(57)【要約】【課題】バックラッシュが低減されるにも関わらず、小型に実現することができ、かつ歯車にトルクに起因する相対変位が生じにくい動力伝達装置を提供する。【解決手段】ウォーム１０Ａを支持する可撓回転軸２０が、第１軸受け部材５１と第２軸受け部材５２とによって、撓みを有する状態に保持される。可撓回転軸２０の復元力によってウォーム１０Ａがウォームホイール３０Ａに押し付けられる。第１軸受け部材５１は、可撓回転軸２０の第１保持部分２１の、第１保持部分２１における可撓回転軸２０の長さ方向と直交するαγ平面に平行な面内方向の相対変位を阻止している。第２軸受け部材５２は、可撓回転軸２０の第２保持部分２２の、第１保持部分２１における可撓回転軸２０の長さ方向とウォーム１０Ａがウォームホイール３０Ａに押し付けられる方向とに平行なαβ平面に交差する交差方向の相対変位を阻止している。【選択図】図１
2019198444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相手歯車と噛み合う歯車と、
可撓性を有する素材で形成され、前記歯車を支持する可撓回転軸と、
前記可撓回転軸の撓みに対する復元力によって、前記歯車が前記相手歯車に押し付けられるように、前記撓みを有する状態に前記可撓回転軸を保持する保持部材と、
を備え、
前記保持部材が、各々前記可撓回転軸を回転可能に保持し、かつ互いに前記可撓回転軸に沿う方向に離間して配置されている第１軸受け部材及び第２軸受け部材を有し、
前記第１軸受け部材が、前記可撓回転軸における前記第１軸受け部材によって保持される第１保持部分の、前記第１保持部分における前記可撓回転軸の長さ方向と直交する第１仮想平面に平行な面内方向の、前記相手歯車に対する相対変位を阻止しており、
前記第２軸受け部材が、前記可撓回転軸における前記第２軸受け部材によって保持される第２保持部分の、前記第１保持部分における前記可撓回転軸の長さ方向と前記歯車が前記相手歯車に押し付けられる方向とに平行な第２仮想平面に交差する交差方向の、前記相手歯車に対する相対変位を阻止している、
動力伝達装置。
【請求項２】
前記第２軸受け部材が、前記第２保持部分の、前記歯車が前記相手歯車に押し付けられる向きの、前記相手歯車に対する相対変位を許容している、
請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項３】
前記第２軸受け部材が、前記第２保持部分の、前記歯車が前記相手歯車に押し付けられる向き及び前記歯車が前記相手歯車から遠ざかる向きの、前記相手歯車に対する相対変位も阻止している、
請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項４】
前記歯車が、前記第１軸受け部材と前記第２軸受け部材との間に配置されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の動力伝達装置。
【請求項５】
歯牙及び骨を加工可能な加工ヘッドと、
請求項１から４のいずれか１項に記載の動力伝達装置によって構成されている第１動力伝達装置と、前記第１動力伝達装置を構成する前記歯車としての第１ウォームと噛み合う前記相手歯車としての第１ウォームホイールとを有し、前記第１ウォームの回転に伴う前記第１ウォームホイールの回転によって、前記加工ヘッドを、口腔の内部において第１方向に変位させる第１変位機構と、
請求項１から４のいずれか１項に記載の動力伝達装置によって構成されている第２動力伝達装置と、前記第２動力伝達装置を構成する前記歯車としての第２ウォームと噛み合う前記相手歯車としての第２ウォームホイールとを有し、前記第２ウォームの回転に伴う前記第２ウォームホイールの回転によって、前記加工ヘッドを、前記口腔の内部において前記第１方向と直交する第２方向に変位させる第２変位機構と、
を備える、口腔内加工装置。
【請求項６】
前記第１ウォームホイールを支持する役割と、前記第２ウォームホイールを支持する役割とを兼ねる共通回転軸をさらに備え、
前記第２動力伝達装置を構成する前記保持部材が、前記第１ウォームホイールに取り付けられており、
前記第１方向とは、前記第１ウォームホイールが回転するθ方向であり、
前記第２方向とは、前記共通回転軸に平行なｚ方向である、
請求項５に記載の口腔内加工装置。
【請求項７】
それぞれ前記口腔の外部に設置される第１モータ及び第２モータと、
前記第１モータの回転を、前記第１動力伝達装置を構成する前記可撓回転軸に伝達する第１フレキシブルシャフトと、
前記第２モータの回転を、前記第２動力伝達装置を構成する前記可撓回転軸に伝達する第２フレキシブルシャフトと、
をさらに備える、請求項５又は６に記載の口腔内加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達装置と、これを備える口腔内加工装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されるように、互いに噛み合うウォーム及びウォームホイールと、それらウォームとウォームホイールとの間のバックラッシュを低減するために、ウォームをウォームホイールに押し付ける板ばねとを備える動力伝達装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２９１９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記動力伝達装置は、ウォーム及びウォームホイールとは別に、板ばねを必要とするため、特に、小型に実現することが求められる用途、例えば口腔内を加工する口腔内加工装置への応用には適さない。そこで、バックラッシュが低減されるにも関わらず、小型に実現することができる動力伝達装置が望まれる。
【０００５】
また、上記動力伝達装置のように、歯車を相手歯車に押し付ける場合、歯車に位置の自由度が付与されるため、歯車が、自己に作用するトルクによって、相手歯車に対して相対変位する場合がある。この相対変位は、両歯車間の相対的な回転角度に誤差をもたらす。そこで、歯車にトルクに起因する相対変位が生じにくい動力伝達装置が望まれる。
【０００６】
本発明の目的は、バックラッシュが低減されるにも関わらず、小型に実現することができ、かつ歯車にトルクに起因する相対変位が生じにくい動力伝達装置と、これを備える口腔内加工装置とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る動力伝達装置は、
相手歯車と噛み合う歯車と、
可撓性を有する素材で形成され、前記歯車を支持する可撓回転軸と、
前記可撓回転軸の撓みに対する復元力によって、前記歯車が前記相手歯車に押し付けられるように、前記撓みを有する状態に前記可撓回転軸を保持する保持部材と、
を備え、
前記保持部材が、各々前記可撓回転軸を回転可能に保持し、かつ互いに前記可撓回転軸に沿う方向に離間して配置されている第１軸受け部材及び第２軸受け部材を有し、
前記第１軸受け部材が、前記可撓回転軸における前記第１軸受け部材によって保持される第１保持部分の、前記第１保持部分における前記可撓回転軸の長さ方向と直交する第１仮想平面に平行な面内方向の、前記相手歯車に対する相対変位を阻止しており、
前記第２軸受け部材が、前記可撓回転軸における前記第２軸受け部材によって保持される第２保持部分の、前記第１保持部分における前記可撓回転軸の長さ方向と前記歯車が前記相手歯車に押し付けられる方向とに平行な第２仮想平面に交差する交差方向の、前記相手歯車に対する相対変位を阻止している。
