KR101629136B1 - 치아 교정용 와이어 밴딩방법, 그 밴딩장치 및 밴딩 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 치아 교정용 와이어를 성형하는 경우에 교정 환자의 개별적인 치아 구조에 맞춰 보다 빠른 시간 내에 정확하게 성형할 수 있는 밴딩법과 구조가 단순화된 밴딩장치 및 밴딩 시스템에 관한 것이다.

Description

치아 교정용 와이어 밴딩방법, 그 밴딩장치 및 밴딩 시스템 {Orthodontic wire bending method, bending apparatus thereof and bending system therefor}

본 발명은 치아 교정용 와이어 밴딩방법, 그 밴딩장치 및 밴딩 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 치아 교정용 와이어를 성형하는 경우에 교정 환자의 개별적인 치아 구조에 맞춰 보다 빠른 시간 내에 정확하게 성형할 수 있는 밴딩법과 구조가 단순화된 밴딩장치 및 밴딩 시스템에 관한 것이다.

치과 치료는 치아와 그 주위 조직 및 구강을 포함한 악안면 영역의 질병이나 비정상적 상태 등을 예방하고 진단하며 치료를 도모하는 일련의 치료를 의미한다.

최근 구강 위생 상태를 개선하고 건강한 치아를 유지하는데 필요한 진료 이외에 교정 치료가 많이 수행된다. 교정 치료란 단순히 비뚤어진 치아를 가지런히 하는 것을 포함, 성장 과정에서 발생할 수 있는 여러 가지 골격적 부조화를 바로잡아 정상적인 기능을 발휘할 수 있도록 하여 건강한 구강 조직 및 아름다운 얼굴 모습을 만들어주는 것을 의미한다.

교정 치료 과정에서 교정용 와이어가 많이 사용된다. 교정환자의 치아배열, 치아모양 등의 치아 구조에 따라 정확한 형상의 치아 교정용 와이어를 제작하는 것이 시술기간을 단축시키고 시술효과를 향상시키기 위한 전제 조건이다. 따라서, 성공적인 교정 치료를 위해서, 치아 교정용 와이어는 각각의 환자의 구강구조에 따라 정교하게 성형되어야 한다.

이러한 치아 교정용 와이어를 성형하는 방법은 치아를 포함한 구강 내부의 틀(모형)을 뜬 뒤 치과의사 또는 치기공사 등에 의하여 수작업을 통해 수행되는 경우가 많았다.

이러한 수작업 방법에 의하여 교정용 와이어가 성형되는 경우, 작업자의 숙련도에 따라 교정용 와이어의 성형 품질이 좌우되고, 작업 비용 및 작업 시간이 크게 증가할 수 있고 이는 교정 치료비용의 증가 요인으로 작용한다.

최근 치아를 포함한 구강 내부 구조에 대한 3D 촬영이 가능하므로 치아를 포함한 구강구조를 3차원으로 모델링하고, 3D 모델링 결과에 따라 교정용 와이어를 밴딩 로봇에 의하여 밴딩하는 기술이 소개되고 있다.

그러나 밴딩 로봇의 장비가 복잡하고, 밴딩 로봇 제작 업체가 독점적 지위를 형성하여 장비 자체를 구매가 불가능하며 이를 통해 교정용 와이어를 밴딩 성형하는 비용이 상당히 고가로 형성되어 있다는 문제가 있다.

따라서, 밴딩 장치의 구성이 단순화되고, 교정용 와이어의 밴딩 성형 비용을 줄일 수 있는 밴딩 시스템이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 치아 교정용 와이어를 성형하는 경우에 교정 환자의 개별적인 치아 구조에 맞춰 보다 빠른 시간 내에 정확하게 성형할 수 있는 밴딩법과 구조가 단순화된 밴딩장치 및 밴딩 시스템을 제공하는 것을 목적으로 할 수 있다.

또한, 본 발명은 치아 교정용 와이어의 선재를 가공하는 경우에 상기 선재의 재질에 따라 정확한 모양의 교정용 와이어를 성형하도록 하는 밴딩방법, 그 밴딩장치 및 밴딩 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 치아 교정용 와이어의 선재를 일방향(X축 방향)으로 스텝 이동시키는 와이어 추진부에 의하여 상기 선재를 일방향으로 미리 결정된 거리만큼 스텝 이동시키는 단계, 상기 선재를 지지하며 상기 선재를 상기 일방향을 중심으로 회전시키는 와이어 회전부 의해 상기 일방향을 중심으로 회전시키는 단계 및, 회전된 상기 선재를 상기 일방향과 수직하고 평행한 방향으로 설치된 한 쌍의 밴딩바 사이에 끼운 후 상기 밴딩바를 미리 결정된 밴딩 각도로 함께 회전시켜 상기 선재를 밴딩시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 치아 교정용 와이어 밴딩방법을 제공할 수 있다.

이 경우, 상기 선재를 회전시키는 단계는 상기 선재를 -180도 내지 +180도 범위의 각도로 회전시킬 수 있다.

그리고, 상기 선재를 밴딩시키는 단계는 상기 선재의 목표 성형 형상과 관련된 정보 중 특정 굽힘점에서의 굽힘 각도가 동일한 경우에도 상기 선재의 재질에 따라 상기 와이어 밴딩유닛의 회전각도인 밴딩 각도가 다를 수 있다.

여기서, 상기 선재를 밴딩시키는 단계의 상기 밴딩 각도는 -180도 내지 +180도 범위일 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 치아 교정용 와이어용 선재를 일방향(X축 방향)으로 추진 이동시키는 와이어 추진부;

상기 선재를 지지하며 상기 선재를 상기 일방향을 중심으로 회전시키는 와이어 회전부; 및,

회전된 상기 선재를 상기 일방향과 수직한 방향으로 설치된 한 쌍의 밴딩바를 포함하며, 상기 선재를 한 쌍의 밴딩바 사이에 끼운 후 한 쌍의 상기 밴딩바를 회전시켜 상기 선재를 밴딩하는 와이어 밴딩부를 포함하는 교정용 와이어 밴딩장치를 제공할 수 있다.

