KR20190031644A - 로봇 암 설치용 베이스 플레이트 - Google Patents

Abstract

개시되는 발명은 로봇 암 설치용 베이스 플레이트에 관한 것으로서, 로봇 암을 정해진 위치에 설치하기 위한 로봇 암 고정부;와, 좌표동기화용 플레이트의 저면에 형성된 기기 고정요소에 상보하는 형상의 결합요소를 포함하는 플레이트 장착부; 및 상기 로봇 암 고정부와 플레이트 장착부를 연결하는 연결부;를 포함하고, 상기 연결부는 상기 로봇 암 고정부와 플레이트 장착부 사이의 기하학적 위치 관계를 사전에 정해진 하나의 위치 관계로 고정하는 것을 특징으로 한다.

Description

로봇 암 설치용 베이스 플레이트{Base plate for installation of robot arm}

본 발명은 로봇 암 설치용 베이스 플레이트에 관한 것으로서, 로봇 암과 작업 대상물 사이의 좌표계를 동기화시키는 매개물로 사용하는데 유리한 로봇 암 설치용 베이스 플레이트에 관한 것이다.

임플란트(implant)란 결손 치아 부분의 치조골에 생체적합성이 우수한 특수재료(주로 티타늄이나 티타늄 합금, 또는 도재)로 만들어진 인공치근(픽스쳐)을 이식하여 치조골 조직과 융합시켜 고정하고, 이후 인공치근 위에 인공치아를 형성함으로써 본래 자신의 치아와 거의 같은 감각을 가지고 일상생활을 영위할 수 있도록 하는 치과학상의 외과 시술 또는 이와 같이 시술된 인공치아 자체를 통칭하는 것이다.

이러한 임플란트는 틀니나 브리지 등을 이용한 시술 방법과 비교할 때, 시술이 필요한 치아를 제외한 주변의 치아에 손상을 주지 않고, 수명이 길며, 자연치에 매우 유사하다는 등의 장점이 있고, 더욱이 근래에는 시술비용이 많이 낮아져 더욱 각광받고 있다.

이러한 임플란트의 시술방법에 대하여 간략히 설명한다면, 먼저 환자의 치은(잇몸)을 절개하여 치조골을 노출시키고, 노출된 치조골 상에 임플란트를 삽입할 위치를 결정한 후 드릴과 같은 천공 도구를 사용하여 치조골의 일부분을 제거함으로써 임플란트를 식립할 구멍을 형성하게 된다. 그리고, 치조골에 형성된 구멍에 픽스쳐(fixture)를 식립하고 치은을 덮은 후 적당한 기간을 기다려 픽스쳐와 치조골이 충분히 융합되도록 하고, 이후 단단히 고정된 픽스쳐를 노출시키고 그 위에 어버트먼트(지대주)와 인공치아(크라운)를 장착함으로써 임플란트 시술이 완료된다. 여기서, 임플란트 술식에 따라서는 치조골에 식립된 픽스쳐 위에 힐링 어버트먼트를 설치함으로써 치은을 봉합하고 나중에 다시 절개하는 시술을 생략하기도 한다.

한편, 임플란트 시술시 생역학적(biomechanical), 조직학적, 기능적, 심미적으로 우수하게 인공치근을 식립하기 위해서는 정확한 위치와 방향, 깊이로 천공작업이 이루어져야 하는데, 이를 위해 가이드 템플릿(guide template)이라고 불리는 외과용 가이드(surgical guide)를 사용하는 경우가 많다.

이러한 가이드 템플릿을 만들기 위해서는 본(本)이 되는 구강 모형을 먼저 준비해야 한다. 전통적으로는 인상재(印象材)를 이용하여 피시술자의 상악(上顎) 및/또는 하악(下顎)의 음형을 획득한 후 이 음형에 석고를 부어 피시술자의 상악 및/또는 하악의 형상을 본뜬 석고 모형을 제작하게 되며, 최근에는 3차원 영상 데이터를 기반으로 하여 쾌속 조형기나 3D 프린터 등으로 모형을 바로 제작하기도 한다.

준비된 구강 모형 위에는 임플란트 시술이 필요한 치아 결손 부위가 그대로 전사되어 있는데, 그 위에 임플란트 시술계획에 맞춰 구멍을 뚫고, 천공용 드릴의 진행 방향과 깊이를 유도하기 위한 부싱(bushing)을 분리 가능하게 고정시키게 된다.

