JPH0731188A - 歯科用研磨装置用のブラシレスモータの回転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構成が簡単でかつ安価なものであるにも関わ
らず、急激な回転数変化時における振動や始動時におけ
る衝撃を解消する。 【構成】 このブラシレスモータＭの回転制御装置８０
の制動制御手段８７は、目標回転速度信号Ｓfmp より実
回転速度信号Ｓfmのほうが大きいとき、モータＭの回転
速度を放電制動にて減速するため、その差分ΔＳfmに応
じた制動制御信号を回転駆動手段８１に出力する。そし
て、そのときの実回転速度fmを目標回転速度fmp に減速
させる際、予め定めた減速度合で減速させるために、制
動制御手段８７の制動制御信号を間欠的な放電制動信号
Ｓc2とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、歯科用研磨装置用のブ
ラシレスモータの回転制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、先端部に研磨用ドリルを備え
たハンドピースと呼ばれる把持部分と、このドリルを高
速で回転駆動させるためのブラシレスモータとによって
構成された歯科用研磨装置が知られている。

【０００３】ところで、このブラシレスモータは非接触
タイプの軸受けにて構成され、その利点としては、一般
的にロータを始動するときなどの回転応答性に優れると
いうことが挙げられる。その一方で、高速回転するロー
タの回転速度を減じるには、単にモータへの通電をカッ
トすることだけでは不十分であることから、この種のモ
ータでは強制的にブレーキをかけて減速させることなど
が行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、歯科用研磨
装置の使用時において、例えば歯科医が歯を研磨を終え
てドリルを外した直後には、モータへの負荷が急激に減
少する。このとき、モータの回転速度が急に増加して目
標回転速度を越えてしまい、それに応答して目標回転速
度に近づけるためのブレーキ機構が自動的に作動するこ
とになる。

【０００５】このブレーキ機構は、放電制動によって行
われる。この放電制動は、そのときの実回転速度と目標
回転速度との差に相対して一義的に決まる時間だけ、モ
ータに蓄積されたエネルギーを放電させることにより、
モータに制動をかけるものである。従って、放電時間が
長ければ長いほど急激な制動となる。

【０００６】しかし、この場合にはブレーキの作動に基
づく回転速度の急激な変化によって、装置に振動（ノッ
キング）が生じ易いという問題があった。そして、この
ような問題が生じることは、特に研磨作業の正確さを要
求される歯科治療の現場においては、望ましくない事態
であるとされていた。

【０００７】また、歯科医師の意思でモータを減速させ
たときでも、目的の減速値が大きいと、その大きな減速
値、即ち先の目標回転速度と新たな目標回転速度との差
に比例して放電制動がかかるため、同様な問題があっ
た。

【０００８】また、歯科用研磨装置のモータを起動させ
る場合においても、通常、短時間のうちに急激に回転速
度が上昇してしまうことから、使用者の手に不快な衝撃
が加わり易かった。このため、従来においては衝撃を解
消する手段として、例えばエンコーダ等を内蔵すること
によりモータの回転速度制御を行うなどの対策が採られ
ていた。

【０００９】ところが、エンコーダを用いた構成とする
と、装置が高価かつ複雑になるという問題があった。本
発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目
的は、構成が簡単でかつ安価なものであるにも関わら
ず、急激な回転速度変化時における振動や起動時におけ
る衝撃を解消することができる歯科用研磨装置用のブラ
シレスモータの回転制御装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、第１の発明では、歯科用研磨装置用のハンドピー
スに回転可能に支持されたドリルと駆動連結されるブラ
シレスモータと、前記モータを回転駆動する回転駆動手
段と、前記モータの実回転速度を検出する回転速度検出
手段と、前記モータの目標回転速度を選択するために操
作する操作手段と、前記操作手段の操作量に基づいて、
その操作量に対応する目標回転速度を設定する速度指令
手段と、前記速度指令手段から出力される目標回転速度
信号と、前記回転速度検出手段から出力される実回転速
度信号とを比較し目標回転速度信号より実回転速度信号
のほうが小さいとき、その差分に応じた駆動制御信号を
前記回転駆動手段に出力する駆動制御手段と、目標回転
速度信号より実回転速度信号のほうが大きいとき、前記
モータの回転速度を放電制動にて減速するため、その差
分に応じた制動制御信号を前記回転駆動手段に出力する
制動制御手段とからなる歯科用研磨装置用のブラシレス
モータの回転制御装置において、目標回転速度信号より
実回転速度信号のほうが大きいとき、そのときの実回転
速度を目標回転速度に減速させる際、予め定めた減速度
合で減速させるために、前記制動制御手段の制動制御信
号を間欠的な放電制動信号とすることを特徴とした歯科
用研磨装置用のブラシレスモータの回転制御装置をその
要旨としている。