이 경우, 상기 와이어 추진부는 상기 선재를 스탭 이송시킬 수 있다.

그리고, 상기 와이어 회전부는 상기 선재를 지지하며, 상기 선재를 -180도 내지 +180도 범위의 각도로 회전시키며, 상기 와이어 밴딩부는 상기 선재를 상기 일방향에 수직한 방향으로 미리 결정된 각도만큼 -180도 내지 +180도 범위의 각도로 밴딩시킬 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 하우징, 상기 하우징에 구비되어 치아 교정용 와이어의 선재를 일방향으로 미리 결정된 거리만큼 스텝 이동시키는 와이어 추진유닛, 상기 선재를 상기 일방향을 중심으로 미리 결정된 각도만큼 -180도 내지 +180도 범위의 각도로 회전시키는 와이어 회전유닛 및 상기 선재를 상기 일방향에 수직한 방향으로 미리 결정된 각도만큼 -180도 내지 +180도 범위의 각도로 밴딩시키는 와이어 밴딩유닛;을 구비하는 것을 특징으로 하는 치아 교정용 와이어 밴딩 시스템을 제공할 수 있다.

이 경우, 상기 와이어 추진유닛은 상기 와이어 회전유닛을 미리 결정된 거리만큼 스텝 이동시킴으로써 상기 선재를 이동시킬 수 있다.

그리고, 상기 와이어 추진유닛은 상기 와이어 회전유닛이 상기 일방향으로 이동 가능하도록 안내하는 가이드부와, 상기 와이어 회전유닛을 상기 일방향으로 따라 미리 결정된 거리만큼 스텝 직선 이동시키는 구동부를 구비할 수 있다.

여기서, 상기 와이어 회전유닛은 상기 선재를 선택적으로 홀딩하는 홀딩부 및 상기 홀딩부를 상기 일방향을 중심으로 회전시키는 회전부를 구비할 수 있다.

또한, 상기 와이어 밴딩유닛은 미리 결정된 거리만큼 이격되어 배치되며, 그 사이의 공간을 통해 상기 선재가 관통하는 한 쌍의 밴딩바, 상기 한 쌍의 밴딩바를 미리 결정된 각도만큼 회전시켜 상기 선재를 밴딩시키는 밴딩 회전부를 구비할 수 있다.

그리고, 상기 한 쌍의 밴딩바 사이의 거리는 상기 선재의 두께에 대응할 수 있다.

또한, 상기 와이어 회전유닛을 통과한 상기 선재를 고정하는 고정부를 더 구비할 수 있다.

그리고, 상기 밴딩 회전부의 회전운동을 가이드하는 회전가이드부를 더 구비할 수 있다.

여기서, 상기 선재와 관련된 정보 및 목표 성형 형상에 대한 정보를 입력하기 위한 입력부 및 상기 선재와 관련된 정보 및 목표 성형 형상에 대한 정보에 따라 상기 와이어 추진유닛, 와이어 회전유닛 및 와이어 밴딩유닛의 구동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 선재와 관련된 정보는 선재의 재질과 관련된 정보를 포함하며, 상기 제어부는 상기 선재의 재질에 따른 상기 와이어 추진유닛, 와이어 회전유닛 및 와이어 밴딩유닛의 제어신호를 생성하는 알고리즘 및 생성된 제어신호가 저장되는 데이터베이스를 포함할 수 있다.

또한, 상기 목표 성형 형상에 대한 정보는 교정 환자의 구강 내부의 스캔 데이터에 근거한 상기 선재의 성형 정보일 수 있다.

또한, 상기 목표 성형 형상에 대한 정보는 상기 선재의 굽힘점 사이의 거리, 상기 선재의 굽힘각도의 크기 및 상기 선재의 굽힘방향을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 선재의 목표 성형 형상과 관련된 정보 중 특정 굽힘점에서의 굽힘 각도가 동일한 경우에도 상기 선재의 재질에 따라 상기 와이어 밴딩유닛의 회전각도인 밴딩 각도가 다를 수 있다.

본 발명에 의하면, 전술한 구성을 가지는 본 발명에 따르면 선재의 성형을 위하여 와이어 추진부, 와이어 회전부 및 와이어 밴딩부의 구동에 의해 상기 선재를 상대적으로 빠르고 정확하게 성형할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 선재의 재질에 따라 제어변수, 특히 상기 선재의 스프링백 계수 등을 고려하도록 하여 선재 성형의 정확성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 선재를 밴딩시키는 경우에 상기 와이어 추진부에 의해 상기 선재를 스텝 이송시키고, 와이어 회전부에 의해 상기 선재를 회전시켜 밴딩방향을 설정하고, 마지막으로 와이어 밴딩부에 의해 상기 선재를 밴딩함으로써 보다 단순한 설비에 의해 3차원 형상을 가지는 치아 교정용 와이어를 성형하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 와이어 밴딩부는 상기 선재가 지나가도록 공간이 형성된 한 쌍의 밴딩바를 구비하고, 상기 한 쌍의 밴딩바의 회전에 의해 상기 선재를 벤딩하도록 하여 보다 단순한 구조에 의해 상기 치아 교정용 와이어를 성형하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에 의하면, 치아 교정용 와이어 밴딩방법, 그 밴딩장치 및 밴딩 시스템에 의하면, 고도의 숙련도를 요구하는 와이어 밴딩 과정을 숙련도의 차이가 있는 치과 의사 또는 치기공사에 의존하지 않고, 밴딩 장치에 의해 수행하여 일관된 성형 품질을 보장할 수 있으므로 교정 효과도 상향 평준화시킬 수 있다.

