KR102373392B1 - 치과용 전동기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따라, 스크류 체결 및/또는 해제에 이용되는 회전공구를 장착 가능한 핸드피스; 상기 핸드피스에 연결된 모터를 제어 신호에 따라 구동시키고, 상기 모터에서 발생하는 회전력을 제어하는 모터 구동부; 상기 모터의 회전량에 대응하는 회전 신호를 획득하는 엔코더; 및 상기 모터의 회전 속도 및 회전 방향을 제어하기 위한 상기 제어 신호를 출력하는 프로세서;를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 스크류 해제를 위해 상기 모터를 기설정된 제 1 회전력으로 역방향 회전시킬 때, 기설정된 제 1 시간 동안 상기 모터의 회전량이 제 1 값 보다 작은 경우, 상기 모터에서 상기 제 1 회전력보다 크거나 같은 제 2 회전력이 제 2 시간의 간격으로 발생하도록 제어하는, 치과용 전동기기가 개시된다.

Description

치과용 전동기기{DENTAL ELECTRIC DEVICE}
본 개시는 치과용 전동기기에 관한 것이다. 구체적으로 본 개시는 모터의 역방향 회전 시의 회전량에 기초하여 모터에서 회전력이 반복하여 발생하도록 제어함으로써, 스크류에 이물질이 끼더라도 스크류에 순간적인 회전력의 반복 발생을 통해 충격을 가하여 스크류를 용이하게 해제할 수 있다.
시술용 스크류 드라이버는 임플란트 등과 같은 시술 과정에서 구강 내에 스크류를 체결하거나 해제하는데 이용된다. 종래의 시술용 스크류 드라이버는 스크류 드라이버에 탑재되는 마이크로 모터의 기술 개발에 따라 작은 회전 속도부터 높은 회전 속도까지 사용자가 선택할 수 있고, 이에 따라 다양한 회전 속도를 제공하여 스크류가 보다 잘 체결되거나 해제되도록 지원할 수 있다.
그러나 이러한 종래의 기술은 스크류에 이물질이 끼거나 녹이 스는 등의 스크류 끼임 현상이 발생하여 스크류가 잘 돌아가지 않는 경우에 대처하지 못하는 단점이 있다. 특히, 스크류 끼임 현상 자체를 인지하지 못하여 스크류가 어떠한 원인에 의해 막혀있는 경우, 사용자는 스크류 드라이버를 동작 버튼을 계속 누른 채로 연속 동작시키거나 회전 속도를 직접 높이는 방식으로 사용자 스스로 해결 방법을 찾아내야 하는 한계가 있다. 또한, 이러한 과정에서 지속되는 마찰로 인해 스크류 결합 부위가 손상되는 경우, 스크류 해제를 더욱 어렵게 만들어 문제가 심화되는 등의 단점이 있다.
한국등록특허 제10-1054072호는 한 개의 핸드피스를 이용하고도 임플란트 시술용 전동기구의 치과용 드릴의 회전속도를 자유롭게 조절하여 사용하고, 전원 백업기능을 구비하여 정전시에도 계속적으로 시술이 가능하도록 하며, 시술에 관련된 각종 정보를 실시간으로 디스플레이하는 임플란트 시술용 전동기기에 관한 것이다.
본 개시는 치과용 전동기기를 제공할 수 있다. 구체적으로 본 개시는 모터의 역방향 회전 시의 회전량에 기초하여 모터에서 회전력이 반복하여 발생하도록 제어함으로써, 스크류에 이물질이 끼더라도 스크류에 순간적인 회전력의 반복 발생을 통해 충격을 가하여 스크류를 용이하게 해제할 수 있는 치과용 전동기기를 제공할 수 있다.
해결하려는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제들이 더 포함될 수 있다.
본 개시의 제 1 측면에 따른 치과용 전동기기는 스크류 체결 및/또는 해제에 이용되는 회전공구를 장착 가능한 핸드피스; 상기 핸드피스에 연결된 모터를 제어 신호에 따라 구동시키고, 상기 모터에서 발생하는 회전력을 제어하는 모터 구동부; 상기 모터의 회전량에 대응하는 회전 신호를 획득하는 엔코더; 및 상기 모터의 회전 속도 및 회전 방향을 제어하기 위한 상기 제어 신호를 출력하는 프로세서;를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 스크류 해제를 위해 상기 모터를 기설정된 제 1 회전력으로 역방향 회전시킬 때, 기설정된 제 1 시간 동안 상기 모터의 회전량이 제 1 값 보다 작은 경우, 상기 모터에서 상기 제 1 회전력보다 크거나 같은 제 2 회전력이 제 2 시간의 간격으로 발생하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제 2 회전력은 상기 모터에서 발생 가능한 최대 크기의 회전력일 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 모터를 상기 제 1 회전력으로 역방향 회전시킬 때, 상기 제 1 시간 동안 상기 모터의 회전량이 상기 제 1 값 보다 크거나 같고 제 2 값보다 작은 경우, 상기 모터에서 제 3 회전력이 상기 제 2 시간의 간격으로 발생하도록 제어하고, 상기 제 3 회전력은 상기 제 1 회전력 이상 상기 제 2 회전력 이하인 값으로 결정되고, 상기 제 2 시간이 지날 때마다 기설정 값만큼 증가할 수 있다.
