KR100884568B1 - 충격파 생성장치의 진동구 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 충격파 생성장치의 진동구 및 이의 제조방법은 상기 진동구의 길이와 외경에 맞추어 파이프를 절단하는 단계와, 상기 파이프를 선반에 장착한 후 진원도, 직진도 및 동심도가 보장되도록 파이프 외주연을 바이트로 절삭 가공하는 파이프 외경 가공 단계와, 상기 파이프를 금속 냉각시켜 부피를 수축시키는 단계와, 상기 파이프의 외경과 동일한 내경을 갖는 치구를 선반에 장착하는 단계와, 상기 치구의 내경에 냉각 수축시킨 파이프를 결합시킨 다음 파이프를 실온에서 방치하여 금속의 팽창계수에 의해 파이프를 최초 부피로 복원시킴으로써 치구의 내경에 파이프의 외경이 억지 끼움으로 결합되는 단계와, 상기 선반을 가동시켜 회전하는 치구와 파이프를 연동시킨 다음 바이트로 파이프의 내경을 원하는 지름으로 절삭 가공하여 박막을 갖는 원통 형상의 진동구를 가공하는 단계와, 상기 진동구의 가공 이후 진동구가 결합된 치구를 냉각시켜 진동구를 파이프에서 추출하는 단계로 이루어진다.

충격파, 생성장치, 체외, 진동구, 진원도, 직진도, 동심도

Description

충격파 생성장치의 진동구 및 이의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING OF SHOCK WAVE GENERATOR OF VIBRATOR}

본 발명은 충격파 생성장치의 진동구 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 전자기형 충격파 생성장치에 임펄스 전류를 인가받은 코일에서 유도된 자장을 진동으로 변환시키는 진동구의 외경과 내경에 대한 진원도와 직진도 및 동심도 등의 가공도를 정밀하게 가공할 수 있도록 하면서 진동구를 박막의 두께로 가공될 수 있도록 하는 충격파 생성장치의 진동구 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

충격파란, 압축된 부분과 팽창된 부분이 함께 소리와 같은 일정한 속도로 전달되는 것이 보통이지만 압력 변화가 급격히 생기면 팽창부는 서서히 압축부는 급격하게 변화되어 파형이 찌그러져 그 파가 통과할 때는 압력, 밀도, 속도 등이 갑작스럽게 증가하는 것으로 느껴진다. 전기 공학에서는 임펄스 전압이나 전류를 충격파라 부르기도 한다. 임펄스 전류 또는 전압이란 아주 짧은 시간(수 ㎱~㎲) 동안 아주 높은 에너지를 발생하는 것을 말한다.

이러한 충격파를 이용하여 저 에너지의 생물학적인 효과를 이용하여 인체의 특정 질병을 치료하는 충격파 치료법이 개발되고 있다.

이는, 인체에 생긴 결석을 외과적 수술을 하지 않고, 몸 밖에서 강력한 펄스파(pulse波)로 파괴하여 요류(尿流)로 몸 밖에 배출시키는 치료하거나, 근골격계의 퇴행성 병변, 인대의 파열, 관절 주위에 생긴 석회 생성 등의 질병이 발생한 인체의 부위에 손상된 조직의 재생을 자극하여 외과적인 수술 없이 이와 같은 질병을 치료할 수 있다.

충격파 생성 장치는 크게 압전소자형(piezoelectric type), 전기수력학적형(electrichydraulic type), 전자기형(electromagnetic type)으로 나뉘어 질 수 있다. 이중 전자기형 충격파 생성 장치는 전자기적 효과를 이용하여 충격파를 생성시키는 장치이다.

통상적으로, 전자기형 충격파 생성장치의 구성은 원통형의 절연체에 진동구에 코일을 감고 상기 코일 외부에 에 박막의 진동구을 배치하여 코일에 강한 임펄스 전류를 흘려주면 코일에 유도된 자장에 의해 야기되는 진동구의 미세한 진동을 발생시킨다.

상기 진동구은 코일에 임펄스 전류가 가해질 때 발생된 전자기력에 의해 일정한 미소 범위 만큼 진동하고, 이러한 진동을 집진시킨 충격파원(shock wavesource)를 인체의 환부에 전달하여 충격파 치료를 가능하게 한다.

