KR101412780B1 - 스토퍼 조립체 및 이를 구비한 관절 암 - Google Patents

Abstract

로드(rod)의 과도한 회동을 제한하는 스토퍼 조립체와, 이를 구비한 관절 암을 제공한다. 개시된 스토퍼 조립체는, 로드가 미리 정한 제1 회동 한계보다 시계 방향으로 더 회동하지 않도록 제한하며, 로드의 회동 중심에 대해 로드의 회동 각도와 동일한 각도로 회동하는 제1 스토퍼 보디와, 제1 스토퍼 보디가 지지체에 충돌할 때 그 충격을 완화하는, 탄성체로 이루어진 제1 완충 부재를 구비한 제1 스토퍼 유닛, 및 로드가 미리 정한 제2 회동 한계보다 반시계 방향으로 더 회동하지 않도록 제한하며, 로드의 회동 중심에 대해 로드의 회동 각도와 동일한 각도로 회동하는 제2 스토퍼 보디와, 제2 스토퍼 보디가 지지체에 충돌할 때 그 충격을 완화하는, 탄성체로 이루어진 제2 완충 부재를 구비한 제2 스토퍼 유닛을 구비한다.

Description

스토퍼 조립체 및 이를 구비한 관절 암{Stopper assembly and jointed arm with the same}

본 발명은 의료용 핸드피스(hand piece)와 같은 기구를 조종 가능하게 지지하는 관절 암(jointed arm)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로드(rod)의 회동 각도를 제한하는 스토퍼 조립체 및 이를 구비한 관절 암에 관한 것이다.

관절 암은 책상과 같은 지지대에 고정 지지된 기둥과, 관절(joint)에 의해 이 기둥에 대해 상하 및 좌우로 회동 가능하게 연결된 로드(rod)를 구비하는 것으로, 예컨대, 치과 치료용 핸드피스와 같은 기구를 지지하는데 사용된다. 작업자가 적은 힘으로 핸드피스를 자유롭게 조종할 수 있도록 핸드피스가 관절 암에 적절한 세팅(setting)으로 지지되어야 한다.

한편, 관절 암은 기둥에 대해 자유롭게 회동 가능하여 작업자가 작업할 때에는 편리하나 작업을 마치고 관절 암 탑재 기구를 손에서 놓을 때에 과도한 각도로 회동하여 관절(joint)에 고장을 야기하거나 로드 또는 관절 암 탑재 기구가 바닥에 부딪혀 파손될 수도 있다.

본 발명은 로드(rod)의 과도한 회동을 제한하는 스토퍼 조립체와, 이를 구비한 관절 암을 제공한다.

또한, 본 발명은 로드를 지지하는 기둥에 충돌하는 스토퍼를 구비하나 기둥이나 스토퍼에 손상이 발생하지 않는 스토퍼 조립체와, 이를 구비한 관절 암을 제공한다.

본 발명은, 회동 가능하게 지지체에 체결된 로드(rod)가 시계 방향 및 반시계 방향으로 회동하는 범위를 제한하는 것으로, 상기 로드가 미리 정한 제1 회동 한계보다 시계 방향으로 더 회동하지 않도록 제한하며, 상기 로드의 회동 중심에 대해 상기 로드의 회동 각도와 동일한 각도로 회동하는 제1 스토퍼 보디와, 상기 제1 스토퍼 보디가 상기 지지체에 충돌할 때 그 충격을 완화하는, 탄성체로 이루어진 제1 완충 부재를 구비한 제1 스토퍼 유닛, 및 상기 로드가 미리 정한 제2 회동 한계보다 반시계 방향으로 더 회동하지 않도록 제한하며, 상기 로드의 회동 중심에 대해 상기 로드의 회동 각도와 동일한 각도로 회동하는 제2 스토퍼 보디와, 상기 제2 스토퍼 보디가 상기 지지체에 충돌할 때 그 충격을 완화하는, 탄성체로 이루어진 제2 완충 부재를 구비한 제2 스토퍼 유닛을 구비한 스토퍼 조립체를 제공한다.

상기 제1 스토퍼 유닛 및 제2 스토퍼 유닛 중 적어도 하나는, 자신의 완충 부재를 지지하고 자신의 스토퍼 보디에 삽입 장착된 완충 부재 홀더(holder)와, 상기 완충 부재 홀더를 탄성 지지하는 압축 스프링을 더 구비할 수 있다.

