KR102576601B1 - 치과 로봇용 앤드 이펙터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 치과 로봇용 앤드 이펙터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 치과에서 사용하는 로봇 암과 치과 치료 및 수술에 사용하는 소장비를 연결 작동시키는 별도의 고정수단을 마련한 후, 상기 고정수단을 통하여 하나의 로봇 암에 각기 다른 기능을 갖는 다수의 소장비가 안전하게 연결 사용될 수 있도록 한 치과 로봇용 앤드 이펙터에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 치과에서 사용하는 치과 로봇의 로봇 암을 선택하고, 선택된 로봇 암 끝단에 치과 치료 및 수술에 필요한 툴(Tool)을 구동시키는 소장비를 체결 고정하는 고정수단을 구비하되, 상기 고정수단은 로봇 암 끝단 외주면에 형성되는 다수의 연결홈; 연결홈을 통하여 로봇 암 끝단에 고정되고, 모터 케이블이 로봇 암측에 내장되면서 모터부와 유기적으로 연결 고정되게 하는 연결 고정캡; 연결 고정캡을 통하여 모터부 및 모터 케이블이 연결 고정되면 소장비가 연결 고정캡측에서 움직이지 않도록 소장비를 외부에서 체결 고정하는 클램프를 포함하는 것에 그 특징이 있다.

Description

치과 로봇용 앤드 이펙터{End effector for dental robot}

본 발명은 치과 로봇용 앤드 이펙터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 치과에서 사용하는 로봇 암과 치과 치료 및 수술에 사용하는 소장비를 연결 작동시키는 별도의 고정수단을 마련한 후, 상기 고정수단을 통하여 하나의 로봇 암에 각기 다른 기능을 갖는 다수의 소장비가 안전하게 연결 사용될 수 있도록 한 치과 로봇용 앤드 이펙터에 관한 것이다.

일반적으로 치아가 손실된 경우에는 주변의 치아를 이용하여 손실된 치아를 복구하는데, 치아가 없거나 주변의 치아가 부실한 경우에는 통상 임플란트를 이용하게 된다.

임플란트는 인공 치아 또는 제 3의 치아라고도 하는데, 치아의 결손이 있는 부위나 치아를 뽑은 자리의 턱뼈에 골 이식, 골 신장술 등의 부가적인 수술을 통하여, 충분히 감쌀 수 있도록 부피를 늘린 턱뼈에 생체 적합적인 임플란트 본체를 심어서 자연치의 기능을 회복시켜주는 치과 치료 술식이다. 정상적인 기능이 유지되고 있는 턱뼈와 식립된 임플란트 본체 표면과의 형태적, 생리적, 직접적 결합인 골유착(osseointegration)이 이루어진 후 임플란트 주위 턱뼈의 골 개조의 과정을 거치게 된다. 임플란트는 여러 종류가 있으나 근래에는 나사 형태의 골내 임플란트가 주로 사용된다.

그런데 이와 같이 턱뼈에 임플란트를 식립하기 위해서는 각 환자의 다양한 요인을 고려하여 임플란트의 식립 위치 및 기피와 방향 등을 결정해야 하는바, 종래에는 임플란트의 식립 위치 등을 결정하기 위해 영상진단기를 이용하여 환자의 치조골 영상을 얻고, 이에 기초하여 시술자의 경험에 의해 임플란트의 식립 위치, 방향, 깊이 등을 결정한 후 임플란트 시술용 가이드를 제작하고, 이를 이용하여 임플란트 시술을 하는 것이 일반적이다.

그러나, 이와 같은 종래 임플란트 시술 방식은 임플란트 시술 계획을 완료한 후 시술자의 경험에 비추어 임플란트의 식립 위치 등을 결정하기 때문에 경우에 따라 임플란트의 식립 위치 등이 잘못될 수도 있고, 임플란트의 식립 위치를 최적으로 설정하는 것이 매우 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 근래에는 획득된 데이터를 이용하여 의료사고의 발생 확률을 줄이며 치과 치료 및 수술시 필요한 인원(치과 의사를 보조하는 치위생사 등)의 수를 줄일 수 있는 치과 로봇 시스템을 이용 함으로써, 소기의 목적 및 효과를 거둘 수 있는 이점이 있다.

