KR101821501B1 - 메디컬 버 절삭 성능 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 테이블; 상기 테이블의 상부 일측으로 배치되고 공작물을 상하 방향으로 이동시키는 수직 이동 스테이지; 상기 테이블 상에 상기 수직 이동 스테이지와 대향하여 배치되고, 상기 메디컬 버가 장착되는 핸드피스를 탑재하며, 상기 핸드피스를 상기 공작물로 접근 또는 이격시키는 수평 이동 스테이지; 상기 수직 이동 스테이지에 배치되어 상기 공작물에 인가되는 압력을 측정하여 해당하는 신호를 출력하는 로드셀; 상기 수직 이동 스테이지에 배치되어 상기 공작물에 인가되는 진동을 측정하여 해당하는 신호를 출력하는 가속도 센서; 상기 로드셀과 상기 가속도 센서에서 출력되는 신호를 저장하고, 저장된 신호에 의해 상기 메디컬 버의 절삭 성능을 측정하는 측정부를 포함하고, 상기 수평 이동 스테이지상에서 상기 핸드피스는 기울기가 변화가능하게 탑재되는 메디컬 버 절삭성능 측정 장치를 제공한다.
본 발명은, 소정의 공작물에 메디컬 버를 다양한 각도로 접촉시키며 가공을 수행하고 공작물에 인가되는 압력과 진동을 측정하여 메디컬 버의 절삭 성능을 측정할 수 있다.

Description

메디컬 버 절삭 성능 측정 장치{Test apparatus for medical burr machinability}

본 발명은 메디컬 버 절삭 성능 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 메디컬 버의 절삭 성능을 측정할 수 있는 메디컬 버 절삭 성능 측정 장치에 관한 것이다.

메디컬 버(Medical burr)는 신경외과 혹은 정형외과 의사가 치료 혹은 미용의 목적으로 환부의 뼈를 연마하거나 가공하는 공구이다.

도 1은 일반적으로 사용되는 여러 종류의 버 핸드피스를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 상기 의료용 버 핸드피스는 필요에 따라 끝단에 배치된 버(burr)의 형태를 달리하여 사용하게 된다.

버는 일반적으로 다이아몬드를 전착시켜 만든 버와 드릴 형태 및 라우터 형태의 버로 구분된다. 그리고, 버는 전기 모터가 배치된 핸드피스에 연결되어, 전기 모터의 구동력에 의해 회전하며 환부의 뼈를 연마하거나 가공한다.

여기서, 환자의 증상, 치료 목적 등에 맞는 절삭성을 갖는 버를 사용하여 치료 효과를 극대화할 필요가 있다.

버의 절삭성 측정에는 등록실용신안 20-0429977호 선반의 심압대 추력 측정 장치와 같이, 기계 절삭 공구의 절삭성 측정 장치가 사용되는 것이 일반적이다.

그러나, 의료용 버가 연결되는 핸드피스는 주축의 회전 속도는 1만에서 10만 rpm 으로 다양하다. 또한 메디칼 버의 형태는 일반적인 공구와는 다르며 그 형태가 작고 복잡하여, 일반적인 절삭 공구의 절삭성 측정 장치로는 버의 절삭성을 평가하기 어려운 문제점이 있다.

이로 인해 메디칼 버 제작 업체에서 제품의 품질을 보장하는 정량적인 기준이 없는 상태이며, 메디컬 버의 사용 후 의사들의 감각에만 의지하여 사용의 적절성을 판별하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 소정의 공작물에 메디컬 버를 다양한 각도로 접촉시키며 가공을 수행하고 공작물에 인가되는 압력과 진동을 측정하여 메디컬 버의 절삭 성능을 측정할 수 있는 메디컬 버 절삭 성능 측정 장치에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 테이블; 상기 테이블의 상부 일측으로 배치되고 공작물을 상하 방향으로 이동시키는 수직 이동 스테이지; 상기 테이블 상에 상기 수직 이동 스테이지와 대향하여 배치되고, 상기 메디컬 버가 장착되는 핸드피스를 탑재하며, 상기 핸드피스를 상기 공작물로 접근 또는 이격시키는 수평 이동 스테이지; 상기 수직 이동 스테이지에 배치되어 상기 공작물에 인가되는 압력을 측정하여 해당하는 신호를 출력하는 로드셀; 상기 수직 이동 스테이지에 배치되어 상기 공작물에 인가되는 진동을 측정하여 해당하는 신호를 출력하는 가속도 센서; 상기 로드셀과 상기 가속도 센서에서 출력되는 신호를 저장하고, 저장된 신호에 의해 상기 메디컬 버의 절삭 성능을 측정하는 측정부를 포함하고, 상기 수평 이동 스테이지상에서 상기 핸드피스는 기울기가 변화가능하게 탑재되는 메디컬 버 절삭성능 측정 장치를 제공한다.