【０００８】
本発明に係る動力伝達装置においては、
前記第２軸受け部材が、前記第２保持部分の、前記歯車が前記相手歯車に押し付けられる向きの、前記相手歯車に対する相対変位を許容してもよい。
【０００９】
また、本発明に係る動力伝達装置においては、
前記第２軸受け部材が、前記第２保持部分の、前記歯車が前記相手歯車に押し付けられる向き及び前記歯車が前記相手歯車から遠ざかる向きの、前記相手歯車に対する相対変位も阻止してもよい。
【００１０】
また、本発明に係る動力伝達装置においては、
前記歯車が、前記第１軸受け部材と前記第２軸受け部材との間に配置されてもよい。
【００１１】
本発明に係る口腔内加工装置は、
歯牙及び骨を加工可能な加工ヘッドと、
上述した本発明に係る動力伝達装置によって構成されている第１動力伝達装置と、前記第１動力伝達装置を構成する前記歯車としての第１ウォームと噛み合う前記相手歯車としての第１ウォームホイールとを有し、前記第１ウォームの回転に伴う前記第１ウォームホイールの回転によって、前記加工ヘッドを、口腔の内部において第１方向に変位させる第１変位機構と、
上述した本発明に係る動力伝達装置によって構成されている第２動力伝達装置と、前記第２動力伝達装置を構成する前記歯車としての第２ウォームと噛み合う前記相手歯車としての第２ウォームホイールとを有し、前記第２ウォームの回転に伴う前記第２ウォームホイールの回転によって、前記加工ヘッドを、前記口腔の内部において前記第１方向と直交する第２方向に変位させる第２変位機構と、
を備える。
【００１２】
本発明に係る口腔内加工装置においては、
前記第１ウォームホイールを支持する役割と、前記第２ウォームホイールを支持する役割とを兼ねる共通回転軸をさらに備え、
前記第２動力伝達装置を構成する前記保持部材が、前記第１ウォームホイールに取り付けられており、
前記第１方向とは、前記第１ウォームホイールが回転するθ方向であり、
前記第２方向とは、前記共通回転軸に平行なｚ方向であってもよい。
【００１３】
また、本発明に係る口腔内加工装置においては、
それぞれ前記口腔の外部に設置される第１モータ及び第２モータと、
前記第１モータの回転を、前記第１動力伝達装置を構成する前記可撓回転軸に伝達する第１フレキシブルシャフトと、
前記第２モータの回転を、前記第２動力伝達装置を構成する前記可撓回転軸に伝達する第２フレキシブルシャフトと、
をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る動力伝達装置によれば、歯車が相手歯車に押し付けられることにより、歯車と相手歯車との間のバックラッシュが低減される。
【００１５】
相手歯車への歯車の押し付けは、可撓回転軸の撓みに対する復元力によって実現される。即ち、可撓回転軸が、歯車を支持する役割と、歯車を相手歯車に押し付ける役割とを兼ねる。このため、従来必要であった、歯車を相手歯車に押し付けるための板ばね等の押し付け手段が不要である。従って、本発明の動力伝達装置は、小型に実現することができる。
【００１６】
また、第１軸受け部材が、可撓回転軸における第１保持部分の、第１仮想平面に平行な面内方向の相対変位を阻止し、第２軸受け部材が、可撓回転軸における第２保持部分の、第２仮想平面に交差する交差方向の相対変位を阻止しているので、歯車にトルクに起因する相対変位が生じにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態１に係る動力伝達装置の平面図。
【図２】実施形態１に係る第１軸受け部材の断面図。
【図３】実施形態２に係る動力伝達装置の平面図。
【図４】実施形態３に係る動力伝達装置の部分断面側面図。
【図５】実施形態４に係る動力伝達装置の部分断面側面図。
【図６】実施形態５に係る動力伝達装置の部分断面側面図。
【図７】実施形態６に係る動力伝達装置の部分断面側面図。
【図８】実施形態７に係る口腔内加工装置の全体構成を示す概念図。
【図９】実施形態７に係る加工ヘッド及び変位機構の外観を示す斜視図。
【図１０】実施形態７に係る変位機構の構成を示す概念図。
【図１１】実施形態７に係る変位機構の主要部を示す分解斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態１−７について説明する。図中、同一又は対応する部分に同一の符号を付す。
【００１９】
［実施形態１］
図１に示すように、本実施形態に係る動力伝達装置７０Ａは、歯車としてのウォーム１０Ａと、歯車に噛み合う相手歯車としてのウォームホイール３０Ａと、ウォーム１０Ａを支持する可撓回転軸２０と、ウォームホイール３０Ａを支持する剛体である相手回転軸４０とを備える。相手回転軸４０は、ベース部材ＢＭに保持されている。
【００２０】
可撓回転軸２０の一端部は、軸継手ＳＣに挿入されている。可撓回転軸２０は、軸継手ＳＣにおいて入力軸ＩＳとつながれ、入力軸ＩＳからトルクを伝達されることにより回転する。可撓回転軸２０の回転は、ウォーム１０Ａ及びウォームホイール３０Ａを通じて、相手回転軸４０に伝達される。
【００２１】
なお、本実施形態では、軸継手ＳＣは、入力軸ＩＳ及び可撓回転軸２０と共に回転可能な状態で、図示せぬ固定部材によって、ベース部材ＢＭに固定されている。但し、軸継手ＳＣは、必ずしもベース部材ＢＭに固定されていなくてもよい。
【００２２】
以下の説明のために、ウォームホイール３０Ａのピッチ円ＰＣ上の、ウォーム１０Ａの長さ方向中間部分に位置する仮想点ＶＰ１におけるピッチ円ＰＣの接線方向に平行なβ軸と、相手回転軸４０に平行なγ軸とを有する右手系のαβγ直交座標系を定義する。仮想点ＶＰ１から相手回転軸４０に向かう方向が、α軸のプラス方向である。
【００２３】
本実施形態に係る動力伝達装置７０Ａは、可撓回転軸２０が、可撓性を有する素材、具体的には、ニッケルチタン合金で形成されていると共に、可撓回転軸２０を、撓みを有する状態に保持する保持部材５０を備える点を最大の特徴としている。
【００２４】
具体的には、可撓回転軸２０は、軸継手ＳＣに挿入されている方の端部とは反対側の端部に向かうに従って、ウォームホイール３０Ａから遠ざかる向きに反った状態に撓められている。図１には、可撓回転軸２０の撓みを明示するために、β軸に平行な仮想直線ＶＬを付記している。
【００２５】
このように、可撓回転軸２０が撓みを有する状態に保持されているため、可撓回転軸２０の撓みに対する可撓回転軸２０の復元力によって、ウォーム１０Ａがウォームホイール３０Ａに押し付けられる。このため、ウォーム１０Ａとウォームホイール３０Ａとは、一方の歯先円が他方の歯底円に近づけられた状態で噛み合う。
【００２６】
ウォーム１０Ａ及びウォームホイール３０Ａの各々は、自己の歯底円に近づくに従って厚みが増した部分を有する歯をもつ。従って、ウォーム１０Ａとウォームホイール３０Ａとの一方の歯先円が他方の歯底円に近づけられることで、ウォーム１０Ａとウォームホイール３０Ａとの間のバックラッシュが低減される。
【００２７】
可撓回転軸２０を撓ませている保持部材５０の構成について具体的に説明する。保持部材５０は、互いに可撓回転軸２０に沿う方向に離間して配置されている第１軸受け部材５１と第２軸受け部材５２とによって構成されている。第１軸受け部材５１と第２軸受け部材５２の各々は、可撓回転軸２０を回転可能に保持している。
