CN107775700A - 一种适用于正畸保持器切割的辅助装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于正畸保持器切割的辅助装置，属于口腔医学相关技术领域。主要包括：主体框架，该主体框架具有底板；位于所述底板上的转台；位于主体框架顶部的二轴联动机构，所述二轴联动机构驱动承载块移动，该承载块上安装有Z轴电机，Z轴电机的主轴上具有Z轴齿轮；所述Z轴齿轮与Z轴方向的升降杆啮合，该升降杆贯穿于承载快；所述升降杆的下部与刀架固定连接；所述刀架内侧转动连接有刀座，刀架外侧设有用于驱动所述刀座转动的角度调节电机；所述刀座上安装有切割电机，切割电机的主轴与刀头固定连接。本发明通过设计全新的结构，使其可以对保持器进行切割，进而解决了人工切割保持器易伤手且浪费时间的弊端。

Description

一种适用于正畸保持器切割的辅助装置及方法

技术领域

本发明涉及口腔医学相关技术领域，具体的说，是涉及一种适用于正畸保持器切割的辅助装置及方法。

背景技术

在牙齿正畸方式中，配套矫正器(钢牙套)及正畸保持器(塑料套)是较为常见的矫正方式。在牙齿正畸结束后,佩戴正畸保持器是常用的矫治后效果保持装置。

目前大部分正畸保持器为热塑性硬塑料材质。

每个人牙齿形态数量各异,正畸治疗后,必须按照每人牙齿的排列及形状制作正畸保持器。

通常来说,一般需要将1mm厚薄片状热塑性材料膜片进行加热,待其软化，然后置于牙齿凸模上，加上负压，使其紧紧吸附于牙齿凸模(石膏模),待其冷却后将塑料的牙齿部分切下，并将边缘打磨光滑，得到牙齿凹模,取下，佩戴于口内，以此维持正畸效果。

从材质上区分，矫正器主体为不锈钢材质，正畸保持器为硬塑料材质。从用途上区分，矫正器适用于前期对牙齿进行强制矫正，正畸保持器为后期辅助矫正。

因不同人的牙齿数量和结构均不相同，所以正畸保持器需要按照牙齿的实际情况进行制作。通常来说，一般需要将热塑性胶体材料进行加热，然后置于患者口腔中。患者对热塑性胶体咬合，则热塑性胶体上呈现牙齿凹模。待热塑性胶体冷却后，对热塑性胶体灌注石膏，随后石膏冷却，将石膏与热塑性胶体分离，得到石膏模。接下来，对硬塑料加热使其变软，随后扣合于石膏模上。待硬塑料冷却后，人工利用剪刀修剪，最后打磨，完成正畸保持器的制作。

在人工修剪的过程中，存在较多不足：

(1)剪切后未断裂的硬塑料边缘较为锋利，极易对医护人员手部造成划伤。

(2)虽然不同的患者牙齿构造不同，但是在成年后同性别和身高的患者其牙齿数量和大小较为接近。当患者需要以牙龈线为基准靠下约1mm-2mm内进行仿行剪切时，最终剪切出来的正畸保持器牙龈线形状较为接近。而仿行剪切会耗费医生大量的时间，并增大被划伤的风险。

因此，如何设计一种能够对正畸保持器进行切割的装置，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种适用于正畸保持器切割的辅助装置。本发明通过设计全新的结构，使其可以对保持器进行切割，进而解决了人工剪切保持器易伤手且浪费时间的弊端。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于正畸保持器切割的辅助装置，包括：

