KR20220013357A - 보조 클램핑 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 치과용 또는 외과용 핸드피스(1)뿐만 아니라, 치과용 핸드피스의 드릴링 툴을 위한 척킹 장치에 관한 것으로서,
- 드릴링 툴(100)이 회전축선(R)을 중심으로 회전하는 구동 샤프트(2)를 포함하는 구동 메커니즘에 의해 회전축선(R)을 중심으로 회전 작동될 수 있는 제거 가능한 방식으로 삽입되는 헤드(10),
- 상기 드릴링 툴(100)을 위한 클램핑 장치로서, 상기 회전축선(R)에 대해 상기 드릴링 툴(100)의 축방향 유지를 위해 상기 구동 샤프트(2)의 내측에 배치된 척킹 클램프(4)를 포함하고, 상기 클램프(4)가 상기 플런저(5)와 협력하는, 클램핑 장치, 및
- 상기 드릴링 툴(100)을 해제하기 위해 상기 플런저(5) 상에 동작하도록 배치되는 푸시-버튼(61)을 포함한다.
상기 핸드피스(1)는, 상기 회전축선(R)의 둘레에 대칭으로 배치되고 그리고 상기 푸시-버튼(61)의 방향으로 상기 플런저(5) 상에 자기 견인력(F)을 발휘하는 영구자석(7)을 포함한다.
- 드릴링 툴(100)이 회전축선(R)을 중심으로 회전하는 구동 샤프트(2)를 포함하는 구동 메커니즘에 의해 회전축선(R)을 중심으로 회전 작동될 수 있는 제거 가능한 방식으로 삽입되는 헤드(10),
- 상기 드릴링 툴(100)을 위한 클램핑 장치로서, 상기 회전축선(R)에 대해 상기 드릴링 툴(100)의 축방향 유지를 위해 상기 구동 샤프트(2)의 내측에 배치된 척킹 클램프(4)를 포함하고, 상기 클램프(4)가 상기 플런저(5)와 협력하는, 클램핑 장치, 및
- 상기 드릴링 툴(100)을 해제하기 위해 상기 플런저(5) 상에 동작하도록 배치되는 푸시-버튼(61)을 포함한다.
상기 핸드피스(1)는, 상기 회전축선(R)의 둘레에 대칭으로 배치되고 그리고 상기 푸시-버튼(61)의 방향으로 상기 플런저(5) 상에 자기 견인력(F)을 발휘하는 영구자석(7)을 포함한다.
Description
본 발명은 터빈 및 콘트라-앵글(contra-angle)의 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 드릴링 툴(drilling tool)을 위한 척킹 장치(chucking device)에 관한 것이다.
시장에 나와 있는 대부분의 고속 치과용 핸드피스(handpiece), 즉 (공기식) 터빈 및 멀티플라이어 콘트라-앵글(전기 모터 공급)에는, 탄성 클램프의 사용에 기초하여 드릴을 클램핑하기 위한 시스템이 장착되어 있다. 이런 시스템은, 특히 특허문헌 EP 0273259B1호에 개시된 바와 같은 솔루션으로 매우 오랫동안 잘 알려져 있다.
이런 타입의 클램핑 시스템에 있어서, 회전 시 드릴링 툴을 구동시키는 로터 샤프트(공기 터빈의 경우에는 터빈, 또는 콘트라-앵글의 경우에는 변속기 피니언 중 하나가 압입되는 외측 상에 있음)는, 클램프 및 플런저를 포함하고 있다. 상기 클램프는 일반적으로 샤프트 내에 압입 및/또는 용접되며, 그리고 두 가지 기능, 즉 가요성 탄성 단부에 의해 드릴을 축방향으로 유지하는 기능, 및 드릴링 중 치과의사에 의해 가해지는 반경방향 부하가 존재하는 경우, 드릴이 과도하게 경사지는 것을 방지하고 또한 작업의 정밀도에 해로운 과잉 진동을 발생시키는 것을 방지하기 위해, 드릴을 반경방향으로 안내하는 기능을 갖는다. 상기 플런저 자체는 샤프트에서 부분적으로 자유로운데, 그 이유는 샤프트에서 축방향으로 미끄러질 수 있고 그리고 특정한 경우에는 샤프트에서(원추형 플런저의 경우) 각도를 이루어 회전할 수 있기 때문이며; 이는 외과의사-치과의사가 플런저를 덮고 있는 해제 버튼을 눌렀을 때 드릴을 해제하기 위해 상기 클램프의 개방 단계에서 클램프와 협력한다. 클램프가 폐쇄되어 있고 드릴을 파지했을 때, 상기 플런저는 클램프의 표면 상에 간단하게 접합될 수는 있지만, 그러나 클램프의 탄성 부분 상에 개방력을 발휘해서는 절대로 안 된다.
드릴링 중 그리고 외과의사-치과의사에 의해 가해지는 과도한 축방향 부하로 인해, 드릴이 클램프의 조오(jow)를 넘어 커버를 향해 미끄러져 플런저를 차단하는 것을 방지함으로써, 사용자로 하여금 커버 상에 가해진 압력에 대항하여 플런저를 가압하고 그리고 작업 종료 시에는 클램프를 개방하여 드릴을 제거하는 것을 불가능하게 하기 위해, 클램핑 정지부(clamping stop)로서 지칭될 추가의 구성요소를 포함하는 더욱 완벽한 클램핑 시스템이 있다. 이러한 구성요소는 바람직하게는 핸드피스의 헤드 커버의 측부 상에서 샤프트에 압입 및/또는 용접 또는 납땜되어 도입되며, 이는 플런저의 임의의 축방향 차단을 방지하는 것을 가능하게 한다. 따라서 클램핑 정지부의 존재는 클램프에 재밍된(jammed) 드릴로 인해 제조업체로의 반환을 제한한다.