도 1은 환자의 치아에 치아 교정용 와이어가 설치된 상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 치아 교정용 와이어 밴딩방법을 설명하기 위한 밴딩장치의 구성을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따라 치아 교정용 와이어를 밴딩하기 위한 방법을 설명하는 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따라 치아 교정용 와이어를 성형한 결과를 도시한 개략도,
도 5은 본 발명에 따른 치아 교정용 와이어 밴딩 시스템의 사시도,
도 6은 도 5에서 커버 플레이트를 제거한 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 치아 교정용 와이어 밴딩 시스템에서 와이어 회전유닛을 확대해서 도시한 확대 사시도,
도 8 및 도 9은 본 발명에 따른 치아 교정용 와이어 밴딩 시스템에서 와이어 밴딩유닛을 도시한 확대 사시도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 할 수 있다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 교정 환자의 치아에 치아 교정용 와이어가 설치된 상태의 예시를 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 교정 환자의 치아(1) 내측에 상기 치아 교정용 와이어(7)가 장착되는 브라켓(3)이 부착되고, 상기 브라켓(3)을 통해 상기 치아 교정용 와이어(7)가 장착된다. 물론 교정용 와이어(7) 및 브라켓(3)은 치아의 외측에 장착될 수도 있다.

상기 치아 교정용 와이어(7)는 도면에 도시된 바와 같이 치아(1)의 브라켓(3)을 따라 장착되어 교정 대상 치아를 장기간 의도된 방향으로 교정력을 인가하여 치아의 교정이 수행될 수 있다.

따라서, 교정 환자의 치아 배열, 치아 형상 등과 같은 개별적인 치아 구조에 맞추어 교정용 와이어 및 브라켓을 설치해야 하므로, 환자의 구강 구조에 맞게 치아 교정용 와이어(7)가 정확하게 성형되는 것이 중요하다. 이하, 상기 치아 교정용 와이어(7)를 환자의 치아 구조에 맞추어 정확한 형상으로 빠르게 제작할 수 있는 치아 교정용 와이어 밴딩방법, 그 밴딩장치 및 밴딩 시스템에 대해서 도면을 참조하여 살펴본다.

도 2는 본 발명에 따른 치아 교정용 와이어 밴딩방법을 설명하기 위한 밴딩장치의 구성을 도시한 개략도이다.

도 2를 참조하면, 치아 교정용 밴딩장치(1)는 치아 교정용 와이어의 선재(10)를 일방향(X축 방향)으로 스텝 이송시키는 와이어 추진부(20), 상기 선재(10)를 지지함과 동시에 상기 일방향을 중심으로 회전시키는 와이어 회전부(30), 상기 선재(10)를 상기 일방향에 수직한 방향으로 굽히는 와이어 밴딩부(40)를 구비할 수 있다.

상기 와이어 추진부(20)는 상기 선재(10)를 스텝 이송, 즉 상기 선재를 미리 결정된 거리만큼 단속적으로 상기 와이어 회전부(30)를 향해 이송시키게 된다. 상기 와이어 회전부(30)는 이송된 선재(10)를 상기 일방향을 중심으로 회전시키게 된다. 이 경우, 상기 와이어 회전부(30)는 상기 선재(10)를 -180도 내지 +180도 범위의 각도에서 미리 결정된 각도만큼 회전시켜 밴딩할 수 있다.

상기 와이어 회전부(30)에 의한 상기 선재(10)의 회전에 의해 후속하는 와이어 밴딩부(40)에서 밴딩방향이 결정된다.

한편, 상기 와이어 밴딩부(40)는 미리 결정된 거리만큼 이격되어 배치되며, 그 사이의 공간을 통해 상기 선재(10)가 관통하는 한 쌍의 밴딩바(42, 44)와, 상기 한 쌍의 밴딩바(42, 44)를 미리 결정된 각도만큼 회전시켜 상기 선재(10)를 밴딩시키는 밴딩 회전부(46) 및 상기 밴딩 회전부(46)를 회전시키는 모터부(48)를 구비할 수 있다. 상기 밴딩바(42, 44)는 도면에 도시된 바와 같이 상기 선재(10)의 두께에 대응하는 거리만큼 이격되어 구비된다. 따라서, 상기 밴딩 회전부(46)의 회전에 의해 상기 한 쌍의 밴딩바(42, 44)가 회전을 하게 되면 상기 한 쌍의 밴딩바(42, 44) 사이에 구비된 선재(10)가 밴딩된다.

이와 같은 밴딩부의 단순한 구조에 의하여 전체 장치 또는 시스템의 구성이 간소화될 수 있다.

상기 밴딩 회전부(46)는 항상 도 2에 도시된 상태에서 x축을 중심으로 2방향으로 회전가능하고 상기 한 쌍의 밴딩바(42, 44)는 y축을 중심으로 2방향으로 회전 가능하게 구성된다.

결국, 상기 한 쌍의 밴딩바(42, 44)는 그 회전 방향에 따라 밴딩 와이어의 밴딩 방향을 결정할 수 있으며, 상기 와이어 회전부(30)는 밴딩되는 선재(10)의 지지 방향을 결정할 수 있다.

이 경우, 상기 밴딩 회전부(46)는 -180도 내지 +180도 범위의 각도에서 미리 결정된 각도만큼 회전을 하게 되며, 상기 밴딩 회전부(46)의 회전에 의해 상기 선재(10)의 밴딩각도가 결정된다.

따라서, 상기 와이어 회전부(30) 및 상기 밴딩 회전부(46) 모두 -180도 내지 +180도 범위의 각도에서 미리 결정된 각도만큼 회전될 수 있으므로, 교정용 와이어의 재료가 되는 선재는 환자의 구강 내부의 치아 또는 잇몸 구조(2차원 굴곡 및 3차원 높낮이를 포함)를 모두 반영이 가능하도록 3D 성형이 가능할 수 있다.

따라서, 3D 모델링된 데이터를 통해 각각의 환자의 구강 내부 구조에 맞게 선재를 추진, 회전 및 밴딩시킬 수 있다.

