JP2010220714A - 歯科用補綴物の製作装置および製作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、歯科用補綴物の製作装置および製作方法に関するもので、歯科用補綴物を所望の形状に効率よく製作することを目的とするものである。
【解決手段】そしてこの目的を達成するために本発明は、先端が球形状の研削工具６と、前記研削工具６を制御する制御手段７と、前記制御手段７は、セラミック体４を荒削りする荒加工モード７ａと、前記研削工具６の先端６ａを所定の形状に維持するように研磨する研磨モード７ｂと、前記セラミック体４を仕上げ加工する精密加工モード７ｃを備え、前記研磨モード７ｂは、各人工歯間を接続している人工歯接続部、または歯科用補綴物と前記加工部材の未加工部を接続している支持部に研削工具６の先端６ａを押しつけて研磨するものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、歯科用補綴物の製作装置および製作方法に関するものである。

従来の歯科用補綴物の製作装置および製作方法は以下のようなものであった。

すなわち、柱状のセラミック体の先端部分に研削工具を押し当て、このセラミック体の長手方向に直交する方向に、前記研削工具を移動させ、これにより、歯科用補綴物を形成していた。つまり、研削工具によってセラミック体を加工して、歯科用補綴物を形成していたのである。

その後、この歯科用補綴物をセラミック体から個片へと分離し、その表面に表面層を形成することで、完成品としていた（例えば下記特許文献１）。
特開平７−１３８１２３号公報

上記従来例における課題は、所望の形状の歯科用補綴物を効率よく製作することが極めて困難であるということであった。

すなわち、上記のような研削工具によって歯科用補綴物を製作する場合において、特にセラミック体などの極めて硬度の高い材料を加工部材とする場合、歯科用補綴物を所望の形状に研削するにしたがって、研削工具も著しく磨耗する。

従って、このよう硬度の高い材料を加工する場合、磨耗が進んだ研削工具では所望の歯科用補綴物の形状を得ることができないので、一定の研削加工をした後、研削工具を交換しなければならず、工具交換に時間を費やしてしまうので歯科用補綴物を効率よく研削することができなかった。

そこで本発明は、歯科用補綴物を所望の形状に効率よく製作することを目的とするものである。

そして、この目的を達成するために本発明は、先端が球形状の研削工具と、前記研削工具を制御する制御手段と、前記制御手段は、加工部材を荒削りする荒加工モードと、前記研削工具の先端を所定の形状に維持するように研磨する研磨モードと、前記加工部材を仕上げ加工する精密加工モードを備え、前記研磨モードは、各人工歯間を接続している人工歯接続部、または歯科用補綴物と前記加工部材の未加工部を接続している支持部に研削工具の先端を押しつけて研磨するものである歯科用補綴物の製作装置とし、これにより初期の目的を達成するものである。

以上のように本発明は、先端が球形状の研削工具と、前記研削工具を制御する制御手段と、前記制御手段は、加工部材を荒削りする荒加工モードと、前記研削工具の先端を所定の形状に維持するように研磨する研磨モードと、前記加工部材を仕上げ加工する精密加工モードを備え、前記研磨モードは、各人工歯間を接続している人工歯接続部、または歯科用補綴物と前記加工部材の未加工部を接続している支持部に研削工具の先端を押しつけて研磨するものである歯科用補綴物の製作装置である。

すなわち、本発明においては、研削工具の先端を所定の形状に維持するように研磨する研磨モードを備え、この研磨モードは、各人工歯間を接続している人工歯接続部、または歯科用補綴物と加工部材の未加工部を接続している支持部に研削工具の先端を押しつけて研磨するものであるので、加工部材を研削加工するときに、研削工具が磨耗しても、その磨耗を研磨モードによって研磨して研削工具の先端を所定の形状に維持することができる。

その結果として、工具交換を必要としなくできるので、歯科用補綴物を所望の形状に効率よく製作することができるものである。

以下、本発明の一実施形態を、添付図面を用いて説明する。

図１において１は人工歯で、この人工歯１は、本実施形態では先端側の第１の人工歯１ａから最後端の人工歯１ｃに向けて製作されていくものとしている。そして、図１に示すように人工歯接続部であるコネクタ２によって隣り合う人工歯同士が、例えば先端側の第１の人工歯１ａと第２の人工歯１ｂのように所定の剛性を確保できる状態で接続されている。

