JP4464485B2 - 歯科補綴物の加工方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はコンピュータ制御による自動計測及びこの計測情報に基づく自動加工を行う装置であって、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置に代表される自動計測及び自動加工手段を用いて、精密な歯科補綴物に同一、類似又は対応した補綴物を加工する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＡＤ／ＣＡＭの進歩により、歯科技工の作業が手作業から機械化に移行しつつある。加工方法は、最終目的とする形状の近似まで加工する粗加工を行い終わってから、最終目的形状まで加工する仕上げ加工を行っていた。つまり、加工範囲を分割せず、粗加工を完全に終了してから、仕上げ加工を行っていた。場合により、粗加工と仕上げ加工の工程の間に中仕上げ加工の工程を設けることもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
目的形状の近似又はオフセットした形状までを粗加工を施し、粗加工が完全に終了してから、目的形状の差分を仕上げ加工を施し、加工を終了としていた。粗加工する際は、太めの加工工具にて、切り込み深さ、切り込み幅が大きく、且つ送り速度も速くして行うのが通常である。そのことにより、インレー等の薄い歯科補綴物を加工するにあたり、破折することがある。また、仕上げ加工においても少なからず力が加わっているために、加工部が破折したり、破折が無くても薄くなればたわみが生じやすく、精度良く加工が出来ない。
現行の方法で、破折やたわみを極力なくすには、彫り込み深さを、極力少なくして加工して対応している場合もがあるが、加工時間を長くしなければならない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記に鑑み本発明は、
目的形状に対応する加工するための加工部を複数の加工範囲に分割し、加工範囲ごとに目的とする形状の近似、拡大した形状又はオフセットした形状までを粗加工を施し、
それらを基に目的形状までを仕上げ加工し複製物を得る方法により、加工治具の大きさやその動作の影響を極力抑え、微小複製物の加工を可能とするものである。
【０００５】
歯科補綴物のインレー等の薄いものを切削又は研削加工をする場合、加工部を加工装置に保持するために用意された保持部を中心にして、加工範囲を複数に分割する。
加工部の分割の仕方は、加工データを処理する上で、保持部と接する線に対して平行に分割する方法が好ましい。分割された加工範囲で、保持部から一番離れている加工範囲に対して、切削又は研削用工具で粗加工を施す。粗加工用切削又は研削工具は、直径１ｍｍ〜６ｍｍが好ましいが、この限りではない。粗加工後、仕上げ加工を施す。
【０００６】
また、分割数は、当然その数が大きくなれば、加工時間が長くなる反面、加工時の加工部への負荷が小さくなり、その逆に分割数が小さければ、その分加工時間が短くなる反面、加工時の加工部への負担が大きくなるが、その中でも、３個から１０個位が作業時間、加工部への負荷の度合いが低く押さえられるなどから好適に例示される、そしてその効果を得る場合、その分割の幅は１〜１０mmが例示される。当該数値は、目的とする複製物の大きさが長軸方向で５〜２０ｍｍの場合で、切削、研削等の加工前の加工部の大きさが長軸方向で８〜３０ｍｍの場合であって、その他複製物の大きさ、加工部の大きさにより適宜変更される。
【０００７】
仕上げ用切削又は研削工具は、直径０．１〜３ｍｍが好ましいが、この限りではない。加工する目的形状によっては、粗加工用切削又は研削工具と仕上げ用切削又は研削工具を兼ねることが出来る。分割された一つの加工範囲の粗及び仕上げ加工が終了したら、次の加工範囲に対して同じように、加工を施す。これを繰り返して、目的形状まで加工を施していく。保持部が複数ある場合は、分割された加工範囲の各保持部から等距離にあり、且つ離れているところから加工を行うのが好適である。分割する加工範囲数は、２つから、加工部の大きさから切削又は研削工具が入る大きさで分割した数を示すものである。また、三次元的に加工を施すために、分割された加工範囲ごとに加工部を回転、移動、傾斜することによって、行われることもある。これは、目的とする形状などにより、適宜選択される。
