KR20160003220A - 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴 및 그 구동 구성요소 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 튜브 바디 구성요소 및 이 튜브 바디 구성요소의 전방 단부에 배열된 연삭 헤드를 포함하는, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴을 개시하고 있고, 연삭 헤드는 그 자체의 축을 중심으로 피칭 및 회전 구동되도록 구성되며, 연삭 헤드의 후미 단부는 전달의 형태로 원주 방향을 따라 내부 튜브 바디에 관절로 연결되고, 가요성 전달부가 내부 튜브 바디의 적어도 전방 단부 상에 배열되고, 연삭 헤드의 후미 단부에 관절로 연결되어 토크를 전달할 수 있도록 구성된다. 본 발명은 직접 관절 구조체를 채택하여 내부 튜브 바디와 연삭 헤드 본체 간의 전달을 수행하고, 피칭 동작을 구현할 수 있다. 가요성 전달 구조체가 피칭 및 구동에 의해 야기된 축 편위을 보상하는 데에 사용된다. 전달 구조체는 간단하며, 전송 사이클이 짧아서, 안정적인 제어를 용이하게 해서 수술의 효율을 향상시킨다. 또한, 피칭 및 원주 방향 위치 양쪽 모두에서 연삭 헤드를 조정할 수 있는 구조체에 따르면, 연삭 헤드의 유니버설 방향 조정을 달성하고, 수술 동작의 효율을 향상시키도록 수술 위치에 대한 양호한 적응성 및 양호한 정확성을 가질 수 있으며, 수술후 회복 시간을 짧게 할 수 있어, 치료 비용을 절감하면서 환자의 고통을 완화시킨다.

Description

연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴 및 그 구동 구성요소{ELECTRODELESS VARIABLE ANGLE SIDEWAYS DRILL GRINDING HEAD AND DRIVE COMPONENTS THEREOF}
본 발명은 의료용 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 정형외과 수술에서 사용되는 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴 및 그 구동 구성요소에 관한 것이다.
신체 내의 뼈 조직은 때때로 정형외과 수술에서 연삭될 필요가 있다. 선행 기술에서, 연삭 헤드(grinding head)는 일반적으로 연삭을 위해 회전하도록 파워 핸들에 의해 직접 구동된다. 연삭 헤드가 파워 핸들에 의해 직접 구동되고, 연삭 헤드가 인간의 신체 내로 연장될 필요가 있기 때문에, 연삭 헤드가 관찰하기 어려운 수술 부위에 도달할 때에 연삭 헤드를 제어하는 것은 어렵다. 특히 서로 다른 위치에서 연삭될 필요가 있을 때, 연삭 헤드는 연삭되어야 하는 위치를 수용하도록 변경되기 어렵다. 이러한 연삭 헤드는 사용하기 불편하여 수술의 저 효율을 야기한다.
상기 문제점을 해결하기 위해서, 가요성 연삭 헤드가 알려져 있다. 연삭 헤드는 연삭될 필요가 있는 위치의 변경에 응답하여 피칭(pitching) 동작을 수행하도록 제어될 수 있다. 연삭 헤드는 연결 및 구동을 위해 유니버설 조인트(universal joint)를 갖는 구조체를 갖는다. 상기 구조체는 복잡하고 그의 제조 공정 또한 복잡하다. 정형외과 수술은 일반적으로 연삭 공구의 전체가 작은 외부 직경을 갖는 것이 필요하지만, 상기 구조체에 의하면, 연삭 공구의 반경이 증가하고, 다르게는 연삭 공구가 수술 위치에 도달할 수 없거나, 또는 수술 동안에 동작 간섭이 생길 수 있다. 한편, 상기 구조체에서, 유니버설 조인트를 갖는 연결 구조체가 피칭 동작 및 연삭 헤드와 내부 튜브 간의 회전 전달을 구현하는 데에 사용될 수 있지만, 이러한 구조체는 복잡하고 안정적으로 제어될 수 없다. 또한, 상기 구조체는 피칭 동작만을 구현할 수 있고, 원주 방향으로 연삭될 필요가 있는 부분의 변경에 대응하는 적합한 동작을 구현할 수 없어, 연삭 공구 및 구동 핸들 양쪽 모두가 일체적으로 방향을 변경해야 해서, 불편한 사용을 초래한다. 또한, 피칭 동작을 구동하기 위한 구동부는 비교적 원시적이어서, 연삭 공구의 소형화에 영향을 미친다.
그 결과, 수술 동안에 길이 방향 및 원주 방향으로 연삭 헤드의 위치를 조정할 수 있고, 수술 동작의 효율을 향상시키도록 수술 위치에 대한 양호한 적응성 및 양호한 정확성을 가질 수 있으며, 수술 후 회복 시간을 짧게 할 수 있어, 치료 비용을 절감하면서 환자의 고통을 완화시키는, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴을 제공할 필요가 있다. 또한, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴 전체는 간단한 구조로 착탈 가능하며, 여기서 전달 체인이 짧아서 안정적인 제어가 용이해서 수술의 효율을 향상시킨다.
이에 기초하여, 본 발명은 수술 동안에 길이 방향 및 원주 방향으로 연삭 헤드의 위치를 조정할 수 있고, 수술 동작의 효율을 향상시키도록 수술 위치에 대한 양호한 적응성 및 양호한 정확성을 가질 수 있으며, 수술후 회복 시간을 짧게 할 수 있어, 치료 비용을 절감하면서 환자의 고통을 완화시키는, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴을 제공한다. 또한, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴 전체는 간단한 구조로 착탈 가능하며, 여기서 전달 체인이 짧아서 안정적인 제어가 용이해서 수술의 효율을 향상시킨다.
본 발명에 따른 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴은, 튜브 바디 구성요소 및 이 튜브 바디 구성요소의 전방 단부에 배열된 연삭 헤드를 포함하며, 연삭 헤드는 그 자체의 축을 중심으로 피칭 및 회전 구동되도록 구성되고, 여기서 튜브 바디 구성요소는 외부 튜브 바디 및 이 외부 튜브 바디 내측에 동축으로 배열되고 외부 튜브 바디 및 연삭 헤드와 회전 가능하게 결합되도록 구성되는 내부 튜브 바디를 포함하며, 연삭 헤드의 후미 단부는 내부 튜브 바디에 관절로 연결되어(articulated) 원주 방향을 따른 전달을 달성하고, 가요성 전달부(flexible transmission part)는 내부 튜브 바디의 적어도 전방 단부 상에 배열되고, 연삭 헤드의 상기 후미 단부에 관절로 연결되고 토크를 전달할 수 있도록 구성된다.
또한, 개구 단부를 갖는 관절 홈(articulation groove)이 연삭 헤드의 후미 단부에서 형성되고, 가요성 전달부의 전방 단부에는 가요성 전달부와 회전 가능하게 결합되며 관절 홈과 관절로 연결되되 결합 가능하게 구성되는 로드 형상(rod-shaped) 관절부가 구비된다.
또한, 관절 홈이 연삭 헤드의 후미 단부에서 형성되고, 가요성 전달부의 전방 단부에는 가요성 전달부와 회전 가능하게 결합되며 관절 홈과 관절로 연결되되 결합 가능하게 구성되는 로드 형상 관절부가 제공되며, 로드 형상 관절부 및 가요성 전달부는 T자 형상 구조체를 형성한다.
또한, 가요성 전달부와 로드 형상 관절부 간의 연결 근원부가 T자 형상 평면 상에서 네킹(necking)하고 있다.
또한, 연삭 헤드에는 연삭 헤드 핸들이 제공되며, 관절 홈은 연삭 헤드 핸들의 후미 단부 상에 배치되고; 외부 튜브 바디의 전방 단부는 1 자유도 모드로 연삭 헤드 장착 시스(mount sheath)와 관절로 연결되며, 연삭 헤드 핸들은 연삭 헤드 장착 시스 내측에 배열되고 1 자유도 모드로 연삭 헤드 장착 시스와 회전 가능하게 결합되도록 구성되며, 연삭 헤드는 연삭 헤드 장착 시스 밖으로 연장되는 연삭 블레이드를 갖고; 가요성 전달부는 내부 튜브 바디의 전방 단부에 연결되며, 로드 형상 관절부는 가요성 전달부의 전방 단부 상에 일체로 형성된다.
또한, 외부 튜브 바디는 원주 방향을 따라 회전 구동되도록 구성되어, 연삭 헤드 장착 시스 및 연삭 헤드가 축 회전(revolute) 구동되도록 구성된다.
또한, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴은 연결 핸들 및 구동 구성요소를 더 포함하고, 구동 구성요소는 연삭 헤드 장착 시스를 피칭 구동하기 위한 피칭 구동 구성요소 및 외부 튜브 바디를 원주 방향을 따라 회전 구동하기 위한 방향 구동 구성요소를 포함한다.
