KR20100058206A - 냉각수단을 구비한 핸드피스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핸드피스에 관한 것으로 핸드피스 내부의 열을 효과적으로 배출함으로써 작업의 정밀도를 향상시키고 장시간 사용 시 온도상승에 따른 사용자의 불편을 해소하기 위한 것이다. 그러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 핸드피스는 회전력을 발생시키는 동력발생수단과 동력발생수단을 감싸는 커버와, 동력발생수단의 전면에 설치된 브라켓과 동력발생수단의 회전력이 공구로 전달되는 종동축과 종동축을 감싸는 부싱센터를 포함하는 핸드피스에 있어서, 브라켓에는 다수의 다리부가 형성되어 부싱센터가 설치된 방향으로 연장되고, 동력발생수단의 회전축에는 링크샤프트가 설치되며 링크샤프트의 외면에 다수의 날개가 형성되어 동력발생수단의 회전 시 부싱센터와 브라켓의 다리부에서 공기를 유동시키는 것을 특징으로 한다.

핸드피스, 방열, 냉각, 날개, 공기유동, 모터, 전동기

Description

냉각수단을 구비한 핸드피스{Handpiece including cooling means}

본 발명은 핸드피스에 관한 것으로 보다 상세하게는 핸드피스 내부에서 발생하는 열을 외부로 용이하게 배출할 수 있도록 하는 냉각수단을 구비한 핸드피스에 관한 것이다.

핸드피스는 치아의 연삭, 보석가공, 목공예 등 섬세한 부분의 가공에 많이 이용되는 것으로 사용자가 한손으로 핸드피스를 잡고 대상물의 가공 또는 시술작업을 하는 기구이다. 최근 의료분야 뿐 아니라 정밀가공, 연마, 공예, 미용 등 많은 산업분야에서 핸드피스의 사용이 점차 증대되고 있는 추세이다.

통상 핸드피스는 에어모터나 전기모터를 사용하여 회전운동을 발생시키고 있으며 그 중에서도 전기모터를 사용하는 핸드피스는 전기모터의 작동으로 구동축이 회전하게 됨에 따라 장시간 사용시 핸드피스 내부에서 열이 축적되어 온도가 상승하게 된다. 따라서, 발생한 열을 배출하여 적정상태를 유지시키는 것이 문제가 되고 있다.

도1은 종래의 핸드피스의 구조를 나타내는 것으로 핸드피스(1) 내부에 설치된 전기모터의 고정자(120)가 고정되고 회전자(110)가 회전하게 되면 회전자와 연 결된 종동축(130)의 선단부에 설치된 팁이 회전하면서 대상물을 연마나 가공하게 된다. 상기의 핸드피스는 회전자에 전기를 인가하면 모터내부에서 열이 발생하게 되어 모터하우징에 형성된 통기공(152)과 본체에 형성된 통기공(142)을 통하여 공기의 유동이 발생되어 내부의 열이 외부로 배출되게 된다.

그러나, 종래의 핸드피스의 냉각장치는 통기공이 형성되어 있을 뿐 공기의 유동이 원활하지 못하므로 모터에서 발생하는 열을 효과적으로 배출하지 못하고 장시간 핸드피스를 사용 시 핸드피스를 쥐고 있는 사용자에게 열이 전달되어 작업성을 저하시키는 문제점이 있다. 또한, 종동축을 지지하는 베어링 등에서 발생하는 열을 방출하기 위한 수단을 구비하지 못하여 장시간 사용 시 작업의 정밀도에 문제를 발생시키고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 모터를 사용하는 핸드피스 내부의 열을 효과적으로 배출함으로써 핸드피스의 작업의 정밀도를 향상시키고 장시간 사용시 온도상승에 따른 사용자의 불편을 해소하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본원 발명은 핸드피스의 외면을 형성하는 커버와 회전력을 발생시키는 동력발생수단과 상기 동력발생수단의 전면에 설치된 브라켓과 상기 동력발생수단의 회전력을 공구로 전달하는 종동축과 상기 종동축을 감싸는 부싱센터를 포함하는 핸드피스에 있어서 상기 브라켓에는 다수의 다리부가 형성되어 상기 부싱센터가 설치된 방향으로 연장되고 상기 동력발생수단의 회전축에는 링크샤프트가 설치되며 상기 링크샤프트의 외면에 다수의 날개가 형성되어 상기 동력발생수단의 회전시 상기 부싱센터와 상기 브라켓의 다리부에서 공기를 유동시키는 것을 특징으로 하는 핸드피스를 제공한다.

