(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯科材料を分配するためのデバイスであって、前記歯科材料を受容するための少なくとも１つの区画と、前記区画から前記歯科材料を押し出すための少なくとも１つのピストンと、前記ピストンと前記区画とを互いに対して移動するためのスピンドル駆動装置とを備え、前記スピンドル駆動装置が、互いに係合解除可能に係合するよう適合されたスピンドル及びリンクを含み、前記スピンドル及び前記リンクが、前記リンクと前記スピンドルが互いに係合される係合位置と、前記スピンドルと前記リンクが互いに係合解除される係合解除位置との間で、互いに対して作動可能であり、前記スピンドルは前記デバイス内で軸線方向に不動であり、前記リンクは前記デバイス内で軸線方向に移動可能であり、前記ピストンは、前記リンクに機械的に接続され、前記係合位置にある前記リンク及び前記スピンドルが、回転軸の周囲で互いに対して回転可能であり、前記リンクはナットを含み、前記ナットは、前記スピンドルに対する平行動作により案内方向に案内され、前記案内方向は、前記スピンドルの回転軸に対して非平行かつ非垂直であり、前記ナットはねじ付きであり、前記案内方向は前記ナットのねじのフランク角と略平行である、デバイス。
【請求項２】
前記スピンドル及び前記リンクが前記回転軸に対して軸線方向に、互いに対して変位させるよう適合されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記スピンドルと前記リンクとの間の前記変位が、前記ピストンと前記区画との間の変位を提供して前記歯科材料を押し出す、請求項２に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯科材料を分配するためのデバイスに関する。詳細には、本発明は、ピストンと材料用の区画とを互いに対して移動するためのスピンドル駆動装置を有するデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科では、歯科医の業務において、歯科材料を調製及び／又は適用できる様々なデバイスが入手可能である。詳細には、例えば歯科印象材料のような、一般により大量で使用される材料を調製するために、それらの材料をパッケージから自動分配し、及び／又は混合するためのデバイスが開発されてきた。歯科印象材料を混合及び分配するための例示的なデバイスは、例えば、商標名３Ｍ（商標）ＥＳＰＥ（商標）Ｐｅｎｔａｍｉｘ（商標）で３Ｍ  ＥＳＰＥ  ＡＧ（Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能である。一般に、そのようなデバイスは、２種の材料構成成分を、それらが混合されるミキサーを介してパッケージから同時に供給することを可能にする。多くの場合、デバイスはミキサーを介した構成成分の連続的な押し出しを提供し、構成成分は構成成分がミキサーを介して流れるときに混合され、出口から放出される。
【０００３】
デバイスは更に、典型的には容器から材料を押し出すためのモーター駆動ピストンを有する。いくつかのモーター駆動デバイスは、異なるモードでのピストンの駆動を提供する駆動概念を実行する。例えば、第１のモードでは、材料はピストンを強い力にてゆっくり移動することにより分配されてもよく、第２のモードでは、ピストンは、例えば材料交換又は洗浄のような迅速な業務上の操作を可能にするように速く移動可能であってもよい。
【０００４】
例えば、米国特許第５，２８６，１０５（Ａ）号は、２種の構成成分材料を混合及び分配するためのデバイスを開示している。デバイスは２つのピストンを有し、このピストンは、磁気クラッチを介して電動モーターによりカートリッジ内を前進することができる。モーターのスイッチが切られ、クラッチが係合解除した際、ピストンはハンドホイールにより手動で比較的迅速に後退及び再度前進されて、例えばデバイス内のカートリッジが交換され得る。
【０００５】
更に、米国特許第６，１６８，０５２（Ｂ１）号は、スラストプレート上の駆動ねじを介して作用して、カートリッジから材料を分配する電動分配器具を開示している。駆動ねじは軸線方向に静止し、スラストプレート上に作用する。電気駆動装置は、前進及び放出中に、高い負荷下で駆動するための第１のギアモーターと、後退及び迅速前進動作中に、比較的低い負荷下で駆動するための第２のモーターと、を含む。前進及び放出中、駆動ねじは、連結具により第１のギアモーターに結合され、後退及び迅速前進動作中は、第１のギアモーターから分離されるが、第２のギアモーターにより駆動される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
入手可能な混合及び分配デバイスは所定の利点を提供するが、比較的安価であるが比較的都合よく作動することができるデバイスが尚必要とされている。更に、所望される分配デバイスは、比較的確実で、小型の設計を有することが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、歯科材料を分配するためのデバイスに関する。デバイスは、歯科材料を受容するための少なくとも１つの区画と、区画から歯科材料を押し出すための少なくとも１つのピストンと、ピストンと区画とを互いに対して移動するためのスピンドル駆動装置と、を備える。スピンドル駆動装置は、互いに係合解除可能に係合するよう適合されたスピンドル及びリンクを含み、スピンドル及びリンクは、リンクとスピンドルが互いに係合される係合位置と、スピンドルとリンクが互いに係合解除される係合解除位置との間で、互いに対して作動可能である。
【０００８】