【００２８】
第１軸受け部材５１は、第２軸受け部材５２よりも、可撓回転軸２０を回転させる図示せぬ動力源に近い位置、即ち軸継手ＳＣに近い位置に配置されている。第２軸受け部材５２は、可撓回転軸２０の、軸継手ＳＣに挿入されている方の端部とは反対側の端部の位置に配置されている。
【００２９】
第１軸受け部材５１と第２軸受け部材５２との間に、ウォーム１０Ａが配置されている。可撓回転軸２０の、ウォーム１０Ａと第２軸受け部材５２との間の部分の長さは、可撓回転軸２０の、第１軸受け部材５１とウォーム１０Ａとの間の部分の長さよりも短い。
【００３０】
第１軸受け部材５１は、ベース部材ＢＭに固定された転がり軸受けによって構成されている。第１軸受け部材５１は、可撓回転軸２０における第１軸受け部材５１によって保持される第１保持部分２１の、ウォームホイール３０Ａに対する相対変位を制限している。以下の説明中、“相対変位”とは、ウォームホイール３０Ａに対する相対変位を指す。
【００３１】
具体的には、第１軸受け部材５１は、第１保持部分２１における可撓回転軸２０の長さ方向と直交する第１仮想平面に平行な面内方向の、第１保持部分２１の相対変位を阻止している。また、第１軸受け部材５１は、第１保持部分２１における可撓回転軸２０の長さ方向の、第１保持部分２１の相対変位も阻止している。本実施形態においては、第１保持部分２１における可撓回転軸２０の長さ方向はβ方向と平行であり、第１仮想平面とはαγ平面を指す。
【００３２】
なお、既述のように本実施形態では、軸継手ＳＣがベース部材ＢＭに固定されており、可撓回転軸２０の、軸継手ＳＣと第１軸受け部材５１との間の部分も、第１保持部分２１と同様に、β方向に平行に保たれる。
【００３３】
第２軸受け部材５２は、可撓回転軸２０における第２軸受け部材５２によって保持される第２保持部分２２の相対変位を制限している。
【００３４】
具体的には、第２軸受け部材５２は、第１保持部分２１における可撓回転軸２０の長さ方向と、ウォーム１０Ａがウォームホイール３０Ａに押し付けられる方向とに平行な第２仮想平面に交差する交差方向の、第２保持部分２２の相対変位を阻止している。本実施形態においては、第２仮想平面とはαβ平面を指し、交差方向とはαβ平面に交差する方向を指す。
【００３５】
仮に、第２軸受け部材５２を省略したとすると、ウォーム１０Ａが、自己に作用するトルク、具体的にはウォームホイール３０Ａから受ける反力によって、αβ平面に交差する交差方向に相対変位する懸念がある。この相対変位は、ウォーム１０Ａとウォームホイール３０Ａ間の相対的な回転角度に誤差をもたらす。そこで、第２軸受け部材５２を設けることで、ウォーム１０Ａのトルクに起因する相対変位を生じにくくすることができる。
【００３６】
但し、第２軸受け部材５２は、第２保持部分２２の、ウォーム１０Ａがウォームホイール３０Ａに押し付けられる向きの相対変位は許容している。以下、第２軸受け部材５２の構成を具体的に説明する。
【００３７】
図２に示すように、第２軸受け部材５２は、可撓回転軸２０の第２保持部分２２を回転可能に保持する転がり軸受け５２ａと、転がり軸受け５２ａを収容した状態でベース部材ＢＭに固定されている案内部材５２ｂとを有する。
【００３８】
案内部材５２ｂには、転がり軸受け５２ａが収容される長孔５２ｃが形成されている。長孔５２ｃのγ方向の寸法は、転がり軸受け５２ａのγ方向の寸法と等しい。このため、第２保持部分２２の、αβ平面に交差する交差方向の相対変位が阻止される。
【００３９】
また、長孔５２ｃのα方向の寸法は、転がり軸受け５２ａのα方向の寸法よりも長い。転がり軸受け５２ａは、長孔５２ｃの内面に沿って、α方向に自在に摺動可能である。つまり、案内部材５２ｂは、転がり軸受け５２ａのα方向の移動を案内する。
【００４０】
また、転がり軸受け５２ａは、長孔５２ｃの内面に沿って、β方向にも自在に摺動可能である。つまり、案内部材５２ｂは、転がり軸受け５２ａのβ方向の移動も案内する。以上のように、転がり軸受け５２ａが、案内部材５２ｂに対してα方向及びβ方向に摺動可能であることより、第２保持部分２２の、図１に示すウォーム１０Ａがウォームホイール３０Ａに押し付けられる向きの、相対変位が許容される。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態に係る動力伝達装置７０Ａによれば、ウォーム１０Ａがウォームホイール３０Ａに押し付けられることにより、ウォーム１０Ａとウォームホイール３０Ａとの間のバックラッシュが低減される。
【００４２】
ウォームホイール３０Ａへのウォーム１０Ａの押し付けは、可撓回転軸２０の撓みに対する復元力によって実現される。即ち、可撓回転軸２０が、ウォーム１０Ａを支持する役割と、ウォーム１０Ａをウォームホイール３０Ａに押し付ける役割とを兼ねる。このため、従来必要であった板ばね等の押し付け手段が不要となる。従って、本実施形態に係る動力伝達装置７０Ａは、小型に実現することができる。
【００４３】
また、第１軸受け部材５１が、可撓回転軸２０における第１保持部分２１の、αγ平面に平行な面内方向の相対変位を阻止し、第２軸受け部材５２が、可撓回転軸２０における第２保持部分２２の、αβ平面に交差する交差方向の相対変位を阻止しているので、ウォーム１０Ａにトルクに起因する相対変位が生じにくい。
【００４４】
また、第２軸受け部材５２が、第２保持部分２２の、ウォーム１０Ａがウォームホイール３０Ａに押し付けられる向きの相対変位は許容している。このため、ウォーム１０Ａ又はウォームホイール３０Ａの歯が摩耗した場合でも、ウォーム１０Ａの位置を調整する作業が不要である。つまり、ウォーム１０Ａ又はウォームホイール３０Ａの歯が摩耗した場合でも、可撓回転軸２０の撓みに対する復元力によってウォーム１０Ａがウォームホイール３０Ａに近づく向きに変位し、バックラッシュが自ずと抑えられる。
【００４５】
また、軸継手ＳＣがベース部材ＢＭに固定されており、可撓回転軸２０の、軸継手ＳＣと第１軸受け部材５１との間の部分が、第１保持部分２１と平行に保たれる。つまり、軸継手ＳＣは、可撓回転軸２０の、第１保持部分２１よりもウォーム１０Ａから遠い部分を回転可能に保持することにより、可撓回転軸２０の自己と第１軸受け部材５１との間の部分を、第１保持部分２１と平行に保つ第３軸受けとしての役割を果たす。
【００４６】
このため、入力軸ＩＳの、軸継手ＳＣに挿入されている部分以外の部分と、ベース部材ＢＭとが相対変位し得る場合であっても、可撓回転軸２０がウォーム１０Ａをウォームホイール３０Ａに押し付ける力に変化が生じにくい。
【００４７】
なお、図２には、転がり軸受け５２ａがα軸のマイナス方向にも変位しうる様子を示したが、ウォーム１０Ａ又はウォームホイール３０Ａの歯が摩耗する前の初期状態においては、転がり軸受け５２ａの、ウォーム１０Ａがウォームホイール３０Ａから遠ざかる向きの変位が阻止されるように、案内部材５２ｂの位置を調整してもよい。これにより、可撓回転軸２０に大きなトルクが作用した場合でも、ウォーム１０Ａがウォームホイール３０Ａから遠ざかりにくい。
【００４８】
また、本実施形態では、図２において、転がり軸受け５２ａが案内部材５２ｂに対してα方向だけでなく、β方向にも摺動可能であるとしたが、転がり軸受け５２ａが、案内部材５２ｂに対してα方向にのみ摺動可能であり、可撓回転軸２０の第２保持部分２２が、転がり軸受け５２ａに対して、第２保持部分２２の長さ方向に摺動可能であってもよい。