또한, 상기 치과용 전동기기는 상기 모터의 정보를 디스플레이하는 표시부를 더 포함하고, 상기 프로세서는 상기 모터에서 상기 제 2 회전력이 발생하도록 제어할 때, 기설정된 제 3 시간이 지난 이후에도 상기 모터의 회전량이 상기 제 1 값 보다 작은 경우, 상기 표시부에 스크류 끼임 문제가 발생하였음을 나타내는 알림 메시지를 출력하고, 상기 제 1 회전력, 상기 제 2 회전력, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간을 포함하는 회전력 제어 히스토리를 디스플레이할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 모터에서 상기 제 2 회전력이 발생하도록 제어할 때, 상기 모터의 회전 방향을 정방향 및 역방향 중 하나로 결정할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 모터에서 상기 제 2 회전력이 발생하도록 제어할 때, 상기 정방향으로 결정된 횟수에 대한 상기 역방향으로 결정된 횟수의 비율이 기설정 값보다 크거나 같도록 상기 모터의 회전 방향을 결정할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 모터에서 상기 제 2 회전력이 발생하도록 제어할 때, 기설정된 제 3 시간이 지난 이후에도 상기 모터의 회전량이 상기 제 1 값 보다 작은 경우, 상기 제 2 회전력, 상기 제 2 시간 및 상기 제 3 시간 중 적어도 하나를 기설정 범위 내에서 변경하여 상기 모터의 회전력 제어를 재시도할 수 있다.
본 개시의 제 2 측면에 따른 치과용 전동기기는 스크류 체결 및/또는 해제에 이용되는 회전공구를 장착 가능한 핸드피스; 상기 핸드피스에 연결된 모터를 제어 신호에 따라 구동시키고, 상기 모터에서 발생하는 회전력을 제어하는 모터 구동부; 상기 모터의 회전량에 대응하는 회전 신호를 획득하는 엔코더; 상기 모터의 회전 속도 및 회전 방향을 제어하기 위한 상기 제어 신호를 출력하는 프로세서; 상기 모터의 회전력, 회전량, 회전 속도 및 회전 방향 중 적어도 하나를 디스플레이하는 표시부; 상기 모터 구동부 및 프로세서에 전력을 공급하는 전원부; 및 사용자 입력을 수신하는 입력부;를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 스크류 해제를 위해 상기 모터를 기설정된 제 1 회전력으로 역방향 회전시킬 때, 기설정된 제 1 시간 동안 상기 모터의 회전량이 제 1 값 보다 작은 경우, 상기 모터에서 상기 제 1 회전력보다 크거나 같은 제 2 회전력이 제 2 시간의 간격으로 발생하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 스크류에 이물질이 끼더라도 스크류에 순간적인 회전력의 반복 발생을 통해 충격을 가하여 스크류를 용이하게 해제할 수 있다.
또한, 스크류가 거의 움직이지 않더라도 모터와 스크류 간의 맞물림의 상태에 따라 어느 정도는 회전할 수 있는 상황을 고려하여, 대상물과 스크류의 맞물림 상태가 어떤 상황에 있는지에 따라 구별하여 동작할 수 있다.
본 개시의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 개시의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 치과용 전동기기의 구성의 일 예를 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1에 있는 치과용 전동기기가 모터의 역방향 회전을 제어하는 제 1 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1에 있는 치과용 전동기기가 모터의 역방향 회전을 제어하는 제 2 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1에 있는 치과용 전동기기가 모터의 역방향 회전을 제어하는 제 3 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1에 있는 치과용 전동기기가 모터의 역방향 회전을 제어하는 제 4 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 도 1에 있는 치과용 전동기기가 모터의 역방향 회전을 제어하는 제 5 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1에 있는 치과용 전동기기가 스크류 해제를 위해 모터의 역방향 회전을 제어하는 동작의 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
실시 예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부”, “…모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 치과용 전동기기(100)의 구성의 일 예를 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 치과용 전동기기(100)는 핸드피스(110), 모터(120), 모터 구동부(130), 엔코더(140), 센서(150), 프로세서(160), 입력부(170), 표시부(180) 및 전원부(190)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 핸드피스(110)는 스크류 체결 및/또는 해제에 이용되는 회전공구를 장착할 수 있다. 예를 들면, 회전공구는 임플란트 스크류를 대상물(예: 구강)에 체결하는데 이용될 수 있고, 해제하는데 이용될 수 있고, 결합 및 해제하는데 이용될 수 있으며, 일 실시 예에서, 핸드피스(110)는 치과용 회전공구(예: 버(bur), 포인트, 디스크)를 장착할 수 있는 굴곡형의 콘트라 앵글 또는 스트레이트 핸드피스로 구현될 수 있다.
