WO2012093750A1 - 무접점센서를 이용한 치과용 핸드피스의 토크제어장치 - Google Patents

무접점센서를 이용한 치과용 핸드피스의 토크제어장치 Download PDF

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WO2012093750A1
WO2012093750A1 PCT/KR2011/001003 KR2011001003W WO2012093750A1 WO 2012093750 A1 WO2012093750 A1 WO 2012093750A1 KR 2011001003 W KR2011001003 W KR 2011001003W WO 2012093750 A1 WO2012093750 A1 WO 2012093750A1
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WO
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movable body
housing
handpiece
control device
torque
Prior art date
Application number
PCT/KR2011/001003
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English (en)
French (fr)
Inventor
박영철
박효상
Original Assignee
(주)덴토스
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C1/00—Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design
    • A61C1/08—Machine parts specially adapted for dentistry
    • A61C1/18—Flexible shafts; Clutches or the like; Bearings or lubricating arrangements; Drives or transmissions
    • A61C1/185—Drives or transmissions
    • A61C1/186—Drives or transmissions with torque adjusting or limiting means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61C3/00—Dental tools or instruments
    • A61C3/02—Tooth drilling or cutting instruments; Instruments acting like a sandblast machine

Definitions

  • the present invention relates to an improvement of a dental handpiece, and in particular, having a torque control device capable of controlling torque without contact at the distal end of the dental handpiece, suitable for use and purpose of the handpiece.
  • a torque control device capable of controlling torque without contact at the distal end of the dental handpiece, suitable for use and purpose of the handpiece.
  • various types of treatment related to teeth are performed in a dental clinic.
  • Various types of treatments include grinding teeth, placing a prosthetic implant, or placing a micro implant in the alveolar bone for orthodontics. Will be done.
  • a prosthetic handpiece In the treatment process, a prosthetic handpiece is generally used in the case of tooth polishing or prosthetic implant placement. However, in the case of a micro-implant placed in the alveolar bone for orthodontics, the prosthetic handpiece cannot be used. In most cases, a manually operated hand driver is used.
  • the prosthetic implant is generally composed of a thick and long, because the torque of the handpiece for placing the prosthetic implant in the teeth is not only strong but also fine adjustment of the torque.
  • the length and the diameter of the handpiece are not only increased due to the volume of the load cell or the strength gauge installed in the handpiece because the control is performed using a load cell or a strength gauge. As a result, the weight becomes heavy.
  • the prosthetic handpiece when used for orthodontic micro-implant placement, the micro-implant is cut in the alveolar bone during the implantation process due to the strong torque and fine adjustment, and the handpiece is large and heavy. There were drawbacks such as being unable to use it for microimplant placement, which was held by the operator and required delicate manipulation.
  • the present invention comprises a device capable of controlling torque in a contactless manner using a magnetic field and a Hall sensor at the tip of the dental handpiece to correct the above-mentioned disadvantages, in particular of the torque suitable for the orthodontic micro-implant placement
  • the torque control can be adjusted in fine units, and the handpiece can be made small and light, thereby allowing the operator to hold the handpiece and allow convenient and delicate operation, thereby making effective treatment possible.
  • the present invention constitutes a storage room in which a rotating shaft bar is protruded at the front end of the main body of the dental handpiece, and constitutes a hall sensor capable of detecting a signal of a magnetic field at the floor of the storage room.
  • the housing is rotatably coupled to the housing in the long room, and the rotating movable body and the movable movable body are assembled in the housing so as to be axially coupled with the rotating shaft bar protruding from the operating chamber so that they can be rotated together.
  • the rotation angle is changed in the housing as much as the elastic modulus of the spring, and a plurality of magnets are installed in the lifting movable body at equal intervals so as to move up and down the housing according to the change of the rotation angle of the rotating movable body so as to be close to the hall sensor configured in the storage room.
  • the torque value may be detected according to the distance between the magnet and the hall sensor.
  • the present invention constitutes a storage room at the distal end of the dental handpiece, and a torque control device composed of a magnetic field and a hall sensor in the storage room, which makes the handpiece compact and lightweight, and at the same time the use and purpose of the handpiece.
  • a torque control device composed of a magnetic field and a hall sensor in the storage room, which makes the handpiece compact and lightweight, and at the same time the use and purpose of the handpiece.
  • FIG. 1 exploded perspective view of FIG. 1
  • FIG. 1 exploded perspective view of FIG. 1
  • FIG. 6 is a state diagram in which the lifting movable body attached to the magnetic field sensor is lowered in the state of FIG.
  • FIG. 9 is a state in which the spring is compressed by the resistance generated in the rotational force in the state of FIG.
  • Fig. 10 is a state diagram in which a part of the housing is cut away as a main perspective view of the apparatus of the present invention.
  • FIG. 11 is a state diagram with the housing removed in the state of FIG.
  • FIG. 14 is a state diagram in which a signal of torque is detected and displayed in a hall sensor of the present invention.
  • 1 to 12 is a state diagram showing the configuration of the dental handpiece 10 and the torque control device 20 mounted on the handpiece to be provided in the present invention
  • the present invention is a front end portion of the dental handpiece 10
  • the present invention includes a main body 30 constituting the handpiece 10 and a torque control device 20 assembled to the front end of the main body 30.