그리고, 상기 선재는 예를 들면, 원형, 타원 또는 다각형 단면 형상을 가질 수 있으며, 상기 와이어 회전부(30)는 상기 선재를 관통 및 안착되는 사각형 관통홀이 구비될 수 있다.

설명의 편의를 위하여 도 2 이하의 도면에 도시된 실시예의 선재는 사각형 단면을 가지는 것으로 도시되었으나 선재의 단면 형상은 다양하게 변경될 수 있다.

또한, 상기 와이어 밴딩부(40)가 상기 선재(10)를 상기 일방향(X축 방향)에 수직한 방향으로 밴딩하는 방법은 도면에 도시된 바와 같이 상기 선재(10)를 상기 일방향(X축 방향)에 수직한 다른 방향(Z축 방향)을 중심으로 회전시키는 것이라고 볼 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 치아 교정용 밴딩장치에서 치아 교정용 와이어의 선재(10)를 밴딩하기 위한 밴딩방법은 상기 선재(10)를 상기 와이어 추진부(20)에 의해 일방향(X축 방향)으로 미리 결정된 거리만큼 스텝 이송시키는 단계, 상기 선재(10)를 상기 와이어 회전부(30)에 의해 상기 일방향을 중심으로 -180도 내지 +180도 범위의 각도로 회전시키는 단계 및 상기 선재(10)를 상기 와이어 밴딩부(40)에 의해 상기 일방향에 수직한 방향으로 -180도 내지 +180도 범위의 각도로 밴딩시키는 단계를 포함할 수 있다.

밴딩되는 선재는 교정 환자의 구강 내부 구조 및 교정 목표에 따라 목표되는 성형 형상(이하, '목표 성형 형상'이라함)이 존재하고, 이러한 목표 성형 형상은 복수 개의 굽힘점이 존재하고, 각각의 굽힘점은 굽힘점 사이의 거리, 굽힘 방향과 굽힘 각도에 따라 3차원적으로 특정될 수 있다.

후술하는 바와 같이, 상기 와이어를 구성하는 선재의 재질을 포함하는 상기 선재의 조건(예를 들면, 재질, 직경 또는 단면 형상 등)에 따라 목표 성형 형상 중 굽힘 각도가 동일한 경우에도, 이종 선재를 성형하는 경우 각각의 와이어 추진부(20), 와이어 회전부(30) 및 와이어 밴딩부(40) 중 적어도 하나의 제어변수가 달리 결정될 수 있다. 이에 대한 설명은 뒤로 미룬다.

더 나아가, 본 발명에 따른 교정용 와이어 밴딩장치는 상기 와이어 추진부(20), 와이어 회전부(30) 및 와이어 밴딩부(40)의 구동을 제어하는 제어부(미도시) 및 상기 선재와 관련된 정보 및 굽힘 각도 등을 포함하는 목표 성형 형상에 대한 정보를 입력하기 위한 입력부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

치아 교정용 와이어를 이루는 선재의 재질이 선택되는 경우에 상기 재질에 따른 밴딩 조건, 즉 와이어 추진부(20), 와이어 회전부(30) 및 와이어 밴딩부(40)을 제어하는 제어부의 제어변수(제어신호)가 결정(발생)될 수 있다.

이 경우, 사용자 등에 의해 상기 선재의 재질에 대한 제어변수가 직접 결정될 수 있으며, 밴딩 장치가 시스템화된 경우에는 선재의 재질을 선택하여 입력하는 경우에 상기 선재의 종류에 따라 목표 성형 형상과 관련된 정보가 보상되도록 제어변수가 결정될 수 있다.

즉, 상기 선재를 구성할 수 있는 각종 재질에 대한 개별 보상 알고리즘이 밴딩장치 또는 시스템의 제어부(미도시)의 데이터 베이스 등에 미리 저장될 수 있으며, 사용자 등에 의해 상기 선재의 재질 및 목표 성형 형상(굽힘점, 굽힘점 간격, 각각의 굽힘점의 굽힘 방향 및 굽힘 각도 등)이 입력되는 경우에 상기 제어부는 두가지 정보를 통해 각각의 와이어 추진부(20), 와이어 회전부(30) 및 와이어 밴딩부(40)의 제어신호를 발생시킬 수 있다.

한편, 상기 선재의 종류에 따른 입력정보는 선재의 스프링백(spring back) 등의 변수를 포함하는 것으로 이는 제어신호 발생시 상기 제어부의 보상 알고리즘에 반영될 수 있다.

상기 선재를 구성하는 재질을 살펴보면, 재질에 따른 차이는 있지만 대부분 소성 변형을 가하게 되면 탄성회복에 의해 일정 비율로 원래 형태로 돌아오는 스프링백 현상을 나타낸다. 이러한 스프링백 현상은 상기 선재(10)를 소성 변형시키는 경우에 정확한 형상을 성형하는데 어려움을 유발한다.

상기 스프링백 현상은 재질에 따라 원래 형상으로 돌아오는 비율이 다르며, 와이어 추진부(20), 와이어 회전부(30) 및 와이어 밴딩부(40)의 제어신호 발생시 상기 제어부의 보상 알고리즘에 반영될 수 있다.

따라서, 이러한 스프링백 제어변수는 선재를 이룰 수 있는 각종 재질에 대해서 실험 등을 통하여 그 수치 및 수치에 근거한 보상 알고리즘은 구하여 상기 밴딩장치의 제어부에 데이터베이스 형태로 저장될 수 있다.

