KR101576417B1 - 내시경 장치를 이루는 벤딩 모듈 및 이의 제조 방법 - Google Patents

내시경 장치를 이루는 벤딩 모듈 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 벤딩 모듈을 구성하는 단위 관절체(10,20)는, 상하 방향으로 관통된 중공 형상의 외관을 형성하는 관절 바디(110,210); 상기 관절 바디(110)의 상부에 돌출 형성되는 관절 돌출부(120,220); 상기 관절 바디(110)에 관통 형성되는 관절 끼움부(130,230); 및 상기 관절 바디(110) 상에 절개선이 형성되도록 펀칭 가공되는 가이드부(140,240);를 포함하며, 상기 관절 돌출부(120,220)는 상기 관절 끼움부(130,230) 상에 움직임이 가능하게 결합됨으로써 연속적으로 결합되는 복수개의 단위 관절체(10,20) 간의 상대 운동이 가능하다.
본 발명은 판재에 대한 프레싱, 절곡, 펀칭 및 용접 등의 가공 과정을 통해 단순하면서도 안정적인 제조 공정 단계를 거치게 함으로써 고가의 제조 비용을 갖는 내시경 장치 중 플렉서블한 성질을 갖춰야만 하는 구조체를 효율적으로 제조하게 한다.

Description

내시경 장치를 이루는 벤딩 모듈 및 이의 제조 방법{Bending Module forming Endoscope and Method for manufacturing the same}
본 발명은 내시경 장치를 이루는 벤딩 모듈에 관한 것이며, 구체적으로는 고가의 제조 비용을 갖는 내시경 장치 중 플렉서블한 성질을 갖춰야만 하는 벤딩 모듈의 제조 방안을 제공하는 것으로서, 구체적으로는 벤딩 모듈을 구성하는 복수의 단위 관절체의 구조 및 상기 단위 관절체를 제조하는 방법에 대한 것이다.
내시경은 육안으로 관찰하기 곤란한 피검사체의 내부를 검사하기 위한 장비로서 의학 분야 등에서 널리 사용되고 있다. 내시경은 일반적으로 피검사체의 내부에 삽입되며 촬영 모듈을 구비한 삽입부, 촬영 모듈 구동을 위해 사용자에 의해 조작되는 조작부, 및 촬영된 영상을 표시하는 모니터부를 포함한다. 또한 상기 삽입부는 일반적으로 조작부에 연결된 삽입 튜브, 피검사체의 내부를 촬영하는 촬영 모듈, 및 삽입 튜브와 촬영 모듈을 연결하는 벤딩 모듈을 포함한다.
여기서, 벤딩 모듈은 사용자에 의해 피치(pitch) 구동 또는 요(yaw) 구동을가능하게 함으로써 촬영 모듈이 검사되는 부위에 정확히 접근하는 것을 돕는다.
한편, 내시경은 비교적 고가의 장비에 속하는 것이어서 그 수요의 증대 추세를 고려하면 내시경의 저가 생산이 요구된다. 전술된 벤딩 모듈은 내시경의 고가 부품들 중 하나에 속하므로, 내시경의 저가 생산을 위해 벤딩 모듈의 제조 비용을 절감할 수 있는 방안이 필요한 실정이다.
한편, 수술기구 및 내시경용 벤딩 관절 구조를 제시하는 종래기술로서 등록특허 제10-1280065호 및 공개특허 10-2013-0073637호를 들 수 있는데, 상기와 같이 종래기술들은 구동 와이어의 길이 및 장력을 유지하여 수술기구용 회전 관절 및 수술기구용 벤딩 관절의 정확한 제어를 가능하게 하거나 또는 벤딩 모듈의 제조 비용을 절감하기 위하여 판재를 프레스 가공하여 복수의 관절 부재를 형성한다는 기술적 내용을 제공하지만, 벤딩 모듈을 구성하는 복수의 단위 관절체 각각의 구체적인제조 방안 및 결합 구조를 상세하게 제시하는 내용이 마련되어 있지 않다는 점에서 한계가 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고가의 제조 비용을 갖는 내시경 장치 중 플렉서블한 성질을 갖춰야만 하는 벤딩 모듈의 제조 방안을 제공하는 것으로서, 구체적으로는 벤딩 모듈을 구성하는 복수의 단위 관절체의 구조 및 상기 단위 관절체를 제조하는 방법을 제공하기 위한 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 벤딩 모듈을 구성하는 단위 관절체(10,20)는, 상하 방향으로 관통된 중공 형상의 외관을 형성하는 관절 바디(110,210); 상기 관절 바디(110)의 상부에 돌출 형성되는 관절 돌출부(120,220); 상기 관절 바디(110)에 관통 형성되는 관절 끼움부(130,230); 및 상기 관절 바디(110) 상에 절개선이 형성되도록 펀칭 가공되는 가이드부(140,240);를 포함하며, 상기 관절 돌출부(120,220)는 상기 관절 끼움부(130,230) 상에 움직임이 가능하게 결합됨으로써 연속적으로 결합되는 복수개의 단위 관절체(10,20) 간의 상대 운동이 가능하다.