피칭 구동 구성요소는 왕복 중간부 및 왕복 구동부를 포함하고, 왕복 중간부의 전방 단부는 연삭 헤드 장착 시스가 피칭 구동 가능한 형태로 연삭 헤드 장착 시스에 연결되며, 왕복 중간부의 후방 단부는 적어도 축 방향으로 왕복 구동부와 구동 가능하게 결합되고, 왕복 구동부는 이 왕복형 구동부가 연결 핸들에 대하여 이동 가능한 형태로 연결 핸들과 결합된다.
방향 구동 구성요소는 외부 튜브 바디에 동축으로 고정된 연결 슬리브(connection sleeve), 및 이 연결 슬리브 외측에 배열된 구동 슬리브를 포함하고, 구동 슬리브는 원주 방향으로 연결 슬리브에 고정되며 축 방향으로 연결 슬리브에 슬라이딩 가능하고, 구동 슬리브는 축 방향을 따라 슬라이딩하여 연결 핸들과 맞물리거나 그로부터 맞물림 해제되어 원주 방향으로의 제한 또는 해제를 달성하도록 구성된다.
또한, 구동 슬리브에는 구동 슬리브를 연결 핸들의 전방 단부에 근접하게 하고 원주 방향으로 연결 핸들과 맞물리게 하는 후방향 사전 압박력(backward pretightening force)이 제공되고; 왕복 중간부의 후미 단부는 이동 슬리브(transition sleeve)와 축 방향으로 고정적으로 연결되며, 방사상 구동 아암(radial driving arm)이 이동 슬리브의 외부 원 상에 배열되고, 방사상 구동 아암은 1 자유도 모드로 왕복 구동부와 회전 가능하게 결합되도록 구성되며; 왕복 구동부는 연결 핸들 상에 제공된 외부 스레드(external thread)와 정합하는 내부 스레드를 갖는 왕복 구동 슬리브이고; 네킹부가 구동 슬리브의 후방 단부 상에 배열되며, 왕복 구동 슬리브의 전방 단부는 구동 슬리브의 네킹부의 외부 원 외측에 배열되고, 왕복 구동 슬리브의 후방 단부는 연결 핸들의 외측에 배열된다.
본 발명은 튜브 바디 구성요소 및 이 튜브 바디 구성요소의 전방 단부에 배열된 연삭 헤드를 포함하는, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴을 또한 개시하고 있고, 연삭 헤드는 그 자체의 축을 중심으로 피칭 및 회전 구동되도록 구성되며, 튜브 바디 구성요소는 외부 튜브 바디 및 이 외부 튜브 바디 내측에 동축으로 배열되고 외부 튜브 바디 및 연삭 헤드와 회전 가능하게 결합되도록 구성되는 내부 튜브 바디를 포함하고, 외부 튜브 바디의 전방 단부는 1 자유도 모드로 연삭 헤드 장착 시스와 관절로 연결되며, 연삭 헤드에는 연삭 헤드 핸들이 구비되고, 연삭 헤드 핸들에는 1 자유도 모드로 연삭 헤드 핸들과 회전 가능하게 결합되도록 구성되는 위치-제한 링(position-limiting ring)이 구비되며, 연삭 헤드 핸들은 축 방향 위치-제한 형태로 위치-제한 링을 통해 연삭 헤드 장착 시스 내측에 배열된다.
또한, 연삭 헤드 장착 시스는 외부 슬리브 및 이 외부 슬리브 내측에 배열된 내부 슬리브를 포함하고, 위치-제한 링에는 2개의 방사상 대칭형 위치-제한 벌지(bulge)가 구비되며, 연삭 헤드 핸들의 외부 원에는 위치-제한 링을 위치시키고 방사 방향으로 여분의 이동 공간을 갖도록 구성된 환형 위치-제한 홈이 구비되고, 내부 슬리브에는 2개의 방사상 대칭형 축 방향 개구 홈이 구비되며, 외부 슬리브에는 이 외부 슬리브를 방사상으로 통과하는 위치-제한 관통 구멍이 구비되고, 외부 슬리브는 축 방향 개구를 갖는 개구 슬리브이며; 연삭 헤드 핸들은 내부 슬리브 내측에 배열되고, 위치-제한 링의 2개의 위치-제한 벌지는 축 방향 개구 홈을 따라 결합되며, 하나의 위치-제한 벌지는 위치-제한 관통 구멍 내에 삽입되고, 다른 위치-제한 벌지는 외부 슬리브의 내벽 상에 인접한다.
본 발명은 튜브 바디 구성요소 및 이 튜브 바디 구성요소의 전방 단부에 배열된 연삭 헤드를 포함하는, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴을 또한 개시하고 있고, 연삭 헤드는 그 자체의 축을 중심으로 피칭 및 회전 구동되도록 구성되며, 튜브 바디 구성요소는 외부 튜브 바디 및 이 외부 튜브 바디 내측에 동축으로 배열되고 외부 튜브 바디 및 연삭 헤드와 회전 가능하게 결합되도록 구성되는 내부 튜브 바디를 포함하고, 외부 튜브 바디의 전방 단부는 1 자유도 모드로 연삭 헤드 장착 시스와 관절로 연결되며, 연삭 헤드는 연삭 헤드 장착 시스 상에 장착되고 원주 방향을 따라 연삭 헤드 장착 시스와 회전 가능하게 결합되도록 구성되고, 연삭 헤드는 연삭 헤드 장착 시스 밖으로 연장되는 연삭 블레이드를 가지며; 연삭 헤드 장착 시스에는 이 연삭 헤드 장착 시스를 관절의 회전 방향으로 피칭 구동하도록 구성된 왕복 중간부가 제공되고, 왕복 중간부는 적어도 연삭 헤드 장착 시스의 피칭 동작의 방향으로 이동 공간을 갖는다.
또한, 왕복 중간부는 내부 튜브 바디와 외부 튜브 바디 사이에 배치된 중간 튜브 바디이고, 중간 튜브 바디와 내부 튜브 바디 사이, 및 중간 튜브 바디와 외부 튜브 바디 사이에는 방사상 이동 공간이 존재하며, 방사상 이동 공간은 연삭 헤드 장착 시스가 피칭 구동된 때에 중간 튜브 바디에 의해 기인한 방사상 변위를 수용하고; 중간 튜브 바디의 전방 단부는 전방향으로 연장되어 연삭 헤드 장착 시스와 관절로 연결되는 데에 사용되는 피칭 관절부를 형성하며, 피칭 관절부는 강성이다.
본 발명은 튜브 바디 구성요소 및 이 튜브 바디 구성요소의 전방 단부에 배열된 연삭 헤드를 포함하는, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴을 또한 개시하고 있고, 연삭 헤드는 그 자체의 축을 중심으로 피칭 및 회전 구동되도록 구성되며, 튜브 바디 구성요소는 외부 튜브 바디 및 이 외부 튜브 바디 내측에 동축으로 배열되고 외부 튜브 바디 및 연삭 헤드와 회전 가능하게 결합되도록 구성되는 내부 튜브 바디를 포함하고, 외부 튜브 바디의 전방 단부에는 연삭 헤드를 장착하고 연삭 헤드를 피칭 구동하도록 구성된 연삭 헤드 장착 시스가 구비되며, 연삭 헤드 장착 시스의 후방 단부 및 외부 튜브 바디의 전방 단부는 관절 조인트 및 관절 홈이 서로 상호 연결되는 형태로 1 자유도의 관절 구조체를 형성하고, 연삭 헤드 장착 시스와 관절로 연결될 외부 튜브 바디의 일부분은 두껍게 된다.
또한, 외부 튜브 바디의 전방 단부는 연삭 헤드 장착 시스와 관절로 연결되기에 적합한 외부 튜브 관절부와 고정적으로 연결되고, 2개의 만곡된 관절 조인트가 외부 튜브 관절부의 전방 단부면 상에 방사상으로 대향하게 형성되며, 2개의 만곡된 관절 홈이 연삭 헤드 장착 시스의 후미 단부면 상에 방사상으로 대향하게 형성되고 2개의 만곡된 관절 조인트를 삽입해서 1 자유도의 관절 구조체를 형성하도록 구성되고; 외부 튜브 관절부는 2개의 만곡된 관절 조인트 사이에 배치되어 내부 튜브 바디가 통과하는 채널을 형성한다.
