KR20080109770A - 탄성적으로 유연한 커플링 결합 몸체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선형 입력 운동(linear input movement)을 상기 입력 운동에 대해 가로지르는 선형 출력 운동(linear output movement)으로 변환할 수 있는 커플링 결합 몸체(26)에 관한 것이다. 상기 커플링 결합 몸체는 가로지르는 연결 암(32, 34)에 의해 연결된 만곡 암의 길이와 단부가 동일한 2개의 평행한 만곡 암(28, 30)을 포함한다. 상기 연결 암(28, 30)은 동일한 방향으로 상기 연결 암의 중립 라인으로부터 동일한 거리에 배열된 적재 몸체(load bodies)를 나타내는 구동 몸체(40, 42)를 형성한다.

Description

탄성적으로 유연한 커플링 결합 몸체{ELASTICALLY FLEXIBLE COUPLING BODY}

본 발명은 청구항 제 1 항의 전문에 따라, 탄성적으로 유연한 고주파 공구(high-frequency tools)용 커플링 결합 몸체에 관한 것이다.

청구항 및 상세한 설명에서 사용되는 '고주파'는 다소의 kHz로부터 보다 많은 kHz에 대한 주파수를 의미하는 것이라고 이해된다. 일반적인 치과 응용물에 있어, 15 kHz로부터 25 kHz까지 범위 이내에서 바람직하게 설정된다.

독일 특허 42　38　384　A1호에서 치과 치료 목적을 위한 고주파 공구가 설명된다. 상기 공구는 직렬로 압전기 디스크(piezoelectric discs)의 전개된 스택(stack)을 포함하는 초음파 구동 유닛(ultrasonic drive unit)을 포함한다. 디스크의 상기 스택은 공구의 핸들에 수용된다. 상기 커플링 결합 몸체는 원주 방향으로 동등하게 분포된 4개의 진동 막시마(oscillation maxima)를 나타내는 링 진동기의 형상으로 형성된다. 진동 막시마 중 어느 한 막시마는 초음파 구동 유닛으로 연결되고, 상대적으로 90°에 의해 오프셋(offset)되는 진동 최대값은 상기 공구에 연결된다. 결과적으로 상기 공구는 작동을 실행하며, 작동 방향은 초음파 구동 유닛의 구동된 작동 방향에 대하여 90°도로 경사된다.

전술된 형태의 공구는 치아(teeth) 내 캐비티(cavities)를 대안적으로 발생시키거나, 치아 표면을 세척하기 위하여 치과학 분야에서 특히 응용된다.

상기 연결체에서 상기 커플링 결합 몸체는 의사가 환자의 비좁은 입 안 조건하에서 각각의 치료 부위를 보다 양호하게 볼 수 있도록 하기 위하여 상대적으로 작은 치수의 형상물을 나타내어야 한다. 작은 직경을 나타내는, 종래 기술에 따르는 환형 커플링 결합 몸체는 보다 높은 정밀한 방식과 비싸고 특별한 재료로부터 생산될 때 안정적으로 작동한다. 만약 이러한 조건이 충족되지 않는다면, 커플링 결합 몸체 내 파면(fractures)이 발생할 수 있다(이에 공구가 불량이 된다).

본 발명은 도면과 함께 실례의 실시예의 기초로 보다 상세하게 하기에서 설명될 것이다. 도면은 다음과 같이 도시한다.

도 1은 핸드피스(handpiece)의 다양하고 주요한 구성 요소가 도식적으로 도시된 치과용 초음파 핸드피스의 측부도를 도시하는 도면.

도 2는 도 1에 따르는 초음파 핸드피스로 사용될 수 있는 커플링 결합 몸체의 측부도를 도시하는 도면.

도 3은 도면에서 우측 방향으로 안내된 끌어당기는 힘이 상기 커플링 결합 몸체에 영향되는 작동 상태로, 도 2에 따르는 커플링 결합 몸체를 도식적으로 도시하는 도면.

도 4는 도면의 좌측 방향으로 안내된 미는 힘이 상기 커플링 결합 몸체에 영향되고, 도 3의 커플링 결합 몸체를 도시하는 도면과 유사한 도면.

도 5는 도 1에 따르는 공구용 커플링 결합 몸체의 실제적인 실시예를 도시하는 투시도.

도 6은 도 5에 따르는 상기 커플링 결합 몸체의 종 방향 단면(longitudinal section)을 도시하는 도면.

도 7은 추가적으로 수정된 커플링 결합 몸체의 투시도을 도시하는 도면.

도 8은 소노트로드(sonotrode)의 구동된 단부를 가지며, 도 7에 따르는 커플링 결합 몸체의 중간 단면을 도시하는 도면.

도 9는 재차 수정된 커플링 결합 몸체가 재생산되며, 도 7의 커플링 결합 몸체를 도시하는 도면과 유사한 도면.

본 발명에 의해, 청구항 제 1 항의 전문에 따르는 커플링 결합 몸체는 보다 용이하게 제조될 수 있고 재료 파열(material fractures)이 보다 덜 형성되도록 추가적으로 개선되어야 한다.

본 발명에 따르는 발명의 목적은 청구항 제 1 항에서 나타난 특성을 갖는 커플링 결합 몸체에 의해 구현된다.