【００１１】また、第２の発明では、歯科用研磨装置用
のハンドピースに回転可能に支持されたドリルと駆動連
結されるブラシレスモータと、前記モータを回転駆動す
る回転駆動手段と、前記モータの実回転速度を検出する
回転速度検出手段と、前記モータの目標回転速度を選択
するために操作する操作手段と、前記操作手段の操作量
に基づいて、その操作量に対応する目標回転速度を設定
する速度指令手段と、前記速度指令手段から出力される
目標回転速度信号と、前記回転速度検出手段から出力さ
れる実回転速度信号とを比較し目標回転速度信号より実
回転速度信号のほうが小さいとき、その差分に応じた駆
動制御信号を前記回転駆動手段に出力し、目標回転速度
信号より実回転速度信号のほうが大きいとき、駆動制御
信号を出力しないようにした駆動制御手段とからなる歯
科用研磨装置用のブラシレスモータの回転制御装置にお
いて、停止していたモータの起動時には、モータの実回
転速度が予め設定された初期目標回転速度に達するまで
の間、前記駆動制御信号に代えて、徐々に増加するデュ
ーティー比でモータの回転速度を増速させるための起動
制御を前記操作手段の操作量に無関係に行うソフトスタ
ート信号を、前記駆動制御手段を介して前記回転駆動手
段に出力するソフトスタート手段を備えたことを特徴と
した歯科用研磨装置用のブラシレスモータの回転制御装
置をその要旨としている。

【００１２】

【作用】第１の発明によると、モータの実回転速度が目
標回転速度より大きいときには、制動制御信号に代わっ
て、更に間欠的になる放電制動信号が回転駆動手段に対
して出力される。このとき、モータは間欠的に制動され
ることによって減速されるため、従来の放電制動と比べ
てその減速度合いは小さくなり、実回転速度が目標回転
速度に緩やかにかつ滑らかに近づくことになる。よっ
て、ブレーキ作動時の振動が小さくなる。

【００１３】第２の発明によると、モータの起動時に
は、駆動制御信号に代わる所定のソフトスタート信号が
回転駆動手段に対して出力される。このとき、モータは
徐々に増加するデューティー比の信号による駆動力（徐
々に強くなる制動力）によって増速される。このため、
従来の起動制御と比べてその増速度合いは小さくなり、
実回転速度が初期目標回転速度に緩やかにかつ滑らかに
近づくことになる。よって、起動時の衝撃が小さくな
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例について
図面に基づき詳細に説明する。まず、図１及び図２をも
とに、歯科用研磨装置のハンドピース３２側に回転駆動
力を与えるためのブラシレスモータＭ側の構成を中心に
説明する。

【００１５】図１に示されるように、略円筒状のケーシ
ング１の内側後端部には、エンドプレート２が固着され
ている。エンドプレート２の中央部には、挿通孔２ａが
透設されている。エンドプレート２の外周面とケーシン
グ１の内周面との間には、樹脂製のシールリング３が介
装されている。

【００１６】ケーシング１の先端部近傍には、ケーシン
グ１の内周面に沿って取付け環条４が形成されている。
また、ケーシング１の先端部には、図１に示されるよう
なアタッチメント５が環状のパッキング６を介して着脱
可能に装着されている。このアタッチメント５の中央部
には、挿通孔５ａが軸線方向に沿って透設されている。
そして、ケーシング１内においてエンドプレート２とア
タッチメント５とによって囲まれた領域には、断面略円
形状のモータ室７が形成されている。

【００１７】図１に示されるように、モータ室７内に
は、動力伝達用シャフト１１が収容されている。動力伝
達用シャフト１１の後端部は、エンドプレート２の挿通
孔２ａ内に挿入されている。一方、同シャフト１１の先
端部は、アタッチメント５の挿通孔５ａ内に挿入されて
いる。

【００１８】このシャフト１１をモータ室７内に配置し
た場合、その外周面と両挿通孔２ａ，５ａの内周面との
間には、所定幅のクリアランスＳ3 が形成されるように
なっている。このため、シャフト１１は、両挿通孔２
ａ，５ａの内周面に対して非接触状態で回転することが
できるようになっている。

【００１９】前記モータ室７内において動力伝達用シャ
フト１１の周囲には、環状をなす一対のブッシュ１２
ａ，１２ｂが所定間隔を隔てて固定されている。これら
のブッシュ１２ａ，１２ｂの間には、界磁マグネット１
３が保持されている。

【００２０】界磁マグネット１３は、シャフト１１の周
囲において４個の永久磁石片１４を円筒状に組み合わせ
ることによって構成されている。また、界磁マグネット
１３を構成している各々の永久磁石片１４は、隣接する
磁極が互いに異極同士となるように交互に配置された状
態となっている。

