(57)【要約】  本発明のハンドピースは、その先端にコレット（１０）を有し、ガイドボア（２３，２５）内に収納された取り外し可能なツールのシャンクを強く把持する。コレットはコレットの環状部分（２２）に取り付けられた複数本のアーム（２６）を有する。好ましくは、コレットのアームはレバーであり、把持あご（２０）から離れた位置にある支持表面を有し、その上に把持機構（１７）が力をかけ、この力をレバーが増幅する。把持機構は、内側円錐表面（４４）を有するスライドスリーブ（４０）を有する。これにより、ボール（４５）を介してコレットレバーに力をかける。この構成により、小さなスプリングの使用が可能、あるいは省略できる。開放機構のボール（５１）は、フレキシブルな側面ストリップ（５８）を有する螺旋スロット内をガイドされる。このストリップが、スナップフィットにより、把持機構をその場所に保持する。
2007521896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）  長手軸方向に回転し、固定管状シャフト（１６）のベアリングを介して搭載される中空シャフト（１１）と、
（Ｂ）  前記中空シャフト（１１）のフロントエンドに搭載され、取り外し可能なツール（２）のシャンク（３）を収納する中央チャネル（１９）を有するコレット（１０）と、
前記コレット（１０）は、前記長手軸方向の周囲に分布し、中央チャネル内に把持用あご（２０）を具備する軸方向アームを有し、
（Ｃ）  中空シャフト（１１）により保持され、前記コレット（１０）の前記各アームの支持表面（４６）に求心力を加えて、コレット（１０）の把持用あご（２０）の間にツールシャンクを把持する把持機構（１７）と、
（Ｄ）  固定管状シャフト（１６）に少なくとも部分的に具備され、コレット（１０）を解放するために、前記把持機構（１７）に作用する解放機構（１８）と
を有し
前記把持機構（１７）は、
（Ｃ１）  中空シャフト（１１）に搭載されたスリーブ（４０）と、
（Ｃ２）  前記コレット（１０）の各アームに対し、前記アームの支持表面（４６）とスライドするスリーブ（４０）の内側カム表面との間で、中空シャフト（１１）の半径方向の穴に配置された伝達要素（４５）と
を有し
前記解放機構（１８）は、
（Ｄ１）  前記固定管状シャフト（１６）内に配置され、外側環状溝（５５）を具備するスライドするカラー（５２）と、
（Ｄ２）  前記固定管状シャフト（１６）の周囲に配置され、手動制御部材（６）に接続され、内側軸方向溝（５６）を具備する回転ブッシュ（５０）と、
（Ｄ３）  前記固定管状シャフト（１６）の螺旋スロット（５７）と、前記外側環状溝（５５）と、前記内側軸方向溝（５６）の１つに係合する一組のボール（５１）と
を有し
回転ブッシュ（５０）を所定の方向に回転させることにより、前記スライドするカラー（５２）を軸方向に移動させて、前記把持機構のスリーブ（４０）を駆動して、前記コレット（１０）を解放する
ことを特徴とする歯科／医科用ハンドピース。
【請求項２】
前記螺旋スロット（５７）は、そのエッジの一方で、前記解放機構（１８）が非活性状態にあるときに、前記ボール（５１）が配置される端部に近いほうに、前記ボール（５１）をスナップヒットでその位置に保持するフレキシブル・ストリップ（５８）を有する
ことを特徴とする請求項１記載の歯科／医科用ハンドピース。
【請求項３】
前記フレキシブル・ストリップ（５８）は、前記螺旋スロット（５７）とそれに平行な追加スロット（５９）との間に形成され、
前記フレキシブル・ストリップ（５８）は、その端部に近い方に、螺旋スロット（５７）の幅を局部的に狭める隆起部分（５８ａ）を有する
ことを特徴とする請求項２記載の歯科／医科用ハンドピース。
【請求項４】
前記カム表面は、
（Ｘ１）円錐状表面（４４）のような、軸方向に傾斜した表面を有する
ことを特徴とする請求項１記載の歯科／医科用ハンドピース。
【請求項５】
前記カム表面は、
（Ｘ２）  円錐状表面（４４）を具備した第１中空部（４３）と、
（Ｘ３）  突起部（８１）により前記第１中空部（４３）から分離され、前記第１中空部（４３）よりも浅い第２中空部（４８）と
を有し
前記コレット（１０）のレバー（２６）は柔軟性を有し、
前記第２中空部（４８）は、前記伝達要素（４５）が第２中空部（４８）に、前記コレット（１０）のアーム（２６）の柔軟性により、係合しているときに、前記スライドするスリーブ（４０）をその位置に保持するノッチを形成する
ことを特徴とする請求項４記載の歯科／医科用ハンドピース。
【請求項６】
前記伝達要素（４５）は、ボールである
ことを特徴とする請求項１−５のいずれかに記載の歯科／医科用ハンドピース。
【請求項７】