【００４９】
また、第２保持部分２２は、必ずしもα方向とβ方向とに独立して相対変位可能でなくてもよい。つまり、図１において、第２軸受け部材５２は、可撓回転軸２０の、軸継手ＳＣに挿入されている方の端部とは反対側の端部が、第１保持部分２１を中心としてαβ平面内で描く軌跡に沿う方向にのみ、第２保持部分２２の相対変位を許容してもよい。
【００５０】
［実施形態２］
上記実施形態１では、第２軸受け部材５２が、第２保持部分２２のα軸方向の相対変位を許容したが、第２軸受け部材５２が、第２保持部分２２のα軸方向の相対変位をも阻止する構成としてもよい。以下、その具体例について述べる。
【００５１】
図３に示すように、本実施形態に係る動力伝達装置７０Ｂでは、保持部材５０を構成する第２軸受け部材５３が、第１軸受け部材５１と同様に、ベース部材ＢＭに固定された転がり軸受けによって構成されている。
【００５２】
つまり、第２軸受け部材５３は、αβ平面に交差する交差方向の、第２保持部分２２の相対変位だけでなく、ウォーム１０Ａがウォームホイール３０Ａに押し付けられる向き及びウォーム１０Ａがウォームホイール３０Ａから遠ざかる向きの、第２保持部分２２の相対変位も阻止している。
【００５３】
このため、本実施形態によれば、可撓回転軸２０に大きなトルクが作用した場合でも、ウォーム１０Ａがウォームホイール３０Ａから遠ざかりにくい。他の構成及び効果は、実施形態１の場合と同様である。
【００５４】
［実施形態３］
上記実施形態２の構成に対して、保持部材５０とは別に、上述した第２仮想平面、即ちαβ平面と交差する交差方向の、可撓回転軸２０の相対変位を制限する制限手段をさらに備えてもよい。以下、その具体例について述べる。
【００５５】
図４に示すように、本実施形態に係る動力伝達装置７０Ｃは、上記制限手段としての案内部材６０をさらに備える。
【００５６】
案内部材６０は、第１軸受け部材５１とウォーム１０Ａとの間に配置された第１案内部材６０ａと、第２軸受け部材５３とウォーム１０Ａとの間に配置された第２案内部材６０ｂとによって構成されている。
【００５７】
第１案内部材６０ａとウォーム１０Ａとの間の可撓回転軸２０に沿う距離は、第１案内部材６０ａと第１軸受け部材５１との間の可撓回転軸２０に沿う距離よりも短い。第２案内部材６０ｂとウォーム１０Ａとの間の可撓回転軸２０に沿う距離は、第２案内部材６０ｂと第２軸受け部材５３との間の可撓回転軸２０に沿う距離よりも短い。
【００５８】
第１案内部材６０ａと第２案内部材６０ｂの各々は、αβ平面と交差する交差方向の可撓回転軸２０の相対変位は制限する一方、ウォーム１０Ａがウォームホイール３０Ａに押し付けられる向きの可撓回転軸２０の相対変位は許容する。
【００５９】
このため、本実施形態によれば、αβ平面に交差する交差方向へのウォーム１０Ａの相対変位を抑制する効果が一層高められる。
【００６０】
［実施形態４］
上記実施形態１では、歯車がウォーム１０Ａであり、相手歯車がウォームホイール３０Ａである場合について述べたが、一方の歯先円が他方の歯底円に近づくことで両者間のバックラッシュが低減される関係にある歯車と相手歯車との組み合わせは、これに限られない。以下、歯車と相手歯車との組み合わせを、ウォーム１０Ａとウォームホイール３０Ａ以外のものとした具体例について述べる。
【００６１】
図５に示すように、本実施形態に係る動力伝達装置７０Ｄは、歯車としての平歯車１０Ｂと、歯車に噛み合う相手歯車としての相手平歯車３０Ｂとを備える。
【００６２】
本実施形態では、右手系のαβγ直交座標系のβ軸は、相手平歯車３０Ｂを支持する相手回転軸４０と平行である。相手平歯車３０Ｂの、平歯車１０Ｂと噛み合っている部分におけるβ方向中間部分に位置する仮想点ＶＰ２から、相手回転軸４０に向かう方向が、α軸のプラス方向である。
【００６３】
第１保持部分２１における可撓回転軸２０の長さ方向がβ方向と平行であり、第１軸受け部材５１が、β方向と直交するαγ平面に平行な面内方向と、第１保持部分２１における可撓回転軸２０の長さ方向との、第１保持部分２１の相対変位を阻止している点は、実施形態１と同様である。
【００６４】
また、第２軸受け部材５２が、第１保持部分２１における可撓回転軸２０の長さ方向であるβ方向と、平歯車１０Ｂが相手平歯車３０Ｂに押し付けられる方向とに平行なαβ平面に交差する交差方向の、第２保持部分２２の相対変位を阻止する一方、平歯車１０Ｂが相手平歯車３０Ｂに押し付けられる向きの、第２保持部分２２の相対変位は許容している点も、実施形態１と同様である。
【００６５】
本実施形態では、可撓回転軸２０の撓みに対する復元力によって、平歯車１０Ｂが相手平歯車３０Ｂに押し付けられることにより、両平歯車１０Ｂ及び３０Ｂの間のバックラッシュが低減される。
【００６６】
なお、可撓回転軸２０の、平歯車１０Ｂと第２軸受け部材５２との間の部分の長さが、可撓回転軸２０の、第１軸受け部材５１と平歯車１０Ｂとの間の部分の長さよりも短い点等、他の構成及び効果は、実施形態１の場合と同様である。
【００６７】
［実施形態５］
上記実施形態４では、第２軸受け部材５２が、第２保持部分２２のαβ平面内での相対変位を許容したが、実施形態２の場合と同様、第２軸受け部材５２が、第２保持部分２２のαβ平面内での相対変位をも阻止する構成としてもよい。以下、その具体例を述べる。
【００６８】
図６に示すように、本実施形態に係る動力伝達装置７０Ｅにおいては、第２軸受け部材５３が、第１軸受け部材５１と同様に、ベース部材ＢＭに固定された転がり軸受けによって構成されている。つまり、第２軸受け部材５３は、αβ平面に交差する交差方向の、第２保持部分２２の相対変位だけでなく、平歯車１０Ｂが相手平歯車３０Ｂに押し付けられる向き及び平歯車１０Ｂが相手平歯車３０Ｂから遠ざかる向きの、第２保持部分２２の相対変位も阻止している。
【００６９】
このため、可撓回転軸２０に大きなトルクが作用した場合でも、平歯車１０Ｂが相手平歯車３０Ｂから遠ざかりにくい。他の構成及び効果は、実施形態１の場合と同様である。
【００７０】
［実施形態６］
上記実施形態５の構成に対して、第１軸受け部材５１及び第２軸受け部材５３とは別に、上述した第２仮想平面、即ちαβ平面と交差する交差方向の、可撓回転軸２０の相対変位を制限する制限手段をさらに備えてもよい。以下、その具体例について述べる。
【００７１】
図７に示すように、本実施形態に係る動力伝達装置７０Ｆは、上記制限手段としての案内部材６１をさらに備える。案内部材６１は、可撓回転軸２０の第１軸受け部材５１と平歯車１０Ｂとの間の部分の相対変位を制限する第１案内部材６１ａと、可撓回転軸２０の第２軸受け部材５３と平歯車１０Ｂとの間の部分の相対変位を制限する第２案内部材６１ｂとによって構成されている。
【００７２】
第１案内部材６１ａは、可撓回転軸２０の、第１軸受け部材５１と平歯車１０Ｂとの間の中間点よりも平歯車１０Ｂに近い部分の相対変位を制限する。第２案内部材６１ｂは、可撓回転軸２０の、第２軸受け部材５３と平歯車１０Ｂとの間の中間点よりも平歯車１０Ｂに近い部分の相対変位を制限する。
【００７３】
第１案内部材６１ａと第２案内部材６１ｂの各々は、αβ平面と交差する交差方向の可撓回転軸２０の相対変位は制限する一方、平歯車１０Ｂが相手平歯車３０Ｂに押し付けられる向きの可撓回転軸２０の相対変位は許容する。このため、本実施形態によれば、αβ平面に交差する交差方向への平歯車１０Ｂの相対変位を抑制する効果が一層高められる。