일 실시 예에 따른 모터(120)는 모터 구동부(130)의 제어에 따라 구동되어 회전력을 발생시킬 수 있고, 예를 들면, 회전공구를 장착한 핸드피스(110)에 연결되어 모터 구동부(130)에 의해 제어되는 입력 전류 또는 입력 전압에 따라 회전 구동하여 핸드피스(110)에 회전력을 발생시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 모터(120)는 마이크로 모터를 통해 구현될 수 있으나, 예를 들면, 3상의 BLDC 모터, 스테핑 모터, DC 모터 등으로 구현될 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 치과용 스크류 드라이버에 이용되는 그밖의 다양한 종류의 모터들로 구현될 수 있다.
일 실시 예에 따른 모터 구동부(130)는 프로세서(160)로부터 수신되는 제어 신호에 따라 모터(120)를 구동시키고 모터(120)에서 발생하는 회전력을 제어할 수 있다. 여기에서, 회전력은 모터(120)의 회전 구동을 발생시키는 물리량을 나타내고, 동력축에 대한 토크, 모터(120)에 인가되는 전압(또는 전류) 및 모터(120)의 회전 속도(예: 포화 시) 중 적어도 하나에 비례하는 물리량을 포괄적으로 의미할 수 있다.
일 실시 예에 따른 엔코더(140)는 모터(120)의 회전량에 대응하는 회전 신호를 획득할 수 있다. 여기에서, 회전량은 단위시간당 회전 각도를 나타낸다. 예를 들면, 엔코더(140)는 모터(120)의 단위시간당 회전 각도를 측정하여 양자화 레벨로 판독된 아날로그 신호를 디지털 신호로 부호화하여 회전 신호를 생성할 수 있고, 회전 신호를 프로세서(160)에 전송할 수 있다.
일 실시 예에 따른 센서(150)는 모터(120)에 인가되는 전류를 센싱하는 전류 센서를 포함할 수 있고, 센싱된 전류를 프로세서(160)에 전송할 수 있다.
일 실시 예에 따른 프로세서(160)는 모터(120)의 회전 속도 및 회전 방향을 제어하기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(160)는 사용자 입력에 기초하여 기저장된 복수의 동작 모드 중 하나를 결정할 수 있고, 결정된 동작 모드에 대응되는 회전 속도, 회전 방향 및 회전력을 독출하여 이를 포함하는 제어 신호를 생성할 수 있으며, 생성된 제어 신호를 모터 구동부(130)에 전송하여 모터 구동부(130)를 통해 모터(120)의 회전 속도, 회전 방향 및 회전력을 제어할 수 있다.
여기에서, 회전 속도는 단위시간 당 회전수(예: RPM(revolution per minute)를 나타낼 수 있고, 시간에 따른 회전수 변화가 포화되었을 때의 값을 의미할 수 있다. 또한, 회전 방향은 스크류 결합 방향을 나타내는 정방향 및 스크류 해제 방향을 나타내는 역방향을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 프로세서(160)는 사용자 입력에 따라 역방향 회전을 위한 동작 모드가 결정되면, 결정된 동작 모드에 대응하는 기설정된 제 1 회전 속도(예: 2000 rpm), 제 1 회전 방향(예: 역방향) 및 제 1 회전력(예: 50 N·cm)을 포함하는 제 1 제어 신호를 모터 구동부(130)에 출력하여 모터(120)가 제 1 회전력으로 역방향 회전하도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따른 프로세서(160)는 모터(120)를 역방향 회전시킬 때, 기설정된 시간 동안 모터(10)의 회전량이 기설정 값 보다 작은 경우, 모터(120)의 회전력이 기설정 시간 간격으로 반복적으로 발생되었다가 사라지도록 모터(120)를 제어할 수 있다. 이러한 내용은 도 2 내지 도 6을 더 참조하여 보다 상세히 서술하도록 한다.
도 2 내지 도 6은 각각 도 1에 있는 치과용 전동기기(100)가 모터(120)의 역방향 회전을 제어하는 제 1 실시예 내지 제 5 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 프로세서(160)는 모터(120)를 제 1 회전력으로 역방향 회전시킬 때, 기설정된 제 1 시간 동안 모터(10)의 회전량이 제 1 값 보다 작은 경우, 모터(120)에서 제 2 회전력이 제 2 시간의 간격으로 발생하도록 제어할 수 있다. 여기에서, 제 2 회전력은 제 1 회전력보다 크거나 같을 수 있다. 또한, 제 1 시간은 모터(120)의 회전 여부 또는 회전량을 분석하기 위해 필요한 시간을 나타내고, 제 2 시간은 제 2 회전력의 시간 주기를 나타낸다.
예를 들면, 프로세서(160)는 엔코더(140)로부터 수신되는 모터(120)의 회전 신호를 분석하여 모터(120)의 회전량을 모니터링할 수 있고, 모터(120)의 역방향 회전이 시작되는 시점부터 제 1 시간(예: 1 초) 동안 회전량이 기설정된 기준 회전량(예: 기준 회전 각도)을 나타내는 제 1 값(예: 1 도)보다 작으면, 제 1 회전력으로의 역방향 회전을 중단하고, 제 1 회전 방향(예: 역방향), 제 2 회전력(예: 80 N·cm) 및 제 2 시간(예: 0.1 초)에 대한 정보를 포함하는 제 2 제어 신호를 모터 구동부(130)에 출력하여, 모터(120)가 제 2 시간의 간격으로 제 2 회전력을 반복적으로 발생시키며 역방향 회전하도록 제어할 수 있다.