【００２１】図１に示されるように、両ブッシュ１２
ａ，１２ｂの相対向する側の外周部には、それぞれ嵌着
段部１５が環状に切欠き形成されている。これらの嵌着
段部１５間には、炭化珪素焼結体等のセラミックス材料
によって形成された筒状カバー１６が嵌め込まれてい
る。後方側のブッシュ１２ａの後端側には、ロータ側磁
性部材としての環状マグネット１７ａが固着されてい
る。一方、エンドプレート２に形成された嵌着段部１８
の内周面には、環状マグネット１９ａが前記環状マグネ
ット１７ａに相対向するように装着されている。同様
に、前方側のブッシュ１２ａの先端側には、環状マグネ
ット１７ｂが固着されている。

【００２２】一方、ケーシング１先端のアタッチメント
５に突設された取付け環条２０の内周面には、環状マグ
ネット１９ｂが前記環状マグネット１７ｂに相対向する
ように装着されている。相対向する環状マグネット１７
ａと１９ａ、１７ｂと１９ｂは、いずれも同じ磁極が互
いに向き合うように配置されている。従って、これらの
二組のマグネット１７ａ，１９ａ，１７ｂ，１９ｂは、
互いの磁気的な反発力によって所定の空隙（クリアラン
ス）Ｓ1 を隔てて離間した状態となる。その結果とし
て、前記動力伝達用シャフト１１のスラスト方向への移
動が規制されるようになっている。

【００２３】つまり、本実施例では動力伝達用シャフト
１１に対してブッシュ１２ａ，１２ｂ、界磁マグネット
１３、筒状カバー１６及び環状マグネット１７ａ，１７
ｂを一体に固定することによって、ロータ２８が構成さ
れていることになる。また、本実施例では一対の環状マ
グネット１７ａ，１９ａによって、後方側のスラスト磁
気軸受けが構成されていることになる。同様に、一対の
環状マグネット１７ｂ，１９ｂによって、前方側のスラ
スト磁気軸受けが構成されていることになる。

【００２４】図１，図２に示されるように、筒状カバー
１６の外側には、円筒状包囲部材としてのスリーブ２１
が配置されている。前記スリーブ２１は、エンドプレー
ト２に形成された嵌着段部２２と、取付け環条４に形成
された嵌着段部２３との間に支持されている。

【００２５】図１に示されるように、ケーシング１の内
側には円筒形状をしたヨーク２９が組付けられている。
ヨーク２９は、複数枚のリング状の珪素鋼板を積層する
ことによって構成されている。ヨーク２９とスリーブ２
１との間には、収納空間１０が形成されている。スリー
ブ２１には、収納空間１０側とロータ２８側とをつなぐ
複数の通気孔２６が透設されている。エンドプレート２
には空気導入孔８が透設されている。この空気導入孔８
には、図示しないコネクタ内のエアホースを介してブロ
ア３０が接続されている。従って、ブロア３０から送り
出される高圧の空気は、エアホース、空気導入孔８、収
納空間１０及び通気孔２６を経て、ロータ２８とスリー
ブ２１とがなす間隙に供給されるようになっている。

【００２６】つまり、ロータ２８は、ブロア３０から供
給される空気の圧力により、スリーブ２１内において非
接触状態に保持されることになる。このとき、ロータ２
８とスリーブ２１の内周面との間にはクリアランスＳ2
が保たれ、動力伝達用シャフト１１と挿通孔２ａ，５ａ
との間にはクリアランスＳ3 が保たれる。そして、本実
施例においては、前述した筒状カバー１６とスリーブ２
１とによって、ラジアル空気軸受けが構成されているこ
とになる。

【００２７】図１，図２に示されるように、スリーブ２
１の外周面上には、３個の電機子コイル２７が円周方向
に沿って等間隔に配設されている。また、スリーブ２１
の外周面上の中央部かつ前記電機子コイル２７の巻回領
域内には、３つのホール素子３１が円周方向に沿って等
間隔に設けられている。

【００２８】各ホール素子３１は、電源接続端子３１
ａ、アース端子３１ｂ及び信号端子３１ｃを備えてい
る。各々の端子３１ａ〜３１ｃは、それぞれスリーブ２
１の外周面上にメタライズされた配線７１を介して、同
種のもの同士で電気的に接続されている。また、各電機
子コイル２７の巻端部も、スリーブ２１の外周面上にメ
タライズされた別の配線７２によって互いに電気的に接
続されている。各ホール素子３１は、ロータ２８を構成
している各永久磁石片１４が回転するときの磁極の変化
を検出するためのものである。

