KR20090129232A

KR20090129232A - 토크 측정용 수동 드라이버

Info

Publication number: KR20090129232A
Application number: KR1020080055384A
Authority: KR
Inventors: 오근택; 이남기
Original assignee: 주식회사 바이오머테리얼즈코리아
Priority date: 2008-06-12
Filing date: 2008-06-12
Publication date: 2009-12-16

Abstract

본 발명은 나사를 회전시키는 동시에 나사에 걸리는 토크를 측정할 수 있는 토크 측정용 수동 드라이버에 관한 것이다.

본 발명은 내부가 중공된 핸들부, 핸들부의 중공된 내부에 위치하며, 핸들부와 일단이 연결된 토션 바(torsion bar), 일단이 토션 바에 의해 핸들부에 가해진 회전력을 전달받으며, 타단에는 드라이버 팁이 삽입될 수 있도록 홈이 형성된 스핀들 부 및 스핀들 부와 토션 바를 연결하여, 일 방향으로만 회전력을 전달하는 원웨이 클러치 베어링(one way clutch bearing)을 포함하며, 토션 바와 스핀들 부의 비틀림 각도에 의해 토크를 측정할 수 있는 토크 측정용 수동 드라이버를 제공한다.

토크, 드라이버, 골절, 골접합, 스크류

Description

토크 측정용 수동 드라이버{MANUAL DRIVER FOR MEARSURING TORQUE}

부러진 뼈를 치료하기 위해 부러진 뼈에 접합용 플레이트를 위치시키고, 여러 개의 스크류를 이용하여 고정시킬 때, 스크류를 회전시키면서, 스크류에 걸리는 토크를 측정할 필요가 있다. 스크류를 뼈에 비틀어 넣을 때에는 적정량의 토크를 부여하여 스크류의 파단 및 탈락을 방지하는 것을 필요하게 된다.

도 1은 종래의 토크 측정용 수동 드라이버의 일 예를 도시한 도면이다.

종래의 토크 측정용 수동 드라이버는 드라이버 핸들(10)이 회전되면 토션 바(20)와 드라이버 비트(30)를 통하여 스크류에 회전력이 전달된다. 이때 스크류가 회전하며 뼈에 들어가면서 발생되는 비틀림 저항만큼 토션 바(20)가 비틀리고, 비틀림 저항보다 큰 회전력이 전달되어야 스크류가 뼈에 들어갈 수 있다. 단면 A-A'에 따르면 0°내지는 360°범위에서 눈금계(40)에 표시된 눈금을 통해 토션 바(20)의 비틀림 각도를 알 수 있고, 이를 통해 토크값을 측정할 수 있다.

이상과 같은 종래의 토크 측정용 수동 드라이버에서는 핸들(10), 토션 바(20), 드라이버 비트(30)가 직접 연결되어 토크 눈금계(40)의 측정범위가 0°에서 360°범위에 있기 때문에, 한손으로 적어도 1개 이상의 나사산이 형성된 나사를 뼈에 끼워 넣으면서 토크를 측정하는 것은 매우 불편하며 작업효율도 좋지 않다.

또 토크값을 지시하는 핸들의 토크 지시침(42)이 손등 방향, 즉 시야에서 벗어났을 때, 토크값을 육안으로 확인하는 것이 매우 불편하며 토크 눈금계(40)는 등각의 눈금으로 이루어져 있어서 스크류 식립의 완료시점에 스크류 파단에 대한 경각심을 불러일으키지 못한다는 단점이 있다.

또 종래의 토크 측정용 수동드라이버에서 토션 바의 재료는 탄성 한계에서만 안정된 복귀를 할 수 있는 강(steel)을 사용하여 토션바의 길이가 길수밖에 없었다. 때문에 드라이버의 길이도 길어져 한손으로 스크류를 뼈에 끼워 넣으면서 토크를 측정해야 하는 의료용으로는 사용하기가 불편하였다.