본 발명에 따르는 커플링 결합 몸체의 경우, 고유 진동(natural oscillations)의 여자 상태(excitation)는 토크가 만곡 암(flexural arms)에 대한 사전 결정된 포인트 지점에서 작동하기 위하여 유도되는 사실에 영향을 받는다. 이러한 토크는 레버 암 하부에서 구동된 만곡 암 또는 암들에 대해 가해지는 하중에 의해 발생된다.

본 발명의 유리하며 추가적인 개선 사항은 종속항에서 특징으로 나타난다.

청구항 제 2 항에 있어서, 구동 경사 형성 작동(the driving tilting motion)이 상기 만곡 암에 대한 지점에 공급되며 상기 지점에서 상기 만곡 암은 고유 진동의 노드(node)를 나타내기 때문에, 만곡 암의 고유 진동이 특히 효과적으로 여자(excitation)된다.

청구항 제 3 항에 따르는 본 발명의 추가적인 개선 사항은 대칭적인 진동 조건과 암들 또는 암의 구동된 만곡 암의 대칭적인 적재(loads)에 대하여 유리하다.

청구항 제 4 항에 따르는 본 발명의 추가적인 개선 사항은 구동되지 않은 만곡 암이 진동하거나 및 상기 암의 횡단 평면에 대하여 대칭적으로 적재되는 것을 보장한다.

청구항 제 5 항에 따르는 커플링 결합 몸체는 입체적인 몸체(mass bodies)로써 작동하고, 동일한 회전 방향으로 장착된 구동 몸체를 갖는 2개의 만곡 암을 가지며, 상기 만곡 암의 중력 중심은 이를 형성하는 만곡 암의 중성 섬유(neutral fibre)로부터 각각의 경우 이격된다. 상기 만곡 암이 종 방향으로 만곡 암에 적용된 하중이 있는 경우, 입체적인 몸체(mass bodies)로 작동하고 공간이 형성되어 장착된 상기 구동 몸체는 관성의 이유로, 회전이 동일한 방향인 2개의 만곡 암의 만곡 결과가 된다.

만곡 암의 단부를 구동하며, 상기 2개의 구동된 단부와 상기 2개의 자유 단부가 연결 암에 의해 연결되므로, 상기 만곡 암의 상기 구동 단부 지점에서, 위치된 상기 연결 암의 작동이 구현되며, 상기 작동은 2개의 만곡 암의 종축 방향에 대해 수직이고 또한 이에 평행한, 구동 작동에 대해 수직이며, 이는 상기 만곡 암의 구동된 단부에 연결되는 상기 연결 암에 대해 가해진다.

청구항 제 2 항에 따르는 커플링 결합 몸체는 입체적인 몸체로써 작동하고 프레임의 변부로부터 공간이 형성되어 장착되는 구동 몸체를 형성하고, 유연한 평행 측부를 갖는 프레임으로 고려된다. 상기 커플링 결합 몸체는 입체적인 몸체로써 작동하는 장착된 구동 몸체를 갖는 탄성적으로 변형 가능한 평행 사변형 링크 결합을 결과적으로 형성하고, 이는 선형 왕복 운동 입력 작동이 부여된 고주파가, 동일한 주파수를 갖는 실질적으로 선형 왕복 운동 출력 작동으로 변환되는 결과를 가지며, 상기 입력 작동에 대하여 경사진다.

청구항 제 6 항에 따르는 본 발명의 추가적인 개선 사항은 2개의 양 만곡 암에 있어 운동의 적재 및 조건을 동일하게 조절하는 것에 대해 유리하다.

청구항 제 7 항에 따르는 커플링 결합 몸체의 경우에 있어서, 상기 구동 몸체 중 어느 한 구동 몸체에 의해 발생된 관성 모멘트에 대하여, 다양한 암에 의해 펼쳐진 프레임의 횡방향 치수 형상으로부터 이용될 수 있다. 그러므로, 입체적인 어느 한 구동 몸체는 다소 보다 작도록 선택될 수 있다.

상기 연결체에 있어서, 청구항 제 8 항에 따라 상기 구동 몸체의 입체적인 덩어리가 서로 다름에도 불구하고, 연결 암과 만곡 암에 의해 구성된 프레임이 가속화될 때, 입체적인 몸체로써 작동하는 구동 몸체가 상기 만곡 암에 대해 부여되는 토크(torques)는 연결 암과 만곡 암 서로에 대해 적합될 수 있다.

청구항 제 9 항에 따르는 본 발명의 추가적인 개선 사항은 상기 커플링 결합 몸체의 조밀한 치수 형상과 관련하여 유리한 장점이 있다.

청구항 제 10 항에 따르는 본 발명의 추가적인 개선 사항은 상기 커플링 결합 몸체의 부드러운 경계 표면에 대하여 유리한 장점이 있다.

청구항 제 11 항에 따르는 커플링 결합 몸체는 만곡 암의 축 방향으로 연결 암과 만곡 암에 의해 구성된 상기 프레임의 가속화가 만곡 진동으로 특히 효과적으로 변환되는 데 있어 구별된다.