本発明は、好ましくは、リンクとスピンドルが係合位置にある際、スピンドル駆動装置を介してピストンを比較的強い力で移動させて材料を分配することが可能である。更にデバイスは、リンクとスピンドルが係合解除されて、ピストンの急速な後退及び再配置を可能にすることが好ましい。本発明は、比較的単純なデバイスの設計を可能にし得る点で有利であり得る。詳細には、デバイスはギアボックスを必要としない可能性があり、又は比較的単純なギアボックスのみを有して、モーターの円動作をピストンの直線変位に変換し得る。本発明は、異なる力及び／又は速度を提供してピストンを移動する異なるデバイスのために同様の設計を可能にする点でも有利であり得る。更に本発明は、同様に設計されたデバイスを用いて、異なる混合比を提供することが可能であり得る。
【０００９】
かくして本発明は、異なる用途に適合させるのに比較的柔軟なデバイス設計を提供することができる。したがって、製造におけるコストも節約され得る。本発明は、比較的確実で頑丈なデバイスを提供できる点でも有利であり得る。
【００１０】
一実施形態において、係合位置にあるリンク及びスピンドルは、回転軸の周囲で互いに対して回転可能であり、また、回転がスピンドル及びリンクを回転軸に沿って又は回転軸に対して軸線方向に、互いに対して変位させるよう適合されている。回転軸は、例えば、スピンドルの長手方向軸に一致してもよく、又はスピンドルの長手方向軸に略平行であってもよい。スピンドルとリンクとの間の変位は、ピストンと区画との間の変位を提供して歯科材料を押し出すことが好ましい。かくして係合位置におけるスピンドル駆動装置は、ピストンを前進させて区画から材料を分配するのに使用され得る。
【００１１】
別の実施形態では、ピストンは、スピンドル又はリンクのいずれかと機械的に接続されている。かくしてスピンドルとリンクとの間の変位は、ピストンと区画との間の変位に実質的に対応することが好ましい。したがって、スピンドル駆動装置とピストンとの間に更なる速度変換は必要としない可能性がある。
【００１２】
一実施形態において、スピンドルはねじ付けされ、リンクはスピンドルねじと係合するための係合構造を有する。係合構造は、ねじ又は少なくとも部分ねじであってもよい。スピンドルねじと確実に係合するのに好適な、例えば、１つ以上のピンのような他の構造を適宜使用してもよい。
【００１３】
別の実施形態では、リンクは、係合構造を支持するナットを含む。ナットとスピンドルは、好ましくは、回転軸に略直交する（又はスピンドルの長手方向軸に略直交する）方向において互いに対して移動可能であって、スピンドル及びリンクを係合位置又は係合解除位置に向かって作動させる。かくしてリンクとスピンドルは、回転軸に略直交する方向における互いの間の相対的な移動により係合及び係合解除され得る。したがって、スピンドルとリンクは、軸線方向において互いに対して変位してピストンを変位させることが可能であってもよく、加えて、ナットとスピンドルは、側方において互いに対して移動可能であって、リンクとスピンドルを係合及び係合解除する。
【００１４】
係合構造は、スピンドルを部分的にのみ包囲するナットの部分に配置されることが好ましい。したがって、スピンドルとナットは互いに、連結されて係合し、分離されて係合解除し得る。
【００１５】
更なる実施形態では、スピンドルとナットとの間の相対的な移動は、枢動軸を中心としてスピンドルに対して枢動可能なナットにより提供される。枢動軸は、回転軸に対して略横方向に延びることが好ましい。かくしてナットとリンクは、回転軸を中心として互いに対して移動可能であるのみでなく、回転軸に対して横方向にも移動可能であることが好ましい。当業者は、横方向には、本発明の範囲から逸脱せずに、回転軸上の垂線に対して所定の程度で傾斜する方向が含まれ得ることを認識するであろう。
【００１６】
一実施形態において、ナットは更に、係合構造が枢動軸から径方向にずれるよう適合されている。ナットは更に、係合構造が、スピンドルとナットとの係合位置から係合解除位置に向かった作動中、スピンドルの回転軸に略直交して移動するよう適合及び配置されていることが好ましい。したがって、係合及び係合解除中のスピンドルとナットとの相対的な移動の方向は、回転軸に対して直交する横方向の構成要素を有し、更に回転軸に平行な方向に、より小さい軸線方向の構成要素を有してもよい。かくして滑らかな係合及び係合解除が達成され得る。係合構造は、更に、軸線方向構成要素が横方向構成要素に対して優位な範囲内では除外されてもよい。それにより、係合構造とスピンドルねじが噛み合い、ナットの枢動を阻止することが避けられ得る。一例において、係合位置にあるナットは、枢動軸に隣接した位置に第１の末端部を有し、反対側の第２の末端部は、回転軸に沿った方向において枢動軸から径方向にずれている。したがって、枢動軸は第２の末端部よりも第１の末端部により接近して位置づけされ得る。係合構造は、第２の末端部に隣接して配置されることが好ましく、第１の末端部に隣接して除外又は低減される。
【００１７】
別の実施形態では、枢動軸は、スピンドルねじの外側周囲の外部又は有効径の外部に配置される。係合構造は、枢動軸から半径内に配置されてもよく、半径は、枢動軸と、スピンドルねじの外側周囲又は有効径の外部との間の距離よりも大きい。そのような構成により、材料分配の結果として生じる力によってナットが係合位置に向かって付勢され得る。
【００１８】
したがって、比較的強い力が負荷した場合でもリンク及びスピンドルを係合した状態に維持する自動ロック効果が提供され得る。かくして、デバイスの比較的確実な作動が達成され得る。
【００１９】
一実施形態において、スピンドル及びナットは、バネ荷重によって係合位置又は係合解除位置に付勢される。したがって、ナットは、バネによって初期設定位置に向かって付勢されてもよく、バネ荷重に対抗して代替的位置に向かって作動されてもよい。例えば、一実施形態において、ナットは、初期設定にて係合位置に向かって付勢される。デバイスが材料の分配に使用される際、自動ロック効果がリンクとスピンドルとが係合された状態を更に支持し得るため、材料はデバイスから確実に分配され得る。この例では、ナットは、例えば使用者によって、ピストンの速い移動のために係合解除位置に向かって作動させることが可能であり得る。
【００２０】