【００７４】
［実施形態７］
上記実施形態１に係る動力伝達装置７０Ａは、小型に実現することができるため、サイズに制約がある用途、具体的には、口腔内を加工する口腔内加工装置への応用に特に適する。以下、その具体例について説明する。
【００７５】
図８に示すように、本実施形態に係る口腔内加工装置６００は、歯牙及び骨を加工可能な加工ヘッド１００と、加工ヘッド１００を保持した状態で、患者の顎に固定される変位機構２００と、患者の口腔の外部に設置される動力源３００と、変位機構２００と動力源３００とをつなぐフレキシブル（flexible）な運動伝達部材４００と、患者の口腔の外部に配置され、動力源３００を制御する制御装置５００とを備える。
【００７６】
加工ヘッド１００は、工具ＣＴと、工具ＣＴを回転させる図示せぬ駆動源とを備える。工具ＣＴは、少なくともその先端が歯牙より硬い素材で形成されており、回転されることにより、先端部分において歯牙を切削加工する。なお、本明細書において、切削とは、切れ刃で削ることのみならず、砥粒で削る研削の意味も含む概念とする。加工ヘッド１００は、工具ＣＴの先端が、治療対象の歯牙（以下、対象歯牙という）ＴＨに向けられた姿勢で、変位機構２００に保持されている。
【００７７】
変位機構２００は、工具ＣＴの先端が予め指定された道筋に沿って走査されるように、加工ヘッド１００を変位させるものであり、座板ＩＴを介して、顎に固定される。座板ＩＴは、対象歯牙ＴＨ以外の歯牙群と、歯茎とに嵌められている。座板ＩＴと対象歯牙ＴＨ以外の歯牙群との隙間は、安定材ＩＭによって埋められている。安定材ＩＭには、歯列の形状を再現するための印象材が用いられる。
【００７８】
座板ＩＴは、歯列の型を取る際に用いられる印象用トレーの、対象歯牙ＴＨに面する部分をくり抜いたもので構成される。座板ＩＴは、平坦部ＩＴａを有し、その平坦部ＩＴａに、変位機構２００が着脱可能に固定される。平坦部ＩＴａは、座板ＩＴを構成する印象用トレーの柄の部分で構成される。
【００７９】
座板ＩＴは、対象歯牙ＴＨの位置に応じて、上顎と下顎のいずれかに固定される。図８には、対象歯牙ＴＨが下顎右側第一大臼歯であり、下顎のモデルに座板ＩＴが固定された様子を例示するが、対象歯牙ＴＨが上顎の歯牙である場合には、上顎に座板ＩＴを固定することもできる。
【００８０】
図９を参照し、変位機構２００が加工ヘッド１００をどのように変位させるかについて説明する。変位機構２００は、円柱座標系における半径方向（以下、ｒ方向とする）、周方向（以下、θ方向とする）、及び高さ方向（以下、ｚ方向とする）の各方向に、加工ヘッド１００を変位させることができる。
【００８１】
ｚ方向は、工具ＣＴの回転軸ＡＸ１に平行な方向である。θ方向は、回転軸ＡＸ１から離間して回転軸ＡＸ１と平行に延びる旋回軸ＡＸ２のまわりに、回転軸ＡＸ１を旋回させる方向である。ｒ方向は、回転軸ＡＸ１と旋回軸ＡＸ２とが対向する方向である。
【００８２】
回転軸ＡＸ１は、加工ヘッド１００に対して固定されている。旋回軸ＡＸ２は、変位機構２００に対して固定されている。回転軸ＡＸ１が、旋回軸ＡＸ２に対して、θ方向及びｒ方向に変位可能である。また、円柱座標系の基準点Ｏは、変位機構２００に対して固定されている。変位機構２００は、基準点Ｏが現実の口腔内の加工開始点と一致するように位置合わせされた状態で、座板ＩＴに固定される。
【００８３】
変位機構２００には、加工ヘッド１００を変位させるための運動を変位機構２００に伝達する運動伝達部材４００がつながれている。運動伝達部材４００は、３本のフレキシブルシャフト、具体的には、θ方向用フレキシブルシャフト４００θ、ｚ方向用フレキシブルシャフト４００ｚ、及びｒ方向用フレキシブルシャフト４００ｒから構成されている。
【００８４】
図８に戻り、説明を続ける。動力源３００は、第１フレキシブルシャフトとしてのθ方向用フレキシブルシャフト４００θを回転させる第１モータとしてのθ方向用モータ３００θと、第２フレキシブルシャフトとしてのｚ方向用フレキシブルシャフト４００ｚを回転させる第２モータとしてのｚ方向用モータ３００ｚとを有する。また、動力源３００は、ｒ方向用フレキシブルシャフト４００ｒを回転させるｒ方向用モータ３００ｒを有する。
【００８５】
運動伝達部材４００がフレキシブルシャフトで構成されているため、変位機構２００と動力源３００とが相対変位可能である。即ち、運動伝達部材４００は、変位機構２００と動力源３００との相対変位を許容しつつ、動力源３００から変位機構２００に回転運動を伝達する。
【００８６】
制御装置５００は、口腔内の予め指定された道筋に沿って工具ＣＴの先端が変位するように、ｒ方向用モータ３００ｒ、θ方向用モータ３００θ、及びｚ方向用モータ３００ｚの各々を制御する。
【００８７】
次に、図１０と図１１を参照し、変位機構２００の機能と構成について説明する。
【００８８】
図１０に示すように、変位機構２００は、θ方向用フレキシブルシャフト４００θの回転運動を加工ヘッド１００のθ方向の旋回運動に変換する第１変位機構としてのθ方向運動変換部２００θと、ｚ方向用フレキシブルシャフト４００ｚの回転運動を加工ヘッド１００のｚ方向の直線運動に変換する第２変位機構としてのｚ方向運動変換部２００ｚとを有する。また、変位機構２００は、ｒ方向用フレキシブルシャフト４００ｒの回転運動を加工ヘッド１００のｒ方向の直線運動に変換するｒ方向運動変換部２００ｒを有する。
【００８９】
本実施形態に係る変位機構２００は、θ方向運動変換部２００θが、図１に示した動力伝達装置７０Ａによって構成されている第１動力伝達装置７０Ａ−１を有し、ｚ方向運動変換部２００ｚも同様に、図１に示した動力伝達装置７０Ａによって構成されている第２動力伝達装置７０Ａ−２を有する点を最大の特徴としている。
【００９０】
図１１を参照して、変位機構２００の構成を具体的に説明する。なお、図１１には、図９に示した外殻としてのカバー２３０の内部構成を示す。
【００９１】
変位機構２００は、ｒ方向とθ方向とに平行な平面（以下、ｒθ平面という）に平行なベース板２０１上に、以下に述べる各部材が配置されることで構成される。ベース板２０１が、図８に示した座板ＩＴに固定される。ベース板２０１には、これを座板ＩＴに取り付けるためのねじ穴２０２が複数形成されている。
【００９２】
ベース板２０１の表面には、ｚ方向に立ち上がった円柱状の案内柱２０３が固定されている。案内柱２０３は、図９にも示した旋回軸ＡＸ２上に延在する。また、ベース板２０１の表面には、ｚ方向に平行な平面視（以下、単に平面視という）で、案内柱２０３の位置を中心とする円環状をなす周壁２０４が設けられている。
【００９３】
ベース板２０１の上には、案内柱２０３によって貫かれた状態の、旋回板２０５が載せられる。旋回板２０５は、平面視で、旋回軸ＡＸ２を中心とする円形をなし、その中心部分が、案内柱２０３によって貫かれている。旋回板２０５は、その外周面２０５ａが周壁２０４の内面と対面した状態で、周壁２０４の内側に嵌め込まれる。旋回板２０５の厚さは、周壁２０４の高さとほぼ等しい。
【００９４】
旋回板２０５の外周面２０５ａには、ギヤの歯が形成されており、旋回板２０５は、ウォームホイールとして機能する。旋回板２０５は、ベース板２０１、案内柱２０３、及び周壁２０４に対して、旋回軸ＡＸ２まわりに回転可能である。
【００９５】