그러나 이들 최신 기술의 솔루션 중 그 어느 것도, 회전 및 드릴링 중, 드릴링될 재료가 특히 경질일 때, 특히 진동 또는 충격때문에 플런저가 우발적으로 클램프를 강제로 개방하는 것을 효과적으로 방지할 수는 없다.
치과용 핸드피스의 헤드에 영구자석을 달리 사용하는 것도 알려져 있다. 특허문헌 EP 0374276호는, 예를 들어 냉각수가 상부 및 하부 베어링에 도달하는 것을 방지하는 밀봉 수단 내에 사용되는 영구자석을 개시하고 있으며, 이에 의해 상기 영구자석들 사이에 배치된 자성 유체(magnetic fluid)는 회전 구동 지지체와 고정 캡 사이에 마찰 없는 접촉을 보장하도록 의도된다.
특허문헌 FR 2573303호는 드릴링 툴을 보유하기 위한 레버 작동식 클램프에 관한 것으로서, 레버를 비활성 위치에서 외부 캡 내에 고정하기 위해 자석이 사용되는 것으로 예상된다.
이들 두 솔루션 중 그 어느 것도, 작동 중 드릴링 툴의 클램핑 신뢰성이라는 전술한 문제점을 해결할 수 없다.
따라서 알려진 이들 제한사항이 없는 솔루션이 요망되고 있다.
따라서 본 발명의 하나의 목적은, 보다 효과적이고 그리고 보다 신뢰할 수 있는 새로운 클램핑 장치를 제안하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 그럼에도 불구하고 표준 핸드피스의 헤드와 호환 가능하고 또한 해제에 사용되는 버튼-플런저의 조립을 더 복잡하게 하지 않는 완벽한 클램핑 장치를 제안하는 것이다.
이들 목적은 주 청구범위의 특징에 의해, 특히 핸드피스가 회전축선의 둘레로 대칭적으로 설계된 영구자석을 포함하고 또한 푸시-버튼의 방향으로 플런저 상에 자기 견인력(magnetic attraction)을 발휘한다는 사실에 의해 달성된다.
유리하게는, 상기 영구자석은 플런저와 절대 접촉하지 않으며, 이에 의해 영구자석과 플런저 사이에 에어 갭이 제공되도록 설계되고 배치된다.
제안된 솔루션의 이점은 플런저가 자력을 통해 클램프에 대해 상승된 위치로 유지되는 것을 허용한다는 것이며, 이는 심지어 드릴링 중 드릴에 의해 큰 충격이 지속되는 경우라도 클램핑의 견고성을 향상시키는 것을 가능하게 하며, 이에 따라 클램프에서 플런저의 재밍을 유발시킬 가능성이 매우 곤란하며, 더 적은 경우에만 드릴의 배출로 이어질 척 개방을 일으킬 수 있다.
이와 동시에, 제안된 솔루션은 핸드피스의 조립 작업에 영향을 끼치지 않고, 핸드피스의 구성 내에 도입되는 추가의 구성요소를 최소화하면서 클램핑의 신뢰성을 향상시키는 것을 가능하게 한다.
바람직한 실시예에 따라, 푸시-버튼의 유지 너트에서의 영구자석 배열은, 스프링에 의해 발휘된 탄력적인 복귀력과 함께 극복되어야만 하는 자력으로 인해, 푸시-버튼 상에 발휘되는 의도하지 않은 압력때문에, 척의 임의의 부적절한 개방에 대해 추가적인 안전성을 제공하는 것을 추가로 가능하게 한다.
여러 변형예에 따라, 플런저의 기하학적 형상은, 필요에 따라 또는 플런저를 덮는 주변의 환형 비드(bead)를 구비한 캡의 도움을 받아 이들을 서로 더 가깝게 하기 위해, 특히 수직 또는 반경방향으로 배향된 주변의 환형 돌출 부분의 도움으로 자석에 대한 견인력을 최대화하도록 적용될 수 있다.
다른 유리한 변형예에 따라, 상기 자석은 차폐 목적을 위해 강자성 재료로 덮여 있으며, 따라서 외부와 관련하여 자석에 의해 발생된 자기장의 영향을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 외부 자기장으로 인한 간섭을 최소화할 수 있다.
또 다른 유리한 변형예에 있어서, 영구자석 또는 플런저의 근방이나 바로 근처에 위치된 모든 구성요소는 강자성이 아닌 것이 바람직하다.
본 발명은 예시로서 그리고 도면을 참조하여 이하에 제공되는 상세한 설명을 읽으면 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드릴 툴이 제공된 핸드피스의 헤드의 정면도이다.
도 2는 도 1에 표시된 절단 평면(S-S)을 따른, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 클램핑 시스템이 제공된 터빈을 사용하는 핸드피스의 3차원의 부분 시상 단면도이다.
도 3은 시상면(S-S)에서 도 2의 핸드피스의 단면도를 도시하고 있다.
도 4는 도 3의 확대경(A)에 의해 표시된 클램핑 장치의 확대도를 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 클램핑 시스템이 제공된 터빈을 사용하는 핸드피스의 3차원의 부분 시상 단면도이다.
도 6은 시상면(S-S)에서 도 5의 핸드피스의 단면도를 도시하고 있다.
도 7은 도 6의 확대경(B)에 의해 표시된 클램핑 장치의 확대도를 도시하고 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 클램핑 시스템이 제공된, 압축 공기뿐만 아니라 구동 모터 샤프트를 사용하는 콘트라-앵글 타입의 핸드피스의 3차원의 부분 시상 단면도이다.