【０００８】
加工範囲を分割して、粗加工及び仕上げ加工を行えば、加工方法や加工部の形状及び材質等に限定するものではない。
尚、分割された範囲における、粗加工、仕上げ加工の２つの加工行程は、その得られる複製物の目的により、常にセットで行われる必要が無く、粗加工だけで、複製物そのものの機能として十分利用可能な場合は、仕上げ加工が省かれることもあり、分割範囲の順番を飛び越して加工を行う場合もある。
又、分割は、加工部の大きさ形状に応じ予め決定されている場合や、モデルから得られた形状により、適宜決定される場合もある。
又、本願発明における「 加工範囲ごとに目的とする形状の近似、拡大した形状又はオフセットした形状までを粗加工を施し、」における「拡大した形状又はオフセットした形状」とは、具体的には、粗加工では表面が粗いため、それを加工するために必要な仕上げ加工量を含んだ形状を示すものである。歯科補綴物の場合、２０μｍ〜３００μｍが好適であるが限定されるものではない。
【０００９】
本願発明は、少なくとも加工の為のデータを有し、当該データは、パソコンなどの汎用信号処理装置により、演算可能な数値、符号、記号より形成される。 「加工のためのデータ」を得る手段としては、複製物を得るためにモデルを形成し、そのモデル表面に接触行為を施し、この接触により得られる変位性を示すデータを得る手段、或いは、複製物を適用する部位にレーザ、超音波、ステレオ写真などを用いて非接触的にその形状からデータを演算する等して得る手段、あるいは、パソコン上で、ＣＡＤソフトグラフィックソフト等を利用し３次元的にデータを創作する手段等が例示される。
予めモデルがある場合は、モデル表面を測定すると同時に加工部を切削、研削その他の手段で加工する倣い加工を施す場合もある。
【００１０】
本発明で示される「加工」は、ドリルを回転させ、その側面、先端を加工部に接触させ、研削、切削等の加工を施すものである。
【００１１】
【作用】
加工範囲を分割し、加工部が加工装置に設置させるための保持部と切削又は研削工具の間を出来るだけ加工部の厚さを保つことにより、切削又は研削工具の食い込みの力による破折又はたわみを避けることが出来る。また、彫り込み深さも少々大きくすることが出来、加工時間を短縮することが出来る。
【００１２】
【実施例１】
本実施例で使用する歯科補綴物加工装置は、金型などを加工する機械として用いられているＮＣ工作機械を基本としたものである。一般のＮＣ工作機械は、歯科補綴物の様な小さいものを対象としているものではなく、大きいものを対象としているため、必然的に機械装置自体も大きいものである。そのため、加工対象を歯科補綴物などの小さいものに絞り、且つ三次元形状計測装置を設置し、改良したものを用意した。改良したＮＣ工作機械を図１に示す。
【００１３】
図１のＮＣ工作機械３は、三次元形状計測エリア４と三次元加工エリア５に分かれている。三次元形状計測エリア４には、接触素子８が付いた三次元形状計測用プローブ６が設置されている。三次元形状計測用プローブ６はＸ、Ｙ、Ｚ軸テーブル上に乗っており、三次元的に移動を可能とした。
各々の軸の動力にエンコーダー付ＡＣサーボモーターを使用した。三次元加工エリア５には、スピンドルモーター７が設置されている。三次元形状計測エリア４と同様に、スピンドルモーター７も三次元的に移動を可能とした。動作の制御に関しては、このＮＣ工作機械３にパソコン２を接続して行った。
【００１４】
更に、加工工具の冷却や加工屑の除去の目的で、注水用ノズル１６を設け、三次元加工エリア５を防水加工を施した。三次元形状計測エリア４の計測モデル１７を取り付けた治具１１を設置する治具１０と三次元加工エリア５の加工部１４を取り付ける治具９は、内部でつながっており、各々の軸の動力に使用しているエンコーダー付ＡＣサーボモーターで治具９を回転できるようにした。
計測したデータをそのまま加工した場合、計測モデル１７とはミラー反転した形状に加工される。そのため一度計測したデータをパソコン２で、Ｘ軸とＹ軸上にてミラー反転して、ＮＣ工作機械にデータを送って加工する。
【００１５】