（Ａ）  長手軸方向に回転し、固定管状シャフト（１６）のベアリングを介して搭載される中空シャフト（１１）と、
（Ｂ）  前記中空シャフト（１１）のフロントエンドに搭載され、取り外し可能なツール（２）のシャンク（３）を収納する中央チャネル（１９）を有するコレット（１０）と、
前記コレット（１０）は、前記長手軸方向の周囲に分布し、中央チャネル内に把持用あご（２０）を具備する軸方向アームを有し、
（Ｃ）  中空シャフト（１１）により保持され、前記コレット（１０）の前記各アームの支持表面（４６）に求心力を加えて、コレット（１０）の把持用あご（２０）の間にツールシャンクを把持する把持機構（１７）と、
（Ｄ）  固定管状シャフト（１６）に少なくとも部分的に具備され、コレット（１０）を解放するために、前記把持機構（１７）に作用する解放機構（１８）と
を有し
前記把持機構（１７）は、
（Ｃ１）  中空シャフト（１１）に搭載されたスリーブ（４０）と、
（Ｃ２）  前記コレット（１０）の各アームに対し、前記アームの支持表面（４６）とスライドするスリーブ（４０）の内側カム表面との間で、中空シャフト（１１）の半径方向の穴に配置された伝達要素（４５）と
を有し
前記解放機構（１８）は、
（Ｄ１）  前記固定管状シャフト（１６）内に配置され、手動制御部材（６）駆動されるスライドするカラー（５２）を有し、
前記手動制御部材が前記カラー（５２）を軸方向に動かし、前記把持機構のスリーブ（４０）を駆動して、前記コレット（１０）を解放し、
前記カム表面は、
（Ｘ２）  前記傾斜表面（４４）を具備した第１中空部（４３）と、
（Ｘ３）  突起部（８１）により前記第１中空部（４３）から分離され、前記第１中空部（４３）よりも浅い第２中空部（４８）と
を有し
前記コレット（１０）のレバー（２６）は柔軟性を有し、
前記第２中空部（４８）は、前記伝達要素（４５）が第２中空部（４８）に前記コレット（１０）のアーム（２６）の柔軟性により係合しているときに、前記スライドするスリーブ（４０）をその位置に保持するノッチを形成する
ことを特徴とする歯科／医科用ハンドピース。
【請求項８】
前記スリーブ（４０）は、スプリングにより力がかかっておらず
前記解放機構（１８）は、前記スリーブ（４０）を、コレット（１０）を把持したり解放したりするために、両方向に軸方向に沿って動かす
ことを特徴とする請求項５または７記載の歯科／医科用ハンドピース。
【請求項９】
前記伝達要素（４５）は、ボールである
ことを特徴とする請求項７記載の歯科／医科用ハンドピース。
【請求項１０】
前記コレット（１０）の各アームは、レバー（２６）を有し、
前記レバー（２６）の第１端は、前記コレット（１０）の環状部分（２２）にヒンジ（２７）により取り付けられ、その支持表面（４６）は、前記ヒンジ（２７）から軸方向に離れており
前記把持用あご（２０）は、軸方向で、前記支持表面（４６）よりも前記ヒンジ（２７）に近く配置される
ことを特徴とする請求項１または７記載の歯科／医科用ハンドピース。
【請求項１１】
前記コレット（１０）の環状部分（２２）とレバー（２６）とは一体で形成され、
前記各レバー（２６）のヒンジ（２７）は柔軟性のあるヒンジであり、
前記環状部分（２２）は、ツールシャンク用のガイドバレルを有する
ことを特徴とする請求項１０記載の歯科／医科用ハンドピース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医科・歯科用のハンドピースに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の医科・歯科用ハンドピースは、長手軸方向に回転し、固定管状シャフトのベアリングを介して搭載される中空シャフトと、前記中空シャフトのフロントエンドに搭載され、取り外し可能なツールのシャンクを収納する中央チャネルを有するコレットと、前記コレットは、前記長手軸方向の周囲に分布し、中央チャネル内に把持用あごを具備する軸方向アームを有し、中空シャフトにより保持され、前記コレットの前記各アームの支持表面に求心力を加えて、コレットの把持用あごの間にツールシャンクを把持する把持機構と、固定管状シャフトに少なくとも部分的に具備され、コレットを解放するために、前記把持機構に作用する解放機構とを有する。
【０００３】
【特許文献１】米国特許第３９０２２４８号明細書
【特許文献２】米国特許第３６３１６９７号明細書
【特許文献３】米国特許第３４８８８５０号明細書
【０００４】