그리고, 고정된 부싱과 최소한 그 주변의 몇 개 치아를 감싸도록 경화성 수지를 도포하여 경화시킨 후 부싱을 고정시킨 부재를 탈거하고 구강 모형으로부터 수지물을 빼내면, 임플란트 천공용 드릴을 유도하는 부싱이 장착된 가이드 템플릿이 완성된다.

특허문헌 1은 본 출원인이 등록받았던 가이드 템플릿에 관한 발명이고, 특허문헌 2는 부싱이 가이드 템플릿에 매립된 상태로 분리될 수 있도록 구강 모형 위에 부싱을 고정시키기 위한 고정핀 조립체에 관한 발명이다. 그리고, 특허문헌 3은 컴퓨터 프로그램을 이용하여 수립된 임플란트 시술 계획에 맞춰 구강 모형 위에 정확하게 구멍을 뚫을 수 있도록 하기 위한 좌표동기화용 플레이트이며, 특허문헌 4는 동기화된 좌표정보에 따라 구강 모형에 구멍을 뚫는 다축 가공기로서, 본 출원인은 이밖에도 가이드 템플릿과 관련된 많은 발명을 출원하고 등록받았다.

가이드 템플릿을 제작할 때 가장 중요한 것은 준비된 구강 모형 위에 전산상으로 수립된 임플란트 시술계획에 맞춰 정확한 위치와 각도로 구멍을 뚫어야 한다는 것이다. 이 구멍의 위치는 임플란트의 인공치아(크라운)이 배치될 지점이고, 또한 구멍의 각도는 치조골을 천공하는 방향에 해당한다. 따라서, 임플란트 시술계획대로 구강 모형에 정확히 구멍을 가공하지 못한다면 가이드 템플릿을 이용한 정밀한 임플란트 시술은 기대할 수 없게 된다.

수치제어가 가능한 가공장치로 구멍을 가공한다고 하더라도 먼저 해결해야 할 과제가 있다. 이는 컴퓨터 프로그램상에 디지털 데이터로 저장된 가공 계획의 좌표 정보와 현실세계에 있는 가공장치의 좌표 정보를 동기화시켜야 한다는 것이다. 양자의 좌표계가 동기화되지 않으면, 즉 가공 계획이 수립된 가상 공간상의 좌표계와 실제 가공장치의 좌표계가 어떤 정해진 좌표 관계에 있는 것으로 일률적으로 정해져 있지 않으면 전산상으로 수립된 임플란트 시술계획대로 구멍을 가공한다는 것은 불가능하다고 할 수 있다.

특허문헌 3의 발명이 바로 이러한 좌표 동기화의 과제를 해결하기 위해 만들어낸 일종의 매개체인 좌표동기화용 플레이트에 관한 것이다. 다만, 좌표동기화용 플레이트는 이종 좌표계의 동기화를 가능케 하는 기준점을 제공하기는 하지만, 이것만으로 문제가 해결되지는 않는다. 좌표동기화용 플레이트를 매개로 하여 이미 알거나 측정할 수 있는 물리적인 위치관계를 이종 좌표계 사이에 설정하여야 한다.

이렇듯 구강 모델, 가공 계획이 수립된 가상 공간상의 좌표계, 실제 가공장치의 좌표계 사이의 3차원 관계를 정립하는 것은 복잡하고 여러 단계의 좌표 동기화 과정이 수반되기 때문에, 이를 간단히 정리할 수 있는 보조수단을 개발할 필요가 있다.

한국등록특허 제10-1039287호 (2011.06.07 공고) 한국등록특허 제10-0993666호 (2010.11.10 공고) 한국등록특허 제10-1353335호 (2014.01.17 공고) 한국등록특허 제10-1344472호 (2013.12.24 공고)

본 발명은 가공 대상물인 구강 모델, 가공 계획이 수립된 가상 공간상의 좌표계, 실제 가공장치의 좌표계 사이의 3차원 관계를 간단히 정립할 수 있는 수단을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

본 발명은 로봇 암 설치용 베이스 플레이트에 관한 것으로서, 로봇 암을 정해진 위치에 설치하기 위한 로봇 암 고정부;와, 좌표동기화용 플레이트의 저면에 형성된 기기 고정요소에 상보하는 형상의 결합요소를 포함하는 플레이트 장착부; 및 상기 로봇 암 고정부와 플레이트 장착부를 연결하는 연결부;를 포함하고, 상기 연결부는 상기 로봇 암 고정부와 플레이트 장착부 사이의 기하학적 위치 관계를 사전에 정해진 하나의 위치 관계로 고정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 로봇 암 고정부와 플레이트 장착부 및 연결부는 모두 일체로 만들어진다.