また、最後端の人工歯１ｃの端部は支持部であるスプルー３によって加工部材であるセラミック体４の未加工部４ａと所定の剛性を確保できる状態で接続されている。

なお、本実施形態において使用されているセラミック体４は、特許第２９４５９３５号に記載された方法によって得られたセラミックス製の円柱形の材料を用いている。具体的には、酸化ジルコニウム６５．９〜６９．９重量％、酸化セリウム１０．１〜１１．１重量％、酸化アルミニウム１９．５〜２３．５重量％、酸化チタン０．０１〜０．０３重量％、および酸化マグネシウム０．０４〜０．０８重量％を含む原料配合物による整形加工体の緻密焼結体である。

図１に示す歯科用補綴物５は以下に示す製作装置および製作方法によって製作される。すなわち、セラミック製の柱状のセラミック体４を、研削工具で研削することで、製作したものである。

具体的には、図２に示すように本実施形態の歯科用補綴物の製作装置は、
研削工具６を用いて、材料保持機構８によって保持されたセラミックス製の補綴物材料であるセラミック体４を研削加工して歯科用補綴物を製作する装置である。そして、この製作装置は、図２に示すように、研削工具６と、制御手段７と、材料保持機構８と、スピンドル９と、補綴物材料回転機構１０と、を備えている。

スピンドル９は、研削工具６に対して、研削加工を行うために必要な回転駆動力を付与する。

材料保持機構８は、被加工物としてのセラミック体４を保持するための機構であって、研削工具６の回転軸に交差する方向に沿ってセラミックス体４を保持する。

そして、研削工具６は先端が球形状であって、ダイアモンド粒子を金属粉体で金属結合させたものであり、所定の体積密度で一様にダイアモンド粒子が分布している円柱状の工具である。そして、回転軸を中心に回転駆動されることで、研削部分に接触した材料を研削加工する。

ここで、ダイアモンド粒子の形状、大きさ、体積密度、分布の方向などは所望の加工精度や表面粗さに応じて適宜選定できることは言うまでもない。

そして、この研削工具６を回転可能に、かつセラミック体４に対して相対的に水平方向および上下方向に移動可能に制御する制御手段７を備えている。

この制御手段７は、セラミック体４を所定の仕上げ代を残して所望の形状に荒削りする荒加工モード７ａと、研削工具６の球状の先端６ａを所定の形状に維持するように研磨する研磨モード７ｂと、セラミック体４を荒加工モード７ａによって荒削りした後、仕上げ代を研削して仕上げ加工する精密加工モード７ｃを備えている。

ここで、研磨モード７ｂは、図１に示す各人工歯１間を接続しているコネクタ２、または歯科用補綴物５とセラミック体４の未加工部４ａを接続しているスプルー３の表面に研削工具の先端を押しつけて、研削工具６の先端６ａを所定の形状に研磨するものである。

より詳細には、まず、荒加工モード７ａにおいてセラミック体４を荒削りするときには、図３に示すように、例えばコネクタ２の中央部付近の位置において研削工具６の先端６ａを研磨する。この場合、この段階でのコネクタ２の断面形状は円形断面とし、この円形断面の半径の大きさと、所望の研削工具６の球状の先端形状の半径の関係に応じて研削工具６の先端が移動する軌跡と速度を適宜決定して、研削工具６の先端６ａとコネクタ２の円形断面部の表面とを相対的にコネクタ２の円周方向に往復移動させる。その結果、磨耗していた研削工具の先端は円形断面となっているコネクタ２の表面によって研磨され、所定の研削工具の先端形状に形直しされるのである。（第１の研磨モード）
また、精密加工モード７ｃにおいてセラミック体４を仕上げ加工するときには、例えばスプルー３の中央部付近の位置において研削工具６の先端６ａを研磨する。この場合も上記第１の研磨モードと同様にこの段階ではスプルー３の断面形状は円形断面とし、この円形断面の半径の大きさと、所望の研削工具６の球状の先端形状の半径の関係に応じて研削工具６の先端６ａが移動する軌跡と速度を適宜決定して、研削工具６の先端６ａとスプルー３の円形断面部の表面とを相対的にスプルー３の円周方向に往復移動させる。その結果、磨耗していた研削工具６の先端６ａは円形断面となっているスプルー３の表面によって研磨され、所定の研削工具６の先端形状に形直しされるのである。（第２の研磨モード）
このとき、荒削りは、仕上げ加工に比べて研削工具の磨耗が著しいので、セラミック体４を荒削りするときに行われる第１の研磨モードは、仕上げ加工において行われる第２の研磨モードに比べて、頻度を上げている。また、第２の研磨モードは、精密加工モード７ｃの途中に研削工具６の磨耗度合いに応じて適宜複数回行っても良い。