主体框架，该主体框架具有底板；

位于所述底板上的转台；

位于主体框架顶部的二轴联动机构，所述二轴联动机构驱动承载块移动，该承载块上安装有Z轴电机，Z轴电机的主轴上具有Z轴齿轮；

所述Z轴齿轮与Z轴方向的升降杆啮合，该升降杆贯穿于承载快；

所述升降杆的下部与刀架固定连接；

所述刀架内侧转动连接有刀座，刀架外侧设有用于驱动所述刀座转动的角度调节电机；

所述刀座上安装有切割电机，切割电机的主轴与刀头固定连接。

优选的，所述二轴联动机构包括X轴移动机构和Y轴移动机构；

所述X轴移动机构包括安装在主体框架两侧的X轴滑杆及X轴动力杆；

所述X轴动力杆上具有第一X轴滑块，第一X轴滑块上设有X轴电机，X轴电机的主轴上具有X轴齿轮，X轴齿轮与X轴动力杆啮合；

所述X轴滑杆上具有第二X轴滑块；

其中，所述承载块被X轴连杆贯穿，且X轴连杆的两端分别与第一X轴滑块和第二X轴滑块固定连接。

优选的，所述Y轴移动机构包括安装在主体框架两侧的Y轴滑杆及Y轴动力杆；

所述Y轴动力杆上具有第一Y轴滑块，第一Y轴滑块上设有Y轴电机，Y轴电机的主轴上具有Y轴齿轮，Y轴齿轮与Y轴动力杆啮合；

所述Y轴滑杆上具有第二Y轴滑块；

其中，所述承载块被Y轴连杆贯穿，且Y轴连杆的两端分别与第一Y轴滑块和第二Y轴滑块固定连接。

优选的，所述X轴连杆为两根。

优选的，所述Y轴连杆为两根。

优选的，所述转台被转台电机驱动(转台电机优选步进电机)。

优选的，所述转台上还设有至少两根压杆，每根压杆均具有横向凸起部。

在提供上述结构方案的同时，本发明还提供了一种基于上述装置对正畸保持器进行制造的方法，主要包括如下步骤：

S1.制作石膏模与正畸保持器，再将正畸保持器竖向冗余部与石膏模粘接；

S2.将石膏模粘接于转台上；

S3.切割电机启动；

S4.转台转动，刀架进行移动，完成对正畸保持器的切割。

上述的方法中，优选的是，步骤S4中，先对正畸保持器外侧进行切割，随后角度调节电机调整刀座角度，再进行正畸保持器内侧切割。

作为更佳的选择，本方案还提供了另一于基于上述装置对正畸保持器进行制造的方法，主要包括如下步骤：

S1.制作石膏模与正畸保持器，令正畸保持器具有横向冗余部；

S2.利用压杆将正畸保持器的横向冗余部压在转台上；

S3.切割电机启动；

S4.转台转动，刀架进行移动，完成对正畸保持器的切割。

上述的方法中，优选的是，步骤S4中，先对正畸保持器外侧进行切割，随后角度调节电机调整刀座角度，再进行正畸保持器内侧切割，最后按照中切牙外侧和中切牙内侧的顺序对剩余部分进行切割。

本发明的有益效果是:

(1)全程为机器切割，不会划伤医生手部。

(2)机器切割速度快，可以极大的提高工作效率。

(3)刀架可以进行XYZ三轴联动，转台独立转动，角度调节电机可以使刀架进行转动，使本装置可以等同于五轴五联动机构，进而能够拟合出接近牙龈线的刀路并使刀头沿刀路移动，使切割后的正畸保持器底部曲线近乎等同于牙龈线。

(4)创造性的设计出了一种新的正畸保持器制造方法。即令正畸保持器具有横向冗余部，便于正畸保持器在转台上固定。而压力施加于横向冗余部不施加于石膏模上，可以防止石膏模与正畸保持器在切割过程中被损坏，并能提高制造出的正畸保持器的精度。

附图说明

图1是本发明的等轴测示意图；

图2是本发明的左右二等角轴测图；

图3是本发明中刀座的装配示意图；

图4是本发明中X轴移动机构的结构示意图；

图5是本发明中X轴齿轮的装配示意图；

图6是本发明中Y轴移动机构的结构示意图；

图7是本发明中Y轴齿轮的装配示意图；

图8是本发明中压杆的应用状态示意图；

图9是本发明对正畸保持器外侧进行切割时刀头的状态示意图；

图10是本发明对正畸保持器内侧进行切割时刀头的状态示意图；

其中：

主体框架10，底板11，转台12，转台电机13，压杆14，横向凸起部15，螺母16；

X轴移动机构20，X轴电机21，第一X轴滑块22，X轴动力杆23，X轴滑杆24，第二X轴滑块25，X轴连杆26，X轴齿轮27；

Y轴移动机构30,Y轴电机31，第一Y轴滑块32，Y轴动力杆33，Y轴滑杆34，第二Y轴滑块35，Y轴连杆36，Y轴齿轮37；

升降杆40，Z轴齿轮41，Z轴电机42，承载块43；

刀架50，切割电机51，刀座52，角度调节电机53，刀头54；

石膏模60，正畸保持器61，横向冗余部62。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行详细说明。

