JP2008518702A - 粘性材料の混合および押出方法、並びにそれを分配するための歯車箱 - Google Patents

Abstract

【課題】既知の歯車箱および粘性材料の混合および押出方法の前記および／又は他の欠点を克服する。
【解決手段】本発明は、１種類以上の粘性材料を収容するカートリッジをチャンバに挿入する工程、第１のモータ（１）を作動させ、プランジャを第１の位置からカートリッジ内の第２の位置に移動させる工程、および、第２のモータ（２）を作動させ、プランジャをカートリッジ内で第２の位置から更に移動させ、材料を分配する工程を含む、粘性材料の混合および分配方法に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、粘性材料、特に比較的高粘度の又はペースト状の材料の混合および押出方法、並びに、歯車を切り換えることなく高いトルクおよび／又は高い毎分回転数を出力駆動軸に伝達するための歯車箱、特に重畳歯車駆動機構（ｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｉｎｇ ｇｅａｒ ｄｒｉｖｅ）に関する。歯車箱は、特に、多成分歯科用印象材料を混合および分配するために分配カートリッジおよびミキサ要素と一緒に使用され得る。

印象材料、修復材、接着剤、セメント、エッチングゲル、およびシーラント等の２成分以上の歯科用組成物を混合および分配するために歯科分野ではカートリッジを有する分配デバイスが使用されることが多い。

アプリケータおよびカートリッジを備える分配デバイスの１種では、アプリケータは、分配操作中、使用者により手動で、又は、機械で自動的に前進するプランジャを有する。しばしば、プランジャはカートリッジの開口端に挿入され、カートリッジ内でピストンを当接支持する。プランジャが前進してピストンを移動させる時、ピストンはカートリッジの前出口開口部を通して一定量の材料を吐出又は分配する。

このようなデバイスの分配カートリッジは、互いに平行に配置された２つの円筒状の本体によって形成される２つの区画を備えることが多い。各区画は、特定の成分、通常はベースペースト又は触媒ペーストのどちらかを収容する。これらの２つの成分は、それらの各区画から圧出されて混合領域又はミキシングチップに入り、そこで、成分は混合して必要な歯科用材料を形成する。歯科従事者が必要に応じてそれを使用できるように、圧力によって更に混合物がミキシングチップから押し出される。

このような分配デバイスの１種には、再使用可能な手動アプリケータおよび使い捨てカートリッジを備えるアセンブリ（例えば、３Ｍ ＥＳＰＥ社（３Ｍ ＥＳＰＥ ＡＧ）から入手可能なガラント（Ｇａｒａｎｔ）（商標）ディスペンサ）がある。別の種類のこのような分配デバイスには、電動式混合装置および再使用可能で交換可能なカートリッジを備える自動分配システム（例えば、３Ｍ ＥＳＰＥ社（３Ｍ ＥＳＰＥ ＡＧ）から入手可能なペンタミックス（Ｐｅｎｔａｍｉｘ）（商標）２）がある。混合装置は、カートリッジを保持するためのチャンバ、および、カートリッジの２つのそれぞれの区画に押入され、中に収容されている粘性成分に高い圧力を加えるように設計されている２つの平行な電動式プランジャを備える。プランジャのモータ駆動機構が高トルクを提供し、粘性又は高粘度の成分が高圧下で押し出されてミキシングチップに入る。更に、モータはまた、粘性成分が押し出されていないとき、カートリッジ内でプランジャを前後に迅速に移動させるため、適度にそれより高い速度も提供する。このようなデバイスには一般にＤＣモータが使用される。例えば、モータは、カートリッジに新しい成分を充填するため、および／又は新しい成分カートリッジを装置に挿入するためにプランジャを第１の位置又は「後部」位置に移動させる。再充填後、プランジャは第２の位置又は「初期」位置に移動し、ここで、プランジャは成分と直接又は間接的に接触する。プランジャがそれぞれ成分と接触するとき、駆動機構に対する抵抗、および、従って負荷が増大し、分配操作中、駆動歯車箱およびモータに高い負荷がかかる。

歯車を切り換えることなく、低速で高トルクと、高速で低トルクの両方を達成することは困難である。また、任意の種類の線形駆動機構を使用し、歯車を切り換えることなく又はクラッチのようなデバイスを使用することなく、非常に異なる速度、例えば、１００倍異なる速度を達成することは困難である。歯車の切り換えには、典型的には、複雑な駆動機構が必要である。更に、負荷がかかっている状態で歯車を切り換えるのは非常に困難であるか、又は不可能なことさえある。これらの機能を果たすことができるデバイスは、結果として、複雑で高価になり得る。

更に、歯科用印象材料のような高粘度で多成分の混合物は、混合物の個々の成分が別々のカートリッジシリンダからミキサに同時に供給される混合デバイスを使用して作製される。次いで、混合領域から、混合物が前端から分配される。ミキサは、静的ミキサであっても、又は、好ましくは、回転ミキサ要素を有する動的ミキサであってもよい。既知の動的ミキサは、その後端（入口側）に、ミキサのミキサ要素を回転させる駆動軸に連結させるための六角形の中心開口部を有し、駆動軸は、好ましくは、モータに連結されている。従って、プランジャを移動させることに加えて動的ミキサも駆動させることができる駆動装置を使用することが望ましい。