通常のハンドピースは、特許文献１に開示されたのと同様に、把持用あごは、コレットの一端に配置される。このコレットは、円錐形状の外側支持表面を有する。この外側支持表面は、管状部品の内側コーンと係合し、ツールのシャンク上でコレットの一端を把持する。例えばコレットは、中空シャフト内にスライド可能に搭載され、その把持用あごと外部支持表面は、シャフトの前オリフィスと協働する為に、その一端に配置される。コレットスプリングが、コレット１０を軸方向後方に引くことによって、把持する。解放機構は、ネジ係合により機器本体に接続される外側スリーブを有し、制御部材として機能する。ユーザがスリーブを軸を中心に回転させると、スリーブは、前方に動いて内側ブッシュを駆動して、コレットスプリングを圧縮し、コレットを前方に移動させ、コレットを、コレットを把持していたコーンから解放する。
【０００５】
ハンドピースに搭載されるツールが比較的高い応力を支持しなければならない場合、特にねじりと軸方向力に関しする限り、コレットは、堅固に把持しなければならない。このことは、コレットスプリングは、極めて高い軸方向力と円錐表面上にかかる強い摩擦力とを有し、この円錐表面が軸方向力を半径方向の把持力に変換するこを意味する。解放機構はこれらの力に打ち勝つことができなけばならないが、これは十分な軸方向スラスト力をコレットスプリングにより予め力が付与されているスライド部材に掛けることにより、行われる。この軸方向スラスト力は、その後ハンドピース１のフレームに伝達されるが、これは回転シャフトを支持するローラーベアリングの少なくとも一方を介して行われる。大部分の時間、特許文献１による構成と同様に、このスラスト力は前方にかかり、かくしてツールが使用中に受ける軸方向の負荷に対し反対方向にローラーベアリングに負荷をかける。即ちローラーベアリングは両方の軸方向負荷に耐えるよう設計しなければならない。
【０００６】
更に、比較的強いコレットスプリングは比較的大きな質量を有し、このことは高速回転し中心に正確に配置されない部品にとって、大きな欠点をもたらす。その結果発生した振動は、スプリング質量と共に増加する。
【０００７】
特許文献２に開示されたハンドピースにおいて、コレットとそのコレットスプリングは、上記したものと同一の種類でである為同一の欠点がある。コレットスプリングの力に打ち勝つために、解放機構は、固定チューブの螺旋スロットと、手動制御部材として機能する 軸を中心に回転するスリーブの軸方向溝の両方に係合するボールを含むよう構成される。
【０００８】
コレットスプリングを具備しないハンドピースが、特許文献３に開示されている。コレットは、把持力を生成する環状部品と協働する円錐状外部表面を有し、軸方向の遊びを持って中空シャフト内に搭載される。コレットのフロントエンドは、シャフトにより支持されておらず、手動制御部材として機能する軸方向に稼働なノーズ内に固定される前部ボールベアリングにより支持されている。こうするために、ノーズは、ネジ係合によりハンドピース本体に搭載され、操作者は、ノーズを回転して、前部ボールベアリングを前後に動かして、コレットを締めたり緩めたりする。このシステムの大きな欠点は、コレットがコレットされている間、作業中に、ベアリングに大きな軸方向負荷がかかることである。更に、前部ボールベアリングをサポートするシステムは、回転速度が速くなるにつれて増えるツールの振動を阻止するほどの剛性を有さない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、従来技術の前記の欠点を解決することであり、本発明の装置は、コレットで把持用あご２０を強く把持し、かつ把持機構と解放機構に発生する軸方向の力を制限しながら行うことである。特に把持機構と解放機構は、コレットの操作を容易にし偶発的な動きを阻止するよう構成される。本発明の更なる目的は、ハンドピースのメインベアリングの内のローラーベアリングの配置を単純化することであり、特にメインのベアリング少なくとも一つのベアリングの軸方向負荷を減らすことにより行う。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１態様によれば、本発明の医科・歯科用のハンドピースの把持機構は、中空シャフトに搭載されたスリーブと、前記コレットの各アームに対し、前記アームの支持表面とスライドするスリーブの内側カム表面との間で、中空シャフトの半径方向の穴に配置された伝達要素とを有し前記解放機構は、前記固定管状シャフト内に配置され、外側環状溝を具備するスライドするカラーと、前記固定管状シャフトの周囲に配置され、手動制御部材に接続され、内側軸方向溝を具備する回転ブッシュと、前記固定管状シャフトの螺旋スロットと、前記外側環状溝と、前記内側軸方向溝の１つに係合する一組のボールとを有し、回転ブッシュを所定の方向に回転させることにより、前記スライドするカラーを軸方向に移動させて、前記把持機構のスリーブを駆動して、前記コレットを解放する。
【００１１】