도 9는 시상면에서 도 8의 핸드피스의 단면도를 도시하고 있다.
도 10은 도 9의 확대경(C)에 의해 표시된 클램핑 장치의 확대도를 도시하고 있다.
도 11은 강자성 재료의 돌출 부분이 상향으로 배향된, 본 발명에 따른 플런저의 구현을 위한 변형예의 단면도에 따른 도면을 도시하고 있으며, 도 11a 및 11b는 이러한 플런저의 대안적 구현을 위한 2개의 평면도를 각각 도시하고 있다.
도 12는 강자성 재료의 돌출 부분이 반경방향으로 배향된, 플런저의 구현을 위한 다른 변형예의 단면도에 따른 도면을 도시하고 있으며, 도 12a 및 12b는 이러한 플런저의 대안적 구현을 위한 2개의 평면도를 각각 도시하고 있다.
도 13은 캡에 의해 덮인 본 발명에 따른 플런저의 구현을 위한 또 다른 변형예의 단면도에 따른 도면을 도시하고 있으며, 도 13a는 이러한 캡에 대한 가능한 구현에 대응하는 평면도를 도시하고 있다.
도 14는 푸시-버튼에 자기 차폐부가 제공되는 다른 바람직한 실시예에 따른 플런저 및 자석의 단면도에 따른 도면을 도시하고 있다.
도 2는 도 1에 표시된 절단 평면(S-S)을 따른, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 클램핑 시스템이 제공된 터빈을 사용하는 핸드피스의 3차원의 부분 시상 단면도이다.
도 3은 시상면(S-S)에서 도 2의 핸드피스의 단면도를 도시하고 있다.
도 4는 도 3의 확대경(A)에 의해 표시된 클램핑 장치의 확대도를 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 클램핑 시스템이 제공된 터빈을 사용하는 핸드피스의 3차원의 부분 시상 단면도이다.
도 6은 시상면(S-S)에서 도 5의 핸드피스의 단면도를 도시하고 있다.
도 7은 도 6의 확대경(B)에 의해 표시된 클램핑 장치의 확대도를 도시하고 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 클램핑 시스템이 제공된, 압축 공기뿐만 아니라 구동 모터 샤프트를 사용하는 콘트라-앵글 타입의 핸드피스의 3차원의 부분 시상 단면도이다.
도 9는 시상면에서 도 8의 핸드피스의 단면도를 도시하고 있다.
도 10은 도 9의 확대경(C)에 의해 표시된 클램핑 장치의 확대도를 도시하고 있다.
도 11은 강자성 재료의 돌출 부분이 상향으로 배향된, 본 발명에 따른 플런저의 구현을 위한 변형예의 단면도에 따른 도면을 도시하고 있으며, 도 11a 및 11b는 이러한 플런저의 대안적 구현을 위한 2개의 평면도를 각각 도시하고 있다.
도 12는 강자성 재료의 돌출 부분이 반경방향으로 배향된, 플런저의 구현을 위한 다른 변형예의 단면도에 따른 도면을 도시하고 있으며, 도 12a 및 12b는 이러한 플런저의 대안적 구현을 위한 2개의 평면도를 각각 도시하고 있다.
도 13은 캡에 의해 덮인 본 발명에 따른 플런저의 구현을 위한 또 다른 변형예의 단면도에 따른 도면을 도시하고 있으며, 도 13a는 이러한 캡에 대한 가능한 구현에 대응하는 평면도를 도시하고 있다.
도 14는 푸시-버튼에 자기 차폐부가 제공되는 다른 바람직한 실시예에 따른 플런저 및 자석의 단면도에 따른 도면을 도시하고 있다.
본 출원의 맥락 내에서, 본 발명에 따른 클램핑 메커니즘이 통합된 핸드피스는, 파이프에 의해 주입된 압축 공기의 동작 하에 드릴이 회전 구동될 때 "터빈(turbine)"으로 구성될 수 있거나, 또는 모터에 의해 작동되는 구동 샤프트를 사용하는 "콘트라-앵글(contra-angle)"로 구성될 수 있다.
도 1에는 터빈 또는 콘트라-앵글로 구성될 수 있는 핸드피스(1)의 외측 모습이 정밀하게 도시되어 있다. 이는 헤드(10)를 포함하며, 그 베이스에 드릴(100)이 삽입되어, 그 회전축선(R)을 중심으로 회전하는 방식으로 장착된다. 헤드(10)를 덮는 푸시-버튼(61)은, 핸드피스의 사용자, 즉 전형적으로 외과의사-치과의사에 의해 압력이 발휘되었을 때, 통상적인 방식으로 드릴(100)을 해제할 수 있게 한다.
도 1의 화살표(S-S)는 본 발명의 맥락에서, 무엇보다도 터빈의 맥락에서(도 2-7), 그 후 콘트라-앵글의 맥락에서 제안되는 드릴(100)의 장착 및 클램핑을 위해, 메커니즘을 보다 상세히 디스플레이하는 것을 가능하게 하기 위해, 이하의 도 2 내지 도 10에서 사용될 시상 절단면을 나타내고 있다.
이하에서는, 먼저 도 2 내지 도 4를 참조하여 터빈과 연결된 바람직한 제1 실시예가 기재될 것이다.
