JPS6136931B2 - - Google Patents

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JPS6136931B2
JPS6136931B2 JP57132895A JP13289582A JPS6136931B2 JP S6136931 B2 JPS6136931 B2 JP S6136931B2 JP 57132895 A JP57132895 A JP 57132895A JP 13289582 A JP13289582 A JP 13289582A JP S6136931 B2 JPS6136931 B2 JP S6136931B2
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JP
Japan
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gap
bearing
air
rotor
circumferential direction
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JP57132895A
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English (en)
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JPS5922542A (ja
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Teruzo Nakayama
Hiroya Ogino
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J Morita Manufaturing Corp
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J Morita Manufaturing Corp
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Publication of JPS5922542A publication Critical patent/JPS5922542A/ja
Publication of JPS6136931B2 publication Critical patent/JPS6136931B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/06Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
    • F16C32/0681Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load
    • F16C32/0685Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load for radial load only
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61CDENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C1/00Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design
    • A61C1/08Machine parts specially adapted for dentistry
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/06Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
    • F16C32/0603Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion
    • F16C32/0614Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion the gas being supplied under pressure, e.g. aerostatic bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2316/00Apparatus in health or amusement
    • F16C2316/10Apparatus in health or amusement in medical appliances, e.g. in diagnosis, dentistry, instruments, prostheses, medical imaging appliances
    • F16C2316/13Dental machines