일반적으로 스크류를 체결한 이후 시간이 경과하면 스크류의 나사산, 피치 또는 골과 같은 부분에 이물질이 끼거나 녹이 스는 등의 문제가 발생할 수 있고, 이러한 경우 스크류에 역방향 토크를 가하더라도 스크류가 잘 해제되지 않는 끼임 현상이 발생할 수 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 모터(120)의 역방향 회전 시에 일정 시간(예: 1초) 동안 회전량이 없거나 매우 작은 수준이면 사실상 모터(120)가 회전을 안 하는 것으로 분석할 수 있고, 이에 따라, 모터(120)에서 순간적인 회전력을 크게 발생 후 비발생하도록 반복 제어함으로써, 스크류에 가해지는 힘을 순간적으로 크게 인가 후 비인가하는 방식으로 반복하여, 이물질이 끼어있더라도 반복되어 가해지는 힘에 따른 충격으로 스크류가 용이하게 해제될 수 있도록 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상술한 제 2 회전력은 모터에서 발생 가능한 최대 크기의 회전력일 수 있다. 예를 들면, 제 2 회전력은 모터(120)에 인가될 수 있는 최대 크기의 전류(또는 전압), 모터(120)에서 구동 가능한 최대 크기의 회전 속도(예: RPM) 또는 최대 크기의 토크(예: 80 N·cm)일 수 있다.
일 실시 예에서, 상술한 제 2 시간(예: 0.1 초)은 제 1 시간(예: 1 초)보다 작거나 같을 수 있고, 예를 들면, 제 1 시간은 1 초로, 제 2 시간은 0.1 초 이상 0.2 초 이하의 값 중 하나로 설정될 수 있다.
일 실시 예에서, 제 2 시간은 제 1 시간보다 작되, 제 1 시간 및 모터(120)의 회전량에 비례할 수 있고, 예를 들면, 하기의 수학식 1에 따라 결정될 수 있다.
[수학식 1]
t2 = t1 * (a / a0)
(여기에서, t2 는 제 2 시간을 나타내고, t1 은 제 1 시간을 나타내고, a는 제 1 시간 동안 모터(120)의 회전량을 나타내고, a0 는 기설정된 기준 회전량을 나타냄)
도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 프로세서(160)는 제 1 시간(예: 1 초) 동안 모터(120)의 회전량이 제 1 값(예: 1 도)보다 작은 경우에는, 모터(120)에서 최대 크기의 회전력인 제 2 회전력(예: 80 N·cm)이 제 2 시간(예: 0.1 초)의 간격으로 제 3 시간(예: 3 초)동안 반복하여 발생하도록 제어할 수 있다. 여기에서, 제 3 시간은 회전력이 발생 후 비발생하도록 하는 반복 제어가 지속되는 시간을 나타내고, 예를 들면, 스크류에 제 3 시간(예: 3 초)에 대한 제 2 시간(예: 0.1 초)의 비율에 해당하는 횟수(예: 30 회)만큼 회전력에 따른 충격이 반복되어 가해질 수 있다. 또한, 프로세서(160)는 만일 제 3 시간이 도달하기 전에 모터(120)의 회전량이 기설정 값(예: 360 도)보다 크게 획득되면, 제 2 회전력의 반복 발생 제어를 중단하고, 이전에 중단된 제 1 회전력으로의 역방향 회전을 재개시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 일 실시 예에 따른 프로세서(160)는 제 1 시간 동안 모터(120)의 회전량이 제 1 값(예: 1 도)보다 크거나 같고 제 2 값(예: 5 도)보다 작은 경우, 모터(120)에서 제 3 회전력이 제 2 시간(예: 0.2 초)의 간격으로 발생하도록 제어할 수 있다. 여기에서, 제 3 회전력은 제 1 회전력 이상 제 2 회전력 이하인 값으로 결정되고, 제 2 시간이 지날 때마다 기설정 값만큼 증가할 수 있다. 또한, 프로세서(160)는 제 3 시간이 도달하기 전에 모터(120)의 회전량이 기설정 값(예: 360 도)보다 크게 획득되면, 제 3 회전력의 반복 발생 제어를 중단하고, 이전에 중단된 제 1 회전력으로의 역방향 회전을 재개시킬 수 있다.
일반적으로 스크류에 끼임 현상이 발생한 경우, 스크류가 움직이지 않더라도 모터(120)와 스크류 간의 맞물림의 상태에 따라 어느 정도는 회전할 수 있는 상황이 발생할 수 있다. 이러한 경우, 프로세서(160)는 스크류가 미세하게 돌아가는 경우에는 스크류에 가해지는 순간적인 힘을 점점 크게 인가 후 비인가하는 방식으로 반복하여, 이물질이 끼어있더라도 반복되어 가해지는 힘에 따른 충격으로 스크류가 용이하게 해제될 수 있도록 할 수 있으며, 이에 따라, 대상물과 스크류의 맞물림 상태가 어떤 상황에 있는지에 따라 구별하여 동작할 수 있다.