また、精密加工モード７ｃにおいてセラミック体４を仕上げ加工した後には、例えばスプルー３の端部付近の位置において研削工具６の先端６ａを研磨する。この場合は、スプルー３の端部付近の位置の断面形状を円形断面へと加工した後、上記第１の研磨モードと同様に、この円形断面の半径の大きさと、所望の研削工具６の球状の先端形状の半径の関係に応じて研削工具６の先端６ａが移動する軌跡と速度を適宜決定して、研削工具６の先端６ａとスプルー３の円形断面部の表面とを相対的にスプルー３の円周方向に往復移動させる。その結果、磨耗していた研削工具６の先端６ａは円形断面となっているスプルー３の表面によって研磨され、所定の研削工具６の先端形状に形直しされるのである。（第３の研磨モード）
このとき、第３の研磨モードは、セラミック体４から削りだされた歯科補綴物５をセラミック体４の未加工部４aから分離するためにスプルー３を切り落とす役割も兼ね備えている。また、ここで形直しする研削工具６は荒加工モード７ａおよび精密加工モード７ｃで使用した研削工具６のどちらでもよく、適宜、複数の研削工具６を交換して先端形状の形直しをしてもよい。

以下に本実施形態の製作方法について図４を用いて詳細に説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、セラミック体４の先端の回転加工軸１１の近傍である中部に、研削工具６を押しつけた状態で、このセラミック体４を回転させるとともに、研削工具６をこのセラミック体４の外周側（すなわち回転加工軸に直交する方向）へ、かつ後端方向（すなわち、図４（ａ）に示すＡ方向）へと順次移動させる。これにより、先端側の第１の人工歯１ａの先端側ほぼ半分を荒削りする。

次に、図３を用いて詳細を上述したように、図４（ｂ）に示すコネクタ２の位置で研削工具６を中部側へ、かつ円周方向に移動させて研削工具６の先端６ａを所定の形状に研磨する。

次に、図４（ｃ）に示すように、研削工具を外周側へ、かつ先端方向（すなわち、図４（ｃ）に示すＢ方向）へと順次移動させ、まず、先端側の第１の人工歯１ａを所定の仕上げ代を残して所望の形状に荒削りする。

その後、所望の人工歯数に応じて第２の人工歯１ｂ以降の加工を、上述した人工歯１ａを荒削りした手順と同様に荒削りしていき、最後端の人工歯１ｃを加工する場合は、研削工具６をセラミック体４の外周側へ、かつ後端方向へと順次移動させ、まず最後端の人工歯１ｃの先端側のほぼ半分を荒削りし、次に、上述したようにスプルー３の位置で研削工具６を中部側へ、かつ円周方向に移動させて研削工具６の先端６ａを所定の形状に研磨する。

次に、この研削工具６を外周側へ、かつ先端方向へと順次移動させ、最後端の人工歯１ｃを所定の仕上げ代を残して所望の形状に荒削りする。ここまでで、第１の研磨モードを行いつつ荒削りが完了する。

このように所望の全ての人工歯で荒削りが完了した後、さらに、スプルー３の位置で研削工具６を中部側へ、かつ円周方向に移動させて仕上げ代を研削する研削工具６の先端６ａを所定の形状に研磨する。