既知の歯車箱および粘性材料の混合および押出方法の前記および／又は他の欠点を克服することが望ましい。

本発明による歯車箱は、少なくとも２つのモータ（以下、それぞれ第１のモータおよび第２のモータ、しかし、追加のモータを除外しない）で駆動されるように構成されている。歯車箱は、少なくとも２つの異なる駆動速度（以下、低速および高速と称する）を提供する第１の出力駆動軸を備える。高速は、好ましくは、低速より３０〜２００倍速い範囲、より好ましくは、低速より８０〜１２０倍速い範囲にある。更により好ましくは、高速は、低速より少なくとも１００倍速い。低速でプランジャを駆動させると、その結果、２２．５ｍｍ／分の標準分配速度が得られ得る。このため、前述のように、モータが速度変換比１００で高速で駆動されるとき、プランジャ速度は２．２５０ｍ／分となる。分配速度は標準分配速度の約２倍、即ち、４５ｍｍ／分、又は、３３ｍｍ／分などの他の任意の中間の値となり得る。低速時、材料を押し出すときに通常は標準負荷が加えられ、高速時、材料を押圧することなくプランジャを移動させるのに概ねちょうど必要な負荷が加えられる。第１の出力駆動軸は第１のモータで、および／又は第２のモータで駆動され、少なくとも２つの異なる速度を提供することができる。更に、第１の出力駆動軸が第１のモータと第２のモータで同時に駆動されるとき、出力駆動軸速度は、歯車箱の歯車の比およびモータの回転方向に依り、モータの２つの駆動速度の合計又は差となる。例えば、歯車箱が、第１の出力駆動軸の速度と第１のモータ（第２のモータは静止状態である）の速度の第１の速度伝達比、および第１の出力駆動軸の速度と第２のモータ（第１のモータは静止状態である）の速度の第２の速度伝達比を有する場合、第１の出力駆動軸の速度は、第１のモータの第１の伝達された速度と第２のモータの第２の伝達された速度との合計（又は差、モータの回転方向に依る）である。この場合、第１および第２の伝達された速度は、それぞれ第１又は第２の速度伝達比と、第１又は第２のモータ速度との積である。各モータは、変速モータであっても又は定速モータであってもよい。従って、２つのモータは歯車箱を介して出力駆動軸と永久的に連結されていてもよい。１つのモータしか駆動させない場合、即ち、１つの入力軸が回転している場合、第１の入力軸から出力軸に力を伝達できるように、もう１つのモータは第２の入力軸の回転を防止する。

本発明の歯車箱は、好ましくは、重畳歯車駆動機構を備える。有用な重畳歯車駆動機構の例としては、傘歯車駆動機構、差動歯車駆動機構、および遊星歯車駆動機構が挙げられる。

重畳歯車駆動機構は、原則的に、少なくとも３つの異なる種類又は群の歯車又はギヤホイールを備え、以下、それらを第１の歯車／ギヤホイール、第２の歯車／ギヤホイール、および第３の歯車／ギヤホイールと称する。第３の歯車は、第１および第２の歯車と係合するように配置され、ここでキャリアが好ましくは第３の歯車を支持する。遊星歯車駆動機構の場合、第１、第２および第３の歯車は、それぞれ内側歯車、外側歯車、および遊星歯車に対応する。遊星歯車駆動機構では、キャリアは、以下、遊星枠とも称される。典型的には、遊星歯車駆動機構は、少なくとも１つの遊星歯車、好ましくは、遊星枠によって互いに連結されていてもよい複数の遊星歯車を備える。遊星（第３の）歯車は、内側歯車および外側歯車と係合するように配置される。内側（第１の）歯車、外側（第２の）歯車、および遊星歯車は、入力駆動連結部又は出力駆動連結部のどちらかとすることができる駆動連結部に連結されていてもよい。

本発明の重畳歯車駆動機構は、入力駆動機構として、それぞれモータに連結されている２つの駆動連結部を使用し、１つの駆動連結部は第１の出力駆動軸に連結されている。２つの入力駆動連結部のトルクおよび速度は、重畳歯車駆動機構で重畳される。前述の重畳歯車駆動機構の３つの種類又は群の歯車は可動である。第１の出力駆動軸における可変出力速度は、第１のモータと第２のモータによって提供される速度をベクトル的に加える又は引くことによって得られる。

遊星歯車駆動機構の実施形態は、太陽歯車と呼ばれることが多い遊星式内側歯車、環状歯車又はリングギヤと呼ばれる遊星式外側歯車、および、少なくとも１つの遊星歯車を備え、ここで、遊星枠は少なくとも１つの遊星歯車を支持する。従って、遊星歯車駆動機構は、少なくとも３つの駆動連結部を提供し、１つは内側歯車に連結し、１つは外側歯車に連結し、１つは遊星枠に連結している。傘歯車の実施形態では、歯車／ギヤホイールのほとんどに傾斜が付いており、内側歯車は外側歯車と同じサイズ又は類似の形状を有してもよい。

本発明の第１の態様によれば、歯車箱は、少なくとも第１のモータと第２のモータで駆動されるように構成されており、少なくとも第１の出力駆動軸を備える。歯車箱は、第１のモータで駆動されるときより第２のモータで駆動されるときの方が高いトルクで第１の出力駆動軸を駆動させるように、構成されている。更に、歯車箱は、第２のモータで駆動されるときより第１のモータで駆動されるときの方が高速又は多い毎分回転数で第１の出力駆動軸を駆動させるように、構成されている。

第１の出力駆動軸の速度は、第１のモータと第２のモータの合計又は差であってもよい。

好ましくは、第１の歯車および第２の歯車の駆動連結部が、それぞれ第２のモータおよび第１のモータに連結されている２つの入力駆動連結部として選択される。キャリアの駆動連結部が第１の出力駆動軸として選択され、これは２つの入力駆動連結部で歯車箱を駆動させる２つのモータにより異なる速度と異なるトルクを提供する。第２のモータは、第１の歯車を駆動させるように構成されており、第１のモータは、第２の歯車を駆動させるように構成されている。第１のモータおよび第２のモータからキャリアへの、および従って第１の出力駆動軸への歯車速度伝達比が異なるため、第２のモータで歯車駆動機構の第１の歯車を駆動させることによって、第１の出力駆動軸を駆動させ、高トルクを提供する。他方、高い毎分回転数が必要であり、より小さいトルクで十分なとき、第１の出力駆動軸に提供する毎分回転数が高い第１のモータで第２の歯車を駆動させる。

本発明の第２の態様によれば、キャリアおよび第２の歯車の駆動連結部が、２つの入力駆動連結部として選択される。キャリアの駆動連結部は第２のモータに連結され、第２の歯車の駆動連結部は第１のモータに連結されている。第１の出力駆動軸は第１の歯車に連結され、２つの入力駆動連結部で歯車箱を駆動させる２つのモータにより異なる速度と異なるトルクを提供する。第２のモータはキャリアを駆動させるように構成され、第１のモータは第２の歯車を駆動させるように構成されている。歯車速度伝達比が異なるため、第２のモータで歯車箱のキャリアを駆動させることによって、第１の出力駆動軸を駆動させ、高トルクを提供する。他方、高い毎分回転数が必要であり、より小さいトルクで十分なとき、第１の出力駆動軸に提供する毎分回転数が高い第１のモータで第２の歯車を駆動させる。

