JP5801714B2 - 個別の拡大率を利用して生材を加工する方法及び前記方法のための生材 - Google Patents

Description

本発明は、個別の拡大率を考慮しながら生材を加工する方法、並びに前記方法のための生材に関する。

酸化ジルコニウム及び酸化アルミニウム製の歯科修復物は、事前に焼結されただけの生材から最初に大きめに作製され、続いて、高温オーブン内で稠密に焼結されて収縮する。その大きめの作製に必要な拡大率は、複数の生材を含む各装填物に対して、収縮から、従って稠密焼結時の寸法の変化から定められる。拡大率と解されるのは、その場合、比ｌ₀／ｌであり、ｌ₀は、稠密焼結前の原寸法であり、ｌは、稠密焼結後の最終寸法である。

拡大率の代わりに、収縮に対応する焼結収縮パラメータを求めることができ、当業者は、これらの量を交換できる。

拡大率若しくは収縮の精度は、後に患者の口内に最終修復品をはめ込むときの、その嵌合の精度を実質的に定める。拡大率と改修される嵌合の不正確さについての決定要因は、同じ拡大率を示す装填物内の密度と収縮の差である。

装填物内のこの密度若しくは収縮の差は、圧縮及び事前焼結製造工程での変動が実質的な原因である。事前焼結時の装填物の寸法が小さくなるほど、拡大率の精度は、装填物のあらゆる生材に対して向上するが、費用が嵩む。

欧州特許公開第１０６７８８０Ｂ１号から知られているのは、多孔質セラミックス製の生材に、補償拡大率の個別入力用データを備えた、機械的に又は人の感覚器官で把握可能な情報コードを取り付けることである。識別コードは、光学的に、電磁気的に又は機械的触覚で把握できるように取り付けることができる。拡大率は、事前に作製された生材の密度及び焼結後に到達可能な密度から得られる。多孔質セラミックス製の生材から、材料除去により、大きめの構造が形成され、加工し終えた大きめの基礎構造は、稠密に焼結される。焼結の間、基礎構造は、個別の拡大率に従って線形的に収縮し、それ以上の変形又は焼結歪みはない。

欧州特許公開第０１６０７９７Ａ１号から、加工される生材本体とこの本体のための保持体とを含む、歯科技工母材を作製するための生材が知られている。保持体には、加工機により探触可能である生材特性についての符号化情報を含む参照面が設けられている。参照面への加工工具の接触工程で、これらの情報は取り出される。

欧州特許公開第１０６７８８０Ｂ１号から知られている個別の拡大率を用いて、各生材にその個別の拡大率を割り当てることで、嵌合の質の向上を達成することができる。

本発明の課題は、事前焼結により製造される装填物の各生材を加工し、その生材から歯科修復物が彫り出されるときに、各生材に対する個別の拡大率を考慮することにより、歯科修復物の嵌合の精度の向上を保証することにある。

本発明の方法を用い、本方法の実施のために形成される生材を用いて、作製される歯科修復物の嵌合の精度が向上される。生材は、ブロックとも呼ばれ、一群の生材に対して、その各々に通常の寸法が認められる成形体であり、生材は、そのように、幾何学形状が任意のものであってもよく、つまり、立方状のブロックばかりでなく、円筒状のブロック及び他のブロックも検討対象としている。

従って、本発明は、加工後に稠密に焼結されて収縮する生材を加工する方法に関する。続く稠密焼結時の収縮を補填するために、加工機内での生材は、拡大率を考慮して加工される。拡大率と解されるのは、製品装填物の具体的な生材に関連する個別の拡大率である。拡大率を定めるために、生材の長尺は、長さ、幅及び高さ寸法のうちの１つ又は複数で計測される。

計測された長尺は、拡大率とあらかじめ周知の関連があり、生材の種類は周知である。

生材の個別の容積を定めるために、長尺計測を通じて拡大率を求めることは、工業用セラミックス分野では、それ自体、長年にわたり周知のことである。しかし、装填物の各生材に対する複数回の長尺計測を通じて個別の拡大率を求め、生材に付与することは、費用のかかる工程である。

本発明は、生材の種類及び、長尺計測の時点でこの生材の種類に割り当てられる予想特性が周知であり、確かめられた長尺と拡大率との間に、この生材の種類に依存する関連があり、その関連が、大きめの加工に利用されることから始まる。