そして、その後、この研削工具６を歯科用補綴物の所望の形状に応じて径方向に、かつ先端部に向けて先端側の第１の人工歯１ａまで順次移動させ、仕上げ代を研削工具６で研削して、仕上げ加工を行う。ここまでで、第２の研磨モードを行いつつ仕上げ加工が完了する。

そして、この仕上げ加工によって所望の歯科用補綴物の形状が完成した後、図１に示すセラミック体４の未加工部４ａからスプルー３の端部で歯科用補綴物５を個片に分離する。

この際、スプルー３の端部の位置において、スプルー３の端部の断面形状を研削工具６で円形断面形状に研削した後、図３を用いて詳細を上述したように、スプルー３の端部の位置で研削工具６を中部側へ、かつ円周方向に移動させて研削工具６の先端６ａを所定の形状に研磨する。この第３の研磨モードを行いつつスプルー３を切断することで、セラミック体４から削りだされた歯科補綴物５がセラミック体４の未加工部４aから分離される。

以上のように本実施形態の歯科用補綴物の製作装置および製作方法によれば、研削工具の先端を所定の形状に維持するように研磨する研磨モード（第１の研磨モード、第２の研磨モード、および第３の研磨モード）を備え、この研磨モードは、各人工歯間を接続しているコネクタ２、または歯科用補綴物５とセラミック体４の未加工部４ａを接続しているスプルー３に研削工具の先端を押しつけて研磨するものであるので、セラミック体４を研削加工するときに、研削工具が磨耗しても、その磨耗を研磨モードによって研磨して研削工具の先端を所定の形状に維持することができる。

その結果として、工具交換を必要としなくできるので、歯科用補綴物を所望の形状に効率よく製作することができるのである。

ここで、本実施形態は複数の人工歯を有する歯科用補綴物を加工する場合として説明したがこれに限定されるものではない。

例えば、一本の人工歯のみを加工する場合においても同様に実施が可能であることは言うまでもない。

また、加工部材としてセラミック体を用いて説明したがこれに限定されるものではない。
材料の硬度などの物性に応じて研削工具の磨耗度合いが異なるが、それぞれの磨耗度合いに応じて適宜、研磨モードの頻度や位置などを選択しても同様の効果が得られる。

また、本実施の形態では、図３に研磨モード７ｂにおける研削工具６の先端が移動する軌跡の例を図示して説明しているが、この図示した軌跡に限定されるものではない。

例えば、図３ではコネクタ２の円周方向に４分の１の円周上で往復移動させる軌跡を示しているが、円周方向に２分の１の円周上で往復移動させる軌跡としても良い。また、研削工具６の中心軸が回転加工軸１１を通る円周方向の位置、つまり、図３に示した縦軸とコネクタ２の外形との交点の位置の周辺を除いた軌跡としても良い。これにより、この位置でコネクタ２と接している研削工具６の先端６ａの面は、回転している研削工具６の回転中心軸上に位置するため周速度が０に等しく、すなわち、研削工具６の先端６ａの中で研削能力が最も小さい部分であり、先端６ａの磨耗が非常に激しく磨耗量を制御し難いため、所望の形状に形直しする際は前述した部分を除いた軌跡にする方が形直しを効率良くできるという効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、第1の研磨モードは、コネクタ２の中央部付近の位置において実施する例を示したが、これに限定されるものではない。

例えば、第1の研磨モードは、コネクタ２の範囲からコネクタ２の回転加工軸１１に垂直な断面形状を内包する回転加工軸１１を中心とした最小の内包円が得られる回転加工軸方向の位置を求め、その位置で第１の研磨モードを行ってもよい。これにより、第１の研磨モードをより長く、効率よく行えるという効果がある。