第３の態様によれば、本発明の歯車箱は、歯車を切り換えることなく、および追加のモータを用いることなく、第２の出力駆動軸に他の２つの速度とは異なり得る別の速度を提供する。この第２の出力駆動軸は、追加の混合要素を駆動させるのに使用されてもよい。第２の駆動軸は、好ましくは、第１の出力駆動軸に対しておよび／又は第２のモータに対して一定の速度比を有する、即ち、第２の駆動軸の速度は、第１の出力駆動軸の速度および／又は第２のモータの速度に比例する。好ましくは、混合要素の駆動は、ペースト状の材料を分配するためにプランジャを前進させるときだけ必要である（および、使用される）。混合速度は、プランジャの前進速度に依存する高粘度材料の押出速度に応じて調節されることが更に好ましい。従って、第２の出力駆動軸は、第２のモータが第１の出力駆動軸を駆動させるときだけ回転する。これは、第２のモータの出力に第２の出力駆動軸を直接連結することによって達成することができる。第２の出力駆動軸は、好ましくは、毎分２００〜７００回転を提供するが、混合される材料に適切な任意の速度が得られるように設計することができる。

本発明は、好ましくは、クラッチを使用することなく、および歯車を切り換えることなく、例えば、成分を圧出するために低速で高トルク、および、例えば、プランジャを迅速に位置決めするために比較的低いトルクで高速が出力駆動軸に提供される歯車箱を提供する。

本発明は、クラッチを使用することなく、および歯車を切り換えることなく、低速で高トルクと、比較的低いトルクで高速の両方が第１の出力駆動軸に提供され、第２の出力駆動軸に第３の速度が提供されるという別の利点を提供する。これは、第１の出力駆動軸と２つのモータとの永久連結、並びに、第２のモータと第２の出力駆動軸との永久連結を提供する重畳歯車駆動機構を使用することによって可能になる。

本発明の歯車箱は、例えば、好ましくは小さくコンパクトであり、第１の出力駆動軸における回転方向を静かに速く変えることを可能にする、傘歯車駆動機構又は遊星歯車駆動機構などの重畳歯車駆動機構を含む設計による。２つのモータを制御することによって、回転方向が静かに速く変わり、歯車のうるさく遅い切り換えが回避される。このように回転方向が速く変わると、ペースト分配に有利である。第１の出力駆動軸の高トルクでの高粘度材料の分配は、第１の出力駆動軸における回転方向を速く変える次工程により停止され、ペースト材料にかかる圧力が低下するため、高粘度材料が更に不要に分配されることが防止される。

２つのモータが３つの目的に役立つ本発明は、ユニークで従来技術のシステムとは異なり、様々な点で有利である。第１に、プランジャを短時間で所望の位置に両方向で位置決めするために、第１のモータによって第１の出力駆動軸に高速が提供され、ここでは第１の出力駆動軸に比較的低いトルクで十分である。第２に、第２のモータによって、より高いトルクで低い速度が第１の出力駆動軸に提供される。これは、プランジャ又はピストンを駆動させ、高圧下で高粘度を有する材料を分配するのに有利である。最後に、好ましくは、第２のモータによって第２の出力駆動軸に第３の速度が提供され、ここで、第１の出力駆動軸が第２のモータだけで駆動されるとき、第２の出力駆動軸の速度は、第１の出力駆動軸の速度に対して一定の比を有する。第３の速度は、ペースト材料の分配中だけミキサ内の混合要素を駆動させるのに好ましく、また低速である。低速では材料が特定の速度で分配され、従って、ミキシングチップの速度をこの分配速度に対して補正しなければならないため、低速に対する第３の速度の比が一定であることは有利である。

第４の態様では、本発明は、
ａ）１種類以上の粘性材料を収容するカートリッジをチャンバに挿入する工程、
ｂ）第１のモータを作動させ、プランジャを第１の位置からカートリッジ内の第２の位置に移動させる工程、
ｃ）第２のモータを作動させ、プランジャをカートリッジ内で第２の位置から更に移動させ、材料を分配する工程、
を含む、粘性材料の混合および押出方法に関する。

工程ｃ）では、材料が分配されるように、プランジャを好ましくは第３の位置の方に移動させる。

第５の態様では、本発明は、
キャリア、第１の歯車、第２の歯車、および、キャリアによって支持される少なくとも１つの第３の歯車を備える、重畳歯車駆動機構、
を備える歯車箱に関し、
第２の歯車は第１のモータで駆動されるように構成され、第１の歯車又はキャリアは第２のモータで駆動されるように構成されている。

第６の態様では、本発明は、
本発明による歯車箱、
第１のモータおよび第２のモータ、
を備える駆動装置に関する。

第７の態様では、本発明は、駆動装置、および、次の特徴：
好ましくは歯科用材料又はその成分を収容する少なくとも１つの分配カートリッジ、
カートリッジの開放端に入るように、および歯科用材料又はその成分を吐出するように構成されている少なくとも１つのプランジャ、
歯科用材料又はその成分がカートリッジから吐出されるとき、歯科用材料を混合する、又は、成分を合流させ混合するためのミキシングチップ、
第１の出力駆動軸でプランジャを前進させるための第１の駆動系、
第２の出力駆動軸でプランジャを前進させるための第２の駆動系、および
システムを駆動および制御するための電気又は電子装置
の少なくとも１つ以上を備える、高粘度の歯科用製品および／又は材料を分配および／又は混合するためのシステムに関する。