实施例：一种适用于正畸保持器切割的辅助装置，整体结构如图1和图2所示，包括：

主体框架10，该主体框架10整体为框架式。即主体框架10具有底板11，底板11的四角分别与四根纵梁固定连接，任意两根纵梁的顶部均与一根横梁固定连接。横梁共计有4根。这样，使得主体框架10成为内侧具有容腔，顶部和侧部均为开口的开放式结构。

所述底板11上安装有转台12以及用于驱动转台12转动的转台电机13。所述转台12上还设有至少两根压杆14，每根压杆14均贯穿于转台12，压杆14下部具有螺纹，并安装有螺母16；压杆14上部具有横向凸起部15。

在主体框架10的顶部设有二轴联动机构以及被二轴联动机构驱动的承载块43，该承载块43上安装有Z轴电机42，Z轴电机42的主轴上安装有Z轴齿轮41；

所述Z轴齿轮41与Z轴方向的升降杆40啮合，该升降杆40贯穿于承载快43，则Z轴电机42主轴正反转即可带动升降杆40升降。

参考图1、图2和3所示，升降杆40的下部与刀架50固定连接；

刀架50内侧转动连接有刀座52，刀架50外侧设有用于驱动所述刀座52转动的角度调节电机53。所述刀座52上安装有切割电机51，切割电机51的主轴与刀头54固定连接，且所述切割电机51的轴线与角度调节电机53的轴线垂直。则角度调节电机53转动即可带动刀架52转动，实现刀头54相对于水平面夹角的改变。

参考图1、图2、图4和图5所示，二轴联动机构包括X轴移动机构20和Y轴移动机构30；

所述X轴移动机构20包括安装在主体框架10X向两侧的X轴滑杆24及X轴动力杆23；所述X轴动力杆23上具有轮齿，且X轴动力杆23上滑动连接有第一X轴滑块22，则X轴动力杆23与第一X轴滑块22形成滑动副。在第一X轴滑块22上设有X轴电机21，X轴电机21的主轴上具有X轴齿轮27(X轴齿轮27位于第一X轴滑块22内部)，X轴齿轮27与X轴动力杆23上的轮齿啮合。

所述X轴滑杆24上具有第二X轴滑块25，则X轴滑杆24和第二X轴滑块25形成滑动副。

其中，所述承载块43被2根X轴连杆26贯穿，两根X轴连杆26的两端分别与第一X轴滑块22和第二X轴滑块25固定连接，则通过X轴电机21的主轴正反转就能够带动承载块43X向移动。

参考图1、图2、图6和图7所示，Y轴移动机构30包括安装在主体框架10Y向两侧的Y轴滑杆34及Y轴动力杆33；

所述Y轴动力杆33上具有轮齿，且Y轴动力杆33上滑动连接有第一Y轴滑块32，则Y轴动力杆33与第一Y轴滑块32形成滑动副。在第一Y轴滑块32上设有Y轴电机31，Y轴电机31的主轴上具有Y轴齿轮37(Y轴齿轮37位于第一Y轴滑块32内部)，Y轴齿轮37与Y轴动力杆33上的轮齿啮合。

所述Y轴滑杆34上具有第二Y轴滑块35，则Y轴滑杆34和第二Y轴滑块35形成滑动副。

其中，所述承载块43被2根Y轴连杆36贯穿，两根X轴连杆36的两端分别与第一Y轴滑块32和第二Y轴滑块35固定连接，则通过Y轴电机31的主轴正反转就能够带动承载块43Y向移动。