これらの特徴を組み合わせることにより、極めて強い把持力が、コレットに対し、ハンドピースの回転部分に大きな軸方向力をかけることなく、得られる。把持機構と解放機構は、この応力の軽減に起因して、軽くすることができる。本発明の好ましい実施例ｈによれば、螺旋スロットは、そのエッジの一方で、前記解放機構が非活性状態にあるときに、前記ボールが配置される端部に近いほうに、前記ボールをスナップヒットでその位置に保持するフレキシブル・ストリップを有する。
【００１２】
スライドするスリーブは、小さなスプリングで把持方向に引き抜くことができる。特に好ましい変形例によれば、中空シャフトがカム表面内に配置され、キャッチを構成し、スライドするスリーブを、コレットアームの柔軟性により、その場所に保持する。これにより通常の把持用スプリングを取り除くことができる。従って、解放操作は、スプリングに起因する軸方向スラスト力に打ち勝つ必要はない。
【００１３】
本発明の第２態様によれば、医科・歯科用ハンドピースの把持機構は、中空シャフトに搭載されたスリーブと、前記コレットの各アームに対し、前記アームの支持表面とスライドするスリーブの内側カム表面との間で、中空シャフトの半径方向の穴に配置された伝達要素とを有し、解放機構は、前記固定管状シャフト内に配置され、手動制御部材で駆動されるスライドするカラーを有し、前記手動制御部材が前記カラーを軸方向に動かし、前記把持機構のスリーブを駆動して、前記コレットを解放し、カム表面は、前記傾斜表面を具備した第１中空部と、突起部により前記第１中空部から分離され、前記第１中空部よりも浅い第２中空部とを有し、コレットのレバーは柔軟性を有し、前記第２中空部は、前記伝達要素が第２中空部に前記コレットのアームの柔軟性により係合しているときに、前記スライドするスリーブをその位置に保持するノッチを形成する。
【００１４】
本発明の好ましい実施例によれば、コレットの各アームは、レバーを有し、レバーの第１端は、前記コレットの環状部分にヒンジにより取り付けられ、その支持表面は、前記ヒンジから軸方向に離れており、把持用あごは、軸方向で、前記支持表面よりも前記ヒンジに近く配置される。従って把持機構によりかけられる求心力を減らすことができるが、その理由は、それらはツールに対し強い把持力を掛けるコレットレバーにより増幅されるからである。
【実施例】
【００１５】
図１は、本発明のさまざまな実施例による歯科用あるいは外科用のハンドピース１を示し、これに関し以下説明する。ハンドピースは、円筒状のシャンク３を有する取り外し／回転可能なツール２で取り付けられる。このシャンク３は、ハンドピース１の回転可能コレットに把持あるいはクランプされている。ハンドピース１は、モータ、このほん実施例では電動モータを具備し、ツール２を高速で回転させる。モータは、ハンドピース１の本体４内に収納される、ハンドピース１の後部に接続された導電ケーブル５を介して、外部ユニットから動力が送られ制御される。オペレータは、コレットの固定（締め付け）と解放（取り外し）を、本体４に回転可能に搭載されたスリーブ６を一方向あるいは反対方向に回転させることにより行う。参照番号７および８は通気孔を示す。このような器具の応用例は、特に歯科用、歯科研究用および微細外科手術用である。ここに示した実施例は、２．３５ｍｍの標準直径のシャンクを具備したツールを用いた歯科研究用器具である。
【００１６】
ツールを把持するコレット１０と、このコレット１０を固定する機構と解放する機構の第１実施例を図２−５を参照して次に説明する。コレット１０は、電動モータ１３のシャフト１２に結合された中空回転シャフト１１内で、ハンドピースの前端内に配置される。中空回転シャフト１１は、ハンドピースの本体４に取り付けられた管状シャフト１６内のボールベアリング１４、１５によりサポートされる。ここに示した医療用の装置においては、５万回／分の速度で回転する。しかし、コレット１０のようなコレットは、数十万回／分で回転するようなツール、特に空気タービン駆動のツールでも使用されることもある。
【００１７】
コレット１０を把持（固定）する固定機構１７が、中空回転シャフト１１に搭載され、それともに回転する。コレット１０を解放する解放機構１８は、スリーブ６を回転することにより制御され、回転しない管状シャフト１６に搭載され、固定機構１７に作用して、回転が停止したときに、ツールを解放する。これらの機構を以下詳述する。
【００１８】
図３−５は、特にコレット１０の第１実施例を示し、コレット１０は、コレットの中央チャネル１９の周囲に均一に分配された３個の把持用あご２０を有し、ツールのシャンク３を収納する。各把持用あご２０は、シャンク３にあたって係合する円筒状の表面部分２１を有する。
【００１９】
