KR20200041555A

KR20200041555A - 치과용 핸드피스의 모터 제어 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20200041555A
Application number: KR1020180121740A
Authority: KR
Inventors: 전금상
Original assignee: (주)마이크로엔엑스
Priority date: 2018-10-12
Filing date: 2018-10-12
Publication date: 2020-04-22
Anticipated expiration: 2038-10-12
Also published as: KR102122659B1

Abstract

절삭공구를 회전구동시키는 모터를 구비하는 치과용 핸드피스의 모터제어방법이 소개된다.
이를 위해 본 발명은 (a)정방향으로 모터를 회전시키는 단계; (b)상기 절삭공구를 회전구동시키는 모터에 가해지는 부하토크를 센싱하는 단계; (c)상기 모터에 가해지는 부하토크와 설정된 정방향으로의 모터에 가해지는 모터부하토크를 비교하는 단계; (d)상기 (c)단계에서 모터에 가해지는 부하토크가 설정된 정방향으로의 모터에 가해지는 모터부하토크 보다 크거나 같은 경우 상기 모터를 정지시키는 단계; (e)역방향으로 상기 모터를 회전시키는 단계; (f)역방향으로 회전하는 모터의 회전수를 센싱하는 단계; (g)상기 역방향으로 회전하는 모터의 회전수와 설정된 역방향으로의 모터 회전수와 비교하는 단계; (h)상기 (g)단계에서 역방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 역방향으로의 모터 회전수보다 크거나 같은 경우 상기 모터의 회전을 정지시키는 단계; 를 포함한다.

Description

치과용 핸드피스의 모터 제어 방법 및 장치{Apparatus and method for controlling motor of dental handpieces}

본 발명은 치과용 핸드피스의 모터제어방법 및 장치에 관한 것이다.

치아의 절삭, 근관형성 시술을 할 때, 전동 모터를 구동원으로 하는 치과용 핸드피스를 사용한다. 시술자는 시술 목적에 따라 수 종류의 절삭공구를 적절히 사용하면서 시술을 한다.

그런데, 이와 같은 치과용 핸드피스의 모터를 제어하는 방법으로서, 모터의 회전속도를 검출하면서, 모터의 구동전압 또는 전류를 증감시켜, 설정된 회전속도를 유지하도록 모터를 제어하는 피드백 제어가 알려져 있다.

따라서, 피드백 제어를 사용하는 모터제어장치에서는 절삭공구의 부하토크가 커지게 되어 회전속도가 저하된 경우에는 모터의 구동전류를 올려, 설정된 회전속도까지 되돌리는 제어를 실시한다.

그러나, 폭이 좁게 접히기 쉬운 절삭공구를 사용하는 근관형성 등의 시술에서 피드백 제어를 사용하면, 절삭공구에 과잉 토크가 가해져서 파손되거나, 근관에 절삭공구가 파고드는 등, 조작성 면에서 과제가 있다.

때문에, 이와 같은 과제를 해결하기 위해, 특허문헌 1의 모터제어장치는 피드백 제어를 하지 않고 절삭공구에 가해지는 부하토크가 커짐에 따라 회전속도를 저하시키는 모터의 출력특성으로 하여, 절삭공구에 가해지는 부하토크가 미리 설정된 기준토크에 도달하면, (1)회전속도를 저하시키는 것, (2)정지시키는 것, (3)역회전시키는 것 중 어느 하나로 모터를 제어하는 것을 제안하고 있다.

이와 같이 함으로써, 특허문헌 1은 절삭공구의 절손을 방지할 수 있음과 아울러, 절삭공구가 근관에 파고들었을때도 모터를 역회전시켜 자동으로 해제시킬 수 있으며, 조작성을 향상시킬 수 있다는 것이다.

한편, 종래의 기술은 절삭공구를 사용하는 근관형성 등의 시술에서 피드백 제어를 사용하면, 절삭공구에 과잉 토크가 가해져서 파손되거나, 근관에 절삭공구가 파고드는 현상들을 방지하기 위해 여러 제어로직이 수행되어 왔으나, 모터에 가해지는 부하토크와 모터의 회전수를 센싱하여 동시에 제어하는 로직은 개시되어 있지 않았으며, 세부적인 제어로직에서 디테일하게 접근하지 못하는 단점이 있었다.

