ES3039655T3

ES3039655T3 - Dental milling machine and process for producing a dental object

Info

Publication number: ES3039655T3
Application number: ES21201449T
Authority: ES
Inventors: Jonas Reinhardt; Andreas Gantioler; Hannes Gurschler; Christian Wellinger
Original assignee: Ivoclar Vivadent AG
Current assignee: Ivoclar Vivadent AG
Priority date: 2021-10-07
Filing date: 2021-10-07
Publication date: 2025-10-23
Anticipated expiration: 2041-10-07
Also published as: CN115957027A; EP4162897A1; EP4162897B1; US20230113517A1; JP2023056517A

Abstract

La presente invención se refiere a una fresadora dental (100) para producir un objeto dental (101), que comprende una unidad de sensor (103) para detectar señales generadas por una herramienta de mecanizado (109); y una unidad de control electrónico (107) para controlar la herramienta de mecanizado (109) en función de las señales detectadas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Fresadora dental y procedimiento de fresado dental para producir un objeto dental

La presente invención se refiere a una fresadora dental para producir un objeto dental y a procedimientos de fresado dental para producir un objeto dental.

Cuanto más tiempo se utiliza una herramienta de fresado, más roma se vuelve la misma, ya que, por ejemplo, los diamantes revestidos se desgastan. Esto provoca que la herramienta de fresado se desplace lateralmente durante el mecanizado, lo que reduce la erosión de material. Al producir objetos dentales puede ocurrir que una corona terminada no se ajuste a un muñón previsto o presente un ajuste deficiente debido a la retirada insuficiente de material.

Por lo tanto, la herramienta de fresado de la fresadora dental se cambia periódicamente. La fresadora dental mide la pieza de trabajo o la herramienta de fresado y corrige correspondientemente las trayectorias de fresado. Sin embargo, esta tarea requiere una sonda de medición compleja y que ocupa mucho espacio. A menudo, la herramienta de fresado se cambia demasiado pronto, lo que resulta en altos costos de material para el usuario. También puede ocurrir que no se detecte una calidad insuficiente de la herramienta de fresado, o que se fije una herramienta de fresado desgastada y la fresadora dental no la detecte. Esto puede incluso provocar la rotura de una fresa.

Además, las plantillas de fresado, que definen las trayectorias de fresado y los parámetros de proceso asociados, como el avance o la velocidad de husillo, se diseñan para cada indicación en función del peor escenario posible. Sin embargo, esto rara vez ocurre en la práctica (menos del 20 %). Por lo tanto, esta plantilla de fresado es lenta y poco flexible. Por el contrario, no es óptima para más del 80 % de las piezas fresadas. Además, el desarrollo de la plantilla de fresado requiere mucho tiempo.

Por tanto, el objeto técnico de la presente invención consiste en detectar de forma fiable y sencilla el estado de una herramienta de mecanizado en una fresadora dental.

El documento US2009129882 describe procedimientos, sistemas y dispositivos para la monitorización de roturas y desgaste de herramientas en una fresadora dental, en donde un primer acelerómetro está dispuesto junto al husillo y puede detectar vibraciones asociadas a la rotación de la herramienta de fresado. Un procesador, que está conectado al primer acelerómetro, recibe y procesa datos para detectar cambios que indiquen una rotura de la herramienta de fresado.

Este objeto técnico se resuelve mediante los objetos según las reivindicaciones independientes. Algunos modos de realización técnicamente ventajosos son objeto de las reivindicaciones dependientes, la descripción y los dibujos.

Según un primer aspecto, el objeto técnico se resuelve mediante una fresadora dental para producir un objeto dental, con una unidad de sensor para detectar señales generadas por una herramienta de mecanizado; y una unidad de control electrónico para controlar la herramienta de mecanizado en función de las señales detectadas. La fresadora dental ofrece, por ejemplo, la ventaja técnica de poder detectar el estado o el desgaste de la herramienta de mecanizado durante el mecanizado de la pieza de trabajo. Si se conoce el estado de la herramienta de mecanizado, el programa de fresado se puede ajustar o corregir para que el ajuste del objeto dental producido se mantenga siempre dentro de las especificaciones. Las señales detectadas permiten a la fresadora dental “percibir” lo que ocurre entre la pieza de trabajo y la herramienta de mecanizado durante el mecanizado. A continuación se puede llevar a cabo una corrección correspondiente.