前端においては、コレット１０は、できるだけツールの中心を合わせるように、高い精度で適合した軸方向孔２３を具備するほぼ円筒状の挿入筒２２を有する。図２からわかるように、後部案内筒２４は、コレット１０の後部で中空回転シャフト１１内に固定され、ツールシャンクの端部をガイドするための中央孔２５を有する。
【００２０】
各把持用あご２０はレバー２６と一体に形成される。このレバー２６は、挿入筒２２から後部方向に向かって軸方向に延び、フレキシブル部分２７によりそこに取り付けられて一種のヒンジを形成し、そこにレバー２６がシャフトの回転軸３０方向に軸を中心に回転可能に取り付けられる。各レバー２６上では、把持用あご２０は、レバーの自由端２８よりもフレキシブル部分２７の方にはるかに近く配置される。その結果、自由端２８に近いレバーに加わる半径方向の力が、把持用あご２０に非常に強い把持力を生成する。
【００２１】
図に示したコレット１０は、金属（例：鋼）の単一片から形成されるのが好ましい。レバー２６は、軸方向スリット３１により互いに分離され、それぞれ凹部３２を介して挿入筒２２の後部内に延びる。ピン３３は、コレット１０と中空回転シャフト１１を回転可能に保持し、各凹部３２内に係合する。横方向スリット３４は、その元部でレバー２６の厚さを減少させ、かくしてコレットの横方向断面の３つの周囲領域にフレキシブル部分２７を形成する。挿入筒２２の前部で、内側環状溝３５がＯリング３６用に具備され、外側環状溝３７が固定キャップ３８のリップ用に具備され、ナット３９が軸方向にコレット１０を軸方向から保持するために中空回転シャフト１１にねじ込まれる。ナット３９は固定キャップ３８の下に若干の空気圧を形成するため換気用フィン３９ａを具備し、固定キャップ３８と挿入筒２２の間のスリット内にゴミが入るのを阻止する。さらに、ナット３９は、中空回転シャフト１１の端部１１ａを挿入筒２２に対して半径方向に固定し、この端部は、薄く、軸方向スリットによりフレキシブルなタブ（薄い片）に分割されている。これにより、遊びを持たずに（動かずに）、中空シャフトの中心にコレット１０を配置できるようになる。
【００２２】
図示しない変形例においては、挿入筒２２は、コレット１０の一部を構成しない別の部品（ピース）でもよい。このコレットの前端を短い環状部分で形成し、そこにレバー２６をヒンジで取り付ける。この環状部分は、必要によっては、レバーとは別の部品でもよいが、一体の構成物が通常好ましい。
【００２３】
固定機構１７はスリーブ４０を有し、このスリーブ４０は中空回転シャフト１１の周囲にスライド可能に搭載される。この中空回転シャフト１１とスリーブ４０は、中空回転シャフト１１の軸方向スリットとスリーブ４０に係合するクロスバー４１により、回転可能に保持される。圧縮バネ４２は、後部案内筒２４にワッシャを介して配置され、クロスバー４１を後部方向に向かって軸方向に押す。スリーブ４０の前端は、円錐状表面４４により前端に形成された内側溝４３を有する。３個のボール４５は、中空回転シャフト１１の対応する穴７８内に収納され、中空回転シャフト１１の内側とスリーブ４０の内側溝４３のベースとの間の距離に対応した直径を有する。各ボール４５は、レバーの自由端２８に近い、コレット１０のレバー２６の１つの外側表面上に搭載される。
【００２４】
スリーブ４０は、解放機構１８から解放されると、圧縮バネ４２の軸方向圧力の影響で、後部方向にスライドする傾向にある。その結果、その円錐状表面４４がレバー２６の端部を、対応するボール４５を介して、半径方向内側に押す。レバーがフレキシブル部分２７で回転可能に保持されているために、この力はレバーの把持用あご２０に増幅して伝搬され、作業中非常にきっちりと連続的にツールシャンクを把持する。当業者に公知なように、このような固定機構では、コレットのレバー２６は、剛性を有するか若干柔軟性があるかのいずれかである。レバー２６が剛性を有する場合には、それらの端部の半径方向の動きは非常に小さく、同じことがスリーブ４０の軸方向のずれについても言える。両方の場合とも、把持用あご２０のレベルにおける高い把持力が連続的に維持されるが、これは圧縮バネ４２が比較的小さい場合でも当てはまる。この理由は、コレットのてこ原理および回転軸３０に対し円錐状表面４４が若干傾斜しているからである。この若干の傾斜の効果は、レバー２６上に働く遠心力は圧縮バネ４２の影響に打ち勝つことができないことを意味する。ボール４５を介した力の伝搬は、非常に小さな摩擦で達成されることに加えて、所定の把持力を維持するのを補助する。しかし、これらのボールは本発明に必要不可欠なものではなく、それらは、中空回転シャフト１１を通りレバー２６を内側に押すことのできる他の伝達要素で置換することもできる。
【００２５】