상기 연결체에 있어서, 청구항 제 12 항에 따르는 특히 큰 치수 형상은 상기 프레임 내측부에 위치된 구동 몸체로 주어질 수 있다.

청구항 제 13 항에 따르는 본 발명의 추가적인 개선 사항은 만곡 진동의 강한 발생에 대하여 또한 유리한 장점을 가진다. 이에 따라 상기 축 방향으로 만곡 진동으로부터 유도된 구동 작동은 강하며, 이는 공구 측부 연결 암에 의해 제공된다.

청구항 제 14 항은 커플링 결합 몸체와 소노트로드(sonotrode)의 결합을 위한 특히 용이하고 안정적인 가능성이 특징된다.

청구항 제 15 항에 따르는 커플링 결합 몸체는 소노트로드(sonotrode)의 구동된 단부 및 커플링 결합 몸체에 의해 구성된 상기 유닛을 프레임의 평면에 대해 수직인 방향으로 특히 짧은 구조로 형성시키도록 한다.

청구항 제 16 항에 따르는 추가적인 개선 사항은 2개의 양 만곡 암에 기계적인 적재(loads)의 일정한 분배를 제공하는 것이다.

청구항 제 17 항에 따르는 본 발명의 추가적인 개선 사항은 구동 운동의 정밀하고 안정된 시동(initiation)과 공구의 정밀하고 안정된 작동(movement)에 대하여 유리하다.

이는 청구항 제 18 항에 따르는 커플링 결합 몸체에 대한 확대된 범위에 응용된다.

청구항 제 19 항에 따르는 커플링 결합 몸체의 경우에 있어서, 하중이 없는 상태로 가정된 기하 도형은 직사각형이다. 만곡 암의 편향(deflections)은 이에 의해 구성된 직사각형 변부의 2개의 양 측부를 향하여 대칭적으로 발생되며, 이에 따라 입력 작동에 대해 평행한 잔존 작동 구성 요소는 실제적으로 제로(zero)가 되며, 잔존 작동은 상기 만곡 암이 상대적으로 큰 편향이 된 경우에 매우 작게 유지될 수 있거나 또는 상기 만곡 암이 작은 편향이 된 경우 관심(interest)이 된다.

청구항 제 20 항에 따르는 본 발명의 추가적인 개선 사항은 커플링 결합 몸체의 재료 내 국부적인 장력(local stresses) 회피에 대하여 유리하다.

청구항 제 21 항에 따르는 커플링 결합 몸체의 경우에, 상기 입체적인 몸체(mass bodies)와 상기 연결 암은 상기 프레임의 변형을 방지하는 상기 프레임 내측부에 위치된 상기 구동 몸체 없이, 동일한 평면 내에서 실질적으로 위치될 수 있다. 결과적으로, 커플링 결합 몸체는 평면이 평행인 블랭크(blank)로부터 출발하여 일직선 방식으로 제조될 수 있다.

청구항 제 22 항에 따르는 본 발명의 추가적인 개선 사항은 상기 커플링 몸체의 구동 부분에 대한 상기 공구의 용이하고 안정된 고정에 있어서 유리하다.

청구항 제 23 항에 따르는 본 발명의 추가적인 개선 사항에 있어서, 커플링 결합 몸체는 상기 공구의 근접부에서 특히 가느다란 구조로 형성된다. 이는 치료 부위(working site)의 양호한 가시적인 접촉에 있어 유리하게 형성된다.

청구항 제 24 항에 있어서, 상기 구동 유닛에 대한 커플링 결합 몸체의 용이하고 적재 가능한(loadable) 연결체가 구현된다. 상기 연결체는 초음파 발생기 또는 다운스트림 소노트로드(downstream sonotrode)를 갖는 초음파 발생기에 의해 용이하게 구성될 수 있다.

청구항 제 25 항에 따르는 본 발명의 추가적인 개선 사항은 상기 커플링 결합 몸체로 실현되는 상기 공구가 인체 공학적으로 유리한 것이다.

청구항 제 26 항에 따르는 본 발명의 추가적인 개선 사항은 평면이 평행한 블랭크(plane-parallel blank)로부터 상기 커플링 결합 몸체의 제조에 대한 사항에 있어 유리한 장점을 가진다. 더욱이, 만곡 암의 직사각형으로 프리즘과 같이 다면적인 기본적 기하 도형은 진동 주파수가 미리 계산되도록 한다. 마지막으로, 만곡 진동은 직사각형 형태에 의해 정확하게 사전 결정되며, 만곡 암 내에서 유도된 상기 진동은 상기 만곡 암의 종 방향 축에 대한 왜곡(torsions)이 대체로 없다.

전술된 장점은 청구항 제 27 항에 따르는 커플링 결합 몸체와 청구항 제 28 항에 따르는 어느 한 커플링 결합 몸체로 확대된 범위로 적용된다.

청구항 제 29 항에 따르는 본 발명의 추가적인 개선 사항은 상기 커플링 결합 몸체의 조밀한 구성에 대하여 유리한 장점을 가지고, 치료 부위의 근접부에서 커플링 결합 몸체를 포함하는 핸드피스(handpiece)의 조밀한 구성에 대해서도 유리한 장점을 가진다. 이는 공간적으로 클램프 고정된 조건 하에서 취급하는 것과 상기 치료 부위에서 가시적인 접촉 모두 촉진시킨다.

