JP2020505135A - 歯科用フライス盤 - Google Patents

Abstract

ワークピースホルダ（２）とそのワークピースホルダを支承する交換装置アーム（１０）を備えた歯科用フライス盤であり、前記交換装置アーム（１０）が実質的にＵ字型の把持アタッチメント（１２）を備え、歯科用フライス盤（１）の工具（１４）が工具固定要素（１６）を備えることを特徴とする。前記工具固定要素が相互に平行して離間する２箇所の位置に溝（１８）あるいは固定突起を備えていてそれらの溝あるいは固定突起を前記交換装置アーム（１０）のＵ字型の把持アタッチメント（１２）によって把持可能であり、前記Ｕ字型の把持アタッチメント（１２）の構成部材、特にＵ字型の把持アタッチメント（１２）のサイドフランク（１２ａ，１２ｂ）を予荷重しながら前記工具固定要素（１６）の溝（１８）あるいは固定突起に接合させる。【選択図】 図１

Description

この発明は請求項１前文に記載の歯科用フライス盤に関する。

この種の工具交換装置を備えた歯科用フライス盤は長く知られている。その一例が特許文献１によって開示された解決方式である。この解決方式はグリッパアームによって搬送可能な複数の工具を収納するためのカセットを備える。その際の問題点は、個別の工具を取り扱うことができるようにするための追加的な処置を施すことの必須性である。

さらに特許文献２により、二分割式のグリッパによって工具をマガジン区画から取り出して所要の場所に搬送することができる工具交換装置が知られている。

この解決方式も普及していない。この方式で使用されるグリッパは精密な制御を必要とし、追加的かつ高コストな付勢要素が工作機械内に設けられる。

さらに、工作機械の交換装置アーム上にフォークを設けそれによって工具をマガジンから取り出して所要の場所に搬送することが提案されている。

この解決方式においては、工具を所要の位置に搬送するために交換装置アームが比較的低速で動作することが必要となる。実験により過度に高速に搬送を行うと工具を喪失する危険性もあることが判明した。

旧東ドイツ国特許出願公開第２３３７９１号（Ａ１）明細書 ドイツ国特許出願公開第１００３９５２５号（Ａ１）明細書

従って本発明の目的は、追加的なコストを必要とすることなく高速な工具交換を可能にする請求項１前文に記載の歯科用フライス盤を提供することである。

前記の課題は本発明に従って請求項１によって解決される。従属請求項によって好適な追加構成が明らかにされる。

本発明によれば、交換装置アームが１個あるいは複数の実質的にＵ字型の把持アタッチメントを備えることが極めて好適である。前記把持アタッチメントは、工具を工具固定要素上で照準を合わせて把持することを可能にする。把持アタッチメントは、前記固定要素が予荷重によって固定されるような方式でその固定要素に接合する。意外なことに、前記の予荷重によって工具を喪失することなく極めて高速な交換装置アームの動作も可能になり、それによって歯科用フライス盤の信頼性が高まる。

固定は任意の適宜な方式で実行することができる。主に把持することである。把持アタッチメントは、工具をそれの固定要素上で１８０°より幾らか大きく包囲して把持する。予荷重と合わせて所要の固定が確立される。

把持するにもかかわらず工具固定要素を把持アタッチメント内に自由に挿入することが可能である。そのため交換装置アームが（工具軸に関して）横方向から工具に接近し、その際把持アタッチメントが固定要素の近くに延在していて固定要素に横から接近するような高さで前記交換装置アームが工具に接近する。固定要素を把持する際に場合によって把持アタッチメントのサイドフランクが軽く押し広げられるか、または少なくとも固定要素に強固に接合する。把持アタッチメントはサイドフランクの末端の戻り止めまで到達することも可能であり、それによって固定要素が脱落不可能に保持される。

そのため固定要素が溝あるいは少なくとも固定突起を備える。溝あるいは固定突起は工具の軸に対して横方向に延在し、その形状が把持アタッチメント、特にそれのサイドフランクに適合する。

溝あるいは固定突起を円対称に形成する場合、固定要素上の工具の把持が回転位置に無関係に可能になる。その点に関して好適な構成形態が達成される。

交換装置アームは５軸動作式の交換装置アームとすることが好適であり、そのアームによってワークピースを固定するとともにフライス加工のために推進する。他方、工具スピンドルは空間固定式とすることが好適であり、すなわち５／０式歯科用フライス盤とされる。

歯科用フライス盤としては全ての種類の歯科用の切削式の工作機械が理解され、すなわち例えば歯科用研磨装置、歯科用回転研磨装置、歯科用穿孔装置等も含まれるが、ここで簡略化のために「フライス加工」と総称する。

