JPH069575B2 - 歯科用エアタ−ビンハンドピ−スの回転数制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は歯科用エアタービンハンドピースのエアタービ
ンに供給する圧縮空気の供給量を調整してエアタービン
の回転数を制御する歯科用エアタービンハンドピースの
回転数制御装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、歯科用エアタービンハンドピースのエアタービン
の回転数を制御する歯科用エアタービンハンドピースの
回転数制御装置は、空気源とエアタービンとの間に配設
された流量調整弁に多数のギヤとモータ等より構成され
た流量調整装置を添設し、該流量調整装置のギヤをモー
タにより回転させることによって流量調整弁弁開度を調
整して、歯科用エアタービンハンドピースのエアタービ
ンに供給する圧縮空気量を制御し、これによって歯科用
エアタービンハンドピースのエアタービンの回転数を制
御していた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような流量調整装置は多数のギヤを
組み合わせた装置で弁開度を調整しているので、ギヤの
遊びが微少な空気流量の調整を行うことを妨げ、制御性
の点において問題があった。

また、ギヤの噛み合わせ音も大きいので、ギヤの消耗が
大であり、耐久性の点においても問題があった。

さらに、このように多数のギヤを噛み合わせた流量調整
装置は毛髪等の微細なごみがギヤに引っ掛かって、ギヤ
にかかる負荷が僅かに増加しただけでも、ギヤの回転が
停止してしまって流量調整を行うことができなくなると
言ったこともあり、流量調整装置自体の信頼性の点にお
いても問題があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、すなわち、
フートペタルの踏圧力によって、空気源と歯科用エアタ
ービンハンドピースの間の空気供給流路の途中に設けた
流量調整弁の弁開度を調整し、エアタービンに流れる空
気量を制御することによって、エアタービンの回転数を
制御する歯科用エアタービンハンドピースの回転数制御
装置において、前記流量調整弁のパイロットポートにエ
アタンクを接続し、かつ前記空気供給流路の流量調整弁
の上流より分岐して前記エアタンクを介して消音器に至
る第１及び第２の圧力制御流路を設け、この第１の圧力
制御流路におけるエアタンクの上流側には給気用電磁弁
及び給気用絞り弁を、また下流側には排気用絞り弁及び
排気用電磁弁を配設すると共に、第２の圧力制御流路に
おけるエアタンクの上流側には急速給気用電磁弁を、ま
た下流側には急速排気用電磁弁を配設して、さらに前記
フートペタルの踏込量を検知してエアタービンの回転数
の目標値を設定する可変抵抗器を設け、そして該目標値
と、前記流量調整弁と歯科用エアタービンハンドピース
の間の空気供給流路の途中に設けた圧力センサによって
測定された測定値とを比較して前記各種電磁弁の開閉動
作を制御する電磁弁コントロール装置とを設けて構成し
たことを特徴とする歯科用エアタービンハンドピースの
回転数制御装置である。

（実施例） 本発明の歯科用エアタービンハンドピースの回転数制御
装置の一実施例について以下図面に基づき具体的に説明
する。

第１図は本発明実施例の歯科用エアタービンハンドピー
スの回転数制御装置におけるエアタンク内に圧縮空気を
供給してエアタービンを高速回転させている時の回路
図、第２図は第１図の回転数制御装置のエアタンク内の
圧縮空気を排気してエアタービンを低速回転させている
時の回路図、第３図は本発明制御装置の電磁弁コントロ
ール回路のブロック図を表わす。

本発明の歯科用エアタービンハンドピースの回転数制御
装置は、第１図に示すごとく、主として、空気源１から
歯科用エアタービンハンドピース２のエアタービン３に
通じる空気供給流路４の途中にエアタンク５内の空気圧
力によって弁開度が調整されるようにエアタンク５を添
設した流量調整弁６を配設し、該空気供給流路４の前記
流量調整弁６の上流より分岐する第１及び第２の圧力制
御流路７ａ，７ｂの途中に前記エアタンク５に圧縮空気
の供給又は排出を制御する電磁弁８ａ，８ｂ，８ｃ，８
ｄを配設して、これら電磁弁８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを
フートペタルの踏込量を検知してエアタービン３の回転
数の目標値を設定する可変抵抗器９の目標値と、前記流
量調整弁６と歯科用エアタービンハンドピース２との間
の空気供給流路４の途中に配設された圧力センサ１０に
よって測定された測定値を比較して開閉することによっ
て流量制御する電磁弁コントロール回路１１とから構成
されている。