그러나 종래의 전자기형 충격파 생성 장치는 충격파의 집속점에서 생기는 초 점의 형상이 매우 좁고 에너지는 높은 특성을 가지고 있어 그 용도가 한정될 수 밖에 없는 문제가 있다. 특히 충격파의 초점 형상이 좁고 에너지가 높은 특성으로 인하여 종래의 전자기형 충격파 생성 장치는 체외 충격파 쇄석기에는 사용될 수 있었으나 이와 다른 종류의 체외 충격파 치료기에 사용되기에는 적합하지 않다.

또한, 도 1에서 도시한 바와 같이, 코일에서 전달된 자장에 의해 야기되는 진동구의 미세한 진동 즉, 충격파원은 원통 형상의 진동구으로 전달되어 진동파를 발생시키고, 상기 진동구의 진동은 표면과 직각방향의 수평선상으로 전파된다.

이때, 진동구의 외부에는 깔대기 형상의 반사판이 마련되어 상기 반사판의 각도를 갖는 표면에 의해 반사되어 진동구의 전방으로 충격파를 한 초점에 집결시키게 된다.

그러나, 종래기술에 따른 충격파 치료기는 진동구의 외주연에서 직각 방향으로 반사되는데, 상기 박막의 진동구 외주연이 직립각을 이루지 못할 경우 진동구의 틀어진 각도에 의해 접속기에 도달하는 충격파의 각도 또한 가변되어 충격파를 한 초점으로 집결시키기 어려운 문제점이 있었다.

결국, 진동구을 이용하여 보다 효과적으로 충격파의 발생시면서 충격파를 한점으로 집결시키기 위해서는 진동구을 얇은 박막의 원통 형상을 갖고, 이음매가 없어야 하며, 외주연이 진원도, 직진도 및 동심도를 갖추고 있어야 한다.

이는 도 2에서 도시한 바와 같이, 일반적인 진동구의 제조방법은 크게 세가지로 구분된다.

첫 번째는, 압출에 의한 방법으로써, 이는 대량생산이 가능하고 기계적 성질 이 단단하며, 일정한 두께의 제품을 제조할 수 있다는 잇점은 있으나, 제조 비용이 많이 소요되고, 압출 성형기에서 고온고압으로 압출될 때 열변형 및 자중에 의해 길이를 갖는 원통형의 진동구가 휘어져 압출되기 때문에 진동구가 진원도, 직진도 및 동심도를 만족시키지 못하는 문제점이 있었다.

두 번째는, 용접에 의한 방법으로써, 얇은 판 형태의 금속을 원하는 지름만큼 말아서 서로 맞대기 용접시킨다. 이는 제조 비용을 절감시킬 수는 있지만, 용접부위의 두께가 두꺼워지고 용접 이음매가 매끄럽지 못하여 이음매 부위에 반사되는 충격파는 난반사되어 한 초점으로 집결시키지 못하게 되는 문제점이 있었다.

세 번째는, 선반 가공에 의한 방법으로써, 금속파이프를 선반에 고정시킨 후 바이트를 통하여 내경 또는 외경을 가공하는 방법이 있으나, 진동구의 경우 매우 얇은 두께(0.1mm 이하)로 가공하여야 하기 때문에 가공 바이트에 의해 쉽게 찢어지는 단점이 있어 진동구의 제조에 대한 불량률을 높이게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은 전자기형 충격파 생성장치에서 임펄스 전류를 인가받은 코일에서 유도된 자장을 진동으로 변환시키는 진동구의 외경과 내경이 진원도와 직진도 및 동심도를 만족할 수 있도록 절삭 가공하면서 박막의 두께로 외부 손상 없이 가공될 수 있도록 하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전자기형 충격파 생성장치에서 임펄스 전류를 인가받은 코일에서 유도된 자장을 진동으로 변환시키는 진동구 및 이의 제조방법에 있어서, 상기 진동구의 길이와 외경에 맞추어 파이프를 절단하는 단계와, 상기 파이프를 선반에 장착한 후 진원도, 직진도 및 동심도가 보장되도록 파이프 외주연을 바이트로 절삭 가공하는 파이프 외경 가공 단계와, 상기 파이프를 금속 냉각시켜 부피를 수축시키는 단계와, 상기 파이프의 외경과 동일한 내경을 갖는 치구를 선반에 장착하는 단계와, 상기 치구의 내경에 냉각 수축시킨 파이프를 결합시킨 다음 파이프를 실온에서 방치하여 금속의 팽창계수에 의해 파이프를 최초 부피로 복원시킴으로써 치구의 내경에 파이프의 외경이 억지 끼움으로 결합되는 단계와, 상기 선반을 가동시켜 회전하는 치구와 파이프를 연동시킨 다음 바이트로 파이프의 내경을 원하는 지름으로 절삭 가공하여 박막을 갖는 원통 형상의 진동구를 가공하는 단계와, 상기 진동구의 가공 이후 진동구가 결합된 치구를 냉각시켜 진동구를 파이프에서 추출하는 단계로 이루어진다.