【００２９】このとき、各電機子コイル２７によって順
次発生される磁界と、ロータ２８の界磁マグネット１３
との相互作用に基づいて、ロータ２８が回転制御され
る。以上のようにして、歯科用研磨装置のブラシレスモ
ータＭが構成されている。

【００３０】次に、ハンドピース３２の構成について説
明する。図１に示されるように、ブラシレスモータＭの
先端側においてアタッチメント５の外側には、ハンドピ
ース３２が装着されている。ハンドピース３２は、略円
筒状でありかつ先細り形状を呈している。つまり、ハン
ドピース３２は、使用者である歯科医師が歯を研磨する
際に把持し易いような形状となっている。ハンドピース
３２の内部には、その軸心方向に沿ってハンドピース側
シャフト３３が回転可能に収容されている。このシャフ
ト３３の先端部は、ハンドピース３２の先端部分から突
出した状態となっている。そして、当該部分には患者の
歯を研磨するためのドリル３４が装着されている。

【００３１】動力伝達用シャフト１１の先端部には、カ
ップリング３５が設けられている。従って、ハンドピー
ス３２とブラシレスモータＭのケーシング１とをアタッ
チント５を介して連結すると、カップリング３５によっ
て動力伝達用シャフト１１とハンドピース側シャフト３
３とが連結駆動するようになっている。

【００３２】エンドプレート２には、複数のコネクタピ
ン３６が挿通孔２ａを取り囲むように立設されている。
これらのコネクタピン３６の基端部は、スリーブ２１の
外周面上の配線７１と電気的に接続されている。各コネ
クタピン３６の先端部は、コネクタ側に同じ数だけ設け
られた図示しないピン孔に対して嵌脱可能となってい
る。このため、コネクタ装着時においては、コネクタピ
ン３６を介して、ブラシレスモータＭ側と後述の回転制
御装置側とが電気的に接続された状態となる。

【００３３】上記のように構成された歯科用研磨装置の
動作について簡単に述べる。使用時には、まずハンドピ
ース３２とアタッチメント５とがケーシング１に一体的
に装着される。この状態で各電機子コイル２７に所定の
通電制御が行われることにより、ロータ２８が回転を開
始する。このとき、ロータ２８のスラスト方向の荷重
は、二対の環状マグネット１７ａ，１９ａ及び１７ｂ，
１９ｂの磁気的反発力によって受承される。また、ロー
タ２８のラジアル方向の荷重は、カバー１６とスリーブ
２１との間に導入される加圧空気によって受承される。
従って、ロータ２８は、モータ室７内の各部材と接触す
ることなく高速にかつ安定して回転することができる。
そして、ロータ２８の回転力は、動力伝達用シャフト１
１、カップリング３５及びハンドピース側シャフト３３
を介して伝達され、その結果として研磨用ドリル３４が
回転駆動される。

【００３４】次に、歯科用研磨装置の外部に設けられる
回転制御装置８０の構成を図３に従って説明する。本実
施例のブラシレスモータＭの回転制御装置８０は、回転
駆動回路８１、電流検出回路８２、回転速度検出回路８
３、操作装置８４、速度指令回路８５、駆動制御回路８
６、制動制御回路８７及びソフトブレーキ回路９６を備
えるものである。

【００３５】回転駆動回路８１は、３相のブラシレスモ
ータＭを回転駆動するためのものであり、本実施例では
図４に示されるように６個のＦＥＴＴr1〜Ｔr6によって
構成されたインバータ回路となっている。各ＦＥＴＴr1
〜Ｔr6のオンオフにより、電機子コイル２７の各々の相
に一周期中の１２０°分づつ導通されるように制御され
るようになっている。

【００３６】電流検出回路８２は、そのときどきの回転
駆動回路８１からモータＭに出力される電流を検出し、
その検出信号を駆動制御回路８６に出力するようになっ
ている。

【００３７】回転速度検出手段としての回転速度検出回
路８３は、位置検出手段としてのホール素子３１、速度
変換回路８３ａ及び速度検出回路８３ｂによって構成さ
れている。速度変換回路８３ａと速度検出回路８３ｂと
は、各ホール素子３１の出力信号に基づき、モータＭの
実回転速度fmを検出するようになっている。そして、速
度検出回路８３ｂは、検出した実回転速度fmに応じた実
回転速度信号Ｓfmを駆動制御回路８６に出力するように
なっている。また、速度検出回路８３ｂは、実回転速度
信号Ｓfmを制動制御回路８７にも出力するようになって
いる。なお、各ホール素子３１の検出信号は、駆動制御
回路８６に出力されるようになっている。