그러나 치과 로봇에 사용되는 로봇 암 끝단에는 시술 용도에 따라 소장비 즉, 핸드피스가 연결되고 핸드피스에는 드릴, 밀링 버, Saw 등을 연결 사용하고 있다. 그러나 종래 로봇 암에는 각기 다른 기능을 갖는 소장비가 독립적으로 연결 사용되기 때문에 진료 상태에 따라 각기 다른 기능을 갖는 소장비가 연결된 로봇 암이 사용해야 한다. 이는 하나의 로봇 암으로 다양한 진료가 불가할 뿐 아니라 이에 따라 치과 진단, 치료, 수술을 구현할 수 없었다.

또한, 소장비를 구동시키는 모터 케이블이 로봇 암 외부로 돌출된 상태로 배선되어 있기 때문에 치료 및 수술시 동선의 방해를 가져오거나 위생 관리 및 수술환경이 저하되는 등의 제반 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 치과에서 사용하는 로봇 암과 치과 치료 및 수술에 사용하는 소장비를 연결 작동시키는 별도의 고정수단을 마련한 후, 상기 고정수단을 통하여 하나의 로봇 암에 각기 다른 기능을 갖는 다수의 소장비가 안전하게 연결 사용될 수 있도록 한 치과 로봇용 앤드 이펙터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 모터 케이블을 로봇 암에 내장하고, 내장된 모터 케이블에 모터부 및 소장비가 유기적으로 연결 사용되게 함으로써, 치료 및 수술 환경을 위생적으로 개선할 수 있도록 한 치과 로봇용 앤드 이펙터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 로봇 암과 소장비를 연결하는 고정수단을 통하여 미세한 소장비의 움직임이 방지되게 하여 치과 치료 및 수술의 안전성을 확보할 수 있도록 한 치과 로봇용 앤드 이펙터를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로, 치과에서 사용하는 치과 로봇의 로봇 암을 선택하고, 선택된 로봇 암 끝단에 치과 치료 및 수술에 필요한 툴(Tool)을 구동시키는 소장비를 체결 고정하는 고정수단이 구비되는 것과,

상기 고정수단은 로봇 암 끝단 외주면에 형성되는 다수의 연결홈; 연결홈을 통하여 로봇 암 끝단에 고정되고, 모터 케이블이 로봇 암측에 내장되면서 모터부와 유기적으로 연결 고정되게 하는 연결 고정캡; 연결 고정캡을 통하여 모터부 및 모터 케이블이 연결 고정되면 소장비가 연결 고정캡측에서 움직이지 않도록 소장비를 외부에서 체결 고정하는 클램프를 포함하는 것과,

상기 연결 고정캡 한쪽 단부에는 연결홈에 걸림 고정되어 연결 고정캡을 로봇 암 끝단에 고정시키는 연결리브가 형성되고, 다른 한쪽 단부 외주면에는 클램프가 연결 고정되는 클램프 고정홈이 형성되며, 중간에는 모터부 고정홈을 일체로 갖는 것과,

상기 연결 고정캡과 클램프를 통하여 소장비가 고정되고, 고정된 후에는 방향이 결정되어 움직이지 않고 사용되는 것과,

상기 클램프는 소장비가 모터부와 연결되면 소장비 외부면 중 한쪽면을 감싸 고정할 수 있도록 반원 형상으로 형성되고 양단부에 체결홈을 갖는 제1체결부와; 소장비 외부면 중 다른 한쪽면을 감싸 고정할 수 있도록 반원 형상으로 형성되고, 양단부에 체결홈을 갖는 제2체결부와, 상기 제1체결부와 제2체결부가 마주하면 체결홈을 나사 결합하여 치과 치료 및 치료시 소장비의 움직임을 방지하는 것과,