그리고, 상기 플레이트 장착부에는 복수 개의 진공 흡입 홀이 구비된다.

여기서, 상기 복수 개의 진공 흡입 홀은 상기 플레이트 장착부에 좌표동기화용 플레이트가 결합하였을 때 상기 좌표동기화용 플레이트의 주변에 배치되는 절삭분 흡입 홀을 포함한다.

상기 절삭분 흡입 홀은 좌표동기화용 플레이트의 주변을 따라 빙 둘러 배치되는 것이 바람직할 수 있다.

그리고, 상기 복수 개의 진공 흡입 홀은 상기 플레이트 장착부에 좌표동기화용 플레이트가 결합하였을 때 상기 좌표동기화용 플레이트의 저면에 배치되는 고정용 흡입 홀을 포함한다.

상기 고정용 흡입 홀은 상기 결합요소로 둘러싸이도록 배치되는 것이 바람직할 수 있다.

그리고, 상기 로봇 암 고정부는 상기 연결부의 연장선보다 외측으로 확장된 측면 확장부를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 로봇 암 고정부와 연결부는 그 내부가 복수 개의 리브가 연결된 웨브 구조일 수 있다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 로봇 암 설치용 베이스 플레이트는 전산상으로 수립된 임플란트 시술계획에 대한 좌표 데이터가 구강 모형, 좌표동기화용 플레이트를 거쳐 로봇 암으로 동기화되는 매개물로 기능을 함으로써, 전산상으로 수립된 임플란트 시술계획대로 손쉽고 정확하게 구강 모형을 가공할 수 있게 한다.

또한, 본 발명의 로봇 암 설치용 베이스 플레이트는 진공을 이용하여 가공 중의 절삭분을 재빠르게 수거하여 위생과 청결 상태의 유지에 기여하는 것은 물론 좌표동기화용 플레이트를 견고하게 고정함으로써 가공정밀도의 신뢰성 향상을 이룬다는 이점을 가진다.

도 1은 본 발명의 로봇 암 설치용 베이스 플레이트에 설치되는 6자유도 로봇 암의 일례를 보여주는 도면.
도 2는 본 출원인이 개발한 좌표동기화용 플레이트의 상면(a) 및 저면(b)을 도시한 도면.
도 3은 도 2의 좌표동기화용 플레이트에 결합하는 구강 모형의 저면을 도시한 도면.
도 4는 로봇 암 설치용 베이스 플레이트를 중심으로 한 로봇 암과 좌표동기화용 플레이트, 구강 모형 사이의 기하학적 연결관계를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 로봇 암 설치용 베이스 플레이트의 상면을 도시한 사시도.
도 6은 도 5의 로봇 암 설치용 베이스 플레이트의 저면을 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 로봇 암 설치용 베이스 플레이트가 적용된 로봇 암 작업대의 일례를 보여주는 도면.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 그리고 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 개재되어 간접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 가이드 템플릿을 제조하기 위한 장치, 좀 더 구체적으로는 구강 모형(300)에 대해 전산상으로 수립된 임플란트 시술계획대로 구멍을 가공하기 위한 수치 제어가 가능한 로봇 암(100)(이하, "로봇 암"이라 함)의 일례를 도시한 도면이다.

도시된 로봇 암(100)은 6자유도를 가진 로봇 암(100)으로서, 6자유도는 베이스(110)로부터 작업구(170) 말단까지가 "회전-틸팅-틸팅-회전-틸팅-회전(R-T-T-R-T-R)"의 순서로 연결된 6가지 운동에 의해 구현된다. 여기서 "회전"이란 서로 연결된 암 사이의 거리 변화는 없이 축을 중심으로 하여 360° 회전을 하는 운동을 의미하며, "틸팅"이란 서로 연결된 암이 관절 부위에서 회동운동을 함으로써 암 사이의 각도가 일정 범위 안에서 변할 수 있는 운동을 의미한다.