En un modo de realización técnicamente ventajoso de la fresadora dental, la señal es una señal de sonido generada por la herramienta de mecanizado en la pieza de trabajo, una señal de vibración generada por la herramienta de mecanizado en la pieza de trabajo, y/o una señal de fuerza ejercida por la herramienta de mecanizado sobre la pieza de trabajo.

La señal sonora puede ser un sonido en el aire o un sonido en la pieza de trabajo. Esto ofrece la ventaja técnica, por ejemplo, de poder detectar el estado de la herramienta de mecanizado de forma rápida, sencilla y con gran precisión.

En otro modo de realización técnicamente ventajoso de la fresadora dental, ésta está configurada para realizar una simulación basada en las señales detectadas para calcular un proceso de fresado. Esto ofrece, por ejemplo, la ventaja técnica de que se pueden simular previamente diferentes procesos de fresado utilizando parámetros adecuados y en función del estado detectado de la herramienta de mecanizado. A continuación, a partir de la cantidad de procesos de fresado simulados se puede seleccionar aquel que posibilite el mecanizado más rápido del objeto dental o que posibilite un proceso de fresado más suave con el menor desgaste de la herramienta de fresado.

Según la invención, la unidad de control electrónico está configurada para controlar un avance, una distancia recorrida y/o una velocidad de rotación de la herramienta de mecanizado en función de las señales detectadas. La unidad de control electrónico puede estar configurada para controlar la herramienta de mecanizado en tiempo real en función de las señales detectadas. De este modo se logra, por ejemplo, la ventaja técnica de permitir un mecanizado eficiente y preciso de la pieza de trabajo.

En otro modo de realización técnicamente ventajoso de la fresadora dental, la unidad de control está diseñada para determinar el desgaste de la herramienta de mecanizado en función de las señales detectadas. Esto ofrece la ventaja técnica, por ejemplo, de que la herramienta de mecanizado puede sustituirse en función del desgaste.

En otro modo de realización técnicamente ventajoso de la fresadora dental, la unidad de control está diseñada para controlar la herramienta de mecanizado en función del desgaste detectado. Se puede controlar una corrección dimensional en función del estado de la herramienta de mecanizado. Esto ofrece la ventaja técnica, por ejemplo, de aumentar aún más la precisión del mecanizado a lo largo de toda la vida útil de una herramienta de fresado.

En otro modo de realización técnicamente ventajoso de la fresadora dental, la unidad de sensor está diseñada para detectar una señal de corriente de husillo. Esto ofrece la ventaja técnica, por ejemplo, de permitir determinar fácilmente el estado de la herramienta de mecanizado.

En otro modo de realización técnicamente ventajoso de la fresadora dental, la unidad de sensor está diseñada para detectar las señales sin contacto con la pieza de trabajo. Esto se puede lograr, por ejemplo, mediante una unidad de sensor que detecta una señal de sonido, una vibración o una corriente de husillo. La unidad de sensor no está en contacto directo con la pieza de trabajo. Esto ofrece la ventaja técnica, por ejemplo, de poder determinar fácilmente el estado de la herramienta de mecanizado.

En otro modo de realización técnicamente ventajoso de la fresadora dental, la unidad de sensor está acoplada mecánicamente a la pieza de trabajo. La unidad de sensor está en contacto directo con la pieza de trabajo. Para ello, la unidad de sensor puede estar conectada directamente a la pieza de trabajo o a su portapiezas. Esto ofrece la ventaja técnica, por ejemplo, de permitir la detección precisa de las señales generadas durante el mecanizado de la pieza de trabajo.