【００３８】操作装置８４は、フットペダル８４ａに可
変抵抗器を設けたものであって、その可変抵抗器がフッ
トペダル８４ａの踏み込み量を検出するようになってい
る。フットペダル８４ａは、その踏み込み量の大小によ
って、モータＭの目標回転速度fmp を適宜選択する。そ
して、操作装置８４は、ペダル踏み込み量に応じた信号
を速度指令回路８５に出力するようになっている。な
お、本実施例では、フットペダル８４ａを最大限に踏み
込んだときに、モータＭの最高回転数である４００００
ｒｐｍが選択されるようになっている。

【００３９】速度指令手段としての速度指令回路８５
は、操作装置８４のペダル踏み込み量に基づいて、その
量に対応する目標回転速度fmp を設定するようになって
いる。前記速度指令回路８５は、設定された目標回転速
度fmp に応じた目標回転速度信号Ｓfmp を駆動制御回路
８６に出力するようになっている。また、速度指令回路
８５は、前記目標回転速度信号Ｓfmp を制動制御回路８
７にも出力するようになっている。

【００４０】駆動制御手段としての駆動制御回路８６
は、演算器９０，９１、パルス幅変調回路（以下、ＰＷ
Ｍ回路という）９２及び波形成形１２０°通電回路（以
下、単に通電回路という）９３によって構成されてい
る。演算器９０は、速度指令回路８５からの目標回転速
度信号Ｓfmp と、回転速度検出回路８３からの実回転速
度信号Ｓfmとを比較する。そして、演算器９０は、目標
回転速度信号Ｓfmp と実回転速度信号Ｓfmとの差分に一
定の増幅率αを持たせた信号ΔＳfm〔＝α・（Ｓfmp −
Ｓfm）〕をＰＷＭ回路９２に出力するようになってい
る。

【００４１】ＰＷＭ回路９２は、回転駆動回路８１の出
力の電圧値を制御するために電圧をパルス状とし、その
パルス幅を変化させる回路である。そして、このＰＷＭ
回路９２には、電流検出回路８１の検出信号が入力さ
れ、その検出信号に応じてパルス幅が適宜フィードバッ
ク制御されるようになっている。

【００４２】Ｓfm＜Ｓfmp （即ちΔＳfm＞０）のとき、
ＰＷＭ回路９２は、その差分ΔＳfmに応じてパルス幅変
調された駆動制御信号Ｓc1を演算器９１に出力するよう
になっている。逆に、Ｓfm≧Ｓfmp （即ちΔＳfm≦０）
のとき、ＰＷＭ回路９２は上記の駆動制御信号Ｓc1を演
算器９１に出力しないようになっている。

【００４３】通電回路９３は、各ホール素子３１からの
位置検出信号を入力する。そして、通電回路９３は、図
５（ａ）に示されるように、それらの信号に基づいて前
記各ＦＥＴＴr1〜Ｔr6に対する通電切り換えのタイミン
グを決定し、所定の波形成形信号を演算器９１に出力す
るようになっている。

【００４４】演算器９１は、前記波形成形信号と駆動制
御信号Ｓc1とを入力する。そして、演算器９１は、前記
波形成形信号に基づいて回転駆動回路８１の所定のＦＥ
ＴＴr1〜Ｔr6を所定のタイミングで駆動制御する。従っ
て、モータＭの実回転速度fmが目標回転速度fmp より小
さいときには、その偏差に基づいて目標回転速度fmpに
近づくようにＰＷＭ制御がなされる。

【００４５】また、ＰＷＭ回路９２は、ソフトスタート
回路９６からのソフトスタート信号Ｓc3を入力する。ソ
フトスタート回路９６は前記操作装置８４に接続され、
フットペダル８４ａの踏み込み開始を検知するスイッチ
からのオン信号を入力する。そして、ソフトスタート回
路９６はこのオン信号に応答してフットペダル８４ａの
踏み込みを行い、モータＭを起動させるためのソフトス
タート信号Ｓc3を出力する。ＰＷＭ回路９２は、ソフト
スタート信号Ｓc3に基づきモータＭが停止している状態
で、フットペダル８４ａの踏み込み量に関係なく、モー
タＭが予め定めた初期目標回転速度（２０００rpm ）fm
peに到達するまでソフト起動制御を行う。

【００４６】つまり、ＰＷＭ回路９２のソフト起動制御
は、上記したＰＷＭ制御の代わりにデューティー制御を
行う。このとき、ＰＷＭ回路９２は最初にデューティー
比の小さいパルス制御信号を出力し、順次デューティー
比の大きいパルス制御信号を出力する。従って、モータ
Ｍに供給される電源がそのデューティー比に基づいて制
御され、モータＭが緩やかにかつ滑らかに起動すること
になる。そして、ソフト起動制御が予め定めた初期目標
回転速度fmpeに到達するまで行われると、ＰＷＭ回路９
２はソフト起動制御に代えて上述したＰＷＭ制御を行
う。