更なる実施形態では、ナットはアクチュエータに接続される。アクチュエータは、バネ荷重に対抗してナットを係合解除位置に向かって移動させることが好ましい。したがって、リンクとスピンドルは、例えば使用者がアクチュエータを解放した際に再び係合することが好ましい。かくしてデバイスは、初期設定では材料を分配するよう調製され得るが、ピストンの迅速な配置のために、一時的に作動することができる。
【００２１】
別の実施形態では、デバイスはカムを有し、このカムは、ナットをバネ荷重に対抗して係合位置に保持又はロックし、またナットを解放することによって、ナットがバネ荷重により係合解除位置に向かって移動できるよう作動可能である。この実施形態では、カムは、デバイスが材料の分配に使用されている際、リンクとスピンドルを互いに係合した状態に保持又はロックし得る。デバイスは、分配が停止された際、カムが自動的にナットを解放することにより、リンクとスピンドルが自動的に係合解除するよう適合されてもよい。これにより、分配の停止後、区画内に蓄積した圧力を解放することができる。かくして材料のアフタフロー（afterflow）が防止され得る。
【００２２】
更なる実施形態では、ナットは、スピンドルの回転軸に対して略横方向に平行動作するよう案内される。少なくともナットとスピンドルの係合位置におけるそのような案内は、スピンドルの回転軸に対して平行な方向と、直交する方向との間の案内方向に提供されることが好ましい（かくして案内方向は、スピンドルの回転軸に平行ではなく、また直交しないことが好ましい）。更に案内方向は、スピンドルねじのフランク角に略平行に配向されることが好ましい。本明細書の目的のためのフランク角は、回転軸と整合された平面内での、回転軸とねじ側面の表面との間で規定される。フランク角は、例えば約７０〜約８５度の範囲内であってもよく、好ましくは約８５度である。
【００２３】
更なる実施形態では、案内方向は、フランク角よりも小さくてもよい。その結果、この実施形態では、スピンドル駆動装置の一変位方向における作動が、ナットをスピンドルに向かって付勢させることが好ましい。かくして、ナットとスピンドルの互いに対する一変位方向におけるナットとスピンドルとの自己維持された係合が提供され得る。
【００２４】
別の実施形態では、リンク及びナットは、直線案内部及び平行四辺形案内部の少なくとも１つにより案内方向に案内される。直線案内部はローラー案内部を含んでもよく、平行四辺形案内部は、リンクとナットとを枢動可能に接続する少なくとも１つのレバーを含んでもよい。
【００２５】
一実施形態において、リンクはピッチファインダーを含んで、スピンドルとナットとのねじを互いに対して整合する。ピッチファインダーは、好ましくは、スピンドルねじの側面の間、例えば、２つの隣接する側面の対向側の間に弾性的に嵌まり込むよう適合されている。このことは、係合解除された際、スピンドル及びリンクを互いに対して予め配置することを補助することができ、また、予め配置される際、リンクとスピンドルとの滑らかな係合を可能にする。
【００２６】
一実施形態において、デバイスは、ピストンを支持する少なくとも１つのプランジャーを有してもよい。一実施形態において、スピンドルはデバイス内で軸線方向に移動可能であって、リンクはデバイスに対して軸線方向に固定されている。したがって、スピンドルはプランジャーの少なくとも一部を形成し得る。
【００２７】
別の実施形態では、スピンドルはデバイス内で軸線方向に不動であり、リンクはデバイス内で軸線方向に移動可能である。この実施形態では、ピストンは、例えばプランジャーを介してリンクに機械的に接続され得る。
【００２８】
一実施形態において、デバイスは、２つのプランジャー、２つの区画及び２つのピストンを有する。そのようなデバイスは、更に区画内に受容されている構成成分を混合して歯科材料を形成するよう適合されていることが好ましい。デバイスは、スピンドル及びリンクをそれぞれ含む２つのスピンドル駆動装置を更に備えてもよい。２つのリンクは、一方の回転が他方の回転を生じるように、回転可能に相互接続されてもよい。
【００２９】
一実施形態において、リンクはギアリムをそれぞれ含み、このギアリムは互いに対して係合解除されているが、それぞれギアホイールに係合している。かくしてリンクは、同一方向に回転するよう回転可能に相互接続されることが好ましい。ギアリム及びスピンドルのピッチは、ギアホイールがリンクを駆動する際、スピンドルが軸線方向に概ね同期的に変位するよう選択されることが好ましい。例えば、ギアリムは同一の量の歯を有してもよく、スピンドルは同一のピッチを有してもよい。当業者は、異なる量の歯を有し、異なるピッチを有するが、組み合わされて補償され、同期的な変位を提供するギアリムとスピンドルとによって、同様の効果を達成できることを認識するであろう。更に当業者は、逆原理に従って、スピンドルのそれぞれがギアホイールに係合するギアリムを有して、スピンドルと回転可能に相互接続し得ることを認識するであろう。この実施形態では、ギアリム及びスピンドルのピッチは、スピンドルの回転軸に平行な、リンクの同期的な変位を生じるように同様に選択され得る。したがって、歯科材料の構成成分は、概ね同期的に前進され得、構成成分の混合比（ration）は区画の断面により予め決定され得る。したがって、区画は概ね同期的に空となり得るため、構成成分は常にセットで交換され得る。これは、個々の区画を交換する時間を節約し得る。
【００３０】
にも関わらず、デバイスは、更に、構成成分を非同期的に前進させるよう適合され得る。これは、区画の断面とは独立して、構成成分をある混合比で混合することを可能にし得る。したがって、そのようなデバイスは、区画の断面により予め決められた比（ration）ではなく、デバイスにより規定される比で材料を混合することを可能にし得る。したがって、デバイスは、構成成分の所定の異なる比での非同期的な前進を提供するスピンドル駆動装置により改良されるよう適合され得る。
【００３１】