상기 제1체결부와 제2체결부에 각각 외부로 돌출되는 클램프 고정리브를 형성하고, 상기 클램프 고정리브를 통하여 클램프가 연결 고정캡측에 고정되는 것을 특징으로 하는 것과,

상기 로봇 암 내면 중간에 길이 방향으로 내장홈이 형성되고, 이 내장홈에 모터 케이블이 내장 사용되는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 치과에서 사용하는 로봇 암과 치과 치료 및 수술에 사용하는 소장비를 연결 작동시키는 별도의 고정수단이 마련되어 있다. 따라서 고정수단을 통하여 하나의 로봇 암에 각기 다른 기능을 갖는 다수의 소장비가 안전하게 연결 사용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 소장비 및 모터부를 연결하는 모터 케이블이 로봇 암에 내장 사용되기 때문에 종래와 같이 치료 및 수술시 동선에 방해되지 않을 뿐 아니라, 치료 및 수술 환경을 위생적으로 개선할 수 있는 것이다.

또한, 로봇 암과 소장비를 연결하는 고정수단의 연결 고정캡, 클램프을 통하여 미세한 소장비의 움직임이 방지되되기 때문에 치과 치료 및 수술의 안전성을 확보할 수 있는 등의 효과가 있는 것이다.

도1은 본 발명에 따른 치과 로봇용 앤드 이펙터의 분리 사시도.
도2는 본 발명에 따른 치과 로봇용 앤드 이펙터의 결합 사시도.
도3은 본 발명에 따른 치과 로봇용 앤드 이펙터의 결합 구성도.
도4는 본 발명에 따른 연결 고정캡이 로봇 암측에 연결되는 상태를 나타낸 다른 실시예.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여기에 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니며, 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

도1은 본 발명에 따른 치과 로봇용 앤드 이펙터의 분리 사시도 이고, 도2는 본 발명에 따른 치과 로봇용 앤드 이펙터의 결합 사시도 이며, 도3은 본 발명에 따른 치과 로봇용 앤드 이펙터의 결합 구성도이다.

도1 내지 도3을 참조하면, 본 발명의 과제, 해결 및 효과를 달성하기 위해서는 하나의 로봇 암(100)에 각기 다른 기능을 갖는 소장비(130)를 교체 사용 가능케 하는 구성과, 모터 케이블(120)이 로봇 암(100)에 내장 사용되는 구성과, 모터 케이블(120), 모터부(110), 소장비(130)가 로봇 암(100)에서 유기적으로 연결되는 구성과, 치료 및 수술시 소장비(130)의 움직임을 방지하여 안전성을 확보하는 구성이 요구된다.

이를 위하여 치과에서 사용하는 치과 로봇의 로봇 암(100)을 선택하고, 선택된 로봇 암(100) 끝단에 치과 치료 및 수술에 필요한 툴(Tool)(도시하지 않음)을 구동시키는 소장비(130)를 체결 고정하는 고정수단(200)이 구비된다. 여기서, 치과 로봇 시스템과 이에 연결 사용되는 로봇 암(100)의 구체적인 작동 관계는 본 발명에서 받고자하는 권리범위가 아니므로 그에 대한 생략하기로 하고, 소장비(130)는 기어가 포함된 핸드피스 등을 의미하며, 툴(Tool)은 소장비에 연결 구동되는 드림, 밀링 버, Saw 등을 의미한다.

상기와 같은 고정수단(200)은 하나의 로봇 암(100)을 통하여 각기 다른 기능을 갖는 소장비(130)의 교체 작업이 가능하게 하고, 고정수단(200)을 통하여 연결 고정된 소장비(130)는 미세한 움직임을 방지하게 된다.