第８の態様では、本発明は、駆動装置、および、次の特徴：
好ましくは歯科用材料又はその成分を収容する少なくとも１つの分配カートリッジ、
カートリッジの開放端に入るように、および歯科用材料又はその成分を吐出するように構成されている少なくとも１つのプランジャ、
歯科用材料又は成分がカートリッジから吐出されるとき、歯科用材料を混合する、又は、成分を合流させ混合するためのミキシングチップ、
第１の出力駆動軸でプランジャを前進させるための第１の駆動系、
第２の出力駆動軸でミキシングチップを駆動させるための第２の駆動系、および
システムを駆動および制御するための電気又は電子装置、
の少なくとも１つ以上を備える、高粘度の歯科用製品および／又は材料を分配および／又は混合するためのシステムに関する。

第９の態様では、本発明は、高粘度の歯科用製品および／又は材料を分配および／又は混合するための、本発明による歯車箱、システム、および／又は方法の使用に関する。

本発明の更に好ましい特徴および実施形態は、特許請求の範囲に記載されている。

プランジャが第２の位置に到達する前に又は到達するときに、第２のモータを作動させてもよい。好ましくは、両方のモータは同時に動作してもよく、更に、互いに独立に始動および／又は停止することができる。

プランジャが第２の位置に到達するときに、第１のモータを作動停止させてもよい。

第１の位置は、カートリッジをチャンバに挿入できる、および／又はチャンバから取り出すことができる位置であってもよい。

第２の位置は、プランジャが材料に接触する位置であってもよい。

本方法は、第１のモータの負荷をモニタし、プランジャが第２の位置に到達したかどうかを検出する工程を含んでもよい。この情報を用いて、第２のモータを作動させる、および／又は第１のモータを作動停止させる工程が自動化されてもよい。

本方法は、分配が完了したとき、第２のモータを作動停止させる工程を含んでもよい。

本方法は、材料が、例えば、使用者によって最初に設定された所定の量、分配された後、第２のモータを作動停止させ、分配を停止する工程を含んでもよい。

本方法は、分配が完了したとき、第１のモータおよび／又は第２のモータを反対方向に作動させる工程を含んでもよい。このような作動の結果、プランジャが後方移動し、このような作動は、所定の時間、例えば、カートリッジ内の成分にかかる圧力が取り除かれるように、１秒間、又は、例えば、カートリッジ交換のためプランジャが第１の位置に到達するまで続いてもよい。

第２のモータは材料を混合するために使用されてもよい。

歯車箱は第１の出力駆動軸を備えてもよく、ここで、前記第１の出力駆動軸は、第１の歯車が第２のモータで駆動されるように構成されているときはキャリアに、又は、キャリアが第２のモータで駆動されるように構成されているときは第１の歯車に連結されている。

歯車箱は、第２の出力駆動軸を備えてもよい。好ましくは、第２の出力駆動軸はミキシングチップに連結されるように構成されている。

第１のモータおよび第２のモータが、歯車箱に取り付けられているとき第１の出力駆動軸を駆動させることができるように、歯車箱が構成されていてもよい。

第１のモータで駆動されるときよりも第２のモータで駆動されるときの方が高いトルクで第１の出力駆動軸を駆動させるように、歯車箱が構成されていてもよい。

第２のモータで駆動されるときよりも第１のモータで駆動されるときの方が高い毎分回転数で第１の出力駆動軸を駆動させるように、歯車箱が構成されていてもよい。

第１のモータと第２のモータで同時に第１の出力駆動軸を駆動させるように、歯車箱が構成されていてもよい。

第１の出力駆動軸の速度が、第１のモータによって提供される速度と第１の速度伝達比の積と、第２のモータによって提供される速度と第２の速度伝達比の積との合計であるように、歯車箱が構成されていてもよい。第１および第２の速度伝達比は、歯車箱およびそのギヤホイールの特定の構成によって決定され、第１の速度伝達比は、第１の出力駆動軸の速度と第１のモータ（第２のモータは静止状態である）の速度の比であり、第２の速度伝達比は、第１の出力駆動軸の速度と第２のモータの速度（第１のモータは静止状態である）の比である。

第１の出力駆動軸が第１のモータと第２のモータで同時に駆動されるとき、第１の出力駆動軸の速度が第１のモータに支配され、前記第１の出力駆動軸に高速が加えられるように、歯車箱が構成されていてもよい。これは、例えば、プランジャが低い抵抗で位置決めされ、モータにかかる負荷が低い場合に行われてもよい。

第１の出力駆動軸が第１のモータと第２のモータで同時に駆動されるとき、第１の出力駆動軸の速度が第２のモータに支配され、前記第１の出力駆動軸に高トルクが加えられるように、歯車箱が構成されていてもよい。これは、例えば、プランジャがカートリッジ内の成分に押し当てられ、モータにかかる負荷が高い場合に行われてもよい。

第２の出力駆動軸は、第１の出力駆動軸に対して、および／又は第２のモータに対して一定の速度比を有してもよい。

第１の出力駆動軸はプランジャを移動させるように構成されていてもよい。

第１の出力駆動軸の高トルクで高粘度材料を分配し、続いて、高粘度材料を更に不要に分配することが防止されるように第１の出力駆動軸における回転方向を速く変えるように、第２の出力駆動軸が構成されていてもよい。

第１のモータだけで前記出力駆動軸を駆動させるときと、第２のモータだけで前記出力駆動軸を駆動させるときの、第１の出力駆動軸における速度比が、好ましくは３０〜２００の範囲、より好ましくは５０〜１５０の範囲、より好ましくは８０〜１２０の範囲、より好ましくは１００であるように、歯車箱が構成されていてもよい。

第２のモータが回転しているときだけ第２の出力駆動軸が回転するように、歯車箱が構成されていてもよい。

第１の出力駆動軸がピストンを高速で移動させるように、歯車箱が構成されていてもよい。

重畳歯車駆動機構は、傘歯車駆動機構、差動歯車駆動機構、および遊星歯車駆動機構の群の１つであってもよい。

歯車箱は、本発明による方法を実施するように、および／又は高粘度歯科用材料を分配および／又は混合するようになっていてもよい。

駆動装置は、０．５〜１０Ｎｍの範囲、より好ましくは５〜１０Ｎｍの範囲、より好ましくは８〜１０Ｎｍの範囲のトルクを第１の出力駆動軸に提供するように構成されていてもよい。

