JP2002336277A

JP2002336277A - 歯科用計測加工装置

Info

Publication number: JP2002336277A
Application number: JP2001148785A
Authority: JP
Inventors: 弘顕 ▲濱▼田; Hiroaki Hamada
Original assignee: Advance Co Ltd
Current assignee: Advance Co Ltd
Priority date: 2001-05-18
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2002-11-26

Abstract

(57)【要約】【課題】高速で、使用者の負担が軽減される歯科用計
測、加工装置を提案する。【解決手段】補綴物を作成するためのモデルの表面を接
触計測するための十字方向に伸びた接触子を有するプロ
ーブ、前記プローブの接触に基づいて前記モデルの表面
形状を得る表面形状取得手段、前記表面形状取得手段の
データに基づいて、補綴物形成用モデルを切削、研削具
により加工処理する加工手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、歯科用の計測加工
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】CAD/CAMを用いて歯科用の補綴物を計測
加工する装置は、従来の煩雑な製造行程の簡素化、低コ
スト化により、手軽に精度の高い補綴物の製造を製造で
きる可能性を示唆するものである。このような機器はコ
ンピュータの高能力化、低価格化が進み、その周辺的な
機器としても、注目されている。

【０００３】ところで、補綴物の精度を得る為、患者の
口腔から得られるモデルの表面形状を計測する方法とし
て、プローブ類による接触計測、レーザ光等光学的手法
を用いた非接触計測があるが、精度を求める上で、接触
型が好ましい。しかしながら、接触タイプでは、プロー
ブを、モデルの全体表面にあてがう動作が必要となり、
時間がかかるほか、その為のモデルの回転移動作業が必
要となってくる。また、従来のプローブは、いわゆるZ
軸に水平におかれた一本の棒状で構成される為、計測が
困難な箇所が出てくることから、モデルの位置をより慎
重に置き換える等の作業が必要になってくる。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】このような、煩雑な
作業は、これを使用する歯科医等に多大なる学習を要請
することになる。また、この様な、計測加工機器は、プ
ローブ、研削、切削具を移動させる為の駆動部が大きく
なることから、場所をとり、小規模な開業医等は、その
導入が困難な場合ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記に鑑み本発明は、補
綴物を作成するためのモデルの表面を接触計測するため
の十字方向に伸びた接触子を有するプローブ、前記プロ
ーブの接触に基づいて前記モデルの表面形状を得る表面
形状取得手段、前記表面形状取得手段のデータに基づい
て、補綴物形成用モデルを切削、研削具により加工処理
する加工手段の組み合わせ構成により、モデルの移動を
極力抑えながら十分なモデルの表面形状が計測でき、使
用者の負担を軽減できる。

【０００６】更に本発明は、このプローブを駆動する駆
動体をパラレルリンク構造とすることにより、複雑で重
量的に負担が増加したプローブを安定して保持しなが
ら、非常に簡単でしかも全体として小型化可能でしか
も、精度の良い動作を行いながら、安定したモデルの表
面形状の計測を実現する。

【０００７】更に本発明は、このような、小型化された
計測部と、加工部を分離し、計測部のデータを外部へ送
信し、外部で、この送信されたデータに基づいて、補綴
物を加工する構成及び十字プローブとこれを駆動するパ
ラレルリンク型の駆動体の組み合わせ構成により、場所
をとらずしかも迅速で精度の良いモデルの形成が可能と
なると共に、精度の高い補綴物を得ることが可能となる
のである。

【０００８】本発明における、十字プローブとは、例え
ば、3次元座標中、Z軸を中心にして、X軸及びY軸の正負
の方向に接触子いわゆるスタイラスを延ばした構成を示
す。当該接触子のそれぞれは、直線状に伸びた棒状を示
す他、湾曲状に形成されている場合や、図2で示すよう
な、鋭角状に構成されていても良い。当該接触子は、例
えば、その接触子が接続されている部位に振動子を振動
させる圧電材等よりなる振動体と、接触子が、モデルに
接触した際、生じる振動の変化を検出する同じく圧電材
等よりなる検出体を備えた加振タイプのものが例示され
るが、その他の手法を用いる場合もある。