予想特性と呼ばれるのは、例えば、生材を稠密に焼結した後の、この装填物の長尺であり、その長尺から、例えば拡大率を直接算出することができるか、又は表から導き出すことができる。これらの予想特性は、装填物に依存する情報として、生材自体に、又は生材の添付紙に付与することもでき、加工する前に、加工機に伝達されなければならない。

生材の長尺は、その場合、加工機の外部又は加工機内部で、又は外部と内部を組み合わせても計測できる。長尺が加工機の外部で計測される場合、計測装置、例えば機械的又は光学的計測装置が、加工機と接続され、加工機に計測値を直接渡してもよく、又は、加工機が、手で長尺を入力するための長尺入力手段を含んでもよい。

好ましくは、生材の長尺計測は、加工機内で、例えば生材への工具の接触工程を利用して行われる。この場合、加工機内に、バーコードを捉えるスキャナを設ける必要は全くない。長尺計測は、非接触の、例えば光学的な計測でも行うことができる。

本発明に従って機械内で個別の拡大率を求めることの利点は、製造工程を追加せずに、製造者が、装填物の各生材に対して、拡大率若しくは収縮を定めることができることである。

更に、機械内で拡大率を求めることの利点は、生材を組み込んだ後の、意図していない取り違えを排除できることである。

本発明によれば、生材は、事前に焼結されるか、又は事前に焼結せずに単に圧縮され、セラミックス又は金属材料から構成され得る。

複数の寸法で計測する場合、計測される各寸法に対して、個別の拡大率を得る。

有利には、長尺計測が、１、２又は全３次元に対して行われる。

有利な更なる形態では、拡大率を正確に定めるために、生材の少なくとも２又は全３次元で計測される。

複数の計測により得られる大量の計測値を平均することにより、拡大率の精度を向上することができる。

各空間方向に対する収縮を個別に考慮することは、特に異方性収縮の生材の場合に重要である。

特に異方性材料の場合、個別の拡大率を各次元に分けて定め、部材の加工により大きめに作製される構成部品を各次元に分けて算出するために、前記拡大率を考慮することで、精度は向上し得る。

個別の空間方向に対する拡大率の補正が必要であれば、あらかじめ定められた補正値を補正することができる。

生材に正確な単位尺度がない場合、例えば曲がりやすい生材の場合でさえ、他の次元で計測することにより、拡大率を定めることができる。

有利な更なる形態では、次元のうちの第１次元で長尺を定めるために、少なくとも１つの別の次元に関して、複数回の長尺計測が互いに間隔を置いて行われ、複数回の長尺計測から、この方向の次元に対する長尺が定められる。それにより、第１次元での差を相殺することができる。

拡大率を定めるために、第１次元ｙで第１長尺を求め、この長尺が許容範囲外にある場合、少なくとも１つの別の次元ｘ，ｚで、少なくとも１回の長尺計測を行い、拡大率を定めることができる。それにより、理想的ではない生材も部材として加工することができる。

有利には、部材上に、個別の空間方向ｘ，ｙ，ｚでの拡大率の差に対する補正率を把握できるように付することができ、拡大率を求めるときに、これらの補正率を考慮することができる。

本発明の更なる対象は、焼結収縮により稠密にされる材料から成る生材である。この生材には、装填物に関連するデータを備えた情報コードがあり、情報コードは、個別の空間方向ｘ，ｙ，ｚの間の収縮に対する補正パラメータを含んでいる。

そのような生材を用いて、装填物に特有の材料の異方性が、生材からの浮き彫り加工により大きめの構成部品を作製するときに、妥当な費用で考慮され、それにより、精度が向上する。

有利には、情報コード内に、生材の質量若しくは、生材の一部としての生材本体の質量を含めてもよい。更に、圧力パラメータ又は事前焼結のパラメータのような、装填物に関連する他の値を含めてもよい。

図面に、本発明の実施形態を示す。

生材本体と保持体とを備えた生材の形の部材を示す図である。 ２つの加工工具を備えた加工機内に組み込まれた、図１の部材の鳥瞰図である。 図１の生材の額面を示す図である。