【００４７】その結果、停止していたモータＭが回転し
始め、モータＭの実回転速度fmが予め設定された初期目
標回転速度fmpeまで所定の増速度合いで上昇する。即
ち、本実施例のようなソフト起動制御によると、従来に
比べてソフトなスタートとなる。

【００４８】制動制御手段としての制動制御回路８７
は、過速度検出回路９４とブレーキ出力回路９５とによ
って構成されている。過速度検出回路９４はいわゆるコ
ンパレータである。過速度検出回路９４には、速度検出
回路８３ｂからの実回転速度信号Ｓfmと、速度指令回路
８５からの目標回転速度信号Ｓfmp とが入力される。そ
して、両信号ＳfmとＳfmp とを比較した結果、Ｓfm＜Ｓ
fmp となる場合には、同過速度検出回路９３は理論値
「Ｌ」の信号を出力するようになっている。逆に、Ｓfm
≧Ｓfmp となる場合には、過速度検出回路９４は理論値
「Ｈ」の信号を出力するようになっている。

【００４９】ブレーキ出力回路９５は、ＡＮＤ回路と三
角波発生回路とによって構成されている。前記ＡＮＤ回
路は、前記過速度検出回路９４の論理信号と前記三角波
発生回路からの三角波とを入力する。従って、論理値
「Ｌ」のときには、前記ＡＮＤ回路は通電回路９３に信
号を出力しないようになっている。逆に論理値「Ｈ」の
ときには、ＡＮＤ回路は、論理積である矩形波を通電回
路９３に出力する。なお、本実施例では前記矩形波の周
期は、Ｓfm＜Ｓfmp のときに出力される波形成形信号の
周期よりも短いものとなっている。そして、通電回路９
３は、その矩形波に基づいて制動のための所定の波形成
形信号を演算器９１に出力する。

【００５０】そして、演算器９１は、制動のための波形
成形信号に基づいて回転駆動回路８１の所定のＦＥＴＴ
r1〜Ｔr6を所定のタイミングで駆動制御する。本実施例
では、図５（ａ）に示されるように、６つのＦＥＴＴr1
〜Ｔr6のうち、ＦＥＴＴr2, Ｔr4, Ｔr6を「オフ」さ
せ、Ｔr1, Ｔr3, Ｔr5を「オン・オフ」させるような通
電制御がなされる。つまり、ＦＥＴＴr2, Ｔr4, Ｔr6を
「オフ」させ、Ｔr1, Ｔr3, Ｔr5を「オン状態に維持」
させる従来の放電制動とは異なり、本実施例ではいわゆ
る間欠的な放電制動によってモータＭが減速される。言
い換えると、実施例の場合には間欠的な制動力（弱い制
動力）によってモータＭが減速されるため、従来の場合
と比べてその減速度合いは小さいものとなっている。

【００５１】よって、モータＭの実回転速度fmが目標回
転速度fmp より大きいときには、上述の間欠的な放電制
動がかけられ、それにより実回転速度fmが目標回転速度
fmpに緩やかにかつ滑らかに近づくようになっている。
即ち、本実施例のような間欠的な放電制動によるブレー
キは、従来に比べてソフトなものとなる。

【００５２】次に、上記のように構成された回転制御装
置８０の作用効果を、モータＭを起動してから停止する
までのタイミングチャートをもとに説明する。図６のタ
イミングチャートには、５種の出力波形〜がそれぞ
れ概念的に記されている。の波形は、速度指令回路８
５が出力する目標回転速度信号Ｓfmpの波形である。
の波形は、速度検出回路８３ｂが出力する実回転速度信
号Ｓfmの波形である。の波形は、ＰＷＭ回路９２が出
力する信号の波形（即ち、駆動制御信号Ｓc1またはソフ
トスタート信号Ｓc3の波形）である。の波形は、ブレ
ーキ回路９５が出力する信号の波形（即ち、放電制御信
号Ｓc2の波形）である。そして、の波形は、電流検出
回路８２が検出する信号の波形である。

【００５３】ハンドピース３２が装着されたモータＭと
回転制御装置８０とをコネクタを介して連結し、回転制
御装置８０の電源を入れる。この状態でフットペダル８
４ａを踏み込むと、上記のソフトスタート信号Ｓc3が出
力されてデューティー制御が行われる。その結果、モー
タＭの回転速度が初期目標回転速度fmpeである２０００
rpm に上昇する。モータＭの実回転速度fmが２０００rp
m に達すると、これまでのソフトスタート信号Ｓc3の代
わりに駆動制御信号Ｓc1が出力され、ＰＷＭ制御が行わ
れる。その結果、モータＭの回転速度が目標回転速度fm
p である４００００rpm に上昇する。