본 발명은 토크 측정이 더욱 용이한 토크 측정용 수동 드라이버를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 크기를 소형화한 토크 측정용 수동 드라이버를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 토크 측정을 위해 스크류의 회전과는 무관하게 핸들만을 회전시켜 토크 측정을 위한 눈금을 확인할 수 있는 토크 측정용 수동 드라이버를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 핸들부와 베어링 사이에 위치하며, 핸들부 중공의 내주 및 베어링의 외주에 그 외주 및 내주가 각각 고정되고, 토션 바의 타단이 상단에 고정되는 베어링 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 측정용 드라이버를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 스핀들 부는 원웨이 클러치 베어링 내부로 삽입되는 슬라이드 축(Slide shaft)을 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 측정용 수동 드라이버를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 원웨이 클러치 베어링은 서로 다른 방향으로 힘을 전달하는 두 개가 구비되고, 베어링 하우징과 슬라이드 축 사이에 삽입되어, 슬라이드 축을 두 개의 원웨이 클러치 베어링 중 어느 하나와 결합되게 하는 셀렉터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 측정용 수동 드라이버를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 원웨이 클러치 베어링은 상,하로 적층되고, 슬라이드 축은 일부분이 원웨이 클러치 베어링의 내경과 대략 동일한 외경을 가지며, 셀렉터는 슬라이드 축을 상하로 이동시켜, 원웨이 클러치 베어링 중 어느 하나와 결합되게 하는 것을 특징으로 하는 토크 측정용 수동 드라이버를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 토션 바는 니켈-티타늄 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 토크 측정용 수동 드라이버를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 핸들부는 토크 눈금계가 표시된 것을 특징으로 하는 토크 측정용 수동 드라이버를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 토크 눈금계는 등간격의 눈금 및 점차 간격이 커지는 비등간격 눈금 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 측정용 수동 드라이버를 제공한다.

또한 본 발명은, 내부가 중공된 핸들부, 핸들부 내부에 설치되며, 일단이 핸들부와 고정된 토션 바(torsion bar), 핸들부 내부에 설치되며, 토션 바의 타단이 결합되는 베어링 하우징, 베어링 하우징 내부에 설치되며, 서로 다른 방향으로 힘을 전달하는 두 개의 원웨이 클러치 베어링(one way clutch bearing), 원웨이 클러치 베어링 내부로 삽입되며, 베어링과 결합되도록 타부분보다 외경이 큰 부분을 포함하는 슬라이드 축(Slide shaft), 슬라이드 축의 외주에 설치되며, 일단은 베어링 하우징과 결합하고, 타단은 드라이버 팁이 삽입되는 홈이 형성된 스핀들(spindle) 및 스핀들과 슬라이드 축 사이에 설치되며, 슬라이드 축을 전진 및 후진시켜 두 개의 원웨이 클러치 베어링 중 어느 하나와 결합되게 하는 셀렉터를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 측정용 수동 드라이버를 제공한다.

본 발명이 제공하는 토크 측정용 수동 드라이버는 스크류의 식립 반대 방향으로는 회전력을 전달하지 않도록 하여 드라이버에서 손을 떼거나 스크류에서 드라이버팁을 재장착하지 않아도 스크류가 드라이버팁에 끼워져 있는 상태에서 한손으로 드라이버핸들의 정회전과 역회전의 연속동작을 하면 스크류의 식립 또는 제거와 토크 측정이 가능하여 작업의 효율을 높일 수 있다.

또한 본 발명이 제공하는 토크 측정용 수동 드라이버는 핸들을 고정시키고 스핀들만을 회전시키면 토크 측정 때와 같이 토션바의 비틀림에 의한 일의 손실이 없기 때문에 스크류의 빠른 식립이 가능하여 작업자가 원하는 위치만큼 스크류를 빨리 식립한 후 토크를 측정할 수 있어 작업효율이 매우 좋다.

또한 본 발명이 제공하는 토크 측정용 수동 드라이버는 토션바를 니켈-티타늄합금으로 만들어 강(steel)보다 훨씬 많은 비틀림을 주어도 소성변형이 되지 않아 토션바의 길이를 짧게 만들 수 있어 토크드라이버의 소형화가 가능해진 동시에 토크눈금계의 범위가 보다 커져서 육안으로 식별하기 편리해졌으며 토크눈금계는 점차 간격이 커지는 비등간격의 눈금이 포함되어 있어 토크드라이버의 조작자로 하여금 비등간격의 눈금에서 과도한 식립토크에 주의력을 자각할 수 있도록 하여 스크류가 탈락하거나 파절이 되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명이 제공하는 토크 측정용 수동 드라이버는 부러진 뼈에 접합용 플레이트를 놓고 여러 개의 스크류를 이용하여 고정시킬 때에는 스크류마다 동일한 체결토크를 적용하여 스크류가 느슨해지거나 풀리는 것을 방지할 수 있어 골접합치료의 신뢰도를 높일 수 있다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 측정용 수동 드라이버의 핸들부를 도시한 도면, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 측정용 수동 드라이버의 스핀들 부를 도시한 도면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 측정용 수동 드라이버의 단면도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 측정용 수동 드라이버의 사시도이다.