さらに、第1の研磨モードをより効率良く行うために、コネクタ２の形状の設計時に所定の剛性が得られる範囲内でコネクタ２の形状を鼓状にした歯科補綴物を設計してもよい。

より詳細には、鼓状形状のコネクタ２の凹部曲面の曲率は、荒加工モード７ａの研削工具６の先端形状の半径以上に設計されることが好ましい。これにより、第１の研磨モードの際に、鼓状形状のコネクタ２の回転加工軸１１に垂直な断面形状を内包する回転加工軸１１を中心とした最小の内包円が得られる回転加工軸方向の位置において、荒加工モード７ａの研削工具６が鼓状形状のコネクタ２の凹部曲面の最下端部まで入ることができるため、前記最小の内包円を最大限まで使って第1の研磨モードを実施することが可能となり、第１の研磨モードをより長く、効率よく行えるという効果がある。

さらに、研削工具６の工具軌跡を計算するために歯科用補綴物５の形状の設計データを未加工のセラミック体４の設計データ内に配置する際に、それぞれのコネクタ２の回転加工軸方向の範囲においてそれぞれのコネクタ２の回転加工軸１１に垂直な断面形状を内包する回転加工軸１１を中心とした内包円が最小になるような歯科用補綴物５の形状の設計データの配置位置を計算して決定し、そのデータを用いて研削工具６の工具軌跡を計算するようにしてもよい。これにより、歯科用補綴物５に存在する全てのコネクタ２の位置で第１の研磨モードをより長く、効率よく行えるという効果がある。

また、本実施の形態では、第３の研磨モードは、スプルー３の端部の位置において実施する例を示したが、これに限定されるものではない。

例えば、より詳細に、スプルー３とセラミック体４の未加工部４ａの境界部分において、未加工部４ａの端面の外形から研削工具６を中部側へ、かつ円周方向に移動させて研削工具６の先端６ａを所定の形状に研磨しながら未加工部４aの端面を平坦に加工し、スプルー３と未加工部４ａを切り離す方法をとっても良い。これにより、歯科用補綴物５を分離したセラミック体４の未加工部４ａを使用して新たな歯科用補綴物５の加工を行う場合に、従来は別途準備が必要であった、使用する研削工具６の先端形状６ａの形直しをする手順と未加工部４ａの端面を平坦化する手順を省略することができるため、複数の歯科用補綴物５を連続して効率よく製作することが可能となる効果がある。

さらに、第３の研磨モードによってセラミック体４の未加工部４ａから歯科用補綴物５を分離する際に、分離した歯科用補綴物５を受け取り分類して管理できる機構を図２に示す本実施形態の歯科用補綴物の製作装置に付加することが好ましい。これにより、人の手を介さずに、分離したそれぞれの歯科用補綴物５を顧客などからの注文の種類別に個別に管理することが可能となり、複数の種類の歯科用補綴物５を連続で大量に製作する場合に効率が向上するという効果がある。

以上のように本発明は、先端が球形状の研削工具と、前記研削工具を制御する制御手段と、前記制御手段は、加工部材を荒削りする荒加工モードと、前記研削工具の先端を所定の形状に維持するように研磨する研磨モードと、前記加工部材を仕上げ加工する精密加工モードを備え、前記研磨モードは、各人工歯間を接続している人工歯接続部、または歯科用補綴物と前記加工部材の未加工部を接続している支持部に研削工具の先端を押しつけて研磨するものである歯科用補綴物の製作装置である。

すなわち、本発明においては、研削工具の先端を所定の形状に維持するように研磨する研磨モードを備え、この研磨モードは、各人工歯間を接続している人工歯接続部、または歯科用補綴物と加工部材の未加工部を接続している支持部に研削工具の先端を押しつけて研磨するものであるので、加工部材を研削加工するときに、研削工具が磨耗しても、その磨耗を研磨モードによって研磨して研削工具の先端を所定の形状に維持することができる。

その結果として、工具交換を必要としなくできるので、歯科用補綴物を所望の形状に効率よく製作することができるものであるので、歯科用補綴物の製作に活用が大いに期待されるものである。

本発明の一実施形態にかかる歯科用補綴物の斜視図 本発明の一実施形態にかかる歯科用補綴物の製作装置を示すブロック図 その要部を説明する図 本発明の一実施形態の製作方法を示す図