本発明の歯科用エアタービンハンドピースの回転数制御
装置の圧縮空気の流路は第１図に示すごとく、主とし
て、空気源１から歯科用ハンドピース２のエアタービン
３に通じる空気供給流路４と、該空気供給流路４の上流
にある三叉路１２より分岐してエアタンク５を介して消
音器１３に至る第１の圧力制御流路７ａと、該第１の圧
力制御流路７ａの上流側の三叉路１４より分岐してエア
タンク５を介して消音器１３に至る第２の圧力制御流路
７ｂとから成っている。

前記空気供給流路４の途中にはエアタンク５を添設した
パイロット付流量調整弁６が配設されており、このパイ
ロット付流量調整弁６の弁開度によって歯科用エアター
ビンハンドピース２へ流れる圧縮空気の量が制御され
る。

また、前記第１の圧力制御流路７ａは空気供給流路４の
流量調整弁６の上流に設けられた三叉路１２より分岐し
て、前記空気供給流路４のパイロット付流量調整弁６に
添設されているエアタンク５に接続路７ｄにより連通し
ている四叉路１５を経た後、消音器１３に至っており、
該第１の圧力制御流路７ａの途中の四叉路１５より上流
側には前記エアタンク５の給気を制御する給気用電磁弁
８ａが、また、下流側にはエアタンク５内の圧縮空気の
排気を制御する排気用電磁弁８ｂが配設されている。更
に、該四叉路１５と給気用電磁弁８ａとの間には供給用
流量調整バルブ１６ａが、また、四叉路１５と排気用電
磁弁８ｂとの間には排気用流量調整バルブ１６ｂが配設
されている。

前記空気供給流路４のパイロット付流量調整弁６は前記
エアタンク５内の空気圧の高低によって押圧力が変化す
ると自動的に弁開度が調整されるものである。例えば、
エアタンク５内の空気圧が高い場合には押圧力が大とな
り前記パイロット付流量調整弁６の弁開度が大となっ
て、歯科用ハンドピース２のエアタービン３への圧縮空
気への流量が増加する。また、エアタンク５内の空気圧
が低い場合には押圧力が小さくなってパイロット付流量
調整弁６の弁開度が小又は閉鎖状態となって、歯科用ハ
ンドピース２のエアタービン３への圧縮空気の流量を減
少もしくは停止させる。

したがって、歯科用ハンドピース２のエアタービン３へ
の空気流量を増加させるためには、第１図に示すごと
く、給気用電磁弁８ａを開き、排気用電磁弁８ｂを閉じ
て、エアタンク５内に圧縮空気を導入し、エアタンク５
内の空気圧力を増加させ、これによって流量調整弁６を
開いてエアタービン３へ流れる空気供給流路４の空気流
量を増加させることによって行なわれる。

また、歯科用ハンドピース２のエアタービン３の圧縮空
気の流量を減少させるためには、第２図に示すごとく、
給気用電磁弁８ａを閉じ、排気用電磁弁８ｂを開いて、
エアタンク５内の圧縮空気を消音器１３より大気へ放出
し、エアタンク５内の空気圧力を減少させ、これによっ
て流量調整弁６の弁開度を小さくしてエアタービン３へ
流れる空気供給流路４の空気流量を減少させることによ
って行なわれる。

しかし、これら電磁弁８ａ，８ｂのみでは微量な空気流
量の調整を行い難いので、前記給気電磁弁８ａ及び排気
電磁弁８ｂのエアタンク５側に配設された給気用絞り弁
１６ａ及び排気用絞り弁１６ｂを適度な開度に予め調整
することによって、前記電磁弁８ａ，８ｂが開閉されて
もエアタンク５内の空気圧力が急激に上昇又は降下する
ことが無く、微量な空気流量を調整することが可能とな
る。

しかしながら、このような給気用絞り弁１６ａ及び排気
用絞り弁１６ｂを配設した第１の圧力制御流路は単に給
気用電磁弁８ａ及び排気用電磁弁８ｂを開閉しただけで
は、緊急時等においてエアタンク５内の空気圧力を急速
に上昇または降下させることができない。