ユーザが制御用スリーブ６を解放方向に本体４上で回転させる場合には、解放機構１８は、スリーブ４０を圧縮バネ４２の力に抗して前方に押すよう設計されている。解放機構１８は、制御用のスリーブ６に回転可能に接続された筒状体５０と、１個又は複数個のボール５１（この実施例のハンドピースの回転軸３０に対し対称に配置された２個のボール）と、管状シャフト１６内にスライド可能に搭載された押し込みカラー５２とを有する。、押し込みカラー５２は、スリーブ４０の外側スラストカラー５４が回転しない場合には、それに対し軸方向にサポートする内側肩部５３を前端に有する。ボール５１は、押し込みカラー５２の外側環状溝５５内に係合する。さらにまた各ボール５１は、筒状体５０の対応する軸方向溝５６内と管状シャフト１６の傾斜したスリット５７（図６）内に係合する。各スリット５７のアウトラインは、ボール５１のある軸方向の動きを決定するように螺旋状であり、その端部はボールの停止位置をより正確に規定するよう、若干傾斜している。
【００２６】
図６に示した一実施例においては、スリット５７の後端は、押し込みカラー５２の収納位置に対応しそしてかくしてコレット１０の固定位置に対応して、フレキシブル・タブ５８に適合する。その端部は突起部５８ａを有し、この突起部５８ａがスリット５７の幅を狭め、スリット５７の端部でボール５１を弾性的に保持している。これにより、回転可能な制御用のスリーブ６は、偶発的な動作を阻止するために、弾性状態（柔軟性をもって）で保持され、ユーザに対しコレットの通常の動作位置から離れたことを知らしめる。フレキシブル・タブ５８は、スリット５９を管状シャフト１６内で機械加工することにより形成される。このスリット５９は、スリット５７に平行で、タブ５８の端部周囲で、スリット５７に接続される。
【００２７】
本発明のハンドピースの顕著な態様は、図２ａに特に示されるが、回転部分がわずか３個のベアリング構造で支持されている点である。すなわち前部ボールベアリング１４と中部ボールベアリング１５と後部ボールベアリング６０であり、２本の同軸シャフトである中空回転シャフト１１とシャフト１２の両方は、中部ボールベアリング１５により支持されている。中部ボールベアリング１５内で、シャフト１１，１２は、互いにポジティブ・カップリング６１により回転可能に接続されている。これらは図２，７，８に特によく示されている。中空回転シャフト１１の後端は、肩部６２を有し、この肩部６２は中部ボールベアリング１５の内側リング６３に当接している。さらにそれは内側リング６３内に挿入された一群の把持用ツメである歯部６４を有する。この場合３個の歯部が円周上に互いに１２０°ずれて配置されている。
【００２８】
モータのシャフト１２の前端は、中部ボールベアリング１５の内側リング６３内に挿入されるが、好ましくは、熱膨張、ベアリングの軸方向の遊びおよび他の許容誤差から生じる小さな軸方向のズレを吸収可能なようにしている。シャフト１２のこの端部は、把持用ツメである歯部６５を有する。この歯部６５は他のシャフトの歯部６４の間を軸方向に延びて、２本のシャフトの間で両方向にトルクの伝達を可能にしている。挿入部品である中間ピース６６は、好ましくは合成材料製で、シリンダ状の円筒状本体６７と半径方向ウイング６８とを有し、これらが歯部６４と歯部６５との間に配置されてベアリングの役目をしている。さらに中間ピース６６は、シャフト１２内に収納された圧縮スプリング６９により、中空回転シャフト１１に対し、軸方向に予め力がかけられている。この機能の概要を次に説明する。
【００２９】
前部ボールベアリング１４は、ダイアフラム・スプリング７０の手段により予め力が加えられる。ダイアフラム・スプリング７０は、ベアリングの外側カラー７１を管状シャフト１６内をスライドして後部方向に押す。この軸方向の予め加えられた力は、前部ボールベアリング１４と中空回転シャフト１１を介して、中部ボールベアリング１５の領域まで伝達され、そこで一部は中間ピース６６とモータのシャフト１２を介して圧縮スプリング６９の軸方向の圧力に等しくなるまで部分的に分配され、残りは予めかけられた力の形態で中部ボールベアリング１５内に分配され、そしてこれがベアリングの外側リング７２を介して管状シャフト１６に戻る。圧縮スプリング６９がシャフト１２にかける軸方向の力は、後部ボールベアリング６０の軸方向に予めかかる力を構成する。２本のシャフトの間のポジティブ・カップリング６１の軸方向の遊び故に、この力は、ユーザがツールに軸方向の圧力をかけた時でも、変わらない。この圧力は中部ボールベアリング１５により完全に吸収され、中部ボールベアリング１５の外側リング７２は、管状シャフト１６の後端にねじ込まれた本体４の管状部材７３の端部に当接されているからである。
【００３０】