상기 수직 이동 스테이지는, 상기 테이블의 상부 일측으로 배치되는 육면체 형상의 제1 본체와, 상기 제1 본체의 전면에 상하로 이동 가능하게 배치되고 상기 공작물이 전면에 고정되는 제1 고정 마운트와, 상기 제1 고정 마운트가 상하로 이동할 수 있도록 동력을 제공하는 제1 모터를 포함할 수 있다.

상기 수직 이동 스테이지는, 'L'형태로 이루어지고, 상기 테이블 상에 상기 제1 본체를 고정하는 고정 앵글을 더 포함할 수 있다.

상기 수평 이동 스테이지는, 상기 테이블의 상부에 상기 제1 본체에 대향하여 배치되는 제2 본체와, 상기 제2 본체상에 상기 제1 본체를 향하여 배치되는 복수의 레일과, 상기 제2 본체의 상부에서 상기 레일을 따라 이동 가능하게 배치되고 상기 핸드피스가 기울기가 변화될 수 있도록 고정되는 제2 고정 마운트와, 상기 제2 고정 마운트가 이동할 수 있도록 동력을 제공하는 제2 모터를 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명은, 소정의 공작물에 메디컬 버를 다양한 각도로 접촉시키며 가공을 수행하고 공작물에 인가되는 압력과 진동을 측정하여 메디컬 버의 절삭 성능을 측정할 수 있다.

도 1은 일반적으로 사용되는 여러 종류의 버 핸드피스를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 메디컬 버 절삭 성능 측정 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 메디컬 버 절삭 성능 측정 장치의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 4는 본 발명에서 사용하는 로드셀, 가속도 센서 및 측정부의 연결 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 버에 의한 공작물의 가공의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6는 버에 의한 공작물의 가공의 다른 예를 나타내는 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2와 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 메디컬 버 절삭 성능 측정 장치의 구성을 나타내는 사시도 및 평면도이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 메디컬 버 절삭 성능 측정 장치(100)는 테이블(110), 수직 이동 스테이지(120), 수평 이동 스테이지(140), 로드셀(150), 가속도 센서(160) 및 측정부(170)를 포함한다.

테이블(110)은 소정의 면적과 크기를 갖는 플레이트 형태로서, 절삭 성능 측정이 이루어지는 장소에 배치된다.

테이블(110)의 상부로는 후술하는 구성 요소들이 배치되는 장소를 제공한다. 테이블(110)은 측정 작업이 이루어지는 동안 외력에 의해 진동하지 않도록 고정되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 테이블(110)의 하부로는 소정의 지지대가 배치될 수 있다.

또한, 테이블(110)의 상부면에는 배치되는 구성 요소들의 고정을 용이하게 하기 위해 복수의 고정홈이 매트릭스 형태로 형성될 수 있다.

수직 이동 스테이지(120)는 테이블(110)의 상부면 일측으로 배치되고, 버(1)의 절삭 성능 측정을 위한 공작물(2)이 전면으로 배치된다. 또한, 수직 이동 스테이지(120)는 공작물(2)이 상하 방향으로 이동할 수 있도록 구성된다.

수직 이동 스테이지(120)는 제1 본체(122), 제1 고정 마운트(124), 제1 모터(M1)를 포함한다.

제1 본체(122)는 소정의 크기를 갖는 육면체 형태로서, 테이블(110)의 상부 일측에 배치된다. 여기서, 제1 본체(122)는 절삭 성능 측정 중, 진동하지 않도록 고정되는 것이 바람직하다. 이때, 제1 본체(122)의 고정력을 향상시키기 위해 제1 본체(122)의 하부로는 테이블(110)과의 접촉면이 제1 본체(122)의 하부보다 넓은 면적을 갖고 'L'형태로 이루어진 고정 앵글(126)이 개재될 수 있다.