일 실시 예에 따른 프로세서(160)는 모터(120)에서 제 2 회전력이 발생하도록 제어할 때, 제 3 시간이 지난 이후에도 모터(120)의 회전량이 제 1 값 보다 작은 경우, 표시부(180)에 스크류 끼임 문제가 발생하였음을 나타내는 알림 메시지(예: 오류 내용(예: 스크류 끼임 발생) 및 이에 대응되는 해결 방안(예: 스크류에 있는 이물질을 제거한 후 재시도)를 출력할 수 있다.
또한, 프로세서(160)는 제 1 회전력, 제 2 회전력, 제 1 시간 및 제 2 시간을 포함하는 회전력 제어 히스토리를 표시부(180)에 디스플레이할 수 있다. 예를 들면, 회전력 제어 히스토리는 제 1 시간 동안 측정된 모터(120)의 제 1 회전력 및 회전량(예: 회전 각도)과 제 2 시간의 간격으로 제 3 시간 동안 발생시킨 제 2 회전력을 시계열에 따른 텍스트, 테이블 또는 그래프의 형태로 포함할 수 있 있다.
도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 프로세서(160)는 모터(120)에서 제 2 회전력이 발생하도록 제어할 때, 모터(120)의 회전 방향을 정방향 및 역방향 중 하나로 결정할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(160)는 역방향 및 정방향 순으로 회전 방향을 번갈아가면서 순차적으로 결정할 수도 있고, 다른 예를 들면, 회전 방향을 정방향과 역방향 중 랜덤한 하나로 결정하되 역방향으로 결정된 횟수가 정방향으로 결정된 횟수보다 많도록 회전 방향을 결정할 수도 있다. 도 4에서, 회전력의 양과 음의 부호는 회전 방향이 반대임을 나타낸다.
일 실시 예에서, 프로세서(160)는 모터(120)에서 제 2 회전력이 발생하도록 제어할 때, 정방향으로 결정된 횟수에 대한 역방향으로 결정된 횟수의 비율이 기설정 값보다 크거나 같도록 모터(120)의 회전 방향을 결정할 수 있다. 여기에서, 기설정 값은 1보다 같거나 큰 자연수일 수 있고, 예를 들면, 1 이상 5 이하의 자연수로 설정될 수 있다. 예를 들면, 프로세서(160)는 정방향으로 결정된 횟수에 대한 역방향으로 결정된 횟수의 비율이 기설정 값인 2가 되도록, 역방향 2회 및 정방향 1회의 조합으로 회전력이 반복 발생하도록 제어할 수 있다.
도 5를 참조하면, 프로세서(160)는 제 1 시간 동안 모터(120)의 회전량이 제 1 값(예: 1 도)보다 작은 경우, 모터(120)에서 제 1 회전력보다 큰 회전력을 제 1 시간보다 작은 제 4 시간 동안 발생하도록 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(160)는 만일 해당 제어가 수행되는 제 4 시간 동안 모터(120)의 회전량이 여전히 제 1 값(예: 1 도)보다 작으면, 역방향 및 정방향 순으로 회전 방향을 교차하면서 회전력이 반복 발생하도록 제어하되, 역방향일 때의 회전력을 제 2 시간(예: 0.1 초)이 지날 때마다 기설정 값만큼 증가시키고 정방향일 때의 회전력을 제 1 회전력의 크기로 유지하도록 회전력의 제어를 수행할 수 있다.
도 6을 참조하면, 프로세서(160)는 제 1 시간 동안 모터(120)의 회전량이 제 1 값(예: 1 도)보다 작은 경우, 모터(120)에서 모터(120)에서 발생 가능한 최대 크기인 제 2 회전력과, 제 1 회전력보다 크고 제 2 회전력 보다 작은 값이면서 반복될 때마다 점진적으로 감소하는 제 4 회전력을 번갈아가면서 반복 발생하도록 제어할 수 있다.
상술한 실시 예에 따르면, 언밸런스하게 충격을 주는 방식으로 회전력을 제어하여 고정된 스크류를 용이하게 풀 수 있는 효과가 있다.
일 실시 예에 따른 프로세서(160)는 제 1 시간 동안 모터(120)의 회전량이 제 3 값(제 1 값보다 작음)보다 작은 경우, 즉, 더 타이트하게 안 움직이고 있다고 판단되는 경우에는 역방향으로 직전의 제 1 회전력을 발생시키기 위한 제 1 주파수(예: 0.5 Hz)보다 높은 기설정 제 2 주파수(예: 1 Hz)의 빈도로 제어하여 모터(120)가 보다 강한 회전력으로 회전하도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따른 프로세서(160)는 제 2 주파수의 빈도로 모터(120)를 제어하였음에도 제 3 시간 동안 모터(120)의 회전량이 제 3 값보다 작은 경우, 역방향 및 정방향으로 제 2 주파수(예: 1 Hz)보다 높은 제 3 주파수(예: 2Hz)의 빈도로 제어하여 모터(120)가 보다 더 강한 회전력으로 회전하도록 제어할 수 있다.
위의 실시 예에서, 프로세서(160)는 역방향으로 회전하는 회전력이 정방향으로 회전하는 회전력보다 기설정 배수(예: 3 배) 이상이 되도록, 정방향으로 회전하는 회전 각도는 기설정 값 이하가 되도록(예: 반대로 돌아가지 않도록) 제어할 수 있다.