  • the main body 30 is a drive motor (not shown) is installed on the inner surface, the storage chamber 31 is configured at the front end, the rotary shaft rod 32 of the drive motor protrudes in the center of the bottom of the storage chamber 31 It is configured, and the hall sensor 33 is provided on one side of the floor.
  • Torque control device 20 coupled to the storage compartment 31 of the main body 30 is composed of a housing 40, a rotatable movable body 60 and a lifting movable body 70, the configuration thereof is as follows.
  • the rotatable movable body 60 and the lifting movable body 70 are accommodated, and the housing chamber 42 is formed on the inner surface of the main body 41 of the housing 40, and the bearing 43 is fitted on the front surface of the housing 40.
  • the rotating shaft 44 is protruding, and fastening holes 45 are bored at both sides.
  • the stopper 50 is inserted into and fixed to an inner bottom surface of the storage chamber 42 formed on the inner surface of the main body 41 of the housing 40, and the stopper 50 is configured as follows.
  • the fixing piece 55 having the screw hole 53 and the concave groove 54 is formed at both sides of the short pipe 51 through which the through hole 52 is drilled, thereby providing a space therebetween.
  • a screw hole 53 formed in the stopper 50 is inserted into the stopper 50 of the housing 40 by inserting the stopper 50 having the above-described configuration into the storage chamber 42 of the housing 40. Side by side with 45, and assembling the fastening piece 46 to the screw hole 53 through the fastening hole 45 in the above state so that they are assembled.
  • the fixing piece 55 protruding on both sides of the short pipe 51 is formed to be thicker than the thickness of the short pipe 51 so that the lower end portion of the fixing piece 55 protrudes below the short pipe 51 so that the stepped jaw 57 is formed. do.
  • the rotatable body 60 is coupled to the housing 42 of the housing 40, and the rotatable body 60 is configured as follows.
  • the rotating piece 63 having the groove 62 formed on the upper end of the shaft pipe 61 through which the shaft hole 66 is formed is projected on both sides, and the plate 64 is formed under the rotating piece 63.
  • Four slide rods 65 are formed at the bottom.
  • a spring in which the rotary piece (63) formed in the rotary mover (60) is inserted into the space portion (56) of the stopper (50) by inserting the rotary mover (60) having the above-described configuration into the storage chamber (42) of the housing (40). 58), wherein the end of the spring 58 is positioned in the recess 62 of the rotating piece 63 as shown in FIG.
  • the lifting movable body 70 is fitted to be assembled with the rotatable movable body 60, and the lifting movable body 70 is configured as follows. do.
  • protrusion pieces 74 having an inclined surface 73 formed on the outer circumferential surface of the disc 72 through which the through-hole 71 is formed are projected, so that the inclined grooves 75 are formed between the stone pieces 74, and each protrusion piece 74 is formed.
  • the magnet 76 is configured to protrude downward to constitute the lifting movable body 70.
  • the lifting movable body 70 having the above-described configuration is fitted into the storage chamber 42 of the housing 40, the lower end of the shaft tube 61 of the rotary movable body 60 is inserted into the through hole 71 drilled through the disc 72.
  • the rod 65 of the rotatable body 60 is positioned in the inclined groove 75 of the elevating movable body 70, and the upper end of the magnet 76 is placed on the bottom of the flat plate 64 of the rotatable movable body 60. Proximity.
  • the rotatable movable body 60 fitted into the housing chamber 42 of the housing 40 is rotatably fitted by the elastic modulus of the spring 58, and the lifting movable body 70 is rotatably fitted without rotation.
  • the guide plate 80 through which four guide holes 81 are drilled is coupled to the lower side of the elevating movable member 70, and the guide plate 80 is fixed to the bottom of the storage chamber 42 of the housing 40 in the form of interference fit.
  • the magnet 76 of the lifting movable body 70 is fitted into the guide hole 81 bored in 80 to be assembled, and the guide plate 80 is made of a nonmagnetic material (see FIG. 10).
  • the main body 30 includes a torque control device 20 in which a stopper 50, a rotatable movable body 60, a lifting movable body 70 and a guide plate 80 are sequentially assembled in the storage chamber 42 of the housing 40.
  • a stopper 50 When assembled to the storage compartment 31 configured at the front end, as shown in Figures 4 to 7 the rotary shaft rod 32 is assembled to fit into the shaft hole 66 formed at the lower end of the shaft tube 61 of the movable body 60
  • the lifting movable body 70, the rotary movable body 60, and the housing 40 rotate.
  • a driving motor (not shown) configured in the main body 30 is operated to rotate the rotary shaft 32, and the torque control device 20 is rotated by the rotation of the rotary shaft 32. Will rotate.
  • the rotary movable member 60 is rotated by a predetermined angle while compressing the spring 58 by an elastic modulus, and thus the rotary movable member 60 Since the lifting movable member 70 located at the lower end is lowered by the inclined surface 73 in contact with the rod 65 of the rotary movable member 60, the magnet 76 positioned in the guide hole 81 of the guide plate 80. The lowering is close to the Hall sensor 33, and the output value of the Hall sensor 33 can be detected according to the distance between the Hall sensor 33 and the magnet 76.