駆動装置および歯車箱は、第２の出力駆動軸に毎分２００〜７００回転を提供するように構成されていてもよい。歯車箱、駆動装置又はシステムは、プランジャが第２の位置に到達するとき、信号を生成するセンサを備えてもよい。

歯車箱、駆動装置又はシステムは、
第１の出力駆動軸の速度および／又は第１のモータの速度をモニタするセンサ、
センサに接続され、速度が所定の最小値に達する、および／又は所定の割合より速く減少するとき、信号を生成する制御装置、
を備えてもよい。

歯車箱、駆動装置又はシステムは、
第１のモータへの電流供給をモニタするセンサ、
センサに接続され、電流が所定の最大値に達する、および／又は所定の割合より速く増加するとき、信号を生成する制御装置、
を備えてもよい。

制御装置は第１および／又は第２のモータに接続されていてもよく、制御装置によって生成される信号で第１のモータを作動停止させてもよい、および／又は第２のモータを作動させてもよい。

歯車箱、駆動装置又はシステムは、制御装置に接続されているスイッチを備えてもよく、ここで、
スイッチが第１のモードのとき、第１の出力駆動軸は高速で駆動され、プランジャを第１の位置から第２の位置に、および、カートリッジ内で第２の位置から更に、好ましくは第３の位置の方に移動させ、材料が分配され、および
スイッチが第２のモードのとき、分配が停止され、および／又は、第１の出力駆動軸が高速で反対方向に駆動され、所定の時間若しくは距離、又は第２の位置の方にプランジャを戻す。

スイッチが第３のモードのとき、第１の出力駆動軸は高速で駆動され、プランジャを第２の位置の方に移動させてもよい。

スイッチは、押されると第１のモードになり、解放されると第２のモードになり、所定の時間内に２回押すと第３のモードになるプッシュスイッチであってもよい。スイッチは、また、３つのモードに対して３つの切り換え位置を有するスライドスイッチ又は回転スイッチであってもよい。

添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を以下により詳細に説明するが、それらは例示に過ぎない。

本発明の原理に従って構成される駆動装置の例を図１〜図４に示す。図示されている駆動装置はそれぞれ、第１のモータ１、第２のモータ２、歯車箱４２、および第１の出力駆動軸１０を備える。図２および図３に見られるように、歯車箱４２は、少なくとも１つの第１の歯車３、３’、少なくとも１つの第２の歯車５、５’、少なくとも１つの第３の歯車４、４’、および第３の歯車４、４’を支持するキャリア６を備える重畳歯車駆動機構である。

図２および図４は、重畳歯車駆動機構が遊星歯車駆動機構である駆動装置の第１の実施形態を示す。この場合、前述の第１、第２、および第３の歯車は、それぞれ太陽又は内側歯車３、環状又は外側歯車５、および遊星歯車４に対応する。

図２に示されているように、この第１の実施形態では、歯車箱４２は、歯車１１を介して第２のモータ２に連結されている第２の出力駆動軸２０を更に備える。第２の出力駆動軸２０は、更に、内側歯車３に連結している。従って、内側歯車３は、第２のモータ２で駆動され、好適な第２の速度伝達比によって第１の出力駆動軸１０に高トルクを提供する。第１の出力駆動軸１０は、ピストン（図示せず）をカートリッジ３５（図５）内で前進させるため、又は、プランジャを逆方向に後部位置の方に移動させるため、直接又は可動手段（図示せず）を介して少なくとも１つのプランジャ（図示せず）に連結可能である。カートリッジの出口開口部を通して高粘度材料を押し出すのに十分な力を提供するため、プランジャで高トルクが必要である。例えば、３Ｍ（商標）ＥＳＰＥ（商標）ポジション（商標）ペンタ（商標）クイックビニルポリシロキサン予備印象材料（３Ｍ^TM ＥＳＰＥ^TM Ｐｏｓｉｔｉｏｎ^TM Ｐｅｎｔａ^TM Ｑｕｉｃｋ Ｖｉｎｙｌ Ｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅ Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ Ｉｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌ）（３Ｍ ＥＳＰＥ（商標）（３Ｍ ＥＳＰＥ^TM）注文番号２９０６３）などの歯科用材料の分野で中程度の粘度を有する材料を押し出すのに必要な力は、２２．５ｍｍ／分の標準分配速度では約１５００ニュートン（Ｎ）である。２２．５ｍｍ／分〜４５ｍｍ／分の好ましい分配速度および押し出される材料に依り、約８００Ｎ〜約７０００Ｎの力が提供され得る。一般的な歯科用材料のほとんどでは、２２．５ｍｍ／分〜４５ｍｍ／分の分配速度に必要な力は１０００Ｎ〜３０００Ｎである。

第１のモータ１は、環状歯車５に連結され、好適な第１の速度伝達比により、プランジャを速く前方又は後方に所望の位置に移動させるため第２のモータ２と比較してずっと高い毎分回転数を第１の出力駆動軸１０に提供する。例えば、カートリッジを使い果たした後、プランジャを第１の位置又は後部位置の方に移動させなければならない場合、第１の出力駆動軸１０の高速は有利である。使用したカートリッジを新しいカートリッジと交換した後、プランジャは、高速で第２の位置又は初期位置の方に移動し、そこでプランジャは好ましくは高粘度材料と接触する。

再充填された高粘度材料の分配操作のため、歯車箱４２は第１のモータ１から第２のモータ２に切り換えられ、高粘度ペースト又は他の材料を分配するために望ましい高トルクを提供する。