본 발명은 연결 핸들 및 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴의 연삭 헤드를 피칭 구동하기 위한 피칭 구동 구성요소를 포함하는, 연삭 방위를 변경하도록 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴을 구동하기 위한 구동 구성요소를 개시하고 있고, 여기서 피칭 구동 구성요소는 왕복 중간부 및 왕복 구동부를 포함하며, 왕복 중간부의 전방 단부는 연삭 헤드가 피칭 구동 가능한 형태로 연삭 헤드에 연결되고, 왕복 중간부의 후방 단부는 적어도 축 방향으로 왕복 구동부와 구동 가능하게 결합되며, 왕복 구동부는 이 왕복 구동부가 연결 핸들에 대하여 이동 가능한 형태로 연결 핸들과 결합된다.
또한, 구동 구성요소는 방향 구동 구성요소를 더 포함하고, 방향 구동 구성요소는 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴의 외부 튜브 바디에 동축으로 고정된 연결 슬리브, 및 이 연결 슬리브 외측에 배열된 구동 슬리브를 포함하며, 구동 슬리브는 원주 방향으로 연결 슬리브에 고정되고 축 방향으로 연결 슬리브에 슬라이딩 가능하며, 구동 슬리브는 축 방향을 따라 슬라이딩하여 연결 핸들과 맞물리거나 그로부터 맞물림 해제되어 원주 방향으로의 제한 또는 해제를 달성하도록 구성된다.
또한, 구동 슬리브에는 구동 슬리브를 연결 핸들의 전방 단부에 근접하게 하고 원주 방향으로 연결 핸들과 맞물리게 하는 후방향 사전 압박력이 제공되고; 중간 튜브의 후미 단부는 전이 슬리브와 축 방향으로 고정적으로 연결되며, 방사상 구동 아암이 이동 슬리브의 외부 원 상에 배열되고, 방사상 구동 아암은 1 자유도 모드로 왕복 구동부와 회전 가능하게 결합되도록 구성되며; 왕복 구동부는 연결 핸들 상에 제공된 외부 스레드와 정합되는 내부 스레드를 갖는 왕복 구동 슬리브이고; 네킹부가 구동 슬리브의 후방 단부 상에 배열되며, 왕복 구동 슬리브의 전방 단부는 구동 슬리브의 네킹부의 외부 원 외측에 배열되고, 왕복 구동 슬리브의 후방 단부는 연결 핸들 외측에 배열된다.
본 발명은 다음의 유리한 효과를 갖는다. 본 발명에 따른 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴은 직접 관절 구조체를 채택하여 내부 튜브 바디와 연삭 헤드 사이의 전달을 수행하고, 피칭 동작을 구현할 수 있다. 가요성 전달 구조체는 피칭 및 구동에 의해 야기된 축 편위(axis deviation)를 보상하는 데에 사용된다. 전달 구조체는 간단하고, 전달 사이클이 짧아서, 안정적인 제어를 용이하게 해서 수술의 효율을 향상시킨다. 또한, 피칭 및 원주 방향 위치 양쪽으로 연삭 헤드를 조정할 수 있는 구조체에 의하면, 연삭 헤드의 유니버설 방향 조정을 달성해서, 연삭 헤드가 수술 부위의 변경에 따라 길이 방향 및 원주 방향 위치로 조정될 수 있고, 수술 동작의 효율을 향상시키도록 수술 위치에 대한 양호한 적응성 및 양호한 정확성을 가질 수 있으며, 수술후 회복 시간을 짧게 할 수 있어, 치료 비용을 절감하면서 환자의 고통을 완화시킨다.
이하에서는 첨부된 도면과 함께 취해진 다음의 실시예를 참조하여 본 발명이 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴의 전방 단부의 단면을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴의 후방 단부의 단면을 나타내는 개략도이다.
도 4는 도 1의 원(A) 내에 포함된 부분의 상세도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연삭 헤드를 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가요성 전달부를 나타내는 개략도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴을 나타내는 개략도이고; 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴의 전방 단부의 단면을 나타내는 개략도이며; 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴의 후방 단부의 단면을 나타내는 개략도이고; 도 4는 도 1의 원(A) 내에 포함된 부분의 상세도이며; 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연삭 헤드를 나타내는 개략도이고; 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가요성 전달부를 나타내는 개략도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴, 즉 의료용 연삭 공구는 튜브 바디 구성요소 및 이 튜브 바디 구성요소의 전방 단부에 배열된 연삭 헤드(1)를 포함하고, 연삭 헤드(1)는 그 자체의 축을 중심으로 피칭 및 회전 구동되도록 구성되며, 여기서 튜브 바디 구성요소는 외부 튜브 바디(3) 및 이 외부 튜브 바디(3) 내측에 동축으로 배열되고 외부 튜브 바디(3) 및 연삭 헤드(1)와 회전 가능하게 결합되도록 구성되는 내부 튜브 바디(11)를 포함하고, 연삭 헤드(1)의 후미 단부는 전달의 형태로 원주 방향을 따라 내부 튜브 바디(11)에 관절로 연결되며, 가요성 전달부(13)는 적어도 내부 튜브 바디(11)의 전방 단부 상에 배열되되, 연삭 헤드(1)의 후미 단부에 관절로 연결되며 토크를 전달하도록 구성된다. 본 명세서에서 설명된 피칭은 튜브 바디 구성요소의 축에 대하여 소정의 각도로 회전하는 것을 의미한다. 본 명세서에서 설명된 그 자체의 축을 중심으로 회전하는 연삭 헤드는 연삭 헤드가 연삭을 위해 구동되는 것을 의미한다. 연삭 헤드는 사용시 튜브 바디 구성요소와 동축이 되도록 조정될 수 있고, 작업 환경 내로 진입한 후에 필요에 따라 연삭을 위한 적절한 피칭 각의 위치로 조정될 수 있다. 연삭 헤드는 피칭 후에 연삭을 수행할 수 있다. 전달은 가요성 전달부를 통한 전달 축의 변경을 적합하게 하는 것을 의미한다.
상기 실시예에서, 개구 단부를 갖는 관절 홈(1d)이 연삭 헤드(1)의 후미 단부에서 형성되고, 가요성 전달부(13)의 전방 단부에는 가요성 전달부에 회전 가능하게 결합되고 관절 홈과 관절로 연결되되 결합 가능하게 구성되는 로드 형상 관절부(13a)가 구비된다. 피칭 동작 후에 구동되는 연삭 헤드 자체의 축을 중심으로 연삭 헤드의 회전을 적합하도록 가요성 전달부(13)를 갖는 것에 추가로, 피칭 동작 후에 발생된 길이 차를 맞출 수 있도록 관절 홈(1d)과 로드 형상 관절부(13a) 사이에 약간의 이동 공간이 존재하며, 이에 따라 회전이 원활할 수 있고, 내부 튜브 바디(11) 및 가요성 전달부(13)가 외부 튜브 바디(3)로부터 인출되어 조립 및 분해가 편리할 수 있다.
상기 실시예에서, 로드 형상 관절부(13a) 및 가요성 전달부(13)는 T자 형상 구조체를 형성한다. 이와 같이, 관절 구조체의 전달 강도를 보장할 수 있을 뿐만 아니라, 외부 튜브 바디(3)가 피칭을 위한 그의 관절 위치가 내향으로 두꺼워진 후에 원활하게 통과할 수 있게 한다. 물론, 이러한 구조체의 관절부는 또한 개구 없이 관절 홈에 대해 사용 가능할 수도 있다.
상기 실시예에서, 가요성 전달부와 로드 형상 관절부 간의 연결 근원부는 T자 형상 평면 상에서 네킹(necking)한다. 이러한 구조체는, 로드 형상 관절부(13a)가 관절 홈(1d)에 관절로 연결된 후에 로드 형상 관절부(13a)가 관절 홈(1d)으로부터 측방향으로 그리고 회전방향으로 이동할 때, 관절 홈의 구조체에 적합하게 될 수 있고 관절 홈(1d)의 홈 벽과 간섭하지 않을 수 있다.