【０００９】この十字型のプローブとしては、例えば特
開平10-47941、特開平10-176902号公報に記載された技
術が好適に参照される。本発明における、パラレルリン
ク構造とは、例えば（日本ロボット学会誌VOL.10(1992)
PP757〜763）に記載される、いわゆるロボットのマニュ
ピレータが好適に利用される。

【００１０】パラレルリンクは、例えば図１で示すよう
な装着されたリニヤモータの駆動により伸縮するシリア
ルリンクの駆動体をその両端が、駆動側支持板、支持基
板上に２組ずつ３箇所でパラレル状に合計6本が接続し
た構成（スチュアートプラットホームタイプ）、或い
は、３軸、或いは６軸型の構成を有し、駆動端側で駆動
側支持板側の各々にリンク端に構成されているいわゆる
関節部分の角度情報等の位置的情報を得るポテンシオメ
ータがそれぞれ接続された構成を有する。パラレルリン
クは、各駆動部材のモータを駆動し、伸縮させるだけ
で、高速移動が可能であり、構成が極めて簡単になる。
また、パラレルリンクは、複数の駆動部が補った駆動を
することから重量物を駆動させるに好適であり、本発明
のように、構造が、複雑で、多少重量がある十字型のプ
ローブを用いるような場合、好適に利用できる他、パラ
レルリンクの制御が、モータの制御のみにあることか
ら、非常に高速な、プローブの移動がおこなえるもので
ある。

【００１１】パラレルリンクの構成としては、特開平5-
138560、特開平8-281581号公報、文献（仁瓶亮ら，FU
NUC Tech.,Rev.,12,1,PP33-42(1999)）等に記載された
技術が好適に参照されるが構成等はこれに限るものでは
なく、いわゆるパラレルにリンクされている駆動部材の
構成を有するものであれば良い。尚、３軸型のパラレル
リンクは、３本のシリアルリンクを使用するだけで構成
されることから、コスト的にも好ましい。又、本発明
は、十字型のプローブ先端の接触子を鋭角状にすること
で、接触子とモデルとの接触面を限ることができると共
に、パラレルリンク構造を有する駆動体と組み合わせる
ことで、プローブそのものに傾斜を与えた状態で計測可
能とすることができる。パラレルリンクは、各シリアル
リンクを伸縮させることで、端部面に角度を与えること
ができ、その際の角度は、伸縮量、或いは、関節部に配
置したポテンシオメータにより計測可能であり、その結
果、プローブの接触角度と、モデル形状の接触面の位置
が得られるのである。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例を図1を参照して詳細に説明
する。図1において、１０１は、駆動部であり、所謂シ
リアルリンク構造を有するものである。駆動部１０１
は、合計6本を、ベースプレート１０２と端末支持体１
０３の間をジグザグに接続したスチュワートプラットホ
ーム型を形成する。これはあくまで、一例であり、3軸
型、6軸をストレートに接続したタイプであっても良
い。各駆動部の具体的構成を図2に示し、具体的な説明
を後述する。１０２は、ベースプレートであり、計測装
置本体と、駆動部との接続、及び各駆動部１０１の一端
と接続する為の部分である。１０３は、端末支持体であ
り、各駆動部１０２の他端と接続すると共に、プローブ
の支持軸１０６と接続する。１０４は、検出部であり、
接触子１０５a〜dの接触、非接触情報を生成する部分で
ある。検出部１０４には、図示していないが、それぞれ
の接触子と接触する様に振動素子、振動変位検出素子等
が装着されている。

【００１３】１０５a〜dは、接触子であり、スタイラス
と称する場合もある。先端の針状の部分が接触子であ
り、それぞれ、検出部１０４に接続し、振動素子、振動
変位素子と接触接続している。振動素子、振動変位素子
は、針状のスタイラス１０５ａ〜ｄに対し、その側面を
接触する様に配置されている場合もある。１０６は、端
末支持体１０３と、検出部１０４とを接続する為の支持
軸である。１０７は、各、駆動部１０１の図２で示すモ
ータ202に駆動信号を出力する為の電気接続部材であ
る。１０８は、駆動信号出力部であり、前記モータ202
への駆動信号を出力する為の部分である。１０９は、検
出部１０４から出力される信号を受信し、各接触子１０
５a〜dがモデルに接触して得られた情報から、モデルの
位置情報を算出、蓄積、加工手段へ出力する制御手段で
ある。