交換装置アーム上に２本のＵ字型の把持アタッチメントを好適には同じ側に設けることが極めて有利である。その場合両方の把持アタッチメントがそれぞれ１本の工具を固定要素上で収容して確実に保持することができる。

相互に隣接する２本の把持アタッチメントを使用することによって、交換装置アームの必要な動作を削減することが可能になる。例えば交換装置アームは、まず把持アタッチメントが空である際に、工具交換のために工具マガジンから工具を取り出すことができる。そのため、交換装置アームはＵ字型の把持アタッチメントと共に側方から工具に接近し、その際把持アタッチメントと固定要素が同じ高さになるようにする。

交換装置アームは工具を捕捉した後にその工具を工具スピンドルの近くに移送する。そのため場合によって工具マガジンに対する工具スピンドルの配置に応じ交換装置アームの１８０°の回転が必要になる。

その位置において交換装置アームが装填された把持アタッチメントと装填されていない把持アタッチメントを有する。その状態においてフライススピンドル内には交換前の工具が固定されている。そのため交換装置アームが装填されていない把持アタッチメントをもって側方からフライススピンドルに接近し、その場合も固定要素と把持アタッチメントが同じ高さに存在するようにする。

把持アタッチメントが固定要素を把持して工具スピンドルから工具を取り出すが、その際フライススピンドルのチャックが解除されることが理解される。

本発明によれば、固定要素を把持アタッチメント内に捕捉するために常に交換装置アームが側方から接近動作し、それを実行した後に、その時の工具の位置から工具の先端方向に向かって軸と平行に移動する。このことは工具マガジンから工具を取り出す際と工具スピンドルから工具を取り出す際の両方に該当する。

交換すべき工具を取り出した後、交換装置アームのもう一方の把持アタッチメント、すなわち新しい工具を収容した把持アタッチメントをチャックが開放されている間にそのチャックの直近に移動させ、すなわち工具のシャフトがフライススピンドルのチャックの直近で実質的にそのチャックと同軸に延在するようにする。

次に新しい工具のシャフトがチャック内に挿入される。チャックが閉りそれによって工具を固定した後交換装置アームが横方向に移動し、その際なお工具が収容されている方の把持アタッチメントのＵ字の開脚方向と逆方向に移動する。

それによって該当する把持アタッチメントから工具が解放される。その後交換装置アームが工具スピンドルから離れて工具マガジンの方向に移動するが、その際交換装置アームは場合によって工具スピンドルと工具マガジンの空間的配置の要件に応じて回転するかあるいはその他の軸によって移送される。

次に使用済みのあるいは交換すべき工具が空いたマガジン区画の前に搬送される。

一実施形態によれば、工具が環状溝を備えるとともにそれが工具マガジンの区画内に挿入し得るように設定される。この解決方式において交換装置アームが前記の空いた挿入区画の前に保持され、工具のシャフトをその区画に挿入して必要に応じそこで固定する。工具を解放するために再び把持アタッチメントがＵ字の開脚方向と逆方向に側方移動し、それによって工具がマガジン内の該当する挿入区画に滞留する。

この実施形態は、特に工具マガジン内で縦に工具を収容するために適する。

別の実施形態は、特に工具マガジン内で工具を吊り下げ式に収容するために適する。その実施形態において工具固定要素が２本の環状溝あるいは２本の環状固定突起を備え、それらは工具の軸方向に見て相互に離間する。

この実施形態において、工具マガジンが各工具収容区画内に工具のリング溝に適合するＵ字型の収容スロットをそれぞれ備える。マガジンに装填するために、工具の空いている環状溝と工具マガジンのＵ字型の収容スロットが相互に整合するような高さで交換装置アーム上のＵ字型の把持アタッチメントが工具に向かって誘導されるように交換装置アームを動作させる。

その際両方のＵ字が相互に斜めに指向し、すなわち正確に相互に１８０°で延在するのではなく相互に９０°の延在方向を有する。

交換装置アームの差し込み箇所から工具マガジンの収容スロットに工具を移転するために、工具の空いている環状溝を用いてその工具が収容スロット内に挿入されるような方式で交換装置アームが動作する。その位置においてまず両方の環状溝が対応する収容スロットあるいは把持アタッチメントと嵌合している。そこで交換装置アームの動作が把持アタッチメントの開脚側と逆方向に実行されるように交換装置アームを動作させる。