또한, 상기 파이프 외경 가공단계와, 파이프 내경 단계에서 치구의 외주연 하부끝측에 상부가 개구된 V홈을 갖는 정반을 배치한 것을 더 포함된다.

또한, 상기 파이프의 열팽창 계수를 신속하게 이루기 위해 상기 파이프 내주연에 열선을 내입시켜 열원을 파이프로 전달하도록 한다.

또한, 제 1항 내지 제 3항의 제조방법에 의해 제작되는 충격파 생성장치의 진동구로 구성된다.

이상 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 충격파 생성장치의 진동구 및 이의 제조방법은, 전자기형 충격파 생성장치에서 임펄스 전류를 인가받은 코일에서 유도된 자장을 진동으로 변환시키는 진동구의 외경과 내경이 진원도, 직진도 및 동심도를 만족하면서 박막의 두께로 외부 손상 없이 가공될 수 있도록 함으로써, 충격파 생성장치에서의 박막 두께로의 가공에 의해 원활한 진동 발생과 정밀한 진원도, 직진도 및 동심도를 만족하는 가공에 의해 진동의 전파 방향에 대한 오류가 없어 충격파 생성장치에서의 안정된 충격파를 보장받을 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 충격파 생성장치의 진동구 및 이의 제조방법은 상기 파이프 외경 가공단계와, 파이프 내경을 가공할 때 치구의 외주연 하부끝측에 상부가 개구된 V홈을 갖는 치구가 선 접촉으로 받쳐줄 수 있도록 하여 진동구의 진원도, 직진도 및 동심도 가공에 대한 정밀성을 극대화시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 충격파 생성장치의 진동구 및 이의 제조방법은 치구를 통하여 손쉽게 진동구의 외경과 내경에 대한 진원도, 직진도 및 동심도와 정밀도를 만족시킬 수 있도록 가공함으로써, 진동구의 제조 효율을 향상시키고, 제품의 불량률을 최소화시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 충격파 생성장치에 본원발명의 진동구를 결합한 상태를 나타낸 부분 절개 단면도이고, 도 4는 충격파 생성장치에 본원발명의 진동구를 결합한 상태를 나타낸 부분 절개 단면도이며, 도 5는 본 발명의 진동구 제조단계를 나탄낸 블럭도이고, 도 6은 본 발명의 진동구 제조단계를 나타낸 순서도이며, 도 7은 본 발명의 진동구를 충격파 생성장치에 장착한 후 충격파의 전파 방향을 나타낸 단면도이고, 도 8은 가공 정도를 의미하는 진원도, 직진도 및 동심도의 정의를 나타낸 구성도이다.

먼저, 도 5 및 도 6에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 충격파 생성장치의 진동구 및 이의 제조방법은 파이프 절단 단계, 파이프 외경 가공단계, 파이프 냉각 수축단계와, 선반에 치구의 장착단계와, 상기 치구 내경에 파이프 억지끼움 결합단계와, 상기 파이프 내경 가공단계와, 파이프 내경 가공에 의해 제조되는 진동구의 추출단계로 이루어진다.

상기 충격파 생성장치의 진동구 제조방법은 진동구(14) 내경과 외경에 대하여 진원도와 직진도 및 동심도를 만족시킬 수 있도록 가공 방법이다.

이는, 진동구(14)로 하여금 충격파의 발생 효율과 정밀한 전파 방향을 보장하여 최상의 충격파 생성을 가능하게 하기 위함이다.

먼저, 도 8에서 (a)진원도란, 원통부분의 반경의 변화량을 말하는 것이고, (b)직진도란, 원통형 외주연 양측 측정 점 2곳을 영점으로 맞추고 측정자를 이동하였을 때 A와 B의 최대값을 말하는 것이며, (c)동심도란, 두 개 축 중심을 기준 축으로 설정하고 그 중심의 거리 차를 말하는 것이다.

상기 진원도, 직진도 및 동심도 등의 가공도는 진동구(14)에서 발생하는 충격파가 올바른 전파 방향의 전달에 지대한 영향을 주는 것으로써, 이러한 가공도가 보장되면 충격파를 원하는 초점에 충격파의 손실없이 집결시킬 수 있게 된다.

이러한 가공도를 만족시킬 수 있는 진동구의 제조방법은 아래와 같다.