【００１４】制御手段１０９は、更にプローブの次の移
動位置を作成し、駆動信号出力部１０８へ出力するため
の部分である。110は、ポテンシオメータ205が出力する
各リンク端部の関節の曲がり具合を示す角度情報を駆動
信号出力部１０８に出力する為の伝達部である。111
は、制御手段１０９からの信号を駆動信号出力部１０８
へ伝達する為の伝達部である。

【００１５】各駆動部１０１の概要例を図2に示す。２
０１は、接続端であり、３６０度近く回動可能な関節部
を有する。202は、モータであり、電気信号に基づく位
置制御可能なリニア駆動をする構成を持つもの或いはリ
ニアモータで形成されている。203は、摺動部材であ
り、モータ202と連結して、長軸方向に摺動する。204
は、他端部であり、回動可能な関節部を有する。他端部
２０４はそれぞれ、端末支持体１０３と接続する。205
は、ポテンシオメータであり、他端部204の関節部の角
度情報を電気信号として出力する。

【００１６】次に図1、図2の動作の一例を図3を参照し
て説明する。あらかじめ作成されたブリッジ型のモデル
MMを計測台におき、接触子の位置情報おおまかな移動パ
ターンを認識した状態で図3で示すように、モデル歯MA
の表面に接触子１０５bが接触するまで、駆動信号出力
部１０８は、駆動部１０１のモータ202を駆動させる信
号を出力する。各駆動体１０１は、モータの駆動によ
り、伸縮して、接触子１０５bを移動させる。接触子１
０５bがモデル歯MA面に接触した際、検出手段１０４
は、検出した旨の信号を制御手段１０９へ出力する。制
御信号１０９は、その際、それ以上、その方向への移動
を停止するよう制御信号出力部１０８へ出力する。駆動
信号出力部１０８は、その旨各駆動部１０１のモータの
動作を止めるべく信号を出力し、次の移動方向を、ポテ
ンシオメータ205から送られてくる関節部の角度情報等
に基づき、プローブの各接触子１０５の位置情報からモ
ータの駆動量を求め、各駆動部１０１のモータ202へ出
力する。このような繰り返しにより、更に、その他の接
触子を接触させてモデルMAの表面を接触してその表面形
状データを作成する。

【００１７】次に図3で示すモデル歯MB方向へ、上述の
動作の様に、プローブが移動し、接触子１０５dを中心
にモデルMB面を接触し、その表面データを、制御手段１
０９に送信する。以上の動作を繰り返し、その他の表面
データ得るものである。このように、複数の接触子を
もつプローブをモデル面に接触させることにより、より
短時間に、かつ、モデルを動かさないで、その表面デー
タを得ることができる。モデルの移動を最小限に抑えら
れることは、使用者の手間を省くとともに、モデルを置
く部分の構成も簡素化できるのである。

【００１８】次に加工部分の一構成例を図4に示し説明
する。図4は、図1で示したパラレルリンク構造の駆動体
に加工用ドリルを装着した構成を示す。図1、図2で示し
た構成と同じ部分は、同一の番号を付してその説明を省
略した。４０１は、モータであり、研削用ドリル４０２
を回転させるためのものである。４０３は、制御手段で
あり、モータ４０１の駆動制御の他、受信した計測デー
タに基づいて駆動部１０１の移動を制御する駆動信号出
力手段１０８へ、データを送信する。４０４は、接続部
であり、制御手段403、駆動信号出力手段１０８間の信
号の伝送を行う為の接続体である。以上の構成による動
作は、図1で示したものとほぼかわらないが、計測でパ
ラレルリンクを使用した場合、その計測は高速であるこ
とから、この高速に耐え得る為に、同様のパラレルリン
クを使用した駆動体を有する加工手段を用いることによ
り、演算制御側の演算処理の負担を抑えることが可能と
なる場合がある。