  • Reference numeral 100 is a contra-angle
  • 110 is a control box
  • 120 is a cable.
  • the handpiece 10 of the present invention configured as described above is connected to the control box 110 through the cable 120 as shown in FIG. 13, and has a contra-angle () at the connection socket 90 configured at the front end of the handpiece 10.
  • the coupling 100 is coupled, the rotary shaft 44 of the housing 40 located in the support shaft tube 92 of the connecting socket 90 is coupled with the rotary shaft (not shown) configured in the contra-angle 100.
  • the driving motor configured in the handpiece 10 is operated to rotate the rotating shaft rod 32.
  • the housing 40 located in the cabinet 31 is rotated by the rotation of the rotary shaft 32, so that the rotating shaft of the contra-angle 100 coupled with the rotating shaft 44 of the housing 40 rotates, The surgical tool inserted at the end of the angle 100 is rotated, and the necessary treatment is performed using the rotating tool.
  • the micro-implant is a screw-type part that is screwed to the alveolar bone in the oral cavity for orthodontic use. Since the size and size are small and thin, a prosthetic handpiece provided in the related art can be easily broken because of high torque. Although it was not possible to use, it was mainly placed by using a hand driver that can be fine-tuned manually, the handpiece 10 to be provided in the present invention is not only compact and lightweight, but also can be set to the desired torque, and also fine torque adjustment This makes it possible to conveniently perform procedures such as micro implant placement.
  • the torque value for implanting the micro-implant for orthodontic implantation into the alveolar bone is 15Ncm in the control box 110
  • the torque value is set to 15Ncm, and the hand during microimplant placement using the handpiece 10
  • the torque value of the piece 10 reaches 15 Ncm
  • the operation of the driving motor is stopped and the operation of the handpiece 10 is stopped. Therefore, excessive torque is transmitted during the implantation of the micro implant to prevent the micro implant from being cut. It becomes possible.
  • Torque detection through the torque control device 20 is made as follows.
  • the rotating shaft rod 32 is rotated by the drive motor, and thus the rotating movable body 60 to which the rotating shaft rod 32 is inserted is rotated, and the rotating movable body 60 is rotated.
  • the housing 40 is rotated to rotate the rotating shaft 44, the surgical tool fitted to the contra-angle 100 is rotated.
  • the rotatable movable body 60 When torque is applied to the housing 40 as described above, the rotatable movable body 60 slightly compresses the spring 58 by an elastic modulus as shown in FIG. 9 in the direction of the arrow A with respect to the housing 40. Will be rotated further.
  • the lifting movable body 70 positioned below the rotatable movable body 60 is rotated because the magnet 76 of the lifting movable body 70 is fitted into the guide hole 81 of the guide plate 80 fixed to the lower end of the housing 40. You will not.
  • the rotary movable member 60 rotates in the direction of the arrow A with respect to the housing 40 and the movable movable member 70 while compressing the spring 58, it is located in the inclined groove 75 of the movable movable member 70. Since the rod 65 of the rotatable movable body 60 moves along the inclined surface 73, the lifting movable body 70 is lowered as shown in FIG. 7, and the magnet 76 located at the lower side of the lifting movable body 70 is While descending along the guide hole 81, the distance from the hall sensor 33 is closer.
  • the output value detected by the Hall sensor 33 is changed according to the distance
  • the output value of the Hall sensor 33 is a signal processing to the display unit of the control box 110
  • the Hall sensor 33 signal is detected as a waveform as shown in Figure 14, the amplitude is changed according to the size of the rotation torque, the number of waveforms during the unit time is changed according to the number of revolutions.
  • the number of waveforms is used as a detection signal of the rotational speed by amplifying and triggering signal processing, and the signal of amplitude is used as a torque value by amplifying and smoothing.
  • the compression distance of the spring 58 becomes longer as the moving angle of the rotatable movable body 60 moving in the direction of the arrow A increases.
  • the distance between the magnet 76 and the hall sensor 33 becomes closer, and thus the torque value detected by the hall sensor 33 becomes larger.
  • the lowering of the lifting movable body 70 that is, the circular wound is raised by the magnet 76 is fitted to the lifting movable body 70 to be in close contact with the rotary movable body 60, which is located at the bottom of the lifting movable body 70
  • the guide plate 80 is made of a nonmagnetic material and does not prevent the lifting movable body 70 from rising.
  • the torque value is measured according to the compression distance of the spring 58 and the distance between the magnet 76 and the hall sensor 33, thereby treating the dental treatment using the handpiece 10.
  • the control box 110 By inputting the torque value to the control box 110 according to the purpose and use, if the torque value applied to the handpiece 10 during the use of the handpiece 10 reaches a set value, the operation of the driving motor is stopped to secure safety. As a result, more effective procedures can be performed.