상기 실시예에서, 연삭 헤드(1)에는 연삭 헤드 핸들(1a)이 구비되며, 관절 홈(1d)이 연삭 헤드 핸들(1a)의 후미 단부 상에 배치된다. 외부 튜브 바디(3)의 전방 단부는 1 자유도 모드로 연삭 헤드 장착 시스(grinding head mount sheath, 4)와 관절로 연결되고, 연삭 헤드 핸들(1a)은 연삭 헤드 장착 시스(4) 내측에 배열되고 1 자유도 모드로 연삭 헤드 장착 시스(4)와 회전 가능하게 결합되도록 구성되며, 연삭 헤드(1)는 연삭 헤드 장착 시스(4) 밖으로 연장되는 연삭 블레이드를 갖는다. 1 자유도로 회전 가능하게 결합되는 결합 모드는 축 방향의 기계적 위치-제한을 포함하여, 이러한 구조를 달성할 수 있는 임의의 기계 수단일 수 있다. 연삭 헤드 핸들(1a)의 구조에 의하면, 설치 및 조립이 편리하고, 구조 소형화를 보장할 수 있으며, 이 분야에서 적합하고, 연삭 헤드가 연삭 헤드 장착 시스(4)에 의해 구동되어 피칭 동작을 구현할 수 있다. 가요성 전달부(13)는 양호한 적응성으로, 스레드형 연결 또는 로킹(locking) 연결을 통해 내부 튜브 바디(11)의 전방 단부에 연결되고, 가요성 전달부는 필요에 따라 대체되어 공구의 장기간 작동을 보장할 수 있다. 로드 형상 관절부(13a)는 가요성 전달부(13)의 전방 단부 상에 일체로 형성된다. 1 자유도 모드에서의 관절은 함께 관절로 연결된 부분들 간의 상대 동작이 관절의 전달 방향으로 제한되는 것을 의미하고, 관절용 수단은 샤프트를 갖는 기존의 관절 구조체일 수 있다. 이러한 구조체가 소형화되는 추세이기 때문에, 한 부분 상에 관절 홈을 제공하고, 다른 부분 상에 관절 홈 또는 2개의 방사상 대칭형 볼(ball) 구조체와 정합하는 로드 형상 구조체를 가공하는 것이 적합하다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 2개의 만곡된 관절 조인트(3a)가 외부 튜브 바디(3)의 전방 단부면 상에 방사상으로 대향하게 형성되고, 2개의 만곡된 관절 홈(4a)이 연삭 헤드 장착 시스(4)의 후미 단부면 상에 방사상으로 대향하게 형성되고 2개의 만곡된 관절 조인트(3a)를 삽입하여 1 자유도의 관절 구조체를 형성하도록 구성된다. 이와 같이, 구조가 간단하고, 가공이 편리하며, 관절이 회전하도록 가요성이고, 분해하기가 용이하다. 또한, 이러한 구조체는 외부 튜브 바디의 축 및 관절의 축이 동일한 평면 상에 배치되게 한다.
도면에 나타낸 바와 같이, 연삭 헤드 핸들(1a)은 가요성 전달부(13)에 관절로 연결된 후에 축 방향 이동 공간을 가져서, 로드 형상 관절부(13a)를 관절 홈(1d) 내에 직접 삽입함으로써 형성되고 연삭 헤드 핸들(1a)과 로드 형상 관절부(13a) 간의 상대 이동을 원활하게 하는 축 방향 이동 공간을 갖는 완전 개방 관절 구조체를 형성해서, 내부 튜브 바디(11) 및 가요성 전달부(13)가 언제든지 인출될 수 있어 세정 및 유지보수를 용이하게 한다. 이러한 구조체는 기존 기술의 유니버설 샤프트 구조체를 제거하여, 구조체의 소형화 및 체적의 감축을 달성하고, 깊고 좁은 공간에 대해 더욱 적용 가능하다.
상기 실시예에서, 외부 튜브 바디는 원주 방향을 따라 회전 구동되도록 구성되어, 연삭 헤드 장착 시스 및 연삭 헤드가 축 회전(rovolte) 구동되도록 구성된다. 본 명세서에서 설명된 축 회전(revolution)은 연삭 헤드(1) 전체가 유니버설 연삭을 달성하기 위해서 튜브 바디 구성요소의 축 주위를 회전하는 것, 즉 피칭 동작 및 원주 방향 동작이 2개의 자유도로서 달성될 수 있고, 상이한 방향으로 복수의 작업 조건을 형성하도록 조합될 수 있음을 의미한다. 연삭 헤드는 사용시 튜브 바디 구성요소와 동축이 되도록 조정될 수 있고, 작업 환경 내로 진입한 후에 필요에 따라 연삭하기 위해 적절한 피칭 각의 위치로 조정될 수 있다.
상기 실시예에서, 연속 가변각을 갖는 측방향 드릴은 연결 핸들(9) 및 구동 구성요소를 더 포함하며, 구동 구성요소는 연삭 헤드 장착 시스(4)를 피칭 구동하기 위한 피칭 구동 구성요소 및 외부 튜브 바디를 원주 방향을 따라 회전 구동하기 위한 방향 구동 구성요소를 포함한다.
피칭 구동 구성요소는 왕복 중간부 및 왕복 구동부(8)를 포함하고, 왕복 중간부의 전방 단부는 연삭 헤드 장착 시스(4)를 피칭 관절 방향으로 회전 구동하기 위해서, 연삭 헤드 장착 시스(4)가 피칭 구동 가능한 형태로 연삭 헤드 장착 시스(4)에 연결되어, 연삭 헤드(1)를 구동해서 피칭 동작을 구현한다. 왕복 중간부의 후방 단부는 적어도 축 방향으로 왕복 구동부(8)와 구동 가능하게 결합되고, 왕복 구동부(8)는 왕복 중간부를 구동해서 왕복 동작을 구현하여 연삭 헤드 장착 시스(4)의 피칭 동작을 달성하기 위해서, 왕복 구동부(8)가 연결 핸들(9)에 대하여 이동 가능한 형태로 연결 핸들(9)과 결합된다. 왕복 구동부(8)는 이 왕복 구동부(8)가 연결 핸들(9)에 대하여 이동 가능한 형태로, 또는 스레드 피팅(thread fitting)을 통해 또는 다른 왕복 동작의 형태로 연결 핸들(9)과 결합될 수 있고, 언제든지 위치할 수 있다.
방향 구동 구성요소는 연삭 공구의 외부 튜브 바디에 동축으로 고정된 연결 슬리브(6), 및 이 연결 슬리브 외측에 배열된 구동 슬리브(7)를 포함하며, 구동 슬리브는 원주 방향으로 연결 슬리브에 고정되고 축 방향으로 연결 슬리브에 슬라이딩 가능하다. 외부 튜브 바디(3)는 용접에 의해 연결 슬리브(6)에 연결된다. 구동 슬리브(7)에 대한 연결 슬리브(6)의 상대적인 슬라이딩은 축 방향 플랫 키(axial flat key) 또는 스플라인(spline)의 조합에 의해 달성될 수 있고, 본 명세서에서는 설명하지 않는다. 구동 슬리브(7)는 축 방향을 따라 슬라이딩해서 연결 핸들(9)과 맞물리거나 그로부터 맞물림 해제되어 원주 방향으로의 제한 또는 해제를 달성하도록 구성된다. 이러한 구조에서, 연결 핸들(9)의 전방 단부에는 단부면 스플라인이 구비될 수 있고, 구동 슬리브(7)의 후미 단부에도 단부면 스플라인이 제공된다. 구동 슬리브(7)가 외력에 의해 구동되어 축 방향으로 슬라이딩할 때, 수동으로 구동될 수 있는 구동 슬리브(7)는 연결 슬리브(6)를 회전시켜, 외부 튜브 바디(3)를 회전 구동하고, 연삭 헤드가 축 회전(revolution)을 구현하게 한다. 유니버설 방향의 기능은 그 축 상의 연삭 헤드(1)의 회전 및 피칭 동작과 축 회전(revoluton)을 조합함으로써 달성될 수 있다.