도 1을 참조하여 도시된 로봇 암(100)의 구조에 대해 좀 더 상세히 설명한다. 다만, 상세한 설명에서는 회전과 틸팅 운동의 동력원이 되는 모터의 구성이나 현재의 위치를 파악하기 위한 센서 등의 구성은 이미 널리 공지된 구성에 해당하기 때문에 생략하기로 한다.

베이스(110)는 수직축(Z축)을 중심으로 360° 회전운동을 한다. 그리고, 베이스(110)에 연결된 제1 암(120)은 베이스(110)에 대한 높이가 변하는 상하방향으로 틸팅하는 운동(Z축에 수직한 XY 평면상의 회전축을 중심으로 회동운동)을 하게 되며, 제1 암(120)에 연결된 제2 암(130)도 제1 암(120)과 동일한 방향으로 틸팅운동을 할 수 있다.

제3 암(140)은 제2 암(130)의 길이방향에 수직한 평면 상에서 360° 회전운동을 하며, 제4 암(150)은 제3 암(140)의 회전축에 수직한 축에 대해 틸팅운동을 하게 된다. 그리고, 제4 암(150)의 말단에 연결된 작업단(160)은 제4 암(150)의 길이방향에 수직한 평면 상에서 360° 회전운동을 할 수 있으며, 작업단(160)에는 작업 목적에 맞는 작업구(170)가 장착된다.

위와 같은 구조의 로봇 암(100)은 전방에 배치된 가공 대상물을 그 위쪽에서 가공하기에 적합한 구조이다. 특히, 본 발명이 가동 대상물로 하는 구강 모형(300)은 말굽 형태를 가지는데, 말굽 형태의 치열궁 위를 따라가면서 임의의 각도로 구멍을 가공하기에는 "회전-틸팅-틸팅-회전-틸팅-회전(R-T-T-R-T-R)"의 순서로 연결된 6자유도 운동이 효율적이다.

로봇 암(100)의 가장 말단에 위치하는 작업단(160)에 장착되는 작업구(170)는 대표적으로는 드릴 비트이다. 드릴 비트는 구멍 가공을 위한 절삭공구로서, 구강 모형(300)에 구멍을 뚫기에 매우 적합하다. 필요한 경우에는 구멍 가공 외에 다른 가공을 병행할 수 있으며, 이때에는 그에 적합한 공구를 사용하면 된다. 예를 들어, 면 가공이 필요할 때에는 밀링커터를 사용할 수 있으며, 절단이 필요할 때에는 레이저 절단기 등을 작업단(160)에 장착하는 것도 가능할 것이다.

도 2는 좌표동기화용 플레이트(200)의 일 실시형태를 도시한 것으로서, 좌표동기화용 플레이트(200)는 이종 좌표계를 동기화시키기 위한 매개물이라 할 수 있다. 좌표동기화용 플레이트(200)의 상세한 내용은 특허문헌 3을 참조할 수 있다. 간략히 설명한다면 좌표동기화용 플레이트(200)의 평판형 몸체(210) 위에는 세 개의 작은 원통형 돌기가 형성되어 있다. 이 세 개의 원통형 돌기는 대상물 고정요소(220), 즉 구강 모형(300)을 고정하는 요소이자 기준 좌표계를 설정하기 위한 마커의 역할을 한다.

공간 기하학적으로 3축 좌표계를 결정하기 위해서는 하나의 기준 평면과 그 기준 평면상의 하나의 기준점을 결정하면 충분하다. 하나의 기준 평면상에서 기준점에 대해 두 개의 직교하는 좌표축(예를 들어, X축과 Y축)을 설정하고, 이 두 개의 좌표축에 직교하는 나머지 좌표축(Z축)을 결정하면 세 개 좌표축 및 그 원점이 결정된다. 좌표동기화용 플레이트(200) 상의 세 개의 대상물 고정요소(220) 각각에 대한 중심을 원주 상의 세 점으로 하는 원은 하나로 정해진다. 즉, 이 원이 이루는 평면과 중심이 바로 하나의 기준 평면과 그 기준 평면상의 하나의 기준점이 되며, 이로써 좌표동기화용 플레이트(200)의 좌표계가 하나로 결정된다.