상기 관절 돌출부(220) 상에는 엠보싱 공정을 통해 돌출되는 체결 돌기(225)가 형성되며, 상기 관절 끼움부(230)는 관통형성되는 상부 끼움공(231), 상기 상부 끼움공(231)과는 일정 거리 이격된 상태로 관통형성되는 하부 끼움공(235) 및 상기 상부 끼움공(231)과 상기 하부 끼움공(235) 사이에 배치되는 걸림체(233)를 포함하며, 상기 체결 돌기(225)는 복수의 단위 관절체(20)가 결합되는 경우에 서로 분리되는 것을 방지한다.
상기 관절 바디(110,210)의 상부면(114,214)은 상기 관절 돌출부(120,220)를 중심으로 하여 그 양측 방향으로 연장되는 과정에서 하부 방향으로 경사지며, 상기 관절 바디(110,210)의 하부면(112,212)은 상기 관절 끼움부(130,230)를 중심으로 하여 그 양측 방향으로 연장되는 과정에서 상부 방향으로 경사진다.
상기 관절 돌출부(120) 및 상기 관절 끼움부(130)는 일직선 상에 형성된다.
내시경 장치를 이루는 벤딩 모듈을 구성하는 단위 관절체(10,20)의 제조 방법은, 판재(1) 상에 프레싱 가공을 통해 형성하고자 하는 단위 관절체(10)의 전체적인 전개 형상을 획득하는 단계; 상기 전개된 단위 관절체(10) 상에 벤딩 공정을 통해 중공 형상의 구조체를 형성하는 단계; 용접 가공을 통해 상기 전개된 단위 관절체(10)의 양 끝단을 결속하는 단계; 및 상기 단위 관절체(10) 상에 형성된 절개선을 펀칭 가공하여 상기 단위 관절체(10)의 내부 방향으로 돌출 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 단위 관절체(10)의 전체적인 전개 형상을 획득하는 단계는, 관절 바디(110,210), 상기 관절 바디(110)의 상부에 돌출 형성되는 관절 돌출부(120,220), 상기 관절 바디(110,210)에 관통 형성되는 관절 끼움부(130,230), 및 상기 관절 바디(110,210) 상에 절개선이 형성되도록 펀칭 가공되는 가이드부(140,240)를 프레싱 가공을 통하여 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명은 상기한 단위 관절체에 대하여 관절 돌출부(120,220) 및 관절 끼움부(130,230)를 이용하여 연속적으로 복수개를 연결함으로써 형성되는 벤딩 모듈을 제공한다.
본 발명은 상기 벤딩 모듈을 포함하는 내시경 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 벤딩 모듈은 판재에 대한 프레싱, 절곡, 펀칭 및 용접 등의 가공 과정을 통해 단순하면서도 안정적인 제조 공정 단계를 거치게 함으로써 고가의 제조 비용을 갖는 내시경 장치 중 플렉서블한 성질을 갖춰야만 하는 구조체를 효율적으로 제조하게 한다.
또한, 본 발명은 벤딩 모듈을 구성하는 복수의 단위 관절체를 제조하는 방안을 제공함으로써 제조 비용을 줄이는 과정을 통해 효율적으로 벤딩 모듈을 생산하게 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 벤딩 모듈을 구성하는 단위 관절체를 판재 상에 프레싱한 상태를 보이는 도면,
도 2는 판재로부터 프레싱 가공을 통해 형성된 단위 관절체의 전개도,
도 3은 도 2의 전개된 단위 관절체 상에 절곡 가공을 통해 형성된 상태를 보이는 사시도,
도 4는 도 3의 평면도,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따라 판재로부터 프레싱 가공을 통해 형성된 단위 관절체의 전개도,
도 6은 도 5의 전개된 단위 관절체 상에 절곡 가공을 통해 형성된 상태를 보이는 사시도,
도 7은 도 5의 단위 관절체를 복수개 결합한 상태의 벤딩 모듈을 보이는 도면, 및
도 8은 도 6의 단위 관절체를 복수개 결합한 상태의 벤딩 모듈을 보이는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 제1 실시예에 따른 벤딩 모듈을 구성하는 단위 관절체의 구체적인 제조 방안을 설명한다.