상기 실시예에서, 구동 슬리브(7)에는 이 구동 슬리브(7)를 연결 핸들(9)의 전방 단부에 근접하게 하고 원주 방향으로 연결 핸들(9)과 맞물리게 하는 후방향 사전 압박력이 제공된다. 사전 압박력은 스프링 또는 스냅 스프링에 의해 달성될 수 있다. 맞물림은 실행 시간 동안 발생하는 오 동작 및 분리 문제점을 피할 수 있는 사전 압박력에 의해 달성된다. 도면에 나타낸 바와 같이, 스프링 공동(cavity)이 구동 슬리브(7)의 내부 원 상에 배열되고, 원주형 스프링(columnar spring)이 연결 슬리브(6)의 외측에 배열되며, 원주형 스프링의 2개의 단부가 연결 슬리브(6)의 외부 원 상에 형성된 외부 보스(boss) 및 구동 슬리브(7)의 내부 원 상에 형성된 내부 보스에 대하여 각각 가압한다. 왕복 중간부의 후미 단부는 전이 슬리브(15)와 축 방향으로 고정적으로 연결되고, 방사상 구동 아암(15a)이 전이 슬리브(15)의 외부 원 상에 배열되며, 방사상 구동 아암(15a)은 1 자유도 모드로 왕복 구동부(8)와 회전 가능하게 결합되도록 구성된다. 도면에 나타낸 바와 같이, 방사상 구동 아암(15a)은 나사산(screw thread)으로 왕복 구동부(8)와 정합하는 가압 슬리브(16)를 통해 축 방향으로 고정된다. 왕복 구동부(8)는 연결 핸들(9) 상에 제공된 외부 스레드와 정합하는 내부 스레드를 갖는 왕복 구동 슬리브이다. 네킹부(necking portion)가 구동 슬리브의 후방 단부 상에 배열되고, 왕복 구동 슬리브의 전방 단부가 구동 슬리브의 네킹부의 외부 원 외측에 배열되며, 왕복 구동 슬리브의 후방 단부가 연결 핸들 외측에 배열된다. 왕복 구동 슬리브를 회전시키고 방사상 구동 아암(15a)을 구동해서 왕복 동작을 구현함으로써, 원활하고 정확한 동작을 달성하여 기존 기술에서의 정지 및 전이를 회피할 수 있다. 한편, 나사산 결합은 구성요소가 소형화 및 무결성을 갖게 한다. 구동 슬리브(7)의 후방 단부에는 네킹부가 제공되며, 왕복 구동 슬리브의 전방 단부가 구동 슬리브(7)의 네킹부의 외부 원 외측에 배열되고, 왕복 구동 슬리브의 전방 단부의 내부 원 상에 단차가 형성되고, 이 단차는 프레스 커버에 연결되어 원형 홈을 형성한다. 도면에 나타낸 바와 같이, 방사상 구동 아암(15a)이 원형 홈 내에 삽입되어 축 방향으로 고정되고 원주 방향으로 슬라이딩 가능한 결합 구조체를 형성한다. 물론, 복수의 방사상 구동 아암(15a)이 원주 방향을 따라 배열될 수 있다. 도면에 나타낸 바와 같이, 대칭적으로 배열된 2개의 방사상 구동 아암은 구동력을 균일하게 전달할 수 있다. 방사상 구동 아암은 구동 슬리브와 연결 핸들(9) 사이, 및 구동 슬리브와 왕복 구동 슬리브 사이에 배치되어, 방사상 구동 아암(15a)이 구동 슬리브(7)와 연결 핸들(9) 사이의 단부면 스플라인으로부터 떨어져서 유지되어, 동작 간섭을 회피해야 한다. 왕복 구동 슬리브의 후방 단부는, 도면에 나타낸 바와 같이, 연결 핸들(9) 외측에 배열되고, 왕복 구동 슬리브의 후방 단부는 연결 핸들 외측에 배열되고 스레드에 의해 연결 핸들과 결합되어, 작동을 용이하게 한다.
연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴의 후미 단부에는 전원에 연결된 커넥터(10)가 제공되고, 연결 핸들(9)의 내부 표면에는 커넥터(10)를 지지하기 위해서, 도 3에 나타낸 지지 이동 슬리브(17)로서의 지지부가 제공된다. 지지 이동 슬리브(17)의 전방 단부는 외측에 배열되고 이동 슬리브(15)와 회전 가능하게 결합되며, 지지 이동 슬리브(17)의 후방 단부는 내측에 배열되고 밀봉(seal) 이동 슬리브(18)와 회전 가능하게 결합된다. 밀봉 이동 슬리브(18)는 회전 가능하게 결합되고, 필요한 밀봉 링 및 슬라이드 베어링을 구비하며, 본 명세서에서는 설명하지 않는다.
본 발명은 튜브 바디 구성요소 및 이 튜브 바디 구성요소의 전방 단부에 배열된 연삭 헤드(1)를 포함하는, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴의 특정 실시예를 또한 개시하고 있고, 연삭 헤드는 그 자체의 축을 중심으로 피칭 및 회전 구동되도록 구성되며, 튜브 바디 구성요소는 외부 튜브 바디(3) 및 이 외부 튜브 바디(3) 내측에 동축으로 배열되고 외부 튜브 바디(3) 및 연삭 헤드(1)와 회전 가능하게 결합되도록 구성되는 내부 튜브 바디(11)를 포함하고, 외부 튜브 바디의 전방 단부는 1 자유도 모드로 연삭 헤드 장착 시스(4)와 관절로 연결되며, 연삭 헤드(1)에는 연삭 헤드 핸들(1a)이 제공되고, 연삭 헤드 핸들(1a)에는 1 자유도 모드로 연삭 헤드 핸들(1a)과 회전 가능하게 결합되도록 구성되는 위치-제한 링(1c)이 제공되며, 연삭 헤드 핸들(1a)은 축 방향 위치-제한 형태로 위치-제한 링(1c)을 통해 연삭 헤드 장착 시스(4) 내측에 배열된다. 이와 같이, 상기 구조체는 간단하고, 분해 및 조립이 용이하다. 연삭 헤드 핸들(1a)은 연삭 헤드 장착 시스(4) 내에 직접 삽입되어 축 방향 위치-제한을 달성할 수 있다. 원형 홈 내에 삽입하는 모드는 대부분 1 자유도로 회전 가능한 결합의 형태로 사용될 수 있다.
상기 실시예에서, 연삭 헤드 장착 시스(4)는 외부 슬리브 및 이 외부 슬리브 내측에 배열된 내부 슬리브(4c)를 포함하고, 위치-제한 링(1c)에는 2개의 방사상 대칭형 위치-제한 벌지(position-limiting bulge: 1c1,1c2)가 구비되며, 연삭 헤드 핸들(1a)의 외부 원에는 위치-제한 링(1c)을 위치시키고 방사상 이동 공간을 갖도록 구성된 환형 위치-제한 홈(1b)이 구비되고, 위치-제한 링(1c)을 환형 위치-제한 홈(1b) 내에 삽입함으로써 1 자유도에서의 회전 가능한 결합이 달성된다. 내부 슬리브(4c)에는 2개의 방사상 대칭형 축 방향 개구 홈(4c1,4c2)이 구비되고, 외부 슬리브에는 이 외부 슬리브를 방사상으로 통과하는 위치-제한 관통 구멍(4b)이 구비되며, 외부 슬리브는 축 방향 개구를 갖는 개구 슬리브이다. 연삭 헤드 핸들(1a)은 내부 슬리브(4c) 내측에 배열되고, 위치-제한 링(1c)의 2개의 위치-제한 벌지(1c1, 1c2)는 축 방향 개구 홈을 따라 결합되며, 하나의 위치-제한 벌지(1c1)는 위치-제한 관통 구멍 내에 삽입되고, 다른 위치-제한 벌지(1c2)는 외부 슬리브의 내벽 상에 인접한다. 연삭 헤드 장착 시스(4)의 외부 슬리브는 축 방향 개구를 가지며, 따라서 위치-제한 링(1c)을 고정하도록 방사상 탄성을 갖는다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 외부 슬리브의 축 방향 개구는 위치-제한 관통 구멍에 대하여 45°의 각도로 외부 슬리브 상에 배열된다. 설치할 때, 연삭 헤드 핸들(1a) 및 위치-제한 링(1c)은 함께 내부 슬리브(4c) 내측에 배열되고, 2개의 위치-제한 벌지(1c1,1c2)는 방사상으로 제한되고 압축되며, 위치-제한 링(1c)이 설치 위치 내로 슬라이딩할 때, 하나의 위치-제한 벌지(1c1)는 이 위치-제한 벌지(1c1)의 위치-제한 관통 구멍 내에 삽입되어, 축 방향 위치-제한을 달성한다. 제거할 때, 위치-제한 관통 구멍 내의 위치-제한 벌지(1c1)가 방사상으로 가압되고, 위치-제한 링(1c)(위치 제한 링은 환형 위치-제한 홈(1b) 내에 삽입하기 편리하고 변형하기 편리한 개구 링임) 그 자체 및 외부 슬리브가 변형될 수 있으며, 위치-제한 벌지(1c1)가 위치-제한 관통 구멍(4b)의 내부 직경으로부터 방사상으로 내향으로 맞물림 해제될 수 있고, 연삭 헤드 핸들이 제거될 수 있다. 도면에 나타낸 바와 같이, 외부 슬리브에는 축 방향 개구가 제공될 뿐만 아니라, 원주 방향으로 원주 방향 홈이 제공된다. 원주 방향 홈은 조립 및 분해의 어려움을 감소시키도록 축 방향 개구 홈의 에지에서 개구를 갖는다.