KR 10-2008-0068252(2008.07.14)

본 발명은 모터에 가해지는 정역방향의 부하토크, 정역방향으로 회전하는 모터의 회전수를 고려하여 종래에 비해 더욱 구체적이면서 정확하게 핸드피스의 구동을 제어함에 그 목적이 있다.

절삭공구를 회전구동시키는 모터를 구비하는 치과용 핸드피스의 모터제어방법이 소개된다.

이를 위해 본 발명은 (a)정방향으로 모터를 회전시키는 단계; (b)상기 절삭공구를 회전구동시키는 모터에 가해지는 부하토크를 센싱하는 단계; (c)상기 모터에 가해지는 부하토크와 설정된 정방향으로의 모터에 가해지는 모터부하토크를 비교하는 단계; (d)상기 (c)단계에서 모터에 가해지는 부하토크가 설정된 정방향으로의 모터에 가해지는 모터부하토크 보다 크거나 같은 경우 상기 모터를 정지시키는 단계; (e)역방향으로 상기 모터를 회전시키는 단계; (f)역방향으로 회전하는 모터의 회전수를 센싱하는 단계; (g)상기 역방향으로 회전하는 모터의 회전수와 설정된 역방향으로의 모터 회전수와 비교하는 단계; (h)상기 (g)단계에서 역방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 역방향으로의 모터 회전수보다 크거나 같은 경우 상기 모터의 회전을 정지시키는 단계; 를 포함한다.

상기 (c)단계에서, (i)모터에 가해지는 부하토크가 설정된 정방향으로의 모터부하토크 보다 작은 경우 정방향으로 회전하는 모터의 회전수를 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 (i)단계 이후에, (j)상기 (i)단계에서 상기 정방향으로 회전하는 모터의 회전수와 설정된 정방향으로의 모터회전수와 비교하는 단계가 수행되고, (k)상기 정방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 정방향으로의 모터의 회전수보다 크거나 같은 경우 상기 모터를 정지시킨 뒤 상기 (e), (f), (g) 단계를 수행하는 것을 특징으로 하고, 상기 정방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 정방향으로의 모터의 회전수보다 작은 경우 상기 (a)단계로 다시 복귀하는 것을 특징으로 한다.

상기 (g)단계에서, (l)역방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 역방향으로의 모터 회전수 보다 작은 경우 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크를 센싱하는 단계를 더 포함하고, 상기 (l)단계 이후에, (m)상기 (l)단계에서 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크와 설정된 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크를 비교하는 단계가 수행되고, (n)상기 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크가 상기 설정된 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크보다 큰 경우 상기 (e), (f), (g) 단계를 수행하는 것을 특징으로 하고, 상기 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크가 상기 설정된 역방향으로의 부하토크보다 같거나 작은 경우 모터를 정지시키는 것을 특징으로 한다.

상기 (h)단계 이후에 상기 (a)단계로 다시 복귀하는 것을 특징으로 한다.

치과용 핸드피스의 모터제어장치가 소개된다.

이를 위해 본 발명은 절삭공구를 회전구동시키는 모터를 구비하는 치과용 핸드피스의 모터제어장치로서, 상기 절삭공구를 회전구동시키는 모터에 가해지는 부하토크를 검출하는 부하토크검출부; 상기 모터의 회전수를 검출하는 회전수검출부; 설정된 정방향으로의 모터에 가해지는 모터부하토크와 설정된 역방향으로의 모터 회전수가 저장된 제어부;를 포함하되, 상기 제어부에 의해 모터에 가해지는 부하토크가 설정된 정방향으로의 모터에 가해지는 모터부하토크 보다 크거나 같은 경우 상기 모터를 정지시킨 뒤 역방향으로 상기 모터를 회전시키고, 역방향으로 회전하는 모터의 회전수와 설정된 역방향으로의 모터 회전수와 비교한 뒤, 역방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 역방향으로의 모터 회전수보다 크거나 같은 경우 상기 모터의 회전을 정지시키는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는, 모터에 가해지는 부하토크가 설정된 정방향으로의 모터부하토크 보다 작은 경우 상기 회전수검출부에 의해 정방향으로 회전하는 모터의 회전수를 측정하되, 상기 정방향으로 회전하는 모터의 회전수와 설정된 정방향으로의 모터회전수와 비교하고, 상기 정방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 정방향으로의 모터회전수보다 크거나 같은 경우 상기 모터를 정지시키고, 상기 정방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 정방향으로의 모터회전수보다 작은 경우 상기 모터를 정방향으로 회전시키는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는, 역방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 역방향으로의 모터 회전수 보다 모터 회전수 보다 작은 경우 상기 부하토크검출부에 의해 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크를 센싱하고, 상기 모터에 가해지는 부하토크와 설정된 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크를 비교한 뒤, 상기 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크가 상기 설정된 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크보다 큰 경우 역방향으로 모터를 회전하는 단계를 수행하고, 상기 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크가 상기 설정된 역방향으로의 부하토크보다 같거나 작은 경우 모터를 정지시키는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 의한다면 종래의 제어로직에 비해 더 구체적이면서 세밀한 제어로직이 추가됨으로써 더욱 정확하게 핸드피스의 구동을 제어할 수 있는 효과가 구현된다.