도 3은 좌표동기화용 플레이트(200) 상에 고정되는 구강 모형(300)의 일례를 도시하고 있다. 구강 모형(300)의 평평한 저면에는 좌표동기화용 플레이트(200)의 세 개의 대상물 고정요소(220)에 대응하는 구멍(310)이 형성되어 있다. 구강 모형(300)은 제작될 때 좌표동기화용 플레이트(200)를 베이스로 하여 만들어지는데, 이에 따라 그 저면에 세 개의 대상물 고정요소(220)에 대응하는 구멍(310)이 처음부터 마련된다.

이 구강 모형(300)을 3D 스캐닝한 이미지 데이터를 바탕으로 하여 전산상으로 임플란트 시술계획이 수립되는데, 이 스캐닝 데이터에는 당연히 세 개의 구멍(310) 형상이 포함되어 있다. 즉, 이는 스캐닝 데이터에 포함된 구강 모형(300)의 좌표 데이터에 대해서는 동일한 원리로서 세 개의 구멍(310)에 의해 결정된 원 평면을 기준으로 하여 하나의 공간 좌표계가 결정될 수 있음을 의미한다.

결국, 좌표동기화용 플레이트(200)를 매개물로 함으로써, 전산상의 임플란트 시술계획용 프로그램 자체의 좌표계와는 무관하게, 서로 기준이 달랐던 이종 좌표계를 동기화할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 로봇 암 설치용 베이스 플레이트(1000)를 기준으로 하여 로봇 암(100)과 좌표동기화용 플레이트(200), 그리고 구강 모형(300)이 배치되는 전체적인 구성을 도시하고 있다. 로봇 암 설치용 베이스 플레이트(1000)의 상세한 구성에 대해서는 도 5 및 도 6을 통해 뒤에서 설명하고, 여기서는 좌표동기화의 관점에서 로봇 암 설치용 베이스 플레이트(1000)의 역할에 대해 설명하기로 한다.

로봇 암 설치용 베이스 플레이트(1000)는 크게 나누어 로봇 암 고정부(1100), 플레이트 장착부(1200), 그리고 연결부(1300)를 포함한다. 로봇 암 설치용 베이스 플레이트(1000)를 기준으로 할 때, 로봇 암 고정부(1100)에 마련된 체결 구멍(1110)을 통해 로봇 암(100)이 견고하게 고정 설치된다. 로봇 암 고정부(1100)는 연결부(1300)에 의해 플레이트 장착부(1200)에 연결되는데, 연결부(1300)는 로봇 암 고정부(1100)와 플레이트 장착부(1200) 사이의 기하학적 위치 관계를 사전에 정해진 하나의 위치 관계로 고정시킨다. 그리고, 플레이트 장착부(1200)에는 전술한 좌표동기화용 플레이트(200)가 분리 가능하게 장착된다.

이러한 배치관계에 의하면, 우선 로봇 암(100)은 체결 구멍(1110)에 의해 로봇 암 설치용 베이스 플레이트(1000) 상의 정해진 위치로 설치되고, 로봇 암 고정부(1100)와 플레이트 장착부(1200) 사이의 기하학적 위치 관계는 하나로 고정되어 있으며, 좌표동기화용 플레이트(200)는 저면의 기기 고정요소(230)가 플레이트 장착부(1200) 상면의 결합요소(1210)에 대해 일정한 위치와 방향으로 장착된다. 이는 곧 로봇 암(100)에 대한, 더욱 구체적으로는 로봇 암(100) 말단의 작업구(170)에 대한 좌표동기화용 플레이트(200)의 3차원적인 위치관계가 일률적으로 결정된다는 것을 의미한다.

또한, 구강 모형(300)은 그 저면에 마련된 세 개의 구멍(310)이 좌표동기화용 플레이트(200)의 대상물 고정요소(220)에 끼워지고, 이 구강 모형(300)을 3D 스캐닝한 이미지 데이터에 포함된 세 개의 구멍(310) 형상으로부터 결정되는 구강 모형(300)의 공간 좌표계는 전산상의 임플란트 시술계획용 프로그램이 파악할 수 있다. 즉, 전산상으로 수립된 임플란트 시술계획에 대한 좌표 데이터(천공 가공 데이터)는 구강 모형(300)의 공간 좌표계로 이식될 수 있는 것이다.