そのために、前記第１の圧力制御流路７ａと別に、第１
の圧力制御流路７ａの上流側の三叉路１４より分岐して
エアタンク５に通じる三叉路１７を経た後消音器１３に
至る第２の圧力制御流路７ｂが設けられている。この第
２の圧力制御流路７ｂの途中に設けられた三叉路１７の
他の一方は接続路７ｃにより前記圧力制御流路７ａの途
中に設けられた四叉路１５の一つに接続している。そし
て前記三叉路１７の上流側には急速給気用電磁弁８ｃ
が、また、下流側には急速排気用電磁弁８ｄがそれぞれ
配設されている。

これによって、歯科用エアタービンハンドピース２の始
動時や大幅に流量を増大する時には前記給気用電磁弁８
ａと共に急速給気用電磁弁８ｃを全開にしてエアタンク
５内に圧縮空気を急速に供給させることができる。ま
た、歯科用エアタービンハンドピース２の停止時や大幅
に流量を減少する時には前記排気用電磁弁８ｂと共に急
速排気用電磁弁８ｄを全開にして圧縮空気を急速に排気
させることができる。

その結果、これら急速給気用弁８ｃ及び急速排気用弁８
ｄを開閉することによりエアタンク５内の空気圧力を急
速に上昇あるいは降下することができ、大幅な流量の変
更の場合や緊急時にはこれら急速給気用弁８ｃ及び急速
排気用弁８ｄを作動させることができる。

また、これら給気用電磁弁８ａ、排気用電磁弁８ｂ、急
速給気用電磁弁８ｃ及び急速排気用電磁弁８ｄはそれぞ
れ配線１８ａ，１８ｂ，１８ｃ、１８ｄにより電磁弁コ
ントロール装置１１と電気的に接続されている。そし
て、前記電磁弁８ａ，８ｂ、８ｃ，８ｄの開閉動作は、
この電磁弁コントロール装置１１より発信された電気信
号によって制御され、エアタンク５内に給排気される圧
縮空気の量が調整される。

なお、前記電磁弁コントロール装置１１は、フートペタ
ルの踏込量を検知してエアタービン回転数の目標値を設
定する可変抵抗器９を添設しており、このフートペタル
の踏込量を可変抵抗器９によって検知することにより、
エアタービン回転数の目標値を設定する。

また、電磁弁コントロール装置１１には圧力センサ１０
が接続されており、この圧力センサ１０は空気供給流路
４の流量調整弁６と歯科用ハンドピース２のエアタービ
ン３との間の空気供給流路４の空気圧力を測定し、配線
１９によって圧力センサ１０の測定値を比較値を比較値
に変換する圧力検出回路２１を内蔵する電磁弁コントロ
ール装置１１にその測定値を電気信号により伝達する。

該電磁弁コントロール装置１１は、第３図に示すごと
く、主として、エアタービン回転数の目標値設定のため
の圧力設定回路２０と、圧力センサ１０の測定値に変換
するための圧力検出回路２１と、これら回路より発信し
た信号を比較する設定圧力比較回路２２と、この比較値
の値により切り換える第１の制御回路２３ａ及び第２の
制御回路２３ｂと、前記電磁弁８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ
の開閉を行う電磁弁開閉回路２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，
２４ｄより構成されている。

この電磁弁コントロール装置１１の制御を具体的に述べ
るならば、前記フートペタルの踏込量を可変抵抗器９に
よって検知し、この検知値を圧力設定回路２０で目標値
として設定し、別途圧力センサ１０により測定した流量
調整弁６と歯科用ハンドピース２のエアタービン３との
間の空気圧力を圧力検出回路２１により比較値に変換
し、前記目標値とこの比較値とを、設定圧力比較回路２
２内で比較して、その偏差がある場合には電磁弁８ａ，
８ｂ，８ｃ，８ｄの開閉動作の指令を伝達する。