위의 실시 예에서, 프로세서(160)는 제 2 주파수의 빈도로 모터(120)를 제어할 때, 모터(120)의 회전량이 제 1 값보다 작으나 제 3 값보다 큰 경우, 역방향으로 제 2 주파수(예: 1 Hz)보다 높되 제 3 주파수(예: 2Hz)보다 작은 제 4 주파수 (예: 1.1Hz)의 빈도로, 즉, 약간만 빈도를 증가시키고 동일한 회전량으로 모터(120)를 제어할 수 있다.
위의 실시 예에서, 프로세서(160)는 제 2 주파수의 빈도로 모터(120)를 제어하여 모터(120)의 회전량이 제 1 값보다 커진 경우에는 이전에 중단된 제 1 회전력으로의 역방향 회전을 재개(예: 평소처럼 구동)시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(160)는 모터(120)에서 제 2 회전력이 발생하도록 제어할 때, 제 3 시간이 지난 이후에도 모터(120)의 회전량이 제 1 값 보다 작은 경우, 제 2 회전력, 제 2 시간 및 제 3 시간 중 적어도 하나를 기설정 범위 내에서 변경하여 모터(120)의 회전력 제어를 재시도할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(160)는 기설정된 재시도 횟수만큼 모터(120)의 회전력의 크기, 회전력의 유지 시간, 회전력을 반복 제어하는 시간, 회전 방향 등을 조정해가며 상술한 스크류 해제를 위한 회전력 제어를 재시도할 수 있다.
도 2 내 도 6에서 회전력은, 설명의 편의상, 시간에 따라 펄스의 형태로 발생하는 실시 예로 도시되었으나, 회전력이 모터(120)에 인가되는 전류나 전압, 회전 속도(예: RPM), 토크(예: 80 N·cm) 또는 이에 비례하는 값에 해당할 수 있음을 감안한다면, 전압, 전류, 힘, 주파수 등의 다양한 도메인에서 이산적이거나 연속적인 다양한 형태로 직선, 곡선 또는 다양한 형태의 그래프로 표현될 수 있다.
이에 따라, 일 실시 예에 따른 프로세서(160)는 이러한 회전력에 대응되는 제어 신호를 출력하여 모터(120)를 제어할 수 있고, 이러한 회전력을 발생시키기 위한 입력 변수들의 입력 전압(또는 전류)에 관한 펄스폭 변조 신호의 형태로 제어 신호를 생성하여 모터(120)에서 상술한 회전력이 반복적으로 발생하도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따른 프로세서(160)는 모터 구동부(130)로부터 모터(120)에서 발생된 회전력을 수신할 수 있고, 엔코더(140)로부터 모터(120)의 회전량에 대응하는 회전 신호를 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따른 프로세서(160)는 모터(120)의 회전력, 회전량, 회전 속도 및 회전 방향 중 적어도 하나를 표시부(180)에 디스플레이할 수 있다. 또한, 프로세서(160)는 모터 구동부(130)로부터 수신된 모터(120)에서 실제로 발생시킨 회전력(예: 현재 토크)과 프로세서(160)에서 요청한 회전력(예: 설정 토크)을 표시부(180)에 디스플레이할 수 있다.
일 실시 예에 따른 프로세서(120)는 치과용 전동기기(100)의 동작 전반을 제어하는 마이크로 프로세서로 구현될 수 있고, 핸드피스(110), 모터(120), 모터 구동부(130), 엔코더(140), 센서(150), 입력부(170), 표시부(180) 및 전원부(190) 간의 데이터 흐름을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따른 입력부(170)는 구동 여부 또는 구동을 위한 설정 정보에 대한 사용자 입력을 획득할 수 있고, 예를 들면, 입력 버튼을 통해 전원 여부(예: 전원 On/Off), 구동 여부(예: 동작 모드) 및 설정 정보(예: 토크, RPM, 회전 방향 등에 관한 설정)에 대한 사용자 입력을 수신할 수 있다.
일 실시 예에서, 입력부(170)는 사용자의 발 조작에 기반하여 사용자 입력을 수신하는 풋스위치 또는 사용자의 손 조작에 기반하여 사용자 입력을 수신하는 핸드스위치로 구현될 수 있고, 이에 따라, 사용자(예: 의사)가 치과용 전동기기(100)를 용이하게 조작할 수 있도록 지원할 수 있다.
일 실시 예에 따른 표시부(180)는 프로세서(160)로부터 수신된 모터(120)의 정보를 디스플레이할 수 있고, 예를 들면, 모터(120)의 회전력, 회전량, 회전 속도, 회전 방향, 배터리 잔량 등을 디스플레이할 수 있다.
일 실시 예에 따른 표시부(180)는 모터(120)가 정방향 회전할 때에는 제 1 색(예: 녹색)을 표시하고, 일반적인 동작 모드에서 역방향 회전할 때에는 제 2 색(예: 적색)을 표시하고, 상술한 것처럼 모터(120)의 역방향 회전 시 모터(120)의 회전량이 설정된 값 보다 작아서 스크류 해제를 위한 제어 모드에서 동작할 때에는 제 3 색(예: 황색)을 표시하여 사용자에게 현재의 동작 상태를 직관적으로 알려줄 수 있다.