예를 들면, 목표 성형 형상과 관련하여, A 금속 선재와 B 금속 선재가 스프링백이 다른 경우, 목표 성형 형상 중 특정 굽힘점에서의 굽힘 각도는 30도라고 가정하면, 스프링백을 보상하는 알고리즘에 의하여 A 금속 선재는 해당 굽힘점에서의 와이어 밴딩부(40)가 45도 회전하도록 밴딩 각도에 대한 제어신호를 발생시키고, B 금속 선재는 해당 굽힘점에서의 와이어 밴딩부(40)가 50도 회전하도록 밴딩각도에 대한 제어신호를 발생시킬 수 있다. 즉, A 금속 선재와 B 금속 선재의 재질 특성을 고려하여 밴딩장치 또는 밴딩 시스템의 제어부는 그 데이터베이스에 저장된 알고리즘을 통하여 각각 15도 및 20도를 보상하여 제어신호를 발생시킬 수 있다.

그러나, 밴딩 시스템 내에 데이터베이스를 구축하지 않고, 이러한 보상 알고리즘을 반영하지 않고 재질 특성에 따라 와이어 추진부(20), 와이어 회전부(30) 및 와이어 밴딩부(40)의 제어신호를 직접 시스템으로 입력되도록 구성하여 시스템을 단순화하는 방법도 가능하다.

여기서, 상기 치아 교정용 와이어가 장착되는 환자의 치아 구조에 대한 정보는 교정 환자의 치아에 대한 CAD/CAM 등의 작업을 통하여 얻을 수 있다.

또한, 최근의 추세에 따라 교정 환자의 치아 구조에 대한 정보는 3차원 스캐닝 등의 방법이 사용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 상기 환자의 치아 구조에 대한 정보에 따라 상기 선재를 성형하여 치아 교정용 와이어를 제작하기 위해서는 선재를 성형하여 교정 치료를 위한 목표 성형 형상에 따라 가공되어야 한다.

이러한 목표 성형 형상은 상기 선재의 굽힘점 사이의 거리, 상기 선재의 굽힘 각도의 크기 및 상기 선재의 굽힘 방향에 대한 정보를 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따라 치아 교정용 와이어의 선재를 밴딩하기 위하여 상기 선재의 성형을 위한 정보를 계산하는 하나의 실시예를 설명하는 개략도이다.

도 3을 참조하면, 선재 상에 위치하며 연속되는 두 개의 굽힘점 정보를 벡터로 변형하여 벡터의 크기와 벡터의 내적을 이용하여 벡터 간의 각도를 계산할 수 있다.

굽힘점과 관련된 다양한 데이터를 포함하는 목표 성형 형상과 관련된 정보를 교정용 와이어 밴딩 시스템에 구비된 입력부를 통하여 제어부에 입력하게 되면, 근접 두 굽힙점 간의 거리를 계산하고, 각 굽힘점의 좌표를 이용하여 벡터를 만든후 각각의 굽힘점에서의 굽힘 각도 또는 굽힘 방향 등의 정보를 생성하도록 할 수 있다.

물론, 상기 굽힘점 사이의 거리, 상기 선재의 굽힘 각도의 크기 및 상기 선재의 굽힘 방향에 대한 정보를 상기 제어부에서 계산되도록 하지 않고 직접 계산된 형태로 입력할 수도 있다.

이러한 목표 성형 형상에 대한 정보는 상기 입력부를 통해 직접 입력되거나 입력된 정보를 통해 단순 계산되고, 확보된 선재의 굽힘점 사이의 거리, 상기 선재의 굽힘 각도의 크기 및 상기 선재의 굽힘 방향과 관련된 데이터를 상기 제어부가 재질 특성을 고려하여 보상된 테이터에 근거하여 상기 와이어 추진부(20), 상기 와이어 회전부(30) 및 상기 와이어 밴딩부(40)의 제어변수를 결정(제어신호를 발생)할 수 있다.

전술한 바와 같이, 선재를 성형하기 위한 상기 선재의 굽힘점 사이의 거리, 상기 선재의 굽힘 각도의 크기 및 상기 선재의 굽힘 방향에 대한 제어변수는 밴딩장치에서 상기 와이어 추진부(20), 상기 와이어 회전부(30) 및 상기 와이어 밴딩부(40)의 구동을 위한 상기 선재의 상기 일방향에 따른 스텝 이송거리, 상기 선재의 밴딩 방향 및 상기 선재의 밴딩 각도로 표현될 수 있다.

즉, 상기 선재의 굽힘점 사이의 거리에 의해 상기 와이어 추진부(20)에 의한 스텝 이송거리가 결정되며, 상기 선재의 굽힘 각도의 방향에 의해 상기 와이어 회전부(30)의 회전 각도가 결정되어 굽힘 방향이 정해지며, 상기 선재의 굽힘 각도의 크기에 의해 상기 와이어 밴딩부의 밴딩 각도가 결정된다.

전술한 바와 같이, 상기 치아 교정용 와이어의 선재는 그 소성변형에 대해 탄성변형에 의해 일정 비율로 원래 형상으로 돌아오는 스프링백 현상을 나타낸다. 따라서, 상기 선재의 목표 성형 형상 중 굽힘 각도에 대한 상기 와이어 밴딩부(40)의 제어변수(제어신호)는 상기 선재의 재질에 따른 스프링백 데이터에 의하여 따라 보상될 수 있으며, 상기 선재의 목표 성형 형상 중 굽힘 각도가 정해지는 경우에 상기 선재를 성형하기 위한 와이어 밴딩부의 밴딩 각도와 관련된 제어변수는 상기 스프링백 제어변수를 고려하여 상기 목표 성형 형상 중 굽힘 각도보다 더 크게 설정될 수 있음은 이미 기술한 바와 같다.

도 4는 본 발명에 따라 치아 교정용 와이어를 성형한 결과를 도시한 개략도이다.

도 4를 참조하면, 전술한 밴딩장치 및 밴딩방법에 의해 직선형의 선재를 성형하여 도 4에 도시된 바와 같이 교정환자의 치아구조에 적합한 치아 교정용 와이어(10)를 성형할 수 있게 된다.

이하에서는 전술한 치아 교정용 밴딩장치에 대해서 보다 구체적인 실시예를 통하여 상세히 살펴보도록 한다.