도 1에 표시된 절단면(S-S)을 따라 핸드피스(1)의 3차원 부분 시상 단면도로 구성된 도 2는, 명료함을 위해 도시되지 않은, 헤드(10) 및 드릴(100)을 위한 클램핑 메커니즘의 상이한 일반적인 요소를 구별하는 것을 가능하게 하며, 특히 통상적으로 "로터 샤프트(the rotor shaft)"로서 지칭되는, 회전 시 그 자체가 드릴링 툴(100)을 위한 구동 샤프트(2)와 일체가 되는, 터빈(21)을 구동하는, 도면의 우측에 있는 압축공기의 공급을 위한 파이프(11)를 포함한다. 여기서 상기 구동 샤프트(2)는, 그 자체가 O-링 타입의 각각의 가스켓(24)에 의해 압착되는 2개의 베어링(23), 바람직하게는 볼 베어링 사이에 삽입된다. 구동 샤프트(2)에는 드릴을 위한 축방향 유지 클램프(4)가 각각 장착되어 있으며, 그 조오는 도면에서는 보이지 않지만 콘트라-앵글 및 반경방향 가이드 부시(3)에 대한 대응의 실시예에 관한 도 10에 더 잘 도시되어 있으며, 이들 두 부재는 특히 클램프에 사용되는 재료를 상기 가이드 부시(3)의 재료에 대해 조정할 수 있도록 분리되어 있다. 이에 따라, 상기 클램프(4)는 바람직하게는 탄성 및 변형 가능한 재료를 필요로 하는 반면에, 상기 부시(3)는 내마모성이 되도록 그리고 가능한 한 오랫동안 그 회전축선(R)을 따라 안내하는 데 우수한 특징을 보장하도록, 그 부분에 대해서는 매우 경질의 재료를 요구한다.
드릴(100)을 해제하기 위해 제공되는, 푸시-버튼(61)을 보유하기 위한 부재가 상기 헤드의 상부 부분에 삽입된다. 이 보유 부재는, 기재된 바람직한 실시예에 따라, 헤드(10)에 형성된 내부 나선(13)과 협력하는, 그 외주의 나사형 비드에 의해 헤드에 나사 결합되는 너트(62)로 구성되어 있으며; 상기 너트 및 푸시-버튼의 반복 가능한 포지셔닝을 보장하기 위해, 그리고 터빈의 경우에는 헤드로부터 나오는 공기역학적 흐름을 안정화시키기 위해, 이들 두 나사 결합면이 협력하는 밀봉 가스켓(64)이 제공된다. 상기 유지 너트(62)의 상부에는, 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 푸시-버튼(61)을 그 휴지 위치로 되돌릴 수 있게 하는 스프링(63)이 배치되어 있으며, 상기 푸시-버튼의 주변 반경방향 결합 부분(612)은 내주 유지 립(lip)(622)에 접촉된 상태로 유지되고, 상기 결합 부분들의 협력은 도 3에 명확히 도시되어 있다.
마찬가지로 도 2에서는, 푸시-버튼(61)의 하면(610)에서, 이런 목적을 위해 제공된 열전도도가 낮은 재료로 제조되고, 또한 상기 푸시-버튼(61)에 제공되는 중심 수용부(613) 내에 바람직하게 압입되며, 여기서는 푸시-버튼(61)을 향한 열전달 열교(thermal bridge)를 최소화하기 위해 육각형 단면을 갖는 발열-방지 볼(anti-heating ball)을 구분할 수 있다.
너트(62) 및 푸시-버튼(61)에 의해 형성되고, 또한 이들 둘 사이에 개재되는 압축 스프링(63)에 의해 형성되는 푸시-버튼 모듈(6)이 도 3에 도시되어 있다. 도 2에 있어서, 플런저(5)는 그럼에도 불구하고 구별될 수 있으며, 이에 의해 도 3 및 4에서 볼 수 있는 바와 같이 압력이 방향(P)으로 발휘되었을 때, 푸시-버튼(61) 또는 보다 정확하게는 볼(8)이 접촉될 수 있으며, 영구자석(7)은 너트(62)에 배치되어 있다. 본 발명의 맥락에서, 상기 플런저(5)는 영구자석(7)과 협력하는 방식으로 패시브 강자성 재료로 제조된다.
이하에는, 시상면(S-S)에서, 앞서 기재된 도 2와 동일한 요소를 취하여 도 3, 그리고 상기 도 3에서 원으로 표시된 확대경(A)의 세부사항을 도시하고 있으며 또한 본 발명에 따른 완성된 클램핑 장치의 다른 요소를 확대도로 나타낸 도 4가 참조될 것이다. 이들 모든 도면에 공통인 도면부호에 대한 설명은 체계적으로 반복하지 않을 것이다.
도 2 내지 도 4에는, 원통형 부분(721) 및 축방향 유지 칼라(722)를 갖는 유지 부재(72)의 도움을 받아, 환형 형상(7)의 영구자석이 상기 푸시-버튼(61)의 유지 너트(62)에 위치되어 있음을 인식해야 한다. 이런 부재는, 예를 들어 압입, 용접 또는 납땜, 또는 심지어 나사 결합에 의해 임의의 방식으로 너트(62)에 고정될 수 있으며, 그리고 환형 형상의 자석(7)의 포지셔닝이 플런저(5)의 케이싱을 지나 반경방향으로 연장되어 있고, 이는 환형 형상의 클램핑 정지부(51)를 반경방향 리세스 위에 위치시킬 수 있도록 주변 숄더(50)를 갖는 것을 인식해야 한다. 이 자석(7)은 축방향으로 자화되며, 따라서 실질적으로 상향으로 지향된 견인력의 힘을 대응의 강자성 요소, 즉 상기 클램핑 장치의 플런저(5) 상에 영구적으로 발휘한다. 자기 견인력(F)의 힘은, 상기 플런저(5)가 푸시-버튼(61) 방향으로 상부 위치에 유지된다는 사실을 나타내는 도 4의 화살표로 표시되어 있다. 사용 조건에 있어서, 즉 구동 샤프트(2)의 회전 및 드릴링 중, 이런 자기 견인력(F)은 클램핑 정지부(51)에 대해 플런저(5)를 평탄하게 하는 것을 가능하게 하며, 따라서 플런저(5)가 클램프(4)에서 재밍되는 것과 그리고 상기 클램프가 우발적으로 개방되는 것을 방지한다.