この方向において収容スロット内における工具の横方向動作は該当する収容スロットのサイドフランクが反作用するため不可能である。そのため工具が把持アタッチメントから解放され、この時点で交換装置アームの両方のＵ字型の把持アタッチメントが空になって工具は工具マガジン内に滞留する。工具は使用済みとして取り出されるか、または新たな切削加工のために使用可能とされる。

把持アタッチメントが自動的に工具を該当する環状溝に締付けて保持するスプリングトングをそれぞれ備えることが好適である。そのため例えば把持アタッチメントの内径を無荷重の状態において該当する環状溝の外径よりも幾らか、例えば０．３ｍｍ小さくすることができ、従って固定要素の挿入によって該当する数値の分把持アタッチメントのスプリングトングが広がって工具が確実に保持される。

環状溝を介しての固定要素への把持アタッチメントの収容の実行が好適であるものの、それに代えて他の任意のキャビティ、例えば環状キャビティを使用することも可能であることが理解される。重要なことは、固定要素の把持と把持アタッチメントによる固定要素の固定の安定性のために把持アタッチメントを側方から接近させる可能性のみである。軸方向に相互に離間した環状溝が正確に同じ形状を有する必要はない。しかしながら、それらの環状溝が把持アタッチメントによって同じように把持可能であるとともに工具を把持アタッチメント内に固定可能であることが好適である。

別の好適な追加構成によれば、切削空間内にフライススピンドルを設け、そのフライススピンドルが不動式に配置されるとともに周知の方式でフライス工具を固定する工具チャックを備え、前記フライススピンドルを特に切削空間の底床壁に固定する。フライススピンドルを切削空間の底床壁に固定することにより、所要のワークピースの材料削除を可能にするために切削空間内でフライス工具をフライススピンドルに対して正確に位置決めすることができる。

本発明のその他の詳細、特徴、ならびに種々の利点は、添付図面を参照しながら以下に記述する実施例の説明によって明らかにされる。

本発明の一実施形態に係る歯科用フライス盤を概略的に示した説明図である。 図１の細部を示した拡大図である。 図２と同様な別の拡大図である。 本発明に係る歯科用フライス盤の別の実施形態を示した説明図である。 図４の実施形態の細部を示した説明図である。

図１の実施形態において歯科用フライス盤１の一部が示されている。歯科用フライス盤１はワークピース４を切削加工するように設計されている。

そのためワークピース４がワークピースホルダ２を備え、そのワークピースホルダは歯科用フライス盤１の交換装置アーム１０のチャック６内に締付けて保持される。図示された実施例において交換装置アーム１０は５方向、すなわち３つの並進方向と２つの回転方向に動作可能である。

交換装置アームは側部、すなわちチャック６とワークピース４の軸の外側にＵ字型の把持アタッチメント１２を備える。

Ｕ字型の把持アタッチメント１２は工具１４を収容して固定するように設計される。そのために工具１４が工具固定要素１６を備えるが、それの詳細については後述される。

工具固定要素１６は相互に隣接する２本の環状溝１８を備える。それらの環状溝は円環形状に形成され、また工具１４と同軸であるとともに軸方向に見て相互に離間する。

工具１４はさらにシャフト１９を備える。そのシャフトは不動式の工具スピンドル２４のチャック２２内に締付けて保持されるように設計される。

工具固定要素１６は、工具による切削加工を行うように設定された軸方向の末端部位２ａ（図２参照）と工具１４のシャフト１９の間に延在する。

図１には、スピンドル２４のチャック２２内に締付けて保持された工具１４と、Ｕ字型の把持アタッチメント１２上に固定された別の工具が示されている。両方の工具１４の指向性は相互に対向する。

スピンドル２４から工具１４を取り外す場合は、まず把持アタッチメント１２内に存在する工具１４を工具マガジン内に搬送して把持アタッチメント１２を空にする必要がある。

それを実行した後、最初に交換装置アーム１０がいわゆるＢ軸、すなわちチャック６の回転軸周りで１８０°回転することができる。

その際把持アタッチメント１２がスピンドル内に固定された工具１４の工具固定要素１６の側方近傍に延在する。

その際の配置は、Ｕ字が正確に固定要素の上側環状溝１８の高さに延在するようにされる。

その後横移動によって把持アタッチメントが環状溝１８上に押し付けられる。チャック２２が解除されて交換装置アーム１０が上方に移動し、その結果スピンドル２４から工具が除去される。

その後交換装置アーム１０を再び図１の位置に回転させ、その時点で交換装置アーム上に存在するスピンドル２４から外した工具を工具マガジンの空の収容区画内に挿入し、しかも交換装置アーム１０が１８０°回転したためにその時点で上側に位置するもう一方の環状溝１８を使用して挿入する。