一実施形態において、デバイスは、スピンドル駆動装置を駆動するための電動モーターを有する。モーターは、例えば電動ＤＣモーター、又は任意の他の好適なモーターであってもよい。デバイスは、スピンドル駆動装置が係合解除位置にある際、ピストンを駆動し又は変位させるよう適合されたハンドホイールを更に有してもよい。例えば、ハンドホイールは、ハンドホイールの回転をピストンの変位に転換するチェーン、ベルト又はロッドに接続されてもよい。かくして手動でのピストンの速い移動が可能となり得る。スピンドル駆動装置の係合位置において、ハンドホイールは、スピンドル駆動装置を介して駆動されてもよい。これは、材料がデバイス内で前進されていることを使用者に示し得る。ピストンは、一般に、スピンドル駆動装置が係合位置にある際、ハンドホイールによる手動変位が遮断される。したがって、分配中にハンドホイールを不慮に作動することが分配に悪影響を与えることは恐らくなく、かくして、スピンドル駆動装置からハンドホイールを分離するための追加の連結具を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】歯科材料を混合及び分配するためのデバイスの斜視図。
【図２ａ】異なる作動段階における本発明の一実施形態によるデバイスの概略図。
【図２ｂ】異なる作動段階における本発明の一実施形態によるデバイスの概略図。
【図３ａ】異なる作動段階における本発明の一実施形態によるスピンドル駆動装置の断面図。
【図３ｂ】異なる作動段階における本発明の一実施形態によるスピンドル駆動装置の断面図。
【図４】本発明の一実施形態による、スピンドルと協働するためのリンクの正面図。
【図５】本発明の一実施形態による、スピンドルと協働するための更なるリンクの正面図。
【図６】図５に示される実施形態によるスピンドル駆動装置の断面図。
【図７】本発明の一実施形態による、スピンドル駆動装置を２つ含むアセンブリの斜視図。
【図８】本発明の一実施形態による、スピンドル駆動装置を２つ含むアセンブリの更なる斜視図。
【図９】本発明の更なる実施形態による、スピンドル駆動装置を２つ含むアセンブリの斜視図。
【図１０】本発明の更なる実施形態による、スピンドルと協働するためのリンクの概略図。
【図１１】本発明の一実施形態によるピッチファインダーの断面図。
【図１２】本発明の一実施形態によるスピンドル駆動装置の斜視図。
【図１３ａ】図１２のスピンドル駆動装置の機能を図示する概略図。
【図１３ｂ】図１２のスピンドル駆動装置の機能を図示する概略図。
【図１４】本発明の別の実施形態によるスピンドル駆動装置の斜視図。
【図１５】本発明の更なる実施形態によるスピンドル駆動装置の斜視図。
【図１６】本発明の尚別の実施形態によるスピンドル駆動装置の斜視図。
【図１７】本発明の実施形態による更なるスピンドル駆動装置の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、歯科材料を分配するためのデバイス１００を示す。デバイス１００は、好ましくは２つの別個の構成成分の形態の材料を受容するためのレセプタクル１０１と、構成成分を混合するためのミキサー１０２と、を備える。材料構成成分は、別個の区画（図示せず）内に収容されることが好ましく、この区画から構成成分をミキサー内に押し出すことができる。ミキサー１０２は、個々の構成成分がミキサーの混合チャンバ内に前進され得るように区画に接続され、この混合チャンバで構成成分が例えば混合ローターの回転により補助されて混合され得る。混合物は、ミキサー１２０の出口１０３を介して退出することができる。図示されるデバイスは、例えば、硬化可能な歯科印象材料の混合及び分配に使用することができる。混合された歯科印象材料は、例えばデンタルトレーを充填するよう使用されてもよく、このトレーは、次に患者の口内に配置されて歯科印象が取られる。図示されるデバイスのミキサー１０２は、デバイス１００に交換可能に取り付けられる。したがって、混合された材料が硬化してミキサーを詰まらせる場合、デバイスの次の使用のために使用済みミキサーを未使用ミキサーと交換することができる。同様のデバイスは、３Ｍ  ＥＳＰＥ  ＡＧ（Ｇｅｒｍａｎｙ）から商標名３Ｍ（商標）ＥＳＰＥ（商標）Ｐｅｎｔａｍｉｘ（商標）で入手可能である。
【００３４】
図２ａ及び２ｂは、本発明のデバイス１をより詳細に示す。デバイス１はハウジング２を有し、ハウジング２は、第１の区画４及び第２の区画５が受容されるレセプタクル３を有する。図２ａは、初期位置にある、例えば、区画が尚、材料構成成分で実質的に満たされている際のデバイス１を示し、図２ｂは、異なる作動段階の、例えば、区画の一部分が区画から押し出された際のデバイス１を示す。
【００３５】
ミキサー６は区画４、５の出口上に受容されている。区画４、５はデバイス内で交換可能であり、それ故、例えば同一のデバイス内で異なるタイプの材料を使用し、又は空の区画を充填された区画と交換することができる。図示される実施例では、ミキサー６は、ミキサー６及び区画４、５がユニットを形成するように区画４、５に取り付けられ、ユニットは１つに纏まって交換され得る。更にミキサーは区画において交換可能であるため、デバイスの新たな使用のそれぞれについて未使用ミキサーを使用することができる。当業者は、ミキサーが必ずしも区画と共にユニットを形成せず、例えば、区画が除去された際にデバイスに残留してもよく、デバイス内に挿入された新しい区画に接続可能であり得ることを認識するであろう。
【００３６】
