CN106584846A - 隐形矫治器的集成式生产设备及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种隐形矫治器的集成式生产设备及其生产方法，所述设备包括：相连通的第一壳体及第二壳体，所述第一壳体内设有控制系统、3D打印单元、激光切削单元以及机械臂单元；所述第二壳体内设有树膜片存储预热单元及压膜单元；所述3D打印单元用于根据所述牙齿3D模型文件打印出相应的树脂模型，所述树膜片存储预热单元用于将树脂膜片加热至预设温度，所述压膜单元用于将加热后的树脂膜片压制在树脂模型上而得到矫治器半成品，所述激光切削单元用于对矫治器半成品进行切削。本发明设备体积小，集成度高，降低了劳动强度，提高了隐形矫治器的生产效率，保证了隐形矫治器生产的质量。

Description

隐形矫治器的集成式生产设备及其生产方法
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种隐形矫治器的集成式生产设备及其生产方法。
背景技术
无托槽隐形矫治器是一种计算机辅助设计和制作的透明弹性材料活动矫正装置，其由高分子材料制成，是一种几乎完全透明的一序列连续的矫治装置。隐形矫治器通过不断的小范围牙移动达到牙齿的矫治目的，该矫治器不仅可以控制矫治力的大小，而且可以控制矫治力作用的时间。
目前，现有的隐形矫治器的生产方法为：首先，制作患者口内模型，并将通过邮寄或采用电子方式发送模型到加工厂，然后，加工厂扫描模型成为3D CAD文件，并对3D CAD文件进行修改，把牙齿虚拟移动到矫治位置，采用3D打印机将修改好的3D CAD文件打印成树脂模型；然后，采用压膜机将透明薄膜压制在树脂模型上；最后，对压制成型的矫治器进行切割、喷涂、包装等作业以完成隐形矫治器的制作。现有的矫治器生产工厂占地面积大，需要CAD/CAM、3D打印、压膜、切割打磨等工序，生产过程需要至少5个人工岗位，难以实现自动化、流水化、智能化。
然而，上述隐形矫治器的生产设备包括多台单独运行的设备，不仅占地面积大，而且需要较多的人工辅助操作才能完成CAD/CAM、3D打印、压膜、切割打磨等整个隐形矫治器的制作工序，因此劳动强度大，生产效率比较低，由于一些步骤人工操作的误差，不能保证生产的质量。
发明内容
本发明的目的是提出一种隐形矫治器的集成式生产设备及其生产方法，其设备体积小，集成度高，降低劳动强度，提高隐形矫治器的生产效率，保证隐形矫治器生产的质量。
为达到上述目的，本发明提出了一种隐形矫治器的集成式生产设备，所述设备包括：
相连通的第一壳体及第二壳体，所述第一壳体内设有控制系统、3D打印单元、激光切削单元以及机械臂单元；所述第二壳体内设有树膜片存储预热单元及压膜单元，所述3D打印单元、激光切削单元、机械臂单元、树膜片存储预热单元及压膜单元均连接于控制系统； 所述控制系统包括CPU单元、用于存储牙齿3D模型文件的存储单元及显示单元，所述3D打印单元包括3D打印机及用于存储树脂溶液的存储瓶，所述3D打印机用于根据所述牙齿3D模型文件打印出相应的树脂模型，所述树膜片存储预热单元用于将树脂膜片加热至预设温度，所述压膜单元用于将加热后的树脂膜片压制在树脂模型上而得到矫治器半成品，所述激光切削单元用于对矫治器半成品进行切削，所述机械臂单元用于将树脂模型或树脂膜片在3D打印单元、压膜单元及激光切削单元之间移动。
进一步，所述生产设备还包括连接于控制系统的喷涂单元及包装单元，所述喷涂单元及包装单元均设于第一壳体内，所述喷涂单元用于对激光切削后的矫治器半成品进行喷涂；所述包装单元用于对喷涂后的矫治器半成品包装成矫治器成品。
进一步，所述3D打印单元还包括设于所述第一壳体另一侧的升降平台，所述升降平台上设有用于放置存储瓶的多个瓶口，所述3D打印机包括一对准升降平台的打印激光头。
进一步，所述树膜片存储预热单元包括设于所述第二壳体内、放置树脂膜片的存储仓，所述存储仓内还设有加热管，用于对存储仓中的树脂膜片进行加热。
进一步，所述树膜片存储预热单元还包括连接于控制系统的温度传感器及报警器，所述温度传感器用于监测存储仓内的温度，所述报警器用于在温度异常情况下进行报警。