청구항 제 30 항에 따르는 커플링 결합 몸체는 특히 긴 서비스 수명(service life)에 있어 현저히 구별된다.

도 1에서 참조 부호 10에 표시된 전체는 공구(tool, 12)의 구동을 제공하는 초음파 핸드피스(ultrasonic handpiece)이다.

공구(12)의 경우에, 가령 랜싯 형태의 편평한 공구(lancet-shaped flat tool)의 문제이고, 상기 편평한 공구를 사용하여 치아의 횡 방향 표면이 기계 가공된다. 상기 공구(12)는 도면에서 표시되는 화살표(14) 방향으로 이동된다. 상기 공구(12)를 사용하여 치료하는 동안에, 치료 유체의 제트(jet, 18)는 노즐(16)을 통하여 상기 공구상으로 방향되고, 연마 매개체(abrasive medium)를 포함하는 상기 유체는 물로 현탁된다(suspended).

도 1에 나타난 공구(12)의 수직 왕복 운동을 발생시키는 목적을 위하여, 상기 공구 운동의 진폭(amplitude) 범위는 10㎛ 내지 100㎛이며, 이는 핸드피스(handpiece, 10)의 핸들(22) 내측부에 수용되는 초음파 발생기(20)로 형성된다. 상기 초음파 발생기(20)는 축 방향으로 연속하여 축적된 복수의 압전성 디스크(piezoelectric discs)를 포함하고, 도 1의 좌측에 위치된 이의 구동된 단부 지점에서 소노트로드(sonotrode 24)로 연결된다. 상기 소노트로드는 '깔대기 모양 작동(funnel action)'에 의해 상기 초음파 에너지를 집중하기 위해 제공되고 출력 지점에서 이용 가능하고 대응적으로 확대된 작동의 넓은 진폭을 형성하기 위해 제공된다.

상기 소노트로드(24)의 단부는 커플링 결합 몸체(26)로 연결된다. 상기 커플링 결합 몸체는 상기 소노트로드(24)의 구동된 작동을 도면에서 수직이고 핸들(22)의 축에 대해 수직인 상기 공구(12)의 작동으로 변환시키고, 상기 소노트로드의 작동은 핸들(22)의 축 방향으로 안내되고 도면에서 수평 방향이다.

도 2는 상기 커플링 결합 몸체(26)의 도식적인 구조를 도시한다. 상기 몸체는 서로에 대해 평행하고 동일하게 긴 2개의 만곡 암(28, 30)을 가지며, 각각의 상기 암은 직사각형 횡단면을 가지고, 상기 횡단면의 긴 측부는 도 2의 도면 평면에 대해 수직하다. 만곡 암(28, 30)의 단부는 직사각형 프레임(36)을 형성하기 위하여 연결 암(32, 34)에 의해 폐쇄되고, 상기 직사각형 프레임의 내부 변부는 코너(corners) 지점에서 사분면 형태의 라운딩(quadrant-shaped roundings, 38)을 나타낸다.

도 2의 도면 내 평면에 대해 수직하게, 상기 연결 암(32, 34)은 만곡 암(28, 30)과 동일한 치수 형상을 가지지만, 만곡 암의 폭(width, b)보다 뚜렷하게 큰 폭(B)을 가진다. 그러므로, 또한 우연하게 보다 작은 연결 암(32, 34)은 상기 만곡 암(28, 30)과 비교하여 실질적으로 강성하다고 여겨진다.

상기 연결 암(32, 34)은 입체적인 몸체(mass bodies)로써 작동하며, 상기 연결체 중간의 동일한 구동 몸체(40, 42)에서 형성되고, 상기 입체적인 몸체의 중력 중심(centres of gravity)은 상부 방향으로 동일한 공간 형성(D)에 의해 만곡 암(28, 30)의 중성 섬유(neutral fibres)로부터 이격된다. 게다가 상기 구동 몸체(40, 42)는 연결 암(32, 34) 및 만곡 암(28, 30)과 같이 동일한 도 2의 도면 내 평면에 대해 수직인 치수 형상을 가진다. 결과적으로, 전체 커플링 결합 몸체(26)는 평면이 평행한 블랭크(blank)의 외부에서 절단되어(sawn) 제조될 수 있다.

입체적인 몸체로 작동하는 상기 구동 몸체(40, 42)는 축 방향으로 짧은 실린더의 형태를 실질적으로 가지며, 변이 부분(transition portions, 44, 46)을 통하여 인접한 연결 암(32, 34)에 연결된다.

변이 부분(44, 46)은 라운딩(roundings, 48, 50)을 통하여 각각의 경우에, 변이 부분의 2개 측부에서 상기 만곡 암(28, 30)으로 연결된다.

작동 조건하에서 도면 좌측에 위치되는 연결 암(32)은 나타나지 않은 콜리트 척(collet chuck)을 통하여 상기 공구(12)에 연결되고, 이에 도면의 우측에 위치되는 상기 연결 암(34)은 도 2에서 나타나지 않은 연결 헤드(connecting head)를 통하여 상기 소노트로드(24)의 구동된 부분에 연결된다.