デバイス１は更に、本実施例ではハウジング２内に配置されているプランジャーアセンブリ７を有する。したがって、プランジャーアセンブリは、殺菌剤又は埃のような環境物質から保護され得る。プランジャーアセンブリ７は、第１のスピンドル駆動装置８及び第２のスピンドル駆動装置９を含む。第１のスピンドル駆動装置８及び第２のスピンドル駆動装置９は、それぞれ第１のスピンドル１０及び第２のスピンドル１１、並びに対応する第１のリンク１２及び第２のリンク１３を有する。図示される実施例では、スピンドル１０、１１は、軸線方向に移動可能である。詳細には、スピンドル１０、１１は、リンク１２、１３の回転により軸線方向に駆動可能である。リンク１２、１３は、本実施例では、デバイス内で軸線方向に固定されている。したがって、リンクは回転可能であるが、軸線方向に固定され、スピンドルは軸線方向に移動可能であるが、回転的に固定されている（又は回転に対して固定されている）。好ましい実施形態において、スピンドル１０、１１のそれぞれはねじ付けされ、対応するリンク１２、１３は、それぞれ適切な係合構造を有するナット（この図では詳細に図示されていない）を有する。適切な係合構造は、例えば、スピンドルに係合する１つ以上のピン、又はねじの少なくとも一部であってもよい。かくして、リンクのそれぞれは、リンクがスピンドルと係合協働して回転する際、対応するスピンドルを軸線方向に移動させることができる。
【００３７】
本実施例では、スピンドル１０、１１はプランジャーの少なくとも一部を形成し、プランジャーはその前方末端部においてピストン１４、１５を支持する。したがって、ピストン１４、１５は、スピンドルを軸線方向に移動させることにより前進されて、材料構成成分を押し出すことができる。図示される実施形態のデバイスは、スピンドルが概ね同時に前進するよう適合されていることが好ましい。したがって、スピンドルは、それらの後方末端部において接続バー１６に接続され得る。接続バーは、スピンドルを互いに略平行に案内することを補助し得る。デバイス内に電動モーター１７が配置されてリンク１２、１３を介してスピンドル、加えて場合によりミキサーシャフト（図示せず）を駆動して、ミキサー内の混合ローターを駆動する。
【００３８】
スピンドル及びミキサーシャフト用の駆動機構に関するより詳細な記載を、以下に更に提供する。
【００３９】
図３ａ及び３ｂは、異なる作動段階における、本発明の一実施形態によるスピンドル駆動装置３０を示す断面図である。更に区画４０を示し、区画４０内にピストン４１が移動可能に配置されて区画４０から材料を分配している。スピンドル駆動装置３０はねじ付きスピンドル３１を有し、スピンドル３１はリンク３２と協働する。スピンドル３１とリンク３２とは、互いに係合解除可能に係合するよう適合されている。詳細には、リンク３２はねじ付きナット３３を有し、ナット３３は、ナット３３とスピンドル３１が互いに係合する位置（図３ａ）と、ナット３３とスピンドル３１が互いに係合解除する位置（図３ｂ）との間で、スピンドルに対して移動可能である。
【００４０】
図３ａに示される係合位置では、スピンドル駆動装置は、ピストンを前進させて材料を押し出すのに使用され得る。本実施例では、リンク３２を回転させて、スピンドル３１を区画４０に向かって前方に前進させることができる。スピンドル駆動装置は、ピストンを前進させる間、比較的大きい力を伝達するよう適合されていることが好ましい。例えば、ねじのピッチは、リンクが比較的高速で駆動される場合でも、スピンドルが比較的ゆっくり移動するように選択されてもよい。したがって、スピンドル駆動装置は、駆動装置から提供される力を増大させてスピンドル駆動装置をより大きい力で駆動して、ピストンを前進させることが好ましい。
【００４１】
図３ｂにおいて、ナット３３は、係合解除位置にて示されている。この位置では、リンク及びスピンドルは、例えば、リンク３２とスピンドル３１との間の相対的な回転を有することなく、スピンドルの軸線方向において互いに対して自由に移動可能である。かくして、係合解除位置は、ピストンの自由な変位を可能にする。例えば、係合解除位置において、使用者はピストンを区画から迅速に後退させて区画を新しい区画と交換することができる。更に使用者はピストンを新しい区画に向かって迅速に再配置することができるため、係合位置に切り替え後に、実質的に即座に新しい材料を分配することができる。
【００４２】
係合解除位置において、ピストンは手動で駆動され、又は位置決め駆動装置により駆動され得る。したがって、スピンドル駆動装置が係合位置にある本発明のデバイスは、ピストンを比較的大きい力で、かつ比較的遅い速度で駆動することを可能とし得る。
【００４３】
更にスピンドル駆動装置が係合解除位置にある本発明のデバイスは、ピストンを比較的速い速度で駆動することを可能とし、それにより比較的小さい力が関与することができる。
【００４４】
図３ａ及び図３ｂに示される実施形態は、一般に、本明細書に記載した別の実施形態と組み合わせて使用することができ、したがって以下により詳細に記載される。ナット３３は、リンク３２と枢動可能に接続されている。枢動軸Ｐはスピンドルの軸線方向を概ね横切る配向を有する（図の平面にほぼ直交する）。したがって、スピンドル３１及びナット３３のねじは、ナット３３を枢動軸Ｐを中心として枢動させることにより、互いに対して係合又は係合解除され得る。かくして、スピンドルとリンクは、リンクとスピンドルとが互いに係合する係合位置と、スピンドルとリンクとが互いに対して係合解除する係合解除位置との間で、互いに対して作動可能である。
【００４５】
ねじ付きスピンドル３１は、ねじ外径Ｄ１、及び有効径Ｄ２により特徴付けられる。スピンドルの有効径は、ねじ谷径とねじ外径とのほぼ中間の直径と一致することが好ましい。ねじの有効径Ｄ２は、一般に、ねじと、適切な相補的な協働ねじとの間で伝達され得る、軸線方向力に関する理論的な力適用線を画定するのに使用される。本実施例では、枢動軸Ｐは、スピンドルのねじ外径Ｄ１の外部、及び特にスピンドルの有効径Ｄ２の外部に配置されている。したがって、スピンドルとナットとの間に作用する軸線方向力はトルクも生じ、このトルクはナットを枢動軸を中心として移動するよう付勢する。本実施例では、ナット３３は更に、ナットがスピンドルを前方（区画４０に向かう方向）に駆動した際、トルクがナットを係合位置に向かって付勢するが、ナットがスピンドルを反対後方（区画４０から離れる方向）に駆動した際、ナットを係合解除位置に付勢するよう適合されている。トルクの大きさは、伝達される軸線方向力に依存するため、より大きい軸線方向力はまたナットを係合位置又は係合解除位置の一方に向かって、より広範囲にわたって付勢されるであろう。したがって、スピンドル駆動装置が強い力を伝達するよう使用された場合でも、スピンドルの変位中、ナットがスピンドルに係合した状態を保つ自動ロック機能を提供することができる。更にこのやり方で、スピンドルの変位方向を後方に逆転した後の、ナットのスピンドルからの自動的な係合解除を可能にする自動ロック解除機能を提供することができる。