周壁２０４には、旋回板２０５の外周面２０５ａの一部を露出させる切り欠き２０４ａが形成されている。そして、その切り欠き２０４ａの部分に、露出した外周面２０５ａの歯と噛み合うウォーム２０６が配置されている。
【００９６】
ウォーム２０６は、可撓回転軸２０θに支持されている。可撓回転軸２０θは、図示せぬ軸継手を介して、図１０に示したθ方向用フレキシブルシャフト４００θにつながれ、θ方向用フレキシブルシャフト４００θと共に回転する。可撓回転軸２０θは、ベース板２０１に取り付けられた軸受け部材２０７ａ及び２０７ｂによって、撓められた状態に保持されている。
【００９７】
案内柱２０３、旋回板２０５、ウォーム２０６、可撓回転軸２０θ、並びに軸受け部材２０７ａ及び２０７ｂによって、図１に示した動力伝達装置７０Ａと同じ構成をもつ図１０の第１動力伝達装置７０Ａ−１が構成されている。
【００９８】
案内柱２０３は、図１に示した相手回転軸４０に相当する。旋回板２０５は、図１に示したウォームホイール３０Ａに相当する。ウォーム２０６は、図１に示したウォーム１０Ａに相当する。可撓回転軸２０θは、図１に示した可撓回転軸２０に相当する。軸受け部材２０７ａは、図１に示した第１軸受け部材５１に相当する。軸受け部材２０７ｂは、図１に示した第２軸受け部材５２に相当する。また、ベース板２０１は、図１に示したベース部材ＢＭに相当する。
【００９９】
旋回板２０５の上には、案内柱２０３に嵌った状態の、回転体２０８が載せられる。回転体２０８は、案内柱２０３と同心をなし、案内柱２０３及び旋回板２０５に対して、旋回軸ＡＸ２まわりに回転可能である。回転体２０８は、旋回板２０５に接する円板部２０９と、円板部２０９からｚ方向に立ち上がった雄ねじ部２１０とを有する。
【０１００】
円板部２０９の外周面２０９ａには、ギヤの歯が形成されており、円板部２０９はウォームホイールとして機能する。旋回板２０５には、外周面２０９ａの歯と噛み合うウォーム２１２が配置されている。
【０１０１】
ウォーム２１２は、可撓回転軸２０ｚに支持されている。可撓回転軸２０ｚは、図示せぬ軸継手を介して、図１０に示したｚ方向用フレキシブルシャフト４００ｚにつながれ、ｚ方向用フレキシブルシャフト４００ｚと共に回転する。可撓回転軸２０ｚは、旋回板２０５に取り付けられた軸受け部材２１１ａ及び２１１ｂによって、撓められた状態に保持されている。
【０１０２】
案内柱２０３、円板部２０９、ウォーム２１２、可撓回転軸２０ｚ、並びに軸受け部材２１１ａ及び２１１ｂによって、図１に示した動力伝達装置７０Ａと同じ構成をもつ図１０の第２動力伝達装置７０Ａ−２が構成されている。
【０１０３】
案内柱２０３は、図１に示した相手回転軸４０に相当する。円板部２０９は、図１に示したウォームホイール３０Ａに相当する。ウォーム２１２は、図１に示したウォーム１０Ａに相当する。可撓回転軸２０ｚは、図１に示した可撓回転軸２０に相当する。軸受け部材２１１ａは、図１に示した第１軸受け部材５１に相当する。軸受け部材２１１ｂは、図１に示した第２軸受け部材５２に相当する。旋回板２０５が、図１に示したベース部材ＢＭの役割を果たす。
【０１０４】
回転体２０８の雄ねじ部２１０は、アーム２１３を収容するアーム収容体２１６と螺合する。以下、アーム２１３及びアーム収容体２１６について説明する。
【０１０５】
アーム２１３は、平面視で、一方向を長手方向とする形状をなす。以下、アーム２１３の長手方向をｘ方向とし、平面視でｘ方向に直交する方向をｙ方向とする、アーム２１３に固定されたｘｙ直交座標を定義して説明を続ける。
【０１０６】
アーム２１３は、そのｘ方向一端（以下、先端という）において、加工ヘッド１００を保持している。アーム２１３のｘ方向他端（以下、後端という）には、アーム２１３をｘ方向に貫通するねじ穴２１４が形成されている。また、平面視において、アーム２１３の先端と後端との間には、ｘ方向に延在する開口２１５が形成されている。
【０１０７】
アーム２１３は、中空鞘状のアーム収容体２１６に収められる。アーム２１３は、その後端から、アーム収容体２１６に挿入される。アーム収容体２１６も、アーム２１３と同様、平面視でｘ方向を長手方向とする形状をなす。アーム２１３は、アーム収容体２１６に対してｘ方向に出没可能である。
【０１０８】
但し、アーム収容体２１６は、アーム２１３のアーム収容体２１６に対するｙ方向及びｚ方向の変位は規制する。即ち、アーム２１３のアーム収容体２１６に収容される部分のｙ方向の外寸は、アーム収容体２１６のアーム２１３を収容する部分のｙ方向の内寸に等しい。また、アーム２１３のアーム収容体２１６に収容される部分のｚ方向の外寸は、アーム収容体２１６のアーム２１３を収容する部分のｚ方向の内寸に等しい。
【０１０９】
アーム収容体２１６は、ｚ方向に対面する天板２１７及び底板２１８を有する。天板２１７及び底板２１８が、アーム２１３のアーム収容体２１６に対するｚ方向の変位を規制する。天板２１７には、これをｚ方向に貫通するねじ穴２１９が形成されている。底板２１８にも、これをｚ方向に貫通するねじ穴２２０が形成されている。ねじ穴２１９と２２０は、平面視で互いに重なる位置に配置されている。
【０１１０】
なお、ねじ穴２１９と２２０はｚ方向に離れているが、両者は共通の雄ねじ、具体的には、雄ねじ部２１０と螺合するように、ねじ穴２１９と２２０とで、ねじ溝の位相が揃えられている。
【０１１１】
また、アーム収容体２１６は、アーム２１３の後端と接しうる端板２２１を有する。端板２２１には、これをｘ方向に貫通する貫通孔２２２が形成されている。アーム２１３の後端が端板２２１に接したとき、ねじ穴２１４と貫通孔と２２２とが連通する。
【０１１２】
ｒ方向用フレキシブルシャフト４００ｒには、これをｘ方向に延長するように、ｘ方向に延在する雄ねじ２２３がつながれる。また、ｒ方向用フレキシブルシャフト４００ｒと雄ねじ２２３との境界には、雄ねじ２２３のアーム収容体２１６に対するｘ方向の変位を規制する固定部２２４が設けられる。雄ねじ２２３と固定部２２４は、ｒ方向用フレキシブルシャフト４００ｒと共に回転する。
【０１１３】
固定部２２４は、ｒ方向用フレキシブルシャフト４００ｒと雄ねじ２２３との間に介在する中間部２２７と、ｘ方向に相対向するように中間部２２７に取り付けられた止め輪２２５及び２２６とで構成される。中間部２２７には、ねじ溝は形成されていない。止め輪２２５と２２６の間隔は、端板２２１の厚さと等しい。中間部２２７が貫通孔２２２に嵌まり、かつ止め輪２２５と２２６が、端板２２１をｘ方向に両側から挟み込んだ状態で、雄ねじ２２３がアーム２１３のねじ穴２１４と螺合する。
【０１１４】
上述した回転体２０８の雄ねじ部２１０は、アーム収容体２１６に収められたアーム２１３の開口２１５を通して、アーム収容体２１６のねじ穴２１９及び２２０と螺合する。
【０１１５】
一方、旋回板２０５には、この旋回板２０５に対するアーム収容体２１６のθ方向の変位を規制する規制手段としての規制柱２２８と２２９が固定されている。規制柱２２８と２２９は、各々旋回板２０５からｚ方向に立ち上がっている。
【０１１６】
規制柱２２８と２２９のｙ方向の間隔は、アーム収容体２１６のｙ方向の幅と等しい。アーム収容体２１６と螺合した回転体２０８は、アーム収容体２１６が規制柱２２８と２２９とによってｙ方向に挟み込まれた状態で、旋回板２０５上に載置される。
【０１１７】
以上説明した変位機構２００の作用は、次のとおりである。
【０１１８】