또한, 제1 본체(122)에는 후술하는 로드셀(150)이 배치될 수 있다.

제1 고정 마운트(124)는 제1 본체(122)의 전면으로 배치되고, 전면으로는 공작물(2)이 배치된다.

제1 고정 마운트(124)는 제1 본체(122)의 전면에서 상하로 이동 가능하게 구성된다. 또한, 제1 고정 마운트(124)에는 후술하는 가속도 센서(160)가 배치될 수 있다.

제1 모터(M1)는 제1 본체(122)의 상부에 배치되고, 제1 고정 마운트(124)가 상하로 이동할 수 있도록 하는 동력을 제공한다.

제1 모터(M1)가 제공하는 동력에 의해 제1 고정 마운트(124)가 상하로 이동하도록 하는 구성은 래크와 피니언 기어를 이용하는 등 다양한 방법이 사용될 수 있다.

수평 이동 스테이지(140)는 테이블(110)의 상부면에서 수직 이동 스테이지(120)에 대향하여 배치된다.

수평 이동 스테이지(140)의 상부에는 절삭 성능 측정 대상인 버(1)가 장착되는 핸드피스(Handpiece)(10)가 탑재된다. 그리고, 수평 이동 스테이지(140)는 핸드피스(10)가 수평 이동 스테이지(140)를 향하여 접근 또는 이격되도록 구성된다.

수평 이동 스테이지(140)는 제2 본체(142), 제2 고정 마운트(144), 제2 모터(M2)를 포함한다.

제2 본체(142)는 테이블(110)의 상부에 제1 본체(122)의 전면에 대향하여 배치된다.

제2 본체(142)는 소정의 크기를 갖는 직육면체 형상으로서, 측정 작업 진행 중, 외력에 의해 진동되지 않도록 테이블(110) 상부에 고정되는 것이 바람직하다.

제2 고정 마운트(144)는 제2 본체(142)의 상부에서 전후로 이동 가능하게 배치된다. 제2 고정 마운트(144)는 제2 본체(142)의 상부에 제1 본체(122)를 향하여 배치되는 복수의 레일(143)을 따라 이동할 수 있다.

제2 고정 마운트(144)의 상부로는 핸드피스(10)가 배치되되, 핸드피스(10)가 힌지 연결되어 공작물(2)에 대한 핸드피스(10)의 기울기가 변화될 수 있다. 본 실시예에서, 핸드피스(10)는 상하로 각도가 변화될 수 있도록 구성되어 있으나, 사용자의 필요에 따라서는 좌우 각도가 변화되도록 구성될 수도 있다.

제2 모터(M2)는 제2 고정 마운트(144)의 이동에 필요한 동력을 제공한다. 제2 모터(M2)는 별도의 모터 마운트에 의해 테이블(110)에 배치될 수 있지만, 제2 본체(142)의 일측으로 연결되어 배치될 수도 있다.

로드셀(150)은 제1 본체(122)와 제1 고정 마운트(124)의 사이에 배치된다. 로드셀(150)은 제1 고정 마운트(124)의 후방으로 연결되어 제1 고정 마운트(124)에 배치된 공작물(2)에 인가되는 압력 정도를 측정하고, 해당하는 신호를 출력한다.

가속도 센서(160)는 제1 고정 마운트(124) 상에 배치된 공작물(2)에 버(1)가 접촉하여 소정의 작업이 진행될 때, 공작물(2)에 인가되는 진동을 측정하여 이에 해당하는 신호를 출력한다.

측정부(170)는 로드셀(150)과 가속도 센서(160)에서 출력되는 신호를 저장하고, 저장된 신호를 이용하여 버의 절삭성능을 측정한 후, 사용자에게 알려준다. 즉, 측정부(170)는 로드셀(150)이 측정한 압력에 해당하는 버의 절삭력을 환산하여 사용자에게 알려준다. 또한, 가속도 센서(160)에서 측정한 진동 상태가 균일 여부에 따라 버(1)에 마모가 발생한 것으로 판단하여 진동 발생 정도와 이에 따른 버 마모 발생 정도를 사용자에게 알려준다.