図２には、両方の環状溝１８間の軸方向の距離と配置が詳細に示されている。

スピンドル２４内に固定された工具１４の拡大詳細が図３に示されている。固定要素１６は、（軸方向の末端部位２ａを起点にして）ベベル部２８をもって開始する。そのベベル部に複数の環状溝１８の構成が後続する。図３の実施形態において環状キャビティ３２が設けられる。軸方向においてそれに続いて環状ブリッジ３３が設けられ、さらにそれに後続して第２の環状溝１８として第２の環状キャビティ３４が設けられる。さらにそれに後続して工具のシャフト１９が形成される。

本発明に係る歯科用フライス盤の別の実施形態が図４に示されている。

この実施形態によれば、交換装置アーム１０上に取り付けられた共通のプレート３６上に２本の把持アタッチメント１２が形成される。各把持アタッチメントがＵ字の一部であるスプリングトング１２ｃと１２ｄを備える。スプリングトング１２ｃがサイドフランク１２ａを有し、スプリングトング１２ｄはサイドフランク１２ｂを有する。サイドフランク１２ａと１２ｂが相互に対向する。

図４により、Ｕ字の中央構造部がいずれも環状溝１８の形状に合わせて丸み付けられていることが理解される。

追加的に、スプリングトング１２ｃと１２ｄのバネ弾力性を向上させる中央スリット３８が形成される。

詳細な構成は必要に応じて広範に変更可能であることが理解される。重要なことは、把持アタッチメント１２内への工具固定要素１６の環状溝１８の固定の可能性である。必要に応じて末端側のサイドフランク１２ａと１２ｂ上に内側を指向する小さな突起を設けることもでき、それが場合によって固定をさらに強化しまたスナップ固定も可能にする。

そのことは、内側を指向する突起４０を示した図５によって理解される。

それらの突起によって把持アタッチメント１２の包囲角度が１８０°より幾らか大きくなる。

図５にはさらに中央スリット３８が示されている。さらに、スプリングトング１２ｃと１２ｄのバネ特性を改善するために追加的なスリット４２および４４が中央スリットの側方に設けられる。

図５に示されるように、プレート３６が部分的に二重になっている。そのことによって工具１４の軸方向における剛性が増加するがそれでも所要のバネ特性は可能であり、その際スプリングトング１２ｃと１２ｄの領域内では二重化が排除される。

Claims (16)