【００１９】以下に本発明の全体の実施例を図５を参照
して詳細に説明する。図５は、本発明の一実施例を示す
図である。５０１は、計測装置本体で、５０２は、図１
で示すようなパラレルリンク駆動体である。５０３は、
十字プローブであり、５０4は、計測装置本体の動作
を制御し、十字プローブがモデルに接触することで得ら
れる表面データ形状を入力、処理する計測処理部であ
る。５０５は、ネットワークであり、汎用、専用いずれ
でもよい。汎用ネットワークとしては、例えば、インタ
ーネット、パソコン通信等が例示され、ネットワークの
中間には、図示されていないが、モデム、接続業者、サ
ービス提供会社等が介在する。専用の場合は、LAN、イ
ントラネット、あるいは、ダイヤルアップによるローカ
ル接続、等が例示される。なお、この部分は、公衆回線
等の有線形態に限らず、赤外線、電波等の無線形態等も
含むものである。この場合は、変調手段、復調手段等、
無線媒体にデータを搬送する手段が組み込まれるもので
ある。

【００２０】５０６は、加工処理部であり、モデル表面
データを受信し、この受信したデータを加工用データに
変換するなどし、加工用の工作機械を制御する為のもの
である。これら計測用、加工用の処理装置は、いずれ
も、パーソナルユースのコンピュータでも十分に置き換
えることが可能である。５０７は、加工装置である。加
工装置５０7には、切削、研削を目的とした加工具５１8
と、これを駆動させる駆動部５０8を具備する。駆動部
５０8は、その目的が、正確な補綴物をブロックから切
削、研削して得ることであることから、特に特定の構成
出なくても良いが、加工装置側が、図２で示すようなパ
ラレルリンクによる、駆動がされており、その駆動情報
に同期させることで、より迅速にかつ正確に加工具を駆
動させることがえきることから、パラレルリンク構造を
採用することが好ましい。

【００２１】５０９は、加工用ブロックである。加工用
ブロックは、補綴物として使用されるものであればいか
なるものでも良いが、生体親和性に優れ、しかも軽量
で、耐久性、審美性の高い高純度チタンが好ましく、更
に硬質性のセラミックスで、簡単な加工装置では加工が
困難な部材が好適の用いられる。５１０は、記録媒体で
あり、フロッピー（登録商標）デイスク、MO,CD-R,メモ
リーステイック等運搬可能な記録媒体であればよい。５
１１は、接続体であり、USB,SCSI,RS232C,LAN等伝達形
式に基づいたケーブルである。好ましくは、汎用コンピ
ュータと汎用的に接続される接続関係及びそのケーブル
が好ましい。５１２は、搬送を示し、郵送、宅配便、持
参等の手段により搬送されることを示す。５１３は、ネ
ットワーク接続を示すものであり、モデムを介して、回
線をデータを搬送させる接続状態を示している。公衆回
線、専用の回線等が中間に介在する。５１4、５１7は、
計測装置、加工装置が、各処理部５０４、５０６を介さ
ず、直接ネットワーク５０５と接続する場合の接続体で
ある。この場合は、計測装置、加工装置の何れにも、送
受信手段として、モデム等の変調、復調手段、を具備す
る。５１６は、５１3と同様のネットワークと接続する
ための接続体である。

【００２２】次に動作を説明する。あらかじめモデルを
口腔内から、得る。モデルMは、硬化性部材を、歯牙欠
損部に充填し、硬化後これを取り出して得る。モデルM
の表面を十字型のプローブを用いて計測する。計測した
データは、接続体５１1を介して計測処理部５０４へ伝
送される。計測処理部５０４は、内部で、計測データを
再構築して、更に計測データの任意の調整を行わせた
り、データを圧縮したりする処理などを行い、加工処理
部５０６へ送信する。この場合、記録媒体５１０にこれ
を記録して郵送５１2を利用して加工装置側へ送信した
り、ネットワーク５０５を介して送信したりする場合が
ある。ネットワーク５０５を介して送信する場合は、接
続体５１３を介して、例えばインターネットであれば、
プロバイダを経由して、相手プロバイダヘ、送信され
る。相手プロバイダでは、このデータを加工処理部がデ
ータを要求してくるまで、一時的に記憶する。