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Dental Tools And Instruments Or Auxiliary Dental Instruments (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は歯科用ハンドピースの空気軸受機構の
改良に関するもので、その改良点は一義的には切
削能力の向上にあり、二義的には回転中の音、振
動の大幅な減少、切削工具の同心性の向上、耐久
性の向上に指向されている。
エア軸受型歯科用ハンドピースの従来の構造並
びにその問題点を以下に記すと、第1図の縦断正
面図に示されるように、切削工具軸1を把持せる
タービンロータ2はラジアルギヤツプ3及びスラ
ストギヤツプ4を隔てて軸受部5に対向し、この
両ギヤツプ3,4に給気路6………より給気孔7
………及び軸受オリフイス8を経て高速圧縮流体
(圧縮エア)を導入して上記両ギヤツプ3,4内
に薄いエア膜を形成してロータ2の回転(最高
500000r.p.m)をラジアル、スラスト両方向に関
し軸承していた。なお図中9は排気路、10はタ
ービンブレード、11は弾性Oリング、12はブ
レード駆動用給気路、13は本体、14はエンド
キヤツプである。さて公知技術に於て、前記軸受
部5は中空円筒もしくはその類似物又は円錐台形
筒体の如く工具軸1の軸芯に関する回転体の表面
を備えたものであつたが、このような回転体とロ
ータ2との組合せでは、負荷容量あるいは軸受剛
性に限度があり、軸受剛性の小さいために生ずる
ホワール現象或いは負荷容量の小さいことによる
軸受部5とロータ2との接触に基づいて接触騒音
を発生して診療環境を悪化したり、ロータ2、軸
受部5の対向面の仕上げを不備なものとし、その
耐久性をも劣化させる。更には上記ホワール現象
のため無負荷時の回転数が、切削工具軸1を挿入
しない場合に比べて例えば100000r.p.mも低下す
る………等の問題点が指摘される。
このような問題点を改善するために本出願人は
先に特許1100943号及び1100941号を提供したもの
であり、このうち後者は軸受用のスラストギヤツ
プを求心方向に実質的に拡大するために軸受部の
スラスト方向端面に表面絞り部を設けてこの絞り
部分によつてエア溜めを形成して軸受剛性の改良
を図つたものであつたが、本発明ではラジアルギ
ヤツプに関して改善の対象を採り上げ、そのラジ
アルギヤツプの円周方向について部分的な空気溜
めを多設し、該ギヤツプの軸線方向に関してはエ
アの流れを阻害しない配慮を採つたものである。
上記エア溜めはロータもしくは軸受部の対向面に
ついて円周方向に関して多設した後述の凹溝によ
つて構成されるものである。
以下に本発明を好適実施例を挙げて説明する。
第1図は公知の歯科用ハンドピースの縦断正面
図、第2図は本発明の一実施例を示すロータの側
面図、第3図は第2図ロータを軸受部に収納した
場合にロータが偏心した際のエアの流れを示す側
面図、第4図は第3図の−線断面図、第5図
は本発明の別の実施例を示すロータの側面図、第
6図は第5図−線断面図、第7図は本発明ハ
ンドピースの圧力分布曲線を、第8図は本発明機
構を備えたハンドピースと従来ハンドピースとの
各圧力における回転数及び安定性の比較を夫々示
す。
本発明は、切削工具軸1を把持せるタービンロ
ータ2がラジアルギヤツプ3及びスラストギヤツ
プ4を隔設せる軸受部5によつてエア軸受されて
いる歯科用ハンドピースに於て、上記ラジアルギ
ヤツプ3が軸受部5の軸線方向及び円周方向に関
して他のギヤツプ3より実質的に大きい部分拡大
ギヤツプ31を備え、この部分拡大ギヤツプ31
は上記ラジアルギヤツプ3のの軸線方向の前後両
端32,33及び円周方向に関して非連通状であ
ると共に上記拡大ギヤツプ31の軸線方向の長さ
lが円周方向の幅wより大であることを特徴とす
る歯科用ハンドピースの空気軸受機構である。上
記拡大ギヤツプ31として第2図図示のものは、
軸受部5の軸線方向に沿つた互いに平行な横長矩
形状をなしロータ2の周体の周方向に多設された
凹溝15によつて形成されているものと示してあ
り、その数はブレード10の前后のロータ2の周
体の夫々について8個宛としてある。代つて第
5、第6図の実施例に於て、この凹溝15は同じ
く互いに平行であるが前記の実施例とは稍々違つ
て浅い弓状として示してあるがいづれの例も可能
である。上掲の実施例に代つて軸受部5の内面
(ロータとの対向面)に凹溝15………を設けて
も本発明の作用は約束される。また、凹溝15が
互いに平行である必要はなく各々が他と連通して
いなければ、形状を問わない、更に凹溝15の深
さが一様であることもその数にも制限はない。こ
のような凹溝15を備えることによつて軸受部5
とロータ2との間には他のラジアルギヤツプ3よ
り軸線方向及び円周方向に関して実質的に大きい
部分拡大ギヤツプ31が形成されることが理解さ
れよう。なお、第1図の先行技術及び本発明に於
て共通していることとして、自成絞り又はオリフ
イス絞り型の軸受であることである。これらの絞
り型式に於ては、軸受ギヤツプの大きさによつて
オリフイス8からエアが供給された時点より軸受
内の圧力が変化し負荷容量あるいは軸受剛性を得
ることが出来るもので、各オリフイスが複数であ
り、軸受ギヤツプ内で溝などによつて連通してい
ない構造を有する。之に対し別のタイプの表面絞
り型のものはオリフイス間が連通しているもの
や、オリイフイス(又は給気孔)が単数で軸受全
体で給気するための溝を軸受内の全円周に亘つて
有するものであり、前記自成絞り又はオリイフイ
ス絞り型とは区別されねばならぬ。本発明では凹
溝15を設けるに当つて既述のように各凹溝15
が他と連通しない(特に円周方向に)ようにする
ことにより、自成絞りもしくはオリイフイス絞り
型を維持している。
次に部分拡大ギヤツプ31による作用を説明す
る。第3、第4図に於てロータ2の凹溝15以外
の周面を凸部16として第3図の軸方向のエアの
流れを考えてみると、オリフイス8より侵入した
エアは部分拡大ギヤツプ31内に導入されるもの
の、第3図の上側の部分拡大ギヤツプ(310と
す)にみられるように軸受部5の前后両端開口部
に於けるギヤツプ310が比較的広いので容易に
軸受外に出てしまい圧力は保持されない。一方、
下側のギヤツプ311は上記両端開口部に於て凸
部16によつて狭いギヤツプとされているので軸
方向には容易には抜けず、円周方向についても凸
部16と軸受部5内面との間が狭い(特に最下位
の凸部161,161は最接近)ので同方向につ
いてもエアは抜けず、結果としてロータ2の偏心
方向のギヤツプ3内の高圧は維持される。そのた
め該ロータ2の軸心を正常な同心方向に復帰させ
んとする力が働き軸受剛性もしくは負荷容量を高
める。上記ロータ2が最大偏心した場合を例にと
つたが偏心の程度の差こそあれ上述傾向は保証さ
れる。このような効果を生み出す構成上の制限
が、軸線方向の前後両端51,52及び円周方向
に関して非連通状、にあることが理解されよう。
更に別の限定理由である、部分拡大ギヤツプ31
の軸線方向の長さlが円周方向の幅wより大であ
ることの意味は、もしこの関係が逆の場合は円周
方向へのエアの流れが軸方向に較べて大きくなる
ので、本発明効果が十分に期待されないと云うこ