결국, 전산상으로 수립된 임플란트 시술계획에 대한 좌표 데이터는 구강 모형(300), 좌표동기화용 플레이트(200), 플레이트 장착부(1200), 연결부(1300), 로봇 암 고정부(1100), 로봇 암(100)으로 연결되는 논리적 순서로 동기화될 수 있으며, 따라서 로봇 암(100)을 수치 제어하여 전산상으로 수립된 임플란트 시술계획대로 정확하게 구강 모형(300)을 가공하는 것이 비로소 가능해지는 것이다.

전술한 바와 같이, 좌표동기화용 플레이트(200)가 전산상으로 수립된 임플란트 시술계획에 대한 좌표 데이터를 구강 모형(300) 및 좌표동기화용 플레이트(200)에 대해 동기화시키는 매개물이라면, 본 발명의 로봇 암 설치용 베이스 플레이트(1000)는 좌표동기화용 플레이트(200)와 로봇 암(100)의 좌표계를 동기화시키는 매개물에 해당하는 것으로 정의할 수 있을 것이다.

이와 같이, 본 발명에 따른 로봇 암 설치용 베이스 플레이트(1000)는 첫 번째 기능으로 좌표동기화용 플레이트(200)와 로봇 암(100)의 좌표계를 동기화시키는 것에 있으며, 이에 더하여 몇 가지 추가적인 기능을 더 포함하고 있다.

도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 로봇 암 설치용 베이스 플레이트(1000)에 대해 상세히 설명한다.

앞서 설명한 바와 같이, 로봇 암 설치용 베이스 플레이트(1000)는 로봇 암 고정부(1100), 플레이트 장착부(1200) 및 연결부(1300)를 포함하며, 연결부(1300)에 의해 로봇 암 고정부(1100)와 플레이트 장착부(1200) 사이의 기하학적 위치 관계가 하나의 위치 관계로 고정된다. 실시형태에 따라서는 로봇 암 고정부(1100), 플레이트 장착부(1200), 연결부(1300)를 조립식으로 구성하고, 고정 설치가 끝난 후에는 연결부(1300)를 분리하여 다른 설치에 재사용하는 것도 가능할 것이다. 그렇지만, 사용시간이 길어짐에 따라 로봇 암 고정부(1100)와 플레이트 장착부(1200) 사이의 기하학적 위치 관계가 조금씩 틀어질 수도 있으므로, 로봇 암 고정부(1100)와 플레이트 장착부(1200) 및 연결부(1300) 모두를 일체형 구조물로 만드는 것이 더욱 바람직할 것이다.

여기서, 플레이트 장착부(1200)에는 복수 개의 진공 흡입 홀(1220)이 구비된다. 복수 개의 진공 흡입 홀(1220)은 별도의 진공 흡입장치(20)에 연결되는데(도 7 참조), 진공 흡입장치(20)의 운전에 의해 진공 흡입 홀(1220) 주변에는 진공(부압)이 형성된다. 진공 흡입 홀(1220)은 기능상 두 종류로 구별된다. 하나는 절삭분 흡입 홀(1222)이고 다른 하나는 고정용 흡입 홀(1224)이다.

절삭분 흡입 홀(1222)은 플레이트 장착부(1200)에 좌표동기화용 플레이트(200)가 결합하였을 때, 좌표동기화용 플레이트(200)의 주변에 배치되는 진공 흡입 홀(1220)이다. 절삭분 흡입 홀(1222)은 로봇 암(100)의 작업구(170), 예를 들어 드릴 비트가 구강 모형(300)을 절삭할 때 발생하는 절삭분(切削粉)을 진공압으로 흡입하는 홀이다. 특히, 구강 모형(300)을 가공하는 로봇 암(100)은 기공실을 갖춘 치과 병원에서도 사용할 수 있기 때문에 가공시 바로바로 절삭분을 제거하는 것이 위생과 청결을 위해 상당히 중요할 수 있다. 효과적인 절삭분의 흡입을 위해, 절삭분 흡입 홀(1222)은 좌표동기화용 플레이트(200)의 주변을 따라 빙 둘러 여러 개가 배치되는 것이 바람직할 것이다.