可撓回転軸２０θの回転と共にウォーム２０６が回転すると、ウォーム２０６に噛み合っているウォームホイールとしての旋回板２０５が旋回軸ＡＸ２まわりに回転する。アーム収容体２１６とアーム２１３の、旋回板２０５に対する旋回軸ＡＸ２まわりの回転は、規制柱２２８と２２９とで阻止される。従って、アーム収容体２１６とアーム２１３は、旋回板２０５と共に旋回軸ＡＸ２まわりに回転する。この結果、加工ヘッド１００がθ方向に旋回する。
【０１１９】
つまり、ウォーム２０６と、ウォーム２０６を支持する可撓回転軸２０θと、可撓回転軸２０θを保持する軸受け部材２０７ａ及び２０７ｂと、ウォームホイールとしての旋回板２０５と、旋回板２０５の旋回軸ＡＸ２まわりの回転を案内する案内柱２０３と、旋回板２０５に固定された規制柱２２８と２２９とによって、図１０に示したθ方向運動変換部２００θが構成される。
【０１２０】
また、可撓回転軸２０θの撓みに対する復元力によって、ウォーム２０６が、ウォームホイールとしての旋回板２０５に押し付けられるため、ウォーム２０６と旋回板２０５との間のバックラッシュが低減される。この結果、加工ヘッド１００のθ方向の位置の精度が高められる。
【０１２１】
可撓回転軸２０ｚの回転と共にウォーム２１２が回転すると、ウォームホイールとしての円板部２０９においてウォーム２１２に噛み合っている回転体２０８が、旋回板２０５に対して、旋回軸ＡＸ２まわりに回転する。アーム収容体２１６とアーム２１３の、旋回板２０５に対する旋回軸ＡＸ２まわりの回転は、規制柱２２８と２２９とで阻止される。従って、回転体２０８の雄ねじ部２１０が、加工ヘッド１００を保持したアーム２１３とアーム収容体２１６との荷重を受けつつ、ねじ穴２１９及び２２０に対して、旋回軸ＡＸ２まわりに回転する。この結果、アーム収容体２１６が、回転体２０８に対して、ｚ方向に変位する。このとき、規制柱２２８及び２２９は、アーム収容体２１６をｚ方向に案内する役割も果たす。以上の結果、加工ヘッド１００がｚ方向に変位する。
【０１２２】
つまり、ウォーム２１２と、ウォーム２１２を支持する可撓回転軸２０ｚと、可撓回転軸２０ｚを保持する軸受け部材２１１ａ及び２１１ｂと、ウォームホイールとしての円板部２０９及び雄ねじ部２１０を有する回転体２０８と、雄ねじ部２１０と螺合するねじ穴２１９及び２２０とによって、図１０に示したｚ方向運動変換部２００ｚが構成される。
【０１２３】
また、可撓回転軸２０ｚの撓みに対する復元力によって、ウォーム２１２が、ウォームホイールとしての円板部２０９に押し付けられるため、ウォーム２１２と円板部２０９との間のバックラッシュが低減される。この結果、加工ヘッド１００のｚ方向の位置の精度が高められる。
【０１２４】
ｒ方向用フレキシブルシャフト４００ｒが回転すると、それに伴って、雄ねじ２２３が、ねじ穴２１４に対して回転する。雄ねじ２２３の、アーム収容体２１６に対するｘ方向の変位は、固定部２２４によって阻止される。従って、雄ねじ２２３の回転によって、アーム２１３及び加工ヘッド１００が、アーム収容体２１６に対してｘ方向に変位する。なお、上述のように、アーム収容体２１６とアーム２１３は、旋回板２０５と共に旋回軸ＡＸ２まわりに回転するため、ｘ方向は、ｒ方向と一致する。
【０１２５】
つまり、雄ねじ２２３と、ねじ穴２１４と、雄ねじ２２３のｒ方向の位置を固定する固定部２２４とによって、図１０に示したｒ方向運動変換部２００ｒが構成される。なお、以上説明したθ方向運動変換部２００θ、ｚ方向運動変換部２００ｚ、及びｒ方向運動変換部２００ｒの作用は、互いに独立である。
【０１２６】
治療に際しては、まず、図９に示した円柱座標系の基準点としての原点Ｏが、患者の口腔内における加工開始点に一致するように、変位機構２００を患者の顎に位置決めする。既述のように、変位機構２００の顎への固定には、図８に示した座板ＩＴと安定材ＩＭとが用いられる。なお、変位機構２００において、工具ＣＴの先端の位置と、原点Ｏの位置とを一致させる原点出し作業は、予め口腔外で行う。
【０１２７】
次に、図８に示した制御装置５００が、予め指定された道筋に沿って工具ＣＴの先端が変位するように、動力源３００を通じて、フレキシブルシャフト４００ｒ、４００θ、及び４００ｚの回転を制御する。具体的には、モータ３００ｒ、３００θ、及び３００ｚは、ステッピングモータで構成されており、制御装置５００は、それらモータ３００ｒ、３００θ、及び３００ｚの各々に出力する電圧パルスの数によって、フレキシブルシャフト４００ｒ、４００θ、及び４００ｚの各々の回転角度を制御する。
【０１２８】
また、制御装置５００は、工具ＣＴの変位の速度を制御することもできる。具体的には、制御装置５００は、モータ３００ｒ、３００θ、及び３００ｚの各々に出力する電圧パルスの繰り返し周波数によって、回転速度を制御することができる。
【０１２９】
以上説明したように、本実施形態に係る口腔内加工装置６００によれば、ウォーム２０６が旋回板２０５に押し付けられるため、ウォーム２０６と旋回板２０５との間のバックラッシュが低減される結果、加工ヘッド１００のθ方向の位置の精度が高められる。また、ウォーム２１２が円板部２０９に押し付けられるため、ウォーム２１２と円板部２０９との間のバックラッシュが低減される結果、加工ヘッド１００のｚ方向の位置の精度も高められる。このため、口腔内を高い精度で加工することができる。
【０１３０】
また、ウォーム２０６の、ベース板２０１と交差する方向の相対変位は、軸受け部材２０７ａ及び２０７ｂによって阻止され、かつウォーム２１２の、旋回板２０５と交差する方向の相対変位は、軸受け部材２１１ａ及び２１１ｂによって阻止される。このため、ウォーム２０６及び２１２に、トルクに起因する相対変位が生じにくい。このことも、口腔内の加工精度を高めることに寄与している。
【０１３１】
また、軸受け部材２０７ｂは、可撓回転軸２０θにおける軸受け部材２０７ｂによって保持される部分の、ウォーム２０６が旋回板２０５に押し付けられる向きの相対変位は許容している。このため、ウォーム２０６又は旋回板２０５の歯が摩耗した場合でも、可撓回転軸２０θの撓みに対する復元力によってウォーム２０６が旋回板２０５に近づく向きに変位し、バックラッシュの増大が自ずと抑えられる。
【０１３２】
また、軸受け部材２１１ｂは、可撓回転軸２０ｚにおける軸受け部材２１１ｂによって保持される部分の、ウォーム２１２が円板部２０９に押し付けられる向きの相対変位は許容している。このため、ウォーム２１２又は円板部２０９の歯が摩耗した場合でも、可撓回転軸２０ｚの撓みに対する復元力によってウォーム２１２が円板部２０９に近づく向きに変位し、バックラッシュの増大が自ずと抑えられる。
【０１３３】
また、可撓回転軸２０θが、ウォーム２０６を支持する役割と、ウォーム２０６を旋回板２０５に押し付ける役割とを兼ねるため、ウォーム２０６を旋回板２０５に押し付けるための押し付け手段が不要である。また、可撓回転軸２０ｚが、ウォーム２１２を支持する役割と、ウォーム２１２を円板部２０９に押し付ける役割とを兼ねるため、ウォーム２１２を円板部２０９に押し付けるための押し付け手段が不要である。従って、本実施形態に係る変位機構２００は、バックラッシュの低減によって加工精度が高められる効果を奏するにも関わらず、小型に実現することができる。
【０１３４】