Según un segundo aspecto, el objeto técnico se resuelve mediante un procedimiento de fresado dental para la producción de un objeto dental, con las etapas consistentes en una detección de señales generadas por una herramienta de mecanizado mediante una unidad de sensor; y un control de la herramienta de mecanizado en función de las señales detectadas mediante una unidad de control electrónico. El procedimiento de fresado dental ofrece las mismas ventajas técnicas que la fresadora dental según el primer aspecto.

En un modo de realización técnicamente ventajoso del procedimiento de fresado dental se realiza una simulación basada en las señales para calcular un proceso de fresado. La simulación puede utilizar un gemelo digital de la fresadora dental. Esto permite simular una dinámica de la fresadora dental. Esto también ofrece la ventaja técnica de, por ejemplo, poder detectar fácil y rápidamente el estado de la herramienta de mecanizado con alta precisión.

En otro modo de realización técnicamente ventajoso del procedimiento de fresado dental, la distancia de recorrido y/o la velocidad de rotación de la herramienta de mecanizado se controlan en función de las señales detectadas. Esto también ofrece la ventaja técnica, por ejemplo, de permitir mecanizar la pieza de trabajo con rapidez y precisión, minimizando el desgaste.

En otro modo de realización técnicamente ventajoso del procedimiento de fresado dental, el desgaste de la herramienta de mecanizado se determina en función de las señales. Esto también ofrece la ventaja técnica, por ejemplo, de que la herramienta de mecanizado se puede sustituir en función del desgaste.

En otro modo de realización técnicamente ventajoso del procedimiento de fresado dental, la herramienta de mecanizado se controla en función del desgaste medido. Esto también ofrece la ventaja técnica, por ejemplo, de aumentar aún más la precisión del mecanizado.

En otro modo de realización técnicamente ventajoso del procedimiento de fresado dental se detecta una señal de corriente de husillo. Esto ofrece la ventaja técnica, por ejemplo, de determinar fácilmente el estado de la herramienta de mecanizado.

La invención es tal como se define en las reivindicaciones.

En los dibujos se ilustran ejemplos de realización de la invención que se describen con mayor detalle más abajo.

Se muestran:

Figura 1 una vista esquemática de una fresadora dental;

Figura 2 un error al mecanizar una pieza de trabajo;

Figura 3 un diagrama de avance y carga de una herramienta de mecanizado; y

Figura 4 un diagrama de bloques de un procedimiento de fresado dental para producir un objeto dental.

La Figura 1 muestra una vista esquemática de una fresadora dental 100. La fresadora dental 100 se utiliza para producir un objeto dental 101, como por ejemplo una corona, un puente, una corona Veneer, un estribo, una pieza insertada o una pieza sobrepuesta. El objeto dental 101 se crea gracias a la fresadora dental 100 mediante un procedimiento de mecanizado a partir de una pieza bruta como pieza 105 de trabajo. Para ello, un husillo rotatorio eléctrico 111 hace girar una herramienta 109 de mecanizado. La herramienta 109 de mecanizado móvil retira el material de la pieza de trabajo hasta obtener la forma espacial deseada del objeto dental 101. La herramienta 109 de mecanizado puede ser una herramienta de fresado o una herramienta de pulido para la pieza 105 de trabajo.

La fresadora dental 100 incluye una unidad 103 de sensor para detectar una señal producida o generada por la herramienta 109 de mecanizado durante el mecanizado de la pieza 105 de trabajo. La señal corresponde a una magnitud física durante el mecanizado de la pieza 105 de trabajo. Esta puede ser, por ejemplo, una vibración, un sonido estructural, una señal acústica o una fuerza que se produce durante el mecanizado de la pieza 105 de trabajo. La unidad 103 de sensor puede detectar señales generadas por la herramienta 109 de mecanizado durante el mecanizado de la pieza 105 de trabajo. Las señales se pueden detectar de forma individual o simultánea. Al detectar las señales durante el mecanizado de la pieza de trabajo, la fresadora dental 100 recibe retroalimentación durante el proceso.