토크 측정용 수동 드라이버는 크게 핸들부(100)와 스핀들 부(300)로 나눌 수 있으며, 핸들부(100)의 하부에 스핀들 부(300)가 결합되며, 스핀들 부(300)의 하부 에 스크류를 회전시키기 위한 드라이버 팁(미도시)가 장착된다.

핸들부(100)는 내부에 중공된 공간(120)이 존재하며, 중공된 공간(120)의 상부에 토션 바(200)가 위치하고, 중공된 공간(120)의 하부에는 베어링 하우징(530)이 위치한다. 토션 바(200)의 상단은 핸들부(100)와 고정되어 있고, 토션 바(200)의 하단은 베어링 하우징(530)과 고정되어 있으며, 베어링 하우징(530)과 핸들부(100)는 상대적으로 회전 가능하게 설치되어 있다. 따라서, 핸들부(100)만 회전하고, 베어링 하우징(530)은 회전되지 않을 때, 토션 바(200)가 비틀리게 되며, 핸들부(100)와 베어링 하우징(530)의 비틀림 각도를 통해 스크류에 걸리는 토크를 측정할 수 있다. 또한 베어링 하우징(530)의 내주에는 원웨이 클러치 베어링(one way clutch bearing: 510, 520)의 외주가 고정되어 있다. 원웨이 클러치 베어링(510, 520)의 내부에는 하기할 스핀들 부(300)의 슬라이드 축(550)이 삽입되고, 핸들부(100)의 회전 방향 및 원웨이 클러치 베어링(510, 520) 각각의 회전 허용 방향의 관계에 따라 스핀들 부(300)에 회전력을 전달할 수도 있고, 원웨이 클러치 베어링(510, 520)이 회전하면서 스핀들 부(300)에 회전력을 전달하지 않을 수도 있다.

원웨이 클러치 베어링(510, 520)은 시계 방향 회전을 허용하는 제1 베어링(510) 및 반시계 방향 회전을 허용하는 제2 베어링(520)을 포함한다. 후술할 셀렉터(540)에 의해 슬라이드 축(550)이 제1 베어링(510) 및 제2 베어링(520) 중 어느 하나와 맞물리게 된다.

스핀들 부(300)는 핸들부(100)의 하부에 장착되며, 드라이버 팁 장착홈(320)과 슬라이드 축 장착홈(340)을 포함하며, 슬라이드 축(550)은 셀렉터(540)에 고정 된 상태로 슬라이드 축 장착홈(340)에 장착된다. 슬라이드 축(550)은 셀렉터(540)에 의해 상, 하방으로 슬라이드 된다. 슬라이드 축(550)은 핸들부(100)로 삽입되어 원웨이 클러치 베어링(510, 520) 내부로 삽입되는 부분의 대부분은 직경이 원웨이 클러치 베어링(510, 520)의 내경보다 작으나, 일부 원웨이 클러치 베어링(510, 520)의 내경보다 직경이 약간 크거나 같아서 원웨이 클러치 베어링(510, 520)과 슬라이더 축(550)을 단단히 결합할 수 있는 부분을 포함한다. 셀렉터(540)에 의해서 슬라이드 축(550)이 제1 베어링(510)과 결합하면, 제1 베어링(510)은 시계 방향 회전만을 허용하므로, 핸들부(100)를 반시계 방향으로 회전시키면, 제1 베어링(510)은 회전하지 않고 회전력을 슬라이드 축(550)으로 전달하여, 스핀들 부(300)가 함께 회전한다. 슬라이드 축(550)이 제2 베어링(520)과 결합한 상태에서는, 이와 반대이다. 따라서 스핀들 부(300)의 드라이브 팁 장착홈(320)에 삽입된 드라이브 팁(미도시)을 통해 스크류로 회전력이 전달되며, 스크류는 뼈나 접합용 플레이트와 같은 곳에 식립된다. 이때, 스크류와 스크류가 식립되는 곳과의 회전 마찰력보다 핸들부(100)에 의해 가해지는 회전력이 작으면 스크류는 회전하지 못한다. 따라서 스크류와 결합하는 드라이버 팁, 스핀들 부(300), 슬라이드 축(550), 원웨이 클러치 베어링(510, 520) 및 베어링 하우징(530)은 회전하지 않는다. 따라서 토션 바(200)가 비틀리고, 핸들부(100)와 스핀들 부(300)는 소정 각도 비틀린다. 토션 바(200)가 비틀린 각도를 통해 스크류에 가해지고 있는 토크를 측정할 수 있다. 이때, 토션 바(200)는 니켈-티타늄 합금으로 만들어진다. 따라서 일반적인 강(steel)보다 훨씬 많은 회전력이 작용하여도 소성 변형이 일어나지 않는다. 즉, 단위 길이 당 탄성변형 가능한 회전 각도가 크기 때문에 토션 바(200)의 길이를 단축할 수 있고, 토크 측정용 수동 드라이버를 전체적으로 소형화할 수 있다.