영구자석(7)은 본 발명의 맥락에서는 환형 또는 원통 형상, 즉 드릴의 회전축선(R)을 중심으로 회전하는 형태를 갖는다. 도 2 내지 도 4에 도시된 실시예에 따라, 영구자석(7)이 너트(62)에 위치된다는 사실은, 결과적으로 후자를 그 대응의 강자성 요소, 즉 플런저(5)에 가능한 한 가깝게 가져오고, 따라서 자기력(F)의 강도를 최대화하여, 이를 그 "높은" 위치에 유지하는 것을 가능하게 한다.
영구자석(7)이 고정되고 푸시-버튼(61)의 유지 너트(62)에 위치되는 이런 바람직한 실시예는, 또한 신뢰성이라는 추가적인 기술적 이점을 갖는다. 실제로, 클램프를 개방하였을 때, 푸시-버튼(61)은 사용자에 의해 방향(P)으로 가압되어, 클램프(4)의 내측에 플런저(5)를 밀어넣고, 따라서 클램프(4)의 탄성 슬리브를 개방하며; 이 경우 사용자는 너트(62)와 푸시-버튼(61) 사이의 압축 스프링(63)의 유지력뿐만 아니라 플런저(5)와 영구자석(7) 사이의 자기력(F)을 극복해야만 하며, 이는 사용자측의 버튼(61)에 대한 푸시-버튼(61)의 우발적인 누름에 대해 추가적인 보안을 추가한다.
도 5 내지 도 7은 터빈에 관한 본 발명의 다른 바람직한 실시예를 도시하고 있다.
이런 실시예에 따라, 드릴(100)을 구동하기 위한 장치는 도 2 내지 도 4에 의해 도시된 이전에 기재된 실시예와 모든 점에서 동일하며; 결과적으로, 이들 도면의 내용과 관련하여 도입된 모든 도면부호는 다시 설명되지 않을 것이다.
그러나 드릴(100)을 클램핑하기 위한 장치는 상이한 영구자석(7) 배열을 가지며, 이번에는 더 이상 너트(62)에 통합되지 않고 푸시-버튼에 직접 통합된다. 달리 말하면, 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 이번에는 환형의 영구자석(7)은 푸시-버튼(61)의 하면(610)에 있는 리세스(611)에서 상기 발열-방지 볼(8)의 수용부(613)의 둘레에 배치된다. 이는 축방향 유지 와셔(71)에 의해 푸시-버튼(61)의 리세스 내측에서 제 위치에 유지되며, 바람직하게는 푸시-버튼(61)에 용접 또는 납땜 또는 접착된다. 상기 자석의 대응의 강자성 요소는 다시 한번 플런저(5)가 되며, 이는 도 5 내지 도 7에 "높은(high)" 위치로 도시되어 있으며, 즉 도 7에서 볼 수 있는 화살표로 표시된 자기 견인력(F)의 힘에 의해 클램핑 정지부(51)에 접촉된 상태로 유지되고, 이는 플런저(5)를 상향으로 견인하는 경향이 있다.
기능적인 메커니즘은 회전/드릴링 모드에서 이전 실시예의 메커니즘과 유사하며, 여기서 플런저는 자석에 의해 발휘된 자기 견인력(F)에 따라 상향으로 이동된다. 그러나 도 6 및 도 7에서 화살표(P)로 표시된 바와 같이 푸시-버튼(61) 상에 압력이 가해졌을 때는 주요한 차이가 있음을 알 수 있다. 달리 말하면, 푸시-버튼(61) 상에서의 이러한 압력 상태 중에는, 푸시-버튼이 플런저(5)에 접근할 때 영구자석(7)과 플런저(5) 사이의 거리가 감소되기 때문에, 이번에는 자기 견인이 푸시-버튼(61)의 하향 이동을 조장할 것이다. 결과적으로, 이에 따라 사용자에 의해 인가되어야만 하는 압력의 세기는 자석이 없을 때보다 적은 반면에, 이전의 경우에는 증가되었다.
그러나 도 5 내지 도 7의 실시예에서 영구자석(7)이 도 2 내지 도 4의 실시예보다 플런저(5)로부터 더욱 이격된 위치에 위치되기 때문에, 플런저(5) 상에 발휘되는 자기 견인력(F)은 영구자석(7) 및 플런저(5)의 치수와 동일한 방식으로 더 적을 것이다. 이와는 달리, 도 5 내지 7의 이런 마지막 실시예는, 영구자석을 정렬시키기 위해 간단한 와셔가 사용될 수 있기 때문에 달성하기가 더욱 용이하다. 또한, 플런저(5) 상에 발휘되는 자기력을 증가시키기 위해, 발열-방지 볼(8)과 함께 마찬가지로 강자성 재료로, 예를 들어 30% 코발트의 함량을 갖는 텅스텐 탄화물로 축방향 유지 와셔(71)를 제조하는 것이 가능할 것이다.
또한, 콘트라-앵글과 관련하여 뒤따르는 도 8 내지 10에 의해 예시된 변형예에 따라, 영구자석(7)은 푸시-버튼의 내측에, 그러나 발열-방지 볼(8)의 뒤에 위치된 디스크 또는 패드의 형태를 취할 수도 있다. 이러한 경우에는, 자기 견인력(F)의 증가된 힘이 나타나도록, 영구자석(7)의 두께 또한 상당한 방식으로 증가될 수도 있다.