図１には、歯科修復物本体を作製するための部材が示されている。部材は、生材本体２と、図示されていない加工機に取り付けるために、その生材本体に固定された保持体３とを備えた生材１である。

部材のための材料として、セラミック材料、又は金属材料も考慮の対象になり、材料は、部分的に焼結された生材、又は緑材と呼ばれる圧縮されただけの生材でもあってもよい。部材は、所望の構成部品を作製するためのＣＡＭ加工の後に、稠密に焼結されて収縮する。事前に焼結された生材の加工は、その場合、材料除去により、例えば切削又は研磨により行われる。

図示された生材本体２は、事前に焼結され、事前焼結の結果として、理想塊に対して逸れた状態で中央軸４の周りにねじれ、更に中央軸の周りに曲がって示されている。

バーコード５の形態の情報コードは、生材本体２に取り付けられ、例えば加工機の外部又は内部のスキャナ６を用いて、読み取ることができる。

このコード内には、個別の空間方向ｘ，ｙ，ｚでの拡大率の差に対する、生材に付された補正率が含まれ、それらの補正率は、拡大率を定めるときに考慮される。これらの補正率は、装填物に依存するか、又は材料特性に起因し得る。

図２には、２つの加工工具８，９を備えた加工機７内の、図１の部材２の鳥瞰図である。理想状態からの逸れは、生材本体２の２つの額面２．１，２．２により明らかである。よりよく理解するために、生材２の側面は省かれている。

生材本体の位置は、生材本体２に２つの加工工具８，９を接触させることにより把握される。それにより、空間方向ｙでの長尺を計測することができる。加工工具８，９のみの場合、生材を１８０度回転させ、２回の計測及び生材回転軸までの周知の距離から、長尺を測定しなければならない。

工具を利用した接触工程の代わりに、非接触の計測機器を利用して計測することができ、図２には、センサ１０と点状光源１１とを備えた光学的計測として示されている。

転置が原因の不正確さを相殺するために、ｘ又はｚ方向で互いに離間した複数の位置への接触工程を複数回にわたり行うことができる。同じｙ次元での複数回の計測により得られる値を平均することにより、長尺ｌ₀の平均値を用意することができ、その平均値から、拡大率を導出することができる。

図３は、焼結時の生材２の収縮が等方性でなければ、異なる空間方向ｚ，ｙで、異なる拡大率を考慮することがありえることを示している。３つの空間方向に対する不確定の異なる拡大率は、その各々に、３方向の各方向に対する計測で求めることができる。ここで示されているのは、ｙｚ平面内での生材２の長尺ｌ₀とｈ₀、並びに稠密に焼結された生材２’の長尺ｌとｈである。

異方性収縮の場合、空間方向と別の空間方向との間の差を、加工機の外部であらかじめ、装填物に依存する値として、又は理論上の材料値自体として定めることもできる。

等方性収縮の場合、それは必要ではなく、むしろ、１次元のみで測定することで十分であり、又は、１つの拡大率Ｆに対して全ての３つの寸法が処理され、大量の測定値により、拡大率Ｆの精度が向上する。

個別の拡大率Ｆは、この部材に対してあらかじめ与えられる、稠密焼結後の予想される長尺ｌと、計測された長尺ｌ_０の比較により定めることができ、ここでは、空間方向ｙで示されている。

周知の特有の長尺ｌを有する周知の種類の生材２から始めて、計測された長尺ｌ_０は、線形収縮を仮定して、直接、拡大率Ｆになり得る。

この生材に特有の寸法ｌは、場合により他の生材の特性とともに、加工機の制御ソフトウェア内に渡すことができ、加工機内で部材を加工する前に、このソフトウェアにより、計測された長尺ｌ_０を利用して、拡大率Ｆが求められる。