또한 본 발명은, 일측에 관절(joint)이 결합된 기둥, 상기 관절에 회동 가능하게 체결된 로드(rod), 및 상기 로드의 선단부가 상측으로 회동하는 범위를 제한하는 제1 스토퍼 유닛 및 상기 로드의 선단부가 하측으로 회동하는 범위를 제한하는 제2 스토퍼 유닛을 포함하는 스토퍼 조립체를 구비하고, 상기 제2 스토퍼 유닛은, 상기 로드의 회동 중심에 대해 상기 로드의 회동 각도와 동일한 각도로 회동하는 제2 스토퍼 보디와, 상기 제2 스토퍼 보디에 내장되며 상기 기둥에 충돌할 때 상기 충돌방향으로 후퇴하면서 그 충격을 완화시키는 제2 완충 부재와, 상기 제2 완충 부재를 지지하고 상기 제2 스토퍼 보디에 삽입 장착된 완충 부재 홀더(holder)와, 상기 완충 부재 홀더를 탄성 지지하는 압축 스프링을 구비한 관절 암을 제공한다.

본 발명의 관절 암은 상기 제2 완충 부재와 연동 작동하면서 상기 충격을 이중으로 완화시키는 로터리 오일 댐퍼를 더 구비할 수 있다.

상기 제2 스토퍼 보디는, 상기 로드의 회동 중심을 따라 연장되는 샤프트에 끼워지는 제1 빔과, 상기 완충 부재 홀더 및 상기 압축 스프링이 삽입되며 상기 제1 빔에 고정되는 제2 빔과, 상기 제1 빔에 일 측이 끼워지며 타 측이 상기 제2 빔으로 연장된 로터리 오일 댐퍼(rotary oil damper)와, 일 측 말단이 상기 로터리 오일 댐퍼의 타 측에 체결되고 타 측 말단이 상기 완충 부재 홀더에 체결된 크랭크(crank)를 더 구비하고, 상기 관절 암은 상기 완충 부재 홀더의 이동으로 상기 크랭크가 그 일 측 말단을 중심으로 회동하면, 상기 로터리 오일 댐퍼의 타 측이 회동하여 상기 제2 스토퍼 보디가 상기 기둥에 충돌할 때의 충격을 완화하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 스토퍼 조립체와 이를 구비한 관절 암에 따르면, 로드의 과도한 상하 방향 회동이 제한됨과 동시에 완충 수단이 구비되어 관절 암이나 관절 암에 탑재된 기구의 고장 또는 파손이 예방된다.

또한, 스토퍼가 기둥에 충돌하는 부분에 이중의 완충 수단이 구비되어 관절 암의 기둥이나 스토퍼에 손상이 발생하지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 관절 암의 정면도이다.
도 2는 도 1의 스토퍼 조립체를 도시한 분해 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스토퍼 조립체 및 이를 구비한 관절 암을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 관절 암의 정면도이고, 도 2는 도 1의 스토퍼 조립체를 도시한 분해 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 관절 암(10)은 치과 치료용 핸드피스(5)를 선단에 결합 지지하는데 사용된다. 상기 관절 암(10)은 책상(미도시) 등에 고정되는 기둥(11)을 구비한다. 상기 기둥(11)은 수직 방향으로 연장되고, 그 상단에는 제1 관절(joint)(13)이 결합된다. 제1 관절(13)에는 제1 로드(rod)(25)가 회동 가능하게 체결된다. 제1 로드(25)는 회동 중심(15)에 대해 시계 방향 및 반시계 방향, 다시 말하면, 제1 로드(25)의 선단부가 아래로 향하는 방향과 위로 향하는 방향으로 회동 가능하다.

제1 로드(25)의 선단부에는 제2 관절(28)이 결합되고, 상기 제2 관절(28)에는 다시 제2 로드(30)가 체결된다. 제2 로드(30)의 선단부에는 제3, 제4, 및 제5 관절(33, 36, 39)이 연이어 결합되고, 제5 관절(39)에 핸드피스(5)가 결합 지지된다. 다수의 관절(13, 28, 33, 36, 39)로 기둥(11), 제1 및 제2 로드(25, 30), 및 핸드피스(5)가 연결되어 핸드피스(5)를 자유롭게 여러 방향으로 회동되도록 조종할 수 있다.

관절 암(10)은 제1 로드(25)에 고정되고 연장 방향과 반대 방향으로 돌출된 웨이트 연결 부재(17)와 이에 결합된 밸런싱 웨이트 조립체(18)를 더 구비한다. 제1 로드(25)의 회동 중심(15)을 기준으로 일 측에 하중이 집중되어 있기 때문에 밸런싱 웨이트 조립체(18)가 관절 암(10)의 균형을 잡아준다.