도 8 및 도 9는 이전의 도 1 내지 도 7의 터빈에 대해 로터 샤프트, 즉 구동 샤프트의 다른 실시예를 도시하고 있으며, 이번에는 전기 모터에 의해 구동되는 모터 샤프트(12)와 구동 피니언(22) 사이의 기어장치(gearing)의 도움을 받고 있다. 클램핑 장치는 부시(3)로부터 클램프(4)를 더 이상 분리하고 있지 않지만, 그러나 이와는 달리 플런저(5)는 이제는 2개의 부분, 즉 횡단 핀에 의해 형성된 클램핑 정지부(51) 때문에 상기 구동 샤프트(2)와 함께 일체로 회전하는 플런저(5)의 상부 부분, 및 상기 구동 샤프트에 대해 자유롭게 회전하는 하부의 원추형 부분(53)으로 달성된다. 푸시-버튼(61)의 하면(610)의 리세스(611)에 배치된 패드에 의해 형성되는 영구자석(7)은, 이제는 푸시-버튼(61)의 수용부에 더 이상 직접 제공되지 않지만 그러나 상기 플런저(5)의 상부 부분(52) 상에 제공되는 발열-방지 볼(8)과 접촉할 수 있다.
도 9의 원형 부분의 확대부, 즉 확대경(C)인 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 클램프(4)의 조오(45)는 드릴(100)(다른 부분이 보다 쉽게 보이도록 도시되지 않음)을 축방향으로 보유하고 있으며, 하부의 원추형 부분(53)은 푸시-버튼(61) 상에 압력이 발휘되었을 때 도면부호 "P"의 화살표 방향과 일치하는 헤드(10)의 내측을 향해 이들을 펼치지 않는다. 이러한 경우에, 푸시-버튼(61)의 하면에 배치된 리세스(611)에 수용된 영구자석(7)과 관련된 패시브 자기 요소는, 영구자석(7), 잠재적으로는 플런저(5)의 상부 부분(52)에 대해 이 부재의 축방향 이격때문에, 적어도 하부의 원추형 부분(53)으로 정확하게 구성된다.
이하에 기재하는 도면에 있어서, 본 발명에 따른 패시브 자기 요소를 구성하는 영구자석(7)과 플런저(5) 사이의 자기 견인력(F)의 힘을 증가시키기 위해 다수의 변형예가 주어질 것이다. 또한, 이런 목적을 달성하기 위해, 변형예에 따라 강자성 재료에서도 클램핑 정지부를 구현하는 것이 마찬가지로 가능하다는 것을 인식해야 한다.
도 11의 도면은, 강자성 재료의 제1 환형 돌출 부분(54)이 상향으로 배향된, 본 발명에 따른 플런저(5)를 달성하기 위한 변형예의 단면도를 도시하고 있다. 여러 종류의 호온(horn)을 형성하는 돌출 부분의 이러한 배열은, 영구자석(7)을 플런저(5)에 부분적으로 서로 더 가깝게 하여, 자기 견인력(F)의 강도를 증가시키는 것을 가능하게 한다. 도 11a 및 11b는 드릴의 회전축선(R)을 중심으로 대칭적으로 배치된 절두원추형 디스크(54A)의 형상을 갖는 2개의 주변 부품, 및 2개의 로드(54B)를 구비한, 호온을 갖는 이러한 플런저(5)의 대안적인 구현에 대한 2개의 평면도를 각각 도시하고 있다.
도 12의 도면은 이번에는 반경방향으로 배향된 강자성 재료의 제2 돌출 부분(55)으로 플런저를 달성하기 위한 또 다른 변형예의 단면도를 도시하고 있으며, 이는 도 5 내지 7과 마찬가지로 도 2 내지 4에 도시된 실시예에 따른 영구자석과 면 대 면(face to face)으로 대면시킴으로써, 상기 영구자석(7)을 플런저(5)에 적어도 부분적으로 서로 더 가깝게 이동시킴으로써, 자기 견인력(F)의 강도를 증가시킨다는 동일한 유리한 효과를 얻는 것을 가능하게 한다. 도 12a 및 12b는 이러한 플런저(5)를 위해 로드 또는 컬러(55,B)의 형태에 또 다시 대응하는 2개의 돌출 부분(55A, 55B)의 대안적인 구현을 위한 2개의 평면도를 각각 도시하고 있다.
도 13은 본 발명에 따른 플런저(5)의 구현을 위한 또 다른 변형예의 단면도에 따른 도면을 도시하고 있으며, 그 형상은 영구자석에 더 가깝게 이동하는 것을 가능하게 한다. 이번에는 플런저(5)가 자성 재료의 캡(56)으로 덮여 있으며, 상기 캡에는 축방향 및 반경방향으로 동시에 연장되는 환형 비드(561)가 제공된다. 이러한 변형예는 말하자면 도 11 및 12와 관련하여 이전에 기재된 2개의 변형예의 이점을 조합하고 있다. 도 13a는 오버몰딩된 디스크(56A)의 형태로 이러한 캡에 대해 가능한 구현에 대응하는 평면도를 도시하고 있다.
도 14는, 마지막으로, 특히 도 5 내지 7 및 도 8 내지 10에 도시된 바와 같이, 영구자석이 푸시-버튼(61)에 통합된 바람직한 실시예와 관련된 변형예에 따라, 플런저(5) 및 영구자석(7)의 단면도에 따른 도면을 부분적으로 도시하고 있으며, 여기서 상기 푸시-버튼(61)에는 추가로 자기 차폐부가 제공된다. 이를 위해, 상기 영구자석(7)은 예를 들어 Mu-금속(Mu-metal)으로 제조된 차폐 커버(57)에 의해 덮이며, 이는 푸시-버튼(61) 자체의 재료를 구성하거나 또는 내부 피팅에 의해 상기 푸시-버튼에 통합된다.