例えば、作動開始時等における目標価＞＞比較値（初期
値＝０）の場合には、まず、圧力設定回路２０で設定さ
れた目標値が設定圧力比較回路２２において比較値と比
較され、その偏差（目標値−比較値）の極性が正のと
き、設定圧力比較回路２２は第１の制御回路２３ａに操
作指令を、また、第２の制御回路２３ｂに停止指令を伝
達する。そして、該偏差が第１の制御回路２３ａにおい
て、予め設定された設定値と比較され、その偏差が第１
の制御回路２３ａの設定値より大きいとき、第１の制御
回路２３ａは給気用電磁弁操作部２４ａ及び急速給気用
電磁弁操作部２４ｃに操作指令を伝達すして、給気用電
磁弁８ａ及び急速給気用電磁弁８ｃを開く。

その結果、圧縮空気がエアタンク５内に導入され、エア
タンク５内の圧力を急速上昇させると流量調節弁６が開
き、圧縮空気がエアタービン３に噴射してエアタービン
３を高速回転させる。

この時、圧力センサ１０からの測定値を圧力検出回路２
１により逐次比較値に変換すると共に、その比較値を前
記設定圧力比較回路２２により目標値と比較して、その
偏差（目標値−比較値）の極性が正のときには、設定圧
力比較回路２２は前述同様にして、設定圧力比較回路２
２から第１の制御回路２３ａに操作指令を伝達する。そ
して、該偏差が第１の制御回路２３ａの設定値より小さ
いとき、第１の制御回路２３ａは急速給気用電磁弁操作
部２４ｃに操作指令を伝達して、急速給気用電磁弁８ｃ
を閉じる。また、該偏差が第１の制御回路２３ａの設定
値より大きいとき、急速給気用電磁弁８ｃは開いたまま
である。さらに、前述と同様にして、設定圧力比較回路
２２により目標値と比較値が比較され、その偏差（目標
値−比較値）の極性が負となると、設定圧力比較回路２
２から第１の制御回路２３ａに停止指令を、また、第２
の制御回路２３ｂに操作指令を伝達する。そして、第１
の制御回路２３ａは急速給気用電磁弁操作部２４ｃによ
り急速給気用電磁弁８ｃを閉じると共に、第２の制御回
路２３ｂは偏差（｜目標値−比較値｜）を予め設定され
た値と比較し、該偏差が第２の制御回路２３ｂの設定値
より小さいとき、第２の制御回路２３ｂは急速排気用電
磁弁操作部２４ｄにより、急速排気用電磁弁８ｄを閉じ
ると共に排気用電磁弁８ｂを開いたままにする。

その結果、エアタンク５内の圧力を一定状態に調整する
ことにより流量調整弁６を制御して、エアタービン３に
供給する圧縮空気を一定状態に調整してエアタービン３
の回転数を一定状態に制御する。

そして、作業停止時や大幅な流量の変更等の比較値＞＞
目標値（＝０）の場合には、前述と同様にして、設定圧
力比較器２２から第１の制御回路２３ａに停止指令を、
また、第２の制御回路２３ｂに操作指令を伝達して、前
記第１の制御２３ａにより給気用電磁弁８ａを閉じると
共に、前記第２の制御回路２３ｂにより急速排気用電磁
弁８ｂを開く。

その結果、エアタンク５内の圧縮空気を大気放出して流
量調整弁６を閉じ、圧縮空気の供給を停止する。

このように、電磁弁コントロール装置１１は、エアター
ビン３の回転数を設定（目標値）とすることにより、エ
アタービン３の回転数を制御するための圧力センサ１０
の測定値を圧力検出回路２１で逐次比較値に変換させる
と共に、その比較値を前記設定圧力比較回路２２で目標
値と比較・制御させることにより自動的に目標値に収束
させ、エアタービン３の回転数を安定して制御すること
ができる。

なお、積分回路を形成するエアタンク５と給排気用絞り
弁１６ａ，１６ｂを流量調整弁６のパイロットポートに
接続することによって、前記給排気電磁弁８ａ，８ｂの
開閉動作による圧縮空気の急激な変動を緩和して、流量
調整弁６による制御を安定させている。

また、エアタンク５の空気供給量及び空気排気量は両電
磁弁８ａ，８ｂの開閉度数及び絞り弁１６ａ，１６ｂの
開度調整の他に、両電磁弁８ａ，８ｂの開閉時間をタイ
マー等によって制御することによって調整することもで
きる。