도 1은 본 발명의 작동관계가 구현되는 전체 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시된 순서도의 명칭을 설명하는 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명인 치과용 핸드피스의 모터제어방법 및 장치의 바람직한 실시 예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 작동관계가 구현되는 전체 순서도이다.

도시된 바와 같이 본 발명은 크게 (a)정방향으로 모터를 회전시키는 단계;

(b)상기 절삭공구를 회전구동시키는 모터에 가해지는 부하토크를 센싱하는 단계; (c)상기 모터에 가해지는 부하토크와 설정된 정방향으로의 모터에 가해지는 모터부하토크를 비교하는 단계; (d)상기 (c)단계에서 모터에 가해지는 부하토크가 설정된 정방향으로의 모터에 가해지는 모터부하토크 보다 크거나 같은 경우 상기 모터를 정지시키는 단계; (e)역방향으로 상기 모터를 회전시키는 단계; (f)역방향으로 회전하는 모터의 회전수를 센싱하는 단계; (g)상기 역방향으로 회전하는 모터의 회전수와 설정된 역방향으로의 모터 회전수와 비교하는 단계; (h)상기 (g)단계에서 역방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 역방향으로의 모터 회전수보다 크거나 같은 경우 상기 모터의 회전을 정지시키는 단계; 를 포함한다.

이때, 본 발명에 사용되는 모터의 구동방식은 PWM(Pulse Width Modulation) 구동방식으로, 별도의 제어부 혹은 구동부에서 생성한 PWM신호에 의해 모터에 구동전류을 공급한다.

다만, 반드시 PWM신호에 의한 제어로직으로 한정되지는 않으며 모터의 구동방식이 본원발명처럼 구현된다면 여러 신호가 적용될 수 있음은 자명하다.

한편 본 발명에서는 치아를 절삭할 수 있는 모터의 회전방향을 정회전으로 하고, 그와는 반대의 회전 방향을 역회전으로 하여 설명한다.

또한, 본 발명에 사용되는 모터의 종류에는 제한되어 있지 않지만, 일반적으로 브리시리스 직류 모터를 이용하는 것으로 하여 설명한다.

그리고, 모터의 회전을 포함하는 작동의 경우 도면에는 도시되어 있지 않지만,

핸드피스를 작동시키는 스위치 등이 조작되면, 제어부에서는, 미리 설정된 컴퓨터 프로그램에 근거하여, 이하 설명할 제어를 자동적으로 실행한다.

또한, 상기와 같은 작동관계가 구현될 수 있도록 장치적인 기술 특징이 구현되는데, 도면상에는 도시되어 있지는 않지만, 상기 절삭공구를 회전구동시키는 모터에 가해지는 부하토크를 검출하는 부하토크검출부; 상기 모터의 회전수를 검출하는 회전수검출부; 설정된 정방향으로의 모터에 가해지는 모터부하토크와 설정된 역방향으로의 모터 회전수가 저장된 제어부;를 포함하되, 상기 제어부에 의해 모터에 가해지는 부하토크가 설정된 정방향으로의 모터에 가해지는 모터부하토크 보다 크거나 같은 경우 상기 모터를 정지시킨 뒤 역방향으로 상기 모터를 회전시키고, 역방향으로 회전하는 모터의 회전수와 설정된 역방향으로의 모터 회전수와 비교한 뒤, 역방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 역방향으로의 모터 회전수보다 크거나 같은 경우 상기 모터의 회전을 정지시키는 것을 특징으로 한다.

이러한 제어 로직을 통해 치료대상의 환자에게 쇼크를 주는 것을 방지할 수 있고, 모터로의 부하를 경감하여, 그 발열을 억제할 수 있는 효과가 구현된다.