进一步，所述压膜单元包括压膜机、压膜平台、设于所述压膜平台上的膜片固定夹及锁紧装置，通过所述机械臂单元将加热后的树脂膜片夹持至膜片固定夹进行固定，所述膜片固定夹将树脂膜片移动至树脂模型额上方，下压树脂膜片至预定位置并通过锁紧装置锁紧密封，并通过所述压膜机将所述树脂膜片压制在树脂模型上，得到半成品矫治器。
进一步，所述压膜单元还包括连接于控制系统的压力传感器，所述压力传感器用于监测树脂膜片下压的压力。
进一步，所述激光切削单元包括：激光切削平台及设于所述激光切削平台一侧的激光切割装置。
进一步，所述喷涂单元包括设于激光切削平台一侧的喷涂喷头。
另，本发明还提供上述隐形矫治器的集成式生产设备的生产方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：将集成式生产设备进行初始化准备；
步骤2：输入牙齿3D模型文件，通过所述3D打印机根据所述牙齿3D模型文件打印出相应的树脂模型；
步骤3：通过所述树膜片存储预热单元将树脂膜片加热至预设温度；
步骤4：通过所述机械臂单元将加热后的树脂膜片夹持至膜片固定夹进行固定，所述膜片固定夹将树脂膜片移动至树脂模型额上方，下压树脂膜片至预定位置并通过锁紧装置锁紧密封，通过所述压膜机将所述树脂膜片压制在树脂模型上，得到半成品矫治器；
步骤5：通过机械臂单元将矫治器半成品和树脂模型移动至激光切削平台，通过所述激光切割装置对矫治器半成品进行切削；
步骤6：通过所述喷涂单元对激光切削后的矫治器半成品进行喷涂，通过所述包装单元对喷涂后的矫治器半成品包装成矫治器成品。
本发明隐形矫治器的集成式生产设备及其生产方法具有如下有益效果：设备体积小，集成度高，降低了劳动强度，提高了隐形矫治器的生产效率，保证了隐形矫治器生产的质量。
附图说明
图1为本发明隐形矫治器的集成式生产设备的立体示意图；
图2为本发明隐形矫治器的集成式生产设备的原理示意图；
图3为本发明隐形矫治器的集成式生产设备的内部结构示意图；
图4为本发明隐形矫治器的集成式生产设备的生产方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
请参阅图1至图3，本发明提供一种隐形矫治器的集成式生产设备，包括：相连通的第一壳体1及第二壳体2，所述第一壳体1内设有控制系统100、3D打印单元200、激光切削单元300以及机械臂单元400，所述第二壳体2内设有树膜片存储预热单元500及压膜单元600，所述3D打印单元200、激光切削单元300、机械臂单元400、树膜片存储预热单元500及压膜单元600均连接于控制系统100，
所述控制系统100包括CPU单元101、用于存储牙齿3D模型文件的存储单元102及显示单元103，所述3D打印单元200包括3D打印机201及用于存储树脂溶液的存储瓶202，所述3D打印机201用于根据所述牙齿3D模型文件打印出相应的树脂模型，所述树膜片存储预热单元500用于将树脂膜片加热至预设温度，所述压膜单元600用于将加热后的树脂膜片压制在树脂模型上而得到矫治器半成品，所述激光切削单元300用于对矫治器半成品进行切削，所述机械臂单元400用于将树脂模型或树脂膜片在3D打印单元200、压膜单元600及激光切削单元300之间移动。
其中，所述第一壳体1一侧设有触摸屏12，所述触摸屏12连接于显示单元103，用于用户输入操作指令给控制系统100，从而控制整个生产设备的运行。所述第一壳体1的一侧还设有出料口13，用于取出矫治器成品。
所述控制系统100 的CPU单元101用于控制生产流程时间进度，所述存储单元102储存有牙齿3D模型文件（CAD文件），其可以通过移动存储（U盘）或直接网络下载接收加工厂扫描模型的3D CAD文件。
所述3D打印机201采用DLP或SLA技术进行3D打印，所述3D打印单元200还包括设于所述第一壳体1另一侧的升降平台203，所述升降平台203上设有用于放置存储瓶202的多个瓶口204，所述3D打印机201包括对准升降平台203的一打印激光头2011；所述升降平台203升起后将装有存储树脂溶液的存储瓶202放入瓶口204，再通过所述升降平台203 下降回复原位，通过所述打印激光头2011根据所述牙齿3D模型文件将树脂溶液打印出相应的树脂模型。