여기서, 로드셀(150)과 가속도 센서(160)에서 출력되는 신호는 아날로그 신호이므로 이를 디지털 변환한 후 저장하는 것이 바람직하다.

측정부(170)는 신호를 저장하기 위해 별도로 제작될 수 있지만, 일반적인 퍼스널 컴퓨터를 이용할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작에 대해 살펴보기로 한다.

사용자는 절삭 성능 테스트 대상인 버(1)를 핸드피스(10)의 선단에 연결한 후, 핸드피스(10)를 제2 고정 마운트(144)에 연결한다. 이때, 핸드피스(10)는 수평 으로 연결된다. 그리고, 사용자는 공작물(2)을 제1 고정 마운트(124)에 배치한다. 이때, 사용자는 제1 모터(M1)를 이용하여 제1 고정 마운트(124) 상의 공작물(2)이 핸드피스(10)와 수평선상에서 대향하도록 조정한다.

사용자는 핸드피스(10)의 동작 온(On)시켜, 버(1)가 회전하도록 한다. 그리고, 사용자는 제2 모터(M2)를 동작시켜, 제2 고정 마운트(144)가 제1 고정 마운트(124)를 향하여 이동하도록 한다. 제2 고정 마운트(144)의 계속적인 이동에 의해 핸드피스(10) 선단의 버(1)가 공작물(2)에 접하여 소정의 가공이 이루어질 수 있다.

도 3은 버에 의한 공작물의 가공의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 버(1)는 공작물(2)의 전면에 대하여 수직한 방향으로 접하며 가공을 수행한다.

가공이 이루어지는 동안, 사용자가 필요로 하는 공정 조건에 따라 제2 모터(M2)의 회전 속도가 제어되고, 이에 따라 버(1)는 공작물(2)에 대하여 소정의 압력 상태를 유지하며 가공이 이루어진다.

가공이 이루어지는 동안, 로드셀(150)은 공작물(2)에 대하여 인가되는 압력을 측정하고, 가속도 센서(160)는 공작물(2)의 가공 중 발생되는 진동을 측정하여, 각각 해당하는 신호를 출력한다. 출력되는 신호는 측정부(170)로 입력되어 저장된다.

사용자가 필요로 하는 조건에 따른 가공이 완료되면, 핸드피스(10)의 동작이 오프(Off)되고, 제2 모터(M2)는 역방향으로 회전하여 공작물(2)에서 버(1)가 이격되도록 한다.

상기와 같은 가공이 이루어진 후, 사용자는 핸드피스(10)가 소정의 각도로 경사지도록 조정한다. 이후, 사용자는 제1 모터(M1)를 동작시켜 버(1)에 접촉할 수 있도록 공작물(2)의 위치를 조정한다.

사용자는 핸드피스(10)의 동작 온(On)시켜, 버(1)가 회전하도록 한다. 그리고, 사용자는 제2 모터(M2)를 동작시켜, 제2 고정 마운트(144)가 제1 고정 마운트(124)를 향하여 이동하도록 한다. 제2 고정 마운트(144)의 계속적인 이동에 의해 핸드피스(10) 선단의 버(1)가 공작물(2)에 접하여 소정의 가공이 이루어질 수 있다.

도 5은 버에 의한 공작물의 가공의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 버(1)는 공작물(2)의 전면에 대하여 소정의 각도 상태로 접하며 가공을 수행함을 알 수 있다.

가공이 이루어지는 동안, 사용자가 필요로 하는 공정 조건에 따라 제2 모터(M2)의 회전 속도가 제어되고, 이에 따라 버(1)는 공작물(2)에 대하여 소정의 압력 상태를 유지하며 가공이 이루어진다.

가공이 이루어지는 동안, 로드셀(150)은 공작물(2)에 대하여 인가되는 압력을 측정하고, 가속도 센서(160)는 공작물(2)의 가공 중 발생되는 진동을 측정하여, 각각 해당하는 신호를 출력한다. 출력되는 신호는 측정부(170)로 입력되어 저장된다.