그리고, 고정용 흡입 홀(1224)은 플레이트 장착부(1200)에 좌표동기화용 플레이트(200)가 결합하였을 때, 좌표동기화용 플레이트(200)의 저면에 배치되는 진공 흡입 홀(1220)이다. 좌표동기화용 플레이트(200)는 그 저면에 형성된 구멍(310)이 플레이트 장착부(1200)의 대응하는 결합요소(1210)에 탈착 가능하게 끼워지는 구조로 만들어져 있다. 세 개의 결합요소(1210)에 의해 어느 정도 흔들림 없이 좌표동기화용 플레이트(200)가 장착되지만, 로봇 암(100)의 작업구(170)로 가공할 때 작용하는 절삭력에 의해 좌표동기화용 플레이트(200)가 흔들리거나 이탈될 우려가 있다. 그렇다고 하여 클램프와 같은 기구를 사용하여 고정하기에는 구조가 복잡해지고 사용하기에 불편하며 절삭분을 흡입하는데 장애가 된다.

따라서, 본 발명은 진공 흡입장치(20)를 사용하는 것에 착안하여 좌표동기화용 플레이트(200)도 진공압으로 고정력을 부가하는 구성을 포함하였으며, 이 구성이 고정용 흡입 홀(1224)이다. 진공 흡입 홀(1220)은 넓은 면적에 걸쳐 진공압을 작용시키기 위해 절삭분을 흡입하기 위한 용도인 절삭분 흡입 홀(1222)에 비해 지름을 크게 만들었다.

도시된 실시형태에서 고정용 흡입 홀(1224)은 하나로 구성되어 있지만 몇 개로 분할하여 여러 개를 배치하는 것도 가능하다. 그리고, 고정용 흡입 홀(1224)은 좌표동기화용 플레이트(200)의 중앙 부분을 붙잡을 수 있도록 결합요소(1210)로 둘러싸이도록 그 가운데에 배치하는 것이 바람직할 것이다.

그리고, 본 발명의 로봇 암 설치용 베이스 플레이트(1000)는 콤팩트한 디자인을 유지하면서 충분한 구조적 강도를 확보하도록 구성되어 있기도 하다. 이를 위해, 로봇 암 고정부(1100)는 연결부(1300)의 연장선보다 외측으로 확장된 측면 확장부(1120)를 포함하고 있다. 로봇 암 고정부(1100)의 전후방향(연결부가 연장된 방향)으로는 연결부(1300)와 플레이트 장착부(1200)에 의해 고정 상태가 상대적으로 양호하지만, 측면 방향으로는 접촉면적이 작아 고정력이 다소 떨어질 수 있다. 로봇 암(100)이 작동하면 고정력이 약한 부분으로 진동이 발생할 수 있으므로, 이를 보완하기 위해 로봇 암 고정부(1100)의 양측으로 측면 확장부(1120)를 추가하였다.

또한, 도 6에 도시된 것과 같이, 로봇 암 고정부(1100)와 연결부(1300)의 내부를 복수 개의 리브(1400)가 연결된 웨브 구조로 구성하였다. 서로 연결된 복수 개의 리브(1400)는 경량화를 시키면서도 구조적 강도를 향상시키는 동시에 진동에 대한 흡수능력을 향상시키는데 기여한다.

도 7은 본 발명의 로봇 암 설치용 베이스 플레이트(1000)가 적용된 로봇 암 작업대(1)의 일 실시형태를 보여준다. 테이블(10)의 상면에 로봇 암 설치용 베이스 플레이트(1000)를 고정하고, 여기에 로봇 암(100)을 설치하였다. 테이블(10) 상면의 대각방향으로 로봇 암 설치용 베이스 플레이트(1000)를 설치함으로써 보다 콤팩트하게 로봇 암 작업대(1)를 구성할 수 있다.

테이블(10)은 도면과 같이 이동식으로도 구성할 수도 있고, 또는 고정식으로도 구성할 수 있다. 이동식 로봇 암 작업대(1)는 사용하지 않을 때에는 데드 스페이스(dead space)에 보관할 수 있기 때문에, 좁은 공간을 활용하는데 유용하다.