또한, 모터에 큰 전류가 흘러들어가는 것을 방지하여, 모터에 의해 회전 구동되는 절삭 공구에 큰 회전 토크가 걸리는 것을 방지할 수 있다.

구체적으로 보면, 상기 (c)단계에서, (i)모터에 가해지는 부하토크가 설정된 정방향으로의 모터부하토크 보다 작은 경우 정방향으로 회전하는 모터의 회전수를 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 (i)단계 이후에, (j)상기 (i)단계에서 상기 정방향으로 회전하는 모터의 회전수와 설정된 정방향으로의 모터회전수와 비교하는 단계가 수행되고, (k)상기 정방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 정방향으로의 모터의 회전수보다 크거나 같은 경우 상기 모터를 정지시킨 뒤 상기 (e), (f), (g) 단계를 수행하는 것을 특징으로 하고, 상기 정방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 정방향으로의 모터의 회전수보다 작은 경우 상기 (a)단계로 다시 복귀하는 것을 특징으로 한다.

이에 대응하여, 상기 제어부는, 모터에 가해지는 부하토크가 설정된 정방향으로의 모터부하토크 보다 작은 경우 상기 회전수검출부에 의해 정방향으로 회전하는 모터의 회전수를 측정하되, 상기 정방향으로 회전하는 모터의 회전수와 설정된 정방향으로의 모터회전수와 비교하고, 상기 정방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 정방향으로의 모터회전수보다 크거나 같은 경우 상기 모터를 정지시키고, 상기 정방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 정방향으로의 모터회전수보다 작은 경우 상기 모터를 정방향으로 회전시키는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 (g)단계에서, (l)역방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 역방향으로의 모터 회전수 보다 작은 경우 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크를 센싱하는 단계를 더 포함하고, 상기 (l)단계 이후에, (m)상기 (l)단계에서 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크와 설정된 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크를 비교하는 단계가 수행되고, (n)상기 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크가 상기 설정된 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크보다 큰 경우 상기 (e), (f), (g) 단계를 수행하는 것을 특징으로 하고, 상기 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크가 상기 설정된 역방향으로의 부하토크보다 같거나 작은 경우 모터를 정지시키는 것을 특징으로 한다.

이에 대응하여 상기 제어부는, 역방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 역방향으로의 모터 회전수 보다 모터 회전수 보다 작은 경우 상기 부하토크검출부에 의해 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크를 센싱하고, 상기 모터에 가해지는 부하토크와 설정된 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크를 비교한 뒤, 상기 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크가 상기 설정된 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크보다 큰 경우 역방향으로 모터를 회전하는 단계를 수행하고, 상기 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크가 상기 설정된 역방향으로의 부하토크보다 같거나 작은 경우 모터를 정지시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 방법적인 측면에서는 상기 (h)단계 이후에 상기 (a)단계로 다시 복귀하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하면, 핸드피스는 일정 시간마다 모터의 회전 방향이 정,역회전하고, 절삭 공구가, 일정 시간마다 정회전과 역회전을 반복하는 정역 회전 동작을 행한다.

상기 실시 형태에서는, 핸드피스의 구성 자체에 대해서는 하등 한정하는 것은 아니다.

또한 핸드피스의 제어부에 대해서도, 그 하드웨어적인 구성이나, 소프트웨어에 의한 제어 내용 등, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 한, 상기 실시 형태에서 열거한 구성을 취사 선택하거나, 다른 구성으로 적당 변경하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 한, 상기 실시 형태에서 열거한 구성을 취사 선택하거나, 다른 구성으로 적당 변경하는 것이 가능하다.