관절 암(10)은 제1 로드(25)의 선단부가 하측 및 상측으로 회동하는 범위, 즉 제1 로드(25)가 시계 방향 및 반시계 방향으로 회동하는 범위를 제한하는 스토퍼 조립체(50)를 더 구비한다. 스토퍼 조립체(50)는 제1 스토퍼 유닛(51)과 제2 스토퍼 유닛(60)을 구비한다. 제1 스토퍼 유닛(51)은 제1 로드(25)의 선단부가 미리 정한 하한 높이(H1)보다 아래로 내려가지 않도록 제한하고, 제2 스토퍼 유닛(60)은 제1 로드(25)의 선단부가 미리 정한 상한 높이(H2)보다 위로 올라가지 않도록 제한한다. 다시 말하면, 제1 스토퍼 유닛(51)은 제1 로드(25)가 미리 정한 제1 회동 한계(R1)보다 시계 방향으로 더 회동하지 않도록 제한하고, 제2 스토퍼 유닛(60)은 제1 로드(25)가 미리 정한 제2 회동 한계(R2)보다 반시계 방향으로 더 회동하지 않도록 제한한다.

제1 스토퍼 유닛(51)은 제1 로드(25)의 회동 중심(15)에 대해 제1 로드(25)의 회동 각도와 동일한 각도로 회동하는 제1 스토퍼 보디(52)와, 상기 제1 스토퍼 보디(52)가 시계 방향으로 회동하여 기둥(11)에 충돌할 때 그 충격을 완화하는 제1 완충 부재(58)를 구비한다. 제1 스토퍼 보디(52)는 제1 로드(25)의 회동 중심(15)을 따라 수평 방향으로 연장되는 샤프트(미도시)가 끼워지는 샤프트 관통공(54)이 형성된 제1 빔(53)과, 제1 빔(53)의 말단에 고정 결합되고 제1 빔(53)에 직교하는 방향으로 돌출된 제2 빔(56)을 구비한다. 제1 완충 부재(58)는 예컨대, 고무와 같은 탄성체로 이루어지며 제2 빔(56)의 아래에 고정된다. 제1 로드(25)가 시계 방향으로 회전하면 제1 스토퍼 보디(52)가 제1 로드(25)와 같은 방향 같은 각도만큼 회동하여 제1 완충 부재(58)가 직접 기둥(11)에 충돌함으로써 제1 로드(25)의 시계 방향 회동이 제한된다.

제2 스토퍼 유닛(60)은 제1 로드(25)의 회동 중심(15)에 대해 제1 로드(25)의 회동 각도와 동일한 각도로 회동하는 제2 스토퍼 보디(61)와, 상기 제2 스토퍼 보디(61)가 반시계 방향으로 회동하여 기둥(11)에 충돌할 때 그 충격을 완화하는 제2 완충 부재(86)를 구비한다. 제2 스토퍼 보디(61)는 제1 로드(25)의 회동 중심(15)을 따라 수평 방향으로 연장되는 샤프트(미도시)가 끼워지는 샤프트 관통공(63)이 형성된 제1 빔(62)과, 제1 빔(62)의 말단에 고정 체결되고, 제1 빔(62)에 직교하는 방향으로 돌출된 제2 빔(70)을 구비한다.

또한, 제2 스토퍼 보디(61)는 로터리 오일 댐퍼(rotary oil damper)(65)를 구비한다. 상기 로터리 오일 댐퍼의 일 측(66)은 제1 빔(62)의 말단에 삽입 고정되고, 타 측(68)이 제2 빔(70)으로 연장된다.

상기 로터리 오일 댐퍼(65)의 타 측(68)은 제2 빔(70)의 오일 댐퍼 관통공(71)에 삽입되고, 제2 빔(70) 내부에 배치된 크랭크(75)의 일 측 말단에 형성된 오일 댐퍼 관통공(76)에 끼워진다.

이 경우, 상기 로터리 오일 댐퍼(65)의 타 측은 크랭크(75)의 회동에 의해 회동될 수 있도록 형성되어야 한다. 그 예로, 상기 로터리 오일 댐퍼(65)의 타 측(68)의 단면과 오일 댐퍼 관통공(76)의 형상은 원형이 아니고 상기 타 측(68)이 상기 오일 댐퍼 관통공(76)에 유격이 없이 끼워져 있을 수 있다.