所述树膜片存储预热单元500包括设于所述第二壳体2内、放置树脂膜片502的存储仓501，所述存储仓内还设有加热管503，用于对存储仓501中的一片或多片树脂膜片502进行加热。
所述树膜片存储预热单元500还包括连接于控制系统100的温度传感器（图未示）及报警器（图未示），所述温度传感器用于监测存储仓内的温度，所述报警器用于在温度异常情况下进行报警。这样，通过控制系统100及温度传感器控制树脂膜片502的加热温度和时间，即控制加热管503将树脂膜片502加热至预定温度。
所述压膜单元600包括压膜机（正压压膜机或负压压膜机）、压膜平台、设于所述压膜平台上的膜片固定夹及锁紧装置，通过所述机械臂单元400将加热后的树脂膜片502夹持至膜片固定夹进行固定，所述膜片固定夹将树脂膜片502移动至树脂模型额上方，下压树脂膜片502至预定位置并通过锁紧装置锁紧密封，并通过所述压膜机将所述树脂膜片502压制在树脂模型上，得到半成品矫治器。
本实施例中，所述压膜机为正压压膜机或负压压膜机。
所述压膜单元600还包括连接于控制系统100的压力传感器（图未示），所述压力传感器用于监测树脂膜片502下压的压力。这样，通过控制系统100及压力传感器控制树脂膜片502的压膜压力及压膜时间。
所述激光切削单元300包括：激光切削平台301及设于所述激光切削平台301一侧的激光切割装置302，所述激光切削平台301为固定或多自由度平台，所述激光切割装置302包括固定或多自由度的激光切割头。所述激光切割装置302用于对矫治器半成品进行切削，且所述激光切割装置302连接于控制系统100，所述控制系统100控制激光切割装置302的激光功率、切削速度及切削打磨模式。
所述机械臂单元400包括旋转臂和夹持臂，用于将树脂模型或树脂膜片502在3D打印单元200、压膜单元600及激光切削单元300之间移动，例如将树脂膜片502夹持至膜片固定夹固定；将矫治器半成品和树脂模型移动至激光切削平台301。
需要说明的是，所述生产设备还包括连接于控制系统100的喷涂单元700及包装单元800，所述喷涂单元700及包装单元800均设于第一壳体1内，所述喷涂单元700用于对激光切削后的矫治器半成品进行喷涂；所述包装单元800用于对喷涂后的矫治器半成品包装成矫治器成品。
本实施例中，所述喷涂单元700包括设于激光切削平台301一侧的喷涂喷头701，方便直接对激光切削后的矫治器半成品进行喷涂商品信息。
另，请参阅图1至图4，本发明还提供一种上述隐形矫治器的集成式生产设备的生产方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：将集成式生产设备进行初始化准备；
本步骤的初始化准备包括：将计算机接入设备，接通设备电源；以及检查存储瓶202的树脂溶液容量、树脂膜片502数量，并排出废弃树脂溶液。
步骤2：输入牙齿3D模型文件，通过所述3D打印机201根据所述牙齿3D模型文件打印出相应的树脂模型；
步骤3：通过所述树膜片存储预热单元500将树脂膜片502加热至预设温度；
步骤4：通过所述机械臂单元400将加热后的树脂膜片502夹持至膜片固定夹进行固定，所述膜片固定夹将树脂膜片502移动至树脂模型额上方，下压树脂膜片502至预定位置并通过锁紧装置锁紧密封，通过所述压膜机将所述树脂膜片502压制在树脂模型上，得到半成品矫治器；
步骤5：通过机械臂单元400将矫治器半成品和树脂模型移动至激光切削平台301，通过所述激光切割装置302对矫治器半成品进行切削；
步骤6：通过所述喷涂单元700对激光切削后的矫治器半成品进行喷涂，通过所述包装单元800对喷涂后的矫治器半成品包装成矫治器成品。
相比于现有技术，本发明隐形矫治器的集成式生产设备及其生产方法具有如下有益效果：
1、体积小、集成度高，在一台设备内实现了隐形矫治器的所有工序，CAD/CAM、3D打印、压模、切削打磨由一个工位完成，降低了劳动强度，节省了人力资源。
2、全部流程自动化，不需要专门进行3D打印、压膜、切削打磨的技能培训。
3、该生产设备可适应分布式生产需要，在医生处就近生产，节省印模和矫治器成品运输时间。
