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JPH022020B2 - - Google Patents
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JPH022020B2 - - Google Patents

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JPH022020B2
JPH022020B2 JP16549786A JP16549786A JPH022020B2 JP H022020 B2 JPH022020 B2 JP H022020B2 JP 16549786 A JP16549786 A JP 16549786A JP 16549786 A JP16549786 A JP 16549786A JP H022020 B2 JPH022020 B2 JP H022020B2
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working chamber
output shaft
vibration generator
rotational force
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Mitsutoshi Yatsuno
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧搾空気の様な圧縮性流体のエネルギ
から回転力およびまたは振動を出力する装置、お
よび、該装置を用いた歯科用機械に関する。
〔背景技術〕
本出願人は、先に、流体エネルギを用いて機械
的振動を発生させる新規な振動発生装置を開発し
た(1984年6月12日付の米国特許第4453919号)。
この装置は円板状の作動室を画定した中空本体を
有し、この作動室内には作動室より僅かに小さな
寸法の円板状の振動子が運動自在に収容してあ
る。本体には作動室に対して略接線方向に開口し
た吹出しノズルが設けてあり、圧搾空気の様な作
動流体を作動室内に噴出させて作動室内に旋回流
を生じさせる様になつている。米国特許第
4453919号で述べた様に、かつ、本明細書におい
て図面を参照して後述する如く、この振動発生装
置の作動原理は必ずしも明らかではないが、旋回
流の作用により作動室内で振動子が回転しながら
作動室の側壁を叩き、これにより振動が発生する
ものと考えられる。作動室内の作動流体は排気孔
から排出される。
〔本発明の概要〕
前記振動発生装置は、当初は、流体エネルギか
ら機械的振動を取出すことを目的としたものであ
つた。ところが、本発明の発明者は、この振動発
生装置に発生した振動は、この装置に係合した物
体を振動させるだけでなく、その物体を回転させ
る作用をも有することを新たに発見した。
本発明は前述の新規な発見に立脚したもので、
流体エネルギから回転力およびまたは振動を取出
すことの可能な回転力・振動出力装置を提供する
ことを目的とするものである。
本発明の他の目的はこの回転力・振動出力装置
を用いた歯科用機械を提供することである。
流体エネルギから回転力およびまたは振動を出
力するための本発明の回転力・振動出力装置は、
ハウジングの様な支持手段と、前記支持手段に振
動自在に支持された振動発生装置と、支持手段に
回転可能に軸支された出力軸と、一方向継手機構
とを備えてなる。ここで、一方向継手機構とは、
振動発生装置と出力軸とを振動伝達関係で結合す
ると共に振動発生装置の振動を一方向回転力に変
換して出力軸に伝える機構として定義される。振
動発生装置は前記米国特許第4453919号で開示し
たものと実質的に同様なもので、円板状作動室を
有する中空本体と、該作動室内に収容された円板
状振動子と、圧縮空気の様な圧力をもつた作動流
体を作動室内で作動室軸線廻りの旋回流を生じさ
せる方向に作動室内に噴出させる流体噴出手段
と、作動流体排出孔とで構成される。
この回転力・振動出力装置の一実施態様におい
ては、振動発生装置の本体は排出孔とは反対側に
おいて作動室軸線に垂直な外壁面を有し、一方向
継手機構はこの外壁面と弾力接触し出力軸と一体
回転する回転円板から成る。
他の実施態様においては、一方向継手機構は振
