KR20190070203A - 치과용 밀링 머신 및 그 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예는 가공 대상물을 고정시키는 가공물 고정대, 상기 가공물 고정대에 설치되되, 상기 가공 대상물에 인접하게 설치되는 공구 홀더, 상기 공구 홀더에 분리 결합되는 복수의 공구, 상기 복수의 공구 중 어느 하나를 선택적으로 취출하는 클램프 유닛을 구비하는 스핀들 및 상기 가공물 고정대에 설치되고 상기 클램프 유닛에 결합되는 공구에 접촉하도록 회동됨으로써 상기 클램프 유닛에 결합되는 공구의 유무를 검출하는 센싱부를 포함하는 치과용 밀링 머신을 제공한다.

Description

치과용 밀링 머신 및 그 구동 방법{DENTAL MILLING MACHINE AND THE OPERATING METHOD THERE OF}

본 발명은 치과용 밀링 머신 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스핀들에 분리 장착되는 치아 가공용 공구의 교체 유무를 검출함으로써 오작동을 방지할 수 있는 치과용 밀링 머신 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 치과용 밀링 머신이란 인체의 치아와 매우 흡사한 종류의 소재를 절삭가공 또는 연삭 가공으로 하나의 기계에서 자동으로 결과물을 만들어내는 수행장치로서, 여러가지 작업 공정에서 필수적으로 다양한 공구를 사용하게 되는데, 소비자의 편의성과 작업의 원활성을 위하여 자동으로 교환할 수 있도록 자동공구교환장치가 구비된다.

치과용 밀링 머신은 가공툴의 회전력을 이용하여 절삭 또는 연삭 방식으로 원소재를 최종 보철물로 가공하는 방식을 이용한다.

이때 사용하는 가공툴은 원소재의 종류 및 공정별로 그 형태를 다양하게 구현하고 있다.

그리고, Auto Tool change 및 Tool Check Sensor 등의 부가기능을 적용하여 마모된 가공 툴의 교체 및 각 툴마다의 전체 사용 시간을 관리하는 형식으로 가공 중 가공툴로 인하여 발생할 수 있는 에러를 방지하는데 노력을 기울이고 있다.

그리고 툴 사용 시간 과다로 인한 마모 및 가공툴의 치핑 등이 발생되는데, 가공 중 툴 파손으로 인하여 미가공부가 발생하는 경우, 이후 공정에서 툴 및 소재의 지속적인 파손이 발생할 가능성이 높다.

또한, 전문가의 경우 파손 시 즉각적인 발견이 되더라도 파손 발생 시점을 파악한 후 해당 가공 코드로부터 수동으로 재실행하는 작업이 추가로 발생하며 2차 사고의 발생 가능성이 있다.

상기와 같이 파손이 발생하는 경우, 시간적 및 물질적인 추가 피해의 발생 가능성이 존재한다.

이에, 자동공구교환장치를 이용하여 가공툴의 교체를 수행하고 있으나, 가공툴의 교체 확인을 위한 별도의 장치가 구비되어 있지 않아, 가공툴이 생략된 상태로 작동됨으로써 생산성 저하가 발생되는 문제가 있다.

한국등록특허 제10-1151996(2012.06.01. 공고)

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 치과용 밀링 머신에서 자동으로 공구를 교환할 때 소재를 가공하는 주축과 공구를 교환할 수 있는 공구대의 공구의 유무를 정확히 감지할 수 있는 치아 가공기용 공구 교환 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면은 가공 대상물을 고정시키는 가공물 고정대, 상기 가공물 고정대에 설치되되, 상기 가공 대상물에 인접하게 설치되는 공구 홀더, 상기 공구 홀더에 분리 결합되는 복수의 공구, 상기 복수의 공구 중 어느 하나를 선택적으로 취출하는 클램프 유닛을 구비하는 스핀들 및 상기 가공물 고정대에 설치되고 상기 클램프 유닛에 결합되는 공구에 접촉하도록 회동됨으로써 상기 클램프 유닛에 결합되는 공구의 유무를 검출하는 센싱부를 포함하는 치과용 밀링 머신을 제공한다.