도 3과 도 4에 있어서 우측 방향으로 끌어당기는 힘(pulling force)과 좌측 방향으로 미는 힘(pushing force)이 각각 도면의 우측에 위치되는 상기 연결 암(34)에 영향이 될 때 커플링 결합 몸체가 어떻게 변형되는 지가 도시된다.

도 3에서 나타나는 바와 같이, 우측 방향의 힘이 상기 연결 암(34)에 대해 영향을 줄 때, 상기 구동 몸체(40, 42)의 관성(inertia)은 상기 만곡 암(28, 30)이 하부 방향으로 만곡되는 결과를 가진다. 상기 구동 몸체(40, 42)가 재료 및 무게에 관한 기하 도형적 형상에 있어 정확하게 동일하기 때문에, 상기 2개의 만곡 암(28, 30)은 동일한 방식으로 하부 방향으로 만곡된다. 상기 구동 몸체의 길이가 일정하고 자유 단부가 동일하게 이동되므로, 도면의 좌측에 위치된 연결 암(32)은 상기 연결 암(34)에 평행하게 하부 방향으로 이동된다.

한편으로, 전술된 바와 동일한 방식으로 상기 구동 몸체(40, 42)의 관성으로 인하여 우측의 연결 암(34)에 대해 좌측 방향의 힘이 가해지는 경우, 동일한 크기와 회전의 동일한 방향으로 만곡 암(28, 30)의 만곡이 상부 방향으로 발생되고, 이에 따라 상기 연결 암(32)의 작동이 상기 연결 암(34)의 전개부에 대해 정확하게 평행한 방향으로 상부로 향한다.

결과적으로 이는 상기 커플링 결합 몸체(26)는 소노트로드(24)의 축과 초음파 발생기(20) 및 핸들(22)의 축으로 발생되며 우측에 위치되어 구동된 연결 암(34)에 영향을 주는 왕복 운동(reciprocating motion)을 상기 소노트로드(24)의 축과 상기 핸들(22)의 축에 대해 수직하게 발생되는 상기 공구의 작동으로 변환시키는 것에 관한 것이다.

도 2 내지 도 4에 있어서, 보다 낮은 만곡 암(32)에 의해 형성되고 프레임(36) 내측부에 위치되는 상기 구동 몸체(40)는 만곡 작동이 손상되지 않는 프레임(36) 내측부에 위치된 상부 만곡 암(34)으로부터 제거된다. 기술된 바와 같이 2개의 양 만곡 암(28, 30)이 동일한 방향과 동일한 양에 의해 편향되기 때문에, 상기 구동 몸체(40)와 만곡 암(30) 사이의 공간은 크게 형성될 필요는 없다.

도 5 및 도 6은 커플링 결합 몸체(26)의 실제적인 실례의 실시예를 도시한다. 기능적인 측면에서, 도 2 내지 도 4와 관련되어 대응 부분과 대응하는 상기 커플링 결합 몸체(26)의 일부분들은 동일한 참조 부호가 재차 제공되고 이의 기본적인 특성에 있어 보다 상세하게 재차 설명될 필요는 없다.

도 5에 따르는 커플링 결합 몸체(26)는 2개의 연장된 홀(holes)에 의해 평면이 평행한 블랭크(plane-parallel blank)로부터 제조될 수 있으며, 상기 연장된 홀은 만곡 암(28, 30)의 영역에서 암 내부에 형성되며, 반원통형 표면(48)에 의해 홀의 단부 지점에서 각각 종결된다. 상기 2개의 연장된 홀 사이에 존재하는 웹(web)에서 슬롯(52)은 밀링 가공에 의해 제조되며, 상기 밀링 가공의 결과로써 하부 구동 몸체 베이스(40)가 구현된다.

유사하게, 연장된 홀의 최저부 표면이 커플링 결합 몸체(26)의 자유 수평 단부까지 지속되고 연장된 홀이 상기 연장된 홀의 우측 단부 접촉부 바로 이전에 상부 방향으로 개방되는 방식으로, 블랭크의 상부 부분에서 2개의 추가적으로 연장된 홀이 발생되고, 상기 홀은 편평한 반원통형 표면(50)에 의해 종결되며 홀의 좌측은 상부 방향 및 좌측으로 개방된다.

유사하게, 도 5의 우측 연장된 홀 상부로 재료의 상기 상부 부분은 실질적으로 T 형 구동 몸체(42)가 구현되는 방식으로 이격되어 밀링 가공된다.

연결 헤드(connecting head, 54)가 우측에 위치된 커플링 결합 몸체의 연결 암(34)에 대해 몰드 성형되고, 상기 연결 헤드는 우측을 향하여 개방되는 스레드 형성된 보어(56)를 나타내고 연결 헤드로 스레드(thread)가 제공되는 소노트로드(24)의 단부 부분은 나사산 형성(screwed)될 수 있다.