動発生装置本体に設けた円柱形くぼみからなり、
出力軸の一端はこのくぼみ内に僅かのクリアラン
スをもつて嵌合してある。
更に別の実施態様においては、一方向継手機構
は、振動装置本体に設けた円柱形突起と、出力軸
に連結された回転体とで構成され、この回転体に
は前記突起を微小クリアランスをもつて受入れる
円柱形くぼみが形成してある。
本発明の歯科用機械は、ハンドピースと、この
ハンドピース内に振動自在に保持された前記構成
の振動発生装置と、ハンドピースに回転可能に軸
支された出力軸と、振動発生装置の本体の外壁面
に弾力接触せられ出力軸と一体回転する回転円板
と、出力軸に装着された歯科用工具から成る。
本発明の歯科用機械の他の態様においては、振
動装置に発生した振動は振動伝達部材を介して回
転円板に伝達することができる。
本発明の回転力・振動出力装置および歯科用機
械の作動は以下の実施例の記載に従い説明する。
〔実施例〕
第1図は本発明の回転力・振動出力装置の第1
実施例を示す。この実施例では、回転力・振動出
力装置10は段付円筒形のハウジング12の様な
支持手段を有し、ハウジング12の大径部内には
振動発生装置14がOリング16,18を介して
弾力的に、即ち、ハウジング12に対して振動可
能に支持されている。
振動発生装置14は円板状の作動室20が形成
された鋼製の本体22を有する。この実施例で
は、本体22はほぼ有底円筒形のケーシング24
と、このケーシングに螺合されたリヤプレート2
6とで構成されている。作動室20は相対峙した
平らな側壁28,30と円柱形内周壁32とで画
成される。
本体22には複数の流体吹出しノズル34が設
けてある。図面を簡単にするため第1図には吹出
しノズル34は半径方向に延長するものとして示
したが、実際には、第2図に示す様これらの吹出
しノズル34の軸線は作動室軸線XXに対してオ
フセツトしてあり、作動室内周壁32に対してほ
ぼ接線方向に指向していて、作動室20内に軸線
XX廻りの旋回流を生じさせる様になつている。
圧縮空気の様な作動流体はコンプレツサ(図示せ
ず)の様な圧力流体源から供給管36を介して供
給され、ハウジング12内周面と本体22外周面
との間に形成された環状の流体充満室38に送ら
れる。Oリング16,18はこの流体充満室38
をシールする役目も果している。流体は充満室3
8から吹出しノズル34を介して作動室20内に
噴射され、作動室内の高速の旋回流を発生させ
る。作動室20内の流体はリヤプレート26に形
成した排気孔40およびキヤツプ42に形成した
排気孔44を経て外部に逃れる。
作動室20内には作動室の寸法よりやや小さな
寸法の鋼製の円板状振動子46が収容してある。
作動室20の前側壁28と振動子46との間に入
つた流体を排気孔40,44の方へ容易に流出さ
せるため、振動子46には中央開口が設けてあ
る。また、振動子46の両側面には微小勾配のテ
ーパ面が形成してあり、作動流体中に混入したオ
イルミスト等により振動発生装置14の休止中に
振動子46がいずれかの側壁28,30に貼り付
いた場合でも、運転再開に当り流体が振動子46
と側壁28または30との間に進入して振動子4
6を側壁28,30から容易に浮き上がらせる様
になつている。
ハウジング12に対する振動発生装置14の回
り止めは、本体ケーシング24の外周に植込まれ
た回り止めピン48とハウジング12に支持され
たOリング50とにより行われる。
ハウジング12の小径部には2組の軸受アツセ
ンブリ52,54を介して出力軸56が軸支され
ている。出力軸56の内端には一方向継手機構5
8を構成する回転円板60が一体的に固着してあ
る。出力軸56および円板60は作動室20の軸
線XXと同軸的に配置してある。振動発生装置1
4の本体22の前部には作動室20の軸線XXに
垂直な外壁面62が形成してあり、回転円板60
はこの外壁面62に弾力的にすべり接触してい
る。このため、ハウジング12の右端に螺合した
キヤツプ42によりOリング64を介して振動発
生装置本体22は回転円板60に向つて弾力付勢
されている。外壁面62を円板60との間の接触
圧力はキヤツプ42をいずれかの方向に回すこと
により調節することができ、このキヤツプ42と
Oリング64は接触圧力調節手段を構成してい
る。
この第1実施例の作動を説明するに、圧力をも
つた圧縮性流体、例えば圧縮空気、を供給管36