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Abstract

본 발명은 치과용 핸드피스의 개량에 관한 것으로서, 특히 치과용 핸드피스의 본체 선단부에 회전축봉이 돌출구성된 수장실을 구성하고, 상기 수장실 바닥에 자계의 신호를 검출할 수 있는 홀센서를 구성하고, 상기 수장실 내에 하우징을 회전이 자유롭게 결합설치하되, 상기 하우징 내에 회전가동체와 승강가동체를 조립구성하여 작동실에 돌출구성된 회전축봉과 축결합되게 함으로서 이들이 함께 회전될 수 있게 구성하고, 상기 회전가동체는 스프링의 탄성계수만큼 하우징 내에서 회전각이 변화되게 구성하고, 승강가동체에는 다수개의 자석을 등간격으로 설치하여 회전가동체의 회전각 변화에 따라 하우징 내를 승강하면서 수장실에 구성된 홀센서와 근접되게 하고, 상기 자석과 홀센서의 거리에 따라 토크값이 검출될 수 있게 한 것이다.

Description

무접점센서를 이용한 치과용 핸드피스의 토크제어장치
본 발명은 치과용 핸드피스의 개량에 관한 것으로서, 특히 치과용 핸드피스의 선단부에 무접점으로 토크(torque)를 제어할 수 있는 토크제어장치를 구비하여, 핸드피스의 사용용도와 목적에 따라 적합한 토크를 미세범위까지 설정, 사용할 수 있도록 함으로서, 핸드피스를 이용한 치과적 치료, 특히 치열교정을 위한 마이크로 임플란트의 시술이 편리하고, 효과적으로 이루어질 수 있게 한 것이다.
일반적으로 치아와 관련한 여러 형태의 치료는 치과병원에서 이루어지게 되며, 치료의 형태로서도 치아를 연마하거나, 보철용 임플란트를 식립하거나, 치열교정을 위하여 치조골에 마이크로 임플란트를 식립하는등 다양한 형태의 시술이 이루어지게 된다.
상기 치료과정에서 치아의 연마나 보철용 임플란트 식립의 경우에는 일반적으로 사용되고 있는 보철용 핸드피스를 사용하고 있으나, 치열교정을 위하여 마이크로 임플란트를 치조골에 식립하고자 할 경우에는 보철용 핸드피스의 사용은 불가능하고, 대부분 수동으로 조작되는 핸드드라이버를 사용하게 된다.
왜냐하면, 보철용 임플란트의 경우 대체로 직경이 굵고 길게 구성되어 있어, 보철용 임플란트를 치아에 식립하기 위한 핸드피스의 토크가 강할 뿐 아니라 토크의 조정도 미세조정이 되지 못하기 때문이다.
상기 보철용 핸드피스의 경우 토크조정을 위한 수단으로서, 로드셀이나 스트랭스게이지를 이용한 제어이기 때문에 핸드피스 내에 설치되는 로드셀이나 스트랭스게이지의 부피로 인하여 핸드피스의 길이와 직경이 커지게 될 뿐 아니라, 그에 따라 무게가 무거워지게 된다.
따라서 보철용 핸드피스를 이용하여 치열교정용 마이크로 임플란트 식립에 사용할 경우, 강한 토크 및 미세조정의 불가능때문에 식립과정에서 마이크로 임플란트가 치조골 내에서 절단되는 현상이 발생하게 될 뿐 아니라, 핸드피스가 크고 무거워 시술자가 손으로 잡고 섬세한 조작이 요구되는 마이크로임플란트 식립용으로는 사용할 수 없게 되는 등의 단점이 있는 것이었다.
본 발명은 이러한 종래의 제반 단점을 시정하고자 치과용 핸드피스의 선단부에 자계와 홀센서를 이용한 무접점방식으로 토크를 제어할 수 있는 장치를 구성하되, 특히 치열교정용 마이크로 임플란트 식립에 적합한 토크의 설정은 물론, 토크제어가 미세단위로 조정될 수 있게 하고, 또한 핸드피스를 소형, 경량화하여 시술자가 핸드피스를 잡고 편리하고 섬세한 조작이 가능토록 함으로서, 효과적인 치료가 이루어질 수 있게 한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은 치과용 핸드피스의 본체 선단부에 회전축봉이 돌출구성된 수장실을 구성하고, 상기 수장실 바닥에 자계의 신호를 검출할 수 있는 홀센서를 구성하고, 상기 수장실 내에 하우징을 회전이 자유롭게 결합설치하되, 상기 하우징 내에 회전가동체와 승강가동체를 조립구성하여 작동실에 돌출구성된 회전축봉과 축결합되게 함으로서 이들이 함께 회전될 수 있게 구성하고, 상기 회전가동체는 회전과정에서 스프링의 탄성계수만큼 하우징 내에서 회전각이 변화되게 구성하고, 승강가동체에는 다수개의 자석을 등간격으로 설치하여 회전가동체의 회전각 변화에 따라 하우징 내를 승강하면서 수장실에 구성된 홀센서와 근접되게 하고, 상기 자석과 홀센서의 거리에 따라 토크값이 검출될 수 있게 한 것이다.