上記の本発明の構造は、軸方向の力を吸収する点において、４個のベアリングを具備した従来の構造と同一の効果を有するが、本発明のハンドピースの全長は従来構造に比較して大幅に短くなっている。このような全長の短縮は、オペレータが取り扱う際の精度が増す利点があり、導電ケーブル５が器具の後端にかける応力の影響を低減する点で、特に利点がある。
【００３１】
本発明の別の利点は、２本のシャフト１１、１２の隣接する端部が同一のカラー６２によりサポートされ且つ中心に配置されているために、その同心性は別の措置を施すことなく確保できることである。
【００３２】
図９は固定機構１７の第２実施例を示し、これはハンドピースの第１実施例に対し、大幅に単純化されている。固定機構１７は、図２に示したレイアウトに対し説明したものとは異なり、図２に示した圧縮バネ４２を取り除いている。かくして解放機構１８は、固定解放の制御手段として機能する。解放位置と固定位置スナップで適合でき、図６に示したスリット５５は、各端部で、フレキシブル・タブ５８と適合できる。
【００３３】
図９に示すように、スリーブ４０の前端は、環状のアーク形状のプロファイルの環状溝８０を追加している点が異なっている。この溝は、円錐状表面４４から円筒状表面の短い部分により分離されている。これが隣接する表面に対し半径方向突起部８１を形成する。この場合、各コレット１０の各レバー２６は若干柔軟性があり、これにより固定機構１７が以下に述べるように機能する。
【００３４】
図９は解放状態を表し、この状態においては、各ボール４５は内側溝４３の底部にまで行くことができ、その結果コレット１０の各レバー２６は、中空回転シャフト１１の内側表面にそれが当たるまで、離れる方向に移動することができる。コレット１０の把持用あご２０は、その後最大距離まで離間し、そしてツールのシャンク３が挿入されるあるいは取り除かれる。
【００３５】
その後コレット１０を固定するために、スリーブ４０は、前の実施例と同様に、スリーブ６を回転することにより引き戻される。しかし、スリーブ４０の軸方向の動きはより大きい。その理由は環状溝８０がボール４５の場所にくるまで行われるからである。スリーブ４０が、カラー５２（図２ａ）により後方に駆動されるために、取り外し可能な停止カラー７９（図中で点線で示す）はその後端部周囲に固定される。最初にボール４５上を円錐状表面４４が動くことにより、レバー２６を中心方向に押し、コレットの把持用のあごがツールシャンク上に十分な抵抗にあった時に、それらを曲げる。変形の結果として、円筒状の半径方向突起部８１はボールの上を通過して、その後環状溝８０がボールに係合し、スライドするスリーブ４０を、ボール４５にかかるレバー２６の支持力に起因して、その位置に保持する。
【００３６】
この解放ステップは第１実施例とほぼ同一方法で実行されるが、これは、制御用のスリーブ６（図６）を回転させることにより、内側肩部５３とスリーブが、図９に示す位置まで前進することにより行われる。
【００３７】
図２に示す圧縮バネ４２を取り除くことのできることにより、極めて重要な利点が提供できる。一方で、回転部分のバランスが良くなることである。その理由は、このようなスプリングはそれを収納する穴の中心に完全にはこないからである。重量が増加することもこの振動の原因である。他方で、このスプリングを取り除くことにより、解放機構１８による前方向の力がスライドするスリーブ４０と、中空回転シャフト１１にかかる軸方向の力を低減できる。その後、この力はこのシャフトをサポートするベアリング、特に前部ボールベアリング１４にかかる。これは出来るだけ小さく、軸方向の力に大きすぎてはならない。図９による構成においては、解放時に中空回転シャフト１１にかかる最大軸方向力は、ボール４５が環状溝８０から出るのに必要な力である。その値は、この溝に形成された形状により容易に予め決定できる。
【００３８】
図９に示すように、スカート８２あるいは一連の等価の突起部が、ボール４５を含む円筒状ホール７８の内側端部内に具備される。これによりコレット１０が取り除かれた時にボールを保持する。このスカートを形成するのが簡単ではないために、このスカートは、コレットのアームであるレバー２６を若干短くした、ホール７８の出口に入り込む後部案内筒２４で置換可能である。
【００３９】
注意すべき点として、上記の固定機構１７は、図２ａの実施例あるいは図９の実施例を問わず、コレット１０の円周方向表面上でのみ機能し、その端部では機能しない。これにより本発明による「てこの原理」のコレットのさまざまな形状が可能となる。
【００４０】