이 실시예에 따른 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴은 사용을 위해 상기 기술적 해결책과 조합되어, 보다 양호한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 튜브 바디 구성요소 및 이 튜브 바디 구성요소의 전방 단부에 배열된 연삭 헤드를 포함하는, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴을 또한 개시하고 있고, 연삭 헤드(1)는 그 자체의 축을 중심으로 피칭 및 회전 구동되도록 구성되며, 튜브 바디 구성요소는 외부 튜브 바디(3) 및 이 외부 튜브 바디(3) 내측에 동축으로 배열되고 외부 튜브 바디(3) 및 연삭 헤드(1)와 회전 가능하게 결합되도록 구성되는 내부 튜브 바디(11)를 포함하고, 외부 튜브 바디(3)의 전방 단부는 1 자유도 모드로 연삭 헤드 장착 시스(4)와 관절로 연결되며, 연삭 헤드(1)는 연삭 헤드 장착 시스(4) 상에 장착되고 원주 방향을 따라 연삭 헤드 장착 시스(4)와 회전 가능하게 결합되도록 구성되며, 연삭 헤드(1)는 연삭 헤드 장착 시스(4) 밖으로 연장되는 연삭 블레이드를 갖고; 연삭 헤드 장착 시스(4)에는 관절의 회전 방향으로 연삭 헤드 장착 시스를 피칭 구동하도록 구성된 왕복 중간부가 구되며, 왕복 중간부는 적어도 연삭 헤드 장착 시스의 피칭 동작의 방향으로 이동 공간을 가져서, 직접 관절로 연결된 후에 연삭 헤드 장착 시스(4)의 피칭 동작에 의해 기인한 왕복 구동부의 방사상 이동을 수용해서, 간섭을 회피한다. 이와 같이, 상기 구조체는 간단하고 유용하다.
상기 실시예에서, 왕복 중간부는 내부 튜브 바디(11)와 외부 튜브 바디(3) 사이에 배치된 중간 튜브 바디(12)이고, 중간 튜브 바디(12)와 내부 튜브 바디(11) 사이, 및 중간 튜브 바디(12)와 외부 튜브 바디(3) 사이에 방사상 이동 공간이 존재하며, 방사상 이동 공간은 연삭 헤드 장착 시스(4)가 피칭할 때에 중간 튜브 바디에 의해 야기된 방사상 변위를 수용하고; 중간 튜브 바디(12)의 전방 단부는 연삭 헤드 장착 시스와 관절로 연결하는 데에 사용되는 피칭 관절부(5)를 형성하도록 전방으로 연장되며, 피칭 관절부(5)는 강성이다. 이와 같이, 중간 튜브 바디(12)는 방사상 이동 공간을 이용하여 연삭 헤드 장착 시스가 피칭할 때에 작은 방사상 변위를 수용하고, 피칭 관절부의 강성 구조체는 연삭 헤드 장착 시스를 원활하게 피칭 구동할 수 있다. 상기 구조체는 간단하고 소형이어서 복잡한 구조에 의해 야기된 체적 증가를 회피해서, 수술의 성공을 보장한다. 도면에 나타낸 바와 같이, 피칭 관절부(5)는 강성이고, 두꺼운 구조체이다.
피칭 관절부(5)는 중간 튜브 바디에 고정적으로 연결되는 펍 조인트(pup joint) 상에 형성되고, 피칭 관절부(5)는 또한 중간 튜브 바디 내에 직접 형성될 수도 있고, 이는 본 발명의 목적에 영향을 주지 않는다. 이 실시예가 상기 기술적인 해결책과 조합될 수 있기 때문에, 중간 튜브 바디(12)의 후미 단부는 상기 이동 슬리브(15)에 축 방향으로 고정적으로 연결되고, 이동 슬리브(15)의 외부 원에는 방사상 구동 아암(15a)이 제공된다. 상기 실시예에서, 이동 슬리브(15)는 용접에 의해 중간 튜브 바디(12)와 연결되고, 이동 슬리브(15) 및 방사상 구동 아암(15a)이 일체로 형성된다. 방사상 구동 아암(15a)은 1 자유도 모드로 왕복 구동부와 회전 가능하게 결합되어 전방향 및 후방향 구동을 달성한다. 이와 같이, 상기 구조체는 간단하고 소형이며, 조립 및 분해가 편리하다.
본 발명은 튜브 바디 구성요소 및 이 튜브 바디 구성요소의 전방 단부에 배열된 연삭 헤드(1)를 포함하는, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴의 특정 실시예를 또한 개시하고 있고, 연삭 헤드는 그 자체의 축을 중심으로 피칭 및 회전 구동되도록 구성되며, 튜브 바디 구성요소는 외부 튜브 바디(3) 및 이 외부 튜브 바디(3) 내측에 동축으로 배열되고 외부 튜브 바디(3) 및 연삭 헤드(1)와 회전 가능하게 결합되도록 구성되는 내부 튜브 바디(11)를 포함하고, 외부 튜브 바디(3)의 전방 단부에는 연삭 헤드(1)를 장착하고 연삭 헤드(1)를 피칭 구동하도록 구성된 연삭 헤드 장착 시스(4)가 제공되며, 연삭 헤드 장착 시스(4)의 후방 단부 및 외부 튜브 바디의 전방 단부는 관절 조인트 및 관절 홈이 서로 상호 연결되는 형태로 1 자유도의 관절 구조체를 형성하고, 연삭 헤드 장착 시스(4)와 관절로 연결될 외부 튜브 바디(3)의 일부분이 두껍게 된다. 이러한 디자인은 관절 구조체가 강도를 증가시키도록 충분한 두께를 갖게 하며, 관절 구조체의 중간에 좁은 통로가 존재한다. 두꺼운 구조체는 휨부가 연삭 동안에 더 큰 측방향 휨 모멘트를 받치는 것을 용이하게 하여, 수술의 성공을 보장한다.
상기 실시예에서, 연삭 헤드 장착 시스(4)와 관절로 연결되는 외부 튜브 바디(3)의 일부분에는 외부 튜브 바디(3)의 전방 단부의 고정 연결을 위해 외부 튜브 관절부(3b)가 제공되고, 외부 튜브 바디(3)는 나사산을 통해 또는 용접에 의해 외부 튜브 관절부(3b)에 연결될 수 있으며, 본 명세서에서는 설명하지 않는다. 2개의 만곡된 관절 조인트(3a)가 외부 튜브 관절부(3b)의 전방 단부면(3c) 상에 방사상으로 대향하게 형성되고, 2개의 만곡된 관절 홈(4a)이 연삭 헤드 장착 시스(4)의 후미 단부면 상에 방사상으로 대향하게 형성되고 2개의 만곡된 관절 조인트(3a)를 삽입하여 1 자유도의 관절 구조체를 형성하도록 구성된다. 외부 튜브 관절부(3b)는 2개의 만곡된 관절 조인트(3a) 사이에 배치되어 내부 튜브 바디(11)가 통과하는 채널을 형성한다. 외부 튜브 관절부(3b)는 방사상으로 내향으로 채널 내에서 두껍게 된다. 내부 튜브 바디(11)(가요성 전달부(13)를 포함함)의 헤드의 특정 형상은 만곡된 관절 조인트 사이의 좁은 채널(두껍게 하는 것에 의해 야기됨)을 통과하고, 2개의 만곡된 관절 조인트 및 전방 연삭 헤드로부터 떨어져서 유지되어 회전 구동하는 유니버설 조인트를 형성할 수 있도록 디자인된다. 이 구조체에서, 관절 조인트가 두껍게 되고, 외부 튜브 관절부(3b) 및 외부 튜브 바디(3)의 연결 구조체가 사용되어, 강도가 증가될 뿐만 아니라, 조립을 용이하게 한다.
본 발명은 연결 핸들(9) 및 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴의 연삭 헤드(1)를 피칭 구동하기 위한 피칭 구동 구성요소를 포함하는, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴을 구동하여 연삭 방위를 변경하기 위한 구동 구성요소를 또한 개시하고 있고, 여기서 피칭 구동 구성요소는 왕복 중간부 및 왕복 구동부(8)를 포함하며, 왕복 중간부의 전방 단부는 연삭 헤드(1)가 피칭 구동 가능한 형태로 연삭 헤드(1)에 연결되고, 왕복 중간부의 후방 단부는 적어도 축 방향으로 왕복 구동부(8)와 구동 가능하게 결합되며, 왕복 구동부(8)는 이 왕복 구동부가 연결 핸들에 대하여 이동 가능한 형태로 연결 핸들(9)과 결합된다.
또한, 구동 구성요소는 방향 구동 구성요소를 더 포함하고, 방향 구동 구성요소는 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴의 외부 튜브 바디(3)에 동축으로 고정된 연결 슬리브(6), 및 이 연결 슬리브(6) 외측에 배열된 구동 슬리브(7)를 포함하며, 구동 슬리브(7)는 원주 방향으로 연결 슬리브(6)에 고정되고 축 방향으로 연결 슬리브(6)에 슬라이딩 가능하고, 구동 슬리브(7)는 축 방향을 따라 슬라이딩하여 연결 핸들(9)과 맞물리거나 그로부터 맞물림 해제되어 원주 방향으로의 제한 또는 해제를 달성하도록 구성된다.