본 발명은 치과용 핸드피스의 선단부에 수장실을 구성하고, 상기 수장실에 자계와 홀센서로 구성된 토크제어장치를 구성하여, 핸드피스를 소형, 경량화함과 동시에 핸드피스의 사용용도와 목적에 따라 토크값을 설정한후 사용토록 함으로서 치열교정용 마이크로 임플란트 식립과 같은 섬세한 시술의 경우에도 수동으로 하지 않고, 핸드피스를 이용, 시술토록 하여 치료의 효율성과 편리성 및 안전성을 향상시킬 수 있게 되는 등의 효과가 있는 것이다.
도 1 : 본 발명에서 제공하고자 하는 치과용 핸드피스의 사시도
도 2 : 도 1의 분해사시도
도 3 : 도 1의 분해사시도
도 4 : 본 발명의 요부단면구성도
도 5 : 도 4의 확대도
도 6 : 도 4의 상태에서 자계센서가 부착된 승강가동체가 하강한 상태도
도 7 : 도 6의 확대도
도 8 : 본 발명에서 하우징과 회전가동체 사이에 스프링이 설치된 상태도
도 9 : 도 8의 상태에서 회전력에 저항이 발생하여 스프링이 압축된 상태도
도 10 : 본 발명 장치의 요부사시도로서 하우징 일부를 절개한 상태도
도 11 : 도 10의 상태에서 하우징을 제거한 상태도
도 12 : 도 10의 상태에서 하우징을 제거한 상태도
도 13 : 본 발명의 사용상태 예시도
도 14 : 본 발명의 홀센서에서 토크의 신호를 파형으로 검출표시한 상태도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
(10)--핸드피스 (20)--토크제어장치
(30)--본체 (31)--수장실
(32)--회전축봉 (33)--홀센서
(34)--통공 (35)--체결피스
(40)--하우징 (41)--본체
(42)--수납실 (43)--베어링
(44)--회전축 (45)--체결공
(46)--체결피스 (50)--스토퍼
(51)--단관 (52)--통공
(53)--나사공 (54)--요홈
(55)--고정편 (56)--공간부
(57)--단관 (58)--스프링
(60)--회전가동체 (61)--축관
(62)--요홈 (63)--회전편
(64)--평판 (65)--봉체
(66)--축공 (70)--승강가동체
(71)--관통공 (72)--원판
(73)--경사면 (74)--돌편
(75)--경사홈 (76)--자석
(80)--안내판 (81)--안내공
(90)--연결소켓 (91)--덮개
(92)--지지축관 (93)--나사공
(94)--관통공
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 12는 본 발명에서 제공하고자 하는 치과용 핸드피스(10) 및 핸드피스에 장착된 토크제어장치(20)의 구성을 도시한 상태도로서, 본 발명은 치과용 핸드피스(10) 선단부에 자계와 홀센서를 이용한 무접점 토크제어장치(20)를 설치하여 치과용 핸드피스(10)를 소형화, 경량화하면서 토크의 미세조정이 가능토록 하여 마이크로 임플란트 식립과 같이 섬세한 조작이 필요한 치과적 치료에 효과적으로 이용할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 도 2 및 도 3에서와 같이 핸드피스(10)를 구성하는 본체(30)와 본체(30) 선단부에 조립구성되는 토크제어장치(20)로 구성된다.
상기 본체(30)는 내면에 구동모터(도시안됨)가 설치되어 있고, 선단부에는 수장실(31)이 구성되어 있고, 상기 수장실(31) 바닥 중앙에는 구동모터의 회전축봉(32)이 돌출구성되며, 바닥 일측에는 홀센서(33)가 구비되어 있다.
*상기 본체(30)의 수장실(31)에 결합되는 토크제어장치(20)는 하우징(40)과 회전가동체(60) 및 승강가동체(70)로 구성되며, 이들의 구성은 다음과 같다.
하우징(40)은 회전가동체(60)와 승강가동체(70)가 수납되는 것으로서, 하우징(40)의 본체(41) 내면에 수납실(42)이 구성되어 있고, 전면에는 베어링(43)이 끼워진 회전축(44)이 돌출구성되어 있으며, 양측에는 체결공(45)이 뚫려 있다.
상기 하우징(40)의 본체(41) 내면에 구성된 수납실(42) 내저면에는 스토퍼(50)를 끼워 체결고정되게 하되, 상기 스토퍼(50)는 다음과 같이 구성된다.
즉 도 2 및 도 3에서와 같이 통공(52)이 뚫린 단관(51) 양측에 나사공(53)과 요입홈(54)이 형성된 고정편(55)이 돌출구성되게 함으로서, 그 사이에 공간부(56)가 구성되게 하고, 상기한 구성의 스토퍼(50)를 하우징(40)의 수납실(42) 내저면에 끼워 스토퍼(50)에 구성된 나사공(53)이 하우징(40)의 체결공(45)과 나란히 일치되게 하고, 상기한 상태에서 체결공(45)을 통하여 나사공(53)에 체결피스(46)를 조립하여 이들이 조립구성되게 한다.
이때 단관(51) 양측에 돌출구성되는 고정편(55)은 단관(51)의 두께보다 두껍게 구성되어 있어 고정편(55)의 하단부가 단관(51) 아랫쪽으로 돌출되어 단턱(57)이 구성되게 한다.