또한, 상기 핸드피스는 부싱센터의 단부와 상기 브라켓의 다리부가 서로 접촉하도록 구성함으로써 일측에서 발생한 열이 서로 이동할 수 있도록 함과 더불어 내부의 부품들이 서로 견고히 결합될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 핸드피스의 커버에는 공기유동공이 링크샤프트의 날개와 대면하는 위치에 설치됨으로써 링크샤프트의 날개부에서 발생된 공기의 유동이 브라켓과 부싱센터를 거쳐 핸드피스의 외부로 배출되기 쉽도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 브라켓은 상기 동력발생수단을 감싸는 원통형부분을 더 포함함으로써 동력발생수단에서 발생되는 열을 보다 원활하게 배출할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 브라켓의 재질은 Al합금이고, 부싱센터의 재질은 Cu합금으로 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 핸드피스는 동력발생수단 뿐 아니라 회전계통 전체에서 열이 이동하여 냉각이 이루어짐으로써 장시간 핸드피스를 사용하는 경우에도 동력전달이 이루어지는 종동축을 지지하는 베어링 등 부품의 열적변형에 따른 오차를 감소시킬 수 있다.

또한, 모터의 열이 효과적으로 배출됨으로 인해 손잡이부의 온도상승이 억제되므로 핸드피스를 손으로 쥐고 있는 사용자에게 열전달이 최소화됨으로써 취급상의 불편을 해소할 수 있는 것이다.

또한, 부싱센터의 후단부와 모터브라켓의 다리부가 서로 접촉되도록 구성함으로써 모터나 종동축계의 어느 한쪽에서 과도하게 열이 발생하더라도 과도하게 발생한 일측의 열이 다른 측으로 이동이 가능해지므로 전체적인 방열면적이 넓어지게 되고 핸드피스의 내부 온도를 낮출 수 있다.

본 발명의 실시예를 도면을 통해서 구체적으로 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 핸드피스(1)의 구성을 나타내고 있는 것으로 동력발생 수단으로 모터를 채용하고 있는 구성을 도시하고 있다. 상기 모터는 핸드피스의 손잡이 부근에 설치되는 것으로 리어커버(80) 안에 수용되어 있고, 리어커버의 뒤쪽에는 리어캡(90)이 위치하게 되며, 리어커버와 리어캡은 리어커버(80)의 돌기와 리어캡(90)의 홈이 서로 체결됨으로써 견고하게 결합되어 있다. 모터의 회전축에는 링크샤프트(50)가 설치되어 모터의 회전축과 록샤프트(52)를 서로 연결하게 되고 록샤프트(52)는 메인샤프트(34)와 콜렉트척(31)에 회전동력을 공급하게 되며, 콜렉트척(31)에 설치된 공구에 회전동력을 공급하게 된다.

상기 링크샤프트(50)에는 회전시 공기를 유동시킬 수 있도록 그 둘레를 따라 방사방향으로 뻗어있는 다수의 날개(51)가 설치되는 것으로, 모터의 회전과 더불어 링크샤프트(50)가 회전하면 부싱센터(40)와 모터브라켓(60)의 다리부(62)가 있는 방향으로 공기유동을 일으키면서 핸드피스의 내부를 냉각하게 된다.

한편, 모터의 전방에는 모터브라켓(60)이 모터(70)와 볼트구멍(63)을 통해서 볼트 결합되어 모터를 지지하게 되고 모터브라켓에는 다수의 다리부(62)가 전방으로 형성되어 링크샤프트(50)의 날개부(51)가 있는 부근까지 길게 연장되어 있다. 모터브라켓(60)의 다수의 다리부(62)의 각 단부에는 안쪽에 해당하는 내경부에 탭가공(61)이 되어 있어 후술하는 부싱센터(40)의 외경부(42)와 나사결합으로 서로 결합되게 된다.

핸드피스의 앞부분은 프론트캡(10)이 설치되고 프론트캡(10)의 내부에 두 개의 베어링(32, 33)이 설치되어 메인샤프트(34)를 지지하고 있다. 메인샤프트(34)의 후단부에는 또 하나의 베어링(35)에 의해 메인샤프트(34)가 지지되고 있고 그 베어 링(35)은 프론트캡(10)의 후단부로부터 링크샤프트(50)의 날개부(51)까지 연장되어 있는 부싱센터(40)에 의해 위치가 고정된다. 상기 부싱센터(40)는 전단부의 내경과 후단부의 외경이 탭가공되어 있어 전단부에서 프론트캡(10)과 나사결합되고 후단부에서는 모터브라켓(60)의 다리부(62)와 나사결합됨으로써 메인샤프트(34), 록샤프트(52), 베어링(32, 33, 35) 등 종동축 계통의 부품들을 감싸면서 베어링(35)를 고정시킴으로써 종동축을 지지하는 역할을 하고 있다.