【００４６】
図示される実施形態では、枢動軸は、ねじ有効径Ｄ２から距離Ｘにて、有効径から径方向に離間している。更にナットの係合構造３４（図示される実施例では、部分ねじ）は、枢動軸から距離Ｙにて径方向にずれている。係合構造の距離Ｙを測定する場合、スピンドルと係合した際の、係合構造の軸の延長に関連した構造の中心を使用することが好ましい。かくして、スピンドルとナットの互いに対する軸線方向変位中に伝達される軸線方向力Ｆ１を、スピンドルに向かって又はスピンドルから離れるよう径方向に付勢される径方向力Ｆ２に変換するてこ作用が働き得る。それ故、Ｆ２とＦ１との比は、ＸとＹとの比に対応する（Ｆ２：Ｆ１＝Ｘ：Ｙ）。ＹはＸよりも大きいことが好ましい。
【００４７】
図４は、ナット３３が係合解除位置にて示される、図３ａ、３ｂに示されるリンク３２の正面図である。更に、枢動軸Ｐの位置が示されている。リンク３２は、本実施例では、それ自体で回転可能である（図の平面に略直交する軸の周囲にて）。ナット３３は、リンクの回転がナットも回転させるようリンクに枢動可能に取り付けられている。当業者は、ナットがリンクに対して駆動可能かつ回転可能な、又はリンクが回転可能及び回転不可能な構成要素を有する、他の解決法も留意するであろう。本実施例では、リンクはギア付きリム３５を有し、リム３５はリンクの、したがってナットの駆動を可能にする。またこの関連で、当業者はリンク及び／又はナットの駆動を可能にするスプロケット、ベルト車、摩擦車又は任意の他の適切な構造のような、ギア以外の他の構造を同様に使用することができることを認識するであろう。
【００４８】
図５は、本発明の更なる実施形態によるリンク３２’の正面図である。リンク３２’は図４に示されるリンク３２と概ね一致しているが、この例は、係合解除位置にあるよう図示されている２つのナット３３ａ、３３ｂを有する。２つのナット３３ａ、３３ｂはねじ付けされていてもよく、閉鎖位置に組み合わされた際に一緒になってスピンドル（図示せず）を完全に又は概ね完全に包囲し得る。かくして、リンクにより伝達可能な力は、１つのみのナットを有するリンクと比較して増大され得る。
【００４９】
図６は、スピンドル３１’と組み合わされたリンク３２’を示す。図示される構成は図３ａ及び図３ｂに示される実施形態と概ね一致するが、リンク３２’が１つのナットを有する代わりに２つのナット３３ａ、３３ｂを有する点で異なっている。
【００５０】
当業者には、ナットの片方のみ又は両方がねじ付けされて、スピンドルと協働し得ることが明白となろう。更に、ナットの全部若しくは一部がねじ付けされている２つを超えるナットを使用してもよい。
【００５１】
図７は、スピンドル駆動装置３０と、第２の同様のスピンドル駆動装置３０’とを含むアセンブリ５０を示す。リンク３２、３２’は支持物５１上に配置され、支持物５１はデバイス内に固定されて装着され得る。したがって、リンク３２、３２’は、回転される際、スピンドル３１、３１’を軸線方向に変位させる。スピンドル３１、３１’は、本実施例では、ピストン４１、４１’を支持するプランジャーを形成している。図示される実施例では、スピンドル３１、３１’は類似したピッチを有するため、リンクの同期的な回転がスピンドルを概ね同期的に変位させる。かくして、ピストン４１，４１’は、概ね同期的に前進される。この実施形態では、構成成分の所望の混合比は、区画の断面により予め決められ得る。例えば、区画の異なる断面により、１：１とは異なる混合比を達成することができる。
【００５２】
別の実施形態では、スピンドルは異なるピッチを有してもよく、このピッチはスピンドルを非同期的に変位させ、したがって、概ね等しい断面を有する区画によって１：１とは異なる混合比を達成することを可能にし得る。このことは、例えば、区画を均一なサイズで製造でき、それ故、製造中の変形物（variant）の量が低減され得るため有利であり得る。別の実施形態では、リンクが異なる速度で回転されて、同様の機能を達成することができる。したがって、同一のデバイスを使用して異なる作動モードで、例えば使用者が選択可能な作動モードを用いて材料構成成分を異なる比で分配することができる。更なる実施形態は、異なるピッチと異なる回転速度との組み合わせを含む。
【００５３】
図８は、アセンブリ５０を異なる視点から示す。アセンブリ５０は、リンク３２のギアリム３５と、リンク３２’のギアリム３５’とを接続する駆動ホイール５２を有する。したがって、リンク３２、３２’は接続されて、同一方向に回転する。同様の接続に関して、例えばチェーン又はギアベルトを介したリンクの接続のような他の解決法が可能である。駆動ホイール５２はハブ５３を有し、ハブ５３は、ミキサーシャフト（図示せず）と係合してミキサーを駆動するよう適合されている。
【００５４】
駆動ホイール上の歯及びギアリム３５、３５’の歯の数、並びにスピンドル３１、３１’のピッチの寸法は、組み合わされて、ミキサーシャフトの回転速度とスピンドル３１、３１’／ピストン４１、４１’の変位速度との間に所定の所望の関係を提供するよう選択される。駆動装置シャフトの回転速度は、例えば、標準的なモーターの設計された回転速度に一致し得る。これはモーターとミキサーシャフトとの間の速度適合のための別個のギアボックスを不必要とし得る。次いで、この回転速度は、材料構成成分を区画から押し出すのに好適な、適切な変位速度に変換されることが好ましい。かくして、ミキサーシャフト及びピストンを駆動するのに同一のモーターを使用することができ、別個のモーター又は追加のギアボックスを省くことができる。