먼저, 도 1에서 편평한 판재(1) 상에 프레싱 가공을 통해 형성하고자 하는 단위 관절체(10)의 전체적인 형상을 획득한다.
도 2를 참조하면, 단위 관절체(10)는 전체적인 외관을 형성하는 관절 바디(110), 관절 바디(110)의 상부에 돌출 형성되는 관절 돌출부(120), 관절 바디(110) 상에 펀칭 내지 프레싱 가공으로 관통 형성되는 관절 끼움부(130), 및 관절 바디(110) 상에 펀칭 가공되어 절개선이 형성되는 가이드부(140)를 포함한다.
관절 바디(110)는 관절 돌출부(120)와 관절 끼움부(130)가 모두 형성된 제1 바디(111), 제1 바디(111)에 연결된 상태에서 관절 돌출부(120)와 관절 끼움부(130)가 모두 형성된 제2 바디(113), 및 제2 바디(113)에거 연장된 상태에서 절곡을 통해 제1 바디(111)의 끝단에 결합되는 제3 바디(115)를 포함한다.
제1 바디(111) 및 제2 바디(113)에 각각 형성되는 관절 돌출부(120) 및 관절 끼움부(130)는 일직선 상에 형성된다. 즉, 어느 하나의 단위 관절체(10)를 이루는 관절 돌출부(120)는 다른 하나의 단위 관절체(10)를 이루는 관절 끼움부(130)에 결합하는 구조가 된다.
관절 돌출부(120)는 일예로서 제1,2 바디(111,113)의 상부로부터 일정한 폭을 유지한 채 연장된 후에 상기 연장된 부분의 폭보다 큰 지름의 원형 구조체가 형성된다. 관절 끼움부(130)도 상기 관절 돌출부(120)의 형상에 대응하도록 이루어지지만, 여기에서 관절 끼움부(130) 상에서 관절 돌출부(120)의 움직임이 가능하도록 전체적으로 간격을 유지하게 된다.
제1,2 바디(111,113)의 상부면(114)은 관절 돌출부(120)를 중심으로 하여 그 양측 방향으로 연장되는 과정에서 점점 하부 방향으로 경사지는 제1 형태를 이룬다. 즉, 관절 돌출부(120)가 제1,2 바디(111,113)의 최고점에 위치하는 상태가 된다.
제1,2 바디(111,113)의 하부면(112)은 관절 끼움부(130)를 중심으로 하여 그 양측 방향으로 연장되는 과정에서 점점 상부 방향으로 경사지는 형태를 이룬다. 즉, 관절 끼움부(130)가 제1,2 바디(111,113)의 최저점에 위치하는 상태가 된다.
가이드부(140)는 외부로부터 압력이 가해짐으로써 전체적으로 원통 형상으로 절곡되는 단위 관절체(10)의 내부 방향으로 압입되는 형태를 이루게 된다. 구체적인 실시예로서 가이드부(140)는 일정한 폭을 유지한 채 펀칭 형성된 한쌍의 절개선을 통해 이루어지고, 상기 상태에서 한쌍의 절개선 중앙 부위를 가압하는 과정을 통해 단위 관절체(10)의 내측 방향으로 돌출된 가이드부(140)를 갖게 된다.
도 3을 참조하면, 전개된 단위 관절체(10) 상에 벤딩 및 용접 가공을 통해 상하 방향으로 관통된 중공 원통 형상의 구조체를 형성한다. 벤딩 공정은 원통형 롤러 상에 전개된 단위 관절체(10)를 올려 놓은 상태에서 상기 단위 관절체(10)의 양단을 가압하여 원통형 롤러를 둘러싸는 형상으로 유지하는 과정을 통해 가능하게 할 수 있다.
상기 상태에서 제1,3 바디(111,115)의 밀착하는 양단을 용접 가공함으로써 입체적으로 완성된 단위 관절체(10)를 확보할 수 있다.