とである。部分拡大ギヤツプ31の幅wが狭い場
合でも第4図の凸部161,161で圧力が漸次
減少してゆくのでほぼ同等の効果を奏する。
本発明の効果を実証する一つのデータを第7図
の圧力分布特性によつて説明する。同図に於ける
X軸は第4図の符号A,C,E,G,Iで示され
る部分拡大ギヤツプ31………及び符号B,D,
F,Hで示される凸部16………を直線座標にと
り、同円周方向にエアが流れた場合の各凹溝3
1、凸部16に対応するエア圧力をY軸にとつた
ものである。第7図より、ロータ2の円周方向に
関してかなり高い圧力が維持されていることが判
る。次に第2図、第3図、第4図の実施例品の場
合、全長25mmの切削工具1を使用しても、600mg
の切削工具1を使用しても、3.5Kgf/cm2の圧力下
で正常な回転が維持出来たこと、φ1.6×長さ20
mmのテストバーの使用時では圧力1・8Kgf/cm2
しても軸受部5とロータ2との接触がなかつたこ
とが、夫々実験によつて確認された。このこと
は、従来のハンドピース(エアジヤーナル)では
圧力3.5Kgf/cm2下では切削工具1の全長が22mm以
下、重さ400mg以下のものしか使えなかつたこと
に較べ重さで200mg、長さで3mmの増加にも耐え
得ると云う意味でよき対照をなす。
上記より本発明では圧力が低くとも高い軸受剛
性を持つことを意味し、歯科医院内でしばしば起
りがちなコンプレツサの不備からくる圧力の低下
によつてもなお切削が可能となることを意味し、
圧力が正常な場合切削工具を大型化してもよいこ
と、なお正常な切削が出来ることをも同時に意味
する。
更に負荷容量の増大については上記軸受剛性の
増加によつて証明されたとは思うが、一つの実験
として、切削工具1に直接各種負荷を与えなが
ら、ロータ2と軸受部5とが接触を始める負荷を
測定した結果、従来品は100gで接触が始まるの
に、本発明では120gでも接触が起らなかつた、
ことを実証の一つとしてこゝに併記しておく。又
テストバー(φ1.6、20mm)装着時における圧力
変化による回転数および安定性についてのグラフ
を第8図に示す。
図中カーヴaは従来例、bは本発明のそれを示
し、×印は不安定を、また、●印は安定性のよい
ことを夫々表わしている。第8図より本発明のも
のは従来例に較べて全ての圧力に対して高回転数
を維持し、圧力2.0〜3.5(Kgf/cm)の高負荷の場
合も高回転数でありながら安定性に優れている。
之に対し従来品は圧力3.5(Kgf/cm2)の時のみ安
定であつてそれより低い圧力の場合は全て不安定
となつている。
叙述より、本発明に於ては切削能力の向上(軸
受剛性、負荷容量の夫々の増大)、回転中にホワ
ール現象が起きて騒音、振動が発生するのを減少
し得ること、強いては同心性、耐久性が夫々向上
する………等の優れた効果が得られるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は公知の歯科用ハンドピースの縦断正面
図、第2図は本発明の一実施例を示すロータの側
面図、第3図は第2図ロータを軸受部に収納した
場合にロータが偏心した際のエアの流れを示す側
面図、第4図は第3図の−線断面図、第5図
は本発明の別の実施例を示すロータの側面図、第
6図は第5図−線断面図、第7図は本発明ハ
ンドピースの圧力分布曲線を、第8図は本発明機
構を備えたハンドピースと従来ハンドピースとの
各圧力における回転数及び安定性の比較を夫々示
す。 (符号の説明)、1……切削工具軸、2……タ
ービンロータ、3……ラジアルギヤツプ、4……
スラストギヤツプ、5……軸受部、15……凹
溝、31……拡大ギヤツプ、32,33……前後
両端、l……軸線方向の長さ、w……円周方向の
幅。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 切削工具軸1を把持せるタービンロータ2が
    ラジアルギヤツプ3及びスラストギヤツプ4を隔
    設せる軸受部5によつてエア軸受されている歯科
    用ハンドピースに於て、上記ラジアルギヤツプ3
    が軸受部5の軸線方向及び円周方向に関して他の
    ギヤツプ3より実質的に大きい部分拡大ギヤツプ
    31を備え、この部分拡大ギヤツプ31は上記ラ
    ジアルギヤツプ3の軸線方向の前後両端32,3
    3及び円周方向に関して非連通状であると共に上
    記拡大ギヤツプ31の軸線方向の長さlが円周方
    向の幅wより大であることを特徴とする歯科用ハ
    ンドピースの空気軸受機構。 2 部分拡大ギヤツプ31が、軸受部5の軸線方
    向に沿つた横長矩形状をなし該軸受部5もしくは
    上記タービンロータ2の周体の周方向に多設され
    た凹溝15によつて形成されている特許請求の範
    囲第1項記載の機構。
JP57132895A 1982-07-28 1982-07-28 歯科用ハンドピ−スの空気軸受機構 Granted JPS5922542A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57132895A JPS5922542A (ja) 1982-07-28 1982-07-28 歯科用ハンドピ−スの空気軸受機構
US06/517,948 US4521190A (en) 1982-07-28 1983-07-27 Air bearing device in dental handpiece
DE3327119A DE3327119C2 (de) 1982-07-28 1983-07-27 Luftlageranordnung für ein zahnärztliches Handstück

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57132895A JPS5922542A (ja) 1982-07-28 1982-07-28 歯科用ハンドピ−スの空気軸受機構

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5922542A JPS5922542A (ja) 1984-02-04
JPS6136931B2 true JPS6136931B2 (ja) 1986-08-21

Family

ID=15092055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57132895A Granted JPS5922542A (ja) 1982-07-28 1982-07-28 歯科用ハンドピ−スの空気軸受機構

Country Status (3)

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US (1) US4521190A (ja)
JP (1) JPS5922542A (ja)
DE (1) DE3327119C2 (ja)

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DE3327119C2 (de) 1986-10-02
JPS5922542A (ja) 1984-02-04

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