테이블(10)의 중간에는 플레이트 장착부(1200) 아래쪽으로 전술한 진공 흡입장치(20)를 배치하며, 남은 공간에는 각종 공구나 비품을 보관할 수 있는 수납함(30)을 마련하였다. 그리고, 가장 아래쪽에는 중량이 나가는 로봇 암 컨트롤러(40)를 배치하여 로봇 암 작업대(1)의 전체적인 무게 균형을 맞추었다.

도면에 도시되지는 않았지만, 로봇 암 컨트롤러(40)를 통해 전산상으로 수립된 임플란트 시술계획에 대한 좌표 데이터(천공 가공 데이터)를 수신하고 가공상황을 모니터일 할 수 있도록 신호를 송신하는 신호 케이블이 컴퓨터와 연결된다. 컴퓨터의 디스플레이를 통해 로봇 암(100)을 제어하는 등의 각종 작업을 수행할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형을 할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명은 가이드 템플릿을 제조하기 위해 구강 모형을 가공하는 로봇 암을 정확한 위치에 맞춰 설치하는데 사용하기에 적합하다.

1: 로봇 암 작업대 10: 테이블
20: 진공 흡입장치 30: 수납함
40: 로봇 암 컨트롤러 100: 로봇 암
110: 베이스 120: 제1 암
130: 제2 암 140: 제3 암
150: 제4 암 160: 작업단
170: 작업구 200: 좌표동기화용 플레이트
210: 몸체 220: 대상물 고정요소
230: 기기 고정요소 300: 구강 모형
310: 대상물 고정요소에 대응하는 구멍
1000: 로봇 암 설치용 베이스 플레이트
1100: 로봇 암 고정부 1110: 체결 구멍
1120: 측면 확장부 1200: 플레이트 장착부
1210: 결합요소 1220: 진공 흡입 홀
1222: 절삭분 흡입 홀 1224: 고정용 흡입 홀
1300: 연결부 1400: 리브

Claims (9)

1. 로봇 암을 정해진 위치에 설치하기 위한 로봇 암 고정부;
   좌표동기화용 플레이트의 저면에 형성된 기기 고정요소에 상보하는 형상의 결합요소를 포함하는 플레이트 장착부; 및
   상기 로봇 암 고정부와 플레이트 장착부를 연결하는 연결부;를 포함하고,
   상기 연결부는 상기 로봇 암 고정부와 플레이트 장착부 사이의 기하학적 위치 관계를 사전에 정해진 하나의 위치 관계로 고정하는 것을 특징으로 하는 로봇 암 설치용 베이스 플레이트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 로봇 암 고정부와 플레이트 장착부 및 연결부는 모두 일체로 만들어지는 것을 특징으로 하는 로봇 암 설치용 베이스 플레이트.
3. 제1항에 있어서,
   상기 플레이트 장착부에는 복수 개의 진공 흡입 홀이 구비되는 것을 특징으로 하는 로봇 암 설치용 베이스 플레이트.
4. 제3항에 있어서,
   상기 복수 개의 진공 흡입 홀은 상기 플레이트 장착부에 좌표동기화용 플레이트가 결합하였을 때 상기 좌표동기화용 플레이트의 주변에 배치되는 절삭분 흡입 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 암 설치용 베이스 플레이트.
5. 제4항에 있어서,
   상기 절삭분 흡입 홀은 좌표동기화용 플레이트의 주변을 따라 빙 둘러 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇 암 설치용 베이스 플레이트.
6. 제3항에 있어서,
   상기 복수 개의 진공 흡입 홀은 상기 플레이트 장착부에 좌표동기화용 플레이트가 결합하였을 때 상기 좌표동기화용 플레이트의 저면에 배치되는 고정용 흡입 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 암 설치용 베이스 플레이트.
7. 제6항에 있어서,
   상기 고정용 흡입 홀은 상기 결합요소로 둘러싸이도록 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇 암 설치용 베이스 플레이트.
8. 제1항에 있어서,
   상기 로봇 암 고정부는 상기 연결부의 연장선보다 외측으로 확장된 측면 확장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 암 설치용 베이스 플레이트.
9. 제8항에 있어서,
   상기 로봇 암 고정부와 연결부는 그 내부가 복수 개의 리브가 연결된 웨브 구조인 것을 특징으로 하는 로봇 암 설치용 베이스 플레이트.
   

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