１ 人工歯
１ａ 第１の人工歯
１ｂ 第２の人工歯
１ｃ 最後端の人工歯
２ コネクタ
３ スプルー
４ セラミック体
４ａ 未加工部
５ 歯科用補綴物
６ 研削工具
６ａ 先端
７ 制御手段
７ａ 荒加工モード
７ｂ 研磨モード
７ｃ 精密加工モード
８ 材料保持機構
９ スピンドル
１０ 補綴物材料回転機構
１１ 回転加工軸

Claims (9)

1. 先端が球形状の研削工具と、
   前記研削工具を制御する制御手段と、
   前記制御手段は、加工部材を荒削りする荒加工モードと、
   前記研削工具の先端を所定の形状に維持するように研磨する研磨モードと、
   前記加工部材を仕上げ加工する精密加工モードを備え、
   前記研磨モードは、各人工歯間を接続している人工歯接続部、または歯科用補綴物と前記加工部材の未加工部を接続している支持部に研削工具の先端を押しつけて研磨するものである歯科用補綴物の製作装置。
2. 前記研磨モードは、前記人工歯接続部に研削工具の先端を押しつけて前記荒加工モードの途中で前記研磨工具の先端を研磨する第１の研磨モードと、
   前記支持部に研削工具の先端を押しつけて前記荒加工モードの後、もしくは前記精密加工モードの途中に前記研磨工具の先端を研磨する第２の研磨モードを備えている請求項１に記載の歯科用補綴物の製作装置。
3. 前記研磨モードは、前記支持部に研削工具の先端を押しつけて前記仕上げ加工モードの後に前記研磨工具の先端を研磨する第３の研磨モードを備えている請求項１または請求項２に記載の歯科用補綴物の製作装置。
4. 前記加工部材はセラミック体である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の歯科用補綴物の製作装置。
5. 加工部材の先端の中部に、研削工具を押しつけた状態で、この加工部材を回転させるとともに、前記研削工具をこの加工部材の外周側へ、かつ後端方向へと順次移動させ、
   次に、人工歯接続部の位置で研削工具を中部側へ、かつ円周方向に移動させて前記研削工具の先端を所定の形状に研磨し、
   次に、この研削工具を外周側へ、かつ先端方向へと順次移動させ、まず、先端側の第１の人工歯を所定の仕上げ代を残して所望の形状に荒削りし、
   その後、所望の人工歯数に応じて第２の人工歯以降の加工を前記の手順で同様に荒削りし、
   最後端の人工歯は、前記研削工具をこの加工部材の外周側へ、かつ後端方向へと順次移動させ、
   次に、支持部の位置で研削工具を中部側へ、かつ円周方向に移動させて前記研削工具の先端を所定の形状に研磨し、
   次に、この研削工具を外周側へ、かつ先端方向へと順次移動させ、最後端の人工歯を所定の仕上げ代を残して所望の形状に荒削りし、
   その後、前記仕上げ代を研削工具で研削して、所望の形状に仕上げ加工した後、前記加工部材から個片に分離する歯科用補綴物の製作方法。
6. 所望の全ての人工歯で荒削りが完了した後、支持部の位置で研削工具を中部側へ、かつ円周方向に移動させて前記仕上げ代を研削する研削工具の先端を所定の形状に研磨した後、仕上げ加工を行う請求項５に記載の歯科用補綴物の製作方法。
7. 所望の全ての人工歯で仕上げ加工が完了した後、支持部の位置で研削工具を中部側へ、かつ円周方向に移動させて前記研削工具の先端を所定の形状に研磨しながら前記支持部を切断し、前記加工部材から個片に分離する請求項５または請求項６に記載の歯科用補綴物の製作方法。
8. 前記加工部材から個片に分離する際に、前記加工部材の未加工部と前記支持部の境界の位置で研削工具を中部側へ、かつ円周方向に移動させて前記何れかの研削工具の先端を所定の形状に研磨しながら前記支持部を切断かつ前記加工部材の未加工部の断面を平坦に仕上げる請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の歯科用補綴物の製作方法。
9. 前記加工部材はセラミック体である請求項５から請求項８のいずれか一項に記載の歯科用補綴物の製作方法。
   

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