사용자가 필요로 하는 조건에 따른 가공이 완료되면, 핸드피스(10)의 동작이 오프(Off)되고, 제2 모터(M2)는 역방향으로 회전하여 공작물(2)에서 버(1)가 이격되도록 한다.

여기서, 버(1)와 공작물(2)의 각도를 변화시켜 복수의 회수로 측정을 수행하는 것이 바람직하다.

소정의 버에 대한 측정이 종료되면, 버를 교체한 후 상기한 시험을 반복하여 수행할 수 있다.

측정부(170)는 로드셀(150)과 가속도 센서(160)에서 출력되는 신호를 저장한 후,

즉, 측정부(170)는 로드셀(150)이 측정한 압력이 예들 들어 5N(Newton) 이라면 이에 해당하는 버의 절삭력을 환산하여 사용자에게 알려준다. 또한, 가속도 센서(160)에서 측정한 진동 상태가 균일하지 않은 경우 버(1)에 마모가 발생한 것으로 판단하여 진동 발생 정도와 이에 따른 버 마모 발생 정도를 사용자에게 알려준다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 소정의 공작물에 메디컬 버를 다양한 각도로 접촉시키며 가공을 수행하고 공작물에 인가되는 압력과 진동을 측정하여 메디컬 버의 절삭 성능을 측정할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 메디컬 버 절삭 성능 측정 장치
110: 테이블 120: 수직 이동 스테이지
140: 수평 이동 스테이지 150: 로드셀
160: 가속도 센서 170: 측정부

Claims (4)

1. 테이블;
   상기 테이블의 상부 일측으로 배치되고 공작물을 상하 방향으로 이동시키는 수직 이동 스테이지;
   상기 테이블 상에 상기 수직 이동 스테이지와 대향하여 배치되고, 메디컬 버가 장착되는 핸드피스를 탑재하며, 상기 핸드피스를 상기 공작물로 접근 또는 이격시키는 수평 이동 스테이지;
   상기 수직 이동 스테이지에 배치되어 상기 공작물에 인가되는 압력을 측정하여 해당하는 신호를 출력하는 로드셀;
   상기 수직 이동 스테이지에 배치되어 상기 공작물에 인가되는 진동을 측정하여 해당하는 신호를 출력하는 가속도 센서;
   상기 로드셀과 상기 가속도 센서에서 출력되는 신호를 저장하고, 저장된 상기 신호 중 상기 로드셀이 측정한 압력에 대한 상기 신호에 의해 상기 메디컬 버의 절삭력을 환산하고, 저장된 상기 신호 중 상기 가속도 센서에서 측정한 진동 상태의 균일 여부에 대한 상기 신호에 따라 상기 메디컬 버에 마모가 발생한 것으로 판단하여 상기 메디컬 버의 절삭 성능을 측정하여 사용자에게 알려주는 측정부를 포함하고,
   상기 수평 이동 스테이지상에서 상기 핸드피스는 기울기가 변화가능하게 탑재되는 메디컬 버 절삭성능 측정 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 수직 이동 스테이지는,
   상기 테이블의 상부 일측으로 배치되는 육면체 형상의 제1 본체와,
   상기 제1 본체의 전면에 상하로 이동 가능하게 배치되고 상기 공작물이 전면에 고정되는 제1 고정 마운트와,
   상기 제1 고정 마운트가 상하로 이동할 수 있도록 동력을 제공하는 제1 모터를 포함하는 메디컬 버 절삭성능 측정 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 수직 이동 스테이지는,
   'L'형태로 이루어지고, 상기 테이블 상에 상기 제1 본체를 고정하는 고정 앵글을 더 포함하는 메디컬 버 절삭성능 측정 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 수평 이동 스테이지는,
   상기 테이블의 상부에 상기 제1 본체에 대향하여 배치되는 제2 본체와,
   상기 제2 본체상에 상기 제1 본체를 향하여 배치되는 복수의 레일과,
   상기 제2 본체의 상부에서 상기 레일을 따라 이동 가능하게 배치되고 상기 핸드피스가 기울기가 변화될 수 있도록 고정되는 제2 고정 마운트와,
   상기 제2 고정 마운트가 이동할 수 있도록 동력을 제공하는 제2 모터를 포함하는 메디컬 버 절삭성능 측정 장치.

Images