상기와 같은 고정수단(200)은 크게 로봇 암(100) 끝단 외주면에 형성되는 다수의 연결홈(310), 연결홈(310)을 통하여 로봇 암(100) 끝단에 고정되고 모터 케이블(120)이 로봇 암(100)측에 내장되면서 모터부(110)와 유기적으로 연결 고정되게 하는 연결 고정캡(400), 연결 고정캡(400)을 통하여 모터부(110) 및 모터 케이블(120)이 연결 고정되면 소장비(130)가 연결 고정캡(400)측에서 움직이지 않도록 소장비(130)를 외부에서 체결 고정하는 클램프(500)를 포함한다.

따라서, 연결 고정캡과 클램프를 통하여 소장비가 고정되기 때문에 고정된 후에는 방향이 결정되어 움직이지 않는다, 이는 치과 치료시 소장비의 움직임이 없기 때문에 정밀한 치과 치료를 진행할 수 있는 것이다.

로봇 암(100) 내면 중간에는 길이 방향으로 내장홈(300)이 형성되고, 이 내장홈(300)에 모터 케이블(120)이 내장 사용된다.

조립순서를 보면 모터 케이블(120)은 로봇 암(100)의 내장홈(300)에 삽입 고정하고, 모터부(110)는 모터부 고정홈(430)에 삽입하여 연결 고정캡(400)과 연결한후, 연결 고정캡(400)과 로봇 암(100)을 연결하면 상기한 모터 케이블(120)과 모터부(110)는 자동으로 결합된다. 이후 모터부(110)에 소장비(130)을 연결하고 클램프(500)를 이용하여 소장비(130)가 로봇 암(100)측에 연결 고정되는 과정을 거친다.

상기와 같은 연결 고정캡(400) 한쪽 단부에는 연결홈(310)에 걸림 고정되어 연결 고정캡(400)을 로봇 암(100) 끝단에 고정시키는 연결리브(410)가 형성되고, 다른 한쪽 단부 외주면에는 클램프(500)가 연결 고정되는 클램프 고정홈(420)이 형성되며, 중간에는 모터부 고정홈(430)으로 구성된다.

이와 같은 구성은 연결 고정캡(400)의 연결리브(410)를 로봇 암(100) 외주면에 형성된 연결홈(310)에 위치시켜 고정한다. 고정하는 방식은 고주파 열처리 방법이나, 접착제를 이용한 접착방법 또는 걸림구조를 통하여 다양하게 연결 고정할 수 있음을 밝혀둔다.

도4는 본 발명에 따른 연결 고정캡이 로봇 암측에 연결되는 상태를 나타낸 다른 실시예.

한편, 본 발명의 연결 고정캡(400)은 로봇 암(100)측에 연결리브(410)과 연결홈(310)을 통하여 결합되는 것으로 한정되는 것은 아니고, 도4에서와 같이 연결 고정캡(400)과 로봇 암(100)을 서로 연결할 수 있다면 연결 고정캡(400) 외주면에 숫나사(600)를 형성하고, 로봇 암(100) 내주면에는 암나사(610)를 각각 형성한 후, 상기한 숫나사(600)와 암나사(610)을 통하여 연결 고정캡(400)과 로봇 암(100)이 서로 연결될 수 있음을 밝혀둔다.

클램프(500)는 소장비(130)가 모터부(110)와 연결되면 소장비(130) 외부면 중 한쪽면을 감싸 고정할 수 있도록 반원 형상으로 형성되고 양단부에 체결홈(511)을 갖는 제1체결부(510)와, 소장비(130) 외부면 중 다른 한쪽면을 감싸 고정할 수 있도록 반원 형상으로 형성되고 양단부에 체결홈(521)을 갖는 제2체결부(520)로 구성된다.

또한, 상기 제1체결부(510)와 제2체결부(520)에 각각 외부로 돌출되는 클램프 고정리브(530)를 형성하고, 상기 클램프 고정리브(530)와 클램프 고정홈(420)의 결합을 통하여 클램프(500)가 연결 고정캡(400)측에 고정되게 하는 구성을 갖는다.