歯科補綴物のインレーを研削するブロックを図２に示す。この歯科補綴物ブロックは、加工部１８と上記のＮＣ工作機械３に取り付ける保持部２０と位置決めとしての保持部ストッパー１９から構成されている。保持部２０と保持部のストッパー１９は一体となったもので、材質は金属である。また加工部１８は、歯科で一般的に用いられるポーセレンと同等の材質である。
歯科補綴物ブロックの加工範囲の分割を図３に示す。分割した加工範囲２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７は研削で使用する直径２ｍｍのダイヤモンドバー２９の２本分とした。加工順番は加工範囲２１から加工範囲２７へと、ＮＣ工作機械３に取り付けるための保持部２０から離れているところから行っていく。図４は、加工範囲２１のインレー研削を示したものである。始めに、ダイヤモンドバーの刃先で加工範囲２１のインレー咬合面側を、目的形状の０．１ｍｍ取りしろを残し粗加工を施し、同じダイヤモンドバーで仕上げ加工を行った。その後、歯科補綴物ブロックを１８０度反転して、同様に加工範囲２１の支台歯面側を同じように研削加工を行った。加工範囲２１の加工が終了したら、同じように加工範囲２２も加工を施した。それを図５に示す。
保持部２０から離れている加工範囲２１から、保持部に近い加工範囲２７にかけて、上記と同じように粗加工及び仕上げ加工を行い、目的形状であるＮＣ機械加工でのインレーを完成させた。
前述の実施例は、本発明を更に具体的に説明したものであり、本発明はこの例に限定されるものではない。
【００１６】
【発明の効果】
歯科補綴物の製作が、機械加工によって行われつつある。しかし、現状では、インレーなどの薄いものについて、精度良く加工されていないのが現状であった。本発明の加工範囲を分割し、その範囲ごとに加工を行うことにより、その問題が解決された。そのことにより、歯科技工作業の機械が、より確実になり、歯科技工士や歯科医師の労力が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の装置の構成図
【図２】 被研削用歯科補綴物ブロックの図
【図３】 歯科補綴物ブロックを加工範囲に分割した図
【図４】 分割した加工範囲を研削を開始した図
【図５】 分割した加工範囲を研削している図
【図６】 研削終了したインレーの図
【符号の説明】
１ 汎用パソコンのＣＲＴ
２ 汎用パソコン本体
３ 加工工作機本体
４ 三次元形状計測エリア
５ 三次元加工エリア
６ 三次元形状計測用プローブ
７ スピンドルモーター
８ 接触素子
９ 加工部を把持する治具（回転可能）
１０ 被計測物を把持する治具（回転可能）
１１ 支台歯模型取付治具
１２ 三次元形状計測データを汎用パソコンに送るケーブル
１３ ＮＣ工作機械を制御するためにデータを送るケーブル
１４ セラミックスブロック（ポーセレンブロック）
１５ 研削加工用ダイヤモンドバー
１６ 注水加工を施すためのノズル
１７ 支台歯模型
１８ 歯科補綴物ブロックの加工部（ポーセレンブロック）
１９ 保持部のストッパー
２０ 保持部
２１ 分割した加工範囲
２２ 分割した加工範囲
２３ 分割した加工範囲
２４ 分割した加工範囲
２５ 分割した加工範囲
２６ 分割した加工範囲
２７ 分割した加工範囲
２８ ダイヤモンドバーの刃
２９ ダイヤモンドバーのシャフト
３０ 目的とするインレーの形状
３１ 研削したインレー

Claims (2)

1. ＣＡＤ／ＣＡＭ装置を用いて歯科補綴物用ブロックをインレーに加工する歯科補綴物の加工方法において、
   前記歯科補綴物用ブロックの保持部（２０）と接する側から前記歯科補綴物用ブロックの先端側までの加工部（１８）を保持部（２０）と接する線と平行な直線で複数分割して加工範囲（２１）〜（２７）を設定し、先端側の加工範囲（２１）から保持部（２０）側の加工範囲（２７）迄、加工範囲ごとに目的とする形状の近似、拡大した形状又はオフセットした形状までを加工工具の側面と先端を用いて前記保持部（２０）と加工工具の間の厚さを保つように粗加工と仕上げ加工をして次の加工範囲へ移動することを特徴とする歯科補綴物の加工方法。
2. 前記粗加工と前記仕上げ加工を同じ加工工具で行う請求項１に記載の歯科補綴物の加工方法。

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