【００２３】これをメールで処理する場合は、メール記
憶部へ一時的に記録し、加工処理部５０６が、この一時
的に記録したデータを接続体５１5を介して読み取る。
あるいは、チャット、インターネット電話のような直接
接続状態であれば直接読みにいく場合もある。また、計
測処理部５０４と、加工処理部５０６とが、ネットワー
ク上で、データの共有状態であれば、加工処理部５０６
が、計測処理部５０４の内の計測データをコピーした
り、計測処理部５０４が、加工処理部５０６の内部の、
データを共有するフォルダに、計測データを移動するよ
うに、送信するものであっても良い。加工処理部５０６
は、接続体５１５を介してデータを受信した後、その
他、ユーザからの材質のリクエストデータ等に基づい
て、加工用データを作成して、これを加工装置５０7に
接続体５１６を介して接続する。

【００２４】加工装置５０7は、このデータにもとずい
て、駆動部５０８及び加工具５１８を動かしてブロック
５０9を切削、研削加工する。ブロック５０9が、補綴物
の形状に加工された後、これを、計測側の歯科医師、技
工士に郵送、持参、宅配便等で、送付する。尚、このよ
うな、外部に加工装置がある場合の他、両者を所持し、
直接接続して使用する場合もある。この場合は、2つの
処理部を持たないで、一つのコンピュータで、両方の処
理をするか、あるいは、これら処理部を内蔵して一体的
な構成にしても良い。

【００２５】例えば図５において、計測装置本体５０→
接続体５１１→計測処理部５０４→接続体５１３→ネッ
トワーク５０５→接続体５１７→加工装置５０７の組み
合わせによる場合が示される。この場合、計測処理部５
０４が、加工装置５０７の動作を例えばネットワークプ
リンタの様に遠隔操作する構成であり、ユーザが任意に
加工できる構成となる。

【００２６】例えば図５において、計測装置本体５０１
→接続体５１４→ネットワーク５０５→接続体５１５→
加工処理部５０６→加工装置５０７の組み合わせによる
場合が示される。この場合、加工処理部５０６が、計測
装置本体５０１の動作を例えばネットワークプリンタの
様に遠隔操作する構成であり、ユーザは、モデルを置く
だけで専門的な知識を持った者が遠隔操作で、計測加工
する構成となる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述のごとく本発明は、使用者の負
担を押さえながら高速でかつ精度の高い補綴物の製造を
可能とするなどの効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す図。

【図２】本発明の実施例を説明するための図。

【図３】本発明の実施例を説明するための図。

【図４】本発明の実施例を示す図。

【図５】本発明の実施例を示す図。

【符号の説明】

１０１駆動部１０２ベースプレート１０３端末支持体１０４検出部１０５a〜d 接触子１０６支持軸１０７電気接続部材１０８駆動信号出力部１０９制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】補綴物を作成するためのモデルの表面を接
触計測するための十字方向に延びた接触子を有するプロ
ーブ、前記プローブの接触に基づいて前記モデルの表面形状を
得る表面形状取得手段、前記表面形状取得手段のデータ
に基づいて、補綴物形成用モデルを切削、研削具により
加工処理する加工手段を有する歯科用計測加工装置。
【請求項２】補綴物を作成するためのモデルの表面を計
測するためのプローブ、パラレルリンク耕造を有するものであって前記プローブ
を駆動する為の駆動体前記プローブに基づいて前記モデ
ルの表面形状を得る表面形状取得手段、前記表面形状取
得手段のデータに基づいて、補綴物形成用モデルを切
削、研削具により加工処理する加工手段よりなる歯科用
計測加工装置。
【請求項３】前記切削、研削具を駆動する駆動体が、パ
ラレルリンク構造を有する請求項1、２に記載の歯科用
計測加工装置。
【請求項４】補綴物を作成するためのモデルの表面を接
触計測するための十字方向に延びた接触子を有するプロ
ーブ、前記プローブを駆動するパラレルリンク状駆動部、前記
プローブの接触に基づいて前記モデルの表面形状を得る
表面形状取得手段、前記表面形状取得手段で取得したデ
ータを送信する手段、前記送信されたデータを受信し、
受信したデータに基づき補綴物形成用モデルを切削、研
削具により加工処理する加工手段を有する歯科用計測加
工装置。
【請求項５】前記切削、研削具を駆動する駆動体が、パ
ラレルリンク構造を有する請求項4に記載の歯科用計測
加工装置。
【請求項６】前記十字方向に延びた接触子が鋭角状であ
る請求項１、５記載の歯科用計測加工装置