を参照して説明した実施形態の変形例に係るチャック機構の分解斜視図および断面図である。図１４および図１５の中で、図９〜図１３と同じ部材については同じ符号を用いることとし、再度詳しく説明はしない。図１４〜図１５に示す変形例は、図９〜図１３に示した形態と概ね同一であるため、図９〜図１３の説明をもって代える。

図１４および図１５に示す形態は、第１のガイドスリーブ２２’と、第１のガイドスリーブ２２’に設けられた係合片（係合手段）３２’ならびにプッシュボタン３０’と、そのプッシュボタン３０’に割り当てられた復元ばね４４’の形態が図９〜図１３に示す形態と異なるにすぎない。図１４および図１５に示すように、プッシュボタン３０’は円筒状のばね４４’に係合する状態に挿入され、このばね４４’の復元力によって第２のガイドスリーブ２６を操作できるようになっている。それにより、コレットチャック１４の長い方の第２の梃子アーム１６’’、１８’’を広げつつ、短い方の第１の梃子アーム１６’、１８’を互いに近付けてデンタルツールが装着される。

図１４および図１５に示す変形例では、さらに、第１のガイドスリーブ２２’に設けられた係合片３２’が異なる。この係合片３２’は、コレットチャック１４の短い方の梃子アーム１６’、１８’の端部に設けられた溝４６’に食い込む突起状に形成されている。コレットチャック１４ならびにそのコレットチャック１４の扱いに係る詳細事項については、上記図９〜図１３の説明をもって代える。

なお、上記説明、各請求項および各図によって開示された特徴は、単独であろうと任意の組み合わせであろうと本発明を、本発明の様々な実施形態において実現する上で意味を持つものである。

１０…駆動羽根車
１２…ハウジング
１４…コレットチャック
１６，１８…チャック梃子
１６’，１８’…第１の梃子アーム
１６’’，１８’’…第２の梃子アーム
２０…支点ないしは回転軸
２２，２２’…第１のガイドスリーブ
２４…復元ばね
２６…第２のガイドスリーブ
２８…係合片（係合手段）、拡張エレメント
３０，３０’…プッシュボタン
３２，３２’…係合片（係合手段）、拡張エレメント
３４…ロック素子（球状部材）
３６…収容スペース
３８…コレットチャックに設けられた孔
４０…ハウジングの孔
４２…ばねによって負荷を与えられた楔
４４，４４’…ばねアッセンブリ
４６’…溝
５０…デンタルツールのシャフト
Ａ…クランプすべきデンタルツールのシャフトの軸心
Ｄ…クランプ径

Claims (11)

1. デンタルタービンハンドピースにデンタルツールを装着するためのチャック機構であって、
   装着すべきデンタルツールのシャフトの軸方向に沿って延び、かつ、該シャフトが挿入された時にその周りを囲むように配設されるとともにハウジング内に軸方向に移動可能に支持されたコレットチャックの一部を構成し、仮想的な支点を中心として前記シャフトの径方向に揺動可能な少なくとも一つのチャック梃子を備え、該チャック梃子が、前記デンタルツールのシャフトをクランプ可能に形成および配設されるとともに、該チャック梃子は、当該チャック機構が前記シャフトとともに回転している時に、遠心力の作用によって前記仮想的な支点を中心として前記径方向外方に揺動させられることにより、前記デンタルツールのシャフトに作用するクランプ力が高まる構成であり、
   前記チャック梃子は、前記仮想的な支点を中心として前記径方向に揺動可能な第１の梃子アームと第２の梃子アームとを有し、前記デンタルツールのシャフトは第１の梃子アームによってクランプ可能とされ、前記チャック機構の回転中において第２の梃子アームが遠心力の作用により前記仮想的な支点を中心として前記径方向外方に揺動させられ、この第２の梃子アームの揺動の反動により前記第１の梃子アームによるクランプ力が高められ、
   前記チャック梃子が軸方向に移動した時に当接し、かつ前記第２の梃子アームを径方向外方に作用させる拡張エレメントが前記ハウジングに一体に結合されており、該拡張エレメントが前記チャック梃子の係合手段を構成するとともに、該拡張エレメントが、隣接する前記チャック梃子の前記第２の梃子アームの間に装入されて、該第２の梃子アームを互いに押し離すことを特徴とするチャック機構。
2. 前記第２の梃子アームの質量が前記第１の梃子アームの質量よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のチャック機構。
3. 前記コレットチャックが、前記径方向に互いに対向する二つ、またはそれ以上の前記チャック梃子を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のチャック機構。
4. ガイドスリーブを有し、前記チャック梃子における前記第２の梃子アームが該ガイドスリーブに挿入可能で、挿入時において、該第２の梃子アームが径方向内側に押されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のチャック機構。
5. 前記ガイドスリーブが前記ハウジングに固定されていることを特徴とする請求項４に記載のチャック機構。
6. 前記ガイドスリーブは、前記第２の梃子アームを径方向内側に押すようにガイドする楔型の内側面を有していることを特徴とする請求項４または５に記載のチャック機構。
7. 前記チャック梃子を軸方向に解放可能の状態に規制するロック機構を有することを特徴と請求項４〜６のいずれかに記載のチャック機構。
8. 前記ロック機構は、前記チャック梃子を前記ハウジングと相対的に所定位置に位置付けるロックメカニズムを備えることを特徴とする請求項７に記載のチャック機構。
9. 前記ロックメカニズムは、前記ハウジングと前記チャック梃子の間で径方向に移動可能な球状部材を備えることを特徴とする請求項８に記載のチャック機構。
10. 前記拡張エレメントは前記ガイドスリーブに設けられていることを特徴とする請求項４〜９のいずれかに記載のチャック機構。
11. 前記チャック梃子を軸方向に移動させるプッシュボタンを有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のチャック機構。

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