Claims

절삭공구를 회전구동시키는 모터를 구비하는 치과용 핸드피스의 모터제어방법으로서,
(a)정방향으로 모터를 회전시키는 단계;
(b)상기 절삭공구를 회전구동시키는 모터에 가해지는 부하토크를 센싱하는 단계;
(c)상기 모터에 가해지는 부하토크와 설정된 정방향으로의 모터에 가해지는 모터부하토크를 비교하는 단계;
(d)상기 (c)단계에서 모터에 가해지는 부하토크가 설정된 정방향으로의 모터에 가해지는 모터부하토크 보다 크거나 같은 경우 상기 모터를 정지시키는 단계;
(e)역방향으로 상기 모터를 회전시키는 단계;
(f)역방향으로 회전하는 모터의 회전수를 센싱하는 단계;
(g)상기 역방향으로 회전하는 모터의 회전수와 설정된 역방향으로의 모터 회전수와 비교하는 단계;
(h)상기 (g)단계에서 역방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 역방향으로의 모터 회전수보다 크거나 같은 경우 상기 모터의 회전을 정지시키는 단계; 를 포함하는, 치과용 핸드피스의 모터제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 (c)단계에서,
(i)모터에 가해지는 부하토크가 설정된 정방향으로의 모터부하토크 보다 작은 경우 정방향으로 회전하는 모터의 회전수를 측정하는 단계를 더 포함하고,
상기 (i)단계 이후에,
(j)상기 (i)단계에서 상기 정방향으로 회전하는 모터의 회전수와 설정된 정방향으로의 모터회전수와 비교하는 단계가 수행되고,
(k)상기 정방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 정방향으로의 모터의 회전수보다 크거나 같은 경우 상기 모터를 정지시킨 뒤 상기 (e), (f), (g) 단계를 수행하는 것을 특징으로 하고,
상기 정방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 정방향으로의 모터의 회전수보다 작은 경우 상기 (a)단계로 다시 복귀하는 것을 특징으로 하는, 치과용 핸드피스의 모터제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 (g)단계에서,
(l)역방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 역방향으로의 모터 회전수 보다 작은 경우 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크를 센싱하는 단계를 더 포함하고,
상기 (l)단계 이후에,
(m)상기 (l)단계에서 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크와 설정된 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크를 비교하는 단계가 수행되고,
(n)상기 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크가 상기 설정된 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크보다 큰 경우 상기 (e), (f), (g) 단계를 수행하는 것을 특징으로 하고,
상기 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크가 상기 설정된 역방향으로의 부하토크보다 같거나 작은 경우 모터를 정지시키는 것을 특징으로 하는, 치과용 핸드피스의 모터제어방법.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 (h)단계 이후에 상기 (a)단계로 다시 복귀하는 것을 특징으로 하는, 치과용 핸드피스의 모터제어방법.
절삭공구를 회전구동시키는 모터를 구비하는 치과용 핸드피스의 모터제어장치로서,
상기 절삭공구를 회전구동시키는 모터에 가해지는 부하토크를 검출하는 부하토크검출부;
상기 모터의 회전수를 검출하는 회전수검출부;
설정된 정방향으로의 모터에 가해지는 모터부하토크와 설정된 역방향으로의 모터 회전수가 저장된 제어부;를 포함하되,
상기 제어부에 의해 모터에 가해지는 부하토크가 설정된 정방향으로의 모터에 가해지는 모터부하토크 보다 크거나 같은 경우 상기 모터를 정지시킨 뒤 역방향으로 상기 모터를 회전시키고,
역방향으로 회전하는 모터의 회전수와 설정된 역방향으로의 모터 회전수와 비교한 뒤,
역방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 역방향으로의 모터 회전수보다 크거나 같은 경우 상기 모터의 회전을 정지시키는 것을 특징으로 하는, 치과용 핸드피스의 모터제어장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제어부는,
모터에 가해지는 부하토크가 설정된 정방향으로의 모터부하토크 보다 작은 경우 상기 회전수검출부에 의해 정방향으로 회전하는 모터의 회전수를 측정하되,
상기 정방향으로 회전하는 모터의 회전수와 설정된 정방향으로의 모터회전수와 비교하고,
상기 정방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 정방향으로의 모터회전수보다 크거나 같은 경우 상기 모터를 정지시키고,
상기 정방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 정방향으로의 모터회전수보다 작은 경우 상기 모터를 정방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는, 치과용 핸드피스의 모터제어장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제어부는,
역방향으로 회전하는 모터의 회전수가 설정된 역방향으로의 모터 회전수 보다 모터 회전수 보다 작은 경우 상기 부하토크검출부에 의해 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크를 센싱하고,
상기 모터에 가해지는 부하토크와 설정된 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크를 비교한 뒤, 상기 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크가 상기 설정된 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크보다 큰 경우 역방향으로 모터를 회전하는 단계를 수행하고,
상기 역방향으로의 모터에 가해지는 부하토크가 상기 설정된 역방향으로의 부하토크보다 같거나 작은 경우 모터를 정지시키는 것을 특징으로 하는, 치과용 핸드피스의 모터제어장치.