1. ワークピースホルダ（２）とそのワークピースホルダを支承する交換装置アーム（１０）を備えた歯科用フライス盤であり、前記交換装置アーム（１０）が実質的にＵ字型の把持アタッチメント（１２）を備え、歯科用フライス盤（１）の工具（１４）が工具固定要素（１６）を備え、前記工具固定要素が相互に離間した２箇所の位置に溝（１８）あるいは固定突起を備えていてそれらの溝あるいは固定突起を前記交換装置アーム（１０）のＵ字型の把持アタッチメント（１２）によって把持可能であり、前記Ｕ字型の把持アタッチメント（１２）の構成部材、特にＵ字型の把持アタッチメント（１２）のサイドフランク（１２ａ，１２ｂ）を予荷重しながら前記工具固定要素（１６）の溝（１８）あるいは固定突起に接合させるか、または前記工具固定要素（１６）を前記Ｕ字型の把持アタッチメント（１２）内に締付けて保持することを特徴とする歯科用フライス盤。
2. 交換装置アーム（１０）がワークピース（４）のワークピースホルダ（２）を収容するためのチャック（６）をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の歯科用フライス盤。
3. 交換装置アーム（１０）が相互に離間して隣接する２本の把持アタッチメント（１２）を支承し、その際特にＵ字が同じ平面上に延在することを特徴とする請求項１または２記載の歯科用フライス盤。
4. Ｕ字型の把持アタッチメント（１２）が相互に逆方向を指向するＵ字の開脚側を有し、その際特にＵ字の開脚側が相互に向かい合うものの互いにずれていることを特徴とする請求項３記載の歯科用フライス盤。
5. 溝（１８）あるいは固定突起は工具（１４）上に固定された工具固定要素（１６）のリング上に形成され、前記溝（１８）を特に円形に形成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の歯科用フライス盤。
6. 交換装置アーム（１０）が第１のスプリングトング（１２ｃ，１２ｄ）を備え、前記第１のスプリングトング（１２ｃ，１２ｄ）は一端部が弾力性であるとともに他方の端部で支承され、さらに前記第１のスプリングトング（１２ｃ，１２ｄ）は歯科用フライス盤（１）の交換装置アーム（１０）が歯科用フライス盤の工具スピンドル（２４）のチャック（２２）内あるいは締付けプライア内に固定された工具に接近する際に前記第１のスプリングトング（１２ｃ，１２ｄ）への圧力によって前記工具（１４）を固定することを特徴とする請求項４または５記載の歯科用フライス盤。
7. 工具スピンドル（２４）の締付けプライアあるいはチャック（２２）が工具（１４）のシャフト（１９）を把持して固定することを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の歯科用フライス盤。
8. 工具固定要素（１６）が一種の円形スリーブ状にまた工具（１４）は実質的にピン形状に形成され、その際断面が実質的に円形の工具固定要素（１６）の環状溝（１８）の最大外径（Ｄ１）が無荷重状態の第１のスプリングトング（１２ｃ，１２ｄ）の内径（Ｄ２）より最大でも０．５ｍｍ大きいものであり、さらに交換装置アーム（１０）の締付けプライアあるいはチャックによる把持のために設定された環状溝（１８）あるいは第１の環状キャビティ（３２）を工具固定要素（１６）が備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の歯科用フライス盤。
9. 工具（１４）がその工具の軸方向の末端部位（２ａ）から間隔をおいて配置された第２の環状溝（１８）あるいは第２の環状キャビティ（３４）を備えることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の歯科用フライス盤。
10. 工具固定要素（１６）のリングが第１の環状溝（１８）あるいは第１の環状キャビティ（３２）と第２の環状溝（１８）あるいは第２の環状キャビティ（３４）の間に断面が実質的に円形の環状ブリッジ（３３）を備え、その際前記実質的に円形の環状ブリッジ（３３）の直径が、第１および第２の環状溝（１８）あるいは環状キャビティ（３２，３４）のいずれも前記実質的に円形の環状ブリッジ（３３）とは逆側の側方でそれらの第１および第２の環状溝（１８）あるいは環状キャビティ（３２，３４）を仕切る環状ブリッジのうちの少なくとも一方の直径より大きいものであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の歯科用フライス盤。
11. 交換装置アーム（１０）がプレート（３６）を支承してその端部にＵ字型の把持アタッチメント（１２）が形成され、前記Ｕ字型の把持アタッチメント（１２）のサイドフランク（１２ａ，１２ｂ）が相互に離間した２本のスプリングトング（１２ｃ，１２ｄ）を備えることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の歯科用フライス盤。
12. ２本のスプリングトングが環状キャビティ（３２，３４）内に嵌合してその環状キャビティを実質的にＵ字型に填塞することを特徴とする請求項１１記載の歯科用フライス盤。
13. スプリングトング（１２ｃ，１２ｄ）が環状キャビティ（３２，３４）の半径より大きな長さを有するとともに、前記環状キャビティ（３２，３４）を部分的に包囲することを特徴とする請求項１１または１２記載の歯科用フライス盤。
14. Ｕ字型の把持アタッチメント（１２）がスプリングトング（１２ｃ，１２ｄ）を備えていてそのスプリングトングの幅がバネプレート（３６）のものより顕著に小さいとともに弾力性は前記バネプレートのものより顕著に高くなり、前記スプリングトング（１２ｃ，１２ｄ）が相互に離間することを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれかに記載の歯科用フライス盤。
15. 交換装置アーム（１０）が工具（１４）の長手方向に対して実質的に９０°の動作方向に移動可能であるとともに前記工具を溝（１８）内でスプリングトングによって把持してチャック（２２）から取り外して工具マガジンに搬送し、その工具マガジン上で特に適宜に形成された別の工具を交換装置アーム（１０）によって収容し得ることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の歯科用フライス盤。
16. 工具（１４）がそれの空いている環状溝（１８）あるいは環状キャビティ（３２，３４）を用いて工具マガジンの収容スロット内に挿入可能になるようにＵ字型の把持アタッチメント（１２）内に収容された工具（１４）を前記工具マガジンの収容スロットの前に配置することができるような方式で交換装置アーム（１０）が移動可能であるとともに、
    前記工具（１４）を前記工具マガジンの収容スロット内に挿入する間に前記交換装置アーム（１０）が横方向、特にその交換装置アーム（１０）の動作方向に対して９０°の角度で動作する場合に、前記工具マガジンの収容スロットのサイドフランクが収容スロット内における工具（１４）の横方向動作に対して反作用することを特徴とする請求項１５記載の歯科用フライス盤。

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