長尺が変化する場合、拡大率Ｆに適用されるのは、関連式Ｆ＝ｌ_０／ｌであり、ｌ_０は、焼結前の元の長さであり、ｌは、焼結後の長さである。

収縮に適用されるのは、公式Ｓ＝（ｌ_０−ｌ）／ｌである。通常、拡大率Ｆの形態での焼結収縮又は収縮は、加工機のソフトウェアにより処理される。

例えば、最終尺ｌが１０ｍｍで、長尺ｌ_０が１２ｍｍの場合、拡大率Ｆは、直接、１．２と定められる。収縮は、この場合、０．２又は２０％である。

加えて、又は代わりに、計測された長尺ｌ_０と拡大率Ｆとの間の部材に特有の相関は、例えば関数又は表の形態で、ソフトウェア内に渡すことができる。

空間方向ｘ，ｙ及びｚに対する拡大率としての拡大率Ｆｘ，ｙ，ｚの算出は、関連式Ｆ＝ｌ_０／ｌから始まり、ｌ_０は、稠密焼結前に、空間方向のうちの１方向で計測される長さであり、その長さは、加工機内で計測される。ｌは、稠密焼結後の予想される理論上の長さであり、例えば、各種類の生材に対するデータベースから取り出される。

一般に、各種類の生材の質量ｍから、及び、稠密に焼結されたセラミックの固定された密度Ｄｓから、拡大率を定めることができることは有効である。これが意味するのは、ブロック質量ｍが一定であり、実際のブロック寸法が周知の場合、部材若しくはその部材から作製される部品の収縮が、計測された長さｌ_０から、又は場合により複数の長さからも、算出できることである。

その代わりに、拡大率Ｆは、拡大率Ｆと計測された長さｌ_０との間の、あらかじめ周知の相関Ｆ＝ｆ（ｌ_０）から、例えば公式Ｆ_{ｘ，ｙ，ｚ}＝ａ＊ｌ_０＋ｂに従って求めることができ、パラメータａ，ｂは、各種類の生材に対する所定の相関から知られている。

この場合、長尺ｌ_０と各ブロックの種類に対する拡大率Ｆとの間には、周知の相関がある。この相関は、加工機内で加工する前の、生材の圧縮と事前焼結との組み合わせに大きく依存する。

実施例１では、Ｄｓとｍと３つの因子から、拡大率が定められる。生材として、長さｌ_０、幅ｂ_０及び高さｈ_０の量を備えたブロックが組み込まれる。生材の長さｌ_０は、接触工程の場合、加工機内で測定される。生材の質量ｍは、全ての装填物に対してあらかじめ周知で、一定である。稠密焼結後の生材の密度Ｄｓは、利用される材料に対して、及び、生材の種類に対して、場合により周知で、一定である。

稠密焼結後の立方状生材の長さｌは、次のように算出することができ、ｍは、稠密焼結後のブロック質量を、Ｖは、稠密焼結後のブロック体積を意味する：
Ｄｓ＝ｍ／Ｖ＝ｍ／ｌ^３
ｌ^３＝ｍ／Ｄｓ
ｌ＝（ｍ／Ｄｓ）^１／３

生材の計測された長さｌ_０と稠密焼結後の算出された長さｌから、長さ寸法に対する拡大率Ｆは、Ｆ＝ｌ_０／ｌに従って算出できる。幅及び高さ寸法に対する拡大率の算出は、同じ方法で行われる。

続いて、３つの寸法に対する拡大率は、加工機のソフトウェアにより、部品を大きめに作製するために利用される。

実施例２では、拡大率Ｆが、原寸法の相関Ｆ＝ｆ（ｌ_０，ｂ_０，ｈ_０）から定められる。利用された材料に対して、及び、生材の種類に対して、拡大率と長さ、幅及び高さ長尺との間のこの相関は、あらかじめ知られている。実施例１のような生材が利用される。同様に、実施例１のように接触工程で、長さ、幅及び高さ寸法のうちの１つが測定される。

相関は、数学的関数として、又はデータ表として、ソフトウェア内に預けられており、それにより、各個別の生材に対して、計測された生材寸法及び上記の相関から各寸法に対する拡大率を、又は、線形収縮の場合には、１つの寸法から全ての寸法に対する拡大率を定めることができる。

実施例３では、全ての寸法から、拡大率が定められる。利用されるのは、実施例１又は実施例２に従う生材である。拡大率の精度を向上させるために、接触工程で、全ての３つの寸法、従って長さｌ_０、幅ｂ_０及び高さｈ_０全てから、全ての３つの寸法に対する拡大率が定められる。大量の計測データに基づいて、拡大率の精度が向上される。

異方性収縮の場合、あらかじめ、個別の空間方向の収縮の差を装填物に関連する値として定め、生材上のバーコード内に付与することができる。装填物に関連する他のパラメータもバーコード内に格納することができる。