또한, 구동 슬리브(7)에는 이 구동 슬리브(7)를 연결 핸들(9)의 전방 단부에 근접하게 하고 원주 방향으로 연결 핸들(9)과 맞물리게 하는 후방향 사전 압박력이 제공되고; 중간 튜브의 후미 단부는 전이 슬리브(15)와 축 방향으로 고정적으로 연결되고, 방사상 구동 아암(15a)이 전이 슬리브(15)의 외부 원 상에 배열되며, 방사상 구동 아암(15a)은 1 자유도 모드로 왕복 구동부(8)와 회전 가능하게 결합되도록 구성되고; 왕복 구동부(8)는 연결 핸들(9) 상에 제공된 외부 스레드와 정합하는 내부 스레드를 갖는 왕복 구동 슬리브이며; 네킹부가 구동 슬리브(7)의 후방 단부 상에 배열되고, 왕복 구동 슬리브의 전방 단부는 구동 슬리브(7)의 네킹부의 외부 원 외측에 배열되며, 왕복 구동 슬리브의 후방 단부는 연결 핸들(9) 외측에 배열된다.
본 발명의 상기 바람직한 실시예 각각은 단일의 기술적인 해결책을 형성할 수 있고, 상기한 모든 바람직한 실시예가 조합되어 본 발명의 목적을 달성할 수 있음이, 즉 상기한 구조체가 기술적인 해결책을 독립적으로 형성하거나 조합되어 본 명세서에서는 설명되지 않은 본 발명의 측방향 연삭 드릴에 적용될 수 있음이 당 기술분야에 숙련된 자에게 이해되어야 한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 설명되어 있지만, 본 발명의 범주를 한정하는 것으로 간주되지 않아야 한다. 본 발명의 사상 및 범주를 이탈하지 않고서 본 발명이 속하는 기술분야에 숙련된 자에게 변형예 및 개선예가 명백해질 것임에 유의해야 한다. 따라서, 본 발명의 범주는 첨부된 청구범위에 의해 정의된다.

Claims (17)

  1. 튜브 바디 구성요소 및 상기 튜브 바디 구성요소의 전방 단부에 배열된 연삭 헤드를 포함하며, 상기 연삭 헤드는 그 자체의 축을 중심으로 피칭 및 회전 구동되도록 구성되고, 상기 튜브 바디 구성요소는 외부 튜브 바디 및 상기 외부 튜브 바디 내측에 동축으로 배열되고 상기 외부 튜브 바디 및 상기 연삭 헤드와 회전 가능하게 결합되도록 구성되는 내부 튜브 바디를 포함하며, 상기 연삭 헤드의 후미 단부는 전달(transmission) 형태로 원주 방향을 따라 상기 내부 튜브 바디에 관절로 연결되고(articulated), 가요성 전달부(flexible transmission part)가 상기 내부 튜브 바디의 적어도 전방 단부 상에 배열되고, 상기 연삭 헤드의 상기 후미 단부에 관절로 연결되고 토크를 전달할 수 있도록 구성되는, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴.
  2. 제1항에 있어서,
    개구 단부를 갖는 관절 홈(articulation groove)이 상기 연삭 헤드의 상기 후미 단부에서 형성되고, 상기 가요성 전달부의 전방 단부에는 상기 가요성 전달부와 회전 가능하게 결합되며 상기 관절 홈과 관절로 연결되되 결합 가능하게 구성되는 로드 형상(rod-shaped) 관절부가 구비되는, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴.
  3. 제1항에 있어서,
    관절 홈이 상기 연삭 헤드의 상기 후미 단부에서 형성되고, 상기 가요성 전달부의 전방 단부에는 상기 가요성 전달부와 회전 가능하게 결합되며 상기 관절 홈과 관절로 연결되되 결합 가능하게 구성되는 로드 형상 관절부가 제공되며, 상기 로드 형상 관절부 및 상기 가요성 전달부는 T자 형상 구조체를 형성하는, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가요성 전달부와 로드 형상 관절부 간의 연결의 근원부(root)가 T자 형상 평면 상에서 네킹(necking)하고 있는, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 연삭 헤드에는 연삭 헤드 핸들이 제공되며, 상기 관절 홈은 상기 연삭 헤드 핸들의 후미 단부 상에 배치되고; 상기 외부 튜브 바디의 전방 단부는 1 자유도 모드로 연삭 헤드 장착 시스(mount sheath)와 관절로 연결되며, 상기 연삭 헤드 핸들은 상기 연삭 헤드 장착 시스 내측에 배열되고 1 자유도 모드로 상기 연삭 헤드 장착 시스와 회전 가능하게 결합되도록 구성되며, 상기 연삭 헤드는 상기 연삭 헤드 장착 시스 밖으로 연장되는 연삭 블레이드를 갖고; 상기 가요성 전달부는 상기 내부 튜브 바디의 상기 전방 단부에 연결되며, 상기 로드 형상 관절부는 상기 가요성 전달부의 상기 전방 단부 상에 일체로 형성되는, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 외부 튜브 바디는 원주 방향을 따라 회전 구동되도록 구성되어, 상기 연삭 헤드 장착 시스 및 상기 연삭 헤드가 축 회전(revolute) 구동되도록 구성되는, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴.
  7. 제6항에 있어서,
    연결 핸들 및 구동 구성요소를 더 포함하고, 상기 구동 구성요소는 상기 연삭 헤드 장착 시스를 피칭(pitching) 구동하기 위한 피칭 구동 구성요소 및 상기 외부 튜브 바디를 원주 방향을 따라 회전 구동하기 위한 방향 구동 구성요소를 포함하며;
    상기 피칭 구동 구성요소는 왕복 중간부 및 왕복 구동부를 포함하고, 상기 왕복 중간부의 전방 단부는 상기 연삭 헤드 장착 시스가 피칭 구동 가능한 형태로 상기 연삭 헤드 장착 시스에 연결되며, 상기 왕복 중간부의 후방 단부는 적어도 축 방향으로 상기 왕복 구동부와 구동 가능하게 결합되고, 상기 왕복 구동부는 상기 왕복형 구동부가 상기 연결 핸들에 대하여 이동 가능한 형태로 상기 연결 핸들과 결합되며;
    상기 방향 구동 구성요소는 상기 외부 튜브 바디에 동축으로 고정된 연결 슬리브(connection sleeve), 및 상기 연결 슬리브 외측에 배열된 구동 슬리브를 포함하고, 상기 구동 슬리브는 원주 방향으로 상기 연결 슬리브에 고정되며 축 방향으로 상기 연결 슬리브에 슬라이딩 가능하고, 상기 구동 슬리브는 축 방향을 따라 슬라이딩하여 상기 연결 핸들과 맞물리거나 그로부터 맞물림 해제되어 원주 방향으로의 제한 또는 해제를 달성하도록 구성되는, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구동 슬리브에는 상기 구동 슬리브를 상기 연결 핸들의 전방 단부에 근접하게 하고 원주 방향으로 상기 연결 핸들과 맞물리게 하는 후방향 사전 압박력(backward pretightening force)이 제공되고; 상기 왕복 중간부의 후미 단부는 이동 슬리브(transition sleeve)와 축 방향으로 고정적으로 연결되며, 방사상 구동 아암(radial driving arm)이 상기 이동 슬리브의 외부 원 상에 배열되고, 상기 방사상 구동 아암은 1 자유도 모드로 상기 왕복 구동부와 회전 가능하게 결합되도록 구성되며; 상기 왕복 구동부는 상기 연결 핸들 상에 제공된 외부 스레드(external thread)와 정합하는 내부 스레드를 갖는 왕복 구동 슬리브이고; 네킹부가 상기 구동 슬리브의 후방 단부 상에 배열되며, 상기 왕복 구동 슬리브의 전방 단부는 상기 구동 슬리브의 상기 네킹부의 상기 외부 원 외측에 배열되고, 상기 왕복 구동 슬리브의 후방 단부는 상기 연결 핸들의 외측에 배열되는, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴.