【００５５】
図９は、スピンドル６１と協働しているリンク６２を有するスピンドル駆動装置６０を示す。図は、リンクとスピンドルが係合位置にある状態を示している。詳細には、リンク６２はナット６３を有し、ナット６３は枢動可能であるため、スピンドルと係合又は係合解除するよう作動可能である。図９に示される実施形態は、図３ａ、３ｂに示される実施形態と同様であるが、初期設定にてナットを係合位置に向かって付勢するバネ６６を更に有する。したがって、スピンドル駆動装置は分配デバイス内で使用される際、通常係合位置にあり得るため、材料はデバイスのモーターのスイッチを入れることによってのみ、デバイスから分配され得る。ナットはアクチュエータ（図示せず）に機械的に接続されて、リンクがバネ力に対抗してスピンドルを係合解除することを可能にし得る。したがって、使用者はアクチュエータを作動させてリンクとスピンドルとの係合を解除して、ピストンを区画から又は区画に向かって迅速に変位させることができる。このような実施形態は、バネ力がスピンドル駆動装置の自動ロック機構を支持し得るため、材料の分配に比較的強い力を提供し得る点で有利であり得る。代替的な実施形態では、バネは初期設定にてバネを係合解除位置に向かって付勢する。アクチュエータの作動は、この実施形態では、リンクとスピンドルとを互いに係合させてもよく、好ましくはモーターのスイッチも入れることができる。分配を停止する場合、アクチュエータを解放し、又は再度作動させてもよく、この作動は、好ましくはモーターのスイッチを切り、リンクとスピンドルとの係合を解除させる。かくしてピストンはデバイスが停止されたときに解放されて、ピストンと区画との間に蓄積された圧力が解放されることが好ましい。これは、分配が停止された際の材料の望ましくないアフタフローがかように防止され得るため、有利であり得る。
【００５６】
図１０は、スピンドル７１及びリンク７２を有するスピンドル駆動装置７０の実施形態を示す。リンク７２はナット７３を有し、ナット７３は、枢動軸Ｐ’を中心としてリンク７２と枢動可能に接続されている。リンクはスピンドル軸を中心として回転可能であるが、ナットは、本実施例では、レバー７８により保持されているピン７７を介して、回転に対抗して固定されている。したがって、リンク７２が図にて反時計回りに回転された際（矢印参照）、ナットは回転を阻止され、かくしてスピンドルから径方向に（点線で示す）変位するよう強制される。この実施形態を用いたデバイスは、軸線方向に移動可能なリンクを駆動し、かつ軸線方向に不動の回転スピンドルを有し得る。このようなリンクはピストンと機械的に接続されて、材料を前進させることができる。当業者は、この駆動原理が、本明細書において他の実施形態に記載されているような、リンクが軸線方向に不動であり、かつ回転されてスピンドルを変位させる駆動原理を逆転することを認識するであろう。したがって、図１０の実施形態は、本明細書に記載した他の実施形態と組み合わせて、又は代替的に使用され得る。詳細には、ナット又はリンクを初期設定にて係合位置又は係合解除位置に向かって付勢するバネを、図１０の実施形態に同様に使用してもよい。一方の原理において所定の利点が他方の原理におけるよりも勝り、又は独占的に存在し得るが、両方の駆動原理により同様の効果を達成することができる。
【００５７】
図１１は、ねじ付きスピンドル８１とリンク８２とを有するスピンドル駆動装置８０を示す。リンクにピッチファインダー８８が配置され、ピッチファインダー８８は、スピンドル８１に向かって弾性的に付勢されるボール８７を含む。ボール８７は、スピンドル駆動装置の係合解除位置において、スピンドル８１に向かって付勢されることが好ましい。したがって、係合解除位置におけるリンク及びスピンドルは、互いに対して自由に移動可能である。ピッチファインダー８８は、リンクとスピンドルが互いに対して移動するとき、スピンドルねじのフランジ間に嵌まり込むよう適合されてもよく、それ故、リンク及びスピンドルが互いに対して実質的に軸線方向に移動することなく、係合可能であり得る好ましい位置を示すことができる。例えば、図示される好ましい位置にあり得る、スピンドルと係合する対応するねじを有するナット（図示せず）は、スピンドルと滑らかに係合する。
【００５８】
図１２は、ねじ付きスピンドル９１及びリンク９２を有するスピンドル駆動装置９０を示す。リンク９２は、ねじ付きナット９３を含む。スピンドル９１及びリンク９２は、スピンドル９１とナット９３がスピンドルの回転軸Ｒに対して側方に相対的に移動することにより、スピンドル９１とナット３１が互いに対して係合解除又は係合できるよう適合されている。したがって、ナット９３はスピンドル９１を一部のみ包囲し、例えばナット９３は１つ以上のねじ付きセグメントを含んでもよく、セグメントはスピンドル周囲を約１８０°以下包囲する。本実施例では、ねじ付きナット９３はスピンドル９１の回転軸Ｒに対して略側方に移動するよう案内されて、スピンドル９１との係合又は係合解除を制御する。更にナット９３は、平行動作に関して案内されることが好ましい。即ち、ナット９３は、ナット９３の角度的配向が、ナット９３のスピンドル９１に対する移動中に、概ね一定に維持されるよう案内される。詳細には、ねじ付きナット９３は、ねじのフランク角（図１３に「Ａ」で示す）と略平行な案内次元Ｇにて移動するよう案内される。フランク角は、回転軸と整合された平面内で測定される。更にフランク角は、その平面内にて回転軸とねじ側面の表面との間で測定される。本実施例では、案内次元Ｇにおける案内は、直線案内部、例えば、摺動直線案内部又はローラー直線案内部により提供される。
【００５９】