更に、両方のモータ１、２で同時に第１の出力駆動軸１０を駆動させることが可能である。第１の出力駆動軸１０で得られる速度は、２つの速度にそれぞれ各速度伝達比を掛けたものの合計であり、ここで、当該技術分野で既知のように、異なる駆動方向は異なる算術符号を有する。従って、２つのモータで同時に、高速で、即ち、第１の出力駆動軸１０における高い毎分回転数で、プランジャを後部位置から初期位置の方に移動させることが可能であり、プランジャはそこで高粘度材料と接触する。プランジャがこのように速く前進する時、第１および第２のモータ１、２によって提供される２つの速度の合計は、第１のモータ１に支配される。プランジャが成分と接触するとき、両方のモータ１、２で抵抗、および従って負荷が増加するが、第１のモータ１はこの増加にあまり対処することができない。この結果、第１のモータ１の電流が増加し、それをセンサで検出することができる。次いで、第１のモータ１のスイッチが切られてもよく、プランジャの前進速度は遅くなるが、これは専ら第２のモータ２によって提供される。第１のモータ１のスイッチが切られるとき、第２のモータ２は既に運転しているため、プランジャの高速位置決め移動は、急に中断されることはなく、滑らかに減速し、第２のモータによって提供される低速で高トルクの分配移動になる。この結果、「段階的に廃止される」出力軸速度の減少、又は、逆の状況では、「段階的に導入される」出力軸速度の増加と称され得ることが起こる。

第１の出力駆動軸１０は、第１のモータ１で駆動されるときより第２のモータ２で駆動されるときの方が高いトルクを提供するため、プランジャは高トルクでゆっくりと前進し、カートリッジから高粘度材料を分配する。更に、第２の出力駆動軸２０は一定の比で第２のモータ２に連結され、第２の出力駆動軸２０は、第２のモータ２が運転するときだけ回転する。分配される材料の押出量は、プランジャの前進速度、従って、第１の出力駆動軸１０の回転速度に比例する。従って、第１のモータ１のスイッチが切られるとき、第２の出力駆動軸２０に連結されているミキシングチップ３０（図５）の混合速度は、第２の出力駆動軸２０と第２のモータ２の一定の比による分配速度に自動的に調節される。

図３は、重畳歯車駆動機構が傘歯車駆動機構である駆動装置の第２の実施形態を示す。この場合、前述の第１、第２および第３の歯車は、それぞれ数字３’、５’および４’で示される。

この第２の実施形態では、第１のモータ１は、ここでも第２の歯車５’を駆動させ、一方、第２のモータ２はキャリア６を駆動させる。第１の歯車３’は、第１の出力駆動軸１０に連結され、傘歯車設計による第２の歯車５’と類似のサイズおよび設計を有する。

本発明の前記および他の実施形態によれば、出力駆動軸１０における大きい速度比又は範囲、即ち、高速と低速の比又は範囲を達成するために歯車を切り換える必要はなく、これは、分配するために速い位置決め速度又は高トルクを提供する分配プランジャに好ましい。この結果、ノイズが小さく信頼性の高い機構が得られ、処置時間が最小限になる。

図４は、図５および図６に示されている分配デバイスに好適な駆動装置の歯車箱の中を示す斜視図を示す。図５および図６に示されている分配デバイスは、分配される一定量の組成物又は材料を収容するように構成されているカートリッジを備える。分配デバイスは少なくとも１つのカートリッジ３５を有する。図５および図６による実施形態では、第１のカートリッジ３５だけが見えている。第２のカートリッジは、第１のカートリッジ３５の後ろに配置されており、成分の性質に応じて第１のカートリッジより小さい寸法に作ることができる。このタイプの分配デバイスは、駆動装置によって前進する２つのプランジャを備える。図５および図６では、第１のカートリッジ３５のための第１のプランジャ４０だけが見えている。第１のプランジャ４０は、第１のカートリッジ３５の開放端に挿入され、カートリッジ（図６に示す）内でピストン４１を当接支持することができる。プランジャ４０を前進させてピストンを移動させる時、ピストンは、カートリッジの前出口開口部を通して一定量の材料を吐出する。

第１の出力駆動軸１０で、および第１の駆動系でプランジャ４０を前進させることができる。駆動系は、歯車およびスプロケット１２〜１５、引張りデバイス１６、１７（案内チェーン１７のための案内レール１６など）、およびプランジャ４０のための支持体１８を備えることができる。特に、少なくとも１つのスプロケットを有するスプロケット軸１４を駆動させるため、第２の傘歯車１３と噛合する第１の傘歯車１２を第１の出力駆動軸上に配置することができる。好ましくは、支持体１８の両側に連結されている第１のチェーン１７および第２のチェーン（図示せず）を駆動又は移動させることによって支持体１８のより均一な移動を提供するため、図５に示されるように、両側に第１のスプロケット１５と第２のスプロケット１５’が設けられる。チェーンは案内レールで、および更にアイドルスプロケットで案内することができる。歯車および歯車ロッドなどの、プランジャ４０を軸方向に移動させるために第１の出力駆動軸１０から運動を伝達することができる他の任意の駆動系も使用することができる。

第２の駆動系を有する第２の出力駆動軸２０でプランジャ４０を更に前進させることができる。第２の駆動系は、第２の出力駆動軸２０に取り付けられる第１のプーリ２１で駆動される駆動ベルト２２を備えることができる。ベルト２２は、例えば、プーリ軸２４と、プランジャ４０に連結されているプランジャ支持体１８内のプランジャ駆動軸（図示せず）とのスクリュ配置によって第１のプランジャ４０を前進させるプーリ軸２４を回転させる第２のプーリ２３を駆動させることができる。好ましくは、この配置では、プランジャ４０は第２の出力駆動軸２０によって軸方向に前進するとき、回転しない。これは、プランジャ駆動軸と支持体１８のさねはぎ構造などの、プランジャ駆動軸の回転を防止するが軸方向の移動を可能にする構造によって実現できる。複数の歯車又は１つの歯車および歯車ロッドなどの、プランジャ４０を軸方向に移動させるために第２の出力駆動軸２０からの運動を伝達できる他の任意の駆動系も使用することができる。

図５に示されている分配デバイスの実施形態は、２成分の歯科用組成物を混合および分配するための２つのカートリッジを備える。これらの２つの成分は、各カートリッジ３５から吐出されてミキシングチップ３０に入り、ここで、必要な歯科用材料が混合される。ミキシングチップ３０は動的であってもよく、ミキシングチップ３０の内側本体を回転させるため、歯車箱の第２の出力駆動軸２０に連結されていてもよい。