から供給して噴射ノズル34から作動室20内に
噴射させ、作動室20内に旋回流を発生させる
と、振動子46が運動し、振動発生装置本体22
に振動を発生させる。前述した様に、この時の振
動子46の挙動および振動発生の原理は必ずしも
明らかではないが、振動子46の運動は第3図に
示す様にテーブル上でスピン運動するコインがそ
の速度を失うにつれてテーブル表面を叩きながら
揺動、回転する状態に譬えることができ、振動子
46が旋回流に乗つて回転しながら作動室側壁2
8,30を交互に打撃することにより本体22に
振動が発生するものと考えられる。
この振動は本体22と回転円板60との接触面
を介して円板60に伝えられ、円板60に回転力
を与えて円板60およびこれと一体の出力軸56
を回転させる。本発明の発明者には振動する振動
発生装置14に接触した回転円板60が何故に回
転するのかということもまた明らかではないが、
幾つかの理由が推測される。1つの理由として
は、振動子46は回転しながら側壁28,30を
叩くので、振動子46は軸線XX方向と振動子回
転方向との両方の成分を持つた衝撃を側壁28,
30に与え、その結果、振動発生装置14の本体
22内には軸方向成分と円周方向成分とをもつて
衝撃波が伝播して回転円板60に回転力を与える
ものと考えられる。他の理由としては、本体22
が軸線XXを中心とした首振り運動を行い、回転
円板60の中心に対して本体外壁面62の中心が
偏心回転運動を行うので、回転円板60に回転力
が発生するのではないかと思われる。
キヤツプ42を回して回転円板60と本体外壁
面62との距離および接触圧力を変えることによ
り、出力軸56の運動の態様を変化させることが
できる。即ち、円板60と外壁面62との間に微
小なクリアランスが保持される様に設定すれば、
本体22から円板60には回転力と振動が伝えら
れ、出力軸56には回転力と振動との双方が出力
される。キヤツプ42を締めて接触圧力を増加さ
せ、外壁面62と円板60との間にすべりが生じ
ない様に両者を強く圧接すれば、出力軸56から
の出力は再び振動だけとなる。
第4図は回転力・振動出力装置の第2実施例を
示す。第1実施例と共通する構成要素は同じ参照
番号で示し説明は省略する。第2実施例では、一
方向継手機構70は振動発生装置14の本体22
のケーシング24に設けた円柱形のくぼみ72か
ら成り、このくぼみ72は作動室20の軸線と同
軸的である。このこのくぼみ72の直径は出力軸
56の直径より僅かに大きく、このくぼみ72内
には出力軸56の右端74が遊び嵌めしてある。
この様な構造の第2実施例において、振動発生
装置14を作動させれば出力軸56は振動子46
の回転とは逆方向に回転するのであるが、この現
象もまた本発明者が実験的に発見したものであ
る。出力軸56の回転は次の様に説明することが
できる。圧縮空気により振動発生装置14を作動
させると、本体22は出力軸56の軸線を中心と
して首振り運動を行い、出力軸56の右端74の
外周面にくぼみ72の内周面を外接させながらく
ぼみ72の軸線は出力軸56の軸線を中心として
振動子46の回転方向と同一方向に偏心回転運動
を行う。くぼみ72の内周面の周長は出力軸56
の外周面の周長より長いので、恰も内歯歯車に外
歯歯車が内接して回転する時の様に出力軸56は
振動子46の回転方向とは逆方向に回転する。ま
た、振動発生装置14の振動は一方向継手機構7
0により出力軸46に伝えられるので、出力軸は
回転運動を行うと同時にたわみ振動を発生する。
第5図は回転力・振動出力装置の第3実施例を
示すもので、第1および第2実施例とは一方向継
手機構80の構成において相違するのみである。
この一方向継手機構80は、振動発生装置14の
本体22のケーシング24に設けられた同軸状の
円柱形突起82と、この突起82に係合した回転
体84からなる。回転体84は出力軸56に一体
的に結合してある。回転体84には出力軸56と
同軸的な円柱形くぼみ86が設けてある。このく
ぼみ86の直径は突起82の直径より僅かに大き
く、このくぼみ86内には突起82が微小な半径
方向クリアランスをもつて遊び嵌めされている。
この第3実施例の作動は第2実施例の作動に類
似したもので、振動発生装置14の作動に伴い出
力軸56には振動と回転力が発生するが、出力軸
56の回転方向は、第2実施例と異なり、振動子