플런저를 높은 위치에 유지하여 클램프의 느슨해짐을 방지하도록 플런저에 작용하는 자기력의 발휘에 의해 개선된 새로운 클램핑 장치에 관한 발명이 이전의 도면들에 의해 예시된 별개의 실시예와 관련하여 기재되었더라도, 터빈에 관한 2개의 바람직한 실시예의 조합은 자기 견인력(F)의 강도를 푸시-버튼(61)의 방향으로 상향으로 최대화한다는 관점에서 생각할 수 있다는 것을 인식해야 한다. 또한, 마찬가지로, 상기 발열-방지 볼(8)은 도 8 내지 도 10에 도시된 콘트라-앵글에 관한 것을 포함하여, 전술한 실시예 중 임의의 실시예에 대해 강자성 재료로 구현될 수 있음을 인식해야 한다.
또한, 분 기술분야의 숙련자라면, 클램핑 장치 및 서로 협력하는 자기 부재를, 전체적으로 핸드피스(1)의 헤드(10)가 아니라 헤드에 설치되도록 의도된 모듈 또는 카트리지에 배치하는 것을 생각할 수도 있음을 추가로 인식해야 할 것이다.
그러나 전술한 설명 및 추구하고자 하는 기술적 효과의 관점에서 보았을 때, 영구자석(7)을 플런저(5)에 직접 배치하고 그리고 플런저 모듈(6)에서 강자성 부재의 배치를 반대로 하는 것은 불리한 것임을 인식해야 하는데, 그 이유는 클램프(4)는 대부분의 경우에 강자성 재료로도 구현되기 때문에, 플런저(5)와 클램프 사이의 상호 자기 견인력은 추구하는 바와는 반대의 효과를 갖게 될 것이다.
모든 예시된 실시예에 대해, 특히 유리한 변형예는 플런저를 그 경도가 800 HV 이하인 철 합금으로 제조하고 또한 그 경도가 900 HV 이상인 얇은 경질 코팅으로 덮이도록 제조하는 단계로 구성되어 있다. 비제한적인 예로서, 상기 플런저는 마르텐사이트 스테인리스강 또는 코발트-철 합금으로 제조될 수 있다. 이러한 방식으로, 경질성이 비교적 덜한 재료(전형적으로 마르텐사이트 템퍼링된 또는 비 템퍼링된 강, 또는 Vacoflux®와 같은 비부식성의 고 강자성 철-코발트 합금에 대해 전형적으로 150-700 HV)의 사용을 통해, 플런저 본체의 부식 저항, 자기 유전율(magnetic permittivity), 및 자기 포화(magnetic saturation)가 최대화될 수 있다. 비제한적인 예로서, 경질층은 크롬 질화물 또는 티타늄 질화물 또는 탄탈륨 질화물 또는 실리콘 산화물로 달성될 수 있으며, 그리고 PVD 또는 CVD 또는 ALD 기술에 의해 증착될 수 있다. 이런 방식으로 플런저-클램프 및 플런저-샤프트 접촉면의 내마모성이 최대화되고, 결과적으로 수명이 연장된다.
예시된 모든 실시예에 대해, 특히 유리한 변형예는 플런저를 5 g/㎤ 이하의 저밀도 성분으로 이루어진 복합물로(예를 들어, 실리콘 또는 폴리프로필렌 또는 다른 수지로) 기계가공에 의해, 컷아웃 또는 3D 프린팅에 의해 제조하는 단계로 추가로 구성되며, 자기 포화 필드(field of magnetic saturation)가 1T 이상인 강자성 재료(예: 철, 코발트 또는 니켈)의 분말을 포함한다. 이런 변형예의 이점은, 매우 강한 충격의 경우 플런저를 클램프에 대해 상승한 위치로 유지하면서, 플런저가 매우 가벼우면서도 자석을 향해 매우 강한 자기 견인력의 영향을 받을 수 있다는 점이다. 이런 변형예의 가능한 구현은 이하의 문헌에 기초하여 본 기술분야의 숙련자에 의해 유도될 수 있다.
● 피스케, 티.제이.(Fiske, T.J.), 곡투크, 에이치.에스.(Gokturk, H.S.) 및 칼리온, 디.엠.(Kalyon, D.M.)에 의한, 재료 과학 저널(1997) 32: 5551. https://doi.org/10.1023/A:1018620407013, 머티리얼즈 사이언스 앤드 인터내셔널 팀(Materials Science and International Team)(2008).
● C-Cr-Fe로부터 Co-Fe-S까지 선택된 시스템. 스프링거(Springer), p. 22(도 2-Fe-Si 시스템의 위상 다이어그램), DOI:10.1007/978-3-540-74196-1_12. ISBN 978-3-540-74193-0, 2011년 12월 25일 검색.
예시된 모든 실시예에 대해, 특히 유리한 변형예는 자기 변형(magnetostrictive) 또는 자기 변색성(magnetochromatic) 재료 및/또는 유체로 제조된, 외부에서 볼 수 있는 삽입체를, 즉 그 형태 및/또는 색상이 외부 자기장의 함수로서 변하는 삽입체를, 푸시-버튼에 도입하는 단계로 구성되어 있다. 비제한적인 예로서, 이들 재료군에 대한 예는 이하의 문헌에서 찾을 수 있다.