第２の駆動系２１〜２４は、異なるカートリッジから吐出される２つの成分、又は、他の実施形態では、それより多くの成分を輸送および更に混合する回転スクリュがチップの内側にある動的ミキシングチップ３０を駆動させることができる。プーリ軸２４で駆動されるチップ回転軸（図示せず）、および、プーリ軸とチップ回転軸の歯車配置で駆動を実施することができる。この歯車配置の歯車比は、カートリッジによって吐出された後、ミキシングチップ３０内で合流される成分の様々な量に対応するように構成することができる。

好ましくは、第１の駆動系１２〜１７および第２の駆動系２１〜２４は、図５および図６に示されている実施形態におけるように、互いに独立に動作するように配置されている。しかし、第１の出力駆動軸１０と第２の出力駆動軸２０の運動を重畳する駆動系を提供することもできる。

好適なデバイスに使用される歯車箱は、歯科医がトレーに、例えば、歯科用印象材料を非常に短時間で充填することを可能にし、自動化された早いカートリッジ交換と合わせて、歯科医にとっての利点を増加させる。

本発明の幾つかの実施形態を参照して本発明を説明してきた。本発明の範囲を逸脱することなく前述の実施形態に多くの変更をなし得ることは当業者に明らかである。従って、本発明の範囲は、本出願に記載されている構造に限定されるべきではなく、特許請求の範囲の文言によって説明される構造およびそれらの構造の均等物だけによるべきである。

第１の実施形態による歯車箱を備える駆動装置の斜視図である。 図１の駆動装置の歯車箱の断面図である。 第２の実施形態による歯車箱の断面図である。 図１および図２の駆動装置の歯車箱の中を示す斜視図である。 本発明による歯車箱を有する分配デバイスの斜視図である。 図５による分配デバイスの概略側面図である。

Claims (43)