実施例４では、図１に従う、例えば長さ方向に反り返っている、曲がった生材に対して拡大率を定める。利用される生材には、事前焼結の結果として、長尺計測のために設けられたｘ次元で、理想寸法からの逸れが認められる。実施例１〜３に従う長尺計測から、別のｙ，ｚ次元の長尺から、例えば幅から及び／又は高さから、再び、拡大率を定めることができる。その場合、特に、装填物に関連する、等方性収縮からの逸れについての情報を利用することにより、拡大率の精度が向上することになる。

更に、１つ又は複数の他のｙ，ｚ次元での長尺から得られた拡大率を均分することにより、長尺それ自体は無効であったｘ次元に対しても、拡大率は有効になりえる。

Claims (10)

1. 生材（１）を加工する方法であって、前記生材（１）が、加工後に稠密に焼結されることで収縮し、稠密焼結時の収縮を補填するために、前記生材（１）が、前記生材（１）に関連する個別の拡大率（Ｆ）を考慮して加工機（７）内で加工され、前記生材（１）の長尺が、前記個別の拡大率（Ｆ）を定めるために、長さ、幅及び高さ寸法のうちの１つ以上において計測され、前記個別の拡大率（Ｆ）は、計測された長尺（ｌ_０、ｂ_０、ｈ_０）及び長尺と拡大率との間の相関関係から算出され、前記生材（１）の長尺は、前記加工機（７）内で、前記生材（１）への工具（８、９）の接触工程を利用して、又は、非接触計測により、前記生材（１）の加工前に測定され、１つの次元において前記生材（１）の長尺を定めるために、前記長尺の計測が、少なくとも１つの他の次元に関して、間隔を置いて複数回行われ、拡大率を定めるために、第１次元（ｙ）で第１長尺（ｌ _０ 、ｂ _０ 、ｈ _０ ）が定められ、前記第１長尺が許容範囲外にあるときに、少なくとも１つの別の次元（ｘ、ｚ）で長尺計測が少なくとも１回行われ、拡大率が定められることを特徴とする方法。
2. 前記生材（１）の所定の種類に対して、長尺と拡大率との間に相関関係があり、前記個別の拡大率（Ｆ）が直接算出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記生材（１）の所定の種類に対して、長尺と拡大率との間に相関関係があり、前記個別の拡大率（Ｆ）が表から算出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記生材（１）が、事前に焼結されるか又は単に圧縮され、前記生材（１）が、セラミック又は金属材料から構成されることを特徴とする請求項１乃至３のうちの１項に記載の方法。
5. 長尺計測が、１、２又は全３次元（ｘ、ｙ、ｚ）に対して行われることを特徴とする請求項１乃至４のうちの１項に記載の方法。
6. 拡大率を定めるために、３次元（ｘ、ｙ、ｚ）について平均がとられることを特徴とする請求項１乃至５のうちの１項に記載の方法。
7. 個別の次元（ｘ、ｙ、ｚ）に対する拡大率が、あらかじめ定められた収縮異方性により補正されることを特徴とする請求項１乃至６のうちの１項に記載の方法。
8. 拡大率が、各次元（ｘ、ｙ、ｚ）に対して別個に定められ、前記生材（１）の加工により作製される構成部分の各次元（ｘ、ｙ、ｚ）における長尺を別個に算出するために、前記拡大率が考慮されることを特徴とする請求項１乃至７のうちの１項に記載の方法。
9. 各次元（ｘ、ｙ、ｚ）のうちの１次元（ｙ）で長尺（ｌ_０、ｂ_０、ｈ_０）を定めるために、少なくとも１つの別の次元（ｘ、ｚ）に関して、長尺計測が互いに間隔を置いて複数回行われ、前記１次元（ｙ）に対する長尺が前記長尺計測から定められることを特徴とする請求項１乃至８のうちの１項に記載の方法。
10. 個別の次元（ｘ、ｙ、ｚ）での拡大率の差に対して、装填物に関連する補正率が前記生材（１）に適用され、前記個別の次元（ｘ、ｙ、ｚ）で拡大率を定めるときに、これらの補正率が考慮されることを特徴とする請求項１乃至９のうちの１項に記載の方法。

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