  9. 튜브 바디 구성요소 및 상기 튜브 바디 구성요소의 전방 단부에 배열된 연삭 헤드를 포함하고, 상기 연삭 헤드는 그 자체의 축을 중심으로 피칭 및 회전 구동되도록 구성되며, 상기 튜브 바디 구성요소는 외부 튜브 바디 및 상기 외부 튜브 바디 내측에 동축으로 배열되고 상기 외부 튜브 바디 및 상기 연삭 헤드와 회전 가능하게 결합되도록 구성되는 내부 튜브 바디를 포함하고, 상기 외부 튜브 바디의 전방 단부는 1 자유도 모드로 상기 연삭 헤드 장착 시스와 관절로 연결되며, 상기 연삭 헤드에는 연삭 헤드 핸들이 구비되고, 상기 연삭 헤드 핸들에는 1 자유도 모드로 상기 연삭 헤드 핸들과 회전 가능하게 결합되도록 구성되는 위치-제한 링(position-limiting ring)이 구비되며, 상기 연삭 헤드 핸들은 축 방향 위치-제한 형태로 상기 위치-제한 링을 통해 상기 연삭 헤드 장착 시스 내측에 배열되는, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연삭 헤드 장착 시스는 외부 슬리브 및 상기 외부 슬리브 내측에 배열된 내부 슬리브를 포함하고, 상기 위치-제한 링에는 2개의 방사상 대칭형 위치-제한 벌지(bulge)가 구비되며, 상기 연삭 헤드 핸들의 상기 외부 원에는 상기 위치-제한 링을 위치시키고 방사상 이동 공간을 갖도록 구성된 환형 위치-제한 홈이 구비되고, 상기 내부 슬리브에는 2개의 방사상 대칭형 축 방향 개구 홈이 구비되며, 상기 외부 슬리브에는 상기 외부 슬리브를 방사상으로 통과하는 위치-제한 관통 구멍이 구비되고, 상기 외부 슬리브는 축 방향 개구를 갖는 개구 슬리브이며; 상기 연삭 헤드 핸들은 상기 내부 슬리브 내측에 배열되고, 상기 위치-제한 링의 상기 2개의 위치-제한 벌지는 상기 축 방향 개구 홈을 따라 결합되며, 하나의 위치-제한 벌지는 상기 위치-제한 관통 구멍 내에 삽입되고, 다른 위치-제한 벌지는 상기 외부 슬리브의 내벽 상에 인접하는, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴.
  11. 튜브 바디 구성요소 및 상기 튜브 바디 구성요소의 전방 단부에 배열된 연삭 헤드를 포함하며, 상기 연삭 헤드는 그 자체의 축을 중심으로 피칭 및 회전 구동되도록 구성되며, 상기 튜브 바디 구성요소는 외부 튜브 바디 및 상기 외부 튜브 바디 내측에 동축으로 배열되고 상기 외부 튜브 바디 및 상기 연삭 헤드와 회전 가능하게 결합되도록 구성되는 내부 튜브 바디를 포함하고, 상기 외부 튜브 바디의 전방 단부는 1 자유도 모드로 연삭 헤드 장착 시스와 관절로 연결되며, 상기 연삭 헤드는 상기 연삭 헤드 장착 시스 상에 장착되고 원주 방향을 따라 상기 연삭 헤드 장착 시스와 회전 가능하게 결합되도록 구성되고, 상기 연삭 헤드는 상기 연삭 헤드 장착 시스 밖으로 연장되는 연삭 블레이드를 가지며; 상기 연삭 헤드 장착 시스에는 상기 연삭 헤드 장착 시스를 상기 관절의 회전 방향으로 피칭 구동하도록 구성된 왕복 중간부가 구비되고, 상기 왕복 중간부는 적어도 상기 연삭 헤드 장착 시스의 피칭 동작의 방향으로 이동 공간을 갖는, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 왕복 중간부는 상기 내부 튜브 바디와 상기 외부 튜브 바디 사이에 배치된 중간 튜브 바디이고, 상기 중간 튜브 바디와 내부 튜브 바디 사이, 및 상기 중간 튜브 바디와 상기 외부 튜브 바디 사이에는 방사상 이동 공간이 존재하며, 상기 방사상 이동 공간은 상기 연삭 헤드 장착 시스가 피칭 구동된 때에 상기 중간 튜브 바디에 의해 기인한 방사상 변위를 수용하고; 상기 중간 튜브 바디의 전방 단부는 전방향으로 연장되어 상기 연삭 헤드 장착 시스와 관절로 연결되는 데에 사용되는 피칭 관절부를 형성하며, 상기 피칭 관절부는 강성(rigid)인, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴.
  13. 튜브 바디 구성요소 및 상기 튜브 바디 구성요소의 전방 단부에 배열된 연삭 헤드를 포함하고, 상기 연삭 헤드는 그 자체의 축을 중심으로 피칭 및 회전 구동되도록 구성되며, 상기 튜브 바디 구성요소는 외부 튜브 바디 및 상기 외부 튜브 바디 내측에 동축으로 배열되고 상기 외부 튜브 바디 및 상기 연삭 헤드와 회전 가능하게 결합되도록 구성되는 내부 튜브 바디를 포함하고, 상기 외부 튜브 바디의 전방 단부에는 상기 연삭 헤드를 장착하고 상기 연삭 헤드를 피칭 구동하도록 구성된 연삭 헤드 장착 시스가 구비되며, 상기 연삭 헤드 장착 시스의 후방 단부 및 상기 외부 튜브 바디의 전방 단부는 관절 조인트 및 관절 홈이 서로 상호 연결되는 형태로 1 자유도의 관절 구조체를 형성하고, 상기 연삭 헤드 장착 시스와 관절로 연결되는 외부 튜브 바디의 일부분은 두껍게 되는, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 연삭 헤드 장착 시스와 관절로 연결될 상기 외부 튜브 바디의 일부분에는 상기 외부 튜브 바디의 상기 전방 단부에 고정 접속을 위한 외부 튜브 관절부가 구비되고, 2개의 만곡된 관절 조인트가 상기 외부 튜브 관절부의 전방 단부면 상에 방사상으로 대향하게 형성되며, 2개의 만곡된 관절 홈이 상기 연삭 헤드 장착 시스의 후미 단부면 상에 방사상으로 대향하게 형성되고 상기 2개의 만곡된 관절 조인트를 삽입해서 1 자유도의 관절 구조체를 형성하도록 구성되고; 상기 외부 튜브 관절부는 상기 2개의 만곡된 관절 조인트 사이에 배치되어 상기 내부 튜브 바디가 통과하는 채널을 형성하며, 상기 외부 튜브 관절부는 상기 채널 내에서 방사상으로 내향으로 두껍게 되는, 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴.
  15. 연삭 방위를 변경하도록 연속 가변각을 갖는 측방향 연삭 드릴을 구동하기 위한 구동 구성요소로서,
    연결 핸들 및 연속 가변각을 갖는 상기 측방향 연삭 드릴의 연삭 헤드를 피칭 구동하기 위한 피칭 구동 구성요소를 포함하고, 상기 피칭 구동 구성요소는 왕복 중간부 및 왕복 구동부를 포함하며, 상기 왕복 중간부의 전방 단부는 상기 연삭 헤드가 피칭 구동 가능한 형태로 상기 연삭 헤드에 연결되고, 상기 왕복 중간부의 후방 단부는 적어도 축 방향으로 상기 왕복 구동부와 구동 가능하게 결합되며, 상기 왕복 구동부는 상기 왕복 구동부가 상기 연결 핸들에 대하여 이동 가능한 형태로 상기 연결 핸들과 결합되는, 구동 구성요소.
  16. 제15항에 있어서,
    방향 구동 구성요소를 더 포함하고, 상기 방향 구동 구성요소는 연속 가변각을 갖는 상기 측방향 연삭 드릴의 외부 튜브 바디에 동축으로 고정된 연결 슬리브, 및 상기 연결 슬리브 외측에 배열된 구동 슬리브를 포함하며, 상기 구동 슬리브는 원주 방향으로 상기 연결 슬리브에 고정되고 축 방향으로 상기 연결 슬리브에 슬라이딩 가능하며, 상기 구동 슬리브는 축 방향을 따라 슬라이딩하여 상기 연결 핸들과 맞물리거나 그로부터 맞물림 해제되어 원주 방향으로의 제한 또는 해제를 달성하도록 구성되는, 구동 구성요소.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 구동 슬리브에는 상기 구동 슬리브를 상기 연결 핸들의 전방 단부에 근접하게 하고 원주 방향으로 상기 연결 핸들과 맞물리게 하는 후방향 사전 압박력이 제공되고; 중간 튜브의 후미 단부는 전이 슬리브와 축 방향으로 고정적으로 연결되며, 방사상 구동 아암이 상기 전이 슬리브의 외부 원 상에 배열되고, 상기 방사상 구동 아암은 1 자유도 모드로 상기 왕복 구동부와 회전 가능하게 결합되도록 구성되며; 상기 왕복 구동부는 상기 연결 핸들 상에 제공된 외부 스레드와 정합되는 내부 스레드를 갖는 왕복 구동 슬리브이고; 네킹부가 상기 구동 슬리브의 후방 단부 상에 배열되며, 상기 왕복 구동 슬리브의 전방 단부는 상기 구동 슬리브의 상기 네킹부의 외부 원 외측에 배열되고, 상기 왕복 구동 슬리브의 후방 단부는 상기 연결 핸들 외측에 배열되는, 구동 구성요소.


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