また、加工ヘッド１００への互いに直交する３つの自由度の付与を、θ方向運動変換部２００θ、ｚ方向運動変換部２００ｚ、及びｒ方向運動変換部２００ｒで実現し、θ方向の変位を案内する案内柱２０３が、ｚ方向の変位を案内する役割を兼ねる構成とした。具体的には、案内柱２０３が、第１ウォームホイールとしての旋回板２０５を支持する役割と、第２ウォームホイールとしての円板部２０９を支持する役割とを兼ねる共通回転軸として機能する。このことも、変位機構２００の小型化に寄与している。
【０１３５】
変位機構２００は、患者の顎に固定されるものであるため、変位機構２００を小型に実現することで、患者に圧迫感を与えずに済む。
【０１３６】
以上、本発明の実施形態について説明した。本発明はこれらに限られず、例えば、以下の変形も可能である。
【０１３７】
上記実施形態１では、バックラッシュをもたらす歯車と相手歯車の組み合わせとして、ウォーム１０Ａとウォームホイール３０Ａを例示したが、歯車と相手歯車との組み合わせは、これに限られない。歯車と相手歯車との組み合わせとして、はすば歯車の組み合わせ、やまば歯車の組み合わせ、内歯車の組み合わせ、ラックとピニオン、すぐばかさ歯車の組み合わせ、まがりばかさ歯車の組み合わせ、ハイポイドギアの組み合わせ、ねじ歯車の組み合わせ等を用いてもよい。歯車と相手歯車との歯の形状は、歯車が相手歯車に押し付けられたときに両者間のバックラッシュが低減されるものであれば、特に限定されない。
【０１３８】
上記実施形態１では、歯車としてのウォーム１０Ａが、第１軸受け部材５１と第２軸受け部材５２との間に配置された構成を例示したが、歯車としてのウォーム１０Ａと第１軸受け部材５１との間に、第２軸受け部材５２が配置されていてもよい。
【０１３９】
上記実施形態１では、可撓回転軸２０の素材として、ニッケルチタン合金を例示したが、可撓回転軸２０の素材は、可撓性を有するものであれば、特に限定されない。可撓回転軸２０の素材として、ばね鋼、カーボン、繊維強化プラスチック等を用いることもできる。
【０１４０】
上記実施形態１では、第２軸受け部材５２の構成要素として、転がり軸受け５２ａを例示したが、これに代えて、すべり軸受け等の他の軸受けを用いてもよい。第１軸受け部材５１についても、転がり軸受け以外の軸受けで構成してもよい。
【０１４１】
上記実施形態３では、上記実施形態２の構成に対して、図４に示す案内部材６０を付加した構成について説明したが、図４に示す案内部材６０は、上記実施形態１の構成に対して付加することもできる。また、案内部材６０は、必ずしもウォーム１０Ａの両側に配置された第１案内部材６０ａ及び第２案内部材６０ｂによって構成する必要はなく、ウォーム１０Ａの片側にのみ配置された第１案内部材６０ａ又は第２案内部材６０ｂによって構成してもよい。
【０１４２】
上記実施形態６では、上記実施形態５の構成に対して、図７に示す案内部材６１を付加した構成について説明したが、図７に示す案内部材６１は、上記実施形態４の構成に対して付加することもできる。また、案内部材６１は、必ずしも平歯車１０Ｂの両側に配置された第１案内部材６１ａ及び第２案内部材６１ｂによって構成する必要はなく、平歯車１０Ｂの片側にのみ配置された第１案内部材６１ａ又は第２案内部材６１ｂによって構成してもよい。
【０１４３】
上記実施形態７では、加工ヘッド１００の位置に３つの自由度を付与したが、加工ヘッド１００に付与する自由度の数は、２であってもよい。例えば、加工ヘッド１００は、θ方向とｚ方向のみに移動してもよい。
【０１４４】
上記実施形態７では、可撓回転軸２０θとθ方向用フレキシブルシャフト４００θとを、図示せぬ軸継手でつながれる別々の部材としたが、両者を一体のものとし、可撓回転軸２０θがθ方向用フレキシブルシャフト４００θを兼ねてもよい。また、可撓回転軸２０ｚとｚ方向用フレキシブルシャフト４００ｚとを一体のものとし、可撓回転軸２０ｚがｚ方向用フレキシブルシャフト４００ｚを兼ねてもよい。
【０１４５】
上記実施形態１−７は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の範囲は、実施形態１−７ではなく、請求の範囲によって示される。請求の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
【符号の説明】
【０１４６】
１０Ａ…ウォーム（歯車）、
１０Ｂ…平歯車（歯車）、
２０，２０θ，２０ｚ…可撓回転軸、
２１…第１保持部分、
２２…第２保持部分、
３０Ａ…ウォームホイール（相手歯車）、
３０Ｂ…相手平歯車（相手歯車）、
４０…相手回転軸、
５０…保持部材、
５１…第１軸受け部材、
５２…第２軸受け部材、
５２ａ…転がり軸受け、
５２ｂ…案内部材、
５２ｃ…長孔、
５３…第２軸受け部材、
６０，６１…案内部材、
６０ａ，６１ａ…第１案内部材、
６０ｂ，６１ｂ…第２案内部材、
７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ，７０Ｅ，７０Ｆ…動力伝達装置、
７０Ａ−１…第１動力伝達装置、
７０Ａ−２…第２動力伝達装置、
１００…加工ヘッド、
２００…変位機構、
２００θ…θ方向運動変換部（第１変位機構）、
２００ｚ…ｚ方向運動変換部（第２変位機構）、
２００ｒ…ｒ方向運動変換部、
２０１…ベース板、
２０２…ねじ穴、
２０３…案内柱（共通回転軸）、
２０４…周壁、
２０４ａ…切り欠き、
２０５…旋回板（相手歯車）、
２０５ａ…外周面、
２０６…ウォーム（歯車）、
２０７ａ…軸受け部材（第１軸受け部材）、
２０７ｂ…軸受け部材（第２軸受け部材）、
２０８…回転体、
２０９…円板部（相手歯車）、
２０９ａ…外周面、
２１０…雄ねじ部、
２１１ａ…軸受け部材（第１軸受け部材）、
２１１ｂ…軸受け部材（第２軸受け部材）、
２１２…ウォーム（歯車）、
２１３…アーム、
２１４…ねじ穴、
２１５…開口、
２１６…アーム収容体、
２１７…天板、
２１８…底板、
２１９，２２０…ねじ穴、
２２１…端板、
２２２…貫通孔、
２２３…雄ねじ、
２２４…固定部、
２２５，２２６…止め輪、
２２７…中間部、
２２８，２２９…規制柱、
２３０…カバー、
３００…動力源、
３００θ…θ方向用モータ（第１モータ）、
３００ｚ…ｚ方向用モータ（第２モータ）、
３００ｒ…ｒ方向用モータ、
４００…運動伝達部材、
４００θ…θ方向用フレキシブルシャフト（第１フレキシブルシャフト）、
４００ｚ…ｚ方向用フレキシブルシャフト（第２フレキシブルシャフト）、
４００ｒ…ｒ方向用フレキシブルシャフト、
５００…制御装置、
６００…口腔内加工装置、
ＩＳ…入力軸、
ＳＣ…軸継手、
ＰＣ…ピッチ円、
ＶＰ１，ＶＰ２…仮想点、
ＶＬ…仮想直線、
ＢＭ…ベース部材、
ＣＴ…工具、
ＩＴ…座板、
ＩＴａ…平坦部、
ＩＭ…安定材、
ＴＨ…対象歯牙、
ＡＸ１…回転軸、
ＡＸ２…旋回軸。
【図１】
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【図２】
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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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【図１０】
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【図１１】
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