일 실시 예에 따른 전원부(190)는 치과용 전동기기(100)에 포함된 구성 요소들에 전력을 공급할 수 있고, 배터리 모듈 및 충전 크래들을 포함할 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 치과용 전동기기(100)에 더 포함될 수 있음을 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 일 실시 예에 따를 경우, 치과용 전동기기(100)는 치과용 전동기기(100)의 동작 전반에 요구되는 데이터를 저장하는 메모리 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 다른 일 실시 예에 따를 경우, 도 1에 도시된 구성요소들 중 일부는 생략될 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따른 치과용 전동기기(100) 치과용 스크류의 체결 및 해제에 이용되는 전동식의 스크류 드라이버로 구현될 수 있다.
도 7은 도 1에 있는 치과용 전동기기(100)가 스크류 해제를 위해 모터(120)의 역방향 회전을 제어하는 동작의 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 도 1 내지 도 6을 통해 상술된 모든 실시 예를 참조하여 이해될 수 있다.
단계 S710에서 일 실시 예에 따른 치과용 전동기기(100)는 모터(120)의 구동에 대한 사용자 입력을 수신할 수 있고, 단계 S720에서 스크류 해제를 위한 사용자 입력이 수신된 경우, 모터(120)가 제 1 회전력(예: 50 N·cm)으로 역방향 회전하도록 제어할 수 있다.
단계 S730에서 일 실시 예에 따른 치과용 전동기기(100)는 제 1 시간 동안 모터의 회전량에 기초하여 이후의 동작을 결정할 수 있다.
단계 S740에서 일 실시 예에 따른 치과용 전동기기(100)는 만일 제 1 시간(예: 1 초) 동안 모터(120)의 회전량이 제 1 값(예: 5 도) 보다 작은 경우, 모터(120)에서 제 1 회전력보다 크거나 같은 제 2 회전력(예: 80 N·cm)이 제 2 시간(예: 0.1 초)의 간격으로 발생하도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 치과용 전동기기(100)는 스크류 해제 구동 시 1초 이내에 모터(120)의 회전량에 대응하는 회전 신호가 변화하지 않을 경우에는, 프로세서(160)에 프로그램된 토크 값으로 0.1초 주기로 토크를 인가한 후 미인가하는 동작을 반복하여 스크류 끼임을 제거할 수 있다.
단계 S750에서 일 실시 예에 따른 치과용 전동기기(100)는 만일 제 1 시간(예: 1 초) 동안 모터(120)의 회전량이 제 1 값(예: 5 도) 보다 크거나 같고 제 2 값(예: 10 도) 보다 작은 경우, 모터(120)에서 제 1 회전력 이상 제 2 회전력 이하인 값으로 제 2 시간(예: 0.1 초)이 지날 때마다 기설정 값(예: 5 N·cm)만큼 증가하는 제 3 회전력이 제 2 시간의 간격으로 발생하도록(예: 50 N·cm, 55 N·cm, 60 N·cm, …, 80 N·cm) 제어할 수 있다.
단계 S760에서 일 실시 예에 따른 치과용 전동기기(100)는 만일 제 1 시간(예: 1 초) 동안 모터(120)의 회전량이 제 1 값(예: 5 도) 보다 작은 제 3 값(예: 1 도) 보다 작은 경우, 즉, 더 타이트하게 안 움직이고 있다고 판단되는 경우에는 역방향으로 직전의 제 1 회전력을 발생시키기 위한 제 1 주파수(예: 0.5 Hz)보다 높은 기설정 제 2 주파수(예: 1 Hz)의 빈도로 제어하여 모터(120)가 보다 강한 회전력으로 회전하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 스크류 끼임이 발생하여 스크류 해제가 잘 되지 않는 경우, 스크류 해제 방향으로 회전력을 반복적으로 발생시키는 방식으로 스크류에 소정의 충격을 가하여 스크류 끼임을 제거함으로써 스크류가 용이하게 해제될 수 있도록 할 수 있다.