상기에서와 같이 하우징(40)의 수납실(42) 내저면에 스토퍼(50)의 조립이 완료되면, 스토퍼(50) 양측에 구성된 각 공간부(56)에 도 8에서와 같이 각각 2개의 스프링(58)을 끼워 스프링(58)의 일측 단부가 스토퍼(50)의 요홈(54)에 위치되게 한다.
상기한 상태에서 하우징(40)의 수납실(42) 내에 회전가동체(60)를 결합하게 되며, 회전가동체(60)의 구성은 다음과 같다.
축공(66)이 뚫린 축관(61) 상단에 요홈(62)이 형성된 회전편(63)을 양측에 돌출구성되게 하고, 상기 회전편(63) 아랫쪽에는 평판(64)이 구성되어 있고, 평판(64) 아랫쪽에는 4개의 슬라이드봉체(65)가 구성되어 있다.
따라서 상기한 구성의 회전가동체(60)를 하우징(40)의 수납실(42)에 끼워 회전가동체(60)에 구성된 회전편(63)이 스토퍼(50)의 공간부(56)에 끼워진 스프링(58) 사이에 위치되게 하고, 이때 스프링(58)의 단부는 도 8에서와 같이 회전편(63)의 요홈(62) 내에 위치되게 한다.
상기에서와 같이 하우징(40)의 수납실(42) 내에 회전가동체(60)가 조립되면 승강가동체(70)를 끼워 회전가동체(60)와 조립되게 하며, 승강가동체(70)는 다음과 같이 구성된다.
관통공(71)이 뚫린 원판(72) 외주면에 경사면(73)이 형성된 4개의 돌편(74)을 돌출구성하여, 돌편(74) 사이에 경사홈(75)이 구성되게 하고, 각 돌편(74) 하단에는 자석(76)이 하향돌출구성되게 하여 승강가동체(70)를 구성한다.
따라서 상기한 구성의 승강가동체(70)를 하우징(40)의 수납실(42)에 끼워지게 하면 원판(72)에 뚫린 관통공(71)에 회전가동체(60)의 축관(61) 하단부가 끼워지게 되고, 동시에 승강가동체(70)의 경사홈(75)에 회전가동체(60)의 봉체(65)가 위치하게 되고, 자석(76)의 상단부는 회전가동체(60)의 평판(64) 저면에 근접구성된다.
이때 하우징(40)의 수납실(42)에 끼워지는 회전가동체(60)는 스프링(58)의 탄성계수만큼 회전가능케 끼워지게 되고, 승강가동체(70)는 회전없이 승강가능케 끼워지게 된다.
승강가동체(70) 아랫쪽에는 4개의 안내공(81)이 뚫린 안내판(80)을 결합하되, 안내판(80)이 하우징(40)의 수납실(42) 하단에 억지끼움형태로 고정되게 하고, 안내판(80)에 뚫린 안내공(81)에 승강가동체(70)의 자석(76)이 끼워져 조립되게 하며, 이때 안내판(80)은 비자성체로 구성된다.(도 10 참조)
상기에서와 같이 하우징(40)의 수납실(42) 내에 스토퍼(50), 회전가동체(60), 승강가동체(70) 및 안내판(80)이 차례로 조립된 토크제어장치(20)를 본체(30) 선단부에 구성된 수장실(31)에 끼워 조립하게 되면, 도 4 내지 도 7에서와 같이 회전축봉(32)이 회전가동체(60)의 축관(61) 하단에 구성된 축공(66)에 끼워져 조립되므로 회전축봉(32)이 회전하면 승강가동체(70)와 회전가동체(60) 및 하우징(40)이 회전하게 된다.
도 4 내지 도 7에서와 같이 본체(30)의 수장실(31) 내에 토크제어장치(20)가 결합완료되면, 토크제어장치(20) 상면에 덮개(91)와 지지축관(92)으로 구성되는 연결소켓(90)을 끼워 덮개(91) 측부에 구성된 나사공(93)이 본체(30)의 수장실(31) 상단부에 뚫린 통공(34)과 일치되게 한 다음, 체결피스(35)를 통하여 연결소켓(90)이 본체(30) 상단부에 체결고정되게 하고, 이때 하우징(40)에 구성된 베어링(43) 및 회전축(44)은 지지축관(92)에 구성된 관통공(94) 내에 위치되게 한다.
따라서 핸드피스(10)를 작동시키면 본체(30) 내에 구성된 구동모터(도시안됨)가 작동하여 회전축봉(32)이 회전하게 되고, 상기 회전축봉(32)의 회전에 의해 토크제어장치(20)가 회전하게 된다.
이때 토크제어장치(20)를 구성하는 하우징(40)의 회전축(44)에 부하가 걸리면 회전가동체(60)가 스프링(58)을 탄성계수만큼 압축시키면서 일정각도 회전되게 하고, 따라서 회전가동체(60) 하단에 위치하는 승강가동체(70)는 회전가동체(60)의 봉체(65)와 접하는 경사면(73)에 의해 하강하게 되므로, 안내판(80)의 안내공(81)에 위치하는 자석(76)이 하강하면서 홀센서(33)와 근접하게 되고, 상기 홀센서(33)와 자석(76)의 거리에 따라 홀센서(33)의 출력값이 감지될 수 있게 하여서 된 것이다.