Las señales detectadas se transmiten a una unidad 107 de control electrónico, donde se evalúan. La unidad 107 de control electrónico controla la herramienta 109 de mecanizado basándose en la evaluación en función de las señales detectadas. La evaluación de las señales y el ajuste del control de la fresadora dental 100 tienen lugar en tiempo real. Según la invención, la unidad 107 de control electrónico controla una velocidad de rotación, un avance y/o un movimiento espacial de la herramienta 109 de mecanizado.

Además, la unidad 107 de control electrónico puede calcular un desgaste de la herramienta 109 de mecanizado a partir de las señales detectadas y tenerlo en cuenta para el control de la herramienta 109 de mecanizado. Por ejemplo, si las señales detectadas indican que el diámetro de la herramienta 109 de mecanizado ha disminuido, ésta se puede ajustar para compensar el desgaste o una flexión detectados. Este procedimiento se puede repetir para compensar continuamente el desgaste de la herramienta 109 de mecanizado.

La unidad 109 de control comprende, por ejemplo, un microprocesador y una memoria de datos electrónica, como por ejemplo una memoria RAM. Los programas de procesamiento y los datos digitales de las señales adquiridas se almacenan en la memoria de datos. El microprocesador puede procesar posteriormente los datos digitales.

A partir de las señales de la unidad 103 de sensor se puede determinar el estado de la herramienta 109 de mecanizado y ajustar y corregir el proceso de fresado en función de las dimensiones fresadas. Puede existir una relación definida, por ejemplo lineal, entre el estado de la herramienta 109 de mecanizado y las señales detectadas. Cuanto mayores sean las señales de vibración, mayor puede ser un desgaste de la herramienta 109 de mecanizado, por ejemplo. Sin embargo, también se puede entrenar una red neuronal para determinar el estado de la herramienta 109 de mecanizado, por ejemplo, en función de las señales detectadas.

La señal detectada por la unidad 107 de sensor puede ser, por ejemplo, una señal de sonido generada por la herramienta 109 de mecanizado en la pieza 105 de trabajo. La señal de sonido puede ser registrada por un micrófono como unidad 103 de sensor. La unidad 107 de control electrónico evalúa a continuación la señal de sonido detectada.

La señal detectada por la unidad 107 de sensor puede ser, por ejemplo, una señal de vibración generada por la herramienta 109 de mecanizado en la pieza 105 de trabajo. La señal de vibración puede ser registrada por un sensor de vibración como unidad 103 de sensor. La unidad 107 de control electrónico evalúa a continuación la señal de vibración detectada.

La señal detectada por la unidad 103 de sensor puede ser, por ejemplo, una señal de fuerza ejercida por la herramienta 109 de mecanizado sobre la pieza 105 de trabajo. La señal de fuerza puede ser registrada por un sensor de fuerza como unidad 103 de sensor. La unidad 107 de control electrónico evalúa a continuación la señal de fuerza detectada. Esto ofrece la ventaja técnica, por ejemplo, de evitar picos de fuerza que superen el límite de carga del husillo o la herramienta de mecanizado.

La señal detectada por la unidad 107 de sensor puede ser, por ejemplo, una señal de corriente de husillo de una corriente de husillo que fluye a través de un motor eléctrico de un husillo rotatorio 111 durante el mecanizado de la pieza 105 de trabajo. La señal de corriente del husillo se puede registrar mediante un amperímetro como unidad 103 de sensor. La unidad 107 de control electrónico evalúa la señal de corriente de husillo detectada. De este modo, la fresadora dental 100 mide la corriente de husillo y ralentiza el proceso si la fresa está vieja o desgastada. En condiciones óptimas se puede acelerar el proceso de fresado.

La unidad 103 de sensor puede detectar las señales sin entrar en contacto con la pieza 105 de trabajo. En este caso, la unidad 103 de sensor no toca directamente la pieza 105 de trabajo. Por ejemplo, un micrófono puede registrar durante el mecanizado de la pieza 105 de trabajo las señales de sonido transmitidas por el aire a una distancia determinada.