상기 로터리 오일 댐퍼의 일 측(66)의 내부에는 오일이 담겨져 있을 수 있고, 상기 로터리 오일 댐퍼의 타 측(68)은 상기 로터리 오일 댐퍼의 일 측(66)으로 삽입되는 피스톤일 수 있다.

이에 따라서, 상기 로터리 오일 댐퍼(65)의 타 측(68)이 회전하게 되면, 상기 로터리 오일 댐퍼(65)의 타측이 회전된다. 이와 함께 로터리 오일 댐퍼 일 측(66)이 고정되면, 상기 로터리 오일 댐퍼 타 측이 상기 로터리 오일 댐퍼 일 측 내부의 오일과 접하면서 댐핑이 되어서 충격이 흡수된다. 도 2에는 로터리 오일 댐퍼(65)가 개시되어 있으나 본 발명의 스토퍼 조립체(50)는 로터리 오일 댐퍼(65)를 구비한 것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 길이 방향으로 수축되면서 충격을 완화하는 직선형 댐퍼를 구비할 수도 있다.

한편, 제2 완충 부재(86)는 예컨대, 고무와 같은 탄성체로 이루어지며, 상기 제2 빔(70) 내부에 삽입 장착된 완충 부재 홀더(holder)(80)의 아래에 고정 지지된다. 완충 부재 홀더(80)의 측면에 형성된 돌기(82)가 상기 크랭크(75)의 타 측 말단에 형성된 돌기 관통공(77)에 끼워진 채 완충 부재 홀더(80)가 제2 빔(70) 내부에 삽입되므로 상기 완충 부재 홀더(80)는 제2 빔(70)에서 이탈되지 않는다.

완충 부재 홀더(80)의 상측면에는 스프링 홈(81)이 형성되고 여기에 압축 스프링(84)이 안착되며, 완충 부재 홀더(80)는 압축 스프링(84)이 안착된 채 제2 빔(70)의 내부에 삽입 장착된다. 이에 따라, 완충 부재 홀더(80) 및 제2 완충 부재(86)는 압축 스프링(84)에 의해 탄성 지지된다. 제1 로드(25)가 반시계 방향으로 회전하면 제2 스토퍼 보디(61)가 제1 로드(25)와 같은 방향 같은 각도만큼 회동하여 제2 완충 부재(86)가 직접 기둥(11)에 충돌함으로써 제1 로드(25)의 반시계 방향 회동이 제한된다.

작업자가 핸드피스(5)를 이용한 작업 후 핸드피스(5)를 놓을 때, 상기 밸런싱 웨이트 조립체(18)의 무게로 인해 제1 로드(25)가 큰 가속도로 반시계 방향으로 회동하여 제2 스토퍼 보디(61)가 기둥(11)과 강하게 충돌할 수 있다. 그러나, 상기 제2 완충 부재(86)뿐만 아니라 압축 스프링(84)에 의해 이중으로 완충 작용이 이루어짐으로 인해 제2 스토퍼 보디(61)나 기둥(11)에 손상이 없고, 고장도 발생되지 않게 된다.

더욱이, 상기 제2 완충 부재(86)이 상승하게 되면, 이에 따라서 완충 부재 홀더(80) 및 크랭크(75)의 돌기 관통공(77)이 상승하게 된다. 이 경우, 상기 제2 빔(70)은 상승하지 않으며, 이에 따라서 크랭크(75)의 오일 댐퍼 관통공(76)은 실질적으로 자전하게 되어서, 상기 오일 댐퍼 관통공(76)에 끼워진 크랭크(75)가 회동하게 된다.

한편, 상기 로터리 오일 댐퍼(65)의 일 측(66)은 고정되어 있으므로, 상기 로터리 오일 댐퍼의 타 측(68)이 회동함에 따라서 상기 로터리 오일 댐퍼의 일측(66) 내부의 오일에 의하여 마찰력이 발생하게 된다. 그 결과, 상기 로터리 오일 댐퍼가 기둥의 충격력을 추가적으로 충격을 완화시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 관절 암 11: 기둥
25: 로드 50: 스토퍼 조립체
51, 60: 스토퍼 유닛 52, 61: 스토퍼 보디
58, 86: 완충 부재 65: 로터리 오일 댐퍼
80: 완충 부재 홀더 84: 압축 스프링

Claims (6)