상기 연결 헤드(54)의 상부 경계 표면과 상기 연결 헤드의 하부 경계 표면은 상기 연결 헤드 내에서 중앙으로 위치된 상기 보어(56)가 상기 상부 만곡 암(30)의 높이로 대략 위치되는 방식으로 위치된다. 실제적인 커플링 결합 몸체로 이러한 상부 및 하부 경계 표면의 변이 표면은 도면에서 도면 부호 58 및 60에서 나타내는 바와 같이 만곡된다. 상기 연결 헤드(54)의 변부는 베벨(bevels, 62)에 의해 파손된다.

도 5의 좌측에 위치되는 상기 커플링 결합 몸체(26)의 단부 부분은 수직 보어(66)에 유도되는 중심 수직 슬롯(64)을 나타낸다. 좌측에 위치된 영역에서, 상기 연결 암(32, 34)의 외측부는 좌측에 위치된 상기 연결 암(34)의 클램프 고정 부분(70, 72)이 구현되도록 하기 위하여, 종 방향 중간 평면에 대하여 대칭적으로 챔퍼(chamfer, 68)가 각각 제공된다.

상기 보어(66)에 평행하게, 축 방향으로 슬롯이 형성된 수용 슬리브(74)는 상기 연결 암(32)으로 삽입되고, 상기 연결 암으로 공구의 상기 샤프트(shaft)가 삽입된다.

나타나지 않은 클램프 고정 나사못에 의해, 상기 클램프 고정 부분(70, 72)은 상기 수용 슬리브(74)에서 견고하게 공구의 샤프트를 클램프 고정하기 위하여, 스프링 하중에 반대하여 서로를 향해 이동될 수 있다.

상기 상부 구동 몸체(42)는 상부 단부 접촉부를 향하는 방향으로 개방되는 중심 수직 슬롯(78)을 가지고, 이의 최저부에서 관통 보어(through-bore, 80)가 제공된다. 상기 관통 보어는 구동 몸체 베이스(40) 내에서 고정된 보어(82)와 인접한다.

횡 방향 간극(clearance)을 가지며 관통 보어(80)를 통하여 전개되는 로드(mass rod, 84)의 샤프트 및 상기 슬롯(78)은, 상기 커플링 결합 몸체(26)가 초음파에 의해 영향받을 경우 로드(mass rod, 84)가 횡 방향으로 조차 부딪치지 않도록 하기 위하여 고정된 보어(82)로 견고하게 삽입된다(용접된다).

로드(84)의 단부 접촉부와 구동 몸체(42)의 상부 측부는 실질적으로 같은 평면이다.

로드(84) 및 구동 몸체 베이스(40)의 기하도형적 형상 및 입체적인 덩어리가 선택되어 상기 만곡 암(28)에 대한 부착 영역과 관련한 공통적인 관성 모멘트는 만곡 암(30)에 대한 부착 영역과 관련하여 상기 구동 몸체(42)의 관성 모멘트와 실질적으로 동일하다.

기능적인 측면에서, 도 5 및 도 6에 따르는 상기 커플링 결합 몸체(26)는 도 2 내지 도 4에 따르는 커플링 결합 몸체와 일치한다.

티타늄은 상기 커플링 결합 몸체(26)를 위한 재료로써 사용되고 몸체의 부분으로 적합하다.

도 7 및 도 8은 만곡 암(28, 30)의 축에 대해 수직인 방향으로 보다 조밀한 구성인 수정된 커플링 결합 몸체(26)를 도시한다. 상기 구성 요소가 기능적으로 일치하여 제공되고, 기하 도형적으로 다소 서로 다르게 형태 되었을 때조차 전술된 도면과 관련하여 전술되었던 구성 요소에는 동일한 참조 부호가 제공된다.

커플링 결합 몸체(26)의 프레임 넘어서 외부 방향으로 돌출하는 상기 구동 몸체(42)는 크기에 있어 감소되고 상기 프레임 내부로 매우 작게 돌출된다. 상기 프레임의 내부로 돌출하는 상기 구동 몸체(40)는 상기 만곡 암(30) 내측부 후방 짧은 거리까지 몸체의 편평한 단부가 상부로 직면하여 지속된다.

상기 구동 몸체(40)는 소노트로드용 커플링 결합 부분으로써 제공된다. 이러한 목적을 위하여, 스레드된 보어(56)가 구동 몸체 내에 제공된다. 더욱이, 관통 보어(86)는 연결 암(32)으로 제공되고, 연결 암을 통하여 소노트로드(24)의 구동 부분(88)은 간극(clearance)으로 연장 가능하다.

상기 보어(86)의 축은 상기 만곡 암(28, 30)에 평행하게 연결되고 만곡 암 사이 중앙으로 연결되어, 상기 구동된 부분(88)은 레버 암(상기 구동 몸체(40)를 통하여) 하부에서 만곡 암(28)에 대해 작동한다. 비록 상기 구동 몸체(40, 42)가 또 다른 실례의 실시예와 비교하여 뚜렷하게 감소된 입체 덩어리(mass)를 나타낸다 하더라도, 힘 적용의 이러한 기하 도형적 형상으로 인하여, 상기 연결 암(32, 34)과 상기 만곡 암(28, 30)에 의해 구성된 커플링 결함 몸체 프레임 내 진동의 양호한 자극(stimulation)이 보장된다.