상기 링크샤프트(50)의 날개부(51)가 있는 부분과 대향하는 리어커버(80)에는 핸드피스의 내외부 공기가 서로 유동할 수 있는 공기유동공(82, 83)이 설치되어 핸드피스의 내부가 냉각될 수 있도록 한다. 상기 링크샤프트(50)의 날개부(51) 근방에서 결합되는 부싱센터(40)와 모터브라켓(60)의 다리부(62)는 그 다리부의 단부 중 일부분의 내경부만이 탭가공(61)되어 있고 부싱센터(40)의 외경부(42)와 상기 다리부의 일부분만이 결합되도록 구성하는 것이므로 부싱센터(40)와 모터브라켓(60)이 결합된 상태에서도 모터브라켓(60)의 다수의 다리부(62) 사이사이에 열려있는 통공이 남게 되는 바, 링크샤프트(50)의 날개부(51)가 설치된 내부공간과 리어커버(80)의 공기유동공(82, 83)이 설치된 부분이 서로 차단되지 않고 연통될 수 있는 것이다.

한편, 코일스프링(36)은 양쪽에 설치된 와셔(37,38)을 각각 양쪽의 베어링(33, 35)방향으로 누름으로써 베어링(33, 35)이 보다 견고히 고정되도록 하고 있고, 동력발생수단(70)의 회전에 의해 록샤프트(52)가 회전하게 되면 메인샤프트(34), 코일스프링(36), 와셔(37,38) 및 베어링의 회전부가 함께 회전운동을 하게 된다. 링크샤프트(50)는 록샤프트(52)와 핀결합에 의해 연결되어 회전운동을 전달하고 있고, 부싱센터(40)의 외면에는 리어커버(80)와 분리하여 설치된 센터커버(20)가 설치되어 핸드피스의 외관을 형성하고 있다.

상기와 같이 구성된 핸드피스의 냉각작용은 다음과 같다.

먼저, 동력발생수단(70)인 모터가 회전운동을 발생시키게 되면 모터의 회전축을 통해서 링크샤프트(50)에 회전운동을 전달하게 되고 링크샤프트(50)는 록샤프트(52)와 메인샤프트(34)에 회전운동을 전달하게 된다. 이때, 동력을 발생시키는 모터에서는 필연적으로 열이 발생되어 축적되게 되고 메인샤프트 등 동력을 전달하는 종동축계에서도 베어링 등에서 열이 발생되어 핸드피스의 내부온도를 상승시키게 된다. 이렇게 발생된 열은 내부온도를 상승시키고 핸드피스를 잡고 있는 작업자에게 전달되어 작업의 불편을 초래하게 될 뿐 아니라 열변형으로 인한 내부 부속품의 오차발생으로 작업의 정밀도를 저하시키게 된다.

본 발명에 따른 핸드피스의 냉각장치는 모터의 회전에 따라 발생한 열이 모터브라켓을 따라 모터브라켓(60)의 다리부(62)로 이동하게 되고 베어링(32, 33, 35) 등 종동축계에서 발생한 열도 부싱센터(40)를 통해서 부싱센터의 후단부(42)까지 전달되게 된다. 모터브라켓(60)의 다리부(62)와 부싱센터의 후단부(42)는 링크샤프트의 날개부(51)가 회전하는 위치까지 연장되도록 구성되어 있으므로 상기 날개부(51)의 회전으로 공기의 유동을 발생시키게 되면 유동하는 공기는 모터브라켓(60)의 다리부(62)와 부싱센터의 후단부(42)를 경유하면서 모터브라켓(60)과 부싱센터를 냉각시키고, 그 후 리어커버(80)의 공기유동공(82, 83)을 통해서 외부로 배출되게 된다. 보다 원활한 냉각작용을 위해서 모터브라켓(60)과 부싱센터(40)는 열전도 특성이 우수한 Cu계통의 금속으로 구성할 수 있으나, 핸드피스가 손으로 쥐고 섬세한 작업을 수행하는 장치라는 점을 고려하면 전체적인 무게를 보다 경량화할 수 있는 재질로 구성될 필요가 있으므로 열전도특성이 크게 떨어지지 않으면서도 무게가 가벼운 Al계통의 금속으로 구성하는 것도 가능하다. 바람직하게는, 핸드피스의 무게가 모터쪽에 집중되어 있어 오래 사용하면 손목에 무리가 될 수 있으므로 부싱센터를 상대적으로 무거운 황동 등 Cu계통의 합금재질로 구성하고 모터브라켓 등 다른 부품들은 Al계통의 경합금을 사용하여 핸드피스의 전체적인 무게 밸런스를 조절하는 것이 바람직하다.