46の回転方向と同一方向である。第3実施例に
おいて出力軸56が回転する現象は、外歯歯車に
内歯歯車を外接させ、内歯歯車を偏心回転運動さ
せると外歯歯車が公転しながら自転する状態に譬
えることができるもので、振動発生装置14の本
体22の首振り運動により回転体84に回転力が
与えられるものと考えられる。
第6図は前記回転力・振動出力装置を利用した
本発明の歯科用機械を示す。この歯科用機械は根
管の穿孔および拡大を目的としたものである。こ
の歯科用機械100はハンドピース102を有
し、このハンドピース102の頭部104には第
1図のものと実質的に同じ構成の回転力・振動出
力装置が組込まれている。即ち、ハンドピース頭
部104の円柱形凹部106内にはOリング10
8,110により振動発生装置112がハンドピ
ース102に対し振動可能に弾性支持されてい
る。頭部104には、振動発生装置112と同軸
的に、出力軸114およびこれと一体の回転円板
116が軸受アツセンブリ118により回転可能
に装着してあり、振動発生装置112の外壁面1
20は頭部104に螺合したキヤツプ122およ
びOリング124により回転円板116に弾性的
に圧接されている。出力軸114は軸孔を有し、
歯科用フアイルまたはリーマーの様な歯科用工具
126が挿入してある。出力軸114の先端は例
えば四つ割りになつており、ナツト128により
工具126がチヤツキングされる。
図示した実施例では、振動発生装置112の本
体130は、ケーシング132、円板状のフロン
トサイドプレート134、吹出しリング136、
円板状のリヤサイドプレート138、リヤプレー
ト140によつて構成してあり、リヤプレート1
40をケーシング132に螺合することによりこ
れらは一体的に締結される。サイドプレート13
4,138と吹出しリング136とによつて画定
された円板状の作動室142内には略円板状の振
動子144が収容してある。吹出ししリング13
6には第2図に示したものと同様の複数の接線方
向噴射ノズル146が設けてある。
ハンドピース102はコネクタ148の付いた
ホース150により歯科用ユニツト(図示せず)
に接続され、圧縮空気はハンドピース102内の
供給通路152を介して噴射ノズル146を経て
作動室142内に噴射され、旋回流を発生させて
振動子144を振動かつ回転させる。排気はリヤ
サイドプレート138内の軸方向排気孔、リヤプ
レート140内の軸方向および半径方向排気孔、
ハンドピース102内の排気通路154を経て歯
科用ユニツトに送られる。ハンドピース102内
にはまた水供給通路156および水噴射ノズル1
58が設けてあり、歯科用工具126の治療領域
に向つて水スプレーを噴射する様になつている。
振動発生装置112を作動させると、本体外壁
面120と回転円板116から成る一方向継手機
構160により出力軸114に回転力および振動
が発生することは、第1図の回転力・振動出力装
置10について前述したところと同様である。こ
れに伴い、リーマーまたはフアイルの様な歯科用
工具126は振動させられると同時に回転駆動さ
れる。
抜髄処置や感染根管の治療には根管の拡大を必
要とするが、狭窄根管や弯曲根管においては拡大
作業は困難であり、歯科用工具126を単に往復
運動させるだけでなく、回転運動させることが望
ましい。本発明の歯科用機械によれば、工具12
6には振動と回転力との双方が与えられる。回転
円板116と振動発生装置112の外壁面120
との接触圧力が当初は低くなる様に設定しておけ
ば、通常の使用時には工具126には振動よりも
回転の方がより多く伝えられる。したがつて、真
直な根管の場合には工具126の回転による穿孔
作用により根管を拡大することができる。根管拡
大中に狭窄部または弯曲部に出会つた場合には、
工具126に加わる軸方向負荷が増大し、回転円
板116と振動発生装置112の外壁面120と
の接触圧力が増加し両者間にすべりが生じなくな
る。その結果、回転円板116には専ら振動が伝
えられるので、弯曲根管の場合には工具126の
先端は弯曲した根管に沿つて進入することがで
き、狭窄根管の場合には振動による穿孔作用を増
強することができる。また、狭窄部または弯曲部
において工具126を無理に回転させるならば工
具126が破折する惧れがある。しかしながら、
本発明によれば、狭窄部または窄曲部においては