【００５４】定速回転するモータＭに負荷が加わるとき
（例えばドリル３４で歯を研磨しているとき）、その負
荷の大きさに応じたパルス幅のＰＷＭ信号によって、モ
ータＭの回転速度fmが４００００rpm に維持される。こ
の負荷の大きさが所定値を越えると今度は電源リミッタ
が作動し、モータＭの実回転速度fmが４００００rpm以
下に落ち込む。ここでモータＭの負荷をなくすと、再び
モータＭは４００００rpm の定速回転に復帰する。

【００５５】そして、最大限にフットペダル８４ａを踏
み込んだ状態から若干踏み込み量を少なくすると、実回
転速度fmが目標回転速度fmp よりも大きくなり、これま
での駆動制御信号Ｓc1の代わりに放電制動信号Ｓc2が出
力される。その結果、最高回転速度である４００００rp
m で定速回転していたモータＭが間欠的な放電制動によ
って減速され、それ以下の回転速度（例えば３００００
rpm ）で定速回転をするようになる。なお、実回転速度
fmが３００００rpm に達すると、再び駆動制御信号Ｓc1
が出力されてＰＷＭ制御が行われる。更に、フットペダ
ル８４ａの踏み込み量をゼロにすると、駆動制御信号Ｓ
c1の代わりに間欠的な放電制動信号Ｓc2が出力され、モ
ータＭが停止する。

【００５６】さて、本実施例の回転制御装置８０による
と、モータＭの実回転速度fmが目標回転速度fmp より大
きいときには、駆動制御信号Ｓc1に代わる間欠的な放電
制動信号Ｓc2が回転駆動回路８１に対して出力される。
このとき、モータＭは間欠的な制動力（弱い制動力）に
よって減速されるため、従来の放電制動と比べてその減
速度合いは小さくなり、実回転速度fmが目標回転速度fm
p に緩やかにかつ滑らかに近づくことになる。よって、
ブレーキ作動時に装置が振動してしまうという、従来の
問題点が解消される。

【００５７】また、本実施例の回転制御装置８０による
と、モータＭの起動時には、駆動制御信号Ｓc1に代わる
所定のソフトスタート信号Ｓc3が回転駆動回路８１に対
して出力される。このとき、モータＭは徐々に増加する
デューティー比の信号による駆動力（徐々に強くなる制
動力）によって増速される。このため、従来の起動制御
と比べてその増速度合いは小さくなり、実回転速度fmが
初期目標回転速度fmpeに緩やかにかつ滑らかに近づくこ
とになる。よって、起動時に使用者の手に不快な衝撃が
加わり易いという、従来の問題点が解消される。

【００５８】更に、本実施例の回転制御装置８０による
と、衝撃を解消するための手段としてエンコーダ等を内
蔵する必要がないため、装置が高価かつ複雑になること
もないという利点がある。

【００５９】なお、本発明は上記実施例のみに限定され
ることはなく、以下のように変更することが可能であ
る。例えば、 （ａ）ＰＷＭ回路９２と過速度検出回路９４及びブレー
キ出力回路９５とを別々に構成した本実施例に限られな
い。例えば、ＰＷＭ回路９２、過速度検出回路９４及び
ブレーキ出力回路９５を一体として構成しても良い。

【００６０】（ｂ）本発明の回転制御装置８０は実施例
のような３相のモータＭの駆動用のみに限定されること
はなく、それとは異なる多相モータに用いても勿論良
い。 （ｃ）６つのＦＥＴＴr1〜Ｔr6にて回転駆動回路８１を
構成した本実施例に代え、それとは異なる回路構成とす
ることも勿論可能である。

【００６１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の歯科用研
磨装置用のブラシレスモータの回転制御装置によれば、
構成が簡単でかつ安価なものであるにも関わらず、急激
な回転速度変化時における振動や起動時における衝撃を
解消することができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のブラシレスモータを歯科用研磨装置に
具体化した一実施例を示す断面図である。

【図２】ロータ、スリーブ等を示す分解斜視図である。

【図３】回転制御装置を示す電気ブロック回路図であ
る。

【図４】回転駆動回路を示す回路図である。

【図５】（ａ）は定速回転時における回転駆動回路の出
力波形を、（ｂ）は減速時における回転駆動回路の出力
波形を示すタイミングチャートである。

【図６】回転制御装置による制御を行った場合の各種出
力波形を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