먼저, 충격파 생성장치(10)에 장착될 진동구(14)의 길이와 외경에 맞추어 파이프(100)를 절단한다.(파이프 절단 단계)

다음으로 상기 파이프(100)를 선반(120)에 구비된 척(121)에 고정시킨 후 파이프(100) 외주연을 바이트(122)로 절삭 가공하되, 상기 파이프(100)의 외주연 거칠기를 조밀하게 하는 동시에 진원도, 직진도 및 동심도를 만족할 수 있도록 정밀 가공을 한다.(파이프 외경 절삭가공 단계)

이를 가능하도록 파이프(100) 외경 가공단계에서 상부가 개구된 V홈(131)을 갖는 정반(130)을 척(121)에 고정된 파이프(100)의 반대 방향 외주연 하부에 배치하여 정반(130)의 V홈(131) 내부로 파이프(100)의 외경 하부가 지지 될 수 있도록 한다.

이는, 바이트(122)를 통한 절삭 가공시 파이프(100)가 미세하게 진동하거나 하부로 휨 현상이 발생하는 것을 방지하여 보다 정밀한 파이프(100)의 진원도, 직진도 및 동심도를 만족시킬 수 있도록 하기 위함이다.

결국, V홈(131)을 갖는 정반(130)에 의해 파이프(100) 외주연의 진원도, 직진도 및 동심도 가공에 대한 정밀성을 극대화시키고 후술 될 파이프(100) 내경 절삭가공에도 동일한 가공도를 보장받을 수 있다.

다음으로, 외경을 가공한 파이프(100)를 급속 냉각시켜 파이프(100)의 부피가 수축될 수 있도록 한다.(파이프 냉각 수축단계)

동시에 상기 파이프(100)의 외경과 동일한 내경을 갖는 치구(110)를 선반 (120)에 장착하는 단계를 거친다.(선반에 치구 장착단계)

이후, 상기 치구(110)의 내경에 냉각 수축시킨 파이프(100)를 결합시킨 다음 파이프(100)를 실온에서 방치하여 금속의 열팽창 계수에 의해 파이프(100)가 원래의 부피로 복원되도록 함으로써 냉각 수축에 의해 지름이 축소된 파이프(100)를 손쉽게 치구(110)의 내경에 내입시킬 수 있도록 한다.

또한, 냉각된 파이프(100)를 실온에 방치하면 파이프(100)는 금속재질 갖는 열팽창계수에 의해 냉각과정에서의 수축률만큼 팽창하여 치구(110)의 내경에서 파이프(100)가 억지 끼움으로 결합될 수 있다.(파이프 억지끼움 결합단계)

여기서, 파이프(100)의 열팽창을 도모하기 위해 상기 파이프(100) 내주연에 열선(140)을 내입시킬 수도 있도록 하여 보다 신속하게 금속 재질의 진동구(14)가 열팽창계수를 신속히 되찾을 수 있도록 한다.

다음으로, 선반(120)을 가동시켜 척(121)에 고정된 치구(110)와 파이프(100)를 연동시키고, 바이트(122)를 파이프(100)의 내경에 위치시켜 상기 파이프(100) 내경을 절삭 가공한다.

여기서, 치구(110) 내경에 파이프(100)가 억지 끼움을 결합되어 있어 치구 (110)와 파이프(100)를 일체로 연동시킬 수 있고, 상기 바이트(122)를 통한 절삭가공을 가능하게 함으로써, 파이프(100)의 내경을 박막으로 절삭 가공할 때 치구(110)의 내경에 파이프(100)의 외주연이 지지됨에 따라 박막의 파이프(100)가 절삭 가공시 찢어지는 등의 외부적 손상을 최소화할 수 있다.(파이프 내경 절삭 가공단계)

여기서, 파이프 내경 절삭 가공단계에서 상부가 개구된 V홈(131)을 갖는 정반(130)을 척(121)에 고정된 치구(110)의 반대 방향 외주연 하부에 배치하여 정반 (130)의 V홈(131) 내부로 치구(110)의 하부 외주연이 지지 될 수 있도록 함으로써, 절삭가공시에 치구(110)의 흔들림을 최소화하여 정밀 가공을 가능하도록 한다.