또한 토크 측정용 수동 드라이버는 비틀린 각도를 측정할 수 있도록 토크 눈금계(400)를 포함한다. 토크 눈금계(400)는 핸들부(100)와 스핀들 부(300)의 비틀린 각도에 따라 토크를 안내하는 안내 눈금(410)과 안내 눈금(410)의 값을 가르켜 스크류에 가해지는 토크가 얼마인지 지시하는 지시부(420)가 있다. 핸들부(100)와 베어링 하우징(530)의 상대 회전 각도를 측정할 수 있어야 하므로, 안내 눈금(410) 및 지시부(420) 중 어느 하나는 핸들부(100)에, 나머지 하나는 베어링 하우징(530)에 위치하는 것이 바람직하다.

이러한 구성을 통해, 핸들부(100)를 회전시켜 스크류를 뼈 및 플레이트에 식립하는 것과 동시에 스크류에 가해지는 토크를 측정할 수 있다. 물론, 핸들부(100)만을 잡지 않고, 토크 측정용 수동 드라이버를 전체를 잡고 회전시키는 경우, 핸들부(100)와 스핀들 부(300)가 함께 회전하기 때문에 토크 측정과는 무관하게 스크류를 체결할 수 있다.

토크 측정용 수동 드라이버를 이용해 스크류를 어느 정도 체결한 다음, 스크류에 걸리는 토크를 측정하고자 하는 경우가 있다. 이때, 토크 눈금계(400)의 위치가 눈금을 읽기 어려운 곳에 위치할 수 있다. 즉, 토크 눈금계(400)의 지시부(420)가 핸들부(100)를 잡았을 때, 손등 쪽과 같은 시야의 반대편에 있는 경우가 있다. 이때 토크 측정용 수동 드라이버를 원웨이 클러치 베어링(510, 520)의 회전 허용 방향으로 회전시키면, 스핀들 부(300)에 회전력을 전달하지 않고 핸들부(100)만 회 전시킬 수 있다. 예를 들어 시계 방향 회전을 허용하는 제1 원웨이 클러치 베어링(510)과 슬라이드 축(550)이 결합되어 있는 경우, 핸들부(100)를 시계 방향으로 회전시키면, 제1 원웨이 클러치 베어링(510)이 제1 원웨이 클러치 베어링(510)의 외경부가 내경부에 대해 상대 회전을 하기 때문에, 핸들부(100), 베어링 하우징(530) 및 제1 원웨이 클러치 베어링(510)의 외경이 함께 회전한다. 핸들부(100)를 회전시켜, 토크 눈금계(400)가 스크류에 걸리는 토크를 측정하기 용이한 곳에 오도록 한다. 그 다음 핸들부(100)를 반시계 방향으로 회전시키면, 상기한 바와 같이 스크류에 걸리는 마찰력, 즉 스크류에 걸리는 토크 이상의 회전력이 핸들부(100)에 의해 가해질 때까지 토션 바(200)가 비틀리면서, 베어링 하우징(530), 제1 원웨이 클러치 베어링(510), 슬라이드 축(550), 스핀들 부(300) 및 드라이버 팁(미도시)는 회전하지 않는다. 따라서 핸들부(100)와 베어링 하우징(530)이 상대 회전을 하게 되므로, 토크 눈금계(400)의 안내 눈금(410)과 지시부(420) 역시 상대 회전을 하게 되며, 안내 눈금(410)과 지시부(420)가 만나는 점의 토크를 읽으면 스크류에 걸리는 토크를 알 수 있다. 반시계 방향 회전을 허용하는 제2 원웨이 클러치 베어링(520)의 경우, 상기한 설명과 방향만 반대이며 동일하게 작동한다. 또한, 스크류를 뼈에 체결(식립)할 때뿐만 아니라, 뼈로부터 제거할 때도 동일하게, 셀렉터(540)로 회전력 전달 방향을 결정하고, 토크를 측정하는 동시에 스크류의 체결을 해제할 수 있다.