図２を参照すると、これらの変形例の１つは、後部案内筒２４を移動し（図面の右側に）それをコレット１０内に組み込み、その後レバー２６の２つの端部をそれぞれ挿入筒２２と後部案内筒２４に取り付け、ボール４５の動作の元で筒の間で半径方向に曲がるようにレバーをさらに十分薄くする。ボール４５は、レバーの中央部にある支持表面上で機能するようにする。かくして把持用あご２０は、挿入筒２２と後部案内筒２４の両方に近接して配置可能であり、これによりツールシャンクは、２つの軸方向に離間した場所で遊びなしに保持される。
【００４１】
別の変形例は、コレット１０のような２個のコレットを、把持用あごが他のコレットのレバーの間にそれらに接触することがないように離間して、シャフト１１内に頭部から足下（head-to-shank）にかけて配置することである。一方のコレットの把持用のあごは、前端部に配置され、他方のコレットの把持用あごは後端部に配置される。かくしてツールシャンクは２つの軸方向に離間した点で遊びなく保持される。この固定機構は、それぞれのコレットに働くように、２組のボール４５とスリーブ４０内を軸方向にシフトさせた２個の内側溝４３とを有する。
【００４２】
前記した実施例は、レバーコレットのみを有するが、本発明は、把持機構が求心力を各アームにかける限り、コレット或はコレットチャックがレバーではないアームを有する手持ち装置にまで拡張できる。
【００４３】
以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明によるハンドピースの斜視図。
【図２ａ】ボール型把持機構に取り付けられたコレットを有する、図１のハンドピースの第１実施例の前部の軸方向断面図。
【図２ｂ】ボール型把持機構に取り付けられたコレットを有する、図１のハンドピースの第１実施例の後部の軸方向断面図。
【図３】図２に示されたコレットを表す斜視図。
【図４】図２に示されたコレットの軸方向断面図。
【図５】図２に示されたコレットの側面図。
【図６】コレットを把持し解放する制御装置の部分斜視図。
【図７】ハンドピースの２本のシャフトの間の結合状態を表す図。
【図８】結合装置の中間部分を表す図。
【図９】図２ａのボール把持機構の変形例である第２実施例を表す軸方向部分の詳細断面図。
【符号の説明】
【００４５】
１  ハンドピース
２  ツール
３  シャンク
４  本体
５  導電ケーブル
６  スリーブ
７，８  通気孔
１０  コレット
１１  中空回転シャフト
１１ａ  端部
１２  シャフト
１３  電動モータ
１４  前部ボールベアリング
１５  中部ボールベアリング
１６  管状シャフト
１７  固定機構
１８  解放機構
１９  中央チャネル
２０  把持用あご
２１  表面部分
２２  挿入筒
２３  軸方向孔
２４  後部案内筒
２５  中央孔
２６  レバー
２７  フレキシブル部分
２８  自由端
３０  回転軸
３１  軸方向スリット
３２  スロット
３３  ピン
３４  横方向スリット
３５  内側環状溝
３６  Ｏリング
３７  外側環状溝
３８  固定キャップ
３９  ネジ部
３９ａ  換気用フィン
４０  スリーブ
４１  クロスバー
４２  圧縮バネ
４３  内側溝
４４  円錐状表面
４５  ボール
５０  筒状体
５１  ボール
５２  押し込みカラー
５３  内側肩部
５４  外側フランジ
５５  スリット
５６  軸方向溝
５７  スリット
５８  フレキシブル・タブ
５９  スリット
６０  後部ボールベアリング
６１  ポジティブ・カップリング
６２  肩部
６３  内側リング
６４  歯部
６５  歯部
６６  中間ピース
６７  円筒状本体
６８  半径方向フィン
６９  圧縮スプリング
７０  ダイアフラム・スプリング
７１  外側リング
７３  管状部材
７８  円筒状ホール
８０  環状溝
８１  半径方向突起部
８２  スカート
８４  自由端
８５  支持表面
８６  凹状円錐表面
８７  プランジャー
８８  圧縮バネ
８９  ワッシャー
９０  ボール
９１  プラグ
９２  中央案内ホール
９３  ロッド
９４  クロスバー
９６  内部肩部
９７  軸方向スリット
９８  横方向スリット
１００  筒状体
１０２  軸方向スリット
１０３  フレキシブル・アーム
１０４  前部
１０６  内側表面
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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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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【国際調査報告】
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