미설명부호 (100)은 콘트라앵글, (110)은 콘트롤박스, (120)은 케이블이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 핸드피스(10)는 도 13에서와 같이 케이블(120)을 통하여 콘트롤박스(110)와 연결되게 하고, 핸드피스(10) 선단부에 구성된 연결소켓(90)에 콘트라앵글(100)을 결합하게 되면, 연결소켓(90)의 지지축관(92) 내에 위치하는 하우징(40)의 회전축(44)이, 콘트라앵글(100)에 구성된 회전축(도시안됨)과 결합되고, 상기한 상태에서 전원을 인가하면 핸드피스(10)에 구성된 구동모터가 작동하여 회전축봉(32)을 회전시키게 된다.
상기 회전축봉(32)의 회전에 의해 수장실(31) 내에 위치하는 하우징(40)이 회전하고, 따라서 하우징(40)의 회전축(44)과 결합된 콘트라앵글(100)의 회전축이 회전하면서 콘트라앵글(100) 단부에 끼워진 시술공구가 회전하게 되고, 상기 회전하는 공구를 이용하여 필요한 치료를 하게 된다.
예를 들어 치열교정을 위한 마이크로 임플란트를 치조골에 식립하고자 하는 경우를 설명한다.
참고로 마이크로 임플란트는 치열교정을 위하여 구강 내의 치조골에 나사식으로 결합되는 나사못형태의 부품으로서 크기가 작고 가늘어 종래에 제공되고 있는 보철용 핸드피스를 이용할 경우에는 토크가 강하기 때문에 쉽게 부러지게 되므로 시술할 수가 없었으며, 주로 수동으로 미세조정이 가능한 핸드드라이버를 이용, 식립하였으나, 본 발명에서 제공하고자 하는 핸드피스(10)는 소형이면서 경량화되었을 뿐만 아니라 원하는 토크로 설정이 가능하고, 또한 미세한 토크까지 조정이 가능하여 마이크로 임플란트 식립과 같은 시술도 무리없이 편리하게 할 수 있게 된다.
치열교정을 위한 마이크로 임플란트를 치조골에 식립하기 위한 안정적인 토크값이 15N㎝라고 가정한다면 콘트롤박스(110)에서 토크값을 15N㎝로 설정하여 두면, 핸드피스(10)를 이용하여 마이크로 임플란트 식립중 핸드피스(10)의 토크값이 15N㎝에 도달하게 되면 구동모터의 작동이 정지하여 핸드피스(10)의 동작이 정지되므로 마이크로 임플란트의 식립작업중 과다한 토크가 전달되어 마이크로 임플란트가 절단되는 현상을 방지할 수 있게 된다.
상기에서 토크제어장치(20)를 통한 토크감지는 다음과 같이 이루어지게 된다.
즉 핸드피스(10)에 전원을 인가하면 구동모터에 의해 회전축봉(32)이 회전하고, 따라서 회전축봉(32)이 끼워진 회전가동체(60)가 회전하게 되고, 상기 회전가동체(60)의 회전에 의해 하우징(40)이 회전하여 회전축(44)을 회전시키게 되므로 콘트라앵글(100)에 끼워진 시술공구가 회전하게 된다.
이때 회전작동중 콘트라앵글 단부에 결합된 시술공구의 회전력에 부하, 즉 토크가 가해지게 되면 회전축(44)과 직접 연결된 하우징(40)에 전달되며, 이때 하우징(40) 내에 끼워진 회전가동체(60)는 구동모터의 회전축봉(32)에 의해 회전이 되므로, 이들 사이에는 회전력 차이가 발생하게 되고, 따라서 이들 사이에 위치하는 스프링(58)은 도 9에서와 스프링의 탄성계수만큼 압축된다.
상기에서와 같이 하우징(40)에 토크가 가해지게 되면, 회전가동체(60)는 도 9에서와 같이 스프링(58)을 탄성계수만큼 압축시키면서 하우징(40)을 기준으로 화살표(A)방향으로 조금더 회전이동하게 된다.
이때 회전가동체(60) 아랫쪽에 위치하는 승강가동체(70)는, 승강가동체(70)의 자석(76)이 하우징(40) 하단에 고정설치된 안내판(80)의 안내공(81)에 끼워져 있어 회전하지 않게 된다.
따라서 회전가동체(60)가 스프링(58)을 압축시키면서 하우징(40) 및 승강가동체(70)를 기준으로 화살표(A)방향으로 회전이동하면, 승강가동체(70)의 경사홈(75)에 위치하고 있던 회전가동체(60)의 봉체(65)는 경사면(73)을 따라 이동하게 되므로, 승강가동체(70)는 도 7에서와 같이 하강하게 되고, 승강가동체(70) 하단에 위치한 자석(76)은 안내공(81)을 따라 하강하면서 홀센서(33)와의 간격이 가까워지게 된다.
자석(76)이 홀센서(33)와 근접하게 되면 홀센서(33)에서 감지하는 출력값이 거리에 따라 달라지게 되고, 홀센서(33)의 출력값은 신호처리하여 콘트롤박스(110)의 표시부에 지시하게 되며, 이때 홀센서(33) 신호는 도 14에서와 같이 파형으로 검출되는데 이 파형은 회전토크의 크기에 따라 진폭이 변하게 되고, 회전수에 따라 단위시간 동안의 파형수가 변하게 된다.