３２…ハンドピース、３４…ドリル、８１…回転駆動手
段、８３…回転速度検出手段、８４…操作手段、８５…
速度指令手段、８６…駆動制御手段、８７…制動制御手
段、９６…ソフトブレーキ手段、Ｍ…（ブラシレス）モ
ータ、fm…実回転速度、fmp …目標回転速度、fmpe…初
期目標回転速度、Ｓfmp …目標回転速度信号、Ｓfm…実
回転速度信号、ΔＳfm…差分、Ｓc1…駆動制御信号、Ｓ
c2…放電制動信号、Ｓc3…ソフトスタート信号。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】歯科用研磨装置用のハンドピース（３２）
   に回転可能に支持されたドリル（３４）と駆動連結され
   るブラシレスモータ（Ｍ）と、 前記モータ（Ｍ）を回転駆動する回転駆動手段（８１）
   と、 前記モータ（Ｍ）の実回転速度（fm）を検出する回転速
   度検出手段（８３）と、 前記モータ（Ｍ）の目標回転速度（fmp ）を選択するた
   めに操作する操作手段（８４）と、 前記操作手段（８４）の操作量に基づいて、その操作量
   に対応する目標回転速度（fmp ）を設定する速度指令手
   段（８５）と、 前記速度指令手段（８５）から出力される目標回転速度
   信号（Ｓfmp ）と、前記回転速度検出手段（８３）から
   出力される実回転速度信号（Ｓfm）とを比較し目標回転
   速度信号（Ｓfmp ）より実回転速度信号（Ｓfm）のほう
   が小さいとき、その差分（ΔＳfm）に応じた駆動制御信
   号（Ｓc1）を前記回転駆動手段（８１）に出力する駆動
   制御手段（８６）と、 目標回転速度信号（Ｓfmp ）より実回転速度信号（Ｓf
   m）のほうが大きいとき、前記モータ（Ｍ）の回転速度
   を放電制動にて減速するため、その差分（ΔＳfm）に応
   じた制動制御信号を前記回転駆動手段（８１）に出力す
   る制動制御手段（８７）とからなる歯科用研磨装置用の
   ブラシレスモータ（Ｍ）の回転制御装置（８０）におい
   て、 目標回転速度信号（Ｓfmp ）より実回転速度信号（Ｓf
   m）のほうが大きいとき、そのときの実回転速度（fm）
   を目標回転速度（fmp ）に減速させる際、予め定めた減
   速度合で減速させるために、前記制動制御手段（８７）
   の制動制御信号を間欠的な放電制動信号（Ｓc2）とする
   ことを特徴とした歯科用研磨装置用のブラシレスモータ
   の回転制御装置。
2. 【請求項２】歯科用研磨装置用のハンドピース（３２）
   に回転可能に支持されたドリル（３４）と駆動連結され
   るブラシレスモータ（Ｍ）と、 前記モータ（Ｍ）を回転駆動する回転駆動手段（８１）
   と、 前記モータ（Ｍ）の実回転速度（fm）を検出する回転速
   度検出手段（８３）と、 前記モータ（Ｍ）の目標回転速度（fmp ）を選択するた
   めに操作する操作手段（８４）と、 前記操作手段（８４）の操作量に基づいて、その操作量
   に対応する目標回転速度（fmp ）を設定する速度指令手
   段（８５）と、 前記速度指令手段（８５）から出力される目標回転速度
   信号（Ｓfmp ）と、前記回転速度検出手段（８３）から
   出力される実回転速度信号（Ｓfm）とを比較し目標回転
   速度信号（Ｓfmp ）より実回転速度信号（Ｓfm）のほう
   が小さいとき、その差分（ΔＳfm）に応じた駆動制御信
   号（Ｓc1）を前記回転駆動手段（８１）に出力し、目標
   回転速度信号（Ｓfmp ）より実回転速度信号（Ｓfm）の
   ほうが大きいとき、駆動制御信号（Ｓc1）を出力しない
   ようにした駆動制御手段（８６）とからなる歯科用研磨
   装置用のブラシレスモータ（Ｍ）の回転制御装置（８
   ０）において、 停止していたモータ（Ｍ）の起動時には、モータ（Ｍ）
   の実回転速度（fm）が予め設定された初期目標回転速度
   （fmpe）に達するまでの間、前記駆動制御信号（Ｓc1）
   に代えて、徐々に増加するデューティー比でモータ
   （Ｍ）の回転速度を増速させるための起動制御を前記操
   作手段（８４）の操作量に無関係に行うソフトスタート
   信号（Ｓc3）を、前記駆動制御手段（８６）を介して前
   記回転駆動手段（８１）に出力するソフトスタート手段
   （９６）を備えたことを特徴とした歯科用研磨装置用の
   ブラシレスモータの回転制御装置。