工具126は回転せず専ら振動するのみであるか
ら破折することがない。
第7図は前記回転力・振動出力装置を利用した
歯科用機械の他の構成を示す。歯科用機械200
のハンドピース202は互いに螺合された2つの
部分204,206からなり、ハンドピース20
2内には振動発生装置208が組込まれている。
振動発生装置208は第6図の振動発生装置11
2と類似したもので、ケーシング210、一対の
サイドプレート、吹出しリング、リヤプレートか
ら成る本体を有し、本体内には振動子を収容した
作動室が形成されている。この振動発生装置に詳
細および作用は前述したものと実質的に同じであ
り、説明を要しないであろう。ケーシング210
には雌ねじ212が設けてあり、振動伝達ロツド
214の右端に設けた雄ねじ部216を螺合する
様になつている。ロツド214の左端にはカラー
218が螺合してあり、歯科用工具220を圧入
した出力軸222が軸受アツセンブリ224によ
つて回転可能に軸支してある。出力軸222には
回転円板226が一体結合してあり、この回転円
板226はロツド214の左端に形成された垂直
な振動伝達面228に相対回転可能にかつ振動伝
達関係で弾力接触している。
圧縮空気はハンドピースの供給通路230,2
32から吹出しリングの噴射ノズルに送られ、排
気は排気通路234から排出される。振動発生装
置208に発生した振動は振動伝達ロツド214
に伝わり、振動伝達面228を介して回転円板2
26に伝えられ、回転円板226およびこれと一
体の出力軸222を回転させかつ振動させ、歯科
用工具220に回転と振動を与える。この歯科用
機械200は第6図の歯科用機械100と同様に
根管の拡大に有効に利用することができる。
〔発明の効果〕
本発明の回転力・振動出力装置は、回転力と振
動とを同時に出力することができる。この装置は
回転と振動とを要するあらゆる用途に利用するこ
とができる。
この装置は流体エネルギから回転力を出力する
ことができるので、電動モータの様な電波雑音を
発生する虞れは全く無い。
本発明の歯科用機械は歯科用工具に回転力と振
動を与えることができる。従つて、この歯科用機
械は特に弯曲根管や狭窄根管の治療に威力を発揮
することができ、この種の根管の拡大を短時間内
に正確かつ容易に行うことを可能にする。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の回転力・振動出力装置の第1
実施例の断面図、第2図は第1図の−線に沿
つた振動発生装置ケーシングの断面図、第3図は
振動発生装置の振動子の運動を説明するもの、第
4図は第2実施例の断面図、第5図は第3実施例
の断面図、第6図は回転力・振動出力装置を用い
た歯科用機械の断面図、第7図は歯科用機械の他
の構成を示す。 10……回転力・振動発生装置、12……支持
手段(ハウジング)、14……振動発生装置、2
0……作動室、22……本体、28,30……作
動室側壁、34……流体噴出手段(吹出しノズ
ル)、40,44……排気孔、46……振動子、
52,54……軸受アツセンブリ、56……出力
軸、58,70,80……一方向継手機構、60
……回転円板、62……本体外壁面、72……円
柱形くぼみ、82……円柱形突起、84……回転
体、86……円柱形くぼみ、100,200……
歯科用機械、102,202……ハンドピース、
112,208……振動発生装置、114,22
2……出力軸、116,226……回転円板、1
26,220……歯科用工具、214……振動伝
達部材。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 流体エネルギから回転力およびまたは振動を
    出力する回転力・振動出力装置であつて、 (イ) 支持手段と、 (ロ) 前記支持手段に振動自在に支持された流体式
    振動発生装置であつて、 (i) 円板状の作動室を有し、作動室軸線に平行
    に作動室から外部に向つて開口した排出孔を
    有する剛固な中空本体と、 (ii) 前記円板状作動室の寸法より僅かに小さな
    寸法を有し、作動室内に運動自在に収容され
    た剛固な円板状の振動子と、 (iii) 圧力をもつた作動流体を作動室内で作動室
    軸線廻りの旋回流を生じさせる方向に作動室