Sin embargo, la unidad 103 de sensor también puede estar directamente acoplada mecánicamente a la pieza 105 de trabajo. Por ejemplo, un micrófono puede registrar durante el mecanizado de la pieza 105 de trabajo las señales de sonido que se transmiten directamente a través de la pieza 105 de trabajo y se miden en la misma.

La unidad 107 de control puede usar una curva de aprendizaje basada en procedimientos adaptativos. Por ejemplo, para detectar el estado de la herramienta 109 de mecanizado se puede utilizar una red neuronal 113 artificial entrenada. La red neuronal 113 artificial es un sistema dehardwarey/osoftwareque imita el funcionamiento de las neuronas en el cerebro humano.

Para ello, la red neuronal 113 reconoce patrones entrenados en las señales, como por ejemplo las señales de sonido registradas, las señales de vibración, las señales de fuerza o las señales de corriente de husillo. Si la red neuronal reconoce un patrón entrenado en las señales, se puede asignar a este patrón una condición o grado de desgaste específico de la herramienta 109 de mecanizado. Si, por ejemplo, se produce un patrón de vibración específico, la red neuronal reconoce, por ejemplo, que la herramienta de mecanizado presenta un desgaste del 10 %. Esta corrección también se puede utilizar durante el pulido, ya que el diámetro de la herramienta de pulido cambia debido al desgaste. Sin embargo, esto también se puede solucionar aplicando una fuerza constante a la herramienta de pulido.

La fresadora dental 100 permite que el proceso de mecanizado se ejecute siempre dentro de un intervalo óptimo, por ejemplo, a la mayor velocidad posible con el mínimo desgaste. El ajuste del proceso de mecanizado se puede garantizar mediante la unidad 103 de sensor. Dado que la fresadora dental 100 detecta durante el proceso mecanizado si se puede acelerar o si se puede retirar más material, es posible acelerar el mecanizado. La fresadora dental 100 puede prevenir eficazmente la rotura de la herramienta y elchipping(pequeñas desconchaduras en la pieza de trabajo).

La Figura 2 muestra un error durante el mecanizado de una pieza 105 de trabajo y la predictibilidad del estado de la herramienta de fresado en las partes superior (arriba) e inferior (abajo) de la pieza 105 de trabajo. El error absoluto medio de una predicción basada únicamente en datos de vibración es de aproximadamente 12 gm. Por lo tanto, es posible predecir la vida útil de la herramienta con una precisión de ±6 coronas en función únicamente en las vibraciones medidas durante el proceso de fresado. Para esta combinación de fresadora dental 100 y herramienta 109 de mecanizado se determina, por ejemplo, un aumento de la desviación de 2 gm por corona fresada.

La Figura 3 muestra un diagrama sobre avance y carga de la herramienta 109 de mecanizado en un control adaptativo en tiempo real. La carga B de la herramienta 109 de mecanizado se calcula a partir de la fuerza ejercida sobre la misma en la dirección XFxy la fuerzaFyen la herramienta de mecanizado en la direcciónycomo

Cuando la carga B aumenta, la unidad 107 de control reduce correspondientemente el avance en tiempo real.

La Figura 4 muestra un diagrama de bloques de un procedimiento de fresado dental para la producción de un objeto dental. El procedimiento de fresado dental incluye la etapa S101, en la que una unidad 103 de sensor detecta las señales generadas por la herramienta 109 de mecanizado; y la etapa S102, en la que una unidad 107 de control electrónico controla la herramienta 109 de mecanizado en función de las señales detectadas.

El procedimiento de fresado dental ofrece las ventajas técnicas de permitir la fabricación de objetos dentales con mayor precisión y una menor producción de residuos. Además, el procedimiento de fresado dental es más robusto que los procedimientos convencionales.

La fresadora dental 100 puede estar configurada para realizar una simulación basada en las señales registradas para calcular un proceso de fresado. En este caso se pueden realizar varias simulaciones con diferentes parámetros. A continuación, a partir de estas simulaciones se seleccionan los parámetros que permiten el proceso de mecanizado deseado.