采用了上述结构后：

刀架50在X轴电机21的驱动下能够进行X轴移动；

刀架50在Y轴电机31的驱动下能够进行Y轴移动；

刀架50在Z轴电机42的驱动下能够进行Z轴移动；

刀架50在角度调节电机53的驱动下能够进行以Y轴为轴线进行转动；

转台12可以独立转动；

则本装置可以等同于五轴五联动机构，进而能够拟合出接近牙龈线的刀路并使刀头沿刀路移动，使切割后的正畸保持器底部曲线近乎等同于牙龈线。

本实施例在提供上述结构方案的同时，还提供了一种基于上述装置对正畸保持器进行制造的方法，该方法主要包括如下步骤：

S1.将正畸保持器竖向冗余部与石膏模粘接；

S2.将石膏模底部粘接于转台12上；

S3.切割电机51启动；

S4.转台12转动，刀架50调水平后进行移动，以外左侧的第三磨牙为起点，以外右侧第三磨牙为终点，完成对正畸保持器外侧的切割；

S5.转台12停止转动，刀架50离开切割区域；

S6.角度调节电机53转动使刀架50相对于水平面出现介于0°-90°之间的夹角，随后刀头54位于第一次切割结束时的坐标；

S6.转台12转动，刀架50第二次进行移动，完成对正畸保持器内侧的切割。

当然，对正畸保持器外侧进行切割时，刀头54与水平面不一定平行，也可以存在介于0°-90°之间的夹角，以实际方便切割的状态为准即可。因为刀头54在水平状态下进行切割时，正畸保持器底部相对钝化，不易损伤牙龈，所以优选水平状态对正畸保持器外侧进行切割。

因为正畸保持器近乎于一个半椭圆形结构，且具有一定的高度。所以对正畸保持器内侧进行切割时，刀头54较低，切割电机51较高，整体呈现为倾斜状态，这样能够确保切割正畸保持器内侧时刀座52及切割电机51不会与正畸保持器不需要切割部位发生干涉。

作为更重要的创新点，本方案还设计一种全新的制造正畸保持器的方法，主要包括如下步骤：

S1.制作石膏模60与正畸保持器61，令正畸保持器61具有横向冗余部62；

S2.上紧螺母16，通过横向凸起部15将正畸保持器61的横向冗余部62压在转台12上，被下压部分对应中切牙；

S3.切割电机51启动；

S4.转台12转动，刀架50进行移动，完成对正畸保持器61的切割。

上述的方法中，优选的是，步骤S4中，先对正畸保持器61外侧进行切割，随后角度调节电机53调整刀座52的角度，再进行正畸保持器61内侧切割，最后按照中切牙外侧和中切牙内侧的顺序对剩余部分进行切割。

前述方法中，创造性的提出了制造正畸保持器61的过程中附加横向冗余部62。使得横向冗余部62能够被横向凸起部15下压，进而确保正畸保持器61与石膏模60的相对稳定性，还能够防止石膏模60移动。正畸保持器61被固定的状态，可参考图8所示。

因为石膏模60为人工调制、人工灌注，所以每次调制过程中石膏的配方存在一定的差异，则石膏的强度也不尽相同。本装置中，横向凸起部15的压力为竖直向下，施加于横向冗余部62上，进而确保了石膏模60及正畸保持器61不受力，所以能确保正畸保持器61和石膏模60基本不会损坏，极大的提高了适用性。

同时，对正畸保持器61进行切割的过程中，按照先外侧、后内侧、最后对中切牙部分进行切割，使得切割过程中正畸保持器61全程基本都处于被下压定位状态，进而极大的提高了切割精度，使切割完成后的正畸保持器61底部的形状与患者实际牙龈线走向非常接近，可以使正畸保持器61较好的扣合于患者牙齿上，降低对牙龈的刺激，非常适用于牙龈较为敏感的患者。

作为公知的部分，人类牙齿通常为32颗。因牙齿较多，且介于篇幅有限，本方案不方便对正畸保持器所有对应牙齿部分切割过程进行一一叙述，仅列举部分具有代表性的牙齿部位进行刀路详细说明。参考图1、图2、图9和图10所示：

A、对第三前磨牙外侧进行切割。

S1.刀头54移动至第三前磨牙外侧与内侧分界处，X轴电机21动作令刀头54沿X轴正向进给，刀头54切入三前磨牙外侧与内侧分界点；

S2.转台12逆时针转动、X轴电机21动作令刀头54沿X轴负向进给、Y轴电机31动作令刀头54沿Y轴负向进给和Z轴电机42不动作同时进行，实现第三前磨牙外侧后半部分切割；

S3.转台12继续逆时针转动、X轴电机21继续动作令刀头54沿X轴正向进给、Y轴电机31继续动作令刀头54沿Y轴负向进给和Z轴电机42不动作进给同时进行，实现第三前磨牙外侧前半部分切割。