한편, 상술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 램, USB, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 전동기기
110: 핸드피스 120: 모터
130: 모터 구동부 140: 엔코더
150: 센서 160: 프로세서
170: 입력부 180: 표시부
190: 전원부

Claims (8)

  1. 스크류 체결 및/또는 해제에 이용되는 회전공구를 장착 가능한 핸드피스;
    상기 핸드피스에 연결된 모터를 제어 신호에 따라 구동시키고, 상기 모터에서 발생하는 회전력을 제어하는 모터 구동부;
    상기 모터의 회전량에 대응하는 회전 신호를 획득하는 엔코더; 및
    상기 모터의 회전 속도 및 회전 방향을 제어하기 위한 상기 제어 신호를 출력하는 프로세서;를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 스크류 해제를 위해 상기 모터를 기설정된 제 1 회전력으로 역방향 회전시켰을 때에 기설정된 제 1 시간 동안의 상기 모터의 회전량이 제 1 값 보다 작은 경우에는, 상기 모터에서 기설정된 제 1 회전력보다 크거나 같은 제 2 회전력이 제 2 시간의 간격으로 발생하도록 제어하고,
    상기 모터를 상기 제1 회전력으로 역방향 회전시켰을 때에 상기 제 1 시간 동안의 상기 모터의 회전량이 상기 제 1 값 보다 크거나 같고 제 2 값보다 작은 경우에는, 상기 모터에서 제 3 회전력이 상기 제 2 시간의 간격으로 발생하도록 제어하고,
    상기 제 3 회전력은 상기 제 1 회전력 이상 상기 제 2 회전력 이하인 값으로 결정되고, 상기 제 2 시간이 지날 때마다 기설정 값만큼 증가하는, 치과용 전동기기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 스크류 체결 및/또는 해제에 이용되는 회전공구를 장착 가능한 핸드피스;
    상기 핸드피스에 연결된 모터를 제어 신호에 따라 구동시키고, 상기 모터에서 발생하는 회전력을 제어하는 모터 구동부;
    상기 모터의 회전량에 대응하는 회전 신호를 획득하는 엔코더; 및
    상기 모터의 회전 속도 및 회전 방향을 제어하기 위한 상기 제어 신호를 출력하는 프로세서;를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 스크류 해제를 위해 상기 모터를 기설정된 제 1 회전력으로 역방향 회전시켰을 때에 기설정된 제 1 시간 동안의 상기 모터의 회전량이 제 1 값보다 작은 경우에는, 상기 모터에서 상기 기설정된 제 1 회전력보다 크거나 같은 제 2 회전력이 제 2 시간의 간격으로 발생하도록 제어하고,
    상기 모터의 정보를 디스플레이하는 표시부를 더 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 모터에서 상기 제 2 회전력이 발생하도록 제어하는 동안에, 기설정된 제 3 시간이 지난 이후에도 상기 모터의 회전량이 상기 제 1 값 보다 작은 경우에는, 상기 표시부에 스크류 끼임 문제가 발생하였음을 나타내는 알림 메시지를 출력하고, 상기 제 1 회전력, 상기 제 2 회전력, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간을 포함하는 회전력 제어 히스토리를 디스플레이하는, 치과용 전동기기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 모터에서 최대 크기의 회전력이 발생하도록 제어할 때, 상기 모터의 회전 방향을 기설정 방식에 따라 정방향 및 역방향 중 하나로 결정하고,
    상기 기설정 방식은
    역방향 및 정방향 순으로 교번하여 회전 방향을 결정하는 제 1 방식, 및 랜덤하게 회전 방향을 결정하는 제 2 방식 중 적어도 하나를 포함하는, 치과용 전동기기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 모터에서 상기 최대 크기의 회전력이 발생하도록 제어할 때, 상기 제 2 방식에 따라 상기 모터의 회전 방향을 랜덤하게 결정하되, 상기 정방향으로 결정된 횟수에 대한 상기 역방향으로 결정된 횟수의 비율이 기설정 값보다 크도록 상기 모터의 회전 방향을 결정하는, 치과용 전동기기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 모터에서 상기 제 2 회전력이 발생하도록 제어할 때, 기설정된 제 3 시간이 지난 이후에도 상기 모터의 회전량이 상기 제 1 값 보다 작은 경우, 상기 제 2 회전력, 상기 제 2 시간 및 상기 제 3 시간 중 적어도 하나를 기설정 범위 내에서 변경하여 상기 모터의 회전력 제어를 재시도하는, 치과용 전동기기.
  8. 스크류 체결 및/또는 해제에 이용되는 회전공구를 장착 가능한 핸드피스;
    상기 핸드피스에 연결된 모터를 제어 신호에 따라 구동시키고, 상기 모터에서 발생하는 회전력을 제어하는 모터 구동부;
    상기 모터의 회전량에 대응하는 회전 신호를 획득하는 엔코더;
    상기 모터의 회전 속도 및 회전 방향을 제어하기 위한 상기 제어 신호를 출력하는 프로세서;
    상기 모터의 회전력, 회전량, 회전 속도 및 회전 방향 중 적어도 하나를 디스플레이하는 표시부;
    상기 모터 구동부 및 프로세서에 전력을 공급하는 전원부; 및
    사용자 입력을 수신하는 입력부;를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 스크류 해제를 위해 상기 모터를 기설정된 제 1 회전력으로 역방향 회전시켰을 때에 기설정된 제 1 시간 동안의 상기 모터의 회전량이 제 1 값 보다 작은 경우에는, 상기 모터에서 상기 기설정된 제 1 회전력보다 크거나 같은 제 2 회전력이 제 2 시간의 간격으로 발생하도록 제어하고,
    상기 모터를 상기 제 1 회전력으로 역방향 회전시켰을 때에 상기 제 1 시간 동안의 상기 모터의 회전량이 상기 제 1 값 보다 크거나 같고 제 2 값보다 작은 경우에는, 상기 모터에서 제 3 회전력이 상기 제 2 시간의 간격으로 발생하도록 제어하고,
    상기 제 3 회전력은 상기 제 1 회전력 이상 상기 제 2 회전력 이하인 값으로 결정되고, 상기 제 2 시간이 지날 때마다 기설정 값만큼 증가하는, 치과용 전동기기.
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