일 실시예에 있어서, 상기 센싱부는 상기 가공물 고정대에 결합되되,

상기 센싱부 내부에 회전 중심이 위치된 상태로 회전하는 회동 부재; 및

상기 회동 부재의 단부에 형성되는 검침 부재를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 회동 부재의 회전에 따라 형성되는 상기 검침 부재의 회전 궤적은 상기 치아 가공용 공구와 접촉되는 위치를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 회전축이 관통하는 회전 몸체를 더 포함하고, 상기 회동 부재는 상기 회전 몸체의 일측면에 돌출 형성되는 돌출부에 결합되되, 상기 돌출부의 외주면에 개재되는 탄성 부재에 의해 탄성 지지될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 스핀들의 클램프 유닛으로부터 공구를 반납시키기 위해 공구 홀더로 이동되는 단계, 공구가 공구 홀더로 반납된 후 센싱부를 작동시키는 단계, 상기 센싱부의 회동 부재가 회전하는 과정에서 상기 공구의 접촉 여부에 따라 공구가 장착된 상태인지 판단하는 단계, 상기 공구가 미장착된 상태인 것으로 판단되면 상기 공구의 정렬을 수행하는 단계 및 상기 스핀들을 재차 이동시켜 새로운 공구를 취출하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 공구가 장착된 상태인 것으로 판단되면 경고음을 발생시키고, 상기 스핀들의 작동을 중지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 경고음을 발생시킨 후에 상기 치아 가공용 공구의 반납을 위해 스핀들이 공구 홀더로 이동하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 치과용 밀링 머신의 가공 에러 감지와 연속 가공 기능을 적용할 경우 가공 에러 발생으로 인한 생산성 저하를 방지할 수 있다.

또한, 가공 에러를 초기에 감지하지 못하여 발생되는 추가적인 소재와 가공툴의 손실을 방지할 수 있게 된다.

또한, 치과용 밀링 머신 사용 중 발생하는 툴 파손의 경우 사용자의 추가 관리 없이 자동으로 툴을 교체하고 파손 발생 부분부터 연결하여 가공이 진행될 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 밀링 머신의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 밀링 머신의 센싱부를 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 밀링 머신의 센싱부의 작동 상태를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 밀링 머신의 구동 방법을 나타낸 흐름도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 밀링 머신의 사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 밀링 머신은 베이스(100), 가공물 고정대(150), 공구 홀더(161), 스핀들(140) 및 센싱부(170)를 포함할 수 있다.

베이스(100) 상에는 후술하는 제1, 2, 3 이송 슬라이더(110, 120, 130)가 위치한다.

베이스(100)의 상면에는 제1 이송 슬라이더(110)의 왕복 이동을 안내 하기 위한 가이드 레일(101)가 설치되고, 제1 이송 슬라이더(110)는 베이스(100)의 가이드 레일(101)을 따라 도 1의 x축 방향을 따라 왕복 운동 가능하도록 한다.

제1 이송 슬라이더(110)는 별도의 구동력에 의해 왕복 이동될 수 있으며, 상측으로 수직하게 세워지는 수직 지지부(111)를 포함할 수 있다.

수직 지지부(111)의 일측 벽면을 따라 제2 이송 슬라이더(120)가 설치될 수 있다.

제2 이송 슬라이더(120)는 수직 지지부(111)의 가이드 레일(112)에 의해 안내되되, y축 방향을 따라 왕복 이동되도록 한다.

아울러, 제2 이송 슬라이더(120)의 가이드 레일(121)에 의해 안내되는 제3 이송 슬라이더(130)가 구비될 수 있다.

제3 이송 슬라이더(130)는 제2 이송 슬라이더(120)의 가이드 레일(121)에 의해 안내되되, z축 방향을 따라 왕복 이동될 수 있도록 한다.

상기와 같이 제1, 2, 3 이송 슬라이더(110, 120, 130)는 상호 직교되는 x, y, z 방향을 따라 이동 가능하도록 배치될 수 있다.

따라서, 제1, 2, 3 이송 슬라이더(110, 120, 130)의 3축 방향을 따른 이동으로 인해 후술하는 바와 같이 스핀들(140)이 x, y, z축 방향을 따른 방향으로 이동될 수 있도록 배치될 수 있다.

가공물 고정대(150)는 베이스(100)의 측면에 이격되어 세워지도록 형성될 수 있다. 그리고, 가공물 고정대(150)의 수직 측벽에는 외팔보 형상으로 지지 부재(160)가 형성될 수 있다. 이때, 지지 부재(160)는 가공물 고정대(150)로부터 수직 방향으로 돌출되도록 외팔보 형상으로 형성되되, 가공 대상물(P)이 고정되도록 지지하는 기능을 수행하게 된다.

가공물 고정대(150)에는 가공 대상물(P)과 인접하게 공구 홀더(161)가 형성될 수 있다.