1. 삭제
2. 회동 가능하게 지지체에 체결된 로드(rod)가 시계 방향 및 반시계 방향으로 회동하는 범위를 제한하는 것으로,
   상기 로드가 미리 정한 제1 회동 한계보다 시계 방향으로 더 회동하지 않도록 제한하며, 상기 로드의 회동 중심에 대해 상기 로드의 회동 각도와 동일한 각도로 회동하는 제1 스토퍼 보디와, 상기 제1 스토퍼 보디가 상기 지지체에 충돌할 때 그 충격을 완화하는, 탄성체로 이루어진 제1 완충 부재를 구비한 제1 스토퍼 유닛; 및,
   상기 로드가 미리 정한 제2 회동 한계보다 반시계 방향으로 더 회동하지 않도록 제한하며, 상기 로드의 회동 중심에 대해 상기 로드의 회동 각도와 동일한 각도로 회동하는 제2 스토퍼 보디와, 상기 제2 스토퍼 보디가 상기 지지체에 충돌할 때 그 충격을 완화하는, 탄성체로 이루어진 제2 완충 부재를 구비한 제2 스토퍼 유닛;을 구비하며,
   상기 제1 스토퍼 유닛 및 제2 스토퍼 유닛 중 적어도 하나는, 자신의 완충 부재를 지지하고 자신의 스토퍼 보디에 삽입 장착된 완충 부재 홀더(holder)와, 상기 완충 부재 홀더를 탄성 지지하는 압축 스프링을 더 구비한 것을 특징으로 하는 스토퍼 조립체.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 제2 스토퍼 보디는, 상기 로드의 회동 중심을 따라 연장되는 샤프트에 끼워지는 제1 빔과, 상기 완충 부재 홀더 및 상기 압축 스프링이 삽입되며 상기 제1 빔에 고정되는 제2 빔과, 상기 제1 빔에 일 측이 끼워지며 타 측이 상기 제2 빔으로 연장된 댐퍼(damper)와, 일 측 말단이 상기 댐퍼의 타 측에 체결되고 타 측 말단이 상기 완충 부재 홀더에 체결된 크랭크(crank)를 더 구비하고,
   상기 완충 부재 홀더의 이동으로 상기 크랭크가 그 일 측 말단을 중심으로 회동하면, 상기 댐퍼의 타 측이 회동하여 상기 제2 스토퍼 보디가 상기 지지체에 충돌할 때의 충격을 완화하도록 구성된 것을 특징으로 하는 스토퍼 조립체.
4. 일측에 관절(joint)이 결합된 기둥;
   상기 관절에 회동 가능하게 체결된 로드(rod); 및,
   상기 로드의 선단부가 상측으로 회동하는 범위를 제한하는 제1 스토퍼 유닛 및 상기 로드의 선단부가 하측으로 회동하는 범위를 제한하는 제2 스토퍼 유닛을 포함하는 스토퍼 조립체;를 구비하고,
   상기 제2 스토퍼 유닛은:
   상기 로드의 회동 중심에 대해 상기 로드의 회동 각도와 동일한 각도로 회동하는 제2 스토퍼 보디와;
   상기 제2 스토퍼 보디에 내장되며 상기 기둥에 충돌할 때 상기 충돌방향으로 후퇴하면서 그 충격을 완화시키는 제2 완충 부재와;
   상기 제2 완충 부재를 지지하고 상기 제2 스토퍼 보디에 삽입 장착된 완충 부재 홀더(holder)와;
   상기 완충 부재 홀더를 탄성 지지하는 압축 스프링;
   을 구비한 것을 특징으로 하는 관절 암.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 제2 완충 부재와 연동 작동하면서 상기 충격을 이중으로 완화시키는 로터리 오일 댐퍼;
   를 더 구비한 것을 특징으로 하는 관절 암.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 제2 스토퍼 보디는, 상기 로드의 회동 중심을 따라 연장되는 샤프트에 끼워지는 것으로 상기 로터리 오일 댐퍼의 타 측이 연결되는 제1 빔과, 상기 완충 부재 홀더 및 상기 압축 스프링이 삽입되며 상기 제1 빔에 고정되는 것으로 상기 로터리 오일 댐퍼의 일 측이 연결되는 제2 빔과, 상기 제2 빔 내에 운동 가능하게 배치되는 것으로 일 측 말단이 상기 로터리 오일 댐퍼의 타 측에 체결되고 타 측 말단이 상기 완충 부재 홀더에 체결된 크랭크(crank)를 더 구비하고,
   상기 완충 부재 홀더의 이동으로 상기 크랭크가 그 일 측 말단을 중심으로 회동하면, 상기 로터리 오일 댐퍼의 타 측이 회동하여 상기 제2 스토퍼 보디가 상기 기둥에 충돌할 때의 충격을 완화하도록 구성된 것을 특징으로 하는 관절 암.

Images