상기 진동구(14)의 가공이 완료되면 진동구(14)가 결합된 치구(110)를 다시 급속 냉각시켜 진동구(14)의 얇은 두께에 의해 냉각 수축율이 높은 진동구(14)만을 파이프(100)에서 손쉽게 추출할 수 있다.(진동구의 추출단계)

이와 같은 충격파 생성장치의 진동구 및 이의 제조방법에 의해 제조된 진동구를 전자기형 충격파 생성장치(10)에 장착하게 되면 도 3, 4 및 7에서 도시한 바와 같이, 절연체로 이루어진 보빈(11)에 지지되는 코일(12)이 코일연결단자(13)를 통하여 임펄스 전류를 코일(12)에 인가시키게 되고, 상기 코일(12)에서 유도된 자장이 진동구(14)에 의해 진동으로 변환되어 상기 진동구(14)의 외주연에서 직각 방향 즉 수평선상으로 충격파를 전파된다.

상기 충격파는 진동구(14)의 외부에 배치된 반사판(15)을 통하여 충격파의 전파 방향이 동일한 각도로 반사되어 임의의 한 초점으로 집결시켜 인체의 환부에 집중하게 됨에 따라 체외 충격파 치료에 보다 큰 효과를 얻을 수 있다.

결국, 본원발명의 진동구(14)는 외주연의 가공도(진원도, 직진도, 동심도)가 정밀하게 가공됨에 따라 충격파를 고르게 반사판(15)으로 전달할 수 있도록 함으로써, 충격 생성장치에서 발생되는 충격파를 손실을 줄이면서 임의의 한 초점에 보다 효과적으로 충격파를 집중시킬 수 있게 하여 주는 중요한 기능을 수행하게 된다.

도 1은 일반적인 충격파 생성장치에서 문제점을 나타낸 단면도.

도 2는 충격파 생성장치에서 진동구의 종래 제조방법을 나타낸 상태도.

도 3은 충격파 생성장치에 본원발명의 진동구를 결합한 상태를 나타낸 부분 절개 사시도.

도 4는 충격파 생성장치에 본원발명의 진동구를 결합한 상태를 나타낸 부분 절개 단면도.

도 5는 본 발명의 진동구 제조단계를 나탄낸 블럭도.

도 6은 본 발명의 진동구 제조단계를 나타낸 순서도.

도 7은 본 발명의 진동구를 충격파 생성장치에 장착한 후 충격파의 전파 방향을 나타낸 단면도.

도 8은 가공 정도를 의미하는 진원도, 직진도 및 동심도의 정의를 나타낸 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 충격생성장치 11 : 보빈

12 : 코일 13 : 코일연결단자

14 : 진동구 15 : 반사판

100 : 파이프 110 : 치구

120 : 선반 121 : 척

122 : 바이트 130 : 정반

131 : V홈 140 : 열선

Claims (4)

1. 전자기형 충격파 생성장치에서 임펄스 전류를 인가받은 코일에서 유도된 자장을 진동으로 변환시키는 진동구 제조방법에 있어서,

   상기 진동구의 길이와 외경에 맞추어 파이프를 절단하는 단계와,

   상기 파이프를 선반에 장착한 후 진원도, 직진도 및 동심도가 보장되도록 파이프 외주연을 바이트로 절삭 가공하는 파이프 외경 가공 단계와,

   상기 파이프를 금속 냉각시켜 부피를 수축시키는 단계와,

   상기 파이프의 외경과 동일한 내경을 갖는 치구를 선반에 장착하는 단계와,

   상기 치구의 내경에 냉각 수축시킨 파이프를 결합시킨 다음 파이프를 실온에서 방치하여 금속의 팽창계수에 의해 파이프를 최초 부피로 복원시킴으로써 치구의 내경에 파이프의 외경이 억지 끼움으로 결합되는 단계와,

   상기 선반을 가동시켜 회전하는 치구와 파이프를 연동시킨 다음 바이트로 파이프의 내경을 원하는 지름으로 절삭 가공하여 박막을 갖는 원통 형상의 진동구를 가공하는 단계와,

   상기 진동구의 가공 이후 진동구가 결합된 치구를 냉각시켜 진동구를 파이프에서 추출하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 충격파 생성장치의 진동구 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 파이프 외경 가공단계와, 파이프 내경 단계에서 치구의 외주연 하부끝측에 상부가 개구된 V홈을 갖는 정반을 배치한 것을 더 포함됨을 특징으로 하는 충격파 생성장치의 진동구 제조방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 파이프의 열팽창 계수를 신속하게 이루기 위해 상기 파이프 내주연에 열선을 내입시켜 열원을 파이프로 전달하도록 하는 것을 특징으로 하는 충격파 생성장치의 진동구 제조방법.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제작되는 충격파 생성장치의 진동구.

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