● 장, 린(Zhuang, Lin) 등, "자기장 강도의 시각화를 위한 제어 가능한 크기 및 초-고자화를 구비한 친수성 자기 변색성 나노입자(Hydrophilic Magnetochromatic Nanoparticles with Controllable Sizes and Super-high Magnetization for Visualization of Magnetic Field Intensity)", 사이언티픽 리포츠(Scientific Reports), 2015/11/23/온라인, 5, 17063, https://doi.org/10.1038/srep17063, https://www.nature.com/articles/srep17063#supplementary-information
● 다이앤 탈보트(Diane Talbot), 스마트 머티리얼즈, 인스티튜트 오브 머티리얼즈, 광물 및 광산 학교 제휴 계획을 위해 2003년 리소스로 제작된 소책자.
유리하게는, 이렇게 푸시-버튼에 삽입되고 외부에서 볼 수 있는 재료 및/또는 유체는, 애프터서비스의 맥락에서 수리 중 사용자 또는 기술자에게 상기 자석에 의해 생성된 자기장의 저하를 나타낼 수 있으며, 이런 열화는 자석의 열화 및/또는 에이징으로 인해(제품의 사용 설명서에 따르지 않는 멸균 과정에 노출되는 온도가 너무 높거나 진공이 너무 높은), 또는 자기장 라인을 왜곡시킬 수 있는 강한 자성 재료의 터빈 또는 자석이나 플런저를 파손시키는 격렬한 충격으로 인한 것이다. 이런 경우에, 사용자는 다른 내부 구성요소의 열화를 유발시키기 전에 수리를 위해 핸드피스를 복귀시킬 수 있을 것이며, 및/또는 애프터서비스 기술자가 특별히 개입하여 핸드피스의 자기 구성요소를 세척 및/또는 수리할 수 있다.
Claims (15)
- - 드릴링 툴(100)이 회전축선(R)을 중심으로 회전하는 구동 샤프트(2)를 포함하는 구동 메커니즘에 의해 상기 회전축선(R)을 중심으로 회전 작동될 수 있는 제거 가능한 방식으로 삽입되는 헤드(10),
- 상기 드릴링 툴(100)을 위한 클램핑 장치로서, 상기 회전축선(R)에 대해 상기 드릴링 툴(100)의 축방향 유지를 위해 상기 구동 샤프트(2)의 내측에 배치된 척킹 클램프(4)를 포함하고, 상기 클램프(4)가 상기 플런저(5)와 협력하는, 클램핑 장치, 및
- 상기 드릴링 툴(100)을 해제하기 위해 상기 플런저(5) 상에 동작하도록 배치되는 푸시-버튼(61)을 포함하는, 치과용 또는 외과용 핸드피스(1)에 있어서,
상기 핸드피스(1)는, 상기 회전축선(R)을 중심으로 대칭으로 배치되고 그리고 상기 푸시-버튼(61)의 방향으로 상기 플런저(5) 상에 자기 견인력(F)을 발휘하는 영구자석(7)을 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드피스(1). - 청구항 1에 있어서,
상기 영구자석(7)은 환형 또는 원통형 형상을 갖는, 핸드피스(1). - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 영구자석(7)은 상기 헤드(10)에서 상기 푸시-버튼(61)의 유지 너트(62) 상에 배치되는, 핸드피스(1). - 청구항 3에 있어서,
상기 영구자석(7)은 축방향 유지 컬러(722)에 제공된 유지 부재(72)에 의해 상기 푸시-버튼(61)의 상기 유지 너트(62)에 고정되는, 핸드피스(1). - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 영구자석(7)은 상기 푸시-버튼(61)과 통합되는 방식으로 배치되는, 핸드피스(1). - 청구항 5에 있어서,
상기 영구자석(7)은 축방향 유지 와셔(71)와 상기 푸시-버튼(61)의 하면(610) 사이에 배치되는, 핸드피스(1). - 청구항 6에 있어서,
상기 축방향 유지 와셔(71)는 마찬가지로 강자성 재료로 제조되는, 핸드피스(1). - 청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 푸시-버튼(61)에 발열-방지 볼(8)이 배치되고, 상기 발열 방지 볼(8)은 마찬가지로 강자성 재료로 제조되는, 핸드피스(1). - 청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 영구자석(7)은 상기 푸시-버튼(61)의 상기 하면(610)의 리세스(611)에 배치된 패드에 의해 형성되고, 상기 구동 샤프트(2)와 회전 일체인 상기 플런저(5)의 상부 부분(52)에 배치되는 발열-방지 볼(8)과 접촉할 수 있는, 핸드피스(1). - 청구항 5 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자석(7)은 상기 푸시-버튼(61)에 통합된 Mu-금속으로 된 커버(57)에 의해 덮이는, 핸드피스(1). - 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플런저(5)는 상향으로 연장되는 제1 주변 환형 돌출부(54)를 더 포함하는, 핸드피스(1). - 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플런저(5)는 숄더(50)를 지나 반경방향으로 연장되는 제2 주변 환형 돌출부(55)를 더 포함하는, 핸드피스(1). - 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플런저(5)는 자성 재료로 된 캡(56)에 의해 덮이고, 상기 캡(56)에는 축방향 및 반경방향으로 동시에 연장되는 환형 비드(561)가 제공되는, 핸드피스(1). - 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플런저(5)는 그 경도가 800 HV 이하인 철합금으로 제조되고, 그리고 그 경도가 900 HV 이상인 얇은 하드 코팅에 의해 덮이는, 핸드피스. - 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플런저(5)는 5g/㎤ 이하의 저밀도 성분으로 이루어진 복합물로 기계가공, 컷아웃 또는 3D 프린팅에 의해 제조되며, 자기 포화 필드가 1T 이상인 강자성 재료의 분말을 포함하는, 핸드피스.
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