B、对第一双尖牙外侧进行切割。

按照第三前磨牙、第二前磨牙、第一前磨牙、第二双尖牙、第一双尖牙的顺序实现对前述牙齿的外侧进行切割。刀头54以第一双尖牙右下部为起点，继续行进，路线为：

S1.转台12逆时针转动、X轴电机21动作令刀头54沿X轴负向进给、Y轴电机31动作令刀头54沿Y轴负向进给和Z轴电机42动作令刀头54沿Z轴负向进给同时进行，实现尖牙外侧后半部分切割；

S2.转台12继续逆时针转动、X轴电机21反向动作令刀头54沿X轴正向进给、Y轴电机反向31继续动作令刀头54沿Y轴正向进给、Z轴电机42反向动作令刀头54沿Z轴正向进给同时进行，实现尖牙外侧后前部分切割。

对第三前磨牙内侧及第一双尖牙内侧，可以继续沿用上述刀路，区别一般在于刀头54为倾斜状态。

采用了上述结构后，本装置可以高效的对正畸保持器进行高精度快速切割，在节省时间的同时，还能够避免人工切割过程中手部受伤的风险。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种适用于正畸保持器切割的辅助装置，其特征在于，包括：

主体框架，该主体框架具有底板；

位于所述底板上的转台；

位于主体框架顶部的二轴联动机构，所述二轴联动机构驱动承载块移动，该承载块上安装有Z轴电机，Z轴电机的主轴上具有Z轴齿轮；

所述Z轴齿轮与Z轴方向的升降杆啮合，该升降杆贯穿于承载快；

所述升降杆的下部与刀架固定连接；

所述刀架内侧转动连接有刀座，刀架外侧设有用于驱动所述刀座转动的角度调节电机；

所述刀座上安装有切割电机，切割电机的主轴与刀头固定连接。

2.根据权利要求1所述的辅助装置，其特征在于，所述二轴联动机构包括X轴移动机构和Y轴移动机构；

所述X轴移动机构包括安装在主体框架两侧的X轴滑杆及X轴动力杆；

所述X轴动力杆上具有第一X轴滑块，第一X轴滑块上设有X轴电机，X轴电机的主轴上具有X轴齿轮，X轴齿轮与X轴动力杆啮合；

所述X轴滑杆上具有第二X轴滑块；

其中，所述承载块被X轴连杆贯穿，且X轴连杆的两端分别与第一X轴滑块和第二X轴滑块固定连接。

3.根据权利要求2所述的辅助装置，其特征在于，所述Y轴移动机构包括安装在主体框架两侧的Y轴滑杆及Y轴动力杆；

所述Y轴动力杆上具有第一Y轴滑块，第一Y轴滑块上设有Y轴电机，Y轴电机的主轴上具有Y轴齿轮，Y轴齿轮与Y轴动力杆啮合；

所述Y轴滑杆上具有第二Y轴滑块；

其中，所述承载块被Y轴连杆贯穿，且Y轴连杆的两端分别与第一Y轴滑块和第二Y轴滑块固定连接。

4.根据权利要求2所述的辅助装置，其特征在于，所述X轴连杆为两根。

5.根据权利要求3所述的辅助装置，其特征在于，所述Y轴连杆为两根。

6.根据权利要求1所述的辅助装置，其特征在于，所述转台被转台电机驱动(转台电机优选步进电机)。

7.根据权利要求1所述的辅助装置，其特征在于，所述转台上还设有至少两根压杆，每根压杆均具有横向凸起部。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述的辅助装置对正畸保持器进行制造的方法，其特征在于，步骤如下：

S1.制作石膏模与正畸保持器，再将正畸保持器竖向冗余部与石膏模粘接；

S2.将石膏模粘接于转台上；

S3.切割电机启动；

S4.转台转动，刀架进行移动，完成对正畸保持器的切割。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤S4中，先对正畸保持器外侧进行切割，随后角度调节电机调整刀座角度，再进行正畸保持器内侧切割。

10.一种基于权利要求7所述的辅助装置对正畸保持器进行制造的方法，其特征在于，步骤如下：

S1.制作石膏模与正畸保持器，令正畸保持器具有横向冗余部；

S2.利用压杆将正畸保持器的横向冗余部压在转台上；

S3.切割电机启动；

S4.转台转动，刀架进行移动，完成对正畸保持器的切割。