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Specification :(In Japanese)動力伝達装置及び口腔内加工装置

Country (In Japanese)日本国特許庁(JP)
Gazette (In Japanese)公開特許公報(A)
Publication number P2019-198444A
Date of publication of application Nov 21, 2019
Title of the invention, or title of the device (In Japanese)動力伝達装置及び口腔内加工装置
IPC (International Patent Classification) A61C   1/06        (2006.01)
A61C   1/18        (2006.01)
FI (File Index) A61C 1/06
A61C 1/18
Number of claims or invention 7
Filing form OL
Total pages 23
Application Number P2018-094261
Date of filing May 16, 2018
Inventor, or creator of device (In Japanese)【氏名】菊地 聖史
Applicant (In Japanese)【識別番号】504258527
【氏名又は名称】国立大学法人 鹿児島大学
Representative (In Japanese)【識別番号】100095407、【弁理士】、【氏名又は名称】木村 満
【識別番号】100162259、【弁理士】、【氏名又は名称】末富 孝典
【識別番号】100133592、【弁理士】、【氏名又は名称】山口 浩一
【識別番号】100168114、【弁理士】、【氏名又は名称】山中 生太
Request for examination (In Japanese)未請求
Theme code 4C052
F-term 4C052AA13
4C052BB02
4C052CC18
Abstract (In Japanese)【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
Scope of claims (In Japanese)【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。
Detailed description of the invention (In Japanese)【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】
【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。
Drawing
(In Japanese)【図1】
0
(In Japanese)【図2】
1
(In Japanese)【図3】
2
(In Japanese)【図4】
3
(In Japanese)【図5】
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(In Japanese)【図6】
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(In Japanese)【図7】
6
(In Japanese)【図8】
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(In Japanese)【図9】
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(In Japanese)【図10】
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(In Japanese)【図11】
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