한편, 모터브라켓의 다리부(62)와 부싱센터(42)가 나사결합에 의해 서로 접촉하여 연결됨으로써 일측의 열발생이 많을 경우 다른 측으로 열이 이동될 수 있으므로 전체적으로 열을 방출하는 면적이 넓어지게 되고 냉각작용이 보다 원활해 질 수 있다.

도4와 도5는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내고 있다.

다른 실시예로서는 모터브라켓(60‘)이 모터(70)의 열을 보다 효과적으로 이동시킬 수 있도록 모터(70)을 감싸는 원통부(64)를 모터브라켓(60’)에 추가 설치한 것으로 모터(70)가 상기 모터브라켓(60')의 원통부(64) 내부에 삽입되게 되고 모터의 회전축이 모터브라켓(60')의 관통부를 통해서 돌출된 상태로 조립되는 것이다. 상기 원통부(64)는 모터의 외경형상에 맞게 형성하고 빈공간이 발생하지 않도록 구성하여 내부에 모터가 삽입될 경우 모터의 표면과 원통부의 내면이 전체적으 로 접촉됨으로써 열전달이 원활하도록 구성하는 것이 바람직하다. 상기의 모터브라켓(60')에도 전방으로 다수의 다리부(62)가 형성되도록 하고 다리부(62)의 단부의 내경부에는 탭가공(61)이 되어 있어 부싱센터의 단부(42)와 나사결합되도록 구성된다.

또한, 보다 원활한 냉각작용을 위하여 모터브라켓(60’)의 원통부(64) 외부면에는 공기가 유동할 수 있는 홈부(65)를 더 구성할 수 있다. 그러한 홈부(65)는 원통부(64)의 길이방향으로 다수개 형성하는 것이 바람직 하고 모터를 기준으로 앞뒤 공간이 서로 연통될 수 있도록 구성한다. 이러한 모터브라켓(60')의 홈부(65)는 링크샤프트(50)의 날개부(51)가 회전함에 따라 모터의 길이방향을 따라 공기의 흐름을 발생시키게 되고 모터에서 발생한 열이 모터의 둘레면 전체를 통해서 효과적으로 배출될 수 있도록 하는 것이다.

도1은 종래의 핸드피스를 나타내는 단면도이다.

도2는 본 고안의 핸드피스를 나타내는 단면도이다.

도3은 본 고안에 따른 핸드피스의 분해도이다.

도4는 본 고안에 따른 핸드피스의 또 다른 실시예이다.

도5는 도4의 핸드피스에 설치되는 모터브라켓의 사시도이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

10: 프론트캡 20: 센터커버

31: 콜렉터척 32, 33, 35: 베어링

34: 메인샤프트 36: 코일스프링

37, 38: 와셔 40 : 부싱센터

42: 부싱센터의 단부 50: 링크샤프트

51: 날개부 52: 록샤프트

60, 60’: 모터브라켓 61: 탭가공부

62: 다리부 63: 볼트구멍

64: 원통부 65: 홈부

70: 동력발생수단 80: 리어커버

82, 83: 공기유동공 90: 리어캡

Claims (5)

1. 핸드피스의 외면을 형성하는 커버(20, 80)와,

   회전력을 발생시키는 동력발생수단(70)과,

   상기 동력발생수단의 전면에 설치된 브라켓(60)과,

   상기 동력발생수단의 회전력을 공구로 전달하는 종동축과,

   상기 종동축을 감싸는 부싱센터(40)를 포함하는 핸드피스에 있어서,

   상기 브라켓(60)에는 다수의 다리부가 형성되어 상기 부싱센터(40)가 설치된 방향으로 연장되고,

   상기 동력발생수단(70)의 회전축에는 링크샤프트(50)가 설치되며,

   상기 링크샤프트(50)의 외면에 다수의 날개(51)가 형성되어 상기 동력발생수단(70)의 회전시 상기 부싱센터(40)와 상기 브라켓(60)의 다리부(62)에서 공기를 유동시키는 것을 특징으로 하는 핸드피스
2. 청구항 1에 있어서, 상기 부싱센터(40)의 단부(42)와 상기 브라켓(60)의 다리부(62)가 서로 접촉하는 것을 특징으로 하는 핸드피스
3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 커버(20, 80)에는 링크샤프트(50)의 날개(51)와 대면하는 위치에 공기유동공(82, 83)이 설치된 것을 특징으로 하는 핸드피스
4. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 브라켓(60)은 상기 동력전달수단(70)을 감싸는 원통형부분(64)을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 핸드피스
5. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 브라켓(60)의 재질은 Al합금이고, 상기 부싱센터(40)의 재질은 Cu합금인 것을 특징으로 하는 핸드피스

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