도 5은 본 발명에 따른 치아 교정용 와이어 밴딩 시스템(100)의 사시도이고, 도 6은 도 5에서 커버 플레이트(112)를 제거한 사시도이다. 도 5에 도시된 치아 교정용 와이어 밴딩 시스템은 도 2에 도시된 치아 교정용 와이어 밴딩 시스템이 구체화된 실시예이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 치아 교정용 와이어 밴딩 시스템(100)은 하우징(110), 상기 하우징(110)에 구비되어 상기 치아 교정용 와이어의 선재(10)를 일방향(X축 방향)으로 미리 결정된 거리만큼 스텝 이송시키는 와이어 추진부로서의 와이어 추진유닛(130), 상기 선재(10)를 상기 일방향을 중심으로 미리 결정된 각도만큼 -180도 내지 +180도 범위의 각도로 회전시키는 와이어 회전부로서의 와이어 회전유닛(140) 및 상기 선재(10)를 상기 일방향에 수직한 방향으로 미리 결정된 각도만큼 -180도 내지 +180도 범위의 각도로 굽히는 와이어 밴딩부로서의 와이어 밴딩유닛(160)을 구비할 수 있다.

상기 치아 교정용 와이어 밴딩 시스템(100)는 외관을 형성하는 하우징(110)을 구비할 수 있다. 하우징(110)은 프레임(미도시) 및 상기 프레임을 서로 연결하는 커버 등으로 구성될 수 있다.

상기 와이어 추진유닛(130)은 상기 하우징(110)의 상부에 구비되어, 상기 치아 교정용 와이어의 선재(10)를 일방향, 예를 들어 도면에 도시된 X축 방향으로 상기 와이어 회전유닛(140)을 향해 미리 결정된 거리만큼 스텝 이송시킬 수 있다.

상기 와이어 추진유닛(130)은 상기 선재(10)를 직접 상기 일방향을 따라 이송시킬 수 있지만, 본 실시예에 따른 와이어 추진유닛(130)은 상기 선재(10)를 홀딩하여 회전시키는 와이어 회전유닛(140)을 미리 결정된 거리만큼 스텝 이송시킴으로써 상기 선재를 이송시키게 된다.

상기 와이어 회전유닛(140)을 스텝 이송시키는 방법으로 상기 와이어 회전유닛(140)에 홀딩된 선재(10)를 스텝 이송시키는 것이다.

구체적으로, 상기 와이어 추진유닛(130)은 상기 와이어 회전유닛(140)이 일방향으로 이송 가능하도록 연결된 가이드부(136)와, 상기 와이어 회전유닛(140)을 상기 일방향으로 따라 미리 결정된 거리만큼 스텝 직선 이송시키는 구동부(132)를 구비할 수 있다.

상기 가이드부(136)는 상기 와이어 회전유닛(140)의 스텝 직선 이송을 가이드하도록 미리 결정된 거리만큼 직선으로 연장되어 구성될 수 있다. 상기 와이어 회전유닛(140)이 상기 가이드부(136)에 이송 가능하게 연결되어 상기 가이드부(136)를 따라 직선 이송하게 된다.

한편, 상기 와이어 추진유닛(130)은 상기 와이어 회전유닛(140)을 상기 일방향을 따라 미리 결정된 거리만큼 스텝 직선 이송시키는 구동부(132)를 구비할 수 있다. 상기 구동부(132)는 다양하게 구현이 가능하며, 본 실시예에서 상기 구동부(132)는 볼 스크류(134) 및 상기 볼 스크류(134)를 구동시키는 모터부(미도시)로 구성될 수 있다. 상기 구동부(132)는 상기 밴딩장치(100)의 체적을 줄이기 위하여 상기 가이드부(136)와 일체로 구성될 수 있으며, 상기 구동부(132)가 직접 외부로 노출되는 것을 방지하기 위하여 도 5에 도시된 바와 같이, 커버 플레이트(112)를 구비할 수 있다.

한편, 상기 와이어 회전유닛(140)은 상기 선재(10)를 선택적으로 홀딩하는 홀딩부(150), 상기 홀딩부(150)를 상기 일방향을 중심으로 미리 결정된 각도만큼 -180도 내지 +180도 범위의 각도로 회전시키는 회전부(141)를 구비할 수 있다.

도 7은 상기 와이어 회전유닛(140)을 확대 도시한 사시도이다. 도 7에서는 상기 와이어 회전유닛(140)의 도시를 위해 와이어 밴딩유닛(160)을 생략하였음을 밝혀둔다.

도 7을 참조하면, 상기 와이어 회전유닛(140)은 상기 선재를 홀딩하여 고정시키는 홀딩부(150)를 구비할 수 있다. 상기 홀딩부(150)는 상기 선재(10)를 선택적으로 홀딩하도록 구성되어 상기 선재(10)를 초기에 공급하는 경우에는 상기 선재(10)가 상기 홀딩부(150)를 관통하도록 배치하고, 이어서 상기 홀딩부(150)에 의해 상기 선재(10)를 홀딩하여 상기 와이어 추진부(20)의 구동에 의해 상기 와이어 회전부(30)가 이송하게 된다.

상기 홀딩부(150)를 회전시키는 회전부(141)는 상기 선재(10)가 관통하도록 구성되며, 상기 홀딩부(150)를 회전시키도록 모터 등으로 구성될 수 있다. 상기 회전부(141)는 전술한 상기 와이어 추진유닛(130)의 가이드부(136)에 이송 가능하도록 연결되는 프레임부(144)에 구비될 수 있다. 상기 프레임부(144)는 상기 선재(10)가 관통하는 제1 개구부(143)를 구비할 수 있으며, 상기 가이드부(136)에 연결되는 연결부(145)를 구비할 수 있다. 상기 연결부(145)는 전술한 커버 플레이트(112)가 관통하도록 구비되는 제2 가이드부(146)를 구비할 수 있다. 상기 프레임부(144)는 상기 연결부(145)에 의해 상기 가이드부(136)에 이송 가능하게 연결되며, 나아가 상기 커버 플레이트(112)에 의해 그 직선 이송이 가이드되어 안정적으로 움직이도록 구성된다.