또한, 안내 눈금(410)의 경우, 등간격의 눈금이 아니라, 토크가 커질수록 눈금이 커지도록 비등간격의 눈금으로 구성할 수 있다. 이 경우 스크류를 식립하는 토크가 커지면, 사용자에게 과도한 식립 토크에 대한 주의를 불러일으킬 수 있다. 따라서 식립 토크를 주의 깊게 관찰할 수 있어, 스크류 체결 시 스크류가 탈락하거나 파절 되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 토크 측정용 수동 드라이버의 일 예를 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 측정용 수동 드라이버의 핸들부를 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 측정용 수동 드라이버의 스핀들 부를 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 측정용 수동 드라이버의 단면도,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 측정용 수동 드라이버의 사시도.

Claims

내부가 중공된 핸들부;

핸들부의 중공된 내부에 위치하며, 핸들부와 일단이 연결된 토션 바(torsion bar);

일단이 토션 바에 의해 핸들부에 가해진 회전력을 전달받으며, 타단에는 드라이버 팁이 삽입될 수 있도록 홈이 형성된 스핀들 부; 및

스핀들 부와 토션 바를 연결하여, 일 방향으로만 회전력을 전달하는 원웨이 클러치 베어링(one way clutch bearing);을 포함하며,

토션 바와 스핀들 부의 비틀림 각도에 의해 토크를 측정할 수 있는 토크 측정용 수동 드라이버.
제1항에 있어서,

핸들부와 베어링 사이에 위치하며, 핸들부 중공의 내주 및 베어링의 외주에 그 외주 및 내주가 각각 고정되고, 토션 바의 타단이 상단에 고정되는 베어링 하우징;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 측정용 드라이버.
제1항에 있어서,

스핀들 부는 원웨이 클러치 베어링 내부로 삽입되는 슬라이드 축(Slide shaft)을 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 측정용 수동 드라이버.
제3항에 있어서,

원웨이 클러치 베어링은, 서로 다른 방향으로 힘을 전달하는 두 개가 구비되고,

베어링 하우징과 슬라이드 축 사이에 삽입되어, 슬라이드 축을 두 개의 원웨이 클러치 베어링 중 어느 하나와 결합되게 하는 셀렉터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 측정용 수동 드라이버.
제4항에 있어서,

원웨이 클러치 베어링은, 상,하로 적층되고,

슬라이드 축은 일부분이 원웨이 클러치 베어링의 내경과 대략 동일한 외경을 가지며,

셀렉터는 슬라이드 축을 상하로 이동시켜, 원웨이 클러치 베어링 중 어느 하나와 결합되게 하는 것을 특징으로 하는 토크 측정용 수동 드라이버.
제1항에 있어서,

토션 바는, 니켈-티타늄 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 토크 측정용 수동 드라이버.
제1항에 있어서,

핸들부는, 토크 눈금계가 표시된 것을 특징으로 하는 토크 측정용 수동 드라이버.
제7항에 있어서,

토크 눈금계는, 점차 간격이 커지는 비등간격 눈금을 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 측정용 수동 드라이버.
내부가 중공된 핸들부;

핸들부 내부에 설치되며, 일단이 핸들부와 고정된 토션 바(torsion bar);

핸들부 내부에 설치되며, 토션 바의 타단이 결합되는 베어링 하우징;

베어링 하우징 내부에 설치되며, 서로 다른 방향으로 힘을 전달하는 두 개의 원웨이 클러치 베어링(one way clutch bearing);

원웨이 클러치 베어링 내부로 삽입되며, 베어링과 결합되도록 타부분보다 외경이 큰 부분을 포함하는 슬라이드 축(Slide shaft);

슬라이드 축의 외주에 설치되며, 일단은 베어링 하우징과 결합하고, 타단은 드라이버 팁이 삽입되는 홈이 형성된 스핀들(spindle); 및

스핀들과 슬라이드 축 사이에 설치되며, 슬라이드 축을 전진 및 후진시켜 원웨이 클러치 베어링 중 어느 하나와 결합되게 하는 셀렉터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 측정용 수동 드라이버.
제9항에 있어서,

토션 바는 니켈-티타늄 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 토크 측정용 수동 드라이버.