図１３ａは、スピンドル９１、リンク９２、及びナット９３を有するスピンドル駆動装置９０を概略的に示す。本実施例では、スピンドル９１はナット９３を図の左側に向かって変位させるよう駆動され得る。軸線方向力ＦＡ、径方向力ＦＲ及び結果として得られる力Ｆを示す、対応する力の三角形が示されている。スピンドル駆動装置９０がスピンドル９１とナット９２との間に軸線方向力ＦＡを伝達するよう作動された場合、スピンドルの回転軸Ｒに対して９０°とは異なるねじ山の角度Ａを有するねじによって径方向力ＦＲが生じる。しかしながら、スピンドル９１に対するナット９３の案内は、案内次元Ｇが結果として得られる力Ｆに略直交して配向されるようなものである。かくして、結果として得られる力Ｆは、案内次元Ｇの次元におけるいずれの力構成要素も生じることができず、そのため案内次元Ｇにおけるナット９３の付勢が防止されることが好ましい。したがって、スピンドル駆動装置９０が、スピンドル９１とナット９３を互いに対して一方向に変位するよう駆動された場合、スピンドル９１とナット９３との自動的な係合解除（径方向力による）が防止される。
【００６０】
図１３ｂは、図１３ａに示される方向とは反対の変位方向に駆動されているスピンドル駆動装置９０を示す。軸線方向力ＦＡ’、径方向力ＦＲ’及び結果として得られるＦ’が、図に示されている。力構成要素ＦＧが案内次元Ｇに誘導され、したがってナットはスピンドルから離れるように案内次元に付勢される。したがって、ナット９３は、ナット９３とスピンドル９１の互いに対するこの変位方向において、スピンドルから自動的に係合解除される。かくして、スピンドル駆動装置９０は、一軸線方向において比較的強い力の伝達を提供することができ、反対方向においてナット９３とスピンドル９１の自動的な係合解除を提供することができる。
【００６１】
図１４は、図１２、１３に示されるスピンドル駆動装置と類似するが、２つのねじ付きスピンドル９１ａ、９１ｂ及び共通のリンク９２’を有するスピンドル駆動装置９０’を示す。スピンドル９１ａ９１ｂ及びリンク９２’は、互いに解除可能に係合するよう適合されている。リンク９２’は共通のナット９３’を更に含み、ナット９３’は２つのスピンドル９１ａ、９１ｂのねじと係合する２つのねじを有する。当業者は、共通のリンクに同様に２つの別個のねじ付きナットを提供し得ることを認識するであろう。
【００６２】
図１５は、代替的なスピンドル駆動装置１１０を示す。スピンドル駆動装置１１０は、ねじ付きスピンドル１１１及びリンク１１２を有する。リンク１１２はねじ付きナット１１３を含み、ねじ付きナット１１３はスピンドル１１１の回転軸Ｒ’に対して側方に移動可能である。ナット１１３のねじはそのような側方移動により、スピンドル１１１のねじと係合可能かつこのねじから係合解除可能である。本実施例では、２つの片側部分の形態の２つのナットが存在し、この２つのナットは、分離してスピンドル１１１から係合解除することが可能であり、また連結してスピンドル１１１と係合することができる。２つ以上のナットが存在してもよいが、本実施例では、ナット１１３のみを参照して本実施態様を更に記載する。ナット１１３は平行動作に関して案内され、したがってナット１１３は、ナット１１３の角度的配向が、スピンドル１１１に対するナット１１３の移動中に、概ね一定に維持されるよう案内される。本実施例では、ナット１１３は平行四辺形案内部により案内され、平行四辺形案内部は、ナット１１３及びリンク１１２に接続している枢動可能なレバー１１５ａ、１１５ｂを有する。レバーのそれぞれは、リンクとのピボット接続と、ナットとの更なるピボット接続と、を有する。かくして、平行動作のための案内部が提供される。本実施例では、平行四辺形案内部は更に２つのレバーを有し、この２つのレバーは、レバー１１５ａ、１１５ｂのピボット接続と略同軸のピボット接続を有する。したがって、平行四辺形案内部の機械的安定性が最大となり得る。更なるナットは、図示されるように、同様の平行四辺形案内部を有し得る。
【００６３】
図１６は、ナット１１３とスピンドルを互いに対して一方向に変位させるスピンドル駆動装置１１０の作動から生じ得る際の力の三角形を示す。平行四辺形案内部は、ナット９３が案内円上を移動するように案内するよう適合されている。しかしながら、ナット１１３とスピンドル１１１の係合位置において、平行四辺形はナット９３を案内して案内方向Ｇ’（図示される位置では案内円に対する接線）にて移動させる。図１３ａに示されるように、結果として得られるＦは、案内方向Ｇ’に略直交して指向される。かくして力Ｆは、案内方向Ｇ’における力構成成分を生じることができない。その結果、本実施形態も、一方の変位方向においてスピンドル１１１に対するナット１１３の自動的な係合解除を阻止できるが、スピンドル１１１とナット１１３との互いに対する反対の変位方向において、スピンドル１１１からのナット１１３の係合解除を提供する。
【００６４】
図１７は、レバー１２５と直線案内部１２６が組み合わせて使用されて、スピンドル１２１に対するナット１２３の平行動作の案内を提供する、スピンドル駆動装置１２０を示す。本実施例は、図１５及び１６に示される実施例と同様に作動する。当業者は、ナットとスピンドルの互いに対する平行動作の案内を提供する更なる実施形態を認識するであろう。そのような実施形態は、好ましくは、スピンドル駆動装置が、ナットとスピンドルの互いに対する一方の変位方向において作動する際、ナットとスピンドルの自己維持係合を提供する点で有利であり得る。更に、そのような実施形態は、スピンドル駆動装置が、ナットとスピンドルの互いに対する反対の変位方向において作動する際、ナットとスピンドルの自動係合解除を提供すことが好ましい。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0005852571.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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【図１３ａ】
0005852571.tif 000016
【図１３ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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