또한, 상기 와이어 회전유닛(140)은 상기 회전부(141)를 감싸는 커버(142)를 더 구비할 수 있다. 상기 커버(142)는 상기 회전부(141)가 외부로 노출되지 않도록 하여 상기 회전부(141)의 파손 또는 고장을 방지한다.

한편, 도 8는 본 발명에 따른 치아 교정용 와이어 밴딩 시스템에서 와이어 밴딩유닛(160)을 도시한 확대 사시도이다.

도 8를 참조하면, 상기 와이어 밴딩유닛(160)은 미리 결정된 거리만큼 이격되어 배치되며, 그 사이의 공간을 통해 상기 선재가 관통하는 한 쌍의 밴딩바(170A, 170B), 상기 한 쌍의 밴딩바(170A, 170B)를 미리 결정된 각도만큼 회전시켜 상기 선재(10)를 밴딩시키는 밴딩 회전부(172)를 구비할 수 있다.

상기 와이어 회전유닛(140)을 관통한 선재(10)는 상기 한 쌍의 밴딩바(170A, 170B) 사이를 지나게 된다. 상기 한 쌍의 밴딩바(170A, 170B)는 미리 결정된 거리만큼 이격되어 구비되며, 구체적으로 상기 한 쌍의 밴딩바(170A, 170B) 사이의 거리는 상기 선재(10)의 두께에 대응하도록 결정될 수 있다. 따라서, 상기 선재(10)가 상기 한 쌍의 밴딩바(170A, 170B) 사이에 구비되는 경우에 상기 선재(10)를 안정적으로 지지할 수 있다.

상기 한 쌍의 밴딩바(170A, 170B)는 회전 가능하게 구성되는 밴딩 회전부(172)에 구비될 수 있다. 상기 밴딩 회전부(172)는 미리 결정된 각도만큼 회전할 수 있도록 구성된다. 상기 밴딩 회전부(172)의 회전에 의해 상기 한 쌍의 밴딩바(170A, 170B)가 함께 연동하여 회전하게 되며, 이에 의해 상기 한 쌍의 밴딩바(170A, 170B) 사이에 위치한 선재(10)가 밴딩된다.

한편, 상기 와이어 밴딩유닛(160)은 상기 와이어 회전유닛(140)을 통과한 상기 선재(10)를 고정하는 고정부(162)를 더 구비할 수 있다. 상기 고정부(162)는 상기 하우징(110)의 상부에 구비되며, 그 단부에 상기 선재(10)를 고정하는 연장부(163)를 구비할 수 있다. 상기 고정부(162)는 서로 분리 가능하며 대칭적으로 구성된 부재로 이루어질 수 있으며, 상기 연장부(163)도 한 쌍(163A, 163B)으로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 한 쌍의 연장부(163A, 163B) 사이에 상기 선재(10)가 관통하도록 구성된 관통홀(164)이 형성될 수 있다.

선재의 단면 형태가 사각형 등의 다각형 형태인 경우에는 상기 와이어 회전유닛에서 회전된 각도를 유지하는 것은 어렵지 않을 수 있다. 그러나, 와이어가 원형 단면으로 구성되는 경우 등에는 상기 밴딩 회전유닛(160)의 회전시 상기 와이어 회전유닛(140)에 의하여 회전된 와이어의 회전 각도가 유지되지 못하고 비틀어질 수 있다. 따라서, 상기 고정부(162)는 상기 와이어 회전유닛(140)에 의하여 회전된 선재의 회전된 각도를 정확하게 유지하며, 상기 와이어 밴딩유닛(160)에 의한 밴딩 과정을 안정적으로 지지하는 역할을 수행하는 역할을 한다고 볼 수 있다.

나아가, 상기 와이어 밴딩유닛(160)은 상기 밴딩 회전부(172)을 회전운동시키는 구동부(174) 및 상기 회전운동을 가이드하는 회전가이드부(176)를 더 구비할 수 있다. 상기 회전가이드부(176)는 상기 밴딩 회전부(172) 및 구동부(174)를 감싸도록 구성되어 상기 밴딩 회전부(172)의 회전 이송 시에 상기 밴딩 회전부(172)의 파손 또는 고장을 방지할 수 있다.

도 9은 도 8의 상태에서 상기 밴딩 회전부(172)가 회전한 상태를 도시한 사시도이다.

도 9을 참조하면, 상기 밴딩 회전부(172)는 미리 결정된 각도만큼 회전하게 되며, 이에 따라 상기 밴딩 회전부(172)에 구비된 상기 한 쌍의 밴딩바(170A, 170B) 사이에 구비된 선재(10)가 소정각도로 꺽이게 되어 밴딩된다.

한편, 전술한 치아 교정용 와이어 밴딩 시스템(100)를 포함하여 치아 교정용 와이어 밴딩 시스템을 구비할 수 있다.

상기 치아 교정용 와이어 밴딩 시스템은 전술한 치아 교정용 와이어 밴딩 시스템(100)의 와이어 추진부(20)(또는 와이어 추진유닛(130)), 와이어 회전부(30)(또는 와이어 회전유닛(140)) 및 와이어 밴딩부(40)(또는 와이어 밴딩유닛(160))을 포함하며, 나아가 상기 와이어 추진부(20), 와이어 회전부(30) 및 와이어 밴딩부(40)의 구동을 제어하는 제어부(미도시) 및 상기 선재와 관련된 정보 및 굽힘 각도 등을 포함하는 목표 성형 형상에 대한 정보를 입력하기 위한 입력부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

상기 선재와 관련된 정보는 선재의 재질과 관련된 정보를 포함하며, 상기 제어부는 상기 선재의 재질에 따른 상기 와이어 추진부(또는 추진유닛), 와이어 회전부(또는 회전유닛) 및 와이어 밴딩부(또는 밴딩유닛)의 제어변수를 생성하는 알고리즘 및 생성된 제어변수가 저장되는 데이터베이스를 포함할 수 있다.