综上，本发明隐形矫治器的集成式生产设备及其生产方法具有如下有益效果：设备体积小，集成度高，降低了劳动强度，提高了隐形矫治器的生产效率，保证了隐形矫治器生产的质量。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (10)

1.一种隐形矫治器的集成式生产设备，其特征在于，所述设备包括： 相连通的第一壳体及第二壳体，所述第一壳体内设有控制系统、3D打印单元、激光切削单元以及机械臂单元；所述第二壳体内设有树膜片存储预热单元及压膜单元，所述3D打印单元、激光切削单元、机械臂单元、树膜片存储预热单元及压膜单元均连接于控制系统； 所述控制系统包括CPU单元、用于存储牙齿3D模型文件的存储单元及显示单元，所述3D打印单元包括3D打印机及用于存储树脂溶液的存储瓶，所述3D打印机用于根据所述牙齿3D模型文件打印出相应的树脂模型，所述树膜片存储预热单元用于将树脂膜片加热至预设温度，所述压膜单元用于将加热后的树脂膜片压制在树脂模型上而得到矫治器半成品，所述激光切削单元用于对矫治器半成品进行切削，所述机械臂单元用于将树脂模型或树脂膜片在3D打印单元、压膜单元及激光切削单元之间移动。
2.如权利要求1所述的隐形矫治器的集成式生产设备，其特征在于，所述生产设备还包括连接于控制系统的喷涂单元及包装单元，所述喷涂单元及包装单元均设于第一壳体内，所述喷涂单元用于对激光切削后的矫治器半成品进行喷涂；所述包装单元用于对喷涂后的矫治器半成品包装成矫治器成品。
3.如权利要求2所述的隐形矫治器的集成式生产设备，其特征在于，所述3D打印单元还包括设于所述第一壳体另一侧的升降平台，所述升降平台上设有用于放置存储瓶的多个瓶口，所述3D打印机包括一对准升降平台的打印激光头。
4.如权利要求2所述的隐形矫治器的集成式生产设备，其特征在于，所述树膜片存储预热单元包括设于所述第二壳体内、放置树脂膜片的存储仓，所述存储仓内还设有加热管，用于对存储仓中的树脂膜片进行加热。
5.如权利要求4所述的隐形矫治器的集成式生产设备，其特征在于，所述树膜片存储预热单元还包括连接于控制系统的温度传感器及报警器，所述温度传感器用于监测存储仓内的温度，所述报警器用于在温度异常情况下进行报警。
6.如权利要求5所述的隐形矫治器的集成式生产设备，其特征在于，所述压膜单元包括压膜机、压膜平台、设于所述压膜平台上的膜片固定夹及锁紧装置，通过所述机械臂单元将加热后的树脂膜片夹持至膜片固定夹进行固定，所述膜片固定夹将树脂膜片移动至树脂模型额上方，下压树脂膜片至预定位置并通过锁紧装置锁紧密封，并通过所述压膜机将所述树脂膜片压制在树脂模型上，得到半成品矫治器。
7.如权利要求6所述的隐形矫治器的集成式生产设备，其特征在于，所述压膜单元还包括连接于控制系统的压力传感器，所述压力传感器用于监测树脂膜片下压的压力。
8.如权利要求6所述的隐形矫治器的集成式生产设备，其特征在于，所述激光切削单元包括：激光切削平台及设于所述激光切削平台一侧的激光切割装置。
9.如权利要求8所述的隐形矫治器的集成式生产设备，其特征在于，所述喷涂单元包括设于激光切削平台一侧的喷涂喷头。
10.一种如上述权利要求6-9任一项所述的隐形矫治器的集成式生产设备的生产方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 步骤1：将集成式生产设备进行初始化准备； 步骤2：输入牙齿3D模型文件，通过所述3D打印机根据所述牙齿3D模型文件打印出相应的树脂模型； 步骤3：通过所述树膜片存储预热单元将树脂膜片加热至预设温度； 步骤4：通过所述机械臂单元将加热后的树脂膜片夹持至膜片固定夹进行固定，所述膜片固定夹将树脂膜片移动至树脂模型额上方，下压树脂膜片至预定位置并通过锁紧装置锁紧密封，通过所述压膜机将所述树脂膜片压制在树脂模型上，得到半成品矫治器； 步骤5：通过机械臂单元将矫治器半成品和树脂模型移动至激光切削平台，通过所述激光切割装置对矫治器半成品进行切削； 步骤6：通过所述喷涂单元对激光切削后的矫治器半成品进行喷涂，通过所述包装单元对喷涂后的矫治器半成品包装成矫治器成品。
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