Por ejemplo, un proceso de fresado suave reduce el desgaste de la herramienta de fresado, lo que permite mecanizar más piezas de trabajo en total. Un proceso de fresado de alta velocidad extrae el objeto dental de la pieza de trabajo del modo más rápido posible. Un proceso de fresado de precisión produce el objeto dental con la mayor calidad superficial y adaptación posibles. Los parámetros para estos procesos se derivan de simulaciones.

Todas las características explicadas y mostradas en relación con modos de realización individuales de la invención se pueden prever en diferentes combinaciones en la materia objeto según la invención para realizar simultáneamente sus efectos ventajosos.

Todas las etapas de procedimiento se pueden implementar mediante dispositivos adecuados para ejecutar la etapa correspondiente. Todas las funciones realizadas por características concretas pueden ser una etapa de un procedimiento.

El ámbito de protección de la presente invención está dado por las reivindicaciones y no está limitado por las características explicadas en la descripción o mostradas en las figuras.

Lista de símbolos de referencia

100 Fresadora dental

101 Objeto dental

103 Unidad de sensor

105 Pieza de trabajo

107 Unidad de control

109 Herramienta de mecanizado

111 Husillo giratorio

113 Red neuronal

Claims

REIVINDICACIONES

1. Fresadora dental (100) para producir un objeto dental (101), que comprende:

- una unidad (103) de sensor para detectar señales producidas por una herramienta (109) de mecanizado; y - una unidad (107) de control electrónico para controlar un avance, una distancia de trayectoria y/o una velocidad de rotación de la herramienta (109) de mecanizado en función de las señales detectadas.

2. Fresadora dental (100) según la reivindicación 1, en donde la señal es una señal de sonido generada por la herramienta (109) de mecanizado en la pieza (105) de trabajo, una señal de vibración generada por la herramienta (109) de mecanizado en la pieza (105) de trabajo, y/o una señal de fuerza aplicada por la herramienta (109) de mecanizado a la pieza (105) de trabajo.

3. Fresadora dental (100) según una de las reivindicaciones precedentes, en donde la fresadora dental (100) está configurada para realizar una simulación basada en las señales detectadas para calcular un proceso de fresado.

4. Fresadora dental (100) según una de las reivindicaciones precedentes, en donde la unidad (107) de control está configurada para determinar el desgaste de la herramienta (109) de mecanizado en función de las señales detectadas.

5. Fresadora dental (100) según una de las reivindicaciones precedentes, en donde la unidad (107) de control está configurada para controlar la herramienta (109) de mecanizado en función del desgaste determinado.

6. Fresadora dental (100) según una de las reivindicaciones precedentes, en donde la unidad (103) de sensor está configurada para detectar una señal de corriente de husillo.

7. Fresadora dental (100) según una de las reivindicaciones precedentes, en donde la unidad (103) de sensor está configurada para detectar las señales sin contacto con la pieza (105) de trabajo.

8. Fresadora dental (100) según una de las reivindicaciones precedentes, en donde la unidad (103) de sensor está acoplada mecánicamente a la pieza (105) de trabajo.

9. Procedimiento de fresado dental para producir un objeto dental, que comprende las etapas consistentes en: - detectar (S101), mediante una unidad (103) de sensor, señales producidas por una herramienta (109) de mecanizado; y

- controlar (S102) un avance, una distancia de trayectoria y/o una velocidad de rotación de la herramienta (109) de mecanizado en función de las señales detectadas por una unidad (107) de control electrónico.

10. Procedimiento de fresado dental según la reivindicación 9, en donde se realiza una simulación basada en las señales detectadas para calcular un proceso de fresado.

11. Procedimiento de fresado dental según la reivindicación 9 o 10, en donde el desgaste de la herramienta (109) de mecanizado se determina en función de las señales detectadas.

12. Procedimiento de fresado dental según la reivindicación 11, en donde la herramienta (109) de mecanizado se controla en función del desgaste determinado.

13. Procedimiento de fresado dental según una de las reivindicaciones 9 a 12, en donde se registra una señal de corriente del husillo.