공구 홀더(161)는 복수의 공구 홀더(161)가 장착 또는 분리 가능하도록 복수의 구멍(미도시)이 형성될 수 있다.

즉, 상기 각각의 구멍에 각각의 새로운 공구(T1)가 결합되어 임시적으로 보관되도록 하며, 후술하는 바와 같이 공구의 교체가 요구되는 경우에는 클램프 유닛(142)에 의해 취출되도록 한다.

스핀들(140)은 복수의 공구 중 어느 하나를 취출하기 위한 클램프 유닛(142)을 구비한다.

클램프 유닛(142)은 공구척 부재(미도시)의 내부로 공압 등을 공급하여 공구를 분리 장착시키도록 할 수 있다.

여기서, 클램프 유닛(142)은 회전 동작에 의해 내부에 설치된 복수의 조(jaw)가 오므라지거나 벌어지는 척 구조로 이루어질 수 있으며, 이러한 척의 구조는 선반이나 밀링 머신 등에 있어서 공구를 장착 또는 분리하기 위한 수단으로서 공지된 구성이므로 자세한 설명은 생략한다.

스핀들(140)의 회전 구동을 위해 스핀들 구동 모터(141)가 설치될 수 있다.

스핀들 구동 모터(141)는 스핀들(140)에 회전력을 공급하고, 이러한 구동력에 의해 스핀들(140)이 공구(T2)와 일체로 회전됨으로써, 공구(T2)가 가공물의 형상을 성형하게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 밀링 머신의 센싱부를 확대하여 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 밀링 머신의 센싱부의 작동 상태를 나타낸 것이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 센싱부(170)는 내부에 회동 가능하게 설치되는 회동 부재(170a) 및 회동 부재(170a)의 단부에 형성되는 검침 부재(171)를 포함할 수 있다.

센싱부(170)는 가공물 고정대(150)에 결합될 수 있다.

센싱부(170)의 내부에는 회전되는 회동 부재(170a)가 센싱부(170)의 내부로부터 외부로 돌출되도록 형성될 수 있다.

회동 부재(170a)의 회전 중심은 센싱부(170) 내부에 위치하되, 회동 부재(170a)의 센싱부(170)로부터 돌출되는 단부에는 검침 부재(171)가 형성될 수 있다.

검침 부재(171)는 스핀들(140)의 클램프 유닛(142)에 결합되는 공구(T2)와의 접촉을 감지할 수 있는 것으로서, 마이크로 센서 등이 사용될 수 있다.

즉, 회동 부재(170a)가 센싱부(170)를 중심으로 회전되는 과정에서 검침 부재(171)가 공구(T2)와 접촉되는지 판단함으로써 클램프 유닛(142)에 공구(T2)가 결합된 상태인지 아닌지를 판단하게 된다.

전술한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 밀링 머신의 작동을 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 밀링 머신의 구동 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 4를 도 1 내지 도 3과 함께 참조하면, 초기 상태에서 제어 모듈(미도시)이 스핀들(140)의 스핀들 구동 모터(141)를 구동 제어하여 스핀들(140)의 클램프 유닛(142)에 장착된 공구(T2)가 회전하도록 한다.

공구(T2)를 회전시켜 가공 대상물(P)을 완성품 형상으로 형성하기 위한 가공을 수행한다. 여기서, 완성품 형상은 치아를 대체하기 위한 치아 보철물 등을 의미할 수 있다.

가공 대상물(P)의 가공을 수행하는 과정에서 공구(T2)의 변형 또는 파손이 발생되는 경우 스핀들(140)의 회전 작동을 중지하고, 스핀들(140)의 클램프 유닛(142)으로부터 공구(T2)를 분리시키기 위해 스핀들(140)을 z축 방향을 따른 방향으로 소정 거리 이동시킨다. (S100)

이후, 스핀들(140)이 x축 방향을 따라 이동하되, 공구 홀더(161) 측에 근접하도록 이동된다.

스핀들(140)의 클램프 유닛(142)이 공구 홀더(161) 측으로 접근하여 사용되던 공구(T2)를 공구 홀더(161)로 반납하기 위해 z축을 따른 일측 방향으로 이동된다.

스핀들(140)의 클램프 유닛(142)으로부터 사용되던 공구(T2)가 반납된 후에 z축을 따른 타측 방향으로 소정 거리 이동된다.

이때, 클램프 유닛(142)의 이전에 사용되던 공구(T2)가 미장착된 상태인지 판단하기 위해 센싱부(170)의 회동 부재(170a)가 회전시켜 센싱부(170)를 작동시킨다. (S110)

즉, 도 2을 도 3과 함께 참조하면 회동 부재(170a)가 회전됨으로써 공구 유무를 판단하게 된다.