따라서, 선재의 재질과 상관없이, 작업자가 선재의 재질과 함께 선재의 목표 성형 형상에 대한 굽힘점, 굽힘점 간격, 굽힘 방향 및 굽힘 각도 등의 정보만을 입력하면 상기 제어부는 각각의 선재의 재질에 따라 각각의 상기 와이어 추진부, 와이어 회전부 및 와이어 밴딩부 제어변수를 생성한 후 상기 와이어 추진부(또는 추진유닛), 와이어 회전부(또는 회전유닛) 및 와이어 밴딩부(또는 밴딩유닛)을 제어할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 상기 목표 성형 형상에 대한 정보는 교정 환자의 구강 내부의 스캔 데이터에 근거한 상기 선재의 성형 정보일 수 있다.

결국, 상기 알고리즘에 의하여 목표 성형 형상에 따라 상기 입력부로 입력되는 굽힘점, 굽힘점 간격, 굽힘 방향 및 굽힘 각도 등의 정보를 바탕으로, 마찬가지로 상기 제어부로 입력되는 선재와 관련된 정보에 의하여 각각의 추진부(또는 추진유닛), 와이어 회전부(또는 회전유닛) 및 와이어 밴딩부(또는 밴딩유닛)의 제어변수를 결정(제어신호의 발생)하면 된다.

그러므로, 상기 와이어 밴딩부(또는 밴딩유닛)에 대한 제어변수는 목표 성형 형상 중 굽힘 각도가 동일한 경우에도 선재의 재질에 따라 상기 알고리즘에 의하여 달라질 수 있다.

본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

10..치아 교정용 와이어 선재
100..치아 교정용 와이어 밴딩 시스템
110..하우징
130..와이어 추진유닛
140..와이어 회전유닛
160..와이어 밴딩유닛

Claims (20)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 하우징;
   상기 하우징 상면에 구비되어 치아 교정용 와이어의 선재를 일방향으로 미리 결정된 거리만큼 스텝 이동시키는 와이어 추진유닛;
   상기 하우징 상면 중 상기 와이어 추진유닛 일측에 구비되어, 상기 와이어 추진유닛에 의하여 스텝 이동되며, 상기 선재를 선택적으로 홀딩하기 위한 홀딩부 및 상기 홀딩부에 홀딩된 선재를 상기 일방향을 중심으로 미리 결정된 각도만큼 -180도 내지 +180도 범위의 각도로 회전시키는 회전부를 포함하는 와이어 회전유닛;
   상기 하우징 상면 중 상기 와이어 회전유닛 일측에 구비되고, 미리 결정된 거리만큼 이격된 공간 사이에 상기 선재가 관통하여 배치되도록 상방향으로 돌출된 한 쌍의 밴딩바, 상기 한 쌍의 밴딩바가 함께 장착된 밴딩 회전부, 상기 밴딩 회전부가 장착되며 상기 밴딩 회전부를 회전 구동하는 구동부 및 상기 구동부의 둘레를 감싸며 상기 구동부의 회전운동을 가이드하는 회전 가이드부를 포함하여, 한 쌍의 상기 밴딩바 사이에 선재가 배치된 상태로 상기 구동부를 회전시켜, 상기 밴딩바 사이에 배치된 선재를 상기 일방향에 수직한 방향으로 미리 결정된 각도만큼 -180도 내지 +180도 범위의 각도로 밴딩시키는 와이어 밴딩유닛;
   상기 하우징 상면 중 상기 와이어 회전유닛 및 상기 와이어 밴딩유닛 사이에 구비되며, 상기 와이어 회전유닛의 홀딩부를 통과한 선재를 상기 와이어 밴딩유닛을 구성하는 한 쌍의 밴딩바 전단에 배치하도록 'ㄱ'자 형태로 연장된 연장부를 구비하는 고정부; 및,
   상기 선재의 재질 및 교정 환자의 구강 내부의 스캔 데이터에 근거한 상기 선재의 굽힘점 사이의 거리, 상기 선재의 굽힘각도의 크기 및 상기 선재의 굽힘방향을 포함하는 선재의 목표 성형 형상으로 상기 선재가 성형되도록 상기 와이어 추진유닛, 와이어 회전유닛 및 와이어 밴딩유닛의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하고,
   상기 와이어 추진유닛, 상기 와이어 회전유닛, 상기 고정부 및 상기 와이어 밴딩유닛은 상기 하우징 상부에 상기 일방향을 따라 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 치아 교정용 와이어 밴딩 시스템.
9. 삭제
10. 제8항에 있어서,
    상기 와이어 추진유닛은
    상기 와이어 회전유닛이 상기 일방향으로 이동 가능하도록 안내하는 가이드부와, 상기 와이어 회전유닛을 상기 일방향으로 따라 미리 결정된 거리만큼 스텝 직선 이동시키는 구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 치아 교정용 와이어 밴딩 시스템.
11. 삭제
12. 삭제
13. 제8항에 있어서,
    상기 한 쌍의 밴딩바 사이의 거리는 상기 선재의 두께에 대응하는 것을 특징으로 하는 치아 교정용 와이어 밴딩 시스템.
14. 삭제
15. 삭제
16. 제8항에 있어서,
    상기 선재와 관련된 정보 및 목표 성형 형상에 대한 정보를 입력하기 위한 입력부를 포함하는 치아 교정용 와이어 밴딩 시스템.
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 제8항에 있어서,
    상기 선재의 목표 성형 형상과 관련된 정보 중 특정 굽힘점에서의 굽힘 각도가 동일한 경우에도 상기 선재의 재질에 따라 상기 와이어 밴딩유닛의 회전각도인 밴딩 각도가 다른 것을 특징으로 하는 치아 교정용 와이어 밴딩 시스템.

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