도 7 및 도 8에 따르는 상기 커플링 결합 몸체(26)는 상기 입력 작동과 관계되어 90°각도로 경사 형성된 구동된 작동 연장부로 상기 입력 작동의 양호한 재방향 설정(redirection)과 특히 조밀한 구조에 의해 구별된다.

청구항 제 9 항에 따르는 상기 커플링 결합 몸체는 도 7에 따르는 커플링 결합 몸체와 대체로 유사하다.

하지만, 상기 구동 몸체(42)는 곧 자취를 감추고, 상기 구동 몸체(40)의 상기 단부 접촉부는 공업 기술을 제조하는 측면에서 가능한 한 근접하게, 상기 만곡 암(30)의 내부 표면에 대해 보다 근접하게 다시 한 번 이동된다.

플레이트와 같은 블랭크가 의도된 외부 윤곽으로 밀링 가공되는 방식으로 생산되며, 상기 라운딩(roundings, 38, 48)을 갖는 2개의 구멍은 상기 윤곽 이내에서 발생되고, 이에 의해 우선 지속적인 중심 웹(central continuous web)이 형성되고 이후에 상기 구동 몸체(40)를 형성한다.

이와 같은 방식으로 얻어진 중간 제품(intermediate product)에 있어서, 이의 형태는 실질적으로 '8'의 형태에 해당하며, 그 뒤 관통 보어(86)는 드릴 가공되고, 상기 관통 보어와 정렬된 스레드 보어(56)는 싱크 형성된다(sink).

이에 상기 슬롯(52)은 제조 공학 기술의 견지에서 가능한 한 근접하게 밀링 가공함에 의해, 가느다란 디스크 밀링 가공 커터(disc-milling cutter)를 갖는 만곡 암(30)의 내측부 지점에서 제조된다.

만곡 암(28)은 이에 의해 형성된 상기 구동 몸체(40)로 인하여, 장착된 구동 몸체 없이 동일한 횡단면을 나타내는 만곡 암이 가질 수 있는 진동 몸체로부터 서로 다른 진동 작동을 가진다.

이러한 차이를 보정하기 위하여, 도 9에서 최저부 지점에서 위치된 상기 만곡 암은 상기 만곡 암(28)보다 대략 25프로 더 넓다(도 9의 수직 방향의 치수 형상). 이와 같이, 2개의 양 만곡 암(28, 30)은 동일한 고유 진동수를 가지고 동일한 진폭을 상으로 상기 연결 암(34)에 인접한 암의 단부와 진동한다.

실제적인 실례의 실시예에 있어서, 종축 방향으로 측정된(도면 내 수평 방향으로) 상기 커플링 결합 몸체(26)는 가로지르는 방향으로 측정된(도면 내 수직 ㅂ방향으로) 24.2 mm의 전체 치수 형상을 가지고, 상기 커플링 결합 몸체(26)의 하부 경계부는 4 mm의 동일한 양의 종축으로부터 공간 형성을 가지며, 이에 상기 커플링 결합 몸체(26)의 상부 외부 표면은 3.6 mm의 종축으로부터 공간 형성을 나타낸다. 공간에 있어 상기 차이는 도 9의 최저부 지점에서 위치되는 만곡 암(30)의 확대된 횡 방향 치수 형상과 일치한다.

이러한 실제적인 실례의 실시예에 있어서 플레이트의 두께로부터 상기 커플링 결합 몸체(26)는 5 mm의 정도로 생산되고, 관통 보어(86)의 직경은 4 mm이며, 스레드 보어(56)의 직경은 3.5 mm 정도이다.

티타늄은 상기 커플링 결합 몸체(26)에 대한 재료로써 제공된다.

Claims (30)

1. 몸체가 입력 축을 따라 발생하는 입력 작동을 입력 축과 서로 다른 출력 축을 따라 발생하는 출력 축으로 변환시키며, 공구(12)를 갖는 구동 유닛(20, 24)을 커플링 결합시키기 위한 탄성적으로 유연한 커플링 결합 몸체에 있어서,