（発明の効果） 以上実施例等で詳述したごとく、本発明の歯科用エアタ
ービンハンドピースの回転数制御装置は空気供給流路に
エアタンクの空気圧によって開閉作動する流量調整弁を
設けると共に、該エアタンクに通じる流路に圧縮空気の
供給・排気を制御する電磁弁を配設して、この電磁弁を
電磁弁コントロール装置によって開閉作動させることに
より前記エアタンクに圧縮空気を給排気させ、エアタン
ク内の空気圧力を調整する。

このように前記流量調整弁の弁の開度をエアタンクの空
気圧力により調整することによってエアタービンに流れ
る圧縮空気の流量を調整することができるので、従来の
流量調整装置のように弁の開度を弁に付設したギヤ装置
で調整していないため、圧縮空気の流量の微調整も行い
易く、弁を開閉するギヤの噛み合わせ音も出ないし、ま
た、僅かな負荷によってギヤの回転が停止するといった
ことも起らず、調整性、耐久性及び信頼性のいずれの点
においても問題が無い。

したがって、圧縮空気の流量の微調整も行えるので僅か
な流量の変更をすることも可能であり、本発明装置にお
ける流量調整装置は優れたものである。

そして、圧力制御流路での急激な流量の変動に対して
も、その圧力変化が緩和され、エアタービンハンドピー
スへの供給空気圧を安定的に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の歯科用エアタービンハンドピー
スの回転数制御装置におけるエアタンク内に圧縮空気を
供給してエアタービンを高速回転させている時の回路
図、第２図は第１図の回転数制御装置のエアタンク内の
圧縮空気を排気してエアタービンを低速回転させている
時の回路図、第３図は制御装置の電磁弁コントロール回
路のブロック図を表わす。 １：空気源 ２：歯科用エアタービンハンドピース ３：エアタービン、４：空気供給流路 ５：エアタンク、６：流量調整弁 ７ａ，７ｂ：圧力制御流路、８ａ：給気用電磁弁 ８ｂ：排気用電磁弁、８ｃ：急速給気用電磁弁 ８ｄ：急速排気用電磁弁 ９：可変抵抗器、１０：圧力センサ １１：電磁弁コントロール装置 １２，１４，１７：三叉路 １３：消音器、１５：四叉路 １６ａ：給気用絞り弁 １６ｂ：排気用絞り弁 １８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ：配線 １９：配線、２０：圧力設定回路 ２１：圧力検出回路、２２：設定圧力比較回路 ２３ａ：第１の制御回路、２３ｂ：第２の制御回路 ２４ａ：給気用電磁弁操作部 ２４ｂ：排気用電磁弁操作部 ２４ｃ：急速給気用電磁弁操作部 ２４ｄ：急速排気用電磁弁操作部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フートペタルの踏圧力によって、空気源と
   歯科用エアタービンハンドピースの間の空気供給流路の
   途中に設けた流量調整弁の弁開度を調整し、エアタービ
   ンに流れる空気量を制御することによって、エアタービ
   ンの回転数を制御する歯科用エアタービンハンドピース
   の回転数制御装置において、前記流量調整弁のパイロッ
   トポートにエアタンクを接続し、かつ前記空気供給流路
   の流量調整弁の上流より分岐して前記エアタンクを介し
   て消音器に至る第１及び第２の圧力制御流路を設け、こ
   の第１の圧力制御流路におけるエアタンクの上流側には
   給気用電磁弁及び給気用絞り弁を、また下流側には排気
   用絞り弁及び排気用電磁弁を配設すると共に、第２の圧
   力制御流路におけるエアタンクの上流側には急速給気用
   電磁弁を、また下流側には急速排気用電磁弁を配設し
   て、さらに前記フートペタルの踏込量を検知してエアタ
   ービンの回転数の目標値を設定する可変抵抗器を設け、
   そして該目標値と、前記流量調整弁と歯科用エアタービ
   ンハンドピースとの間の空気供給流路の途中に設けた圧
   力センサによって測定された測定値とを比較して前記各
   種電磁弁の開閉動作を制御する電磁弁コントロール装置
   とを設けて構成したことを特徴とする歯科用エアタービ
   ンハンドピースの回転数制御装置。