상기에서 파형의 수는 증폭과 트리거 신호처리하여 회전수의 검출신호로 사용되며, 진폭의 신호는 증폭, 평활처리하여 토크값으로 사용된다.
본 발명에서 핸드피스(10)의 사용중 토크제어장치(20)에 가해지는 토크값이 클수록 화살표(A)방향으로 이동하는 회전가동체(60)의 이동각이 커지면서 스프링(58)의 압축거리가 길어지게 되고, 따라서 승강가동체(70)의 하강거리가 길어지면서 자석(76)과 홀센서(33)의 간격이 가까워지게 되므로 홀센서(33)에서 감지하는 토크값이 커지게 된다.
이때 하강한 승강가동체(70)의 상승, 즉 원복은 승강가동체(70)에 끼워진 자석(76)이 회전가동체(60)에 밀착하려는 자성에 의해 상승하게 되며, 승강가동체(70) 하단에 위치하는 안내판(80)은 비자성체로 구성되어 있어 승강가동체(70)의 상승을 방해하지 않는다.
상기 원리를 이용하여 스프링(58)의 압축거리와, 그에 따른 자석(76)과 홀센서(33)의 거리에 따라 토크값이 측정되게 함으로서, 핸드피스(10)를 이용한 치과적 치료시 치료목적과 용도에 맞는 토크값을 콘트롤박스(110)에 입력후 사용토록 함으로서, 핸드피스(10) 사용중 핸드피스(10)에 가해지는 토크값이 설정치에 오면 구동모터의 동작을 정지시켜 안전성을 확보할 수 있게 되므로 보다 효과적인 시술을 시행할 수 있게 된다.

Claims (3)

  1. 구동모터가 설치된 본체(30) 선단부에 연결소켓(90)을 결합하고, 상기 연결소켓(90)에 콘트라앵글을 결합하고, 상기 콘트라앵글에 시술에 필요한 공구를 끼워 시술토록 한 통상의 핸드피스를 구성함에 있어서, 본체(30) 선단부의 수장실(31)에 회전축봉(32)과 홀센서(33)를 구성하고, 상기 수장실(31) 내에 토크제어장치(20)를 설치하여 핸드피스의 토크가 측정, 제어될 수 있게 구성하되, 상기 토크제어장치(20)는 하우징(40)과 회전가동체(60) 및 자석(76)이 설치된 승강가동체(70)로 구성되게 하고, 상기 하우징(40)과 회전가동체(60) 사이에는 스프링(58)을 탄력설치하여 토크값의 변화에 따라 스프링(58)이 압축되면서 회전가동체(60)의 회전각이 변화되게 하고, 상기 회전가동체(60)의 회전각의 변화에 따라 승강가동체(70)가 승강하면서 승강가동체(70)에 구성된 자석(76)이 홀센서(33)와 근접되게 하고, 자석(76)이 홀센서(33)에 근접하는 거리에 따라 홀센서(33)가 이를 감지하여 토크값을 측정하고, 제어할 수 있게 구성함을 특징으로 하는 무접점센서를 이용한 치과용 핸드피스의 토크제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 하우징(40) 상면에 회전축(44)을 구성하고, 상기 회전축(44)이 연결소켓(90)의 지지축관(92) 내에 위치되게 하고, 하우징(40) 내저면에는 스토퍼(50)를 끼운 다음 체결용 피스(46)로 체결고정되게 하되, 상기 스토퍼(50)는 통공(52)이 형성된 단관(51) 양측에 고정편(55)을 구성하여, 그 사이에 공간부(56)가 구성되게 하고, 상기 공간부(56) 내에 스프링(58)이 설치되게 하고, 회전가동체(60)는 축관(61) 상단 양측에 회전편(63)을 돌출구성하되, 상기 회전편(63)이 스토퍼(50)의 공간부(56) 내에 설치된 스프링(58) 사이에 위치되게 하고, 회전편(63) 아랫쪽에는 평판(64)을 구성하고, 평판(64) 아랫쪽에는 다수개의 봉체(65)가 구성되게 하고, 회전가동체(60) 아랫쪽에 위치하는 승강가동체(70) 상면에는 경사면(73)이 형성된 경사홈(75)을 구성하고, 상기 경사홈(75)에 회전가동체(60) 하단에 구성된 봉체(65)가 끼워져 결합구성되게 함으로서, 회전가동체(60)의 회전각 변화에 따라 승강가동체(70)가 승강되게 구성함을 특징으로 하는 무접점센서를 이용한 치과용 핸드피스의 토크제어장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하우징(40) 하단에 안내공(81)이 뚫린 안내판(80)을 억지끼움방식으로 고정설치되게 하고, 상기 안내판(80)의 안내공(81)에 승강가동체(70) 하단에 구성된 자석(76)이 승강가능케 끼워져 조립구성되게 하여서 됨을 특징으로 하는 무접점센서를 이용한 치과용 핸드피스의 토크제어장치.
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