도 4를 참조하면, 단위 관절체(10)의 내측으로 가이드부(140)가 펀칭 가공되어 돌출된 상태인 것을 확인할 수 있다. 상기 가이드부(140)는 복수의 단위 관절체(10)가 체인 형상으로 상호 연결된 상태에서 복수의 단위 관절체(10) 내부를 관통하는 전기 신호 라인 등의 위치 고정을 가능하게 하는 것인데, 이를 통해 전기 신호 라인 등이 복수의 단위 관절체(10) 내부에서 요동하는 것을 방지한다.
이하, 도 5 내지 도 6을 참조하여 제2 실시예에 따른 벤딩 모듈을 구성하는 단위 관절체의 구체적인 제조 방안을 설명한다.
도 5를 참조하면, 단위 관절체(20)는 전체적인 외관을 형성하는 관절 바디(210), 관절 바디(210)의 상부에 돌출 형성되는 관절 돌출부(220), 관절 바디(210) 상에 펀칭 내지 프레싱 가공으로 관통 형성되는 관절 끼움부(230), 및 관절 바디(210) 상에 펀칭 가공되어 절개선이 형성되는 가이드부(240)를 포함한다.
관절 바디(210)는 관절 돌출부(220) 및 관절 끼움부(230)가 형성된 제1 바디(211), 제1 바디(211)에 연결된 상태에서 관절 돌출부(220) 및 관절 끼움부(230)가 형성된 제2 바디(213) 및 제2 바디(213)에서 연장된 상태에서 절곡을 통해 제1 바디(211)의 끝단에 결합되는 제3 바디(215)를 포함한다.
관절 돌출부(220) 상에는 엠보싱 공정을 통해 돌출 형성되는 체결 돌기(225)가 형성된다. 상기 체결 돌기(225)는 복수의 단위 관절체(20)가 결합되는 경우에 분리되는 것을 방지하는 기능을 한다.
관절 끼움부(230)는 펀칭으로 관통되는 상부 끼움공(231), 상부 끼움공(231)과는 일정 거리 이격된 상태로 펀칭 관통되는 하부 끼움공(235) 및 상부 끼움공(231)과 하부 끼움공(235) 사이에 배치되는 걸림체(233)을 포함한다.
도 6을 참조하면, 전개된 단위 관절체(20) 상에 벤딩 및 용접 가공을 통해 상하 방향으로 관통된 중공 원통 형상의 구조체를 형성한다. 벤딩 공정은 원통형 롤러 상에 전개된 단위 관절체(20)를 올려 놓은 상태에서 상기 단위 관절체(20)의 양단을 가압하여 원통형 롤러를 둘러싸는 형상으로 유지하는 과정을 통해 가능하게 할 수 있다.
상기 상태에서 제1,3 바디(211,215)의 밀착하는 양단을 용접 가공함으로써 입체적으로 완성된 단위 관절체(20)를 확보할 수 있다.
단위 관절체(20)의 내측으로 가이드부(240)가 펀칭 가공되어 돌출된 상태인 것을 확인할 수 있다. 상기 가이드부(240)는 복수의 단위 관절체(20)가 체인 형상으로 상호 연결된 상태에서 복수의 단위 관절체(20) 내부를 관통하는 전기 신호 라인 등의 위치 고정을 가능하게 하는 것인데, 이를 통해 전기 신호 라인 등이 복수의 단위 관절체(20) 내부에서 요동하는 것을 방지한다.
한편, 관절 끼움부(230)의 걸림체(233)는 외부로부터 압력이 가해짐으로써 전체적으로 원통 형상으로 절곡되는 단위 관절체(10)의 내부 방향으로 압입되는 형태를 이루게 된다. 즉, 구부러진 형상의 걸림체(233)를 기준으로 하여 상부 끼움공(231)과 하부 끼움공(235)을 연결하는 경로 상에 소정의 공간이 형성된다.
이하, 도 7 및 도 8을 참조하여 단위 관절체(10,20)를 복수개 결합한 상태의 벤딩 모듈을 설명한다.
도 7을 참조하면, 벤딩 모듈 상에서 하부 측의 단위 관절체(10)의 관절 돌출부(120)는 상부의 단위 관절체(10)의 관절 끼움부(130) 상에 움직임이 가능하도록 결합된다.