즉, 모터부(110)에 소장비(130)가 연결된 상태에서 제1체결부(510)와 제2체결부(520)를 이용하여 소장비(130)의 외주면을 감싸면 제1체결부(510)와 제2체결부(520)의 체결홈(511)(521)은 서로 마주한 상태가 된다. 이때 상기 체결홈(511)(521)에 체결부재(도시하지 않음)를 이용하여 나사 결합하면 소장비(130)는 클램프(500)를 통하여 로봇 암(100)측에 연결 고정된다.

여기서, 클램프(500)의 제1체결부(510)와 제2체결부(520)의 내면은 소장비(130)의 외주면 형상에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어 소장비(130)의 외주면이 원형이면 제1체결부(510)와 제2체결부(520)의 내면을 원형으로 형성한 후, 소장비(130) 외주면에 단턱을 형성하고 제1체결부(510)와 제2체결부(520)의 내주면에 대응하는 단턱을 형성하여 치료 또는 수술시 단턱의 결합에 의해 소장비(130) 미세한 움직임을 고정할 수 있을 것이다.

또한, 소장비(130)의 외주면이 다각형일 경우 제1체결부(510)와 제2체결부(520)의 내주면을 대응하는 다각형으로 형성하거나 또는 별도의 밀착패킹을 이용하여 소장비(130)의 미세한 움직임을 고정할 수 있음을 밝혀둔다.

이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100; 로봇 암 110; 모터부
120; 모터 케이블 130; 소장비
200; 고정수단 300; 내장홈
310; 연결홈 400; 연결 고정캡
410; 연결리브 420; 클램프 고정홈
430; 모터부 고정홈 500; 클램프
510; 제1체결부 511; 체결홈
520; 제2체결부 521; 체결홈
530; 클램프 고정리브

Claims (7)

1. 치과에서 사용하는 치과 로봇의 로봇 암을 선택하고, 선택된 로봇 암 끝단에 치과 치료 및 수술에 필요한 툴(Tool)을 구동시키는 소장비를 체결 고정하는 고정수단이 구비되는 치과 로봇용 앤드 이펙터에 있어서,
   상기 고정수단은 로봇 암 끝단 외주면에 형성되는 4개의 연결홈; 연결홈을 통하여 로봇 암 끝단에 고정되고, 한쪽 단부에는 연결홈에 걸림 고정되어 연결 고정캡을 로봇 암 끝단에 고정시킬 수 있도록 4개의 연결리브가 형성되고, 다른 한쪽 단부 외주면에는 클램프가 연결 고정되는 2개의 클램프 고정홈이 형성되며, 중간에는 모터부 고정홈을 일체로 갖으며 모터 케이블이 로봇 암측에 내장되면서 모터부와 유기적으로 연결 고정되게 하는 연결 고정캡; 연결 고정캡을 통하여 모터부 및 모터 케이블이 연결 고정되면 소장비가 연결 고정캡측에서 움직이지 않도록 소장비를 외부에서 체결 고정하는 클램프를 포함하되,
   클램프는 소장비가 모터부와 연결되면 소장비 외부면 중 한쪽면을 감싸 고정할 수 있도록 반원 형상으로 형성되고 양단부에 체결홈을 갖는 제1체결부와; 소장비 외부면 중 다른 한쪽면을 감싸 고정할 수 있도록 반원 형상으로 형성되고, 양단부에 체결홈을 갖는 제2체결부와, 상기 제1체결부와 제2체결부가 마주하면 체결홈을 나사 결합하여 치과 치료 및 치료시 소장비의 움직임을 방지하는 것과,
   상기 로봇 암 내면 중간에 길이 방향으로 내장홈이 형성되고, 이 내장홈에 모터 케이블이 내장 사용되는, 치과 로봇용 앤드 이펙터.
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