1. 粘性材料を混合および分配する方法であって、
   ａ）１種類以上の粘性材料を収容するカートリッジをチャンバに挿入する工程、
   ｂ）第１のモータを作動させ、出力駆動軸を介してプランジャを第１の位置からカートリッジ内の第２の位置に移動させる工程、
   ｃ）第２のモータを作動させ、前記出力駆動軸を介して前記プランジャを前記カートリッジ内で前記第２の位置から更に移動させ、前記材料を分配する工程、
   を含み、
   前記出力駆動軸の速度が、前記第１のモータと前記第２のモータの駆動速度の合計又は差である方法。
2. 前記プランジャが前記第２の位置に到達する前に又は到達するとき、前記第２のモータが作動される、請求項１に記載の方法。
3. 両方のモータが同時に動作する、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記プランジャが前記第２の位置に到達する前に又は到達するとき、前記第１のモータが作動停止される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第１の位置が、前記カートリッジを挿入できる、および／又は前記チャンバから取り出すことができる位置である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記第２の位置は、前記プランジャが前記材料と接触する位置である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記第１のモータの負荷をモニタし、前記プランジャが前記第２の位置に到達したかどうかを検出する工程を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 材料が分配された後、前記第２のモータを作動停止させる工程を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記第２のモータを作動停止させ、前記分配を停止させる工程を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記分配が完了したとき、前記第１のモータおよび／又は第２のモータを反対方向に作動させる工程を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記材料を混合するため前記第２のモータが使用される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 少なくとも第１のモータと第２のモータで駆動されるように構成され、少なくとも第１の出力駆動軸を備える歯車箱であって、前記歯車箱は、前記第１のモータで駆動されるときより前記第２のモータで駆動されるときの方が高いトルクで前記第１の出力駆動軸を駆動させるように構成され、前記第２のモータで駆動されるときより前記第１のモータで駆動されるときの方が高速で、又は多い毎分回転数で前記第１の出力駆動軸を駆動させるように構成されている、歯車箱。
13. 前記第１の出力駆動軸の速度が、前記第１のモータと前記第２のモータの合計又は差である、請求項１２に記載の歯車箱。
14. キャリア、第１の歯車、第２の歯車、および、前記キャリアによって支持される少なくとも１つの第３の歯車を備える重畳歯車駆動機構、
    を備え、
    前記第２の歯車が第１のモータで駆動されるように構成され、前記第１の歯車又は前記キャリアが第２のモータで駆動されるように構成されている、
    請求項１２又は１３に記載の歯車箱。
15. 第１の出力駆動軸を備え、前記第１の出力駆動軸は、前記第１の歯車が前記第２のモータで駆動されるように構成されているときは前記キャリアに、又は、前記キャリアが前記第２のモータで駆動されるように構成されているときは前記第１の歯車に連結されている、請求項１２、１３、又は１４に記載の歯車箱。
16. 第２の出力駆動軸を更に備える、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の歯車箱。
17. 前記第２の出力駆動軸が、ミキシングチップに連結されるように構成されている、請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の歯車箱。
18. 前記第１のモータと前記第２のモータが前記第１の出力駆動軸を駆動させるように、前記歯車箱が構成されている、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の歯車箱。
19. 前記第１のモータと前記第２のモータが前記第１の出力駆動軸を同時に駆動させることができるように、前記歯車箱が構成されている、請求項１２〜１８のいずれか一項に記載の歯車箱。
20. 前記第１の出力駆動軸の速度が、（ａ）前記第１のモータの速度と第１の速度伝達比の積と、（ｂ）前記第２のモータの速度と第２の速度伝達比の積との合計である、請求項１２〜１９のいずれか一項に記載の歯車箱。
21. 前記第１の出力駆動軸が前記第１のモータと前記第２のモータで同時に駆動されるとき、前記第１の出力駆動軸の速度が主に前記第１のモータによって提供される、請求項１２〜２０のいずれか一項に記載の歯車箱。
22. 前記第１の出力駆動軸が前記第１のモータと前記第２のモータで同時に駆動されるとき、前記第１の出力駆動軸の速度が主に前記第２のモータによって提供される、請求項１２〜２１のいずれか一項に記載の歯車箱。
23. 前記第２の出力駆動軸が、前記第１の出力駆動軸に対して一定の速度比を有する、請求項１２〜２２のいずれか一項に記載の歯車箱。
24. 前記第２の出力駆動軸が、前記第２のモータに対して一定の速度比を有する、請求項１２〜２３のいずれか一項に記載の歯車箱。
25. 前記第１の出力駆動軸が、プランジャを移動させるように構成されている、請求項１２〜２４のいずれか一項に記載の歯車箱。
26. 前記第１の出力駆動軸の高トルクで高粘度材料を分配し、続いて、高粘度材料を更に分配することが防止されるように前記第１の出力駆動軸における回転方向を速く変えるように、前記歯車箱が構成されている、請求項１２〜２５のいずれか一項に記載の歯車箱。
27. 前記第１のモータだけで前記出力駆動軸を駆動させるときと、前記第２のモータだけで前記出力駆動軸を駆動させるときの、前記第１の出力駆動軸における速度比が、好ましくは３０〜２００、より好ましくは１００である、請求項１２〜２６のいずれか一項に記載の歯車箱。
28. 前記第２のモータが回転しているときだけ、前記第２の出力駆動軸が回転する、請求項１２〜２７のいずれか一項に記載の歯車箱。
29. 前記第１の出力駆動軸が、高速でピストンを移動させるようになっている、請求項１２〜２８のいずれか一項に記載の歯車箱。
30. 前記重畳歯車駆動機構が、傘歯車駆動機構、差動歯車駆動機構、および遊星歯車駆動機構の群の１つである、請求項１２〜２９のいずれか一項に記載の歯車箱。
31. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法を実施するための、請求項１２〜３０のいずれか一項に記載の歯車箱。
32. 請求項１２〜３１のいずれか一項に記載の歯車箱、並びに
    第１のモータおよび第２のモータ、
    を備える駆動装置。
33. 前記駆動装置が、前記第１の出力駆動軸に０．５〜１０Ｎｍの範囲のトルクを提供するように構成されている、請求項３２に記載の駆動装置。
34. 前記駆動装置が、前記第２の出力駆動軸に毎分２００〜７００回転を提供するように構成されている、請求項３２又は３３に記載の駆動装置。
35. 請求項３２〜３４のいずれか一項に記載の駆動装置および次の特徴、即ち、
    好ましくは歯科用材料又はその成分を収容する少なくとも１つの分配カートリッジ、
    前記カートリッジの開放端に入るように、および歯科用材料又はその成分を吐出するように構成されている少なくとも１つのプランジャ、
    前記歯科用材料又は成分が前記カートリッジから吐出されるとき、歯科用材料を混合する、又は成分を合流させ混合するためのミキシングチップ、
    前記第１の出力駆動軸で前記プランジャを前進させるための第１の駆動系、
    前記第２の出力駆動軸で前記プランジャを前進させるための第２の駆動系、および
    システムを駆動および制御するための電気駆動装置、
    の少なくとも１つ以上を備える、高粘度歯科用製品および／又は材料を分配および／又は混合するためのシステム。
36. 請求項３２〜３４のいずれか一項に記載の駆動装置および次の特徴、即ち、
    好ましくは歯科用材料又はその成分を収容する少なくとも１つの分配カートリッジ、
    前記カートリッジの開放端に入るように、および歯科用材料又はその成分を吐出するように構成されている少なくとも１つのプランジャ、
    前記歯科用材料又は成分が前記カートリッジから吐出されるとき、歯科用材料を混合する、又は成分を合流させ混合するためのミキシングチップ、
    前記第１の出力駆動軸で前記プランジャを前進させるための第１の駆動系、
    前記第２の出力駆動軸で前記ミキシングチップを駆動させるための第２の駆動系、および
    システムを駆動および制御するための電気駆動装置、
    の少なくとも１つ以上を備える、高粘度歯科用製品および／又は材料を分配および／又は混合するためのシステム。
37. 前記プランジャが前記第２の位置に到達するとき信号を生成するセンサを備える、請求項１２〜３６のいずれか一項に記載の歯車箱、駆動装置又はシステム。
38. 前記第１の出力駆動軸の速度および／又は前記第１のモータの速度をモニタするセンサ、
    前記センサに接続され、前記速度が所定の最小値に達する、および／又は所定の割合より速く減少するとき信号を生成する制御装置、
    を備える、請求項１２〜３６のいずれか一項に記載の歯車箱、駆動装置又はシステム。
39. 前記第１のモータへの電流をモニタするセンサ、
    前記センサに接続され、前記電流が所定の最大値に達する、および／又は所定の割合より速く増加するとき信号を生成する制御装置、
    を備える、請求項１２〜３６のいずれか一項に記載の歯車箱、駆動装置又はシステム。
40. 前記制御装置に接続されているスイッチを備え、
    前記スイッチが第１のモードのとき、前記第１の出力駆動軸は高速で駆動され、前記プランジャを前記第１の位置から前記第２の位置に、および、前記カートリッジ内で前記第２の位置から更に移動させ、前記材料が分配され、および
    前記スイッチが第２のモードのとき、前記分配が停止される、および／又は、前記第１の出力駆動軸が高速で反対方向に駆動され、所定の時間若しくは距離、又は前記第２の位置の方に前記プランジャを戻す、
    請求項１２〜３６のいずれか一項に記載の歯車箱、駆動装置又はシステム。
41. 前記スイッチが第３のモードのとき、前記第１の出力駆動軸は前記高速で駆動され、前記プランジャを前記第２の位置の方に移動させる、請求項１２〜３６のいずれか一項に記載の歯車箱、駆動装置又はシステム。
42. ａ１）前記第１のモータ又は前記第２のモータの１つを駆動させる工程、および
    ｂ１）前記第１のモータ又は前記第２のモータのもう１つを作動させ、前記駆動軸をより高速に加速させる工程、
    および／又は、
    ａ２）前記第１のモータと前記第２のモータを同時に駆動させる工程、および
    ｂ２）前記第１のモータ又は前記第２のモータの１つを作動停止させ、前記駆動軸をより低速に減速させる工程、
    を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法、又は、請求項１２〜４１のいずれか一項に記載の歯車箱、駆動装置又はシステムを制御する方法。
43. 高粘度歯科用製品および／又は材料を分配および／又は混合するための、請求項１〜４２のいずれか一項に記載の歯車箱、駆動装置、システム、又は方法の使用。

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