다시 말해, 회동 부재(170a)가 각도 a만큼 회전되는 과정에서 공구(T2)와의 접촉이 발생되지 않으면 공구 반납이 완료된 것으로 판단되지만, 공구(T2)와의 접촉이 발생되면 클램프 유닛(142)에 교체 대상 공구(T2)가 반납되지 않은 것으로 판단될 수 있다. (S120)

여기서, 공구 교체가 반납된 것으로 판단되면 공구(T2)의 정렬을 수행(S130)한 후, 스핀들(140)을 재차 이동시켜 공구 홀더(161)의 새로운 공구(T1)를 취출하기 위해 이동될 수 있다. (S140)

아울러, 공구(T2)가 반납되지 않은 것으로 판단되는 경우 경고음을 발생시킬 수 있으며, 스핀들(140)의 작동을 중지시킨다. (S121)

상기와 같이 경고음을 발생시킨 후에 공구(T2)의 반납을 재차 시도하기 위하여 스핀들(140)이 공구 홀더(161)로 이동될 수 있다. (S100)

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 밀링 머신 및 그 구동 방법은 보철물 가공 중에 공구의 파손이 발생되어 교체가 요구되는 경우 클램프 유닛(142)으로부터 파손된 공구가 반납되는 과정에서 센싱부의 작동을 통하여 공구 반납 여부를 판단하므로 미반납된 상태로 클램프 유닛(142)의 파손된 공구가 새로운 공구와 충돌을 일으켜 2차 사고가 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 베이스
110: 제1 이송 슬라이더
111: 수직 지지부
120: 제2 이송 슬라이더
130: 제3 이송 슬라이더
140: 스핀들
141: 스핀들 구동 모터
142: 클램프 유닛
150: 가공물 고정대
160: 지지 부재
170: 센싱부
170a: 회동 부재
171: 검침 부재

Claims (7)

1. 가공 대상물을 고정시키는 가공물 고정대;
   상기 가공물 고정대에 설치되되, 상기 가공 대상물에 인접하게 설치되는 공구 홀더;
   상기 공구 홀더에 분리 결합되는 복수의 공구;
   상기 복수의 공구 중 어느 하나를 선택적으로 취출하는 클램프 유닛을 구비하는 스핀들; 및
   상기 가공물 고정대에 설치되고 상기 클램프 유닛에 결합되는 공구에 접촉하도록 회동됨으로써 상기 클램프 유닛에 결합되는 공구의 유무를 검출하는 센싱부를 포함하는 치과용 밀링 머신.
2. 제1항에 있어서,
   상기 센싱부는 상기 가공물 고정대에 결합되되,
   상기 센싱부 내부에 회전 중심이 위치된 상태로 회전하는 회동 부재; 및
   상기 회동 부재의 단부에 형성되는 검침 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 밀링 머신.
3. 제2항에 있어서,
   상기 회동 부재의 회전에 따라 형성되는 상기 검침 부재의 회전 궤적은 상기 치아 가공용 공구와 접촉되는 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 밀링 머신.
4. 제3항에 있어서,
   상기 회전축이 관통하는 회전 몸체를 더 포함하고, 상기 회동 부재는 상기 회전 몸체의 일측면에 돌출 형성되는 돌출부에 결합되되, 상기 돌출부의 외주면에 개재되는 탄성 부재에 의해 탄성 지지되는 것을 특징으로 하는 치과용 밀링 머신.
5. 스핀들의 클램프 유닛으로부터 공구를 반납시키기 위해 공구 홀더로 이동되는 단계;
   공구가 공구 홀더로 반납된 후 센싱부를 작동시키는 단계;
   상기 센싱부의 회동 부재가 회전하는 과정에서 상기 공구의 접촉 여부에 따라 공구가 장착된 상태인지 판단하는 단계;
   상기 공구가 미장착된 상태인 것으로 판단되면 상기 공구의 정렬을 수행하는 단계; 및
   상기 스핀들을 재차 이동시켜 새로운 공구를 취출하는 단계를 포함하는 치과용 밀링 머신의 구동 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 공구가 장착된 상태인 것으로 판단되면 경고음을 발생시키고, 상기 스핀들의 작동을 중지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 밀링 머신의 구동 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 경고음을 발생시킨 후에 상기 치아 가공용 공구의 반납을 위해 스핀들이 공구 홀더로 이동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 밀링 머신의 구동 방법.
   

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