   상기 몸체는 가로지르는 연결 암(32, 34)에 의해 상기 몸체의 단부 지점에서 연결되는 동등한 길이를 갖는 2개의 평행하고 만곡 암(28, 30)을 나타내는 특징을 가지고, 높은 진동을 갖는 만곡 하중(flexural force)이 레버 암 아래 하나 이상의 만곡 암(28, 30)에 대해 적용되는 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 만곡 하중은 만곡 하중에 의해 이동된 만곡 암(28)의 고유 진동 노드(node) 지점에 가해지는 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
3. 제 2 항에 있어서, 만곡 하중에 의해 이동된 만곡 암(28)은 상기 암의 가로지르는 중앙 평면에 실질적으로 대칭적이고 상기 만곡 하중은 상기 암의 중앙 평면에 가해지는 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 만곡 암(30)은 상기 암의 가로지르는 중앙 평면에 대해 실질적으로 대칭인 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 만곡 암(28, 30)은 동일한 회전 방향으로 가로지르게 중심을 벗어나는 입체적인 덩어리를 구성하는 구동 몸체(40, 42; 40, 42, 84)를 형성하는 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
6. 제 5 항에 있어서, 연관된 만곡 암(28, 30)에 대해 부착하는 영역과 관련하여 입체적인 몸체를 구성하는 구동 몸체(40, 42; 40, 42, 84)의 관성 모멘트는 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 입체적인 몸체를 구성하는 상기 구동 몸체(40, 42, 84)의 중심 무게는 제각각 연관된 만곡 암(28, 30)으로부터 다양하게 이격되는 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
8. 제 6 항 및 제 7 항에 있어서, 입체적인 몸체를 구성하는 상기 구동 몸체(40, 42, 84)의 입체적인 덩어리는 서로 다르며, 제각각 연관된 만곡 암(28, 30)으로부터 공간이 형성되는 구동 몸체의 차이점과 일치하는 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 입체적인 몸체를 구성하는 상기 구동 몸체(40, 42, 84)는 가로지르게 포개어지도록(nested) 형성되는 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
10. 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 입체적인 몸체를 구성하는 양 구동 몸체(40, 42, 84)의 단부 접촉부는 실질적으로 서로에 대해 평행하고 바람직하게 동일한 평면인 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
11. 제 5 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 입체적인 덩어리를 구성하는 구동 몸체(40, 42)는 연관된 만곡 암(28, 30)으로부터 동일한 절대 방향인 외부 방향으로 전개되어, 상기 구동 몸체(40, 42)의 제 1 부분(40)은 만곡 암(28, 30)과 연결 암(32, 34)에 의해 구성된 프레임의 내부로 돌출하며, 이에 상기 구동 몸체(32, 34)의 제 2 부분(42)은 만곡 암(28, 30)과 연결 암(32, 34)에 의해 구성된 프레임의 뚜렷한 윤곽(clear contour)을 넘어 돌출하는 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
12. 제 5 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 양 구동 몸체(40, 42)는 동일한 기하 도형적 형상을 가지고, 바람직하게 원형 디스크의 형상인 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
13. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 가로 방향으로 전개되며 만곡 암(28, 30) 중 어느 한 암에 의해 형성되는 구동 몸체(40)는 연결 수단(56)이 제공되고 연결 수단으로 소노트로드(24)의 구동된 부분(88)은 커플링 결합될 수 있는 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
14. 제 13 항에 있어서, 연결 수단(56)은 스레드 형성된 보어를 나타내는 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 연결 암(32, 34)의 제 1 부분(32)은 만곡 암(28, 30)에 대해 평행한 관통 홀(86)이 제공되고, 상기 관통 홀을 통하여 상기 소노트로드(24)의 상기 구동된 부분(88)은 간극(clearance)을 갖고 지나갈 수 있는 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 만곡 암(28, 30)은 변부 윤곽 및/또는 횡단면을 나타내어 변부 및 횡단면이 동일한 진동수(frequency of oscillation)을 가지고 이들의 출력 측부 단부는 단계적으로 진동하는 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 암(32, 34)은 만곡 암(28, 30)의 만곡 경도(flexural stiffness)와 비교하여 보다 큰 만곡 경도를 나타내는 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 연결 암(32, 34)은 실질적으로 단단한 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 연결 암(32, 34)은 상기 만곡 암(28, 30)에 대해 수직인 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 몸체(40, 42)는 만곡된 변이 표면(48, 50)을 통하여 상기 만곡 암(28, 30)의 측부에 연결되는 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입체적인 몸체(40)는 상기 연결 암(28, 30) 중 어느 한 연결 암에 의해 형성되고, 상기 커플링 결합 몸체의 내부를 향하는 방향은 또 다른 만곡 암(30)의 내측부 후방에서 작은 공간 형성으로 종결되는 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공구 측부 연결 암(tool-side connecting arm, 34)은 콜리트 척크(collet chuck, 64, 74)의 형상을 취하는 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
23. 제 22 항에 있어서, 공구 측부 연결 암은 감소된 두께(68)를 나타내는 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
24. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 구동 유닛(20, 24)에 연결될 수 있는 상기 연결 암은 상기 구동 유닛(20, 24)으로 커플링 결합시키기 위한 수단이 제공되는 연결 헤드(54)를 나타내는 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
25. 제 24 항에 있어서, 연결 헤드(54)는 만곡 암(28, 30) 중 어느 한 만곡 암의 중간 평면으로 실질적으로 정렬되는 축을 나타내는 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
26. 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 만곡 암(28, 30)의 기본 형태는 직사각형 횡단면을 나타내는 프리즘(prism)과 일치하는 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
27. 제 26 항에 있어서, 프리즘의 횡단면 폭은 프리즘의 횡단면 높이보다 명확하게 크기가 큰 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
28. 제 27 항에 있어서, 상기 프리즘의 횡단면 폭은 상기 프리즘의 횡단면 높이의 대략 3배 내지 6배의 크기로 형성되고, 바람직하게는 대략 4배 내지 5배의 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
29. 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 암(32, 34)의 외측부는 둥글게 형성되고, 바람직하게 만곡 암(28, 30)의 외측부는 원통형 표면과 부드럽게 연결되는 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.
30. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 결합 몸체는 티타늄으로 제조되는 것을 특징으로 하는 커플링 결합 몸체.