    内に噴出させる流体噴出手段、 とを備えたものと、 (ハ) 前記支持手段に回転可能に軸支され、振動発
    生装置と同軸的に隣接配置された出力軸と、 (ニ) 前記振動発生装置の本体と出力軸とを振動伝
    達関係で結合すると共に、該本体に発生した振
    動の一部を一方向回転力に変換して出力軸に伝
    える一方向継手機構、 とを備えてなる回転力・振動出力装置。 2 振動発生装置の前記本体は排出孔とは反対側
    において作動室軸線に垂直な外壁面を有し、前記
    一方向継手機構は前記外壁面と弾力接触し出力軸
    に同軸的に結合された回転円板を備えてなる特許
    請求の範囲第1項記載の回転力・振動出力装置。 3 前記回転円板と本体外壁面との接触圧力を調
    節する手段を備えてなる特許請求の範囲第2項記
    載の回転力・振動出力装置。 4 前記一方向継手機構は排出孔とは反対側にお
    いて作動室と同軸的に振動装置本体に設けた円柱
    形のくぼみを備え、前記くぼみは出力軸の直径よ
    り僅かに大きな直径を有し、出力軸の一端は該く
    ぼみ内に嵌合している特許請求の範囲第1項記載
    の回転力・振動出力装置。 5 前記一方向継手機構は、排出孔とは反対側に
    おいて作動室と同軸的に振動装置本体に設けた円
    柱形突起と、前記突起を微小な半径方向クリアラ
    ンスをもつて受入れる円柱形くぼみを有し出力軸
    に同軸的に連結された回転体、とを備えてなる特
    許請求の範囲第1項記載の回転力・振動出力装
    置。 6 前記支持手段は振動発生装置を収蔵したハウ
    ジングからなる特許請求の範囲第1項から第5項
    までのいずれかに記載の回転力・振動出力装置。 7 (イ) ハンドピースと、 (ロ) 前記ハンドピース内の振動自在に保持された
    振動発生装置であつて、 (i) 円板状の作動室を有し作動室軸線に垂直な
    外壁面を有する剛固な中空本体と、 (ii) 前記作動室の寸法より僅かに小さな寸法を
    有し、作動室内に運動自在に収容された剛固
    な円板状振動子と、 (iii) 圧力をもつた作動流体を作動室内で作動室
    軸線廻りの旋回流を生じさせる方向に作動室
    内に噴出させる流体噴出手段と、 (iv) 作動室から作動流体を排出する排出手段、
    とを備えたものと、 (ハ) 前記振動発生装置と同軸的にハンドピースに
    回転可能に軸支され振動発生装置から軸方向に
    離間された出力軸と、 (ニ) 前記振動発生装置と出力軸との間に同軸的に
    配置され、振動発生装置の本体の前記外壁面に
    弾力接触し出力軸に結合された回転円板と、 (ホ) 前記出力軸の自由端に着脱自在に装着された
    歯科用工具、 とを備えてなり、流体エネルギにより振動発生装
    置に発生する振動に伴い歯科用工具を回転させお
    よびまたは振動させるようになつた歯科用機械。 8 (イ) ハンドピースと、 (ロ) 前記ハンドピース内に振動自在に支持された
    振動発生装置であつて、 (i) 円板状の作動室を有する剛固な中空本体
    と、 (ii) 前記作動室の寸法より僅かに小さな寸法を
    有し作動室内に運動自在に収容された剛固な
    円板状振動子と、 (iii) 圧力をもつた作動流体を作動室内で作動室
    軸線廻りの旋回流を生じさせる方向に作動室
    内に噴出させる流体噴出手段と、 (iv) 作動室から作動流体を排出する排出手段、
    とを備えたものと、 (ハ) 前記振動発生装置に一端が装着され他端に振
    動伝達面を有する細長い振動伝達部材と、 (ニ) 振動伝達部材の前記振動伝達面に対して垂直
    にかつ振動伝達面から離間して前記他端に回転
    可能に軸支された出力軸と、 (ホ) 前記振動伝達面と出力軸との間に配置され、
    振動伝達面に対して弾力接触し、出力軸に一体
    回転可能に接続された回転円板と、 (ヘ) 前記出力軸の自由端に着脱自在に装着された
    歯科用工具、 とを備えてなり、流体エネルギにより振動発生装
    置に発生する振動に伴い歯科用工具を回転させお
    よびまたは振動させるようになつた歯科用機械。
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