마찬가지로, 도 8을 참조하면, 벤딩 모듈 상에서 하부 측의 단위 관절체(20)의 관절 돌출부(220)는 상부의 단위 관절체(20)의 관절 끼움부(230) 상에 움직임이 가능하도록 결합된다. 이 경우에 관절 돌출부(220) 상에 돌출 형성되는 체결 돌기(225)는 복수의 단위 관절체(20)가 결합되는 경우에 분리되는 것을 방지하도록 지원한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 벤딩 모듈은 고가의 제조 비용을 갖는 내시경 장치 중 플렉서블한 성질을 갖춰야만 하는 구조체인 것으로서, 판재에 대한 프레싱, 절곡, 펀칭 및 용접 등의 가공 과정을 통해 단순하면서도 안정적인 벤딩 모듈을
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
10,20 : 단위 관절체
110,210 : 관절 바디
120,220 : 관절 돌출부
130,230 : 관절 끼움부
140,240 : 가이드부

Claims (8)

  1. 벤딩 모듈을 구성하는 단위 관절체(10,20)에 있어서,
    상기 단위 관절체(10,20)는,
    상하 방향으로 관통된 중공 형상의 외관을 형성하는 관절 바디(110,210);
    상기 관절 바디(110)의 상부에 돌출 형성되는 관절 돌출부(120,220);
    상기 관절 바디(110)에 관통 형성되는 관절 끼움부(130,230); 및
    상기 관절 바디(110) 상에 절개선이 형성되도록 펀칭 가공되는 가이드부(140,240);를 포함하며,
    상기 관절 돌출부(220) 상에는 엠보싱 공정을 통해 돌출되는 체결 돌기(225)가 형성되며,
    상기 관절 끼움부(230)는 관통형성되는 상부 끼움공(231), 상기 상부 끼움공(231)과는 일정 거리 이격된 상태로 관통형성되는 하부 끼움공(235) 및 상기 상부 끼움공(231)과 상기 하부 끼움공(235) 사이에 배치되는 걸림체(233)를 포함하며, 상기 체결 돌기(225)는 복수의 단위 관절체(20)가 결합되는 경우에 서로 분리되는 것을 방지하고,
    상기 관절 돌출부(120,220)는 상기 관절 끼움부(130,230) 상에 움직임이 가능하게 결합됨으로써 연속적으로 결합되는 복수개의 단위 관절체(10,20) 간의 상대 운동이 가능한,
    단위 관절체.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 관절 바디(110,210)의 상부면(114,214)은 상기 관절 돌출부(120,220)를 중심으로 하여 그 양측 방향으로 연장되는 과정에서 하부 방향으로 경사지며,
    상기 관절 바디(110,210)의 하부면(112,212)은 상기 관절 끼움부(130,230)를 중심으로 하여 그 양측 방향으로 연장되는 과정에서 상부 방향으로 경사지는,
    단위 관절체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 관절 돌출부(120) 및 상기 관절 끼움부(130)는 일직선 상에 형성되는,
    단위 관절체.
  5. 내시경 장치를 이루는 벤딩 모듈을 구성하는 단위 관절체(10,20)의 제조 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    판재(1) 상에 프레싱 가공을 통해 형성하고자 하는 단위 관절체(10)의 전체적인 전개 형상을 획득하는 단계;
    상기 전개된 단위 관절체(10) 상에 벤딩 공정을 통해 중공 형상의 구조체를 형성하는 단계;
    용접 가공을 통해 상기 전개된 단위 관절체(10)의 양 끝단을 결속하는 단계; 및
    상기 단위 관절체(10) 상에 형성된 절개선을 펀칭 가공하여 상기 단위 관절체(10)의 내부 방향으로 돌출 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 단위 관절체(10)의 전체적인 전개 형상을 획득하는 단계는,
    관절 바디(110,210), 상기 관절 바디(110)의 상부에 돌출 형성되는 관절 돌출부(120,220), 상기 관절 바디(110,210)에 관통 형성되는 관절 끼움부(130,230), 및 상기 관절 바디(110,210) 상에 절개선이 형성되도록 펀칭 가공되는 가이드부(140,240)를 프레싱 가공을 통하여 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 관절 돌출부(220) 상에는 엠보싱 공정을 통해 체결 돌기(225)를 돌출 형성하고,
    상기 관절 끼움부(230) 상에는 상부 끼움공(231)과 하부 끼움공(235)을 일정 거리 이격된 상태로 관통형성하고, 상기 끼움공들(231,235) 사이에 걸림체(233)를 배치하는,
    단위 관절체의 제조 방법.
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